JP2017150834A - Artificial satellite, satellite system, and method for confirming internal time of artificial satellite - Google Patents

Artificial satellite, satellite system, and method for confirming internal time of artificial satellite Download PDF

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充伸 栗林
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康博 竹田
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雄太 長谷川
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哲也 岩渕
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable internal satellite time to be corrected inside a satellite system with high accuracy.SOLUTION: An artificial satellite is provided with: a crystal oscillator for sending out a base clock; a GPS receiver for sending out a reference clock; an onboard computer for clocking an internal satellite time on the basis of the base clock or reference clock, and outputting the internal satellite time and an internal clock; clock correction data acquisition means for acquiring clock correction data for identifying a change in the base clock; an internal satellite apparatus; and a telemetry communication unit. The onboard computer monitors the soundness of the reference clock while having its internal clock synchronized with the reference clock, and periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data while also outputting the internal satellite time and/or operation timing to the internal satellite apparatus, and further clocks the internal satellite time on the basis of the base clock and stops synchronization in a case of abnormality in the soundness of the reference clock, and outputs the internal satellite time and/or operation timing to the internal satellite apparatus.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、内部時刻を管理する人工衛星、衛星システム、及びその人工衛星の内部時刻確定方法に関する。   The present invention relates to an artificial satellite that manages internal time, a satellite system, and a method for determining the internal time of the artificial satellite.

人工衛星は、その内部に時計を有するものが多い。また、人工衛星は、その時計が刻む時刻を利用するものが多い。この時計は、衛星システム内で求める精度に応じた装置が適宜採用されている。   Many artificial satellites have a clock inside. Many artificial satellites use the time recorded by the clock. As this timepiece, a device according to the accuracy required in the satellite system is appropriately employed.

衛星に搭載される時計は、原子時計や水晶発振子を利用した時計、GPS(Global Positioning System)信号に同期させる時計、これらの複合させた時計などがある。   Clocks mounted on the satellite include clocks using atomic clocks and crystal oscillators, clocks synchronized with GPS (Global Positioning System) signals, and clocks combining these.

例えばGNSS(Global Navigation Satellite System)の衛星の様に高精度な時刻を用いる衛星では、原子時計を利用している。一方、中軌道衛星や低軌道衛星などの周回衛星では、GPS電波を利用して精度のよい時計を実現している衛星も多くある。   For example, a satellite using a highly accurate time, such as a GNSS (Global Navigation Satellite System) satellite, uses an atomic clock. On the other hand, many orbiting satellites such as medium-orbit satellites and low-orbit satellites use GPS radio waves to realize accurate clocks.

衛星の内部時刻に関連する技術は、例えば以下の文献に開示している。   Technologies related to the internal time of the satellite are disclosed in, for example, the following documents.

特許文献1及び特許文献2は、クロック信号を生成する衛星内部発振器(基準クロック生成回路)を含む人工衛星の内部時刻システムを開示する。   Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose an internal time system of an artificial satellite including a satellite internal oscillator (reference clock generation circuit) that generates a clock signal.

特許文献1の内部時刻システムは、衛星内部発振器と、GPS受信機と、GPS受信機で受信した時刻情報を衛星内部発振器のクロック信号に同期させて内部機器に供給する同期手段(リタイミング回路)を含んでいる。この同期手段を含むことで、この内部時刻システムは、GPS受信機で受信した時刻情報を衛星内部発振器のクロック信号の生成分解能で衛星内部の各要素に提供できる。   The internal time system of Patent Document 1 is a satellite internal oscillator, a GPS receiver, and a synchronization means (retiming circuit) that supplies time information received by the GPS receiver to an internal device in synchronization with a clock signal of the satellite internal oscillator. Is included. By including this synchronization means, this internal time system can provide the time information received by the GPS receiver to each element inside the satellite with the generation resolution of the clock signal of the satellite internal oscillator.

一方、特許文献2の1秒信号取得装置は、装置内基準発振器(1秒クロック生成器)と、GPS受信機と、GPS受信機から受け付けた1秒信号(パルス列)か 装置内基準発振器で生成した1秒信号か を切り替えて内部機器に供給する切替手段(タイミング取込回路)を含んでいる。また、この1秒信号取得装置は、1PPS妥当性判定部と状態判定部を具備して、GPS受信機から受け付けた1秒信号の不具合を判定した際に切替手段を稼働させる。このため、1秒信号取得装置は、GPS受信機から出力された1秒信号に不具合を判定した際に、1秒信号の源を、GPS受信機から装置内基準発振器に切り替えることが可能になる。   On the other hand, the 1-second signal acquisition device of Patent Document 2 is generated by an in-device reference oscillator (1-second clock generator), a GPS receiver, and a 1-second signal (pulse train) received from the GPS receiver. Switching means (timing acquisition circuit) for switching to a 1 second signal and supplying it to the internal device is included. In addition, this 1-second signal acquisition device includes a 1PPS validity determination unit and a state determination unit, and activates the switching unit when determining the failure of the 1-second signal received from the GPS receiver. For this reason, the 1-second signal acquisition device can switch the source of the 1-second signal from the GPS receiver to the in-device reference oscillator when determining a malfunction in the 1-second signal output from the GPS receiver. .

また、GPS受信機の健全性を判定する仕組みは、特許文献3にも記載されている。特許文献3の時刻管理装置は、GPS受信機からのパルス列と内部時計が刻むパルス列とを比較して、そのズレを識別する判定部を具備している。   A mechanism for determining the soundness of a GPS receiver is also described in Patent Document 3. The time management device of Patent Document 3 includes a determination unit that compares a pulse train from a GPS receiver with a pulse train engraved by an internal clock and identifies the deviation.

特開平10−177081号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-177081 特開平08−105984号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-105984 特開2009−294007号公報JP 2009-294007 A

人工衛星を運用するに当たり、意図したタイミングでの的確な動作や観測結果に真の観測時間により近い時刻情報を付与するために、衛星システム内で より高精度な内部時刻の把握を望む。   When operating a satellite, we want to know the internal time with higher accuracy in the satellite system in order to give accurate information at the intended timing and time information closer to the true observation time.

昨今の中低軌道衛星の多くは、衛星内で用いるシステム時刻(時刻情報、計時クロック)をGPS受信機から得られる参照クロックを利用して規定している。   Many of today's low-medium-orbit satellites specify the system time (time information, timekeeping clock) used in the satellite using a reference clock obtained from a GPS receiver.

一方で、GPS不可視時やGPS受信機の故障などにより、参照クロック等が使用不能になった場合、人工衛星内でシステム時刻の維持を図らなければならない。   On the other hand, when the reference clock becomes unusable due to GPS invisible or a GPS receiver failure, the system time must be maintained in the artificial satellite.

現状の多くの中低軌道用人工衛星では、システム時刻の精度を高く維持するためにTCXO(Temperature Compensated Crystal Oscillator)やOCXO(Oven Controlled Crystal Oscillator)を実装している。他方で原子時計を採用するものは少ない。   Many current satellites for medium and low orbits implement TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) and OCXO (Oven Controlled Crystal Oscillator) to maintain high system time accuracy. On the other hand, few use atomic clocks.

また、上記特許文献1や特許文献2に記載されたシステム時刻を維持する仕組みでは、GPS受信機の故障時等に発振器若しくは装置内基準発振器(1秒クロック生成器)の精度で時刻を刻むことが可能になる。この発振器や装置内基準発振器からの基準クロックは、短期的にはある程度の精度を維持できるものの、GPS受信機から出力される参照クロックのように永続的に精度を維持できていない。   Further, in the mechanism for maintaining the system time described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the time is recorded with the accuracy of the oscillator or the internal reference oscillator (1 second clock generator) when the GPS receiver fails. Is possible. The reference clock from the oscillator or the internal reference oscillator can maintain a certain degree of accuracy in the short term, but cannot maintain the accuracy permanently like the reference clock output from the GPS receiver.

換言すれば、GPS受信機から出力される参照クロックを使用不能な期間は、システム時刻の精度を水晶発振器(素子)の周波数精度に依存している。このため、GPS受信機から参照クロックを正常に利用できていた区間と比較して、発振器のクロック精度が相対的に低下する。この結果、人工衛星の動作や付与時刻にも微妙な影響が生じている。   In other words, during the period in which the reference clock output from the GPS receiver cannot be used, the accuracy of the system time depends on the frequency accuracy of the crystal oscillator (element). For this reason, the clock accuracy of the oscillator is relatively lowered as compared with the section in which the reference clock can be normally used from the GPS receiver. As a result, there are subtle effects on the operation of the artificial satellite and the grant time.

この影響を最小限にするため、衛星に搭載する発振器として、高精度水晶発振器であるTCXO やOCXO等の補償機能を具備する水晶発振器を採用することが多い。   In order to minimize this effect, a crystal oscillator having a compensation function such as TCXO or OCXO, which are high-precision crystal oscillators, is often adopted as an oscillator mounted on a satellite.

