(57)【要約】【課題】  測位点の測量結果を既存測地系の座標値で算出する。【解決手段】  移動局１において、ＧＰＳ測位手段１１は、ＧＰＳ衛星の電波を受信して測位点の概算位置の座標値を算出すると共に、測位サーバ装置３０から送信された測位点の補正を行うための補正データを用いて測位点の干渉測位を行い、測位点の世界測地系の座標値を算出する。変換手段１２は、測位点の世界測地系の座標値が測位サーバ装置３０から送信された図形領域の内部にある場合に、測位サーバ装置３０から送信された変換パロメータを用いて、測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換する。【選択図】        図１
2006200933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＰＳ衛星の電波を受信して測位点の概算位置の座標値を算出すると共に、受信された上記測位点の補正を行うための補正データを用いて上記測位点の干渉測位を行い、上記測位点の世界測地系の座標値を算出するＧＰＳ測位手段と、
該ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の概算位置の座標値を送信すると共に、上記補正データ、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータ及び上記測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を受信する通信手段と、
上記ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の世界測地系の座標値が上記通信手段により受信された図形領域の内部にある場合に、上記通信手段により受信された変換パラメータを用いて、上記測位点の世界測地系の座標値を上記既存測地系の座標値に変換する変換手段とを備えた測位装置。
【請求項２】
変換手段は、線形補間するための変換パラメータを用いて、測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
変換手段は、アフィン変換するための変換パラメータを用いて、測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項４】
変換手段は、測位点の近傍におけるひずみ場の回転成分、ひずみ成分及び平行移動成分である変換パラメータを用いて、測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項５】
通信手段は三角形領域を図形領域としてを受信することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項６】
通信手段は測位点の概算位置の座標値を中心とする所定の半径の円領域を図形領域として受信することを特徴とする請求項１記載の測位装置。
【請求項７】
基準点の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値を含む上記基準点の情報を格納している記憶手段と、
複数の基準点のＧＰＳ衛星からの観測データにより、測位点の干渉測位を行い上記測位点の世界測地系の座標値を算出するための補正データを生成する補正データ生成手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を設定する図形領域設定手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータを設定する変換パラメータ設定手段と、
上記測位点の概算位置の座標値及び上記複数の基準点のＧＰＳ衛星からの観測データを受信すると共に、上記補正データ生成手段により設定された補正データ、上記図形領域設定手段により設定された図形領域及び上記変換パラメータ設定手段により設定された変換パラメータを上記測位点に送信する通信手段とを備えた測位サーバ装置。
【請求項８】
基準点の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値を含む上記基準点の情報を格納している記憶手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を設定する図形領域設定手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータを設定する変換パラメータ設定手段と、
上記測位点の概算位置の座標値を受信すると共に、上記図形領域設定手段により設定された図形領域及び上記変換パラメータ設定手段により設定された変換パラメータを上記測位点に送信する通信手段とを備えた測位サーバ装置。
【請求項９】
変換パラメータ設定手段は既存測地系の座標値と世界測位系の座標値との差を線形補間するための変換パラメータを設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の測位サーバ装置。
【請求項１０】
変換パラメータ設定手段は世界測地系の座標値を既存測地系の座標値にアフィン変換するための変換パラメータを設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の測位サーバ装置。
【請求項１１】
変換パラメータ設定手段は、世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための測位点の近傍におけるひずみ場の回転成分、ひずみ成分及び平行移動成分を、変換パラメータとして設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の測位サーバ装置。
【請求項１２】
図形領域設定手段は基準点を頂点とする三角形領域を図形領域として設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の測位サーバ装置。
【請求項１３】
図形領域設定手段は測位点の概算位置の座標値を中心とする所定の半径の円領域を図形領域として設定することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の測位サーバ装置。
【請求項１４】
測位点の位置を既存測地系の座標値で算出する測位装置と測位サーバ装置とを備えた測位システムにおいて、
上記測位装置が、
ＧＰＳ衛星の電波を受信して測位点の概算位置の座標値を算出すると共に、上記測位サーバ装置から送信された上記測位点の補正を行うための補正データを用いて上記測位点の干渉測位を行い、上記測位点の世界測地系の座標値を算出するＧＰＳ測位手段と、
該ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の概算位置の座標値を上記測位サーバ装置に送信すると共に、上記測位サーバ装置から、上記補正データ、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータ及び上記測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を受信する通信手段と、
上記ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の世界測地系の座標値が上記通信手段により受信された図形領域の内部にある場合に、上記通信手段により受信された変換パラメータを用いて、上記測位点の世界測地系の座標値を上記既存測地系の座標値に変換する変換手段とを備え、
上記測位サーバ装置が、
基準点の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値を含む上記基準点の情報を格納している記憶手段と、
複数の基準点のＧＰＳ衛星からの観測データにより、測位点の干渉測位を行い上記測位点の世界測地系の座標値を算出するための補正データを生成する補正データ生成手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を設定する図形領域設定手段と、
上記記憶手段に格納されている基準点の情報を使用して、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータを設定する変換パラメータ設定手段と、
上記測位点の概算位置の座標値及び上記複数の基準点のＧＰＳ衛星からの観測データを受信すると共に、上記補正データ生成手段により設定された補正データ、上記図形領域設定手段により設定された図形領域及び上記変換パラメータ設定手段により設定された変換パラメータを上記測位装置に送信する通信手段とを備えた
ことを特徴とする測位システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波によって現在位置を特定する測位装置、測位サーバ装置及び測位システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の測位システムでは、ＧＰＳ衛星からの電波の観測結果により計算される位置座標は、例えば、ＩＴＲＦ９４系と呼ばれる世界測地系の３次元座標、あるいは、これを変換して得られる緯度、経度、楕円体高の地理座標として与えられる。ところが、既に過去の測量において位置座標が確定している点では、ＧＰＳ導入前の測量における測量誤差を含んでいたり、あるいは、測量後の地殻変動によって世界測地系に対する位置が移動していたりするため、ＧＰＳ観測によって測位した場合に、周囲の確定座標値と整合が取れなくなったり、過去の測位値と一致しなくなったりすることになる。
【０００３】
このため、例えば、ＶＲＳ（Virtual Reference Station：仮想基準点）方式による従来の測位装置において、例えば特許文献１では、仮想基準点を既に確定している既存測地系の座標値に変換して与えることにより、測位結果を周囲の座標値が準拠する既存測地系によって得るようにした技術が示されている。
【０００４】
