(57)【要約】  マルチパス等による測位結果の精度低下を抑制した構成のＧＮＳＳ解析装置を提供する。ＧＮＳＳ解析装置２６は、ＧＮＳＳ受信部４４及び無線受信部４５と、基線解析部４３と、パターン作成部４１と、データ補正部４２と、を備える。ＧＮＳＳ受信部４４及び無線受信部４５は、ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた基準局観測データ及び計測局観測データを取得する。基線解析部４３は、これらの観測データに基づいて、測位結果としての計測局の基線ベクトルを求める。パターン作成部４１は、設定された期間（約１日）に同期する成分が強調されるように、これらの観測データのデータ変化パターンを作成する。データ補正部４２は、データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去する。
2012176723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得するデータ取得部と、
前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める位置情報算出部と、
前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成するパターン作成部と、
前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去するデータ補正部と、
を備えることを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記パターン作成部は、設定された期間に同期する成分が強調されるように前記対象データのデータ変化パターンを作成することを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記パターン作成部に設定された期間は、ＧＮＳＳ衛星が同一の衛星配置となる周期であることを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記パターン作成部に設定された期間は、２４時間又はその近傍の時間であることを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記ノイズ除去処理を行う対象が前記観測データであることを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項６】
請求項１から５までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記ノイズ除去処理を行う対象が前記測位結果であることを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項７】
請求項１から６までの何れか一項に記載のＧＮＳＳ解析装置であって、
前記データ取得部は、
基準局に設置されたＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、前記観測データとしての基準局観測データを取得する基準局観測データ取得部と、
計測局に設置されたＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、前記観測データとしての計測局観測データを取得する計測局観測データ取得部と、
で構成されており、
前記位置情報算出部は、前記基準局観測データ及び前記計測局観測データに基づいて、前記計測局の位置情報を算出することを特徴とするＧＮＳＳ解析装置。
【請求項８】
ＧＮＳＳ解析装置と、
基準局に設置され、ＧＮＳＳアンテナを備える第１ＧＮＳＳ計測装置と、
計測局に設置され、ＧＮＳＳアンテナを備える第２ＧＮＳＳ計測装置と、
を備えたＧＮＳＳ解析システムであって、
前記ＧＮＳＳ解析装置は、
前記第１ＧＮＳＳ計測装置のＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、基準局観測データを取得する基準局観測データ取得部と、
前記第２ＧＮＳＳ計測装置のＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、計測局観測データを取得する計測局観測データ取得部と、
前記基準局観測データ及び前記計測局観測データに基づいて、測位結果としての前記計測局の位置情報を算出する位置情報算出部と、
前記基準局観測データ及び前記計測局観測データ、又は前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間に同期する成分が強調されるように前記対象データのデータ変化パターンを作成するパターン作成部と、
前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データのノイズを除去するデータ補正部と、
