(57)【要約】【課題】受信可能な衛星数が様々に異なっても、常に最適な変位検出を行えるようにする。また、測位のために必要な測位用衛星の数が少ない場合でも測位点の変位検出を可能とし、測位に要する数以上の測位用衛星からの信号が受信できる状態では、より高い測位精度が得られるようにする。【解決手段】２つの衛星ａ，ｂから送信された信号のドップラーシフト周波数を基準点ｆと測位点ｍとで観測し、その観測によるドップラシフト周波数の観測二重差を求め、基準点ｆと測位点ｍの位置、２つの衛星ａ，ｂの位置および速度に基づいてドップラーシフト周波数の計算二重差を求める。この２つの二重差同士のずれの有無によって測位点の基準点に対する相対変位を検出する。【選択図】  図６
2004170151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測位点で、複数の測位用衛星から送信された信号を受信して該測位点の変位を検出する変位検出装置において、
少なくとも２つの測位用衛星から送信された信号のドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量を各測位点で観測して、複数の測位点のうち所定の測位点を基準とし、該基準点と他の測位点での観測による、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量から、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量の観測二重差を求める手段と、
基準点と測位点の位置、前記少なくとも２つの測位用衛星の軌道情報および時刻に基づいて、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量の計算二重差を求める手段と、
該計算二重差と前記観測二重差のずれにより、基準点に対する測位点の相対的な変位を検出する手段とを備えた変位検出装置。
【請求項２】
複数の測位点で、複数の測位用衛星から送信された信号を受信して該測位点の変位を検出する変位検出装置において、
少なくとも２つの測位用衛星から送信された信号のキャリア位相を各測位点で観測して、複数の測位点のうち所定の測位点を基準とし、該基準点と他の測位点での観測によるキャリア位相からキャリア位相の観測二重差を求める手段と、
基準点と測位点の位置、前記２つの測位用衛星の軌道情報および時刻に基づいて、キャリア位相の計算二重差を求める手段と、
該計算二重差と前記観測二重差のずれにより、基準点に対する測位点の相対的な変位を検出する手段とを備えた変位検出装置。
【請求項３】
前記測位点の変位前の位置から該測位点を通る傾斜線を下る方向にのびる線と前記観測二重差による等位相差面とから測位点の変位後の位置を推定する手段を備えた請求項２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
複数の測位点で、複数の測位用衛星から送信された信号を受信して該測位点の変位を検出する変位検出装置において、
複数の測位用衛星からの信号を受信し、基準とする測位用衛星とその他の各測位用衛星とを組とする観測キャリア位相差を求める手段と、
評価対象外の測位用衛星を用いて測位した測位点の位置と、前記基準とする測位用衛星および評価対象とする測位用衛星の軌道情報と時刻とに基づいて、基準とする測位用衛星と前記評価対象の測位用衛星とを組とする計算キャリア位相差を求める手段と、
前記評価対象の測位用衛星について、前記観測キャリア位相差と前記計算キャリア位相差とのずれを求めるとともに、該位相差のずれに基づいて、測位精度に関する評価を行い、該評価の高い測位用衛星の前記観測距離に基づいて測位点の測位を行う手段とを備えた変位検出装置。
【請求項５】
