JP2002189073A - Ｇｐｓ衛星の捕捉状態判定システム - Google Patents
Ｇｐｓ衛星の捕捉状態判定システムInfo
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- JP2002189073A JP2002189073A JP2000387455A JP2000387455A JP2002189073A JP 2002189073 A JP2002189073 A JP 2002189073A JP 2000387455 A JP2000387455 A JP 2000387455A JP 2000387455 A JP2000387455 A JP 2000387455A JP 2002189073 A JP2002189073 A JP 2002189073A
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- gps
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＧＰＳ衛星の捕捉状態を事前に把握することに
より、ＧＰＳを用いた施工管理を行うにあたって障害と
なる場所や時間帯を特定する。 【解決手段】施工エリアをメッシュに自動分割する手段
と、前記施工エリアの周辺地形情報を３次元座標値とし
て入力する手段と、メッシュの中心を対象として計算対
象時間刻みで繰り返し捕捉衛星数の計算を行う手段と、
前記計算対象時間に対する捕捉可能時間の割合を計算す
る手段と、該捕捉可能時間の割合に応じてメッシュを色
別で表示する。
より、ＧＰＳを用いた施工管理を行うにあたって障害と
なる場所や時間帯を特定する。 【解決手段】施工エリアをメッシュに自動分割する手段
と、前記施工エリアの周辺地形情報を３次元座標値とし
て入力する手段と、メッシュの中心を対象として計算対
象時間刻みで繰り返し捕捉衛星数の計算を行う手段と、
前記計算対象時間に対する捕捉可能時間の割合を計算す
る手段と、該捕捉可能時間の割合に応じてメッシュを色
別で表示する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧＰＳ衛星の捕捉
状態を判定するためのシステムに関する。
状態を判定するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、道路および土地造成工事等の大規模土工において
は、実際の施工前において予め盛土締固め試験を行って
盛土締固め機の種類、盛土の転圧回数を設定するととも
に、実際の施工時において、転圧回数が規定値に沿った
ものとなるように管理することが盛土の品質を向上させ
る上で重要である。そのために、従来、ＧＰＳ（Global
-Positioning-System）により盛土締固め機の走行軌跡
を求め、施工エリア全域で盛土の転圧回数を管理する方
式が知られている（例えば、特開平２０００−８３６３
号公報）。
ば、道路および土地造成工事等の大規模土工において
は、実際の施工前において予め盛土締固め試験を行って
盛土締固め機の種類、盛土の転圧回数を設定するととも
に、実際の施工時において、転圧回数が規定値に沿った
ものとなるように管理することが盛土の品質を向上させ
る上で重要である。そのために、従来、ＧＰＳ（Global
-Positioning-System）により盛土締固め機の走行軌跡
を求め、施工エリア全域で盛土の転圧回数を管理する方
式が知られている（例えば、特開平２０００−８３６３
号公報）。
【０００３】このシステムは、ＧＰＳの測位精度が保証
される衛星条件の下で稼働することを前提としており、
山間部等を対象とする場合、周辺の地形がＧＰＳ衛星の
捕捉状態を左右する障害物となってしまう場合が生じ
る。この場合、ある施工エリアにおいて一日の対象時間
内に衛星の捕捉状態を事前に把握することができれば、
衛星の捕捉可能時間内において転圧作業を行うことが可
能となる。
される衛星条件の下で稼働することを前提としており、
山間部等を対象とする場合、周辺の地形がＧＰＳ衛星の
捕捉状態を左右する障害物となってしまう場合が生じ
る。この場合、ある施工エリアにおいて一日の対象時間
内に衛星の捕捉状態を事前に把握することができれば、
衛星の捕捉可能時間内において転圧作業を行うことが可
能となる。
【０００４】従来、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を判定するソ
フトは知られているが、任意の１点（位置）の任意の１
時刻における捕捉状態を判定するのみで、ある特定の領
域（施工エリア）全体の予測を行うことはできなかっ
た。また、地形のように広がりを持った起伏データを取
り扱うことができず、これを障害物として考慮し判定す
ることはできなかった。
フトは知られているが、任意の１点（位置）の任意の１
時刻における捕捉状態を判定するのみで、ある特定の領
域（施工エリア）全体の予測を行うことはできなかっ
た。また、地形のように広がりを持った起伏データを取
り扱うことができず、これを障害物として考慮し判定す
ることはできなかった。
【０００５】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であって、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を事前に把握すること
により、ＧＰＳを用いた施工管理を行うにあたって障害
となる場所や時間帯を特定することができるＧＰＳ衛星
の捕捉状態判定システムを提供することを目的とする。
であって、ＧＰＳ衛星の捕捉状態を事前に把握すること
により、ＧＰＳを用いた施工管理を行うにあたって障害
となる場所や時間帯を特定することができるＧＰＳ衛星
の捕捉状態判定システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のＧＰＳ衛星の捕捉状態判定
システムは、施工エリアをメッシュに自動分割する手段
と、前記施工エリアの周辺地形情報を３次元座標値とし
て入力する手段と、メッシュの中心を対象として計算対
象時間刻みで繰り返し捕捉衛星数の計算を行う手段と、
前記計算対象時間に対する捕捉可能時間の割合を計算す
る手段と、該捕捉可能時間の割合に応じてメッシュを色
別で表示することを特徴とし、請求項２記載の発明は、
請求項１において、前記捕捉衛星数の計算を行う手段
は、計算地点における衛星への仰角が、衛星方向への地
形から決定される最小仰角より大きいものについて捕捉
衛星数としてカウントすることを特徴とする。
に、本発明の請求項１記載のＧＰＳ衛星の捕捉状態判定
システムは、施工エリアをメッシュに自動分割する手段
と、前記施工エリアの周辺地形情報を３次元座標値とし
て入力する手段と、メッシュの中心を対象として計算対
象時間刻みで繰り返し捕捉衛星数の計算を行う手段と、
前記計算対象時間に対する捕捉可能時間の割合を計算す
る手段と、該捕捉可能時間の割合に応じてメッシュを色
別で表示することを特徴とし、請求項２記載の発明は、
請求項１において、前記捕捉衛星数の計算を行う手段
は、計算地点における衛星への仰角が、衛星方向への地
形から決定される最小仰角より大きいものについて捕捉
衛星数としてカウントすることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される盛
土締固め管理システムの１例を示す構成図である。
を参照しつつ説明する。図１は、本発明が適用される盛
土締固め管理システムの１例を示す構成図である。
【０００８】盛土締固め管理システムは、締固め機本体
１に搭載されたＧＰＳ移動局７と、締固め機本体１に搭
載された３軸ジャイロシステム９と、土工事の施工エリ
アに設置された管理局１０およびＧＰＳ固定局（基地
局）１１とから構成されている。
１に搭載されたＧＰＳ移動局７と、締固め機本体１に搭
載された３軸ジャイロシステム９と、土工事の施工エリ
アに設置された管理局１０およびＧＰＳ固定局（基地
局）１１とから構成されている。
【０００９】ＧＰＳ移動局７は、ＧＰＳ衛星からの電波
を受信するＲＴＫ−ＧＰＳアンテナ６を備え、測位デー
タは受信機１２、通信インターフェイス１３を介してパ
ソコン１４に送られる。また、ＧＰＳ固定局１１は、Ｇ
ＰＳ衛星からの電波を受信するＲＴＫ−ＧＰＳアンテナ
１５を備え、測位データは受信機１６、送信機１７、送
信アンテナ１９を経て、ＧＰＳ移動局７の受信アンテナ
２０、受信機２１、通信インターフェイス１３を介して
パソコン１４に送られる。
を受信するＲＴＫ−ＧＰＳアンテナ６を備え、測位デー
タは受信機１２、通信インターフェイス１３を介してパ
ソコン１４に送られる。また、ＧＰＳ固定局１１は、Ｇ
ＰＳ衛星からの電波を受信するＲＴＫ−ＧＰＳアンテナ
１５を備え、測位データは受信機１６、送信機１７、送
信アンテナ１９を経て、ＧＰＳ移動局７の受信アンテナ
２０、受信機２１、通信インターフェイス１３を介して
パソコン１４に送られる。
【００１０】３軸ジャイロシステムは、締固め機本体１
に設置された姿勢角検出装置２２と振動ローラ４の移動
距離を計測するロータリーエンコーダ２３を備えてい
る。姿勢角検出装置２２は、ヨー角を検出する光ファイ
バージャイロ２２ａと、ピッチ角を検出する光ファイバ
ージャイロ２２ｂと、ロール角を検出する光ファイバー
ジャイロ傾斜計２２ｃを備え、各センサ信号は演算装置
２２ｄに送られ姿勢角が演算され、姿勢角データは、通
信インターフェイス２４を介してパソコン２５に送受信
され、また、通信インターフェイス２６、１３を介して
パソコン１４とデータのやりとりが行われる。なお、操
作パネル２７は、システムの開始、終了、既知点の入力
を行うためのものである。
に設置された姿勢角検出装置２２と振動ローラ４の移動
距離を計測するロータリーエンコーダ２３を備えてい
る。姿勢角検出装置２２は、ヨー角を検出する光ファイ
バージャイロ２２ａと、ピッチ角を検出する光ファイバ
ージャイロ２２ｂと、ロール角を検出する光ファイバー
ジャイロ傾斜計２２ｃを備え、各センサ信号は演算装置
２２ｄに送られ姿勢角が演算され、姿勢角データは、通
信インターフェイス２４を介してパソコン２５に送受信
され、また、通信インターフェイス２６、１３を介して
パソコン１４とデータのやりとりが行われる。なお、操
作パネル２７は、システムの開始、終了、既知点の入力
を行うためのものである。
【００１１】ＧＰＳ移動局７のパソコン１４において
は、ＧＰＳ衛星による測位データと、既知座標上のＧＰ
Ｓ固定局１１でのＧＰＳ衛星による基準測位データと、
姿勢角検出装置２２およびロータリーエンコーダ２３の
データに基づいて走行軌跡を求め、走行軌跡上の転圧回
数を演算し、転圧状況をディスプレイ上に表示する。ま
た、転圧状況（走行軌跡、転圧回数）のデータは、通信
インターフェイス１３、送信機２９、送信アンテナ３０
を経て、管理局１０の受信アンテナ３１、受信機３２を
介してパソコン３３に送られる。
は、ＧＰＳ衛星による測位データと、既知座標上のＧＰ
Ｓ固定局１１でのＧＰＳ衛星による基準測位データと、
姿勢角検出装置２２およびロータリーエンコーダ２３の
データに基づいて走行軌跡を求め、走行軌跡上の転圧回
数を演算し、転圧状況をディスプレイ上に表示する。ま
た、転圧状況（走行軌跡、転圧回数）のデータは、通信
インターフェイス１３、送信機２９、送信アンテナ３０
を経て、管理局１０の受信アンテナ３１、受信機３２を
介してパソコン３３に送られる。
【００１２】上記構成からなるシステムにおいては、土
工事の施工エリアに設置されるＧＰＳ固定局１１と、締
固めヤードの締固め機本体１に搭載されるＧＰＳ移動局
７および３軸ジャイロシステム９と、前記ＧＰＳ固定局
および移動局のＧＰＳデータから演算されたＧＰＳアン
テナ６位置座標と、前記３軸ジャイロシステムにより検
出された姿勢角および移動距離のデータに基づいて振動
ローラ中心座標を演算する演算手段とを備え、ＧＰＳ測
位不能の場合には３軸ジャイロシステムのデータのみに
より振動ローラ中心座標を演算するようにしている。こ
こで、既知座標上のＧＰＳ固定局１１でＧＰＳの誤差補
正情報をＧＰＳ移動局７に通信で送り、１〜１０ｍの位
置精度を有するＤＧＰＳ（ディファレンスＧＰＳ）測位
方式と、干渉測位の原理を用いＧＰＳ固定局１１からＧ
ＰＳ衛星からの位相データをＧＰＳ移動局７に送り、１
０ｃｍ以下の位置精度をリアルタイムで実現するＲＴＫ
−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）測位方
式を採用している。
工事の施工エリアに設置されるＧＰＳ固定局１１と、締
固めヤードの締固め機本体１に搭載されるＧＰＳ移動局
７および３軸ジャイロシステム９と、前記ＧＰＳ固定局
および移動局のＧＰＳデータから演算されたＧＰＳアン
テナ６位置座標と、前記３軸ジャイロシステムにより検
出された姿勢角および移動距離のデータに基づいて振動
ローラ中心座標を演算する演算手段とを備え、ＧＰＳ測
位不能の場合には３軸ジャイロシステムのデータのみに
より振動ローラ中心座標を演算するようにしている。こ
こで、既知座標上のＧＰＳ固定局１１でＧＰＳの誤差補
正情報をＧＰＳ移動局７に通信で送り、１〜１０ｍの位
置精度を有するＤＧＰＳ（ディファレンスＧＰＳ）測位
方式と、干渉測位の原理を用いＧＰＳ固定局１１からＧ
ＰＳ衛星からの位相データをＧＰＳ移動局７に送り、１
０ｃｍ以下の位置精度をリアルタイムで実現するＲＴＫ
−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティックＧＰＳ）測位方
式を採用している。
【００１３】図２は、本発明のＧＰＳ衛星の捕捉状態判
定システムの１実施形態を示す構成図である。
定システムの１実施形態を示す構成図である。
【００１４】衛星軌道解析手段５１には、軌道解析対象
座標５２、予測対象日５３および衛星軌道情報（ＧＰＳ
電波で送られてくる衛星軌道に関する情報）５４が入力
され、ここで所定時間毎の衛星位置情報（衛星配置図）
が解析される。捕捉判定手段５５においては、前記衛星
位置情報と周辺地形情報５６および施工エリア情報５７
に基づいて、捕捉衛星数およびＧＤＯＰ値が演算され、
その判定結果は判定結果表示手段５８に表示される。な
お、ＧＤＯＰ値とは、ＧＰＳ衛星の幾何学的な配置に基
づく測位精度の判定指標である。
座標５２、予測対象日５３および衛星軌道情報（ＧＰＳ
電波で送られてくる衛星軌道に関する情報）５４が入力
され、ここで所定時間毎の衛星位置情報（衛星配置図）
が解析される。捕捉判定手段５５においては、前記衛星
位置情報と周辺地形情報５６および施工エリア情報５７
に基づいて、捕捉衛星数およびＧＤＯＰ値が演算され、
その判定結果は判定結果表示手段５８に表示される。な
お、ＧＤＯＰ値とは、ＧＰＳ衛星の幾何学的な配置に基
づく測位精度の判定指標である。
【００１５】図３は、図２の捕捉判定手段における処理
