JP2002006024A

JP2002006024A - Ｇｐｓ電波障害物評価装置およびｇｐｓ電波障害物評価方法

Info

Publication number: JP2002006024A
Application number: JP2000181645A
Authority: JP
Inventors: Satoru Kimura; 哲木村; Jun Saito; 潤齋藤; Natsumine Horiba; 夏峰堀場; Masaji Sugimura; 正次杉村; Shigeaki Saito; 重明齊藤
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ＧＰＳを利用して測位作業等を行なう際に、
ＧＰＳ衛星から送信される衛星電波が、測位地点の周囲
にある障害物の影響により遮られるか否かを把握するた
めに用いられるＧＰＳ電波障害物評価装置およびＧＰＳ
電波障害物評価方法を提供する。【解決手段】ＧＰＳ電波障害物評価装置（１０）が、
ＧＰＳ衛星（７２）の所定の日時における軌道（７３）
をシュミレーションする衛星位置シュミレーション手段
（３０）と、測位地点（Ａ）の全周囲を撮影する撮像手
段（２０）と、軌道データと測位地点の全周囲の画像デ
ータとを合成する画像処理手段（４０）と、合成された
画像を表示する表示手段（５０）とを備える。そして、
合成画像（７０）から、測位地点において安定した衛星
電波の供給が可能なＧＰＳ衛星を予め把握できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳを利用して
測位作業等を行なう際に、ＧＰＳ衛星からの衛星電波
が、測位地点の周囲にある障害物により遮られるか否か
を把握するために用いられるＧＰＳ電波障害物評価装置
およびＧＰＳ電波障害物評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧＰＳ（Global Positioning System：
全世界測位システム）は、人工衛星を用いた全世界電波
航法システムである。この測位システムは衛星系とそれ
を管理する地上系とから構成され、衛星系は地球上空に
ある６つの軌道面それぞれに対して４個ずつ計２４個の
ＧＰＳ衛星が該軌道上を周回することで構成されてい
る。ＧＰＳ衛星から送られる衛星電波には、そのＧＰＳ
衛星の軌道情報等が含まれている。そして、地上にある
ＧＰＳ受信装置が、通常３〜４個のＧＰＳ衛星から送信
される衛星電波を受信し解析することによって、地上に
おけるＧＰＳ受信装置自体の位置や速度を算出すること
が可能となっている。

【０００３】このようなＧＰＳを利用した測位装置（Ｇ
ＰＳ受信装置）としては、例えば、特開平９−１１３５
９８号公報に開示されたものがある。この測位装置１０
０によれば、図４に示すように、ＧＰＳ衛星１０１から
の衛星電波を、地上に設けられている基地局１０２のＧ
ＰＳ受信部１０３が受信し、そのＧＰＳ衛星１０１に関
する軌道情報を収集する。この軌道情報は、図示しない
通信手段を介して、基地局１０２内の通信部１０４から
ＧＰＳ受信装置１０５内の通信部１０６に送られ、該Ｇ
ＰＳ受信装置１０５が備える記憶装置１０７に記憶され
る。そして、この軌道情報を、ＧＰＳ受信装置１０５が
備える図示しない解析装置で解析することで、ＧＰＳ衛
星１０１の軌道上における位置と速度に関するデータが
得られる。

【０００４】また、ＧＰＳ受信装置１０５が備えるＧＰ
Ｓ受信部１０８が、前記基地局１０２に衛星電波を送信
したＧＰＳ衛星１０１と同じＧＰＳ衛星１０１からの衛
星電波を計測することで、該ＧＰＳ衛星１０１とＧＰＳ
受信装置１０５との間の距離や距離変化率等に関するデ
ータが得られる。これらデータ収集作業を、軌道上の他
のＧＰＳ衛星から送信される衛星電波に関しても同様に
行ない、収集した複数のデータをＧＰＳ受信装置１０５
において解析することで、地上におけるＧＰＳ受信装置
１０５の位置と速度が算出される。

【０００５】ＧＰＳを利用して測位等の作業を行なう上
で重要なことの一つとして、上述のように、作業を行な
う地点においてＧＰＳ衛星から発信される衛星電波をＧ
ＰＳ受信装置が安定して受信できる状態を確保するとい
うことが挙げられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＧＰＳ衛星
からの衛星電波は直線的に送信されるため、ＧＰＳ衛星
とＧＰＳ受信装置との間の障害物（山、建物、木々等）
の影響により安定した衛星電波の捕捉が困難となる結
果、測位精度が低下したり、測位ができなくなるおそれ
がある。従って、ＧＰＳによる測位を効率的かつ精度よ
く行なうためには、測位位置において障害物がどの程度
衛星電波を遮ることになるかを予め把握しておくこと
や、障害物の影響を受けないＧＰＳ衛星からの衛星電波
を利用する事などが必要となる。

