JPH0569472B2 - - Google Patents
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- JPH0569472B2 JPH0569472B2 JP62246285A JP24628587A JPH0569472B2 JP H0569472 B2 JPH0569472 B2 JP H0569472B2 JP 62246285 A JP62246285 A JP 62246285A JP 24628587 A JP24628587 A JP 24628587A JP H0569472 B2 JPH0569472 B2 JP H0569472B2
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
-
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、３個以上の静止衛星を用いて基地局
と移動局間で双方向通信を行うとともに、基地局
が移動局の位置検出を行う移動体衛星通信／測位
方式に関する。
と移動局間で双方向通信を行うとともに、基地局
が移動局の位置検出を行う移動体衛星通信／測位
方式に関する。
（従来の技術）
衛星通信技術の進展に伴い移動体衛星通信シス
テムに大きな期待が寄せられている。この移動体
衛星通信システムを構築する場合、衛星通信の広
域性という特徴を活かし、移動体との通信と併行
して移動体の測位をなし得る通信／測位の機能を
どのように実現するかがひとつの開発課題となつ
ているが、少なくとも３個の静止衛星を用いれば
移動体の位置検出を高精度になし得ることが知ら
れている。
テムに大きな期待が寄せられている。この移動体
衛星通信システムを構築する場合、衛星通信の広
域性という特徴を活かし、移動体との通信と併行
して移動体の測位をなし得る通信／測位の機能を
どのように実現するかがひとつの開発課題となつ
ているが、少なくとも３個の静止衛星を用いれば
移動体の位置検出を高精度になし得ることが知ら
れている。
即ち、通信と測位をなし得る移動体衛星通信／
測位方式を、例えば第４図に示す如く、３個の静
止衛星S1、同S2、同S3と、この３個の静止衛星
S1，S2，S3と電波授受を行う低指向性アンテナ３
１を有する移動局Ｍと、３個の静止衛星S1、同
S2、同S3のそれぞれと個別に電波授受を行う３個
の高指向性アンテナ３２ａ、同３２ｂ、同３２ｃ
を有する基地局Ｂとで構成し、移動局Ｍが発した
信号を異なる３個の伝搬路（＃１，＃２，＃３）
を通つて基地局Ｂに到達させる。なお、通信はい
ずれか１の静止衛星を利用すれば良いことは勿論
である。そして、測位を行う基地局Ｂでは、第５
図に示す如く、異なる３個の伝搬路における伝搬
時間t1、同t2、同t3をそれぞれ検出し、伝搬路間
の時間差t1−t3、同t2−t3をそれぞれ算出し、こ
の時間差に基づく曲線の交点から移動局Ｍの位置
決定を行うのである。
測位方式を、例えば第４図に示す如く、３個の静
止衛星S1、同S2、同S3と、この３個の静止衛星
S1，S2，S3と電波授受を行う低指向性アンテナ３
１を有する移動局Ｍと、３個の静止衛星S1、同
S2、同S3のそれぞれと個別に電波授受を行う３個
の高指向性アンテナ３２ａ、同３２ｂ、同３２ｃ
を有する基地局Ｂとで構成し、移動局Ｍが発した
信号を異なる３個の伝搬路（＃１，＃２，＃３）
を通つて基地局Ｂに到達させる。なお、通信はい
ずれか１の静止衛星を利用すれば良いことは勿論
である。そして、測位を行う基地局Ｂでは、第５
図に示す如く、異なる３個の伝搬路における伝搬
時間t1、同t2、同t3をそれぞれ検出し、伝搬路間
の時間差t1−t3、同t2−t3をそれぞれ算出し、こ
の時間差に基づく曲線の交点から移動局Ｍの位置
決定を行うのである。
従来提案されている移動体衛星通信／測位方式
としては、例えば文献「Analysis of the
GEOSTAR Position Determination System」
（L.O.Snively，W.P.Osborne：AIAA，1986
pp.50−58）に記載のものが知られている。この
従来方式は、その詳細説明は割愛するが、信号ス
ペクトルが第６図ａに示す如く衛星回線の全使用
帯域に広がることとなるスペクトル拡散変調信号
を用いる方式である。
としては、例えば文献「Analysis of the
GEOSTAR Position Determination System」
（L.O.Snively，W.P.Osborne：AIAA，1986
pp.50−58）に記載のものが知られている。この
従来方式は、その詳細説明は割愛するが、信号ス
ペクトルが第６図ａに示す如く衛星回線の全使用
帯域に広がることとなるスペクトル拡散変調信号
を用いる方式である。
この方式では、基地局から呼ばれた移動局は高
速の擬似ランダム信号によつて拡散変調したスペ
クトル拡散変調信号を基地局が指定する所定のフ
レーム周期Ｔの期間内にて送信する（第６図ｂ、
イ）。そして、基地局は、異なる３つの伝搬路
＃１、同＃２、同＃３を通つて到来する移動局信
号のそれぞれを個別のアンテナ３２ａ，３２ｂ，
３２ｃで受信し、整合フイルタによつて拡散符号
を再生出力し（第６図ｂ、ロ）、それら再生拡散
符号のタイミング差を検出し、移動局の位置を検
出するのである。
速の擬似ランダム信号によつて拡散変調したスペ
クトル拡散変調信号を基地局が指定する所定のフ
レーム周期Ｔの期間内にて送信する（第６図ｂ、
イ）。そして、基地局は、異なる３つの伝搬路
＃１、同＃２、同＃３を通つて到来する移動局信
号のそれぞれを個別のアンテナ３２ａ，３２ｂ，
３２ｃで受信し、整合フイルタによつて拡散符号
を再生出力し（第６図ｂ、ロ）、それら再生拡散
符号のタイミング差を検出し、移動局の位置を検
出するのである。
（発明が解決しようとする問題点）
前述した従来方式は、衛星回線の全使用帯域を
使用するので衛星電力をフルに活用できること、
高速のスペクトル拡散変調信号を整合フイルタで
受信処理することから高い精度で位置検出を行い
得る特徴を有し、測位方式としては勝れていると
