JP2008122100A - 電離層電子密度算出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】放送信号をアレイアンテナ41で受信すると、演算部45は、受信信号から求めた到来方位角、到来仰角と、電離層電子密度分布モデルにより算出した放送信号の伝搬経路から求めた到来方位角、到来仰角との誤差を求める。衛星観測部1は観測した衛星信号からその通過経路における総電子数を求める。演算部45は、衛星観測部1で求めた衛星信号の通過経路の総電子数と、電離層電子密度分布モデルから求めた衛星信号の通過経路における総電子数との誤差を求める。演算部45は、電離層電子密度分布モデルに入力するパラメータを、初期値からモンテカルロ法的な手法により修正し、逐次誤差指標を算出し、誤差指標が所定の閾値以下になった際のパラメータを用い、所望の位置の電子密度を算出する。
【選択図】図1
Description
Dieter Bilitza,et.al.,"International Reference Ionosphere 1990",November,1990
そして、演算部45は、電離層電子密度分布モデルにより所望の位置の電子密度を算出するために用いる修正パラメータ変化量を算出する。以下、修正パラメータ変化量を算出する処理について説明する。
変形例1では、(数式1)の変化量ΔXを位置Pとローカル時刻SLTに依存して変化させる。
上記実施の形態では、単純に乱数を発生させてパラメータの変化量を決め、何度か繰り返し試行することにより適切な変化量の値を見つけ出す。しかしながら、この方法は非常に強力ではあるが、繰り返し試行の回数が多くなり、処理に長時間を要するおそれがある。
2 電離層観測部
3 インターネットデータ処理部
4 信号処理部
5 データサーバ部
11 衛星信号受信アンテナ
12 衛星信号受信部
13 衛星信号処理部
21 イオノゾンデ用アンテナ
22 イオノゾンデ
23 イオノゾンデ収集データ処理部
31 GEONET収集データ処理部
32 中継部
41 アレイアンテナ
41a,41b,…,41n アンテナ
42a,42b,…,42n アンプ
43a,43b,…,43n 周波数変換部
44a,44b,…,44n A/D変換部
45 演算部
46 表示操作部
51 記録処理部
52 記録部
Claims (8)
- 電離層を通過して到来する電波を受信するアレイアンテナと、
このアレイアンテナからの出力信号から前記電波の到来方位角、到来仰角を第1の到来方位角、第1の到来仰角として算出する第1の方向算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルに入力する複数のパラメータをその初期値から変化させるための変化量を乱数により生成する変化量生成手段と、
この変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記アレイアンテナで受信した前記電波の伝搬経路を算出し、この伝搬経路に基づいて前記電波の到来方位角、到来仰角を第2の到来方位角、第2の到来仰角として算出する第2の方向算出手段と、
航法衛星から送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記衛星信号の通過経路における総電子数を第1の総電子数として算出する第1の総電子数算出手段と、
前記変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記衛星信号の通過経路おける総電子数を第2の総電子数として算出する第2の総電子数算出手段と、
前記第1の到来方位角と前記第2の到来方位角との差である第1の誤差を算出し、前記第1の到来仰角と前記第2の到来仰角との差である第2の誤差を算出し、前記第1の総電子数と前記第2の総電子数との差である第3の誤差を算出するとともに、前記第1〜第3の誤差を合わせた値の大きさの指標である誤差指標を算出する誤差指標算出手段と、
この誤差指標算出手段で算出した前記誤差指標が所定の閾値以下であるか否かを判断し、前記誤差指標が前記所定の閾値以下のとき、当該誤差指標の算出に用いた前記第2の到来方位角、前記第2の到来仰角、および前記第2の総電子数の算出に用いた変化量の分だけ所望の位置における初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記所望の位置の電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。 - 前記変化量生成手段は、前記各パラメータの時刻による変化に応じて前記変化量を変化させることを特徴とする請求項1に記載の電離層電子密度算出装置。
- 前記誤差指標は、前記第1〜第3の誤差の絶対値の和、前記第1〜第3の誤差の絶対値の平方和、前記第1〜第3の誤差の絶対値の平方和の平方根、および前記第1〜第3の誤差の分散の和のうちのいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の電離層電子密度算出装置。
- 電離層を通過して到来する電波を受信するアレイアンテナと、
このアレイアンテナからの出力信号から前記電波の到来方位角、到来仰角を第1の到来方位角、第1の到来仰角として算出する第1の方向算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルに入力する複数のパラメータをその初期値から変化させるための変化量を、前記複数のパラメータの数より多い所定の個数だけ乱数により生成する第1の変化量生成手段と、
