JP2004239797A - Satellite positioning system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星からの電波を受信することで位置座標を求めることが出来る衛星測位(Global Positioning System、以下、GPSという)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
GPS測量は、打ち上げられたGPS衛星から発信される電波(搬送波位相やコード情報を含む)を、GPS受信機を用いて、複数の観測点において受信することにより観測点間の相対的な位置関係を求める測量法である。
【0003】
基本的に、天候や地形の影響が少なく、長距離間の測量を効率良く行うことが出来る。
【0004】
GPS測量の一例として、キネマティック測位方式がある。これは、GPS測位が可能なアンテナと受信機の組み合わせを局とした場合、参照地点に固定的に配置された1組の局を固定局とし、別の移動可能な局を移動局とし、移動局が多数の測点を順次移動しながら測位して固定局に対する相対的座標位置を求めていくものである。なお、前記参照点の位置座標は既知となっている。
【0005】
このキネマティック測位の発展型として、例えば特許文献1に示されているように、測位結果である位置が実時間で得られる測位方法である実時間キネマティック測位(以後、RTKという)がある。
【0006】
RTKは、衛星からの電波を固定局及び移動局が同時に受信し、移動局での測位データの解析を固定局で得られた受信データを参照して行うことで、直ちに固定局が設置された参照点から移動局の測位地点までの相対座標を求めることが出来るものである。
【0007】
固定局から移動局へ測位データを送信する場合、一般的に固定局から特定周波数の無線により送信する方法が用いられていた。具体的には、固定局に無線送信機を備えることで(例えば周波数400MHz、出力10mW程度)測位データを常時送信し、移動局には前記送信電波を受信可能な無線受信機を装備することで、この送信された測位データを随時参照可能としていた。
【0008】
一方、公共測量での1・2級基準点測量では「静的(スタティック)測位法」の利用が主である。
【0009】
しかし、静的測位法では観測データに基づく基線解析に後処理が必要であり、手間がかかってしまう。このため、比較的短距離で行う場合の多い3・4級基準点測量では、測量結果のすぐわかる一般的な測量機が用いられてきた。
【0010】
一方、動的干渉(キネマティック)測位法の発展型であるRTK−GPS観測法により、基線解析がGPS受信機内部でリアルタイムにて行われ、測量現場で高精度の処理結果を得られるようになったため、GPS測量においても効率的な測量作業が可能となった。
【0011】
具体的には、RTK−GPS観測では、固定局と移動局においてGPS衛星か ら信号を同時に受信し、固定局の観測データを無線等で移動局に転送し、必要な解析処理を行った後、移動局側は他の観測点に移動して同様の観測を行う。これを順次繰り返す動的干渉測位方式により行う。
【0012】
GPSアンテナは、固定局では、三脚または固定的に設置された柱に取り付け、未知点等における移動局においては、三脚又はアンテナポールに取り付けて整置するのを標準とする。固定局として電子基準点を用いても良い。この時、固定局の観測データは、移動局へ通信手段等を用いて送信可能にされている。
【0013】
RTK−GPS観測は、直接観測法又は間接観測法で行われる。
【0014】
直接観測法では固定局と移動局で同時観測が行われ、間接観測法では固定局と2つの移動局において同時観測が行われる。
【0015】
GPSにより公共測量を行う場合、観測により得られた位置座標が測量における基準すなわち、3・4級基準点としての条件を満たすための条件が定められている。
【0016】
(1)固定局から500mの範囲で1台の移動局を用いて測量を行うもので、2日にわたって同じ点を測量する必要がある。
【0017】
(2)固定局から10kmの範囲で、2台の移動局を用い、1秒以上の重なりを持った10秒静止観測を行う。1度(1日)の観測で良い。
【0018】
上記(2)のように、固定局のほかに2台の移動局を用い、この移動局の2台が10秒の静止観測(10秒の連続したエポックを観測し、その平均をとる)を行う場合、2台で行った10秒の静止観測が重なった時刻を含まなければならない。
【0019】
即ち、データ取得回数を1秒ごととして、10エポック(1エポックはGPS衛星から固定局と移動局において同時に受信する1回の信号)以上の観測回数で観測を行う必要がある。このことは運用基準にて定められている。
【0020】
また、測位作業により得られた測点の位置座標が3・4級基準点として認められることは、測点位置座標の精度が保証される点でも望ましく、公共測量作業基準に準拠した作業内容で測位作業が行われることが望まれる。
【0021】
【特許文献1】
特願2001−112863号
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
上記(2)の場合、全ての測点における測位(測定)作業毎にオペレータが携帯電話等によりお互いに連絡を取りながら、観測(測定)開始のタイミングを調整していた。そのため、作業はきわめて繁雑となり、オペレータの負担が大きかった。
【0023】
また、あらかじめ測位スケジュールを設定し、そのスケジュール通りに観測を行う場合もある。連絡内容に基づいて、各オペレータが作業を行うとなると、各オペレータの解釈や時間の認識によりどうしてもずれが生じる可能性があり、またお互いの観測タイミングが正しいかどうかを検証することが困難となる。
【0024】
本発明の目的は、移動局の観測(測定)タイミングを適切に設定できる衛星測位システムを提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題を解決するための手段を例示すると、各請求項に記載の衛星測位システムである。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態によれば、移動局は、主移動局と従移動局の2つを含む。以下に示す実施例の説明においては、主移動局を単に主ということがあり、従移動局を単に従ということがある。
【0027】
好ましくは、主移動局と従移動局のタイミングマネジメント用のサーバが設けられる。
【0028】
好ましくは、サーバは、測量(測定)タイミング指示、測量結果データの受信と保管、測量位置座標の演算とマップ作成処理、測量作業の成功と失敗の判定と判断結果の移動局への通知を行う。サーバは、測量結果データに基づき、各測量地点の位置座標を求め、その結果を各移動局に送信するように構成するのが好ましい。
