特許 7570623 衛星を用いた測位方法及び測位装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】衛星を用いた測位方法及び測位装置

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/08 20100101AFI20241015BHJP

   G01S 19/28 20100101ALI20241015BHJP

   G01S 19/43 20100101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

G01S19/08

G01S19/28

G01S19/43

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020068055

(22)【出願日】2020-04-06

(65)【公開番号】P2021165640

(43)【公開日】2021-10-14

【審査請求日】2022-12-07

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】592061599

【氏名又は名称】株式会社近計システム

(73)【特許権者】

【識別番号】591260672

【氏名又は名称】中電技術コンサルタント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095267

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 高城郎

(74)【代理人】

【識別番号】100124176

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 典子

(74)【代理人】

【識別番号】100224269

【弁理士】

【氏名又は名称】小島 佑太

(72)【発明者】

【氏名】高池 康智

(72)【発明者】

【氏名】森安 貞夫

(72)【発明者】

【氏名】荒木 義則

【審査官】山下 雅人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／２０８５９２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３０２１４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２１５１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５８１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／１７６７２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１８２６９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／１３２００３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１７１６３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７９７３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ１９／００－１９／５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて初期化演算ステップと測位演算ステップとを有するＲＴＫ法により測定点の測位を行う測位方法において、
前記初期化演算ステップの前に、又は、前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとの間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択ステップを有し、前記衛星選択ステップが、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出し記憶するステップと、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、を有することを特徴とする衛星を用いた測位方法。

【請求項2】

測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて初期化演算ステップと測位演算ステップとを有するＲＴＫ法により測定点の測位を行う測位方法において、
前記初期化演算ステップの前に、又は、前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとの間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択ステップを有し、前記衛星選択ステップが、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出し記憶するステップと、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、基準点における同一タイミングのＣＮ_０と、測定点と同じ１又は複数の恒星日前の基準点におけるＣＮ_０との差を取得するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じであるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星のうち、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じではないと判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、を有することを特徴とする衛星を用いた測位方法。

【請求項3】

前記衛星選択ステップが、
測定点の周囲環境情報に基づいて、測定点における排除対象の方位範囲を決定するステップと、
決定された前記方位範囲に該当する衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の衛星を用いた測位方法。

【請求項4】

前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとを、一定時間の間隔で行うことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の衛星を用いた測位方法。

【請求項5】

前記測位演算ステップが、
利用する周期性衛星のうち５個以上の周期性衛星を含む全ての組合せについて、所定の時間範囲内に所定の時間間隔毎の電波を用いて測位演算を行うステップと、
各前記組合せにおける前記時間間隔毎の測位演算結果について１恒星日前との差分である変位量を計算し、前記時間範囲内の変位量の平均を計算するステップと、
変位量が閾値以上の組合せが過半数以上であるか否かを判定するステップと、
変位量が閾値以上の組合せが過半数以上でない場合、変位なしと判定するステップと、を有することを特徴とする
請求項１～４のいずれかに記載の衛星を用いた測位方法。

【請求項6】

変位量が閾値以上の組合せが過半数以上である場合、特定の周期性衛星を含む組合せのみが閾値を超えているか否かをさらに判定するステップと、
特定の周期性衛星を含む組合せのみが閾値を超えているのではない場合、変位ありと判定するステップと、を有することを特徴とする
請求項５に記載の衛星を用いた測位方法。

【請求項7】

測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて、ＲＴＫ法により測定点の測位を行うべく初期化演算を行う初期化演算部と測位演算を行う測位演算部とを有する測位装置において、
初期化演算の前に、又は、初期化演算と測位演算との間に、その後の演算に利用する衛星の選択を行う衛星選択部を有し、前記衛星選択部が、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出して記憶する手段と、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、を有することを特徴とする衛星を用いた測位装置。

【請求項8】

測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて、ＲＴＫ法により測定点の測位を行うべく初期化演算を行う初期化演算部と測位演算を行う測位演算部とを有する測位装置において、
前記初期化演算の前に、又は、前記初期化演算と前記測位演算との間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択部を有し、前記衛星選択部が、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出して記憶する手段と、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、基準点における同一タイミングのＣＮ_０と、測定点と同じ１又は複数の恒星日前の基準点におけるＣＮ_０との差を取得する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じであるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星のうち、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じではないと判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、を有することを特徴とする衛星を用いた測位装置。

【請求項9】

前記衛星選択部が、
測定点の周囲環境情報に基づいて、測定点における排除対象の方位範囲を決定する手段と、
決定された前記方位範囲に含まれる衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、をさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載の衛星を用いた測位装置。

【請求項10】

前記初期化演算及び前記測位演算を行うために、一定時間の間隔でウェークアップする手段と、
ウェークアップ後に前記初期化演算及び前記測位演算を含む一連の処理を実行し、完了後にスリープ状態とする手段と、をさらに有することを特徴とする請求項７～９のいずれかに記載の衛星を用いた測位装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、衛星を用いた測位方法及び測位装置に関する。

