JP2009220622A - 中高度人工衛星捕捉方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機からのデータを有効活用して、当該中高度人工衛星を地上のアンテナで捕捉できるようにする。
【解決手段】本方法は、中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するステップと、中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、ケプラー要素に含まれる軌道長半径の値を算出し、置換するステップと、軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出するステップと、平均軌道半径変化率と、大気密度と、軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、ケプラー要素の値と、大気抵抗係数とを用いて、中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機を搭載した中高度人工衛星を地上のアンテナで捕捉するための技術に関する。

人工衛星をアンテナで追尾捕捉するためには、地上局から電波を使って衛星までの距離や方向を測定したデータを処理することによって衛星の運動を推定し（すなわち軌道決定）、さらに運動方程式に基づいて将来の運動を予測する（すなわち軌道予測)ことにより、アンテナを駆動させる情報（すなわちアンテナ予報値)を作成するという手順が必要となる。

近年、高度５００−１０００kmの中高度人工衛星に、ＧＰＳ受信機が搭載され、オンボードで人工衛星位置が決定されるようになってきた。このオンボード決定値は、主に人工衛星の自律的な軌道・姿勢制御に使われる。また地球観測衛星の場合は、人工衛星の位置データをテレメトリデータとして地上にダウンロードし、地球観測データを処理するために使うこともある。

例えば、日本特許３３４８８３５号公報には、飛行物体の追尾捕捉について、搭載ＧＰＳ受信機の位置情報を使う技術が開示されている。本公報では大気圏内を移動する物体（例えば飛行船）を追尾する方式であり、基本的にアンテナで捕捉追尾している時間が長く、追尾から外れた場合のみ、過去の位置データの平均変化率を適用して予測を行っている。人工衛星の運動は、地球を中心として周回する物体の運動方程式で記述され、地上アンテナの捕捉時間が短く、圧倒的に予測時間の方が長いという点が飛行船の状況と異なる。例えば、中高度人工衛星は１日に地球を１３−１５周するが、１つの地上局から可視となるのは４−５周回、可視時間は１周回あたり１０分程度である。従って、１つの局で捕捉後、同じ局で捕捉するためには少なくとも１０時間、場合によっては２０時間以上の軌道予測が必要となる。上記公報ではこのような状況に対応できない。
日本特許３３４８８３５号公報

従来では、オンボード決定値を使ってそのままアンテナ予報値を生成することは、以下の理由により実施されていない。すなわち、アンテナ予報値生成には人工衛星の運動を予測することが必要である。オンボード決定値はカーナビゲーションと同じ原理なので、その瞬間の位置を数十ｍの精度で得ることはできるが、将来の運動を正確に予測することはできない。

したがって現状では、オンボード決定値の位置情報を数時間〜十数時間分テレメトリデータとしてダウンロードして、地上でそのデータを使って軌道推定を行っている。謂わば、オンボード決定値を軌道決定用の測定データとして使っている。軌道決定処理は最小２乗法に基づくイタレーションを行うので、処理自体も重く、発散等の可能性もあるため運用者の関与を完全に無しにすることが難しいという問題がある。

従って、本発明の目的は、中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機からのデータを有効活用して、当該中高度人工衛星を地上のアンテナで捕捉できるようにするための技術を提供することである。

本発明の第１に態様に係る中高度人工衛星捕捉方法は、中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出ステップと、中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、ケプラー要素に含まれる軌道長半径の値を算出し、置換するステップと、軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出するステップと、平均軌道半径変化率と、大気密度と、軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、ケプラー要素の値と、大気抵抗係数とを用いて、中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップとを含む。

このようにすれば、地上における計算負荷をあまり大きくすることなく、ＧＰＳ受信機からのデータを用いて、中高度人工衛星捕捉のために地上におけるアンテナの制御を適切に実施することができるようになる。

