JPH05164833A - 車両管理装置及び方法 - Google Patents

車両管理装置及び方法

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Publication number
JPH05164833A
JPH05164833A JP35174391A JP35174391A JPH05164833A JP H05164833 A JPH05164833 A JP H05164833A JP 35174391 A JP35174391 A JP 35174391A JP 35174391 A JP35174391 A JP 35174391A JP H05164833 A JPH05164833 A JP H05164833A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
gps
construction
management
dimensional coordinate
Prior art date
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Pending
Application number
JP35174391A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadashi Kanzaki
正 神崎
Koichi Nakano
孝一 仲野
Hiroshi Toida
博 戸井田
Shuichi Nishizawa
修一 西沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】GPS衛星を利用して、常時正確な車両位置を
測定することにより、人手によって行っていた管理を自
動化することにある。 【構成】車両にGPS受信機を搭載し、4個以上のGP
S衛星からの電波を受信して、車両の三次元の位置座標
を測定し、該座標位置のデータを記録装置に記録する
か、または管理センターに送信して、土工事などの管理
を行う装置及び方法にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切土や盛土などの土工
事、トンネル、道路、海洋などの工事において、車両を
利用した管理装置及び方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、車両の交通管理はタコメータで走
行、停止と時間による車両の運行状態が分かるが、運行
管理、出来形管理、操縦などは人間が直接管理してい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】土工事などで直接人
間がやっていた管理を車両の運行位置を直接知ることに
より自動的に管理することにある。例えば、建設工事現
場で使用する車両などの位置を常時正確に知ることによ
り、施工状況、運搬管理、稼働・累計距離、及び経路な
どを自動的に把握することにある。
【0004】
【本発明の目的】本発明は、GPS衛星を利用して、常
時正確な車両位置を測定することにより、人手によって
行っていた管理を自動化することにある。なお、GPS
(Global Positioning System)による観測法は地球の周
囲を包囲する状態で複数の人工衛星を配置し、これらの
電波を受信して測位を行う。これらの衛星から常に電波
が送信されているので、24時間測定が可能であるこ
と、測定すべき位置が瞬時に判断できることなどの利点
を有している。さらにGPSは極超短波を使用するため
に電波の直進性が格段に良く、安定した高精度の測位が
確保されるという特徴も備えている。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明は、車両にGP
S受信機を搭載し、複数のGPS衛星からの電波を受信
して、車両の三次元の位置座標を測定し、該座標位置の
データを記録装置に記録するか、または管理センターに
送信して、土工事などの管理を行う装置及び方法にあ
る。
【0006】
【本発明のGPS測量法】以下図面を参照しながら本発
明のGPS測量法を説明する。この基本的な思想は、少
なくとも4つの衛星を使用すること、および地上の2点
において観測することにある。このように少なくとも4
個の衛星を利用することによって測量の精度を向上させ
ることができるようになった。さらに地上の2点を観測
することによって測量時間を大幅に短縮することができ
るようになった。
【0007】次に測量の経過を順次説明する。 <イ>2地点から衛星までの距離の測定 まず、地上に2か所の測定点を設置する。そして4個の
衛星を利用し、各衛星から地上の各地点までの距離を一
点測位法によって測定する。この測定は従来の方法と同
様である。したがって、この測定値には電離層の干渉な
どが大きく影響しているから正確な数値を得ることは出
来ないがこの段階ではそれでもよい。一点測位法とは次
ぎのようにして行う。GPS衛星から発信される信号電
波には時刻のマークが付けられているから、地上の受信
機でこれを受信し、その受信した時刻を記録すれば電波
が衛星を発してから地上に到達するまでに要した時間が
分かる。この時間に電波の伝播速度を乗じれば衛星から
受信機までの距離を知ることができる。
【0008】こうして測定した衛星から受信機までの斜
距離をRとすると、衛星の位置(X1,1,1 )と、受
信点の位置(X, Y, Z)との間には次ぎのような関係
が成立する。 R={(XーX1 2+(YーY1 2+(ZーZ1 2} 1/2 十Cdt ここでC:電波の伝播速度である。dt:受信機と衛星
との時差、即ち、受信機側の時計が正確でないため、正
確な時間からのずれを表している。この式における未知
数は受信機の位置(X, Y, Z)、時差(dt)の合計
