JP2012507697A - 測位システムの衛星配列の監視システム - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
− 衛星に起因する共通の誤差。このような誤差は主として、時間参照を与える衛星搭載時計の定偏、衛星の軌道パラメータの定偏または衛星搭載の処理異常に起因する。
− 大気を介する信号の伝搬に起因、および/または局所的な複数経路現象に起因する局所的誤差。このような誤差は時間と共に変化し、限定数のユーザにしか同時的に影響せず、物理的な自然現象に依存することから補正手段を持たないオペレータに直接的な責任はない。
− 衛星により地球へ向かって発せられる測位信号を受信するように上記衛星配列の衛星の高度より低い高度で軌道内に配列される少なくとも1つの監視衛星であって、上記監視衛星は少なくとも以下の衛星搭載手段、即ち、
・ 上記衛星配列の衛星によって発せられる測位信号を直に受信できる少なくとも1つの受信機と、
・ 上記受信される測位信号の完全性を、これらの測位信号から独立している測位情報を用いてチェックし、衛星が間違った測位信号を発している事例を決定するように構成される少なくとも1つの処理ユニットと、
・ 場合により、間違った測位信号を有する上記衛星配列の衛星を指示する完全性データを地球へ発することができる少なくとも1つのエミッタとを備えるものと、
− 上記監視衛星を制御し、その軌道を決定し且つこのような監視衛星により発せられる完全性データを受信できる手段を備えるために地球上に配列されている少なくとも1つのコントロールセンタと、
− 地球上に配列されている少なくとも1つの完全性メッセージ配信センタであって、上記センタは、
・ 上記コントロールセンタから送信される、監視衛星からの完全性データを受信するための手段と、
・ このような完全性データから、測位システムの上記衛星配列の衛星に関する完全性メッセージを決定するための手段と、
・ このような完全性メッセージをユーザへ発するための手段とを備えるものと
を備えることにおいて優れている。
― 衛星配列の衛星から受信される上記測位信号によって少なくとも1つの第2の位置を計算するための第1の手段と、
― 上記第1および第2の位置間を比較するための第2の手段と、
― 場合により、上記比較から間違った測位信号の存在を推測するための第3の手段とを備える。
− 上記第1の手段は、複数の第2の位置を計算するように構成され、上記第2の位置は各々、上記衛星配列の衛星のサブグループから受信される測位信号を用いて計算され、上記サブグループは各々、予め決められた第1の同数の衛星(例えば、4衛星)を含み、任意の2つのサブグループは共通して毎度最大で第2の既定数の衛星(例えば、2衛星)を有し、
− 上記第2の手段は、これらの第2の位置の各々を上記第1の位置と比較するように構成され、
− 上記第3の手段は、場合により、上記第2の手段により実装される比較の結果および上記サブグループの組成を用いて間違った測位信号を有する衛星を決定するように構成される。
− 電離層の緻密層の高度より高い高度を有していて、測位信号が電離層の緻密層を通過する結果として電離層遅延が発生することを回避できるようにし、および/または、
− 誤差の検出精度を最大限に高めるように、上記衛星配列の衛星の軌道平面とは異なる平面を有する軌道に配列される。
− 上記監視衛星の各々を遠隔制御するための手段と、
− このような監視衛星に搭載されている処理ユニットを監視および更新するために上記衛星の軌道パラメータを計算するための手段とを備える。
− 少なくとも1つの、但し好適には複数の監視衛星S2であって、このような監視衛星S2は、矢印Eが示すように多数の衛星S1により地球Tへ発せられる測位信号を受信するように、地球Tを周回する軌道内に、上記衛星配列2の衛星S1の高度(約20,000から25,000m)より低い、例えば2,000から3,000mまでの範囲内の高度を有する軌道O2で配列されるものと、
− 地球T上に配列されている、上記監視衛星S2を制御し且つ上記監視衛星S2により発せられる完全性データを受信できる手段4を備える少なくとも1つのコントロールセンタ3であって、コントロールセンタ3と監視衛星S2との間のデータ伝送リンクL1は通常型であり、電磁波を基礎とするものと、
− 地球T上に配列される少なくとも1つの完全性メッセージ配信センタ5であって、これは、図5に示されているように以下の手段、即ち、
・ 上記監視衛星S2から発せられ、上記コントロールセンタ3により伝送される完全性データを受信するための手段6と、
・ このような完全性データから、測位システムの上記衛星配列2の衛星S1に関する完全性メッセージを決定するための手段7であって、このような完全性メッセージは、場合により、間違った測位信号を発する衛星S2を明確に識別するものと、
・ このような完全性メッセージをユーザへ発するための手段8と
を有するものとを備える。
