JP2022050685A - Displacement measurement method and displacement measurement system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、衛星測位システムを用いた変位計測方法および変位計測システムに関し、特に構造物等を含めた比較的安定した物体の側面の変位計測のための精度向上技術および精度向上システムに関するものである。 The present invention relates to a displacement measurement method and a displacement measurement system using a satellite positioning system, and more particularly to an accuracy improvement technique and an accuracy improvement system for displacement measurement of a relatively stable side surface of an object including a structure or the like. ..
従来、衛星測位システムによる構造物の変位等計測に際しては、一般に米国のGPS(Global Positioning System:衛星測位システム)衛星を利用する方法が主流であった。例えば、構造物の周辺地盤の固定点に設置したGPS受信機と、構造物上の観測点に設置したGPS受信機との間の相対測位により、構造物の変位等を計測する方法が知られている(例えば、特許文献1、2を参照)。しかし、米国のGPS衛星の数にも限りがあり、利用に際して以下のような制約や課題がある。
Conventionally, when measuring the displacement of a structure by a satellite positioning system, a method using a GPS (Global Positioning System) satellite in the United States has been the mainstream. For example, a method of measuring displacement of a structure by relative positioning between a GPS receiver installed at a fixed point on the ground around the structure and a GPS receiver installed at an observation point on the structure is known. (See, for example,
(1)測位解析に必要なGPS衛星を捕捉するために衛星測位機器からの仰角を15°以上に保つことが必要である。
(2)そのため、構造物等が過密で上空視野を確保し難い都市部などでは、衛星測位機器の設置場所は構造物等の屋上に限定される。すなわち構造物等の屋上周辺の変位計測しかできない。
(3)しかし屋上にも様々な設備が配置され、衛星測位機器の設置場所は制限される。
(4)仮に屋上に衛星測位機器を設置できたとしても、屋上の他の設備や周辺のビルのマルチパスの影響を受け正確な変位計測を妨げるおそれがある。
(1) It is necessary to keep the elevation angle from the satellite positioning device at 15 ° or more in order to capture the GPS satellites required for positioning analysis.
(2) Therefore, in urban areas where it is difficult to secure an aerial view due to overcrowding of structures, etc., the installation location of satellite positioning equipment is limited to the rooftop of structures, etc. That is, only displacement measurement around the roof of a structure or the like can be performed.
(3) However, various equipment is also installed on the rooftop, and the installation location of satellite positioning equipment is limited.
(4) Even if satellite positioning equipment can be installed on the rooftop, it may interfere with accurate displacement measurement due to the influence of other equipment on the rooftop and the multipath of surrounding buildings.
従来はこうした課題により、構造物等の壁面測位に着目することもなかった。 In the past, due to these issues, we did not pay attention to wall positioning of structures and the like.
一方、GPS衛星を利用した測位技術に関して、本出願人のうち一人は特許文献3に示すような技術を既に提案している。この技術は、簡単かつ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別し、移動局の測定位置を補正するものである。
On the other hand, regarding the positioning technology using GPS satellites, one of the applicants has already proposed the technology as shown in
ところで現在、米国のGPS衛星のみならず、ロシア、欧州、中国、日本の衛星測位システム(以下、これら全てを総称してGNSS(Global Navigation Satellite System:全球測位衛星システム)と呼ぶ。)が運用されており、衛星測位機器で測位すると30前後のGNSS衛星からの信号を受信可能である。今後各国のGNSS衛星数の増加が見込まれ、さらに日本の準天頂衛星数の増加により、高仰角からの信号の取得も容易となる。衛星数の増加とともに上記の課題は容易に解決できると思われがちであるが、逆に衛星数の増加とともにマルチパス増大という課題も生じることから、その解決策が期待されていた。 By the way, at present, not only US GPS satellites but also Russian, European, Chinese, and Japanese satellite positioning systems (hereinafter, all of these are collectively referred to as GNSS (Global Navigation Satellite System)) are in operation. It is possible to receive signals from around 30 GNSS satellites when positioning with a satellite positioning device. The number of GNSS satellites in each country is expected to increase in the future, and the increase in the number of quasi-zenith satellites in Japan will make it easier to acquire signals from high elevation angles. It is often thought that the above problems can be easily solved as the number of satellites increases, but conversely, the problem of increasing multipaths arises as the number of satellites increases, so a solution has been expected.
そこで本発明者は、「構造物等を含めた比較的安定した物体等は、構造物等を含めた比較的安定した物体等の周辺で行う各種測位にマルチパスを与える邪魔者と認識されることが多いが、GNSS測位機器を構造物等を含めた比較的安定した物体の壁面に直接設置すると、逆に構造物等を含めた比較的安定した物体等からのマルチパスが減り、構造物等を含めた比較的安定した物体等の変位計測には有効である」という点に着目して、構造物等の屋上のみならず、壁面の変位計測も可能とする以下の本発明に至った。 Therefore, the present inventor recognizes that "a relatively stable object including a structure or the like is an obstacle that gives a multi-pass to various positioning performed in the vicinity of the relatively stable object or the like including the structure or the like. In many cases, if the GNSS positioning device is installed directly on the wall surface of a relatively stable object including a structure, on the contrary, the multipath from the relatively stable object including the structure is reduced, and the structure is reduced. Focusing on the point that it is effective for measuring the displacement of relatively stable objects including the above, we came up with the following invention that enables measurement of displacement of not only the rooftop of structures, etc., but also the wall surface. ..
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特に構造物等を含めた比較的安定した物体の、頂部(屋上)のみならず、側面の変位計測のための精度を向上した変位計測方法および変位計測システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and is a displacement measurement with improved accuracy for measuring displacement not only on the top (rooftop) but also on the side surface of a relatively stable object including a structure or the like. It is an object of the present invention to provide a method and a displacement measurement system.
