JPH1048321A - リアルタイムキネマティックｇｐｓ測位装置およびｇｐｓ測量方法 - Google Patents
リアルタイムキネマティックｇｐｓ測位装置およびｇｐｓ測量方法Info
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- JPH1048321A JPH1048321A JP20694196A JP20694196A JPH1048321A JP H1048321 A JPH1048321 A JP H1048321A JP 20694196 A JP20694196 A JP 20694196A JP 20694196 A JP20694196 A JP 20694196A JP H1048321 A JPH1048321 A JP H1048321A
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- mobile station
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Abstract
(57)【要約】
【課題】その場所に応じた誤差補正をすることによって
ＧＰＳによって正確な測量をすることができるリアルタ
イムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ）測量装置
および方法を提供する。 【解決手段】ＧＰＳ測位系が準拠しているＷＧＳ−８４
楕円体面とジオイド面との基準点における高度差（オフ
セット値）および傾きを記憶しておき、ＲＴＫ−ＧＰＳ
測位を行ったとき、このオフセット高と傾斜に基づいて
ジオイド面からの高度に換算する。 【効果】これにより、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置を海上に
出して水底の水準深度をリアルタイムに精度よく測定す
ることができる。
ＧＰＳによって正確な測量をすることができるリアルタ
イムキネマティックＧＰＳ（ＲＴＫ−ＧＰＳ）測量装置
および方法を提供する。 【解決手段】ＧＰＳ測位系が準拠しているＷＧＳ−８４
楕円体面とジオイド面との基準点における高度差（オフ
セット値）および傾きを記憶しておき、ＲＴＫ−ＧＰＳ
測位を行ったとき、このオフセット高と傾斜に基づいて
ジオイド面からの高度に換算する。 【効果】これにより、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置を海上に
出して水底の水準深度をリアルタイムに精度よく測定す
ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ＧＰＳ信号を用
いて水準面を基準とする標高や水底の深度をリアルタイ
ムに測定することのできるリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ（以下ＲＴＫ−ＧＰＳという。）測位装置および
ＧＰＳ測量方法に関する。
いて水準面を基準とする標高や水底の深度をリアルタイ
ムに測定することのできるリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ（以下ＲＴＫ−ＧＰＳという。）測位装置および
ＧＰＳ測量方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ測位システムは地球的規模で均一
に適用できる測位データを提供するため、地球の形状に
極めてよく近似した回転楕円体面であるＷＧＳ−８４を
近似的な地表面として設定し、地上局の測位結果は、上
記ＷＧＳ−８４上の緯度データ、経度データ、高度デー
タからなる位置座標データとして算出される。
に適用できる測位データを提供するため、地球の形状に
極めてよく近似した回転楕円体面であるＷＧＳ−８４を
近似的な地表面として設定し、地上局の測位結果は、上
記ＷＧＳ−８４上の緯度データ、経度データ、高度デー
タからなる位置座標データとして算出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、地表面の形状
は完璧な回転楕円体ではなく、若干の凹凸すなわち重力
ポテンシャルの傾きがある。すなわち、地表面の形状を
表すジオイドと前記ＷＧＳ−８４とは地球上の各所で高
度差および傾斜が生じている。日本付近においてもジオ
イドがＷＧＳ−８４よりも数メートル高く、太平洋方向
に向けてジオイドが傾斜しているという誤差がある。
は完璧な回転楕円体ではなく、若干の凹凸すなわち重力
ポテンシャルの傾きがある。すなわち、地表面の形状を
表すジオイドと前記ＷＧＳ−８４とは地球上の各所で高
度差および傾斜が生じている。日本付近においてもジオ
イドがＷＧＳ−８４よりも数メートル高く、太平洋方向
に向けてジオイドが傾斜しているという誤差がある。
【０００４】なお、日本国内・周辺海域の測量において
は、日本付近のジオイドにより当てはまるような測地系
を適用しており、これは東京測地系と呼ばれる。東京測
地系はＧＰＳ測位システムが準拠するＷＧＳ−８４の回
転楕円体面とは異なるベッセル楕円体を採用し、且つ、
ＧＰＳ測位系とは異なる軸に固定されている。このた
め、ＧＰＳ測位によって割り出される高度データと、東
京測地系の水準測量によって求められる高度（一般的に
これを標高という）には大きなずれが生じている。
は、日本付近のジオイドにより当てはまるような測地系
を適用しており、これは東京測地系と呼ばれる。東京測
地系はＧＰＳ測位システムが準拠するＷＧＳ−８４の回
転楕円体面とは異なるベッセル楕円体を採用し、且つ、
ＧＰＳ測位系とは異なる軸に固定されている。このた
め、ＧＰＳ測位によって割り出される高度データと、東
京測地系の水準測量によって求められる高度（一般的に
これを標高という）には大きなずれが生じている。
【０００５】ところで、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式は、短