この第1の変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記アレイアンテナで受信した前記電波の伝搬経路を算出し、この伝搬経路に基づいて前記電波の到来方位角、到来仰角を第2の到来方位角、第2の到来仰角として算出する処理を、前記所定の個数の変化量のそれぞれについて行う第2の方向算出手段と、
航法衛星から送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記衛星信号の通過経路における総電子数を第1の総電子数として算出する第1の総電子数算出手段と、
前記第1の変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記衛星信号の通過経路おける総電子数を第2の総電子数として算出する処理を、前記所定の個数の変化量のそれぞれについて行う第2の総電子数算出手段と、
前記第1の到来方位角と前記第2の到来方位角との差である第1の誤差を算出し、前記第1の到来仰角と前記第2の到来仰角との差である第2の誤差を算出し、前記第1の総電子数と前記第2の総電子数との差である第3の誤差を算出するとともに、前記第1〜第3の誤差を合わせた値の大きさの指標である誤差指標を算出する処理を、前記所定の個数の変化量のそれぞれについて行う第1の誤差指標算出手段と、
この第1の誤差指標算出手段において前記所定の個数の変化量のそれぞれに対応して算出された第1の誤差指標に基づいて、前記複数のパラメータを前記変化量に応じて変化させたときに第1の誤差指標がどのように変化するかを決める変数を、最小二乗法を用いて算出する変数算出手段と、
この変数算出手段で算出した前記変数を用いて、前記各パラメータをその初期値から変化させるための変化量を乱数により生成する第2の変化量生成手段と、
この第2の変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記アレイアンテナで受信した前記電波の伝搬経路を算出し、この伝搬経路に基づいて前記電波の到来方位角、到来仰角を第3の到来方位角、第3の到来仰角として算出する第3の方向算出手段と、
前記第2の変化量生成手段で生成した変化量の分だけ初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記衛星信号の通過経路おける総電子数を第3の総電子数として算出する第3の総電子数算出手段と、
前記第1の到来方位角と前記第3の到来方位角との差である第4の誤差を算出し、前記第1の到来仰角と前記第3の到来仰角との差である第5の誤差を算出し、前記第1の総電子数と前記第3の総電子数との差である第6の誤差を算出するとともに、前記第4〜第6の誤差を合わせた値の大きさの指標である第2の誤差指標を算出する第2の誤差指標算出手段と、
この第2の誤差指標算出手段で算出した前記第2の誤差指標が所定の閾値以下であるか否かを判断し、前記第2の誤差指標が前記所定の閾値以下のとき、当該第2の誤差指標の算出に用いた前記第3の到来方位角、前記第3の到来仰角、および前記第3の総電子数の算出に用いた変化量の分だけ所望の位置における初期値から変化した前記各パラメータ、および前記電離層電子密度分布モデルを用いて、前記所望の位置の電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。 - 前記第1および第2の変化量生成手段は、前記各パラメータの時刻による変化に応じて前記変化量を変化させることを特徴とする請求項4に記載の電離層電子密度算出装置。
- 前記第1の誤差指標は、前記第1〜第3の誤差の絶対値の和、前記第1〜第3の誤差の絶対値の平方和、前記第1〜第3の誤差の絶対値の平方和の平方根、および前記第1〜第3の誤差の分散の和のうちのいずれかであり、前記第2の誤差指標は、前記第4〜第6の誤差の絶対値の和、前記第4〜第6の誤差の絶対値の平方和、前記第4〜第6の誤差の絶対値の平方和の平方根、および前記第4〜第6の誤差の分散の和のうちのいずれかであることを特徴とする請求項4または5に記載の電離層電子密度算出装置。
- 複数周波数の観測信号を電離層に送信し、前記観測信号が電離層で反射された反射信号を受信して、電離層の高さ方向の電子密度分布情報を取得する電離層観測手段を備え、
前記電子密度算出手段は、前記電離層観測手段で取得した前記電子密度分布情報を前記各パラメータの所望の位置における初期値の一部として用いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の電離層電子密度算出装置。 - 複数の観測地点で複数の航法衛星を観測して得られる観測データを外部から取得するデータ取得手段を備え、
前記第1の総電子数算出手段は、前記データ取得手段で取得した前記観測データを用いて前記各航法衛星から送信される衛星信号の通過経路における総電子数を前記第1の総電子数として算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の電離層電子密度算出装置。
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