いうことができる。しかしながら、通信の観点か
らすれば、送信信号はバースト状にしか送信でき
ないので、メツセージ通信に限定され音声通信は
不可能である。また、スペクトル拡散方式では本
質的に高速の変復調動作を必要とするので、移動
局、基地局ともその回路規模が大きくなる。
使用するので衛星電力をフルに活用できること、
高速のスペクトル拡散変調信号を整合フイルタで
受信処理することから高い精度で位置検出を行い
得る特徴を有し、測位方式としては勝れていると
いうことができる。しかしながら、通信の観点か
らすれば、送信信号はバースト状にしか送信でき
ないので、メツセージ通信に限定され音声通信は
不可能である。また、スペクトル拡散方式では本
質的に高速の変復調動作を必要とするので、移動
局、基地局ともその回路規模が大きくなる。
さらに、逆拡散回路は通常デイレーロツクルー
プ（Delay Lock Loop）を利用するので、同期
確立に長大な時間を要し迅速性に欠ける、等種々
の問題点がある。
プ（Delay Lock Loop）を利用するので、同期
確立に長大な時間を要し迅速性に欠ける、等種々
の問題点がある。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたも
ので、その目的は、双方向通信に加えて、回路規
模を増大させず、かつ、迅速に高精度の測位をな
し得る移動体衛星通信／測位方式を提供すること
にある。
ので、その目的は、双方向通信に加えて、回路規
模を増大させず、かつ、迅速に高精度の測位をな
し得る移動体衛星通信／測位方式を提供すること
にある。
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために、本発明の移動体衛
星通信／測位方式は次の如き構成を有する。
星通信／測位方式は次の如き構成を有する。
即ち、本発明の移動体衛星通信／測位方式は、
Ｎ（Ｎ≧３）個の静止衛星と、１または多数の移
動体と、基地局とで構成され；移動体は、前記Ｎ
個の静止衛星と電波授受を行う低指向性アンテナ
と；低指向性アンテナが受けた複数の通信周波数
チヤネルの信号から自局に割り当てられた通信周
波数チヤネルの信号を周波数選択受信する位相体
FDM（周波数分割多重）受信手段と；移動体
FDM受信手段が送出する信号を受信信号として
後段へ伝達するとともに、その信号から基地局制
御信号を検出する移動体受信制御手段と；移動体
FDM受信手段において検出形成されるフレーム
同期信号に応答して一定時間、一定の掃引速度で
衛星回線の全使用帯域幅に渡る周波数掃引を行う
チヤープ信号を発生するチヤープ信号発生手段
と；測位の開始信号を含む通信信号を自局に割り
当てられた通信周波数チヤネルにて低指向性アン
テナから前記Ｎ個の静止衛星へ向けて送信すると
ともに、その送信を前記基地局制御信号が指定す
る時間内中止させる一方、その中止期間内前記チ
ヤープ信号を低指向性アンテナから送出させる移
動体送信手段と；を備え、基地局は、前記Ｎ個の
静止衛星のそれぞれと個別に電波授受を行うＮ個
の高指向性アンテナと；前記移動体が前記チヤー
プ信号を送信すべき時間を指定する前記基地局制
御信号を含む通信信号が挿入される１または複数
の通信周波数チヤネルの信号をＮ個の高指向性ア
ンテナの少なくとも１の高指向性アンテナから対
応する静止衛星へ向けて送信する基地局FDM送
信手段と；Ｎ個の高指向性アンテナのうちの１つ
の高指向性アンテナが受けた１または複数の通信
周波数チヤネルの信号について受信復調処理をす
る基地局FDM受信手段と；基地局FDM受信手段
が送出する信号を受信信号として後段へ伝達する
とともに、その信号から前記開始信号を検出する
基地局受信制御手段と；Ｎ個の高指向性アンテナ
のそれぞれが受けたチヤープ信号についてパルス
圧縮処理を行うチヤープフイルタを含むＮ個のチ
ヤープ信号受信手段と；前記Ｎ個のチヤープ信号
受信手段が送出するＮ個の圧縮パルス間の時間差
を前記開始信号検出に応答して検出し前記移動体
の位置を算出するための測位信号を形成する時間
差検出手段と；を備えることを特徴とするもので
ある。
Ｎ（Ｎ≧３）個の静止衛星と、１または多数の移
動体と、基地局とで構成され；移動体は、前記Ｎ
個の静止衛星と電波授受を行う低指向性アンテナ
と；低指向性アンテナが受けた複数の通信周波数
チヤネルの信号から自局に割り当てられた通信周
波数チヤネルの信号を周波数選択受信する位相体
FDM（周波数分割多重）受信手段と；移動体
FDM受信手段が送出する信号を受信信号として
後段へ伝達するとともに、その信号から基地局制
御信号を検出する移動体受信制御手段と；移動体
FDM受信手段において検出形成されるフレーム
同期信号に応答して一定時間、一定の掃引速度で
衛星回線の全使用帯域幅に渡る周波数掃引を行う
チヤープ信号を発生するチヤープ信号発生手段
と；測位の開始信号を含む通信信号を自局に割り
当てられた通信周波数チヤネルにて低指向性アン
テナから前記Ｎ個の静止衛星へ向けて送信すると
ともに、その送信を前記基地局制御信号が指定す
る時間内中止させる一方、その中止期間内前記チ
ヤープ信号を低指向性アンテナから送出させる移
動体送信手段と；を備え、基地局は、前記Ｎ個の
静止衛星のそれぞれと個別に電波授受を行うＮ個
の高指向性アンテナと；前記移動体が前記チヤー
プ信号を送信すべき時間を指定する前記基地局制
御信号を含む通信信号が挿入される１または複数
の通信周波数チヤネルの信号をＮ個の高指向性ア
ンテナの少なくとも１の高指向性アンテナから対
応する静止衛星へ向けて送信する基地局FDM送
信手段と；Ｎ個の高指向性アンテナのうちの１つ
の高指向性アンテナが受けた１または複数の通信
周波数チヤネルの信号について受信復調処理をす
る基地局FDM受信手段と；基地局FDM受信手段
が送出する信号を受信信号として後段へ伝達する
とともに、その信号から前記開始信号を検出する
基地局受信制御手段と；Ｎ個の高指向性アンテナ
のそれぞれが受けたチヤープ信号についてパルス
圧縮処理を行うチヤープフイルタを含むＮ個のチ
ヤープ信号受信手段と；前記Ｎ個のチヤープ信号
受信手段が送出するＮ個の圧縮パルス間の時間差
