JPH0771960A - Gps用受信装置 - Google Patents

Gps用受信装置

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JPH0771960A
JPH0771960A JP24208793A JP24208793A JPH0771960A JP H0771960 A JPH0771960 A JP H0771960A JP 24208793 A JP24208793 A JP 24208793A JP 24208793 A JP24208793 A JP 24208793A JP H0771960 A JPH0771960 A JP H0771960A
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JP
Japan
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measurement point
receiving
ptn
gps
receiving unit
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Application number
JP24208793A
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English (en)
Inventor
Tatsunori Sada
達典 佐田
Tomonori Takada
知典 高田
Hiroshi Sakurai
浩 桜井
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Mitsui Construction Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Construction Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】アンテナの傾き如何に拘らず正確な測位を行
う。 【構成】所定の長さL1の支柱3bに支持された受信部
3aの傾斜状態を検出するセンサ対6を設けておき、該
長さL1と傾斜状態によって、衛星からの電波Sを受信
した受信部3aに対する計測点PTnの相対位置を補正
量演算部16に算出させる。受信位置検出部17が検出
するGPSアンテナ3の中心点C0の位置を、計測点位
置算出部18に、補正量算出部16が算出した相対位置
に基づき補正させる形で、計測点PTnの正確な位置
(Xn、Yn、Zn)を算出する。 【効果】受信部3aが傾いても計測点PTnの位置が正
確に出るので、長いアンテナを用いて斜面監視を行う際
にも、正確な変位の把握が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は衛星を使用した測量技術
である汎地球測位システム(以下GPSと呼称)を用い
て、斜面等の変位を監視する際に使用するに好適な、G
PS用受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来試みられているGPSを用い
た斜面監視方法の一例を示す図である。従来、GPSに
よる測量技術を用いて、図5に示すように、斜面2a上
の所定の計測点P1の位置を3次元計測することによっ
て、該斜面2aの変位状態を監視せんとする試みがなさ
れている。こうした監視対象となる斜面2aは山林等に
位置することが多い。そこで、こうした斜面監視手法を
行うに際しては、衛星からの電波を受信するGPSアン
テナ22を、樹木等の遮蔽物23によって、電波が遮断
されないように、その受信部22aが該遮蔽物23より
高い位置に位置するように、斜面2aの所定の計測点P
1位置に立設設置する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにG
PSアンテナ22を設置して、実際に地盤変動が生じて
斜面2aが変位すると、該GPSアンテナ22自体に傾
きが生じることがある。すると、この際に、GPSアン
テナ22の受信部22aが斜面2aから高い位置に配置
されていると、該受信部22aの中心点CP2は、図5
一点鎖線で示すように、測位すべき計測点P1と全く対
応しない位置に揺れ動いてしまう。これによって、該G
PSアンテナ22が測位検出する位置と、本来計測すべ
き計測点P1との間に大きなずれが生じて、正確な斜面
変位の監視が果たせない、という問題があった。そこで
本発明は上記事情に鑑み、受信部の位置から相関的に測
位すべき計測点の位置を検出し得るようにして、アンテ
ナの傾きに拘らず、常に計測点における正確な位置を把
