KR20070099524A - 위성을 이용한 상대 측위 시스템 - Google Patents

Abstract

위성으로부터의 전파를 기준국과 관측국에서 수신해서 각 국끼리간에서 상대 측위를 행함으로써 기준국에서 본 관측국의 변위를 측정하는 측위 시스템으로서, 상기 각 국에 있어서의 단주기 변위 성분을 단독 측위로 계측하는 단주기 변위 계측부와, 상기 각 국끼리간에서 상대 측위를 행하는 상대 위치 연산부와, 상기 단주기 변위 계측부에서 계측된 단주기 변위 성분 및 상기 상대 위치 연산부에서 구해진 상대 위치 및 기준국으로부터의 절대 위치를 입력함과 아울러 각 국에서 계측된 단주기 변위 성분을 제거함으로써 장주기 변위 성분을 포함하는 절대 위치를 구하는 장주기 위치 연산부와, 상기 각 국에 설치되어 다른국과의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 무선 통신 장치를 구비한 것이다.

Description

위성을 이용한 상대 측위 시스템{RELATIVE POSITIONING SYSTEM USING SATELLITE}

본 발명은 복수의 위성으로부터의 전파를 이용해서 상대 측위에 의해 변위를 검출하는 상대 측위 시스템에 관한 것이다.

복수의 위성으로부터의 전파를 수신해서 해석하고, 그 수신기(이하, 이동국 또는 관측국이라고 한다)의 위치를 검출하는 위성 측위 기술로서는, 계측 오차가 크지만 상기 이동국만으로 측위를 행하는 단독 측위 방식과, 위치를 이미 알고 있는 기준국으로부터의 보정 데이터를 이용하여 이동국의 위치를 정밀도 좋게 구하는 상대 측위 방식이 있다.

그런데, 상대 측위 방식에 있어서는, 그 측위 정밀도는 수신기 간의 직선거리, 소위, 기선 길이의 제한을 받게 된다.

예를 들면, GPS(전지구 측위 시스템)에 있어서의 C/A 코드를 이용해서 단독으로 측위를 행함과 아울러 보정 데이터를 이용해서 보정하는 상대 측위 방식에서는 전리층과 대기에 의한 오차 등이 거의 같은 경우의 기선 길이의 제한은 약 100㎞이하이며, 이 범위에 대해서는 오차 등을 상쇄할 수 있으므로 상대 측위 방식에서의 측위 정밀도의 향상을 기대할 수 있다.

한편, 반송파 위상을 이용하여 기선을 해석하여 측위 정밀도의 향상을 꾀하는 방식에 있어서는 기선 길이의 제한은 약 10㎞이하로 짧지만 C/A 코드보다 충분히 짧은 반송파 위상을 이용하기 때문에 측위 정밀도가 각별히 향상된다[예를 들면, 신정판 GPS-인공위성에 의한 정밀 측위 시스템(사단법인 일본 측량 협회 발행) 참조].

그런데, 상술한 상대 측위 방식에 의하면 기준국에 대한 이동국의 상대 위치에 대해서는 정밀도 좋게 계측할 수는 있지만, 예를 들면 기준국이 변위된 경우에는 정밀도 좋게 상대 위치를 계측할 수 없다는 문제가 있었다.

예를 들면, 지진 등에 의해 기준국이 흔들리고 있는 경우에는 기준국 자체가 변위하고 있기 때문에 상대 측위를 행하는 상대의 이동국에는 그 변위 성분이 포함되게 되어 지진 등의 재해 발생시에 있어서의 변위의 계측에는 충분히 대처할 수 없었다.