【0029】
好ましくは、サーバは、演算された位置座標の履歴より(2点の測量地点のうち、1つは前回他方の移動局が測量した地点と同じであるため)求められた位置座標を比較し、精度を検討する。その結果、位置座標の値の差が所定の値以内であれば測量成功、以上であれば測量失敗として判断し、各移動局に通知すると良い。また測量失敗の場合、必要で有れば再測量を促し、再度測定ルーチンを繰り返すと良い。
【0030】
好ましくは、移動局とサーバに通信装置(伝送手段)を設ける。通信装置には、公衆回線や、VPNと略称されているバーチャル・プライベート・ネットワーク(Vertual Private Network)を用いることができる。公衆回線として移動局側に携帯電話等の無線回線を用い、サーバに固定回線を用いることができる。VPNとして移動局側に無線端末を用い、サーバ側に固定専用線を用いることができる。VPNのメリットとして、セキュリティが高い、品質管理が容易、定額運用が可能なためコストが安い、等がある。
【0031】
好ましくは、タイマー手段を移動局とサーバに設ける。タイマー手段は、移動局側では測量開始時間の設定と測量開始を制御し、サーバ側では移動局への測量開始タイミングを制御する。
【0032】
本発明の好ましい実施態様においては、幾つかの観測(測定)開始設定モードが設定できる。以下、これについて説明する。矢印は観測開始情報の流れを示している。
【0033】
(1)主移動局→従移動局
主移動局から従移動局に観測開始情報を送信するモードである。
【0034】
(a)観測開始情報が観測開始信号の場合
主→従までの信号伝搬時間が9秒以内であることが条件である。
【0035】
これは少なくとも1秒は重なる必要があるためである。
【0036】
(b)観測開始情報が観測開始時刻の場合
主→従までの信号伝搬時間が10秒以上でも観測が可能である。
【0037】
(2)主移動局→サーバ→従移動局
主移動局からサーバに観測開始情報を送信し、サーバがこれを従移動局に転送するモードである。
【0038】
(a)観測開始情報が観測開始信号の場合
主→従までの信号伝搬時間が10秒以内であることが条件である。
【0039】
(b)観測開始情報が観測開始時刻の場合
主→従までの信号伝搬時間が10秒以上でも観測が可能である。
【0040】
(3)主移動局→サーバ、サーバ→従移動局
主移動局から送信された観測開始時刻に基づいて、サーバが従移動局に観測開始信号を送信する。主移動局は自ら設定した観測開始時刻に観測を開始し、従移動局はサーバから受信した観測開始信号に基づいて観測を開始するモードである。
【0041】
サーバはタイマー機能を要するが、主→従までの信号伝搬時間が10秒以上の場合に利用できる。
【0042】
(4)主移動局→サーバ、主移動局←サーバ→従移動局
主移動局から送信された観測開始時刻に基づいて、サーバが主、従の移動局の両方に観測開始信号を送信する。主、従の移動局は受信した観測開始信号に基づいて観測を開始するモードである。
【0043】
観測開始時間設定データの設定様態として、主移動局から送信する、回線を通じて送信する(携帯電話、インターネット、XML形式)、サーバに接続して設定する(設定画面へのログオン、自動測定)等がある。
【0044】
送信遅延時間測定機能として、サーバを介した、主移動局から従移動局への信号伝搬時間の測定時間に応じて、観測開始設定モードを切り替えてもよい。
【0045】
【実施例】
図1は、本発明による衛星測位システムの一実施の形態を示した全体構成図である。
【0046】
本発明による衛星測位システムは、2つの移動局1a、1bと、固定局2と、移動局1a、1b及び固定局2に対し通信手段を介して接続されたデータサーバ3により構成される。
【0047】
データサーバ3は、中央演算処理部4、記憶手段5、インターフェース6、7等により構成されている。
【0048】
移動局1a,1bは、それぞれ受信用のアンテナ20a,20b、受信機21a,21b、データサーバ3に対し双方向通信可能な通信手段22a,22b(または通信手段を接続可能なインターフェース)、操作者に対して様々な情報を表示可能な表示手段(図示せず)を有する。
【0049】
受信機21a,21bは、測位データや解析結果等のデータを記憶する記憶手段(図示せず)を有する他、表示手段が内蔵されている。これらの装備は操作者が運搬可能なように可搬性を有しており、バッテリを電源として単独で動作可能としている。
【0050】
また、測位作業用の装備として、アンテナ20a,20bは、棒状部材23a,23bに取り付けられる。棒状部材23a,23bは、測位点の円直線状に正確に設置できるように、垂直が検知可能な気泡管を有し、上端にアンテナ20a,20bを装着可能とし、下端を測位点に正確かつ容易に設置できるように尖らせている。
【0051】
この棒状部材23a,23bの下端を測位点に置き、気泡管等により垂直状態に保つことで、アンテナ20a,20bを測位点の上方に正確に配置することができる。
【0052】
固定局2は、受信用のアンテナ17、受信機19、測位により得た補正測位データをデータサーバ3に送信する通信手段10を有する。
【0053】
固定局2は位置座標が既知である地点に固定的に配置され、常時または定時的に衛星からの電波を受信し、配置位置に関する観測データを得ることで、補正測位データを作成している。固定局2は、複数の固定局(図示せず)の中で移動局が利用可能なものを選択するのが良い。
【0054】
得られた補正測位データは、通信手段10により、常時、または定時的にデータサーバへ送信される。
【0055】
この通信手段10は、固定局2が既知の位置に固定配置されていることと、補正測位データを高速で通信することが可能なことから、WANや専用線等の常時接続された回線が速度、安定性の点で望ましい。
【0056】
また、データサーバ3に送信される固定局2の補正測位データは、一般的には衛星8からの受信データと既知の座標とを組み合わせたデータ形式で送信される。
【0057】
例えば、CRMデータ、RTCMデータ等の場合、RTK測位では移動局1a,1bの位置を高精度に解析する際に参照される。
【0058】
データサーバ3は、中央演算処理部4、記憶部5、通信手段10、15を接続するインターフェース部等により構成されている。
【0059】
このインターフェース部は、複数の固定局2の各々からの測位データを受信可能にするために常時接続されている外部回線インターフェース(第1インターフェース6)と、少なくとも1つの移動局1との間でデータを送受信するための双方向通信可能な通信インターフェース(第2インターフェース7)とを備えている。
【0060】
外部回線用の第1インターフェース6は、固定局2から送られる補正測位データを受信するために、固定局2との間の通信手段10に対して接続されている。
