JP2001077740A - 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 - Google Patents
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置Info
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- JP2001077740A JP2001077740A JP24974399A JP24974399A JP2001077740A JP 2001077740 A JP2001077740 A JP 2001077740A JP 24974399 A JP24974399 A JP 24974399A JP 24974399 A JP24974399 A JP 24974399A JP 2001077740 A JP2001077740 A JP 2001077740A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度なオンボード軌道伝播を実施すること
により、高精度、高信頼性かつ運用性の高いアンテナポ
インティング装置を実現する。 【解決手段】 グローバルポジショニングシステム情報
受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データインタフェー
スを追加し、ＧＰＳＲ航法データに基づくオンボード軌
道伝播を実施することにより、高精度なオンボード軌道
伝播を実施し、高精度、高信頼性かつ高い運用性を要求
される衛星間通信用のアンテナポインティング装置を実
現する。
により、高精度、高信頼性かつ運用性の高いアンテナポ
インティング装置を実現する。 【解決手段】 グローバルポジショニングシステム情報
受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データインタフェー
スを追加し、ＧＰＳＲ航法データに基づくオンボード軌
道伝播を実施することにより、高精度なオンボード軌道
伝播を実施し、高精度、高信頼性かつ高い運用性を要求
される衛星間通信用のアンテナポインティング装置を実
現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通信目標を追尾
するようにアンテナを駆動制御する衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に関する。
するようにアンテナを駆動制御する衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３に衛星間通信の概要を示すが、ここ
で、例えば、１は静止軌道３上を周回する第１の衛星、
２は上記衛星１上に搭載された衛星間通信用アンテナ、
４は衛星１の座標系（Xs1、Ys1、Zs1）、５は第１の衛
星１から第２の衛星６への相対方位角（θs1、φs1）、
６は極軌道８上を周回する第２の衛星、７は上記第２の
衛星６上に搭載された衛星間通信用アンテナ、９は第２
の衛星６の座標系（Xs2、Ys2、Zs2）、１０は第２の衛
星６から第１の衛星１への相対方位角（θs2、φs2）で
ある。第１の衛星１及び第２の衛星６はそれぞれの衛星
上に搭載された衛星間通信用アンテナ２、７を互いに向
き合う（相対方位角）方向へ駆動制御することにより、
衛星間の高速大容量データ通信を実施する。上記相対方
位角５及び１０の方向にアンテナを駆動したときのアン
テナの角度のことをアンテナ駆動角という。図３中、１
１は地球である。
で、例えば、１は静止軌道３上を周回する第１の衛星、
２は上記衛星１上に搭載された衛星間通信用アンテナ、
４は衛星１の座標系（Xs1、Ys1、Zs1）、５は第１の衛
星１から第２の衛星６への相対方位角（θs1、φs1）、
６は極軌道８上を周回する第２の衛星、７は上記第２の
衛星６上に搭載された衛星間通信用アンテナ、９は第２
の衛星６の座標系（Xs2、Ys2、Zs2）、１０は第２の衛
星６から第１の衛星１への相対方位角（θs2、φs2）で
ある。第１の衛星１及び第２の衛星６はそれぞれの衛星
上に搭載された衛星間通信用アンテナ２、７を互いに向
き合う（相対方位角）方向へ駆動制御することにより、
衛星間の高速大容量データ通信を実施する。上記相対方
位角５及び１０の方向にアンテナを駆動したときのアン
テナの角度のことをアンテナ駆動角という。図３中、１
１は地球である。
【０００３】衛星間通信用オンボードアンテナポインテ
ィング装置は、図３に示すような地球周回軌道上の異な
る軌道を航行する宇宙構造物（図３では第１の衛星１と
第２の衛星６）間の高速大容量データ通信を軌道上構造
物の自律運用により実現するため、通信目標である軌道
上構造物を追尾するようアンテナを駆動する装置であ
る。
ィング装置は、図３に示すような地球周回軌道上の異な
る軌道を航行する宇宙構造物（図３では第１の衛星１と
第２の衛星６）間の高速大容量データ通信を軌道上構造
物の自律運用により実現するため、通信目標である軌道
上構造物を追尾するようアンテナを駆動する装置であ
る。
【０００４】例えば、図４は従来の衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に用いられているアン
テナ指向角制御系計算ロジックを示す図である。ロジッ
クに絡む構成要素は以下の通りである。このアンテナ指
向角制御系計算ロジック部Ｓ１５は、衛星間通信を実施
する２つの衛星の軌道伝播初期値（地上局において衛星
の軌道を測定した結果を用いて必要な時間における衛星
の軌道位置を算出したもの）を記憶する軌道伝播初期値
部Ｓ１と、オンボードクロックを生成するオンボードタ
イマ部Ｓ３とオンボードクロックに基づきオンボードＣ
ＰＵ時刻を算出するオンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５、
オンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間（アン
テナ駆動目標角を算出するために衛星の軌道位置が必要
な時間）を設定する軌道伝播目標時間設定部Ｓ２、目標
時間の２衛星の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部
Ｓ９と、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向
角目標値を計算する相対方位角計算処理部Ｓ１０と、ア