그래서, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 상대 측위를 행할 때에 한쪽의 국이 변위하고 있는 경우라도 정밀도 좋게 상대 측위를 행할 수 있는 위성을 이용한 상대 측위 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 위성을 이용한 상대 측위 시스템은 위성으로부터의 전파를 기준국과 관측국에서 수신해서 각 국끼리간에서 상대 측위를 행함으로써 기준국에서 본 관측국의 변위를 측정하는 시스템이고, 상기 각 국에 있어서의 단주기 변위 성분을 단독 측위로 계측하는 단주기 변위 계측부와, 상기 각 국끼리간에서 상대 측위를 행하는 상대 위치 연산부와, 상기 단주기 변위 계측부에서 계측된 단주기 변위 성분 및 상기 상대 위치 연산부에서 구해진 상대 위치를 입력함과 아울러, 상대 위치로부터 단주기 변위 성분을 제거함으로써 장주기 변위 성분을 포함하는 상대 위치를 구하는 장주기 위치 연산부와, 상기 각 국에 설치되어 다른국과의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 무선 통신 장치를 구비한 것이다.

또한, 상기 상대 측위 시스템에 있어서의 기준국 및 관측국을 해면에 부유(浮遊)하는 부체에 설치한 것이다.

또한, 상기 상대 측위 시스템에 있어서의 기준국 및 관측국을 해면에 부유하는 부체에 설치함과 아울러 단주기 변위 계측부에서 계측된 단주기 변위 성분을 파랑에 의한 변위 성분으로 하는 것이다.

또한, 상기 상대 측위 시스템에 있어서의 관측국을 복수 구비함과 아울러 각 관측국과 기준국을 연결하는 기선끼리가 소정 각도로 교차하도록 각 관측국을 배치한 것이다.

또한, 상기 상대 측위 시스템에 있어서의 기준국을 지반에 일체로 설치함과 아울러 상기 기준국에 구비되는 단주기 변위 계측부에서 계측되는 단주기 변위 성분을 지진에 의한 변위 성분으로 하는 것이다.

또한, 상기 상대 측위 시스템에 있어서, 각 국에서 수신된 측위용 위성 데이터 및 각 국에서 계측된 단주기 변위 성분을 집중 관리하는 감시 시설을 구비함과 아울러,

상기 감시 시설에서 각 국끼리의 상대 측위를 행함과 아울러 각 국에서 계측된 단주기 변위 성분을 제거하여 기준국에 대한 관측국의 상대 위치를 구하도록 한 것이다.

(발명의 효과)

상기 상대 측위 시스템에 의하면 기준국에 대한 이동국의 상대 측위를 행함과 아울러 각 국에 단주기 변위 계측부를 배치해서 단독 측위로 단주기 변위 성분을 정밀도 좋게 구하도록 했으므로, 예를 들면 기준국이 단주기로 변위된 경우에도, 그 단주기 변위 성분을 제거함으로써 이동국의 상대 측위를 정밀도 좋게 구할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 상대 측위 시스템의 개략 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2는 동 상대 측위 시스템에 있어서의 기준국의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 3은 동 상대 측위 시스템에 있어서의 이동국의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 4는 동 이동국에 설치된 측위 연산 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 5는 동 상대 측위 시스템에서의 상대 측위 방법을 설명하는 플로우 차트이다.

도 6은 동 상대 측위 시스템의 각 국에 설치되는 단주기 변위 계측부의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 7은 동 상대 측위 시스템의 변형예에 따른 개략 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도 8은 동 상대 측위 시스템의 다른 변형예에 따른 개략 전체 구성을 나타내는 사시도이다.

도 9는 동 상대 측위 시스템의 또 다른 변형예에 따른 기준국의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

도 10은 동 변형예에 따른 기준국에 설치되는 측위 연산 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다.

이하, 본 발명에 따른 위성을 이용한 상대 측위 시스템에 대해서 설명한다.

또한, 본 실시형태에 있어서는 위성을 이용한 상대 측위 방식으로서, 소위, GPS(전지구 측위 시스템) 위성을 이용한 리얼타임 키네마틱 방식을 사용하는 것으로, 그 측위 대상으로서는 해면(물론, 호수 등의 수면이여도 좋다)의 변위를 검출하기 위해서 해면에 계류되어서 부유하는 부체의 위치를 계측하는 경우에 대해서 설명한다.

