JP3642123B2

JP3642123B2 - Ｇｐｓ観測装置

Info

Publication number: JP3642123B2
Application number: JP28433296A
Authority: JP
Inventors: 宏司山本; 豊前田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2016-10-25
Also published as: JPH10132916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気象観測等に用いる無線呼び出し式のＧＰＳ観測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
海流観測用ブイや、気候観測用気球や、動物の生態観測用レコーダー等、遠隔地で用いて、指令所等より送信される位置観測の開始要求を受信した場合に、観測したい対象物の位置と、その観測した時間や周囲の温度等の状況をＩＣカード等に出力するＧＰＳ観測装置が用いられている。この装置の位置を求める方法としては、人工衛星の発信する電波を受信して移動体の位置を求める、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用した方法が検討されている。
【０００３】
このＧＰＳを利用したＧＰＳ観測装置が位置を求めるときに用いる、人工衛星が発信する電波に含まれる情報としては、その電波を発信する人工衛星の詳細な軌道を表すパラメーター情報であるエフェメリスデータ（詳細衛星軌道情報）と、人工衛星の近似軌道を表すパラメーター情報であるアルマナックデータ（近似衛星軌道情報）を人工衛星の数量分と、電波を発信した時刻情報等が発信されている。なお、上記エフェメリスデータは、詳細な軌道を表すパラメーター情報であるが、短時間（例えば４時間以内）の軌道にしか有効に適用できない情報であり、また、上記アルマナックデータは、近似軌道用のパラメーター情報のため、このアルマナックデータを用いて正確な軌道を求めようとすると、計算に余分な時間がかかる情報であるが、長時間（例えば１ヶ月や１年以内）の軌道に適用できる情報である。
【０００４】
そして位置を求めようとする場合には、上記アルマナックデータを受信した後、その受信したアルマナックデータを用いて各人工衛星の軌道を計算するとともに、その計算した各人工衛星の軌道と予め初期設定された概略観測位置から良好な観測精度が得られると推定される３〜４個の人工衛星の組み合わせを選択し、次いでその選択した人工衛星の発信するエフェメリスデータ及び時刻情報を受信して電波の到達遅れ時間から移動体の位置を求める方法（以下、測位方法ａと記す）により観測が行われている。
【０００５】
また、上記エフェメリスデータが有効な時間内に繰り返し観測する場合には、受信したデータを保存するためのメモリーを設けて受信したエフェメリスデータを保存しておき、再度観測する場合にはその保存されているエフェメリスデータを用いて同じ人工衛星からの電波を受信することにより、アルマナックデータを受信する時間及びアルマナックデータから各人工衛星の軌道を計算する時間等を省いて観測時間を短縮する方法（以下、測位方法ｂと記す）が検討されている。また、エフェメリスデータは有効ではないが、アルマナックデータが有効な時間内に繰り返し観測する場合には、同様にアルマナックデータを保存しておき、再度観測する場合にはその保存されているアルマナックデータを用いることにより、アルマナックデータを受信する時間を省いて観測時間を短縮する方法（以下、測位方法ｃと記す）が検討されている。これらの方法によって、例えば１回の観測時間が、測位方法ａの場合に２分かかったものを、測位方法ｂでは２０秒、測位方法ｃでは４５秒程度に短縮が可能となっている。
【０００６】
なお、このＧＰＳを利用したＧＰＳ観測装置は、一般に電池等を内蔵し、その電池の有効な時間範囲内で観測するものがほとんどである。そのため、ＧＰＳ観測装置はできるだけ多くのデータを得るために、できるだけ少ない電力で駆動するものが好ましいものである。
【０００７】
しかし、前回観測した位置から大きく離れた位置で観測するとき等の測位方法ｃの場合、障害物等により電波が届きにくい人工衛星が選択される場合がある。この場合はその人工衛星の電波を受信しようとして長時間人工衛星を追尾しようとするため観測時間が特に長くなり、場合によっては測位方法ａの場合よりも長くなって例えば１回の観測時間が１５分以上かかる場合があるという問題があった。このように観測時間が長い場合には、電源の消耗が早くなり、予定する観測回数より少ない回数しか観測できない場合があった。