JP2003018061A - Satellite navigation system - Google Patents

Satellite navigation system

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JP2003018061A
JP2003018061A JP2001195485A JP2001195485A JP2003018061A JP 2003018061 A JP2003018061 A JP 2003018061A JP 2001195485 A JP2001195485 A JP 2001195485A JP 2001195485 A JP2001195485 A JP 2001195485A JP 2003018061 A JP2003018061 A JP 2003018061A
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JP
Japan
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data
ionosphere
gps
ground
sbas
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JP2001195485A
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Japanese (ja)
Inventor
Toru Ishita
亨 井下
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NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a satellite navigation system that supervises a maximum rate of change in an ionospheric layer in both the time and space, to reduce probability of impairing the safety of aircrafts. SOLUTION: GPS(global positioning system) 110a, 110b acquire data from the ionospheric layer and transmit a GPS signal to ground. A geostationary satellite 109 relays the data and transmits the data to ground. A plurality of SBAS(satellite based augmentation system) reference stations 102 are installed on ground to receive the GPS signal from the GPS 110a, 110b and the geostationary satellite 109. An ionospheric layer monitor device 101 receives the GPS signal and the data from the geostationary satellite 109, to monitor, the ionospheric layer. A processing station 111 receives the signal received by the SBAS reference stations 102, coming from the GPS 110a, 110b and the geostationary satellite 109 and outputs date to a ground uplink station 107. The ground uplink station 107 transmits a transmission message 108 to the geostationary satellite 109.

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】本発明は衛星航法監視システ
ムに関し、特にGPS等の衛星信号を地上で広域に監視
し、その結果補強メッセージを生成し静止衛星を介して
航空機に伝達する全世界的な衛星航法監視システムに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a satellite navigation monitoring system, and in particular, it is a worldwide system for monitoring satellite signals such as GPS over a wide area on the ground, and as a result, generating a reinforcement message and transmitting it to an aircraft via a geostationary satellite. Satellite navigation surveillance system.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、地球低軌道、中高度軌道、静止軌
道上の衛星等による航空機への衛星航法が盛んに行われ
ている。特に広域衛星航法補強システム(Satell
iteBased Augmentation Sys
tem:以下SBASと記す)による測位精度向上化に
よる高信頼度な情報がリアルタイムで、大気圏飛行中の
航空機に提供されている。
2. Description of the Related Art Recently, satellite navigation to an aircraft by satellites in low earth orbit, middle altitude orbit, geostationary orbit, etc. has been actively performed. Wide area satellite navigation reinforcement system (Satell)
iteBased Augmentation Sys
tem: hereinafter referred to as SBAS), highly reliable information is provided in real time to an aircraft flying in the atmosphere by improving the positioning accuracy.

【0003】しかしながら、電離層の変動により生じる
電磁波伝播遅延の変化は、無線測位精度を下げる可能性
があるので、電離層の最新情報の取得と通知が必要にな
る。
However, a change in the electromagnetic wave propagation delay caused by a change in the ionosphere may lower the accuracy of radio positioning, so it is necessary to obtain and notify the latest information on the ionosphere.

【0004】図3は従来の衛星航法監視システムを示す
システムブロック図である。
FIG. 3 is a system block diagram showing a conventional satellite navigation monitoring system.

【0005】図3を参照すると、地上に複数設置された
SBASレファレンス局401、SBASレファレンス
局402、SBASレファレンス局403、SBASレ
ファレンス局404の各々でGPS(Global P
ositioning System)411,GPS
412,GPS413,GPS414からのGPS信号
405a,405c,405f,405hを監視する。
Referring to FIG. 3, the GPS (Global PB) is established in each of a plurality of SBAS reference stations 401, SBAS reference stations 402, SBAS reference stations 403, and SBAS reference stations 404 installed on the ground.
Positioning System) 411, GPS
The GPS signals 405a, 405c, 405f, and 405h from 412, GPS413, and GPS414 are monitored.

【0006】これらSBASレファレンス局401〜4
04により監視された情報は、SBAS地上ネットワー
ク407を介して処理局410で種々の誤差要因を分析
する。例えば、GPSのクロック誤差、エフェメリス誤
差、電離層誤差、対流圏誤差などである。誤差を分析し
た結果、いくつかの誤差要因をカテゴリーに分けて、そ
の補正値とコンフィデンスレベルを計算し、地上アップ
リンク局406からアップリンク回線408を介して静
止衛星415に伝送され、静止衛星415からダウンリ
ンク回線409を介して航空機416に伝えられる。こ
のダウンリンク回線409により伝送される情報はGP
S信号の提供、デファレンシャル補正情報、インテグリ
ティ情報が含まれる。
These SBAS reference stations 401-4
The information monitored by 04 analyzes various error factors at processing station 410 via SBAS terrestrial network 407. For example, GPS clock error, ephemeris error, ionospheric error, and troposphere error. As a result of analyzing the error, some error factors are divided into categories, the correction value and the confidence level are calculated, and transmitted from the terrestrial uplink station 406 to the geostationary satellite 415 through the uplink line 408 and the geostationary satellite 415. To the aircraft 416 via the downlink line 409. The information transmitted by this downlink line 409 is GP
It includes provision of S signal, differential correction information, and integrity information.

【0007】この場合の変動要素のカテゴリーは、比較
的高速の変動要素を有する高速補正値、比較的ゆっくり
した変動要素を有する長期補正値、および電離層補正値
の3種類に分けられる。
In this case, the category of the variable element is divided into three types: a high-speed correction value having a relatively high-speed variable element, a long-term correction value having a relatively slow variable element, and an ionosphere correction value.

【0008】ここでコンフィデンスレベルとは、計算さ
れた変動要素に対する補正値をユーザーである航空機4
16が使用した場合に、99.9%がオーバーバウンド
される残誤差の確度のことを示す。
Here, the confidence level is a correction value for the calculated variable element, which is the aircraft 4 which is the user.
When 16 is used, 99.9% is the accuracy of the residual error that is overbound.

【0009】通常、航空機等のユーザーは航行中、自位
置の真値を知ることはできない。従って、基本的には衛
星航法システムのような航法システムからの情報に基づ
いて航法を行うことになる。しかしながら、衛星航法シ
ステムは誤差を伴う信号を扱うと同時に、アルゴリズム
の不完全さや予測し得ない事態が発生した場合を考える
と、100%ユーザーに正しい情報を伝えられる保証は
ない。従って、上述のような電離層の補正とコンフィデ
ンスレベルを併せて計算し、この値が残誤差を相応の確
率で上回っていればよいと判断するものである。
Normally, a user of an aircraft or the like cannot know the true value of his / her position during navigation. Therefore, basically, the navigation is performed based on the information from the navigation system such as the satellite navigation system. However, satellite navigation systems handle signals with errors, and at the same time, there is no guarantee that 100% of the correct information can be transmitted to the user, considering the incompleteness of the algorithm and the unpredictable situation. Therefore, the above-mentioned correction of the ionosphere and the confidence level are calculated together, and it is judged that this value should exceed the residual error with a corresponding probability.

【0010】図4は従来のSBAS電離層監視システム
を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional SBAS ionosphere monitoring system.

【0011】SBASレファレンス局202で受信され
たGPS210a,210b並びに静止衛星212から
の受信信号は処理局211に入力される。処理局211
では、入力された受信信号のデータが妥当かどうかを入
力データ妥当性チェック部203でチェックする。
Received signals from the GPS 210a, 210b and the geostationary satellite 212 received by the SBAS reference station 202 are input to the processing station 211. Processing station 211
Then, the input data validity check unit 203 checks whether or not the data of the input received signal is valid.