このＶＲＳ方式のＧＰＳ測量では、測位点に設置されＧＰＳによる測位を行う移動局と、位置座標が既知の複数の固定基準点に設置された複数の固定基準局と、この固定基準局での観測データから補正観測データを作成し移動局に配信するデータ配信局とにより構成される。データ配信局においては、固定基準局における観測データから、例えば上空の電離層や対流圏の自然条件、また、衛星軌道や時計の誤差を補正し、移動局が測位する測位点の近傍に仮想基準点を仮定し、その仮想基準点における仮想の観測データを生成する。移動局においては、仮想基準点の観測データと測位点における観測データとを比較し、仮想基準点からの変位である基線ベクトルを算出する。測位点の位置座標は、仮想基準点の座標に基線ベクトルを加算することで得る。
【０００５】
このようなＶＲＳ方式をはじめとするＧＰＳ測量については、例えば土屋淳、辻宏道著「新・ＧＰＳ測量の基礎」（社）日本測量協会，２００２年発行に記されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７０２９０号公報（段落番号００１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の測位システムは以上のように構成され、仮想基準点を既存測地系によって与えるものであるが、この場合、ＧＰＳ衛星の座標は世界測地系のままで変更されないので、仮想基準点に対するＧＰＳ衛星の位置は実際の配置に一致しないことになり、正しい測位点の座標が得られなくなるという課題があった。また、観測されるＧＰＳ衛星の電波やこれから計算される行路差等はそのまま用いるため、測位点の正しい既存測地系の座標値が得られないという課題があった。
【０００８】
例えば、仮想基準点で世界測地系と既存測地系との座標値が同一となって、そこから離れるに従って両者に差異が生じるような場合、仮想基準点から離れた測位点では、得られる座標値は世界測地系の座標値そのものであり、既存測地系の座標値にはならない。正しい既存測地系の座標値にて測位点の位置を得ようとすれば、算出された測位点の座標値をデータ配信局に送信し、仮想基準点で行ったような既存測地系の座標値への変換を施して、移動局に再度返信しなければならず、通信量が増大してしまい、複数の移動局での同時測位や連続的な測位が難しくなるという課題があった。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、測位点毎に補正のために座標値を再度送受信することなく、測位点の測量結果を既存測地系の座標値で算出することができる測位装置、測位サーバ装置及び測位システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る測位装置は、ＧＰＳ衛星の電波を受信して測位点の概算位置の座標値を算出すると共に、受信された上記測位点の補正を行うための補正データを用いて上記測位点の干渉測位を行い、上記測位点の世界測地系の座標値を算出するＧＰＳ測位手段と、該ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の概算位置の座標値を送信すると共に、上記補正データ、上記測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータ及び上記測位点の概算位置の座標値を含む図形領域を受信する通信手段と、上記ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の世界測地系の座標値が上記通信手段により受信された図形領域の内部にある場合に、上記通信手段により受信された変換パラメータを用いて、上記測位点の世界測地系の座標値を上記既存測地系の座標値に変換する変換手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、ＧＰＳ測位手段により算出された測位点の世界測地系の座標値が、受信された図形領域内にある限り、変換手段が、受信された変換パラメータを用いて、測位点の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網における通信量を増大させることなく、測位点の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による測位システムの構成を示すブロック図である。この測位システムでは、後述の測位点１０１上に位置する測位装置である移動局１と、後述の固定基準点１０２上に設置されている固定基準局２と、データ配信局３に設置された測位サーバ装置３０が、専用回線又はインターネット等で構成される通信網１００により接続されている。
【００１３】
図１において、移動局１は、ＧＰＳ衛星の電波を観測することにより測位を行うＧＰＳ測位手段１１と、観測した座標値の変換を行う変換手段１２と、通信網１００を介して通信を行う携帯電話機等で構成される通信手段１３を備えている。また、ＧＰＳ測位手段１１は、ＧＰＳ衛星の電波を受信するＧＰＳアンテナ１４と、信号を処理するＧＰＳ受信部１５と、受信信号から位置を算出するＧＰＳ測位部１６を備えている。
【００１４】
固定基準局２は、ＧＰＳ衛星の電波を受信するＧＰＳアンテナ２１と、信号を処理するＧＰＳ受信部２２と、受信信号から位置を算出するＧＰＳ測位部２３と、通信網１００を介して通信を行う通信手段２４を備えている。データ配信局３に設置されている測位サーバ装置３０は、記憶手段３１と、変換パラメータ設定手段３２と、図形領域設定手段３３と、補正データ生成手段３４と、通信網１００を介して通信を行う通信手段３５を備えている。
【００１５】
測位サーバ装置３０における記憶手段３１には固定基準局２の情報が格納されている。すなわち、固定基準局２の固定基準点１０２の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値、予め作成されている世界測地系の座標値によって決まる三角形網の情報が格納されている。この三角形網の情報は、例えば、三角形領域の個数、三角形領域を構成する固定基準点１０２を識別する番号、三角形領域の頂点の座標値の組で構成される。
【００１６】
この三角形網は、例えば、固定基準局２のうち、正常に動作し通信できているものを選択し、その固定基準点１０２の世界測地系の座標値でドロネー三角形分割を行って作成される。ドロネー三角形分割は、座標値のうち、緯度、経度又は平面直角座標系のＸとＹとを用いて２次元平面で行う。固定基準点１０２は間引いて構成することもできる。ここでは、三角形網は世界測地系の座標値によって構成されているが、世界測地系の座標値と既存測地系の座標値のずれが小さい場合には、この三角形網は既存測地系の座標値により構成しても良い。
【００１７】
測位サーバ装置３０における変換パラメータ設定手段３２は、測位点１０１の座標を世界測地系の座標値から既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータを設定する。この実施の形態１では、変換パラメータ設定手段３２は、記憶手段３１に格納されている三角形網の中から選択された三角形領域に対して、その頂点を構成する３個の固定基準点１０２の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値を変換パラメータとして設定する。
【００１８】
測位サーバ装置３０における図形領域設定手段３３は、変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータで適正に既存測地系の座標値に変換できる図形領域を設定する。この実施の形態１では、図形領域設定手段３３は、記憶手段３１に格納されている三角形網の中から選択された三角形領域を図形領域として設定する。
【００１９】
測位サーバ装置３０における補正データ生成手段３４は、ＶＲＳ方式又は後述のＦＫＰ（Flaechen Korrektur Parameter：面補正パラメータ）方式によるＧＰＳ測量で使用するＧＰＳ衛星電波の観測値の補正量を示す搬送波位相等の補正データを生成する。
【００２０】
データ配信局３は専用回線又はインターネット等で構成される通信網１００を介して移動局１及び固定基準局２と接続され、データの送受信を行う。
【００２１】
このような図１に示す測位システムにおいて、移動局１はＧＰＳ衛星からの電波を観測することにより測位点１０１の位置を算出する。
【００２２】
図２は測位システムの測位の状況を示す図である。図２において、移動局１と固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃと測位サーバ装置３０が通信網１００を介してそれぞれ接続され、移動局１のＧＰＳアンテナ１４と、固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃのＧＰＳアンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃがＧＰＳ衛星５からの電波をそれぞれ受信する。移動局１の測位点１０１の世界測地系の座標値をｐ（ｘ，ｙ，ｚ）、固定基準局２ａの固定基準点１０２ａの世界測地系の座標値をｒａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）、固定基準局２ｂの固定基準点１０２ｂの世界測地系の座標値をｒｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）、固定基準局２ｃの固定基準点１０２ｃの世界測地系の座標値をｒｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）とする。
【００２３】