そのため、外部より送信される位置観測の開始要求に従って観測するＧＰＳ観測装置であって、電源の消耗が少ないＧＰＳ観測装置が求められている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、その目的とするところは、外部より送信される位置観測の開始要求に従って、人工衛星から発信される電波を受信して位置を求め、その位置等の状況を出力するＧＰＳ観測装置であって、電源の消耗が少ないＧＰＳ観測装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るＧＰＳ観測装置は、衛星軌道情報を保存可能な軌道記憶手段と、軌道記憶手段に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断して、保存されている場合には、その保存されている衛星軌道情報を用いて人工衛星から発信される電波を追尾して受信し、保存されていない場合には、人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信し、次いで、その受信した電波に含まれる新たな衛星軌道情報を軌道記憶手段に出力して軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報を更新する動作を行うＧＰＳ受信手段と、ＧＰＳ受信手段に電源を供給する電源供給手段と、外部より送信される位置観測の開始要求を受信する制御電波受信手段と、制御電波受信手段が位置観測の開始要求を受信した情報を入力して、電源供給手段からＧＰＳ受信手段に電源の供給を開始する制御を行うと共に、軌道記憶手段に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断し、保存されている場合には、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えた場合に、軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段からＧＰＳ受信手段に供給する電源を遮断する制御を行う制御手段と、ＧＰＳ受信手段が受信した電波を入力して、位置を求めると共に、その位置の情報を出力する出力手段と、を備え、
制御電波受信手段により外部から位置観測の開始要求を受信すると、
制御手段が、
電源供給手段にＧＰＳ受信手段へ電源を供給させるとともに、電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数開始し、さらに、衛星軌道情報が軌道記憶手段に記録されてあるか否かをＧＰＳ受信手段とともに判断し、
衛星軌道情報が軌道記憶手段に保存されていなければ、
ＧＰＳ受信手段が、人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信し、次いで、その受信した電波に含まれる新たな衛星軌道情報を軌道記憶手段に出力して軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報を更新し、出力手段が、ＧＰＳ受信手段が受信した電波をもとに位置を求め、その位置の情報を出力し、
衛星軌道情報が軌道記憶手段に保存されていれば、
制御手段が、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えない限り、ＧＰＳ受信手段が、軌道記憶手段に保存されている衛星軌道情報を用いて人工衛星から発信される電波を追尾して受信可能な状態にあり、この状態でＧＰＳ受信手段が受信すると、出力手段が、ＧＰＳ受信手段が受信した電波をもとに位置を求め、その位置の情報を出力し、
制御手段は、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間が所定の時間を越えた場合には、軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段からＧＰＳ受信手段に供給する電源を遮断し、少なくともＧＰＳ受信手段および電源供給手段とともに、制御電波受信手段による上記位置観測の開始要求の待機状態に、動作を戻し、
以上のように、
電源供給手段からＧＰＳ受信手段に供給する電源を制御可能に形成していることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項２に係るＧＰＳ観測装置は、請求項１に記載のＧＰＳ観測装置において、制御手段と電気的に接続した電波送信手段をも備え、制御手段が計数した経過時間が上記所定の時間を越えた場合に、電波送信手段より予め設定した情報を送信するよう形成していることを特徴とする。
【００１３】
本発明によると、電波が届きにくい人工衛星が選択された測位方法ｃ（保存されているアルマナックデータを用いることにより、アルマナックデータを受信する時間を省いて観測時間を短縮する方法）の場合には、所定の時間で追尾を中止し、余分に追尾するための電源を消費しなくなる。また、次回観測する場合には、軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報が消去されているため、測位方法ａ（アルマナックデータを受信した後、その受信したアルマナックデータを用いて各人工衛星の軌道を計算するとともに、その計算した各人工衛星の軌道と予め初期設定された概略観測位置から良好な観測精度が得られると推定される３〜４個の人工衛星の組み合わせを選択し、次いでその選択した人工衛星の発信する情報を受信する方法）で観測することとなり、電波が届きにくい人工衛星が選択されて余分に追尾することがなく、電源の消耗が少ない観測が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るＧＰＳ観測装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係るＧＰＳ観測装置の第一の実施の形態を説明するブロック図であり、図２は本発明に係るＧＰＳ観測装置の第二の実施の形態を説明するブロック図である。
【００１５】
