JPH09281210A - 移動体位置のリアルタイム測量システム - Google Patents

移動体位置のリアルタイム測量システム

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JPH09281210A
JPH09281210A JP9265796A JP9265796A JPH09281210A JP H09281210 A JPH09281210 A JP H09281210A JP 9265796 A JP9265796 A JP 9265796A JP 9265796 A JP9265796 A JP 9265796A JP H09281210 A JPH09281210 A JP H09281210A
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JP
Japan
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relay
fixed station
channel
station data
receiver
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Pending
Application number
JP9265796A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoru Miura
悟 三浦
Yoshikazu Miyauchi
良和 宮内
Kenji Yamada
謙二 山田
Tsutomu Hayazaki
勉 早崎
Tatsuyuki Ochi
達之 越智
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.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
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Publication date
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Publication of JPH09281210A publication Critical patent/JPH09281210A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】伝送距離の短い無線機による広域リアルタイム
測量を可能とする。 【解決手段】既知位置Aの固定局1に、GPS衛星の搬
送波を受信して受信波情報を出力するGPS受信装置4
と、該受信波情報からなる固定局データを第1中継チャ
ンネルCH1の搬送波で送出する送信機6とを設置する。
中継チャンネルCH1の搬送波の到達範囲内に、固定局デ
ータを受信し且つ固有の第2n中継チャンネルCH2nの搬送
波で搬送する中継装置81〜8nを設ける。地表3の移動体
2に何れかの中継チャンネルCH1、CH2nの搬送波が選択
的に受信できる受信機10とGPS受信装置5と計算機11
とを取付け、GPS受信装置5の受信波情報と何れかの
中継チャンネルCH1、CH2nで受信機10が受信した固定局
データと既知位置Aの座標とから移動体2の地表三次元
位置を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は移動体位置のリアルタイ
ム測量システムに関し、とくに衛星測量システム(Glob
al Positioning System)の利用により地表の移動体の
三次元位置をリアルタイムで測量するシステムに関す
る。
【0002】
【従来の技術】工事基準点の測量、土工事の出来形や出
来高の計測、無人化施工における建設機械の誘導・監視
等において、衛星測量システムを用いた測量・測位技術
(以下、GPS測量という。)が開発されている。GP
S測量では地球の周りの円軌道上の複数のGPS衛星
(以下、単に衛星ということがある。)からの電波を地
球上の計測位置のGPS受信装置(以下、単に受信装置
ということがある。)で受信し、その受信波情報から計
測位置の三次元座標を求める。衛星からの電波は当該衛
星に搭載した時計(以下、衛星時計という。)に基づく
送信時刻tsの情報を含み、送信時刻tsの情報から衛星の
位置が算出できる。また受信装置に搭載した時計(以
下、受信時計という。)に基づく受信時刻tgと前記送信
時刻tsとの時間差(tg−ts)及び電波速度cの積(tg
ts)・cから衛星と計測位置との間の距離が求まる。従
来1台の受信装置で3衛星以上から電波を受信し、3以
上の球面の交差点として計測位置の三次元座標を演算す
る一点測位が行われている。しかし一点測位は各衛星時
計の誤差等に起因して測定精度が低い問題がある。この
ためGPS測量では複数の受信装置を同時に用いる相対
測位が用いられる。
【0003】図4及び図5を参照して従来の相対測位の
一方法である干渉計測位の一例を本発明の理解に必要な
程度において簡単に説明する。干渉計測位では、図4に
示すように地表3の既知位置Aの受信装置4と計測位置
