JPH02213786A - Position measuring method using artificial satellite - Google Patents

Position measuring method using artificial satellite

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Publication number
JPH02213786A
JPH02213786A JP3538189A JP3538189A JPH02213786A JP H02213786 A JPH02213786 A JP H02213786A JP 3538189 A JP3538189 A JP 3538189A JP 3538189 A JP3538189 A JP 3538189A JP H02213786 A JPH02213786 A JP H02213786A
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JP
Japan
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satellites
time
artificial
satellite
signal
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Application number
JP3538189A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Inamiya
健一 稲宮
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To calculate an observer's own position by putting artificial satellites having large angles of inclination into the static orbit in such a manner that the four artificial satellites are observed from the observer who has a signal receiver, a simple watch and a calculation processing argorithm. CONSTITUTION:An observation point P cannot be detected with the constitution using the three artificial satellites and, therefore, the four artificial satellites are used. An X''-axis is designated as 40, a Y''-axis as 41, the 4th artificial satellite as 42, the hyperbola obtd. by the observation of the artificial satellites 20 and 42 as 43, the hyperbola obtd. by the observation of the artificial satellite 42 as 43, an angle formed by the X'-axis and X'' as 44, and the straight line running the intersected point of the hyperbolas 6 and 43 as 45. X''Y'' coordinates are newly added and the fresh artificial satellite 42 is added. As a result, the difference in the distance form the artificial satellite 20 is observed and the hyperbola 43 is drawn and the straight line 45 connecting the two intersected points of the hyperbolas 6 and 43 is obtd. The existence of the observation point P at the intersected point of the straight lines 45, 46 is thus confirmed. The phenomena of X'Y' and X''Y'' can be developed to the three-dimensional phenomena of the XYZ coordinates, X'Y'Z' and X''Y''Z'' axes as well.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止軌道上の人工衛星から送信する電波を受
信し、そのデータを処理することにより受信点の位置検
出に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to detecting the position of a receiving point by receiving radio waves transmitted from an artificial satellite in a geosynchronous orbit and processing the data.

[従来の技術〕 従来の電波航法はデツカ、オメガ、ロラン−0等の地球
上に発振源を持つものから人工衛星を使用しft NN
8 S (Navy Navigation 5ate
llite By−stem )やGP 8 (Glo
vaI Positioning System )ま
でである。人工衛星を使用するシステムは位置検出の基
準となる測位の範囲が大きな宇宙空間に展開できるので
2位置検出の範囲の広がりや高度な機器を搭載すること
により精度の向上が期待できる。このうち、NN5Bは
ドツプラを使用した方式であり、GP8は時間計測によ
り測距をもとにしたものであり、前者に比較し、後者の
方が多くの優れた性能を有しているので、今後の航行衛
星の主流になろうとしているものである。この発明と比
較する為に、このGPS’i対象として従来技術の説明
を行う。
[Prior art] Conventional radio navigation uses artificial satellites such as Detsuka, Omega, and Loran-0, which have oscillation sources on the earth.
8 S (Navy Navigation 5ate
llite By-stem) and GP 8 (Glo
vaI Positioning System). Systems that use artificial satellites can be deployed in outer space, where the range of positioning that serves as the reference point for position detection is large, so accuracy can be expected to improve by expanding the range of two-position detection and by installing advanced equipment. Among these, NN5B is a method that uses Dotsupura, and GP8 is a method that is based on distance measurement by time measurement, and compared to the former, the latter has many superior performances. This is expected to become the mainstream of navigation satellites in the future. In order to compare with this invention, the prior art will be explained using this GPS'i as a target.

第20図にGP8の人工衛星の構成を示す。Figure 20 shows the configuration of the GP8 satellite.

(500)、(301)、(302)、(303)はG
PS用ONAVSTAR(NAVigatlon sy
stem With Timing and Rang
lng)でその位置’iiA’、 B’ 、 C’ 、
 D’で示す。WAVEITARは自ら精密な原子時計
を持って、自ら発生するクロック信号の精度を高精度に
保つと同時に管制局からの時刻情報の較正により、 N
AVSTABは週の始めを基準に現在の時刻を正確に表
現している。
(500), (301), (302), (303) are G
ONAVSTAR for PS (NAVigatlon sy
stem With Timing and Rang
lng) at its positions 'iiA', B', C',
Indicated by D'. WAVEITAR has its own precise atomic clock and maintains the accuracy of the clock signal it generates with high accuracy. At the same time, by calibrating the time information from the control station, N
AVSTAB accurately represents the current time based on the beginning of the week.

