WO2002084321A1 - Systeme de localisation satellite - Google Patents

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WO2002084321A1
WO2002084321A1 PCT/JP2002/003580 JP0203580W WO02084321A1 WO 2002084321 A1 WO2002084321 A1 WO 2002084321A1 JP 0203580 W JP0203580 W JP 0203580W WO 02084321 A1 WO02084321 A1 WO 02084321A1
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WO
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mobile station
fixed
data
positioning
station
Prior art date
Application number
PCT/JP2002/003580
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English (en)
French (fr)
Inventor
Koji Miyasaka
Masakazu Mori
Kazuyuki Sakaki
Kenichi Takasu
Yuji Kobayashi
Original Assignee
Mitsui & Co., Ltd.
Kabushiki Kaisha Topcon
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mitsui & Co., Ltd., Kabushiki Kaisha Topcon filed Critical Mitsui & Co., Ltd.
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Priority to US10/343,914 priority patent/US20040044474A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/04—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing carrier phase data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14—Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location
    • G—PHYSICS
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G01S19/43—Determining position using carrier phase measurements, e.g. kinematic positioning; using long or short baseline interferometry
    • G01S19/44—Carrier phase ambiguity resolution; Floating ambiguity; LAMBDA [Least-squares AMBiguity Decorrelation Adjustment] method

Definitions

  • the present invention relates to a GPS positioning system (satellite positioning system) and a data server for GPS positioning (satellite positioning) that can obtain position coordinates by receiving radio waves from satellites.
  • Kinematic positioning in GPS means that one set of antenna and receiver is fixedly located at a reference point whose position coordinates are known, and a number of measurement points are sequentially moved by another movable antenna and receiver. This is a survey method that measures time.
  • RTK real-time kinematic positioning
  • a plurality of fixed stations A, B, and C consisting of an antenna and a receiver are placed at a reference point whose coordinates are known, and a mobile station consisting of an antenna and a receiver Measure while moving station 5 sequentially.
  • the RTK simultaneously receives radio waves from a plurality of satellites 11 at the fixed stations A, B, and C and the mobile station 5, and refers to the positioning data obtained at the fixed stations A, B, and C, and By analyzing the positioning data of, the relative coordinates from the known points of fixed stations A, B, C, and the measurement point of mobile station 5 can be immediately obtained.
  • the range in which the mobile station 5 can refer to the predetermined fixed stations A, B, and C (hereinafter referred to as the fixed station reference range) is half the center of the fixed stations A, B, and C.
  • the range is about 1 O km in diameter. This is because the distance between fixed stations A, B, and C and mobile station 5 is If they are too far apart, the effect on the analysis accuracy cannot be ignored. For example, the state of the ionosphere and the atmosphere through which radio waves from the satellite 11 received by both simultaneously pass before reaching the ground are greatly different, and the accuracy of analysis cannot be neglected.
  • the mobile station 5 in order for the mobile station 5 to be able to refer to the positioning data at the fixed stations A, B, and C, it is necessary to transmit positioning data from the fixed stations A, B, and C to the mobile station 5.
  • means for transmitting data from a fixed station by radio at a specific frequency is used.
  • the fixed stations A, B, and C were equipped with transmitting means (for example, a transmitter 21 with a frequency of 400 MHz and an output of about 1 OmW), so that the positioning data was always transmitted.
  • the mobile station 5 was equipped with a wireless receiver 22 capable of receiving radio waves from the transmitter 21 so that the transmitted positioning data could be referred to.
  • the range in which the mobile station 5 can refer to the fixed stations A, B, and C in the technical field of the RTK is a radius of 1 O km, but the range where the radio wave can reach, that is, the transmitter 21 1
  • the effective output range is generally about 1 km around fixed stations A, B, and C because of legal restrictions.
  • a new radio relay station (not shown) can be installed to measure from fixed stations A, B, and C. Position data could be received.
  • the radio frequencies used for transmitting positioning data were set differently at each of the fixed stations A, B, and C. This is because it is difficult to distinguish (specify) fixed stations A, B, and C when the measurement point is at or near the boundary of the fixed station reference range when the transmission frequency is the same. This is because
  • the fixed stations A, B, and C to be referred to are different, it is necessary to adjust the reception frequency of the mobile station 5 to the transmission frequencies of the predetermined fixed stations A, B, and C.
