JP2022013481A

JP2022013481A - 測位システム、通信装置および測位方法

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Publication number: JP2022013481A
Application number: JP2020125803A
Authority: JP
Inventors: 法由木村; Noriyoshi Kimura
Original assignee: Computer System Co Ltd
Current assignee: Computer System Co Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-18
Anticipated expiration: 2040-06-30
Also published as: JP7098094B2

Abstract

【課題】高い位置精度で測位を行うことができる測位システム、通信装置および測位方法を提供する。
【解決手段】通信装置１Ａは、自装置から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の仮想基準点情報を取得し、取得した仮想基準点情報と通信装置１Ａが測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて通信装置１Ａの位置を複数回算出し、複数回算出して得られる複数の通信装置１Ａの位置に基づいて、通信装置１Ａの位置を決定する。通信装置１Ｂは、通信装置１Ａの固定局情報を取得し、取得した固定局情報と通信装置１Ｂが測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて通信装置１Ｂの位置を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、測位システム、通信装置および測位方法に関する。

ＲＴＫ（ＲｅａｌＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃ）観測法を利用してモバイル端末の位置を判断する測位方法が提供されている（例えば特許文献１参照）。ＲＴＫ観測法では、モバイル端末が、実際の位置が判っている場所に設置されている基準局から送信される補正観測データを受信し、ＧＮＳＳ衛星から受信したＧＮＳＳ電波と補正観測データとを用いて、自装置と基準局との間の基線ベクトルを算出することにより自装置の位置を算出する。

ところで、ＲＴＫ観測法の場合、基準局とモバイル端末との間の距離が長くなると、測位精度が低下してしまう。そこで、３つ以上の基準局からの補正観測データを用いて、モバイル端末の現在位置近傍に仮想基準点を設定し、設定した仮想基準点における補正観測データを用いて、モバイル端末の位置を算出するＶＲＳ（ＶｉｒｔｕａｌＲｅｆｅｒｅｎｃｅＳｔａｔｉｏｎ）方式のネットワーク型ＲＴＫ観測法が提供されている。

特表２０１８－５３３８７６号公報

ところで、モバイル端末が基準局から離れている場合において、ＶＲＳ方式のネットワーク型ＲＴＫ観測法を利用した測位方法よりも高い位置精度でモバイル端末の位置を算出することが要請されつつある。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、高い位置精度で測位を行うことができる測位システム、通信装置および測位方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る測位システムは、
３つ以上の電子基準局の実際の位置と前記電子基準局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とから算出される自装置から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の位置情報および前記仮想基準点に到来するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む仮想基準点情報を取得し、取得した仮想基準点情報と自装置が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を複数回算出し、複数回算出して得られる複数の自装置の位置に基づいて、自装置の位置を決定する固定局と、
前記固定局の位置情報および前記固定局が受信するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む固定局情報を取得し、取得した前記固定局情報と自装置が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を算出する移動局と、を備える。

本発明によれば、固定局が、仮想基準点情報と固定局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて固定局の位置を複数回算出し、複数回算出して得られる複数の固定局の位置に基づいて、固定局の位置を決定する。そして、移動局が、固定局情報を取得し、取得した固定局情報と移動局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて移動局の位置を算出する。即ち、固定局が、ＶＲＳ方式のリアルタイムＲＴＫ観測法により複数回算出した固定局の位置に基づいて固定局の位置を決定してから、移動局が、決定された固定局の位置を示す位置情報を含む固定局情報を用いてＲＴＫ観測法により移動局の位置を算出する。これにより、移動局が電子基準局から離れている場合でもＲＴＫ観測法により移動局の位置を測位することができるので、移動局の位置を精度良く算出することができる。

本発明の実施の形態に係る測位システムの概略構成図である。電子基準局の位置を示す図である。実施の形態に係る測位システムのハードウェア構成を示すブロック図である。実施の形態に係る端末装置の機能構成を示すブロック図である。実施の形態に係る通信装置の機能構成を示すブロック図である。実施の形態に係る測位システムの動作を示すシーケンス図である。実施の形態に係る測位システムの動作を示すシーケンス図である。実施の形態に係る通信装置が実行する測位制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。実施の形態に係る通信装置が実行する測位制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。変形例に係るジオイド高情報記憶部が記憶する情報の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係る測位システムについて図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る測位システムは、固定局と移動局とを備える。固定局は、３つ以上の電子基準局の実際の位置と電子基準局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とから算出される自装置から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の位置情報および仮想基準点に到来するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む仮想基準点情報を取得する。そして、固定局は、取得した仮想基準点情報と自装置が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を複数回算出し、複数回算出して得られる複数の自装置の位置に基づいて、自装置の位置を決定する。移動局は、固定局の位置情報および固定局が受信するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む固定局情報を取得し、取得した固定局情報と自装置が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を算出する。