を備えることを特徴とするＧＮＳＳ解析システム。
【請求項９】
ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得するデータ取得ステップと、
前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める位置情報算出ステップと、
前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成するパターン作成ステップと、
前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去するデータ補正ステップと、
を含むことを特徴とするＧＮＳＳ解析プログラム。
【請求項１０】
ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得するデータ取得工程と、
前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める位置情報算出工程と、
前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成するパターン作成工程と、
前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去するデータ補正工程と、
を含むことを特徴とするＧＮＳＳ解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、ＧＮＳＳ解析装置に関する。詳細には、上空の視界不良及びマルチパス等によるノイズを除去して測位結果を取得するための構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
地滑り等の災害が発生しそうな危険地帯においては、地盤や構造物のわずかな変位を監視するために地盤監視システムが設置される。近年、このような地盤監視システムに、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ、全地球航法衛星システム）を用いた変位監視が採用されている。【０００３】
ＧＮＳＳを用いた変位監視システムは、地滑りが発生しそうな場所に設置される計測局と、地滑りの影響を受けない固定点に設置される基準局と、で構成される。計測局及び基準局では、それぞれのＧＮＳＳアンテナでＧＮＳＳ衛星からの電波を受信して、観測データをパーソナルコンピュータ等へ送信する。パーソナルコンピュータは、計測局から送信されてきた観測データと、基準局から送信されてきた観測データと、に基づいて、基準局に対する当該計測局の相対位置（基線ベクトル）を求めるように構成されている。これにより、計測局の基線ベクトルの変化を監視して、地盤の変位を検出することができる。【０００４】
また、計測局は地滑りの計測地点に設置する必要があるため、設置場所を自由に選択できないことが多い。従って、計測局は、樹木及び山等によって上空の視界が妨げられた場所へ設置されることがある。この場合、計測局は、ＧＮＳＳ衛星からの信号を一部受信できなくなる。また、計測局の付近に障害物が多い場合、ＧＮＳＳアンテナが複数の経路から同じ信号を受信してしまう現象（マルチパス）が生じることがある。このように、上空の視界不良及びマルチパスが発生した場合、計測局の観測データにノイズが含まれてしまい基線ベクトルを正確に求められなくなるので、地盤の変位の検出精度が低下してしまう。【０００５】
特許文献１は、このマルチパスの影響を抑制する構成のＧＰＳ受信機（衛星信号受信装置）を開示する。このＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星が送信する衛星位置情報（各ＧＰＳ衛星の航路に関する情報）と、ＧＰＳ衛星から受信した信号の信号レベルと、に基づいてマルチパスの影響を検出する。そして、特許文献１のＧＰＳ受信機は、マルチパスの影響が大きいとされた方位角及び仰角からの信号を規制する（利用しない）構成になっている。【０００６】
また、特許文献２には、ＧＰＳ衛星が送信する衛星位置情報と、ＧＰＳ衛星から受信した信号の信号レベルと、に基づいて上空の視界が良好か否かを判定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１７６０４号公報
