JPH05107330A - Three-dimensional position measurement by communication satellite - Google Patents

Three-dimensional position measurement by communication satellite

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JPH05107330A
JPH05107330A JP12320591A JP12320591A JPH05107330A JP H05107330 A JPH05107330 A JP H05107330A JP 12320591 A JP12320591 A JP 12320591A JP 12320591 A JP12320591 A JP 12320591A JP H05107330 A JPH05107330 A JP H05107330A
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JP
Japan
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radio
radio wave
ground station
time
repeater
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JP12320591A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Kawamata
健一 川俣
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

PURPOSE:To measure the three-dimensional position of an object which is traced to its position at a measurement precision of 1mm or less by transmitting and receiving electric waves in a given procedure among the object, a wave relay which is mounted on a satellite and a ground fixed station (thereinafter called 'three stations'). CONSTITUTION:Electric waves transmitted and received in a given procedure among three stations are stored in a memory of a computer connected to a ground fixed station. A distance among three stations is measured from a time for carrying waves transmitted and received among three stations. The measurement of the wave carrying time among three stations is carried out many times to take a correlation among elapsed time mechanisms provided in three stations by using a statistical method, based on a elapsed time mechanism provided in the ground fixed station. Because waves are refracted by the effect of atmospheric gas, calculation for correcting the length of waves passing through the atmosphere is carried out. In order to instantly measure a distance among three stations, the elevation and azimuth angles of waves transmitted and received among three stations are determined from the wave carrying time among three stations.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が解決しようとする課題】この発明は人工地球衛
星による無線位置測定方式、更に具体的に言えば、一つ
の通信衛星を用いて位置を監視する方法に関する。地表
面上及び空中にある物体の位置を距離測定によって突き
止めるには、一つの衛星で十分である。無線信号が光速
で進行し、衛星経由物体と地上固定局間で送受されると
きの伝搬遅延時間から位置と距離が決定される。衛星の
時間的位置が判明すれば、時間的位置が異なる一つの衛
星から物体の位置線を計算することができ、観測位置は
三つの位置線の交点にある。そして、観測位置の測距精
度は1mm以内である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a wireless position measurement system using an artificial earth satellite, and more specifically to a method for monitoring position using one communication satellite. One satellite is sufficient to locate the position of objects on the ground and in the air by distance measurement. The position and distance are determined from the propagation delay time when a wireless signal travels at the speed of light and is transmitted and received between an object via a satellite and a fixed station on the ground. If the time position of the satellite is known, the position line of the object can be calculated from one satellite having a different time position, and the observation position is at the intersection of the three position lines. The distance measurement accuracy at the observation position is within 1 mm.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線信号を使う事によって位置観測を行
う無線測定に通信衛星を使うことを考えた場合、二つの
衛星を必要とすることが難点として挙げられる場合が多
い。この発明は、一つの通信衛星しか必要としないこと
により、この難点を屈服する。又、一つの通信衛星(及
び能動性距離測定衛星)で行う観測位置決定システムも
あるが、同等の機能を発揮するには、更に二つのタイミ
ング信号衛星を必要とする難点がある。その上、観測位
置の測距精度は100mから1500mである。
2. Description of the Related Art Considering the use of a communication satellite for wireless measurement in which position observation is performed by using a wireless signal, often requiring two satellites is a difficulty. The present invention overcomes this difficulty by requiring only one communication satellite. Further, there is an observation position determination system which is performed by one communication satellite (and active range finder satellite), but there is a drawback that two timing signal satellites are further required to exhibit the same function. Moreover, the ranging accuracy of the observation position is 100 m to 1500 m.

【0003】[0003]

【産業上の利用分野及び発明の効果】この発明は、現在
の又は将来考えられる衛星を用いて、位置の監視、即ち
人間、乗り物及び航空機の位置の追跡を固定地上局で早
期に実施するのに有力である。考えられる用途として
は、長さ、面積、高さの測定、即ち測量、災難の予防並
びに環境保護の為に、オイル・タンカー並びにその他の
危険な貨物を積んだ船舶の位置の監視、最近定められた
200海里の限界内にある外国船舶の効果的な監視、交
通管制の為の航空機の洋上監視、陸上からの商業用船舶
の航行及び船舶位置の監視、及び陸上移動車両の位置の
監視がある。その他大陸間弾道弾の位置制御や衛星の軌
道修正及び姿勢制御その他ミサイルの追跡等がある。こ
の方法は世界的な規模でそのサービスを広げることがで
き、高い精度を達成することができ、他に提案されてい
る方式に比べて費用が格安である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is intended to provide early position monitoring, ie, tracking of human, vehicle and aircraft positions, at fixed ground stations using current or potential satellites. Is influential in. Possible applications include length, area and height measurements, ie surveying, location monitoring of oil tankers and other dangerous cargo-laden vessels, for disaster prevention and environmental protection. Effective monitoring of foreign vessels within 200 nautical miles, offshore surveillance of aircraft for traffic control, navigation of commercial vessels from land and vessel location, and location of land mobile vehicles. .. Others include position control of intercontinental ballistic bullets, satellite orbit correction and attitude control, and tracking of missiles. This method can spread its service on a global scale, can achieve high accuracy, and is cheaper than other proposed schemes.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】・[Means for solving the problem]

【作用】[Action]

1. 電波伝搬制御 (1) 前記物体から放射される電波の伝搬制御 位置を突き止めようとする物体の送信機アンテナ位置
(以後、送信機アンテナ位置と呼称する。)は、時刻T
M11のとき、点M11にある。衛星に搭載されている
電波中継機のアンテナ位置(以後、電波中継機アンテナ
位置と呼称する。)は、時刻TM11のとき、点P11
にある。固定地上局のアンテナ位置は、時刻TM11
とき、点W11にある。時刻TM11のとき、送信機ア
ンテナ位置より、電波が放射され、その電波が電波中継
機アンテナ位置に到達した時刻をTP12とする。時間
(TP12−TM11)の間に、送信機アンテナ位置
は、点M11から点M12に、電波中継機アンテナ位置
は点P11から点P12に、そして固定地上局アンテナ
位置は、点W11から点W12に移動する。電波中継機
の電波中継時間をΔτとすると、時刻TP12のとき電
波中継機に到達した電波は、時刻(TP12+Δτ)の
とき、電波中継機から放射される。時刻(TP12+Δ
τ)のとき、送信機アンテナ位置は、点M13に、電波
中継機アンテナ位置は、点P13に、そして固定地上局
アンテナ位置は、点W13に移動する。時刻(TP12
+Δτ)のとき、電波中継機アンテナ位置から放射され
た電波が、固定地上局アンテナ位置に到達した時刻をT
W14とする。時刻TW14のとき、送信機アンテナ位
置は、点M14に、電波中継機アンテナ位置は、点P1
4に,固定地上局のアンテナ位置は、点W14に移動す
る。以上をまとめると、表1の様になる。又、以上を図
示すると、図1の様になる。時刻TMXのとき、送信機
アンテナ位置より放射された電波が、電波中継機アンテ
ナ位置に到達した時刻が、(TP12+Δτ)であると
き、電波中継機が点P12から点P13に移動したとき
に丁度到達した電波であるから、大気ガスの屈折率によ
る電波経路長の誤差を無視して、C((TP12+Δ
τ)−TMX)は,点MXと点P13の距離である。
(表2の電波中継機アンテナに電波が到達した時刻欄の
中で、TP12+Δτと等しい電波が、これに該当す
る。)時刻TMXを確定する為に、まず、送信機アンテ
ナ位置より、ある一定時間、ある一定時間間隔で、電波
を電波中継機に向け放射され、これらの電波は電波中継
機を経由して、固定地上局に到達する。固定地上局で
は、これらの受信電波を固定地上局に接続された電子計
算機の記憶装置上に表2の様に記憶する。表2を用い、
第4図のフロー・チャートに従い、点MXと点P13と
の間の距離を確定する。
1. Radio wave propagation control (1) Propagation control of radio waves radiated from the object The transmitter antenna position of the object whose position is to be determined (hereinafter referred to as the transmitter antenna position) is time T.
At M11 , it is at point M11. The antenna position of the radio repeater mounted on the satellite (hereinafter referred to as the radio repeater antenna position) is point P11 at time T M11 .
It is in. The antenna position of the fixed ground station is at point W11 at time T M11 . At time T M11 , a radio wave is radiated from the transmitter antenna position, and the time when the radio wave reaches the radio repeater antenna position is T P12 . During time (T P12 -T M11 ), the transmitter antenna position changes from point M11 to point M12, the radio repeater antenna position changes from point P11 to point P12, and the fixed ground station antenna position changes from point W11 to point W11. Move to W12. Assuming that the radio relay time of the radio repeater is Δτ, the radio wave reaching the radio repeater at time T P12 is emitted from the radio repeater at time (T P12 + Δτ). Time (T P12 + Δ
τ), the transmitter antenna position moves to point M13, the radio repeater antenna position moves to point P13, and the fixed ground station antenna position moves to point W13. Time (T P12
+ Δτ), the time when the radio wave radiated from the radio repeater antenna position reaches the fixed ground station antenna position is T
W14 . At time T W14 , the transmitter antenna position is at point M14, and the radio repeater antenna position is at point P1.
4, the antenna position of the fixed ground station moves to point W14. The above is summarized in Table 1. The above is illustrated in FIG. At time T MX , when the time when the radio wave radiated from the transmitter antenna position reaches the radio repeater antenna position is (T P12 + Δτ), when the radio repeater moves from point P12 to point P13 Since it is a radio wave that has just reached, the error in the radio wave path length due to the refractive index of atmospheric gas is ignored, and C ((T P12 + Δ
τ) -T MX ) is the distance between the point MX and the point P13.
(In the time column when the radio wave reaches the radio repeater antenna in Table 2, the radio wave equal to T P12 + Δτ corresponds to this.) In order to determine the time T MX , first, from the transmitter antenna position, Radio waves are radiated toward a radio relay station for a certain time period and at a certain time interval, and these radio waves reach a fixed ground station via the radio wave relay station. In the fixed ground station, these received radio waves are stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station as shown in Table 2. Using Table 2,
The distance between the point MX and the point P13 is determined according to the flow chart of FIG.

【0005】(2) 固定地上局から放射される電波の
伝搬制御 固定地上局より電波が放射された時刻をTWX、この時
刻TWXにおける固定地上局の位置を点WXとする。こ
の電波が、再び固定地上局に戻って来たときの時刻をT
WY、この時刻TWYの固定地上局の位置を点WYとす
る。送信機アンテナ位置より電波が放射された時刻がT
M11の電波は、時刻TW14のとき固定地上局に到達
する。このときの固定地上局の位置は点W14である。
今、時刻TWYが時刻TW14同じであれば、時刻T
WXのとき固定地上局から放射された電波は、電波中継
機に到達後、時刻TM11のとき送信機アンテナ位置よ
り放射された電波と同一の経路を通る。時刻TWXを確
定する為に、まず、固定地上局よりある一定時間、ある
一定時間間隔で、電波が放射され、これらの電波は固定
地上局に設置された電子計算機の記憶装置上に、表3の
様に記憶される。表3を用い、図5のフロー・チャート
に従い、点WXと点P12との間の距離を求めることが
できる。
(2) Propagation Control of Radio Waves Emitted from Fixed Ground Stations The time when radio waves are radiated from the fixed ground station is T WX , and the position of the fixed ground station at this time T WX is point WX. The time when this radio wave returns to the fixed ground station again is T
WY , the position of the fixed ground station at this time T WY is defined as point WY. The time when the radio wave is radiated from the transmitter antenna position is T
The radio wave of M11 reaches the fixed ground station at time T W14 . The position of the fixed ground station at this time is point W14.
If time T WY is the same as time T W14 , time T
After reaching the radio repeater, the radio wave radiated from the fixed ground station in WX passes the same route as the radio wave radiated from the transmitter antenna position at time T M11 . In order to determine the time TWX , first, radio waves are radiated from the fixed ground station at a fixed time and at a fixed time interval, and these radio waves are displayed on a storage device of a computer installed in the fixed ground station. It is stored like 3. Using Table 3, the distance between the point WX and the point P12 can be calculated according to the flow chart of FIG.

【0006】(3)受信モードにあるときの前記物体及
び前記固定地上局における電波伝搬制御 前記物体及び前記固定地上局では、送信モードと受信モ
ードの2モードを順次繰り返す。送信モードにあるとき
は、到来電波の受信は行われず、電波を放射するか又は
何も行わないかのいずれかである。受信モードにあると
きは、電波の放射は行われず、到来電波を受信するか又
は何も行わないかのいずれかである。 (a)前記物体が受信モードのとき。 電波がアンテナに到来すると、到来電波はダイプレクサ
経由受信データ・バッフアに格納される。次に、前記物
体備え付けの経時機構により、アンテナから受信データ
・バッフアまでの遅延時間を考慮して、電波のアンテナ
到達時の時刻を確定する。そして、その電波到達時刻を
受信データ・バッフアに格納されているデータの末尾に
付加する。前記物体が送信モードに切り替わると、受信
データ・バッフアの内容が送信機に送られ、更にダイプ
レクサ経由アンテナより放射される。尚、受信データ・
バッフア内のデータは、前記物体が受信モードから送信
モードとなり、そして次の受信モードになるときまで保
証される。受信データ・バッフア内に格納されているデ
ータは、表4の様になる。 (b)受信モードにあるときの前記固定地上局の電波伝
搬制御 到来電波の到達時刻を前記固定地上局内の経時機構によ
り確定し、受信電波の内容を、前記固定地上局に接続さ
れている電子計算機により処理する。
(3) Radio wave propagation control in the object and the fixed ground station in the reception mode In the object and the fixed ground station, the transmission mode and the reception mode are sequentially repeated. When in the transmission mode, the incoming radio wave is not received and either the radio wave is radiated or nothing is performed. When in the receive mode, no radio waves are emitted and either incoming radio waves are received or nothing is done. (A) When the object is in the reception mode. When the radio wave arrives at the antenna, the incoming radio wave is stored in the reception data buffer via the diplexer. Next, the time when the radio wave arrives at the antenna is determined by considering the delay time from the antenna to the reception data buffer by the aging mechanism provided in the object. Then, the radio wave arrival time is added to the end of the data stored in the received data buffer. When the object is switched to transmit mode, the contents of the received data buffer are sent to the transmitter and further radiated from the antenna via the diplexer. In addition, received data
The data in the buffer is guaranteed until the object goes from receive mode to send mode and then to the next receive mode. The data stored in the received data buffer is as shown in Table 4. (B) Radio wave propagation control of the fixed ground station in the reception mode: The arrival time of the incoming radio wave is determined by the aging mechanism in the fixed ground station, and the content of the received radio wave is stored in the electronic equipment connected to the fixed ground station. Process by computer.

【0007】(4) 電波伝搬制御を利用した電波経路
長の測定 点M11と点P12との間の距離をLとする。大気
ガスの屈折率の影響により、 L=[〔−hΣi=1 tanα1i+{c(TP12−TM11 )−hΣi=1 (1/cosα1i)}sinα10 +〔nh+{c(TP12−TM11)−hΣi=1 (1/cosα1i)} cosα101/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TM11は点M11から電波の放射された時刻α
1i(i=1〜n)は厚さhの各大気圏平行平面層への
電波の入射角、α10は点M11から高さnhkmの上
空の大気圏平行平面層への電波の屈折角である。スネル
の法則から、平行平面層(n=1〜12)においては、 n1Bsinα1B=n11sinα11=n12si
nα12=・・・・・=n1isinα1i=・・・・
=n112sinα112=n10sinα10 10は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
1Bは点M11における大気ガスの屈折率であり、点
M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することに
より求まる。n11,n12,・・・・・n1i・・・
・・n112はn1B及び点M11の上空1kmの大気
ガスの屈折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面
層(n=12〜500)においては、 (n112+12/a)sinα112=(n113
13/a)sinα113=・・・・・=(n1i+i
/a)sinα1i=・・・・・=(n1500+50
0/a)sinα1500=n10sinα10 但し、aは地球の半径、n112,n113,・・・・
・n1i,・・・・・n1500は成層圏の大気ガスの
屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安定して
おり、実験的に求めておく。又、α10は仰角の計算方
法から、 cosα10=KhΣi=1 (1+n)/{(TP12−TM1 1)(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα10
対応する比例定数である。以上から、Lは定まる。即
ち、点M11と点P12との間の最短距離は確定する。 点P13と点W14との間の距離をLとする。大気
ガスの屈折率の影響により、 L=[〔−hΣi=1 tanα3i+{c(TW14−(TP12 +Δτ))−hΣi=1 (1/cosα3i)}sinα30+〔n h+{c(TW14−(TP12)+Δτ))−hΣi=1 (1/cosα i)}cosα301/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TM11は点M11から電波の放射された時刻、T
W14は点M11から、時刻TM11のとき放射された
電波が、電波中継機経由固定地上局アンテナ位置W14
に到達した時刻、α3i(i=1〜n)は厚さhの各大
気圏平行平面層への電波の屈折角、α30は地表面から
高さnhkmの上空の大気圏平行平面層への電波の入射
角である。スネルの法則から、平行平面層(i=1〜1
2)においては、 n3Bsinα3B=n31sinα31=n32si
nα32=・・・・・=n3isinα3i・・・・・
=n312sinα312=n30sinα3030は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
3BはW14における大気ガスの屈折率であり、W1
4の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することにより
求まる。n31,n32・・・・・n3i・・・・・n
312はn3B及びW14の上空1kmの大気ガスの屈
折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面層(i=
12〜500)においては、 (n312+12/a)sinα312=(n313
13/a)sinα313=・・・・・=(n3i+i
/a)sinα3i=・・・・・=(n3500+50
0/a)sinα3500=n30sinα30 但し、aは地球の半径、n312,n313,・・・・
・n3i・・・・・n3500は成層圏の大気ガスの屈
折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安定してお
り、実験的に求めておく。又、α30は仰角の計算方法
から、 cosα30=KhΣi=1 (1+n)/〔{TW14−(T 12 +Δτ)}(c±V)〕 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα30
対応する比例定数である。以上から、Lは定まる。即
ち、点P13と点W14との間の最短距離は確定する。 点WXと点W14との間の距離をLとする。 L=V(TW14−TWX) Vは地球の自転速度。TW14は送信機アンテナ位置M
11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波中
継機経由固定地上局アンテナ位置W14に到達した時
刻。TWXは電波中継機アンテナ位置P12に到達した
時刻がTP12であるように、固定地上局アンテナ位置
WXから放射された電波の放射時刻。TP12は送信機
アンテナ位置M11から、時刻TM11のとき放射され
た電波が、電波中継機アンテナ位置P12に到達した時
刻。 点P12と点WXとの間の距離をLとする。大気ガ
スの屈折率の影響により、 L=[〔−hΣi=1 tan6i+{c(TP12−TWX)− hΣi=1 (1/cosα6i)}sinα60+〔nh+{c(TP1 −(TWX)−hΣi=1 (1/cosα6i)}cosα601/ nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TWXは電波中継機アンテナ位置P12に到達した
時刻がTP12であるように、固定地上局アンテナ位置
WXから放射された電波の放射時刻。α6i(i=1〜
n)は厚さhの各大気圏平行平面層への電波の入射角、
α60は地表面から高さnhkmの上空の大気圏平行平
面層への電波の屈折角である。スネルの法則から平行平
面層(i=1〜12)においては、 n6Bsinα6B=n61sinα61=n62si
nα62=・・・・・=n6isinα6i=・・・・
・=n612sinα612=n60sinα60 60は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
6Bは点WXにおける大気ガスの屈折率であり、点W
Xの大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することにより
求まる。n61,n62・・・・n6i・・・・・n
612はn6B及び点WXの上空1kmの大気ガスの屈
折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面層(i=
12〜500)においては、 (n612+12/a)sinα612=(n613
13/a)sinα613=・・・・・=(n6i+i
/a)sinα6i=・・・・・=(n6500+50
0/a)sinα6500=n60sinα60 但し、aは地球の半径、n612,n613,・・・・
・n6i・・・・・n6500は成層圏の大気ガスの屈
折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安定であ
り、実験的に求めておく。又、α60は仰角の計算方法
から、 cosα60=KhΣi=1 (1+n)/{(TP12−TWX )(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα60
対応する比例定数である。以上から、Lが定まる。即
ち、点P12と点WXとの間の最短距離は確定する。 点P13と点MXとの間の距離をLとする。大気ガ
スの屈折率の影響により、 L=[〔−hΣi=1 tan7i+{c((TP12+Δτ)− TMX)−hΣi=1 (1/cosα7i)}sinα70+〔nh+{ c((TP12+Δτ)−TMX)−hΣi=1 (1/cosα7i)}co sα701/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TMXは電波中継機アンテナ位置P13に到達した
時刻がTP12+Δτであるように、送信機アンテナ位
置MXから放射された電波の放射時刻。α7i(i=1
〜n)は厚さhの各大気圏平行平面層への電波の入射
角、α70は点MXから高さnhkmの上空の大気圏平
行平面層への電波の屈折角である。スネルの法則から、
平行平面層(i=1〜12)においては、 n7Bsinα7B=n71sinα71=n72si
nα72=・・・・・=n7isinα7i=・・・・
・=n712sinα712=n70sinα7070は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
7Bは点M11における大気ガスの屈折率であり、点
M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することに
より求まる。n71,n72,・・・・・n7i・・・
・・n712はn7B及び点M11の上空1kmの大気
ガスの屈折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面
層(i=12〜500)においては、 (n712+12/a)sinα712=(n713
13/a)sinα713=・・・・・=(n7i+i
/a)sinα7i=・・・・=(n7500+500
/a)sinα7500=n70sinα70 但し、aは地球の半径、n712,n713,・・・・
・n7i・・・・・n7500は成層圏の大気ガスの屈
折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安定してお
り、実験的に求めておく。又、α70は仰角の計算方法
から、 cosα70=KhΣi=1 (1+n)/{((T 12 +Δτ)−TWX)(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα70
対応する方位角の比例定数である。以上から、Lは定
まる。即ち、点P13と点MXとの間の最短距離は確定
する。 点M11と点MYとの間の距離をL、点P12と点
MYとの間の距離をL10とする。時刻TM11のと
き、送信機アンテナ位置M11から電波中継機に向け放
射された電波は、時刻TP12のとき、この電波中継機
に到達する。この時刻TP12のとき、この電波中継機
から地上の受信モードにある測量者に向け放射される電
波を選択する。この選択された電波が、地上の受信モー
ドにある測量者に到達する時刻をTMYとする。又、時
刻TMYのときの地上の受信モードにある測量者の位置
を点MYとする。 L=V(TMY−TM11) Vは地球の自転速度。TM11は送信機アンテナ位置M
11から、電波中継機に向け電波が放射された時刻。大
気ガスの屈折率の影響により、 L10=[〔−hΣi=1 tan10i+{c((TMY−TP1 )−hΣi=1 (1/cosα10i)}sinα100+〔nh+{ c(TMY−TP12)−hΣi=1 (1/cosα10i)}cosα10 1/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、α10i(i=1〜n)は厚さhの各大気圏平行平
面層への電波の屈折角、α100は点M11から高さn
hkmの上空の大気圏平行平面層への電波の入射角であ
る。スネルの法則から平行平面層(i=1〜12)にお
いては、 n10Bsinα10B=n101sinα101=n
102sinα102・・・・=n10isinα
10i=・・・・・=n1012sinα1012=n
100sinα100100は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n10Bは点MXにおける大気ガスの屈折率であ
り、点M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定する
ことにより求まる。n101,n102,・・・・・n
10i・・・・・n1012はn10B及び点MI1の
上空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式より
求まる。平行球面層(i=12〜500)においては、 (n1012+12/a)sinα1012=(n
1013+13/a)sinα1013=・・・・・=
(n10i+i/a)sinα10i=・・・・・=
(n10500+500/a)sinα10500=n
100sinα100 但し、aは地球の半径、n1012,n1013,・・
・・・n10i・・・・・n10500は成層圏の大気
ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安
定しており実験的に求めておく。又、α100は仰角の
計算方法から cosα100=KhΣi=1 (1+n)/{(T −TP12)(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα100
に対応する比例定数である。以上から、L10は定ま
る。即ち、点P12と点MYとの間の最短距離は確定す
る。 点M11と点P13との間の距離をLとする。点M
11と点MXとの間の距離をL11とする。 L11=V(TMX=TM11) Vは地球の自転速度。TMXは衛星搭載の電波中継機の
アンテナ位置P13に到達した時刻がTP12+Δτと
なるように、送信機アンテナ位置MXから電波が放射さ
れた時刻。三角形の余弦第2法則により、 L10 =L +L −2Lcosp∠P12・M11・ MY ∴cos∠P12・M11・MY=(L +L −L10 )/ 2L・・・・・・・・・・(B−1) 点P12と点MXとの間の距離をL12とすると、 L12 =L +L11 −2L11cos∠P12・M1 1・MY・・・・・・・・・・(B−2) 式(B−1)を式(B−2)へ代入する。 L12 =L +L11 −(2L11)・{(L +L −L10 )/2L}=L +L11 −L11(L +L − L10 )/L・・・・・・・・・・(B−3) 式(B−3)より、点P12と点MXとの間の距離L
12は確定する。∠P13・P12・MX=γ、∠M1
1・P12・MX=δとする。 L =L +L12 −2L12cosγ ∴cosγ=(L +L12 −L )/2L12・・・・・・ ・・・・(B−4) L11 =L +L12 −2L12cosδ ∴cosδ=(L +L12 −L11 )/2L12・・・・ ・・・・・・・(B−5) ∠M11・P12・P13=γ+δである。 L =L +L −2Lcos(γ+δ) =L +L −2L(cosγcosδ−sinγsin δ)・・・・・・・・・(B−6) sinγ=(1−cosγ)1/2=〔1−{(L +L12 −L )/(2L12)}1/2・・・・・(B−7) sinδ=(1−cosδ)1/2=〔1−{(L +L12 −L11 )/(2L12)}1/2・・・・・(B−8) 式(B−4)、(B−5)、(B−7)及び(B−8)
を式(B−6)へ代入する。 L =L +L −2L[{(L +L12 −L )/( 2L12)}{(L +L12 −L11 )/(2L12)}−〔 1−{(L +L12 −L )/(2L12)}1/2・〔1− {(L+L12 −L11 )/(2L12)}1/2] L=<L +L −2L[{(L +L12 −L )/( 2L12)}{(L +L12 −L11 )/(2L12)}−〔 1−{(L +L12 −L )/(2L12)}〕1/2・〔1− {(L +L12 −L11 )/(2L12)}1/21/21/2 以上からLは確定する。 点WYと点W14との間の距離をL21とする。 L21=V(TW14−TWY) Vは地球の自転速度。TW14(は送信機アンテナ位置
M11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波
中継機経由固定地上局アンテナ位置W14に到達した時
刻。TWYは時刻TP12のとき電波中継機アンテナ位
置P12から放射された電波が固定地上局位置WYに到
達した時刻。 点P12と点WYとの間の距離をL20とする。大気
ガスの屈折率の影響により、 L20=[〔−hΣi=1 tanα20i+{c(TWY−TP1 )−hΣi=1 (1/cosα20i)}sinα200+〔nh+{ c(TWY−TP12)−hΣi=1 (1/cosα20i)}cosα20 1/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達した時
刻、α20i(i=1〜n)は厚さhの各大気圏平行平
面層への電波の屈折角、α200は点MYから高さnh
kmの上空の大気圏平行平面層への電波の入射角であ
る。スネルの法則から平行平面層(i=1〜12)にお
いては、 n20Bsinα20B=n201sinα201=n
202sinα202=・・・・・n20isinα
20i=・・・・・n2012sinα2012=n
200sinα200 200は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n20Bは点MYにおける大気ガスの屈折率であ
り、点MYの大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定するこ
とにより求まる。n201,n202・・・・・n
20i・・・・・n2012はn20B及び点MYの上
空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式より求
まる。平行球面層(i=12〜500)においては、 (n2012+12/a)sinα2012=(n
2013+13/a)sinα2013=・・・・・=
(n20i+i/a)sinα20i=・・・・・=
(n20500+500/a)sinα20500=n
200sinα200 但し、aは地球の半径、n2012,n2013,・・
・・・n20i,・・・・・n20500は成層圏の大
気ガスの屈折率出あり、対流圏の大気ガスの屈折率より
安定しており、実験的に求めておく。又、α200は仰
角の計算方法から、 cosα200=KhΣi=1 (1+n)/{(T −TP12)(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα200
に対応する比例定数である。以上から、L20は定ま
る。即ち、点P12と点WYとの間の最短距離は確定す
る。 ▲10▼点P12と点W14との間の距離をL13とす
る。点W14を原点とする点P12の座標をP12
(X,Y)とする。 (X−L+Y =L ・・・・・・・・・・・(C−1) (X−L21+Y=L20 ・・・・・・・・・・(C−2) 式(C−1)及び(C−2)より、 X=(L −L20 −L +L21 )/2(L21−L) ・・・・・・・・・・・・(C−3) 式(C−3)を式(C−1)へ代入。 Y=〔L −{(L −L20 +L21 −2L21+L )/2(L21−L)}1/2・・・・・・(C−4) 式(C−3)及び(C−4)より、 L13 =X+Y={(L −L20 −L +L21 ) /2(L21−L)}+[〔L −{(L −L20 +L21 −2 L21+L )/2(L21−L)}〕1/2] ∴L13=[{(L −L20 −L +L21 )/2(L21 −L)}+〔L −{(L −L20 +L21 −2L21+L )/2(L21−L)}〕]1/2 ▲11▼時刻TW14のときの固定地上局の位置W14
を原点として、時刻TP12のときの電波中継機の位置
P12の座標をP12(XP12,YP12
P12) とする。点P12から放射された電波が、
固定地上局の位置WYに到達したときの電波の仰角をβ
20nとすると、項から仰角β20nは確定してい
る。 XP12 +YP12 +ZP12 =L13 ・・・・・・・・・ ・・・・・(G−1) XP12 +(YP12−L21+ZP12 =L20 ・・・ ・・・・・・・・・(G−2) ZP12=L20sinβ20n・・・・・・・・・・・(G−3) 式(G−1),(G−2)より、 YP12=(L13 −L20 +L21 )/2L21・・・・・ ・・・・・・・・・(G−4) 式(G−1),(G−3)及び(G−4)より、 XP12〔L13 −{(L13 −L20 +L21 )/(2L21 )}−L20 sinβ20n1/2・・(G−5) L13、L20、L21及びβ20nは確定しているか
ら、点P12の座標P12(XP12,YP12,Z
P12)も確定する。 ▲13▼点WZと点P13との間の距離をL18とす
る。大気ガスの屈折率の影響により、 L18=[〔−hΣi=1 tanα18i+{c((TP12+Δτ)− TWZ)−hΣi=1 (1/cosα18i)}sinα180+〔nh +{c((TP12+Δτ)−TWZ)−hΣi=1 (1/cosα18i )}cosα1801/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達した時
刻、TWZは電波中継機アンテナ位置P13に到達した
時刻がTP12+Δτであるように、固定地上局アンテ
ナ位置WZから放射された電波の放射時刻。α
18i(i=1〜n)は厚さhの各大気圏平行平面層へ
の電波の入射角、α180は地表面から高さnhkmの
上空の大気圏外平面平行層への電波の屈折角である。ス
ネルの法則から、平行平面層(i=1〜12)において
は、 n18Bsinα18B=n181sinα181=n
182sinα182・・・・・=n18isinα
18i=・・・・・=n1812sinα1812=n
180sinα180 180は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n18Bは点W14における大気ガスの屈折率であ
り、点W14の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定する
ことにより求まる。n181,n182,・・・・・n
18i・・・・・n1812はn18B及び点W14の
上空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式より
求まる。平行球面層(i=12〜500)においては、 (n1812+12/a)sinα1812=(n
1813+13/a)sinα1813=・・・・・=
(n18i+i/a)sinα18i=・・・・・・=
(n18500+500/a)sinα18500=n
180sinα180 但し、aは地球の半径、n1812,n1813,・・
・・n18i・・・・n18500は成層圏の大気ガス
屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より安定して
おり、実験的に求めておく。又、α180は仰角の計算
方法から、 cosα180=KhΣi=1 (1+n)/{((Tp12+Δ τ)−TWZ)(c±V)} より求まる。但し、Vは地球の自転速度、Kはα180
に対応する比例定数である。以上から、L18は定ま
る。即ち、点WZと点P13との間の距離L18が確定
する。 ▲14▼点WZと点W14との間の距離をL22とす
る。 L22=V(TW14−TWZ) Vは地球の自転速度。TW14は送信機アンテナ位置M
11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波中
継機経由地上局アンテナ位置W14に到達した時刻。T
WZは電波中継機アンテナ位置P13に到達した時刻が
P12+Δτであるように、固定地上局アンテナ位置
WZから放射された電波の放射時刻。 ▲15▼時刻TW14のときの固定地上局の位置W14
を原点として、時刻TTP12+Δτのときの電波中継
機の位置P13の座標をP13(XP13,YP13
P13)とする。点P13から放射された電波が、固
定地上局の位置W14に到達したときの電波の仰角をβ
3nとすると、項より、仰角β3nは確定しているか
ら、 XP13 +YP13 +ZP13 =L ・・・・・・・・・・ ・・・(H−1) XP13 +(YP13−L22+ZP13 =L18 ・・・ ・・・・・・・・・・(H−2) ZP13=Lsinβ3n・・・・・・・・・・・・・(H−3) 式(H−1),(H−2)より、 YP13=(L −L13 +L22 )/2L22・・・・・・ ・・・・・・(H−4) 式(H−1),(H−3)及び(H−4)より、 XP13=〔L −{(L −L13 +L22 )/2L22 −L sinβn〕1/2・・・・・・(H−5) L、L18、L22及びβ3nは確定しているから、
点P13の座標P13(XP13,YP13
P13)も確定する。 ▲16▼点P12と点P13との間の距離をLとす
る。 L={(XP12−XP13+(YP12−YP13+( ZP12−ZP131/2 点P12及及び点P13の座標は確定しているから,L
も確定する。 ▲17▼点P12から点MYを通る水平面に垂線を下ろ
し、その足を点Q12とする。時刻TM11のとき、送
信機アンテナ位置M11から電波中継機に向け放射され
た電波は、時刻TP12のとき、この電波中継機に到達
する。この時刻TP12のとき、この電波中継機から地
上の受信モードにある測量者に向け放射される電波を選
択する。この選択された電波が、地上の受信モードにあ
る測量者に到達する時刻をTMYとする。点P12と点
Q12との間の距離をL10Zとすると、 L10Z=nh+{c(TMY−TP12)−hΣi=1 (1/c osα10i)}cosα100 nhは点MYから高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、α10i(i=1〜n)は厚さhの各大気圏平行平
面層への電波の屈折角、α100は地表面から高さnh
kmの上空の大気圏平行平面層への電波の入射角であ
る。項からL10Zは確定する。
(4) Radio wave path using radio wave propagation control
Measuring the length L The distance between point M11 and point P12 is L1And atmosphere
Due to the effect of the refractive index of the gas, L1= [[-HΣi = 1 ntan α1i+ {C (TP12-TM11  ) -HΣi = 1 n(1 / cos α1i)} Sin α10]Two + [Nh + {c (TP12-TM11) -HΣi = 1 n(1 / cos α1i)} Cos α10]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TM11Is the time α at which the radio wave was emitted from point M11
1i(I = 1 to n) is for each parallel plane layer of thickness h
Incident angle of radio wave, α10Is above the height nhkm from point M11
It is the refraction angle of the radio wave to the parallel plane layer of the atmosphere in the sky. Snell
In the parallel plane layer (n = 1 to 12),1Bsin α1B= N11sin α11= N12si
12= ・ ・ ・ ・ ・ = n1isin α1i= ...
= N112sin α112= N10sin α10  n10Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n1BIs the refractive index of atmospheric gas at point M11, and
For measuring atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of M11
Get more. n11, N12・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N1i...
..N112Is n1BAnd the atmosphere 1 km above the point M11
If the refraction index of the gas is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel sphere
In the layer (n = 12 to 500), (n112+ 12 / a) sin α112= (N113+
13 / a) sin α113= ・ ・ ・ ・ ・ = (n1i+ I
/ A) sin α1i= ・ ・ ・ ・ ・ = (n1500+50
0 / a) sin α1500= N10sin α10  Where a is the radius of the earth and n112, N113...
・ N1i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N1500Is the atmospheric gas in the stratosphere
Refractive index, which is more stable than that of atmospheric gases in the troposphere
Yes, and ask experimentally. Also, α10Is how to calculate elevation
From the law, cos α10= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {(TP12-TM1 1) (c ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α10To
Is the corresponding proportionality constant. From the above, L1Is determined. Immediately
Then, the shortest distance between the point M11 and the point P12 is determined. The distance between points P13 and W14 is LThreeAnd atmosphere
Due to the effect of the refractive index of the gas, LThree= [[-HΣi = 1 ntan α3i+ {C (TW14-(TP12 + Δτ))-hΣi = 1 n(1 / cos α3i)} Sin αThirty]Two+ [N h + {c (TW14-(TP12) + Δτ))-hΣi = 1 n(1 / cos αThree i)} cos αThirty]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TM11Is the time when the radio wave was radiated from the point M11, T
W14From point M11 to time TM11Was radiated when
Radio waves are transmitted via the radio relay station, fixed ground station antenna position W14
The time of arrival at α3i(I = 1 to n) is each thickness h
Refraction angle of radio wave to the plane parallel to the atmosphere, αThirtyIs from the ground surface
Incident of radio waves on the parallel plane layer of the atmosphere above the height nhkm
It is a horn. From Snell's law, parallel plane layers (i = 1 to 1)
In 2), n3Bsin α3B= N31sin α31= N32si
32= ・ ・ ・ ・ ・ = n3isin α3i...
= N312sin α312= NThirtysin αThirty nThirtyIs a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n3BIs the refractive index of atmospheric gas at W14, and W1
By measuring the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of 4
I want it. n31, N32... n3i... n
312Is n3BOf atmospheric gas 1km above W14 and W14
If the folding index is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel spherical layer (i =
12-500), (n312+ 12 / a) sin α312= (N313+
13 / a) sin α313= ・ ・ ・ ・ ・ = (n3i+ I
/ A) sin α3i= ・ ・ ・ ・ ・ = (n3500+50
0 / a) sin α3500= NThirtysin αThirty Where a is the radius of the earth and n312, N313...
・ N3i... n3500Is the amount of atmospheric gas in the stratosphere
It is an index of refraction and is more stable than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is experimentally obtained. Also, αThirtyIs the elevation angle calculation method
From cos αThirty= KhΣi = 1 n(1 + ni) / [{TW14-(TP 12 + Δτ)} (c ± V)]. However, V is the rotation speed of the earth, K is αThirtyTo
Is the corresponding proportionality constant. From the above, LThreeIs determined. Immediately
Then, the shortest distance between the point P13 and the point W14 is determined. The distance between point WX and point W14 is L5And L5= V (TW14-TWX) V is the rotation speed of the earth. TW14Is the transmitter antenna position M
11 to time TM11The radio waves emitted during
When the fixed ground station antenna position W14 via the relay is reached
Ticks. TWXHas reached the position P12 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna position, as in
The emission time of the radio wave emitted from WX. TP12Is the transmitter
From antenna position M11, time TM11Is radiated when
When the radio wave reaches the radio repeater antenna position P12
Ticks. The distance between the point P12 and the point WX is L6And Atmosphere
Due to the influence of the refractive index of the6= [[-HΣi = 1 ntan6i+ {C (TP12-TWX) − HΣi = 1 n(1 / cos α6i)} Sin α60]Two+ [Nh + {c (TP1 Two -(TWX) -HΣi = 1 n(1 / cos α6i)} Cos α60]Two]1 / Two nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TWXHas reached the position P12 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna position, as in
The emission time of the radio wave emitted from WX. α6i(I = 1 to 1
n) is the angle of incidence of radio waves on each parallel plane layer of thickness h,
α60Is a parallel plane of the atmosphere above nhkm above the ground surface
It is the refraction angle of the radio wave to the surface layer. Parallel flat from Snell's law
In the surface layer (i = 1 to 12), n6Bsin α6B= N61sin α61= N62si
62= ・ ・ ・ ・ ・ = n6isin α6i= ...
・ = n612sin α612= N60sin α60  n60Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n6BIs the refractive index of atmospheric gas at point WX,
By measuring the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of X
I want it. n61, N62... n6i... n
612Is n6BAnd bending of atmospheric gas 1 km above the point WX
If the folding index is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel spherical layer (i =
12-500), (n612+ 12 / a) sin α612= (N613+
13 / a) sin α613= ・ ・ ・ ・ ・ = (n6i+ I
/ A) sin α6i= ・ ・ ・ ・ ・ = (n6500+50
0 / a) sin α6500= N60sin α60 Where a is the radius of the earth and n612, N613...
・ N6i... n6500Is the amount of atmospheric gas in the stratosphere
It is a refractive index and is more stable than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is experimentally obtained. Also, α60Is the elevation angle calculation method
From cos α60= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {(TP12-TWX ) (C ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α60To
Is the corresponding proportionality constant. From the above, L6Is determined. Immediately
Then, the shortest distance between the point P12 and the point WX is determined. The distance between the point P13 and the point MX is L7And Atmosphere
Due to the influence of the refractive index of the7= [[-HΣi = 1 ntan7i+ {C ((TP12+ Δτ) -TMX) -HΣi = 1 n(1 / cos α7i)} Sin α70]Two+ [Nh + {c ((TP12+ Δτ) -TMX) -HΣi = 1 n(1 / cos α7i)} Co s α70]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TMXHas reached the position P13 of the radio repeater antenna
Time is TP12Transmitter antenna position as + Δτ
The emission time of the radio waves emitted from the MX. α7i(I = 1
~ N) is the incidence of radio waves on each parallel plane layer of thickness h
Horn, α70Is the atmospheric level above the height nhkm from point MX
It is the refraction angle of the radio wave to the row plane layer. From Snell's law,
In the parallel plane layer (i = 1 to 12), n7Bsin α7B= N71sin α71= N72si
72= ・ ・ ・ ・ ・ = n7isin α7i= ...
・ = n712sin α712= N70sin α70 n70Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n7BIs the refractive index of atmospheric gas at point M11, and
For measuring atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of M11
Get more. n71, N72・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N7i...
..N712Is n7BAnd the atmosphere 1 km above the point M11
If the refraction index of the gas is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel sphere
In the layer (i = 12 to 500), (n712+ 12 / a) sin α712= (N713+
13 / a) sin α713= ・ ・ ・ ・ ・ = (n7i+ I
/ A) sin α7i= ... ・ = (n7500+500
/ A) sin α7500= N70sin α70  Where a is the radius of the earth and n712, N713...
・ N7i... n7500Is the amount of atmospheric gas in the stratosphere
It is an index of refraction and is more stable than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is experimentally obtained. Also, α70Is the elevation angle calculation method
From cos α70= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {((TP 12 + Δτ) -TWX) (C ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α70To
It is a proportional constant of the corresponding azimuth. From the above, L7Is constant
Maru That is, the shortest distance between the point P13 and the point MX is determined.
To do. The distance between points M11 and MY is L9, Point P12 and point
The distance between MY and L10And Time TM11Noto
The transmitter antenna position M11To the radio repeater from
The emitted radio wave is at time TP12When this radio repeater
To reach. This time TP12When this radio repeater
From the ground to the surveyor in reception mode on the ground
Select a wave. This selected radio wave is received by the ground reception mode.
The time to reach the surveyor in DoMYAnd Also, time
Tick TMYPosition of the surveyor in reception mode on the ground at
Is the point MY. L9= V (TMY-TM11) V is the rotation speed of the earth. TM11Is the transmitter antenna position M
The time when the radio wave was emitted from 11 to the radio repeater. Big
L due to the influence of the refractive index of gas10= [[-HΣi = 1 ntan10i+ {C ((TMY-TP1 Two ) -HΣi = 1 n(1 / cos α10i)} Sin α100]Two+ [Nh + {c (TMY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / cos α10i)} Cos α10 0 ]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, α10i(I = 1 to n) is a parallel plane of each atmosphere with thickness h
Refraction angle of radio wave to surface layer, α100Is the height n from the point M11
It is the angle of incidence of radio waves on the parallel plane layer of the atmosphere above hkm.
It From Snell's law to parallel plane layers (i = 1 to 12)
By the way, n10Bsin α10B= N101sin α101= N
102sin α102・ ・ ・ ・ = n10isin α
10i= ・ ・ ・ ・ ・ = n1012sin α1012= N
100sin α100 n100Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n10BIs the refractive index of atmospheric gas at point MX
Measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point M11.
It can be obtained by things. n101, N102・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N
10i... n1012Is n10BAnd point MI1
If you know the refraction index of atmospheric gas 1km above the sky,
I want it. In the parallel spherical layer (i = 12 to 500), (n1012+ 12 / a) sin α1012= (N
1013+ 13 / a) sin α1013= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N10i+ I / a) sinα10i= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N10500+ 500 / a) sin α10500= N
100sin α100 Where a is the radius of the earth and n1012, N1013・ ・ ・
... n10i... n10500Is the atmosphere of the stratosphere
The refractive index of gas, which is lower than that of atmospheric gases in the troposphere.
It has been determined experimentally. Also, α100Is elevation
From the calculation method100= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {(TM Y -TP12) (C ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α100
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L10Is fixed
It That is, the shortest distance between the point P12 and the point MY is fixed.
It The distance between the point M11 and the point P13 is L8And Point M
The distance between 11 and the point MX is L11And L11= V (TMX= TM11) V is the rotation speed of the earth. TMXIs a satellite-mounted radio repeater
The time when the antenna position P13 is reached is TP12+ Δτ
Radio wave is emitted from the transmitter antenna position MX.
Time when By the second law of the cosine of the triangle, L10 Two= L1 Two+ L9 Two-2L1L9cos∠P12 ・ M11 ・ MY ∴cos∠P12 ・ M11 ・ MY = (L1 Two+ L9 Two-L10 Two) / 2L1L9(B-1) The distance between point P12 and point MX is L12Then, L12 Two= L1 Two+ L11 Two-2L1L11cos∠P12 · M1 1 · MY ... (B-2) Substituting equation (B-1) into equation (B-2). L12 Two= L1 Two+ L11 Two-(2L1L11) ・ {(L1 Two+ L9 Two -L10 Two) / 2L1L9} = L1 Two+ L11 Two-L11(L1 Two+ L9 Two-L10 Two) / L9(B-3) From the formula (B-3), the distance L between the point P12 and the point MX
12Is confirmed. ∠P13 ・ P12 ・ MX = γ, ∠M1
1 · P12 · MX = δ. L7 Two= LTwo Two+ L12 Two-2LTwoL12cosγ ∴cosγ = (LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / 2LTwoL12........... (B-4) L11 Two= L1 Two+ L12 Two-2L1L12cos δ ∴ cos δ = (L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / 2L1L12········ (B-5) ∠M11 · P12 · P13 = γ + δ. L8 Two= L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwocos (γ + δ) = L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo(Cos γ cos δ-sin γ sin δ) ... (B-6) sin γ = (1-cosTwoγ)1/2= [1-{(LTwo Two+ L12 Two  -L7 Two) / (2LTwoL12)}Two]1/2(B-7) sin δ = (1-cosTwoδ)1/2= [1-{(L1 Two+ L12 Two  -L11 Two) / (2L1L12)}Two]1/2(B-8) Formulas (B-4), (B-5), (B-7) and (B-8)
Is substituted into equation (B-6). L8 Two= L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo[{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)} {(L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}-[1-{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)}Two]1/2・ [1-{(L1Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}Two]1/2] L8= <L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo[{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)} {(L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}-[1-{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)}Two] 1/2 ・ [1-{(L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}Two]1/2]1/2>1/2 From the above, L8Is confirmed. The distance between point WY and point W14 is L21And L21= V (TW14-TWY) V is the rotation speed of the earth. TW14(Is the transmitter antenna position
M11 to time TM11The radio waves emitted when
When the fixed ground station antenna position W14 via the repeater is reached
Ticks. TWYIs time TP12When the radio repeater antenna position
Radio waves radiated from P12 reach fixed ground station position WY
The time reached. The distance between point P12 and point WY is L20And atmosphere
Due to the effect of the refractive index of the gas, L20= [[-HΣi = 1 ntan α20i+ {C (TWY-TP1 Two ) -HΣi = 1 n(1 / cos α20i)} Sin α200]Two+ [Nh + {c (TWY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / cos α20i)} Cos α20 0 ]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio wave reaches the radio repeater
Tick, α20i(I = 1 to n) is a parallel plane of each atmosphere with thickness h
Refraction angle of radio wave to surface layer, α200Is the height nh from the point MY
It is the angle of incidence of the radio wave on the parallel plane layer of the atmosphere above km.
It From Snell's law to parallel plane layers (i = 1 to 12)
By the way, n20Bsin α20B= N201sin α201= N
202sin α202= ... n20isin α
20i= ... n2012sin α2012= N
200sin α200  n200Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n20BIs the refractive index of atmospheric gas at point MY
To measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point MY.
Determined by n201, N202... n
20i... n2012Is n20BAnd above the point MY
If the refraction index of the atmospheric gas at 1 km in the sky is known, it can be obtained from the experimental formula.
Maru In the parallel spherical layer (i = 12 to 500), (n2012+ 12 / a) sin α2012= (N
2013+ 13 / a) sin α2013= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N20i+ I / a) sinα20i= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N20,500+ 500 / a) sin α20,500= N
200sin α200  Where a is the radius of the earth and n2012, N2013・ ・ ・
... n20i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N20,500Is large in the stratosphere
There is an index of refraction of air gas, which is more than that of atmospheric gas in the troposphere.
Stable and experimentally sought. Also, α200Is upside down
From the calculation method of the angle,200= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {(TW Y -TP12) (C ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α200
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L20Is fixed
It That is, the shortest distance between the point P12 and the point WY is determined.
It (10) Set the distance between point P12 and point W14 to LThirteenTosu
It The coordinates of the point P12 with the origin of the point W14 are P12.
(X, Y). (X-L5)Two+ YTwo Two= L6 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (C-1) (XL21)Two+ YTwo= L20 Two(C-2) From the formulas (C-1) and (C-2), X = (L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21-L5) ........... (C-3) Substituting the expression (C-3) into the expression (C-1). Y = [L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2L5L21+ L5 Two ) / 2 (L21-L5)}Two]1/2..... (C-4) From formulas (C-3) and (C-4), LThirteen Two= XTwo+ YTwo= {(L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21-L5)}Two+ [[L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2 L5L21+ L5 Two) / 2 (L21-L5)}Two] 1/2]Two  ∴LThirteen= [{(L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21  -L5)}Two+ [L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2L5L21+ L5 Two ) / 2 (L21-L5)}Two]] 1/2 [11] Time TW14Position W14 of fixed ground station at
With the origin as time TP12Position of the radio repeater when
Set the coordinates of P12 to P12 (XP12, YP12
ZP12). The radio wave radiated from the point P12
The elevation angle of the radio wave when it reaches the position WY of the fixed ground station is β
20nThen the angle β20nIs confirmed
It XP12 Two+ YP12 Two+ ZP12 Two= LThirteen Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (G-1) XP12 Two+ (YP12-L21)Two+ ZP12 Two= L20 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (G-2) ZP12= L20sin β20n..................... (G-3) From the formulas (G-1) and (G-2), YP12= (LThirteen Two-L20 Two+ L21 Two) / 2L21... (G-4) From formulas (G-1), (G-3) and (G-4), XP12[LThirteen Two-{(LThirteen Two-L20 Two+ L21 Two) / (2L21 )}Two-L20 TwosinTwoβ20n]1/2.. (G-5) LThirteen, L20, L21And β20nIs confirmed
Coordinate P12 (XP12, YP12, Z
P12) Is also confirmed. (13) Set the distance between point WZ and point P13 to L18Tosu
It Due to the influence of the refractive index of atmospheric gas, L18= [[-HΣi = 1 ntan α18i+ {C ((TP12+ Δτ) -TWZ) -HΣi = 1 n(1 / cos α18i)} Sin α180]Two+ [Nh + {c ((TP12+ Δτ) -TWZ) -HΣi = 1 n(1 / cos α18i )} Cos α180]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio wave reaches the radio repeater
Tick, TWZHas reached the position P13 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna
The emission time of the radio wave emitted from the position WZ. α
18i(I = 1 to n) is for each atmospheric parallel plane layer of thickness h
Angle of incidence of radio waves, α180Is nhkm above the ground
It is the refraction angle of the radio wave to the plane parallel layer in the upper atmosphere. Su
According to Nell's law, in parallel plane layers (i = 1 to 12)
Is n18Bsinα18B = n181sin α181= N
182sin α182・ ・ ・ ・ ・ = n18isin α
18i= ・ ・ ・ ・ ・ = n1812sin α1812= N
180sin α180  n180Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n18BIs the refractive index of atmospheric gas at point W14
Measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point W14
It can be obtained by things. n181, N182・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N
18i... n1812 is n18BAnd at point W14
If you know the refraction index of atmospheric gas 1km above the sky,
I want it. In the parallel spherical layer (i = 12 to 500), (n1812+ 12 / a) sin α1812= (N
1813+ 13 / a) sin α1813= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N18i+ I / a) sinα18i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ =
(N18500+ 500 / a) sin α18500= N
180sin α180  Where a is the radius of the earth and n1812, N1813・ ・ ・
..N18i... n18500Is the atmospheric gas in the stratosphere
Refractive index, which is more stable than that of atmospheric gases in the troposphere
Yes, and ask experimentally. Also, α180Is the elevation calculation
From the method, cos α180= KhΣi = 1 n(1 + ni) / {((Tp12+ Δ τ) -TWZ) (C ± V)}. However, V is the rotation speed of the earth, K is α180
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L18Is fixed
It That is, the distance L between the point WZ and the point P1318Is confirmed
To do. (14) Set the distance between point WZ and point W14 to L22Tosu
It L22= V (TW14-TWZ) V is the rotation speed of the earth. TW14Is the transmitter antenna position M
11 to time TM11The radio waves emitted during
The time when the antenna reaches the ground station antenna position W14 via the relay. T
WZIs the time when it reached the radio repeater antenna position P13
TP12Fixed ground station antenna position as + Δτ
The emission time of the radio wave emitted from WZ. ▲ 15 ▼ Time TW14Position W14 of fixed ground station at
With the origin as time TTP12Radio relay when + Δτ
Set the coordinates of machine position P13 to P13 (XP13, YP13
ZP13). The radio waves emitted from point P13 are
Β is the elevation angle of the radio wave when it reaches the position W14 of the fixed ground station
3nThen, from the term, the elevation angle β3nIs confirmed
XP13 Two+ YP13 Two+ ZP13 Two= LThree Two... (H-1) XP13 Two+ (YP13-L22)Two+ ZP13 Two= L18 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (H-2) ZP13= LThreesin β3n(H-3) From formulas (H-1) and (H-2), YP13= (LThree Two-LThirteen Two+ L22 Two) / 2L22······· (H-4) From formulas (H-1), (H-3) and (H-4), XP13= [LThree Two-{(LThree Two-LThirteen Two+ L22 Two) / 2L22  }Two-LThree TwosinTwoβThreen]1/2・ ・ ・ ・ ・ ・ (H-5) LThree, L18, L22And β3nHas been confirmed,
Coordinate P13 (XP13, YP13
ZP13) Is also confirmed. (16) Set the distance between points P12 and P13 to LTwoTosu
It LTwo= {(XP12-XP13)Two+ (YP12-YP13)Two+ (ZP12-ZP13)Two}1/2 Since the coordinates of points P12 and P13 are fixed, L
TwoIs also confirmed. (17) Draw a vertical line from the point P12 to the horizontal plane that passes through the point MY.
Then, the foot is designated as point Q12. Time TM11When
It is radiated from the receiver antenna position M11 toward the radio repeater.
Radio wave at time TP12When, reach this radio repeater
To do. This time TP12At this time,
Select the radio wave radiated to the surveyor in the reception mode above.
Choose. This selected radio wave is in the ground reception mode.
Time to reach the surveyorMYAnd Point P12 and point
The distance to Q12 is L10ZThen, L10Z= Nh + {c (TMY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / c os α10i)} Cos α100 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from point MY.
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, α10i(I = 1 to n) is a parallel plane of each atmosphere with thickness h
Refraction angle of radio wave to surface layer, α100Is the height from the ground surface nh
It is the angle of incidence of the radio wave on the parallel plane layer of the atmosphere above km.
It Term to L10ZIs confirmed.

