(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータが、測位アンテナから緯度及び経度データ、水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する受信機能と、
コンピュータが、前記受信機能により受信された水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除するデータ排除機能と、
コンピュータが、前記データ排除機能により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める演算機能であって、緯度及び／又は経度の測位値に複数回の極大値及び極小値が存在したことを確認した後に、計測を終了して、緯度及び経度データの中央値を求める前記演算機能と、
コンピュータが、前記演算機能により求められた中央の値を測定された緯度及び経度情報として記憶部に記憶、表示部に表示又は外部装置に出力する出力機能と
をコンピュータに実現させるための測位プログラム。
【請求項２】
さらに、コンピュータが、前記受信機能により測位アンテナから受信された緯度及び経度データ、及び／又は、前記データ排除機能により残された緯度及び経度データを時系列で表示部に可視表示する表示機能をさらに含む請求項１に記載の測位プログラム。
【請求項３】
前記データ排除機能は、水平精度低下率が所定数以上、捕捉衛星数が所定数以下のデータを排除することを特徴とする請求項１又は２に記載の測位プログラム。
【請求項４】
前記演算機能は、中央の値として、所定計測時間内に得られた緯度及び／又は経度の最大値および最小値の中間値、又は、上位及び下位の複数値の中間値又は平均値を求めることを特徴とする請求項１に記載の測位プログラム。
【請求項５】
前記受信機能により測位アンテナから受信されるデータは、ＧＰＳ単独測位によるＮＭＥＡフォーマット（National Marine Electronics
Associationフォーマット）のデータであることを特徴とする請求項１に記載の測位プログラム。
【請求項６】
前記受信機能により測位アンテナから受信されるデータは、ディファレンシャルビーコンを併用するｄＧＰＳ測位によるデータであることを特徴とする請求項１に記載の測位プログラム。
【請求項７】
コンピュータが、測位アンテナから緯度及び経度データ、水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する受信機能と、
コンピュータが、前記受信機能により受信された水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除するデータ排除機能と、
コンピュータが、前記データ排除機能により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める演算機能であって、緯度及び／又は経度の測位値に複数回の極大値及び極小値が存在したことを確認した後に、計測を終了して、緯度及び経度データの中央値を求める前記演算機能と、
コンピュータが、前記演算機能により求められた中央の値を測定された緯度及び経度情報として記憶部に記憶、表示部に表示又は外部装置に出力する出力機能と
を含む測位方法。
【請求項８】
コンピュータが、測位アンテナから緯度及び経度データ、水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する受信部と、
コンピュータが、前記受信部により受信された水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除するデータ排除部と、
コンピュータが、前記データ排除部により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める演算部であって、緯度及び／又は経度の測位値に複数回の極大値及び極小値が存在したことを確認した後に、計測を終了して、緯度及び経度データの中央値を求める前記演算部と、
コンピュータが、前記演算部により求められた中央の値を測定された緯度及び経度情報として記憶部に記憶、表示部に表示又は外部装置に出力する出力部と
を備えた測位装置。
【請求項９】
さらに、前記受信部へ測位に関するデータを供給する測位アンテナと、前記出力部が出力した緯度及び経度情報を記憶するデータ記憶部を備えた請求項８に記載の測位装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測位プログラム、測位方法、測位装置に係り、特に、全地球測位システム（ＧＰＳ，global positioning system）を用いた測位プログラム、測位方法、測位装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＧＰＳには、受信機とアンテナが分離された測量用のいわゆる高級品と、これらが一体化され小型で携行可能ないわゆる普及品とがある。