【０００７】本発明の課題は、ＧＰＳを利用して測位作
業等を行なう際に、ＧＰＳ衛星から送信される衛星電波
が、測位地点の周囲にある障害物の影響により遮られる
か否かを把握するために用いられるＧＰＳ電波障害物評
価装置およびＧＰＳ電波障害物評価方法を提供すること
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載のＧＰＳ電波障害物評価装置（１０）
は、ＧＰＳ衛星（７２）から送信される衛星電波が、測
位地点（Ａ）の周囲にある障害物（７１）により遮られ
るか否かを把握するために用いられるＧＰＳ電波障害物
評価装置において、複数個のＧＰＳ衛星の所定の日時に
おける前記測位地点での天空上の軌道（７３）をシュミ
レーションする衛星位置シュミレーション手段（３０）
と、前記測位地点の略全周囲を撮影する撮像手段（２
０）と、前記衛星位置シュミレーション手段より得られ
る複数個のＧＰＳ衛星の軌道データと、前記撮像手段よ
り得られる前記測位地点の全周囲の画像データとを合成
する画像処理手段（４０）と、前記画像処理手段が合成
した合成画像（７０）を表示する表示手段（５０）とを
備えることを特徴とする。なお、前記天空とは測位地点
における地平面から上方の部分を指す。

【０００９】請求項１記載のＧＰＳ電波障害物評価装置
によれば、合成画像から、指定場所及び指定時間に上空
に存在する複数個のＧＰＳ衛星のうち、指定場所の周囲
にある障害物の影響を受けずに、ＧＰＳ受信装置に対し
安定して衛星電波を送信することが可能なＧＰＳ衛星を
把握することができる。そして、これらのＧＰＳ衛星を
利用することで測位作業の安定化及び早期化を図ること
ができる。また、所定のＧＰＳ衛星が障害物の影響を受
けない時間帯を予め把握できるので、その時間帯に測位
作業を行なうことにより、測位作業の効率化を図ること
ができる。

【００１０】請求項２記載のＧＰＳ電波障害物評価装置
は、請求項１記載のＧＰＳ電波障害物評価装置（１０）
において、前記撮像手段が、略半球体で、かつ、鏡面状
の表面を有する鏡面部（２１）と、該鏡面部に映された
天空を撮影するための撮像部（２２）とを備えることを
特徴とする。

【００１１】請求項２記載のＧＰＳ電波障害物評価装置
によれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、撮
像手段が簡易かつコストがあまり必要とされない装置を
利用して構成されるので、ＧＰＳ電波障害物評価装置を
安価でかつ容易に制作できる。また、鏡面部と撮像部を
小型のものとすることで、複数の測位地点を移動しなが
らの測位作業が可能となる。

【００１２】請求項３記載のＧＰＳ電波障害物評価方法
は、請求項１または２記載のＧＰＳ電波障害物評価装置
を用いたＧＰＳ電波障害物評価方法であって、複数個の
ＧＰＳ衛星の所定の日時における前記測位地点での天空
上の軌道をシュミレーションして複数個のＧＰＳ衛星の
軌道データを得る衛星位置シュミレーション工程と、前
記測位地点の略全周囲を撮影して測位地点の画像データ
を得る撮像工程と、前記画像データと前記軌道データと
を合成する画像処理工程と、前記画像処理工程により得
られた合成画像を表示する表示工程とを備えることを特
徴とする。

【００１３】請求項３記載の電波障害物の評価方法によ
れば、請求項１または２と同様の効果が得られると共
に、測位地点の周囲を撮影し、測位地点の位置と任意の
時間を指定するだけで、指定場所及び指定時間に上空に
存在する複数個のＧＰＳ衛星のうち、指定場所の周囲に
ある障害物の影響を受けずに、ＧＰＳ受信装置に対し安
定して衛星電波を送信することが可能なＧＰＳ衛星に関
する情報を画像として得ることができ、測位作業の効率
化を図ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図を使用して、本実施の形
態にかかるＧＰＳ電波障害物評価装置１０について説明
する。図１のブロック図に示すように、ＧＰＳ電波障害
物評価装置１０は、撮像手段２０と、衛星位置シュミレ
ーション手段３０と、画像処理手段４０と、表示手段５
０とを備える。

