JP2014085168A - Position measurement system - Google Patents

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昭夫 中村
Yuji Hiramatsu
裕次 平松
Masahiro Kihara
正裕 木原
Yuichi Inoue
優一 井上
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NAGATA ELECTRIC CO
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NAGATA DENKI KK
NAGATA ELECTRIC CO
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized and inexpensive position measurement system simplifying a structure of each receiver, and saving electricity.SOLUTION: A position measurement system includes a receiving device 10 of a reference station, and three receiving devices 11 of observation stations installed on a tractor Ve. Concerning the receiving device 11 mounted on a cockpit of the observation stations, a relative position to the receiving device 10 is obtained. Each receiving device 11, 10 is equipped with a communicating portion 117 for transmitting received position measurement data to the receiving device 11 mounted on the cockpit. The receiving device 11 mounted on the cockpit can be connected with a personal computer 20 having a position measurement computing portion 2012 for calculating a relative measurement position of the receiving device 11 mounted on the cockpit to the receiving device 10 of the reference station from the position measurement data and a display portion 204 for displaying a computing result, through a connecting portion 118.

Description

本発明は、GPS(Global Positioning System)等の衛星航法システム(GNSS:Gloval Navigation Satellite System)を利用した相対測位の測位システムに関する。   The present invention relates to a positioning system for relative positioning using a satellite navigation system (GNSS) such as GPS (Global Positioning System).

特許文献1には、基準受信機と移動受信機とを備え、基準受信機に対する移動受信機の相対位置を測定する衛星航法システムが記載されている。すなわち、移動受信機及びプロセッサを設け、この移動受信機及びプロセッサに基準受信機のアンテナの位置座標及び固定測量場所の位置座標を供給するものである。また、非特許文献1には、特許文献1の技術に類似した測位システムが記載されている。   Patent Document 1 describes a satellite navigation system that includes a reference receiver and a mobile receiver and measures the relative position of the mobile receiver with respect to the reference receiver. That is, a mobile receiver and a processor are provided, and the position coordinates of the antenna of the reference receiver and the position coordinates of the fixed survey location are supplied to the mobile receiver and processor. Non-Patent Document 1 describes a positioning system similar to the technique of Patent Document 1.

また、非特許文献2の第4頁には、RTK−GPSシステムにおける仮想基準点方式(VRS方式)が記載されている。すなわち、VRS方式とは、移動局から概略位置情報を通信装置により位置情報サービス事業者(配信事業者)に送信し、配信事業者で、移動局周辺にある基準局の観測量から補正情報(電離層・対流圏の遅延、衛星の軌道誤差等)を求め、概略位置(仮想点)で観測されるはずの位相データ等(補正データ等)を計算する方式である。移動局側では、通信装置により配信事業者から補正データ等を受信し、RTK−GPS測量を行って位置を求める方式である。又、サーバ型のVRS方式とは、移動局の概略位置情報を通信装置により解析処理サービス事業者(解析処理事業者)経由で配信事業者に送信し、配信事業者で補正データ等を算出して解析処理事業者へ送信し、解析処理事業者は、移動局の位置を求めて移動局へ返信する方式である。   On page 4 of Non-Patent Document 2, a virtual reference point method (VRS method) in the RTK-GPS system is described. In other words, the VRS system transmits approximate position information from a mobile station to a position information service provider (distribution provider) by a communication device, and the distribution provider corrects correction information (ionosphere) from an observation amount of a reference station around the mobile station.・ Determining tropospheric delay, satellite orbit error, etc.) and calculating phase data (correction data, etc.) that should be observed at the approximate position (virtual point). On the mobile station side, correction data or the like is received from a distribution provider by a communication device, and a position is obtained by performing RTK-GPS surveying. The server-type VRS system transmits the approximate location information of a mobile station to a distribution company via an analysis processing service provider (analysis processing company) by a communication device, and the correction data is calculated by the distribution company. Is transmitted to the analysis processor, and the analysis processor determines the position of the mobile station and sends it back to the mobile station.

特許第2911363号公報Japanese Patent No. 2911363

http://www.nikon-trimble.co.jp/products/pdf/machinecontrol/ez_guide.pdfhttp://www.nikon-trimble.co.jp/products/pdf/machinecontrol/ez_guide.pdf 「ネットワーク型RTK-GPSを利用する公共測量作業アニュアル(案)」国土交通省国土地理院、国土地理院技術資料A1−No.302、平成17年6月“Public survey work annual using network type RTK-GPS (draft)” Geographical Survey Institute of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism, Geospatial Information Authority of Japan A1-No.302, June 2005

しかしながら、特許文献1及び非特許文献1は、基準受信機のアンテナの位置座標及び固定測量場所の位置座標を移動受信機に供給するものであり、各受信機にプロセッサが必須の構成であり、その分、各受信機の構成が大型化し、かつコストアップにつながる。また、非特許文献2は、移動局の概略位置情報を配信事業者に送信し、所定の演算を施した補正データを得、これを再度移動局に送信し、測位演算を実行する構成であり、各移動局に測位演算を行うプロセッサ(コンピュータ)を備える必要があり、その分、各受信機の構成が大型化し、かつコストアップにつながる。また、これらの構成によれば、処理能力の高いCPUの使用や、機器の大型化に起因して消費電力の増大という問題もあった。   However, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 supply the position coordinates of the antenna of the reference receiver and the position coordinates of the fixed surveying location to the mobile receiver, and a processor is essential for each receiver. Accordingly, the configuration of each receiver is increased, and the cost is increased. Non-Patent Document 2 is a configuration in which approximate position information of a mobile station is transmitted to a distribution provider, correction data subjected to a predetermined calculation is obtained, this is transmitted again to the mobile station, and a positioning calculation is executed. Each mobile station must be provided with a processor (computer) that performs positioning calculation, and accordingly, the configuration of each receiver is increased in size and the cost is increased. Moreover, according to these structures, there also existed a problem of increase in power consumption resulting from the use of a CPU with high processing capability and an increase in the size of the device.

本発明は、各受信機の構成を簡素化し、小型で安価な測位システムを提供することを目的とするものである。   An object of the present invention is to provide a compact and inexpensive positioning system by simplifying the configuration of each receiver.

本発明は、基準局の受信装置及び測位対象側に設置された観測局の受信装置を備え、前記基準局の受信装置に対する観測局の受信装置の相対位置を得るための地球衛星航法システムを利用した測位システムにおいて、各受信装置は、前記基準局の受信装置及び前記観測局の受信装置のうちのいずれか1の受信装置に他の受信装置で受信された測位用データを伝送する無線通信部を備え、前記1の受信装置は、当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記無線通信部を経て前記他の受信装置から伝送された測位用データとを用いて前記相対位置を算出する測位演算部及び演算結果を表示する表示部を有する情報処理機と接続可能にされ、前記情報処理機からの要求に応じて当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記伝送されてきた測位用データとを前記測位演算部へ導出する接続部を備えたものである。   The present invention comprises a receiving device of a reference station and a receiving device of an observation station installed on the positioning target side, and positioning using an earth satellite navigation system for obtaining a relative position of the receiving device of the observation station with respect to the receiving device of the reference station In the system, each receiving device includes a wireless communication unit that transmits positioning data received by another receiving device to any one of the receiving device of the reference station and the receiving device of the observation station, The first receiving device calculates the relative position using the positioning data received by the first receiving device and the positioning data transmitted from the other receiving device via the wireless communication unit. It is connectable with an information processor having a calculation unit and a display unit for displaying calculation results, and the positioning data received by the first receiving device in response to a request from the information processor is transmitted. And positioning data came those having a connection unit that derives to the positioning calculation unit.

また、請求項8記載の発明は、請求項1〜7のいずれかに記載の測位システムにおいて、前記第1の受信装置の接続部に接続され、当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記他の受信装置から伝送された測位用データとを用いて前記相対位置を算出する測位演算部及び演算結果を表示する表示部を有する前記情報処理機とを備えてなるものである。   The invention according to claim 8 is the positioning system according to any one of claims 1 to 7, wherein the positioning system is connected to the connection unit of the first receiving device and received by the first receiving device. The information processing device includes a positioning calculation unit that calculates the relative position using data and positioning data transmitted from the other receiving device, and a display unit that displays a calculation result.

