JP2011027468A - Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system - Google Patents

Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system Download PDF

Info

Publication number
JP2011027468A
JP2011027468A JP2009171316A JP2009171316A JP2011027468A JP 2011027468 A JP2011027468 A JP 2011027468A JP 2009171316 A JP2009171316 A JP 2009171316A JP 2009171316 A JP2009171316 A JP 2009171316A JP 2011027468 A JP2011027468 A JP 2011027468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
positioning data
positioning
satellite
compressed data
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009171316A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Saeki
昌之 佐伯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo University of Science
Original Assignee
Tokyo University of Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo University of Science filed Critical Tokyo University of Science
Priority to JP2009171316A priority Critical patent/JP2011027468A/en
Publication of JP2011027468A publication Critical patent/JP2011027468A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the amount of communication data between a plurality of receiving apparatuses and a positioning apparatus in a GPS/GNSS satellite positioning system. <P>SOLUTION: Positioning data including a reception time, a satellite ID, and the decimal part of carrier phase extracted from observation data output from a receiver, is generated by a positioning data generation unit 52, and is stored in a positioning data storage unit 53. For a plurality pieces of successive positioning data, compressed data including a representative reception time, a satellite ID, and the decimal part of the sum of carrier phase for the same satellite ID is generated for each positioning data in a compressed unit period by a compressed data generation unit 54, and is stored in the positioning data storage unit 53. A plurality pieces of compressed data in a period under positioning and positioning data in the first compressed unit period are transmitted by a transmission control unit 55 to a displacement analysis apparatus 20 through a wireless communications apparatus 33. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、データ生成装置、受信装置、プログラム、及び変位計測システムに関する。   The present invention relates to a data generation device, a reception device, a program, and a displacement measurement system.

従来より、構造物の建設時や建設後における沈下量の計測や、地震直後における空港滑走路や高速道路等の重要構造物の残留変位の計測は非常に重要である。このような計測を目的とした変位計測システムとして、例えば、光ファイバケーブルや測量用のGPS(Global Positioning System)を用いたシステムが知られている(非特許文献1)。しかし、非特許文献1に示される変位計測システムは、システムに必要な機器のコストが高いうえに、有線による通信が必要となるため、広範囲を高密度で計測する用途には不向きである。   Conventionally, it is very important to measure the amount of settlement during and after construction of a structure, and to measure the residual displacement of important structures such as airport runways and expressways immediately after an earthquake. As a displacement measurement system for such a measurement, for example, a system using an optical fiber cable or a surveying GPS (Global Positioning System) is known (Non-patent Document 1). However, the displacement measurement system disclosed in Non-Patent Document 1 is not suitable for applications in which a wide area is measured at high density because the cost of equipment required for the system is high and wired communication is required.

そこで、安価な1周波GPS受信機と無線通信装置とを備える複数の受信装置と、複数の受信装置から無線で送信されてくるデータに基づいて変位を解析する変位解析装置とを用いた測位システムが提案されている(非特許文献2)。   Therefore, a positioning system using a plurality of receiving devices including an inexpensive single-frequency GPS receiver and a wireless communication device, and a displacement analyzing device that analyzes displacement based on data transmitted wirelessly from the plurality of receiving devices. Has been proposed (Non-Patent Document 2).

また、複数の受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減する変位計測システムが知られている(特許文献1)。この変位計測システムでは、受信装置において、GPS受信機からの観測データから抽出された受信時刻、衛星ID、及び搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成し、時系列の測位用データを、変位解析装置に送信している。   A displacement measurement system that reduces the amount of communication data between a plurality of receiving devices and a displacement analysis device is known (Patent Document 1). In this displacement measurement system, a receiving device generates positioning data including a reception time extracted from observation data from a GPS receiver, a satellite ID, and a decimal part of a carrier phase, and performs time-series positioning. Data is transmitted to the displacement analyzer.

堀宗朗、外3名,「RTK−GPSを用いた地盤大変状の計測と精度の検証」,土木学会論文集,社団法人土木学会,平成15年3月,第729巻,第III−62号,p.177−183Soro Hori, 3 others, "Measurement of ground conditions using RTK-GPS and verification of accuracy", Proceedings of the Japan Society of Civil Engineers, Japan Society of Civil Engineers, March 2003, Vol. 729, III-62 No., p. 177-183 佐伯昌之、外2名,「1周波GPS受信機と無線LANを用いた多点変位計測システムの開発」,応用力学論文集,社団法人土木学会,平成17年8月,第8巻,p.645−652Masayuki Saeki and two others, "Development of a multi-point displacement measurement system using a single frequency GPS receiver and wireless LAN", Journal of Applied Mechanics, Japan Society of Civil Engineers, August 2005, Vol. 8, p. 645-652

特開2008−122293号公報JP 2008-122293 A

GPSを用いて数ミリ〜数センチの精度で変位を計測するためには、干渉測位を行う必要がある。干渉測位を実施するには、参照点と移動点で受信されたデータを合わせて解析する必要があることから、必ず一方のデータを他方に送信するか、もしくは両者のデータを変位解析装置へ送信する必要がある。上記の非特許文献2に示される受信装置では、GPS受信機から出力される観測データを、無線通信装置を介して変位解析装置に送信しているため、通信データ量が増大してしまう、という問題がある。この問題は、データ通信時間の増大と消費電力の増大をもたらしている。   In order to measure displacement with accuracy of several millimeters to several centimeters using GPS, it is necessary to perform interference positioning. In order to perform interference positioning, it is necessary to analyze the data received at the reference point and the moving point together, so either one data must be sent to the other or both data sent to the displacement analyzer. There is a need to. In the receiving device shown in Non-Patent Document 2, the observation data output from the GPS receiver is transmitted to the displacement analysis device via the wireless communication device, which increases the amount of communication data. There's a problem. This problem has led to an increase in data communication time and an increase in power consumption.

上記の特許文献1に記載の技術では、上記の問題を解決するために、時系列に生成された観測データのうち、本当に必要なデータのみを抽出して測位用データを生成し、生成された測位用データのみを変位解析装置へ送信するため、通信データ量を大幅に削減することに成功している。特許文献1に記載の技術のように、通信データ量を削減することができれば、無線通信時間を短縮することが可能である。また、このことは無線通信装置の通電時間を短縮することを可能とするため、無線通信装置の消費電力を低減することができる。   In the technique described in the above-mentioned Patent Document 1, in order to solve the above-mentioned problem, only the really necessary data is extracted from the observation data generated in time series, and the positioning data is generated. Since only the positioning data is transmitted to the displacement analyzer, the amount of communication data has been greatly reduced. If the amount of communication data can be reduced as in the technique described in Patent Document 1, it is possible to reduce the wireless communication time. In addition, this makes it possible to shorten the energization time of the wireless communication device, so that the power consumption of the wireless communication device can be reduced.

本発明は、上記のデータ量削減技術をさらに発展させ、無線通信装置によるデータ通信量をさらに大幅に圧縮するものであり、GPS変位計測における複数の受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減することができるデータ生成装置、受信装置、プログラム、及び変位計測システムを提供することを目的とする。   The present invention further develops the above-described data amount reduction technology, further greatly compresses the data communication amount by the wireless communication device, and communication data between a plurality of receiving devices and a displacement analysis device in GPS displacement measurement. It is an object of the present invention to provide a data generation device, a reception device, a program, and a displacement measurement system that can reduce the amount.

上記の目的を達成するために第1の発明に係るデータ生成装置は、GPS受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段と、連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、及び各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、を含んで構成されている。   In order to achieve the above object, a data generation device according to a first invention includes a reception time of a carrier wave from a satellite included in observation data output from a GPS receiver, a satellite ID for identifying the satellite, And a plurality of positioning data generating means for generating positioning data including the extracted reception time, the satellite ID, and the decimal part of the carrier phase. For each of the positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the carrier phase for the same satellite ID included in each positioning data Compressed data generation means for generating compressed data each including a fractional part of the sum or an average fractional part of the carrier phase for the same satellite ID. To have.

第2の発明に係る受信装置は、衛星からの搬送波をアンテナを介して受信し、観測データを出力するGPS受信機と、無線通信装置と、前記GPS受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段と、連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、前記無線通信装置を介して送信するデータ送信手段と、を含んで構成されている。   A receiving device according to a second invention includes a GPS receiver that receives a carrier wave from a satellite via an antenna and outputs observation data, a wireless communication device, and the observation data output from the GPS receiver. The reception time of the carrier wave from the satellite, the satellite ID for identifying the satellite, and the decimal part of the carrier wave phase are extracted, and the extracted reception time, the satellite ID, and the decimal part of the carrier wave phase are extracted. Positioning data generating means for generating positioning data including a plurality of continuous positioning data, and receiving for each predetermined predetermined number of positioning data based on the reception time included in each positioning data Includes a fractional part of the sum of the carrier phases for the same satellite ID included in the time, the satellite ID, and each positioning data, or an average fractional part of the carrier phase for the same satellite ID. Compressed data generating means for generating compressed data each comprising: a plurality of compressed data generated by the compressed data generating means; at least one positioning data generated by the positioning data generating means; Is transmitted to the displacement analysis device capable of calculating the relative positional relationship between the plurality of GPS receivers based on the reception time, the satellite ID, and the decimal part of the carrier phase via the wireless communication device. And transmitting means.

第3の発明に係るプログラムは、コンピュータを、GPS受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段、前記生成された前記測位用データをメモリに記憶させる測位用データ記憶制御手段、連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段、前記生成された複数の圧縮データをメモリに記憶させる圧縮データ記憶制御手段、及び前記メモリに記憶された、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、無線通信装置を介して送信するデータ送信手段として機能させるためのプログラムである。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a computer program including: a reception time of a carrier wave from a satellite included in observation data output from a GPS receiver; a satellite ID for identifying the satellite; and a decimal part of a carrier phase. Positioning data generating means for generating positioning data including the extracted reception time, the satellite ID, and the fractional part of the carrier phase extracted, and the generated positioning data in a memory Positioning data storage control means for storing, for a plurality of continuous positioning data, for each predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and each positioning data A compression comprising a fractional part of the sum of the carrier phases for the same satellite ID included or a fractional part of the average of the carrier phases for the same satellite ID Compressed data generation means for generating each of the data, compressed data storage control means for storing the generated plurality of compressed data in a memory, the plurality of compressed data stored in the memory, and at least one of the data The positioning data is transmitted via a wireless communication device to a displacement analyzer capable of calculating the relative positional relationship between the plurality of GPS receivers based on the reception time, the satellite ID, and the decimal part of the carrier phase. It is a program for functioning as a data transmission means.

第4の発明に係るプログラムは、コンピュータを、GPS受信機から出力される観測データから抽出された、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを含んで構成される測位用データ、及び連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に得られた、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される複数の圧縮データが、前記GPS受信機ごとに記憶されたメモリから、干渉測位における参照点となる前記GPS受信機及び測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データと、未知点となる前記GPS受信機及び前記測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データを読み出す読み出し手段、前記未知点となる前記GPS受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における複数の前記圧縮データに基づいて、搬送波位相の二重差を前記GPS受信機の近似位置と前記衛星との間の距離の二重差で修正した修正値を各々算出すると共に、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する二重差算出手段、前記測位用データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値を用いて、前記圧縮データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値の各々におけるサイクルスリップを各々修正するサイクルスリップ修正手段、前記サイクルスリップが修正された前記搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、前記参照点となる前記GPS受信機に対する前記未知点となる前記GPS受信機の相対位置を算出する相対位置算出手段として機能させるためのプログラムである。   According to a fourth aspect of the invention, there is provided a program for causing a computer to receive a carrier wave from a satellite extracted from observation data output from a GPS receiver, a satellite ID for identifying the satellite, and a fractional part of a carrier wave phase. For the positioning data configured to include a plurality of continuous positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, obtained for each predetermined number of continuous positioning data, the satellite ID A plurality of compressed data configured to include a decimal part of the sum of the carrier phases for the same satellite ID included in each positioning data or an average fraction of the carrier phase for the same satellite ID; From the memory stored for each, the GPS receiver serving as a reference point in interference positioning and at least one positioning data corresponding to the positioning target period and A plurality of compressed data, the GPS receiver serving as an unknown point, at least one positioning data corresponding to the positioning target period, and a plurality of compressed data reading means for reading out, the GPS reception serving as the unknown point Based on a plurality of compressed data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, with the coordinate value of the machine as a predetermined value, the double difference of the carrier phase is calculated from the approximate position of the GPS receiver and the satellite. The correction value corrected by the double difference of the distance between the reference point and the unknown point is calculated based on the positioning data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, respectively. The double difference calculation means for calculating, the carrier calculated based on the compressed data using the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the positioning data Cycle slip correction means for correcting each cycle slip in each of the correction values of the phase double difference, and the GPS serving as the reference point based on the correction value of the carrier phase double difference in which the cycle slip is corrected It is a program for functioning as a relative position calculation means for calculating the relative position of the GPS receiver that is the unknown point with respect to the receiver.

第5の発明に係る変位計測システムは、衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データ及び圧縮データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データ及び前記圧縮データに基づいて変位を算出する変位解析装置とを含んで構成される変位計測システムであって、前記受信装置は、前記搬送波を受信して観測データを出力するGPS受信機と、無線通信装置と、前記GPS受信機から出力される前記観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される前記測位用データを生成する測位用データ生成手段と、連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される前記圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記変位解析装置に、前記無線通信装置を介して送信する測位用データ送信手段とを含むことを特徴としている。   A displacement measurement system according to a fifth aspect of the present invention receives a carrier wave from a satellite via an antenna, and transmits a plurality of positioning data and compressed data wirelessly, and is transmitted from the plurality of receiving apparatuses. A displacement measuring system including a displacement analyzing device that calculates displacement based on the positioning data and the compressed data, wherein the receiving device receives the carrier wave and outputs observation data. Device, a wireless communication device, a reception time of a carrier wave from a satellite, a satellite ID for identifying the satellite, and a fractional part of a carrier phase included in the observation data output from the GPS receiver A positioning data generating unit configured to generate the positioning data including the extracted reception time, the satellite ID, and the decimal part of the carrier phase; For positioning data, for each predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the sum of the carrier phase for the same satellite ID included in each positioning data A compressed data generating means for generating each of the compressed data configured to include a decimal part or an average decimal part of the carrier phase for the same satellite ID, a plurality of compressed data generated by the compressed data generating means, And positioning data transmitting means for transmitting at least one positioning data generated by the positioning data generating means to the displacement analysis device via the wireless communication device.

以上説明したように、本発明のデータ生成装置、受信装置、プログラム、及び変位計測システムによれば、GPS受信機の観測データから抽出された受信時刻、衛星ID、及び搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成すると共に、連続する所定個の測位用データ毎に、搬送波位相の総和の小数部又は平均の小数部を含んで構成される圧縮データを生成して、複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の測位用データを変位解析装置に送信することにより、複数の受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減することができる、という効果が得られる。この受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減することができるということは、換言すると受信装置の電源の省電力化がもたらされることになる。   As described above, according to the data generation device, the reception device, the program, and the displacement measurement system of the present invention, the reception time extracted from the observation data of the GPS receiver, the satellite ID, and the decimal part of the carrier wave phase are included. And generating compressed data including a fractional part of the sum of the carrier wave phases or an average fractional part for each of a predetermined number of consecutive positioning data. By transmitting the compressed data and at least one positioning data to the displacement analysis device, it is possible to reduce the amount of communication data between the plurality of reception devices and the displacement analysis device. The fact that the amount of communication data between the receiving apparatus and the displacement analyzing apparatus can be reduced, in other words, power saving of the power supply of the receiving apparatus is brought about.

本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの受信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the receiver of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの受信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the receiver of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの受信装置の制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part of the receiver of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 測位用データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data for positioning. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの受信装置の無線通信装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the radio | wireless communication apparatus of the receiver of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの変位解析装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the displacement analyzer of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムの変位解析装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the displacement analyzer of the displacement measuring system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る受信装置の制御部における送信制御処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the transmission control processing routine in the control part of the receiver which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る変位解析装置における初期段階算出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the initial stage calculation process routine in the displacement analyzer which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 搬送波位相の二重差を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the double difference of a carrier wave phase. 測位用データから算出された搬送波位相の二重差の修正値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the correction value of the double difference of the carrier wave phase calculated from the data for positioning. サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the correction value of the double difference of the carrier wave phase by which cycle slip was corrected. サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差の修正値の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the correction value of the double difference of the carrier phase in which cycle slip was re-corrected. (A)サイクルスリップが適切に修正された、圧縮データに基づく搬送波位相の二重差の修正値の変化を示すグラフ、及び(B)サイクルスリップが誤って修正された、圧縮データに基づく搬送波位相の二重差の修正値の変化を示すグラフである。(A) a graph showing the change in the correction value of the double difference of the carrier phase based on the compressed data with the cycle slip appropriately corrected, and (B) the carrier phase based on the compressed data with the cycle slip corrected erroneously. It is a graph which shows the change of the correction value of double difference of. 本発明の第1の実施の形態に係る変位解析装置における相対位置算出処理ルーチンの内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the relative position calculation process routine in the displacement analyzer which concerns on the 1st Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る変位計測システムは、複数の受信装置10と、変位解析装置20とを含んで構成されている。各受信装置10は、空港や港湾施設、高速道路、盛土など、準静的な変位の計測対象となる構造物上に設置され、受信装置10と変位解析装置20、及び受信装置10と受信装置10は、無線で通信可能となっている。変位計測システムでは、各受信装置10から送信されるデータ(測位用データ及び圧縮データ)に基づいて、変位解析装置20において、受信装置10間の相対位置が算出される。そして、変位解析装置20では、過去のある時点における受信装置10間の相対位置と、現在の受信装置10間の相対位置とを比較することにより、受信装置10が設置された点の変位が解析される。   As shown in FIG. 1, the displacement measuring system according to the first embodiment of the present invention includes a plurality of receiving devices 10 and a displacement analyzing device 20. Each receiving device 10 is installed on a structure that is a quasi-static displacement measurement target, such as an airport, a port facility, a highway, or an embankment. The receiving device 10 and the displacement analyzing device 20, and the receiving device 10 and the receiving device. 10 is capable of wireless communication. In the displacement measurement system, the relative position between the receiving devices 10 is calculated in the displacement analyzing device 20 based on the data (positioning data and compressed data) transmitted from each receiving device 10. Then, the displacement analysis device 20 analyzes the displacement of the point where the reception device 10 is installed by comparing the relative position between the reception devices 10 at a certain point in the past with the current relative position between the reception devices 10. Is done.