ンテナ駆動角を検出するセンサ部１２からの信号を受け
取るセンサインタフェース部Ｓ９と、アンテナ指向角目
標値とアンテナ駆動角よりアンテナ駆動機構１３へのア
ンテナ駆動指令値を算出するアンテナ駆動指令計算処理
部Ｓ１１によって構成される。
ードアンテナポインティング装置に用いられているアン
テナ指向角制御系計算ロジックを示す図である。ロジッ
クに絡む構成要素は以下の通りである。このアンテナ指
向角制御系計算ロジック部Ｓ１５は、衛星間通信を実施
する２つの衛星の軌道伝播初期値（地上局において衛星
の軌道を測定した結果を用いて必要な時間における衛星
の軌道位置を算出したもの）を記憶する軌道伝播初期値
部Ｓ１と、オンボードクロックを生成するオンボードタ
イマ部Ｓ３とオンボードクロックに基づきオンボードＣ
ＰＵ時刻を算出するオンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５、
オンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間（アン
テナ駆動目標角を算出するために衛星の軌道位置が必要
な時間）を設定する軌道伝播目標時間設定部Ｓ２、目標
時間の２衛星の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部
Ｓ９と、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向
角目標値を計算する相対方位角計算処理部Ｓ１０と、ア
ンテナ駆動角を検出するセンサ部１２からの信号を受け
取るセンサインタフェース部Ｓ９と、アンテナ指向角目
標値とアンテナ駆動角よりアンテナ駆動機構１３へのア
ンテナ駆動指令値を算出するアンテナ駆動指令計算処理
部Ｓ１１によって構成される。
【０００５】上記のような従来のアンテナ指向角制御系
計算ロジックは以下のように動作する。すなわち、図４
のアンテナ指向角制御系計算ロジック部Ｓ１５は、軌道
伝播初期値部Ｓ１に記憶される軌道伝播初期値と、オン
ボードタイマ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づき
オンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボ
ードＣＰＵ時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２より
算出される軌道伝播目標時間をもとに、軌道要素計算処
理部Ｓ４内の軌道要素計算ロジック（例えば式（１）に
示される様なロジック）によって目的の時間の軌道要素
が算出され、これを相対方位角計算処理部Ｓ５に入力す
ることにより２つの衛星の軌道位置より、１つの衛星か
ら見た他方の衛星の方位角（相対方位角）が算出され、
これを元にアンテナ指向角目標値が計算される、これ
と、センサインタフェース部Ｓ８において取り込まれる
アンテナ駆動角をアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１に
入力することによって、アンテナ駆動機構１３へのアン
テナ駆動指令値を算出するようになっている。式（１）
は例えば虎尾正久著「宇宙航行の数学」（森北出版１９
７０年１１月３０日発行）に示される。
計算ロジックは以下のように動作する。すなわち、図４
のアンテナ指向角制御系計算ロジック部Ｓ１５は、軌道
伝播初期値部Ｓ１に記憶される軌道伝播初期値と、オン
ボードタイマ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づき
オンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボ
ードＣＰＵ時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２より
算出される軌道伝播目標時間をもとに、軌道要素計算処
理部Ｓ４内の軌道要素計算ロジック（例えば式（１）に
示される様なロジック）によって目的の時間の軌道要素
が算出され、これを相対方位角計算処理部Ｓ５に入力す
ることにより２つの衛星の軌道位置より、１つの衛星か
ら見た他方の衛星の方位角（相対方位角）が算出され、
これを元にアンテナ指向角目標値が計算される、これ
と、センサインタフェース部Ｓ８において取り込まれる
アンテナ駆動角をアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１に
入力することによって、アンテナ駆動機構１３へのアン
テナ駆動指令値を算出するようになっている。式（１）
は例えば虎尾正久著「宇宙航行の数学」（森北出版１９
７０年１１月３０日発行）に示される。
【０００６】
【数１】
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ指向角
制御系計算ロジック部は、上記のように構成されてい
る。従って、地上システムにおいて軌道伝播初期値部Ｓ
１へ送信する軌道伝播初期値を推定する際に発生する推
定誤差によってオンボード軌道伝播誤差（式（１）にお
いて時間変化項の存在する軌道要素に発生する計算誤
差）が発生し、衛星間通信用オンボードアンテナポイン
ティング装置に使用した場合、軌道要素より算出される
相対方位角の精度を劣化させるという問題点があった。
制御系計算ロジック部は、上記のように構成されてい
る。従って、地上システムにおいて軌道伝播初期値部Ｓ
１へ送信する軌道伝播初期値を推定する際に発生する推
定誤差によってオンボード軌道伝播誤差（式（１）にお
いて時間変化項の存在する軌道要素に発生する計算誤
差）が発生し、衛星間通信用オンボードアンテナポイン
ティング装置に使用した場合、軌道要素より算出される
相対方位角の精度を劣化させるという問題点があった。
【０００８】また、特開平６−３１８８１３号公報に示
されるように、これらの軌道伝播ロジックを工夫するこ
とによりオンボード軌道伝播誤差を改善したとしても軌
道伝播初期値に推定誤差がある場合は補正できないた
め、地上での補正値の推定精度及び推定頻度を高くする
必要があるという問題点があった。
されるように、これらの軌道伝播ロジックを工夫するこ
とによりオンボード軌道伝播誤差を改善したとしても軌
道伝播初期値に推定誤差がある場合は補正できないた
め、地上での補正値の推定精度及び推定頻度を高くする
必要があるという問題点があった。
【０００９】この発明の目的は、グローバルポジショニ
ングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法デ
ータインタフェースを導入し、オンボード軌道伝播の精
度を上げ、軌道伝播誤差を低減したことにより高精度の
アンテナポインティング性能をもつとともに、地上シス
テムでの軌道伝播初期値の推定頻度を低減することによ
り、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛星間
通信用オンボードアンテナポインティング装置を提供す
ることにある。
ングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法デ
ータインタフェースを導入し、オンボード軌道伝播の精
度を上げ、軌道伝播誤差を低減したことにより高精度の
アンテナポインティング性能をもつとともに、地上シス
テムでの軌道伝播初期値の推定頻度を低減することによ
り、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛星間
通信用オンボードアンテナポインティング装置を提供す
ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】第１の発明の衛星間通信
用オンボードアンテナポインテイング装置は、軌道伝播
精度を向上させるため、グローバルポジショニングシス
テム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データイン
タフェースとＧＰＳＲ航法データに基づくオンボード軌
道伝播初期値算出処理部を追加することによって、軌道
伝播誤差に基づく相対方位角誤差を少なくすることによ
り、アンテナポインティング精度の大幅な改善を行うと
ともに、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置を構
成するものである。
用オンボードアンテナポインテイング装置は、軌道伝播
精度を向上させるため、グローバルポジショニングシス
テム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データイン
タフェースとＧＰＳＲ航法データに基づくオンボード軌
道伝播初期値算出処理部を追加することによって、軌道
伝播誤差に基づく相対方位角誤差を少なくすることによ
り、アンテナポインティング精度の大幅な改善を行うと
ともに、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置を構
成するものである。
【００１１】第２の発明の衛星間通信用オンボードアン
テナポインテイング装置は、グローバルポジショニング
システム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データ
インタフェース、また、オンボード軌道伝播及び軌道要
素変換処理部を追加することによって、高精度なオンボ
ード軌道伝播を達成し、高精度、ロバストかつ運用性の
高いアンテナポインティング装置を構成するものであ
る。
テナポインテイング装置は、グローバルポジショニング
システム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データ
インタフェース、また、オンボード軌道伝播及び軌道要
素変換処理部を追加することによって、高精度なオンボ
ード軌道伝播を達成し、高精度、ロバストかつ運用性の
高いアンテナポインティング装置を構成するものであ
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、グローバ
ルポジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧ
ＰＳＲ航法データインタフェースを導入したこの発明の
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置の
構成図である。Ｓ１〜Ｓ１１、Ｓ１５、１２〜１４は図
の説明に示した通りで、衛星間通信を実施する２つの衛
星の軌道伝播初期値を記憶する軌道伝播初期値部Ｓ１
と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装
置の計算機の基準であるオンボードクロックを算出する
オンボードタイマ部Ｓ３、オンボードクロックに基づき
オンボードＣＰＵ時刻を算出するオンボードＣＰＵ時刻
処理部Ｓ５、オンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目
標時間（アンテナ駆動目標角を算出するために衛星の軌
道位置が必要な時間）を設定する軌道伝播目標時間設定
部Ｓ２、グローバルポジショニングシステム情報受信器
（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データを取り込むＧＰＳＲ
航法データインタフェース処理部Ｓ４、上記ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４からのＧＰＳＲ航法
データからオンボード軌道伝播初期値を算出するオンボ
ード軌道伝播初期値算出処理部Ｓ６、上記オンボード軌
道伝播初期値算出処理部Ｓ６から出力されるオンボード
軌道伝播初期値と軌道伝播初期値部Ｓ１から出力される
軌道伝播初期値と軌道伝播目標時間設定部Ｓ２より出力
される目標時間より目標時間の軌道要素を計算する軌道
要素計算処理部Ｓ９、上記軌道要素計算処理部Ｓ９にて
算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角を計算する
上記相対方位角計算処理部Ｓ１０、アンテナ駆動角を検
出するセンサ部１２からの信号を受け取るセンサインタ
フェース部Ｓ８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆
動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値
を算出するアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１、アンテ
ナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によって駆動さ
れるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部
１２によって構成される。また、Ｓ１５はアンテナ指向
