JP3139399B2 - 人工衛星の内部時刻システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は人工衛星の内部時刻
システムに関し、特にＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉ
ｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して絶対時刻デ
ータを得る内部時刻システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高分解能観測衛星や光通信衛星等
のミッション運用においては、衛星内部のデータ処理シ
ステムが衛星自体の位置を数ｍの精度で特定するため
に、１０〜１００ｍｓｅｃ程度の精度でリアルタイムに
衛星内部絶対時刻を取得する必要がある。

【０００３】一般に、従来の衛星時刻システムでは衛星
内部に搭載された発振器の出力を基準として衛星内部絶
対時刻を取得しているため、衛星時刻の精度が発振器の
精度のみに依存することとなり、ドリフトによる誤差の
蓄積が避け得ない。

【０００４】そこで、ＧＰＳを構成するＧＰＳ衛星から
の時刻データを衛星内部に取込んで、発振器の精度のみ
に依存することなく、衛星時刻の精度をあげることが考
えられる。

【０００５】例えば、図７に示すように、衛星内部機器
１３が衛星内部発振器１１からのフレームパルス及び衛
星内部時刻と、ＧＰＳレシーバ１２で受信したＧＰＳ衛
星１４からのタイミングパルス及び絶対時刻コードとを
直接入力する第１の構成が考えられる。この第１の構成
では衛星内部機器１３のデータ処理部分が衛星テレメト
リ／コマンド運用を行うタイミングを支配する衛星内部
時刻と、これとは非同期に入力されるＧＰＳ時刻信号と
を同期させるための回路を持つ必要がある。

【０００６】また、図８に示すように、ＧＰＳレシーバ
１６で受信したＧＰＳ衛星１４からのタイミングパルス
及び絶対時刻コードとを用いて衛星内部発振器１５の較
正を行い、衛星内部発振器１５から衛星内部機器１７に
フレームパルスと絶対時刻コードとを供給する第２の構
成も考えられる。

【０００７】さらに、図９に示すように、衛星内部時刻
生成装置１８がＧＰＳレシーバ１９で受信したＧＰＳ衛
星１４からのタイミングパルス及び絶対時刻コードを直
接フレームパルス及び絶対時刻コードとして衛星内部機
器１７に供給する第３の構成も考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の衛星時
刻システムでは、衛星内部に搭載された発振器の出力を
基準として衛星内部絶対時刻を取得しているので、内部
衛星時刻の精度が発振器の精度のみに依存することとな
り、ドリフトによる誤差の蓄積が避け得ず、衛星内部ク
ロックのドリフトによって地上からのコマンドによる時
刻の較正を行っても数時間〜数日程度で誤差が蓄積し、
衛星時刻と絶対時刻との誤差が要求を満足できなくな
る。

【０００９】また、衛星内部クロックをＧＰＳからの時
刻信号で直接較正する構成の場合、較正時点で時刻の不
連続が生じるため、内部クロックをカウントすることで
駆動される衛星搭載機器の動作に不都合が生じる。

【００１０】さらに、ＧＰＳからの時刻信号で内部機器
を直接駆動する場合、搭載機器の時刻信号処理系を全て
新規設計とする必要が生じ、既存の設計を放棄する必要
が生じる。この場合、ＧＰＳからの時刻信号が衛星内部
クロックとは非同期であるため、ＧＰＳレシーバからの
時刻信号を衛星内部搭載機器に直接配信した場合、各機
器毎にリタイミングをかけて受信する回路を追加する必
要が生じる。

【００１１】さらにまた、ＧＰＳからの時刻信号はユー
ザの衛星外部からの信号によって生成されるため、これ
が途絶した場合に衛星の時刻生成システムが機能を停止
する恐れがある。

