JP2000168699A - 静止衛星の軌道決定方法 - Google Patents

静止衛星の軌道決定方法

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JP2000168699A JP10342578A JP34257898A JP2000168699A JP 2000168699 A JP2000168699 A JP 2000168699A JP 10342578 A JP10342578 A JP 10342578A JP 34257898 A JP34257898 A JP 34257898A JP 2000168699 A JP2000168699 A JP 2000168699A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 静止衛星の軌道決定方法において、2つの衛
星を追尾対象として追尾データに含まれるバイアス誤差
の影響を避けた正確な軌道決定を行なう。 【解決手段】 2つの測距局R1 ,R2 の追尾設備を用
いて、異なる位置にある2つの静止衛星S1 ,S2 を追
尾し、且つ追尾データの解析ソフトウェアの中に、2つ
の軌道運動モデルを設け、更に2つの衛星の軌道要素を
表わす合計12個の未知数と、及び2つの測距局のバイ
アス誤差を表わす2個の未知数とを合わせた総計14個
の未知数又は該未知数を含むより多数の未知数を一括し
て解くことにより、2つの測距局の測距バイアス誤差の
除去に基づいて、正確な軌道決定を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止衛星の軌道管
制を正確に行う静止衛星の軌道決定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】静止衛星の軌道決定のためには、以下の
ような技術が実施されてきた。先ず軌道決定とは2つの
段階からなっていて、1つ目は衛星追尾設備を用いて追
尾データを取得することであり(以下「追尾」と呼称す
る)、2つ目は衛星追尾データを解析ソフトウェアによ
り処理して静止衛星の軌道要素を決定することである
(以下「データ処理」と呼称する)。ここで軌道要素と
は、静止衛星の軌道運動を定める6つの数値の組をい
う。
【0003】静止衛星の追尾設備の構成としては、次の
ようなものが用いられる。 2つの地球局において、各々静止衛星の測距(衛星
までの距離の測定)を行う。 1つの地球局において、静止衛星の測距および測角
(方位角と仰角の測定)を行う。 1つの地球局において、静止衛星の測角を行う。上
記〜のいずれの構成においても、測定データの取得
は、静止衛星が軌道を1周回する1日間を単位として行
われるが、その測定は必ずしも常時連続している必要は
なく、一定時間をおいて断続的に繰り返し行われるのが
普通である。上記〜の構成の内、1局による測角
は、特に衛星電波の受信のみに基づいて衛星位置を監視
する場合に用いられる。
【0004】次にデータ処理においては、解析ソフトウ
ェアの中に静止衛星の軌道運動を表わすモデルを設け
る。そのモデルは、静止衛星の軌道要素である6つの未
知数を含んでいる。このモデルから出力される距離や方
位角・仰角と、実際に取得される衛星追尾データとを互
いに比較して、それらのデータの値が一致するように未
知数の値を決定することが、軌道6要素の決定、即ち軌
道決定には不可欠である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術による軌道
決定においては、次のような問題点があった。測距と
は、地球局と静止衛星との間で信号が往復するに要する
時間を測定することにより実施される。ここで真の距離
とは、地球局アンテナの中心点と衛星の重心との間の距
離であるのに対し、実際には信号が地球局内の機器やケ
ーブルと、及び静止衛星の内部とにおいて遅延を受ける
ので、測距データが示す距離には余剰な距離が含まれ
る。この余剰分を完全に正しく除去することには技術的
な困難があり、その除去の不完全の度合いに応じて、測
距に誤差が生じる。その結果、生じる誤差は値が一定で
あり、従って値が一定である誤差はバイアス誤差、又は
単にバイアスと称される。
【0006】次に、測角とは、静止衛星を自動追尾する
アンテナが指向する角度を読み取ることである。具体的
には、アンテナの方位・仰角の旋回軸にそれぞれ取り付
けた角度エンコーダが測角データを読み取る。この角度
エンコーダの零点を完全に正しく設定するには、技術的
な困難があり、その零点設定の誤差に応じて、測角にバ
イアスが生じる。
【0007】上記のような理由により、どのような追尾
