JPH10332413A - 衛星ナビゲーションシステムを確立するための方法 - Google Patents
衛星ナビゲーションシステムを確立するための方法Info
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- JPH10332413A JPH10332413A JP9214462A JP21446297A JPH10332413A JP H10332413 A JPH10332413 A JP H10332413A JP 9214462 A JP9214462 A JP 9214462A JP 21446297 A JP21446297 A JP 21446297A JP H10332413 A JPH10332413 A JP H10332413A
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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- H04B7/14—Relay systems
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- H04B7/18547—Arrangements for managing station mobility, i.e. for station registration or localisation for geolocalisation of a station
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 他のシステムと協働することができ、衛星と
システムの個々のユーザとの間に双方向的なリンク接続
を行うことができ、ＬＥＯ及び／又はＭＥＯ通信システ
ムのユーザによる無線位置決定を支援する。 【解決手段】 地球の静止軌道よりも下側に位置するＬ
ＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）に配置された移動
体通信用の衛星ネットワークと、静止軌道上にある通信
衛星との接続とを使用して、衛星ナビゲーションシステ
ムを確立するための方法であり、光通信リンクによって
通信するリンク接続された複数の衛星はナビゲーション
のために利用される。ここで、遅延時間測定と、衛星間
の光通信リンクのために利用される光学手段の配列精度
は、衛星相互の正確な相対位置の決定のために用いられ
る。また、衛星に搭載されて実行される時間標準は、衛
星間通信を介して光学手段により較正される。
システムの個々のユーザとの間に双方向的なリンク接続
を行うことができ、ＬＥＯ及び／又はＭＥＯ通信システ
ムのユーザによる無線位置決定を支援する。 【解決手段】 地球の静止軌道よりも下側に位置するＬ
ＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）に配置された移動
体通信用の衛星ネットワークと、静止軌道上にある通信
衛星との接続とを使用して、衛星ナビゲーションシステ
ムを確立するための方法であり、光通信リンクによって
通信するリンク接続された複数の衛星はナビゲーション
のために利用される。ここで、遅延時間測定と、衛星間
の光通信リンクのために利用される光学手段の配列精度
は、衛星相互の正確な相対位置の決定のために用いられ
る。また、衛星に搭載されて実行される時間標準は、衛
星間通信を介して光学手段により較正される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地球の静止軌道よ
りも下側に位置する、特に、ＬＥＯ（低軌道）又はＭＥ
Ｏ（中軌道）に配置された移動体通信用衛星ネットワー
クと、静止軌道上にある通信衛星との接続とを使用し
て、衛星のナビゲーションシステム（航法システム又は
航行支援システム）を確立するための方法に関する。
りも下側に位置する、特に、ＬＥＯ（低軌道）又はＭＥ
Ｏ（中軌道）に配置された移動体通信用衛星ネットワー
クと、静止軌道上にある通信衛星との接続とを使用し
て、衛星のナビゲーションシステム（航法システム又は
航行支援システム）を確立するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、ＧＰＳ（アメリカのグローバル
・ポジショニング・システム）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシ
アのシステム）又は計画中のヨーロッパのシステム（Ｇ
ＮＳＳ：全世界的衛星ナビゲーションシステム）といっ
た従来の衛星ナビゲーションシステムは、地球を極軌道
又は静止軌道上で周回する幾つかの衛星を特別に配置す
るための方法を使用して実現され、又は計画されてい
る。例えばヨーロッパで計画されているＧＮＳＳは、静
止軌道上を移動するＩＮＭＡＲＳＡＴ（インマルサッ
ト：国際海事衛星機構）ネットワークの衛星を包含する
ことによって実現が可能である。ＧＰＳの衛星は高度約
２０，０００ｋｍで極軌道上を移動し、ユーザに依存し
て、１ＧＨｚ乃至２ＧＨｚの間の範囲の１つ又は２つの
周波数で無線信号を送信し、ここで、超広帯域の長いデ
ータシーケンスを用いて永久的に繰り返す変調によっ
て、正確な時間マーカーを地上のユーザに送信する。超
広帯域の変調信号及び比較的低いその反復レートのため
に、これらの無線信号のスペクトルはその各中心周波数
の近接部に白色ノイズの効果を与える。無線信号の位相
は変調されているため、同一の変調信号を用いる負の変
調によって受信機において、それを非変調状態に戻させ
ることができ、当該同一の変調信号は、その特別な構造
のために容易に生成することができ、また超狭帯域フィ
ルタによりほとんど雑音なしに検出することができる。
・ポジショニング・システム）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシ
アのシステム）又は計画中のヨーロッパのシステム（Ｇ
ＮＳＳ：全世界的衛星ナビゲーションシステム）といっ
た従来の衛星ナビゲーションシステムは、地球を極軌道
又は静止軌道上で周回する幾つかの衛星を特別に配置す
るための方法を使用して実現され、又は計画されてい
る。例えばヨーロッパで計画されているＧＮＳＳは、静
止軌道上を移動するＩＮＭＡＲＳＡＴ（インマルサッ
ト：国際海事衛星機構）ネットワークの衛星を包含する
ことによって実現が可能である。ＧＰＳの衛星は高度約
２０，０００ｋｍで極軌道上を移動し、ユーザに依存し
て、１ＧＨｚ乃至２ＧＨｚの間の範囲の１つ又は２つの
周波数で無線信号を送信し、ここで、超広帯域の長いデ
ータシーケンスを用いて永久的に繰り返す変調によっ
