JPH02184783A - 人工衛星を用いた測位方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止軌道上の人工衛星から送信する電波を受
信し、そのデータを処理することにより受傷点の位置検
出に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の電波航法はデツカ、オメガ、ロラン−Ｃ等の地球
上に発振源を持つものから人工衛星を使用したＮＮ５Ｓ
（Ｎａｖｙ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　８ａｔｅｌｌ　−
１ｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　）やＧＰＳ　（Ｇｌｏｖａｌ　
ｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｓｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　）　”！で
である。　人工衛星を使用するシステムは位置検出の基
準となる測位の範囲が大きな宇宙空間に展開できるので
１位置検出の範囲の広がりや高度な機器を搭載すること
によ）精度の向上が期待できる。このうち、ＮＮ５Ｓは
ドツプラを使用した方式であり、ＧＰＳは時間計測によ
り測距をもとにしたものであり、勘考に比較し。

後者の方が多くの優れた性能を有しているので。

今後の航行衛星の主流になろうとしているものである。

この発明と比較する為に、このＧＰＳ　を対象として従
来技術の説明を行う。

第２０図ＫＧＰ８の人工衛星の構成を示す。（５ＯＯ）
。

（５０１）、　（５０２）、　（３ｏａ）はＧＰＳ用Ｏ
ＮＡＶ８ＴＡＲ（ＮＡＶｉｇａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ
　Ｗｉｔｈ　Ｔｉｍｉｎｇ　ａｎｄＲａｎｇｉｎｇ　）
でその位置を＾ｌ　、　Ｂｅ　、　Ｃｍ　、　Ｄ＠　　
で示す。ＮＡＶ８ＴＡＲ／ｒｉ自ら精密な原子時計を持
って。

自ら発生するクロック信号の精度を高精度に保つと同時
に管制局からの時刻情報の較正により。

ＮＡＶＳＴＡＲは週の始めを基準に現在の時刻を正確に
表現している。また、ＮＡＶＳＴＡＲの位置は管制局に
よるＮＡＶｓＴＡＩＲの追跡データより軌道決定が行わ
れ９時刻が分かると自らの位置が確定する暮になる。従
って、若し観測者がＮＡＶＳＴＡＢり所に居た場合、Ｎ
ＡＶＳＴＡＢの現在の時刻及びその時刻と軌道要素より
位置が既知数となるが１次にこの観測者がＮＡＶＳＴＡ
Ｂの位置を離れてＮＡＶＳＴ−ＡＲと観測した場合どの
様になるかであるが、　　（５０４）を今七の観測点と
して、Ｐｏで表す。今、観測者は時刻装置を持っている
が、比較較正済の精度の良いものでなく基準の時刻より
一定の誤差を持った時計であるとする。観測者が観測を
行った時刻をＴｎｏ＋Δｔとする。７ｎＯはその時の正
しい時刻でΔｔＨ観測者が持っている固有な誤差である
。

この時、観測者が計測するＮＡＶＳＴＡＢ（５００）。

（３ａｔ）、　（３ｏ２）、　（５ｏ５）の時刻はＴｎ
ｌ、　Ｔａ２．　　Ｔｎｌ。

Ｔａ４でこの時刻は観測者と衛星の間の伝播時間だけ遅
延した値である。観測し九時刻とＮＡＶＳＴＡＲの位置
関係から次の様な方程式が成立する。

但し、Ｃは光速を示す。

（１°）の方程式には未知数としてＰｏの位置である三
次元の３種類の値とΔｔに対して４８１類の方程式があ
るので、この方程式は解を持ち、観測者の位置及び時刻
の較正が出来る。

ＮＡＶ８ＴＡＲ１７）軌道は高度ｚｏ、１８ａｂＯ円軌
道で。

周期が１２時間、軌道幼斜角５！１度である。この軌道
上に３箇の衛星が等しい間隔で配置され、この軌道が６
稽類あシ１合計１８箇の衛星が軌道上を飛翔する。地球
上の任意の点からＮＡＶＳＴＡＲは常に４箇見える様な
配置になる。

ＮＡＶＳＴＡＲの管制局及びモニタ局はそれぞれ１局、
４局ずつ憧かれ１局の可視範囲内ＫＮＡＶＳＴＡＲがあ
る時データの取得と、必要なコマンドを送る。

軌道データの処理は、取得したデータをもとにデータ処
理設備を行い１時刻の管理は一次基準と較正することが
実施される。

〔発明が解決しようとするｉ！！！［１）ＧＰ８は測位
の出来る地域を全地球に及ぼすため、少なくとも１８箇
のＮＡＶＳＴＡＢを必要とし。

かつＮＡＶＳＴＡＲが測距の源泉データを発生される際
、高精度の時刻と周波数が必要であシ、このための管制
局が時刻と周波数を較正できる周期が一週間に一回のた
め、その間の変動を許容値内に維持するため原子時計を
搭載しているので、高価である。この発明はかかる課題
を解決するものであり、より簡易な方法でＧＰＳと同等
の効果を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では１世界人口の＃魯とんどの居住している緯
度６５度以内で、測距が可能になるよう静止軌道ＫＩＯ
箇の人工衛星を投入し軌道傾斜角が約６度になるようＫ
Ｌ、各人工衛星の成る瞬間に近点離角が適宜均等に離す
ように配置し、常時可視域にある管制局に於て各人工衛
星から発生する時刻及び周波数を監視し、地球局で得ら
れる高精度の時刻基準と周波数と比較し、補正のための
指令を高い頻度で行うことにより９人工衛星が高精度の
距離測定のための信号を発生させるよう托したものであ
る。

〔作用〕

この発明においては４箇の静止軌道上の人工衛星を一組
とし、そのうち基準となる人工衛星が整数秒時に距離測
定の信号を発生し、この信号を直接観測者に送ると同時
に順次隣の人工衛星にこの距離測定信号を衛星間データ
中継によって送り。

これを受けた隣の人工衛星がこの信号を観測者に送ると
同時に再び次の隣の人工衛星に送り、これを４箇の人工
衛星について行い、観測者はこのデータをもとに自分の
位置検出処理を行えるようにした。

〔実施例〕

最初に人工衛星を使用した位置決めのための針側原理に
ついて説明する。

第１図は２箇の人工衛星を使用し、２次元に展開した場
合を示したものである。（１）と（２）は軌道上にある
人工衛星Ａ、　　Ｂ、　（３）＃ｉ人工衛里Ａ、　　Ｂ
（１）。

（２）を貫く軸でＸ軸、　（４１は人工衛星ＡとＢＯＸ
軸の中点を原点としたｙ軸、（５）は人工衛星ＡとＢか
らの距離差が一定な点Ｐ、（８１は点Ｐのｘｙ面上の軌
跡、（７１はｙ軸に対して双曲線（６）と対称な双曲線
である。

