(57)【要約】【課題】広い面積を占有することなく、且つ低いコストで精密な変位計測を行うことができ、長時間での微量な変形も計測することのできる測位装置及び測位方法を提供すること。【解決手段】測位装置１は、ＧＰＳからの信号を受信するＧＰＳアンテナ２と、準天頂衛星からの信号を受信するＱＺＳアンテナ３と、ＧＰＳ信号の測位情報（例えばＬ１信号、Ｌ２信号、Ｌ５信号等の測位信号）とＱＺＳ信号の測位補強情報（Ｌ６信号）を解読する受信処理部４と、受信処理部４にて解読した観測値を記憶する記憶部５と、記憶部５に記憶された一定期間分の観測値に基づいて、観測点Ａと仮想点Ｏとの間の変位を解析する変位解析部６を備える。【選択図】図２
2019023574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＮＳＳからの測位情報を含む信号を受信するＧＮＳＳ受信部と、
準天頂衛星から前記ＧＮＳＳの測位情報を補強する測位補強情報を含む信号を受信する準天頂衛星信号受信部と、
前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報を、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報により補正して、未知点に設置された観測点と既知点に設定された仮想の基準点との距離を算出する変位解析部と、
を備える測位装置。
【請求項２】
さらに、前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報と、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報を解読する受信処理部と、
前記受信処理部により解読した観測値を記憶する記憶部を有し、
前記変位解析部は前記記憶部に記憶された一定期間分の観測値に基づいて、前記観測点と前記仮想の基準点との距離の変位を解析する請求項１記載の測位装置。
【請求項３】
ＧＮＳＳからの測位情報を含む信号を受信するＧＮＳＳ受信工程と、
準天頂衛星から前記ＧＮＳＳの測位情報を補強する測位補強情報を含む信号を受信する準天頂衛星信号受信工程と、
前記ＧＮＳＳ受信工程にて受信したＧＮＳＳの測位情報を、前記準天頂衛星信号受信工程にて受信した測位補強情報により補正して、未知点に設置された観測点と既知点に設定された仮想の基準点との距離に相当する観測値を算出する変位解析工程と、
を備える測位方法。
【請求項４】
さらに、前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報と、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報を解読する受信処理工程と、
前記受信処理工程にて解読した観測値を記憶する記憶工程とを有し、
前記変位解析部にて、前記記憶部に記憶された一定期間分の観測値に基づいて、前記観測点と前記仮想の基準点との距離の変位を解析する請求項３記載の測位方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)と準天頂衛星からの信号を用いた測位装置及び測位方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地殻変動や山の地滑り、大型建造物の経年変形等では、長い期間に亘って変位を計測する必要がある。このような変位を計測する手法としては、ピアノ線を用いた伸縮計やレーザを用いた光計測等がある。
【０００３】
また、ＧＮＳＳ測量（相対測位）により２点間の距離変化を計測する方法も可能である。例えば、ＧＮＳＳ測量における、いわゆるリアルキネマティック法（ＲＴＫ法）では連続的な変位計測も可能である（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２３５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＧＮＳＳ測量により２点間の距離を計測するには、特許文献１に記載の基準局と観測局のように、少なくとも２つのＧＮＳＳ受信機を設置しなければならず、コストがかかるという問題がある。
【０００６】
さらに、ＲＴＫ法では、計算に使用される受信データ数が少ないことから、測位衛星の配置や周辺からのマルチパスの影響により、短期的に測位結果が乱れるというＧＮＳＳ測位特有の問題もある。このようなことからＧＮＳＳ測量を用いる場合、精密な測位を行うには４つ以上のＧＮＳＳ衛星からの信号を受信可能とするために、設置場所としてある程度広い面積を必要とする等の制限がある。近年では、補正情報配信サービスと無線通信の発達により、１つのＧＮＳＳ受信機により観測作業が可能な、いわゆるネットワーク型ＲＴＫ法も知られている。しかし、この方式は、山中等の携帯電話網が通じ難い場所では、実行できないという問題がある。
