JP2001153682A - Orbit calculation device and orbit calculating method - Google Patents

Orbit calculation device and orbit calculating method

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JP2001153682A
JP2001153682A JP33536599A JP33536599A JP2001153682A JP 2001153682 A JP2001153682 A JP 2001153682A JP 33536599 A JP33536599 A JP 33536599A JP 33536599 A JP33536599 A JP 33536599A JP 2001153682 A JP2001153682 A JP 2001153682A
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calculating
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the precision of the calculation of the orbit of an artificial satellite by real time processing. SOLUTION: A parabolic antenna 2 has a link by radio wave with an artificial satellite 1 whose orbit is desired to be calculated. The measuring means 3a of an observation device 3 measures the physical quantities concerning the orbit of the artificial satellite 1 by use of the link by radio wave. A transmitting means 3b transmits the gained physical quantities as observation data to a calculation device 4. In the calculation device 4, a receiving means 4a receives the observation data transmitted from the observation device 3 and supplies it to a first orbit calculating means 4b and a second orbit calculating means 4c. The first orbit calculating means 3b calculates the orbit by batch estimation processing and outputs the result to an output means 4e and a supplying means 4d. The second orbit calculating means 4c calculates the orbit by real time estimation processing in reference to the calculation result by the first orbit calculating means 4b supplied from the supplying means 4d and the observation data, and supplies the result to the output means 4e. The output means 4e displays the calculation results by the first and second orbit calculating means 4b and 3c on a display device 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軌道計算装置および
軌道計算方法に関し、特に、宇宙空間を所定の軌道を描
きながら飛翔する衛星の軌道を、衛星を観測することに
より得られた物理量から計算する軌道計算装置および軌
道計算方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an orbit calculation apparatus and an orbit calculation method, and more particularly, to an orbit of a satellite flying while drawing a predetermined orbit in outer space from a physical quantity obtained by observing the satellite. The present invention relates to a trajectory calculation device and a trajectory calculation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】人工衛星等のように宇宙空間に軌道を描
きながら飛翔する物体の状態(ある時刻における位置ベ
クトルおよび速度ベクトル)を観測に基づいて計算する
方法には、バッチ推定方式とリアルタイム推定方式とが
ある。
2. Description of the Related Art A batch estimation method and a real-time estimation method are used to calculate the state of an flying object such as an artificial satellite while drawing an orbit in space (position vector and velocity vector at a certain time) based on observation. There is a method.

【0003】バッチ推定方式は、観測データを蓄積し、
一括処理する方式である。このようなバッチ推定方式で
は、計算モデルの精密化が可能であるとともに、大量の
観測データを扱うことから、精度の高い結果を得ること
ができるという特徴がある。
[0003] The batch estimation method accumulates observation data,
This is a batch processing method. Such a batch estimation method has a feature that a calculation model can be refined and a large amount of observation data is used, so that a highly accurate result can be obtained.

【0004】一方、リアルタイム推定方式は、観測デー
タを逐次的に処理する方式であり、観測データが取得さ
れる度に処理を行うことから、迅速に計算結果を得るこ
とができるという特徴がある。
[0004] On the other hand, the real-time estimation method is a method of sequentially processing observation data. Since the processing is performed each time the observation data is acquired, a calculation result can be obtained quickly.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バッチ
推定方式では、一定時間毎に処理を行う関係上、即時性
がないという問題点があった。
However, in the batch estimation method, there is a problem that there is no immediacy because processing is performed at regular time intervals.

【0006】また、リアルタイム推定方式では、短い時
間間隔(例えば、3秒)で取り込まれる観測データに対
して逐次処理を施す必要があることから、モデルを簡略
化せざるを得ず、結果的に精度の低下を招くという問題
点があった。また、リアルタイム推定方式には過収束と
いう現象が発生しやすく、バッチ推定方式のように高精
度の結果を得ることができないという問題点があった。
ここで、過収束とは、推定の確からしさを示す推定結果
共分散行列を見ただけでは十分精度が高いように見え
て、実は誤った結果に収束しているという現象である。
In the real-time estimation method, since it is necessary to sequentially process observation data taken at short time intervals (for example, 3 seconds), the model has to be simplified. There is a problem that accuracy is lowered. In addition, the real-time estimation method has a problem that a phenomenon called overconvergence is likely to occur, and a high-precision result cannot be obtained unlike the batch estimation method.
Here, the overconvergence is a phenomenon in which it seems that the accuracy is sufficiently high just by looking at the estimation result covariance matrix indicating the certainty of the estimation, and actually converges to an incorrect result.

【0007】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、高精度でしかも即時的な軌道の推定を行うこ
とが可能な軌道計算システムおよびそのようなシステム
を構成する軌道計算装置および軌道計算方法を提供する
ことを目的とする。
[0007] The present invention has been made in view of the above points, and a trajectory calculation system capable of performing an accurate and instantaneous trajectory estimation, a trajectory calculation device constituting such a system, and It is an object to provide a trajectory calculation method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、図1に示す、衛星1の軌道を、前記衛星
1を観測することにより得られた物理量から計算する軌
道計算装置(計算装置4)において、前記物理量に基づ
いて前記衛星1の軌道を第1の手法によって計算する第
1の軌道計算手段4aと、前記物理量に基づいて前記衛
星1の軌道を前記第1の手法とは異なる第2の手法によ
って計算する第2の軌道計算手段4cと、前記第1の軌
道計算手段4bによって得られた結果を、前記第2の軌
道計算手段4cに供給する供給手段4dと、前記第1ま
たは第2の軌道計算手段によって得られた計算結果を出
力する出力手段4eと、を有することを特徴とする軌道
計算装置(計算装置4)が提供される。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, an orbit calculation device (FIG. 1) for calculating an orbit of a satellite 1 from physical quantities obtained by observing the satellite 1 shown in FIG. A calculating device 4) for calculating a first orbit of the satellite 1 based on the physical quantity by a first method, and a first orbit calculating means 4a for calculating the orbit of the satellite 1 based on the physical quantity according to the first method. A second orbit calculating means 4c for calculating by a different second method, a supplying means 4d for supplying the result obtained by the first orbit calculating means 4b to the second orbit calculating means 4c, And an output unit 4e for outputting a calculation result obtained by the first or second trajectory calculation unit. The trajectory calculation device (calculation device 4) is provided.

【0009】ここで、第1の軌道計算手段4aは、物理
量に基づいて衛星1の軌道を第1の手法によって計算す
る。第2の軌道計算手段4cは、物理量に基づいて衛星
1の軌道を第1の手法とは異なる第2の手法によって計
算する。供給手段4dは、第1の軌道計算手段4bによ
って得られた結果を、第2の軌道計算手段4cに供給す
る。出力手段4eは、第1または第2の軌道計算手段に
よって得られた計算結果を出力する。
Here, the first orbit calculating means 4a calculates the orbit of the satellite 1 based on the physical quantity by the first method. The second orbit calculating means 4c calculates the orbit of the satellite 1 based on the physical quantity by a second method different from the first method. The supply unit 4d supplies the result obtained by the first trajectory calculation unit 4b to the second trajectory calculation unit 4c. The output unit 4e outputs a calculation result obtained by the first or second trajectory calculation unit.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明に係る軌道計算シ
ステムの動作原理を説明する原理図である。この図にお
いて、人工衛星1は、例えば、周回衛星であり地球の周
りを所定の周期で周回する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a principle diagram for explaining the operation principle of the trajectory calculation system according to the present invention. In this figure, the artificial satellite 1 is an orbiting satellite, for example, and orbits the earth at a predetermined cycle.