図３は移動局１の測位点１０１の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。図３において、ｒａ，ｒｂ，ｒｃは固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの世界測地系の座標値、Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃは固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの既存測地系の座標値を示し、固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃによって構成され、内部に測位点１０１を含む三角形領域を図形領域２０１とし、測位点１０１の座標値ｐから図形領域２０１に下ろして距離ｄだけ離れた垂線の足の点１１１の座標値をｐ’とし、固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの既存測地系の座標値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃで構成される三角形を図形領域２０２とし、点１１１を既存測地系の座標値に変換した図形領域２０２上の点を点１１２とし、点１１２から距離ｄだけ離れた点１１３を測位点１０１の既存測地系の座標値Ｐとする。また、ｅ３（＝ｅ１×ｅ２）は図形領域２０１に垂直なベクトル、Ｅ３（＝Ｅ１×Ｅ２）は図形領域２０２に垂直なベクトルを示している。この実施の形態１では、標高も考慮して３次元的に座標変換を行うため、このｅ３とＥ３により、それぞれ図形領域２０１、図形領域２０２に対して垂直な軸を定義する。
【００２４】
図４は移動局１から測位サーバ装置３０に送信する測位点１０１の概算位置の座標値を示す図であり、図５は測位サーバ装置３０から移動局１に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。
【００２５】
固定基準点１０２は、例えば、国土地理院が設置している電子基準点であり、その位置座標が測地成果２０００と呼ばれる１９９７．０年元期の座標にて与えられている。例えば、この測地成果２０００による座標値によって構成される座標系を既存測地系とする。固定基準局２では、例えばスタティック測位と呼ばれるＧＰＳによる測位方法によって、その現在の世界測地系の座標値が観測されている。地殻変動の影響により、一般に、現在観測される世界測地系の座標値は、元々与えられた既存測地系（測地成果２０００）による座標値とは一致しない。
【００２６】
測位サーバ装置３０は、移動局１から移動局１のＧＰＳ観測によってコード測位と呼ばれる方法によって算出された図４に示す測位点１０１の概算位置の座標値を受け取り、複数の固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃからはそれぞれで観測した観測値を受け取り、上記ＶＲＳ方式であれば仮想基準点と仮想観測データを作成し、もう一つの方式であるＦＫＰであれば面補正パラメータを作成し、さらに、図５に示す変換パラメータと図形領域を作成して、これらを移動局１に配信する。
【００２７】
ここで、コード測位とは、ＧＰＳ衛星５からの電波によって送られるコード信号と呼ばれる信号のＧＰＳ衛星５から移動局１までの到達時間によって測位する方式である。到達時間から距離が計算され、複数のＧＰＳ衛星５からの距離の条件により測位点１０１の位置を算出する。通常、数ｍから数十ｍ程度の誤差を有する。これに対し、ＶＲＳ方式及びＦＫＰ方式は、ともに、ＧＰＳ衛星５からの電波の位相差によっていわゆる干渉測位をリアルタイムに行うもので、高精度での測位が可能である。２地点にてＧＰＳ衛星５の電波を観測し、その位相差から、例えば固定基準点１０２等の既知参照点から測位点１０１への基線ベクトルを算出する。
【００２８】
ＶＲＳ方式では、コード測位によって得られた位置あるいはその近傍に既知参照点としての仮想基準点を仮定し、複数の固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃの世界測地系の座標値と現時点での観測データから、仮想基準点における観測データを推定し、これと移動局１の観測データにより測位を行う。仮想基準点の座標値が測位点１０１の真の座標値に近く、観測データが適切に推定できていれば、電離層遅延等の効果が相殺され、測位点１０１の座標値を精度良く求めることができる。
【００２９】
ＦＫＰ方式では、複数の固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃでの搬送波位相等の観測値から観測データの補正値を算出し、その補正量を面で近似した面補正パラメータを作成して、これを移動局１に配信する。移動局１においては、面補正パラメータにより、概算位置における補正量を算出し、その補正量により観測値の補正を行った上で干渉測位を行うことにより正確な位置を算出する。概算位置は真の位置に十分近接するため、補正量の算出に概算位置を用いて構わない。
【００３０】
測位サーバ装置３０は、補正データと共に、観測された世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換するための変換パラメータと図形領域を作成して移動局１に配信する。この変換は、例えば、以下のように行う。測位サーバ装置３０は、図４に示す測位点１０１で観測された概算位置の座標値を受け取り、固定基準点１０２を頂点としこの概算位置を含む三角形領域を図形領域２０１として選択する。３個の固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃでは、固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの既存測地系の座標値と共に世界測地系の座標値が得られている。ｉ番目の固定基準点１０２の既存測地系の座標値をＲｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）、世界測地系の座標値をｒｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）と表記する。
【００３１】
いま、この３点で構成される図形領域２０１に基づいて、世界測地系の座標値から既存測地系の座標値への変換を行う。ａ，ｂ，ｃ番目の固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃからなる図形領域２０１が選択されたとする。座標値をそれぞれｒａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）、ｒｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）、ｒｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）とする。このとき、ｅ１＝ｒｂ−ｒａ，ｅ２＝ｒｃ−ｒａ、ｅ３＝ｅ１×ｅ２とすれば、測位点１０１の世界測地系の座標値ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）は、次の式（１）により表される。
ｐ＝ｒａ＋ｋ１ｅ１＋ｋ２ｅ２＋ｄｅ３／‖ｅ３‖                        （１）
【００３２】
ここで、ｋ１、ｋ２は変数で、０≦ｋ１≦１，０≦ｋ２≦１，０≦ｋ１＋ｋ２≦１であり、次の式（２）により表される。
【数１】
2006200933.tif 000003
【００３３】
ここで、ｄは世界測地系の座標値ｐと図形領域２０１がのる平面との距離であり、ｄ＝（ｐ−ｒａ）ｅ３／‖ｅ３‖である。これを用いて、例えば、Ｅ１＝Ｒｂ−Ｒａ，Ｅ２＝Ｒｃ−Ｒａ、Ｅ３＝Ｅ１×Ｅ２として、次の式（３）に示すように、ｐの図形領域２０１への垂線の足１１１を線形補間により変換し、さらに距離ｄだけ図形領域２０２から離して、点１１３の既存測地系の座標値Ｐを得る。あるいは、上記特許文献１に記載された補間方式を採用しても良い。
Ｐ＝Ｒａ＋ｋ１Ｅ１＋ｋ２Ｅ２＋ｄＥ３／‖Ｅ３‖                          （３）
この場合、変換を行うのに必要になる変換パラメータは、固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの世界測地系の座標値ｒｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）、ｉ＝ａ，ｂ，ｃと既存測地系の座標値Ｒｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）、ｉ＝ａ，ｂ，ｃである。
【００３４】
図形領域２０１は、また、この変換が有効となる領域である。上記変換は図形領域２０１の頂点を構成する固定基準点１０２によって定義されているため、この図形領域２０１の内部の測位点１０１に適用される。したがって、変換が有効となる領域はこの図形領域２０１となる。これを規定するには、図形領域２０１の頂点を構成する固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃについて、世界測地系の座標値（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）が必要である。ただし、変換パラメータとしても使用しているので、再度配信することを省略しても良い。
【００３５】
移動局１では、ＧＰＳアンテナ１４、ＧＰＳ受信部１５にてＧＰＳ衛星５からの電波を受信し、ＧＰＳ測位部１６が概算位置の座標値ｐ０を算出し、通信手段１３が図４に示す概算位置の座標値ｐ０を測位サーバ装置３０に送信する。また、ＧＰＳ測位部１６は、データ配信局３からの補正データを用いて干渉測位を行い、測位点１０１の世界測地系の座標値ｐを算出する。さらに、変換手段１２は、世界測地系の座標値ｐが図形領域２０１の内部であることを確認して、変換パラメータにより既存測地系の座標値Ｐに変換する。世界測地系の座標値ｐが三角形である図形領域２０１の外部であれば、世界測地系の座標値ｐを測位サーバ装置３０に送信し、それを含む図形領域２０１と変換パラメータの配信を再度受ける。
【００３６】