  • fixed stations A, B, and C suitable for the measurement point are selected in advance with reference to the fiij fixed work plan. Select and adjust the frequency before the measurement, but in this case you have to refer to the different fixed stations A, B, C depending on the point to be measured.
  • the measurer determines the reception status of the fixed stations A, B, and C that can be referred to. It is necessary to set appropriately. Therefore, you must always be aware of your current location.
  • the measurement work is limited by the storage capacity of the mobile station 5.
  • An object of the present invention is to provide a GPS positioning system (satellite positioning system) and a data server for GPS positioning (satellite positioning) that can easily perform positioning without being aware of the current position.
  • FIG. 1 shows an example of a conventional mobile station.
  • Fig. 2 is a conceptual diagram showing the conventional RTK.
  • FIG. 3 is an overall view schematically showing a system according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of the RTK of the present invention.
  • FIG. 5 shows a processing flowchart in the data server of the present invention.
  • FIG. 6 shows an example of selecting a desired fixed station by distance.
  • FIG. 7 shows an example of selecting a desired fixed station by area.
  • FIG. 3 is an overall configuration diagram showing one embodiment of the satellite positioning system according to the present invention.
  • the GPS positioning system (satellite positioning system) consists of at least one mobile station 5, a plurality of fixed stations A and B, and an arithmetic operation in which those mobile stations 5 and fixed stations A and B are connected by communication means 4 and 8. It has a processing device (preferably a data server 3).
  • the data server 3 for GPS positioning includes a central processing unit 31, a storage unit 32, a communication interface unit, and the like.
  • the communication interface unit basically transmits data between the first communication interface 9 for receiving positioning data from each of the plurality of fixed stations A and B and at least one mobile station 5. And a second communication interface 9 for transmitting and receiving data.
  • the first communication interface 9 is used for receiving positioning data transmitted from the fixed stations A and B via the communication means 4.
  • Positioning data is a general term for format data defined in satellite surveying, for example, received data or data that may be handled, such as position information after analysis. is there.
  • Positioning data includes binary data and text data.
  • the fixed stations A and B are usually fixedly located at points whose position coordinates are known, receive radio waves from the satellite 11 constantly or on a regular basis, and obtain positioning data regarding the installation position.
  • the fixed stations A and B are provided with a communication means 4 capable of transmitting measured positioning data, and the positioning data is transmitted constantly or periodically.
  • the communication means 4 in the first communication interface 9 can communicate the positioning data at a high speed with the fixed station B being fixedly arranged at a known position. Therefore, the communication means 4 in the first communication interface 9 is based on “a constant connection such as a WAN or a dedicated line. Line is preferred.
  • data is generally transmitted in a data format called CMR, which is a combination of data received from the satellite 11 and known coordinates.
  • CMR data format
  • This CRM data is also referred to as correction data of the mobile station 5 in the RTK.
  • the second communication interface 9 is used for transmitting and receiving various data with the mobile station 5.
  • the external interface 33 is connected to the Internet or the like.
  • the mobile station 5 receives radio waves from the satellite 11 and obtains positioning data.
  • the positioning data is transmitted by communication means provided in the mobile station 5. Further, the mobile station 5 can also receive simply calculated position information data based on the positioning data.
  • correction data based on positioning data from appropriate fixed stations A, B, and C used for analysis is transmitted.
  • the communication means 8 in the second communication interface 9 is a means (wireless communication) such as a mobile phone, a PHS, or a wireless LAN because the mobile station 5 performs measurement while moving within the surveying range.
  • Bidirectional communication means is desirable.
  • the time lag at the time of analysis at the mobile station 5 can be further reduced.
  • the central processing unit 31 selects the most suitable fixed station A or B for the mobile station 5 based on the positioning data of the mobile station 5 obtained via the second communication interface 9. , The positioning data of the selected fixed station A or B or the correction information based on the positioning data is transmitted to the mobile station 5.
  • the storage means 32 flexibly stores various data such as various data received from the mobile station 5, information on the measurer, and translators, in addition to the data required for the processing of the central processing unit 31. It is possible to do.
  • the storage means 32 stores the location information of the fixed stations A, B, and C, the positioning data to be received, the positioning data from the mobile station 5, or the location information, as well as the survey work range, the environmental information at the mobile station 5, and the like. It can be made available later.
  • Each of the fixed stations A, B, and C has a receiving antenna 41, a receiver 42, and a data line device 43 for transmitting positioning data to the data server 3.
