JP4073564B2

JP4073564B2 - RTK system

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Publication number: JP4073564B2
Application number: JP34837098A
Authority: JP
Inventors: 勝男由井
Original assignee: Japan Radio Co Ltd
Current assignee: Japan Radio Co Ltd
Priority date: 1998-12-08
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: JP2000171540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星信号の搬送波を少なくとも１つの位置が既知である基準局と、位置測定を行いたい移動体で同時に受信し、その搬送波位相差からセンチメートル（cm）レベルの高精度で位置を求めるＲＴＫ（real time kinematic:動的干渉測位方式）システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＴＫシステムにおいては、センチメートル（cm）レベルの高精度で位置を求める為に、例えばＧＰＳシステムの搬送波すなわちＬ１帯またはＬ２帯で１９cmまたは２４cmの波長の中での位相を計測する。このため、波長毎、すなわち各サイクル毎に同位相が計測されるので、計測した位相はどのサイクルのものかを正確に測定し、整数値バイアス（整数サイクル）を確定することが必要である。
【０００３】
図３は、従来のＲＴＫシステムの構成を示す図である。
【０００４】
同図において、基準局に設置された衛星信号受信機１ａは、衛星信号を受信し、安定に追尾した衛星信号の衛星信号搬送波位相Ｐａをデータ送出装置２ａに供給する。データ送出装置２ａは、データ通信用搬送波発生装置４ａで発生されたデータ通信用搬送波を衛星信号受信機１ａから供給される衛星信号搬送波位相Ｐａのデータで変調し、無線にて移動体側に送出する。
【０００５】
移動体側のデータ受信装置３ａは、上記無線で送られてきたデータ通信用搬送波から、衛星信号搬送波位相Ｐａのデータを復調し、ＲＴＫ測位演算装置２０ａへ供給する。また、移動体に設置された衛星信号受信機１ｂは、衛星信号を受信し、安定に追尾した衛星信号受信機１ａと同じ衛星信号の衛星信号搬送波位相ＰｂのデータをＲＴＫ測位演算装置２０ａに供給する。
【０００６】
ＲＴＫ測位演算装置２０ａでは、基準局側の衛星信号搬送波位相Ｐａと移動体側の衛星信号搬送波位相Ｐｂとの位相差、基準局側と移動体側との整数サイクル数、衛星軌道情報（図示しない）及び基準局位置情報（図示しない）を用いて、基線ベクトルを計算し、移動体位置をセンチメートル（cm）レベルの高精度で求める。なお、この例では、基準局から衛星信号搬送波位相Ｐａを送信しているが、衛星信号搬送波位相の補正値を送出することもできる。
【０００７】
このＲＴＫシステムにおいて、移動体位置を求めるために、基準局側と移動体側との整数サイクル数を決定する必要がある。移動体位置を求めるためには、３次元位置を求めるが、この整数サイクル数の決定手法は一次元位置を求める場合も同じであるので、ここでは説明をわかりやすくするために、以後、地表面上の１次元位置を求める場合を例にして説明する。
【０００８】
図４は、従来一般的に採用されている、単一の衛星信号を用いて、整数サイクル数の決定方法を説明するための図である。
【０００９】
図４で、衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号において、同じ位相差となる点は真の点Ａ以外に、衛星信号搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ，Ｆが存在する。衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号のみでは、真の位置を上記Ａ〜Ｆのいずれであるかを特定することはできない。なお、上記Ａ〜Ｆは、例示のための記号であって、この個数に意味があるものではない。
【００１０】
ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星等周回衛星の場合には、時間と共に衛星が移動するので、衛星と地表面ＧＮＤとの角度も変化する。時間の経過により、衛星Ｓ１，時刻ｔ２の衛星信号を受信する場合には、地表面ＧＮＤに投影した長さが異なることになり、衛星信号搬送波の整数サイクル分異なった点はＣ’、Ｄ’、Ｅ’へ移動するが、真の点Ａは依然として同じ位置のままである。このことを利用して、ＲＴＫ測位演算装置２０ａにおいて、真の位置Ａが定まり、整数サイクル数が決定される。
【００１１】
一度衛星信号搬送波の整数サイクル分が決定された後は、前回との位相差の変化量を測定すればよいので、以後は連続的にＲＴＫ測位位置が求められる。
【００１２】
しかし、衛星信号の受信が中断した衛星については、その信号中断後には、再度衛星信号搬送波の整数サイクル分の決定を行う必要がある。
【００１３】
これについては、連続追尾している他の衛星でＲＴＫ測位位置が正確に得られる場合にはその位置を用いることで中断した衛星の衛星信号搬送波の整数サイクル分を即決定することもできる。しかしながら、連続追尾している衛星では衛星数が足りない場合や、ＤＯＰ（測位精度劣化係数）が悪い場合などの、ＲＴＫ測位できない測位中断状態になったときには、たとえその中断が一瞬であっても、全衛星について、衛星信号搬送波の整数サイクル分を再度決定する必要がある。
【００１４】
この図４に示したような整数サイクル数の決定方法は、例えば、ＧＰＳ衛星において民間利用が行えるＣ／Ａコードが利用できるＬ１信号のみを用いる場合に、衛星の移動に伴う衛星と地表面ＧＮＤとの角度の変化は緩やかであるため、真の位置決定まで数１０分の時間を要する。
【００１５】
ＲＴＫシステムの場合、位置精度を確保するために一般的には見晴らしのよい所で使われる。しかし、搬送波を測定するシステムであるため、建物はもちろんであるが、電線、電柱なども障害物となり、移動体である場合には一瞬測位中断する可能性が高くなる。そして、一旦中断すると、前述のように、数１０分移動体の位置が求められないことになり、実用上の大きな問題となっている。
【００１６】
図５は、整数サイクルの決定に要する時間を、図３の単一の衛星信号を使用する方法に比べて、短縮した従来の整数サイクル数の決定方法を説明するための図である。
【００１７】
図５において、衛星Ｓ１からの衛星信号には、共にＰコードで変調されたＬ１信号（波長約１９cm）及びＬ２信号（波長約２４cm）が含まれている。このＰコード自体は、軍事用であるため不明であるが、この特性を利用することによりＬ１信号と共にＬ２信号の搬送波の位相を測定することができる。このＬ１信号とＬ２信号の搬送波位相を利用して、整数サイクル数を決定する方法を図５に示す。
【００１８】
図５で、図中実線で示すＬ１信号の位相が同じになる点は、真の位置Ａの他に、Ｌ１信号搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが存在する。一方、図中点線で示すＬ２信号の位相が同じになる点は、真の位置Ａの他に、Ｌ２信号搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’存在する。Ｌ２信号は、Ｌ１信号と波長が異なっているため、整数サイクル分異なった点は、それぞれ異なった位置となる。したがって、真の位置Ａが、理論上は時刻ｔ１のデータのみで決定できる。ただ、実際の衛星信号搬送波には、観測ノイズが存在するため、１回の信号では真の位置Ａを確定することは難しいが、１分程度の時間で真の位置Ａを確定することができ、図３の単一の衛星信号を使用する方法に比べて、所要時間を非常に短かくすることができる。
【００１９】
しかしながら、この図５のサイクル数決定方法を実施するためには、Ｌ２信号に追尾するための衛星信号追尾装置が複数分チャンネル分（例えば、１２チャンネル）、最低限必要となる。そして、このＬ１信号、Ｌ２信号の変調信号であるＰコードの変調周波数は、約１０ＭＨｚであり、Ｃ／Ａコードの変調周波数約１ＭＨｚに比較して高く、高速動作が、必要となる。このため、図５のサイクル数決定方法を実施する受信機はきわめて高価な（現状では数百万円台）ものとなってしまうという問題がある。
【００２０】
図６は、図５と同様に、整数サイクルの決定に要する時間を、図３の単一の衛星信号を使用する方法に比べて短縮した、更に他の従来の整数サイクル数の決定方法を説明するための図である。
【００２１】
図６は、衛星が異なると、衛星毎の位置が異なるため、衛星と地表面ＧＮＤとの角度が異なったデータが得られることを利用する、整数サイクル決定方法を示している。図６において、衛星Ｓ１からの信号の位相が同じとなる点は、真の位置Ａの他に、衛星搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｆが存在する。一方、衛星Ｓ２からの信号の位相が同じになる点は、真の位置Ａの他に、衛星搬送波の整数サイクル分異なった点Ｃ’、Ｄ’、Ｅ’が存在する。両衛星Ｓ１，Ｓ２と地表面ＧＮＤとの角度が異なるため、整数サイクル分異なった点は、それぞれ異なった位置となる。したがって、真の位置Ａが、理論上は時刻ｔ１のデータのみで決定できる。ただ、実際の衛星信号搬送波には、観測ノイズが存在するため、ＧＰＳ衛星のみ、またはＧＬＯＮＡＳＳ衛星のみでは３次元位置を確定することはできない。ＧＰＳ衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星共に使用した場合で、衛星数が例えば１０個以上と多い場合には、瞬時データで真の位置Ａを確定することができ、図３の単一の衛星信号を使用する方法に比べて、所要時間を非常に短かくすることができる。
【００２２】
しかしながら、この図６のサイクル数決定方法を実施するためには、ＧＰＳ衛星追尾装置の他に、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星に追尾するための衛星信号追尾装置が複数チャンネル分（例えば、１２チャンネル）が必要となる。そして、ＧＬＯＮＡＳＳ衛星の場合、ＧＰＳとは異なり、各衛星の追尾周波数が大きく異なるため、アナログ部分を複雑な回路にしたり、ディジタル部のサンプリング周波数を高くするなどの工夫が必要となる。このため、図６のサイクル数決定方法を実施する受信機はきわめて高価な（現状では数百万円台）ものとなってしまうという問題がある。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