人工衛星の動作や観測データ等に付与する時刻は、GPS受信機から出力される参照クロックを用いた精度と同等の高い精度を常時的に要求したい。そこで、発明者は、GPS受信機の参照クロック等に異常が生じた場合に、衛星システム内で時刻の精度を保ちつつ、観測データ等の時刻の正確性をより担保可能な仕組みを検討した。   The time given to the operation of the artificial satellite, the observation data, etc. always requires high accuracy equivalent to the accuracy using the reference clock output from the GPS receiver. Therefore, the inventor examined a mechanism that can ensure the accuracy of the time of observation data and the like while maintaining the accuracy of the time in the satellite system when an abnormality occurs in the reference clock or the like of the GPS receiver.

本発明は、上記背景の元に、GPS受信機から送出される参照クロックに異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持可能に動作する人工衛星、衛星システム、及び人工衛星の内部時刻確定方法を提供することを目的とする。   Based on the above background, the present invention provides an artificial satellite, a satellite system, and a satellite system that operate so as to maintain the accuracy of the time ticked by the satellite in the satellite system when an abnormality occurs in the reference clock transmitted from the GPS receiver. And it aims at providing the internal time determination method of an artificial satellite.

本発明の一実施形態に係る人工衛星は、基準クロックを送出する水晶発振器と、少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、相手局と通信するテレメトリ通信部と、を備え、前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力することを特徴とする。   An artificial satellite according to an embodiment of the present invention transmits a crystal oscillator that transmits a reference clock, a GPS receiver that transmits at least a reference clock, a reference clock that is transmitted from the crystal oscillator, and a GPS receiver that transmits the reference clock. An on-board computer that receives a reference clock, records the time in the satellite based on the reference clock or the reference clock, and outputs the time in the satellite and the internal clock, and clock correction data that identifies a change in the reference clock A clock correction data acquisition means for acquiring a satellite internal device for receiving an operation timing corresponding to the satellite time and / or internal clock from the on-board computer, and a telemetry communication unit for communicating with a counterpart station, The on-board computer receives from the GPS receiver. While the internal clock generated to the attached reference clock is constantly synchronized, the soundness of the reference clock transmitted from the GPS receiver is monitored, and the operation time corresponding to the time in the satellite and / or the internal clock is determined. While outputting to the in-satellite equipment, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means, and the on-board computer is abnormal in the soundness of the reference clock. If there is, the time in the satellite is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, and the operation timing corresponding to the time in the satellite and / or the internal clock is set. It outputs to the said in-satellite apparatus.

本発明の一実施形態に係る衛星システムは、基準クロックを送出する水晶発振器と、少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、相手局と通信するテレメトリ通信部と、を備え、前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する人工衛星と、前記人工衛星から送出されたクロック補正データを取得するクロック補正データ収集部と、前記クロック補正データに基づいて、前記人工衛星の内部処理で用いられた衛星内部時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングをオフライン補正処理する衛星刻時タイミング補正部と、を具備する補正局と、を含むことを特徴とする。   A satellite system according to an embodiment of the present invention includes a crystal oscillator that transmits a reference clock, a GPS receiver that transmits at least a reference clock, a reference clock that is transmitted from the crystal oscillator, and a GPS receiver that transmits the reference clock. An on-board computer that receives a reference clock, records the time in the satellite based on the reference clock or the reference clock, and outputs the time in the satellite and the internal clock, and clock correction data that identifies a change in the reference clock A clock correction data acquisition means for acquiring a satellite internal device for receiving an operation timing corresponding to the satellite time and / or internal clock from the on-board computer, and a telemetry communication unit for communicating with a counterpart station, The on-board computer is connected to the GPS receiver While constantly synchronizing the generated internal clock with the received reference clock, the health of the reference clock transmitted from the GPS receiver is monitored, and the operation time corresponding to the time in the satellite and / or the internal clock is determined. While outputting to the in-satellite equipment, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means, and the on-board computer is abnormal in the soundness of the reference clock. If there is, the time in the satellite is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, and the operation timing corresponding to the time in the satellite and / or the internal clock is set. An artificial satellite output to the in-satellite device and clock correction data transmitted from the artificial satellite are acquired. A lock correction data collection unit, and a satellite clock timing correction unit that performs offline correction processing of the satellite internal time and / or operation timing associated with the internal clock used in the internal processing of the artificial satellite based on the clock correction data; , And a correction station.

本発明の一実施形態に係る人工衛星の内蔵コンピュータによる内部時刻確定方法は、水晶発振器から送出される基準クロック 及び GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを生成しつつ、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 出力する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを衛星内機器に出力しつつ、加えて、基準クロックの変化を識別したクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力することを特徴とする。   According to an embodiment of the present invention, an internal time determination method using an artificial satellite built-in computer receives a reference clock sent from a crystal oscillator and a reference clock sent from a GPS receiver, and uses the reference clock or the reference clock as the reference clock. Based on the time of the satellite, and generating the time of the satellite and the internal clock, while constantly synchronizing the internal clock output to the reference clock received from the GPS receiver, Monitors the soundness of the reference clock that is sent out, outputs the operation time corresponding to the time in the satellite and / or the internal clock to the in-satellite equipment, and periodically adds clock correction data that identifies changes in the reference clock. If the telemetry communication unit is notified and the soundness of the reference clock is abnormal, the crystal oscillator The time in the satellite is recorded based on the reference clock, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, and the operation time corresponding to the internal time and / or the internal clock is output to the in-satellite device. It is characterized by that.

本発明によれば、GPS受信機から送出される参照クロックに異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持可能に動作する人工衛星、衛星システム、及び人工衛星の内部時刻確定方法を提供できる。   According to the present invention, when an abnormality occurs in a reference clock transmitted from a GPS receiver, an artificial satellite, a satellite system, and an artificial satellite that operate so as to maintain the accuracy of the time that the satellite ticks in the satellite system can be maintained. An internal time determination method can be provided.

本発明にかかる一実施形態の人工衛星1の内部構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the artificial satellite 1 of one Embodiment concerning this invention. 衛星システムの制御シーケンス例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a control sequence of a satellite system. 一構成例に係る衛星システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the satellite system which concerns on one structural example. OBC_1MppsをREF_1Mppsに同期する同期フロー例を示したタイミングチャートである(OBC_1Mpps側位相遅れ処理)。It is the timing chart which showed the example of the synchronous flow which synchronizes OBC_1Mpps with REF_1Mpps (OBC_1Mpps side phase lag processing). OBC_1MppsをREF_1Mppsに同期する同期フロー例を示したタイミングチャートである(OBC_1Mpps側位相進み処理)。It is the timing chart which showed the example of the synchronous flow which synchronizes OBC_1Mpps with REF_1Mpps (OBC_1Mpps side phase advance processing). OBC_1ppsをREF_1ppsに同期する同期フロー例を示したタイミングチャートである(粗追尾処理 後の 細追尾処理 による同期処理)。It is a timing chart showing an example of a synchronization flow for synchronizing OBC_1pps with REF_1pps (synchronization processing by fine tracking processing after coarse tracking processing). REF_1ppsを基準とした基準クロックの安定度を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the stability of the reference clock on the basis of REF_1pps.

本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。各図は、発明に係る構成要素や制御タイミングを概略的に示す図である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each figure is a diagram schematically showing components and control timing according to the invention.

[実施形態]
図1は、一実施形態の人工衛星1の内部構造を示すブロック図である。
[Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the internal structure of an artificial satellite 1 according to an embodiment.

人工衛星1は、図示するように、オンボードコンピュータ10、GPS受信機20、水晶発振器30、クロック補正データ取得手段40、衛星内部機器50、及びテレメトリ/テレコマンド通信部60を含み構成されている。また、人工衛星1は、衛星用電源装置(図示せず)なども必要に応じて搭載している。   As shown in the figure, the artificial satellite 1 includes an on-board computer 10, a GPS receiver 20, a crystal oscillator 30, a clock correction data acquisition means 40, a satellite internal device 50, and a telemetry / telecommand communication unit 60. . The artificial satellite 1 is also equipped with a satellite power supply device (not shown) as necessary.

オンボードコンピュータ10は、衛星内時刻の計時手段、内部クロックの基準とするクロックを切り替えるクロック切替手段、内部クロックを参照クロックに同期させるクロック同期手段、参照クロックの健全性を判定する健全性判定手段を機能させる。また、オンボードコンピュータ10は、一般的なカウンタ回路等を具備して、クロック間の位相差検出やカウントアップ/ダウン等も行える。   The on-board computer 10 includes a time measuring means for the time in the satellite, a clock switching means for switching the clock that is the reference of the internal clock, a clock synchronizing means for synchronizing the internal clock with the reference clock, and a soundness determining means for determining the soundness of the reference clock. To work. The on-board computer 10 includes a general counter circuit and the like, and can detect a phase difference between clocks, count up / down, and the like.