【0061】
また、外部回線用の第1インターフェース6は固定局2の他にインターネット等のネットワークにも接続可能であり、この回線を通じて遠隔地のPC等と通信が可能となっている。
【0062】
通信用の第2インターフェース7は、移動局1a,1bからの測位データや、そこに装備されたセンサからの出力データの受信と、データサーバ3からの補正測位データ及び参照データの送信のために用いられる。
【0063】
例えば、図1に示すように、移動局1a,1bとデータサーバ3にインターネットやVPN等の回線12で接続された携帯端末や無線LANなどの通信手段11との間で送受信が行なわれる。図2に示すように、移動局1a,1bに備えられた通信手段22a,22bと、サーバ3と回線31により接続された通信手段32との間で送受信が行なわれる。移動局1は、衛星8からの電波を受信して測位データを得る。
【0064】
送信機能としては、解析に用いる適切な固定局2からの測位データに基づく補正測位データを移動局へ送信する。
【0065】
また通信インターフェース7における通信手段11は、移動局が測量(測定)範囲内を移動しながら測位するため、携帯電話、PHSや無線LAN等のワイヤレスで通信可能な(双方向通信)手段が望ましい。
【0066】
ちなみに、通信手段11として高速な通信手段を使用することで、移動局1a,1bでの解析時のタイムラグをより少なくすることが出来る。
【0067】
中央演算処理部4は、通信インターフェース7を介して得られた移動局1a,1bの測位データから移動局1a,1bの位置情報を得て、この位置情報に基づいて移動局1a,1bに対してもっとも適した1つの固定局2を選択し、その選択した固定局から受信した補正測位データ、または位置情報に応じた参照データを移動局1a,1bへ送信する。
【0068】
記憶部5は、中央演算処理部4の処理に必要なデータの他、移動局1a,1bから受信した諸データ、測位作業者や利用者に関する情報等の様々な情報を柔軟に記憶可能となっている。具体的には、固定局2の位置情報、受信する測位データ、移動局1a,1bからの測位データ、もしくは位置情報の他、測量作業範囲、移動局における環境情報等も記憶し後に活用可能とすることができる。
【0069】
なお、ここでの測位データとは、衛星測量において定義されているフォーマットのデータ、例えば、受信データ、もしくは解析後の位置情報等、扱われる可能性のあるデータ等を総称したものである。形式としては、バイナリーデータ、及びテキストデータ等が含まれる。
【0070】
測量作業の流れを、図面を参照して説明する。
【0071】
図3は、本発明の1つの実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。主移動局は移動局1として示されており、従移動局は移動局2として示されている。なお、以下に示す例においては、移動局の認証と利用可能な固定局の選択は、原則として既に完了しているものとする。
【0072】
(1)まず、移動局1からサーバに向け観測(測定)開始を知らせる。本発明における主移動局の測定開始情報は、観測開始信号として構成されている。
【0073】
(2)移動局1は観測をはじめる。
【0074】
(3)サーバは即座に移動局2に観測を知らせる。本発明における従移動局の測定開始情報は、観測開始信号として構成されている。
【0075】
(4)移動局2は知らせを受け観測をはじめる。
【0076】
こうして、移動局1と移動局2の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。また、タイマー機能を設ける必要がない。
【0077】
図4は、本発明の別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。主移動局は移動局1として示されており、従移動局は移動局2として示されている。
【0078】
(1)まず、移動局1はサーバに向け観測開始時刻を知らせる。本発明における主移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0079】
(2)観測開始時刻になったら、移動局1は観測をはじめる。移動局1には、観測開始時刻に観測をはじめるためのタイマーが設けられている。
【0080】
(3)観測開始時刻になったら、サーバは移動局2に対して観測を知らせる。本発明における従移動局の測定開始情報は、観測開始信号として構成されている。
【0081】
(4)移動局2は知らせを受け観測をはじめる。
【0082】
こうして、移動局1と移動局2の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。移動局1はタイマーを持つ必要があるが、移動局2はタイマーをもつ必要がない。
【0083】
図5は、本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。主移動局は移動局1として示されており、従移動局は移動局2として示されている。
【0084】
(1)まず、移動局1はサーバに向け観測開始時刻を知らせる。本発明における主移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0085】
(2)サーバは移動局2に対して観測開始時刻を知らせる。本発明における従移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0086】
(3)観測開始時刻になったら、移動局1は観測をはじめる。移動局1には、観測開始時刻に観測をはじめるためのタイマーが設けられている。
【0087】
(4)観測開始時刻になったら、移動局2は観測をはじめる。移動局2には、観測開始時刻に観測をはじめるためのタイマーが設けられている。
【0088】
こうして、移動局1と移動局2の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。移動局1と移動局2はタイマーを持つ必要があるが、観測開始時刻に通信を行う必要がない。
【0089】
図6は、本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。主移動局は移動局1として示されており、従移動局は移動局2として示されている。
【0090】
(1)まず、移動局1はサーバに向け観測開始時刻を知らせる。本発明における主移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0091】
(2)観測開始時刻になったら、サーバは移動局1と移動局2に対して観測開始を知らせる。サーバには、観測開始時刻に移動局1と移動局2に対して観測開始を知らせるためのタイマーが設けられている。本発明における従移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0092】