【００１２】一方、上記の第１の構成例の場合、衛星内
部機器のデータ処理部分が衛星テレメトリ／コマンド運
用を行うタイミングを支配する衛星内部時刻と、これと
は非同期に入力されるＧＰＳ時刻信号とを同期させるた
めの回路を各ユーザ機器が個別に持つ必要が生じる。ま
た、ＧＰＳ衛星からの信号が途絶した場合、タイミング
パルス及び絶対時刻信号の維持を行う機能をＧＰＳレシ
ーバが分担する必要が生じるため、ＧＰＳレシーバが発
振器や擬似絶対時刻生成機能等を有する必要が生じてし
まう。

【００１３】また、上記の第２の構成例ではＧＰＳレシ
ーバからのタイミングパルスを用いて衛星内部発振器の
較正を行っているので、衛星内部発振器の誤差に起因す
る時刻のドリフト量がＧＰＳ時刻による較正を受ける度
にフレームレートパルスのデューティの変化、あるいは
ＧＰＳ衛星からの信号途絶による較正動作の中断が長時
間続いた後の較正再開時にはカウント値の不連続等が生
じ、これを受信した衛星内部機器のテレメトリ／コマン
ド運用に支障が生じてしまう。

【００１４】さらに、上記の第３の構成例ではＧＰＳレ
シーバからのタイミングパルス及び時刻信号を直接フレ
ームパルス及び衛星内部時刻として用いているので、フ
レームパルスの生成までＧＰＳレシーバからのタイミン
グ信号に依存し、ＧＰＳ衛星からの信号途絶時の代替信
号出力への切替え処理が困難となる。

【００１５】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、従来の時刻システムとの適合性を保存したまま高
精度の時刻を得ることができる人工衛星の内部時刻シス
テムを提供することにある。

【００１６】また、本発明の他の目的は、ＧＰＳ衛星か
らの信号の途絶に際しても時刻データ処理の継続を保証
することができる人工衛星の内部時刻システムを提供す
ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による人工衛星の
内部時刻システムは、クロック信号を生成するクロック
生成回路を含む人工衛星の内部時刻システムであって、
広域測位システムに用いられる人工衛星からの時刻情報
を受信する受信手段と、前記クロック生成回路及び前記
人工衛星の内部機器に対して独立に設けられかつ前記受
信手段で受信した前記時刻情報を前記クロック信号に同
期させて前記内部機器に供給する同期手段と、前記時刻
情報と前記クロック信号とに基づいて時刻信号を生成し
て前記内部機器に供給する時刻信号生成手段と、前記時
刻情報の途絶時に前記同期手段から前記内部機器への出
力と前記時刻信号生成手段から前記内部機器への出力と
を切換える切換手段とを備え、前記受信手段は、前記広
域測位システムに用いられる人工衛星からの信号を受信
して毎正秒を示すタイミングパルスとそのタイミングパ
ルスの絶対時刻を示すコードとを前記時刻情報として生
成するよう構成している。

【００１８】

【００１９】本発明による別の人工衛星の内部時刻シス
テムは、上記の構成のほかに、前記時刻情報に含まれる
前記タイミングパルスの間隔を前記クロック信号に基づ
いて計数する計数手段と、前記時刻情報の途絶時に前記
計数手段の計数結果を基に前記タイミングパルスを生成
するパルス信号生成手段とを具備している。

【００２０】すなわち、本発明の内部時刻システムは、
従来の内部発振器に依存した時刻生成システムに加え、
内部発振器から出力されるタイミングパルスをＧＰＳ衛
星からの時刻信号と比較し、ＧＰＳ衛星からの時刻信号
に最も近いパルス及びその絶対時刻データを配信する絶
対時刻データバスを付加している。よって、従来の時刻
システムとの適合性を保存したまま、高精度の時刻を得
ることが可能となる。

【００２１】また、この絶対時刻データバスは常時ＧＰ
Ｓ衛星からの時刻信号のインタバルを内部クロックのパ
ルスカウントとして記憶し、ＧＰＳレシーバがロック外
れを起こした際にはこのパルスカウント数を用いて時刻
の配信を継続している。よって、ＧＰＳ衛星からの時刻
信号の途絶に際しても時刻データ処理の継続を保証する
ことが可能となる。

