JPH0786817A

JPH0786817A - Ｇｐｓアンテナ装置

Info

Publication number: JPH0786817A
Application number: JP25237693A
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: 1993-09-14
Filing date: 1993-09-14
Publication date: 1995-03-31
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JP2676697B2

Abstract

(57)【要約】【構成】親アンテナ２と子アンテナ３で同時に測位信号
Ｓを受信して、該子アンテナ３の位置を親アンテナ２の
座標位置から相対的に検出する測位方法を行う際に、固
定点Ｐ１に設置される親アンテナ２にメインア−ム５
を、三脚２２及びポール２３に対して水平方向に回転自
在な形で装着して設け、メインア−ム５に設けた子ポー
ル嵌挿孔９ａに子アンテナ３を着脱自在に保持させてお
く。【効果】コンパス７で子アンテナ３と親アンテナ２の方
位関係を調整し、またレベル調整治具２１ａによってメ
インア−ム５の水準状態を調整すると、子アンテナ３の
アンテナ中心３Ｃ０を、親アンテナ２のアンテナ中心２
Ｃ０の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）から所定距離Ｌ１
だけ所定方位に離れた座標位置に位置させる形で、子ア
ンテナ３を第１移動基準点Ｐ２に簡単且つ正確に設置出
来る。

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、精密な測位を行うための、ＧＰＳアンテナ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来のＧＰＳアンテナを用いて
相対測位を行う際における初期化方法の一例を示す図で
ある。従来、ＧＰＳを用いた測量手法では、衛星からの
受信データを受信機にある程度蓄えておき、当該蓄積さ
れた受信データをコンピュータ処理して、受信アンテナ
の位置を演算算出する方法が知られている。しかしこの
方法は、位置の算出に時間を要するために、受信アンテ
ナの位置がリアルタイムで検出出来ず、誤差が生じた際
に、その誤差が次の測位点における測位データに反映さ
れてしまうので、測位精度が悪い。そこで、図１０に示
すように、親アンテナ５１と子アンテナ５２を用いて、
高精度のリアルタイム測量を可能にした、所謂リアルタ
イムキネマティック（ＲＴＫ）と呼称される相対測位方
法が用いられることがある。即ち、座標位置が既知の基
準点Ｑ０に親アンテナ５１を固定設置しておく一方で、
子アンテナ５２を、図１０一点鎖線で示すように測位す
べき地点Ｑｎに移動させていく。そして、基準点Ｑ０に
おいて親アンテナ５１に衛星からの信号Ｓ１を受信させ
ると同時に、該信号Ｓ１を測位すべき地点Ｑｎにおいて
子アンテナ５２にも受信させる。こうして得られた親ア
ンテナ５１と子アンテナ５２の受信データから、該子ア
ンテナ５２と親アンテナ５１の相対的な位置関係を検出
し、該位置関係と、親アンテナ５１が設置された基準点
Ｑ０の座標位置から、測位すべき地点Ｑｎの座標位置を
リアルタイムで検出する。そこで、こうした相対測位方
法を行う際には、まず、図１０に示すように、座標（Δ
緯度、Δ経度、Δ高さ）が高精度に知られている第１の
地点Ｑ１に子アンテナ５２を設置して、該第１の地点Ｑ
１における受信データをとることによって、該第１の地
点Ｑ１の前記基準点Ｑ０に対するベクトルＫＸ１を求め
る。（なお、本明細書中においては、こうして基準とな
るベクトルを求める作業をＧＰＳアンテナ装置における
初期化と呼称する。）そして、当該ベクトルＫＸ１を基
準にして、測位すべき地点Ｑｎと基準点Ｑ０との位置関
係を、測量面３９に設定された絶対座標系に座標変換す
る形で、該測位すべき地点Ｑｎの座標位置を逐次算出し
ていく。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした初
期化を行う際には、まず、測量作業を行うべき現地にお
いて基準点Ｑ０から三角測量等を行うことによって、基
準となるベクトルＫＸ１を求めるために子アンテナ５２
を第１に設置すべき第１の地点Ｑ１の位置を正確に墨出
しする。そして、該第１の地点Ｑ１に子アンテナ５２
を、図１０に示すように、親アンテナ５１と同様の三脚
５３を用いて、その設置位置、受信部の高さ、水準等を
合わせる形で、正確に設置しなければならない。しか
も、こうして第１の地点Ｑ１に設置した子アンテナ５２
は、初期化を行って後には、三脚５３を取り外して、測
位すべき地点Ｑｎ位置に次々移動させていかなければな
らず、親アンテナ５１のようにずっと同じ地点に固定し
ておくわけにはいかない。従って、こうした相対測位方
法を行う際には、測量作業の開始に先立ちその都度、こ
うした煩雑な初期化作業を行わなければならない。即
ち、こうした初期化時に、第１の地点Ｑ１の位置精度や
子アンテナ５２の設置状態が悪かった場合には、基準と
なるベクトルＫＸ１の精度が悪くなり、この結果、測位
すべき地点Ｑｎの座標位置に誤差が生じる。よって、子
アンテナ５２を第１の地点Ｑ１に設置する作業、即ち所
謂初期化作業は、いかにこれが煩雑であっても省略出来
ない、という不都合があった。そこで、子アンテナ５２
を簡単且つ正確に、座標位置が特定され得る所定の位置
に設置出来るような手法があれば、煩雑な初期化作業を
簡略化出来、非常に便利である。そこで本発明は上記事
情に鑑み、ＧＰＳを用いて相対測位手法を行うに際し、
初期化のための所定の位置に子アンテナを簡単且つ正確
に設置することが出来るようにした、ＧＰＳアンテナ装
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、座標位置
（Ｘ１、Ｙ１、Ｚｎ）が既知なる基準点（Ｐ１）に設置
され得る親アンテナ（２）を有し、前記親アンテナ
（２）に、衛星からの測位信号（Ｓ）を受信し得る親受
信部（２ａ）を設け、前記親アンテナ（２）に前記親受
信部（２ａ）を支持する支持手段（２２、２３）を、該
親受信部（２ａ）を前記基準点（Ｐ１）の上方の所定高
さ（Ｈ１）に位置決め自在な形で設け、前記親アンテナ
（２）にアンテナ支持フレーム（５）、（１６）を、前
記支持手段（２２、２３）に対して水平方向に回転自在
な形で設け、前記アンテナ支持フレーム（５）、（１
６）の水準状態を調整し得る整準手段（２１ａ）を設
け、前記アンテナ支持フレーム（５）、（１６）に子ア
ンテナ保持手段（９ａ）を、子アンテナ（３）を前記親
アンテナ（２）から水平方向に所定距離（Ｌ１）だけ離
れた位置で着脱自在に保持し得る形で設けて、構成され
る。また、本発明は、前記アンテナ支持フレーム
（５）、（１６）に方位指示手段（７）を、該アンテナ
支持フレーム（５）、（１６）の前記子アンテナ保持手
段（９ａ）に保持された前記子アンテナ（３）と前記親
アンテナ（２）間の方位関係を指示し得る形で設けて、
構成される。また、本発明は、前記アンテナ支持フレー
ム（１６）に前記子アンテナ保持手段（９ａ）を複数設
けて、構成される。また、本発明は、前記アンテナ支持
フレーム（５）、（１６）に方位検出手段（１２１、１
２２）を、該アンテナ支持フレーム（５）、（１６）の
前記子アンテナ保持手段（９ａ）に保持された前記子ア
ンテナ（３）と前記親アンテナ（２）間の方位関係を測
定検出し得る形で設け、該方位検出手段（１２１、１２
２）が検出する方位を方位データ（ＤＡＳ）として出力
する方位出力手段（１２３、１２４）を設けて、構成さ
れる。さらに、本発明は、前記方位出力手段（１２３、
１２４）によって出力された方位データ（ＤＡＳ）と、
前記子アンテナ（３）の前記親アンテナ（２）からの前
記所定距離（Ｌ１）に基づいて、該子アンテナ（３）の
該親アンテナ（２）に対する初期位置（Ｐ２）を演算設
定し得る初期位置設定手段（４４、４５）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、アンテナ支持
フレーム（５）、（１６）を回転させることによって、
該アンテナ支持フレーム（５）、（１６）の子アンテナ
保持手段（９ａ）に保持された子アンテナ（３）を、親
アンテナ（２）から水平方向に所定距離（Ｌ１）だけ離
れた位置において、該親アンテナ（２）に対して任意の
方位に配置させるように作用する。また、本発明におい
て、前記子アンテナ保持手段（９ａ）に保持された子ア
ンテナ（３）は、方位指示手段（７）が指示する方位関
係に対応した方位に向けて親アンテナ（２）から水平方
向に所定距離（Ｌ１）だけ離れた位置に配置されるよう
に作用する。また、本発明において、子アンテナ保持手
段（９ａ）が複数設けられたアンテナ支持フレーム（１
６）は、１ヶの親アンテナ（２）に対して複数の子アン
テナ（３）を支持するように作用する。また、本発明に
おいて、方位出力手段（１２３、１２４）が出力する方
位データ（ＤＡＳ）は、子アンテナ保持手段（９ａ）に
保持された子アンテナ（３）と親アンテナ（２）間の方
位関係を示すように作用する。さらに本発明において、
初期位置設定手段（４４、４５）は、アンテナ支持フレ
ーム（５、１６）によってその値が特定される所定距離
（Ｌ１）と、方位出力手段（１２３、１２４）が出力し
た方位データ（ＤＡＳ）に基づいて、子アンテナ保持手
段（９ａ）に保持された子アンテナ（３）の初期位置
（Ｐ２）を演算設定するように作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明によるＧＰＳアンテナ装置の一
実施例を示す側面図、図２は図１に示すＧＰＳアンテナ
装置における受信部付近の拡大図、図３は図２のIII矢
視図、図４は図１に示すＧＰＳアンテナ装置における初
期化動作を示す図、図５は図１に示すＧＰＳアンテナ装
置における測量中の状態を示す図、図６は図１に示すＧ
ＰＳアンテナ装置を用いて測量された土地の輪郭の軌跡
の一例を示す図、図７は本発明によるＧＰＳアンテナ装
置の別の実施例を示す図、図８は本発明によるＧＰＳア
ンテナ装置に用いられる測位支援装置の一例を示す制御
ブロック図、図９は本発明によるＧＰＳアンテナ装置の
さらに別の実施例を示す平面図である。