角制御系計算ロジック部である。
ルポジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧ
ＰＳＲ航法データインタフェースを導入したこの発明の
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置の
構成図である。Ｓ１〜Ｓ１１、Ｓ１５、１２〜１４は図
の説明に示した通りで、衛星間通信を実施する２つの衛
星の軌道伝播初期値を記憶する軌道伝播初期値部Ｓ１
と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装
置の計算機の基準であるオンボードクロックを算出する
オンボードタイマ部Ｓ３、オンボードクロックに基づき
オンボードＣＰＵ時刻を算出するオンボードＣＰＵ時刻
処理部Ｓ５、オンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目
標時間（アンテナ駆動目標角を算出するために衛星の軌
道位置が必要な時間）を設定する軌道伝播目標時間設定
部Ｓ２、グローバルポジショニングシステム情報受信器
（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データを取り込むＧＰＳＲ
航法データインタフェース処理部Ｓ４、上記ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４からのＧＰＳＲ航法
データからオンボード軌道伝播初期値を算出するオンボ
ード軌道伝播初期値算出処理部Ｓ６、上記オンボード軌
道伝播初期値算出処理部Ｓ６から出力されるオンボード
軌道伝播初期値と軌道伝播初期値部Ｓ１から出力される
軌道伝播初期値と軌道伝播目標時間設定部Ｓ２より出力
される目標時間より目標時間の軌道要素を計算する軌道
要素計算処理部Ｓ９、上記軌道要素計算処理部Ｓ９にて
算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角を計算する
上記相対方位角計算処理部Ｓ１０、アンテナ駆動角を検
出するセンサ部１２からの信号を受け取るセンサインタ
フェース部Ｓ８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆
動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値
を算出するアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１、アンテ
ナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によって駆動さ
れるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部
１２によって構成される。また、Ｓ１５はアンテナ指向
角制御系計算ロジック部である。
【００１３】上記実施の形態１の図１に示されている衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４においてＧＰＳＲか
らＧＰＳＲ航法データを取り込む（現状、衛星搭載用Ｇ
ＰＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込ま
れたＧＰＳＲ航法データはオンボード軌道伝播初期値算
出処理部Ｓ６に送られ、そのデータのＧＰＳＲ航法時刻
を基準とした軌道伝播初期値を算出する。オンボード軌
道伝播初期値の算出には例えば式（２）のような方法が
用いられる。得られたオンボード軌道伝播初期値は、軌
道要素計算処理部Ｓ９に送られる。また、オンボードタ
イマ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボー
ドＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボードＣＰ
Ｕ時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２により軌道伝
播目標時間が算出される。
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４においてＧＰＳＲか
らＧＰＳＲ航法データを取り込む（現状、衛星搭載用Ｇ
ＰＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込ま
れたＧＰＳＲ航法データはオンボード軌道伝播初期値算
出処理部Ｓ６に送られ、そのデータのＧＰＳＲ航法時刻
を基準とした軌道伝播初期値を算出する。オンボード軌
道伝播初期値の算出には例えば式（２）のような方法が
用いられる。得られたオンボード軌道伝播初期値は、軌
道要素計算処理部Ｓ９に送られる。また、オンボードタ
イマ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボー
ドＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボードＣＰ
Ｕ時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２により軌道伝
播目標時間が算出される。
【００１４】軌道要素計算処理部Ｓ９では、軌道伝播目
標時間、軌道伝播初期値及びオンボード軌道伝播初期値
をもとに、目標時間の軌道が計算される（例えば式
（１）に示される様なロジックにて軌道計算を実施す
る）。この際に、例えば、軌道伝播初期値に基づく軌道
要素とオンボード軌道伝播初期値に基づく軌道要素を比
較し、ある一定以上の差がある場合は、オンボード軌道
伝播初期値に基づく軌道要素を採用せず、前回（１秒
前）のオンボード軌道伝播初期値に基づく軌道要素もし
くは軌道伝播初期値に基づく軌道要素を採用する様にす
ればＧＰＳＲ航法データに問題があった場合でも急に大
きな誤差を発生することはない（ロバスト性が確保され
る）。
標時間、軌道伝播初期値及びオンボード軌道伝播初期値
をもとに、目標時間の軌道が計算される（例えば式
（１）に示される様なロジックにて軌道計算を実施す
る）。この際に、例えば、軌道伝播初期値に基づく軌道
要素とオンボード軌道伝播初期値に基づく軌道要素を比
較し、ある一定以上の差がある場合は、オンボード軌道
伝播初期値に基づく軌道要素を採用せず、前回（１秒
前）のオンボード軌道伝播初期値に基づく軌道要素もし
くは軌道伝播初期値に基づく軌道要素を採用する様にす
ればＧＰＳＲ航法データに問題があった場合でも急に大