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変位計測方法は、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物等を含めた比較的安定した物体の変位を計測する方法であって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位ステップを備え、相対測位ステップは、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得することを特徴とする。
相対測位は一般に固定点の正確な位置を取得した後(既知点)、この既知点と観測点(未知点)で同時に単独測位を行い、共通誤差を相殺して未知点の測位を行う方法である。共通誤差として座標値を利用する場合と、測位衛星の送信電波の波長を利用する場合がある。前者は座標が既知である固定点のGNSS測位機器で観測された座標の誤差を未知点のGNSS測位機器に送り、未知点の測定座標から差し引いて補正し精度を改善させる。後者は干渉測位と呼ばれ、測位の物差しとしてGNSS衛星の送信電波の波長を用いる。以下、測位の物差しとしてGNSS衛星の送信電波の波長を用いた内容で説明する。
In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the displacement measurement method according to the present invention is relatively stable including structures and the like by using satellite signal receivers that receive satellite signals from a plurality of positioning satellites. This is a method of measuring the displacement of a relatively stable object, including satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface. Elapsed time between the observation point composed of the machine and the fixed point composed of the satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface of a relatively stable object including a structure or the ground. A relative positioning step for acquiring the displacement associated with the relative positioning is provided, and the relative positioning step selects a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning from a plurality of positioning satellites, and uses a satellite signal from the selected positioning satellite. The displacement is acquired by relative positioning.
Relative positioning is generally a method of acquiring the exact position of a fixed point (known point), then performing independent positioning at the same time at the known point and the observed point (unknown point), and offsetting the common error to perform positioning of the unknown point. be. There are cases where the coordinate values are used as a common error and cases where the wavelength of the radio wave transmitted by the positioning satellite is used. The former sends the error of the coordinates observed by the GNSS positioning device of the fixed point whose coordinates are known to the GNSS positioning device of the unknown point, subtracts it from the measured coordinates of the unknown point, and corrects it to improve the accuracy. The latter is called interference positioning, and uses the wavelength of the transmitted radio wave of the GNSS satellite as a measure for positioning. Hereinafter, the contents using the wavelength of the transmitted radio wave of the GNSS satellite as a measuring measure for positioning will be described.
また、本発明に係る他の変位計測方法は、上述した発明において、固定点と観測点との波長を用いた相対測位ステップと、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出するステップと、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除くステップと、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出するステップと、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正するステップを有し、補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得することを特徴とする。 Further, another displacement measuring method according to the present invention measures the relative positioning step using the wavelength between the fixed point and the observation point and the reception intensity of the satellite signal at the fixed point and the observation point in the above-described invention. For each satellite signal, the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point are compared, and the carrier phase of the observation point is calculated for the satellite signal in which the difference between the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point is equal to or greater than a predetermined threshold. If the satellite signal from the positioning satellite cannot be continuously received during the step and the calculation of the carrier phase, it is detected as a multi-path, and if the calculated carrier phase is equal to or higher than a predetermined threshold, the satellite signal is used as the positioning satellite signal. It has a step of removing from, a step of calculating the position of the observation point using only the satellite signal for positioning, and a step of correcting the position of the calculated observation point by the above-mentioned position correction data, and the position of the corrected observation point is set. It is characterized in that the displacement is acquired based on the above.
また、本発明に係る他の変位計測方法は、上述した発明において、相対測位ステップは、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定するステップと、アンビギュイティを保持するステップと、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位するステップの少なくとも一つを有することを特徴とする。 Further, in the other displacement measuring method according to the present invention, in the above-described invention, the relative positioning step is a step of determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point, and the ambiguy. It is characterized by having at least one step of holding a tee and a step of performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver.
また、本発明に係る変位計測システムは、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物の変位を計測するシステムであって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位手段を備え、相対測位手段は、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得することを特徴とする。 Further, the displacement measurement system according to the present invention is a system for measuring the displacement of a structure using a satellite signal receiver that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites, and is relatively stable including the structure and the like. An observation point composed of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of the object, or satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, and a relatively stable object including structures, etc. The relative positioning means is provided with a relative positioning means for acquiring the displacement with the passage of time from a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface including the outer surface or the ground by relative positioning. It is characterized in that a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning is selected from a plurality of positioning satellites, and the displacement is acquired by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite.
また、本発明に係る他の変位計測システムは、上述した発明において、相対測位手段は、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出する手段と、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除く手段と、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出する手段と、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正する手段を有し、補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得することを特徴とする。 Further, in the other displacement measurement system according to the present invention, in the above-described invention, the relative positioning means measures the reception intensity of the satellite signal at the fixed point and the observation point, and observes the reception intensity at the fixed point for each satellite signal. A means for comparing the reception strength at a point and calculating the carrier phase of the observation point for a satellite signal in which the difference between the reception strength at the fixed point and the reception strength at the observation point is equal to or more than a predetermined threshold, and a positioning satellite during calculation of the carrier phase. If the satellite signal from is not continuously received, it is detected as a multi-path, and if the calculated carrier phase is equal to or higher than a predetermined threshold, only the means for removing the satellite signal from the positioning satellite signal and the positioning satellite signal are used. It has a means for calculating the position of the observation point using the means and a means for correcting the calculated position of the observation point by the position correction data, and is characterized in that the displacement is acquired based on the corrected position of the observation point. do.
また、本発明に係る他の変位計測システムは、上述した発明において、相対測位手段は、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定する手段と、アンビギュイティを保持する手段と、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位する手段の少なくとも一つを有することを特徴とする。 Further, in the other displacement measuring system according to the present invention, in the above-described invention, the relative positioning means is a means for determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point, and the ambiguy. It is characterized by having at least one of a means for holding the tee and a means for performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver.