【0011】パラボラアンテナ2は、人工衛星1との間
に電波リンクを有しており、人工衛星1との間で情報を
授受する。観測装置3は、測定手段3aおよび送信手段
3bによって構成されており、人工衛星1とパラボラア
ンテナ2の間の電波リンクを利用して観測データを取得
し、計算装置4に対して得られた観測データを送信す
る。
The parabolic antenna 2 has a radio link with the artificial satellite 1 and exchanges information with the artificial satellite 1. The observation device 3 includes a measurement unit 3a and a transmission unit 3b, acquires observation data using a radio link between the artificial satellite 1 and the parabolic antenna 2, and acquires the observation data obtained by the calculation device 4. Send data.

【0012】ここで、測定手段3aは、人工衛星1とパ
ラボラアンテナ2の間の電波リンクを利用して、人工衛
星1の運動に係る物理量を測定する。送信手段3bは、
測定手段3aの測定結果のデータ(観測データ)を、計
算装置4に対して送信する。
Here, the measuring means 3a measures a physical quantity relating to the movement of the artificial satellite 1 using a radio link between the artificial satellite 1 and the parabolic antenna 2. The transmission means 3b
The data (observation data) of the measurement result of the measuring means 3 a is transmitted to the computing device 4.

【0013】計算装置4は、受信手段4a、第1の軌道
計算手段4b、第2の軌道計算手段4c、供給手段4
d、および、出力手段4eによって構成されており、観
測装置3から供給された観測データから、人工衛星1の
軌道を計算して表示装置5に表示する。
The calculating device 4 includes a receiving means 4a, a first trajectory calculating means 4b, a second trajectory calculating means 4c, and a supplying means 4.
d, and output means 4e. The orbit of the artificial satellite 1 is calculated from the observation data supplied from the observation device 3 and displayed on the display device 5.

【0014】ここで、受信手段4aは、観測装置3から
送信された観測データを受信する。第1の軌道計算手段
4bは、第1の計算手法であるバッチ推定処理により人
工衛星1の軌道を計算する。
Here, the receiving means 4a receives the observation data transmitted from the observation device 3. The first orbit calculation means 4b calculates the orbit of the artificial satellite 1 by a batch estimation process which is a first calculation method.

【0015】第2の軌道計算手段4cは、第2の計算手
法であるリアルタイム推定処理により人工衛星1の軌道
を計算する。供給手段4dは、第1の軌道計算手段4b
によって得られた結果を、第2の軌道計算手段4cに供
給する。
The second orbit calculation means 4c calculates the orbit of the artificial satellite 1 by real-time estimation processing as a second calculation method. The supply means 4d includes a first trajectory calculation means 4b
Is supplied to the second trajectory calculating means 4c.

【0016】出力手段4eは、第1または第2の軌道計
算手段4b,4cによって得られた計算結果を表示装置
5に対して出力する。表示装置5は、例えば、CRT
(Cathode Ray Tube)モニタによって構成されており、
計算装置4から供給された計算結果を表示出力する。
The output means 4e outputs the calculation results obtained by the first or second trajectory calculation means 4b, 4c to the display device 5. The display device 5 is, for example, a CRT
(Cathode Ray Tube) monitor.
The calculation result supplied from the calculation device 4 is displayed and output.

【0017】次に、以上の原理図の動作について説明す
る。観測装置3の測定手段3aは、人工衛星1とパラボ
ラアンテナ2の間の電波リンクを利用して、電波の伝送
時間、電波の周波数の変化量、および、パラボラアンテ
ナ2の仰角等を観測データとして取得し、送信手段3b
に供給する。
Next, the operation of the above principle diagram will be described. The measuring means 3a of the observation device 3 uses a radio wave link between the artificial satellite 1 and the parabolic antenna 2 to obtain the transmission time of the radio wave, the change amount of the radio frequency, the elevation angle of the parabolic antenna 2, and the like as observation data. Acquisition and transmission means 3b
To supply.

【0018】送信手段3bは、測定手段3aから供給さ
れた観測データを、計算装置4に対して送信する。計算
装置4の受信手段4aは、観測装置3から送信されてき
た観測データを受信し、第1の軌道計算手段4bと第2
の軌道計算手段4cにそれぞれ供給する。
The transmitting means 3b transmits the observation data supplied from the measuring means 3a to the computing device 4. The receiving means 4a of the calculating device 4 receives the observation data transmitted from the observing device 3, and receives the first orbit calculating means 4b and the second orbit calculating means 4b.
To the trajectory calculation means 4c.

【0019】第1の軌道計算手段4bは、観測データを
一定量だけ蓄積した後、蓄積された観測データと、人工
衛星1の運動方程式から理論的に導出された計算データ
との誤差が最小となるように人工衛星1の軌道を計算す
る。従って、第1の軌道計算手段4bからは、所定の時
間毎に計算結果が出力される。なお、第1の軌道計算手
段4bによって計算された結果は、供給手段4dと出力
手段4eにそれぞれ供給される。
After the first orbit calculation means 4b accumulates the observation data by a certain amount, the error between the accumulated observation data and the calculation data theoretically derived from the equation of motion of the artificial satellite 1 is minimized. The orbit of the artificial satellite 1 is calculated as follows. Therefore, the calculation result is output from the first trajectory calculation means 4b every predetermined time. The result calculated by the first trajectory calculation means 4b is supplied to the supply means 4d and the output means 4e, respectively.

【0020】供給手段4dは、第1の軌道計算手段4b
から所定の時間毎に出力される計算結果を第2の軌道計
算手段4cに対して供給する。第2の軌道計算手段4c
は、受信手段4aによって受信された観測データと、供
給手段4dによって供給された第1の軌道計算手段4b
の計算結果とを参照して、リアルタイム推定処理により
人工衛星1の軌道を算出して出力する。なお、第2の軌
道計算手段4cは、観測データに対して逐次的に処理を
行うので、観測データが受信される周期と同一の周期で
計算結果を出力する。
The supply means 4d includes a first trajectory calculation means 4b
Is supplied to the second trajectory calculation means 4c at predetermined time intervals. Second trajectory calculation means 4c
Are the observation data received by the receiving means 4a and the first trajectory calculating means 4b supplied by the supplying means 4d.
With reference to the calculation result, the orbit of the artificial satellite 1 is calculated and output by the real-time estimation processing. Since the second trajectory calculation means 4c sequentially processes the observation data, the second trajectory calculation means 4c outputs the calculation result at the same cycle as the cycle at which the observation data is received.

【0021】ここで、第2の軌道計算手段4cは、観測
データを逐次的に処理することを要求されるので、第1
の軌道計算手段4bよりも簡易な方法を用いて計算を行
っており、計算結果が実際とは異なる解に収束する「過
収束」が発生する場合がある。過収束に陥った場合に
は、推定された結果と、実際の測定結果がよく一致する
ことから、そのような状態に陥っていることを知り得な
い場合が多く、万一、知り得たとしても過収束の状態か
ら離脱することが困難であった。
Here, the second trajectory calculation means 4c is required to sequentially process the observation data,
The calculation is performed using a simpler method than the trajectory calculation means 4b, and "overconvergence" may occur in which the calculation result converges to a solution different from the actual one. In the case of overconvergence, since the estimated result and the actual measurement result agree well, it is often impossible to know that such a state has occurred. It was difficult to depart from the state of over-convergence.

【0022】本発明においては、前述のように、第2の
軌道計算手段4cが、第1の軌道計算手段4bの計算結
果を参照して軌道計算を行うようにしたので、過収束が
発生することを防止できる。即ち、本発明では、即時性
は高いが精度が低い第2の計算手法(リアルタイム推
定)を、即時性は低いが精度が高い第1の計算手法(バ
ッチ推定)によって算出された結果により補間し、より
精度が高い計算結果を得ることが可能となる。
In the present invention, as described above, since the second trajectory calculation means 4c performs the trajectory calculation with reference to the calculation result of the first trajectory calculation means 4b, overconvergence occurs. Can be prevented. That is, in the present invention, the second calculation method (real-time estimation) with high immediateness and low accuracy is interpolated by the result calculated by the first calculation method (batch estimation) with low immediateness and high accuracy. , It is possible to obtain a more accurate calculation result.