て、正確な時間マーカーを地上のユーザに送信する。超
広帯域の変調信号及び比較的低いその反復レートのため
に、これらの無線信号のスペクトルはその各中心周波数
の近接部に白色ノイズの効果を与える。無線信号の位相
は変調されているため、同一の変調信号を用いる負の変
調によって受信機において、それを非変調状態に戻させ
ることができ、当該同一の変調信号は、その特別な構造
のために容易に生成することができ、また超狭帯域フィ
ルタによりほとんど雑音なしに検出することができる。
【０００３】このために必要な受信機における第２の変
調処理の同期化は、その瞬時の各位置が周知である数個
の衛星から同時に受信される距離の差を決定することが
可能となる。またこのことから、双曲線ナビゲーション
と同様にしてユーザの位置が正確に決定される。
調処理の同期化は、その瞬時の各位置が周知である数個
の衛星から同時に受信される距離の差を決定することが
可能となる。またこのことから、双曲線ナビゲーション
と同様にしてユーザの位置が正確に決定される。
【０００４】異なる２つの周波数における動作により、
適当な装置を有するユーザグループに対して地球を取り
巻く電離層特性の補償が行われる。ここで、電離層特性
の構造は、約１１年の周期に及ぶ黒点周期及び季節、日
毎に変化する（例えば、従来技術文献１「ランベルト・
バンニンガー（Lambert Wanninger），“ＧＰＳによる
位置決定に及ぼす電離層の影響（Der Einfluss der lon
osphare auf die Positionerung mit GPS）”，ハノー
バー・ユニバーシティ，１９９４年 ＩＳＳＮ０１７４
−１４５４）。
適当な装置を有するユーザグループに対して地球を取り
巻く電離層特性の補償が行われる。ここで、電離層特性
の構造は、約１１年の周期に及ぶ黒点周期及び季節、日
毎に変化する（例えば、従来技術文献１「ランベルト・
バンニンガー（Lambert Wanninger），“ＧＰＳによる
位置決定に及ぼす電離層の影響（Der Einfluss der lon
osphare auf die Positionerung mit GPS）”，ハノー
バー・ユニバーシティ，１９９４年 ＩＳＳＮ０１７４
−１４５４）。
【０００５】さらに、商業利用の受信機の使用は、例え
ば迅速かつ容易に砲位置を決定するためにアメリカ空軍
のオペレーターが故意に発生させるエラーによって妨害
されている。従って、高軌道衛星を使用するその他全て
の類似する従来システム及び計画中のシステムは、単一
システムによる市場独占を打破し、非本質的な政治的及
び軍事的状況に関わりなく全世界的な高精度の位置決定
を利用できるようにすることをその主たる目的としてい
る。
ば迅速かつ容易に砲位置を決定するためにアメリカ空軍
のオペレーターが故意に発生させるエラーによって妨害
されている。従って、高軌道衛星を使用するその他全て
の類似する従来システム及び計画中のシステムは、単一
システムによる市場独占を打破し、非本質的な政治的及
び軍事的状況に関わりなく全世界的な高精度の位置決定
を利用できるようにすることをその主たる目的としてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の各システムは協
働的には動作せず、衛星とシステムの個々のユーザとの
間には双方向的なリンク接続がない。従って、ユーザの
数は無限であり、またシステムがフルに動作しているた
めに制御不能になる。各衛星の高軌道によって確立され
る良好な視界能力は、全地球表面をカバーする衛星の数
を低く維持することを可能にする。ＧＰＳの場合、２１
個の動作する衛星で十分である。しかしながら、地球上
の限定された狭い地域においてシステムの利用を選択的
にキャンセルし、軍用システムへの統合を回避すること
はほとんど不可能である。さらに、不要な使用を制御す
るため、比較的高軌道に在る衛星を使用して共同で位置
決定を行う仮定のシステムの場合、従来の周波数不足を
前提とすれば許容されるユーザ数はほんの僅かである。
働的には動作せず、衛星とシステムの個々のユーザとの
間には双方向的なリンク接続がない。従って、ユーザの
数は無限であり、またシステムがフルに動作しているた
めに制御不能になる。各衛星の高軌道によって確立され
る良好な視界能力は、全地球表面をカバーする衛星の数
を低く維持することを可能にする。ＧＰＳの場合、２１
個の動作する衛星で十分である。しかしながら、地球上
の限定された狭い地域においてシステムの利用を選択的
にキャンセルし、軍用システムへの統合を回避すること
はほとんど不可能である。さらに、不要な使用を制御す
るため、比較的高軌道に在る衛星を使用して共同で位置
決定を行う仮定のシステムの場合、従来の周波数不足を
前提とすれば許容されるユーザ数はほんの僅かである。
【０００７】本発明の目的は以上の問題点を解決し、他
のシステムと協働することができ、衛星とシステムの個
々のユーザとの間に双方向的なリンク接続を行うことが
でき、ＬＥＯ及び／又はＭＥＯ通信システムのユーザに
よる無線位置決定を支援することができる衛星ナビゲー
ションシステムを確立するための方法を提供することに
ある。
のシステムと協働することができ、衛星とシステムの個
々のユーザとの間に双方向的なリンク接続を行うことが
でき、ＬＥＯ及び／又はＭＥＯ通信システムのユーザに
よる無線位置決定を支援することができる衛星ナビゲー
ションシステムを確立するための方法を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的は、光学情報リンクを使用して通信する幾つかのリン
ク接続された衛星が航法支援又はナビゲーションのため
に利用されるという本発明の特徴的機能によって達成さ
れる。
的は、光学情報リンクを使用して通信する幾つかのリン
ク接続された衛星が航法支援又はナビゲーションのため
に利用されるという本発明の特徴的機能によって達成さ
れる。
【０００９】本発明に係る衛星ナビゲーションシステム
を確立するための方法は、地球の静止軌道よりも下側に
位置するＬＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）に配置
された移動体通信用の衛星ネットワークと、静止軌道上
にある通信衛星との接続とを使用して、衛星ナビゲーシ
ョンシステムを確立するための方法であって、光通信リ
ンクによって通信するリンク接続された複数の衛星はナ
ビゲーションために利用されたことを特徴とする。
を確立するための方法は、地球の静止軌道よりも下側に
位置するＬＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）に配置
