KR20070065310A - 위성을 사용한 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템 - Google Patents

위성을 사용한 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템 Download PDF

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Abstract

GPS 위성(4)으로부터의 전파를 기준국(1)과 복수의 이동국(3)에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행함으로써 각 이동국(3)의 변위량을 계측하는 계측 시스템으로서, 각 이동국(3) 중 적어도 1개를, 기준국(1)과 상대 계측이 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국(3)끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하며, 상기 각 국(1, 3)에 각각 GPS 위성(4)으로부터의 전파를 수신하는 GPS 수신기(11, 21)를 설치하고, 상기 각 국에 소정의 국과 데이터의 송수신을 행하는 무선통신장치(12, 22)를 설치하며, 상기 소정의 국끼리 사이의 상대 변위량을 연산하는 상대 변위량 연산부(32), 및 상대 계측을 행하는 한쪽의 국의 기준 상대 변위량에 기초하여 다른 쪽의 기준 상대 변위량을 구하는 기준 상대 변위량 연산부(33)를 구비한 것이다.

Description

위성을 사용한 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템{RELATIVE MEASURING METHOD AND RELATIVE MEASURING SYSTEM USING SATELLITE}
본 발명은, 복수의 위성으로부터의 전파를 사용함과 아울러 상대 계측에 의해 변위를 검출하는 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템에 관한 것이다.
복수의 위성으로부터의 전파를 수신하여 해석하고, 그 수신기(이하, 이동국이라고 함)의 위치를 검출하는 위성 측위기술로서는, 계측 오차가 크지만 상기 이동국만으로 측위를 행하는 단독 측위방식과, 위치가 이미 알려진 기준국으로부터의 보정 데이터를 이용하여 이동국의 위치를 정밀도 좋게 구하는 상대 측위방식이 있다.
그런데 상대 측위방식에 있어서는, 그 측위 정밀도는 수신기 사이의 직선거리, 소위 기선길이의 제한을 받게 된다.
예를 들면, GPS(전지구 측위 시스템)에 있어서의 C/A코드를 이용하여 단독으로 측위를 행함과 아울러 보정 데이터를 이용하여 보정하는 상대 측위방식에서는, 위성의 궤도정보의 불정확함, 전리층과 대기에 의한 오차 등이 거의 같을 경우의 기선길이의 제한은 약 100㎞이하이며, 이 범위에 대해서는 오차 등을 상쇄할 수 있으므로 상대 측위방식에서의 측위 정밀도의 향상을 기대할 수 있다.
한편, 반송파 위상을 이용하여 기선을 해석해서 측위 정밀도의 향상을 도모하는 방식에 있어서는, 기선길이의 제한은 약 10㎞이하로 짧지만, C/A코드보다 충분히 짧은 반송파 위상을 이용하므로, 측위 정밀도가 매우 향상된다[예를 들면 신정판 GPS-인공위성에 의한 정밀 측위 시스템-(사단법인 일본측량협회 발행) 참조].
또한, 위성으로부터의 전파를 이용해서 이동국의 상대적인 변위를 계측하는 상대 계측방식으로서는, 일본국 특허공개 공보(2001-281323)에 개시되어 있는 것이 있고, 이것은 키네마틱 방식과 동등한 정밀도로 변위를 계측할 수 있는 것이다.
그런데, 상술한 상대 측위방식 및 상대 계측방식은 모두 기준국으로부터의 기선길이의 제한거리 내가 이용할 수 있는 범위이며, 기준국이 정비되어 있지 않은 지역에서는 이동국이 육지, 바다, 하늘 중 어디에 있어도, 상대 측위 또는 상대 계측을 이용할 수 없고, 따라서 정밀도 좋게 위치 또는 변위를 계측할 수 없었다.
