(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測位用衛星から送信された電波を受信する移動体上の受信点での、前回の観測時から今回の観測時までの観測周期における前記電波のキャリア位相変化量ＤＲを観測する手段と、
前記受信点の位置に対する測位用衛星の移動による、前記観測周期におけるキャリア位相の変化分ＤＲａを求め、当該キャリア位相の変化分ＤＲａおよび前記電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、前記観測によるキャリア位相の変化量ＤＲから差し引いて、前記受信点の移動に伴うキャリア位相の変化量ＤＲ′を求め、４つ以上の測位用衛星についてのキャリア位相の変化量ＤＲ′を基に、移動体の移動経路上の所定点からの、移動体の偏位量を求める第１の演算手段と、
前記移動体の手動操縦による始点から終点までにおける前記偏位量から、前記移動体の基準となる進行方向を求め、
前記移動体の、前記進行方向に平行な移動体経路上の移動に伴う、当該移動経路からのずれを、前記偏位量から求める第２の演算手段と、
を備えた偏位計測装置。
【請求項２】
前記移動体上の受信点の位置を、測位用衛星から送信された電波を受信して、当該電波に重畳されているコードの位相から求めるようにした請求項１に記載の偏位計測装置。
【請求項３】
基準局で、前記測位用衛星から送信された電波を受信して、該電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、観測により求める手段を設けた請求項１または２に記載の偏位計測装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれかに記載の偏位計測装置と、前記移動経路からのずれが小さくなるように、前記移動体の進路を制御する手段とを備えて成る進路維持支援装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＧＰＳ衛星などの測位用衛星から送信される電波を移動体上で受信して、移動体の偏位を計測する装置およびその計測した偏位を基に、移動体の進路を維持する進路維持支援装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば無線操縦ヘリコプタを利用して薬剤の空中散布を行うようにした装置が知られている。
このような無線操縦ヘリコプタは、ヘリコプタの下方両側部にアトマイザー噴霧装置を取り付けておき、無線操縦によってヘリコプタを飛行させて、農薬などの薬剤を散布するようにしたものである。
【０００３】
例えば、圃場に害虫駆除用の薬剤を散布する場合、一定の広がりを持つ圃場に対して、或る一辺に平行に、且つ同一経路を通らないように、一定高度でメアンダライン状に往復飛行させるとともに薬剤散布を行う。このことによって、圃場の全体に亘って均一な濃度で薬剤の散布を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、無線操縦ヘリコプタは、それを操縦すること自体に高度な技術が要求される。しかも所定の広がりを持つ圃場に対する均一な薬剤散布の目的のためには、上述したような所定経路に沿った飛行が重要である。さらに、飛行高度によって薬剤の散布幅が大きく変化するため、一定の高度で飛行させることも条件となり、農作物に対して効果的に薬剤を散布させるという目的のためには、例えば農作物に対してわずか１メートル程度の超低空飛行を行う必要もあった。そのため、単なる自由空間内での飛行に比べて更に高度な操縦技術が要求される。
【０００５】
そこで、このような、所定の広がりを持った領域を、所定パターンで走査するように移動体を移動させるために、ＧＰＳなどの測位システムを用いて、移動体の位置を測位しつつ自動操縦させるシステムが考えられる。
【０００６】