ｘｙ平面上の双曲線は次の式で表わせる。

ここで焦点及び離心基は 焦点からの距離差　　ｄ＝２８１ である。

点Ｐ（５）を観測点とするなら、この発明では２箇の人
工衛星Ａ、　　Ｂ１）１．　（２１と観測点の間の距離
の差を計測する。第１図の構成ではこの距離差の情報よ
り双曲線（６）と（７：が描けて、観測点が双曲１ｍ（
６）と（７）の２つに解が存在できることになるが、距
離ＡＰとＢＰの大小の情報を得るなら観測点がどちらの
双曲線に存在するかは判断できる。ここでは双曲線（６
）上に観測点があるとする。

第１図では２次元の場合について説明したが。

実際の現象は３次元上に存在するので、　　ｘｙ平面上
の双曲線（６）ｔ！軸を中心に回転し、３次元の双曲面
を得る。

第２図は、　　ｘｙｚ座標の双曲面を示す。＋８１はｚ
軸。

（９）は双曲面、顧とａｎは双曲面をｙｚ面に平行な面
で切断した時の円である。

第１図で示した距離差ＡＰとＢＰが一定な条件を満たす
ｘｙｚ　ｍ標上の位置は双曲面（９）となる。

ｘｙｚ座標上で双曲面（９）は次の式で表せる。

第１固成るいは第２図の構成で観測点がＸ軸上にあるよ
うな場合、双曲線や双曲面が直線になる様な場合がある
が、この発明では静止軌道上の人工衛星と地上付近の観
測点で構成されるので、このような構図は存在しない。

次に３箇の人工衛星を用いた場合を第３図を用いて説明
する。２箇はすでに第１図で示した構成とし、同じｘｙ
平面上の別のｘ　ｅ　ｙ　ｅ座標上にもう１つの人工衛
星が存在するとする。■は人工衛星Ｃ０ＱＩＩはＸ′軸
、■はｙ°軸９口はＸ軸とＸ°軸の為す角０、勅は観測
点Ｐを含むＡＰとｃｐの距離差一定の双曲線、Ｓは双曲
線（６）と＠の交点の１つ、■は双曲線１６）と例の交
わる２Ａを含む直線である。

観測点Ｐ　４５）は人工衛星Ａ、　Ｂ（１），（２１，
と人工衛星Ａ、　Ｃ１））、　１２０との間でＡＰとＢ
Ｐ、　ＡＰとｃｐ。

距離差が一定である条件の所に存在する。前者の人工衛
星を組合せた場合を第１図に示す。後者の条件を満足す
るものとして双曲線＠が描ける。２つの双曲線（６）と
ので同じ距離差が計測できるのは交点（５）と■の２点
である。

次に第３図で考察したｘ’ｌｅ””ｙ＃面の現象を第４
図のｘｙ！ｍｓ、　ｘ＊、＋ｚ＊座標の３次元テノ現象
に展開する。＠は双曲線＠をＸ°軸で回転して得られる
双曲面、Ｃ！ｓは２つの双曲面（９）と双曲面＠が又わ
る線分を含む平面で、ｃＳは２つの双曲面（９）と■の
交点より成る２次曲線である。

ｘｙｚ座標及びｘ＃　ｙ＃　、　Ｉ座標上の双曲面（９
）とＣ１７１は次の式で示される。

ｘｙｚ座標とｘ　−ｙ　＊　ｚ　ｌ座標の関係は次の通
シ・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（５）ｘｙ
平面とｘ　＃　ｙ　ｌ平面は同一であると設定している
ので。

ｚ＝ｚ’　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・　（６）式（６）の条件により式（２）と式
（４）より２を消去すると双曲面上の点と焦点の間の長
さと同じ双曲面上の点と単線の間の長さの比は離心高に
等しい事が双曲線の公式より言える。第３図のｘｙ、ｘ
”ｙ＃平面上では、（５）のＰ点のＸ及びｘｏについて
、（６）の双曲線が第１．第４象限、＠の双曲線が第２
．第３象限にある事より次の式が成シ立つ。

ＡＰ＝ｌｅ１ｘａ１）＝ｌｅ２ｘ＋ａ２１ｊ＋＋ｍ＋＊
＃ｌｌ＋１）１）＊（８１第３図の場合を符号まで考慮
するなら、式（８＋は次のようになる。

ｅｌＸ−ａ１ニー（ｅ２ｘ＋ａ２）　　　　　＠＋＋＋
＋ａ＊＋＋＋ａｅ＊＋＋＋　　（９１式（９１の関係は
ＸＹ＊　”Ｙ’平面だけで成り立つ関係ではなく、第４
図のＸ軸及びＸ°軸のまわりに回転した双曲面であって
も、故り立つ公式である。

よって式（９１を式（７）Ｋ代入し、双曲面の交わる条
件を求める式を展開すると、最終的Ｋ Ｋ１ｘ＋に２ｙ＋に３＝Ｏ・ｅ−拳・・・・・・・・・
・・・φψ帥ここでに１　＝−２８２（ｅｌ　＋ｅ２ｃ
Ｏｓ　ｆｌ　）［２＝−２ｅ２ａ２８１ｎθ に５　＝ｅ１２ａ１２＋２ｅ１ａ２ａ１ａ２ｃｏｓθ−
＋−ｅ２２ａ２Ｌ−（ａ１ａ２）２−Ｃｂｔ”−ｂ２’
） の直線の方程式が求まる。

式鱈１ｄｚ及び２′に依らない式であるから、　ｘｙｚ
座Ｉ１．　ｘゝｙゝｚｌ座標の式・・を含むＸ、　　Ｘ
ゝ軸に平行な面■を示す。

式（２）と式（４１の交点は（至）の平面に含まれる。

人工衛星４箇使用し九第４図の構成では、観測点Ｐ（５
）は■の平面上に存在する２次曲線である円または楕円
上に存在することが分かる。若し観測点の高度を別の系
より既知数として知〕得るなら、ＷＭ側点Ｐ　（５）は
点として定めることが出来る。

しかし、衛星間の距離差のみの情報から観ｍ１点を点Ｐ
　ｌｌ５）として検出することｌｌ１Ｓ箇の人工衛星で
社不足である。従って、４箇の人工衛星を使用した場合
を説明する。

第５図では人工衛星を４箇使用した場合で。

ｘｙ面上の様子を示す、１０はＸ”軸、ｕｎ／ｄｙ“軸
。

ＭＳは４箇目の人工衛星り、　ｕ３はωの人工衛星Ｃと
器の人工衛星りの観測によって得られた双曲線。

鋳は０１）のＩ０軸と−のＸ”軸の為す角、卿は（６）
の双曲線と儲の双曲線の交点を通る直線である。

新にＸ″′ｙ”座標を加え、Ｉ４３の新な人工衛星りが
追加された結果、ＣＯの人工衛星Ｃとの距離差が観測さ
れることにより姑の双曲線が描けた。（６）と−の２つ
の双曲線の交点を結ぶ−の直線が得られ。