4個である。したがって4個の衛星を利用して4つの式
を作れば、その解を求めることができる。この解によっ
て衛星から受信点A、Bまでの距離、および受信機と衛
星との時差を知ることができる。
【0009】<ロ>AB間のベクトル 以上の方法によって、4個の衛星を使用し、衛星からA
点までの距離と、衛星からB点までの距離とを測定す
る。この距離測量は、各衛星からの電波が、A点に届く
時間と、B点に届く時間との時間差と波長から求める。
衛星からA点及びB点までの距離が分かれば、両者の差
(L2)を求める。この差L2は、地上でのAB間の距
離ではなく、ひとつの衛星から見た場合の両者間の差と
いうことになる。しかし、ここで衛星の位置は、AB間
の距離に比較できないほどの遠距離であるから、衛星か
らの電波は平行に到達していると考えてなんら問題がな
い。したがって、この差L2は、実質上AB間の距離と
見なしてよい。しかし、以上の過程で求めた数値は多く
の宇宙条件、気象条件の影響を受けている。したがっ
て、数値は数十メートルの精度でしか採用できない。そ
こで次のような操作を行う。
【0010】<ハ>衛星からA点までの距離の特定 ここではまず、前記の過程で得た数値を正確なものとし
て、衛星からA地点までの距離をその数値(L1)に特
定してしまう。すなわち25メートル前後の誤差を持
つ、概略の数値と分かっていながら、便宜上その数値を
一応正確なものとして利用するのである。こうしたこと
ができるのは本発明の方法では衛星を基準とした地上の
2地点間の相対的な距離と方向角が最終的に求めたいデ
ータだからであり、最終的には衛星から点A、B間にお
ける時間に与える誤差要因となるものは、すべて相殺さ
れてしまうからである。
【0011】<ニ>衛星からB点までの距離の測定 以上の測定によって一つの衛星からA点までの距離(L
1)を一応決定したものとして、次はB点までの距離
(L1十L2)を求める。ここでL2は、電波の伝播速
度に、ABの2点間の時間差を乗じたものであるから、
正確に求めることができる。こうしてL1はあいまいの
ままであるが、衛星からB点までの一応の距離(L1十
L2)を求めることができる。
【0012】<ホ>B点の座標の計算 以上の過程を経て求めた衛星からB点までの距離(L1
十L2)の関係は、4個の衛星ごとに成立する。そこで
その数値を利用して、一点測位法によってB点の正確な
座標を求めることができる。
【0013】<ヘ>B点の位置の決定 衛星を使った測量の前であっても後であってもよいが、
通常の地上での三角測量、レベル測量によってA点の位
置、高さを求めることによってA点は位置、高さが既知
となり、これを固定点として測量終了時までにその位置
に設置したまま観測を続ける。こうしてA点を固定点と
し、衛星測量によってAB間の座標差が算出されている
からこの座標差分を加えることによって、正確なB点の
決定を行うことができる。
【0014】次に図3を用いて本発明の第一実施例を示
す。 <イ> 目的 工事現場で使用する車両などの位置を常時正確に測定
し、施工状況、運搬管理、稼働・累計距離、及び経路な
どを把握し、または、これらの情報から効率的な機械運
用計画や工程計画を行なう。
【0015】<ロ> 車両管理 ゴルフ場、土地造成地などで車両などを運行する際、各
車両にGPS受信機1を搭載し、少なくとも4個のGP
S衛星から電波を受信する。各車両には、ICカードな
どの記録装置、または、車両の運行情報のほか、GPS
衛星から受信した情報を記録または解析するデータ記録
・解析機が搭載されている。受信した電波に基づいて車
両の三次元座標を算出して、データ記録・解析機に記録
する。また、そのデータを発信機により管理センターに
送信することもできる。記録装置は運搬土量の重量セン
サ、速度計などのデータと共に、車両の位置情報を一定
時間ごとに自動記録する。各車両の作業内容やオペレー
タ名などは予め記録装置に毎日工事開始前に設定され
る。毎日、作業終了時に記録装置を管理センターに持っ
て行き、一日の記録データをコンピュータに転送し、デ
ータベースへ記録する。データベースを用いて各種デー
タ処理を行い、効率的な工事運用計画を随時行う。管理
センターでは、個々の車両の位置、時間データから稼動
時間、稼働距離、累計稼動時間などの状況や経路を把握
し、管理する。
【0016】<ハ> 効果 工事現場内外で車両の運行経路が容易に管理できる。管
理センターからの指令が通信で即座に伝達され、施工の
変更、安全管理が徹底される。運転者間の意思の疎通が
通信により容易に図れ、効率的な作業と安全な施工が図
れる。機械の実績データが詳細に収集される。工事管理
情報を高い精度で捕え、データベース化が可能である。
工程毎に作業能力が算定できる。データに個人差や推定
値が含まれず、高い信頼性が得られる。詳細な施工状
況、運搬管理、稼働・累計距離、経路の把握ができる。
リアルタイムに管理できる。
【0017】本発明の第二実施例を示す。 <イ> 目的 土地造成、ゴルフ場、道路などの路面形状の測定を迅速
に高精度で行うことにある。 <ロ> 土工管理 車両上にGPS受信機を搭載する。車両を手動、自動、
若しくは遠隔操作で調査区域内を移動させる。GPS衛
星の電波を車両上の受信機で受信する。受信した情報を
記録・解析して土工面の三次元座標データを算出する。
この土工面の形状データをコンピュータで処理し、施工
中もしくは施工後の出来形を管理する。 <ハ> 効果 車両を走行するだけで土工面の形状が迅速に高精度で得
られる。測量技術者などの専門技術者でなくても一人で
短時間に測定できる。測定データが自動的に装置に入力
されるので、データの転記ミスがない。形状データの各
種出力図・表(等高線図、縦断面図、鳥瞰図、土量表な
ど)を基に、施工中、施工後の出来形管理が容易にでき
る。従来測定作業のため中断された施工が支障なく行え
る。