【0008】(5).電波伝搬制御による前記物体の三
次元位置の確定 点W14を原点として、点M11の座標M11(X,
Y,Z)を求める。点M11は、中心が点P12、半径
がLの球と中心が点P13、半径がLの球が交差し
て生じる円と点MYを通る水平面との交点であるから、 (X−XP12+(Y−YP12+(Z−ZP12=L ・・・・・・・・・・・(K−1) (X−XP13+(Y−YP13+(Z−ZP13=L ・・・・・・・・・・・(K−2) Z=ZP12−L10Z・・・・・・・・・・・・・・(K−3) (K−1),(K−2)より、 2(XP13−XP12)X+2(YP13−YP12)Y+2(ZP13 −ZP12)Z=L −L −(XP12 +YP12 +ZP12 )+(XP13 +YP13 +ZP13 )・・・・・(K−4) ▲11▼項より、 XP12 +YP12 +ZP12 =L13 ・・・・・・・・・ ・・・・(K−5) ▲15▼項より、 XP13 +YP13 +ZP13 =L ・・・・・・・・・・ ・(K−6) (K−5),(K−6)を(K−4)へ代入して、 (XP13−XP12)X+(YP13−YP12)Y+(ZP13 −ZP12)Z=(L −L −L13 +L )/2・・・・・・・・ ・・・・・(K−7) XP12,XP13, YP12,YP13,ZP12
およびZP13は、▲11▼項、▲15▼項及び▲12
▼項から確定しているから、XP13−XP12=a,
P13−YP12=b及びZP13−ZP12=dと
おくと、(K−7)は、 aX+bY+dZ=(L −L −L13 +L )/2 Y={(L −L +L13 )/2−aX−dZ}/b・・・・ ・・・・・・・・(K−8) (K−3)及び29頁▲17▼項より、Zは確定してい
る。(K−3)を(K−1)、(K−2)へ代入して、 (X−XP12+(Y−YP12+(ZP12−L10Z− ZP12=L ・・・・・・・・(K−9) (X−XP13+(Y−YP13+(ZP12−L10Z− ZP13=L ・・・・・・・(K10) (K−9)より、 (X−XP12+(Y−YP12+L10Z =L ・・ ・・・・・・・・・(K−11) (K−10)より、 (X−XP13+(Y−YP13+(ZP12−ZP13 −2(ZP12−ZP13)L10Z+L10Z =L P13−ZP12=dから、 (X−XP13+(Y−YP13+d+2dL10Z+L10Z =L ・・・・・・・・・・(K−12) (K−11)−(K−12)から、 2aX+2bY=L −L +2dL10Z+d+a(XP1 +XP13)+b(YP12+YP13)・・・・・(K−13) XP12+XP13=e、YP12+YP13=fとす
ると、(K−13)は、 2aX+2bY=L −L +2dL10Z+d+ae+bf Y=(L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2aX)/2b ・・・・・・・・・(K−14) (K−14)を(K−1)へ代入する。 (X−XP12+{(L −L +2dL10Z+d+ae+b f−2aX)/2b−YP12+(ZP12−L10Z−ZP12=L (1+a/b)X+2{(a/b)(L −L +2dL10Z +d+ae+bf−2bYP12−XP12)}X+(L −L +2d L10Z+d+ae+bf−2bYP12/4b+XP12 +L10 −L =0 X=[−(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ae+bf− 2bYP12−XP12)±〔{(a/b)(L −L +2dL10Z+ d+ae+bf−2bYP12−XP12)}−(1+a/b){(L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2bYP12/4b) +XP12 +L10Z −L }〕1/2]/(1+a/b)・・・・ ・・・・・・・・・(K−15) (K−15)を(K−8)へ代入する。 Y=(L −L −L13 +L )/2−a[−(a/b)( L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2bYP12−XP12) ±〔{(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2bYP12 −XP12)}−(1+a/b){(L −L +2dL10 +d+ae+bf−2bYP12/4b)+XP12 +L10Z −L }〕1/2] 従って、点M11の位置は確定する。
(5). Three of the objects by radio wave propagation control
Determining the dimensional position With the point W14 as the origin, the coordinates M11 (X,
Y, Z) is calculated. Point M11 has a center P12 and a radius
Is L1Sphere and center is point P13, radius is L8Spheres intersect
Since it is the intersection of the resulting circle and the horizontal plane passing through the point MY, (XXP12)Two+ (Y-YP12)Two+ (Z-ZP12)Two= L1 Two ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-1) (XXP13)Two+ (Y-YP13)Two+ (Z-ZP13)Two= L8 Two ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-2) Z = ZP12-L10Z・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-3) From (K-1) and (K-2), 2 (XP13-XP12) X + 2 (YP13-YP12) Y + 2 (ZP13 -ZP12) Z = L1 Two-L8 Two-(XP12 Two+ YP12 Two+ ZP12 Two ) + (XP13 Two+ YP13 Two+ ZP13 Two) ・ ・ ・ ・ ・ (K-4) From item (11), XP12 Two+ YP12 Two+ ZP12 Two= LThirteen Two············ (K-5) From the section <15>, XP13 Two+ YP13 Two+ ZP13 Two= LThree Two(K-6) (K-5), (K-6) are substituted into (K-4), and (XP13-XP12) X + (YP13-YP12) Y + (ZP13  -ZP12) Z = (L1 Two-L8 Two-LThirteen Two+ LThree Two) / 2 ... ・ ・ ・ (K-7) XP12, XP13, YP12, YP13, ZP12
And ZP13Are the items <11>, <15> and <12>.
Since it is confirmed from the item ▼, XP13-XP12= A,
YP13-YP12= B and ZP13-ZP12= D
Then, (K-7) is aX + bY + dZ = (L1 Two-L8 Two-LThirteen Two+ LThree Two) / 2 Y = {(L1 Two-L8 Two+ LThirteen Two) -2-aX-dZ} / b ... (K-8) (K-3) and from page 29 (17), Z is determined.
It Substituting (K-3) into (K-1) and (K-2), (XX)P12)Two+ (Y-YP12)Two+ (ZP12-L10Z-ZP12)Two= L1 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-9) (XXP13)Two+ (Y-YP13)Two+ (ZP12-L10Z-ZP13)Two= L8 Two......... (K10) From (K-9), (XXP12)Two+ (Y-YP12)Two+ L10Z Two= L1 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-11) From (K-10), (XX)P13)Two+ (Y-YP13)Two+ (ZP12-ZP13)Two -2 (ZP12-ZP13) L10Z+ L10Z Two= L8 Two  ZP13-ZP12= D, from (XXP13)Two+ (Y-YP13)Two+ DTwo+ 2dL10Z+ L10Z Two = L8 Two(K-12) From (K-11)-(K-12), 2aX + 2bY = L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ A (XP1 Two + XP13) + B (YP12+ YP13) ・ ・ ・ ・ ・ (K-13) XP12+ XP13= E, YP12+ YP13= F
Then, (K-13) becomes 2aX + 2bY = L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf Y = (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2aX) / 2b ... (K-14) Substitute (K-14) into (K-1). (XXP12)Two+ {(L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + b f-2aX) / 2b-YP12}Two+ (ZP12-L10Z-ZP12)Two= L1 Two  (1 + aTwo/ BTwo) XTwo+2 {(a / b) (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z  + DTwo+ Ae + bf-2bYP12-XP12)} X + (L1 Two-L8 Two+ 2d L10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12)Two/ 4bTwo+ XP12 Two+ L10 Z Two -L1 Two= 0 X = [-(a / b) (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12-XP12) ± [{(a / b) (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12-XP12)}Two-(1 + aTwo/ BTwo) {(L1 Two -L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12)Two/ 4bTwo) + XP12 Two+ L10Z Two-L1 Two}]1/2] / (1 + aTwo/ BTwo) ... ........ (K-15) Substitute (K-15) into (K-8). Y = (L1 Two-L8 Two-LThirteen Two+ LThree Two) -2-a [-(a / b) (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12-XP12) ± [{(a / b) (L1 Two-L8 Two+ 2dL10Z+ DTwo+ Ae + bf-2bYP12 -XP12)}Two-(1 + aTwo/ BTwo) {(L1 Two-L8 Two+ 2dL10 Z + DTwo+ Ae + bf-2bYP12)Two/ 4bTwo) + XP12 Two+ L10Z Two  -L1 Two}]1/2Therefore, the position of the point M11 is determined.

【0009】2 計時機構の同期の取り方 固定地上局、衛星に搭載されている電波中継機及び位置
を突き止めようとする物体は、各々独自の精密な計時機
構を持つ。いま、これら計時機構の同期の取り方につい
て説明する。 (1).位置を突き止めようとする物体の計時機構と固
定地上局の計時機構との同期化 位置を突き止めようとする物体(以後、前記物体と呼称
する。)と固定地上局(以後、前記固定地上局と呼称す
る。)とから同時刻に衛星に搭載されている電波中継機
(以後、前記電波中継機と呼称する。)に向け電波を放
射する。この二つの電波は前記電波中継機経由、前記固
定地上局と前記物体で受信される。前記物体M11から
放射された電波が伝搬して、前記電波中継機P12に到
達したときに、該電波中継機から前記固定地上局W1Y
に向け放射される電波を選択する。この選択された電波
の前記電波中継機からの放射時刻TP12、前記固定地
上局への到達時刻TW1Y、方位角βW1Y及び仰角α
W1Yは、前記固定地上局に接続されている電子計算機
の記憶装置上に記録される。該電波が、前記電波中継機
に到達後、電波中継時間経過すると、再び前記電波中継
機P13より前記固定地上局W14へ向け電波が放射さ
れる。この電波の前記電波中継機からの放射時刻T
P13,前記固定地上局への到達時刻TW14及び前記
固定地上局に於ける仰角αW14及び方位角βW14
前記固定地上局に接続されている電子計算機の記憶装置
上に記憶しておく。又、前記固定地上局W11から放射
された電波が伝搬して、前記電波中継機P22に到達し
たときに、該電波中継機から前期固定地上局W2Yに向
け放射される電波を選択する。この選択された電波の前
記電波中継機からの放射時刻TP22、前記固定地上局
への到達時刻TW2Y、方位角βW2Y、及び仰角α
W2Yは、固定地上局に接続さた電子計算機の記憶装置
上に記録される。該電波が、前記電波中継機に到達後、
電波中継時間経過したとき、前記物体M24に向け放射
される電波の外に、前記固定地上局W3Yへ向け放射さ
れる電波がある。この前記固定地上局へ向け放射される
電波の前記電波中継機からの放射時刻TP23,前記固
定地上局への到達時刻TW3Y及び前記固定地上局に於
ける仰角αW3Y,方位角βW3Yを、前記固定地上局
に接続されている電子計算機の記憶装置上に記憶してお
く。(表4参照) 点P12の点W1Yを原点としたときの座標をP12
(XP12,YP12,ZP12),点P13の点W1
4を原点としたときの座標をP13(XP13,Y
P13,ZP13),点P22の点W2Yを原点とした
ときの座標をP22(XP22,YP22,ZP22
及び点P23の点W3Yを原点としたときの座標をP2
3(XP23,YP23,ZP23)とする。大気ガス
の屈折率による電波経路長の誤差を無視すると(図8参
照) 点P12と点W1Yとの間の見かけの最短距離はc(T
W1Y−TP12)であるから、 XP12=c(TW1Y−TP12)cosαW1Y・sinβW1 YP12 =c(TW1Y−TP12)cosαW1Y・cosβW1 P12=c(TW1Y−TP12)sinαW1Y W1Y −TP12=TW3Y−TP23,αW1Y=αW3Y (1) TW2Y−TP22=TW14−TP23、αW14=αW2Y (2) ならば、電波経路M11→P12→P13→W14と電
波経路W11→P22→P23→M24は時間的に等長
であり、前記物体への電波の到達時刻TM24と固定地
上局への電波の到達時刻TW14との間に差異があれ
ば、その差異が前記物体と固定地上局の各経時機構の時
間的なずれとなる。故に、上式(1)、(2)の関係を
満足するような電波を、固定地上局に接続されている電
子計算機の記憶装置の中から選択し、前記物体の経時機
構と固定地上局の経時機構の同期化を計る。
2 How to synchronize the timekeeping mechanism: Fixed ground station, radio repeater mounted on satellite and position
The objects that try to find the
Have a structure. Now, let's see how to synchronize these clocks.
Explain. (1). A timekeeping mechanism and a fixed mechanism for the object whose position is to be determined.
Synchronization with the timekeeping mechanism of the fixed ground station The object whose position is to be determined (hereinafter referred to as the aforementioned object)
To do. ) And a fixed ground station (hereinafter referred to as the fixed ground station)
It ) And the radio repeater mounted on the satellite at the same time from
(Hereinafter, referred to as the above-mentioned radio repeater.)
Shoot. These two radio waves pass through the radio repeater and
It is received at the fixed ground station and the object. From the object M11
The radiated radio wave propagates and reaches the radio repeater P12.
When it reaches the fixed ground station W1Y from the radio repeater
Select the radio waves radiated toward. This selected radio wave
Radiation time T from the radio repeater ofP12, The fixed land
Arrival time T to the upper stationW1Y, Azimuth βW1YAnd elevation α
W1YIs a computer connected to the fixed ground station
Is recorded on the storage device. The radio wave is the radio repeater
When the radio relay time elapses after reaching
Radio waves are emitted from aircraft P13 to the fixed ground station W14.
Be done. Time T at which this radio wave is emitted from the radio repeater
P13, Arrival time T to the fixed ground stationW14And the above
Elevation angle α at fixed ground stationW14And azimuth βW14To
Computer storage device connected to the fixed ground station
Remember above. Radiation from the fixed ground station W11
The propagated radio wave propagates and reaches the radio repeater P22.
From the radio repeater to the fixed ground station W2Y
Select the radio wave to be radiated. In front of this selected radio wave
Radiation time T from the radio repeaterP22, The fixed ground station
Arrival time TW2Y, Azimuth βW2Y, And elevation α
W2YIs a storage device of a computer connected to a fixed ground station
Recorded above. After the radio wave reaches the radio repeater,
Radiation toward the object M24 when the radio relay time has elapsed
Radiated to the fixed ground station W3Y in addition to the radio waves
There are radio waves that are generated. Radiation to this fixed ground station
Time T at which the radio wave is emitted from the radio repeaterP23, The above
Arrival time T at the fixed ground stationW3YAnd at the fixed ground station
Angle of elevation αW3Y, Azimuth βW3YThe fixed ground station
Stored in the storage device of the computer connected to
Ku. (See Table 4) The coordinates when the point W1Y of the point P12 is the origin is P12.
(XP12, YP12, ZP12), Point W1 of point P13
The coordinates when 4 is the origin are P13 (XP13, Y
P13, ZP13), The point W2Y of the point P22 was used as the origin.
The coordinates at time P22 (XP22, YP22, ZP22)
And the coordinate when the point W3Y of the point P23 is the origin is P2.
3 (XP23, YP23, ZP23). Atmospheric gas
Neglecting the error of the radio path length due to the refractive index of
(E) The shortest apparent distance between the point P12 and the point W1Y is c (T
W1Y-TP12), So XP12= C (TW1Y-TP12) Cos αW1Y・ Sin βW1 Y YP12 = C (TW1Y-TP12) Cos αW1Y・ Cos βW1 Y  ZP12= C (TW1Y-TP12) Sin αW1Y T W1Y -TP12= TW3Y-TP23, ΑW1Y= ΑW3Y (1) TW2Y-TP22= TW14-TP23, ΑW14= ΑW2Y (2) If so, the radio path M11 → P12 → P13 → W14
Wave paths W11 → P22 → P23 → M24 are equal in time
And the arrival time T of the radio wave to the objectM24And fixed land
Arrival time T of the radio wave to the upper stationW14There is a difference between
For example, when the difference is between the above-mentioned object and each time-dependent mechanism of the fixed ground station
There will be a gap between them. Therefore, the relationship of the above equations (1) and (2)
Satisfy the radio wave to the electric power connected to the fixed ground station.
Select from the storage device of the child computer, and store the object over time.
Synchronize the aging mechanism between the structure and the fixed ground station.

【0010】(2).衛星に搭載されている電波中継機
の同期化(図9参照) 前記物体からTM01のとき、前記電波中継機に向け電
波を放射する。該電波が前記電波中継機に到達する時刻
をTP02とする。又、前記固定地上局から時刻T
W01のとき、前記電波中継機に向け電波を放射する。
該電波が前記電波中継機に到達する時刻がTP02とな
るように前記固定地上局から放射するものとする。前記
物体と前記電波中継機との間の距離をLとする。又、
前記電波中継機が時刻TP02+αのときの位置と時刻
W04のときの前記固定地上局との間の距離をL
する。但し、αは前記電波中継機の電波中継時間であ
り、又TW04は前記物体から、時刻TM01のとき放
射された電波が、前記電波中継機経由前記固定地上局に
到達する時刻である。 L=c(TP02−TM01) (4) L=c(TP02−TW01) (5) L+L=c(TW04−TM01−α) (6) (4)、(5)、(6)から TP02=(TW04+TW01−α)/2 故に、TW04、TW01及びαは既知であるから、時
刻TP02の真値が確定する。従って、この真値により
前記電波中継機の経時機構を補正する。但し、前記物体
より放射された電波が、前記電波中継機に到達したとき
の前記電波中継器の位置と、該電波が前記電波中継機に
到達後、前記電波中継機の電波中継時間経過したときの
前記電波中継機との位置とが、前記固定地上局からみ
て、相対的に同位置にある電波を選択する。即ち、電波
伝搬時間及び仰角の等しい二つの電波を選択するという
ことである。
(2). Synchronization of a radio relay station mounted on a satellite (see FIG. 9) When the object is TM01, a radio wave is radiated toward the radio relay station. The time when the radio wave reaches the radio repeater is T P02 . Also, from the fixed ground station, time T
When W01, a radio wave is radiated toward the radio repeater.
It is assumed that the radio wave is radiated from the fixed ground station so that the time when the radio wave reaches the radio wave repeater becomes T P02 . Let L 1 be the distance between the object and the radio repeater. or,
The distance between the position of the radio repeater at time T P02 + α and the fixed ground station at time T W04 is L 2 . Here, α is the radio relay time of the radio repeater, and T W04 is the time when the radio wave radiated from the object at time T M01 reaches the fixed ground station via the radio repeater. L 1 = c (T P02 −T M01 ) (4) L 2 = c (T P02 −T W01 ) (5) L 1 + L 2 = c (T W04 −T M01 −α) (6) (4), From (5) and (6), T P02 = (T W04 + T W01 −α) / 2 Therefore, since T W04 , T W01, and α are known, the true value at time T P02 is determined. Therefore, the true value corrects the aging mechanism of the radio repeater. However, when the radio wave radiated from the object reaches the radio wave repeater and the position of the radio wave repeater, and when the radio wave relay time of the radio wave repeater elapses after the radio wave reaches the radio wave repeater. The position of the radio wave repeater of 1 is relative to the fixed ground station, and the radio wave at the same position is selected. That is, two radio waves having the same radio wave propagation time and elevation angle are selected.

【0011】3 大気屈折率による衛星の位置誤差の補
正 電波の通る空間を固定地上局Qを通る地表面に平行な
厚さhの平面層に分割する。そして各平行平面層の屈折
率をそれぞれn、n、・・・・・、nとする。衛
星の実際の位置をP1、衛星の見かけの位置をP2とす
る。衛星の実際の位置P1から放射された電波の、屈折
率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点をQ
屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点をQ
、屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点
をQ、屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入
射点をQ、・・・・・屈折率ni−1から屈折率n
の媒質への入射点をQi−1、・・・・・地表面への入
射点、即ち、固定地上局の位置をQとする。点Q
ら屈折率nとnの界面に下ろした垂線の足を
)、点Qから屈折率nとnの界面に下ろした
垂線の足をN、Qから屈折率nとnの界面に下
ろした垂線の足をN、・・・・・点Qから屈折率n
i+1とni+2の界面に下ろした垂線の足をNi+1
・・・・点Qn−1から地表面に下ろした垂線の足をN
、又、Qから地表面に下ろした垂線の足をIとす
る。衛星の実際の位置P1から放射された電波の屈折率
の媒質と屈折率nの媒質の界面への入射角を
α、屈折角をα、屈折率nの媒質と屈折率n
媒質の界面への屈折角をα,屈折率nの媒質と屈折
率nの媒質の界面への屈折角をα、・・・・・、屈
折率ni−1の媒質と屈折率nの媒質の界面への屈折
角をα、・・・・・、屈折率nn−1の媒質と屈折率
の媒質の界面への屈折率をαとする。逆に地表面
から衛星に向け電波を放射する場合、屈折率nからn
までの媒質中に於いては、屈折角を入射角に置き換え
れば良い。又屈折率nの媒質への屈折角はαとな
る。衛星の実際の位置P1から放射された電波が、屈折
率nの媒質から折率nの媒質へ入射した時、その入
射点Qで屈折せずそのまま直進して地表面に到達した
と仮定して、地表面への入射点をJとする。屈折率n
の界面から地表面までにある厚さhの平行平面層の個数
をnとして、 IJ/IQ=tanα ∴IJ=IQtanα=nh・tanα/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα ・ ・ N/Ni−1=tanα ∴N=Ni−1tanα=h・tanα ・ ・ N/Nn−1=tanα ∴N=Nn−1tanα=h・tanα IQ=N+N+N+・・・・+N+・・・ ・N =h(tanα+tanα+tanα+・・・・・+tanα +・・・・・+tanα) JQ=IJ−IQ=nh・tanα−h(tanα+tanα +tanα+・・・・・+tanα+・・・・・tanα) =h {ntanα−(tanα+tanα+tanα+・・・・・+tan α+・・・・・tanα)} N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/cosα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=Q/c=h/(cosα
c) N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/co
sα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=N/cosα・c=h/(cosα・c) N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/cosα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=Q/c=h/(cosα
c) ・ ・ Ni−1/Qi−1=cosα ∴Qi−1=Ni−1/cosα 電波がQi−1を通過するに要する時間をtとす
ると、電波伝搬速度をcとして ct=Qi−1 ∴t=Qi−1=h/(cosα・c) ・ ・ Nn−1/Qn−1=cosα ∴Q n−1=Nn−1/cosα=h/cosα 電波がQn−1を通過するに要する時間をtとす
ると、電波伝搬速度をcとして ct=Qn−1 ∴t=Qn−1/c=h/(cosα
・c) 電波が点P1と点Qのを通過するのに要する時間をT
とする。点P1に於ける電波の放射時刻をTp1、点
に於ける電波の到達時刻をTqnとすると、 Tqn−Tp1=(t+t+t+・・・・・+t
+・・・・・+t)+T ∴T=(Tqn−Tp1)−(t+t
+・・・+t+・・・t) =(Tqn−Tp1)−(h/cosα・c+h/c
osα・c+h/cosα・c+・・・+h/co
sα・c+・・・+h/cosα・c) =(Tqn−Tp1)−(h/c)(1/cosα
1/cosα+1/cosα+・・・+1/cos
α+・・・+1/cosα)点P1と点Qとの間
の距離をLp1q0とすると、媒質の屈折率はn(=
1)であるから、 Lp1q0=c・T=c(Tqn−Tp1)−h(1/cosα +1/cosα+1/cosα+・・・・+1/cosα+・・・・+1 /cosα) 点P1から放射された電波が、点Qで屈折せず直進す
ると仮定すると、点Qと点Jとのとの間の距離をL
JQ0とすると、電波が点Qを通過してから、地表面
上の点Jに到達するまでの時間Tjq0は、媒質の屈折
率はn(=1)であるから、 Tjq0=Ljq0/c=JQ/c=(1/c)(IQ/cos α)=nh/(cosα・c) 衛星の実際の位置P1から放射された電波が、屈折率n
(=1)の媒質を通過して地表面に到達する時刻をT
とすると、(媒質が全て一様で屈折率がnとす
る。) T=P1Q/c+JQ/c=Lp1q0/c+Liq0/c= (Tqn−Tp1)+(h/c){n/cosα−(1/cosα+1/c osα+1/cosα+・・・+1/cosα+・・・・・+1/cos α)} 衛星の実際の位置P1から放射された電波が、屈折率n
(=1)の一様な媒質を通過するに要する時間と屈折
率n、n、n、n、・・・・・、n、・・・
・及びnの媒質を通過するときに要する時間との差を
とすると、 T=T−(Tqn−Tp1)=(h/c){n/cosα−(1/ cosα+1/cosα+1/cosα+・・・+1/cosα+・・ ・・・+1/cosα) 衛星の見かけの位置P2から放射された電波の固定地上
局での仰角を(π/2−α)衛星の実際の位置P1か
ら放射された電波の点Qでの仰角を(π/2−α
とすると、、スネルの法則から、 nsinα=nsinα ∴sinα=(n/n)sinα ∴α=sin−1(n/n)sinα
} 従って、衛星の実際の位置は、固定地上局の後方点J
で、固定地上局からの距離が、h{n・tanα
(tanα1+tanα2+tanα3+・・・・・+
tanα+・・・・・+tanα)}にある虚地上
局で、仰角は π/2−sin−1{(n/n)sinα} 電波の到達時刻は、電波が固定地上局に到達するまでの
時間に比べて、(h/c){n/cosα−(1/c
osα+1/cosα+1/cosα+・・・+
1/cosα+・・・+1/cosα)だけ多くな
る。固定地上局の位置Qを原点として、Qn−1、Q
n−2、・・・・、Q、・・・・・、Q,Q、Q
、Q、及びP1の座標を、それぞれ(Xn−1,Y
n−1)、(Xn−2,Yn−2)、・・・・・、(X
,Y)、・・・・・(X,Y)、(X
)、(X,Y)(X,Y)及び(Xp1
p1)とする。 Xn−1=N=Nn−1tanα=h・tanαn−1=Nn−1=h Xn−2=N+Nn−1n−1=h・tanα=h・tanαn−1n−2=Nn−1+Nn−1n−2=2h X=N+Nn−1n−1+・・・・+Ni+1i+1 =h(tanα+tanαn−1+・・・・・・+tanαi+1) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1=( n−i)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・+tanαi+1+tanα ) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・・+N=(n−3)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・+N+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・+tanαi+1+・・・・・ +tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・+N+N=(n−2)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N+N+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・+tanαi+1+・・・・・ +tanα+tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・+N+N+N+N=(n−1)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N+N+N+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・tanαi+1+・・・・・+ tanα+tanα+tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・+N+N+N+N=nh Xp1=X+P1Qsinα =hΣi=1 tanα+Lp1q0sinα=hΣi=1 tanα+ {c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/cosα)}sinαp1=Y+P1Qcosα =nh+{c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/cosα)}cosα 衛星の実際の位置から地上局又は観測点に向け放射され
た電波が、又は地上局あるいは観測点から衛星に向け放
射された電波が、屈折率nから屈折率nに変る又は
その逆の地表面に平行な界面への電波の入射点を原点と
して、この原点において屈折率nから屈折率nに変
わるまたはその逆の地表面に平行な界面にたてた法線を
X軸とし、このX軸と電波経路が構成する平面内にある
X軸に直交する直線をY軸とするXY−平面において、
衛星の実際の位置から地上局又は観測点までの電波の経
路長の水平距離LXP1と垂直距離LYP1を求める
と、入射角、屈折角の基準線をX軸の正方向とし、反時
計回りを正として LXP1=−hΣi=1 tan(π+α)+{c(Tqn−Tp1) + hΣi=1 (1/cos(π+α))}sinα =−htanα+{c(Tqn−Tp1) −hΣi=1 (1/cosα)}sinαYP1=nh+{c(Tqn−Tp1)+ hΣi=1 (1/cos(π+αi))}cosα =nh+{c(Tqn−Tp1)− hΣi=1 (1/cosαi)}cosα 故に、衛星の実際の位置P1と固定地上局の位置Q
の間の最短距離をLp1qnとすると、 L
p1qn=(LXp1 +LYp1 1/2
[〔−hΣi=1 tanα+{c(Tqn
p1)−hΣi=1 (1/cosα)}sinα
+〔nh+{c(Tqn−Tp1)−hΣ
i=1 (1/cosα)}cosα1/2
3 Correction of satellite position error due to atmospheric refractive index
Fixed ground station Q in the space where positive radio waves passnParallel to the ground surface passing through
Divide into plane layers of thickness h. And the refraction of each parallel plane layer
Each rate is n0, N1... nnAnd Guard
Let P1 be the actual position of the star and P2 be the apparent position of the satellite.
It Refraction of radio waves emitted from the actual position P1 of the satellite
Rate n0Refractive index n from the medium1The incident point on the medium of0,
Refractive index n1Refractive index n from the mediumTwoThe incident point on the medium of
1, Refractive index nTwoRefractive index n from the mediumThreePoint of incidence on the medium
QTwo, Refractive index nThreeRefractive index n from the mediumFourEntering the medium of
Q is the shooting pointFour・ ・ ・ Refractive index ni-1From refractive index ni
The incident point on the medium ofi-1・ ・ ・ Entering the ground surface
Q is the shooting point, that is, the position of the fixed ground stationnAnd Point Q0Or
Refractive index n1And nTwoPut the foot of the perpendicular line on the interface of
N1), Point Q1From refractive index nTwoAnd nThreeDown to the interface
Vertical foot NTwo, QTwoFrom refractive index nThreeAnd nFourDown to the interface of
The dropped perpendicular line is NThree・ ・ ・ Point QiFrom refractive index n
i + 1And ni + 2The foot of the perpendicular line that dropped on the interface of Ni + 1
.... Point Qn-1The foot of the perpendicular line that has been dropped from the
n, Q0Set the foot of the vertical line from the ground to the ground surface as I
It Refractive index of radio wave radiated from actual satellite position P1
n0Medium and refractive index n1Angle of incidence on the interface of
α0, The refraction angle is α1, Refractive index n1Medium and refractive index nTwoof
The refraction angle to the interface of the medium is αTwo, Refractive index nTwoMedium and refraction
Rate nThreeThe angle of refraction to the interface of the medium is αThree.....
Folding rate ni-1Medium and refractive index niRefraction to the interface of any medium
The angle is αi, ..., refractive index nn-1Medium and refractive index
nnOf the refractive index of the medium ofnAnd On the contrary, the ground surface
When radiating radio waves from a satellite to a satellite, the refractive index n1To n
nIn the medium up to, replace the refraction angle with the incident angle
Just go. Also the refractive index n0The angle of refraction of0Tona
It Radio waves emitted from the satellite's actual position P1 are refracted
Rate n0From the medium of n1When entering the medium of
Shooting point Q1It went straight without reaching the ground and reached the ground surface.
Assuming that, the incident point on the ground surface is J. Refractive index n0
Number of parallel plane layers with thickness h from the interface of to the ground surface
Where n is IJ / IQ0= Tan α0 ∴IJ = IQ0tan α0= Nh · tanα0 N1Q1/ N1Q0= Tan α1 ∴N1Q1= N1Q0tan α1= H · tan α1 NTwoQTwo/ NTwoQ1= Tan αTwo ∴NTwoQTwo= NTwoQ1tan αTwo= H · tan αTwo NThreeQThree/ NThreeQTwo= Tan αThree ∴NThreeQThree= NThreeQTwotan αThree= H · tan αThree ・ ・ NiQi/ NiQi-1= Tan αi ∴NiQi= NiQi-1tan αi= H · tan αi ・ ・ NnQn/ NnQn-1= Tan αn ∴NnQn= NnQn-1tan αn= H · tan αn IQn= N1Q1+ NTwoQTwo+ NThreeQThree+ ... ・ + NiQi+ ... NnQn = H (tan α1+ Tan αTwo+ Tan αThree+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi  + ・ ・ ・ ・ ・ + tan αn) JQn= IJ-IQn= Nh · tanα0-H (tan α1+ Tan αTwo + Tan αThree+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi+ ・ ・ ・ ・ ・ tan αn) = H {ntan α0-(Tan α1+ Tan αTwo+ Tan αThree+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi+ ・ ・ ・ ・ ・ tan αn)} N1Q0/ Q0Q1= Cos α1 ∴Q0Q1= N1Q0/ Cos α1= H / cos α1 The radio wave is Q0Q1The time it takes to pass1To
And the radio wave propagation speed is c1= Q0Q1 ∴t1= Q0Q1/ C = h / (cos α1
c) NTwoQ1/ Q1QTwo= Cos αTwo ∴Q1QTwo= NTwoQ1/ Cos αTwo= H / co
Two The radio wave is Q1QTwoThe time it takes to passTwoTo
And the radio wave propagation speed is cTwo= Q1QTwo ∴tTwo= NTwoQ1/ Cos αTwo・ C = h / (cos αTwo・ C) NThreeQTwo/ QTwoQThree= Cos αThree ∴QTwoQThree= NThreeQTwo/ Cos αThree= H / cos αThree The radio wave is QTwoQThreeThe time it takes to passThreeTo
And the radio wave propagation speed is cThree= QTwoQThree ∴tThree= QTwoQThree/ C = h / (cos αThree
c) ・ ・ NiQi-1/ Qi-1Qi= Cos αi  ∴Qi-1Q1= NiQi-1/ Cos αi  The radio wave is Qi-1QiThe time it takes to passiTosu
Then, assuming that the radio wave propagation speed is c, cti= Qi-1Qi ∴t1= Qi-1Q1= H / (cos αi・ C) ・ ・ NnQn-1/ Qn-1Qn= Cos αn ∴Q n-1 Qn= NnQn-1/ Cos αn= H / cos αn The radio wave is Qn-1QnThe time it takes to passnTosu
Then, assuming that the radio wave propagation speed is c, ctn= Qn-1Qn ∴tn= Qn-1Qn/ C = h / (cos αn
・ C) Radio waves are points P1 and Q0The time it takes to pass
pAnd The emission time of the radio wave at the point P1 is Tp1,point
QnThe arrival time of the radio wave atqnThen, Tqn-Tp1= (T1+ TTwo+ TThree+ ・ ・ ・ ・ ・ + t
i+ ・ ・ ・ ・ ・ + tn) + Tp ∴Tp= (Tqn-Tp1)-(T1+ TTwo+
tThree+ ... + ti+ ... tn) = (Tqn-Tp1)-(H / cos α1・ C + h / c
osαTwo・ C + h / cos αThree・ C + ・ ・ ・ + h / co
i・ C + ・ ・ ・ + h / cos αn・ C) = (Tqn-Tp1)-(H / c) (1 / cos α1+
1 / cos αTwo+ 1 / cos αThree+ ・ ・ ・ + 1 / cos
αi+ ・ ・ ・ + 1 / cos αn) Point P1 and point Q0Between
The distance of Lp1q0Then, the refractive index of the medium is n0(=
1), so Lp1q0= C · Tp= C (Tqn-Tp1) -H (1 / cos α1 + 1 / cos αTwo+ 1 / cos αThree+ ・ ・ ・ ・ + 1 / cos αi+ ・ ・ ・ ・ +1 / cos αn) The radio wave radiated from the point P1 is the point Q0Go straight without refracting with
Assuming that0And the distance between point J and point L
JQ0Then, the radio wave is point Q0After passing through, the ground surface
Time T to reach point J abovejq0Is the refraction of the medium
Rate is n0Since (= 1), Tjq0= Ljq0/ C = JQ0/ C = (1 / c) (IQ0/ Cos α0) = Nh / (cos α0C) The radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite has a refractive index n
0The time to reach the ground surface through the medium of (= 1) is T
iThen, (the medium is all uniform and the refractive index is n0Tosu
It ) Ti= P1Q0/ C + JQ0/ C = Lp1q0/ C + Liq0/ C = (Tqn-Tp1) + (H / c) {n / cos α0-(1 / cos α1+ 1 / c osαTwo+ 1 / cos αThree+ ・ ・ ・ + 1 / cos αi+ ・ ・ ・ ・ ・ + 1 / cos αn)} The radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite has a refractive index n
0Time and refraction required to pass through a uniform medium of (= 1)
Rate n0, N1, NTwo, NThree... ni...
・ And nnDifference from the time required to pass through the medium
TsThen, Ts= Ti-(Tqn-Tp1) = (H / c) {n / cos α0-(1 / cos α1+ 1 / cos αTwo+ 1 / cos αThree+ ・ ・ ・ + 1 / cos αi+ ... ・ + 1 / cos αn) Fixed ground of radio waves radiated from the satellite's apparent position P2
The elevation angle at the station is (π / 2-αn) Actual satellite position P1
Point Q of the radio wave emitted from0The elevation angle at (π / 2-α0)
Then, from Snell's law, n0sin α0= Nnsin αn ∴sinα0= (Nn/ N0) Sin αn ∴α0= Sin-1(Nn/ N0) Sin α
n} Therefore, the actual position of the satellite is the rear point J of the fixed ground station.
And the distance from the fixed ground station is h {n · tanα0
(Tanα1 + tanα2 + tanα3 + ... +
tan αi+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αn)}
Station, elevation angle is π / 2-sin-1{(Nn/ N0) Sin αn} The arrival time of the radio wave is until the radio wave reaches the fixed ground station.
Compared to time, (h / c) {n / cosα0-(1 / c
osα1+ 1 / cos αTwo+ 1 / cos αThree+ ... +
1 / cos αi+ ・ ・ ・ + 1 / cos αnJust a lot
It Fixed ground station position QnWith Q as the originn-1, Q
n-2, ..., Qi・ ・ ・ 、 QThree, QTwo, Q
1, Q0, And P1 are respectively (Xn-1, Y
n-1), (Xn-2, Yn-2) 、 ・ ・ ・ ・ ・ 、 (X
i, Yi) 、 ・ ・ ・ ・ ・ (XThree, YThree), (XTwo
YTwo), (X1, Y1) (X0, Y0) And (Xp1
Yp1). Xn-1= NnQn= NnNn-1tan αn= H · tan αn Yn-1= NnQn-1= H Xn-2= NnQn+ Nn-1Qn-1= H · tan αn= H · tan αn-1 Yn-2= NnQn-1+ Nn-1Qn-2= 2h Xi= NnQn+ Nn-1Qn-1+ ... ・ + Ni + 1Qi + 1 = H (tan αn+ Tan αn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi + 1) Yi= NnQn-1+ Nn-1Qn-2+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi= (N-i) h XThree= NnQn+ Nn-1Qn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ + NFourQFour = H (tan αn+ Tan αn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi + 1+ Tan αFour ) YThree= NnQn-1+ Nn-1Qn-2+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi+ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ + NFourQThree= (N-3) h XTwo= NnQn+ Nn-1Qn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi + 1+ ・ ・ ・ ・ + NFourQFour+ NThreeQThree = H (tan αn+ Tan αn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αFour+ Tan αThree) YTwo= NnQn-1+ Nn-1Qn-2+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi+ ・ ・ ・ ・ + NFourQThree+ NThreeQTwo= (N-2) h X1= NnQn+ Nn-1Qn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ + NFourQFour+ NThreeQThree+ NTwoQTwo = H (tan αn+ Tan αn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αFour+ Tan αThree+ Tan αTwo) Y1= NnQn-1+ Nn-1Qn-2+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi+ ・ ・ ・ + NFourQFour+ NThreeQThree+ NTwoQTwo+ N1Q1= (N-1) h X0= NnQn+ Nn-1Qn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ + NFourQFour+ NThreeQThree+ NTwoQTwo+ N1Q1 = H (tan αn+ Tan αn-1+ ・ ・ ・ ・ ・ tan αi + 1+ ・ ・ ・ ・ ・ + tan αFour+ Tan αThree+ Tan αTwo+ Tan α1) Y0= NnQn-1+ Nn-1Qn-2+ ・ ・ ・ ・ ・ + Ni + 1Qi+ ・ ・ ・ ・ + NFourQThree+ NThreeQTwo+ NTwoQ1+ N1Q0= Nh Xp1= X0+ P1Q0sin α0 = HΣi = 1 ntan αi+ Lp1q0sin α0= HΣi = 1 ntan αi+ {C (Tqn-Tp1) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 Yp1= Y0+ P1Q0cos α0 = Nh + {c (Tqn-Tp1) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0 Emitted from the actual position of the satellite toward the ground station or observation point
Radio waves emitted from the ground station or observation point to the satellite.
The emitted radio wave has a refractive index n0From refractive index n1Or
On the other hand, the point of incidence of radio waves on the interface parallel to the ground surface is the origin.
Then, at this origin, the refractive index n0From refractive index n1Strange
The normal line on the interface parallel to the ground surface or vice versa
The X axis is defined as being in the plane formed by the X axis and the radio wave path.
In the XY-plane with the Y axis being a straight line orthogonal to the X axis,
Radio wave transmission from the actual position of the satellite to the ground station or observation point
Horizontal length LXP1And the vertical distance LYP1Ask for
And the incident angle and refraction angle reference lines are in the positive direction of the X-axis
L is a positive directionXP1= -HΣi = 1 ntan (π + αi) + {C (Tqn-Tp1) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} Sinα0 = -Htan αi+ {C (Tqn-Tp1) −hΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 LYP1= Nh + {c (Tqn-Tp1) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} cosα0 = Nh + {c (Tqn-Tp1) − HΣi = 1 n(1 / cosαi)} cosα0 Therefore, the actual position P1 of the satellite and the position Q of the fixed ground stationnWhen
The shortest distance betweenp1qnThen, L
p1qn= (LXp1 Two+ LYp1 Two)1/2 =
[[-HΣi = 1 ntan αi+ {C (Tqn
Tp1) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α
0]Two + [Nh + {c (Tqn-Tp1) -HΣ
i = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0]Two]1/2