された移動体通信用の衛星ネットワークと、静止軌道上
にある通信衛星との接続とを使用して、衛星ナビゲーシ
ョンシステムを確立するための方法であって、光通信リ
ンクによって通信するリンク接続された複数の衛星はナ
ビゲーションために利用されたことを特徴とする。
【００１０】また、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、遅延時間測
定と、衛星間の光通信リンクのために利用される光学手
段の配列精度は、衛星相互の正確な相対位置の決定のた
めに用いられる。さらに、上記衛星ナビゲーションシス
テムを確立するための方法において、好ましくは、衛星
に搭載されて実行される時間標準は、衛星間通信を介し
て光学手段により較正される。またさらに、上記衛星ナ
ビゲーションシステムを確立するための方法において、
好ましくは、低軌道において複数の衛星を有するシステ
ムにおいて、地理的選択方法により有用となる非協働的
方法が用いられる。
確立するための方法において、好ましくは、遅延時間測
定と、衛星間の光通信リンクのために利用される光学手
段の配列精度は、衛星相互の正確な相対位置の決定のた
めに用いられる。さらに、上記衛星ナビゲーションシス
テムを確立するための方法において、好ましくは、衛星
に搭載されて実行される時間標準は、衛星間通信を介し
て光学手段により較正される。またさらに、上記衛星ナ
ビゲーションシステムを確立するための方法において、
好ましくは、低軌道において複数の衛星を有するシステ
ムにおいて、地理的選択方法により有用となる非協働的
方法が用いられる。
【００１１】また、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、ユーザによ
って送信される信号、又はユーザによって送信される信
号のタイムマーカーとして検出可能な特性は、複数の衛
星によって受信され、衛星間の光通信リンクによって結
合され、１つの衛星に供給されて協働的位置決定方法に
よりユーザの位置が決定される。さらに、上記衛星ナビ
ゲーションシステムを確立するための方法において、静
止軌道衛星との光通信リンクは、ユーザと協働的又は非
協働的に動作する衛星の位置をさらに正確に決定するた
めに使用される。またさらに、上記衛星ナビゲーション
システムを確立するための方法において、ユーザと協働
的又は非協働的に動作する衛星の位置は、既存のナビゲ
ーションシステムによって決定される。
確立するための方法において、好ましくは、ユーザによ
って送信される信号、又はユーザによって送信される信
号のタイムマーカーとして検出可能な特性は、複数の衛
星によって受信され、衛星間の光通信リンクによって結
合され、１つの衛星に供給されて協働的位置決定方法に
よりユーザの位置が決定される。さらに、上記衛星ナビ
ゲーションシステムを確立するための方法において、静
止軌道衛星との光通信リンクは、ユーザと協働的又は非
協働的に動作する衛星の位置をさらに正確に決定するた
めに使用される。またさらに、上記衛星ナビゲーション
システムを確立するための方法において、ユーザと協働
的又は非協働的に動作する衛星の位置は、既存のナビゲ
ーションシステムによって決定される。
【００１２】また、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、既存のナビ
ゲーションシステムの時間標準及び周波数標準は、シス
テムの衛星において、ユーザの協働的又は非協働的位置
決定、及び／又は搭載されている時間標準及び周波数標
準の較正のために用いられる。さらに、上記衛星ナビゲ
ーションシステムを確立するための方法において、低軌
道又は中軌道における衛星によるシステムにおける非協
働的位置決定は、異なる軌道において高速でユーザのカ
バー領域を通過する衛星の較正済み信号のドップラー周
波数シフトをユーザが観察することによって行われる。
確立するための方法において、好ましくは、既存のナビ
ゲーションシステムの時間標準及び周波数標準は、シス
テムの衛星において、ユーザの協働的又は非協働的位置
決定、及び／又は搭載されている時間標準及び周波数標
準の較正のために用いられる。さらに、上記衛星ナビゲ
ーションシステムを確立するための方法において、低軌
道又は中軌道における衛星によるシステムにおける非協
働的位置決定は、異なる軌道において高速でユーザのカ
バー領域を通過する衛星の較正済み信号のドップラー周
波数シフトをユーザが観察することによって行われる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。
る実施形態について説明する。
【００１４】図１は、本発明に係る一実施形態である低
軌道衛星ネットワークであるＴＥＬＥＤＥＳＩＣネット
ワークの構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態
において、直接的光接続によってリンク接続されたＴＥ
ＬＥＤＥＳＩＣネットワークグループを表す斜視図であ
る。
軌道衛星ネットワークであるＴＥＬＥＤＥＳＩＣネット
ワークの構成を示す斜視図であり、図２は、本実施形態
において、直接的光接続によってリンク接続されたＴＥ
ＬＥＤＥＳＩＣネットワークグループを表す斜視図であ
る。
【００１５】図１は、地球を多数の近極軌道で周回する
８４０個の衛星２によって構成される衛星通信ネットワ
ーク（ＴＥＬＥＤＥＳＩＣプロジェクト）の一例を表し
ている。この場合において、複数の衛星２は、図２に示
されて衛星４から衛星２０までで構成されているグルー
プにおける中央の衛星４に、光通信リンク手段により直
接的にリンク接続されている。例えば、情報の伝送は、
図２に示された幾つかの衛星４乃至衛星２０で構成され
たネットワーク構成要素間で情報を伝送することによっ
て全体のネットワークを介して行われる。
８４０個の衛星２によって構成される衛星通信ネットワ
ーク（ＴＥＬＥＤＥＳＩＣプロジェクト）の一例を表し
ている。この場合において、複数の衛星２は、図２に示
されて衛星４から衛星２０までで構成されているグルー
プにおける中央の衛星４に、光通信リンク手段により直
接的にリンク接続されている。例えば、情報の伝送は、
図２に示された幾つかの衛星４乃至衛星２０で構成され
たネットワーク構成要素間で情報を伝送することによっ
て全体のネットワークを介して行われる。
【００１６】図３は、本実施形態における、地上ユーザ
のための衛星の視程領域を示す斜視図及び平面図であ
る。図３の２つの詳細図が示す領域２８の場合、地上ユ
ーザは軌道２２で地球を周回する衛星２６に通信可能で
ある。グリッド３０は、図３の右側部分の領域２８にま
で延在し、１個の衛星が無線ネットワークの幾つかのセ
