JPH1062170A - Gps測量システム - Google Patents

Gps測量システム

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JPH1062170A
JPH1062170A JP23991296A JP23991296A JPH1062170A JP H1062170 A JPH1062170 A JP H1062170A JP 23991296 A JP23991296 A JP 23991296A JP 23991296 A JP23991296 A JP 23991296A JP H1062170 A JPH1062170 A JP H1062170A
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JP
Japan
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gps
helicopter
radio
distance
antenna
Prior art date
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Application number
JP23991296A
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English (en)
Inventor
Toshihiro Okumatsu
俊博 奥松
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 測量現場の状況に左右されることなく、少な
い人員で効率良く測量を行う。 【解決手段】 GPSアンテナ10およびGPS受信装
置12が、ラジコンヘリコプタ4に搭載されており、こ
のラジコンヘリコプタ4を無線操縦して測定地点上空に
飛ばし、GPS測量を行う。ラジコンヘリコプタ4には
またレーザ測距儀14が搭載されており、その測定結果
にもとづいてGPS測量の結果を補正し、測定地点の正
確な高さを求める。GPS受信装置12が出力する位置
信号、およびレーザ測距儀14の測定結果は、無線送信
装置16を通じて地上の無線受信装置26に送られ、さ
らにパソコン28に取り込まれる。パソコン28はこれ
らの信号にもとづいて上記補正のための演算を行い、測
定地点の正確な高さを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、GPSを用いて測
量を行うシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】土木工事や建築工事を行う際、短時間で
精度良く測量を行う手段として、衛星からの電波により
測定地点の位置(緯度および経度、あるいは、それらに
関連したX、Y座標値)および高さを測定するGPS
(Global Position System:地
球的位置把握システム)が広く用いられている。
【0003】GPSによる測量の手法としては、キネマ
ティック測量やRTK(リアルタイムキネマティック)
GPSなどの動的GPS測量の手法が用いられ、移動し
ながら最低3〜4個のGPS衛星からの電波を受信し
て、現在位置の3次元的な位置が正確に測定される。
【0004】GPSを用いた測量では、測量技術者が、
衛星からの電波を受信するGPSアンテナおよびGPS
受信装置などを持ち運んで移動したり、あるいは効率を
高めるため、GPSアンテナおよびGPS受信装置を例
えば四輪駆動車に搭載して移動し、各地点で測定を行っ
ている。前者の場合、少なくともGPSアンテナを保持
する人間と、GPS受信装置を操作する人間とが必要で
あり、最低2名の人員で測量作業が行われる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、土木造成工
事の現場などでGPS測量を行う場合には、樹木が茂っ
ていたり、また地形が急峻である場合が多々あり、GP
Sアンテナを人が持ち運ぶ場合、作業は重労働となる。
特に、工事の初期段階では地盤は整備されていないた
め、悪環境での作業となりがちである。また、GPSア
ンテナを車両に搭載して移動する場合は、車両を測定地
点まで移動させることが困難であったり、移動に時間が
かかったりすることがしばしばある。さらに、樹木や構
造物などによって衛星からの電波が遮られ、測量不能と