本実施の形態に係る測位システムは、ＧＮＳＳ（ＧｌｏｂａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳａｔｅｌｌｉｔｅＳｙｓｔｅｍ：全球測位衛星システム）測量を行うシステムであり、図１に示すように、２つの通信装置１Ａ、１Ｂと、端末装置３と、を備える。通信装置１Ａは、固定局として機能し、通信装置１Ｂは、移動局として機能する。通信装置１Ｂは、例えば無人航空機２に固定された状態で使用される。また、日本には、ＧＮＳＳ連続観測システム（ＧＥＯＮＥＴ：ＧＮＳＳＥａｒｔｈＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＮｅｔｗｏｒｋＳｙｓｔｅｍ）と呼ばれる、全国約１３００箇所に設置された電子基準局２００と、茨城県つくば市内に設置されたＧＥＯＮＥＴ中央局（以下、「電子基準局管理サーバ」と称する）１００と、を備える高密度且つ高精度な測量網の構築を目的とした観測システムが設けられている。電子基準局２００は、国土地理院が管理しており、図２の日本地図上に点で示す日本国内における予め設定された場所に設置されている。各電子基準局２００は、測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から送信される電波を受信するアンテナを有する受信装置と、インターネットのような広域ネットワークを介して電子基準局管理サーバ１００と通信する通信機器と、を有する。通信装置１Ａ、１Ｂは、例えばＮｔｒｉｐ（ＮｅｔｗｏｒｋｅｄＴｒａｎｓｐｏｒｔｏｆＲＴＣＭｖｉａＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）形式のフォーマットで情報の送受信を実行する。ここで、通信装置１Ａ、１Ｂは、Ｎｔｒｉｐキャスタと呼ばれる仲介サーバ（図示せず）を経由して情報の送受信を実行してもよい。この場合、固定局として機能する通信装置１Ａは、Ｎｔｒｉｐサーバと呼ばれ、移動局として機能する通信装置１Ｂは、Ｎｔｒｉｐクライアントと呼ばれる。

電子基準局管理サーバ１００は、日本国内に設置された各電子基準局２００について、測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から受信したＧＮＳＳ電波の位相情報およびＧＮＳＳ電波から得られる時刻情報を含むＧＮＳＳ情報と、電子基準局２００の実際の設置位置を示す位置情報と、を管理する。また、電子基準局管理サーバ１００は、固定局として機能する通信装置１Ａから仮想基準点情報の送信を要求する仮想基準点情報要求情報を受信すると、受信した仮想基準点情報に含まれる後述の位置概要情報に基づいて、通信装置１Ａが配置される位置Ｐ１１の近傍に仮想基準点を設定する。そして、電子基準局管理サーバ１００は、設定した仮想基準点の周囲の位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３それぞれに設置された例えば３つの電子基準局２００のＧＮＳＳ情報と位置情報とから、設定した仮想基準点における後述するＧＮＳＳ情報および位置情報を含む仮想基準点情報を生成する。そして、電子基準局管理サーバ１００は、通信装置１Ａから仮想基準点情報の送信を要求する仮想基準点情報要求情報を受信すると、生成した仮想基準点情報を通信装置１Ａへ送信する。

端末装置３は、例えば図３に示すように、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）３０１と主記憶部３０２と補助記憶部３０３と表示部３０４と入力部３０５と短距離通信部３０７と各部を接続するバス３０９とを備える。主記憶部３０２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）のような揮発性メモリから構成され、ＣＰＵ３０１の作業領域として使用される。補助記憶部３０３は、半導体メモリのような不揮発性メモリから構成され、端末装置３の各種機能を実現するためのプログラムを記憶する。入力部３０５は、例えばタッチパッドのような入力装置であり、ユーザが入力する各種操作情報を受け付けて、受け付けた操作情報をＣＰＵ３０１へ出力する。表示部３０４は、例えば液晶ディスプレイであり、ＣＰＵ３０１から入力された各種情報を表示する。短距離通信部３０７は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のような短距離無線通信規格に基づいた通信方式により通信装置１Ａ、１Ｂと通信する。

端末装置３では、ＣＰＵ３０１が、補助記憶部３０３が記憶するプログラムを主記憶部３０２に読み込んで実行することにより、図４に示すように、受付部３１１、動作モード設定部３１２、表示制御部３１３、動作モード送信部３１４および移動局位置取得部３１５として機能する。また、図３に示す補助記憶部３０３は、図４に示すように、動作モード記憶部３３１と移動局位置記憶部３３２とを有する。動作モード記憶部３３１は、通信装置１Ａ、１Ｂが固定局として動作することを示す固定局モード情報と移動局として動作することを示す移動局モード情報とを、通信装置１Ａ、１Ｂを識別する通信装置識別情報に対応づけて記憶する。移動局位置記憶部３３２は、移動局として機能する通信装置１Ｂから受信した通信装置１Ａの位置を示す移動局位置情報を記憶する。

受付部３１１は、ユーザが入力部３０５に対して行った操作の操作内容を受け付け、受け付けた操作内容を示す操作情報を動作モード設定部３１２、表示制御部３１３および動作モード送信部３１４へ出力する。ここで、ユーザは、通信装置１Ａ、１Ｂを固定局として機能させる場合、通信装置１Ａ、１Ｂを設置する場所の大まかな位置を示す位置概要情報を入力部３０５を介して入力する。動作モード設定部３１２は、受付部３１１から通信装置１Ａ、１Ｂの動作モードを設定するための操作を示す操作情報が入力されると、操作情報に基づいて、通信装置１Ａ、１Ｂの動作モード情報、即ち、固定局モード情報または移動局モード情報を生成して、通信装置１Ａ、１Ｂの通信装置識別情報に対応づけて動作モード記憶部３３１に記憶させる。ここで、動作モード設定部３１２は、操作情報が通信装置１Ａ、１Ｂの動作モード情報が通信装置１Ａ、１Ｂを固定局として機能させることを示す場合、ユーザが入力部３０５を介して入力した位置概要情報を含む固定局モード情報を動作モード記憶部３３１に記憶させる。