【０００７】ＧＰＳアンテナ装置１は、図１に示すよう
に、図１左部に示す親アンテナ２を有しており、親アン
テナ２の上部には測量用軌道衛星からの測位信号である
電波Ｓを受信し得るように略半球状に形成された受信部
２ａが、その受信面を空に向けた形で、測量面３９から
所定の高さＨ１をなす位置に設けられている。親アンテ
ナ２は、測量面３９上において座標位置が既知の基準点
である固定点Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１、Ｚｎ）に設置されてお
り、即ち受信部２ａは、そのアンテナ中心２Ｃ０が固定
点Ｐ１において所定の高さＨ１をなす位置に位置決めさ
れた形で、既知の３次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）
に配置する形になっている。受信部２ａの下側には、円
杆状に形成されたポール２３が、該ポール２３の上端側
が受信部２ａに固定された形で設けられており、受信部
２ａの下方には整準台２１が、レベル調整治具２１ａを
介してポール２３を鉛直方向に移動自在に支持し得る形
で、三脚２２に支持されて設けられている。ポール２３
は、図２に示すように、三脚２２及び整準台２１に対し
て上下に移動する形で伸縮自在になっており、ポール２
３は、留めネジ６Ｂによって整準台２１に仮固定自在に
なっている。ポール２３と三脚２２は、受信部２ａを固
定点Ｐ１の上方において高さＨ１をなす位置に位置決め
自在な形で、該受信部２ａを支持するための支持手段を
構成しており、また、整準台２１は、後述するメインア
−ム５、１６等のアンテナ支持フレームの水準状態を調
整し得る形の整準手段を構成している。さらに、受信部
２ａには図１に示すように受信機２５が、ケーブル２６
を介して接続されており、親アンテナ２は受信機２５に
よって、受信部２ａで前記電波Ｓを受信し得るようにな
っている。