なることもあり、そのような場合には計画したスケジュ
ールどうりに測量作業を進めることは困難となってしま
う。そこで本発明の目的は、測量現場の状況に左右され
ることなく、少ない人員で効率良く測量を行うことを可
能とするGPS測量システムを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、GPSにより測量を行うシステムであって、
無線で操縦する無人の小型ヘリコプタと、前記ヘリコプ
タに搭載されたヘリコプタ搭載装置と、地上に設置され
た地上設置装置と、により構成され、前記ヘリコプタ搭
載装置は、GPSアンテナと、前記GPSアンテナに接
続されたGPS受信装置と、地表までの距離を測定する
レーザ測距儀と、GPS受信装置が出力する前記GPS
アンテナの位置を表す位置信号と、前記レーザ測距儀が
出力する、地表までの距離を表す距離信号とを電波で送
信する無線送信装置とを含み、前記地上設置装置は、前
記無線送信装置が送信した前記位置信号および前記距離
信号を受信する無線受信装置と、前記無線受信装置が受
信した前記位置信号および前記距離信号にもとづいて、
地表の高さを算出する演算手段とを含むことを特徴とす
る。
【0007】本発明はまた、前記ヘリコプタがラジコン
ヘリコプタであることを特徴とする。本発明はまた、前
記レーザ測距儀が垂下させた状態で前記ヘリコプタに搭
載され、鉛直下方にレーザ光を放射することを特徴とす
る。本発明はまた、前記演算手段が、前記GPSアンテ
ナから前記レーザ測距儀までの垂直距離と、前記距離信
号が表す前記レーザ測距儀から地表までの距離とを、前
記位置信号が表す前記GPSアンテナの高さから差し引
くことにより、地表の高さを求めることを特徴とする。
本発明はまた、前記演算手段がコンピュータにより構成
され、前記コンピュータが、表示装置に、測量領域の平
面図を表示し、その平面図上に、前記無線受信装置が受
信した前記位置信号にもとづいて、測定点および、前記
ヘリコプタの現在位置を表示することを特徴とする。
【0008】本発明のGPS測量システムでは、GPS
アンテナおよびGPS受信装置が、無線で操縦する無人
の小型ヘリコプタに搭載されているので、このヘリコプ
タを無線操縦して測定地点上空に飛ばし、GPS測量を
行うことができる。そして、ヘリコプタにはレーザ測距
儀が搭載されているので、その測定結果にもとづいて演
算手段によりGPS測量の結果を補正し、測定地点の正
確な高さを求めることができる。
【0009】したがって、本発明のGPS測量システム
を用いた場合には、測定地点近傍に樹木や構造物がある
か、地形が急峻かなど測量現場の状況に左右されること
なく効率良く測量を行うことができる。そして、人がG
PSアンテナを持ち運んで移動する必要がないので、作
業者は重労働から解放される。さらに、地上設置装置の
操作と、ヘリコプタの無線操縦を1人で行うことも可能
であり、その場合には人員削減を実現できる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について説明
する。図1は本発明によるGPS測量システムの一例を
示す構成図である。このGPS測量システム2は、図1
に示すように、ラジコンヘリコプタ4、ラジコンヘリコ
プタ4に搭載されたヘリコプタ搭載装置6、地上設置装
置8により構成されている。ヘリコプタ搭載装置6は、
GPSアンテナ10、GPSアンテナ10に接続された
GPS受信装置12、レーザ測距儀14、無線送信装置
16などを含んでいる。GPSアンテナ10は、ラジコ
ンヘリコプタ4の上部で、ロータ18の回転域から外れ
た箇所に取り付けられている。GPS受信装置12はラ
ジコンヘリコプタ4の側部に取り付けられ、所定のケー
ブルによりGPSアンテナ10と接続されており、GP
Sアンテナ10が衛星より受信した電波信号にもとづい
てGPSアンテナ10の3次元直交座標における位置を
表す位置信号を出力する。
【0011】レーザ測距儀14は、ラジコンヘリコプタ
本体の下部に、垂下する状態で取り付けられている。レ
ーザ測距儀14の取り付けは不図示のユニバーサルジョ
イントと、ロッド20とを介して行われており、ロッド
20は、ラジコンヘリコプタ本体の下部に取着されたユ
ニバーサルジョイントにより、一端部を支持され、鉛直
に垂下ている。レーザ測距儀14はこのロッド20の他
端部に取り付けられている。レーザ測距儀14は、地表
22に向けてレーザ光24を放射してレーザ測距儀14
