測量装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、土木測量などに用いられる測量装置に関し、特に、ＧＳＰ受信機を用いる測量装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】土木測量の分野において、例えば、比較的広い面積の飛行場などを造成する場合には、三角点（基準点）から造成対象地域の近傍に既知地点を地図上から求め、この既知地点から造成対象地域内に複数の地点を指定し、指定された地点に杭を打設して、その後の工事の目印などに用いる。
【０００３】このような測量においては、従来、一般的には、トータルステーションを使用して、以下に説明するようにして杭の打設作業が行われていた。まず、杭の打設作業の前に、既知地点と指定地点との地図上の座標が求められ、これらの地点間の距離と、目印物と既知地点とを結ぶ線分と、既知地点と指定地点とを結ぶ線分との交角とを求めておく。この場合の目標物は、例えば、測量現場で見渡せて、その座標が地図上に明示されている煙突などが選択される。
【０００４】そして、測量現場の既知地点上にトータルステーションを設置し、目印物を視準して、この方向から交角に相当する角度だけ回転した直線上において、指定地点と既知地点との間の距離に相当する位置にターゲットを立設し、このターゲットまでの距離を光波距離計（トータルステーション）により測定して、その距離を確認し、確認されたターゲーットの支持地点に杭を打設する。
【０００５】しかしながら、このような従来の杭の打設作業には、以下に説明する問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した従来の杭の打設作業では、まず、交角を決めた後に、距離の測定確認を行うので、杭の打設地点を特定するまでに時間がかかるという問題があった。本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、杭の打設地点の特定が迅速にできる測量装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明は、複数の衛星から発信された電波を受信する少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受信機の一方を順次指定地点に設置し、他方を既知地点に設置し、前記両ＧＰＳ受信機で同時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測量装置であって、前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの上端側に支持され、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を前記衛星から発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送信アンテナから無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、前記他方のＧＰＳ受信機は、前記一方のＧＰＳ受信機から送出された無線信号を受信する受信アンテナを備えた無線信号受信部と、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データを求め、この位相データに基づいて前記指定地点の座標値を演算し、この演算された座標値と予め入力されている前記指定地点の地図上の座標値とが一致するように指示する制御部とを有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成の測量装置によれば、デジタル信号処理部からは異なった地点（既知地点と指定地点）に設置された２個のＧＰＳ受信機で受信した電波に基づく位相データが生成されるので、この位相データに基づいてエポック位相データを求め、このエポック位相データにより指定地点の座標値を制御部でリアルタイムに求めることができる。そして、このようにして求められた指定地点の座標値と予め入力されている指定地点の地図上の座標値とを比較演算することにより、どの方向にどれだけ移動すればこれらの座標値が一致するかが判り、測量現場で指定地点の特定が正確かつ迅速に行える。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添附図面を参照して詳細に説明する。図１から図６は、本発明にかかる測量装置の一実施例を示している。同図に示す測量装置は、２個のＧＰＳ受信機１０，１２が用いられ、一方の受信機１０を未知の指定地点Ａ1 〜Ａn に順次移動させるとともに、各指定地点Ａ1 〜Ａn で数分間の測定を行い、既知地点Ｂ（座標値Ｘs,Ｙs ）に固定設置されている第２ＧＰＳ受信機１２との関係から指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn ）を求め、杭の打設点を表示するものである。
【００１０】このような測量に当たっては、地球上を周回する少なくとも４個の衛星Ｓ（Ｓ1 〜Ｓ4 ）から発信された電波を第１および第２ＧＰＳ受信機１０，１２で受信し、受信した電波の位相差に基づいて指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn，ｙ1 〜ｙn ）が測定される。指定地点Ａ1 〜Ａn に設置される第１ＧＰＳ受信機１０の詳細を図２，３に示している。同図に示す第１ＧＰＳ受信機１０は、ポール１４に支持された形態を有し、電源スイッチ１６が外表面に設けられた半球状のカバー１８内に電源電池２０と、マイクロストリップから構成されたＧＰＳアンテナ２２と、増幅器などを構成する電子部品が搭載されたプリント基板２４とが収納されている。