動作モード送信部３１４は、動作モード記憶部３３１が記憶する動作モード情報、即ち、固定局モード情報または移動局モード情報に送信先の通信装置１Ａ、１Ｂの通信装置識別情報を付加して通信装置１Ａ、１Ｂへ送信する。移動局位置取得部３１５は、移動局として機能する通信装置１Ｂから移動局位置情報を受信すると、受信した移動局位置情報を移動局位置記憶部３３２に記憶させる。表示制御部３１３は、移動局位置記憶部３３２が記憶する移動局位置情報を表示部３０４に表示させる。また、表示制御部３１３は、例えば操作釦画像等を含む操作画面画像を表示部３０４に表示させている場合、操作釦画像等の操作画面上における相対位置を示す情報を受付部３１１へ出力する。

通信装置１Ａ、１Ｂは、いずれも、図３に示すように、ＣＰＵ１０１と主記憶部１０２と補助記憶部１０３とＧＮＳＳ受信部１０４と広域通信部１０５と短距離無線通信部１０７とＵＳＢインタフェース１０６と各部を接続するバス１０９とを備える。主記憶部１０２は、揮発性メモリから構成され、補助記憶部１０３は、磁気ディスク、半導体メモリ等の不揮発性メモリから構成され、通信装置１Ａ、１Ｂの各種機能を実現するためのプログラムを記憶する。広域通信部１０５は、モデムとゲートウェイとを有し、インターネットのような広域ネットワークＮＷを介して電子基準局管理サーバ１００または他の通信装置１Ａ、１Ｂと通信する。ここで、広域通信部１０５は、他の通信装置１Ａ、１Ｂとの間で前述のＮｔｒｉｐ形式のフォーマットで情報の送受信を実行する。ＧＮＳＳ受信部１０４は、測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から到来するＧＮＳＳ電波を受信し、受信したＧＮＳＳ電波に基づいて位相情報、時刻情報等を含むＧＮＳＳ情報を生成してＣＰＵ１０１へ出力する。ＵＳＢインタフェース１０６は、ＵＳＢメモリまたはＵＳＢコネクタが接続される。ＵＳＢインタフェース１０６にＵＳＢメモリが接続された場合、補助記憶部１０３が記憶する情報をＵＳＢメモリへ転送することが可能となる。

通信装置１Ａ、１Ｂでは、ＣＰＵ１０１が、補助記憶部１０３が記憶するプログラムを主記憶部１０２に読み込んで実行することにより、図５に示すように、動作モード取得部１１１、固定局情報取得部１１２、基線解析部１１３、ＧＮＳＳ情報取得部１１４、移動局位置算出部１１５、移動局位置情報送信部１１６、仮想基準点情報取得部１１７、固定局位置算出部１１８、固定局情報生成部１１９および固定局情報送信部１２０として機能する。また、補助記憶部１０３は、動作モード記憶部１３１と、移動局位置記憶部１３２と、固定局位置記憶部１３３と、を有する。動作モード記憶部１３１は、端末装置３から受信した固定局モード情報または移動局モード情報を記憶する。

固定局位置記憶部１３３は、通信装置１Ａ、１Ｂが固定局として機能する場合における通信装置１Ａ、１Ｂの位置情報を記憶する。移動局位置記憶部１３２は、通信装置１Ａ、１Ｂが移動局として機能する場合における通信装置１Ａ、１Ｂの位置情報を記憶する。

動作モード取得部１１１は、端末装置３から送信される動作モード情報を受信すると、受信した動作モード情報に付加された通信装置識別情報を抽出する。そして、動作モード取得部１１１は、抽出した通信装置識別情報が自装置に割り当てられた通信装置識別情報と一致する場合、その動作モード情報、即ち、固定局モード情報または移動局モード情報を動作モード記憶部１３１に記憶させる。固定局情報取得部１１２は、動作モード記憶部１３１が移動局モード情報を記憶する場合、固定局として機能する通信装置１Ａから通信装置１Ａで受信されたＧＮＳＳ電波に基づいて生成されたＧＮＳＳ情報と通信装置１Ａの位置情報とを含む固定局情報を取得する。そして、固定局情報取得部１１２は、取得した固定局情報を基線解析部１１３に通知する。また、動作モード取得部１１１は、端末装置３から固定局モード終了指令情報または移動局モード終了指令情報を受信すると、動作モード記憶部１３１が記憶する動作モード情報をクリアして固定局モードまたは移動局モードでの動作を終了する。