２つの直線の１５）の交点に観測点があることが確定で
きる。ｘｙ平面上では人工衛星４箇を用いてこのように
２つの直線の交点として観測点を確定できる。

次に３次元でも同様な考えが適用できることを第６図を
用いて説明する。−はＸ″ｙ″２”座標の２”軸、１４
！ｉは３次元の場合２つの双曲面の父わる面を示す。

第３図で説明したようにｘｙｚ座標とＸ”ｆ’Ｚ’座標
の人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ（１）、　（２）．３）
Ｋよってｃｓ。

平面内が描け、　ｘｙｚ座標　ｘ　＃　ｙ　＃　ｚ　＃
座標ｅ”ｙ”２”座標の人工衛星Ａ、　Ｃ，Ｄｌｌｌ、
■、−によって−の平面が描ける。この２つの平面内に
存在する２次曲線上に観測点が存在し、さらＫこの２つ
の平面の交わる点に観測点がある事が求められる。

観測点Ｐ　（１５）が存在する面までは式鱈のように代
数式で求めることが出来るが、観測点Ｐ　（５）を代数
式で解く事は難しいので、固有な解は数値解析によって
求めるととにする。

人工衛ｇｌ、　　Ｂ、　Ｃ，Ｄ（ｔ）、（２）、　ａｎ
、−と観測点Ｐ（５）の配置を第１図に示す。槌はＡＰ
間、　　（Ｓｌ）はＢＰ間、　（５２）はＣＰ間、　　
（５５）はＤＰ間のそれぞれの距離、（５りはＡＢＩＳ
ｌ’ｌ、　　（５５）は１０間。

（５６）はＣＤ間の距離を示す。人工衛Ｊ！Ａ、　　Ｂ
、　Ｃ。

Ｄは次のように示される。

観測点Ｐ（５）は＊　　（ｘｔｙｓｘ）　　　・・・・
・・・・・・・・・・・ａりと表し、Ｐ点の座標は求め
ようとする未知数である。

観測値は。

０３つのＳの値である。

求めようとする観測点Ｐ（５＋と人工衛星までの距離差
と観測値として求められた値の差分を式で求める。

ｆ（ｘ＊ｙｓｚ）＝（（ｘ−ｘム）２＋（ｙ−ｙａ）２
＋（ｚ−ｚＡ）２関数ｆ　（”　＊　Ｙ　＊　Ｚ　）は
、求めようとする点の観測点の付近では観測点Ｐ　（５
）で唯一の最小値を示すので、この点を求めるため最急
傾斜法を用いて最初に子側したＷＭ側点の位置を初期値
として〈シ返し演算を行い、最小値である観測点Ｐ　（
５）を数値演算することが出来る。

数値計算のアルゴリズムを第８図に示す。（６０）は初
期値の設定で、観測点からあ＋６離れてない値（Ｘｏ＊
　ｙｏｅ　”Ｏ）を設定する。また９式ａ−の関数は計
算値と観測値を代入して求めた値の差が微少値になった
時、〈シ返し演算を停止するための値をあらかじめ設定
する。（６））　Ｆｉ＜　６返しの最初の値ｆｋ＝０よ
り開始する（６２）では（ＸｋｌＹｋｌＺｋ）の時の弐
〇を計算する。（６３）で＋２　（６２）で計算した値
と８を比較し、若し’（ＸｋｓＹｋ＊ｚｋ）がｅより小
さくなった時くり返し演算を止め＊　　（ｘｋｓｙｓｃ
、ｚｋ）を出力する。（６４）では式■のｘ＊　Ｙ　＊
　”成分の偏微分を行い、微係数を得る。（６６）では
に番目の点からに＋１番目の点に移る時の移動の大きさ
を定める数値を計算する。この値を移動量の変化高を示
すａｋは’　（ｘｋｅ　ｙｋ＊　ｚｋ）が大きな値を示
している間は大きな幅で移動し、極値に近づいた時は小
さな幅をとりながら極値をとらえられるように設定して
いく。（ｘｋ、ｙｋ、ｚｋ）点の前後の式Ｉを算出し、
極値を探ることは有効な手段である。

（６７）ではａｋＫ　（６４）で計算した微係数を掛け
。

各区分別の移動量を得る。極値の存在する方向の微分値
がよ〕大きな値を示すので、３成分よ〕成るベクトル値
はｋからに＋１ステツプ咋なった時。

最短経由で極値に近づくことが出来るａ　（”ｋ＋ｙｋ
ｅｉｋ）からに番目の移動量を差引いたものを新Ｋ　（
ｘＢ（＋１．　Ｙｋ＋１ｔ　ｚＢ（＋１　）とする。（
６８）でｋのステップを１つ進めるｏ　（６ｓ）の判定
条件に達するまで〈〕返し演算を行い１判定値を越えた
時（”ｋ　ｅ　Ｙｋ　＊　ｚｋ）を得て出力とする。

次に人工衛星の軌道位置にりいて説明する。人工衛１は
静止軌道を使用する。但し１通常の靜止衛凰の軌道の軌
道傾斜角を小さく例えばθ、ＯＳ度などに対して、この
発明では大きな傾斜角を用いる。この方法によって複数
の衛屋間を結ぶ線が同時に直線になる事が避けられる。

この発明では常時４箇の人工衛星が観測点から見える必
要がある。地表面から見てなるべく仰角が高い所にある
方が建造物などに視界を妨害されないが、その場合人工
衛愚の数が増す。今、赤道面上に人工衛星があるとして
、仰角と全地球を覆う人工衛星の数の関俤は表１に示す
。受画な値として仰角を約９度にすれば必要な人工衛星
の数は１０箇になる。第９図には地球上に配置された人
工衛星の様子を示す。（７０）は地球でこの図は北極上
空より眺めたものである。（７１）は観測点Ｐである。

表−１ （７２）は観測点（７１）における水平線、　　（７５
）は他心と静止軌道を結ぶ線でＲで示す。（７４）は仰
角で０２で示す。（７５）は角度θｌｅ　　（７６）は
角度θ３゜（７７）はＱから降した垂線の足でＨと示す
。（７８）は地球の半径でｒで示す。（７９）は静止軌
道−（ａｏ）ｅ（８１）、　（８２）、　（８５）、　
（８４）、　（８５）Ｆｉこの発明に優る静止軌道上の
人工衛星である。他に他心を０．線Ｒと静止軌道（７９
）の交わる点をＱとし。

ΔＯＱＨについて次の式が成立する。

ＱＢと水平線（７２）は平行であることより。

ｅ２＝ｅ５ で仰角を求めることが出来る。

軌道上の人工衛星（８０）、　（８１）、　（８２）、
　（８５）。

（８４）などがＯＱとＯＨを対称にしたＯＱ’（Ｑの対
称点をＱ′と示す）の間に常時４箇入る場合を仰角をパ
ラメータにして表−１に仰角と衛屋箇数の関係を示した
。

次に傾斜角について説明する。傾斜角は人工衛星間の距
離に対して赤道面から人工衛星が南北に離れる距離が計
測に有意義な程度であるように選ぶ必要がある。但し、
＃ｌ斜角が大きすぎると高緯度地方では仰角が大きくと
れない事になる。地球上で人間が住んでいる地域かはと
んど入ってしまう緯度６５度とさらＫもう少し高緯度の
１０度での仰角と傾斜角の関係を表−２に示す。第１０
図では緯度と傾斜角による衛星の移動の関係を示す。