これらの発明によれば、地球衛星航法システムを利用して、基準局の受信装置に対する観測局の受信装置の位置が相対的に得られる。すなわち、各受信装置は、基準局の受信装置及び観測局の受信装置のうちのいずれか1の受信装置に他の受信装置で受信された測位用データを伝送する無線通信部を備えている。そして、この無線通信部を経て、他の受信装置で受信された測位用データが測位演算を施されることなく、1の受信装置に伝送される。一方、1の受信装置は、接続部を介して情報処理機と接続可能である。従って、情報処理機が接続された状態では、情報処理機内の測位演算部によって、前記1の受信装置、他の受信装置のそれぞれの測位用データが取り込まれて、基準局の受信装置と前記1の受信装置の間の相対位置が算出される。従って、受信装置内に、主にソフトウエアの負担の大きな測位演算プログラム等を設ける必要がなく、また、情報処理機の表示部も兼用することができるなど、構成上の簡素化、省電力化も図れる。   According to these inventions, the position of the observation station receiver relative to the reference station receiver can be obtained using the earth satellite navigation system. That is, each receiving device includes a wireless communication unit that transmits positioning data received by another receiving device to any one of the receiving device of the reference station and the receiving device of the observation station. Then, via this wireless communication unit, positioning data received by another receiving device is transmitted to one receiving device without being subjected to positioning calculation. On the other hand, one receiving apparatus can be connected to an information processing device via a connection unit. Therefore, in a state where the information processing device is connected, the positioning calculation unit in the information processing device fetches the positioning data of the first receiving device and the other receiving device, and the receiving device of the reference station and the first receiving device A relative position between the receiving devices is calculated. Therefore, it is not necessary to provide a positioning calculation program or the like that has a large software load in the receiving device, and the display unit of the information processor can also be used. Can also be planned.

なお、情報処理機に入力される測位用データは、少なくとも1の受信装置と基準局の受信装置の測位用データであればよい。また、相対位置とは演算過程における方法であって、結果が相対位置に限定されるものではない。例えば、基準局に対して絶対位置情報が設定された場合を想定すると、観測局の位置情報も絶対位置情報で得られることになるが、この場合であっても、この絶対位置情報は基準局からの相対的な関係に基づいて得られた情報ということである。また、情報処理機としては汎用性を有するパーソナルコンピュータが好ましい。   The positioning data input to the information processing device may be positioning data of at least one receiving device and a receiving device of the reference station. The relative position is a method in the calculation process, and the result is not limited to the relative position. For example, assuming that absolute position information is set for the reference station, the position information of the observation station is also obtained by the absolute position information. Even in this case, this absolute position information is obtained from the reference station. This is information obtained based on relative relationships. Further, a personal computer having versatility is preferable as the information processing machine.

請求項2記載の発明は、請求項1に記載の測位システムにおいて、前記測位対象側は、移動体であることを特徴とする。この構成によれば、移動体の基準位置からの位置を容易に報知可能となる。   According to a second aspect of the present invention, in the positioning system according to the first aspect, the positioning target side is a moving body. According to this configuration, the position of the moving body from the reference position can be easily notified.

請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の測位システムにおいて、観測局の受信装置は前記移動体の複数箇所に設けられ、その内の1つが前記1の受信装置とされ、前記無線通信部は、前記1の受信装置を除く他の受信装置から前記1の受信装置にそれぞれの測位用データを伝送するものであることを特徴とする。この構成によれば、受信装置自体の負担を増大することなく、複数の基準線を利用した測位演算を実現して測位精度の向上が図れる。   According to a third aspect of the present invention, in the positioning system according to the first or second aspect, the receiving device of the observation station is provided at a plurality of locations of the moving body, and one of the receiving devices is the first receiving device, The wireless communication unit is configured to transmit each positioning data from another receiving apparatus except the one receiving apparatus to the first receiving apparatus. According to this configuration, positioning accuracy using a plurality of reference lines can be realized and the positioning accuracy can be improved without increasing the burden on the receiving device itself.

請求項4記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の測位システムにおいて、前記1の受信装置に備えられる無線通信部は、他の受信装置の無線通信部に対して通信路の構築を指示するものであることを特徴とする。この構成によれば、第1の受信装置の無線通信部側から通信路の構築が指示されることから、伝送路(ルーティング)の手間が省けることができ、また、使用途中でも、故障その他によって伝送品質が低下した場合にも適用可能となる。   According to a fourth aspect of the present invention, in the positioning system according to any one of the first to third aspects, the wireless communication unit provided in the first receiving device has a communication path with respect to the wireless communication units of the other receiving devices. It is characterized by instructing construction. According to this configuration, since the construction of the communication path is instructed from the wireless communication unit side of the first receiving device, the trouble of the transmission path (routing) can be saved, and even during use, due to a failure or the like It can also be applied when the transmission quality deteriorates.

請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の測位システムにおいて、前記受信装置は、環境情報を取得する測定部を備え、前記無線通信部は、各測定部での測定結果を前記測位用データと共に前記1の受信装置に伝送することを特徴とする。この構成によれば、相対位置の他に種々の環境状況が取得されることで、各配置位置乃至は全体状況のより正確な把握に供することが可能となる。   According to a fifth aspect of the present invention, in the positioning system according to any one of the first to fourth aspects, the receiving device includes a measurement unit that acquires environmental information, and the wireless communication unit performs measurement at each measurement unit. The result is transmitted to the one receiving device together with the positioning data. According to this configuration, by acquiring various environmental situations in addition to the relative positions, it is possible to provide a more accurate grasp of each arrangement position or the overall situation.

請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の測位システムにおいて、前記第1の受信装置は、算出された相対位置の情報を前記他の受信装置に返送するものであり、前記他の受信装置は、返送された前記相対位置の情報を表示する表示器を備えていることを特徴とする。この構成によれば、測位演算部を持たない受信装置でも、相対位置情報が報知可能となる。   A sixth aspect of the present invention is the positioning system according to any one of the first to fifth aspects, wherein the first receiving device returns information of the calculated relative position to the other receiving device. The other receiving device includes a display for displaying the returned information of the relative position. According to this configuration, the relative position information can be notified even by a receiving device that does not have a positioning calculation unit.

請求項7記載の発明は、請求項1〜6のいずれかに記載の測位システムにおいて、前記測位用データは、衛星毎のC/Aコードデータ及び衛星毎のキャリア位相データを含むことを特徴とする。この構成によれば、GPS測位システムにおいて、受信装置は、測位用データの生成はハードウエア回路で可能となる。   The invention according to claim 7 is the positioning system according to any one of claims 1 to 6, wherein the positioning data includes C / A code data for each satellite and carrier phase data for each satellite. To do. According to this configuration, in the GPS positioning system, the receiving device can generate the positioning data by the hardware circuit.

本発明によれば、各受信機の構成を簡素化、省電化し、小型で安価な測位システムを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of each receiver can be simplified and power-saving, and a small and cheap positioning system can be provided.

本発明に係る測位システムの概要図である。1 is a schematic diagram of a positioning system according to the present invention. 受信装置の機能ブロックの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the functional block of a receiver. パソコンの機能ブロックの一実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the functional block of a personal computer. パソコンのCPUによって実行される基準局の位置情報設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the positional information setting process of the reference station performed by CPU of a personal computer. 基準局の受信装置のCPUによって実行される基準局処理のフローチャートである。It is a flowchart of the reference station process performed by CPU of the receiving apparatus of a reference station. コーディネータでない観測局の受信装置のCPUによって実行される観測局処理のフローチャートである。It is a flowchart of the observation station process performed by CPU of the receiver of the observation station which is not a coordinator. コーディネータとなる受信装置のCPUによって実行される設定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process performed by CPU of the receiver which becomes a coordinator. コーディネータとなる受信装置のCPUによって実行されるコーディネータ処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the coordinator process performed by CPU of the receiver which becomes a coordinator. パソコンのCPUによって実行されるパソコン処理のフローチャートである。It is a flowchart of the personal computer process performed by CPU of a personal computer. コーディネータが基地局(基準局)の受信装置である場合の測位システムの概略図である。It is the schematic of a positioning system in case a coordinator is a receiving device of a base station (reference station). 測位システムが適用される他のモニタシステムを説明する構成図である。It is a block diagram explaining the other monitor system to which a positioning system is applied.

図1は、本発明に係る測位システムの概要図である。図2は、受信装置の機能ブロックの一例を示す構成図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of a positioning system according to the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of functional blocks of the receiving apparatus.