【0012】4 仰角の決定 地球の周囲を図11の様に三つの領域に分類する。地表
面から高さ12km上空までの領域を水平層、地表面か
らの高さ12kmから500kmまでの領域を球面層、
そして地表面からの高さ500km以上の領域を電波直
進層と呼ぶことにする。いま、赤道上空にある静止衛星
から電波が放射され、この電波が伝搬して地表面上にあ
る地上局に到達したときのこの電波の経路について考察
する。(図12参照) 電波の通過する媒体を、地上局を通る水平面に平行な厚
さhの平行平面層に分割する。 点Aは時刻Tのときの地上局の位置 点Bは時刻Tのときの地上局の位置 点Cは時刻Tのときの地上局の位置 点Pは時刻Tのときの衛星搭載の電波中継機の位置 点Qは点PからXY−平面に下ろした垂線の足 点線APは時刻Tのとき地上局位置Aから仰角(π/
2−α)で電波中継機に向け放射され、時刻Tのと
き電波中継機位置Pに到達した電波 点線PBは時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局
に向け放射され、時刻Tのとき仰角(π/2−β
で地上局位置Bに到達した電波 点線PCは時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局
に向け放射され、時刻Tのとき仰角(π/2−γ
で地上局位置Cに到達した電波 太線APは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻T
ときの電波中継機位置Pとの間の最短距離 太線PBは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻T
ときの電波中継機位置Pとの間の最短距離 太線PCは時刻Tのときの地上局位置Cと時刻T
ときの電波中継機位置Pとの間の最短距離 Lは時刻Tのときの電波中継機の位置Pの高さ Lは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Cと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 δは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのときの
電波中継機の位置PからXY−平面に下ろした垂線の足
Qとを結ぶ直線がY軸の正方向となす角度 Lは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻Tのとき
の地上局位置Bとの間の最短距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのとき
の地上局位置Cとの間の最短距離 (図13参照) △ABQにおいて、余弦第二法則より、 L =L +L −2Lcosδ (1) △BCQにおいて、余弦第二法則より、 L =L +L −2Lcos(π−δ)=L +L +2Lcosδ (2) (1)より、 2Lcosδ=L +L −L ∴cosδ=(L +L −L )/2L (3) (2)より、 2Lcosδ=L −L −L ∴cosδ=(L −L −L )/2L (4) (3)、(4)より、 (L +L −L )/2L=(L −L −L )/2L +L −L −L +L +L =0 (5) 衛星の位置Pから放射された電波が、電波直進層と球面
層との界面YY’上の一点Oに突入したとする。点Oに
おいて電波直進層と球面層との界面YY’にたてた法線
をXX’とする。電波の進行方向を半直線OXを基準と
して、反時計回り方向を正とすると(図14参照)、大
気屈折率による衛星の位置誤差の補正により、 L=nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+α)) }cosα =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosα)}cosα =nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+β))}co sβ (6) =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosβ)}cosβ =nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+γ))}co sγ =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosγ)}cosγ=−hΣi=1 tan(π+α)+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+α)}sinα =−hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cos α)}sinα (7) L=−hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣi=1 (1/ cosβ)}sinβ (8) L=−hΣi=1 tanγ+{c(T−T)−hΣi=1 (1/ ccsγ)}sinγ (9) L=V(T−T) (10) L=V(T−T) (11) 但し、nは大気圏を地表面又は位置を突き止めようとす
る物体の存在する水平面に平行な厚さhの層に分割した
ときの個数。cは電波伝搬速度。αは地上局の位置A
から時刻Tのとき、電波中継機に向け放射された電波
が、球面層と電波直進層との界面へ突入したとき、この
突入点においてこの平行平面の界面にたてた法線と電波
とのなす角度。αは時刻Tのときの地上局の位置A
から電波中継機に向け放射された電波が、地表面又は位
置を突き止めようとする物体の存在する水平面に平行な
厚さhの下面からi番目の平行平面層へ突入するときの
入射角。βは電波中継機の位置Pから時刻Tのと
き、地上局に向け放射され、時刻Tのとき地上局の位
置Bに到達した電波が、球面層と電波直進層との界面へ
突入したとき、この突入点において、この平行平面の界
面にたてた法線と電波とのなす角度。βは時刻T
ときの電波中継機の位置Pから時刻Tのときの地上局
の位置Bに向け放射された電波が、地表面又は位置を突
き止めようとする物体の存在する水平面に平行な厚さh
の下面からi番目の平行平面層へ突入したときの屈折
角。γは電波中継機の位置Pから時刻Tのとき、地
上局に向け放射され、時刻Tのとき地上局の位置Cに
到達した電波が、球面層と電波直進層との界面へ突入し
たとき、この突入点においてこの平行平面層の界面にた
てた法線と電波とのなす角度。γは時刻Tのときの
電波中継機の位置Pから時刻Tのときの地上局の位置
Cに向け放射された電波が、地表面又は位置を突き止め
ようとする物体の存在する水平面に平行な厚さhの下面
からi番目の平行平面層へ突入したときの屈折角。 Σi=1 (sinα/cosα) =Σi=1 {sinα/(1−sinα1/2} =Σi=1 〔sinα/{1−(sinα/n1/2〕 =Σi=1 〔sinα/{(n −sinα)/n /2 〕 =Σi=1 {nsinα/(n −sinα1/2} ≒Σi=1 {nsinα/(1−sinα1/2} =Σi=1 (nsinα/cosα) =Σi=1 (ntanα) 上式において、n≒1とおいたことにより、誤差が発
生する。この誤差の発生を防止するため、 nsinα/(n −sinα1/2 =K{nsinα/(1−sinα1/2} Σi=1 (sinα/cosα) =KΣi=1 (ntanα) (12) (12)と同様に Σi=1 (sinβ/cosβ) =KΣi=1 (ntanβ) (13) Σi=1 (sinγ/cosγ) =KΣi=1 (ntanγ) (14) tanα=sinα/cosα =(sinα/n)/{1−(sinα/n1/2 =(sinα/n)/{(n −sinα1/2/n} =sinα/(n −sinα1/2 ≒sinα/(1−sinα1/2 =sinα/cosα =tanα 上式において、n≒1とおいたことにより、誤差が発
生する。この誤差の発生を防止するため、 sinα/(n −sinα1/2 =K{sinα/(1−sinα1/2} =K(sinα/cosα) tanα=Ktanα (15) (15)と同様に tanβ=Ktanβ (16) tanγ=Ktanγ (17) 但し、nは地表面又は位置を突き止めようとする物体
の存在する水平面に平行な厚さhの下面からi番目の平
行平面層の電波の屈折率。(6)、(12)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosα)}cosα =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (1/cosα)cos α =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (1/cosα)(si nα/sinα)cosα =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (sinα/cosα )(cosα/sinα) =nh+c(T−T)cosα−KhΣi=1 (ntanα)(1 /tanα) =nh+c(T−T)cosα−KhΣi=1 (18) (6)、(13)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosβ)}cosβ =nh+c(T−T)cosβ−KhΣi=1 (19) (6)、(14)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosγ)}cosγ =nh+c(T−T)cosγ−KhΣi=1 (20) (6)、(18)、(19)より、 nh+c(T−T)cosβ−KhΣi=1 =nh+c(T −T)cosα−KhΣi=1 ∴cosβ={(T−T)/(T−T)}cosα (21) 同様にして、(6)、(18)、(20)より、 cosγ={(T−T)/(T−T)}cosα(22) (7)、(12)、(15)より、 L=−KhΣi=1 tanα+c(T−T)sinα −KhΣi=1 tanα =−Kh(Σi=1 (1+n)tanα+c(T−T)sinα ={−K(h/cosα)Σi=1 (1+n)+c(T−T)}si nα (23) 同様にして、(8)、(13)、(16)より、 L={−K(h/cosβ)Σi=1 (1+n)+c(T −T)}sinβ (24) 同様にして、(9)、(14)、(17)より、 L={−K(h/cosγ)Σi=1 (1+n)+c(T −T)}sinγ (25) いま、計算を簡略にするため、 −KhΣi=1 (1+n)=k (26) T−T=p (27) T−T=q (28) T−T=r (29) とすると、(21)、(27)、(28)より、 cosβ=(p/q)cosα (30) (22)、(27)、(29)より cosγ=(p/r)cosα (31) (23)、(27)より、 L=(k/cosα+cp)sinα (32) (21)、(26)、(27)、(28)より、 L=(k/cosβ+cq)sinβ ={(kq/p)(1/cosα)+cq}{1−(p/q)cosα1/2 (33) (22)、(26)、(27)、(29)より、 L=(k/cosγ+cr)sinγ ={(kr/p)(1/cosα)+cr}{1−(p/r)cosα1/2 (34) (10)、(27)、(28)より、 L=V(p+q) (35) (11)、(28)、(29)より、 L=V(r−q) (36) (35)、(36)より、 L =V(p+q)(r−q) (37) (33)、(36)より、 L =V(r−q){(k/p)(1/cosα )+2(ckq/p)(1/cosα)+c−k−2ckp・co sα−ccosα} (38) (32)、(36)より、 L =V(r−q){k(1/cosα)+2ckp( 1/cosα)+c−k−2ckp・cosα−ccos α} (39) (34)、(35)より、 L =V(p+q){(k/p)(1/cosα )+2(ckr/p)(1/cosα)+c−k−2ckp・co sα−ccosα} (40) (33)、(35)より、 L =V(p+q){(k/p)(1/cosα )+2ckq/p(1/cosα)+c−k−2ckp・cosα −ccosα} (41) (35)、(36)より、 、 L =V(p+q)(r−q) (42) (37)、(38)、(39)、(40)、(41)、
(42)を(5)へ代入すると、 L +L −L −L +L +L =V3 (p+q)(r−q) +V(r−q){(k/p)(1/cosα) +2(ckq/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} −V(r−q){k(1/cosα) +2ckp(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} −V(p+q){(k/p)(1/cosα) +2(ckr/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} +V(p+q){(k/p)(1/cosα) +2ckq/p(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} +V(p+q)(r−q) =(k/p)(p+q)(q−r)(r+p)V(1/cosα)+2 ck(p+q)(q−r)(r+p)V/p(1/cosα)+c(p+q )(q−r)(r+p)V=0 =(p+q)(q−r)(r+p)V{(k/p)(1/cosα+ 2ck/p(1/cosα)+c−V}=0 q≠rから、 (k/p)(1/cosα+2ck/p(1/cosα)+ c−V=0 ∴1/cosα=−ck/p±{(ck/p)−(k/p)(c−V )}1/2〕/(k/p) ∴1/cosα=(ck/p±Vk/p)/(k/p)=p(c±V)/ k ∴cosα=k/p(c±V)=KhΣi=1 (1+n)/(T−T )(c±V)} (43) (43)を(21)及び(22)へ代入する。 cosβ={(T−T)/(T−T)}{KhΣi=1 (1+n )/(T−T)(c±V)} ={KhΣi=1 (1+n)/(T−T)(c±V)} (44) cosγ={KhΣi=1 (1+n)/(T−T)(c±V)} (45) 従って、時刻Tのとき地上局位置Aから電波中継機に
向け放射され、時刻Tのとき電波中継機位置Pに到達
した電波の地上局位置Aに於ける仰角は、 π/2−sin−1[(1/n)〔1−{KhΣi=1 (1+ n)/(T−T)(c±V)}1/2] 時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局に向け放射
され、時刻Tのとき地上局位置Bに到達した電波の地
上局位置Bに於ける仰角は、 π/2−sin−1[(1/n)〔1−{KhΣi=1 (1+n )/(T−T)(c±V)}1/2] 時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局に向け放射
され、時刻Tのとき地上局位置Cに到達した電波の地
上局位置Cに於ける仰角は、 π/2−sin−1[(1/n)〔1−{KhΣi=1 (1+n )/(T−T)(c±V)}1/2] である。但し、nは地上局の位置する大気ガス層の電
波の屈折率である。
4. Determination of elevation angle The circumference of the earth is classified into three regions as shown in FIG. Ground surface
The area from the surface to the height of 12 km above the ground is the horizontal layer or the ground surface.
From the height of 12 km to 500 km in the spherical layer,
Then, the area over 500 km above the ground surface is directly
I'll call it Shinda. Geostationary satellites above the equator
Radio waves are emitted from the
Consider the path of this radio wave when reaching a ground station
To do. (See Fig. 12) The thickness of the medium through which the radio waves pass is parallel to the horizontal plane passing through the ground station.
Of parallel plane layers of size h. Point A is time TAPosition of the ground station at time point B is time TBPosition C of the ground station at time TCThe position of the ground station at time point P is time TPThe position of the radio relay station mounted on the satellite atAThen the elevation angle (π /
2-αn) Is emitted toward the radio repeater at time TPNoto
The radio wave dotted line PB reaching the radio wave repeater position P is the time TPFrom the radio relay station position P to the ground station
Is emitted toward the time TBAngle of elevation (π / 2-βn)
The radio wave dotted line PC reaching the ground station position B at time TPFrom the radio relay station position P to the ground station
Is emitted toward the time TCAngle of elevation (π / 2-γn)
The radio wave AP reaching the ground station position C atAGround station position A and time TPof
The shortest distance between the radio relay station position P and the thick line PB is the time TBGround station position B and time TPof
The shortest distance from the radio relay station position P at timeCGround station position C and time TPof
Shortest distance L from the radio relay station position P1Is time TPHeight of position P of the radio repeater whenTwoIs time TAGround station position A and time TpWhen
Horizontal distance from the radio relay station position PFourIs time TBGround station position B and time TpWhen
Horizontal distance from the radio relay station position P6Is time TCGround station position C and time TpWhen
The horizontal distance δ from the radio relay station position P isBGround station position B and time TpWhen
The foot of the perpendicular line dropped from the position P of the radio repeater to the XY-plane.
Angle L formed by the straight line connecting Q and the positive direction of the Y-axisThreeIs time TAGround station position A and time TBWhen
Shortest distance from the ground station position B of L5Is time TBGround station position B and time TCWhen
Distance from the ground station position C of (see Fig. 13)Two Two= LThree Two+ LFour Two-2LThreeLFourcos δ (1) In ΔBCQ, from the second law of cosine, L6 Two= LFour Two+ L5 Two-2LFourL5cos (π−δ) = LFour Two+ L5 Two + 2LFourL5From cos δ (2) (1), 2LThreeLFourcos δ = LThree Two+ LFour Two-LTwo Two ∴cos δ = (LThree Two+ LFour Two-LTwo Two) / 2LThreeLFour (3) From (2), 2LFourL5cos δ = L6 Two-LFour Two-L5 Two ∴cos δ = (L6 Two-LFour Two-L5 Two) / 2LFourL5 (4) From (3) and (4), (LThree Two+ LFour Two-LTwo Two) / 2LThreeLFour= (L6 Two-LFour Two-L5 Two ) / 2LFourL5 LThree TwoL5+ LFour TwoL5-LTwo TwoL5-LThreeL6 Two+ LThreeLFour Two+ LThree L5 Two= 0 (5) Radio waves radiated from the satellite position P
It is assumed that a point O on the interface YY 'with the layer is entered. At point O
At the interface YY 'between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer
Be XX '. The traveling direction of the radio wave is based on the half line OX
If the counterclockwise direction is positive (see Fig. 14),
By correcting the satellite position error due to the air refractive index, L1= Nh + {c (TP-TA) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} Cos α0 = Nh + {c (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0 = Nh + {c (TB-TP) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + βi))} Co sβ0 (6) = nh + {c (TB-Tp) -HΣi = 1 n(1 / cos βi)} Cosβ0 = Nh + {c (TC-TP) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + γi))} Co sγ0 = Nh + {c (TC-Tp) -HΣi = 1 n(1 / cos γi)} Cosγ0 LTwo= -HΣi = 1 ntan (π + αi) + {C (TP-TA) + HΣi = 1 n (1 / cos (π + αi)} Sin α0 = -HΣi = 1 ntan αi+ {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 (7) LFour= -HΣi = 1 ntan βi+ {C (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos βi)} Sinβ0 (8) L6= -HΣi = 1 ntan γi+ {C (TC-TP) -HΣi = 1 n(1 / ccsγi)} Sinγ0 (9) LThree= V (TB-TA) (10) L5= V (TC-TB) (11) However, n tries to locate the ground surface or the position of the atmosphere.
Divided into layers of thickness h parallel to the horizontal plane where the object
The number of times. c is the radio wave propagation speed. α0Is the position A of the ground station
From time TAWhen, the radio waves radiated toward the radio repeater
, When it enters the interface between the spherical layer and the wave rectilinear layer,
At the entry point, the normal and radio wave created at the interface of this parallel plane
The angle formed by. αiIs time TAPosition A of the ground station at
The radio waves radiated from the radio relay station by the
Parallel to the horizontal plane on which the object
When plunging into the i-th parallel plane layer from the bottom surface of thickness h
Angle of incidence. β0Is time T from position P of the radio repeaterPNoto
Radiated to the ground station at time TBWhen is the position of the ground station
The electric wave that has reached the position B reaches the interface between the spherical layer and the radio wave straight traveling layer.
At the time of entry, the field of this parallel plane
The angle between the normal line on the surface and the radio wave. βiIs time Tpof
Time T from the position P of the radio repeaterBGround station at
The radio waves radiated toward position B of the
Thickness h parallel to the horizontal plane of the object to be stopped
Refraction when entering the i-th parallel plane layer from the bottom surface of the
Horn. γ0Is time T from position P of the radio repeaterPWhen, the ground
Emitted to the upper station, time TCAt position C of the ground station
The arriving radio waves rush into the interface between the spherical layer and the radio wave straight-through layer.
At the entry point,
The angle between the normal and the radio wave. γiIs time TpWhen
Time T from the position P of the radio repeaterCPosition of the ground station at
Radio waves radiated to C locate the ground surface or position
Lower surface of thickness h parallel to the horizontal plane where the object
Refraction angle when entering from the to the i-th parallel plane layer. Σi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) = Σi = 1 n{Sin α0/ (1-sinTwoαi)1/2} = Σi = 1 n[Sin α0/ {1- (sin α0/ Ni)Two}1/2] = Σi = 1 n[Sin α0/ {(Ni Two-SinTwoα0) / Ni Two}1 / 2 ] = Σi = 1 n{Nisin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2} ≈ Σi = 1 n{Nisin α0/ (1-sinTwoα0)1/2} = Σi = 1 n(Nisin α0/ Cos α0) = Σi = 1 n(Nitan α0) In the above equation, niBy setting ≈1, an error will occur.
To live. To prevent this error from occurring, nisin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2  = K {nisin α0/ (1-sinTwoα0)1/2} Σi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) = KΣi = 1 n(Nitan α0) (12) Same as (12)i = 1 n(Sin β0/ Cos βi) = KΣi = 1 n(Nitan β0) (13) Σi = 1 n(Sinγ0/ Cos γi) = KΣi = 1 n(Nitan γ0) (14) tan αi= Sinαi/ Cos αi = (Sin α0/ Ni) / {1- (sin α0/ Ni)Two}1/2 = (Sin α0/ Ni) / {(Ni Two-SinTwoα0)1/2/ Ni} = Sinα0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 ≈ sin α0/ (1-sinTwoα0)1/2 = Sinα0/ Cos α0 = Tan α0 In the above equation, niBy setting ≈1, an error will occur.
To live. To prevent this error from occurring, sin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 = K {sin α0/ (1-sinTwoα0)1/2} = K (sin α0/ Cos α0) Tan αi= Ktan α0 (15) tanβ as in (15)i= Ktan β0 (16) tan γi= Ktanγ0 (17) where niIs an object whose surface or position is to be located
, Which is parallel to the horizontal plane where
Refractive index of radio waves in the row plane layer. From (6) and (12), nh + {c (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(1 / cos αi) Cos α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(1 / cos αi) (Sin α0/ Sinα0) Cos α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(Sin α0/ Cos αi ) (Cos α0/ Sinα0) = Nh + c (TP-TA) Cos α0-KhΣi = 1 n(Nitan α0) (1 / tan α0) = Nh + c (TP-TA) Cos α0-KhΣi = 1 nni (18) From (6) and (13), nh + {c (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos βi)} Cosβ0 = Nh + c (TB-TP) Cosβ0-KhΣi = 1 nni (19) From (6) and (14), nh + {c (TC-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos γi)} Cosγ0  = Nh + c (TC-TP) Cosγ0-KhΣi = 1 nni (20) From (6), (18), and (19), nh + c (TB-TP) Cosβ0-KhΣi = 1 nni= Nh + c (TP -TA) Cos α0-KhΣi = 1 nni ∴cos β0= {(TP-TA) / (TB-TP)} Cos α0 (21) Similarly, from (6), (18) and (20),0= {(TP-TA) / (TC-TP)} Cos α0(22) From (7), (12), and (15), LTwo= -KhΣi = 1 ntan α0+ C (TP-TA) Sin α0 -KhΣi = 1 nnitan α0 = -Kh (Σi = 1 n(1 + ni) Tan α0+ C (TP-TA) Sin α0 = {-K (h / cosα0) Σi = 1 n(1 + ni) + C (TP-TA)} Si nα0 (23) Similarly, from (8), (13), and (16), LFour= {-K (h / cosβ0) Σi = 1 n(1 + ni) + C (TB -TP)} Sinβ0 (24) Similarly, from (9), (14), and (17), L6= {-K (h / cosγ0) Σi = 1 n(1 + ni) + C (TC -TP)} Sinγ0 (25) Now, in order to simplify the calculation, −KhΣi = 1 n(1 + ni) = K (26) TP-TA= P (27) TB-TP= Q (28) TC-TP= R (29), from (21), (27) and (28), cos β0= (P / q) cos α0 (30) From (22), (27) and (29), cosγ0= (P / r) cos α0 (31) From (23) and (27), LTwo= (K / cos α0+ Cp) sinα0 (32) From (21), (26), (27), (28), LFour= (K / cos β0+ Cq) sinβ0 = {(Kq / p) (1 / cos α0) + Cq} {1- (p / q)TwocosTwoα0 }1/2 (33) From (22), (26), (27), (29), L6= (K / cosγ0+ Cr) sinγ0 = {(Kr / p) (1 / cos α0) + Cr} {1- (p / r)TwocosTwoα0 }1/2 (34) From (10), (27), (28), LThree= V (p + q) (35) From (11), (28), (29), L5= V (r−q) (36) From (35) and (36), LThree TwoL5= VThree(P + q)Two(R−q) (37) From (33) and (36), LFour TwoL5= V (r−q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) +2 (ckqTwo/ P) (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo-2 ckp ・ cos α0-CTwopTwocosTwoα0} (38) From (32) and (36), LTwo TwoL5= V (r-q) {kTwo(1 / cosTwoα0) + 2ckp (1 / cos α0) + CTwopTwo-KTwo-2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwo α0} (39) From (34) and (35), LThreeL6 Two= V (p + q) {(kTworTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) +2 (ckrTwo/ P) (1 / cos α0) + CTworTwo-KTwo-2 ckp ・ cos α0-CTwopTwocosTwoα0} (40) From (33) and (35), LThreeLFour Two= V (p + q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) + 2ckqTwo/ P (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo-2 ckp cos α0 -CTwopTwocosTwoα0} (41) From (35) and (36), LThreeL5 Two= VThree(P + q) (r-q)Two (42) (37), (38), (39), (40), (41),
Substituting (42) into (5) gives LThree TwoL5+ LFour TwoL5-LTwo TwoL5-LThreeL6 Two+ LThreeLFour Two+ LThree L5 Two = V3 (P + q)Two(R−q) + V (r−q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) +2 (ckqTwo/ P) (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} -V (r-q) {kTwo(1 / cosTwoα0) +2 ckp (1 / cos α0) + CTwopTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} -V (p + q) {(kTworTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) +2 (ckrTwo/ P) (1 / cos α0) + CTworTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} + V (p + q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) + 2ckqTwo/ P (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} + VThree(P + q) (r-q)Two = (KTwo/ PTwo) (P + q) (q-r) (r + p) V (1 / cosTwoα0) +2 ck (p + q) (q-r) (r + p) V / p (1 / cos α0) + CTwo(P + q) (q−r) (r + p) V = 0 = (p + q) (q−r) (r + p) V {(kTwo/ PTwo) (1 / cos α0)Two+ 2ck / p (1 / cos α0) + CTwo-VTwo} = 0 From q ≠ r, (kTwo/ PTwo) (1 / cos α0)Two+ 2ck / p (1 / cos α0) + CTwo-VTwo= 0 ∴1 / cos α0= -Ck / p ± {(ck / p)Two-(KTwo/ PTwo) (CTwo-VTwo )}1/2] / (KTwo/ PTwo) ∴1 / cos α0= (Ck / p ± Vk / p) / (kTwo/ PTwo) = P (c ± V) / k ∴cos α0= K / p (c ± V) = KhΣi = 1 n(1 + ni) / (TP-TA ) (C ± V)} (43) Substituting (43) into (21) and (22). cos β0= {(TP-TA) / (TB-TP)} {KhΣi = 1 n(1 + ni ) / (TP-TA) (C ± V)} = {KhΣi = 1 n(1 + ni) / (TB-TP) (C ± V)} (44) cosγ0= {KhΣi = 1 n(1 + ni) / (TC-TP) (C ± V)} (45) Therefore, the time TAFrom the ground station position A to the radio repeater
Is radiated to the time TPReach the position P of the radio relay
The elevation angle of the generated radio wave at the ground station position A is π / 2-sin-1[(1 / nn) [1- {KhΣi = 1 n(1 + ni) / (TP-TA) (C ± V)}1/2] Time TPRadiation toward the ground station from the position P of the radio repeater
At time TBThe location of the radio wave that reached the ground station position B when
The elevation angle at the upper station position B is π / 2-sin-1[(1 / nn) [1- {KhΣi = 1 n(1 + ni ) / (TB-TP) (C ± V)}1/2] Time TPRadiation toward the ground station from the position P of the radio repeater
At time TCThe location of the radio wave that reached the ground station position C when
The elevation angle at the upper station position C is π / 2-sin-1[(1 / nn) [1- {KhΣi = 1 n(1 + ni ) / (TC-TP) (C ± V)}1/2]. However, nnIs the electric charge of the atmospheric gas layer where the ground station is located.
The refractive index of the wave.

【0013】5 衛星の位置精度の向上 地球の周囲を図11の様に三つの領域に分類する。地表
面から高さ12km上空までの領域を水平層、地表面上
からの高さが12kmから500kmまでの領域を球面
層、そして地表面上から高さ500km以上の領域を電
波直進層と呼ぶことにする。いま、赤道上空にある静止
衛星から電波が放射され、この電波が伝搬して、地表面
上にある地上局に到達したときのこの電波の経路につい
て考察する(図12参照)。衛星の位置をP、地表面上
の地上局の位置をQとする。点Pから放射された電波
は、電波直進層を通過して、球面層界面上の点Rに突入
し、その後球面層を通過して、水平層界面上の点Sを通
って、地表面上の地上局の位置Qに到達する。電波の通
る媒体を、点Qを通る水平面に平行な厚さhの平行平面
層に分割する。電波直進層から球面層界面上の点Rに突
入したときの電波の進行方向と、点Rに於いて平行平面
層に立てた法線とのなす角度をα、電波の各平行平面
層への屈折角をα、平行平面層の個数をnとする。点
Pから点Qを通る水平面に下ろした垂線の足をHとする
と、 PH=nh+{cp−hΣi=1 (1/cosα)}cosα(1) となる。但し、Cは電波の速さ、pは電波伝搬時間であ
る。大気の屈折率をn、屈折指数をNとすると、 n=1+N×10−6 Nはそれぞれの場所における気象条件によって異なり、
実験的に一般に N=77.6(P/T)+3.73×10(e/T) (NU) と表すことができる。ここでPは大気圧(mb)、eは
水蒸気圧(mb)、Tは絶対温度(K)である。実際の
大気は高度とともに希薄となるため、この屈折指数は指
数関数的に減少し、その高度特性は実験的に一般に、 N(h)=Ns{exp(−Ce・h)} (NU) Ce=l{Ns/N(1km)}=l{Ns/(Ns+ΔN)} ここでNsは地表面における屈折指数、hは地表面から
の高さ(km)である。以上から、各平行平面層におけ
る大気ガスの屈折率は算出できる。いま、各平行平面層
における大気ガスの屈折率をnとすると、 (1)水平層領域において、スネルの法則から、 nsinα=nsinα ∴sinαi =(n/n)sinα 但し、n
は真空中における電波の屈折率である。 ∴cosα=(1−sinα1/2 ={1−(n /n )sinα1/2 従って、式(1)から水平層領域における電波の経路長
は、 hΣi=1 12〔1/{1−(n /n )sinα1/ 2〕 (2) (2)球面層領域において、スネルの法則から (n+hi/a)sinα=nsinα ∴sinα={n/(n+hi/a)}sinα ∴cosα=(1−sinα1/2 =〔1−{n /(n+hi/a)}sinα1/2 従って、式(1)から球面層領域における電波の経路長
は、 hΣi=12 500 〔1−{n /(n+hi/a)}s inα1/2 (3) (3)電波直進層領域においては、実験的に一般に、 hΣi=500 (1/cosα) =hΣi=500 (cosα/cosα)(1/cosα) =hkΣi=500 (n/cosα) (4) と表される。ここで、kはcosαにより異なる定数
である。式(2)、(3)から平行水平面層及び平行球
面層を通過する電波の経路長は、αにより唯一つ定ま
る。いま、平行水平面層及び平行球面層を通過する電波
の経路長の第i次近似値をLiとすると、 Li−{Σi=1 12(1/cosα)+Σi=12 500(1/ cosα)}≠0 ∴ Li=Σi=1 12(1/cosα)+Σ1=12 500±x(1 /cosα) 従って、PQ間の電波経路長は、 Σi=1 12(1/cosα)+Σi=12 500(1/cosα ) +Σi=500 (1/cosα)±Σi=500 (1/cosα) となり、PQ間の電波経路長の真値に比べて、±Σ
i=500 (1/cosα)だけ異なる。故に、Σ
i=500 (1/cosα)→0となるようにすれ
ば、 Σi=500 (1/cosα)≒0 となったときのαが求めるαである。cosα
パラメータとして、平行水平面層領域及び平行球面層領
域における電波の経路長を表すと、式(2)、(3)か
ら図15の様になる。図15の曲線上に二点A、Bを取
り、図15の曲線を二点A、Bを通る直線として近似す
る。従って、平行水平面層領域及び平行球面層領域にお
ける電波の経路長は、 acosα+b (5) で表される。これを平行水平面層領域及び平行球面層領
域における電波の経路長一次近似値と呼称する。α
定まれば、各平行平面層の屈折率から、α、も定ま
る。従って、各平行平面層を通過する電波の経路長が定
まる。故に、αこ対応した唯一つの平行平面層領域及
び平行球面層領域の電波の経路長が定まる。これを平行
水平面層領域及び平行球面層領域における電波経路長の
実験値と呼称する。平行水平面層領域及び平行球面層領
域における電波の経路長一次近似値と平行水平面層領域
及び平行球面層領域における電波経路長の実験値の差、
即ち図15の1は、放物線で近似される。これを ccosα+dcosα+e (6) と表す。式(4)、(5)及び(6)を式(1)へ代入
して、 PH=nh+cpcosα−h{(acosα+b)−(c cosα+dcosα+e)}cosα−hk(n−500) (7) となる。しかるに、 PH=h(1+k)n (8) cosα=hk(2n+m)/(c+V)p (9) k=u cosα+w (10) ここで、Vは地球の自転速度、mは平行水平面層領域及
び平行球面層領域における電波の屈折率によって定まる
定数である。又、u、wはcosαによって定る定数
である。式(8)、(9)及び(10)を式(7)代入
すると、式(7)の左辺はcosαの三次方程式とな
る。即ち、cosα=xとおいて、 f(x)=x+f+gx+h=0 (11) 式(11)の根を求めることにより、cosαが定ま
り、従って(9)からnが定まる。いま求めたcosα
及びnが、第一次近似値である。このcosαの第
一次近似値から、図15において、平行水平層領域及び
平行球面層領域における経路長の範囲を狭め、且つco
sαの相隣る値の差を小さくし、図15の曲線上に二
点C及びDを取り、図15の曲線を二点C、Dを通る直
線として二回目の近似をする。従って、平行水平面層領
域及び平行球面層領域における電波の経路長は、 acosα+b で近似される。これを平行水平面層領域及び平行球面層
領域における電波の経路長二次近似値と呼称する。平行
水平面層領域及び平行球面層領域における電波の経路長
二次近似値と、平行水平面層領域及び平行球面層領域に
おける電波経路長の実験値との差、即ち図15の2は、
第一回と同様放物線で近似される。これを ccosα+dcosα+e (12) と表す。前と同様なことを繰り返すことにより、cos
α及びnの第二近似値が求まる。図15及び式(6)
及び(12)から ccosα+dcosα+e>ccos
α+dcosα+e>・・・・・・・・>c
cosα+dcosα+e となり、Σi=500 (1/cosα)が次第に0
に近ずいていることが判る。よって、cosαは次第
に真値に近ずいて行く。以上の操作を繰り返して行く
と、しまいに平行水平面領域及び平行球面層領域におけ
る電波の経路長i次近似値と平行水平面層領域及び平行
球面層領域における電波経路長の実験値との差が放物線
で近似されなくなり、フェリー級数展開となり、その解
を求めることが困難となる。この時点で、cosα
第i次近似値の前後の幅を縮め、実験値が直線で表され
る範囲において、平行水平面層領域及び平行球面層領域
における電波の経路長を求めて行く。即ち相隣るcos
αの二つの値xとx+ΔhでΔhを小さくして行くこ
とにより、平行水平面層領域及び平行球面層領域におけ
る電波の経路長第i次近似値を平行水平面層領域及び平
行球面層領域における電波の経路長の実験値との差を限
りなく0に近ずけることができ、従ってこの方法でco
sα及びnがその真値に近ずくことになる。その結
果、衛星の位置は限りなくその真値に近ずくことが判
る。
5 Improvement of satellite position accuracy The circumference of the earth is classified into three regions as shown in FIG. Ground surface
The area from the surface to the height of 12 km above the ground is a horizontal layer, above the ground surface.
The area from 12km to 500km in height is spherical
Layer and the area above the ground surface with a height of 500 km or more
We will call it the wave straight layer. Stillness above the equator
Radio waves are radiated from satellites, and these radio waves propagate to the ground surface.
About the route of this radio wave when reaching the ground station above
(See FIG. 12). Satellite position is P, above ground level
Let Q be the position of the ground station. Radio waves emitted from point P
Passes through the radio wave straight layer and enters the point R on the spherical layer interface.
Then, after passing through the spherical layer, pass the point S on the horizontal layer interface.
Then, the position Q of the ground station on the ground surface is reached. Radio communication
A medium parallel to the horizontal plane passing through the point Q and having a thickness h
Divide into layers. From the radio wave straight layer to the point R on the spherical layer interface
Parallel plane at the point R and the traveling direction of the radio wave when entering
The angle formed by the normal to the layer is α0, Radio wave parallel planes
The refraction angle to the layer is αi, N is the number of parallel plane layers. point
Let H be the foot of a perpendicular line from P to the horizontal plane passing through point Q.
And PH = nh + {cp−hΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0(1) Where C is the speed of the radio wave and p is the radio wave propagation time.
It If the refractive index of the atmosphere is n and the refractive index is N, then n = 1 + N × 10-6 N depends on the weather conditions at each location,
Experimentally generally N = 77.6 (P / T) + 3.73 × 105(E / TTwo) (NU). Where P is atmospheric pressure (mb) and e is
Water vapor pressure (mb) and T are absolute temperatures (K). The actual
This index of refraction is
It decreases exponentially and its altitude characteristic is experimentally generally N (h) = Ns {exp (−Ce · h)} (NU) Ce = 1n{Ns / N (1km)} = 1n{Ns / (Ns + ΔN)} where Ns is the refraction index on the ground surface and h is from the ground surface
Is the height (km). From the above, in each parallel plane layer
The refractive index of atmospheric gas can be calculated. Now each parallel plane layer
Refractive index of atmospheric gas at niThen, (1) in the horizontal layer region, from Snell's law,isin αi= N0sin α0 ∴sinαi = (N0/ Ni) Sin α0 However, n0
Is the refractive index of radio waves in a vacuum. ∴cos αi= (1-sinTwoα0)1/2 = {1- (n0 Two/ Ni Two) SinTwoα0}1/2 Therefore, from equation (1), the path length of the radio wave in the horizontal layer area
Is hΣi = 1 12[1 / {1- (n0 Two/ Ni Two) SinTwoα0}1 / 2] (2) (2) In the spherical layer region, from Snell's law, (ni+ Hi / a) sin αi= N0sin α0 ∴sinαi= {N0/ (Ni+ Hi / a)} sin α0 ∴cos αi= (1-sinTwoα0)1/2 = [1- {n0 Two/ (Ni+ Hi / a)Two} SinTwoα0]1/2 Therefore, from equation (1), the path length of the radio wave in the spherical layer region
Is hΣi = 12 500 [1- {n0 Two/ (Ni+ Hi / a)Two} S inTwoα0]1/2 (3) (3) In the radio wave straight layer region, hΣi = 500 n(1 / cos αi) = HΣi = 500 n(Cos α0/ Cos αi) (1 / cos α0) = HkΣi = 500 n(N0/ Cos α0) (4) Where k is cos α0Constant depending on
Is. From equations (2) and (3), parallel horizontal plane layers and parallel spheres
The path length of the radio wave passing through the surface layer is α0Is determined by
It Now, radio waves passing through the parallel horizontal plane layer and the parallel spherical layer
Let Li be the i-th approximation value of the path length ofi = 1 12(1 / cos αi) + Σi = 12 500(1 / cos αi)} ≠ 0 ∴Li = Σi = 1 12(1 / cos αi) + Σ1 = 12 500 ± x(1 / cos αi) Therefore, the radio path length between PQ is Σi = 1 12(1 / cos αi) + Σi = 12 500(1 / cos αi ) + Σi = 500 n(1 / cos αi) ± Σi = 500 x(1 / cos αi), Compared with the true value of the radio path length between PQ, ± Σ
i = 500 x(1 / cos αi) Only different. Therefore, Σ
i = 500 x(1 / cos αi) → so that it becomes 0
For example, Σi = 500 x(1 / cos αi) ≈ 0 when α0Is required α0Is. cos α0To
As a parameter, the parallel horizontal plane layer region and the parallel spherical layer region
Expressions (2) and (3) are used to express the path length of radio waves in the region.
It becomes like Fig.15. Put two points A and B on the curve in FIG.
Then, the curve in FIG. 15 is approximated as a straight line passing through the two points A and B.
It Therefore, in the parallel horizontal plane layer area and the parallel spherical surface layer area,
The radio wave path length is a1cos α0+ B1 It is represented by (5). This is defined as the parallel horizontal plane area and the parallel spherical surface area.
It is called the first-order approximation of the path length of radio waves in the area. α0But
Then, from the refractive index of each parallel plane layer, αi, Also decided
It Therefore, the path length of the radio wave passing through each parallel plane layer is fixed.
Maru Therefore α0The only parallel plane layer area and
And the path length of the radio wave in the parallel spherical layer region is determined. Parallel this
Of the radio path length in the horizontal plane layer region and the parallel spherical layer region
Called experimental value. Parallel horizontal plane area and parallel spherical surface area
First order approximation of radio wave path length and parallel horizontal plane region
And the difference between the experimental values of the radio path length in the parallel spherical layer region,
That is, 1 in FIG. 15 is approximated by a parabola. This is c1cosTwoα0+ D1cos α0+ E1 It is expressed as (6). Substituting equations (4), (5) and (6) into equation (1)
Then, PH = nh + cpcosα0-H {(a1cos α0+ B1)-(C1 cosTwoα0+ D1cos α0+ E1)} Cos α0-Hk (n-500) (7). However, PH = h (1 + k) n (8) cos α0= Hk (2n + m) / (c + V) p (9) k = u cos α0+ W (10) where V is the rotation speed of the earth, m is the parallel horizontal plane layer region and
And the refractive index of the radio wave in the parallel spherical layer region
It is a constant. U and w are cos α0Constant determined by
Is. Substituting equations (8), (9) and (10) into equation (7)
Then, the left side of equation (7) is cos α0And the cubic equation of
It That is, cos α0= X, f (x) = xThree+ F1xTwo+ G1x + h1= 0 (11) By finding the root of equation (11), cos α0Is determined
Therefore, n is determined from (9). Cos α just found
0And n are primary approximations. This cos α0The first
From the first-order approximation value, in FIG.
Narrowing the range of path length in the parallel spherical layer region, and
0The difference between adjacent values of
Take points C and D and go straight through the curve in FIG.
Make a second approximation as a line. Therefore, the parallel horizontal plane area
The path length of the radio wave in the region and the parallel spherical layer region is aTwocos α0+ BTwo  Is approximated by. This is a parallel horizontal plane layer area and a parallel spherical layer.
It is called a second-order approximation of the path length of radio waves in the area. parallel
Radio wave path length in horizontal plane layer and parallel spherical layer region
The quadratic approximation value and the parallel horizontal surface layer area and the parallel spherical surface area
The difference between the experimental value of the radio path length in
It is approximated by a parabola as in the first round. This is cTwocosTwoα0+ DTwocos α0+ ETwo It is expressed as (12). By repeating the same process as before, cos
α0And a second approximation of n. FIG. 15 and Expression (6)
And from (12) c1cosTwoα0+ D1cos α0+ E1> CTwocos
Twoα0+ DTwocos α0+ ETwo> ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ > c
icosTwoα0+ Dicos α0+ Ei  And Σi = 500 x(1 / cos αi) Is gradually 0
You can see that you are approaching. Therefore, cos α0Gradually
To approach the true value. Repeat the above operation
Finally, in the parallel horizontal plane area and the parallel spherical layer area,
I) Approximate i-th order path length and parallel horizontal plane layer area and parallel
The difference from the experimental value of the radio path length in the spherical layer region is a parabola
Is not approximated by
Becomes difficult to obtain. At this point, cos α0of
The experimental value is represented by a straight line by reducing the width before and after the i-th approximation.
Within the range of parallel horizontal plane layer and parallel spherical layer layer
To find the path length of the radio wave in. That is, cos next to each other
α0Δh is reduced by the two values x and x + Δh of
In the horizontal horizontal layer area and the parallel spherical surface area.
The i-th approximation of the path length of the radio wave
Limit the difference from the experimental value of the path length of the radio wave in the spherical region
You can get closer to 0, so this way
0And n will approach their true value. That conclusion
As a result, it was found that the position of the satellite approaches its true value infinitely.
It

【0014】6 方位角の測定 時刻Tのときの地上局の位置Aから、衛星搭載の電波
中継機に向け電波を放射する。該電波が伝搬して、時刻
のとき前記電波中継機に到達したとする。そして、
前記電波中継機に前記地上局からの電波が到達した同時
刻に、前記電波中継機から前記地上局に向け電波が放射
される。この電波が伝搬して、時刻Tのとき前記地上
局に到達し、このときの前記地上局の位置をBとする。
(図16参照)点PからXY−平面に下した垂線の足を
Qとする。点Aより点Pに向け放射された電波の点Aに
おける仰角をα、点Pより点Bに向け放射された電波
の点Bにおける仰角をβ、地表面上の大気ガスの屈折
率をnとする。又、点Aより、点Pに向け放射された
電波の大気圏から大気圏外への屈折角をα、点Pより
点Bに向け放射された電波の大気圏外から大気圏内への
入射角をβとする。(A’B’Q’平面が大気圏の境
目で、XY−平面より約500km位の上空にある。)
尚、地球の自転方向とY軸は平行である。直線AQ、B
QとX軸とのなす角度を、おのおのγ、δ、点Pの座標
をP(X,Y,Z)とすると、 〔−hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosα)}sinα〕cosγ =〔−hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sβ)}sinβ〕cosδ (1) 〔−hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα〕sinγ+V(T−T) =〔−hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sβ)}sinβ〕sinδ (2) 但し、α、βは、地上局A及びBを通るXY−平面
に平行な厚さhの平行平面層を通過する電波の入射角又
は屈折角である。 −hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1 /cosα)}sinα=A −hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣi=1 (1/c osβ)}sinβ=B V(T−T)=C とする。但し、Vは地球の自転速度である。(1)は、 Acosγ=Bcosδ (3) (2)は、 Asinγ+C=Bsinδ (4) cosγ=(1−sinγ)1/2、cosδ=(1
−sinδ)1/2を(3)へ代入。 A(1−sinγ)1/2=B(1−sinδ)1/2 (5) (5)の両辺を二乗して、 A(1−sinγ)=B(1−sinδ) A−Asinγ=B−Bsinδ (6) (4)を(6)へ代入して、 A−Asinγ=B−B{(Asinγ+C)/B)= B−(Asinγ+2ACsinγ+C)2ACsinγ=B−C −A ∴ sinγ=(B−C−A)/2AC (7) (4)より、 sinγ=(Bsinδ−C)/A (8) (8)を(6)へ代入して、 A−A{(Bsinδ−C)/A}=B−Bsinδ A−(Bsinδ−2BCsinδ+C)=B−Bsi nδ 2BCsinδ=B−A+C ∴ sinδ=(B−A+C)/2BC (9) 時刻T,T,T,が確定すれば、C、α
β,α及びβが確定する。従って、A及びBが確
定するから、(8)、(9)から、γ、δは確定する。
6 Measurement of azimuth angle Time TAFrom the position A of the ground station at
Emit radio waves toward the repeater. The time when the radio wave propagates
TPAt this time, it is assumed that the radio relay device is reached. And
Simultaneously when the radio wave from the ground station arrives at the radio repeater
Radio waves are radiated from the radio repeater toward the ground station every moment.
To be done. This radio wave propagates at time TBWhen the above ground
A station is reached and the position of the ground station at this time is B.
(Refer to FIG. 16) Put the foot of the perpendicular line from point P on the XY-plane.
Let's call it Q. To point A of the radio wave radiated from point A to point P
Elevation angle at αn, Radio waves radiated from point P to point B
The elevation angle at point B ofnRefraction of atmospheric gases on the ground surface
Rate nnAnd Also, radiation was emitted from point A to point P.
The refraction angle of the radio wave from the atmosphere to the outside is α0, From point P
Radio waves radiated toward point B from outside the atmosphere to the atmosphere
Angle of incidence β0And (A'B'Q 'plane is the boundary of the atmosphere
It is in the sky about 500km above the XY plane. )
The rotation direction of the earth and the Y axis are parallel. Straight line AQ, B
The angle between Q and the X axis is the coordinates of γ, δ, and point P, respectively.
Is P (X, Y, Z), [-hΣi = 1 ntan αi+ {C (TP-TA) -HΣi = 1 n (1 / cos αi)} Sin α0] Cosγ = [− hΣi = 1 ntan βi+ {C (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos sβi)} Sinβ0] Cos δ (1) [−hΣi = 1 ntan αi+ {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0] Sinγ + V (TB-TA) = [− HΣi = 1 ntan βi+ {C (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos sβi)} Sinβ0] Sin δ (2) where αi, ΒiIs the XY-plane through ground stations A and B
The angle of incidence of radio waves passing through a plane-parallel layer of thickness h parallel to
Is the angle of refraction. −hΣi = 1 ntan αi+ {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0= A-hΣi = 1 ntan βi+ {C (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / c osβi)} Sinβ0= BV (TB-TA) = C. However, V is the rotation speed of the earth. (1) is Acosγ = Bcosδ (3) (2) is Asinγ + C = Bsinδ (4) cosγ = (1-sinTwoγ)1/2, Cos δ = (1
-SinTwoδ)1/2To (3). A (1-sinTwoγ)1/2= B (1-sinTwoδ)1/2 (5) Square both sides of (5), andTwo(1-sinTwoγ) = BTwo(1-sinTwoδ) ATwo-ATwosinTwoγ = BTwo-BTwosinTwoδ (6) Substituting (4) into (6), ATwo-ATwosinTwoγ = BTwo-BTwo{(Asinγ + C) / B)Two= BTwo-(ATwosinTwoγ + 2AC sinγ + CTwo) 2ACsinγ = BTwo-CTwo  -ATwo ∴ sin γ = (BTwo-CTwo-ATwo) / 2AC (7) From (4), sinγ = (Bsinδ−C) / A (8) Substituting (8) into (6), ATwo-ATwo{(Bsin δ-C) / A}Two= BTwo-BTwosinTwoδ ATwo-(BTwosinTwoδ-2BC sinδ + CTwo) = BTwo-BTwosinTwoδ 2BCsin δ = BTwo-ATwo+ CTwo ∴ sin δ = (BTwo-ATwo+ CTwo) / 2BC (9) Time TA, TB, TP, Is confirmed, C, α0
β0, ΑiAnd βiIs confirmed. Therefore, A and B are
Therefore, γ and δ are determined from (8) and (9).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