（９０）は緯度、　　（９１）はＰ点から見た仰角、　
　（９２）は赤道面、　　（９３）は赤道面上静止軌道
に直交する繍である。水平線（７２）と赤道面の交点を
Ｔ、Ｐから表−２ 仰角（９１）の角度をとって赤道面を望む線分との交点
をＵ、赤道面と静止軌道の交点をＶ、線分ＰＵの延長上
の線と静止軌道（９５）との交点をＷとする。

＃４で示した緯度（９０）が定まシ、＃５で示した仰角
（９１）が定まっているので。

ｔＰ’ｒｏ＝　ｓｏ’−＃４＝　５４ １ＰＵＴ＝１８００−１）５−（ＩＨｏ−＃６）＝＃６
−＃ｓ＝＃７ΔＰＵＴ　Ｋ正弦法則を適用すると。

ＵＶ：４２．００Ｇ　−ＴＵ−−−曲−−−−−・曲−
ｆｉｎＣｏｇθ４ １ｐｌｊＴ＝ｌＶＵＷ＝Ｑ７ より ｖｗ＝ｕｖｔａｎθ７　　　　　　　　・−−−−−−
川−−−−・−−−−−・１）１）表−２でＩｆｉｍ度
及びその緯度の点から赤道面上にある人工衛星を自分よ
り離れる方向になる直向または直北に見た時の人工衛星
の赤道面からの移動量を示した。

次に静止軌道上の人工衛星の位置について説明する。第
１）図は位相を説明するための円と静止軌道上の人工衛
星の位置を示す。

（１０Ｇ）は位相を示すための円で、　　（１ｏ１）、
　（１０２）＊（１０５）は同一時刻に於ける人工衛星
の位置、　　（１０４）。

（ｔｏｓ）、　（１０６）は成る時間経過した後の同一
時刻の人工衛星の位置、　　（１）０）、　（１）１）
、　（１）２）ｓ　（１）！Ｓ）は赤道面上の静止軌道
で衛星が大きな傾斜角を持つ九時に移動する範囲を線分
で示したもので１図では直線で示しているが、実際はい
わゆる８字特性を示す。（１）４）、　（１ｔｓ）ｓ　
（ｔｔ６）、　（ｔ１７）、　（１ｔａ）。

（１）９）、　（１２０）、　（（２））は人工衛星の
位置である。

この発明では観測者から見て４個の人工衛星の分布は１
面状に広がって分布することが望ましく。

４つの人工衛星が直ＩＩｉ！につながるようなことは避
けなければならない。

静止軌道上で傾斜角を大きくした場合軌道上の人工衛星
が８字特性上のどの点にあるべきかは。

円（１００）の円周上の位置で示す。静止衛星上の人工
衛星はお互いに同一時刻の近点離角を１２０度毎離れた
位置に置く１位相関係は、　　（１ｏ１）、　（１ｏ２
）。

（１０５）によって示し、実際の静止軌道上の位置は（
１）４）、　（１ｔｓ）、　（１２０）、　（（２））
で示し、　ＩＩ距に必要な人工衛星間の直線は鎖線で結
んだ。

この鎖線は適宜折曲が）、４つの人工衛星で広い面積上
に分布している。これより少し時刻が経過すると（１０
１）が（１０４）、　（１０２）が（ｔｏｓ）、　（１
０５）が（１０４）Ｋ移動し、同様Ｋ　（＊ｔｓ）、　
（ｔｔ９）、　（１２Ｇ）。

（（２））の４つのように人工衛星が分布をする。

次ＫＩＩＪ距方法について説明する。この発明では。

２つの人工衛星間の距離差を計測することを基本とする
。第１図の人工衛星＾（１）と人工衛星Ｂ（２）を例に
とると、ＡＰと即問の距離差を測定する。若し人工衛屋
ム（１）と人工衛ＪＩＢ　（＋１）から同時刻に信号が
発生し、それを観測点Ｐでそれを受信し、２つの信号の
到着時刻の差を計測するなら、距離差が計測できる。人
工衛星Ａ（１）とＢ　Ｌｌｌが同じ時刻を持つようＫす
れば、この方法は可能であるが、この発明では別の人工
衛星が同じ時刻を示す時計を持たない場合を考える。そ
こで１人工衛星Ａ（１）が発生した信号を人工衛星Ｂ（
２）の計測にも使用する。

ＡＰとＡＢ＋ＢＰの信号が計測される。但し、　　ＡＢ
間の信号は衛Ｍ＠通信を使用し伝送され、その間の距離
が側られるか成るいは距離ＡＢ　（５４）Ｆｉ２つの人
工衛星の位置が判明しているので、それより算出するこ
とが出来て、ＡＢ＋ＢＰの測距よｆｉＡＢ間距離を差引
き１等価的にＡＰ、ＢＰの間の距離差の計測が可能であ
る。

同様な考え方を人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ，Ｄに拡張
する。即ち人工衛星Ａ（１）を源泉にし、ＡＰ、ＡＲＰ
。

ＡＢＣＰ、ＡＢＣＤＰと観測点に信号を伝送する。その
為に計測に要する時間を概算する。

ＡＢＣＤＰで信号が伝送される場合。

衛星間距離を、３）．ＳＯＯＫｍと置く、その条件は以
下の通プ。

”　　３）．５００中　２６．４００２＋（８，６００
Ｘ２）２即ち、静止軌道上に人工衛星が４箇あり、大き
な傾斜角によって赤道面から南北に８．６００Ｋｍ　離
れるとし、お互いに最大距離離れるとした。

但し、実際にはすべての人工衛星間の距離がこのように
離れる訳ではないがここではすべてに最大値を考えた。

（ＡＢＣＰ）ｍａｘ＝３）．５００　Ｘ　３＋　３８，
０００＝１３０．５００　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・（１９光速を３Ｘ１０８ｍ／ｓｅｃとすると
、　　（ＡＢＣＰ）　ｍａＸ　　間を信号が伝送するに
要する時間は。

以上の条件をもとに計測方法を第１２図に示す。

（１５Ｇ）は横軸で時間を示す、縦軸は経路を示す。

（１５））は人工衛ＪｉＡ（１）が発生した基準パルス
。

（１５２）ｑ観測点Ｐで直接受信した基準パルス。

（１３５）は人工衛ＪＩＢを経由して受信し九基準パル
ス、同様Ｋ（１５４）は人工衛１Ｂ、　　Ｃ（２）（１
２０）経由の受信パルス、　　（１５５）は人工衛３）
Ｂ、Ｃ，Ｄ（２１゜■、−経由の受信パルスである。

