JP7142918B2 - 全球測位衛星システム受信機搭載の対空標識 - Google Patents

Description

この発明は、全球測位衛星システム（以下、ＧＮＳＳともいう。）の受信機を搭載した対空標識に関し、特に作物を栽培する田畑（以下、ほ場という。）などのように、平らではなく凹凸がある（以下、不陸という。）場所にも簡単に設置でき、１台や２台の少ない台数の対空標識でもほ場などの正確な位置情報を測位できるＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識に関する。

ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識としては、ＧＮＳＳアンテナとＧＮＳＳ受信機などを備える位置測定部を、対空標識部の中央に分離可能に嵌（は）め付けるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この対空標識では、位置測定部を対空標識部に分離可能に嵌め付けることで、位置測定部を対空標識部から分離した状態で対空標識を運搬したり、収納したりできるようになっている。また、この対空標識では、位置測定部や対空標識部の一方が破損や故障した場合には、破損や故障した一方のみを修理したり、新品に取り替えたりできるようになっている。さらに、この対空標識では、位置測定部が不要な場合には、対空標識から位置測定部を取り外し、対空標識部のみを使用できるようになっている。

ＧＮＳＳ受信機を搭載していないものの、別の対空標識としては、対空標示の中心に孔（あな）を設けたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この別の対空標識では、対空標識を地面に打ち込まれている基準点鋲（びょう）の上に載せ、基準点鋲の中心に、対空標示の孔を合わせて、正確に位置決めできるようになっている。

特開２０１８－１４６５４６号公報（段落００８６、図１２Ｃ） 実用新案登録第３２１２１０２号公報（段落００１２，００２１、図４）

前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識では、位置測定部が対空標識部と分離可能になっているところ、位置測定部の地上位置を測定するときには、位置測定部を対空標識部に嵌めなくてはならない。ここで、対空標識は、地点間の高低差の計測（比高計測ともいう。）をする場合は、できるだけ平らな場所に設置しなくてはならないところ、前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識では、位置測定部を空撮画像からはっきりと検出できる大きさの対空標識部に嵌めなくてはならないために、ほ場やあぜ道のような不陸の場所では大きくて水平な設置台などを用意しなくてはならない。

また、前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識では、対空標識が正方形の形状を有し、正方形の各対頂点から対角線が引かれることで区別された領域に色彩が付された標示や、正方形が小さな４個の正方形の領域に区別され、それぞれの領域に色彩が付された標示であるところ、対空標識に直（じか）に標示が付されているために、別の図柄に標示を変えることができない。

さらに、前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識では、事前に計画した対空標識を設置する場所の全てにＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を設置してから、空撮しているために、多くの台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を用意しないと地上位置を測定することができない。

前記特許文献２に係る対空標識では、ＧＮＳＳ受信機を搭載していないために、市街地や道路などの基準点鋲がある場所でしか、前記特許文献２に係る対空標識を使うことができない。

また、前記特許文献２に係る対空標識では、基準点鋲がある場所でしか対空標識を使うことができないために、ほ場のような基準点鋲がない場所では新たに基準点を設けなくてはならない。そして、前記特許文献２に係る対空標識では、新たに基準点を設ける場合にはトータルステーションという測量機器を用いるところ、トータルステーションは二人一組で作業しなくてはならず、その作業には測量の知識が求められる。そのため、前記特許文献２に係る対空標識は、一人で使えるものでも、誰でも使えるものでもない。

そこで、この発明では、前記した課題を解決し、ほ場のような不陸の場所でも簡単に設置でき、１台や２台の少ない台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、一人でも、誰でも正確な位置情報を測位できるＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明では、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を、ＧＮＳＳアンテナと、ＧＮＳＳ受信機と、ＧＮＳＳ受信機を収納する金属製ケースと、マグネットシートに対空標示を付した対空標示マグネットシートとで構成した。そして、ＧＮＳＳアンテナを、金属製ケースの外側に引き出し可能に、金属製ケースに内蔵されたＧＮＳＳ受信機とアンテナケーブルでつなぐようにして、ＧＮＳＳアンテナを、対空標示マグネットシートを貼り付けた対空標識の役割を果たす金属製ケースと離したり、金属製ケースに載せたりして使用できるようにした。