時間で高精度の測位を行う（位置座標データを算出す
る）ことができるため、水準測量を行うことが不可能な
海上の測位、すなわち、海底の深度の計測に適用される
が、従来は、上記誤差を正確に算出することができなか
ったため、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位による位置座標データ、
音響測深機などの水深計測器で測定された水深を用い、
概略のＧＰＳ測位系と水準測量系との誤差を補正するこ
とによって深度を算出していた。しかしながら、上述し
たようにＧＰＳ準拠楕円体面と水準面は傾いており、大
体の平均値を求めても場所によって誤差が大きくなって
しまう欠点があった。
時間で高精度の測位を行う（位置座標データを算出す
る）ことができるため、水準測量を行うことが不可能な
海上の測位、すなわち、海底の深度の計測に適用される
が、従来は、上記誤差を正確に算出することができなか
ったため、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位による位置座標データ、
音響測深機などの水深計測器で測定された水深を用い、
概略のＧＰＳ測位系と水準測量系との誤差を補正するこ
とによって深度を算出していた。しかしながら、上述し
たようにＧＰＳ準拠楕円体面と水準面は傾いており、大
体の平均値を求めても場所によって誤差が大きくなって
しまう欠点があった。
【０００６】この発明は、その場所に応じた誤差補正を
することによってＧＰＳによって正確な測量をすること
ができるＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置およびＧＰＳ測量方法
を提供することを目的とする。
することによってＧＰＳによって正確な測量をすること
ができるＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置およびＧＰＳ測量方法
を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この出願の請求項１の発
明は、基地局と移動局とを有し、移動局の位置座標デー
タをリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システ
ムにおいて、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差に基づいて前記移動
局の位置座標データ中の高度データを前記特定水準面を
基準とするローカル高度データに変換する演算部と、を
備えたことを特徴とする。
明は、基地局と移動局とを有し、移動局の位置座標デー
タをリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システ
ムにおいて、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差に基づいて前記移動
局の位置座標データ中の高度データを前記特定水準面を
基準とするローカル高度データに変換する演算部と、を
備えたことを特徴とする。
【０００８】この出願の請求項２の発明は、基地局と水
上を移動する移動局とを有し、移動局の位置座標データ
をリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システム
において、前記移動局に直下の水深を計測する水深計測
手段を設け、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差および前記水深計測
手段の計測値に基づいて前記移動局の位置における前記
特定水準面を基準とする深度データを算出する演算部
と、を備えたことを特徴とする。
上を移動する移動局とを有し、移動局の位置座標データ
をリアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位システム
において、前記移動局に直下の水深を計測する水深計測
手段を設け、前記移動局の移動範囲内に設定された基準
点における特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および該特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度
を記憶した記憶手段と、前記算出された移動局の位置座
標データおよび前記記憶手段の記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差および前記水深計測
手段の計測値に基づいて前記移動局の位置における前記
特定水準面を基準とする深度データを算出する演算部
と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】この出願の請求項３の発明は、基地局と移
動局とで同一のＧＰＳ衛星の周期信号をカウントし、移
動局の位置座標データをリアルタイムに算出するＲＴＫ
−ＧＰＳ測位方法を用いるＧＰＳ測量方法であって、前
記移動局の移動範囲内に設定された基準点における特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水
準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶して
おき、前記算出された移動局の位置座標データおよび前
記記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、この
高度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の高度
データを前記特定水準面を基準とするローカル高度デー
タに変換することを特徴とする。
動局とで同一のＧＰＳ衛星の周期信号をカウントし、移
動局の位置座標データをリアルタイムに算出するＲＴＫ
−ＧＰＳ測位方法を用いるＧＰＳ測量方法であって、前
記移動局の移動範囲内に設定された基準点における特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水