設備を用いようとも、追尾データには何がしかのバイア
スが含まれることが普通である。この追尾データ処理に
おいて、追尾データのバイアスを未知数と仮定して、本
来の未知数である軌道6要素と合わせて解くことが可能
ならば、追尾バイアスの影響が軌道決定に及ぶことを避
けるか、又は軽減することができる。しかしながら、静
止衛星を対象とする軌道決定においては、追尾バイアス
を未知数として解くことは不可能であることが知られて
いる。上記のような経緯により、静止衛星の軌道決定に
は、未知の追尾バイアスに起因する未知の誤差が含まれ
ることが普通であるとされてきた。
【0008】追尾バイアスを校正するためには、他の衛
星追尾設備による追尾や、又は精密な光学観測等との比
較検証を必要とする。しかし、「他の衛星追尾設備」に
も同様にバイアス誤差の問題は伴うし、光学観測は天候
条件等の制約が厳しい。信頼性があって、且つ定常的に
実施可能なバイアス校正の手段はないのが現状である。
【0009】静止軌道とは、赤道の上空を一定の高度で
1周するだけの限られた軌道である。この軌道に配置さ
れる静止衛星の数が増加していくとすると、異なる国や
事業体に属する静止衛星が互いに隣接して運用される恐
れがある。国や事業体が異なれば、用いる追尾設備も異
なり、従って追尾のバイアス誤差も又互いに異なる。こ
のような場合に、従来の軌道決定の方法に基づいて静止
衛星を運用したならば、各衛星の軌道決定に未知の誤差
が伴い、その結果、衛星同士を危険な状態までに接近さ
せてしまう恐れがあった。
【0010】静止軌道上にて稼動する衛星の数が増大し
て軌道上のトラフィックが増すにつれて、衛星同士が危
険な状態までに接近することの可能性が憂慮されるよう
になった。そのような危険を前もって回避するために
は、軌道決定に基づいて各衛星の位置を正確に把握する
ことが肝要である。しかしながら、従来の軌道決定技術
においては、衛星の追尾データに不可避的に含まれるバ
イアス誤差が軌道決定の精度向上を妨げるという問題が
あった。
【0011】本発明は、追尾データに含まれるバイアス
誤差を軌道決定において除去することを可能にし、更に
バイアス誤差の影響を避けた正確な軌道決定を行うこと
を可能にするための技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、従来の軌道決定方法では1つの衛星を
追尾の対象としていたのに対し、同時に2つの衛星を追
尾対象とすることにより、バイアスを表わす未知数が満
たすべき関係式の数を増加させ、その結果、バイアス未
知数を解くことを可能にすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
鑑みて成されたもので、2つの測距局から成る追尾設備
を用いて静止衛星の軌道決定を行う方法であって、追尾
設備は静止軌道上の異なる位置にある2つの衛星を追尾
し、且つ両者の追尾データを処理する解析ソフトウェア
の中には、2つの衛星に各々対応して軌道運動を表わす
合計2つの軌道運動モデルを設け、更に2つの衛星の軌
道要素を表わす合計12個の未知数と、及び2つの測距
局のバイアス誤差を表わす2個の未知数とを合わせた総
計14個の未知数又は該未知数を含むより多数の未知数
を一括して解くことにより、2つの測距局の測距バイア
ス誤差を除去することに基づいて、正確な軌道決定を行
うことを特徴としている。
【0013】また、本発明は、距離と、方位角と、及び
仰角とを測定する追跡局1局から成る追尾設備を用いて
静止衛星の軌道決定を行う方法であって、追尾設備は静
止軌道上の異なる位置にある2つの静止衛星を追尾し、
その追尾データを処理する解析ソフトウェアの中には、
2つの静止衛星に各々対応して軌道運動を表わす合計2
つの軌道運動モデルを設け、更に2つの静止衛星の軌道
要素を表わす合計12個の未知数と、距離、方位角、及
び仰角の測定バイアス誤差を表わす3個の未知数とを合
計した総計15個の未知数又は該未知数を含むより多数
の未知数を一括して解くことにより、距離、方位角、及
び仰角の測定バイアス誤差を除去することに基づいて、
正確な軌道決定を行うことを特徴としている。
【0014】更に、本発明は、方位角と仰角を測定する
追跡局1局から成る追尾設備を用いて静止衛星の軌道決
定を行う方法であって、追尾設備は静止軌道上の異なる
位置にある2つの静止衛星を追尾し、その追尾データを
処理する解析ソフトウェアの中には、2つの静止衛星に
各々対応して軌道運動を表わす合計2つの軌道運動モデ
ルを設け、更に2つの静止衛星の軌道要素を表わす合計
12個の未知数と、方位角及び仰角の測定バイアス誤差
を表わす2個の未知数とを合わせた総計14個の未知数