【特許文献２】特開２０００−７５０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１のＧＰＳ受信機では、所定の方位角及び仰角からの信号を利用しない構成であるため、利用可能な信号が少なくなってしまう。また、マルチパスの影響が小さいとされた方位角及び仰角からの信号は利用する構成であるので、測定精度の向上にも限界がある。そのため、従来のＧＰＳ受信機には、改善の余地が残されていた。【０００９】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、マルチパス等による測位結果の精度低下を抑制した構成のＧＮＳＳ解析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１１】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ解析装置が提供される。即ち、このＧＮＳＳ解析装置は、データ取得部と、位置情報算出部と、パターン作成部と、データ補正部と、を備える。前記データ取得部は、ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得する。前記位置情報算出部は、前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める。前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとしたときに、前記パターン作成部は、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成する。前記データ補正部は、前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去する。
【００１２】
これにより、設定された期間（例えば１日）を周期として発生するノイズを、観測データ又は測位結果から除去することができる。従って、高精度な測位結果を取得することができる。
【００１３】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、前記パターン作成部は、設定された期間に同期する成分が強調されるように前記対象データのデータ変化パターンを作成することが好ましい。
【００１４】
これにより、例えば設定された期間（例えば１日）に同期して発生するノイズを的確に抽出できるので、当該ノイズを観測データ又は測位結果から除去することで、より高精度な測位結果を取得することができる。
【００１５】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、前記パターン作成部に設定された期間は、ＧＮＳＳ衛星が同一の衛星配置となる周期であることが好ましい。
【００１６】
これにより、ＧＮＳＳ衛星の配置に応じて発生するノイズ（例えば、マルチパス及び上空の視界不良によるノイズ）を、観測データ又は測位結果から的確に除去できる。
【００１７】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、前記パターン作成部に設定された期間は、２４時間又はその近傍の時間であることが好ましい。
【００１８】
これにより、ＧＰＳ衛星は約２４時間毎に同一の衛星配置となるので、ＧＰＳ衛星の配置に応じて発生するノイズを、観測データ又は測位結果から的確に除去できる。更に、例えば１日及び半日毎に現れるノイズ（例えば潮汐等によって発生するノイズ）も除去できる。
【００１９】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、前記ノイズ除去処理を行う対象が前記観測データであることが好ましい。
【００２０】
これにより、ノイズが除去された観測データに基づいて測位結果が算出されるので、測位結果の算出後にノイズを除去する構成と比較して、測位結果の精度が良くなる場合がある。
【００２１】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、前記ノイズ除去処理を行う対象が前記測位結果であることが好ましい。
【００２２】
これにより、例えば自身及び他の計測装置から観測データを取得する場合（相対測位を行う場合）は、それぞれの観測データに個別にノイズ除去処理を行う必要がないので、処理を簡単にすることができる。
【００２３】
前記のＧＮＳＳ解析装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記データ取得部は、基準局観測データ取得部と、計測局観測データ取得部と、で構成される。前記基準局観測データ取得部は、基準局に設置されたＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、前記観測データとしての基準局観測データを取得する。前記計測局観測データ取得部は、計測局に設置されたＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、前記観測データとしての計測局観測データを取得する。また、前記位置情報算出部は、前記基準局観測データ及び前記計測局観測データに基づいて、前記計測局の位置情報を算出する。
