JP2856400B2 - 移動体衛星通信／測位システム - Google Patents
移動体衛星通信／測位システムInfo
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- JP2856400B2 JP2856400B2 JP14311288A JP14311288A JP2856400B2 JP 2856400 B2 JP2856400 B2 JP 2856400B2 JP 14311288 A JP14311288 A JP 14311288A JP 14311288 A JP14311288 A JP 14311288A JP 2856400 B2 JP2856400 B2 JP 2856400B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、通信衛星を介して基地局と複数の移動体が
通信を行うとともに移動体の測位を行う移動体衛星通信
／測位システムに係り、特に複数の通信衛星を利用した
測位方式の改良に関する。
通信を行うとともに移動体の測位を行う移動体衛星通信
／測位システムに係り、特に複数の通信衛星を利用した
測位方式の改良に関する。
（従来の技術） 複数の通信衛星を利用した測位方式としては、従来、
例えば第３図に示すGPS（General Positioning Syste
m）方式や第４図に示すGEOSTAR方式が知られている。第
３図において、GPS方式は、地球１の赤道上にある静止
軌道の半分の高度に18個の半日周期軌道を設定し、移動
体はこれら半日周期軌道上の18個の通信衛星のうち４個
の通信衛星から信号を受信してその信号の伝搬時間差を
検出し、自己の位置を算定する方式である。
例えば第３図に示すGPS（General Positioning Syste
m）方式や第４図に示すGEOSTAR方式が知られている。第
３図において、GPS方式は、地球１の赤道上にある静止
軌道の半分の高度に18個の半日周期軌道を設定し、移動
体はこれら半日周期軌道上の18個の通信衛星のうち４個
の通信衛星から信号を受信してその信号の伝搬時間差を
検出し、自己の位置を算定する方式である。
一方、第４図に示すGEOSTAR方式は、米国のGEOSTAR社
の提案に係るもので、地球１の赤道上にある静止軌道５
に３個の静止衛星（５−１〜５−３）を配置し、いずれ
か１つの静止衛星を介した通信が可能であるとともに、
３個の静止衛星を利用して３角測量の原理に基づき移動
体の位置を算出する方式である。
の提案に係るもので、地球１の赤道上にある静止軌道５
に３個の静止衛星（５−１〜５−３）を配置し、いずれ
か１つの静止衛星を介した通信が可能であるとともに、
３個の静止衛星を利用して３角測量の原理に基づき移動
体の位置を算出する方式である。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述した従来の測位方式には次のよう
な問題がある。
な問題がある。
第３図に示すGPS方式は、移動体の位置のみならず各
移動位置における時刻をも決定できる画期的な方式であ
るが、測位のみを目的とし通信に対する配慮がなされて
いない。また、18個の通信衛星を用いるので、全体のコ
ストは相当に大きなものとなる。
移動位置における時刻をも決定できる画期的な方式であ
るが、測位のみを目的とし通信に対する配慮がなされて
いない。また、18個の通信衛星を用いるので、全体のコ
ストは相当に大きなものとなる。
また、第４図に示すGEOSTAR方式は、通信と測位を可
能とするが、静止軌道を用いた測位方式であるので、第
５図に示すように、静止軌道（即ち、赤道面）に関して
点P1と丁度対称な点P2に同じ条件を満足する点が存在す
るという測位のあいまい度を免れることができない。即
ち、測位結果からはそれが南緯を示すのか北緯を示すの
か区別できないのであり、赤道付近での使用は困難であ
る。
能とするが、静止軌道を用いた測位方式であるので、第
５図に示すように、静止軌道（即ち、赤道面）に関して
点P1と丁度対称な点P2に同じ条件を満足する点が存在す
るという測位のあいまい度を免れることができない。即
ち、測位結果からはそれが南緯を示すのか北緯を示すの
か区別できないのであり、赤道付近での使用は困難であ
る。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、