また、 NAVSTABの位置は管制局によるNAVS
TARの追跡データより軌道決定が行われ2時刻が分か
ると自らの位置が確定する事になる。従って、若し観測
者がNAVSTARO所に居た場合、 NAVS’r″
’haの現在の時刻及びその時刻と軌道要素より位置が
既知数となるが2次にこの観測者がNAVSTABの位
置を離れてNAVSTARと観測した場合どの様になる
かであるが、(30りを今その観測点として。
In addition, the location of NAVSTAB is determined by the NAVS from the air traffic control station.
The trajectory is determined from the TAR tracking data, and once the time is known, the vehicle's position will be determined. Therefore, if the observer is at NAVSTARO, NAVS'r''
The position is known from the current time of 'ha, that time, and the orbital elements.Secondly, what will happen if this observer leaves the NAVSTAB position and observes NAVSTAR? as the observation point.

P′で表す。今、観測者は時刻装置を持っているが。It is represented by P'. Now the observer has a time device.

比較較正済の精度の良いものでなく基準の時刻より一定
の誤差を持った時計であるとする。観測者が観測を行つ
念時刻をTno+Δt とする。Tnoはその時の正し
い時刻でΔtij観測者が持っている固有な誤差である
。この時、観測者が計測するNAVSTAR(300)
、(301)、(302)、(503)の時刻はTnl
 、Tn2 、 Tn3 、 Tn4でこの時刻は観測
者と衛星の間の伝播時間だけ遅延した値である。観測し
た時刻とNAVSTAHの位置関係から次の様な方程式
が成立する。
Assume that the clock is not a highly accurate one that has been comparatively calibrated, but has a certain error from the reference time. Let Tno+Δt be the time when the observer performs the observation. Tno is the inherent error that the Δtij observer has at the correct time. At this time, NAVSTAR (300) measured by the observer
, (301), (302), and (503) are Tnl
, Tn2, Tn3, and Tn4, these times are values delayed by the propagation time between the observer and the satellite. The following equation is established from the observed time and the positional relationship of NAVSTAH.

A’I’= O(Tno +Δt −Tnl)(1(の
方程式には未知数としてyの位置である三次元の3種類
の値とΔtに対して4株類の方程式があるので、この方
程式は解を持ち、観測者の位置及び時刻の較正が出来る
A'I' = O (Tno + Δt - Tnl) (1 (The equation has three types of three-dimensional values for the position of y as unknowns and four types of equations for Δt, so this equation is It has a solution and can calibrate the observer's position and time.

NAVSTABの軌道は高度20,183kmの円軌道
で。
NAVSTAB's orbit is a circular one with an altitude of 20,183 km.

周期が12時間、軌道傾斜角55度である。この軌道上
に3箇の衛星が等しい間隔で配置され、この軌道が6種
類あり8合計18箇の衛星が軌道上を飛翔する。地球上
の任意の点からNAVSTARは常に4箇見える様な配
置になる。
The period is 12 hours, and the orbital inclination angle is 55 degrees. Three satellites are placed on this orbit at equal intervals, and there are six types of orbits, making a total of 18 satellites flying on this orbit. Four NAVSTARs are always visible from any point on Earth.

NAVSTABの管制局及びモニタ局はそれぞれ1局、
4局ずつ置かれ9局の可視範囲内にNAVSTABがあ
る時データの取得と、必要なコマンドを送る。
NAVSTAB has one control station and one monitor station,
When NAVSTAB is within the visible range of 9 stations placed in groups of 4 stations, it acquires data and sends necessary commands.

軌道データの処理は、取得したデータをもとにデータ処
理設備を行いて時刻の管理は一次基準と較正することが
実施される。
The trajectory data is processed using data processing equipment based on the acquired data, and time management is calibrated with the primary standard.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

GPI3は測位の出来る地域を全地球に及ぼすため、少
なくとも18箇0NAV8’l’ARを必要とし。
GPI3 requires at least 18 0NAV8'l'ARs in order to cover the entire globe in which positioning is possible.