から地表22までの距離hを測定し、測定した距離を表
す距離信号を出力する。
【0012】無線送信装置16は、GPS受信装置12
およびレーザ測距儀14とそれぞれ所定のケーブルによ
り接続されており、各装置からそれぞれ上記位置信号お
よび距離信号を受け取り、それらを電波により上記地上
設置装置8に送信する。
【0013】地上設置装置8は、無線受信装置26と、
本発明に係わる演算手段として機能するパーソナルコン
ピュータ28(以下、パソコン28ともいう)とを含ん
でいる。無線受信装置26は、ラジコンヘリコプタ4に
搭載された無線送信装置16から送られてくる電波を受
信し、位置信号および距離信号を抽出してパソコン28
に出力する。パソコン28は、無線受信装置26から上
記位置信号および距離信号を受け取り、それらにもとづ
いて、各測定地点の高さを算出する。パソコン28には
予め、ラジコンヘリコプタ4のGPSアンテナ10から
レーザ測距儀14までの垂直距離が入力されパソコン2
8のハードディスクに格納されている。パソコン28は
上記演算を実行する際、このGPSアンテナ・レーザ測
距儀間の垂直距離を用いる。
【0014】パソコン28は液晶表示装置を備えてお
り、その画面に、各測定地点の高さ、および測定地点の
位置を数値で表示し、また、測量領域の平面図を表示し
てその平面図上に各測定地点の位置、およびラジコンヘ
リコプタ4の現在位置を表示する。
【0015】次に、このように構成されたGPS測量シ
ステム2の動作について説明する。作業者30はラジコ
ンヘリコプタ4のリモコン32を操作して、予めきめら
れた測量領域内の上空に飛ばし、各測定地点上を順次移
動させる。この状態でGPSアンテナ10は衛星からの
電波を受信し、GPS受信装置12はGPSアンテナ1
0の受信信号にもとづいて、GPSアンテナ10の3次
元直交座標における位置を表す位置信号を出力する。G
PS受信装置12はこの動作を繰り返し実行し、したが
ってGPS受信装置12からは比較的短い時間間隔で上
記位置信号が出力される。
【0016】一方、レーザ測距儀14は、地表22に向
けて垂直下方にレーザ光24を放射してレーザ測距儀1
4から地表22までの距離hを測定し、測定した距離を
表す距離信号を出力する。レーザ測距儀14はこの動作
を繰り返し実行し、したがってレーザ測距儀14からは
比較的短い時間間隔で上記距離信号が出力される。
【0017】そして、無線送信装置16は、GPS受信
装置12およびレーザ測距儀14からそれぞれ上記位置
信号および距離信号を受け取り、それらを電波により地
上設置装置8に送信する。地上設置装置8では、無線受
信装置26がラジコンヘリコプタ4に搭載された無線送
信装置16から送られてくる電波を受信し、位置信号お
よび距離信号を抽出してパソコン28に出力する。パソ
コン28は、一定の時間間隔で無線受信装置26からこ
れらの信号を取り込み、取り込んだ信号にもとづいて、
各測定地点の高さを算出する。
【0018】パソコン28のハードディスクには上述の
ように、ラジコンヘリコプタ4のGPSアンテナ10か
らレーザ測距儀14までの垂直距離Δhが格納されてお
り、パソコン28はこの距離Δhと、距離信号が表すレ
ーザ測距儀14から距離測定点Aまでの距離hとを、位
置信号から得られるGPSアンテナ10の高さZより差
し引くことで、測定地点の基準位置からの高Hさを算出
する。すなわち、パソコン28は次式により測定地点の
高さHを求める。
【0019】
【数1】H = Z − h − Δh なお、図1に示したように、GPSアンテナ10とレー
ザ測距儀14とは水平方向で距離dだけ離れている。し
たがって、レーザ測距儀14が測定した距離hは、正確
にはGPSアンテナ10の真下における地表までの距離
とはなっておらず、誤差を含んでいる。しかしこの誤差
は、距離dが小さいため、通常は無視することができ
る。パソコン28は上記算出結果を、液晶表示装置の画
面に表示する。図2はこのパーソナルコンピュータ28
の画面を示す説明図である。この例では、高さHは右上
の箇所に表示されている。
【0020】パソコン28はさらに、上記位置信号よ
り、GPSアンテナ10の高さZと共に、GPSアンテ
ナ10の水平面における位置を表す座標値X、Yを求
め、画面34上の、例えば高さHの下に表示する。そし
て、パソコン28はこのようにして求めた座標値X、
Y、GPSアンテナ10の高さZ、および地表22の高
さHをデータとしてハードディスクに格納する。
