JP2595791B2 - 雑音データ処理方法とその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は雑音データ処理方法とその装置に関し、特
に、高安定発振器により動作する時刻補正可能な標準時
計を用いて観測データとその測定時刻とを別々にメモリ
に記憶し、これらの記憶データを処理するデータ処理方
法とその装置に関する。

〔従来の技術〕

VLBI（Very Long Baseline Interferometer、超長基
線電波干渉計）すなわち、互いに極めて長い距離を持つ
二つの受信局で特定の電波星からの雑音電波を同時刻に
受信し、両受信局で受信した雑音電波の時刻的な相関を
求め、これらの受信局に到来した上述の雑音電波の時刻
差を知る干渉計が使用されている。

このVLBIは、たとえば、上述した両受信局間の正確な
距離を求めるためなどに使用されている。

VLBIに使用する両受信局においては、極めて正確に時
刻の一致した標準時計と数MHz程度の広い帯域に亘る雑
音電波を受信記録することが必要である。

従来のこの種のVLBIに使用される受信局においては、
標準時計として原子時計（たとえば、水素メーザ）を用
い、たとえば数MHz程度までの周波数特定を持つテープ
レコーダに受信電波雑音を長時間記録し、両受信局で記
録したデータを一箇所に集めて再生し、データの時刻的
な相関を求めることにより両受信局に入来した前述の受
信電波の間の時刻の差を求めていた。

上述したVLBIを構成する受信局の内の１局を人工衛星
に搭載し、地球上に設置したもう一つの受信局とともに
所望の電波星からの雑音電波を受信記録することによ
り、従来のように地球上に設置された二つの受信局の相
互間の距離よりも長い基線長をもつVLBIを構築して、こ
の、VLBIによって、宇宙空間の精密な電波源観測や、高
い周波数分解能をもつスペクトル観測が行われようとし
ている。

このような観測においては電波雑音の受信帯域を拡げ
ることによって、たとえば電波雑音源である電波星から
の電波雑音の両受信局間への到来時刻差をより精度よく
決定することができる。

なお、このような電波雑音のデータを連続して長時間測
定する代りに、短時間（たとえば数秒間）づつ長時間
（たとえば１分間）間隔で数回繰返し測定し、さらに、
たとえば、１時間の周期で上記の測定を繰返して行って
もよい。

〔発明が解決しようとする課題〕

このようなVLBIに用いる標準時計（原子時計）は大型
で重量も大であり、そのままでは搭載重量に制御のある
人工衛星上へ搭載することは非常に困難である。

また、人工衛星上で観測した電波雑音データを解析の
ために地上へ電波によってテレメトリ信号として伝送す
る必要があるが、許容される伝送周波数帯域には制限が
あり数MHzもの帯域幅をもった電波雑音の取得データを
そのままの帯域で伝送することは困難である。

本発明の目的は、人工衛星に容易に搭載することがで
き、高精度の電波雑音データを取得することが可能でさ
らに取得した電波雑音データを許容されたテレメトリ周
波数帯域内で地上へ伝送する可能なデータ処理方法とそ
の装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の雑音データ処理方法は、地上の標準時計から
の時刻信号を受信し前記時刻信号に時刻合わせられた宇
宙航行体内の標準時計に基ずいて前記宇宙航行体におい
て特定の電波星からの雑音電波を前記地上の標準時計に
基いて観測する地上の観測局と共に受信観測し前記宇宙
航行体で観測した雑音データを地上へ送信するためのデ
ータ処理を行う雑音データ処理方法において、前記宇宙
航行体で前記地上の観測局と同一のサンプリング周期で
前記雑音電波をサンプリングし受信した雑音電波のレベ
ルをアナログ値からディジタル値に変換し、前記変換さ
れたディジタル値の内で予め設定した一定のレベル以上
の雑音電波成分のみを一定の周期の中の始まりの部分で
かつ前記周期に対して充分短い予め設定した時間に亘り
測定データとして抽出し第１のデータ記憶部に記憶し、
前記雑音電波の測定開始時刻も同時に第１の時刻記憶部
に記憶しておくと共に前記周期に先立つ周期の間に前記
第１の周期において記憶したと同一のタイミングで前記
と同様に抽出され第２のデータ記憶部に記憶されていた
測定データと第２の時刻記憶部に記憶されていた前記第
２の測定データの開始時刻とを予め設定されたフォーマ
ットに変換し予め設定されたデータレートに変換して出
力し、前記周期に引続く次の周期の時間内で前記第１の
データ記憶部に記憶された測定データと前記第１の時刻
記憶部に記憶されていた前記測定開始時刻とを前記フオ
ーマットに変換して前記データレートで外部へ送出する
と共に前記第１のデータ記憶部に測定データを記憶した
と同一のタイミングで第２のデータ記憶部に測定データ
をまた前記第２の時刻記憶部にその測定開始時刻を記憶
し、以後前記の手順を予め設定された回数繰返すことを
特徴としている。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の方法に基づく装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図のデータメモリ部２の一例を示
す詳細なブロック図、第３図は第１図の時刻メモリ部の
一例を示す詳細なブロック図である。