【0023】このようにして、第1の軌道計算手段4b
および第2の軌道計算手段4cの計算結果は、出力手段
4eを介して表示装置5に表示出力される。このとき、
第2の軌道計算手段4cによって算出された結果のみで
なく、第1の軌道計算手段4bによる計算結果を同一の
画面に重ねて表示することにより、両者の誤差が一目瞭
然となるので、計算結果に異常が生じた場合には直ちに
これを知ることが可能となる。
Thus, the first trajectory calculating means 4b
The calculation result of the second trajectory calculation means 4c is displayed on the display device 5 via the output means 4e. At this time,
By displaying not only the result calculated by the second trajectory calculation means 4c but also the calculation result by the first trajectory calculation means 4b on the same screen, the error between the two becomes clear at a glance. When an abnormality occurs, it becomes possible to know this immediately.

【0024】次に、図2を参照して、本発明の実施の形
態の構成例について説明する。この図において、人工衛
星10は、例えば、周回衛星であり、地上局に向けて測
位信号を送信している。
Next, an example of the configuration of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this figure, the artificial satellite 10 is, for example, an orbiting satellite, and transmits a positioning signal to a ground station.

【0025】パラボラアンテナ20,21は、人工衛星
10から送信された測位信号を地球上の異なる位置で受
信し、観測装置30に対して供給する。観測装置30
は、観測データ取得部30aおよび送信部30bによっ
て構成されており、人工衛星10から送信されてくる測
位信号を利用して人工衛星10の観測データを生成し、
ネットワーク40を介して計算装置50に供給する。
The parabolic antennas 20 and 21 receive positioning signals transmitted from the artificial satellite 10 at different positions on the earth and supply them to the observation device 30. Observation device 30
Is configured by an observation data acquisition unit 30a and a transmission unit 30b, and generates observation data of the artificial satellite 10 using a positioning signal transmitted from the artificial satellite 10,
The information is supplied to the computing device 50 via the network 40.

【0026】ここで、観測データ取得部30aは、前述
のように、人工衛星10から送信されてくる測位信号を
利用して電波の伝搬時間、電波の周波数の変化量、およ
び、パラボラアンテナ20の仰角等を観測データとして
取得する。
Here, as described above, the observation data acquisition unit 30 a uses the positioning signal transmitted from the artificial satellite 10 to transmit the radio wave propagation time, the radio frequency change amount, and the parabolic antenna 20. Obtain the elevation angle etc. as observation data.

【0027】送信部30bは、観測データ取得部30a
によって取得された観測データを、ネットワーク40を
介して計算装置50に送信する。ネットワーク40は、
例えば、ディジタル回線等によって構成されており、観
測装置30によって取得された観測データを計算装置5
0まで伝送する。
The transmission unit 30b is provided with an observation data acquisition unit 30a
Is transmitted to the computing device 50 via the network 40. Network 40
For example, it is configured by a digital line or the like, and the observation data acquired by the observation device 30 is
Transmit to 0.

【0028】計算装置50は、受信部50a、記憶部5
0b、バッチ推定処理部50c、基準情報生成部50
d、リアルタイム推定処理部50e、表示処理部50
f、および、制御部50gによって構成されており、観
測装置30から送信された観測データから、人工衛星1
0の軌道を計算して表示装置60に結果を表示する。
The computing device 50 includes a receiving unit 50a, a storage unit 5
0b, batch estimation processing section 50c, reference information generation section 50
d, real-time estimation processing section 50e, display processing section 50
f, and a control unit 50g, and based on observation data transmitted from the observation device 30,
The trajectory of zero is calculated and the result is displayed on the display device 60.

【0029】ここで、受信部50aは、ネットワーク4
0を介して送信されてきた観測データを受信する。記憶
部50bは、受信部50aによって受信された観測デー
タを所定量だけ記憶し、バッチ推定処理部50cに対し
て供給する。
Here, the receiving unit 50a is connected to the network 4
0 is received as observation data transmitted. The storage unit 50b stores a predetermined amount of observation data received by the reception unit 50a, and supplies the observation data to the batch estimation processing unit 50c.

【0030】バッチ推定処理部50cは、人工衛星10
が軌道上で受ける様々な外乱(摂動)を考慮に入れたニ
ュートンの運動方程式に対して、各々の観測時刻におい
て人工衛星10が受ける加速度をモデル化した運動モデ
ルを適用することにより人工衛星10の理論的な軌道情
報(人工衛星の位置ベクトルおよび速度ベクトル等)を
算出する。そして、得られた軌道情報に対して、その位
置において観測データが受ける誤差を示す観測モデルを
適用することにより、理論的な観測データを導出する。
最後に、計算によって得られた理論的な観測データと、
実際の観測データとを比較し、これらの差の二乗和が最
小となるように人工衛星10軌道を算定する。
The batch estimation processing section 50c includes the artificial satellite 10
Is applied to the Newton's equation of motion taking into account various disturbances (perturbations) received in orbit by applying a motion model that models the acceleration received by the satellite 10 at each observation time. Calculate theoretical orbit information (such as the position vector and velocity vector of the artificial satellite). Then, theoretical observation data is derived by applying an observation model indicating an error received by the observation data at the position to the obtained orbit information.
Finally, the theoretical observation data obtained by calculation,
The orbit of the artificial satellite 10 is calculated so as to compare with actual observation data and minimize the sum of squares of these differences.

【0031】基準情報生成部50dは、バッチ推定処理
部50cによって算出された軌道情報から、各観測時刻
における人工衛星10の軌道その他を示す基準情報を生
成し、リアルタイム推定処理部50eと表示処理部50
fにそれぞれ供給する。ここで、基準情報とは、以下の
データを示す。 (A)人工衛星10の赤道面座標系における位置ベクト
ルおよび速度ベクトル (B)地上局(パラボラアンテナ20,21)の赤道面
座標系における位置ベクトル (C)人工衛星10の赤道面座標系における状態遷移行
列 (D)観測データ取得可能時間帯情報 なお、状態遷移行列は、運動方程式に従うパラメータX
(t)があった場合に、以下の式で表すことができる。
The reference information generation unit 50d generates reference information indicating the orbit and the like of the artificial satellite 10 at each observation time from the orbit information calculated by the batch estimation processing unit 50c, and generates a real-time estimation processing unit 50e and a display processing unit. 50
f. Here, the reference information indicates the following data. (A) Position vector and velocity vector of the satellite 10 in the equatorial plane coordinate system (B) Position vector of the ground station (parabolic antennas 20 and 21) in the equatorial plane coordinate system (C) State of the satellite 10 in the equatorial plane coordinate system Transition matrix (D) Observable data acquisition time zone information The state transition matrix is a parameter X according to the equation of motion.
When (t) exists, it can be expressed by the following equation.

【0032】[0032]

【数1】 Φ(t’,t)=∂X(t’)/∂X(t) ・・・(1) いまの場合、X(t)は、人工衛星10の位置ベクトル
および速度ベクトルであり、Φの物理的な意味として
は、時刻tで位置ベクトルまたは速度ベクトルに微小変
化が生じた場合に、t’における位置ベクトルまたは速
度ベクトルがどれだけ変化するかを示している。換言す
ると、ΦはXの誤差を伝播する式である。
Φ (t ′, t) = ∂X (t ′) / ∂X (t) (1) In this case, X (t) is a position vector and a velocity vector of the artificial satellite 10. Yes, the physical meaning of Φ indicates how much the position vector or velocity vector at t 'changes when a small change occurs in the position vector or velocity vector at time t. In other words, Φ is an equation that propagates the error of X.