【背景技術】

【0002】

斜面崩壊の監視においては、前兆となる地表面の動きが小さいため数ｍｍの変位を捉える必要がある。地表面の変位を捉えるために、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を用いた測位技術を利用することが知られている。測位技術の中で、キネマティック法の一種であるＲＴＫ（Real Time Kinematic）法は、リアルタイムに高精度測位が可能である。特許文献１には、ＲＴＫ法を用いてｍｍレベルの測定精度を実現する測位方法が開示されている。特許文献１の方法では、測定時と、測定時から恒星日の整数倍異なる時点である基準時において、双方の時点に共通する衛星の組合せを用いてそれぞれ算出された位置情報の差から変位を測定する。

【0003】

ＲＴＫ法は、測定点と基準点でそれぞれ受信する電波の行路差に対応する整数値バイアスを確定する（Fix解を得る）初期化演算ステップと、その後に測定点の位置を計測する測位演算ステップの２段階の演算工程から構成される。初期化時間は、空が開けている場所では１０～３０秒であるが、周囲に構造部等の障害物が存在すると、反射波に起因するマルチパスの影響によってミスFixや初期化に数分を要する等の問題を生じる。非特許文献１では、信号の質の悪い衛星を排除することで測位結果を改善している。具体的には、マルチパスノイズが大きい低い仰角の衛星を排除する仰角マスク、受信感度の低い衛星を排除するＣＮ_０（搬送波電力対雑音電力密度比）マスク、衛星システムの選択、測位開始タイミングの選択等である。測位開始タイミングの選択は、特定の衛星で起きるサイクルスリップの見逃しを改善する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－３５２２１０号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】「測位計算ソフトウェアの設定変更による測位性改善」土木学会論文集F3（土木情報学），Vol. 72, No. 2, II_47-II_54,2016

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

斜面崩壊の監視は、２４時間連続監視が必要である上、推定される斜面領域に十分な数の測定点を設置する必要があり、また、斜面崩壊の監視場所は、通常、電源確保が困難である。したがって、バッテリや太陽電池等を用いた長期計測を行うことになり、電力消費を抑制できるシステムが好ましい。さらに、斜面崩壊の監視場所は、空が開けていない山間部が多いため、ＲＴＫ法の初期化に時間を要することになるが、電力消費の観点から初期化を早く終えることが望ましい。

【0007】

上述した衛星の仰角マスク、ＣＮ_０マスク、衛星システムの選択等は、いずれもノイズの大きい特定の衛星を排除することによって初期化時間を短縮している。しかしながら、いずれの衛星排除方法も、初期化演算又は測位演算を実行する前に、当該方法を適用すべきかが否かを判定できないという問題がある。従来は、初期化演算又は測位演算の時間短縮のため、１又は複数の衛星排除方法が適用される。

【0008】

上記の問題点に鑑み、本発明は、周期性衛星からの電波を用いてＲＴＫ法による演算により測定点の測位を行う測位方法及び測位装置において、演算に利用する衛星の中から排除すべき衛星を効率的に選択でき、演算時間を短縮しかつ精度のよい測位を行えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の問題を解消するべく、本発明は、以下の構成を提供する。
・ 本発明による衛星を用いた測位方法の態様は、測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて初期化演算ステップと測位演算ステップとを有するＲＴＫ法により測定点の測位を行う測位方法において、
前記初期化演算ステップの前に、又は、前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとの間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択ステップを有し、前記衛星選択ステップが、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出し記憶するステップと、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、を有することを特徴とする。
・ 本発明による衛星を用いた測位方法の別の態様は、測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて初期化演算ステップと測位演算ステップとを有するＲＴＫ法により測定点の測位を行う測位方法において、
前記初期化演算ステップの前に、又は、前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとの間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択ステップを有し、前記衛星選択ステップが、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出し記憶するステップと、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、基準点における同一タイミングのＣＮ_０と、測定点と同じ１又は複数の恒星日前の基準点におけるＣＮ_０との差を取得するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じであるか否かを判定するステップと、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星のうち、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じではないと判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、を有することを特徴とする。
・ 上記いずれかの方法の態様において、前記衛星選択ステップが、
測定点の周囲環境情報に基づいて、測定点における排除対象の方位範囲を決定するステップと、
決定された前記方位範囲に該当する衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除するステップと、をさらに有することが、好適である。
・ 上記いずれかの方法の態様において、前記初期化演算ステップと前記測位演算ステップとを、一定時間の間隔で行うことが、好適である。
・ 上記いずれかの方法の態様において、前記測位演算ステップが、
利用する周期性衛星のうち５個以上の周期性衛星を含む全ての組合せについて、所定の時間範囲内に所定の時間間隔毎の電波を用いて測位演算を行うステップと、
各前記組合せにおける前記時間間隔毎の測位演算結果について１恒星日前との差分である変位量を計算し、前記時間範囲内の変位量の平均を計算するステップと、
変位量が閾値以上の組合せが過半数以上であるか否かを判定するステップと、
変位量が閾値以上の組合せが過半数以上でない場合、変位なしと判定するステップと、を有することが、好適である。
・ 上記いずれかの方法の態様において、変位量が閾値以上の組合せが過半数以上である場合、特定の周期性衛星を含む組合せのみが閾値を超えているか否かをさらに判定するステップと、
特定の周期性衛星を含む組合せのみが閾値を超えているのではない場合、変位ありと判定するステップと、を有することが、好適である。
・ 本発明による衛星を用いた測位装置の態様は、測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて、ＲＴＫ法により測定点の測位を行うべく初期化演算を行う初期化演算部と測位演算を行う測位演算部とを有する測位装置において、
初期化演算の前に、又は、初期化演算と測位演算との間に、その後の演算に利用する衛星の選択を行う衛星選択部を有し、前記衛星選択部が、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出して記憶する手段と、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、を有することを特徴とする。
・ 本発明による衛星を用いた測位装置の別の態様は、測定点及び基準点において複数の衛星からそれぞれ受信する電波を用いて、ＲＴＫ法により測定点の測位を行うべく初期化演算を行う初期化演算部と測位演算を行う測位演算部とを有する測位装置において、
前記初期化演算の前に、又は、前記初期化演算と前記測位演算との間に、その後の演算に利用する衛星を選択するために実行される衛星選択部を有し、前記衛星選択部が、
恒星日毎に周期性のある周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、
各前記周期性衛星について、測定点における電波の搬送波電力対雑音電力密度比であるＣＮ_０を検出して記憶する手段と、
各前記周期性衛星について、検出されたＣＮ_０を、１又は複数の恒星日前の記憶されたＣＮ_０と比較し、所定値以上の差があるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、基準点における同一タイミングのＣＮ_０と、測定点と同じ１又は複数の恒星日前の基準点におけるＣＮ_０との差を取得する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星について、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じであるか否かを判定する手段と、
ＣＮ_０に所定値以上の差があると判定された周期性衛星のうち、当該ＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じではないと判定された周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、を有することを特徴とする。
・ 上記いずれかの装置の態様において、前記衛星選択部が、
測定点の周囲環境情報に基づいて、測定点における排除対象の方位範囲を決定する手段と、
決定された前記方位範囲に含まれる衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する手段と、をさらに有することが、好適である。
・ 上記いずれかの装置の態様において、前記初期化演算及び前記測位演算を行うために、一定時間の間隔でウェークアップする手段と、
ウェークアップ後に前記初期化演算及び前記測位演算を含む一連の処理を実行し、完了後にスリープ状態とする手段と、をさらに有することが、好適である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ＧＮＳＳを用いた測位方法及び測位装置において、ＲＴＫ法による演算に利用する衛星の中から排除すべき衛星を効率的に判別できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。