【0021】また、パソコン28は予め入力されている
データにもとづいて測量領域の平面図36を図2の画面
34に表示し、その平面図36上に、上記座標値X、Y
にもとづいて測定地点を表すマーカ38を表示すると共
に、ラジコンヘリコプタ4の現在位置を表すマーカ40
を表示する。
【0022】ラジコンヘリコプタ4が無線操縦により移
動している状態で、パソコン28は、上記一定の時間間
隔で無線受信装置26より信号を取り込んで、上述のよ
うな動作を行うので、パソコン28が求めた各測定地点
の高さH、水平面での座標値X、Yは次々とハードディ
スクに格納され、また、画面34に表示されるそれらの
数値も更新される。そして、上記マーカ38も新しいも
のが次々に平面図36上に表示され、一方、マーカ40
は新しい位置に更新される。作業者30はこのような画
面34を見て測定地点を確認しながらラジコンヘリコプ
タ4を操縦して移動させ、測量領域全体で測量を行う。
【0023】このように本実施例のGPS測量システム
2では、GPSアンテナ10およびGPS受信装置12
が、無線で操縦する無人の小型ヘリコプタに搭載されて
いるので、このヘリコプタを無線操縦して測定地点上空
に飛ばし、GPS測量を行うことができる。そして、ヘ
リコプタにはレーザ測距儀14が搭載されているので、
その測定結果にもとづいてGPS測量の結果を補正し、
測定地点の正確な高さを求めることができる。
【0024】したがって、このGPS測量システム2を
用いた場合には、測定地点近傍に樹木や構造物がある
か、地形が急峻かなど測量現場の状況に左右されること
なく効率良く測量を行うことができる。そして、人がG
PSアンテナ10を持ち運んで移動する必要がないの
で、作業者30は重労働から解放される。さらに、パソ
コン28の操作と、ヘリコプタの無線操縦を1人で行う
ことも可能であり、その場合には人員削減を実現でき
る。
【0025】上記実施例はあくまでも一例であり、本発
明はこの例に限定されることなく種々の形態で実施する
ことができる。例えば、測定領域近傍の地上に他のGP
Sアンテナを設置し、このアンテナによって衛星から受
信した信号も用いて高精度の位置情報を取得しようとす
る場合には、このGPSアンテナと、その受信信号をG
PS受信装置12に送信するための無線送信装置とを地
上に設置し、一方、ラジコンヘリコプタ4には無線受信
装置を搭載して、地上からの信号をGPS受信装置12
に供給すればよい。
【0026】また、上記実施例では、パソコン28は一
定の時間間隔で高さHなどを求め、結果を格納し、また
表示するので、測量は連続的に行われることになるが、
作業者30がパソコン28を操作することで、必要な時
のみ高さHなどを算出させ、結果を格納、表示させるよ
うにすることも可能であり、これはパソコン28のソフ
トウェアを変更することで容易に実現できる。
【0027】さらに、ラジコンヘリコプタ4に、GPS
受信装置12およびレーザ測距儀14を制御するための
マイクロコンピュータ(マイコン)、およびこのマイコ
ンに接続した無線受信装置を搭載し、また地上には無線
送信装置を設置して、地上から無線送信装置を通じて上
記マイクロコンピュータを操作し、GPS受信装置12
やレーザ測距儀14を制御する構成とすることも可能で
ある。この場合には、GPS受信装置12やレーザ測距
儀14を必要なときのみ動作させて、位置信号や距離信
号を出力するよう制御することができ、さらに、ラジコ
ンヘリコプタ4が飛んでいる状態でも、GPS受信装置
12およびレーザ測距儀14に対して種々の動作条件の
設定などを行うことができる。
【0028】なお、上記実施例のようにGPSアンテナ
10をロータ18の回転域の外に取り付け、レーザ測距
儀14をラジコンヘリコプタ4の本体下部に取り付けた
場合には、上述のように両者は水平方向で距離dだけ離
れて配置される。したがって、レーザ測距儀14が測定
する距離hは、厳密には、上記座標値X、Y、すなわち
GPSアンテナ10の水平面上での位置における地表2
2までの距離とはならない。
【0029】そのため、特に高い精度が要求されるとき
は、測定地点の水平面上での位置を、GPSアンテナ1
0の位置ではなく、ラジコンヘリコプタ本体のレーザ測
距儀取り付け位置とすればよい。具体的には、GPSア
ンテナ10とレーザ測距儀14との水平面上での座標の
ズレを測定しておき、さらにラジコンヘリコプタ4がど
の方向を向いているかにもとづき、GPSアンテナ10
