JPH0755909A

JPH0755909A - 衛星監視装置

Info

Publication number: JPH0755909A
Application number: JP21912093A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Sada; 達典佐田; Tomonori Takada; 知典高田; Hiroshi Sakurai; 浩桜井
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1993-08-11
Publication date: 1995-03-03

Abstract

(57)【要約】【目的】ＧＰＳを利用して受信位置を求める場合に、人
工衛星が発する衛星信号を途絶え無いように受信し得る
こと。【構成】人工衛星５０が発する衛星信号ＳＳに基づい
て、受信位置に対する人工衛星の相対位置を演算して衛
星位置データＳＤＡＴとして出力し得る衛星信号受信装
置３０を設け、周囲の障害物の状況を所定の映像座標
（ｘ，ｙ）上に映像データＰＤＡＴとして取得し得る映
像取得装置２を設け、衛星位置データに基づいて映像座
標上の衛星補正位置Ｃを演算する衛星位置データ補正部
１５を設け、映像取得装置が取得する映像データ中の障
害物と、衛星位置データ補正部により演算された衛星補
正位置を、重ね合わせて衛星監視映像データＳＷＰＤＡ
Ｔとして形成し得るデータ合成部１６を設け、データ合
成部により形成された衛星監視映像データを表示し得る
表示部１３を設けて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工衛星が発する電波
を受信するのに好適な衛星監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人工衛星が発する衛星軌道情報等を含む
電波（以下、衛星信号という）を受信して受信位置を把
握するシステムを、通常、汎地球測位システム（Gloval
Positioning system、以下ＧＰＳという）等と言い、
該ＧＰＳは、航空機や船舶等の航行位置及び自動車等の
走行位置の把握、地上の三次元位置の測量等に利用され
ている。但し、受信位置（自己の位置）を求めるために
は、受信位置において、少なくとも４個の人工衛星が発
する衛星信号を受信し得る必要がある。また、特に、こ
のＧＰＳを利用して精度良く受信位置を求める手段とし
て、ＲＴＫ（リアルタイム・キネマティック）により受
信位置を演算する受信装置があり、該受信装置は、受信
開始時に人工衛星から受信した初期の衛星信号を基準値
として設定し、任意の移動先における受信位置を、該基
準値に基づき逐次演算するものである。しかし、このＲ
ＴＫによる受信装置を用いて受信位置を求める場合は、
人工衛星からの衛星信号が一度でも途絶えると、再度基
準値を設定し直す必要があるが、この基準値を設定し直
す作業は大変手間の掛かるのもであった。そこで、例え
ば、測量等において前記受信装置を用いて測量する場
合、この人工衛星から発せられる衛星信号を途絶えるこ
と無く受信するためには、仰角１５度以上に該電波を遮
る山や建物、樹木や電柱等の障害物がないことを、それ
ら障害物を直接目視することにより、確認しつつ測量を
行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは、測
量開始から終了まで途絶えること無く連続して受信して
いたいので、測量すべき場所を移動する際中も障害物の
有無を直接目視することにより確認しつつ移動する必要
があり、移動に手間が掛かるばかりか、直接目視するこ
とにより障害物の有無を正確に判定することは困難であ
り、素早く確実に障害物の有無を判定し得るものが望ま
れる。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑み、ＧＰＳを利用
して受信位置を求める場合に、人工衛星が発する衛星信
号を途絶え無いように受信し得る衛星監視装置を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、人工衛
星（５０）が発する衛星信号（ＳＳ）を受信し得るアン
テナ（３１）を有し、該アンテナにより受信した衛星信
号に基づいて、当該衛星信号を発した人工衛星の該アン
テナに対する相対位置を演算して衛星位置データ（ＳＤ
ＡＴ）として出力し得る受信装置（３０）を設け、周囲
の障害物（６０）の状況を所定の映像座標（ｘ，ｙ）上
に映像データ（ＰＤＡＴ）として取得し得る光学的観測
手段（２）を設け、前記受信装置が演算した衛星位置デ
ータに基づいて、前記映像座標上の衛星位置（Ｃ）を演
算する衛星位置データ補正手段（１５）を設け、前記光
学的観測手段が取得する前記映像データ中の障害物と、
前記衛星位置データ補正手段によって演算された衛星位
置を、重ね合わせて衛星監視映像データ（ＳＷＰＤＡ
Ｔ）として形成し得るデータ合成手段（１６）を設け、
前記データ合成手段により形成された衛星監視映像デー
タを表示し得る表示手段（１３）を設けて構成される。