  • the mobile station 5 has a receiving antenna 6, a receiver 7, and communication means 44 (or an interface to which communication means can be connected) capable of two-way communication with the data server 13.
  • these equipments have portability so that the operator can carry them, and it is preferable that these equipments can be operated independently using a battery as a power source.
  • a chemical secondary battery is generally used as a battery, but a physical battery (Energy Capacitor System) using an electric double-layer capacitor is desirable because of its stable output and longevity, as it has little performance degradation.
  • the antenna 6 has a bubble tube capable of detecting the vertical position, and has a sharpened lower end, and is attached to a rod-shaped member 10 capable of mounting the antenna 6 at the upper end so that the antenna 6 can be accurately set on the measurement point. It is in a state.
  • the antenna 6 can be accurately arranged above the measurement point.
  • the figure shows the flow of processing in the data server 3.
  • the fixed stations A and B are equipped with a receiving antenna 1, a receiver 2, and a data line device 4 for transmitting positioning data to the data server 3.
  • the mobile station 5 is provided with a receiving antenna 6, a receiver 7, and a communication means 8 capable of bidirectional communication with the data server 13, or an interface 9 capable of connecting the communication means 8.
  • These equipments are portable so that the operator can carry them, and can be operated independently using a battery as a power source.
  • the antenna 6 of the mobile station 5 has a bubble tube (not shown) that can detect the vertical position so that it can be accurately set on the measurement point. The lower end is sharpened, and the antenna 6 can be attached to the upper end. It is in a state of being attached to the rod-shaped member 10.
  • the antenna 6 can be accurately arranged above the measurement point.
  • the mobile station 5 is located at a reference point and initialization is performed.
  • the position coordinate information obtained by this single positioning usually has an error of 20 to 100 m basically.
  • the mobile station 5 transmits the positioning data obtained by the independent positioning to the data server 3 by the communication means 8.
  • the positioning data transmitted from the mobile station 5 is transmitted in a format called NMEA standardized in GPS.
  • the data server 13 receives reference data obtained by receiving radio waves from the satellite 11 from the plurality of fixed stations A and B via the first communication interface 9 and the data line device 4. Has been received.
  • This reference data is generally in the "CRM" format in which the received data and the position coordinates of the fixed stations A and B are combined.
  • the data server 13 based on the position information in the positioning data from the mobile station 5, Select the fixed station A or B located at an appropriate position with respect to the current position of the mobile station 5.
  • the data server 13 selects the fixed station A or B
  • the reference data received from the selected fixed station A or B via the first communication interface 9 is used as correction information for position analysis in the second communication interface. It transmits to the mobile station 5 via the phase 9.
  • the mobile station 5 receives the reference data from the appropriate fixed stations A and B transmitted from the data server 13 and analyzes the data together with the positioning data obtained by the independent positioning to capture the error. Correct and get exact location information.
  • the obtained result is recorded in a storage means (not shown) provided in the mobile station 5, and after the work is completed, processing such as creating a map is performed at another place. Further, the data may be transmitted to the data server 3 (or another location capable of processing the positioning result) by the communication means (not shown) of the mobile station 5. Next, a method in which the data server 3 selects the optimum fixed station A or B for the mobile station 5 will be described.
  • the distance between the mobile station 5 and each of the fixed stations A and B is calculated from the received position coordinate data of the mobile station 5 and the known position coordinates of the plurality of fixed stations A and B, respectively. Select a fixed station A or B with a short distance.
  • the position coordinate data obtained by the mobile station 5 by independent positioning is defined as Ml (Xl, Yl, Zl).
  • the known position coordinates of multiple fixed stations A, B, and C are as follows.
  • Fixed station B FB (XB, YB, ZB)
  • FC (XC, YC, ZC)
  • the distance LB and the distance LC are obtained respectively, and the fixed station A, B or C having the smallest value, that is, the closest distance to the mobile station 5 is selected.
  • areas Ea, Eb, and Ec that can be referred to for each fixed station are set in advance.
  • fixed stations A, B, and C are circular areas Ea, Eb, and Ec with a radius of 1 OKm. , Select one of B or C.
  • the data server 3 determines which area Ea, Eb, Ec the position coordinates correspond to. As a result, the fixed station A, B, or C to which the mobile station 5 refers according to the corresponding area Ea, Eb, Ec is selected, and the data server 3 transmits the reference data from the selected fixed station A, B, or C. It transmits to the mobile station 5 via the second communication interface 9.