【図2】図２は、第１の実施形態の測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。

【図3】図３は、図２の続きのフロー図である。

【図4】図４は、図２及び図３に示した測位方法の変形例を概略的に示すフロー図である。

【図5】図５は、本発明の第２の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。

【図6】図６は、第２の実施形態における測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。

【図7】図７は、本発明の第３の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。

【図8】図８は、第３の実施形態の測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。

【図9】図９は、本発明の第４の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施例を示した図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図面においては、各実施形態における同じ又は類似の構成要素に同じ符号を付している。

【0013】

測位法の一つであるＲＴＫ法では、測定点で受信される電波と基準点（既知点）で受信される電波の行路差に対応する整数値バイアスを確定する初期化演算ステップと、その後、測定点の位置を計測する測位演算ステップの２段階の演算工程から構成される。

【0014】

（１）第１の実施形態
図１は、本発明の第１の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。測定点に設けられる移動局システム１は、アンテナ１０、受信装置２０及び移動局端末３０を有する。ここでは、移動局端末３０が本発明の測位装置に相当する。

【0015】

移動局システム１におけるアンテナ１０は、測定点に設置される。アンテナ１０は、例えば、高周波増幅器を内蔵し、測定点において複数の衛星Ｓ１、Ｓ２．．から電波（搬送波）を受信し、増幅した後、アンテナ１０に接続された受信装置２０に送信する。受信装置２０は、例えば、高周波増幅回路、コード復調回路、デジタル信号処理回路等から構成されており、受信した電波に所定の付加データを追加して、移動局端末３０に送信する。一例として、受信装置２０を移動体端末３０に組み込み、一体の装置とすることもできる。

【0016】

移動局端末３０は、中央処理装置３１を備える。中央処理装置３１は、図示しないが、ＣＰＵとＲＡＭ等のメモリを有し、ＣＰＵが所定のアプリケーションをメモリに読み込み実行することによって、本発明の測位装置の各機能を実現する演算処理を行う。中央処理装置３１は、主な機能処理部として、衛星選択部１Ａ、初期化演算部１Ｂ、測位演算部１Ｃ及び変位判定部１Ｄを有する。

【0017】

衛星選択部１Ａは、その後の初期化演算部１Ｂ及び測位演算部１Ｃにおける演算に利用する衛星を適切に選択する機能を有する。初期化演算部１Ｂは、利用する衛星の電波を用いて初期化演算を行ってFix解を得る機能を有する。測位演算部１Ｃは、利用する衛星の電波を用いて測定点の位置座標を演算する機能を有する。変位判定部１Ｄは、測定点の位置の変位の有無を判定する機能を有する。各機能処理部の詳細は、後述する図２及び図３を参照して測位方法と共に説明する。