きな誤差を発生することはない（ロバスト性が確保され
る）。
【００１５】軌道要素計算処理部Ｓ９にて計算された軌
道要素は相対方位角計算処理部Ｓ１０へ送られ、目標時
間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目標値が計算
される。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１では相対方
位角計算処理部Ｓ１０において計算されたアンテナ指向
角目標値とセンサインタフェース部Ｓ８より取り込まれ
たアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計算さ
れる。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計算
されたアンテナ駆動指令値はアンテナ駆動機構１３へ送
られる。アンテナ駆動機構１３はアンテナ駆動指令計算
処理部Ｓ１１において計算されたアンテナ駆動指定値に
もとづいてアンテナ１４を駆動し、アンテナの駆動角制
御が達成されるようになっている。
道要素は相対方位角計算処理部Ｓ１０へ送られ、目標時
間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目標値が計算
される。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１では相対方
位角計算処理部Ｓ１０において計算されたアンテナ指向
角目標値とセンサインタフェース部Ｓ８より取り込まれ
たアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計算さ
れる。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計算
されたアンテナ駆動指令値はアンテナ駆動機構１３へ送
られる。アンテナ駆動機構１３はアンテナ駆動指令計算
処理部Ｓ１１において計算されたアンテナ駆動指定値に
もとづいてアンテナ１４を駆動し、アンテナの駆動角制
御が達成されるようになっている。
【００１６】
【数２】
【００１７】実施の形態２．図２はグローバルポジショ
ニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法
データインタフェースとンボード軌道伝播及び軌道要素
変換処理部を導入したこの発明の衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置の構成図である。Ｓ１〜
Ｓ１１、Ｓ１５、１２〜１４は図の説明に示した通り
で、衛星間通信を実施する２つの衛星の軌道伝播初期値
を記憶する軌道伝播初期値部Ｓ１と、衛星間通信用オン
ボードアンテナポインティング装置の計算機の基準であ
るオンボードクロックを算出するオンボードタイマ部Ｓ
３、ＧＰＳＲのＧＰＳＲ航法データを取り込むＧＰＳＲ
航法データインタフェース処理部Ｓ４、オンボードタイ
マ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボード
ＣＰＵ時刻を更新するオンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ
５、上記オンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５から出力され
るオンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間を設
定する軌道伝播目標時間設定部Ｓ２、上記軌道伝播初期
値部Ｓ１から出力される軌道伝播初期値と上記軌道伝播
目標時間設定部Ｓ２より出力される目標時間より、目標
時間の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部Ｓ９、上
記ＧＰＳＲ航法データインタフェース処理部Ｓ４より出
力されるＧＰＳＲ航法データと上記軌道伝播目標時間設
定部Ｓ２より出力される目標時間より、目標時間までの
軌道伝播処理を実施するとともに軌道要素変換処理を行
うオンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部Ｓ７、上
記軌道要素計算処理部Ｓ９にて算出された軌道要素と上
記オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部Ｓ７によ
り算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角を計算す
る相対方位角計算処理部Ｓ１０と、アンテナ駆動角を検
出するセンサ部１２からの信号を受け取るセンサインタ
フェース部Ｓ８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆
動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値
を算出するアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１、アンテ
ナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によって駆動さ
れるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部
１２によって構成される。また、１５はアンテナ指向角
制御系計算ロジック部である。
ニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法
データインタフェースとンボード軌道伝播及び軌道要素
変換処理部を導入したこの発明の衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置の構成図である。Ｓ１〜
Ｓ１１、Ｓ１５、１２〜１４は図の説明に示した通り
で、衛星間通信を実施する２つの衛星の軌道伝播初期値
を記憶する軌道伝播初期値部Ｓ１と、衛星間通信用オン
ボードアンテナポインティング装置の計算機の基準であ
るオンボードクロックを算出するオンボードタイマ部Ｓ
３、ＧＰＳＲのＧＰＳＲ航法データを取り込むＧＰＳＲ
航法データインタフェース処理部Ｓ４、オンボードタイ
マ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボード
ＣＰＵ時刻を更新するオンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ
５、上記オンボードＣＰＵ時刻処理部Ｓ５から出力され
るオンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間を設
定する軌道伝播目標時間設定部Ｓ２、上記軌道伝播初期
値部Ｓ１から出力される軌道伝播初期値と上記軌道伝播
目標時間設定部Ｓ２より出力される目標時間より、目標
時間の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部Ｓ９、上
記ＧＰＳＲ航法データインタフェース処理部Ｓ４より出
力されるＧＰＳＲ航法データと上記軌道伝播目標時間設
定部Ｓ２より出力される目標時間より、目標時間までの
軌道伝播処理を実施するとともに軌道要素変換処理を行
うオンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部Ｓ７、上
記軌道要素計算処理部Ｓ９にて算出された軌道要素と上
記オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部Ｓ７によ
り算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角を計算す
る相対方位角計算処理部Ｓ１０と、アンテナ駆動角を検
出するセンサ部１２からの信号を受け取るセンサインタ
フェース部Ｓ８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆
動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値
を算出するアンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１、アンテ
ナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によって駆動さ
れるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部
１２によって構成される。また、１５はアンテナ指向角
制御系計算ロジック部である。
【００１８】上記実施の形態２の図２に示されている衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４においてＧＰＳＲか
らＧＰＳＲ航法データを取り込む（現状、衛星搭載用Ｇ
ＰＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込ま
れたＧＰＳＲ航法データはオンボード軌道伝播及び軌道
要素変換処理部Ｓ７に送られる。また、オンボードタイ
マ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボード
ＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボードＣＰＵ
時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２により軌道伝播
目標時間が算出される。
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ航
法データインタフェース処理部Ｓ４においてＧＰＳＲか
らＧＰＳＲ航法データを取り込む（現状、衛星搭載用Ｇ
ＰＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込ま
れたＧＰＳＲ航法データはオンボード軌道伝播及び軌道
要素変換処理部Ｓ７に送られる。また、オンボードタイ
マ部Ｓ３からのオンボードクロックに基づきオンボード
ＣＰＵ時刻処理部Ｓ５にて算出されるオンボードＣＰＵ
時刻より、軌道伝播目標時間設定部Ｓ２により軌道伝播
目標時間が算出される。
【００１９】オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理
部Ｓ７では、ＧＰＳＲ航法データと軌道伝播目標時間を
もとに、例えば式（３）ような方法で軌道伝播目標時間
の軌道データが求められるとともに、この軌道データ
は、例えば式（４）の用な方法で変換処理され目的の軌
道要素が導出される。また、軌道要素計算処理部Ｓ９で
は、軌道伝播目標時間設定部から軌道伝播目標時間、軌
道伝播初期値部Ｓ１から軌道伝播初期値、オンボード軌
道伝播初期値算出処理部Ｓ６からオンボード軌道伝播初
期値が送られ、これらをもとに、目標時間の軌道が計算
される（例えば式（１）に示される様なロジックにて軌
道計算を実施する）。
部Ｓ７では、ＧＰＳＲ航法データと軌道伝播目標時間を
もとに、例えば式（３）ような方法で軌道伝播目標時間
の軌道データが求められるとともに、この軌道データ
は、例えば式（４）の用な方法で変換処理され目的の軌
道要素が導出される。また、軌道要素計算処理部Ｓ９で
は、軌道伝播目標時間設定部から軌道伝播目標時間、軌
道伝播初期値部Ｓ１から軌道伝播初期値、オンボード軌
道伝播初期値算出処理部Ｓ６からオンボード軌道伝播初
期値が送られ、これらをもとに、目標時間の軌道が計算
される（例えば式（１）に示される様なロジックにて軌
道計算を実施する）。
【００２０】軌道伝播計算処理部Ｓ９にて計算された軌
道要素と、オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部
Ｓ７にて計算された軌道要素は、相対方位角計算処理部
Ｓ１０へ送られ、目標時間の２衛星の軌道要素よりアン
テナ指向角目標値が計算される。この際に、例えば、軌
道伝播初期値に基づく軌道要素とオンボード軌道伝播及
び軌道要素変換処理に基づく軌道要素を比較し、ある一
定以上の差がある場合は、オンボード軌道伝播及び軌道
要素変換処理に基づく軌道要素を採用せず、前回（１秒
前）のオンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理に基づ
く軌道要素もしくは軌道伝播初期値に基づく軌道要素を
採用するようにすればＧＰＳＲ航法データに問題があっ
た場合でも急に大きな誤差を発生することはない（ロバ
スト性が確保される）。
道要素と、オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部
Ｓ７にて計算された軌道要素は、相対方位角計算処理部
Ｓ１０へ送られ、目標時間の２衛星の軌道要素よりアン
テナ指向角目標値が計算される。この際に、例えば、軌
道伝播初期値に基づく軌道要素とオンボード軌道伝播及