また、位置補正用ディファレンシャルビーコンを用いたディファレンシャルＧＰＳ（ｄＧＰＳ、diferential GPS）が知られている。ｄＧＰＳは、位置が予め正確に把握されている地点で「ある時点」でＧＰＳ衛星から得られる測位位置がどれだけずれているかをディファレンシャルビーコンによりディファレンシャルデータ（補正値）として「放送」するシステムである。つまり、利用者はこのデータをＧＰＳ衛星の信号と同時に受信し、測位値を受信機で加算又は減算等を行なうことで、一層正確な位置情報が得られる。日本では、海上保安庁による「中波ビーコン」が沿岸域でなく陸域のほとんどで１９９９年４月より受信可能となった。また、ＦＭ地方局も同様なサービスを既に全国的に行っている。より詳しい情報は、インターネットのhttp://www.kaiho.mlit.go.jp/syoukai/soshiki/toudai/dgps/  などを参照。なお、この規格は世界は世界共通となっており、日本では海域を含めて領土内のほぼどこでもディファレンシャルビーコンを併用したＧＰＳ測位が可能となっているが、諸外国、特に発展途上国では利用できない場合がほとんどである。このディファレンシャルビーコンを用いてＧＰＳ測位を行う場合をｄＧＰＳ測位、用いないで測位を行う場合をＧＰＳ単独測位と呼ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
簡易で携帯可能なＧＰＳ受信装置・データ捕捉装置（いわゆる普及品）を観測現場に携行し、静止した状態である地物の測位を行う場合、現状の装置ではＧＰＳ衛星の配置や回折波（マルチパス）の影響で瞬間的に生じる誤差を含んだデータをそのまま記録する可能性がある。回折波（マルチパス）とは、ＧＰＳ衛星から送信される電波が障害物によって回折し、複数の電波の到達時間が変動することであり、これにより測位誤差が生じる。
また、ＧＰＳ測位は携帯可能な簡易な受信アンテナであっても位置補正用ディファレンシャルビーコンを併用することで誤差を１ｍ以下とすることができるとされている。しかし、現実には瞬間的に１０ｍあるいはそれ以上の誤差が生じる場合がある。
【０００４】
本発明は以上の点に鑑み、ＧＰＳ受信装置を所定時間（例えば、１０〜１５分間程度）静止状態に置き、瞬間的に生じる大きな測位誤差をカットし、安定的にある一定範囲の誤差に収まる測位データを得られるようにすることを目的とする。
また、本発明は、ＧＰＳ受信機あるいはディファレンシャルビーコンを併用したＧＰＳ受信機とデータ記録装置（通常は携帯用パソコン）の間に前処理プログラムを前処理機能又は装置を設け、測位データの変動を視覚化するとともに、大きな誤差を含むと考えられるデータを排除するなどの前処理を行った上でデータ記録装置へ転送するようにした測位プログラム、測位方法、測位装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の解決手段によると、
コンピュータが、測位アンテナから緯度及び経度データ、水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する受信機能と、
コンピュータが、前記受信機能により受信されたＨＤＯＰＳ値及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除するデータ排除機能と、コンピュータが、前記データ排除機能により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める演算機能と、
コンピュータが、前記演算機能により求められた中央の値を測定された緯度及び経度情報として記憶部に記憶、表示部に表示又は外部装置に出力する出力機能と
をコンピュータに実現させるための測位プログラム、及び測位方法が提供される。
【０００６】
本発明の第２の解決手段によると、
コンピュータが、測位アンテナから緯度及び経度データ、水平精度低下率及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する受信部と、
コンピュータが、前記受信部により受信されたＨＤＯＰＳ値及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除するデータ排除部と、
コンピュータが、前記データ排除部により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める演算部と、
コンピュータが、前記演算部により求められた中央の値を測定された緯度及び経度情報として記憶部に記憶、表示部に表示又は外部装置に出力する出力部と
を備えた測位装置が提供される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
