ぺえじBCL情報とGNSS情報、日々の雑感をテキトーに。[GNSS]少し前になりますが、CQ出版社の雑誌「トランジスタ技術」2019年2月号で、恒例のGPS特集が組まれました。世界最強1cmナビ体験DVD実は、このGPS特集の中で、記事をひとつ執筆させていただいています。ARMマイコン「SPRESENSE」SONY製のコンピュータボード「SPRESENSE」とそのサンプルプログラムを使ってGNSS測位を行う記事になりますが、その後のArduinoライブラリの更新によってサンプルプログラムに変更が生じたため、記事の内容に実情と少し異なる部分が出てきました。ここでは、その差異の部分について、以下のとおり補足説明させていただきます。受信衛星システムの選択v1.1.2以前のサンプル・スケッチでは,GPSは常に受信し,その他の衛星システム(GLONASS/QZSS/SBAS)については,関数Gnss.select()にて個別に追加する方式を取っていました.記事中のリスト1は,QZSS(L1C/A),QZSS(L1S)およびGLONASSを追加する例になっています。[アンテナ]約3ヵ月ぶりの更新です。活動の主軸がツイッターのほうに移ってしまい、さらにとある事情もあって、ついつい更新をサボッているうちに年を越してしまいました。いちおうまだブログは続けるつもりでおります。本年もどうぞよろしくお願いいたします。ツイッターのほうで先行して投稿しましたが、私が自宅で使っているBCL用受信アンテナの実力比較結果(劣悪環境時)についてご紹介します。自宅は中波の送信所が近い強電界地域で、しかも今の季節は階下や近隣のエアコンによるローカルノイズが激しく、中短波受信を楽しむにはなかなか厳しい環境になっています。303WA-2)の2本です。(画面中央のホイップアンテナ)これら2つのアンテナをKiwiSDRのウォーターフォール画面で比較してみます。常用している自作MLA(BCL-LOOP10)のほうです。階下のエアコンが動いている状態では、8MHz以下のノイズフロアが高くなります。2MHz付近がかなり持ち上がっているのがわかります。この状態では、中波DXの入門局であるDWNX(1611kHz)は受信できません。Betarや850kHzのKICYは受信できます。つづいて、303WA-2のほうです。303WA-2は普段は非常に静粛なアンテナなのですが、階下のエアコンが動いている状態ではかなり広範囲にノイズフロアが上昇します。このことから、エアコンが出しているノイズは主に電界成分が多い、ということがわかります。5.5~8MHz付近の上昇が激しく、この周波数帯は実用になりません。中波帯の感度が低いのはこのアンテナのもともとの特性のようです。次に、特定の周波数での受信状態を比較してみます。2つの周波数での受信の様子を動画でキャプチャしました。BCL-LOOP10の順にアンテナを切り替えています。アンテナを303WA-2に切り替えたとたんに、ノイズフロアが20dB以上ブワッと上がって音楽が聞こえなくなっています。BCL-LOOP10の順に15秒おきにアンテナを切り替えています。こちらの9MHz帯ではほぼ互角の結果でした。聴感上では差がありませんが、WF画面で見ると、303WA-2の時にわずかにノイズフロアが上がり、周期性のノイズも重畳しているのがわかります。このように、ローカルノイズが重畳した劣悪環境下では、磁界検出型のスモールループアンテナが有利であることがわかります。いちおう念のために断っておきますが、今回は劣悪環境下での比較結果です。エアコンが稼働していない季節には、逆にパッシブ型である303WA-2のほうがノイズフロアが低くなる場合が多いです。私のところで5MHz帯のAIR地方局や4930kHzのVOAボツワナなどを聞く時には、303WA-2のほうが良好に受信できます。以上、年末に行ったBCLアンテナ比較結果でした。お知らせこの『電波受験界』は、アマチュア無線を除くプロの無線従事者の国家資格を取得しようとする人であれば、その大部分が購読したことがある雑誌だと思います。マイナーではありますが、大きな書店に行けばまだたいていは置いてあります。