オンボードコンピュータ10は、GPS受信機20から送出される参照クロックと 水晶発振器30から送出される基準クロック を常時的に受け付けるように構成されている。また、オンボードコンピュータ10は、計時手段を用いて、平時は参照クロックに基づいて、参照クロックの異常時は基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むように構成されている。この衛星内時刻は、衛星内機器50や後述するクロック補正データへの紐付けに使用される。   The on-board computer 10 is configured to constantly receive the reference clock sent from the GPS receiver 20 and the reference clock sent from the crystal oscillator 30. Further, the on-board computer 10 is configured to clock the time in the satellite based on the reference clock at the normal time and based on the reference clock when the reference clock is abnormal by using the time measuring means. This intra-satellite time is used for linking to the intra-satellite device 50 and clock correction data described later.

また、オンボードコンピュータ10は、クロック同期手段を用いて内部クロックを、平時はGPS受信機20から送出される参照クロックに、参照クロックの異常時はクロック切替手段によって切り替えられた水晶発振器30から送出される基準クロックに、同期させるように構成されている。   The on-board computer 10 sends the internal clock using the clock synchronization means to the reference clock sent from the GPS receiver 20 during normal times, and from the crystal oscillator 30 switched by the clock switching means when the reference clock is abnormal. The reference clock is configured to be synchronized with the reference clock.

また、オンボードコンピュータ10は、健全性判定手段を用いて常時的に参照クロックの健全性を判定するように構成されている。この参照クロックの健全性を判定する手法は、どのような手法を使用してもよい。健全性を判定する手法の例は、一構成例を用いて後述する。   The on-board computer 10 is configured to always determine the soundness of the reference clock using soundness determination means. Any method for determining the soundness of the reference clock may be used. An example of a method for determining soundness will be described later using one configuration example.

また、オンボードコンピュータ10は、健全性判定手段を用いて判定した参照クロックの健全性を示す健全性情報を、クロック補正データ取得手段40から得たクロック補正データに関連付けて、健全性情報が対応付いたクロック補正データをテレメトリ/テレコマンド通信部60に通知するようにしてもよい。   The on-board computer 10 associates the soundness information indicating the soundness of the reference clock determined using the soundness determination unit with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit 40, and the soundness information corresponds. The attached clock correction data may be notified to the telemetry / telecommand communication unit 60.

同様に、オンボードコンピュータ10は、参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、クロック補正データ取得手段40から得たクロック補正データに関連付けて、同期情報が対応付いたクロック補正データをテレメトリ/テレコマンド通信部60に通知するようにしてもよい。   Similarly, the on-board computer 10 associates the synchronization information indicating the synchronization state between the reference clock and the internal clock with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means 40, and obtains the clock correction data associated with the synchronization information. You may make it notify to the telemetry / telecommand communication part 60. FIG.

同様に、オンボードコンピュータ10は、内部クロック周期を示す基準クロックのカウンタ値を、クロック補正データ取得手段40から得たクロック補正データに関連付けて、このカウンタ値が対応付いたクロック補正データをテレメトリ/テレコマンド通信部60に通知するようにしてもよい。   Similarly, the on-board computer 10 associates the counter value of the reference clock indicating the internal clock period with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit 40, and converts the clock correction data associated with this counter value to the telemetry / You may make it notify to the telecommand communication part 60. FIG.

オンボードコンピュータ10は、これらの健全性情報、同期情報、カウンタ値の何れか又は組み合わせを、各クロック補正データに紐付けることで、オフライン処理により、衛星(オンボードコンピュータ)が参照クロックに同期せずに刻んだ時刻の期間を識別でき、より精確に補正することが可能になる。   The on-board computer 10 associates any one or combination of the soundness information, the synchronization information, and the counter value with each clock correction data so that the satellite (on-board computer) is synchronized with the reference clock by offline processing. Therefore, it is possible to identify the period of time that is ticked and correct it more accurately.

GPS受信機20は、航法信号を取得し、少なくとも参照クロックを送出する。昨今のGPS受信機20からは、GPS時刻(時刻情報)と共に、一般に参照クロックとして、1秒周期のパルス列と1マイクロ秒周期のパルス列を取得できる。   The GPS receiver 20 acquires a navigation signal and transmits at least a reference clock. From a recent GPS receiver 20, a pulse train having a 1-second cycle and a pulse sequence having a 1-microsecond cycle can be acquired together with GPS time (time information).

水晶発振器30は、基準クロックの発振源であり、基準クロックを送出する。水晶発振器30としては、例えばSPXOを使用できる。   The crystal oscillator 30 is an oscillation source of a reference clock, and transmits a reference clock. As the crystal oscillator 30, for example, SPXO can be used.

クロック補正データ取得手段40は、水晶発振器30の状態や安定度をクロック補正データとして常時的に取得する。クロック補正データには、水晶発振器30の温度、水晶発振器30の出力パルス列の安定度の両方が含まれることが望ましい。クロック補正データを参照することで、基準クロックの変化を識別することが可能になる。また、水晶発振器30がVCXOであれば制御電圧値も含めることが望ましい。クロック補正データ取得手段40としては、所望する情報(温度等)に合わせたセンサやマイコンを実装して、所望する情報を取得すればよい。   The clock correction data acquisition means 40 constantly acquires the state and stability of the crystal oscillator 30 as clock correction data. The clock correction data desirably includes both the temperature of the crystal oscillator 30 and the stability of the output pulse train of the crystal oscillator 30. By referring to the clock correction data, it is possible to identify a change in the reference clock. If the crystal oscillator 30 is VCXO, it is desirable to include a control voltage value. As the clock correction data acquisition means 40, a sensor or a microcomputer matched to desired information (temperature or the like) may be mounted to acquire desired information.

衛星内部機器50は、例えば放送機器、通信機器、観測機器などであり、衛星の用途に合わせて設けられる。これらの機器で生成される信号(例えば衛星送出信号)や情報(例えば観測データ)には、適宜 時間情報やタイムコードなどが付与される。また、これらの機器は、オンボードコンピュータ10で指定される特定タイミングで動作ものもある。本実施形態にかかる衛星内部機器50は、衛星内時刻又は内部クロックに対応付く動作タイミングの少なくとも一方を受け付けて、用途に合わせて使用する。   The satellite internal device 50 is, for example, a broadcast device, a communication device, an observation device, or the like, and is provided according to the use of the satellite. Time information, time code, and the like are appropriately added to signals (for example, satellite transmission signals) and information (for example, observation data) generated by these devices. Some of these devices operate at a specific timing specified by the on-board computer 10. The satellite internal device 50 according to the present embodiment receives at least one of the operation time corresponding to the time in the satellite or the internal clock, and uses it according to the application.

テレメトリ/テレコマンド通信部60は、衛星外の通信機器(通信相手局:地上局や宇宙機、他の衛星など)からテレコマンドを受ける受信部(図示せず)、他の通信機器にテレメトリを送る送信部(図示せず)を含む。   The telemetry / telecommand communication unit 60 receives a telecommand from a communication device outside the satellite (communication partner station: ground station, spacecraft, other satellite, etc.), and transmits telemetry to other communication devices. A sending unit (not shown) for sending is included.

上記構成によって、人工衛星1は、GPS受信機20から送出される参照クロックに異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持可能に動作する。   With the above configuration, the artificial satellite 1 operates so as to maintain the accuracy of the time ticked by the satellite in the satellite system when an abnormality occurs in the reference clock transmitted from the GPS receiver 20.

上記構成を衛星に搭載することで、衛星システムは、人工衛星1で生成された信号や情報を、衛星外で高精度にオフライン補正することで、参照クロックに異常が生じた際でも 例えば衛星内部時刻体系を他の時刻系統に精確に同期させ得る。また、例えば、衛星内で参照クロックの異常が復旧しない場合に、人工衛星1への時刻合わせフィードバック量をクロック補正データに基づいて最終的に基準クロック単位でテレコマンドで指示することが可能になる。   By mounting the above configuration on the satellite, the satellite system can perform offline correction of the signals and information generated by the artificial satellite 1 with high accuracy outside the satellite, so that even when an abnormality occurs in the reference clock, for example, The time system can be accurately synchronized with other time systems. Further, for example, when the abnormality of the reference clock does not recover in the satellite, it becomes possible to finally instruct the time adjustment feedback amount to the artificial satellite 1 by the telecommand in units of the reference clock based on the clock correction data. .

次に、衛星システムのオフライン補正オペレーションに関連する動作を説明する。   Next, operations related to the offline correction operation of the satellite system will be described.

この説明では、人工衛星で生成されたクロック補正データを使用するセクターを補正局として説明する。この補正局は、人工衛星1と通信可能であり、テレメトリでクロック補正データを常時的に取得して管理する。なお、補正局は、テレメトリ以外の手法で、クロック補正データを収集する構成としてもよい。   In this description, a sector that uses clock correction data generated by an artificial satellite will be described as a correction station. This correction station can communicate with the artificial satellite 1 and constantly acquires and manages clock correction data by telemetry. The correction station may be configured to collect the clock correction data by a method other than telemetry.