【００２２】したがって、従来の衛星内部クロックとの
同期をとったＧＰＳ衛星からの時刻信号を配信するため
の専用時刻ラインを付加することによって、ユーザ機器
側のインタフェース改修を最小限に留めるとともに、Ｇ
ＰＳ衛星からの時刻信号の途絶時の代替信号供給が可能
となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例の構成
を示すブロック図である。図において、本発明の一実施
例による人工衛星の内部時刻システムは衛星内部発振器
１と、ＧＰＳレシーバ２と、リタイミング回路３と、衛
星内部機器４とを備えている。

【００２４】ＧＰＳレシーバ２はＧＰＳ衛星５からの信
号を受信して毎正秒を示すタイミングパルス及びそのタ
イミングパルスの絶対時刻を示すコードを生成する。リ
タイミング回路３はＧＰＳレシーバ２から受信したタイ
ミングパルス及び絶対時刻コードを衛星内部発振器１か
ら受信したクロックパルスでリタイミングし、内部クロ
ックと同期した信号に変換して衛星内部機器４に配信す
る。

【００２５】ＧＰＳレシーバ２はＧＰＳ衛星５からの信
号が途絶した場合にそれを知らせるＧＰＳ信号途絶フラ
グをリタイミング回路３へ出力する。リタイミング回路
３はＧＰＳレシーバ２から受信するタイミングパルスの
間隔（衛星内部発振器１からのクロックパルスカウント
値）を記憶しており、ＧＰＳレシーバ２からＧＰＳ信号
途絶フラグが送られてきた場合、前回のタイミングパル
ス出力時刻と内部に記憶したタイミングパルス間隔とか
ら次回のタイミングパルス出力時刻を求めて出力を継続
すると同時に、時刻コード内にＧＰＳ信号途絶を示すフ
ラグをセットする。

【００２６】図２は図１のリタイミング回路３の構成例
を示すブロック図である。図において、リタイミング回
路３はリタイミングフリップフロップ（ｒｅｔｉｍｉｎ
ｇｆｌｉｐ−ｆｌｏｐ）（以下、リタイミングＦＦとす
る）３１と、スイッチ回路３２，３４，３８，４３と、
時刻コードレジスタ（ｔｉｍｅ ｃｏｄｅ ｒｅｇｉｓ
ｔｅｒ）３３と、カウンタ（ｃｏｕｎｔｅｒ）Ａ３５
と、カウンタ（ｃｏｕｎｔｅｒ）Ｂ３６と、パルスカウ
ンタ（Ｐｕｌｓｅ ｃｏｕｎｔｅｒ）３７と、加算器
（Ａｄｄｅｒ）３９と、比較器（Ｃｏｍｐａｒａｔｏ
ｒ）４０と、アンド回路４１，４２とから構成されてい
る。

【００２７】リタイミングＦＦ３１は衛星内部発振器１
からのクロックパルス（Ｃｌｏｃｋｐｕｌｓｅ）に非同
期のＧＰＳ衛星５からの信号に基づいたタイミングパル
ス及び絶対時刻コード［Ｐｕｌｓｅ／Ｔｉｍｅ ｃｏｄ
ｅ（Ｕｎｓｙｎｃｒｏｎｏｕｓ）］をＧＰＳレシーバ２
から受取ると、そのタイミングパルス及び絶対時刻コー
ドを衛星内部発振器１からのクロックパルスに同期さ
せ、タイミングパルス［Ｐｕｌｓｅ（Ｓｙｎｃｒｏｎｏ
ｕｓ）］及び時刻コード［Ｔｉｍｅ ｃｏｄｅ（Ｓｙｎ
ｃｒｏｎｏｕｓ）］を送出する。