ルに到達可能であることを明示している。一方、このよ
うなセルにおけるユーザは常時幾つかの衛星を見ること
が可能であり、そうした各衛星はそれぞれ、指向性アン
テナ又は特別なマルチプレックス処理によって、ネット
ワークの複数のセルとして個別に機能している。一般
に、通信可能な幾つかの衛星との同時接続をナビゲーシ
ョンシステムのために使用することは可能である。
のための衛星の視程領域を示す斜視図及び平面図であ
る。図３の２つの詳細図が示す領域２８の場合、地上ユ
ーザは軌道２２で地球を周回する衛星２６に通信可能で
ある。グリッド３０は、図３の右側部分の領域２８にま
で延在し、１個の衛星が無線ネットワークの幾つかのセ
ルに到達可能であることを明示している。一方、このよ
うなセルにおけるユーザは常時幾つかの衛星を見ること
が可能であり、そうした各衛星はそれぞれ、指向性アン
テナ又は特別なマルチプレックス処理によって、ネット
ワークの複数のセルとして個別に機能している。一般
に、通信可能な幾つかの衛星との同時接続をナビゲーシ
ョンシステムのために使用することは可能である。
【００１７】図４は、本実施形態のネットワークの連続
する幾つかの衛星によってカバーされる衛星通信ネット
ワークセルにおける１ユーザの受信可能範囲を示す斜視
図である。ここで、図４は、異なった方向への放射４
０、４２、４４によって、軌道上を連続して移動する衛
星３４、３６及び３８により、セル３２に位置するユー
ザの同時カバー範囲を示している。しかしながら、異な
った複数の軌道をそれぞれ移動する複数の衛星をカバー
することも可能である。衛星３４、３６及び３８は全
て、ＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳのような非協働的位置決
定システムと同様に、ユーザにタイムマーカーを有する
信号を送信し、ユーザは独自に各々の位置に依存する遅
延時間差を演算処理する。これとは逆に、協働方法のユ
ーザは、衛星３４、３６及び３８に異なる時間で到着
し、衛星３４、３６及び３８間の光通信リンクによって
結合されて、測定により既知の衛星間の遅延時間を使用
して分析された位置依存の遅延時間差を得るような信号
を保有することができる。この場合、ユーザは特別な機
器を必要としない。また、位置決定に使用可能なネット
ワークは、地球上の中高度に位置する衛星で、又は静止
軌道上を周回する衛星でその一部を構成することが可能
である。さらに、本システムの衛星を既存のナビゲーシ
ョンシステムの非協働的使用によって支援し、ユーザの
協働的位置決定を支援することも可能である。
する幾つかの衛星によってカバーされる衛星通信ネット
ワークセルにおける１ユーザの受信可能範囲を示す斜視
図である。ここで、図４は、異なった方向への放射４
０、４２、４４によって、軌道上を連続して移動する衛
星３４、３６及び３８により、セル３２に位置するユー
ザの同時カバー範囲を示している。しかしながら、異な
った複数の軌道をそれぞれ移動する複数の衛星をカバー
することも可能である。衛星３４、３６及び３８は全
て、ＧＰＳ及びＧＬＯＮＡＳＳのような非協働的位置決
定システムと同様に、ユーザにタイムマーカーを有する
信号を送信し、ユーザは独自に各々の位置に依存する遅
延時間差を演算処理する。これとは逆に、協働方法のユ
ーザは、衛星３４、３６及び３８に異なる時間で到着
し、衛星３４、３６及び３８間の光通信リンクによって
結合されて、測定により既知の衛星間の遅延時間を使用
して分析された位置依存の遅延時間差を得るような信号
を保有することができる。この場合、ユーザは特別な機
器を必要としない。また、位置決定に使用可能なネット
ワークは、地球上の中高度に位置する衛星で、又は静止
軌道上を周回する衛星でその一部を構成することが可能
である。さらに、本システムの衛星を既存のナビゲーシ
ョンシステムの非協働的使用によって支援し、ユーザの
協働的位置決定を支援することも可能である。
【００１８】以上説明したように、本発明に係る本実施
形態によれば、本発明の基本概念は既に周知である従来
の衛星間通信リンクを包含することにある。ＬＥＯ（低
軌道）又はＭＥＯ（中軌道）の衛星通信ネットワーク及
び近接ネットワークの衛星は視界が限定されているた
め、これらのネットワークは必ず必要である。しかしな
がら、一方で、視界が限定されていることにより、シス
テムがカバーする地球表面の一部を多数の小さなセルに
分割しており、ここで、システムの多数の衛星上に精巧
なアンテナを設置する必要はない。衛星とユーザとの間
の固定しない自由距離は比較的短く、低い放射出力を有
する端末装置の使用が可能である。多数の低軌道上にお
ける衛星の互いに近いシーケンスを用いて、各ユーザは
幾つかの衛星を同時に通信を行って、ＧＰＳの場合と同
様に自らの位置を決定することができる。この場合、衛
星上に搭載する高精度の時間標準は、システムの衛星間
の通信リンクを通じて平均値を求めることが可能である
ため、ＧＰＳに比較すると少なくてすむ。衛星間の光通
信リンクを使用する場合は、正確な位置決定の他に、対
向局として動作する衛星の方向をも正確に決定すること
が可能である。この方法によって衛星間の互いの位置関
係が解ることで、ユーザはより正確な位置決定を行うこ
とができる。ユーザが利用する衛星間の位置関係が解れ
ば、ユーザが送信する信号又はその信号から抽出される
特性を、幾つかの衛星によるその受信後に公知の遅延を
利用して中央の位置に提供することも可能である。ここ
でユーザの位置の計算が行われる。さらに、静止軌道衛
星による光通信リンクを使用すれば測定ベースが拡大
し、従って精度も増す。また、中軌道又は静止軌道で周
回する衛星を使用して、本発明による方法により協働的
又は非協働的に動作するナビゲーションシステムを達成
することも可能である。
形態によれば、本発明の基本概念は既に周知である従来
の衛星間通信リンクを包含することにある。ＬＥＯ（低
軌道）又はＭＥＯ（中軌道）の衛星通信ネットワーク及
び近接ネットワークの衛星は視界が限定されているた
め、これらのネットワークは必ず必要である。しかしな
がら、一方で、視界が限定されていることにより、シス
テムがカバーする地球表面の一部を多数の小さなセルに
分割しており、ここで、システムの多数の衛星上に精巧
なアンテナを設置する必要はない。衛星とユーザとの間
の固定しない自由距離は比較的短く、低い放射出力を有
する端末装置の使用が可能である。多数の低軌道上にお
ける衛星の互いに近いシーケンスを用いて、各ユーザは
幾つかの衛星を同時に通信を行って、ＧＰＳの場合と同
様に自らの位置を決定することができる。この場合、衛
星上に搭載する高精度の時間標準は、システムの衛星間