【0012】GPS210a,210bからのGPS信
号は微弱な電波であり、一般に種々のノイズの影響を受
ける。また、キャリア位相を用いた受信機は、衛星のロ
ックが外れるとサイクルスリップと云われる現象が発生
し、波長の整数倍分の誤差を生じることがある。これら
マルチパス遅延、ノイズの影響、サイクルスリップ等の
不良データは、入力データ妥当性チェック部203にて
除去され、有効なデータのみが取り出される統計処理部
204に出力される。ただし、誤差要因は複数のものが
関連しており、完全に分離することは困難である。
GPS signals from the GPS 210a and 210b are weak radio waves and are generally affected by various noises. Further, in the receiver using the carrier phase, a phenomenon called cycle slip occurs when the satellite is unlocked, and an error corresponding to an integral multiple of the wavelength may occur. The defective data such as the multipath delay, the influence of noise, and the cycle slip are removed by the input data validity check unit 203, and are output to the statistical processing unit 204 which extracts only valid data. However, multiple error factors are related and it is difficult to completely separate them.

【0013】従って、一般に誤差要因の分離が的確にで
きる場合は、コンフィデンスレベルは高く(この場合、
値としては小さい)、誤差要因の分離の度合いが曖昧だ
とコンフィデンスレベルは低く(この場合、値としては
大きい)なる。
Therefore, in general, when the error factors can be accurately separated, the confidence level is high (in this case,
The value is small), and if the degree of separation of error factors is ambiguous, the confidence level is low (in this case, the value is large).

【0014】次に、統計処理部204にてピアースポイ
ントでの電離層計測値とグリッドポイントにて計算され
た電離層補正値に基づくピアースポイントにおける電離
層遅延推定値を導出し、これらを統計処理して処理デー
タを統計処理部205に出力する。
Next, the statistical processing unit 204 derives an ionospheric delay estimated value at the Pierce point based on the ionospheric measurement value at the Pierce point and the ionospheric correction value calculated at the grid point, and statistically processes them. The data is output to the statistical processing unit 205.

【0015】図5はピアースポイントとグリッドポイン
トを説明する図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the pierce point and the grid point.

【0016】ピアースポイント501とは衛星とSBA
Sレファレンス局を直線で結び、高度350kmの点と
交わるポイントのことを示す。電離層の影響は高度によ
り大小異なるが、350km地点が最も大きいとされ、
ここで代表させるモデルが一般的に使用されている。図
5はこれを地球上に投影したイメージを示している。
The Pierce Point 501 is a satellite and SBA
The S reference station is connected by a straight line and indicates the point where it intersects with the point at an altitude of 350 km. Although the influence of the ionosphere varies depending on altitude, it is said that the 350 km point is the largest,
The model represented here is generally used. FIG. 5 shows an image of this projected on the earth.

【0017】一方、グリッドポイント502とは原則と
して緯度・経度を5度間隔で見たときの交点であり、S
BASのシステムが航空機に電離層関係のメッセージを
伝える場合はこのグリッドポイント502毎のデータを
伝えることになる。
On the other hand, the grid points 502 are, in principle, the intersections when the latitude and longitude are viewed at 5 degree intervals, and S
When the BAS system transmits an ionosphere-related message to the aircraft, the data for each grid point 502 will be transmitted.

【0018】電離層は連続的に変化する自然現象ではあ
るが、無限に多くのSBASレファレンス局を設置する
ことが不可能であるため、限られた計測データに基づき
推定せざるを得ないので、ピアースポイント501やグ
リッドポイント502を設けている。
The ionosphere is a natural phenomenon that changes continuously, but since it is impossible to install an infinite number of SBAS reference stations, it must be estimated based on limited measurement data. Points 501 and grid points 502 are provided.

【0019】GPS210a,210bは時々刻々と移
動するため、電離層のピアースポイント501も時間と
共に移動する。従って、複数のSBASレファレンス局
とGPS衛星の組み合わせで得られた複数のピアースポ
イント501から、それらを包含する緯度線、経度線の
グリッドに囲まれた四角形の中心に位置するグリッドポ
イント502での電離層補正値とコンフィデンスレベル
が推定されることになる。この推定は統計処理部205
で処理される。
Since the GPS 210a and 210b move every moment, the pierce point 501 of the ionosphere also moves with time. Therefore, from a plurality of Pierce points 501 obtained by a combination of a plurality of SBAS reference stations and GPS satellites, the ionosphere at a grid point 502 located at the center of a quadrangle surrounded by a grid of latitude and longitude lines enclosing them. The correction value and confidence level will be estimated. This estimation is performed by the statistical processing unit 205.
Is processed in.

【0020】コンフィデンスレベルとはグリッドポイン
ト502におけるエラーが相応の確率(通常99.9
%)でオーバーバウンドされる誤差の確度を示すパラメ
ータであり、特にユーザーに伝達されるのは垂直成分に
対応した値であるので、このパラメータの値をGIVE
(Grid Ionospheric Vertica
l Error)値と呼称する。
The confidence level is the probability that an error at the grid point 502 has a reasonable probability (usually 99.9).
%) Is a parameter that indicates the accuracy of the overbound error, and since it is the value corresponding to the vertical component that is transmitted to the user in particular, the value of this parameter is given as GIVE.
(Grid Ionospheric Vertica
l Error) value.

【0021】統計処理部205からのパラメータは送信
メッセージ生成部206にて所定のメッセージフォーマ
ットに変換され、地上アップリンク局207から送信メ
ッセージ208を静止衛星212に伝送し、静止衛星2
12からダウンリンク209のデータリンクを介してユ
ーザーに伝送されると共に、再びSBASレファレンス
局202にて受信され、監視されることになる。
The parameters from the statistical processing unit 205 are converted into a predetermined message format by the transmission message generation unit 206, the transmission message 208 is transmitted from the terrestrial uplink station 207 to the geostationary satellite 212, and the geostationary satellite 2 is transmitted.
12 will be transmitted to the user via the data link of the downlink 209, and will be received and monitored again by the SBAS reference station 202.

【0022】なお、このような衛星航法補強システムの
一例として、特開2000−206224号公報記載の
「衛星航法補強システムの補強データ中継装置」が知ら
れている。
As an example of such a satellite navigation reinforcement system, the "reinforcement data relay device for satellite navigation reinforcement system" described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-206224 is known.

【0023】この公報では、SBAS衛星から送信され
る補強データを、SBAS補強データ中継装置を介して
DGPS(Differential Global
Positioning System)補正データに
変換し、SBAS補強データ中継装置からDGPS補正
データをビーコン波により移動局に送信し、移動局では
GPS衛星から送信される航法データとDGPS補正デ
ータとに基づき、自機の位置を算出する技術が記載され
ている。
In this publication, the augmentation data transmitted from the SBAS satellite is transmitted to the DGPS (Differential Global) via the SBAS augmentation data relay device.
(Positioning System) correction data, the SBAS augmented data relay device transmits the DGPS correction data to the mobile station by a beacon wave, and the mobile station based on the navigation data and the DGPS correction data transmitted from the GPS satellite. Techniques for calculating position are described.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の衛星航
法監視システムは、地上のSBASレファレンス局が限
られた場所に限定して設置されており、必ずしもあらゆ
る電離層変化を的確に監視できているとは限らず、特に
地上側での推定が曖昧であると、それを見落としてコン
フィデンスレベルを必要以上に高くしてしまった場合
(すなわち、GIVE値を低く推定してしまう場合)、
ユーザーは実際の誤差の大きさを過小評価することにな
り、航空機は危険にさらされるという欠点を有してい
る。
In the conventional satellite navigation monitoring system described above, the SBAS reference station on the ground is installed only in a limited place, and it is said that it is possible to accurately monitor all ionospheric changes. Not always, especially if the estimation on the ground side is ambiguous, and overlook it and raise the confidence level more than necessary (that is, if the GIVE value is estimated to be low),
The user has to underestimate the magnitude of the actual error, which has the drawback that the aircraft is at risk.