測位に用いた前記測位用衛星の、測位点に対する配置によって定まる測位精度指数に応じて、前記評価を補正するようにした請求項４に記載の変位検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、測位用衛星からの信号を受信して測位点の変位を検出する変位検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば傾斜地の地すべりやダムの変形を監視するなど、何らかの変位を監視するためにＧＰＳ測位を利用した変位検出装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなＧＰＳ衛星からの信号を受信して測位点の変位を監視する装置は、一定時間周期毎に、または所定のタイミングで測位点の測位を行い、測位点の計時的な変位の傾向や急激な変位を監視するように構成している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１６０５０９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＧＰＳ測位は、基準とするＧＰＳアンテナと、測位点に設けたＧＰＳアンテナとの相対位置を求めるものであるが、その測位を行うためには、最低４つのＧＰＳ衛星からの信号を受信する必要がある。ところが、ＧＰＳ測位により変位検出を行う適用分野では必ずしも天空の視界が開けているとは限らない。例えば傾斜地の地すべりを監視するような環境では、傾斜地自体の地形によって天空の一部が常に遮られているため、４つ以上のＧＰＳ衛星からの信号を受信できない時間帯が生じる確率が高くなる。特に北側の斜面では、ＧＰＳ衛星の軌道の関係から受信可能な衛星数が元々少なく、測位のできない時間帯が生じやすい傾向にある。このような変位検出のできない時間帯が生じる条件では、連続的な監視が完全には行えないことになる。また、完全に連続した監視が要求される場合には、その適用範囲が限られてしまうことになる。
【０００６】
一方、ＧＰＳ測位においてマルチパスは測位精度劣化の一因である。すなわち、ＧＰＳ衛星からＧＰＳアンテナに直接入射する直接波と、何らかの電波反射体で反射して入射する反射波とが重畳されて、観測キャリア位相が変動し、測位結果に誤差が生じる。一般的には、マルチパスを取り除くために、反射波の到来しやすい方向からの入射を遮断する部材を設けるなどしてアンテナの構造を工夫しているが、装置のサイズが大型化するという欠点があった。また、キャリア位相の追尾は、Ｃ／Ａコード位相の追尾と協調して行われるので、観測キャリア位相の精度はＣ／Ａコード位相の精度に影響を受ける。そのため、狭い時間幅で相関を求めて、マルチパスによるＣ／Ａコード位相の誤差を低減するとともに、キャリア位相追尾のためのループフィルタの帯域幅を狭めることなどによって、マルチパスによる測位誤差を低減することができる。しかし、このような相関処理を行うと、全体の消費電力が増大してしまい、例えば太陽電池を電源とするような場合に問題となる。
【０００７】
前述した変位の監視は、通常動かない点で測位を行うので、マルチパスによる誤差の様子はＧＰＳ衛星の移動と測位点周りの電波反射物の配置によって決まる。ＧＰＳ衛星の角速度は１分当たり約０．５度であり、測位点から見てその動きは非常にゆっくりしており、また電波反射体も動かないので、マルチパスによる観測キャリア位相の誤差分の変化は非常に緩慢である。実際のいくつかの環境で観測してみると、キャリア位相の二重差は、ランダムノイズにより短周期で約±０．０５レーン（±１ｃｍ）変動するとともに、マルチパスにより１〜１０分程度の長時間周期で変動する。したがって、短時間周期のランダムノイズは比較的短時間の時定数で平均化処理を行うことによって取り除けるが、マルチパスによる変動は１〜１０分程度以上の長時間にわたる平均化処理を行わなければ取り除けない。したがって、このような長時間にわたる平均化を行わずに、マルチパスによる長周期の測位誤差の変動を含んだまま監視を行うか、長時間にわたる平均化を行って、測位点の短時間の変位を無視した監視を行うことになってしまう。
【０００８】
前者の必要衛星数に満たない状況で変位検出不能になるという問題と、後者のマルチパスによる測位誤差の増大および応答性の低下の問題は、いずれも測位用衛星からの信号を如何にうまく利用するかに関わる。また、これらの問題は、傾斜地やダムなど定常時に静止しているものを対象として測位点の変位を検出する場合に限らず、複数の観測点の相対変位を監視する場合に一般に生じる問題である。
【０００９】
そこで、この発明の目的は、受信可能な衛星数が様々に異なっても常に最適な変位検出を行えるようにすることにある。
【００１０】
