JP3273823B2 - 測量用gps受信機 - Google Patents

測量用gps受信機

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JP3273823B2
JP3273823B2 JP06166593A JP6166593A JP3273823B2 JP 3273823 B2 JP3273823 B2 JP 3273823B2 JP 06166593 A JP06166593 A JP 06166593A JP 6166593 A JP6166593 A JP 6166593A JP 3273823 B2 JP3273823 B2 JP 3273823B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、スタティック測量や
キネマティック測量に用いられるGPS受信機に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】GPSシステムを利用する測量が知られ
ており、この種の測量では、複数(4個以上)の衛星か
ら発信される電波を同一時刻に複数のGPS受信機で受
信して、GPS受信機間で受信された電波の位相差を演
算処理することにより、地球上の地点間の距離や方位を
測定する。このようなGPSシステムを利用する測量で
は、既知点と未知点との2地点にそれぞれGPS受信機
を設置し、同一時刻に2つの受信機で衛星から電波を受
信するスタティック測量と、一方のGPS受信機を既知
点に固定設置し、他方のGPS受信機を順次測定地点に
移動させて測定を行うキネマティック測量と呼ばれる方
法が知られている。
【0003】ところで、このような測量に使用されるG
PS受信機は、一般的に、衛星から発信された電波を受
信するGPSアンテナと、このGPSアンテナで受信さ
れた電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部
と、前記衛星の数に対応したチャンネル数を有し、前記
チャンネル毎に前記アナログ信号処理部の出力信号から
電波の搬送波位相をディジタル化した位相データを生成
するデジタル信号処理部と、このデジタル信号処理部の
各チャンネルに前記衛星を指定するとともに、前記デジ
タル信号処理部から送出される位相データを所定時間間
隔毎に抽出してエポック位相データとして記憶手段に記
憶させる制御部とを有し、デジタル信号処理部は、4チ
ャンネル以上が準備されている。
【0004】しかしながら、このような従来のGPS受
信機には、以下に説明する技術的課題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した従
来のGPS受信機では、全く同じ構成の信号処理部や制
御部を有する少なくとも2個の受信機を必要とし、特
に、デジタル信号を取り扱うデジタル信号処理部や制御
部は、比較的高価であり、測量用受信機の高価格化の大
きな原因となっていた。また、少なくとも2個の受信機
で受信するため、それぞれの受信機のデジタル信号処理
部で衛星から受信した電波から位相データを生成するの
で、位相データのサンプリング周期がずれるという問題
もあった。
【0006】さらに、特に、キネマティック測量におい
ては、一方の受信機を測定者が背負い、複数の測定地点
を移動しなければならないので、GPS受信機の軽量化
も要請されていたが、例えば、使用する電子部品の小型
化などでは、十分にこの要請に応えることができなかっ
た。本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、位相データのサン
プリング周期を完全に一致させることで測量の精度を向
上させ、しかも、軽量化と低価格化とを同時に達成する
ことができる測量用GPS受信機を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、複数の衛星から発信された電波を受信す
る少なくとも2個のGPS受信機を用い、前記GPS受
信機を異なった地点に設置して、前記GPS受信機で同
時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記地
点間の距離や方向を測定する測量用GPS受信機におい
て、前記GPS受信機のいずれか一方は、前記衛星から
発信された電波を受信するGPSアンテナと、このGP
Sアンテナで受信された電波を、前記衛星から発信され
た電波よりも低い搬送周波数に変換するアナログ信号処
理部と、このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送
信アンテナから無線信号を送出する無線信号送出部とを
有し、前記GPS受信機の他方は、前記無線信号を受信
する受信アンテナを備えた無線信号受信部と、前記衛星
から発信された電波を受信するGPSアンテナと、この
GPSアンテナで受信された電波を周波数変換して増幅
するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と前記
アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波位相
デジタル化した位相データを生成するデジタル信号処
理部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相デ
ータを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データと
して記憶手段に記憶させる制御部とを有し、前記デジタ
ル信号処理部は、前記無線信号受信部と前記アナログ信
号処理部に対応した前記位相データがそれぞれ割り当て
られる複数のチャンネルを有し、2個の前記受信機で受
信された電波から1つの前記デジタル信号処理部で前記
位相データを生成することで、サンプリング周期の完全
一致化を図ることを特徴とする。
【0008】
【作用】上記構成の測量用GPS受信機によれば、一方
のGPS受信機に、GPSアンテナで受信された電波を
衛星から発信された電波よりも低い搬送周波数に変換す
るアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の出
力信号を受けて送信アンテナから無線信号を送出する無
線信号送出部とを設け、他方のGPS受信機に、前記無