그래서, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상대 계측 가능한 기선길이의 범위 밖에 있는 이동국에 대해서도, 상대 계측을 이용할 수 있는 위성을 사용한 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 위성을 사용한 상대 계측방법은, 위성으로부터의 전파를 기준국과 복수의 이동국에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행하는 상대 계측 네트워크를 구성하여, 기준국에서 본 각 이동국의 상대 변위량인 기준 상대 변위량을 계측하는 계측방법으로서, 상기 각 이동국 중 적어도 1개를 기준국과 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하고, 기준국과 소정의 이동국 사이에서 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산 스텝과, 상기 소정의 국끼리 사이에서 상대 변위량인 이동국간 상대 변위량을 연산하는 이동국간 상대 변위량 연산 스텝과, 상기 기준국에서의 기준 변위량에 기초하여 상기 이동국간 상대 변위량 연산 스텝에서 구해진 이동국간 상대 변위량을 기준 상대 변위량으로 변환하는 변환 스텝을 구비한 방법이다.
또한, 본 발명의 상대 계측 시스템은 위성으로부터의 전파를 기준국과 복수의 이동국에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행하는 상대 계측 네트워크를 구성하여, 기준국에서 본 각 이동국의 상대 변위량인 기준 상대 변위량을 계측하는 계측 시스템으로서, 상기 각 이동국 중 적어도 1개를 기준국과 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하고, 상기 각 국에 각각 위성으로부터의 전파를 수신하는 위성 계측장치를 설치하며, 상기 각 국에 소정의 국과 데이터의 송수신을 행하는 무선통신장치를 설치하고, 상기 소정의 국끼리 사이의 상대 변위량을 연산하는 상대 변위량 연산부, 및 상대 계측을 행하는 한쪽의 국의 기준 상대 변위량에 기초하여 다른 쪽 이동국의 기준 상대 변위량을 구하는 기준 상대 변위량 연산부를 구비한 것이다.
또한, 상기 상대 계측 시스템에 있어서의 기준 상대 변위량 연산부를 기준국에 배치함과 아울러, 이동국의 기준 상대 변위량을 순차 구하도록 한 것이다.
또한, 상기 상대 계측 시스템에 있어서의 각 이동국에, 각각의 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산부를 배치한 것이다.
또한, 상기 상대 계측 시스템에 있어서의 상대 계측을 반송파 위상을 이용하여 행하도록 한 것이다.
<발명의 효과>
상기 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템에 의하면, 기준국으로부터 소정 간격 걸러 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록, 이동국을 순차 배치하여 상대 계측을 연쇄적으로 행하는 네트워크를 형성해 두고, 이들 각 국끼리 사이의 상대 변위량을 구함과 아울러, 기준국과 상대 변위를 행한 이동국의 기준국에서 본 변위량인 기준 상대 변위량을 이용하여 각 이동국의 기준 상대 변위량을 네트워크의 상류부터 하류까지 순차 구하도록 했으므로, 기준국으로부터, 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이상 떨어진 이동국의 기준 상대 변위량을, 그 사이에 배치된 이동국을 통해서 상대 계측에 의해 정밀도 좋게 구할 수 있다.
예를 들면, 각 이동국을 육상의 기준국에서 멀리 떨어진 해역의 해면 상의 부체(浮體)에 배치해 둠으로써, 각 이동국의 기준 상대 변위량에 기초하여 해안으로부터 멀리 떨어진 해역에서 해일의 도래를 알 수 있고, 따라서 해일에 의한 피해를 가능한 한 적게 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 상대 계측 시스템의 개략 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 동 상대 계측 시스템에 있어서의 기준국의 개략 구성을 나타내는 블 럭도이다.
도 3은, 동 상대 계측 시스템에 있어서의 이동국의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는, 동 이동국에 설치된 변위 연산장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 5는, 동 상대 계측 시스템에서의 상대 계측방법을 설명하는 플로우차트이다.
도 6은, 동 상대 계측 시스템에 있어서의 변위 계측장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은, 동 상대 계측 시스템의 변형예에 따른 기준국의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은, 동 상대 계측 시스템의 변형예에 따른 기준국에 설치된 측위 연산장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.