― 少なくとも1つの受信機9であって、関連づけられるアンテナ10を介して、上記衛星配列2の衛星S1により発せられる測位信号を受信できるものと、
― 少なくとも1つの処理ユニット11であって、リンク12を介して受信される上記測位信号の完全性を、このような測位信号から独立している測位情報(後述する)を用いてチェックするように構成されており、さらに、このような処理ユニット11は、場合により、間違った測位信号を発している衛星S1を決定するようにも構成されるものと、
― 少なくとも1つのエミッタ13であって、リンクL1によって示されているように、処理ユニット11から(リンク15を介して)受信され、場合により、その測位信号が間違っている上記衛星配列2の衛星S1を指示する完全性データを関連のアンテナ14によって地球Tへ発することができるもの。
− 電離層の緻密層の高度より高い高度を有していて、測位信号が電離層の緻密層を通過する結果として電離層遅延が発生することを回避できるようにし、および/または、
− 誤差検出精度を最大限に高めるように上記衛星S1の軌道O2とは異なる平面を有する軌道O2に配列される。
− 測位信号のための受信アンテナ10。このようなアンテナ10は、監視衛星S2の構造体上での測位信号の反射または回折による複数経路の可能性がないように位置合わせされる。このため、このようなアンテナ10には、必要であれば、望ましくない伝搬モードを除去し且つこのようなアンテナ10を包囲するように意図されている通常の電磁防護スクリーン(不図示)が装備される可能性もある。
− 測位システムの衛星配列2に関連する監視衛星S2のアンテナ10の位置、並びに時間情報を与える1つまたは複数の受信機9。
− 衛星配列2から独立した時間参照を提供する高安定性の時計16。
− 衛星搭載の受信機9および時計16により(リンク12およびリンク17を介して)送信される情報を処理するための、且つ後述する通り1つまたは複数の測位衛星S1が間違った測位信号を送っているかどうかを検出するように構成されている1つまたは複数の処理ユニット11。
− 測位信号の周波数とは異なる周波数で動作し、処理ユニット11により実装される処理結果を送信するエミッタ13およびそのアンテナ14。
− 任意の衛星の通常のエレメントおよび機能のセット18。セット18の目的は、より具体的には、
・ 監視衛星S2の高度を操り、その軌道O2を修正し、
・ 必要とされる電力を供給し、
・ 衛星搭載機器に適度な熱環境を提供することである。
− 監視されるべき衛星S1の三次元位置および速度を、衛星配列2から受信される測位信号から計算するための手段19。このような信号は、一様に分散されたサブグループにおいて使用される。各サブグループは所定数の衛星、例えば4衛星を備え、そのうちの所定数(例えば2つ)以下の衛星は2つのサブグループに共通している。
− 衛星および衛星搭載時間の軌道パラメータの伝搬を管理するための手段20。このようなパラメータは、まずコントロールセンタ3からロードされる。
− 場合により、その測位信号が間違っている衛星S1を識別する完全性データを生成するための手段21。このような完全性データは、コントロールセンタ3および測位システムのユーザへ送信されるべきものである。
− 衛星搭載ペイロードの異常を検出できるように、監視衛星S2の動作状態、特に、計算されている三次元位置と衛星上で伝搬される三次元位置との整合性を監視するための手段22。
− 一方では、軌道パラメータを用いて計算された独立位置は正しく、
− 他方では、このような状況において2つの相殺誤差が存在することは統計学的に不可能であることから、考察対象であるサブグループの衛星により発せられる測位信号は全て信頼できる。
− 監視衛星S2から発せられる完全性データを受信するための上記手段4と、
− 上記監視衛星S2をリンクS1を介して遠隔制御するための手段24と、
− 上記監視衛星S2の軌道パラメータを計算するためと、このような監視衛星S2上に搭載されている処理ユニット11を更新するための手段25と、
− 図1のリンクL2によって示されているように、配信センタ5へ完全性データを発するための手段26とを備える。
− インターネットを介して、または、
− 無線電波を介して、または、
− 既存の手段または特有の手段(ラジオまたはテレビ、通信衛星、EGNOSS、等)を介して、
発生可能である。
Claims (10)
- 測位システムに属する衛星配列(2)によって発せられる測位信号を監視するための監視システムであって、上記監視システム(1)は、
− 少なくとも1つの監視衛星(S2)であって、少なくとも以下の衛星搭載手段、即ち、
・ 前記衛星配列(2)の衛星(S1)により発せられる測位信号を直に受信できる少なくとも1つの受信機(9)と、
・ 場合により、その測位信号が間違っている前記衛星配列(2)の衛星を指示する完全性データを地球(T)へ発することができる少なくとも1つのエミッタ(13)とを備える少なくとも1つの監視衛星(S2)と、
