JP2008122293A - 測位用データ生成装置、受信装置、プログラム、測位システム、及び測位方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳ測位における複数の受信装置と測位装置との間の通信データ量を削減する。
【解決手段】測位用データ生成装置は、ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの電波の受信時間と、衛星を識別する衛星ＩＤと、電波の搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された受信時間、衛星ＩＤ、及び搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成部と、測位用データ生成部によって生成された測位用データを、受信時間、衛星ＩＤ、及び搬送波位相の小数部に基づいて複数のＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、無線通信装置を介して送信する測位用データ送信部と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、測位用データ生成装置、受信装置、プログラム、測位システム、及び測位方法に関する。

構造物の建設時や建設後における沈下量や、地震直後における空港滑走路や高速道路等の重要構造物の残留変位の計測は非常に重要である。このような計測を目的とした測位システムとして、例えば、光ファイバケーブルや測量用のＧＰＳを用いたシステムが知られている（非特許文献１）。しかし、非特許文献１に示される測位システムは、システムに必要な機器のコストが高いうえに、有線による通信が必要となるため、広範囲を高密度で計測する用途には不向きである。

そこで、安価な１周波ＧＰＳ受信機と無線通信装置とを備える複数の受信装置と、複数の受信装置から無線で送信されてくるデータに基づいて測位を行う測位装置とを用いた測位システムが提案されている（非特許文献２）。
堀宗朗、外３名，「ＲＴＫ−ＧＰＳを用いた地盤大変状の計測と精度の検証」，土木学会論文集，社団法人土木学会，平成１５年３月，第７２９巻，第ＩＩＩ−６２号，ｐ．１７７−１８３ 佐伯昌之、外２名，「１周波ＧＰＳ受信機と無線ＬＡＮを用いた多点変位計測システムの開発」，応用力学論文集，社団法人土木学会，平成１７年８月，第８巻，ｐ．６４５−６５２

非特許文献２に示される受信装置では、ＧＰＳ受信機から出力される観測データを、無線通信装置を介して測位装置に送信しているが、無線通信における消費電力は大きく、通信データ量に応じて受信装置の電力消費量が増大することとなる。そのため、受信装置と測位装置との間の通信データ量を削減することが求められている。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ＧＰＳ測位における複数の受信装置と測位装置との間の通信データ量を削減可能な測位用データ生成装置、受信装置、プログラム、測位システム、及び測位方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の測位用データ生成装置は、ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成部と、前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データが記憶される測位用データ記憶部と、前記測位用データ記憶部に記憶された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、無線通信装置を介して送信する測位用データ送信部と、を備えることとする。

そして、前記測位用データ生成装置において、前記測位用データ送信部は、前記測位用データ記憶部に記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断することとすることができる。

また、本発明の受信装置は、衛星からの搬送波をアンテナを介して受信し、観測データを出力するＧＰＳ受信機と、無線通信装置と、前記ＧＰＳ受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成部と、前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データが記憶される測位用データ記憶部と、前記測位用データ記憶部に記憶された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、前記無線通信装置を介して送信する測位用データ送信部と、を備えることとする。

そして、前記受信装置において、前記測位用データ送信部は、前記測位用データ記憶部に記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断することとしてもよい。

また、本発明のプログラムは、プロセッサに、ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する手順と、前記生成された前記測位用データをメモリに記憶する手順と、前記メモリに記憶された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、無線通信装置を介して送信する手順と、を実行させるためのものとする。

そして、前記プログラムにおいて、前記測位用データを前記測位装置に送信する前記手順は、前記メモリに記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信する手順と、前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断する手順と、を含んで構成されることとしてもよい。

また、本発明のプログラムは、プロセッサに、ＧＰＳ受信機から出力される観測データから抽出された、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを含んで構成される測位用データが前記ＧＰＳ受信機ごとに記憶されたメモリから、搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを読み出す手順と、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出する手順と、前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正する手順と、前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出する手順と、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出する手順と、前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正する手順と、前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出する手順と、を実行させるためのものとする。

そして、前記プログラムにおいて、前記サイクルスリップを修正する手順、及び、前記サイクルスリップを再修正する手順は、前記搬送波位相の二重差において時系列的に隣り合う値の差を最小とすべく、前記搬送波位相の二重差の値を整数値だけ修正する手順であることとすることができる。

また、前記プログラムにおいて、前記サイクルスリップを修正する手順は、前記搬送波位相の二重差において時系列的に隣り合う値の差を最小とすべく、前記搬送波位相の二重差の値を整数値だけ修正する手順であり、前記サイクルスリップを再修正する手順は、前記搬送波位相の二重差における整数値バイアスの二重差の各時点の予測値を直線近似により算出し、算出された予測値と各時点における前記整数値バイアスの二重差の値の差を最小とすべく、前記整数値バイアスの二重差の値を整数値だけ修正する手順であることとすることもできる。

また、本発明の測位システムは、衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データに基づいて測位を行う測位装置とを含んで構成される測位システムであって、前記受信装置は、前記搬送波を受信して観測データを出力するＧＰＳ受信機と、無線通信装置と、前記ＧＰＳ受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される前記測位用データを生成する測位用データ生成部と、前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データが記憶される測位用データ記憶部と、前記測位用データ記憶部に記憶された前記測位用データを、前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信する測位用データ送信部と、を含んで構成され、前記測位装置は、前記受信装置から受信する前記測位用データを前記ＧＰＳ受信機ごとに記憶する受信データ記憶部と、前記受信データ記憶部から、搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを読み出す測位用データ抽出部と、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出する第１二重差算出部と、前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正する第１サイクルスリップ修正部と、前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出する未知点座標値算出部と、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出する第２二重差算出部と、前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正する第２サイクルスリップ修正部と、前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出する相対位置算出部と、を含んで構成されることとする。

