USB接続GPSレシーバーの検証

前回の記事「DG-PRO1 vs デジスパイスⅣ」では、
DG-PRO1とデジスパイスⅣの性能は互角という結果でした。

今回のテーマは、
数千円から購入可能なUSB接続GPSレシーバーとBluetooth接続GPSロガー（デジスパイスⅣ）の違いを、
GPSタイム計測アプリ（Laps）とGPS走行解析アプリ（Archive pro）を使用して、
それぞれで記録した走行データを比較、検証したいと思います。

USB接続GPSレシーバーについて

UBS接続GPSレシーバは電源を持たないため、給電する必要があります。
給電するには、スマホ本体の設定でホスト機能（OTG機能）を有効にする必要があります。
ホスト機能の有効化については、ご使用のスマホのマニュアル等を参考にしてください。
なお、ほとんどスマホはデフォルトで有効になっています。

UBS接続GPSレシーバは、接続するだけで位置情報（NMEA）データが送信される仕組みになっています。
つまり、USBシリアル通信ができるアプリなら位置情報を取得できます。

USBシリアル通信でUSB変換モジュールを使用している場合があります。
USB変換モジュールには、FTDI、CP2102、CH340、PL2303などが存在します。
USB接続にはモジュールに対応したドライバーが必要です。

UG-353（GPS-353）

UG-353(GPS-353)はGPS+QZSSが受信できるVFAN社のGPSレシーバです。
航空機用GPS補強システム（SBAS）に対応し、精度を高めています。
測位サイクルは、最大10Hz（1秒間に10回）です。
搭載しているGPSモジュールはメーカー非公開ですが、u-blox7相当品と思われます。
低価格（実売で2千円ぐらい）なところが魅力的です。

BU-353N5

BU-353N5はGlobalSat社のGPS/GNSSレシーバです。
最大3つのGNSS群（GPS+QZSS, Galileo, GLONASS, BeiDou）を同時に受信できます。
また、航空機用GPS補強システム（SBAS）に対応し、精度を高めています。
測位サイクルは、最大10Hz（1秒間に10回）です。
搭載しているGPSモジュールはMediaTek社（AIROHA）のAG3335MNです。
USB変換モジュールはPL2303GCを使用しています。
価格が安い（実売で7千円ぐらい）のと新開発のGPSモジュールが魅力的です。

【参考】デジスパイスⅣ

デジスパイスⅣは、全地球衛星系の GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou 、地域衛星系の QZSS（準天頂衛星システム）を同時に受信でき、航空機用GPS補強システム（SBAS）に対応し、GPS精度を高めています。
測位のサイクルは、最大20Hz（1秒間に20回）です。
使用にあたり、ロガー本体が防塵防水対策がされていないため、雨や埃が多い場所で使用する場合は、外部アンテナ（本体付属）を使用する必要があります。

衛星の測位状況

GPS位置情報中継アプリ（MLS）を使用して、UG-353とBU-353N5で衛星の測位状況を比較しました。

衛星の測位状況の検証は名阪スポーツランドのＤコースで行いました。

測位に必要な衛星数は、最低3機必要です（実際には4機の衛星を使用します）
UBS接続GPSレシーバからは、NMEAフォーマットのデータが送信されます。
送信されてくるデータを元に、捕捉している衛星数、測位精度、データ有効性などを知ることが可能です。

USB接続GPSレシーバをスマホに接続するアプリ

GPS位置情報中継アプリ（MLS）はUSB接続に必要なドライバーを実装しています。
このため、アプリ単体でUG-353とBU-353N5と接続、データを受信することが可能です。
また、更新レートなど、搭載しているGPSモジュールの設定変更が可能です。

UG-353の測位状況

測位衛星数は8機、精度（位置情報の誤差）は11メートルです。
データの有効性では、測位エラー数は0です。
USB接続してGPSレシーバに給電（コールドスタート）してから数分は、測位エラーが発生します。
給電から30分ほど受信させると測位が安定します。
検証では、更新レートを5Hzに設定しています（10Hzまで設定可能）

BU-353N5の測位状況

測位衛星数は39機、精度（位置情報の誤差）は4.4メートルです。
データの有効性では、測位エラー数は0です。
USB接続してGPSレシーバに給電（コールドスタート）してから数分は、測位エラーが発生します。
給電から30分ほど受信させると測位が安定します。
検証では、更新レートを10Hzに設定しています。