【０００８】また、ＧＰＳアンテナ１には、図２又は図
３に示すように、所定厚さのプレート状に形成されたメ
インア−ム５が、ＧＰＳアンテナ装置１のアンテナ支持
フレームを構成する形で、受信部２ａの下側のポール２
３に嵌着支持されて設けられており、メインア−ム５
は、前記整準台２１のレベル調整治具２１ａによって、
水準状態をなすように配設されている。即ち、メインア
−ム５の図２真中近傍には、親ポール嵌挿部５ａが、そ
の図２上下方向に示す軸心Ｃ１を鉛直方向に向けた形
で、図３紙面と交差方向に貫通形成されており、親ポー
ル嵌挿部５ａには、前記親アンテナ２のポール２３が、
該メインア−ム５を図２紙面と交差方向に示す水平方向
に回転自在に支持する形で、該親アンテナ２とメインア
−ム５が嵌合連結されている。メインア−ム５は、これ
を上下に挟む形で設けられた水平基盤アダプタ６Ａ及び
ネジ６Ｃによって、先に述べたように親アンテナ２のア
ンテナ中心２Ｃ０が測量面３９から高さＨ１をなす位置
に配置させることが出来るように、該親アンテナ２を構
成しているポール２３の所定高さ位置に固定留置されて
いる。メインア−ム５の図２左部には、図３に示すよう
に方位指示手段としてコンパス７が装着されており、コ
ンパス７は実施例においては、その磁針７ａによってメ
インア−ム５の図２左右方向に示す材軸方向の方位を指
針する形で、後述する子アンテナ３と前記親アンテナ２
間の方位関係を指示し得るように構成されている。ま
た、メインア−ム５の上面側図２真中近傍には水準儀１
１が、該メインア−ム５の傾きを検出し得る形で設けら
れており、メインア−ム５は、前記レベル調整治具２１
ａによって水準儀１１が水準状態を示すように調整維持
された形になっている。

【０００９】また、メインア−ム５には、その図２又は
図３右端部に、子アンテナ支持具９が、該メインア−ム
５に固定接続された形で一体に設けられており、子アン
テナ支持具９には子アンテナ保持手段として子ポール嵌
挿部９ａが、その図２上下方向に示す軸心Ｃ２を前記親
ポール嵌挿部５ａの軸心Ｃ１と平行な鉛直方向に向けた
形で、図３紙面と交差方向に貫通形成されている。子ア
ンテナ支持具９は、その子ポール嵌挿部９ａの軸心Ｃ２
が、親ポール嵌挿部５ａの軸心Ｃ１から水平方向に距離
Ｌ１だけ離れた形になるよう、メインア−ム５に位置決
め固定されており、子アンテナ支持具９には子アンテナ
３が、その円杆状に形成されたポール３３部分を子ポー
ル嵌挿部９ａに嵌合させた形で、該子アンテナ支持具９
に対して着脱自在な形でこれに支持されている。従っ
て、子ポール嵌挿部９ａは、親アンテナ２から水平方向
に所定距離Ｌ１だけ離れた位置において、子アンテナ３
を着脱自在に保持する形になっている。

【００１０】子アンテナ３の上部には、親アンテナ２の
受信部２ａと同様に測量用軌道衛星からの電波Ｓを受信
し得る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設けられており、受信部３ａに
は受信機３５が、ケーブル３６を介して接続されてい
る。そして、受信部３ａの下側には前記ポール３３が、
前記子ポール嵌挿部９ａに対して抜き差しされることに
よって着脱自在な形で、メインア−ム５に支持されてい
る。子アンテナ３は、図２又は図３に示すように、その
アンテナ中心３Ｃ０が前記測量面３９から、前記親アン
テナ２のアンテナ中心２Ｃ０と同一の高さＨ１をなすよ
うに、ロックノブ１０によって子アンテナ支持具９に仮
止め固定されており、従って、子アンテナ３は、親アン
テナ２が位置する固定点Ｐ１に対して、水平方向いずれ
かの方位に向けて距離Ｌ１分だけずれた座標位置に設定
される子アンテナ３の初期位置である第１移動基準点Ｐ
２に配置された形で、子アンテナ支持具９の子ポール嵌
挿部９ａに着脱自在に嵌着保持されている。

【００１１】ＧＰＳアンテナ装置１は以上のような構成
を有しているので、該ＧＰＳアンテナ装置１を用いて測
量面３９の測量作業を行う際には、まず、メインア−ム
５の親ポール嵌挿部５ａと子ポール嵌挿部９ａにそれぞ
れ、親アンテナ２と子アンテナ３を、その各々のポール
２３、３３の軸心が該親ポール嵌挿部５ａと子ポール嵌
挿部９ａの軸心Ｃ１、Ｃ２に整合した形になるよう嵌合
支持させておく。この状態で、その３次元座標位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚｎ）が既知の固定点Ｐ１上に親アンテナ２
を位置させるように、三脚２２を設置する。そこで次
に、図３に示すように、コンパス７の磁針７ａが北をさ
すようになるまで、メインア−ム５をポール２３に対し
て水平方向に回転させて、親アンテナ２の北側に子アン
テナ３を位置させる。すると、親アンテナ２が位置する
固定点Ｐ１から距離Ｌ１分だけ離れた北側に、子アンテ
ナ３が配置される。この状態で、水平基盤アダプタ６Ａ
に対してネジ６Ｃを締め付ける。

【００１２】こうしておいて、水準儀１１を目視しなが
ら整準台２１のレベル調整治具２１ａをそれぞれ調整す
ることによって、メインア−ム５が水準状態になるよう
に調整する。また、親アンテナ２のアンテナ中心２Ｃ０
が固定点Ｐ１上において測量面３９から高さＨ１をなす
ように、ポール２３を三脚２２及び整準台２１に対して
上下させる形で、調整することによって、該アンテナ中
心２Ｃ０を座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）に配置させ
る。この状態で留めネジ６Ｂを締める。すると、親アン
テナ２と子アンテナ３は、水準状態に維持されたメイン
ア−ム５によって連結された形で、共に測量面３９から
所定の高さＨ１をなすことによって、そのアンテナ中心
２Ｃ０、３Ｃ０が、同一の高さＨ１のＺ軸座標上におい
て南北方向に距離Ｌ１だけ離れた位置に配置する形にな
る。