이하, 본 발명에 따른 위성을 사용한 상대 계측 시스템 및 상대 계측방법에 대하여 설명한다.
또한, 본 실시형태에 있어서는 위성을 사용한 계측 시스템 중 하나인, 소위 GPS(전지구 측위 시스템) 위성으로부터의 전파 및 신호를 사용하는 것으로, 그 계측대상으로서는 해면의 변위를 검출하기 위해 해면에 계류되어서 부유하는 부체의 기준국에서 본 상대 변위량(이하, 기준 상대 변위량이라고 칭함)을 계측하는 경우 에 대하여 설명한다.
[실시형태]
이하, 실시형태에 따른 위성을 사용한 상대 계측 시스템 및 상대 계측방법을 도 1~도 6에 기초하여 설명한다.
이 상대 계측 시스템에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 3차원의 절대위치가 이미 알려진 육상에 고정된 기준국(1)과, 이 기준국(1)에서 본 해면의 변위를 검출하고 싶은 해역이고, 또한 상기 기준국(1)의 중심으로부터 먼바다를 향해서 순차 소정 간격 걸러 해면에 계류된 복수의 부체(부이)(2)에 각각 설치된 복수의 이동국(3)이 구비되며, 또 이들 각 국(1, 3)에는 GPS 위성(4)으로부터의 전파를 수신하여 후술하는 정밀 변동 계측방식(반송파 위상을 사용하는 것으로, 이하 KVD 방식이라고 칭함)을 이용해서 각 이동국(3)의 상대 변위량(기준국의 상대 계측에서는 기준 상대 변위량과, 이동국 사이에서는 이동국간 상대 변위량이라고 칭함)을 구하는 기능이 구비되어 있다.
또한, 상기 각 이동국(3)에 대해서는 기준국(1)에 가장 가까운 것을, 제1이동국(3A), 다음에 가까운 것을 순차 제2이동국(3B), 제3이동국(3C), …, 가장 먼 것을 제n이동국(3Z)이라고 부르는 것으로 한다.
그리고, 상술한 바와 같이 각 국끼리는 소정 간격 걸러 배치되고, 예를 들면 기준국(1)과 제1이동국(3A), 제1이동국(3A)과 제2이동국(3B), 제2이동국(3B)과 제3이동국(3C), …, 제n-1이동국(3Y)과 제n이동국(3Z) 상호끼리의 사이는 KVD 방식으로 계측 가능한 기선길이(이하, 기선 제한길이라고 칭하고, 예를 들면 10㎞임) 이 하로 되도록 배치함과 아울러 그 국 사이에서 상대 계측을 실시하는 기준국을 상류로 한 상대 계측 네트워크를 구성하며, 또한 적어도 기준국(1)으로부터 가장 먼 이동국(3)에 대해서는, 기준국(1)으로부터 기선 제한길이를 초과하는 위치의 부체(2)에 설치되어 있다. 물론, 각 국끼리의 간격은 같은 길이여도 되고, 서로 다른 길이 여도 되며, 요컨대 KVD 방식으로 계측 가능한 기선 제한길이 이하이면 된다.
상기 기준국(1)에는 도 2에 나타내는 바와 같이, GPS 위성(4)으로부터의 전파를 안테나(11a)를 통해 수신하여 계측용 위성 데이터를 계측하는 GPS 수신기(위성 계측장치의 일례)(11)와, 적어도 이 GPS 수신기(11)에서 계측된 계측용 위성 데이터를 포함하여 다른 이동국(3)과의 사이에서 다양한 데이터의 송수신을 행하는 무선통신장치(송신기 및 수신기로 이루어짐)(12)가 구비되어 있다.
