(57)【要約】      （修正有）【課題】  １台のＧＰＳ受信機により２点間の距離を精度良く測定することが可能な距離測定方法、および、この距離測定方法を用いた距離測定装置を提供する。【解決手段】  第１点測定処理Ｓ１００と、第２点測定処理Ｓ１０１と、記憶された第１および第２の位置信号のうち、送信されたＧＰＳ衛星３０が共通する第１および第２の位置信号を抽出する衛星抽出処理Ｓ１０３と、抽出された第１の位置信号から第１測定点Ｐ１の位置を第１の位置情報ｐ１として算出する第１点座標算出処理Ｓ１０５と、抽出された第２の位置信号から第２測定点Ｐ２の位置を第２の位置情報ｐ２として算出する第２点座標算出処理Ｓ１０６と、第１の位置情報ｐ１および第２の位置情報ｐ２から第１測定点Ｐ１と第２測定点Ｐ２との間の距離Ｌを算出する距離算出処理Ｓ１０７とから構成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の測定点において、複数のＧＰＳ衛星からの位置信号を受信して、各々を第１の位置信号として記憶する第１のステップと、
第２の測定点において、複数のＧＰＳ衛星からの位置信号を受信して、各々を第２の位置信号として記憶する第２のステップと、
記憶された前記第１の位置信号および前記第２の位置信号のうち、送信された前記ＧＰＳ衛星が共通する前記第１の位置信号および前記第２の位置信号を抽出する第３のステップと、
抽出された前記第１の位置信号から前記第１の測定点の位置を第１の位置情報として算出する第４のステップと、
抽出された前記第２の位置信号から前記第２の測定点の位置を第２の位置情報として算出する第５のステップと、
前記第１の位置情報および前記第２の位置情報から前記第１の測定点と前記第２の測定点との間の距離を算出する第６のステップとから構成されることを特徴とする距離測定方法。
【請求項２】
前記第１の位置情報および前記第２の位置情報が、前記第１の測定点および前記第２の測定点の３次元情報であることを特徴とする請求項１に記載の距離測定方法。
【請求項３】
前記第３のステップにおいて、第１の位置信号を受信した時刻と前記第２の位置信号を受信した時刻との差が所定の大きさ以上のときは、警告を発するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の距離測定方法。
【請求項４】
前記第６のステップにおいて前記第１の測定点と前記第２の測定点との間の３次元空間における直線距離を算出するときに、
前記第３のステップにおいて、抽出された前記第１の位置信号および前記第２の位置信号を送信した前記ＧＰＳ衛星が少なくとも４機以上ないときは、警告を発するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定方法。
【請求項５】
前記第６のステップにおいて前記第１の測定点と前記第２の測定点との間の水平面上の直線距離を算出するときに、
前記第３のステップにおいて、抽出された前記第１の位置信号および前記第２の位置信号を送信した前記ＧＰＳ衛星が少なくとも３機以上ないときは、警告を発するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の距離測定方法。
【請求項６】
前記第３のステップにおいて、仰角が所定の角度以上の前記ＧＰＳ衛星から受信した前記第１の位置信号および前記第２の位置信号を抽出するように構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の距離測定方法。
【請求項７】
前記ＧＰＳ衛星からの前記位置信号を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された前記位置信号を用いて請求項１〜６のいずれかに記載の距離測定方法を実行する算出手段と、
前記算出手段により算出された結果を提示する提示手段とから構成されることを特徴とする距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＰＳ衛星からの電波（位置信号）を受信して２点間の距離を測定する距離測定方法、および、この距離測定方法を用いた距離測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電工事等において、電柱上に設置される電線、ケーブルや各種機器の地上高を測定する場合、測定棒を測定箇所の直下から測定したいポイントまで延伸し、この測定棒に表記された高さの目盛りを読み取っている。しかし、このような測定棒は重量が重く携帯性や作業性が悪いことや、測定時の測定棒の撓みによる測定誤差の発生、若しくは、測定箇所の直下に作業スペースが必要となるがその場所に駐車されている車両等がある場合は測定できない等の問題があった。
