JP2006349523A - Device for estimating circulating satellite orbit element, and method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、周回衛星の軌道要素を当該衛星から発射される電波を測定した時刻と方向情報のみから推定し、表示する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for estimating and displaying orbital elements of orbiting satellites from only the time and direction information obtained by measuring radio waves emitted from the satellites.
従来、周回衛星からの電波を観測するのみで軌道要素を決定することは極めて困難であった。尚、特許文献1には、衛星の軌道決定するための方法及び装置が記載されているが、本発明で課題対象とする周回衛星からの電波を測定した方向と時刻の情報のみから軌道要素を推定する方法及び装置については、何ら開示されていない。
以上述べたように、従来、周回衛星からの電波を観測するのみで軌道要素を決定することは極めて困難であった。 As described above, conventionally, it has been extremely difficult to determine orbital elements only by observing radio waves from orbiting satellites.
本発明は上記の課題を解決し、周回衛星からの電波から軌道要素を容易に推定することのできる周回衛星軌道要素推定装置及びその方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above problems and to provide an orbiting satellite orbit element estimation apparatus and method that can easily estimate an orbit element from radio waves from an orbiting satellite.
上記問題を解決するために、本発明に係る周回衛星軌道要素推定装置及びその方法は、周回衛星からの電波を受信し、この受信信号から時々刻々変化する衛星軌道をステップトラック追尾方式で追尾して前記周回衛星の通った軌跡を時刻情報と共に記録しておき、前記追尾の測定結果に基づいて前記周回衛星の軌道要素を推定するに際し、前記追尾の測定結果と前記推定した軌道要素で計算した測定時刻における方位との誤差が最小となるように前記軌道要素を推定することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an orbiting satellite orbit element estimation apparatus and method according to the present invention receives radio waves from an orbiting satellite and tracks a satellite orbit that changes from time to time by a step track tracking method. The trajectory passed by the orbiting satellite is recorded together with time information, and when the orbital element of the orbiting satellite is estimated based on the tracking measurement result, the tracking measurement result and the estimated orbital element are calculated. The trajectory element is estimated so that an error from the direction at the measurement time is minimized.
前記構成による周回衛星軌道要素推定装置及びその方法では、ステップトラック追尾処理では、受信アンテナで受信した電波を受信部で受信レベルを測定し、アンテナ制御部でアンテナ指向方向を変化させながら受信レベルが最大となるように制御する。衛星電波の到来方向を測定時刻と共に記録し、軌道要素推定処理で測定結果と推定軌道要素で計算した結果の誤差が最小となるように軌道要素を決定し、表示部で結果を表示する。 In the orbiting satellite orbit element estimation apparatus and method according to the above configuration, in the step track tracking process, the reception level of the radio wave received by the reception antenna is measured by the reception unit, and the reception level is changed while the antenna directing direction is changed by the antenna control unit. Control to maximize. The direction of arrival of the satellite radio wave is recorded together with the measurement time, the orbital element is determined so that the error between the measurement result and the estimated orbital element calculated in the orbital element estimation process is minimized, and the result is displayed on the display unit.
したがって、本発明によれば、周回衛星からの電波から軌道要素を容易に推定することのできる周回衛星軌道要素推定装置及びその方法を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an orbiting satellite orbital element estimation apparatus and method that can easily estimate an orbital element from radio waves from the orbiting satellite.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に関わる周回衛星軌道要素推定装置の構成を概略的に示すブロック図である。この装置は、受信アンテナ10、アンテナ制御部20、受信部30、ステップトラック追尾処理部40、軌道要素推定処理部50、及び表示部60から構成されている。
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of an orbiting satellite orbit element estimation apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus includes a
受信アンテナ10は周回衛星(図示せず)からの電波を測定可能な受信アンテナである。アンテナの形状・種類などは、測定対象、測定目的などにより任意であるが、衛星からの微弱な電波を受信可能で十分な開口面の大きさを持つパラボラアンテナが望ましい。
The
アンテナ制御部20は、衛星を追尾するための機構を持ち、ステップトラック追尾処理部40から指示される方向へアンテナ10を指向させるもので、周回衛星を追尾するのに十分な駆動速度の性能を有する。
The antenna control unit 20 has a mechanism for tracking the satellite, and directs the
受信部30は、受信アンテナ10からの受信信号から受信レベルを取得するもので、周回衛星からの電波を受信するに十分な周波数範囲、感度などの性能を有する。
The receiving
上記構成において、全体の処理フローを図2に示す。ステップ11では、周回衛星を追尾するステップトラック追尾処理を行う。衛星からの電波を受信し、アンテナ10の指向方向を制御して、時々刻々変換する衛星電波の到来する方向を測定し、測定時刻と共に記録する。ステップトラック追尾は、アンテナ指向方向を制御しながら受信レベルが最大となる方向を衛星電波の到来する方向とする方法である。ステップ12では、軌道要素推定処理部50において、軌道要素推定処理を行う。ステップ13では、軌道要素推定結果を表示する。
FIG. 2 shows an overall processing flow in the above configuration. In
次に、本発明の特徴とする軌道要素推定処理について、図3に示す軌道要素推定処理フロー及び図4に示す概念図を参照して説明する。 Next, the trajectory element estimation process that characterizes the present invention will be described with reference to the trajectory element estimation process flow shown in FIG. 3 and the conceptual diagram shown in FIG.
