大成建設株式會社(代表董事社長:相川善郎)與精工集團株式會社(代表董事會長兼集團CEO兼集團CCO:服部真二)旗下的精工未來創造株式會社(代表董事社長:市村誠)及精工解決方案株式會社(代表董事社長:關根淳)共同合作,針對即使在全球衛星導航系統(以下稱GNSS *¹)無法使用的室內或地下空間中,也能高精度掌握位置的「室內對應高精度定位系統 Chrono Locate™ *²」,進行了應用於建築工地的實證實驗。
本項目的目標是將GNSS帶給建築工地的測量作業效率化、ICT施工、以及竣工管理數位化等功能,擴展應用到非GNSS環境中。此外,藉由發揮精工「Chrono Locate™」高精準度且體積輕巧的特點,並將其作為大成建設整合平台「T-iDigital Field」的應用程式之一,預計開展如下的應用:
具體而言,透過與AR(擴增實境)等先進技術結合,不僅能實現無人機高精度測量、3D設計圖的AR顯示、以及透過追蹤作業員動線來提升安全管理,更能高精度地定位並掌握重型機械與施工設備的位置。如此一來,便能輔助過去仰賴作業員使用測量儀器所進行的重機械位置測量與確認作業。
此外,本次實證實驗確認了透過活用本系統,能夠高精度且即時地取得3D位置資訊。這使得在非GNSS環境下也能實現施工技術的升級與生產力的提升。
未來,我們期望透過活用此項技術,針對建築工地的人力短缺問題提出對策,並貢獻於生產力及安全性的提升。
以日本國土交通省推動的「i-Construction」為首,透過積極運用ICT與IoT設備,飛躍性地提升建築工地生產力的舉措正在整個建築業界展開。其中具代表性的工具之一便是GNSS,從地形測量、土木工程支援,到工程機械與砂石車的運行管理,GNSS被廣泛運用於高效率掌握位置資訊以及隨之而來的生產流程數位轉型(DX)。
然而,GNSS在隧道內或地下空間等衛星電波無法到達的環境,或是會發生電波反射的施工環境中無法使用,因此業界強烈需求開發出一套在非GNSS環境下也能高效掌握位置資訊的新系統。
為此,大成建設株式會社著眼於不依賴GNSS也能取得位置資訊的精工「Chrono Locate™」技術,並將其與自家的整合平台「T-iDigital Field」串聯,展開了將其應用於建築工地的實證實驗。
本技術透過設置在定位目標區域內的多個基準站與移動站進行雙向的電波收發,同時實現了過去難以達成的奈秒級時間同步與公分級測距 *³。有別於GNSS依賴接收來自衛星的單向電波,本技術是藉由測量雙向電波到達的時間差來計算距離。此外,透過雙向通訊讓設備間的時間以奈秒為單位進行高精度同步,大幅提高了測量精準度,實現了公分等級的距離測量。
這項技術可以說是將GNSS部署在地面的「區域型GPS(Local GPS)」機制,以多個基準站取代衛星安裝在定位區域內,並極其精準地測量到達移動站的電波時間差,藉此高精度地算出位置資訊(座標)。
【實證實驗概要】 ■ 應用現場 首都高速道路日本橋區間地下化工程之一環的「高速都心環狀線(日本橋區間)常盤橋地區隧道工程」(發包單位:首都高速道路株式會社、施工:大成建設、川田工業合資公司)。 於東京都千代田區大手町2丁目至中央區八重洲1丁目的首都高速道路高架橋下,在GNSS無法接收的施工環境中,實施了Chrono Locate™的測試定位,並驗證其應用可能性。
內容 在首都高速道路高架橋下的施工區域設置了12處基地台,並針對在日本橋川上來回穿梭的通行船隻(移動站)進行了追蹤測試。 此外,針對進行疏濬作業的平底船上的挖土機,在其駕駛座與車體後方分別設置了移動站,進行了追蹤吊臂旋轉狀況的測試。
結果 1. 透過本技術追蹤的船隻軌跡與雷射測量結果幾乎完全一致,確認了能獲得預期的定位精準度。透過結合多個區域的運作,覆蓋了大範圍的施工區段,即使船隻跨越多個區域移動,也實現了連續性的定位。 2. 透過安裝在挖土機前後的兩個移動站,確認了能夠連續且穩定地追蹤吊臂的旋轉動作。這證實了未來可將其應用於準確掌握疏濬位置。
未來,大成建設株式會社預計將使用本技術的定位功能,作為支援建築工地數位化施工管理的整合平台「T-iDigital Field」的應用程式之一進行實裝。藉此,推動非GNSS環境下竣工、品質與安全管理的升級,進一步推進建築工地整體生產流程的DX。
另一方面,精工將把本技術擴展至建築與土木工程以外的多樣化產業領域,例如在接收不到GNSS電波的物流倉庫或工廠內進行動線最佳化,以及自動搬運機器人的控制等,致力於運用位置資訊來建構新的社會基礎設施並提升生產力。
*¹ GNSS:接收如GPS(美國)、QZSS(日本)、GLONASS(俄羅斯)、Galileo(歐盟)等定位衛星發送的電波,從而實現特定目前位置、導航與獲取精確時間等功能的衛星定位技術總稱。全球導航衛星系統。 *² Chrono Locate™為精工集團株式會社的商標(申請中),是一套應用精工長年累積的高精度時間同步技術的定位系統。它整合從至少4個基準站取得的距離資訊,準確地鎖定移動站的3D位置(XYZ座標)。 *³ 本技術包含了日本國立研究開發法人情報通信研究機構(NICT)的研究成果。
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