[실시형태]

이하, 본 실시형태에 따른 위성을 이용한 상대 측위 시스템을 도 1~도 6에 기초해서 설명한다.

이 상대 측위 시스템에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 3차원의 절대 위치를 이미 알고 있는 육상에 고정된 기준국(1)과, 이 기준국(1)으로부터 본 해면의 변위, 특히 장주기 변위 성분으로서, 예를 들면 해일을 검출하고 싶은 해역의 해면에 계류된 복수, 예를 들면 3개의 부체(부표)(2)에 각각 설치된 3개의 이동국(관측국의 일례)[3(3A~3C)]이 구비되고, 또한 이들 기준국(1) 및 이동국(3) 사이에 있어서, GPS 위성(4)으로부터의 전파를 수신하여 리얼타임 키네마틱 방식(반송파 위상을 이용하는 것이므로, 이하, RTK 방식이라고 한다)을 이용해서 기준국(1)에 대한 각 이동국(3)의 위치(상대 위치 또는 상대 변위라고도 한다)를 구하는 기능이 구비되어 있다. 또한, 각 이동국(3)은 임의의 방향으로부터의 해일에 대처할 수 있도록 기준국(1)을 중심으로 한 소정 반경(R)의 원주상에 적당히 간격을 두고, 예를 들면 3개 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 기준국(1)과 각 이동국(3)을 연결하는 기선끼리가 소정 각도로 교차하도록 각 이동국(3)이 배치되어 있다.

상기 기준국(1)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, GPS 위성(4)으로부터의 전파를 안테나(11a)를 통해 수신하여 그 측위용 위성 데이터(후술함)를 계측하는 GPS 수신기(위성 측위 장치라고도 한다)(11)와, 측위용 위성 데이터를 이용하여 주기가 짧은 단주기 변위 성분(예를 들면, 파랑 등에 의한 변위 성분)을 단독 측위로 또한 고정밀도로 계측할 수 있는 단주기 변위 계측부(12)와, 상기 GPS 수신기(11)에서 얻어진 측위용 위성 데이터에 단주기 변위 계측부(12)에서 구해진 단주기 변위 성분(이하, 기준국 단주기 변위 성분이라고도 한다)을 포함한 송신 데이터를 작성하기 위한 송신 데이터 작성부(13)와, 이 송신 데이터 작성부(13)로부터의 송신 데이터를 각 이동국(3)에 송신함과 아울러 기타 데이터의 송수신을 행하는 무선 통신 장치(송신기 및 수신기로 이루어진다)(14)가 구비되어 있다.

또한, 상기 각 이동국(3)에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, GPS 위성(4)으로부터의 전파를 수신해서 측위용 위성 데이터를 계측하는 GPS 수신기(위성 측위 장치라고도 한다)(21)와, 기준국(1) 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 무선 통신 장치[도 4에 나타내는 바와 같이, 송신기(22a) 및 수신기(22b)로 이루어진다](22)와, 기준국(1)으로부터의 데이터를 수신해서 자국의 동시각의 데이터에 기초해서 RTK 방식을 이용하여 상대 측위를 행하는, 즉 기준국(1)에 대한 자국(3)의 상대 위치를 구하는 측위 연산 장치(23)가 구비되어 있다.

여기에서, 이동국(3)에 설치되는 측위 연산 장치(23)에 대해서 상세하게 설명한다.