【００２８】スイッチ回路３２はリタイミングＦＦ３１
からの時刻コードと加算器３９の加算結果とのうち一方
を、ＧＰＳレシーバ２からのＧＰＳ信号途絶フラグ（Ｇ
ＰＳＲ ｄｉｓａｂｌｅ ｆｌｕｇ）に応じて切換えて
時刻コードレジスタ３３に出力する。

【００２９】つまり、スイッチ回路３２はＧＰＳレシー
バ２からＧＰＳ信号途絶フラグが入力されなければリタ
イミングＦＦ３１からの時刻コードを時刻コードレジス
タ３３に出力し、ＧＰＳレシーバ２からＧＰＳ信号途絶
フラグが入力されれば加算器３９の加算結果を時刻コー
ドレジスタ３３に出力する。

【００３０】時刻コードレジスタ３３はスイッチ回路３
２を介して入力されるリタイミングＦＦ３１からの絶対
時刻コードまたは加算器３９の加算結果を衛星内部発振
器１からのクロックパルスに同期して保持し、保持内容
を加算器３９に出力する。

【００３１】スイッチ回路３４は衛星内部発振器１から
のクロックパルスを、リタイミングＦＦ３１からのタイ
ミングパルスに応じてカウンタＡ３５及びカウンタＢ３
６のうちの一方に出力する。

【００３２】カウンタＡ３５及びカウンタＢ３６各々は
スイッチ回路３４を介して入力される衛星内部発振器１
からのクロックパルスを計数し、その計数値をスイッチ
回路３８に出力する。スイッチ回路３８はカウンタＡ３
５及びカウンタＢ３６各々からの計数値の一方をリタイ
ミングＦＦ３１からのタイミングパルスに応じて選択
し、その計数値を比較器４０に出力する。

【００３３】例えば、リタイミングＦＦ３１からのタイ
ミングパルスがハイレベルの時にスイッチ回路３４が出
力先としてカウンタＢ３６を選択すると、カウンタＢ３
６は衛星内部発振器１からのクロックパルスを計数す
る。この時、スイッチ回路３８ではスイッチ回路３４の
出力先とは別のカウンタＡ３５の出力を選択し、カウン
タＡ３５の計数値を比較器４０に出力する。すなわち、
カウンタＡ３５及びカウンタＢ３６はリタイミングＦＦ
３１からのタイミングパルスのインタバル（間隔）を交
互に計測し、リタイミングＦＦ３１からのタイミングパ
ルスのインタバルを前回した計測した時の計数値が比較
器４０に出力される。

【００３４】パルスカウンタ３７は衛星内部発振器１か
らのクロックパルスを計数し、その計数値を比較器４０
に出力する。また、パルスカウンタ３７は比較器４０か
らのクロックパルスによってリセットされる。

【００３５】比較器４０はスイッチ回路３８を介して入
力されるカウンタＡ３５及びカウンタＢ３６各々からの
計数値の一方とパルスカウンタ３７からの計数値とを比
較し、それらが一致した時にクロックパルスをパルスカ
ウンタ３７及びアンド回路４２に出力する。すなわち、
比較器４０はリタイミングＦＦ３１からのタイミングパ
ルスの最新のインタバルでクロックパルスを出力する。

【００３６】加算器３９は時刻コードレジスタ３３に保
持されたリタイミングＦＦ３１からの時刻コードまたは
自回路の加算結果に「１」を加算し、その加算結果をス
イッチ回路３２及びアンド回路４２に出力する。

【００３７】アンド回路４１はリタイミングＦＦ３１か
らのタイミングパルス及び時刻コードのアンドをとり、
その演算結果をスイッチ回路４３に出力する。すなわ
ち、アンド回路４１はリタイミングＦＦ３１からのタイ
ミングパルスがハイレベルの時にリタイミングＦＦ３１
からの時刻コードをスイッチ回路４３に出力する。

【００３８】アンド回路４２は加算器３９の加算結果と
比較器４０からのクロックパルスとのアンドをとり、そ
の演算結果をスイッチ回路４３に出力する。すなわち、
アンド回路４２は比較器４０からのクロックパルスがハ
イレベルの時に加算器３９の加算結果をスイッチ回路４
３に出力する。