その目的は、通信が可能であると共に、GPS方式よりも
遥かに少ない数の通信衛星の複数個で以て地球上の任意
の場所であいまい度のない測位をなし得る移動体衛星通
信／測位システムを提供することにある。
その目的は、通信が可能であると共に、GPS方式よりも
遥かに少ない数の通信衛星の複数個で以て地球上の任意
の場所であいまい度のない測位をなし得る移動体衛星通
信／測位システムを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明の移動体衛星通信
／測位システムは次の如き構成を有する。
／測位システムは次の如き構成を有する。
即ち、本発明の移動体衛星通信／測位システムは、赤
道面から傾いた１つの軌道上に配置した複数の通信衛星
を介して基地局と複数の移動体間や複数の移動体相互間
で通信を行うとともに、基地局と移動体間で移動体の測
位を行う移動体衛星通信／測位システムにおける測位方
式であって；この測位方式は、少なくとも２個の通信衛
星が移動体の視野内にある場合において、基地局が、前
記複数の通信衛星に同時に到達するように測位信号を送
信する手段；を備え、移動体が、前記複数の通信衛星か
ら受信された複数の測位信号相互間の伝搬時間差を測定
し３角測量の原理に基づき移動体の位置を算定すること
を所定時間間隔をおいた複数回において受信された測位
信号のそれぞれについて行い各測定回の測定値相互間で
一致する値を測位値と判定する手段；を備えることを特
徴とするものである。
道面から傾いた１つの軌道上に配置した複数の通信衛星
を介して基地局と複数の移動体間や複数の移動体相互間
で通信を行うとともに、基地局と移動体間で移動体の測
位を行う移動体衛星通信／測位システムにおける測位方
式であって；この測位方式は、少なくとも２個の通信衛
星が移動体の視野内にある場合において、基地局が、前
記複数の通信衛星に同時に到達するように測位信号を送
信する手段；を備え、移動体が、前記複数の通信衛星か
ら受信された複数の測位信号相互間の伝搬時間差を測定
し３角測量の原理に基づき移動体の位置を算定すること
を所定時間間隔をおいた複数回において受信された測位
信号のそれぞれについて行い各測定回の測定値相互間で
一致する値を測位値と判定する手段；を備えることを特
徴とするものである。
（作 用） 次に、前記の如く構成される本発明の移動体衛星通信
／測位システムの作用を説明する。
／測位システムの作用を説明する。
本発明システムで利用する複数の通信衛星は赤道面か
ら適宜角度傾いた１つの軌道上に配置され、基地局と複
数の移動体はこのような通信衛星を介して通信を行うと
共に、次の如くして移動体の測位を行う。
ら適宜角度傾いた１つの軌道上に配置され、基地局と複
数の移動体はこのような通信衛星を介して通信を行うと
共に、次の如くして移動体の測位を行う。
即ち、基地局は、複数の通信衛星に同時に到達するよ
うに測位信号を送信する。そして、移動体は、前記複数
の通信衛星から受信された複数の受信信号相互間の伝搬
時間差を測定し移動体の位置を３角測量の原理に基づき
算定することを所定時間間隔をおいた所定回数分の受信
測位信号について行い、その結果正解は不変であるが偽
解は測定の度に異なる値をとるので、その各測定回の測
定値相互間で同値を示す一致した値を測位値と判定す
る。
うに測位信号を送信する。そして、移動体は、前記複数
の通信衛星から受信された複数の受信信号相互間の伝搬
時間差を測定し移動体の位置を３角測量の原理に基づき
算定することを所定時間間隔をおいた所定回数分の受信
測位信号について行い、その結果正解は不変であるが偽
解は測定の度に異なる値をとるので、その各測定回の測
定値相互間で同値を示す一致した値を測位値と判定す
る。
即ち、本発明の測位方式によれば、３角法測位に本質
的に存在するあいまい度を除去できるのであり、しかも
複数回の測定を行うから利用する通信衛星の個数はGPS
方式よりも遥かに少ない数で良いことになる。
的に存在するあいまい度を除去できるのであり、しかも
複数回の測定を行うから利用する通信衛星の個数はGPS
方式よりも遥かに少ない数で良いことになる。
（実 施 例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る移動体衛星通信／測
位システムの構成を示す。第１図において、本実施例シ