を前記開始信号検出に応答して検出し前記移動体
の位置を算出するための測位信号を形成する時間
差検出手段と；を備えることを特徴とするもので
ある。
（作用）
次に、前記の如く構成される本発明の移動体衛
星通信／測位方式の作用を説明する。
星通信／測位方式の作用を説明する。
例えば、３個の静止衛星を用いるシステムにお
ける双方向通信と測位は次の如くして行われる。
ける双方向通信と測位は次の如くして行われる。
まず、移動体が送信する場合、移動体送信手段
が、通信信号を自局に割り当てられた通信周波数
チヤネルにて低指向性アンテナから３個の静止衛
星へ向けて送信する。つまり、移動体が複数ある
場合には周波数分割多重化された通信信号が３個
の異なる伝搬路を通つて基地局へ伝達される。
が、通信信号を自局に割り当てられた通信周波数
チヤネルにて低指向性アンテナから３個の静止衛
星へ向けて送信する。つまり、移動体が複数ある
場合には周波数分割多重化された通信信号が３個
の異なる伝搬路を通つて基地局へ伝達される。
このとき、測位を必要とする移動体は測位の開
始信号を通信信号に含めることを行う。
始信号を通信信号に含めることを行う。
基地局では、基地局FDM受信手段が、３個の
高指向性アンテナのうちの１の高指向性アンテナ
が受けた１または複数の通信周波数チヤネルの信
号について受信復調処理をし、基地局受信制御手
段が基地局FDM受信手段の送出をする信号を受
信信号として後段へ伝達するとともに、その信号
から前記開始信号を検出する。
高指向性アンテナのうちの１の高指向性アンテナ
が受けた１または複数の通信周波数チヤネルの信
号について受信復調処理をし、基地局受信制御手
段が基地局FDM受信手段の送出をする信号を受
信信号として後段へ伝達するとともに、その信号
から前記開始信号を検出する。
一方、基地局では、基地局FDM送信手段が、
前記移動体がチヤープ信号を送信すべき時間を指
定する基地局制御信号を含む通信信号の挿入され
る１または複数の通信周波数チヤネルの信号をＮ
個の高指向性アンテナの少なくとも１の高指向性
アンテナから対応する静止衛星へ向けて送信す
る。
前記移動体がチヤープ信号を送信すべき時間を指
定する基地局制御信号を含む通信信号の挿入され
る１または複数の通信周波数チヤネルの信号をＮ
個の高指向性アンテナの少なくとも１の高指向性
アンテナから対応する静止衛星へ向けて送信す
る。
即ち、基地局では、従来例と同様に一定周期か
らなるフレーム同期信号を送信しているが、測位
要求をした移動体あるいは測位対象として選択し
た移動体にどの周期のフレームでチヤープ信号を
送信すべきかを通知するのである。
らなるフレーム同期信号を送信しているが、測位
要求をした移動体あるいは測位対象として選択し
た移動体にどの周期のフレームでチヤープ信号を
送信すべきかを通知するのである。
その結果、移動体では、移動体FDM受信手段
がフレーム同期信号を検出形成し、このフレーム
同期信号に応答してチヤープ信号発生手段が一定
時間、一定の掃引速度で衛星回線の全使用帯域幅
に渡る周波数掃引を行うチヤープ信号を発生する
ことを行う。そして、測位を必要とする移動体で
は、移動体FDM受信手段が低指向性アンテナの
受けた複数の通信周波数チヤネルの信号から自局
に割り当てられた通信周波数チヤネルの信号を周
波数選択受信すると、移動体受信制御手段が移動
体FDM受信手段の送出する信号を受信信号とし
て後段へ伝達するとともに、その信号から基地局
制御信号を検出する。すると、移動体送信手段で
は、それまで行つていた通信信号の送信を前記基
地局制御信号が指定する時間内中止させる一方、
その中止期間内前記チヤープ信号を低指向性アン
テナから送出させることを行う。
がフレーム同期信号を検出形成し、このフレーム
同期信号に応答してチヤープ信号発生手段が一定
時間、一定の掃引速度で衛星回線の全使用帯域幅
に渡る周波数掃引を行うチヤープ信号を発生する
ことを行う。そして、測位を必要とする移動体で
は、移動体FDM受信手段が低指向性アンテナの
受けた複数の通信周波数チヤネルの信号から自局
に割り当てられた通信周波数チヤネルの信号を周
波数選択受信すると、移動体受信制御手段が移動
体FDM受信手段の送出する信号を受信信号とし
て後段へ伝達するとともに、その信号から基地局
制御信号を検出する。すると、移動体送信手段で
は、それまで行つていた通信信号の送信を前記基
地局制御信号が指定する時間内中止させる一方、
その中止期間内前記チヤープ信号を低指向性アン
テナから送出させることを行う。
斯くして、基地局では、３個のチヤープ信号受
信手段が、３個の高指向性アンテナのそれぞれが
受けたチヤープ信号についてパルス圧縮処理を行
うので、時間差検出手段がこれら３個のチヤープ
信号受信手段の送出する３個の圧縮パルス間の時
間差を前記開始信号検出に応答して検出し前記移
動体の位置を算出するための測位信号を形成する
のである。
信手段が、３個の高指向性アンテナのそれぞれが
受けたチヤープ信号についてパルス圧縮処理を行
うので、時間差検出手段がこれら３個のチヤープ
信号受信手段の送出する３個の圧縮パルス間の時
間差を前記開始信号検出に応答して検出し前記移
動体の位置を算出するための測位信号を形成する
のである。
なお、静止衛星の個数は、移動体が地上や海上
を移動するものであるときは３個で足りるが、移
動体が航空機のときは高度を求める必要があるの
で４個必要となる。
を移動するものであるときは３個で足りるが、移
動体が航空機のときは高度を求める必要があるの
で４個必要となる。
以上要するに、本発明の移動体衛星通信／測位
方式は、従来存在するSCPC（Single Channel
Per Carrier）−FDMA（周波数分割多元接続）方
式の移動体衛星通信システムにおいて、測位のた
めに少なくとも２個の静止衛星を追加するととも
に、移動体にスペクトル拡散変調方式よりも簡易
な構成からなるチヤープ信号発生手段を設けて測
位時にはチヤープ信号を送信させ、基地局におい
てチヤープ信号の圧縮パルスの時間差を検出する
ようにしたのである。測位の精度はチヤープ信号
の掃引速度、掃引時間および掃引範囲を適宜設定
することによつて高精度化が可能である。