線信号を受信する受信アンテナを備えた無線信号受信部
と、GPSアンテナで受信された電波を周波数変換して
増幅するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と
前記アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波
位相をディジタル化した位相データを生成するデジタル
信号処理部とを設けているので、2個のGPS受信機で
受信された電波から1つのデジタル信号処理部で位相デ
ータを生成することになり、サンプリング周期の完全一
致化が図れる。
【0009】また、一方の受信機は、従来のデジタル信
号処理部と制御部とを除去し、これらに代えてアンテナ
を備えた無線信号送出部を設けたものなので、軽量化お
よび低価格化が図れる。
【0010】
【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図1から図5は、本発明に
かかる測量用GPS受信機の一実施例を示している。同
図に示すGPS受信機は、地球上の未知点Aおよび既知
点Bにそれぞれ第1および第2GPS受信機10,12
を設置し、少なくとも4個の衛星S(S1 〜S4 )から
発信された電波を第1および第2GPS受信機10,1
2で受信し、受信した電波の位相差に基づいて地点A,
B間の距離Xを求めるスタティック測量に本発明を適用
した場合を例示している。
【0011】未知点Aに設置される第1GPS受信機1
0の詳細を図2,3に示している。同図に示す第1GP
S受信機10は、ポール14に支持された形態が採用さ
れ、電源スイッチ16が外表面に設けられた半球状のカ
バー18内に電源電池20と、マイクロストリップから
構成されたGPSアンテナ22と、増幅器などを構成す
る電子部品が搭載されたプリント基板24とが収納され
ている。なお、第1GPS受信機10の支持形態として
は、図示のものに限られることはなく、例えば、3脚の
脚頭上に載置する形態であってもよい。
【0012】また、ポール14の外周には、アンテナ保
持具26が装着され、このアンテナ保持具26には、棒
状の無線用送信アンテナ28が支持されている。この送
信アンテナ28は、カバー18の下面に取り付けられた
コネクタ30を介してケーブル32でプリント基板24
に接続されている。図3は、第1GPS受信機10の電
気的な構成を示すブロック図であり、第1GPS受信機
10は、GPSアンテナ22に接続され、このGPSア
ンテナ22で受信された衛星Sからの電波を、衛星Sか
ら発信された電波の搬送周波数f1、例えば、これがL
1 信号であれば1575.42MHzとなり、これより
も低い搬送周波数f2 、例えば、63MHzに変換する
アナログ信号処理部34と、このアナログ信号処理部3
4からの出力信号を受けて送信アンテナ28から無線信
号を送出する無線信号送出部36とを有している。
【0013】第1GPS受信機10のアナログ信号処理
部34は、GPSアンテナ22に接続された低雑音増幅
器34aと、この増幅器34aの出力側に接続された第
1バンドパスフィルタ34bと、局部発振器34cと、
バンドパスフィルタ34bの出力信号と局部発振器34
cの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数に変換す
る混合器34dと、混合器34dの出力側に接続された
第2バンドパスフィルタ34eとを有している。
【0014】また、無線信号送出部36は、アナログ信
号処理部34の第2バンドパスフィルタ34eの出力側
に接続された中間周波増幅器36aと、この中間周波増
幅器36aの出力側に接続された電力増幅器36bとを
有していて、電力増幅器36bの出力側に送信用アンテ
ナ28が接続されている。既知点Bに設置される第2G
PS受信機12の詳細を図4,5に示している。同図に
示す第2GPS受信機12は、三脚38に支持された半
球状のカバー40内に収納され、衛星Sから発信された
電波を受信するGPSアンテナ42を有している。ま
た、カバー40内には、GPSアンテナ42で受信され
た電波の搬送周波数を周波数変換して増幅するアナログ
信号処理部44を構成する電子部品が搭載されたプリン
ト基板46が収納されている。
【0015】アナログ信号処理部44は、カバー40に
取り付けられたコネクタ48とケーブル50を介して受
信機本体52に接続され、この受信機本体52内には、
無線信号受信部54,デジタル信号処理部56,制御部
58,メモリ60が収納され、その前面側には、操作部
や表示部が設けられるとともに、背面側には、無線信号
受信部54と電気的に接続された受信アンテナ62が取
り付けられている。
【0016】図5は、第2GPS受信機12の電気的な
構成を示すブロック図である。第2GPS受信機12の
アナログ信号処理部44は、GPSアンテナ42に接続
された低雑音増幅器44aと、この増幅器44aの出力
側に接続された第1バンドパスフィルタ44bと、局部
発振器44cと、バンドパスフィルタ44bの出力信号
と局部発振器44cの出力信号とを混合して、所定の搬
送周波数f3 に変換する混合器44dと、混合器44d
の出力側に接続された第2バンドパスフィルタ44e
と、第2バンドパスフィルタ44eの出力側に接続され
た中間周波増幅器44fとを有している。
【0017】また、無線信号受信部54は、受信アンテ
ナ62に接続された低雑音増幅器54aと、この増幅器
54aの出力側に接続された第1バンドパスフィルタ5
4bと、局部発振器54cと、バンドパスフィルタ54
bの出力信号と局部発振器54cの出力信号とを混合し
て、所定の搬送周波数f4 に変換する混合器54dと、
混合器54dの出力側に接続された第2バンドパスフィ
ルタ54eと、第2バンドパスフィルタ54eの出力側
に接続された中間周波増幅器54fとを有している。
【0018】デジタル信号処理部56は、無線信号受信
部54とアナログ信号処理部44との出力信号から電波
の搬送波位相をディジタル化した位相データを生成する
ものであって、具体的にはD.S.P(Digital Signal
Processor) から構成されていて、少なくとも8以上の
チャンネル数を有し、この実施例では、1〜4チャンネ
ルが第2GPS受信機12で直接衛星S1 〜S4 から受
信する電波、すなわち、アナログ信号処理部44から出
力される信号に割り当てられ、残りの5〜8チャンネル