各受信装置10は、衛星からの電波(搬送波:例えばL1搬送波)を受信し、受信装置10間の相対位置の測位解析に必要となる測位用データ及び圧縮データを、無線で変位解析装置20に送信する。受信装置10は、例えば、図2に示すように、パッチアンテナ30、GPS受信機31、制御部32、無線通信装置33、電源34、及び電源制御部35を含んで構成されている。制御部32は、本発明のデータ生成装置及びコンピュータに対応している。   Each receiving device 10 receives a radio wave (carrier wave: for example, L1 carrier wave) from a satellite, and wirelessly transmits positioning data and compressed data necessary for positioning analysis of the relative position between the receiving devices 10 to the displacement analyzing device 20. Send. For example, as illustrated in FIG. 2, the reception device 10 includes a patch antenna 30, a GPS receiver 31, a control unit 32, a wireless communication device 33, a power supply 34, and a power supply control unit 35. The control unit 32 corresponds to the data generation device and the computer of the present invention.

パッチアンテナ30は、衛星からの電波(搬送波)を受信する。GPS受信機31は、パッチアンテナ30を介して受信される複数の衛星からの電波(搬送波)を所定間隔(例えば1秒間隔)でサンプリングし、例えばBINARY形式の観測データを、サンプリング(エポック)ごとに出力する。なお、本実施形態においては、GPS受信機31は、L1搬送波等の1周波を受信可能であれば良い。本実施形態において示される実測結果は、古野電気株式会社製のGPS受信機GT−8032をGPS受信機31として用いたものである。GT−8032は、衛星からの電波を16チャンネルで同時に探索可能であり、最大で12の衛星を捕捉可能である。   The patch antenna 30 receives radio waves (carrier waves) from satellites. The GPS receiver 31 samples radio waves (carrier waves) from a plurality of satellites received via the patch antenna 30 at a predetermined interval (for example, every 1 second), and, for example, BINARY format observation data is sampled (epoch). Output to. In the present embodiment, the GPS receiver 31 only needs to be able to receive one frequency such as an L1 carrier wave. The actual measurement result shown in the present embodiment is obtained by using a GPS receiver GT-8032 manufactured by Furuno Electric Co., Ltd. as the GPS receiver 31. GT-8032 can simultaneously search for radio waves from satellites in 16 channels and can capture up to 12 satellites.

制御部32は、GPS受信機31から出力される観測データを、受信装置10間の相対位置の解析に必要な測位用データ及び圧縮データに変換し、無線通信装置33を介して変位解析装置20に送信する。無線通信装置33は、制御部32から出力される測位用データ及び圧縮データを変位解析装置20に対して無線で送信可能な装置であり、例えばIEEE802.11b規格の無線LANカードや特定小電力無線等により実現することができる。   The control unit 32 converts the observation data output from the GPS receiver 31 into positioning data and compressed data necessary for analyzing the relative position between the receiving devices 10, and the displacement analyzing device 20 via the wireless communication device 33. Send to. The wireless communication device 33 is a device that can wirelessly transmit the positioning data and the compressed data output from the control unit 32 to the displacement analysis device 20, for example, an IEEE802.11b standard wireless LAN card or a specific low-power wireless device. Etc. can be realized.

電源34は、受信装置10の動作に必要となる電力の供給源であり、電池等を用いて実現することができる。なお、電源34を太陽電池とする場合には、受信装置10の筐体の表面に太陽電池パネルを設けることも可能である。なお、電源34には、受信装置10内の各部で必要となる電圧を生成するための降圧/昇圧スイッチングレギュレータ等も含まれる。電源制御部35は、制御部32からの制御により、GPS受信機31及び無線通信装置33に対する電源の投入/切断を制御する。電源制御部35は、例えば、フォトMOSリレー等のMOSFETによるスイッチ回路により実現することができる。   The power supply 34 is a supply source of power necessary for the operation of the receiving device 10 and can be realized using a battery or the like. When the power source 34 is a solar cell, a solar cell panel can be provided on the surface of the housing of the receiving device 10. Note that the power supply 34 includes a step-down / boost switching regulator for generating a voltage necessary for each unit in the receiving apparatus 10. The power control unit 35 controls power on / off of the GPS receiver 31 and the wireless communication device 33 under the control of the control unit 32. The power supply control unit 35 can be realized by, for example, a switch circuit using a MOSFET such as a photo MOS relay.

また、制御部32は、電源制御部35を介さずに、GPS受信機31や無線通信装置33を制御してスリープモードに移行させ、又はスリープモードから復帰させてもよい。スリープモードは、電源を切断する場合に比べて電力消費が大きいが、起動が速いというメリットがある。   Further, the control unit 32 may control the GPS receiver 31 and the wireless communication device 33 without going through the power supply control unit 35 to shift to the sleep mode or return from the sleep mode. The sleep mode consumes more power than when the power is turned off, but has an advantage of quick startup.

制御部32のハードウェア構成について説明する。制御部32は、例えば、図3に示すように、CPU40、プログラムメモリ41、データメモリ42、及び通信インタフェース(I/F)43を含んで構成される。CPU40は、プログラムメモリ41に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。プログラムメモリ41は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の書き換え可能な記憶デバイスである。データメモリ42は、例えばRAM(Random Access Memory)等の記憶デバイスであり、CPU40によって生成されたデータ等の一時的な記憶領域として用いられる。通信インタフェース43は、GPS受信機31、無線通信装置33、及び電源制御部35との間における信号送受信の制御を行う。通信インタフェース43は、GPS受信機31からのデータ受信、及び無線通信装置33へのデータ送信を、例えば、UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)による通信機能を有する回路により実現することができる。また、通信インタフェース43は、無線通信装置33からの制御信号の受信、電源制御部35への制御信号の送信を行うことができる。また、通信インタフェース43とGPS受信機31、無線通信装置33、及び電源制御部35の各々とは、双方向のやり取りをすることができる。例えば、通信インタフェース43は、制御信号に対する応答や、現在の状態を知るための信号を受け取ることができる。   A hardware configuration of the control unit 32 will be described. For example, as shown in FIG. 3, the control unit 32 includes a CPU 40, a program memory 41, a data memory 42, and a communication interface (I / F) 43. The CPU 40 implements various functions by reading and executing the program stored in the program memory 41. The program memory 41 is a nonvolatile rewritable storage device such as a flash memory. The data memory 42 is a storage device such as a RAM (Random Access Memory), and is used as a temporary storage area for data generated by the CPU 40. The communication interface 43 controls signal transmission / reception among the GPS receiver 31, the wireless communication device 33, and the power supply control unit 35. The communication interface 43 can realize data reception from the GPS receiver 31 and data transmission to the wireless communication device 33 by, for example, a circuit having a communication function based on UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Further, the communication interface 43 can receive a control signal from the wireless communication device 33 and transmit a control signal to the power supply control unit 35. In addition, the communication interface 43 and the GPS receiver 31, the wireless communication device 33, and the power supply control unit 35 can exchange bidirectionally. For example, the communication interface 43 can receive a response to the control signal and a signal for knowing the current state.

制御部32の機能構成について説明する。制御部32は、例えば、図4に示すように、観測データ取得部51、測位用データ生成部52、測位用データ記憶部53、圧縮データ生成部54、及び送信制御部55を含んで構成される。なお、測位用データ記憶部53は、データ記憶手段の一例であり、送信制御部55は、データ送信手段の一例である。測位用データ生成部52は、測位用データ生成手段及び測位用データ記憶制御手段の一例である。   A functional configuration of the control unit 32 will be described. For example, as shown in FIG. 4, the control unit 32 includes an observation data acquisition unit 51, a positioning data generation unit 52, a positioning data storage unit 53, a compressed data generation unit 54, and a transmission control unit 55. The The positioning data storage unit 53 is an example of a data storage unit, and the transmission control unit 55 is an example of a data transmission unit. The positioning data generation unit 52 is an example of a positioning data generation unit and a positioning data storage control unit.

観測データ取得部51は、予め設定された観測開始時刻(例えば、1日2回の所定時刻)になると、GPS受信機31から観測データを取得する前に、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、GPS受信機31の電源を投入させる。また、観測データ取得部51は、観測開始時刻から予め設定された観測期間(例えば、5分間)が経過すると、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、GPS受信機31の電源を切断する。これによって、観測データ取得部51は、観測開始時刻から観測期間が経過するまでの間、GPS受信機31から出力された観測データを取得する。   The observation data acquisition unit 51 transmits a control signal to the power supply control unit 35 before acquiring observation data from the GPS receiver 31 at a preset observation start time (for example, a predetermined time twice a day). Is output to power on the GPS receiver 31. Further, the observation data acquisition unit 51 outputs a control signal to the power supply control unit 35 when a preset observation period (for example, 5 minutes) has elapsed from the observation start time, whereby the power supply of the GPS receiver 31 is output. Disconnect. Thus, the observation data acquisition unit 51 acquires the observation data output from the GPS receiver 31 until the observation period elapses from the observation start time.

なお、観測開始時刻は、例えば、変位解析装置20から送信された「x秒後に観測」という命令を受信することにより、設定してもよい。   Note that the observation start time may be set, for example, by receiving a command “observation after x seconds” transmitted from the displacement analysis apparatus 20.

測位用データ生成部52は、GPS受信機31から送信されてくるBINARY形式等の観測データのうち、変位解析装置20における各受信装置10間の相対位置の解析に必要な情報を抽出して測位用データを生成し、測位用データ記憶部53に格納する。   The positioning data generation unit 52 extracts information necessary for analyzing the relative position between the receiving devices 10 in the displacement analyzing device 20 from the observation data in the BINARY format or the like transmitted from the GPS receiver 31 and positioning. Data is generated and stored in the positioning data storage unit 53.

圧縮データ生成部54は、測位用データ記憶部53に格納された時系列の測位用データを基に時系列の圧縮データを生成し、測位用データ記憶部53に格納する。なお、圧縮データ生成部54によって生成された圧縮データは、測位用データ記憶部53に記憶されずに、そのまま送信制御部55によって送信されるようにしてもよい。   The compressed data generation unit 54 generates time-series compressed data based on the time-series positioning data stored in the positioning data storage unit 53 and stores the time-series compressed data in the positioning data storage unit 53. The compressed data generated by the compressed data generation unit 54 may be transmitted as it is by the transmission control unit 55 without being stored in the positioning data storage unit 53.

送信制御部55は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階において、測位用データ記憶部53に記憶されている時系列の測位用データを、無線通信装置33に出力して、送信させる。この際、送信制御部55は、無線通信装置33に対してデータ出力を開始する前に、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、無線通信装置33の電源を投入させる。また、送信制御部55は、無線通信装置33から変位解析装置20へのデータ送信の完了信号を受信すると、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、無線通信装置33の電源を切断する。   The transmission control unit 55 outputs the time-series positioning data stored in the positioning data storage unit 53 to the wireless communication device 33 for transmission at the initial stage when the position observation of the receiving device 10 is started. At this time, the transmission control unit 55 outputs a control signal to the power supply control unit 35 before starting data output to the wireless communication device 33, thereby turning on the power of the wireless communication device 33. In addition, when the transmission control unit 55 receives a data transmission completion signal from the wireless communication device 33 to the displacement analysis device 20, the transmission control unit 55 outputs a control signal to the power supply control unit 35, thereby powering the wireless communication device 33. Disconnect.

また、送信制御部55は、受信装置10の位置が変位解析装置20によって計算され、初期段階が過ぎた場合、測位用データ記憶部53に記憶されている、例えば、最初の3秒間(3エポック)の測位用データを、無線通信装置33に出力して、送信させる。この際、送信制御部55は、無線通信装置33に対してデータ出力を開始する前に、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、無線通信装置33の電源を投入させる。また、送信制御部55は、測位用データ記憶部53に記憶されている、時系列の圧縮データを、無線通信装置33に出力して、送信させる。送信制御部55は、無線通信装置33から変位解析測位装置20へのデータ送信の完了信号を受信すると、電源制御部35に対して制御信号を出力することにより、無線通信装置33の電源を切断する。   Further, the transmission control unit 55 calculates the position of the receiving device 10 by the displacement analysis device 20 and, when the initial stage has passed, is stored in the positioning data storage unit 53, for example, for the first 3 seconds (3 epochs). ) Positioning data is output to the wireless communication device 33 for transmission. At this time, the transmission control unit 55 outputs a control signal to the power supply control unit 35 before starting data output to the wireless communication device 33, thereby turning on the power of the wireless communication device 33. In addition, the transmission control unit 55 outputs the time-series compressed data stored in the positioning data storage unit 53 to the wireless communication device 33 for transmission. When the transmission control unit 55 receives a data transmission completion signal from the wireless communication device 33 to the displacement analysis positioning device 20, the transmission control unit 55 outputs a control signal to the power supply control unit 35, thereby turning off the power of the wireless communication device 33. To do.

受信装置10における測位用データ生成部52、圧縮データ生成部54、及び送信制御部55の動作の詳細については後述する。なお、測位用データ記憶部53は、データメモリ42を用いて実現される。また、測位用データ生成部52、圧縮データ生成部54、及び送信制御部55は、CPU40がプログラムメモリ41に格納されたプログラムを実行することにより実現される。   Details of operations of the positioning data generation unit 52, the compressed data generation unit 54, and the transmission control unit 55 in the reception device 10 will be described later. The positioning data storage unit 53 is realized using the data memory 42. The positioning data generation unit 52, the compressed data generation unit 54, and the transmission control unit 55 are realized by the CPU 40 executing a program stored in the program memory 41.

ここで、測位用データ生成部52によって生成される測位用データの構成について説明する。測位用データの元となるGPS受信機31から出力される観測データには、測位解析に用いられる主なデータとして、(a)受信装置のおおまかな座標値(例えば12バイト)、(b)受信時刻(例えば4バイト)、(c)捕捉衛星数(例えば1バイト)、(d)衛星ID(例えば1バイト/衛星)、(e)搬送波位相(例えば4バイト/位相)、(f)コード擬似距離(例えば4バイト/衛星)が含まれている。なお、各データの括弧内に示した数値は、データをバイナリ形式で表した際に必要となるバイト数の例である。GPS受信機31において1度に捕捉される衛星の数は最大で10〜12程度であるため、1エポックにおける(a)〜(f)の合計データ量は、最大で107〜125バイト程度となる。   Here, the configuration of the positioning data generated by the positioning data generation unit 52 will be described. The observation data output from the GPS receiver 31 that is the origin of the positioning data includes (a) a rough coordinate value (for example, 12 bytes) of the receiving device and (b) reception as main data used for positioning analysis. Time (for example, 4 bytes), (c) Number of captured satellites (for example, 1 byte), (d) Satellite ID (for example, 1 byte / satellite), (e) Carrier phase (for example, 4 bytes / phase), (f) Code simulation The distance (eg 4 bytes / satellite) is included. The numerical values shown in parentheses for each data are examples of the number of bytes required when the data is represented in binary format. Since the maximum number of satellites captured at one time by the GPS receiver 31 is about 10 to 12, the total data amount of (a) to (f) in one epoch is about 107 to 125 bytes at the maximum. .

「(a)受信装置のおおまかな座標値」は、受信装置10の正確な位置を推定する際に必要となる。測位解析をする際には、測位対象となる受信装置10の座標は未知である。そして、観測方程式は未知点の座標について非線形であるため、摂動法を用いて方程式を線形化してから座標値を推定することが一般的である。この際に、未知点となる受信装置10の座標値を仮定する必要があるが、この仮定値の精度は数メートルもあれば十分である。図1に示したような多点での計測による測位システムでは、隣り合う受信装置10間の距離は、例えば50メートル程度であることが多い。そこで、本実施形態では、受信装置10の初期段階において、相対位置を算出する際の参照点となる受信装置10の座標値を、未知点となる受信装置10の座標値として仮定することとし、測位用データにおいてはデータ(a)を不要としている。   “(A) Rough coordinate values of the receiving device” is required when estimating the accurate position of the receiving device 10. When performing the positioning analysis, the coordinates of the receiving device 10 to be positioned are unknown. Since the observation equation is nonlinear with respect to the coordinates of the unknown point, it is common to estimate the coordinate value after linearizing the equation using the perturbation method. At this time, it is necessary to assume the coordinate value of the receiving device 10 as an unknown point, but it is sufficient that the accuracy of the assumed value is several meters. In a positioning system based on multipoint measurement as shown in FIG. 1, the distance between adjacent receiving apparatuses 10 is often about 50 meters, for example. Therefore, in the present embodiment, in the initial stage of the receiving device 10, the coordinate value of the receiving device 10 serving as a reference point when calculating the relative position is assumed as the coordinate value of the receiving device 10 serving as an unknown point. In the positioning data, the data (a) is unnecessary.

「(b)受信時刻」は、データ(c)〜(f)が取得された時刻を表している。この受信時刻は、衛星の位置を計算するために必要であるため、本実施形態における測位用データにおいても必要となる。   “(B) Reception time” represents the time when the data (c) to (f) are acquired. Since this reception time is necessary for calculating the position of the satellite, it is also necessary for the positioning data in this embodiment.

「(c)捕捉衛星数」は、あるエポックにおいて電波(搬送波)を受信した衛星の数を示している。そして、「(d)衛星ID」は、あるエポックにおいて電波(搬送波)を受信した衛星を識別するための識別子である。捕捉衛星数は、衛星IDの情報があれば後から数えることが可能であるため、不要とすることが可能である。なお、衛星IDの情報は測位解析において必ず必要となる。   “(C) Number of captured satellites” indicates the number of satellites that have received radio waves (carrier waves) in a certain epoch. “(D) Satellite ID” is an identifier for identifying a satellite that has received a radio wave (carrier wave) in a certain epoch. Since the number of captured satellites can be counted later if there is satellite ID information, it can be made unnecessary. The satellite ID information is always necessary for the positioning analysis.