【０００３】
電柱の地上高のような２点間の距離を測定する場合には、両端の座標（電柱上に設置されている電線の地上高を測定する場合は、電線の座標と地上の座標）を測定し、これらの座標から演算により算出することができ、このような距離の測定にはＧＰＳ衛星からの電波（位置信号）を利用した測定方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４３３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＧＰＳ衛星による座標の測定結果には誤差が含まれており、この誤差を取り除くためには、２つの測定点におてい２台のＧＰＳ受信機を用いて同時に電波を受信して座標を計測することにより距離計算において誤差を排除したり、２台のＧＰＳ受信機で受信した情報を相互に通信して、座標情報を交換することにより誤差を修正したりしなければならず、距離測定のための方法および装置が複雑化するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、１台のＧＰＳ受信機により２点間の距離を精度良く測定することが可能な距離測定方法、および、この距離測定方法を用いた距離測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明に係る距離測定方法は、第１の測定点（例えば、実施形態における第１測定点Ｐ１）において、複数のＧＰＳ衛星からの位置信号を受信して、各々を第１の位置信号として記憶する第１のステップ（例えば、実施形態における第１点測定処理Ｓ１００）と、第２の測定点（例えば、実施形態における第２測定点Ｐ２）において、複数のＧＰＳ衛星からの位置信号を受信して、各々を第２の位置信号として記憶する第２のステップ（例えば、実施形態における第２点測定処理Ｓ１０１）と、記憶された第１の位置信号および第２の位置信号のうち、送信されたＧＰＳ衛星が共通する第１の位置信号および第２の位置信号を抽出する第３のステップ（例えば、実施形態における衛星抽出処理Ｓ１０３）と、抽出された第１の位置信号から第１の測定点の位置を第１の位置情報として算出する第４のステップ（例えば、実施形態における第１点座標算出処理Ｓ１０５）と、抽出された第２の位置信号から第２の測定点の位置を第２の位置情報として算出する第５のステップ（例えば、実施形態における第２点座標算出処理Ｓ１０６）と、第１の位置情報および第２の位置情報から第１の測定点と第２の測定点との間の距離を算出する第６のステップ（例えば、実施形態における距離算出処理Ｓ１０７）とから構成される。
【０００８】
このような距離測定方法において、第１の位置情報および第２の位置情報が、第１の測定点および第２の測定点の３次元情報であることが好ましい。
【０００９】
また、第３のステップにおいて、第１の位置信号を受信した時刻と第２の位置信号を自信した時刻との差が所定の大きさ以上のときは、警告を発するように構成されることが好ましい。
【００１０】
また、第６のステップにおいて第１の測定点と第２の測定点との間の３次元空間における直線距離を算出するときに、第３のステップにおいて、抽出された第１の位置信号および第２の位置信号を送信したＧＰＳ衛星が少なくとも４機以上ないときは、警告を発するように構成することが好ましい。あるいは、第６のステップにおいて第１の測定点と第２の測定点との間の水平面上の直線距離を算出するときに、第３のステップにおいて、抽出された第１の位置信号および第２の位置信号を送信したＧＰＳ衛星が少なくとも３機以上ないときは、警告を発するように構成することが好ましい。
【００１１】
さらに、第３のステップにおいて、仰角が所定の角度以上のＧＰＳ衛星から受信した第１の位置信号および第２の位置信号を抽出するように構成されることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る距離測定装置は、ＧＰＳ衛星からの位置信号を受信する受信手段（例えば、実施形態におけるＧＰＳアンテナ４）と、受信手段により受信された位置信号を用いて上記のいずれかに記載の距離測定方法を実行する算出手段（例えば、実施形態における制御部２０）と、この算出手段により算出された結果を提示する提示手段（例えば、実施形態における表示部２７）とから構成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る距離測定方法を以上のように構成すると、距離を測定しようとする２つの測定点の位置情報（座標）を共通するＧＰＳ衛星から送信された位置信号を用いて求めることができるため、この位置情報から距離を算出するときにそれぞれの位置信号に含まれる誤差が相殺されて精度良く２点間の距離を得ることができる。