ところが、高い測位精度を得るためには、キャリアディファレンシャル測位を必要とするが、キャリア位相の整数バイアスの決定に２周波を利用する装置では、装置の構成が大がかりになるため、非常に高価なものとなる。１周波だけを用いるものでは低価格に構成できるが、キャリア位相の整数バイアスの決定に数十分という長時間を要するという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、上記キャリアディファレンシャル測位による問題を解消して、移動体を所定経路に沿って移動させるための偏位を計測する偏位計測装置を提供することにある。
【０００８】
また、この発明の他の目的は、上記キャリア位相の整数バイアスを用いることなく、測位用衛星から送信されるキャリア周波数およびキャリア位相の情報を基に移動体の偏位を計測するようにした偏位計測装置を提供することにある。
【０００９】
更に、この発明の他の目的は、移動体を所定経路に沿って移動させる際に、移動体を所定経路に沿って移動させるためのプログラムを予め入力するのではなく、基準となる進行方向を容易に設定できるようにして、その進行方向に平行な進路を維持する支援装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明の偏位計測装置は、測位用衛星から送信された電波を受信する移動体上の受信点での、前回の観測時から今回の観測時までの観測周期における前記電波のキャリア位相変化量ＤＲを観測する手段と、
前記受信点の位置に対する測位用衛星の移動による、前記観測周期におけるキャリア位相の変化分ＤＲａを求め、当該キャリア位相の変化分ＤＲａおよび前記電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、前記観測によるキャリア位相の変化量ＤＲから差し引いて、前記受信点の移動に伴うキャリア位相の変化量ＤＲ′を求め、４つ以上の測位用衛星についてのキャリア位相の変化量ＤＲ′を基に、移動体の移動経路上の所定点からの、移動体の偏位量を求める第１の演算手段と、
前記移動体の手動操縦による始点から終点までにおける前記偏位量から、前記移動体の基準となる進行方向を求め、
前記移動体の、前記進行方向に平行な移動体経路上の移動に伴う、当該移動経路からのずれを、前記偏位量から求める第２の演算手段と、を備える。
この構成により、キャリア位相の整数バイアスを求めることなく、移動体の偏位を計測し、移動体の手動操縦による進行方向に平行な移動体経路からのずれを求める。
【００１２】
また、この発明の偏位計測装置は、移動体上の受信点の位置を、測位用衛星から送信された電波を受信して、当該電波に重畳されているコードの位相から求める。このことにより、移動体の位置情報の手動入力を不要とする。
【００１３】
また、この発明の偏位計測装置は、基準局で前記測位用衛星から送信された電波を受信して、該電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、観測により求める手段を設ける。
これにより、基準局での観測により求められた、キャリア周波数のドリフトによる正確なキャリア位相変化分ＤＲｂを補正し、測位用衛星から送信された電波に重畳されている情報から移動体側でキャリア位相変化分ＤＲｂを求める場合より、偏位量の計測を高精度化する。
【００１８】
また、この発明の進路維持支援装置は、上記いずれかの構成の偏位計測装置と、上記移動経路からのずれが小さくなるように移動体の進路を制御する手段とを備えて構成する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る偏位計測装置および進路維持支援装置の構成を図１〜図５を参照して説明する。
図１は圃場の上空を低空飛行する無線操縦ヘリコプタの飛行経路を表す平面図である。ここでＭａは、Ｘｓを始点、Ｘｅを終点とする手動操縦による略直線の移動経路である。このように、初めは手動操縦により、略直線に飛行させるとともに、その経路の始点と終点を定める。後に、この始点と終点を結ぶ直線が基準の進行方向となる。
【００２０】
Ｍｂは、手動操縦による折り返し時の移動経路である。またＭｃは、折り返した直後、さらに手動操縦により短距離だけ移動（助走）させた経路である。Ｍｄは、Ｍａに対して一定距離だけ平行に離れた、自動操縦による移動経路である。