の通信リンクを通じて平均値を求めることが可能である
ため、ＧＰＳに比較すると少なくてすむ。衛星間の光通
信リンクを使用する場合は、正確な位置決定の他に、対
向局として動作する衛星の方向をも正確に決定すること
が可能である。この方法によって衛星間の互いの位置関
係が解ることで、ユーザはより正確な位置決定を行うこ
とができる。ユーザが利用する衛星間の位置関係が解れ
ば、ユーザが送信する信号又はその信号から抽出される
特性を、幾つかの衛星によるその受信後に公知の遅延を
利用して中央の位置に提供することも可能である。ここ
でユーザの位置の計算が行われる。さらに、静止軌道衛
星による光通信リンクを使用すれば測定ベースが拡大
し、従って精度も増す。また、中軌道又は静止軌道で周
回する衛星を使用して、本発明による方法により協働的
又は非協働的に動作するナビゲーションシステムを達成
することも可能である。
【００１９】従来技術に比較して、本発明による全開示
のシステムが有する利点は、衛星間で実行される時間標
準の相互比較、並びにシステムに関係する全衛星による
位置関係の相互的決定が可能なことである。このため、
軌道関連データの決定がより正確となり、非協働的位置
決定法の精度が増大する。
のシステムが有する利点は、衛星間で実行される時間標
準の相互比較、並びにシステムに関係する全衛星による
位置関係の相互的決定が可能なことである。このため、
軌道関連データの決定がより正確となり、非協働的位置
決定法の精度が増大する。
【００２０】基本原理の有するさらなる利点は、協働的
位置決定法採用の可能性にある。この場合、衛星に支持
された移動体無線ネットワークの１つのユーザは、位置
決定用の特別な装置を備えること無しに、ユーザによっ
て送信された信号を、遅延時間に支持された処理によっ
て自らの位置を決定することができるという利点があ
る。当該信号はユーザによって送信され、互いにリンク
接続された衛星同士がそれを受信して光通信リンクによ
り収集される。低軌道上に位置する複数の衛星で構成さ
れ本発明の概念によってのみ実現可能なこの衛星ナビゲ
ーションシステムの利点は、協働的にその位置を決定す
るユーザが潜在的に多数であることと、非協働的に動作
する位置決定方法の使用を局部的に限定しうる能力にあ
る。
位置決定法採用の可能性にある。この場合、衛星に支持
された移動体無線ネットワークの１つのユーザは、位置
決定用の特別な装置を備えること無しに、ユーザによっ
て送信された信号を、遅延時間に支持された処理によっ
て自らの位置を決定することができるという利点があ
る。当該信号はユーザによって送信され、互いにリンク
接続された衛星同士がそれを受信して光通信リンクによ
り収集される。低軌道上に位置する複数の衛星で構成さ
れ本発明の概念によってのみ実現可能なこの衛星ナビゲ
ーションシステムの利点は、協働的にその位置を決定す
るユーザが潜在的に多数であることと、非協働的に動作
する位置決定方法の使用を局部的に限定しうる能力にあ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、地
球の静止軌道よりも下側に位置するＬＥＯ（低軌道）又
はＭＥＯ（中軌道）に配置された移動体通信用の衛星ネ
ットワークと、静止軌道上にある通信衛星との接続とを
使用して、衛星ナビゲーションシステムを確立するため
の方法であって、光通信リンクによって通信するリンク
接続された複数の衛星はナビゲーションのために利用さ
れる。また、上記衛星ナビゲーションシステムを確立す
るための方法において、好ましくは、遅延時間測定と、
衛星間の光通信リンクのために利用される光学手段の配
列精度は、衛星相互の正確な相対位置の決定のために用
いられる。さらに、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、衛星に搭載
されて実行される時間標準は、衛星間通信を介して光学
手段により較正される。またさらに、上記衛星ナビゲー
ションシステムを確立するための方法において、好まし
くは、低軌道において複数の衛星を有するシステムにお
いて、地理的選択方法により有用となる非協働的方法が
用いられる。
球の静止軌道よりも下側に位置するＬＥＯ（低軌道）又
はＭＥＯ（中軌道）に配置された移動体通信用の衛星ネ
ットワークと、静止軌道上にある通信衛星との接続とを
使用して、衛星ナビゲーションシステムを確立するため
の方法であって、光通信リンクによって通信するリンク
接続された複数の衛星はナビゲーションのために利用さ
れる。また、上記衛星ナビゲーションシステムを確立す
るための方法において、好ましくは、遅延時間測定と、
衛星間の光通信リンクのために利用される光学手段の配
列精度は、衛星相互の正確な相対位置の決定のために用
いられる。さらに、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、衛星に搭載
されて実行される時間標準は、衛星間通信を介して光学
手段により較正される。またさらに、上記衛星ナビゲー
ションシステムを確立するための方法において、好まし
くは、低軌道において複数の衛星を有するシステムにお
いて、地理的選択方法により有用となる非協働的方法が
用いられる。
【００２２】また、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、ユーザによ
って送信される信号、又はユーザによって送信される信
号のタイムマーカーとして検出可能な特性は、複数の衛
星によって受信され、衛星間の光通信リンクによって結
合され、１つの衛星に供給されて協働的位置決定方法に
よりユーザの位置が決定される。さらに、上記衛星ナビ
ゲーションシステムを確立するための方法において、静
止軌道衛星との光通信リンクは、ユーザと協働的又は非
協働的に動作する衛星の位置をさらに正確に決定するた
めに使用される。またさらに、上記衛星ナビゲーション
システムを確立するための方法において、ユーザと協働
的又は非協働的に動作する衛星の位置は、既存のナビゲ
ーションシステムによって決定される。
確立するための方法において、好ましくは、ユーザによ
って送信される信号、又はユーザによって送信される信
号のタイムマーカーとして検出可能な特性は、複数の衛
星によって受信され、衛星間の光通信リンクによって結
合され、１つの衛星に供給されて協働的位置決定方法に
よりユーザの位置が決定される。さらに、上記衛星ナビ
ゲーションシステムを確立するための方法において、静
止軌道衛星との光通信リンクは、ユーザと協働的又は非
協働的に動作する衛星の位置をさらに正確に決定するた
めに使用される。またさらに、上記衛星ナビゲーション
システムを確立するための方法において、ユーザと協働
