株式会社しくみLAB

技術・事業内容

TECHNOLOGY & BUSINESS

高精度測位システムの構築が手軽な時代

衛星測位の環境は大きく変化してきました。衛星環境の充実に加えて、いままで高価だった受信機も手ごろな価格帯になってきました。現実空間と仮想空間をデータが飛び交う時代に位置情報・時間情報の時空間情報の利活用がますます進化います。

衛星数（相対）

衛星数と受信機コストの推移衛星の数が増える一方で受信機の価格が下がり、両者が交差したことを示す概念図。 **傾向を示す意匠であって実測データではない**ため、軸に数値目盛を持たない。 データ点の値は現行サイトにも支給資料にも存在しない。

受信機コスト（相対）

  • 衛星数（相対）
  • 受信機コスト（相対）
※傾向を示す概念図です。

01みちびき信号認証

  • GNSSのスプーフィング

    自動運転やドローン物流、決済アプリ — 位置情報を基盤とするサービスは社会に不可欠な存在となりました。一方、偽の信号を発するスプーフィング（なりすまし）や改ざんのリスクが顕在化しています。

  • みちびき空間証明システム

    「いつ・どこで・起きたか」を改ざんできない。準天頂衛星「みちびき」の信号認証（QZNMA）と時刻証明を融合し、その日その場所に存在したことを証明する空間証明システムを構築しています。

    しくみLABは、「みちびき空間証明システム」をJAXA（国立研究開発法人宇宙航空研究機構）と先行して共同開発（特許出願中）。さらにBIPROGY株式会社が設立した新会社Spacid株式会社の共創型パートナーとして、「時空間証明基盤」の事業立ち上げを伴走しています。

  • 主な特徴

    GNSS信号認証（QZNMA）は、衛星信号と時刻の真正性を保証しますが、「端末がどこにいたか」までは保証できません。スプーフィング、リプレイ攻撃、端末改ざん（FakeGPS等）への根本対策には、GNSS以外の証拠が必要です。しくみLABは、GNSSに依存しない多要素位置認証システムを独自開発しました。

    →様々な測位センサーの測位情報→ GNSS合理性 — 衛星測位との矛盾検知

    これらを暗号で結合し、重み付けスコアリングで統合判定。JAXAなどの研究機関、WIDEプロジェクトとの連携を通じ、業界未解決領域の標準化にも取り組んでいます。

  1. 様々な測位センサーの測位情報

  2. GNSS合理性

  3. 衛星測位との矛盾検知

  4. 暗号で結合

  5. 重み付けスコアリングで統合判定

位置は、計算結果ではない。位置は、証拠である。

02屋内測位/応用測位

日本初の屋内GNSSであるIMESから始まり、現在に至るまで屋内測位の最前線を歩み続けています。GPSレス測位、3次元の高度強化型測位、IMUを駆使したDR（推測航法）など、最先端の技術で対応します。

屋内測位では、高さの情報が不可欠です。私たちは、メートル単位の高度よりも人間の空間認識に近い「階数」を重視し、垂直方向の測位を実現します。Wi-Fi APのSSID、IMU、MAPマッチングなどを組み合わせ、屋内空間での確かな位置情報システム（LBS）を提供します

屋内測位（GPSレス測位）の構成上空の衛星からの信号が建物の外殻で遮られる屋内空間で、Wi-Fi APのSSID・IMU・MAPマッチングを組み合わせて位置を求めることを示した図。 衛星からの線を室内まで届かせていないのは、反射波・回折波を用いるという説明が 現行サイトの本文に存在せず、絵で技術方式を主張しないため（原典未確認）。Wi-Fi APのSSIDIMUMAPマッチング

  • IMES（屋内GNSS）

    JAXAと㈱測位衛星技術が開発した、日本発祥の屋内GNSSシステム。GNSS互換の測位信号を屋内空間に発信し、GPSが届かない環境でもスマートフォン等で位置情報を取得できます。

  • MBL（Moving Base Line）

    動揺する船舶上などでも、任意点の位置を高精度に計算できる測位技術。シップリフト型造船所様への納入実績があります。

    MBL（Moving Base Line）の構成動揺する2隻の船舶に載せたアンテナの間に線を張り、そこから船上の任意点の位置を 高精度に求めることを示した図。中央の線にラベルを付けていないのは、 その呼称が現行サイトの本文に存在しないため（原典未確認）。任意点動揺する船舶

  • IMU + 速度計による自律屋内測位

    慣性計測装置（IMU）と速度計のみで、屋内に専用設備を設置せずに位置を推定する自律測位ユニットを開発。GNSSが届かない倉庫や工場でも導入可能です。

    IMUと速度計による自律屋内測位屋内に専用設備を置かず、慣性計測装置と速度計だけで推定した移動の軌跡を、 間仕切りと階段のあるフロアプラン上に重ねた図。軌跡は戸口を通り、壁を抜けない。ZXY

  • 気圧変化 × マップマッチング

    気圧の変化と地図情報の照合により、トンネルや地下、立体駐車場などGNSS信号が届かない空間での連続測位を実現する手法です。

    気圧変化とマップマッチングによる階の判定気圧のトレースが階ごとに平らになり、その平坦区間を建物断面の各階に対応づけることで、 GNSS信号が届かない空間でも居る階を判定できることを示した図。 気圧に数値目盛は無く、階の呼称（4F・3F・2F・1F・B1）は原典未確認のため実在物件を指すものではない。気圧変化4F3F2F1FB1

03時刻同期

  • 時刻同期について

    GNSS受信機は、衛星との距離を計測して、3点測量のイメージで測位します。

    距離は（光速度）×（信号の旅行時間）となり、受信機は、GNSS衛星の原子時計と１μ秒以下で同期する必要があります。その動機タイミングのPPS（パルス信号）を用いて、さまざまな高精度同期ソリューションを構築してきました。

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  • TVケーブルを用いたGNSS信号再輻射

    通信の世界では、標準的に使われているPTP（Precision Time Protocol）。ほとんどの製品がGPSの１PPSを利用しています。G-SYNCは、屋内で直接、GNSS受信機から１PPS信号を取り出すために、既設のTV同軸ケーブルを用いて、GNSS信号を届ける装置（特許取得済み）です。

    ケーブル工事が難しい環境で、すぐに同期ソリューションが展開できます。

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    1. GNSS信号

    2. G-SYNC

    3. 既設のTV同軸ケーブル

    4. 屋内のGNSS受信機

      １PPS信号を取り出す

  • SHM（Structural Health Monitoring ）システム

    地震による建物損傷の度合いを計測するために建物内に複数の加速度計を設置し、それぞれの変位量の差（層間変位角）を計測します。そのためには、各加速度計、GNSSSがお互いに同期していなければならず、SHMシステムの時刻同期をGPSの１PPSを用いたシステムを構築しています。ロボットや装置間の同期にも活用がひろがっています。

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    SHMシステムの層間変位角の計測建物内の複数階に設置した加速度計の時刻を同期させ、階ごとの変位量の差（層間変位角）を計測することを示した図。グラフは上階ほど層間変位が大きくなるという傾向の意匠であって実測データではないため、数値目盛を持たない。階の呼称は原典未確認で実在物件を指すものではない。RF3F2F1F加速度計RF3F2F1F層間変位角