「(e)搬送波位相」は、受信装置10で捕捉されている衛星から送信された電波(搬送波)の受信時刻における位相の値であり、衛星と受信装置10との間の距離を数ミリメートル〜数センチメートルの精度で計測したデータである。搬送波位相は位相情報であるため、2πNのアンビギュイティを持っている。このアンビギュイティにより、衛星と受信装置10に接続されているパッチアンテナ30間の距離は不明であるが、Nはサイクルスリップを起こさない限り一定である。そして、一般的な測位解析では、Nのこのような性質が利用されており、搬送波位相の整数部分が重要な情報となっている。一方、本実施形態においては、後述する手法により変位解析装置20においてサイクルスリップを修正可能であるため、搬送波位相の整数部分(例えば3バイト)は不要とし、小数部分(例えば1バイト)のみを用いることとしている。   “(E) Carrier phase” is a phase value at the reception time of a radio wave (carrier wave) transmitted from a satellite captured by the receiving device 10, and the distance between the satellite and the receiving device 10 is several millimeters to Data measured with an accuracy of several centimeters. Since the carrier phase is phase information, it has an ambiguity of 2πN. Due to this ambiguity, the distance between the satellite and the patch antenna 30 connected to the receiving device 10 is unknown, but N is constant unless a cycle slip occurs. In general positioning analysis, such a property of N is used, and the integer part of the carrier phase is important information. On the other hand, in the present embodiment, the cycle slip can be corrected by the displacement analyzer 20 by the method described later, so that the integer part (for example, 3 bytes) of the carrier wave phase is not necessary and only the decimal part (for example, 1 byte) is used. I am going to do that.

「(f)コード擬似距離」は、受信装置10のおおまかな座標値を計算したり、受信装置10が衛星からの電波(搬送波)を捕捉した本当の時刻を計算したりするために必要となる。ただし、本実施形態のGPS受信機31は、観測データを制御部32に出力する前に電波(搬送波)の捕捉時刻を補正する機能を有しており、コード擬似距離は不要となる。   “(F) Code pseudorange” is necessary to calculate a rough coordinate value of the receiving device 10 or to calculate a real time when the receiving device 10 captured a radio wave (carrier wave) from a satellite. . However, the GPS receiver 31 of the present embodiment has a function of correcting the acquisition time of the radio wave (carrier wave) before outputting the observation data to the control unit 32, and the code pseudo distance is unnecessary.

本実施形態では、測位用データ生成部52によって生成される測位用データの構成を、図5に例示されるものとした。図5に示すように、測位用データは、スタートフラグ(2バイト)、捕捉衛星数(1バイト)、受信時刻(4バイト)、搬送波位相データ(2バイト/衛星×10)、及びチェックサム(2バイト)の計29バイトとなっている。スタートフラグは、測位用データ(パケット)の始まりを示すフラグである。搬送波位相データには、各衛星の搬送波位相等の情報(2バイト)が10個含まれている。そして、各衛星の情報には、搬送波位相(8ビット)、SN比(3ビット)、衛星ID(5ビット)が含まれている。SN比は、受信された電波(搬送波)における信号と雑音の比率を示すものであり、変位解析装置20における測位解析の精度を向上させるために用いることができる。チェックサムは、測位用データの誤りを検出するためのものである。また、圧縮データ生成部54によって生成される圧縮データも、上記の測位用データと同様の構成となっている。   In the present embodiment, the configuration of the positioning data generated by the positioning data generation unit 52 is exemplified in FIG. As shown in FIG. 5, the positioning data includes a start flag (2 bytes), the number of captured satellites (1 byte), a reception time (4 bytes), a carrier phase data (2 bytes / satellite × 10), and a checksum ( 2 bytes) and 29 bytes in total. The start flag is a flag indicating the start of positioning data (packet). The carrier phase data includes 10 pieces of information (2 bytes) such as the carrier phase of each satellite. The information of each satellite includes a carrier phase (8 bits), an SN ratio (3 bits), and a satellite ID (5 bits). The S / N ratio indicates the ratio of signal to noise in the received radio wave (carrier wave), and can be used to improve the accuracy of positioning analysis in the displacement analyzer 20. The checksum is for detecting an error in positioning data. The compressed data generated by the compressed data generation unit 54 has the same configuration as the above positioning data.

圧縮データ生成部54によって生成される圧縮データは、圧縮単位期間(例えば3秒間)に対応する複数の測位用データ(例えば、3エポックの測位用データ)を圧縮した圧縮データであり、搬送波位相データの各衛星の搬送波位相として、圧縮単位期間(例えば3秒間)の測位用データにおける同一の衛星IDに対する搬送波位相の和が格納されている。また、搬送波位相データの各衛星の搬送波位相として、搬送波位相の小数部分のみが格納されている。   The compressed data generated by the compressed data generation unit 54 is compressed data obtained by compressing a plurality of positioning data (for example, 3-epoch positioning data) corresponding to a compression unit period (for example, 3 seconds), and carrier phase data As the carrier phase of each of the satellites, the sum of carrier phases for the same satellite ID in the positioning data in the compression unit period (for example, 3 seconds) is stored. Further, only the decimal part of the carrier phase is stored as the carrier phase of each satellite in the carrier phase data.

また、圧縮単位期間に対応する複数の測位用データでは、一般的に、衛星ID、SN比は共通であるため、圧縮データには、共通の衛星ID、SN比が格納されている。また、圧縮データの受信時刻として、複数の測位用データの各々の受信時刻の代表時刻(例えば、中央のデータの受信時刻)が格納されている。なお、圧縮データの受信時刻として、複数の測位用データの各々の受信時刻の平均時刻を格納するようにしてもよい。   In addition, since a plurality of positioning data corresponding to the compression unit period generally have a common satellite ID and SN ratio, the common satellite ID and SN ratio are stored in the compressed data. In addition, the representative time of each of the plurality of positioning data (for example, the reception time of the central data) is stored as the reception time of the compressed data. In addition, you may make it store the average time of each reception time of several data for positioning as reception time of compression data.

本実施形態の測位用データ及び圧縮データの1パケットは29バイトとなっている。なお、前述したように、捕捉衛星数は衛星IDを数えることによって後から計算することができるため、測位用データ及び圧縮データから削除することも可能である。また、変位解析装置20においてSN比を用いない場合であれば、測位用データ及び圧縮データからSN比を削除することも可能である。また、SN比を削除せずに、3ビットではなく1バイトで保存して分解能を上げることも可能である。例えば、SN比が、30dB〜50dB程度の値をとり、3ビットでは収まらない場合には、衛星ID1バイト、SN比1バイトで送信する。この場合、パケットサイズは、38バイト(捕捉衛星数を除く)になる。   One packet of positioning data and compressed data of this embodiment is 29 bytes. As described above, since the number of captured satellites can be calculated later by counting the satellite IDs, it can be deleted from the positioning data and the compressed data. Moreover, if the SN ratio is not used in the displacement analysis device 20, it is possible to delete the SN ratio from the positioning data and the compressed data. In addition, it is possible to increase the resolution by storing the data in 1 byte instead of 3 bits without deleting the SN ratio. For example, if the SN ratio takes a value of about 30 dB to 50 dB and does not fit in 3 bits, it is transmitted with a satellite ID of 1 byte and an SN ratio of 1 byte. In this case, the packet size is 38 bytes (excluding the number of captured satellites).

無線通信装置33の構成について説明する。無線通信装置33は、例えば、図6に示すように、通信インタフェース(I/F)60、メモリ61、及びアンテナ62を含んで構成される。   A configuration of the wireless communication device 33 will be described. For example, as shown in FIG. 6, the wireless communication device 33 includes a communication interface (I / F) 60, a memory 61, and an antenna 62.

通信インタフェース60は、制御部32との間でデータの送受信を行うインタフェース回路である。通信インタフェース60は、制御部32から送信されてくる測位用データ及び圧縮データをメモリ61に一時的に格納する。メモリ61に、測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データが格納されると、通信インタフェース60は、変位解析測位装置20との間の通信を確立し、メモリ61に格納された測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データを変位解析装置20に送信する。また、通信インタフェース60は、変位解析装置20へのデータ送信が完了すると、データ送信が完了したことを示す制御信号を制御部32に送信する。メモリ61は、通信インタフェース60が制御部32から受信したデータ等が一時的に格納される記憶領域である。アンテナ62は、通信インタフェース60が変位解析装置20との間で通信するデータを無線で送受信するためのものである。なお、無線通信装置33には、電源制御部35を介して電源が供給されている。   The communication interface 60 is an interface circuit that transmits and receives data to and from the control unit 32. The communication interface 60 temporarily stores the positioning data and compressed data transmitted from the control unit 32 in the memory 61. When the positioning data or positioning data and compressed data are stored in the memory 61, the communication interface 60 establishes communication with the displacement analysis positioning device 20, and the positioning data stored in the memory 61, Alternatively, the positioning data and the compressed data are transmitted to the displacement analyzer 20. In addition, when the data transmission to the displacement analysis apparatus 20 is completed, the communication interface 60 transmits a control signal indicating that the data transmission is completed to the control unit 32. The memory 61 is a storage area in which data received by the communication interface 60 from the control unit 32 is temporarily stored. The antenna 62 is for wirelessly transmitting and receiving data that the communication interface 60 communicates with the displacement analysis device 20. Note that power is supplied to the wireless communication device 33 via the power control unit 35.

変位解析装置20のハードウェア構成について説明する。変位解析装置20は、パーソナルコンピュータやPCサーバ、ワークステーション等の情報処理装置である。そして、変位解析装置20は、例えば図7に示すように、CPU70、メモリ71、記憶装置72、表示インタフェース(I/F)73、入力インタフェース(I/F)74、通信インタフェース(I/F)75、及び記録媒体読取装置76を含んで構成されている。   A hardware configuration of the displacement analysis apparatus 20 will be described. The displacement analysis device 20 is an information processing device such as a personal computer, a PC server, or a workstation. For example, as shown in FIG. 7, the displacement analysis apparatus 20 includes a CPU 70, a memory 71, a storage device 72, a display interface (I / F) 73, an input interface (I / F) 74, and a communication interface (I / F). 75 and a recording medium reading device 76.

CPU70は、メモリ71に格納されたプログラムを実行することにより、変位解析装置20を統括制御し、変位解析装置20における様々な機能を実現する。メモリ71は、例えばRAM(Random Access Memory)等であり、プログラムやデータ等の一時的な記憶領域として用いられる。記憶装置72は、例えばハードディスク等の記憶デバイスであり、プログラムや様々なデータ等が格納される。表示インタフェース73は、ディスプレイ等の表示装置77に画像を表示させるためのビデオカード等のインタフェース装置である。入力インタフェース74は、キーボードやマウス等の入力装置78からデータを入力するためのUSB(Universal Serial Bus)やPS/2(Personal System/2)等のインタフェース装置である。通信インタフェース75は、アンテナ79を介して受信装置10との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等のインタフェース装置である。記録媒体読取装置76は、CD−ROMやメモリカード等の記録媒体80に格納されたプログラムや各種データを読み取るためのCD−ROMドライブやメモリカードインタフェース等のインタフェース装置である。   The CPU 70 executes a program stored in the memory 71 to control the displacement analysis apparatus 20 and realize various functions in the displacement analysis apparatus 20. The memory 71 is, for example, a RAM (Random Access Memory) and is used as a temporary storage area for programs, data, and the like. The storage device 72 is a storage device such as a hard disk, and stores programs, various data, and the like. The display interface 73 is an interface device such as a video card for displaying an image on a display device 77 such as a display. The input interface 74 is an interface device such as USB (Universal Serial Bus) or PS / 2 (Personal System / 2) for inputting data from an input device 78 such as a keyboard or a mouse. The communication interface 75 is an interface device such as a network card for transmitting and receiving data to and from the receiving device 10 via the antenna 79. The recording medium reader 76 is an interface device such as a CD-ROM drive or a memory card interface for reading programs and various data stored in a recording medium 80 such as a CD-ROM or a memory card.

変位解析装置20の機能構成について説明する。変位解析装置20は、例えば、図8に示すように、受信データ取得部81、受信データ記憶部82、測位用データ抽出部83、第1二重差算出部84、第1サイクルスリップ修正部85、未知点座標値算出部86、第2二重差算出部87、第2サイクルスリップ修正部88、第1相対位置算出部89、圧縮データ抽出部90、第3二重差算出部91、第3サイクルスリップ修正部92、及び第2相対位置算出部93を含んで構成される。なお、圧縮データ抽出部90は、読み出し手段の一例であり、第3二重差算出部91は、二重差算出手段の一例である。第3サイクルスリップ修正部92は、サイクルスリップ修正手段の一例であり、第2相対位置算出部93は、相対位置算出手段の一例である。   A functional configuration of the displacement analyzer 20 will be described. For example, as shown in FIG. 8, the displacement analysis apparatus 20 includes a reception data acquisition unit 81, a reception data storage unit 82, a positioning data extraction unit 83, a first double difference calculation unit 84, and a first cycle slip correction unit 85. , Unknown point coordinate value calculation unit 86, second double difference calculation unit 87, second cycle slip correction unit 88, first relative position calculation unit 89, compressed data extraction unit 90, third double difference calculation unit 91, first A three-cycle slip correction unit 92 and a second relative position calculation unit 93 are included. The compressed data extraction unit 90 is an example of a reading unit, and the third double difference calculation unit 91 is an example of a double difference calculation unit. The third cycle slip correction unit 92 is an example of a cycle slip correction unit, and the second relative position calculation unit 93 is an example of a relative position calculation unit.

受信データ取得部81は、アンテナ79を介して各受信装置10から受信した、測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データを取得する。   The reception data acquisition unit 81 acquires positioning data, or positioning data and compressed data received from each receiving device 10 via the antenna 79.

受信データ記憶部82には、各受信装置10から送信されてくる測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データが、受信装置10ごとに記憶される。例えば、測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データは、受信装置10を識別する受信装置IDと対応付けられて、受信データ記憶部82に記憶される。なお、受信データ記憶部82は、メモリ71又は記憶装置72を用いて実現される。   The received data storage unit 82 stores positioning data transmitted from each receiving device 10 or positioning data and compressed data for each receiving device 10. For example, positioning data or positioning data and compressed data are stored in the received data storage unit 82 in association with a receiving device ID that identifies the receiving device 10. The received data storage unit 82 is realized using the memory 71 or the storage device 72.

測位用データ抽出部83は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階である場合に、搬送波位相の二重差から、GPS受信機の近似位置と衛星との間の距離の二重差を引いて修正した値(以下、搬送波位相の二重差の修正値と称する。)による測位解析における参照点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する測位用データと、未知点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する測位用データを受信データ記憶部82から読み出す。   The positioning data extraction unit 83 obtains the double difference in the distance between the approximate position of the GPS receiver and the satellite from the double difference in the carrier wave phase in the initial stage when the position observation of the receiving device 10 is started. Receiving device 10 serving as a reference point in positioning analysis based on a value corrected by subtraction (hereinafter referred to as a corrected value of a double difference in carrier phase), positioning data corresponding to a positioning target period, and a receiving device serving as an unknown point 10 and the positioning data corresponding to the positioning target period are read from the received data storage unit 82.

第1二重差算出部84は、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を、参照点となる受信装置10の座標値(所定の値)と仮定して、参照点及び未知点の受信装置10における測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。なお、受信装置10間の距離が100mを超えるような場合には、参照点の座標値以外の所定の近似値を設定するようにしてもよい。   The first double difference calculation unit 84 assumes that the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 serving as an unknown point is the coordinate value (predetermined value) of the receiving device 10 serving as a reference point, and the reference point and unknown Based on the positioning data in the point receiving device 10, a correction value of the double difference of the carrier phase is calculated. When the distance between the receiving devices 10 exceeds 100 m, a predetermined approximate value other than the coordinate value of the reference point may be set.

第1サイクルスリップ修正部85は、第1二重差算出部84によって算出された搬送波位相の二重差の修正値において発生しているサイクルスリップを修正する。   The first cycle slip correction unit 85 corrects the cycle slip occurring in the correction value of the carrier phase double difference calculated by the first double difference calculation unit 84.

未知点座標値算出部86は、第1サイクルスリップ修正部85によってサイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、未知点となる受信装置10の座標値を算出する。   The unknown point coordinate value calculation unit 86 calculates the coordinate value of the receiving device 10 that is an unknown point, based on the correction value of the double difference of the carrier phase whose cycle slip is corrected by the first cycle slip correction unit 85.

第2二重差算出部87は、未知点となる受信装置10の算出された座標値と、参照点及び未知点の受信装置10における測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を再算出する。   The second double difference calculation unit 87 calculates the double difference of the carrier phase based on the calculated coordinate value of the receiving device 10 that is an unknown point and the positioning data in the receiving device 10 of the reference point and the unknown point. Recalculate the correction value.

第2サイクルスリップ修正部88は、第2二重差算出部87によって再算出された搬送波位相の二重差の修正値において発生しているサイクルスリップを再修正する。   The second cycle slip correction unit 88 recorrects the cycle slip occurring in the correction value of the carrier phase double difference recalculated by the second double difference calculation unit 87.

第1相対位置算出部89は、第2サイクルスリップ修正部88によってサイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点となる受信装置10の相対位置を算出する。   The first relative position calculation unit 89 receives an unknown point with respect to the receiving device 10 serving as a reference point based on the correction value of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected again by the second cycle slip correction unit 88. The relative position of the device 10 is calculated.

圧縮データ抽出部90は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎて、受信装置10の座標値を測定済みである場合に、搬送波位相の二重差の修正値による測位解析における参照点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する測位用データ及び圧縮データと、未知点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する測位用データ及び圧縮データを受信データ記憶部82から読み出す。   When the compressed data extraction unit 90 has passed the initial stage of starting the position observation of the receiving device 10 and has already measured the coordinate value of the receiving device 10, the compressed data extraction unit 90 refers to the positioning analysis using the correction value of the double difference of the carrier phase. The reception data storage unit 82 reads out the positioning data and compressed data corresponding to the receiving device 10 and the positioning target period as the points, and the positioning data and compressed data corresponding to the receiving device 10 and the positioning target period as the unknown points.

第3二重差算出部91は、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を、前回算出された未知点となる受信装置10の座標値(所定の値)と仮定して、参照点及び未知点の受信装置10における測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。また、第3二重差算出部91は、参照点及び未知点の受信装置10における圧縮データに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。   The third double difference calculation unit 91 assumes that the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 that is an unknown point is the coordinate value (predetermined value) of the receiving device 10 that is the previously calculated unknown point, Based on the positioning data in the receiving device 10 at the reference point and the unknown point, a correction value for the double difference of the carrier phase is calculated. Further, the third double difference calculation unit 91 calculates a correction value for the double difference of the carrier phase based on the compressed data in the receiving device 10 at the reference point and the unknown point.