【００２１】
この自動操縦による飛行により無線操縦ヘリコプタが圃場の端まで達すると、Ｍｅで示すように再び手動操縦により折り返し、その後Ｍｆで示すように移動（助走）させる。その後、Ｍｇで示す経路を自動操縦により飛行させる。
【００２２】
上記の繰り返しによって、一定の広がりを持つ圃場に対して一定間隔毎にずれた位置を往復飛行させる。
【００２３】
図２は無線操縦ヘリコプタに搭載する偏位計測装置の構成を示すブロック図である。図２において、１はＧＰＳアンテナ、２はＧＰＳアンテナ１からの信号を中間周波信号ＩＦに変換するダウンコンバータ、３はこの中間周波信号を信号処理して、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相の情報を求める受信信号処理部である。また、４は受信信号処理部３の制御によって得た情報を基に受信点の偏位量および偏位速度を求める測位演算部である。
【００２４】
ダウンコンバータ２は、基準周波数信号を発生する基準発振器２１と、その基準周波数信号とのミキシングにより周波数変換し、さらに所定ビット数のディジタルデータに変換する、ミキサ、アンプ、フィルタおよびＡ／Ｄコンバータ等を含む回路２２とから構成している。
【００２５】
受信信号処理部３は、Ｃ／Ａコード発生器、そのコード位相を数値制御するコードＮＣＯ、所定のコード位相のずれを有する３つのＣ／Ａコードと入力信号とを乗算し、それらの値をそれぞれ積分することによって相関を求める相関器を備えている。測位演算処理部４は、これらの相関結果からＣ／Ａコード位相を求めるとともに、その追尾を行う。また、受信信号処理部３は、位相が０°と９０°のキャリア信号を発生するキャリアＮＣＯ、このキャリア信号と入力信号との乗算を行い、それぞれの結果を積分することによって相関を求める相関器を備えている。また、受信信号処理部３は、入力信号のキャリア位相の修正量（追尾量）を積算カウントする位相カウンタを備えていて、これによりキャリア位相を求めるとともに、その追尾を行う。
【００２６】
測位演算部４は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、ＲＴＣ（リアルタイムクロック）４４、外部へデータを出力するためのインタフェース４５、および受信信号処理部３に対してデータを入出力するためのインタフェース４６を備えている。この測位演算部４は、受信信号処理部３で求められたコード位相に関する相関値からコードＮＣＯの位相を制御し、キャリア位相に関する相関値からキャリアＮＣＯの周波数を制御することによって、Ｃ／Ａコード位相およびキャリア位相の追尾を行う。また、上記キャリア位相の積算カウント値を読み取って、観測周期における、波長の端数に相当する位相角を含めた波数の変化分（キャリア位相変化量ＤＲ）を求める。
【００２７】
また、後述するように、受信点（ＧＰＳアンテナ１の中心）の３次元の偏位量を算出し、これを外部へ出力する。
【００２８】
図３は無線操縦ヘリコプタに設けられた自動操縦制御部の構成を示すブロック図である。ここで、インタフェース５６は、図２に示した測位演算部４から出力される移動体の偏位量に関するデータを受信するための通信制御を行う。ドライバ回路５５は、無線操縦ヘリコプタの操縦用の駆動系を駆動するための回路である。ＣＰＵ５１は、上記測位演算部から受け取った偏位量に基づいて、移動体の進行すべき方向に垂直な面における受信点の偏位量が小さくなる方向に操縦系を駆動させるように、インタフェース５４を介してドライバ回路５５を駆動する。
【００２９】
図４および図５は測位演算部４の処理手順を示すフローチャートである。
図４は、図１に示した基準進行方向を求める手順について示している。まず、現在追尾中の複数の衛星についてのコード位相を基に単独測位を行う（ｎ１）。この単独測位による受信点位置は、受信点から各衛星への方向余弦を求めるために用いる。なお、この受信点位置が予め判明している場合には、それを手動で入力するようにしてもよい。また、この時点では測位を行わずに、以前に測位したデータを利用するようにしてもよい。