【0025】また逆に、GIVE値を一律に大きめに設
定することは可能であるが、根拠なしにGIVE値を増
加させると、航空機側では衛星航法信号を無効と判断
し、ユーザーにとって隠された危険からは回避できて
も、システムを利用できないという欠点を有している。
On the contrary, it is possible to uniformly set the GIVE value to a large value, but if the GIVE value is increased without any grounds, the aircraft side determines that the satellite navigation signal is invalid and is hidden from the user. Although it can be avoided from danger, it has a drawback that the system cannot be used.

【0026】本発明の目的は、電離層の最大変化率を時
間、空間ともに監視し、監視結果に基づくGIVE値を
的確に導出するというSBAS監視系の性能向上によ
り、航空機の安全が損なわれる確率を低減し、システム
全体の信頼性を向上させる衛星航法監視システムを提供
することにある。
The object of the present invention is to monitor the maximum rate of change of the ionosphere in both time and space and to accurately derive the GIVE value based on the monitoring result. It is to provide a satellite navigation monitoring system that reduces the number and improves the reliability of the entire system.

【0027】[0027]

【課題を解決するための手段】本発明の衛星航法監視シ
ステムは、衛星航法システムの中で全世界的な広域にサ
ービスを提供する広域補強システムであって、地上に設
置された複数の監視局であるSBAS(Satelli
te Based Augmentation Sys
tem:以下SBASと記す)レファレンス局と、GP
S(Global Positioning Syst
em)を補強するためのメッセージを生成する処理局
と、静止衛星を介して航空機に前記メッセージを地上ア
ップリンク局から伝送するデータリンクと、太陽の移動
と共に電離層による電波の遅延が最大になりうる地球上
に投影されたルート上に設置された複数の電離層監視装
置とを備え、これらの電離層監視装置の観測結果に基づ
き、データの妥当性を的確に判断するためのスレショル
ドをダイナミックに計算するとともに、電離層補正値を
コンフィデンスレベル計算に反映させ、予期せぬ電離層
変動が発生した場合に前記電離層補正値を反映した前記
メッセージを、前記処理局及び前記データリンクを介し
て前記航空機に伝送することを特徴としている。
The satellite navigation monitoring system of the present invention is a wide area augmentation system for providing services to a wide area of the world in the satellite navigation system, and a plurality of monitoring stations installed on the ground. SBAS (Satelli
te Based Augmentation Sys
tem: hereinafter referred to as SBAS) Reference station and GP
S (Global Positioning System)
em), a processing station that generates a message, a data link that transmits the message from a terrestrial uplink station to an aircraft via a geostationary satellite, and the delay of radio waves by the ionosphere can be maximized as the sun moves. Equipped with multiple ionospheric monitoring devices installed on the route projected on the earth, based on the observation results of these ionospheric monitoring devices, while dynamically calculating the threshold for accurately determining the validity of the data , Reflecting the ionospheric correction value in the confidence level calculation and transmitting the message reflecting the ionospheric correction value to the aircraft via the processing station and the data link when an unexpected ionospheric fluctuation occurs. It has a feature.

【0028】地上に複数設置されたSBASレファレン
ス局と;これらSBASレファレンス局と接続する広域
補強システムのSBAS地上ネットワークと;このSB
AS地上ネットワークと接続し、補強したデータを送信
する地上アップリンク局と;前記補強したデータを中継
する静止衛星と;GPSデータを送信するGPSと;前
記静止衛星からの補強したデータ及び前記GPSデータ
を受信するユーザーである航空機と;前記SBASレフ
ァレンス局からのデータを監視し、内蔵する電離層時間
変化率監視機能、電離層空間変化率監視機能及びサービ
ス空域における電離層最大変化率予測機能により電離層
予測データを処理する複数の電離層監視装置と;前記電
離層予測データを受け、前記複数の電離層監視装置によ
るGIVE(Grid Ionospheric Ve
rtical Error)値予測の上方修正機能を有
し、電離層補正GIVE値を計算し、前記SBAS地上
ネットワークに前記補強したとデータを伝送する処理局
と;を備えたことを特徴としている。
A plurality of SBAS reference stations installed on the ground; an SBAS ground network of a wide area reinforcement system connected to these SBAS reference stations; and this SB
A ground uplink station connected to an AS ground network and transmitting augmented data; a geostationary satellite relaying the augmented data; a GPS transmitting GPS data; an augmented data from the geostationary satellite and the GPS data And the aircraft that is the user who receives the data; the data from the SBAS reference station is monitored, and the ionosphere prediction data is obtained by the built-in ionosphere time change rate monitoring function, ionosphere space change rate monitoring function, and ionosphere maximum change rate prediction function in the service airspace. A plurality of ionospheric monitoring devices for processing; receiving the ionospheric prediction data, and GIVE (Grid Ionospheric Ve) by the plurality of ionospheric monitoring devices;
and a processing station for calculating an ionosphere-corrected GIVE value and transmitting the reinforced data to the SBAS ground network.

【0029】地球上の磁気赤道の地上投影面上に配備さ
れた前記複数のSBASレファレンス局に対応して、電
離層監視専用の地上局である前記複数の電離層監視装置
を全地球上に散在させ、常に電離層の最大変化が予測さ
れる領域で監視データが取得されることを特徴としてい
る。
Corresponding to the plurality of SBAS reference stations provided on the ground projection plane of the magnetic equator on the earth, the plurality of ionosphere monitoring devices, which are ground stations dedicated to ionosphere monitoring, are scattered all over the earth, The feature is that the monitoring data is always acquired in the region where the maximum change of the ionosphere is predicted.

【0030】前記複数のSBASレファレンス局の各々
が、前記GPSからの信号を監視し、かつ前記磁気赤道
を監視した情報をもとに前記電離層監視装置で種々の誤
差要因を分析することを特徴としている。
Each of the plurality of SBAS reference stations monitors signals from the GPS, and analyzes various error factors in the ionosphere monitoring device based on information obtained by monitoring the magnetic equator. There is.

【0031】電離層からのデータを取得し、GPS信号
を地上に送信するGPSと;前記データを中継し地上に
送信する静止衛星と;地上に複数設置され、前記GPS
からのGPS信号及び前記静止衛星からのデータを受信
するSBASレファレンス局と;前記GPSからのGP
S信号及び前記静止衛星からのデータを受信し、電離層
を監視する複数の電離層監視装置と;前記SBASレフ
ァレンス局で受信された前記GPS並びに前記静止衛星
からの受信信号を入力し、処理データを地上アップリン
ク局に出力する処理局と;送信メッセージを前記静止衛
星に送信する地上アップリンク局と;を備えたことを特
徴としている。
A GPS that acquires data from the ionosphere and transmits a GPS signal to the ground; a geostationary satellite that relays the data and transmits it to the ground; a plurality of GPSs installed on the ground.
An SBAS reference station for receiving GPS signals from the GPS and data from the geostationary satellites;
A plurality of ionospheric monitoring devices that receive S signals and data from the geostationary satellites and monitor the ionosphere; and input received signals from the GPS and geostationary satellites received at the SBAS reference station, and process data on the ground. A processing station for outputting to an uplink station; and a terrestrial uplink station for transmitting a transmission message to the geostationary satellite.