具体的な一構成例では、地上局に、クロック補正データ収集部と、衛星刻時タイミング補正部とを設けて補正局とすればよい。このクロック補正データ収集部は、人工衛星1から送出されたクロック補正データを取得するように構成されている。また、この衛星刻時タイミング補正部は、クロック補正データに基づいて、人工衛星1の内部処理で用いられた内部時刻及び/又は内部クロックに伴う動作タイミングをオフライン補正処理するように構成されている。必要に応じて、地上局に、補正結果を人工衛星1にテレコマンドでフィードバックする仕組みを設けてもよい。また、地上局に、補正結果を人工衛星1の生成信号/情報を使用する利用端末に向けて通信回線を介して提供する補完情報を提供する仕組みを設けることとしてもよい。また、地上局に、人工衛星1の生成信号/情報を使用する利用端末に向けて通信回線を介して補正結果そのものを提供する仕組みを設けることとしてもよい。   In a specific configuration example, the ground station may be provided with a clock correction data collection unit and a satellite clock timing correction unit to form a correction station. The clock correction data collection unit is configured to acquire clock correction data transmitted from the artificial satellite 1. The satellite clock timing correction unit is configured to perform offline correction processing on the internal time and / or operation timing associated with the internal clock used in the internal processing of the artificial satellite 1 based on the clock correction data. . If necessary, the ground station may be provided with a mechanism for feeding back the correction result to the artificial satellite 1 by a telecommand. Further, the ground station may be provided with a mechanism for providing complementary information for providing the correction result to the user terminal using the generated signal / information of the artificial satellite 1 via the communication line. Further, the ground station may be provided with a mechanism for providing the correction result itself via a communication line to a user terminal that uses the generated signal / information of the artificial satellite 1.

図2は、衛星システムのオフライン補正オペレーションに関する制御シーケンス例を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a control sequence related to the offline correction operation of the satellite system.

オフライン補正オペレーションは、人工衛星1の運用工程と、人工衛星1で生成されたクロック補正情報を用いる補正局の補正工程とを含む。   The offline correction operation includes an operation process of the artificial satellite 1 and a correction process of the correction station using the clock correction information generated by the artificial satellite 1.

人工衛星1の運用工程では、オンボードコンピュータ10とその周辺回路(GPS受信機20等)は、人工衛星1の用途に合わせた運用中に、平時はGPS受信機20からの参照クロックを用いて、衛星内部時刻と内部クロックを供給する(S11)。   In the operation process of the artificial satellite 1, the on-board computer 10 and its peripheral circuits (such as the GPS receiver 20) use the reference clock from the GPS receiver 20 during normal operation during operation suitable for the purpose of the artificial satellite 1. The satellite internal time and the internal clock are supplied (S11).

また、人工衛星1の運用工程では、並列動作で、オンボードコンピュータ10とその周辺回路(クロック補正データ取得部40等)は、クロック補正データを取得し、テレメトリ通信で地上局にクロック補正データを常時的に通知する(S21)。この通知には、健全性情報、同期情報、カウンタ値をクロック補正データに関連付けて通知するが望ましい。   In the operation process of the satellite 1, in parallel operation, the on-board computer 10 and its peripheral circuits (clock correction data acquisition unit 40, etc.) acquire clock correction data and transmit the clock correction data to the ground station by telemetry communication. Notification is made constantly (S21). For this notification, it is desirable to notify the soundness information, the synchronization information, and the counter value in association with the clock correction data.

この通知の頻度は、衛星システムの構成や用途、補正対象信号/データの種別ごとに適宜定めれば良い。例えば、1秒ごとに地表をスキャンする衛星であれば、クロック補正データを通知するテレメトリ頻度も1秒に設定すればよい。また、リアルタイム性を要求されない観測用衛星であれば、ある程度のクロック補正データをまとめて通知することとしてもよい。   The frequency of this notification may be determined as appropriate for each configuration and application of the satellite system and the type of correction target signal / data. For example, if the satellite scans the ground surface every second, the telemetry frequency for notifying clock correction data may be set to 1 second. In addition, if the observation satellite does not require real-time property, a certain amount of clock correction data may be notified collectively.

人工衛星1の運用工程では、オンボードコンピュータ10は、GPS受信機20からの参照クロックの健全性を監視し(S12)、参照クロックの異常時は基準クロックに基づいて、衛星内部時刻と内部クロックを供給する(S13)。この状態(S13)は、参照クロックの健全性が正常に戻れば、S11に移行する。   In the operation process of the artificial satellite 1, the on-board computer 10 monitors the soundness of the reference clock from the GPS receiver 20 (S12), and when the reference clock is abnormal, the on-board computer 10 and the internal clock are based on the reference clock. Is supplied (S13). This state (S13) proceeds to S11 if the soundness of the reference clock returns to normal.

なお、この状態(S13)に移行したことにより、衛星内部機器50で生成される各種信号/情報に付与される時刻情報/内部クロックや衛星内部機器50の動作は、S11の状態よりも、僅かに精度が低減する。特に、S13の状態が継続すると、一般的には精度の乖離が増大する傾向がある。   As a result of the transition to this state (S13), the time information / internal clock given to the various signals / information generated by the satellite internal device 50 and the operation of the satellite internal device 50 are slightly less than the state of S11. Accuracy is reduced. In particular, when the state of S13 continues, generally, the deviation in accuracy tends to increase.

補正局の補正工程では、地上局は、人工衛星1で生成されたクロック補正情報と、補正対象となる信号/データを収集する(B11)。   In the correction station correction process, the ground station collects the clock correction information generated by the artificial satellite 1 and the signal / data to be corrected (B11).

次に、地上局は、クロック補正情報を用いて、補正対象となる信号/データをオフライン補正する(B12)。   Next, the ground station performs off-line correction of the signal / data to be corrected using the clock correction information (B12).

オフライン補正は、水晶発振器30の特性パラメータや健全性情報、同期情報、カウンタ値を用いることで、より正確な時刻やタイミングを補正できる。   In the offline correction, more accurate time and timing can be corrected by using the characteristic parameter, soundness information, synchronization information, and counter value of the crystal oscillator 30.

このように各部を動作させることで、GPS受信機から得る参照クロックが得られない状態で取得された信号/データの正確な時刻や取得タイミングが判別可能になる。   By operating each unit in this way, it is possible to determine the exact time and acquisition timing of the signal / data acquired without obtaining the reference clock obtained from the GPS receiver.

この結果、GPS受信機から送出される参照クロックに異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持できる。   As a result, when an abnormality occurs in the reference clock transmitted from the GPS receiver, it is possible to maintain the accuracy of the time ticked by the satellite in the satellite system.

次に、上記 実施形態をより具現化した一構成を示して本発明を説明する。   Next, the present invention will be described by showing a configuration that further embodies the above embodiment.

[構成例]
図3は、一構成例に係る衛星システムを示すブロック図である。図3は、観測衛星と地上局を合わせて記載している。なお、観測衛星の観測機器に関連する説明は省略する。
[Configuration example]
FIG. 3 is a block diagram showing a satellite system according to one configuration example. FIG. 3 shows the observation satellite and the ground station together. Note that explanations related to observation equipment of observation satellites are omitted.

図中のA部は、GPS受信機20である。このGPS受信機20は、参照クロック(REF_1pps、REF_1Mpps)と時刻情報(基準時刻データ)を出力する。この時刻情報には時刻データの健全性を示すステータス情報が含まれている。   Part A in the figure is a GPS receiver 20. The GPS receiver 20 outputs reference clocks (REF_1pps, REF_1Mpps) and time information (reference time data). This time information includes status information indicating the soundness of the time data.

図中のB部は、衛星全体の管理を行う衛星管理系のオンボードコンピュータ10(OBC)である。この構成例のオンボードコンピュータ10は、衛星時刻を生成・維持・管理し、衛星内の各機器へ時刻配信を行う。このことで、高精度な衛星の軌道・姿勢制御や観測センサの観測時刻タグ付与等を実現する。   B in the figure is a satellite management system on-board computer 10 (OBC) that manages the entire satellite. The onboard computer 10 of this configuration example generates, maintains, and manages satellite time, and distributes the time to each device in the satellite. This realizes highly accurate satellite orbit and attitude control, observation sensor tagging, and so on.

図中のC部(HCE:Heater Control Electronics)、D部(観測機器)、E部(テレメトリ/テレコマンド部)は、観測衛星の一般的な構成と同様である。この、C部、D部、E部は、それぞれ クロック補正データ取得手段40、衛星内部機器50、テレメトリ/テレコマンド通信部60に該当する。   The part C (HCE: Heater Control Electronics), the part D (observation equipment), and the part E (telemetry / telecommand part) in the figure are the same as the general configuration of the observation satellite. The C part, the D part, and the E part correspond to the clock correction data acquisition unit 40, the satellite internal device 50, and the telemetry / telecommand communication unit 60, respectively.