Bの受信装置5とで同時に衛星Sx、Sy、……からの電波
を受信し、既知位置Aから計測位置Bに至る三次元ベク
トルを求め、既知位置Aの座標と前記三次元ベクトルと
から計測位置Bの三次元座標を算出する。図5(A)及び
(B)を参照して、衛星Sxからの電波到来方向におけるA
B間距離(以下、Sx方向距離という。)の計測方法を説
明するに、先ず各受信装置4、5で衛星Sxからの電波を
受信して受信波中の送信時刻tsを求め、送信時刻tsに基
づき各受信装置4、5の受信時計を衛星Sxの衛星時計に
合せる。その後、所定受信時刻tg0になるまで、受信波
(波長λ=約20cm)の波数の積算値(以下、受信波数と
いう。)をそれぞれ計測する。図5(A)は各受信装置
4、5が同じ送信時刻tsの電波を受信した場合を示し、
各受信装置4、5の受信波数がAx、Bxとなることを示
す。この場合Sx方向距離は受信波数の差(Ax−Bx)と波
長λとの積(Ax−Bx)・λにより求まる。但し一般的に
は各受信装置4、5の受信波の送信時刻tsa、tsbは一致
せず、例えば図5(B)に示すように送信時刻tsaの電波
が送信時刻tsbの電波より波数Nxだけ先行するので、Sx
方向距離は(Ax−N x−Bx)・λとなる。
【0004】上記(Ax−Nx−Bx)は衛星Sxの単独位相差
と呼ばれ、衛星時計に基づく受信波数の差に対応するの
で、衛星Sxの衛星時計の誤差は相殺されている。従って
単独位相差からは衛星時計の誤差を含まない精確なSx
向距離が求まる。他の衛星Sy、Sz……の電波到来方向に
おけるAB間距離(Sy方向距離、Sz方向距離、……)も
同様に求めることができ、各方向距離から前記三次元ベ
クトルが算出できる。なお波数Ax、Bxは直接計測量であ
り、波数Nxは計測中不変の量であって例えば初期処理で
定め得るものである。また単独位相差には受信装置4、
5の受信時計の誤差が残るので、解法上において例えば
2衛星Sx、Syの単独位相差の差(Ax−Nx−Bx−(Ay−Ny
−By)、衛星Sxと衛星Syの二重位相差という。)を用い
て受信時計の誤差を相殺することができる。
【0005】この相対測位を利用し、移動体の地表三次
元位置を実時間で測量するシステム(以下、リアルタイ
ム測量という。)が提案されている。このリアルタイム
測量は、受信装置4を設けた地表の既知位置Aを固定局
とし、移動体に受信装置5を取付け、先ず座標既知の移
動体の初期位置において受信装置4、5の受信を開始し
て上記単独位相差中の波数Nxを算出し、該波数Nxと既知
位置Aの座標を移動体に初期情報として記憶する。その
後移動体の移動を開始し、固定局から移動体へ向けて時
刻が含まれる受信装置4の受信波情報(受信時刻tg0
受信波数Ax)を継続的に無線伝送し、移動体は移動しつ
つ受信装置4の受信波情報を継続的に受信し、受信装置
4の受信波情報と受信装置5の受信波情報(受信時刻t
g0の受信波数Bx)と初期情報とに基づき移動に応じた計
測位置Bの三次元座標を実時間で算出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記リアルタイム測量
は固定局から移動体への無線伝送を必須とし、従来この
無線伝送には免許が不要な特定小電力無線が用いられて
いる。しかし特定小電力無線のように伝送距離の短い無
線を用いたリアルタイム測量では、とくに伝送距離が1
kmを越えると地形や気象条件等により伝送エラーが多発
し、測量不能状態となる問題が経験されている。この問
題は伝送距離の長い無線装置を用いれば解決できるが、
伝送距離の長い無線装置の使用には免許等が必要とさ
れ、実用化の観点から免許不要の伝送距離の短い無線装
置を用いたリアルタイム測量技術の開発が求められてい
る。また建設現場によっては周辺環境への影響を避ける
ため伝送距離の長い無線装置の使用が制限されることも
ある。
【0007】そこで本発明の目的は、伝送距離の短い無
線装置により広域でのリアルタイム測量を可能とするシ
ステムを提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1の実施例を参照する
に、本発明の移動体位置のリアルタイム測量システム
は、地表3の既知位置Aの固定局1にGPS衛星からの
電波を受信して受信時刻が含まれる受信波情報を出力す
るGPS受信装置4と該受信波情報からなる固定局デー
タを第1中継チャンネルCH1の搬送波で送出する送信機
6とを設け、第1中継チャンネルCH1の搬送波の到達範
囲内に固定局データを受信し且つ該固定局データを固有
の第2n中継チャンネルCH2n(nは1以上の自然数)の搬
送波で送出するn個の中継装置81〜8nを設け、地表3の
移動体2に何れかの中継チャンネルCH1又はCH2nの搬送
波を選択的に受信できる受信機10とGPS受信装置5と
計算機11とを取付け、移動体2の地表三次元位置を当該
移動体2のGPS受信装置5の受信波情報と何れかの中
継チャンネルCH1又はCH2nで受信機10が受信した固定局
データと地表既知位置とから計算機11により算出してな
るものである。
【0009】好ましくは、第1中継チャンネルCH1と各
第2n中継チャンネルCH2nとを互いに異なる周波数とす