又は該未知数を含むより多数の未知数を一括して解くこ
とにより、方位角及び仰角の測定バイアス誤差を除去す
ることに基づいて、正確な軌道決定を行うことを特徴と
している。
【0015】本発明によれば、たとえ追尾設備が測定バ
イアスを有したとしても、その影響を受けることを避け
ながら、正確な軌道決定を行うことができる。従って、
静止軌道において、多数の衛星を互いに隣接させなが
ら、運用せざるを得ない場合であっても、衛星を危険な
状況までに接近させることを防止することが可能にな
る。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施の形態に
限定されない。 (第1実施形態)図1は、2個の静止衛星と地球との位
置関係を示した模式図である。図1において、地球上の
2ヵ所に置いた測距局R1 及びR2 は追尾設備を成し、
この追尾設備は静止衛星S1 及びS2 を追尾する。静止
衛星S1 及びS2 は静止軌道Gの上の異なる位置にあ
る。追尾に際しては、測距局R1 は衛星S1 とS2 を交
互に測距し、又測距局R2も静止衛星S1 とS2 を交互
に測距するが、その際に、1つの衛星には1つの測距局
だけがアクセスするように2局の測距の時間帯を調整す
る。
【0017】静止軌道において増加しつつある衛星の大
多数は通信衛星である。通信衛星の事業においては、1
つの事業者が2機又はそれ以上の衛星を運用することが
普通であるので、1つの追尾設備が2機の衛星を追尾す
るということは現実に可能である。衛星S1 とS2 につ
いて得られた測距データを処理するために、解析ソフト
ウェアの中には、衛星の軌道運動を表わすモデルを2つ
設け、その一つは静止衛星S1 の運動を、又別の一つは
静止衛星S2 の運動を表現する。2個の衛星の軌道要素
を未知数とするので、軌道要素の数は合計12個であ
る。同時に、測距局R1 の測距バイアスを未知数u
1 と、また測距局R2 の測距バイアスを未知数u2 とす
るので、解くべき未知数は総計14個である。即ち、測
距局R1 及びR2 を用いて衛星S1 及びS2 を追尾する
ことにより、S1 とS2 の軌道決定とバイアスu1 及び
2 の決定とを、一括して同時に行う。
【0018】上記のように構成した軌道決定の方法によ
れば、バイアスを未知数として決定することが可能にな
る原理を、以下に説明する。説明においては、実際に生
じている測距バイアスと、それを未知数として解いた値
と、及び衛星位置の決定誤差と、という3者の間に成り
立つ関係にのみ着目する。測距局R1 及びR2 が行う測
距に、それぞれバイアスB1 及びB2 が生じたとする。
ここで、測距局R1 が衛星S1 又はS2 のどちらを測距
しても、バイアスB1は同じであり、また測距局R2
衛星S1 又はS2 のどちらを測距しても、バイアスB2
は同じであるとする。この必要性は、2つの衛星の内部
遅延が等しければ満たされ、特に2個の衛星が同一規格
であれば、自ずと満たされる。上記の条件を満たさない
時は、2個の衛星の内部遅延の差を予め知っておいて、
その差分を補正することにより、上記の必要性を満たす
ことが可能である。
【0019】データ処理においては、2つの測距局の測
距バイアスを未知数u1 及びu2 として求め、この求め
た結果により測距バイアスを補正する。補正を施した後
のバイアスはB1 −u1 及びB2 −u2 となるが、これ
らのバイアスの値が零になれば衛星位置は正しく決定さ
れる。もし、B1 −u1 及びB2 −u2 が零とならなけ
れば、衛星位置の決定に誤差が生じることになるが、そ
の経緯は以下のようになる。
【0020】図1において、S1 及びS2 は、静止軌道
Gにおける2個の衛星の正しい位置を、各々表わすとす
る。先ず、衛星S1 の位置が、静止軌道Gに沿ってxだ
け異なる位置に変位したと仮定すると、その変位に比例
してS1 からR1 に至る距離はc1 xだけ変化する。但
し、c1 は、S1 とR1 の配置により定まる比例係数で
ある。同様に、S1からR2 に至る距離はc2 xだけ変
化する。ここで、c2 はS1 とR2 の配置により定まる
比例係数である。次に、衛星S2 の位置が、静止軌道G
に沿ってyだけ異なる位置に変位したと仮定すると、そ
の変位に比例してS2 からR1 又はR2 に至る距離は、
各々d1y又はd2 yだけ変化する。但し、d1 及びd
2 は比例係数であり、d1 はS2 とR1 との配置に、又
2はS2 とR2 との配置により定まる。
【0021】衛星位置の誤差x及びyに伴い、上記のよ
うに生じる距離の変化は、補正を施した後に、なお残る