位置検出の双曲面を算出するために必要な距離差は次の
様に求められる。

ここで、１＾Ｐ−ＡＢＰ　Ｉ　＝（Ｔ２−　Ｔ１　）／
ＣＩＡＢＰ−ＡＢＣＰ　ｌ＝（Ｔｘ−Ｔ２　）／ＣＩ　
ＡＢＣＰ−ＡＢＰ　１＝（Ｔａ−Ｔ３）／Ｃ但し、Ｃは
光速ＡＢ、ＢＣ，ＣＤは人工衛星の軌道位置より求めら
れる。

観測点Ｐでは受信様を備えるだけで計測が行うことが出
来る。この発明に係る計測では人工衛星の軌道位置が正
確に判明しているという条件で説明した。人工衛星の軌
道は自分が持つ距離及び距離変化率計測を管制局で行い
、その取得データにもとづき軌道計算を行い、軌道決定
とさらに未来の値は軌道予測で算出する。軌道予測値は
時刻の関数で位置を知ることが出来る。

若し観測者が高精度の時刻を持っているなら。

人工衛星の位置を高精度で知ることが出来るが。

この発明ではこの条件は不要である。第１２図で説明す
る。第１２図の様に基準となる時刻１例えば正秒に人工
衛星Ａ　（１）で基準パルスＴｏ　ｔ−発生するなら、
観測者は概略の人工衛星と自分の位置が分かるので、Ａ
ＢＣＤＰを経由した受信信号の秒時を０．１秒程度の精
度のある時計で読むと、基準パルスの発生時刻を正確に
知ることが出来る。観測者が持つ０．１秒程度の絶対時
刻の設定はＪＪＹの受信などで較正した通常の時計で知
ることができる。第１２図で示すように基本パルスＴｏ
発生からこの計測の最終時刻はＴ４で示され、処理時間
４人れて１秒間には計測過程は終了すると思われるが、
若し次の正秒を２秒程度にすれば、不確定性なく観測者
は人工衛星Ａ　（１）０Ｔｏを知ることが出来る。

今１人工衛里Ａ（１）が基準パルスＴｏを発生している
としたが、この発明では静止軌道を使用しているので、
管制局ではこれらの人工衛星を常時観測することが出来
るので管制局は人工衛星からの時刻を観測し、高精度に
人工衛星の時計を較正することが出来１人工衛里は容易
に高精度な時刻を持つことが出来る。管制局は国の一次
基準から高精度な時刻を入手出来るので、−次基準、管
制局。

人工衛星と常時連携動作をさせながら１時刻の管理を行
うことが出来る。

人工衛星Ａ（１）の時刻はこのように観測点にある荒い
精度の時計でも測ることが出来て１人工衛里Ａ　（１）
の位置を正確に求めることが出来る。式ｃ１）１の形を
正確に求めるためには９人工衛星Ａ（１）の基準パルス
Ｔｏが各人工衛星を通過する時の人工衛星の位置を知ら
なければならない。

次に式（２）の距離差を求めるためＫは人工衛星の距離
を算出し９式（２）１Ｋ含まれている距離ＡＢ、ＢＣ。

ＣＤを既知数として求めなければならない。第１３図に
２つの人工衛星を示してこの算出法を述べる。

（１５６）は人工衛星Ｂ（２）の軌道、　　（１５７）
はＡと軌道（１５６）の交点である。基準時刻の時１人
工衛星Ａ（１）の位置と人工衛星Ｂ（２＋の位置は軌道
予測値よ）決定できる。この時刻で人工衛星Ａ（１）は
人工衛星Ｂ（２）に電波を出し０人工衛星Ｂ　（２１は
軌道上を時刻と共に移動する。この２点を結んで、直線
ＡＬが描けて１人工衛星Ｂ（２）がＬに移動するまでの
時間と人工衛星Ａ（１）からＬまでに電波成るいはレー
ザ光が伝膚する時間は等しくなければならない。

これを式で示すと次のようになる。

し −ＢＥおける時刻　・・・・・・・・・・・・■但し、
Ｃは光速 式■の条件を満たすＬ点は１つしか存在しないので、　
　（１５７）の交点りの位置と距離ＡＬを求めることが
出来る。式ａｎでは各人工衛星の移動について考慮して
ないので、これを考慮した場合９式■で求めたＡＬが式
ｏｎのＡＢＫ相当する。２つの人工衛星の衛星間距離の
求め方について述べたが。

第９図の構成で静止軌道に１０箇ある場合について考え
るなら１例えば１０箇の衛星を３箇ずつの組み圧し、３
つの衛星の初めに信号を発生する人工衛星の発生時刻を
正秒にする。次の組の人工衛星の信号の発生時刻は、前
の人工衛星のグループの基本信号の発生より、１秒成る
いは２秒などの整数砂径に設定する。観測点Ｐでは２組
の４つの人工衛星を観測することＫよって全データを取
得することが出来る。即ち、１０箇の人工衛星をＡ。

Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅ、　Ｆ、　Ｇ、　Ｈ，！、Ｊとなる
なら。

（Ａ、Ｂ、Ｃ）、（Ｄ、Ｅ、Ｆ）、ＣＧ、Ｈ，Ｉ）（Ｊ
）の組合せで信号が伝送され、＾、　　Ｄ、　Ｇ各々の
人工衛星が信号を発生する時に正秒と一緒にさせる。

次には（Ｂ、Ｃ，Ｄ）、（Ｅ、Ｆ、Ｇ）、（）Ｉ、Ｉ、
Ｊ）。

Ａの組合せとする観測点Ｐは（Ａ　ｅ　Ｂ　ｅ　Ｃ）　
＊　（Ｂ　＊Ｃ，Ｄ）　　のうち４つの衛星が可視範囲
であれば。

この２組の信号の受信により観測点の位置出しが出来る
。

その他の方法として、（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ）（Ｅ）（Ｅ、
Ｇ、Ｈ，Ｉ）（Ｊ）の様な組合せで信号を発生させる。

ＡとＦの信号を発生させる時を正秒と一致させ、その他
の人工衛星の信号を受け、観測者に伝送すると同時に次
の衛星に信号を伝送する。

観測者は４つの人工衛星の信号を受信することによって
計算が可能である。次に、（Ｂ、Ｃ，Ｄ。

Ｅ）ＣＦ）（Ｇ、）Ｉ、Ｉ、Ｊ）（Ａ）の組合せで信号
を送り、順次その組合せを移動させていくことが出来る
。

次に軌道子側によらないで人工衛星の位置を直接計測に
よ）算出する方法を説明する。人工衛星Ａ、　　Ｂ、　
Ｃ（１），（２１，■について次のような計測を行う。

第１４図では３つの人工衛星の計測方法を示す。

（１４０）はＡＢ間の距離ｃ　、　　（１４１）はＡＣ
間の距離す、　　（１４２）はＣＢ間の距離ａである。

式Ｏを解いて。

各辺の値を得る。

人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ（１），（２）、■の間を
衛星間通信を使用することにより、この間の距離を計測
できる。即ち１式■で示すように（１）の人工衛星Ａか
ら出た信号を人工衛星Ｃ（２１で受信するとともＫ。