【００１３】この際、親アンテナ２は、測量面３９上に
おいて座標位置が既知の固定点Ｐ１に設置されており、
即ち受信部２ａは、そのアンテナ中心２Ｃ０が固定点Ｐ
１において所定の高さＨ１をなす位置に位置決めされた
形で、既知の３次元座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）に配
置しているので、例えばいま測量面３９の座標系が東西
方向にＸ軸が設定されたものであるとき、子アンテナ３
は、そのアンテナ中心３Ｃ０が所定の３次元座標位置
（Ｘ１、Ｙ１＋Ｌ１、Ｚ１）に配置する形になる。これ
によって、親アンテナ２を既知なる座標位置の固定点Ｐ
１に配置させた状態で、メインア−ム５によって該親ア
ンテナ３と連結された子アンテナ３が、該固定点Ｐ１か
ら距離Ｌ１だけ北側に離れた位置において、その座標位
置が特定された第１移動基準点Ｐ２に配置される。従っ
て、ＧＰＳアンテナ装置１を用いて、これから相対測位
手法によって測量作業を進めようとするに際し、三角測
量等によって測量面３９上に設定された初期位置地点上
に子アンテナ３を正確に据え付ける作業を行わなくて
も、その座標位置がメインア−ム５によって精密に特定
された第１移動基準点Ｐ２に、手間なく簡単に子アンテ
ナ３を設置することが出来る。

【００１４】そこで、この状態で、受信機２５、３５に
よって、親アンテナ２と子アンテナ３の各受信部２ａ、
３ａにそれぞれ、複数の測量用軌道衛星からの電波Ｓを
受信させる。そして、該電波Ｓの解析データに基づいて
親アンテナ２と子アンテナ３の各アンテナ中心２Ｃ０、
３Ｃ０位置を検出することによって、該アンテナ中心３
Ｃ０のアンテナ中心２Ｃ０に対する相対離隔量、即ち受
信部３ａのアンテナ中心３Ｃ０が受信部２ａのアンテナ
中心２Ｃ０から、どちらの方向に向けてどれだけの大き
さ離れているかを示す基準ベクトルＫ１（図４に図示）
を算出する。すると、当該基準ベクトルＫ１は、親アン
テナ２のアンテナ中心２Ｃ０の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、
Ｚ１）と、子アンテナ３のアンテナ中心３Ｃ０の座標位
置（Ｘ１、Ｙ１＋Ｌ１、Ｚ１）の差異に対応する形にな
る。即ち、基準ベクトルＫ１は、子アンテナ３の親アン
テナ２に対する相対位置を求めて、該相対位置を基に子
アンテナ３が位置する移動点Ｐｎの座標位置を算出する
際における基準尺になる。こうして、後に子アンテナ３
が順次移動点Ｐｎ（図５に図示）を測位する際に、必要
となる基準ベクトルＫ１の値を求めることによって、Ｇ
ＰＳアンテナ装置１の初期化が完了される。

【００１５】そこで次に、ロックノブ１０を緩めて、図
５に示すように、子アンテナ支持具９から子アンテナ３
を取外す。そして、取外した子アンテナ３を、先に述べ
た第１移動基準点Ｐ２の後に測位を行うべき測量面３９
上の任意の位置に、該測量面３９に沿って順次移動させ
ていきながら、所定の経時毎に（例えば１秒或いは２秒
毎に）、測位作業を行う。即ち、第１移動基準点Ｐ２の
測位に引き続き、移動点Ｐ３、Ｐ４……Ｐｎにおいて、
親アンテナ２と子アンテナ３の各受信部２ａ、３ａに同
時に前記複数の電波Ｓを受信させて、該親アンテナ２と
子アンテナ３の前記複数の衛星の各々からの距離を算出
させる。そして、子アンテナ３が配置する移動点Ｐｎの
固定点Ｐ１に対する相対位置を検出する。すると、子ア
ンテナ３（即ちこれが位置する移動点Ｐｎ）の親アンテ
ナ２（即ちこれが位置する固定点Ｐ１）に対する相対位
置は、先に述べたように求められた基準ベクトルＫ１を
基準尺として容易に座標変換される形で、該子アンテナ
３が位置する移動点Ｐｎの座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚ
ｎ）が直ちに算出される。従って、移動点Ｐｎの座標位
置を検出するに際し、各移動点Ｐｎ毎に測位を行ってそ
の結果蓄積されたデータがなくても、リアルタイムで精
密に測位が行われる。

【００１６】こうして、次々に子アンテナ３を測量面３
９の測量すべき地点に沿って移動させながら、移動点Ｐ
ｎ毎の座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を測位検出し、該
検出された座標位置データをデイスプレー等に出力させ
ると、図６に示すように、測量すべき地形の軌跡３８を
簡単且つ精密に得ることが出来る。この際、各移動点Ｐ
ｎ毎の座標位置データの各々は、基準ベクトルＫ１を基
に各移動点Ｐｎの固定点Ｐ１に対する相対位置から算出
されるので、それぞれ独立しており、測位すべき移動点
Ｐｎの手前で測位された移動点Ｐｎ−１の座標位置デー
タを基準にするものではない。従って、万一ある移動点
Ｐｎにおいて計測上の誤差が生じた場合にも、該誤差が
次の移動点Ｐｎ＋１の座標位置の値に影響することはな
い。即ち、ＧＰＳアンテナ装置１では、メインア−ム５
によって正確な初期位置に第１移動基準点Ｐ２を設定し
ているので、基準ベクトルＫ１の値が高精度で求められ
ており、該基準ベクトルＫ１を利用することによって、
常に１ヶ１ヶの移動点Ｐｎの座標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚ
ｎ）を正確に検出することが出来、よって測位中に生じ
た誤差を起因として新たな測位誤差が生み出される懸念
がない。