【0018】

移動局端末３０はさらに、好ましくは無線通信機能を備えた通信装置３２、処理状況及び処理結果等を表示する表示装置３３、受信した電波及び演算結果データ等の種々のデータを保存するための記憶装置３４を有する。これらの各装置３２、３３、３４も中央処理装置３１によって制御される。

【0019】

移動局端末３０は、本発明の機能のみを組み込んだ専用装置として実施できる。しかしながら、例えばパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン等に所定のアプリケーションを導入することによっても実施することができる。移動局端末３０は、ユーザによって容易に携帯可能であることが好ましい。

【0020】

一方、基準点に設けられる基準局システム５は、アンテナ５１と、受信装置５２と、通信装置５３とを有する。

【0021】

基準点におけるアンテナ５１は、位置座標が既に判明している基準点に設置される。アンテナ５１も、例えば高周波増幅器を内蔵し、基準点において複数の衛星Ｓ１、Ｓ２．．から電波（搬送波）を受信し、増幅した後、アンテナ５１に接続された受信装置５２に送信する。受信装置５２は、受信装置２０と同様の構成を有しており、受信した電波に所定のデータを付加して通信装置５３に送信する。基準点の通信装置５３と、測定点の移動局端末３０の通信装置３２は、例えば無線通信ネットワークによってデータ伝送可能に接続されており、基準点の電波はリアルタイムで移動局端末３０に送信することができる。

【0022】

図２及び図３は、第１の実施形態の測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。
ステップ１０１において、移動局端末３０がウェークアップされる。斜面崩壊の監視等のために使用される場合は電源確保が困難であることが多いため、移動局端末３０は、バッテリを電源とすることが好ましい。したがって、電力消費を抑制するために、移動局端末３０が、連続的ではなく断続的に測位を行うことが好ましい。移動局端末３０は、例えば３０分毎にウェークアップされ、測位の一連の手順を完了したならばスリープ状態とされる。スリープ状態では、ウェークアップ用の制御機能のみを稼動させ、それ以外の機能を停止させる。斜面崩壊の監視の場合、ウェークアップの間隔は６０分毎が好ましい。ＲＴＫ法による測位の一連の手順は、初期化を１分以内、その後の測位計測を３分以内で完了することが好ましい。なお、ウェークアップの間隔は６０分毎に限られず、必要に応じて、例えば３０分毎など、一定時間の間隔とすることができる。電力供給に支障がない場合は、連続的に測位することもできる。図示しないが、移動局端末３０と通信ネットワークを介して通信可能な遠隔端末から移動局端末３０をウェークアップさせることも可能である。そのような遠隔端末から移動局端末３０に制御信号を送信することにより、ウェークアップ間隔を設定及び変更することも可能である。

【0023】

ウェークアップ後、移動局端末３０は、そのタイミングにアンテナ１０が受信する全ての衛星からの電波の受信を開始すると共に、基準局システム５から送信される電波の受信を開始する。基準局システム５からの電波は、同一タイミングに同じ全ての衛星からアンテナ５１が受信したものである。なお、本明細書における「タイミング」の用語は、衛星の周期中の一つの時点を意味する。

【0024】

ステップ１０２～１０５の処理は、衛星選択部１Ａによって行われる。衛星選択部１Ａは、その後の初期化演算及び測位演算においてその電波を利用すべきでない衛星を排除するために行われる。これは、ステップ１０６、１０７の初期化演算ステップの前に行われる。利用すべきでない電波とは、ノイズが多く質の悪い電波である。そのような電波は、初期化完了の遅延又は不能、ミスFix、位置精度の低下などの要因となる。

【0025】

ステップ１０２において、恒星日毎に周期性のある複数の衛星（以下「周期性衛星」と称する）以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する。周期性衛星は、毎恒星日の周期中の同一タイミングに同じ位置となる衛星である。本発明の測位方法では、周期性衛星のみを利用してＲＴＫ法を適用する。

【0026】

ＧＰＳ、ＱＺＳＳなどのＧＮＳＳの衛星は、１恒星日毎に同じ位置に配置される。また、静止衛星（ＳＢＡＳや準天頂衛星３号機、ＢｅｉＤｏｕのＧＥＯ等）も、常に同じ位置に配置されるので周期性衛星に含まれるものとする。アンテナが１恒星日前の周期中の同一タイミングに同じ位置にあれば、これらの衛星からの電波に対するマルチパスや障害物による影響に関して同じ状況が再現されるはずである。したがって、電波を取得する毎に、その電波を、受信したタイミングの、例えば１恒星日前の電波と比較することによって、条件の変化した衛星を判別することができる。別の例として、１恒星日前に替えて、複数恒星日前とすることもできる。例えば、２恒星日前、７恒星日前などである。あるいは、測定点に移動局を設置した当初に、連続した１恒星日に亘って電波を受信し記憶しておき、その記憶された電波の連続データのうちの同じタイミングの電波を比較基準として用いることもできる。以下、本例では、１恒星日前の電波と比較する場合について説明する。ここで、搬送波電力対雑音電力密度比ＣＮ_０は、衛星からの電波の強度を表しており、障害物の変動によるマルチパスの変化や電波の遮断があると変化する。本発明では、ＣＮ_０を電波に対する影響の評価パラメータとして利用する。