또한, 상기 각 이동국(3)에는 도 3에 나타내는 바와 같이, GPS 위성(4)으로부터의 전파를 수신해서 계측용 위성 데이터를 계측하는 GPS 수신기(위성 계측장치의 일례)(21)와, 다른 국(1, 3)과의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 무선통신장치(도 4에 나타내는 바와 같이 송신기(22a) 및 수신기(22b)로 이루어짐)(22)와, 다른 국(1, 3)으로부터의 데이터를 수신해서 자국의 동 시각의 데이터에 기초하여 KVD 방식에 의해 상대 계측을 행하는, 즉 한쪽의 국에 대한 다른 쪽의 국의 상대 변위량을 구하는 변위 연산장치(23)가 구비되어 있다.
여기서, 이동국(3)에 설치되는 변위 연산장치(23)에 대하여 상세하게 설명한다.
이 변위 연산장치(23)는 도 4에 나타내는 바와 같이, GPS 수신기(21)에서 계 측된 계측용 위성 데이터(반송파 위상값, 위성과 수신기의 안테나간 거리(유사거리), 위성의 궤도정보, 위성 계측 시스템에서 채용한 시계(時系) 데이터(GPS 타임) 등이 포함되어 있음)를 기억하는 데이터 기억부(31)와, 상기 GPS 수신기(21)에서 얻어진 계측용 위성 데이터, 및 기준국(1) 또는 1개 바로 전(상기 네트워크의 기준국 근방(상류측))의 이동국(이하, 이전의 국이라고도 칭함)(3)으로부터의 계측용 위성 데이터 및 이전의 국의 기준 상대 변위량을 수신기(22b)를 통해 입력해서, 이전의 국에 대한 상대 변위량을 KVD 방식에 의해 연산하는 상대 변위량 연산부(32)와, 이 상대 변위량 연산부(32)에서 구해진 상대 변위량 및 이전의 국의 기준 상대 변위량을 입력해서 상기 이동국(3)의 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산부(33)와, 상기 데이터 기억부(31)에 기억된 상기 이동국(3) 즉 자국의 계측용 위성 데이터 및 기준 상대 변위량 연산부(33)에서 구해진 기준 상대 변위량을 입력하여 다음 이동국(3)에 송신하기 위한 송신 데이터를 작성하는 송신 데이터 작성부(34)로 구성되어 있다. 물론, 이 송신 데이터 작성부(34)에서 작성된 송신 데이터는 송신기(22a)를 통하여 다음 이동국(3)에 송신된다. 또, 상기 계측용 위성 데이터 중에서, 궤도정보에 대해서는 상대 계측을 행하는 2개의 국에서 각각 수신하게 되므로, 어느 한쪽의 국의 GPS 수신기(21)만으로 취득하는 경우는 그 데이터를 다른 쪽에 송신해서 사용할 수도 있다.
다음에, 상기 상대 계측 시스템에 있어서의 각 국 사이의 상대 변위량을 구해서 각 이동국의 기준 상대 변위량을 계측하고, 해면의 변위를 구하는 방법을 도 5의 플로우차트에 기초하여 설명한다.
우선, 육상의 기준국(1)의 계측용 위성 데이터 및 그 기준 변위량(기준국과 지반과 일체로 고정되어 있을 경우 등, 요동이 없으면 「제로」로 됨)을 해상의 제1이동국(3A)에 송신한다(스텝1).
다음에, 제1이동국(3)에서 기준국(1)과 제1이동국(3A) 사이에서, KVD 방식에 기초하는 상대 계측으로, 기준국에서 본 상대 변위량을 구한다(스텝2 ; 기준 상대 변위량 연산 스텝).
다음에, 기준국(1)의 기준 변위량을 이용하여 제1이동국(3A)의 기준 상대 변위량을 구한다(스텝3).
다음에, 제1이동국(3A)의 기준 상대 변위량 및 계측용 위성 데이터를 제2이동국(3B)에 송신한다.