【００１４】
なお、ＧＰＳ衛星から受信した位置信号から求められる位置情報が３次元情報であることにより、平面距離だけでなく、電柱の地上高のように測定対象の高さや斜め方向の距離等、種々の距離測定が可能となる。
【００１５】
また、第１の位置信号を受信した時刻と第２の位置信号を受信した時刻との差が所定の大きさ以上のときに警告を発するように構成することにより、ＧＰＳ衛星の位置が大きく変わって求められた距離の精度が悪化するのを防止することができる。
【００１６】
また、第６のステップにおいて第１の測定点と第２の測定点の間の３次元空間における直線距離を測定するときは、第３のステップにおいて少なくとも４機以上の同一のＧＰＳ衛星から受信した第１および第２の位置信号を選択して、これらにより第１および第２の位置情報を算出するように構成することにより、誤差の少ない距離を得ることができる。同様に、第６のステップにおいて第１の測定点と第２の測定点の間の水平面上の直線距離を測定するときは、第３のステップにおいて少なくとも３機以上の同一のＧＰＳ衛星から受信した第１および第２の位置信号を選択して、これらにより第１および第２の位置情報を算出するように構成することにより、誤差の少ない距離を得ることができる。
【００１７】
さらに、第３のステップにおいて、仰角が所定の角度以上のＧＰＳ衛星から受信した第１および第２の位置信号を選択して、これらにより第１および第２の位置情報を算出するように構成することにより、ＧＰＳ衛星から送信された位置信号（電波）のうち、遅延や減衰、雑音の混入の少ないものを利用して位置情報を算出することができるため、誤差の少ない距離を得ることができる。
【００１８】
また、本発明に係る距離測定装置を以上のように構成すると、１台の装置で２点間の距離を精度良く測定することができるため、２点間の距離測定が容易となり、また、簡単な構成でこの距離測定装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。ＧＰＳ(Global Positioning System)は、地球の周回軌道を回る２４個のＧＰＳ衛星から発信される情報（位置信号）を利用して、受信者とＧＰＳ衛星の位置関係を測定し、現在地の座標（若しくは、緯度・経度）を計算するシステムである。各ＧＰＳ衛星からは、衛星番号、位置、信号の発信時刻等の位置信号が逐次発信され、ＧＰＳ受信機が複数のＧＰＳ衛星からその信号を受信すると、送受信の時間差と電波速度から、受信側の位置が特定できる仕組みとなっている。
【００２０】
それでは、このようなＧＰＳを用いて２点間の距離を測定する距離測定装置について図１を用いて説明する。なお、本実施例においては、電柱の地上高を測定する場合について説明する。また、ＧＰＳ衛星からの位置信号（電波）を受信してその位置を特定する仕組みについては公知であるため、ここでは説明を省略する。
【００２１】
距離測定装置１は、操作端末２と、測定棒３と、この測定棒３の先端部に取り付けられたＧＰＳアンテナ４と、測定棒３の内部を通されて操作端末２とＧＰＳアンテナ４とを接続する接続ケーブル５とから構成される。この測定棒３は、伸縮可能にすることにより、縮小させて距離測定装置１の可搬性を向上させるとともに、伸長させて測定可能範囲を広くすることができる。なお、ＧＰＳアンテナ４と操作端末２との接続は、接続ケーブル５を用いる代わりに無線通信で接続するように構成することも可能である。
【００２２】
このように構成された距離測定装置１は、図２に示すように、測定対象である電柱４０の下端部（地上部）Ｐ１と地上高を測定したい点Ｐ２とに、測定棒３を操作してＧＰＳ受信アンテナ４を近づけ、その位置でＧＰＳ衛星３０からの電波（位置信号）を受信して、それぞれの位置情報（座標）を求めることにより、２点間の距離、すなわち、地上高Ｌを測定するものである。
【００２３】
図３は、この距離測定装置１の操作端末２におけるシステム構成である。操作端末２は、２つの測定点の位置情報およびこの２点間の距離を算出する制御部２０と、この制御部２０で算出された距離等を表示する表示部２７とから構成される。また、この制御部２０は、ＧＰＳアンテナ４により受信したＧＰＳ衛星からの電波を位置信号に変換（復調等）する衛星データ受信部２１と、この衛星データ受信部２１で変換した位置信号（後述する、図６に示す位置信号５０）を記憶する入力データ記憶領域２２と、入力データ記憶領域２２に記憶された位置信号のうち、所定の条件に該当するＧＰＳ衛星からの位置信号を選択する衛星選択部２３と、衛星選択部２３で選択された位置信号より位置情報（座標）を計算する座標計算実行部２４と、座標計算実行部２４で計算された位置情報を記憶する計算結果記憶領域２５と、この位置情報から２点間の距離を計算する距離計算実行部２６とから構成される。