図1において、Sat1,Sat2,Sat3,…Satnは測位用衛星、例えばGPS(Global Positioning System)衛星で、公知の軌道上で地球を周回しているものである。受信装置10,11は測位用衛星Sat1〜Satnから放送される測位用の電波を受信するものである。受信装置10は所定の、例えば地上の固定位置に、受信装置11は観測局に配置されるものである。観測局を配置する観測対象としては、移動体、山等の法面の地滑りモニタ等を代表する地形の変位、ダム等の変形のモニタ等を代表とする構造物の変形、及び後述するその他の対象が考えられる。図1に例では、観測局は移動体に搭載されている。受信装置10,11は、一般的には4機のGPS衛星からの放送電波を用いて測位処理を行う。   In FIG. 1, Sat1, Sat2, Sat3,... Satn are positioning satellites, for example, GPS (Global Positioning System) satellites, orbiting the earth in a known orbit. The receiving devices 10 and 11 receive positioning radio waves broadcast from the positioning satellites Sat1 to Satn. The receiving device 10 is arranged at a predetermined fixed position, for example, on the ground, and the receiving device 11 is arranged at the observation station. The observation station to be arranged as an observation station is a mobile object, a displacement of a terrain representative of a landslide monitor of a slope such as a mountain, a deformation of a structure represented by a monitor of a deformation of a dam, etc. The target is considered. In the example shown in FIG. 1, the observation station is mounted on a mobile object. The receiving devices 10 and 11 generally perform positioning processing using broadcast radio waves from four GPS satellites.

測位用衛星Sat1〜Satnは、公知のように、それぞれ異なる周波数の電波(L1波、L2波、L5波等)を送信(放送)している。なお、本実施形態では、L1波(1575.42MHzのキャリア)の電波を用いた場合の測位処理について説明する。電波はコードとよばれる測位符号がいくつか重畳された搬送波からなり、L1波には測位符号として少なくともC/Aコードを含み、他にエメリフェス情報や電離層遅延および対流圏遅延に関する情報からなる航法メッセージが重畳されている。かかるシステムによって、RTK(Real Time kinematic)−GPSが構築され、L1波の波長19.03cm以下のミリ(mm)単位レベルでの測定が可能とされている。   As is known, positioning satellites Sat1 to Satn transmit (broadcast) radio waves having different frequencies (L1, L2, L5, etc.). In this embodiment, a positioning process in the case of using an L1 wave (a 1575.42 MHz carrier) is described. The radio wave is composed of a carrier wave on which several positioning codes called codes are superimposed, and the L1 wave includes at least a C / A code as a positioning code, and also includes a navigation message including information on emerifest information, ionospheric delay and tropospheric delay. It is superimposed. With such a system, an RTK (Real Time kinematic) -GPS is constructed, and measurement at the millimeter (mm) unit level of the wavelength of the L1 wave of 19.03 cm or less is possible.

受信装置10,11は、図1では説明の便宜上、異なる態様で示しているが、基本的には同一構成を有する。まず、固定局である受信装置10について説明する。受信装置10はGPSアンテナ1021を備えている。GPSアンテナ1021はGPS衛星Satからの放送電波を受信するものである。受信装置10は、GPSアンテナ1021で受信した電波から、後述するようにして各GPS衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データ(測位用データ)を求める。受信装置10は、また、受信装置11側と後述のデータ類の伝送を行うための通信部107を備えている。通信部107は、好ましくは無線機が採用されている。なお、受信装置11も同様に通信部(図1では省略)を備えている。   Although the receiving apparatuses 10 and 11 are shown in different modes in FIG. 1 for convenience of explanation, they basically have the same configuration. First, the receiving apparatus 10 that is a fixed station will be described. The receiving device 10 includes a GPS antenna 1021. The GPS antenna 1021 receives broadcast radio waves from the GPS satellite Sat. The receiving device 10 obtains C / A code data and carrier phase data (positioning data) of each GPS satellite Sat from the radio wave received by the GPS antenna 1021 as described later. The receiving device 10 further includes a communication unit 107 for transmitting data described later with the receiving device 11 side. The communication unit 107 is preferably a wireless device. Similarly, the receiving device 11 includes a communication unit (not shown in FIG. 1).

受信装置11は、本実施形態の移動体、例えば大型の作業用車両の一例であるトラクタVeに搭載されている。本実施形態では、受信装置11は、トラクタVeの操縦席の近傍適所(あるいは車両の中心的な位置等)、及び車体の進行方向、姿勢(傾き等)の動きが大きく現れる左右前輪部適所の、計3台が取り付けられている。   The receiving device 11 is mounted on a tractor Ve which is an example of a moving body of the present embodiment, for example, a large work vehicle. In the present embodiment, the receiving device 11 is provided at an appropriate position in the vicinity of the cockpit of the tractor Ve (or a central position of the vehicle, etc.) and an appropriate position on the left and right front wheels where the movement direction and posture (tilt, etc.) of the vehicle body greatly appear. A total of 3 units are attached.

そして、3台の受信装置11のうちの1台、この例では操縦席近傍に搭載された受信装置11が、後述するコーディネータとして機能する。なお、図1では、コーディネータとして機能するための、情報処理機、好ましくは汎用のパーソナルコンピュータ(パソコン20、図2参照)の配置は省略されている。また、受信装置11がトラクタVeに搭載されている態様では、受信装置10は、例えばトラクタVeの作業領域の基準となるような位置、例えば領域の所定のコーナーに配置される。   One of the three receivers 11, in this example, the receiver 11 mounted near the cockpit, functions as a coordinator described later. In FIG. 1, the arrangement of an information processing device, preferably a general-purpose personal computer (PC 20, see FIG. 2) for functioning as a coordinator is omitted. Further, in the aspect in which the receiving device 11 is mounted on the tractor Ve, the receiving device 10 is disposed at a position that serves as a reference for the work area of the tractor Ve, for example, at a predetermined corner of the area.

図2では、受信装置11を例にして、その構成と動作について説明する。受信装置11は、GPSアンテナ1121と、前述したように受信電波から所定のデジタルデータ列を取得するGPS受信部112とを備え、さらに、GPS受信部112で取得されたデータ列から所定のデータを取得し、またデータ記憶やデータ伝送等の各処理を行う、CPU(Central Processing Unit)等で構成される情報処理部111を備えている。   In FIG. 2, the configuration and operation of the receiving device 11 will be described as an example. The receiving device 11 includes a GPS antenna 1121 and a GPS receiving unit 112 that acquires a predetermined digital data sequence from the received radio wave as described above, and further receives predetermined data from the data sequence acquired by the GPS receiving unit 112. An information processing unit 111 configured by a CPU (Central Processing Unit) or the like that acquires and performs various processes such as data storage and data transmission is provided.

GPS受信部112は、公知のように、GPSアンテナ1121で受信した電波をダウンコンバータ等によって所定の中間周波信号に周波数変換し、増幅し、次いでADコンバータ等によって所定周期でサンプリングして順次デジタルデータ列に変換して、疑似ランダムコードで構成されるC/Aコードデータを得る。また、GPS受信部112は、各GPS衛星Sat固有のC/Aコードと比較してコード復調を行う。なお、このコード復調の処理は、後述の情報処理部111で行うようにしてもよいし、さらには、パソコン20側(の後述する測位演算部2012)で行ってもよい。   As is well known, the GPS receiving unit 112 converts the radio wave received by the GPS antenna 1121 into a predetermined intermediate frequency signal by a down converter and the like, amplifies it, samples it at a predetermined cycle by an AD converter or the like, and sequentially converts the digital data. By converting the data into a sequence, C / A code data composed of a pseudo random code is obtained. The GPS receiving unit 112 performs code demodulation in comparison with the C / A code unique to each GPS satellite Sat. The code demodulation process may be performed by the information processing unit 111 described later, or may be performed by the personal computer 20 side (a positioning calculation unit 2012 described later).

また、受信装置11は、情報処理部111に処理を実行させるための各種情報を記憶するメモリ部113と、二次電池等からなる電源部114と、簡易な例えば所定桁の表示セグメントを持つ測位情報等を必要に応じて表示する表示器115と、必要に応じて各種の環境状況を計測するためのセンサ群116と他の受信装置11,10との間でデータ伝送するための通信部117とそのアンテナ1171とを備えている。   In addition, the reception device 11 includes a memory unit 113 that stores various types of information for causing the information processing unit 111 to perform processing, a power source unit 114 including a secondary battery, and a positioning unit that has a simple display segment of a predetermined digit, for example. A display unit 115 for displaying information and the like as necessary, a communication unit 117 for transmitting data between the sensor group 116 for measuring various environmental situations and other receiving devices 11 and 10 as necessary. And its antenna 1171.