このように構成しているため、例えば、測位点１０１を連続的に移動させて測位する場合でも、新たに算出される世界測地系の座標値ｐに対し上記の変換を施すことで、測位サーバ装置３０から新たに変換パラメータを受け取ることなく既存測地系の座標値Ｐを得ることができる。また、ＶＲＳ方式では、仮想基準点が測位点１０１と離れている場合においても、測位点１０１に対して適切な変換を行うので、十分な精度の測位点１０１の既存測地系の座標値を得ることができる。このような構成により、測位点１０１を既存測地系の座標値にて測位することができる。
【００３７】
次に動作について説明する。
図６はこの発明の実施の形態１による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳＴ１において、移動局１のＧＰＳ受信部１５は、ＧＰＳ衛星５からの電波に対してコード信号によるコード測位を行い、ＧＰＳ測位部１６は測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を算出し、通信手段１３は図４に示す測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を通信網１００を介してデータ配信局に接地されている測位サーバ装置３０に送信する。
【００３８】
ステップＳＴ２において、測位サーバ装置３０の通信手段３５は、移動局１より送信された測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を受信する。ここでは、初回なので概算位置の座標値ｐ０であるが、後にステップＳＴ１１の処理から戻った場合には、世界測地系の座標値ｐである。以下、ステップＳＴ９までは測位サーバ装置３０により実行される。
【００３９】
ステップＳＴ３において、図形領域設定手段３３は、予め作成されて記憶手段３１に格納されている固定基準点１０２によって構成される三角形網から、その内部に測位点１０１を含む一つの三角形領域を選択する。ステップＳＴ４において、変換パラメータ設定手段３２は、選択された三角形領域の頂点を構成する記憶手段３１に格納されている固定基準点１０２の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値を読み出す。ここで、固定基準点１０２の世界測地系の座標値は、固定基準局２からの観測データにより随時更新されて記憶手段３１に格納されている。
【００４０】
ステップＳＴ５において、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３は、上記ステップＳＴ３で選択された三角形領域をそのまま図形領域２０１として設定し、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２は、上記ステップＳＴ４で読み出した固定基準点１０２の世界測地系の座標値と既存測地系の座標値をそのまま変換パラメータとして設定する。
【００４１】
ステップＳＴ６において、測位サーバ装置３０の通信手段３５は、上記ステップＳＴ５で設定された図５に示す図形領域２０１と変換パラメータを移動局１に送信する。図５において、ここでは、図形領域２０１を示す部分は変換パラメータの一部と重複しているため、図形領域２０１を省略しても良い。また、一連のデータとして示しているが、それぞれ別々に構成しても良い。
【００４２】
ステップＳＴ７において、測位サーバ装置３０の通信手段３５は、各固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃから固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃでの搬送波位相等の観測データを受信する。この搬送波位相は固定基準局２ａ，２ｂ，２ｃのＧＰＳ受信部２２に到達する電波の位相を示し、異なる地点ではＧＰＳ衛星５までの距離が異なるため、同時刻に到達する電波の位相に差が生じている。
【００４３】
ステップＳＴ８において、測位サーバ装置３０の補正データ生成手段３４は、移動局１で測位点１０１の干渉測位を行うための補正データを生成する。このとき、ＶＲＳ方式では、測位の過程において任意の点を仮想基準点として設定し、例えば概算位置の座標値ｐ０を仮想基準点として設定し、上記ステップＳＴ７で受信した最低３個の固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃでの搬送波位相から、仮想基準点での搬送波位相を補間生成することにより、仮想基準点及びその搬送波位相を補正データとして生成する。また、ＦＫＰ方式では、上記ステップＳＴ７で受信した最低３個の固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃでの搬送波位相を用いて、例えばそれらの固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃで囲まれる領域での搬送波位相を平面近似し、この面の面補正パラメータを補正データとして生成する。
【００４４】
ステップＳＴ９において、測位サーバ装置３０の通信手段３５は上記ステップＳＴ８で生成された補正データを移動局１に送信する。すなわち、ＶＲＳ方式では仮想基準点及びその搬送波位相である補正データを送信し、ＦＫＰ方式では面補正パラメータである補正データを送信する。
【００４５】
ステップＳＴ１０において、移動局１のＧＰＳ測位部１６は、送信された補正データを用いて測位点１０１の干渉測位を行い、測位点１０１についての世界測地系の座標値ｐを算出する。以下、移動局１の処理である。
【００４６】
ステップＳＴ１１において、移動局１の変換手段１２は、上記ステップＳＴ１０で算出された世界測地系の座標値ｐが、上記ステップＳＴ６で送信された三角形領域である図形領域２０１の内部かどうかを判定する。この場合、例えば、上記変数ｋ１，ｋ２についての条件、０≦ｋ１≦１，０≦ｋ２≦１，０≦ｋ１＋ｋ２≦１を満たすかどうかにより判定する。上記ステップＳＴ１１で図形領域２０１の外部に出ている場合には、移動局１の通信手段１３は、上記ステップＳＴ１０で算出された世界測地系の座標値ｐを測位サーバ装置３０に送信することにより、上記ステップＳＴ２の処理に戻り、再度、ステップＳＴ２以降の処理を行う。
【００４７】
上記ステップＳＴ１１で、世界測地系の座標値ｐが三角形領域である図形領域２０１の内部にある場合には、ステップＳＴ１２において、移動局１の変換手段１２は、世界測地系の座標値ｐに対し、上記ステップＳＴ６で送信された変換パラメータを用いて、例えば上記式（３）に従って世界測地系の座標値ｐを変換し、既存測地系の座標値Ｐを求める。
【００４８】
ステップＳＴ１３において、引き続き動作を実行するかどうかを判定する。これは、例えば、ＧＰＳ測位部１６に動作の終了を意味する入力がなされたかどうかで判定する。継続する場合は、ステップＳＴ７に戻り測位処理を繰り返す。移動局１の測位点１０１が移動した場合でも、測位点１０１が図形領域２０１の内部にある限り、同一の変換パラメータにより、世界測地系の座標値ｐを既存測地系の座標値Ｐに変換できるので、変換パラメータと図形領域２０１の配信は不要となる。
【００４９】
以上のように、この実施の形態１によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【００５０】
また、この実施の形態１によれば、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２が、既存測地系の座標値と世界測地系の座標値との差を線形補間するための変換パラメータを設定し、移動局１の変換手段１２が、線形補間するための変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、容易に測位点１０１の位置を算出することができるという効果が得られる。
【００５１】
さらに、この実施の形態１によれば、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３が三角形領域を図形領域２０１として設定し、移動局１のＧＰＳ測位部１６により、測位点１０１の世界測地系の座標値が設定された三角形領域内にあるかを判定することにより、移動局１の変換手段１２による変換パラメータの適用可否を容易に判定することができるという効果が得られる。
【００５２】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２による測位システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態１の図１と同じである。また、この発明の実施の形態２による測位システムの処理の流れを示すフローチャートも、基本的には上記実施の形態１の図６と同じである。
【００５３】
上記実施の形態１では、世界測地系の座標値から既存測地系の座標値への変換を３次元的に実施するように構成したが、地平面上の平面的な変換で構成することもできる。世界測地系の座標値と既存測地系の座標値とのずれが地殻変動によるものである場合、そのずれは基線ベクトルに対してｐｐｍ程度とされている。通常、基線ベクトルの高さ方向の成分は小さく、ＧＰＳ測位の誤差からみてずれは判別できない。このため、世界測地系の座標値から既存測地系の座標値への変換は地平面上の２次元的な補正で十分となる。
【００５４】
図７は移動局１の測位点１０１の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。図８は移動局１から測位サーバ装置３０に送信する測位点１０１の概算位置の２次元の座標値を示す図であり、図９は測位サーバ装置３０から移動局１に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。ここでは、世界測地系、既存測地系とも、緯度、経度、楕円体高の組、あるいは、ＵＴＭ（ユニバーサル横メルカトル投影法）座標系、平面直角座標系により表現する。以下では、水平面上にｘｙ軸をとった例えば平面直角座標系として説明する。
ただし、平面直角座標系ではＸ軸が北にＹ軸が東にとられるが、以下では一般的にｘ軸を右方向に、ｙ軸を上方向にとって説明する。軸を置きかえることで平面直角座標系その他を表すことができる。
【００５５】