이 측위 연산 장치(23)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, GPS 수신기(21)로 계측된 측위용 위성 데이터[예를 들면, 반송파 위상값, 위성과 수신기의 안테나간 거리(유사거리), 위성의 궤도정보, 위성 측위 시스템에서 채용한 시계(時系) 데이터(GPS 타임) 외에, 예를 들면 수신중의 위성의 앙각, 방위각 등도 포함되어 있다]를 기억하는 데이터 기억부(31)와, 상기 GPS 수신기(21)로 얻어진 측위용 위성 데이터, 및 기준국(1)으로부터의 측위용 위성 데이터 및 기준국(1)의 임시 고정 위치(이하, 임시 좌표라고 한다)를 수신기(22b)를 통해 입력하여, 기준국(1)에 대한 상대 위치를 RTK 방식에 의해 연산하는 상대 위치 연산부(32)와, 상기 GPS 수신기(21)로 얻어진 측위용 위성 데이터를 이용하여 단주기 변위 성분(이하, 이동국 단주기 변위 성분이라고도 한다)을 단독 측위로 또한 고정밀도로 계측하는 단주기 변위 계측부(33)와, 상기 상대 위치 연산부(32)에서 구해진 상대 위치, 기준국(1)으로부터의 절대 위치 및 기준국 단주기 변위 성분 및 이동국 단주기 변위 성분을 입력하고, 상기 이동국(3)에 있어서의 장주기 변위 성분을 포함한 장주기 절대 위치를 연산하는 장주기 위치 연산부(34)와, 이 장주기 위치 연산부(34)에서 구해진 장주기 절대 위치를 입력하여 송신하기 위한 송신 데이터를 작성하는 송신 데이터 작성부(35)로 구성되어 있다.

물론, 이 송신 데이터 작성부(35)에서 작성된 송신 데이터는 송신기(22a)를 통해 기준국(1)에 송신된다. 또한, 상기 측위용 위성 데이터 중에서, 예를 들면 궤도정보, 앙각, 방위각에 대해서는 상대 측위를 행하는 2개의 국에서 각각 수신하게 되기 때문에, 또한 상기 2개국간에서는 앙각, 방위각 모두 거의 바뀌지 않기 때문에 어느 한쪽의 국의 GPS 수신기(11, 21)로만 취득하는 경우에는 그 데이터를 다른쪽으로 송신해서 사용할 수도 있다. 또한 상대 측위에 사용하는 데이터는 필요에 따라 데이터 기억부(31)로부터 취출된다.

다음에, 상기 상대 측위 시스템에 있어서의 장주기 변위 성분을 포함한 장주기 절대 위치를 구하는 방법을 도 5의 플로우 차트에 기초해서 설명한다.

우선, 육상의 기준국(1) 및 각 이동국(3)의 단주기 변위 계측부(12, 33)에서 측위용 위성 데이터에 기초해서 각각 단주기 변위 성분을 고정밀도로 구한다(스텝1).

다음에, 기준국(1)의 측위용 위성 데이터, 임시 좌표 및 그 절대 위치, 및 기준국 단주기 변위 성분을 해면상의 각 이동국(3)에 송신한다(스텝2).

다음에, 각 이동국(3)의 상대 위치 연산부(32)에 있어서 기준국(1)과의 사이에서 RTK 방식에 기초하는 상대 측위로 기준국(1)의 임시 좌표에 대한 상대 위치를 구한다(스텝3).

다음에, 각 이동국(3)의 장주기 위치 연산부(34)에 있어서 기준국(1)의 절대 위치(절대 좌표), 기준국 단주기 변위 성분 및 이동국 단주기 변위 성분을 이용하여, 즉 양국간의 상대 위치(상대 변위)로부터 기준국 단주기 변위 성분 및 이동국 단주기 변위 성분을 제거하여 각 이동국(3)의 장주기 변위 성분을 포함한 절대 위치를 구한다(스텝4).

다음에, 각 이동국(3)에서의 장주기 변위 성분을 포함한 절대 위치를 무선으로 기준국(1)에 송신한다(스텝5).

즉, 각 이동국(3)에서의 단주기 변위 성분이 제거된 절대 위치가 구해지면, 해면의 파랑에 의한 변위 성분을 제거한 장주기의 변위의 위치를, 또한 전회의 계측 위치와 금회의 계측 위치의 차를 취함으로써 장주기의 변위 성분을 계측할 수 있다.