情報処理部111は、プログラムデータメモリ部1131に格納されている処理用のプログラムを実行することで、受信データ処理部1111、入出力処理部1112及びネットワーク通信処理部1113として機能する。受信データ処理部1111は、各衛星Satからの信号の捕捉・追尾を行うとともに、GPS受信部112で取得されたデータ列から各衛星SatのC/Aコードデータ(あるいは復調されたC/Aコードデータ)及びキャリア位相データを時刻情報と共に求める。入出力処理部1112は、GPS受信部112で受信されたデータ列や受信データ処理部1111で処理されたデータをGPS受信データメモリ部1132に一時的に格納する。   The information processing unit 111 functions as a reception data processing unit 1111, an input / output processing unit 1112, and a network communication processing unit 1113 by executing a processing program stored in the program data memory unit 1131. The reception data processing unit 1111 captures and tracks a signal from each satellite Sat, and from the data string acquired by the GPS reception unit 112, the C / A code data (or demodulated C / A code of each satellite Sat). Data) and carrier phase data together with time information. The input / output processing unit 1112 temporarily stores the data sequence received by the GPS receiving unit 112 and the data processed by the received data processing unit 1111 in the GPS received data memory unit 1132.

ネットワーク通信処理部1113は、求めた各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データをそれらの時刻情報と共に他の受信装置11,10に所定周期、例えば毎秒伝送し、あるいは他の受信装置11,10からの伝送データを処理する。   The network communication processing unit 1113 transmits the obtained C / A code data and carrier phase data of each satellite Sat together with their time information to the other receiving apparatuses 11 and 10 for a predetermined period, for example, every second, or other receiving apparatus 11. , 10 is processed.

ネットワーク通信処理部1113は、受信装置が後述するコーディネータか否かで機能が異なる。コーディネータか否かは、付設の設定スイッチ(図略)を切り替えるとか、パソコン20側からの指示等で機能の設定が行われる態様としてもよい。   The network communication processing unit 1113 has different functions depending on whether or not the receiving device is a coordinator described later. Whether or not it is a coordinator may be a mode in which function setting is performed by switching an attached setting switch (not shown) or by an instruction from the personal computer 20 side.

センサ群116としては、各種のセンサが搭載可能である。例えば、温度計、湿度計、照度計、地磁気、姿勢、加速度計、音響センサ(マイクロフォン)が想定され、使用環境に応じて適宜なセンサが採用される。例えば、本実施形態では、作業環境としての温度、湿度を計測する温度計、湿度計、またトラクタVeの傾きを知る傾斜計、加速度計などが採用されることが好ましい。採用されたセンサによる計測結果は、所定時間毎に行われ、通信部117でのGPSデータ(測位用データ)の伝送に合わせて伝送すればよい。   Various sensors can be mounted as the sensor group 116. For example, a thermometer, hygrometer, illuminometer, geomagnetism, posture, accelerometer, and acoustic sensor (microphone) are assumed, and an appropriate sensor is adopted according to the use environment. For example, in this embodiment, it is preferable to employ a thermometer, a hygrometer that measures temperature and humidity as a work environment, an inclinometer that knows the inclination of the tractor Ve, an accelerometer, and the like. The measurement result by the employed sensor is performed every predetermined time, and may be transmitted in accordance with the transmission of GPS data (positioning data) in the communication unit 117.

本実施形態では、ネットワーク通信はメッシュ型ネットワークを採用しており、設定された伝送路順(設定ルーティング)に沿って上流側から下流に向けて信号の伝送を行う。なお、本実施形態では、伝送路の最下流はコーディネータとなる。ネットワーク通信は、メッシュ型の他、ツリー型、スター型、リング型、それらの混合型(ハイブリッド)等も採用可能であり、本測位システムを適用する態様(用途)に対応して好ましいネットワーク型を採用することが好ましい。詳細は後述する。   In this embodiment, the network communication employs a mesh network, and performs signal transmission from the upstream side toward the downstream side along the set transmission path order (set routing). In this embodiment, the most downstream of the transmission path is a coordinator. For network communication, a mesh type, a tree type, a star type, a ring type, a mixed type (hybrid), etc. can be adopted, and a preferred network type corresponding to an aspect (application) to which this positioning system is applied. It is preferable to adopt. Details will be described later.

上記において、受信装置が基準局の受信装置10となる場合には、ネットワーク通信処理部は、基準局で得られた各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データをコーディネータとなる受信装置11に向けた伝送路の順に従って伝送する。また、受信装置がコーディネータではない受信装置11の場合には、ネットワーク通信処理部1113は、自己の受信装置11で得られた各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データ及び、上流側の受信装置11又は10からの各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データを下流側の受信装置11に伝送する。   In the above, when the receiving device is the receiving device 10 of the reference station, the network communication processing unit directs the C / A code data and the carrier phase data of each satellite Sat obtained by the reference station to the receiving device 11 serving as a coordinator. Transmit according to the order of the transmission paths. When the receiving device is not the coordinator, the network communication processing unit 1113 receives the C / A code data and carrier phase data of each satellite Sat obtained by the receiving device 11 and the upstream side. The C / A code data and carrier phase data of each satellite Sat from the receiving device 11 or 10 are transmitted to the receiving device 11 on the downstream side.

また、受信装置がコーディネータである受信装置11の場合には、ネットワーク通信処理部1113は、上流側の受信装置11,10からの各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データを伝送されると、入出力処理部1112によって、自己の受信装置11での各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データと共に、GPS受信データメモリ部1132に一時的に格納する。あるいは、コーディネータとなる受信装置11は、自己のデータ及び他の受信装置11,10から伝送されてきたデータを直接、USB(Universal Serial Bus)インターフェース等からなる接続部118を経由してパソコン20に伝送する態様でもよい。なお、コーディネータとなる受信装置とは、接続部118に後述する測位演算処理が実行可能なパソコン20が接続されたものをいう。また、コーディネータとなる受信装置11のネットワーク通信処理部1113は、接続されたパソコン20からの指示を受けて(あるいはパソコン20が接続されたことを受けて)、プログラムデータメモリ部1131内のプログラムによってメッシュ型ネットワークにおけるデータ伝送路の設定を行う。   When the receiving device is a coordinator, the network communication processing unit 1113 transmits the C / A code data and carrier phase data of each satellite Sat from the upstream receiving devices 11 and 10. Then, the input / output processing unit 1112 temporarily stores it in the GPS reception data memory unit 1132 together with the C / A code data and carrier phase data of each satellite Sat in its own receiving device 11. Alternatively, the receiving device 11 serving as a coordinator directly transmits its own data and data transmitted from the other receiving devices 11 and 10 to the personal computer 20 via a connection unit 118 formed of a USB (Universal Serial Bus) interface or the like. A mode of transmission may be used. Note that the receiving device serving as a coordinator is a device in which a personal computer 20 capable of executing a positioning calculation process described later is connected to the connection unit 118. Further, the network communication processing unit 1113 of the receiving device 11 serving as a coordinator receives an instruction from the connected personal computer 20 (or receives the connection of the personal computer 20), and executes the program in the program data memory unit 1131. Set the data transmission path in the mesh network.

表示器115は、後述するように、コーディネータとなる受信装置11で算出された測位結果の返信を受けて、自己の受信装置11又は10の測位結果を簡易的に表示する。   As will be described later, the display unit 115 receives a response of the positioning result calculated by the receiving device 11 serving as a coordinator, and simply displays the positioning result of the own receiving device 11 or 10.

図3は、パソコンの機能ブロックの一実施形態を示す構成図である。パソコン20は、汎用のものが採用されており、CPUで構成される情報処理部201を備え、情報処理部201には、各種データを記憶するメモリ部202と、操作部203と、表示部204と、受信装置11と接続するための接続部205とが接続されている。   FIG. 3 is a block diagram showing an embodiment of a functional block of a personal computer. The personal computer 20 is a general-purpose computer, and includes an information processing unit 201 configured by a CPU. The information processing unit 201 includes a memory unit 202 that stores various data, an operation unit 203, and a display unit 204. And a connection unit 205 for connecting to the receiving device 11 is connected.