方式は、従来存在するSCPC（Single Channel
Per Carrier）−FDMA（周波数分割多元接続）方
式の移動体衛星通信システムにおいて、測位のた
めに少なくとも２個の静止衛星を追加するととも
に、移動体にスペクトル拡散変調方式よりも簡易
な構成からなるチヤープ信号発生手段を設けて測
位時にはチヤープ信号を送信させ、基地局におい
てチヤープ信号の圧縮パルスの時間差を検出する
ようにしたのである。測位の精度はチヤープ信号
の掃引速度、掃引時間および掃引範囲を適宜設定
することによつて高精度化が可能である。
また従来方式の如き複雑で長時間を要する同期
制御は不要であり、迅速な測位が可能である。
制御は不要であり、迅速な測位が可能である。
さらに、通信形態はメツセージ通信に限定され
ないことは勿論のこと、周波数分割多重伝送路の
各通信周波数チヤネルの信号はデイジタル変調信
号、角度変調信号、さらには単側波帯振幅変調信
号等任意の変調形態の通信信号を用いることがで
きるので、極めて広汎な応用が可能である。
ないことは勿論のこと、周波数分割多重伝送路の
各通信周波数チヤネルの信号はデイジタル変調信
号、角度変調信号、さらには単側波帯振幅変調信
号等任意の変調形態の通信信号を用いることがで
きるので、極めて広汎な応用が可能である。
（実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
る。
本発明の移動体衛星通信／測位方式は、第３図
ａに示す如く、衛星回線の全使用帯域（帯域Ｗ）
を複数の通信周波数チヤネル（CH1，CH2……，
CHo）に周波数分割する従前のSCPC−FDMA方
式の移動体衛星通信システムを基調として第４図
に例示する如き測位方式を実現するものである。
ａに示す如く、衛星回線の全使用帯域（帯域Ｗ）
を複数の通信周波数チヤネル（CH1，CH2……，
CHo）に周波数分割する従前のSCPC−FDMA方
式の移動体衛星通信システムを基調として第４図
に例示する如き測位方式を実現するものである。
本発明においても測位は基地局が行うのであ
り、基地局の受信／測位の系統は、例えば第１図
に示す如く、受信手段としての分波器１およびデ
ータ復調器２と、受信制御回路３と、チヤープ信
号受信回路４ａ、同４ｂ、同４ｃと、時間差検出
回路５とで基本的に構成される。本実施例では受
信系（データ復調器２、受信制御回路３等）は１
系統のみ示してある。なお、送信系は、従前の構
成と異なるところがないので、図示省略した。こ
れはデータ変調器、アツプコンバータや高電力増
幅器等を含み、３個の高指向性アンテナ３２ａ、
同３２ｂ、同３２ｃのうちのいずれか１つが送信
アンテナとして使用されることになる。
り、基地局の受信／測位の系統は、例えば第１図
に示す如く、受信手段としての分波器１およびデ
ータ復調器２と、受信制御回路３と、チヤープ信
号受信回路４ａ、同４ｂ、同４ｃと、時間差検出
回路５とで基本的に構成される。本実施例では受
信系（データ復調器２、受信制御回路３等）は１
系統のみ示してある。なお、送信系は、従前の構
成と異なるところがないので、図示省略した。こ
れはデータ変調器、アツプコンバータや高電力増
幅器等を含み、３個の高指向性アンテナ３２ａ、
同３２ｂ、同３２ｃのうちのいずれか１つが送信
アンテナとして使用されることになる。
また、移動体の送受信系統は、例えば第２図に
示す如く、受信手段としてのデータ復調器２１お
よび受信フレーム同期回路２２と、受信制御回路
２３と、チヤープ信号発生回路２４と、送信手段
を構成するスイツチ回路２５、同２６、インバー
タ２７、選択回路２８および変調器２９とで基本
的に構成される。
示す如く、受信手段としてのデータ復調器２１お
よび受信フレーム同期回路２２と、受信制御回路
２３と、チヤープ信号発生回路２４と、送信手段
を構成するスイツチ回路２５、同２６、インバー
タ２７、選択回路２８および変調器２９とで基本
的に構成される。
以上の構成において、基地局は、従来方式と同
様に、測位の時間基準を与えるためのフレーム同
期信号を一定の時間間隔（フレーム周期Ｔ）をお
いて繰り返し送信している。１つのフレーム周期
Ｔ内では１つの移動体の測位を行う。即ち測位を
時分割的に行うのである。このフレーム同期信号
は、移動体における受信フレーム同期回路２２で
検出され、その検出したフレーム同期信号ａがチ
ヤープ信号発生回路２４へ与えられる。
様に、測位の時間基準を与えるためのフレーム同
期信号を一定の時間間隔（フレーム周期Ｔ）をお
いて繰り返し送信している。１つのフレーム周期
Ｔ内では１つの移動体の測位を行う。即ち測位を
時分割的に行うのである。このフレーム同期信号
は、移動体における受信フレーム同期回路２２で
検出され、その検出したフレーム同期信号ａがチ
ヤープ信号発生回路２４へ与えられる。
その結果、チヤープ信号発生回路２４では、フ
レーム同期信号に応答して一定時間、一定の掃引
速度で衛星回線の全使用帯域幅Ｗに渡る周波数掃
引を行うチヤープ信号を発生し、それをスイツチ
回路２５へ与える。
レーム同期信号に応答して一定時間、一定の掃引
速度で衛星回線の全使用帯域幅Ｗに渡る周波数掃
引を行うチヤープ信号を発生し、それをスイツチ
回路２５へ与える。
以上の動作は、全ての移動体において、低指向
性アンテナ３１が受けた複数の通信周波数チヤネ
ルの信号から自局に割り当てられた通信周波数チ
ヤネルの信号を周波数選択受信する移動体FDM
受信手段の動作の一環として行われ、周波数選択
受信された通信周波数チヤネルの信号は通常の場
合受信制御回路２３を介して後段へ受信信号とし
て送出される。このとき、受信制御回路２３で
は、通過信号から基地局制御信号を検出しないの
で、制御信号ｂを“０”レベルに設定しており、
送信信号はスイツチ回路２６、選択回路２８およ
び変調器２９を介して送信される。第３図ｂ，イ
において、CH1〜CHoの各送信信号がそれを示し
ている。つまり、従前のSCPC−FDMA方式の通
信形態と同様である。
性アンテナ３１が受けた複数の通信周波数チヤネ
ルの信号から自局に割り当てられた通信周波数チ
ヤネルの信号を周波数選択受信する移動体FDM