【０００６】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【０００７】

【作用】上記した構成により、本発明は、映像座標
（ｘ，ｙ）上の衛星位置（Ｃ）と映像データ（ＰＤＡ
Ｔ）中の障害物（６０）とを重ね合わせて、表示部（１
３）に表示し得るように作用する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は、本発明による衛星監視装置を用いて測量す
る一実施例を示す図、図２は、図１に示した衛星監視装
置のブロック図、図３は、衛星位置データの映像座標上
への座標変換を示す概念図、図４は、図２に示した表示
部が表示する画像の一例を示す図、図５は、図２に示し
た表示部が表示する画像の一例を示す図である。

【０００９】本発明による衛星監視装置１は、図１乃至
図２に示すように、映像取得装置２、合成データ表示装
置１０、衛星信号受信装置３０等から構成されている。
即ち、映像取得装置２は、図１に示すように、ケーシン
グ本体３を有しており、ケーシング本体３には、ジャイ
ロスコープ５が設けられている。ジャイロスコープ５に
は、周囲の樹木６０等の障害物の状況を所定の映像座標
（ｘ，ｙ）上に映像データＰＤＡＴとして取得し得るＣ
ＣＤカメラ本体６が設けられており、ＣＣＤカメラ本体
６は、ジャイロスコープ５に、ＣＣＤカメラ本体６によ
り取得される映像データＰＤＡＴの映像座標（ｘ，ｙ）
の＋ｙ方向を、ジャイロスコープ５の方向保持性によ
り、常に北Ｎを向けられる形で設けられている。また、
ＣＣＤカメラ本体６には、仰角ＡＥが最小０°で、かつ
全方位（即ち、東Ｅ、西Ｗ、南Ｓ、北Ｎの３６０°）に
亙り周囲の状況を把握し得る魚眼レンズ７が設けられて
おり、魚眼レンズ７は、ＣＣＤカメラ本体６に、映像座
標（ｘ，ｙ）上に投影した魚眼レンズ７の投影中心ＰＯ
を映像座標（ｘ，ｙ）の原点とする形で取り付けられて
いる。即ち、周囲の状況は、魚眼レンズ７を介してＣＣ
Ｄカメラ本体６により、最小仰角ＡＥが０°かつ全方位
に亙る範囲で、映像座標（ｘ，ｙ）上に、該映像座標
（ｘ，ｙ）の＋ｙ方向を常に北Ｎを向けた形で、映像デ
ータＰＤＡＴとして取得される。

【００１０】また、合成データ表示装置１０は、図２に
示すように、主制御部１１を有しており、主制御部１１
には、キーボード等から成る入力部１２、ＣＲＴ等から
成る表示部１３、衛星位置データ補正部１５、データ合
成部１６、衛星位置データ入力部１８、映像データ入力
部１９等が接続されている。

【００１１】更に、衛星信号受信装置３０は、図１乃至
図２に示すように、人工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）が
発する衛星軌道情報等を含む電波である衛星信号ＳＳ
（ＳＳ１〜ＳＳ４）を、受信位置ＲＯにおいて受信し得
るアンテナ３１を有しており、アンテナ３１には、信号
解析演算部３２が接続されている。信号解析演算部３２
は、アンテナ３１により受信した衛星信号ＳＳに基づい
て、該衛星信号ＳＳを発した人工衛星５０の該アンテナ
３１に対する相対位置を演算して、衛星位置データＳＤ
ＡＴとして出力し得るものである。

【００１２】本発明は、以上のような構成を有するの
で、例えば、地上において測量をする際は、衛星監視装
置１を測量用の車両４０等に搭載する。このとき、衛星
監視装置１の映像取得装置２は、図１に示すように、魚
眼レンズ７を上方（図１中上方）に向けるように、ケー
シング本体３を車両４０の屋根に固定する形で設置す
る。また、衛星監視装置１の衛星信号受信装置３０は、
アンテナ３１を、車両４０の屋根に、魚眼レンズ７と同
様に上方（図１中上方）に向けて設置する。更に、魚眼
レンズ７の投影中心ＰＯとアンテナ３１の受信位置ＲＯ
とを、高さを等しく、かつ水平方向の距離を補正距離Ｌ
に設定する。