測距バイアスに等しいはずであるから、 c1 x= B1 −u12 x= B2 −u21 y= B1 −u12 y= B2 −u2 という関係式が成り立つ。上記の式において、xとは、
衛星S1 の軌道6要素の一つに相当する未知数であり、
又yも衛星S2 の軌道6要素の一つに相当する未知数で
ある。上記の4つの関係式は、軌道決定に係る総計14
個の未知数の内、4個の未知数x、y、u1 、及びu2
が満たすべき関係を表わしている。これら4個の関係式
を同時に満たす未知数の組は、x=y=0、u1
1 、及びu2 =B2 のみである。但し、d1 /c1
2 /c2 であったならば、未知数の組が一つに定まら
なくなってしまうが、衛星S1 及びS2 が静止軌道上の
異なる位置にある限り、一つの例外を除いて、未知数の
組が一つに定まらなくなってしまうことはない。その一
つの例外とは、衛星S1 及びS2 の経度の中点となる経
度に、2つの測距局が南北に沿い配置される場合であ
り、前記のそのような配置は、避けるものとする。この
場合に、軌道決定においては、2つの測距バイアスが正
しく補正され、従って2つの衛星の位置も正しく決定さ
れる。
【0022】衛星の軌道決定においては、軌道要素と追
尾バイアスの他にも未知数を合わせて、解くことを要す
る場合がある。太陽の光が衛星に圧力を及ぼして生じる
力の大きさを未知数とするのは、その一例である。従っ
て、このように補足的な未知数を合わせて、解くなら
ば、未知数の総計は上記の14個よりも増加する。しか
し、そのような場合であっても、追尾バイアスと衛星位
置決定誤差との間に成り立つ関係は、上記に説明したも
のと同等である。
【0023】次に、上記の説明に対照するものとして、
従来の軌道決定方法では、バイアスを未知数として決定
できなかった理由を説明する。従来の方法では、同時に
追尾するのは1衛星のみであるから、図1に示す衛星S
1 に係る部分だけを考慮すると、関係する未知数は衛星
1 の軌道Gに沿う変位xと、測距局R1 、又はR2
バイアスu1 、又はu2 であり、これら未知数が満たす
べき関係式は次の2つである。 c1 x= B1 −u12 x= B2 −u2 この2つの関係式を満たす未知数の組(x、u1 、及び
2 )は無数に存在し、その中の一つの組に特定するこ
とができない。この未知数の組が無限に存在すること
が、従来の軌道決定方法では、バイアスを未知数として
求めることが不可能であった理由である。言い換えれ
ば、衛星の数が1つしか存在しないために、未知数が満
たすべき関係式の数が不足していた。それ故、追尾する
衛星の数を増すことによって関係式の数を増し、その結
果、バイアス未知数を解くことを可能にしたのが本発明
による第1実施形態の方法である。衛星の数を増すこと
により関係式の数を増すという手段は、以下に示す第2
実施形態及び第3実施形態にも共通している。
【0024】(第2実施形態)図2は、2個の静止衛星
と地球との位置関係を示した模式図である。図2におい
て、地球上にある追跡局Tは、2つの衛星S1 及びS2
を対象として測距と測角を行う。測距と測角は2個の静
止衛星に対して交互に行なわれる。データ処理のための
解析ソフトウェアの構成は第1実施形態と同様である
が、軌道決定に係る未知数の数は、12個の軌道要素の
他に、距離バイアスuR 、方位角バイアスuA 、及び仰
角バイアスuE を合わせた総計15個であり、それらの
未知数を一括して解く。このように構成した軌道決定の
方法によれば、バイアスを未知数として決定することが
可能になる原理を、第1実施形態に従って、以下に説明
する。
【0025】追跡局における距離、方位角、及び仰角の
測定に、各々バイアスBR 、BA 、及びBE が生じたと
する。ここで、追跡局Tが衛星S1 及びS2 のどちらを
測距しても距離バイアスBRは同じであると仮定する。
この必要性は、2つの静止衛星の内部遅延が等しければ
満たされ、特に2つの静止衛星が同一規格であれば、自
ずと満たされる。上記の条件を満たさない時は、2個の
静止衛星の内部遅延の差を予め知っておいて、その差分
を補正することにより、上記の必要性を満たすことが可
能である。
【0026】更に、追跡局Tが衛星S1 及びS2 のどち
らを測角しても方位角バイアスBAは同じであり、又追
跡局Tが衛星S1 及びS2 のどちらを測角しても仰角バ
イアスBE は同じであると仮定する。この必要性は、同
一の測角アンテナにより同一特性をもって2つの静止衛
星の測角を行うならば、満たされることが可能である。
データ処理においては、距離、方位角、及び仰角のバイ
アスを各々未知数uR、uA 、及びuE として求め、そ
れらの求めた結果により測定バイアスを補正する。補正
を施した後のバイアスであるBR −uR 、BA −uA