パソコン20は、本実施形態では、トラクタVeの操縦席近傍の受信装置11に接続部118を介して接続されており、例えばトラクタVeの操縦者が操縦中に視認可能な向きに表示部204が向けられて固定乃至は半固定され、あるいは手持ちでもよい。手持ちの場合の接続は、有線の他、近接通信用の無線でもよい。無線の場合、通信を許可するべくコーディネータの設定を行えばよい。   In the present embodiment, the personal computer 20 is connected to the receiving device 11 in the vicinity of the cockpit of the tractor Ve via the connection unit 118. For example, the display unit 204 is oriented in a direction that the driver of the tractor Ve can visually recognize during the maneuvering. It may be pointed and fixed or semi-fixed, or handheld. The connection in the case of hand-held may be not only wired but also wireless for proximity communication. In the case of wireless, a coordinator may be set to allow communication.

情報処理部201は、プログラムデータメモリ部2021に格納されているプログラムを実行することで、外部からの操作を受け付ける操作受付部2011、接続部205から入力されたデータに基づいて測位演算を行う測位演算部2012、及び各部間のデータの入出力を処理する入出力処理部2013として機能する。   The information processing unit 201 executes a program stored in the program data memory unit 2021, thereby performing positioning calculation based on data input from the operation receiving unit 2011 and the connection unit 205 that receive operations from the outside. It functions as a calculation unit 2012 and an input / output processing unit 2013 that processes data input / output between the units.

操作受付部2011は、操作部203を介して作業者(トラクタ操縦者)から、あるいは作業前に作業の管理者からの操作入力を受け付けるものである。操作入力としては、管理者からは、使用する受信装置に対する固有情報の設定、データ伝送路の設定指示、基準局となる受信装置10に接続して当該受信装置10を基準局として設定する操作、必要に応じて基準局の位置情報の入力等が想定され、作業者からは、作業中の各種の情報の確認のための表示の指示等が想定される。   The operation accepting unit 2011 accepts an operation input from an operator (tractor operator) via the operation unit 203 or from a work manager before work. As the operation input, the administrator sets unique information for the receiving device to be used, instructs the setting of the data transmission path, connects to the receiving device 10 serving as the reference station, and sets the receiving device 10 as the reference station. Accordingly, it is assumed that the location information of the reference station is input and the operator is instructed to display information for confirming various information during the operation.

入出力処理部2013は、メモリ部202、操作部203、表示部204及び接続部205と、情報処理部201との間での各種データの入出力を処理する。入出力処理部2013は、また、GPS受信データの他、センサ群で計測された各受信装置11,10の環境状況のデータも必要に応じて取り込み、センサデータメモリ部1133に一時的に格納する。   The input / output processing unit 2013 processes input / output of various data between the memory unit 202, the operation unit 203, the display unit 204, the connection unit 205, and the information processing unit 201. In addition to GPS reception data, the input / output processing unit 2013 also captures environmental data of each of the receiving devices 11 and 10 measured by the sensor group as necessary, and temporarily stores the data in the sensor data memory unit 1133. .

測位演算部2012は、接続されている、コーディネータである受信装置11から自己の、また少なくとも基準局となる受信装置10から伝送された各衛星SatのC/Aコードデータ及びキャリア位相データが入出力処理部2013によってパソコン20内に取り込まれると、プログラムデータメモリ部2021に格納されている測位演算プログラムによって、各衛星のキャリア位相データと基準局から得た各衛星のキャリア位相データとに基づいて基準局に対する観測局の相対位置を測位演算する。測位演算部2012は、この測位演算処理を所定周期で実行する。本実施形態では、トラクタVeにコーディネータとなる受信装置11の他に、受信装置11を搭載し、それらの測位用データもコーディネータのパソコン20が取得するようにしている。基準局の受信装置10とコーディネータ以外の他の受信装置11との間での各基準線を用いて相対測位演算を行って検証用として使用することで、コーディネータの受信装置11と基準局の受信装置10との相対測位演算の信頼性を高めることができる。なお、検証用とする場合には、移動体に搭載された受信装置間の距離関係を予め設定しておくことが好ましい。   The positioning calculation unit 2012 inputs / outputs the C / A code data and the carrier phase data of each satellite Sat transmitted from the receiving device 11 as a coordinator connected to itself and at least from the receiving device 10 as a reference station. When the data is taken into the personal computer 20 by the unit 2013, the positioning calculation program stored in the program data memory unit 2021 observes the reference station based on the carrier phase data of each satellite and the carrier phase data of each satellite obtained from the reference station. Calculates the relative position of the station. The positioning calculation unit 2012 executes this positioning calculation process at a predetermined cycle. In this embodiment, the receiving device 11 is mounted on the tractor Ve in addition to the receiving device 11 serving as a coordinator, and the positioning data is acquired by the personal computer 20 of the coordinator. By performing relative positioning calculation using each reference line between the receiving device 10 of the reference station and another receiving device 11 other than the coordinator and using it for verification, the receiving device 10 of the coordinator and the receiving device 10 of the reference station The reliability of relative positioning calculation with can be improved. In the case of verification, it is preferable to set a distance relationship between the receiving devices mounted on the moving body in advance.

測位演算部2012は、基準局の位置データが予め入力されている態様では、コーディネータの受信装置11の位置を絶対基準(例えば緯度、経度、高さ)に置換することができる。一方、位置データが入力されていない場合には、基準局の配置位置、すなわちトラクタVeの作業領域の設定コーナーを基準にして相対位置が得られる。相対位置の表示は、基準局の受信装置のGPSアンテナ1021に対して3次元(X(東西),Y(南北),Z(高さ))で表現してもよいし、他の表現方法、例えば極座標でもよい。   The positioning calculation unit 2012 can replace the position of the receiving device 11 of the coordinator with an absolute reference (for example, latitude, longitude, height) in a mode in which the position data of the reference station is input in advance. On the other hand, when no position data is input, a relative position is obtained with reference to the arrangement position of the reference station, that is, the set corner of the work area of the tractor Ve. The display of the relative position may be expressed in three dimensions (X (east-west), Y (north-south), Z (height)) with respect to the GPS antenna 1021 of the receiving device of the reference station, or other expression methods such as Polar coordinates may be used.

このように、受信装置11,10に、主にソフトウエアの負担が大きい測位演算処理部を持たず、測位システム内で1台の受信装置に、好ましくは汎用のパソコン20を接続することで、パソコン20内の測位演算処理プログラムを実行する構成としたので、受信装置個々を小型化、安価に製造することが可能となる。例えば、地滑り観測の対照領域が比較的乃至は極めて広範に亘るような場合、受信装置の配置台数が膨大となる可能性があるが、上記のように受信装置の構成及びソフトウエアの負担を低減して安価とすることで、全体コストを大きく低減することが可能となる。   In this way, the receiving devices 11 and 10 do not have a positioning calculation processing unit that is mainly a software burden, and preferably a general-purpose personal computer 20 is connected to one receiving device in the positioning system. Since the positioning calculation processing program in the personal computer 20 is executed, each receiving device can be downsized and manufactured at low cost. For example, if the control area for landslide observation is relatively wide or very wide, the number of receiving devices may become enormous. However, as described above, the structure of the receiving device and the burden on the software are reduced. By reducing the cost, the overall cost can be greatly reduced.

続いて、ネットワーク通信処理部1113について説明する。本実施形態では、IEEE・802/15/4の規約上で動作する無線通信プロトコルであるZigBeeが採用されている。ZigBeeでメッシュ型を採用する場合、コーディネータ、ルータ、エンドデバイスが他の通信部と網目状に接続され、複数の伝送路が構築できる。各受信装置の通信部はデータをバケツリレーのように中継する。また、ある伝送路に障害(故障や伝送品質の低下)が発生すると、これを検知して別の伝送路を例えば迂回路などを生成して通信路を確保する。   Next, the network communication processing unit 1113 will be described. In the present embodiment, ZigBee, which is a wireless communication protocol that operates on the IEEE802.15 / 4 convention, is employed. When the mesh type is adopted in ZigBee, a coordinator, a router, and an end device are connected to other communication units in a mesh shape, and a plurality of transmission paths can be constructed. The communication unit of each receiving device relays data like a bucket relay. Further, when a failure (failure or deterioration in transmission quality) occurs in a certain transmission path, this is detected and another communication path is generated, for example, a detour to secure a communication path.