握し得るようにした、GPS用受信装置を提供するもの
である。
【0004】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、測位すべ
き計測点(PTn)の位置(Xn、Yn、Zn)を検出
し得るGPS用受信装置(10)において、衛星からの
測位信号(S)を受信し得る受信部(3a)を有し、前
記受信部(3a)を支持する支持手段(3b)を、該受
信部(3a)を前記計測点(PTn)から所定の距離
(L1)をなす位置に保持し得る形で設け、前記受信部
(3a)の傾斜状態を検出し得る傾斜状態検出手段
(6)を設け、前記受信部(3a)の、前記計測点(P
Tn)からの距離(L1)と、前記傾斜状態検出手段
(6)が検出する傾斜状態によって、該受信部(3a)
に対する該計測点(PTn)の相対位置を演算する相対
位置演算手段(16)を設け、前記受信部(3a)が受
信する測位信号(S)と前記相対位置演算手段(16)
が演算する相対位置に基づいて、前記計測点(PTn)
の位置(Xn、Yn、Zn)を演算し得る計測点演算手
段(17、18)を設けて、構成される。なお、( )
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。
【0005】
【作用】上記した構成により、本発明は、受信部(3
a)が受信した測位信号(S)と、相対位置演算手段
(16)が演算する受信部(3a)に対する計測点(P
Tn)の相対位置に基づいて、計測点演算手段(17、
18)に演算させる形で、計測点(PTn)の位置(X
n、Yn、Zn)を演算算出するように作用する。
【0006】
【実施例】図1は本発明によるGPS用受信装置の一実
施例を用いた斜面監視システムの一例を示す平面図、図
2は図1に示すGPS用受信装置の側面図、図3は図1
に示すGPS用受信装置における計測点検出方法を示す
図、図4は図1に示すGPS用受信装置における偏位修
正方法を示す図である。
【0007】斜面監視システム1には、図1又は図2に
示すように、地盤2が形成している斜面2a上に、変位
を測位すべき計測点PTnが複数設定されており、斜面
2a上には本発明によるGPS用受信装置であるGPS
受信装置10が、各計測点PTn上にそれぞれ位置する
形で該計測点PTnの配設数量分だけ複数設けられてい
る。GPS受信装置10はGPSアンテナ3を有してお
り、GPSアンテナ3は、ベース9を介して、その軸心
を、各計測点PTn位置において略鉛直方向に向けた形
になるように、斜面2a上に立設設置されている。ベー
ス9は計測点PTnに固定されており、従って、GPS
受信装置10は、図2に示すように鉛直方向に立設され
たGPSアンテナ3の受信部3aに衛星からの測位信号
である電波Sを受信させて、該受信部3aの中心点C0
の位置からベース9の位置を検出させることによって、
該ベース9が設置された計測点PTnの位置(Xn、Y
n、Zn)を測位検出し得るようになっている。
【0008】即ち、各GPSアンテナ3の上部には、図
2に示すように、略半球状に形成された受信部3aが、
その受信面を空に向けた形でそれぞれ設けられており、
受信部3aは、図示しない測量用軌道衛星からの測位信
号である電波Sを樹木等の障害物に阻害されることなく
キャッチし得るように、所定の長さL1をなす支柱3b
によって支持された形で、斜面2aの上方に配置されて
いる。支柱3bは受信部3aの支持手段を構成してお
り、従って、支柱3bは、受信部3aを計測点PTnか
ら所定の距離L1をなす位置に保持している。そして、
受信部3aにはケーブル11を介して受信機5が接続さ
れており、受信機5には受信部3aに受信させた信号S
1から測位すべき計測点PTnの3次元座標位置(X
n、Yn、Zn)を検出するための位置検出装置7が内
蔵されている。
【0009】また、GPSアンテナ3の受信部3aに
は、図1又は図2に示すように、該受信部3aの底部に
形成された基準面3Mに位置する形で、該受信部3aの
傾斜状態を検出し得る傾斜状態検出手段としてセンサ対
6が設けられており、センサ対6は、その検知軸方向を
直交させた形で該受信部3aに固定された2ヶの傾斜計
6A、6Bによって構成されている。即ち、センサ対6
を構成している一方の傾斜計6Aは、斜面監視システム
1において仮設定された、例えば東西方向に一致するX
軸方向に対する受信部3aの基準面3Mの傾斜αを検出
し得るようになっており、また他方の傾斜計6Bは、該
X軸方向と直交するように設定された例えば南北方向に
一致するY軸方向に対する受信部3aの基準面3Mの傾
斜βを検出し得るようになっている。実施例におけるG
PSアンテナ3は、その設置時に、支柱3bによって基