なお、上で述べたケプラー要素算出ステップが、中高度人工衛星の位置及び速度データを、赤道面座標系における位置及び速度データに変換するステップと、赤道面座標系における位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するステップとを含むようにしてもよい。

なお、上記方法は、コンピュータと当該コンピュータによって実行されるプログラムとの組み合わせにて実行される場合があり、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等の記憶媒体又は記憶装置に格納される。また、ネットワークなどを介してデジタル信号として配信される場合もある。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。

本発明によれば、中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機からのデータを有効活用して、当該中高度人工衛星を地上のアンテナで捕捉できるようになる。

図１に本発明の一実施の形態に係るシステム概要図を示す。中高度人工衛星１は、ＧＰＳ受信機を備えており、例えば今回、位置１ａで地上のアンテナ３において可視であるものとする。中高度人工衛星１は、ＧＰＳ受信機で取得された位置及び速度データ並びに軌道１周回毎に計測される軌道周期Ｐi（ｉ＝１乃至ｍ）のデータを、テレメトリデータとしてアンテナ３に送信する機能も有する。

地上では、アンテナ３は、可視となった中高度人工衛星１から受信したテレメトリデータを処理する既知のテレメトリ処理装置５と接続されており、テレメトリ処理装置５は、テレメトリデータから、ＧＰＳ受信機による位置及び速度データと軌道周期Ｐiのデータとを抽出する。テレメトリ処理装置５は、本実施の形態における主要部であるアンテナ予報値生成装置７と接続されており、ＧＰＳ受信機による位置及び速度データと軌道周期Ｐiのデータとをアンテナ予報値生成装置７に出力する。アンテナ予報値生成装置７は、以下で詳細に述べる処理を実施してアンテナ予報値を生成する。アンテナ予報値生成装置７は、既知のアンテナ駆動装置９に接続されており、アンテナ駆動装置９にアンテナ予報値を出力する。アンテナ駆動装置９は、アンテナ３に接続されており、アンテナ予報値に基づき、中高度人工衛星１の次回の可視位置１ｂで当該中高度人工衛星を捕捉できるように、アンテナ３を制御する。

本実施の形態における主要な処理を実施するアンテナ予報値生成装置７の機能ブロック図を図２に示す。アンテナ予報値生成装置７は、テレメトリ処理装置５からＧＰＳ受信機による位置及び速度データと軌道周期Ｐiのデータを受信するデータ取得部７１と、データ取得部７１によって取得されたデータを格納する取得データ格納部７２と、取得データ格納部７２に格納されているデータに対して座標変換処理を実施する座標変換部７３と、座標変換部７３の処理結果を格納する赤道面座標系データ格納部７４と、赤道面座標系データ格納部７４に格納されたデータを用いてケプラー要素（平均要素とも呼ぶ）の値を算出する平均要素生成部７５と、平均要素生成部７５の処理結果を格納する平均要素データ格納部７６と、取得データ格納部７２に格納されたデータを用いて軌道長半径を算出する処理を実施し、平均要素データ格納部７６に上書き保存する軌道長半径算出部７７と、軌道長半径算出部７７の処理途中のデータを格納する平均運動データ格納部７８と、取得データ格納部７２に格納されているデータ及び平均運動データ格納部７８に格納されているデータを用いて軌道長半径変化率を算出する軌道長半径変化率算出部７９と、軌道長半径変化率算出部７９によって算出された軌道長半径変化率の値を格納する軌道長半径変化率格納部８０と、大気密度モデルデータを格納する大気密度モデルデータ格納部８１と、大気密度モデルデータ格納部８１に格納されているデータを用いて大気密度の値を算出する大気密度算出部８２と、大気密度算出部８２によって算出された大気密度の値を格納する大気密度格納部８３と、平均要素データ格納部７６と大気密度格納部８３と軌道長半径変化率格納部８０とに格納されているデータを用いて大気抵抗係数を算出する大気抵抗係数算出部８４と、大気抵抗係数算出部８４によって算出された大気抵抗係数の値を格納する大気抵抗係数格納部８５と、平均要素データ格納部７６と大気抵抗係数格納部８５とに格納されているデータを用いて一般摂動法によって軌道予測を実施する軌道予測部８６と、軌道予測部８６によって生成された軌道予測データを格納する軌道予測データ格納部８７と、軌道予測データ格納部８７に格納されているデータを用いてアンテナ予報値を算出するアンテナ予報値算出部８８とを有する。