最新の試験問題、解答の指針と解説、問題の出題状況分析などが載っており、受験者にとっては欠かせない情報が満載です。私もかなりお世話になりました。うちにもバックナンバーがまだ30冊ぐらいあります。毎年5月号に別冊付録で「無線従事者への道」という国家試験ガイドが付いていました。このガイドにはアマチュア無線に関する情報もあります。芋づる式に資格を取ることができましたが、その後、資格取得熱が冷めて、そういえば最近はもう買ってませんでした。家にあるバックナンバーを漁ってみたところ、最後に買ったのは平成27年5月号だったようです。別冊付録もありました。ついての記事も扱いを始めるなど、内容を拡充していたので、この雑誌だけは無くならないとタカをくくってましたが、やはり時代の流れでしょうか。紙媒体の時代ではない、ということを如実に表わしています。個人的にはさびしいですが、仕方ありませんかね。今までの感謝の気持ちとして、先ほど最新の11月号を注文しました。最終号も当然ながら買います。[GNSS](メール投稿のテストを兼ねて)ちょっと投稿が遅くなりましたが、先週9/14(金)にみちびき3号機(QZS-3)のアラートフラグが解除され正常運用に復帰しました。自宅のKiwiSDRでもアラートがOFFになっていることが確認できました。昨日9/18の9:40ごろの画面を貼っておきます。4機同時受信できています。数か月前に発生した機器トラブルの対策として、QZS-3は送信電力をやや落とした状態での運用になったために、他の衛星と比べて受信レベルが低くなっています。[GNSS]9月7日に、みちびき(準天頂衛星システムQZSS)の3号機が久しぶりに運用再開するとの予告が公式サイトで発表されました。PRN199)の送信再開を確認したとの一報が入りました。高須先生の日記・備考録これまでは通常よりも10dB以上信号レベルが低く、また航法データも乗っていない状態になっていたそうですが、これでとりあえず正常復帰したことになります。公式発表にもあるとおり、送信出力がやや低い状態はこれからも継続するようです。PRN199)の受信が確認できました。下の絵は本日17:00JSTごろに画面キャプチャしたものです。信号レベル(RSSI)は低いものの、正常に航法データが復調され、しっかり受信できています。アラートフラグ"A"が立っているので、通常の受信機では測位演算には使用されません。このKiwiSDRの場合は、アラートお構いなしに測位に使う設定にすることができるので、測位結果がおかしな値になることがあります。これはたまたまですが、みちびきQZSSの衛星を4機同時に受信している瞬間をキャプチャすることができました。(Q193・194・199・195)KiwiSDRは、最近のソフト更新でGalileo・GPS・QZSSという3つの測位衛星システムを受信できるようになりましたが、「指定席」が12個と非常に少ないため、席の奪い合いが激しく、QZSSを4機同時受信するタイミングはめったに現れません。非常にラッキーな場面に出くわしました。[アンテナ]現在、中短波用アンテナとしてメインで使っているのは、BCL-LOOP13rev2.0(+フラフープループ)とBCL-LOOP10(+三角ループ)です。どちらも非同調の広帯域ループアンテナで、分配してKiwiSDRサーバにもつないでいます。これ以前には、同調モードがある「ΔLOOPX」を使っていたのですが、自分の製作スキルの問題からいまひとつ動作不調で、原因究明のためいったんおろしていました。同調させた時の信号がググッと持ち上がる感触がなんとも良かったことを思い出し、今回ようやく重い腰を上げてメンテナンスと再調整を施しました。「ΔLOOPX」は、大阪在住の影山OMによって考案・製作されているΔLOOPアンテナシリーズの最新作です。(といっても、もう3年以上経ってるけど)同調モードのΔLOOP7と非同調モードのΔLOOP9を1つの回路に合体させたもので、両者を切り替えて使用します。差動AMPによって信号が平衡化されているので、室外から室内への信号引き込みは同軸ケーブルではなくLANケーブルを使用します。