準面3Mが水準状態を保持した形で、即ち該基準面3M
がX、Y座標面と平行な面に形成されるように、鉛直方
向に立設された形で設置されており、また、GPSアン
テナ3は、その支柱3bが剛体とみなされる形で、該G
PSアンテナ3が設置後に傾いた場合でも、支柱3bと
基準面3Mが常に直交するように保持された形になって
いる。
【0010】また、前記受信機5の位置検出装置7は、
図3に示すように、主制御部13を有しており、主制御
部13には、入力部14、メモリ15、補正量演算部1
6、受信位置検出部17、計測点位置算出部18、出力
部19等が接続している。そして、入力部14には、前
記GPSアンテナ3の受信部3aが接続されている。位
置検出装置7の補正量演算部16は、受信部3aの計測
点PTnからの距離L1と、センサ対6が検出する該受
信部3aの傾斜状態即ち各傾斜計6A、6Bが検出する
傾斜α、βによって、受信部3aに対する計測点PTn
の相対位置を演算し得る形で相対位置演算手段を構成し
ており、また、受信位置検出部17と計測点位置算出部
18は、受信部3aが受信する電波Sと補正量演算部1
6が演算する補正量K即ちこれによって算出される受信
部3aに対する計測点PTnの相対位置に基づいて、該
計測点PTnの3次元座標位置(Xn、Yn、Zn)を
演算し得る計測点演算手段を構成する形になっている。
【0011】斜面監視システム1及びGPS受信装置1
0は以上のような構成を有しているので、該GPS受信
装置10を用いて斜面2aの監視を行うには、各計測点
PTn毎の変位を所定の経時毎に検出することによって
行う。そこで、各GPS受信装置10の受信機5は、位
置検出装置7によってGPSアンテナ3の受信部3a
に、複数の測量用軌道衛星からの測位信号である電波S
をキャッチさせて、複数の測量用軌道衛星の各々との間
の距離を算出し、該距離によって、受信部3aの中心点
C0の3次元座標位置(Xn、Yn、Zn)を算出す
る。そして、該中心点C0の位置(Xn、Yn、Zn)
をセンサ対6の各傾斜計6A、6Bが検出する傾斜α、
βを用いて補正することによって、中心点C0の鉛直方
向直下位置PSの座標位置(Xn、Yn、Zn)からベ
ース9の位置を求める形で、測位すべき真の計測点PT
nの3次元座標位置(Xn、Yn、Zn)を演算算出す
る。
【0012】そこで、まず、位置検出装置7の主制御部
13は、GPSアンテナ3の受信部3aに、複数の測量
用軌道衛星が発信する電波Sをキャッチさせる。する
と、受信機5は、入力部14を介してこれを受け、位置
検出装置7の受信位置検出部17に該電波Sを読み取り
させることによって、各衛星との間の距離をそれぞれ算
出する。これによって、受信部3aの中心点C0の3次
元座標位置(Xn、Yn、Zn)を演算算出する。これ
と共に、主制御部13は、センサ対6の各傾斜計6A、
6Bに受信部3aの傾斜状態、即ちX及びY軸方向に対
する傾斜角度α、βを検出させる。そこで、主制御部1
3は補正量演算部16に、センサ対6が検出する傾斜
α、βと支柱3bの長さL1によって測位時の補正量K
を演算算出させる形で、受信部3aに対する計測点PT
nの相対位置を演算させる。即ち、先に述べたように受
信位置検出部17によって中心点C0の3次元座標位置
(Xn、Yn、Zn)を求めたところで、地盤2に変動
が生じて斜面2aの計測点PTnが変位しているときに
は、GPSアンテナ3は、図3に示すように、その受信
部3aを支持する支柱3bが傾いてしまうことがある。
すると、これによって、受信部3aから支柱3bの長さ
L1分だけ下方の直下位置PSと本来計測すべきベース
9が配置する計測点PTnとの間には距離的な開きが生
じている。
【0013】この際、センサ対6はまず、傾斜計6Aと
傾斜計6Bによって、受信部3aの基準面3aの、X軸
方向に対する傾斜α及びY軸方向に対する傾斜βを検出
する。即ち、センサ対6の各傾斜計6A、6Bは、図4
に示すように、現時点における基準面3M2が設置時の
基準面3M1に対してX軸方向又はY軸方向に、傾斜角
度α又はβ分だけ傾斜していることを検出する。する
と、GPSアンテナ3には剛体とみなされる長さL1の
支柱3bが、基準面3Mに対して常に直交する形で設け
られているところから、計測点PTnの位置に対応した
ベース9の位置は基準面3Mと直交方向に距離L1をな
す位置に特定される。そこで、位置検出装置7の主制御
部13は補正量演算部16に、傾斜角度α、βと、距離
L1を用いて、補正量Kを算出させることによって、中
心点C0に対する計測点PTnの相対的な位置を演算算
出させる。そして、先に述べたように受信位置検出部1
7が検出する中心点C0の座標位置(Xn、Yn、Z
n)を該補正量K分だけずらすように補正させる形で、