  • the selection of the fixed stations A, B, and C may be performed at predetermined time intervals, or may be performed periodically with a predetermined time. This is because the fixed stations A, B, and C to be referred to do not change frequently at the moving speed in general measurement work.
  • the single positioning information at the mobile station can be included in the NMEA data (observation data) always transmitted from the mobile station once every 10 seconds (can be changed by setting).
  • the server does not request the mobile station to transmit the independent positioning information.

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Description

明 糸田 » 衛星測位システム 発明の技術分野
本発明は衛星からの電波を受信することで位置座標を求めることが出来る G P S測位システム （衛星測位システム） と G P S測位 （衛星測位） 用データサーバ に関するものである。
従来技術
G P Sにおけるキネマティック測位とは、 1組のアンテナと受信機を位置座標 が既知な参照地点に固定的に配置し、 別の移動可能なアンテナ及び受信機により 多数の測点を順次移動しながら短時間で測定していく測量方式である。
このキネマティック測位の発展型として、 実時間キネマティック測位 （以後、 R T Kという） がある。 R T Kは、 測定結果である位置が実時間で得られる測位 方法である。
図 1〜2に示すように、 R T Kでは、 まず、座標が既知の参照地点に、 アンテ ナ及び受信機からなる複数の固定局 A, B, Cを配置し、 アンテナ及び受信機か らなる移動局 5を順次移動しながら測定していく。
R T Kは、 固定局 A, B, C及び移動局 5で同時に複数の衛星 1 1からの電波 を受信し、 固定局 A， B, Cで得られた測位データを参照して、 移動局 5での測 位データの解析を行うことで、 直ちに固定局 A， B, C， の既知点から移動局 5 の測定地点までの相対座標を求めることが出来るものである。
また、 測定精度を保つ上で、移動局 5が所定の固定局 A, B, Cを参照可能な 範囲 （以後、 固定局参照範囲という） は、 その固定局 A， B， Cを中心として半 径約 1 O k m程の範囲となる。 これは、 固定局 A， B, Cと移動局 5との距離が あまり離れすぎてしまうと、 解析時の精度に影響が無視できなくなるためである。 たとえば、 双方で同時に受信する衛星 1 1からの電波が地上に到達するまでに通 過する電離層や大気の状態が大きく異なってしまい、 解析時の精度に影響が無視 できなくなるためである。
一方、 固定局 A， B, Cでの測位デ一夕を移動局 5で参照可能にするためには、 固定局 A， B, Cから移動局 5へ測位データを送信する必要があるが、 この送信 のために、 固定局から特定周波数の無線により送信する手段が用いられている。 固定局 A， B, Cに送信手段 （例えば周波数 4 0 0 MH z、 出力 1 O mW程度の 送信機 2 1 ) を備えることで、 測位デ一夕を常時送信していた。 移動局 5側には、 この送信機 2 1からの電波を受信可能な無線用の受信機 2 2を装備することで、 この送信された測位データを参照可能としていた。
なお、 上記のように技術的な面での R T Kにおける固定局 A, B, Cを移動局 5が参照できる範囲は半径 1 O k mであるが、 無線の電波の届く範囲、 即ち送信 機 2 1の有効出力範囲は、 法律による規制があるため、一般的に固定局 A, B, Cを中心に半径 1 k m程である。
従って、 固定局 A， B， Cから l k m以上離れた地点の測定が必要な場合は、 無線の中継局 （図示せず） を新たに設置することで、 固定局 A, B, Cからの測 位データを受信可能としていた。