【0032】前記処理局は、入力された受信信号のデー
タが妥当かどうかをチェックする入力データ妥当性チェ
ック部と;前記入力データ妥当性チェック部にてマルチ
パス遅延、ノイズの影響、サイクルスリップの不良デー
タが除去され、有効なデータのみを入力し、地上監視点
であるピアースポイントでの電離層計測値と緯度線、経
度線の交点であるグリッドポイントにて計算された電離
層補正値に基づくピアースポイントにおける電離層遅延
推定値を導出し、これらを統計処理する第1の統計処理
部と;前記GPSは時々刻々と移動するため、電離層の
ピアースポイントも時間と共に移動し、前記複数のSB
ASレファレンス局と前記GPSの組み合わせで得られ
た複数のピアースポイントから、それらを包含する緯度
線、経度線のグリッドに囲まれた四角形の中心に位置す
る前記グリッドポイントでの電離層補正値とコンフィデ
ンスレベルとを推定する第2の統計処理部と;この第2
の統計処理部からのパラメータを所定のメッセージフォ
ーマットに変換し、前記地上アップリンク局に出力する
送信メッセージ生成部と;を備えたことを特徴としてい
る。
The processing station has an input data validity check unit for checking whether the data of the received signal inputted is valid; and the input data validity check unit for multipath delay, influence of noise, and cycle slip. Pear point based on the ionosphere correction value calculated at the grid point which is the intersection of the ionosphere measurement value at the ground monitoring point Pierce point and the latitude line and longitude line after the defective data is removed and only valid data is input. A first statistical processing unit for deriving ionospheric delay estimation values in, and statistically processing them; and since the GPS moves every moment, the pierce point of the ionosphere also moves with time, and the plurality of SBs
From a plurality of Pierce points obtained by a combination of an AS reference station and the GPS, ionospheric correction values and confidence levels at the grid points located at the center of a quadrangle surrounded by a grid of latitude and longitude lines encompassing them A second statistical processing unit for estimating
And a transmission message generation unit for converting the parameters from the statistical processing unit into a predetermined message format and outputting the converted message format to the terrestrial uplink station.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0034】図1は本発明の衛星航法監視システムの配
置を示す全体概念図である。
FIG. 1 is an overall conceptual view showing the arrangement of the satellite navigation monitoring system of the present invention.

【0035】図1を参照すると、地上に複数設置された
SBASレファレンス局308a、SBASレファレン
ス局308b、SBASレファレンス局308cと、こ
れらSBASレファレンス局と接続する広域補強システ
ムのSBAS地上ネットワーク306と、このSBAS
地上ネットワーク306と接続しデータ交換したデータ
を送信する地上アップリンク局307と、データを中継
する静止衛星312と、GPSデータを送信するGPS
313と、静止衛星312からのデータ及びGPSデー
タを受信するユーザーである航空機311と、SBAS
レファレンス局308a〜308cからのデータを監視
し、内蔵する電離層時間変化率監視機能302、電離層
空間変化率監視機能303およびサービス空域における
電離層最大変化率予測機能304により電離層予測デー
タを処理する複数の電離層監視装置301と、この電離
層予測データを受け、電離層監視装置301によるGI
VE値予測の上方修正機能を有し、電離層補正GIVE
値を計算し、SBAS地上ネットワーク306に補強し
たデータを伝送する処理局305とから構成されてい
る。
Referring to FIG. 1, a plurality of SBAS reference stations 308a, SBAS reference stations 308b, SBAS reference stations 308c installed on the ground, an SBAS ground network 306 of a wide area reinforcement system connected to these SBAS reference stations, and this SBAS.
A terrestrial uplink station 307 that connects to the terrestrial network 306 and transmits data exchanged, a geostationary satellite 312 that relays data, and a GPS that transmits GPS data.
313, an aircraft 311 which is a user receiving data from the geostationary satellite 312 and GPS data, and SBAS
A plurality of ionospheres that monitor the data from the reference stations 308a to 308c and process the ionosphere prediction data by the built-in ionosphere time change rate monitoring function 302, ionosphere space change rate monitoring function 303, and ionosphere maximum change rate prediction function 304 in the service airspace. The GI by the monitoring device 301 and the ionosphere monitoring device 301 after receiving this ionosphere prediction data
Has an upward correction function for VE value prediction, and ionosphere-corrected GIVE
It comprises a processing station 305 for calculating values and transmitting the augmented data to the SBAS ground network 306.

【0036】図1を参照すると、地上のアップリンク局
307からアップリンク回線を介して静止衛星312に
データを送信し、この静止衛星312からダウンリンク
回線を介してメッセージを航空機311に伝えるデータ
リンク機能を有している。
Referring to FIG. 1, a data link for transmitting data from a terrestrial uplink station 307 to a geostationary satellite 312 via an uplink line and transmitting a message from the geostationary satellite 312 to an aircraft 311 via a downlink line. It has a function.

【0037】SBASレファレンス局308a〜308
cの各々でGPS313からの信号を監視する。一方、
磁気赤道310を監視した情報をもとに電離層監視装置
301で種々の誤差要因を分析する。誤差要因として例
えば、GPS313のクロック誤差、エフェメリス誤
差、電離層誤差、対流圏誤差などである。誤差を分析し
た結果、いくつかの誤差要因のカテゴリーに分けて、そ
の補正値とコンフィデンスレベルを電離層監視装置30
1が内蔵する電離層時間変化率監視機能302、電離層
空間変化率監視機能303およびサービス空域における
電離層最大変化率予測機能304により計算し、処理局
305に伝送し、処理局305で電離層補正GIVE値
を計算してこれらデータを地上アップリンク局307か
らアップリンク回線を介して静止衛星312に送信し、
静止衛星312からダウンリンク回線を介して航空機3
11側に伝送することになる。
SBAS reference stations 308a-308
The signal from GPS313 is monitored in each of c. on the other hand,
Various error factors are analyzed by the ionosphere monitoring device 301 based on the information obtained by monitoring the magnetic equator 310. The error factors include, for example, a GPS 313 clock error, an ephemeris error, an ionosphere error, and a troposphere error. As a result of analyzing the error, the correction value and the confidence level are divided into categories of some error factors, and the ionosphere monitoring device 30
1 has a built-in ionosphere time change rate monitoring function 302, an ionosphere space change rate monitoring function 303, and an ionosphere maximum change rate prediction function 304 in the service airspace, which is transmitted to the processing station 305, and the processing station 305 outputs an ionosphere correction GIVE value. Calculate and transmit these data from the terrestrial uplink station 307 to the geostationary satellite 312 via the uplink line,
Aircraft 3 from geostationary satellite 312 via downlink line
11 will be transmitted.

【0038】つまり、地球上の磁気赤道310の地上投
影面上に配備されたSBASレファレンス局308a〜
308cに対応して電離層監視専用の地上局である複数
の電離層監視装置301を全地球上に散在させ、常に電
離層の最大変化が予測される領域で監視データが取得で
きるようにするものである。
That is, the SBAS reference stations 308a to 308a arranged on the ground projection plane of the magnetic equator 310 on the earth.
Corresponding to 308c, a plurality of ionosphere monitoring devices 301, which are ground stations dedicated to ionosphere monitoring, are scattered on the entire earth so that monitoring data can be always acquired in an area where the maximum change in the ionosphere is predicted.

【0039】一般に電離層の影響は磁気赤道310に沿
って推移することが知られている。磁気赤道は地図上の
赤道から南北に約±10度から±15度ほどずれてお
り、蛇行しながら地球を取り巻いている。この電離層の
影響はある時間帯におけるTEC(Total Ele
ctron Contents:電離層遅延量に比例す
る)の分布として一般には示される。南北アメリカ大陸
では南米方向に、逆に日本付近では北半球、すなわち日
本側に偏って推移することが知られている。
It is generally known that the influence of the ionosphere changes along the magnetic equator 310. The magnetic equator deviates from the equator on the map to the north and south by about ± 10 to ± 15 degrees and surrounds the earth while meandering. The influence of this ionosphere is TEC (Total Ele) in a certain time zone.
ctron Content: proportional to the amount of ionospheric delay). It is known that in the Americas, it shifts toward South America, and conversely in the vicinity of Japan, it shifts toward the northern hemisphere, that is, toward Japan.