及びBE −uE が仮に零にならなければ、その結果、衛
星位置の決定に誤差を生じさせることになるが、その経
緯は以下のようになる。
【0027】衛星S1 の位置が、静止軌道Gに沿ってx
だけ異なる位置に変位したとすると、それに応じて測定
される距離、方位角、及び仰角には変位値cR x、cA
x、及びcE xが各々生じる。但し、cR 、cA 、及び
E は、TとS1 の配置により定まる比例係数である。
また、衛星S2 の位置が、静止軌道Gに沿ってyだけ異
なる位置に変位したとすると、それに応じて測定される
距離、方位角、及び仰角には、変位値dR y、dA y、
及びdE yがそれぞれ生じる。尚、dR 、dA 、及びd
E は、TとS2 の配置により定まる比例係数である。
【0028】衛星位置の誤差x及びyに伴い、上記のよ
うに追尾測定に生じる変化は、補正を施した後に、なお
残る測定バイアスに等しいはずであるから、 cR x= BR −uRA x= BA −uAE x= BE −uER y= BR −uRA y= BA −uAE y= BE −uE という関係式が成り立つ。上記の6つの関係式を同時に
満たす未知数の組は、x=y=0、uR =BR 、uA
A 、及びuE =BE のみである。但し、dR /cR
A /cA =dE /cE であったならば、未知数の組は
一つに定まらないが、静止衛星S1 及びS2 が静止軌道
上の異なる位置にある限り、そのような状況になること
はない。それ故、軌道決定の結果、3つの測定バイアス
が正しく補正され、従って2つの静止衛星の位置もまた
正しく決定されるのである。
【0029】なお、前記第1実施形態において説明した
如く、太陽の光が衛星に圧力を及ぼして生ずる力の大き
さを一例とする補足的な未知数を合わせて解くことに伴
い、未知数の総数が前記した15個よりも増加する場合
であっても、追尾バイアスと衛星位置決定誤差との間に
成り立つ関係は、本第2実施形態において説明したもの
と同等である。
【0030】(第3実施形態)図2において、地球上に
ある追跡局Tは、2個の静止衛星S1 及びS2 を対象と
して測角を行う。測角は2個の静止衛星に対して交互に
行なわれる。データ処理のための解析ソフトウェアの構
成は、第1実施形態又は第2実施形態と同様であるが、
軌道決定に係る未知数の数は、12個の軌道要素の他
に、方位角バイアスuA 、仰角バイアスuE を合わせた
総計14個であり、それらの未知数を一括して解く。こ
のように構成した軌道決定の方法によれば、バイアスを
未知数として決定することが可能になる原理を、第2実
施形態に従って、以下に説明する。
【0031】追跡局における方位角及び仰角の測定に、
各々バイアスBA 及びBE が生じたとする。ここで、追
跡局Tが静止衛星S1 及びS2 のどちらを測角しても、
方位角バイアスBA は同じであり、又追跡局Tが衛星S
1 及びS2 のどちらを測角しても、仰角バイアスBE
同じであると仮定する。この必要性は、同一の測角アン
テナにより同一特性をもって2つの静止衛星の測角を行
うならば、満たすことが可能である。
【0032】データ処理においては、方位角及び仰角の
バイアスを各々未知数uA 及びuEとして求め、それら
の求めた結果により測定バイアスを補正する。補正を施
した後のバイアスであるBA −uA 及びBE −uE が、
仮に零にならなければ、それは衛星位置の決定に誤差を
生じさせることになるが、その経緯は以下のようにな
る。
【0033】衛星S1 の位置が、静止軌道Gに沿ってx
だけ異なる位置に変位したとすると、それに応じて測定
される方位角及び仰角には変位値cA x及びcE xが各
々生じる。但し、cA 及びcE は、TとS1 の配置によ
り定まる比例係数である。また、衛星S2 の位置が、静
止軌道Gに沿ってyだけ異なる位置に変位したとする
と、それに応じて測定される方位角及び仰角には変位値
A y及びdE yが各々生じる。尚、dA 及びdE は、
TとS2 の配置により定まる比例係数である。
【0034】衛星位置の誤差x及びyに伴い、上記のよ
うに追尾測定に生じる変化は、補正を施した後に、なお
残る測定バイアスに等しいはずであるから、 cA x= BA −uAE x= BE −uEA y= BA −uAE y= BE −uE という関係式が成り立つ。
【0035】上記の4個の関係式を同時に満たす未知数
の組は、x=y=0、uA =BA 、及びuE =BE のみ
である。但し、dA /cA =dE /cE であったなら
ば、未知数の組は一つに定まらないが、静止衛星S1
びS2 が軌道上の異なる位置にある限り、そのような状
態になることはない。それ故、軌道決定の結果、2つの