ＲＴＫシステムにおいては、例えばＧＰＳシステムの搬送波の波長の中での位相を計測することにより、センチメートル（cm）レベルの高精度で位置を求めることができるが、このためには、計測した位相がどのサイクルのものかを正確に測定し、整数値バイアス（整数サイクル）を確定することが必要である。
この整数サイクルを確定する為に、従来、単一の衛星信号の搬送波を使用する方法（図４）、ＧＰＳ衛星のＬ１信号とＬ２信号の搬送波位相を利用する方法（図５）、ＧＰＳ衛星とＧＬＯＮＡＳＳ衛星等異なった地点の衛星信号の搬送波を利用する方法（図６）等が、用いられてきた。
【００２４】
しかしながら、単一の衛星信号の搬送波を使用する方法では、衛星の移動に伴う衛星と地表面との角度の変化は緩やかであるため、真の位置決定まで数１０分の時間を要すること、また、ＲＴＫシステムの場合、搬送波を測定するシステムであるため、特に移動体である場合には一瞬測位中断する可能性が高いことから、数１０分間移動体の位置が求められないことは、実用上の大きな問題となっている。
【００２５】
また、ＧＰＳ衛星のＬ１信号とＬ２信号の搬送波位相を利用する方法及び、ＧＰＳ衛星とＧＬＯＮＡＳＳ衛星等異なった地点の衛星信号の搬送波を利用する方法では、整数サイクルの決定に要する時間を、単一の衛星信号を使用する方法に比べて、短縮することはできるものの、サイクル数決定方法を実施する為に受信機がきわめて高価なものとなってしまい、ＲＴＫシステムを普及させる上で、障害となっている。
【００２６】
本発明は、ＲＴＫシステムにおいて不可欠である、整数サイクルの決定を、通常使用される簡単な装置を利用して、かつ短い時間で、行うことができる、ＲＴＫシステムを提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１のＲＴＫシステムは、少なくとも１つ以上の基準局に設置される基準局装置と、別の移動体上に設置される移動体装置と、その装置間を無線回線で接続し、一方の装置（基準局装置または移動局装置）における衛星搬送波情報を他方の装置（移動局装置または基準局装置）に通信してＲＴＫ測位を行うＲＴＫシステムにおいて、前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）における衛星信号受信機と、前記他方の装置（移動局装置または基準局装置）における衛星信号受信機と、前記他方の装置（移動局装置または基準局装置）において衛星信号受信機から供給される基準周波数に同期した無線回線搬送波を発生させ、前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）に送出する通信用搬送波発生装置と、前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）において前記通信用搬送波発生装置から送出された無線回線搬送波を受信し、この無線回線搬送波に同期した前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）側の無線回線搬送波を発生させる通信用搬送波同期装置と、該通信用搬送波同期装置で発生した無線回線搬送波にて前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）の衛星信号搬送波位相データを前記他方の装置（移動局装置または基準局装置）に送出するデータ送出装置と、前記他方の装置（移動局装置または基準局装置）において前記データ送出装置から送出された無線回線搬送波を受信し、前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）の衛星信号搬送波位相データを出力すると共に、無線回線搬送波を出力するデータ受信装置と、前記通信用搬送波発生装置の無線回線搬送波と、上記データ受信装置で受信した無線回線搬送波との位相差を測定する通信用搬送波位相差測定装置と、前記一方の装置（基準局装置または移動局装置）の衛星信号搬送波位相と前記他方の装置（移動局装置または基準局装置）における衛星信号受信機からの衛星信号搬送波位相との位相差、及び前記通信用搬送波位相差測定装置の位相差から、サイクル数を含めた真の衛星信号搬送波位相差を決定し、ＲＴＫ測位を計算するＲＴＫ測位計算装置と、ＲＴＫ測位時に得られる基準局、移動体間距離情報に基づいて、通信用搬送波位相差測定装置から得られる位相差の補正量を演算し記憶する通信用搬送波位相補正量演算記憶装置と、衛星信号受信機から得られる測位中断情報に基づいて、前記補正量の精度を判定する通信用搬送波位相精度判定装置と、を備え、信号中断後に、ＲＴＫ測位を再開する際、前記通信用搬送波位相補正量精度判定装置で前記通信用搬送波位相補正量演算記憶装置に記憶されている補正量が使用可能であると判定されたときに、通信用搬送波位相差測定装置の位相差を前記通信用搬送波位相補正量演算記憶装置に記憶されている補正量で補正した位相差を用いて、ＲＴＫ測位を行うことを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、ＲＴＫシステムに不可欠なデータ通信装置の搬送波を利用し、その搬送波の位相差と、衛星搬送波位相差とを併用することにより、衛星信号搬送波の整数サイクル分誤っている候補を大幅に減らすことができ、極めて高価であるＧＰＳのＰコード利用受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ併用受信機を利用する方法と同様に、真の位置決定までの時間を大幅に短縮することができる。
【００２９】
また、極めて高価なＧＰＳのＰコード利用受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ併用受信機とは異なり、ＲＴＫシステムに不可欠なデータ通信装置に極めて単純な装置を一式追加するだけで構成でき、安価なシステムとすることができる。
【００３１】
また、通信用搬送波位相差測定装置から得られる位相差の補正量を記憶しておき、信号中断後に、ＲＴＫ測位を再開する際、記憶されている補正量が使用可能であることを確認した上で、衛星信号搬送波の整数サイクルを決定していることにより、信号中断後の真の位置決定までの時間を、確実に、かつ大幅に短縮することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３３】
まず、具体的な構成の説明に先立ち、本発明の基本概念について説明する。
基準局装置と移動体装置の距離を測る際に、別の信号で同じ距離を測ることができれば、サイクル数の誤った候補数を大幅に削減することができる。従来の図３のＲＴＫシステムにも示されるように、移動体の位置測定を行うＲＴＫシステムでは、データ伝送のための無線回線が不可欠である。
【００３４】
その無線回線にはデータ通信用搬送波が必要であるが、従来のシステムでは、変調されたデータは用いられているが、搬送波自体の利用はなされていない。無線回線では、例えば４００ＭＨｚ帯の特定小電力帯が用いられるが、その搬送波の波長は、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳの搬送波波長とは異なる。
【００３５】
本発明では、このデータ通信用搬送波を一方の装置、例えば移動体装置から他方の装置、例えば基準局装置に送出し、基準局装置からデータ変調されて移動体装置に返送されてきたデータ通信用搬送波の位相と、移動体装置から送出しているデータ通信用搬送波の位相とを比較し、その位相差を測定する。そして、このデータ通信用搬送波の位相差と、衛星搬送波の基準局側の位相と移動体側の位相との位相差とから、基準局装置と移動体装置との整数サイクル数を決定する。
この状態を図２に示す。
【００３６】
図２は、本発明の、単一の衛星信号と、データ通信用搬送波の位相差を用いる、整数サイクル数の決定方法を説明するための図である。例として、移動体側の衛星信号搬送波位相に対する、基準局側の衛星信号搬送波位相を求める場合を想定する。
【００３７】
図２で、衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号において、同じ位相差となる点は真の点Ａ以外に、衛星信号搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが存在する。衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号のみでは、真の位置を上記Ａ〜Ｆのいずれであるかを特定することはできない。一方、データ通信用搬送波の位相差は、地表面ＧＮＤ上で、データ通信用搬送波の整数サイクル分異なった点はＡ，Ｃ’、Ｄ’となる。真の点Ａは、衛星信号搬送波においても、データ通信用搬送波においても、同じ位置である。このことを利用して、真の位置Ａが定まり、衛星信号搬送波の整数サイクル数が決定される。
【００３８】
図１は、本発明に係るＲＴＫシステムの構成を示す図である。同図において、基準局装置は、衛星信号受信機１ａと、データ送出装置２と、データ通信用搬送波同期装置５と、データ受信装置８とから構成される。
【００３９】
衛星信号受信機１ａは、衛星信号を受信してその衛星信号搬送波位相Ｐａを出力する。また、図示していないが、追尾衛星情報を送出している。データ送出装置２は、衛星信号搬送波位相Ｐａを受けて、データ通信用搬送波周波数Ｆｄｓを変調して移動体装置に送出する。データ受信装置８は、移動体装置から送られてきた変調されたデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｎを受信して復調する。データ通信用搬送波同期装置５は、データ受信装置８で復調されたデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｎに同期した基準局装置のデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｓを発生する。
【００４０】
移動体装置は、衛星信号受信機１ｂと、データ受信装置３と、データ通信用搬送波発生装置４と、データ通信用搬送波位相差測定装置６と、データ送出装置７と、データ通信用搬送波位相精度判定装置９と、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０と、測位中断判定装置１１と、ＲＴＫ測位計算装置２０とから構成される。
【００４１】
衛星信号受信機１ｂは、衛星信号を受信してその衛星信号搬送波位相Ｐｂを出力すると共に、追尾衛星情報を出力する。また、ＲＴＫシステムでは、周波数が異なると受信機のフィルタ等の遅延特性によって、位相特性は大きく変化するので、周波数を一定のものとするため、衛星信号受信機１ｂから出力される周波数を基準周波数Ｆｒとして用いる。
【００４２】
データ受信装置３は、データ送出装置２から送られてきた衛星信号搬送波位相Ｐａ、衛星信号受信機１ａの追尾衛星情報及びデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｓを出力する。