本発明に係るＧＰＳ観測装置の第一の実施の形態は、図１に示すように、ＩＣメモリー等を有し衛星軌道情報を保存可能な軌道記憶手段１１と、平面アンテナ等により人工衛星から発信される電波を追尾して受信するＧＰＳ受信手段１２と、ＧＰＳ受信手段１２に電源を供給する電源供給手段１３と、アンテナ等により外部より送信される位置観測の開始要求を受信する制御電波受信手段１４と、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を制御する制御手段１５と、ＧＰＳ受信手段１２が受信した電波を入力して、位置を求めると共に、その位置の情報を出力する出力手段１６とを備える。
【００１６】
なお、軌道記憶手段１１に保存可能な衛星軌道情報は、一般にエフェメリスデータと呼ばれている人工衛星の詳細な軌道を表すパラメーター情報であるが、短時間（例えば４時間以内）の軌道にしか有効に適用できない情報と、一般にアルマナックデータと呼ばれている人工衛星の近似軌道を表すパラメーター情報であるが、長時間（例えば１ヶ月や１年以内）の軌道に適用できる情報が保存可能に形成されている。
【００１７】
そして、ＧＰＳ受信手段１２は、軌道記憶手段１１に衛星軌道情報（エフェメリスデータ及びアルマナックデータ）が保存されているか否かを判断して、保存されている場合には、その保存されている衛星軌道情報を用いて、上記測位方法ｂ（保存されているエフェメリスデータを用いて受信することにより、アルマナックデータを受信する時間及びアルマナックデータから各人工衛星の軌道を計算する時間等を省いて観測時間を短縮する方法）又は測位方法ｃ（保存されているアルマナックデータを用いることにより、アルマナックデータを受信する時間を省いて観測時間を短縮する方法）で人工衛星から発信される電波を追尾して受信し、保存されていない場合には、上記測位方法ａ（アルマナックデータを受信した後、その受信したアルマナックデータを用いて各人工衛星の軌道を計算するとともに、その計算した各人工衛星の軌道と予め初期設定された概略観測位置から良好な観測精度が得られると推定される３〜４個の人工衛星の組み合わせを選択し、次いでその選択した人工衛星の発信する情報を受信する方法）で人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信するようになっている。そして受信した後、その受信した電波に含まれる新たな衛星軌道情報を軌道記憶手段１１に出力して軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報を更新する動作を行うようになっている。
【００１８】
また、制御手段１５は、制御電波受信手段１４が位置観測の開始要求を受信した場合、リレー、電子スイッチ等をマイクロコンピューター等で制御することにより、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に電源の供給を開始する制御を行うようになっている。また、この制御手段１５は、軌道記憶手段１１に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断し、保存されている場合には、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に電源の供給を開始した時点からの経過時間を水晶発振子やカウンター等を用いて計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えた場合に、リレー、電子スイッチ等をマイクロコンピューター等で制御することにより、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断する制御を行うようになっている。
【００１９】
そのため、電波が届きにくい人工衛星が選択された測位方法ｃの場合には、所定の時間で追尾を中止し、余分に追尾するための電源を消費しなくなる。また、次回観測する場合には、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報が消去されているため、測位方法ａの方法で観測することとなり、電波が届きにくい人工衛星が選択されて余分に追尾することがなく、電源の消耗が少ない観測が可能となる。
【００２０】
なお、制御手段１５が制御を行う所定の時間は、電波が届きにくい人工衛星が選択された測位方法ｃの場合に追尾して受信するのにかかる時間未満であれば特に限定するものではないが、電波の届きが良好な人工衛星が選択された測位方法ｃの場合に追尾して受信するのにかかる時間から、測位方法ａの場合に追尾して受信するのにかかる時間の間の時間に設定すると、電波の届きが良好な人工衛星が選択された場合には測位方法ｂ又は測位方法ｃの方法により短い時間で観測することができると共に、電波の届きにくい人工衛星が選択された場合には余分に追尾することがなく、電源の消耗が特に少なくなり好ましい。
【００２１】