的又は非協働的に動作する衛星の位置は、既存のナビゲ
ーションシステムによって決定される。
【００２３】また、上記衛星ナビゲーションシステムを
確立するための方法において、好ましくは、既存のナビ
ゲーションシステムの時間標準及び周波数標準は、シス
テムの衛星において、ユーザの協働的又は非協働的位置
決定、及び／又は搭載されている時間標準及び周波数標
準の較正のために用いられる。さらに、上記衛星ナビゲ
ーションシステムを確立するための方法において、低軌
道又は中軌道における衛星によるシステムにおける非協
働的位置決定は、異なる軌道において高速でユーザのカ
バー領域を通過する衛星の較正済み信号のドップラー周
波数シフトをユーザが観察することによって行われる。
確立するための方法において、好ましくは、既存のナビ
ゲーションシステムの時間標準及び周波数標準は、シス
テムの衛星において、ユーザの協働的又は非協働的位置
決定、及び／又は搭載されている時間標準及び周波数標
準の較正のために用いられる。さらに、上記衛星ナビゲ
ーションシステムを確立するための方法において、低軌
道又は中軌道における衛星によるシステムにおける非協
働的位置決定は、異なる軌道において高速でユーザのカ
バー領域を通過する衛星の較正済み信号のドップラー周
波数シフトをユーザが観察することによって行われる。
【００２４】従って、本発明によれば、本発明の基本概
念は既に周知である従来の衛星間通信リンクを包含する
ことにある。ＬＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）の
衛星通信ネットワーク及び近接ネットワークの衛星は視
界が限定されているため、これらのネットワークは必ず
必要である。しかしながら、一方で、視界が限定されて
いることにより、システムがカバーする地球表面の一部
を多数の小さなセルに分割しており、ここで、システム
の多数の衛星上に精巧なアンテナを設置する必要はな
い。衛星とユーザとの間の固定しない自由距離は比較的
短く、低い放射出力を有する端末装置の使用が可能であ
る。多数の低軌道上における衛星の互いに近いシーケン
スを用いて、各ユーザは幾つかの衛星を同時に通信を行
って、ＧＰＳの場合と同様に自らの位置を決定すること
ができる。この場合、衛星上に搭載する高精度の時間標
準は、システムの衛星間の通信リンクを通じて平均値を
求めることが可能であるため、ＧＰＳに比較すると少な
くてすむ。衛星間の光通信リンクを使用する場合は、正
確な位置決定の他に、対向局として動作する衛星の方向
をも正確に決定することが可能である。この方法によっ
て衛星間の互いの位置関係が解ることで、ユーザはより
正確な位置決定を行うことができる。ユーザが利用する
衛星間の位置関係が解れば、ユーザが送信する信号又は
その信号から抽出される特性を、幾つかの衛星によるそ
の受信後に公知の遅延を利用して中央の位置に提供する
ことも可能である。ここでユーザの位置の計算が行われ
る。さらに、静止軌道衛星による光通信リンクを使用す
れば測定ベースが拡大し、従って精度も増す。また、中
軌道又は静止軌道で周回する衛星を使用して、本発明に
よる方法により協働的又は非協働的に動作するナビゲー
ションシステムを達成することも可能である。
念は既に周知である従来の衛星間通信リンクを包含する
ことにある。ＬＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）の
衛星通信ネットワーク及び近接ネットワークの衛星は視
界が限定されているため、これらのネットワークは必ず
必要である。しかしながら、一方で、視界が限定されて
いることにより、システムがカバーする地球表面の一部
を多数の小さなセルに分割しており、ここで、システム
の多数の衛星上に精巧なアンテナを設置する必要はな
い。衛星とユーザとの間の固定しない自由距離は比較的
短く、低い放射出力を有する端末装置の使用が可能であ
る。多数の低軌道上における衛星の互いに近いシーケン
スを用いて、各ユーザは幾つかの衛星を同時に通信を行
って、ＧＰＳの場合と同様に自らの位置を決定すること
ができる。この場合、衛星上に搭載する高精度の時間標
準は、システムの衛星間の通信リンクを通じて平均値を
求めることが可能であるため、ＧＰＳに比較すると少な
くてすむ。衛星間の光通信リンクを使用する場合は、正
確な位置決定の他に、対向局として動作する衛星の方向
をも正確に決定することが可能である。この方法によっ
て衛星間の互いの位置関係が解ることで、ユーザはより
正確な位置決定を行うことができる。ユーザが利用する
衛星間の位置関係が解れば、ユーザが送信する信号又は
その信号から抽出される特性を、幾つかの衛星によるそ
の受信後に公知の遅延を利用して中央の位置に提供する
ことも可能である。ここでユーザの位置の計算が行われ
る。さらに、静止軌道衛星による光通信リンクを使用す
れば測定ベースが拡大し、従って精度も増す。また、中
軌道又は静止軌道で周回する衛星を使用して、本発明に
よる方法により協働的又は非協働的に動作するナビゲー
ションシステムを達成することも可能である。
【００２５】従来技術に比較して、本発明による全開示
のシステムが有する利点は、衛星間で実行される時間標
準の相互比較、並びにシステムに関係する全衛星による
位置関係の相互的決定が可能なことである。このため、
軌道関連データの決定がより正確となり、非協働的位置
決定法の精度が増大する。
のシステムが有する利点は、衛星間で実行される時間標
準の相互比較、並びにシステムに関係する全衛星による
位置関係の相互的決定が可能なことである。このため、
軌道関連データの決定がより正確となり、非協働的位置
決定法の精度が増大する。
【００２６】基本原理の有するさらなる利点は、協働的
位置決定法採用の可能性にある。この場合、衛星に支持
された移動体無線ネットワークの１つのユーザは、位置
決定用の特別な装置を備えること無しに、ユーザによっ
て送信された信号を、遅延時間に支持された処理によっ
て自らの位置を決定することができるという利点があ
る。当該信号はユーザによって送信され、互いにリンク
接続された衛星同士がそれを受信して光通信リンクによ
り収集される。低軌道上に位置する複数の衛星で構成さ
れ本発明の概念によってのみ実現可能なこの衛星ナビゲ
ーションシステムの利点は、協働的にその位置を決定す
るユーザが潜在的に多数であることと、非協働的に動作
する位置決定方法の使用を局部的に限定しうる能力にあ
る。
位置決定法採用の可能性にある。この場合、衛星に支持
された移動体無線ネットワークの１つのユーザは、位置
決定用の特別な装置を備えること無しに、ユーザによっ
て送信された信号を、遅延時間に支持された処理によっ
て自らの位置を決定することができるという利点があ