準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶して
おき、前記算出された移動局の位置座標データおよび前
記記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記特定
水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、この
高度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の高度
データを前記特定水準面を基準とするローカル高度デー
タに変換することを特徴とする。
【００１０】この出願の請求項４の発明は、基地局と水
上を移動する移動局を有し、移動局の位置座標データを
リアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置におい
て、前記移動局の移動範囲内に設定された基準点におけ
る特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記
憶しておき、移動局が直下の水深を計測し、前記算出さ
れた移動局の位置座標データおよび前記記憶内容に基づ
いて該移動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準
拠楕円体面との高度差を算出し、この高度差および前記
水深計測手段の計測値に基づいて前記移動局の位置にお
ける前記特定水準面を基準とする深度データを算出する
ことを特徴とする。
上を移動する移動局を有し、移動局の位置座標データを
リアルタイムに算出するＲＴＫ−ＧＰＳ測位装置におい
て、前記移動局の移動範囲内に設定された基準点におけ
る特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記
憶しておき、移動局が直下の水深を計測し、前記算出さ
れた移動局の位置座標データおよび前記記憶内容に基づ
いて該移動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準
拠楕円体面との高度差を算出し、この高度差および前記
水深計測手段の計測値に基づいて前記移動局の位置にお
ける前記特定水準面を基準とする深度データを算出する
ことを特徴とする。
【００１１】請求項１および請求項３の発明では、固定
局と移動局とでキネマティックな相対測位を行う。移動
局の位置座標データはリアルタイムに算出される。この
位置座標データはＧＰＳ測位系の座標値として算出され
るが、ＧＰＳが準拠する回転楕円体面とその測量エリア
の特定水準面との高度差，傾斜角度でこれを換算・補正
することにより、そのエリアの測地系に則したローカル
の高度データを算出することができる。
局と移動局とでキネマティックな相対測位を行う。移動
局の位置座標データはリアルタイムに算出される。この
位置座標データはＧＰＳ測位系の座標値として算出され
るが、ＧＰＳが準拠する回転楕円体面とその測量エリア
の特定水準面との高度差，傾斜角度でこれを換算・補正
することにより、そのエリアの測地系に則したローカル
の高度データを算出することができる。
【００１２】また、請求項２および請求項４の発明で
は、これを水底深度の測定に適用し、算出された位置座
標データと同時に計測された水深データに基づいて正確
な深度を計測する。
は、これを水底深度の測定に適用し、算出された位置座
標データと同時に計測された水深データに基づいて正確
な深度を計測する。
【００１３】請求項１，請求項２の発明における記憶手
段および演算部は、移動局，基地局のいずれに設けても
よく、また、これら以外の第３の局に設けるようにして
もよい。また、請求項３，請求項４の発明は、移動局，
基地局のいずれが実行してもよく、また、これら以外の
第３の局が実行してもよい。また、基準点と基地局の設
置場所は一致させてもよく、不一致でもよい。
段および演算部は、移動局，基地局のいずれに設けても
よく、また、これら以外の第３の局に設けるようにして
もよい。また、請求項３，請求項４の発明は、移動局，
基地局のいずれが実行してもよく、また、これら以外の
第３の局が実行してもよい。また、基準点と基地局の設
置場所は一致させてもよく、不一致でもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１はこの発明を説明する図であ
る。この発明に使用されるＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式（Ｒ
ＴＫ−ＧＰＳ測位方式）は、ジオイド面およびＧＰＳ測
位システムが準拠しているＷＧＳ−８４回転楕円体面の
両方を平面近似できる距離的範囲で適用されるものであ
り、基準点から１０ｋｍ〜１５ｋｍの範囲で適用可能で
ある。同図ではジオイド面，ＷＧＳ−８４回転楕円体面
をともに直線で表している。測量すべき範囲は移動局が
移動する所定の範囲内に設定され、その測量すべき範囲
の中心付近に基準点を定める。この基準点の位置座標デ
ータは予め判っているか、または、正確に測位されるも
のとする。そして、この基準点におけるジオイド面とＷ
ＧＳ−８４とのオフセット値すなわちＷＧＳ−８４に対
するジオイド面の高度差（ジオイド高）Ｇを求める。こ
のジオイド高はＧＰＳ測位の結果と水準測量の結果の差
によって求める。次に基準点から適当な距離Ｌ0 だけ離
れた点を比較点とし、この比較点のジオイド高Ｇ0 を求
める。基準点と比較点のジオイド高の差Ｇ0 −Ｇと距離
Ｌ0 との関係からジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜角
度θを求める。すなわち、 Ｇ0 −Ｇ＝Ｌ0 ｔａｎθ である。
る。この発明に使用されるＲＴＫ−ＧＰＳ測位方式（Ｒ
ＴＫ−ＧＰＳ測位方式）は、ジオイド面およびＧＰＳ測
位システムが準拠しているＷＧＳ−８４回転楕円体面の