受信手段の動作の一環として行われ、周波数選択
受信された通信周波数チヤネルの信号は通常の場
合受信制御回路２３を介して後段へ受信信号とし
て送出される。このとき、受信制御回路２３で
は、通過信号から基地局制御信号を検出しないの
で、制御信号ｂを“０”レベルに設定しており、
送信信号はスイツチ回路２６、選択回路２８およ
び変調器２９を介して送信される。第３図ｂ，イ
において、CH1〜CHoの各送信信号がそれを示し
ている。つまり、従前のSCPC−FDMA方式の通
信形態と同様である。
そして、基地局は所定の移動体を測位対象とし
て選択すると、その旨およびどのフレーム周期を
使用すべきか等を内容とする基地局制御信号を該
当移動体へ向けて通信信号として伝達する。ある
いは、測位を要求する移動体からの測位要求信号
を受けて基地局は同様に基地局制御信号を該当移
動体へ向けて送信する。すると、該当移動体で
は、受信信号から基地局制御信号を検出して送信
信号に応答信号を測位の開始信号として含めて基
地局へ送信し、次いで基地局制御信号を検出した
受信制御回路２３では指定されたフレーム周期の
期間宛制御信号ｂを“１”レベルにする。その結
果、スイツチ回路２６は送信信号の通過を禁止
し、スイツチ回路２５はチヤープ信号を選択回路
２８へ与えるから、チヤープ信号が衛星回線へ向
けて送出される。第３図ｂ，イに示す如く、ある
移動体は第１のフレーム周期Ｏ〜Ｔの期間、また
ある移動体は第２のフレーム周期Ｔ〜2Tの期間
チヤープ信号を送信するのである。第３図ｂ，イ
では、チヤープ信号はCH1の周波数からCHoの周
波数までをこの順序で掃引するとしてある。
て選択すると、その旨およびどのフレーム周期を
使用すべきか等を内容とする基地局制御信号を該
当移動体へ向けて通信信号として伝達する。ある
いは、測位を要求する移動体からの測位要求信号
を受けて基地局は同様に基地局制御信号を該当移
動体へ向けて送信する。すると、該当移動体で
は、受信信号から基地局制御信号を検出して送信
信号に応答信号を測位の開始信号として含めて基
地局へ送信し、次いで基地局制御信号を検出した
受信制御回路２３では指定されたフレーム周期の
期間宛制御信号ｂを“１”レベルにする。その結
果、スイツチ回路２６は送信信号の通過を禁止
し、スイツチ回路２５はチヤープ信号を選択回路
２８へ与えるから、チヤープ信号が衛星回線へ向
けて送出される。第３図ｂ，イに示す如く、ある
移動体は第１のフレーム周期Ｏ〜Ｔの期間、また
ある移動体は第２のフレーム周期Ｔ〜2Tの期間
チヤープ信号を送信するのである。第３図ｂ，イ
では、チヤープ信号はCH1の周波数からCHoの周
波数までをこの順序で掃引するとしてある。
一方、基地局では、受信制御回路３において受
信信号から測位の開始信号を検出すると、その検
出に応答して動作開始信号ｅを時間差検出回路５
へ与える。また、３個の高指向性アンテナ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれが受けたチヤープ
信号は対応するチヤープ信号受信回路４ａ，４
ｂ，４ｃに入力し、そこに含まれるチヤープフイ
ルタによつてパルス圧縮処理を受け、その３個の
圧縮パルスが第３図ｂ，ロに示す如くして時間差
検出回路５へ与えられる。
信信号から測位の開始信号を検出すると、その検
出に応答して動作開始信号ｅを時間差検出回路５
へ与える。また、３個の高指向性アンテナ３２
ａ，３２ｂ，３２ｃのそれぞれが受けたチヤープ
信号は対応するチヤープ信号受信回路４ａ，４
ｂ，４ｃに入力し、そこに含まれるチヤープフイ
ルタによつてパルス圧縮処理を受け、その３個の
圧縮パルスが第３図ｂ，ロに示す如くして時間差
検出回路５へ与えられる。
斯くして、時間差検出回路５では、３個の圧縮
パルス間の時間差を動作開始信号ｅに応答して検
出しそれを測位信号として図外の測位演算手段へ
送出できるのである。
パルス間の時間差を動作開始信号ｅに応答して検
出しそれを測位信号として図外の測位演算手段へ
送出できるのである。
次に、本発明の測位方式の精度等について検討
すると次の如くになる。
すると次の如くになる。
移動体の送信チヤープ信号ｃ（ｔ）を
ｃ（ｔ）＝―ej〓(t-T/2)a
Ｏ （Ｏ＜ｔ＜Ｔ）
（ｔ＜Ｏ，ｔ＞Ｔ） ……(1)
とすると、受信信号ｒ（ｔ）は
ｒ（ｔ）＝ｃ（ｔ）＋ｎ（ｔ） ……(2)
となる。なお、ｎ（ｔ）は伝送路雑音および他チ
ヤネルの信号波を含めた全非希望波である。
ヤネルの信号波を含めた全非希望波である。
今、基準局のチヤープフイルタのインパルス応
答ｈ（ｔ）を ｈ（ｔ）＝―ej〓(t-T)2 Ｏ （Ｏ＜ｔ＜Ｔ） （ｔ＜Ｏ，ｔ＞2T） ……(3) とすると、受信信号ｒ（ｔ）が入力したチヤープ
フイルタの出力ｄ（τ）は、 ｄ（τ）＝∫r（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ＝VOS（τ）＋VOo（τ） ……(4) となる。但し、 VOS（τ）＝∫c（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ……(5) VOo（τ）＝∫n（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ……(6) である。ここに、VOS（τ）は希望波出力、VOo
（τ）は非希望波出力である。
答ｈ（ｔ）を ｈ（ｔ）＝―ej〓(t-T)2 Ｏ （Ｏ＜ｔ＜Ｔ） （ｔ＜Ｏ，ｔ＞2T） ……(3) とすると、受信信号ｒ（ｔ）が入力したチヤープ
フイルタの出力ｄ（τ）は、 ｄ（τ）＝∫r（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ＝VOS（τ）＋VOo（τ） ……(4) となる。但し、 VOS（τ）＝∫c（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ……(5) VOo（τ）＝∫n（ｔ）ｈ（τ−ｔ）dt ……(6) である。ここに、VOS（τ）は希望波出力、VOo
（τ）は非希望波出力である。
ここで、Ｔ＜τ＜2Tの範囲に着目すると、希
望波出力VOS（τ）は、 VOS（τ）＝Te-j〓(〓-3T)2sinμT（τ−３／２Ｔ）
