Garage43 blog

開幕戦前の最後の調整です。

今回は、10HzのGNSS測位における、仰角とシグナルレベルのカットオフ値の設定検証です。

例によって朝6:30に家を出て筑波山方面へ。
Test1として、自宅から​サンドイッチ屋のつじや​までの道中で、最低衛星仰角40度（デフォルトは15度）、最低シグナルレベルを35dBHz（デフォルトは15dBHz）に設定して、OBD2からの速度信号から算出したtripと比較を行います。

結果、55km程走行し、誤差150mということなので、市街地ではこの設定でも問題なさそうです。


で、つじやで朝食のサンドイッチを食べた後、林道に向かいます。

今回は主に山道/林道というGNSS測位が最も厳しい環境において、可能な限り精度を上げるには仰角とシグナルレベルのカットオフ値をどのように設定したら良いかを検証するため、基本的に走行するのは林道/山道のみ。

去年の第1戦で使用したルートを組み合わせて、下記のような周回コースを作成しました。

走行距離は1周14.9km程度です。

Start / Goalの他、A～Hの8つのジャンクションがあるので、そこでtripをチェックします。








コースの概要は下記のような感じです。

Start ～ A：周囲に田畑が広がる開けたエリア、センターラインなし、すれ違い可
A ～ B：林道に繋がるルート、民家あり、センターラインなし、すれ違い困難
B ～ C：林道、アップダウンあり、すれ違い困難
C ～ D：石岡つくば線、林道、アップダウンあり、すれ違い困難
D ～ E：林道終わり、表筑波スカイラインへの誘導路、短い
E ～ F：表筑波スカイライン、アップダウン、センターラインあり、速度アップ
F ～ G：フルーツライン、ダウンヒル、センターラインあり、キャッツアイ多い
G ～ H：ダウンヒル終わり、県道138号への合流、短い
H ～ Goal：県道138号から逸れてゴール


肝は、

・B～Eまでの林道で如何にGNSSの精度を上げられるか

と、

・その設定でその他の区間の精度が高いか

です。


まずはTest2として、ここまで来た時の設定である、

最低衛星仰角：40度
最低シグナルレベル：35dBHz

のまま走ってみます。

スタート直前の状態はこんな感じ。










で、走った結果がコチラです。

OBD2からのtripと比較しています。






距離はコマ図間ではなく、各地点での累積です。
全体的にOBD2と比較して距離が短い傾向があるのですが、累積なのでその差が徐々に蓄積されていきます。

最終的に15km弱走って370ｍの誤差が出ました。


続いて、Test3は、

最低衛星仰角：25度
最低シグナルレベル：35dBHz

にします。
仰角だけ40度から25度に下げて許容範囲を大きくして、最低シグナルレベルは変更していません。

走行前の状態はコチラ。






受け入れる衛星の仰角を広げたので、使用する衛星が先程の12機から18機に増えました。












最低仰角40度の時よりも、25度にした方が各コマ図における累積距離がOBS2の距離に近づきました。


ただ、仰角40度が林道で悪いという訳ではなく、最終的に70mの差がついてますが、








こうやって見ると、林道区間では意外と健闘しています。


続いてTest4では、

最低衛星仰角：20度
最低シグナルレベル：40dBHz

にしてみます。
横からの衛星も受け入れるけど、樹木の間を抜けてシグナルレベルが少しでも下がったら受け入れないよ、という、まさに「飴と鞭」な設定です。

最初にシグナルレベルのカットオフを50dBHzにしみてたところ、スタート地点でも捕捉できる衛星が0機になってしまったので、40dBHzに落としました。







使用する衛星の数が一気に8機まで減りました。
高度に関する精度も落ちましたね。







走行を開始したところ、すぐにGNSSをロストすることが頻発しました。

スタートからA地点までは開けているところですが、それでもシグナルレベルをカットオフ値以上に確保できる衛星が少なくなったのでしょう。

結果としてOBD2との誤差も一気に広がりました。





gpxファイルをチェックし見ると、ロストと復活を繰り返しているので、ジャンプしまくりです。






どうやら飴と鞭作戦は失敗に終わったようです。


じゃあってことで、次のTest5の設定は、

最低衛星仰角：40度
最低シグナルレベル：25dBHz

です。

Test2の設定と同じ仰角で、受け入れるシグナルレベルを広げてあげた感じですね。







使用衛星数は12機から14機に増えました。







ただし、Test2をやった時から2時間経過していて、Test2の時よりも全天に満遍なく衛星がある感じです。
やはり衛星も結構動いているので、直接比較はできません。







結果としてはこんな感じです。






Test2と5を比較してみると、シグナルレベルのハードルが下がって使用衛星数は増えても、最終的には負けてしまっています。





クオリティの低いシグナルが増えても悪影響を与えるだけということですね。


赤がTest2、青がTest5ですが、








仰角が同じだからか、なんとなくラインも同じような傾向を示していますね。


続いて最後のTest6です。

ここでは、

最低衛星仰角：15度
最低シグナルレベル：30dBHz


Test4で「飴と鞭（20度、40dBHz）」な設定を行いましたが、Test6では、飴を更に増やし、かつ鞭は減らすというやさしい設定です。

これは良い結果になるのではないかと期待です。






衛星の数は一気に25に増えました。


その結果を、Test4と6で較べてみましょう。







やはりTest4よりも良い結果になりました。


Test4でジャンプしていなかった場所でgpxファイルを比較してみると、

Test4が赤、Test6が青ですが、





Test6の方が道路に乗っているのが分かります。


でも、今回色々試した設定の中で最も良い成績だったTest3と比較すると、






やはりTest3の方が良い成績です。

Test3の設定でも道路に乗らないところはありますが、








全体的にはやはりTest3の方が良い感じ。




さて、これまで各地点までの累計での差を比較していましたが、コマ図間距離で比較するとどうなるでしょう？






黄色網掛けは林道の区間です。
そして、各地点で最も良い値を示したのを青網掛け、最も悪かったのを赤網掛けにしました。

こうしてみると、Test3の設定が最も良い成績だったことが良く分かります。


というわけで、アベレージラリーでの最適解は

・最低衛星仰角：25度
・最低シグナルレベル：35dBHz

ということになると思います。
もちろん、衛星の位置や数は毎日、各時間で異なりますので、上記設定が良いとは一概に言えませんが、林道を走るラリーでの仰角やシグナルレベルの設定のおおよその目安にはなろうかと思います。


ちなみに、メーカーに、林道走行時に精度を上げる設定について知見はないか？と相談してみましたが、「そもそも開けたサーキットなどでの使用を前提としているので、林道には向かない。アンテナ別体で2周波対応しているDG-PRO1S RWS（税込み76,780円）を使った方が良い」との回答がありました。


そんなこと分かってるわっ！！！