【0033】また、観測データ取得可能時間帯情報と
は、人工衛星10が観測可能な時間帯を示す情報であ
る。即ち、本実施の形態では、人工衛星10は周回衛星
であるので、この人工衛星10が地上から観測可能な時
間帯を示す情報である。
Further, the observation data obtainable time zone information is information indicating a time zone in which the artificial satellite 10 can observe. That is, in the present embodiment, since the artificial satellite 10 is an orbiting satellite, the information indicates a time zone in which the artificial satellite 10 can be observed from the ground.

【0034】リアルタイム推定処理部50eは、カルマ
ンフィルタを用いたリアル推定処理により人工衛星10
の軌道を計算する。このカルマンフィルタによる処理
は、観測更新と時間更新と呼ばれる2つの処理によって
成り立っている。観測更新では、取得された観測データ
と、カルマンフィルタによって予測された観測量との差
分に応じたフィードバックをかけて人工衛星10の軌道
情報を修正する。更新された軌道情報は、時間更新処理
によって次の観測データが取得される時刻まで伝播さ
れ、そこでまた新たな更新処理を受けることになる。こ
のような処理が繰り返されることにより、人工衛星10
の軌道情報が逐次推定される。なお、本実施の形態で
は、リアルタイム推定処理部50eは、バッチ推定処理
部50cから供給された推定値を初期値とするととも
に、基準情報生成部50dから供給された基準情報を参
照して前述の観測更新と時間更新とを行うことにより推
定精度を向上させている。
The real-time estimation processing section 50e performs real estimation processing using the Kalman filter to
Calculate the orbit of. The processing by the Kalman filter is made up of two processings called observation update and time update. In the observation update, the orbit information of the artificial satellite 10 is corrected by applying feedback according to the difference between the acquired observation data and the amount of observation predicted by the Kalman filter. The updated orbit information is propagated until the time when the next observation data is acquired by the time update processing, and receives another update processing there. By repeating such processing, the satellite 10
Trajectory information is sequentially estimated. In the present embodiment, the real-time estimation processing unit 50e sets the estimated value supplied from the batch estimation processing unit 50c as an initial value, and refers to the reference information supplied from the reference information generation unit 50d as described above. The estimation accuracy is improved by performing observation update and time update.

【0035】表示処理部50fは、基準情報生成部50
dと、リアルタイム推定処理部50eとによって算出さ
れた軌道情報を表示装置60に供給して表示させる。制
御部50gは、装置の各部を制御する。
The display processing unit 50f includes a reference information generation unit 50
The d and the trajectory information calculated by the real-time estimation processing unit 50e are supplied to the display device 60 and displayed. The control unit 50g controls each unit of the device.

【0036】表示装置60は、例えば、CRTモニタ等
によって構成されており、表示処理部50fから供給さ
れた画像信号を表示出力する。次に、以上の実施の形態
の動作について説明する。
The display device 60 is constituted by, for example, a CRT monitor or the like, and displays and outputs the image signal supplied from the display processing unit 50f. Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0037】人工衛星10から送信された測位信号は、
地上局であるパラボラアンテナ20,21によって受信
され、観測装置30に対して供給される。観測装置30
は、観測データ取得部30aによって、パラボラアンテ
ナ20,21から供給された測位信号を観測データとし
て取得し、送信部30bに供給する。
The positioning signal transmitted from the satellite 10 is
The signals are received by the parabolic antennas 20 and 21 as ground stations and supplied to the observation device 30. Observation device 30
Acquires the positioning signal supplied from the parabolic antennas 20 and 21 as observation data by the observation data acquisition unit 30a, and supplies it to the transmission unit 30b.

【0038】送信部30bは、観測データ取得部30a
から供給された観測データを、ネットワーク40を介し
て計算装置50に対して送信する。計算装置50では、
観測装置30から送信された観測データを、受信部50
aにより受信する。
The transmitting unit 30b includes an observation data acquiring unit 30a
Is transmitted to the computing device 50 via the network 40. In the calculation device 50,
The observation data transmitted from the observation device 30 is
a.

【0039】受信部50aによって受信された観測デー
タは、記憶部50bに供給されてそこに記憶され、一定
量の観測データが蓄積された場合には、バッチ推定処理
部50cに対して蓄積された観測データが供給される。
The observation data received by the receiving unit 50a is supplied to the storage unit 50b and stored therein, and when a certain amount of observation data is accumulated, the observation data is accumulated in the batch estimation processing unit 50c. Observation data is supplied.

【0040】バッチ推定処理部50cは、運動方程式に
対して運動モデルを適用して人工衛星10の軌道情報の
理論値を算出する。次に、得られた軌道情報の理論値に
対して観測モデルを適用し、各観測データが取得された
時刻における観測データの理論値を算出する。続いて、
観測データの理論値と、実際の観測データとの差分の二
乗和が最小となる軌道情報を算出し、これを人工衛星1
0の最も確からしい軌道情報と推定する。
The batch estimation processing unit 50c calculates the theoretical value of the orbit information of the artificial satellite 10 by applying the motion model to the motion equation. Next, the observation model is applied to the obtained theoretical value of the orbit information, and the theoretical value of the observation data at the time when each observation data is obtained is calculated. continue,
Orbital information that minimizes the sum of squares of the difference between the theoretical value of the observation data and the actual observation data is calculated,
It is estimated to be the most likely orbital information of 0.

【0041】このようにして得られた軌道情報は、基準
情報生成部50dに供給されるとともに、初期値情報と
してリアルタイム推定処理部50eに供給される。基準
情報生成部50dでは、バッチ推定処理部50cによる
処理結果を取得し、これに基づいて前述の(A)〜
(D)からなる基準情報を生成し、リアルタイム推定処
理部50eに供給する。
The trajectory information obtained in this way is supplied to the reference information generation unit 50d and is also supplied to the real-time estimation processing unit 50e as initial value information. The reference information generation unit 50d obtains the processing result by the batch estimation processing unit 50c, and based on the obtained processing result, obtains the above (A) to
The reference information (D) is generated and supplied to the real-time estimation processing unit 50e.

【0042】リアルタイム推定処理部50eは、バッチ
推定処理部50cから供給された初期値を参照して、リ
アルタイム推定処理を実行する。即ち、リアルタイム推
定処理部50eは、バッチ推定処理部50cから供給さ
れた初期値を用いてカルマンフィルタを設定する。そし
て、このようにして設定されたカルマンフィルタに対し
て、基準情報の状態遷移行列を用いて時間更新処理を行
うとともに、軌道情報と状態遷移行列とを用いて観測更
新処理を行う。
The real-time estimation processing section 50e executes the real-time estimation processing with reference to the initial value supplied from the batch estimation processing section 50c. That is, the real-time estimation processing unit 50e sets the Kalman filter using the initial value supplied from the batch estimation processing unit 50c. Then, the Kalman filter set in this manner is subjected to time update processing using the state transition matrix of the reference information, and is also subjected to observation update processing using the trajectory information and the state transition matrix.

【0043】図3は、リアルタイム推定処理とバッチ推
定処理の関係を示す図である。この図に示すように、観
測データ(図3(A)参照)の入力が開始されると、こ
れらのデータは記憶部50bに蓄積される(図3(C)
参照)。そして、一定量の観測データが蓄積されると、
バッチ推定処理(図3(D)参照)が起動され、初期値
と基準情報とがリアルタイム推定処理部50eに供給さ
れる。その結果、リアルタイム推定処理部50eは、こ
れらの情報と、観測データとを参照して、リアルタイム
推定処理を実行し、人工衛星10の軌道情報を算出す
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the real-time estimation processing and the batch estimation processing. As shown in this figure, when the input of observation data (see FIG. 3A) is started, these data are accumulated in the storage unit 50b (FIG. 3C).
reference). When a certain amount of observation data is accumulated,
The batch estimation process (see FIG. 3D) is activated, and the initial value and the reference information are supplied to the real-time estimation processing unit 50e. As a result, the real-time estimation processing unit 50e executes the real-time estimation processing with reference to the information and the observation data, and calculates the orbit information of the artificial satellite 10.