かつNAv8TARが測距の源泉データを発生される際
、高精度の時刻と周波数が必要であり、このための管制
局が時刻と周波数を較正できる周期が一週間に一回のた
め、その間の変動を許容値内に維持するため原子時計を
搭載しているので、高値である。これに対し、この発明
ではより簡易な方法でGP8と同等の効果を得ることを
目的とする。
In addition, when NAv8TAR generates the source data for ranging, highly accurate time and frequency are required, and the frequency at which the control station can calibrate the time and frequency is once a week, so there are fluctuations during that time. It is expensive because it is equipped with an atomic clock to keep it within acceptable limits. In contrast, the present invention aims to obtain the same effect as GP8 using a simpler method.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明では2世界人口のほとんどの居住している緯度
65度以内で、測距が可能になるよう静止軌道に10箇
の人工衛星を投入し軌道傾斜角が約6度になるようにし
、各人工衛星の成る瞬間に近点離角が適宜均等Iζ離す
ように配置し、常時可視域にある管制局に於て各人工衛
星から発生する時刻及び周波数を監視し、地球局で得ら
れる高精度の時刻基準と周波数を比較し、補正のための
指令を高い頻度で行うことにより1人工衛星が高精度の
距離測定のための信号を発生させるようにしたものであ
る。
In this invention, 10 artificial satellites are placed in geostationary orbit with an orbital inclination of approximately 6 degrees, and each The satellites are placed so that their periapsis and elongation are appropriately evenly spaced apart from each other at the moment of formation, and the time and frequency generated from each satellite are monitored at a control station that is always in the visible range.The high precision obtained at the earth station is By comparing the frequency with the time reference of the satellite and issuing commands for correction at high frequency, one artificial satellite generates a signal for highly accurate distance measurement.

〔作用〕[Effect]

この発明は4箇の静止軌道上の人工衛星を一組とし、そ
のうち基準となる人工衛星が時刻に同期し距離測定の信
号を発生し、この信号を直接観測者に送ると同時に順次
隣の人工衛星にこの距離測定信号を衛星間データ中継に
よって送り、これを受けた隣の人工衛星がこの信号及び
自分の時刻及び距離測定の信号を観測者に送ると同時に
再び次の隣の人工衛星に送シ、これを4箇の人工衛星に
ついて行い、観測者はこのデータをもとに自分の位置検
出処理を行えるようにした。
This invention consists of a set of four artificial satellites in geostationary orbit. Among them, the reference satellite synchronizes with time and generates a distance measurement signal, and simultaneously sends this signal directly to the observer. This distance measurement signal is sent to the satellite by inter-satellite data relay, and the neighboring artificial satellite that receives this signal sends this signal and its own time and distance measurement signal to the observer, and at the same time transmits it again to the next neighboring artificial satellite. This was done for four artificial satellites, and observers were able to perform their own position detection processing based on this data.

〔実施例〕〔Example〕

最初に人工衛星を使用した位置決めのための計測原理に
ついて説明する。
First, the measurement principle for positioning using an artificial satellite will be explained.

第1図は2箇の人工衛星を使用し、2次元に展開した場
合である。(1)と(2)は軌道上にある人工衛星A、
B、(31は人工衛星A、  B(11,(21t−貫
く軸でX軸、(4)は人工衛星人とBOX軸の中点を原
点としたy軸、(5)は人工衛星人とBからの距離差が
一定な点Pで、(6)は点PのX7面上の軌跡、())
はy軸に対して双曲線(6)と対称な双曲線である。
Figure 1 shows the case where two artificial satellites are used and deployed in two dimensions. (1) and (2) are satellite A in orbit,
B, (31 is the satellite A, B (11, (21t) is the axis that penetrates the At a point P whose distance difference from B is constant, (6) is the locus of point P on the X7 plane, ())
is a hyperbola symmetrical to hyperbola (6) with respect to the y-axis.

!7平面上の双曲線は次の式で表わせる。! The hyperbola on the 7-plane can be expressed by the following formula.

12b12 ここで焦点及び離心率は f=士a1e焦点からの距離
差 d:2a1 である。
12b12 Here, the focal point and eccentricity are: f=distance difference from the focal point d:2a1.

点P(5)を観測点とするなら、この発明では2箇の人
工衛星A、  B(11,(21と観測点の間の距離の
差を計測する。第1図の構成ではこの距離差の情報より
双曲線(6)と(7)が描けて、観測点が双曲線(6)
と(7)の2つに解が存在できることになるが、距離A
PとBPの大小の情報を得るなら観測点がどちらの双曲
線に存在するかは判断できる。ここでは双曲a1Bi上
に観測点があるとする。
If point P (5) is taken as an observation point, in this invention, the difference in distance between two artificial satellites A, B (11, (21) and the observation point is measured. In the configuration shown in Fig. 1, this distance difference From the information, hyperbolas (6) and (7) can be drawn, and the observation point is hyperbola (6).
This means that solutions can exist for both (7) and (7), but the distance A
If we obtain information on the magnitudes of P and BP, we can determine which hyperbola the observation point is located on. Here, it is assumed that there is an observation point on the hyperboloid a1Bi.