本発明に係る変位計測方法によれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物等を含めた比較的安定した物体の変位を計測する方法であって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位ステップを備え、相対測位ステップは、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得するので、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面に設置した観測点変位を精度よく計測することができるという効果を奏する。このため、本発明は、過密した環境に設置されている構造物等を含めた比較的安定した物体の頂部(屋上)のみならず、側部(壁面)の変位・変形等を監視するのに好適である。 According to the displacement measuring method according to the present invention, it is a method of measuring the displacement of a relatively stable object including a structure or the like by using a satellite signal receiver that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites. Observation points composed of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including structures, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, structures, etc. Relative positioning that acquires displacement over time with a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface of a relatively stable object including on the ground or on the ground. The relative positioning step comprises a step, in which a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning is selected from a plurality of positioning satellites, and the displacement is acquired by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. It has the effect of being able to accurately measure the displacement of the observation point installed on the outer surface of a relatively stable object including objects. Therefore, the present invention is used to monitor not only the top (rooftop) of a relatively stable object including a structure installed in an overcrowded environment but also the displacement / deformation of a side portion (wall surface). Suitable.
また、本発明に係る他の変位計測方法によれば、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出するステップと、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除くステップと、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出するステップと、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正するステップを有し、補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得するので、簡単かつ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別して、観測点の位置を補正することにより、高精度な変位計測を実現することができるという効果を奏する。 Further, according to another displacement measuring method according to the present invention, the reception intensity of the satellite signal at the fixed point and the observation point is measured, and the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point are compared for each satellite signal. The step of calculating the carrier phase of the observation point for the satellite signal in which the difference between the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point is equal to or more than a predetermined threshold, and the satellite signal from the positioning satellite are continuously calculated during the calculation of the carrier phase. If it cannot be received, it is detected as a multi-pass, and if the calculated carrier phase is equal to or higher than a predetermined threshold, the step of removing the satellite signal from the positioning satellite signal and the position of the observation point are calculated using only the positioning satellite signal. The effect of multi-pass is obtained by a simple and reliable method because it has a step to correct the position of the observed point and a step to correct the calculated position of the observation point by the position correction data, and the displacement is acquired based on the corrected position of the observation point. By discriminating the received satellite signal and correcting the position of the observation point, it is possible to realize highly accurate displacement measurement.
また、本発明に係る他の変位計測方法によれば、相対測位ステップは、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定するステップと、アンビギュイティを保持するステップと、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位するステップの少なくとも一つを有するので、高精度な変位計測を実現することができるという効果を奏する。 Further, according to another displacement measuring method according to the present invention, the relative positioning step retains the ambiguity and the step of determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point. Since it has at least one step of performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver, it has an effect that highly accurate displacement measurement can be realized.
また、本発明に係る変位計測システムによれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物の変位を計測するシステムであって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位手段を備え、相対測位手段は、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得するので、構造物等を含めた比較的安定した物体に設置した観測点のみで構造物の外面の変位を精度よく計測することができるという効果を奏する。このため、本発明は、過密した環境に設置されている構造物等を含めた比較的安定した物体の頂部(屋上)のみならず、側部(壁面)の変位・変形等を監視するのに好適である。 Further, according to the displacement measurement system according to the present invention, it is a system for measuring the displacement of a structure using a satellite signal receiver that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites, and is a comparison including the structure and the like. A relatively stable observation point consisting of a satellite signal receiver installed at one point on the outer surface of a stable object or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, and a structure, etc. A relative positioning means provided with a relative positioning means for acquiring the displacement with the passage of time between a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface including the outer surface or the ground of an object by relative positioning. Selects a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning from a plurality of positioning satellites, and acquires the displacement by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. It has the effect of being able to accurately measure the displacement of the outer surface of the structure only at the observation points installed on a stable object. Therefore, the present invention is used to monitor not only the top (rooftop) of a relatively stable object including a structure installed in an overcrowded environment but also the displacement / deformation of a side portion (wall surface). Suitable.
また、本発明に係る他の変位計測システムによれば、相対測位手段は、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出する手段と、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除く手段と、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出する手段と、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正する手段により補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得するので、簡単かつ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別して、観測点の位置を補正することにより、高精度な変位計測を実現することができるという効果を奏する。 Further, according to another displacement measuring system according to the present invention, the relative positioning means measures the reception intensity of the satellite signal at the fixed point and the observation point, and for each satellite signal, the reception intensity at the fixed point and the reception at the observation point. Means for comparing the intensities and calculating the carrier phase of the observation point for satellite signals where the difference between the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point is greater than or equal to a predetermined threshold, and the satellite from the positioning satellite during the calculation of the carrier phase. If the signal cannot be received continuously, it is detected as a multi-pass, and if the calculated carrier phase is equal to or higher than a predetermined threshold, observation is performed using only the means for removing the satellite signal from the positioning satellite signal and the positioning satellite signal. Since the displacement is acquired based on the means for calculating the position of the point and the position of the observed point corrected by the means for correcting the calculated position of the observed point by the means for correcting the position, the multi-pass is performed by a simple and reliable method. By discriminating the satellite signal affected by the above and correcting the position of the observation point, it is possible to realize highly accurate displacement measurement.
また、本発明に係る他の変位計測システムによれば、相対測位手段は、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定する手段と、アンビギュイティを保持する手段と、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位する手段の少なくとも一つを有するので、高精度な変位計測を実現することができるという効果を奏する。 Further, according to another displacement measuring system according to the present invention, the relative positioning means retains the ambiguity and the means for determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point. Since it has at least one means for performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver, it has an effect that highly accurate displacement measurement can be realized.