仮想基準点情報取得部１１７は、動作モード記憶部１３１が固定局モード情報を記憶する場合、電子基準局管理サーバ１００から、自装置の近傍に位置する仮想基準点についての前述の仮想基準点情報を取得する。ここで、仮想基準点情報取得部１１７は、固定局モード情報に含まれる位置概要情報を含む仮想基準点情報要求情報を電子基準局管理サーバ１００へ送信することにより、電子基準局管理サーバ１００から仮想基準点情報を取得する。仮想基準点情報取得部１１７は、取得した仮想基準点情報を基線解析部１１３に通知する。

ＧＮＳＳ情報取得部１１４は、ＧＮＳＳ受信部１０４から出力される自装置のＧＮＳＳ情報を取得する。ＧＮＳＳ情報取得部１１４は、取得したＧＮＳＳ情報を基線解析部１１３に通知する。

基線解析部１１３は、自装置が移動局として機能する場合、固定局情報取得部１１２から通知される固定局情報と、ＧＮＳＳ情報取得部１１４から通知されるＧＮＳＳ情報と、に基づいて、測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４それぞれと移動局として機能する通信装置１Ｂとの間の距離を算出する。次に、基線解析部１１３は、算出した距離から、固定局として機能する通信装置１Ａと移動局として機能する通信装置１Ｂとの間の基線ベクトルを算出する。そして、基線解析部１１３は、算出した基線ベクトルを示す第１基線ベクトル情報と固定局情報に含まれる固定局として機能する通信装置１Ａの位置情報とを移動局位置算出部１１５に通知する。

一方、基線解析部１１３は、自装置が固定局として機能する場合、仮想基準点情報取得部１１７から通知される仮想基準点情報と、ＧＮＳＳ情報取得部１１４から通知されるＧＮＳＳ情報と、に基づいて、測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４それぞれと自装置との間の距離を算出する。次に、基線解析部１１３は、算出した距離から、固定局として機能する通信装置１Ａと仮想基準点との間の基線ベクトルを算出する。ここで、基線解析部１１３は、固定局として機能する通信装置１Ａと仮想基準点との間の基線ベクトルの算出処理を１０回以上繰り返し実行する。そして、基線解析部１１３は、基線ベクトル算出処理を繰り返して得られる複数の基線ベクトルそれぞれを示す複数の第２基線ベクトル情報と、複数の第２基線ベクトル情報それぞれに対応する仮想基準点情報に含まれる仮想基準点の位置情報と、を固定局位置算出部１１８に通知する。

移動局位置算出部１１５は、基線解析部１１３から通知される、第１基線ベクトル情報と固定局として機能する通信装置１Ａの位置情報とに基づいて、移動局として機能する通信装置１Ｂの位置、即ち、通信装置１Ｂの緯度、経度および楕円体高を算出する。そして、移動局位置算出部１１５は、算出した位置、即ち、通信装置１Ｂの緯度、経度および楕円体高を示す移動局位置情報を移動局位置記憶部１３２に記憶させる。移動局位置情報送信部１１６は、移動局位置記憶部１３２が記憶する移動局位置情報を端末装置３へ送信する。

固定局位置算出部１１８は、基線解析部１１３から通知される、複数の第２基線ベクトル情報と仮想基準点の位置情報との組み合わせに基づいて、固定局として機能する通信装置１Ａの位置を算出する。具体的には、固定局位置算出部１１８は、複数の第２基線ベクトル情報それぞれと仮想基準点の位置情報とに基づいて、複数の通信装置１Ａの位置を算出する。そして、固定局位置算出部１１８は、複数の通信装置１Ａの位置の重心位置を通信装置１Ａの固定位置として決定する。また、固定局位置算出部１１８は、算出した固定位置を示す固定局位置情報を固定局位置記憶部１３３に記憶させる。

固定局情報生成部１１９は、固定局情報送信部１２０から固定局情報要求情報が通知されると、固定局位置記憶部１３３が記憶する固定局位置情報と、ＧＮＳＳ情報取得部１１４が取得したＧＮＳＳ情報と、を含む固定局情報を生成する。そして、固定局情報生成部１１９は、生成した固定局情報を固定局情報送信部１２０へ出力する。固定局情報送信部１２０は、移動局として機能する通信装置１Ｂから固定局情報要求情報を受信すると、受信した固定局情報要求情報を固定局情報生成部１１９へ通知する。また、固定局情報送信部１２０は、固定局情報生成部１１９から固定局情報が入力されると、入力された固定局情報を通信装置１Ｂへ送信する。

次に、本実施の形態に係る測位の動作について図６および図７を参照しながら説明する。ここでは、通信装置１Ａが固定局として機能し、通信装置１Ｂが移動局として機能する場合について説明する。まず、ユーザが端末装置３の入力部３０５に対して通信装置１Ａを固定局として機能させるための固定局モード設定操作を行ったとする。この場合、端末装置３は、固定局モード情報を生成して通信装置１Ａの通信装置識別情報に対応づけて動作モード記憶部３３１に記憶させる（ステップＳ１）。次に、固定局モード情報が、端末装置３から、対応づけられた通信装置識別情報が示す通信装置１Ａへ送信される（ステップＳ２）。一方、通信装置１Ａは、固定局モード情報を受信すると、受信した固定局モード情報を動作モード記憶部１３１に記憶させる（ステップＳ３）。