最新回路図と製作TIPS(zipファイル)ΔLOOP7とΔLOOP9(ΔLOOP10)は、それぞれ基板付き製作本がCQ出版社から出ていましたが、すでに絶版となっています。上記のサイトではユニバーサル基板でΔLOOPXを製作されています。これまた大阪在住のpupさん(JG3PUP)が、上記製作本の基板を利用しながら合体させてΔLOOPXを作ることができるアダプター基板(+室内BOX基板)を設計・製作されていました。アダプターPCBが完成しました。ありがたいことに、当時この基板を頒布していただけるチャンスに恵まれました。入手したのがちょうど2年くらい前でした。写真の右が室外AMPユニット、左が室内BOX(pupさん製作)です。AMPユニットの真ん中の茶色い部分が製作本の付属基板2枚、その両脇の黄色い基板がpupさん製作のアダプタ基板です。各基板を接続するビニール線が不必要に長い状態だったので、今回は短く詰め直し、さらに差動AMPのヌル点調整を行いました。前回の調整時はうまくヌル点に追い込めなかったのですが、今回は細かく慎重に行うことで正常に追い込むことができました。トランジスタの個体ばらつきが大きすぎて調整範囲に入ってないのかと思いましたが、そんなことはなく、トランジスタ交換はせずに済みました。次に室外に設置します。家のベランダがアンテナだらけで手狭になってきたので、今回は「のぼりベース」と「のぼりポール」を使ってみました。近所のホームセンターで見かけて衝動買いしました。ポールは最大3mまで伸びます。製作しておいたループエレメント部をのぼりポールの先っちょに取り付けます。その根元にΔLOOXユニットをタッパーに入れて仮止め。頭でっかちすぎて、風で結構ユラユラ揺れてます。短い状態ならなんとかなりそうだけど、ポールを上に伸ばすのはちょっと現実的でない感じ。うーん、のぼりベースは失敗だったかも...設置後の受信状況を見てみました。夕方の7260kHz(モンゴル)で既存のアンテナと比較します。非同調モード・BCL-LOOP13rev2.0聴感上はまずまず悪くない感触です。既存のBCL-LOOP13rev2.0と比べると、信号レベルもノイズレベルもたいぶ高いです。BCL-LOOP13のほうは、KiwiSDRでの運用を意識してかなりゲインを抑えた設定にしているので、なおさら目立ちますが、ΔLOOPXのほうはややゲインを取り過ぎかもしれません。同調モードに切り替えてみました。同調モード同調用のボリウムダイヤルを回して、画面の周波数範囲のレベルが最大になるように調整しました。信号がググッと上がり先ほどの非同調モード時よりもさらにレベルが上がりました。これはなかなかに気持ち良いです。同調範囲を調べてみると、Low側が2.5~12MHz、High側が11~16MHzぐらいで、影山氏オリジナルのものより上限周波数が低くなっています。信号/ノイズともにレベルが高すぎるかな。聴感上は非同調のBCL-LOOP13のほうが落ち着いて聴ける感じです。この辺りは各人によって好みが出そうなところですが、私は信号レベルがやや下がってもノイズレベルが低い静かなほうが良いですね。非同調側も同調側も少しゲインを落としたほうが良さそうです。このままでも実用にはなるので、もう少しを様子を見ることにします。休眠中だったΔLOOPXをうまく復活させることができて一安心です。[GNSS]GNSS受信モジュールといえば安定の「u-blox」がデファクトスタンダードかと思います。いつの間にか、手元にu-blox社製のモジュールがたくさんあることに気付いたので、ここでひとつご紹介しつつ、情報をまとめておきます。6」シリーズの定番モジュールです。受信衛星はGPS+SBASのみですが、非公認な裏コマンドを叩くと、RTK測位に必要なrawデータを出力させることができます。いろんな店舗でかなり安く売っていますが、模造品もけっこう出回っており、u-blox社も頭を痛めているとの話を最近知りました。中華パワーおそるべし。上の2台も中国系のショップで入手したものですが、表面の型名シールとか見た目が粗雑なので、もしかするとニセものなのかもしれません。今のところ挙動に変なところはなく、rawデータも問題なく出ます。以前に入手したもので、基板反対側にパッチアンテナが付いています(取り外し可能)。