また、本発明の測位方法は、衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データに基づいて測位を行う測位装置とを用いて測位する方法であって、前記複数の受信装置の夫々は、ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成し、前記生成された測位用データを、無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、前記測位装置は、前記複数の受信装置から受信する前記測位用データを前記ＧＰＳ受信機ごとにメモリに記憶し、搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを前記メモリから読み出し、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出し、前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正し、前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出し、前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出し、前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正し、前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出することとする。

ＧＰＳ測位における複数の受信装置と測位装置との間の通信データ量を削減可能な測位用データ生成装置、受信装置、プログラム、測位システム、及び測位方法を提供することができる。

＝＝システム構成＝＝
まず、本発明の一実施形態である測位システムの構成について説明する。図１に示すように、測位システムは、複数の受信装置１０と、測位装置２０とを含んで構成されている。各受信装置１０は、空港や港湾施設、高速道路、盛土など、準静的な変位の計測対象となる構造物上に設置され、受信装置１０と測位装置２０は無線で通信可能に接続されている。当システムでは、各受信装置１０から送信されるデータ（測位用データ）に基づいて、測位装置２０において、受信装置１０間の相対位置の測位が行われる。そして、測位装置２０では、過去のある時点における受信装置１０間の相対位置と、例えば地震発生直後における受信装置１０間の相対位置とを比較することにより、受信装置１０が設置された点の変位が解析される。

各受信装置１０は、衛星からの電波（搬送波：例えばＬ１搬送波）を受信し、受信装置１０間の相対位置の測位解析に必要となる測位用データを無線で測位装置２０に送信する。受信装置１０は、例えば、図２に示すように、パッチアンテナ３０、ＧＰＳ受信機３１、マイコン３２（測位用データ生成装置）、無線通信装置３３、電源３４、及び電源制御装置３５を含んで構成することができる。

パッチアンテナ３０は、衛星からの電波（搬送波）を受信する。ＧＰＳ受信機３１は、パッチアンテナ３０を介して受信される複数の衛星からの電波（搬送波）を所定間隔（例えば１秒間隔）でサンプリングし、例えばＲＩＮＥＸ（Receiver Independent Exchange）形式の観測データをサンプリング（エポック）ごとに出力する。なお、本実施形態においては、ＧＰＳ受信機３１は、Ｌ１搬送波等の１周波を受信可能であれば良い。本実施形態において示される実測結果は、古野電気株式会社製のＧＰＳ受信機ＧＴ−８０３２をＧＰＳ受信機３１として用いたものである。ＧＴ−８０３２は、衛星からの電波を１６チャンネルで同時に探索可能であり、最大で１２の衛星を捕捉可能である。

マイコン３２は、ＧＰＳ受信機３１から出力される観測データを、受信装置１０間の相対位置の測位解析に必要な測位用データに変換し、無線通信装置３３を介して測位装置２０に送信する。無線通信装置３３は、マイコン３２から出力される測位用データを測位装置２０に対して無線で送信可能な装置であり、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｂ規格の無線ＬＡＮカード等により実現することができる。

電源３４は、受信装置１０の動作に必要となる電力の供給源であり、電池等を用いて実現することができる。なお、電源３４を太陽電池とする場合には、受信装置１０の筐体の表面に太陽電池パネルを設けることも可能である。なお、電源３４には、受信装置１０内の各部で必要となる電圧を生成するための降圧／昇圧スイッチングレギュレータ等も含まれる。電源制御装置３５は、マイコン３２からの制御により、無線通信装置３３に対する電源の投入／切断を制御する装置である。電源制御装置３５は、例えば、フォトＭＯＳリレー等のＭＯＳＦＥＴによるスイッチ回路により実現することができる。

マイコン３２のハードウェア構成について説明する。マイコン３２は、例えば、図３に示すように、ＣＰＵ４０、プログラムメモリ４１、データメモリ４２、及び通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）４３を含んで構成される。ＣＰＵ４０は、プログラムメモリ４１に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現することができる。プログラムメモリ４１は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性の書き換え可能な記憶領域である。データメモリ４２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶領域であり、ＣＰＵ４０によって生成されたデータ等の一時的な記憶領域として用いられる。通信インタフェース４３は、ＧＰＳ受信機３１、無線通信装置３３、及び電源制御装置３５との間における信号送受信の制御を行う。通信インタフェース４３は、ＧＰＳ受信機３１からのデータ受信、及び無線通信装置３３へのデータ送信を、例えば、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter）による通信機能を有する回路により実現することができる。また、通信インタフェース４３は、無線通信装置３３からの制御信号の受信、電源制御装置３５への制御信号の送信を行うことができる。

マイコン３２の機能構成について説明する。マイコン３２は、例えば、図４に示すように、測位用データ記憶部５１、測位用データ生成部５２、測位用データ送信部５３を含んで構成される。

測位用データ生成部５２は、ＧＰＳ受信機３１から送信されてくるＲＩＮＥＸ形式等の観測データのうち、測位装置２０における各受信装置１０間の相対位置の測位解析に必要な情報を抽出して測位用データを生成し、測位用データ記憶部５１に格納する。測位用データ送信部５３は、測位用データ記憶部５１に記憶されている測位用データが所定量になると、当該測位用データを無線通信装置３３に送信する。この際、測位用データ送信部５３は、無線通信装置３３に対してデータ送信を開始する前に、電源制御装置３５に対して制御信号を送信することにより、無線通信装置３３の電源を投入する。また、測位用データ送信部５３は、無線通信装置３３から測位装置２０へのデータ送信の完了信号を受信すると、電源制御装置３５に対して制御信号を送信することにより、無線通信装置３３の電源を切断する。