【００２４】
これにより、単独測位では除去し切れない電波遅延誤差（電離層等を信号が通過するときの遅延量に基づく誤差）を除去できるので、高精度な測位結果を取得することができる。
【００２５】
本発明の第２の観点によれば、以下の構成のＧＮＳＳ解析システムが提供される。即ち、このＧＮＳＳ解析システムは、ＧＮＳＳ解析装置と、第１ＧＮＳＳ計測装置と、第２ＧＮＳＳ計測装置と、を備える。前記第１ＧＮＳＳ計測装置は、基準局に設置され、ＧＮＳＳアンテナを備える。前記第２ＧＮＳＳ計測装置は、計測局に設置され、ＧＮＳＳアンテナを備える。前記ＧＮＳＳ解析装置は、基準局観測データ取得部と、計測局観測データ取得部と、位置情報算出部と、パターン作成部と、データ補正部と、を備える。前記基準局観測データ取得部は、前記第１ＧＮＳＳ計測装置のＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、基準局観測データを取得する。前記計測局観測データ取得部は、前記第２ＧＮＳＳ計測装置のＧＮＳＳアンテナが取得した電波を受信して、計測局観測データを取得する。前記位置情報算出部は、前記基準局観測データ及び前記計測局観測データに基づいて、測位結果としての前記計測局の位置情報を算出する。前記基準局観測データ及び前記計測局観測データ、又は前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとしたときに、前記パターン作成部は、設定された期間に同期する成分が強調されるように前記対象データのデータ変化パターンを作成する。前記データ補正部は、前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データのノイズを除去する。
【００２６】
これにより、設定された期間（例えば１日）を周期としたパターンのノイズを、観測データ又は測位結果から除去することができる。また、相対測位を行うことで、単独測位では除去し切れない電波遅延誤差等を除去できる。以上から、高精度な測位結果を取得可能なＧＮＳＳ解析システムが実現できる。
【００２７】
本発明の第３の観点によれば、以下のＧＮＳＳ解析プログラムが提供される。即ち、このＧＮＳＳ解析プログラムは、データ取得ステップと、位置情報算出ステップと、パターン作成ステップと、データ補正ステップと、を含む。前記データ取得ステップは、ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得する。前記位置情報算出ステップは、前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める。前記パターン作成ステップは、前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成する。前記データ補正ステップは、前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去する。
【００２８】
これにより、設定された期間（例えば１日）を周期として発生するノイズを、観測データ又は測位結果から除去するプログラムをコンピュータ等に実行させることができる。従って、高精度な測位結果を取得することができる。
【００２９】
本発明の第４の観点によれば、以下のＧＮＳＳ解析方法が提供される。即ち、このＧＮＳＳ解析方法は、データ取得工程と、位置情報算出工程と、パターン作成工程と、データ補正工程と、を含む。前記データ取得工程は、ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた観測データを取得する。前記位置情報算出工程は、前記観測データに基づいて、測位結果としての定点の位置情報を求める。前記パターン作成工程は、前記観測データ及び前記測位結果のうちノイズ除去処理を行う対象を対象データとし、設定された期間の前記対象データのデータ変化パターンを作成する。前記データ補正工程は、前記データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、前記対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去する。
【００３０】
これにより、設定された期間（例えば１日）を周期として発生するノイズを、観測データ又は測位結果から除去することができる。従って、高精度な測位結果を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＧＮＳＳ解析システムの概略的な構成を示す図。
【図２】ＧＮＳＳ解析システムの機能的な構成を示すブロック図。
【図３】第１実験におけるスカイプロットを示す図。
【図４】従来の方法による解析結果を示すグラフ。
【図５】本実施形態の方法による解析結果を示すグラフ。