第3サイクルスリップ修正部92は、第3二重差算出部91によって算出された測位用データに基づく搬送波位相の二重差の修正値を用いて、圧縮データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値において発生しているサイクルスリップを修正する。   The third cycle slip correction unit 92 uses the correction value of the carrier phase double difference based on the positioning data calculated by the third double difference calculation unit 91 to calculate the carrier phase calculated based on the compressed data. Correct the cycle slip occurring at the double difference correction value.

第2相対位置算出部93は、第3サイクルスリップ修正部92によってサイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点となる受信装置10の相対位置を算出する。   The second relative position calculation unit 93 is a receiving device that is an unknown point with respect to the receiving device 10 that is a reference point, based on the correction value of the double difference of the carrier phase whose cycle slip is corrected by the third cycle slip correction unit 92 10 relative positions are calculated.

変位解析装置20におけるこれらの機能ブロック83〜93の動作の詳細については後述する。なお、機能ブロック83〜93は、CPU70がメモリ71に格納されたプログラムを実行することにより実現される。   Details of the operations of these functional blocks 83 to 93 in the displacement analyzer 20 will be described later. The functional blocks 83 to 93 are realized by the CPU 70 executing a program stored in the memory 71.

次に、受信装置10における処理について説明する。各受信装置10の制御部32は、予め設定された観測開始時刻になると、GPS受信機31の電源をオンさせると共に、図9に示す送信制御処理ルーチンを実行する。   Next, processing in the receiving device 10 will be described. When the observation start time set in advance is reached, the control unit 32 of each receiving device 10 turns on the power of the GPS receiver 31 and executes the transmission control processing routine shown in FIG.

まず、ステップ100において、観測データ取得部51によって、GPS受信機31から、観測データを取得したか否かを判定する。GPS受信機31が、衛星からの電波(搬送波)をパッチアンテナ30経由で受信し、観測データを制御部32に出力すると、ステップ102へ進む。   First, in step 100, the observation data acquisition unit 51 determines whether observation data has been acquired from the GPS receiver 31. When the GPS receiver 31 receives the radio wave (carrier wave) from the satellite via the patch antenna 30 and outputs the observation data to the control unit 32, the process proceeds to step 102.

そして、ステップ102において、測位用データ生成部52は、GPS受信機31から取得した観測データから必要なデータを抽出して、上記図5に例示した測位用データを生成し、生成した測位用データを測位用データ記憶部53に格納する。   In step 102, the positioning data generation unit 52 extracts necessary data from the observation data acquired from the GPS receiver 31, generates the positioning data illustrated in FIG. 5, and generates the generated positioning data. Is stored in the positioning data storage unit 53.

次のステップ104では、観測データ取得部51は、観測開始時刻から、予め設定された観測期間を経過したかを判定し、観測期間を経過していない場合には、上記ステップ100へ戻るが、一方、観測期間を経過した場合には、ステップ106へ進む。   In the next step 104, the observation data acquisition unit 51 determines whether a preset observation period has elapsed from the observation start time. If the observation period has not elapsed, the process returns to step 100. On the other hand, if the observation period has elapsed, the process proceeds to step 106.

ステップ106では、GPS受信機31の電源をオフさせる。ステップ108では、受信装置10の位置観測を開始した初期段階であるか否かを判定し、受信装置10の位置観測の開始時で、受信装置10の座標値が不明である場合(受信装置10の座標値の近似値と真値とが遠い場合)には、初期段階であると判定し、ステップ110へ移行する。   In step 106, the power of the GPS receiver 31 is turned off. In step 108, it is determined whether or not it is an initial stage where the position observation of the receiving device 10 is started. When the position observation of the receiving device 10 is started, the coordinate value of the receiving device 10 is unknown (receiving device 10). If the approximate value of the coordinate value and the true value are far from each other), it is determined that the current stage is the initial stage, and the process proceeds to step 110.

ステップ110では、送信制御部55は、無線通信装置33の電源を投入する制御信号を電源制御部35に出力し、無線通信装置33の電源が投入させる。そして、ステップ112において、送信制御部55は、測位用データ記憶部53に格納されている時系列の測位用データを無線通信装置33に出力して、ステップ122へ移行する。これによって、無線通信装置33は、制御部32から出力された時系列の測位用データをメモリ61に格納し、その後、変位解析装置20との間の通信を確立し、メモリ61に格納されている測位用データを変位解析装置20に送信する。また、メモリ61から時系列の測位用データが消去される。   In step 110, the transmission control unit 55 outputs a control signal for turning on the power of the wireless communication device 33 to the power supply control unit 35 to turn on the power of the wireless communication device 33. In step 112, the transmission control unit 55 outputs the time-series positioning data stored in the positioning data storage unit 53 to the wireless communication device 33, and proceeds to step 122. As a result, the wireless communication device 33 stores the time-series positioning data output from the control unit 32 in the memory 61, and then establishes communication with the displacement analysis device 20 and is stored in the memory 61. The positioning data is transmitted to the displacement analyzer 20. Further, time-series positioning data is deleted from the memory 61.

一方、上記ステップ108で、受信装置10の座標値が既に測定されており、初期段階を過ぎていると判定された場合には、ステップ114へ移行する。ステップ114では、測位用データ記憶部53に格納されている時系列の測位用データを読み出し、圧縮単位期間の複数の測位用データ毎に、圧縮データを各々生成し、測位用データ記憶部53に格納する。   On the other hand, if the coordinate value of the receiving apparatus 10 has already been measured in step 108 and it is determined that the initial stage has passed, the process proceeds to step 114. In step 114, time-series positioning data stored in the positioning data storage unit 53 is read out, compressed data is generated for each of a plurality of positioning data in the compression unit period, and the positioning data storage unit 53 stores the compressed data. Store.

そして、ステップ116では、送信制御部55は、無線通信装置33の電源を投入する制御信号を電源制御部35に出力し、無線通信装置33の電源が投入させる。そして、ステップ118において、送信制御部55は、測位用データ記憶部53に格納されている各衛星について得られた時系列の測位用データのうち、最初の圧縮単位期間の測位用データ(例えば、連続した3つの測位用データ)を無線通信装置33に出力して、次のステップ120において、送信制御部55は、測位用データ記憶部53に格納されている時系列の圧縮データを無線通信装置33に出力して、ステップ122へ移行する。これによって、無線通信装置33は、制御部32から出力された3つの測位用データ、及び複数の圧縮データをメモリ61に格納し、その後、変位解析装置20との間の通信を確立し、メモリ61に格納されている測位用データ及び圧縮データを変位解析装置20に送信する。また、メモリ61から時系列の測位用データ及び時系列の圧縮データが消去される。   In step 116, the transmission control unit 55 outputs a control signal for turning on the power of the wireless communication device 33 to the power supply control unit 35 to turn on the power of the wireless communication device 33. In step 118, the transmission control unit 55 determines the positioning data (for example, the first compression unit period) among the time-series positioning data obtained for each satellite stored in the positioning data storage unit 53. In the next step 120, the transmission control unit 55 outputs the time-series compressed data stored in the positioning data storage unit 53 to the wireless communication device 33. 33, and the process proceeds to step 122. As a result, the wireless communication device 33 stores the three positioning data output from the control unit 32 and the plurality of compressed data in the memory 61, and then establishes communication with the displacement analysis device 20. The positioning data and the compressed data stored in 61 are transmitted to the displacement analyzer 20. Further, the time series positioning data and the time series compressed data are deleted from the memory 61.

ステップ122では、無線通信装置33により変位解析装置20へのデータ送信が完了したか否かを判定する。無線通信装置33により変位解析装置20へのデータ送信が完了し、送信完了を示す信号を制御部32に出力すると、ステップ124において、送信制御部55は、無線通信装置33の電源を切断する制御信号を電源制御部35に出力し、無線通信装置33の電源を切断させる。   In step 122, it is determined whether or not the wireless communication device 33 has completed data transmission to the displacement analysis device 20. When data transmission to the displacement analysis device 20 is completed by the wireless communication device 33 and a signal indicating transmission completion is output to the control unit 32, the transmission control unit 55 performs control to turn off the power of the wireless communication device 33 in step 124. A signal is output to the power supply control unit 35 and the power supply of the wireless communication device 33 is turned off.

このように、受信装置10は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階において、観測データの中から変位解析装置20での測位解析に必要なデータを抽出して測位用データを生成し、生成した測位用データを変位解析装置20に送信している。測位用データは、上記図5にも例示したように、GPS受信機31から出力される観測データと比較してデータ量が大幅に削減されている。そのため、変位解析装置20との間のデータ通信量が削減され、観測データをそのまま変位解析装置20に送信する場合と比較して無線通信時の電力消費量を少なくすることができる。   Thus, in the initial stage when the position observation of the receiving device 10 is started, the receiving device 10 extracts data necessary for the positioning analysis in the displacement analysis device 20 from the observation data, and generates positioning data. The generated positioning data is transmitted to the displacement analyzer 20. As illustrated in FIG. 5 above, the amount of data for positioning is greatly reduced compared to the observation data output from the GPS receiver 31. Therefore, the amount of data communication with the displacement analysis device 20 is reduced, and the power consumption during wireless communication can be reduced compared to the case where observation data is transmitted to the displacement analysis device 20 as it is.

また、受信装置10は、初期段階を過ぎた段階において、観測データの中から変位解析装置20での測位解析に必要なデータを抽出して測位用データを生成すると共に、圧縮データを生成し、圧縮単位期間分の測位用データ及び時系列の圧縮データを変位解析装置20に送信している。時系列の圧縮データは、時系列の測位用データと比較してデータ量が大幅に削減されている。例えば、3つの測位用データから、1つの圧縮データを生成する場合には、変位解析装置20との間のデータ通信量がほぼ1/3に削減され、無線通信時の電力消費量を少なくすることができる。   In addition, in the stage where the initial stage has passed, the receiving apparatus 10 extracts data necessary for positioning analysis in the displacement analysis apparatus 20 from the observation data to generate positioning data, and also generates compressed data, Positioning data for a compression unit period and time-series compressed data are transmitted to the displacement analyzer 20. The amount of time-series compressed data is greatly reduced as compared to time-series positioning data. For example, when one piece of compressed data is generated from three pieces of positioning data, the amount of data communication with the displacement analysis device 20 is reduced to almost 3, and the power consumption during wireless communication is reduced. be able to.

また、受信装置10では、無線通信が行われている時以外は、無線通信装置33の電源が切断されている。これにより、受信装置10における電力消費量が更に削減されることとなる。なお、無線通信装置33の電源の切断は、無線通信装置33への電源供給を完全に切断するのではなく、無線通信装置33をスリープモード等の待機状態へ移行させることにより行われることとしてもよい。   In the receiving device 10, the wireless communication device 33 is powered off except when wireless communication is being performed. Thereby, the power consumption in the receiving apparatus 10 is further reduced. Note that the power supply of the wireless communication device 33 may be turned off by shifting the wireless communication device 33 to a standby state such as a sleep mode instead of completely cutting off the power supply to the wireless communication device 33. Good.

次に、変位解析装置20における処理について説明する。変位解析装置20は、各受信装置10から送信されてくる測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データを受信し、受信データ取得部81によって、受信した測位用データ、又は測位用データ及び圧縮データを、受信装置10と対応付けて受信データ記憶部82に格納する。   Next, processing in the displacement analysis apparatus 20 will be described. The displacement analyzer 20 receives the positioning data or the positioning data and the compressed data transmitted from each receiving device 10, and the received data acquisition unit 81 receives the positioning data or the positioning data and the compressed data. Is stored in the received data storage unit 82 in association with the receiving device 10.

そして、変位解析装置20は、受信装置10を位置観測を開始した初期段階である場合、設定された測位対象の受信装置10のペア及び測位対象期間について、図10に示す初期段階算出処理ルーチンを実行する。   When the displacement analysis device 20 is in the initial stage of starting the position observation of the receiving device 10, the initial stage calculation processing routine shown in FIG. 10 is performed for the set positioning target receiving device 10 pair and the positioning target period. Execute.

ステップ130において、測位用データ抽出部83によって、干渉測位における参照点となる受信装置10及び未知点となる受信装置10(測位対象の受信装置10のペア)に対する測位対象期間の測位用データを、受信データ記憶部82から読み出す。そして、ステップ132において、第1二重差算出部84によって、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を所定の値に設定する。なお、本実施形態では、未知点の受信装置10の座標値(近似値)として、参照点の座標値が設定される。   In step 130, the positioning data extraction unit 83 obtains positioning data for the positioning target period with respect to the receiving device 10 serving as a reference point in interference positioning and the receiving device 10 serving as an unknown point (a pair of positioning target receiving devices 10). Read from the received data storage unit 82. In step 132, the first double difference calculating unit 84 sets the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 that is an unknown point to a predetermined value. In the present embodiment, the coordinate value of the reference point is set as the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 of the unknown point.

そして、ステップ134において、第1二重差算出部84によって、各衛星の組み合わせについて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。具体的には、第1二重差算出部84は、以下に示す(1)式のように、搬送波位相の二重差と、受信装置10の座標値(近似値)と衛星間の距離の二重差との差の時間変化であるUij kl(t)を、衛星ペア(i,j)の各々について算出する。 In step 134, the first double difference calculation unit 84 calculates a correction value of the double difference of the carrier phase for each satellite combination. Specifically, the first double difference calculator 84 calculates the double difference of the carrier phase, the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 and the distance between the satellites as shown in the following equation (1). U ij kl (t), which is the time change of the difference from the double difference, is calculated for each satellite pair (i, j).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ただし、i,jは2つの受信装置10を示すものであり、k,lは2つの衛星を示すものである。また、λは搬送波の波長であり、φ (t)は、時刻tにおいて受信装置iで観測された衛星kからの搬送波位相である(図11参照)。ρ (t)は、時刻tにおける受信装置iの座標値(近似値)と衛星k間の距離である。 However, i and j indicate the two receiving devices 10, and k and l indicate the two satellites. Further, λ is the wavelength of the carrier wave, and φ i k (t) is the carrier wave phase from the satellite k observed by the receiver i at time t (see FIG. 11). ρ i k (t) is the distance between the coordinate value (approximate value) of the receiving device i and the satellite k at time t.

ここで、上記(1)式で計算されるUij kl(t)のモデル化について説明する。まず、搬送波位相φ (t)は、一般に以下の(2)式で表される。 Here, modeling of U ij kl (t) calculated by the above equation (1) will be described. First, the carrier phase φ i k (t) is generally expressed by the following equation (2).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ただし、Ni kは、搬送波位相における整数値バイアスであり、ei k(t)は、誤差である。 Where N i k is an integer value bias in the carrier phase, and e i k (t) is an error.

また、搬送波位相の二重差φij klは、以下の(3)式で表される。 Further, the double difference φ ij kl of the carrier phase is expressed by the following equation (3).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

上記(2)式、(3)式より、以下の(4)式が得られる。   From the above equations (2) and (3), the following equation (4) is obtained.

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ただし、Nij klは、搬送波位相における整数値バイアスの二重差を示すものであり、未知変数である。また、eij kl(t)は、二重差の計算によって除去できなかった誤差である。 Here, N ij kl indicates a double difference of integer value bias in the carrier phase, and is an unknown variable. Also, e ij kl (t) is an error that could not be removed by calculating the double difference.

ρ は以下の(5)式で表わされ、受信装置iの座標値(x,y,z)は、近似値(x,y,z)を用いて、以下の(6)式で表される。 ρ i k is expressed by the following equation (5), and coordinate values (x i , y i , z i ) of the receiving device i are expressed as follows using approximate values (x 0 , y 0 , z 0 ): (6).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ただし、Δx、Δy、Δzは、未知点の受信装置10の正確な座標値と近似値との摂動を示すものであり、未知変数である。すなわち、未知点の受信装置10の正確な座標値がわかっている場合は、Δx=Δy=Δz=0となる。   However, Δx, Δy, and Δz indicate perturbations between an accurate coordinate value and an approximate value of the receiving device 10 at an unknown point, and are unknown variables. That is, Δx = Δy = Δz = 0 when an accurate coordinate value of the receiving device 10 at an unknown point is known.

上記(4)式について、ρij kl(t)をΔx、Δy、Δzについてテーラー展開すると、以下の(7)式、(8)式が得られる。 With regard to the above equation (4), when ρ ij kl (t) is Taylor-expanded with respect to Δx, Δy, and Δz, the following equations (7) and (8) are obtained.

Figure 2011027468
Figure 2011027468

上記(1)式で計算されるUij kl(t)は、上記(8)式より、以下の(9)式のように変数を置きなおすことができる。 The variable U ij kl (t) calculated by the above equation (1) can be replaced by the following equation (9) from the above equation (8).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ここで、Xij kl(t)、Yij kl(t)、Zij kl(t)は、上記(8)式のように方程式を線形化したときに出てくる係数で、衛星の位置と未知点の受信装置10の座標値の近似値のみに依存する関数である。 Here, X ij kl (t), Y ij kl (t), and Z ij kl (t) are coefficients that appear when the equation is linearized as in the above equation (8), and the position of the satellite This is a function that depends only on the approximate value of the coordinate value of the receiver 10 of the unknown point.

上記(9)式によれば、サイクルスリップが発生せず、ノイズを無視可能であり、未知点となる受信装置10の位置が正確に分かっている場合(Δx=Δy=Δz=0)、Uij kl(t)はある一定の整数値Nij klに等しくなることがわかる。また、Δx、Δy、Δzがゼロでない場合には、Xij kl(t)、Yij kl(t)、Zij kl(t)が短時間では直線に近似できるため、Uij kl(t)も直線に近似できる。この場合、直線の傾きはΔx、Δy、Δzの大きさのみに依存することが(9)式より明らかである。 According to the above equation (9), when cycle slip does not occur, noise can be ignored, and the position of the receiving device 10 that is an unknown point is accurately known (Δx = Δy = Δz = 0), U It can be seen that ij kl (t) is equal to a certain integer value N ij kl . If Δx, Δy, and Δz are not zero, X ij kl (t), Y ij kl (t), and Z ij kl (t) can be approximated to a straight line in a short time, so U ij kl (t) Can also be approximated to a straight line. In this case, it is clear from the equation (9) that the slope of the straight line depends only on the magnitudes of Δx, Δy, and Δz.