受信装置１０における測位用データ生成部５２及び測位用データ送信部５３の動作の詳細については後述する。なお、測位用データ記憶部５１は、データメモリ４２を用いて実現される。また、測位用データ生成部５２及び測位用データ送信部５３は、ＣＰＵ４０がプログラムメモリ４１に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

ここで、測位用データ生成部５２によって生成される測位用データの構成について説明する。測位用データの元となるＧＰＳ受信機３１から出力される観測データには、測位解析に用いられる主なデータとして、（ａ）受信装置のおおまかな座標値（例えば１２バイト）、（ｂ）受信時間（例えば４バイト）、（ｃ）捕捉衛星数（例えば１バイト）、（ｄ）衛星ＩＤ（例えば１バイト／衛星）、（ｅ）搬送波位相（例えば４バイト／位相）、（ｆ）コード擬似距離（例えば４バイト／衛星）が含まれている。なお、各データの括弧内に示した数値は、データをバイナリ形式で表した際に必要となるバイト数の例である。ＧＰＳ受信機３１において１度に捕捉される衛星の数は最大で１０〜１２程度であるため、１エポックにおける（ａ）〜（ｆ）の合計データ量は、最大で１０７〜１２５バイト程度となる。

「（ａ）受信装置のおおまかな座標値」は、受信装置１０の正確な位置を推定する際に必要となる。測位解析をする際には、測位対象となる受信装置１０の座標は未知である。そして、観測方程式は未知点の座標について非線形であるため、摂動法を用いて方程式を線形化してから座標値を推定することが一般的である。この際に、未知点となる受信装置１０の座標値を仮定する必要があるが、この仮定値の精度は数メートルもあれば十分である。図１に示したような多点での計測による測位システムでは、隣り合う受信装置１０間の距離は、最長でも例えば５０メートル程度であることが多い。そこで、本実施形態では、相対位置を算出する際の参照点となる受信装置１０の座標値を、未知点となる受信装置１０の座標値として仮定することとし、測位用データにおいてはデータ（ａ）を不要としている。

「（ｂ）受信時間」は、データ（ｃ）〜（ｆ）が取得された時間を表している。この受信時間は、衛星の位置を計算するために必要であるため、本実施形態における測位用データにおいても必要となる。

「（ｃ）捕捉衛星数」は、あるエポックにおいて電波（搬送波）を受信した衛星の数を示している。そして、「（ｄ）衛星ＩＤ」は、あるエポックにおいて電波（搬送波）を受信した衛星を識別するための識別子である。捕捉衛星数は、衛星ＩＤの情報があれば後から数えることが可能であるため、不要とすることが可能である。なお、衛星ＩＤの情報は測位解析において必ず必要となる。

「（ｅ）搬送波位相」は、衛星から送信された電波（搬送波）が受信装置１０で捕捉された瞬間の位相の値であり、衛星と受信装置１０との間の距離を数ミリメートル〜数センチメートルの精度で計測したデータである。搬送波位相は位相情報であるため、２πＮのアンビギュイティを持っている。このアンビギュイティにより、衛星と測位装置１０間の距離は不明であるが、Ｎはサイクルスリップを起こさない限り一定である。そして、一般的な測位解析では、Ｎのこのような性質が利用されており、搬送波位相の整数部分が重要な情報となっている。一方、本実施形態においては、後述する手法により測位装置２０においてサイクルスリップを修正可能であるため、搬送波位相の整数部分（例えば３バイト
）は不要とし、小数部分（例えば１バイト）のみを用いることとしている。

「（ｆ）コード擬似距離」は、受信装置１０のおおまかな座標値を計算したり、受信装置１０が衛星からの電波（搬送波）を捕捉した本当の時間を計算したりするために必要となる。ただし、本実施形態のＧＰＳ受信機３１は、観測データをマイコン３２に出力する前に電波（搬送波）の捕捉時間を補正する機能を有しており、コード擬似距離は不要となる。

そこで、本実施形態では、測位用データ生成部５２によって生成される測位用データの構成を、図５に例示されるものとした。図に示すように、測位用データは、スタートフラグ（２バイト）、捕捉衛星数（１バイト）、受信時間（４バイト）、搬送波位相データ（２バイト／衛星×１０）、及びチェックサム（２バイト）の計２９バイトとなっている。スタートフラグは、測位用データ（パケット）の始まりを示すフラグである。搬送波位相データには、各衛星の搬送波位相等の情報（２バイト）が１０個含まれている。そして、各衛星の情報には、搬送波位相（８ビット）、ＳＮ比（３ビット）、衛星ＩＤ（５ビット）が含まれている。ＳＮ比は、受信された電波（搬送波）における信号と雑音の比率を示すものであり、測位装置２０における測位解析の精度を向上させるために用いることができる。チェックサムは、測位用データの誤りを検出するためのものである。

本実施形態の測位用データの１パケットは２９バイトとなっている。これは、無線センサネットワークの一つであるｍｏｔｅ（登録商標）を用いた無線通信における１パケットのサイズに合わせたためである。つまり、ｍｏｔｅ（登録商標）を用いた無線通信を用いる場合であれば、受信装置１０から測位装置２０に送信される測位用データサイズを１パケットとすることができる。なお、前述したように、捕捉衛星数は衛星ＩＤを数えることによって後から計算することができるため、測位用データから削除することも可能である。また、測位装置２０においてＳＮ比を用いない場合であれば、測位用データからＳＮ比を削除することも可能である。

無線通信装置３３の構成について説明する。無線通信装置３３は、例えば、図６に示すように、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）６０、メモリ６１、及びアンテナ６２を含んで構成される。