【0040】また、電離層の影響は太陽活動の周期に一
致しており、約11年周期で変動することが知られてい
る。従って、太陽活動が不活発なときに実測データに基
づき開発された電離層監視アルゴリズムでは、太陽活動
が活発になった場合にも適切に機能するとは限らないわ
けである。
Further, it is known that the influence of the ionosphere coincides with the cycle of solar activity and changes in a cycle of about 11 years. Therefore, the ionospheric monitoring algorithm developed based on the measured data when the solar activity is inactive does not always function properly even when the solar activity becomes active.

【0041】このため、電離層の活動を時間的、空間的
にダイナミックに監視し、その監視結果によってアルゴ
リズムの動作がダイナミックに変わりうる機能が必要と
なる。
Therefore, it is necessary to have a function capable of dynamically monitoring the activity of the ionosphere temporally and spatially and dynamically changing the operation of the algorithm depending on the monitoring result.

【0042】図2は本発明の衛星航法監視システムの一
つの実施の形態を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the satellite navigation monitoring system of the present invention.

【0043】図2を参照すると、電離層からのデータを
取得しGPS信号を地上に送信するGPS110a,1
10bと、データを中継し地上に送信する静止衛星10
9と、地上に複数設置され、GPS110a,110b
からのGPS信号および静止衛星109からのデータを
受信する複数のSBASレファレンス局102と、GP
S110a,110bからのGPS信号および静止衛星
109からのデータを受信し、電離層を監視する複数の
電離層監視装置101と、複数のSBASレファレンス
局102で受信されたGPS110a,110b並びに
静止衛星109からの受信信号を入力し、処理データを
地上アップリンク局107に出力する処理局111と、
送信メッセージ108を静止衛星109に送信する地上
アップリンク局107とから構成されている。
Referring to FIG. 2, GPS 110a, 1 for acquiring data from the ionosphere and transmitting GPS signals to the ground.
10b and a geostationary satellite 10 that relays data and transmits it to the ground
9 and a plurality of GPS 110a, 110b installed on the ground
A plurality of SBAS reference stations 102 for receiving GPS signals from the satellite and data from geostationary satellites 109;
A plurality of ionosphere monitoring devices 101 that receive GPS signals from S110a and 110b and data from a geostationary satellite 109 to monitor the ionosphere, and GPS 110a and 110b received by a plurality of SBAS reference stations 102 and reception from geostationary satellite 109. A processing station 111 that inputs a signal and outputs processed data to the terrestrial uplink station 107;
It is composed of a terrestrial uplink station 107 which transmits a transmission message 108 to a geostationary satellite 109.

【0044】処理局111では、入力された受信信号の
データが妥当かどうかを入力データ妥当性チェック部1
03でチェックする。
In the processing station 111, the input data validity check unit 1 checks whether the data of the input received signal is valid.
Check with 03.

【0045】GPS110a,110bからのGPS信
号は微弱な電波であり、一般に種々のノイズの影響を受
ける。また、キャリア位相を用いた受信機は、衛星のロ
ックが外れるとサイクルスリップと云われる現象が発生
し、波長の整数倍分の誤差を生じることがある。これら
マルチパス遅延、ノイズの影響、サイクルスリップ等の
不良データは、入力データ妥当性チェック部103にて
除去され、有効なデータのみが取り出される統計処理部
104に出力される。ただし、誤差要因は複数のものが
関連しており、完全に分離することは困難である。
GPS signals from the GPS 110a and 110b are weak radio waves and are generally affected by various noises. Further, in the receiver using the carrier phase, a phenomenon called cycle slip occurs when the satellite is unlocked, and an error corresponding to an integral multiple of the wavelength may occur. The defective data such as the multipath delay, the influence of noise, and the cycle slip are removed by the input data validity check unit 103, and are output to the statistical processing unit 104 which extracts only valid data. However, multiple error factors are related and it is difficult to completely separate them.

【0046】従って、一般に誤差要因の分離が的確にで
きる場合は、コンフィデンスレベルは高く(この場合、
値としては小さい)、分離の度合いが曖昧だとコンフィ
デンスレベルは低く(この場合、値としては大きい)な
る。
Therefore, in general, when the error factors can be accurately separated, the confidence level is high (in this case,
If the degree of separation is ambiguous, the confidence level will be low (in this case, the value will be high).

【0047】次に、統計処理部104にて地上監視点で
あるピアースポイントでの電離層計測値と緯度線、経度
線の交点であるグリッドポイントにて計算された電離層
補正値に基づくピアースポイントにおける電離層遅延推
定値を導出し、これらを統計処理する。
Next, in the statistical processing unit 104, the ionosphere at the pierce point based on the ionosphere correction value calculated at the grid point, which is the intersection of the ionosphere measurement value at the ground monitoring point, the pierce point, and the latitude line and the longitude line. The delay estimates are derived and statistically processed.

【0048】既に図5で説明したように、ピアースポイ
ント501とは当該衛星と当該レファレンス局を直線で
結び、高度350kmの点と交わるポイントのことを示
す。電離層の影響は高度により大小異なるが、350k
m地点が最も大きいとされ、ここで代表させるモデルが
一般的に使用されている。グリッドポイント502とは
原則として緯度・経度を5度間隔で見たときの交点であ
り、SBASが航空機に電離層関係のメッセージを伝え
る場合はこのグリッドポイント毎のデータを伝えること
になる。
As already described with reference to FIG. 5, the pierce point 501 indicates a point connecting the satellite and the reference station with a straight line and intersecting with a point at an altitude of 350 km. The impact of the ionosphere varies depending on altitude, but 350k
The m point is considered to be the largest, and the model represented here is generally used. The grid points 502 are, in principle, intersections when the latitude / longitude are viewed at intervals of 5 degrees, and when SBAS transmits an ionosphere-related message to an aircraft, data for each grid point is transmitted.

【0049】電離層は連続的に変化する自然現象ではあ
るが、無限に多くのSBASレファレンス局を設置する
ことが不可能であるため、限られた計測データに基づき
推定せざるを得ないため、ピアースポイントやグリッド
ポイントを設けている。
The ionosphere is a natural phenomenon that changes continuously, but since it is impossible to install an infinite number of SBAS reference stations, it must be estimated based on limited measurement data. It has points and grid points.

【0050】GPS110a,110bは時々刻々と移
動するため、電離層のピアースポイント501も時間と
共に移動する。従って、複数のSBASレファレンス局
とGPS衛星の組み合わせで得られた複数のピアースポ
イント501から、それらを包含する緯度線、経度線の
グリッドに囲まれた四角形の中心に位置するグリッドポ
イント502での電離層補正値とコンフィデンスレベル
が推定されることになる。この推定は統計処理部105
で処理される。
Since the GPS 110a and 110b move from moment to moment, the pierce point 501 of the ionosphere also moves with time. Therefore, from a plurality of Pierce points 501 obtained by a combination of a plurality of SBAS reference stations and GPS satellites, the ionosphere at a grid point 502 located at the center of a quadrangle surrounded by a grid of latitude and longitude lines enclosing them. The correction value and confidence level will be estimated. This estimation is performed by the statistical processing unit 105.
Is processed in.