다음에, 제2이동국(3B)에서 계측용 위성 데이터를 이용하여, 제1이동국(3A)과 제2이동국(3B) 사이에서 KVD 방식에 의한 상대 계측을 행하고, 제1이동국(3A)에서 본 제2이동국(3B)의 이동국간 상대 변위량을 구한다(스텝5 ; 이동국간 상대 변위량 연산 스텝).
다음에, 제1이동국(3A)의 기준 상대 변위량을 스텝5에서 구한 이동국간 상대 변위량으로부터 감산하여, 상기 제2이동국(3B)의 기준 상대 변위량을 구한다(스텝6 ; 변환 스텝).
그리고, 제2이동국(3B)의 기준 상대 변위량이 구해지면, 상술한 스텝4~6이 반복되어서 제3이동국(3C)의 기준 상대 변위량이 구해지고, 이 순서가 반복되어서 가장 떨어진 제n이동국(3Z)의 기준 상대 변위량까지 구한다. 또, 반복의 부분(스텝 4~6)에 대해서는 이전의 국을 (i-1)로 나타내고, 상대 계측에 기초하여 기준 상대 변위량을 구하는 이동국을 (i)로 나타내고 있다.
따라서, 각 이동국(3)의 기준 상대 변위량이 구해지면, 부체(2)의 변위 즉 해면의 소정 주기마다의 변위가 계측된 것으로 되고, 이 해면의 수위 변동을 정밀도 좋게 계측할 수 있으며, 또 해면의 변위로부터 파랑성분 및 조석성분을 제거함으로써, 예를 들면 지진 등에 의해 해일이 발생한 경우에는 이 해일을 정밀도 좋게 계측할 수 있다.
그래서, 본 발명의 상대 계측방법을 간단히 설명하면, 위성으로부터의 전파를 기준국과 복수의 이동국에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행하는 상대 계측 네트워크를 구성하여, 기준국에서 본 각 이동국의 상대 변위량인 기준 상대 변위량을 계측하는 계측방법으로서, 상기 각 이동국 중 적어도 1개를 기준국과 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하고, 기준국과 소정의 이동국 사이에서 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산 스텝과, 상기 소정의 국끼리 사이에서 상대 변위량인 이동국간 상대 변위량을 연산하는 이동국간 상대 변위량 연산 스텝과, 상기 기준국의 상대 변위량에 기초하여 상기 이동국간 상대 변위량 연산 스텝에서 구해진 이동국간 상대 변위량을 기준 상대 변위량으로 변환하는 변환 스텝을 구비한 것이다.
이렇게, 기준국(1)을 육상에 배치함과 아울러, 기준국(1)으로부터 소정 간격 걸러, 즉 KVD 방식에 의한 상대 계측이 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록, 이동 국(3)을 해면에 순차 배치해 두고, 이들 각 국끼리 사이의 상대 변위량을 KVD 방식으로 구함과 아울러, 이 상대 변위량을 이용하여 기준국에 대한 각 이동국의 기준 상대 변위량을 구하도록 했으므로, 기준국(1)으로부터, 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이상 떨어진 이동국(3)의 기준 상대 변위량을, 그 사이에 배치된 이동국(3) 을 통해서 KVD 방식에 의해 정밀도 좋게 구할 수 있다.
따라서, 각 이동국을 기준국에서 멀리 떨어진 해역의 해면 상의 부체에 배치해 둠으로써, 해일이 해안에 도래하기 훨씬 전의 단계에서 알 수 있으므로, 해일에 의한 피해를 가능한 한 적게 할 수 있다.
여기서, 상술한 KVD 방식에 대하여 간단히 설명해 둔다.
이 KVD 방식은 정밀 변동 계측방법이며, 상술한 바와 같이 일본국의 공개 특허공보(2001-281323)에 개시된 것이다.
즉, 본 방식의 계측 정밀도는 리얼 타임 키네마틱 방식(이하, RTK 방식이라고 함)에 가까우므로, 이 RTK 방식과의 비교에서 그 개요를 설명한다.