／μT（τ−３／２Ｔ）
……(7) となる。即ち、希望波出力は τ＝３／２Ｔ ……(8) なる時間に尖頭値を有するパルスとなる。
望波出力VOS（τ）は、 VOS（τ）＝Te-j〓(〓-3T)2sinμT（τ−３／２Ｔ）
／μT（τ−３／２Ｔ）
……(7) となる。即ち、希望波出力は τ＝３／２Ｔ ……(8) なる時間に尖頭値を有するパルスとなる。
第３図ｂ，ロに示す如く、各フレーム周期に中
央付近にパルスが出力されるのである。
央付近にパルスが出力されるのである。
そして、パルス幅Δtは大略
Δt＝2π／μT＝１／μT／2π ……(9)
である。なお、パルスの振幅は、式(7)が示す如
く、積分時間Ｔに比例する。
く、積分時間Ｔに比例する。
即ち、チヤープフイルタは、時間長Ｔの一定振
幅のチヤープ信号をパルス幅Δtなるインパルス
にパルス圧縮するのであつて、そのパルス圧縮比
は Ｔ／Δt＝（μT／2π）・Ｔ ……(10) で与えられる。式(10)において、第１項は式(1)で示
したチヤープ信号の周波数掃引帯域幅（掃引時間
と掃引速度の積であり、これをＢとする）である
から、式(10)はいわゆるＢ・Ｔ積を示している。な
お、式(6)で与えられる雑音成分は平均時間Ｔにわ
たる積分結果である。
幅のチヤープ信号をパルス幅Δtなるインパルス
にパルス圧縮するのであつて、そのパルス圧縮比
は Ｔ／Δt＝（μT／2π）・Ｔ ……(10) で与えられる。式(10)において、第１項は式(1)で示
したチヤープ信号の周波数掃引帯域幅（掃引時間
と掃引速度の積であり、これをＢとする）である
から、式(10)はいわゆるＢ・Ｔ積を示している。な
お、式(6)で与えられる雑音成分は平均時間Ｔにわ
たる積分結果である。
即ち、第１に、必要とする時間精度は圧縮パル
スのパルス幅Δtに依存するが、これは式(9)から
明らかな通り、チヤープ信号の周波数掃引帯域幅
μTを適宜設定することによつて所望の精度を得
ることができる。第２に、掃引時間Ｔを大きく設
定することによつて大きなＳ／Ｎを実現でき、正
確な時間測定が可能となる。
スのパルス幅Δtに依存するが、これは式(9)から
明らかな通り、チヤープ信号の周波数掃引帯域幅
μTを適宜設定することによつて所望の精度を得
ることができる。第２に、掃引時間Ｔを大きく設
定することによつて大きなＳ／Ｎを実現でき、正
確な時間測定が可能となる。
第２の特徴点については次の実例でもつて具体
的に説明する。例えば、衛星回線の全使用帯域幅
を4kHzとし、信号速度4.8Kb／ｓのBPSK（２相
位相シフトキーイング）信号400チヤネルを扱う
SCPC−FDMA方式の移動体衛星通信システムに
おいて本発明の測位方式を実施する場合を考え
る。
的に説明する。例えば、衛星回線の全使用帯域幅
を4kHzとし、信号速度4.8Kb／ｓのBPSK（２相
位相シフトキーイング）信号400チヤネルを扱う
SCPC−FDMA方式の移動体衛星通信システムに
おいて本発明の測位方式を実施する場合を考え
る。
B.T積を40に設定し、掃引時間Ｔを
Ｔ＝40シンボル＝40・１／4.8×103（秒） ……(11)
とし、また掃引範囲μT／2πを
μT／2π＝4MHz ……(12)
とすると、時間精度は式(9)から
Δt＝１／μT／2π＝2.5×10-7（秒）……(13)
となる。これは距離誤差Διにすると、ｃを光速
として、 Δι＝ｃ・Δt＝75（ｍ） ……(14) となる。このとき、干渉波に対するＳ／Ｎは 10ιog40＝16（dB） ……(15) である。
として、 Δι＝ｃ・Δt＝75（ｍ） ……(14) となる。このとき、干渉波に対するＳ／Ｎは 10ιog40＝16（dB） ……(15) である。
一方、チヤープ信号が各通信周波数チヤネルに
与える影響を考察すると、次の如くになる。チヤ
ープ信号が各通信周波数チヤネルに留まる時間
は、掃引速度が式(11)、同(12)等を用いて 2μ／2π＝４×106／40×１／4.8×103 ＝４×106×4.8×103／40（Hz／秒） ……(16) となるから、これが信号周波数４，8KHzの通信
周波数チヤネルに留まる時間として求められる。
与える影響を考察すると、次の如くになる。チヤ
ープ信号が各通信周波数チヤネルに留まる時間
は、掃引速度が式(11)、同(12)等を用いて 2μ／2π＝４×106／40×１／4.8×103 ＝４×106×4.8×103／40（Hz／秒） ……(16) となるから、これが信号周波数４，8KHzの通信
周波数チヤネルに留まる時間として求められる。
その時間は
4.8×103／2μ／2π＝10-5（秒） ……(17)
となる。これは各通信周波数チヤネルの伝送速度
１／4.8×103＝２×10-4（秒） ……(18)
の1/20であり、チヤープ信号の影響は殆ど無視で
きるのである。
きるのである。
（発明の効果）
以上詳述したように、本発明の移動体衛星通
信／測位方式によれば、従来存在するSCPC−
FDMA方式の移動体衛星通信システムを基礎と
し、測位の手段としてスペクトル拡散変調方式よ
りも簡易な構成で実現できるチヤープ信号を用い
るようにしたので、従来方式の如き複雑で長時間
を要する同期制御は不要であり、通常のSCPC−
FDMA方式による双方向通信に加えて、簡易か
つ迅速に測位を行うことができる。ここで、測位
の精度はチヤープ信号の掃引速度、掃引時間およ
び掃引範囲を適宜設定することによつて高精度化
が可能である。また、通信形態はメツセージ通信
に限定されないことは勿論のこと、周波数分割多
重伝送路の各通信周波数チヤネルの信号はデイジ
タル変調信号、角度変調信号、さらには単側波帯
振幅変調信号等任意の変調形態の通信信号を用い
ることができるので、極めて広汎な応用が可能で
ある、等各種の効果がある。
信／測位方式によれば、従来存在するSCPC−
FDMA方式の移動体衛星通信システムを基礎と
し、測位の手段としてスペクトル拡散変調方式よ
りも簡易な構成で実現できるチヤープ信号を用い
るようにしたので、従来方式の如き複雑で長時間
を要する同期制御は不要であり、通常のSCPC−
FDMA方式による双方向通信に加えて、簡易か