【００１７】なお、上述した実施例においては、メイン
ア−ム５にコンパス７が方位指示手段として設けられて
いて、ＧＰＳアンテナ装置１の初期化に際し、磁針７ａ
を北向きに合わせるようにメインア−ム５を回転させて
から、該メインア−ム５を固定することによって、親ア
ンテナ２の北側に子アンテナ３を据え置いて、第１移動
基準点Ｐ２を設定した例を述べたが、メインア−ム５に
は、図７に示すように方位センサ１２が設けられていて
も良い。図７に示す例においては、方位センサ１２は、
メインア−ム５に固着された方位測定装置１２１を有し
ており、方位測定装置１２１には、演算部１２２、出力
部１２３、Ｉ／Ｏポート１２４が接続されている。そし
て、方位センサ１２は、方位測定装置１２１が子ポール
嵌挿部９ａに保持された子アンテナ３と親アンテナ２間
の方位関係を測定し、当該測定値を演算部１２２が処理
することによって、前記ベクトルＫ１の値を測定検出し
得る形で、これら方位測定装置１２１と演算部１２２
が、方位検出手段を構成している。また、出力部１２３
はＩ／Ｏポート１２４によって、該方位測定装置１２１
と演算部１２２によって測定検出された方位関係を示す
ベクトルＫ１の値を、方位データＤＡＳとして外部に出
力し得る形で、これら出力部１２３、Ｉ／Ｏポート１２
４は、方位出力手段を構成する形になっている。

【００１８】すると、方位センサ１２を用いれば、子ア
ンテナ３と親アンテナ２間の方位関係を簡単に外部に出
力出来るので、例えば、図７に示すようにＩ／Ｏポート
１２４にモニタ１３を接続しておけば、ＧＰＳアンテナ
装置を初期化する際には、方位データＤＡＳが出力され
たモニタ１３を目視しながらアンテナ設置作業を行うこ
とが出来る。よって、より一層精密に親アンテナ２と子
アンテナ３を所定の位置、即ち固定点Ｐ１と第１移動基
準点Ｐ２に設置することが可能となる。また、モニタ１
３によって、基準ベクトルＫ１を現場地形や測位ピッチ
と対応させて確認することが容易に出来る。さらに、こ
うして子アンテナ３と親アンテナ２の間の方位関係を方
位データＤＡＳとして外部に出力し得ることによって、
第１移動基準点Ｐ２は必ずしも固定点Ｐ１の北側に設定
される必要がなくなる。即ち、第１移動基準点Ｐ２を固
定点Ｐ１に対して任意の方向に設定しても基準ベクトル
Ｋ１の算出が可能になる。

【００１９】そこで、図７に示す方位センサ１２を用い
て、これに、図８に示すように、測位支援装置１５を接
続しておく。即ち、測位支援装置１５は、図８に示すよ
うに、主制御部４１を有しており、主制御部４１には入
力部４２、受信制御部４３、方位入力部４４、初期化実
行部４５、受信データ解析部４６、移動局位置演算部４
７、メモリ４８、出力制御部４９等が接続している。そ
して、方位入力部４４には前記方位センサ１２が接続さ
れており、また、出力制御部４９にはディスプレイ５０
やプリンタ（図示せず）等の出力用ディバイスが接続さ
れている。従って、測位支援装置１５においては、先に
述べたように方位センサ１２の出力部１２３とＩ／Ｏポ
ート１２４が構成している方位出力手段が出力した方位
データＤＡＳを方位入力部４４が受けて、該方位データ
ＤＡＳと、先に述べたようにメインア−ム５によって特
定される前記子アンテナ３と親アンテナ２間の距離Ｌ１
に基づいて、初期化実行部４５が前記基準ベクトルＫ１
の値を算出し得る形で、これら方位入力部４４と初期化
実行部４５は、子アンテナ３の親アンテナ２に対する初
期位置として、第１移動基準点Ｐ２の位置を演算設定し
得る、初期位置設定手段を構成する形になっている。

【００２０】従って、測位支援装置１５を用いれば、Ｇ
ＰＳアンテナ装置１の初期化を行うに際し、先に述べた
ように子アンテナ３が親アンテナ２に対して所定の方向
を向くようにメインア−ム５を位置決めしておかなくて
も、第１移動基準点Ｐ２の位置を演算設定して、これか
ら基準ベクトルＫ１の値を算出しうるので、該子アンテ
ナ３を任意の方向に向けた形で初期化作業を実行するこ
とが出来る。即ち、測位支援装置１５では、図７に示す
ように前記方位センサ１２の出力部１２３とＩ／Ｏポー
ト１２４が出力した方位データＤＡＳを、方位入力部４
４から入力させる。そして主制御部４１は初期化実行部
４５に、当該方位データＤＡＳと、前記子アンテナ３と
親アンテナ２との距離Ｌ１に基づいて、先に述べた基準
ベクトルＫ１を算出させて、該基準ベクトルＫ１を用い
て、衛星からの前記電波Ｓによる受信データＤＡＴを座
標位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）に変換するように、移動局
位置演算部４７を初期化する。そして、初期化によって
得られた変換式を、メモリ４８の所定の領域中に格納し
ておく。

【００２１】そこで、測位作業中には、主制御部４１は
受信制御部４３によって、親アンテナ２と子アンテナ３
に、複数の衛星からの電波Ｓをそれぞれ受信させて、受
信機２５、３５からの受信データＤＡＴを入力部４２に
入力させ、該受信データＤＡＴを受信データ解析部４６
に解析させる。そして、該解析結果を用いて、先に述べ
たように初期化された移動局位置演算部４８に、移動点
Ｐｎの固定点Ｐ１に対する相対位置を座標変換させる形
で、子アンテナ３が位置した移動点Ｐｎの座標位置（Ｘ
ｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）を演算算出させる。さらに主制御部４
１は、当該演算算出された各移動点Ｐｎの座標位置（Ｘ
ｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）をメモリ４８内の所定の領域中に格納
していき、該格納された移動点Ｐｎ毎の測位座標位置
を、出力制御部４９によってディスプレイ５０或いはプ
リンタ等の出力用ディバイスに出力させる。すると、測
量面３９における測位データが軌跡３８として、図６に
示すように簡単且つ正確に出力され得る。