RTK 방식은 미리 위도, 경도, 표고를 명확하게 한 기준점에서의 GPS 위성으로부터의 반송파 위상의 계측값을 참조하면서, 계측대상 지점에서의 반송파 위상을 구함으로써 계측대상 지점의 3차원 좌표를 구하고, 이 좌표값의 시간변동을 갖고 변동성분의 계측을 행하는 것이다. 그러나, 반송파 위상에 의해 계측대상 지점에서의 수신기와 위성의 거리를 구할 때에 정수값 앰비규어티를 결정할 필요가 있고, 이 정수값 앰비규어티를 구하기 위해서는 다량의 계산을 실행해야 했다.
이것에 대하여 KVD 방식 중 하나는, 기준 수신기와 물체에 배치되는 관측 수 신기에 있어서의 상대 벡터를, 물체의 변동에 의존하지 않는 장주기 변동성분과, 물체의 변동에 의존하는 단주기 변동성분으로 나눔과 아울러, 단주기 변동성분을 기준 수신기로부터 위성을 향하는 단위 벡터의 각 x, y, z축 성분으로 나타내고, 적어도 3개의 GPS 위성과 각 수신기 사이의 반송파 위상을 계측함과 아울러, 이 계측 데이터를 밴드패스 필터에 통과시켜서, 상대 벡터의 단주기 변동성분에 상당하는 단주기 위상성분을 추출하고, 이 단주기 위상성분에 대해서 각 수신기와 각 GPS 위성 사이의 수신기간 일중차를 적어도 3개 구함과 아울러, 이들 적어도 3개의 수신기간 일중차에 기초하여 상대 벡터의 단주기 변동성분의 각 축성분을 연산에 의해 구해서 물체의 변위를 계측하는 방법이다.
또한, KVD 방식 중 하나는, 상술의 수신기간 일중차 대신에, 이들 추출된 단주기 위상성분에 대해서 상기 각 수신기와 각 GPS 위성 사이의 수신기간·위성간 이중차를 적어도 3개 구함과 아울러, 이들 적어도 3개의 수신기간·위성간 이중차에 기초하여 상기 상대 벡터의 단주기 변동성분의 각 축성분을 연산에 의해 구해서 물체의 변위를 계측하는 방법이다.
상기 각 KVD 방식에 의하면, 물체의 변동에 직접 관계되는 단주기 변동성분에만 착안해서, 양 수신기와 GPS 위성 사이에 있어서의 반송파 위상의 단주기 변동성분인 단주기 위상성분의 수신기간 일중차, 또는 단주기 위상성분의 수신기간·위성간 이중차에 기초하여, 상대 벡터의 단주기 변동성분의 각 축성분을 연산에 의해 구하도록 했으므로, 정수값 앰비규어티를 구하지 않고 물체의 변동을 계측할 수 있는 것이다. 그리고, KVD 방식은 키네마틱 방식을 이용하는 것이며, 수십 헤르츠정 도의 물체의 진동, 구체적으로는 건축구조물의 진동, 기계구조물의 진동, 또는 해면의 변동을 계측할 수 있는 것이다.
여기서, 이 KVD 방식 중 하나를 사용한 변위 계측장치의 개략 구성을 도 6에 기초하여 설명해 둔다.
즉, GPS 위성으로부터 송신되는 전파를 수신해서 그 항법 메시지에 포함되는 데이터로부터 위성의 고도각(θelv) 및 방위각(θazm)을 계측하는 위성각도 계측부(41)와, 반송파 위상(위상거리)(φ)을 계측하는 반송파 위상 계측부(42)와, 이 반송파 위상 계측부(42)에서 계측된 반송파 위상(φ)을 밴드패스 필터를 통과시켜서 시간 변동성분인 단주기 위상성분(φS)을 추출하는 단주기 위상성분 추출부(43)와, 이 단주기 위상성분 추출부(43)에서 추출된 단주기 위상성분(φS)의 수신기간 일중차(ΔφS)를 구하는 일중차 연산부(44)와, 상기 위성각도 계측부(41)로부터 고도각(θelv), 방위각(θazm) 및 일중차 연산부(44)로부터 수신기간 일중차(ΔφS)를 각각 입력해서 적어도 3개의 방정식을 작성함과 아울러, 이 연립방정식을 풀어서 상대 벡터(Δr)의 단주기 변동성분(ΔrS)을 연산하는 단주기 변동성분 연산부(45)가 구비된 것이다.