ステムは、地球１の赤道面から90度傾いた極軌道２上に
２−1,2−2,2−3,2−４なる４個の通信衛星を配置し、
これらの通信衛星を介して基地局と複数の移動体間若し
くは複数の移動体相互間で通信が行えると共に、移動体
の地理的位置（緯度、経度および海抜高度）の測定が行
えるシステムである。
位システムの構成を示す。第１図において、本実施例シ
ステムは、地球１の赤道面から90度傾いた極軌道２上に
２−1,2−2,2−3,2−４なる４個の通信衛星を配置し、
これらの通信衛星を介して基地局と複数の移動体間若し
くは複数の移動体相互間で通信が行えると共に、移動体
の地理的位置（緯度、経度および海抜高度）の測定が行
えるシステムである。
通信方式は周知の任意の方式が適用可能であるので、
以下本発明の測位方式を説明する。本発明の測位方式で
は、基地局が測位信号を送信し移動体が測位する。第２
図は移動体自身が位置決定を行う場合に測位信号を送信
する基地局の構成例を示す。
以下本発明の測位方式を説明する。本発明の測位方式で
は、基地局が測位信号を送信し移動体が測位する。第２
図は移動体自身が位置決定を行う場合に測位信号を送信
する基地局の構成例を示す。
第２図において、基地局６は、アンテナを含む送受信
装置（７−１〜７−３）と、３個の通信衛星（２−１〜
２−３）までの往復伝搬時間を測定する時間差検出装置
（８−１〜８−３）と、この時間差検出装置（８−１〜
８−３）の出力に基づき測位信号の送信タイミングの制
御を行うタイミング制御装置（９−１〜９−３）と、測
位信号を含む各種の信号を発生する信号発生器10とを基
本的に備える。
装置（７−１〜７−３）と、３個の通信衛星（２−１〜
２−３）までの往復伝搬時間を測定する時間差検出装置
（８−１〜８−３）と、この時間差検出装置（８−１〜
８−３）の出力に基づき測位信号の送信タイミングの制
御を行うタイミング制御装置（９−１〜９−３）と、測
位信号を含む各種の信号を発生する信号発生器10とを基
本的に備える。
以上の構成において、時間差検出装置（８−１〜８−
３）からタイミング制御装置（９−１〜９−３）へ出力
される送受時間差情報をDi（ｉ＝1,2,3）、タイミング
制御装置（９−１〜９−３）で加えられる。遅延量をCi
（ｉ＝1,2,3）、基地局から通信衛星（２−１〜２−
３）までの片道伝搬時間をTi（ｉ＝1,2,3）とすると、
時間差検出装置（８−１〜８−３）での測定値Di（ｉ＝
1,2,3）は Di＝Ci＋2Ti ……（１） となる。そこで、 T0＝Ci＋Ti ……（２） として、 Ci＝2T0−Di ……（３） とすれば、基地局が送信する３つの測位信号は各通信衛
星に同時に、即ち信号発生器10で発生してからT0秒後に
各通信衛星に到達し、各通信衛星から同時に放射され
る。
３）からタイミング制御装置（９−１〜９−３）へ出力
される送受時間差情報をDi（ｉ＝1,2,3）、タイミング
制御装置（９−１〜９−３）で加えられる。遅延量をCi
（ｉ＝1,2,3）、基地局から通信衛星（２−１〜２−
３）までの片道伝搬時間をTi（ｉ＝1,2,3）とすると、
時間差検出装置（８−１〜８−３）での測定値Di（ｉ＝
1,2,3）は Di＝Ci＋2Ti ……（１） となる。そこで、 T0＝Ci＋Ti ……（２） として、 Ci＝2T0−Di ……（３） とすれば、基地局が送信する３つの測位信号は各通信衛
星に同時に、即ち信号発生器10で発生してからT0秒後に
各通信衛星に到達し、各通信衛星から同時に放射され
る。
従って、移動体11は、各通信衛星から到来する測位信
号の到達時間差を検出し周知の３角測位の手法を用いて
自己の地理的位置を測定できる。ここで、３角測位の手
法とは、例えば、衛星３個の位置を移動体が知り、各衛
星の移動体との距離を、電波の伝搬遅延時間から求め
る。そして、これらの距離と衛星の位置から導かれた連
立方程式を解いて移動体の位置を求める手法である。従
って、本発明の移動体11は、各通信衛星２−1,2−2,2−
３からのビーコン信号等を利用してその位置について知
る手段を有している。かかる手法に関しては、例えば、
日経エレクトロニクス、1984年７月30日発行に詳細の記
載がある。ここに、３角測位の手法では、第５図で示し
たようにあいまい度が生じるのであるが、各通信衛星は
静止衛星ではなく、各通信衛星と移動体11との位置関係
は時々刻々変化している。例えば、地球の自転速度Ｖ