る。当該信号はユーザによって送信され、互いにリンク
接続された衛星同士がそれを受信して光通信リンクによ
り収集される。低軌道上に位置する複数の衛星で構成さ
れ本発明の概念によってのみ実現可能なこの衛星ナビゲ
ーションシステムの利点は、協働的にその位置を決定す
るユーザが潜在的に多数であることと、非協働的に動作
する位置決定方法の使用を局部的に限定しうる能力にあ
る。
【図１】 本発明に係る一実施形態である低軌道衛星ネ
ットワークであるＴＥＬＥＤＥＳＩＣネットワークの構
成を示す斜視図である。
ットワークであるＴＥＬＥＤＥＳＩＣネットワークの構
成を示す斜視図である。
【図２】 本実施形態において、直接的光接続によって
リンク接続されたＴＥＬＥＤＥＳＩＣネットワークグル
ープを表す斜視図である。
リンク接続されたＴＥＬＥＤＥＳＩＣネットワークグル
ープを表す斜視図である。
【図３】 本実施形態における、地上ユーザのための衛
星の視程領域を示す斜視図及び平面図である。
星の視程領域を示す斜視図及び平面図である。
【図４】 本実施形態のネットワークの連続する幾つか
の衛星によってカバーされる衛星通信ネットワークセル
における１ユーザの受信可能範囲を示す斜視図である。
の衛星によってカバーされる衛星通信ネットワークセル
における１ユーザの受信可能範囲を示す斜視図である。
２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８，２
０，２６，３４，３６，３８…衛星、 ２２…軌道、 ２４…地球、 ２８…領域、 ３０…グリッド、 ３２…セル、 ４０，４２，４４…異なった方向への放射。
０，２６，３４，３６，３８…衛星、 ２２…軌道、 ２４…地球、 ２８…領域、 ３０…グリッド、 ３２…セル、 ４０，４２，４４…異なった方向への放射。
Claims (9)
- 【請求項１】 地球の静止軌道よりも下側に位置するＬ
ＥＯ（低軌道）又はＭＥＯ（中軌道）に配置された移動
体通信用の衛星ネットワークと、静止軌道上にある通信
衛星との接続とを使用して、衛星ナビゲーションシステ
ムを確立するための方法であって、 光通信リンクによって通信するリンク接続された複数の
衛星はナビゲーションのために利用されたことを特徴と
する衛星ナビゲーションシステムを確立するための方
法。 - 【請求項２】 遅延時間測定と、衛星間の光通信リンク
のために利用される光学手段の配列精度は、衛星相互の
正確な相対位置の決定のために用いられたことを特徴と
する請求項１記載の衛星ナビゲーションシステムを確立
するための方法。 - 【請求項３】 衛星に搭載されて実行される時間標準
は、衛星間通信を介して光学手段により較正されたこと
を特徴とする請求項１又は２記載の衛星ナビゲーション
システムを確立するための方法。 - 【請求項４】 低軌道において複数の衛星を有するシス
テムにおいて、地理的選択方法により有用となる非協働
的方法が用いられたことを特徴とする請求項１乃至３の
うちの１つに記載の衛星ナビゲーションシステムを確立
するための方法。 - 【請求項５】 ユーザによって送信される信号、又はユ
ーザによって送信される信号のタイムマーカーとして検
出可能な特性は、複数の衛星によって受信され、衛星間
の光通信リンクによって結合され、１つの衛星に供給さ
れて協働的位置決定方法によりユーザの位置が決定され
ることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載
の衛星ナビゲーションシステムを確立するための方法。 - 【請求項６】 静止軌道衛星との光通信リンクは、ユー
ザと協働的又は非協働的に動作する衛星の位置をさらに
正確に決定するために使用されたことを特徴とする請求
項１乃至５のうちの１つに記載の衛星ナビゲーションシ
ステムを確立するための方法。 - 【請求項７】 ユーザと協働的又は非協働的に動作する
衛星の位置は、既存のナビゲーションシステムによって
決定されたことを特徴とする請求項１乃至６のうちの１
つに記載の衛星ナビゲーションシステムを確立するため
の方法。 - 【請求項８】 既存のナビゲーションシステムの時間標
準及び周波数標準は、システムの衛星において、ユーザ
の協働的又は非協働的位置決定、及び／又は搭載されて
いる時間標準及び周波数標準の較正のために用いられた
ことを特徴とする請求項１乃至７のうちの１つに記載の
衛星ナビゲーションシステムを確立するための方法。 - 【請求項９】 低軌道又は中軌道における衛星によるシ
ステムにおける非協働的位置決定は、異なる軌道におい
て高速でユーザのカバー領域を通過する衛星の較正済み
信号のドップラー周波数シフトをユーザが観察すること
によって行われることを特徴とする請求項１乃至８のう
ちの１つに記載の衛星ナビゲーションシステムを確立す
るための方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH19971210/97 | 1997-05-24 | ||
| CH121097 | 1997-05-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332413A true JPH10332413A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=4205091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9214462A Pending JPH10332413A (ja) | 1997-05-24 | 1997-08-08 | 衛星ナビゲーションシステムを確立するための方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982323A (ja) |
| EP (1) | EP0880031B1 (ja) |
| JP (1) | JPH10332413A (ja) |
| CA (1) | CA2210497C (ja) |
| DE (1) | DE59800006D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010506138A (ja) * | 2006-05-18 | 2010-02-25 | ザ・ボーイング・カンパニー | 汎用高性能ナビゲーションシステム |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6560461B1 (en) | 1997-08-04 | 2003-05-06 | Mundi Fomukong | Authorized location reporting paging system |