【0044】なお、リアルタイム推定処理部50eは、
図4に示すように、バッチ推定処理によって導出された
基準情報の軌道情報を「基準軌道」とし、各時刻におけ
る基準軌道と、リアルタイム推定による推定値とのずれ
Δrkを計算結果として出力する。
Note that the real-time estimation processing section 50e
As shown in FIG. 4, the trajectory information of the reference information derived by the batch estimation processing is defined as a “reference trajectory”, and a deviation Δrk between the reference trajectory at each time and an estimated value by real-time estimation is output as a calculation result.

【0045】表示処理部50fは、基準情報生成部50
dとリアルタイム推定処理部50eによる推定結果のそ
れぞれを評価対象パラメータに変換し、表示装置60に
供給して表示させる。なお、評価対象パラメータとは、
推定によって得られた軌道情報である速度ベクトルと位
置ベクトルはそれぞれ3次元のベクトルであることか
ら、これらを直感的に理解可能な値(例えば、人工衛星
10の直下点経度)に変換したものをいう。
The display processing unit 50f includes a reference information generation unit 50
d and the estimation result by the real-time estimation processing unit 50e are converted into evaluation target parameters and supplied to the display device 60 for display. The evaluation target parameter is
Since the velocity vector and the position vector, which are the orbit information obtained by the estimation, are each a three-dimensional vector, a value obtained by converting these into an intuitively understandable value (for example, the longitude directly below the satellite 10) is obtained. Say.

【0046】図5は、以上の処理の結果、表示装置60
に表示される画面の表示例である。この表示例では、横
軸は時間を示し、また、縦軸は直下点経度を示してい
る。また、横軸において三角形「△」が付されている位
置では、基準情報の更新がなされた(バッチ推定処理に
よる処理結果が出力された)ことを示している。更に、
太線はバッチ推定処理の結果から求められた直下点経度
であり、破線はバッチ推定処理の誤差範囲を示してお
り、細線はリアルタイム推定処理から求められた直下点
経度を示している。
FIG. 5 shows the display device 60 as a result of the above processing.
9 is a display example of a screen displayed in FIG. In this display example, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the longitude immediately below. Further, the position where the triangle “△” is attached on the horizontal axis indicates that the reference information has been updated (the processing result by the batch estimation processing has been output). Furthermore,
The bold line indicates the longitude of the point directly below obtained from the result of the batch estimation processing, the broken line indicates the error range of the batch estimation processing, and the thin line indicates the longitude of the point immediately below obtained from the real-time estimation processing.

【0047】このような表示画面を参照することによ
り、リアルタイム推定処理によって得られた結果と、バ
ッチ推定処理によって得られた結果とを比較考量するこ
とが可能となるので、これらによる推定結果が乖離して
いない場合には、双方の推定結果がともに確からしいこ
とを知ることができる。
By referring to such a display screen, it is possible to weigh the result obtained by the real-time estimation processing and the result obtained by the batch estimation processing. If not, it is possible to know that both estimation results are both likely.

【0048】次に、図6〜図8を参照して、図2に示す
実施の形態において実行される処理の詳細について説明
する。先ず、図6は、バッチ推定処理部50cにおいて
実行される初期設定処理の一例を説明するフローチャー
トである。なお、この処理は、図3に示す最初の「バッ
チ推定処理」に対応している。このフローチャートが開
始されると、以下の処理が実行される。 [S1]バッチ推定処理部50cは、記憶部50bに一
定量の観測データが蓄積されたか否かを判定し、蓄積さ
れた場合にはステップS2に進み、それ以外の場合には
ステップS1に戻って同様の処理を繰り返す。 [S2]バッチ推定処理部50cは、蓄積された観測デ
ータを用いてバッチ推定処理を開始する。 [S3]バッチ推定処理部50cは、リアルタイム推定
の初期値を算出し、リアルタイム推定処理部50eに対
して供給する。 [S4]基準情報生成部50dは、バッチ推定処理部5
0cによる軌道の推定結果を基準軌道に設定する。 [S5]基準情報生成部50dは、状態遷移行列を所定
の将来時刻(次回のバッチ推定による更新予定時刻)ま
で伝播する。
Next, details of the processing executed in the embodiment shown in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. First, FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an initialization process performed in the batch estimation processing unit 50c. This process corresponds to the first “batch estimation process” shown in FIG. When this flowchart is started, the following processing is executed. [S1] The batch estimation processing unit 50c determines whether or not a certain amount of observation data has been stored in the storage unit 50b. If the observation data has been stored, the process proceeds to step S2; otherwise, the process returns to step S1. And repeat the same processing. [S2] The batch estimation processing unit 50c starts batch estimation processing using the accumulated observation data. [S3] The batch estimation processing unit 50c calculates an initial value of the real-time estimation and supplies it to the real-time estimation processing unit 50e. [S4] The reference information generation unit 50d includes the batch estimation processing unit 5
The trajectory estimation result based on 0c is set as the reference trajectory. [S5] The reference information generating unit 50d propagates the state transition matrix until a predetermined future time (scheduled update time by the next batch estimation).

【0049】この際、ある一定間隔の時刻に対して伝播
を行って複数の状態遷移行列を予め生成しておき、リア
ルタイム推定処理において実際に用いる時刻に対して
は、これらの情報を適宜補間することにより、任意の時
刻の状態遷移行列を得る。[S6]基準情報生成部50
dは、地上局であるパラボラアンテナ20,21の位置
情報と、可視情報を算出する。
At this time, a plurality of state transition matrices are generated in advance by propagating at a certain time interval, and these information are appropriately interpolated for the time actually used in the real-time estimation processing. Thus, a state transition matrix at an arbitrary time is obtained. [S6] Reference information generation unit 50
d calculates position information and visible information of the parabolic antennas 20 and 21 which are ground stations.

【0050】ここで、パラボラアンテナ20,21の位
置情報とは、慣性座標系である赤道面座標系におけるパ
ラボラアンテナ20,21の位置と速度ベクトルを示し
ている。また、可視情報は、前述のように人工衛星10
が測定可能な時間帯を示す情報である。基準情報生成部
50dは、これらの情報を生成する。
Here, the position information of the parabolic antennas 20 and 21 indicates the positions and velocity vectors of the parabolic antennas 20 and 21 in an equatorial plane coordinate system which is an inertial coordinate system. Further, the visible information is transmitted by the artificial satellite 10 as described above.
Is information indicating a time zone in which measurement is possible. The reference information generation unit 50d generates such information.

【0051】次に、図7を参照して、通常状態における
バッチ推定処理(図3に示す第2番目以降のバッチ推定
処理)の詳細について説明する。このフローチャートが
開始されると、以下の処理が実行されることになる。 [S20]記憶部50bは、観測データを蓄積する。 [S21]バッチ推定処理部50cは、予測誤差ΔRを
算定する。
Next, the details of the batch estimation process in the normal state (the second and subsequent batch estimation processes shown in FIG. 3) will be described with reference to FIG. When this flowchart is started, the following processing is executed. [S20] The storage unit 50b stores observation data. [S21] The batch estimation processing unit 50c calculates a prediction error ΔR.

【0052】ここで、予測誤差ΔRは以下の式で表され
る。
Here, the prediction error ΔR is expressed by the following equation.