る。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は道路・下水道・よう壁等の
工事測量に本発明のリアルタイム測量システムを用いた
実施例を示し、移動体2を人とし且つその人に受信装置
5と受信機10と計算機11を保持させている。工事測量で
は施工上の基準点に杭を立てたり、切土や盛土の法面丁
張を立てる必要があり、例えば移動体2は本発明のリア
ルタイム測量システムを利用して施工上の精確な基準点
に移動して作業を行う。施工現場の適当な既知位置Aに
受信装置4のアンテナを設置して固定局1とし、受信装
置4の受信時刻が含まれる受信波情報(例えば受信時刻
tg0の受信波数Ax)を固定局データとして送信機6から
第1中継チャンネルCH1の搬送波で送出する。適当な位
置に設置した受信アンテナ4の位置を従来技術に属する
適当な測量方法で測量して既知位置Aとすることができ
る。既知位置Aの座標は移動体2の計算機11に記憶し又
は固定局データと共に送信機6から伝送することができ
る。
【0011】第1中継チャンネルCH1の搬送波の到達範
囲内に中継装置81〜84を設置し、各中継装置81〜84で第
1中継チャンネルCH1の固定局データを受信する。中継
装置8 1〜84は、受信した固定局データをそれぞれ第2n中
継チャンネルCH21〜CH24の搬送波で送出する。中継装置
8の一例は、第1中継チャンネルCH1の搬送波が受信可
能な無線受信機と各第2n中継チャンネルCH2nの搬送波が
送出可能な無線送信機とを接続ケーブルで接続したもの
である。好ましくは中継装置8を送信チャンネル及び受
信チャンネルがそれぞれ選択可能であるものとする。
【0012】移動体2は、第1中継チャンネルCH1又は
第2n中継チャンネルCH2nの何れかの搬送波を受信機10で
選択することにより、固定局データを受信する。この受
信した固定局データと、受信装置5の受信波情報(例え
ば、受信時刻tg0の受信波数B x)と、既知位置Aの座標
とから、従来技術に属するリアルタイム測量技術を用い
て計算機11により移動体2の計測位置Bを算出する。な
お本発明の計算機11によるリアルタイム測量は、図5に
示す干渉計測位に限定されない。
【0013】図1の実施例では固定局1を中心とする90
゜間隔の4半径方向位置にそれぞれ中継装置81〜84を配
置し、第1中継チャンネルCH1の搬送波の到達範囲以遠
に第2n中継チャンネルCH21〜CH24の搬送波を到達させて
固定局データの受信可能範囲を拡大している。即ち中継
装置8が固定局データの到達半径を拡大するので、発信
機6及び中継装置8が伝送距離の短い無線装置であって
も、広域でのリアルタイム測量が可能となる。また中継
チャンネルCH1及びCH2nのうち何れか複数のチャンネル
が受信可能である範囲内では、複数の異なる方向から到
来する固定局データの搬送波を選択することができるの
で、伝送エラーの少ないチャンネルを選択することによ
り地形や気象条件による伝送エラーの回避が期待でき
る。更に第1中継チャンネルCH1と各第2n中継チャンネ
ルCH2nを互いに異なる周波数とすれば、伝送エラーの少
ない周波数を選択することによる伝送エラーの回避も期
待できる。但し中継装置8の数及び配置は図示例に限定
されない。好ましくは中継装置8に車輌等の移動手段を
取付け、必要に応じて中継装置8を移動可能とする。
【0014】こうして本発明の目的である「伝送距離の
短い無線装置により広域でのリアルタイム測量を可能と
するシステム」が達成できる。
【0015】
【実施例】図2は、第2n中継チャンネルCH2nの搬送波の
到達範囲内に更に再中継装置9を設けた本発明の実施例
を示す。即ち図2の中継装置81、82はそれぞれ第1中継
チャンネルCH1で受信した固定局データを第2n中継チャ
ンネルCH21、CH22の搬送波で送出し、再中継装置91は第
2n中継チャンネルCH21の固定局データを受信し且つ第3m
中継チャンネルCH31の搬送波で送出し、再中継装置92
第2n中継チャンネルCH22の固定局データを受信し且つ第
3m中継チャンネルCH32の搬送波で送出している。移動体
2は、第1中継チャンネルCH1、第2n中継チャンネルCH
2n、第3m中継チャンネルCH3mの何れかの搬送波を受信機
10で選択することにより、固定局データを受信する。再
中継装置9の一例は無線受信機と無線送信機とを接続ケ
ーブルで接続したものであり、中継装置8と同一構成の
装置とすることができる。
【0016】図2に示す再中継装置9の使用により、中
継装置8で拡大された固定局データの到達範囲を更に拡
げることができる。また再中継装置9の送出した第3m中
継チャンネルCH31、CH32の搬送波を更に再中継装置9で
中継することも可能であり、大規模工事現場等における
リアルタイム測量の適用可能域の範囲を拡げることがで
きる。
【0017】なお中継装置8及び再中継装置9の数及び
配置は任意に選択可能である。例えば図2に示すよう
に、測量対象域を囲む適当な位置に中継装置8及び/又
は再中継装置9を配置し、その測量対象域を囲む中継装
置8及び/又は再中継装置9と固定局1とを中継装置8
