精密単独測位

精密単独測位（PPP）は衛星測位システム（GNSS）を用いた測位方法の一種で、非常に高精度な測位が可能であり、好条件下では数センチ以下の誤差で測位できる。PPPは民生レベルのハードウエアを用いて測量レベルの結果が得られる、比較的洗練されたGNSS測位技術の組み合わせである。PPPは、標準的なRTK測位が一時的にフィールドに固定された基地局と比較的近い距離での移動局とを用いるのとは異なり、単一のGNSS受信機を使用して測位する。PPPの測位方法は、システム誤差を定量化するために恒久的なレファレンス局を使用するDGNSS測位と多少重複している。

方法

PPP は直接観測データとエフェメリスという2種類の一般的な情報を使用する。

直接観測データはGPS受信機が自身で測定できるデータである。PPPにおける直接観測データの一つは搬送波位相である。すなわち、GNSS信号に埋め込まれたタイミングメッセージだけでなく、ある瞬間における信号の波が上がっている、下がっているといった情報である。大雑把に言えば、位相とはGNSS衛星と受信機間の信号の波の数の小数点以下の値と考えてよい。位相の測定自体からは近似的な位置すら得ることができないが、他の方法によって位置誤差が一波長（約20cm）以下にまで抑えられたならば、位相情報によってさらに精度を上げることができる。

もう一つの重要な直接観測データは異なる周波数のGNSS信号間における遅延の差異である。主な位置誤差の要因としてGNSS信号の電離層による遅延の度合いがあり、これは宇宙天気予報で予測しずらいため遅延の差異が役に立つ。電離層は分散的、つまり異なる周波数の信号の遅延度合いが異なる。異なる周波数間の遅延を測定することにより、受信機のソフトウエア（または後処理）はモデル化を行い、各周波数における遅延を除去することができる。この処理は近似的なものであり、かつ非分散的な遅延（とりわけ地球の大気中にある水蒸気によるもの）は残ったままであるが、位置精度を大きく改善する。

エフェメリスはGNSS衛星軌道の精密な測定値で、測地学コミュニティ（the International GNSS Service や他の公共および民間組織）によってグローバル地上局ネットワークを用いて作成される。衛星測位は与えられた時刻における衛星の位置が分かることによって可能になるが、実際には微小隕石の衝突、太陽放射圧の変化などにより衛星軌道は完全には予測できない。衛星が放送するエフェメリスは数時間のみ有効な早期の予測情報で、注意深く処理された衛星位置観測データよりも精度が低い（最大数メーター程度）。したがって、もしGNSS受信機が未処理の観測データを保持していれば、GNSSメッセージ内のエフェメリスよりも高精度なエフェメリスを後から処理可能であり、標準的なリアルタイム計算よりも高精度な測位結果が得られる。この後処理技術は長い間、高精度を必要とするGNSSアプリケーションの標準であった。最近では、APPS Archived 2021-04-21 at the Wayback Machine., the Automatic Precise Positioning Service of NASA JPL といったプロジェクトが高精度化されたエフェメリスを低遅延でインターネットに発信し始めた。PPPはこれらのストリーミングデータを後処理で行っていた補正情報と同様にほぼリアルタイムに適用している。

応用

精密測位はロボット工学、自律ナビゲーション、農業、建設、採掘での利用が増えている。

従来の民生GNSS測位と比較したときのPPPの短所は、より高い処理能力を必要とし、外部のエフェメリス補正情報ストリームが必要で、測位が最終的な精度に収束するまでにかなりの時間（最大数十分）を要することである。この特徴から、複雑さが加わる割にはセンチメートルレベルの精度が見合わない車両管理のようなアプリケーションには不向きであり、オンボードでの処理能力と頻繁なデータ転送があらかじめ想定されているロボティクスなどの分野には有用である。

参考文献

• "Precise Point Positioning and Its Challenges, Aided-GNSS and Signal Tracking" Inside GNSS