一般的に測位データの送信に使用する無線の周波数は、 各固定局 A, B, Cに おいて異なるように設定されていた。 これは、送信周波数が同じだと、 測定点が 固定局参照範囲の境界部分、 またはその近傍にあたる場合、 固定局 A, B, Cを 区別 （特定） することが困難であり、 誤測定の原因となるからである。
しかしながら、 参照すべき固定局 A， B， Cが異なる場合には、所定の固定局 A, B, Cの送信周波数に、 移動局 5の受信周波数を調整する必要が生じる。 通常は、 fiij定作業計画を参照して予め測定地点に適した固定局 A, B, Cを選 択し、 測定作業前に周波数を調整するが、 この場合、 測定する地点により異なる 固定局 A, B, Cを参照しなければならない。 そして、 測定点の現在地と固定局 A, B , Cの位置、 加えて測位データの受信状況等も考慮しながら、参照可能な 固定局 A， B, Cの受信周波数を受信状態を測定者が適宜設定する必要がある。 そのため、 常に現在位置を意識しなければならない。
一方、無線の場合、 固定局 A， B, Cから移動局への一方向に通信に限定され ていた。
また、 測定結果は移動局 5側で記憶されるため、移動局 5の記憶容量により測 定作業が限定される。
測定結果をマップ等に加工処理する必要がある場合は、 測定作業が終了した後 に、 移動局 5から測定結果を取り出して処理する必要があつた。
発明のサマリ一
本発明の目的は、 現在位置を意識することなく、簡便に測位できる G P S測位 システム （衛星測位システム） と G P S測位 （衛星測位） 用データサーバを提供 することである。
本発明の解決手段を例示すると、 前掲の各請求項に記載のとおりである。 図面の簡単な説明
図 1は、 従来の移動局の 1例を示す。
図 2は、 従来の R T Kを示す概念図。
図 3は、 本発明の 1つの実施例によるシステムの概略を示す全体図。
図 4は、 本発明の R T Kの 1例を示す概念図。
図 5は、 本発明のデータサーバにおける処理フローチャートを示す。
図 6は、 所望の固定局を距離により選択する例を示す。
図 7は、 所望の固定局をエリアにより選択する例を示す。
実施例の説明 以下、 図面に基づき、 本発明の好適な実施の形態を説明する。
図 3は本発明に係る衛星測位システムの一つの実施の形態を示した全体構成図 である。
G P S測位システム （衛星測位システム） は、 少なくとも 1つの移動局 5と、 複数の固定局 A， Bと、 それらの移動局 5及び固定局 A， Bを通信手段 4， 8に より接続された演算処理装置 （好適例はデータサーバ 3) を有する。
G P S測位 （衛星測位） 用データサーバ 3は、 中央演算処理部 3 1、 記憶部 3 2、 通信インタ一フェース部等により構成されている。
通信インタ一フェース部は、 基本的に複数の固定局 A, Bの各々からの測位デ —夕を受信するための第 1通信インタ一フェース 9と、 少なくとも 1つの移動局 5との間でデータを送受信するための第 2通信ィンタ一フェース 9を備える。 第 1通信インタ一フェース 9は、 固定局 A， Bから通信手段 4を介して送られ る測位デ一夕を受信するために用いられる。
ここで、 測位データとは、 衛星測量において定義されているフォ一マツトのデ —タ、 例えば、受信データ、 もしくは解析後の位置情報等、 扱われる可能性のあ るデータ等を総称したものである。 測位データは、 バイナリーデ一夕、 テキスト データ等を含む。
固定局 A， Bは、 通例、位置座標が既知である地点に固定的に配置され、常時 または定時的に衛星 1 1からの電波を受信し、 設置位置に関する測位データを得 ている。
この固定局 A， Bには、 測定した測位データを送信可能な通信手段 4が備えら れており、 常時、 または定時的に、 測位データが送信される。 このため、 第 1通 信ィンタ一フェース 9における通信手段 4は、 固定局 Bが既知の位置に固定配置 されていることと、 測位データを高速で通信する事が可能である。 それゆえ、 第 1通信ィンタ一フェース 9における通信手段 4は、 "WANや専用線等の常時接続 された回線が望ましい。
また、 通信手段 4では、一般的には衛星 1 1からの受信データと既知の座標と を組み合わせた、 C MRというデータ形式でデータが送信される。 この C RMデ —タは、 R TKにおける移動局 5の補正データとも称される。
第 2通信インタ一フェース 9は、 移動局 5との諸データの送受信のために用い ^れる。