(3)サーバからの知らせを受け、移動局1と移動局2は観測をはじめる。
【0093】
こうして、移動局1と移動局2の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。移動局1、移動局2ともにタイマーを持たずに済む。
【0094】
図7は、本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。主移動局は移動局1として示されており、従移動局は移動局2として示されている。なお、リアルタイムサーバについては、本発明と直接関連しないため、その説明を省略する。
【0095】
(1)移動局1は、静止測量の準備が完了したのち、サーバ(RTK間接法サーバ)に向け準備完了通知を送信する。本発明における主移動局の測定開始情報は、準備完了通知として構成されている。
【0096】
(2)移動局2は、静止測量の準備が完了したのち、サーバに向け準備完了通知を送信する。本発明における従移動局の測定開始情報は、準備完了通知として構成されている。
【0097】
(3)移動局1と移動局2の準備が完了したら、サーバは移動局1と移動局2に対して観測開始信号を送信する。本発明における従移動局の測定開始情報は、観測開始時刻として構成されている。
【0098】
(4)サーバからの知らせを受け、移動局1と移動局2は観測をはじめる。
【0099】
こうして、移動局1と移動局2の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。なお、移動局1と移動局2が測量完了をサーバに通知することにより、サーバが移動局1と移動局2に対して測量成功(失敗)の通知をすることができる。
【0100】
図8は、図7の例に対する変形例を示す。移動局1と移動局2は、測量完了の後、サーバに測量完了を通知するとともに、測量結果を通知する。サーバは、測量結果を演算することにより、移動局1と移動局2に対して測量成功(失敗)の通知をすることができる。
【0101】
図9〜15は、移動局1の内部構成と測位作業の流れの更に別の例を概念的に示す。なお、この例においては、主移動局と従移動局は、基本的に同じ構成であるため、両方を合わせて移動局1として説明されている。
【0102】
まず、図9〜11を参照して、本発明の衛星測位システムを利用するための準備段階を説明する。
【0103】
(1)認証要求ステップ(図9)
オペレータは、移動局1を基準値点に配置する。移動局1は、入力装置1A、表示装置1B、本発明の処理装置としてのCPU1C、記憶装置1D、及び通信装置1E、出力装置1Fを有している。
【0104】
オペレータは、入力装置1Aを用いて認証要求を行う。認証要求は、CPU1Cと通信装置1Eを介してサーバ(図示せず)に送信される。
【0105】
移動局1は、サーバから認証完了の旨を受信すると、表示装置1Bにその旨を表示する。記憶装置1Dには、認証情報が記憶される。
【0106】
(2)利用可能固定局情報表示ステップ(図10)
サーバは、利用可能固定局情報を移動局1に送信する。
【0107】
移動局1は、サーバから利用可能固定局情報を受信すると、表示装置1Bにその旨を表示する。記憶装置1Dには、利用可能固定局情報が記憶される。
【0108】
(3)固定局選択ステップ(図11)
オペレータは、入力装置1Aを用いて利用固定局を選択する。利用固定局は、固定局番号・名称通知として、CPU1Cと通信装置1Eを介してサーバに送信される。
【0109】
移動局1は、サーバからRTK補正情報を受信すると、出力装置1Fを介してこれを出力する。なお、図9〜11に示されたステップは、既述の実施例における衛星測位システムにも利用できる。
【0110】
次に、図12〜15を参照して、移動局の測位作業の流れを説明する。
【0111】
(4)準備完了通知(図12)
オペレータは、静止測量の準備が完了したのち、移動局1の入力装置1Aにその旨を入力する。準備完了通知は、通信装置1Eを介してサーバに向けて送信される。本発明における主移動局の測定開始情報は、準備完了通知として構成されている。
【0112】
(5)観測開始ステップ(図13)
移動局1の準備が完了したら、サーバは移動局1に対して観測開始信号を送信する。本発明における従移動局の測定開始情報は、測定開始信号として構成されている。
【0113】
サーバからの知らせを受け、主移動局1aと従移動局は観測をはじめる。表示装置1Bには、観測開始通知と観測情報が表示される。
【0114】
(6)観測終了ステップ(図14)
観測終了後、CPU1Cは、観測の成功・失敗を判断する。表示装置1Bには観測結果が表示される。記憶装置1Dには観測結果が記憶される。通信装置1Eは、CPU1Cからの観測成功通知をサーバに送信する。なお、通信装置1Eは、CPU1Cからの観測失敗通知をサーバに送信しても良い。
【0115】
こうして、主移動局と従移動局の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含むようにすることができる。主移動局と従移動局が観測結果を判断することにより、サーバに測量成功(失敗)の通知をすることができる。
【0116】
(7)観測完了ステップ(図15)
図15に示すように、全点の観測が終了した場合、通信装置1Eがサーバからその旨を受信し、表示装置1Bに観測完了を表示し、次点への移動を通知するように構成しても良い。
【0117】
本発明は図示された実施例に限定されない。
【0118】
移動局やサーバの内部構成は任意である。例えば、サーバが観測終了後に観測の成功・失敗を判断しても良い。
【0119】
主移動局から従移動局に直接観測開始情報を送信しても良い。観測開始情報を観測開始信号で構成すれば、移動局にタイマーを設ける必要がない。観測開始情報を観測開始時刻で構成すれば、主移動局から従移動局までの信号伝播時間が10秒以上でも観測が可能である。
【0120】
サーバが異なる複数の移動局の組を同時に制御可能に構成すれば、異なる組の測定結果を組み合わせることでより広範囲なマップが作成可能である。
【0121】
【発明の効果】
本発明によれば、移動局の観測(測定)タイミングを適切に設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1つの実施例による衛星測位システムの全体図。
【図2】本発明の1つの実施例による衛星測位システムを現地で使用する1つの状況を示す。
【図3】本発明の1つの実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。
【図4】本発明の別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。
