JP5608971B2 - 衛星測位システム - Google Patents
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Description
すなわち、特許文献1に開示されている衛星測位システム100は、前記の第1の手段を実現することで、受信可能GPS衛星を捕捉するサーチ時間を短くしてコールドスタート時のTTFFの短縮を図るようにしているが、受信可能衛星捕捉後にユーザ端末の自己位置を算出するための演算処理を行うには、関連技術一般に行われているケプラー6要素及びその変化率を組み合わせた13種類のパラメータを取得しなければならないので、結果的にTTFFを十分に短縮するのが難しくなる。
この実施形態1である衛星測位システム10は、地球の周囲に配置されGPS測位信号(単に測位信号と称する)を送信する複数のGPS衛星1と、GPS衛星1から受信した測位信号に基づいて生成した補強データ(GPSデータ)を補強情報生成アップリンク局に送信する観測局(観測部)2と、観測局2から受信した補強データに基づいて補強メッセージを生成して補強衛星に送信(アップリンク)する補強情報生成アップリンク局(補強情報生成部)3と、補強情報生成アップリンク局3から受信した補強メッセージの補強情報に基づいて、GPS衛星1から送信される測位信号の搬送波と同じ周波数を補強メッセージでPSK(Phase Shift Keying)変調し、相対地心距離δr、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角δi及び相対運動δnの少なくとも5種類のパラメータを含む信号をGPS補強ユーザ端末(補強ユーザ端末)に送信する、例えば、準天頂衛星から構成された補強衛星4と、GPS衛星1からの測位信号を受信するとともに、補強衛星4からの信号を受信するGPS受信機等から構成された補強ユーザ端末5から構成されている。ここで、補強ユーザ端末5は、補強衛星4から送信された信号の補強メッセージを使って高速測位計算を行う。
ここで、rOはGPS衛星の平均的な地心距離(定数)で、地心距離rと比較しても地心距離δrは絶対値が10000分の1以下の微小量のため、このような形式を採用することによってデータ量を削減することができる。また、その時点での軌道情報の定義時刻から次の軌道情報更新までの位置データについては、定義時刻の衛星位置を通るGPS衛星の標準ケプラー運動で近似する。すなわち、GPS衛星の軌道傾斜角iがわかれば、上記軌道位置x、y、zを通るGPS衛星の軌道面は一意に定義され、実際の平均軌道傾斜角iOとの差δi(相対軌道傾斜角、式(5))を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。また、軌道面の運動に関しては、標準軌道の平均運動nOに対して、実際の運動nとの差δn(相対運動、式(6))を補強メッセージとしてユーザ端末に送信する。
この実施形態2である衛星測位システムは、実施形態1における補強情報生成アップリンク局3のデータ処理用計算機部11のメッセージ生成処理部11Dが、軌道位置データ形式変換処理部13Aと、軌道速度データ形式変換処理部13Bと、ノミナル値からの差分データ算出処理部13Cと、補強メッセージ編集処理部13Dと、可視条件を考慮した衛星選択処理部13Eと、電離層補正情報生成処理部13Fとから構成される。
2 観測局(観測部)
3 補強情報生成アップリンク局(補強情報生成部)
4 補強衛星
10 衛星測位システム
11 データ処理用計算機部
11A 前処理部
11B 軌道時計推定処理部
11C 電離層遅延推定処理部
11D メッセージ生成処理部
11E メッセージ検証処理部
12 補強メッセージアップリンク設備部
12A 信号発生部
12B 変調部
12C 電力増幅部
12D アップリンク用アンテナ
13A 軌道位置データ形式変換処理部
13B 軌道速度データ形式変換処理部
13C ノミナル値からの差分データ算出処理部
13D 補強メッセージ編集処理部
13E 可視条件を考慮した衛星選択処理部
13F 電離層補正情報生成処理部
Claims (9)
- コールドスタート時、複数の周回衛星に補強衛星を組み合わせて測位ユーザ端末の自己位置を迅速に算出する衛星測位システムであって、
地球の周囲に配置され測位信号を送信する複数の前記周回衛星と、
前記各周回衛星から受信した前記測位信号に基づいて生成した補強データを補強情報生成部に送信する観測部と、
該観測部から受信した前記補強データに基づいて補強メッセージを生成して前記補強衛星に送信する前記補強情報生成部と、
該補強情報生成部から受信した前記補強メッセージに基づいて、前記周回衛星から送信される前記測位信号の搬送波と同じ周波数を前記補強メッセージで変調し、相対地心距離(平均的な地心距離と実際の地心距離との差)δr、地心緯度ψ、地心経度λ、相対軌道傾斜角(平均的な軌道傾斜角と実際の軌道傾斜角との差)δi及び相対運動(標準軌道の平均運動と実際の運動との差)δnの5種類のパラメータを前記測位ユーザ端末に送信する前記補強衛星と、
コールドスタート時、前記各周回衛星から前記測位信号を受信するとともに、前記補強衛星から前記5種類のパラメータを受信し、アルマナック(衛星周回スケジュール情報)に頼らずに、受信した前記測位信号と前記5種類のパラメータとに基づいて、自己位置を算出する前記測位ユーザ端末とから構成されている、
ことを特徴とする衛星測位システム。 - 前記補強情報生成部は、前記補強データに基づいて前記補強メッセージを生成するデータ処理用計算機部と、生成された前記補強メッセージを前記補強衛星に送信する補強情報生成設備部とから構成されることを特徴とする請求項1記載の衛星測位システム。
- 前記データ処理用計算機部は、前記観測局から受信した前記補強データの前処理を行う前処理部と、前処理された前記補強データの軌道時計誤差を推定する軌道時計推定処理部と、前処理された前記補強データの電離層遅延を推定する電離層遅延推定処理部と、それぞれ推定処理された前記補強データを前記補強メッセージの形式に編集するメッセージ生成処理部と、前記補強メッセージを検証処理してパスさせるメッセージ検証処理部とから構成されることを特徴とする請求項2記載の衛星測位システム。
- 前記メッセージ生成処理部は、軌道位置データ形式変換処理部と、軌道速度データ形式変換処理部と、ノミナル値からの差分データ算出処理部と、補強メッセージ編集処理部と、可視条件を考慮した衛星選択処理部と、電離層補正情報生成処理部とから構成されることを特徴とする請求項3記載の衛星測位システム。
- 前記周回衛星は、GPS衛星から構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の衛星測位システム。
- 前記周回衛星は、GLONASS衛星から構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の衛星測位システム。
- 前記周回衛星は、GALILEO衛星から構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1に記載の衛星測位システム。
- 前記補強衛星は、周回衛星又は静止衛星から構成されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の衛星測位システム。
- 前記周回衛星は、準天頂衛星であることを特徴とする請求項8記載の衛星測位システム。
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