外部インターフェース 3 3は、 インタ一ネット等に接続されるものである。 受信機能について説明すると、 例えば、 移動局 5は衛星 1 1からの電波を受信 して測位データを得る。 その測位データは、 移動局 5に備えられた通信手段によ り送信される。 また、 移動局 5は、 その測位データに基づく簡易的に計算された 位置情報デ一タを受信することもできる。
送信機能について説明すると、 解析に用いる適切な固定局 A, B, Cからの測 位デー夕に基づく補正データを送信する。
また、 第 2通信インタ一フヱ一ス 9における通信手段 8は、 移動局 5が測量範 囲内を移動しながら測定するため、 携帯電話、 P H Sや無線 L A N等のワイヤレ スで通信可能な手段 （双方向通信手段） が望ましい。
ちなみに、通信手段 8として高速な通信手段を使用することで、 移動局 5での 解析時のタイムラグをより少なくすることが出来る。
中央演算処理部 3 1は、 第 2通信インターフェース 9を介して得られた移動局 5の測位データに基づ 、て、 この移動局 5に対してもっとも適した固定局 Aまた は Bを選択し、 選択した固定局 Aまたは Bの測位データ、 または測位デ一夕に基 づく補正情報を移動局 5に送信する。
記憶手段 3 2は、 中央演算処理部 3 1の処理に必要なデ一夕の他、移動局 5か ら受信した諸データ、 測定者、 禾翻者に関する情報等の様々な情報を柔軟に記憶 することが可能となっている。 記憶手段 3 2は、 固定局 A, B, Cの位置情報、 受信する測位データ、 移動局 5からの測位データ、 もしくは位置情報の他、 測量作業範囲、 移動局 5における 環境情報等も記憶し、 後に活用可能とすることができる。
固定局 A, B， Cは、 受信用のアンテナ 4 1と、受信機 4 2と、 測位データを データサーバ— 3に送信するデータ回線装置 4 3とを有する。
移動局 5は、 受信用のアンテナ 6と、 受信機 7と、 データサーバ一 3に双方向 通信可能な通信手段 4 4 (または通信手段を接続可能なインタ一フヱ一ス） とを 有する。
なお、 これらの装備品は、 操作者が運搬可能なように可搬性を有しており、 バ ッテリを電源として単独で動作可能とするのが好ましい。 バッテリとしては化学 二次電池が一般的であるが、 安定した出力と寿命から電気二重層キャパシタによ る物理電池 (Energy Capacitor System) が性能劣化も少なく望ましい。
また、 アンテナ 6は、 測定点上に正確に設置できるように、 垂直が検知可能な 気泡管を有し、 下端を尖らせ、 上端にアンテナ 6を装着可能とした棒状部材 1 0 に取り付けられた状態となっている。
この棒状部材 1 0の下端を測定点に置き、 気泡管等により垂直状態に保つこと で、 ァンテナ 6を測定点の上方に正確に配置することが出来る。
図は、 データサーバ 3における処理の流れを示す。
好適な 1つの具体的な測量作業の例を例示して述べる。
固定局 A, Bは、 受信用のアンテナ 1と、 受信機 2と、 測位データをデータサ 一バー 3に送信するデ一タ回線装置 4を装備する。
移動局 5は、 受信用のアンテナ 6と、 受信機 7と、 データサーバ一 3に双方向 通信可能な通信手段 8、 または通信手段 8を接続可能なインタ一フェース 9を装 備する。 なお、 これらの装備は操作者が運搬可能なように可搬性を有しており、 バッテリを電源として単独で動作可能としている。 また、 移動局 5のアンテナ 6は測定点上に正確に設置できるように、 垂直が検 知可能な気泡管 （図示せず） を有し、 下端を尖らせ、 上端にアンテナ 6を装着可 能とした棒状部材 1 0に取り付けられた状態となっている。
この棒状部材 1 0の下端を測定点に置き、 気泡管等により垂直状態に保つこと で、 ァンテナ 6を測定点の上方に正確に配置することが出来る。
好適な 1つの例を元にして、具体的な測量作業に関して述べる。
( 1 ) 移動局 5の初期化と設定を行う。
一般的なキネマティック測量の作業手順により、移動局 5を基準地点に配置し て初期化作業を行う。
この際、 装備された通信手段 8による、 サーバ 3との第 2通信インターフエ一 ス 9との通信の設定、 通信状態の確認等を行う。
( 2 ) 測定計画を基にして移動局 5を移動しながら、 衛星 1 1からの短波を受 信しつつ単独測位を行う。 この単独測位で得た位置座標情報は、 通例、基本的に 2 0〜1 0 0 mの誤差を有する。
移動局 5はこの単独測位で得られた測位デ一タを通信手段 8によりデータサー バ一3へ送信する。