この場合、変換パラメータは、世界測地系の座標値で、平面直角座標系のＸとＹにより平面的に表現される三角形領域が既存測地系の座標値での三角形領域に拡大縮小や回転及びせん断によって重なるような変換、すなわちアフィン変換を考える。この変換によって世界測地系で算出される測地点１０１の座標値を既存測地系の座標値に変換し、周囲と整合のとれた位置座標を得るようにする。このアフィン変換の概要を図７に示す。三角形領域の図形領域２０１が同様に三角形領域の図形領域２０２に変換される。このアフィン変換は、Ｐ（Ｘ，Ｙ），ｐ（ｘ，ｙ）として、次の式（４）で表される。
Ｘ＝αｘ＋βｙ＋Δｘ
Ｙ＝γｘ＋δｙ＋Δｙ                                                  （４）
ここで、α，β，γ，δは変数であり、（Δｘ，Δｙ）は平行移動を表すベクトルである。この式（４）によるアフィン変換は、図６のステップＳＴ１２において、移動局１の変換手段１２により行われる。
【００５６】
３個の固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃについて、世界測地系の座標値（ｘｉ，ｙｉ），ｉ＝ａ，ｂ，ｃが、それぞれ既存測地系の座標値（Ｘｉ，Ｙｉ），ｉ＝ａ，ｂ，ｃに変換されるとして、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２は、次の式（５）により６個の連立方程式を立て、これを解いて６個の未知数、α，β，γ，δ，Δｘ，Δｙを求める。
Ｘｉ＝αｘｉ＋βｙｉ＋Δｘ
Ｙｉ＝γｘｉ＋δｙｉ＋Δｙ  ，  ｉ＝ａ，ｂ，ｃ                        （５）
【００５７】
次に動作について説明する。
測位サーバ装置３０は、図６のステップＳＴ２において、移動局１より図８に示す測位点１０１の２次元の概算位置の座標値ｐ０を受け取り、図６のステップＳＴ５において、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３は、（ｘｉ，ｙｉ）、ｉ＝ａ，ｂ，ｃで指定される三角形領域の固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの世界測地系の座標値を図形領域２０１として設定し、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２は、上記式（５）の連立方程式を解いて、変数α，β，γ，δと平行移動を表すベクトルΔｘ，Δｙを求めて、これを変換パラメータとして設定する。図６のステップＳＴ６において、測位サーバ装置３０の通信手段３５は、上記ステップＳＴ５で設定された図９に示す変換パラメータと図形領域２０１を移動局１に送信する。
【００５８】
図６のステップＳＴ１２において、移動局１の変換手段１２は、測位した世界測地系における測位点１０１の座標値ｐ（ｘ，ｙ）に対して、測位サーバ装置３０から送信された変換パラメータを用いて、上記式（４）によるアフィン変換を行って、図７に示すように世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換する。なお、高さの値は変更しない。その他の動作は実施の形態１と同様である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態２によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【００６０】
また、この実施の形態２によれば、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２が、２次元のアフィン変換をするための変換パラメータを設定し、移動局１の変換手段１２が、設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値にアフィン変換することにより、容易に測位点１０１の位置を算出することができると共に、２次元のアフィン変換をするための変換パラメータを使用することにより、精度が大きく劣化することなく、配信するデータの量を減らすことができ、変換自体も簡単な演算で実行できるという効果が得られる。
【００６１】
さらに、この実施の形態２によれば、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３が三角形領域を図形領域２０１として設定し、移動局１のＧＰＳ測位部１６により、測位点１０１の世界測地系の座標値が設定された三角形領域内にあるかを判定することにより、移動局１の変換手段１２による変換パラメータの適用可否を容易に判定することができるという効果が得られる。
【００６２】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３による測位システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態１の図１と同じである。上記実施の形態１及び上記実施の形態２では、固定基準局２の固定基準点１０２の世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値により、変換パラメータと図形領域２０１とを設定している。しかし、地殻変動が急激に起こるものではないことを勘案すれば、これらの固定基準点１０２の世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値は、必ずしもリアルタイムに取得する必要はなく、予め取得している座標値を用いて得るように構成しても良い。
【００６３】
図１０はこの発明の実施の形態３による測位システムにおける図形領域の設定を説明する図である。変換パラメータと図形領域２０１の設定に当たっては、固定基準点１０２を含む基準点１０３を用いる。世界測地系の座標値と既存測地系の座標値のずれが激しく複雑な地域では、ＧＰＳ観測を行っている固定基準点１０２のみの変換パラメータでは、そのずれを近似するのが難しくなる。そこで、固定基準点１０２以外にも、既存測地系の座標値と、最近観測された世界測地系の座標値とが既知である基準点１０３を含め、より細かい三角形網を構成して既存測地系の座標値を得るように構成する。
【００６４】
基準点１０３は三角形領域の頂点等が該当し、その座標値は測位サーバ装置３０の記憶手段３１に格納されている。既存測地系の座標値と世界測地系の座標値、あるいは、後者に代えて、既存測位系の元期と既存測地系の座標値の１年あたりの変化分である速度ベクトルを保持するように構成しても良い。このようにすれば、常に最新の世界測地系の座標値を測位することなく、既存測地系の座標値＋速度ベクトル×（時刻−元期）を用いることにより、同様の効果を得ることが期待できる。
【００６５】
変換のための変換三角形網は、固定基準点１０２と基準点１０３とを合わせて生成されて、測位サーバ装置３０の記憶手段３１に格納されている。すなわち、この変換三角形網は、固定基準点１０２である点とその他の基準点１０３である点の和集合を考え、これらの点を頂点とする三角形で領域を分割して生成される。例えば、固定基準点１０２のみを頂点とする三角形領域、基準点１０３のみを頂点とする三角形領域、固定基準点１０２と基準点１０３双方を混在させて共に頂点とする三角形領域が存在する。ここで使用するのは、固定基準点１０２では世界測地系の座標値、基準点１０３では世界測地系の座標値又は速度ベクトルにより世界測地系の座標値に補正した座標値である。例えば、固定基準点１０２に基準点１０３を合わせて、それらの世界測地系の座標値でドロネー三角形分割を行って変換三角形網を作成する。ドロネー三角形分割は、位置座標のうち、緯度経度、又は平面直角座標系等、水平面上に定義されたｘｙ平面により、２次元平面で行う。
【００６６】
次に動作について説明する。
図１１はこの発明の実施の形態３による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態１の図６と同一ステップについては説明を省略する。
ステップＳＴ２１において、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３は、予め作成された変換三角形網から一つの三角形領域を選択する。これは、その内部に測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を含む三角形領域で、以後のステップＳＴ５において、図形領域設定手段３３がこの三角形領域を図形領域２０１として設定する。図１０においては、この三角形領域は基準点１０３で構成される。補正データ生成手段３４による補正データの生成には固定基準局２が用いられるが、この基準点１０３は補正データ生成用の固定基準局２とは無関係に選択される。
【００６７】
ステップＳＴ２２において、変換パラメータ設定手段３２は、記憶手段３１より、図形領域２０１として設定された三角形領域の基準点１０３の既存測地系の座標値と世界測地系の座標値を読み出す。ここでは、ａ，ｂ，ｃ番目の基準点１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが選択されたとし、以下では、これらの世界測地系の座標値をそれぞれｒａ（ｘａ，ｙａ，ｚａ）、ｒｂ（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）、ｒｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）とし、既存測地系の座標値をそれぞれＲａ（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）、Ｒｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）、Ｒｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，Ｚｃ）とする。その他の処理は、上記実施の形態１又は上記実施の形態２の処理と同一である。
【００６８】