また、この発明の他の目的は、測位のために必要な測位用衛星の数が少ない場合でも測位点の変位検出を可能とし、また測位に要する数以上の測位用衛星からの信号が受信できる状態では、より高い測位精度が得られるようにした変位検出装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、複数の測位点で、複数の測位用衛星から送信された信号を受信して該測位点の変位を検出する変位検出装置において、少なくとも２つの測位用衛星から送信された信号のドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量を各測位点で観測して、複数の測位点のうち所定の測位点を基準とし、該基準点と他の測位点での観測による、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量から、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量の観測二重差を求める手段と、基準点と測位点の位置、前記少なくとも２つの測位用衛星の軌道情報および時刻に基づいて、ドップラシフト周波数または単位時間あたりのキャリア位相変化量の計算二重差を求める手段と、該計算二重差と前記観測二重差のずれにより、基準点に対する測位点の相対的な変位を検出する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
この構成により、２つの測位用衛星からの信号しか受信できない場合でも測位点の変位検出を可能とする。もっとも、測位点に対する２つの測位用衛星の配置によっては変位検出精度が低下する。場合によっては、変位検出不可能な変位方向も生じるが、変位検出不可能となる確率は低く、しかも４つ以上の測位用衛星が必要な従来の場合に比べて稼動率は大幅に改善される。
【００１３】
また、この発明は、少なくとも２つの測位用衛星から送信された信号のキャリア位相を各測位点で観測して、複数の測位点のうち所定の測位点を基準とし、該基準点と他の測位点での観測によるキャリア位相からキャリア位相の観測二重差を求める手段と、基準点と測位点の位置、前記２つの測位用衛星の軌道情報および時刻に基づいてキャリア位相の計算二重差を求める手段と、該計算二重差と前記観測二重差のずれにより、基準点に対する測位点の相対的な変位を検出する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
このようにキャリア位相の観測二重差と計算二重差とのずれによって測位点の変位を検出することによって、２つの測位用衛星からの信号が受信できれば測位点の変位検出が可能となり、稼働率が大幅に改善される。
【００１５】
また、この発明は、前記測位点の変位前の位置から該測位点を通る傾斜線を下る方向にのびる線と前記観測二重差による等位相差面とから測位点の変位後の位置を推定する手段を備えたことを特徴としている。これにより、測位点の変位の有無だけでなく、その変位量も求められるようにする。
【００１６】
また、この発明は、複数の測位用衛星からの信号を受信し、基準とする測位用衛星とその他の各測位用衛星とを組とする観測キャリア位相差を求める手段と、評価対象外の測位用衛星を用いて測位した測位点の位置と、前記基準とする測位用衛星および評価対象とする測位用衛星の軌道情報と時刻とに基づいて、基準とする測位用衛星と前記評価対象の測位用衛星とを組とする計算キャリア位相差を求める手段と、前記評価対象の測位用衛星について、前記観測キャリア位相差と前記計算キャリア位相差とのずれを求めるとともに、該位相差のずれに基づいて、測位精度に関する評価を行い、該評価の高い測位用衛星の前記観測距離に基づいて測位点の測位を行う手段とを備えたことを特徴としている。
【００１７】
このように、受信可能な測位用衛星の数が測位に必要な数より多い場合に、評価対象とする測位用衛星の測位精度に与える影響度を、それ以外の測位用衛星を用いて評価する。このことにより、最適な測位用衛星を用いて高精度な測位および微小な変位を的確に検出できるようにする。
【００１８】
また、この発明は、測位に用いた前記測位用衛星の、測位点に対する配置によって定まる測位精度指数に応じて、前記評価を補正するようにする。これにより、評価対象以外の、測位に用いる測位用衛星の如何なる配置によっても、測位精度に関する評価を等しく行えるようにする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態である変位検出装置の構成を図１〜図６を参照して説明する。