上述したように、本発明者は、「構造物等は、構造物等の周辺で行う各種測位にマルチパスを与える邪魔者と認識されることが多いが、GNSS測位機器を、構造物等を含めた比較的安定した物体の壁面に直接設置すると、逆に構造物等を含めた比較的安定した物体からのマルチパスが減り、構造物等を含めた比較的安定した物体の変位計測には有効である」という点に着目して、構造物等を含めた比較的安定した物体の屋上のみならず、壁面の変位計測も可能とする本発明に至った。なお、本発明は、単に構造物等を含めた比較的安定した物体の壁面測位のみならず、構造物等を含めた比較的安定した物体の屋上であっても衛星測位機器の設置場所周辺にマルチパスを生じさせる障害物等がある場合の測位などにも適用可能である。 As described above, the present inventor states that "a structure or the like is often recognized as an obstacle that gives a multi-pass to various positioning performed in the vicinity of the structure or the like, but a GNSS positioning device is used as a structure or the like. If it is installed directly on the wall surface of a relatively stable object including structures, the multipath from the relatively stable objects including structures will decrease, and it will be possible to measure the displacement of relatively stable objects including structures. Focusing on the point that it is "effective", we have come up with the present invention that enables not only the rooftop of a relatively stable object including a structure, but also the displacement measurement of the wall surface. It should be noted that the present invention not only positions the wall surface of a relatively stable object including a structure or the like, but also around the installation location of the satellite positioning device even on the roof of a relatively stable object including a structure or the like. It can also be applied to positioning when there are obstacles that cause multipath.
以下に、本発明に係る変位計測方法および変位計測システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、変位を計測・監視する対象の構造物として都市部の過密した環境に設置された中小マンションを、衛星信号受信機としてGNSS測位機器を用いた相対測位を例に説明するが、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the displacement measurement method and the displacement measurement system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a small and medium-sized condominium installed in an overcrowded environment in an urban area as a structure for measuring and monitoring displacement will be described as an example of relative positioning using a GNSS positioning device as a satellite signal receiver. However, this embodiment is not limited to the present invention.
本発明の実施の形態に係る変位計測方法は、複数の測位衛星からの衛星信号を受信するGNSS測位機器(衛星信号受信機)を用いて構造物の変位を計測する方法であって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位ステップを備え、相対測位ステップは、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得するものである。ここでは、相対測位の中で最も精度が良い搬送波を用いた干渉測位を用いた方法で説明する。 The displacement measuring method according to the embodiment of the present invention is a method of measuring the displacement of a structure using a GNSS positioning device (satellite signal receiver) that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites. Including satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including, or observation points composed of multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, structures, etc. A relative positioning step that acquires the displacement over time with a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface including the outer surface or the ground of a relatively stable object. In the relative positioning step, a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning is selected from a plurality of positioning satellites, and the displacement is acquired by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. Here, a method using interference positioning using a carrier wave with the highest accuracy in relative positioning will be described.
より具体的には、GNSS測位機器の設置初期に固定点の座標を決定した後、固定点、観測点全てのGNSS測位機器で同時に観測をして、衛星からの電波到達の差(位相差)を解析し固定点と観測点間の距離を求める。例えばGNSS測位機器を5つ設置する場合には、固定点と他の観測点を1組とカウントしたとき、5組の座標変化や基線長の変化を取得することで、構造物のどの部分に傾斜や沈下が生じているか等を把握できる。 More specifically, after determining the coordinates of the fixed point at the initial stage of installation of the GNSS positioning device, the GNSS positioning device of all the fixed point and the observation point observes at the same time, and the difference in the arrival of radio waves from the satellite (phase difference). To find the distance between the fixed point and the observation point. For example, when five GNSS positioning devices are installed, when a fixed point and another observation point are counted as one set, by acquiring the five sets of coordinate changes and baseline length changes, which part of the structure is used. It is possible to grasp whether tilting or subsidence has occurred.
次に、GNSS測位機器(観測点)を5つ設置した場合の変位計測システムを例にとり、初期座標設定から観測までの流れを説明する。 Next, the flow from the initial coordinate setting to the observation will be described by taking as an example a displacement measurement system when five GNSS positioning devices (observation points) are installed.
図1に示すように、中小マンションなどの構造物1の外壁面2の互いに異なる位置に、GNSS衛星からの衛星信号を受信するGNSS測位機器を5台設置し、観測点とし、別の構造物4の上にGNSS測位機器を1台設置し固定点Fとして干渉測位を行う。図1の例では、道路に面する外壁面2の上下左右の四隅と中央の合計5か所にGNSS測位機器A~Eを設置した場合を示しているが、設置位置、設置数についてはこれに限るものではなく同一構造物につき1点または互いに異なる複数点であればいかなる位置、数であっても構わない。固定点は外壁面2以外に設定してもよく、例えば構造物1の周辺地盤上や他の構造物3の屋上などに設置してもよい。
As shown in FIG. 1, five GNSS positioning devices that receive satellite signals from GNSS satellites are installed at different positions on the
観測点、固定点に設置するGNSS測位機器としては、高性能な2周波GNSS機器、格安な1周波GNSS機器のどちらでもよい。なお、GNSS測位機器A~Eは、図示しない通信装置を通じて遠隔地の計測室のコンピュータに有線または無線通信回線を介して接続しているものとする。 As the GNSS positioning device installed at the observation point or the fixed point, either a high-performance dual-frequency GNSS device or a cheap single-frequency GNSS device may be used. It is assumed that the GNSS positioning devices A to E are connected to the computer in the measurement room at a remote location via a wired or wireless communication line through a communication device (not shown).