なお、この実施の形態３の場合、測位サーバ装置３０から移動局１に送信する変換パラメータと図形領域２０１は、実施の形態１の図５又は実施の形態２の図９に示す固定基準点１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃの世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値の代りに、基準点１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値となる。
【００６９】
以上のように、この実施の形態３によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【００７０】
また、この実施の形態３によれば、基準点１０３群により図形領域２０１を設定し、変換パラメータを得るように構成したので、基準点１０３を密に配置することにより、世界測地系の座標値と既存測地系の座標値のずれが激しく複雑な場合でも、測位点１０１近傍の基準点１０３の座標を用いて変換パラメータを設定することができ、適切に既存測地系の座標値を得ることができるという効果が得られる。
【００７１】
さらに、この実施の形態３によれば、基準点１０３の座標情報は測位サーバ装置３０の記憶手段３１に格納されるようにし、変換パラメータと図形領域２０１は測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２と図形領域設定手段３３にて設定するように構成したので、地殻変動に伴う基準点１０３の世界測地系の座標値の変化は、記憶手段３１の値を更新するだけで良く、一元的に最新の情報を管理でき、また、移動局１に変換パラメータと図形領域２０１の設定演算や基準点１０３の座標情報の保持にかかる負担をかけないようにすることができるという効果が得られる。
【００７２】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４による測位システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態１の図１と同じである。上記実施の形態１〜上記実施の形態３においては、変換パラメータは三角形領域の頂点を構成する３個の固定基準点１０２又は基準点１０３から決定し、図形領域２０１は三角形領域として構成したが、これに限るものではない。
【００７３】
図１２は移動局１の測位点１０１の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。図１３は図形領域を説明する図である。測位点１０１の近傍１２１における基準点１０３に関し、その既存測地系の座標値から世界測地系の座標値への移動ベクトル１３１により、測位点１０１の移動ベクトル１３２を求める。ここで、移動ベクトルとは、世界測地系の座標値から既存測地系の座標値を引いたものである。また、図形領域２０１は図１３に示す測位点１０１を中心とした半径λの円領域とする。
【００７４】
以下では、平面直角座標系等、水平面に設置された２次元のｘｙ平面にて説明する。高さ方向への変動は非常に小さいとみなす。測位点１０１の近傍１２１の固定基準点１０２を含む基準点１０３の移動ベクトル１３１から、測位点１０１の移動ベクトル１３２を推定する方法としては、例えば、Z.K.Shen,D.D.Jackson,B.X.Ge:Crustal deformation across and beyond the Los Angels basin from geodetic measurements,JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH,Vol.101,No.B12,pp27957-27980,1996年発行に示された方法を用いる。これは、図１２に示すように、測位点１０１の近傍１２１内の基準点１０３の移動ベクトル１３１から、測位点１０１の移動ベクトル１３２を決定するものである。図１２では、測位点１０１から距離２Ｄの近傍１２１内にある基準点１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄが選択され、その外になる基準点１０３ｅは選択されない。測位点１０１の移動ベクトル１３２を算出するには、３個以上の基準点１０３が必要である。
【００７５】
測位点１０１の近傍においてひずみが一様であるとする。ひずみ場の平行移動成分を（ｄｘ，ｄｙ）、測位点１０１の近傍１２１におけるひずみ場の回転成分をω、ひずみ成分をτｘｘ，τｙｙ，τｘｙとすれば、ｉ番目の基準点１０３の移動ベクトル１３１は以下の式（６）に示すようにモデル化される。
【数２】
2006200933.tif 000004
なお、ここで測位点１０１の座標は、便宜上、概算位置の座標値ｐ０（ｘ０，ｙ０）としている。再度、ｐによって変換パラメータを求める場合も同様である。また、ひずみ成分τｘｘ，τｙｙ，τｘｙは、それぞれｘ軸方向の垂直ひずみ、ｙ軸方向の垂直ひずみ、せん断ひずみを示している。
【００７６】
また、εｘｉ，εｙｉは、ｉ番目の基準点１０３に関する誤差で、例えば、次の式（７）のように設定する。
【数３】
2006200933.tif 000005
測位点１０１からの距離が大きくなるほど、誤差も大きくなる。σｘｉ，σｙｉは実際の観測によって算出される観測誤差の標準偏差である。あるいは、すべて一定値とみても良い。Ｄは距離定数と呼ばれるパラメータである。未知数である６個の変換パラメータを求めるには、３個以上の基準点１０３が必要で、その移動ベクトル１３１から、εｘｉ，εｙｉにより、近い基準点１０３ほど重みを付けて最小二乗法によって変換パラメータｄｘ，ｄｙ，ω，τｘｘ，τｙｙ，τｘｙを決定する。パラメータＤは、例えば、３５ｋｍといった値が用いられる。また、近傍１２１を測位点１０１の概算位置ｐ０から２Ｄの範囲とする。
【００７７】
これらの変換パラメータを用いて、干渉測位で得られた測位点１０１の世界測地系の座標値ｐ（ｘ，ｙ）における移動ベクトル１３２を求める。移動ベクトル１３２を（Ｄｘ，Ｄｙ）とし、測位点１０１の既存測地系の座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ）とすれば、次の式（８）により、移動ベクトル１３２から測位点１０１の既存測地系の座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【数４】
2006200933.tif 000006
当初用いた測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０が誤差を持ち、干渉測位で得られた世界測地系の座標値ｐ（ｘ，ｙ）と異なっている場合でも、又は、測位点１０１が移動している場合でも、上記式（８）により測位点１０１の既存測地系の座標値Ｐ（Ｘ，Ｙ）を求めることができる。
【００７８】
図形領域２０１については、例えば、以下のように決定する。用いた基準点１０３の数が４個以上の場合、上記変換パラメータにより求めた基準点１０３の移動ベクトル１３２と実際の移動ベクトル１３１の誤差を算出すると、次の式（９）となる。
【数５】
2006200933.tif 000007
【００７９】
これにより、
【数６】
2006200933.tif 000008
であり、この中からσｘｉ，σｙｉの最大値σｍを求め、
【数７】
2006200933.tif 000009
として、これが一定値εｍａｘ以下になるような距離λ、
【数８】
2006200933.tif 000010
を考える。測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を中心とし、半径λの円領域の内部では、誤差がεｍａｘ以下になると期待できる。図形領域設定手段３３は、図１３に示すように、測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を中心とし、半径λの円領域を図形領域２０１として設定する。
【００８０】
用いた基準点１０３の数が３個の場合は、例えば、測位点１０１を中心とし３基準点までの距離の最小値を半径とする円領域を図形領域２０１として設定する。また、上記実施の形態１〜実施の形態３と同様に、３基準点を頂点とする三角形領域を図形領域２０１としても良い。
【００８１】
次に動作について説明する。
図１５はこの発明の実施の形態４による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。実施の形態１の図６と同一ステップについては説明を省略する。ステップＳＴ３１において、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３は移動局１から受け取った測位点１０１の概算位置の座標値の近傍１２１に存在する記憶手段３１に格納されている基準点１０３を抽出する。ステップＳＴ３２において、変換パラメータ設定手段３２は記憶手段３１に格納されている抽出された基準点１０３の既存測地系の座標値と世界測地系の座標値を読み出す。
【００８２】
ステップＳＴ３３において、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２は、上記式（６）及び式（７）を解くことにより、変換パラメータ変換パラメータｄｘ，ｄｙ，ω，τｘｘ，τｙｙ，τｘｙを設定し、図形領域設定手段３３は、上記式（９）〜式（１２）により半径λを求めることにより図形領域２０１を設定する。ここで、上記Ｓｈｅｎの方法を用いる。ステップＳＴ３４において、通信手段３５は移動局１に設定した変換パラメータと図形領域２０１を配信する。
【００８３】
図１４は測位サーバ装置３０から移動局１に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。ここでは、例えば、図形領域２０１が半径λの円領域とすると、図１４に示すような形式となる。
【００８４】
さらに、ステップＳＴ３５において、移動局１の変換手段１２は、測位した世界測地系における測位点１０１の座標値ｐ（ｘ，ｙ）に対して、測位サーバ装置３０から送信された変換パラメータを用いて、上記式（８）により世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換する。