なお、ここで、受信装置11に設けられる通信部117及びネットワーク通信処理部1113及び基準局の受信装置10の通信部及びネットワーク通信処理部は、データが集約される1台のコーディネータと、決まった上流から下流にデータ伝送する(ルーティング機能を持たない)と共に自己及び自己が取得したデータを下流に伝送する所要台数のエンドデバイスと、上流及び下流すなわち伝送路の変更設定が可能な所要台数の前述のルータとに識別される。前記の伝送路の設定は、例えばコーディネータの受信装置に接続されたパソコン20からの指示によって行われる。すなわち、各受信装置の通信部の固有情報(MACアドレス)を用いて、コーディネータからのルーティング設定指示を受けて、所定のフレーム信号が伝送され、伝送品質が維持される伝送路(ルート)が設定される。具体的には、ZigBeeにおいて、コーディネータはネットワークに1つだけ存在し、一番最初に起動させる。次いで、ルータやエンドデバイスが次々と親デバイス(ルート設定において上流側となる通信部)に接続することで、ネットワークが構築される。ネットワークの構築においてはメッシュルーティングの機能を用いて最適なルートを探して構築することが好ましい。ネットワーク構築時にできた親子関係のルートである、各通信部が保持するルーティングテーブルの登録内容に従ってデータフレームが順次転送されることで、コーディネータへのデータ送信が行われることになる。また、コーディネータ側からの演算結果の返送も同様にして逆向きに行うか、あるいは別途、個別にルーテフィング設定すればよい。   Here, the communication unit 117 and the network communication processing unit 1113 provided in the receiving device 11 and the communication unit and the network communication processing unit of the receiving device 10 of the reference station are one coordinator for collecting data and a predetermined upstream. The required number of end devices that transmit data downstream from the network (without the routing function) and transmit the data acquired by itself and downstream, and the required number of upstream and downstream, that is, the required number that can be set to change the transmission path. Identified as a router. The transmission path is set according to an instruction from the personal computer 20 connected to the coordinator receiving device, for example. In other words, using the unique information (MAC address) of the communication unit of each receiving device, in response to a routing setting instruction from the coordinator, a predetermined frame signal is transmitted and a transmission path (route) that maintains transmission quality is set. Is done. Specifically, in ZigBee, only one coordinator exists in the network and is activated first. Next, a network is constructed by connecting routers and end devices one after another to the parent device (the upstream communication unit in route setting). In the construction of a network, it is preferable to find and construct an optimum route using a mesh routing function. Data transmission to the coordinator is performed by sequentially transferring data frames in accordance with the registered contents of the routing table held by each communication unit, which is a parent-child route formed at the time of network construction. In addition, the calculation result from the coordinator may be sent in the reverse direction in the same manner, or may be separately routed.

また、観測局が移動体に搭載されている場合、故障した場合、使用が長期間に亘る場合などでは、伝送路の状況が一定である保証はないことから、伝送品質をモニタして必要に応じて伝送路の再設定をすることが好ましい。   Also, if the observation station is mounted on a mobile unit, if it fails, or if it is used for a long period of time, there is no guarantee that the condition of the transmission path is constant. Accordingly, it is preferable to reset the transmission path.

続いて、図4〜図9のフローチャートを用いて処理を説明する。図4は、パソコン20のCPUによって実行される基準局の位置情報設定処理を示すフローチャートである。この位置情報設定処理は必要に応じて実行される。まず、基準局となる受信装置10が指定され(ステップS1)、作業領域の特定位置の座標の入力が受け付けられる(ステップS3)。座標は緯度経度等の絶対座標の他、作業領域に対するローカル座標でもよい。入力された座標情報は、例えば測位データメモリ部2022に記憶される(ステップS5)。なお、基準局に対する座標入力が行われない場合には、測位情報は受信装置10の設置位置と観測局の位置との間の相対位置情報として取得される。   Subsequently, the processing will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the reference station location information setting process executed by the CPU of the personal computer 20. This position information setting process is executed as necessary. First, the receiving device 10 serving as a reference station is designated (step S1), and input of coordinates of a specific position in the work area is accepted (step S3). The coordinates may be local coordinates with respect to the work area in addition to absolute coordinates such as latitude and longitude. The input coordinate information is stored in, for example, the positioning data memory unit 2022 (step S5). In addition, when the coordinate input with respect to a reference station is not performed, positioning information is acquired as relative position information between the installation position of the receiving apparatus 10 and the position of an observation station.

図5は、基準局の受信装置10のCPUによって実行される基準局処理のフローチャートである。まず、所定周期毎にGPS信号の受信処理の指示が行われ、それに応じてのC/Aコードデータ、キャリア位相データ等の測位用データの取得が行われる(ステップS11)。次いで、必要に応じてセンサ群116からのセンサ信号の取り込み処理が実行される(ステップS13)。なお、このセンサ信号の取り込みは、GPS信号の受信と同期する必要はなく、固有の周期で取り込み、センサデータメモリ部1133に保存する態様でもよい。次いで、設定ルーティングに従って直ぐ上流の受信装置11に、測位用データ及びセンサ信号が伝送される。   FIG. 5 is a flowchart of reference station processing executed by the CPU of the reference station receiver 10. First, a GPS signal reception process is instructed at predetermined intervals, and positioning data such as C / A code data and carrier phase data is acquired accordingly (step S11). Next, a sensor signal capturing process from the sensor group 116 is executed as necessary (step S13). The sensor signal capture does not need to be synchronized with the reception of the GPS signal, and may be captured at a specific period and stored in the sensor data memory unit 1133. Next, the positioning data and the sensor signal are transmitted to the receiving device 11 immediately upstream according to the setting routing.

図6は、コーディネータでない観測局の受信装置11のCPUによって実行される観測局処理のフローチャートである。まず、所定周期毎にGPS信号の受信処理の指示が行われ、それに応じてのC/Aコードデータ、キャリア位相データ等の測位用データの取得が行われる(ステップS21)。次いで、必要に応じてセンサ群116からのセンサ信号の取り込み処理が実行される(ステップS23)。続いて、設定ルーティングに従って情報の受信の有無が判断される(ステップS25)。   FIG. 6 is a flowchart of observation station processing executed by the CPU of the observation station receiver 11 that is not the coordinator. First, a GPS signal reception process is instructed at predetermined intervals, and positioning data such as C / A code data and carrier phase data is acquired accordingly (step S21). Next, a sensor signal capturing process from the sensor group 116 is executed as necessary (step S23). Subsequently, it is determined whether or not information is received according to the set routing (step S25).

受信される情報は、上流側の受信装置から伝送されてくる測位用データ及びセンサ信号である。上流側の受信装置から情報が受信されると、自己が取得した測位用データとセンサ信号、及び上流側の受信装置から受信した測位用データとセンサ信号が設定ルーティングに従って送信される(ステップS27)。ここに、上流側の受信装置から受信した測位用データとセンサ信号とは、自己の受信装置から見て、ルーティングに沿った上流側の全ての受信装置のそれぞれの測位用データとセンサ信号である。それぞれの測位用データが受信装置(その通信部のMACアドレス等)に紐付けされてフレームとして伝送される。一方、上流側から受信された情報がない場合(例えば最上流)には、自己が取得した測位用データとセンサ信号とが設定ルーティングに従って送信される(ステップS29)。   The received information is positioning data and sensor signals transmitted from the upstream receiving device. When information is received from the upstream receiving device, the positioning data and sensor signal acquired by itself and the positioning data and sensor signal received from the upstream receiving device are transmitted according to the set routing (step S27). . Here, the positioning data and the sensor signal received from the upstream receiving device are the positioning data and the sensor signal of all the upstream receiving devices along the routing as viewed from the own receiving device. . Each positioning data is linked to a receiving device (such as the MAC address of the communication unit) and transmitted as a frame. On the other hand, when there is no information received from the upstream side (for example, the most upstream), the positioning data and the sensor signal acquired by itself are transmitted according to the set routing (step S29).