また、ユーザが端末装置３の入力部３０５に対して通信装置１Ｂを移動局として機能させるための移動局モード設定操作を行ったとする。この場合、端末装置３は、移動局モード情報を生成して通信装置１Ｂの通信装置識別情報に対応づけて動作モード記憶部３３１に記憶させる（ステップＳ４）。続いて、移動局モード情報が、端末装置３から、対応づけられた通信装置識別情報が示す通信装置１Ｂへ送信される（ステップＳ５）。一方、通信装置１Ｂは、移動局モード情報を受信すると、受信した移動局モード情報を動作モード記憶部１３１に記憶させる（ステップＳ６）。

その後、電子基準局管理サーバ１００に対して仮想基準点情報の送信を要求する仮想基準点情報要求情報が、固定局として機能する通信装置１Ａから電子基準局管理サーバ１００へ送信される（ステップＳ７）。一方、電子基準局管理サーバ１００は、通信装置１Ａから仮想基準点情報要求情報を受信すると、通信装置１Ａの周囲の電子基準局２００のＧＮＳＳ情報および位置情報に基づいて、仮想基準点情報を生成する（ステップＳ８）。次に、生成された仮想基準点情報が、電子基準局管理サーバ１００から通信装置１Ａへ送信される（ステップＳ９）。一方、通信装置１Ａは、仮想基準点情報を受信すると、通信装置１Ａが受信するＧＮＳＳ電波から生成されるＧＮＳＳ情報を取得する（ステップＳ１０）。続いて、通信装置１Ａは、受信した仮想基準点情報とＧＮＳＳ情報とに基づいて、基線解析を実行する（ステップＳ１１）。これにより、通信装置１Ａと仮想基準点との間の基線ベクトルが算出される。その後、ステップＳ１０およびＳ１１の一連の処理が繰り返し実行される。

次に、図７に示すように、通信装置１Ａが、ステップＳ１０からＳ１２までの一連の処理を予め設定された回数繰り返すことにより予め設定された数だけ基線ベクトルを算出したと判定したとする（ステップＳ１２）。この場合、通信装置１Ａは、算出された予め設定された数の第２基線ベクトル情報と、対応する仮想基準点の位置情報と、の組み合わせに基づいて、固定局として機能する通信装置１Ａの位置を予め設定された数だけ算出する（ステップＳ１３）。そして、通信装置１Ａは、算出した複数の位置の重心位置を、固定局として機能する通信装置１Ａの固定局位置情報として算出し、算出した固定局位置情報を固定局位置記憶部１３３に記憶させる（ステップＳ１４）。続いて、通信装置１Ａが固定局として機能する準備が完了したことを通知する準備完了通知情報が、通信装置１Ａから移動局として機能する通信装置１Ｂへ送信される（ステップＳ１５）。

その後、ユーザが端末装置３の入力部３０５に対して移動局として機能する通信装置１Ｂの位置情報の送信を要求するための移動局位置情報要求操作を行ったとする。この場合、移動局位置情報要求情報が、端末装置３から通信装置１Ｂへ送信される（ステップＳ１６）。一方、通信装置１Ｂが、移動局位置情報要求情報を受信すると、通信装置１Ａに対して前述の固定局情報の送信を要求する固定局情報要求情報が、通信装置１Ｂから通信装置１Ａへ送信される（ステップＳ１７）。一方、通信装置１Ａは、固定局情報要求情報を受信すると、固定局情報を生成する（ステップＳ１８）。次に、生成された固定局情報が、通信装置１Ａから通信装置１Ｂへ送信される（ステップＳ１９）。

一方、通信装置１Ｂは、固定局情報を受信すると、通信装置１Ｂが受信するＧＮＳＳ電波から生成されるＧＮＳＳ情報を取得する（ステップＳ２０）。続いて、通信装置１Ｂは、受信した固定局情報とＧＮＳＳ情報とに基づいて、基線解析を実行する（ステップＳ２１）。これにより、通信装置１Ｂと固定局として機能する通信装置１Ａとの間の基線ベクトルが算出される。その後、通信装置１Ｂは、算出された基線ベクトルを示す第１基線ベクトル情報と、固定局情報に含まれる通信装置１Ａの位置情報と、に基づいて、通信装置１Ｂの位置を算出し、算出した位置を示す移動局位置情報を移動局位置記憶部１３２に記憶させる（ステップＳ２２）。次に、移動局位置記憶部１３２が記憶する移動局位置情報が、通信装置１Ｂから端末装置３へ送信される（ステップＳ２３）。一方、端末装置３は、移動局位置情報を受信すると、受信した移動局位置情報が示す通信装置１Ｂの位置情報を表示部３０４に表示させる（ステップＳ２４）。

次に、本実施の形態に係る通信装置１Ａ、１Ｂが実行する測位制御処理について図８および図９を参照しながら説明する。この測位制御処理は、通信装置１Ａ、１Ｂへ電源が投入されたことを契機として開始される。まず、動作モード取得部１１１は、端末装置３から固定局モード情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。動作モード取得部１１１は、固定局モード情報を受信したと判定すると（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、受信した固定局モード情報を動作モード記憶部１３１に記憶させる。そして、仮想基準点情報取得部１１７は、動作モード記憶部１３１が記憶する固定局モード情報を参照して、固定局モード情報に含まれる通信装置１Ａ、１Ｂの位置概要情報を抽出し、抽出した位置概要情報を含む仮想基準点情報要求情報を生成して電子基準局管理サーバ１００へ送信する（ステップＳ１０２）。このとき、電子基準局管理サーバ１００は、仮想基準点情報要求情報を受信すると、仮想基準点情報を生成して通信装置１Ａ、１Ｂへ送信する。そして、仮想基準点情報取得部１１７は、電子基準局管理サーバ１００から送信される仮想基準点情報を取得する（ステップＳ１０３）。