１．概要
図１に、ＧＰＳ受信装置の構成図を示す。ＧＰＳ受信装置は、ＧＰＳアンテナ１、前処理部２、データ記録部３を備える。前処理部２には、図に示した通り、受信部２１、データ排除部２２、測位データの表示部２３、演算部２４、出力部２５を備える。
ＧＰＳアンテナ１がＧＰＳ衛星を捉えることで所定時間（例えば１秒）ごとに測位データが得られるが、アンテナを固定して測位を行った場合、時系列に得られるデータは通常の計測とは異なり、数時間に及ぶ計測を行わねば真値を中心とした正規分布を成すことはめずらしい。しかし、データの変動に着目すると、真値を中心とした変動を一定しない周期で繰り返す。この周期は、ディファレンシャルビーコンを併用する場合（ｄＧＰＳ測位）の場合は、数分〜１０分程度、ディファレンシャルビーコンを併用しない場合（ＧＰＳ単独測位）は、３０分から数時間である場合が多い。
【０００８】
そこで、まず、受信部２１は、ＧＰＳアンテナ１からＧＰＳ単独測位によるデータを受信するか、又は、ディファレンシャルデータを受信可能なＧＰＳアンテナ１からｄＧＰＳ測位によるデータを受信する。次に、データ排除部２２は、ＧＰＳアンテナ１から測位値とともに送られてくる捕捉衛星数およびＨＤＯＰＳ値から大きな誤差が生じていると考えられる測位値を排除する。ＨＤＯＰＳ値（Horizontal Dilution of Precisions 、水平精度低下率）とは、ＧＰＳ測位結果の誤差評価値である。この値が所定値（例えば、５）以上になった場合、測位結果には大きな誤差が含まれると考えられる。ＮＭＥＡフォーマットデータ（National Marine Electronics Associationフォーマット）では、例えば１秒ごとの値を知ることができる。
次に、ＧＰＳアンテナ１から送られるデータ又はデータ排除部２２からのデータをデータ表示部２３にグラフで表示する。演算部２４は、データの「山」と「谷」が何度か生じることを確認した段階で最大値と最小値から「中央の値」をその場所の測位値として得て、出力部２３は、それをデータ記録部３へ記録する。なお、データ記録部３の代わりにインターフェースを設けて外部へ出力するようにしてもよい。
【０００９】
２．前処理プログラムの詳細
このような前処理部２は、ハードウェアで実現する他にも、各部の処理機能をコンピュータに実現させるための前処理プログラム又はそのようなプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体として実施することができる。
図２に、前処理プログラムについてのフローチャートを示す。以下に各機能を詳細に説明する。
【００１０】
受信機能（ステップＳ１１）
受信機能（Ｓ１１）は、コンピュータが、ＧＰＳアンテナ１から緯度及び経度データ、ＨＤＯＰＳ値及び／又は捕捉衛星数を含むデータを受信する。受信機能（Ｓ１１）は、ＧＰＳアンテナ１から、例えばＮＭＥＡフォーマットのデータを受信する。
図３に、ＮＭＥＡフォーマットの説明図を示す。
ＮＭＥＡフォーマットとは、ＧＰＳ捕捉データの最も標準的なフォーマットということであって、ＧＰＳアンテナからシリアルポートを通じてこのフォーマットのアスキー形式のデータが送り出される。このデータはＧＰＳ時間、緯度経度、高度、その地点におけるジオイド値、捕捉衛星数等の値を含む。
【００１１】
データ排除機能（ステップＳ１２）
データ排除機能（Ｓ１２）は、コンピュータの受信機能（Ｓ１１）により受信されたＨＤＯＰＳ値及び／又は捕捉衛星数が、所定範囲外である緯度及び経度データを排除する。ここでは、データ排除機能（Ｓ１２）は、ＧＰＳアンテナ１から送出されるデータ（通常はＮＭＥＡフォーマット）に含まれるＨＤＯＰＳ値および捕捉衛星数を監視し、ＨＤＯＰＳ値が所定値（例えば、５）以上、捕捉衛星数が所定値（例えば、３）以下のデータを排除する。なお、ＨＤＯＰＳ値が所定値以上、又は、捕捉衛星数が所定値以下のいずれかの条件でデータを排除してもよい。
【００１２】
表示機能（ステップＳ１３）
表示機能（Ｓ１３）は、受信機能（Ｓ１１）によりＧＰＳアンテナ１から受信された緯度及び経度データ及び又はデータ排除機能（Ｓ１２）により残された緯度及び経度データを時系列でデータ表示部２３に可視表示する。
【００１３】
図４に、緯度経度の表示例の説明図を示す。
表示機能（データ表示部２３）では、ＧＰＳアンテナ１から送られる緯度・経度の測位値を時系列（１秒毎）でグラフ化することでその変化の様子を可視化する。また、出力機能では、演算機能により求められた中間値又は平均値をデータ表示部２３に表示する。この例では、緯度・経度について、現在ＧＰＳ値、評価値、中間値（平均値）等が表示されている。
【００１４】
演算機能（ステップＳ１４）