次に、図２で示したアンテナ予報値生成装置７の処理内容を図３乃至図６を用いて説明する。まず、データ取得部７１は、テレメトリ処理装置５からＧＰＳ計測値（位置及び速度データ）及び軌道周期データを受信し、取得データ格納部７２に格納する（ステップＳ１）。次に、座標変換部７３は、取得データ格納部７２に格納されている、ＷＧＳ８４系のＧＰＳ計測値を赤道面座標系の値に変換し、変換後のデータを赤道面座標系データ格納部７４に格納する（ステップＳ３）。ＷＧＳ８４系は、地球固定座標系であり、図４に示すように、赤道面とグリニジ子午線との交点と地球重心を通過する直線をＸ軸（ＸＲ）とし、国際報時局が定義する極運動の慣用国際原点の方向に平行の軸をＺ軸（ＺＲ）とし、Ｚ軸とＸ軸と右手直交系をなすＹ軸（ＹＲ）とで定義される。ＷＧＳ８４系のように地球固定座標系は、地球と共に回転する座標系であるから、運動方程式を扱うには慣性座標系に変換する必要がある。通常人工衛星では赤道面座標系という慣性座標系が用いられるので、この座標系に変換する。赤道面座標系は、図４に示すように、赤道面において春分点方向をＸ軸（ＸＩ）とし、赤道面に垂直な方向をＺ軸（ＺＩ）とし、Ｘ軸とＺ軸と垂直な方向をＹ軸（ＹＩ）とで定義される。なお、このような座標変換処理は周知であり、例えば「航空宇宙における誘導と制御」社団法人計測自動制御学会発行１９９５年などに開示されている。

さらに、平均要素生成部７５は、赤道面座標系データ格納部７４に格納されている赤道面座標系の値をケプラー要素（即ち平均要素）に変換して、変換後のデータを平均要素データ格納部７６に格納する（ステップＳ５）。ＧＰＳ計測値には、人工衛星に作用する摂動の周期的変動が含まれる。摂動とは、現実の人工衛星の運動に作用する力の内、２体近似（人工衛星と地球をそれぞれ質点とみなして扱う理想的なモデル）から外れた部分を表し、摂動の原因としては、（ａ）地球形状が完全に球でないこと（特に偏平である要因が大きい）、（ｂ）太陽／月引力、（ｃ）大気抵抗（中高度衛星では継続的に作用する力として無視できない）、（ｄ）太陽輻射圧がある。中高度人工衛星の場合、周期的変動の最大寄与は地球偏平による影響（Ｊ２項という）なので、この分を差し引いた平均要素を生成する。この平均要素については、図５及び図６に示すように、人工衛星の軌道を単純な楕円軌道として近似した際の各種パラメータである。図５に示すように、地球１０００の中心を通り且つ軌道１００２上の２点を結ぶ線分であってその長さが最大となる線分の端点のうち地球１０００に近い方の点をペリジ点と呼び、遠い方の点をアポジ点と呼ぶ。地球１０００の中心とペリジ点との距離はペリジ半径と呼ばれ、地球１０００の中心とアポジ点との距離はアポジ半径と呼ばれる。また、軌道長半径ａは上記線分の長さの半分である。すなわち、上記線分の長さは軌道長半径ａの２倍となっている。さらに、離心率をｅとすると、アポジ半径はａ×（１＋ｅ）で算出され、ペリジ半径はａ×（１−ｅ）で算出される。なお、地球１０００の中心からペリジ点に向かう長さｅのベクトルをｅベクトルと呼ぶ。