【００１１】また、ポール１４の外周には、アンテナ保持具２６が装着され、このアンテナ保持具２６には、棒状の無線用送信アンテナ２８が支持されている。この送信アンテナ２８は、カバー１８の下面に取り付けられたコネクタ３０を介してケーブル３２でプリント基板２４に接続されている。図３は、第１ＧＰＳ受信機１０の電気的な構成を示すブロック図であり、第１ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳアンテナ２２に接続され、このＧＰＳアンテナ２２で受信された衛星Ｓからの電波を、衛星Ｓから発信された電波の搬送周波数ｆ1、例えば、これがＬ1 信号であれば１５７５．４２ＭＨｚなので、これよりも低い搬送周波数ｆ2 、例えば、６３ＭＨｚに変換するアナログ信号処理部３４と、このアナログ信号処理部３４からの出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信号を送出する無線信号送出部３６とを有している。
【００１２】第１ＧＰＳ受信機１０のアナログ信号処理部３４は、ＧＰＳアンテナ２２に接続された低雑音増幅器３４ａと、この増幅器３４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ３４ｂと、局部発振器３４ｃと、バンドパスフィルタ３４ｂの出力信号と局部発振器３４ｃの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数ｆ2 に変換する混合器３４ｄと、混合器３４ｄの出力側に接続された第２バンドパスフィルタ３４ｅとを有している。
【００１３】また、無線信号送出部３６は、アナログ信号処理部３４の第２バンドパスフィルタ３４ｅの出力側に接続された中間周波増幅器３６ａと、この中間周波増幅器３６ａの出力側に接続された電力増幅器３６ｂとを有していて、電力増幅器３６ｂの出力側に送信用アンテナ２８が接続されている。既知地点Ｂに設置される第２ＧＰＳ受信機１２の詳細を図４，５に示している。同図に示す第２ＧＰＳ受信機１２は、三脚３８に支持された半球状のカバー４０内に収納され、衛星Ｓから発信された電波を受信するＧＰＳアンテナ４２を有している。また、カバー４０内には、ＧＰＳアンテナ４２で受信された電波の搬送周波数を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部４４を構成する電子部品が搭載されたプリント基板４６が収納されている。
【００１４】アナログ信号処理部４４は、カバー４０に取り付けられたコネクタ４８とケーブル５０を介して受信機本体５２に接続され、この受信機本体５２内には、無線信号受信部５４，デジタル信号処理部５６，制御部５８，メモリ６０が収納され、その前面側には、操作部６２や表示部６４が設けられるとともに、背面側には、無線信号受信部５４と電気的に接続された受信アンテナ６２が取り付けられている。
【００１５】図５は、第２ＧＰＳ受信機１２の電気的な構成を示すブロック図である。第２ＧＰＳ受信機１２のアナログ信号処理部４４は、ＧＰＳアンテナ４２に接続された低雑音増幅器４４ａと、この増幅器４４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ４４ｂと、局部発振器４４ｃと、バンドパスフィルタ４４ｂの出力信号と局部発振器４４ｃの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数ｆ3 に変換する混合器４４ｄと、混合器４４ｄの出力側に接続された第２バンドパスフィルタ４４ｅと、第２バンドパスフィルタ４４ｅの出力側に接続された中間周波増幅器４４ｆとを有している。
【００１６】また、無線信号受信部５４は、受信アンテナ６２に接続された低雑音増幅器５４ａと、この増幅器５４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ５４ｂの出力側に接続された中間周波増幅器５４ｆとを有している。デジタル信号処理部５６は、無線信号受信部５４とアナログ信号処理部４４との出力信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相データなどを生成するものであって、具体的にはＤ．Ｓ．Ｐ（Digital Signal Processor) から構成されていて、少なくとも８以上のチャンネル数を有し、この実施例では、１〜４チャンネルが第２ＧＰＳ受信機１２で直接衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から受信する電波、すなわち、アナログ信号処理部４４から出力される信号に割り当てられ、残りの５〜８チャンネルが第１ＧＰＳ受信機１０で衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から受信する電波、すなわち、無線信号受信部５４から出力される信号に割り当てられる。