同じ信号を人工衛星Ｂ（２）を経由して受信し、その伝
播時間の差より距離差を得る。この様に各人工衛星につ
いても同様な計測を行うことにより、弐〇の定数項を計
測値より得る。この計測を人工衛星上で行うとすると計
測した’１ｍ　’２ｗ　ｄ５　の計測値はテレメトリ値
として観測者や管制局に伝送することか可能である。

式Ｏの解を得るととＫより９人工衛星Ａ（１）から各人
工衛星Ｂ、　　Ｃ（２）、■の距離が分かったので。

その間に信号が伝送する時間を算出することが出来て９
人工衛ＪＩＢ、　　Ｃｌ２）、　１２＋）を基準信号が
通過する時刻が分かるので、その時の位置を正確に求め
ることが出来る。

これによって９式ＣＩＪＩのＡＢ、ＢＣ，ＣＤが求めら
れ九ので、双曲面が正確に求めることができる。

次に軌道上に配置された人工衛星を使用し、実際に観測
者が逐次計測する方法を説明する。第１５図では３箇の
人工衛星を１つのグループにまとめ。

計測の為の信号を伝送する。人工衛星Ａ（１）を信号の
源泉と想定し１人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ（１），（
２）、ｃｌＯを１つのグループとし、同じ動作する別の
人工衛星のグループ人工衛星Ｃ，Ｄ、Ｅ■、姉、　　（
１７０）もう１つのグループとする。１つのグループの
信号の流れを説明する。

人工衛星Ａ　（１）からは、第１６図に示す源泉信号（
１８１）を観測点ｐ（６）と人工衛星Ｂ、　　Ｃ（２）
、■に向かつて、経路（１ｓｏ）、　（１５））、　（
１５２）を経由し信号が送信される。第１６図はその時
の時系列を表にしたものである。

観測点Ｐ（５：では、信号（１８２）を量初に受信する
。

人工衛星Ｂ　（２１を経由し、経路（１５））の信号は
、経路（１５５）経由となり観測点Ｐｆ５）に伝わり、
タイミング（１８５）で受信される。

タイミング（１８２）と（１８５）の時間差を計測する
ことにより、ＡＰとＢＰの距離差が計測できる。

これを式で示すと次のようＫなる。

ＡＢＰ　−ＡＰ　＝　Ｃ（Ｔ１）−Ｔ１２）　　・・曲
・・曲＠ＡＢＰのうち、ＡＢ間の距離は人工衛星の予測
位置成るいは実測により求まるので、この分を弐＠より
差し引くことによりＡＰとＢＰの距離差を求めることが
出来る。

ＢＰ−ＡＰ：Ｃ（Ｔ１）−ＴＩ２）ＡＢ　　　・・・・
・・・・・■同様の計測を人工衛星Ｂ、　　Ｃ（２１，
と■と観測点Ｐ　（５）の間で、経路（１５３）ｅ　（
１５４）＊　（１５７）を経て信号が伝送され、タイミ
ング（１８５）と（１８４）で信号が受信される。これ
を式で示すと。

ＢＰ−ＣＰ＝Ｃ（Ｔ１３−Ｔ１２　）−ＢＣ・・・・・
・■となる。

次に人工衛星Ａ、Ｂ、Ｃ間の距離差の計測について説明
する。

人工衛星＾（１）から８人工衛星Ｂ（２）と人工衛星Ｃ
■に向けられた信号は経路（ｔｓｌ）と（ｔＳＺ）を通
って伝送され９人工衛星Ｂ（２１では人工衛星Ｃｃ１）
に向は経路（１５りで伝送される。人工衛星ＣＣＯでＦ
ｉ２つの信号の距離差を計測する。これを式で示すと次
のようになる。

ＡＢＣ−ＡＣ＝Ｃ（Ｔ１５−Ｔ１４　）　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・■ａ＋ｃ−ｄ＝＝ｄ１　　　
　　　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・＠ここ
でｅ　　ｄ１＝ｃ（Ｔ１５−Ｔ１４　）ここでａ　　ｄ
２”Ｃ（Ｔ１７　　Ｔ１６）　　　　・・・・・・・・
・・・・・・・四経路（１５２）と（１５５）と経路（
ｔＳｔ）により次の式％式％ 経路（ｔＳ６）と（１５Ｂ）と経路（１５４）より次の
式が績シ立つ。

ＢＡＣ−ｎｃ＝ｃ　（Ｔ１９−Ｔｌｇ　）　　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ωｂ＋ｃ　　ａ’：Ｃ
（ＴＢ）−ＴｌＢ　）　　　　””・””””’（（Ｉ
Ｉここでｅ　　ｄｇ＝ｃ（Ｔ１９−Ｔ１８　）式■、■
とＧυで勾の方程式が求められ１人工衛星間の距離ａ、
　　ｂ、　ｃが求められる。

人工衛星り、　Ｅ、　　Ｆ１）３．　　（１６０）、　
（１６））について１人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ（１
），（２１，（２））に適用したと同じ計測方法を用い
る。

第１５図の構成は１人工衛星Ａ　（１）と人工衛星り膿
が信号の源泉である。源泉は基準時刻に一致させる。

軌道上の人工衛星が１０箇の場合、Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉ、Ｊと符号を付けると。

（ＡＢＣ）、（ＤＥＦ）＠　（ＧＨＩ）、（Ｊ）のよう
に３つのグループに組合せ、第１５図で説明したような
計測を行う。次に、（ＢＣＤ）、（Ｒ：ＦＧ）、（ｎｌ
Ｊ）。

（Ａ）のような計測を行う。このように順次３つのグル
ープを移動させ、計測を行っていく。観測者Ｐ（５）は
、（ＡＢＣ）、（ＢＣＤ）　　のような２つの組合せの
計測を行えば、観測者の位置を検出する為に必要なすべ
ての情報を得ることが出来る。第１）図に１０箇の人工
衛星を３群に分けて繰り返し計測を行っていく時の順序
を示す。ｉ秒時（２００）に１群（ＡＢＣ）、（ＤＥＦ
）、（ＧＨＩ）＃　（Ｊ）の計測が行われ、その計測は
０１５秒ぐらいの間に完了する。

従って９次の（ｉ＋ｔ　）　（２０１）秒では（ＢＣＤ
）。

（ＥＦＧ）、（ＨＩＪ）、（Ａ）の第２群（２０６）の
計測のｉ＋２秒（２０２）では（ＣＤＩ）、（ＦＧＨ）
、（ＩＪＡ）。

（Ｂ）　　の３群（２０７）が行われ、再びｉ　＋　３
秒（２０５）には元に戻シ、１群から計測が行われる。

次に距離計測について説明する。今までの説明では第１
２図及び第１６図で計測に使用する信号は瞬時の時刻を
示すパルスを使用した。パルス注形による距離計測はレ
ーダで用いられている方法であるが、地上機器の場合、
容易に高振幅のパルスを発生し易く、また到達距離も１
．　ＯＯＯＫｍ前後の場合が多い。しかし、宇宙で使用
する場合、到達距離が非常に遠いいのと、測距の為の信
号エネルギーをパルス状のように瞬時に集約する方法は
必要な装置を大型化し、得策ではない。従って。