【図5】本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。
【図6】本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。
【図7】本発明の更に別の実施例による衛星測位システムの測位作業の流れを示す。
【図8】図7の変形例を示す。
【図9】移動局の内部構成と認証要求ステップの一例を概念的に示す。
【図10】図9に続く利用可能固定局情報表示ステップの一例を示す。
【図11】図10に続く固定局選択ステップの一例を示す。
【図12】図11に続く準備完了通知の一例を示す。
【図13】図12に続く観測開始ステップの一例を示す。
【図14】図13に続く観測終了ステップの一例を示す。
【図15】図14に続く観測完了ステップの一例を示す。
【符号の説明】
1a、1b 移動局
1A 入力装置
1B 表示装置
1C CPU
1D 記憶装置
1E 通信装置
2 固定局
3 データサーバ
4 中央演算処理部
5 記憶手段
6、7 インターフェース
8 衛星
10、11、15、32 通信手段
12、31 回線
17、20a,20b アンテナ
19、21a,21b 受信機[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to satellite positioning (Global Positioning System, hereinafter referred to as GPS) that can obtain position coordinates by receiving radio waves from satellites.
[0002]
[Prior art]
In GPS surveying, relative positions between observation points are obtained by receiving radio waves (including carrier phase and code information) transmitted from launched GPS satellites at a plurality of observation points using a GPS receiver. Is a surveying method for obtaining
[0003]
Basically, the influence of weather and terrain is small, and surveying over long distances can be performed efficiently.
[0004]
As an example of the GPS survey, there is a kinematic positioning system. This is because when a combination of an antenna and a receiver capable of GPS positioning is set as a station, one set of stations fixedly arranged at a reference point is set as a fixed station, another movable station is set as a mobile station, and The station performs positioning while sequentially moving a large number of measurement points, and obtains a relative coordinate position with respect to the fixed station. The position coordinates of the reference point are known.
[0005]
As an advanced type of the kinematic positioning, there is, for example, a real-time kinematic positioning (hereinafter, referred to as an RTK), which is a positioning method in which a position as a positioning result is obtained in real time, as shown in
[0006]
In the RTK, a fixed station and a mobile station simultaneously receive radio waves from a satellite, and the mobile station analyzes the positioning data with reference to the received data obtained by the fixed station, so that the fixed station is immediately installed. Relative coordinates from the reference point to the positioning point of the mobile station can be obtained.
[0007]
When transmitting positioning data from a fixed station to a mobile station, a method of transmitting the positioning data from the fixed station by radio at a specific frequency has been generally used. Specifically, by providing a fixed station with a wireless transmitter (for example, at a frequency of 400 MHz and an output of about 10 mW), positioning data is always transmitted, and the mobile station is provided with a wireless receiver capable of receiving the transmission radio wave. The transmitted positioning data can be referred to at any time.