【００２２】さらに、上述した実施例においてはいずれ
の場合も、ＧＰＳアンテナ装置１に、１台の親アンテナ
２に対応する形で、１台の子アンテナ３を保持し得るメ
インア−ム５を用いた例を述べたが、ＧＰＳアンテナ装
置１には、図９に示すように、複数の子ポール嵌挿孔９
ａが形成されたメインア−ム１６が用いられても差し支
えない。この場合には、固定点Ｐ１に設置される親アン
テナ２に対して多数の子アンテナ３を、その各々の設置
座標位置がメインア−ム１６によって特定され得る形
で、その各々の座標位置が既知なる移動点Ｐｎにそれぞ
れ設置させることが可能となる。こうして複数の子アン
テナ３を１台の親アンテナ２に対応させることが出来る
ことによって、初期化精度が上がり、また、複数の子ア
ンテナ３を用いることによって、該初期化後に行われる
測位作業を一層円滑且つ高精度に進行させることが出来
る。

【００２３】なお、上述した実施例においては、親アン
テナ２の受信部２ａを支持する支持手段を、ポール２３
と三脚２２によって構成した例を述べたが、該支持手段
は、座標位置既知なる基準点である固定点Ｐ１の上方の
所定高さＨ１に受信部２ａを支持し得るように構成され
ていれば、必ずしもこうしたポール２３や三脚２２等を
用いたものでなくとも良い。なお、親アンテナ２及び子
アンテナ３の各受信部２ａ、３ａは実施例のような略半
球状に限定されるものではない。また、実施例において
は、子アンテナ３を保持し得るアンテナ支持フレームと
して所定厚さのプレート状に形成されたメインア−ム
５、１６等を用いた例を述べたが、メインア−ム５の形
状並びに材質等は任意である。また、メインア−ム５、
１６等のアンテナ支持フレームは、ポール２３及び三脚
２２等の支持手段に対して水平方向に回転自在な形にな
っていれば、その配設位置及び親アンテナ２との連結様
態は任意である。従って、アンテナ支持フレームは必ず
しもポール２３と嵌合している必要はなく、例えば受信
部２ａにアンテナ支持フレームが装着されていて、該受
信部２ａそのものが支持手段に対して回転自在であって
も構わない。また、親アンテナ２のその他の部分にアン
テナ支持フレームが設けられていても良い。さらに、実
施例においては、初期化時、子アンテナ３の受信部３ａ
を親アンテナ２の受信部２ａと同一高さに設置するため
に、メインア−ム５、１６に水準儀１１を装着しておい
て、該水準儀１１を目視しながら聖準台２１のレベル調
整治具２１ａを調整するようにした例を述べたが、メイ
ンア−ム５、１６の水準状態を調整するための整準手段
は、レベル調整治具２１ａに限定されるものではなく、
従って、メインア−ム５、１６に水準儀１１が必ず設置
されている必要があるわけではない。また、実施例にお
いては、メインア−ム５には子アンテナ支持具９が一体
に接続装着されていて、該子アンテナ支持具９に貫通形
成した子ポール嵌挿部９ａを子アンテナ保持手段として
用いた例を述べたが、子アンテナ保持手段は、子アンテ
ナ３を親アンテナ２から水平方向に所定距離Ｌ１だけ離
れた位置において着脱自在に保持し得る形で、該メイン
ア−ム５等のアンテナ支持フレームに設けられていれ
ば、その他の形態を呈していても構わない。例えば、ア
ンテナ支持フレーム５に形成した溝（即ち、該溝に対し
て子アンテナ３を水平移動させる形で該子アンテナ３が
着脱され得る溝）を子アンテナ保持手段として用いても
良い。また、子アンテナ３側に差し込み用治具を装着し
ておき、該差し込み用治具を着脱自在に保持し得る係合
機構を子アンテナ保持手段としてメインア−ム５に設け
ても良い。なお、子アンテナ保持手段の形状は、子アン
テナ３の保持される部分の形状に対応した形で、任意で
ある。また、子アンテナ保持手段の配設数量は、実施例
で述べた以外の任意の数量で構わない。さらに、方位指
示手段は、磁針７ａがメインア−ム５の方位を指し示す
ようになっているコンパス７に限定されるものではな
く、子ポール嵌挿部９ａ等の子アンテナ保持手段に保持
されたと子アンテナ３と親アンテナ２との方位関係を指
示し得るものであれば、如何なるものであっても構わな
い。また、ＧＰＳアンテナ装置１に用いるための方位検
出手段、方位出力手段、初期位置設定手段等の構成、及
び、これ等を用いた、親アンテナ２と子アンテナ３の方
位関係の測定検出、或いは方位データＤＡＳの出力、或
いは子アンテナ３の初期位置の演算設定等の方法並びに
そのためのデータ処理方法は、実施例で述べた以外であ
っても構わない。さらに、実施例においては、ＧＰＳア
ンテナ装置１を用いて、測量面３９において測量すべき
地形の測位を行うことによって、該測量された地形の軌
跡３８を得るようにした例を述べたが、ＧＰＳアンテナ
装置１を用いて、その他の測量作業（即ち現地に所定の
地点を検出し、これをマーキングする作業等）を行って
も良いことは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚｎ）が既知なる固定点Ｐ１等
の基準点に設置され得る親アンテナ２を有し、前記親ア
ンテナ２に、衛星からの電波Ｓ等の測位信号を受信し得
る受信部２ａ等の親受信部を設け、前記親アンテナ２に
前記親受信部を支持する、三脚２２、ポール２３等の支
持手段を、該親受信部を前記基準点の上方の所定高さＨ
１に位置決め自在な形で設け、前記親アンテナ２にメイ
ンア−ム５、１６等のアンテナ支持フレームを、前記支
持手段に対して水平方向に回転自在な形で設け、前記ア
ンテナ支持フレームの水準状態を調整し得るレベル調整
治具２１ａ等の整準手段を設け、前記アンテナ支持フレ
ームに子ポール嵌挿部９ａ等の子アンテナ保持手段を、
子アンテナ３を前記親アンテナ２から水平方向に所定距
離Ｌ１だけ離れた位置で着脱自在に保持し得る形で設け
て、ＧＰＳアンテナ装置１を構成したので、アンテナ支
持フレームを回転させることによって、該アンテナ支持
フレームの子アンテナ保持手段に保持された子アンテナ
３を、親アンテナ２から水平方向に所定距離Ｌ１だけ離
れた位置において、該親アンテナ２に対して任意の方位
に配置させることが出来る。従って、予め親アンテナ２
に対して所定の方位をなし、該親アンテナ２から所定距
離Ｌ１だけ離れた位置に、子アンテナ３を最初に位置さ
せるべき第１移動基準点Ｐ２等の初期位置を設定してお
けば、該初期位置に子アンテナ３を正確に設置すること
が容易に出来る。この状態で、親アンテナ２と子アンテ
ナ３に、衛星からの測位信号Ｓを受信開始させることが
出来る。即ち、上記初期位置をＧＰＳアンテナ装置１に
よって相対測位（親アンテナ２と子アンテナ３で同時に
測位信号Ｓを受信して、該子アンテナ３の位置を親アン
テナ２の座標位置から相対的に検出する測位方法）を行
う際における初期化のための所定の位置とすれば、ここ
に子アンテナ３を簡単且つ正確に設置することが出来
る。すると、該初期位置は、親アンテナ２が設置された
基準点の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚｎ）から所定の方位
に向けて所定距離Ｌ１をなす形で、その座標位置が正確
に特定されている。よって、該子アンテナ３が設置され
た初期位置と親アンテナ２が設置された基準点の位置の
差異を基準ベクトルＫ１として算出すれば、該基準ベク
トルＫ１が、基準点を示す座標位置の値と初期位置を示
す座標位置の値の差異に対応する形になる。従って、該
基準ベクトルＫ１を基準尺として用いれば、子アンテナ
３を後に親アンテナ２に対して移動させていくことによ
って、相対測量を行う際に、正確な座標変換が行える。
よって、本発明によれば、子アンテナ３を所定の初期位
置に設置するために煩雑なる位置決め及び子アンテナ設
置作業を行う必要がなく、単にアンテナ支持フレームを
支持手段に対して回転させて、子アンテナ３を親アンテ
ナ２に対して任意の方位に配置させるだけで、簡単にＧ
ＰＳアンテナ装置１の初期化を実行することが出来る。
従って、測量用人工衛星を用いた相対測位手法におい
て、従来極めて煩雑であった初期化作業を簡略化しなが
ら、精密なる測位を行うことが可能となる。