【００３０】
次に、ヘリコプタが図１に示した始点Ｘｓでホバリングしているときに、始点を指示するキー操作を行うことにより、その位置でのキャリア位相を記憶する（ｎ２→ｎ３）。
【００３１】
次に、手動操縦により、図１に示した移動経路Ｍａを飛行させ、終点Ｘｅに達したとき、終点を指示するキー操作を行うことにより、その位置でのキャリア位相を記憶する（ｎ４→ｎ５）。
【００３２】
続いて、終点におけるキャリア位相と始点におけるキャリア位相との差をキャリア位相変化量ＤＲとして求める（ｎ６）。その後、ヘリコプタが始点から終点に移動する間における衛星の移動によって生じるキャリア位相の変化分ＤＲａを算出する（ｎ７）。具体的には、始点におけるキャリア位相を観測したときの衛星の位置と、終点におけるキャリア位相を観測したときの衛星の位置とから逆算する。
【００３３】
また、各衛星が備える基準発振器のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを航法メッセージ中のＧＰＳ時刻補正係数から算出する（ｎ８）。そして上記キャリア位相変化量ＤＲから、衛星移動によるキャリア位相変化分ＤＲａと衛星の基準発振器のドリフトによるキャリア位相の変化分ＤＲｂとを差し引いて、受信点の移動に伴うキャリア位相の変化量ＤＲ′を求める（ｎ９）。
【００３４】
その後、４つ以上の各衛星について求めたＤＲ′と各衛星の現在位置とから、受信点から各衛星までの距離変化をそれぞれ求め、これらの距離変化と、受信点から各衛星への方向余弦とから方程式を立て、受信点の３次元方向の偏位量を求める。すなわち、方向余弦の逆行列と、受信点−衛星間の距離変化量の行列との積で求める。尚この時、４つ目の未知数は、受信機の基準発振器のドリフトとして求められる（ｎ１０）。この３次元の偏位量から、図１に示した移動経路Ｍａの進行方向（始点Ｘｓと終点Ｘｅを結ぶ直線のベクトル）を求める。
【００３５】
図５は、図４に示した基準進行方向を求めた以降の処理内容を示すフローチャートである。図１においてＭｂ，Ｍｃで示したように、手動操縦による折り返しが完了したことを示すキー操作がなされると、その位置でのキャリア位相を記憶する（ｎ２１→ｎ２２）。
【００３６】
続いて、前回（このフローチャートに示すように、キャリア位相の観測は周期的に繰り返されるが、その繰り返しの前回）のキャリア位相と今回の観測によるキャリア位相との差をキャリア位相変化量ＤＲとして求める（ｎ２３）。その後、上記観測周期における衛星の移動によって生じるキャリア位相の変化分ＤＲａを算出する（ｎ２４）。具体的には、前回キャリア位相を観測したときの衛星の位置と、今回キャリア位相を観測したときの衛星の位置とから逆算する。
【００３７】
また、各衛星が備える基準発振器のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを航法メッセージ中のＧＰＳ時刻補正係数から算出する（ｎ２５）。そして上記キャリア位相変化量ＤＲから、衛星移動によるキャリア位相変化分ＤＲａと衛星の基準発振器のドリフトによるキャリア位相の変化分ＤＲｂとを差し引いて、受信点の移動に伴うキャリア位相の変化量ＤＲ′を求める（ｎ２６）。
【００３８】
その後、４つ以上の各衛星について求めたＤＲ′と各衛星の現在位置とから、受信点から各衛星までの距離変化をそれぞれ求め、これらの距離変化と、受信点から各衛星への方向余弦とから方程式を立て、受信点の３次元方向の偏位量を求める（ｎ２７）。そして、折り返し後の移動経路（最初の折り返しであれば、図１に示した、たどるべき経路Ｍｄ）からのずれを求め、それを出力する（ｎ２８）。すなわち、たどるべき経路に直角な面内のずれを求める。ヘリコプタに搭載した偏位計測装置の受信点が、たどるべき経路上にあるとき、上記面内のずれは水平方向・鉛直方向のいずれも０である。
【００３９】
なお、経路からのずれを求める際、観測周期毎に前回の観測点からの偏位に基づいて求めてもよいし、観測周期毎に折り返し点からの偏位に基づいて求めてもよい。
【００４０】