ファームウェアの書き換えができるタイプで、NEO-6Mの上位機種にあたります。受信衛星はデフォルトではGPS+SBASのみですが、のちにリリースされたファームウェアを適用すると、QZSSとGLONASSも受信可能になります(ただし排他的)。rawデータを出力できるようにする非公認ファームウェアも出回っています。受信衛星はGPS、QZSS、SBAS、GLONASSですが、GPS系とGLONASSとの同時受信はできません(排他受信)。このモジュールにもrawデータを出力させるための非公認裏コマンドがあります。Piのピンヘッダにそのまま差せる構造になっており、ラズパイのケースにも収まるのでナニげに便利です。ラズパイにRTKLIBをインストールすれば、お手軽RTK測位システムが構築できます。M8」シリーズの超定番モジュールです。受信衛星はGPS、QZSS、SBAS、GLONASS、Beidou、Galileoと世界中の主な測位衛星システムにほとんどすべて対応しています(ただし一部は排他的受信)。rawデータ出力に正式対応しているので、ある意味、現時点で「最強」のモジュールです。RTKLIB」の組み合わせが一般的な用途では最適だと思われます。こんなすごいモジュールですが、日本国内では商用利用ばかりで、一般人が基板の形で入手するのが少し難しくなっています。下記の海外通販を利用するのがベストのようです。M8」シリーズの最新モジュールです。受信衛星はGPS、QZSS、GLONASS、Beidouで、現時点ではGalileoには対応していません。前述のMEO-M8Tとの大きな違いは、RTK測位エンジンをモジュール自体が持っている、ということです。したがって、RTKLIBのような外部ソフトを使わなくても、モジュール単独でRTK測位ができる、というのが最大の売りになります。当然ながら、u-blox社はこちらのモジュールの使用を強く推奨しています。(RTK測位で使うには設定が複雑で、使おうとするとけっこう気合が必要なんだけど...)「トラ技」2018年1月号でRTK測位特集が組まれた流れで、CQ出版社で取り扱いがあります。Shop)でも買えます。このモジュールはライセンス料が上乗せされている関係から、非常にお高いです。ゼロが1個多い...個人で買うにはちょっとためらわれるお値段です。上の画面のやつは、自分持ちではなく某所からお借りしているものです。この他にも、買っただけでまだ実装・評価をしていないモジュールもあります。こんなにモジュールばっかり買い漁っていったいどうすんだ、って感じですね。いつの間にかu-bloxがこんなに増殖してるとは...こちらは評価できしだい、また別途ご紹介していこうかと思います。F9」シリーズのモジュールを発売する予定にしているとのこと。マルチGNSSに完全対応、かつ初めての2周波受信対応ということで、測位性能向上にかなり期待が持てます。[GNSS]GNSS受信モジュール編、3回目は「GE-612T」です。これもaitendoさんで入手しました。セール期間中に半額で購入。Technology製のモジュールで、大きさがほぼ1センチ角で非常に小さいものです。2世代前の測位エンジンで、この世代のものは基本的にGPSとSBASにしか受信対応していません。別売りの変換基板に実装し、ピンヘッダを取り付けます。入力の同軸コネクタは小さいI-PEXコネクタなので変換ケーブルが必要です。6」シリーズなので、今回はu-bloxの評価ソフトu-centerを使用します。NMEAフォーマット出力で動作確認です。9個のGPS衛星と2個のSBAS衛星(42/50)が受信できました。C/Nがやや低めで値がふらついているので、さほど感度は良くなく周囲の影響を受けやすいようです。次に、u-blox独自のUBXフォーマットで出力させてみました。モジュールのデータシートでは出力はNMEAフォーマット対応とだけ書いてありましたが、試しに設定してみたところ、UBXフォーマットでも出力できました。ファームウェアのバージョンは「7.03」でu-bloxのモジュールNEO-6Mと同じです。rawデータを出力させるための非公式コマンドを試しに送信してみました。