【００４３】
データ通信用搬送波発生装置４は、衛星信号受信機１ｂからの基準周波数Ｆｒを受けて、データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎを発生する。
【００４４】
データ通信用搬送波位相差測定装置６は、データ通信用搬送波発生装置４で発生されたデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｎとデータ受信装置で受けたデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｓを比較し、データ通信用搬送波位相差を出力する。
【００４５】
データ送出装置７は、データ通信用搬送波発生装置４で発生されたデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｎを受けて、雑音妨害性能を高めるための所要の変調を行ってデータ受信装置８に送出する。
【００４６】
データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０は、ＲＴＫ測位が行われたときのデータ通信用搬送波位相補正量を演算し記憶する。ＲＴＫ測位が行えている状態では、各種の誤差が演算された上で、基準局装置、移動体装置間の距離はcmレベルの高精度で求められている。したがって、このデータ通信用搬送波位相補正量は、データ通信用搬送波位相差測定装置６で得られた位相差から真の位相差を求めるための正確な補正値である。
【００４７】
測位中断判定装置１１は、衛星信号受信機１ａ、衛星信号受信機１ｂからの追尾衛星情報を受けて、測位中断を判定する。
【００４８】
データ通信用搬送波位相精度判定装置９は、測位中断判定装置１１からの測位中断判定情報を受けて、測位中断判定装置１１の記憶された補正量の信頼度を判定するなどの処理を行う。測位中断が数秒程度であれば、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０で中断前に計算された補正値は、中断後も有効な補正値となる。このような場合に、信号中断から回復した時に、記憶されている補正量が使用可能である指令を出力する。
【００４９】
ＲＴＫ測位計算装置２０は、衛星信号搬送波位相Ｐａ、衛星信号搬送波位相Ｐｂなど、各装置からの信号を受けて、ＲＴＫ測位を計算する。また、ＲＴＫ測位が行えている状態で計算した補正値を常に更新しつつ、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０に記憶させる。
【００５０】
さて、図１において、まず、本発明のＲＴＫシステムの基本的な動作を、データ送出装置７、データ受信装置８、データ送出装置２、データ受信装置３の位相特性（遅延特性）の影響がなく、搬送波電波自体による雑音もない理想的な場合について、説明する。
【００５１】
移動体装置のデータ受信装置３で受信させるデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｓの位相は、データ通信用搬送波発生装置４で発生している「Ｆｄｍ」の位相と、基準局装置と移動体装置間の距離の２倍に相当する分異なる値となる。データ通信用搬送波位相差測定装置６においては、移動体装置のデータ受信装置３で受信されるデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｓの位相と、データ通信用搬送波発生装置４で発生している「Ｆｄｍ」との位相の差を測定し、それを１／２にすることで、基準局装置と移動体装置間の距離に対応する位相差を求める。
【００５２】
この位相差が、求まった状態を図２に示す。図２は、本発明の、単一の衛星信号と、データ通信用搬送波の位相差を用いて、整数サイクル数の決定方法を説明するための図である。
【００５３】
図２で、前述のように、衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号において、同じ位相差となる点は真の点Ａ以外に、衛星信号搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが存在する。衛星Ｓ１の時刻ｔ１の衛星信号のみでは、真の位置を上記Ａ〜Ｆのいずれであるかを特定することはできない。一方、基準局装置と移動体装置間距離に相当するデータ通信用搬送波の位相差は、地表面ＧＮＤ上で、データ通信用搬送波の整数サイクル分異なった点はＡ，Ｃ’、Ｄ’となる。衛星信号搬送波１サイクル分を地表面ＧＮＤ上に投影した長さと、データ通信搬送波の１サイクル分の長さが異なるため、衛星Ｓ１の衛星信号搬送波について搬送波の整数サイクル分異なった点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆとは異なる位置となる。真の点Ａは、衛星信号搬送波においても、データ通信用搬送波においても、同じ位置である。したがって、真の位置Ａが時刻ｔ１のデータのみで決定できる。ただし、実際の信号には観測ノイズが存在するため、１回の信号では真の位置Ａは確定できないが、図１の従来の方法に比べて、大幅に真の位置決定までの時間が短縮できる。
【００５４】
次に、データ送出装置７、データ受信装置８、データ送出装置２、データ受信装置３の位相特性（遅延特性）の影響や、搬送波電波自体による雑音等の誤差を考慮に入れて、本発明のＲＴＫシステムで実際に演算する手順の一例を説明する。
【００５５】
ステップ１：ＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）方式により、移動体装置の測位位置を求める。このＧＤＰＳは、あらかじめ正確な位置を計測できている基準局装置において、受信した各衛星からの疑似距離、時刻情報及び軌道データから誤差成分を検出し、それを補正値として移動体装置に送信する。移動体装置では、その補正値により衛星信号受信機１ｂで受信したＧＰＳ信号の補正を行うものである。このＤＧＰＳの測位精度は、数メートルであり、通常のＧＰＳに比してかなり高精度が得られる。
【００５６】
ステップ２：ステップ１で求めた移動体装置の位置に基づいて、基準局装置、移動体装置間の概略距離を求め、これにＤＧＰＳ測位位置の誤差を加えて、基準局装置、移動体装置間の距離の想定される最小値、最大値を求める。その最小値、最大値をデータ通信用搬送波周波数Ｆｄｎの波長で割ることにより、データ通信搬送波のサイクル分の最小値、最大値を求める。
【００５７】
ステップ３：各衛星信号搬送波のサイクル分については、基準局装置、移動体装置間の概略距離にＤＧＰＳの誤差を加えた値に基づいて、その衛星方向の距離の差の最小値、最大値を求める。その最小値、最大値を衛星信号搬送波の波長で割ることにより、各衛星搬送波波長のサイクル分の最小値、最大値を求める。それを測位に利用可能な全衛星について求め、サイクル分の組み合わせを求める。
【００５８】
ステップ４：データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎのサイクル分を、まず最小値と仮定する。
【００５９】
ステップ５：データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎのサイクル分と位相差から、基準局装置、位動体装置間の仮距離を決定する。
【００６０】
ステップ６：衛星信号搬送波のサイクル分の全ての組み合わせについて、測位位置を求め、基準局装置、移動体装置間の距離を求め、その距離がステップ５で決定した仮距離と誤差範囲内で一致した組み合わせを記憶する。なお、ここでは、全組み合わせとしたが、ステップ１において、先に各組み合わせにしたときの基準局装置、移動体装置間の距離を求め、組み合わせの順番をその距離順にしておき、仮距離に近い組み合わせのみチェックする方法にしてもよい。
【００６１】
ステップ７：データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎのサイクル分を、１だけ増やし、上記ステップ５，ステップ６を実行する。これを、データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎのサイクル値がステップ１で求めた最大値になるまで実施する。
【００６２】
ステップ８：ステップ６，ステップ７で記憶した組み合わせが１つのみの場合には終了する。
【００６３】
ステップ９：ステップ６，ステップ７で記憶した組み合わせが２つ以上の時は、次の観測値が得られるまで待ち、ステップ１以降を再度実施する。なお、この場合には、ステップ６において、全ての組み合わせを行うのでなく、前回記憶した組み合わせについてのみ行うようにしてもよい。また、雑音が多い場合には、全ての組み合わせを行い、仮距離と一致した回数が一番多い組み合わせを選ぶ、或いは、仮距離との差の積算値が一番小さい組み合わせを選ぶ、ことを行ってもよい。
【００６４】
ステップ１０：ステップ８，ステップ９で決定した組み合わせにて得られた位置を、ＲＴＫ測位位置とする。
【００６５】
このような手順によって、データ送出装置７、データ受信装置８、データ送出装置２、データ受信装置３の位相特性（遅延特性）の影響や、搬送波電波自体による雑音等の誤差を考慮に入れた、本発明のＲＴＫシステムの測位位置が得られる。
【００６６】
さて、ＲＴＫ測位が行えている状態では、データ送出装置７、データ受信装置８、データ送出装置２、データ受信装置３の位相特性（遅延特性）の影響や、搬送波電波自体による雑音等の誤差が考慮された上で、基準局装置、移動体装置間の距離はcmレベルの高精度で求められている。
【００６７】
したがって、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０では、ＲＴＫ測位計算装置２０から、基準局装置、移動体装置間の距離Ｌが得られたとき、データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎにおける真の位相差（サイクル）を、距離Ｌ／データ通信用搬送波周波数Ｆｄｎの波長、で求め、データ通信用搬送波位相差測定装置６で得られた位相差から、上記で求めた真の位相差（サイクル）を引くことで、データ通信用搬送波位相差測定装置６で得られた位相差から真の位相差を求めるための補正量（補正値）を求めている。
【００６８】
前述したように、ＲＴＫシステムが設置される場所は、見晴らしのよい所が多く、測位中断するとしても、測位中断時間は数秒程度である。データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０で計算される補正値は、データ送出装置７、データ受信装置８、データ送出装置２、データ受信装置３の各装置の位相遅延量と、搬送波電波自体による雑音が加わった値である。
【００６９】