また、第４図と第５図は第１図の主要部の信号の関係
をタイムチャートによって示した説明図である。

図示されていないアンテナによって受信された特定の
電波星からの観測電波雑音Ｓ_Nは、図示されていない受
信機によってベースバンド帯の電波雑音に変換され、Ａ
−Ｄ変換器１に加えられる。

Ａ・Ｄ変換器１のサンプリングのタイミングは予め決
められた一定の周期Ｔ_Sを持つ中央処理部４からのサン
プリング制御信号100によって制御され、予め設定して
おいたレベル以上の観測電波雑音Ｓ_Nのみがアナログ量
からディジタル量に変換されて、このA.D変換器１から
出力される。

データモメリ部２は中央処理部４からのスイッチ制御
信号105によって制御される選択スイッチ21,22,25およ
び26と第１のメモリ部23および第２のメモリ部24から構
成されている。

選択スイッチ21,22,25および26は何れもスイッチ制御
信号105が１回加えられるたびに２接点の内の一方から
他方へ接続が変更されるスイッチである。

第１のメモリ部23は第１のソフトレジスタ231とこの
シフトレジスタ231の各セグメントに並列に接続されて
いる多数のメモリ素子232より成るもので、先読み先出
し機能を有する。

第２のメモリ部24は第２のシフトレジスタ241とこの第
２のシフトレジスタ241の各セグメントに並列に接続さ
れた多数のメモリ素子242より成り、先読み先出し機能
を有する。

選択スイッチ21にスイッチ制御信号105が加えられた
とき、Ａ・Ｄ変換器１からの信号が第１のシフトレジス
タ231の入力側に接続されている場合には、選択スイッ
チ22は第２のシフトレジスタ241の出力をデータフォー
マッタ８に接続する状態に設定され、選択スイッチ25は
データ書込制御信号103を第１のメモリ部23に加えるよ
うに接続されており、また、選択スイッチ26はデータ読
出制御信号104が第２のメモリ部24に加わるように接続
されている。

このような状態でデータ書込制御信号103が中央処理
部４より出力されると第１のメモリ部23は外部信号入力
を書込可能な状態となり、Ａ・Ｄ変換器１の出力信号が
第１シフトレジスタ231で書込まれ、このシフトレジス
タの各セグメントすべてに入力信号が記憶されると、第
１のシフトレジスタ231の各セルに記憶された信号は複
数のメモリ素子232に同時に並行して移動し、メモリ素
子232内に記憶される。

メモリ素子232は第１のシフトレジスタ231と並行して
所要列数配置されている。

このような記憶動作はデータ書込制御信号103が再度
中央処理部４より出力されるまで続行される。

各選択スイッチが上述した接続状態に置かれていると
き、データ読出制御信号104が中央処理部４より出力さ
れると、この信号は選択スイッチ26を介して第２のメモ
リ部24に加えられる。