【図６】第２実験におけるスカイプロットを示す図。
【図７】基準局に対する計測局の相対変位を示すグラフ。
【図８】従来の方法による解析結果を示すグラフ。
【図９】本実施形態の方法による解析結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るＧＮＳＳ解析システム１の概略的な構成が示されている。このＧＮＳＳ解析システム１は、基準局に配置される第１ＧＮＳＳ計測装置２と、計測局に配置される第２ＧＮＳＳ計測装置３と、を備える。また、第１ＧＮＳＳ計測装置２は、ＧＮＳＳ解析装置２６を内蔵している。
【００３３】
第１ＧＮＳＳ計測装置２は、ＧＮＳＳアンテナ２０でＧＮＳＳ衛星からの電波を受信し、ＧＮＳＳ解析装置２６へ送信するように構成されている。第２ＧＮＳＳ計測装置３は、ＧＮＳＳアンテナ３０でＧＮＳＳ衛星からの電波を受信し、観測データを第１ＧＮＳＳ計測装置２のＧＮＳＳ解析装置２６に対して送信するように構成されている。ＧＮＳＳ解析装置２６は、ＧＮＳＳアンテナ２０及びＧＮＳＳアンテナ３０が取得した観測データに基づいて、基準局に対する計測局の相対位置（基線ベクトル）を求めるように構成されている。
【００３４】
なお、図１等には計測局を１つしか図示していないが、計測局は複数存在していても良い。その場合、ＧＮＳＳ解析装置２６は、複数の計測局のそれぞれについて基線ベクトルを求める。
【００３５】
このＧＮＳＳ解析システム１で、例えば地滑りの危険がある現場の地盤変位を監視する場合、地滑りが発生しそうな場所（計測局）に第２ＧＮＳＳ計測装置３を設置する。また、第１ＧＮＳＳ計測装置２は、地滑りの影響を受けない固定点（基準局）に設置する。そして、計測局の基線ベクトルの変化を監視することにより、地盤の変位を検出することができる。
【００３６】
図１に示すように、第１ＧＮＳＳ計測装置２は、ＧＮＳＳアンテナ２０と、太陽電池２１と、筐体２２と、がポール２３に対して一体的に取り付けられた構成となっており、簡単に持ち運ぶことができるようになっている。第２ＧＮＳＳ計測装置３も同様に、ＧＮＳＳアンテナ３０と、太陽電池３１と、筐体３２と、がポール３３に対して一体的に取り付けられた構成となっており、簡単に持ち運ぶことができるようになっている。このように、第１ＧＮＳＳ計測装置２及び第２ＧＮＳＳ計測装置３は、ポールと一体的でコンパクトに構成されており、当該ポールを地面に立設するだけで簡単に現場に設置することができる。
【００３７】
続いて、第２ＧＮＳＳ計測装置３の詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、ＧＮＳＳ解析システム１の機能的な構成を示すブロック図である。
【００３８】
第２ＧＮＳＳ計測装置３が備えるＧＮＳＳアンテナ３０は、ＧＮＳＳ衛星から送信されるＧＮＳＳ電波を受信するように構成されている。なお、本実施形態では、ＧＮＳＳとしてＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、全地球測位システム）を用いている。
【００３９】
また、第２ＧＮＳＳ計測装置３が備える前記筐体３２の内部には、ＧＮＳＳ受信部３４と、無線送信部３５と、が収容されている。
【００４０】
ＧＮＳＳ受信部３４は、ＧＮＳＳアンテナ３０が受信したＧＮＳＳ電波に基づいて、観測データを取得するように構成されている。なお、本実施形態のＧＮＳＳ解析システム１においては、計測局の基線ベクトルを求める手法として、干渉測位法（具体的には、スタティック解析及びリアルタイムキネマティック解析等）を採用している。この干渉測位法は公知であるので詳細な説明は省略するが、第１ＧＮＳＳ計測装置２及び第２ＧＮＳＳ計測装置３で受信されたＧＮＳＳ電波の搬送波の位相差に基づいて基線ベクトルを求める手法である。従って、上記観測データには、ＧＮＳＳアンテナ３０で受信されたＧＮＳＳ電波の搬送波の位相に関する情報が含まれる。
【００４１】
無線送信部３５は、ＧＮＳＳ受信部３４が取得した観測データを、第１ＧＮＳＳ計測装置２のＧＮＳＳ解析装置２６に対して無線送信するように構成されている。このように、観測データの通信を無線で行うことにより、データ通信線の配索等が不要となるので、第１ＧＮＳＳ計測装置２及び第２ＧＮＳＳ計測装置３を簡単に設置することができる。
【００４２】
第２ＧＮＳＳ計測装置３が備える太陽電池３１は、ＧＮＳＳアンテナ３０、ＧＮＳＳ受信部３４及び無線送信部３５等に電力を供給するように構成されている。このように、第２ＧＮＳＳ計測装置３の電源を太陽電池３１とすることにより、電源コード等によって外部から電力を供給する必要がないため、当該電源コード等を配線する必要が無く、第２ＧＮＳＳ計測装置３を簡単に設置することができる。
【００４３】
次に、第１ＧＮＳＳ計測装置２の詳細な構成について、同じく図２を参照して説明する。
【００４４】