測定バイアスが正しく補正され、従って2つの静止衛星
の位置も又正しく決定される。
【0036】なお、前記第1実施形態および第2実施形
態において説明した如く、太陽の光が衛星に圧力を及ぼ
して生ずる力の大きさを一例とする補足的な未知数を合
わせて解くことに伴い、未知数の総数が前記した14個
よりも増加する場合であっても、追尾バイアスと衛星位
置決定誤差との間に成り立つ関係は、本第3実施形態に
おいて説明したものと同等である。
【0037】
【発明の効果】本発明の方法によれば、仮に追尾設備が
測定バイアスを有したとしても、その影響を受けること
を避けながら、正確な軌道決定を行うことが可能にな
る。更に、本発明による方法は、他の追尾設備による追
尾や光学観測等の外部的な手段に依存する必要がないの
で、随時に軌道決定を行なうことが可能になる。従っ
て、本発明の方法によれば、特に多数の静止衛星が、静
止軌道において互いに隣接しながら、稼動せざるを得な
い場合であっても、衛星を危険な状況までに接近させる
ことを、防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である2個の静止衛星と
地球との位置関係を示す模式図である。
【図2】本発明の他の実施の形態である2個の静止衛星
と地球との位置関係を示す模式図である。
【符号の説明】
1 測距局 R2 測距局 S1 静止衛星 S2 静止衛星 G 静止軌道 x G軌道上での変位量 y G軌道上での変位量 T 追跡局
【手続補正書】
【提出日】平成11年10月29日(1999.10.
29)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】上記のような理由により、どのような追尾
設備を用いようとも、追尾データには何がしかのバイア
スが含まれることが普通である。この追尾データ処理に
おいて、追尾データのバイアスを未知数と仮定して、本
来の未知数である軌道6要素と合わせて決定することが
可能ならば、追尾バイアスの影響が軌道決定に及ぶこと
を避けるか、又は軽減することができる。しかしなが
ら、静止衛星を対象とする軌道決定においては、追尾バ
イアスを未知数として決定することは不可能であること
が知られている。上記のような経緯により、静止衛星の
軌道決定には、未知の追尾バイアスに起因する未知の誤
差が含まれることが普通であるとされてきた。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】本発明は、追尾データに含まれるバイアス
誤差を軌道決定において除去することを可能にし、更に
バイアス誤差の影響を避けた正確な軌道決定を行うこと
を可能にするための技術を提供することを目的とする。
また、本発明は、従来の軌道決定方法では1つの衛星を
追尾の対象としていたのに対し、同時に2つの衛星を追
尾対象とすることにより、バイアスを表わす未知数が満
たすべき関係式の数を増加させ、その結果、バイアス未
知数の値を決定することを可能にすることを目的とす
る。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
鑑みて成されたもので、2つの測距局から成る追尾設備
を用いて静止衛星の軌道決定を行う方法であって、追尾
設備は静止軌道上の異なる位置にある2つの衛星を追尾
し、且つ両者の追尾データを処理する解析ソフトウェア
の中には、2つの衛星に各々対応して軌道運動を表わす
合計2つの軌道運動モデルを設け、更に2つの衛星の軌
道要素を表わす合計12個の未知数と、及び2つの測距
局のバイアス誤差を表わす2個の未知数とを合わせた総
計14個の未知数又は該未知数を含むより多数の未知数
の値を決定することにより、2つの測距局の測距バイア
ス誤差を除去することに基づいて、正確な軌道決定を行
うことを特徴としている。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】また、本発明は、距離と、方位角と、及び
仰角とを測定する追跡局1局から成る追尾設備を用いて
静止衛星の軌道決定を行う方法であって、追尾設備は静
止軌道上の異なる位置にある2つの静止衛星を追尾し、
その追尾データを処理する解析ソフトウェアの中には、
2つの静止衛星に各々対応して軌道運動を表わす合計2
つの軌道運動モデルを設け、更に2つの静止衛星の軌道
要素を表わす合計12個の未知数と、距離、方位角、及
び仰角の測定バイアス誤差を表わす3個の未知数とを合
計した総計15個の未知数又は該未知数を含むより多数
の未知数の値を決定することにより、距離、方位角、及
び仰角の測定バイアス誤差を除去することに基づいて、