このデータ読出制御信号104が加えられると第２のメ
モリ部24の複数のメモリ素子242内に書込まれ記憶され
ていたすべての信号が第２のシフトレジスタ241より出
力され選択スイッチ22を介してデータフォーマッタ８に
出力される。

すなわち、上述した状態では第１のメモリ部23にはＡ
・Ｄ変換器１からの出力信号が記憶され、また、第２の
メモリ部24からはすでに以前に記憶されていた信号が出
力される。

次に、スイッチ制御信号105が中央処理部４から出力
されると、選択スイッチ21,22,25および26の接続が変化
しＡ・Ｄ変換器１からの出力は第２のシフトレジスタの
入力側に接続され、データ書込制御信号103が中央処理
部より出力されたとき、この信号は選択スイッチ25を介
して第２のメモリ部24に入力され、再度委のデータ書込
制御信号103が入力されるまでＡ・Ｄ変換器１からの出
力信号を第２のシフトレジスタを通して複数の記憶素子
242に記憶する。

また、中央処理部４からのデータ読出制御信号104が
出力されたとき、この信号は選択スイッチ26を介して第
１のメモリ部23に入力される。

また、このとき第１のメモリ部23内に記憶されていた
すべての信号が第１のシフトレジスタ231を通し、選択
スイッチ22を介してデータフォーマット８に出力され
る。

以後、上述した状態が中央処理部４からのスイッチ制
御信号105が出力される度に交互に繰返される。

なお、スイッチ制御信号105の繰返しの周期ＴはＡ・
Ｄ変換器１からの出力信号が第１のメモリ部23または第
２のメモリ部24に書込まれる時間、すなわち、測定信号
Ｔ_Mより充分大きく設定しておく、 中央処理部４からは、データ書込制御信号103が出力
される時刻と同時刻に時刻書込制御信号101が時刻メモ
リ部３に出力される。

この時刻メモリ部３は時刻書込制御信号101が加えら
れた時刻と同時刻に宇宙航行体用標準時計５から出力さ
れる時刻信号を記憶する。

この時刻信号108としては測定年月日および時刻の測
定に必要な精度で出力するように予め設定しておく。

時刻メモリ部３は第１のメモリ31と第２のメモリ32を
記憶部として持ち、時刻信号108はスイッチ33を介して
第１のメモリ31か第２のメモリ32の何れか一方に入力さ
れる。

またこのスイッチは前述のスイッチ制御信号105によ
って制御され、スイッチ制御信号105が入力される毎に
スイッチ33は時刻信号108を第１のメモリ31と第２のメ
モリ32に交互に接続を変える。

第１のメモリ31と第２のメモリ32の出力の内の何れか
一方はスイッチ34によってデータフォーマッタ８に接続
される。

このスイッチ34もスイッチ33と同様にスイッチ制御信
号105によって切替が制御される。

なお、スイッチ33によって時刻信号108が第１のメモ
リ31に接続された状態のときにはスイッチ34は第２のメ
モリ32の出力をデータフォーマッタに接続する状態にあ
る。

スイッチ35は時刻書込制御信号101を第１のメモリ31
または第２のメモリ32の何れかに接続するスイッチでス
イッチ33などと同様にスイッチ制御信号105によって切
替が制御されるもので、スイッチ33が時刻信号108を第
１のメモリ32に接続しているときには、スイッチ35は時
刻書込制御信号101を第１のメモリ31に制御信号として
接続する。

スイッチ36は時刻読出制御信号102を第１のメモリ31
または第２のメモリ32に制御信号として接続するもの
で、スイッチ34により第２のメモリ32の出力がデータフ
ォーマッタに接続されているときには時刻読出制御信号
102はスイッチ36により第２のメモリ32に制御信号とし
て接続される。

ここで、上述した時刻書込制御信号101がこの時刻メ
モリ部に加えられる直前に前述したスイッチ制御信号10
5が加えれており、時刻信号108が第１のメモリにスイッ
チ33を介して接続されているとする。