また、図６に３次元的に示すように、人工衛星が地球１０００の赤道面を下から上に突き抜ける点を昇交点と呼び、軌道１００２の面と赤道面とが成す角度を軌道傾斜角ｉと呼ぶ。また、地球１０００の春分点を基準として、地球１０００の中心と昇交点とを結ぶ直線の角度を昇交点赤経Ωと呼ぶ。また、地球１０００の中心と昇交点とを結ぶ直線とｅベクトルとが成す角度を近地点引数ωと呼ぶ。さらにｅベクトルと、人工衛星と地球１０００の中心を結ぶ直線とが成す角度を真近点離角ｆと呼ぶ。

このように示した平均要素を算出する。具体的な算出方法は、周知であって、例えば上で述べた文献や、「人工衛星の軌道」古在 由秀、宇宙開発事業団、中央追跡管制所発行、昭和５４年発行などに開示されており、これ以上の説明は省略する。

次に、軌道長半径算出部７７は、取得データ格納部７２に格納されている軌道周期Ｐi（ｉ＝１乃至ｍ）から平均運動ｎiを算出すると共に、ｎiの平均値から軌道長半径ａを算出し、ステップＳ５で算出した平均要素における軌道長半径を置換するように平均要素データ格納部７６に上書き保存する（ステップＳ７）。軌道周期Ｐiについては、人工衛星において昇交点となるタイミングで軌道周期をカウントしておき、例えば１００周回分程度のデータを蓄積して、テレメトリデータとしてダウンロードして本処理に用いる。

ここで、各周回の平均運動ｎiは以下のように表される。なお、平均運動ｎiのデータは、平均運動データ格納部７８に格納される。
ｎi＝２π／Ｐi （ｉ＝１乃至ｍ）
さらに、平均運動の平均値は、以下のように表される。

そして、平均運動の平均値を用いて軌道長半径は、以下のとおりに計算される。

但し、μは地心重力定数である。このように算出した軌道長半径の方が精度が高いので、このようにして算出された軌道長半径ａを以下の処理では採用する。

さらに、軌道長半径変化率算出部７９は、平均運動データ格納部７８に格納されている平均運動ｎiの変化率Δｎi等から平均軌道長半径変化率ａｄｏｔを算出し、軌道長半径変化率格納部８０に格納する（ステップＳ９）。

１周回毎の平均運動ｎiの変化率Δｎiは、以下のように算出される。
Δｎi＝ｎ_i+1−ｎ_i
また、１周回毎の軌道長半径は、以下のように算出される。

また、１周回毎の軌道長半径変化に換算すると、以下のように表される。
Δａi＝−（２ａi／３ｎi）Δｎi （ｉ＝１乃至ｍ−１）
そして、平均の軌道長半径変化率は、以下のように表される。

一方、大気密度算出部８２は、大気密度モデルデータ格納部８１に格納されているデータを用いて、大気密度ρを算出し、大気密度格納部８３に格納する（ステップＳ１１）。この計算については周知であるからこれ以上の説明は省略する。詳細には、”ＭＳＩＳ−８６ ＴＨＥＲＭＯＳＰＨＥＲＩＣ ＭＯＤＥＬ，” Ｈｅｄｉｎ． Ａ．Ｅ．，Journal of geophysical research, Vol.92, No. A5, 1987などを参照のこと。

さらに、大気抵抗係数算出部８４は、軌道長半径変化率格納部８０と大気密度格納部８３と平均要素データ格納部７６とに格納されている平均軌道長半径変化率ａｄｏｔ、大気密度ρ、及び軌道長半径ａから大気抵抗係数を算出し、大気抵抗係数を大気抵抗係数格納部８５に格納する（ステップＳ１３）。