の座標値X、Yに補正を加えて、レーザ測距儀14の水
平面上での座標値を求めればよい。このような補正処理
はパソコン28で行うことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明のGPS測量
システムでは、GPSアンテナおよびGPS受信装置
が、無線で操縦する無人の小型ヘリコプタに搭載されて
いるので、このヘリコプタを無線操縦して測定地点上空
に飛ばし、GPS測量を行うことができる。そして、ヘ
リコプタにはレーザ測距儀が搭載されているので、その
測定結果にもとづいて演算手段によりGPS測量の結果
を補正し、測定地点の正確な高さを求めることができ
る。
【0031】したがって、本発明のGPS測量システム
を用いた場合には、測定地点近傍に樹木や構造物がある
か、地形が急峻かなど測量現場の状況に左右されること
なく効率良く測量を行うことができる。そして、人がG
PSアンテナを持ち運んで移動する必要がないので、作
業者は重労働から解放される。さらに、地上設置装置の
操作と、ヘリコプタの無線操縦を1人で行うことも可能
であり、その場合には人員削減を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるGPS測量システムの一例を示す
構成図である。
【図2】パーソナルコンピュータ28の画面を示す説明
図である。
【符号の説明】
2 GPS測量システム 4 ラジコンヘリコプタ 6 ヘリコプタ搭載装置 8 地上設置装置 10 GPSアンテナ 12 GPS受信装置 14 レーザ測距儀 16 無線送信装置 26 無線受信装置 28 パーソナルコンピュータ(パソコン) 32 リモコン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 GPSにより測量を行うシステムであっ
    て、 無線で操縦する無人の小型ヘリコプタと、 前記ヘリコプタに搭載されたヘリコプタ搭載装置と、 地上に設置された地上設置装置とにより構成され、 前記ヘリコプタ搭載装置は、GPSアンテナと、前記G
    PSアンテナに接続されたGPS受信装置と、地表まで
    の距離を測定するレーザ測距儀と、GPS受信装置が出
    力する前記GPSアンテナの位置を表す位置信号と、前
    記レーザ測距儀が出力する、地表までの距離を表す距離
    信号とを電波で送信する無線送信装置とを含み、 前記地上設置装置は、前記無線送信装置が送信した前記
    位置信号および前記距離信号を受信する無線受信装置
    と、前記無線受信装置が受信した前記位置信号および前
    記距離信号にもとづいて、地表の高さを算出する演算手
    段とを含む、 ことを特徴とするGPS測量システム。
  2. 【請求項2】 前記ヘリコプタはラジコンヘリコプタで
    ある請求項1記載のGPS測量システム。
  3. 【請求項3】 前記レーザ測距儀は垂下させた状態で前
    記ヘリコプタに搭載され、鉛直下方にレーザ光を放射す
    る請求項1記載のGPS測量システム。
  4. 【請求項4】 前記演算手段は、前記GPSアンテナか
    ら前記レーザ測距儀までの垂直距離と、前記距離信号が
    表す前記レーザ測距儀から地表までの距離とを、前記位
    置信号が表す前記GPSアンテナの高さから差し引くこ
    とにより、地表の高さを求める請求項1記載のGPS測
    量システム。
  5. 【請求項5】 前記演算手段はコンピュータにより構成
    され、前記コンピュータは、測量領域の平面図を表示装
    置に表示し、その平面図上に、前記無線受信装置が受信
    した前記位置信号にもとづいて、測定点および、前記ヘ
    リコプタの現在位置を表示する請求項4記載のGPS測
    量システム。
JP23991296A 1996-08-21 1996-08-21 Gps測量システム Pending JPH1062170A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103017731A (zh) * 2012-11-22 2013-04-03 北京航空航天大学 多路gps信号p(y)码相位差的测量系统
CN103175506A (zh) * 2013-03-06 2013-06-26 东南大学 大型桥梁净空高度测量方法

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