第１ＧＮＳＳ計測装置２が備えるＧＮＳＳアンテナ２０は、第２ＧＮＳＳ計測装置３が備えるＧＮＳＳアンテナ３０と同様に、ＧＮＳＳ衛星から送信されるＧＮＳＳ電波を受信するように構成されている。また、第１ＧＮＳＳ計測装置２が備える前記筐体２２の内部には、ＧＮＳＳ解析装置２６が収容されている。ＧＮＳＳ解析装置２６は、パターン作成部４１と、データ補正部４２と、基線解析部（位置情報算出部）４３と、ＧＮＳＳ受信部（データ取得部、基準局観測データ取得部）４４と、無線受信部（データ取得部、計測局観測データ取得部）４５と、を備える。
【００４５】
ＧＮＳＳ受信部４４は、ＧＮＳＳアンテナ２０が受信したＧＮＳＳ電波に基づいて、観測データを取得するように構成されている。上記観測データには、ＧＮＳＳアンテナ２０で受信されたＧＮＳＳ電波の搬送波の位相に関する情報が含まれる。
【００４６】
無線受信部４５は、第２ＧＮＳＳ計測装置３の無線送信部３５が無線送信した観測データを受信（取得）するように構成されている。なお、以下の説明においては、ＧＮＳＳ受信部４４が取得した観測データを基準局観測データと称し、ＧＮＳＳ受信部３４が取得した観測データを計測局観測データと称することがある。基準局観測データ及び計測局観測データは、本実施形態では３０秒間隔で取得される。
【００４７】
また、ＧＮＳＳ解析装置２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウェアと、前記ＲＯＭに記憶されたＧＮＳＳ解析プログラム等のソフトウェアと、を備えており、前記ハードウェアとソフトウェアによって、パターン作成部４１、データ補正部４２及び基線解析部４３が構成される。なお、これらの構成は、マルチパス及び視界不良に基づくノイズを除去するデータ補正ステップ等を実行するように構成されている。
【００４８】
第１ＧＮＳＳ計測装置２が備える太陽電池２１は、ＧＮＳＳアンテナ２０及びＧＮＳＳ解析装置２６等に電力を供給するように構成されている。このように、第１ＧＮＳＳ計測装置２の電源を太陽電池２１とすることにより、電源コード等によって外部から電力を供給する必要がないため、当該電源コード等を配線する必要が無く、第１ＧＮＳＳ計測装置２を簡単に設置することができる。
【００４９】
次に、パターン作成部４１、データ補正部４２及び基線解析部４３が行う処理について具体的に説明する。
【００５０】
パターン作成部４１は、数日分（本実施形態では５日分）の基準局観測データ及び計測局観測データに基づいて、データ変化パターンを作成する。データ変化パターンとは、観測データの位相データが示す挙動（波形）を示すものである。本実施形態では、このデータ変化パターンは、ユーザによって設定された期間に同期する成分が強調されたものである。つまり、ランダムに発生するノイズは、所定の期間と同期しないため、データ変化パターンにあまりはっきりとは現れない（抑圧される）。一方、ユーザによって設定された期間に同期して現れるノイズは、（他のノイズと比較して相対的に）強調されるので、データ変化パターンに明確に現れる。なお、パターン作成部４１によるデータ変化パターンの作成方法は様々な方法を用いることができる。また、作成されるデータ変化パターンも、本実施形態の構成に限られず、例えば、設定された期間に同期する成分が強調されない構成であっても良い。
【００５１】
本実施形態では、第１ＧＮＳＳ計測装置２及び第２ＧＮＳＳ計測装置３は殆ど動かない構成であるので、マルチパス及び視界不良の発生の有無はＧＰＳ衛星の衛星配置に依存する。従って、ユーザは、パターン作成部４１に設定する期間をＧＰＳ衛星が同一の衛星配置となる周期（衛星配置周期）である約１日（詳細には２３時間５６分４秒）とすることにより、マルチパス及び視界不良の影響で発生するノイズを強調する（目立たせる）ことができる。また、例えば潮汐は約１２時間毎に発生するため、潮汐の影響によってノイズが発生する場合、当該ノイズも強調することができる。このデータ変化パターンを作成する処理は、基準局観測データ及び計測局観測データのそれぞれに対して行われる。
【００５２】
データ補正部４２は、パターン作成部４１が作成したデータ変化パターンを用いて、各観測データから、マルチパス及び視界不良の影響で発生するノイズを除去する。具体的には、データ補正部４２は、データ変化パターンに対してフーリエ変換を行うことにより、直流成分（定数項）と周波数成分との和で当該データ変化パターンが表されるように変換する。そして、データ補正部４２は、データ変化パターンから、直流成分を取り除く（減算する）ことで、周波数成分を取得する。この周波数成分は、主として、観測データに衛星配置周期毎に現れるノイズのパターン（ノイズ変化パターン）を示している。
【００５３】