正確な軌道決定を行うことを特徴としている。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】更に、本発明は、方位角と仰角を測定する
追跡局1局から成る追尾設備を用いて静止衛星の軌道決
定を行う方法であって、追尾設備は静止軌道上の異なる
位置にある2つの静止衛星を追尾し、その追尾データを
処理する解析ソフトウェアの中には、2つの静止衛星に
各々対応して軌道運動を表わす合計2つの軌道運動モデ
ルを設け、更に2つの静止衛星の軌道要素を表わす合計
12個の未知数と、方位角及び仰角の測定バイアス誤差
を表わす2個の未知数とを合わせた総計14個の未知数
又は該未知数を含むより多数の未知数の値を決定する
とにより、方位角及び仰角の測定バイアス誤差を除去す
ることに基づいて、正確な軌道決定を行うことを特徴と
している。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】静止軌道において増加しつつある衛星の大
多数は通信衛星である。通信衛星の事業においては、1
つの事業者が2機又はそれ以上の衛星を運用することが
普通であるので、1つの追尾設備が2機の衛星を追尾す
るということは現実に可能である。衛星S1 とS2 につ
いて得られた測距データを処理するために、解析ソフト
ウェアの中には、衛星の軌道運動を表わすモデルを2つ
設け、その一つは静止衛星S1 の運動を、又別の一つは
静止衛星S2 の運動を表現する。2個の衛星の軌道要素
を未知数とするので、軌道要素の数は合計12個であ
る。同時に、測距局R1 の測距バイアスを未知数u
1 と、また測距局R2 の測距バイアスを未知数u2 とす
るので、値を決定するべき未知数は総計14個である。
即ち、測距局R1 及びR2 を用いて衛星S1 及びS2
追尾することにより、S1 とS2 の軌道決定とバイアス
1 及びu2 の決定とを、一括して同時に行う。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0022
【補正方法】変更
【補正内容】
【0022】衛星の軌道決定においては、軌道要素と追
尾バイアスの他にも未知数を合わせて、決定することを
要する場合がある。太陽の光が衛星に圧力を及ぼして生
じる力の大きさを未知数とするのは、その一例である。
従って、このように補足的な未知数を合わせならば、
値を決定するべき未知数の総計は上記の14個よりも増
加する。しかし、そのような場合であっても、追尾バイ
アスと衛星位置決定誤差との間に成り立つ関係は、上記
に説明したものと同等である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】次に、上記の説明に対照するものとして、
従来の軌道決定方法では、バイアスを未知数として決定
できなかった理由を説明する。従来の方法では、同時に
追尾するのは1衛星のみであるから、図1に示す衛星S
1 に係る部分だけを考慮すると、関係する未知数は衛星
1 の軌道Gに沿う変位xと、測距局R1 、又はR2
バイアスu1 、又はu2 であり、これら未知数が満たす
べき関係式は次の2つである。 c1 x= B1 −u12 x= B2 −u2 この2つの関係式を満たす未知数の組(x、u1 、及び
2 )は無数に存在し、その中の一つの組に特定するこ
とができない。この未知数の組が無限に存在すること
が、従来の軌道決定方法では、バイアスを未知数として
求めることが不可能であった理由である。言い換えれ
ば、衛星の数が1つしか存在しないために、未知数が満
たすべき関係式の数が不足していた。それ故、追尾する
衛星の数を増すことによって関係式の数を増し、その結
果、バイアス未知数の値決定することを可能にしたの
が本発明による第1実施形態の方法である。衛星の数を
増すことにより関係式の数を増すという手段は、以下に
示す第2実施形態及び第3実施形態にも共通している。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0024
【補正方法】変更
【補正内容】
【0024】(第2実施形態)図2は、2個の静止衛星
と地球との位置関係を示した模式図である。図2におい
て、地球上にある追跡局Tは、2つの衛星S1 及びS2
を対象として測距と測角を行う。測距と測角は2個の静
止衛星に対して交互に行なわれる。データ処理のための
解析ソフトウェアの構成は第1実施形態と同様である
が、軌道決定に係る未知数の数は、12個の軌道要素の
他に、距離バイアスuR 、方位角バイアスuA 、及び仰
角バイアスuE を合わせた総計15個であり、それらの
未知数の値を決定する。このように構成した軌道決定の