つ迅速に測位を行うことができる。ここで、測位
の精度はチヤープ信号の掃引速度、掃引時間およ
び掃引範囲を適宜設定することによつて高精度化
が可能である。また、通信形態はメツセージ通信
に限定されないことは勿論のこと、周波数分割多
重伝送路の各通信周波数チヤネルの信号はデイジ
タル変調信号、角度変調信号、さらには単側波帯
振幅変調信号等任意の変調形態の通信信号を用い
ることができるので、極めて広汎な応用が可能で
ある、等各種の効果がある。
第１図は本発明の移動体衛星通信／測位方式を
実施する基地局の受信／測位系統の構成ブロツク
図、第２図は移動体の送受信系統の構成ブロツク
図、第３図は動作説明図、第４図は移動体衛星通
信／測位方式の構成ブロツク図、第５図は測位の
原理説明図、第６図は従来方式の動作説明図であ
る。 １……分波器、２，２１……データ復調器、
３，２３……受信制御回路、４ａ，４ｂ，４ｃ…
…チヤープ信号受信回路、５……時間差検出回
路、２２……受信フレーム同期回路、２４……チ
ヤープ信号発生回路、２５，２６……スイツチ回
路、２７……インバータ、２８……選択回路、２
９……変調器、３１……低指向性アンテナ、３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ……高指向性アンテナ、Ｂ…
…基地局、Ｍ……移動体、S1〜S3……静止衛星。
実施する基地局の受信／測位系統の構成ブロツク
図、第２図は移動体の送受信系統の構成ブロツク
図、第３図は動作説明図、第４図は移動体衛星通
信／測位方式の構成ブロツク図、第５図は測位の
原理説明図、第６図は従来方式の動作説明図であ
る。 １……分波器、２，２１……データ復調器、
３，２３……受信制御回路、４ａ，４ｂ，４ｃ…
…チヤープ信号受信回路、５……時間差検出回
路、２２……受信フレーム同期回路、２４……チ
ヤープ信号発生回路、２５，２６……スイツチ回
路、２７……インバータ、２８……選択回路、２
９……変調器、３１……低指向性アンテナ、３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ……高指向性アンテナ、Ｂ…
…基地局、Ｍ……移動体、S1〜S3……静止衛星。
Claims (1)
- １ Ｎ（Ｎ≧３）個の静止衛星と、１または多数
の移動体と、基地局とで構成され；移動体は、前
記Ｎ個の静止衛星と電波授受を行う低指向性アン
テナと；低指向性アンテナが受けた複数の通信周
波数チヤネルの信号から自局に割り当てられた通
信周波数チヤネルの信号を周波数選択受信する移
動体FDM（周波数分割多重）受信手段と；移動体
FDM受信手段が送出する信号を受信信号として
後段へ伝達するとともに、その信号から基地局制
御信号を検出する移動体受信制御手段と；移動体
FDM受信手段において検出形成されるフレーム
同期信号に応答して一定時間、一定の掃引速度で
衛星回線の全使用帯域幅に渡る周波数掃引を行う
チヤープ信号を発生するチヤープ信号発生手段
と；測位の開始信号を含む通信信号を自局に割り
当てられた通信周波数チヤネルにて低指向性アン
テナから前記Ｎ個の静止衛星へ向けて送信すると
ともに、その送信を前記基地局制御信号が指定す
る時間内中止させる一方、その中止期間内前記チ
ヤープ信号を低指向性アンテナから送出させる移
動体送信手段と；を備え、基地局は、前記Ｎ個の
静止衛星のそれぞれと個別に電波授受を行うＮ個
の高指向性アンテナと；前記移動体が前記チヤー
プ信号を送信すべき時間を指定する前記基地局制
御信号を含む通信信号が挿入される１または複数
の通信周波数チヤンネルの信号をＮ個の高指向性
アンテナの少なくとも１の高指向性アンテナから
対応する静止衛星へ向けて送信する基地局FDM
送信手段と；Ｎ個の高指向性アンテナのうちの１
の高指向性アンテナが受けた１または複数の通信
周波数チヤネルの信号について受信復調処理をす
る基地局FDM受信手段と；基地局FDM受信手段
が送出する信号を受信信号として後段へ伝達する
とともに、その信号から前記開始信号を検出する
基地局受信制御手段と；Ｎ個の高指向性アンテナ
のそれぞれが受けたチヤープ信号についてパルス
圧縮処理を行うチヤープフイルタを含むＮ個のチ
ヤープ信号受信手段と；前記Ｎ個のチヤープ信号
受信手段が送出するＮ個の圧縮パルス間の時間差
を前記開始信号検出に応答して検出し前記移動体
の位置を算出するための測位信号を形成する時間
差検出手段と；を備えることを特徴とする移動体
衛星通信／測位方式。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246285A JPS6488273A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Communication/position-measurement system of moving body by satellites |
| US07/249,943 US4879713A (en) | 1987-09-30 | 1988-09-27 | Satellite-based vehicle communication/position determination system |
| DE88116056T DE3886162D1 (de) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Ortungs- und Nachrichtenübertragungssystem für Fahrzeuge mit Hilfe von Satelliten. |
| CA000578780A CA1285338C (en) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Satellite-based vehicle communication/position determination system |
| EP88116056A EP0310939B1 (en) | 1987-09-30 | 1988-09-29 | Satellite-based vehicle communication/position determination system |