【００１７】制御部５８は、デジタル信号処理部５６から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データとして内部メモリ６０に記憶させ、メモリ６０に予め格納されている手順に従って、２個のＧＰＳ受信機１０，１２で受信されたエポック位相データに含まれている航法データ，Ｃ／Ａコード位相，キャリア位相から指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn ）を演算し、この座標値と予め入力されている指定地点Ａ1 〜Ａn の地図上の座標値（Ｘ1〜Ｘn,Ｙ1 〜Ｙn ）との間の差を求め、この差がなくなるように指示するものであって、具体的には、マイクロコンピュータから構成されている。
【００１８】図６は、制御部５８で実行される制御手順の一例を示している。同図に示す制御手順では、手順がスタートするとまず、ステップｓ１でデジタル信号処理部５６が有している８チャンネルに対して衛星Ｓ1 〜Ｓ4 の割り付けが行われる。この場合、本実施例では、１〜４チャンネル（主チャンネル）が第２ＧＰＳ受信機１２で受信する衛星Ｓ1 〜Ｓ4 に割り当てられ、残りの５〜８チャンネル（予備チャンネル）が第１ＧＰＳ受信機１０で受信する衛星Ｓ1 〜Ｓ4 に割り当てられる。
【００１９】チャンネルの割り付けが終了すると、ステップｓ２で測定開始条件が完了したか否かが判断される。ここで判断される測定開始条件は、各衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から発信されている電波（ＧＰＳ信号）のＣ／Ａコードが異なっているので、指定されたチャンネル毎にその周波数と同期をとる必要があるので、この同期状態を判断しており、同期がとられると各チャンネルは順次そのＣ／Ａコードにロックされる。
【００２０】そして、全チャンネルの同期がとられると、測定開始条件が満たされたと判断され、ステップｓ３に移行する。ステップｓ３では、測定のための初期設定が行われる。ここで行われる初期設定は、キネマティツク測量では、不確定解（波数）を解く操作を行なう必要があり、この不確定解を解くための操作ないしはデータの入力と、既知地点Ｂの座標値（Ｘs,Ｙs ）、指定地点Ａ1 〜Ａn の地図上の座標値（Ｘ1 〜Ｘn ，Ｙ1 〜Ｙn ）の入力およびメモリ６０への格納が行われる。
【００２１】ここで行われる座標値の入力に関しては、例えば、これらの各座標値をメモリカードに予め記憶させておき、制御部５８に設けられている読み取り装置にこのメモリカードを挿入する方法や、キーボードから直接制御部５８に入力する方法が採用される。また、不確定解を解くための初期設定は、■第１ＧＰＳ受信機１０のＧＰＳアンテナ２２と、第２ＧＰＳ受信機１２のＧＰＳアンテナ４２とを取り替える、■既知地点Ｂの座標を入力する、■第１ＧＰＳ受信機１０を観測点Ａ1 に固定設置し、３０分から１時間程度の定置測量をする、のいずれかの手段を選択して行う。初期設定が完了すると、続くステップｓ４で不確定解の演算を行い、その値をメモリ６０に格納する。
【００２２】そして、次のステップｓ５で指定地点Ａ1 への移動を指示して、移動が開始され、指定地点Ａ1 にほぼ到達すると、その地点で数分間程度停止し、ＧＰＳ受信機１０，１２の測定が行われ（ステップｓ６）、ステップｓ７で指定エポック分のデータが取り込まれ、ステップｓ８で不確定解と１〜８チャンネルで得られたエポック位相データに基づいて指定地点Ａ1 のＧＰＳ座標系における座標値が演算される。
【００２３】次いで、ステップｓ９でＧＰＳ座標系からローカル座標系への変換が行われ、指定地点Ａ1 の座標値ｘ1,ｙ1 が演算され、ステップｓ１０でメモリ６０に格納されている指定地点Ａ1 の地図上の座標値Ｘ1,Ｙ1 が読みだされ、座標値ｘ1,ｙ1 と 座標値Ｘ1,Ｙ1 との間の座標差が演算され、その結果が表示部６４に表示される。
【００２４】続くステップｓ１１では、座標差が０か否かが判断され、これが０でない場合には、ステップｓ５に移行し、第１ＧＰＳ受信機１０が移動され、移動した地点で上記ステップｓ６からの操作を繰り返し、再び座標差を求めることになるが、この場合、ステップｓ１０で座標値の差が判っているので、その移動方向も、例えば、東に××ｍ、南に××ｍといった的確な指示が行える。
【００２５】そして、ステップｓ１１で座標値の差が０であると判断された場合には、第１ＧＰＳ受信機１０の現在位置が指定地点Ａ1 の地図上の座標値Ｘ1,Ｙ1 と一致したことになるので、その地点にポール１４で孔をあけ、杭の打設位置を表示する。このようにして指定地点Ａ1 が表示されると、続くステップｓ１２で測定が全て終了したか否かが判断され、終了していなければステップｓ５に戻り、次の指定地点Ａ2 での測定が続行され、指定地点Ａ1 〜Ａn の全ての表示が完了すると、手順が終了する。
【００２６】以上のように構成された測量装置では、第１ＧＰＳ受信機１０を指定地点Ａ1〜Ａn に順次移動して数分間の測定を行えば、指定地Ａ1 〜Ａn の座標値ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn を測量の現場でリアルタイムに求めることができ、この求められた座標値ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn と予め入力されている指定地点の地図上の座標値Ｘ1 〜Ｘn ，Ｙ1 〜Ｙn とを比較演算することにより、どの方向にどれだけ移動すればこれらの座標値が一致するかが判り、その後に行われる杭の打設作業が迅速かつ正確に行える。
