JP2002181917A - 測量方法および測量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 システム全体が大掛かりとはならずに、且つ
広範囲にわたって所定精度の測量を行えるようにする。 【解決手段】 まず、基準局としての第１受信局のアン
テナをＢ１に置き、測位局としての第２受信局のアンテ
ナをＭ１→Ｍ２→Ｍ３の順に移動させて、Ｍ１，Ｍ２，
Ｍ３の相対測位を行う。次に、２つの受信局間の距離が
データリンク可能な距離であるうちに、基準局と測位局
の役割を交代し、Ｍ３にある第２受信局を基準局に切り
替え、第１受信局をＭ４に移して測位局に切り替えて、
Ｍ３（Ｂ２）を基準点とするＭ４の相対測位を行う。以
降、第１受信局を→Ｍ５→Ｍ６の順に移動させて、Ｍ
５，Ｍ６の相対測位を行う。このように基準局と測位局
の役割を交互に交代することによって実質的にサービス
エリアの制限を無くして広範囲に渡って測量を可能とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＧＰＳ衛星等の
測位用衛星から送信される電波を受信して測量を行う方
法およびシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＧＰＳ衛星からの電波を受信し
て、ＲＴＫ（リアルタイムキネマティック）方式で相対
測位する測量装置が実用化されている。この測量装置
は、基準局を基準点に設置し、測位局を測量点に置い
て、基準局で受信したキャリア位相のデータを測位局へ
送信し、基準局と測位局とを用いて、測量点の相対測位
を行うものであり、１〜２ｃｍの相対位置精度で測量す
ることができる。

【０００３】ＲＴＫ方式で且つ測量点の絶対位置を求め
る必要がある場合には、予め各地に設置されている三角
点から、三角測量法等によって基準局の絶対位置（緯
度，経度）を求めておき、基準局をその点に固定した状
態で、測位局を任意の測量点に移動させることになる。

【０００４】基準局から測位局へキャリア位相のデータ
を送信するためのデータリンクとしては各種通信手段が
利用可能であるが、データリンクが確立する範囲を広く
するためには、高出力の無線機や携帯電話等が用いられ
る。但し、キャリア位相による相対測位が可能な基準局
と測位局との間隔は最長１０ｋｍ程度であるので、基準
局を中心として半径約１０ｋｍがサービスエリアとな
る。すなわち、このサービスエリアを超えて測量を行う
ことはできない。

【０００５】また、高出力の無線機や携帯電話が利用で
きない状況で、例えば特定小電力無線の無線機を用いれ
ば、１ｋｍ程度の範囲内でしかデータリンクが確立しな
い。またＰＨＳのトランシーバモードや無線ＬＡＮなど
を用いれば、１００〜３００ｍ程度の範囲内でしかデー
タリンクが確立しない。そのため、高出力の無線機や携
帯電話が利用できない状況では、データリンクのための
手段によって、測量可能なサービスエリアが制限されて
しまう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなサービスエ
リアの制限を解消するものとして、特開平９−６１５０
９では、被測量範囲の外に絶対位置が特定された第１基
準局を設け、被測量範囲内に移動可能な第２の基準局を
設け、第１基準局と第２基準局との間で相対測位を行
い、第２基準局と被測量地点に置かれた測位局との間で
相対測位を行い、第１基準局の絶対位置に第２基準局の
相対位置を加算することによって、測位局の絶対位置を
測量するものが開示されている。

【０００７】ところが、その方法によれば、被測量範囲
外に絶対位置が特定された基準局を設けなければならな
いため、システム全体が非常に大掛かりなものとなり、
たとえば基準局のアンテナを持つ作業員と測位局のアン
テナを持つ作業員の二人で順に測量を行う、といった簡
易な方法で測量を行うことはできなかった。また、上述
のように２つの基準局を設けても、予め定めた被測量範
囲内でしか測量を行うことができず、依然として「サー
ビスエリア」というものが存在する。