その後、ステップｎ２２へ戻り、同様の処理を繰り返す（ｎ２９→ｎ２２→・・・）。この繰り返し周期は、例えば１秒である。したがって、たとるべき経路からの水平・鉛直方向のずれが所定周期で求められ、そのずれが、小さくなる方向にフィードバックがかかって、自動操縦される。
【００４１】
その後、折り返し点に達したことを示すキー操作がなされると、ステップｎ２１へ戻る（ｎ２９→ｎ２１）。以降、同様に処理を繰り返すことにより、一定の広がりを持つ圃場に対して一定間隔毎にずれた位置を往復飛行させる。
【００４２】
次に、第２の実施形態に係る偏位計測装置および進路維持支援装置の構成を図６および図７を参照して説明する。
【００４３】
第１の実施形態では、基準進行方向を求めるために、また、たどるべき経路からのずれを求めるために、移動体に搭載する偏位計測装置が単独で偏位計測を行うようにしたが、この第２の実施形態では、所定位置に基準局を設置して、その基準局での観測データを基に、より高精度な偏位計測を行うようにしたものである。
【００４４】
図６は基準局の構成を示すブロック図、図７は移動体に搭載する偏位計測装置のブロック図である。
図６において、測位演算部４はＧＰＳ衛星から送信された電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを観測により求める。これは、ＧＰＳの地上モニタ局で行う処理と同様である。勿論、ＤＲｂから時刻補正係数を求めて、衛星へアップロードするのではなく、観測により求めたＤＲｂを、移動体に搭載した偏位計測装置が直接利用する。この基準局は、圃場付近の地上に固定されるので、電離層の揺らぎなどによる影響も高精度に反映され、衛星から放送されたＤＲｂを用いる場合に比べて、高精度なキャリア位相変化分ＤＲｂが求められる。
【００４５】
データ送信機６２は、測位演算部４により観測されたＧＰＳ衛星からの電波の、キャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、アンテナ６１から無線送信するためのデータ送信機である。図６におけるその他の部分の構成は図２に示したものと同様である。
【００４６】
図７において、データ受信機７２は、上記基準局から送信されるキャリア位相変化分ＤＲｂを受信する。測位演算部４では、インタフェース７３を介して上記ＤＲｂを読み取り、受信点の移動に伴うキャリア位相の変化量ＤＲ′を求める。図７におけるその他の構成は、図２に示したものと同様である。
【００４７】
このように航法メッセージ中のＧＰＳ時刻補正係数から各衛星が備える基準発信機のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを算出するのではなく、偏位計測装置が搭載された移動体近くの基準局で、観測によりＤＲｂを求めるので、衛星の基準発振器のドリフトおよび電離層の揺らぎなどに起因するキャリア位相変化分が、高精度に差し引かれて、より高精度の偏位量計測が可能となる。
【００４８】
次に、第３の実施形態に係る偏位計測装置および進路維持支援装置の構成を図８〜図１２を参照して説明する。
この第３の実施形態では、基準局からキャリア位相情報が得られる毎に、一周波のリアルタイムキネマティック測位（ＲＴＫ）によって移動体の測位を行い、基準局からキャリア位相情報が得られないエポックには、第２の実施形態で示した方法と同様にして偏位量を計測し、始点−終点を結ぶ直線に平行な移動経路上の移動に伴う移動経路からのずれを求め、そのずれが少なくなるように自動操縦する。
【００４９】
図８の（Ａ）は基準局のアンテナと補助用移動局のアンテナの構成を示している。また（Ｂ）は移動体である無線操縦ヘリコプタの所定位置に補助用基準局アンテナを接触させて、後述するように、移動体搭載移動局のキャリア位相の整数バイアスを決定する際の状態を示している。
【００５０】
次に、キャリア位相バイアスを決定する手順について、図９を参照して説明する。
（１）図９の（Ａ）に示すように、まず、基準点であるＯ点に補助用移動局アンテナを置き、そこから１〔ｍ〕程度離れたＡ点に基準局アンテナを置いて、基準局と補助用移動局でそれぞれ各衛星のキャリア位相を観測するとともに、例えば単独測位によって、基準局アンテナの概略位置ＰＡおよび補助用移動局アンテナの概略位置ＰＯをそれぞれ求める。