【0027】

ステップ１０３において、各周期性衛星の電波に基づいてＣＮ_０を検出する。そして検出されたＣＮ_０を、電波を受信したタイミングと対応付けて記憶装置３４に記憶する。ＣＮ_０は、以下のように定義される。
ＣＮ_０＝Ｃ／Ｎ_０
Ｃ：搬送波電力
Ｎ_０：雑音電力密度
単位：ｄＢＨｚ

【0028】

ステップ１０４において、ステップ１０３で検出された各周期性衛星のＣＮ_０を、１恒星日前の当該周期性衛星のＣＮ_０と比較する。１恒星日前のＣＮ_０は、記憶装置３４に記憶されている。比較によって、双方の間に所定値以上の差があるか否かを、例えば１ｄＢＨｚ以上の差があるか否かを判定する。所定値以上の差が無い場合は、そのまま初期化演算に進む。

【0029】

ステップ１０４でＣＮ_０に所定値以上の差がある場合は、その周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する。そして、残りの周期性衛星の電波を用いた初期化演算に進む。

【0030】

１恒星日の前後におけるＣＮ_０の差を評価パラメータとして衛星選択を行うことによって、利用可能な周期性衛星を初期化演算の前に選択することができる。これによって、初期化演算におけるミスFixの回避及び初期化時間の短縮が可能となる。さらに、精度悪化の要因となる衛星を排除することによって、その後の測位演算結果のばらつきを予め抑制することができる。１恒星日前からＣＮ_０に変化のない衛星を利用して測位することによって、アンテナ１０の位置及び変位した距離を高精度に計測することができる。

【0031】

ステップ１０６、１０７の処理は、初期化演算部１Ｂによって行われる。ステップ１０６において、衛星選択部１Ａによって選択された、利用する全ての周期性衛星の電波を用いて初期化演算を行う。ステップ１０７においてＲＴＫ法におけるFix解を得る。移動局端末３０が３０分毎にウェークアップする場合、初期化演算において１分以内にFix解を得ることが好ましい。初期化後に数ｃｍの精度となったところで次のステップの測位計測を行う。

【0032】

ステップ１０８、１０９は、測位演算部１Ｃによって行われる。ステップ１０８、１０９において測定点における測位計測を行う。ステップ１０８では、衛星選択部１Ａによって選択された（すなわち初期化演算に用いた）、利用する全ての周期性衛星の電波（ここでは「計測データ」と称する）を取得する。例えば、１秒毎に計測データを取得し、３分間の計測を行う。ｎ個の周期性衛星を利用する場合、１秒毎にｎ個の計測データが得られ、３分間にｎ×１８０個の計測データが得られる。計測データは、電波を受信したタイミングと対応付けられて記憶装置３４に記憶される。

【0033】

ステップ１０９では、ステップ１０８で得られた計測データを用いた測位演算を行って位置座標を算出する。好ましくは、ｎ個の周期性衛星を利用する場合、５個以上の全ての組合せについて測位演算を行う。５個以上の全ての組合せの数は、ｎＣｋ（ｋは５以上ｎ以下の自然数）個である。この結果、各組合せについて、３分間の１秒毎の位置座標が得られる。この段階で得られた位置座標は、測定点の仮の位置座標として記憶装置３４に保存しておく。

【0034】

図３のステップ１１０～１１７は、変位判定部１Ｄによって行われる。ステップ１１０～１１７において、測定点における１恒星日前からの変位を判定する。ステップ１１０では、衛星の各組合せについて、１秒毎の位置座標の、１恒星日前の周期中の同一タイミングの位置座標との差分すなわち変位量を計算する。すなわち、同じ衛星の組合せにおける１恒星日前の位置座標との差分を導出する。同じ衛星の組合せとすることによってマルチパスの影響を除去して変位のみを抽出することができる。ステップ１１１では、各組合せについて、３分間における１秒毎の変位量の平均を計算する。

【0035】

ステップ１１２において、全ての組合せの各々の変位量を閾値（例えば３ｍｍ）と比較し、変位量が閾値を超えている組合せが過半数以上であるか否かを判定する。閾値を超えている組合せが過半数以上でない場合は、ステップ１１３において「変位なし」と判定すると共に、上記ステップ１０９で得た各組合せの仮の位置座標から、３分間の時間的な平均及び全ての組合せの平均を計算するなどによって、測定点の位置座標を確定する。

【0036】

一方、ステップ１１２において、変位量が閾値を超えている組合せが過半数以上である場合、さらにステップ１１４において、特定の衛星を含む組合せのみが閾値を超えているか否かを判定する。特定の衛星を含む組合せのみが閾値を超えている場合は、当該特定の衛星は測位に利用するには不適切な衛星であると判定し、ステップ１１５において当該特定の衛星を含む組合せを排除する。そして、ステップ１１６において、再度、変位量が閾値を超えている組合せが過半数以上であるか否かを判定する。