図１は例えば傾斜地の土砂崩れの監視を行うシステム全体の構成を示すブロック図である。図１において２ａはＧＰＳアンテナ、１ａはＧＰＳ受信機である。ＧＰＳ受信機１ａはＧＰＳアンテナ２ａの位置で複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信する。３ａは測位点側に設けた無線機、４ａはその送受信アンテナである。これら１ａ，２ａ，３ａ，４ａによって１組の観測装置を構成している。１ｂ〜４ｂは同様に他の観測装置を構成している。１ｍ〜４ｍについても同様である。このような複数の観測装置を傾斜地の所定位置に設置している。
【００２０】
また、６はセンタ側の無線機、５はその送受信アンテナである。このセンタ側の無線機６は複数の観測装置側の無線機３ａ，３ｂ，・・・３ｍとの間でデータ通信を行う。８はＧＰＳ受信機、７はＧＰＳアンテナである。ＧＰＳ受信機８は主としてＧＰＳタイム（ＧＰＳ測位系で用いる時刻）に同期した所定のタイムスケジュールで複数の観測装置側の無線機との間でデータ通信を行う際の時刻同期信号を得るために備えている。９はデータ回収処理装置であり、複数の観測装置で観測された、各測位用衛星毎および各時刻毎のキャリア位相およびドップラーシフト周波数の観測データを回収し、各観測装置の測位点の変位を検出する。また、必要に応じてその検出結果を外部へ送信する。
【００２１】
図２は、図１に示した複数の各観測装置のうち、一つのＧＰＳ受信機の構成を示している。
ここで、１２はＧＰＳアンテナ１の受信信号を中間周波信号に周波数変換し、所定周期でサンプリングし、順次デジタルデータ列に変換するダウンコンバータである。受信信号処理部１３は、Ｃ／Ａコードの相関器およびキャリア信号の相関器を、それぞれ複数チャンネル分備えている。ＣＰＵ１４は各ＧＰＳ衛星からの受信信号のキャリア位相を観測し、通信インターフェース１７を介して無線機へ出力する。ＲＯＭ１５にはＣＰＵ１４の実行すべきプログラムを予め書き込んでいる。ＲＡＭ１６は演算処理の際ワーキングエリアとして用いる。
【００２２】
図３は観測装置側のＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャートである。処理の流れを大きく分けると、まず各ＧＰＳ衛星からの受信信号のサーチを行い、受信信号のＣ／Ａコードおよびキャリア位相の捕捉追尾を行う（ｓ１）。そして、各ＧＰＳ衛星からの受信信号の観測キャリア位相を求める（ｓ２）。この観測キャリア位相のデータを時刻データおよび衛星番号と共に１組のデータとして無線機へ送信する（ｓ３）。無線機は、これらのデータをセンタ側の無線機へ無線送信する。以上の処理を各ＧＰＳ受信機が繰り返すことによって、センタ側のデータ回収処理装置９は、各観測装置の各時刻・各衛星についての観測キャリア位相のデータを収集する。
【００２３】
図４はセンタ側のデータ回収処理装置９での処理内容を示すフローチャートである。この図４に示すように、まず処理対象とする観測装置のＧＰＳ受信機で受信された衛星数が、キャリア位相二重差による３次元測位可能な衛星の数（４つ）以上であれば、それらの衛星からの信号を受信して求められた観測によるキャリア位相に基づいて測位点の測位を行う（ｎ１→ｎ２）。具体的には、複数の観測装置のうち所定の観測装置のＧＰＳアンテナを基準点とするキャリア位相の二重差を求め、その整数バイアスを公知の整数バイアス決定法により決定し、基準点に対する相対測位を行う。そして、前回またはそれ以前までに求めた位置から今回求めた測位点の位置のずれ量を検出する（ｎ３）。
【００２４】
また、受信された衛星の数が、通常のキャリア位相二重差による３次元測位可能な衛星の数（４つ）に満たない時、以降で述べる方法により測位点のずれの有無を検出する（ｎ４）。
以上の処理を全ての観測装置の測位点について行い、その結果を出力する（ｎ５）。この結果出力の処理では、測位点のずれ量が予め定めた閾値を超えた時、その測位点が位置ずれしたものと見なしてその警報出力を行う。
【００２５】