【0051】なお、このコンフィデンスレベルはグリッ
ドポイント502におけるエラーが相応の確率(通常9
9.9%)でオーバーバウンドされる誤差の確度を示す
パラメータであり、特にユーザーに伝達されるのは垂直
成分に対応した値であるパラメータをGIVE値と呼称
しているが、統計処理部105からのパラメータは送信
メッセージ生成部106にて所定のメッセージフォーマ
ットに変換され、地上アップリンク局107から送信メ
ッセージ108を静止衛星109に伝送し、静止衛星1
09からダウンリンクのデータリンクを介してユーザー
に伝送されると共に、再びSBASレファレンス局10
2にて受信され、監視されることになる。
Note that this confidence level has a corresponding probability (normally 9
9.9%) is a parameter indicating the accuracy of the overbound error, and a parameter that is transmitted to the user is a value corresponding to the vertical component, which is called a GIVE value. Parameters are converted into a predetermined message format by the transmission message generation unit 106, and the transmission message 108 is transmitted from the terrestrial uplink station 107 to the geostationary satellite 109.
09 to the user via the downlink data link and again to the SBAS reference station 10
2 will be received and monitored.

【0052】一方、複数の電離層監視装置101では電
離層の時間変化と空間変化から、サービス覆域内で予測
される最大変化率を導出する。この結果は、入力データ
妥当性チェック部103に示す妥当性チェックと統計処
理部105のGIVE値導出のために用いられる。送信
メッセージ生成部106で的確に算出されたGIVE値
が所定のフォーマットでメッセージとして地上アップリ
ンク局107、静止衛星109経由でユーザーである航
空機とSBASレファレンス局102に伝送される。
On the other hand, the plurality of ionosphere monitoring devices 101 derive the maximum rate of change predicted within the service coverage area from the temporal change and spatial change of the ionosphere. This result is used for the validity check shown in the input data validity check unit 103 and for the derivation of the GIVE value by the statistical processing unit 105. The GIVE value accurately calculated by the transmission message generation unit 106 is transmitted as a message in a predetermined format to the aircraft as the user and the SBAS reference station 102 via the terrestrial uplink station 107 and the geostationary satellite 109.

【0053】上述の通り、GPS110a,110bか
らの信号は微弱な電波であり、ノイズやマルチパス、サ
イクルスリップなどの影響を受けやすい。ただし、これ
らの多くは局所的な影響を与える、すなわちあるリファ
レンス局でサイクルスリップが発生しても他の局で発生
するとは限らない。
As described above, the signals from the GPS 110a and 110b are weak radio waves and are easily affected by noise, multipath, cycle slip, and the like. However, most of these have a local effect, that is, even if a cycle slip occurs in one reference station, it does not always occur in another station.

【0054】また、同じ影響を異なる場所に位置するユ
ーザーである航空機が受けているとは限らないので、地
上の測定系に起因する誤差はなるべく除去して、正常な
データのみを使用し、ユーザーのための補強データを生
成するのが望ましい。極端な場合として除去が不可能な
場合はそのサイトのデータを一切使わないように排除し
てもシステムは問題ない。従って、この点のみに着目す
れば、少しでも疑わしいデータをなるべく排除すること
が、システムの稼働率を上げることになる。
Further, since the same influence is not always received by the aircraft, which is the user located at a different place, the error caused by the ground measurement system is removed as much as possible, and only normal data is used by the user. It is desirable to generate augmentation data for In the extreme case, if the removal is impossible, the system can be removed without using the data of the site. Therefore, focusing only on this point, eliminating the suspicious data as much as possible increases the operating rate of the system.

【0055】しかし、電離層の場合はこれが必ずしも当
てはまらない。つまり、電離層の影響はかなり広い範囲
にわたり、かつ時間と共に推移するので、予測しうる範
囲を越えるような激しい電離層の変動が発生した場合、
これを局所的なノイズと同等であると判断してしまうと
ユーザーに誤った情報を伝えてしまうことになる。すな
わち、GIVE値を過小評価してしまい、ユーザーを危
険にさらすことになる。
However, this is not always the case for the ionosphere. In other words, the influence of the ionosphere changes over a fairly wide range and over time, so if a large fluctuation of the ionosphere that exceeds the predictable range occurs,
If this is judged to be equivalent to local noise, incorrect information will be conveyed to the user. That is, the GIVE value is underestimated, which puts the user at risk.

【0056】なぜなら電離層は地上のSBASレファレ
ンス局が存在しない覆域内でもユーザーに影響を与える
からである。このため電離層が最大変化する地球上に投
影されたルート上の電離層監視装置101により収集さ
れたデータに基づき、推定された変化率の統計値により
入力データ妥当性チェック部103が妥当性判断のスレ
ショルドレベルを変化させることになる。この動作によ
り、従来不当に排除されていたデータが有効になり、統
計処理部105におけるGIVE値推定機能においてそ
の監視結果がGIVE値に反映される。
This is because the ionosphere affects users even in the coverage area where there is no SBAS reference station on the ground. Therefore, based on the data collected by the ionosphere monitoring device 101 on the route projected on the earth where the ionosphere changes maximally, the input data validity checking unit 103 uses the statistical value of the estimated rate of change to determine the validity judgment threshold. It will change the level. By this operation, the data that has been inappropriately excluded in the past becomes valid, and the monitoring result is reflected in the GIVE value in the GIVE value estimation function in the statistical processing unit 105.

【0057】なお、電離層の補正値は2周波対応の受信
機を用いれば実施可能であるため、ユーザーである航空
機の受信機は2周波に対応したものになっている。ユー
ザー単独で誤差の残差を所定の確率でバウンドできるア
ルゴリズムがあれば実現可能であるが、現状は以下の問
題がある。
Since the correction value of the ionosphere can be implemented by using the receiver compatible with two frequencies, the receiver of the aircraft which is the user is compatible with two frequencies. This can be realized if there is an algorithm that allows the user to bounce the residual error with a predetermined probability, but currently there are the following problems.

【0058】GPSの周波数の内、国際的に航法帯域と
して保護されているのは現状ではL1帯の1波のみであ
る。将来2周波とも、航法バンドとして保護される見込
みはあるが、それには次世代のGPS衛星の開発を待た
なければならない。また、仮に衛星側が対応しても、全
てのユーザー受信機が一斉に2周波に対応するわけでは
なく、地上側での監視系の考慮が必須となる。
At present, of the GPS frequencies, only one wave in the L1 band is protected internationally as a navigation band. Both frequencies are expected to be protected as navigation bands in the future, but the development of next-generation GPS satellites must be awaited. Further, even if the satellite side supports, not all user receivers simultaneously support two frequencies, and it is essential to consider the monitoring system on the ground side.

【0059】一方、航空機の受信機単独で安全性を担保
する機能としてRAIM(Receiver Auto
nomous Integrity Monitori
ng)機能が知られているが、衛星配置等により性能が
劣化することが多々あり、信頼性の面でSBASレファ
レンス局の機能に頼らざるを得ない。
On the other hand, RAIM (Receiver Auto) is used as a function of ensuring the safety of the aircraft receiver alone.
nomous Integrity Monitori
ng) function is known, but the performance often deteriorates due to satellite arrangement, etc., and in terms of reliability, the function of the SBAS reference station must be relied upon.

【0060】上述の通り、電離層が大きく変動する通り
道である磁気赤道310に対応して地上投影面上に複数
の電離層監視装置101を設け、電離層変動の時間的、
空間的な変化を統計処理することによってGPSデータ
の妥当性をより的確に判断する機能を付加し、電離層誤
差に関してユーザーを保護するパラメータであるGIV
E値を電離層の状態によらず、的確な値に設定する。
As described above, a plurality of ionosphere monitoring devices 101 are provided on the ground projection plane corresponding to the magnetic equator 310, which is the path through which the ionosphere fluctuates greatly, and the time of ionospheric fluctuations
GIV is a parameter that protects the user with respect to ionospheric error by adding a function to more accurately judge the validity of GPS data by statistically processing spatial changes.
The E value is set to an accurate value regardless of the state of the ionosphere.