通信インタフェース６０は、マイコン３２との間でデータの送受信を行うインタフェース回路である。通信インタフェース６０は、マイコン３２から送信されてくる測位用データをメモリ６１に一時的に格納する。メモリ６１に測位用データが格納されると、通信インタフェース６０は、測位装置２０との間の通信を確立し、メモリ６１に格納された測位用データを測位装置２０に送信する。また、通信インタフェース６０は、測位装置２０へのデータ送信が完了すると、データ送信が完了したことを示す制御信号をマイコン３２に送信する。メモリ６１は、通信インタフェース６０がマイコン３２から受信したデータ等が一時的に格納される記憶領域である。アンテナ６２は、通信インタフェース６０が測位装置２０との間で通信するデータを無線で送受信するためのものである。なお、無線通信装置３３には、電源制御装置３５を介して電源が供給されている。

測位装置２０のハードウェア構成について説明する。測位装置２０は、パーソナルコンピュータやＰＣサーバ、ワークステーション等の情報処理装置である。そして、測位装置２０は、例えば図７に示すように、ＣＰＵ７０、メモリ７１、記憶装置７２、表示インタフェース（Ｉ／Ｆ）７３、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）７４、通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）７５、及び記録媒体読取装置７６を含んで構成されている。

ＣＰＵ７０は、メモリ７１に格納されたプログラムを実行することにより、測位装置２０を統括制御し、測位装置２０における様々な機能を実現する。メモリ７１は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等であり、プログラムやデータ等の一時的な記憶領域として用いられる。記憶装置７２は、例えばハードディスク等の記憶領域であり、プログラムや様々なデータ等が格納される。表示インタフェース７３は、ディスプレイ等の表示装置７７に画像を表示させるためのビデオカード等のインタフェース装置である。入力インタフェース７４は、キーボードやマウス等の入力装置７８からデータを入力するためのＵＳＢ（Universal Serial Bus）やＰＳ／２（Personal System/2）等のインタフェース装置である。通信インタフェース７５は、アンテナ７９を介して受信装置１０との間でデータの送受信を行うためのネットワークカード等のインタフェース装置である。記録媒体読取装置７６は、ＣＤ−ＲＯＭやメモリカード等の記録媒体８０に格納されたプログラムや各種データを読み取るためのＣＤ−ＲＯＭドライブやメモリカードインタフェース等のインタフェース装置である。

測位装置２０の機能構成について説明する。測位装置２０は、例えば、図８に示すように、受信データ記憶部９０、測位結果記憶部９１、測位用データ抽出部９２、第１二重差算出部９３、第１サイクルスリップ修正部９４、未知点座標値算出部９５、第２二重差算出部９６、第２サイクルスリップ修正部９７、及び相対位置算出部９８を含んで構成される。

受信データ記憶部９０には、各受信装置１０から送信されてくる測位用データが、受信装置１０ごとに記憶される。例えば、測位用データは、受信装置１０を識別する受信装置ＩＤと対応付けられて、受信データ記憶部９０に記憶される。測位結果記憶部９１には、測位装置２０において解析された受信装置１０間の相対位置を示すデータが格納される。なお、受信データ記憶部９０及び測位結果記憶部９１は、メモリ７１又は記憶装置７２を用いて実現される。

測位用データ抽出部９２は、搬送波位相の二重差による測位解析における参照点となる受信装置１０に対応する測位用データと、未知点となる受信装置１０に対応する測位用データを受信データ記憶部９０から読み出す。

第１二重差算出部９３は、未知点となる受信装置１０の座標値を参照点となる受信装置１０の座標値（所定の値）と仮定して、参照点及び未知点の受信装置１０における測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出する。

第１サイクルスリップ修正部９４は、第１二重差算出部９３によって算出された搬送波位相の二重差において発生しているサイクルスリップを修正する。

未知点座標値算出部９５は、第１サイクルスリップ修正部９４によってサイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、未知点となる受信装置１０の座標値を算出する。

第２二重差算出部９６は、未知点となる受信装置１０の算出された座標値と、参照点及び未知点の受信装置１０における測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出する。

第２サイクルスリップ修正部９７は、第２二重差算出部９６によって再算出された搬送波位相の二重差において発生しているサイクルスリップを再修正する。

相対位置算出部９８は、第２サイクルスリップ修正部９７によってサイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、参照点となる受信装置１０に対する未知点となる受信装置１０の相対位置を算出する。

測位装置２０におけるこれらの機能ブロック９２〜９８の動作の詳細については後述する。なお、機能ブロック９２〜９８は、ＣＰＵ７０がメモリ７１に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

＝＝計測処理（受信装置）＝＝
受信装置１０における処理を、図９のフローチャートを参照して説明する。各ＧＰＳ受信機３１は、衛星からの電波（搬送波）をパッチアンテナ３０経由で受信し（Ｓ９０１）、観測データをマイコン３２に送信する（Ｓ９０２）。

マイコン３２の測位用データ生成部５２は、ＧＰＳ受信機３１から送信されてくる観測データから必要なデータを抽出して図５に例示した測位用データを生成し、生成した測位用データを測位用データ記憶部５１に格納する（Ｓ９０３）。

マイコン３２の測位用データ送信部５３は、測位用データ記憶部５１に格納された測位用データが所定量を超えたかどうかを確認する（Ｓ９０４）。測位用データが所定量以下の間は（Ｓ９０４：Ｎ）、測位用データの格納処理（Ｓ９０３）が繰り返し実行される。

そして、測位用データが所定量を超えると（Ｓ９０４：Ｙ）、測位用データ送信部５３は、無線通信装置３３の電源を投入する制御信号を電源制御装置３５に出力する（Ｓ９０５）。これにより、無線通信装置３３の電源が投入される（Ｓ９０６）。そして、測位用データ送信部５３は、測位用データ記憶部５１に格納されている測位用データを無線通信装置３３に送信する（Ｓ９０７）。無線通信装置３３は、マイコン３２から送信されてきた測位用データをメモリ６１に格納する（Ｓ９０８）。