なお、制御手段１５が制御を行う、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断する制御を行う方法は、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報の消去と、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源の遮断のみを行うことに限定するものではなく、例えば、測位方法ａの方法で再観測した後、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断する方法、すなわち、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報を消去した後、ＧＰＳ受信手段１２に対して、上記軌道記憶手段１１に衛星軌道情報が保存されていない場合に動作を行う、人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信する動作を再度開始するように制御を行い、次いで、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報が更新された後、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断する方法でもよい。この場合、観測データに欠けが発生せず好ましい。
【００２２】
また、ＧＰＳ受信手段１２に電源の供給を開始した時点からの経過時間が、所定の時間を越える前にＧＰＳ受信手段１２が受信を終了した場合には、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報が更新された後、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断するようすると、更に電源の消耗が少なくなり好ましい。
【００２３】
なお、出力手段１６は、ＧＰＳ受信手段１２が受信した電波を入力して位置を求め、その位置の情報を出力するようになっていれば特に限定するものではなく、例えばＩＣカード、磁気カードや、紙テープ等に出力するものや、電波を発信するもの等が挙げられる。なお、ＧＰＳ観測装置内に温度観測手段等をも備え、その観測情報も出力するようにしてもよい。
【００２４】
また、制御電波受信手段１４は、外部より送信される位置観測の開始要求を受信可能に形成するのみではなく、外部より送信される連続した位置観測の開始要求をも受信可能に形成してもよい。そして、その連続位置観測の開始要求を受信したときに、制御手段１５が、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に連続して電源を供給する制御を行うよう形成していると、短時間に連続して観測したい場合に、外部より終了した時間を見計らって位置観測の開始要求を送信しなくても連続して観測が可能となり、観測と観測の時間間隔を詰めることができ好ましい。
【００２５】
本発明に係るＧＰＳ観測装置の第二の実施の形態は、図２に示すように、第一の実施の形態のＧＰＳ観測装置と同様に、衛星軌道情報を保存可能な軌道記憶手段１１と、人工衛星から発信される電波を追尾して受信するＧＰＳ受信手段１２と、ＧＰＳ受信手段１２に電源を供給する電源供給手段１３と、外部より送信される位置観測の開始要求を受信する制御電波受信手段１４と、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を制御する制御手段１５と、ＧＰＳ受信手段１２が受信した電波を入力して位置を求めると共に、その位置の情報を出力する出力手段１６とを備え、更に制御手段１５と電気的に接続した電波送信手段１７をも備える。
【００２６】
そして、第一の実施の形態と同様にして、制御手段１５は、制御電波受信手段１４が位置観測の開始要求を受信した場合、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に電源の供給を開始する制御を行うと共に、軌道記憶手段１１に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断し、保存されている場合には、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えた場合に、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段１３からＧＰＳ受信手段１２に供給する電源を遮断する制御を行うようになっており、電源の消耗が少ない観測を可能としている。
【００２７】
そして、電波送信手段１７は、制御手段１５が計数した経過時間が上記所定の時間を越えた場合に、電波送信手段１７より予め設定した情報を外部の指令所等へ送信するようになっている。そのため、経過時間が所定の時間を越えて観測できなかった場合、指令所等に連絡することができ好ましい。なお、観測データが必要な場合には、再度指令所等から制御電波受信手段１４に対して位置観測の開始要求を送信すると、軌道記憶手段１１に保存された衛星軌道情報が消去されているため、測位方法ａの方法で観測することとなり、電波が届きにくい人工衛星が選択されて余分に追尾することがなく、電源の消耗が少ない観測が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るＧＰＳ観測装置は、軌道記憶手段に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断し、保存されている場合には、電源供給手段からＧＰＳ受信手段に電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えた場合に、軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段からＧＰＳ受信手段に供給する電源を遮断するようになっているため、電波が届きにくい人工衛星が選択された場合には、所定の時間で追尾を中止し、余分に追尾するための電源を消費しなくなる。また、次回観測する場合には、軌道記憶手段に保存された衛星軌道情報が消去されているため、電波が届きにくい人工衛星が選択されて余分に追尾することがなく、電源の消耗が少ない観測が可能となる。