그런데, 상술한 각 실시형태에 있어서는, 각 이동국에 변위 연산장치를 배치해서 각각의 이동국의 기준 상대 변위량을 구하도록 설명했지만, 그들은 송신기(22a)에서 육상의 관측소(기준국과 겸해도 됨)에 국번호와 함께 송신되어 집중적으로 관리된다.
한편, 예를 들면 기준국에 변위 연산장치를 배치함과 아울러, 각 이동국에서 계측된 계측용 위성 데이터를 기준국에 송신하여 축적해 두고, 상기 기준국의 변위 연산장치에서 각 이동국의 기준 상대 변위량을 구하도록 해도 된다.
즉, 상술한 실시형태에 있어서의 이동국 사이의 송신 데이터가 기준국에 송신되어, 기준국에서 각 이동국의 데이터가 기억되고, 이동국의 상대 변위량 연산부나 기준 상대 변위량 연산부와 같은 기능에 의해, 기억된 데이터를 이용하여 상대 계측이 행해진다.
이 경우, 도 7에 나타내는 바와 같이 기준국(1)에는 변위 연산장치(13)가 구비되고, 또 이 변위 연산장치(13)에는 도 8에 나타내는 바와 같이 적어도, GPS 수신기(11)로부터의 계측용 위성 데이터 및 무선통신장치(12)의 수신기(12b)를 통해서 각 이동국(3)에서 수신한 계측용 위성 데이터를 기억해 두는 데이터 기억부(51)와, 이 데이터 기억부(51)에 기억된 계측용 위성 데이터를 입력해서, 기준국(1)에 대한 각 이동국(3)의 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산부(52)가 구비되어 있다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는, 각 국끼리의 데이터의 송수신에 대해서는 무선통신장치에 의해 행하도록 설명했지만, 전망이 나빠서 지상파에 의한 통신을 행할 수 없을 경우에는 통신 위성을 이용하여 데이터의 송수신을 행하면 된다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 기준국을 육상에 배치했지만, 해면에 부유하는 부체에 배치해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에 있어서는 기준국을 육상에 배치함과 아울러 이동국을 해면에 배치해서 파랑, 해일 등을 계측하는 것으로서 설명했지만, 예를 들면 기준 국 및 이동국 모두 육상에 배치함으로써, 예를 들면 지진계로서 이용할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 GPS에 의한 위성 계측으로 예시했지만, 원리가 같은 위성 계측방식(위성 측위방식)이 있으면, 또는 이후 등장하는 것이어도 적용 가능하게 된다.
본 발명의 상대 계측방법 및 상대 계측 시스템에 의하면, 기준국으로부터 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하는 위치에 설치된 이동국에 대해서도, KVD 방식에 의한 상대 계측을 이용하여 정밀도 좋게 계측을 행할 수 있고, 예를 들면 이동국을 탑재한 부체를 육상으로부터 상당히 떨어진 해역에 계류해 둠으로써 먼바다에서 해일을 계측하여 해일의 도래를 예측해서, 해일에 의한 피해의 경감에 이용할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 지진계로서도 사용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 위성으로부터의 전파를 기준국과 복수의 이동국에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행하는 상대 계측 네트워크를 구성하여, 기준국에서 본 각 이동국의 상대 변위량인 기준 상대 변위량을 계측하는 계측방법으로서,
    상기 각 이동국 중 1개 이상을, 기준국과 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하고,
    기준국과 소정의 이동국 사이에서 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산 스텝과,
    상기 소정의 국끼리 사이에서 상대 변위량인 이동국간 상대 변위량을 연산하는 이동국간 상대 변위량 연산 스텝과,
    상기 기준국의 기준 변위량에 기초하여 상기 이동국간 상대 변위량 연산 스텝에서 구해진 이동국간 상대 변위량을 기준 상대 변위량으로 변환하는 변환 스텝을 구비한 것을 특징으로 하는 위성을 사용한 상대 계측방법.