この際、 移動局 5から送られる測位データは G P Sにおいて標準ィ匕された NM E Aというフォーマツ卜で送信される。
( 3 ) 移動局 5から送信された測位データは第 2通信ィンターフェ一ス 9を介 してデータサーバ一 3に受信される。
データサーバ一 3は、 第 1通信インタ一フヱ一ス 9とデータ回線装置 4を介し て、 複数の固定局 A， Bより、衛星 1 1からの電波を受信することにより得た参 照データを受信している。 この参照データは、一般的に受信データと固定局 A， Bの位置座標とを合わせた " C RM" 形式となっている。
データサーバ一 3は、 移動局 5からの測位データにおける位置情報に基づき、 移動局 5の現在位置に対して適切な位置に配置されている固定局 Aまたは Bを選 択する。
データサーバ一 3は固定局 Aまたは Bを選択すると、 選択した固定局 Aまたは Bから第 1通信インタ一フェース 9を介して受信した参照データを、 位置解析時 の補正情報として第 2通信ィンタ一フヱ一ス 9を介して移動局 5へ送信する。
(4 ) 移動局 5は、 データサーバ一 3から送信された適切な固定局 A， Bから の参照デ一タを受信し、単独測位により得た測位デー夕とともに解析を行うこと で誤差を捕正し、 厳密な位置情報を得る。
この補正により、 1 O mm前後の測位精度を得ることが出来る。 得られた結果 は移動局 5に装備された記憶手段 （図示せず） に記録し、 作業終了後に他の場所 でマップの作成等の処理を行う。 また、 移動局 5の通信手段 （図示せず） により デ—夕サーバ 3 (または他の測位結果を処理可能な場所） に送信しても良い。 次は、 データサーバ 3が移動局 5に対して最適な固定局 Aまたは Bを選択する 方法を述べる。
まず、 図 6を参照して距離による選択について述べる。
受信した移動局 5の位置座標データと、 複数の固定局 A， Bの設置された既知 の位置座標とから、 移動局 5と各固定局 A， B間の距離をそれぞれ求め、 その中 から最も距離の短い固定局 Aまたは Bを選択する。
図 6を参照して説明すると、移動局 5が単独測位により得た位置座標データを M l (X l、 Y l、 Z l ) とする。
複数の固定局 A， B, Cの既知の位置座標を下記のようにする。
固定局 A： FA (XA, YA, ZA)
固定局 B： FB (XB, YB, ZB)
固定局 C： FC (XC, YC, ZC)
この時、 移動局 5と固定局 Aとの距離を距離 LAとすると、
Figure imgf000011_0001
となる。 固定局 B、 Cに関しても同様にそれぞれ距離 LBおよび距離 LCを求め、 最も値の小さい、 即ち移動局 5と最も距離の近い固定局 A, Bまたは Cを選択す る。
連続測定中、 定期的に移動局 5と複数の固定局 A, B, Cとの距離を算出し、 もし、 直線距離の短い固定局 A， Bまたは Cがほかに現れたら、 移動局 5との関 連を変更し、 以降新しい固定局 A, Bまたは Cのデータを送信する。
次は、 図' 7を参照して、 エリアによる選択について説明する。
各固定局 A, B, Cに関して、 参照可能なエリア; Ea, Eb, Ecを予め設定す ることで、 移動局 5の現在位置が含まれるエリア Ea， Eb, Ecに応じて固定局 A, Bまたは Cを選択する。
図 7に図示される.ように、 各固定局毎に参照可能なエリア Ea, Eb, Ecを予 め設定する。
基本的に固定局 A， B, Cから半径 1 OKmの円形のエリア Ea， Eb, Ecと なるが、 これらのエリア Ea， Eb, Ecが重なる場合、 その地点の環境等により 参照する固定局 A, Bまたは Cを 1つ選んでおく。
移動局 5より、 位置座標データが送られてくると、 データサーバー 3はこの位 置座標がどのエリア Ea, Eb, Ecに該当するかを求める。 その結果、 移動局 5 が該当するエリア Ea， Eb, Ecに応じて参照する固定局 A，， Bまたは Cが選ば れ、 データサーバ 3は選択した固定局 A, Bまたは Cからの参照データを第 2通 信インターフヱース 9を介して移動局 5に送信する。
上記エリア Ea， Eb, Ecに関しては、 測位作業を行う地域と関連付けること で、 作業者がェリァを容易に認識可能とすることもできる。
なお、 固定局 A， B， Cの選択は、 所定の時間毎に行うか、 または予め時刻を 定めておいて、 定期的に行うようにしてもよい。 一般的な測定作業での移動速度 では、 参照すべき固定局 A, B, Cは頻繁に変化しないからである。