【００３９】スイッチ回路４３はアンド回路４１，４２
の出力の一方を、ＧＰＳレシーバ２からのＧＰＳ信号途
絶フラグに応じて切換えて衛星内部機器４に出力する。
すなわち、スイッチ回路４３はＧＰＳレシーバ２からＧ
ＰＳ信号途絶フラグが入力されなければアンド回路４１
の出力を、つまりリタイミングＦＦ３１からのタイミン
グパルス及び時刻コードを衛星内部機器４に出力し、Ｇ
ＰＳレシーバ２からＧＰＳ信号途絶フラグが入力されれ
ばアンド回路４１の出力を、つまり加算器３９の加算結
果（リタイミング回路３内部で生成された時刻コード）
及び比較器４０からのクロックパルス（リタイミング回
路３内部で生成されたタイミングパルス）を衛星内部機
器４に出力する。

【００４０】上述したように、リタイミング回路３にお
いて通常の運用ではＧＰＳレシーバ２から出力されたタ
イミングパルス及び絶対時刻コードがリタイミングＦＦ
３１によって衛星内部発振器１からのクロックパルスと
同期をとった上で衛星内部機器４に出力される。

【００４１】このとき同時に、ＧＰＳレシーバ２からの
絶対時刻コードは時刻コードレジスタ３３に記録され、
またＧＰＳレシーバ２からのタイミングパルスのインタ
バル（タイミングパルスがハイレベルになってから次に
ハイレベルとなるまでの衛星内部発振器１からのクロッ
クパルスのパルス数）がカウンタＡ３５またはカウンタ
Ｂ３６で計数される。

【００４２】リタイミング回路３は上記の各データを基
に、ＧＰＳレシーバ２からのタイミングパルス及び絶対
時刻コードで常時較正されたタイミングパルス及び時刻
コードを生成しており、ＧＰＳレシーバ２が使用不能と
なってＧＰＳ信号途絶フラグがセットされると同時に、
内部で生成したタイミングパルス及び時刻コードに切換
えて出力する。

【００４３】図３は図１のリタイミング回路３のリタイ
ミング処理を示すタイミングチャートであり、図４は図
１のリタイミング回路３のＧＰＳ衛星５からの信号途絶
時の障害回避処理を示すフローチャートである。これら
図１〜図４を用いて本発明の一実施例の動作について説
明する。

【００４４】衛星内部発振器１はＴＣＸＯ（Ｔｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ：温度補償機能付き水晶発振
器）を原振とするタイミングパルス及び衛星時刻生成回
路である。ここで、衛星内部発振器１によって生成され
たタイミングパルスは適当なサイクルで分周され、クロ
ックパルス（テレメトリ／コマンドデータバス上のデー
タワードの長さやタイミングを規定する信号）及びフレ
ームレートパルス（テレメトリフレームの長さやタイミ
ングを規定する信号）として出力される。

【００４５】ＧＰＳレシーバ２はＧＰＳ衛星５からの信
号を受信し、その信号に基づいて絶対時刻の毎正秒を示
すタイミングパルス及びそのタイミングパルスの絶対時
刻を示す絶対時刻コードを出力する。このＧＰＳレシー
バ２の出力はＧＰＳ衛星５からの信号を基に生成される
ため、衛星内部発振器１によって生成される時刻とは非
同期である。

【００４６】リタイミング回路３は衛星内部発振器１か
らのクロックパルスとＧＰＳレシーバ２からのタイミン
グパルス及び絶対時刻コードとを受信し、図３に示すよ
うに、ＧＰＳレシーバ２からの毎正秒のタイミングパル
スをクロックパルスでリタイミング（クロックパルスの
立上りで毎正秒のタイミングパルスをサンプリングし、
ハイレベルであった場合のみパルスを出力）すること
で、衛星内部発振器１からのクロックパルスに同期した
毎正秒のタイミングパルスを生成する。