(a)図1は地上局に電子計算機が接続されていない場
合に、地上局・電波中継機間の電波伝搬時間を知る為の
電波伝搬制御方法を表した図である。 (b)図2は方位角測定方法を表した図である。この図
において、点Pは衛星の位置、そして点A、Bは地上局
の位置を表す。又、γ、δは衛星からXY平面に下ろし
た垂線の足と各地上局とを結ぶ直線と地球の自転方向に
対して直角なX軸とのなす角度である。 (c)図3は前記物体及び前記固定地上局から放射され
る電波の伝搬制御方法を表した図である。Pijは衛星
の時刻Tijにおける位置を表し、Mijは前記物体の
時刻Tijの位置、そしてWijは時刻Tijにおける
固定地上局の位置を表す。 (d)図4は、前記物体と前記電波中継機との間を伝搬
する電波のある状態に於ける最短距離を求める為の方法
を表した図である。 (e)図5は、前記固定地上局と前記電波中継機間のあ
る状態における最短距離を求める為の電波の選択方法を
表す図である。Lはある状態に於ける前記固定地上局
と前記電波中継機間の最短距離を表す。 (f)図6及び図7は、電波伝搬制御を利用して、電波
経路長を測定する場合の前記物体、前記電波中継機及び
前記固定地上局間の最短距離を表した図である。図6に
おいて、M×、M××は前記物体の各時刻における位置
を表し、P××は前記電波中継機の各時刻における位置
である。又、L××は前記物体と前記電波中継機間、前
記物体間及び前記電波中継機間の最短距離を表す。図7
においてW×、W××は前記固定地上局の各時刻におけ
る位置を表し、その他は図6と同じである。 (g)図8は、電波伝搬制御を利用して、前記物体の経
時機構と前記固定地上局の経時機構の同期化を計る為の
図である。Pij、Mij及びWijは前記電波中継
機、前記物体及び前記固定地上局の時刻Tijに於ける
位置を表す。 (h)図9は、電波伝搬制御を利用して、前記電波中継
機の経時機構と前記固定地上局の経時機構の同期化を計
る為の図である。Pij、Mij及びWijは前記電波
中継機、前記物体及び前記固定地上局の時刻Tijに於
ける位置を表す。 (i)図10は、前記電波中継機が点P12あるとき、
前記固定地上局のある時刻に於ける位置を原点とする座
標XYZにおける電波の仰角、方位角を表す図である。 (J)図11は、地球の周囲を三つの層に分割したとき
の図である。1は地球を表し、2は平行平面層、3は球
面層そして4は電波直進層を表す。 (k)図12は、衛星(又は、地上局)から放射された
電波が地上局(又は衛星)に到達するまでの電波経路を
表した図である。 (l)図13は、電波の仰角を電波伝搬時間から求める
ときの図である。点Pは時刻Tのときの衛星の位置を
表す。点Qは点PからXY平面に下ろした垂線の足であ
り、点A、B、及びCは時刻T、T及びTのとき
の地上局の位置である。 (m)図14は、電波が球面層から電波直進層(又はそ
の逆)へ突入するとき、その突入点において、地表面に
平行な界面に立てた法線と電波経路のなす角度を表す図
である。この法線から反時計回りの角度を正とする。 (n)図15は、電波が球面層から電波直進層(または
その逆)へ突入したとき、その突入点においてその界面
にたてた法線と電波進行方向とのなす角度の余弦をX軸
とし、球面層及び平行水平面層を通過する電波の経路長
をY軸で表したときの電波経路長の変化を表す図であ
る。 (o)図16は、方位角の測定方法を表した図である。
点Pは衛星の位置、点Aは時刻Tのときの地上局の位
置、点B時刻Tのときの地上局の位置である。又、点
Qは点PからXY平面に下ろした垂線の足、点A’、
B’は電波が電波直進層と球面層の界面への突入点、点
Q’は直線PQが電波直進層と球面層の界面との交点で
ある。γ、δは地上局の位置が点A及びBであるときの
地上局の方位角を表す。α、βは電波直進層と球面
層の界面への電波の突入点にたてた法線と電波進行方向
とのなす角度である。 (p)図17は、デジタル時刻符号を受信し、該符号の
受信時刻を確定し、任意の時間経過後に、無線信号を送
信する為に、通信衛星に設けられる基本的な電波中継装
置を示す。到来無線信号をアンテナ1で受信し、ダイプ
レクサ2を介して受信機3に送る。次に、計時機構4に
より該受信無線信号の到達時刻を計数確定し、処理装置
5により、該無線信号の編集を行い、指定時間内部記憶
装置6に蓄積しておく。指定時間経過後、該信号を混合
機8で局部発振器7によって発生された中間周波数を組
み合わせる。混合器の出力信号は、受信信号とは異なる
周波数を持ち、送信機9を通ってダイプレクサ2に送ら
れ、アンテナ1から放射される。 (q)図18は、一個の通信衛星を用いて、適当な間隔
を置いて電波を送受信して、三次元位置の監視を行う位
置を突き止めようとする物体に設けられる電子装置を略
図で示す。この装置は無人にすることができる。処理装
置内の制御プログラムにより、ある時間間隔で受信モー
ドと送信モードを順次繰り返す。送信モードのとき、処
理装置内のコントロール・プログラムにより、計時機構
よりその時の時刻信号を受け取り、処理装置19内の時
刻発生プログラムにより、アンテナから放射されるまで
の遅延時間を考慮したデジタル時刻信号を発生させる。
該信号をデジタル時刻信号として、デジタル時刻信号発
生装置18で発生させ、送信機19、ダイプレクサ11
を経由して、アンテナ10より放射する。受信モードの
とき、到来無線信号をアンテナ10で受信し、ダイプレ
クサ11を介して受信機12に送る。次に計時機構13
により、該受信無線信号の到達時刻を計数すると共に受
信データを受信データ・バッフアへ転送する。そして、
処理装置で、この計数結果をアンテナ受信時から経時機
構到達時までの遅延時間を考慮して、補正する。その補
正結果を受信データ・バッフア内に格納されているデジ
タル時刻符号の末尾に付加するという編集作業を行う。
そしてつぎの送信の時に、計時機構13より、アンテナ
までの遅延時間を考慮したデジタル時刻符号を編集し、
編集済みのデジタル時刻符号の末尾に付加し、テジタル
時刻信号発生装置18によりデジタル時刻符号に変換
し、この変換信号を局部発信機17で発生させた中間周
波数で変調し、この変調出力即ち混合機の出力を、送信
機19を介して、ダイプレクサ11経由アンテナ10か
ら放射する。 (r)図19は、固定地上局に設けられる電子装置の略
図を示す。デジタル時刻信号を受信し、該受信デジタル
時刻符号の固定地上局に到達した時刻を確定し、これら
受信信号を計算機処理装置内の電波伝搬制御プログラム
により処理し、衛星に搭載されている電波中継機の時刻
毎の位置、及び固定地上局及び位置を突き止めようとす
る物体相互間の時刻毎の距離を観測計数し、前記物体の
三次元位置を突き止めようとする為に固定地上局に設け
られた基本的な電子装置の略図である。処理装置内の制
御プログラムにより、ある時間間隔毎に送信モード、受
信モードに切り替わる。いま、受信モードのときに、到
来電波信号をアンテナ20経由受信機21で受信する。
この受信信号を計時機構24で、到来電波信号の受信時
刻を計数する。この計数結果を計算機処理装置内の時刻
発生プログラムにより受け取り、アンテナ20から、計
時機構までの遅延時間を考慮して、到来電波信号の固定
地上局での受信時刻を補正する。次に、処理装置24内
の編集プログラムにより、到来電波信号が表すデジタル
時刻符号の末尾に、該到来電波信号の固定地上局での受
信時刻の補正値を付加する。その後、該データ信号を記
憶装置25に格納する。送信モードのとき、計時機構よ
り読み取ったデジタル時刻信号を、処理装置24でアン
テナから放射するまでの遅延時間を考慮し、処理装置2
4内の時刻発生プログラムにより、電波放射時刻を補正
し、デジタル時刻信号発生器で、デジタル時刻符号化
し、送信機29へ送り出し、アンテナ30から放射す
る。尚、22は混合器で、26は局部発振器である。 (s)表1は送信機、電波中継機及び固定地上局の時間
的位置を表す。 (t)表2は電波の発着時刻を表す。 (u)表3は固定地上局から放射された電波の放射時刻
を表す。 (v)表4は前記物体が受信モードのときの受信データ
・バッファ内に格納されているデータを表す。 (w)表5は電波経路と電波伝搬時間を表す。
(A) FIG. 1 is a diagram showing a radio wave propagation control method for knowing a radio wave propagation time between a ground station and a radio repeater when an electronic computer is not connected to the ground station. (B) FIG. 2 is a diagram showing a method for measuring an azimuth angle. In this figure, point P represents the position of the satellite and points A and B represent the position of the ground station. Further, γ and δ are angles formed by a straight line connecting the foot of a perpendicular line dropped from the satellite to the XY plane and each ground station and the X axis perpendicular to the rotation direction of the earth. (C) FIG. 3 is a diagram showing a propagation control method of radio waves radiated from the object and the fixed ground station. P ij represents the position of the satellite at time T ij , M ij represents the position of the object at time T ij , and W ij represents the position of the fixed ground station at time T ij . (D) FIG. 4 is a diagram showing a method for obtaining the shortest distance in a state where there is a radio wave propagating between the object and the radio repeater. (E) FIG. 5 is a diagram showing a radio wave selection method for obtaining the shortest distance in a certain state between the fixed ground station and the radio relay station. L 6 represents the shortest distance between the fixed ground station and the radio repeater in a certain state. (F) FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the shortest distance between the object, the radio repeater, and the fixed ground station when the radio wave path length is measured using radio wave propagation control. In FIG. 6, Mx and Mxx represent the position of the object at each time, and Pxx represents the position of the radio relay device at each time. Lxx represents the shortest distances between the object and the radio repeater, between the objects, and between the radio repeaters. Figure 7
In FIG. 6, W × and Wxx represent the position of the fixed ground station at each time point, and the others are the same as in FIG. (G) FIG. 8 is a diagram for synchronizing the aging mechanism of the object and the aging mechanism of the fixed ground station by utilizing radio wave propagation control. P ij , M ij and W ij represent the positions of the radio repeater, the object and the fixed ground station at time T ij . (H) FIG. 9 is a diagram for synchronizing the aging mechanism of the radio repeater and the aging mechanism of the fixed ground station using radio wave propagation control. P ij , M ij and W ij represent the positions of the radio repeater, the object and the fixed ground station at time T ij . (I) FIG. 10 shows that when the radio repeater is at point P12,
It is a figure showing the elevation angle and azimuth angle of the electric wave in coordinate XYZ which makes the position in the fixed ground station in the time of some origin. (J) FIG. 11 is a diagram when the circumference of the earth is divided into three layers. 1 is the earth, 2 is a plane parallel layer, 3 is a spherical layer, and 4 is a radio wave rectilinear layer. (K) FIG. 12 is a diagram showing a radio wave path until a radio wave emitted from a satellite (or a ground station) reaches the ground station (or a satellite). (L) FIG. 13 is a diagram when obtaining the elevation angle of a radio wave from the radio wave propagation time. Point P represents the position of the satellite at time T P. Point Q is a foot of a perpendicular line drawn from the point P to the XY plane, and points A, B, and C are positions of the ground station at times T A , T B, and T C. (M) FIG. 14 is a diagram showing an angle formed by a radio wave path and a normal line standing on an interface parallel to the ground surface when a radio wave plunges from a spherical layer into a radio wave straight layer (or vice versa). Is. The counterclockwise angle from this normal is positive. (N) FIG. 15 is a graph in which when a radio wave rushes from the spherical layer into the radio wave straight-ahead layer (or vice versa), the cosine of the angle between the normal line to the interface at the rush point and the radio wave traveling direction is the X axis FIG. 4 is a diagram showing a change in radio wave path length when the path length of a radio wave passing through the spherical layer and the parallel horizontal plane layer is represented by the Y axis. (O) FIG. 16 is a diagram showing a method for measuring an azimuth angle.
Point P is the position of the satellite, point A is the position of the ground station at time T A , and point B is the position of the ground station at time T B. In addition, the point Q is a perpendicular leg dropped from the point P to the XY plane, the point A ′,
B'is the point where the radio wave enters the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer, and point Q'is the straight line PQ is the intersection point between the wave rectilinear layer and the spherical layer. γ and δ represent the azimuth angles of the ground station when the ground station positions are points A and B, respectively. α 0 and β 0 are angles formed by the normal line of the radio wave entering the interface between the radio wave straight traveling layer and the spherical layer and the radio wave traveling direction. (P) FIG. 17 shows a basic radio relay device provided in a communication satellite for receiving a digital time code, determining the reception time of the code, and transmitting a radio signal after an arbitrary time has elapsed. .. The incoming radio signal is received by the antenna 1 and sent to the receiver 3 via the diplexer 2. Next, the arrival time of the received wireless signal is counted and confirmed by the timekeeping mechanism 4, the wireless signal is edited by the processing device 5, and stored in the internal storage device 6 for a specified time. After a specified time, the signal is combined in the mixer 8 with the intermediate frequency generated by the local oscillator 7. The output signal of the mixer has a frequency different from that of the received signal, is sent to the diplexer 2 through the transmitter 9, and is emitted from the antenna 1. (Q) FIG. 18 is a schematic diagram showing an electronic device provided on an object which attempts to locate a position for monitoring a three-dimensional position by transmitting and receiving radio waves at appropriate intervals using one communication satellite. .. This device can be unattended. The control program in the processing device sequentially repeats the reception mode and the transmission mode at certain time intervals. In the transmission mode, the control program in the processing device receives the time signal from the timekeeping mechanism, and the time generation program in the processing device 19 outputs the digital time signal in consideration of the delay time until the radiation from the antenna. generate.
The signal is generated as a digital time signal by the digital time signal generator 18, and the transmitter 19 and the diplexer 11 are generated.
It is radiated from the antenna 10 via the. In the reception mode, the incoming radio signal is received by the antenna 10 and sent to the receiver 12 via the diplexer 11. Next, the clock mechanism 13
Thus, the arrival time of the received wireless signal is counted and the received data is transferred to the received data buffer. And
The processing device corrects this counting result in consideration of the delay time from the reception of the antenna to the arrival of the aging mechanism. Editing work is performed by adding the correction result to the end of the digital time code stored in the received data buffer.
Then, at the time of the next transmission, the time counting mechanism 13 edits the digital time code considering the delay time to the antenna,
It is added to the end of the edited digital time code, converted into a digital time code by the digital time signal generator 18, this converted signal is modulated by the intermediate frequency generated by the local oscillator 17, and this modulated output, that is, the mixer. Is radiated from the antenna 10 via the diplexer 11 via the transmitter 19. (R) FIG. 19 shows a schematic diagram of an electronic device provided in a fixed ground station. A radio wave repeater installed on a satellite that receives a digital time signal, determines the time when the received digital time code arrives at a fixed ground station, processes these received signals by a radio wave propagation control program in a computer processor, and mounts them on a satellite. It is provided in the fixed ground station in order to observe and count the position of each time point and the distance between the fixed ground station and each object whose position is to be determined, and to determine the three-dimensional position of the object. 1 is a schematic diagram of a basic electronic device. A control program in the processing device switches between a transmission mode and a reception mode at certain time intervals. Now, in the reception mode, the incoming radio signal is received by the receiver 21 via the antenna 20.
This reception signal is counted by the clock mechanism 24 at the reception time of the incoming radio wave signal. The count result is received by the time generation program in the computer processing device, and the reception time of the incoming radio wave signal at the fixed ground station is corrected in consideration of the delay time from the antenna 20 to the clock mechanism. Next, the editing program in the processing device 24 adds the correction value of the reception time of the incoming radio signal at the fixed ground station to the end of the digital time code represented by the incoming radio signal. Then, the data signal is stored in the storage device 25. In the transmission mode, the processing device 2 takes into consideration the delay time until the processing device 24 radiates the digital time signal read by the clock mechanism from the antenna.
The radio wave emission time is corrected by the time generation program in 4, the digital time signal generator encodes the digital time, sends it to the transmitter 29, and emits it from the antenna 30. In addition, 22 is a mixer and 26 is a local oscillator. (S) Table 1 shows the temporal positions of the transmitter, the radio repeater, and the fixed ground station. (T) Table 2 shows arrival and departure times of radio waves. (U) Table 3 shows the emission time of the radio wave emitted from the fixed ground station. (V) Table 4 represents the data stored in the receive data buffer when the object is in receive mode. (W) Table 5 shows a radio wave route and a radio wave propagation time.

【発明の効果】任意の点の三次元位置を瞬時に測距精度
1mm以内で瞬時に知ることができる。
The three-dimensional position of an arbitrary point can be instantly known within a distance measuring accuracy of 1 mm.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年2月25日[Submission date] February 25, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Name of item to be corrected] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 通信衛星による三次元位置測定[Title of Invention] Three-dimensional position measurement by communication satellite

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明が解決しようとする課題】この発明は人工地球衛
星による無線位置測定方式、更に具体的に言えば、一つ
の通信衛星を用いて位置を監視する方法に関する。地表
面上及び空中にある物体の位置を距離測定によって突き
止めるには、一つの衛星で十分である。無線信号が光速
で進行し、衛星経由物体と地上固定局間で送受されると
きの伝搬遅延時間から位置と距離が決定される。衛星の
時間的位置が判明すれば、時間的位置が異なる一つの衛
星から物体の位置線を計算することができ、観測位置は
三つの位置線の交点にある。そして、観測位置の測距精
度は1mm以内である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a wireless position measurement system using an artificial earth satellite, and more specifically to a method for monitoring position using one communication satellite. One satellite is sufficient to locate the position of objects on the ground and in the air by distance measurement. The position and distance are determined from the propagation delay time when a wireless signal travels at the speed of light and is transmitted and received between an object via a satellite and a fixed station on the ground. If the time position of the satellite is known, the position line of the object can be calculated from one satellite having a different time position, and the observation position is at the intersection of the three position lines. The distance measurement accuracy at the observation position is within 1 mm.

【0002】[0002]

【従来の技術】無線信号を使う事によって位置観測を行
う無線測定に通信衛星を使うことを考えた場合、二つの
衛星を必要とすることが難点として挙げられる場合が多
い。この発明は、一つの通信衛星しか必要としないこと
により、この難点を屈服する。又、一つの通信衛星(及
び能動性距離測定衛星)で行う観測位置決定システムも
あるが、同等の機能を発揮するには、更に二つのタイミ
ング信号衛星を必要とする難点がある。その上、観測位
置の測距精度は100mから1500mである。
2. Description of the Related Art Considering the use of a communication satellite for wireless measurement in which position observation is performed by using a wireless signal, often requiring two satellites is a difficulty. The present invention overcomes this difficulty by requiring only one communication satellite. Further, there is an observation position determination system which is performed by one communication satellite (and active range finder satellite), but there is a drawback that two timing signal satellites are further required to exhibit the same function. Moreover, the ranging accuracy of the observation position is 100 m to 1500 m.

【0003】[0003]

【産業上の利用分野及び発明の効果】この発明は、現在
の又は将来考えられる衛星を用いて、位置の監視、即ち
人間、乗り物及び航空機の位置の追跡を固定地上局で早
期に実施するのに有力である。考えられる用途として
は、長さ、面積、高さの測定、即ち測量、災難の予防並
びに環境保護の為に、オイル・タンカー並びにその他の
危険な貨物を積んだ船舶の位置の監視、最近定められた
200海里の限界内にある外国船舶の効果的な監視、交
通管制の為の航空機の洋上監視、陸上からの商業用船舶
の航行及び船舶位置の監視、及び陸上移動車両の位置の
監視がある。その他大陸間弾道弾の位置制御や衛星の軌
道修正及び姿勢制御その他ミサイルの追跡等がある。こ
の方法は世界的な規模でそのサービスを広げることがで
き、高い精度を達成することができ、他に提案されてい
る方式に比べて費用が格安である。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is intended to provide early position monitoring, ie, tracking of human, vehicle and aircraft positions, at fixed ground stations using current or potential satellites. Is influential in. Possible applications include length, area and height measurements, ie surveying, location monitoring of oil tankers and other dangerous cargo-laden vessels, for disaster prevention and environmental protection. Effective monitoring of foreign vessels within 200 nautical miles, offshore surveillance of aircraft for traffic control, navigation of commercial vessels from land and vessel location, and location of land mobile vehicles. .. Others include position control of intercontinental ballistic bullets, satellite orbit correction and attitude control, and tracking of missiles. This method can spread its service on a global scale, can achieve high accuracy, and is cheaper than other proposed schemes.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】・[Means for solving the problem]

【作用】 1. 電波伝搬制御 (1) 前記物体から放射される電波の伝搬制御 位置を突き止めようとする物体の送信機アンテナ位置
(以後、送信機アンテナ位置と呼称する。)は、時刻T
M11のとき、点M11にある。衛星に搭載されている
電波中継機のアンテナ位置(以後、電波中継機アンテナ
位置と呼称する。)は、時刻TM11のとき、点P11
にある。固定地上局のアンテナ位置は、時刻TM11
とき、点W11にある。時刻TM11のとき、送信機ア
ンテナ位置より、電波が放射され、その電波が電波中継
機アンテナ位置に到達した時刻をTP12とする。時間
(TP12−TM11)の間に、送信機アンテナ位置
は、点M11から点M12に、電波中継機アンテナ位置
は点P11から点P12に、そして固定地上局アンテナ
位置は、点W11から点W12に移動する。電波中継機
の電波中継時間をΔτとすると、時刻TP12のとき電
波中継機に到達した電波は、時刻(TP12+Δτ)の
とき、電波中継機から放射される。時刻(TP12+Δ
τ)のとき、送信機アンテナ位置は、点M13に、電波
中継機アンテナ位置は、点P13に、そして固定地上局
アンテナ位置は、点W13に移動する。時刻(TP12
+Δτ)のとき、電波中継機アンテナ位置から放射され
た電波が、固定地上局アンテナ位置に到達した時刻をT
W14とする。時刻TW14のとき、送信機アンテナ位
置は、点M14に、電波中継機アンテナ位置は、点P1
4に,固定地上局のアンテナ位置は、点W14に移動す
る。以上をまとめると、表1の様になる。又、以上を図
示すると、図3の様になる。時刻TMXのとき、送信機
アンテナ位置より放射された電波が、電波中継機アンテ
ナ位置に到達した時刻が、(TP12+Δτ)であると
き、電波中継機が点P12から点P13に移動したとき
に丁度到達した電波であるから、大気ガスの屈折率によ
る電波経路長の誤差を無視して、C((TP12+Δ
τ)−TMX)は、点MXと点P13の距離である。
(表2の電波中継機アンテナに電波が到達した時刻欄の
中で、TP12+Δτと等しい電波が、これに該当す
る。)時刻TMXを確定する為に、まず、送信機アンテ
ナ位置より、ある一定時間、ある一定時間間隔で、電波
を電波中継機に向け放射され、これらの電波は電波中継
機を経由して、固定地上局に到達する。固定地上局で
は、これらの受信電波を固定地上局に接続された電子計
算機の記憶装置上に表2の様に記憶する。表2を用い、
第4図のフロー・チャートに従い、点MXと点P13と
の間の距離を確定する。
[Operation] 1. Radio wave propagation control (1) Propagation control of radio waves radiated from the object The transmitter antenna position of the object whose position is to be determined (hereinafter referred to as the transmitter antenna position) is time T.
At M11 , it is at point M11. The antenna position of the radio repeater mounted on the satellite (hereinafter referred to as the radio repeater antenna position) is point P11 at time T M11 .
It is in. The antenna position of the fixed ground station is at point W11 at time T M11 . At time T M11 , a radio wave is radiated from the transmitter antenna position, and the time when the radio wave reaches the radio repeater antenna position is T P12 . During time (T P12 -T M11 ), the transmitter antenna position changes from point M11 to point M12, the radio repeater antenna position changes from point P11 to point P12, and the fixed ground station antenna position changes from point W11 to point W11. Move to W12. Assuming that the radio relay time of the radio repeater is Δτ, the radio wave reaching the radio repeater at time T P12 is emitted from the radio repeater at time (T P12 + Δτ). Time (T P12 + Δ
τ), the transmitter antenna position moves to point M13, the radio repeater antenna position moves to point P13, and the fixed ground station antenna position moves to point W13. Time (T P12
+ Δτ), the time when the radio wave radiated from the radio repeater antenna position reaches the fixed ground station antenna position is T
W14 . At time T W14 , the transmitter antenna position is at point M14, and the radio repeater antenna position is at point P1.
4, the antenna position of the fixed ground station moves to point W14. The above is summarized in Table 1. Further, the above is illustrated in FIG. At time T MX , when the time when the radio wave radiated from the transmitter antenna position reaches the radio repeater antenna position is (T P12 + Δτ), when the radio repeater moves from point P12 to point P13 Since it is a radio wave that has just reached, the error in the radio wave path length due to the refractive index of atmospheric gas is ignored, and C ((T P12 + Δ
τ) -T MX ) is the distance between the point MX and the point P13.
(In the time column when the radio wave reaches the radio repeater antenna in Table 2, the radio wave equal to T P12 + Δτ corresponds to this.) In order to determine the time T MX , first, from the transmitter antenna position, Radio waves are radiated toward a radio relay station for a certain time period and at a certain time interval, and these radio waves reach a fixed ground station via the radio wave relay station. In the fixed ground station, these received radio waves are stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station as shown in Table 2. Using Table 2,
The distance between the point MX and the point P13 is determined according to the flow chart of FIG.

【0005】(2) 固定地上局から放射される電波の
伝搬制御 固定地上局より電波が放射された時刻をTWX、この時
刻TWXにおける固定地上局の位置を点WXとする。こ
の電波が、再び固定地上局に戻って来たときの時刻をT
WY、この時刻TWYの固定地上局の位置を点WYとす
る。送信機アンテナ位置より電波が放射された時刻がT
M11の電波は、時刻TW14のとき固定地上局に到達
する。このときの固定地上局の位置は点W14である。
今、時刻TWYが時刻TW14と同じであれば、時刻T
WXのとき固定地上局から放射された電波は、電波中継
機に到達後、時刻TM11のとき送信機アンテナ位置よ
り放射された電波と同一の経路を通る。時刻TWXを確
定する為に、まず、固定地上局よりある一定時間、ある
一定時間間隔で、電波が放射され、これらの電波は固定
地上局に設置された電子計算機の記憶装置上に、表3の
様に記憶される。表3を用い、図5のフロー・チャート
に従い、点WXと点P12との間の距離を求めることが
できる。
(2) Propagation Control of Radio Waves Emitted from Fixed Ground Stations The time when radio waves are radiated from the fixed ground station is T WX , and the position of the fixed ground station at this time T WX is point WX. The time when this radio wave returns to the fixed ground station again is T
WY , the position of the fixed ground station at this time T WY is defined as point WY. The time when the radio wave is radiated from the transmitter antenna position is T
The radio wave of M11 reaches the fixed ground station at time T W14 . The position of the fixed ground station at this time is point W14.
If time T WY is the same as time T W14 , time T
After reaching the radio repeater, the radio wave radiated from the fixed ground station in WX passes the same route as the radio wave radiated from the transmitter antenna position at time T M11 . In order to determine the time TWX , first, radio waves are radiated from the fixed ground station at a fixed time and at a fixed time interval, and these radio waves are displayed on a storage device of a computer installed in the fixed ground station. It is stored like 3. Using Table 3, the distance between the point WX and the point P12 can be calculated according to the flow chart of FIG.

【0006】(3)受信モードにあるときの前記物体及
び前記固定地上局における電波伝搬制御 前記物体及び前記固定地上局では、送信モードと受信モ
ードの2モードを順次繰り返す。送信モードにあるとき
は、到来電波の受信は行われず、電波を放射するか又は
何も行わないかのいずれかである。受信モードにあると
きは、電波の放射は行われず、到来電波を受信するか又
は何も行わないかのいずれかである。 (a)前記物体が受信モードのとき。 電波がアンテナに到来すると、到来電波はダイプレクサ
経由受信データ・バッフアに格納される。次に、前記物
体備え付けの経時機構により、アンテナから受信データ
・バッフアまでの遅延時間を考慮して、電波のアンテナ
到達時の時刻を確定する。そして、その電波到達時刻を
受信データ・バッフアに格納されているデータの末尾に
付加する。前記物体が送信モードに切り替わると、受信
データ・バッフアの内容が送信機に送られ、更にダイプ
レクサ経由アンテナより放射される。尚、受信データ・
バッフア内のデータは、前記物体が受信モードから送信
モードとなり、そして次の受信モードになるときまで保
証される。受信データ・バッフア内に格納されているデ
ータは、表4の様になる。 (b)受信モードにあるときの前記固定地上局の電波伝
搬制御 到来電波の到達時刻を前記固定地上局内の経時機構によ
り確定し、受信電波の内容を、前記固定地上局に接続さ
れている電子計算機により処理する。
(3) Radio wave propagation control in the object and the fixed ground station in the reception mode In the object and the fixed ground station, the transmission mode and the reception mode are sequentially repeated. When in the transmission mode, the incoming radio wave is not received and either the radio wave is radiated or nothing is performed. When in the receive mode, no radio waves are emitted and either incoming radio waves are received or nothing is done. (A) When the object is in the reception mode. When the radio wave arrives at the antenna, the incoming radio wave is stored in the reception data buffer via the diplexer. Next, the time when the radio wave arrives at the antenna is determined by considering the delay time from the antenna to the reception data buffer by the aging mechanism provided in the object. Then, the radio wave arrival time is added to the end of the data stored in the received data buffer. When the object is switched to transmit mode, the contents of the received data buffer are sent to the transmitter and further radiated from the antenna via the diplexer. In addition, received data
The data in the buffer is guaranteed until the object goes from receive mode to send mode and then to the next receive mode. The data stored in the received data buffer is as shown in Table 4. (B) Radio wave propagation control of the fixed ground station in the reception mode: The arrival time of the incoming radio wave is determined by the aging mechanism in the fixed ground station, and the content of the received radio wave is stored in the electronic equipment connected to the fixed ground station. Process by computer.

【0007】(4) 電波伝搬制御を利用した電波経路
長の測定 点M11と点P12との間の距離をLとする(図6
参照)。大気ガス(電離層を含む。)の屈折率の影響に
より、 L=[〔hΣi=1 tanα1i+{c(TP12−TM11) −hΣi=1 (1/cosα1i)}sinα10 +〔nh+{c(TP12−TM11)−hΣi=1 ( 1/cosα1i)}cosα101/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TM11は点M11から電波の放射された時刻、α
1i(i=1〜n)は厚さhの各平行平面層への電波の
入射角、α10は点M11から高さnhkmの上空の平
行平面層への電波の屈折角である。スネルの法則から、
平行平面層(n=1〜12)においては、 n1Bsinα1B=n11sinα11=n12si
nα12=・・・・・=n1isinα1i=・・・・
・=n112sinα112=n10sinα10 10は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
1Bは点M11における大気ガスの屈折率であり、点
M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することに
より求まる。n11,n12,・・・・・n1i・・・
・・n112はn1B及び点M11の上空1kmの大気
ガスの屈折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面
層(n=12〜500)においては、 (n112+12/a)sinα112=(n113
13/a)sinα113=・・・・・・=(n1i
i/a)sinα1i=・・・・・=(n1500+5
00/a)sinα1500=n10sinα10 但し、aは地球の半径、n112,n113・・・・・
1i,・・・・・n1500は成層圏及び電離層の大
気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より
安定しており,特許願い3−128489記載の方法で
求めておく。又、α10は仰角の計算方法から、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα10
に対応する比例定数である。以上から、Lは定まる。
即ち、点M11と点P12との間の最短距離は確定す
る。 点P13と点W14との間の距離をLとする(図7
参照)。大気ガス(電離層を含める。)の屈折率の影響
により、 L=[〔hΣi=1 tanα3i+{c(TW14−(TP12+Δ τ))−hΣi=1 (1/cosα3i)}sinα30 +〔nh+{c(TW14−(TP12+Δτ))−hΣi=1 (1/co sα3i)}cosα301/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TM11は点M11から電波の放射された時刻、T
W14は点M11から時刻TM11のとき放射された電
波が、電波中継機経由固定地上局アンテナ位置W14に
到達した時刻、α3i(i=1〜n)は厚さhの各平行
平面層への電波の屈折角、α30は地表面から高さnh
kmの上空の平行平面層への電波の入射角である。スネ
ルの法則から、平行平面層(i=1〜12)において
は、 n3Bsinα3B=n31sinα31=n32si
nα32=・・・・・=n3isinα31・・・・・
=n312sinα312=n30sinα30 30は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
3BはW14における大気ガスの屈折率であり、点W
14の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することによ
り求まる。n31,n32,・・・・・n3i・・・・
・n312はn3B及び点W14の上空1kmの大気ガ
スの屈折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面層
(i=12〜500)においては、 (n312+12/a)sinα312=(n313
13/a)sinα313=・・・・・=(n3i+i
/a)sinα3i=・・・・・・・・・・・=(n
3500+500/a)sinα3500=n30si
nα30 但し、aは地球の半径、n312,n313,・・・・
・n3i・・・・・n3500は成層圏及び電離層の大
気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より
安定しており、特許願い3−128489記載の方法で
求めておく。 又、α30は仰角の計算方法から、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kα30
対応する比例定数である。以上から、Lは定まる。即
ち、点P13と点W14との間の最短距離は確定する。 点WXと点W14との間の距離をLとする(図7参
照)。 L=V(TW14−TWX) Vは地球の自転速度。TW14は送信機アンテナ位置M
11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波中
継機経由固定地上局アンテナ位置W14に到達した時
刻。TWXは電波中継機アンテナ位置P12に到達した
時刻がTP12であるように、固定地上局アンテナ位置
WXから放射された電波の放射時刻。TP12は送信機
アンテナ位置M11から、時刻TM11のとき放射され
た電波が、電波中継機アンテナ位置P12に到達した時
刻。 点P12と点WXとの間の距離をLとする(図7参
照)。大気ガス(電離層を含める。)の屈折率の影響に
より、 L=[〔hΣi=1 tan6i+{c(TP12−TWX)−hΣi−1 (1/cosα6i)}sinα60 +〔nh+{c(TP12−TWX)−hΣi=1 (1/co sα6i)}cosα601/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TWXは電波中継機アンテナ位置P12に到達した
時刻がTP12であるように、固定地上局アンテナ位置
WXから放射された電波の放射時刻。α6i(i=1〜
n)は厚さhの各平行平面層への電波の入射角、α60
は地表面から高さnhkmの上空の平行平面層への電波
の屈折角である。スネルの法則から、平行平面層(i=
1〜12)においては、 n6Bsinα6B=n61sinα61=n62si
nα62=・・・・=n6isinα6i=・・・・=
612sinα612=n60sinα6060は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
6B点WXにおける大気ガスの屈折率であり、点WX
の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することにより求
まる。n61,n62,・・・・・n6i・・・・・n
612はn6B及び点WXの上空1kmの大気ガスの屈
折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面層(i=
12〜500)においては、 (n612+12/a)sinα612=(n613
13/a)sinα613=・・・・・=(n6i+i
/a)sinα6i=・・・・・・・・=(n6500
+500/a)sinα6500=n60sinα60 但し、aは地球の半径、n612,n613,・・・・
・n6i・・・・・n6500は成層圏及び電離層の大
気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より
安定であり,特許願い3−128489記載の方法で求
めておく。又、α60は仰角の計算方法から、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα60
に対応する比例定数である。以上から、L が定ま
る。即ち、点P12と点WXとの間の最短距離は確定す
る。 点P13と点MXとの間の距離をLとする(図6参
照)。大気ガス(電離層を含める。)の屈折率の影響に
より、 L=[〔hΣi=1 tan7i+{c((TP12+Δτ)−T X)−hΣi=1 (1/cosα7i)}sinα70 +〔nh+{c((TP12+Δτ)−TMX)−hΣi=1 (1/cosα7i )}cosα701/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、TMXは電波中継機アンテナ位置P13に到達した
時刻がTP12+Δτであるように、送信機アンテナ位
置MXから放射された電波の放射時刻。α7i(i=1
〜n)は厚さhの各平行平面層への電波の入射角、α
70は点MXから高さnhkmの上空の平行平面層への
電波の屈折角である。スネルの法則から、平行平面層
(i=1〜12)においては、 n7Bsinα7B=n71sinα71=n72si
nα72=・・・・・=n7isinα7i=・・・・
・・・・・・=n712sinα712=n70sin
α7070は真空中の電波の屈折率で既知の値である。又、
7Bは点M11における大気ガスの屈折率であり、点
M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定することに
より求まる。n71,n72,・・・・・n7i・・・
・・n712はn7B及び点M11の上空1kmの大気
ガスの屈折指数が判れば、実験式より求まる。平行球面
層(i=12〜500)においては、 (n712+12/a)sinα712=(n713
13/a)sinα713=・・・・・=(n7i+i
/a)sinα7i=・・・・・・・・=(n7500
+500/a)sinα7500=n70sinα 70 但し、aは地球の半径、n712,n713,・・・・
・n7i・・・・・n7500は成層圏及び電離層の大
気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈折率より
安定しており、特許願い3−128489記載の方法で
求めておく。 又、α70は仰角の計算方法から、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα70
に対応する比例定数である。以上から、Lは定まる。
即ち、点P13と点MXとの間の最短距離は確定する。 点M11と点MYとの間の距離をL、点P12と点
MYとの間の距離をL10とする(図6参照)。時刻T
M11のとき、送信機アンテナ位置M11から電波中継
機に向け放射された電波は、時刻TP12のとき、この
電波中継機に到達する。この時刻TP12のとき、この
電波中継機から地上の受信モードにある測量者に向け放
射される電波を選択する。この選択された電波が、地上
の受信モードにある測量者に到達する時刻をTMYとす
る。又、時刻TMYのときの地上の受信モードにある測
量者の位置を点MYとする。 L=V(TMY−TM11) Vは地球の自転速度。TM11は送信機アンテナ位置M
11から、電波中継機に向け電波が放射された時刻。大
気ガス(電離層を含める。)の屈折率の影響により、 L10=[〔hΣi=1 tan10i+{c((TMY−TP12 )−hΣi=1 (1/cosα10i)}sinα100 +〔nh+{c(TMY−TP12)−hΣi=1 (1/cosα10i)} cosα1001/2 nhは点M11から高さ1km単位に大気ガスの屈折率
が1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高
度差で通常h=1、n=500である。cは、真空中に
おける電波の伝搬速度、TP12は点M11からから時
刻TM11のとき放射された電波が電波中継機に到達す
る時刻、α10i(i=1〜n)は厚さhの各平行平面
層への電波の屈折角、α100は点M11から高さnh
kmの上空の平行平面層への電波の入射角である。スネ
ルの法則から平行平面層(i=1〜12)においては、 n10Bsinα10B=n101sinα101=n
102sinα102・・・・・=n10isinα
10i=・・・・・=n1012sinα1012=n
100sinα100100は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n10Bは点MXにおける大気ガスの屈折率であ
り、点M11の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定する
ことにより求まる。n101,n102,・・・・・n
10i・・・・・n1012はn10B及び点M11の
上空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式より
求まる。平行球面層(i=12〜500)においては、 (n1012+12/a)sinα1012=(n
1013+13/a)sinα1013=・・・・・=
(n10i+i/a)sinα10i=・・・・・・・
・・・=(n10500+500/a)sinα
10500=n100sinα100 但し、aは地球の半径、n1012,n1013,・・
・・・n10i・・・・・n10500は成層圏及び電
離層の大気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈
折率より安定しており、特許願い3−128489記載
の方法で求めておく。又、α100は仰角の計算方法か
ら、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα
100に対応する比例定数である。以上から、L10
定まる。即ち、点P12と点MYとの間の最短距離は確
定する。 点M11と点P13との間の距離をLとする(図6
参照)。点M11と点MXとの間の距離をL11とす
る。 L11=V(TMX−TM11) Vは地球の自転速度。TMXは衛星搭載の電波中継機の
アンテナ位置P13に到達した時刻がTP12+Δτと
なるように、送信機アンテナ位置MXから電波が放射れ
た時刻。三角形の余弦第2法則により、 L10 =L +L −2Lcos∠P12・M11・M Y ∴cos∠P12・M11・MY=(L +L −L10 )/2L ・・・・・・・・・・・・・(B−1) 点P12と点MXとの間の距離をL12とすると、 L12 =L +L11 −2L11ccs∠P12・M11 ・MY・・・・・・・・・・・・・・(B−2) 式(B−1)を式(B−2)へ代入する。 L12 =L +L11 −(2L11)・{(L +L −L10 )/2L} =L +L11 −L11(L +L −L10 )/L・・・・・・ ・・・・・・・・・(B−3) 式(B−3)より、点P12と点MXとの間の距離L
12は確定する。∠P13・P12・MX=γ、∠M1
1・P12・MX=δとする。 L =L +L12 −2L12cosγ ∴cosγ=(L +L12 −L )/2L12・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・(B−4) L11 =L +L12 −2L12cosδ ∴cosδ=(L +L12 −L11 )/2L12・・・・・・・ ・・・・・・・・・(B−5) ∠M11・P12・P13=γ+δである。 L =L +L −2Lcos(γ+δ) =L +L −2L(cosγcosδ−sinγsi nδ)・・・・・・・・・・・・・・・(B−6) sinγ=(1−cosγ)1/2=〔1−{(L +L12 −L )/(2L12)}1/2・・・・・(B−7) sinδ=(1−cosδ)1/2=〔1−{(L +L12 −L11 )/(2L12)}1/2・・・・・(B8) 式(B−4)、(B−5)、(B−7)及び(B−8)
を式(B−6)へ代入する。 L =L +L −2L[{(L +L12 −L )/( 2L12)}{L +L12 −L11 )/(2L12)} −〔1−{(L +L12 −L )/(2L12)}21/2・〔1 −{(L +L12 −L11 )/(2L12)}1/2] L=<L +L −2L[{(L +L12 −L )/(2 L12)}{(L +L12 −L11 )/(2L12)} −〔1−{(L +L12 −L )/(2L12)}1/2・〔 1−{(L +L12 −L11 )/(2L12)}1/21/ 1/2 以上からLは確定する。 点WYと点W14との間の距離をL21とする(図7
参照)。 L21=V(TW14−TWY) Vは地球の自転速度。TW14は送信機アンテナ位置M
11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波中
継機経由固定地上局アンテナ位置W14に到達した時
刻。TWYは時刻TP12のとき電波中継機アンテナ位
置P12から放射された電波が固定地上局位置WYに到
達した時刻。 点P12と点WYとの間の距離をL20とする(図7
参照)。大気ガス(電離層を含める。)の屈折率の影響
により、 L20=[〔hΣi=1 tanα20i+{c(TWY−TP12 )−hΣi=1 (1/cosα20i)}sinα200 +〔nh+{c(TWY−TP12)−hΣi=1 (1/cosα20i)} cosα2001/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表に平行に分割したときの高度差
で通常h=1、n=500である。cは、真空中におけ
る電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達した時
刻、α20i(i=1〜n)は厚さhの各平行平面層へ
の電波の屈折角、α200は点MYから高さnhkmの
上空の平行平面層への電波の入射角である。スネルの法
則から平行平面層(i=1〜12)においては、 n20Bsinα20B=n201sinα201=n
202sinα202=・・・・・・=n20isin
α20i=・・・・・・=n2012sinα2012
=n200sinα200200は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n20Bは点MYにおける大気ガスの屈折率であ
り、点MYの大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定するこ
とにより求まる。n201,n202,・・・・・n
20i・・・・・n2012はn20B及び点MYの上
空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式より求
まる。平行球面層(i=12〜500)においては、 (n2012+12/a)sinα2012=(n
2013+13/a)sinα2013=・・・・・・
=(n20i+i/a)sinα20i=・・・・・・
・・・・・・=(n20500+500/a)sinα
20500=n200sinα200 但し、aは地球の半径、n2012,n2013,・・
・・・n20i・・・・・n20500は成層圏及び電
離層の大気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの屈
折率より安定しており、特許願い3−128489記載
の方法で求めておく。又、α200は仰角の計算方法か
ら、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα
200に対応する比例定数である。以上から、L20
定まる。即ち、点P12と点WYとの間の最短距離は確
定する。 ▲10▼点P12と点W14との間の距離をL13とす
る(図7参照)。点W14を原点とする点P12の座標
をP12(X,Y)とする。 (X−L+Y =L ・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・(C−1) (X−L21+Y=L20 ・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・(C−2) 式(C−1)及び(C−2)より、 X=(L −L20 −L +L21 )/2(L21−L) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(C−3) 式(C−3)を式(C−1)へ代入。 Y=〔L −{(L −L20 +L21 −2L21+L )/2(L21−L)}1/2・・・・・・(C−4) 式(C−3)及び(C−4)より、 L13 =X+Y={(L −L20 −L +L21 ) /2(L21−L)}+[〔L −{(L −L20 +L21 −2 L21+L )/2(L21−L)}1/2 ∴L13=[{(L −L20 −L +L21 )/2(L21 −L)} +〔L −{(L −L20 +L21 −2L21+L )/2(L21−L)}〕]1/2 以上から、L13は定まる。即ち、点P12と点W14
との間の最短距離は確定する。 ▲11▼時刻TW14のときの固定地上局の位置W14
を原点として、時刻TP12のときの電波中継機の位置
P12の座標をP12(XP12,YP12
P12)とする(図7参照)。点P12から放射され
た電波が、固定地上局の位置WYに到達したときの電波
の仰角をβ20nとすると、項から仰角β20nは確
定している。 XP12 +YP12 +ZP12 =L13 ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・(G−1) XP12 +(YP12−L21+ZP12 =L20 ・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(G−2) ZP12=L20sinβ20n・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・(G−3) 式(G−1),(G−2)より、 YP12=(L13 −L20 +L21 )/2L21・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(G−4) 式(G−1),(G−3)及び(G−4)より、 XP12=〔L13 −{(L13 −L20 +L21 )/(2 L21)}−L20 sinβ20n1/2・・(G−5) L13、L20、L21及びβ20nは確定しているか
ら、点P12の座標P12(XP12,YP12,Z
P12)も確定する。 ▲12▼点WZと点P13との間の距離をL18とする
(図7参照)。大気ガス(電離層を含める。)の屈折率
の影響により、 L18=[〔hΣi=1 tanα18i+{c((TP12+Δτ)−TWZ )−hΣi=1 (1/cosα18i)}sinα180 +〔nh+{c((TP12+Δτ)−TWZ)−hΣi=1 (1/co sα18i)}cosα1801/2 nhは地表面から高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達した時
刻、TWZは電波中継機アンテナ位置P13に到達した
時刻がTP12+Δτであるように、固定地上局アンテ
ナ位置WZから放射された電波の放射時刻。α
18i(i=1〜n)は厚さhの各平行平面層への電波
の入射角、α180は地表面から高さnhkmの上空の
平面平行層への電波の屈折角である。スネルの法則か
ら、平行平面層(i=1〜12)においては、 n18Bsinα18B=n181sinα181=n
182sinα182・・・・・・=n18isinα
18i=・・・・・・=n1812sinα1812
180sinα180180は真空中の電波の屈折率で既知の値である。
又、n18Bは点W14における大気ガスの屈折率であ
り、点W14の大気圧、蒸気圧及び絶対温度を測定する
ことにより求まる。n181,n182・・・・・n
18i・・・・・・n1812はn18B及び点W14
の上空1kmの大気ガスの屈折指数が判れば、実験式よ
り求まる。平行球面層(i=12〜500)において
は、 (n1812+12/a)sinα1812=(n
1813+13/a)sinα1813=・・・・・・
=(n18i+i/a)sinα18i=・・・・・・
=(n18500+500/a)sinα18500
180sinα180 但し、aは地球の半径、n1812,n1813・・・
・・・n18i・・・・・・n18500は成層圏及び
電離層の大気ガスの屈折率であり、対流圏の大気ガスの
屈折率より安定しており、特許願い3−128489記
載の方法で求めておく。又、α180は仰角の計算方法
から、 より求まる。但し、Vは地球の自転速度、kはα
180に対応する比例定数である。以上から、L18
定まる。即ち、点WZと点P13との間の距離L18
確定する。 ▲13▼点WZと点W14との間の距離をL22とする
(図7参照)。 L22=V(TW14−TWZ) Vは地球の自転速度。TW14は送信機アンテナ位置M
11から時刻TM11のとき放射された電波が、電波中
継機経由地上局アンテナ位置W14に到達した時刻。T
WZは電波中継機アンテナ位置P13に到達した時刻が
P12+Δτであるように、固定地上局アンテナ位置
WZから放射された電波の放射時刻。以上から、L22
は定まる。即ち、点WZと点W14との間の最短距離は
確定する。 ▲14▼時刻TW14のときの固定地上局の位置W14
を原点として、時刻TP12+Δτのときの電波中継機
の位置P13の座標をP13(XP13,YP13,Z
P13)とする(図7参照)。点P13から放射された
電波が、固定地上局の位置W14に到達したときの電波
の仰角をβ3nとすると、項より、仰角β3nは確定
しているから、 XP13 +YP13 +ZP13 =L ・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・(H−1) XP13 +(YP13−L22+ZP13 =L18 ・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(H−2) ZP13=Lsinβ3n・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・(H−3) 式(H−1),(H−2)より、 YP13=(L −L13 +L22 )/2L22・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(H−4) 式(H−1),(H−3)及び(H−4)より、 XP13=〔L −{(L −L13 +L22 )/2L22−L sinβn〕1/2・・・・・・・・・・(H−5) L、L18、L22及びβ3nは確定しているから、
点P13の座標P13(XP13,YP13
P13)も確定する。 ▲15▼点P12と点P13との間の距離をLとする
(図7参照)。 L={(XP12−XP13+(YP12−YP13+( ZP12−ZP131/2 点P12及び点P13の座標は確定しているから,L
も確定する。 ▲16▼点P12から点MYを通る水平面に垂線を下ろ
し、その足を点Q12とする。時刻TM11のとき、送
信機アンテナ位置M11から電波中継機に向け放射され
た電波は、時刻TP12のとき、この電波中継機に到達
する。この時刻TP12のとき、この電波中継機から地
上の受信モードにある測量者に向け放射される電波を選
択する。この選択された電波が、地上の受信モードにあ
る測量者に到達する時刻をTMYとする。点P12と点
Q12との間の距離をL10Zとすると、 L10Z=nh+{c(TMY−TP12)−hΣi=1 (1/c osα10i)}cosα100 nhは点MYから高さ1km単位に大気ガスの屈折率が
1となる高さまでを地表面に平行に分割したときの高度
差で通常h=1、n=500である。cは、真空中にお
ける電波の伝搬速度、TP12は点M11から時刻T
M11のとき放射された電波が電波中継機に到達する時
刻、α10i(i=1〜n)は厚さhの各平行平面層へ
の電波の屈折角、α100は地表面から高さnhkmの
上空の平行平面層への電波の入射角である。従って、L
10Zは確定する。
(4) Radio wave path using radio wave propagation control
Measuring the length L The distance between point M11 and point P12 is L1(Fig. 6
reference). To the influence of the refractive index of atmospheric gas (including the ionosphere)
Than L1= [[HΣi = 1 ntan α1i+ {C (TP12-TM11) −hΣi = 1 n(1 / cos α1i)} Sin α10]Two + [Nh + {c (TP12-TM11) -HΣi = 1 n(1 / cos α1i)} Cos α10]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TM11Is the time when the radio wave was radiated from the point M11, α
1i(I = 1 to n) is the radio wave to each parallel plane layer of thickness h
Angle of incidence, α10Is a flat in the sky above the height nhkm from the point M11
It is the refraction angle of the radio wave to the row plane layer. From Snell's law,
In the plane-parallel layer (n = 1 to 12), n1Bsin α1B= N11sin α11= N12si
12= ・ ・ ・ ・ ・ = n1isin α1i= ...
・ = n112sin α112= N10sin α10  n10Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n1BIs the refractive index of atmospheric gas at point M11, and
For measuring atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of M11
Get more. n11, N12・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N1i...
..N112Is n1BAnd the atmosphere 1 km above the point M11
If the refraction index of the gas is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel sphere
In the layer (n = 12 to 500), (n112+ 12 / a) sin α112= (N113+
13 / a) sin α113= ・ ・ ・ ・ ・ ・ = (n1i+
i / a) sin α1i= ・ ・ ・ ・ ・ = (n1500+5
00 / a) sin α1500= N10sin α10  Where a is the radius of the earth and n112, N113...
n1i・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N1500Is the large stratosphere and ionosphere
It is the refractive index of air gas, and is more than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is stable, and the method described in Japanese Patent Application No. 3-128489 is used.
I ask for it. Also, α10Is calculated from the elevation angle,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, kiIs α10
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L1Is determined.
That is, the shortest distance between the point M11 and the point P12 is determined.
It The distance between points P13 and W14 is LThree(Fig. 7
reference). Effect of refractive index of atmospheric gas (including ionosphere)
By LThree= [[HΣi = 1 ntan α3i+ {C (TW14-(TP12+ Δ τ))-hΣi = 1 n(1 / cos α3i)} Sin αThirty]Two + [Nh + {c (TW14-(TP12+ Δτ))-hΣi = 1 n(1 / cos α3i)} Cos αThirty]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TM11Is the time when the radio wave was radiated from the point M11, T
W14Is from point M11 to time TM11Electric energy emitted when
Waves are transmitted to the fixed ground station antenna position W14 via the radio repeater.
Time of arrival, α3i(I = 1 to n) is each parallel of thickness h
Refraction angle of the radio wave to the plane layer, αThirtyIs the height from the ground surface nh
It is the incident angle of the radio wave on the parallel plane layer above the km. Sune
According to Le's law, in parallel plane layers (i = 1 to 12)
Is n3Bsin α3B= N31sin α31= N32si
32= ・ ・ ・ ・ ・ = n3isin α31...
= N312sin α312= NThirtysin αThirty  nThirtyIs a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n3BIs the refractive index of the atmospheric gas at W14, and the point W
By measuring the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of 14
I can get it. n31, N32・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N3i...
・ N312Is n3BAnd the atmospheric gas 1 km above the point W14
If the index of refraction of the film is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel spherical layer
In (i = 12 to 500), (n312+ 12 / a) sin α312= (N313+
13 / a) sin α313= ・ ・ ・ ・ ・ = (n3i+ I
/ A) sin α3i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ = (n
3500+ 500 / a) sin α3500= NThirtysi
Thirty Where a is the radius of the earth and n312, N313...
・ N3i... n3500Is the large stratosphere and ionosphere
It is the refractive index of air gas, and is more than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is stable, and the method described in Japanese Patent No. 3-128489 is used.
I ask for it. Also, αThirtyIs calculated from the elevation angle,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, kiαThirtyTo
Is the corresponding proportionality constant. From the above, LThreeIs determined. Immediately
Then, the shortest distance between the point P13 and the point W14 is determined. The distance between point WX and point W14 is L5(See Fig. 7)
See). L5= V (TW14-TWX) V is the rotation speed of the earth. TW14Is the transmitter antenna position M
11 to time TM11The radio waves emitted during
When the fixed ground station antenna position W14 via the relay is reached
Ticks. TWXHas reached the position P12 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna position, as in
The emission time of the radio wave emitted from WX. TP12Is the transmitter
From antenna position M11, time TM11Is radiated when
When the radio wave reaches the radio repeater antenna position P12
Ticks. The distance between the point P12 and the point WX is L6(See Fig. 7)
See). In the influence of the refractive index of atmospheric gas (including the ionosphere)
Than L6= [[HΣi = 1 ntan6i+ {C (TP12-TWX) -HΣi-1 n (1 / cos α6i)} Sin α60]Two + [Nh + {c (TP12-TWX) -HΣi = 1 n(1 / cos α6i)} Cos α60]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is the point M11From time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TWXHas reached the position P12 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna position, as in
The emission time of the radio wave emitted from WX. α6i(I = 1 to 1
n) is the incident angle of the radio wave on each parallel plane layer of thickness h, α60
Is the radio wave from the ground surface to the parallel plane layer above the height nhkm
Is the refraction angle of. From Snell's law, parallel plane layers (i =
1 to 12), n6Bsin α6B= N61sin α61= N62si
62= ・ ・ ・ ・ = N6isin α6i= ・ ・ ・ ・ =
n612sin α612= N60sin α60 n60Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n6BIs the refractive index of atmospheric gas at point WX,
By measuring the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of
Maru n61, N62・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N6i... n
612Is n6BAnd bending of atmospheric gas 1 km above the point WX
If the folding index is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel spherical layer (i =
12-500), (n612+ 12 / a) sin α612= (N613+
13 / a) sin α613= ・ ・ ・ ・ ・ = (n6i+ I
/ A) sin α6i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ == (n6500
+ 500 / a) sin α6500= N60sin α60 Where a is the radius of the earth and n612, N613...
・ N6i... n6500Is the large stratosphere and ionosphere
It is the refractive index of air gas, and is more than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is stable and can be obtained by the method described in Japanese Patent Application No. 3-128489.
I will keep it. Also, α60Is calculated from the elevation angle,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, kiIs α60
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L6 Is determined
It That is, the shortest distance between the point P12 and the point WX is determined.
It The distance between the point P13 and the point MX is L7(See Fig. 6)
See). In the influence of the refractive index of atmospheric gas (including the ionosphere)
Than L7= [[HΣi = 1 ntan7i+ {C ((TP12+ Δτ) -TM X) -hΣi = 1 n(1 / cos α7i)} Sin α70]Two + [Nh + {c ((TP12+ Δτ) -TMX) -HΣi = 1 n(1 / cos α7i )} Cos α70]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, TMXHas reached the position P13 of the radio repeater antenna
Time is TP12Transmitter antenna position as + Δτ
The emission time of the radio waves emitted from the MX. α7i(I = 1
~ N) is the incident angle of the radio wave on each parallel plane layer of thickness h, α
70From the point MX to the parallel plane layer above the height nhkm
It is the refraction angle of the radio wave. From Snell's law, parallel plane layers
In (i = 1 to 12), n7Bsin α7B= N71sin α71= N72si
72= ・ ・ ・ ・ ・ = n7isin α7i= ...
・ ・ ・ ・ ・ ・ = n712sin α712= N70sin
α70 n70Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum. or,
n7BIs the refractive index of atmospheric gas at point M11, and
For measuring atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature of M11
Get more. n71, N72・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N7i...
..N712Is n7BAnd the atmosphere 1 km above the point M11
If the refraction index of the gas is known, it can be obtained from an empirical formula. Parallel sphere
In the layer (i = 12 to 500), (n712+ 12 / a) sin α712= (N713+
13 / a) sin α713= ・ ・ ・ ・ ・ = (n7i+ I
/ A) sin α7i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ == (n7500
+ 500 / a) sin α7500= N70 sin α 70 Where a is the radius of the earth and n712, N713...
・ N7i... n7500Is the large stratosphere and ionosphere
It is the refractive index of air gas, and is more than the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is stable, and the method described in Japanese Patent No. 3-128489 is used.
I ask for it. Also, α70Is calculated from the elevation angle,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, k1Is α70
Is a proportional constant corresponding to. From the above, L7Is determined.
That is, the shortest distance between the point P13 and the point MX is determined. The distance between points M11 and MY is L9, Point P12 and point
The distance between MY and L10(See FIG. 6). Time T
M11When, the radio wave relay from the transmitter antenna position M11
The electric wave radiated toward the machine is time TP12When this
Reach the radio repeater. This time TP12When this
Released from the radio repeater to the surveyor in reception mode on the ground
Select the radio wave to be emitted. This selected radio wave
Time to reach the surveyor in the reception mode of TMYTosu
It Also, time TMYWhen in the reception mode on the ground when
The position of the measurer is defined as a point MY. L9= V (TMY-TM11) V is the rotation speed of the earth. TM11Is the transmitter antenna position M
The time when the radio wave was emitted from 11 to the radio repeater. Big
Due to the influence of the refractive index of gas (including the ionosphere), L10= [[HΣi = 1 ntan10i+ {C ((TMY-TP12 ) -HΣi = 1 n(1 / cos α10i)} Sin α100]Two + [Nh + {c (TMY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / cos α10i)} Cos α100]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas in units of 1 km in height from point M11
The height when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio waves in TP12Is from the point M11
Tick TM11When the radio wave radiated reaches the radio repeater
Time, α10i(I = 1 to n) are parallel planes of thickness h
Refraction angle of radio wave to the layer, α100Is height nh from point M11
It is the incident angle of the radio wave on the parallel plane layer above the km. Sune
In the parallel plane layer (i = 1 to 12) from Le's law, n10Bsin α10B= N101sin α101= N
102sin α102・ ・ ・ ・ ・ = n10isin α
10i= ・ ・ ・ ・ ・ = n1012sin α1012= N
100sin α100 n100Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n10BIs the refractive index of atmospheric gas at point MX
Measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point M11.
It can be obtained by things. n101, N102・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N
10i... n1012Is n10BAnd at point M11
If you know the refraction index of atmospheric gas 1km above the sky,
I want it. In the parallel spherical layer (i = 12 to 500), (n1012+ 12 / a) sin α1012= (N
1013+ 13 / a) sin α1013= ・ ・ ・ ・ ・ =
(N10i+ I / a) sinα10i= ...
... = (n10500+ 500 / a) sin α
10500= N100sin α100 Where a is the radius of the earth and n1012, N1013・ ・ ・
... n10i... n10500Is the stratosphere and electricity
The refractive index of atmospheric gas in the delaminating layer, which is the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is more stable than the folding rate and described in Patent Request 3-128489.
Method. Also, α100Is the elevation angle calculation method
,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, kiIs α
100Is a proportional constant corresponding to. From the above, L10Is
Determined. That is, the shortest distance between the point P12 and the point MY is
Set. The distance between the point M11 and the point P13 is L8(Fig. 6
reference). The distance between points M11 and MX is L11Tosu
It L11= V (TMX-TM11) V is the rotation speed of the earth. TMXIs a satellite-mounted radio repeater
The time when the antenna position P13 is reached is TP12+ Δτ
Radio wave is emitted from the transmitter antenna position MX.
Time By the second law of the cosine of the triangle, L10 Two= L1 Two+ L9 Two-2L1L9cos∠P12 ・ M11 ・ MY ∴cos∠P12 ・ M11 ・ MY = (L1 Two+ L9 Two-L10 Two) / 2L1L9 (B-1) The distance between point P12 and point MX is L12Then, L12 Two= L1 Two+ L11 Two-2L1L11ccs∠P12 · M11 · MY ········ (B-2) Substituting equation (B-1) into equation (B-2). L12 Two= L1 Two+ L11 Two-(2L1L11) ・ {(L1 Two+ L9 Two -L10 Two) / 2L1L9} = L1 Two+ L11 Two-L11(L1 Two+ L9 Two-L10 Two) / L9·········· (B-3) From the formula (B-3), the distance L between the point P12 and the point MX.
12Is confirmed. ∠P13 ・ P12 ・ MX = γ, ∠M1
1 · P12 · MX = δ. L7 Two= LTwo Two+ L12 Two-2LTwoL12 cosγ ∴ cosγ = (LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / 2LTwoL12・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (B-4) L11 Two= L1 Two+ L12 Two-2L1L12 cos δ ∴cos δ = (L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / 2L1L12·········· (B-5) ∠M11 · P12 · P13 = γ + δ. L8 Two= L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwocos (γ + δ) = L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo(Cos γ cos δ-sin γ sin δ) ... (B-6) sin γ = (1-cosTwoγ)1/2= [1-{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two ) / (2LTwoL12)}Two]1/2(B-7) sin δ = (1-cosTwoδ)1/2= [1-{(L1 Two+ L12 Two-L11 Two ) / (2L1L12)}Two]1/2(B8) Formulas (B-4), (B-5), (B-7) and (B-8)
Is substituted into equation (B-6). L8 Two= L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo[{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)} {L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}-[1-{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)}21/2・ [1-((L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}Two]1/2] L8= <L1 Two+ LTwo Two-2L1LTwo[{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2 LTwoL12)} {(L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}-[1-{(LTwo Two+ L12 Two-L7 Two) / (2LTwoL12)}Two]1/2・ [1-{(L1 Two+ L12 Two-L11 Two) / (2L1L12)}Two]1/2]1 / Two >1/2 From the above, L8Is confirmed. The distance between point WY and point W14 is L21(Fig. 7
reference). L21= V (TW14-TWY) V is the rotation speed of the earth. TW14Is the transmitter antenna position M
11 to time TM11The radio waves emitted during
When the fixed ground station antenna position W14 via the relay is reached
Ticks. TWYIs time TP12When the radio repeater antenna position
Radio waves radiated from P12 reach fixed ground station position WY
The time reached. The distance between point P12 and point WY is L20(Fig. 7
reference). Effect of refractive index of atmospheric gas (including ionosphere)
By L20= [[HΣi = 1 ntan α20i+ {C (TWY-TP12 ) -HΣi = 1 n(1 / cos α20i)} Sin α200]Two + [Nh + {c (TWY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / cos α20i)} Cos α200]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude difference when dividing up to a height of 1 parallel to the ground surface
Therefore, normally, h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio wave reaches the radio repeater
Tick, α20i(I = 1 to n) is for each parallel plane layer of thickness h
Refraction angle of radio wave, α200Is nhkm high from point MY
It is the incident angle of the radio wave to the parallel plane layer in the sky. Snell's Law
From the rule, in the parallel plane layer (i = 1 to 12), n20Bsin α20B= N201sin α201= N
202sin α202= ・ ・ ・ ・ ・ ・ = n20isin
α20i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ = n2012sin α2012
= N200sin α200 n200Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n20BIs the refractive index of atmospheric gas at point MY
To measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point MY.
Determined by n201, N202・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ N
20i... n2012Is n20BAnd above the point MY
If the refraction index of the atmospheric gas at 1 km in the sky is known, it can be obtained from the experimental formula.
Maru In the parallel spherical layer (i = 12 to 500), (n2012+ 12 / a) sin α2012= (N
2013+ 13 / a) sin α2013= ...
= (N20i+ I / a) sinα20i= ...
・ ・ ・ ・ ・ ・ = (n20,500+ 500 / a) sin α
20,500= N200sin α200 Where a is the radius of the earth and n2012, N2013・ ・ ・
... n20i... n20,500Is the stratosphere and electricity
The refractive index of atmospheric gas in the delaminating layer, which is the refractive index of atmospheric gas in the troposphere.
It is more stable than the folding rate and described in Patent Request 3-128489.
Method. Also, α200Is the elevation angle calculation method
,Get more. However, V is the rotation speed of the earth, kiIs α
200Is a proportional constant corresponding to. From the above, L20Is
Determined. That is, the shortest distance between the point P12 and the point WY is
Set. (10) Set the distance between point P12 and point W14 to LThirteenTosu
(See FIG. 7). Coordinates of point P12 with point W14 as the origin
Is P12 (X, Y). (X-L5)Two+ YTwo Two= L6 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (C-1) (X-L21)Two+ YTwo= L20 Two(C-2) From the formulas (C-1) and (C-2), X = (L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21-L5) ... (C-3) Substituting equation (C-3) into equation (C-1). Y = [L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2L5L21+ L5 Two ) / 2 (L21-L5)}Two]1/2..... (C-4) From formulas (C-3) and (C-4), LThirteen Two= XTwo+ YTwo= {(L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21-L5)}Two+ [[L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2 L5L21+ L5 Two) / 2 (L21-L5)}Two]1/2]Two ∴LThirteen= [{(L6 Two-L20 Two-L5 Two+ L21 Two) / 2 (L21 -L5)}Two + [L6 Two-{(L6 Two-L20 Two+ L21 Two-2L5L21+ L5 Two ) / 2 (L21-L5)}Two]]1/2 From the above, LThirteenIs determined. That is, point P12 and point W14
The shortest distance between and is fixed. (11) Time TW14Position W14 of fixed ground station at
With the origin as time TP12Position of the radio repeater when
Set the coordinates of P12 to P12 (XP12, YP12
ZP12) (See FIG. 7). Radiated from point P12
Radio waves when they reach the fixed ground station position WY
The elevation angle of β20nThen the angle β20nIs certain
I have decided. XP12 Two+ YP12 Two+ ZP12 Two= LThirteen Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (G-1) XP12 Two+ (YP12-L21)Two+ ZP12 Two= L20 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (G-2) ZP12= L20sin β20n········ (G-3) From the formulas (G-1) and (G-2), YP12= (LThirteen Two-L20 Two+ L21 Two) / 2L21········· (G-4) From the formulas (G-1), (G-3) and (G-4), XP12= [LThirteen Two-{(LThirteen Two-L20 Two+ L21 Two) / (2 L21)}Two-L20 TwosinTwoβ20n]1/2.. (G-5) LThirteen, L20, L21And β20nIs confirmed
Coordinate P12 (XP12, YP12, Z
P12) Is also confirmed. (12) Set the distance between point WZ and point P13 to L18To
(See Figure 7). Refractive index of atmospheric gas (including ionosphere)
Due to the effect of L18= [[HΣi = 1 ntan α18i+ {C ((TP12+ Δτ) -TWZ ) -HΣi = 1 n(1 / cos α18i)} Sin α180]Two + [Nh + {c ((TP12+ Δτ) -TWZ) -HΣi = 1 n(1 / cos α18i)} Cos α180]Two]1/2 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from the ground surface
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio wave reaches the radio repeater
Tick, TWZHas reached the position P13 of the radio repeater antenna
Time is TP12Fixed ground station antenna
The emission time of the radio wave emitted from the position WZ. α
18i(I = 1 to n) is the radio wave to each parallel plane layer of thickness h
Incident angle of, α180Is above the height nhkm above the ground
It is the refraction angle of the radio wave to the plane parallel layer. Snell's law
In the parallel plane layer (i = 1 to 12), n18Bsin α18B= N181sin α181= N
182sin α182・ ・ ・ ・ ・ ・ = n18isin α
18i= ・ ・ ・ ・ ・ ・ = n1812sin α1812=
n180sin α180 n180Is a known value of the refractive index of radio waves in a vacuum.
Also, n18BIs the refractive index of atmospheric gas at point W14
Measure the atmospheric pressure, vapor pressure and absolute temperature at point W14
It can be obtained by things. n181, N182... n
18i..... n1812Is n18BAnd point W14
If you know the refraction index of atmospheric gas 1 km above
I can get it. In the parallel spherical layer (i = 12 to 500)
Is (n1812+ 12 / a) sin α1812= (N
1813+ 13 / a) sin α1813= ...
= (N18i+ I / a) sinα18i= ...
= (N18500+ 500 / a) sin α18500=
n180sin α180 Where a is the radius of the earth and n1812, N1813...
... n18i..... n18500Is the stratosphere and
Refractive index of atmospheric gas in the ionosphere, and that of atmospheric gas in the troposphere
It is more stable than the refractive index, and the patent request is 3-128489.
I will ask for it using the method described below. Also, α180Is the elevation angle calculation method
FromGet more. However, V is the rotation speed of the earth, kiIs α
180Is a proportional constant corresponding to. From the above, L18Is
Determined. That is, the distance L between the point WZ and the point P1318But
Determine. (13) Set the distance between point WZ and point W14 to L22To
(See Figure 7). L22= V (TW14-TWZ) V is the rotation speed of the earth. TW14Is the transmitter antenna position M
11 to time TM11The radio waves emitted during
The time when the antenna reaches the ground station antenna position W14 via the relay. T
WZIs the time when it reached the radio repeater antenna position P13
TP12Fixed ground station antenna position as + Δτ
The emission time of the radio wave emitted from WZ. From the above, L22
Is determined. That is, the shortest distance between the point WZ and the point W14 is
Determine. ▲ 14 ▼ Time TW14Position W14 of fixed ground station at
With the origin as time TP12Radio repeater when + Δτ
The coordinates of position P13 of P13 (XP13, YP13, Z
P13) (See FIG. 7). Emitted from point P13
Radio wave when it reaches the fixed ground station position W14
The elevation angle of β3nThen, from the term, the elevation angle β3nIs confirmed
I'm doing so, XP13 Two+ YP13 Two+ ZP13 Two= LThree Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (H-1) XP13 Two+ (YP13-L22)Two+ ZP13 Two= L18 Two・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (H-2) ZP13= LThreesin β3n(H-3) From formulas (H-1) and (H-2), YP13= (LThree Two-LThirteen Two+ L22 Two) / 2L22(H-4) From formulas (H-1), (H-3) and (H-4), XP13= [LThree Two-{(LThree Two-LThirteen Two+ L22 Two) / 2L22 }Two-LThree TwosinTwoβThreen]1/2・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (H-5) LThree, L18, L22And β3nHas been confirmed,
Coordinate P13 (XP13, YP13
ZP13) Is also confirmed. (15) Set the distance between points P12 and P13 to LTwoTo
(See Figure 7). LTwo= {(XP12-XP13)Two+ (YP12-YP13)Two+ (ZP12-ZP13)Two}1/2 Since the coordinates of the points P12 and P13 are fixed, LTwo
Is also confirmed. (16) Draw a vertical line from the point P12 to the horizontal plane that passes through the point MY.
Then, the foot is designated as point Q12. Time TM11When
It is radiated from the receiver antenna position M11 toward the radio repeater.
Radio wave at time TP12When, reach this radio repeater
To do. This time TP12At this time,
Select the radio wave radiated to the surveyor in the reception mode above.
Choose. This selected radio wave is in the ground reception mode.
Time to reach the surveyorMYAnd Point P12 and point
The distance to Q12 is L10ZThen, L10Z= Nh + {c (TMY-TP12) -HΣi = 1 n(1 / c os α10i)} Cos α100 nh is the refractive index of atmospheric gas at a height of 1 km from point MY.
Altitude when dividing up to the height of 1 parallel to the ground surface
The difference is usually h = 1 and n = 500. c is in vacuum
Propagation speed of radio wave, TP12Is from point M11 to time T
M11When the radiated radio waves reach the radio repeater
Tick, α10i(I = 1 to n) is for each parallel plane layer of thickness h
Refraction angle of radio wave, α100Is nhkm above the ground
It is the incident angle of the radio wave to the parallel plane layer in the sky. Therefore, L
10ZIs confirmed.