【0018】本発明の第三の実施例を示す。 <イ> 目的 GPSにより車両の位置を測定しながら自動操縦するこ
とにある。 <ロ> 自動操縦 予め走行するルートのデータを記録したICカードなど
の記録媒体を車両に取り付けると共に、車両にGPS受
信機を搭載する。ICカードのルート・データとGPS
衛星からの車両の位置情報とを比較して、車両の走行位
置を自動制御しながら自動操縦する。例えば、ICカー
ドに作業区域の土工計画面の情報を予め入力して置くこ
とにより、土工重機械が縦断面、横断面のどこに位置し
ているか、その計画高との差が運転部に送られ、運転を
支援する。これら情報が通信で管理センターに送られ
て、施工計画の最適な手法でシュミレートを行う。その
シュミレーションに従って運転の制御命令が通信で車両
に送られ、自動制御される。 <ハ> 効果 シュミレーションによる最適な土工事の掘削、運土作業
が行える。作業の無人化が可能となる。
【0019】
【発明の効果】本発明は、以上説明したようになるから
次のような格別な効果を得ることができる。 <イ> 人工衛星によるGPSの信号データを基に、地
上の測定位置を移動しながら迅速に連続して三次元座標
位置が得られる。したがって現場での多くの種類の測量
に応用することが可能である。 <ロ> 誤差を1センチ程度におさめることができるの
で、高い精度の要求される各種の測量に応用することが
できる。 <ハ> 一人の観測員によって迅速に測量することがで
きるので非常に経済的である。 <ニ> 計測データを通信によって伝送すれば、管理シ
ステムとのオンライン化が可能である。 <ホ> 三次元座標を用いた土量管理システムに利用す
れば、施工管理用の出力を短時間で行うことができるの
で効率的な施工管理が可能である。 <ヘ> 計測データを転記することなく直接利用するの
で人為的なミスが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】衛星と地上点との関係の説明図
【図2】計算経過の説明図
【図3】本発明の実施例の説明図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西沢 修一 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大成 建設株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】GPSによる車両管理装置において、 車両に搭載されGPS衛星からの電波を受信するGPS
    受信機と、 該車両に搭載され該GPS受信機で受信して得られた車
    両の三次元座標情報を送信する発信機または記録する記
    録機と、 を有することを特徴とする車両管理装置。
  2. 【請求項2】GPSによる車両管理方法において、 車両に搭載されたGPS受信機によりGPS衛星からの
    電波を受信するステップと、 該車両に搭載され該GPS受信機で受信して得られた車
    両の三次元座標情報を送出または記録するステップと、 を有することを特徴とする車両管理方法。
  3. 【請求項3】GPSによる土工管理装置において、 車両に搭載されGPS衛星からの電波を受信するGPS
    受信機と、 該GPS受信機で受信して得られた該車両の三次元座標
    情報が記録される記録手段と、 該三次元座標情報から土工面の形状データを得る演算手
    段と、 を有することを特徴とする車両管理装置。
  4. 【請求項4】GPSによる土工管理方法において、 車両に搭載されGPS受信機によりGPS衛星からの電
    波を受信するステップと、 該GPS受信機で受信して得られた該車両の三次元座標
    情報を記録するステップと、 該三次元座標情報から土工面の形状データを得るステッ
    プと、 を有することを特徴とする土工管理方法。
  5. 【請求項5】GPSによる車両自動操縦方法において、 車両に搭載されたGPS受信機によりGPS衛星からの
    電波を受信するステップと、 該車両の運行のルートの情報と該GPS受信機で受信し
    て得られた該車両の三次元座標情報とを比較しながら該
    運行ルートに従って運行するステップと、 を有することを特徴とする車両自動操縦方法。
  6. 【請求項6】GPSによる車両自動操縦方法において、 車両に搭載されたGPS受信機によりGPS衛星からの
    電波を受信するステップと、 該GPS受信機で受信して得られた該車両の三次元座標
    情報を送信するステップと、 該三次元座標情報から施工計画の最適な手法で得られた
    シュミレーションを行い、それに従い求められた運転制
    御命令を受信するステップと、 該運転制御命令によって該車両を自動運転するステップ
    と、 を有することを特徴とする車両自動操縦方法。
JP35174391A 1991-12-16 1991-12-16 車両管理装置及び方法 Pending JPH05164833A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995004917A1 (en) * 1993-08-09 1995-02-16 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining terrestrial position

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1995004917A1 (en) * 1993-08-09 1995-02-16 Caterpillar Inc. Apparatus and method for determining terrestrial position

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