第1図では2次元の場合について説明したが。In FIG. 1, a two-dimensional case was explained.

実際の現象は3次元上に存在するので、X7千面上の双
曲線(61t−X軸を中心に回転し、3次元の双曲面を
得る。
Since the actual phenomenon exists in three dimensions, a hyperbola on the

第2図は、 ryz座標の双曲面を示す。(8)はz軸
Figure 2 shows the hyperboloid of the ryz coordinates. (8) is the z-axis.

(9)は双曲面、 Q(Iとαυは双曲面を7Z面に平
行な面で切断した時の円である。
(9) is a hyperboloid, Q(I and αυ are the circles when the hyperboloid is cut by a plane parallel to the 7Z plane.

第1図で示した距離差APとBPが一定な条件を満たす
!71!+座標上の位置は双曲面(91となる。
The distance differences AP and BP shown in Figure 1 satisfy the constant condition! 71! The position on the + coordinate is a hyperboloid (91).

X7Z座標上で双曲面(9)は次の式で表せる。Hyperboloid (9) can be expressed by the following formula on the X7Z coordinates.

a、2b12 第1固成るいは第2図の構成で観測点がX軸上にあるよ
うな場合、双曲線や双曲面が直線になる様な場合がある
が、この発明では静止軌道上の人工衛星と地上付近の観
測点で構成されるので、このような構図は存在しない。
a, 2b12 When the observation point is on the X-axis in the first fixed configuration or in the configuration shown in Figure 2, a hyperbola or hyperboloid may become a straight line, but in this invention, the artificial Because it consists of satellites and observation points near the ground, such a composition does not exist.

次に3箇の人工衛星を用いた場合を第3図を用いて説明
する。2箇はすでに第1囚で示した構成とし、同じ!7
平面上の別のX’7’m*上にもう1つの人工衛星か存
在するとする。彌は人工衛星C2(財)はX′軸、@は
y′軸、@はX軸とX′軸の為す角θ。
Next, a case where three artificial satellites are used will be explained using FIG. 3. The two parts have the same structure as shown in the first prisoner! 7
Suppose that another artificial satellite exists on another X'7'm* on the plane. A is the X' axis for the artificial satellite C2, @ is the y' axis, and @ is the angle θ between the X and X' axes.

勾は観測点Pを含むAPとCPの距離差一定の双曲線、
凶は双曲線(6)と勿の交点の1つ、翰は双曲線(6)
とaaの交わる2点を含む直線である。
The gradient is a hyperbola with a constant distance difference between AP and CP including observation point P,
Kyo is one of the intersections of hyperbola (6) and Nazu, kan is hyperbola (6)
This is a straight line that includes two points where and aa intersect.

観測点P(5)は人工衛星A、  B口1.121. 
と人工衛星A、 0(11,@との間でAPとBP、A
Pとcpの距離差が一定である条件の所に存在する。前
者の人工衛星を組合せた場合を第1図に示す。後者の条
件を満足するものとして双曲ll1ic!41が描ける
Observation point P (5) is artificial satellite A, B mouth 1.121.
and the satellite A, 0(11,@), AP and BP, A
It exists under the condition that the distance difference between P and cp is constant. Figure 1 shows the former combination of artificial satellites. Assuming that the latter condition is satisfied, the hyperbolic ll1ic! I can draw 41.

2つの双曲線(6)と@で同じ距離差が計測できるのは
交点(5)と6の2点である。
The two points at which the same distance difference can be measured between the two hyperbolas (6) and @ are the intersection points (5) and 6.

次に第3図で考察しftxy 、 x’y’面の現象を
第4図のxyz座標、 X’7’Z’座標の3次元での
現象に展開する。@は双曲線@をX′軸で回転して得ら
れる双曲面、(至)は2つの双曲面(9)と双曲面いが
又わる線分を含む平面で、鏝は2′軸、■は2つの双曲
面(91と@の交点よ構成る2次曲線である。
Next, consider FIG. 3 and expand the phenomenon in the ftxy, x'y' plane to the three-dimensional phenomenon of the xyz and X'7'Z' coordinates in FIG. @ is a hyperboloid obtained by rotating the hyperbola @ around the It is a quadratic curve formed by the intersection of two hyperboloids (91 and @).

X7g座標及びx′fzl座標上の双曲面(91と@は
次の式で示さnる。
A hyperboloid on the X7g coordinate and the x'fzl coordinate (91 and @ are expressed by the following formula n.

al2     b12 a 22     b 22 17M座標とX/y′z/座標の関係は次の通り!7平
面とx/f平面は同一であると設定しているので。
al2 b12 a 22 b 22 17The relationship between the M coordinate and the X/y'z/ coordinate is as follows! Since the 7 plane and the x/f plane are set to be the same.