【0008】(5) 電波伝搬制御による前記物体の三
次元位置の確定 点W14を原点として、点M11の座標M11(X,
Y,Z)を求める。点M11は、中心が点P12、半径
がLの球と中心が点P13、半径がLの球が交差し
て生じる円と点MYを通る水平面との交点であるから、 (X−XP12+(Y−YP12+(Z−ZP12=L ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(K−1) (X−XP13+(Y−YP13+(Z−ZP13=L ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(K−2) Z=ZP12−L10Z・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・(K−3) (K−1),(K−2)より、 2(XP13−XP12)X+2(YP13−YP12)Y+2(ZP13 −ZP12)Z= L −L −(XP12 +YP12 +ZP12 )+(XP1+YP13 +ZP13 )・・・・・・(K−4) ▲11▼項より、 XP12 +YP12 +ZP12 =L13 ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・(K−5) ▲15▼項より、 XP13 +YP13 +ZP13 =L ・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・(K−6) (K−5),(K−6)を(K−4)へ代入して、 (XP13−XP12)X+(YP13−YP12)Y+(ZP13 −ZP12)Z= (L −L −L13 +L )/2・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・(K−7) XP12,XP13,YP12,YP13,ZP12
よびZP13は、▲11▼項、▲15▼項及び▲12▼
項から確定しているから、XP13−XP12=a,Y
13−YP12=b及びZP13−ZP12=dとお
くと、(K−7)は、 aX+bY+dZ=(L −L −L13 +L )/2 Y={(L −L −L13 +L )/2−aX−dZ}/b ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(K−8) (K−3)及び29頁▲17▼項より、Zは確定してい
る。(K−3)を(K−1)、(K−2)へ代入して、 (X−XP12+(Y−YP12+(ZP12−L10Z− ZP12=L ・・・・・・・・・・・・(K−9) (X−XP13+(Y−YP13+(ZP12−L10Z− ZP13=L ・・・・・・・・・・・・(K−10) (K−9)より、 (X−XP12+(Y−YP12+L10Z =L ・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・(K−11) (K−10)より、(X−XP13+(Y−Y
P13+(ZP12−ZP13−2(ZP12
−ZP13)L10Z+L10Z =L P13
P12=dから、 (X−XP13+(Y−YP13+d+2dL10Z+L10Z =L ・・・・・・・・・・・・(K−12) (K−11)−(K−12)から、 2aX+2bY=L −L +2dL10Z+d+a(XP1 +XP13)+b(YP12+YP13)・・・・・・(K−13) XP12+XP13=e、YP12+YP13=fとす
ると、(K−13)は、 2aX+2bY=L −L +2dL10Z+d+ae+bf Y=(L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2aX)/ 2b・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(K−14) (K−14)を(K−1)へ代入する。 (X−XP12+{(L −L +2dL10Z+d+a e+bf−2aX)/2b−YP12 +(ZP12−L10Z−ZP12=L (1+a/b)X+2{(a/b)(L −L +2dL10Z +d+ae+bf−2bYP12X−P12)}X +(L −L +2dL10Z+d+ae+bf−2bYP12/4 b+XP12 +L10Z −L =0 X=[−(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ae+bf− 2bYP12−XP12) ±〔{(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ae+bf −2bYP12−XP12)} −(1+a/b){(L −L +2dL10Z+d+ ae+bf−2bYP12/4b) +XP12 +L10Z −L }〕1/2]/(1+a/b) ・・・・・・・・・・・・(K−15) (K−15)を(K−8)へ代入する。 Y=(L −L −L13 +L )/2 −a[−(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ae +bf−2bYP12−XP12) ±〔{(a/b)(L −L +2dL10Z+d+ ae+bf−2bYP12−XP12)} −(1+a/b){(L −L +2dL10Z+d+a e+bf−2bYP12/4b)+XP12 +L10Z −L }〕1/2] 従って、点M11の位置は確定する。
(5) Determining the three-dimensional position of the object by radio wave propagation control With the point W14 as the origin, the coordinates M11 (X,
Y, Z) is calculated. The point M11 is an intersection point of a circle formed by intersecting a sphere having a center of a point P12, a radius of L 1 and a center of a point P13, and having a radius of L 8 with a horizontal plane passing through the point MY, and thus P12) 2 + (Y-Y P12) 2 + (Z-Z P12) 2 = L 1 2 ···················· (K-1) (X -X P13 ) 2 + (Y-Y P13 ) 2 + (Z-Z P13 ) 2 = L 8 2 ... K-2) Z = Z P12- L 10Z ... (K-3) (K-1) ), (K-2), 2 (X P13 −X P12 ) X + 2 (Y P13 −Y P12 ) Y + 2 (Z P13 −Z P12 ) Z = L 12 2 −L 8 2 − (X P 12 2 + Y P 12 2 + Z P 2 2) + (X P1 3 2 + Y P13 2 + Z P13 2) ······ (K-4) ▲ 11 ▼ than section, X P12 2 + Y P12 2 + Z P12 2 = L 13 2 ····・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (K-5) From item (15), X P13 2 + Y P13 2 + Z P13 2 = L 3 2 (K-6) Substituting (K-5) and (K-6) into (K-4), ( XP13) −X P12 ) X + (Y P13 −Y P12 ) Y + (Z P13 −Z P12 ) Z = (L 1 2 −L 8 2 −L 13 2 + L 3 2 ) / 2 ... ·············· (K-7) X P12 , X P13, Y P12, Y P13, Z P12 and Z P13 is, ▲ 11 ▼ claim, ▲ 15 Term and ▲ 12 ▼
Because they confirm the claim, X P13 -X P12 = a, Y
Putting the P 13 -Y P12 = b and Z P13 -Z P12 = d, ( K-7) is, aX + bY + dZ = ( L 1 2 -L 8 2 -L 13 2 + L 3 2) / 2 Y = {( L 1 2 −L 8 2 −L 13 2 + L 3 2 ) / 2−aX−dZ} / b ... (K -8) Z is determined from (K-3) and item (17) on page 29. (K-3) a (K-1), (K -2) is substituted into, (X-X P12) 2 + (Y-Y P12) 2 + (Z P12 -L 10Z - Z P12) 2 = L 1 2 ... (K-9) (X-X P13 ) 2 + (Y-Y P13 ) 2 + (Z P12- L 10Z -Z P13 ) 2 = L 8 2 ... (K-10) From (K-9), (X-X P12 ) 2 + (Y-Y P12 ) 2 + L 10Z 2 = L 1 2 ... (K-11) From (K-10), (X-X P13 ) 2 + (Y-Y
P13) 2 + (Z P12 -Z P13) 2 -2 (Z P12
-Z P13) L 10Z + L 10Z 2 = L 8 2 Z P13 -
From Z P12 = d, (X- X P13) 2 + (Y-Y P13) 2 + d 2 + 2dL 10Z + L 10Z 2 = L 8 2 ············ (K-12) ( K-11) - (from K-12), 2aX + 2bY = L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + a (X P1 2 + X P13) + b (Y P12 + Y P13) ······ (K-13 ) X P12 + X P13 = e , when the Y P12 + Y P13 = f, (K-13) may, 2aX + 2bY = L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf Y = (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + D 2 + ae + bf-2aX) / 2b ... (K-14) Substitute (K-14) into (K-1). To do. (X-X P12) 2 + {(L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + a e + bf-2aX) / 2b-Y P12} 2 + (Z P12 -L 10Z -Z P12) 2 = L 1 2 ( 1 + a 2 / b 2) X 2 +2 {(a / b) (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf-2bY P12 X- P12)} X + (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf-2bY P12) 2/4 b 2 + X P12 2 + L 10Z 2 -L 1 2 = 0 X = [- (a / b) (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf- 2bY P12 -X P12 ) ± [{(a / b) (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf -2bY P12 -X P12)} 2 - (1 + a 2 / b 2) {(L 1 2 L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf-2bY P12) 2 / 4b 2) + X P12 2 + L 10Z 2 -L 1 2} ] 1/2] / (1 + a 2 / b 2) ········ ... (K-15) Substitute (K-15) into (K-8). Y = (L 1 2 −L 8 2 −L 13 2 + L 3 2 ) / 2 −a [− (a / b) (L 1 2 −L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf-2bY P12 −X P12 ) ± [{(a / b) (L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + ae + bf-2bY P12 -X P12)} 2 - (1 + a 2 / b 2) {(L 1 2 -L 8 2 + 2dL 10Z + d 2 + a e + bf -2bY P12) 2 / 4b 2) + X P12 2 + L 10Z 2 -L 1 2} ] 1/2] Accordingly, the position of the point M11 is determined.

【0009】2 計時機構の同期の取り方 固定地上局、衛星に搭載されている電波中継機及び位置
を突き止めようとする物体は、各々独自の精密な計時機
構を持つ。いま、これら計時機構の同期の取り方につい
て説明する。 (1) 位置を突き止めようとする物体の計時機構と固
定地上局の計時機構との同期化 位置を突き止めようとする物体(以後、前記物体と呼称
する。)と固定地上局(以後、前記固定地上局と呼称す
る。)とから同時刻に衛星に搭載されている電波中継機
(以後、前記電波中継機と呼称する。)に向け電波を放
射する。この二つの電波は前記電波中継機経由、前記固
定地上局と前記物体で受信される。前記物体M11から
放射された電波が伝搬して、前記電波中継機P12に到
達したときに、該電波中継機から前記固定地上局W1Y
に向け放射される電波を選択する。この選択された電波
の前記電波中継機からの放射時刻TP12、前記固定地
上局への到達時刻TW1Y、方位角βW1Y及び仰角α
W1Yは、前記固定地上局に接続されている電子計算機
の記憶装置上に記録される。該電波が、前記電波中継機
に到達後、電波中継時間経過すると、再び前記電波中継
機P13より前記固定地上局W14へ向け電波が放射さ
れる。この電波の前記電波中継機からの放射時刻T
P13、前記固定地上局への到達時刻TW14及び前記
固定地上局に於ける仰角αW14及び方位角βW14
前記固定地上局に接続されている電子計算機の記憶装置
上に記憶しておく。又、前記固定地上局W11から放射
された電波が伝搬して、前記電波中継機P22に到達し
たときに、該電波中継機から前期固定地上局W2Yに向
け放射される電波を選択する。この選択された電波の前
記電波中継機からの放射時刻TP22、前記固定地上局
への到達時刻TW2Y、方位角βW2Y及び仰角α
W2Yは、固定地上局に接続さた電子計算機の記憶装置
上に記録される。該電波が、前記電波中継機に到達後、
電波中継時間経過したとき、前記物体M24に向け放射
される電波の外に、前記固定地上局W3Yへ向け放射さ
れる電波がある。この前記固定地上局へ向け放射される
電波の前記電波中継機からの放射時刻TP23、前記固
定地上局への到達時刻TW3Y及び前記固定地上局に於
ける仰角αW3Y、方位角βW3Yを、前記固定地上局
に接続されている電子計算機の記憶装置上に記憶してお
く。(表5参照) 点P12の点W1Yを原点としたときの座標をP12
(XP12,YP12,ZP12),点P13の点W1
4を原点としたときの座標をP13(XP13,Y
P13,ZP13),点P22の点W2Yを原点とした
ときの座標をP22(XP22,YP22,ZP22
及び点P23の点W3Yを原点としたときの座標をP2
3(XP23,YP23,ZP23)とする。大気ガス
の屈折率による電波経路長の誤差を無視すると(図8参
照)点P12と点W1Yとの間の見かけの最短距離はc
(TW1Y−TP12)であるから、 XP12=c(TW1Y−TP12)cosαW1Y・sinβW1 Y YP12=c(TW1Y−TP12)cosαW1Y・cosβW1 P12=c(TW1Y−TP12)sinαW1YW1Y−TP12=TW3Y−TP23、αW1Y=αW3Y (1) TW2Y−TP22=TW14−TP13、αW14=αW2Y (2) ならば、電波経路M11→P12→P13→W14と電
波経路W11→P22→P23→M24は時間的に等長
であり、前記物体への電波の到達時刻TM24と固定地
上局への電波の到達時刻TW14との間に差異があれ
ば、その差異が前記物体と固定地上局の各経時機構の時
間的なずれとなる。故に、上式(1)、(2)の関係を
満足するような電波を、固定地上局に接続されている電
子計算機の記憶装置の中から選択し、前記物体の経時機
構と固定地上局の経時機構の同期化を計る。
2 How to synchronize the timekeeping mechanism: Fixed ground station, radio repeater mounted on satellite and position
The objects that try to find the
Have a structure. Now, let's see how to synchronize these clocks.
Explain. (1) A timekeeping mechanism and a fixed mechanism for the object whose position is to be determined.
Synchronization with the timekeeping mechanism of the fixed ground station The object whose position is to be determined (hereinafter referred to as the aforementioned object)
To do. ) And a fixed ground station (hereinafter referred to as the fixed ground station)
It ) And the radio repeater mounted on the satellite at the same time from
(Hereinafter, referred to as the above-mentioned radio repeater.)
Shoot. These two radio waves pass through the radio repeater and
It is received at the fixed ground station and the object. From the object M11
The radiated radio wave propagates and reaches the radio repeater P12.
When it reaches the fixed ground station W1Y from the radio repeater
Select the radio waves radiated toward. This selected radio wave
Radiation time T from the radio repeater ofP12, The fixed land
Arrival time T to the upper stationW1Y, Azimuth βW1YAnd elevation α
W1YIs a computer connected to the fixed ground station
Is recorded on the storage device. The radio wave is the radio repeater
When the radio relay time elapses after reaching
Radio waves are emitted from aircraft P13 to the fixed ground station W14.
Be done. Time T at which this radio wave is emitted from the radio repeater
P13, The arrival time T at the fixed ground stationW14And the above
Elevation angle α at fixed ground stationW14And azimuth βW14To
Computer storage device connected to the fixed ground station
Remember above. Radiation from the fixed ground station W11
The propagated radio wave propagates and reaches the radio repeater P22.
From the radio repeater to the fixed ground station W2Y
Select the radio wave to be radiated. In front of this selected radio wave
Radiation time T from the radio repeaterP22, The fixed ground station
Arrival time TW2Y, Azimuth βW2YAnd elevation α
W2YIs a storage device of a computer connected to a fixed ground station
Recorded above. After the radio wave reaches the radio repeater,
Radiation toward the object M24 when the radio relay time has elapsed
Radiated to the fixed ground station W3Y in addition to the radio waves
There are radio waves that are generated. Radiation to this fixed ground station
Time T at which the radio wave is emitted from the radio repeaterP23, The above
Arrival time T at the fixed ground stationW3YAnd at the fixed ground station
Angle of elevation αW3Y, Azimuth βW3YThe fixed ground station
Stored in the storage device of the computer connected to
Ku. (Refer to Table 5) The coordinates when the point W1Y of the point P12 is the origin is P12.
(XP12, YP12, ZP12), Point W1 of point P13
The coordinates when 4 is the origin are P13 (XP13, Y
P13, ZP13), The point W2Y of the point P22 was used as the origin.
The coordinates at time P22 (XP22, YP22, ZP22)
And the coordinate when the point W3Y of the point P23 is the origin is P2.
3 (XP23, YP23, ZP23). Atmospheric gas
Neglecting the error of the radio path length due to the refractive index of
The apparent shortest distance between the point P12 and the point W1Y is c.
(TW1Y-TP12), So XP12= C (TW1Y-TP12) Cos αW1Y・ Sin βW1 Y YP12= C (TW1Y-TP12) Cos αW1Y・ Cos βW1 Y ZP12= C (TW1Y-TP12) Sin αW1Y TW1Y-TP12= TW3Y-TP23, ΑW1Y= ΑW3Y (1) TW2Y-TP22= TW14-TP13, ΑW14= ΑW2Y (2) If so, the radio path M11 → P12 → P13 → W14
Wave paths W11 → P22 → P23 → M24 are equal in time
And the arrival time T of the radio wave to the objectM24And fixed land
Arrival time T of the radio wave to the upper stationW14There is a difference between
For example, when the difference is between the above-mentioned object and each time-dependent mechanism of the fixed ground station
There will be a gap between them. Therefore, the relationship of the above equations (1) and (2)
Satisfy the radio wave to the electric power connected to the fixed ground station.
Select from the storage device of the child computer, and store the object over time.
Synchronize the aging mechanism between the structure and the fixed ground station.

【0010】(2) 衛星に搭載されている電波中継機
の同期化(図9参照) 前記物体から時刻TM01のとき、前記電波中継機に向
け電波を放射する。該電波が前記電波中継機に到達する
時刻をTP02とする。又、前期固定地上局から時刻T
W01のとき、前記電波中継機に向け電波を放射する。
該電波が前記電波中継機に到達する時刻がTP02とな
るように前記固定地上局から放射するものとする。前記
物体と前記電波中継機との間の距離をLとする。又、
前期電波中継機が時刻TP02+αのときの位置と時刻
W04のときの前記固定地上局との間の距離をL
する。但し、αは前記電波中継機の電波中継時間であ
り、又TW04は前記物体から時刻TM01のとき放射
された電波が、前記電波中継機経由前記固定地上局に到
達する時刻である。 L=c(TP02−TM01) (4) L=c(TP02−TW01) (5) L+L=c(TW04−TM01−α) (6) (4)、(5)、(6)から TP02=(TW04+TW01−α)/2 故に、TW04、TW01及びαは既知であるから、時
刻TP02の真値が確定する。従って、この真値により
前記電波中継機の経時機構を補正する。但し、前記物体
より放射された電波が、前記電波中継機に到達したとき
の前記電波中継器の位置と、該電波が前記電波中継機に
到達後、前記電波中継機の電波中継時間経過したときの
前記電波中継機との位置とが、前記固定地上局からみ
て、相対的に同位置にある電波を選択する。即ち、電波
伝搬時間及び仰角の等しい二つの電波を選択するという
ことである。
(2) Synchronization of the radio repeater mounted on the satellite (see FIG. 9) At time T M01 , the object emits a radio wave toward the radio repeater. The time when the radio wave reaches the radio repeater is T P02 . Also, from the fixed ground station in the previous period, time T
When W01, a radio wave is radiated toward the radio repeater.
It is assumed that the radio wave is radiated from the fixed ground station so that the time when the radio wave reaches the radio wave repeater becomes T P02 . Let L 1 be the distance between the object and the radio repeater. or,
Let L 2 be the distance between the position of the radio relay station at the time T P02 + α and the fixed ground station at the time T W04 . Here, α is the radio relay time of the radio repeater, and T W04 is the time when the radio wave radiated from the object at time T M01 reaches the fixed ground station via the radio repeater. L 1 = c (T P02 −T M01 ) (4) L 2 = c (T P02 −T W01 ) (5) L 1 + L 2 = c (T W04 −T M01 −α) (6) (4), From (5) and (6), T P02 = (T W04 + T W01 −α) / 2 Therefore, since T W04 , T W01, and α are known, the true value at time T P02 is determined. Therefore, the true value corrects the aging mechanism of the radio repeater. However, when the radio wave radiated from the object reaches the radio wave repeater and the position of the radio wave repeater, and when the radio wave relay time of the radio wave repeater elapses after the radio wave reaches the radio wave repeater. The position of the radio wave repeater of 1 is relative to the fixed ground station, and the radio wave at the same position is selected. That is, two radio waves having the same radio wave propagation time and elevation angle are selected.

【0011】3 大気屈折率による衛星の位置誤差の補
正(図20参照) 電波の通る空間を固定地上局Qを通る地表面に平行な
厚さhの平面層に分割する。そして各平行平面層の屈折
率をそれぞれn、n、・・・・・、nとする。衛
星の実際の位置をP1、衛星の見かけの位置をP2とす
る。衛星の実際の位置P1から放射された電波の、屈折
率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点をQ
屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点をQ
、屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入射点
をQ、屈折率nの媒質から屈折率nの媒質への入
射点をQ、・・・・・屈折率n1−1から屈折率n
の媒質への入射点をQ1−1、・・・・・地表面への入
射点、即ち、固定地上局の位置をQとする。点Q
ら屈折率nとnの界面に下ろした垂線の足をN
点Qから屈折率nとnの界面に下ろした垂線の足
をN、点Qから屈折率nとnの界面に下ろした
垂線の足をN、・・・・・点Qから屈折率ni+1
とni+2の界面に下ろした垂線の足をNi+1・・・
・・点Qn−1から地表面に下ろした垂線の足をN
又、点Qから地表面に下ろした垂線の足をIとする。
衛星の実際の位置P1から放射された電波の屈折率n
の媒質と屈折率nの媒質の界面への入射角をα屈折
角をα、屈折率nの媒質と屈折率nの媒質の界面
への屈折角をα、屈折率nの媒質と屈折率nの媒
質の界面への屈折角をα、・・・・・、屈折率n
i−1の媒質と屈折率nの媒質の界面への屈折角をα
、・・・・・、屈折率nn−1の媒質と屈折率n
媒質の界面への屈折率をαとする。逆に地表面から衛
星に向け電波を放射する場合、屈折率nからnまで
の媒質中に於いては、屈折角を入射角に置き換えれば良
い。又屈折率nの媒質への屈折角はαとなる。衛星
の実際の位置P1から放射された電波が、屈折率n
媒質から屈折率nの媒質へ入射した時、その入射点Q
で屈折せずそのまま直進して地表面に到達したと仮定
して、地表面への入射点をJとする。屈折率nの界面
から地表面までにある厚さhの平行平面層の個数をnと
して、 IJ/IQ=tanα ∴IJ=IQtanα=nh・tanα/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα1 N/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα2 N/N=tanα ∴N=Ntanα=h・tanα3 ・ ・ N/Ni−1=tanα ∴N=Ni−1tanα=h・tanα ・ ・ N/Nn−1=tanα ∴N=Nn−1tanα=h・tanα IQ=N+N+N+・・・+N+・・・+ N =h(tanα+tanα+tanα+・・・・・+ta nα+・・・・・+tanα) JQ=IJ−IQ=nh・tanα−h(tanα+tan α+tanα+・・・・・+tanα+・・・・・tanα) =h{ntanα−(tanα+tanα+tanα+ ・・・・・+tanα+・・・・・+tanα)} N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/cosα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=Q/c=h(cosα・c) N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/co
sα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=(N/cosα)/c=h/(cosα・c) N/Q=cosα ∴Q=N/cosα=h/cosα 電波がQを通過するのに要する時間をtとする
と、電波伝搬速度をcとして ct=Q ∴t=Q/c=h/(cosα・c) ・ ・ Ni−1/Qi−1=cosα ∴Qi−1=Ni−1/cosα=h/cosαi 電波がQi−1を通過するに要する時間をtとす
ると、電波伝搬速度をcとして ct=Qi−1 ∴t=Qi−1=h/(cosα・c) ・ ・ Nn−1/Qn−1=cosα ∴Qn−1=Nn−1/ccsa=h/cosα 電波がQn−1を通過するに要する時間をtとす
ると、電波伝搬速度をcとして ct=Qn−1 ∴t=Qn−1/c=h/(cosα
・c) 電波が点P1と点Qの間を通過するのに要する時間を
とする。点P1に於ける電波の放射時刻をTp1
点Qに於ける電波の到達時刻をTqnとすると、 Tqn−Tp1=(t+t+t+・・・+t+・・・+t) +T ∴T=(Tqn−Tp1)−(t+t+t+・・・+t+・・ ・t) =(Tqn−Tp1)−{h/(cosα・c)+h/(cos α・c)+h/(cosα・c)+・・・+h/(cosα・c) +・・・+h/(cosα・c)} =(Tqn−Tp1)−(h/c)(1/cosα+1/cosα+ 1/cosα+・・・+1/cosα+・・・+1/cosα) 点P1と点Qとの間の距離をLp1q0とすると、媒
質の屈折率はn(=1)であるから、 Lp1q0=c・T=c(Tqn−Tp1)−h(1/cosα +1/cosα+1/cosα+ ・・・・+1/cosα+・ ・・+1/cosα) 点P1から放射された電波が、点Qで屈折せず直進す
ると仮定すると、点Qと点Jとのとの間の距離をL
JQ0とすると、電波が点Qを通過してから、地表面
上の点Jに到達するまでの時間Tjq0は、媒質の屈折
率はn(=1)であるから、 Tjq0=Ljq0/c=JQ/c= (1/c)(IQ/cosα)=nh/(cosα・c) 衛星の実際の位置P1から放射された電波が、屈折率n
(=1)の媒質を通過して地表面に到達する時刻をT
とすると、(媒質が全て一様で屈折率がnとす
る。) T=P1Q/c+JQ/c =Lp1q0/c+Ljq0/c =(Tqn−Tp1)+(h/c){n/cosα−(1/c osα+1/cosα+1/cosα+ ・・・+1/cosα+・・・・・+1/cos α)} 衛星の実際の位置P1から放射された電波が、屈折率n
(=1)の一様な媒質を通過するに要する時間と屈折
率n、n、n、n、・・・・・、n、・・・
・・及びnの媒質を通過するときに要する時間との差
をTとすると、 T=T−(Tqn−Tp1) =(h/c){n/cosα−(1/cosα+1/c osα+1/cosα+ ・・・・+1/cosα+・・・+1 /cosα) 衛星の見かけの位置P2から放射された電波の固定地上
局での仰角を(π/2−α)衛星の実際の位置P1か
ら放射された電波の点Qでの仰角を(π/2−α
とすると、、スネルの法則から、 nsinα=nsinα ∴sinα=(n/n)sinα ∴α=sin−1{(n/n)sin
α} 従って、衛星の実際の位置は、固定地上局の後方点J
で、固定地上局からの距離が、 h{n・tanα−(tanα+tanα+ta
nα+・・・・・+tanα+・・・・・+tan
α)} にある虚地上局で、仰角は π/2−sin−1{(n/n)sinα} 電波の到達時刻は、電波が固定地上局に到達するまでの
時間に比べて、 (h/c){n/cosα−(1/cosα+1/
cosα+1/cosα+・・・+1/cosα
+・・・+1/cosα) だけ多くなる。固定地上局の位置Qを原点として、点
n−1、Qn−2、・・・・・、Q、・・・・・、
、Q、Q、Q、及びP1の座標を、それぞれ
(Xn−1,Yn−1)、(Xn−2、Yn−2)、・
・・・・、(X,Y)、・・・・・(X
)、(X,Y)、(X,Y)、(X,Y
)及び(Xp1,Yp1)とする。 Xn−1=N=Nn−1tanα=h・tanαn−1=Nn−1=h Xn−2=N+Nn−1n−1=h・tanα+h・tanαn−1n−2=Nn−1+Nn−1n−2=2h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1 =h(tanα+tanαn−1+・・・・・+tanαi+1) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1=( n−i)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・・+tanαi+1+ ・・・・・+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・・+N=(n−3)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N+N =h(tanα +tanαn−1+・・・・・・+tanαi+1+ ・・・・・+tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・・+N+N=(n−2)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N+N+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・・+tanαi+1+ ・・・・・+tanα+tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・+N+N+N+N=(n−1)h X=N+Nn−1n−1+・・・・・+Ni+1i+1+・ ・・・・+N+N+N+N =h(tanα+tanαn−1+・・・・・・+tanαi+1+ ・・・・・+tanα+tanα+tanα+tanα) Y=Nn−1+Nn−1n−2+・・・・・+Ni+1+・ ・・・+N+N+N+N=nh Xp1=X+P1Qsinα =hΣi=1 tanα+Lp1q0sinα=hΣi=1 ta nα+{c(Tqn−Tp1) −hΣi=1 (1/cosα)}sinαp1=Y+P1Qcosα =nh+{c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/cosα)} cosα 衛星の実際の位置から地上局又は観測点に向け放射され
た電波が、又は地上局あるいは観測点から衛星に向け放
射された電波が、屈折率nから屈折率nに変わる又
はその逆の地表面に平行な界面への電波の入射点を原点
として、この原点において屈折率nから屈折率n
変わるまたはその逆の地表面に平行な界面にたてた法線
をX軸とし、このX軸と電波経路が構成する平面内にあ
るX軸に直交する直線をY軸とするXY−平面におい
て、衛星の実際の位置から地上局又は観測点までの電波
の経路長の水平距離LXP1と垂直距離LYP1を求め
ると、入射角、屈折角の基準線をX軸の正方向とし LXP1=hΣi=1 tan(π+α)+{c(Tqn−Tp1) +hΣi=1 (1/cos(π+α))}sinα =hΣi=1 tanα+{c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/cosα)}sinαYP1=nh+{c(Tqn−Tp1)+hΣi=1 (1/(co s(π+α))}cosα =nh+{c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/cosα )}cosα 故に、衛星の実際の位置P1と固定地上局の位置Q
の間の最短距離をLp1qnとすると、 Lp1qn=(LXp1 +LYp1 1/2 =[〔hΣi=1 tanα+{c(Tqn−Tp1)−h Σi=1 (1/cosα)}sinα +〔nh+{c(Tqn−Tp1)−hΣi=1 (1/c osα)}cosα1/2
3. Correction of satellite position error due to atmospheric refractive index (see FIG. 20) The space through which radio waves pass is divided into plane layers of thickness h parallel to the ground surface passing through the fixed ground station Q n . The refractive indices of the parallel plane layers are n 0 , n 1 , ..., N n , respectively. Let P1 be the actual position of the satellite and P2 be the apparent position of the satellite. The incident point of the radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite from the medium with the refractive index n 0 to the medium with the refractive index n 1 is Q 0 ,
Let Q be the incident point from the medium of refractive index n 1 to the medium of refractive index n 2.
1 , the incident point from the medium having the refractive index n 2 to the medium having the refractive index n 3 is Q 2 , the incident point from the medium having the refractive index n 3 to the medium having the refractive index n 4 is Q 3 , ... Index n 1-1 to refractive index n 1
Let Q 1-1 be the incident point of the medium on the medium, and let Q n be the incident point on the ground surface, that is, the position of the fixed ground station. The foot of a perpendicular line drawn from the point Q 0 to the interface between the refractive indices n 1 and n 2 is N 1 ,
The perpendicular leg dropped from the point Q 1 to the interface between the refractive indices n 2 and n 3 is N 2 , the perpendicular leg dropped from the point Q 2 to the interface between the refractive indices n 3 and n 4 is N 3 , ...・ Refractive index n i + 1 from point Q i
And the leg of the perpendicular line dropped on the interface of n i +2 is N i + 1 ...
Foot of the perpendicular line drawn from the ... point Q n-1 on the ground surface of the N n,
Also, let I be the foot of the perpendicular line drawn from the point Q 0 to the ground surface.
Refractive index n 0 of the radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite
Medium the refractive index n 1 of alpha 1 to the incident angle alpha 0 refraction angle at the interface of the medium, refraction angle alpha 2 to the interface of the medium refractive index n 2 and a medium of refractive index n 1, a refractive index n The refractive angle to the interface between the medium of No. 2 and the medium of refractive index n 3 is α 3 , ..., The refractive index n
a i-1 of the medium refraction angle at the interface of the medium of refractive index n i alpha
i , ... Let α n be the refractive index at the interface between the medium having the refractive index n n−1 and the medium having the refractive index n n . If that emits radio waves toward the ground surface to the satellite Conversely, at in the medium from the refractive index n 1 to n n, may be replaced refraction angle to the incident angle. Further, the refraction angle to the medium having the refractive index n 0 is α 0 . When radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite is incident on the medium having a refractive index n 1 from a medium of refractive index n 0, the incident point Q
It is assumed that the incident point on the ground surface is J, assuming that the light has not been refracted at 0 and has proceeded straight to reach the ground surface. IJ / IQ 0 = tanα 0 ∴IJ = IQ 0 tanα 0 = nh · tanα 0 N 1 Q 1 / N, where n is the number of parallel plane layers with a thickness h from the interface with a refractive index n 0 to the ground surface. 1 Q 0 = tan α 1 ∴N 1 Q 1 = N 1 Q 0 tanα 1 = h · tan α 1 N 2 Q 2 / N 2 Q 1 = tan α 2 ∴N 2 Q 2 = N 2 Q 1 tanα 2 = h · tanα N 3 Q 3 / N 3 Q 2 = tan α 3 ∴N 3 Q 3 = N 3 Q 2 tanα 3 = h · tanα 3 ··· N i Q i / N i Q i-1 = tan α i ∴N i Q i = N i Q i-1 tanα i = h · tanα i ··· N n Q n / N n Q n-1 = tan α n ∴N n Q n = N n Q n-1 tanα n = h · tan α n IQ n = N 1 Q 1 + N 2 Q 2 + N 3 Q 3 + ... + N i Q i + ... + N n Q n = h (tan α 1 + tan α 2 + tan α 3 + ... + tan α i + ... + tan α n ) JQ n = IJ-IQ n = nh. tan α 0 −h (tan α 1 + tan α 2 + tan α 3 + ... + tan α i + ... tan α n ) = h {nt a α 0 − (tan α 1 + tan α 2 + tan α 3 + ・ ・ ・ ・ ・ + tan α i + ・ ・ ・ ・ ・ + Tanα n )} N 1 Q 0 / Q 0 Q 1 = cos α 1 ∴Q 0 Q 1 = N 1 Q 0 / cosα 1 = h / cosα 1 Radio waves pass through Q 0 Q 1 . Let t 1 be the time required for ct 1 = Q 0 Q 1 ∴t 1 = Q 0 Q 1 / c = h (cosα 1 · c) N 2 Q 1 / Q 1 Q 2 = cosα 2 ∴Q 1 Q 2 = N 2 1 / cosα 2 = h / co
When the time required for the sα 2 radio wave to pass through Q 1 Q 2 is t 2 , ct 2 = Q 1 Q 2 ∴t 2 = (N 2 Q 1 / cos α 2 ) / c = when the radio wave propagation speed is c. h / (cosα 2 · c) N 3 Q 2 / Q 2 Q 3 = cos α 3 ∴Q 2 Q 3 = N 3 Q 2 / cos α 3 = h / cos α 3 Required for the radio wave to pass through Q 2 Q 3. If the time is t 3 , the radio wave propagation velocity is c, and ct 3 = Q 2 Q 3 ∴t 3 = Q 2 Q 3 / c = h / (cos α 3 · c) ··· N i Q i-1 / Q i −1 Q i = cos α i ∴Q i-1 Q i = N i Q i-1 / cos α i = h / cos αi Let t i be the time required for the radio wave to pass through Q i-1 Q i. ct i the speed of c = Q i-1 Q i ∴t i = Q i-1 Q i = h / (cosα · C) · · N n Q n-1 / Q n-1 Q n = cosα n ∴Q n-1 Q n = N n Q n-1 / ccsa n = h / cosα n radio waves Q n-1 Q Letting t n be the time required to pass n , ct n = Q n−1 Q n ∴t n = Q n−1 Q n / c = h / (cos α n
· C) radio wave the time required to pass between the points P1 and Q 0 and T p. The emission time of the radio wave at the point P1 is T p1 ,
When the in radio wave arrival time to the point Q n and T qn, T qn -T p1 = (t 1 + t 2 + t 3 + ··· + t i + ··· + t n) + T p ∴T p = (T qn -T p1) - (t 1 + t 2 + t 3 + ··· + t i + ·· · t n) = (T qn -T p1) - {h / (cosα 1 · c) + h / (cos α 2・ C) + h / (cosα 3 · c) + ・ ・ ・ + h / (cosα i · c) + ・ ・ ・ + h / (cosα n · c)} = (T qn −T p1 ) − (h / c) (1 / cosα 1 + 1 / cosα 2 + 1 / cosα 3 + ... + 1 / cosα i + ... + 1 / cosα n ) Let L p1q0 be the distance between the point P1 and the point Q 0 . the refractive index is n 0 (= 1), L p1q0 = c · T p = c (T qn -T p1) -h (1 / c When sα 1 + 1 / cosα 2 + 1 / cosα 3 + ···· + 1 / cosα i + · ·· + 1 / radio wave radiated from the cos [alpha] n) point P1, assuming straight without being refracted at the point Q 0, the point Let L be the distance between Q 0 and point J
Assuming JQ0 , the time T jq0 from when the radio wave passes through the point Q 0 until it reaches the point J on the ground surface is T jq0 = L because the refractive index of the medium is n 0 (= 1). jq0 / c = JQ 0 / c = (1 / c) (IQ 0 / cosα 0) = nh / radio wave radiated from (cosα 0 · c) the actual position of the satellite P1 is, the refractive index n
The time to reach the ground surface through the medium of 0 (= 1) is T
If j , the medium is all uniform and the refractive index is n 0. T j = P1Q 0 / c + JQ 0 / c = L p1q0 / c + L jq0 / c = (T qn −T p1 ) + (h / c) {n / cosα 0 − (1 / c osα 1 + 1 / cosα 2 + 1 / cosα 3 + ... + 1 / coscos i + ... + 1 / cosα n )} From the actual position P1 of the satellite The radiated radio wave has a refractive index n
0 (= 1) times the refractive index n 0 required to pass through the uniform medium, n 1, n 2, n 3, ·····, n i, ···
.. and n n , where T s is the difference from the time required to pass through the medium, T s = T j − (T qn −T p1 ) = (h / c) {n / cos α 0 − (1 / Cosα 1 + 1 / cosα 2 + 1 / cosα 3 + ···· + 1 / cosα i + ···· + 1 / cosα n ) The elevation angle of the radio wave radiated from the satellite's apparent position P2 at the fixed ground station ( π / 2-α n ) The elevation angle at the point Q 0 of the radio wave radiated from the actual position P1 of the satellite is (π / 2-α 0 ).
Then, from Snell's law, n 0 sin α 0 = n n sin α n ∴sin α 0 = (n n / n 0 ) sin α n ∴α 0 = sin −1 {(n n / n 0 ) sin
α n } Therefore, the actual position of the satellite is the rear point J of the fixed ground station.
Then, the distance from the fixed ground station is h {n · tan α 0 − (tan α 1 + tan α 2 + ta
3 + ・ ・ ・ ・ ・ + tan α i + ・ ・ ・ ・ ・ + tan
α n )}, the elevation angle is π / 2-sin −1 {(n n / n 0 ) sin α n } The arrival time of the radio wave is compared to the time until the radio wave reaches the fixed ground station. Then, (h / c) {n / cos α 0 − (1 / cos α 1 + 1 /
cosα 2 + 1 / cosα 3 + ... + 1 / cosα i
+ ... + 1 / cos α n ) increases. With the position Q n of the fixed ground station as the origin, the points Q n-1 , Q n-2 , ..., Q i ,.
Q 3, Q 2, Q 1 , Q 0, and the coordinates of P1, respectively (X n-1, Y n -1), (X n-2, Y n-2), ·
..., (X i , Y i ), ... (X 3 ,
Y 3 ), (X 2 , Y 2 ), (X 1 , Y 1 ), (X 0 , Y
0 ) and (X p1 , Y p1 ). X n-1 = N n Q n = N n Q n-1 tan α n = h · tan α n Y n-1 = N n Q n-1 = h X n-2 = N n Q n + N n-1 Q n-1 = h · tan α n + h · tan α n-1 Y n-2 = N n Q n-1 + N n-1 Q n-2 = 2h X i = N n Q n + N n-1 Q n-1 + ... + N i + 1 Q i + 1 = h (tanα n + tanα n-1 + ... + tanα i + 1 ) Y i = N n Q n-1 + N n-1 Q n-2 + ... + N i + 1 Q i = (n-i) h X 3 = N n Q n + N n-1 Q n-1 + ... + N i + 1 Q i + 1 + ... ... + N 4 Q 4 = h ( tanα n + tanα n-1 + ······ + tanα i + 1 + ····· + tanα 4) Y 3 = n n Q n-1 + n-1 Q n-2 + ····· + N i + 1 Q i + · ···· + N 4 Q 3 = (n-3) h X 2 = N n Q n + N n-1 Q n-1 +・ ・ ・ ・ ・ + N i + 1 Q i + 1 + ・ ・ ・ ・ + N 4 Q 4 + N 3 Q 3 = h (tanα n + tanα n-1 + ・ ・ ・ ・ ・ ・ + tanα i + 1 + ・ + tanα 4 + tanα 3) Y 2 = n n Q n-1 + n n-1 Q n-2 + ····· + n i + 1 Q i + · ···· + n 4 Q 3 + n 3 Q 2 = (n-2) h X 1 = N n Q n + N n-1 Q n-1 + ····· + N i + 1 Q i + 1 + · ···· + N 4 Q 4 + N 3 Q 3 + N 2 Q 2 = h (tanα n + tanα n -1 + ······ + tanα i + 1 + ····· + tanα 4 + tanα 3 + tanα 2) Y = N n Q n-1 + N n-1 Q n-2 + ····· + N i + 1 Q i + · ·· + N 4 Q 4 + N 3 Q 3 + N 2 Q 2 + N 1 Q 1 = (n-1 ) h X 0 = N n Q n + N n-1 Q n-1 + ····· + N i + 1 Q i + 1 + · ···· + N 4 Q 4 + N 3 Q 3 + N 2 Q 2 + N 1 Q 1 = h (tanα n + tanα n-1 + ... + tanα i + 1 + ... + tanα 4 + tanα 3 + tanα 2 + tanα 1 ) Y 0 = N n Q n-1 + N n-1 Q n-2 +・ ・ ・ ・ ・ + N i + 1 Q i + ・ ・ ・ ・ + N 4 Q 3 + N 3 Q 2 + N 2 Q 1 + N 1 Q 0 = nh X p1 = X 0 + P 1Q 0 sin α 0 = hΣ i = 1 n tanα i + L p1q0 sinα 0 = hΣ i = 1 n ta nα i + {c T qn -T p1) -hΣ i = 1 n (1 / cosα i)} sinα 0 Y p1 = Y 0 + P1Q 0 cosα 0 = nh + {c (T qn -T p1) -hΣ i = 1 n (1 / cosα i )} cosα 0 The radio wave radiated from the actual position of the satellite toward the ground station or the observation point, or the radio wave radiated from the ground station or the observation point toward the satellite, has a refractive index n 0 to a refractive index n 1 The origin is the point of incidence of radio waves on the interface parallel to the ground surface that changes to or opposite to, and at this origin, the refractive index n 0 changes to the refractive index n 1 or the opposite interface is parallel to the ground surface. The radio wave from the actual position of the satellite to the ground station or observation point on the XY-plane, where the normal is the X-axis, and the Y-axis is the straight line orthogonal to the X-axis in the plane formed by this X-axis and the radio wave path. the horizontal distance L XP1 and vertical path length of When determining the release L YP1, angle of incidence, the reference line angle of refraction and the positive direction of the X axis L XP1 = hΣ i = 1 n tan (π + α i) + {c (T qn -T p1) + hΣ i = 1 n (1 / cos (π + α i))} sinα 0 = hΣ i = 1 n tanα i + {c (T qn -T p1) -hΣ i = 1 n (1 / cosα i)} sinα 0 L YP1 = nh + { c (T qn −T p1 ) + hΣ i = 1 n (1 / (cos (π + α i ))} cosα 0 = nh + {c (T qn −T p1 ) −hΣ i = 1 n (1 / cos α i ). } Cos α 0 Therefore, if the shortest distance between the actual position P1 of the satellite and the position Q n of the fixed ground station is L p1qn , then L p1qn = (L Xp1 2 + L Yp1 2 ) 1/2 = [[hΣ i = 1 n tanα i + {c (T qn −T p1 ) −h Σ i = 1 n (1 / cosα i)} sinα 0 ] 2 + [nh + {c (T qn -T p1) -hΣ i = 1 n (1 / c osα i)} cosα 0 ] 2] 1/2