なお、移動局における単独測位情報は、移動局から常に送信されてくる NME Aデータ （観測データ） 中に、 1 0秒に1度 （設定によって変更可） 含まれるよ うにできる。 その場合、 単独測位情報の送信をサーバ側から移動局へ要求するこ とはない。
固定局の選定基準には、 「直線距離」 のほかにも 「この地域はこの固定局」 と いうようなデータべ一スを利用することも可能である。
( 1 ) 現在位置を意識することなく、 最適な固定局を参照することが出来、 高 精度な R T K測位が可能となる。
( 2 ) 無線による送信で必要であった、 操作者による無線の受信周波数の調整 が不要になる。
( 3 ) 複数の参照固定局範囲にまたがる測定を行う場合でも、 事前準備を要す ることなく測定を行うことが可能となる。
(4 )移動局の測位時の環境データ （気象データ等） を得ることが出来る。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 衛星からの電波を受信することで位置座標を測定するための少なくとも 一つの移動局と、
所定の位置座標を有していて、 衛星からの電波を受信する複数の固定局と、 少なくとも一つの移動局及び複数の固定局に対し通信による接続がなされ、 少 なくとも一つの移動局から送信される測位データに基き、 適切な固定局を選択し、 その選択した固定局の参照測位データを移動局へ送信する演算処理手段と、 を有する G P S測位システム。
2. 複数の固定局は各々の位置座標が既知の地点に固定されており、 移動局 から演算処理手段に送信された測位デー夕に基き、 適切な固定局を選択する構成 にした請求項 1に記載の G P S測位システム。
3. 演算処理手段が、 複数の固定局の中から適切な固定局を選択する構成を 有する請求項 1または 2に記載の G P S測位システム。
4. 演算処理手段から移動局に送信される参照測位データが、 固定参照測位 手段における衛星からの受信デ一夕であることを特徴とする請求項 1〜 3のいず れか 1項に記載の G P S測位システム。
5. 移動局から演算処理手段に送信される測位データが、 衛星から受信した 受信デ一夕である請求項 1〜 4のいずれか 1項に記載の G P S測位システム。
6. 移動局から演算処理手段に送信される測位データが、 移動局の単独測位 により得られた位置座標デ一タである請求項 1〜 5の L、ずれか 1項に記載の G P S測位システム。
7. 演算処理手段により選択される固定局が変更されたとき、 その固定局の 変更を伝える信号が、演算処理手段から移動局へ送信されることを特徵とする請 求項 1〜 6のいずれか 1項に記載の G P S測位システム。
8. 移動局には、 受信されたデータを表示する表示手段が備えられているこ とを特徴とする請求項 1〜 7のいずれか 1項に記載の G P S測位システム。
9. 移動局が複数である場合、 演算処理手段は、 各移動局毎に適切な参照固 定測位手段を選択する構成を有する請求項 1〜 8のいずれか 1項に記載の G P S 測位システム。
1 0. 移動局が複数である場合、 演算処理手段は、 各移動局に適切な固定局 からの参照測位デ一夕を送信する構成を有する請求項 1〜 9の L、ずれか 1項に記 載の G P S測位システム。
1 1. 移動局が、 アンテナと受信機を移動可能とするキネマティック測位用 の移動局である請求項 1〜 1 0のいずれか 1項に記載の G P S測位システム。
1 2. 位置座標が既知の地点に固定され、 衛星からの電波を受信する複数の 固定局からの測位データを受信する第 1通信インターフヱースと、
衛星からの電波を受信することで位置座標を測定可能な移動局からの測位デ一 タを受信する第 2通信インターフェースと、
第 2のインターフヱ一スから受信された測位デ一タに基づき、 複数の固定局の 中から適切な固定局を選択する演算処理手段と、
を有する G P S測位用データサーバ。
1 3. 演算処理手段により選択された固定局からの参照測位データを、演算 処理手段から第 2インターフエースを経由して移動局へ送信する請求項 1 2に記 載の G P S測位用データサーバ。
1 4. 第 2インタ一フェースは、 双方向通信が可能な無線通信手段である請 求項 1 2または 1 3に記載の G P S測位用データサーバ。
1 5. 移動局が、 アンテナと受信機を移動可能とするキネマティック測位用 の移動局である請求項 1 2〜 1 4のいずれか 1項に記載の G P S測位用データサ 一パ
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