図５は図４に示したステップｎ４の処理内容を示すフローチャートである。まず、観測した２つの衛星についてのドップラーシフト周波数の二重差（観測二重差）を求める（ｎ１１）。続いて、その２つの衛星についてドップラーシフト周波数の計算上の二重差を求める（ｎ１２）。すなわち、測位点の概略位置とその時点での２つの衛星の軌道情報と時刻とから２つの衛星の移動速度を求め、測位点に対する２つの衛星の幾何学的配置によりドップラーシフト周波数の計算二重差を求める。
【００２６】
ここでドップラーシフト周波数の計算二重差について図６を参照して説明する。
２つの衛星ａ，ｂが存在し、基準点をｆ、測位点をｍとし、単位時間で、衛星ａがａ１からａ２へ、また衛星ｂがｂ１からｂ２へ移動するものとすると、測位点ｍから見た衛星ａのドップラーシフト周波数ｄｍ  ａ  は次のように表せる。
【００２７】
ｄｍ  ａ  ＝ｌｍ  ａ２−ｌｍ  ａ１
また、測位点ｍから見た衛星ｂのドップラーシフト周波数ｄｍ  ｂ  は次のように表せる。
【００２８】
ｄｍ  ｂ  ＝ｌｍ  ｂ２−ｌｍ  ｂ１
更に、基準点ｆから見た衛星ａ，ｂのそれぞれのドップラーシフト周波数ｄｆ  ａ  ，ｄｆ  ｂ  は次のように表せる。
【００２９】
ｄｆ  ａ  ＝ｌｆ  ａ２−ｌｆ  ａ１
ｄｆ  ｂ  ＝ｌｆ  ｂ２−ｌｆ  ｂ１
ここで、ｌ（エル）は衛星−受信点間距離であり、下付き添え字が受信点を、上付き添え字が衛星をそれぞれ識別する記号である。
【００３０】
また、測位点ｍで求めたドップラーシフト周波数の衛星間一重差∇ｄｍ  は、
∇ｄｍ  ＝ｄｍ  ａ  −ｄｍ  ｂ  
で求められる。
【００３１】
同様に、基準点ｆで求めたドップラーシフト周波数の衛星間一重差∇ｄｆ  は、
∇ｄｆ  ＝ｄｆ  ａ  −ｄｆ  ｂ  
で求められる。
【００３２】
従ってドップラーシフト周波数の二重差Δ∇ｄは、
Δ∇ｄ＝∇ｄｍ  −∇ｄｆ  
で求められる。
前記ドップラーシフト周波数の計算二重差は以上のようにして求める。
【００３３】
さて、図５に戻って、その後、上記観測二重差と計算二重差の差を求め、二重差同士の差に有意差があるか否かを判定する（ｎ１３）。その値が所定の閾値ε以上であれば、測位点の位置ずれが生じたものと見なし（ｎ１４）、ε未満であれば測位点の位置ずれは無かったものと見なす（ｎ１５）。
【００３４】
なお、上述の「ドップラーシフト周波数」に代えて、「単位時間あたりのキャリア位相変化量」を用いてもよい。
【００３５】
次に、第２の実施形態に係る変位検出装置の構成を図７を参照して説明する。
第１の実施形態で示した変位検出装置と異なるのは、受信された衛星の数がキャリア位相二重差による３次元測位可能な４つに満たない場合の処理（図４のステップｎ４に相当する処理）として、キャリア位相の二重差を求めて行う。まず図７に示すように、観測した２つの衛星についてのキャリア位相の二重差（観測二重差）を求める（ｎ２１）。続いて、その２つの衛星についてキャリア位相の計算上の二重差を求める（ｎ２２）。すなわち、測位点の概略位置とその時点での２つの衛星の軌道情報と時刻とから２つの衛星の位置を求め、測位点に対する２つの衛星の幾何学的配置によりキャリア位相の計算二重差を求める。その後、上記観測二重差と計算二重差の差をずれ量として求める（ｎ２３）。そして、このずれ量が有意な値であるか否かを判定する（ｎ２４）。その値が所定の閾値ε以上であれば、測位点の位置ずれが生じたものと見なし（ｎ２５）、ε未満であれば測位点の位置ずれは無かったものと見なす（ｎ２６）。
【００３６】
なお、第１・第２の実施形態において、３つの衛星からの信号が受信されていれば、もう１組の２つの衛星について同様にして二重差同士の差を求める。そして、２組の二重差同士の差のいずれか一方に有意差があれば「ずれ有り」と見なす。
【００３７】
次に、第３の実施形態に係る変位検出装置について図８および図９を参照して説明する。
第１・第２の実施形態では、単に測位点の変位の有無を検出するだけであったが、観測装置の設置場所の環境によっては、受信可能な衛星の数がキャリア位相の観測二重差による３次元測位可能な衛星数に満たない場合であっても、その変位の量を推定することができる。例えば、図９の（Ｂ）は測位点ｍの設置位置周りの状況を斜視図として示しているが、このように傾斜地に観測装置を設けた場合、その測位点が土砂崩れなどによって変位する方向は通常、傾斜線に沿った方向である。ｍは変位前の位置、ｍ′は変位後の位置の例を示している。