【0012】4 仰角の決定 地球の周囲を図11の様に三つの領域に分類する。地表
面から高さ12km上空までの領域を水平層、地表面か
らの高さ12kmから500kmまでの領域を球面層、
そして地表面からの高さ500km以上の領域を電波直
進層と呼ぶことにする。いま、上空にある衛星から電波
が放射され、この電波が伝搬して地表面上にある地上局
に到達したときのこの電波の経路について考察する。
(図12参照)電波の通過する媒体を、地上局を通る水
平面に平行な厚さhの平行平面層に分割する。 点Aは時刻Tのときの地上局の位置 点Bは時刻Tのときの地上局の位置 点Cは時刻Tのときの地上局の位置 点Pは時刻Tのときの衛星搭載の電波中継機の位置 点Qは点PからXY−平面に下ろした垂線の足 点線APは時刻Tのとき地上局位置Aから仰角(π/
2−α)で電波中継機に向け放射され、時刻Tのと
き電波中継機位置Pに到達した電波 点線PBは時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局
に向け放射され、時刻Tのとき仰角(π/2−β
で地上局位置Bに到達した電波 点線PCは時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局
に向け放射され、時刻Tのとき仰角(π/2−γ
で地上局位置Cに到達した電波 太線APは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻T
ときの電波中継機位置Pとの間の最短距離 太線PBは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻T
ときの電波中継機位置P 太線PCは時刻Tのときの地上局位置Cと時刻T
ときの電波中継機位置Pとの間の最短距離 Lは時刻Tのときの電波中継機の位置Pの高さ Lは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Cと時刻Tのとき
の電波中継機位置Pとの間の水平距離 δは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのときの
電波中継機の位置PからXY−平面に下ろした垂線の足
Qとを結ぶ直線がY軸の正方向となす角度 Lは時刻Tのときの地上局位置Aと時刻Tのとき
の地上局位置Bとの間の最短距離 Lは時刻Tのときの地上局位置Bと時刻Tのとき
の地上局位置Cとの間の最短距離 (以上、図13参照のこと。)△ABQにおいて、余弦
第二法則より、 L =L +L −2Lcosδ (1) △BCQにおいて、余弦第二法則より、 、 L =L +L −2Lcos(π−δ)=L +L +2Lcosδ (2) (1)より、 2Lcosδ=L +L −L ∴cosδ=(L +L −L )/2L
(3) (2)より、 2Lcosδ=L −L −L ∴cosδ=(L −L −L )/2L
(4) (3)、(4)より、 、 (L +L −L )/2L=(L −L −L )/2L +L −L −L +L +L =0 (5) 衛星の位置Pから放射された電波が、電波直進層と球面
層との界面YY’上の一点Oに突入したとする。点Oに
おいて電波直進層と球面層との界面YY’にたてた法線
をXX’とする。電波の進行方向を半直線OXを基準と
して、 (1) 電波が、衛星から地上の観測点へ向かって放射
される場合、図14−1から、 界面YY’への電波の入射角;α 界面YY’からi番目の平行平面層の電波の
屈折角;α+π スネルの法則から、 nsinα=−nsin(α+π) (∵nsinα= nsinα) (2) 電波が、地上の観測点から衛星へ向かって放射
される場合、図14−2から、 界面YY’からの電波の屈折角;α+π 界面YY’からi番目の平行平面層への電波の入射角;
α スネルの法則から、 nsinα=−nsin(α+π) (∵nsinα =nsinα) 大気屈折率による衛星の位置誤差の補正により、 L=nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+α)) }cosα =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosα)}cosα (6−1) =nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+β))}c osβ =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosβ)}cosβ (6−2) =nh+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+γ))} cosγ =nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosγ)}cosγ (6−3) L=hΣi=1 tan(π+α)+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+α))}sinα (7) L=hΣi=1 tan(π+β)+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+β))}sinβ (8) L=hΣi=1 tan(π+γ)+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+γ))}sinγ (9) L=V(T−T) (10) L=V(T−T) (11) 但し、nは大気ガス層及び電離層を地表面又は位置を突
き止めようとする物体の存在する水平面に平行な厚さh
の層に分割したときの個数。cは電波伝搬速度。α
地上局の位置Aから時刻Tのとき、電波中継機に向け
放射された電波が、電離層と電波直進層との界面へ突入
したとき、この突入点においてこの平行平面の界面にた
てた法線OX’と電波とのなす角度(図14−2参
照)。αは時刻Tのときの地上局の位置Aから電波
中継機に向け放射された電波が、地表面又は位置を突き
止めようとする物体の存在する水平面に平行な厚さhの
下面からi番目の平行平面層へ突入するときの入射角
(図14−2参照)。βは電波中継機の位置Pから時
刻Tのとき、地上局に向け放射され、時刻Tのとき
地上局の位置Bに到達した電波が、電離層と電波直進層
との界面へ突入したとき、この突入点において、この平
行平面の界面にたてた法線OXと電波とのなす角度(図
14−1参照)。βは時刻Tのときの電波中継機の
位置Pから時刻Tのときの地上局の位置Bに向け放射
された電波が、地表面又は位置を突き止めようとする物
体の存在する水平面に平行な厚さhの下面からi番目の
平行平面層へ突入したときの屈折角(図14−1参
照)。γは電波中継機の位置Pから時刻Tのとき、
地上局に向け放射され、時刻Tのとき地上局の位置C
に到達した電波が、電離層と電波直進層との界面へ突入
したとき、この突入点においてこの平行平面層の界面に
たてた法線OXと電波とのなす角度(図14−1参
照)。γは時刻Tのときの電波中継機の位置Pから
時刻Tのときの地上局の位置Cに向け放射された電波
が、地表面又は位置を突き止めようとする物体の存在す
る水平面に平行な厚さhの下面からi番目の平行平面層
へ突入したときの屈折角(図14−1参照)。 Σi=1 (sinα/cosα) =Σi=1 {sinα/(1/sinα1/2} =Σi=1 〔sinα/{1−(sinα/n1/2 〕 =Σi=1 〔sinα/{(n −sinα)/n 1/2 〕 =Σi=1 {nsinα/(n −sinα1/2} ≒Σi=1 {nsinα/(1−sinα1/2} =Σi=1 (nsinα/cosα) =Σi=1 (ntanα) 上式において、n≒1とおいたことにより、誤差が発
生する。この誤差の発生を防止するため、 nsinα/(n −sinα1/2 =k{nsinα/(1−sinα1/2} Σi=1 (sinα/cosα) =Σi=1 (ntanα) (12) 尚、このkは受発信局の位置によっても異なり、又受
発信局の位置が同一であっても、通過する平行平面層そ
れぞれについても異なる。 (12)と同様に Σi=1 (sinβ/cosβ) =Σi=1 (ntanβ) (13) Σi=1 (sinγ/cosγ) =Σi=1 (ntanγ) (14) tanα=sinα/cosα =(sinα/n)/{1−(sinα/n1/2 =(sinα/n)/{(n −sinα1/2/n} =sinα/(n −sinα1/2 ≒sinα/(1−sinα1/2 =sinα/cosα =tanα 上式において、n≒1とおいたことにより、誤差が発
生する。この誤差の発生を防止するため、 sinα/(n −sinα1/2 =k{sinα/(1−sinα
1/2} =k(sinα/cosα) tanα=ktanα (15) (15)と同様に tanβ=ltanβ (16) tanγ=mtanγ (17) 但し、nは地表面又は位置を突き止めようとする物体
の存在する水平面に平行な厚さhの下面からi番目の平
行平面層の電波の屈折率。(6−1)、(12)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosα)}cosα =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (1/cosα)c osα =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (1/cosα)( sinα/sinα)cosα =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (sinα/cos α)(cosα/sinα) =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (ntanα )(1/tanα) =nh+c(T−T)cosα−hΣi=1 (18) (6−2)、(13)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosβ)}cosβ =nh+c(T−T)cosβ−hΣi=1 (19) (6−3)、(14)より、 nh+{c(T−T)−hΣi=1 (1/cosγ)}cosγ =nh+c(T−T)ccsγ−hΣi=1 (20) (6−1)、(6−2)、(18)、(19)より、 nh+c(T−T)cosβ−hΣi=1 =nh+c( T−T)cosα−hΣi=1 ∴cosβ={(T−T)/(T−T)}cosα ( ∵l≒k) (21) 同様にして、(6−1)、(6−3)、(18)、(2
0)より、 cosγ={(T−T)/(T−T)}cosα (∵ m≒k) (22) (7)、(12)、(15)より、 L=hΣi=1 tan(π+α)+{c(T−T)+hΣi=1 (1/cos(π+α))}sinα =hΣi=1 {sin(π+α)/cos(π+α)} +{c(T−T)+hΣi=1 (1/co s(π+α))}sinα =hΣi=1 sin(π+α)/{1−sin(π+α) }1/2 +{c(T−T)+hΣi=1 (1/co s(π+α))}sinα (22−1) 然るに、スネルの法則から nsinα=nsinα 従って、 sin(π+α)=sinπcosα+cosπsinα =−sinα =−(n/n)sinα =−sinα/n (22−2) (22−1)及び(22−2)から、 L=hΣi=1 (−sinα/n)/{1−(−sinα /n1/2 +{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα =hΣi=1 (−sinα/n)/(1−sinα/n 1/2 +{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα =hΣi=1 {−sinα/(n −sinα1/2 } +{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα =−hΣi=1 {sinα/(n −sinα1/2 }(cosα/cosα) +{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα =−hΣi=1 {cosα/(n −sinα1/2 }(sinα/cosα) +{c(T−T)−hΣi=1 (1/co sα)}sinα (22−3) 然るに、 k=(1−sinα)/(n −sinα1/2 (22−4) (22−3)及び(22−4)から、 L=−hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣ =1 (1/cosα)}sinα =−hΣi=1 tanα+c(T−T)sinα−h Σi=1 (sinα/cosα) (22−5) (22−5)及び(12)から、 L=−hΣi=1 tanα+c(T−T)sinα− hΣi=1 tanα =−hΣi=1 (1+n)tanα+c(T−T)s inα ={−(h/cosα)Σi=1 (1+n)+c(T −T)}sinα (23) 同様にして、(8)、(13)、(16)より、 L={−(h/cosβ)Σi=1 (1+n)+c(T −T)}sinβ (24) 同様にして、(9)、(14)、(17)より、 L={−(h/cosγ)Σi=1 (1+n)+c(T −T)}sinγ (25) いま計算を簡略にするため、(∵k≒l≒m) −hΣi=1 (1+n)≒−hΣi=1 (1+n) ≒hΣi=1 (1+n)=k (26) T−T=p (27) T−T=q (28) T−T=r (29) とすると、(21)、(27)、(28)より、 cosβ=(p/q)cosα (30) (22)、(27)、(29)より、 cosγ=(p/r)cosα (31) (23)、(27)より、 L=(k/cosα+cp)sinα (32) (21)、(26)、(27)、(28)より、 L=(k/cosβ+cq)sinβ ={(kq/p)(1/cosα)+cq}{1−(p/q) cosα1/2 (33) (22)、(26)、(27)、(29)より、 L=(k/cosγ+cr)sinγ ={(kr/p)(1/cosα)+cr}{1−(p/r) cosα1/2 (34) (10)、(27)、(28)より、 L=V(p+q) (35) (11)、(28)、(29)より、 L=V(r−q) (36) (35)、(36)より、 L =V(p+q)(r−q) (37) (33)、(36)より、 L =V(r−q){(k/p)(1/cosα )+2(ckq/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα0−c cosα} (38) (32)、(36)より、 L =V(r−q){k(1/cosα)+2ckp( 1/cosα)+c−k−2ckp・cosα −ccosα} (39) (34)、(35)より、 L =V(p+q){(k/p)(1/cosα )+2(ckr/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−c cosα} (40) (33)、(35)より、 L =V(p+q){(k/p)(1/cosα )+2ckq/p(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα}(41) (35)、(36)より、 L =V(p+q)(r−q) (42) (37)、(38)、(39)、(40)、(41)、
(42)を(5)へ代入すると、 L +L −L −L +L +L =V(p+q)(r−q) +V(r−q){(k/p)(1/cosα) +2(ckq/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} −V(r−q){k(1/cosα) +2ckp(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} −V(p+q){(k/p)(1/cosα) +2(ckr/p)(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} +V(p+q){(k/p)(1/cosα) +2ckq/p(1/cosα)+c−k −2ckp・cosα−ccosα} +V(p+q)(r−q) =(k/p)(p+q)(q−r)(r+p)V(1/cosα )+2ck(p+q)(q−r)(r+p)V/p(1/cosα) +c(p+q)(q−r)(r+p)V=0 =(p+q)(q−r)(r+p)V{(k/p)(1/cosα+2ck/p(1/cosα)+c−V}=0 q≠rから、 (k/p)(1/cosα+2ck/p(1/cosα) +c−V=0 ∴1/cosα=−ck/p±{(ck/p)−(k/p)(c −V)}1/2〕/(k/p(43)を(21)及び(22)へ代入する。 従って時刻Tのとき地上局位置Aから電波中継機に向
け放射され、時刻Tのとき電波中継機位置Pに到達し
た電波の地上局位置Aに於ける仰角は、 時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局に向け放射
され、時刻Tのとき地上局位置Bに到達した電波の地
上局位置Bに於ける仰角は、 時刻Tのとき電波中継機位置Pから地上局に向け放射
され、時刻Tのとき地上局位置Cに到達した電波の地
上局位置Cに於ける仰角は、 である。但し、nは地上局の位置する大気ガス層の電
波の屈折率である。
4. Determination of elevation angle The circumference of the earth is classified into three regions as shown in FIG. Ground surface
The area from the surface to the height of 12 km above the ground is the horizontal layer or the ground surface.
From the height of 12 km to 500 km in the spherical layer,
Then, the area over 500 km above the ground surface is directly
I'll call it Shinda. Radio waves from satellites in the sky now
Is radiated, and this radio wave propagates and the ground station on the ground surface
Consider the path of this radio wave when it reaches.
(See Fig. 12) The medium through which the radio waves pass is the water passing through the ground station.
Divide into parallel plane layers of thickness h parallel to the plane. Point A is time TAPosition of the ground station at time point B is time TBPosition C of the ground station at time TCThe position of the ground station at time point P is time TPThe position of the radio relay station mounted on the satellite atAThen the elevation angle (π /
2-αn) Is emitted toward the radio repeater at time TPNoto
The radio wave dotted line PB reaching the radio wave repeater position P is the time TPFrom the radio relay station position P to the ground station
Is emitted toward the time TBAngle of elevation (π / 2-βn)
The radio wave dotted line PC reaching the ground station position B at time TPFrom the radio relay station position P to the ground station
Is emitted toward the time TCAngle of elevation (π / 2-γn)
The radio wave AP reaching the ground station position C atAGround station position A and time TPof
The shortest distance between the radio relay station position P and the thick line PB is the time TBGround station position B and time TPof
Position PThick line PC is time TCGround station position C and time TPof
Shortest distance L from the radio relay station position P1Is time TPHeight of position P of the radio repeater whenTwoIs time TAGround station position A and time TPWhen
Horizontal distance from the radio relay station position PFourIs time TBGround station position B and time TPWhen
Horizontal distance from the radio relay station position P6Is time TCGround station position C and time TPWhen
The horizontal distance δ from the radio relay station position P isBGround station position B and time TPWhen
The foot of the perpendicular line dropped from the position P of the radio repeater to the XY-plane.
Angle L formed by the straight line connecting Q and the positive direction of the Y-axisThreeIs time TAGround station position A and time TBWhen
Shortest distance from the ground station position B of L5Is time TBGround station position B and time TCWhen
Shortest distance from the ground station position C of (above, refer to FIG. 13).
From the second law, LTwo Two= LThree Two+ LFour Two-2LThreeLFourcos δ (1) In ΔBCQ, from the second law of cosine, L6 Two= LFour Two+ L5 Two-2LFourL5cos (π−δ) = LFour Two+ L5 Two + 2LFourL5From cos δ (2) (1), 2LThreeLFourcos δ = LThree Two+ LFour Two-LTwo Two ∴cos δ = (LThree Two+ LFour Two-LTwo Two) / 2L
ThreeLFour (3) From (2), 2LFourL5cos δ = L6 Two-LFour Two-L5 Two ∴cos δ = (L6 Two-LFour Two-L5 Two) / 2L
FourL5 (4) From (3) and (4), (LThree Two+ LFour Two-LTwo Two) / 2LThreeLFour= (L6 Two-LFour Two-L5 Two ) / 2LFourL5 LThree TwoL5+ LFour TwoL5-LTwo TwoL5-LThreeL6 Two+ LThreeLFour Two+ LThree L5 Two= 0 (5) Radio waves radiated from the satellite position P
It is assumed that a point O on the interface YY 'with the layer is entered. At point O
At the interface YY 'between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer
Be XX '. The traveling direction of the radio wave is based on the half line OX
Then, (1) radio waves are radiated from the satellite toward the observation point on the ground.
14-1, the incident angle of the radio wave on the interface YY ′; α0 The radio wave of the i-th parallel plane layer from the interface YY '
Refraction angle; αi+ Π From Snell's law, n0sin α0= -Nisin (αi+ Π) (∵n0sin α0= Nisin αi) (2) Radio waves radiate from the ground observation point to the satellite
14-2, the refraction angle of the radio wave from the interface YY ′; α0Incident angle of radio wave from the + π interface YY ′ to the i-th parallel plane layer;
αi From Snell's law, nisin αi= -N0sin (α0+ Π) (∵n0sin α0 = Nisin αi) By correcting the satellite position error due to atmospheric refractive index, L1= Nh + {c (TP-TA) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} Cos α0 = Nh + {c (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0 (6-1) = nh + {c (TB-TP) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + βi))} C osβ0 = Nh + {c (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos βi)} Cosβ0 (6-2) = nh + {c (TC-TP) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + γi))} Cosγ0 = Nh + {c (TC-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos γi)} Cosγ0 (6-3) LTwo= HΣi = 1 ntan (π + αi) + {C (TP-TA) + HΣi = 1 n (1 / cos (π + αi))} Sinα0 (7) LFour= HΣi = 1 ntan (π + βi) + {C (TB-TP) + HΣi = 1 n (1 / cos (π + βi))} Sinβ0 (8) L6= HΣi = 1 ntan (π + γi) + {C (TC-TP) + HΣi = 1 n (1 / cos (π + γi))} Sinγ0 (9) LThree= V (TB-TA) (10) L5= V (TC-TB) (11) where n is the atmospheric gas layer and ionosphere,
Thickness h parallel to the horizontal plane of the object to be stopped
The number when divided into layers. c is the radio wave propagation speed. α0Is
Time T from position A of the ground stationAWhen facing,
The radiated radio waves plunge into the interface between the ionosphere and the radio wave straight layer.
At the entry point,
Angle between the normal OX 'and the radio wave (see Figure 14-2)
See). αiIs time TAFrom the position A of the ground station at
Radio waves radiated toward the repeater may hit the ground surface or position.
Of the thickness h parallel to the horizontal plane where the object to be stopped exists
Incident angle when entering the i-th parallel plane layer from the bottom surface
(See FIG. 14-2). β0Is from position P of the radio repeater
Tick TPAt the time TBWhen
The radio waves that have reached position B of the ground station are in the ionosphere and radio wave straight-ahead layers.
When it rushes into the interface with the
The angle formed by the radio wave and the normal OX created at the interface of the row plane (Fig.
14-1). βiIs time TPOf the radio repeater when
Time from position P to time TBRadiation toward position B of the ground station at
The electromagnetic waves that are used to locate the ground surface or position
I-th from the bottom of the thickness h parallel to the horizontal plane of the body
Refraction angle when entering the plane-parallel layer (see Figure 14-1)
See). γ0Is time T from position P of the radio repeaterPWhen,
Emitted to the ground station at time TCPosition C of ground station
Waves arriving at rush into the interface between the ionosphere and the rectilinear layer
Then, at this entry point, at the interface of this parallel plane layer
The angle between the vertical axis OX and the radio wave (see Figure 14-1)
See). γiIs time TPFrom the position P of the radio repeater when
Time TCRadio waves radiated toward position C of the ground station at
However, the existence of an object that seeks to locate the ground surface or position
I-th parallel plane layer from the bottom with thickness h parallel to the horizontal plane
Refraction angle when entering (see FIG. 14-1). Σi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) = Σi = 1 n{Sin α0/ (1 / sinTwoαi)1/2} = Σi = 1 n[Sin α0/ {1- (sin α0/ Ni)Two}1/2  ] = Σi = 1 n[Sin α0/ {(Ni Two-SinTwoα0) / Ni Two}1/2 ] = Σi = 1 n{Nisin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2} ≈ Σi = 1 n{Nisin α0/ (1-sinTwoα0)1/2} = Σi = 1 n(Nisin α0/ Cos α0) = Σi = 1 n(Nitan α0) In the above equation, niBy setting ≈1, an error will occur.
To live. To prevent this error from occurring, nisin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 = Ki{Nisin α0/ (1-sinTwoα0)1/2} Σi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) = Σi = 1 nki(Nitan α0) (12) This kiDepends on the location of the receiving / transmitting station, and
Even if the location of the transmitting station is the same, the parallel plane layer
Each is different. Similar to (12) Σi = 1 n(Sin β0/ Cos βi) = Σi = 1 nli(Nitan β0) (13) Σi = 1 n(Sinγ0/ Cos γi) = Σi = 1 nmi(Nitan γ0) (14) tan αi= Sinαi/ Cos αi = (Sin α0/ Ni) / {1- (sin α0/ Ni)Two}1/2 = (Sin α0/ Ni) / {(Ni Two-SinTwoα0)1/2/ Ni} = Sinα0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 ≈ sin α0/ (1-sinTwoα0)1/2 = Sinα0/ Cos α0 = Tan α0 In the above equation, niBy setting ≈1, an error will occur.
To live. To prevent this error from occurring, sin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 = Ki{Sin α0/ (1-sinTwoα0)
1/2} = Ki(Sin α0/ Cos α0) Tan αi= Kitan α0 (15) tanβ as in (15)i= Litan β0 (16) tan γi= Mitan γ0 (17) where niIs an object whose surface or position is to be located
, Which is parallel to the horizontal plane where
Refractive index of radio waves in the row plane layer. From (6-1) and (12), nh + {c (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Cos α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(1 / cos αi) C os α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(1 / cos αi) (Sin α0/ Sinα0) Cos α0 = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) (Cos α0/ Sinα0) = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 nki(Nitan α0 ) (1 / tan α0) = Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 nkini  (18) From (6-2) and (13), nh + {c (TB-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos βi)} Cosβ0 = Nh + c (TB-TP) Cosβ0−hΣi = 1 nlini (19) From (6-3) and (14), nh + {c (TC-TP) -HΣi = 1 n(1 / cos γi)} Cosγ0 = Nh + c (TC-TP) Ccsγ0−hΣi = 1 nmini (20) From (6-1), (6-2), (18), and (19), nh + c (TB-TP) Cosβ0−hΣi = 1 nlini= Nh + c (TP-TA) Cos α0−hΣi = 1 nkini ∴cos β0= {(TP-TA) / (TB-TP)} Cos α0 (∵li≒ ki) (21) Similarly, (6-1), (6-3), (18), (2
From 0), cosγ0= {(TP-TA) / (TC-TP)} Cos α0 (∵mi≒ ki) (22) From (7), (12), (15), LTwo= HΣi = 1 ntan (π + αi) + {C (TP-TA) + HΣi = 1 n (1 / cos (π + αi))} Sinα0 = HΣi = 1 n{Sin (π + αi) / Cos (π + αi)} + {C (TP-TA) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} Sinα0 = HΣi = 1 nsin (π + αi) / {1-sinTwo(Π + αi)}1/2 + {C (TP-TA) + HΣi = 1 n(1 / cos (π + αi))} Sinα0 (22-1) However, from Snell's law,0sin α0= Nisin αi Therefore, sin (π + αi) = Sin π cos αi+ Cosπsinαi = -Sin αi =-(N0/ Ni) Sin α0 = -Sin α0/ Ni (22-2) From (22-1) and (22-2), LTwo= HΣi = 1 n(-Sin α0/ Ni) / {1-(-sin α0 / Ni)Two}1/2 + {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 = HΣi = 1 n(-Sin α0/ Ni) / (1-sinTwoα0/ Ni Two )1/2 + {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0  = HΣi = 1 n{-Sin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2  } + {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 = -HΣi = 1 n{Sin α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 } (Cos α0/ Cos α0) + {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 = -HΣi = 1 n{Cos α0/ (Ni Two-SinTwoα0)1/2 } (Sin α0/ Cos α0) + {C (TP-TA) -HΣi = 1 n(1 / cos αi)} Sin α0 (22-3) By the way, ki= (1-sinTwoα0) / (Ni Two-SinTwoα0)1/2 (22-4) From (22-3) and (22-4), LTwo= -HΣi = 1 nkitan α0+ {C (TP-TA) -HΣi = 1 n (1 / cos αi)} Sin α0 = -HΣi = 1 nkitan α0+ C (TP-TA) Sin α0-H Σi = 1 n(Sin α0/ Cos αi) From (22-5) (22-5) and (12), LTwo= -HΣi = 1 nkitan α0+ C (TP-TA) Sin α0− HΣi = 1 nkinitan α0 = -HΣi = 1 nki(1 + ni) Tan α0+ C (TP-TA) S in α0 = {-(H / cosα0) Σi = 1 nki(1 + ni) + C (TP -TA)} Sin α0 (23) Similarly, from (8), (13), and (16), LFour= {-(H / cosβ0) Σi = 1 nli(1 + ni) + C (TB -TP)} Sinβ0 (24) Similarly, from (9), (14), and (17), L6= {-(H / cosγ0) Σi = 1 nmi(1 + ni) + C (TC -TP)} Sinγ0 (25) To simplify the calculation now, (∵ki≒ li≒ mi) −hΣi = 1 nki(1 + ni) ≒ -hΣi = 1 nli(1 + ni) ≈ hΣi = 1 nmi(1 + ni) = K (26) TP-TA= P (27) TB-TP= Q (28) TC-TP= R (29), from (21), (27) and (28), cos β0= (P / q) cos α0 (30) From (22), (27) and (29), cosγ0= (P / r) cos α0 (31) From (23) and (27), LTwo= (K / cos α0+ Cp) sinα0 (32) From (21), (26), (27), (28), LFour= (K / cos β0+ Cq) sinβ0 = {(Kq / p) (1 / cos α0) + Cq} {1- (p / q)Two cosTwoα0}1/2 (33) From (22), (26), (27), (29), L6= (K / cosγ0+ Cr) sinγ0 = {(Kr / p) (1 / cos α0) + Cr} {1- (p / r)Two cosTwoα0}1/2 (34) From (10), (27), (28), LThree= V (p + q) (35) From (11), (28), (29), L5= V (r−q) (36) From (35) and (36), LThree TwoL5= VThree(P + q)Two(R−q) (37) From (33) and (36), LFour TwoL5= V (r−q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) +2 (ckqTwo/ P) (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2ckp / cos α0-C TwopTwo cosTwoα0} (38) From (32) and (36), LTwo TwoL5= V (r-q) {kTwo(1 / cosTwoα0) + 2ckp (1 / cos α0) + CTwopTwo-KTwo-2 ckp cos α0 -CTwopTwocosTwoα0} (39) From (34) and (35), LThreeL6 Two= V (p + q) {(kTworTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) +2 (ckrTwo/ P) (1 / cos α0) + CTworTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwo cosTwoα0} (40) From (33) and (35), LThreeLFour Two= V (p + q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0 ) + 2ckqTwo/ P (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwo pTwocosTwoα0} (41) From (35) and (36), LThreeL5 Two= VThree(P + q) (r-q)Two (42) (37), (38), (39), (40), (41),
Substituting (42) into (5) gives LThree TwoL5+ LFour TwoL5-LTwo TwoL5-LThreeL6 Two+ LThreeLFour Two+ LThree L5 Two = VThree(P + q)Two(R−q) + V (r−q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) +2 (ckqTwo/ P) (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} -V (r-q) {kTwo(1 / cosTwoα0) +2 ckp (1 / cos α0) + CTwopTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} -V (p + q) {(kTworTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) +2 (ckrTwo/ P) (1 / cos α0) + CTworTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} + V (p + q) {(kTwoqTwo/ PTwo) (1 / cosTwoα0) + 2ckqTwo/ P (1 / cos α0) + CTwoqTwo-KTwo -2 ckp cos α0-CTwopTwocosTwoα0} + VThree(P + q) (r-q)Two = (KTwo/ PTwo) (P + q) (q-r) (r + p) V (1 / cosTwoα0 ) + 2ck (p + q) (q-r) (r + p) V / p (1 / cosα0) + CTwo(P + q) (q−r) (r + p) V = 0 = (p + q) (q−r) (r + p) V {(kTwo/ PTwo) (1 / cos α0 )Two+ 2ck / p (1 / cos α0) + CTwo-VTwo} = 0 From q ≠ r, (kTwo/ PTwo) (1 / cos α0)Two+ 2ck / p (1 / cos α0) + CTwo-VTwo= 0 ∴1 / cos α0= -Ck / p ± {(ck / p)Two-(KTwo/ PTwo) (CTwo -VTwo)}1/2] / (KTwo/ PTwo)Substituting (43) into (21) and (22).Therefore, time TAFrom the ground station position A to the radio repeater
Is emitted at time TPWhen the radio relay station position P is reached
The elevation angle of the radio wave at the ground station position A isTime TPRadiation toward the ground station from the position P of the radio repeater
At time TBThe location of the radio wave that reached the ground station position B when
The elevation angle at the upper station position B isTime TPRadiation toward the ground station from the position P of the radio repeater
At time TCThe location of the radio wave that reached the ground station position C when
The elevation angle at the upper station position C isIs. However, nnIs the electric charge of the atmospheric gas layer where the ground station is located.
The refractive index of the wave.

【0013】5 衛星の位置精度の向上 地球の周囲を図11の様に三つの領域に分類する。地表
面から高さ12km上空までの領域を水平層、地表面上
からの高さが12kmから500kmまでの領域を球面
層、そして地表面上から高さ500km以上の領域を電
波直進層と呼ぶことにする。いま、上空にある衛星から
電波が放射され、この電波が伝搬して、地表面上にある
地上局に到達したときのこの電波の経路について考察す
る(図12参照)。衛星の位置をP、地表面上の地上局
の位置をQとする。点Pから放射された電波は、電波直
進層を通過して、球面層界面上の点Rに突入し、その後
球面層を通過して、水平層界面上の点Sを通って、地表
面上の地上局の位置Qに到達する。電波の通る媒体を、
点Qを通る水平面に平行な厚さhの平行平面層に分割す
る。電波直進層から球面層界面上の点Rに突入したとき
の電波の進行方向と、点Rに於いて平行平面層に立てた
法線とのなす角度をα、電波の各平行平面層への屈折
角をα、平行平面層の個数をnとする。点Pから点Q
を通る水平面に下ろした垂線の足をHとすると、 PH=nh+{cp−hΣi=1 (1/COSα)}COSα (1) となる。但し、cは電波の速さ、pは電波伝搬時間であ
る。大気の屈折率をn、屈折指数をNとすると、 n=1+N×10−6 Nはそれぞれの場所における気象条件によって異なり、
実験的に一般に N=77.6(P/T)+3.73×10(e/T) (NU ) と表すことができる。ここでPは大気圧(mb)、eは
水蒸気圧(mb)、Tは絶対温度(K)である。実際の
大気は高度とともに希薄となるため、この屈折指数は指
数関数的に減少し、その高度特性は実験的に一般に、 N(h)=Ns{exp(−Ce・h)} ( NU) Ce=l{Ns/N(1km)}=l{Ns/(Ns+ΔN)} ここでNsは地表面における屈折指数、hは地表面から
の高さ(km)である。以上から、各平行平面層におけ
る大気ガスの屈折率は算出できる。大気ガス、電離層に
おける電波の屈折率は、特許願い平3−128489記
載の方法で求める。いま、各平行平面層における大気ガ
スの屈折率をnとすると、 (1)水平層領域において、スネルの法則から、 nsinα=nsinα ∴ sinα=(n/n)sinα
し、nは真空中における電波の屈折率である。 ∴ cosα=(1−sinα1/2 ={1−(n /n )sinα
1/2 従って、式(1)から水平層領域における電波の経路長
は、 hΣi=1 12〔1/{1−(n /n )sinα
1/2〕 (2) (2)球面層領域において、スネルの法則から (n+hi/a)sinα=nsinα ∴ sinα={n/(n+hi/a)}sinα ∴ cosα=(1−sinα1/2 =〔1−{n /(n+hi/a)}sinα1/2 従って、式(1)から球面層領域における電波の経路長
は、 hΣi=12 500〔1−{n /(n+hi/a)}sin α1/2 (3) (3)電波直進層領域においては、k=1、n=1
から、 hΣi=500 (1/cosα) =hΣi=500 (cosα/cosα)(1/cosα ) =hΣi=500 k(n/cosα) =hΣi=500 (1/cosα) (4) と表される。式(2)、(3)から平行水平面層及び平
行球面層を通過する電波の経路長は、αにより唯一つ
定まる。いま、平行水平面層及び平行球面層を通過する
電波の経路長の第i次近似値をLiとすると、 Li−{Σi=1 12(1/cosα)+Σi=12 500(1/ cosα)}≠0 ∴ Li=Σi=1 12(1/cosα)+Σi=12 500±x(1 /cosα) 従って、PQ間の電波経路長は、 Σi=1 12(1/cosα)+Σi=12 500(1/cosα ) +Σi=500 (1/cosα)±Σi=500 (1/ cosα) となり、PQ間の電波経路長の真値に比べて、±Σ
i=500 (1/cosα)だけ異なる。故に、Σ
i=500 (1/cosα)→0となるようにすれ
ば、 Σi=500 (1/cosα)≒0 となったときのαが求めるαである。cosα
パラメータとして、平行水平面層領域及び平行球面層領
域における電波の経路長を表すと、式(2)、(3)か
ら図15の様になる。図15の曲線上に二点A、Bを取
り、図15の曲線を二点A、Bを通る直線として近似す
る。従って、平行水平面層領域及び平行球面層領域にお
ける電波の経路長は、 acosα+b (5) で表される。これを平行水平面層領域及び平行球面層領
域における電波の経路長一次近似値と呼称する。α
定まれば、各平行平面層の屈折率から、αも定まる。
従って、各平行平面層を通過する電波の経路長が定ま
る。故に、αに対応した唯一つの平行平面層領域及び
平行球面層領域の電波の経路長が定まる。これを平行水
平面層領域及び平行球面層領域における電波経路長の実
験値と呼称する。平行水平面層領域及び平行球面層領域
における電波の経路長一次近似値と平行水平面層領域及
び平行球面層領域における電波経路長の実験値の差、即
ち図15の1は、放物線で近似される。これを ccosα+dcosα+e (6) と表す。式(4)、(5)及び(6)を式(1)へ代入
して、 PH=nh+cp cosα−h{(acosα+b) −(ccosα+dcosα+e)}cosα−h(n−500 ) (7) となる。しかるに、 PH=hΣi=1 (1+k) (8) 又、35°≦α≦45°では、実験的に一般に、 k=0.96 (1 0) 式(8)、(9)は、式(10)から、 PH=h(1+k)n (8− 1) ここで、Vは地球の自転速度、mは平行水平面層領域及
び平行球面層領域における電波の屈折率によって定まる
定数である。式(8−1)、(9−1)及び(10)を
式(7)へ代入すると、式(7)の左辺はcosα
三次方程式となる。即ち、cosα=xとおいて、 f(x)=x+f+gx+h=0 (1 1) 式(11)の根を求めることにより、cosαが定ま
り、従って式(9)からnが定まる。いま求めたcos
α及びnが、第一次近似値である。このcosα
第一次近似値から、図15において、平行水平層領域及
び平行球面層領域における経路長の範囲を狭め、且つc
osαの相隣る値の差を小さくし、図15の曲線上に
二点C及びDを取り、図15の曲線を二点C、Dを通る
直線として二回目の近似をする。従って、平行水平面層
領域及び平行球面層領域における電波の経路長は、 acosα+b で近似される。これを平行水平面層領域及び平行球面層
領域における電波の経路長二次近似値と呼称する。平行
水平面層領域及び平行球面層領域における電波の経路長
二次近似値と、平行水平面層領域及び平行球面層領域に
おける電波経路長の実験値との差、即ち図15の2は、
第一回と同様放物線で近似される。これを ccosα+dcosα+e (12) と表す。前と同様なことを繰り返すことにより、cos
αびnの第二近似値が求まる。図15及び式(6)及
び(12)から ccosα+dcosα+e>ccos
α+dcosα+e>・・・・・・・・>c
cosα+dcosα+e となり、Σi=500 (1/cosα)が次第に0
に近ずいていることが判る。よって、cosαは次第
に真値に近ずいて行く。以上の操作を繰り返して行く
と、しまいに平行水平面領域及び平行球面層領域におけ
る電波の経路長i次近似値と平行水平面層領域及び平行
球面層領域における電波経路長の実験値との差が放物線
で近似されなくなり、フェリー級数展開となり、その解
を求めることが困難となる。この時点で、cosα
第i次近似値の前後の幅を縮め、実験値が直線で表され
る範囲において、平行水平面層領域及び平行球面層領域
における電波の経路長を求めて行く。即ち相隣るcos
αの二つの値xとx+ΔhでΔhを小さくして行くこ
とにより、平行水平面層領域及び平行球面層領域におけ
る電波の経路長第i次近似値を平行水平面層領域及び平
行球面層領域における電波の経路長の実験値との差を限
りなく0に近ずけることができ、従ってこの方法でco
sα及びnがその真値に近ずくことになる。その結
果、衛星の位置は限りなくその真値に近ずくことが判
る。
5 Improvement of satellite position accuracy The circumference of the earth is classified into three regions as shown in FIG. Ground surface
The area from the surface to the height of 12 km above the ground is a horizontal layer, above the ground surface.
The area from 12km to 500km in height is spherical
Layer and the area above the ground surface with a height of 500 km or more
We will call it the wave straight layer. From a satellite in the sky now
Radio waves are radiated, propagated, and are on the ground surface
Consider the path of this radio wave when it reaches the ground station
(See FIG. 12). Satellite position is P, ground station on the ground surface
Let Q be the position of. The radio waves emitted from point P are directly
It passes through the progression layer, rushes to the point R on the spherical layer interface, and then
After passing through the spherical layer and the point S on the horizontal layer interface,
The position Q of the ground station on the plane is reached. The medium through which radio waves pass
Divide into parallel plane layers of thickness h parallel to the horizontal plane passing through the point Q
It When entering the point R on the spherical layer interface from the radio wave straight layer
Standing in the plane parallel layer at the point R and the traveling direction of the radio wave
The angle formed by the normal is α0, Refraction of radio waves into each parallel plane layer
The angle is αi, N is the number of parallel plane layers. Point P to point Q
Let H be the foot of the perpendicular drawn to the horizontal plane passing through, PH = nh + {cp−hΣi = 1 n(1 / COSαi)} COSα0  (1) Where c is the speed of the radio wave and p is the radio wave propagation time.
It If the refractive index of the atmosphere is n and the refractive index is N, then n = 1 + N × 10-6 N depends on the weather conditions at each location,
Experimentally generally N = 77.6 (P / T) + 3.73 × 105(E / TTwo) (NU). Where P is atmospheric pressure (mb) and e is
Water vapor pressure (mb) and T are absolute temperatures (K). The actual
This index of refraction is
It decreases exponentially and its altitude characteristic is empirically generally: N (h) = Ns {exp (−Ce · h)} (NU) Ce = 1n{Ns / N (1km)} = 1n{Ns / (Ns + ΔN)} where Ns is the refraction index on the ground surface and h is from the ground surface
Is the height (km). From the above, in each parallel plane layer
The refractive index of atmospheric gas can be calculated. Atmosphere gas, ionosphere
The refractive index of radio waves in Japan is described in Japanese Patent Application No. 3-128489.
Obtained by the method listed. Atmospheric gas in each parallel plane layer
Index of refractioniThen, (1) in the horizontal layer region, from Snell's law,isin αi= N0sin α0  ∴ sin αi= (N0/ Ni) Sin α0 However
Then n0Is the refractive index of radio waves in a vacuum. ∴ cos αi= (1-sinTwoαi)1/2 = {1- (n0 Two/ Ni Two) SinTwoα0}
1/2 Therefore, from equation (1), the path length of the radio wave in the horizontal layer area
Is hΣi = 1 12[1 / {1- (n0 Two/ Ni Two) SinTwoα0}
1/2(2) (2) In the spherical layer region, from Snell's law, (ni+ Hi / a) sin αi= N0sin α0 ∴ sin αi= {N0/ (Ni+ Hi / a)} sin α0 ∴ cos αi= (1-sinTwoαi)1/2 = [1- {n0 Two/ (Ni+ Hi / a)Two} SinTwoα0]1/2 Therefore, from equation (1), the path length of the radio wave in the spherical layer region
Is hΣi = 12 500[1- {n0 Two/ (Ni+ Hi / a)Two} SinTwo α0]1/2 (3) (3) In the radio wave straight layer region, ki= 1, n0= 1
From hΣi = 500 n(1 / cos αi) = HΣi = 500 n(Cos α0/ Cos αi) (1 / cos α0 ) = HΣi = 500 nk (n0/ Cos α0) = HΣi = 500 n(1 / cos α0) (4) From equations (2) and (3), parallel horizontal plane layers and flat
The path length of the radio wave passing through the spherical layer is α0By one
Determined. Now pass through the parallel horizontal plane layer and the parallel spherical layer
Let Li be the i-th approximation of the path length of the radio wave, then Li- {Σi = 1 12(1 / cos αi) + Σi = 12 500(1 / cos αi)} ≠ 0 ∴Li = Σi = 1 12(1 / cos αi) + Σi = 12 500 ± x(1 / cos αi) Therefore, the radio path length between PQ is Σi = 1 12(1 / cos αi) + Σi = 12 500(1 / cos αi ) + Σi = 500 n(1 / cos αi) ± Σi = 500 x(1 / cos αi), Compared with the true value of the radio path length between PQ, ± Σ
i = 500 x(1 / cos αi) Only different. Therefore, Σ
i = 500 x(1 / cos αi) → so that it becomes 0
For example, Σi = 500 x(1 / cos αi) ≈ 0 when α0Is required α0Is. cos α0To
As a parameter, the parallel horizontal plane layer region and the parallel spherical layer region
Expressions (2) and (3) are used to express the path length of radio waves in the region.
It becomes like Fig.15. Put two points A and B on the curve in FIG.
Then, the curve in FIG. 15 is approximated as a straight line passing through the two points A and B.
It Therefore, in the parallel horizontal plane layer area and the parallel spherical surface layer area,
The radio wave path length is a1cos α0+ B1 It is represented by (5). This is defined as the parallel horizontal plane area and the parallel spherical surface area.
It is called the first-order approximation of the path length of radio waves in the area. α0But
Then, from the refractive index of each parallel plane layer, αiIs also determined.
Therefore, the path length of the radio wave passing through each parallel plane layer is determined.
It Therefore α0Corresponding to the only parallel plane layer area and
The path length of the radio wave in the parallel spherical layer region is determined. Parallel this
The actual path length in the plane layer area and the parallel spherical layer area.
Called the test value. Parallel horizontal layer area and parallel spherical layer area
First-Order Approximation of Radio Wave Length and Parallel Horizontal Plane Region in Japan
And the difference between the experimental values of the radio path length in the parallel spherical layer region,
The 1 in FIG. 15 is approximated by a parabola. This is c1cosTwoα0+ D1cos α0+ E1 It is expressed as (6). Substituting equations (4), (5) and (6) into equation (1)
Then, PH = nh + cp cos α0-H {(a1cos α0+ B1)-(C1cosTwoα0+ D1cos α0+ E1)} Cos α0-H (n-500) (7). However, PH = hΣi = 1 n(1 + ki) (8)Also, 35 ° ≦ α0For ≤45 °, experimentally, in general, ki= 0.96 (10) Expressions (8) and (9) are calculated from Expression (10) as follows: PH = h (1 + k) n (8-1)Here, V is the rotation speed of the earth, m is the parallel horizontal plane layer region and
And the refractive index of the radio wave in the parallel spherical layer region
It is a constant. Equations (8-1), (9-1) and (10) are
Substituting into equation (7), the left side of equation (7) is cos α0of
It becomes a cubic equation. That is, cos α0= X, f (x) = xThree+ F1xTwo+ G1x + h1= 0 (11) By finding the root of equation (11), cos α0Is determined
Therefore, n is determined from the equation (9). Cos just sought
α0And n are primary approximations. This cos α0of
From the first-order approximation value, in FIG.
Narrows the range of path length in the parallel spherical layer region, and c
osα0The difference between adjacent values of
Take two points C and D and go through the curve of FIG. 15 through two points C and D
Approximate the second time as a straight line. Therefore, parallel horizontal plane layers
The path length of the radio wave in the area and the parallel spherical layer area is aTwocos α0+ BTwo Is approximated by. This is a parallel horizontal plane layer area and a parallel spherical layer.
It is called a second-order approximation of the path length of radio waves in the area. parallel
Radio wave path length in horizontal plane layer and parallel spherical layer region
The quadratic approximation value and the parallel horizontal surface layer area and the parallel spherical surface area
The difference between the experimental value of the radio path length in
It is approximated by a parabola as in the first round. This is cTwocosTwoα0+ DTwocos α0+ ETwo It is expressed as (12). By repeating the same process as before, cos
α0And a second approximation value of n is obtained. FIG. 15 and equation (6) and
From (12) c1cosTwoα0+ D1cos α0+ E1> CTwocos
Twoα0+ DTwocos α0+ ETwo> ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ > c
icosTwoα0+ Dicos α0+ Ei And Σi = 500 x(1 / cos αi) Is gradually 0
You can see that you are approaching. Therefore, cos α0Gradually
To approach the true value. Repeat the above operation
Finally, in the parallel horizontal plane area and the parallel spherical layer area,
I) Approximate i-th order path length and parallel horizontal plane layer area and parallel
The difference from the experimental value of the radio path length in the spherical layer region is a parabola
Is not approximated by
Becomes difficult to obtain. At this point, cos α0of
The experimental value is represented by a straight line by reducing the width before and after the i-th approximation.
Within the range of parallel horizontal plane layer and parallel spherical layer layer
To find the path length of the radio wave in. That is, cos next to each other
α0Δh is reduced by the two values x and x + Δh of
In the horizontal horizontal layer area and the parallel spherical surface area.
The i-th approximation of the path length of the radio wave
Limit the difference from the experimental value of the path length of the radio wave in the spherical region
You can get closer to 0, so this way
0And n will approach their true value. That conclusion
As a result, it was found that the position of the satellite approaches its true value infinitely.
It

