JP3170466U

JP3170466U - リアルタイムキネマティック航法衛星測位装置

Info

Publication number: JP3170466U
Application number: JP2011003892U
Authority: JP
Inventors: 哲功山口
Original assignee: 株式会社バイオスシステム
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2011-07-07
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2021-07-07

Abstract

【課題】簡単で安価な構成でありながら、手間をかけずに初期化することのできるリアルタイムキネマティック航法衛星側位装置を提供する。【解決手段】このリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１は、３次元位置が既知である初期化地点に置いて測位演算を始めるものであって、その移動局４が初期化地点に置かれたことを検知するリードスイッチ６４を備え、このリードスイッチ６４からの信号によりパソコン５２での演算の初期化を自動的に始めるように構成している。【選択図】図１

Description

本考案は、航法衛星を利用したリアルタイムキネマティック測位装置に関し、詳しくは３次元位置が既知である初期化地点に置いて測位演算を始めるリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置に係るものである。

従来、リアルタイムキネマティック航法衛星測位装置を用いた移動体測位システムにおいては、３次元位置が既知である基準点に設置された航法衛星受信アンテナ及び航法衛星受信装置からなる基準局と、測位を行う地点に設置された航法衛星受信アンテナ及び航法衛星受信装置からなる移動局と、複数の測位用航法衛星とから構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

ここでは、基準点に置かれた基準局と、この基準局から離れた地点に置かれた移動局とがそれぞれ４個以上の航法衛星から同時に搬送波データを受信する。このとき、衛星までの波数は不明であるので、図２に示すように、基準局が受信した搬送波データと、移動局が受信した搬送波データとの行路差のうちの波数の整数部分（整数バイアス）に搬送波データの観測で得た波数の少数部分を加えることによって、基準局と移動局との相対距離（一般に１波長より長い。）が断続的に算出される。この様に、移動局の座標は、行路差が１波長ずつ違ったいずれかの位置として把握され、基準局と移動局の座標が既知であれば、相対距離との差分と一致する位置として確定することができる。

しかしながら、上記従来の構成では、一周波受信機を用いたリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置において、座標が既知の点でなければ、初期化処理に長時間を要する。これは、初期化処理において、搬送波の波数の整数部分を決定する際に、多数の多重解の中から真の値を求める必要があるからである。そこで、例えば基準局と移動局とを交換する、いわゆるアンテナスワップ法などが初期化処理手法として採用されていたが、その手間が大変であった。

この点、二周波受信機を用いれば、移動中であっても、初期化処理が可能であるものの、この二周波受信機は、複雑な構成となり、非常に高価なものとなる。

本考案は、上記事情に鑑みたものであり、その目的とするところは、簡単で安価な構成でありながら、手間をかけずに初期化処理を行うことのできるリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置を提供することである。

本考案は、航法衛星からの搬送波データをそれぞれ受信可能な基準局と移動局とを備え、前記基準局で受信した搬送波データと、前記移動局を３次元位置が既知である初期化地点から移動させつつ該移動局で受信した搬送波データとに基づいて、前記移動局の現在位置をリアルタイムで演算する演算手段を備えたリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置であって、前記移動局は、該移動局が前記初期化地点にあることを検知する検知手段を備えるとともに、前記演算手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記演算を自動的に初期化する初期化手段を備えたことを特徴とするものである。

本考案によれば、前記移動局は、該移動局が前記初期化地点にあることを検知する検知手段を備えるとともに、前記演算手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記演算を自動的に初期化する初期化手段を備えたので、従来のアンテナスワップ法のように、初期化の都度、基準局と移動局とを交換する手間がかからなくなる。

また、二周波受信機を用いた場合のように、複雑な構成とはならない。したがって、本考案によれば、簡単で安価な構成でありながら、手間がかからずに初期化処置を確実に行うことができて便利である。

また、前記検知手段は、前記移動局が前記初期化地点に近接したこと検知する近接スイッチであることが好ましい。

この場合、前記検知手段は、前記移動局が前記初期化地点に近接したこと検知する近接スイッチであるので、より簡単で安価な構成となる。また、近接スイッチは、非接触式であるので、例えば圃場のように土埃がまいあがっているような耐環境性が必要な環境下においてもその動作を確保できる。

また、前記近接スイッチは、前記初期化地点に設置された磁石からの磁力の作用によりオンオフ動作を行うリードスイッチであることが好ましい。

この場合、前記近接スイッチは、前記初期化地点に設置された磁石からの磁力の作用によりオンオフ動作を行うリードスイッチであるので、さらに簡単で安価な構成となる。

また、二周波受信機を用いた場合のように、複雑な構成とはならない。したがって、本考案によれば、簡単で安価な構成でありながら、手間をかけずに初期化処理を確実に行うことができて便利である。