【００３８】
図９の（Ａ）は、２つの衛星を用いて求められるキャリア位相の計算二重差と観測二重差の例について示している。変位前の測位点の位置ｍはキャリア位相の二重差による双曲面をなす等位相差面（以下「位置面」という。）上の所定の位置に存在する。変位前であれば、この計算二重差による双曲面をなす位置面と観測二重差による位置面とは一致しているはずである。土砂崩れなどによって測位点がｍからｍ′に変位すれば、このｍ′は変位後の観測二重差による位置面のどこかに存在することになる。すなわち２つの衛星を用いただけではｍ′がこの観測二重差による位置面の何れかの位置にあることが分かるだけであり、その３次元位置までは求められない。
【００３９】
しかし、図９の（Ｂ）に示したように、測位点の変位は通常、傾斜線に沿って生じるので、変位前の観測および計算により求められている位置ｍから傾斜線を下る方向に伸ばした直線と観測二重差による位置面との交点が変位後の位置ｍ′として推定できる。このｍとｍ′との距離が変位量である。このようにすれば、受信可能な衛星数が２つであっても変位量を求めることができる。なお、上記傾斜線を下る方向にのびる線を直線とせずに、地形に応じた曲線としてもよい。
【００４０】
図８は上述の処理内容を示すフローチャートである。まず、２つの衛星について観測したキャリア位相から観測二重差を求める（ｎ３１）。また、その２つの衛星についてキャリア位相の計算二重差を求める（ｎ３２）。そして、この観測二重差と計算二重差の２つの位置面と、傾斜線方向の情報とから変位量を求め、それを出力する（ｎ３３→ｎ３４）。上記観測二重差と計算二重差が一致すればもちろん変位量は０である。
なお、各観測装置を設置した位置の傾斜線の情報は、地形図データと観測装置の位置とに基づいて計算で求めるか、各観測装置毎に予め入力しておく。
【００４１】
次に、第４の実施形態に係る変位検出装置の構成を図１０〜図１２を参照して説明する。
この第４の実施形態は、キャリア位相二重差による３次元測位に要する衛星数を超える数の衛星からの信号が受信された場合の処理を特徴としている。図１０は図１に示したデータ回収処理装置９で行われる処理のうち、各観測装置についての測位のための処理内容を示すフローチャートである。但し、ここでは１つの観測装置についての処理を示している。
【００４２】
まず、受信された衛星の数がキャリア位相の二重差による３次元測位に必要な数（４つ）を超える数であれば、それらの各衛星について測位精度に与える影響度の評価値を求める（ｎ４１→ｎ４２）。その後、評価値に応じて、測位精度が最も高くなるための４つの衛星を決定し、それに基づいてキャリア位相二重差を３組求め、基準点に対する相対測位を行う（ｎ４３→ｎ４４）。
【００４３】
受信された衛星の数が４つであれば、その４つの衛星を用いて測位を行い、４つ未満であれば第１〜第３の実施形態で示した方法により変位検出を行う（ｎ４５）。
【００４４】
図１１は、図１０のステップｎ４２の処理手順を示すフローチャートである。まず、５つ以上の衛星のうち最も仰角の高い（天頂付近の）衛星を基準衛星とし、評価対象の衛星と基準衛星とを組とする観測キャリア位相の二重差を求める（ｎ５１→ｎ５２）。そして、評価対象以外の衛星により求めた測位点の位置、その時刻での基準衛星の位置および評価対象衛星の位置より、計算上のキャリア位相の二重差を求める（ｎ５３）。続いて、後述する衛星配置による測位精度指数を求める（ｎ５４）。そして、上記観測キャリア位相の二重差と計算キャリア位相の二重差との差と、測位精度指数とから評価値を決定する（ｎ５５）。例えば二重差同士の差が小さいほど評価値を高め、測位精度指数が小さいほど（測位精度が高いほど）、二重差同士の差に基づく評価値の変動幅を小さくする。従って測位精度指数が大きくて、二重差同士の差が小さいほど評価値は高まり、同じく測位精度指数が大きくて、二重差同士の差が大きいほど評価値は下がる。
【００４５】