その後、無線通信装置３３は、測位装置２０との間の通信を確立し、メモリ６１に格納されている測位用データを測位装置２０に送信する（Ｓ９１０）。そして、測位装置２０への測位用データの送信が完了すると、送信完了を示す信号をマイコン３２に送信する（Ｓ９１１）。マイコン３２の測位用データ送信部５３は、無線通信装置３３から送信完了を示す信号を受信すると（Ｓ９１２）、無線通信装置３３の電源を切断する制御信号を電源制御装置３５に出力する（Ｓ９１３）。これにより、無線通信装置３３の電源が切断される（Ｓ９１４）。

このように、受信装置１０は、観測データの中から測位装置２０での測位解析に必要なデータを抽出して測位用データを生成し、生成した測位用データを測位装置２０に送信している。測位用データは、図５にも例示したように、ＧＰＳ受信機３１から出力される観測データと比較してデータ量が大幅に削減されている。そのため、測位装置２０との間のデータ通信量が削減され、観測データをそのまま測位装置２０に送信する場合と比較して無線通信時の電力消費量を少なくすることができる。また、受信装置１０では、無線通信が行われている時以外は、無線通信装置３３の電源が切断されている。これにより、受信装置１０における電力消費量が更に削減されることとなる。なお、無線通信装置３３の電源の切断は、無線通信装置３３への電源供給を完全に切断するのではなく、無線通信装置３３をスリープモード等の待機状態へ移行させることにより行われることとしてもよい。

＝＝測位解析処理（測位装置）＝＝
測位装置２０における測位解析処理を、図１０及び図１１のフローチャートを参照して説明する。図１０に示すように、測位装置２０は各受信装置１０から送信されてくる測位用データを受信し（Ｓ１００１）、受信した測位用データを受信装置１０と対応付けて受信データ記憶部９０に格納する（Ｓ１００２）。

測位装置２０の測位用データ抽出部９２は、搬送波位相の二重差による測位解析における参照点となる受信装置１０及び未知点となる受信装置１０の測位対象期間の測位用データを受信データ記憶部９０から読み出す（Ｓ１００３）。測位装置２０では、読み出された測位用データに基づいてサイクルスリップ修正処理が実行される（Ｓ１００４）。

サイクルスリップ修正後、測位装置２０の相対位置算出部９８は、参照点となる受信装置１０及び未知点となる受信装置１０間における搬送波位相の二重差に基づいて、参照点となる受信装置１０に対する未知点となる受信装置１０の相対位置を算出し（Ｓ１００５）、算出した相対位置を測位結果記憶部９１に格納する（Ｓ１００６）。

そして、測位装置２０では、ある時点（例えば地震発生前）に算出された相対位置と、別の時点（例えば地震発生後）に算出された相対位置との比較により、受信装置１０が設置された場所の変位が求められる（Ｓ１００７）。

サイクルスリップ修正処理（Ｓ１００４）について、図１１のフローチャートを参照しつつ、詳細に説明する。受信装置１０から送信されてきた測位用データには、受信装置１０のおおまかな座標値が含まれていない。そこで、第１二重差算出部９３は、未知点となる受信装置１０座標値を所定の値に仮定する（Ｓ１１０１）。なお、本実施形態では、未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）は参照点の座標値とされる。そして、第１二重差算出部９３は、各衛星について搬送波位相の二重差を算出する（Ｓ１１０２）。具体的には、第１二重差算出部９３は、搬送波位相の二重差と、受信装置１０の座標値（仮定値）と衛星間の距離の二重差との差の時間変化であるＵ_ij ^kl（ｔ）を算出する。なお、ｉ，ｊは２つの受信装置１０を示すものであり、ｋ，ｌは２つの衛星を示すものである。そして、このＵ_ij ^kl（ｔ）は、次式（１）のようにモデル化することができる。

ここで、Ｘ_kl（ｔ）、Ｙ_kl（ｔ）、Ｚ_kl（ｔ）は、式（１）の方程式を線形化したときに出てくる係数で、衛星の位置と未知点の受信装置１０の座標値の近似値のみに依存する関数である。また、Δｘ、Δｙ、Δｚは、未知点の受信装置１０の正確な座標値と近似値との摂動を示すものであり、未知変数である。すなわち、未知点の受信装置１０の正確な座標値がわかっている場合は、Δｘ＝Δｙ＝Δｚ＝０となる。また、Ｎ_ij ^klは、搬送波位相における整数値バイアスの二重差を示すものであり、未知変数である。また、ｅ_ij ^kl（ｔ）は、二重差の計算によって除去できなかった誤差である。

式（１）によれば、サイクルスリップが発生せず、ノイズを無視可能であり、未知点となる受信装置１０の位置が正確に分かっている場合（Δｘ＝Δｙ＝Δｚ＝０）、Ｕ_ij ^kl（ｔ）はある一定の整数値Ｎ_ij ^klに等しくなることがわかる。また、Δｘ、Δｙ、Δｚがゼロでない場合には、Ｘ_kl（ｔ）、Ｙ_kl（ｔ）、Ｚ_kl（ｔ）が短時間では直線に近似できるため、Ｕ_ij ^kl（ｔ）も直線に近似できる。この場合、直線の傾きはΔｘ、Δｙ、Δｚの大きさのみに依存することが式（１）より明らかである。

受信装置１０から送信されてきた測位用データを用いてＵ_ij ^kl（ｔ）を算出した一例が、図１２の実線に示されている。図１２では、対象とした時間は１８０秒であり、未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）は、正確な座標値から（ｘ，ｙ，ｚ）方向にそれぞれ５０メートルほど離れた地点に設定されている。なお、６０秒付近と１２０秒付近では、測位用データの欠損によって算出結果が不連続となっている。