【００１５】撮像手段２０は、測位地点Ａの全周囲を撮
影し、撮影した画像データを画像処理手段４０に送信す
るために設けられており、鏡面部２１と撮像部２２とを
備える。鏡面部２１は、図２に示すように、略半球体で
ありその表面は、例えばアルミメッキ等のメッキ処理に
より鏡面状となっている。そして、鏡面部２１は鏡面状
となった面を上にした状態で測位地点Ａに載置される。
撮像部２２は、図２に示すように、例えばデジタルカメ
ラ等の撮像装置２２ａと該撮像装置を支持するために三
脚等の支持体２２ｃとを備える。そして、デジタルカメ
ラ２２ａは三脚２２ｃに支持された状態で前記鏡面部２
１の上方に、かつ、デジタルカメラ２２ａのレンズ２２
ｂが下側になるように配置される。鏡面状となった鏡面
部２１の表面には、測位地点Ａの全周囲の風景が映って
おり、この全周囲の風景をデジタルカメラ２２ａで撮影
することで、測位地点Ａの全周囲の風景を画像データと
して得ることが可能となる。このようにして得られた画
像データは後述する画像処理手段４０に送られる。

【００１６】衛星位置シュミレーション手段３０は、指
定した場所及び時間において利用可能なＧＰＳ衛星の軌
道（方位及び高度）を計算するために設けられる。衛星
位置シュミレーション手段３０は、任意の場所及び時間
を指定するための入力部３１、ＲＯＭ３２、ＣＰＵ３
３、ＲＡＭ３４等を備えている。ＲＯＭ３２は、上空を
周回しているＧＰＳ衛星の軌道に関するデータや、指定
された場所及び時間において利用可能なＧＰＳ衛星の軌
道を後述するＣＰＵ３３に計算させるためのシュミレー
ションプログラム等を格納している。ＣＰＵ３３は、指
定された場所及び時間において利用可能なＧＰＳ衛星の
軌道を、ＲＯＭ３２に格納されたシュミレーションプロ
グラムに基づいて計算し、得られた軌道データを後述す
る画像処理手段４０に出力する。ＲＡＭ３４は、ＣＰＵ
３３が計算した指定場所及び時間における複数個のＧＰ
Ｓ衛星の軌道に関するデータや、入力部３１により入力
された場所や時間に関するデータ等を記憶する。

【００１７】画像処理手段４０は、前記撮像手段２０か
ら送られる画像データと、前記衛星位置シュミレーショ
ン手段３０から送られる軌道データとを合成処理して、
後述する表示手段５０に送信するために設けられる。画
像処理手段４０は、前記画像データや軌道データ等を記
憶するＲＡＭ４１と、ＣＰＵ４３に画像データと軌道デ
ータを合成処理させるための合成処理プログラム等を備
えるＲＯＭ４２と、合成処理プログラムに基づいて画像
データと軌道データとを合成処理し、さらに、得られた
合成画像データを後述する表示手段５０に送信するＣＰ
Ｕ４３とを備える。

【００１８】表示手段５０は、前記画像処理手段４０か
ら送信される合成画像データを制御部５１で処理し、図
３に示すように、測位地点Ａの全周囲の風景と、測位地
点Ａの任意の時間に存在する複数個のＧＰＳ衛星７２の
軌道７３（方位及び高度）を重ね合わせた画像（合成画
像７０）を表示部５２において表示するために設けられ
る。

【００１９】なお、図３は、測位地点Ａを中心にして、
水平方向に３６０度、垂直方向に９０度の範囲に存在す
る障害物７１（斜線で示す。）と、すべてのＧＰＳ衛星
７２（二重丸で示す。）と、それらＧＰＳ衛星の軌道７
３（矢印で示す。）を示している。従って、ＧＰＳ衛星
７２は、指定された時間内に矢印の始点側から終点側ま
で移動することになるので、軌道７３が障害物７１と重
ならないＧＰＳ衛星７２は、測位地点Ａにおいて指定さ
れた時間内に安定した衛星電波を供給することが可能で
あることが分かる。

【００２０】なお、前記撮像手段２０と画像処理手段４
０、衛星位置シュミレーション手段３０と画像処理手段
４０及び画像処理手段４０と表示手段５０はそれぞれイ
ンターフェイス６０を介して接続されている。