図2は、本発明に係る変位計測システム10の概略構成図である。この図に示すように、この変位計測システム10は、計測室に設けられるコンピュータ12を有している。コンピュータ12は、相対測位手段14、報知手段16、警報手段18、記憶手段20、これらを制御する制御手段22を備えている。記憶手段20はGNSS測位機器A~Eから得られた計測データをリアルタイムに記憶・収集する。記憶手段20に記憶・収集されたデータは制御手段22を通じて適宜読み出され、相対測位手段14によって処理されるようになっている。相対測位手段14はGNSS測位機器A~Eどうしの間の時間経過に伴う変位・変形情報を相対測位により取得するものであり、各種解析ソフトウェア、演算手段などで構成される。なお、このコンピュータ12はインターネットに接続している。このため、例えばユーザの要求に応じて、報知手段16の機能によりインターネットを経由して構造物の管理関係者が有するユーザ端末装置(例えば、パソコンや携帯電話端末など)に取得した構造物の変位・変形情報を配信可能である。また、警報手段18は、所定の閾値以上の変位が取得された場合に、管理室のコンピュータ12や上記のユーザ端末装置を通じてアラーム音などの警報を発する処理を行う。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
図3に示すように、まず、5つの観測点にGNSS測位機器A~Eを設置する(ステップS1)。次に構造物4に設定した固定点Fの初期座標を数時間から数日間の単独測位や周辺の電子基準点とのスタティック測位等にて決定する(ステップS2)。
As shown in FIG. 3, first, GNSS positioning devices A to E are installed at five observation points (step S1). Next, the initial coordinates of the fixed point F set in the
次に固定点と観測点で同時に観測を開始し衛星からの電波到達の差(位相差)を解析し、固定点と観測点の距離を求める(ステップS3)。以上の初期座標の設定から干渉測位は、計測室のコンピュータ12に備わる図示しない解析ソフトウェアや干渉測位手段14が行うことができる。本実施の形態では、相対測位としてリアルタイムキネマティック(RTK)測位を利用する。その際、後述のアルゴリズムを適用し、構造物1の外壁面2に関して適切な座標・基線長解を得るものとする。
Next, observation is started at the fixed point and the observation point at the same time, the difference in the arrival of radio waves from the satellite (phase difference) is analyzed, and the distance between the fixed point and the observation point is obtained (step S3). From the above setting of the initial coordinates, the interference positioning can be performed by the analysis software (not shown) or the interference positioning means 14 provided in the
異常値を含めた観測結果としての変位・変形情報は、報知手段16の機能により計測室のコンピュータ12やユーザ端末装置の画面などに報知される(ステップS4)。ここで、取得された異常値があらかじめ定めた所定の閾値以上である場合には、警報手段18は計測室のコンピュータ12やユーザ端末装置を通じてアラーム音などの警報を発する。これにより管理者や管理関係者などのユーザは、閾値以上の変位が生じたことを即座に把握することができる。
Displacement / deformation information as an observation result including an abnormal value is notified to a
なお、上記の実施の形態において、コンピュータ12は観測点(固定点併用)の測位情報をリアルタイムで取得でき、相対測位手段14による解析もリアルタイムで可能である。また、報知手段16は、例えばユーザの要求に応じて、例えば所定時間毎(例えば1日(24時間)毎)の解析結果(観測結果)もユーザに報知することもできる。したがって、観測点を5つ設けた場合に必要となる解析時間も基本はリアルタイムである。また、一般に構造物はあまり大きく変位しないため、大地震時等を除き、測位情報を数時間平均または1日平均した測位平均値で比較するのが通例である。
In the above embodiment, the
本実施の形態によれば、例えば、都市部など過密な環境下に設置された学校等の公共施設、施工者のいなくなった中小マンション等の杭や構造物の変形・変位、斜面、ダム傾斜部などを監視することができる。公共施設は一般に避難場所として利用されるが、大地震後の余震等が継続する中で当該施設が安全か否かの確認を行う際にも本発明を利用することができる。 According to this embodiment, for example, public facilities such as schools installed in an overcrowded environment such as an urban area, deformation / displacement of piles and structures such as small and medium-sized condominiums without a builder, slopes, and slopes of dams. It is possible to monitor departments and the like. Public facilities are generally used as evacuation sites, but the present invention can also be used to confirm whether or not the facilities are safe while aftershocks and the like continue after a large earthquake.
<アルゴリズム>
次に上記のRTK測位(相対測位)で使用するアルゴリズムの機能について説明する。
<Algorithm>
Next, the function of the algorithm used in the above RTK positioning (relative positioning) will be described.
a)GNSS衛星の信号を取捨選択する機能
GNSS測位機器A~Eは上空にあるGNSS衛星からの信号を受信する。マルチパスとならなければ、各GNSS衛星からGNSS測位機器A~Eに届くべき信号レベルが決まっているため、解析に利用するGNSS衛星を選択する機能を持たせる。なお、図4においてC01、G21、J01等の符号は衛星番号を示している。解析に利用するGNSS衛星をさらに厳密に選択する機能を持たせる方法としては、例えば上記の特許文献3に記載の方法を用いることができる。
a) Function to select signals from GNSS satellites GNSS positioning devices A to E receive signals from GNSS satellites in the sky. If it does not become multipath, the signal level to reach the GNSS positioning devices A to E from each GNSS satellite is determined, so the function to select the GNSS satellite to be used for analysis is provided. In FIG. 4, the codes such as C01, G21, and J01 indicate satellite numbers. As a method for providing a function of more strictly selecting a GNSS satellite to be used for analysis, for example, the method described in
この特許文献3に記載の方法を用いる場合には、例えば、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出する。ここで、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除く。測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出し、算出した観測点の位置を上記の位置補正用データによって補正する。補正した観測点の位置に基づいて構造物1の外壁面2の変位・変形を観測する。
When the method described in
ここで、搬送波位相とは、GNSS測位機器と衛星間の相対速度すなわち視線速度である。搬送波位相は、衛星信号のドップラー・シフトを測定することで容易に計算することができる。マルチパスの影響を受けた場合、電波の入射方向も変化する。電波の入射方向の変化により、衛星の視線方向の速度も大きく変化する。すなわち、マルチパスが生じたときは、衛星信号の受信強度が急激に変化するのと同時に、搬送波位相も大きく変化する。そこで、固定点に比して観測点で受信強度が大きく変化した衛星信号について、さらに搬送波位相を計算し、搬送波位相も大きく変化した衛星信号を、マルチパスの影響を受けた衛星信号として確実に判別することが可能となる。 Here, the carrier phase is the relative speed between the GNSS positioning device and the satellite, that is, the radial velocity. The carrier phase can be easily calculated by measuring the Doppler shift of the satellite signal. When affected by multipath, the incident direction of radio waves also changes. The speed in the line-of-sight direction of the satellite also changes greatly due to the change in the incident direction of the radio wave. That is, when multipath occurs, the reception intensity of the satellite signal changes abruptly, and at the same time, the carrier phase also changes significantly. Therefore, for the satellite signal whose reception intensity has changed significantly at the observation point compared to the fixed point, the carrier phase is further calculated, and the satellite signal whose carrier phase has also changed significantly is surely regarded as a satellite signal affected by multipath. It becomes possible to discriminate.