び軌道要素変換処理に基づく軌道要素を比較し、ある一
定以上の差がある場合は、オンボード軌道伝播及び軌道
要素変換処理に基づく軌道要素を採用せず、前回（１秒
前）のオンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理に基づ
く軌道要素もしくは軌道伝播初期値に基づく軌道要素を
採用するようにすればＧＰＳＲ航法データに問題があっ
た場合でも急に大きな誤差を発生することはない（ロバ
スト性が確保される）。
【００２１】アンテナ駆動指令計算処理部１１では相対
方位角計算処理部Ｓ１０において計算されたアンテナ指
向角目標値とセンサインタフェース部Ｓ８より取り込ま
れたアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計算
される。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計
算されたアンテナ駆動機構１３への駆動命令はアンテナ
駆動機構１３へ送られる。アンテナ駆動機構１３はアン
テナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計算されたアン
テナ駆動指令値にもとづいてアンテナ１４を駆動し、ア
ンテナの駆動角制御が達成されるようになっている。
方位角計算処理部Ｓ１０において計算されたアンテナ指
向角目標値とセンサインタフェース部Ｓ８より取り込ま
れたアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計算
される。アンテナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計
算されたアンテナ駆動機構１３への駆動命令はアンテナ
駆動機構１３へ送られる。アンテナ駆動機構１３はアン
テナ駆動指令計算処理部Ｓ１１において計算されたアン
テナ駆動指令値にもとづいてアンテナ１４を駆動し、ア
ンテナの駆動角制御が達成されるようになっている。
【００２２】
【数３】
【００２３】
【数４】
【００２４】
【発明の効果】この発明は、高信頼性、高精度かつ高い
運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオ
ンボード軌道伝播にその効果を発揮することができ、中
低高度衛星における衛星間通信用オンボードアンテナポ
インティング装置に適用可能となる。
運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオ
ンボード軌道伝播にその効果を発揮することができ、中
低高度衛星における衛星間通信用オンボードアンテナポ
インティング装置に適用可能となる。
【００２５】グローバルポジショニングシステム情報受
信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データインタフェース
とオンボード軌道伝播初期値算出処理部を追加し、ＧＰ
ＳＲ航法データに基づく高精度なオンボード軌道伝播初
期値を生成することにより、高信頼性、高精度かつ高い
運用性を要求される衛星間通信用のオンボード軌道伝播
にその効果を発揮することができ、中低高度衛星におけ
る衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置
に適用可能となる。
信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法データインタフェース
とオンボード軌道伝播初期値算出処理部を追加し、ＧＰ
ＳＲ航法データに基づく高精度なオンボード軌道伝播初
期値を生成することにより、高信頼性、高精度かつ高い
運用性を要求される衛星間通信用のオンボード軌道伝播
にその効果を発揮することができ、中低高度衛星におけ
る衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置
に適用可能となる。
【００２６】ＧＰＳＲ航法データインタフェースとオン
ボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部を追加し、ＧＰ
ＳＲ航法データに基づく高精度な軌道伝播を実施するこ
とにより、高信頼性、高精度かつ高い運用性を要求され
る衛星間通信用のオンボード軌道伝播にその効果を発揮
することができ、中低高度衛星における衛星間通信用オ
ンボードアンテナポインティング装置に適用可能とな
る。
ボード軌道伝播及び軌道要素変換処理部を追加し、ＧＰ
ＳＲ航法データに基づく高精度な軌道伝播を実施するこ
とにより、高信頼性、高精度かつ高い運用性を要求され
る衛星間通信用のオンボード軌道伝播にその効果を発揮
することができ、中低高度衛星における衛星間通信用オ
ンボードアンテナポインティング装置に適用可能とな
る。
【図１】 この発明の実施形態１を示す衛星間通信用オ
ンボードアンテナポインティング装置の構成図である。
ンボードアンテナポインティング装置の構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態２を示す衛星間通信用
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
【図３】 衛星間通信の概要を示した図である。
【図４】 従来の衛星間通信用オンボードアンテナポイ
ンティング装置のアンテナ指向角制御系計算ロジックの
構成図である。
ンティング装置のアンテナ指向角制御系計算ロジックの
構成図である。
Ｓ１ 軌道伝播初期値部、Ｓ２ 軌道伝播目標時間設定
部、Ｓ３ オンボードタイマ部、Ｓ４ ＧＰＳＲ航法デ
ータインタフェース処理部、Ｓ５ オンボードＣＰＵ時
刻処理部、Ｓ６ オンボード軌道伝播初期値算出処理
部、Ｓ７ オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理
部、Ｓ８ センサインタフェース部、Ｓ９ 軌道要素計
算処理部、Ｓ１０ 相対方位角計算処理部、Ｓ１１ ア
ンテナ駆動指令計算処理部、Ｓ１５ アンテナ指向角制
御系計算ロジック部、１ 第１の衛星、２ 衛星間通信
用アンテナ、６ 第２の衛星、７ 衛星間通信用アンテ
ナ、１２ センサ部、１３ アンテナ駆動機構、１４
アンテナ。
部、Ｓ３ オンボードタイマ部、Ｓ４ ＧＰＳＲ航法デ
ータインタフェース処理部、Ｓ５ オンボードＣＰＵ時
刻処理部、Ｓ６ オンボード軌道伝播初期値算出処理
部、Ｓ７ オンボード軌道伝播及び軌道要素変換処理