예를 들면, 각 이동국(3)의 위치가 갑자기 변화되었을 때(전회의 계측값으로부터 봐서 변위량이 통상보다 커졌을 때)는 지진 등에 의해 해일이 발생한 경우 등이며, 이 경우에는 기준국(1) 자체도 변동하기 때문에 이 변동을 단주기 변위 성분으로서 계측함과 아울러 이 단주기 변위 성분을 제거함으로써 해일을 장주기 변위 성분으로서 정밀도 좋게 계측할 수 있다.

또한, 단순히 해일 등과 같이 장주기의 변위의 위치 또는 장주기 변위 성분 만을 검출하고 싶은 경우에는 상대 위치를 사용하면 좋고, 반드시 절대 위치를 구하지 않아도 좋다.

여기에서, 상기 단주기 변위 계측부(12, 33)에서 실행되는 단독 측위로 또한 고정밀도로 변위를 계측할 수 있는 방법(고정밀도 변동 검출법이라고도 하고, 이하 PVD법이라고 한다)에 대해서 간단하게 설명해 둔다.

이 PVD법은 일본국의 공개 특허 공보(일본 특허 공개 2001-147263)에 개시된 것으로, GPS 위성을 이용한 단독 측위 방식이며 또한 고정밀도로 변위를 계측할 수 있는 방법이다.

이 PVD법은 C/A 코드보다 파장이 훨씬 짧은 반송파의 위상을 사용함으로써 상대 측위법의 하나로 반송파 위상을 이용해서 계측하는 리얼타임 키네마틱 방식에 의한 측위 결과의 변위와 거의 동등한 정밀도로 단주기의 변위 성분(변위량)을 계측할 수 있으므로, 단독 측위에도 불구하고 매우 정밀도가 높은 계측결과가 얻어지는 것이다.

이하, 상기 단주기 변위 계측부(12, 33)의 개략 구성에 대해서 설명한다.

이 단주기 변위 계측부(12, 33)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, GPS 수신기에 설치되어 GPS 위성과의 거리를 측정하는 거리 측정부(51)와, 이 거리 측정부(51)에서 측정된 거리 데이터로부터 위성 궤도까지의 궤도 거리를 감산하거나 또는 궤도 거리에 해당되는 거리 데이터를 제거해서 GPS 수신기의 변위량을 구하는 변위량 검출부(52)와, 이 변위량 검출부(52)에서 구해진 변위량의 데이터를 입력하여 풍파에 의한 영향 등을 제거하는 외란 영향 제거부(53)와, 이 외란 영향 제거 부(53)에서 얻어진 변위량[GPS 수신기의 위성에 대한 변동 벡터(또한, 이 벡터는 GPS 수신기가 실제로 움직인 진정한 변동 벡터의 위성에 대한 방향 벡터로의 사영 벡터이다)의 크기]을 입력해서 GPS 수신기의 3차원 좌표축 방향, 즉 x축, y축 및 z축에 대한 변위 성분, 즉 GPS 수신기의 변위를 구하는 변위 연산부(54)로 구성되어 있다.

상기 거리 측정부(51)는, GPS 수신기에서 수신한 소정의 위성으로부터의 전파의 반송파의 파를 카운트하여 소정의 위성과 GPS 수신기(정확하게는 안테나까지의 거리이지만 GPS 수신기까지의 거리로 해서 설명한다) 사이의 거리(반송파 위상)를 측정하는 것이다(또한, 반송파 위상을 구할 때의 정수값 바이어스는 4개의 위성을 사용해서 구해진다).