【００４７】また、リタイミング回路３はこのタイミン
グパルスに続いて、ＧＰＳレシーバ２からのタイミング
パルスの絶対時刻を示す絶対時刻コードを付加し、衛星
内部機器４に配信する。

【００４８】さらに、リタイミング回路３は図４に示す
ようなロジックを有し、ＧＰＳ衛星５からの時刻信号が
途絶した場合にも、直前までのタイミングパルス間隔を
用いてタイミングパルスの生成を継続する。

【００４９】リタイミング回路３は衛星内部発振器１か
らのクロックパルス（Ｃｌｋ ｐｕｌｓ）を受信すると
（図４ステップＳ１）、ＧＰＳレシーバ２からの信号受
信ステータス（ＧＰＳ ｆａｉｌ ｆｌｇ ｓｅｔ）を
チェックし（図４ステップＳ２）、ＧＰＳデータが利用
可能な場合（ＧＰＳ ｆａｉｌ ｆｌｇがセットされて
いない場合）、ＧＰＳレシーバ２からの毎正秒のタイミ
ングパルスを用いてタイミングパルスを生成する（図４
ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ６〜Ｓ８）。

【００５０】すなわち、ＧＰＳレシーバ２からの毎正秒
のタイミングパルスがハイレベルとなった時に（図４ス
テップＳ３）、リタイミング回路３は衛星内部機器４に
出力するタイミングパルス（ｏｕｔｐｕｔ ｐｕｌｓ）
をハイレベルとし（図４ステップＳ６）、その時のタイ
ミングパルスの間隔のパルスカウント値（Ｐ１）をカウ
ンタＡ３５またはカウンタＢ３６に記録する（ｐｕｌｓ
ｃｏｕｎｔｅｒ ｖａｌｕｅ ｓｔｏｒｅ→Ｐ１）
（図４ステップＳ７）。

【００５１】この後に、パルスカウンタ３７がリセット
される（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒｒｅｓｅｔ）（図４
ステップＳ８）。尚、ＧＰＳレシーバ２からの毎正秒の
タイミングパルスがハイレベルとならなければ（図４ス
テップＳ３）、カウンタＡ３５またはカウンタＢ３６と
パルスカウンタ３７とが夫々インクリメントされる（ｐ
ｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒ ｉｎｃｌｉｍｅｎｔ）（図４
ステップＳ４）。

【００５２】一方、リタイミング回路３はＧＰＳデータ
が利用できない場合、前回のＧＰＳレシーバ２の毎正秒
のタイミングパルスの間隔のパルスカウント値（Ｐ１）
を用いてタイミングパルスを生成する（図４ステップＳ
４〜Ｓ８）。

【００５３】すなわち、比較器４０でパルスカウンタ３
７の計数値がカウンタＡ３５またはカウンタＢ３６の計
数値（Ｐ１）と一致した時（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒ
≧Ｐ１）（図４ステップＳ５）、リタイミング回路３は
衛星内部機器４に出力するタイミングパルス（ｏｕｔｐ
ｕｔ ｐｕｌｓ）をハイレベルとし（図４ステップＳ
６）、その時のタイミングパルスの間隔のパルスカウン
ト値（Ｐ１）をカウンタＡ３５またはカウンタＢ３６に
記録する（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒ ｖａｌｕｅ ｓ
ｔｏｒｅ→Ｐ１）（図４ステップＳ７）。

【００５４】この後に、パルスカウンタ３７がリセット
される（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒｒｅｓｅｔ）（図４
ステップＳ８）。尚、比較器４０でパルスカウンタ３７
の計数値がカウンタＡ３５またはカウンタＢ３６の計数
値（Ｐ１）と一致しなかった時（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔ
ｅｒ＜Ｐ１）（図４ステップＳ５）、パルスカウンタ３
７がインクリメントされる（ｐｕｌｓ ｃｏｕｎｔｅｒ
ｉｎｃｌｉｍｅｎｔ）（図４ステップＳ４）。