オンボードコンピュータ10は、内部に搭載しているASIC(Application Specific Integrated Circuit)の主要ロジックとして、時刻同期処理を実施する時刻同期部(B-1)を備えている。また、オンボードコンピュータ10は、ASICを動作させる原振クロックとして、50MHzの水晶発振器30(B-2)が実装されている。更に、オンボードコンピュータ10には、クロック補正データ取得手段40となる、水晶発振器30の近傍に配設された温度モニタ用の白金センサ(B-3)が実装されている。この白金センサ(B-3)は、本構成例ではオンボードコンピュータ外でHCEに接続されている。本構成例では、白金センサ(B-3)の温度情報は、HCEで収集される他の温度テレメトリとともに衛星内部機器I/F部(B-5)介してテレメトリ/テレコマンド処理部(B-6)で収集され、テレメトリ/テレコマンド通信部60に送付される。なお、衛星内部機器I/F部(B-5)は、SpaceWire(衛星システム内の汎用通信規格:SpW)ネットワークを介して、観測機器(D部)等に64HzのTickを供給する。64HzのTickは、時刻同期部(B-1)で生成され、1周期の各パルスに0〜63までの番号を付与したタイムコードである。SpWネットワーク上の各機器はこのタイムコードによって各処理を実施するタイミングが定められている。また、オンボードコンピュータ10は、プロセッサ(B-4)を搭載しており、このプロセッサ(B-4)上で衛星内部機器の制御や時刻同期処理の設定等を行うソフトウェアを稼働させる。   The on-board computer 10 includes a time synchronization unit (B-1) that performs time synchronization processing as the main logic of an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) mounted therein. The on-board computer 10 is mounted with a 50 MHz crystal oscillator 30 (B-2) as a source clock for operating the ASIC. Further, the on-board computer 10 is mounted with a platinum sensor (B-3) for temperature monitoring disposed in the vicinity of the crystal oscillator 30 as the clock correction data acquisition means 40. This platinum sensor (B-3) is connected to the HCE outside the on-board computer in this configuration example. In this configuration example, the temperature information of the platinum sensor (B-3) is sent to the telemetry / telecommand processing unit (B-) via the satellite internal device I / F unit (B-5) along with other temperature telemetry collected by the HCE. Collected in 6) and sent to the telemetry / telecommand communicator 60. The satellite internal device I / F unit (B-5) supplies 64 Hz Tick to the observation device (D unit) and the like via the SpaceWire (general-purpose communication standard in the satellite system: SpW) network. Tick of 64 Hz is a time code generated by the time synchronizer (B-1) and assigned a number from 0 to 63 to each pulse in one cycle. Each device on the SpW network determines the timing for executing each process by this time code. The on-board computer 10 is equipped with a processor (B-4), and runs software for controlling the satellite internal devices and setting the time synchronization processing on the processor (B-4).

オンボードコンピュータ10は、ASIC内に、内蔵した水晶発振器30(50MHz)から出力された基準クロックを基に1マイクロ秒周期パルス信号(OBC_1Mpps)を生成する回路を搭載している。また、オンボードコンピュータ10は、OBC_1Mppsを基に1秒周期パルス信号(OBC_1pps)と64Hzパルス信号(Tick)を生成する回路を搭載している。Tickは各搭載ソフトウェア、回路に動作タイミングを通知するための信号である。   The on-board computer 10 includes a circuit for generating a 1 microsecond periodic pulse signal (OBC_1Mpps) based on a reference clock output from a built-in crystal oscillator 30 (50 MHz) in the ASIC. The on-board computer 10 is equipped with a circuit that generates a 1-second period pulse signal (OBC_1pps) and a 64 Hz pulse signal (Tick) based on OBC_1Mpps. Tick is a signal for notifying operation timing to each installed software and circuit.

また、この観測衛星の内部時刻は、GPSシステム時刻に高い精度で同期させる。このために、オンボードコンピュータ10は、GPS受信機20が生成する参照クロック(1秒パルス信号、1マイクロ秒パルス信号)と時刻情報(タイムコード)を内部時刻の源泉タイミングとして受け付ける。   Further, the internal time of the observation satellite is synchronized with the GPS system time with high accuracy. For this purpose, the on-board computer 10 receives the reference clock (1 second pulse signal, 1 microsecond pulse signal) and time information (time code) generated by the GPS receiver 20 as the source timing of the internal time.

オンボードコンピュータ10は、平常時、時刻同期部(B-1)でGPS受信機20から得た参照クロックと内部時刻を刻む内部クロックの位相差を低減して同期させる。プロセッサ(B-4)は、計測した結果が所定以上の差を検出した際に、以下に示す手法で両クロックを同期させる。この同期手法を用いることで、GPS受信機20の参照クロックと内部クロックの位相差が高精度で早期に近接させられる。   The on-board computer 10 synchronizes by reducing the phase difference between the reference clock obtained from the GPS receiver 20 and the internal clock that records the internal time in the time synchronization unit (B-1). The processor (B-4) synchronizes both clocks by the following method when the measured result detects a difference greater than or equal to a predetermined value. By using this synchronization method, the phase difference between the reference clock of the GPS receiver 20 and the internal clock can be brought close with high accuracy at an early stage.

時刻同期部(B-1)で実施する時刻同期は、以下に示すREF_1MppsとOBC_1Mpps、REF_1ppsとOBC_1ppsという順番で同期処理を実施すればよい。
なお、図4と図5は、OBC_1MppsをREF_1Mppsに同期する同期フローを示したタイミングチャートである。また、図6は、OBC_1ppsをREF_1ppsに同期する同期フローを示したタイミングチャートである。
The time synchronization performed by the time synchronization unit (B-1) may be performed in the following order: REF_1Mpps and OBC_1Mpps, REF_1pps and OBC_1pps.
4 and 5 are timing charts showing a synchronization flow for synchronizing OBC_1Mpps with REF_1Mpps. FIG. 6 is a timing chart showing a synchronization flow for synchronizing OBC_1pps with REF_1pps.

(1)まず、プロセッサ(B-4)は、GPS受信機20(クロック信号)の健全性を確認する。プロセッサ(B-4)による健全性の確認は、時刻情報、1マイクロ秒周期パルス信号(REF_1Mpps)、及び1秒周期パルス信号(REF_1pps)の全てが健全と判断できれば、両参照クロック信号の監視処理を動作させつつ、時刻同期部の同期処理を実行する。
なお、参照クロックの健全性は下記条件により判定し、全ての条件を満たした場合に使用可能と判断する。
・基準時刻データに含まれるステータスが「正常」であること。
・REF_1pps周期を、REF_1Mppsのカウント数により計測した値が、判定値内であること。
・REF_1pps周期を、OBC_1Mppsのカウント数により計測した値が、判定値内であること。
(1) First, the processor (B-4) confirms the soundness of the GPS receiver 20 (clock signal). The soundness check by the processor (B-4) can be performed by monitoring both reference clock signals if the time information, 1 microsecond periodic pulse signal (REF_1Mpps), and 1 second periodic pulse signal (REF_1pps) can all be judged healthy. The synchronization processing of the time synchronization unit is executed while operating.
The soundness of the reference clock is determined according to the following conditions, and it is determined that the reference clock can be used when all the conditions are satisfied.
-The status included in the reference time data is "Normal".
-The value measured for the REF_1pps cycle by the REF_1Mpps count is within the judgment value.
-The value measured for the REF_1pps cycle by the OBC_1Mpps count is within the judgment value.

(2)次に、REF_1MppsとOBC_1Mppsを以下の流れで同期させる(図4及び図5参照)。
(2−1)REF_1MppsとOBC_1Mpps間の位相差を水晶発振器原振(50MHz)で計測する(クロック数をカウント)。
(2−2)両クロックの位相差に基づき、OBC_1Mppsの1周期に含ませる50MHzのクロック数を増減させ、位相差を0に近づける。このとき、OBC_1Mppsの周期が大きく崩さないように、1周期含ませるクロック数を45〜55クロックの範囲内で周期の調整を実施する。
(2−3)上記処理を位相差が0になるまで繰り返し、REF_1MppsとOBC_1Mppsを源振のクロック時間の精度で同期させる。
(2) Next, REF_1Mpps and OBC_1Mpps are synchronized in the following flow (see FIGS. 4 and 5).
(2-1) The phase difference between REF_1Mpps and OBC_1Mpps is measured with the crystal oscillator original oscillation (50 MHz) (the number of clocks is counted).
(2-2) Based on the phase difference between the two clocks, the number of 50 MHz clocks included in one cycle of OBC_1Mpps is increased or decreased to bring the phase difference closer to zero. At this time, the period is adjusted within the range of 45 to 55 clocks so that the period of OBC_1Mpps does not greatly collapse.
(2-3) The above processing is repeated until the phase difference becomes 0, and REF_1Mpps and OBC_1Mpps are synchronized with the accuracy of the clock time of the source oscillation.