【0014】6 方位角の測定 時刻Tのときの地上局の位置Aから、衛星搭載の電波
中継機に向け電波を放射する。該電波が伝搬して、時刻
のとき前記電波中継機の位置Pに到達したとする。
そして、前記電波中継機に前記地上局からの電波が到達
した同時刻に、前記電波中継機から前記地上局に向け電
波が放射される。この電波が伝搬して、時刻Tのとき
前記地上局に到達し、このときの前記地上局の位置をB
とする。(図16参照) 点PからXY−平面に下した垂線の足をQとする。点A
より点Pに向け放射された電波の点Aにおける仰角をα
、点Pより点Bに向け放射された電波の点Bにおける
仰角をβ、地表面上の大気ガスの屈折率をnとす
る。又、点Aより点Pに向け放射された電波の電離層と
電波直進層の界面を通過するときの屈折角をα、点P
より点Bに向け放射された電波の電離層と電波直進層の
界面へ突入したときの入射角をβとする。(A’B’
Q’平面が電離層と電波直進層との界面で、XY−平面
より約500km位の上空にある。)尚、地球の自転方
向とY軸は平行である。直線AQ、BQとX軸とのなす
角度を、おのおのγ、δ、点Pの座標をP(X,Y,
Z)とすると、 〔hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1 /cosα)}sinα〕cosγ =−hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣ =1(1/cosβ)}sinβ〕cosδ(1) 〔hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 ( 1/cosα)}sinα〕sinγ+V(T−T) =〔hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣ =1(1/cosβ)}sinβ〕sinδ (2) 但し、α、βは、地上局A及びBを通るXY−平面
に平行な厚さhの平行平面層を通過する電波の入射角又
は屈折角である。 hΣi=1 tanα+{c(T−T)−hΣi=1 (1 /cosα)}sinα=A hΣi=1 tanβ+{c(T−T)−hΣi=1 (1 /cosβ)}sinβ=B V(T−T)=C とする。但L,Vは地球の自転速度である。(1)は、 Acosγ=Bcosδ (3) (2)は、 Asinγ+C=Bsinδ (4) cosγ=(1−sinγ)1/2、cosδ=(1
−sinδ)1/2を(3)へ代入。 A(1−sinγ)1/2=B(1−sinδ)1/2 (5) (5)の両辺を二乗して、 A(1−sinγ)=B(1−sinδ) A−Asinγ=B−Bsinδ (6) (4)を(6)へ代入して、 A−Asinγ=B−B{(Asinγ+C)/B)= B−(Asinγ+2ACsinγ+C) 2ACsinγ=B−C−A ∴ sinγ=(B−C−A)/2AC (7) (4)より、 sinγ=(Bsinδ−C)/A (8) (8)を(6)へ代入して、 A−A{(Bsinδ−C)/A}=B−Bsinδ A−(Bsinδ−2BCsinδ+C)=B−Bsi nδ 2BCsinδ=B−A+C ∴ sinδ=(B−A+C)/2BC (9) 時刻T,T,Tが確定すれば、C、α,β
α及びβが確定する。従って、A及びBが確定する
から、(8)、(9)から、γ、δは確定する。但し、
大気ガス及び電離層の電波屈折率は既知であるとする。
尚、電波屈折率の測定方法は、特許願い平3−1284
89参照のこと。
6 Measurement of Azimuth Angle From position A of the ground station at time T A , a radio wave is radiated toward a radio relay device mounted on the satellite. It is assumed that the radio wave propagates and reaches the position P of the radio repeater at time T P.
Then, at the same time when the radio wave from the ground station reaches the radio relay station, the radio wave is radiated from the radio relay station toward the ground station. This radio wave propagates and reaches the ground station at time T B , and the position of the ground station at this time is set to B
And (Refer to FIG. 16) Let Q be a foot of a perpendicular line from the point P to the XY-plane. Point A
The elevation angle at point A of the radio wave radiated toward point P is α
Let n be the elevation angle at point B of the radio wave radiated from point P toward point B, be β n , and be the refractive index of atmospheric gas on the ground surface be n n . Also, the refraction angle of the radio wave radiated from the point A toward the point P when passing through the interface between the ionosphere and the radio wave straight traveling layer is α 0 , and the point P is
The incident angle of the radio wave radiated toward the point B when it enters the interface between the ionosphere and the radio wave rectilinear layer is β 0 . (A'B '
The Q'plane is the interface between the ionosphere and the radio wave rectilinear layer, and is about 500 km above the XY-plane. The Y-axis is parallel to the rotation direction of the earth. The angles formed by the straight lines AQ and BQ and the X axis are respectively γ and δ, and the coordinates of the point P are P (X, Y,
When Z), [hΣ i = 1 n tanα i + {c (T P -T A) -hΣ i = 1 n (1 / cosα i)} sinα 0 ] cosγ = -hΣ i = 1 n tanβ i + {C (T B −T P ) −hΣ i = 1 n (1 / cos β i )} sin β 0 ] cos δ (1) [hΣ i = 1 n tan α i + {c (T P −T A ) −hΣ i = 1 n (1 / cosα i )} sinα 0 ] sinγ + V (T B -T A ) = [hΣ i = 1 n tanβ i + {c (T B -T P) -hΣ i = 1 n (1 / cosβ i )} sinβ 0 ] sinδ (2) where α i and β i are incident angles or refraction angles of radio waves passing through a plane parallel layer having a thickness h parallel to the XY-plane passing through the ground stations A and B. is there. hΣ i = 1 n tanα i + {c (T P -T A) -hΣ i = 1 n (1 / cosα i)} sinα 0 = A hΣ i = 1 n tanβ i + {c (T B -T P ) -hΣ i = 1 n (1 / cosβ i)} sinβ 0 = B V (T B -T a) = and C. However, L and V are the rotation speeds of the earth. (1) is Acosγ = Bcosδ (3) (2) is Asinγ + C = Bsinδ (4) cosγ = (1-sin 2 γ) 1/2 , cosδ = (1
Substitute −sin 2 δ) 1/2 into (3). A (1-sin 2 γ) 1/2 = B (1-sin 2 δ) 1/2 (5) Square both sides of (5) to obtain A 2 (1-sin 2 γ) = B 2 (1 −sin 2 δ) A 2 −A 2 sin 2 γ = B 2 −B 2 sin 2 δ (6) Substituting (4) into (6), A 2 −A 2 sin 2 γ = B 2 −B 2 {(Asinγ + C) / B) 2 = B 2 - (A 2 sin 2 γ + 2ACsinγ + C 2) 2ACsinγ = B 2 -C 2 -A 2 ∴ sinγ = (B 2 -C 2 -A 2) / 2AC (7) ( From 4), sinγ = (Bsinδ−C) / A (8) Substituting (8) into (6), A 2 −A 2 {(Bsinδ−C) / A} 2 = B 2 −B 2 sin 2 δ A 2 - (B 2 sin 2 δ-2BCsinδ + C 2) = B 2 -B 2 si n 2 δ 2BCsinδ = 2 -A 2 + C 2 ∴ sinδ = (B 2 -A 2 + C 2) / 2BC (9) the time T A, T B, if T P is determined, C, α 0, β 0 ,
α i and β i are determined. Therefore, since A and B are determined, γ and δ are determined from (8) and (9). However,
It is assumed that the air gas and the ionosphere have known radio wave refractive indices.
In addition, the measuring method of the radio wave refractive index is Japanese Patent Application No. 3-1284.
See 89.

【発明の効果】任意の点の三次元位置を測距精度1mm
以内で瞬時に知ることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION Distance measurement accuracy of 1 mm for three-dimensional position of arbitrary point
You can know instantly within.

【図面の簡単な説明】 (a)図1は地上局に電子計算機が接続されていない場
合に、地上局・電波中継機間の電波伝搬時間を知る為の
電波伝搬制御方法を表した図である。 (b)図2は方位角測定方法を表した図である。この図
において、点Pは衛星の位置、そして点A、Bは地上局
の位置を表す。又、γ、δは衛星からXY平面に下ろし
た垂線の足と各地上局とを結ぶ直線と地球の自転方向に
対して直角なX軸とのなす角度である。 (c)図3は前記物体及び前記固定地上局から放射され
る電波の伝搬制御方法を表した図である。Pijは衛星
の時刻Tijにおける位置を表し、Mijは前記物体の
時刻Tijの位置、そしてWijは時刻Tijにおける
固定地上局の位置を表す。 (d)図4は、前記物体と前記電波中継機との間を伝搬
する電波のある状態に於ける最短距離を求める為の方法
を表した図である。 (e)図5は、前記固定地上局と前記電波中継機間のあ
る状態における最短距離を求める為の電波の選択方法を
表す図である。Lはある状態に於ける前記固定地上局
と前記電波中継機間の最短距離を表す。 (f)図6及び図7は、電波伝搬制御を利用して、電波
経路長を測定する場合の前記物体、前記電波中継機及び
前記固定地上局間の最短距離を表した図である。図6に
おいて、M×、M××は前記物体の各時刻における位置
を表し、P××は前記電波中継機の各時刻における位置
である。又、L××は前記物体と前記電波中継機間、前
記物体間及び前記電波中継機間の最短距離を表す。図7
においてW×、W××は前記固定地上局の各時刻におけ
る位置を表し、その他は図6と同じである。 (g)図8は、電波伝搬制御を利用して、前記物体の経
時機構と前記固定地上局の経時機構の同期化を計る為の
図である。Pij、Mij及びWijは前記電波中継
機、前記物体及び前記固定地上局の時刻Tijに於ける
位置を表す。 (h)図9は、電波伝搬制御を利用して、前記電波中継
機の経時機構と前記固定地上局の経時機構の同期化を計
る為の図である。Pij、Mij及びWijは前記電波
中継機、前記物体及び前記固定地上局の時刻Tijに於
ける位置を表す。 (i)図10は、前記電波中継機が点P12あるとき、
前記固定地上局のある時刻に於ける位置を原点とする座
標XYZにおける電波の仰角、方位角を表す図である。 (J)図11は、地球の周囲を三つの層に分割したとき
の図である。1は地球を表し、2は平行平面層、3は球
面層そして4は電波直進層を表す。 (k)図12は、衛星(又は、地上局)から放射された
電波が地上局(又は衛星)に到達するまでの電波経路を
表した図である。 (1)図13は、電波の仰角を電波伝搬時間から求める
ときの図である。点Pは時刻Tのときの衛星の位置を
表す。点Qは点PからXY平面に下ろした垂線の足であ
り、点A、B、及びCは時刻T、T及びTのとき
の地上局の位置である。 (m)図14−1は、衛星から地上の観測点に向け放射
された電波が、電波直進層と電離層の界面へ突入したと
きの、地表面に平行な界面に立てた法線と電波経路のな
す角度から、電波の入射角及び屈折角の定義方法を表す
図である。又、図14−2は、地上の観測点から衛星に
向け放射された電波が、電離層と電波直進層の界面へ突
入したときの、地表面に平行な界面に立てた法線と電波
経路のなす角度から、電波の入射角及び屈折角の定義方
法を表す図である。尚、は電波直進層の領域、は電
離層及び大気ガス層の領域を表す。 (n)図15は、電波が球面層から電波直進層(または
その逆)へ突入したとき、その突入点においてその界面
にたてた法線と電波進行方向とのなす角度の余弦をX軸
とし、球面層及び平行水平面層を通過する電波の経路長
をY軸で表したときの電波経路長の変化を表す図であ
る。 (o)図16は、方位角の測定方法を表した図である。
点Pは衛星の位置、点Aは時刻Tのときの地上局の位
置、点Bは時刻Tのときの地上局の位置である。又、
点Qは点PからXY平面に下ろした垂線の足、点A’、
B’は電波が電波直進層と球面層の界面への突入点、点
Q’は直線PQが電波直進層と球面層の界面との交点で
ある。γ、δは地上局の位置が点A及びBであるときの
地上局の方位角を表す。α、βは電波直進層と球面
層の界面への電波の突入点にたてた法線と電波進行方向
とのなす角度である。 (p)図17は、デジタル時刻符号を受信し、該符号の
受信時刻を確定し、任意の時間経過後に、無線信号を送
信する為に、通信衛星に設けられる基本的な電波中継装
置を示す。到来無線信号をアンテナ1で受信し、ダイプ
レクサ2を介して受信機3に送る。次に、計時機構4に
より該受信無線信号の到達時刻を計数確定し、処理装置
5により、該無線信号の編集を行い、指定時間内部記憶
装置6に蓄積しておく。指定時間経過後、該信号を混合
機8で局部発振器7によって発生された中間周波数を組
み合わせる。混合器の出力信号は、受信信号とは異なる
周波数を持ち、送信機9を通ってダイプレクサ2に送ら
れ、アンテナ1から放射される。 (q)図18は、一個の通信衛星を用いて、適当な間隔
を置いて電波を送受信して、三次元位置の監視を行う位
置を突き止めようとする物体に設けられる電子装置を略
図で示す。この装置は無人にすることができる。処理装
置内の制御プログラムにより、ある時間間隔で受信モー
ドと送信モードを順次繰り返す。送信モードのとき、処
理装置内のコントロール・プログラムにより、計時機構
よりその時の時刻信号を受け取り、処理装置19内の時
刻発生プログラムにより、アンテナから放射されるまで
の遅延時間を考慮したデジタル時刻信号を発生させる。
該信号をデジタル時刻信号として、デジタル時刻信号発
生装置18で発生させ、送信機19、ダイプレクサ11
を経由して、アンテナ10より放射する。受信モードの
とき、到来無線信号をアンテナ10で受信し、ダイプレ
クサ11を介して受信機12に送る。次に計時機構13
により、該受信無線信号の到達時刻を計数すると共に受
信データを受信データ・バッフアヘ転送する。そして、
処理装置で、この計数結果をアンテナ受信時から経時機
構到達時までの遅延時間を考慮して、補正する。その補
正結果を受信データ・バッフア内に格納されているデジ
タル時刻符号の末尾に付加するという編集作業を行う。
そしてつぎの送信の時に、計時機構13より、アンテナ
までの遅延時間を考慮したデジタル時刻符号を編集し、
編集済みのデジタル時刻符号の末尾に付加し、テジタル
時刻信号発生装置18によりデジタル時刻符号に変換
し、この変換信号を局部発信機17で発生させた中間周
波数で変調し、この変調出力即ち混合機の出力を、送信
機19を介して、ダイプレクサ11経由アンテナ10か
ら放射する。 (r)図19は、固定地上局に設けられる電子装置の略
図を示す。デジタル時刻信号を受信し、該受信デジタル
時刻符号の固定地上局に到達した時刻を確定し、これら
受信信号を計算機処理装置内の電波伝搬制御プログラム
により処理し、衛星に搭載されている電波中継機の時刻
毎の位置、及び固定地上局及び位置を突き止めようとす
る物体相互間の時刻毎の距離を観測計数し、前記物体の
三次元位置を突き止めようとする為に固定地上局に設け
られた基本的な電子装置の略図である。処理装置内の制
御プログラムにより、ある時間間隔毎に送信モード、受
信モードに切り替わる。いま、受信モードのときに、到
来電波信号をアンテナ20経由受信機21で受信する。
この受信信号を計時機構24で、到来電波信号の受信時
刻を計数する。この計数結果を計算機処理装置内の時刻
発生プログラムにより受け取り、アンテナ20から、計
時機構までの遅延時間を考慮して、到来電波信号の固定
地上局での受信時刻を補正する。次に、処理装置24内
の編集プログラムにより、到来電波信号が表すデジタル
時刻符号の末尾に、該到来電波信号の固定地上局での受
信時刻の補正値を付加する。その後、該データ信号を記
憶装置25に格納する。送信モードのとき、計時機構よ
り読み取ったデジタル時刻信号を、処理装置24でアン
テナから放射するまでの遅延時間を考慮し、処理装置2
4内の時刻発生プログラムにより、電波放射時刻を補正
し、デジタル時刻信号発生器で、デジタル時刻符号化
し、送信機29へ送り出し、アンテナ30から放射す
る。尚、22は混合器で、26は局部発振器である。 (s)図20は、観測点から上空500kmまでの領域
を、観測点を通る水平面に平行な厚さh(1km)の平
行平面層に分割し、各平行平面層を通過する電波の経路
を表した図である。 (t)表1は送信機、電波中継機及び固定地上局の時間
的位置を表す。 (u)表2は電波の発着時刻を表す。 (v)表3は固定地上局から放射された電波の放射時刻
を表す。 (w)表4は前記物体が受信モードのときの受信データ
・バッファ内に格納されているデータを表す。 (x)表5は電波経路と電波伝搬時間を表す。
[Brief Description of Drawings] (a) FIG. 1 is a diagram showing a radio wave propagation control method for knowing a radio wave propagation time between a ground station and a radio repeater when a computer is not connected to the ground station. is there. (B) FIG. 2 is a diagram showing a method for measuring an azimuth angle. In this figure, point P represents the position of the satellite and points A and B represent the position of the ground station. Further, γ and δ are angles formed by a straight line connecting the foot of a perpendicular line dropped from the satellite to the XY plane and each ground station and the X axis perpendicular to the rotation direction of the earth. (C) FIG. 3 is a diagram showing a propagation control method of radio waves radiated from the object and the fixed ground station. P ij represents the position of the satellite at time T ij , M ij represents the position of the object at time T ij , and W ij represents the position of the fixed ground station at time T ij . (D) FIG. 4 is a diagram showing a method for obtaining the shortest distance in a state where there is a radio wave propagating between the object and the radio repeater. (E) FIG. 5 is a diagram showing a radio wave selection method for obtaining the shortest distance in a certain state between the fixed ground station and the radio relay station. L 6 represents the shortest distance between the fixed ground station and the radio repeater in a certain state. (F) FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the shortest distance between the object, the radio repeater, and the fixed ground station when the radio wave path length is measured using radio wave propagation control. In FIG. 6, Mx and Mxx represent the position of the object at each time, and Pxx represents the position of the radio relay device at each time. Lxx represents the shortest distances between the object and the radio repeater, between the objects, and between the radio repeaters. Figure 7
In FIG. 6, W × and Wxx represent the position of the fixed ground station at each time point, and the others are the same as in FIG. (G) FIG. 8 is a diagram for synchronizing the aging mechanism of the object and the aging mechanism of the fixed ground station by utilizing radio wave propagation control. P ij , M ij and W ij represent the positions of the radio repeater, the object and the fixed ground station at time T ij . (H) FIG. 9 is a diagram for synchronizing the aging mechanism of the radio repeater and the aging mechanism of the fixed ground station using radio wave propagation control. P ij , M ij and W ij represent the positions of the radio repeater, the object and the fixed ground station at time T ij . (I) FIG. 10 shows that when the radio repeater is at point P12,
It is a figure showing the elevation angle and azimuth angle of the electric wave in coordinate XYZ which makes the position in the fixed ground station in the time of some origin. (J) FIG. 11 is a diagram when the circumference of the earth is divided into three layers. 1 is the earth, 2 is a plane parallel layer, 3 is a spherical layer, and 4 is a radio wave rectilinear layer. (K) FIG. 12 is a diagram showing a radio wave path until a radio wave emitted from a satellite (or a ground station) reaches the ground station (or a satellite). (1) FIG. 13 is a diagram when obtaining the elevation angle of a radio wave from the radio wave propagation time. Point P represents the position of the satellite at time T P. Point Q is a foot of a perpendicular line drawn from the point P to the XY plane, and points A, B, and C are positions of the ground station at times T A , T B, and T C. (M) Fig. 14-1 shows the normal line and radio wave path set up at the interface parallel to the ground surface when the radio wave radiated from the satellite toward the observation point on the ground enters the interface between the radio wave rectilinear layer and the ionosphere. It is a figure showing the defining method of the incident angle and refraction angle of a radio wave from the angle which is formed. In addition, Fig. 14-2 shows the normal line and the radio path of the radio wave radiated toward the satellite from the observation point on the ground when it penetrates into the interface between the ionosphere and the radio wave rectilinear layer. It is a figure showing the definition method of the incident angle and refraction angle of a radio wave from the angle formed. In addition, indicates a region of the radio wave straight traveling layer, and indicates a region of the ionosphere and the atmospheric gas layer. (N) FIG. 15 is a graph in which when a radio wave rushes from the spherical layer into the radio wave straight-ahead layer (or vice versa), the cosine of the angle between the normal line to the interface at the rush point and the radio wave traveling direction is the X axis FIG. 4 is a diagram showing a change in radio wave path length when the path length of a radio wave passing through the spherical layer and the parallel horizontal plane layer is represented by the Y axis. (O) FIG. 16 is a diagram showing a method for measuring an azimuth angle.
Point P is the position of the satellite, point A is the position of the ground station at time T A , and point B is the position of the ground station at time T B. or,
Point Q is a perpendicular foot from point P on the XY plane, point A ',
B'is the point where the radio wave enters the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer, and point Q'is the straight line PQ is the intersection point between the wave rectilinear layer and the spherical layer. γ and δ represent the azimuth angles of the ground station when the ground station positions are points A and B, respectively. α 0 and β 0 are angles formed by the normal line of the radio wave entering the interface between the radio wave straight traveling layer and the spherical layer and the radio wave traveling direction. (P) FIG. 17 shows a basic radio relay device provided in a communication satellite for receiving a digital time code, determining the reception time of the code, and transmitting a radio signal after an arbitrary time has elapsed. .. The incoming radio signal is received by the antenna 1 and sent to the receiver 3 via the diplexer 2. Next, the arrival time of the received wireless signal is counted and confirmed by the timekeeping mechanism 4, the wireless signal is edited by the processing device 5, and stored in the internal storage device 6 for a specified time. After a specified time, the signal is combined in the mixer 8 with the intermediate frequency generated by the local oscillator 7. The output signal of the mixer has a frequency different from that of the received signal, is sent to the diplexer 2 through the transmitter 9, and is emitted from the antenna 1. (Q) FIG. 18 is a schematic diagram showing an electronic device provided on an object which attempts to locate a position for monitoring a three-dimensional position by transmitting and receiving radio waves at appropriate intervals using one communication satellite. .. This device can be unattended. The control program in the processing device sequentially repeats the reception mode and the transmission mode at certain time intervals. In the transmission mode, the control program in the processing device receives the time signal from the timekeeping mechanism, and the time generation program in the processing device 19 outputs the digital time signal in consideration of the delay time until the radiation from the antenna. generate.
The signal is generated as a digital time signal by the digital time signal generator 18, and the transmitter 19 and the diplexer 11 are generated.
It is radiated from the antenna 10 via the. In the reception mode, the incoming radio signal is received by the antenna 10 and sent to the receiver 12 via the diplexer 11. Next, the clock mechanism 13
Thus, the arrival time of the received wireless signal is counted and the received data is transferred to the received data buffer. And
The processing device corrects this counting result in consideration of the delay time from the reception of the antenna to the arrival of the aging mechanism. Editing work is performed by adding the correction result to the end of the digital time code stored in the received data buffer.
Then, at the time of the next transmission, the time counting mechanism 13 edits the digital time code considering the delay time to the antenna,
It is added to the end of the edited digital time code, converted into a digital time code by the digital time signal generator 18, this converted signal is modulated by the intermediate frequency generated by the local oscillator 17, and this modulated output, that is, the mixer. Is radiated from the antenna 10 via the diplexer 11 via the transmitter 19. (R) FIG. 19 shows a schematic diagram of an electronic device provided in a fixed ground station. A radio wave repeater installed on a satellite that receives a digital time signal, determines the time when the received digital time code arrives at a fixed ground station, processes these received signals by a radio wave propagation control program in a computer processor, and mounts them on a satellite. It is provided in the fixed ground station in order to observe and count the position of each time point and the distance between the fixed ground station and each object whose position is to be determined, and to determine the three-dimensional position of the object. 1 is a schematic diagram of a basic electronic device. A control program in the processing device switches between a transmission mode and a reception mode at certain time intervals. Now, in the reception mode, the incoming radio signal is received by the receiver 21 via the antenna 20.
This reception signal is counted by the clock mechanism 24 at the reception time of the incoming radio wave signal. The count result is received by the time generation program in the computer processing device, and the reception time of the incoming radio wave signal at the fixed ground station is corrected in consideration of the delay time from the antenna 20 to the clock mechanism. Next, the editing program in the processing device 24 adds the correction value of the reception time of the incoming radio signal at the fixed ground station to the end of the digital time code represented by the incoming radio signal. Then, the data signal is stored in the storage device 25. In the transmission mode, the processing device 2 takes into consideration the delay time until the processing device 24 radiates the digital time signal read by the clock mechanism from the antenna.
The radio wave emission time is corrected by the time generation program in 4, the digital time signal generator encodes the digital time, sends it to the transmitter 29, and emits it from the antenna 30. In addition, 22 is a mixer and 26 is a local oscillator. (S) In FIG. 20, the area from the observation point to 500 km above the sky is divided into parallel plane layers of thickness h (1 km) parallel to the horizontal plane passing through the observation point, and the paths of radio waves passing through the respective parallel plane layers are shown. FIG. (T) Table 1 shows the temporal positions of the transmitter, the radio repeater, and the fixed ground station. (U) Table 2 shows arrival and departure times of radio waves. (V) Table 3 shows the emission time of the radio wave emitted from the fixed ground station. (W) Table 4 represents the data stored in the receive data buffer when the object is in receive mode. (X) Table 5 shows radio wave paths and radio wave propagation times.

【表1】 [Table 1]

【表2】 [Table 2]

【表3】 [Table 3]

【表4】 [Table 4]

【表5】 [Table 5]

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All drawings

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【図1】 [Figure 1]

【図3】 [Figure 3]

【図2】 [Fig. 2]

【図4】 [Figure 4]

【図9】 [Figure 9]

【図11】 FIG. 11

【図5】 [Figure 5]

【図6】 [Figure 6]

【図14−1】 [Fig. 14-1]

【図17】 FIG. 17

【図7】 [Figure 7]

【図8】 [Figure 8]

【図14−2】 [Fig. 14-2]

【図10】 [Figure 10]

【図18】 FIG. 18

【図19】 FIG. 19

【図12】 [Fig. 12]

【図15】 FIG. 15

【図13】 [Fig. 13]