次に、上記衛星配置による測位精度指数について図１２を参照して説明する。図１２において、（Ｓａ−Ｓｒ）は２つの衛星Ｓａ，Ｓｒの組によって生じるキャリア位相の位置面と水平面との交差により生じる線（位置線）である。また、（Ｓｂ−Ｓｒ）は２つの衛星Ｓｂ，Ｓｒの組によって生じるキャリア位相の位置面と水平面との交差により生じる線（位置線）である。ここで太線はある位置線、細線はそれに隣接する１波長分離れた位置線である。このように、２組の位置線の交差によって菱形部分が生じるが、その菱形に外接楕円を描いた時、短軸方向の精度指数が最も良好であり、長軸方向の測位精度は最も悪い。これを位置線の間隔（約２ｃｍ  ）を１とした時の係数を精度指数とすると、この例では短軸方向の精度指数が１．１、長軸方向の精度指数が３．３程度である。
【００４６】
ここで図１２の（Ｂ）に示すように、基準衛星Ｓｒと評価対象の衛星Ｓｅによって生じる位置線に上記楕円を重ねる。この楕円の中心から位置線の間隔方向へのばした径が、その位置線に対する精度指数を表すことになる。この例では約２．５である。この精度指数を定量的に求めるには次の関係式により求めればよい。
【００４７】
ここで、ｉ番目の衛星から測位点までの距離をｒｉ
測位点の座標を（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）、
ｉ番目の衛星の位置を（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）とし、
測位点から見た各衛星へのｘ，ｙ，ｚ方向の方向余弦を、
αｉ＝（ｘｉ−ｘｏ）／ｒｉ
βｉ＝（ｙｉ−ｙｏ）／ｒｉ
γｉ＝（ｚｉ−ｚｏ）／ｒｉ
とおき、
【００４８】
【数１】
2004170151.tif 000003
【００４９】
とすれば、重み係数行列は、共分散行列として
【００５０】
【数２】
2004170151.tif 000004
【００５１】
で表される。
【００５２】
そして、衛星配置による幾何学的精度低下率ＧＤＯＰは、
2004170151.tif 000005
で表される。
さらに、幾何学的位置精度低下率ＰＤＯＰは、
ＰＤＯＰ＝√｛σｘｘ２  ＋σｙｙ２  ＋σｚｚ２  ｝
であらわされる。
このようにして、測位に用いる衛星の配置から、所定の向きに対する測位精度指数を求まる。
【００５３】
【発明の効果】
この発明によれば、２つの測位用衛星からの信号しか受信できない場合でも、通常は測位点の変位検出が可能となる。そのため、４つ以上の測位用衛星が必要な従来の場合に比べて変位検出の稼動率が大幅に改善できる。
【００５４】
また、この発明によれば、受信可能な測位用衛星の数が測位に必要な数より多い場合に、評価対象とする測位用衛星の測位精度に与える影響度を、それ以外の測位用衛星を用いて評価することにより、最適な測位用衛星を用いて高精度な測位および微小な変位を的確に検出できるようになる。
【００５５】
また、この発明によれば、測位に用いた測位用衛星の測位点に対する配置によって定まる測位精度指数に応じて、評価対象とする測位用衛星の測位精度に与える影響度を評価することにより、評価対象以外の測位に用いる測位用衛星の如何なる配置によっても等価的な評価が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る変位検出装置を適用した測位システムの構成を示すブロック図
【図２】ＧＰＳ受信機の構成を示すブロック図
【図３】ＧＰＳ受信機の処理内容を示すフローチャート
【図４】センタ側のデータ回収処理装置の行う処理内容を示すフローチャート
【図５】２つの衛星を用いて測位点のずれの有無を検出する処理内容を示すフローチャート
【図６】ドップラーシフト周波数の二重差の例を示す図
【図７】第２の実施形態に係る変位検出装置での、２つの衛星を用いてキャリア位相の二重差により測位点の位置ずれを検出する処理内容を示すフローチャート
【図８】第３の実施形態に係る変位検出装置での変位量検出の処理手順を示すフローチャート
【図９】同変位量検出の説明に供する計算二重差による位置面から観測二重差による位置面への変位の例を示す図
【図１０】第４の実施形態に係る変位検出装置における測位処理の手順を示すフローチャート
【図１１】衛星の評価値を求める手順を示すフローチャート
【図１２】各衛星の配置によって変化する、評価対象の衛星に対する精度指数の例を示す図
【符号の説明】
２−ＧＰＳアンテナ
４−送受信アンテナ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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