(3)次に、REF_1ppsとOBC_1ppsを以下の流れで同期させる(図6参照)。このとき、ソフトウェア動作への影響を最小にするべく、急激な時間変動が発生しないようにするため、以下の流れで同期させる。
(3−1)REF_1ppsとOBC_1pps間の位相差をOBC_1Mppsで計測する(クロック数をカウント)。
(3−2)位相差が64マイクロ秒以上であれば、粗追尾処理として、Tickの周期をnクロック(nマイクロ秒)分増減させる。この処理を用いることで、粗追尾処理は、OBC_1ppsの周期を1秒±64×nマイクロ秒に変化させて、位相差を0に近づける。
(3−3)位相差が64マイクロ秒未満となった場合、精追尾処理として、OBC_1ppsのパルスと同時に出力されるTick(Tick0)から、次のTick(Tick1)の出力までの間隔をmクロック(マイクロ秒)分増減させる。この処理を用いることで、精追尾処理は、OBC_1ppsの周期を1秒±mマイクロ秒に変化させて、位相差をより0に近づける。
(3−4)上記処理を繰り返し、REF_1ppsとOBC_1ppsを同期させる。
(3) Next, REF_1pps and OBC_1pps are synchronized in the following flow (see FIG. 6). At this time, in order to minimize the influence on the software operation, in order to prevent rapid time fluctuations, synchronization is performed according to the following flow.
(3-1) The phase difference between REF_1pps and OBC_1pps is measured by OBC_1Mpps (the number of clocks is counted).
(3-2) If the phase difference is 64 microseconds or more, as a rough tracking process, the Tick cycle is increased or decreased by n clocks (n microseconds). By using this process, the coarse tracking process changes the OBC_1pps cycle to 1 second ± 64 × n microseconds and brings the phase difference closer to zero.
(3-3) When the phase difference is less than 64 microseconds, the interval from Tick (Tick0) output at the same time as the OBC_1pps pulse to the output of the next Tick (Tick1) is set to m clocks as a fine tracking process. Increase or decrease by (microseconds). By using this process, the fine tracking process changes the OBC_1pps cycle to 1 second ± m microseconds, and brings the phase difference closer to 0.
(3-4) The above processing is repeated to synchronize REF_1pps and OBC_1pps.

以上の同期処理を実施することで、時刻情報(GPS基準時刻)に衛星の内部時刻を高精度に同期させられる。この結果、GPS衛星が搭載する原子時計に間接的に同期でき、永続的な期間において安定的な動作クロックが得られる。   By performing the above synchronization processing, the internal time of the satellite can be synchronized with the time information (GPS reference time) with high accuracy. As a result, it can be indirectly synchronized with an atomic clock mounted on a GPS satellite, and a stable operation clock can be obtained in a permanent period.

(4)一方、GPS不可視時やGPS受信機故障等の理由により、参照クロック等の配信が途絶えた場合、観測衛星(OBC10)は、途絶を検知し自律的に水晶発振器30を基準とした時刻管理に移行する。この際、衛星時刻の精度を保つため、OBC_1ppsの1周期に含めるクロック数を、途絶直前の値(源振のクロック数値)に維持する。 (4) On the other hand, when the reference clock or the like is interrupted due to GPS invisible or GPS receiver failure, the observation satellite (OBC10) detects the disruption and autonomously uses the crystal oscillator 30 as a reference time. Transition to management. At this time, in order to maintain the accuracy of the satellite time, the number of clocks included in one cycle of OBC_1pps is maintained at the value immediately before the interruption (the clock value of the source oscillation).

(5)また、上記の時刻同期処理とは別に、衛星システム内で、衛星内部時刻の高精度なオフライン補正を実施するために、観測衛星は、定期的にクロック補正データをテレメトリに含めて地上局に送信する。なお、観測衛星は、基準クロックの変化を可能識別する情報(例えばVCXOのコントロール電圧値など)も併せてクロック補正データとして地上局に通知することが望ましい。
(5−1)水晶発振器30の温度情報。この温度情報は、水晶発振器30近傍に実装された温度センサ(白金センサB-3)により測定されてHCT経由で取得する。
(5−2)水晶発振器30の周波数安定度情報。この周波数安定度情報は、水晶発振器30の源振クロック数を、REF_1ppsが所定回数入力される間(所定時間)カウントして理論値との誤差量の変化率を安定度の値とすることができる。例えば、REF_1ppsを16回(4bit)カウントする間の水晶発振器30の源振クロックカウント値を継続的に収集し、各区間の誤差のバラツキをオフライン処理で参照すればよい(図7参照)。
(5) In addition to the time synchronization processing described above, in order to perform high-accuracy offline correction of the satellite internal time in the satellite system, the observation satellite periodically includes clock correction data in the telemetry. Send to the station. Note that it is desirable that the observation satellite notifies the ground station of information (eg, VCXO control voltage value) for identifying the change of the reference clock as clock correction data.
(5-1) Temperature information of the crystal oscillator 30. This temperature information is measured by a temperature sensor (platinum sensor B-3) mounted in the vicinity of the crystal oscillator 30 and acquired via the HCT.
(5-2) Frequency stability information of the crystal oscillator 30. In this frequency stability information, the number of source clocks of the crystal oscillator 30 is counted while the REF_1pps is input a predetermined number of times (predetermined time), and the change rate of the error amount from the theoretical value is set as the stability value. it can. For example, the source clock count value of the crystal oscillator 30 may be continuously collected while REF_1pps is counted 16 times (4 bits), and the error variation in each section may be referred to by offline processing (see FIG. 7).

上記クロック補正データを地上局で長期に収集し、その温度トレンドと経年トレンドを評価することにより、例えばTCXO等を使用せずとも一般的な水晶発振器のみを使用したとしても、GPS時刻との同期崩れ時に衛星内部時刻を高精度にオフライン補正することが可能となる。また、オンボードコンピュータ10は、健全性情報、同期情報、源振クロックカウント値を、各クロック補正データに紐付けて、通知することが望ましい。この情報を用いることで、オフライン処理上で、どのタイミングから参照クロックとの同期を外したか また同期(回復)させたかが高精度に判別可能になる。   By collecting the clock correction data at the ground station for a long time and evaluating its temperature trend and aging trend, it is possible to synchronize with GPS time even if only a general crystal oscillator is used without using TCXO etc. It is possible to correct the satellite internal time off-line with high accuracy when it collapses. Further, it is desirable that the on-board computer 10 notifies the soundness information, the synchronization information, and the source clock count value in association with each clock correction data. By using this information, it becomes possible to determine with high accuracy at which timing the synchronization with the reference clock has been removed or synchronized (recovered) in the offline processing.

上記動作を端的に説明すれば、平常時、観測衛星は、オンボードコンピュータ10に設けた時刻同期回路の働きによって、GPSの基準時刻に衛星内時刻を高精度に同期させ、且つ、クロック補正用データを定期的に地上局に送信する。また、GPSの基準時刻に衛星内時刻を高精度に同期させられない異常時に、観測衛星は、自律的に同期を解き、内部水晶発振器で高精度な時刻管理を継続しつつ、GPSの基準時刻が取得できるまで継続する。地上局は、この間に実行された動作や取得された観測結果について、観測衛星から通知されたクロック補正用データ等を参照して、衛星が刻んだ時刻をより正確な時間に補正する。換言すれば、観測衛星がGPSの基準時刻を取得できていない状態で刻んだシステム時刻とGPS基準時刻との差分を補正して、より精確なGPSシステム時刻に間接的に同期する。   Briefly explaining the above operation, the observation satellite normally synchronizes the time in the satellite with the GPS reference time with high accuracy by the operation of the time synchronization circuit provided in the on-board computer 10, and for clock correction. Send data periodically to the ground station. In addition, in the event of an abnormality in which the time in the satellite cannot be synchronized with the GPS reference time with high accuracy, the observation satellite autonomously releases the synchronization and continues the high-accuracy time management with the internal crystal oscillator. Continue until you can get. The ground station corrects the time recorded by the satellite to a more accurate time by referring to the clock correction data notified from the observation satellite and the like regarding the operation executed during this time and the obtained observation result. In other words, the difference between the system time and the GPS reference time that are recorded when the observation satellite cannot acquire the GPS reference time is corrected to indirectly synchronize with the more accurate GPS system time.

このことで、観測衛星は、例えば一般的なOCXOに替えてSPXOを搭載していたとしても、GPSの基準時刻の途絶後も自身の衛星時刻をSPXOの基準クロックを用いて維持し、加えて衛星システムとして高精度に衛星時刻を把握することが可能になる。   Thus, even if the observation satellite is equipped with SPXO instead of the general OCXO, for example, it maintains its own satellite time using the SPXO reference clock even after the GPS reference time is disrupted. As a satellite system, it becomes possible to grasp the satellite time with high accuracy.