【００８５】
以上のように、この実施の形態４によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【００８６】
また、この実施の形態４によれば、測位サーバ装置３０の変換パラメータ設定手段３２が、測位点１０１の近傍におけるひずみ場の回転成分、ひずみ成分及び平行移動成分を変換パラメータとして設定し、移動局１の変換手段１２が、設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、容易に測位点１０１の位置を算出することができると共に、測位点１０１の周囲に存在する世界測地系の座標値と既存測地系の座標値とが既知の３個以上の基準点１０３の情報を用いることができるため、個々の基準点１０３の位置の誤差に左右されにくくなり、精度良く既存測地系の座標値への変換を行うことができるという効果が得られる。
【００８７】
さらに、この実施の形態４によれば、測位サーバ装置３０の図形領域設定手段３３が測位点１０１の概算位置の座標値を中心とする所定の半径λの円領域を図形領域２０１として設定し、移動局１のＧＰＳ測位部１６により、測位点１０１の世界測地系の座標値が設定された円領域内にあるかを判定することにより、移動局１の変換手段１２による変換パラメータの適用可否を容易に判定することができると共に、円領域を図形領域２０１として設定することにより、図形領域２０１の情報として半径λのみを送信すれば良く、通信網１００における通信量を少なくすることができという効果が得られる。
【００８８】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜上記実施の形態４においては、変換パラメータ及び図形領域２０１をデータ配信局３の測位サーバ装置３０にて生成しているが、これとは別のデータ生成局を備え、変換パラメータ及び図形領域２０１はこのデータ生成局にて生成するように構成しても良い。
【００８９】
図１６はこの発明の実施の形態５による測位システムの構成を示すブロック図である。この測位システムでは、測位点１０１上に位置する測位装置である移動局１と、固定基準点１０２上に設置されている固定基準局２と、データ配信局３に設置された補正サーバ装置３０Ａと、データ生成局４に設置された測位サーバ装置４０が、専用回線又はインターネット等で構成される通信網１００により接続されている。
【００９０】
データ配信局３に設置されている補正サーバ装置３０Ａは、記憶手段３１と補正データ生成手段３４と通信手段３５を備えている。また、データ生成局４に設置されている測位サーバ装置４０は、記憶手段４１と変換パラメータ設定手段３２と図形領域設定手段３３と通信手段４２を備えている。このように、この実施の形態５による測位システムでは、上記実施の形態１のデータ配信局３をデータ配信局３とデータ生成局４に分離し、上記実施の形態１のデータ配信局３の変換パラメータ設定手段３２と図形領域設定手段３３を、この実施の形態５ではデータ生成局４に設置されている測位サーバ装置４０に移動した構成となっている。
【００９１】
補正サーバ装置３０Ａの記憶手段３１には、固定基準点１０２を識別する番号と固定基準点１０２の世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値が格納されており、測位サーバ装置４０の記憶手段４１には、固定基準局１０２及び基準点１０３の世界測地系の座標値及び既存測地系の座標値と、変換三角形網の三角形領域の個数、各三角形領域を構成する固定基準局１０２及び基準点１０３を識別する番号又はその頂点の座標値が格納されている。
【００９２】
図１７はこの発明の実施の形態５による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、同一ステップについては説明を省略する。ステップＳＴ４１において、データ配信局３の補正サーバ装置３０Ａの通信手段３５は、データ生成局４の測位サーバ装置４０に測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を送信する。ステップＳＴ４２からステップＳＴ４４は測位サーバ装置４０にて実行される。
【００９３】
ステップＳＴ４２において、データ生成局４の測位サーバ装置４０の図形領域設定手段３３は、記憶手段４１に格納されている予め作成された変換三角形網から一つの三角形領域を選択する。これは、その内部に移動局１から受け取った概算位置の座標値ｐ０を含む三角形領域である。ステップＳＴ４３おいて、変換パラメータ設定手段３２は、記憶手段４１に格納されている選択された三角形領域の頂点を構成する固定基準局１０２又は基準点１０３の既存測地系の座標値と世界測地系の座標値を読み出す。
【００９４】
ステップＳＴ４４において、上記実施の形態と同様に、図形領域設定手段３３は図形領域２０１を設定し、変換パラメータ設定手段３２は変換パラメータを設定する。ステップＳＴ４５において、測位サーバ装置４０の通信手段４２は補正サーバ装置３０Ａに変換パラメータと図形領域２０１を送信し、補正サーバ装置３０Ａの通信手段３５は、変換パラメータと図形領域２０１を受信する。このように、データ生成局４に設置されている測位サーバ装置４０は、移動局１より図４又は図８で示されるような測位点１０１の概算位置の座標値を受け取り、図５、図９又は図１４で示されるような変換パラメータと図形領域２０１を移動局１に返信する。
【００９５】
以上のように、この実施の形態５によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置４０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置４０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【００９６】
また、この実施の形態５によれば、データ生成局４に設置されている専用の測位サーバ装置４０により、変換パラメータと図形領域２０１の設定を実行するように構成したので、データ配信局３の負荷を軽減することができるという効果が得られる。
【００９７】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６による測位システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態５の図１６と同じである。上記実施の形態５においては、データ生成局４への変換パラメータと図形領域２０１の作成指示はデータ配信局３から行ったが、移動局１から変換パラメータと図形領域２０１の作成と配信の指示を行うように構成しても良い。
【００９８】
図１８はこの発明の実施の形態６による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、同一ステップについては説明を省略する。ステップＳＴ５１において、移動局１のＧＰＳ測位部１６が、通信手段１３を介してデータ生成局４の測位サーバ装置４０に測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を送信し、測位サーバ装置４０の通信手段４２は測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を受信する。この座標値は、初回は測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０であるが、以降は世界測地系の座標値ｐである。
【００９９】
ステップＳＴ５２からステップＳＴ５４は測位サーバ装置４０の処理である。ステップＳＴ５２において、測位サーバ装置４０の図形領域設定手段３３は、記憶手段４１に格納されている予め作成された変換三角形網から一つの三角形領域を選択する。これは、その内部に移動局１から受け取った測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を含む三角形領域である。ステップＳＴ５３において、変換パラメータ設定手段３２は、記憶手段４１より、選択された三角形領域の頂点を構成する固定基準局１０２又は基準点１０３の既存測地系の座標値と世界測地系の座標値を読み出す。
【０１００】
ステップＳＴ５４において、上記実施の形態と同様に、図形領域設定手段３３は図形領域２０１を設定し、変換パラメータ設定手段３２は変換パラメータを設定する。ステップＳＴ５５において、通信手段４２は移動局１に変換パラメータと図形領域２０１を送信する。このように、測位サーバ装置４０は、図４又は図８で示されるような測位点１０１の概算位置の座標値ｐ０を受け取り、図５、図９又は図１４で示されるような変換パラメータと図形領域２０１を返信する。
【０１０１】
以上のように、この実施の形態６によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置４０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置４０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【０１０２】
また、この実施の形態６によれば、データ生成局４の測位サーバ装置４０が行う変換パラメータと図形領域２０１の設定動作を、データ配信局３の補正サーバ装置３０Ａを経由せず、移動局１から直接指示し、結果を移動局１に直接返信するように処理することにより、世界測地系から既存測地系への座標値の変換を行わない場合は、データ生成局４における変換パラメータと図形領域２０１の設定動作を省略するように構成することができ、また、そのような場合も、移動局１とデータ配信局３との通信やデータ配信局３の処理は変更がなく、データ配信局３では、従来からの補正データの生成と配信動作を行うことにより、既存のシステムをそのまま利用することができるという効果が得られる。