請求項２に係る発明では、ＧＮＳＳアンテナを、その底部に磁石を備えるようにした。

請求項３に係る発明では、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識に、対空標示マグネットシートに加えて、中央にＧＮＳＳアンテナの大きさの孔が形成されたマットと、生地に対空標示を付した対空標示シートとからなる対空標示マットを備えるようにした。

請求項４に係る発明では、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識に、対空標示マグネットシートに加えて、路面標示シートに対空標示を付した対空標示路面標示シートを備えるようにした。

請求項１に係る発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを、金属製ケースの外側に引き出し可能に、金属製ケースに内蔵されたＧＮＳＳ受信機とアンテナケーブルでつなぐようにしたので、ＧＮＳＳアンテナを、対空標示マグネットシートを貼り付けた対空標識の役割を果たす金属製ケースと離して使用することができる。そのため、請求項１に係る発明によれば、金属製ケースを設置できそうな平らな場所がなくても、ＧＮＳＳアンテナを、対空標識の代わりになる石碑や路面上の模様などの上に、金属製ケースから離して置いて、ＧＮＳＳアンテナの位置情報を測位することができる。そこで、請求項１に係る発明によれば、ほ場のような不陸の場所でも、ＧＮＳＳアンテナを、金属製ケースから離して置いて、ＧＮＳＳアンテナの位置情報を測位することができる。

また、請求項１に係る発明によれば、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を、金属製ケースと、マグネットシートに対空標示を付した対空標示マグネットシートとで構成したので、別の図柄の標示を付した対空標示マグネットシートを金属製ケースに貼り付けて、簡単に別の図柄の対空標識に変えることができる。ここで、対空標識は画像処理ソフトとの相性があるところ、請求項１に係る発明によれば、簡単に別の図柄の対空標識に変えることができるので、様々な画像処理ソフトにも対応させることができる。

さらに、請求項１に係る発明によれば、ＧＮＳＳ受信機を収納するケースを金属製にしたので、ＧＮＳＳアンテナを金属製ケースに載せて使用する場合に、地面に反射したＧＮＳＳ人工衛星が発信する電波を遮断して、測位精度を高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを、その底部に磁石を備えるようにしたので、ＧＮＳＳアンテナを金属製ケースに載せて使用する場合に、ＧＮＳＳアンテナを金属製ケースに磁力によってくっつけることができる。そのため、請求項２に係る発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを金属製ケースにくっつけられる、より正しくはＧＮＳＳアンテナを、対空標示マグネットシートを貼り付けた金属製ケースにくっつけられるので、対空標示マグネットシートの中心に載せたＧＮＳＳアンテナをずれないように固定することができる。また、請求項２に係る発明によれば、ＧＮＳＳアンテナを磁力によって固定するので、簡単にＧＮＳＳアンテナを着脱することもできる。

請求項３に係る発明によれば、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識に、対空標示マグネットシートに加えて、中央にＧＮＳＳアンテナの大きさの孔が形成されたマットと、生地に対空標示を付した対空標示シートとからなる対空標示マットを備えるようにしたので、対空標示マットを用いることによって、１台や２台の少ない台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、正確な位置情報を測位することができる。

ここで、対空標示マットを用いることによって、１台や２台の少ない台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、正確な位置情報を測位できることを説明する。ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識が１台の場合には、まず、事前に計画した対空標識を設置する複数の場所に対空標示マットを設置し、無人航空機（以下、ドローンという。）で空撮する。次に、電子基準点を基地局にし、１台しかないＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を、より正しくは１台しかないＧＮＳＳアンテナを対空標示マットに組み付けて移動局にして、移動局にした対空標示マットの緯度と経度と標高といった位置座標を計測する。続いて、１台しかないＧＮＳＳアンテナで別の対空標示マットを順番に移動しながら、ＧＮＳＳアンテナを対空標示マットに組み付けて移動局にして、全ての対空標示マットの位置座標を計測する。このように、ＧＮＳＳアンテナを対空標示マットに組み付けて移動局にすることで、１台のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、正確な位置情報を測位することができるものである。