  2. 위성으로부터의 전파를 기준국과 복수의 이동국에서 수신해서, 소정의 국끼리 사이에서 상대 계측을 행하는 상대 계측 네트워크를 구성하여, 기준국에서 본 각 이동국의 상대 변위량인 기준 상대 변위량을 계측하는 계측 시스템으로서,
    상기 각 이동국 중 1개 이상을, 기준국과 상대 계측 가능한 기선 제한길이를 초과하도록 배치함과 아울러, 소정의 이동국끼리의 간격이 상대 계측 가능한 기선 제한길이 이하로 되도록 하고,
    상기 각 국에 각각 위성으로부터의 전파를 수신하는 위성 계측장치를 설치하고,
    상기 각 국에 소정의 국과 데이터의 송수신을 행하는 무선통신장치를 설치하고,
    상기 소정의 국끼리 사이의 상대 변위량을 연산하는 상대 변위량 연산부, 및 상대 계측을 행하는 한쪽의 국의 기준 상대 변위량에 기초하여 다른 쪽의 이동국의 기준 상대 변위량을 구하는 기준 상대 변위량 연산부를 구비한 것을 특징으로 하는 위성을 사용한 상대 계측 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 기준 상대 변위량 연산부를 기준국에 배치함과 아울러, 이동국의 기준 상대 변위량을 순차 구하도록 한 것을 특징으로 하는 위성을 사용한 상대 계측 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 각 이동국에, 각각의 기준 상대 변위량을 연산하는 기준 상대 변위량 연산부를 배치한 것을 특징으로 하는 위성을 사용한 상대 계측 시스템.
  5. 제2항에 있어서, 상대 계측을 반송파 위상을 이용하여 행하도록 한 것을 특징으로 하는 위성을 사용한 상대 계측 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5925038B2 (ja) * 2012-04-25 2016-05-25 日立造船株式会社 変位観測方法および変位観測システム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0961509A (ja) * 1995-08-22 1997-03-07 Hitachi Zosen Corp Ｇｐｓ測量方法およびその装置
JP3803177B2 (ja) 1997-08-25 2006-08-02 照之 加藤 津波検知システム
JP3803901B2 (ja) * 1999-12-15 2006-08-02 国立大学法人 東京大学 海面変位計測装置
JP3727219B2 (ja) * 2000-03-31 2005-12-14 日立造船株式会社 Ｇｐｓによる物体の変位計測方法
JP2002181917A (ja) * 2000-12-13 2002-06-26 Furuno Electric Co Ltd 測量方法および測量システム
JP2004144622A (ja) * 2002-10-24 2004-05-20 Kokusai Kogyo Co Ltd 斜面監視システム
JP2004286626A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Kenichi Kawamata Ｇｐｓ測位解析における仮想現実空間とドップラー効果
JP4276458B2 (ja) 2003-03-31 2009-06-10 株式会社パスコ Ｖｒｓ−ｔｓ方式による測量方法
US7231295B2 (en) * 2004-04-07 2007-06-12 Deere & Company System and method for creating accurate topographical maps using low-drift DGPS
US7248211B2 (en) * 2004-07-26 2007-07-24 Navcom Technology Inc. Moving reference receiver for RTK navigation
JP4912739B2 (ja) * 2006-05-16 2012-04-11 株式会社トプコン Ｒｔｋ−ｇｐｓ測量システム

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