受信装置10から送信されてきた測位用データを用いてUij kl(t)を算出した一例が、図12の実線に示されている。図12では、対象とした時間は180秒であり、未知点の受信装置10の座標値(近似値)は、正確な座標値から(x,y,z)方向にそれぞれ50メートルほど離れた地点に設定されている。 An example of calculating U ij kl (t) using the positioning data transmitted from the receiving device 10 is shown by the solid line in FIG. In FIG. 12, the target time is 180 seconds, and the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 of the unknown point is a point separated by about 50 meters in the (x, y, z) direction from the accurate coordinate value. Is set to

図12の点線は、サイクルスリップがない場合のUij kl(t)を示している。図12において実線と点線を比較すると、実線では各エポックでサイクルスリップが発生していることがわかる。これは、受信装置10から送信されてくる測位用データでは、搬送波位相の整数部分が削除されているからである。このサイクルスリップを修正しなければ、未知点の受信装置10の正確な位置を推定することができない。 The dotted line in FIG. 12 indicates U ij kl (t) when there is no cycle slip. Comparing the solid line and the dotted line in FIG. 12, it can be seen that a cycle slip occurs at each epoch in the solid line. This is because the integer part of the carrier wave phase is deleted from the positioning data transmitted from the receiving device 10. Unless this cycle slip is corrected, the exact position of the receiver 10 at the unknown point cannot be estimated.

そこで、ステップ136において、第1サイクルスリップ修正部85は、図12に示すような搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)のサイクルスリップを修正する。各衛星ペア(i,j)について算出された搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)のサイクルスリップが各々修正される。具体的には、各衛星ペア(i,j)について、時系列的に隣接した2つの搬送波位相差の二重差の差Uij kl(t)−Uij kl(t−Δt)が最小となるようにUij kl(t)が整数値だけ修正される。このようにしてサイクルスリップが修正されたUij kl(t)が、図13に示されている。図13を見ると、60秒付近までは、実線が点線とほぼ一致しており、サイクルスリップが適切に修正されていることがわかる。ただし、60秒付近のデータ欠損箇所では、サイクルスリップが適切に修正されていない。これは、未知点の受信装置10の座標値(近似値)と正確な座標値との差が大きく、直線の傾きが大きいためである。 Therefore, in step 136, the first cycle slip correction unit 85 corrects the cycle slip of the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase as shown in FIG. The cycle slip of the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase calculated for each satellite pair (i, j) is corrected. Specifically, for each satellite pair (i, j), the difference U ij kl (t) −U ij kl (t−Δt) of two carrier phase differences adjacent in time series is the smallest. U ij kl (t) is corrected by an integer value so that U ij kl (t) in which the cycle slip is corrected in this way is shown in FIG. As can be seen from FIG. 13, the solid line almost coincides with the dotted line up to around 60 seconds, and the cycle slip is appropriately corrected. However, the cycle slip is not properly corrected at the data missing portion around 60 seconds. This is because the difference between the coordinate value (approximate value) of the receiver 10 of the unknown point and the accurate coordinate value is large, and the slope of the straight line is large.

次に、ステップ138において、未知点座標値算出部86によって、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。具体的には、図13の実線に示される、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)を、各衛星ペア(i,j)について代入した、上記(9)式の連立方程式を解くことにより、(Δx,Δy,Δz)を算出する。未知点座標値算出部86は、算出された(Δx,Δy,Δz)と、上記ステップ132で設定された未知点の受信装置10の座標値(近似値)とに基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。 Next, in step 138, the unknown point coordinate value calculation unit 86 calculates the coordinate value of the unknown point receiving device 10 based on the correction value of the double difference of the carrier phase whose cycle slip is corrected. Specifically, the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected, indicated by the solid line in FIG. 13, is substituted for each satellite pair (i, j), (Δx, Δy, Δz) is calculated by solving the simultaneous equations (9). The unknown point coordinate value calculation unit 86 receives the unknown point based on the calculated (Δx, Δy, Δz) and the coordinate value (approximate value) of the unknown point receiving device 10 set in step 132. The coordinate value of the device 10 is calculated.

上記図13に示した例を用いて解析した結果では、(Δx,Δy,Δz)=(−45.7,−46.0,−48.9)が算出された。前述したように、初めは未知点の受信装置10の座標値(近似値値)を、正確な座標値から(x,y,z)方向にそれぞれ50メートルほど離れた地点としていたため、直線の傾きが大きく、サイクルスリップが完全には修正されていなかった。算出された(Δx,Δy,Δz)を見ると、その場合でも、数メートルの精度で受信装置10の座標値を推定できていることがわかる。   As a result of analysis using the example shown in FIG. 13, (Δx, Δy, Δz) = (− 45.7, −46.0, −48.9) was calculated. As described above, at first, the coordinate value (approximate value) of the receiver 10 of the unknown point is set to a point that is about 50 meters away from the accurate coordinate value in the (x, y, z) direction. The slope was large and the cycle slip was not completely corrected. Looking at the calculated (Δx, Δy, Δz), it can be seen that even in that case, the coordinate value of the receiving apparatus 10 can be estimated with an accuracy of several meters.

続いて、ステップ140において、第2二重差算出部87は、未知点座標値算出部86によって算出された、未知点の受信装置10の座標値を、近似値として設定して、衛星ペア(i,j)の各組み合わせについて、搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)を再算出する。そして、ステップ142において、第2サイクルスリップ修正部88によって、再算出された搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)におけるサイクルスリップを再修正する。 Subsequently, in step 140, the second double difference calculation unit 87 sets the coordinate value of the unknown point receiver 10 calculated by the unknown point coordinate value calculation unit 86 as an approximate value, and sets the satellite pair ( For each combination of i, j), the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase is recalculated. In step 142, the second cycle slip correction unit 88 recorrects the cycle slip in the recalculated correction value U ij kl (t) of the double phase difference of the carrier phase.

ここで、サイクルスリップの再修正処理について、詳細に説明する。まず、以下の(10)式に示すように、搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)を搬送波の波長λで除すことにより、整数値バイアスの時系列Nij kl(t)を求める。 Here, the cycle slip recorrection processing will be described in detail. First, as shown in the following equation (10), the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase is divided by the wavelength λ of the carrier to obtain a time series N ij kl (t )

Figure 2011027468
Figure 2011027468

上記(10)式からもわかるように、未知点の受信装置10の正確な座標値がわかっており、サイクルスリップが発生していない場合には、Nij kl(t)は時間によらず一定の整数値となる。一方、未知点の受信装置10の正確な座標値がわかっていない場合には、Nij kl(t)は時間と共に変化する関数となる。 As can be seen from the above equation (10), when the exact coordinate value of the receiver 10 at the unknown point is known and no cycle slip has occurred, N ij kl (t) is constant regardless of time. The integer value of On the other hand, if the exact coordinate value of the unknown point receiving device 10 is not known, N ij kl (t) is a function that changes with time.

上記(10)式によって得られるNij kl(t)に含まれる誤差には、対流圏遅延、電離層遅延、衛星の時計誤差、衛星の位置誤差、受信装置10(GPS受信機31)の時計誤差、マルチパスによる誤差、電気的なホワイトノイズがある。これらのうち、受信装置10同士が近い場合には、マルチパスによる誤差と電気的なホワイトノイズ以外の誤差は二重差の計算によってほぼ完全に除去される。また、一般的に用いられるGPS受信機においては搬送波位相の計測精度は高く、電気的なホワイトノイズの影響は無視可能な場合が多い。例えば、本実施形態で用いるGPS受信機31では、搬送波位相の計測精度が2ミリメートル程度であり、電気的なホワイトノイズによる誤差は2.0/λ〜0.01程度となるため無視可能である。また、マルチパスによる誤差は、その仕組みから最大でも1/4を超えないことが知られている。これより、サイクルスリップが生じた場合でも、Nij kl(t)の値を1/4以下の誤差で推定することができれば、その推定値との差が最小となるようにNij kl(t)の値を整数値だけ修正することにより、サイクルスリップを修正することが可能となる。 Errors included in N ij kl (t) obtained by the above equation (10) include tropospheric delay, ionospheric delay, satellite clock error, satellite position error, clock error of the receiver 10 (GPS receiver 31), There are errors due to multipath and electrical white noise. Among these, when the receiving apparatuses 10 are close to each other, errors due to multipath and errors other than electrical white noise are almost completely eliminated by calculating the double difference. Further, in general GPS receivers used, the accuracy of carrier phase measurement is high, and the influence of electrical white noise is often negligible. For example, in the GPS receiver 31 used in this embodiment, the measurement accuracy of the carrier phase is about 2 millimeters, and the error due to electrical white noise is about 2.0 / λ to 0.01, which can be ignored. . Further, it is known that the error due to multipath does not exceed 1/4 at the maximum because of the mechanism. Thus, even if a cycle slip occurs, if the value of N ij kl (t) can be estimated with an error of ¼ or less, N ij kl (t The cycle slip can be corrected by correcting the value of) by an integer value.

ここで、Nij kl(t)の値の推定にはカルマンフィルタを用いることとする。十分に短い時間では、Nij kl(t)はほぼ直線とみなせることから、Nij kl(t+Δt)は、以下の(11)式のようにモデル化することができる。 Here, a Kalman filter is used to estimate the value of N ij kl (t). Since N ij kl (t) can be regarded as a substantially straight line in a sufficiently short time, N ij kl (t + Δt) can be modeled as the following equation (11).

Figure 2011027468
Figure 2011027468

上記(11)式において、a,bは時間と共に徐々に変化する値であり、短時間では一定値とみなすことができる。これより、以下の(12)式に示す方程式を得ることができる。   In the above equation (11), a and b are values that gradually change with time, and can be regarded as constant values in a short time. As a result, the following equation (12) can be obtained.

Figure 2011027468
Figure 2011027468

ここで、yk、H、xkは、以下の(13)式により示されるものである。また、通常のカルマンフィルタを用いることにより、過去のデータからxkを推定することができる。 Here, y k , H, and x k are represented by the following equation (13). Further, x k can be estimated from past data by using a normal Kalman filter.

Figure 2011027468
Figure 2011027468

いま、時刻tまでのデータがあるとする。このとき、第2サイクルスリップ修正部88は、その観測データからxk-1を推定する。続いて、第2サイクルスリップ修正部88は、xk-1を用いてNij kl(t+Δt)の予測値N'ij kl(t+Δt)を算出する。そして、第2サイクルスリップ修正部88は、上記(10)式に基づいて計算されるNij kl(t+Δt)と、予測値N'ij kl(t+Δt)との差が0.5以上ある場合にはサイクルスリップが発生していると判定し、N'ij kl(t+Δt)との差が最小となるようにNij kl(t+Δt)を整数値だけ修正する。このようにNij kl(t+Δt)が修正された結果、搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)は、図14に示すようになる。図14を見ると、直線の傾きが小さくなっており、サイクルスリップが適切に修正されていることがわかる。 Assume that there is data up to time t. At this time, the second cycle slip correction unit 88 estimates x k−1 from the observed data. Subsequently, the second cycle slip correction unit 88 calculates a predicted value N ′ ij kl (t + Δt) of N ij kl (t + Δt) using x k−1 . The second cycle slip correction unit 88 then determines that the difference between N ij kl (t + Δt) calculated based on the equation (10) and the predicted value N ′ ij kl (t + Δt) is 0.5 or more. Determines that a cycle slip has occurred, and corrects N ij kl (t + Δt) by an integer value so that the difference from N ′ ij kl (t + Δt) is minimized. As a result of correcting N ij kl (t + Δt) in this way, the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase is as shown in FIG. As can be seen from FIG. 14, the slope of the straight line is small, and the cycle slip is appropriately corrected.

そして、ステップ144において、第1相対位置算出部89によって、未知点座標値算出部86と同様に、サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。   In step 144, the first relative position calculation unit 89 receives the unknown point based on the correction value of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected again, as in the unknown point coordinate value calculation unit 86. The coordinate value of the device 10 is calculated.

次のステップ146では、上記ステップ144で算出された未知点の受信装置10の座標値と、参照点の受信装置10の座標値とに基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点の受信装置10の座標値(相対位置)を算出し、メモリ71に格納する。   In the next step 146, the unknown point is received by the receiving device 10 serving as the reference point based on the coordinate value of the receiving device 10 of the unknown point calculated in step 144 and the coordinate value of the receiving device 10 of the reference point. The coordinate value (relative position) of the device 10 is calculated and stored in the memory 71.

上述したように、変位解析装置20は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階である場合、受信装置10のペアの各組み合わせを、測位対象として設定して、上記の初期段階算出処理ルーチンを実行して、受信装置10のペアの相対位置を算出する。   As described above, when the displacement analysis apparatus 20 is in the initial stage where the position observation of the reception apparatus 10 is started, each combination of the pair of the reception apparatuses 10 is set as a positioning target, and the above initial stage calculation processing routine is performed. To calculate the relative position of the pair of receiving devices 10.

次に、本発明の原理について説明する。   Next, the principle of the present invention will be described.

GPS静的測位解析における標準的な方法では、ノイズ削減のために、搬送波位相の二重差の修正値を計算する。観測点間の相対位置がほぼ既知の場合には、搬送波位相の二重差の修正値は、時間に対して非常に傾きの小さい直線となることが知られている。この性質を利用することで、サイクルスリップを修正することができ、本発明では、準静的な変位を対象としているため、この性質を利用することができる。例えば、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値は、その値がゼロ付近にある、傾きの小さな直線に、観測ノイズをのせた状態で表される。このように、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値は、直線に近似することができ、意味のある情報は、直線の傾きと切片だけとなるため、データ通信量を更に削減可能であることがわかる。   A standard method in GPS static positioning analysis calculates a correction value for a double difference in carrier phase in order to reduce noise. When the relative position between the observation points is almost known, it is known that the correction value of the double difference of the carrier phase is a straight line having a very small inclination with respect to time. By utilizing this property, the cycle slip can be corrected. Since the present invention is intended for a quasi-static displacement, this property can be utilized. For example, the correction value of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected is expressed in a state in which the observation noise is put on a straight line having a small slope with the value near zero. In this way, the correction value of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected can be approximated to a straight line, and the only meaningful information is the slope and intercept of the straight line. It can be seen that it can be reduced.

本実施の形態では、受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎた場合に、圧縮データを用いて、サイクルスリップを修正すると共に、受信装置10の位置を算出する。   In the present embodiment, when the initial stage where the position observation of the receiving apparatus 10 is started is passed, the cycle slip is corrected and the position of the receiving apparatus 10 is calculated using the compressed data.

この圧縮データを用いた算出方法を適用していた場合においても、圧縮データにおける搬送波位相データは、3つの時間的に連続する搬送波位相の和を計算しているだけなので、搬送波位相の二重差の修正値の時系列データは、傾きが小さな直線となる、という性質をそのまま利用することができる。ただし、その直線の切片の値は、不確定である。   Even when this calculation method using compressed data is applied, the carrier phase data in the compressed data only calculates the sum of three temporally continuous carrier phases. The time-series data of the correction value can be used as it is, with the property that the slope is a straight line. However, the value of the intercept of the straight line is indeterminate.

例えば、圧縮データが表わす搬送波位相を使って、搬送波位相の二重差の修正値を計算した結果、搬送波位相の二重差の修正値の値が0.2だったとすると、本実施の形態では、3つの連続するデータを足した上で、小数点以下に相当する部分のみをデータとして残しているため、0.2の元々のデータが、以下のa)とb)のどちらかであるが不明となる。
a)0.066+0.066+0.066=0.2 (元々のデータは0.066近辺)
b)0.4+0.4+0.4=1.2→0.2 (元々のデータは0.4近辺)
For example, if the correction value of the double difference of the carrier phase is calculated using the carrier phase represented by the compressed data, and the correction value of the double difference of the carrier phase is 0.2, in the present embodiment, After adding three consecutive data, only the part corresponding to the decimal point is left as data, so the original data of 0.2 is either a) or b) below, but it is unknown It becomes.
a) 0.066 + 0.066 + 0.066 = 0.2 (original data is around 0.066)
b) 0.4 + 0.4 + 0.4 = 1.2 → 0.2 (original data is around 0.4)

従って、例えば、3秒だけずれた2つの測位対象期間について、サイクルスリップの修正を行うと、図15(A)に示すように、正しくサイクルスリップが修正された場合と、図15(B)に示すように、全体として値が1ずれており、正しくサイクルスリップが修正されなかった場合とが発生する。   Therefore, for example, if the cycle slip is corrected for two positioning target periods shifted by 3 seconds, as shown in FIG. 15A, the cycle slip is corrected correctly as shown in FIG. 15B. As shown, there is a case where the value is shifted by 1 as a whole, and the cycle slip is not corrected correctly.

そこで、本実施の形態では、第3サイクルスリップ修正部92によって、後述するように、圧縮データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値と、圧縮前の測位用データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値とを用いて、0.2なのか1.2なのかを区別することにより、正しくサイクルスリップを修正し、圧縮していない測位用データに基づく搬送波位相の二重差の修正値についてサイクルスリップを修正した場合と同様の結果を得る。   Therefore, in the present embodiment, as described later, the third cycle slip correction unit 92 is based on the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the compressed data and the positioning data before compression. By using the calculated correction value of the double difference of the carrier phase and distinguishing between 0.2 and 1.2, the cycle slip is corrected correctly, and the carrier wave based on the positioning data that is not compressed. The same result as that obtained when the cycle slip is corrected with respect to the correction value of the phase double difference is obtained.

以下に、初期段階を過ぎて、受信装置10の位置が測定済みである場合における変位解析装置20の処理について説明する。   Hereinafter, the process of the displacement analysis device 20 when the position of the reception device 10 has been measured after the initial stage will be described.

変位解析装置20は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎた場合、設定された測位対象の受信装置10のペア及び測位対象期間について、図16に示す相対位置算出処理ルーチンを実行する。   When the initial stage of starting the position observation of the receiving device 10 has passed, the displacement analysis device 20 executes the relative position calculation processing routine shown in FIG. 16 for the set positioning target receiving device 10 pair and the positioning target period. To do.