【0053】[0053]

【数2】ΔR=(3n/2)Δa×T ・・・(2) ここで、ΔRは、正確には人工衛星10の進行方向にお
ける位置の誤差である。また、nは人工衛星10の周回
周期の逆数である平均運動を、Δaは軌道長半径誤差
を、Tは前回のバッチ推定処理からの経過時間を示して
いる。 [S22]バッチ推定処理部50cは、予測誤差ΔRが
運用上要求される制度ΔRLよりも大きい場合にはステ
ップS23に進み、それ以外の場合にはステップS20
に戻って同様の処理を繰り返す。
ΔR = (3n / 2) Δa × T (2) Here, ΔR is an error in the position of the artificial satellite 10 in the traveling direction. Further, n represents the average motion which is the reciprocal of the orbital cycle of the artificial satellite 10, Δa represents the orbital radius error, and T represents the elapsed time from the previous batch estimation processing. [S22] The batch estimation processing unit 50c proceeds to step S23 when the prediction error ΔR is larger than the required regulation ΔRL for operation, and otherwise proceeds to step S20.
And the same processing is repeated.

【0054】即ち、バッチ推定処理では、予測値ととも
にその予測誤差範囲が得られるが、誤差範囲が時間とと
もに増大するパラメータがあり、その典型例が前述の軌
道長半径の誤差による人工衛星10の軌道上進行方向の
位置誤差ΔRである。このΔRは前述のように時間Tと
ともに増大するので、ΔRの値が運用上要求される制度
ΔRLを越えた場合には、新たなバッチ推定処理を行っ
て精度の低下を補う。 [S23]バッチ推定処理部50cは、バッチ推定処理
を実行する。 [S24]バッチ推定処理部50cは、バッチ推定処理
の初期値を算出し、リアルタイム推定処理部50eに供
給する。 [S25]基準情報生成部50dは、バッチ推定処理部
50cによる軌道の予測結果を基準軌道に設定する。 [S26]基準情報生成部50dは、状態遷移行列を所
定の時刻(リアルタイム推定の開始時刻)まで伝播す
る。 [S27]基準情報生成部50dは、地上局であるパラ
ボラアンテナ20,21の位置情報の初期値と、可視情
報の初期値を算出する。 [S28]基準情報生成部50dは、基準情報を更新す
る。即ち、前回のバッチ推定処理によって算出された基
準情報を、今回の処理によって生成された新たな基準情
報により更新する。 [S29]処理を継続する場合には、ステップS20に
戻って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合には処理
を終了する。
That is, in the batch estimation processing, the prediction error range is obtained together with the prediction value. However, there is a parameter whose error range increases with time. A typical example is the orbit of the artificial satellite 10 due to the above-described error in the orbital major radius. This is the position error ΔR in the upward traveling direction. Since this ΔR increases with time T as described above, when the value of ΔR exceeds the regulation ΔRL required for operation, a new batch estimation process is performed to compensate for the decrease in accuracy. [S23] The batch estimation processing unit 50c executes a batch estimation process. [S24] The batch estimation processing unit 50c calculates an initial value of the batch estimation processing, and supplies the initial value to the real-time estimation processing unit 50e. [S25] The reference information generation unit 50d sets the prediction result of the trajectory by the batch estimation processing unit 50c as the reference trajectory. [S26] The reference information generator 50d propagates the state transition matrix until a predetermined time (start time of real-time estimation). [S27] The reference information generation unit 50d calculates the initial values of the position information of the parabolic antennas 20, 21 as the ground stations and the initial values of the visible information. [S28] The reference information generation unit 50d updates the reference information. That is, the reference information calculated by the previous batch estimation processing is updated with the new reference information generated by the current processing. [S29] If the process is to be continued, the process returns to step S20, and the same process is repeated. Otherwise, the process ends.

【0055】次に、図8を参照して、リアルタイム推定
処理の詳細について説明する。この処理が開始される
と、以下の処理が実行される。 [S40]リアルタイム推定処理部50eは、人工衛星
10から送信された測位信号がパラボラアンテナ20,
21によって受信された時刻tを、実際の時刻t’に補
正する。
Next, the details of the real-time estimation processing will be described with reference to FIG. When this processing is started, the following processing is executed. [S40] The real-time estimation processing unit 50e outputs the positioning signal transmitted from the artificial satellite 10 to the parabolic antenna 20,
The time t received by 21 is corrected to the actual time t '.

【0056】即ち、人工衛星10から送信され、パラボ
ラアンテナ20,21によって受信された測位信号に
は、受信時刻を示すタグが付与されるが、実際に受信さ
れてからタグが付与される迄の間にタイムラグがあるの
でこれを修正する。 [S41]リアルタイム推定処理部50eは、基準情報
生成部50dから状態遷移行列を取得する。
That is, the positioning signal transmitted from the artificial satellite 10 and received by the parabolic antennas 20 and 21 is provided with a tag indicating the reception time. This is corrected because there is a time lag between them. [S41] The real-time estimation processing unit 50e acquires a state transition matrix from the reference information generation unit 50d.

【0057】なお、必要に応じて補間処理等を行い、目
的となる時刻における状態遷移行列を生成する。 [S42]リアルタイム推定処理部50eは、カルマン
フィルタを初期値(前回の値)からt’まで時間更新す
る。
The state transition matrix at the target time is generated by performing an interpolation process and the like as necessary. [S42] The real-time estimation processing unit 50e updates the time of the Kalman filter from the initial value (previous value) to t '.

【0058】ここで、通常のリアルタイム処理の時間更
新処理では積分により所定の時刻まで時間更新を行う
が、本実施の形態では、バッチ推定処理によって生成さ
れた状態遷移行列をカルマンフィルタに対して乗算する
ことにより時間更新を行う。従って、処理に時間を要す
る積分を省略することができるので、処理時間を短縮す
ることが可能となる。また、状態遷移行列は、リアルタ
イム処理に比較して精度の高いバッチ推定処理によって
生成されたものであるので、リアルタイム推定処理の精
度を向上させることも可能となる。 [S43]リアルタイム推定処理部50eは、基準情報
生成部50dから地上局位置情報と、可視情報とを取得
し、これらから時刻t’における地上局位置情報と、時
刻t’における可視情報とを算出する。
Here, in the normal time update processing of the real-time processing, the time is updated until a predetermined time by integration. In the present embodiment, the Kalman filter is multiplied by the state transition matrix generated by the batch estimation processing. The time is updated accordingly. Therefore, since integration requiring time for processing can be omitted, processing time can be reduced. Further, since the state transition matrix is generated by batch estimation processing with higher accuracy than real-time processing, it is possible to improve the accuracy of real-time estimation processing. [S43] The real-time estimation processing unit 50e acquires the ground station position information and the visible information from the reference information generation unit 50d, and calculates the ground station position information at time t 'and the visible information at time t' therefrom. I do.

【0059】なお、この算出方法としては、例えば、エ
ルミート補間処理を用いることができる。 [S44]リアルタイム推定処理部50eは、ステップ
S43において取得した地上局位置情報と可視情報とか
ら、人工衛星10の観測が可能であるか否かを判定し、
観測可能である場合にはステップS45に進み、それ以
外の場合にはステップS49に進む。 [S45]リアルタイム推定処理部50eは、人工衛星
10が測位信号を発信した時刻を推定する処理を実行す
る。
As this calculation method, for example, Hermite interpolation processing can be used. [S44] The real-time estimation processing unit 50e determines whether or not the observation of the artificial satellite 10 is possible from the ground station position information and the visible information acquired in step S43,
If observable, proceed to step S45, otherwise proceed to step S49. [S45] The real-time estimation processing unit 50e performs a process of estimating the time at which the artificial satellite 10 transmitted the positioning signal.

【0060】即ち、測位データが発信されてから、受信
されるまでの間に人工衛星10が移動するので、その移
動量を考慮して測位信号が発信された時刻をライトタイ
ムイクエーション(Light Time Equation)により算出
する。なお、その際には、基準情報生成部50dによっ
て生成された基準情報を用いる。 [S46]リアルタイム推定処理部50eは、人工衛星
10のクロックが有する誤差(クロックバイアス)を算
出する。
That is, since the artificial satellite 10 moves between the time when the positioning data is transmitted and the time when the satellite data is received, the time at which the positioning signal is transmitted in consideration of the amount of movement is used to determine the time at which the positioning signal is transmitted. Equation). In this case, the reference information generated by the reference information generation unit 50d is used. [S46] The real-time estimation processing unit 50e calculates an error (clock bias) of the clock of the artificial satellite 10.