Z : Z’     −−−・−・−、−(61式(
6)の条件によ9式(2)と式(4)よpz’t−消去
すると。
Z: Z' −−−・−・−, −(Formula 61 (
According to the condition of 6), pz't-eliminates the equation (2) and equation (4).

双曲面上の点と焦点の長さと同じ双曲面上の点と準線の
間の長さの比は離心率に等しい事が双曲線の公式より言
える。第3図のx y 、 x/ f平面上では、(5
)のP点のX及びX′について、(6)の双曲線が第1
.第4象限、@の双曲線が第2.第3象限にある事よ9
次の式が成り立つ。
From the hyperbola formula, it can be said that the ratio of the length between a point on a hyperboloid and the focal length and a point on the same hyperboloid and the directrix is equal to the eccentricity. On the x y, x/f plane in Figure 3, (5
), the hyperbola in (6) is the first
.. In the fourth quadrant, the @ hyperbola is the second. It's in the third quadrant9
The following formula holds.

Ap=Ie1z−ail=le2x+a21    (
81第3図の場合を符号まで考慮するなら2式(8)は
次のようになる。
Ap=Ie1z-ail=le2x+a21 (
81 If we consider the case of Fig. 3 down to the sign, Equation 2 (8) becomes as follows.

elx −al =−(e2x + a2)     
  to+式(91の関係はxy、x/y/平面だけで
成り立つ関係ではなく、第4図のX軸及びガ軸のまわり
に回転した双曲面であっても、成ジ立つ公式である。
elx −al = −(e2x + a2)
to+Equation (91) is a formula that holds true not only for xy, x/y/planes, but also for hyperboloids rotated around the X and Ga axes in Figure 4.

よって式(9)ヲ式(7)に代入し、双曲面の又わる条
件を求める式を展開すると、最終的に KIX 十に27 十に3= 0 Q(1 ここでKj = −2a2(8j + e2cO6θ)
K2 = −282a2Iiaθ Kg = 012a12−1−28182a1a2Q)
6θ+622 a22−(al−a2)2−(b12−
b22)の直線の方程式が求まる。
Therefore, by substituting equation (9) into equation (7) and expanding the equation to find the conditions for the crossing of the hyperboloid, we finally get KIX 10 to 27 10 to 3 = 0 Q(1 where Kj = -2a2(8j + e2cO6θ)
K2 = -282a2Iiaθ Kg = 012a12-1-28182a1a2Q)
6θ+622 a22-(al-a2)2-(b12-
The equation of the straight line b22) is found.

式QOは2及び2′に依らない式であるから、 X7Z
座標、 X’fZ’座標の式(IGを含むZ  Z’軸
に平行な面mを示す。
Since the formula QO does not depend on 2 and 2', X7Z
Coordinates, X'fZ' coordinate formula (Z including IG indicates a plane m parallel to the Z' axis.

式(2)と式(4)の交点は(至)の平面に含まれる。The intersection of equations (2) and (4) is included in the (to) plane.

人工衛星を3箇使用した第4図の構成では、観測点P 
(51は(至)の平面上に存在する2次曲線である円ま
たは楕円上に存在することが分かる。若し観測点の高度
金側の系より既知数として知や得るなら、観測点P(5
)は点として定めることが出来る。
In the configuration shown in Figure 4, which uses three artificial satellites, observation point P
(It can be seen that 51 exists on a circle or ellipse that is a quadratic curve existing on the plane of (to).If it can be known as a known number from the system on the altitude gold side of the observation point, then (5
) can be defined as a point.

しかし、衛星間の距離差のみの情報から観測点を点P(
5)として検出することは3箇の人工衛星では不足であ
る。従って、4箇の人工衛星を使用し次場合を説明する
However, based on information only about distance differences between satellites, the observation point can be set to point P (
5) is insufficient to detect with three satellites. Therefore, the following case will be explained using four artificial satellites.

第5図では人工衛星を4箇使用した場合で、X1面上の
様子を示す。noはX”軸、Uはy”軸。
Figure 5 shows the situation on the X1 plane when four artificial satellites are used. No is the X” axis, U is the y” axis.

(社)は4箇目の人工衛星り、Dは囚の人工衛星Cと■
の人工衛星りの観測によって得られ次駅曲線。
(Company) is the fourth artificial satellite, and D is the prisoner artificial satellite C.■
The next station curve obtained by observation of satellites.

−は勾のX′軸と、咽のX″軸の為す角、嘘は(6)の
双曲線と0の双曲線の交点を通る直線である。
- is the angle formed by the X' axis of the gradient and the X'' axis of the throat, and the lie is the straight line passing through the intersection of the hyperbola of (6) and the hyperbola of 0.

新にX”y#座標を加え、(社)の新な人工衛星りが追
加された結果、12Gの人工衛星Cとの距離差が観測さ
れることにより0の双曲線が描けた。(6)とIO2つ
の双曲線の交点を結ぶ卿の直線が得られ。
As a result of adding the new X"y# coordinates and the addition of the company's new satellite, a hyperbola of 0 was drawn by observing the distance difference with the 12G satellite C. (6) A straight line is obtained that connects the intersection of the two hyperbolas and IO.

2つの直線の(5)の交点に観測点かあることが確定で
きる。!7平面上では人工衛星4箇を用いてこのように
2つの直線の交点として観測点を確定できる。
It can be determined that the observation point is located at the intersection (5) of the two straight lines. ! On the seven planes, an observation point can be determined as the intersection of two straight lines using four artificial satellites.

次に3次元でも同様な考えが適用できることを第6図を
用いて説明する。■はX”y″2121座標軸、(45
は3次元の場合2つの双曲面の交わる面を示す。
Next, using FIG. 6, it will be explained that the same idea can be applied to three dimensions. ■ is the X”y”2121 coordinate axis, (45
indicates the intersection of two hyperboloids in three dimensions.

第3図で説明したようにX7Z座標とz/M/座標の人
工衛星A、  B、  (!+11. +21.因によ
って■の平面内が描け、  X7Z座標、X乍/z/座
標、X“y″2#2#座標衛星A、  O,D(11,
Ci!Q、膿によって(社)の平面が描ける。この2つ
の平面内に存在する2次曲線上に観測点が存在し、さら
にこの2つの平面の父わる点に観測点かある事が求めら
れる。
As explained in Figure 3, X7Z coordinates and z/M/ coordinates of artificial satellites A, B, (!+11. +21.Draw the plane of y″2#2# coordinate satellite A, O, D (11,
Ci! Q. You can draw the plane of (sha) using pus. It is required that an observation point exists on a quadratic curve that exists within these two planes, and that the observation point be located at the father point of these two planes.

観測点P(5)が存在する面までは式(1・のように代
数式で求めることが出来るが、観測点P15)を代数式
で鱗く事は難しいので、固有な解は数値鱗析によって求
めることにする。
The surface where observation point P(5) exists can be found using an algebraic formula like equation (1), but it is difficult to scale observation point P15 using an algebraic formula, so the unique solution can be found by numerical analysis. I'll decide.

人工衛星A、  B、  C!、  D(IT、(2)
、[株]、aと観測点P(5)の配置を第7図に示す。
Satellites A, B, C! , D(IT, (2)
, [stock], a and the arrangement of observation point P(5) are shown in FIG.

(50)はAP間。(50) is between APs.

(51)はBP間、 (52)はcp間、 (53) 
FiD P間のそれぞれの距離、  (54) #:t
A B間、  (55)はBO間。
(51) is between BP, (52) is between CP, (53)
Each distance between FiD P, (54) #:t
Between A and B, (55) is between BO.

(56)はCD間の距離を示す。(56) indicates the distance between CDs.

[611点P(5)は、  (X、7.Z) −−−−
−−−112と表し、P点の座標は求めようとする未知
数である。
[611 points P(5) is (X, 7.Z) -----
---112, and the coordinates of point P are the unknowns to be determined.

観測値は。The observed value is.

の3つの8の値である。These are the three 8 values.

求めようとする観測点P(5)と人工衛星までの距離差
と観測値として求められた値の差分を式で求める。
The distance difference between the observation point P(5) to be determined and the artificial satellite and the difference between the value determined as the observation value are determined using a formula.

f(x、y、z) = (J55A)2+(y−7A)
2+(z−ZA)2−−−−−−−−−−− +141 関数f(x、y、z)は、求めようとする点の観測点の
付近では観測点P(5)で唯一の最小値を示すので、こ
の点を求めるため最急傾斜法を用いて最初に予測した観
測点の位置を初期値としてくり返し演算を行い、最小値
である観測点P(5)を数値演算することが出来る。
f(x, y, z) = (J55A)2+(y-7A)
2+(z-ZA)2------------+141 The function f(x, y, z) is the only one at observation point P(5) near the observation point of the point to be found. Since this indicates the minimum value, in order to find this point, use the steepest slope method to perform repeated calculations using the initially predicted position of the observation point as the initial value, and then numerically calculate the minimum value, observation point P (5). I can do it.