【００１３】次に、測量を開始すべき測量位置Ｍ１にお
いて、衛星監視装置１を搭載した車両４０を、測量すべ
き測量点の鉛直上方に、アンテナ３１の受信位置ＲＯが
位置するように、車両４０を移動させて位置決めする。
（なお、アンテナ３１の受信位置ＲＯに対する測量すべ
き測量位置の相対位置が分かればどのように位置決めし
ても良く、例えば、アンテナ３１の受信位置ＲＯに対す
る相対位置が既知な計測点を有する補助治具等を使用し
ても良いことは言及するまでもない。）そして、衛星監
視装置１の衛星信号受信装置３０を作動させて、軌道上
の各人工衛星５０が発する衛星信号ＳＳをアンテナ３１
を介して受信し、測量に使用し得る人工衛星５０を４個
以上捕捉する。例えば、図１に示すように、４個の人工
衛星５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを捕捉したら、そ
れら人工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）が発する衛星信号
ＳＳ（ＳＳ１〜ＳＳ４）を、衛星信号受信装置３０によ
り、それら人工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）の軌道上の
発信位置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）を解析すると共に、それら人
工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）の発信位置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ
４）からアンテナ３１の受信位置ＲＯまでの受信距離を
演算して、各人工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）の発信位
置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）及び受信距離から、アンテナ３１の
受信位置ＲＯの地上における三次元位置を求める。これ
により、アンテナ３１の受信位置ＲＯと測量すべき測量
点との相対位置を補正することにより、該測量点の地上
における三次元位置を求めることができる。

【００１４】次に、このようにして測量が終えたら、車
両４０を走行させて、測量位置Ｍ１から別の測量をすべ
き測量位置に移動して、該別の測量位置において測量を
実施する。ところで、この移動を開始する前（若しく
は、前記測量開始と同時）に、衛星監視装置１の合成デ
ータ表示装置１０を作動させて、映像取得装置２によ
り、測量位置Ｍ１における車両４０の周囲の状況を映像
データＰＤＡＴとして取得して、合成データ表示装置１
０に、映像データ入力部１９を介して入力すると共に、
衛星信号受信装置３０により演算された各人工衛星５０
（５０Ａ〜５０Ｄ）の発信位置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ４）やアン
テナ３１の受信位置ＲＯ及び時刻等から成る、衛星位置
データＳＤＡＴを、合成データ表示装置１０に、衛星位
置データ入力部１８を介して入力する。次に、図２に示
す合成データ表示装置１０の入力部１２を介して、主制
御部１１に対して人工衛星の監視指令を入力すると、主
制御部１１は、衛星位置データ補正部１５に対して、衛
星位置データ入力部１８を介して入力された、受信位置
ＲＯを基準とした衛星位置データＳＤＡＴの、投影中心
ＰＯを原点とする映像座標（ｘ，ｙ）上への座標変換を
指示すると共に、データ合成部１６に対して、映像デー
タ入力部１９を介して入力された映像データＰＤＡＴ
に、衛星位置データ補正部１５が座標変換した衛星位置
補正データＳＤＡＴＣを重ね合わせるように指示する。

【００１５】これを受けた衛星位置データ補正部１５
は、衛星位置データ入力部１８を介して入力された衛星
位置データＳＤＡＴを読み込み、映像座標（ｘ，ｙ）上
への座標変換を実行する。一方、データ合成部１６は、
衛星位置データ補正部１５が衛星位置補正データＳＤＡ
ＴＣを出力するまで、待ち状態となる。即ち、衛星位置
データ補正部１５は、図３に示すような要領で、衛星位
置データＳＤＡＴの北Ｎ方向を、映像座標（ｘ，ｙ）上
の＋ｙ方向に一致させる形で、投影中心ＰＯから各人工
衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）の発信位置Ｔ（Ｔ１〜Ｔ
４）を結んだ線分と映像座標（ｘ，ｙ）が交わる点を、
それら人工衛星５０の映像座標（ｘ，ｙ）上に写し出さ
れる衛星補正位置Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）として、衛星位置デ
ータＳＤＡＴの映像座標（ｘ，ｙ）上への座標変換を行
う。つまり、衛星位置データ補正部１５は、衛星受信装
置３０が演算した衛星位置データＳＤＡＴに基づいて、
映像座標（ｘ，ｙ）上の衛星補正位置Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）
を演算する。これにより、衛星位置データＳＤＡＴの、
映像座標（ｘ，ｙ）上への座標変換が行われ、衛星位置
データ補正部１５は、衛星位置データＳＤＡＴを映像座
標（ｘ，ｙ）上に座標変換すると、該変換結果（原点を
投影中心ＰＯとした衛星補正位置Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４））を
衛星位置補正データＳＤＡＴＣとしてデータ合成部１６
に対して逐次出力する。