図7は、コーディネータとなる受信装置11のCPUによって実行される設定処理を示すフローチャートである。まず、ルーティング設定のための指示の有無が判断され(ステップS41)、指示があると、所定のルーティング設定処理が実行される(ステップS43)。   FIG. 7 is a flowchart showing a setting process executed by the CPU of the receiving apparatus 11 serving as a coordinator. First, the presence / absence of an instruction for routing setting is determined (step S41), and when there is an instruction, a predetermined routing setting process is executed (step S43).

図8は、コーディネータとなる受信装置11のCPUによって実行されるコーディネータ処理を示すフローチャートである。まず、所定周期毎にGPS信号の受信処理の指示が行われ、それに応じてのC/Aコードデータ、キャリア位相データ等の測位用データの取得が行われる(ステップS51)。次いで、センサ群116からのセンサ信号の取り込み処理が実行される(ステップS53)。そして、送信要求情報が全受信装置の通信部に向けて送出される(ステップS55)。次いで、設定ルーティングに従って、全ての受信装置からの測位用データ、センサ信号の受信が行われる(ステップS57)。続いて、受信される伝送フレームについて伝送品質がモニタされる(ステップS59)。伝送品質が良好であれば、受信したデータは測位演算処理用としてパソコン20に出力される(ステップS61)。一方、伝送品質が不良(例えば、受信装置の一部から測位用データ等が伝送されてこない、電源不良とかその他の理由による受信レベルの低下、あるいは信号混信など)であれば、ルーティングの再設定やZigBeeにおけるチャンネル切替等の設定指示が行われて(ステップS63)、本フローを抜ける。   FIG. 8 is a flowchart showing a coordinator process executed by the CPU of the receiving device 11 serving as a coordinator. First, GPS signal reception processing is instructed at predetermined intervals, and positioning data such as C / A code data and carrier phase data is acquired accordingly (step S51). Next, a process for acquiring sensor signals from the sensor group 116 is executed (step S53). Then, the transmission request information is sent to the communication units of all receiving devices (step S55). Next, positioning data and sensor signals are received from all receiving devices according to the set routing (step S57). Subsequently, the transmission quality of the received transmission frame is monitored (step S59). If the transmission quality is good, the received data is output to the personal computer 20 for positioning calculation processing (step S61). On the other hand, if the transmission quality is poor (for example, positioning data is not transmitted from a part of the receiving device, the reception level is lowered due to power failure or other reasons, or signal interference, etc.), the routing is reset. And setting instructions such as channel switching in ZigBee are performed (step S63), and this flow is exited.

図9は、パソコン20のCPUによって実行されるパソコン処理のフローチャートである。まず、コーディネータの受信装置11から情報が受信されたか否かが判断される(ステップS71)。受信されていなければ、本フローを抜ける。一方、受信されたのであれば、前述した測位演算が実行される(ステップS73)。次いで、算出された位置情報が表示部204に導かれて表示され(ステップS75)、さらに、センサ情報が表示部204に導かれて表示される(ステップS77)。   FIG. 9 is a flowchart of personal computer processing executed by the CPU of the personal computer 20. First, it is determined whether information is received from the coordinator receiving device 11 (step S71). If not received, this flow is exited. On the other hand, if it has been received, the positioning calculation described above is executed (step S73). Next, the calculated position information is guided and displayed on the display unit 204 (step S75), and sensor information is guided and displayed on the display unit 204 (step S77).

図10は、コーディネータが基地局(基準局)の受信装置である場合の測位システムの概略図である。図10の測位システムは、地滑りやダム形状などを監視するモニタシステムとして適用される。観測局となる各受信装置は監視すべき領域の所定個所に複数配置される。基地局は、用途に合わせて監視領域外あるいは監視領域内に設置される。すなわち、地滑り監視用の場合、変位のない基準局に対して各観測局の相対位置を測位する必要があることから、監視領域外に基準局を設置する。また、ダム等の大型構造物の形状変化の監視用の場合、基準局をダム建造物外の他、ダムの所定位置に設置してもよい。   FIG. 10 is a schematic diagram of a positioning system when the coordinator is a receiving device of a base station (reference station). The positioning system of FIG. 10 is applied as a monitor system that monitors landslides, dam shapes, and the like. A plurality of receiving devices serving as observation stations are arranged at predetermined locations in the area to be monitored. The base station is installed outside or within the monitoring area according to the application. That is, in the case of landslide monitoring, since it is necessary to determine the relative position of each observation station with respect to a reference station without displacement, the reference station is installed outside the monitoring area. In the case of monitoring the change in the shape of a large structure such as a dam, the reference station may be installed at a predetermined position of the dam in addition to the outside of the dam structure.

各受信装置11,10は、好ましくはZigBeeを無線伝送手段として利用している。また、各受信装置11,10は、山の法面とかダムの各所に配置するものであることから、電源ケーブルを引くことは容易でない。そこで、電源として、再生可能エネルギー源、ここでは太陽電池1Aを搭載している。   Each of the receiving apparatuses 11 and 10 preferably uses ZigBee as a wireless transmission means. Moreover, since each receiving device 11 and 10 is arrange | positioned on the slope of a mountain or each place of a dam, it is not easy to pull a power cable. Therefore, a renewable energy source, here a solar cell 1A, is mounted as a power source.

基地局の受信装置10はコーディネータとして機能し、各観測局の受信装置からの測位用データ、及び必要なセンサ信号を受信する。センサ信号は、監視対象域の変化予測に活用したり、故障等の異常原因の予測、究明に供することができる。パソコン20は、基地局の受信装置10及び各観測局の受信装置11からの測位用データ及び必要なセンサ信号を信号ライン40、接続部205を介して取り込み、基準局に対する各観測局の位置の経時的な変位をモニタする。なお、信号ライン40は有線、無線を問わない。   The receiving device 10 of the base station functions as a coordinator, and receives positioning data and necessary sensor signals from the receiving devices of each observation station. The sensor signal can be used for predicting a change in the monitoring target area, or can be used for predicting and investigating an abnormal cause such as a failure. The personal computer 20 captures positioning data and necessary sensor signals from the receiving device 10 of the base station and the receiving device 11 of each observation station via the signal line 40 and the connection unit 205, and the position of each observation station with respect to the reference station over time. Monitor general displacement. The signal line 40 may be wired or wireless.

図11は、測位システムが適用される他のモニタシステムを説明する構成図である。図11において、パソコン21はパソコン20と基本的には同じ機能を実行する一方、メモリ部212には後述する対照テーブルデータメモリ部2124を備え、情報処理部211には管理処理部2114を備えている。また、受信装置10は前述の実施形態において示した受信装置10と同一機能を実行するものである。なお、観測局となる複数の受信装置11は、タグ11aを備えている点で前述の実施形態とは相違している。なお、パソコン21においてパソコン20と同一機能を実行する箇所の説明は省略する。   FIG. 11 is a configuration diagram illustrating another monitor system to which the positioning system is applied. In FIG. 11, the personal computer 21 performs basically the same function as the personal computer 20, while the memory unit 212 includes a comparison table data memory unit 2124 described later, and the information processing unit 211 includes a management processing unit 2114. Yes. The receiving device 10 performs the same function as the receiving device 10 shown in the above-described embodiment. The plurality of receiving devices 11 serving as observation stations are different from the above-described embodiment in that they include a tag 11a. In addition, description of the part which performs the same function as the personal computer 20 in the personal computer 21 is abbreviate | omitted.

タグ11aは、固有情報発生器の一例で、公知のように固有情報が記憶されており、本体側(ここでは受信装置11)からの、好ましくは周期的な電源供給を受けて本体側に向けて固有情報を、アンテナを介して例えば電波として近距離発信するものである。受信装置11は、この発信信号を生起させる非接触式の電力誘起回路及び発信信号を受信する受信回路(いずれも公知)を備えているものである。   The tag 11a is an example of a unique information generator and stores unique information as is well known. The tag 11a preferably receives a periodic power supply from the main body side (in this case, the receiving device 11) toward the main body side. Thus, the unique information is transmitted at a short distance, for example, as a radio wave via the antenna. The receiving device 11 includes a non-contact type power induction circuit that generates the transmission signal and a reception circuit that receives the transmission signal (both are known).