は、Ｖ＝0.46（km/秒）であるので、10秒後では4.6km、
30秒後では13.8km、60秒後では27.6kmのように変化して
いる。
号の到達時間差を検出し周知の３角測位の手法を用いて
自己の地理的位置を測定できる。ここで、３角測位の手
法とは、例えば、衛星３個の位置を移動体が知り、各衛
星の移動体との距離を、電波の伝搬遅延時間から求め
る。そして、これらの距離と衛星の位置から導かれた連
立方程式を解いて移動体の位置を求める手法である。従
って、本発明の移動体11は、各通信衛星２−1,2−2,2−
３からのビーコン信号等を利用してその位置について知
る手段を有している。かかる手法に関しては、例えば、
日経エレクトロニクス、1984年７月30日発行に詳細の記
載がある。ここに、３角測位の手法では、第５図で示し
たようにあいまい度が生じるのであるが、各通信衛星は
静止衛星ではなく、各通信衛星と移動体11との位置関係
は時々刻々変化している。例えば、地球の自転速度Ｖ
は、Ｖ＝0.46（km/秒）であるので、10秒後では4.6km、
30秒後では13.8km、60秒後では27.6kmのように変化して
いる。
そこで、移動体11では、前記した測定を所定の時間間
隔をおいて複数回行う。すると、複数回の測定において
は、正解は不変であるのに対し、偽解は測定の度に異な
る値となるので、各測定回で共通した結果を採用するこ
とにより前述したあいまい度を除去できることになる。
隔をおいて複数回行う。すると、複数回の測定において
は、正解は不変であるのに対し、偽解は測定の度に異な
る値となるので、各測定回で共通した結果を採用するこ
とにより前述したあいまい度を除去できることになる。
なお、測位信号の到達時間差から位置決定を行うので
あるから、３個の通信衛星を利用した場合でも経度と緯
度と海抜高度の３要素を同時に求めることはできない。
しかし、測定を複数回行うのであるから、結果として３
要素を求めることができる。
あるから、３個の通信衛星を利用した場合でも経度と緯
度と海抜高度の３要素を同時に求めることはできない。
しかし、測定を複数回行うのであるから、結果として３
要素を求めることができる。
また、本実施例は、３個の通信衛星が１つの移動体の
視野内にある場合であるが、２個の通信衛星が視野内に
ある場合でも、通信衛星が３個の場合に比して所要測定
回数が倍になるだけで全く同様に測定できる。
視野内にある場合であるが、２個の通信衛星が視野内に
ある場合でも、通信衛星が３個の場合に比して所要測定
回数が倍になるだけで全く同様に測定できる。
なお、以上の説明のごとく本発明は移動体衛星の個数
を削減できる効果を有しているが、移動体自身が高速に
移動中の場合には衛星の位置がほとんど同じため３角測
量の複数の連立方程式が求められないことになり測位は
不可能となる。しかし、船舶等の低速移動体や車載の停
止時には有効に適用できる （発明の効果） 以上説明したように、本発明の移動体衛星通信／測位
システムによれば、測位信号送信局は赤道面から傾いた
１つの軌道上に配置した複数の通信衛星に同時に到達す
るように測位信号を送信し、測位信号受信局は所定時間
間隔をおいた所定回数分の受信測位信号それぞれについ
て測位しその結果一致する値を測位値として採用するよ
うにしたので、３角法測位に本質的に存在するあいまい
度を除去でき、地球上の至る所で通信と測位を行うこと
ができる。また、複数回の測定を行うのであるから利用
する通信衛星の個数はGPS方式よりも遥かに少ない数で
良く、システム価格を大幅に低減させ得る。さらに、本
発明システムでは、静止軌道を利用しないので、貴重な
軌道資源を節約できる、等各種の優れた効果が得られ
る。
を削減できる効果を有しているが、移動体自身が高速に
移動中の場合には衛星の位置がほとんど同じため３角測
量の複数の連立方程式が求められないことになり測位は
不可能となる。しかし、船舶等の低速移動体や車載の停
止時には有効に適用できる （発明の効果） 以上説明したように、本発明の移動体衛星通信／測位
システムによれば、測位信号送信局は赤道面から傾いた
１つの軌道上に配置した複数の通信衛星に同時に到達す
るように測位信号を送信し、測位信号受信局は所定時間
間隔をおいた所定回数分の受信測位信号それぞれについ
て測位しその結果一致する値を測位値として採用するよ
うにしたので、３角法測位に本質的に存在するあいまい
度を除去でき、地球上の至る所で通信と測位を行うこと