従って、データ補正部４２は、ＧＮＳＳ受信部３４及びＧＮＳＳ受信部４４が取得した観測データからこのノイズ変化パターンを減算することにより、衛星配置周期毎に現れるノイズ（マルチパス及び視界不良に基づくノイズ）を取り除くことができる。なお、このノイズ除去処理は、基準局観測データ及び計測局観測データに対して行われる。
【００５４】
基線解析部４３は、ノイズ除去処理後の基準局観測データ及び計測局観測データに対して、スタティック解析及びキネマティック解析等による基線解析を行って基線ベクトルを求める。これにより、第１ＧＮＳＳ計測装置２において各第２ＧＮＳＳ計測装置３の基線ベクトルの変化を監視して、地盤の変位を検出することができる。
【００５５】
本実施形態のＧＮＳＳ解析装置２６は、このようにして、基準局観測データ及び計測局観測データのそれぞれからマルチパス及び視界不良に基づくノイズを除去して、当該ノイズを除去した両観測データに基づいて、基線ベクトルを求める構成である。
【００５６】
なお、この構成に代えて、初めに基線解析部４３によって基線ベクトルを求め、求められた基線ベクトルに対して、パターン作成部４１及びデータ補正部４２によるノイズ除去処理を行っても良い。この場合は、基準局観測データ及び計測局観測データの両方にノイズ除去処理を行わなくて良い（基線ベクトルにのみノイズ除去処理を行うだけで良い）ので、処理量を低減させることができる。
【００５７】
また、ＧＮＳＳ解析装置２６は、現在の基線ベクトルを求めるために、例えば過去の５日分の観測データから得られたノイズ変化パターンを用いてノイズ除去処理を行う。これに対して、例えば過去の１週間分の基線ベクトルをまとめて求める場合、１日目から５日目までの５日分の観測データから得られたノイズ変化パターンを、１日目から７日目に用いてノイズ除去処理を行うことができる。このように、計測日の過去の観測データだけでなく、計測日及び計測日よりも後の日の観測データを用いてノイズ変化パターンを作成することができる。
【００５８】
このようにして求められた計測局の基線ベクトル（地盤の変位）は、例えば第１ＧＮＳＳ計測装置２が備える図略の表示装置に表示させたり、他の拠点に送信されたりする。
【００５９】
次に、本実施形態のノイズ除去処理の効果を確かめるために行った第１実験及び第２実験について説明する。初めに、図３から図５までを参照して、第１実験について説明する。図３は、第１実験におけるスカイプロットを示す図である。図４は、従来の方法による解析結果を示すグラフである。図５は、本実施形態の方法による解析結果を示すグラフである。
【００６０】
第１実験では、従来の方法の基線解析の結果と、本実施形態の方法による基線解析の結果と、の比較を行った。図３には、第１実験を行ったときの基準局から見えるＧＰＳ衛星の軌跡（図３（ａ））と、計測局から見えるＧＰＳ衛星の軌跡（図３（ｂ））と、が示されている。基準局の視界は、図３（ａ）に示すように、比較的良好である。一方、計測局の視界は、図３（ｂ）に示すように、東側が大きく塞がっている。
【００６１】
図４には、図３に示した環境において、従来の方法（パターン作成部４１及びデータ補正部４２によるノイズ除去処理を行わない構成）で基線解析を行ったときの結果がプロットされている。一方、図５には、同一の環境において、本実施形態の方法（パターン作成部４１及びデータ補正部４２によるノイズ除去処理を行う構成）で基線解析を行ったときの結果がプロットされている。
【００６２】
図４及び図５に示すグラフからは、従来の方法で得られたデータより、本実施形態の方法で得られたデータの方がバラツキが少ない（標準偏差が小さい）ことが確認できる。従って、本実施形態では、上空の視界が良好でない環境でも基線ベクトルの的確な取得が可能であるということができる。
【００６３】
次に、図６から図９までを参照して、第２実験について説明する。図６は、第２実験におけるスカイプロットを示す図である。図７は、基準局に対する計測局の相対変位を示すグラフである。図９は、本実施形態の方法による解析結果を示すグラフである。
【００６４】
第２実験では、基準局に対して計測局を数日にわたって相対移動させつつ（実際には計測局を動かさずに基準局を移動させている）、従来の方法の基線解析の結果と、本実施形態の方法による基線解析の結果と、の比較を行った。
【００６５】
図６には、第２実験を行ったときの基準局から見えるＧＰＳ衛星の軌跡（図６（ａ））と、計測局から見えるＧＰＳ衛星の軌跡（図６（ｂ））と、が示されている。基準局の視界は、図６（ａ）に鎖線で示すように、東側に一部、視界不良となる箇所がある。一方、計測局の視界は、図６（ｂ）に鎖線で示すように、西側及び南側に一部、視界不良となる箇所がある。
【００６６】
図７には、基準局に対する計測局の相対変位が示されている。図８には、従来の方法で基線解析を行ったときの結果がプロットされている。一方、図９には、本実施形態の方法で基線解析を行ったときの結果がプロットされている。図８及び図９には、プロットした結果にカルマンフィルタを用いて求められた曲線についても示されている。