まず、ステップ150において、圧縮データ抽出部90によって、干渉測位における参照点となる受信装置10及び未知点となる受信装置10(測位対象の受信装置10のペア)に対する、測位対象期間の最初の所定エポック(例えば、3エポック)の測位用データを、受信データ記憶部82から読み出すと共に、測位対象の受信装置10のペアの測位対象期間の時系列の圧縮データを、受信データ記憶部82から読み出す。   First, in step 150, the compressed data extraction unit 90 performs the first predetermined positioning target period for the receiving device 10 serving as a reference point in interference positioning and the receiving device 10 serving as an unknown point (a pair of receiving devices 10 serving as positioning targets). The positioning data of the epoch (for example, 3 epochs) is read from the received data storage unit 82, and the time-series compressed data of the positioning target period of the pair of positioning target receiving devices 10 is read from the received data storage unit 82.

そして、ステップ152において、第3二重差算出部91によって、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を、上記ステップ144又は後述するステップ162で前回算出された前回算出位置に設定する。なお、前回算出位置から例えば5センチ以上変位したような場合には、なんらかの真の位置に近い位置を設定する。   In step 152, the third double difference calculation unit 91 sets the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 as an unknown point to the previously calculated position calculated in the previous step 144 or step 162 described later. To do. Note that if the position is displaced by, for example, 5 cm or more from the previous calculation position, a position close to some true position is set.

次のステップ154では、第3二重差算出部91によって、上記ステップ150で読み出した測位用データに基づいて、上記第1二重差算出部84と同様に、衛星ペアの各組み合わせについて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。そして、ステップ156において、第3二重差算出部91によって、上記ステップ150で読み出した圧縮データに基づいて、上記第1二重差算出部84と同様に、衛星ペアの各組み合わせについて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。   In the next step 154, based on the positioning data read out in step 150 by the third double difference calculation unit 91, as in the first double difference calculation unit 84, for each combination of satellite pairs, the carrier wave Calculate the correction value of the phase double difference. Then, in step 156, the third double difference calculation unit 91 calculates the carrier phase for each combination of satellite pairs based on the compressed data read in step 150, as in the first double difference calculation unit 84. Calculate the double difference correction value.

次のステップ158において、第3サイクルスリップ修正部92は、上記第1サイクルスリップ修正部85と同様に、上記ステップ154で算出された搬送波位相の二重差の修正値のサイクルスリップを修正する。搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)の整数値だけが修正される。例えば、U(t)=−3.208、U(t)=−4.168、U(t)=−4.212である場合、U(t)=−0.208、U(t)=−0.168、U(t)=−0.212に修正される。この場合、整数値が+3、+4、+4だけ各々修正されている。 In the next step 158, the third cycle slip correction unit 92 corrects the cycle slip of the correction value of the double difference of the carrier phase phase calculated in step 154, similarly to the first cycle slip correction unit 85. Only the integer value of the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase is corrected. For example, if U (t 1 ) = − 3.208, U (t 2 ) = − 4.168, U (t 3 ) = − 4.212, U (t 1 ) = − 0.208, U (T 2 ) = − 0.168, U (t 3 ) = − 0.212 In this case, the integer values are corrected by +3, +4, and +4, respectively.

そして、ステップ160において、第3サイクルスリップ修正部92は、上記ステップ150で読み出した3エポックの測位用データと時間的に対応する圧縮データに基づいて上記ステップ156で算出された、搬送波位相の二重差の修正値のサイクルスリップを修正する。3エポック分の測位用データを用いて計算された搬送波位相の二重差の修正値で、そのサイクルスリップを修正した後に、3エポック分の和を計算した値と、圧縮データによる搬送波位相の二重差の修正値とが等しくなるように、サイクルスリップを修正する。例えば、連続する3エポックの測位用データに対応する圧縮データから算出される搬送波位相の二重差の修正値U(t)が、−11.588である場合、上記ステップ158における修正分が+11であるため、整数値が+11だけ修正される。これによって、圧縮データに基づく搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)が、−0.588に修正される。 In step 160, the third cycle slip correction unit 92 calculates the second carrier phase phase calculated in step 156 based on the compressed data temporally corresponding to the 3-epoch positioning data read in step 150. Correct the cycle slip of the correction value of the heavy difference. A correction value of the double difference of the carrier phase calculated using the positioning data for three epochs, and after correcting the cycle slip, a value obtained by calculating the sum of the three epochs and the carrier phase by the compressed data. The cycle slip is corrected so that the correction value of the overlap difference is equal. For example, when the correction value U (t 2 ) of the double difference of the carrier phase calculated from the compressed data corresponding to the positioning data of three consecutive epochs is −11.588, the correction amount in the above step 158 is Since it is +11, the integer value is corrected by +11. As a result, the correction value U ij kl (t 2 ) of the double difference of the carrier phase based on the compressed data is corrected to −0.588.

また、第3サイクルスリップ修正部92は、整数値が修正された搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)に隣接する、搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)から順に、時系列的に隣接した2つの搬送波位相差の二重差の差Uij kl(t)−Uij kl(t−Δt)が最小となるように、上記ステップ156で算出されたUij kl(t)の整数値だけを各々修正する。 The third cycle slip correction unit 92 is adjacent to the modified value U ij kl double difference carrier phase integer value is modified (t 2), correction values of the double difference carrier phase U ij kl ( In order from t), it is calculated in step 156 so that the difference U ij kl (t) −U ij kl (t−Δt) of two carrier phase differences adjacent in time series is minimized. Only the integer value of U ij kl (t) is corrected.

次に、ステップ162において、第2相対位置算出部93によって、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。具体的には、サイクルスリップが修正された、圧縮データに基づく搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)を、衛星ペア(i,j)の各組み合わせについて代入した、上記(9)式と同様の式の連立方程式を解くことにより、(Δx,Δy,Δz)を算出する。算出された(Δx,Δy,Δz)と、上記ステップ152で設定された未知点の受信装置10の座標値(近似値)とに基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。なお、上記の連立方程式では、上記(9)式と同様の式であって、搬送波位相の二重差の修正値の和に適した式となるように作成された式を用いればよい。 Next, in step 162, the second relative position calculation unit 93 calculates the coordinate value of the receiving device 10 at the unknown point based on the correction value of the double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected. Specifically, the correction value U ij kl (t) of the double difference of the carrier phase based on the compressed data in which the cycle slip is corrected is substituted for each combination of the satellite pair (i, j) (9 (Δx, Δy, Δz) is calculated by solving simultaneous equations of the same equation as (). Based on the calculated (Δx, Δy, Δz) and the coordinate value (approximate value) of the unknown point receiving device 10 set in step 152, the coordinate value of the unknown point receiving device 10 is calculated. In the above simultaneous equations, an expression similar to the above expression (9) may be used so as to be an expression suitable for the sum of correction values of the double difference of the carrier phase.

次のステップ164では、上記ステップ144で算出された未知点の受信装置10の座標値と、参照点の受信装置10の座標値とに基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点の受信装置10の座標値(相対位置)を算出し、メモリ71に格納する。   In the next step 164, based on the coordinate value of the receiving device 10 of the unknown point calculated in step 144 and the coordinate value of the receiving device 10 of the reference point, reception of the unknown point to the receiving device 10 serving as the reference point. The coordinate value (relative position) of the device 10 is calculated and stored in the memory 71.

上述したように、変位解析装置20は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎた場合、受信装置10のペアの各組み合わせについて、上記の相対位置算出処理ルーチンを実行して、相対位置を算出する。また、種々の測位対象期間について、上記の相対位置算出処理ルーチンが実行され、相対位置が各々算出される。   As described above, the displacement analysis device 20 executes the relative position calculation processing routine described above for each combination of the pair of the reception devices 10 when the initial stage where the position observation of the reception device 10 is started is passed. Calculate the position. In addition, the relative position calculation processing routine is executed for various positioning target periods, and the relative positions are calculated.

また、変位解析装置20では、メモリ71に記憶された、ある時点に算出された相対位置と、別の時点に算出された相対位置との比較により、受信装置10が設置された場所の変位が求められる。   Further, in the displacement analysis device 20, the displacement of the place where the receiving device 10 is installed is determined by comparing the relative position calculated at a certain time stored in the memory 71 with the relative position calculated at another time. Desired.

以上説明したように、第1の実施の形態に係る変位計測システムによれば、測位対象期間におけるGPS受信機の観測データから抽出された受信時刻、衛星ID、及び搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成すると共に、圧縮単位期間分の測位用データ毎に、搬送波位相の総和の小数部を含んで構成される圧縮データを生成する。測位対象期間に対する複数の圧縮データ、及び測位対象期間の最初の圧縮単位期間分の測位用データを変位解析装置に送信することにより、複数の受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減することができる。この通信データ量の削減は、受信装置におけるデータ通信時の電力消費量を低減する。   As described above, the displacement measurement system according to the first embodiment includes the reception time extracted from the GPS receiver observation data in the positioning target period, the satellite ID, and the decimal part of the carrier wave phase. The configured positioning data is generated, and compressed data including a decimal part of the sum of the carrier phase is generated for each positioning data for the compression unit period. By transmitting a plurality of compressed data for the positioning target period and positioning data for the first compression unit period of the positioning target period to the displacement analyzing apparatus, the amount of communication data between the plurality of receiving apparatuses and the displacement analyzing apparatus is reduced. Can be reduced. This reduction in the amount of communication data reduces power consumption during data communication in the receiving device.

また、受信装置から受信した、測位用データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値を用いて、圧縮データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値におけるサイクルスリップを適切に修正することにより、通信データ量を削減した場合においても、GPS受信機の相対位置を精度よく算出することができる。   In addition, the cycle slip in the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the compressed data using the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the positioning data received from the receiving device. By appropriately correcting, the relative position of the GPS receiver can be accurately calculated even when the amount of communication data is reduced.

また、受信装置では、測位対象期間の時系列の測位用データを生成すると、無線通信装置の電源を投入して測位用データを送信し、測位用データの送信完了後には無線通信装置の電源を切断している。これにより、無線通信装置の電源が投入されている時間が短くなり、受信装置における電力消費量が更に抑えられる。     In addition, in the receiving device, when the time-series positioning data for the positioning target period is generated, the wireless communication device is turned on to transmit the positioning data, and after the positioning data transmission is completed, the wireless communication device is turned on. Disconnected. This shortens the time during which the wireless communication apparatus is powered on, further reducing power consumption in the receiving apparatus.

また、変位解析装置では、受信装置の位置観測を開始した初期段階において、未知点の受信装置の座標値(近似値)を所定の値(参照点の座標値)に設定して搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)を算出し、算出されたUij kl(t)のサイクルスリップを修正した上で、未知点の受信装置10の座標値を算出している。そして、未知点の受信装置10の算出された座標値に基づいて、Uij kl(t)を再算出し、その後、Uij kl(t)のサイクルスリップを再修正している。これにより、受信装置の大まかな座標値及び搬送波位相の整数部分が含まれていない測位用データに基づいて、受信装置間の相対位置を精度良く求めることが可能となる。すなわち、受信装置と変位解析装置との間の通信データ量を削減することが可能となる。 Further, in the initial stage of starting the position observation of the receiving apparatus, the displacement analyzing apparatus sets the coordinate value (approximate value) of the unknown point receiving apparatus to a predetermined value (coordinate value of the reference point) and sets the second carrier phase. The correction value U ij kl (t) of the heavy difference is calculated, and after correcting the cycle slip of the calculated U ij kl (t), the coordinate value of the receiver 10 of the unknown point is calculated. Then, U ij kl (t) is recalculated based on the calculated coordinate value of the unknown point receiver 10, and then the cycle slip of U ij kl (t) is recorrected . As a result, it is possible to accurately obtain the relative position between the receiving devices based on the positioning data that does not include the rough coordinate values of the receiving devices and the integer part of the carrier phase. That is, it is possible to reduce the amount of communication data between the receiving device and the displacement analyzing device.

なお、上記の実施の形態では、初期段階における初期段階算出処理ルーチンの二度目のサイクルスリップ修正処理(ステップ142)で、Nij kl(t)を上記(10)式に示したように直線近似することにより、サイクルスリップを修正する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、二度目のサイクルスリップ修正処理(ステップ142)を、一度目のサイクルスリップ修正処理(ステップ136)と同じ方法により行うようにしてもよい。ただし、電波状態の不良等により整数値バイアスが整数値ではなく1/2ほどずれてしまった場合や、データ欠損の時間が長い場合等においては、一度目のサイクルスリップ修正処理(ステップ136)の方法では値がずれてしまう可能性がある。そのため、このような場合には、前述したように近似直線に基づいてサイクルスリップの修正を行う方が、サイクルスリップを適切に修正することができる。 In the above embodiment, in the second cycle slip correction process (step 142) in the initial stage calculation process routine in the initial stage, N ij kl (t) is linearly approximated as shown in the above equation (10). However, the present invention is not limited to this, and the second cycle slip correction process (step 142) is replaced with the first cycle slip correction process (step 136). The same method may be used. However, in the case where the integer value bias is shifted by about 1/2 instead of the integer value due to a poor radio wave condition, or when the time of data loss is long, the first cycle slip correction process (step 136) is performed. There is a possibility that the value is shifted by the method. Therefore, in such a case, the cycle slip can be appropriately corrected by correcting the cycle slip based on the approximate straight line as described above.

次に、第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a second embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第2の実施の形態では、受信装置の位置の変化がゆっくりで、測位済みの座標位置が真の位置と極めて近い段階において、圧縮データに基づく送波位相の二重差の各々が、ゼロに最も近くなるように整数値だけ修正して、サイクルスリップを修正している点が、第1の実施の形態と主に異なっている。   In the second embodiment, each of the double differences in the transmission phase based on the compressed data is set to zero when the position of the receiving apparatus changes slowly and the measured coordinate position is very close to the true position. The point that the cycle slip is corrected by correcting only the integer value so as to be closest is mainly different from that of the first embodiment.

第2の実施の形態に係る変位解析装置20では、第2圧縮データ抽出部、第4二重差算出部、第4サイクルスリップ修正部、及び第3相対位置算出部を更に備えている。   The displacement analysis apparatus 20 according to the second embodiment further includes a second compressed data extraction unit, a fourth double difference calculation unit, a fourth cycle slip correction unit, and a third relative position calculation unit.

第2圧縮データ抽出部は、受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎ、受信装置10の位置が測定済みである段階であって、受信装置10の位置がゆっくりと変化し、測位されている受信装置10の座標値が真値と極めて近い安定段階において、干渉測位における参照点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する圧縮データと、未知点となる受信装置10及び測位対象期間に対応する圧縮データを受信データ記憶部82から読み出す。   The second compressed data extraction unit has passed the initial stage in which the position observation of the receiving device 10 is started and has already been measured, and the position of the receiving device 10 is slowly changed and measured. In the stable stage where the coordinate value of the receiving device 10 is very close to the true value, the compressed data corresponding to the receiving device 10 and the positioning target period serving as the reference point in the interference positioning, the receiving device 10 serving as the unknown point and the positioning target period The compressed data corresponding to is read from the received data storage unit 82.

第4二重差算出部は、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を、前回算出された未知点となる受信装置10の座標値(所定の値)と仮定し、第2圧縮データ抽出部によって抽出した、参照点及び未知点の受信装置10における圧縮データに基づいて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。   The fourth double difference calculation unit assumes that the coordinate value (approximate value) of the receiving device 10 that is an unknown point is the coordinate value (predetermined value) of the receiving device 10 that is the previously calculated unknown point. Based on the compressed data in the receiving device 10 at the reference point and the unknown point extracted by the compressed data extraction unit, the correction value of the double difference of the carrier phase is calculated.

第4サイクルスリップ修正部は、第4二重差算出部によって算出された圧縮データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値において発生しているサイクルスリップを修正する。   The fourth cycle slip correction unit corrects the cycle slip occurring in the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the compressed data calculated by the fourth double difference calculation unit.

第3相対位置算出部は、第4サイクルスリップ修正部によってサイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点となる受信装置10の相対位置を算出する。   The third relative position calculation unit is configured to determine whether the reception device 10 serving as an unknown point with respect to the reception device 10 serving as a reference point is based on the correction value of the double difference in the carrier phase whose cycle slip is corrected by the fourth cycle slip correction unit. The relative position is calculated.

受信装置10の位置観測を開始した初期段階では、変位解析装置20において、上記第1の実施の形態で説明したように、初期段階算出処理ルーチンが実行される。   In the initial stage when the position observation of the receiving device 10 is started, the displacement analysis apparatus 20 executes an initial stage calculation processing routine as described in the first embodiment.

受信装置10の位置観測を開始した初期段階を過ぎて、受信装置10の位置が測定済みである段階になると、変位解析装置20において、上記第1の実施の形態で説明したように、相対位置算出処理ルーチンが実行される。   After the initial stage where the position observation of the receiving device 10 is started, when the position of the receiving device 10 has already been measured, the displacement analyzing device 20 uses the relative position as described in the first embodiment. A calculation processing routine is executed.

また、受信装置10の位置がゆっくりと変化(例えば、1日あたり1mm程度の変化)している安定段階になると、受信装置10の座標位置の前回算出値が、真の位置と極めて近い状態となっており、この安定段階では、変位解析装置20において、以下に説明する第2の相対位置算出処理ルーチンが実行される。   Further, when the position of the receiving device 10 is slowly changing (for example, about 1 mm per day), the previous calculated value of the coordinate position of the receiving device 10 is very close to the true position. In this stable stage, the displacement analysis apparatus 20 executes a second relative position calculation processing routine described below.

まず、第2圧縮データ抽出部によって、搬送波位相の二重差の修正値による測位解析における参照点となる受信装置10及び未知点となる受信装置10(測位対象の受信装置10のペア)に対する測位対象期間の圧縮データを、受信データ記憶部82から読み出す。   First, the second compressed data extraction unit performs positioning with respect to the receiving device 10 serving as a reference point and the receiving device 10 serving as an unknown point (a pair of receiving devices 10 to be positioned) as positioning points in the positioning analysis based on the correction value of the double difference in the carrier phase. The compressed data for the target period is read from the received data storage unit 82.