データ送出装置７，データ受信装置８，データ送出装置２，データ受信装置３は各々異なる部品で構成されるため、各装置における位相特性（遅延特性）は周波数、温度、電源電圧の変動により各々大きく変動する、また、搬送周波数によっては、電波の直線性が保証されず、更に無線電波自体による雑音が加わるため、単純に搬送波位相を測定しただけでは、基準局移動体装置間の距離測定は行えない。これら変動要因の内、電源電圧については、安定化電源を使用することにより、また周波数については、衛星信号からオフセットを取り除いた安定した周波数を基準周波数として発生することにより、それぞれ変動を取り除いている。したがって、本発明では、電源電圧、周波数は一定にしているので、各装置の位相遅延量は温度変化による変動のみである。
【００７０】
測位中断が数秒程度であれば、温度変化はほとんどないため、各装置の位相遅延量は測位中断前と同じである。また、搬送波電波自体による雑音は伝搬経路に大きく依存するが、数秒程度の中断であれば、伝搬経路もほとんど同じになるため、搬送波電波自体による雑音も測位中断前と同じである。
【００７１】
したがって、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０で中断前に計算された補正値は、中断後も有効な補正値となる。このことから、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０は、ＲＴＫ測位が行えている状態で計算した補正値を常に更新しつつ記憶し、データ通信用搬送波位相精度判定装置９から信号中断から回復した状態であって、補正値を出力するように指示された場合に、その補正値をＲＴＫ測位計算装置２０に出力する。
【００７２】
ＲＴＫ測位計算装置２０では、その補正値が入力された場合に、データ通信用搬送波位相差測定装置６から得られたデータ通信用搬送波位相観測値をこの補正値により補正することで、真のデータ通信用搬送波位相値を求め、図２を用いて説明した方法により、衛星信号搬送波の整数サイクル分を決定する。
【００７３】
なお、この補正値は、信号中断が短い場合にのみ正しい値であり、信号中断が長い場合には誤った値となりうる。誤った補正値を用いた場合には、衛星信号搬送波の整数サイクル分を誤り、結果としてＲＴＫ測位位置が誤ってしまう可能性がある。
【００７４】
そのため、データ通信用搬送波位相精度判定装置９は、例えば測位中断が始まった時間からの経過時間を図示しないタイミング装置からの信号で測定する。そして、補正値の精度が十分高い時間内に測位中断が回復した場合には、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０に補正値の出力を指示する。なお、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０から電源投入後補正値が確定した信号がまだきていない場合には、データ通信用搬送波位相精度判定装置９は補正値出力を指示しないようにする。
【００７５】
また、上記補正値の内、各装置の位相遅延特性に関する部分は温度変化に依存するため、データ通信用搬送波位相精度判定装置９は例えば衛星信号受信機内に組み込まれている温度センサーにより温度を測定し、その温度変化に基づいて、補正値精度を判定することにしてもよい。
【００７６】
以上述べたように、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０で中断前に計算された補正値を用いることにより、信号中断後に真の位置を再び求めるまでに要する時間を、大幅に短縮することができる。
【００７７】
本発明で追加されている装置は、従来例（図３）と比較することで明らかなように、データ通信用搬送波位相差測定装置６、データ通信用搬送波同期装置５、データ送出装置７、データ受信装置８、データ通信用搬送波位相精度判定装置９、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０、測位中断判定装置１１、である。この内、データ送出装置７、データ受信装置８は、図３では機能構成の説明上、省略したが、一般にデータ回線装置は送受兼用装置であり、本発明で新たに必要となる装置ではない。また、データ通信用搬送波位相差測定装置６、データ通信用搬送波同期装置５は本発明で追加される装置であるが、データ受信装置の一部であり、データ受信に際して一般的に用いられる単純なコスタスループ回路を用いて容易に構成できる装置であり、極めて安価な装置である。また、データ通信用搬送波位相精度判定装置９、データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置１０、測位中断判定装置１１も上記したように、装置自体は単純な機能の装置であり、安価である。このように、本発明のＲＴＫシステムは、全体の構成としても、従来の図３のものと同等の安価な装置とすることができる。
【００７８】
以上の説明では、基準局が１つの場合を例に説明した。この場合には、基準局装置、移動体装置間の距離しか得られないため、チェックする衛星信号搬送波の組み合わせ自体を限定することはできない。ここで、例えば３局の基準局を同様の構成にすれば、基準局の位置が既知であるから、移動体位置の３次元の概略位置が得られる。したがって、チェックする衛星搬送波の組み合わせ自体を、その概略位置付近に限定することができるので、真の組み合わせを求めるための処理時間を短縮することができる。また、基準局数が増えることは、衛星数が増えたことと同様の効果が得られるため、更に真の位置決定までの時間を短縮することができる。
【００７９】
また、上記の説明では、移動体側で位置を求める方式で説明したが、基準局側で移動体位置をモニターするシステムもある。この場合には、本実施例で移動体側とした装置を基準局側に、基準局側とした装置を移動体側にすることで、同様に構成することができる。
【００８０】
また、上記の説明では、データ通信用搬送波の位相差を計るために、位相差の精度を実用レベルにする手段として、搬送波自体も送出している。しかし、基準局装置、移動体装置各々独立に、共通である衛星搬送波に同期したデータ通信用搬送波を発生させても、本発明と同程度の搬送波同期が得られる場合には、基準局装置、移動体装置各々独立にデータ通信用搬送波を発生させてもよい。
【００８１】
また、上記の説明では、移動体装置、基準局装置間のデータ搬送周波数は送受とも同じ場合で説明したが、本実施例のように送受の周波数が同期していれば、送受で異なった周波数を用いてもよい。
【００８２】
また、上記の説明では、無線回線自体の雑音も考慮したが、無線回線の周波数が高く、無線回線自体の雑音が無視できる場合には、補正値は温度のみに依存する値となる。したがって、この場合には、ＲＴＫ測位の際、温度と補正値の関係を記憶し、電源投入時に測定した温度に対応する補正値を記憶しておき、電源投入時にも補正値を利用することで、電源投入時の真の位置決定までの時間を大幅に短縮することができる。
【００８３】
また、実際には、衛星信号搬送波が弱い衛星については、サイクルスリップと呼ばれる、衛星搬送波の整数サイクル分の衛星信号搬送波位相観測値が突然飛ぶことがある。このサイクルスリップ時に、従来のＲＴＫ測位システムでは、ＲＴＫ位置も飛ぶことになる。本実施例の場合には、ＲＴＫ位置を基に補正値を得ているから、ＲＴＫ位置が飛ぶことにより、補正値も大きく変化する。補正値は数秒程度では変化しない量であるから、その場合には補正値が大きく変化したことでサイクルスリップが発生したと判定し、ＲＴＫ位置が飛ぶ前の補正値を用いて衛星搬送波の整数サイクル分を決定し直すことを行ってもよい。本実施例では、測位中断後の回復時にのみ補正値を使用しているが、これに加えて、サイクルスリップの判定及びその後のＲＴＫ処理にもこの補正値を使用することができる。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の請求項１の構成によれば、ＲＴＫシステムに不可欠なデータ通信装置の搬送波を利用し、その搬送波の位相差と、衛星搬送波位相差とを併用することにより、衛星信号搬送波の整数サイクル分誤っている候補を大幅に減らすことができ、極めて高価であるＧＰＳのＰコード利用受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ併用受信機を利用する方法と同様に、真の位置決定までの時間を大幅に短縮することができる。
【００８５】
また、極めて高価なＧＰＳのＰコード利用受信機、ＧＬＯＮＡＳＳ併用受信機とは異なり、ＲＴＫシステムに不可欠なデータ通信装置に極めて単純な装置を一式追加するだけで構成でき、安価なシステムとすることができる。
【００８６】
また、通信用搬送波位相差測定装置から得られる位相差の補正量を記憶しておき、信号中断後に、ＲＴＫ測位を再開する際、記憶されている補正量が使用可能であることを確認した上で、衛星信号搬送波の整数サイクルを決定していることにより、信号中断後の真の位置決定までの時間を、確実に、かつ大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るＲＫＴシステムの構成を示す図。
【図２】本発明の実施例に係る整数サイクル数決定方法を説明する図。
【図３】従来のＲＫＴシステムの構成を示す図。
【図４】従来の、単一の衛星信号による整数サイクル数決定方法を説明する図。
【図５】従来の、複数信号の搬送波位相による整数サイクル数決定方法を説明する図。
【図６】従来の、複数衛星の搬送波位相による整数サイクル数決定方法を説明する図。
【符号の説明】
１ａ衛星信号受信機
１ｂ衛星信号受信機
２データ送出装置
３データ受信装置
４データ通信用搬送波発生装置
５データ通信用搬送波同期装置
６データ通信用搬送波位相差測定装置
７データ送出装置
８データ受信装置
９データ通信用搬送波位相精度判定装置
１０データ通信用搬送波位相補正量演算記憶装置
１１測位中断判定装置
２０ＲＴＫ測位計算装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention simultaneously receives a carrier wave of a satellite signal by a reference station whose position is known at least and a mobile body whose position is to be measured, and obtains a position with high accuracy of centimeter (cm) level from the carrier wave phase difference. The present invention relates to an RTK (real time kinematic) system.