| AU22999/88A AU599552B2 (en) | 1987-09-30 | 1988-09-30 | Satellite-based vehicle communication/position determination system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62246285A JPS6488273A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Communication/position-measurement system of moving body by satellites |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6488273A JPS6488273A (en) | 1989-04-03 |
| JPH0569472B2 true JPH0569472B2 (ja) | 1993-10-01 |
Family
ID=17146271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62246285A Granted JPS6488273A (en) | 1987-09-30 | 1987-09-30 | Communication/position-measurement system of moving body by satellites |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4879713A (ja) |
| EP (1) | EP0310939B1 (ja) |
| JP (1) | JPS6488273A (ja) |
| AU (1) | AU599552B2 (ja) |
| CA (1) | CA1285338C (ja) |
| DE (1) | DE3886162D1 (ja) |
Families Citing this family (32)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6471329A (en) * | 1987-09-11 | 1989-03-16 | Nec Corp | Mobile body satellite communication system |
| WO1990013856A1 (fr) * | 1989-05-01 | 1990-11-15 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Appareil de teleguidage pour vehicules |
| US5053782A (en) * | 1989-12-13 | 1991-10-01 | Gilat Communication Systems Ltd. | Commercial satellite communications system |
| JPH05509391A (ja) * | 1990-01-30 | 1993-12-22 | ナウチノ―イススレドバテルスキ インスティテュト コスミチェスコゴ プリボロストロエニア | 衛星支援無線航法位置決め方法及びその無線航法システム |
| US5073900A (en) * | 1990-03-19 | 1991-12-17 | Mallinckrodt Albert J | Integrated cellular communications system |
| WO1991016639A1 (en) * | 1990-04-06 | 1991-10-31 | Vick Russell | Integral modulation |
| US5365447A (en) * | 1991-09-20 | 1994-11-15 | Dennis Arthur R | GPS and satelite navigation system |
| US5461629A (en) * | 1992-09-09 | 1995-10-24 | Echelon Corporation | Error correction in a spread spectrum transceiver |
| US5420883A (en) * | 1993-05-17 | 1995-05-30 | Hughes Aircraft Company | Train location and control using spread spectrum radio communications |
| US6175806B1 (en) * | 1993-07-16 | 2001-01-16 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for detecting cycle slips in navigation signals received at a receiver from a satellite-based navigation system |
| GB2310098A (en) | 1996-02-08 | 1997-08-13 | Philip Bernard Wesby | Locating mobile telephone |
| US5982808A (en) * | 1996-08-30 | 1999-11-09 | Harris Corporation | System and method for communicating with plural remote transmitter |
| US6249252B1 (en) | 1996-09-09 | 2001-06-19 | Tracbeam Llc | Wireless location using multiple location estimators |
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