本考案の一実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置の全体構成を模式的に示す説明図である。リアルタイムキネマティック航法衛星測位装置の原理を示す説明図である。本実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置の動作を示すフローチャートである。

図１は本考案の一実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１の全体構成を模式的に示す説明図である。ここでは、農作業者がトラクター（図示せず。）で圃場に種蒔き作業を行う場合を例にとって説明する。

本実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１は、例えば図１に示すように、航法衛星２と、基準局３と、移動局４と、中央演算処理装置（初期化手段、演算手段に相当する。）５と、操作表示装置６とから構成されている。このうちの航法衛星は地上２万ｋｍの円軌道上にあり、基準局３と移動局４とは、地上の例えば圃場に配された支持台７上にあるが、移動局４のみが操作表示装置６を備えた前記トラクターに搭載されて移動可能となっているものとする。中央演算処理装置５は前記圃場から離れた場所にあるものとする。

基準局３は、航法衛星受信アンテナを備えた基準局受信機３１と、アンテナを備えた無線機３２と、電池３３と、マイコン３４と、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）及びＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）を備えたステータス表示部３５とから構成されている。基準局受信機３１は、航法衛星２からの搬送波データ（以下、航法衛星搬送波データということがある。）を航法衛星受信アンテナで受信して所定の処理を施した上、その搬送波データをマイコン３４で制御された無線機３２で中央演算処理装置５に送信するようになっている。ステータス表示部３５は、基準局３の現在状況を適宜のタイミングで表示するものである。なお、各部３１，３２，３４，３５への電力は、基準局３内に収納された小型の電池３３から供給されているものとする。

移動局４は、航法衛星受信アンテナを備えた移動局受信機４１と、アンテナを備えた無線機４２と、電池４３と、マイコン４４と、ＬＥＤ及びＬＣＤ備えたステータス表示部４５と、リードスイッチ（近接スイッチ、検知手段に相当する。）４６と、そのリードスイッチ４６の付属品である磁石４７とから構成されている。移動局受信機４１は、航法衛星２からの搬送波データを受信して所定の処理を施した上で、その搬送波データをリードスイッチ４６からの検出信号とともに、マイコン４４で制御された無線機３２で中央演算処理装置５に送信するようになっている。ステータス表示部４５は、移動局４の現在状況を適宜のタイミングで表示するものである。

ここで、リードスイッチ４６は支持台７上にあるときには、その支持台７上に埋め込まれた磁石４７の磁力により、オン信号を出力するようになっており、支持台７上にないときには、磁石４７から離間しており、オン信号を出力しないようになっている。なお、各部４１，４２，４４〜４６への電力は、移動局４内に収納された小型の電池４３から供給されているものとする。

中央演算処理装置５は、無線機５１と、パソコン５２とから構成されている。基準局受信機３１と移動局受信機４１とで受信した搬送波データとリードスイッチ４６からの検出信号とを用いて、パソコン５２で所定の測位演算を施すことにより移動局４の現在位置を演算し、その演算結果を無線機５１でトラクターに搭載した操作表示装置６に送信するようになっている。なお、各部５１，５２への電力は、図示しないパソコンバッテリから供給されるものとする。

このパソコン５２による、測位演算のロジックは、基本的には前記図２に示したように基準局受信機３１と移動局受信機４１とで受信した搬送波データを用いて行うものであるが、本考案では、さらにリードスイッチ４６からの検出信号をも用いて前記演算を自動的に初期化するように構成したものである（初期化手段に相当する）。

操作表示装置６は、無線機６１と、電池６２と、マイコン６３と、ＳＷ，ＬＥＤ及びＬＣＤを備えた操作表示部６４とから構成されている。無線機６１は、中央演算処理装置５から送信された演算結果を受信するようになっている。なお、各部６１，６３，６４への電力は、操作表示装置６内に収納された小型の電池６２から供給されているものとする。

図３は本実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１のパソコン動作を示すフローチャートである。以下、図３を用いて本装置１の動作を説明する。なお、最初は、移動局４を初期化地点としての支持台７上に置いているものとする。