【0061】なお、この誤差は、時刻を変数とする二次
式によって与えられるので、この二次式を解くことによ
り、クロックバイアスを得る。 [S47]リアルタイム推定処理部50eは、ステップ
S45において得られた発信時刻と、ステップS46に
おいて得られたクロックバイアスとから、測位信号の実
際の送信時刻を算出する。 [S48]リアルタイム推定処理部50eは、観測感度
行列を算出する。
Since this error is given by a quadratic equation using time as a variable, a clock bias is obtained by solving this quadratic equation. [S47] The real-time estimation processing unit 50e calculates the actual transmission time of the positioning signal from the transmission time obtained in step S45 and the clock bias obtained in step S46. [S48] The real-time estimation processing unit 50e calculates an observation sensitivity matrix.

【0062】ここで、観測感度行列とは、観測される物
理量h(地上局と人工衛星間の距離、または、地上局か
らみた人工衛星の方向等)を推定パラメータX(いまの
場合は人工衛星10の位置ベクトルまたは速度ベクト
ル)の関数として、h(X)として表したとすると、観
測感度行列Hは以下の式により与えられる。
Here, the observation sensitivity matrix refers to the observed physical quantity h (the distance between the ground station and the artificial satellite, or the direction of the artificial satellite viewed from the ground station, etc.) and the estimation parameter X (in this case, the artificial satellite). Assuming that h (X) is represented as a function of the position vector or the velocity vector (10 position vectors or velocity vectors), the observation sensitivity matrix H is given by the following equation.

【0063】[0063]

【数3】H=∂h(X)/∂X ・・・(3) なお、この物理的な意味は次のように解される。即ち、
Hが大きいということは、推定パラメータXのわずかな
変化に対して観測される物理量hが大きく変化すること
である。換言すると、Hが大きい観測量を使用すると、
Xを精度よく決めることができる。逆にHが小さい観測
量ではXの変化に対してhの変化が鈍いのでXが決まり
にくい。 [S49]リアルタイム推定処理部50eは、基準情報
生成部50dから供給された基準情報に含まれている軌
道情報と情報遷移行列、および、ステップS48におい
て算出された観測感度行列を用いて、カルマンフィルタ
の観測更新処理を実行する。 [S50]処理を継続する場合にはステップS40に戻
って同様の処理を繰り返し、それ以外の場合には処理を
終了する。
H = ∂h (X) / ∂X (3) The physical meaning is understood as follows. That is,
The fact that H is large means that the physical quantity h that is observed for a small change in the estimation parameter X greatly changes. In other words, using an observable with a large H,
X can be determined accurately. Conversely, when the observation quantity is small, the change in h is slow relative to the change in X, so that it is difficult to determine X. [S49] The real-time estimation processing unit 50e uses the orbit information and the information transition matrix included in the reference information supplied from the reference information generation unit 50d, and the observation sensitivity matrix calculated in step S48 to calculate the Kalman filter. Execute observation update processing. [S50] If the process is to be continued, the process returns to step S40, and the same process is repeated. Otherwise, the process ends.

【0064】以上に説明したように、本発明の実施の形
態では、バッチ推定処理とリアルタイム推定処理とを並
行して実行するとともに、バッチ推定処理により得られ
た結果を、リアルタイム推定処理に反映させることがで
きるので、リアルタイム推定処理の精度を向上させるこ
とが可能となる。
As described above, in the embodiment of the present invention, the batch estimation process and the real-time estimation process are executed in parallel, and the result obtained by the batch estimation process is reflected in the real-time estimation process. Therefore, the accuracy of the real-time estimation process can be improved.

【0065】また、バッチ推定処理に基づく状態遷移行
列を、リアルタイム推定処理の時間更新処理に利用する
ようにしたので、時間更新処理をより高精度にしかも迅
速に実行することが可能となる。
Further, since the state transition matrix based on the batch estimation process is used for the time update process of the real-time estimation process, the time update process can be executed with higher accuracy and more quickly.

【0066】更に、リアルタイム推定処理の実運用精度
をモニタすることが可能となる。これについて次に詳述
する。即ち、軌道決定精度評価に使用されるパラメータ
は通常以下の2種類である。 (a)共分散行列 (b)観測データの実測値と理論値との差 ここで、リアルタイム推定処理単独では、その場で評価
できるのは(a)と(b)のトレンドだけである。しか
し、(a)は過収束の状態になった場合はもとより、絶
対精度を評価するパラメータにはなり得ない。また、
(b)については、実測値と理論値の差は小さいにも拘
わらず、実際には誤差が含まれていることがあり得る。
Further, it is possible to monitor the actual operation accuracy of the real-time estimation processing. This will be described in detail below. That is, the parameters used for the trajectory determination accuracy evaluation are usually the following two types. (A) Covariance matrix (b) Difference between measured value and theoretical value of observation data Here, only the trends (a) and (b) can be evaluated on the spot by real-time estimation processing alone. However, (a) cannot be used as a parameter for evaluating absolute accuracy, as well as in the case of over-convergence. Also,
Regarding (b), although the difference between the measured value and the theoretical value is small, an error may actually be included.

【0067】本来、「実運用的精度」として要求される
のは、人工衛星の位置が真値からどれだけずれているか
ということであるので、リアルタイム推定処理とバッチ
推定処理の結果を比較することができる本実施の形態に
おける方法が最もふさわしいと言える。また、リアルタ
イム推定処理を実施しながら、かつ、結果の実運用的精
度評価を同時に実施できるので、従来のように、問題が
生じた場合に事後的に解析作業を行うといった手間を省
略することが可能となる。
Originally, what is required as “actual operation accuracy” is how much the position of the artificial satellite deviates from the true value. Therefore, it is necessary to compare the results of the real-time estimation processing and the batch estimation processing. It can be said that the method according to the present embodiment that can perform the above is most suitable. In addition, since the real-time estimation process can be performed simultaneously with the actual operational accuracy evaluation of the result, it is possible to eliminate the trouble of performing post-analysis work when a problem occurs as in the past. It becomes possible.

【0068】なお、以上の実施の形態においては、周回
衛星を観測の対象としたが、静止衛星を観測の対象とす
ることも可能であることはいうまでもない。最後に、上
記の処理機能は、コンピュータによって実現することが
できる。その場合、軌道計算装置が有すべき機能の処理
内容は、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録
されたプログラムに記述されており、このプログラムを
コンピュータで実行することにより、上記処理がコンピ
ュータで実現される。コンピュータで読み取り可能な記
録媒体としては、磁気記録装置や半導体メモリ等があ
る。市場へ流通させる場合には、CD−ROM(Compact
Disk Read Only Memory)やフロッピーディスク等の可
搬型記録媒体にプログラムを格納して流通させたり、ネ
ットワークを介して接続されたコンピュータの記憶装置
に格納しておき、ネットワークを通じて他のコンピュー
タに転送することもできる。コンピュータで実行する際
には、コンピュータ内のハードディスク装置等にプログ
ラムを格納しておき、メインメモリにロードして実行す
る。
In the above embodiment, the orbiting satellite is the object of observation, but it goes without saying that the geostationary satellite can also be the object of observation. Finally, the above processing functions can be realized by a computer. In this case, the processing contents of the functions that the trajectory calculation device should have are described in a program recorded on a computer-readable recording medium, and the above processing is realized by the computer by executing this program on the computer. Is done. Examples of the computer-readable recording medium include a magnetic recording device and a semiconductor memory. When distributing to the market, CD-ROM (Compact
Disk Read Only Memory) or store the program on a portable recording medium such as a floppy disk and distribute it, or store it on a storage device of a computer connected via a network and transfer it to another computer via the network. Can also. When the program is executed by the computer, the program is stored in a hard disk device or the like in the computer, loaded into the main memory, and executed.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、衛星の
軌道を、衛星を観測することにより得られた物理量から
計算する軌道計算装置において、物理量に基づいて衛星
の軌道を第1の手法によって計算する第1の軌道計算手
段と、物理量に基づいて衛星の軌道を第1の手法とは異
なる第2の手法によって計算する第2の軌道計算手段
と、第1の軌道計算手段によって得られた結果を、第2
の軌道計算手段に供給する供給手段と、第1または第2
の軌道計算手段によって得られた計算結果を出力する出
力手段と、を有するようにしたので、計算によって得ら
れた軌道の精度を簡単に確認することが可能となる。
As described above, according to the present invention, in an orbit calculation device for calculating the orbit of a satellite from physical quantities obtained by observing the satellite, the orbit of the satellite is calculated based on the physical quantity by the first method. The first orbit calculation means for calculating, the second orbit calculation means for calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a second method different from the first method, and the first orbit calculation means The result is
Supply means for supplying to the trajectory calculation means of the first or second
And an output unit for outputting the calculation result obtained by the trajectory calculation unit. Therefore, it is possible to easily confirm the accuracy of the trajectory obtained by the calculation.