【００２１】上述のような構造のＧＰＳ電波障害物評価
装置１０によれば、前記合成画像７０から、指定場所及
び指定時間に上空に存在する複数個のＧＰＳ衛星７２の
うち、指定場所の周囲にある障害物の影響を受けずに、
ＧＰＳ受信装置に対し安定して衛星電波を送信すること
が可能なＧＰＳ衛星を把握することができる。従って、
これらのＧＰＳ衛星を利用することで測位作業の安定化
及び早期化を図ることができる。また、所定のＧＰＳ衛
星が障害物の影響を受けない時間帯を予め把握できるの
で、その時間帯に測位作業を行なうことにより、測位作
業の効率化を図ることができる。また、撮像手段２０
が、簡易かつコストがあまり必要とされない装置を利用
して構成されるので、ＧＰＳ電波障害物評価装置１０を
安価で制作できる。

【００２２】なお、本実施の形態においては、前記撮像
手段２０が、鏡面部２１として表面が鏡面状にメッキ処
理された略半球体を用い、撮像部２２としてデジタルカ
メラ２２ａ等を用いることとしたが、これに限らず、例
えば、鏡面部２１としては、円錐ミラー等の測位地点Ａ
の周囲の風景を映すことができるものであれば良い。そ
して撮像部２２としては、魚眼レンズを使用したもの
や、全天観測カメラ等の周知の撮像装置を使用しても良
い。また、鏡面部２１及び撮像部２２を一体に設け、移
動自在なものとしても良い。なお、必要に応じて、撮影
された画像をスキャナー等を使用して画像処理手段４０
に取り込むものとする。

【００２３】また、衛星位置シュミレーション手段３０
と画像処理手段４０を一体のものとして、例えば、衛星
位置シュミレーション手段３０が備えるＣＰＵ３３にお
いて、画像データと軌道データの合成が行なわれるもの
としても良い。また、衛星位置シュミレーション手段３
０から画像処理手段４０へのデータ通信手段として、例
えば電話回線等の周知のデータ通信手段を用いても良い
ものとし、更に、前記軌道データを例えばフロッピー
（登録商標）ディスク等の記録媒体に保存しておき、画
像処理手段４０が備えるフロッピーディスクドライブ等
で読み込む事としても良い。また、衛星位置シュミレー
ション手段３０がハードディスクを備え、このハードデ
ィスクを介して、シュミレーションプログラムやＧＰＳ
衛星の軌道に関するデータがＣＰＵ３３に供給されるも
のとしても良い。また、ＧＰＳ電波障害物評価装置１０
が備える撮像手段２０と、衛星位置シュミレーション手
段３０と、画像処理手段４０と、表示手段５０とを一体
に、又は、これらのうちのいくつかを一体に、かつ、持
ち運び自在なものとすることで、複数の測位地点におい
て容易に測位作業を行なうことができる。

【００２４】次に、上述のＧＰＳ電波障害物評価装置１
０を用いた電波障害物の評価方法について説明する。

【００２５】まず、測位地点Ａに鏡面部２１の鏡面状と
なった面を上にした状態で載置し、その上方にデジタル
カメラ２２ａを、該デジタルカメラ２２ａが備えるレン
ズ２２ｂが下側になるように配置する。なお、デジタル
カメラ２２ａは三脚２２ｃにより支持されている。そし
て、鏡面部２１の表面に映る測位地点Ａの全周囲の風景
をデジタルカメラ２２ａで撮影する。このようにして得
られた測位地点Ａ周囲の画像データはインターフェイス
６０を介して画像処理手段４０に送信される。

【００２６】また、衛星位置シュミレーション手段３０
が備える入力部３１に、測位地点Ａの位置や時間を入力
する。衛星位置シュミレーション手段３０が備えるＣＰ
Ｕ３３は、ＲＯＭ３２から呼び出したシュミレーション
プログラムや、ＧＰＳ衛星の軌道に関するデータ等か
ら、指定された場所及び時間において利用可能なＧＰＳ
衛星を選び出し、さらに、それら衛星の軌道（方位及び
高度）を計算する。このようにして得られた衛星の軌道
に関するデータ（軌道データ）は、ＲＡＭ３４に記憶さ
れると共に、インターフェイス６０を介して画像処理手
段４０に送信される。