【００５１】
（２）基準局と補助用移動局で観測した上記各衛星のキャリア位相を基にキャリアディファレンシャル測位を行った時に、その測位結果が（ＰＯ−ＰＡ）となるための、二重位相差の仮の整数バイアスを算出する。
【００５２】
（３）図９の（Ｂ）に示すように、補助用移動局アンテナをＯ点から、例えば１〔ｍ〕程度離れた任意のＢ点へ移動させて、基準局と補助用移動局でそれぞれ各衛星のキャリア位相を観測し、上記仮の整数バイアスを用いて、キャリアディファレンシャル測位により、Ｂ点の仮の測位位置ＰＢを求める。
【００５３】
ここで、上記仮の整数バイアスが正確でなくても、（ＰＢ−ＰＯ）は、二重位相差から求めた、数ｃｍオーダーの正確なＯ−Ｂ間の移動ベクトルである。
【００５４】
なお、上記補助用移動局アンテナのＯ点からＢ点への移動を数分以内で行えば、その間における衛星の移動による問題は生じない。すなわち、衛星配置の変化によってキャリア位相に半サイクル分に相当する誤差が生じるまでには１０分程度かかるので、上記補助用移動局アンテナの移動が数分以内であれば、次のステップで整数バイアスの決定を誤ることはない。
【００５５】
（４）次に、図９の（Ｃ）に示すように、基準局アンテナをＯ点に移し、その状態で基準局と補助用移動局でそれぞれ各衛星のキャリア位相を観測し、観測二重位相差と上記仮の整数バイアスとから求めたＢ点の位置が、上記移動ベクトルから求めたＢ点の位置に一致するように、真の整数バイアスを求める。これにより、補助用移動局を測量すべき任意の点に置いて、観測二重位相差と真の整数バイアスとを用いて、補助用移動局の正確な位置を求めることができる。
【００５６】
（５）その後、図９の（Ｄ）に示すように、補助用移動局のアンテナをヘリコプタの予め定めた位置に当接させて、後述する処理を行うことによって、移動体搭載移動局に対して、基準局との間でキャリアディファレンシャル測位を行うためのキャリア位相の整数バイアスを設定する。
【００５７】
図１０は、基準局と補助用移動局におけるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
まず、図９の（Ａ）に示したように、移動局アンテナをＯ点に置き、Ａ点（Ｏ点とは異なった任意の点、但し、キャリアディファレンシャル測位に用いるキャリア位相差と位置差との比例関係が大幅に崩れて、整数バイアスの決定を誤ることのない範囲の位置）に基準局アンテナを置いた状態で、基準局と移動局でキャリア位相を観測するとともに、基準局アンテナの位置ＰＡおよび移動局アンテナの位置ＰＯをそれぞれ例えば単独測位する。
【００５８】
続いて、基準局と移動局とで観測した、少なくとも４つの衛星のキャリア位相に基づいて、キャリアディファレンシャル測位を行った時に、基準局アンテナに対する移動局アンテナの位置差が（ＰＯ−ＰＡ）となるように、各二重位相差毎の仮の整数バイアスを求める。すなわち、ある一つの衛星について、基準局で観測したキャリア位相と移動局で観測したキャリア位相との差を一重差として求め、同様に他の衛星について、基準局で観測したキャリア位相と移動局で観測したキャリア位相との差を一重差として求め、この２つの一重差の差を二重位相差として求める。このような対となる２つの衛星、基準局、および移動局を組とする二重差を少なくとも３組用いて、基準局に対する移動局の相対位置を決定するが、その位置差が上記（ＰＯ−ＰＡ）に最も近くなるように、各二重位相差の仮の整数バイアスを決定する。
【００５９】
次に、図９の（Ｂ）に示したように、移動局アンテナをＢ点（Ｏ点およびＡ点とは異なった他の任意の点、但し、キャリアディファレンシャル測位に用いるキャリア位相差と位置差との比例関係が大幅に崩れて、整数バイアスの決定を誤ることのない範囲の位置）に移す。この時、移動局はサイクルスリップが生じないように、追尾中の各衛星のキャリア位相を観測し続ける。
【００６０】
移動局アンテナがＢ点に移動した状態で、キャリアディファレンシャル測位によって、移動局アンテナのＯ点からＢ点への移動ベクトル（ＰＢ−ＰＯ）を算出する。