次に、ＧＮＳＳ情報取得部１１４は、通信装置１Ａ、１Ｂが受信するＧＮＳＳ電波から生成されるＧＮＳＳ情報を取得する（ステップＳ１０４）。続いて、基線解析部１１３は、受信した仮想基準点情報と取得したＧＮＳＳ情報とに基づいて、基線解析を実行する（ステップＳ１０５）。その後、基線解析部１１３は、複数回基線解析を実行することにより、予め設定された数の基線ベクトルを算出したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ここで、予め設定された数は、１０以上の数に設定される。

基線解析部１１３が、未だ予め設定された数の基線ベクトルが算出されていないと判定されると（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、再びステップＳ１０４の処理が実行される。一方、基線解析部１１３が、予め設定された数の基線ベクトルを算出したと判定したとする（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）。この場合、固定局位置算出部１１８は、算出された予め設定された数の基線ベクトルそれぞれを示す第２基線ベクトル情報と、第２基線ベクトル情報それぞれに対応する仮想基準点の位置情報と、の組み合わせに基づいて、通信装置１Ａ、１Ｂの位置を予め設定された数だけ算出する（ステップＳ１０７）。次に、固定局位置算出部１１８は、算出した複数の位置の重心位置を、通信装置１Ａ、１Ｂの固定局位置情報として算出し、算出した固定局位置情報を固定局位置記憶部１３３に記憶させる（ステップＳ１０８）。続いて、固定局情報送信部１２０は、通信装置１Ａ、１Ｂが固定局として機能する準備が完了したことを通知する準備完了通知情報を他の通信装置１Ａ、１Ｂへ送信する（ステップＳ１０９）。

その後、固定局情報送信部１２０は、他の通信装置１Ａ、１Ｂから固定局情報要求情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。固定局情報送信部１２０は、他の通信装置１Ａ、１Ｂから固定局情報要求情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。固定局情報送信部１２０は、固定局情報要求情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、後述するステップＳ１１２の処理が実行される。一方、固定局情報送信部１２０は、固定局情報要求情報を受信したと判定すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、受信した固定局情報要求情報を固定局情報生成部１１９へ通知する。そして、固定局情報生成部１１９が、固定局位置情報とＧＮＳＳ情報とを含む固定局情報を生成し、固定局情報送信部１２０が、生成された固定局情報を他の通信装置１Ａ、１Ｂへ送信する（ステップＳ１１１）。次に、動作モード取得部１１１は、端末装置３から固定局モード終了指令情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。動作モード取得部１１１が、端末装置３から固定局モード終了指令情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、再びステップＳ１１０の処理が実行される。動作モード取得部１１１が、端末装置３から固定局モード終了指令情報を受信したと判定すると（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。

また、ステップＳ１０１において、動作モード取得部１１１が、端末装置３から固定局モード情報を受信していないと判定したとする（ステップＳ１０１：Ｎｏ）。この場合、動作モード取得部１１１は、図９に示すように、端末装置３から移動局モード情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。動作モード取得部１１１が、移動局モード情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。一方、動作モード取得部１１１が、移動局モード情報を受信したと判定すると（ステップＳ１１３：Ｙｅｓ）、受信した移動局モード情報を動作モード記憶部１３１に記憶させる。そして、移動局位置情報送信部１１６は、他の通信装置１Ａ、１Ｂから既に準備完了通知情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。移動局位置情報送信部１１６は、未だ他の通信装置１Ａ、１Ｂから準備完了通知情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１１４：Ｎｏ）、後述するステップＳ１２２の処理が実行される。

一方、移動局位置情報送信部１１６は、他の通信装置１Ａ、１Ｂから準備完了通知情報を受信したと判定すると（ステップＳ１１４：Ｙｅｓ）、端末装置３から移動局位置情報要求情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１１５）。移動局位置情報送信部１１６は、端末装置３から移動局位置情報要求情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１１５：Ｎｏ）、後述するステップＳ１２２の処理が実行される。一方、移動局位置情報送信部１１６が、端末装置３から移動局位置情報要求情報を受信したと判定したとする（ステップＳ１１５：Ｙｅｓ）。この場合、固定局情報取得部１１２は、固定局情報要求情報を他の通信装置１Ａ、１Ｂへ送信することにより（ステップＳ１１６）、他の通信装置１Ａ、１Ｂから固定局情報を取得する（ステップＳ１１７）。