[0002]
[Prior art]
In the RTK system, in order to obtain a position with high accuracy of a centimeter (cm) level, for example, a phase in a wavelength of 19 cm or 24 cm is measured in a carrier wave of the GPS system, that is, in the L1 band or the L2 band. For this reason, since the same phase is measured for each wavelength, that is, for each cycle, it is necessary to accurately determine which cycle the measured phase is for and to determine an integer value bias (integer cycle).
[0003]
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional RTK system.
[0004]
In the figure, a satellite signal receiver 1a installed in a reference station receives a satellite signal and supplies a satellite signal carrier phase Pa of the satellite signal stably tracked to the data transmission device 2a. The data transmission device 2a modulates the data communication carrier wave generated by the data communication carrier wave generation device 4a with the data of the satellite signal carrier wave phase Pa supplied from the satellite signal receiver 1a, and transmits it wirelessly to the mobile body side. .
[0005]
The data receiving device 3a on the mobile body side demodulates the data of the satellite signal carrier phase Pa from the wirelessly transmitted data communication carrier wave, and supplies it to the RTK positioning calculation device 20a. The satellite signal receiver 1b installed in the mobile body receives the satellite signal and supplies the satellite signal carrier phase Pb data of the same satellite signal as the satellite signal receiver 1a stably tracked to the RTK positioning arithmetic unit 20a. To do.
[0006]
In the RTK positioning arithmetic unit 20a, the phase difference between the satellite signal carrier phase Pa on the reference station side and the satellite signal carrier phase Pb on the mobile body side, the number of integer cycles between the reference station side and the mobile body side, satellite orbit information (not shown), and the reference station position The base line vector is calculated using information (not shown), and the position of the moving body is obtained with high accuracy of a centimeter (cm) level. In this example, the satellite signal carrier phase Pa is transmitted from the reference station, but the satellite signal carrier phase correction value can also be transmitted.
[0007]
In this RTK system, in order to obtain the moving body position, it is necessary to determine the integer number of cycles between the reference station side and the moving body side. In order to determine the position of the moving body, the three-dimensional position is determined. Since the method for determining the number of integer cycles is the same when determining the one-dimensional position, the surface of the ground will be referred to here for the sake of clarity. The case where the upper one-dimensional position is obtained will be described as an example.
[0008]
FIG. 4 is a diagram for explaining a method for determining the number of integer cycles using a single satellite signal, which is generally employed conventionally.
[0009]
In FIG. 4, in the satellite signal at the time t1 of the satellite S1, there are points B, C, D, E, and F different from the true point A by integer cycles of the satellite signal carrier other than the true point A. . Only the satellite signal at time t1 of the satellite S1 cannot specify which of the above A to F is the true position. Note that the above A to F are symbols for illustration, and this number is not meaningful.
[0010]
In the case of an orbiting satellite such as a GPS or GLONASS satellite, since the satellite moves with time, the angle between the satellite and the ground surface GND also changes. When satellite signals of satellite S1 and time t2 are received with the passage of time, the length projected onto the ground surface GND will be different, and the points that differ by an integer number of cycles of the satellite signal carrier are C ′ and D ′. , E ′, but the true point A is still in the same position. Using this, the true position A is determined in the RTK positioning arithmetic unit 20a, and the integer cycle number is determined.
[0011]
Once an integer cycle of the satellite signal carrier is determined, the amount of change in the phase difference from the previous time can be measured, and thereafter, the RTK positioning position is continuously obtained.
[0012]
However, for a satellite in which the reception of the satellite signal is interrupted, it is necessary to determine again the integer cycle of the satellite signal carrier after the signal is interrupted.
[0013]
As for this, when the RTK positioning position can be accurately obtained by other satellites that are continuously tracking, it is possible to immediately determine the integer cycle of the satellite signal carrier wave of the suspended satellite by using that position. However, even if the number of satellites that are continuously tracked is insufficient or the positioning interruption state where RTK positioning is not possible, such as when the DOP (Positioning Accuracy Degradation Factor) is poor, even if the interruption is instantaneous. For all satellites, it is necessary to determine again the integer number of satellite signal carrier cycles.
[0014]
The method for determining the number of integer cycles as shown in FIG. 4 is, for example, when using only the L1 signal that can be used by a civilian C / A code in a GPS satellite, the satellite and the ground surface GND as the satellite moves. Since the change of the angle between and is gradual, it takes several tens of minutes to determine the true position.
[0015]
In the case of an RTK system, it is generally used in a place with a good view to ensure positional accuracy. However, since it is a system for measuring a carrier wave, not only buildings but also electric wires, utility poles and the like become obstacles, and in the case of a mobile object, there is a high possibility that positioning will be interrupted for a moment. Once interrupted, the position of the moving body cannot be obtained for several tens of minutes as described above, which is a serious problem in practical use.
[0016]
FIG. 5 is a diagram for explaining a conventional method for determining the number of integer cycles in which the time required for determining an integer cycle is shortened compared to the method using the single satellite signal of FIG.
[0017]
In FIG. 5, the satellite signal from the satellite S1 includes an L1 signal (wavelength of about 19 cm) and an L2 signal (wavelength of about 24 cm) that are both modulated with a P code. The P code itself is unknown because it is for military use, but by utilizing this characteristic, the phase of the carrier wave of the L2 signal can be measured together with the L1 signal. FIG. 5 shows a method for determining the integer cycle number using the carrier phase of the L1 signal and the L2 signal.
[0018]
In FIG. 5, the points where the phases of the L1 signal indicated by the solid line in FIG. 5 are the same include the points B, C, D, and E different from the true position A by the integer cycle of the L1 signal carrier. On the other hand, there are points B ′, C ′, D ′, and E ′ that are different from each other by an integer number of cycles of the L2 signal carrier in addition to the true position A. Since the wavelength of the L2 signal is different from that of the L1 signal, the points that differ by an integer number of cycles are in different positions. Therefore, the true position A can theoretically be determined only by the data at time t1. However, since there is observation noise in the actual satellite signal carrier wave, it is difficult to determine the true position A with a single signal, but the true position A can be determined in about one minute. Compared with the method using a single satellite signal of FIG. 3, the required time can be made very short.
[0019]
However, in order to implement the method for determining the number of cycles in FIG. 5, a satellite signal tracking device for tracking the L2 signal is required at least for a plurality of channels (for example, 12 channels). The modulation frequency of the P code which is the modulation signal of the L1 signal and the L2 signal is about 10 MHz, which is higher than the modulation frequency of the C / A code of about 1 MHz, and high speed operation is required. For this reason, there is a problem that a receiver that implements the cycle number determination method of FIG. 5 is very expensive (currently in the millions of yen range).
[0020]
FIG. 6 illustrates another conventional method for determining the number of integer cycles in which the time required for determining an integer cycle is shortened compared to the method using the single satellite signal of FIG. 3, as in FIG. It is a figure for doing.
[0021]
FIG. 6 shows an integer cycle determination method that uses the fact that data with different angles between the satellite and the ground surface GND is obtained because different satellites have different positions. In FIG. 6, in addition to the true position A, points B, C, D, E, and F different from each other by the integer number of cycles of the satellite carrier exist as points where the phases of the signals from the satellite S1 are the same. On the other hand, in addition to the true position A, the points C ′, D ′, and E ′ that differ by the integer cycle of the satellite carrier exist at the point where the phase of the signal from the satellite S2 is the same. Since the angles between the satellites S1 and S2 and the ground surface GND are different, the points different by the integer cycle are in different positions. Therefore, the true position A can theoretically be determined only by the data at time t1. However, since observation noise exists in an actual satellite signal carrier wave, a three-dimensional position cannot be determined only by a GPS satellite or a GLONASS satellite. When both GPS satellites and GLONASS satellites are used and the number of satellites is as large as 10 or more, for example, the true position A can be determined from instantaneous data, and the method using the single satellite signal of FIG. Compared to, the required time can be made very short.
[0022]
However, in order to implement the cycle number determination method of FIG. 6, in addition to the GPS satellite tracking device, a satellite signal tracking device for tracking the GLONASS satellite requires a plurality of channels (for example, 12 channels). . In the case of a GLONASS satellite, unlike the GPS, the tracking frequency of each satellite is greatly different. Therefore, it is necessary to devise measures such as making the analog part a complicated circuit or increasing the sampling frequency of the digital part. For this reason, there is a problem that a receiver that implements the cycle number determination method of FIG. 6 is extremely expensive (currently in the millions of yen range).
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
In the RTK system, for example, the position can be obtained with high accuracy of a centimeter (cm) level by measuring the phase in the wavelength of the carrier wave of the GPS system. It is necessary to accurately measure which cycle it is and to establish an integer value bias (integer cycle).