時刻のタイミング信号を長い時間にわたり伝送し。

受信側においても検出を長い時間行える装置を採用する
なら、宇宙上における機器の構成を容易出来る。

計測のために必要な最大の伝播距離は１式■で想定した
様に約１３０゜５００Ｋｍ程度であればよい。

この距離の間をあいまいさのない−通りの符号で符号化
出来ればよい。基本クロックをＩＭＨ２Ｋすると、この
間に約０．４３ＸＩＧ”箇の繰り返し波形が存在する事
になる。

そこで、２０ビツトのシフトレジスタを使用し。

擬似ランダム符号（Ｐｓｕｅｄｏ　Ｒａｎｄｏｍ　Ｃｏ
ｄｅ　。

略してＰＲＮ符号）を発生させれば、２２°−１シｌＸ
ｌ０”の固有なパターンを発生することが出来る。他に
、１０ビツトの２つのシフトレジスタより発生するＰＲ
Ｎコードの位相を固有にし、　Ｍｏｄｕｌｅ２の論理和
によって得られるゴールド符号を使用し、１０２３Ｘ１
０２３＝ＩＸ１０’　（７）間を固有なパターンを発生
することも出来る。受信側では１時間差のある２つの相
関演算を行う事により２つの符号間の位相差、即ち、距
離差を計測することが出来る。この計測原理を人工衛星
と人工衛星間の両方の計測に適用できる。しかし９人工
衛星にあっては例えばレーザ通信が発達した場合、パル
スを使用した第１２図や第１６図の様な方法も可能にな
る。ＰＲＮ符号を用いた場合、同じ周波数に本かかわら
ず、別のＰＲＮ符号の糧類を使用することにより、複数
の符号を同時に使用出来ることや、電波干渉の観点から
要求される電力束密度の想定を守り易いなどの利点を有
している。

次にこの発明で使用する人工衛星の構成図について第１
８図を用いて説明する。クリスタル発伽器（２１０）は
１時刻装置（２１２）を働かせ、その出力をテレメトリ
装置（２１５）、送信機（２１６）、ダイツレフサ（２
１７）　、アンテナ（２１８）を経由し、１）制局に送
る。管制局ではこの信号と国の一次基準レベルの信号と
比較を行って１発振ｌ＠波数の微調と時刻の較正を人工
衛星に送信する。この信号をアンテナ（２１８）、受信
機（２１９）、コマンド受信機（２２０）を経由し受信
し、補正の為のコマンドＣＭをクリスタル発振器（２１
Ｇ）及び時刻装置（２１２）Ｋ対し行う。テレメトリ装
置（２１５）及びコマンド受信機（２２０）は１時間の
較正以外の一般の衛星のバス機器用としても使用される
。管制局からの距離及び距離変化高信号は受信機（２１
９）と送信機（２１６）の間を折返しルート（２２１）
を経由し返送され、この人工衛星の軌道決定に使用され
る。クロック（２１４）を受けてＰＲＮ符号発生器（２
２２）は、一連のＰＲＮ符号を発生し、変調器（２２５
）を通じて、送信機（２２４）とユーザ間アンテナ（２
２５）を経由し、ユーザに送信される。同時に変調信号
（２２６）は、増幅器（２２７）、ダイプレクサ（２２
Ｂ）　、アンテナ（２２９）を経由し、他の人工衛星に
も信号が送られる。

他の人工衛星からの信号を受け、その信号をユーザに送
信すると同時に次の人工衛星に向は送信する型の人工衛
星では、他の人工衛星から受信した信号（２４０）はア
ンテナ（２２９）で受信し、ダイプレクサ（２２８）　
、受信機（２５０）を経由した信号は。

観測点ＰＫ向は送信機（２２４）とアンテナ（２２５）
を経由し送信されると同時に、もう一方の人工衛星に対
して送信機（２５２）、アンテナ（２５４）を経由し。

信号（２５５）で送信される。

第１９図では第１５図の構成で人工衛星の上で。

人工衛星間の距離を式■の公式に従って求める場合の人
工衛星の構成を示す。信号（２４０）のうち。

相関演算が必要なものは相関器（２５５）　Ｋ送られる
。

相関器（２５５）の相関をとる相手の信号が原信号であ
れば、ＰＲＮ符号発生器（２２２）の出力（２５４）を
使用し、若し他の人工衛星からの出力であれば、受信機
（２５５）を経由し、その出力（２５５）を相関器に入
力する。相関器（２５５）で演算された結果は、送信機
（２２４）を経由し観測者Ｐ（５）に送信される。アン
テナ（２２９）の系統について説明したが、同様にアン
テナ（２３４）の系統についても対称的に同じ考え方を
適用することが出来る。