【０００７】
このようなことから、ＲＴＫ法及びネットワーク型ＲＴＫ法であっても、長い期間に亘って微量な変位を計測することは容易ではない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、広い面積を占有することなく、且つ低いコストで精密な変位計測を行うことができ、長時間での微量な変形も計測することのできる測位装置及び測位方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明に係る測位装置は、ＧＮＳＳからの測位情報を含む信号を受信するＧＮＳＳ受信部と、準天頂衛星から前記ＧＮＳＳの測位情報を補強する測位補強情報を含む信号を受信する準天頂衛星信号受信部と、前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報を、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報により補正して、未知点に設置された観測点と既知点に設定された仮想の基準点との距離を算出する変位解析部と、備える。
【００１０】
また、上記測位装置は、さらに、前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報と、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報を解読する受信処理部と、前記受信処理部により解読した観測値を記憶する記憶部を有し、前記変位解析部は前記記憶部に記憶された一定期間分の観測値に基づいて、前記観測点と前記仮想の基準点との距離の変位を解析してもよい。
【００１１】
上記した目的を達成するために、本発明に係る測位方法は、ＧＮＳＳからの測位情報を含む信号を受信するＧＮＳＳ受信工程と、準天頂衛星から前記ＧＮＳＳの測位情報を補強する測位補強情報を含む信号を受信する準天頂衛星信号受信工程と、前記ＧＮＳＳ受信工程にて受信したＧＮＳＳの測位情報を、前記準天頂衛星信号受信工程にて受信した測位補強情報により補正して、未知点に設置された観測点と既知点に設定された仮想の基準点との距離に相当する観測値を算出する変位解析工程と、を備える。
【００１２】
また、上記測位方法は、さらに、さらに、前記ＧＮＳＳ受信部にて受信したＧＮＳＳの測位情報と、前記準天頂衛星信号受信部にて受信した測位補強情報を解読する受信処理工程と、前記受信処理工程にて解読した観測値を記憶する記憶工程とを有し、前記変位解析部にて、前記記憶部に記憶された一定期間分の観測値に基づいて、前記観測点と前記仮想の基準点との距離の変位を解析してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記手段を用いる本発明によれば、長時間での微量な変形を計測するために、広い面積を占有することなく、且つ低いコストで精密な変位計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る測位装置を用いた測位システムの説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る測位装置の構成を示すブロック図である。
【図３】測位装置により実行される測位ルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１及び図２を参照すると、図１には本発明の一実施形態に係る測位装置を用いた測位システムの説明図が示されており、図２には測位装置の構成を示すブロック図が示されており、以下これらの図に基づき本実施形態の測位システムについて説明する。なお、本実施形態では、ＧＮＳＳとしてＧＰＳ（Global Positioning System）を用いる場合について説明するが、ＧＰＳに限られるものではなく、他のＧＮＳＳにも適用可能である。
【００１７】
まず図１に示すように、本実施形態の測位装置１は、地殻変動や山の地滑り、大型建造物の経年変形等の長い期間に亘る変位の計測に用いられるものとして、未知の所定位置に設置される。この設置位置は、少なくとも１つのＧＰＳ衛星Ｇと、少なくとも１つの準天頂衛星Ｑからの信号を受信可能な位置であればよい。
【００１８】
測位装置１は、設置された位置を観測点Ａとし、且つ仮想の基準点（以下、仮想点Ｏという）を設定して、定期的に当該観測点Ａと仮想点Ｏとの間の変位を計測するものである。