部、Ｓ８ センサインタフェース部、Ｓ９ 軌道要素計
算処理部、Ｓ１０ 相対方位角計算処理部、Ｓ１１ ア
ンテナ駆動指令計算処理部、Ｓ１５ アンテナ指向角制
御系計算ロジック部、１ 第１の衛星、２ 衛星間通信
用アンテナ、６ 第２の衛星、７ 衛星間通信用アンテ
ナ、１２ センサ部、１３ アンテナ駆動機構、１４
アンテナ。
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の衛星間のデータ通信を実施するた
めの衛星間通信オンボードアンテナポインティング装置
において、衛星間のデータを送受信するアンテナと、上
記アンテナ駆動角を検出するセンサ部と、データ中継を
実施する衛星の軌道位置を計算するために必要な軌道伝
播初期値を設定する衛星軌道伝播初期値部と、衛星間通
信用オンボードアンテナポインティング装置の計算機の
基準であるオンボードクロックを算出するオンボードタ
イマ部と、上記オンボードクロックに基づきオンボード
ＣＰＵ時刻を算出するオンボードＣＰＵ時刻処理部と、
上記オンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間を
設定する軌道伝播目標時間設定部と、グローバルポジシ
ョニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航
法データを取り込むＧＰＳＲ航法データインタフェース
処理部と、上記ＧＰＳＲ航法データインタフェース処理
部からのＧＰＳＲ航法データからオンボード軌道伝播初
期値を算出するオンボード軌道伝播初期値算出処理部
と、上記オンボード軌道伝播初期値算出処理部から出力
されるオンボード軌道伝播初期値と軌道伝播初期値部か
ら出力される軌道伝播初期値と軌道伝播目標時間設定部
より出力される目標時間より目標時間の軌道要素を計算
する軌道要素計算処理部と、上記軌道要素計算処理部に
て算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角を計算す
る上記相対方位角計算処理部と、上記相対方位角計算処
理部により計算されたアンテナ駆動目標角と上記センサ
部において検出されたアンテナ駆動角よりアンテナ駆動
指令値を計算するアンテナ駆動指令計算処理部と、上記
アンテナ駆動指令値により上記アンテナを駆動するアン
テナ機構とを具備した衛星間通信用オンボードアンテナ
ポインティング装置。 - 【請求項２】 複数の衛星間のデータ通信を実施するた
めの衛星間通信オンボードアンテナポインティング装置
において、衛星間のデータを送受信するアンテナ、上記
アンテナ駆動角を検出するセンサ部と、データ中継を実
施する衛星の軌道位置を計算するために必要な軌道伝播
初期値を設定する軌道伝播初期値部と、衛星間通信用オ
ンボードアンテナポインティング装置の計算機の基準で
あるオンボードクロックを算出するオンボードタイマ部
と、上記オンボードタイマ部からのオンボードクロック
に基づきオンボードＣＰＵ時刻の更新処理を実施するオ
ンボードＣＰＵ時刻処理部と、グローバルポジショニン
グシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ航法デー
タを取り込むＧＰＳＲ航法データインタフェース処理部
と、上記オンボードＣＰＵ時刻処理部から出力されるオ
ンボードＣＰＵ時刻に基づき軌道伝播目標時間を設定す
る軌道伝播目標時間設定部と、上記軌道伝播初期値部か
ら出力される軌道伝播初期値と上記軌道伝播目標時間設
定部より出力される目標時間より、目標時間の軌道要素
を計算する軌道要素計算処理部と、上記ＧＰＳＲ航法デ
ータインタフェース処理部より出力されるＧＰＳＲ航法
データと上記軌道伝播目標時間設定部より出力される目
標時間より、目標時間までの軌道伝播処理を実施すると
ともに軌道要素変換処理を行うオンボード軌道伝播及び
軌道要素変換処理部と、上記データ軌道要素計算処理部
にて算出された軌道要素と上記オンボード軌道伝播及び
軌道要素変換処理部により算出された軌道要素よりアン
テナ駆動目標角を計算する相対方位角計算処理部と、上
記相対方位角計算処理部により計算されたアンテナ駆動
目標角とセンサ部において検出されたアンテナ駆動角よ
りアンテナ駆動指令値を計算するアンテナ駆動指令計算
処理部と、上記アンテナ駆動指令値により上記アンテナ
を駆動するアンテナ機構とを具備した衛星間通信用オン
ボードアンテナポインティング装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24974399A JP2001077740A (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24974399A JP2001077740A (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077740A true JP2001077740A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17197562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24974399A Pending JP2001077740A (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001077740A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021172157A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 三菱電機株式会社 | 観測システム、通信衛星、観測衛星および地上設備 |
-
1999
- 1999-09-03 JP JP24974399A patent/JP2001077740A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021172157A (ja) * | 2020-04-21 | 2021-11-01 | 三菱電機株式会社 | 観測システム、通信衛星、観測衛星および地上設備 |
| JP7382894B2 (ja) | 2020-04-21 | 2023-11-17 | 三菱電機株式会社 | 観測システム、通信衛星および観測衛星 |
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