この状態で上述した時刻書込制御信号101が中央処理
装置４から出力されると、この時刻書込制御信号が送出
された時刻と同一の時刻が第１のメモリ31に入力され
る。

続いて時刻読出制御信号102が中央処理部４より出力
されると、第１のメモリ32に前述の時刻書込信号101が
送出される以前に書込まれていた時刻信号をスイッチ34
を介してデータフォーマッタ８に出力する。

続いて次のスイッチ制御信号105がスイッチ33から36
のそれぞれに加えられ、２回目の時刻書込信号108がこ
の時刻メモリ部３に入力されると、宇宙航行体用標準時
計５からの時刻信号108はスイッチ33を介して第２のメ
モリ32に書込まれる。

引続き時刻読出信号102が中央処理部４より出力され
ると、第１回目の時刻書込制御信号101が加えられたと
きに記憶された時刻信号が第１のメモリ31より読出され
てスイッチ34を介してデータフォーマッタ８に出力され
る。

前述したデータ読出制御信号104が中央処理部４より
出力されるタイミングは、時刻メモリ部３から出力され
る時刻信号の送出が終了してから送出されるように予め
中央処理部４が出力するこれら各出力信号のタイミング
を設定しておく。

データフォーマッタ８は各周期Ｔごとに、まず時刻メ
モリ部から送出される時刻信号を一時記憶し、続いてデ
ータメモリ部２から出力されるデータ信号を前述の周期
Ｔよりも充分短い時間Ｔ_Tの間で一時記憶する。

続いて上述した周期Ｔの間の予め設定されたタイミン
グで中央処理部４より送信開始信号106がこのデータフ
ォーマッタ８に加えられると一時記憶されていた時刻信
号と測定データが予めこのデータフォーマッタに設定さ
れているフォーマットとデータレートに従ってこのデー
タフォーマッタ８より変換され出力される。

前述の周期Ｔの期間内に中央処理部４から出力される
送信終了信号107がこのデータフォーマッタ８に加えら
れるとデータフォーマッタ８からの送信が終了する。

なお、中央処理部４は高安定発振器６が出力する基準
信号に同期して動作しプログラムメモリ部７に予め記憶
されているプログラムに従ってすでに説明した各種の制
御信号を生成する。

宇宙航行体用標準時計５は高安定発振器６に同期して
動作するが地上局50内の標準時計12の送出する時刻信号
が送信機13を介して送信信号Ｓ_Tに含まれて送信され、
宇宙航行体用標準時計５を搭載している宇宙航行体の受
信部９で受信されこの送信信号Ｓ_Tがデコーダ13でデコ
ードされ時刻合わせ信号111がこのデータコーダ13によ
って抽出されて宇宙航行体用標準時計５がこの時刻合わ
せ信号111により校正される。

なお、電波星からの雑音電波の測定開始時刻、測定時
間などの予めプログラムメモリ部７に記憶されたプログ
ラムを変更する必要がある場合には、地上局50の送信部
からの送信信号Ｓ_Tに予め決められた信号形式に基ずい
て上述のプログラム修正情報を含ませて送信しデコーダ
13によりこのプログラム修正信号110を抽出しプログラ
ムメモリ部７に加えてプログラムの内容を修正すればよ
い。

地上から送出される前述した時刻信号が宇宙航行体に
到達するまでには時間を要するが、この到達所要時間は
宇宙航行体の軌道位置を測定し地上の時刻信号を送出す
る局と宇宙航行体との距離を算定することによって前述
した電波雑音の測定データの測定開始時刻の補正をこの
測定データ取得後に行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、電波星からの雑
音電波を高速にサンプリングすることによって所望の周
波数帯域に亘る測定データを取得することを可能とする
と共に、この測定データとその測定開始時刻を一時記憶
し許容されたテレメータ周波数帯域内で送信可能なデー
タレートの遅い信号に変換して地上に送信することが可
能となる。