【００２５】また、本発明において、前記アンテナ支持
フレームにコンパス７等の方位指示手段を、該アンテナ
支持フレームの前記子アンテナ保持手段に保持された前
記子アンテナ３と前記親アンテナ２間の方位関係を指示
し得る形で設けて、ＧＰＳアンテナ装置１を構成する
と、前記子アンテナ保持手段に保持された子アンテナ３
は、方位指示手段が指示する方位関係に対応した方位に
向けて親アンテナ２から水平方向に所定距離Ｌ１だけ離
れた位置に配置することが出来る。従って、前述したよ
うに、基準点の座標位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚｎ）を基にし
てその座標位置が特定され得る前記初期位置に子アンテ
ナ３を配置させる際に、該基準点に設置される親アンテ
ナ２に対する子アンテナ３の方位を、方位支持手段によ
って確認しながら、子アンテナ３の位置決めを行うこと
が出来る。これにより尚一層迅速且つ正確に子アンテナ
３を初期位置に設置することが可能となる。

【００２６】また、本発明において、前記アンテナ支持
フレームに前記子アンテナ保持手段を複数設けて、ＧＰ
Ｓアンテナ装置１を構成すると、子アンテナ保持手段が
複数設けられた前記アンテナ支持フレームは、１ヶの親
アンテナ２に対して複数の子アンテナ３を支持すること
が出来る。そして、該子アンテナ３の全てを上述したよ
うに、親アンテナ２が設置される基準点の座標位置（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚｎ）と、該親アンテナ２からの所定距離Ｌ
１、及び各子アンテナ３の親アンテナ２に対する方位に
基づいてその各座標位置が特定される初期位置の各々に
正確に設置することが出来る。従って、基準点に１ヶの
親アンテナ２を設置してここを固定局とする一方で、複
数の子アンテナ３を用いて複数の移動局を作り、該複数
の移動局のそれぞれで、測位作業を行う際に、複数の子
アンテナ３の各々の初期位置への設置を同時に行って、
効率的に初期化し、測位作業を開始することが可能とな
る。

【００２７】また、本発明において、前記アンテナ支持
フレームに、方位測定装置１２１、演算部１２２等の方
位検出手段を、該アンテナ支持フレームの前記子アンテ
ナ保持手段に保持された前記子アンテナ３と前記親アン
テナ２間の方位関係を測定検出し得る形で設け、該方位
検出手段が検出する方位を方位データＤＡＳとして出力
する、出力部１２３、Ｉ／Ｏポート１２４等の方位出力
手段を設けて、ＧＰＳアンテナ装置１を構成すると、方
位出力手段が出力する方位データＤＡＳは、子アンテナ
保持手段に保持された子アンテナ３と親アンテナ２間の
方位関係を示す。よって、子アンテナ３が親アンテナ２
に対していずれの方位に配置している場合においても、
方位検出手段によって子アンテナ３と親アンテナ２との
間の方位関係を測定検出し、これによって得られた方位
を方位出力手段に出力させて、該出力された方位データ
ＤＡＳを解析することによって、子アンテナ３の親アン
テナ２に対する方位を簡単に検出出来る。よって、上述
したように、アンテナ支持フレームを用いて初期位置に
子アンテナ３を設置する際に、該アンテナ支持フレーム
が支持する親アンテナ２と子アンテナ３の方位関係が予
め設定した方位関係になるように、該アンテナ支持フレ
ームを前記支持手段に対して回転させて子アンテナ３の
位置決めを行わなくても、前記基準点の座標位置と前記
所定距離Ｌ１に加えて方位データＤＡＳを用いることに
よって、該子アンテナ３が設置された位置の座標位置が
特定される。従って、先に述べたようにＧＰＳアンテナ
装置１を初期化するために、子アンテナ３を初期位置に
設置する作業が、一層簡単なものになり、これに要する
時間が短縮化される。