【００２７】また、本実施例の測量装置では、第１ＧＰＳ受信機１０に、ＧＰＳアンテナ２２で受信された電波を衛星Ｓから発信された電波よりも低い周波数に変換するアナログ信号処理部３４と、このアナログ処理部３４の出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信号を送出する無線信号送出部３６とを設け、他方の第２ＧＰＳ受信機１２に、前記無線信号を受信する受信アンテナ６２を備えた無線信号受信部５４と、ＧＰＳアンテナ４２で受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部４４と、前記無線信号受信部５４と前記アナログ信号処理部４４との出力信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部５６とを設けているので、２個の受信機１０，１２で受信された電波から１つのデジタル信号処理部５６で位相データを生成することになり、サンプリング周期の完全一致化が図れる。
【００２８】さらに、第１ＧＰＳ受信機は、従来のデジタル信号処理部と制御部とを除去し、これらに代えてアンテナを備えた無線信号送出部３６を設けたものなので、軽量化および低価格化が図れ、特に、一方のＧＰＳ受信機を順次移動させながら測量を行う場合には、移動が簡単に行えるなどその効果が極めて有効に発揮される。
【００２９】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる測量装置によれば、測量の現場でリアルタイムに測定結果が得られ、杭打ち作業の迅速化が図れるとともに、位相データのサンプリング周期が完全に一致させることで測量の精度を向上させ、しかも、軽量化と低価格化とを同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる測量装置を用いた測量状態の概要を示す説明図である。
【図２】本発明にかかるＧＰＳ受信機の一方の受信機の一例を示す外観説明図である。
【図３】図２に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図４】本発明にかかるＧＰＳ受信機の他方の受信機の一例を示す外観説明図である。
【図５】図４に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図６】本発明のＧＰＳ測量装置で行われる制御部の制御手順の一例をしめすフローチャート図である。
【符号の説明】
１０，１２ ＧＰＳ受信機
２２，４２ ＧＰＳアンテナ
２８ 送信アンテナ
３４ アナログ信号処理部
３６ 無線信号送出部
４４ アナログ信号処理部
５４ 無線信号受信部
５６ デジタル信号処理部
５８ 制御部
６０ メモリ
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、土木測量などに用いられる測量装置に関し、特に、ＧＳＰ受信機を用いる測量装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】土木測量の分野において、例えば、比較的広い面積の飛行場などを造成する場合には、三角点（基準点）から造成対象地域の近傍に既知地点を地図上から求め、この既知地点から造成対象地域内に複数の地点を指定し、指定された地点に杭を打設して、その後の工事の目印などに用いる。
【０００３】このような測量においては、従来、一般的には、トータルステーションを使用して、以下に説明するようにして杭の打設作業が行われていた。まず、杭の打設作業の前に、既知地点と指定地点との地図上の座標が求められ、これらの地点間の距離と、目印物と既知地点とを結ぶ線分と、既知地点と指定地点とを結ぶ線分との交角とを求めておく。この場合の目標物は、例えば、測量現場で見渡せて、その座標が地図上に明示されている煙突などが選択される。
【０００４】そして、測量現場の既知地点上にトータルステーションを設置し、目印物を視準して、この方向から交角に相当する角度だけ回転した直線上において、指定地点と既知地点との間の距離に相当する位置にターゲットを立設し、このターゲットまでの距離を光波距離計（トータルステーション）により測定して、その距離を確認し、確認されたターゲーットの支持地点に杭を打設する。
【０００５】しかしながら、このような従来の杭の打設作業には、以下に説明する問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述した従来の杭の打設作業では、まず、交角を決めた後に、距離の測定確認を行うので、杭の打設地点を特定するまでに時間がかかるという問題があった。本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、杭の打設地点の特定が迅速にできる測量装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明は、複数の衛星から発信された電波を受信する少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受信機の一方を順次指定地点に設置し、他方を既知地点に設置し、前記両ＧＰＳ受信機で同時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測量装置であって、前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの上端側に支持され、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を前記衛星から発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送信アンテナから無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、前記他方のＧＰＳ受信機は、前記一方のＧＰＳ受信機から送出された無線信号を受信する受信アンテナを備えた無線信号受信部と、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データを求め、この位相データに基づいて前記指定地点の座標値を演算し、この演算された座標値と予め入力されている前記指定地点の地図上の座標値とが一致するように指示する制御部とを有することを特徴とする。