【００１６】すると、待ち状態であったデータ合成部１
６は、衛星位置データ補正部１５が座標変換して出力し
た衛星位置補正データＳＤＡＴＣを受けて起動し、デー
タ合成部１６は、該衛星位置補正データＳＤＡＴＣを読
み込むと共に、映像データ入力部１９を介して入力され
た映像データＰＤＡＴを読み込み、投影中心ＰＯを原点
とする映像データＰＤＡＴに投影中心ＰＯを原点として
変換された衛星位置補正データＳＤＡＴＣを重ね合わせ
て、衛星監視映像データＳＷＰＤＡＴを形成して、表示
部１３に出力する。つまり、データ合成部１６は、映像
取得装置２が取得する映像データＰＤＡＴ中の樹木６０
等の障害物と、衛星位置データ補正部１５によって演算
された衛星補正位置Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）を、重ね合わせて
衛星位置補正データＳＤＡＴＣとして形成する。そし
て、例えば、測量開始時の測量位置Ｍ１における衛星監
視映像データＳＷＰＤＡＴは、図４に示すように、表示
部１３に表示され、該表示部１３の画像上において、図
中小丸印で示されているのが、図１に示す各人工衛星５
０（５０Ａ〜５０Ｄ）の映像座標（ｘ，ｙ）上における
衛星補正位置Ｃ（Ｃ１〜Ｃ４）であり、図中左方に破線
で囲まれた斜線で示されているのが、図１に示す障害物
としての樹木６０の映像座標（ｘ，ｙ）上の映像であ
る。なお、表示部１３の画像上において、最も外側の円
形の枠を仰角ＡＥが０°として、映像取得装置２の魚眼
レンズ７の映像取得範囲である、最小仰角ＡＥが０°か
つ全方位に亙る範囲を示しており、また、内側に向けて
順次、仰角ＡＥが１０°、２０°の線を示している。

【００１７】即ち、この図４に示す表示部１３に表示さ
れた画像を見ると、これら人工衛星５０（５０Ａ〜５０
Ｄ）は、樹木６０等の障害物に遮られておらず、本測量
位置Ｍ１においては、各人工衛星５０（５０Ａ〜５０
Ｄ）からの衛星信号ＳＳ（ＳＳ１〜ＳＳ４）を良好に受
信し得る状態にあることが把握し得る。更に、これら人
工衛星５０（５０Ａ〜５０Ｄ）のうち西Ｗ側で仰角ＡＥ
が１０°〜２０°の間に位置（図４中左方）する人工衛
星５０Ａは、樹木６０に近接しており、西Ｗ側に移動す
る際には、注意すべきことを把握し得る。ここで、仮
に、図１中二点鎖線で示すように、車両４０を移動点Ｍ
２まで移動させたとすると、図１中左方の人工衛星５０
Ａは、樹木６０により遮られてしまい、人工衛星５０Ａ
からの衛星信号ＳＳ１を良好に受信し得えなくなる。こ
のとき、表示部１３に表示される画像も、図５に示すよ
うに、人工衛星５０Ａが示されていた位置（図５中二点
鎖線の小丸で示す）まで、樹木６０が写しだされてお
り、人工衛星５０Ａが樹木６０に遮られてしまっている
ことを示している。そこで、測量作業者は、表示部１３
に表示される画像を監視して、人工衛星５０が樹木６０
等の障害物に遮られないように、即ち、人工衛星５０か
ら発せられる衛星信号ＳＳが途絶えないように、車両４
０を走行させて、別の測量位置に移動して、測量作業を
実施する。

【００１８】以上のように、人工衛星５０の軌道上の発
信位置Ｔ等から成る衛星位置データＳＤＡＴから、衛星
位置データ補正部１５により、映像座標（ｘ，ｙ）上の
衛星補正位置Ｃを演算し、映像座標（ｘ，ｙ）上の衛星
補正位置Ｃと、周囲の状況を示す映像データＰＤＡＴ中
の樹木６０等の障害物とを、データ合成部１６により重
ね合わせて衛星監視映像データＳＷＰＤＡＴを形成し、
衛星補正位置Ｃと周囲の障害物とを重ね合わせた映像で
ある衛星監視映像データＳＷＰＤＡＴを表示部１３に表
示することにより、該表示部１３に表示された画像を監
視するだけで、人工衛星５０が樹木６０等の障害物に遮
られるか否かを容易に把握することができるので、従来
のように、人工衛星を遮りそうな障害物を直接目視する
ことにより障害物の有無を判定する必要がなく、人工衛
星５０が障害物に遮られないように、容易に移動するこ
とが可能となる。従って、ＧＰＳを利用して測量を実施
する場合等、ＧＰＳを利用して受信位置を求める場合
に、人工衛星５０が発する衛星信号ＳＳを途絶え無いよ
うに受信し得る。即ち、人工衛星５０が発する衛星信号
ＳＳは、測量開始から終了まで途絶えること無く連続し
て受信することができるので、ＲＴＫにより受信位置を
演算する受信装置を用いて測量する場合は、測量開始時
に人工衛星からの衛星信号を基準値として設定したもの
を用いて連続して測量を実施し得るので、測量中に再度
基準値を設定し直す手間等を掛かけずに、短時間で効率
良く測量することが可能となる。