そして、第4二重差算出部によって、未知点となる受信装置10の座標値(近似値)を、前回算出された前回算出位置に設定する。次に、第4二重差算出部によって、上記読み出した圧縮データに基づいて、上記第1二重差算出部84と同様に、衛星ペアの各組み合わせについて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する。   And the coordinate value (approximate value) of the receiver 10 used as an unknown point is set to the previously calculated position calculated last time by the fourth double difference calculation unit. Next, the correction value of the double difference of the carrier phase for each combination of the satellite pairs based on the compressed data read out by the fourth double difference calculation unit, as in the first double difference calculation unit 84. Is calculated.

そして、第4サイクルスリップ修正部は、上記で算出された搬送波位相の二重差の修正値の各々が、ゼロに最も近くなるように、搬送波位相の二重差の修正値Uij kl(t)の整数値だけを修正する。 Then, the fourth cycle slip correction unit corrects the double phase difference difference U ij kl (t of the carrier phase so that each of the double phase correction values calculated above is closest to zero. Only the integer value of).

次に、第3相対位置算出部によって、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、未知点の受信装置10の座標値を算出する。そして、上記算出された未知点の受信装置10の座標値と、参照点の受信装置10の座標値とに基づいて、参照点となる受信装置10に対する未知点の受信装置10の座標値(相対位置)を算出し、メモリ71に格納する。   Next, the third relative position calculation unit calculates the coordinate value of the receiving device 10 of the unknown point based on the correction value of the double difference of the carrier phase whose cycle slip is corrected. Then, based on the calculated coordinate value of the unknown point receiving device 10 and the coordinate value of the reference point receiving device 10, the coordinate value of the unknown point receiving device 10 relative to the receiving device 10 serving as the reference point (relative). Position) is calculated and stored in the memory 71.

上述したように、変位解析装置20は、安定段階である場合、受信装置10のペアの各組み合わせについて、上記の第2相対位置算出処理ルーチンを実行して、相対位置を算出する。   As described above, the displacement analysis device 20 calculates the relative position by executing the second relative position calculation processing routine for each combination of the pair of the reception devices 10 in the stable stage.

なお、第2の実施の形態に係る変位計測システムの他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of the displacement measuring system which concern on 2nd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

以上説明したように、第2の実施の形態に係る測位システムによれば、受信装置の変位が非常にゆっくりとした段階において、受信装置から受信した圧縮データに基づいて算出された搬送波位相の二重差の修正値の各々を、ゼロに最も近くなるように整数値だけを修正して、サイクルスリップを修正することにより、搬送波位相の二重差の修正値におけるサイクルスリップを適切に修正することができる。このため、GPS測位における通信データ量を削減しても、GPS受信機の相対位置を精度よく算出することができる。   As described above, according to the positioning system of the second embodiment, the carrier phase calculated based on the compressed data received from the receiving device when the displacement of the receiving device is very slow. Correct the cycle slip in the double phase difference correction value by correcting only the integer value so that each of the correction values of the multiple difference is closest to zero and correcting the cycle slip. Can do. For this reason, even if the amount of communication data in GPS positioning is reduced, the relative position of the GPS receiver can be accurately calculated.

第2の実施の形態に係るサイクルスリップの修正方法は、GPS受信機間の相対位置が精度よく分かっていて、かつ搬送波位相の二重差の修正値に含まれるノイズが十分に小さいときに使用可能である。なお、搬送波位相の二重差の修正値に含まれるノイズを小さくする方法としては、アンテナや受信機を高性能なものを使用するか、ソフトウェアにおいて何らかの手法を用いてノイズを抑える方法がある。また、計測対象としては、地盤沈下などが考えられる。   The cycle slip correction method according to the second embodiment is used when the relative position between GPS receivers is known accurately and the noise included in the correction value of the double difference in the carrier phase is sufficiently small. Is possible. In addition, as a method of reducing the noise included in the correction value of the double difference of the carrier phase, there is a method of suppressing noise by using a high-performance antenna or receiver or using some method in software. Moreover, ground subsidence etc. can be considered as a measurement object.

次に、第3の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。   Next, a third embodiment will be described. In addition, about the part which becomes the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

第3の実施の形態では、変位解析装置がデータ送信コマンドを無線で送信している点と、受信装置が、受信したデータ送信コマンドに応じて、測位用データ及び圧縮データを送信している点とが、第1の実施の形態と異なっている。   In the third embodiment, the displacement analysis device transmits a data transmission command wirelessly, and the reception device transmits positioning data and compressed data according to the received data transmission command. Is different from the first embodiment.

第3の実施の形態に係る受信装置10は、生成した測位用データ及び圧縮データを、測位用データ記憶部53に記憶しておく。   The receiving device 10 according to the third embodiment stores the generated positioning data and compressed data in the positioning data storage unit 53.

変位解析装置20は、「x番目のセンサノード(受信装置10)、y番目のデータ(測位用データ又は圧縮データ)を送信しなさい」というデータ送信コマンドを無線でブロードキャストする。   The displacement analysis device 20 broadcasts a data transmission command “transmit the x-th sensor node (receiving device 10) and y-th data (positioning data or compressed data)” wirelessly.

受信装置10では、無線通信装置33がオンされているときに無線通信装置33によってデータ送信コマンドを受信すると、制御部32へデータ送信コマンドを出力する。制御部32はデータ送信コマンドの指示に従って、測位用データ記憶部53から、該当する測位用データ又は圧縮データを読み出し、無線通信装置33に送信する。無線通信装置33は、読み出した測位用データ又は圧縮データを変位解析装置20へ無線で送信する。   When the wireless communication device 33 receives the data transmission command when the wireless communication device 33 is turned on, the reception device 10 outputs the data transmission command to the control unit 32. The control unit 32 reads the corresponding positioning data or compressed data from the positioning data storage unit 53 according to the instruction of the data transmission command, and transmits the data to the wireless communication device 33. The wireless communication device 33 wirelessly transmits the read positioning data or compressed data to the displacement analysis device 20.

また、受信装置10は、次のデータ送信コマンドが送信されるのを数秒待ち、さらにデータ送信コマンドが送信されてくれば、そのままデータ送信を続け、一方、変位解析装置20から数秒待ってもデータ送信コマンドが受信されなければ、無線通信装置33をオフする。   The receiving device 10 waits for a few seconds for the next data transmission command to be transmitted, and continues to transmit data as long as a further data transmission command is transmitted. If the transmission command is not received, the wireless communication device 33 is turned off.

なお、第3の実施の形態に係る測位システムの他の構成及び作用については、第1の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。   In addition, about the other structure and effect | action of a positioning system which concern on 3rd Embodiment, since it is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.

このように、受信装置10の制御部32は、変位解析装置20からの指示に従って、測位用データ及び圧縮データを1パケットずつ送信することができる。   As described above, the control unit 32 of the receiving apparatus 10 can transmit the positioning data and the compressed data one packet at a time in accordance with the instruction from the displacement analysis apparatus 20.

なお、上記の第1の実施の形態〜第3の実施の形態では、初期段階を過ぎた段階で、圧縮データと共に、連続する測位用データを圧縮単位期間分だけ送信する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、圧縮データと共に、少なくとも1つの測位用データを送信するようにすればよい。この場合には、送信された少なくとも1つの測位用データに基づく搬送波位相の二重差の修正値におけるサイクルスリップを修正し、この修正した搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、送信された少なくとも1つの測位用データに対応する圧縮データに基づく搬送波位相の二重差の修正値について、サイクルスリップを修正するようにすればよい。   In the first to third embodiments, the case where continuous positioning data is transmitted for the compression unit period together with the compressed data in the stage after the initial stage has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and at least one positioning data may be transmitted together with the compressed data. In this case, the cycle slip in the correction value of the double difference of the carrier phase based on the transmitted at least one positioning data is corrected, and the transmission is performed based on the correction value of the corrected double difference of the carrier phase. The cycle slip may be corrected with respect to the correction value of the double difference of the carrier phase based on the compressed data corresponding to at least one positioning data.

また、圧縮単位期間分の測位用データとして、3エポックの測位用データ毎に、圧縮データを生成する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、圧縮単位期間分の測位用データを、2エポック以上の所定数の測位用データとして、所定数のエポックの測位用データ毎に、圧縮データを生成するようにすればよい。   Further, as an example of the case where compressed data is generated for each positioning data of 3 epochs as positioning data for the compression unit period, the present invention is not limited to this, but for the positioning for the compression unit period. The compressed data may be generated for each predetermined number of epoch positioning data as a predetermined number of positioning data of two or more epochs.

また、測位対象期間の圧縮データと共に、測位対象期間の各衛星について得られた最初の3エポックの測位用データを送信する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、測位対象期間の圧縮データと共に、測位対象期間内の各衛星について得られた特定時点の測位用データを送信するようにすればよい。例えば、測位対象期間の各衛星について得られた最後の3エポックの測位用データを送信するようにしてもよい。また、測位対象期間内の各衛星について得られた任意の時点の測位用データを送信するようにしてもよい。この場合には、どのタイミングの測位用データであるかを示すデータも一緒に送信する必要がある。   In addition, the case where the first three epoch positioning data obtained for each satellite in the positioning target period is transmitted together with the compressed data of the positioning target period has been described as an example, but the present invention is not limited to this. What is necessary is just to transmit the data for positioning of the specific time obtained about each satellite in a positioning object period with the compression data of a period. For example, the last three epoch positioning data obtained for each satellite in the positioning target period may be transmitted. Moreover, you may make it transmit the data for positioning of the arbitrary time obtained about each satellite in a positioning object period. In this case, it is also necessary to transmit data indicating the timing data for positioning at the same time.

また、受信装置の位置観測を開始した初期段階を過ぎた段階では、前回測定値を近似値として用いて、搬送波位相の二重差の修正値を算出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、初期段階算出処理ルーチンにより最初に測定された初期位置を、近似値として用いてもよい。この場合には、得られたΔx、Δy、Δzが、変位量そのものを表わしている。   In addition, in the stage after the initial stage where the position observation of the receiving apparatus is started, the correction value of the double difference of the carrier phase is calculated as an example using the previous measurement value as an approximate value. The initial position measured first by the initial stage calculation processing routine may be used as an approximate value. In this case, the obtained Δx, Δy, and Δz represent the displacement amount itself.

また、受信装置の位置観測を開始したときを初期段階とした場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、地震等が発生して、受信装置の位置が大きく変化し、受信装置の位置が不明となった場合も、初期段階とし、変位解析装置において、上述した初期段階算出処理ルーチンを実行するようにしてもよい。これによって、地震発生直後等における受信装置10が設置された場所の変位を精度良く計測することが可能となる。   In addition, the case where the position observation of the receiving apparatus is started is described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, the position of the receiving apparatus changes greatly due to an earthquake or the like. Even when the position of the receiving device becomes unknown, the initial stage calculation processing routine described above may be executed in the displacement analysis apparatus as the initial stage. This makes it possible to accurately measure the displacement of the place where the receiving device 10 is installed immediately after the occurrence of an earthquake.

また、受信装置と変位解析装置との間で、通信を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、マルチホップ通信のように、受信装置と受信装置との間でも通信を行うようにしてもよい。例えば、受信装置から直接、変位解析装置へ測位用データ及び圧縮データを送信することができない場合、近くの受信装置に測位用データ及び圧縮データを送信し、受信装置間で、測位用データ及び圧縮データを転送するようにしてもよい。   In addition, the case where communication is performed between the reception device and the displacement analysis device has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and communication is also performed between the reception device and the reception device, such as multi-hop communication. May be performed. For example, if the positioning data and compressed data cannot be transmitted directly from the receiving device to the displacement analysis device, the positioning data and compressed data are transmitted to a nearby receiving device, and the positioning data and compressed data are received between the receiving devices. Data may be transferred.

また、受信装置において、GPS受信機と制御部とが双方向で通信するように構成してもよい。また、GPS受信機専用の制御部(マイクロコントローラを使用)と無線通信装置専用の制御部を備え、2つの制御部同士で仕事を割り振るように構成してもよい。この場合、2つの制御部は、1つのメモリを共有することで、データの受け渡しをすればよい。   Further, in the receiving apparatus, the GPS receiver and the control unit may be configured to communicate bidirectionally. In addition, a controller dedicated to the GPS receiver (using a microcontroller) and a controller dedicated to the wireless communication device may be provided so that work is allocated between the two controllers. In this case, the two control units may share data by sharing one memory.

また、変位解析装置は、初期段階において、搬送波位相の二重差の修正値の算出、サイクルスリップの修正、及び未知点の座標値の算出からなる一連の処理を2回繰り返す場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、状況によっては、2回以上繰り返しても良い。   Further, the displacement analysis apparatus will be described by taking as an example a case where, in the initial stage, a series of processes including calculation of a correction value of a double difference in carrier phase, correction of cycle slip, and calculation of a coordinate value of an unknown point is repeated twice. However, it is not limited to this, and may be repeated twice or more depending on the situation.

また、GPS受信機によってGPSデータを観測している間、無線通信装置を使用しない場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、GPSデータを観測している間に、連続的にデータを変位解析装置に送信するようにしてもよい。例えば、観測開始時刻になったときに、GPS受信機及び無線通信装置の各々の電源をONし、観測データを受信しつつ、連続的に無線で測位用データ及び圧縮データを変位解析装置へ送信すればよい。所定の観測期間が終了した後、GPS受信機及び無線通信装置の各々の電源をOFFするようにすればよい。   In addition, the case where the wireless communication device is not used while observing GPS data by the GPS receiver has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and continuously while observing GPS data. The data may be transmitted to the displacement analysis device. For example, when the observation start time comes, turn on the power of the GPS receiver and the wireless communication device, and continuously transmit the positioning data and compressed data to the displacement analyzer while receiving the observation data. do it. After the predetermined observation period ends, the power of each of the GPS receiver and the wireless communication device may be turned off.

また、無線通信装置が送信完了を示す信号を出力する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、無線通信装置が送信完了を示す信号を出力しない構成であってもよい。この場合には、制御部が、データ送信が完了したか否かを無線通信装置に対して問い合わせるようにすればよい。   Moreover, although the case where the wireless communication apparatus outputs a signal indicating completion of transmission has been described as an example, the present invention is not limited to this, and the wireless communication apparatus may not output a signal indicating completion of transmission. In this case, the control unit may inquire of the wireless communication device whether or not the data transmission is completed.

また、本実施形態では、衛星測位システムとしてGPS衛星を用いた例を挙げて説明したが、本発明は、衛星測位システムとしてはGPSを含むGNSS(Global Navigation Satellite System)衛星測位システムへ適用することも可能であり、本発明の実施形態においてGPSなる記載をGNSSと読み替えて実施することが可能である。   Further, in the present embodiment, an example in which a GPS satellite is used as the satellite positioning system has been described, but the present invention is applied to a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite positioning system that includes GPS as the satellite positioning system. In the embodiment of the present invention, the description of GPS can be read as GNSS.

10 受信装置
20 変位解析装置
30 パッチアンテナ
31 GPS受信機
32 制御部
33 無線通信装置
34 電源
35 電源制御部
51 観測データ取得部
52 測位用データ生成部
53 測位用データ記憶部
54 圧縮データ生成部
55 送信制御部
71 メモリ
72 記憶装置
81 受信データ取得部
82 受信データ記憶部
83 測位用データ抽出部
84 第1二重差算出部
85 第1サイクルスリップ修正部
86 未知点座標値算出部
87 第2二重差算出部
88 第2サイクルスリップ修正部
89 第1相対位置算出部
90 圧縮データ抽出部
91 第3二重差算出部
92 第3サイクルスリップ修正部
93 第2相対位置算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Receiver 20 Displacement analyzer 30 Patch antenna 31 GPS receiver 32 Control part 33 Wireless communication apparatus 34 Power supply 35 Power supply control part 51 Observation data acquisition part 52 Positioning data generation part 53 Positioning data storage part 54 Compression data generation part 55 Transmission control unit 71 Memory 72 Storage device 81 Received data acquisition unit 82 Received data storage unit 83 Positioning data extraction unit 84 First double difference calculation unit 85 First cycle slip correction unit 86 Unknown point coordinate value calculation unit 87 Second second Weight difference calculation unit 88 Second cycle slip correction unit 89 First relative position calculation unit 90 Compressed data extraction unit 91 Third double difference calculation unit 92 Third cycle slip correction unit 93 Second relative position calculation unit

Claims (10)