【０００８】
【作用】上記構成の測量装置によれば、デジタル信号処理部からは異なった地点（既知地点と指定地点）に設置された２個のＧＰＳ受信機で受信した電波に基づく位相データが生成されるので、この位相データに基づいてエポック位相データを求め、このエポック位相データにより指定地点の座標値を制御部でリアルタイムに求めることができる。そして、このようにして求められた指定地点の座標値と予め入力されている指定地点の地図上の座標値とを比較演算することにより、どの方向にどれだけ移動すればこれらの座標値が一致するかが判り、測量現場で指定地点の特定が正確かつ迅速に行える。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添附図面を参照して詳細に説明する。図１から図６は、本発明にかかる測量装置の一実施例を示している。同図に示す測量装置は、２個のＧＰＳ受信機１０，１２が用いられ、一方の受信機１０を未知の指定地点Ａ1 〜Ａn に順次移動させるとともに、各指定地点Ａ1 〜Ａn で数分間の測定を行い、既知地点Ｂ（座標値Ｘs,Ｙs ）に固定設置されている第２ＧＰＳ受信機１２との関係から指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn ）を求め、杭の打設点を表示するものである。
【００１０】このような測量に当たっては、地球上を周回する少なくとも４個の衛星Ｓ（Ｓ1 〜Ｓ4 ）から発信された電波を第１および第２ＧＰＳ受信機１０，１２で受信し、受信した電波の位相差に基づいて指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn，ｙ1 〜ｙn ）が測定される。指定地点Ａ1 〜Ａn に設置される第１ＧＰＳ受信機１０の詳細を図２，３に示している。同図に示す第１ＧＰＳ受信機１０は、ポール１４に支持された形態を有し、電源スイッチ１６が外表面に設けられた半球状のカバー１８内に電源電池２０と、マイクロストリップから構成されたＧＰＳアンテナ２２と、増幅器などを構成する電子部品が搭載されたプリント基板２４とが収納されている。
【００１１】また、ポール１４の外周には、アンテナ保持具２６が装着され、このアンテナ保持具２６には、棒状の無線用送信アンテナ２８が支持されている。この送信アンテナ２８は、カバー１８の下面に取り付けられたコネクタ３０を介してケーブル３２でプリント基板２４に接続されている。図３は、第１ＧＰＳ受信機１０の電気的な構成を示すブロック図であり、第１ＧＰＳ受信機１０は、ＧＰＳアンテナ２２に接続され、このＧＰＳアンテナ２２で受信された衛星Ｓからの電波を、衛星Ｓから発信された電波の搬送周波数ｆ1、例えば、これがＬ1 信号であれば１５７５．４２ＭＨｚなので、これよりも低い搬送周波数ｆ2 、例えば、６３ＭＨｚに変換するアナログ信号処理部３４と、このアナログ信号処理部３４からの出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信号を送出する無線信号送出部３６とを有している。
【００１２】第１ＧＰＳ受信機１０のアナログ信号処理部３４は、ＧＰＳアンテナ２２に接続された低雑音増幅器３４ａと、この増幅器３４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ３４ｂと、局部発振器３４ｃと、バンドパスフィルタ３４ｂの出力信号と局部発振器３４ｃの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数ｆ2 に変換する混合器３４ｄと、混合器３４ｄの出力側に接続された第２バンドパスフィルタ３４ｅとを有している。
【００１３】また、無線信号送出部３６は、アナログ信号処理部３４の第２バンドパスフィルタ３４ｅの出力側に接続された中間周波増幅器３６ａと、この中間周波増幅器３６ａの出力側に接続された電力増幅器３６ｂとを有していて、電力増幅器３６ｂの出力側に送信用アンテナ２８が接続されている。既知地点Ｂに設置される第２ＧＰＳ受信機１２の詳細を図４，５に示している。同図に示す第２ＧＰＳ受信機１２は、三脚３８に支持された半球状のカバー４０内に収納され、衛星Ｓから発信された電波を受信するＧＰＳアンテナ４２を有している。また、カバー４０内には、ＧＰＳアンテナ４２で受信された電波の搬送周波数を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部４４を構成する電子部品が搭載されたプリント基板４６が収納されている。
【００１４】アナログ信号処理部４４は、カバー４０に取り付けられたコネクタ４８とケーブル５０を介して受信機本体５２に接続され、この受信機本体５２内には、無線信号受信部５４，デジタル信号処理部５６，制御部５８，メモリ６０が収納され、その前面側には、操作部６２や表示部６４が設けられるとともに、背面側には、無線信号受信部５４と電気的に接続された受信アンテナ６２が取り付けられている。