【0037】

ステップ１１６において、変位量が閾値を超えている組合せが過半数以上である場合、ステップ１１７において「変位あり」と判定する。そして、上記ステップ１０９で得た各組合せの仮の位置座標から、この段階で残っている組合せのみを用いて測定点の位置座標を確定すると共に、測定点の変位量も確定する。

【0038】

ステップ１１４おいて、特定の衛星を含む組合せのみが閾値を超えているのではない場合、ステップ１１７において「変位あり」と判定し、測定点の位置座標及び変位量を確定する。

【0039】

ステップ１１６において、変位量が閾値を超えている組合せが過半数以上でない場合は、ステップ１１３において「変位なし」と判定すると共に測定点の位置座標を確定する。

【0040】

測定点の位置座標の確定、又は、測定点の位置座標及び変位量の確定後、移動局端末３０をスリープ状態とする。

【0041】

図４は、図２及び図３に示した測位方法の変形例を概略的に示すフロー図である。図２及び図３のフロー図とは異なる点のみを説明する。図４の測位方法では、図１の衛星選択部１Ａと初期化演算部１Ｂの各々による処理を、図２の測位方法とは逆の順序で行う。すなわち、ステップ４０１、４０２において、先ず、受信した全ての衛星の電波を用いて初期化演算を行ってＲＴＫのFix解を得る。その後、ステップ４０３～４０６において、図２のステップ１０２～１０５と同様にＣＮ_０を評価パラメータとして衛星選択を行う。それ以降の測位演算部１Ｃ及び変位判定部１Ｄによる処理は、図２及び図３と同様である。

【0042】

図４の変形例の測位方法では、初期化演算ステップと測位演算ステップの間に衛星選択を行うことによって、その後の測位演算に利用可能な周期性衛星を、測位演算ステップの前に選択することができる。これによって、その後の測位演算結果のばらつきを予め抑制することができる。

【0043】

図示しないが、本発明の測位方法は、さらに従来技術である仰角マスク、ＣＮ_０マスク、衛星システムの選択、測位開始タイミングの選択等を用いて不適切な衛星の排除を行うことを組み合わせることができる（以下の実施形態においても同様）。これらの従来技術は、初期化演算ステップ又は測位演算ステップの開始後又は完了後に、演算状況及び演算結果に基づいて実行される。

【0044】

（２）第２の実施形態
図５は、本発明の第２の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。測定点に設けられる移動局システム１は、アンテナ１０、受信装置２０及び移動局端末３０を有する。ここでも、移動局端末３０が本発明の測位装置に相当する。移動局システム１の構成は、上述した第１の実施形態とほぼ同じであるので説明を省略する。第２の実施形態では、第１の実施形態とは中央処理装置３１の衛星選択部１Ａにおける処理が異なるが、これについては、図６を参照して測位方法と共に説明する。

【0045】

一方、基準点に設けられる基準局システム５は、アンテナ５１と、受信装置５２と、基準局端末６０とを有する。

【0046】

基準点におけるアンテナ５１及び受信装置５２は、第１の実施形態と同じであるので説明を省略する。但し、受信装置５２は、受信した電波を基準局端末６０に送信する。

【0047】

基準局端末６０は、中央処理装置６１と、記憶装置６２と、通信装置６３とを備える。中央処理装置６１は、図示しないが、ＣＰＵとＲＡＭ等のメモリを有し、ＣＰＵが所定のアプリケーションをメモリに読み込み実行することによって、ＣＮ_０検出部６Ａ、ＣＮ_０記録部６Ｂの各機能処理部を実現する。ＣＮ_０検出部６Ａは、受信装置５２から受信した基準点における各衛星の電波のＣＮ_０を検出する。ＣＮ_０記録部６Ｂは、各衛星について検出されたＣＮ_０を、電波を受信したタイミングと対応付けて記憶装置６２に記憶する。

【0048】

基準局端末６０の通信装置６３は、中央処理装置６１の制御にしたがって、基準点における電波を移動局端末３０の通信装置３２に送信する。その際、通信装置６３は、電波と共に、当該電波のＣＮ_０と当該電波の例えば１恒星日前のＣＮ_０とを送信する。なお、第１の実施形態で説明したように、１恒星日前のＣＮ_０とすることは一例であり、複数恒星日前のＣＮ_０でもよい。

【0049】

別の例として、中央処理装置６１が、電波のＣＮ_０を検出してその電波の１恒星日前の同一タイミングのＣＮ_０との差を計算し、計算されたＣＮ_０の差を、通信装置６３から移動局端末３０の通信装置３２に送信するように構成してもよい。

【0050】

基準局端末６０は、上記の機能のみを組み込んだ専用装置として実施できる。しかしながら、例えばパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォン等に所定のアプリケーションを導入することによっても実施することができる。

【0051】

図６は、第２の実施形態における測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。図６では、主として第１の実施形態とは異なる部分を示している。ウェークアップは、図２のステップ１０１と同様である。