【0061】つまり現状のSBASレファレンス局10
2における地上のレファレンス局は限られた場所に限定
して設置されており、必ずしもあらゆる電離層変化を的
確に監視できているとは限らないので、特に地上側での
電離層推定が曖昧であるにも関わらずそれを見落とし、
電離層のGIVE値を低く推定してしまう場合、ユーザ
ーは実際の誤差の大きさを過小評価することになってし
まい、航空機は危険にさらされることになる。このた
め、GIVE値を的確に導出できるような機能が必要と
なる。
That is, the current SBAS reference station 10
The reference station on the ground in 2 is installed only in a limited place, and not all ionospheric changes can be monitored accurately, so even if the ionospheric estimation on the ground side is ambiguous, I overlooked it,
If one underestimates the GIVE value of the ionosphere, the user will underestimate the magnitude of the actual error, and the aircraft will be at risk. Therefore, a function that can accurately derive the GIVE value is required.

【0062】これを受けて、電離層の変動が磁気赤道3
10に沿って地球上を移動することに着目し、磁気赤道
上又はその近辺に電離層監視装置101を設け、電離層
の最大変化率を時間、空間共に監視する機能及び監視結
果に基づき統計処理を行い、的確な入力データの選別を
行う機能を付加することにより、システム開発時に予測
し得ない程の大きな電離層変動が発生しても的確なGI
VE値を導出し、ユーザーを保護することができる。
In response to this, the fluctuation of the ionosphere causes the magnetic equator 3 to change.
Focusing on moving on the earth along 10, the ionosphere monitoring device 101 is provided on or near the magnetic equator, and statistical processing is performed based on the function of monitoring the maximum rate of change of the ionosphere both in time and space and the monitoring result. By adding the function to select the input data accurately, even if the ionospheric fluctuations that cannot be predicted at the time of system development are large, the GI is accurate.
The VE value can be derived to protect the user.

【0063】電離層の最大時間・空間変化率の監視及び
その結果に基づく、データ妥当性チェックのスレショル
ドレベルの動的な変化を促す機能及びその統計処理に基
づくGIVE値への的確な反映をする機能を有すること
によって航空機ユーザーの安全性を高めることになる。
A function of promoting the dynamic change of the threshold level of the data validity check based on the monitoring of the maximum temporal / spatial change rate of the ionosphere and the result, and a function of accurately reflecting it on the GIVE value based on its statistical processing. By having the above, the safety of the aircraft user is enhanced.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の衛星航法
監視システムは、電離層の最大時間・空間変化率の監視
及びその結果に基づくデータ妥当性チェックのスレショ
ルドレベルの動的な変化及び統計処理に基づくGIVE
値への的確な反映ができるので、予測できないほどの電
離層の変動があったとしても的確に反応し、ユーザーの
安全性が保証されるという効果を有している。
As described above, the satellite navigation monitoring system of the present invention monitors the maximum temporal / spatial change rate of the ionosphere, and dynamically changes the threshold level of data validity check based on the result and statistical processing. Based on GIVE
Since it can be accurately reflected in the value, even if there is an unpredictable fluctuation in the ionosphere, it reacts accurately and has the effect of guaranteeing the safety of the user.

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

【図1】衛星航法監視システムの配置を示す全体概念図
である。
FIG. 1 is an overall conceptual diagram showing an arrangement of a satellite navigation monitoring system.

【図2】本発明の衛星航法監視システムの一つの実施の
形態を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the satellite navigation monitoring system of the present invention.

【図3】従来の衛星航法監視システムを示すシステムブ
ロック図である。
FIG. 3 is a system block diagram showing a conventional satellite navigation monitoring system.

【図4】従来のSBAS電離層監視システムを示すブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional SBAS ionosphere monitoring system.

【図5】ピアースポイントとグリッドポイントを説明す
る図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a pierce point and a grid point.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 電離層監視装置 102 SBASレファレンス局 103 入力データ妥当性チェック部 104 統計処理部 105 統計処理部 106 送信メッセージ生成部 107 地上アップリンク局 108 送信メッセージ 109 静止衛星 110a,110b GPS 111 処理局 202 SBASレファレンス局 203 入力データ妥当性チェック部 204 統計処理部 205 統計処理部 206 送信メッセージ生成部 207 地上アップリンク局 208 送信メッセージ 209 ダウンリンク 210a,210b GPS 211 処理局 212 静止衛星 301 電離層監視装置 302 電離層時間変化率監視機能 303 電離層空間変化率監視機能 304 電離層最大変化率予測機能 305 処理局 306 SBAS地上ネットワーク 307 地上アップリンク局 308a,308b,308c SBASレファレン
ス局 310 磁気赤道 311 航空機 312 静止衛星 313 GPS 401,402,403,404 SBASレファレ
ンス局 405a,405b,405c,405d,405e,
405f,405g,405h GPS信号 406 地上アップリンク局 407 SBAS地上ネットワーク 408 アップリンク回線 409 ダウンリンク回線 410 処理局 411,412,413,414 GPS 415 静止衛星 416 航空機 501 ピアースポイント 502 グリッドポイント
101 ionosphere monitoring device 102 SBAS reference station 103 input data validity check unit 104 statistical processing unit 105 statistical processing unit 106 transmission message generation unit 107 ground uplink station 108 transmission message 109 geostationary satellites 110a, 110b GPS 111 processing station 202 SBAS reference station 203 Input data validity check unit 204 Statistical processing unit 205 Statistical processing unit 206 Transmission message generation unit 207 Ground uplink station 208 Transmission message 209 Downlink 210a, 210b GPS 211 Processing station 212 Geostationary satellite 301 Ionosphere monitoring device 302 Ionosphere time change rate Monitoring function 303 Ionospheric space change rate monitoring function 304 Ionospheric maximum change rate prediction function 305 Processing station 306 SBAS ground network 307 Ground uplink station 308a , 308b, 308c SBAS Reference Station 310 Magnetic Equator 311 Aircraft 312 Geostationary Satellite 313 GPS 401, 402, 403, 404 SBAS Reference Stations 405a, 405b, 405c, 405d, 405e,
405f, 405g, 405h GPS signal 406 Terrestrial uplink station 407 SBAS Terrestrial network 408 Uplink line 409 Downlink line 410 Processing station 411, 412, 413, 414 GPS 415 Geostationary satellite 416 Aircraft 501 Pierce point 502 Grid point