また、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識が２台の場合には、１台のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を、空撮範囲内にローカル基地局として設置する。そして、もう１台のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識を、より正しくはもう１台のＧＮＳＳアンテナを対空標示マットに組み付けて移動局にして、移動局にした対空標示マットの位置座標を計測する。続いて、もう１台のＧＮＳＳアンテナで別の対空標示マットを順番に移動しながら、全ての対空標示マットの位置座標を計測する。このとき、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識が２台ある場合には、空撮範囲内にローカル基地局があるために、移動局１か所当たりの観測時間を、１台の場合には最低１時間かかるところ、３～５分に短縮することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、対空標示マットの中央にＧＮＳＳアンテナの大きさの孔を形成したので、ＧＮＳＳアンテナを対空標示マットの孔に嵌めるだけで、簡単にＧＮＳＳアンテナの中心直上と対空標識の中心を一致させることができる。

加えて、請求項３に係る発明によれば、対空標示マットをマットと対空標示シートとからなるようにしたので、別の図柄の標示を付した対空標示シートに取り替えて、簡単に別の図柄の対空標識に変えることができる。また、請求項３に係る発明によれば、対空標示シートを取り替えられるので、対空標示シートに土汚れが付いたり、対空標示シートが色あせたりしても、簡単に新品の対空標示シートに交換することもできる。

請求項４に係る発明によれば、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識に、対空標示マグネットシートに加えて、路面標示シートに対空標示を付した対空標示路面標示シートを備えるようにしたので、対空標示路面標示シートを用いることによって、１台や２台の少ない台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、正確な位置情報を測位することができる。

また、請求項４に係る発明によれば、路面標示シートに対空標示を付するようにしたので、アスファルトやコンクリートで舗装されている路面がある場合には、対空標示路面標示シートを路面に貼り付けておくことができる。そのため、請求項４に係る発明によれば、対空標示路面標示シートを路面に貼り付けておけるので、空撮のたびに対空標識を設置しなくてすむようにできる。

以上、請求項１から請求項４に係る発明に分けてこの発明の効果について説明したところ、この発明では、ほ場のような不陸の場所でも簡単に設置でき、１台や２台の少ない台数のＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識でも、一人でも、誰でも正確な位置情報を測位できるので、ロボット技術や情報通信技術(ＩＣＴ)を活用して、省力化や高品質生産を実現する新たな農業（スマート農業という。）のために不可欠な、基準となる地点の緯度と経度と標高といった空間情報のインフラ整備に活用することができる。

実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識の斜視図である。 実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識の分解斜視図である。 実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識の使用状態を示す説明図である。 実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識の斜視図であって、簡単に別の図柄の対空標識に変えられる仕組みを示す説明図である。 他の実施形態に係る対空標示マットの斜視図である。 別の他の実施形態に係る対空標示路面標示シートの斜視図である。

まず、この発明の創作の基礎となる事項について簡単に説明する。出願人は、我が国の農業と食品産業の発展のため、基礎から応用まで幅広い分野で研究開発を行う独立行政法人で、この分野における我が国最大の研究機関である。その中で、発明者の所属する農業環境変動研究センターは、環境変動に柔軟に対応するための応用技術や環境保全を重視した持続可能な農業生産に資する技術を開発し発信している。

発明者の研究ユニットでは、人工衛星、航空機、ドローンなどのリモートセンシング情報と地図を利用した研究を行っている。その中で、発明者は、人工衛星などの画像データの解析して、作物の生育状態などを時系列で比較することに取り組んできた。

発明者は、画像データを解析する中で、画像データを農業に活用するには、作物の生育経過を観察したり、作物の生育状態を過去のものと比較したりできるように、言い換えると画像データを時系列に重ねられるように、対空標識の位置座標を計測しておく必要があることに注目した。そして、発明者は、ドローンを使って誰でも空撮画像を撮れるようになったところ、簡単にほ場の位置座標を計測する技術がないために、せっかく撮った空撮画像から３次元形状を作成できず、空撮画像をスマート農業に利用しづらいことを気にかけてきた。

そこで、発明者は、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識では、精度よく測位するために、対空標示の中心にＧＮＳＳアンテナを固定することが常識であるところ、ＧＮＳＳアンテナが対空標識の道連れにならないようにできれば、対空標識を水平に設置できない不陸な場所でも、対空標識とセットの画像処理ソフトでなくても、位置座標を計測できることを見いだし、この発明を創作するに至ったものである。