【００５５】図５は本発明の一実施例による内部時刻シ
ステムを観測ミッション機器に適用した場合の例を示す
図であり、図６は図５の適用例の動作を示すタイミング
チャートである。これら図５及び図６用いて本発明の一
実施例による内部時刻システムを観測ミッション機器に
適用した場合の例について説明する。

【００５６】観測ミッション機器（衛星内部機器）４は
ミッションテレメトリを衛星内部クロックに同期して出
力するため、クロックパルスとワードレートパルス（あ
るいはフレームレートパルス）とをミッションデータフ
ォーマッタ４１に取込む。

【００５７】同時に、観測ミッション機器４ではミッシ
ョンデータフォーマッタ４１にミッションデータ生成部
４４［観測機器であれば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の受光素子］で生成され
たミッションデータを取込み、ミッションデータフォー
マッタ４１で衛星内部クロックに同期したフレームフォ
ーマットに編集して出力する。

【００５８】このとき、観測ミッション機器４ではクロ
ックパルス及びワードレートパルス（あるいはフレーム
レートパルス）をクロックパルスカウンタ４２に供給
し、またＧＰＳ絶対時刻ラインからの毎正秒のタイミン
グパルスをクロックパルスカウンタ４２で受信する。

【００５９】ここで、クロックパルスカウンタ４２は毎
正秒のタイミングパルスの受信からフレームレートパル
ス（テレメトリフレーム先頭）までのクロックパルス数
をカウントし、そのカウント数をミッションデータフォ
ーマッタ４１に転送するとともに、絶対時刻コードバッ
ファ４３に蓄積された毎正秒のタイミングパルスに相当
する絶対時刻を示すコードをミッションデータフォーマ
ッタ４１に転送する。ミッションデータフォーマッタ４
１はこれらのデータをミッションデータの一部として付
加する（図６参照）。

【００６０】地上のデータ処理系はこのミッションデー
タの各フレームに含まれるフレーム先頭時刻（＝フレー
ム先頭時刻とＧＰＳレシーバ２が生成する毎正秒のタイ
ミングパルスの時間差及び毎正秒のタイミングパルスの
絶対時刻を示すコード）によって、データが取得された
絶対時刻をクロックパルス幅（信号処理系の処理速度性
能の範囲で任意に設定可能）の精度で決定することが可
能となる。

【００６１】従来の水晶発振器による時刻システムでは
１日あたり３０〜４０ｍｓｅｃ程度のドリフトが蓄積す
るが、本発明の一実施例による内部時刻システムでは従
来のシステムと同一の水晶発振器を用いても、ＧＰＳ衛
星５からの時刻信号を受信している間は常時０．５μｓ
ｅｃ以下（クロック２ＭＨｚの場合：ＧＰＳ衛星５から
の時刻信号に含まれる誤差を除く）の精度を維持するこ
とが可能となる。

【００６２】このように、従来の内部発振器に依存した
時刻生成システムに加え、ＧＰＳレシーバ２で受信され
たＧＰＳ衛星５からのタイミングパルス及び絶対時刻コ
ードをリタイミング回路３で衛星内部発振器１からのク
ロックパルスに同期させて衛星内部機器４に供給するこ
とによって、従来の時刻システムとの適合性を保存した
まま、高精度の時刻を得ることが可能となる。この場
合、衛星内部発振器１からのクロックパルスをＧＰＳ衛
星５からの時刻信号と比較し、ＧＰＳ衛星５からの時刻
信号に最も近いパルス及びその絶対時刻データを衛星内
部機器４に配信する絶対時刻データバスを付加してい
る。

【００６３】また、この絶対時刻データバスは常時ＧＰ
Ｓ衛星５からの時刻信号のインタバルを衛星内部発振器
１からのクロックパルスのパルスカウントとしてカウン
タＡ３５またはカウンタＢ３６に記憶し、ＧＰＳレシー
バ２がロック外れを起こした場合にこのパルスカウント
数を用いて衛星内部機器４へのパルス及びその絶対時刻
データの配信を継続している。よって、ＧＰＳ衛星５か
らの時刻信号の途絶に際しても時刻データ処理の継続を
保証することができる。