図１２の点線はサイクルスリップがない場合のＵ_ij ^kl（ｔ）を示している。図１２において実線と点線を比較すると、実線では各エポックでサイクルスリップが発生していることがわかる。これは、受信装置１０から送信されてくる測位用データでは、搬送波位相の整数部分が削除されているからである。このサイクルスリップを修正しなければ、未知点の受信装置１０の正確な位置を推定することができない。

そこで、第１サイクルスリップ修正部９４は、図１２に示された搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）のサイクルスリップを修正する（Ｓ１１０３）。具体的には、Ｕ_ij ^kl（ｔ）−Ｕ_ij ^kl（ｔ−Δｔ）が最小となるようにＵ_ij ^kl（ｔ）が整数値だけ修正される。このようにしてサイクルスリップが修正されたＵ_ij ^kl（ｔ）が、図１３に示されている。図１３を見ると、６０秒付近までは、実線が点線とほぼ一致しており、サイクルスリップが適切に修正されていることがわかる。ただし、６０秒付近のデータ欠損箇所では、サイクルスリップが適切に修正されていない。これは、未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）と正確な座標値との差が大きく、直線の傾きが大きいためである。

次に、未知点座標値算出部９５は、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）を算出する（Ｓ１１０４）。具体的には、図１３の実線に示される、サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）を用いて式（１）を解くことにより、（Δｘ，Δｙ，Δｚ）が算出される。図１３に示した例では、（Δｘ，Δｙ，Δｚ）＝（−４５．７，−４６．０，−４８．９）となった。前述したように、初めは未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）を正確な座標値から（ｘ，ｙ，ｚ）方向にそれぞれ５０メートルほど離れた地点としていたため、算出された（Δｘ，Δｙ，Δｚ）を見ると、サイクルスリップが完全には修正されていなくても、数メートルの精度で受信装置１０の座標値を推定できていることがわかる。

続いて、第２二重差算出部９６は、未知点座標値算出部９５によって算出された、未知点の受信装置１０の座標値（仮定値）を用いて、搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）を再算出する（Ｓ１１０５）。そして、第２サイクルスリップ修正部９７は、再算出された搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）におけるサイクルスリップを再修正（Ｓ１１０６）。

ここで、サイクルスリップの再修正処理（Ｓ１１０６）について、詳細に説明する。まず、次式（２）に示すように、搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）を搬送波の波長λで除すことにより、整数値バイアスの時系列Ｎ_ij ^kl（ｔ）を求める。

式（２）からもわかるように、未知点の受信装置１０の正確な座標値がわかっており、サイクルスリップが発生していない場合には、Ｎ_ij ^kl（ｔ）は時間によらず一定の整数値となる。一方、未知点の受信装置１０の正確な座標値がわかっていない場合には、Ｎ_ij ^kl（ｔ）は時間と共に変化する関数となる。
式（２）によって得られるＮ_ij ^kl（ｔ）に含まれる誤差には、対流圏遅延、電離層遅延、衛星の時計誤差、衛星の位置誤差、受信装置１０（ＧＰＳ受信機３１）の時計誤差、マルチパスによる誤差、電気的なホワイトノイズがある。これらのうち、受信装置１０同士が近い場合には、マルチパスによる誤差と電気的なホワイトノイズ以外の誤差は二重差の計算によってほぼ完全に除去される。また、一般的に用いられるＧＰＳ受信機においては搬送波位相の計測精度は高く、電気的なホワイトノイズの影響は無視可能な場合が多い。例えば、本実施形態で用いるＧＰＳ受信機３１では、搬送波位相の計測精度が２ミリメートル程度であり、電気的なホワイトノイズによる誤差は２．０／λ〜０．０１程度となるため無視可能である。また、マルチパスによる誤差は、その仕組みから最大でも１／４を超えないことが知られている。これより、サイクルスリップが生じた場合でも、Ｎ_ij ^kl（ｔ）の値を１／４以下の誤差で推定することができれば、その推定値との差が最小となるようにＮ_ij ^kl（ｔ）の値を整数値だけ修正することにより、サイクルスリップを修正することが可能となる。

ここで、Ｎ_ij ^kl（ｔ）の値の推定にはカルマンフィルタを用いることとする。十分に短い時間では、Ｎ_ij ^kl（ｔ）はほぼ直線とみなせることから、Ｎ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）は次式（３）のようにモデル化することができる。

式（３）において、ａ，ｂは時間と共に徐々に変化する値であり、短時間では一定値とみなすことができる。これより、次式（４）に示す方程式を得ることができる。

ここで、ｙ_k、Ｈ、ｘ_kは、次式（５）により示されるものである。また、通常のカルマンフィルタを用いることにより、過去のデータからｘ_kを推定することができる。

いま、時刻ｔまでのデータがあるとする。このとき、第２サイクルスリップ修正部９７は、その観測データからｘ_k-1を推定する。続いて、第２サイクルスリップ修正部９７は、ｘ_k-1を用いてＮ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）の予測値Ｎ'_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）を算出する。そして、第２サイクルスリップ修正部９７は、式（２）に基づいて計算されるＮ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）と、予測値Ｎ'_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）との差が０．５以上ある場合にはサイクルスリップが発生していると判定し、Ｎ'_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）との差が最小となるようにＮ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）を整数値だけ修正する。このようにＮ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）が修正された結果、搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）は図１４に示すようになる。図１４を見ると、直線の傾きが小さくなっており、サイクルスリップが適切に修正されていることがわかる。そして、このようにＵ_ij ^kl（ｔ）の傾きが小さくなることにより、相対位置算出部９８は、未知点の受信装置１０の座標値（相対位置）を精度良く求めることができる。したがって、地震発生直後等における受信装置１０が設置された場所の変位を精度良く計測することが可能となる。