【0052】

ステップ６０１～６０６の処理は、衛星選択部１Ａによって行われ、その後の初期化演算及び測位演算においてその電波を利用すべきでない衛星を排除する。

【0053】

ステップ６０１において、周期性衛星以外の衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する。このステップは、図２のステップ１０２と同様である。ステップ６０２において、周期性衛星の各々の電波に基づいてＣＮ_０を検出し、電波を受信したタイミングと対応付けて記憶装置３４に記憶する。このステップは、図２のステップ１０３と同様である。

【0054】

ステップ６０３において、ステップ６０２で検出された各周期性衛星のＣＮ_０を、１恒星日前の当該周期性衛星のＣＮ_０と比較する。１恒星日前のＣＮ_０は、記憶装置３４に記憶されている。比較によって、双方の間に所定値以上の差があるか否かを、例えば１ｄＢＨｚ以上の差があるか否かを判定する。所定値以上の差が無い場合は、そのまま初期化演算に進む。

【0055】

ステップ６０３でＣＮ_０に所定値以上の差がある場合、ステップ６０４において基準点における当該周期性衛星のＣＮ_０を取得する。ここで取得される基準点におけるＣＮ_０は、測定点と同一タイミングのＣＮ_０と、その１恒星日前のＣＮ_０である。これらのＣＮ_０のデータは、基準局端末６０の通信装置６３から移動局端末３０の通信装置３２に送信される。衛星選択部１Ａは、受信した基準点における同一タイミングのＣＮ_０と１恒星日前のＣＮ_０の差を算出する。別の例として、基準点における同一タイミングのＣＮ_０とその１恒星日前のＣＮ_０との差を、基準局端末６０において算出し、ＣＮ_０の差のデータを移動局端末３０に送信してもよい。

【0056】

ステップ６０５において、測定点におけるＣＮ_０の差と、基準点におけるＣＮ_０の差とを比較し、同じか否かを判定する。「同じ」とは、完全に一致する場合に加え、許容可能な差はあっても実質的に同じである場合を含む。ＣＮ_０は、障害物等の周囲環境の変化だけでなく、雨や雪などの気象条件の変化によっても影響を受ける。この気象条件の変化は、多数の衛星のＣＮ_０が影響を受けるため、測定点の周囲環境の変化による影響との区別がつきにくい。この場合、気象条件の変化によるＣＮ_０の影響は、基準点においても同様に現れる（測定点と基準点は気象条件が共通することが前提）。したがって、ステップ６０５において、測定点におけるＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じであれば、測定点におけるＣＮ_０の差は気象条件に起因するもの（正常である）と判定し、初期化演算に進む。

【0057】

ステップ６０５において、測定点におけるＣＮ_０の差が基準点におけるＣＮ_０の差と同じではない場合、気象条件以外の要因（障害物等による測定点の周囲環境の変化）によると判定し、その周期性衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する。そして、残りの周期性衛星の電波を用いた初期化演算に進む。

【0058】

上述した第１の実施形態では、測定点におけるＣＮ_０の、１又は複数の恒星日の前後における差のみを評価基準としているので、排除する必要のない衛星までも排除してしまう場合がある。第２の実施形態では、測定点と基準点の双方におけるＣＮ_０の、１又は複数の恒星日の前後における差を比較することによって、気象条件によるＣＮ_０への影響を、測定点における周囲環境の変化による影響から区別することができる。この結果、排除する必要のない衛星までも排除することを回避できる。

【0059】

その後の初期化演算部１Ｂによる初期化演算は、第１の実施形態における図２のステップ１０６、１０７と同様である。さらにその後の測位演算部１Ｃ及び変位判定部１Ｄよる処理は、第１の実施形態における図２のステップ１０８以降と同様である。

【0060】

第２の実施形態の変形例として、上述した第１の実施形態の変形例として示した図４と同様に、衛星選択部１Ａによる処理と、初期化演算部１Ｂによる処理の順序を逆にしてもよい。

【0061】

（３）第３の実施形態
図７は、本発明の第３の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。測定点に設けられる移動局システム１は、アンテナ１０、受信装置２０、移動局端末３０及び周囲環境監視装置４０を有する。ここでも、移動局端末３０が本発明の測位装置に相当する。基準局システム５は、第１の実施形態と同様である。

【0062】

第３の実施形態では、移動局システム１が周囲環境監視装置４０を有する点で第１の実施形態と異なる。この点に関連して第３の実施形態は、第１の実施形態とは中央処理装置３１の衛星選択部１Ａにおける処理が異なるが、これについては、図８を参照して測位方法と共に説明する。

【0063】

周囲環境監視装置４０は、例えば、ビデオカメラ、物体を検出するセンサ等である。周囲環境監視装置４０は、例えば、測定点の周囲の人や車などの障害物の有無を監視する。そして、周囲環境に変化があったとき、例えば新たな障害物の出現及び既存の障害物の消失を検出したとき、当該障害物の位置情報（アンテナ１０から視た方位範囲、高さ等）とタイミングを含む周囲環境情報を生成する。

【0064】

周囲環境監視装置４０は、移動局端末３０と有線又は無線で通信可能に接続されている。周囲環境監視装置４０は、周囲環境に変化があったとき周囲環境情報を移動局端末３０に通信する。移動局端末３０は、受信した周囲環境情報を記憶装置３４に記憶する。一例として、移動局端末３０が３０分毎にウェークアップする場合、移動局端末３０はウェークアップしたときに周囲環境監視装置４０と通信を行って新たな周囲環境情報を取得し、記憶するようにしてもよい。