両方を平面近似できる距離的範囲で適用されるものであ
り、基準点から１０ｋｍ〜１５ｋｍの範囲で適用可能で
ある。同図ではジオイド面，ＷＧＳ−８４回転楕円体面
をともに直線で表している。測量すべき範囲は移動局が
移動する所定の範囲内に設定され、その測量すべき範囲
の中心付近に基準点を定める。この基準点の位置座標デ
ータは予め判っているか、または、正確に測位されるも
のとする。そして、この基準点におけるジオイド面とＷ
ＧＳ−８４とのオフセット値すなわちＷＧＳ−８４に対
するジオイド面の高度差（ジオイド高）Ｇを求める。こ
のジオイド高はＧＰＳ測位の結果と水準測量の結果の差
によって求める。次に基準点から適当な距離Ｌ0 だけ離
れた点を比較点とし、この比較点のジオイド高Ｇ0 を求
める。基準点と比較点のジオイド高の差Ｇ0 −Ｇと距離
Ｌ0 との関係からジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜角
度θを求める。すなわち、 Ｇ0 −Ｇ＝Ｌ0 ｔａｎθ である。
【００１５】こののち、正確な位置座標が明らかな場所
に設置された基地局と上記基準点から１０〜１５ｋｍの
範囲で移動する移動局との間で相対測位を行い、移動局
のＧＰＳ位置座標データを割り出す。ＧＰＳの位置座標
データは前記ＷＧＳ−８４を基準とする緯度データ，経
度データ，高度データからなっている。移動局の緯度デ
ータ，経度データに基づき、この移動局と前記基準点と
の水平距離（傾斜方向の方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔ
ａｎθの演算によって傾斜による誤差値ΔＧを算出す
る。ＧＰＳ相対測位によって算出された高度データＨか
ら前記オフセット値Ｇと傾斜による誤差値ΔＧを減算す
ることにより、移動局の観測位置の標高ｈを求めること
ができる。
に設置された基地局と上記基準点から１０〜１５ｋｍの
範囲で移動する移動局との間で相対測位を行い、移動局
のＧＰＳ位置座標データを割り出す。ＧＰＳの位置座標
データは前記ＷＧＳ−８４を基準とする緯度データ，経
度データ，高度データからなっている。移動局の緯度デ
ータ，経度データに基づき、この移動局と前記基準点と
の水平距離（傾斜方向の方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔ
ａｎθの演算によって傾斜による誤差値ΔＧを算出す
る。ＧＰＳ相対測位によって算出された高度データＨか
ら前記オフセット値Ｇと傾斜による誤差値ΔＧを減算す
ることにより、移動局の観測位置の標高ｈを求めること
ができる。
【００１６】ｈ＝Ｈ−（Ｇ＋ΔＧ） ‥‥‥ (1) このように、この方式では三角関数であるｔａｎを用い
てジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜をキャンセルして
いるため、回転楕円体面であるＷＧＳ−８４の湾曲が影
響しない１０〜１５ｋｍの範囲で適用可能である。
てジオイド面とＷＧＳ−８４との傾斜をキャンセルして
いるため、回転楕円体面であるＷＧＳ−８４の湾曲が影
響しない１０〜１５ｋｍの範囲で適用可能である。
【００１７】なお、前記傾斜角度θは国土地理院のデー
タベースによって求めることもできるが、このデータベ
ースは数メートルの誤差を含んでいるため精度を確保す
るためには上記方式で実測することが好ましい。また、
ＷＧＳ−８４に対するジオイド面の傾斜方向が判ってい
る場合には、基準点以外に１点の比較点を設定してジオ
イド高を求めればよいが、傾斜方向が事前に判らない場
合には比較点を２点設定し、基準点を含めた３点以上の
ジオイド高に基づいて傾斜方向および傾斜角度θを求め
ればよい。
タベースによって求めることもできるが、このデータベ
ースは数メートルの誤差を含んでいるため精度を確保す
るためには上記方式で実測することが好ましい。また、
ＷＧＳ−８４に対するジオイド面の傾斜方向が判ってい
る場合には、基準点以外に１点の比較点を設定してジオ
イド高を求めればよいが、傾斜方向が事前に判らない場
合には比較点を２点設定し、基準点を含めた３点以上の
ジオイド高に基づいて傾斜方向および傾斜角度θを求め
ればよい。
【００１８】また、前記基地局は正確な位置座標が判っ
ている場所に設置されるものであれば、常設の局であっ
ても臨時に設置される局であってもよい。また、前記基
準点と基地局の設置場所は必ずしも同一である必要はな
い。また、上記説明では特定水準面としてジオイド面
（平均海面）を用いたが、ある標高をもった水準面を特
定水準面としてもよい。
ている場所に設置されるものであれば、常設の局であっ
ても臨時に設置される局であってもよい。また、前記基
準点と基地局の設置場所は必ずしも同一である必要はな
い。また、上記説明では特定水準面としてジオイド面
（平均海面）を用いたが、ある標高をもった水準面を特
定水準面としてもよい。
【００１９】ここで、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位について説明
する。ＲＴＫ−ＧＰＳ測位は相対測位の１方式である。
相対測位は、正確な位置が判っている基地局と測位しよ
うとする地点に設置される測位局とで同じＧＰＳ衛星の
信号を受信し、その搬送波位相のカウント値の差を求め
る。この搬送波位相のカウント値の差が一義的に求めら
れれば、測位局の位置を含む曲面が１つ決定される。同
時に複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することによ
り、複数の曲面を同時に決定することができ、これら複
数の曲面の交点に測位局を求めることにより移動局の位
置を決定することができる。ＧＰＳ信号の搬送波の波長
は２０センチメートル程度であり、その位相値は１度以
下の精度でカウント（決定）することができるため、こ
の測位を慎重に行うことにより、数センチメートル程度
の精度で測位局の位置を求めることができる。そして、
測位局を正確な位置が判っている場所からスタートし、