[0008]
On the other hand, the “static (static) positioning method” is mainly used in the class 1-2 reference point surveying in public surveying.
[0009]
However, in the static positioning method, post-processing is required for the baseline analysis based on the observation data, and it takes time and effort. For this reason, in the surveying of the 3rd and 4th grade reference points, which are often performed over a relatively short distance, a general surveying instrument that can easily understand the survey result has been used.
[0010]
On the other hand, the RTK-GPS observation method, which is an advanced type of the dynamic interference (kinematic) positioning method, allows the base line analysis to be performed in real time inside the GPS receiver so that a highly accurate processing result can be obtained at the survey site. As a result, efficient surveying work can be performed even in GPS surveying.
[0011]
Specifically, in the RTK-GPS observation, the fixed station and the mobile station simultaneously receive signals from GPS satellites, transfer the observation data of the fixed station to the mobile station by radio or the like, and perform necessary analysis processing. The mobile station moves to another observation point and performs the same observation. This is performed by the dynamic interference positioning method which repeats this sequentially.
[0012]
In a fixed station, the GPS antenna is usually mounted on a tripod or a fixedly installed pole, and in a mobile station at an unknown point or the like, the GPS antenna is usually mounted on a tripod or an antenna pole. An electronic reference point may be used as the fixed station. At this time, the observation data of the fixed station can be transmitted to the mobile station using communication means or the like.
[0013]
RTK-GPS observation is performed by a direct observation method or an indirect observation method.
[0014]
In the direct observation method, simultaneous observation is performed in the fixed station and the mobile station, and in the indirect observation method, simultaneous observation is performed in the fixed station and the two mobile stations.
[0015]
In the case of performing public surveying by GPS, conditions are defined for the position coordinates obtained by observation to satisfy the condition as a reference in surveying, that is, a condition of a 3rd and 4th grade reference point.
[0016]
(1) Surveying is performed using one mobile station within a range of 500 m from the fixed station, and it is necessary to measure the same point over two days.
[0017]
(2) A 10-second stationary observation with an overlap of 1 second or more is performed using two mobile stations within a range of 10 km from the fixed station. One observation (one day) is sufficient.
[0018]
As described in (2) above, two mobile stations are used in addition to the fixed station, and two of these mobile stations perform stationary observation for 10 seconds (observe continuous epochs for 10 seconds and take the average thereof). If it does, it must include the time at which the 10-second static observations made by the two units overlap.
[0019]
That is, it is necessary to perform the observation at a number of observations equal to or greater than 10 epochs (one epoch is one signal received simultaneously by the fixed station and the mobile station from the GPS satellite) with the number of times of data acquisition being set every second. This is stipulated in the operational standards.
[0020]
In addition, it is desirable that the position coordinates of the measurement points obtained by the positioning work be recognized as the 3rd and 4th reference points in that the accuracy of the measurement position coordinates is guaranteed. It is desired that positioning work be performed.
[0021]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2001-112863
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of (2) above, the operator adjusts the timing of the start of observation (measurement) while contacting each other with a mobile phone or the like for each positioning (measurement) work at all measurement points. For this reason, the work became extremely complicated, and the burden on the operator was great.
[0023]
In some cases, a positioning schedule is set in advance and observation is performed according to the schedule. If each operator performs work based on the contents of the communication, there is a possibility that there will be a deviation due to the interpretation of each operator and the recognition of time, and it will be difficult to verify whether the observation timing of each other is correct .
[0024]
An object of the present invention is to provide a satellite positioning system capable of appropriately setting the observation (measurement) timing of a mobile station.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
An example of a means for solving the problem according to the present invention is a satellite positioning system described in each claim.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to a preferred embodiment of the present invention, the mobile station includes two main mobile stations and a slave mobile station. In the following description of the embodiments, a master mobile station may be simply referred to as a master, and a slave mobile station may be simply referred to as a slave.
[0027]
Preferably, a server for timing management of the master mobile station and the slave mobile station is provided.
[0028]
Preferably, the server issues a survey (measurement) timing instruction, receives and stores survey result data, calculates survey position coordinates and creates a map, determines success or failure of the survey work, and notifies the mobile station of the determination result. . Preferably, the server is configured to determine the position coordinates of each survey point based on the survey result data and transmit the result to each mobile station.
[0029]
Preferably, the server compares the position coordinates obtained from the history of the calculated position coordinates (because one of the two survey points is the same as the point previously surveyed by the other mobile station), Consider accuracy. As a result, if the difference between the values of the position coordinates is within a predetermined value, it is preferable to determine that the survey is successful, and if not, determine that the survey has failed, and notify each mobile station. Further, in the case of a measurement failure, it is advisable to re-measure if necessary, and repeat the measurement routine again.
[0030]
Preferably, the mobile station and the server are provided with a communication device (transmission means). As the communication device, a public line or a virtual private network (Virtual Private Network) abbreviated as VPN can be used. A wireless line such as a mobile phone can be used for the mobile station as a public line, and a fixed line can be used for the server. As the VPN, a wireless terminal can be used on the mobile station side, and a fixed leased line can be used on the server side. Advantages of a VPN include high security, easy quality control, and low cost because a fixed amount operation is possible.