次に、この発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識の斜視図である。図１に示すように、ＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１は、ＧＮＳＳアンテナ２と、図示しないＧＮＳＳ受信機３（後に説明する図２参照）を収納する金属製ケース４と、対空標示マグネットシート５とで構成されている。そして、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、ＧＮＳＳアンテナ２が、アンテナケーブル６によって金属製ケース４の外側に引き出し可能に設けられている。また、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、対空標識１を地面に固定するための固定用ゴム足７を備えている。

ここで、ＧＮＳＳとは、全球測位衛星システム略語で、米国のＧＰＳの他に、日本のみちびき、欧州のＧａｌｉｌｅｏなどがあり、複数の衛星を用いる測位システムのことである。

ＧＮＳＳアンテナ２は、衛星が発する電波を受信する装置であり、複数の衛星が発する電波を同時に受信できるようになっている。ＧＮＳＳアンテナ２は、ここでは厚みのあるボタン形で、その底面に図示しない磁石を備えている。

図示しないＧＮＳＳ受信機３（後に説明する図２参照）は、ＧＮＳＳアンテナ２が受信した信号を記録するものである。そして、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、ＧＮＳＳ受信機３が記録した信号を画像処理ソフトに読み込んで、複数枚の重複した空撮画像から３次元形状を作成できるようになっている。

金属製ケース４は、図示しないＧＮＳＳ受信機３を収納する容器である。金属製ケース４は、ここではブリキ製の円盤形の缶で、蓋と胴の重なりの深さによって防塵性と防雨性を持たせている。

対空標示マグネットシート５は、マグネットシートに対空標示を付したもので、ここで円形のマグネットシートに、同心円状に白黒の標示が印刷されている。

アンテナケーブル６は、電線を絶縁体で覆ったもので、ＧＮＳＳアンテナ２を金属製ケース４の外側に引き出し可能に、ＧＮＳＳアンテナ２と図示しないＧＮＳＳ受信機３をつないでいる。

図２は、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１の分解斜視図である。図２に示すように、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、金属製ケース４の中に、ＧＮＳＳ受信機３とバッテリー３１が収納されている。そして、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、ＧＮＳＳアンテナ２が、アンテナケーブル６によって金属製ケース４の外側に引き出して、ＧＮＳＳ受信機３とつながれている。

ここで、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１の特徴を、前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識と比較して説明する。前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識は、ＧＮＳＳアンテナとＧＮＳＳ受信機などを備える位置測定部が一体に構成され、位置測定部が対空標識部と一体になるように構成されているところ、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、ＧＮＳＳアンテナ２をＧＮＳＳ受信機３から離せられるようにアンテナケーブル６でつながれていて、ＧＮＳＳアンテナ２が対空標識の役割を果たす金属製ケース４の外側に、金属製ケース４と離して引き出せるように構成されている点で異なるものである。

また、図２に示すように、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、対空標識の役割を果たす部分が、金属製ケース４と対空標示マグネットシート５とで、より分かりやすくは、金属製ケース４と対空標示マグネットシート５に分けて二つの部材で構成されている。

ここで、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１の特徴を、前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識と比較して説明する。前記特許文献１に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識は、対空標示が対空標識に直に付されているところ、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、対空標示に相当する対空標示マグネットシート５が、対空標識に相当する金属製ケース４とは別の部材で構成されている点で異なるものである。

図３は、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１の使用状態を示す説明図である。図３に示すように、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、ＧＮＳＳアンテナ２が金属製ケース４の外側に、金属製ケース４と離して引き出せるように構成されているために、ＧＮＳＳアンテナ２を金属製ケース４と離して使用することができる。そのため、図３に示すように、金属製ケース４を設置できそうな平らな場所がない場合には、ＧＮＳＳアンテナ２を対空標識の代わりになる石碑Ｓの上に置いて、ＧＮＳＳアンテナ２の位置情報を測位することで、ほ場のような不陸の場所でも正確な位置情報を測位できる。