まず、図３において、前記トラクターの操作表示装置６の電源スイッチ（ＳＷ）６４をオンとすると、基準局３と移動局４とを通じて航法衛星搬送波データを読み込む（ステップＳ１）。ついで、リードスイッチ４６がオンか否かを判断する（ステップＳ２）。最初は、移動局４は支持台７上にあるので、磁石４７からの磁力の作用を受けてリードスイッチ４６から出力された信号により、リードスイッチ４６がオンであると判断されるから（ステップＳ２でＹＥＳ）、航法衛星搬送波データで初期化位置が求まるように整数バイパスを設定する（ステップＳ３）。

ついで、整数バイアスが設定済みか否かを判断する（ステップＳ４）。このときは、整数バイアスが設定されているから（ステップＳ４でＹＥＳ）、航法衛星搬送データと整数バイアスとを使って現在位置を求める（ステップＳ５）。そして、前記トラクターの操作表示装置６のＬＣＤ６４上に現在位置を表示してから（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。

再度、航法衛星搬送波データを読む（ステップＳ１）。ついで、リードスイッチがオンか否かを判断する（ステップＳ２）。今度は、移動局４は支持台７上になく、リードスイッチ４６からは信号が出力されていないので、リードスイッチ４６はオンでないと判断されるから（ステップＳ２でＮＯ）、ステップＳ３をバイパスする。

ついで、整数バイアスが設定済みか否かを判断する（ステップＳ４）。このときは、整数バイアスが設定されているから（ステップＳ４でＹＥＳ）、航法衛星搬送データと整数バイアスとを使って現在位置を求める（ステップＳ５）。そして、現在位置を表示してから（ステップＳ６）、ステップＳ１に戻る。一方、障害などにより、整数バイアスが設定されていないと判断された場合には（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ５，Ｓ６をバイパスして、ステップＳ１に戻る。

そして、上記ステップを繰り返すことで、トラクターの現在位置が、操作表示装置６の表示画面（ＬＣＤ）に逐次に表示されるのであるが、操作表示装置６の電源スイッチ（ＳＷ）６４をオフにすると、作業を終了する。

以上説明したように、本実施形態に係るリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１によれば、移動局４は、該移動局４が初期化地点にあることを検知するリードスイッチ４６を備えるとともに、中央演算処理装置５は、リードスイッチ４６からの検知信号に基づいて測位演算を自動的に初期化する初期化手段を備えたので、従来のアンテナスワップ法のように、初期化の都度、基準局と移動局とを交換する手間がかからなくなる。

また、二周波受信機を用いた場合のように、複雑な構成とはならない。したがって、本リアルタイムキネマティック航法衛星測位装置１によれば、簡単で安価な構成でありながら、手間をかけずに初期化処理を確実に行うことができて便利である。

なお、上記実施形態では、検知手段として、非接触式の近接スイッチの一種であるリードスイッチ４６を使用しているが、その他の非接触式の検知手段であってもよいし、場合によっては、マイクロスイッチ等の接触式の検知手段であってもよい。

また、上記実施形態では、農業用トラクターに初期化処理後に移動局４を搭載して、該移動局４を移動させているが、その移動局４を例えば人手で移動するようにしてもよい。

１リアルタイムキネマティック航法衛星測位装置
２航法衛星
３基準局
３１基準局受信機
３２無線機
３３電池
３４マイコン
３５ステータス表示部
４移動局
４１移動局受信機
４２無線機
４３電池
４４マイコン
４５ステータス表示部
４６リードスイッチ（近接スイッチ、検知手段に相当する。）
４７磁石
５中央演算処理装置
５１無線機
５２パソコン（初期化手段、演算手段に相当する。）
６操作表示装置
６１無線機
６２電池
６３マイコン
６４操作表示部
７支持台

特開２００５−３３１３５８号公報特開平９−１９６６７０号公報

Claims

航法衛星からの搬送波データをそれぞれ受信可能な基準局と移動局とを備え、該基準局で受信した搬送波データと、前記移動局を３次元位置が既知である初期化地点から移動させつつ該移動局で受信した搬送波データとに基づいて、前記移動局の現在位置をリアルタイムで演算する演算手段を備えたリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置であって、
前記移動局は、該移動局が前記初期化地点にあることを検知する検知手段を備えるとともに、前記演算手段は、前記検知手段からの検知信号に基づいて前記演算を自動的に初期化する初期化手段を備えたことを特徴とするリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置。
前記検知手段は、前記移動局が前記初期化地点に近接したこと検知する近接スイッチであることを特徴とする請求項１記載のリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置。
前記近接スイッチは、前記初期化地点に設置された磁石からの磁力の作用によりオンオフ動作を行うリードスイッチであることを特徴とする請求項２記載のリアルタイムキネマティック航法衛星測位装置。