タイム計測結果の比較

GPSタイム計測アプリ（Laps）を使用して、UG-353とBU-353N5、デジスパイスⅣのタイム計測結果を比較しました。
GPSレシーバをスマホに接続するアプリは、GPS位置情報中継アプリ（MLS）を使用しました。

タイム計測の比較検証は、こちらの練習会で行いました。

UG-353 vs BU-353N5

UG-353とBU-353N5を使用して、同じコースを4本走行して、タイムを計測しました。
同じコースを走行していますが、タイム計測で使用する計測ラインを引き直しているで、距離が異なっています。
タイム計測した結果だけで判断すると、距離とタイムにバラつきもなく、タイム計測の用途であれば問題なさそうです。

BU-353N5 vs デジスパイスⅣ

BU-353N5とデジスパイスⅣを使用して、同じコースを2本走行して、タイムを計測しました。
同じコースでタイム計測で同じ計測ラインで計測しています。
タイム計測した結果だけで判断すると、距離とタイムにバラつきもなく、タイム計測の用途であれば問題なさそうです。
しかし、BU-353N5とデジスパイスⅣで比較した場合、距離とタイムの差が気になります。
これは測位精度の差によるものと思われます。
BU-353N5の精度4.4メートルに対して、デジスパイスⅣは1.5メートルです。
それぞれで計測したタイムの比較はあまり意味がなさそうです。

走行データの比較

GPSタイム計測アプリ（Laps）の計測結果をGPS走行解析アプリ（ArchivePro）に取り込んで、走行データを比較しました。

UG-353 vs BU-353N5

GPSタイム計測アプリ（Laps）で計測したタイム計測結果は、GPS走行解析アプリ（ArchivePro）に取り込むことで、走行ラインや速度などの走行データを確認できます。
UG-353とBU-353N5のそれぞれで計測した結果の走行データをGPS走行解析アプリ（ArchivePro）で比較しました。
タイム計測で使用する計測ラインを引き直しているので、その違いを除けば走行ライン、速度グラフともに問題なさそうです。

BU-353N5 vs デジスパイスⅣ

BU-353N5とデジスパイスⅣのそれぞれで計測した結果の走行データをGPS走行解析アプリ（ArchivePro）で比較しました。
パイロン間隔が非対称の8の字を2回走行するコースです。
ほとんど同じ走行ラインを走っていますが、デジスパイスⅣと比べるとBU-353N5の方は位置のズレが目立ちます。
これは測位精度の差によるものと思われます。
BU-353N5は位置のズレが発生するため、それぞれで記録した走行データの比較は意味がなさそうです。

GPS走行解析アプリ（ArchivePro）で走行データを比較表示しました。
スタートの計測ライン幅は16.3メートルなので、位置のズレは約4メートルです。
位置のズレにより、スタートライン通過時の速度差がタイム差となっています。

まとめ

2千円台で購入できるUG-353でも、タイム計測なら十分に使用できることがわかりました。
測位精度の差で走行データの単純比較はできないが、走行データの確認自体に問題なさそうです。
地図と重ね合わして表示するアプリを利用する場合、位置を補正する必要があります。

USB接続GPSレシーバの利点は、Bluetoothのように電波干渉で通信が不安定になることがありません。
しかし、給電が必要になるため、使用中はスマホ本体を充電できない欠点があります。

なんといっても価格が安いので、ロガーアプリをお試しで使用する人におススメです。

USB接続GPSレシーバの出力はタイプAなので、スマホと接続するには変換コネクタが必要です

GPSレシーバを使用するには

疑似ロケーションアプリを使用して、GPSレシーバと接続します。
GPS位置情報の測位サイクルが10Hz（1秒間に10回）のため、速度グラフと走行軌跡の精度が向上します。

UG-353または、BU-353N5を使用する場合は、GPSロガー位置情報中継アプリ（MLS） が必要です。

GPS走行解析アプリ（Archive pro）を使用するには

Android8以降のスマホを用意し、Google Playからインストールするだけで使用できます。
加速度、磁気センサーがない機種は、ピッチ＆ロールのグラフが使用できません。

今回はここまでです。

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