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Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 衛星航法システムの中で全世界的な広域
にサービスを提供する広域補強システムであって、 地上に設置された複数の監視局であるSBAS(Sat
ellite Based Augmentation
System:以下SBASと記す)レファレンス局
と、GPS(Global Positioning
System)を補強するためのメッセージを生成する
処理局と、静止衛星を介して航空機に前記メッセージを
地上アップリンク局から伝送するデータリンクと、太陽
の移動と共に電離層による電波の遅延が最大になりうる
地球上に投影されたルート上に設置された複数の電離層
監視装置とを備え、 これらの電離層監視装置の観測結果に基づき、データの
妥当性を的確に判断するためのスレショルドをダイナミ
ックに計算するとともに、電離層補正値をコンフィデン
スレベル計算に反映させ、予期せぬ電離層変動が発生し
た場合に前記電離層補正値を反映した前記メッセージ
を、前記処理局及び前記データリンクを介して前記航空
機に伝送することを特徴とする衛星航法監視システム。
1. A satellite navigation system is a wide area augmentation system that provides services to a wide area worldwide, and is a plurality of surveillance stations installed on the ground, SBAS (Sat).
ellite Based Augmentation
System: hereinafter referred to as SBAS) Reference station and GPS (Global Positioning)
The processing station that generates the message to supplement the system), the data link that transmits the message from the terrestrial uplink station to the aircraft via the geostationary satellite, and the delay of the radio waves by the ionosphere with the movement of the sun can be maximized. Equipped with multiple ionospheric monitoring devices installed on the route projected on the earth, based on the observation results of these ionospheric monitoring devices, while dynamically calculating the threshold for accurately determining the validity of the data , Reflecting the ionospheric correction value in the confidence level calculation and transmitting the message reflecting the ionospheric correction value to the aircraft via the processing station and the data link when an unexpected ionospheric fluctuation occurs. Characteristic satellite navigation monitoring system.
【請求項2】 地上に複数設置されたSBASレファレ
ンス局と;これらSBASレファレンス局と接続する広
域補強システムのSBAS地上ネットワークと;このS
BAS地上ネットワークと接続し、補強したデータを送
信する地上アップリンク局と;前記補強したデータを中
継する静止衛星と;GPSデータを送信するGPSと;
前記静止衛星からの補強したデータ及び前記GPSデー
タを受信するユーザーである航空機と;前記SBASレ
ファレンス局からのデータを監視し、内蔵する電離層時
間変化率監視機能、電離層空間変化率監視機能及びサー
ビス空域における電離層最大変化率予測機能により電離
層予測データを処理する複数の電離層監視装置と;前記
電離層予測データを受け、前記複数の電離層監視装置に
よるGIVE(Grid Ionospheric V
ertical Error)値予測の上方修正機能を
有し、電離層補正GIVE値を計算し、前記SBAS地
上ネットワークに前記補強したとデータを伝送する処理
局と;を備えたことを特徴とする衛星航法監視システ
ム。
2. A plurality of SBAS reference stations installed on the ground; an SBAS terrestrial network of a wide area reinforcement system connected to these SBAS reference stations;
A terrestrial uplink station that is connected to the BAS terrestrial network and transmits augmented data; a geostationary satellite that relays the augmented data; a GPS that transmits GPS data;
An aircraft that is a user who receives the augmented data from the geostationary satellite and the GPS data; and a built-in ionosphere time change rate monitoring function, ionosphere space change rate monitoring function, and service airspace that monitors data from the SBAS reference station. A plurality of ionosphere monitoring devices that process the ionosphere prediction data by the ionosphere maximum change rate prediction function; and a GIVE (Grid Ionospheric V) by the plurality of ionosphere monitoring devices that receives the ionosphere prediction data.
a satellite navigation monitoring system having an upward correction function for the prediction of an optical error, calculating a ionosphere-corrected GIVE value, and transmitting the reinforced data to the SBAS ground network; .
【請求項3】 地球上の磁気赤道の地上投影面上に配備
された前記複数のSBASレファレンス局に対応して、
電離層監視専用の地上局である前記複数の電離層監視装
置を全地球上に散在させ、常に電離層の最大変化が予測
される領域で監視データが取得されることを特徴とする
請求項2記載の衛星航法監視システム。
3. Corresponding to the plurality of SBAS reference stations provided on the ground projection plane of the magnetic equator on the earth,
The satellite according to claim 2, wherein the plurality of ionospheric monitoring devices, which are ground stations dedicated to ionospheric monitoring, are scattered all over the earth, and the monitoring data is always acquired in an area where the maximum change in the ionosphere is predicted. Navigation monitoring system.
【請求項4】 前記複数のSBASレファレンス局の各
々が、前記GPSからの信号を監視し、かつ前記磁気赤
道を監視した情報をもとに前記電離層監視装置で種々の
誤差要因を分析することを特徴とする請求項2記載の衛
星航法監視システム。
4. Each of the plurality of SBAS reference stations monitors signals from the GPS, and analyzes various error factors in the ionosphere monitoring device based on the information obtained by monitoring the magnetic equator. The satellite navigation monitoring system according to claim 2, which is characterized in that.
【請求項5】 電離層からのデータを取得し、GPS信
号を地上に送信するGPSと;前記データを中継し地上
に送信する静止衛星と;地上に複数設置され、前記GP
SからのGPS信号及び前記静止衛星からのデータを受
信するSBASレファレンス局と;前記GPSからのG
PS信号及び前記静止衛星からのデータを受信し、電離
層を監視する複数の電離層監視装置と;前記SBASレ
ファレンス局で受信された前記GPS並びに前記静止衛
星からの受信信号を入力し、処理データを地上アップリ
ンク局に出力する処理局と;送信メッセージを前記静止
衛星に送信する地上アップリンク局と;を備えたことを
特徴とする衛星航法監視システム。
5. A GPS that acquires data from the ionosphere and transmits a GPS signal to the ground; a geostationary satellite that relays the data and transmits the data to the ground; a plurality of GPSs installed on the ground.
An SBAS reference station for receiving GPS signals from S and data from the geostationary satellites; G from the GPS
A plurality of ionospheric monitoring devices that receive PS signals and data from the geostationary satellites and monitor the ionosphere; and input received signals from the GPS and geostationary satellites received by the SBAS reference station, and process data on the ground. A satellite navigation monitoring system comprising: a processing station for outputting to an uplink station; and a terrestrial uplink station for transmitting a transmission message to the geostationary satellite.
【請求項6】 前記処理局は、入力された受信信号のデ
ータが妥当かどうかをチェックする入力データ妥当性チ
ェック部と;前記入力データ妥当性チェック部にてマル
チパス遅延、ノイズの影響、サイクルスリップの不良デ
ータが除去され、有効なデータのみを入力し、地上監視
点であるピアースポイントでの電離層計測値と緯度線、
経度線の交点であるグリッドポイントにて計算された電
離層補正値に基づくピアースポイントにおける電離層遅
延推定値を導出し、これらを統計処理する第1の統計処
理部と;前記GPSは時々刻々と移動するため、電離層
のピアースポイントも時間と共に移動し、前記複数のS
BASレファレンス局と前記GPSの組み合わせで得ら
れた複数のピアースポイントから、それらを包含する緯
度線、経度線のグリッドに囲まれた四角形の中心に位置
する前記グリッドポイントでの電離層補正値とコンフィ
デンスレベルとを推定する第2の統計処理部と;この第
2の統計処理部からのパラメータを所定のメッセージフ
ォーマットに変換し、前記地上アップリンク局に出力す
る送信メッセージ生成部と;を備えたことを特徴とする
請求項5記載の衛星航法監視システム。
6. The processing station includes an input data validity check unit for checking whether or not the data of an input received signal is valid; a multipath delay, an influence of noise, and a cycle in the input data validity check unit. Slip defect data is removed, only valid data is input, and the ionosphere measurement value and latitude line at the ground monitoring point, Pierce Point,
A first statistical processing unit for deriving an ionospheric delay estimation value at a Pierce point based on an ionospheric correction value calculated at a grid point which is an intersection of longitude lines, and statistically processing these; and the GPS moves momentarily. Therefore, the pierce point of the ionosphere also moves with time, and the plurality of S
From a plurality of Pierce points obtained by the combination of the BAS reference station and the GPS, the ionosphere correction value and the confidence level at the grid point located at the center of a quadrangle surrounded by a grid of latitude and longitude lines encompassing them And a transmission message generation unit for converting the parameter from the second statistical processing unit into a predetermined message format and outputting the parameter to the terrestrial uplink station. The satellite navigation monitoring system according to claim 5, characterized in that:
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