なお、本実施形態における二度目のサイクルスリップ修正処理（Ｓ１１０６）では、Ｎ_ij ^kl（ｔ）を式（３）に示したように直線近似することにより、サイクルスリップを修正することとしたが、二度目のサイクルスリップ修正処理（Ｓ１１０６）を一度目のサイクルスリップ修正処理（Ｓ１１０３）と同じ方法により行うことも可能である。ただし、電波状態の不良等により整数値バイアスが整数値ではなく１／２ほどずれてしまった場合や、データ欠損の時間が長い場合等においては、一度目のサイクルスリップ修正処理（Ｓ１１０３）の方法では値がずれてしまう可能性がある。そのため、このような場合には、前述したように近似直線に基づいてサイクルスリップの修正を行う方が、サイクルスリップを適切に修正することができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。前述したように、受信装置１０は、ＧＰＳ受信機３１から出力されるＲＩＮＥＸ形式等の観測データから測位装置２０での測位解析に必要なデータを抽出し、図５に例示したような測位用データを生成している。そのため、複数の受信装置１０と測位装置２０との間の通信データ量が削減される。そして、通信データ量が削減されることにより、受信装置２０における電力消費量が抑えられる。

また、受信装置１０では、生成された測位用データが所定量を超えると、無線通信装置３３の電源を投入して測位用データを送信し、測位用データの送信完了後には無線通信装置３３の電源を切断している。これにより、無線通信装置３３の電源が投入されている時間が短くなり、受信装置１０における電力消費量が更に抑えられる。

また、測位装置２０では、未知点の受信装置１０の座標値を所定の値（参照点の座標値）に仮定して搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）を算出し、算出されたＵ_ij ^kl（ｔ）のサイクルスリップを修正した上で、未知点の受信装置１０の座標値を算出している。そして、未知点の受信装置１０の算出された座標値に基づいて、Ｕ_ij ^kl（ｔ）を再算出し、その後、Ｕ_ij ^kl（ｔ）のサイクルスリップを再修正している。これにより、受信装置１０の大まかな座標値及び搬送波位相の整数部分が含まれていない測位用データに基づいて、受信装置１０間の相対位置を精度良く求めることが可能となる。すなわち、受信装置１０と測位装置２０との間の通信データ量を削減することが可能となる。

なお、本実施形態では、未知点の受信装置１０の座標値を参照点の受信装置１０の座標値に仮定することとしたが、参照点の受信装置１０の座標値以外の座標値に仮定することとしてもよい。また、受信装置１０から送信されてくる測位用データに受信装置１０の大まかな座標値が含まれることとし、測位装置２０においてその座標値を用いることとしてもよい。ただし、本実施形態に示したように測位用データには受信装置１０の大まかな座標値が含まれないとすることにより、受信装置１０と測位装置２０との間の通信データ量を削減することができる。

また、測位装置２０におけるサイクルスリップの修正は、搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）において時系列的に隣り合う値の差が最小となるように、Ｕ_ij ^kl（ｔ）の値を整数値だけ修正することにより実現することが可能である。

また、サイクルスリップを再修正する際には、搬送波位相の二重差Ｕ_ij ^kl（ｔ）における整数値バイアスの二重差Ｎ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）の予測値Ｎ'_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）を直線近似により算出し、Ｎ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）と予測値Ｎ'_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）との値の差が最小となるように、Ｎ_ij ^kl（ｔ＋Δｔ）の値を整数値だけ修正することにより実現することも可能である。これにより、電波状態の不良等により整数値バイアスが整数値ではなく１／２ほどずれてしまった場合や、データ欠損の時間が長い場合であっても、サイクルスリップを適切に修正することが可能となる。

なお、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

本発明の一実施形態である測位システムの構成を示す図である。 受信装置のハードウェア構成例を示す図である。 マイコンのハードウェア構成例を示す図である。 マイコンの機能構成例を示す図である。 測位用データの例を示す図である。 無線通信装置のハードウェア構成例を示す図である。 測位装置のハードウェア構成例を示す図である。 測位装置の機能構成例を示す図である。 受信装置における計測処理の一例を示すフローチャートである。 測位装置における測位解析処理の一例を示すフローチャートである。 測位装置におけるサイクルスリップ処理の一例を示すフローチャートである。 未知点の受信装置の座標値を参照点の受信装置の座標値に仮定して算出された搬送波位相の二重差の一例を示す図である。 図１２に示された搬送波位相の二重差のサイクルスリップが修正された結果の一例を示す図である。 整数値バイアスの直線近似によりサイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差の一例を示す図である。

符号の説明

１０ 受信装置
２０ 測位装置
３０ パッチアンテナ
３１ ＧＰＳ受信機
３２ マイコン
３３ 無線通信装置
３４ 電源
３５ 電源制御装置
４０ ＣＰＵ
４１ プログラムメモリ
４２ データメモリ
４３ 通信インタフェース
５１ 測位用データ記憶部
５２ 測位用データ生成部
５３ 測位用データ送信部
６０ 通信インタフェース
６１ メモリ
６２ アンテナ
７０ ＣＰＵ
７１ メモリ
７２ 記憶装置
７３ 表示インタフェース
７４ 入力インタフェース
７５ 通信インタフェース
７６ 記録媒体読取装置
７７ 表示装置
７８ 入力装置
７９ アンテナ
８０ 記録媒体
９０ 受信データ記憶部
９１ 測位結果記憶部
９２ 測位用データ抽出部
９３ 第１二重差算出部
９４ 第１サイクルスリップ修正部
９５ 未知点座標値算出部
９６ 第２二重差算出部
９７ 第２サイクルスリップ修正部
９８ 相対位置算出部

Claims (11)

1. ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成部と、
   前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、無線通信装置を介して送信する測位用データ送信部と、
   を備えることを特徴とする測位用データ生成装置。
2. 請求項１に記載の測位用データ生成装置であって、
   前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データが記憶される測位用データ記憶部を更に備え、
   前記測位用データ送信部は、
   前記測位用データ記憶部に記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、
   前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断すること、
   を特徴とする測位用データ生成装置。
3. 衛星からの搬送波をアンテナを介して受信し、観測データを出力するＧＰＳ受信機と、
   無線通信装置と、
   前記ＧＰＳ受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する測位用データ生成部と、
   前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、前記無線通信装置を介して送信する測位用データ送信部と、
   を備えることを特徴とする受信装置。
4. 請求項３に記載の受信装置であって、
   前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データが記憶される測位用データ記憶部を更に備え、
   前記測位用データ送信部は、
   前記測位用データ記憶部に記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、
   前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断すること、
   を特徴とする受信装置。
5. プロセッサに、
   ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成する手順と、
   前記生成された前記測位用データをメモリに記憶する手順と、
   前記メモリに記憶された前記測位用データを、前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部に基づいて複数の前記ＧＰＳ受信機間の相対位置関係を測定可能な測位装置に、無線通信装置を介して送信する手順と、
   を実行させるためのプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムであって、
   前記測位用データを前記測位装置に送信する前記手順は、
   前記メモリに記憶されている前記測位用データが所定量を超えると、前記無線通信装置の電源を投入して、前記測位用データを前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信する手順と、
   前記無線通信装置から前記測位用データの前記測位装置に対する送信の完了信号を受信すると、前記無線通信装置の電源を切断する手順と、
   を含んで構成されることを特徴とするプログラム。
7. プロセッサに、
   ＧＰＳ受信機から出力される観測データから抽出された、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを含んで構成される測位用データが前記ＧＰＳ受信機ごとに記憶されたメモリから、搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを読み出す手順と、
   前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出する手順と、
   前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正する手順と、
   前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出する手順と、
   前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出する手順と、
   前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正する手順と、
   前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出する手順と、
   を実行させるためのプログラム。
8. 請求項７に記載のプログラムであって、
   前記サイクルスリップを修正する手順、及び、前記サイクルスリップを再修正する手順は、
   前記搬送波位相の二重差において時系列的に隣り合う値の差を最小とすべく、前記搬送波位相の二重差の値を整数値だけ修正する手順であること、
   を特徴とするプログラム。
9. 請求項７に記載のプログラムであって、
   前記サイクルスリップを修正する手順は、
   前記搬送波位相の二重差において時系列的に隣り合う値の差を最小とすべく、前記搬送波位相の二重差の値を整数値だけ修正する手順であり、
   前記サイクルスリップを再修正する手順は、
   前記搬送波位相の二重差における整数値バイアスの二重差の各時点の予測値を直線近似により算出し、算出された予測値と各時点における前記整数値バイアスの二重差の値の差を最小とすべく、前記整数値バイアスの二重差の値を整数値だけ修正する手順であること、
   を特徴とするプログラム。
10. 衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データに基づいて測位を行う測位装置とを含んで構成される測位システムであって、
    前記受信装置は、
    前記搬送波を受信して観測データを出力するＧＰＳ受信機と、
    無線通信装置と、
    前記ＧＰＳ受信機から出力される前記観測データに含まれる、前記衛星からの前記搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される前記測位用データを生成する測位用データ生成部と、
    前記測位用データ生成部によって生成された前記測位用データを、前記無線通信装置を介して前記測位装置に送信する測位用データ送信部と、
    を含んで構成され、
    前記測位装置は、
    前記受信装置から受信する前記測位用データを前記ＧＰＳ受信機ごとに記憶する受信データ記憶部と、
    前記受信データ記憶部から、搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを読み出す測位用データ抽出部と、
    前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出する第１二重差算出部と、
    前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正する第１サイクルスリップ修正部と、
    前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出する未知点座標値算出部と、
    前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出する第２二重差算出部と、
    前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正する第２サイクルスリップ修正部と、
    前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出する相対位置算出部と、
    を含んで構成されることを特徴とする測位システム。
11. 衛星からの搬送波をアンテナを介して受信して、測位用データを無線で送信する複数の受信装置と、前記複数の受信装置から送信される前記測位用データに基づいて測位を行う測位装置とを用いて測位する方法であって、
    前記複数の受信装置の夫々は、
    ＧＰＳ受信機から出力される観測データに含まれる、衛星からの搬送波の受信時間と、前記衛星を識別する衛星ＩＤと、搬送波位相の小数部とを抽出し、抽出された前記受信時間、前記衛星ＩＤ、及び前記搬送波位相の小数部を含んで構成される測位用データを生成し、
    前記生成された測位用データを、無線通信装置を介して前記測位装置に送信し、
    前記測位装置は、
    前記複数の受信装置から受信する前記測位用データを前記ＧＰＳ受信機ごとにメモリに記憶し、
    搬送波位相の二重差による測位における参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データと、未知点となる前記ＧＰＳ受信機に対応する前記測位用データを前記メモリから読み出し、
    前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の座標値を所定の値として、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データに基づいて、搬送波位相の二重差を算出し、
    前記算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを修正し、
    前記サイクルスリップが修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記未知点となるＧＰＳ受信機の座標値を算出し、
    前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の前記算出された座標値と、前記参照点及び前記未知点の前記ＧＰＳ受信機における時系列の前記測位用データとに基づいて、搬送波位相の二重差を再算出し、
    前記再算出された搬送波位相の二重差におけるサイクルスリップを再修正し、
    前記サイクルスリップが再修正された搬送波位相の二重差に基づいて、前記参照点となる前記ＧＰＳ受信機に対する前記未知点となる前記ＧＰＳ受信機の相対位置を算出すること、
    を特徴とする測位方法。

Images