【００１５】図５は、第２ＧＰＳ受信機１２の電気的な構成を示すブロック図である。第２ＧＰＳ受信機１２のアナログ信号処理部４４は、ＧＰＳアンテナ４２に接続された低雑音増幅器４４ａと、この増幅器４４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ４４ｂと、局部発振器４４ｃと、バンドパスフィルタ４４ｂの出力信号と局部発振器４４ｃの出力信号とを混合して、所定の搬送周波数ｆ3 に変換する混合器４４ｄと、混合器４４ｄの出力側に接続された第２バンドパスフィルタ４４ｅと、第２バンドパスフィルタ４４ｅの出力側に接続された中間周波増幅器４４ｆとを有している。
【００１６】また、無線信号受信部５４は、受信アンテナ６２に接続された低雑音増幅器５４ａと、この増幅器５４ａの出力側に接続された第１バンドパスフィルタ５４ｂの出力側に接続された中間周波増幅器５４ｆとを有している。デジタル信号処理部５６は、無線信号受信部５４とアナログ信号処理部４４との出力信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相データなどを生成するものであって、具体的にはＤ．Ｓ．Ｐ（Digital Signal Processor) から構成されていて、少なくとも８以上のチャンネル数を有し、この実施例では、１〜４チャンネルが第２ＧＰＳ受信機１２で直接衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から受信する電波、すなわち、アナログ信号処理部４４から出力される信号に割り当てられ、残りの５〜８チャンネルが第１ＧＰＳ受信機１０で衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から受信する電波、すなわち、無線信号受信部５４から出力される信号に割り当てられる。
【００１７】制御部５８は、デジタル信号処理部５６から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データとして内部メモリ６０に記憶させ、メモリ６０に予め格納されている手順に従って、２個のＧＰＳ受信機１０，１２で受信されたエポック位相データに含まれている航法データ，Ｃ／Ａコード位相，キャリア位相から指定地点Ａ1 〜Ａn の座標値（ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn ）を演算し、この座標値と予め入力されている指定地点Ａ1 〜Ａn の地図上の座標値（Ｘ1〜Ｘn,Ｙ1 〜Ｙn ）との間の差を求め、この差がなくなるように指示するものであって、具体的には、マイクロコンピュータから構成されている。
【００１８】図６は、制御部５８で実行される制御手順の一例を示している。同図に示す制御手順では、手順がスタートするとまず、ステップｓ１でデジタル信号処理部５６が有している８チャンネルに対して衛星Ｓ1 〜Ｓ4 の割り付けが行われる。この場合、本実施例では、１〜４チャンネル（主チャンネル）が第２ＧＰＳ受信機１２で受信する衛星Ｓ1 〜Ｓ4 に割り当てられ、残りの５〜８チャンネル（予備チャンネル）が第１ＧＰＳ受信機１０で受信する衛星Ｓ1 〜Ｓ4 に割り当てられる。
【００１９】チャンネルの割り付けが終了すると、ステップｓ２で測定開始条件が完了したか否かが判断される。ここで判断される測定開始条件は、各衛星Ｓ1 〜Ｓ4 から発信されている電波（ＧＰＳ信号）のＣ／Ａコードが異なっているので、指定されたチャンネル毎にその周波数と同期をとる必要があるので、この同期状態を判断しており、同期がとられると各チャンネルは順次そのＣ／Ａコードにロックされる。
【００２０】そして、全チャンネルの同期がとられると、測定開始条件が満たされたと判断され、ステップｓ３に移行する。ステップｓ３では、測定のための初期設定が行われる。ここで行われる初期設定は、キネマティツク測量では、不確定解（波数）を解く操作を行なう必要があり、この不確定解を解くための操作ないしはデータの入力と、既知地点Ｂの座標値（Ｘs,Ｙs ）、指定地点Ａ1 〜Ａn の地図上の座標値（Ｘ1 〜Ｘn ，Ｙ1 〜Ｙn ）の入力およびメモリ６０への格納が行われる。
【００２１】ここで行われる座標値の入力に関しては、例えば、これらの各座標値をメモリカードに予め記憶させておき、制御部５８に設けられている読み取り装置にこのメモリカードを挿入する方法や、キーボードから直接制御部５８に入力する方法が採用される。また、不確定解を解くための初期設定は、
【００２２】そして、次のステップｓ５で指定地点Ａ1 への移動を指示して、移動が開始され、指定地点Ａ1 にほぼ到達すると、その地点で数分間程度停止し、ＧＰＳ受信機１０，１２の測定が行われ（ステップｓ６）、ステップｓ７で指定エポック分のデータが取り込まれ、ステップｓ８で不確定解と１〜８チャンネルで得られたエポック位相データに基づいて指定地点Ａ1 のＧＰＳ座標系における座標値が演算される。
【００２３】次いで、ステップｓ９でＧＰＳ座標系からローカル座標系への変換が行われ、指定地点Ａ1 の座標値ｘ1,ｙ1 が演算され、ステップｓ１０でメモリ６０に格納されている指定地点Ａ1 の地図上の座標値Ｘ1,Ｙ1 が読みだされ、座標値ｘ1,ｙ1 と 座標値Ｘ1,Ｙ1 との間の座標差が演算され、その結果が表示部６４に表示される。