ができる。また、複数回の測定を行うのであるから利用
する通信衛星の個数はGPS方式よりも遥かに少ない数で
良く、システム価格を大幅に低減させ得る。さらに、本
発明システムでは、静止軌道を利用しないので、貴重な
軌道資源を節約できる、等各種の優れた効果が得られ
る。
第１図は本発明の一実施例に係る移動体衛星通信／測位
システムの構成概念図、第２図は本発明に用いる測位信
号送信方式の説明図、第３図は従来の測位システム（GP
S）の構成概念図、第４図は従来の移動体衛星通信／測
位方式（GEOSTAR）の構成概念図、第５図は３角測位法
で生じるあいまい度の説明図である。 １……地球、２……極軌道、２−１〜２−４……通信衛
星、６……基地局、７−１〜７−３……送受信装置、８
−１〜８−３……時間差検出装置、９−１〜９−３……
タイミング制御装置、10……信号発生器、11……移動
体。
システムの構成概念図、第２図は本発明に用いる測位信
号送信方式の説明図、第３図は従来の測位システム（GP
S）の構成概念図、第４図は従来の移動体衛星通信／測
位方式（GEOSTAR）の構成概念図、第５図は３角測位法
で生じるあいまい度の説明図である。 １……地球、２……極軌道、２−１〜２−４……通信衛
星、６……基地局、７−１〜７−３……送受信装置、８
−１〜８−３……時間差検出装置、９−１〜９−３……
タイミング制御装置、10……信号発生器、11……移動
体。
Claims (1)
- 【請求項１】赤道面から傾いた１つの軌道面上に配置し
た複数の通信衛星を介して基地局と複数の移動体間や複
数の移動体相互間で通信を行うとともに、基地局と移動
局間で移動体の測位を行う移動体衛星通信／測位システ
ムにおいて、 少なくとも２個の通信衛星が移動体の視野内にある場合
に、前記基地局は、前記複数の通信衛星に同時に到達す
るように測位信号を送信する手段を備え、前記移動局
は、前記前記複数の通信衛星から受信された複数の測位
信号相互間の伝搬時間差を測定し、予め知られた前記複
数の通信衛星の位置に基づき３角測量の原理を利用して
移動体の位置を算出することを所定時間間隔をおいた複
数回において受信された測位信号のそれぞれについて行
い各測定回の測定値相互間で一致する値を測位値と判定
する手段を備えることを特徴とする移動体衛星／測位シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311288A JP2856400B2 (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 移動体衛星通信／測位システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14311288A JP2856400B2 (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 移動体衛星通信／測位システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH021583A JPH021583A (ja) | 1990-01-05 |
| JP2856400B2 true JP2856400B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=15331190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14311288A Expired - Fee Related JP2856400B2 (ja) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | 移動体衛星通信／測位システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2856400B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-10 JP JP14311288A patent/JP2856400B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH021583A (ja) | 1990-01-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |