JP2005189042A - 水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物または作業船の３ヵ所にＲＴＫ−ＧＰＳを３台設置することで、測位の精度向上を図ることと、側位できない状態の防止を可能とした水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法を提供する。
【解決手段】この発明の実施形態では、特に図１及び図２に示すように移動体１０上に３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａを設置して、ＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ、ＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１５Ａ、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４Ａ，１５Ａの３通りに組合せを替えて算出される位置データの平均に大幅なずれがない場合には、各々のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａは、安定した状態で側位が行われており、高精度の状態であると判断出来る。このように、３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａが全て高精度な状態では、組合せを替えて求まった位置を平均化することにより、側位精度の向上を図ることが出来るものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法に係わり、更に詳しくは構造物または作業船の３ヵ所に設置した３台のＲＴＫ−ＧＰＳを３通りに組合せることにより、測位の精度向上を図ることと、側位ができない状態の防止を可能とした水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法に関するものである。

従来、水上または海上において、ケーソン、作業船等の高精度な誘導・位置決めには、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−グローバルポジショニングシステム）とジャイロコンパスで行うか、または２台のＲＴＫ−ＧＰＳを用いて１台でケーソン上のある１点の位置を求め、他の１台で方向を求める方法が行われている。

また、海上において大規模な埋めた工事を行う際に航行水域管理システムを行う場合に、２台のＧＰＳを用いる方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、上記のような従来のケーソン位置誘導システムとしては、例えば、図３に示すように、大型水中構造物（ケーソン）または作業船等の移動体Ｓの法線上等に設置した２台のＲＴＫ−ＧＰＳ１ａ，１ｂ（ＧＰＳアンテナ）により、位置や方向性を算出して測位を求めていた。

即ち、位置算出用のＲＴＫ−ＧＰＳ１ａと、方向算出用のＲＴＫ−ＧＰＳ１ｂの２台で求めた方向角αにより、大型水中構造物（ケーソン）または作業船等の求めるべき位置Ｘ−Ｘを求める。大型水中構造物（ケーソン）の場合には、四隅の設計位置に対するズレを求めで表示し、また作業船（地盤改良船）の場合には、設計位置に対する改良位置と方向のズレを求めて表示する。

然しながら、ＲＴＫ−ＧＰＳ（リアルタイムキネマティック−グローバルポジショニングシステム）は、電源を入れるだけでキャリブレーション等の特別な操作を行うことなく、側位結果が直ちに得られるため様々な工事に採用されているが、それ自身で側位状態（単独側位、Float 、ＦＩＸ）を表示（データ出力）しているので、内部での演算処理で行われている計測状態や、その計測過程が目に見えないことからＦＩＸ状態であることを示しているにもかかわらず、マルチパス（乱反射して入ってくる電波）等によって、実際には誤ったＦＩＸ解が求まった状態でも異常に気付かない場合がある。

従って、２台のＲＴＫ−ＧＰＳを用いる際には、２台共に初期化が完了し、高精度な状態（ＦＩＸ状態）でない限り正確な位置や方向を求めることが出来ない。即ち、「誤ったＦＩＸ解が求まった状態」では、高さ（Ｚ方向の座標）に違いがでるため、側位対象が静止している状態では判断可能であるが、移動体Ｓの側位を行っている場合には判別が難しい。

仮に「誤ったＦＩＸ解が求まった状態」であることが判明しても回避するには、ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機の電源をリセットするか、正しいＦＩＸ解が求まるまで待つしかなく、この間、数分間ではあるが、側位ができない状態となる問題があった。

そこで、バックアップ用の機材として、図４に示すように、ＲＴＫ−ＧＰＳを更に２台追加してＲＴＫ−ＧＰＳを２セット、即ち、ＲＴＫ−ＧＰＳ１ａ，１ｂ、ＲＴＫ−ＧＰＳ２ａ，２ｂで運用し、一方のＲＴＫ−ＧＰＳに不具合が生じた場合には、他方のＲＴＫ−ＧＰＳに切り替えて使用することも考えされているが、この場合には、ＲＴＫ−ＧＰＳの移動局は４台となり、組合せも２通りとなって、構造が複雑になると共に、切り替え制御においても、手間がかかる等の問題があった。
特開２００１−３１９３００号公報

この発明はかかる従来の問題点に着目し、構造物または作業船の３ヵ所にＲＴＫ−ＧＰＳを３台設置することで、測位の精度向上を図ることが出来ると共に、側位ができない状態を防止することを可能とした水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法を提供することを目的とするものである。

この発明は上記目的を達成するため、構造物または作業船等の移動体の３ヵ所に設置した位置と方向性をリアルタイムで求めるＲＴＫ−ＧＰＳを３通りに組合せて平均測位データを求め、前記移動体を所定位置に誘導及び位置決めすることを要旨とするものである。

ここで、前記移動体の３ヵ所に設置したＲＴＫ−ＧＰＳに異常があるか否かを検出し、異常がある場合には、その異常があるＲＴＫ−ＧＰＳを除いた２ヵ所に設置したＲＴＫ−ＧＰＳによって平均測位データを求めて誘導及び位置決めすることも可能である。

この発明は、上記のように構造物または作業船等の移動体の３ヵ所に設置した位置と方向性をリアルタイムで求めるＲＴＫ−ＧＰＳを３通りに組合せて平均測位データを求め、前記移動体を所定位置に誘導及び位置決めするようにしたので、組合せの平均を取ることにより精度向上を図ることができる効果があり、また１ヵ所のＲＴＫ−ＧＰＳに異常が発生しても、他の２ヵ所のＲＴＫ−ＧＰＳを使用して誘導及び位置決めをすることが出来る効果がある。

以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。

図１は、この発明の水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法を実施するための概略構成図を示し、１０は水中構造物（ケーソン）または作業船等の移動体、１１は陸上既知点、１２は曳航船または沈設作業船等を示し、前記移動体１０上には、３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａを構成するＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ１３ａ，１４ａ，１５ａと、これらにそれぞれ接続する３台のＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂが三角形状の配置で設置してある。

また、前記各ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂは、送信制御装置１６に接続し、この送信制御装置１６に送信アンテナ１７を備えたＳＳ無線機１８に接続されている。

また、前記陸上既知点１１には、ＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ１９を設置し、このＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ１９にＲＴＫ−ＧＰＳ受信機２０を接続し、更にＲＴＫ−ＧＰＳ受信機２０に送信制御機２１が接続してあり、送信制御機２１には小電力無線局としての送信ドーム２２が接続してある。

前記移動体１０には、前記送信ドーム２２からの既知点の補正データを受ける受信アンテナ２３を設置し、この受信アンテナ２３に特定小電力無線局としての受信装置２４を接続し、この受信装置２４を前記各ＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５ＡのＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂに接続してある。

また、前記曳航船または沈設作業船１２には、前記送信アンテナ１７に対応する受信アンテナ２５を備えたＳＳ無線機２６を設置し、このＳＳ無線機２６には、コンピュータ２７が接続されている。

このようにして、移動体１０に設置した３台のＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ１３ａ，１４ａ，１５ａは、ＧＰＳ衛生から受ける経度，緯度，及び高度等の位置情報を受け、各ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂはこれに基づいて各位置座標入力を送信制御装置１６に送り、陸上既知点１１からの既知点の補正テータを受信アンテナ２３が受け、既知点の補正テータとして各ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂに入力して補正を行う。

前記各ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機１３ｂ，１４ｂ，１５ｂから位置座標入力を受けた送信制御装置１６は、ＳＳ無線機１８及び送信アンテナ１７により、位置座標データを曳航船または沈設作業船１２の受信アンテナ２５及びＳＳ無線機２６に送り、このＳＳ無線機２６からデータを受けるコンピュータ２７では、移動体１０の誘導及び位置決めの計算を行って移動体１０の姿勢制御を行うものである。

この発明の実施形態では、特に図１及び図２に示すように移動体１０上に３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａを設置して、ＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ、ＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１５Ａ、ＲＴＫ−ＧＰＳ１４Ａ，１５Ａの３通りに組合せを替えて算出される位置データの平均に大幅なずれがない場合には、各々のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａは、安定した状態で側位が行われており、高精度の状態であると判断出来る。

このように、３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａが全て高精度な状態では、組合せを替えて求まった位置を平均化することにより、側位精度の向上を図ることが出来るものである。

また、３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａのうち、１台がＺ方向の座標に異常があり、高精度な状態（ＦＩＸ状態）ではないと判断した場合には、側位できない異常のＲＴＫ−ＧＰＳを除き、２台のＲＴＫ−ＧＰＳを選択して切り替えることで対応させることができる。

即ち、この発明では構造物または作業船等の移動体１０の３ヵ所にＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａを３台設置し、この３台の位置と方向を求めるＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａを任意に組合せることにより、組合せの平均を取ることにより精度向上を図ることが可能となる。

また、３台のＲＴＫ−ＧＰＳ１３Ａ，１４Ａ，１５Ａの一つに異常がある場合には、その異常のあるＲＴＫ−ＧＰＳを除き、他の２台のＲＴＫ−ＧＰＳを組み替えて使用することにより、移動体１０の誘導及び位置決めができ、側位ができない状態を防止することが出来る。

この発明の水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法を実施するための概略構成図である。 この発明の移動体の誘導・位置決め方法の説明図である。 従来の移動体の誘導・位置決め方法の説明図である。 従来の他の移動体の誘導・位置決め方法の説明図である。

符号の説明

１０ 水中構造物（ケーソン）または作業船等の移動体
１１ 陸上既知点 １２ 曳航船または沈設作業船等
１３Ａ，１４Ａ，１５Ａ ＲＴＫ−ＧＰＳ
１３ａ，１４ａ，１５ａ ＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ
１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機
１６ 送信制御装置 １７ 送信アンテナ
１８ ＳＳ無線機 １９ ＲＴＫ−ＧＰＳ衛生受信アンテナ
２０ ＲＴＫ−ＧＰＳ受信機 ２１ 送信制御機
２２ 送信ドーム ２３ 受信アンテナ
２４ 受信装置 ２５ 受信アンテナ
２６ ＳＳ無線機 ２７ コンピュータ
１ａ，１ｂ ＲＴＫ−ＧＰＳ ２ａ，２ｂ ＲＴＫ−ＧＰＳ Ｓ 移動体 α 方向角
Ｘ−Ｘ 求めるべき位置

Claims (2)

1. 水中または海中に設置する構造物や水上または海上の作業船を、複数台のＧＰＳによるリアルタイム測位で得られた測位データにより所定位置に誘導及び位置決めを行う水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法において、
   前記構造物または作業船等の移動体の３ヵ所に設置した位置と方向性をリアルタイムで求めるＲＴＫ−ＧＰＳを３通り組合せて平均測位データを求め、前記移動体を所定位置に誘導及び位置決めする水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法。
2. 前記移動体の３ヵ所に設置したＲＴＫ−ＧＰＳに異常があるか否かを検出し、異常がある場合には、その異常があるＲＴＫ−ＧＰＳを除いた２ヵ所に設置したＲＴＫ−ＧＰＳによって平均測位データを求めて誘導及び位置決めする請求項１に記載の水中構造物，作業船等の移動体の誘導・位置決め方法。
   

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