計測点位置算出部18に計測点PTnの座標位置(X
n、Yn、Zn)を算出させる。これによって、計測点
位置算出部18は、中心点C0の直下位置PSの位置を
偏位修正する形で、ベース9が位置する正確な計測点P
Tnの3次元座標位置(Xn、Yn、Zn)を検出す
る。そこで、主制御部13は、その位置(Xn、Yn、
Zn)を出力部19に出力させる。
【0014】こうして受信機5の位置検出装置7は、図
3に示すように、受信部3aの中心点C0の位置から相
関的にベース9の位置を求める形で、計測点PTnの正
確な位置(Xn、Yn、Zn)を算出する。これによっ
てGPS受信装置10は、GPSアンテナ3の傾きによ
って受信部3aがいずれに配置している場合において
も、該ベース9が本来設置された計測点PTnの3次元
座標位置(Xn、Yn、Zn)を正確に検出することが
出来る。そこで、位置検出装置7はメモリ15に、計測
点PTnが地盤変動以前に本来位置していた基準点PT
1の座標位置(Xn、Yn、Zn)を格納しておく。そ
して、上述したように検出される計測点PTnの3次元
座標位置(Xn、Yn、Zn)と、該基準点PT1を比
較することによって、計測点PTnにおける正確な変位
Δnを検出することが出来る。これによって、図3に示
す例においては、GPSアンテナ3のベース9が設置さ
れた計測点PTnに対応する斜面2a部分が、該GPS
アンテナ3が鉛直に設置されていたときに対してZ軸方
向に対して−方向に変位したことが検出される。こうし
て、GPS受信装置10は、常に受信部3aの位置から
相関的に測位すべき計測点PTnの位置を検出する形
で、正確な計測点PTnの位置を測位検出することが出
来るので、樹木等の遮蔽物を避けて、その受信部3aを
該遮蔽物の上方に位置させるようにGPSアンテナ3の
支柱3bの長さL1を長くしても、該支柱3bの長さに
よって計測精度が落ちることがない。従って、このよう
に、斜面2aに設けられた複数の計測点PTnのそれぞ
れにおいて、GPS受信装置10に、各計測点PTn毎
の正確な変位Δnを検出させることによって、斜面監視
システム1は、該斜面2aを形成している地盤2の挙動
を正確に把握し、即ち精密なる斜面監視を行うことが可
能となる。よって、地盤変動の予兆を初期のうちに察知
して、当該地盤変動に早期に対応することが出来、これ
によって、斜面2aに崩落等が生じる危険性を回避する
ことが出来る。
【0015】なお、上述した実施例においては、受信部
3aを支持するための支持手段には、予め所定の長さL
1に形成された支柱3bを用いた例を述べたが、本発明
の実施の為には受信部3aと計測点PTnとの間の距離
が既知であれば良く、従って支柱3b等の支持手段は、
受信部3aを計測点PTnから所定の距離をなす位置に
保持し得るようになっていれば、繰り出し式で長さの調
整が可能なものであっても良い。なお、長さL1等の、
受信部3aの計測点PTnからの距離の設定値は任意で
あり、また、GPS用受信装置10に当該受信部3aの
計測点PTnからの距離L1を測定し得る測距手段が設
けられていても良い。また、実施例においては、GPS
受信装置10には、1台の受信機5に1ヶの位置検出装
置7が設けられていて、各計測点PTn毎に受信装置1
0が該計測点PTnの位置を検出し得るように構成され
ている例を述べたが、受信部3aと位置検出装置7等の
制御演算部は1対1に対応している必要はなく、GPS
用受信装置は、複数のGPSアンテナ3の受信部3aに
対応した計測点PTnの位置(Xn、Yn、Zn)を1
台の位置検出装置7でもって検出し得るように構成され
ていても良い。また、実施例においては、受信部3aの
傾斜状態を検出する傾斜状態検出手段は、その検知軸方
向を直交させた形で基準面3Mに設けられた2ヶの傾斜
計6A、6Bによって構成されるセンサ対6である例を
述べたが、傾斜状態検出手段は、受信部3aの傾斜の向
き及び大きさを一度に検出し得るように構成されていて
も良い。なお、実施例においては、本発明によるGPS
用受信装置を、斜面監視の目的の為に適用したGPS受
信装置10の例を述べたが、GPS用受信装置の適用は
これに限定されるものではない。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測位すべき計測点PTnの位置(Xn、Yn、Zn)を
検出し得るGPS受信装置10等のGPS用受信装置に
おいて、衛星からの電波S等の測位信号を受信し得る受
信部3aを有し、前記受信部3aを支持する支柱3b等
の支持手段を、該受信部3aを前記計測点PTnから所
定の距離L1をなす位置に保持し得る形で設け、前記受
信部3aの傾斜状態を検出し得るセンサ対6等の傾斜状