| DE19847480A1 (de) | 1998-10-15 | 2000-04-27 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Lagebestimmung von Kommunikations-Satelliten |
| US6859690B2 (en) * | 2002-03-13 | 2005-02-22 | The Johns Hopkins University | Method for using GPS and crosslink signals to correct ionospheric errors in space navigation solutions |
| FR2918827B1 (fr) * | 2007-07-10 | 2009-10-16 | Astrium Sas | Systeme pour le positionnement d'un utilisateur terrestre. |
| US8466835B2 (en) | 2011-05-13 | 2013-06-18 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Systems and methods for clock correction |
| CN106153051B (zh) * | 2016-06-29 | 2019-04-19 | 上海航天控制技术研究所 | 一种航天器组合导航方法 |
| DE102017111091B4 (de) * | 2017-05-22 | 2019-01-10 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Satellitensystem für die Navigation und/oder die Geodäsie |
| CN112953726B (zh) * | 2021-03-01 | 2022-09-06 | 西安电子科技大学 | 融合双层卫星网络星地和星间组网认证方法、系统及应用 |
| CN116148905A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-05-23 | 中国长城工业集团有限公司 | 卫星导航信号系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5043736B1 (en) * | 1990-07-27 | 1994-09-06 | Cae Link Corp | Cellular position location system |
| US5184139A (en) * | 1990-08-29 | 1993-02-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Antenna pointing equipment |
| CA2106534A1 (en) * | 1992-12-07 | 1994-06-08 | Kristine Patricia Maine | Intelligent position tracking |
| US5515062A (en) * | 1993-08-11 | 1996-05-07 | Motorola, Inc. | Location system and method with acquisition of accurate location parameters |
| US5619211A (en) * | 1994-11-17 | 1997-04-08 | Motorola, Inc. | Position locating and communication system using multiple satellite constellations |
| US5641134A (en) * | 1994-12-27 | 1997-06-24 | Motorola, Inc. | Satellite cellular telephone and data communication system at an inclined orbit |
| US5812086A (en) * | 1996-06-27 | 1998-09-22 | Motorola, Inc. | Method and apparatus for providing duplex communication service in geographical areas where conventional services are obstructed |
-
1997
- 1997-07-11 US US08/893,619 patent/US5982323A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-23 CA CA002210497A patent/CA2210497C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-08 JP JP9214462A patent/JPH10332413A/ja active Pending
-
1998
- 1998-02-17 DE DE59800006T patent/DE59800006D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-02-17 EP EP98102699A patent/EP0880031B1/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010506138A (ja) * | 2006-05-18 | 2010-02-25 | ザ・ボーイング・カンパニー | 汎用高性能ナビゲーションシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59800006D1 (de) | 1999-06-24 |
| EP0880031B1 (de) | 1999-05-19 |
| US5982323A (en) | 1999-11-09 |
| CA2210497C (en) | 2007-05-01 |
| CA2210497A1 (en) | 1998-11-24 |
| EP0880031A1 (de) | 1998-11-25 |
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20061215 |
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