【００６４】したがって、従来の衛星内部クロックとの
同期をとったＧＰＳ衛星５からの時刻信号を配信するた
めの専用時刻ラインを付加することによって、衛星内部
機器４側のインタフェース改修を最小限に留めるととも
に、ＧＰＳ衛星５からの時刻信号の途絶時の代替信号供
給が可能となる。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の人工衛星の
内部時刻システムによれば、クロック信号を生成するク
ロック生成回路を含む人工衛星の内部時刻システムにお
いて、広域測位システムに用いられる人工衛星からの時
刻情報を、クロック生成回路及び人工衛星の内部機器と
は独立に設けられた同期回路でクロック信号に同期させ
て内部機器に供給することによって、従来の時刻システ
ムとの適合性を保存したまま高精度の時刻を得ることが
できるという効果がある。

【００６６】また、本発明の他の人工衛星の内部時刻シ
ステムによれば、広域測位システムに用いられる人工衛
星からの時刻情報をクロック信号に同期させて人工衛星
の内部機器に供給するとともに、時刻情報の途絶時に時
刻情報とクロック信号とに基づいて生成した時刻信号を
内部機器に供給することによって、従来の時刻システム
との適合性を保存したまま高精度の時刻を得ることがで
き、ＧＰＳ衛星からの信号の途絶に際しても時刻データ
処理の継続を保証することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】図１のリタイミング回路の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図３】図１のリタイミング回路のリタイミング処理を
示すタイミングチャートである。

【図４】図１のリタイミング回路のＧＰＳ衛星からの信
号途絶時の障害回避処理を示すフローチャートである。

【図５】本発明の一実施例による内部時刻システムを観
測ミッション機器に適用した場合の例を示す図である。

【図６】図５の適用例の動作を示すタイミングチャート
である。

【図７】従来の構成例の一例を示すブロック図である。

【図８】従来の構成例の他の例を示すブロック図であ
る。

【図９】従来の構成例の別の例を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 衛星内部発振器 ２ ＧＰＳレシーバ ３ リタイミング回路 ４ 衛星内部機器 ５ ＧＰＳ衛星 ３１ リタイミングフリップフロップ ３２，３４，３８，４３ スイッチ回路 ３３ 時刻コードレジスタ ３５ カウンタＡ ３６ カウンタＢ ３７ パルスカウンタ ３９ 加算器 ４０ 比較器 ４１，４２ アンド回路

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロック信号を生成するクロック生成回
   路を含む人工衛星の内部時刻システムであって、 広域測位システムに用いられる人工衛星からの時刻情報
   を受信する受信手段と、前記クロック生成回路及び前記
   人工衛星の内部機器に対して独立に設けられかつ前記受
   信手段で受信した前記時刻情報を前記クロック信号に同
   期させて前記内部機器に供給する同期手段と、前記時刻
   情報と前記クロック信号とに基づいて時刻信号を生成し
   て前記内部機器に供給する時刻信号生成手段と、前記時
   刻情報の途絶時に前記同期手段から前記内部機器への出
   力と前記時刻信号生成手段から前記内部機器への出力と
   を切換える切換手段とを有し、前記受信手段は、前記広域測位システムに用いられる人
   工衛星からの信号を受信して毎正秒を示すタイミングパ
   ルスとそのタイミングパルスの絶対時刻を示すコードと
   を前記時刻情報として生成するよう構成した ことを特徴
   とする内部時刻システム。
2. 【請求項２】 前記時刻情報に含まれる前記タイミング
   パルスの間隔を前記クロック信号に基づいて計数する計
   数手段と、前記時刻情報の途絶時に前記計数手段の計数
   結果を基に前記タイミングパルスを生成するパルス信号
   生成手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の内部
   時刻システム。