ここで、大気抵抗力による加速度は、以下の式で表される。
αｄｒａｇ＝Ｃ_DＳρＶ²／２Ｗ
ここで、Ｃ_Dは衛星の抵抗係数（表面特性による係数）であり、Ｓは、人工衛星の有効断面積であり、Ｗは衛星質量であり、Ｖ＝（μ／ａ）^1/2で、人工衛星の平均速度である。軌道長半径変化率と大気抵抗力加速度の関係から以下の式が成り立つ。
ａｄｏｔ＝Ｃ_DＳρＶａ／Ｗ
従って、大気抵抗係数Ｃ_DＳ／Ｗは、以下の式で表される。
Ｃ_DＳ／Ｗ＝ａｄｏｔ／（ρＶａ）＝ａｄｏｔ／（ρａ（μ／ａ）^1/2）
この式によって大気抵抗係数Ｃ_DＳ／Ｗを算出して、大気抵抗係数格納部８５に格納する。

そして、軌道予測部８６は、平均要素データ格納部７６に格納されている平均要素の値と、大気抵抗係数格納部８５に格納されている大気抵抗係数とから、一般摂動法（例えばＳＧＰ４／ＳＤＰ４）による軌道予測を実施し、軌道予測結果を軌道予測データ格納部８７に格納する（ステップＳ１５）。一般摂動法による軌道予測は周知であり、例えば、http://www.celestrak.com/software/tskelso-sw.aspなどを参照のこと。

さらに、アンテナ予報値算出部８８は、軌道予測データ格納部８７に格納されている軌道予測データを用いてアンテナ予報値（人工衛星捕捉に必要な方位角／仰角など）を算出し、アンテナ駆動装置９に出力する（ステップＳ１７）。このアンテナ予報値を算出する方法は周知であり、宇宙開発事業団、軌道決定プログラム、アルゴリズム仕様編、平成６年度発行を参照のこと。

そして、アンテナ駆動装置９は、アンテナ予報値から周知の方法でアンテナを駆動して、次回人工衛星が可視となるタイミングで当該人工衛星を捕捉するようにする。

以上のような処理を実施することによって、地上での軌道決定処理が不要となる。地上で行う処理は基本的に上で述べたような代数計算のみで発散等の懸念もないので、全自動化が可能となる。

また、従来では、ＧＰＳ受信機からのオンボード決定値を数時間以上に亘ってダウンロードする必要があり、テレメトリ処理の上でも負荷になっていたが、本実施の形態ではごくわずかのＧＰＳ受信機からのオンボード決定値と１００個程度の軌道周期情報で済むので、テレメトリ処理への負荷も軽減できる。また、全体的に人工衛星＋地上を合わせたシステム全体の処理負荷軽減となるので、小型人工衛星のように運用資源が限られている人工衛星に有効である。

以上本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、アンテナ予報値生成装置７の機能ブロック図は一例であって、必ずしも実際のプログラム構成と一致するわけではない。

さらに、アンテナ予報値生成装置７は、コンピュータ装置であって、このコンピュータ装置においては、図７に示すように、メモリ２５０１（記憶部）とＣＰＵ２５０３（処理部）とハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）２５０５と表示装置２５０９に接続される表示制御部２５０７とリムーバブル・ディスク２５１１用のドライブ装置２５１３と入力装置２５１５とネットワークに接続するための通信制御部２５１７とがバス２５１９で接続されている。ＯＳ及びＷｅｂブラウザを含むアプリケーション・プログラムは、ＨＤＤ２５０５に格納されており、ＣＰＵ２５０３により実行される際にはＨＤＤ２５０５からメモリ２５０１に読み出される。必要に応じてＣＰＵ２５０３は、表示制御部２５０７、通信制御部２５１７、ドライブ装置２５１３を制御して、必要な動作を行わせる。また、処理途中のデータについては、メモリ２５０１に格納され、必要があればＨＤＤ２５０５に格納される。このようなコンピュータは、上で述べたＣＰＵ２５０３、メモリ２５０１などのハードウエアとＯＳ及び必要なアプリケーション・プログラムとが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。

