(57)【要約】【課題】既存の観測ネットワークのインフラに組み込むことができ、別の観測ネットワークを構築する必要のない観測機器を提供する。【解決手段】ＧＰＳアンテナ３を有するＧＰＳ受信機２と気圧計４とを同一の観測ポストに配置する。各々が出力する位置データＤ１と気圧データＤ４とをデータ収集装置５に一旦集め、データ収集装置５が位置データＤ１と気圧データＤ４を代表して一の通信網１０を介して中央装置１００に送信する。【選択図】図２
2016008915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各観測ポストに設置され、各観測ポストのデータを収集する中央装置と通信網により接続された観測機器であって、
ＧＰＳアンテナを有し、当該ＧＰＳアンテナの位置データを生成するとともに、ＧＰＳ衛星信号に基づく時刻データを前記位置データに付帯させるＧＰＳ受信機と、
前記ＧＰＳアンテナと同位置に設置され、気圧を計測して気圧データを生成する気圧計と、
前記位置データと前記気圧データを収集し、同時刻の前記気圧データと前記位置データをまとめて連続して同じ通信網を介して前記中央装置に送信するデータ収集装置と、
を備えること、
を特徴とする観測機器。
【請求項２】
前記ＧＰＳ受信機は、前記気圧計に対して所定周期の基準クロック信号を送信し、また前記データ収集装置に対してＧＰＳ衛星信号に基づいて計時用の時刻データを送信し、
前記データ収集装置は、前記気圧計に対して前記ＧＰＳ受信機から受信した前記他の時刻データを送信し、
前記気圧計は、前記基準クロック信号と前記計時用の時刻データに基づき、前記位置データと概略同時刻の前記気圧データを生成し、
前記データ収集装置は、概略同位置及び概略同時刻の前記位置データ及び前記気圧データを前記中央装置に送信すること、
を特徴とする請求項１記載の観測機器。
【請求項３】
前記気圧計は、前記気圧データに時刻データを付帯させて前記データ収集装置に送信し、
前記データ収集装置は、概略同時刻の前記気圧データと前記位置データを探索し、該当の前記気圧データに付帯した前記時刻データを前記位置データにも付帯させて、前記中央装置に送信すること、
を特徴とする請求項２記載の観測機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観測ポストにＧＰＳとセンサを設置し、ＧＰＳとセンサのデータ同期を行って中央装置に送信する観測機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、世界規模或いは国単位で各種の観測ネットワークが構築されている。観測ネットワークは、世界各地或いは全国各地の地上又は海上に観測ポストを散在させ、各観測ポストに観測機器を設置し、各観測ポストの観測データを管理する中央装置と各観測機器とを個々に通信網で結んで成る（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来、各種の観測ネットワークは、個別の目的にのみ使用され、別の目的の新たな観測ネットワークを構築する場合には、新たに通信網を新設していた。例えば、地殻変動や潮位変動を観測する場合、対流圏遅延による影響をＧＰＳ測位の結果もたらされる位置情報から除去するために、位置情報を気圧情報で補正している。この気圧情報を得るための観測ネットワークは、ＧＰＳ測位の観測ネットワークとは別々に構築されていた。
【０００４】
具体的には、地殻変動や潮位変動を観測する観測ネットワークは、日本全国１２４０箇所の観測ポストを有し、気圧を観測する観測ネットワークは、日本全国７０箇所に気象台又は測侯所を有し、観測ポストと気象台及び測侯所は別箇所であり、ＧＰＳ測位と気圧測定は非同期であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２２８２３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
位置情報を精度よく補正するためには、位置情報と同位置及び同時刻で発生した気圧情報が有用である。しかしながら、従来は、個々の観測ネットワークが個別の目的にのみ使用されていたため、位置情報とは異なる位置及び異なる時刻で発生した気圧情報を補正することで、位置情報と同位置及び同時刻の気圧情報を推定し、推定結果の気圧情報で位置情報を補正することで、観測ポストの位置情報を更に推定していた。すなわち、位置情報を得るために推定に次ぐ推定を繰り返しており、その精度は水平成分が約２ｍｍ、鉛直成分が約１０ｍｍ程度であった。
【０００７】
この問題の最大の要因は、既存の観測ネットワークが１項目の測定ごとに通信網を敷設していたことにある。複数の測定項目を１つの通信網で中央装置に送信する仕組みが構築されていないことにより、個々の観測ネットワークごとに通信網を敷設しなくてはならず、コストが嵩み、地殻変動や潮位変動の観測ネットワークと同位置及び同時刻の気圧情報を取得する観測ネットワークを構築することを阻害していた。複数の測定項目を１つの通信網で中央装置に送信する仕組みとは、各測定項目の結果を同時送信してコリジョンが発生する等の障害を起こさない通信制御方式である。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、既存の観測ネットワークのインフラに組み込むことができ、別の観測ネットワークを構築する必要のない観測機器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】
【０００９】
上記の課題を解決するため、本発明に係る観測機器は、各観測ポストに設置され、各観測ポストのデータを収集する中央装置と通信網により接続された観測機器であって、ＧＰＳアンテナを有し、当該ＧＰＳアンテナの位置データを生成するとともに、ＧＰＳ衛星信号に基づく時刻データを前記位置データに付帯させるＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳアンテナと同位置に設置され、気圧を計測して気圧データを生成する気圧計と、前記位置データと前記気圧データを収集し、同時刻の前記気圧データと前記位置データをまとめて連続して同じ通信網を介して前記中央装置に送信するデータ収集装置と、を備えること、を特徴とする。
【００１０】
前記ＧＰＳ受信機は、前記気圧計に対して所定周期の基準クロック信号を送信し、また前記データ収集装置に対してＧＰＳ衛星信号に基づいて計時用の時刻データを送信し、前記データ収集装置は、前記気圧計に対して前記ＧＰＳ受信機から受信した前記他の時刻データを送信し、前記気圧計は、前記基準クロック信号と前記計時用の時刻データに基づき、前記位置データと概略同時刻の前記気圧データを生成し、前記データ収集装置は、概略同位置及び概略同時刻の前記位置データ及び前記気圧データを前記中央装置に送信するようにしてもよい。
【００１１】
前記気圧計は、前記気圧データに時刻データを付帯させて前記データ収集装置に送信し、前記データ収集装置は、概略同時刻の前記気圧データと前記位置データを探索し、該当の前記気圧データに付帯した前記時刻データを前記位置データにも付帯させて、前記中央装置に送信するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、位置データと気圧データとを互いが通信されていない空き時間に送信する制御が可能となるため、位置データと気圧データを送信する各々の通信網を敷設せずとも、既存の一の通信網で代用でき、コストが嵩むことはなく、既存の観測ネットワークに新しい観測機器を導入することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】観測機器を結ぶネットワークを示すネットワーク構成図である。
【図２】観測機器の構成を示すブロック図である。
【図３】データ収集装置の内部構成を示すブロック図である。
【図４】観測機器の動作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】
【００１４】
本発明に係る観測機器の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１に示すように、観測ネットワークは、全国各地の観測ポストに設置される観測機器１と、観測機器１の観測結果を管理する中央装置１００と、各観測機器１と中央装置１００とを個々に結ぶ通信網１０により成る。この観測ネットワークは、例えばＧＮＳＳ連続観測システムであり、平常時、地震活動時又は火山活動時に伴う地殻変動の監視、高齢者、障害者、作業車両又は測量調査における各種測量に係る基準点の位置情報サービス、若しくは平常時又は津波発生時の潮位変動の監視に利用される。
【００１５】
観測機器１は、同位置及び同時刻の位置情報と気圧情報を収集し、中央装置１００に通信網１０を介して送信する。中央装置１００は、スーパーコンピュータ、ワークステーション、又はパーソナルコンピュータ等の所謂コンピュータであり、気圧情報をパラメータとして対流圏遅延等を計算し、位置情報を補正し、位置情報を利用して各監視又は位置情報サービスを行う。通信網１０は、ＩＳＤＮ等の電話回線網、有線ＬＡＮ網、光ファイバー回線網又は専用回線等の通信回線、若しくはこれらの複合である。
【００１６】
図２に示すように、観測機器１は、ＧＰＳアンテナ３を有するＧＰＳ受信機２と、気圧計４と、データ収集装置５とを互いに信号線で接続して構成される。ＧＰＳ受信機２、気圧計４及びデータ収集装置５は同一観測ポストに設置される。ＧＰＳ受信機２とデータ収集装置５は、ＬＡＮ７によって接続され、ＧＰＳ受信機２と気圧計４は、同軸ケーブル６によって接続され、データ収集装置５と気圧計４は、ＲＳ２３２Ｃに準拠した通信ケーブル８によって接続される。
【００１７】
ＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳアンテナ３で受信したＧＰＳ衛星信号を解析して、ＧＰＳアンテナ３の位置情報を示す位置データＤ１と時刻データＤ３を生成する。このＧＰＳ受信機２は、ＧＰＳ衛星信号に基づいた時刻データＤ３と、時刻データが付帯した位置データＤ１をデータ収集装置５に送信する。時刻データＤ３は、気圧計４の計時用であり、位置データＤ１に付帯する時刻データは、位置データＤ１の発生時特定用である。また、ＧＰＳ受信機２は、所定周期を示す基準クロック信号Ｄ２の一種であるＰＰＳ信号を気圧計４に送信する。ＰＰＳ信号は１秒間に１回発生するパルス信号である。
【００１８】
気圧計４は、圧力センサを備え、基準クロック信号Ｄ２を基にした周期で圧力を計測し、ＧＰＳアンテナ３と同一観測ポストの気圧情報を示す気圧データＤ４を生成する。気圧計４は、データ収集装置５から時刻データＤ３を受信し、基準クロック信号Ｄ２と時刻データＤ３とから時刻を計時する。この気圧計４は、圧力を計測した時点での時刻データを気圧データＤ４に付帯させる。そして、気圧計４は、時刻データが付帯した気圧データＤ４をデータ収集装置５に送信する。
【００１９】
データ収集装置５は、気圧計４の圧力計測を制御しつつ、ＧＰＳ受信機２及び気圧計４からの位置データＤ１及び気圧データＤ４を受信し、同時刻の位置データＤ１及び気圧データＤ４を中央装置１００に送信する。図３は、このデータ収集装置５の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図３に示すように、データ収集装置５は、位置データ受信部５１、気圧計制御部５２、気圧データ受信部５３、記憶部５４、補正部５５及びデータ送信部５６を備える。このデータ収集装置４は、所謂コンピュータであり、ＭＰＵ、プログラムを記憶するＲＯＭ、プログラムや演算結果を展開するＲＡＭ、ＨＤＤ等の外部記憶装置、ＲＳ２３２Ｃに準拠したインターフェース及びコントローラ、ＩＥＥＥ８０２．３等の有線ＬＡＮに準拠したインターフェース及びコントローラ、ＩＳＤＮに準拠したターミナルアダプタ及びモデムを備える。
【００２１】
ターミナルアダプタ及びモデムは、データ収集装置５と別体とし、データ収集装置５は、ターミナルアダプタとＬＡＮ接続するためのＩＥＥＥ８０２．３等の有線ＬＡＮに準拠したインターフェース及びコントローラを備えるようにしてもよい。
【００２２】