− 地球上に配列されていて、前記監視衛星(S2)を制御し且つこのような監視衛星(S2)により発せられる完全性データを受信できる手段(4)を備える少なくとも1つのコントロールセンタ(3)と、
− 地球(T)上に配列されている少なくとも1つの完全性メッセージ配信センタ(5)であって、
・ 前記コントロールセンタ(3)から送信されている監視衛星(S2)からの完全性データを受信するための手段(6)と、
・ このような完全性データから、前記測位システムの前記衛星配列(2)の衛星(S1)に関する完全性メッセージを決定するための手段(7)と、
・ このような完全性メッセージをユーザへ発するための手段(8)とを備える少なくとも1つの完全性メッセージ配信センタ(5)とを備えるものであって、
前記監視衛星(S2)は、軌道(O2)上に、このような衛星(S1)により地球(E)へ発せられる測位信号を受信できるように前記衛星配列(2)の前記衛星(S1)の高度より低い高度で配列されることと、前記監視衛星(S2)はさらに、前記受信される測位信号の完全性を、このような測位信号から独立している測位情報を用いてチェックし、場合により、間違った測位信号を発している衛星(S1)を決定し且つ対応する完全性データを形成するように構成されている少なくとも1つの処理ユニット(11)を備えることを特徴とする監視システム。 - 複数の監視衛星(S2)を備えることを特徴とする、請求項1に記載の監視システム。
- 各監視衛星(S2)はさらに、前記監視衛星(S2)の空間内の第1の位置を、前記衛星配列(2)の衛星(S1)により発せられる前記測位信号を用いることなく決定できるようにする衛星搭載補助手段(19)を備えることと、前記処理ユニット(11)は、
− 前記衛星配列(2)の衛星(S1)から受信される前記測位信号によって少なくとも1つの第2の位置を計算するための第1の手段(19)と、
− 前記第1および第2の位置間を比較するための第2の手段(21)と、
− 前記比較から、場合により、間違った測位信号の存在を推測するための第3の手段(21)とを備えることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の監視システム。 - − 前記第1の手段(19)は複数の第2の位置を計算するように構成され、前記第2の位置の各々は前記衛星配列(2)の衛星のサブグループから受信される測位信号によって計算され、前記サブグループの各々は1つの同じ第1の既定数の衛星を備え、任意の2つのサブグループは毎度最大第2の既定数の衛星を共通して有することと、
− 前記第2の手段(21)は、これらの第2の位置の各々を前記第1の位置と比較するように構成されることと、
− 前記第3の手段(21)は、場合により、その測位信号が間違っている衛星を、前記第2の手段(21)により実装される比較の結果および前記サブグループの組成を用いて決定するように構成されることを特徴とする、請求項3に記載の監視システム。 - 各監視衛星(S2)はさらに、前記受信機(9)に関連づけられていて、複数経路を回避するように位置合わせされ、望ましくない伝搬モードを除去するために1つの電磁防護スクリーンで包囲されている単一の受信アンテナ(10)を備えることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の監視システム。
- 各監視衛星(S2)は、電離層の緻密層の高度より高い高度を有する軌道(O2)に配列されることを特徴とする、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の監視システム。
- 各監視衛星(S2)は、前記衛星配列(2)の衛星(S1)の軌道(O1)の平面とは異なる平面を有する軌道(O2)に配列されることを特徴とする、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の監視システム。
- 前記コントロールセンタおよび配信センタは同じ場所に位置決めされ、単一の同じ管理センタに属することを特徴とする、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の監視システム。
- 前記コントロールセンタ(3)は、さらに、
− 各監視衛星(S2)を遠隔制御するための手段(24)と、
− 各監視衛星(S2)の軌道パラメータを計算するためと、各監視衛星(S2)に搭載されている処理ユニット(11)を更新するための手段(25)とを備えることを特徴とする、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の監視システム。 - 前記配信センタ(5)はさらに、完全性メッセージをユーザへ送信される前に符号化するための符号化手段(28)を備えることを特徴とする、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の監視システム。
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