また、地上で使用する大型で重量の大なる標準時計を
使用することなく、地上の高精度の標準時計によって校
正された時刻と一致した時刻によって上述の測定データ
の測定開始時刻を検出することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は第１
図のデータメモリ部の一例を示す詳細なブロック図、第
３図は第１図の時刻メモリ部の一例を示す詳細なブロッ
ク図、第４図および第５図は第１図の信号の関係をタイ
ミングチャートで示した説明図である。 １……Ａ・Ｄ変換器、２……データメモリ部、３……時
刻メモリ部、４……中央処理部、５……宇宙航行体用標
準時計、６……高安定発振器、７……プログラムメモリ
部、８……データフォーマッタ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地上の標準時計からの時刻信号を受信し前
   記時刻信号に時刻合わせされた宇宙航行体内の標準時計
   に基ずいて前記宇宙航行体において特定の電波星からの
   雑音電波を前記地上の標準時計に基いて観測する地上の
   観測局と共に受信観測し前記宇宙航行体で観測した雑音
   データを地上へ送信するためのデータ処理を行う雑音デ
   ータ処理方法において、前記宇宙航行体で前記地上の観
   測局と同一のサンプリング周期で前記雑音電波をサンプ
   リングし受信した雑音電波のレベルをアナログ値からデ
   ィジタル値に変換し、前記変換されたディジタル値の内
   で予め設定した一定のレベル以上の雑音電波成分のみを
   一定の周期の中の始まりの部分でかつ前記周期に対して
   充分短い予め設定した時間に亘り測定データとして抽出
   し第１のデータ記憶部に記憶し、前記雑音電波の測定開
   始時刻も同時に第１の時刻記憶部に記憶しておくと共に
   前記周期に先立つ周期の間に前記第１の周期において記
   憶したと同一のタイミングで前記と同様に抽出され第２
   のデータ記憶部に記憶されていた測定データと第２の時
   刻記憶部に記憶されていた前記第２の測定データの開始
   時刻とを予め設定されたフォーマットに変換し予め設定
   されたデータレートに変換して出力し、前記周期に引続
   く次の周期の時間内で前記第１のデータ記憶部に記憶さ
   れた測定データと前記第１の時刻記憶部に記憶されてい
   た前記測定開始時刻とを前記フオーマットに変換して前
   記データレートで外部へ送出すると共に前記第１のデー
   タ記憶部に測定データを記憶したと同一のタイミングで
   第２のデータ記憶部に測定データをまた前記第２の時刻
   記憶部にその測定開始時刻を記憶し、以後前記の手順を
   予め設定された回数繰返すことを特徴とした雑音データ
   処理方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の雑音データ処理方法を実現
   する装置において、基準信号によって駆動され前記地上
   の標準時計の時刻信号によって校正される宇宙航行体用
   標準時計と、前記基準信号を生成する高安定発振器と、
   前記雑音電波を予め決められた周期でサンプリングしデ
   ィジタル値に変換し前記ディジタル値の中から予め設定
   されたレベル以上のディジタル値を抽出する手段と、第
   １の制御信号により前記抽出されたディジタル値を一定
   の周期の内の始まりの部分でかつ前記周期に対して充分
   短い時間の間かつ前記周期毎に交互に記憶し一方が記憶
   しているときには他方が直前の周期にすでに記憶してい
   た前記ディジタル値を前記周期の間に出力する二つの記
   憶部を持つデータ記憶部と、前記ディジタル値の測定開
   始時刻を前記第１の制御信号に同期して前記宇宙航行体
   用標準時計より読取り前記第１の制御信号に同期して交
   互に記憶し一方が記憶しているときには他方が直前の周
   期に記憶していた前記測定開始時刻を出力する二つの記
   憶部をもつ時刻記憶部と、前記データ記憶部からの出力
   と前記時刻記憶部からの出力とを一時記憶し第２の制御
   信号によって予め設定されたフォーマットに変換し予め
   設定されたデータレートで出力するデータフォーマッタ
   と、前記第１と第２の制御信号を生成する手段と、前記
   第１と第２の制御信号を生成するタイミングを制御する
   プログラムを予め記憶し前記第１と第２の制御信号を生
   成する手段の前記第１と第２の制御信号の生成のタイミ
   ングを制御するプログラム記憶部とを備えたことを特徴
   とする雑音データ処理装置。