（付記１）
中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出ステップと、
前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する軌道長半径算出ステップと、
前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、
前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップと、
をコンピュータが実行する中高度人工衛星捕捉方法。

（付記２）
前記ケプラー要素算出ステップにおいて、
前記中高度人工衛星の位置及び速度データを、赤道面座標系における位置及び速度データに変換し、
前記赤道面座標系における位置及び速度データから、前記ケプラー要素の値を算出する、
付記１記載の中高度人工衛星捕捉方法。

（付記３）
中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出ステップと、
前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する軌道長半径算出ステップと、
前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、
前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップと、
をコンピュータに実行させるための中高度人工衛星捕捉プログラム。

（付記４）
中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出手段と、
前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する手段と、
前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出する手段と、
前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出する手段と、
を有する中高度人工衛星捕捉装置。

本発明の実施の形態に係るシステム概要図である。 アンテナ予報値生成装置の機能ブロック図である。 本発明の実施の形態におけるメインフローを示す図である。 座標変換を説明するための図である。 ケプラー要素を説明するための図である。 ケプラー要素を説明するための図である。 コンピュータの機能ブロック図である。

符号の説明

１ 人工衛星 ３ アンテナ
５ テレメトリ処理装置 ７ アンテナ予報値生成装置
９ アンテナ駆動装置
７１ データ取得部 ７２ 取得データ格納部
７３ 座標変換部 ７４ 赤道面座標系データ格納部
７５ 平均要素生成部 ７６ 平均要素データ格納部
７７ 軌道長半径算出部 ７８ 平均運動データ格納部
７９ 軌道長半径変化率算出部 ８０ 軌道長半径変化率格納部
８１ 大気密度モデルデータ格納部
８２ 大気密度算出部 ８３ 大気密度格納部
８４ 大気抵抗係数算出部 ８５ 大気抵抗係数格納部
８６ 軌道予測部 ８７ 軌道予測データ格納部
８８ アンテナ予報値算出部

Claims (4)

1. 中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出ステップと、
   前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する軌道長半径算出ステップと、
   前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、
   前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップと、
   をコンピュータが実行する中高度人工衛星捕捉方法。
2. 前記ケプラー要素算出ステップにおいて、
   前記中高度人工衛星の位置及び速度データを、赤道面座標系における位置及び速度データに変換し、
   前記赤道面座標系における位置及び速度データから、前記ケプラー要素の値を算出する、
   請求項１記載の中高度人工衛星捕捉方法。
3. 中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出ステップと、
   前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する軌道長半径算出ステップと、
   前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出するステップと、
   前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出するステップと、
   をコンピュータに実行させるための中高度人工衛星捕捉プログラム。
4. 中高度人工衛星に搭載されたＧＰＳ受信機から得られた当該中高度人工衛星の位置及び速度データから、ケプラー要素の値を算出するケプラー要素算出手段と、
   前記中高度人工衛星から得られた軌道周期の複数の値から、該中高度人工衛星の軌道長半径の値を算出し、前記ケプラー要素算出ステップで算出したケプラー要素の軌道長半径を該算出した軌道長半径に置換する手段と、
   前記軌道周期の複数の値から得られる平均運動の値を用いて平均軌道半径変化率を算出し、該平均軌道半径変化率と、大気密度と、前記軌道長半径算出ステップで算出した軌道長半径とを用いて、大気抵抗係数を算出する手段と、
   前記軌道長半径を置換したケプラー要素の値と、前記大気抵抗係数とを用いて、前記中高度人工衛星の軌道予測を実施すると共に、当該軌道予測結果に基づき、アンテナによる前記中高度人工衛星の捕捉に用いられるアンテナ予測値を算出する手段と、
   を有する中高度人工衛星捕捉装置。

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