数値計算のアルゴリズムを第8図に示すe (60)は
初期値の設定で、観測点からあまり離れてない* (x
o、yo、zo) ’r:設定する。また1式ttio
関数は計算値と観測値を代入して求めた値の差が微少値
になつ九時、くり返し演算を停止するための値をあらか
じめ設定する。(61)はくり返しの最初の値でに=o
よジ開始する(62)では(Xk*1に、Zk)の時の
弐(14を計算する。(63)では(62)で計算し次
値と8を比較し、若しf (Xk、7に、2k)  が
εより小さくなった時くり返し演算を止め+(”k*7
’に+zlOを出力する。(64)では式44のX、・
y、z成分の偏微分を行い、微係数を得る。(66)で
はに番目の点からに+1番目の点に移る時の移動の大き
さを定める数値を計算する。この値を移動量の変化率を
示すαにはf(Xk、yk、zk)d;大きな値を示し
ている間は大きな幅で移動し、極値に近づいた時は小さ
な幅をとりながら極値をとらえられるように設定してい
く。(xk、yk、zk)点の前後の式a4を算出し。
The numerical calculation algorithm is shown in Figure 8. e (60) is the initial value setting, which is not far from the observation point* (x
o, yo, zo) 'r: Set. Also 1 set ttio
The function presets a value to stop the repeated calculations when the difference between the calculated value and the value obtained by substituting the observed value becomes a minute value. (61) is the first value of the repetition = o
At step (62), calculate the second value (14) when (Xk 7, when 2k) becomes smaller than ε, stop the repeated operation +(”k*7
Output +zlO to '. In (64), X in equation 44,
Partially differentiate the y and z components to obtain the differential coefficient. In (66), calculate the numerical value that determines the magnitude of movement when moving from the -th point to the +1th point. This value is used as f(Xk, yk, zk)d, which indicates the rate of change in the amount of movement; while it shows a large value, it moves in a large width, and when it approaches the extreme value, it moves in a small width while moving to the extreme. We will set it up so that we can capture the value. Calculate equation a4 before and after the (xk, yk, zk) point.

極値を探ることは有効な手段である。、(67)ではα
kに(64)で計算した微係数を掛け、各成分側の移動
量を得る。極値の存在する方図の微分値がより大きな値
を示すので、3成分より成るベクトル値はkからに+1
ステツプになつ九時、最短経由で極値に近づくことが出
来る。(Xk、7に、Zk)からに番目の移動量を差引
いたものを新に(zk+1.yk+1゜sk+t )と
する。(68)でkのステップ’Itつ進める。
Searching for extreme values is an effective method. , in (67), α
Multiply k by the differential coefficient calculated in (64) to obtain the amount of movement on each component side. Since the differential value of the diagram in which the extreme value exists shows a larger value, the vector value consisting of three components is +1 from k.
At 9 o'clock when you reach the step, you can approach the extreme value in the shortest way. The value obtained by subtracting the th movement amount from (Xk, 7, Zk) is now set as (zk+1.yk+1°sk+t). In (68), advance k by one step 'It.

なお(65)では(63)の判定条件に達するまでくり
返し演算を行い2判定値を越えた時(”k、yk−Jc
)を得て出力とする。
In addition, in (65), the calculation is repeated until the judgment condition of (63) is reached, and when the judgment value exceeds 2 ("k, yk - Jc
) and output it.

次に人工衛星の軌道位置について説明する。人工衛星は
静止軌道を使用する。但し2通常の静止衛星の軌道の軌
道傾斜角を小さく例えば105度などに対して、この発
明では大きな傾斜角を用いる。この方法によって複数の
衛星間を結ぶ線が同時に直線になる事が避けられる。
Next, the orbital position of the artificial satellite will be explained. Satellites use geostationary orbits. However, 2. Whereas the orbital inclination angle of the orbit of a normal geostationary satellite is small, such as 105 degrees, this invention uses a large inclination angle. This method prevents lines connecting multiple satellites from becoming straight lines at the same time.