In order to determine this integer cycle, a conventional method using a carrier of a single satellite signal (FIG. 4), a method using the carrier phase of the L1 and L2 signals of a GPS satellite (FIG. 5), A method using a carrier wave of a satellite signal at a different point such as a GLONASS satellite (FIG. 6) has been used.
[0024]
However, in the method using a carrier wave of a single satellite signal, the change in the angle between the satellite and the ground surface accompanying the movement of the satellite is gradual, so it takes several tens of minutes to determine the true position. In the case of an RTK system, since it is a system that measures a carrier wave, there is a high possibility that the positioning will be interrupted for a moment, especially in the case of a mobile body. It has become a big problem.
[0025]
In the method using the carrier phase of the L1 signal and the L2 signal of the GPS satellite and the method using the carrier of the satellite signal at different points such as the GPS satellite and the GLONASS satellite, the time required for determining the integer cycle is single. Although it can be shortened as compared with the method using satellite signals, the receiver becomes extremely expensive for implementing the cycle number determination method, which is an obstacle to popularizing the RTK system. ing.
[0026]
An object of the present invention is to provide an RTK system capable of performing integer cycle determination, which is indispensable in an RTK system, by using a commonly used simple apparatus and in a short time.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
The RTK system according to claim 1 is configured such that a reference station device installed in at least one reference station, a mobile device installed on another mobile body, and the devices are connected by a wireless line, and one device ( In an RTK system that performs RTK positioning by communicating satellite carrier information in a reference station device or mobile station device) to the other device (mobile station device or reference station device), satellite signals in the one device (reference station device or mobile station device) Radio synchronized with a reference frequency supplied from a receiver, a satellite signal receiver in the other device (mobile station device or reference station device), and a satellite signal receiver in the other device (mobile station device or reference station device) A communication carrier generation device that generates a line carrier wave and sends it to the one device (reference station device or mobile station device), and the one device (reference device) Device or mobile station device) receives a radio channel carrier transmitted from the communication carrier wave generator, and generates a radio channel carrier on the one device (reference station device or mobile station device) side synchronized with the radio channel carrier. A communication carrier synchronization device to be used, and the satellite signal carrier phase data of the one device (reference station device or mobile station device) using the radio channel carrier generated by the communication carrier synchronization device to the other device (mobile station device or A data transmission device to be transmitted to a reference station device), and the other device (mobile station device or reference station device) receives a radio line carrier wave transmitted from the data transmission device, and the one device (reference station device or mobile station device) ) Satellite signal carrier wave phase data and a data receiving device that outputs a radio channel carrier wave, and the communication carrier Carrier phase difference measuring device for communication for measuring phase difference between radio channel carrier of generator and radio channel carrier received by data receiver, and satellite signal carrier of said one device (reference station device or mobile station device) From the phase difference between the phase and the satellite signal carrier phase from the satellite signal receiver in the other device (mobile station device or reference station device) and the phase difference of the communication carrier phase difference measuring device, the true number including the cycle number is obtained. An RTK positioning calculation device for determining a satellite signal carrier wave phase difference and calculating an RTK positioning; A communication carrier phase correction amount calculation storage device for calculating and storing a phase difference correction amount obtained from a communication carrier phase difference measurement device based on a reference station and mobile unit distance information obtained during RTK positioning, and satellite signal reception A communication carrier phase accuracy determination device for determining the accuracy of the correction amount based on positioning interruption information obtained from a machine, and when restarting RTK positioning after the signal interruption, the communication carrier phase correction amount accuracy When the determination device determines that the correction amount stored in the communication carrier phase correction amount calculation storage device is usable, the communication carrier phase difference measurement device calculates the phase difference of the communication carrier phase difference measurement device as the communication carrier phase correction amount. Perform RTK positioning using the phase difference corrected with the correction amount stored in the arithmetic storage device. It is characterized by.
[0028]
According to this configuration, by using the carrier wave of the data communication apparatus indispensable for the RTK system and using the carrier wave phase difference and the satellite carrier wave phase difference together, candidates that are erroneous for an integer cycle of the satellite signal carrier wave are detected. The time until the true position determination can be greatly shortened in the same manner as the method using the GPS P-code receiver and the GLONASS combined receiver, which can be significantly reduced and are extremely expensive.
[0029]
In addition, unlike extremely expensive GPS P-code receivers and GLONASS combined receivers, the system can be configured simply by adding a set of extremely simple devices to the data communication device indispensable for the RTK system. it can.
[0031]
Also, After storing the phase difference correction amount obtained from the communication carrier phase difference measurement device and confirming that the stored correction amount can be used when restarting the RTK positioning after the signal interruption, By determining the integer cycle of the satellite signal carrier wave, it is possible to reliably and significantly reduce the time until the true position determination after the signal interruption.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0033]
First, prior to the description of the specific configuration, the basic concept of the present invention will be described.
If the same distance can be measured with different signals when measuring the distance between the reference station device and the mobile device, the number of erroneous candidates for the number of cycles can be greatly reduced. As shown in the conventional RTK system of FIG. 3, in the RTK system for measuring the position of a moving body, a radio line for data transmission is indispensable.
[0034]
The radio link requires a carrier wave for data communication. In a conventional system, modulated data is used, but the carrier wave itself is not used. In a wireless line, for example, a specific low power band of 400 MHz band is used, but the wavelength of the carrier wave is different from the carrier wave wavelengths of GPS and GLONASS.
[0035]
In the present invention, this data communication carrier wave is transmitted from one device, for example, a mobile device, to the other device, for example, a reference station device, and the data communication carrier wave that is data-modulated from the reference station device and returned to the mobile device. The phase is compared with the phase of the data communication carrier wave transmitted from the mobile device, and the phase difference is measured. The number of integer cycles between the reference station device and the mobile device is determined from the phase difference of the carrier for data communication and the phase difference between the phase on the reference station side and the phase on the mobile body of the satellite carrier.
This state is shown in FIG.
[0036]
FIG. 2 is a diagram for explaining a method for determining the number of integer cycles using a phase difference between a single satellite signal and a data communication carrier wave according to the present invention. As an example, it is assumed that the satellite signal carrier phase on the reference station side is obtained with respect to the satellite signal carrier phase on the mobile unit side.
[0037]
In FIG. 2, in the satellite signal at the time t1 of the satellite S1, there are points B, C, D, and E different from the true point A by the integer cycle of the satellite signal carrier other than the true point A. Only the satellite signal at time t1 of the satellite S1 cannot specify which of the above A to F is the true position. On the other hand, the phase difference of the carrier wave for data communication differs from the ground surface GND by an integer number of cycles of the carrier wave for data communication is A, C ′, and D ′. The true point A is at the same position in both the satellite signal carrier and the data communication carrier. Using this, the true position A is determined, and the integer number of cycles of the satellite signal carrier is determined.
[0038]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an RTK system according to the present invention. In the figure, the reference station apparatus includes a satellite signal receiver 1 a, a data transmission apparatus 2, a data communication carrier synchronization apparatus 5, and a data reception apparatus 8.
[0039]
The satellite signal receiver 1a receives the satellite signal and outputs the satellite signal carrier phase Pa. Although not shown, tracking satellite information is transmitted. The data transmission device 2 receives the satellite signal carrier phase Pa, modulates the data communication carrier frequency Fds, and transmits the modulated data to the mobile device. The data receiver 8 receives and demodulates the modulated data communication carrier frequency Fdn sent from the mobile device. The data communication carrier synchronization device 5 generates the data communication carrier frequency Fds of the reference station device synchronized with the data communication carrier frequency Fdn demodulated by the data reception device 8.
[0040]
The mobile device includes a satellite signal receiver 1b, a data receiving device 3, a data communication carrier generation device 4, a data communication carrier phase difference measurement device 6, a data transmission device 7, and a data communication carrier phase accuracy. It comprises a determination device 9, a data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10, a positioning interruption determination device 11, and an RTK positioning calculation device 20.
[0041]
The satellite signal receiver 1b receives the satellite signal, outputs the satellite signal carrier phase Pb, and outputs tracking satellite information. In addition, in the RTK system, if the frequency is different, the phase characteristic changes greatly due to the delay characteristic of the receiver filter or the like. Therefore, in order to make the frequency constant, the frequency output from the satellite signal receiver 1b is set to the reference frequency. Used as Fr.
[0042]
The data receiving device 3 outputs the satellite signal carrier wave phase Pa sent from the data sending device 2, the tracking satellite information of the satellite signal receiver 1a, and the carrier frequency for data communication Fds.
[0043]
The data communication carrier generator 4 receives the reference frequency Fr from the satellite signal receiver 1b and generates a data communication carrier frequency Fdn.
[0044]
The data communication carrier phase difference measuring device 6 compares the data communication carrier frequency Fdn generated by the data communication carrier generating device 4 with the data communication carrier frequency Fds received by the data receiving device, and compares the data communication carrier frequency Fds. Output the phase difference.
[0045]
The data transmission device 7 receives the data communication carrier frequency Fdn generated by the data communication carrier generation device 4, performs necessary modulation for improving noise interference performance, and transmits the modulated data to the data reception device 8.