図４は、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１の斜視図であって、簡単に別の図柄の対空標識に変えられる仕組みを示す説明図である。図４に示すように、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、対空標示マグネットシート５が金属製ケース４とは別の部材で構成されているために、対空標示マグネットシート５を金属製ケース４からはがし、別の図柄の対空標示マグネットシート５′を金属製ケースに貼り付けて、簡単に別の図柄の対空標識に変えられる。

図５は、他の実施形態に係る対空標示マットの斜視図である。図５に示すように、他の実施形態に係る対空標示マット８は、マット８１と、生地に対空標示を付した対空標示シート８２とを有して構成されている。そして、他の実施形態に係る対空標示マット８では、マット８１の中央にＧＮＳＳアンテナ２の大きさの孔８１ａとアンテナケーブル６の厚みの切れ目８１ｂと、ねじ孔８１ｃが形成されている。また、他の実施形態に係る対空標示マット８では、対空標示シート８２の四隅に、対空標示シート８２をマット８１に取り付けるためのねじ孔８２ａを備えている。

図５に示すように、他の実施形態に係る対空標示マット８では、マット８１の中央に孔８１ａが形成されていて、ねじ孔８１ｃとねじ孔８２ａを重ねて、ねじ８１ｄで留（と）めるとマット８１の中央と対空標識シート８２の中心が重なるようになっているために、ＧＮＳＳアンテナ２を孔８１ａに嵌めるだけで、簡単にＧＮＳＳアンテナ２の中心直上と対空標識シート８２の中心を一致させられる。

また、図５に示すように、他の実施形態に係る対空標示マット８では、対空標示マット８がマット８１と対空標示シート８２で構成されているために、別の図柄の標示を付した対空標示シートに取り替えて、簡単に別の図柄の対空標識に変えられる。

図６は、別の他の実施形態に係る対空標示路面標示シートの斜視図である。図６に示すように、別の他の実施形態に係る対空標示路面標示シート９は、アスファルトやコンクリートの路面に圧着できる路面標示シートに対空標示が付されている。図６に示すように、別の他の実施形態に係る対空標示路面標示シート９では、対空標示路面標示シート９を貼り付けておけるために、空撮のたびに対空標識を設置しなくてすむ。

以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は前記実施形態には限定されない。例えば、実施形態に係るＧＮＳＳ受信機搭載の対空標識１では、金属製ケース４をブリキ製の円盤形の缶と説明したところ、金属製ケース４は、磁石にくっつく金属であればどのような金属でもかまわず、その形も四角形でもかまわない。

また、別の他の実施形態に係る対空標示路面標示シート９では、対空標示が付された路面標示シートと説明したところ、対空標示路面標示シート９は、対空標示になるように裁断された路面標示シートでもかまわず、この場合には裁断された路面標示シートを対空標示になるように路面に仮置きして、加熱溶融させて路面に貼り付けるものである。

１ ＧＮＳＳ（全球測位衛星システム）受信機搭載の対空標識
２ ＧＮＳＳアンテナ
３ ＧＮＳＳ受信機
４ 金属製ケース
５ 対空標示マグネットシート
６ アンテナケーブル
７ 固定用ゴム足

Claims (4)

1. 全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識であって、
   前記全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識が、全球測位衛星システムアンテナと、全球測位衛星システム受信機と、全球測位衛星システム受信機を収納する金属製ケースと、マグネットシートに対空標示を付した対空標示マグネットシートとからなり、
   前記全球測位衛星システムアンテナが、金属製ケースに内蔵された全球測位衛星システム受信機とアンテナケーブルでつないで構成されており、
   前記全球測位衛星システムアンテナが、金属製ケースの外側に引き出し可能に設けられていることを特徴とする全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識。
2. 前記全球測位衛星システムアンテナが、その底部に磁石を備えていることを特徴とする請求項１に記載の全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識。
3. 前記対空標示マグネットシートに加えて、中央に全球測位衛星システムアンテナの大きさの孔が形成されたマットと、生地に対空標示を付した対空標示シートとからなる対空標示マットを備えるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識。
4. 前記対空標示マグネットシートに加えて、路面標示シートに対空標示を付した対空標示路面標示シートを備えるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の全球測位衛星システム受信機を搭載した対空標識。

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