搬送波位相のカウント値がサイクルスリップを生じない
ように受信を継続しながら移動させることにより、移動
途中の地点の位置座標データを上記の精度でほぼリアル
タイムに求めることができる。
する。ＲＴＫ−ＧＰＳ測位は相対測位の１方式である。
相対測位は、正確な位置が判っている基地局と測位しよ
うとする地点に設置される測位局とで同じＧＰＳ衛星の
信号を受信し、その搬送波位相のカウント値の差を求め
る。この搬送波位相のカウント値の差が一義的に求めら
れれば、測位局の位置を含む曲面が１つ決定される。同
時に複数のＧＰＳ衛星からの信号を受信することによ
り、複数の曲面を同時に決定することができ、これら複
数の曲面の交点に測位局を求めることにより移動局の位
置を決定することができる。ＧＰＳ信号の搬送波の波長
は２０センチメートル程度であり、その位相値は１度以
下の精度でカウント（決定）することができるため、こ
の測位を慎重に行うことにより、数センチメートル程度
の精度で測位局の位置を求めることができる。そして、
測位局を正確な位置が判っている場所からスタートし、
搬送波位相のカウント値がサイクルスリップを生じない
ように受信を継続しながら移動させることにより、移動
途中の地点の位置座標データを上記の精度でほぼリアル
タイムに求めることができる。
【００２０】図２にこの発明を水上すなわち水底の測量
に適用した例を示す。この例では特定水準面がジオイド
面（東京平均海面）ではなく、基地局１のＧＰＳアンテ
ナ２の高さの水準面に設定されている。そして、基準点
は基地局１の設置場所と同一地点に設定されている。こ
こで特定水準面と東京平均海面との高度差をＳとし、基
地局１の地点（基準点）における特定水準面とＷＧＳ−
８４との高度差をＧとする。また、特定水準面とＷＧＳ
−８４との傾斜角度をθとする。このθは、図１に示す
方法などにより事前に測定されているものとする。
に適用した例を示す。この例では特定水準面がジオイド
面（東京平均海面）ではなく、基地局１のＧＰＳアンテ
ナ２の高さの水準面に設定されている。そして、基準点
は基地局１の設置場所と同一地点に設定されている。こ
こで特定水準面と東京平均海面との高度差をＳとし、基
地局１の地点（基準点）における特定水準面とＷＧＳ−
８４との高度差をＧとする。また、特定水準面とＷＧＳ
−８４との傾斜角度をθとする。このθは、図１に示す
方法などにより事前に測定されているものとする。
【００２１】測量船３は、船頂にＧＰＳアンテナ４およ
び船底に超音波振動子５を備えている。超音波振動子５
は、超音波を発射するとともにその反射波を受信する。
この発射してから受信するまでの時間差に基づいて直下
の水底６までの距離Ｄが測定される。基地局１と移動局
である測量船３は、同じＧＰＳ衛星の信号を受信するこ
とによって上記ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を行い、測量船３
（ＧＰＳアンテナ４）の正確な位置座標データを算出す
る。この演算は測量船３側で行われる。基地局１から測
量船３へは無線で位相積算値が送信される。ＲＴＫ−Ｇ
ＰＳ測位によれば、数センチメートルの高い精度でＧＰ
Ｓアンテナ４の位置を割り出すことができる。割り出さ
れた位置座標データの緯度データ，経度データに基づい
てこのＧＰＳアンテナ４と基地局１（ＧＰＳアンテナ
２）との距離（ＷＧＳ−８４に対する特定水準面の傾斜
方向への方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔａｎθの演算に
より誤差値ΔＧを算出する。
び船底に超音波振動子５を備えている。超音波振動子５
は、超音波を発射するとともにその反射波を受信する。
この発射してから受信するまでの時間差に基づいて直下
の水底６までの距離Ｄが測定される。基地局１と移動局
である測量船３は、同じＧＰＳ衛星の信号を受信するこ
とによって上記ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を行い、測量船３
（ＧＰＳアンテナ４）の正確な位置座標データを算出す
る。この演算は測量船３側で行われる。基地局１から測
量船３へは無線で位相積算値が送信される。ＲＴＫ−Ｇ
ＰＳ測位によれば、数センチメートルの高い精度でＧＰ
Ｓアンテナ４の位置を割り出すことができる。割り出さ
れた位置座標データの緯度データ，経度データに基づい
てこのＧＰＳアンテナ４と基地局１（ＧＰＳアンテナ
２）との距離（ＷＧＳ−８４に対する特定水準面の傾斜
方向への方向余弦）Ｌを割り出し、Ｌｔａｎθの演算に
より誤差値ΔＧを算出する。
【００２２】これにより、移動局３のＧＰＳアンテナ４
と基地局１のＧＰＳアンテナ２との高度差ｈは、前記相
対測位によって得られた位置座標データの高度データを
Ｈとして、 ｈ＝Ｇ−Ｈ−ΔＧ で算出することができる。なお、全ての数値をベクトル
で表せば、この式は上記式(1) と同様である。また、測
量船３におけるＧＰＳアンテナ４と超音波振動子５の高
度差Ｆは既知であり、超音波振動子５によって計測され
た水底６までの距離Ｄを適用すれば、特定水準面から水
底６までの高度差Ｅは、 Ｅ＝ｈ＋Ｆ＋Ｄ で算出することができる。ここで、特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓを適用することにより、水底６の深
度ｄは、 ｄ＝Ｅ−Ｓ で算出することができる。
と基地局１のＧＰＳアンテナ２との高度差ｈは、前記相
対測位によって得られた位置座標データの高度データを
Ｈとして、 ｈ＝Ｇ−Ｈ−ΔＧ で算出することができる。なお、全ての数値をベクトル
で表せば、この式は上記式(1) と同様である。また、測
量船３におけるＧＰＳアンテナ４と超音波振動子５の高
度差Ｆは既知であり、超音波振動子５によって計測され
た水底６までの距離Ｄを適用すれば、特定水準面から水
底６までの高度差Ｅは、 Ｅ＝ｈ＋Ｆ＋Ｄ で算出することができる。ここで、特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓを適用することにより、水底６の深