GPS受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段と、
連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、及び各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、
を含むデータ生成装置。
The reception time of the carrier wave from the satellite, the satellite ID for identifying the satellite, and the decimal part of the carrier wave phase, which are included in the observation data output from the GPS receiver, are extracted, and the extracted reception time, the satellite Positioning data generating means for generating positioning data including an ID and a decimal part of the carrier phase; and
For a plurality of consecutive positioning data, for each predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the same satellite ID included in each positioning data Compressed data generating means for generating compressed data each including a decimal part of the sum of carrier phases or an average fraction of the carrier phase for the same satellite ID;
A data generation device including:
前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、無線通信装置を介して送信するデータ送信手段と、
前記測位用データ生成手段によって生成された前記測位用データと、前記圧縮データ生成手段によって生成された前記複数の圧縮データとが記憶されるデータ記憶手段を更に備え、
前記データ送信手段は、前記無線通信装置の電源を投入すると共に、前記測位用データ記憶手段に記憶されている、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記変位解析装置に送信し、
前記無線通信装置による前記複数の圧縮データ及び前記測位用データの送信が完了したときに、前記無線通信装置の電源を切断する請求項1記載のデータ生成装置。
A plurality of compressed data generated by the compressed data generating means and at least one positioning data generated by the positioning data generating means, the reception time, the satellite ID, and a decimal number of the carrier phase A data transmission means for transmitting via a wireless communication device to a displacement analysis device capable of calculating a relative positional relationship between the plurality of GPS receivers based on a unit;
A data storage means for storing the positioning data generated by the positioning data generation means and the plurality of compressed data generated by the compressed data generation means;
The data transmission means turns on the power of the wireless communication apparatus, and stores the plurality of compressed data and at least one positioning data stored in the positioning data storage means to the wireless communication apparatus. To the displacement analyzer via
The data generation device according to claim 1, wherein the wireless communication device is powered off when transmission of the plurality of compressed data and the positioning data by the wireless communication device is completed.
前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、無線通信装置を介して送信するデータ送信手段と、
前記測位用データ生成手段によって生成された前記測位用データと、前記圧縮データ生成手段によって生成された前記複数の圧縮データとが記憶されるデータ記憶手段を更に備え、
前記データ送信手段は、前記無線通信装置を省電力状態から復帰させると共に、前記測位用データ記憶手段に記憶されている、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記変位解析装置に送信し、
前記無線通信装置による前記複数の圧縮データ及び前記測位用データの送信が完了したときに、前記無線通信装置を省電力状態に移行させる請求項1記載のデータ生成装置。
A plurality of compressed data generated by the compressed data generating means and at least one positioning data generated by the positioning data generating means, the reception time, the satellite ID, and a decimal number of the carrier phase A data transmission means for transmitting via a wireless communication device to a displacement analysis device capable of calculating a relative positional relationship between the plurality of GPS receivers based on a unit;
A data storage means for storing the positioning data generated by the positioning data generation means and the plurality of compressed data generated by the compressed data generation means;
The data transmission means restores the wireless communication apparatus from a power saving state and transmits the plurality of compressed data and at least one positioning data stored in the positioning data storage means to the wireless communication. Transmitted to the displacement analyzer via the device,
The data generation device according to claim 1, wherein when the transmission of the plurality of compressed data and the positioning data by the wireless communication device is completed, the wireless communication device is shifted to a power saving state.
衛星からの搬送波をアンテナを介して受信し、観測データを出力するGPS受信機と、
無線通信装置と、
前記GPS受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段と、
連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、
前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、前記無線通信装置を介して送信するデータ送信手段と、
を含む受信装置。
A GPS receiver that receives a carrier wave from a satellite via an antenna and outputs observation data;
A wireless communication device;
The reception time of the carrier wave from the satellite, the satellite ID for identifying the satellite, and the fractional part of the carrier wave phase, which are included in the observation data output from the GPS receiver, are extracted, and the extracted reception Positioning data generating means for generating positioning data including a time, a satellite ID, and a decimal part of the carrier phase;
For a plurality of consecutive positioning data, for each predetermined predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the carrier wave for the same satellite ID included in each positioning data Compressed data generation means for generating compressed data each including a decimal part of the sum of phases or an average fraction of the carrier phase for the same satellite ID;
A plurality of compressed data generated by the compressed data generating means and at least one positioning data generated by the positioning data generating means, the reception time, the satellite ID, and a decimal number of the carrier phase A data transmitting means for transmitting via the wireless communication device to a displacement analyzing device capable of calculating a relative positional relationship between the plurality of GPS receivers based on a unit;
Including a receiving device.
前記測位用データ生成手段によって生成された前記測位用データと、前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データとが記憶されるデータ記憶手段を更に備え、
前記データ送信手段は、前記無線通信装置の電源を投入すると共に、前記データ記憶手段に記憶されている、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記変位解析装置に送信し、
前記無線通信装置による前記複数の圧縮データ及び前記測位用データの送信が完了したときに、前記無線通信装置の電源を切断する請求項4記載の受信装置。
A data storage means for storing the positioning data generated by the positioning data generation means and a plurality of compressed data generated by the compressed data generation means;
The data transmission means turns on the power of the wireless communication apparatus and transmits the plurality of compressed data and at least one positioning data stored in the data storage means via the wireless communication apparatus. Sent to the displacement analyzer,
The receiving device according to claim 4, wherein the wireless communication device is turned off when transmission of the plurality of compressed data and the positioning data by the wireless communication device is completed.
前記測位用データ生成手段によって生成された前記測位用データと、前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データとが記憶されるデータ記憶手段を更に備え、
前記データ送信手段は、前記無線通信装置を省電力状態から復帰させると共に、前記データ記憶手段に記憶されている、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記変位解析装置に送信し、
前記無線通信装置による前記複数の圧縮データ及び前記測位用データの送信が完了したときに、前記無線通信装置を前記省電力状態へ移行させる請求項4記載の受信装置。
A data storage means for storing the positioning data generated by the positioning data generation means and a plurality of compressed data generated by the compressed data generation means;
The data transmission means returns the wireless communication apparatus from a power saving state, and stores the plurality of compressed data and at least one positioning data stored in the data storage means to the wireless communication apparatus. To the displacement analyzer via
The receiving apparatus according to claim 4, wherein when the transmission of the plurality of compressed data and the positioning data by the wireless communication apparatus is completed, the wireless communication apparatus is shifted to the power saving state.
コンピュータを、
GPS受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成手段、
前記生成された前記測位用データをメモリに記憶させる測位用データ記憶制御手段、
連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段、
前記生成された複数の圧縮データをメモリに記憶させる圧縮データ記憶制御手段、及び
前記メモリに記憶された、前記複数の圧縮データ、及び少なくとも1個の前記測位用データを、前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記GPS受信機間の相対位置関係を計算可能な変位解析装置に、無線通信装置を介して送信するデータ送信手段
として機能させるためのプログラム。
Computer
The reception time of the carrier wave from the satellite, the satellite ID for identifying the satellite, and the decimal part of the carrier wave phase, which are included in the observation data output from the GPS receiver, are extracted, and the extracted reception time, the satellite Positioning data generating means for generating positioning data including an ID and a decimal part of the carrier phase;
Positioning data storage control means for storing the generated positioning data in a memory;
For a plurality of consecutive positioning data, for each predetermined predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the carrier wave for the same satellite ID included in each positioning data Compressed data generating means for generating compressed data each including a fractional part of the sum of phases or an average fractional part of the carrier phase for the same satellite ID;
Compressed data storage control means for storing the plurality of generated compressed data in a memory; and the plurality of compressed data and at least one positioning data stored in the memory, the reception time, the satellite A program for causing a displacement analysis device capable of calculating a relative positional relationship between a plurality of GPS receivers based on an ID and a decimal part of the carrier wave phase to function as a data transmission means for transmitting via a wireless communication device.
コンピュータを、
GPS受信機から出力される観測データから抽出された、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを含んで構成される測位用データ、及び連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に得られた、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される複数の圧縮データが、前記GPS受信機ごとに記憶されたメモリから、干渉測位における参照点となる前記GPS受信機及び測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データと、未知点となる前記GPS受信機及び前記測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データを読み出す読み出し手段、
前記未知点となる前記GPS受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における複数の前記圧縮データに基づいて、搬送波位相の二重差を前記GPS受信機の近似位置と前記衛星との間の距離の二重差で修正した修正値を各々算出すると共に、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における前記測位用データに基づいて、前記搬送波位相の二重差の修正値を算出する二重差算出手段、
前記測位用データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値を用いて、前記圧縮データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値の各々におけるサイクルスリップを各々修正するサイクルスリップ修正手段、及び
前記サイクルスリップが修正された前記搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、前記参照点となる前記GPS受信機に対する前記未知点となる前記GPS受信機の相対位置を算出する相対位置算出手段
として機能させるためのプログラム。
Computer
Positioning data extracted from observation data output from a GPS receiver, including a reception time of a carrier wave from a satellite, a satellite ID for identifying the satellite, and a decimal part of a carrier wave phase, and continuous With respect to a plurality of positioning data, the received time based on the receiving time included in each positioning data, obtained for each successive predetermined number of positioning data, the satellite ID, and the same satellite ID included in each positioning data A plurality of compressed data configured to include a decimal part of the sum of the carrier phases or an average fraction of the carrier phase for the same satellite ID is referred to in interference positioning from a memory stored for each GPS receiver. The GPS receiver serving as a point, at least one positioning data and a plurality of compressed data corresponding to the positioning target period, and the GP serving as an unknown point At least one of the positioning data and a plurality of said reading means for reading compressed data corresponding to the receiver and the positioning period,
Based on a plurality of compressed data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, the GPS reception is performed using the GPS receiver coordinate value of the GPS receiver serving as the unknown point as a predetermined value. A correction value corrected by a double difference in the distance between the approximate position of the aircraft and the satellite, and based on the positioning data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, A double difference calculating means for calculating a correction value of the double difference of the phase;
Using the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the positioning data, the cycle slip in each of the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the compressed data A cycle slip correcting means for correcting, and a relative value of the GPS receiver serving as the unknown point with respect to the GPS receiver serving as the reference point based on a correction value of a double difference of the carrier phase in which the cycle slip is corrected. A program for functioning as a relative position calculation means for calculating a position.
衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データ及び圧縮データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データ及び前記圧縮データに基づいて変位を解析する変位解析装置とを含んで構成される変位計測システムであって、
前記受信装置は、
前記搬送波を受信して観測データを出力するGPS受信機と、
無線通信装置と、
前記GPS受信機から出力される前記観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時刻と、前記衛星を識別する衛星IDと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時刻、前記衛星ID、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される前記測位用データを生成する測位用データ生成手段と、
連続する複数の測位用データについて、連続する所定個の測位用データ毎に、各測位データに含まれる受信時刻に基づく受信時刻、前記衛星ID、各測位データに含まれる同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の総和の小数部又は同一の衛星IDに対する前記搬送波位相の平均の小数部を含んで構成される前記圧縮データを各々生成する圧縮データ生成手段と、
前記圧縮データ生成手段によって生成された複数の圧縮データと、前記測位用データ生成手段によって生成された少なくとも1個の前記測位用データとを、前記変位解析装置に、前記無線通信装置を介して送信する測位用データ送信手段とを含む、
ことを特徴とする変位計測システム。
A plurality of receiving devices that receive a carrier wave from a satellite via an antenna and wirelessly transmit positioning data and compressed data, and based on the positioning data and compressed data transmitted from the plurality of receiving devices A displacement measurement system including a displacement analysis device for analyzing displacement,
The receiving device is:
A GPS receiver that receives the carrier wave and outputs observation data;
A wireless communication device;
Extracting the reception time of the carrier wave from the satellite, the satellite ID for identifying the satellite, and the fractional part of the carrier wave phase included in the observation data output from the GPS receiver, the extracted reception time, Positioning data generating means for generating the positioning data including the satellite ID and the decimal part of the carrier phase;
For a plurality of consecutive positioning data, for each predetermined number of positioning data, the reception time based on the reception time included in each positioning data, the satellite ID, and the carrier wave for the same satellite ID included in each positioning data Compressed data generating means for generating each of the compressed data including a decimal part of the sum of phases or an average fraction of the carrier phase for the same satellite ID;
A plurality of compressed data generated by the compressed data generating means and at least one positioning data generated by the positioning data generating means are transmitted to the displacement analysis device via the wireless communication device. Including positioning data transmission means
Displacement measurement system characterized by this.
前記変位解析装置は、
前記複数の受信装置から受信した前記測位用データ及び前記圧縮データが前記GPS受信機ごとに記憶されたメモリと、
前記メモリから、干渉測位における参照点となる前記GPS受信機及び測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データと、未知点となる前記GPS受信機及び前記測位対象期間に対応する少なくとも1個の前記測位用データ及び複数の前記圧縮データを読み出す読み出し手段と、
前記未知点となる前記GPS受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における複数の前記圧縮データに基づいて、搬送波位相の二重差を前記GPS受信機の近似位置と前記衛星との間の距離の二重差で修正した修正値を各々算出すると共に、前記参照点及び前記未知点の前記GPS受信機における前記測位用データに基づいて、前記搬送波位相の二重差の修正値を算出する二重差算出手段と、
前記測位用データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値を用いて、前記圧縮データに基づいて算出された前記搬送波位相の二重差の修正値の各々におけるサイクルスリップを修正するサイクルスリップ修正手段と、
前記サイクルスリップが修正された前記搬送波位相の二重差の修正値に基づいて、前記参照点となる前記GPS受信機に対する前記未知点となる前記GPS受信機の相対位置を算出する相対位置算出手段とを含む、
ことを特徴とする請求項9記載の変位計測システム。
The displacement analyzer is
A memory in which the positioning data and the compressed data received from the plurality of receiving devices are stored for each GPS receiver;
From the memory, the GPS receiver serving as a reference point in interference positioning and at least one positioning data and a plurality of compressed data corresponding to a positioning target period, and the GPS receiver serving as an unknown point and the positioning target Reading means for reading at least one positioning data and a plurality of compressed data corresponding to a period;
Based on a plurality of compressed data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, the GPS reception is performed using the GPS receiver coordinate value of the GPS receiver serving as the unknown point as a predetermined value. A correction value corrected by a double difference in the distance between the approximate position of the aircraft and the satellite, and based on the positioning data in the GPS receiver at the reference point and the unknown point, A double difference calculating means for calculating a correction value of the phase double difference;
Using the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the positioning data, the cycle slip in each of the correction value of the double difference of the carrier phase calculated based on the compressed data is corrected. Cycle slip correcting means to perform,
Relative position calculation means for calculating the relative position of the GPS receiver serving as the unknown point with respect to the GPS receiver serving as the reference point, based on the correction value of the double difference of the carrier phase with the cycle slip corrected. Including
The displacement measuring system according to claim 9.
JP2009171316A 2009-07-22 2009-07-22 Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system Pending JP2011027468A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009171316A JP2011027468A (en) 2009-07-22 2009-07-22 Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009171316A JP2011027468A (en) 2009-07-22 2009-07-22 Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011027468A true JP2011027468A (en) 2011-02-10

Family

ID=43636397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009171316A Pending JP2011027468A (en) 2009-07-22 2009-07-22 Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011027468A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141537A (en) * 2014-01-28 2015-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Farm field observation apparatus and farm field observation system
JP2016528774A (en) * 2013-06-27 2016-09-15 キネテイツク・リミテツド Signal processing
JP2018059876A (en) * 2016-10-07 2018-04-12 清水建設株式会社 Displacement monitoring method and displacement monitoring system for structure
JP2019023574A (en) * 2017-07-21 2019-02-14 株式会社トプコン Positioning device and positioning method
CN110568464A (en) * 2019-06-19 2019-12-13 航天信息股份有限公司 BDS/GNSS (broadband navigation satellite system/global navigation satellite system) multi-mode chip-based precision positioning method and device
JP2021519422A (en) * 2018-03-27 2021-08-10 ポルテ・コーポレイションPoLTE Corporation Network architecture and methods for location services

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002267735A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Japan Radio Co Ltd Positioning system, observation station therefor, and reference station thereof
JP2008122293A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Tokyo Univ Of Science Positioning data generating device, receiving device, program, positioning system, and positioning method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002267735A (en) * 2001-03-13 2002-09-18 Japan Radio Co Ltd Positioning system, observation station therefor, and reference station thereof
JP2008122293A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Tokyo Univ Of Science Positioning data generating device, receiving device, program, positioning system, and positioning method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013020957; 高坂朋寛ほか2名: '1周波GPS受信機の無線センサネットワークにおける通信データ量削減手法について' 応用力学論文集 Vol9, 200608, pp709-716, 土木学会 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016528774A (en) * 2013-06-27 2016-09-15 キネテイツク・リミテツド Signal processing
US10180500B2 (en) 2013-06-27 2019-01-15 Qinetiq Limited Signal processing
JP2015141537A (en) * 2014-01-28 2015-08-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 Farm field observation apparatus and farm field observation system
JP2018059876A (en) * 2016-10-07 2018-04-12 清水建設株式会社 Displacement monitoring method and displacement monitoring system for structure
JP2019023574A (en) * 2017-07-21 2019-02-14 株式会社トプコン Positioning device and positioning method
JP2021519422A (en) * 2018-03-27 2021-08-10 ポルテ・コーポレイションPoLTE Corporation Network architecture and methods for location services
JP7394777B2 (en) 2018-03-27 2023-12-08 クゥアルコム・テクノロジーズ・インコーポレイテッド Network architecture and method for location services
CN110568464A (en) * 2019-06-19 2019-12-13 航天信息股份有限公司 BDS/GNSS (broadband navigation satellite system/global navigation satellite system) multi-mode chip-based precision positioning method and device
CN110568464B (en) * 2019-06-19 2023-10-10 航天信息股份有限公司 BDS/GNSS multimode chip-based precise positioning method and BDS/GNSS multimode chip-based precise positioning device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021237804A1 (en) Infrastructure structure deformation monitoring method based on beidou high-precision positioning
JP2011027468A (en) Data generation apparatus, receiving apparatus, program, and displacement measuring system
EP2331984B1 (en) Method and apparatus for a global navigation satellite system receiver coupled to a host computer system
CN110494767B (en) Positioning system, method and non-transitory computer readable storage medium for global navigation satellite system
JP6377161B2 (en) Cloud off-road global satellite positioning
US8819289B2 (en) Satellite orbit data compressing method, satellite orbit data providing method, satellite orbit data decompressing method, and data compressing device
CN103842846A (en) System, method, and computer program for a low power and low cost GNSS receiver
CN111736185B (en) Terminal positioning method and device, computer readable storage medium and terminal equipment
EP1844349A2 (en) A system and method for monitoring and surveying movements of the terrain, large infrastructures and civil building works in general, based upon the signals transmitted by the gps navigation satellite system
JP5062613B2 (en) POSITIONING DATA GENERATION DEVICE, RECEPTION DEVICE, PROGRAM, POSITIONING SYSTEM, AND POSITIONING METHOD
US8223068B2 (en) Method and system for logging position data
CN107003412B (en) Positioning method, positioning system, correction information generation method, correction information generation device, relay station in positioning system, and terminal
WO2020084889A1 (en) Server, satellite positioning system, and satellite positioning method
CN105116419A (en) GNSS receiver double channel carrier wave phase pseudorange smoothing method
CN107085232B (en) GPS navigation system and positioning precision testing method thereof
US8880092B1 (en) Using smart meters to determine mobile wireless computing device location
JP5600882B2 (en) GPS receiver carrier phase measurement quality monitoring apparatus, method and program
CN110023787B (en) Positioning method and positioning terminal
JP2019138912A (en) Method and device of providing raw correction data for correcting atmospheric disturbances for satellite navigation purposes, as well as method and device of determining correction data for correcting atmospheric disturbances for satellite navigation purposes
JP2006258461A (en) Positioning device, positioning method and positioning program
CN110678781B (en) Positioning method and positioning terminal
JP2008196896A (en) Location positioning device
CN116840874A (en) Differential data quality monitoring method and device, electronic equipment and storage medium
TWI451115B (en) Satellite positioning method, satellite pesudorange calculation apparatus and satellite pesudorange calculation method
CN110226107B (en) IFB correction value estimation method, device and server

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20120720

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Effective date: 20130430

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20130507

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130917