方法によれば、バイアスを未知数として決定することが
可能になる原理を、第1実施形態に従って、以下に説明
する。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】なお、前記第1実施形態において説明した
如く、太陽の光が衛星に圧力を及ぼして生ずる力の大き
さを一例とする補足的な未知数を合わせことに伴い、
値を決定するべき未知数の総数が前記した15個よりも
増加する場合であっても、追尾バイアスと衛星位置決定
誤差との間に成り立つ関係は、本第2実施形態において
説明したものと同等である。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】(第3実施形態)図2において、地球上に
ある追跡局Tは、2個の静止衛星S1 及びS2 を対象と
して測角を行う。測角は2個の静止衛星に対して交互に
行なわれる。データ処理のための解析ソフトウェアの構
成は、第1実施形態又は第2実施形態と同様であるが、
軌道決定に係る未知数の数は、12個の軌道要素の他
に、方位角バイアスuA 、仰角バイアスuE を合わせた
総計14個であり、それらの未知数の値を決定する。こ
のように構成した軌道決定の方法によれば、バイアスを
未知数として決定することが可能になる原理を、第2実
施形態に従って、以下に説明する。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0036
【補正方法】変更
【補正内容】
【0036】なお、前記第1実施形態および第2実施形
態において説明した如く、太陽の光が衛星に圧力を及ぼ
して生ずる力の大きさを一例とする補足的な未知数を合
わせことに伴い、値を決定するべき未知数の総数が前
記した14個よりも増加する場合であっても、追尾バイ
アスと衛星位置決定誤差との間に成り立つ関係は、本第
3実施形態において説明したものと同等である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2つの測距局から成る追尾設備を用いて
    静止衛星の軌道決定を行う方法であって、追尾設備は静
    止軌道上の異なる位置にある2つの衛星を追尾し、且つ
    両者の追尾データを処理する解析ソフトウェアの中に
    は、2つの衛星に各々対応して軌道運動を表わす合計2
    つの軌道運動モデルを設け、更に2つの衛星の軌道要素
    を表わす合計12個の未知数と、及び2つの測距局のバ
    イアス誤差を表わす2個の未知数とを合わせた総計14
    個の未知数又は該未知数を含むより多数の未知数を一括
    して解くことにより、2つの測距局の測距バイアス誤差
    を除去することに基づいて、正確な軌道決定を行うこと
    を特徴とする静止衛星の軌道決定方法。
  2. 【請求項2】 距離と、方位角と、及び仰角とを測定す
    る追跡局1局から成る追尾設備を用いて静止衛星の軌道
    決定を行う方法であって、追尾設備は静止軌道上の異な
    る位置にある2つの静止衛星を追尾し、その追尾データ
    を処理する解析ソフトウェアの中には、2つの静止衛星
    に各々対応して軌道運動を表わす合計2つの軌道運動モ
    デルを設け、更に2つの静止衛星の軌道要素を表わす合
    計12個の未知数と、距離、方位角、及び仰角の測定バ
    イアス誤差を表わす3個の未知数とを合計した総計15
    個の未知数又は該未知数を含むより多数の未知数を一括
    して解くことにより、距離、方位角、及び仰角の測定バ
    イアス誤差を除去することに基づいて、正確な軌道決定
    を行うことを特徴とする静止衛星の軌道決定方法。
  3. 【請求項3】 方位角と仰角を測定する追跡局1局から
    成る追尾設備を用いて静止衛星の軌道決定を行う方法で
    あって、追尾設備は静止軌道上の異なる位置にある2つ
    の静止衛星を追尾し、その追尾データを処理する解析ソ
    フトウェアの中には、2つの静止衛星に各々対応して軌
    道運動を表わす合計2つの軌道運動モデルを設け、更に
    2つの静止衛星の軌道要素を表わす合計12個の未知数
    と、方位角及び仰角の測定バイアス誤差を表わす2個の
    未知数とを合わせた総計14個の未知数又は該未知数を
    含むより多数の未知数を一括して解くことにより、方位
    角及び仰角の測定バイアス誤差を除去することに基づい
    て、正確な軌道決定を行うことを特徴とする静止衛星の
    軌道決定方法。
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