【００２４】
それでは、図４〜図６を合わせて用いて、このように構成された距離測定装置１で、複数のＧＰＳ衛星３０からの電波（位置信号）を受信して２点間の距離（地上高）を測定する距離測定方法について説明する。なお、ＧＰＳ衛星３０は地球を回る軌道上を周回しているため、状況に応じて地上から見えるＧＰＳ衛星３０の位置や個数が異なるが、ここでは、図４に示すように、衛星Ａ〜Ｆまでの６機のＧＰＳ衛星３０からの電波が受信できるものとして説明する。
【００２５】
まず、第１測定点（地表上の測定ポイント）Ｐ１にＧＰＳアンテナ４を位置させ、ＧＰＳ衛星３０から電波（位置信号）を受信する（第１点測定処理Ｓ１００）。ＧＰＳアンテナ４で受信されたＧＰＳ衛星３０からの電波は衛星データ受信部２１で位置信号（送信時刻５３や衛星位置座標５５）に変換され、測定ポイント５１や衛星番号５２とともに入力データ記憶領域２２に記憶される。例えば、図４の場合、この第１測定点Ｐ１において、衛星Ｂ〜Ｆの５機のＧＰＳ衛星３０から電波が受信可能であり、それぞれ図６に示すように入力データ記憶領域２２に記憶される。このとき、受信時刻５４と仰角５６も衛星データ受信部２１で算出されて入力データ記憶領域２２に合わせて記憶される。
【００２６】
同様の操作で、第２測定点（電柱上の測定ポイント）Ｐ２にＧＰＳアンテナ４を位置させ、ＧＰＳ衛星３０からの電波を受信して位置信号５０を記憶する（第２点測定処理Ｓ１０１）。図４の場合、衛星Ａ〜Ｆの５機のＧＰＳ衛星３０から電波が受信可能であり、衛星データ受信部２１で位置信号５０に変換されて図６に示すように入力データ記憶領域２２に記憶される。
【００２７】
このようにして、２つの測定点Ｐ１，Ｐ２において受信して記憶した位置信号５０を用いて、座標計算実行部２４がそれぞれの測定点の位置情報（座標）を計算するが、まず、第１測定点Ｐ１での計測時刻（受信時刻）と第２測定点Ｐ２での計測時刻（受信時刻）の差が所定の時間内に有るか否かをチェックし（時間差チェック処理Ｓ１０２）、所定の時間以上の差があるときは表示部２７にエラー表示を行う（エラー処理Ｓ１０９）。２つの測定点の測定時刻の差が大きくなると、第１測定点Ｐ１および第２測定点Ｐ２で受信したときのＧＰＳ衛星３０の位置が大きく異なることになり、このＧＰＳ衛星３０から送信された位置信号（電波）から算出される位置情報に含まれる誤差が変化して、以降で説明する距離Ｌの算出結果に誤差が含まれる可能性があるからである。
【００２８】
２つの測定点Ｐ１，Ｐ２での計測時刻が所定の時間内にある場合は、衛星選択部２３が、入力データ記憶領域２２から第１測定点Ｐ１および第２測定点Ｐ２で共通して受信されたＧＰＳ衛星３０からの位置信号５０を抽出する（衛星抽出処理Ｓ１０３）。図４および図６に示す例の場合、衛星Ｂ〜Ｅまでの４機のＧＰＳ衛星３０が共通して受信されているため、これらの位置情報５０が抽出される。なお、このとき、仰角５６が所定の大きさ以上の位置信号５０のみを抽出するように構成することが可能である。若しくは、仰角５６が大きいものから順に抽出するように構成することも可能である。ＧＰＳ衛星３０から送信される電波（位置信号）は、仰角が小さくなるほど遅延や減衰又は雑音の混入が大きくなる可能性があるため、そのようなＧＰＳ衛星３０からの位置信号５０は後述する位置情報の計算から排除するためである。
【００２９】
そして、衛星選択部２３は、このようにして抽出された位置信号５０が、第１および第２測定点Ｐ１，Ｐ２に対して、それぞれ４機以上のＧＰＳ衛星３０から受信されているか否かをチェックする（衛星チェック処理Ｓ１０４）。ＧＰＳにおいて、３次元情報を求めるためには、４機以上のＧＰＳ衛星３０からの電波（位置信号）を用いてその位置情報を算出する必要があるためであり、抽出された位置信号５０がそれぞれの測定点Ｐ１，Ｐ２に対して４つ以上無い場合は、表示部２７にエラー表示を行う（エラー処理Ｓ１０９）。なお、距離測定装置１が、水平面上にある第１および第２の測定点Ｐ１，Ｐ２の距離を測定するように構成されている場合には、このエラー処理Ｓ１０９においては、抽出された位置信号５０が３つ以上無い場合にエラー表示が行われるように構成される。
【００３０】
次に、座標計算実行部２４が、抽出された位置信号５０から、第１測定点Ｐ１の位置情報ｐ１（ｘ1，ｙ1,ｚ1）を算出し、計算結果記憶領域２５に記憶する（第１点座標算出処理Ｓ１０５）。同様に、座標計算実行部２４は、第２測定点Ｐ２の位置情報ｐ２（ｘ2，ｙ2,ｚ2）を算出して計算結果記憶領域に記憶する（第２点座標算出処理Ｓ１０６）。そして、距離計算実行部２６が、計算結果記憶領域に記憶された第１および第２測定点Ｐ１，Ｐ２の位置情報ｐ１，ｐ２から２点間の距離を計算する（距離算出処理Ｓ１０７）。図４に示すように、ぞれぞれの位置情報ｐ１，ｐ２を３次元座標で求めている場合、地上高Ｌは、次の式（１）のように求められる。