なお（２６））は相関器、　　（２６０）ＩＩｉ信号で
ある。

〔発明の効果〕

この発明では静止軌道上に大きな傾斜角を持つ人工衛星
を投入し、観測者から４箇の人工衛星が観測されるよう
にし、観測者は受信機・簡単な時計と計算処理アルゴリ
ズムを持つことにより、自己の位置を算出できる。観測
者は極地方などの高緯度地方を除いて、この計測が可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第１９図はこの発明を説明するための図であり
、第１図は２箇の人工衛星を使用し、２次元に展開した
場合を示す図、第２図はｘｙｚ座標の双曲面を示す図、
第３図は３箇の人工衛星を用いた場合を示す図、第４図
は第３図の配置を３次元座標で示した図、第５図は人工
衛星を４箇使用した場合でのＸ７面上の様子を示す図、
第６図は４箇の人工衛星を使用した場合を３次元座標で
示した図、第１図は４箇の人工衛星と観測点の配置を示
す図、第８図は位置検出のためのアルゴリズムを示す図
、第９図は地球上に配置された人工衛星の様子を示す図
、第１０図は緯度と傾斜角による衛星の移動関係を示す
図、第１）図は位相を説明するための円と静止軌道上の
人工衛星の位置を示す図、第１２図は人工衛星間の距離
差の計測方法を説明するためのタイミング図、第１３図
は２つの人工衛星の位置算出方法を示す図、第１４図は
３つの人工衛星の付蓋計測方法を示す図、第１５図は３
箇の人工衛星を１つのグループにまとめた計測方法を示
す図、第１６図はその計測タイミングを示す図、第１）
図は１０箇の人工衛星を３群に分は繰返し計測を行って
いく時の順序を示す図。 第１８図は第１３図の位置検出を行う時の人工衛星の構
成図、第１９図は第１５図の位置検出を行う時の人工衛
星の構成図、第２０図はＧＰ８０人工衛星の構成図であ
る。 図において、（旧２＋ａｎｌ１３（８０）（８１）（８
２）（８５）（８４）（８５）は人工衛星、　（６）（
７１Ｑ４咽は双曲線、（９）■は双曲面、　　（７１）
は観測点ｐ、　　（ｔｏｔ）（ｔｏｚ）（１ｏ３）（ｔ
ｏ４）（１２０）（（２））　Ｆｉ人工衛星の位置、　
　（１５））（１３２）（１３５）は基珈パルス、　　
（１ｓ４）（ｔｓｓ）は受信パルス、　　（２１０）は
クリスタル発振器、　　（２１））はクリスタル発揚器
出力、　　（２１２）　Ｆｉ時刻装置、　　（２１５）
は基準時刻出力。 （２１４）はクロック、　　（２１５）は時刻較正信号
、　（２１６）は送信機、　　（２１７）はダイプレク
サ、　　（２１８）はテレメトリ・コマンド用アンテナ
、　　（２１９）は受信機。 （２２０）はコマンド受信機、　　（２２１）は測距の
折返しルート、　　（２２２）はＰＲＮ符号発生器、　
　（２２３）は変調器、　　（２２４）は送信機、　　
（２２５）は観測者向アンテナ、　　（２２７）は送信
機、　　（２２８）はダイプレクサ。 （ｚｚ９）Ｈ衛星間通信用アンテナ、　　（２３０）　
（２５５）　（２４０）は衛星間通信用信号、　　（２
５０）は受信機、　　（２５２）は送信機、　　（２５
４）は衛星間通信用アンテナ、　　（２５５）はダイプ
レクサ、　　（２５５）は受信機、　　（２５５）と（
２６））は相関器、　　（２５６）（２６２）（２６７
）（２５４）は相関器への入力を示す。 なお０図中間−又は相当部分には同一符号を付して示し
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）軌道傾斜角を６度近くにし、かつ同一時刻に於け
   る隣り合う人工衛星間の近点離角がお互いに１２０°度
   近くに離れるような静止軌道上で地球表面近くより見て
   可視域に同時に入る人工衛星を４箇投入し、管制局によ
   つて較正された時刻信号にもとづき作られた測距信号を
   ４箇所のうちの１箇の人工衛星が、整数秒時に同期し、
   地球表面に送信すると同時に、前記の測距信号を他の人
   工衛星に対して衛星間データ中継手段によつて隣り合う
   人工衛星に送信し、前記の測距信号を受信した前記隣り
   あう人工衛星は、この信号を地球表面に送ると同時に、
   さらに次の隣り合う人工衛星に送り、これを４箇の人工
   衛星に順次適用し、４箇の人工衛星からは前記の各々の
   測距信号を地球表面に送信し、地球近くではこの測距信
   号の受信時刻と測距信号から検出した送信タイミング時
   刻と上記管制局より得られる軌道予測にもとづき求めら
   れた４箇の人工衛星の位置を基点として、４箇の人工衛
   星の隣り合う２箇の組合せに対して、測距信号を用いて
   人工衛星と観測者の間の２種類の距離差を算出すること
   により、前記の２箇の人工衛星を焦点とする双曲面を描
   くことが出来、４箇の人工衛星の組合せで得られる３組
   の２箇の人工衛星につき、前記と同じ計算処理を行うこ
   とにより、双曲面の交点として観測点を求めることを特
   徴とする人工衛星を用いた測位方法。 （２）請求項（１）記載の人工衛星の構成を５箇以上静
   止軌道上に配置又は９箇以上の人工衛星を静止軌道上に
   ほぼ等しく配置したことを特徴とする人工衛星を用いた
   測位方法。（３）静止軌道上にある人工衛星から受けた
   測距信号により求めた時刻情報と、管制局より求めた軌
   道予測値より、測距信号が人工衛星にて発生し地球表面
   や他の人工衛星に送信され、または他の人工衛星から衛
   星間データ中継により受信し、地球表面や他の人工衛星
   に送信される時の軌道位置を算出し、その位置情報と４
   箇の人工衛星から受けた測距情報により隣り合う２箇の
   人工衛星の組合せ３組より、人工衛星と観測点の間の２
   種類の距離の差を計測することにより求められる４箇の
   人工衛星の位置を焦点とする前記の隣り合う人工衛星間
   の前記の距離差が一定となる双曲面の３組の交点を求め
   観測位置を算出することを特徴とする人工衛星を用いた
   測位方法。 （４）静止軌道上にある人工衛星から受けた測距信号に
   より求めた時刻情報と、管制局より求めた軌道予測値よ
   り、測距信号が人工衛星にて発生し地球表面や他の人工
   衛星に送信され、または他の人工衛星から衛星間データ
   中継により受信し、地球表面や他の人工衛星に送信され
   る時の軌道位置を算出し、その位置情報と４箇の人工衛
   星から受けた測距情報により隣り合う２箇の人工衛星の
   組合せ３組より、人工衛星と観測点の間の２種類の距離
   の差を計測することにより求められる４箇の人工衛星の
   位置を焦点とする前記の隣り合う人工衛星間の前記の距
   離差が一定となる双曲面の３組の交点を求め観測位置を
   算出し、さらに３つの人工衛星より成る群の衛星間距離
   差を知ることにより、人工衛星間距離算出情報を観測者
   が知り、２組のこの観測により人工衛星の位置を求める
   ようにしたことを特徴とする人工衛星を用いた測位方法
   。 （５）外部からの指令信号にもとづいて、時刻の補正及
   び周波数の微調整が出来る時計装置と距離差の計測のた
   めの信号を地球表面の近くの観測者に送信できる装置と
   、同じ距離差の計測の信号を他の人工衛星に向けて送信
   できる衛星間のデータ中継装置と、他の人工衛星から受
   けた距離差計測のための信号を前記の地球表面の近くの
   観測者に送信できる装置に加えて送信できると同時に、
   さらに他の人工衛星にこの信号を送信できる衛星間のデ
   ータ中継装置とを備えた人工衛星を用いたことを特徴と
   する請求項（１）、請求項（２）又は請求項（３）記載
   の人工衛星を用いた測位方法。 （６）外部からの指令信号にもとづいて、時刻の補正及
   び周波数の微調整が出来る時計装置と距離差の計測のた
   めの信号を地球表面の近くの観測者に送信できる装置と
   、同じ距離差の計測の信号を他の人工衛星に向けて送信
   できる衛星間のデータ中継装置と、他の人工衛星から受
   けた距離差計測のための信号を前述の地球表面の近くの
   観測者に送信できる装置に加えて送信できると同時に、
   さらに他の人工衛星にこの信号を送信できる衛星間のデ
   ータ中継装置と、衛星間のデータ中継による信号伝送を
   ２つの他の人工衛星より受信し、距離差を計測する装置
   とその計測値を地表面近くの観測者に送る装置とを備え
   た人工衛星を用いたことを特徴とする請求項１、請求項
   ２、又は請求項４記載の人工衛星を用いた測位方法。