の流れを説明するための図である。先ず、ステップＳ１
において、施工エリアを正方形のメッシュに自動分割す
る。メッシュ幅は例えば２〜５ｍとし可変できるように
している。次に、ステップＳ２において、施工エリアの
周辺地形情報を３次元座標値として入力する。
の流れを説明するための図である。先ず、ステップＳ１
において、施工エリアを正方形のメッシュに自動分割す
る。メッシュ幅は例えば２〜５ｍとし可変できるように
している。次に、ステップＳ２において、施工エリアの
周辺地形情報を３次元座標値として入力する。
【００１６】次に、ステップＳ３において、メッシュの
中心を対象として計算対象時間（例えば１０分）刻みで
繰り返し捕捉衛星数の計算を行う。これは、図４に示す
ように、計算地点における衛星への仰角が、衛星方向へ
の地形から決定される最小仰角より大きいものについて
捕捉衛星数としてカウントする。衛星捕捉の条件として
は衛星捕捉数が図５に示す指定条件以上の場合に捕捉し
たと判定する。なお、この衛星数の条件に加えて前記Ｇ
ＤＯＰ値が指定条件以下の場合に捕捉したと判定するよ
うにしてもよい。
中心を対象として計算対象時間（例えば１０分）刻みで
繰り返し捕捉衛星数の計算を行う。これは、図４に示す
ように、計算地点における衛星への仰角が、衛星方向へ
の地形から決定される最小仰角より大きいものについて
捕捉衛星数としてカウントする。衛星捕捉の条件として
は衛星捕捉数が図５に示す指定条件以上の場合に捕捉し
たと判定する。なお、この衛星数の条件に加えて前記Ｇ
ＤＯＰ値が指定条件以下の場合に捕捉したと判定するよ
うにしてもよい。
【００１７】次に、ステップＳ４で、計算対象時間に対
する捕捉可能時間の割合を計算し、ステップＳ５で、捕
捉可能時間の割合の値を、例えば１００％、７０〜１０
０％、５０〜７０％、０〜５０％に分類する。そして、
ステップＳ６で、図６に示すように、１００％は青色、
７０〜１００％は緑色、５０〜７０％は黄色、０〜５０
％は赤色等にメッシュを色別で表示する。
する捕捉可能時間の割合を計算し、ステップＳ５で、捕
捉可能時間の割合の値を、例えば１００％、７０〜１０
０％、５０〜７０％、０〜５０％に分類する。そして、
ステップＳ６で、図６に示すように、１００％は青色、
７０〜１００％は緑色、５０〜７０％は黄色、０〜５０
％は赤色等にメッシュを色別で表示する。
【００１８】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、周
辺地形情報を入力するようにしているが、地形情報の他
に木々や構造物等の障害物を入力するようにしてもよ
い。
たが、本発明はこれに限定されるものではなく種々の変
更が可能である。例えば、上記実施形態においては、周
辺地形情報を入力するようにしているが、地形情報の他
に木々や構造物等の障害物を入力するようにしてもよ
い。
【００１９】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、施工エリアを対象としたＧＰＳ衛星の捕捉状
態を事前にビジュアルに表現できるようになり、障害と
なる場所や時間帯を特定することができるため、ＧＰＳ
利用に支障が有る場合の施工エリアや作業方法の変更を
速やかに計画することができ、施工への影響を最小限に
抑えることができる。また、山間部における捕捉状態の
判定時に、障害物を入力する手間が少なくなり、精度の
高い判定を行うことができる。特に、盛土に適用する場
合には、盛り立ての進行に合わせたリアルタイムな地形
情報の入力により、より現実に近い形でのシミュレーシ
ョンが可能になった。
によれば、施工エリアを対象としたＧＰＳ衛星の捕捉状
態を事前にビジュアルに表現できるようになり、障害と
なる場所や時間帯を特定することができるため、ＧＰＳ
利用に支障が有る場合の施工エリアや作業方法の変更を
速やかに計画することができ、施工への影響を最小限に
抑えることができる。また、山間部における捕捉状態の
判定時に、障害物を入力する手間が少なくなり、精度の
高い判定を行うことができる。特に、盛土に適用する場
合には、盛り立ての進行に合わせたリアルタイムな地形
情報の入力により、より現実に近い形でのシミュレーシ
ョンが可能になった。
【図１】本発明が適用される盛土締固め管理システムの
１例を示す構成図である。
１例を示す構成図である。
【図２】本発明のＧＰＳ衛星の捕捉状態判定システムの
１実施形態を示す構成図である。
１実施形態を示す構成図である。
【図３】図２の捕捉判定手段における処理の流れを説明
するための図である。
するための図である。
【図４】衛星捕捉数の判定方法を説明するための図であ
る。
る。
【図５】衛星捕捉の条件を説明するための図である。