【0065】

図８は、第３の実施形態の測位方法の一例を概略的に示したフロー図である。図８では、主として第１の実施形態とは異なる部分を示している。ウェークアップは、図２のステップ１０１と同様である。

【0066】

ステップ８０１～８０７の処理は、衛星選択部１Ａによって行われ、その後の初期化演算及び測位演算においてその電波を利用すべきでない衛星を排除する。

【0067】

ステップ８０１において、周囲環境情報を受信する。ステップ８０２において、受信した周囲環境情報から新たな障害物の出願が確認された場合、その障害物によって電波を正常に受信できないと予想される方位範囲を排除対象として決定する。決定された排除対象の方位範囲を記憶装置３４に記憶する。そして、ステップ８０３において、排除対象の方位範囲に該当する衛星を、その後の演算に利用しない衛星として排除する。

【0068】

ステップ８０４～８０７は、第１の実施形態における図２のステップ１０２～１０５と同様である。別の例として、ステップ８０４～８０７に替えて、第２の実施形態における図６のステップ６０１～６０６を行ってもよい。その後の初期化演算部１Ｂによる初期化演算も、図２のステップ１０６、１０７と同様である。さらに、その後の測位演算部１Ｃ及び変位判定部１Ｄによる処理も、図２のステップ１０８以降と同様である。

【0069】

第３の実施形態の変形例として、上述した第１の実施形態の変形例として示した図４と同様に、衛星選択部１Ａによる処理と、初期化演算部１Ｂによる処理の順序を逆にしてもよい。

【0070】

（４）第４の実施形態
図９は、本発明の第４の実施形態の測位装置を含む測位システム全体の一例を概略的に示す構成図である。測定点に設けられる移動局システム１は、アンテナ１０、受信装置２０及び移動局端末３０を有する。一方、基準点に設けられる基準局システム５は、アンテナ５１、受信装置５２及び基準局端末６０を有する。第４の実施形態では、移動局端末３０及び基準局端末６０は少なくとも、通信装置３２、６３をそれぞれ備え、衛星から受信した電波を適宜の通信ネットワークを介して遠隔演算装置７０にそれぞれ送信する。第４の実施形態では、遠隔演算装置７０が本発明の測位装置に相当する。遠隔演算装置７０は、例えば所定のアプリケーションをインストールされたコンピュータであり、任意の場所に設置することができる。

【0071】

遠隔演算装置７０は、中央処理装置７１を備える。中央処理装置７１は、図示しないが、ＣＰＵとＲＡＭ等のメモリを有し、ＣＰＵが所定のアプリケーションをメモリに読み込み実行することによって、本発明の測位装置の各機能を実現する演算処理を行う。中央処理装置７１は、主な機能処理部として、衛星選択部１Ａ、初期化演算部１Ｂ、測位演算部１Ｃ及び変位判定部１Ｄを有する。中央処理装置７１は、移動局端末３０及び基準局端末３０から受信した電波に基づいて、上述した第１、第２又は第３の実施形態における移動局端末３０の中央処理装置３１と同様の処理（図２～図４、図６、図８参照）を実行することができる。すなわち、第４の実施形態では、衛星選択、初期化演算、測位演算及び変位判定の各処理が遠隔演算装置７０で行われる。その場合、通信装置７２、表示装置７３、記憶装置７４は、第１、第２又は第３の実施形態における移動局端末３０の通信装置３２、表示装置３３、記憶装置３４と同様に機能することができる。

【0072】

なお、中央処理装置７１が、第２の実施形態の中央処理装置３１（図５、図６参照）と同様の処理を行う場合、基準点における各衛星の電波のＣＮ_０の検出は、中央処理装置７１が基準局端末６０から受信した電波に基づいて行ってもよく、又は、第２の実施形態と同様に基準局端末６０において基準点における電波のＣＮ_０の検出を行ってその結果を遠隔演算装置７０に送信してもよい。

【0073】

第４の実施形態の変形例として、遠隔演算装置７０が、衛星選択、初期化演算、測位演算及び変位判定の各処理の全てを実行するのではなく、一部のみを実行することも可能である。例えば、衛星選択の処理は移動局端末３０で行い、移動局端末３０は選択された衛星の電波のみを遠隔演算装置７０に送信し、遠隔演算装置７０が初期化演算以降の処理を実行するように構成してもよい。

【0074】

以上、本発明の各実施形態を、一つの構成例を参照して説明したが、本発明の実施形態は、上述した例に限られず、本発明の主旨から逸脱しない限り多様な変形形態が可能であり、それらの変形形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0075】

１ 移動局システム
１０ アンテナ
２０ 受信装置
３０ 移動局端末
３１ 中央処理装置
３２ 通信装置
３３ 表示装置
３４ 記憶装置
４０ 周囲環境監視装置
５ 基準局システム
５１ アンテナ
５２ 受信装置
５３ 通信装置
６０ 基準局端末
６１ 中央処理装置
６２ 記憶装置
６３ 通信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】