【００３１】
Ｌ  ＝  ｚ2−ｚ1                        （１）
【００３２】
このようにして求められた地上高Ｌは、表示部２７に測定結果として表示される（結果表示処理Ｓ１０８）。
【００３３】
以上のように、第１測定点Ｐ１と第２測定点Ｐ２で同時にＧＰＳ衛星３０から電波（位置信号）を受信せず、まず、第１測定点Ｐ１でＧＰＳ衛星３０から電波（位置信号）を受信して、次に、第２測定点Ｐ２でＧＰＳ衛星３０から電波（位置信号）を受信しても、共通するＧＰＳ衛星３０から送信された位置情報５０に含まれる誤差は略同一のものであると考えられる。そのため、上述の電柱４０の地上高Ｌを測定する場合、真の位置情報ｚ10，ｚ20とし、それぞれの位置情報に含まれる誤差をｅとすると、位置信号５０から算出された第１および第２測定点Ｐ１，Ｐ２の位置情報ｚ1，ｚ2は次の式（２）のようになる。
【００３４】
ｚ1  ＝  ｚ10  ＋  ｅ
ｚ2  ＝  ｚ20  ＋  ｅ                    （２）
【００３５】
以上の式（１），（２）より、両測定点Ｐ１，Ｐ２で共通して受信されたＧＰＳ衛星３０からのｚ軸方向の位置情報ｚ1，ｚ2を用いて地上高Ｌを算出することにより、これらのＧＰＳ衛星３０から求められた位置情報ｚ1，ｚ2に含まれる誤差ｅは相殺されるため、誤差の少ない地上高Ｌを求めることができる。なお、以上の説明ではｚ軸方向について説明したが、ｘ軸方向およびｙ軸方向も同様である。
【００３６】
また、このような測定方法によると、１台の距離測定装置１で２点間の距離を求めることができるため、簡単な操作で距離（地上高）が測定できるとともに、装置構成が簡単になるため、安価に製造することができる。さらに、電柱４０の地上高Ｌを測定するような場合には、電柱上の測定点の直下に車両が駐車されていたとしても、近傍の地上高を測定することにより、上述の式（１）で示すようにｚ軸方向の演算をすることで距離Ｌを容易に求めることができる。
【００３７】
なお、以上の実施例においては、電柱の地上高を測定する場合について説明したが、本発明がこの実施例に限定されることはなく、例えば、２本の電柱間の距離を測定することも可能である。また、３地点においてＧＰＳ衛星３０から位置信号を受信して記憶し、上述のように共通するＧＰＳ衛星からの位置信号を選択するように構成することにより、例えば、３本の電柱に張られた電線の挟角を求めるように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る距離測定装置を示す構成図である。
【図２】電柱の地上高を測定する場合を示す説明図である。
【図３】操作端末の構成を示すシステム構成図である。
【図４】複数のＧＰＳ衛星の電波を用いて２点間の距離を求める距離測定方法を説明するための説明図である。
【図５】本発明に係る距離測定方法を示すフローチャートである。
【図６】受信された位置信号の構造を示すデータ構造図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  距離測定装置
４  ＧＰＳアンテナ（受信手段）
２０  制御部（算出手段）
２７  表示部（提示手段）
５０  位置信号（第１および第２の位置信号）
Ｐ１  第１測定点（第１の測定点）
Ｐ２  第２測定点（第２の測定点）
ｐ１  第１の位置情報
ｐ２  第２の位置情報
Ｓ１００  第１点測定処理（第１のステップ）
Ｓ１０１  第２点測定処理（第２のステップ）
Ｓ１０３  衛星抽出処理（第３のステップ）
Ｓ１０５  第１点座標算出処理（第４のステップ）
Ｓ１０６  第２点座標算出処理（第５のステップ）
Ｓ１０７  距離算出処理（第６のステップ）
【図１】
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【図２】
2006064592.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006064592.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月7日(2004.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、第３のステップにおいて、第１の位置信号を受信した時刻と第２の位置信号を受信した時刻との差が所定の大きさ以上のときは、警告を発するように構成されることが好ましい。