【００２４】続くステップｓ１１では、座標差が０か否かが判断され、これが０でない場合には、ステップｓ５に移行し、第１ＧＰＳ受信機１０が移動され、移動した地点で上記ステップｓ６からの操作を繰り返し、再び座標差を求めることになるが、この場合、ステップｓ１０で座標値の差が判っているので、その移動方向も、例えば、東に××ｍ、南に××ｍといった的確な指示が行える。
【００２５】そして、ステップｓ１１で座標値の差が０であると判断された場合には、第１ＧＰＳ受信機１０の現在位置が指定地点Ａ1 の地図上の座標値Ｘ1,Ｙ1 と一致したことになるので、その地点にポール１４で孔をあけ、杭の打設位置を表示する。このようにして指定地点Ａ1 が表示されると、続くステップｓ１２で測定が全て終了したか否かが判断され、終了していなければステップｓ５に戻り、次の指定地点Ａ2 での測定が続行され、指定地点Ａ1 〜Ａn の全ての表示が完了すると、手順が終了する。
【００２６】以上のように構成された測量装置では、第１ＧＰＳ受信機１０を指定地点Ａ1〜Ａn に順次移動して数分間の測定を行えば、指定地Ａ1 〜Ａn の座標値ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn を測量の現場でリアルタイムに求めることができ、この求められた座標値ｘ1 〜ｘn ，ｙ1 〜ｙn と予め入力されている指定地点の地図上の座標値Ｘ1 〜Ｘn ，Ｙ1 〜Ｙn とを比較演算することにより、どの方向にどれだけ移動すればこれらの座標値が一致するかが判り、その後に行われる杭の打設作業が迅速かつ正確に行える。
【００２７】また、本実施例の測量装置では、第１ＧＰＳ受信機１０に、ＧＰＳアンテナ２２で受信された電波を衛星Ｓから発信された電波よりも低い周波数に変換するアナログ信号処理部３４と、このアナログ処理部３４の出力信号を受けて送信アンテナ２８から無線信号を送出する無線信号送出部３６とを設け、他方の第２ＧＰＳ受信機１２に、前記無線信号を受信する受信アンテナ６２を備えた無線信号受信部５４と、ＧＰＳアンテナ４２で受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部４４と、前記無線信号受信部５４と前記アナログ信号処理部４４との出力信号から電波の搬送波位相をディジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部５６とを設けているので、２個の受信機１０，１２で受信された電波から１つのデジタル信号処理部５６で位相データを生成することになり、サンプリング周期の完全一致化が図れる。
【００２８】さらに、第１ＧＰＳ受信機は、従来のデジタル信号処理部と制御部とを除去し、これらに代えてアンテナを備えた無線信号送出部３６を設けたものなので、軽量化および低価格化が図れ、特に、一方のＧＰＳ受信機を順次移動させながら測量を行う場合には、移動が簡単に行えるなどその効果が極めて有効に発揮される。
【００２９】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかる測量装置によれば、測量の現場でリアルタイムに測定結果が得られ、杭打ち作業の迅速化が図れるとともに、位相データのサンプリング周期が完全に一致させることで測量の精度を向上させ、しかも、軽量化と低価格化とを同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる測量装置を用いた測量状態の概要を示す説明図である。
【図２】本発明にかかるＧＰＳ受信機の一方の受信機の一例を示す外観説明図である。
【図３】図２に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図４】本発明にかかるＧＰＳ受信機の他方の受信機の一例を示す外観説明図である。
【図５】図４に示したＧＰＳ受信機の機能ブロック図である。
【図６】本発明のＧＰＳ測量装置で行われる制御部の制御手順の一例をしめすフローチャート図である。
【符号の説明】
１０，１２ ＧＰＳ受信機
２２，４２ ＧＰＳアンテナ
２８ 送信アンテナ
３４ アナログ信号処理部
３６ 無線信号送出部
４４ アナログ信号処理部
５４ 無線信号受信部
５６ デジタル信号処理部
５８ 制御部
６０ メモリ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の衛星から発信された電波を受信する少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受信機の一方を順次指定地点に設置し、他方を既知地点に設置し、前記両ＧＰＳ受信機で同時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測量装置であって、前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの上端側に支持され、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を前記衛星から発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送信アンテナから無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、前記他方のＧＰＳ受信機は、前記一方のＧＰＳ受信機から送出された無線信号を受信する受信アンテナを備えた無線信号受信部と、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データを求め、この位相データに基づいて前記指定地点の座標値を演算し、この演算された座標値と予め入力されている前記指定地点の地図上の座標値とが一致するように指示する制御部とを有することを特徴とする測量装置。