位置データ受信部５１は、主にＬＡＮインターフェース、コントローラ及びＭＰＵにより構成され、時刻データＤ３及び位置データＤ１をＧＰＳ受信機２から受信する。位置データＤ１は記憶部５４に記憶される。
【００２３】
気圧計制御部５２は、主にＭＰＵとＲＳ２３２Ｃに準拠したインターフェース及びコントローラにより構成され、気圧計４に時刻データＤ３を送信し、気圧計４の制御信号を生成し、気圧計４に送信する。制御信号は、気圧計４の圧力のサンプリング周波数を規定する信号、気圧データＤ４のカットオフ周波数を規定する信号、及びサンプリングと気圧データＤ４の送信の継続を指示する信号である。
【００２４】
気圧データ受信部５３は、主にＲＳ２３２Ｃに準拠したインターフェース、コントローラ及びＭＰＵにより構成され、時刻データが付帯した気圧データＤ４を気圧計４から受信し、記憶部５４に記憶させる。
【００２５】
記憶部５４は、主に外部記憶装置により構成され、それぞれ時刻データが付帯した位置データＤ1と気圧データＤ４を記憶する。
【００２６】
補正部５５は、主にＭＰＵを含んで構成され、時刻データが似通った位置データＤ１と気圧データＤ４のペアを探索し、ペアとなる気圧データＤ４に付帯する時刻データを位置データＤ１に付帯させる。位置データＤ１に付帯されていた時刻データは破棄する。
【００２７】
データ送信部５６は、主にＩＳＤＮに準拠したターミナルアダプタ及びモデムを含み構成され、補正部５５によってペアにした位置データＤ１と気圧データＤ４を連続して中央装置１００に送信する。
【００２８】
図４は、この観測機器１の動作を示すフローチャートである。まず、ＧＰＳアンテナ３がＧＰＳ衛星信号を受信すると、ステップＳ０１において、ＧＰＳ受信機２がデータ収集装置５へ時刻データＤ３及び時刻データが付帯した位置データＤ１を送信する。データ収集装置５では、位置データ受信部５１が位置データＤ１を受信し、記憶部５４が位置データＤ１を記憶する。
【００２９】
次に、ステップＳ０２において、ＧＰＳ受信機２が気圧計４に対して基準クロック信号Ｄ２を送信し、ステップＳ０３において、観測機器１の気圧計制御部５２が気圧計４に対して時刻データＤ３を送信する。これにより、気圧計４は、ＧＰＳ受信機２と同期して時刻の計時が可能となる。尚、伝送遅延や処理の負荷による遅延が生ずる場合もあり、完全同期に限定されるものではない。
【００３０】
更に、ステップＳ０４〜Ｓ０６において、データ収集装置５の気圧計制御部５２が気圧計４に対して、サンプリングレート及びカットオフ周波数を指示する制御信号と、圧力のサンプリングと気圧データＤ４の継続的送信を指示する制御信号を送信する。これにより、気圧計４は、指示されたサンプリングレート及びカットオフ周波数で圧力を継続的に計測し、気圧データＤ４を継続的に生成する。
【００３１】
気圧データＤ４を生成すると、ステップＳ０７において、気圧計４はデータ収集装置５に対して時刻データを付帯させた気圧データＤ４を送信する。データ収集装置５では、気圧データ受信部５３が気圧データＤ４を受信し、記憶部５４が気圧データＤ４を記憶する。
【００３２】
データ収集装置５では、気圧データＤ４を受信すると、ステップＳ０８において、共に同時刻に得られた位置データＤ１と気圧データＤ４のペアを生成する。すなわち、補正部５５は、位置データＤ１と気圧データＤ４のそれぞれに付帯する時刻データを参照して、概略同時刻に得られた位置データＤ１と気圧データＤ４の対を記憶部５４内から探索する。そして、該当の気圧データＤ４に付帯する時刻データをペアの位置データＤ１に付帯させ、位置データＤ１に付帯していた時刻データは破棄する。
【００３３】
位置データＤ１と気圧データＤ４のペアが生成されると、ステップＳ０９において、データ収集装置５のデータ送信部５６は、このペアとなった気圧データＤ４と位置データＤ１を連続的に中央装置１００へ送信する。データ送信部５６は、この気圧データＤ４と位置データＤ１を共通の通信網１０に伝送させ、且つ時間を異ならせて連続的に送信する。すなわち、同じ通信網１０において位置データＤ１を送信していない空き時間を利用して気圧データＤ４を送信する。
【００３４】