【００６７】
図８及び図９に示すグラフからは、本実施形態の方法で得られたデータが、従来の方法で得られたデータよりもバラツキが少ないことが分かる。また、本実施形態の方法で得られたデータ（図９）の方が図７に示されるグラフの形状に近いため、計測局の相対変位をより的確に示していることが分かる。
【００６８】
以上に説明したように、本実施形態のＧＮＳＳ解析装置２６は、ＧＮＳＳ受信部４４及び無線受信部４５と、基線解析部４３と、パターン作成部４１と、データ補正部４２と、を備える。ＧＮＳＳ受信部４４及び無線受信部４５は、ＧＮＳＳ衛星からの電波に基づいて得られた基準局観測データ及び計測局観測データを取得する（データ取得ステップ、データ取得工程）。基線解析部４３は、これらの観測データに基づいて、測位結果としての計測局の基線ベクトルを求める（位置情報算出ステップ、位置情報算出工程）。パターン作成部４１は、設定された期間（約１日）に同期する成分が強調されるように、これらの観測データのデータ変化パターンを作成する（パターン作成ステップ、パターン作成工程）。データ補正部４２は、データ変化パターンから直流成分を取り除くことでノイズ変化パターンを取得して、対象データから当該ノイズ変化パターンを減算することで、当該対象データに含まれるノイズを除去する（データ補正ステップ、データ補正工程）。なお、これらの工程及びステップが行われる順序は、本実施形態で示した順に限られない。また、２つ以上の工程（ステップ）が同時に行われる構成であっても良い。
【００６９】
これにより、設定された期間を周期に同期して発生するノイズを的確に抽出して、当該ノイズを観測データ又は測位結果から除去することができる。従って、高精度な測位結果を取得することができる。また、本実施形態では、ＧＰＳ衛星の衛星配置周期が設定されているので、ＧＰＳ衛星の配置に応じて発生するノイズを、観測データ又は測位結果から的確に除去できる。更に、例えば１日及び半日毎に現れるノイズ（例えば潮汐等によって発生するノイズ）も除去できる。
【００７０】
また、本実施形態のＧＮＳＳ解析装置２６は、ノイズ除去処理を行う対象が観測データである。
【００７１】
これにより、ノイズが除去された観測データに基づいて測位結果が算出されるので、測位結果の算出後にノイズを除去する構成と比較して、測位結果の精度が良くなる場合がある。
【００７２】
ただし、本実施形態のＧＮＳＳ解析装置２６においては、ノイズ除去処理を行う対象を測位結果としても良い。
【００７３】
この場合、例えば自身及び他の計測装置から観測データを取得する場合（相対測位を行う場合）は、それぞれの観測データに個別にノイズ除去処理を行う必要がないので、処理を簡単にすることができる。
【００７４】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００７５】
パターン作成部４１に設定する期間は、ＧＰＳ衛星の衛星配置周期に限られず、他のＧＮＳＳ衛星から信号を受信する場合は当該他のＧＮＳＳ衛星の衛星配置周期としても良い。また、所定の時間を周期として現れるノイズがあれば、当該所定の時間をパターン作成部４１に設定することで、当該ノイズを除去することができる。
【００７６】
観測データに基づいてノイズ変化パターンを作成する基となる観測データは、５日分に限られず、４日以下又は６日以上であっても良い。
【００７７】
上記実施形態では、第１ＧＮＳＳ計測装置２と第２ＧＮＳＳ計測装置３によって相対測位を行う構成であるが、本実施形態の構成は、単独測位に適用することも可能である。
【００７８】
上記実施形態では、第１ＧＮＳＳ計測装置２にＧＮＳＳ解析装置２６が内蔵される構成であるが、ＧＮＳＳ解析装置２６が現場の外部に配置される構成であっても良い。
【００７９】
上記実施形態では、無線通信方法として無線ＬＡＮを採用することとしたが、これに代えて、無線ＬＡＮ以外の適宜の無線通信方法又は有線による通信方法を用いることができる。
【００８０】
本発明の構成は、地盤変位の監視に限らず、各種の測量に用いることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  ＧＮＳＳ解析システム
２  第１ＧＮＳＳ計測装置
３  第２ＧＮＳＳ計測装置
２０  ＧＮＳＳアンテナ
３０  ＧＮＳＳアンテナ
４１  パターン作成部
４２  データ補正部
４３  基線解析部（位置情報算出部）
４４  ＧＮＳＳ受信部（データ取得部、基準局観測データ取得部）
４５  無線受信部（データ取得部、計測局観測データ取得部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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