で連絡することにより、固定局1の位置に限定されない
測量対象域でのリアルタイム測量が可能となる。また測
定対象域が固定局1から離れている場合でも、例えば図
3に示すように中継装置8及び再中継装置9を直線状に
並べて配置することにより、離れている測定対象域での
リアルタイム測量が可能となる。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明のリアルタイ
ム測量システムは、中継装置及び/又は再中継装置によ
り固定局データの搬送波を中継するので、次の顕著な効
果を奏する。
【0019】(イ)広域工事現場でのリアルタイム測量が
伝送距離の短い無線機のみにより可能となる。 (ロ)地形、自然環境その他の理由により固定局の設置が
困難な場所であっても、その付近の適当な場所に固定局
を設置することにより、固定局の設置場所に制限されな
いリアルタイム測量が可能となる。 (ハ)中継装置及び/又は再中継装置の数及び位置の選択
により、例えば工事の進捗に応じて固定局データの伝送
範囲を容易に調節することができる。 (ニ)伝送エラーの少ないチャンネルの選択により、伝送
エラーの少ない高精度のリアルタイム測量を行なうこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例の説明図である。
【図2】は、本発明の他の実施例の説明図である。
【図3】は、本発明の更に他の実施例の説明図である。
【図4】は、従来のGPS測量の説明図である。
【図5】は、GPSによる相対測位の原理を示す説明図
である。
【符号の説明】
1…固定局 2…移動体 3…地表 4、5…GPS受信装置 6…送信機 8…中継装置 9…再中継装置 10…受信機 11…計算機 A…既知位置 B…計測位置 S…GPS衛星 CH1…第1中継チャンネル CH2n…第2n中継チャンネル CH3m…第3m中継チャンネル。
フロントページの続き (72)発明者 早崎 勉 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 越智 達之 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地表既知位置の固定局にGPS衛星からの
    電波を受信して受信時刻が含まれる受信波情報を出力す
    るGPS受信装置と該受信波情報からなる固定局データ
    を第1中継チャンネルの搬送波で送出する送信機とを設
    け、前記第1中継チャンネルの搬送波の到達範囲内に前
    記固定局データを受信し且つ該固定局データを固有の第
    2n中継チャンネル(nは1以上の自然数)の搬送波で送
    出するn個の中継装置を設け、地表の移動体に前記何れ
    かの中継チャンネルの搬送波を選択的に受信できる受信
    機と前記GPS受信装置と計算機とを取付け、前記移動
    体の地表三次元位置を当該移動体のGPS受信装置の受
    信波情報と前記何れかの中継チャンネルで前記受信機が
    受信した固定局データと前記地表既知位置とから前記計
    算機により算出してなる移動体位置のリアルタイム測量
    システム。
  2. 【請求項2】請求項1の測量システムにおいて、前記固
    定局データの搬送波の到達範囲内に該固定局データを受
    信し且つ該固定局データを固有の第3m中継チャンネル
    (mは1以上の自然数)の搬送波で送出するm個の再中
    継装置を設け、前記移動体の受信機により前記第1中継
    チャンネル、第2n中継チャンネル又は第3m中継チャンネ
    ルの何れかの搬送波を選択的に受信してなる移動体位置
    のリアルタイム測量システム。
  3. 【請求項3】請求項1又は2の測量システムにおいて、
    前記第1中継チャンネル、各第2n中継チャンネル及び/
    又は各第3m中継チャンネルの各チャンネルを互いに異な
    る周波数としてなる移動体位置のリアルタイム測量シス
    テム。
  4. 【請求項4】請求項1〜3の測量システムにおいて、前
    記中継装置及び/又は前記再中継装置を受信チャンネル
    及び送信チャンネルがそれぞれ選択可能であるものとし
    てなる移動体位置のリアルタイム測量システム。
  5. 【請求項5】請求項1〜4の何れかの測量システムにお
    いて、前記中継装置及び/又は前記再中継装置に移動手
    段を取付けてなる移動体位置のリアルタイム測量システ
    ム。
JP9265796A 1996-04-15 1996-04-15 移動体位置のリアルタイム測量システム Pending JPH09281210A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022025736A (ja) * 2020-07-30 2022-02-10 株式会社トプコン Gnssを用いた出来形観測方法、観測システム、およびプログラム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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