続いて、ＧＮＳＳ情報取得部１１４は、ＧＮＳＳ受信部１０４からＧＮＳＳ情報を取得する（ステップＳ１１８）。その後、基線解析部１１３は、取得した固定局情報とＧＮＳＳ情報とに基づいて、基線解析を実行する（ステップＳ１１９）。次に、移動局位置算出部１１５は、基線解析により算出された基線ベクトルを示す第１基線ベクトル情報と、固定局情報に含まれる通信装置１Ａ、１Ｂの位置情報と、に基づいて、通信装置１Ａ、１Ｂの位置を算出し、算出した位置を示す移動局位置情報を移動局位置記憶部１３２に記憶させる（ステップＳ１２０）。続いて、移動局位置情報送信部１１６は、移動局位置記憶部１３２が記憶する移動局位置情報を端末装置３へ送信する（ステップＳ１２１）。次に、動作モード取得部１１１は、端末装置３から移動局モード終了指令情報を受信したか否かを判定する（ステップＳ１２１）。動作モード取得部１１１が、端末装置３から移動局モード終了指令情報を受信していないと判定すると（ステップＳ１２１：Ｎｏ）、再びステップＳ１１４の処理が実行される。動作モード取得部１１１が、端末装置３から移動局モード終了指令情報を受信したと判定すると（ステップＳ１２１：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。

以上説明したように、本実施の形態に係る測位システムによれば、固定局として機能する通信装置１Ａが、仮想基準点情報と固定局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて通信装置１Ａの位置を複数回算出する。そして、通信装置１Ａは、複数回算出して得られる複数の通信装置１Ａの位置に基づいて、通信装置１Ａの位置を決定する。また、移動局として機能する通信装置１Ｂが、固定局情報を取得し、取得した固定局情報と移動局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて通信装置１Ｂの位置を算出する。即ち、通信装置１Ａが、ＶＲＳ方式のリアルタイムＲＴＫ観測法により複数回算出した通信装置１Ａの位置に基づいて通信装置１Ａの位置を決定してから、通信装置１Ｂが、決定された通信装置１Ａの位置を示す位置情報を含む固定局情報を用いてＲＴＫ観測法により通信装置１Ｂの位置を算出する。これにより、通信装置１Ｂが電子基準局から離れている場合でもＲＴＫ観測法により通信装置１Ｂの位置を測位することができるので、通信装置１Ｂの位置を精度良く算出することができる。

また、本実施の形態に係る通信装置１Ａは、ＶＲＳ方式のリアルタイムＲＴＫ観測法により算出された複数の通信装置１Ａの位置の重心位置を通信装置１Ａの固定局位置に決定する。ここで、通信装置１Ａは、仮想基準点情報と通信装置１Ａが測位衛星ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて通信装置１Ａの位置を１０回以上算出する。これにより、固定局として機能する通信装置１Ａの位置を精度良く決定することができるので、移動局として機能する通信装置１Ｂの位置を精度良く算出することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、通信装置１Ａ、１ＢがＵＳＢインタフェース１０６を備えない構成であってもよい。

実施の形態では、ユーザが端末装置３を介して通信装置１Ａ、１Ｂの動作モード情報を設定する例について説明したが、これに限らず、通信装置１Ａ、１Ｂに動作モード切替用のスイッチが搭載されているものであってもよい。

実施の形態において、通信装置１Ａ、１Ｂが、例えば図１０に示すような、日本国内における複数箇所それぞれにおけるジオイド高を示すジオイド高情報を、複数箇所それぞれの緯度情報と経度情報との組み合わせに対応づけて記憶するジオイド高情報記憶部２１３４を更に備えるものであってもよい。この場合、移動局位置算出部１１５は、ジオイド高情報記憶部２１３４が記憶するジオイド高情報を参照して、生成した移動局位置情報に含まれる緯度情報および経度情報に対応するジオイド高情報を特定する。ここで、移動局位置算出部１１５は、例えば、ジオイド高情報記憶部２１３４が記憶するジオイド高情報のうち、移動局位置情報に含まれる緯度情報および経度情報が示す位置に最も近い緯度、経度に対応するジオイド高情報を特定する。次に、移動局位置算出部１１５は、移動局位置情報に含まれる楕円体高情報が示す楕円体高から特定したジオイド高情報が示すジオイド高を差し引くことにより標高を算出する。そして、移動局位置算出部１１５は、算出した標高を示す標高情報を移動局位置情報に付加して移動局位置記憶部１３２に記憶させる。

本構成によれば、前述のジオイド高情報記憶部２１３４を備えることにより、日本国内における標高情報を迅速且つ高精度に出力することができる。また、通信装置１Ａ、１Ｂの適用範囲を日本国内のみとすることにより、ジオイド高記憶部２１３４が記憶するジオイド高情報の大きさを低減することができ且つ通信装置１Ａ、１Ｂにおける処理負担を軽減することができるので、通信装置１Ａ、１Ｂに高い処理性能を求める必要が無くなるという利点がある。

また、本発明に係る通信装置１Ａ、１Ｂの各種機能は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、ネットワークに接続されているコンピュータに、上記動作を実行するためのプログラムを、コンピュータシステムが読み取り可能な非一時的な記録媒体（ＣＤ－ＲＯＭ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）等）に格納して配布し、当該プログラムをコンピュータシステムにインストールすることにより、上述の処理を実行する通信装置１Ａ、１Ｂを構成してもよい。