또한, 상기 변위량 검출부(52)는 거리 측정부(51)에서 얻어진 측정 거리 데이터를 입력하여 샘플링수가 수십점의 이동 평균을 취해 위성의 궤도 거리에 해당되는 거리 데이터를 구하는 이동 평균 처리부(61)와, 원래의 측정 거리 데이터로부터 이 이동 평균 처리부(61)에서 얻어진 평균화 거리 데이터를, 즉 위성의 궤도 거리를 감산해서 위성에 대한 GPS 수신기의 변위량을 구하는 변위량 연산부(62)로 구성되어 있다.

또한, 상기 외란 영향 제거부(53)에서는 풍파의 주파수 대역분을 컷팅하는 밴드패스필터를 통과시킴으로써 풍파의 영향에 의한 변동분이 제거된다.

또한, 상기 변위 연산부(54)에서는 3개의 위성으로부터의 측정 거리 데이터에 기초해서 얻어진 외란 제거가 완료된 각 변위량 및 각 위성의 방위각 및 앙각에 기초해서 GPS 수신기의 3차원 좌표를 미지수로 하는 3개의 1차 방정식을 작성하고, 그리고 이 3원 1차 연립방정식을 품으로써 GPS 수신기의 3차원 좌표에서의 변위 성분(X, Y, Z)이 구해진다.

즉, 단주기 변위 성분으로서는 이동국인 GPS 수신기를 구비한 부체가 받는 파랑 등에 의한 것으로, 그 계측방법은 GPS 수신기와 GPS 위성 사이의 거리를 거리 측정부(51)에서 측정하고, 다음에 변위량 검출부(52)에서 거리 측정부(51)에서 얻어진 측정 거리 데이터로부터 이 측정 거리 데이터에 이동 평균 처리를 행하여 위성 궤도까지의 거리에 해당되는 거리 데이터를 제거해서 GPS 수신기의 변위량을 구한 후 외란 영향 제거부(53)에서 풍파에 의한 노이즈를 제거하고, 다음에 변위 연산부(54)에서 3개의 GPS 위성에 대한 변위량 및 각 GPS 위성의 방위각 및 앙각에 기초해서 GPS 수신기의 3차원 좌표를 미지수로 하는 3개 이상의 1차 방정식을 구하고, 다음에 이 3개의 연립방정식을 품으로써 GPS 수신기의 3차원 좌표축상에서의 변위 성분을 구하는 방법이다.

이렇게, RTK 방식에 의해 기준국에 대한 이동국의 상대 측위를 행함과 아울러, 각 국에 단주기 변위 계측부를 배치해서 단독 측위로 단주기 변위 성분을 정밀도 좋게 구하도록 했으므로, 예를 들면 기준국이 단주기로 변동(변위)된 경우에도, 그 단주기 변위 성분을 제거할 수 있고, 따라서 이동국의 상대 위치(또는 절대 위치)를 정밀도 좋게 구할 수 있다.

그런데, 상기 실시형태에 있어서는 기준국을 육상에 설치했지만, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 기준국(1)을 해면상의 부체(2)에 설치하여 기준국(1)과 이동국(3)끼리간에서 장주기 변위 성분을 계측할 수도 있다(도 7은 기준국을 중심으로 해서 소정 반경(R)으로 3개의 이동국을 배치한 경우를 나타내고, 도 8은 기준국에 대하여 2개의 이동국을 소정 반경(R)으로 배치한 경우(바꿔 말하면, 이등변 삼각형의 저변의 양단 위치에 배치한 경우)를 나타낸다). 이 경우, 기준국에는 이동국과 동일한 구성이 구비됨과 아울러, 예를 들면 기준국으로부터 육상의 감시 시설에 계측 데이터 즉 장주기 변위 성분 등의 데이터가 송신된다.

이 경우, 도 2에서 나타내어지는 기준국이 부체상에 설치되는 점 및 절대 위치가 부여되지 않는 점에서 다르고, 따라서 기준국에 절대 위치가 부여되지 않기 때문에 장주기 위치 연산부에서는 상기 상대 위치, 기준국 단주기 변위 성분 및 이동국 단주기 변위 성분이 입력되어 장주기 변위 성분을 포함한 상대 위치가 구해진다.