【００１９】
測位装置１の構成として、図２に示すように、ＧＰＳ衛星Ｇからの信号（以下ＧＰＳ信号という）を受信するＧＰＳアンテナ２と、準天頂衛星（Quasi-Zenith Satellites、以下ＱＺＳともいう）からの信号（以下ＱＺＳ信号という）を受信するＱＺＳアンテナ３とを備えている。ＧＰＳ信号は、具体的には測位に使用する情報である測位情報（例えばＬ１信号、Ｌ２信号、Ｌ５信号等の測位信号であり、以下測位信号という）と、衛星の軌道情報等を含む航法メッセージを有している。また、ＱＺＳ信号は、測位信号及び航法メッセージの他に、測位補強情報（例えばＬ６信号）を有している。測位補強情報は、ＧＰＳ衛星Ｇからの測位情報に含まれる誤差を補強する情報である。
【００２０】
また、測位装置１は、ＧＰＳアンテナ２及びＱＺＳアンテナ３により受信した信号を処理する受信処理部４と、当該受信処理部４での処理結果の情報を記憶する記憶部５と、記憶部５に記憶された情報から変位解析を行う変位解析部６と、この解析結果を出力する出力部７とを有している。
【００２１】
詳しくは、受信処理部４は、ＧＰＳアンテナ２により受信したＧＰＳ信号から航法メッセージとＬ１信号を取得するとともに、ＱＺＳアンテナ３により受信したＱＺＳ信号からＬ６信号を取得可能である。そして、受信処理部４は、特に、測位信号によって送られるドップラー情報、タイミング信号による距離情報、Ｌ６信号内に入っているＧＰＳ補強情報の解読（デコード）を行い、解読した観測値を記憶部５に送る。
【００２２】
記憶部５は、少なくとも受信処理部４から送られた観測値を記憶する機能を有している。受信処理部４からは逐次的に観測値が送られて記憶部５に蓄積されていく。
【００２３】
変位解析部６は、記憶部５にて記憶された一定期間分の観測値を読み出して、二重位相差法等に基づく変位解析を行い、距離Ｄを算出し、当該距離Ｄの変化から仮想点Ｏと観測点Ａとの変位を算出する機能を有している。
【００２４】
具体的には、変位解析部６は、仮想点Ｏを原点とした観測点Ａまでの距離Ｄを算出する。これは図１に示すように、予め既知点として仮想点Ｏの座標（Ｘo、Ｙo、Ｚo）を設定し、ＧＰＳ衛星Ｇから取得した航法メッセージに基づき当該ＧＰＳ衛星Ｇから仮想点Ｏまでの計算距離ｄを算出する。さらに、変位解析部６は、Ｌ６信号により補正した測位信号に基づき行路差Δｄを算出することで、観測点Ａの座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）を算出する。そして、変位解析部６は、仮想点Ｏを原点とした観測点Ａまでの距離Ｄを算出し、これらの情報を出力部７に送る。
【００２５】
出力部７は、例えばディスプレイであり、変位解析部６からの算出結果を表示する機能を有している。なお、出力部７はディスプレイのように直接表示するものの他、外部に情報を送信可能な通信装置や記憶媒体であってもよい。
【００２６】
ここで、図３を参照すると、以上のように構成された測位装置により実行される測位ルーチンを示すフローチャートが示されており、以下、上記図１も参照しつつ、図３のフローチャートに沿って本実施形態の測位方法について説明する。
【００２７】
まず、図３に示す測位ルーチンを開始する前提として、測位装置１は測位対象となる土地、又は建物において、少なくとも１機のＧＰＳ衛星Ｇと、少なくとも１機の準天頂衛星Ｑからの信号を受信可能な位置に設置される。
【００２８】
そして、測位ルーチンのステップＳ１として、測位装置１の受信処理部４は、仮想点Ｏの座標（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）を設定する。仮想点Ｏの座標（Ｘｏ、Ｙｏ、Ｚｏ）は、対象とする土地又は対象とする建物の変位を判別可能な位置に属する既知点に設定される。
【００２９】
次のステップＳ２にて、受信処理部４は、受信したＧＰＳ信号の航法メッセージを取得する。
【００３０】
またステップＳ３にて、受信処理部４は受信したＧＰＳ信号から測位信号を取得する（ＧＮＳＳ受信工程）。
【００３１】
さらに、ステップＳ４にて、受信処理部４は受信したＱＺＳ信号からＬ６信号を取得する（準天頂衛星信号受信工程）。
【００３２】
ステップＳ５にて、受信処理部４は、測位信号及びＬ６信号の情報を解読（デコード）する（受信処理工程）。
【００３３】
ステップＳ６にて、記憶部５が上記ステップＳ５で解読（デコード）した観測値を記憶する（記憶工程）。
【００３４】