【００２７】そして、画像処理手段４０のＣＰＵ４３
が、ＲＯＭ４２に格納されている合成処理プログラムに
基づいて、前記撮像手段２０から送られた画像データと
前記衛星位置シュミレーション手段３０から送られた軌
道データとを合成処理する。このようにして得られた合
成画像データは、ＲＡＭ４１に記憶されると共にインタ
ーフェイス６０を介して表示手段５０に送信される。合
成画像データを受け取った表示手段５０は、該合成画像
データを制御部５１で処理した後、表示部５２に表示す
る。

【００２８】本実施の形態にかかるＧＰＳ電波障害物評
価装置１０を用いた電波障害物の評価方法によれば、上
述のように、撮像手段２０からの画像データと、衛星位
置シュミレーション手段３０からの軌道データとが合成
画像データとして合成処理され、さらに、その合成画像
データを表示手段５０において表示する。従って、測位
地点Ａの周囲を撮影し、測位地点Ａの位置と任意の時間
を指定するだけで、測位地点Ａ及び指定時間に上空に存
在する複数個のＧＰＳ衛星のうち、測位地点Ａの周囲に
ある障害物の影響を受けずに、ＧＰＳ受信装置に対し安
定して衛星電波を送信することが可能なＧＰＳ衛星に関
する情報を画像として得ることができ、測位作業の効率
化を図ることができる。

【００２９】

【発明の効果】請求項１記載のＧＰＳ電波障害物評価装
置によれば、ＧＰＳ受信装置に対し安定して衛星電波を
送信することが可能なＧＰＳ衛星を把握することがで
き、測位作業の安定化及び早期化を図ることができる。
また、測位作業の効率化を図ることができる。

【００３０】請求項２記載のＧＰＳ電波障害物評価装置
によれば、請求項１と同様の効果が得られると共に、Ｇ
ＰＳ電波障害物評価装置を安価でかつ容易に制作でき
る。また、鏡面部と撮像部を小型のものとすることで、
複数の測位位置を移動しながら測位作業を行なうことが
できる。

【００３１】請求項３記載のＧＰＳ電波障害物評価方法
によれば、請求項１または２と同様の効果が得られると
共に、測位作業の効率化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態にかかるＧＰＳ電波障害物評価装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】撮像手段を示す正面図である。

【図３】合成画像を示す図面である。

【図４】ＧＰＳ装置の構成の一例を示す図面である。

【符号の説明】

１０ＧＰＳ電波障害物評価装置２０撮像手段２１鏡面部２２撮像部３０衛星位置シュミレーション手段４０画像処理手段５０表示手段７０合成画像７１障害物７２ＧＰＳ衛星７３軌道Ａ測位地点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀場夏峰東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者杉村正次東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内 (72)発明者齊藤重明東京都港区虎ノ門一丁目20番10号西松建設株式会社内Ｆターム(参考） 5J062 BB08 CC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧＰＳ衛星から送信される衛星電波が、
測位地点の周囲にある障害物により遮られるか否かを把
握するために用いられるＧＰＳ電波障害物評価装置にお
いて、複数個のＧＰＳ衛星の所定の日時における前記測位地点
での天空上の軌道をシュミレーションする衛星位置シュ
ミレーション手段と、前記測位地点の略全周囲を撮影する撮像手段と、前記衛星位置シュミレーション手段より得られる複数個
のＧＰＳ衛星の軌道データと、前記撮像手段より得られ
る前記測位地点の全周囲の画像データとを合成する画像
処理手段と、前記画像処理手段が合成した合成画像を表示する表示手
段とを備えることを特徴とするＧＰＳ電波障害物評価装
置。
【請求項２】請求項１記載のＧＰＳ電波障害物評価装
置において、前記撮像手段が、略半球体で、かつ、鏡面状の表面を有
する鏡面部と、該鏡面部に映された天空を撮影するため
の撮像部とを備えることを特徴とするＧＰＳ電波障害物
評価装置。
【請求項３】請求項１または２記載のＧＰＳ電波障害
物評価装置を用いたＧＰＳ電波障害物評価方法であっ
て、複数個のＧＰＳ衛星の所定の日時における前記測位地点
での天空上の軌道をシュミレーションして複数個のＧＰ
Ｓ衛星の軌道データを得る衛星位置シュミレーション工
程と、前記測位地点の略全周囲を撮影して測位地点の画像デー
タを得る撮像工程と、前記画像データと前記軌道データとを合成する画像処理
工程と、前記画像処理工程により得られた合成画像を表示する表
示工程とを備えることを特徴とするＧＰＳ電波障害物評
価方法。