が第1GPS受信機10で衛星S1 〜S4 から受信する
電波、すなわち、無線信号受信部54から出力される信
号に割り当てられる。
【0019】制御部58は、デジタル信号処理部56か
ら送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエ
ポック位相データとしてメモリ60に記憶させるもので
あって、具体的には、マイクロコンピュータから構成さ
れ、メモリ60は、内部メモリおよび外部メモリ、例え
ば、メモリカードのいずれでもよい。以上のように構成
されたGPS受信機では、第1GPS受信機10を未知
点Aに、また、第2GPS受信機12を既知点Bにそれ
ぞれ設置し、複数の衛星S1〜S4 から同時刻に電波を
受信し、その搬送波の位相差から地点A,B間の距離X
を求めることになる。この場合、第1GPS受信機10
のアナログ信号処理部34で周波数変換する搬送周波数
2 を、第2GPS受信機12のアナログ信号処理部4
4で周波数変換する搬送周波数f3 と一致させれば、第
2GPS受信機12の無線信号受信部54の構成中周波
数変換する部分が不要になり、より一層構成を簡略化す
ることができる。
【0020】さて、以上のように構成された測量用GP
S受信機では、第1GPS受信機10に、GPSアンテ
ナ22で受信された電波を衛星Sから発信された電波よ
りも低い周波数に変換するアナログ信号処理部34と、
このアナログ信号処理部34の出力信号を受けて送信ア
ンテナ28から無線信号を送出する無線信号送出部36
とを設け、他方の第2GPS受信機12に、前記無線信
号を受信する受信アンテナ62を備えた無線信号受信部
54と、GPSアンテナ42で受信された電波を周波数
変換して増幅するアナログ信号処理部44と、前記無線
信号受信部54と前記アナログ信号処理部44との出力
信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データ
を生成するデジタル信号処理部56とを設けているの
で、2個の受信機10,12で受信された電波から1つ
のデジタル信号処理部56で位相データを生成すること
になり、サンプリング周期の完全一致化が図れる。
【0021】また、第1GPS受信機は、従来のデジタ
ル信号処理部と制御部とを除去し、これらに代えてアン
テナを備えた無線信号送出部36を設けたものなので、
軽量化および低価格化が図れ、特に、一方のGPS受信
機を順次移動させながら測量を行うキネマティック測量
に適用する場合には、その効果が極めて有効に発揮され
る。
【0022】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる測量用GPS受信機によれば、位相デー
タのサンプリング周期が完全に一致させることで測量の
精度を向上させ、しかも、軽量化と低価格化とを同時に
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる測量用GPS受信機を用いたス
タティック測量の測定状態の概要を示す説明図である。
【図2】本発明にかかるGPS受信機の一方の受信機の
一例を示す外観説明図である。
【図3】図2に示したGPS受信機の機能ブロック図で
ある。
【図4】本発明にかかるGPS受信機の他方の受信機の
一例を示す外観説明図である。
【図5】図4に示したGPS受信機の機能ブロック図で
ある。
【符号の説明】
10,12 GPS受信機 22,42 GPSアンテナ 28 送信アンテナ 34 アナログ信号処理部 36 無線信号送出部 44 アナログ信号処理部 54 無線信号受信部 56 デジタル信号処理部 58 制御部 60 メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 G01C 15/00 H04B 7/14 - 7/195 H04B 7/22

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の衛星から発信された電波を受信す
    る少なくとも2個のGPS受信機を用い、前記GPS受
    信機を異なった地点に設置して、前記GPS受信機で同
    時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記地
    点間の距離や方向を測定する測量用GPS受信機におい
    て、 前記GPS受信機のいずれか一方は、前記衛星から発信
    された電波を受信するGPSアンテナと、 このGPSアンテナで受信された電波を、前記衛星から
    発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナロ
    グ信号処理部と、 このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送信アンテ
    ナから無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、 前記GPS受信機の他方は、前記無線信号を受信する受
    信アンテナを備えた無線信号受信部と、 前記衛星から発信された電波を受信するGPSアンテナ
    と、 このGPSアンテナで受信された電波を周波数変換して
    増幅するアナログ信号処理部と、 前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力
    信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データ
    を生成するデジタル信号処理部と、 前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所
    定時間間隔毎に抽出してエポック位相データとして記憶
    手段に記憶させる制御部とを有し、 前記デジタル信号処理部は、前記無線信号受信部と前記
    アナログ信号処理部に対応した前記位相データがそれぞ
    れ割り当てられる複数のチャンネルを有し、 2個の前記受信機で受信された電波から1つの前記デジ
    タル信号処理部で前記位相データを生成することで、サ
    ンプリング周期の完全一致化を図る ことを特徴とする測
    量用GPS受信機。
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