このモニタシステムは、例えば多数の商品が配置されている場合に、各商品の管理を行うような用途において適用可能である。例えば、港湾に輸出用の車両が、例えば数百台乃至は千台というような多数台が並べて輸出待ちの状態にある場合に、その内のどの(製造番号の)車両が何処に輸出されるとか、どこからどこまでの(製造番号の)車両群が、どこに輸出されるか、あるいはどの港で降ろされるかというような商品管理を行う必要がある。すなわち、それによって積載する船舶が異なったり、積載順が決まったりする。この場合、予め各車両に受信装置11とタグ11aを搭載しておき、タグ11a毎の車両位置を監視する。表示部214には、例えば各車両を簡易的な車両マークで表し、配置された車両マークと製造番号と管理情報(輸出先等)とが容易に突き合わせ可能乃至は関連性が視認容易な表示方法が採用されている。例えば、輸出先を指示すれば、管理処理部2114によって、画面上で該当する車両マークが識別容易に変更されるなどである。   This monitor system can be applied to a use such as managing each product when a large number of products are arranged. For example, when a lot of vehicles, such as hundreds or thousands, are waiting for export at the port, for example, which vehicles (with serial numbers) are exported to where It is necessary to carry out product management such as where to where the vehicle group (by serial number) is exported or at which port. In other words, the ships to be loaded are different or the loading order is determined. In this case, the receiving device 11 and the tag 11a are mounted in advance on each vehicle, and the vehicle position for each tag 11a is monitored. In the display unit 214, for example, each vehicle is represented by a simple vehicle mark, and the arranged vehicle mark, the serial number, and the management information (export destination, etc.) can be easily matched, or the display method is easy to visually recognize the relationship. Is adopted. For example, if the export destination is indicated, the management processing unit 2114 can easily change the corresponding vehicle mark on the screen.

すなわち、パソコン21は、予めタグ11aの固有番号とタグ11aが搭載される車両の製造番号とを対応付けた対照テーブルを準備しておく。このようにすることで、受信装置11を介して各車両の位置がモニタできる。そして、更に製造番号と輸出管理データとを対照式としておくことで、多数並んでいる車両のそれぞれに対して迅速容易な輸出管理が可能となる。   That is, the personal computer 21 prepares a comparison table in which the unique number of the tag 11a is associated with the manufacturing number of the vehicle on which the tag 11a is mounted in advance. By doing in this way, the position of each vehicle can be monitored via the receiver 11. Further, by making the production number and the export control data as a contrasting formula, it is possible to quickly and easily perform export control for each of a large number of vehicles.

本実施形態では、受信装置11,10間のデータ伝送をZigBeeの例で説明したが、これに限定されず、また、本測位システムの用途に応じて適宜の方式が採用可能であり、マルチホップ式(アドホック)に限定されるものでもない。   In the present embodiment, the data transmission between the receiving apparatuses 11 and 10 has been described with the example of ZigBee, but the present invention is not limited to this, and an appropriate method can be adopted depending on the use of the positioning system, and multi-hop. It is not limited to an expression (ad hoc).

また、本実施形態では移動体としてトラクタを示したが、これに限らず、例えば港湾浚渫工事のための大型の浚渫船でもよい。この場合、基準局は港側の特定箇所にすればよい。   Moreover, although the tractor was shown as a moving body in this embodiment, it is not restricted to this, For example, the large dredger for harbor dredging construction may be sufficient. In this case, the reference station may be a specific location on the port side.

また、本実施形態はGPS衛星航法システムで説明したが、これに限定されず、欧州のGALILEO、ロシアのGLONASS等の衛星航法システム(Gloval Navigation Satellite System)が採用可能である。   Further, although the present embodiment has been described with respect to the GPS satellite navigation system, the present invention is not limited to this, and a satellite navigation system (Gloval Navigation Satellite System) such as GALILEO in Europe and GLONASS in Russia can be employed.

また、本実施形態では、相対位置演算用として、デファレンシャル方式(DGPS)でもよい。   In this embodiment, a differential method (DGPS) may be used for calculating the relative position.

10,11 受信装置
111 情報処理部
1111 受信データ処理部
1113 ネットワーク通信処理部
112 GPS受信部
115 表示器
116 センサ群
117 通信部
118 接続部
20,21 パソコン
201,211 情報処理部
2012,2112 測位演算部
204,214 表示部
205,215 接続部
10, 11 Receiver 111 Information processor 1111 Received data processor 1113 Network communication processor 112 GPS receiver 115 Display 116 Sensor group 117 Communication unit 118 Connection unit 20, 21 Personal computer 201, 211 Information processor 2012, 2112 Positioning calculation Units 204 and 214 Display units 205 and 215 Connection unit

Claims (8)

基準局の受信装置及び測位対象側に設置された観測局の受信装置を備え、前記基準局の受信装置に対する観測局の受信装置の相対位置を得るための地球衛星航法システムを利用した測位システムにおいて、
各受信装置は、前記基準局の受信装置及び前記観測局の受信装置のうちのいずれか1の受信装置に他の受信装置で受信された測位用データを伝送する無線通信部を備え、
前記1の受信装置は、当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記無線通信部を経て前記他の受信装置から伝送された測位用データとを用いて前記相対位置を算出する測位演算部及び演算結果を表示する表示部を有する情報処理機と接続可能にされ、前記情報処理機からの要求に応じて当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記伝送されてきた測位用データとを前記測位演算部へ導出する接続部を備えたものであることを特徴とする測位システム。
In the positioning system using the earth satellite navigation system for obtaining the relative position of the receiving device of the observation station with respect to the receiving device of the reference station, comprising the receiving device of the reference station and the receiving device of the observation station installed on the positioning target side,
Each receiving device includes a wireless communication unit that transmits positioning data received by another receiving device to any one of the receiving device of the reference station and the receiving device of the observation station,
The first receiving device calculates the relative position using the positioning data received by the first receiving device and the positioning data transmitted from the other receiving device via the wireless communication unit. The information processing device having a calculation unit and a display unit for displaying the calculation result is connectable, and the positioning data received by the first receiving device in response to a request from the information processing device has been transmitted. A positioning system comprising a connection unit for deriving positioning data to the positioning calculation unit.
前記測位対象側は、移動体であることを特徴とする請求項1に記載の測位システム。 The positioning system according to claim 1, wherein the positioning target side is a moving body. 観測局の受信装置は前記移動体の複数箇所に設けられ、その内の1つが前記1の受信装置とされ、前記無線通信部は、前記1の受信装置を除く他の受信装置から前記1の受信装置にそれぞれの測位用データを伝送するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の測位システム。 Observation station reception devices are provided at a plurality of locations of the mobile body, one of which is the first reception device, and the wireless communication unit is connected to the first reception device other than the first reception device from the first reception device. The positioning system according to claim 1 or 2, wherein each positioning data is transmitted to a receiving device. 前記1の受信装置に備えられる無線通信部は、他の受信装置の無線通信部に対して通信路の構築を指示するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の測位システム。 The wireless communication unit provided in the first reception device instructs the wireless communication unit of another reception device to establish a communication path. Positioning system. 前記受信装置は、環境情報を取得する測定部を備え、前記無線通信部は、各測定部での測定結果を前記測位用データと共に前記1の受信装置に伝送することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の測位システム。 The said receiving apparatus is provided with the measurement part which acquires environmental information, The said wireless communication part transmits the measurement result in each measuring part to said 1 receiving apparatus with the said positioning data. The positioning system in any one of -4. 前記第1の受信装置は、算出された相対位置の情報を前記他の受信装置に返送するものであり、前記他の受信装置は、返送された前記相対位置の情報を表示する表示器を備えていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の測位システム。 The first receiving device returns the calculated relative position information to the other receiving device, and the other receiving device includes a display for displaying the returned relative position information. The positioning system according to any one of claims 1 to 5, wherein the positioning system is provided. 前記測位用データは、衛星毎のC/Aコードデータ及び衛星毎のキャリア位相データを含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の測位システム。 The positioning system according to claim 1, wherein the positioning data includes C / A code data for each satellite and carrier phase data for each satellite. 前記第1の受信装置の接続部に接続され、当該第1の受信装置で受信された測位用データと前記他の受信装置から伝送された測位用データとを用いて前記相対位置を算出する測位演算部及び演算結果を表示する表示部を有する前記情報処理機とを備えてなる請求項1〜7のいずれかに記載の測位システム Positioning that is connected to the connection unit of the first receiving device and calculates the relative position using positioning data received by the first receiving device and positioning data transmitted from the other receiving device. The positioning system according to any one of claims 1 to 7, further comprising: an information processing unit having a calculation unit and a display unit for displaying a calculation result.
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