コマンドは受け付けられ、rawデータが出力されるようになりました。いうことは、このGE-612TモジュールでRTK測位が一応できる、ということになります。衛星がGPS(+SBAS)だけなので、RTKのfix条件としてはだいぶ厳しいですが...このモジュールは設定を記憶するためのメモリを持っていないので、電源を切るともとのデフォルト設定(NMEA出力)に戻ってしまいます。PRN199)のL1C/A信号は現在停止している、と述べましたが、高須先生からコメントがあり、実際には信号自体は送信再開されているとの情報をいただきました。(高須さん、ありがとうございます)ただし、信号強度が通常よりも10dB以上低く、かつ航法データも載っていないとのことです。したがって、研究開発向けの高感度受信機でないと受信できない状態になっているのが実情のようです。参考:高須先生の日記・備忘録(2018/08/01)当然ながら我が家のKiwiSDRではかなり受信が難しいレベルなわけですが、今日、たまたまGPS受信画面にPRN199が捕捉されているのを発見しました。捕捉しないような頻度なので、上の画面をキャプチャするのに苦労しました。なんとか証拠をゲット。受信レベル(RSSI:真値)はやはり非常に低い(141)ですね。他の衛星と比べると1ケタ程度低いので、だいたい10~20dB落ちのレベルです。KiwiSDRは、SNR(真値)が16(=24dB)以上でないと捕捉しない仕様なので、なかなか画面に現れません。現れてきても航法データが載っていないので復調できず、タイムアウトですぐに画面から消えてしまいます。なんとも不安定な受信状況...でもまあ、なんとか尻尾は掴んでいるので「そこにいる」ということだけは実感できました。正式運用開始まであと3ヵ月。[GNSS]GNSS受信モジュール第2弾は中華製「ATGM332D-5N-31」です。aitendoさんで販売しています。Microelectronics)」という浙江省杭州市にある会社だそうです。受信チップは自社製の「AT6558」を使っているようなので、衛星測位についてはかなり技術力のある会社なんだと思います。Beidouの組み合わせのものです。そりゃ当然か...このモジュールにはもうひとつ特徴があって、サイズとピン配置がu-blox社のNEO-7シリーズのモジュールと全くのコンパチだということです。データシートにも「u-bloxからそのまま置き換えられるよ~」とあからさまに書いてあります。モジュール単品の発売なので、別売りの変換基板に自分ではんだ付けする必要があります。SMAコネクタ用のランドはかろうじてありましたが、残念ながらその他の周辺部品用のランドはほとんど無いので、アンテナへの電源供給回路はチップ部品の空中配線で付けました。バックアップ用電池とかPPS信号を光らせるLEDも付けたいところですが、これはとりあえず後回し。出力信号はNMEAがデフォルトのようなので、とりあえずNMEAモニタソフトをつないでみました。問題なくあっさりとGPSとBeidouが受信できました。S/Nの高さから見て、受信感度もけっこう良さそうです。データシートにはみちびき(QZSS)にも対応してるような書き方がされていたので、ちょっと期待したのですが、衛星番号193/194/195は見当たりません。なんだ残念~と一瞬思いましたが、よく見るとGPSのところに33/34/35という見慣れない番号の衛星がいました。実はこれがQZSSの衛星だった、というオチです。スカイプロットの位置からしておそらくそうでしょう。このモジュール(というか受信チップ)はQZSSを「GPS衛星の一部」と見なしてNMEA出力する仕様になっているようです。結果として、この「ATGM332D」は、みちびき(QZSS)が受信できるGNSSモジュールであることが確認されました。fractional_n最近のコメント大きな前進でした。ありがとうござい..おお、問題解決できて良かったです。..早速試してみました。「Compat..今回は勝手なお願いにもかかわらずご..すみません、私もNMEAのフォーマ..QUAと申します。”需要があるとも思えないの..ありがとうございます。