度ｄは、 ｄ＝Ｅ−Ｓ で算出することができる。
【００２３】このように、水準測量が不可能な水上であ
っても、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を用い、ＷＧＳ−８４と特
定水準面との高度差，傾斜を補正することにより、極め
て高精度の標高（深度）測量が可能になる。
っても、ＲＴＫ−ＧＰＳ測位を用い、ＷＧＳ−８４と特
定水準面との高度差，傾斜を補正することにより、極め
て高精度の標高（深度）測量が可能になる。
【００２４】図３は上記基地局１および移動局３の機能
構成を示すブロック図である。基地局１は、前記ＧＰＳ
アンテナ２が接続されたＧＰＳ受信機３０，データ送信
機３１およびメモリ３２を備えている。ＧＰＳ受信機３
０は複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波
位相を積算するカウンタを有している。メモリ３２に
は、図２に示したオフセット値Ｇ，特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓ、傾斜角度θ、傾斜方向およびこの
基地局１の位置座標データなどの参照用データが記憶さ
れている。データ送信機３１は、測量開始時にこのメモ
リ３２の記憶内容を移動局３に送信し、測量中は前記Ｇ
ＰＳ受信機３０の搬送波位相のカウント値を移動局３に
送信する。
構成を示すブロック図である。基地局１は、前記ＧＰＳ
アンテナ２が接続されたＧＰＳ受信機３０，データ送信
機３１およびメモリ３２を備えている。ＧＰＳ受信機３
０は複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号の搬送波
位相を積算するカウンタを有している。メモリ３２に
は、図２に示したオフセット値Ｇ，特定水準面と東京平
均海面との高度差Ｓ、傾斜角度θ、傾斜方向およびこの
基地局１の位置座標データなどの参照用データが記憶さ
れている。データ送信機３１は、測量開始時にこのメモ
リ３２の記憶内容を移動局３に送信し、測量中は前記Ｇ
ＰＳ受信機３０の搬送波位相のカウント値を移動局３に
送信する。
【００２５】移動局３はデータ受信機４０，ＧＰＳ受信
機４１，水深計測部４２，演算部４３およびメモリ４４
を備えている。データ受信機４０は、測量開始時に基地
局１から送られてくる前記参照用データを受信してメモ
リ４４にセットし、測量中に基地局１から送られてくる
搬送波位相カウント値を受信して演算部４３に入力す
る。測量中はメモリ４４に記憶されている参照用データ
が用いられるため、このメモリ４４が請求項１，請求項
２の記憶手段に対応する。ＧＰＳ受信機４１は、ＧＰＳ
アンテナ４を接続しており、基地局１のＧＰＳ受信機３
０と同様に、複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号
の搬送波位相を積算するカウンタを有している。水深計
測部４２は、上述したように超音波信号を超音波振動子
５から送信し、この超音波信号の水底６の反射波を受信
してその時間差に基づいて水底６までの水深を計測す
る。演算部４３はＧＰＳ受信機４１がカウントした搬送
波位相カウント値，データ受信機４０が受信した基地局
１の搬送波位相カウント値，基地局１の位置座標データ
に基づいて、相対測位を行い、この移動局３の位置座標
を算出する。そして、上述した演算を実行して、深度ｄ
を算出する。算出された深度ｄはそのときの位置座標デ
ータとともにメモリ４４に蓄積される。以上の動作は一
定間隔毎に繰り返して実行される。
機４１，水深計測部４２，演算部４３およびメモリ４４
を備えている。データ受信機４０は、測量開始時に基地
局１から送られてくる前記参照用データを受信してメモ
リ４４にセットし、測量中に基地局１から送られてくる
搬送波位相カウント値を受信して演算部４３に入力す
る。測量中はメモリ４４に記憶されている参照用データ
が用いられるため、このメモリ４４が請求項１，請求項
２の記憶手段に対応する。ＧＰＳ受信機４１は、ＧＰＳ
アンテナ４を接続しており、基地局１のＧＰＳ受信機３
０と同様に、複数のＧＰＳ衛星から受信したＧＰＳ信号
の搬送波位相を積算するカウンタを有している。水深計
測部４２は、上述したように超音波信号を超音波振動子
５から送信し、この超音波信号の水底６の反射波を受信
してその時間差に基づいて水底６までの水深を計測す
る。演算部４３はＧＰＳ受信機４１がカウントした搬送
波位相カウント値，データ受信機４０が受信した基地局
１の搬送波位相カウント値，基地局１の位置座標データ
に基づいて、相対測位を行い、この移動局３の位置座標
を算出する。そして、上述した演算を実行して、深度ｄ
を算出する。算出された深度ｄはそのときの位置座標デ
ータとともにメモリ４４に蓄積される。以上の動作は一
定間隔毎に繰り返して実行される。
【００２６】なお、上記実施形態では、全ての演算を移
動局４が行う構成になっているため、記憶手段，演算部
ともに移動局に設けられていることになるが、この発明
は、これ以外に、記憶手段，演算部ともに基地局に設け
る構成、記憶手段を基地局に設け、演算部を移動局に設
ける構成、記憶手段を移動局に設け、演算部を基地局に
設ける構成をとることができる。
動局４が行う構成になっているため、記憶手段，演算部
ともに移動局に設けられていることになるが、この発明
は、これ以外に、記憶手段，演算部ともに基地局に設け
る構成、記憶手段を基地局に設け、演算部を移動局に設
ける構成、記憶手段を移動局に設け、演算部を基地局に
設ける構成をとることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上のように請求項１および請求項３の
発明によれば、水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および傾斜角度を考慮してＧＰＳ座標系の位置座標デー
タの高度データをそのエリアで適用されている特定水準