ステップＳ７では、変位解析部６が、変位解析に必要な所定時間を経過したか否かを判別する。変位解析部６は、計測開始時又は前回の変位解析時点からの経過時間を計時しており、所定時間は例えば２０分に設定されている。なお、この所定時間は、対象物の速度等に応じて自由に設定可能である。当該ステップＳ７の時点で、計時した時間か所定時間を経過していない場合には、判定結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ２に戻って再度受信処理部４による観測値の算出を行う。一方、計時した時間が所定時間を経過した場合には、ステップＳ７に判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ８に進む。
【００３５】
ステップＳ８では、変位解析部６において変位解析処理を行う（変位解析工程）。ここでの変位解析処理は、記憶部５に記憶された所定時間内に記憶された複数の観測値に基づいて、例えば二重位相差法により、仮想点Ｏから観測点Ａの変位を算出する。具体的には、ＧＰＳ衛星Ｇから取得した航法メッセージに基づき当該ＧＰＳ衛星Ｇから仮想点Ｏまでの計算距離ｄを算出し、Ｌ６信号により補正した測位信号に基づいて図１における行路差Δｄを算出することで、観測点Ａの座標（Ｘａ、Ｙａ、Ｚａ）を算出する。これにより、仮想点Ｏと観測点Ａの座標が決まることから、変位解析部６は仮想点Ｏを原点とした観測点Ａまでの距離Ｄを算出する。変位解析処理の具体的な手法は特に限定されるものではなく、単純には、所定時間内の最初の観測値に基づく距離Ｄ１を０として、最後の観測値に基づく距離Ｄｎまでの変化を算出してもよい。
【００３６】
また、ステップＳ９にて、変位解析部６は出力部７に、ステップＳ８での解析処理結果を出力する。
【００３７】
そして、ステップＳ１０にて、変位解析部６は計測終了であるか否かを判別する。計測終了の条件としては、例えば計測開始から一定期間経過した場合や、解析結果を所定回数出力した場合がある。未だ計測終了の条件を満たしていない場合には、ステップＳ１０の判別結果は偽（Ｎｏ）となり、ステップＳ２に戻り受信処理部４により観測値の算出を継続する。一方、計測終了の条件を満たした場合には、ステップＳ１０の判別結果は真（Ｙｅｓ）となり、当該ルーチンを終了する。
【００３８】
以上のように、測位装置１は、ＧＰＳ信号の測位信号と、当該ＧＰＳ信号を補強するＬ６信号とを用いることで、１つのＧＰＳ衛星からの信号のみで、精密な測位を行うことができる。具体的には、変位解析部６にて、仮想点Ｏを設定して、当該仮想点Ｏから観測点Ａまでの距離Ｄを観測値として計測することで、１つの測位装置１で２点間の距離を計測することができる。このように、１つの測位装置１での計測が可能となることで、従来のように２つ以上の測位装置を必要とする測位方法よりもコストを低減することができる上、少なくとも１つのＧＰＳ衛星及び少なくとも１つのＱＺＳからの信号を受信できる場所に設置すればよいことから、広い面積を占有することもない。
【００３９】
そして、受信処理部４にて解読した観測値を記憶部５に蓄積して、変位解析部６にて一定期間分の観測値に基づいて、観測点と仮想点との間の変位を解析することで、長時間での微量な変形も計測することができる。
【００４０】
このようなことから、本実施形態に係る測位装置１及び測位方法によれば、広い面積を占有することなく、且つ低いコストで精密な変位計測を行うことができ、長時間での微量な変形も計測することができる。
【００４１】
以上で本発明の一実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
【００４２】
上記実施形態の測位装置１は、ＧＰＳアンテナ２、ＱＺＳアンテナ３、受信処理部４、記憶部５、変位解析部６、出力部７が一体の装置として構成されているが、必ずしも全て一体である必要はない。例えばＧＰＳアンテナ、ＱＺＳアンテナ、及び受信処理部を別体として、変位解析部６は観測値のデータを取得して仮想点Ｏから観測点Ａまでの距離Ｄを出力するだけの装置としてもよい。また、受信処理部４や変位解析部６による処理をパーソナルコンピュータ等のコンピュータにより実行されるプログラム（ソフトウェア）として提供してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  測量装置
２  ＧＰＳアンテナ（ＧＮＳＳ受信部）
３  ＱＺＳアンテナ（準天頂衛星信号受信部）
４  受信処理部
５  記憶部
６  変位解析部
７  出力部
Ｇ  ＧＰＳ衛星
Ｑ  準天頂衛星
Ｏ  仮想点
Ａ  観測点
【図１】
2019023574.tif 000003
【図２】
2019023574.tif 000004
【図３】
2019023574.tif 000005