【００６１】
次に、図９の（Ｃ）に示したように、移動局アンテナをＢ点に置いたまま、基準局アンテナをＯ点へ移す。この時も、基準局はサイクルスリップが生じないように、追尾中の各衛星のキャリア位相を観測し続ける。この状態で、基準局と移動局による観測二重位相差と上記移動ベクトルとから、正確な整数バイアスを決定する。
【００６２】
次に、その決定方法について述べる。
図１１は、上記基準局アンテナと補助用移動局アンテナとの位置関係により定まる計算上の二重位相差の位置線（所定の平面上において、二重位相差の値を１サイクル毎に等間隔の直線で表したもの）と、観測による２つの二重位相差の位置線との関係を二次元平面上で示している。図中の二点鎖線は、２つの二重位相差の計算上の位置線であり、上記移動ベクトル（ＰＢ−ＰＯ）と、複数の衛星の位置とから算出する。すなわち、Ｏ点を基準局アンテナの位置、Ｂ点を移動局アンテナの位置として、２つの衛星と基準局アンテナの位置ＰＯ点と移動局アンテナの位置ＰＢ点とによって計算上の二重位相差を求める。
【００６３】
図１１に示す例では、ある第１組の２つの衛星についての計算上の二重位相差が「３１．８０」、他の第２組の２つの衛星についての計算上の二重位相差が「１９．８０」である。また、同図において実線の格子は２組の観測二重位相差の位置線である。すなわち、前記第１組の衛星による観測二重位相差が「．４０」、第２組の衛星による観測二重位相差が「．１０」である。その後、観測二重位相差の小数部に±０．５サイクルの範囲で一致するように計算上の二重位相差を修正することによって、移動局アンテナの正確な相対位置ＰＢ′を求める。
【００６４】
図１１に示した例では、第１組の２つの衛星による計算上の二重位相差が「３１．８０」、観測二重位相差が「．４０」であるので、この第１組の２つの衛星による二重位相差を「３１．４０」とし、第２組の２つの衛星による計算上の二重位相差が「１９．８０」、観測二重位相差が「．１０」であるので、この第２組の衛星による二重位相差を「２０．１０」として求め、その交点Ｂ′を移動局アンテナの正確な位置（基準局アンテナを基準とする移動局アンテナの相対位置）として求める。このようにして、各二重位相差の整数バイアスを決定する。
【００６５】
なお、実施形態では、整数バイアスの決定時に、基準局アンテナを基準点Ｏから１〔ｍ〕程度離れたＡ点に配置するようにしたが、この距離は任意である。また、移動局アンテナを基準点Ｏから１〔ｍ〕程度離れたＢ点に移動するようにしたが、この距離も任意である。
【００６６】
図１２は図９の（Ｄ）に示したように、補助用移動局アンテナを無線操縦ヘリコプタの所定位置に当接させた状態で、移動体搭載移動局に上記キャリア位相の整数バイアスを設定する手順を示している。
【００６７】
まず、補助用移動局の受信点に対する移動体搭載移動局の受信点までの相対位置と、補助用移動局の受信点の相対位置とから、基準局に対する移動体搭載移動局の相対位置を求める。続いて、この基準局に対する移動体搭載移動局の相対位置から、整数バイアスを逆算する。
【００６８】
なお、何らかの原因で、基準局からキャリア位相の情報が無い間は、前回にＲＴＫにより求めた測位値に、第２の実施形態に示した方法で求めた偏位量を加算することによって、移動体移動局の受信点の現在位置を更新する。
【００６９】
以上のようにして、補助用移動局を介してキャリア位相の整数バイアスを決定するようにし、１周波を用いながらも短時間のうちに整数バイアスを決定して、測位を開始できるようにする。
【００７０】
以上に示した各実施形態では、無線操縦ヘリコプタを例に挙げたが、その他に、例えば地雷除去用装甲車のように、初めに定めた基準進行方向に平行な経路に沿って装甲車を走行させて、一定の広がりをもつ領域を順次走査するように走行させるような場合にも同様に適用できる。
【００７１】
【発明の効果】
この発明によれば、偏位計測装置は、測位用衛星から送信された電波のキャリア位相の変化から、受信点の偏位を求めるようにしたため、キャリア位相の整数バイアスを求めることなく、移動体の移動経路上の所定点からの偏位を求めることができる。また、基準局を用いなくても、または基準局からキャリア位相の情報が無い期間でも、移動体の移動経路上の所定点からの偏位を求めることができる。