演算機能（Ｓ１４）は、コンピュータがデータ排除機能（Ｓ１２）により残された緯度及び経度データに基づき、所定の計測時間内に得られた緯度及び経度データの中央の値をそれぞれ求める。演算機能（Ｓ１４）は、中央の値として、所定計測時間内に得られた緯度及び／又は経度の最大値および最小値の中間値、又は、上位及び下位の複数値の中間値又は平均値を求める。また、演算機能（Ｓ１４）は、自動的に又は入力手段からのマニュアル操作により、緯度及び／又は経度の測位値に複数回の極大値及び極小値が存在したことを確認した後に、計測を終了して、緯度及び経度データの中央値又は平均値を求めるようにすることができる。
【００１５】
図５に、演算機能による中間の値を求めるためのフローチャートの一例を示す。
以下に示すアルゴリズムにより計測時間内に得られた緯度経度の最大値および最小値からそれぞれ中間の値（中間値）を求めることができる。すなわち、まず最大値（max_data）及び最小値（min_data）を初期値で初期化する（Ｓ４１）。入力データＧＰＳ_data_xで最大値を比較し（Ｓ４２）、最大値を更新していく（Ｓ４３）。入力データＧＰＳ_data_xを最小値を比較し、（Ｓ４４）、最小値を更新していく（Ｓ４５）。既に入力されたデータの最大値と最小値の中間の値estimated_xを求める（Ｓ４６）。
【００１６】
出力機能（ステップＳ１５）
ディファレンシャルビーコンを併用する場合（ｄＧＰＳ測位）、ＧＰＳアンテナ１から送られる測位値の変動は、通常１０分程度で真値を複数回横断する。従って、演算部２４の演算機能（Ｓ１４）では、表示機能（Ｓ１３）により表示部２３に表示される変動を注視し、グラフに数回の「山」と「谷」ができることを確認した上で、計測を終了させる。出力機能（Ｓ１５）は出力部２５により得られた「中央の値」をその位置の測位値としてデータ記録部３に記録、表示部２３に表示又は外部装置に出力する。
【００１７】
一方、ディファレンシャルビーコンを併用しないＧＰＳ単独測位の場合、ＧＰＳアンテナ１から送られる測位値の変動の周期は通常１０分から３０分程度であり、場合によっては数時間となる。そこで、グラフに表示された測位値が一方的な下降傾向や上昇傾向を持つ間は測位を継続させ、ｄＧＰＳ測位同様、演算部２４の演算機能（Ｓ１４）は、表示機能（Ｓ１３）により表示部２３に表示される測位値の「山」と「谷」が複数回生じたことを確認し、計測を終了させる。出力機能（Ｓ１５）は、出力部２５により、得られた「中央の値」をその位置の測位値としてデータ記録部３に記録、表示部２３に表示又は外部装置へ出力する。
【００１８】
３．活用分野
特に環境アセスメントの現地調査にあっては、希少動植物の営巣地や生息域を正確に記録することが必要とされる。これまでの調査では、データの最終的な取りまとめが「５ｋｍメッシュ」となるような場合がほとんどであったため、位置捕捉精度をそれほど要求されることはなかった。しかし、開発行為等で失われる自然要素を最小化させる上で、高精度な位置把握は欠かせない。
最近のＧＰＳ受信装置の低価格化により環境アセスメント分野においてもＧＰＳによる測位が広く行われるようになったが、現状の機器類は測位データの「瞬間値」を記録しているもので、データを記録した瞬間にたまたま大きな誤差が含まれている場合があるため、全測位データの信頼性に疑いを持たざるを得なかった。本発明の技術を用いることで、ある程度静止した時間で測位を行うことで、瞬間的に生じる大きな誤差を確実に除去し、安定的な測位精度を得ることが可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によると、以上のように、ＧＰＳ受信装置を所定時間（例えば、１０〜１５分間程度）静止状態に置き、瞬間的に生じる大きな測位誤差をカットし、安定的にある一定範囲の誤差に収まる測位データを得られる測位プログラム、測位方法、測位装置が提供される。
また、本発明によると、ＧＰＳ受信機あるいはディファレンシャルビーコンを併用したＧＰＳ受信機とデータ記録装置（通常は携帯用パソコン）の間に前処理プログラムを前処理機能又は装置を設け、測位データの変動を視覚化するとともに、大きな誤差を含むと考えられるデータを排除するなどの前処理を行った上でデータ記録装置へ転送することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＧＰＳ受信装置の構成図。
【図２】前処理プログラムについてのフローチャート。
【図３】ＮＭＥＡフォーマットの説明図。
【図４】緯度経度の表示例を示す説明図。
【図５】演算機能による中間の値を求めるためのフローチャートの一例。
【符号の説明】
１・・・ＧＰＳアンテナ
２・・・前処理プログラム
３・・・データ記録部
２１・・・受信部
２２・・・データ排除部
２３・・・測位データの表示部
２４・・・演算部
２５・・・出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003727571.tif 000005
【図５】
0003727571.tif 000006