態検出手段を設け、前記受信部3aの、前記計測点PT
nからの距離L1と、前記傾斜状態検出手段が検出する
傾斜状態によって、該受信部3aに対する該計測点PT
nの相対位置を演算する補正量演算部16等の相対位置
演算手段を設け、前記受信部3aが受信する測位信号と
前記相対位置演算手段が演算する相対位置に基づいて、
前記計測点PTnの位置(Xn、Yn、Zn)を演算し
得る受信位置検出部17、計測点位置算出部18等の計
測点演算手段を設けて構成したので、受信部3aが受信
した測位信号と、相対位置演算手段が演算する受信部3
aに対する計測点PTnの相対位置に基づいて、計測点
演算手段に演算させる形で、計測点PTnの位置(X
n、Yn、Zn)を演算算出することが出来る。よっ
て、受信部3aの位置(Xn、Yn、Zn)から相関的
に測位すべき計測点PTnの位置(Xn、Yn、Zn)
を検出することが出来るので、受信部3aが設けられた
アンテナの傾きに拘らず、常に計測点PTnの正確な位
置を測位することが出来る。従って、該計測点PTnに
おいて測位を継続することによって、計測点PTnの正
確な変位の把握が可能となる。即ち、GPSを用いて、
斜面2a等の変位を監視するために計測点PTnの測位
を行う場合には、地盤変動によって支持手段が傾き、こ
れによって、受信部3aが計測点PTnと対応しない位
置に動いてしまうことがある。この際、本発明において
は、相対位置演算手段が、受信部3aに対する計測点P
Tnの相対位置を、支持手段によって所定の値に保持さ
れる距離L1の値と、傾斜状態検出手段が検出する受信
部3aの傾斜状態から演算し、該相対位置に基づいて相
関的に検出する形で、計測点PTnの正確な位置(X
n、Yn、Zn)を演算算出することが出来る。従っ
て、支持手段の傾きに起因して受信部3aが傾いてしま
っても、該受信部3aに複数の衛星からの測位信号を受
信させることによって、計測点演算手段によって、該受
信部3aの位置(Xn、Yn、Zn)を検出し、該受信
部3aの位置から相関的に測位すべき計測点PTnの位
置を演算算出することが出来る。よって、このように支
持手段に傾きが生じる恐れがあるような斜面の監視に、
本発明によるGPS用受信装置を適用すれば、受信部3
aが傾斜していても、常に測位すべき計測点PTnの位
置(Xn、Yn、Zn)を正しく検出することが出来る
ので、正確な斜面変位の監視を行うことが出来る。特に
受信部3aを樹木等の障害物の上方に設置するために、
距離L1を長くとる必要がある場合においては、支持手
段が少し傾いただけで受信部3aの位置と測位すべき計
測点PTnの位置との間に大きな差異が生じるが、本発
明においては、こうした場合においても、計測点PTn
の位置(Xn、Yn、Zn)を受信部3aの位置から相
関的に検出するので全く問題なく、精密な測位を行うこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるGPS用受信装置の一実施例を用
いた斜面監視システムの一例を示す平面図である。
【図2】図1に示すGPS用受信装置の側面図である。
【図3】図1に示すGPS用受信装置における計測点検
出方法を示す図である。
【図4】図1に示すGPS用受信装置における偏位修正
方法を示す図である。
【図5】従来試みられているGPSを用いた斜面監視方
法の一例を示す図である。
【符号の説明】
3a……受信部 3b……支持手段(支柱) 6……傾斜状態検出手段(センサ対) 10……GPS用受信装置(GPS受信装置) 16……相対位置演算手段(補正量演算部) 17……計測点演算手段(受信位置検出部) 18……計測点演算手段(計測点位置算出部) PTn……計測点 L1……距離 S……測位信号(電波)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測位すべき計測点の位置を検出し得るGP
    S用受信装置において、 衛星からの測位信号を受信し得る受信部を有し、 前記受信部を支持する支持手段を、該受信部を前記計測
    点から所定の距離をなす位置に保持し得る形で設け、 前記受信部の傾斜状態を検出し得る傾斜状態検出手段を
    設け、 前記受信部の、前記計測点からの距離と、前記傾斜状態
    検出手段が検出する傾斜状態によって、該受信部に対す
    る該計測点の相対位置を演算する相対位置演算手段を設
    け、 前記受信部が受信する測位信号と前記相対位置演算手段
    が演算する相対位置に基づいて、前記計測点の位置を演
    算し得る計測点演算手段を設けて構成した、GPS用受
    信装置。
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