[0031]
Preferably, the timer means is provided in the mobile station and the server. The timer means controls the setting of the survey start time and the start of the survey on the mobile station side, and controls the timing of the survey start to the mobile station on the server side.
[0032]
In the preferred embodiment of the present invention, several observation (measurement) start setting modes can be set. Hereinafter, this will be described. Arrows indicate the flow of observation start information.
[0033]
(1) Master mobile station → slave mobile station
In this mode, the observation start information is transmitted from the master mobile station to the slave mobile station.
[0034]
(A) When the observation start information is the observation start signal
The condition is that the signal propagation time from master to slave is within 9 seconds.
[0035]
This is because they must overlap for at least one second.
[0036]
(B) When the observation start information is the observation start time
Observation is possible even if the signal propagation time from master to slave is 10 seconds or more.
[0037]
(2) Master mobile station → server → slave mobile station
In this mode, the observation start information is transmitted from the master mobile station to the server, and the server transfers the information to the slave mobile station.
[0038]
(A) When the observation start information is the observation start signal
The condition is that the signal propagation time from master to slave is within 10 seconds.
[0039]
(B) When the observation start information is the observation start time
Observation is possible even if the signal propagation time from master to slave is 10 seconds or more.
[0040]
(3) Master mobile station → server, server → slave mobile station
The server transmits an observation start signal to the slave mobile station based on the observation start time transmitted from the master mobile station. In this mode, the main mobile station starts observation at the observation start time set by itself, and the slave mobile station starts observation based on the observation start signal received from the server.
[0041]
The server requires a timer function, but can be used when the signal propagation time from master to slave is 10 seconds or more.
[0042]
(4) Master mobile station → server, master mobile station ← server → slave mobile station
The server transmits an observation start signal to both the main and slave mobile stations based on the observation start time transmitted from the main mobile station. In this mode, the primary and secondary mobile stations start observation based on the received observation start signal.
[0043]
As the setting mode of the observation start time setting data, transmission from the main mobile station, transmission through a line (mobile phone, Internet, XML format), connection to a server and setting (logon to the setting screen, automatic measurement), etc. is there.
[0044]
As the transmission delay time measurement function, the observation start setting mode may be switched according to the measurement time of the signal propagation time from the master mobile station to the slave mobile station via the server.
[0045]
【Example】
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a satellite positioning system according to the present invention.
[0046]
The satellite positioning system according to the present invention includes two
[0047]
The
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
Further, as equipment for positioning work, the
[0051]
By placing the lower ends of the rod-
[0052]
The fixed
[0053]
The fixed
[0054]
The obtained corrected positioning data is transmitted to the data server by the communication means 10 constantly or regularly.
[0055]
Since the fixed
[0056]
In addition, the corrected positioning data of the fixed
[0057]
For example, in the case of CRM data, RTCM data, and the like, they are referred to when analyzing the positions of the
[0058]
The
[0059]
This interface unit transmits data between at least one
[0060]
The first interface 6 for the external line is connected to the communication means 10 with the fixed
[0061]
Further, the first interface 6 for an external line can be connected to a network such as the Internet in addition to the fixed
[0062]
The
[0063]
For example, as shown in FIG. 1, transmission and reception are performed between
[0064]
As a transmission function, the mobile station transmits corrected positioning data based on positioning data from the fixed
[0065]
The communication means 11 in the
[0066]
Incidentally, by using a high-speed communication means as the communication means 11, a time lag at the time of analysis at the
[0067]
The
[0068]
The storage unit 5 can flexibly store various data such as various data received from the
[0069]
Here, the positioning data is a general term for data in a format defined in satellite surveying, for example, data that may be handled, such as received data or analyzed positional information. The format includes binary data, text data, and the like.
[0070]
The flow of the surveying work will be described with reference to the drawings.
[0071]
FIG. 3 shows a positioning work flow of the satellite positioning system according to one embodiment of the present invention. The primary mobile station is shown as
[0072]
(1) First, the
[0073]
(2) The
[0074]
(3) The server immediately notifies the
[0075]
(4) The
[0076]
In this way, the measurement time of the
[0077]
FIG. 4 shows a flow of a positioning operation of the satellite positioning system according to another embodiment of the present invention. The primary mobile station is shown as
[0078]
(1) First, the
[0079]
(2) When the observation start time comes, the
[0080]
(3) When the observation start time comes, the server notifies the
[0081]
(4) The
[0082]
In this way, the measurement time of the
[0083]
FIG. 5 shows a flow of a positioning operation of a satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention. The primary mobile station is shown as
[0084]
(1) First, the
[0085]
(2) The server notifies the
[0086]
(3) When the observation start time comes, the
[0087]
(4) When the observation start time comes, the
[0088]
In this way, the measurement time of the
[0089]
FIG. 6 shows a flow of a positioning operation of the satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention. The primary mobile station is shown as
[0090]
(1) First, the
[0091]
(2) When the observation start time comes, the server notifies the
[0092]
(3) Upon receiving the notification from the server, the
[0093]
In this way, the measurement time of the
[0094]
FIG. 7 shows a flow of a positioning operation of a satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention. The primary mobile station is shown as
[0095]
(1) After the preparation for the stationary survey is completed, the
[0096]
(2) After the preparation for the stationary survey is completed, the
[0097]
(3) When the preparation of the
[0098]
(4) Upon receiving the notification from the server, the
[0099]
In this way, the measurement time of the
[0100]
FIG. 8 shows a modification to the example of FIG. After the completion of the survey, the
[0101]
9 to 15 conceptually show still another example of the internal configuration of the
[0102]
First, a preparation step for using the satellite positioning system of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0103]
(1) Authentication request step (FIG. 9)
The operator places the
[0104]
The operator makes an authentication request using the
[0105]
When the
[0106]
(2) Available fixed station information display step (FIG. 10)
The server transmits the available fixed station information to the
[0107]
When receiving the available fixed station information from the server, the
[0108]
(3) Fixed station selection step (FIG. 11)
The operator uses the
[0109]
When receiving the RTK correction information from the server, the
[0110]
Next, a flow of the positioning operation of the mobile station will be described with reference to FIGS.