面（ジオイド面など）のローカル高度データに変換する
ことができるため、精度のよい標高（深度）測量をＧＰ
Ｓ測位装置を用いてリアルタイムに行うことができる。
発明によれば、水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差
および傾斜角度を考慮してＧＰＳ座標系の位置座標デー
タの高度データをそのエリアで適用されている特定水準
面（ジオイド面など）のローカル高度データに変換する
ことができるため、精度のよい標高（深度）測量をＧＰ
Ｓ測位装置を用いてリアルタイムに行うことができる。
【００２８】さらに、請求項２および請求項４の発明に
よれば、上記発明を水上の測量すなわち水底の深度の測
量に適用したことにより、水準測量が不可能な水上であ
っても極めて高精度な測量が可能になる。
よれば、上記発明を水上の測量すなわち水底の深度の測
量に適用したことにより、水準測量が不可能な水上であ
っても極めて高精度な測量が可能になる。
【図１】この発明の原理を示す図
【図２】この発明の測位方法を海上の水深測量に適用し
た例を示す図
た例を示す図
【図３】この発明に用いられるＧＰＳ測位装置のブロッ
ク図
ク図
１…基地局、２…ＧＰＳアンテナ、３…移動局（測量
船）、４…ＧＰＳアンテナ、５…超音波振動子、３０…
ＧＰＳ受信機、３１…データ送信機、３２…メモリ、４
０…データ受信機、４１…ＧＰＳ受信機、４２…水深計
測部、４３…演算部、４４…メモリ
船）、４…ＧＰＳアンテナ、５…超音波振動子、３０…
ＧＰＳ受信機、３１…データ送信機、３２…メモリ、４
０…データ受信機、４１…ＧＰＳ受信機、４２…水深計
測部、４３…演算部、４４…メモリ
Claims (4)
- 【請求項１】 既知点に設置され、特定のＧＰＳ衛星か
ら周期信号を受信してその位相をカウントする基地局
と、 該基地局から所定の範囲を移動し、前記特定のＧＰＳ衛
星から周期信号を受信してその位相をカウントする移動
局と、 を有し、前記基地局および移動局の位相カウント値およ
び前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局の
位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイム
キネマティックＧＰＳ測位システムにおいて、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を記憶した記憶手段
と、 前記算出された移動局の位置座標データおよび前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、
この高度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の
高度データを前記特定水準面を基準とするローカル高度
データに変換する演算部と、 を備えたことを特徴とするリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ測位装置。 - 【請求項２】 既知点に設置され、特定のＧＰＳ衛星か
ら周期信号を受信してその位相をカウントする基地局
と、 該基地局から所定の範囲の水上を移動し、前記特定のＧ
ＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウントす
る移動局と、 を有し、前記基地局および移動局の位相カウント値およ
び前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局の
位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイム
キネマティックＧＰＳ測位システムにおいて、 前記移動局に直下の水深を計測する水深計測手段を設
け、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を記憶した記憶手段
と、 前記算出された移動局の位置座標データおよび前記記憶
手段の記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記
特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、
この高度差および前記水深計測手段の計測値に基づいて
前記移動局の位置における前記特定水準面を基準とする
深度データを算出する演算部と、 を備えたことを特徴とするリアルタイムキネマティック
ＧＰＳ測位装置。 - 【請求項３】 既知点に設置される基地局および該基地
局から所定の範囲を移動する移動局の双方において、同
一のＧＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウ
ントし、これら基地局および移動局の位相カウント値お
よび前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局
の位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイ
ムキネマティックＧＰＳ測位方法が用いられるＧＰＳ測
量方法であって、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶してお
き、前記算出された移動局の位置座標データおよび前記
記憶内容に基づいて該移動局の位置における前記特定水
準面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差を算出し、この高
度差に基づいて前記移動局の位置座標データ中の高度デ
ータを前記特定水準面を基準とするローカル高度データ
に変換することを特徴とするＧＰＳ測量方法。 - 【請求項４】 既知点に設置される基地局および該基地
局から所定の範囲を移動する移動局の双方において、同
一のＧＰＳ衛星から周期信号を受信してその位相をカウ
ントし、これら基地局および移動局の位相カウント値お
よび前記基地局の位置座標データに基づいて前記移動局