이렇게, 육상으로부터 멀리(예를 들면 키네마틱 방식의 기선 제한 길이를 넘은 위치) 떨어진 해역에 기준국과 이동국(관측국)을 서로 키네마틱 방식의 기선 제한 길이 이하의 거리로 배치해 둠으로써 육상으로부터 기선 제한 길이를 넘는 멀리 떨어진 근해에서 해일 등을 정밀도 좋게 계측할 수 있다(물론, 각 국에서 얻어진 계측 데이터는 멀리 떨어진 육상의 감시 시설에 무선으로 송신된다). 바꿔 말하면, 해안으로부터 멀리 떨어진 해역에서 해일의 도래를 알 수 있으므로 해일에 의한 피해를 가능한 한 적게 할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 각 이동국에 측위 연산 장치를 배치해서 각각의 이동국의 절대 위치(또는 상대 위치)를 구하도록 설명했지만 각 데이터를 송 신기로 육상의 감시 시설(기준국과 겸해도 좋다)에 국의 식별번호와 함께 송신해서 집중적으로 관리하도록 해도 좋다.

한편, 기준국에 측위 연산 장치를 배치함과 아울러 각 이동국에서 계측된 측위용 위성 데이터를 기준국에 송신해서 축적해 두고, 상기 기준국의 측위 연산 장치로 각 이동국의 장주기 변위 성분에 의한 절대 위치(또는 상대 위치)를 구하도록 해도 좋다.

여기에서, 기준국의 개략 구성에 대해서 간단하게 설명해 둔다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 기준국(1)에는 측위 연산 장치(13)가 구비되고, 또한 이 측위 연산 장치(13)에는, 도 10에 나타내는 바와 같이 적어도, GPS 수신기(11)로부터의 측위용 위성 데이터를 기억해 두는 데이터 기억부(71)와, 이 데이터 기억부(71)에 기억된 측위용 위성 데이터를 입력하여 상기 기준국(1)의 임시 좌표에 대한 상대 위치를 연산하는 상대 위치 연산부(단순하게, 위치 연산부라고 할 수도 있다)(72)와, 상기 GPS 수신기(11)로 얻어진 측위용 위성 데이터를 이용하여 단주기 변위 성분을 단독 측위로 또한 고정밀도로 계측하는 단주기 변위 계측부(73)와, 상기 상대 위치 연산부(72)에서 구해진 상대 위치 및 단주기 변위 계측부(73)에서 계측된 단주기 변위 성분을 입력하여 상기 기준국(1)에 있어서의 장주기 변위 성분을 포함한 상대 위치를 연산하는 장주기 위치 연산부(74)와, 이 장주기 위치 연산부(74)에서 구해진 장주기 위치를 입력해서 송신하기 위한 송신 데이터를 작성하는 송신 데이터 작성부(75)가 구비되어 있다.

이렇게, 각 이동국으로부터 측위용 위성 데이터가 기준국에 송신됨과 아울러 상기 기준국에서 이들 데이터가 기억되고, 이 데이터를 이용하여 상대 위치 연산부에서 각 이동국에 있어서의 장주기 변위 성분을 포함한 상대 위치(또는 절대 위치)가 구해진다.

또한, 상대 측위를 기준국에서 행하는 경우에는 이동국의 구성이 도 2에서 나타내는 바와 같은 것으로 된다. 또한, 상대 측위를 연산하지 않는 국에 대해서는 도 2에 나타내는 구성으로 좋고, 상대 측위를 연산하는 국에 대해서는 도 4에 나타내는 구성으로 된다. 또한, 감시 시설에서 상대 측위를 행하는 경우의 감시 시설의 구성으로서는 도 4에 나타낸 이동국에 있어서의 GPS 수신기(21), 단주기 변위 계측부(33), 송신 데이터 작성부(35) 및 송신기(22a)를 제거한 것으로 된다.