これらの処理により、GPS受信機に異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持可能に動作する人工衛星を得られる。また、GPS受信機に異常が生じた間の人工衛星搭載オンボードコンピュータの内部時刻を精確に確定する方法を得られる。   By these processes, when an abnormality occurs in the GPS receiver, an artificial satellite that operates so as to maintain the accuracy of the time that the satellite ticks in the satellite system can be obtained. Further, it is possible to obtain a method for accurately determining the internal time of the on-board computer with an artificial satellite while an abnormality occurs in the GPS receiver.

なお、本構成例は、観測衛星を例示したが、通信衛星なども同様の仕組みを実現して、内部時刻をより精確に把握可能にすればよい。   In this configuration example, the observation satellite is exemplified, but the communication satellite or the like may realize a similar mechanism so that the internal time can be grasped more accurately.

なお、オンボードコンピュータの各部は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせを用いて適宜実現すればよい。ハードウェアは、FPGAやLSIで構成できる。また、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせた形態では、メモリーに衛星のメインプログラムやサブプログラムが展開され、これらのプログラムに基づいてプロセッサ等のハードウェアを動作させる。また、このプログラムは、記録媒体に非一時的に記録されて頒布されても良い。   Note that each unit of the on-board computer may be realized as appropriate using a combination of hardware and software. The hardware can be composed of FPGA or LSI. In the form of a combination of hardware and software, a satellite main program and subprogram are expanded in the memory, and hardware such as a processor is operated based on these programs. Further, this program may be recorded non-temporarily on a recording medium and distributed.

以上実施形態及び構成例を図示して説明したが、本発明の具体的な衛星内の内部構成は前述の実施形態、構成例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。   Although the embodiments and configuration examples have been illustrated and described above, the specific internal configuration of the satellite of the present invention is not limited to the above-described embodiments and configuration examples, and changes within a scope that does not depart from the gist of the present invention. Is included in the present invention.

以上説明したように、本発明によれば、GPS受信機から送出される参照クロックに異常が生じた際に、衛星システム内で 衛星が刻んだ時刻の精度を維持可能に動作する人工衛星、衛星システム、及び人工衛星の内部時刻確定方法を提供できる。   As described above, according to the present invention, when an abnormality occurs in the reference clock transmitted from the GPS receiver, an artificial satellite or satellite that operates so as to maintain the accuracy of the time ticked by the satellite in the satellite system. A system and a method for determining the internal time of an artificial satellite can be provided.

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうる。尚、以下の付記は本発明をなんら限定するものではない。
[付記1]
基準クロックを送出する水晶発振器と、
少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、
前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、
前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、
前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、
相手局と通信するテレメトリ通信部と、
を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星。
In addition, a part or all of the above-described embodiments can be described as follows. Note that the following supplementary notes do not limit the present invention.
[Appendix 1]
A crystal oscillator that sends out a reference clock; and
A GPS receiver that transmits at least a reference clock; and
A reference clock sent from the crystal oscillator and a reference clock sent from the GPS receiver are received, and the time in the satellite is ticked based on the reference clock or the reference clock, and the time in the satellite and the internal clock are An on-board computer to output,
Clock correction data acquisition means for acquiring clock correction data for identifying a change in the reference clock;
A satellite internal device that receives an operation timing corresponding to the satellite time and / or internal clock from the on-board computer;
A telemetry communication unit that communicates with the other station;
With
The on-board computer monitors the soundness of the reference clock transmitted from the GPS receiver while constantly synchronizing the internal clock generated to the reference clock received from the GPS receiver, and the time in the satellite. In addition, while outputting the operation timing corresponding to the internal clock to the in-satellite device, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means,
Furthermore, if the on-board computer has an abnormality in the soundness of the reference clock, the in-satellite time is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, An artificial satellite characterized in that an operation timing corresponding to the intra-satellite time and / or internal clock is output to the intra-satellite device.

[付記2]
前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 2]
The artificial satellite according to the above supplementary note, wherein the clock correction data acquisition means uses the temperature of the crystal oscillator for clock correction data.

[付記3]
前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 3]
The artificial satellite according to the above supplementary note, wherein the clock correction data acquisition means uses the stability of the output pulse train of the crystal oscillator for the clock correction data.

[付記4]
前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 4]
The on-board computer communicates the health information indicating the health of the reference clock with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit, and communicates with the counterpart station via the telemetry communication unit. The artificial satellite described in the above supplementary note.

[付記5]
前記オンボードコンピュータは、参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 5]
The on-board computer associates synchronization information indicating a synchronization state between the reference clock and the internal clock with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit, and communicates with the counterpart station via the telemetry communication unit. An artificial satellite as described in the above supplementary note.

[付記6]
前記GPS受信機は、時刻情報と少なくとも1msオーダの参照クロックを送出し、
前記オンボードコンピュータは、常時的に少なくとも1msオーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 6]
The GPS receiver sends time information and a reference clock on the order of at least 1 ms,
The on-board computer always synchronizes the internal clock with a reference clock on the order of at least 1 ms, and if there is an abnormality in the soundness of the reference clock, the synchronization processing between the internal clock and the reference clock is stopped, and the internal clock is The artificial satellite according to the above supplementary note, wherein the artificial satellite is engraved with an internal clock cycle based on the number of reference clocks when synchronization is stopped.

[付記7]
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 7]
When the on-board computer synchronizes the internal clock generated with the reference clock received from the GPS receiver, the on-board computer calculates the phase difference between the reference clock and the internal clock and the number of reference clocks sent from the crystal oscillator. The artificial satellite according to the above-mentioned supplementary note, characterized in that, based on the measurement result, the period of the internal clock is increased / decreased by adjusting the number of reference clocks and synchronized.

[付記8]
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
[Appendix 8]
The on-board computer measures the phase difference between the reference clock and the internal clock using the generated internal clock when synchronizing the internal clock to be generated with the reference clock received from the GPS receiver. Based on the phase difference amount of the measurement result, after determining whether the phase difference is reduced by coarse tracking processing or fine tracking processing, the internal clock cycle is brought closer to the reference clock,
This coarse tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses, and the fine tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses.
An artificial satellite as described in the above supplementary note.

[付記9]
上記付記記載の人工衛星と、
前記人工衛星から送出されたクロック補正データを取得するクロック補正データ収集部と、前記クロック補正データに基づいて、前記人工衛星の内部処理で用いられた衛星内部時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングをオフライン補正処理する衛星刻時タイミング補正部と、を具備する補正局と、
を含む衛星システム。
[Appendix 9]
An artificial satellite as described above, and
A clock correction data collection unit that acquires clock correction data transmitted from the artificial satellite, and an operation corresponding to the satellite internal time and / or internal clock used in the internal processing of the artificial satellite based on the clock correction data A correction station comprising a satellite clock timing correction unit that performs offline correction processing of the timing;
Including satellite system.

[付記10]
前記補正局は、更に、前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを前記人工衛星にフィードバックするフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
[Appendix 10]
The correction station further includes a feedback unit that feeds back the satellite internal time and / or operation timing of the artificial satellite corrected offline by the satellite clock timing correction unit to the artificial satellite. Satellite system.

[付記11]
前記補正局は、更に前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを前記人工衛星の利用端末にフィードバックするフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
[Appendix 11]
The correction station further includes a feedback unit that feeds back a satellite internal time and / or operation timing of the artificial satellite that has been offline-corrected by the satellite clock timing correction unit to a user terminal of the artificial satellite. The satellite system described.

[付記12]
前記補正局は、更に、前記人工衛星から出力された生成信号又は生成情報の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを、前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングに、補完するための補完情報を前記人工衛星の利用端末に送出するフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
[Appendix 12]
The correction station further includes the satellite internal time and / or the operation timing of the generated signal or generated information output from the artificial satellite corrected offline by the satellite clock timing correction unit. Alternatively, the satellite system according to the above supplementary note, further comprising a feedback unit that transmits complementary information for complementation to the operation terminal at the operation timing.

[付記13]
水晶発振器から送出される基準クロック 及び GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを生成しつつ、
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 出力する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを衛星内機器に出力しつつ、加えて、基準クロックの変化を識別したクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星の内蔵コンピュータによる内部時刻確定方法。
[Appendix 13]
A reference clock sent from a crystal oscillator and a reference clock sent from a GPS receiver are received, and the time in the satellite is ticked based on the reference clock or the reference clock, and the time in the satellite and the internal clock are generated. While
While constantly synchronizing the internal clock output to the reference clock received from the GPS receiver, the health of the reference clock transmitted from the GPS receiver is monitored, and the time in the satellite and / or the internal clock is monitored. In addition to outputting the corresponding operation timing to the in-satellite device, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data that identifies the change of the reference clock,
If the soundness of the reference clock is abnormal, the time in the satellite is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, and the time in the satellite and / or the internal clock is stopped. An internal time determination method using a built-in computer of an artificial satellite, wherein an operation timing corresponding to a clock is output to the in-satellite device.