[0046]
The data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 calculates and stores the data communication carrier phase correction amount storage when the RTK positioning is performed. In a state where RTK positioning is performed, various errors are calculated, and the distance between the reference station device and the mobile device is determined with high accuracy of cm level. Therefore, the data communication carrier phase correction amount is an accurate correction value for obtaining the true phase difference from the phase difference obtained by the data communication carrier phase difference measuring device 6.
[0047]
The positioning interruption determination device 11 receives the tracking satellite information from the satellite signal receiver 1a and the satellite signal receiver 1b and determines the positioning interruption.
[0048]
The data communication carrier phase accuracy determination device 9 receives the positioning interruption determination information from the positioning interruption determination device 11 and performs processing such as determining the reliability of the correction amount stored in the positioning interruption determination device 11. If the positioning interruption is about several seconds, the correction value calculated by the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 before the interruption becomes an effective correction value even after the interruption. In such a case, when the signal is recovered from the interruption, a command that can use the stored correction amount is output.
[0049]
The RTK positioning calculation device 20 receives signals from each device such as the satellite signal carrier phase Pa and the satellite signal carrier phase Pb and calculates the RTK positioning. Further, the correction value calculated in a state where RTK positioning is performed is constantly updated and stored in the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10.
[0050]
In FIG. 1, first, the basic operation of the RTK system of the present invention is not affected by the phase characteristics (delay characteristics) of the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3. An ideal case where there is no noise due to the carrier wave itself will be described.
[0051]
The phase of the data communication carrier frequency Fds received by the data receiving device 3 of the mobile device is the phase of “Fdm” generated by the data communication carrier generating device 4 and the distance between the reference station device and the mobile device. It becomes a different value corresponding to twice. In the data communication carrier phase difference measurement device 6, the phase of the data communication carrier frequency Fds received by the data reception device 3 of the mobile device and “Fdm” generated by the data communication carrier generation device 4. The phase difference corresponding to the distance between the reference station device and the mobile device is obtained by measuring the phase difference between the reference station device and the mobile device.
[0052]
FIG. 2 shows a state in which this phase difference is obtained. FIG. 2 is a diagram for explaining a method for determining the number of integer cycles using the phase difference between a single satellite signal and a data communication carrier wave according to the present invention.
[0053]
In FIG. 2, as described above, in the satellite signal at the time t1 of the satellite S1, the points having the same phase difference other than the true point A are points B, C, D, and E that differ by an integer cycle of the satellite signal carrier. Exists. Only the satellite signal at time t1 of the satellite S1 cannot specify which of the above A to F is the true position. On the other hand, the phase difference of the data communication carrier wave corresponding to the distance between the reference station device and the mobile device is A, C ′, and D ′ on the ground surface GND, which are different by an integer number of cycles of the data communication carrier wave. Since the length of one cycle of the satellite signal carrier wave projected on the ground surface GND and the length of one cycle of the data communication carrier wave are different, the satellite signal carrier of the satellite S1 has different points B, C, The position is different from D, E, and F. The true point A is at the same position in both the satellite signal carrier and the data communication carrier. Therefore, the true position A can be determined only from the data at time t1. However, since there is observation noise in the actual signal, the true position A cannot be determined with a single signal, but the time until the true position is determined can be greatly reduced as compared with the conventional method of FIG. .
[0054]
Next, the effects of the phase characteristics (delay characteristics) of the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3, and errors such as noise due to the carrier wave itself are taken into consideration. An example of a procedure for actual calculation in the RTK system will be described.
[0055]
Step 1: The positioning position of the mobile device is obtained by the DGPS (differential GPS) method. The GDPS detects an error component from the received pseudorange from each satellite, time information, and orbit data in a reference station device capable of measuring an accurate position in advance, and transmits it to a mobile device as a correction value. In the mobile device, the GPS signal received by the satellite signal receiver 1b is corrected by the correction value. The positioning accuracy of this DGPS is several meters, and it is possible to obtain a considerably higher accuracy than that of a normal GPS.
[0056]
Step 2: Based on the position of the mobile device obtained in Step 1, the approximate distance between the reference station device and the mobile device is obtained, and an error of the DGPS positioning position is added to this to determine the distance between the reference station device and the mobile device. Find the expected minimum and maximum values. By dividing the minimum value and the maximum value by the wavelength of the data communication carrier frequency Fdn, the minimum value and the maximum value for the cycle of the data communication carrier wave are obtained.
[0057]
Step 3: For the cycle of each satellite signal carrier wave, the minimum value and maximum value of the distance difference in the satellite direction are obtained based on a value obtained by adding a DGPS error to the approximate distance between the reference station device and the mobile device. . By dividing the minimum value and the maximum value by the wavelength of the satellite signal carrier wave, the minimum value and maximum value for each satellite carrier wavelength cycle are obtained. Find all satellites that can be used for positioning, and find the combination of cycles.
[0058]
Step 4: The cycle of the data communication carrier frequency Fdn is first assumed to be a minimum value.
[0059]
Step 5: A temporary distance between the reference station device and the moving body device is determined from the cycle and phase difference of the carrier frequency for data communication Fdn.
[0060]
Step 6: For all combinations of satellite signal carrier cycles, the positioning position is obtained, the distance between the reference station device and the mobile device is obtained, and the distance matches the provisional distance determined in Step 5 within the error range. Remember. Here, all combinations are used, but in step 1, the distance between the reference station device and the mobile device when each combination is first obtained is obtained, and the order of the combinations is set in the order of the distances, which is close to the temporary distance. You may make it the method of checking only a combination.
[0061]
Step 7: The cycle of the data communication carrier frequency Fdn is increased by 1, and Steps 5 and 6 are executed. This is performed until the cycle value of the data communication carrier frequency Fdn reaches the maximum value obtained in step 1.
[0062]
Step 8: If only one combination is stored in Step 6 and Step 7, the process is terminated.
[0063]
Step 9: When there are two or more combinations stored in Step 6 and Step 7, wait until the next observation value is obtained, and repeat Step 1 and subsequent steps. In this case, not all combinations are performed in step 6, but only combinations previously stored may be performed. If there is a lot of noise, perform all combinations and select the combination with the largest number of matches with the temporary distance, or select the combination with the smallest integrated value of the difference from the temporary distance. May be.
[0064]
Step 10: The position obtained by the combination determined in steps 8 and 9 is set as the RTK positioning position.
[0065]
By such a procedure, the influence of the phase characteristics (delay characteristics) of the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3 and errors such as noise due to the carrier wave itself are taken into consideration. The positioning position of the RTK system of the present invention is obtained.
[0066]
Now, in the state where RTK positioning is performed, there is an error such as noise due to the influence of the phase characteristics (delay characteristics) of the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3, and the carrier wave itself. In consideration, the distance between the reference station device and the mobile device is determined with high accuracy of the cm level.
[0067]
Therefore, in the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10, when the distance L between the reference station device and the mobile device is obtained from the RTK positioning calculation device 20, the true phase difference (in the data communication carrier frequency Fdn ( Cycle) is determined by distance L / wavelength of data communication carrier frequency Fdn, and the true phase difference (cycle) obtained above is subtracted from the phase difference obtained by data communication carrier phase difference measuring device 6. Thus, the correction amount (correction value) for obtaining the true phase difference from the phase difference obtained by the data communication carrier phase difference measuring device 6 is obtained.
[0068]
As described above, there are many places where the RTK system is installed, and the positioning interruption time is about several seconds even if the positioning is interrupted. The correction values calculated by the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 are the phase delay amount of each of the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3, and the carrier wave itself. This is the value with added noise.
[0069]
Since the data transmission device 7, the data reception device 8, the data transmission device 2, and the data reception device 3 are composed of different parts, the phase characteristics (delay characteristics) in each device are large due to variations in frequency, temperature, and power supply voltage. Depending on the carrier frequency, the linearity of the radio wave is not guaranteed, and noise due to the radio wave itself is added, so the distance between the reference station mobile devices cannot be measured simply by measuring the carrier phase. . Among these fluctuation factors, fluctuations are removed by using a stabilized power supply for the power supply voltage and by generating a stable frequency with the offset removed from the satellite signal as the reference frequency. . Therefore, in the present invention, since the power supply voltage and the frequency are fixed, the phase delay amount of each device is only a change due to a temperature change.
[0070]
If the positioning interruption is about several seconds, there is almost no temperature change, so the phase delay amount of each device is the same as before the positioning interruption. Also, the noise due to the carrier wave itself is largely dependent on the propagation path, but if the interruption is for several seconds, the propagation path is almost the same, so the noise due to the carrier wave itself is the same as before the positioning interruption.
[0071]
Therefore, the correction value calculated by the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 before the interruption becomes an effective correction value even after the interruption. Therefore, the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 always stores the correction value calculated in a state where RTK positioning is performed while updating it, and the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 from the signal interruption from the data communication carrier phase accuracy determination device 9. In the recovered state, when an instruction to output a correction value is given, the correction value is output to the RTK positioning calculation device 20.
[0072]
In the RTK positioning calculation device 20, when the correction value is input, the data communication carrier phase difference measurement value obtained from the data communication carrier phase difference measurement device 6 is corrected by this correction value, thereby obtaining true data. The communication carrier phase value is obtained, and the integer cycle of the satellite signal carrier is determined by the method described with reference to FIG.