【０００８】この発明の目的は、上述の問題を解消し
て、システム全体が大掛かりとはならずに、且つ広範囲
にわたって所定精度の測量を行えるようにした、測量方
法および測量システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の測量システム
は、それぞれ複数の測位用衛星からの電波を受信して、
当該電波のキャリア位相を観測し、一方の受信点に対す
る他方の受信点の相対位置をキャリアディファレンシャ
ル測位する第１・第２の受信局から構成する。第１・第
２の受信局には、第１の受信局の受信点を基準点、第２
の受信局の受信点を測位点としてキャリアディファレン
シャル測位を行う状態と、逆に第２の受信局の受信点を
基準点、第１の受信局の受信点を測位点としてキャリア
ディファレンシャル測位を行う状態とを切り替える手段
を設ける。

【００１０】この構成により、基準局と測位局との間が
常にデータリンク可能な間隔となるように、第１・第２
の受信局の基準局・移動局としての役割を交代すること
によって、相対測位可能な範囲（いわゆるサービスエリ
ア）という制限を実質的に解消する。

【００１１】また、この発明の測量方法は、第１測位ス
テップで、第１の受信局の受信点を仮の基準点とし、第
２の受信局の受信点を測位点として、仮の基準点に対す
る測位点の相対位置をキャリアディファレンシャル測位
し、基準点に対する仮の基準点の相対位置と測位点の相
対位置とから、基準点に対する測位点の位置を求める。
第２測位ステップでは、逆に、第２の受信局の受信点を
仮の基準点とし、第１の受信局の受信点を測位点とし
て、仮の基準点に対する測位点の相対位置をキャリアデ
ィファレンシャル測位し、基準点に対する仮の基準点の
相対位置と測位点の相対位置とから、基準点に対する測
位点の位置を求める。基準点変更ステップでは、第１測
位ステップにおける測位点の位置を、第２測位ステップ
における仮の基準点の位置として設定し、または逆に、
第２測位ステップにおける測位点の位置を、第１測位ス
テップにおける仮の基準点の位置として設定する。

【００１２】なお、所定エリアの測量を開始する際に、
最初の第１測位ステップにおいて第１の受信局の受信点
を基準点に置いてもよい。その場合、最初の第１測位ス
テップにおける仮の基準点は上記基準点に等しい。

【００１３】このように、仮の基準点を変更して第１と
第２の測位ステップを交互に繰り返すことによって、測
量可能な範囲を飛躍的に向上させる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態である
測量システムにおける第１・第２の受信局の構成と、そ
れを用いた測位方法について説明する。図１は、２つの
受信局のアンテナの配置例を示す斜視図である。ここ
で、一方の受信局のアンテナは基準点に配置し、他方の
受信局のアンテナは測位点に配置している。後述するよ
うに、この２つの受信局は、基準局および測位局として
機能するが、必ず一方が基準局、他方が測位局として機
能するように構成している。

【００１５】図２は、２つの受信局を用いて複数の測量
点を順に測量する手順の例を平面図で表している。ま
ず、基準局のアンテナを基準点Ｂ１に配置し、測位局の
アンテナをその近傍の所定位置に配置して、２つの受信
局でＧＰＳ衛星からの受信信号のキャリア位相を観測
し、すでに知られている方法によって、キャリア位相の
整数バイアスを決定する。その後、測位局のアンテナを
最初の測量点であるＭ１に立てる。（以下、受信局のア
ンテナの位置を単に受信局の位置として説明する。）こ
の状態で、Ｂ１−Ｍ１を基線として、基準点Ｂ１に対す
る測位点Ｍ１の相対位置を測位する。

【００１６】次に、第２受信局を次の測位点Ｍ２に移し
て、Ｂ１−Ｍ２を基線とする相対測位を行う。同様に、
第２受信局を次の測位点Ｍ３に移動させて、測位点Ｍ３
を相対測位する。この時の基線長（Ｂ１−Ｍ３）が、第
１受信局と第２受信局との間のデータリンクが限界に近
い状態であれば、第２受信局が第１受信局からさらに遠
ざかって、データリンクが確立できない状態となる前
に、次のステップでは、第１受信局を４番目の測位点Ｍ
４に移し、既に測位したＭ３を仮の基準点Ｂ２として、
Ｂ２−Ｍ４を基線とする相対測位を行う。次に、第１受
信局をＭ５に移動させて、Ｂ２−Ｍ５を基線とする相対
測位を行う。次に同様にして、第１受信局をＭ６へ移し
てその相対測位を行う。