の位置座標データをリアルタイムに算出するリアルタイ
ムキネマティックＧＰＳ測位方法が用いられるＧＰＳ測
量方法であって、 前記所定の範囲内に設定された基準点における特定水準
面とＧＰＳ準拠楕円体面との高度差および該特定水準面
とＧＰＳ準拠楕円体面との傾斜角度を予め記憶してお
き、移動局が直下の水深を計測し、前記算出された移動
局の位置座標データおよび前記記憶内容に基づいて該移
動局の位置における前記特定水準面とＧＰＳ準拠楕円体
面との高度差を算出し、この高度差および前記水深計測
手段の計測値に基づいて前記移動局の位置における前記
特定水準面を基準とする深度データを算出することを特
徴とするＧＰＳ測量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20694196A JPH1048321A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | リアルタイムキネマティックｇｐｓ測位装置およびｇｐｓ測量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20694196A JPH1048321A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | リアルタイムキネマティックｇｐｓ測位装置およびｇｐｓ測量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048321A true JPH1048321A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16531579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20694196A Pending JPH1048321A (ja) | 1996-08-06 | 1996-08-06 | リアルタイムキネマティックｇｐｓ測位装置およびｇｐｓ測量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1048321A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002084322A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-24 | Mitsui & Co., Ltd. | Satellite position measurement system |
| JP2010164473A (ja) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Technical Research & Development Institute Ministry Of Defence | キネマティックｇｐｓを活用した計器校正飛行試験方法 |
| CN104457756A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-03-25 | 中国运载火箭技术研究院 | 一种基于双机测距的海面物体定位方法 |
| CN104729486A (zh) * | 2015-03-16 | 2015-06-24 | 东南大学 | 一种基于似大地水准面精化的无验潮水深测量方法 |
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| CN117068336A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-11-17 | 交通运输部水运科学研究所 | 一种基于rtk载波相位差分的船舶吃水实时检测方法及系统 |
-
1996
- 1996-08-06 JP JP20694196A patent/JPH1048321A/ja active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002084322A1 (en) * | 2001-04-11 | 2002-10-24 | Mitsui & Co., Ltd. | Satellite position measurement system |
| US6865484B2 (en) | 2001-04-11 | 2005-03-08 | Mitsui & Co., Ltd. | Satellite position measurement system |
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| WO2019107212A1 (ja) | 2017-12-01 | 2019-06-06 | 古野電気株式会社 | 動揺観測装置、動揺観測方法、および、動揺観測プログラム |
| US11156721B2 (en) | 2017-12-01 | 2021-10-26 | Furuno Electric Co., Ltd. | Oscillation observation device, oscillation observation method and oscillation observation program |
| CN111373285A (zh) * | 2018-11-30 | 2020-07-03 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Rtk基准站的坐标标定方法、设备及存储介质 |
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| CN117068336A (zh) * | 2023-07-14 | 2023-11-17 | 交通运输部水运科学研究所 | 一种基于rtk载波相位差分的船舶吃水实时检测方法及系统 |
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