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

【図1】本発明の動作原理を説明する原理図である。FIG. 1 is a principle diagram for explaining the operation principle of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an embodiment of the present invention.

【図3】リアルタイム推定処理とバッチ推定処理の関係
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a real-time estimation process and a batch estimation process.

【図4】基準軌道を利用したリアルタイム推定の概念図
である。
FIG. 4 is a conceptual diagram of real-time estimation using a reference trajectory.

【図5】図2に示す表示装置に表示される表示画面の一
例である。
FIG. 5 is an example of a display screen displayed on the display device shown in FIG. 2;

【図6】図2に示すバッチ推定処理部において実行され
る初期設定処理の一例を説明するためのフローチャート
である。
FIG. 6 is a flowchart illustrating an example of an initial setting process executed in a batch estimation processing unit illustrated in FIG. 2;

【図7】通常状態におけるバッチ推定処理の一例を説明
するためのフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of a batch estimation process in a normal state.

【図8】リアルタイム推定処理の一例を説明するフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a real-time estimation process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 人工衛星 2 パラボラアンテナ 3 観測装置 3a 測定手段 3b 送信手段 4 計算装置 4a 受信手段 4b 第1の軌道計算手段 4c 第2の軌道計算手段 4d 供給手段 4e 出力手段 5 表示装置 10 人工衛星 20,21 パラボラアンテナ 30 観測装置 30a 観測データ取得手段 30b 送信手段 40 ネットワーク 50 計算装置 50a 受信部 50b 記憶部 50c バッチ推定処理部 50d 基準情報生成部 50e リアルタイム推定処理部 50f 表示処理部 50g 制御部 60 表示装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Artificial satellite 2 Parabolic antenna 3 Observation device 3a Measuring means 3b Transmitting means 4 Computing device 4a Receiving means 4b First orbit calculating means 4c Second orbit calculating means 4d Supply means 4e Output means 5 Display device 10 Artificial satellites 20, 21 Parabolic antenna 30 Observation device 30a Observation data acquisition means 30b Transmission means 40 Network 50 Calculation device 50a Receiving unit 50b Storage unit 50c Batch estimation processing unit 50d Reference information generation unit 50e Real-time estimation processing unit 50f Display processing unit 50g Control unit 60 Display device

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 衛星の軌道を、前記衛星を観測すること
により得られた物理量から計算する軌道計算装置におい
て、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を第1の手法によ
って計算する第1の軌道計算手段と、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を前記第1の手法
とは異なる第2の手法によって計算する第2の軌道計算
手段と、 前記第1の軌道計算手段によって得られた結果を、前記
第2の軌道計算手段に供給する供給手段と、 前記第1または第2の軌道計算手段によって得られた計
算結果を出力する出力手段と、 を有することを特徴とする軌道計算装置。
1. An orbit calculation device for calculating an orbit of a satellite from physical quantities obtained by observing the satellite, a first orbit for calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a first method. Calculation means; second orbit calculation means for calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a second technique different from the first technique; and a result obtained by the first orbit calculation means. A trajectory calculation device comprising: a supply unit that supplies the second trajectory calculation unit; and an output unit that outputs a calculation result obtained by the first or second trajectory calculation unit.
【請求項2】 前記第1の軌道計算手段は、バッチ推定
により軌道を計算し、 前記第2の軌道計算手段は、リアルタイム推定により軌
道を計算するとともに、前記供給手段から供給された情
報を参照して計算を行うことを特徴とする請求項1記載
の軌道計算装置。
2. The first trajectory calculation means calculates a trajectory by batch estimation, and the second trajectory calculation means calculates a trajectory by real-time estimation and refers to information supplied from the supply means. The trajectory calculation device according to claim 1, wherein the calculation is performed by performing the calculation.
【請求項3】 前記第1の軌道計算手段は、軌道の予測
誤差が所定の閾値を越えた場合に前記バッチ推定処理に
よる計算を行うことを特徴とする請求項2記載の軌道計
算装置。
3. The trajectory calculation device according to claim 2, wherein the first trajectory calculation means performs the calculation by the batch estimation processing when the prediction error of the trajectory exceeds a predetermined threshold.
【請求項4】 前記出力手段は、前記第1および第2の
軌道計算手段によって得られた計算結果を、同時に表示
出力することを特徴とする請求項1記載の軌道計算装
置。
4. The trajectory calculation apparatus according to claim 1, wherein said output means simultaneously displays and outputs the calculation results obtained by said first and second trajectory calculation means.
【請求項5】 衛星の軌道を、衛星を観測することによ
り得られた物理量から計算する軌道計算方法において、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を第1の手法によ
って計算する第1の軌道計算ステップと、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を前記第1の手法
とは異なる第2の手法によって計算する第2の軌道計算
ステップと、 前記第1の軌道計算ステップによって得られた結果を、
前記第2の軌道計算ステップに供給する供給ステップ
と、 前記第1または第2の軌道計算ステップによって得られ
た計算結果を出力する出力ステップと、 を有することを特徴とする軌道計算方法。
5. An orbit calculation method for calculating an orbit of a satellite from physical quantities obtained by observing the satellite, wherein a first orbit calculation for calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a first method. A second orbit calculation step of calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a second method different from the first method, and a result obtained by the first orbit calculation step,
A trajectory calculation method, comprising: a supply step of supplying to the second trajectory calculation step; and an output step of outputting a calculation result obtained in the first or second trajectory calculation step.
【請求項6】 衛星の軌道を、前記衛星を観測すること
により得られた物理量から計算する処理をコンピュータ
に実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体において、 コンピュータを、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を第1の手法によ
って計算する第1の軌道計算手段、 前記物理量に基づいて前記衛星の軌道を前記第1の手法
とは異なる第2の手法によって計算する第2の軌道計算
手段、 前記第1の軌道計算手段によって得られた結果を、前記
第2の軌道計算手段に供給する供給手段、 前記第1または第2の軌道計算手段によって得られた計
算結果を出力する出力手段、 として機能させるプログラムを記録したコンピュータ読
み取り可能な記録媒体。
6. A computer-readable recording medium storing a program for causing a computer to execute a process of calculating an orbit of a satellite from a physical quantity obtained by observing the satellite, comprising the steps of: First orbit calculating means for calculating the orbit of the satellite by a first method, second orbit calculating means for calculating the orbit of the satellite based on the physical quantity by a second method different from the first method Supply means for supplying a result obtained by the first trajectory calculation means to the second trajectory calculation means; output means for outputting a calculation result obtained by the first or second trajectory calculation means; A computer-readable recording medium that stores a program that functions as a computer.
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