【請求項１】 複数の衛星から発信された電波を受信する少なくとも一対のＧＰＳ受信機を用い、前記ＧＰＳ受信機の一方を順次指定地点に設置し、他方を既知地点に設置し、前記両ＧＰＳ受信機で同時刻に受信された受信電波の位相差に基づいて、前記指定地点の座標値を求め、前記指定地点に杭打設用の目印を表示する測量装置であって、前記一方のＧＰＳ受信機は、ポールの上端側に支持され、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を前記衛星から発信された電波よりも低い搬送周波数に変換するアナログ信号処理部と、このアナログ信号処理部の出力信号を受けて送信アンテナから無線信号を送出する無線信号送出部とを有し、前記他方のＧＰＳ受信機は、前記一方のＧＰＳ受信機から送出された無線信号を受信する受信アンテナを備えた無線信号受信部と、前記衛星から発信された電波を受信するＧＰＳアンテナと、このＧＰＳアンテナで受信された電波を周波数変換して増幅するアナログ信号処理部と、前記無線信号受信部と前記アナログ信号処理部との出力信号から電波の搬送波位相をデジタル化した位相データを生成するデジタル信号処理部と、前記デジタル信号処理部から送出される位相データを所定時間間隔毎に抽出してエポック位相データを求め、この位相データに基づいて前記指定地点の座標値を演算し、この演算された座標値と予め入力されている前記指定地点の地図上の座標値とが一致するように指示する制御部とを有することを特徴とする測量装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６】
【図２】
【図４】
【図３】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３５０２４３４号（Ｐ３５０２４３４）
【登録日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【発行日】平成１６年３月２日（２００４．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平６−５０１４７
【出願日】平成６年３月２２日（１９９４．３．２２）
【公開番号】特開平７−２６０４８０
【公開日】平成７年１０月１３日（１９９５．１０．１３）
【審査請求日】平成１３年１月２９日（２００１．１．２９）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【参考文献】
【文献】特開 平５−２８０９８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２６９０７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２２３５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−２９６６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−７５０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２１０４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−２３５７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許３２７３８２３（ＪＰ，Ｂ２）
【登録日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【発行日】平成１６年３月２日（２００４．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成６年３月２２日（１９９４．３．２２）
【公開番号】特開平７−２６０４８０
【公開日】平成７年１０月１３日（１９９５．１０．１３）
【審査請求日】平成１３年１月２９日（２００１．１．２９）
【出願人】（０００１４８６２３）株式会社ソキア (114)
【参考文献】
【文献】特開 平５−２８０９８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６３−２６９０７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平５−２２３５８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−２９６６８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−７５０３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−２１０４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭６１−２３５７７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特許３２７３８２３（ＪＰ，Ｂ２）
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