[付記14]
前記クロック補正データは、前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 14]
The internal time determination method according to the above supplementary note, wherein the clock correction data uses a temperature of the crystal oscillator.

[付記15]
前記クロック補正データは、前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 15]
The internal time determination method according to the above supplementary note, wherein the clock correction data uses stability of an output pulse train of the crystal oscillator.

[付記16]
参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 16]
The internal time determination method according to the above supplementary note, wherein soundness information indicating soundness of a reference clock is associated with the clock correction data and communicated to the other station via the telemetry communication unit.

[付記17]
参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 17]
The internal time determination method according to the above supplementary note, wherein synchronization information indicating a synchronization state between a reference clock and an internal clock is associated with the clock correction data and communicated to a partner station via the telemetry communication unit.

[付記18]
前記GPS受信機から時刻情報と少なくとも1msオーダの参照クロックを受け付け、
常時的に少なくとも1msオーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 18]
Accept time information and a reference clock on the order of at least 1 ms from the GPS receiver,
Always synchronize the internal clock with the reference clock on the order of at least 1 ms, and if there is an abnormality in the soundness of the reference clock, stop the synchronization process between the internal clock and the reference clock and use the internal clock as the reference clock The internal time determination method as described in the above supplementary note, wherein the internal clock period is based on an internal clock period.

[付記19]
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 19]
When synchronizing the internal clock generated with the reference clock received from the GPS receiver, the phase difference between the reference clock and the internal clock is measured using the number of reference clocks sent from the crystal oscillator. The internal time determination method according to the above supplementary note, wherein based on the measurement result, the period of the internal clock is increased / decreased by adjusting the number of reference clocks to be synchronized.

[付記20]
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
[Appendix 20]
When synchronizing the internal clock generated to the reference clock received from the GPS receiver, the phase difference between the reference clock and the internal clock is measured using the generated internal clock, and the phase difference amount of the measurement result Based on the above, after determining whether the phase difference is to be reduced by coarse tracking processing or fine tracking processing, the internal clock cycle is brought closer to the reference clock,
This coarse tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses, and the fine tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses.
An internal time determination method as described in the above supplementary note.

1 人工衛星
10 オンボードコンピュータ
20 GPS受信機
30 水晶発振器
40 クロック補正データ取得手段
50 衛星内部機器
60 テレメトリ/テレコマンド通信部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Artificial satellite 10 On-board computer 20 GPS receiver 30 Crystal oscillator 40 Clock correction data acquisition means 50 Satellite internal equipment 60 Telemetry / telecommand communication part

Claims (10)

基準クロックを送出する水晶発振器と、
少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、
前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、
前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、
前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、
相手局と通信するテレメトリ通信部と、
を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星。
A crystal oscillator that sends out a reference clock; and
A GPS receiver that transmits at least a reference clock; and
A reference clock sent from the crystal oscillator and a reference clock sent from the GPS receiver are received, and the time in the satellite is ticked based on the reference clock or the reference clock, and the time in the satellite and the internal clock are An on-board computer to output,
Clock correction data acquisition means for acquiring clock correction data for identifying a change in the reference clock;
A satellite internal device that receives an operation timing corresponding to the satellite time and / or internal clock from the on-board computer;
A telemetry communication unit that communicates with the other station;
With
The on-board computer monitors the soundness of the reference clock transmitted from the GPS receiver while constantly synchronizing the internal clock generated to the reference clock received from the GPS receiver, and the time in the satellite. In addition, while outputting the operation timing corresponding to the internal clock to the in-satellite device, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means,
Furthermore, if the on-board computer has an abnormality in the soundness of the reference clock, the in-satellite time is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, An artificial satellite characterized in that an operation timing corresponding to the intra-satellite time and / or internal clock is output to the intra-satellite device.
前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする請求項1記載の人工衛星。   2. The artificial satellite according to claim 1, wherein the clock correction data acquisition means uses the temperature of the crystal oscillator for clock correction data. 前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の人工衛星。   The artificial satellite according to claim 1 or 2, wherein the clock correction data acquisition means uses the stability of the output pulse train of the crystal oscillator for the clock correction data. 前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の人工衛星。   The on-board computer communicates the health information indicating the health of the reference clock with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit, and communicates with the counterpart station via the telemetry communication unit. The artificial satellite according to any one of claims 1 to 3. 前記オンボードコンピュータは、参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の人工衛星。   The on-board computer associates synchronization information indicating a synchronization state between the reference clock and the internal clock with the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition unit, and communicates with the counterpart station via the telemetry communication unit. The artificial satellite according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記GPS受信機は、時刻情報と少なくとも1msオーダの参照クロックを送出し、
前記オンボードコンピュータは、常時的に少なくとも1msオーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の人工衛星。
The GPS receiver sends time information and a reference clock on the order of at least 1 ms,
The on-board computer always synchronizes the internal clock with a reference clock on the order of at least 1 ms, and if there is an abnormality in the soundness of the reference clock, the synchronization processing between the internal clock and the reference clock is stopped, and the internal clock is The artificial satellite according to any one of claims 1 to 5, wherein the artificial satellite is engraved with an internal clock period based on the number of reference clocks when synchronization is stopped.
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の人工衛星。   When the on-board computer synchronizes the internal clock generated with the reference clock received from the GPS receiver, the on-board computer calculates the phase difference between the reference clock and the internal clock and the number of reference clocks sent from the crystal oscillator. 7. The method according to claim 1, wherein the internal clock period is increased / decreased by adjusting the number of reference clocks and synchronized based on the measurement result. Satellite. 前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の人工衛星。
The on-board computer measures the phase difference between the reference clock and the internal clock using the generated internal clock when synchronizing the internal clock to be generated with the reference clock received from the GPS receiver. Based on the phase difference amount of the measurement result, after determining whether the phase difference is reduced by coarse tracking processing or fine tracking processing, the internal clock cycle is brought closer to the reference clock,
This coarse tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses, and the fine tracking process aligns the phase difference in units of clock pulses.
The artificial satellite according to any one of claims 1 to 7, characterized in that:
基準クロックを送出する水晶発振器と、少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、相手局と通信するテレメトリ通信部と、を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する
人工衛星と、
前記人工衛星から送出されたクロック補正データを取得するクロック補正データ収集部と、前記クロック補正データに基づいて、前記人工衛星の内部処理で用いられた衛星内部時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングをオフライン補正処理する衛星刻時タイミング補正部と、を具備する補正局と、
を含むことを特徴とする衛星システム。
A crystal oscillator that transmits a reference clock; a GPS receiver that transmits at least a reference clock; a reference clock that is transmitted from the crystal oscillator; and a reference clock that is transmitted from the GPS receiver; and the reference clock or the reference An on-board computer that clocks the time in the satellite based on the clock and outputs the time in the satellite and the internal clock; clock correction data acquisition means for acquiring clock correction data for identifying a change in the reference clock; and A satellite internal device that receives an operation timing corresponding to the satellite time and / or internal clock from a board computer, and a telemetry communication unit that communicates with a partner station,
The on-board computer monitors the soundness of the reference clock transmitted from the GPS receiver while constantly synchronizing the internal clock generated to the reference clock received from the GPS receiver, and the time in the satellite. In addition, while outputting the operation timing corresponding to the internal clock to the in-satellite device, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data obtained from the clock correction data acquisition means,
Furthermore, if the on-board computer has an abnormality in the soundness of the reference clock, the in-satellite time is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, An artificial satellite that outputs to the in-satellite device operation timing corresponding to the in-satellite time and / or internal clock;
A clock correction data collection unit that acquires clock correction data transmitted from the artificial satellite, and an operation corresponding to the satellite internal time and / or internal clock used in the internal processing of the artificial satellite based on the clock correction data A correction station comprising a satellite clock timing correction unit that performs offline correction processing of the timing;
A satellite system comprising:
水晶発振器から送出される基準クロック 及び GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを生成しつつ、
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 出力する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを衛星内機器に出力しつつ、加えて、基準クロックの変化を識別したクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星の内蔵コンピュータによる内部時刻確定方法。
A reference clock sent from a crystal oscillator and a reference clock sent from a GPS receiver are received, and the time in the satellite is ticked based on the reference clock or the reference clock, and the time in the satellite and the internal clock are generated. While
While constantly synchronizing the internal clock output to the reference clock received from the GPS receiver, the health of the reference clock transmitted from the GPS receiver is monitored, and the time in the satellite and / or the internal clock is monitored. In addition to outputting the corresponding operation timing to the in-satellite device, in addition, periodically notifies the telemetry communication unit of the clock correction data that identifies the change of the reference clock,
If the soundness of the reference clock is abnormal, the time in the satellite is ticked based on the reference clock from the crystal oscillator, and the synchronization process between the internal clock and the reference clock is stopped, and the time in the satellite and / or the internal clock is stopped. An internal time determination method using a built-in computer of an artificial satellite, wherein an operation timing corresponding to a clock is output to the in-satellite device.
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