【０１０３】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７による測位システムの構成を示すブロック図は、上記実施の形態５の図１６と同じである。上記実施の形態６においては、ＧＰＳによる測位点１０１の観測時に既存測地系の座標に変換したが、後にまとめて変換するように構成しても良い。
【０１０４】
図１９はこの発明の実施の形態７による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。なお、同一ステップについては説明を省略する。まず、図中のステップＳＴ６１からステップＳＴ６３までの処理で、通常のＧＰＳを利用する干渉測位を行い、測位点１０１についての世界測地系の座標値ｐを算出する。測位は、必要な測位対象地点全てについて順に実行する。
【０１０５】
ステップＳＴ６１において、移動局１のＧＰＳ測位部１６は測位点１０１の数を示す変数Ｎを０に初期化する。ステップＳＴ１からステップＳＴ９では、データ配信局３の補正データ生成手段３４により補正データを生成し、それを用いてステップＳＴ１０において、移動局１のＧＰＳ測位部１６は補正データを使用して干渉測位を実行し、測位点１０１についての世界測地系の座標値ｐを算出する。ステップＳＴ６２において、移動局１のＧＰＳ測位部１６は変数Ｎに１を加える。
【０１０６】
ステップＳＴ６３において、移動局１のＧＰＳ測位部１６は処理を継続するかどうかを判断し、継続する場合はステップＳＴ７に戻り、そうでない場合は、ステップＳＴ６４に進む。このステップＳＴ６３終了時点で、測位点１０１の個数はＮで表されている。ステップＳＴ６４において、移動局１の変換手段１２は変数ｍを１に初期化する。ステップＳＴ５１において、この実施の形態においては、データ生成局４の測位サーバ装置４０は、ｍ番目の測位点１０１の世界測地系の座標値ｐを移動局１から受け取る。
【０１０７】
ステップＳＴ５２からステップＳＴ５５までは、上記実施の形態６と同様、データ生成局４にて図形領域２０１と変換パラメータを設定し移動局１に配信する。以上、データ生成局４は、測位点１０１の世界測地系の座標値ｐを受け取り、図５、図９又は図１４で示されるような変換パラメータと図形領域２０１を返信する。
【０１０８】
ステップＳＴ６５において、移動局１の変換手段１２はｍ番目の測位点１０１の世界測地系の座標値ｐが、図形領域２０１の内部かどうかを判定する。外部の場合は、ステップＳＴ５１に戻り、再度処理をさせる。ステップＳＴ１２において、移動局１の変換手段１２は、世界測地系の座標値ｐに対し、変換パラメータを用いて上記実施の形態と同様に既存測地系の座標値Ｐを求める。ステップＳＴ６６において、移動局１の変換手段１２は変数ｍに１を加える。ステップＳＴ６７において、変換手段１２はＮ個の測位点１０１全てに処理を行ったかどうかを判定し、Ｎ個の測位点１０１の処理が終了していない場合にはステップＳＴ６５に戻り、そうでなければ処理を終了する。
【０１０９】
この実施の形態７は、移動局１とデータ配信局３及びデータ生成局４との接続に異なる手段を用いる場合に適用される。例えば、現状では、山間部においては移動局１の測位点１０１が携帯電話の通話エリアから外れることがある。一方、補正サーバ装置３０Ａからの補正データについては、例えばＤＧＰＳ（ディファレンシャルＧＰＳ）と呼ばれる方式に倣い、放送電波に乗せて移動局１に配信、又は打ち上げが計画されている準天象衛星から移動局１に配信することも企画され、移動局１を広範囲で利用できることが期待されている。この場合、補正データを用いて世界測地系での測位を行った後、携帯電話が接続可能になり、すなわち、移動局１が通信網１００に接続可能な場所にてデータ生成局４に接続し、変換パラメータと図形領域２０１を取得することにより、既存測地系の座標値Ｐに変換することができる。
【０１１０】
以上のように、この実施の形態７によれば、移動局１のＧＰＳ測位部１６により算出された測位点１０１の世界測地系の座標値が、測位サーバ装置４０の図形領域設定手段３３により設定された図形領域２０１内にある限り、移動局１の変換手段１２が、測位サーバ装置４０の変換パラメータ設定手段３２により設定された変換パラメータを用いて、測位点１０１の世界測地系の座標値を既存測地系の座標値に変換することにより、複数の測位点１０１に対しても、同一の変換パラメータを用いることができ、通信網１００における通信量を増大させることなく、測位点１０１の位置を既存測地系の座標値で精度良く算出することができるという効果が得られる。
【０１１１】
また、この実施の形態７によれば、移動局１が、N個の測位点１０１の世界測地系の座標値を一括して算出し、その後、N個の測位点１０１の世界測地系の座標値を一括して既存測地系の座標値に変換することにより、移動局１を広範囲で利用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】この発明の実施の形態１による測位システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による測位システムの測位の状況を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による測位システムにおける移動局の測位点の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１による測位システムにおける移動局から測位サーバ装置に送信する測位点の概算位置の座標値を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による測位システムにおける測位サーバ装置から移動局に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態２による測位システムにおける移動局の測位点の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。
【図８】この発明の実施の形態２による測位システムにおける移動局から測位サーバ装置に送信する測位点の概算位置の２次元の座標値を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２による測位システムにおける測位サーバ装置から移動局に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による測位システムにおける図形領域の設定を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態４による測位システムにおける移動局の測位点の既存測地系の座標値への変換を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による測位システムにおける図形領域を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態４による測位システムにおける測位サーバ装置から移動局に送信する変換パラメータと図形領域を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態４による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態５による測位システムの構成を示すブロック図である。
【図１７】この発明の実施の形態５による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】この発明の実施の形態６による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１９】この発明の実施の形態７による測位システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１３】
１  移動局（測位装置）、２，２ａ，２ｂ，２ｃ  固定基準局、３  データ配信局、４  データ生成局、５  ＧＰＳ衛星、１１  ＧＰＳ測位手段、１２  変換手段、１３  通信手段、１４  ＧＰＳアンテナ、１５  ＧＰＳ受信部、１６  ＧＰＳ測位部、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  ＧＰＳアンテナ、２２  ＧＰＳ受信部、２３  ＧＰＳ測位部、２４  通信手段、３０  測位サーバ装置、３０Ａ  補正サーバ装置、３１  記憶手段、３２  変換パラメータ設定手段、３３  図形領域設定手段、３４  補正データ生成手段、３５  通信手段、４０  測位サーバ装置、４１  記憶手段、４２  通信手段、１００  通信網、１０１  測位点、１０２，１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ  固定基準点、１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ  基準点、１１１  点、１１２  点、１１３  点、１３１  移動ベクトル、１３２  移動ベクトル、２０１  図形領域、２０２  図形領域。
【図１】
2006200933.tif 000011
【図２】
2006200933.tif 000012
【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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【図１０】
2006200933.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006200933.tif 000024
【図１５】
2006200933.tif 000025
【図１６】
2006200933.tif 000026
【図１７】
2006200933.tif 000027
【図１８】
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【図１９】
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