[0111]
(4) Ready notification (Fig. 12)
After the preparation for the stationary survey is completed, the operator inputs a message to the
[0112]
(5) Observation start step (Fig. 13)
When the preparation of the
[0113]
Upon receiving the notification from the server, the main
[0114]
(6) Observation end step (Fig. 14)
After the observation is completed, the
[0115]
Thus, the measurement time of the master mobile station and the measurement time of the slave mobile station can include the same time for at least a fixed time. By determining the observation result by the main mobile station and the slave mobile station, it is possible to notify the server of the measurement success (failure).
[0116]
(7) Observation completion step (Fig. 15)
As shown in FIG. 15, when the observation of all points is completed, the
[0117]
The invention is not limited to the illustrated embodiment.
[0118]
The internal configuration of the mobile station or server is arbitrary. For example, the server may determine the success or failure of the observation after the end of the observation.
[0119]
The observation start information may be transmitted directly from the master mobile station to the slave mobile station. If the observation start information is constituted by the observation start signal, there is no need to provide a timer in the mobile station. If the observation start information is constituted by the observation start time, the observation can be performed even if the signal propagation time from the master mobile station to the slave mobile station is 10 seconds or more.
[0120]
If the server is configured to be able to simultaneously control a plurality of different sets of mobile stations, a wider range of maps can be created by combining different sets of measurement results.
[0121]
【The invention's effect】
According to the present invention, the observation (measurement) timing of a mobile station can be appropriately set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of a satellite positioning system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 illustrates one situation where a satellite positioning system according to one embodiment of the present invention is used on site.
FIG. 3 shows a positioning work flow of the satellite positioning system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows a positioning work flow of the satellite positioning system according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a positioning work flow of a satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 shows a positioning work flow of a satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a positioning work flow of a satellite positioning system according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows a modification of FIG.
FIG. 9 conceptually shows an example of an internal configuration of a mobile station and an authentication requesting step.
FIG. 10 shows an example of an available fixed station information displaying step following FIG. 9;
FIG. 11 shows an example of a fixed station selection step following FIG.
FIG. 12 shows an example of a preparation completion notification continued from FIG. 11;
FIG. 13 shows an example of an observation start step following FIG.
FIG. 14 shows an example of an observation end step subsequent to FIG. 13;
FIG. 15 shows an example of an observation completion step subsequent to FIG. 14;
[Explanation of symbols]
1a, 1b mobile station
1A input device
1B display device
1C CPU
1D storage device
1E Communication device
2 fixed stations
3 Data server
4 Central processing unit
5 Storage means
6, 7 interface
8 satellites
10, 11, 15, 32 communication means
12, 31 lines
17, 20a, 20b antenna
19, 21a, 21b Receiver
Claims (14)
移動局が、主移動局と、従移動局とを含み、
主移動局は、衛星からの電波を受信することで位置座標を測定し、
主移動局は、主移動局の測定時間に関連付けられた測定開始情報を送信するための通信装置を有し、
従移動局は、主移動局の測定開始情報に基づいて測定を開始するための処理装置を有し、
主移動局の測定時間と従移動局の測定時間が、少なくとも一定時間同じ時刻を含んでいることを特徴とする衛星測位システム。In a satellite positioning system including fixed and mobile stations,
The mobile station includes a master mobile station and a slave mobile station;
The main mobile station measures position coordinates by receiving radio waves from satellites,
The main mobile station has a communication device for transmitting measurement start information associated with the measurement time of the main mobile station,
The slave mobile station has a processing device for starting measurement based on the measurement start information of the master mobile station,
A satellite positioning system, wherein the measurement time of the master mobile station and the measurement time of the slave mobile station include the same time at least for a certain period of time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003030397A JP2004239797A (en) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | Satellite positioning system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003030397A JP2004239797A (en) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | Satellite positioning system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004239797A true JP2004239797A (en) | 2004-08-26 |
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ID=32957297
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2003030397A Pending JP2004239797A (en) | 2003-02-07 | 2003-02-07 | Satellite positioning system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004239797A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007271429A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Topcon Corp | Rtk-gps position measuring system |
JP2007309667A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Topcon Corp | Rtk-gps survey system |
JP2010112834A (en) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Tokyo Univ Of Science | Displacement measurement system, satellite signal receiving device, and satellite positioning method |
-
2003
- 2003-02-07 JP JP2003030397A patent/JP2004239797A/en active Pending
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JP2007271429A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Topcon Corp | Rtk-gps position measuring system |
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