ここで、上記の特許文献3に記載の方法に以下のb)~d)の3つの機能を追加することによって、構造物1の外壁面2の高精度な変位計測を実現させてもよい。
Here, by adding the following three functions b) to d) to the method described in
b)RTKの要となるアンビギュイティを高い信頼度で決定する機能
構造物1の外壁面2の測位は、1日またはもっと長い期間(1年)で数cm等のずれを検知することが主目的であり、あらかじめアンビギュイティの候補となる位置を事前に入力する機能を追加することで、継続したFIX解が得られる。
b) Function to determine the ambiguity that is the key to RTK with high reliability Positioning of the
換言すると、構造物1の外壁面2のGNSS測位機器A~Eの設置位置についてはあらかじめ正しい精密位置がわかっているため、搬送波位相のアンビギュイティを決める際の初期値をその値に設定する。これは既存のソフトウェアでは対応していない。初期値を正しく入力すると、搬送波位相測定値が正しく出力される限り、正しいFIX解を得ることができ、精度も1cm程度となる。逆にミスFIX解(誤った搬送波位相のアンビギュイティ)の削減、除外も可能となる。
In other words, since the correct precision position is known in advance for the installation position of the GNSS positioning devices A to E on the
この機能を新たに取り入れることで、従来のRTKの汎用ソフトウェアと比較して格段に利便性(例えば24時間のRTK測位で何%の時間、RTKが可能であるかを示すもの)が向上することを本発明者は確認済みである。 By newly incorporating this function, convenience (for example, what percentage of time RTK is possible with 24-hour RTK positioning) will be significantly improved compared to conventional RTK general-purpose software. The present inventor has confirmed.
ここで、RTK測位(相対測位)における搬送波はL1帯で波長19cm、L2帯で波長24cmの無変調で無限に続くサイン波であるため、GNSS測位機器で信号を受信し始めた時の位相の整数部分(整数値バイアス)はわからない。このため、通常の相対測位では何らかの方法でこの整数値バイアスを解く必要がある。 Here, since the carrier wave in RTK positioning (relative positioning) is an unmodulated and infinitely continuous sine wave with a wavelength of 19 cm in the L1 band and a wavelength of 24 cm in the L2 band, it is the phase when the GNSS positioning device starts receiving a signal. I don't know the integer part (integer value bias). Therefore, in normal relative positioning, it is necessary to solve this integer value bias by some method.
なお、上記の方法の一般的なRTK測位と異なる点は以下のとおりである。すなわち通常のRTK測位の場合、固定点の位置情報を入力した後に、測位のモノサシとしてGNSS衛星の送信電波を用い干渉測位解析を行うが、上記の方法はアルゴリズム中に設定する新たな方法であり、従来のRTK測位とは異なる。 The differences from the general RTK positioning of the above method are as follows. That is, in the case of normal RTK positioning, after inputting the position information of the fixed point, the interference positioning analysis is performed using the transmission radio wave of the GNSS satellite as the positioning monosashi, but the above method is a new method set in the algorithm. , Different from the conventional RTK positioning.
c)アンビギュイティを保持する機能
アンビギュイティ保持とは、サイクルスリップ等のない衛星については、いったん正しいアンビギュイティを求めると、理論上その値を保持してもRTKの測位は継続できる。アンビギュイティ保持とはその特徴を利用したものである。この方法の特徴は、従来の方法ではアンビギュイティ保持が途切れてしまうケースにおいても、その途切れを可能な限りなくすところにある。1つの具体例として、アンビギュイティ決定には、主衛星と従衛星による二重位相差が必須である。その主衛星が変更されるとアンビギュイティ保持はできなくなる。このような事象にも対応できるよう、あらかじめ品質のよい主衛星を選択することと、主衛星が変更されても瞬時に別の主衛星でアンビギュイティを保持できる能力を持つ機能である。これも既存のソフトウェアでは対応していない。
c) Function to maintain ambiguity For satellites without cycle slip, once the correct ambiguity is obtained, RTK positioning can be continued even if the value is theoretically maintained. Ambiguity retention utilizes its characteristics. The feature of this method is that even in the case where the ambiguity retention is interrupted by the conventional method, the interruption is eliminated as much as possible. As one specific example, the dual phase difference between the main satellite and the slave satellite is indispensable for the ambiguity determination. If the main satellite is changed, it will not be possible to maintain ambiguity. It is a function that has the ability to select a high-quality main satellite in advance and to maintain ambiguity with another main satellite instantly even if the main satellite is changed so that it can respond to such an event. This is also not supported by existing software.
d)GNSS測位機器が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報等を利用する機能
例えばu-blox社製の衛星信号受信機には、出力情報に搬送波位相が信頼できるか信頼できないかのIndicatorが付加されている。そこで本機能では、GNSS測位機器による出力情報から、こうした信頼できる情報のみを選択して解析する。このような機能も既存のソフトウェアでは対応していない。
d) Function to use cycle slip information of carrier wave phase output by GNSS positioning equipment For example, a satellite signal receiver manufactured by u-blox has an indicator of whether the carrier wave phase is reliable or unreliable added to the output information. ing. Therefore, in this function, only such reliable information is selected and analyzed from the output information by the GNSS positioning device. Such functions are not supported by existing software.