この動作が各観測ポストの観測機器１で行われ、中央装置１００に各観測ポストの同位置及び同時刻の位置データＤ１及び気圧データＤ４が集められ、中央装置１００によって管理されることとなる。
【００３５】
以上のように、この観測ネットワークでは、ＧＰＳ受信機２と気圧計４とを同一の観測ポストに配置し、各々が出力する位置データＤ１と気圧データＤ４とをデータ収集装置５に一旦集め、データ収集装置５が位置データＤ１と気圧データＤ４を代表して中央装置１００に送信するようにした。
【００３６】
これにより、位置データＤ１と気圧データＤ４とを互いが通信されていない空き時間に送信する制御が可能となるため、位置データＤ１と気圧データＤ４を送信する各々の通信網１０を敷設せずとも、既存の一の通信網１０で代用でき、コストが嵩むことはなく、例えばＧＰＳ受信機２を有する既存の観測ネットワークに気圧計４を導入することができる。すなわち、データ収集装置５は位置データＤ１を送り終えた後に、気圧データＤ４を送るという極めて簡便な方法で、両データを違いの空き時間に送信することが可能となる。
【００３７】
具体的には、現在、大半の観測ポストでは６４ｋｂｐｓのＩＳＤＮ回線でデータを送信している。ＩＳＤＮは８ｋｂｙｔｅ／秒であるため、実行通信速度は約５ｋｂｙｔｅ／秒となる。ＧＮＳＳ連続観測システムでは、１Ｈｚのサンプリング周期で時刻データと位置データＤ１を転送しているため、通信データ量は約１ｋｂｙｔｅ／秒となり、ＩＳＤＮの通信容量の約五分の一しか利用していない。従って、データ収集装置５が位置データＤ１と気圧データＤ４を代表して送信する制御方式を採ることで、残りの約五分の四の空き時間を利用して気圧データＤ４を送信できるため、新たな通信網１０を敷設することなく、既存の観測ネットワークに新たな観測ネットワークを導入することができる。
【００３８】
また、ＧＰＳ受信機２は、気圧計４に対して所定周期の基準クロック信号Ｄ２を送信し、データ収集装置５に時刻データＤ３を送信し、データ収集装置５は、気圧計４に対してＧＰＳ受信機２から受信した時刻データＤ３を送信し、気圧計４は、基準クロック信号Ｄ２と時刻データＤ３に基づき、位置データＤ１と概略同時刻の気圧データＤ４を生成するようにした。
【００３９】
これにより、ＧＰＳ受信機２と気圧計４は位置データＤ１と気圧データＤ４の測定に同期を取ることができ、同位置及び同時刻の位置データＤ１と気圧データＤ４の発生させることができる。そのため、各観測ポストを高精度で測位することができる。
【００４０】
また、気圧計４は、気圧データＤ４に時刻データを付帯させてデータ収集装置５に送信し、データ収集装置５は、概略同時刻の気圧データＤ４と位置データＤ１を探索し、該当の気圧データＤ４に付帯した時刻データを位置データＤ１にも付帯させて、中央装置１００に送信するようにした。
【００４１】
これにより、気圧計４とＧＰＳ受信機２の完全同期を図ることが仕様上困難であっても、同時刻の気圧データＤ４と位置データＤ１のペアを生成することができ、位置データＤ１の補正を容易に行うことが出来る。
【００４２】
以上の実施形態は、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行い、この実施形態に限らずに、そのほかの様々な形態で実施されることが可能である。そして、本実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１  観測機器
２  ＧＰＳ受信機
３  ＧＰＳアンテナ
４  気圧計
５  データ収集装置
５１  位置データ受信部
５２  気圧計制御部
５３  気圧データ受信部
５４  記憶部
５５  補正部
５６  データ送信部
６  同軸ケーブル
７  ＬＡＮ
８  通信ケーブル
１０  通信網
１００  中央装置
Ｄ１  位置データ
Ｄ２  基準クロック信号
Ｄ３  時刻データ
Ｄ４  気圧データ
【図１】
2016008915.tif 000003
【図２】
2016008915.tif 000004
【図３】
2016008915.tif 000005
【図４】
2016008915.tif 000006