【００７２】
また、この発明によれば、前記移動体の手動操縦による始点から終点までにおける前記偏位量から、移動体の基準となる進行方向を求め、移動体の、前記進行方向に平行な移動体経路上の移動に伴う、当該移動経路からのずれを、前記偏位量から求める演算手段を備えたことにより、移動体のたどるべき移動経路からのずれを容易に求めることができる。
【００７３】
また、この発明によれば、前記移動体上の受信点の位置を、測位用衛星から送信された電波を受信して、当該電波に重畳されているコードの位相から求めるようにしたことにより、常に最新の移動体の位置情報を定めることができ、その手動入力も不要となる。
【００７４】
また、この発明によれば、偏位計測装置は、基準局で測位用衛星から送信された電波を受信して、該電波のキャリア周波数のドリフトによるキャリア位相変化分ＤＲｂを、観測により求めるので、測位用衛星から送信された電波に重畳されている情報から移動体側でキャリア位相変化分ＤＲｂを求める場合より、偏位量の計測を高精度化できる。
【００７５】
また、この発明によれば、偏位計測装置は、移動体に搭載される移動局、移動自在の補助用移動局、および固定された基準局で、それぞれ複数の測位用衛星からの電波を受信して、当該電波のキャリア位相を観測し、補助用移動局を介して、移動体搭載移動局と基準局との間でのキャリアディファレンシャル測位を行うためのキャリア位相の整数バイアスを求めるようにしたため、１周波を用いながらも短時間のうちに整数バイアスを決定して、測位を開始できるようになる。
【００７６】
また、この発明の進路維持支援装置は、上記いずれかの構成の偏位計測装置と、移動体の移動経路からのずれが小さくなるように移動体の進路を制御する手段とを備えたため、予め、すべての移動経路をプログラムしておくのではなく、所定の基準進行方向を初めに定めればよく、あとは、基準進行方向に平行な進路を維持させることができる。そのため、装置全体の構成が複雑化せず、例えば一定の広がりを持つ領域に対して移動体を一定間隔毎に平行にずれた位置を順次走査させるような移動を半自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】偏位計測装置および進路維持支援装置における移動体の移動経路の例を示す図
【図２】同偏位計測装置および進路維持支援装置の構成を示すブロック図
【図３】自動操縦制御部の構成を示すブロック図
【図４】図１における手動操縦による移動軌跡Ｍａの移動に係る処理手順を示すフローチャート
【図５】図１における経路Ｍｂ以降の移動に伴う処理手順を示すフローチャート
【図６】第２の実施形態に係る偏位計測装置および進路維持支援装置における基準局の構成を示すブロック図
【図７】同装置における移動体搭載移動局の構成を示すブロック図
【図８】第３の実施形態に係る偏位計測装置および進路維持支援装置で用いる、基準局アンテナ、補助用移動局アンテナおよび移動体搭載移動局の構成を示す図
【図９】同装置におけるキャリア位相整数バイアス決定時の基準局アンテナと補助用移動局アンテナとの移動手順の例を示す図
【図１０】基準局と補助用移動局におけるＣＰＵの処理内容およびキャリア位相整数バイアスの決定手順を示すフローチャート
【図１１】計算上の二重位相差による位置線と観測二重位相差による位置線および二つのアンテナの位置との関係を示す図
【図１２】移動体搭載移動局に対するキャリア位相の整数バイアス設定手順を示すフローチャート
【符号の説明】
Ｘｓ−始点
Ｘｅ−終点
Ｍａ−手動操縦による移動経路（基準進行方向）
Ｍｂ，Ｍｅ−手動操縦による折り返し経路
Ｍｃ，Ｍｆ−手動操縦による助走経路
Ｍｄ，Ｍｇ−自動移動経路
【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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