【図６】判定表示結果を説明するための図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 姫野 浩志 静岡県清水市庵原町219−11 日本道路公 団内 (72)発明者 川崎 廣貴 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 福森 浩史 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 森下 裕史 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 皿海 章雄 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D043 CA15 CB00 5J062 AA09 BB01 BB08 CC07 EE04 FF04 HH05
Claims (2)
- 【請求項１】施工エリアをメッシュに自動分割する手段
と、前記施工エリアの周辺地形情報を３次元座標値とし
て入力する手段と、メッシュの中心を対象として計算対
象時間刻みで繰り返し捕捉衛星数の計算を行う手段と、
前記計算対象時間に対する捕捉可能時間の割合を計算す
る手段と、該捕捉可能時間の割合に応じてメッシュを色
別で表示することを特徴とするＧＰＳ衛星の捕捉状態判
定システム。 - 【請求項２】前記捕捉衛星数の計算を行う手段は、計算
地点における衛星への仰角が、衛星方向への地形から決
定される最小仰角より大きいものについて捕捉衛星数と
してカウントすることを特徴とするＧＰＳ衛星の捕捉状
態判定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000387455A JP2002189073A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Ｇｐｓ衛星の捕捉状態判定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000387455A JP2002189073A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Ｇｐｓ衛星の捕捉状態判定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002189073A true JP2002189073A (ja) | 2002-07-05 |
Family
ID=18854386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000387455A Pending JP2002189073A (ja) | 2000-12-20 | 2000-12-20 | Ｇｐｓ衛星の捕捉状態判定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002189073A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2023012798A (ja) * | 2021-07-14 | 2023-01-26 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
Citations (7)
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| JPS6479679A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-24 | Toyota Central Res & Dev | Gps navigator |
| JPH08122066A (ja) * | 1994-10-26 | 1996-05-17 | Sokkia Co Ltd | Ｇｐｓ受信装置 |
| JPH09151446A (ja) * | 1995-11-22 | 1997-06-10 | Kumagai Gumi Co Ltd | 締固め監視装置 |
| JPH10104333A (ja) * | 1996-09-30 | 1998-04-24 | Toshiba Corp | システム性能計算装置およびシステム性能計算方法 |
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-
2000
- 2000-12-20 JP JP2000387455A patent/JP2002189073A/ja active Pending
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| JP2023012798A (ja) * | 2021-07-14 | 2023-01-26 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
| JP7739072B2 (ja) | 2021-07-14 | 2025-09-16 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
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