[0073]
This correction value is correct only when the signal interruption is short, and may be an incorrect value when the signal interruption is long. If an incorrect correction value is used, an integer cycle of the satellite signal carrier may be erroneous, and as a result, the RTK positioning position may be erroneous.
[0074]
For this reason, the data communication carrier phase accuracy determination device 9 measures, for example, the elapsed time from the time when the positioning interruption started with a signal from a timing device (not shown). When the positioning interruption is recovered within a time when the accuracy of the correction value is sufficiently high, the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 is instructed to output the correction value. Note that when the signal for determining the correction value after power-on has not yet been received from the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10, the data communication carrier phase accuracy determination device 9 does not instruct the output of the correction value. .
[0075]
In addition, since the portion related to the phase delay characteristic of each device in the correction value depends on the temperature change, the data communication carrier phase accuracy determination device 9 measures the temperature by, for example, a temperature sensor incorporated in the satellite signal receiver. The correction value accuracy may be determined based on the temperature change.
[0076]
As described above, by using the correction value calculated before interruption in the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10, the time required for obtaining the true position again after interruption of the signal is greatly reduced. be able to.
[0077]
As apparent from comparison with the conventional example (FIG. 3), the device added in the present invention is a data communication carrier phase difference measuring device 6, a data communication carrier synchronization device 5, a data transmission device 7, and a data transmission device. The receiving device 8, the data communication carrier phase accuracy determination device 9, the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10, and the positioning interruption determination device 11. Among these, the data sending device 7 and the data receiving device 8 are omitted in FIG. 3 for the explanation of the functional configuration, but the data line device is generally a sending / receiving device, and is not a device newly required in the present invention. The data communication carrier phase difference measurement device 6 and the data communication carrier synchronization device 5 are devices added in the present invention, but are a part of the data reception device and are simply used for data reception. It is a device that can be easily configured using a Costas loop circuit, and is a very inexpensive device. Further, as described above, the data communication carrier phase accuracy determination device 9, the data communication carrier phase correction amount calculation storage device 10 and the positioning interruption determination device 11 are also simple devices and are inexpensive. Thus, the RTK system of the present invention can be an inexpensive apparatus equivalent to the conventional one shown in FIG.
[0078]
In the above description, the case where there is one reference station has been described as an example. In this case, since only the distance between the reference station device and the mobile device can be obtained, the combination of satellite signal carriers to be checked cannot be limited. Here, for example, if the three reference stations have the same configuration, the position of the reference station is known, so that a three-dimensional approximate position of the mobile object position can be obtained. Therefore, since the combination of satellite carriers to be checked can be limited to the vicinity of the approximate position, the processing time for obtaining the true combination can be shortened. Further, an increase in the number of reference stations can provide the same effect as an increase in the number of satellites, so that the time until the true position determination can be further shortened.
[0079]
In the above description, the method of obtaining the position on the mobile body side has been described. However, there is a system for monitoring the position of the mobile body on the reference station side. In this case, the same configuration can be achieved by setting the apparatus on the mobile station side as the reference station side and the apparatus on the reference station side as the mobile station side in this embodiment.
[0080]
In the above description, in order to measure the phase difference of the data communication carrier wave, the carrier wave itself is also transmitted as a means for setting the phase difference accuracy to a practical level. However, if a carrier wave for data communication synchronized with a common satellite carrier wave can be generated independently for each of the reference station device and the mobile device, if the same carrier synchronization as that of the present invention can be obtained, the reference station device and the mobile device A carrier wave for data communication may be generated independently for each device.
[0081]
In the above description, the data carrier frequency between the mobile device and the reference station device is the same for both transmission and reception. However, if the transmission and reception frequencies are synchronized as in this embodiment, different frequencies are used for transmission and reception. It may be used.
[0082]
In the above description, the noise of the radio channel itself is also considered. However, when the frequency of the radio channel is high and the noise of the radio channel itself can be ignored, the correction value is a value that depends only on temperature. Therefore, in this case, at the time of RTK positioning, the relationship between the temperature and the correction value is stored, the correction value corresponding to the temperature measured when the power is turned on is stored, and the correction value is used even when the power is turned on. The time until the true position is determined when the power is turned on can be greatly shortened.
[0083]
In fact, for satellites with weak satellite signal carriers, the satellite signal carrier phase observations for integer cycles of the satellite carrier, called cycle slips, may suddenly fly. At the time of this cycle slip, the RTK position also flies in the conventional RTK positioning system. In the case of the present embodiment, the correction value is obtained based on the RTK position. Therefore, the correction value changes greatly when the RTK position jumps. Since the correction value is an amount that does not change in about several seconds, in that case, it is determined that a cycle slip has occurred due to a large change in the correction value, and the integer cycle of the satellite carrier wave is determined using the correction value before the RTK position jumps. You may re-determine the minutes. In this embodiment, the correction value is used only at the time of recovery after the positioning interruption, but in addition to this, this correction value can also be used for cycle slip determination and subsequent RTK processing.
[0084]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, an integer cycle of a satellite signal carrier is obtained by using a carrier wave of a data communication device indispensable for an RTK system and using the carrier wave phase difference and the satellite carrier wave phase difference together. The number of erroneous candidates can be greatly reduced, and the time to true position determination can be greatly shortened in the same manner as the method using a GPS P-code receiver and a GLONASS combined receiver, which are extremely expensive. Can do.
[0085]
In addition, unlike extremely expensive GPS P-code receivers and GLONASS combined receivers, the system can be configured simply by adding a set of extremely simple devices to the data communication device indispensable for the RTK system. it can.
[0086]
Also, After storing the phase difference correction amount obtained from the communication carrier phase difference measurement device and confirming that the stored correction amount can be used when restarting the RTK positioning after the signal interruption, By determining the integer cycle of the satellite signal carrier wave, it is possible to reliably and significantly reduce the time until the true position determination after the signal interruption.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an RKT system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an integer cycle number determination method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a conventional RKT system.
FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional integer cycle number determination method using a single satellite signal;
FIG. 5 is a diagram illustrating a conventional method for determining the number of integer cycles based on carrier phases of a plurality of signals.
FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional method for determining the number of integer cycles based on carrier phases of a plurality of satellites.
[Explanation of symbols]
1a Satellite signal receiver
1b Satellite signal receiver
2 Data sending device
3 Data receiver
4 Carrier unit for data communication
5 Carrier synchronization device for data communication
6 Carrier phase difference measuring device for data communication
7 Data sending device
8 Data receiver
9 Carrier phase accuracy judgment device for data communication
10. Carrier phase correction amount calculation storage device for data communication
11 Positioning interruption judgment device
20 RTK positioning calculator

Claims

A reference station device installed in at least one reference station, a mobile device installed on another mobile body, and the devices are connected by a wireless line, and in one device (reference station device or mobile station device) In an RTK system for performing RTK positioning by communicating satellite carrier information to the other device (mobile station device or reference station device),
A satellite signal receiver in the one apparatus (reference station apparatus or mobile station apparatus);
A satellite signal receiver in the other device (mobile station device or reference station device);
The other device (mobile station device or reference station device) generates a radio channel carrier wave that is synchronized with a reference frequency supplied from a satellite signal receiver and sends it to the one device (reference station device or mobile station device). A carrier generation device;
The one device (reference station device or mobile station device) receives the radio channel carrier wave transmitted from the communication carrier wave generator device and the one device (reference station device or mobile station device) side synchronized with the radio channel carrier wave A carrier synchronizer for communication that generates a carrier wave of
Data transmission for transmitting the satellite signal carrier phase data of the one device (reference station device or mobile station device) to the other device (mobile station device or reference station device) on the radio channel carrier generated by the communication carrier synchronization device Equipment,
The other apparatus (mobile station apparatus or reference station apparatus) receives a radio carrier wave transmitted from the data transmission apparatus, and outputs satellite signal carrier phase data of the one apparatus (reference station apparatus or mobile station apparatus). A data receiving device for outputting a wireless line carrier wave;
A carrier phase difference measurement device for communication that measures a phase difference between a radio channel carrier of the communication carrier generator and a radio channel carrier received by the data receiver;
The phase difference between the satellite signal carrier phase of the one device (reference station device or mobile station device) and the satellite signal carrier phase from the satellite signal receiver in the other device (mobile station device or reference station device), and for the communication An RTK positioning calculation device that determines a true satellite signal carrier phase difference including the number of cycles from the phase difference of the carrier phase difference measurement device and calculates an RTK positioning;
A carrier phase correction amount calculation storage device for communication that calculates and stores a correction amount of a phase difference obtained from a communication carrier phase difference measurement device based on a reference station obtained during RTK positioning, and distance information between mobile bodies;
A communication carrier phase accuracy determination device for determining the accuracy of the correction amount, based on positioning interruption information obtained from a satellite signal receiver;
When the RTK positioning is resumed after the signal interruption, the communication carrier phase correction amount accuracy determination device determines that the correction amount stored in the communication carrier phase correction amount calculation storage device is usable. The RTK positioning is performed using the phase difference obtained by correcting the phase difference of the communication carrier phase difference measurement device with the correction amount stored in the communication carrier phase correction amount calculation storage device. RTK system.