상기의 설명에서는 측위용 위성 데이터를 기준국에 축적하도록 했지만 각 국의 데이터의 송신 타이밍을 변위시키도록 설정해 두면 반드시 축적할 필요가 없어 계속해서 연산을 하면 된다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 각 국끼리의 데이터의 송수신에 대해서는 무선 통신 장치에 의해 행하도록 설명했지만, 전망이 나쁘고 지상파에 의한 통신을 행할 수 없는 경우에는 통신위성을 이용하여 데이터의 송수신을 행하면 좋다.

또한, 상기 실시형태에 있어서는 이동국을 해면에 배치해서 해일 등을 계측하는 것으로서 설명했지만, 예를 들면 기준국 및 이동국 모두 육상에 배치함으로써 지진계로서 이용할 수도 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 GPS에 의한 위성 측위로 예시했지만 원리가 동일한 위성 측위방식이 있으면, 또는 이제부터 등장하는 것이라도 적용가능해진다.

본 발명의 상대 측위 시스템에 의하면 기준국과 이동국 사이에서 리얼타임 키네마틱 방식으로 상대 측위를 행함과 아울러 각 국에는, 단독 측위로 또한 고정밀도로 단주기 변위 성분을 계측할 수 있는 단주기 변위 계측부를 설치했으므로, 예를 들면 이동국을 해면상의 부체에 설치함으로써 단주기 변위 성분인 파랑의 변위 성분을 이동국의 변위량으로부터 제거함으로써 이동국에서의 장주기 변위 성분, 예를 들면 지진이 발생한 경우의 해일을 계측할 수 있고, 따라서 해일에 의한 재해의 피해를 적게 할 수 있다. 또한 경우에 따라서는 지진계로서도 사용할 수 있다.

Claims (6)

1. 위성으로부터의 전파를 기준국과 관측국에서 수신해서 각 국끼리간에서 상대 측위를 행함으로써 기준국에서 본 관측국의 변위를 측정하는 측위 시스템으로서:

   상기 각 국에 있어서의 단주기 변위 성분을 단독 측위로 계측하는 단주기 변위 계측부;

   상기 각 국끼리간에서 상대 측위를 행하는 상대 위치 연산부;

   상기 단주기 변위 계측부에서 계측된 단주기 변위 성분 및 상기 상대 위치 연산부에서 구해진 상대 위치를 입력함과 아울러 상대 위치로부터 단주기 변위 성분을 제거함으로써 장주기 변위 성분을 포함하는 상대 위치를 구하는 장주기 위치 연산부; 및

   상기 각 국에 설치되어 다른국과의 사이에서 데이터의 송수신을 행하는 무선 통신 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 기준국 및 관측국을 해면에 부유하는 부체에 설치한 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 기준국 및 관측국을 해면에 부유된 부체에 설치함과 아울러 변위 계측부에서 계측된 단주기 변위 성분이 파랑에 의한 변위 성분인 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 관측국을 복수 구비함과 아울러 각 관측국과 기준국을 연결하는 기선끼리가 소정 각도로 교차하도록 각 관측국을 배치한 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 기준국을 지반과 일체로 설치함과 아울러 상기 기준국에 구비되는 변위 계측부에서 계측되는 단주기 변위 성분이 지진에 의한 변위 성분인 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 각 국에서 수신된 측위용 위성 데이터 및 각 국에서 계측된 단주기 변위 성분을 집중 관리하는 감시 시설을 구비함과 아울러,

   상기 감시 시설에서 각 국끼리의 상대 측위를 행함과 아울러 각 국에서 계측된 단주기 변위 성분을 제거하여 기준국에 대한 관측국의 상대 위치를 구하도록 한 것을 특징으로 하는 위성을 이용한 상대 측위 시스템.

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