まず、ステップ101で、軌道要素は、複数のパラメータがあり、それぞれについての一様乱数を生成する範囲を指定する。最初は、広範囲に指定しておき、徐々に絞り込むようにして、軌道要素の各パラメータを推定していく。指定された生成範囲で軌道要素パラメータを生成する。軌道要素パラメータとしては、図4(a)に示すように、測定位置から周回衛星Sを見たときのAZ角、EL角、時刻がある。 First, in step 101, the trajectory element has a plurality of parameters, and designates a range for generating a uniform random number for each. First, the parameters of the trajectory elements are estimated by specifying a wide range and gradually narrowing down. Generate trajectory element parameters in the specified generation range. As shown in FIG. 4A, the orbital element parameters include an AZ angle, an EL angle, and a time when the orbiting satellite S is viewed from the measurement position.
ステップ102では、測定された衛星電波の到来方向とその測定された時刻情報から、生成した軌道要素を用いて計算した予想衛星方位との誤差量を計算する。 In step 102, an error amount between the estimated satellite direction calculated using the generated orbital element is calculated from the measured arrival direction of the satellite radio wave and the measured time information.
ステップ101、ステップ102を予め設定された回数繰り返す。 Step 101 and step 102 are repeated a preset number of times.
ステップ103では、ステップ101、ステップ102で計算した誤差量のうち、最小の誤量となった軌道要素を検出する。図4(b)にその一例を示す。図4(b)において、横軸にAZ、縦軸にELをとり、所定の時刻で測定結果と推定演算結果とを順次比較し、誤差が最小となるように軌道要素を決定する。 In step 103, the trajectory element having the smallest error amount among the error amounts calculated in step 101 and step 102 is detected. An example is shown in FIG. In FIG. 4B, the horizontal axis represents AZ and the vertical axis represents EL, and the measurement result and the estimation calculation result are sequentially compared at a predetermined time, and the trajectory element is determined so that the error is minimized.
ステップ104では、最小の誤差量となる軌道要素の近傍に一様乱数を生成する範囲を絞り込み、ステップ101〜103を繰り返す。最終的に最も誤差量が最小となった軌道要素を推定結果として出力する。 In step 104, the range in which uniform random numbers are generated is narrowed in the vicinity of the orbital element that has the smallest error amount, and steps 101 to 103 are repeated. Finally, the trajectory element with the smallest error amount is output as the estimation result.
以上述べたように、上記構成による周回衛星軌道要素推定装置によれば、周回衛星からの電波を測定した方向と時刻の情報のみから軌道要素を推定することができる。 As described above, according to the orbiting satellite orbit element estimation device having the above-described configuration, the orbital element can be estimated only from the information on the direction and time when the radio wave from the orbiting satellite is measured.
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
10…受信アンテナ、
20…アンテナ制御部、
30…ステップトラック処理部、
40…軌道要素推定処理部、
50…表示部。
10 ... receiving antenna,
20: Antenna control unit,
30 ... Step track processing unit,
40 ... orbital element estimation processing unit,
50: Display unit.
Claims (2)
前記受信手段の受信信号から時々刻々変化する衛星軌道をステップトラック追尾方式で追尾して前記周回衛星の通った軌跡を時刻情報と共に記録する追尾制御処理部と、
前記追尾の測定結果に基づいて前記周回衛星の軌道要素を推定するもので、前記追尾の測定結果と前記推定した軌道要素で計算した測定時刻における方位との誤差が最小となるように前記軌道要素を推定する軌道要素推定処理手段とを具備することを特徴とする周回衛星軌道要素推定装置。 Receiving means for receiving radio waves from the orbiting satellite;
A tracking control processing unit for tracking a satellite orbit that changes from time to time from the received signal of the receiving means by a step track tracking method and recording a trajectory of the orbiting satellite together with time information;
The orbital element of the orbiting satellite is estimated based on the tracking measurement result, and the orbital element is such that the error between the tracking measurement result and the direction at the measurement time calculated by the estimated orbital element is minimized. Orbital element estimation processing means for estimating the orbital satellite orbital element estimation device.
前記追尾の測定結果に基づいて前記周回衛星の軌道要素を推定するに際し、前記追尾の測定結果と前記推定した軌道要素で計算した測定時刻における方位との誤差が最小となるように前記軌道要素を推定することを特徴とする周回衛星軌道要素推定方法。 Receiving radio waves from the orbiting satellite, tracking the satellite trajectory that changes from moment to moment from this received signal by the step track tracking method, and recording the trajectory passed by the orbiting satellite along with time information,
When estimating the orbital element of the orbiting satellite based on the measurement result of the tracking, the orbital element is set such that an error between the measurement result of the tracking and the azimuth at the measurement time calculated by the estimated orbital element is minimized. An orbiting satellite orbital element estimation method characterized by estimating.
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