【００２８】さらに、上述したように前記アンテナ支持
フレームに前記方位検出手段を、該アンテナ支持フレー
ムの前記子アンテナ保持手段に保持された前記子アンテ
ナ３と前記親アンテナ２間の方位関係を測定検出し得る
形で設け、該方位検出手段が検出する方位を方位データ
ＤＡＳとして出力する前記方位出力手段を設けて構成し
たＧＰＳアンテナ装置１において、前記方位出力手段に
よって出力された方位データＤＡＳと、前記子アンテナ
３の前記親アンテナ２からの前記所定距離Ｌ１に基づい
て、該子アンテナ３の該親アンテナ２に対する前記初期
位置を演算設定し得る、方位検出部４４、初期化実行部
４５等の初期位置設定手段を設けて構成すると、初期位
置設定手段は、アンテナ支持フレームによってその値が
特定される所定距離Ｌ１と、方位出力手段が出力した方
位データＤＡＳに基づいて、子アンテナ保持手段に保持
された子アンテナ３の初期位置を演算設定することが出
来る。従って、アンテナ支持フレームの子アンテナ保持
手段に子アンテナ３を保持させた状態で、親アンテナ２
が前記基準点に位置するように、ＧＰＳアンテナ装置１
をセットするだけで、初期位置設定手段によって、この
とき子アンテナ３が位置する初期位置が演算算出され
る。これによって、ＧＰＳアンテナ装置１の初期化作業
が完了する。従って、従来ＧＰＳを用いた相対測位手法
で行われていた、子アンテナ３を最初に配置させるべき
初期位置の設定作業や、該初期位置への子アンテナ３の
位置決め及び設置固定等の煩雑な作業が大幅に簡略化さ
れる。また、このように子アンテナ３を初期位置に設置
する作業を簡略化しながら、該初期位置の座標位置を初
期位置設定手段によって正確に演算算出させることが出
来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＧＰＳアンテナ装置の一実施例を
示す側面図である。

【図２】図１に示すＧＰＳアンテナ装置における受信部
付近の拡大図である。

【図３】図２のIII矢視図である。

【図４】図１に示すＧＰＳアンテナ装置における初期化
動作を示す図である。

【図５】図１に示すＧＰＳアンテナ装置における測量中
の状態を示す図である。

【図６】図１に示すＧＰＳアンテナ装置を用いて測量さ
れた土地の輪郭の軌跡の一例を示す図である。

【図７】本発明によるＧＰＳアンテナ装置の別の実施例
を示す図である。

【図８】本発明によるＧＰＳアンテナ装置に用いられる
測位支援装置の一例を示す制御ブロック図である。

【図９】本発明によるＧＰＳアンテナ装置のさらに別の
実施例を示す平面図である。

【図１０】従来のＧＰＳアンテナを用いて相対測位を行
う際における初期化方法の一例を示す図である。

【符号の説明】

１……ＧＰＳアンテナ装置２……親アンテナ２ａ……親受信部（受信部）２２……支持手段（三脚）２３……支持手段（ポール）２１ａ……整準手段（レベル調整治具）３……子アンテナ５……アンテナ支持フレーム（メインア−ム）１６……アンテナ支持フレーム（メインア−ム）９ａ……子アンテナ保持手段（子ポール嵌挿部）７……方位支持手段（コンパス）１２１……方位検出手段（方位測定装置）１２２……方位検出手段（演算部）１２３……方位出力手段（出力部）１２４……方位出力手段（Ｉ／Ｏポート）４４……初期位置設定手段（方位検出部）４５……初期位置設定手段（初期化実行部）Ｓ……測位信号（電波）Ｐ１……基準点（固定点）Ｐ２……初期位置（第１移動基準点）Ｈ１……高さＬ１……距離ＤＡＳ……方位データ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】座標位置が既知なる基準点に設置され得る
親アンテナを有し、前記親アンテナに、衛星からの測位信号を受信し得る親
受信部を設け、前記親アンテナに前記親受信部を支持する支持手段を、
該親受信部を前記基準点の上方の所定高さに位置決め自
在な形で設け、前記親アンテナにアンテナ支持フレームを、前記支持手
段に対して水平方向に回転自在な形で設け、前記アンテナ支持フレームの水準状態を調整し得る整準
手段を設け、前記アンテナ支持フレームに子アンテナ保持手段を、子
アンテナを前記親アンテナから水平方向に所定距離だけ
離れた位置で着脱自在に保持し得る形で設けて構成し
た、ＧＰＳアンテナ装置。
【請求項２】前記アンテナ支持フレームに方位指示手段
を、該アンテナ支持フレームの前記子アンテナ保持手段
に保持された前記子アンテナと前記親アンテナ間の方位
関係を指示し得る形で設けて構成した、請求項１記載の
ＧＰＳアンテナ装置。
【請求項３】前記アンテナ支持フレームに前記子アンテ
ナ保持手段を複数設けて構成した、請求項１記載のＧＰ
Ｓアンテナ装置。
【請求項４】前記アンテナ支持フレームに方位検出手段
を、該アンテナ支持フレームの前記子アンテナ保持手段
に保持された前記子アンテナと前記親アンテナ間の方位
関係を測定検出し得る形で設け、該方位検出手段が検出
する方位を方位データとして出力する方位出力手段を設
けて構成した、請求項１記載のＧＰＳアンテナ装置。
【請求項５】前記方位出力手段によって出力された方位
データと、前記子アンテナの前記親アンテナからの前記
所定距離に基づいて、該子アンテナの該親アンテナに対
する初期位置を演算設定し得る初期位置設定手段を設け
て構成した、請求項４記載のＧＰＳアンテナ装置。