【００２９】
本発明の請求項２に係るＧＰＳ観測装置は、上記の効果に加え、制御手段が計数した経過時間が上記所定の時間を越えた場合に、電波送信手段より予め設定した情報を電波送信手段が外部の指令所等へ送信するようになっているので、経過時間が所定の時間を越えてもＧＰＳ観測できなかった場合、指令所等に連絡することができ、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＧＰＳ観測装置の第一の実施の形態を説明するブロック図である。
【図２】本発明に係るＧＰＳ観測装置の第二の実施の形態を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１１軌道記憶手段
１２ＧＰＳ受信手段
１３電源供給手段
１４制御電波受信手段
１５制御手段
１６出力手段
１７電波送信手段

Claims

衛星軌道情報を保存可能な軌道記憶手段（１１）と、軌道記憶手段（１１）に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断して、保存されている場合には、その保存されている衛星軌道情報を用いて人工衛星から発信される電波を追尾して受信し、保存されていない場合には、人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信し、次いで、その受信した電波に含まれる新たな衛星軌道情報を軌道記憶手段（１１）に出力して軌道記憶手段（１１）に保存された衛星軌道情報を更新する動作を行うＧＰＳ受信手段（１２）と、ＧＰＳ受信手段（１２）に電源を供給する電源供給手段（１３）と、外部より送信される位置観測の開始要求を受信する制御電波受信手段（１４）と、制御電波受信手段（１４）が位置観測の開始要求を受信した情報を入力して、電源供給手段（１３）からＧＰＳ受信手段（１２）に電源の供給を開始する制御を行うと共に、軌道記憶手段（１１）に衛星軌道情報が保存されているか否かを判断し、保存されている場合には、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えた場合に、軌道記憶手段（１１）に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段（１３）からＧＰＳ受信手段（１２）に供給する電源を遮断する制御を行う制御手段（１５）と、ＧＰＳ受信手段（１２）が受信した電波を入力して、位置を求めると共に、その位置の情報を出力する出力手段（１６）と、を備え、
制御電波受信手段（１４）により外部から位置観測の開始要求を受信すると、
制御手段（１５）が、
電源供給手段（１３）にＧＰＳ受信手段（１２）へ電源を供給させるとともに、電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数開始し、さらに、衛星軌道情報が軌道記憶手段（１１）に記録されてあるか否かをＧＰＳ受信手段（１２）とともに判断し、
衛星軌道情報が軌道記憶手段（１１）に保存されていなければ、
ＧＰＳ受信手段（１２）が、人工衛星から発信される電波を用いて追尾して受信し、次いで、その受信した電波に含まれる新たな衛星軌道情報を軌道記憶手段（１１）に出力して軌道記憶手段（１１）に保存された衛星軌道情報を更新し、出力手段（１６）が、ＧＰＳ受信手段（１２）が受信した電波をもとに位置を求め、その位置の情報を出力し、
衛星軌道情報が軌道記憶手段（１１）に保存されていれば、
制御手段（１５）が、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間を計数し、その計数した経過時間が所定の時間を越えない限り、ＧＰＳ受信手段（１２）が、軌道記憶手段（１１）に保存されている衛星軌道情報を用いて人工衛星から発信される電波を追尾して受信可能な状態にあり、この状態でＧＰＳ受信手段（１２）が受信すると、出力手段（１６）が、ＧＰＳ受信手段（１２）が受信した電波をもとに位置を求め、その位置の情報を出力し、
制御手段（１５）は、上記電源の供給を開始した時点からの経過時間が所定の時間を越えた場合には、軌道記憶手段（１１）に保存された衛星軌道情報を消去すると共に、電源供給手段（１３）からＧＰＳ受信手段（１２）に供給する電源を遮断し、少なくともＧＰＳ受信手段（１２）および電源供給手段（１３）とともに、制御電波受信手段（１４）による上記位置観測の開始要求の待機状態に、動作を戻し、
以上のように、
電源供給手段（１３）からＧＰＳ受信手段（１２）に供給する電源を制御可能に形成していることを特徴とするＧＰＳ観測装置。
制御手段（１５）と電気的に接続した電波送信手段（１７）をも備え、制御手段（１５）が計数した経過時間が上記所定の時間を越えた場合に、電波送信手段（１７）より予め設定した情報を送信するよう形成していることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳ観測装置。