【００１９】なお、上述の実施例においては、衛星監視
装置１を用いて測量する場合について述べたが、人工衛
星５０が発する衛星信号ＳＳを受信して受信位置を求め
るために使用するためであれば、どのような目的に使用
されても良いことは言及するまでもない。また、上述の
実施例においては、映像取得装置２として、魚眼レンズ
７とＣＣＤカメラ６との組合せにより周囲の状況を映像
として取得するようにしたが、周囲の状況を映像として
取得し得れば何でも良いことは言及するまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、人工衛
星５０が発する衛星信号ＳＳを受信し得るアンテナ３１
を有し、該アンテナにより受信した衛星信号に基づい
て、当該衛星信号を発した人工衛星の該アンテナに対す
る相対位置を演算して衛星位置データＳＤＡＴとして出
力し得る衛星信号受信装置３０等の受信装置を設け、周
囲の樹木６０等の障害物の状況を所定の映像座標（ｘ，
ｙ）等の映像座標上に映像データＰＤＡＴとして取得し
得る映像取得装置２等の光学的観測手段を設け、前記受
信装置が演算した衛星位置データに基づいて、前記映像
座標上の衛星補正位置Ｃ等の衛星位置を演算する衛星位
置データ補正部１５等の衛星位置データ補正手段を設
け、前記光学的観測手段が取得する前記映像データ中の
障害物と、前記衛星位置データ補正手段によって演算さ
れた衛星位置を、重ね合わせて衛星監視映像データＳＷ
ＰＤＡＴとして形成し得るデータ合成部１６等のデータ
合成手段を設け、前記データ合成手段により形成された
衛星監視映像データを表示し得る表示部１３等の表示手
段を設けて構成したので、

【００２１】映像座標上の衛星位置と映像データ中の障
害物とを重ね合わせて、表示部に表示することにより、
該表示部に表示された画像を監視するだけで、人工衛星
が樹木等の障害物に遮られるか否かを容易に把握するこ
とができるので、従来のように、人工衛星を遮りそうな
障害物を直接目視することにより障害物の有無を判定す
る必要がなく、人工衛星が障害物に遮られないように、
容易に移動することが可能となる。従って、ＧＰＳを利
用して受信位置を求める場合に、人工衛星が発する衛星
信号を途絶え無いように受信し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による衛星監視装置を用いて測
量する一実施例を示す図である。

【図２】図２は、図１に示した衛星監視装置のブロック
図である。

【図３】図３は、衛星位置データの映像座標上への座標
変換を示す概念図である。

【図４】図４は、図２に示した表示部が表示する画像の
一例を示す図である。

【図５】図５は、図２に示した表示部が表示する画像の
一例を示す図である。

【符号の説明】

２……光学的観測手段（映像取得装置）１３……表示手段（表示部）１５……衛星位置データ補正手段（衛星位置データ補正
部）１６……データ合成手段（データ合成部）３０……受信装置（衛星信号受信装置）３１……アンテナ５０……人工衛星６０……障害物（樹木）Ｃ……衛星位置（衛星補正位置）ＰＤＡＴ……映像データＳＳ……衛星信号ＳＤＡＴ……衛星位置データＳＷＰＤＡＴ……衛星監視映像データ（ｘ，ｙ）……映像座標（映像座標）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人工衛星が発する衛星信号を受信し得る
アンテナを有し、該アンテナにより受信した衛星信号に基づいて、当該衛
星信号を発した人工衛星の該アンテナに対する相対位置
を演算して衛星位置データとして出力し得る受信装置を
設け、周囲の障害物の状況を所定の映像座標上に映像データと
して取得し得る光学的観測手段を設け、前記受信装置が演算した衛星位置データに基づいて、前
記映像座標上の衛星位置を演算する衛星位置データ補正
手段を設け、前記光学的観測手段が取得する前記映像データ中の障害
物と、前記衛星位置データ補正手段によって演算された
衛星位置を、重ね合わせて衛星監視映像データとして形
成し得るデータ合成手段を設け、前記データ合成手段により形成された衛星監視映像デー
タを表示し得る表示手段を設けて構成した衛星監視装
置。