また、コンピュータにプログラムを提供する方法は任意である。例えば、プログラムは、通信回線の掲示版（ＢＢＳ（ＢｕｌｌｅｔｉｎＢｏａｒｄＳｙｓｔｅｍ））にアップロードされ、通信回線を介してコンピュータに配信されてもよい。そして、コンピュータは、このプログラムを起動して、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）の制御の下、他のアプリケーションと同様に実行する。これにより、コンピュータは、上述の処理を実行する通信装置１Ａ、１Ｂとして機能する。

以上、本発明の各実施の形態および変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態及び変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

本発明は、ＧＮＳＳ衛星からのＧＮＳＳ電波を利用した測量への適用に好適である。

１Ａ、１Ｂ：通信装置、２：無人航空機、３：端末装置、１００：電子基準局管理サーバ、１０１，３０１：ＣＰＵ、１０２，３０２：主記憶部、１０３，３０３：補助記憶部、１０４：ＧＰＳ受信部、１０５：広域通信部、１０６：ＵＳＢインタフェース、１０７，３０７：短距離通信部、１１１：動作モード取得部、１１２：固定局情報取得部、１１３：基線解析部、１１４：ＧＮＳＳ電波情報取得部、１１５：移動局位置算出部、１１６：移動局位置情報送信部、１１７：固定局位置算出部、１１８：固定局情報生成部、１１９：固定局情報送信部、１３１：動作モード記憶部、１３２：移動局位置記憶部、１３３：固定局位置記憶部、３０４：表示部、３０５：入力部、ＳＡ１、ＳＡ２、ＳＡ３、ＳＡ４：測位衛星

Claims

３つ以上の電子基準局の実際の位置と前記電子基準局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とから算出される自装置から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の位置情報および前記仮想基準点に到来するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む仮想基準点情報を取得し、取得した仮想基準点情報と自装置が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を複数回算出し、複数回算出して得られる複数の自装置の位置に基づいて、自装置の位置を決定する固定局と、
前記固定局の位置情報および前記固定局が受信するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む固定局情報を取得し、取得した前記固定局情報と自装置が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を算出する移動局と、を備える、
測位システム。
前記固定局は、前記複数の自装置の位置の重心位置を自装置の位置に決定する、
請求項１に記載の測位システム。
前記固定局は、前記仮想基準点情報と自装置が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて自装置の位置を１０回以上算出する、
請求項１または２に記載の測位システム。
測位衛星から到来するＧＮＳＳ電波に基づいて生成されるＧＮＳＳ情報を取得するＧＮＳＳ情報取得部と、
３つ以上の電子基準局の実際の位置と前記電子基準局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とから算出される自装置から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の位置情報および前記仮想基準点に到来するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む仮想基準点情報を取得する仮想基準点情報取得部と、
固定局として機能する他の通信装置から前記他の通信装置の位置情報および前記他の通信装置が受信するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む固定局情報を取得する固定局情報取得部と、
前記仮想基準点情報または前記固定局情報と前記ＧＮＳＳ電波とを用いて基線解析を実行することにより前記仮想基準点情報または前記固定局情報と自装置との間の基線ベクトルを算出する基線解析部と、
前記仮想基準点の位置情報と、前記基線解析部が前記仮想基準点情報と前記ＧＮＳＳ電波とを用いて複数回算出して得られる複数の基線ベクトルと、から得られる複数の自装置の位置に基づいて、固定局として機能する場合の自装置の位置を決定する固定局位置算出部と、
前記固定局情報に含まれる他の通信装置の位置情報と、前記基線解析部が前記固定局情報と前記ＧＮＳＳ電波とを用いて算出した基線ベクトルと、から移動局として機能する場合の自装置の位置を算出する移動局位置算出部と、を備える、
通信装置。
日本国内における複数箇所それぞれにおけるジオイド高を示すジオイド高情報を、複数箇所それぞれの緯度情報と経度情報との組み合わせに対応づけて記憶するジオイド高情報記憶部を更に備え、
前記移動局位置算出部は、前記固定局情報に含まれる他の通信装置の位置情報と、前記基線解析部により前記固定局情報と前記ＧＮＳＳ電波とを用いて算出された基線ベクトルと、から、自装置の緯度、経度および楕円体高を算出した後、前記ジオイド高情報記憶部が記憶する緯度情報および経度情報と、算出した自装置の緯度および経度それぞれを示す緯度情報および経度情報と、から、自装置のジオイド高情報を特定し、算出した楕円体高から特定したジオイド高情報が示すジオイド高を差し引くことにより標高を算出する、
請求項４に記載の通信装置。
３つ以上の電子基準局の実際の位置と前記電子基準局が測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とから算出される、固定局から予め設定された距離範囲に設定された仮想基準点の位置情報および前記仮想基準点に到来するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む仮想基準点情報を取得するステップと、
取得した仮想基準点情報と前記固定局が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて前記固定局の位置を複数回算出するステップと、
複数回算出して得られる複数の前記固定局の位置に基づいて、前記固定局の位置を決定するステップと、
前記固定局の位置情報および前記固定局が受信するＧＮＳＳ電波に関する情報を含む固定局情報を取得するステップと、
取得した前記固定局情報と移動局が前記測位衛星から受信するＧＮＳＳ電波とを用いて前記移動局の位置を算出するステップと、を含む、
測位方法。