【００１７】その後、第２受信局がＢ２にある状態で、
第１受信局をＢ２からさらに遠ざかることによりデータ
リンクが確立しなくなる前に、次のステップでは、Ｂ２
にあった第２受信局を７番目の測位点であるＭ７に移
す。この状態で、すでに測位したＭ６を次の基準点Ｂ３
として、Ｂ３−Ｍ７を基線とする相対測位を行う。次に
第２基準局をＭ８に移動させて、Ｂ３−Ｍ８を基線とす
る相対測位を行う。以降同様にしてＭ９（Ｂ４）、Ｍ１
０，Ｍ１１の測位を順に行う。

【００１８】このようにして、第１・第２の受信局間で
データリンクが確立しなくなる前に、第１受信局の受信
点を基準点、第２受信局の受信点を測位点とする状態
と、第１受信局の受信点を測位点、第２受信局の受信点
を基準点とする状態とを交互に切り替える。このことに
よってサービスエリアという制限を実質的に無くして、
極めて広範囲にわたって測量を行う。

【００１９】なお、上述の切替を行うごとに、相対測位
を行った測位点を新たな仮の基準点とすることによって
誤差が累積されるが、元々キャリアディファレンシャル
測位の測位精度は１〜２ｃｍ程度と高精度であるため、
たとえば農地の所定エリアに薬剤を散布するために、そ
の所定エリアを測量するような用途では、数十ｋｍにわ
たる広範囲なエリアでも相対的に極めて高精度な測量が
可能となる。

【００２０】また、基準点と測位点との最長距離が短く
てもよいので、例えば無線ＬＡＮのようにデータリンク
可能な範囲が数百ｍ程度と短い無線データリンクを用い
ても、広範囲な測量ができる。

【００２１】図３は第１・第２の受信局の構成を示すブ
ロック図である。受信回路１１はＧＰＳアンテナからの
受信信号を増幅して中間周波信号に変換する。Ａ／Ｄコ
ンバータ１２は、その受信信号をディジタル信号のデー
タ列としてディジタル信号処理回路１３へ与える。この
ディジタル信号処理回路１３は、そのディジタルデータ
列に対して演算処理を行って、Ｃ／Ａコード位相とキャ
リア位相を求める。プロセッサ１４は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ等からなり、上記ディジタル信号処理回路１
３で求められた各相関値からキャリア位相およびＣ／Ａ
コード位相を検出し、キャリア位相とＣ／Ａコード位相
の追尾を行う。

【００２２】データ通信機１７は、相手側受信局のデー
タ通信機との間で、各衛星のキャリア位相データおよび
基準局の位置データの通信を所定のフォーマットで行
う。プロセッサ１４は、インタフェース１８を介して、
これらの通信データの入出力を行う。

【００２３】図４は、２つの受信局におけるプロセッサ
の処理内容および測量のための処理手順を示すフローチ
ャートである。まず、２つの受信局のどちらを基準局と
するか、測位局とするか、の役割を設定する。具体的に
は、作業者が一方の受信局を基準局として使用するため
のキー操作を行う。これによって、その受信局は自局を
基準局の状態に設定する。いわば基準局モードとなる。
また、基準局モードとなった受信局は、他方の受信局に
対して、自局が基準局である旨の宣言を行う。これによ
り、基準局からの宣言を受けたもう一方の受信局は、自
局を測位局の状態にする。いわば測位局モードとなる。

【００２４】次に、基準局のアンテナが図２に示した基
準点Ｂ１に配置され、測位局のアンテナがその近傍の所
定位置に配置された状態で、２つの受信局でＧＰＳ衛星
からの受信信号のキャリア位相を観測し、すでに知られ
ている方法によって、キャリア位相の整数バイアスを決
定する。その後、測量すべき点Ｍ１に測位局を移動さ
せ、その状態で基準点Ｂ１に対する測位点Ｍ１の相対測
位を行う。その結果は基準局または測位局内に記録す
る。また、これと合わせて、基準局または測位局の表示
部に測位結果を表示する。なお、この測量作業で、単に
キャリア位相の観測値とキャリア位相の整数バイアスを
記録し、後処理によって、各点の測位演算を行う場合に
は、キャリア位相の観測値と整数バイアスを記録するだ
けでもよい。