ここで、サイクルスリップについて説明する。衛星からの電波が障害物で遮断されると位相測定が中断する。そのため、その間の整数部の繰り上がり、繰り下がりが分からなくなる。この中断前後で位相の整数部分に整数部だけの不確定が生じる。これをサイクルスリップという。この際ベースラインの処理時に整数値のあいまいさを再度推定し直す必要がある。 Here, the cycle slip will be described. If the radio wave from the satellite is blocked by an obstacle, the phase measurement will be interrupted. Therefore, the carry-up and carry-down of the integer part in the meantime cannot be known. Before and after this interruption, uncertainty occurs in the integer part of the phase only in the integer part. This is called cycle slip. At this time, it is necessary to re-estimate the ambiguity of the integer value when processing the baseline.
このように、上記の特許文献3に記載の方法に対して上記のb)~d)の3つの機能を組み合わせることによって、より高精度に変位計測することが可能となる。
In this way, by combining the above three functions b) to d) with respect to the method described in
以上説明したように、本発明に係る変位計測方法によれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物等を含めた比較的安定した物体の変位を計測する方法であって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位ステップを備え、相対測位ステップは、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得するので、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面に設置した観測点のみで構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の変位を精度よく計測することができる。このため、本発明は、過密した環境に設置されている構造物等を含めた比較的安定した物体の頂部(屋上)のみならず、側部(壁面)の変位・変形等を監視するのに好適である。 As described above, according to the displacement measurement method according to the present invention, the displacement of a relatively stable object including a structure is measured by using a satellite signal receiver that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites. Observation consisting of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including structures, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface. Relative displacement over time between a point and a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface of a relatively stable object, including structures, or on the ground. A relative positioning step acquired by positioning is provided, and the relative positioning step selects a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning from a plurality of positioning satellites, and the displacement is relatively positioned using a satellite signal from the selected positioning satellite. Therefore, it is possible to accurately measure the displacement of the outer surface of a relatively stable object including a structure and the like only at the observation points installed on the outer surface of the relatively stable object including the structure and the like. Therefore, the present invention is used to monitor not only the top (rooftop) of a relatively stable object including a structure installed in an overcrowded environment but also the displacement / deformation of a side portion (wall surface). Suitable.
また、本発明に係る他の変位計測方法によれば、相対測位ステップは、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出するステップと、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除くステップと、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出するステップと、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正するステップを有し、補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得するので、簡単かつ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別して、観測点の位置を補正することにより、高精度な変位計測を実現することができる。 Further, according to another displacement measuring method according to the present invention, the relative positioning step measures the reception intensity of the satellite signal at the fixed point and the observation point, and for each satellite signal, the reception intensity at the fixed point and the reception at the observation point. The steps of comparing the intensities and calculating the carrier phase of the observation point for satellite signals where the difference between the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point is greater than or equal to a predetermined threshold, and the satellite from the positioning satellite during the calculation of the carrier phase. If the signal cannot be received continuously, it is detected as a multi-pass, and if the calculated carrier phase is equal to or higher than a predetermined threshold, the step of removing the satellite signal from the positioning satellite signal and the observation using only the positioning satellite signal are used. A simple and reliable method because it has a step of calculating the position of a point and a step of correcting the calculated position of the observation point by the position correction data, and the displacement is acquired based on the corrected position of the observation point. By discriminating the satellite signal affected by the multi-pass and correcting the position of the observation point, highly accurate displacement measurement can be realized.
また、本発明に係る他の変位計測方法によれば、相対測位ステップは、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定するステップと、アンビギュイティを保持するステップと、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位するステップの少なくとも一つを有するので、高精度な変位計測を実現することができる。 Further, according to another displacement measuring method according to the present invention, the relative positioning step retains the ambiguity and the step of determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point. Since it has at least one step of performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver, highly accurate displacement measurement can be realized.
また、本発明に係る変位計測システムによれば、複数の測位衛星からの衛星信号を受信する衛星信号受信機を用いて構造物等を含めた比較的安定した物体の変位を計測するシステムであって、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位手段を備え、相対測位手段は、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得するので、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面に設置した観測点のみで構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の変位を精度よく計測することができる。このため、本発明は、過密した環境に設置されている構造物等を含めた比較的安定した物体の頂部(屋上)のみならず、側部(壁面)の変位・変形等を監視するのに好適である。 Further, according to the displacement measurement system according to the present invention, it is a system that measures the displacement of a relatively stable object including a structure or the like by using a satellite signal receiver that receives satellite signals from a plurality of positioning satellites. The observation point and structure are composed of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including structures, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface. Displacement over time between a relatively stable object, including an object, or a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface, including on the ground, is acquired by relative positioning. A relative positioning means is provided, and the relative positioning means selects a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning from a plurality of positioning satellites, and acquires the displacement by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. It is possible to accurately measure the displacement of the outer surface of a relatively stable object including a structure, etc. only at the observation point installed on the outer surface of the relatively stable object including the structure, etc. Therefore, the present invention is used to monitor not only the top (rooftop) of a relatively stable object including a structure installed in an overcrowded environment but also the displacement / deformation of a side portion (wall surface). Suitable.