【図16】 FIG. 16

【図20】 FIG. 20

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1 電波伝搬制御 電波中継機(以後前記電波中継機と呼称する。)を搭載
した位置の判っていない一個の衛星(以後前記衛星と呼
称する。)を使って、その位置を突き止めようとする物
体(以後前記物体と呼称する。)の三次元位置を確定す
る方法に於いて、 (1).前記物体から放射された電波の伝搬制御 (a)前記物体から電波が放射された時刻を表すデータ
を含む信号を、前記物体から前記衛星に搭載された前記
電波中継機に向け放射する。尚、”前記物体から電波が
放射された時刻を表すデータを含む信号”を、以後”前
記物体から放射された時刻信号”と呼称する。 (b)前記電波中継機は、前記物体から放射された時刻
信号を、前記物体から受信して、そして前記物体から放
射された時刻信号の受信時刻を確定し、前記物体から放
射された時刻信号の末尾に、前記物体から放射された時
刻信号を前記電波中継機が受信した時刻を表すデータを
含む信号を付加する。尚、”前記物体から放射された時
刻信号を前記電波中継機が受信した時刻を表すデータを
含む信号”を、以後”前記電波中継機の前記物体からの
受信時刻信号”と呼称する。 (c)前記電波中継機は、前記物体から放射された時刻
信号を受信してから、前記電波中継機の電波中継時間経
過後に、前記物体から放射された時刻信号と前記電波中
継機の前記物体からの受信時刻信号から成る一連の信号
を、固定地上局(以後前記固定地上局と呼称する。)に
向け放射する。 (d)前記固定地上局では、前記物体から放射された時
刻信号と前記電波中継機の前記物体からの受信時刻信号
から成る一連の信号を受信する。 (e)前記固定地上局では、前記物体から放射された時
刻信号と前記電波中継機の前記物体からの受信時刻信号
から成る一連の信号の前記固定地上局における受信時刻
を確定する。 (f)前記固定地上局では、前記物体から放射され前記
電波中継機に到達した電波の前記物体から送信されたと
きの仰角及び前記物体から放射された時刻信号と前記電
波中継機の前記物体からの受信時刻信号を載せた電波を
前記固定地上局で受信したときの仰角を後述の仰角計算
方法により確定する。 (g)前記固定地上局では、前記物体から放射され、前
記電波中継機に到達した電波の前記物体から送信したと
きの方位角及び前記物体から放射された時刻信号と前記
電波中継機の前記物体からの受信時刻信号を載せた電波
の前記固定地上局で受信したときの方位角を、後述の方
位角計算方法により確定する。 (h)前記物体から放射された時刻信号と前記電波中継
機の前記物体からの受信時刻信号と、前記固定地上局が
前記物体から放射された時刻信号と前記電波中継機の前
記物体からの受信時刻信号とを受信した時刻を表すデー
タを含む信号を、前記固定地上局に接続された電子計算
機の記憶装置上に蓄積する。尚、”前記固定地上局が前
記物体から放射された時刻信号と前記電波中継機の前記
物体からの受信時刻信号とを受信した時刻を表すデータ
を含む信号”を、以後”前記固定地上局の前記物体及び
前記電波中継機からの受信時刻信号”と呼称する。 (i)前記物体から放射され、前記電波中継機に到達し
た電波の前記物体から送信されたときの仰角、及び前記
物体から放射された時刻信号と前記電波中継機の前記物
体からの受信時刻信号とを載せた電波の前記固定地上局
受信時の仰角を、前記固定地上局に接続された電子計算
機の記憶装置上に蓄積する。 (j)前記物体から放射され、前記電波中継機に到達し
た電波の前記物体から送信されたときの方位角、及び前
記物体から放射された時刻信号と前記電波中継機の前記
物体からの受信時刻信号とを載せた電波の前記固定地上
局受信時の方位角を、前記固定地上局に接続された電子
計算機の記憶装置上に蓄積する。 (2).前記固定地上局から放射された電波の伝搬制御 (a)前記固定地上局から電波が放射された時刻を表す
データを含む信号を、前記固定地上局から前記電波中継
機に向け放射する。但し、前記固定地上局から放射する
電波の周波数は、前記物体から放射される電波の周波数
とは異なる様にする。尚、”前記固定地上局から電波が
放射された時刻を表すデータを含む信号”を、以後”前
記固定地上局から放射された時刻信号”と呼称する。
又、前記電波中継機に向け前記固定地上局から放射され
た時刻信号を載せた電波の前記固定地上局送信時の仰角
及び方位角を後述の仰角及び方位角計算方法により確定
する。 (b)前記電波中継機は、前記固定地上局から放射され
た時刻信号を、前記固定地上局から受信する。そして、
前記電波中継機は、前記固定地上局から放射された時刻
信号の受信時刻を確定し、前記固定地上局から放射され
た時刻信号の末尾に、前記固定地上局から放射された時
刻信号の受信時刻を表すデータを含む信号を付加する。
尚、”前記固定地上局から放射された時刻信号の受信時
刻を表すデータを含む信号”を、以後”前記電波中継機
の前記固定地上局からの受信時刻信号”と呼称する。 (c)前記電波中継機は、前記固定地上局から放射され
た時刻信号を受信してから前記電波中継機の電波中継時
間後に、前記固定地上局から放射された時刻信号と前記
電波中継機の前記固定地上局からの受信時刻信号から成
る一連の信号を、前記固定地上局に向け放射する。 (d)前記固定地上局では、前記固定地上局から放射さ
れた時刻信号と前記電波中継機の前記固定地上局からの
受信時刻信号から成る一連の信号を受信する。 (e)前記固定地上局では、前記固定地上局から放射さ
れた時刻信号と前記電波中継機の前記固定地上局からの
受信時刻信号から成る一連の信号の前記固定地上局にお
ける受信時刻を確定する。 (f)前記固定地上局から放射された時刻信号と前記電
波中継機の前記固定地上局からの受信時刻信号と前記固
定地上局が、前記固定地上局から放射された時刻信号と
前記電波中継機の前記固定地上局からの受信時刻信号か
ら成る一連の信号を受信した時刻を表すデータを含む信
号と更に前記電波中継機に向け前記固定地上局から放射
された時刻信号を載せた電波の前記固定地上局送信時の
仰角及び方位角を、後述の仰角計算方法及び方位角計算
方法から確定し、前記固定地上局に接続された電子計算
機の記憶装置上に蓄積する。尚、”前記固定地上局が、
前記固定地上局から放射された時刻信号と前記電波中継
機の前記固定地上局からの受信時刻信号から成る一連の
信号を受信した時刻を表すデータを含む信号”を、以
後”前記固定地上局の前記固定地上局及び前記電波中継
機からの受信時刻信号”と呼称する。 (g)前記固定地上局では、前記固定地上局から放射さ
れた時刻信号と前記電波中継機の前記固定地上局からの
受信時刻信号を載せた電波の前記固定地上局受信時の仰
角を、後述の仰角計算方法により確定する。 (h)前記固定地上局では、前記固定地上局から放射さ
れた時刻信号と前記電波中継機の前記固定地上局からの
受信時刻信号を載せた電波の前記固定地上局受信時の方
位角を、後述の方位角計算方法により確定する。 (i)前記固定地上局から放射された時刻信号と前記電
波中継機の前記固定地上局からの受信時刻信号を載せた
電波の前記固定地上局受信時の仰角と方位角を、前記固
定地上局に接続された電子計算機の記憶装置上に蓄積す
る。 (j)前記固定地上局に接続されている電子計算機の記
憶装置上に蓄積されている前期固定地上局から放射され
た時刻信号、前記電波中継機の前記固定地上局からの受
信時刻信号及び前記固定地上局の前記固定地上局及び前
記電波中継機からの受信時刻信号から成る一連の信号の
中から、前記電波中継機が前記固定地上局から放射され
た時刻信号を受信した時刻が、前記物体から放射された
時刻信号を受信した時刻と同時刻の信号を選択する。 (3).受信モードに於ける前記物体及び前記固定地上
局の電波の伝搬制御 (a)前記電波中継機は、前記物体から放射された時刻
信号を受信してから、前記電波中継機の電波中継時間経
過後に、前記物体から放射された時刻信号と前記電波中
継機の前記物体からの受信時刻信号から成る一連の信号
を、前記物体及び前記固定地上局に向け放射する。 (b)前記物体及び前記固定地上局では、前記物体から
放射された時刻信号と前記電波中継機の前記物体からの
受信時刻信号から成る一連の信号を前記電波中継機から
受信する。 (c)前記物体及び前記固定地上局では、前記物体から
放射された時刻信号と前記電波中継機の前記物体からの
受信時刻信号から成る一連の信号を前記電波中継機から
受信した時刻を確定する。 (d)前記物体では、前記物体から放射された時刻信号
と前記電波中継機の前記物体からの受信時刻信号の末尾
に、前記物体から放射された時刻信号と前記電波中継機
の前記物体からの受信時刻信号から成る一連の信号を受
信した時刻を表すデータを含む信号を付加する。尚、”
前記物体から放射された時刻信号と前記電波中継機の前
記物体からの受信時刻信号を受信した時刻を表すデータ
を含む信号”を、以後”前記物体の前記物体及び前記電
波中継機からの受信時刻信号”と呼称する。 (e)前記物体では、前記物体から放射された時刻信号
と前記電波中継機の前記物体からの受信時刻信号と前記
物体の前記物体及び前記電波中継機からの受信時刻信号
の末尾に、受信モードから送信モードに切り替わった前
記物体から電波が放射される時刻を表すデータを含む信
号の付加された一連の信号が、前記電波中継機に向け放
射される。該電波は、前記電波中継機経由前記固定地上
局に受信され、前記固定地上局に接続されている電子計
算機の記憶装置上に、該電波の内容即ち前記物体から放
射された時刻信号、前記電波中継機の前記物体からの受
信時刻信号、前記物体の前記物体及び前記電波中継機か
らの受信時刻信号及び受信モードから送信モードに切り
替わった前記物体から電波が放射された時刻等が蓄積さ
れる。又前記物体から放射された時刻信号と前記電波中
継機の前記物体からの受信時刻信号から成る一連の信号
を載せた電波の前記物体で受信したときの仰角及び方位
角を後述の仰角、方位角計算方法により確定し、その値
を前記固定地上局に接続されている電子計算機の記憶装
置上に蓄積する。 (f)前記固定地上局に接続されている電子計算機の記
憶装置上に蓄積されている前項(e)の電波の中から、
前記電波中継機の前記物体からの受信時刻から前記電波
中継機の電波中継時間経過したときに、たまたま、前記
電波中継機に前記物体から放射された電波が到達してい
るような電波を選択する。 (g)前記電波中継機が、前記物体から放射された時刻
信号を受信後、前記電波中継機の電波中継時間が経過し
たときの前記電波中継機に、前記物体から放射された電
波が到達するように前記物体から電波を放射できるよう
に、前記物体から放射する時刻、時間及びその間隔を適
当に調節して行う。 (h)前記固定地上局から放射された時刻信号を、前記
電波中継機が受信したとき、前記電波中継機から前記固
定地上局に向け、前記物体からの時刻信号と前記電波中
継機の前記物体からの受信時刻信号から成る一連の信号
とを放射するように、前記物体及び前記固定地上局から
の電波を放射する時刻、時間及び時間間隔を調整して行
う。 (4).電波伝搬制御を利用した距離測定 前記1、2、3項の電波伝搬制御を前記物体の位置を変
えずに、ある一定時間、ある一定時間間隔で行うことよ
り、(但し、前記物体の位置を変えずとは、前記物体と
地球との相対的位置が変わらないこと言う。) (a)前記物体から電波が放射されたときの前記物体の
位置と、該電波が伝搬して前記電波中継機に該電波が到
達したときの前記電波中継機の位置との間の最短距離を
求める。 (b)前記物体から放射された電波が伝搬して、前記電
波中継機に到達してから、前記電波中継機の電波中継時
間を経過したときの前記電波中継機の位置と、該電波が
前記電波中継機経由前記固定地上局に到達したときの前
記固定地上局の位置との間の最短距離を求める。 (c)前記固定地上局より放射された電波が、前記電波
中継機経由前記固定地上局へ到達したときの前記固定地
上局の位置と、前記固定地上局から放射された電波の前
記電波中継機への到達時刻が、前記物体から放射された
電波の前記電波中継機への到達時刻と一致するように、
前記固定地上局から電波が放射されたときの前記固定地
上局の位置との間の最短距離を求める。 (d)前記固定地上局から放射された電波の前記電波中
継機への到達時刻が、前記物体から放射された電波の前
記電波中継機への到達時刻と一致するように、前記固定
地上局から電波が放射されたときの前記固定地上局の位
置と、該電波が伝搬して、前記電波中継機へ到達したと
きの前記電波中継機の位置との間の最短距離を求める。 (e)前記電波中継機への前記物体からの時刻信号の到
達後、前記電波中継機の電波中継時間を経過した同時刻
に、前記物体から放射された電波が前記電波中継機へ到
達するよう、前記物体から電波が放射されたときの前記
物体の位置と、該電波が伝搬して、前記電波中継機へ到
達したときの前記電波中継機の位置との間の最短距離を
求める。 (f)前記電波中継機への前記固定地上局からの時刻信
号の到達後、前記電波中継機の電波中継時間を経過した
同時刻に、前記固定地上局から放射された電波か、前記
電波中継機へ到達するよう、前記固定地上局から電波が
放射されたときの前記固定地上局の位置と、該電波が伝
搬して、前記電波中継機へ到達したときの前記電波中継
機の位置との間の最短距離を求める。 (g)前記物体から電波が放射されたときの前記物体の
位置と、該電波が伝搬して、前記電波中継機へ到達した
同じ時刻に、たまたま、前記電波中継機から前記物体に
向け電波が放射され、該電波が伝搬して、前記物体へ到
達したときの前記物体の位置との間の最短距離を求め
る。 (h)前記物体からの電波が前記電波中継機へ到達した
ときの前記電波中継機の位置と、前記物体からの電波が
前記電波中継機へ到達した同じ時刻に、前記電波中継機
から前記物体に向け電波が放射され、該電波が伝搬し
て、前記物体に到達したときの前記物体の位置との間の
最短距離を求める。 (i)前記物体から前記電波中継機に向け、電波が放射
されたときの前記物体の位置と、前記物体から放射され
た電波が前記電波中継機へ到達後、前記電波中継機の電
波中継時間経過したときに、たまたま、前記電波中継機
へ電波が到達するように前記物体から電波を放射したと
きの前記物体の位置との間の最短距離を求める。 (j)前記物体から放射された時刻信号が、前記電波中
継機に到達したときの前記電波中継機の位置と、前記物
体から放射された電波が前記電波中継機に到達した後、
電波中継時間経過後の前記電波中継機に電波が到達する
よう前記物体から電波が放射されたときの前記物体の位
置との最短距離を求める。 (k)前記物体から時刻信号が放射されたときの前記物
体の位置と、前記物体から放射された電波が前記電波中
継機に到達してから、電波中継時間経過後の前記電波中
継機の位置との間の最短距離を求める。 (l)前記物体から放射された時刻信号が前記電波中継
機に到達した同時刻に、前記電波中継機から前記固定地
上局に向け電波が放射されたときの前記電波中継機の位
置と、該電波が伝搬して、前記固定地上局に到達したと
きの前記固定地上局の位置との間の最短距離を求める。 (m)前記物体から放射された時刻信号が前記電波中継
機に到達した同時刻に、前記電波中継機から前記固定地
上局に向け電波が放射され、該電波が伝搬して、前記固
定地上局に到達したときの前記固定地上局の位置と前記
物体から放射された電波が、前記電波中継機経由前記固
定地上局に到達したときの前記固定地上局の位置との間
の最短距離を求める。 (n)前記物体から放射された電波が前記電波中継機に
到達したときの前記電波中継機の位置と前記物体から放
射された電波が、前記電波中継機経由前記固定地上局に
到達したときの前記固定地上局の位置との間の距離を求
める。 (o)前記物体から放射された電波が伝搬して、前記電
波中継機に到達したときの前記電波中継機の位置のX−
Y−Z座標を、該電波が前記電波中継機経由前記固定地
上局に到達したときの前記固定地上局の位置を原点
(0,0,0)として求める。 (p)前記物体から放射された電波が伝搬して、前記電
波中継機に到達後、前記電波中継機の電波中継時間を経
過したときの前記電波中継機の位置のX−Y−Z座標
を、該電波が前記電波中継機経由前記固定地上局に到達
したときの前記固定地上局の位置を原点(0,0,0)
として求める。 (q)前記物体から放射された電波が伝搬して、前記電
波中継機に到達したときの前記電波中継機の位置と該電
波が、前記電波中継機に到達後、前記電波中継機の電波
中継時間を経過したときの前記電波中継機の位置との間
の最短距離を求める。 (r)前記物体から放射された電波が、前記電波中継機
に到達後、前記電波中継機の電波中継時間経過したとき
の前記電波中継機に、前記固定地上局から放射された電
波が到達するよう前記固定地上局から電波が放射された
ときの前記固定地上局の位置と、前記物体から放射され
た電波が前記電波中継機経由前記固定地上局に到達した
ときの前記固定地上局の位置との間の距離を求める。 (5).電波伝搬制御による前記物体の三次元位置の確
定 (a)前記物体から放射された時刻信号が、前記電波中
継機に到達したときの前記電波中継機の位置と該時刻信
号が放射されたときの前記物体の位置と該時刻信号が前
記電波中継機に到達したときの前記電波中継機の位置と
の間の最短距離から、第一の位置面を計算する。 (b)前記物体から放射された時刻信号が、前記電波中
継機に到達してから、前記電波中継機の電波中継時間を
経過したときの前記電波中継機の位置と、該時刻信号が
前記物体から放射されたときの前記物体の位置と該時刻
信号が前記電波中継機に到達してから前記電波中継機の
電波中継時間を経過したときの前記電波中継機の位置と
の間の最短距離から、第二の位置面を計算する。 (c)前記物体から放射された時刻信号が、前記電波中
継機に到達した同時刻に、前記電波中継機から前記物体
に向け電波を放射する。該電波が伝搬して前記物体に到
達したときの前記物体を通る水平面の前記固定地上局か
らの高さは確定するから、この前記物体を通る水平面を
第三の位置面とする (d)前記第一の位置面、第二の位置面及び第三の位置
面の交点が、前記物体の三次元位置である。
1. A radio wave propagation control device 1. Using a single satellite (hereinafter referred to as the satellite) whose position is unknown, equipped with a radio wave repeater (hereinafter referred to as the radio wave repeater). In a method of determining a three-dimensional position of an object to be located (hereinafter referred to as the object), (1). Propagation control of radio waves radiated from the object (a) A signal including data indicating the time when the radio waves are radiated from the object is radiated from the object to the radio repeater mounted on the satellite. The "signal including data representing the time when the radio wave is radiated from the object" is hereinafter referred to as "time signal radiated from the object". (B) The radio relay device receives a time signal emitted from the object from the object, determines a reception time of the time signal emitted from the object, and determines a time signal emitted from the object. A signal including data indicating the time when the radio wave relay receives the time signal radiated from the object is added to the end of the. The "signal including the data indicating the time when the radio wave repeater receives the time signal radiated from the object" is hereinafter referred to as "the reception time signal from the object of the radio wave repeater". (C) The radio relay device receives the time signal radiated from the object, and after the radio relay time of the radio relay device elapses, the time signal radiated from the object and the object of the radio relay device. A series of signals composed of reception time signals from the antenna are radiated to a fixed ground station (hereinafter referred to as the fixed ground station). (D) The fixed ground station receives a series of signals including a time signal radiated from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater. (E) The fixed ground station determines a reception time at the fixed ground station of a series of signals including a time signal radiated from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater. (F) In the fixed ground station, the elevation angle of the radio wave emitted from the object and arriving at the radio wave repeater when transmitted from the object, the time signal emitted from the object, and the object of the radio wave repeater. The elevation angle when the radio wave carrying the reception time signal is received by the fixed ground station is determined by the elevation angle calculation method described later. (G) In the fixed ground station, the azimuth angle of the radio wave radiated from the object and arriving at the radio wave repeater when transmitted from the object, the time signal radiated from the object, and the object of the radio wave repeater. The azimuth when the fixed ground station of the radio wave carrying the reception time signal from is received by the azimuth calculation method described later. (H) Time signal radiated from the object, reception time signal from the object of the radio repeater, time signal radiated from the object to the fixed ground station, and reception from the object of the radio repeater A signal including data representing the time when the time signal is received is stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station. In addition, "a signal including data representing the time when the fixed ground station radiates a time signal radiated from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater" is hereinafter referred to as "the fixed ground station The reception time signal from the object and the radio repeater ". (I) An elevation angle of a radio wave emitted from the object and arriving at the radio wave repeater when transmitted from the object, and a time signal emitted from the object and a reception time signal from the object of the radio wave repeater The elevation angle at the time of receiving the fixed ground station is stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station. (J) An azimuth angle of a radio wave emitted from the object and arriving at the radio repeater when transmitted from the object, a time signal emitted from the object, and a reception time of the radio repeater from the object. An azimuth angle of a radio wave carrying a signal when the fixed ground station is received is stored in a storage device of an electronic computer connected to the fixed ground station. (2). Propagation control of radio waves radiated from the fixed ground station (a) A signal including data indicating the time when the radio waves are radiated from the fixed ground station is radiated from the fixed ground station to the radio relay station. However, the frequency of the radio wave radiated from the fixed ground station is set to be different from the frequency of the radio wave radiated from the object. The "signal including the data indicating the time when the radio wave is radiated from the fixed ground station" is hereinafter referred to as "the time signal radiated from the fixed ground station".
Further, the elevation angle and azimuth angle of the radio wave carrying the time signal radiated from the fixed ground station toward the radio relay station when the fixed ground station is transmitted are determined by the elevation angle and azimuth angle calculation method described later. (B) The radio repeater receives the time signal radiated from the fixed ground station from the fixed ground station. And
The radio relay determines the reception time of the time signal radiated from the fixed ground station, and the reception time of the time signal radiated from the fixed ground station at the end of the time signal radiated from the fixed ground station. A signal including data representing is added.
The "signal including the data representing the reception time of the time signal radiated from the fixed ground station" is hereinafter referred to as the "reception time signal of the radio relay station from the fixed ground station". (C) The radio repeater receives the time signal radiated from the fixed ground station, and after the radio relay time of the radio repeater from the time signal received, the time signal radiated from the fixed ground station and the radio repeater A series of signals, which are reception time signals from the fixed ground station, are radiated to the fixed ground station. (D) The fixed ground station receives a series of signals composed of a time signal radiated from the fixed ground station and a reception time signal of the radio relay station from the fixed ground station. (E) The fixed ground station determines a reception time at the fixed ground station of a series of signals including a time signal radiated from the fixed ground station and a reception time signal of the radio relay station from the fixed ground station. .. (F) A time signal radiated from the fixed ground station, a reception time signal from the fixed ground station of the radio relay station, and a time signal radiated from the fixed ground station to the fixed ground station and the radio relay station. A signal including data representing the time when a series of signals consisting of the reception time signal from the fixed ground station and a time signal radiated from the fixed ground station toward the radio relay station are further fixed. The elevation angle and the azimuth angle at the time of transmitting the ground station are determined by the elevation angle calculation method and the azimuth angle calculation method described later, and are stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station. In addition, "The fixed ground station
A signal containing data representing the time at which a series of signals consisting of a time signal radiated from the fixed ground station and a reception time signal from the fixed ground station of the radio repeater was received, "hereinafter" The reception time signal from the fixed ground station and the radio repeater is referred to as ". (G) In the fixed ground station, the time signal radiated from the fixed ground station and the fixed ground station of the radio repeater from the fixed ground station. The elevation angle of the radio wave carrying the reception time signal when the fixed ground station is received is determined by the elevation angle calculation method described below: (h) In the fixed ground station, the time signal radiated from the fixed ground station and the radio relay The azimuth angle of the radio wave carrying the reception time signal from the fixed ground station of the aircraft when the fixed ground station is received is determined by the azimuth angle calculation method described below: (i) Time signal radiated from the fixed ground station And the above An elevation angle and an azimuth angle of a radio wave carrying a reception time signal from the fixed ground station of the wave repeater at the time of receiving the fixed ground station are accumulated in a storage device of an electronic computer connected to the fixed ground station. j) The time signal radiated from the previous fixed ground station, which is stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station, the reception time signal from the fixed ground station of the radio repeater, and the fixed signal. From a series of signals consisting of reception time signals from the fixed ground station and the radio relay station of the ground station, the time when the radio relay station receives the time signal radiated from the fixed ground station is from the object. A signal at the same time as the time when the radiated time signal is received is selected. (3) Propagation control of radio waves of the object and the fixed ground station in the reception mode. Radiated from The time signal emitted from the object and the reception time signal from the object of the radio repeater after a lapse of the radio relay time of the radio repeater after receiving the time signal of And (b) at the object and the fixed ground station, a series of signals consisting of a time signal emitted from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater are sent to the object and the fixed ground station. (C) At the object and the fixed ground station, a series of signals including a time signal radiated from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater are received by the radio repeater. (D) at the end of the time signal emitted from the object and the time signal received from the object of the radio repeater at the end of the time when the object emits A signal including data indicating the time when a series of signals including a time signal and a reception time signal from the object of the radio repeater is received is added. still,"
A signal including data representing the time signal radiated from the object and the time at which the reception time signal from the object of the radio repeater is received will be referred to as "hereinafter," reception time of the object from the object and the radio repeater. (E) In the object, the time signal radiated from the object, the reception time signal from the object of the radio repeater, and the reception time signal of the object from the object and the radio repeater. At the end of the, a series of signals to which the signal including the data representing the time at which the radio wave is emitted from the object switched from the reception mode to the transmission mode is added is radiated toward the radio relay device. The content of the radio wave, that is, the time signal radiated from the object, the radio wave, which is received by the fixed ground station via the radio relay station and is stored in the storage device of the computer connected to the fixed ground station. A reception time signal from the object of the repeater, a reception time signal of the object from the object and the radio wave repeater, a time when radio waves are radiated from the object whose reception mode is switched to the transmission mode, and the like are accumulated. In addition, the elevation angle and azimuth angle when the object receives a radio wave carrying a series of signals consisting of a time signal radiated from the object and a reception time signal from the object of the radio repeater The value is determined by a calculation method, and the value is stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station (f) The value is stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station From the radio wave in the previous section (e)
When the radio relay time of the radio repeater elapses from the reception time of the radio repeater from the object, it happens that the radio wave emitted from the object reaches the radio repeater. .. (G) The radio wave emitted from the object reaches the radio wave repeater when the radio wave relay time of the radio wave repeater elapses after the radio wave repeater receives the time signal emitted from the object. As described above, the time, time and interval of radiation from the object are appropriately adjusted so that the object can emit radio waves. (H) When the radio repeater receives the time signal radiated from the fixed ground station, directs the time signal from the object and the object of the radio repeater toward the fixed ground station from the radio repeater. The time, time, and time interval for radiating radio waves from the object and the fixed ground station are adjusted so as to radiate a series of signals including the reception time signal from the. (4). Distance Measurement Using Radio Wave Propagation Control By performing the radio wave propagation control in the above items 1, 2, and 3 at a certain fixed time interval without changing the position of the object, (however, the position of the object "Unchanged" means that the relative position of the object and the earth does not change.) (A) The position of the object when a radio wave is radiated from the object and the radio wave repeater in which the radio wave propagates. The shortest distance to the position of the radio repeater when the radio wave arrives at is obtained. (B) The position of the radio relay when the radio relay time of the radio relay elapses after the radio waves radiated from the object propagate and reach the radio relay, and the radio The shortest distance to the position of the fixed ground station when it reaches the fixed ground station via the radio repeater is obtained. (C) The position of the fixed ground station when the radio wave radiated from the fixed ground station reaches the fixed ground station via the radio relay station, and the radio relay station of the radio wave radiated from the fixed ground station. So that the arrival time at the arrival time coincides with the arrival time of the radio wave radiated from the object at the radio relay device,
The shortest distance to the position of the fixed ground station when radio waves are radiated from the fixed ground station is obtained. (D) From the fixed ground station so that the arrival time of the radio waves radiated from the fixed ground station at the radio relay station matches the arrival time of the radio waves radiated from the object at the radio relay station. The shortest distance between the position of the fixed ground station when the radio wave is radiated and the position of the radio wave repeater when the radio wave propagates and reaches the radio wave repeater is obtained. (E) After the arrival of the time signal from the object to the radio repeater, the radio waves emitted from the object reach the radio repeater at the same time when the radio relay time of the radio repeater has elapsed. , The shortest distance between the position of the object when the radio wave is radiated from the object and the position of the radio wave repeater when the radio wave propagates and reaches the radio wave repeater. (F) After the arrival of the time signal from the fixed ground station to the radio relay station, at the same time when the radio relay time of the radio relay station has passed, the radio wave radiated from the fixed ground station or the radio relay station Of the position of the fixed ground station when radio waves are radiated from the fixed ground station so as to reach the aircraft, and the position of the radio relay station when the radio waves propagate and reach the radio relay station. Find the shortest distance between. (G) At the same time as the position of the object when the radio wave is radiated from the object and at the same time when the radio wave propagates and arrives at the radio wave repeater, the radio wave happens to be directed from the radio wave repeater to the object. The shortest distance from the position of the object when it is radiated and the radio wave propagates and reaches the object is obtained. (H) From the radio wave repeater to the object, at the same time when the radio wave from the object reaches the radio wave repeater and at the same time when the radio wave from the object reaches the radio wave repeater. A radio wave is radiated toward the object, the radio wave propagates, and the shortest distance from the position of the object when reaching the object is obtained. (I) The position of the object when a radio wave is emitted from the object to the radio relay device, and the radio relay time of the radio relay device after the radio wave emitted from the object reaches the radio relay device. When the time elapses, the shortest distance between the position of the object and the position where the object emits the radio wave so that the radio wave happens to reach the radio repeater is obtained. (J) The position of the radio relay device when the time signal emitted from the object reaches the radio relay device, and the radio wave emitted from the object reaches the radio relay device,
The shortest distance to the position of the object when the radio wave is radiated from the object so that the radio wave reaches the radio wave repeater after the radio wave relay time has elapsed. (K) The position of the object when the time signal is radiated from the object, and the position of the radio relay device after the radio relay time elapses after the radio wave radiated from the object reaches the radio relay device. Find the shortest distance between and. (L) The position of the radio wave repeater when the radio wave is emitted from the radio wave repeater toward the fixed ground station at the same time when the time signal emitted from the object reaches the radio wave repeater, and The shortest distance between the position of the fixed ground station when the radio wave propagates and reaches the fixed ground station is obtained. (M) At the same time when the time signal emitted from the object reaches the radio relay station, a radio wave is emitted from the radio relay station toward the fixed ground station, and the radio wave propagates to the fixed ground station. The shortest distance between the position of the fixed ground station when it reaches the position and the position of the fixed ground station when the radio wave radiated from the object reaches the fixed ground station via the radio relay station is obtained. (N) The position of the radio wave repeater when the radio wave emitted from the object reaches the radio wave repeater and the radio wave emitted from the object when the radio wave emitted from the object reaches the fixed ground station via the radio wave repeater. Find the distance to the location of the fixed ground station. (O) X- at the position of the radio repeater when the radio wave radiated from the object propagates and reaches the radio repeater.
The YZ coordinate is obtained with the position of the fixed ground station when the radio wave reaches the fixed ground station via the radio relay station as an origin (0,0,0). (P) The XYZ coordinates of the position of the radio repeater when the radio relay time of the radio repeater has passed after the radio wave radiated from the object propagates and reaches the radio repeater. , The origin of the position of the fixed ground station when the radio wave reaches the fixed ground station via the radio repeater (0, 0, 0)
Ask as. (Q) The position of the radio repeater when the radio wave radiated from the object propagates and reaches the radio repeater, and the radio wave relay of the radio repeater after the radio wave reaches the radio repeater. The shortest distance to the position of the radio repeater when the time has elapsed is obtained. (R) The radio wave radiated from the fixed ground station reaches the radio relay when the radio relay time of the radio relay elapses after the radio wave radiated from the object reaches the radio relay. The position of the fixed ground station when the radio wave is radiated from the fixed ground station, and the position of the fixed ground station when the radio wave radiated from the object reaches the fixed ground station via the radio relay station Find the distance between. (5). Determining the three-dimensional position of the object by radio wave propagation control (a) Position of the radio wave repeater when the time signal emitted from the object reaches the radio wave repeater and when the time signal is emitted The first position plane is calculated from the shortest distance between the position of the object and the position of the radio repeater when the time signal reaches the radio repeater. (B) The position of the radio relay when the radio relay time of the radio relay elapses after the time signal emitted from the object reaches the radio relay, and the time signal is the object. From the shortest distance between the position of the object when radiated from and the position of the radio relay when the time relay reaches the radio relay after the time signal reaches the radio relay. , Calculate the second position plane. (C) At the same time when the time signal radiated from the object reaches the radio repeater, the radio repeater emits a radio wave toward the object. Since the height of the horizontal plane passing through the object from the fixed ground station when the radio wave propagates and reaches the object is determined, the horizontal plane passing through the object is defined as the third position plane (d) The intersection of the first position plane, the second position plane, and the third position plane is the three-dimensional position of the object.
【請求項2】 経時機構の同期化 1. 前記物体の経時機構と前記固定地上局の経時機構
の同期化 前記物体と前記固定地上局より同時刻に、前記電波中継
機に向け電波を放射する。そして、この放射された電波
を、それぞれ前記固定地上局及び前記物体で受信する。
今、前記物体より放射された電波が、前記電波中継機経
由前記固定地上局へ到達する経路について考える。前記
物体より放射された電波が、前記電波中継機に到達した
とき、該電波中継機より前記固定地上局へ向け放射され
る電波を選択する。この電波の前記電波中継機からの放
射時刻、前記固定地上局への到達時刻及び前記固定地上
局に於ける仰角、方位角を、前記固定地上局に接続され
ている電子計算機の記憶装置上に記憶する。該電波が、
前記電波中継機に到達後、電波中継時間経過すると、再
び前記電波中継機より前記固定地上局へ向け電波が放射
される。この電波の前記電波中継機からの放射時刻、前
記固定地上局への到達時刻、及び前記固定地上局に於け
る仰角及び方位角を前記固定地上局に接続されている電
子計算機の記憶装置上に記憶しておく。次に、前記固定
地上局より放射された電波が、前記電波中継機経由前記
物体に到達する経路を考える。前記固定地上局より放射
された電波が、前記電波中継機へ到達したとき、該電波
中継機より前記固定地上局へ向け放射される電波を選択
する。この電波の前記電波中継機からの放射時刻、前記
固定地上局への到達時刻、及び前記固定地上局に於ける
仰角、方位角を前記固定地上局に接続されている電子計
算機の記憶装置上に記憶しておく。該電波が前記電波中
継機に到達後、電波中継時間経過したとき、前記物体に
向け放射される電波の外に、前記固定地上局へ向け放射
される電波がある。この前記固定地上局に向け放射され
る電波の前記電波中継機からの放射時刻、前記固定地上
局への到達時刻及び前記固定地上局に於ける仰角、方位
角を、前記固定地上局に接続されている電子計算機の記
憶装置上に記憶しておく。以上の操作をかなりの回数実
行する。このようにして、前記固定地上局に接続されて
いる電子計算機の記憶装置上に記憶された無数の電波の
中から、前記物体より放射された電波が、前記電波中継
機に到達したとき、前記電波中継機から前記固定地上局
へ向け放射される電波の中から前記電波中継機からの放
射時刻と、前記固定地上局への到達時刻の差及び仰角
が、前記固定地上局から放射された電波が、前記電波中
継機に到達後、電波中継時間経過したとき前記電波中継
機から前記物体に向け放射される電波の外に、前記固定
地上局へ向け放射される電波の前記電波中継機からの放
射時刻と、前記固定地上局への到達時刻の差及び仰角と
おのおの同じ電波を選択する。 この選択された二つの
電波の一方の電波で、前記物体より放射された電波が、
前記電波中継機に到達後、電波中継時間経過したとき、
再び前記電波中継機から前記固定地上局へ向け放射され
る電波の前記電波中継機からの放射時刻と、前記固定地
上局への到達時刻の差及び仰角が、もう一方の電波であ
る前記固定地上局から放射された電波が、前記電波中継
機に到達したとき、該電波中継機から前記固定地上局へ
向け放射される電波の前記電波中継機からの放射時刻
と、前記固定地上局への到達時刻の差及び仰角とおのお
の同じであるなら、この選択された二つの電波の時間的
経路長は、同じになる。 故に、かかる二つの電波を選
択することにより、この二つの電波の前記固定地上局と
前記物体との受信時刻の差が、前記物体の経時機構と前
記固定地上局の経時機構との時間的ずれとなる。かよう
な作業を数回行い、この平均値により、前記固定地上局
の経時機構を基準として、前記物体の経時機構の補正を
行う。(図8参照) 2. 前記電波中継機の経時機構の同期化 前記物体と前記固定地上局の各経時機構の同期化を行っ
た後に、本同期化を行う。前記物体及び前記固定地上局
より、前記電波中継機に向け、電波を放射し、前記物体
からの電波と前記固定地上局からの電波とが、同時刻に
前記電波中継機に到達するようにする。前記固定地上局
から電波を放射した時刻、前記固定地上局に該電波が到
達した時刻及び前記電波中継機の電波中継時間から、前
記電波中継機に該電波が到達した時刻の真値が求まる。
この真値により、前記電波中継機の経時機構の同期化を
行う。但し、前記物体より放射された電波が、前記電波
中継機に到達したとき、該電波中継機から前記固定地上
局へ向け電波が放射される。この電波が伝搬して前記固
定地上局へ到達したときの前記固定地上局の位置からの
前記物体より放射された電波の前記電波中継機に到達し
たときの前記電波中継機との相対的位置が、前記物体よ
り放射された電波が前記電波中継機に到達後、電波中継
時間経過したとき、再び前記電波中継機より前記固定地
上局へ向け電波が放射され、この電波が伝搬して、前記
固定地上局に到達したときの前記固定地上局の位置から
の電波中継時間経過したときの前記電波中継機の相対的
位置とが同じである経路を通る電波を選択する。(図9
参照) 固定地上局、衛星に搭載されている電波中継機及び位置
を突き止めようとする物体は、それぞれ非常に精巧な経
時機構を備えている。位置を突き止めようとする物体
が、固定地上局と交信を開始するとき、及び交信開始
後、時々、電波伝搬制御により、固定地上局の経時機構
を基準にして、衛星に搭載されている電波中継機の経時
機構と位置を突き止めようとする物体の経時機構の同期
化を行う。
2. Synchronization of time-dependent mechanisms 1. Synchronizing the aging mechanism of the object and the aging mechanism of the fixed ground station At the same time, the object and the fixed ground station radiate radio waves to the radio repeater. Then, the radiated radio waves are received by the fixed ground station and the object, respectively.
Now, let us consider a route in which the radio waves emitted from the object reach the fixed ground station via the radio relay device. When the radio wave emitted from the object reaches the radio relay station, the radio wave emitted from the radio relay station toward the fixed ground station is selected. The emission time of this radio wave from the radio repeater, the arrival time at the fixed ground station, the elevation angle and the azimuth angle at the fixed ground station are stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station. Remember. This radio wave
When the radio relay time elapses after reaching the radio relay station, radio waves are emitted from the radio relay station toward the fixed ground station again. The emission time of this radio wave from the radio repeater, the arrival time at the fixed ground station, and the elevation angle and azimuth angle at the fixed ground station are stored in the storage device of the electronic computer connected to the fixed ground station. Remember. Next, consider a route in which the radio waves radiated from the fixed ground station reach the object via the radio relay device. When the radio wave radiated from the fixed ground station reaches the radio relay station, the radio wave radiated from the radio relay station toward the fixed ground station is selected. The emission time of this radio wave from the radio repeater, the arrival time at the fixed ground station, and the elevation angle and azimuth angle at the fixed ground station are stored in the storage device of the computer connected to the fixed ground station. Remember. After the radio wave reaches the radio relay station, when the radio relay time elapses, there is a radio wave radiated to the fixed ground station in addition to a radio wave radiated to the object. The radiation time of the radio wave radiated toward the fixed ground station from the radio repeater, the arrival time at the fixed ground station, and the elevation angle and azimuth angle at the fixed ground station are connected to the fixed ground station. It is stored in the storage device of the computer. The above operation is executed quite a number of times. In this way, among the innumerable radio waves stored in the storage device of the computer connected to the fixed ground station, the radio waves radiated from the object reach the radio repeater, and Among the radio waves emitted from the radio relay station to the fixed ground station, the difference between the emission time from the radio relay station and the arrival time to the fixed ground station and the elevation angle are the radio waves emitted from the fixed ground station. However, after reaching the radio relay station, when the radio relay time elapses, in addition to the radio waves emitted from the radio relay station toward the object, the radio waves emitted from the radio relay station toward the fixed ground station are transmitted from the radio relay station. The same radio wave is selected for each of the difference between the emission time and the arrival time at the fixed ground station and the elevation angle. With one of the two selected radio waves, the radio wave emitted from the object is
When the radio relay time elapses after reaching the radio relay,
Again, the difference between the emission time of the radio wave radiated from the radio repeater toward the fixed ground station and the arrival time at the fixed ground station and the elevation angle are the other radio waves When the radio wave radiated from the station reaches the radio relay station, the time when the radio wave emitted from the radio relay station to the fixed ground station is emitted from the radio relay station and reaches the fixed ground station. If the time difference and the elevation angle are the same, the temporal path lengths of the two selected radio waves are the same. Therefore, by selecting these two radio waves, the difference between the reception times of these two radio waves between the fixed ground station and the object causes a time lag between the aging mechanism of the object and the aging mechanism of the fixed ground station. Becomes Such work is performed several times, and the aging mechanism of the object is corrected based on the aging mechanism of the fixed ground station based on the average value. (See FIG. 8) 2. Synchronizing the aging mechanism of the radio repeater After synchronizing the aging mechanism of the object and the fixed ground station, the main synchronization is performed. Radio waves are radiated from the object and the fixed ground station toward the radio relay station so that the radio waves from the object and the fixed ground station reach the radio relay station at the same time. .. The true value of the time when the radio wave arrives at the radio repeater can be obtained from the time when the radio wave is emitted from the fixed ground station, the time when the radio wave arrives at the fixed ground station, and the radio relay time of the radio repeater.
With this true value, the aging mechanism of the radio repeater is synchronized. However, when the radio wave emitted from the object reaches the radio relay station, the radio wave is emitted from the radio relay station toward the fixed ground station. When this radio wave propagates and reaches the fixed ground station, the relative position of the radio wave emitted from the object from the position of the fixed ground station with respect to the radio relay station when reaching the radio relay station is When the radio wave relay time elapses after the radio wave emitted from the object reaches the radio wave repeater, the radio wave repeater again emits a radio wave toward the fixed ground station, and the radio wave propagates to the fixed earth station. A radio wave is selected which passes through a route having the same relative position of the radio repeater when the radio relay time has elapsed from the position of the fixed ground station when reaching the ground station. (Fig. 9
See) Fixed ground stations, satellite-borne radio repeaters, and objects whose position is to be located have very sophisticated time-lapse mechanisms. When the object whose position you want to locate starts communicating with the fixed ground station, and sometimes after the communication starts, the radio wave propagation control controls the radio relay onboard the satellite based on the time-dependent mechanism of the fixed ground station. The time-dependent mechanism of the machine is synchronized with the time-dependent mechanism of the object whose position is to be determined.
【請求項3】 大気屈折率による衛星の位置誤差の補正 大気ガスの屈折指数は、地表面からの高さに従い、段階
的に変化することが実験的に証明されている。その結
果、衛星から放射された電波は、大気圏に突入すると、
大気ガスの影響により屈折現象を起こし、衛星の実際の
位置から放射された電波が、地表面上の固定地上局へ到
達する電波経路は直線ではなく、少しカーブする。従っ
て、衛星の実際の位置からの電波の放射時刻、地表面上
の固定地上局への電波の到達時刻及び地表面上の固定地
上局への到達電波の仰角から、電波は直進するものとし
て計算すると、その計算結果は、衛星の実際の位置と地
表面上の固定地上局の位置との間の最短距離からかなり
ずれる。 1.衛星の実際の位置から放射された電波の大気圏への
突入点と地表面上の固定地上局の位置との間を、高さが
12km未満の場合と12km以上の場合に分け、衛星
の実際の位置からの電波の放射時刻、地表面上の固定地
上局への電波の到達時刻及び電波の大気圏への突入点に
立てた法線と到来電波のなす角度から衛星の実際の位置
を算出する。逆に、地表面上の固定局又は可搬局から衛
星に向け電波を放射する場合にも、衛星の位置誤差の補
正はこの方法により可能である。 2.電波の通過する空間を、地上局又は観測点を通る地
表面に平行な厚さhの平行平面層に分割し、各平行平面
層の電波屈折率を求める。 3.地表面から屈折率がnから、nに変わる界面ま
での各平行平面層を通過する各電波経路長の水平距離と
垂直距離を求め、更にその各電波経路長の水平距離の和
と垂直距離の和を求める(但し、nは真空中の電波の
屈折率)。 4.衛星の実際の位置から放射された電波が、又は地上
局あるいは観測点から衛星に向け放射された電波が、屈
折率nから屈折率nに変わる地表面に平行な界面へ
入射する点を原点とする。そして、この原点において屈
折率nから屈折率nに変わる地表面に平行な界面に
たてた法線をX軸とし、このX軸と電波経路が構成する
平面内にあるX軸に直交する直線をY軸とするXY平面
内において、衛星の実際の位置から地上局又は観測点ま
での電波の経路長の水平距離と垂直距離を、各平行平面
層を通過するときの電波の入射角及び屈折角と、衛星と
地上局又は観測点間の電波伝搬時間及び平行平面層の個
数から求める。尚、入射角及び屈折角の基準線は正方向
のX軸で、反時計回りを正とする。(図14参照)
3. Correction of satellite position error due to atmospheric refractive index It has been experimentally proved that the refractive index of atmospheric gas changes stepwise according to the height above the ground surface. As a result, when the radio waves emitted from the satellite enter the atmosphere,
Due to the influence of atmospheric gas, a refraction phenomenon occurs, and the radio waves radiated from the actual position of the satellite reach the fixed ground station on the ground surface, and the radio path is not a straight line but rather a curve. Therefore, it is calculated that the radio wave goes straight from the time when the radio wave is emitted from the actual position of the satellite, the time when the radio wave reaches the fixed ground station on the ground surface, and the elevation angle of the radio wave which reaches the fixed ground station on the ground surface. Then the result of the calculation deviates considerably from the shortest distance between the actual position of the satellite and the position of the fixed ground station on the ground surface. 1. The space between the entry point of the radio wave radiated from the actual position of the satellite into the atmosphere and the position of the fixed ground station on the ground surface is divided into the case where the height is less than 12 km and the case where the height is 12 km or more. The actual position of the satellite is calculated from the time when the radio wave is emitted from the position, the time when the radio wave arrives at a fixed ground station on the ground surface, and the angle between the normal line at the entry point of the radio wave into the atmosphere and the incoming radio wave. On the contrary, when the radio wave is radiated to the satellite from a fixed station or a mobile station on the ground surface, the correction of the satellite position error can be performed by this method. 2. The space through which radio waves pass is divided into parallel plane layers of thickness h parallel to the ground surface that passes through ground stations or observation points, and the radio wave refractive index of each parallel plane layer is obtained. 3. Obtain the horizontal and vertical distances of each radio wave path length passing through each parallel plane layer from the ground surface to the interface where the refractive index changes from n 1 to n 0 , and then calculate the sum of the horizontal distance and the vertical distance of each radio wave path length. The sum of distances is calculated (where n 0 is the refractive index of radio waves in vacuum). 4. The point where the radio wave radiated from the actual position of the satellite, or the radio wave radiated to the satellite from the ground station or observation point enters the interface parallel to the ground surface where the refractive index n 0 changes to the refractive index n 1. Set as the origin. Then, at this origin, the normal to the interface parallel to the ground surface where the refractive index n 0 changes to the refractive index n 1 is defined as the X-axis, and the X-axis is orthogonal to the X-axis in the plane formed by the radio wave path. In the XY plane with the straight line as the Y-axis, the angle of incidence of the radio wave when passing through each parallel plane layer by the horizontal and vertical distances of the path length of the radio wave from the actual position of the satellite to the ground station or observation point. And the refraction angle, the radio wave propagation time between the satellite and the ground station or the observation point, and the number of parallel plane layers. In addition, the reference line of the incident angle and the refraction angle is the positive X axis, and the counterclockwise direction is positive. (See Figure 14)
【請求項4】 到来電波及び放射電波の仰角の決定 1. 地上局・電波中継機間の電波伝搬時間の測定 (1)地上局に電子計算機が接続されている場合。 地上局より衛星搭載の電波中継機に向け電波を放射す
る。該電波が伝搬して電波中継機に到達した同時刻に、
この電波中継機より地上局に向け放射される電波を選択
する。地上局での電波の受発信時刻及び電波中継機での
電波の受発信時刻を、おのおのに搭載している計時機構
により測定する。そして、この測定データを地上局に接
続されている電子計算機に記憶させる。 (2)地上局に電子計算機が接続されていない場合。
(図1参照) 地上局の位置M11から、衛星搭載の電波中継機に向
け、時刻TM11のとき電波を放射する。該電波が伝搬
して、電波中継機の位置P12に時刻TP12のとき到
達したとする。この時刻TP12のとき、電波中継機の
位置P12から地上局に向け放射される電波がある。即
ち、地上局の位置M01から衛星搭載の電波中継機に向
け、時刻TM01のとき放射された電波である。電波中
継機の位置P12から時刻TP12のとき放射された電
波が地上局の位置M04及びM04’に到達したときの
時刻をそれぞれTM04及びTM04’とする。(▲注
▼時刻TM04とTM04’は極めて接近しており、実
際の計測は不可能であると思われるが、論理的には存在
する。何故なら電波経路長P1204≠P
1204’である。)地上局の位置M11から放射さ
れた電波は、電波中継機経由固定地上局の位置W14
時刻TW14のとき到達し、この固定地上局に接続され
ている電子計算機に記憶される。即ち、電波経路M11
−P12−P13−W14を通過した電波は、固定地上
局に接続されている電子計算機内にTM11・TP12
・TP13・TW14から成るデータとして記憶さてい
る。地上局の位置M04及びM04’に時刻TM04
びTM04’のとき到達した電波は、地上局の送信機バ
ッファー内に、TM01・TP02・TP03・T
M04及びTM01・TP02・TP03・TM04
なるデータとして保持される。そして時刻TM21
時、地上局の位置M21から電波中継機に向け、地上局
内の送信機バッファー内に保持されていたデータが放射
され、時刻TW24のとき、固定地上局の位置W24
到達する。(▲注▼地上局が次の受信モードになるまで
の時間を地上局データ保持時間と呼称し、この地上局デ
ータ保持時間だけ、地上局受信データは保証される。)
そして、この固定地上局に接続されている電子計算機に
記憶される。即ち、電波経路M01−P02−P03
04(又はM04’)−M21−P22−P23−W
24を通過した電波は、固定地上局に接続されている電
子計算機内にTM01・TP02・TM04(又はT
M04’)・TM21・TP22・TW24から成るデ
ータとして記憶されている。 2. 地上局・電波中継機間の電波経路長の測定 大気圏は地表面よりHkm(500)上空までの範囲と
して、この大気圏のガスの屈折率の影響による電波経路
長誤差を補正した最短距離を、衛星搭載の電波中継機と
地上局との間で求める。この様にして求めた時間と距離
から地上局で受発信した電波の仰角を求める。 (1)衛星は常に地上局より右側に位置し、又、地上局
及び衛星に搭載されている電波中継機の計時機構は、固
定地上局備え付けの計時機構に完全に同期しているもの
とする。 (2)地上局より衛星搭載の電波中継機に向け電波を放
射した時刻及び該電波が伝搬して電波中継機に到達した
時刻を、各々に搭載している計時機構により測定する。
この時間差と地上局より電波中継機に向け放射された電
波の各平行平面層における屈折角及び入射角を変数とし
て、大気ガスの影響から起きる電波の屈折による電波経
路長誤差を補正して、衛星搭載の電波中継機の位置と地
上局の位置との間の最短距離を求める。 (3)地上局より放射された電波が電波中継機に到達し
た同時刻に、該電波中継機よりこの地上局へ向け放射さ
れる電波を選択する。該電波が伝搬して、地上局に到達
する電波は二種あり、各電波の到達時刻を地上局搭載の
計時機構により測定する。この二種の電波について各
々、電波中継機より放射された時刻と地上局で受信した
時刻との時間差及び地上局で受信した電波の各平行平面
層における屈折角及び入射角を変数として、衛星搭載の
電波中継機の位置と地上局の位置との間の最短距離を求
める。 (4)地球の自転方向をY軸に選び、そのY軸上の一点
を原点として、XYZ−空間内における地上局の三つの
位置の座標及び電波中継機の位置の座標を確定する。但
し、地上局の三つの座標位置はY軸上にあるものとす
る。これより、地上局より送受信した電波の仰角を求め
る。即ち、(b)項及び(c)項より求めた距離から電
波伝搬時間、電波の速度、地球の自転速度、地表面に平
行な地上局を通厚さhの平行平面層の屈折率と地上局よ
り500km上空の地表面に平行な界面への電波の入射
角(又は屈折角)の余弦との間に次の関係式が成立す
る。 cosα=khΣi=1 (1+n)/(c±V)p 但し、cは電波の速度、Vは地球の自転速度、pは地上
局との衛星との間の電波伝搬時間、hは地表面に平行な
平行平面層の厚さ、nは表面に平行な平行平面層の屈
折率そしてkは比例定数
4. Determination of elevation angles of incoming radio waves and radiated radio waves. Measurement of radio wave propagation time between ground station and radio repeater (1) When a computer is connected to the ground station. It emits radio waves from the ground station to the radio relay station onboard the satellite. At the same time when the radio wave propagates and reaches the radio repeater,
The radio wave radiated from this radio repeater to the ground station is selected. Measure the time of sending and receiving radio waves at the ground station and the time of sending and receiving radio waves at the radio relay station by the timekeeping mechanism installed in each. Then, this measurement data is stored in the electronic computer connected to the ground station. (2) When a computer is not connected to the ground station.
(Refer to FIG. 1) From position M 11 of the ground station, a radio wave is radiated toward a radio relay device mounted on the satellite at time T M11 . It is assumed that the radio wave propagates and reaches the position P 12 of the radio repeater at time T P12 . At this time T P12 , there is a radio wave emitted from the position P 12 of the radio repeater toward the ground station. That is, it is a radio wave radiated from the position M 01 of the ground station toward the radio relay device mounted on the satellite at time T M01 . Times when the radio waves radiated from the position P 12 of the radio repeater at time T P12 reach the positions M 04 and M 04 ′ of the ground station are defined as T M04 and T M04 ′, respectively. (Note: Times T M04 and T M04 ′ are extremely close to each other, and it seems that actual measurement is impossible, but they theoretically exist. Because radio path length P 12 M 04 ≠ P
12 M 04 '. The radio wave radiated from the position M 11 of the ground station reaches the position W 14 of the fixed ground station via the radio relay device at time T W14 and is stored in the computer connected to this fixed ground station. That is, the radio path M 11
-P 12 -P 13 waves passing through the -W 14 is an electronic computing machine which is connected to a fixed earth station T M11 · T P12
· T are stored as data consisting of P13 · T W14. The radio waves arriving at the positions M 04 and M 04 ′ of the ground station at the times T M04 and T M04 ′ are stored in the transmitter buffer of the ground station as T M01 , T P02 , T P03 , T
M04 and T M01 , T P02 , T P03 , T M04 '
Is stored as data. Then, at time T M21 , the data held in the transmitter buffer in the ground station is radiated from the position M 21 of the ground station toward the radio relay, and at time T W24 , the position W 24 of the fixed ground station is transmitted. To reach. (▲ Note ▼ The time until the ground station enters the next reception mode is called the ground station data retention time, and the ground station reception data is guaranteed only for this ground station data retention time.)
Then, it is stored in the electronic computer connected to this fixed ground station. That is, the radio path M 01 -P 02 -P 03-
M 04 (or M 04 ') -M 21 -P 22 -P 23 -W
The radio wave that has passed through 24 is stored in the computer connected to the fixed ground station as T M01 , T P02 , T M04 (or T
M04 '), T M21 , T P22, and T W24 are stored as data. 2. Measurement of the radio path length between the ground station and the radio repeater The atmosphere is set as the range from the ground surface to Hkm (500) above, and the shortest distance corrected for the error of the radio path length due to the influence of the refractive index of gas in this atmosphere is the satellite. Find between the onboard radio repeater and the ground station. From the time and distance thus obtained, the elevation angle of the radio wave received and transmitted by the ground station is obtained. (1) The satellite is always located on the right side of the ground station, and the timekeeping mechanism of the radio repeater mounted on the ground station and the satellite is completely synchronized with the timekeeping mechanism equipped with the fixed ground station. . (2) The time when the radio wave is radiated from the ground station to the radio wave repeater mounted on the satellite and the time when the radio wave propagates and reaches the radio wave repeater are measured by the timekeeping mechanism mounted on each of them.
Using this time difference and the refraction angle and incident angle of the radio waves radiated from the ground station toward the radio repeater in each parallel plane layer as a variable, the radio path length error due to the refraction of the radio waves caused by the atmospheric gas is corrected to Find the shortest distance between the position of the onboard radio repeater and the position of the ground station. (3) At the same time when the radio wave radiated from the ground station reaches the radio relay station, the radio wave radiated from the radio relay station to this ground station is selected. There are two types of radio waves that propagate and reach the ground station, and the arrival time of each radio wave is measured by a timekeeping mechanism mounted on the ground station. For these two types of radio waves, the time difference between the time radiated from the radio repeater and the time received by the ground station and the refraction angle and incident angle of the radio waves received by the ground station in each parallel plane layer are used as variables. Find the shortest distance between the position of the radio repeater and the position of the ground station. (4) The rotation direction of the earth is selected as the Y-axis, and the coordinates of the three positions of the ground station and the position of the radio repeater in the XYZ-space are determined with one point on the Y-axis as the origin. However, it is assumed that the three coordinate positions of the ground station are on the Y axis. From this, the elevation angle of the radio waves transmitted and received from the ground station is obtained. That is, from the distances obtained from the terms (b) and (c), the radio wave propagation time, the radio wave velocity, the rotation speed of the earth, the ground station parallel to the ground surface, the refractive index of the parallel plane layer of thickness h, and the ground The following relational expression holds with the cosine of the incident angle (or refraction angle) of the radio wave on the interface parallel to the ground surface 500 km above the station. cos α 0 = kh Σ i = 1 n (1 + n i ) / (c ± V) p where c is the speed of the radio wave, V is the rotation speed of the earth, p is the radio wave propagation time between the ground station and the satellite, h the refractive index of the thickness of the parallel plane layers parallel to the ground surface, n i is parallel to the surface plane parallel layer and k is a proportional constant
【請求項5】 前記物体の位置精度の向上 これまでは、前記物体及び前記電波中継機の位置の測定
方法を記述したが、次に前記物体の測定位置の精度の向
上方法について記述する。前記物体の位置の測定方法か
ら、前記物体の位置精度の向上の為には、衛星の位置精
度を向上させる必要がある。そこで、衛星の位置精度を
向上させる為には、次の事を行う。 1. 地球の周囲を水平層、球面層及び電波直進層の三
つに分ける。そして、電波の通る媒体を観測点を通る水
平面に平行な厚さhの平行平面層に分割する。そして、
水平層、球面層の各平行平面層の電波の屈折率を測定す
る。又、電波直進層における電波の屈折率は1とする。 2. 電波直進層と球面層の界面への電波の突入点にた
てた法線とこの電波の進行方向とのなす角度(入射角又
は屈折角)が定まれば、水平層、球面層の各平行平面層
の電波の屈折率が前項から判っているから、各平行平面
層への電波の屈折角(又は入射角)が定まる。従って、
各平行平面層を通る電波の各経路長が求まる。故に、電
波直進層と球面層の界面への電波の突入点にたてた法線
とこの電波の進行方向とのなす角度(入射角又は屈折
角)に対応する唯一つの水平層領域及び球面層領域を通
る電波経路長が定まる。 3. 電波直進層と球面層の界面への電波の突入点にた
てた法線とこの電波の進行方向とのなす角度(入射角又
は屈折角)の余弦をパラメータとして、前項2より、水
平領域及び球面領域を通る電波経路長を求め、これをグ
ラフに表す。この場合、電波直進層と球面層領域の界面
への電波の突入点にたてた法線とこの電波の進行方向と
のなす角度(入射角又は屈折角)の余弦をX軸にとり、
前項3により求めた水平層領域及び球面層領域を通る電
波経路長をY軸にとる。 4. 前項3で求めた曲線上に2点A、Bを取る。この
2点A、Bの座標をそれぞれ(AX,AY),(BX,
BY)とすると、2点A、Bを通る直線は、 (Y−AY)/(X−AX)=(AY−BY)/(AX
−BX) 但し、|AX|<|BX| 曲線ABと直線ABとで囲まれた部分は、電波直進層と
球面層の界面への電波の突入点にたてた法線とこの電波
の進行方向とのなす角度(入射角又は屈折角)の余弦を
変数とする二次曲線ABで表される。従って、曲線AB
は、直線ABと二次曲線ABで表される。 5. 衛星と観測点を通る水平面との間の距離を、厚さ
hの平行平面層の個数(この個数をnとする。)、電波
伝搬速度及び観測点を通る水平面から高さnhまでの間
の電波経路長で表され、又厚さhの平行平面層の個数
(n)と比例定数kで表される。電波直進層と球面層の
界面への電波の突入点にたてられた法線とこの電波の進
行方向とのなす角度(入射角又は屈折角ょの余弦は、厚
さhの平行平面層の個数(n)、電波の速度、電波伝搬
時間、地球の自転速度及び比例定数kで表される。従っ
て前項とから、電波直進層と球面層の界面への電波の突
入点にたてられた法線とこの電波の進行方向とのなす角
度(入射角又は屈折角)の余弦を変数とする三次方程式
が成立する。この三次方程式の解が、電波直進層と球面
層の界面への電波の突入点にたてた法線とこの電波の進
行方向とのなす角度(入射角又は屈折角)の求めるもの
である。これから厚さhの平行平面層の個数(n)が求
まる。従って、衛星と観測点との間の水平距離、垂直距
離が求まる。 6. 前項で求めた電波直進層と球面層の界面への電波
の突入点にたてた法線とこの電波の進行方向とのなす角
度(入射角又は屈折角)の余弦を中心として、その前後
値をパラメータとして、項3より測定精度を10倍上げ
て、水平層領域及び球面層領域を通る電波経路長を求
め、これをグラフに表す。 7. 前項で求めた曲線上に2点C、Dを取る。この2
点C、Dの座標をそれぞれ(CX,CY),(DX,D
Y)として、|CX|>|AX|、|DX|<<|BX
|とするなら、2点C、Dを通る直線は、次ぎの式で表
される。 (Y−CY)/(X−CX)=(CY−DY)/(CX
−DX)但し、|CX|<|DX| 曲線CDと直線CDとで囲まれた部分は、電波直進層と
球面層の界面層の界面への電波の突入点にたてた法線と
この電波の進行方向とのなす角度(入射角又は屈折角)
の余弦を変数とする二次曲線CDで表される。従って、
曲線CDは、直線CDと二次曲線CDで表される。そし
て、項5に戻る。もし、二次曲線で表すことができなく
なったら項7へ行く。 8. 前項で求めた曲線上に2点を取り、この2点を通
る直線と曲線で囲まれた部分が二次曲線で表されなくな
ったら、この直前に求めた電波直進層と球面層の界面へ
の電波の突入点にたてた法線と、この電波の進行方向と
のなす角度(入射角又は屈折角)の余弦と曲線の交点を
中心として、曲線上に2点を取り、この2点を通る直線
がほぼ曲線と重なるように2点を選ぶ。その結果、電波
直進層と球面層の界面への電波の突入点にたてた法線と
この電波の進行方向とのなす角度(入射角又は屈折角)
の余弦を変数とする二次方程式が成立する。この二次方
程式の解が求めるものである。この様にして求めた解と
曲線の交点を中心として、曲線上に2点を取り、この2
点を通る直線がほぼ重なるように取れるまで行う。
5. Improving the position accuracy of the object Up to now, the method of measuring the position of the object and the radio repeater has been described. Next, the method of improving the accuracy of the measuring position of the object will be described. From the method of measuring the position of the object, it is necessary to improve the position accuracy of the satellite in order to improve the position accuracy of the object. Therefore, in order to improve the satellite position accuracy, the following is done. 1. The circumference of the earth is divided into a horizontal layer, a spherical layer, and a radio wave straight layer. Then, the medium through which the radio wave passes is divided into parallel plane layers having a thickness h parallel to the horizontal plane passing through the observation point. And
The refractive index of the radio wave in each of the parallel plane layers of the horizontal layer and the spherical layer is measured. Further, the refractive index of radio waves in the radio wave straight traveling layer is 1. 2. If the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line of the radio wave entry point at the interface between the radio wave straight layer and the spherical layer and the traveling direction of the radio wave is determined, the horizontal layer and the spherical layer are parallel to each other. Since the refractive index of the radio wave in the plane layer is known from the previous item, the refraction angle (or incident angle) of the radio wave to each parallel plane layer is determined. Therefore,
Each path length of the radio wave passing through each parallel plane layer is obtained. Therefore, the only horizontal layer area and spherical layer that correspond to the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point of the radio wave to the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and the traveling direction of the radio wave. The radio path length through the area is determined. 3. The cosine of the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line of the radio wave entry point at the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and the traveling direction of the radio wave is used as a parameter to determine the horizontal area and The length of the radio wave path that passes through the spherical area is calculated and shown in a graph. In this case, the cosine of the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point of the radio wave to the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer region and the traveling direction of the radio wave is taken as the X axis,
The Y-axis is the length of the radio wave path passing through the horizontal layer region and the spherical layer region, which is obtained by the above item 3. 4. Two points A and B are set on the curve obtained in the previous item 3. The coordinates of these two points A and B are (AX, AY), (BX,
BY), the straight line passing through the two points A and B is (Y-AY) / (X-AX) = (AY-BY) / (AX
-AX) However, the part surrounded by | AX | <| BX | curve AB and straight line AB is the normal line at the point of entry of radio waves into the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and the propagation of this radio wave. It is represented by a quadratic curve AB whose variable is the cosine of the angle (incident angle or refraction angle) formed with the direction. Therefore, the curve AB
Is represented by a straight line AB and a quadratic curve AB. 5. The distance between the satellite and the horizontal plane passing through the observation point is the number of parallel plane layers with thickness h (this number is n), the radio wave propagation speed, and the distance from the horizontal plane passing through the observation point to the height nh. It is represented by the radio wave path length, and is also represented by the number (n) of parallel plane layers having a thickness h and a proportional constant k. The angle formed by the normal line at the point of entry of the radio wave to the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and the direction of travel of this radio wave (incident angle or refraction angle is the cosine of the parallel plane layer of thickness h). It is expressed by the number (n), the velocity of the radio wave, the radio wave propagation time, the rotation speed of the earth, and the proportional constant k. Therefore, from the previous item, it was set as the entry point of the radio wave to the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer. A cubic equation with the cosine of the angle (incident angle or refraction angle) between the normal and the traveling direction of this radio wave is established, and the solution of this cubic equation is The angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point and the traveling direction of this radio wave is calculated from the number (n) of parallel plane layers of thickness h. The horizontal and vertical distances between the point and the observation point are obtained 6. Radio wave rectilinear layer and sphere obtained in the previous section The accuracy is measured from item 3 with the cosine of the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point of the radio wave to the interface of the radio wave and the traveling direction of the radio wave as the center, and the values around it. Raise it by 10 times to find the length of the radio wave path that passes through the horizontal layer region and the spherical layer region, and show this on a graph 7. Take two points C and D on the curve obtained in the previous section.
Coordinates of points C and D are (CX, CY), (DX, D
Y) as | CX |> | AX |, | DX | << | BX
If |, a straight line passing through the two points C and D is expressed by the following equation. (Y-CY) / (X-CX) = (CY-DY) / (CX
-DX) However, | CX | <| DX | The portion enclosed by the curved line CD and the straight line CD is the normal line at the point where the radio wave enters the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and this normal line. Angle (incident angle or refraction angle) with the traveling direction of the radio wave
It is represented by a quadratic curve CD whose variable is the cosine of. Therefore,
The curve CD is represented by a straight line CD and a quadratic curve CD. Then, the process returns to item 5. If it cannot be expressed by a quadratic curve, go to item 7. 8. Take two points on the curve obtained in the previous section, and if the part surrounded by the straight line passing through these two points and the curve is not represented by a quadratic curve, the interface to the wave rectilinear layer and spherical layer obtained immediately before this Take two points on the curve around the intersection of the cosine and the curve of the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point of the radio wave and the traveling direction of this radio wave, and these two points Select two points so that the passing straight line almost overlaps the curved line. As a result, the angle (incident angle or refraction angle) formed by the normal line at the entry point of the radio wave to the interface between the radio wave rectilinear layer and the spherical layer and the traveling direction of this radio wave.
A quadratic equation with the cosine of as a variable holds. The solution of this quadratic equation is what you want. Centering on the intersection of the solution and the curve obtained in this way, two points are taken on the curve and
Repeat until the straight lines passing through the points overlap.
【請求項6】 方位角の決定 地上局より電波中継機に向け電波を放射する。この電波
が伝搬して電波中継機に到達した同時刻に、電波中継機
から地上局に向け放射された電波を選択する。この電波
中継機から放射された電波を、先の地上局で受信する。
このとき、地上局より電波が放射された時刻、及びこの
電波の電波中継機に到達した時刻、電波中継機から放射
された電波の地上局への到達時刻から、方位角を測定す
る。γ、δが求める方位角である。(図2参照)
6. Determination of azimuth angle A radio wave is emitted from a ground station toward a radio repeater. At the same time when this radio wave propagates and reaches the radio repeater, the radio wave radiated from the radio repeater toward the ground station is selected. Radio waves radiated from this radio repeater are received by the above ground station.
At this time, the azimuth angle is measured from the time when the radio wave is emitted from the ground station, the time when the radio wave reaches the radio wave repeater, and the time when the radio wave emitted from the radio wave repeater reaches the ground station. γ and δ are azimuth angles to be obtained. (See Figure 2)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8749431B2 (en) 2008-07-24 2014-06-10 Ses Astra S.A. Spacecraft position estimating system and method

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