【００２５】基準局と測位局との間がデータリンク可能
な距離の限界付近に達していなければ、図２に示したよ
うに、測位局をＭ１→Ｍ２→Ｍ３と順に移し、それぞれ
の測位点で相対測位を行う。

【００２６】もし、基準局と測位局との間がデータリン
ク可能な距離の限界付近に達すれば、基準局と測位局の
役割交代を行う。この限界付近であるか否かの判定は、
データリンク用の電波の受信強度が予め定めたレベルを
下回ったか否かによって、または基準点と測位点との間
の基線長が予め定めた距離を超えたか否かによって判定
する。

【００２７】上記限界付近に測位局が達すれば、基準局
と測位局の役割交代の案内表示を基準局と測位局の両方
で行う。作業者はこの案内に従って基準局と測位局の役
割設定を行う。すなわち、最初のステップで行った操作
と同様に、現在測位局モードである受信局のキー操作に
よって、その受信局を基準局モードに切り替える。これ
により、新たに基準局モードになった受信局は、自らが
基準局になった旨の宣言をもう一方の受信局に送信す
る。この宣言を受信したもう一方の受信局は、自ら測位
局モードに替わる。

【００２８】なお、データリンク可能な距離の限界付近
に達したことを検出したときに、上記役割設定の切り替
えを２つの受信局が自動的に行って、その切り替えの後
に、役割交代が既に自動的に完了した旨の案内出力を行
うようにしてもよい。

【００２９】その後、図２のＭ４で示したように、新た
に測位局となった方の受信局を、次に測量すべき点へ移
動させる。この時、新たに基準局となった受信局のアン
テナは、図２においてＭ３（Ｂ２）で示したように固定
したままとする。

【００３０】以降、同様の処理を繰り返すことによっ
て、次から次へと測位点を移して広範囲にわたる測量を
行う。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、被測量範囲外に絶対
位置が特定された基準局を設ける必要がないため、シス
テム全体が大掛かりなものとはならず、たとえば基準局
のアンテナを持つ作業員と移動局のアンテナを持つ作業
員の二人で順に測量を行う、といった簡易な方法で、広
範囲にわたって高精度の測量が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つの受信局アンテナの配置例を示す図

【図２】２つの受信局を用いて順に測量を行う手順の例
を示す図

【図３】受信局の構成を示すブロック図

【図４】受信局におけるプロセッサの処理内容および測
量の手順を示すフローチャート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１・第２の２つの受信局で、それぞれ
   複数の測位用衛星からの電波を受信して、当該電波のキ
   ャリア位相を観測し、第１の受信局の受信点を仮の基準
   点、第２の受信局の受信点を測位点として、仮の基準点
   に対する測位点の相対位置をキャリアディファレンシャ
   ル測位するとともに、基準点に対する仮の基準点の相対
   位置と前記測位点の相対位置とから、基準点に対する測
   位点の位置を定める第１測位ステップと、 第１・第２の２つの受信局で、それぞれ複数の測位用衛
   星からの電波を受信して、当該電波のキャリア位相を観
   測し、第２の受信局の受信点を仮の基準点、第１の受信
   局の受信点を測位点として、仮の基準点に対する測位点
   の相対位置をキャリアディファレンシャル測位するとと
   もに、基準点に対する仮の基準点の相対位置と前記測位
   点の相対位置とから、基準点に対する測位点の位置を定
   める第２測位ステップと、 第１測位ステップにおける測位点の位置を第２測位ステ
   ップにおける仮の基準点の位置として、または第２測位
   ステップにおける測位点の位置を第１測位ステップにお
   ける仮の基準点の位置として設定する基準点変更ステッ
   プと、を含む測量方法。
2. 【請求項２】 それぞれ複数の測位用衛星からの電波を
   受信して、当該電波のキャリア位相を観測し、一方の受
   信点に対する他方の受信点の相対位置をキャリアディフ
   ァレンシャル測位する第１・第２の受信局を備えた測量
   システムにおいて、 第１の受信局の受信点を基準点、第２の受信局の受信点
   を測位点として、前記キャリアディファレンシャル測位
   を行う状態と、第２の受信局の受信点を基準点、第１の
   受信局の受信点を測位点として、前記キャリアディファ
   レンシャル測位を行う状態とを切り替える手段を第１・
   第２の受信局に設けた測量システム。