また、本発明に係る他の変位計測システムによれば、相対測位手段は、固定点の位置を算出し固定点の絶対位置とのずれを示す位置補正用データを算出する手段と、固定点と観測点における衛星信号の受信強度を測定して、各衛星信号について固定点における受信強度と観測点における受信強度を比較し、固定点における受信強度と観測点における受信強度の差が所定の閾値以上である衛星信号について観測点の搬送波位相を算出する手段と、搬送波位相の算出中に測位衛星からの衛星信号を連続して受信できない場合はマルチパスとして検出し、算出した搬送波位相が所定の閾値以上である場合は、衛星信号を測位用衛星信号から除く手段と、測位用衛星信号のみを用いて観測点の位置を算出する手段と、算出した観測点の位置を前記位置補正用データによって補正する手段を有し、補正した観測点の位置に基づいて前記変位を取得するので、簡単かつ確実な方法によってマルチパスの影響を受けた衛星信号を判別して、観測点の位置を補正することにより、高精度な変位計測を実現することができる。 Further, according to another displacement measuring system according to the present invention, the relative positioning means includes a means for calculating the position of a fixed point and a means for calculating position correction data indicating a deviation from the absolute position of the fixed point, and a fixed point. The reception intensity of the satellite signal at the observation point is measured, the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point are compared for each satellite signal, and the difference between the reception intensity at the fixed point and the reception intensity at the observation point is equal to or greater than a predetermined threshold. A means for calculating the carrier phase of the observation point for the satellite signal, and if the satellite signal from the positioning satellite cannot be continuously received during the calculation of the carrier phase, it is detected as a multi-pass, and the calculated carrier phase is a predetermined threshold value. In the above cases, the means for removing the satellite signal from the positioning satellite signal, the means for calculating the position of the observation point using only the positioning satellite signal, and the means for calculating the position of the observed point are corrected by the position correction data. Since the displacement is acquired based on the corrected position of the observation point, the position of the observation point is corrected by discriminating the satellite signal affected by the multipath by a simple and reliable method. Therefore, highly accurate displacement measurement can be realized.
また、本発明に係る他の変位計測システムによれば、相対測位手段は、衛星信号の搬送波位相のアンビギュイティを固定点または観測点の位置に基づいて決定する手段と、アンビギュイティを保持する手段と、衛星信号受信機が出力する搬送波位相のサイクルスリップ情報に基づいて相対測位する手段の少なくとも一つを有するので、高精度な変位計測を実現することができる。 Further, according to another displacement measuring system according to the present invention, the relative positioning means retains the ambiguity and the means for determining the ambiguity of the carrier phase of the satellite signal based on the position of the fixed point or the observation point. Since it has at least one means for performing relative positioning based on the cycle slip information of the carrier wave phase output by the satellite signal receiver, highly accurate displacement measurement can be realized.
以上のように、本発明に係る変位計測方法および変位計測システムは、衛星測位システムを用いた構造物等を含めた比較的安定した物体の変位監視に有用であり、特に、都市部などの過密した環境に設置されている構造物等を含めた比較的安定した物体の壁面を変位監視する場合や、マルチパスを生じさせる障害物がある屋上などの場所に衛星測位機器を設置して変位監視する場合などに適している。 As described above, the displacement measurement method and the displacement measurement system according to the present invention are useful for displacement monitoring of relatively stable objects including structures and the like using a satellite positioning system, and are particularly useful in urban areas and the like. Displacement monitoring by installing satellite positioning equipment on the wall surface of relatively stable objects including structures installed in the environment, or on the rooftop where there are obstacles that cause multipath. It is suitable for such cases.
1 構造物
2 外壁面(外面)
3 屋上(外面)
10 変位計測システム
12 コンピュータ
14 相対測位手段
16 報知手段
18 警報手段
20 記憶手段
22 制御手段
A~E GNSS観測点
1
3 Rooftop (outside)
10
Claims (2)
構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位ステップを備え、
相対測位ステップは、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得することを特徴とする変位計測方法。 It is a method of measuring the displacement of a relatively stable object including structures using a satellite signal receiver that receives satellite signals from multiple positioning satellites.
Observation points composed of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including structures, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, structures, etc. Relative positioning that acquires displacement over time with a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface of a relatively stable object including on the ground or on the ground. With steps
The relative positioning step is characterized in that a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning is selected from a plurality of positioning satellites, and the displacement is acquired by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. Method.
構造物等を含めた比較的安定した物体の外面の1点に設置した衛星信号受信機、もしくは、外面の互いに異なる位置に複数設置した衛星信号受信機により構成される観測点と、構造物等を含めた比較的安定した物体の外面または地盤上を含む外面以外の位置に設置した衛星信号受信機により構成される固定点との間の時間経過に伴う変位を、相対測位により取得する相対測位手段を備え、
相対測位手段は、複数の測位衛星のうち相対測位に利用する所定の測位衛星を選択し、選択した測位衛星からの衛星信号を用いて前記変位を相対測位により取得することを特徴とする変位計測システム。 It is a system that measures the displacement of relatively stable objects including structures, etc. using satellite signal receivers that receive satellite signals from multiple positioning satellites.
Observation points composed of satellite signal receivers installed at one point on the outer surface of a relatively stable object including structures, or multiple satellite signal receivers installed at different positions on the outer surface, structures, etc. Relative positioning that acquires displacement over time with a fixed point configured by a satellite signal receiver installed at a position other than the outer surface of a relatively stable object including on the ground or on the ground. Equipped with means,
The relative positioning means selects a predetermined positioning satellite to be used for relative positioning from a plurality of positioning satellites, and acquires the displacement by relative positioning using a satellite signal from the selected positioning satellite. system.
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