この発明では常時4箇の人工衛星が観測点から見える必
要がある。地表面から見てなるべく仰角が高い所にある
方が建造物などに視界を妨害されないが、その場合人工
衛星の数が増す。今、赤道面上に人工衛星があるとして
、仰角と全地球を覆う人工衛星の数の関係は表1で示す
。妥当な値として仰角を約8度にすれば必要な人工衛星
の数は10箇になる。第9図には地球上に配置された人
工衛星の様子を示す。(70)は地球でこの図は北極上
空より眺めたものである。(71)は観測点。
This invention requires four artificial satellites to be visible from the observation point at all times. It is better to locate the satellite in a place with as high an angle of elevation as possible from the ground surface so that the view is not obstructed by buildings, but in that case the number of artificial satellites will increase. Assuming that there are satellites on the equatorial plane, Table 1 shows the relationship between the elevation angle and the number of satellites covering the entire earth. If the elevation angle is set to about 8 degrees as a reasonable value, the number of satellites required will be 10. Figure 9 shows an artificial satellite placed on the earth. (70) is the Earth, and this figure is viewed from above the North Pole. (71) is the observation point.

表−1 (72)は観測点(70における水平線、 (73)は
雄心と静止軌道を結ぶ線Rで示す。(74)は仰角で0
2で示す。(75)は角度θ1.(75)は角度θ3.
 (77)はQから降し次垂線の足でHと示す。(78
)は地球の半径でrで示す。(79)は静止軌道(80
)、(81)。
Table 1 (72) is the horizontal line at the observation point (70), (73) is the line R connecting the male center and the geostationary orbit, (74) is the elevation angle of 0
Shown as 2. (75) is the angle θ1. (75) is the angle θ3.
(77) is indicated as H by the foot of the perpendicular line descending from Q. (78
) is the radius of the earth, denoted by r. (79) is a geostationary orbit (80
), (81).

(82) 、(83) 、(84) 、(85)はこの
発明に係る静止軌道上の人工衛星である。他の雄心をO
,Rと静止軌道の又わる点をQとし。
(82), (83), (84), and (85) are artificial satellites in geostationary orbit according to the present invention. Other heroic hearts O
, R is the point where the geostationary orbit intersects with Q.

ΔOQHについて次の式が成立する。The following equation holds for ΔOQH.

RCO&θ−0F QHと水平線(72)fl平行であることより。RCO&θ-0F Since QH is parallel to the horizontal line (72) fl.

θ2=03 で仰角を求めることが出来る。θ2=03 You can find the angle of elevation.

軌道上の人工衛星(80)、(81)、(82)、(8
3)、(8りなどがOQとOHを対称にした。Q’(c
zの対称点をQ′と示す)の間に常時4箇入る場合を仰
角をパラメータにして表−1に仰角と衛星筒数の関係を
示した。
Satellites in orbit (80), (81), (82), (8
3), (8ri etc. made OQ and OH symmetrical.Q'(c
Table 1 shows the relationship between the angle of elevation and the number of satellite cylinders, using the angle of elevation as a parameter, assuming that there are always four points between the points of symmetry of z (denoted as Q').

次に傾斜角について説明する。傾斜角は人工衛鳳間の距
離に対して赤道面から人工衛星が南北に離れる距離が計
測に有意義な程度であるように選ぶ必要がある。但し、
傾斜角が大きすぎると高緯度地方では仰角が大きくとれ
ない事になる。地球上で人間が住んでいる地域がほとん
ど入ってしまう緯度65度とさらにもう少し高緯度の7
0度での仰角と傾斜角の関係を表−2に示す。第10囚
では緯度と傾斜角による衛星の移動の関係を示す。
Next, the inclination angle will be explained. The angle of inclination must be selected so that the distance from the equatorial plane to the north and south of the satellite relative to the distance between the satellites is significant for measurement. however,
If the inclination angle is too large, it will not be possible to obtain a large elevation angle in high latitude regions. Latitude 65 degrees, which includes most of the areas where humans live on Earth, and latitude 7 degrees, which is a little higher
Table 2 shows the relationship between the elevation angle and the inclination angle at 0 degrees. The 10th example shows the relationship between satellite movement depending on latitude and inclination angle.

(90)は緯度#  (91)はP点から見た仰角、 
(92)は赤道面、 (93)は赤道面上静止軌道に直
交する線。
(90) is the latitude # (91) is the elevation angle seen from point P,
(92) is the equatorial plane, and (93) is the line perpendicular to the geostationary orbit on the equatorial plane.

水平線(72)と赤道面の交点を士、Pから表−2 仰角(91)の角度をとって赤道面t−望む線分との交
点をU、赤道面と静止軌道の交点をV、*分PUの延長
上の線と静止軌道(93)との交点をWとする。
Take the intersection of the horizontal line (72) and the equatorial plane, P to Table-2 Take the angle of elevation (91) to the equatorial plane t - the intersection with the desired line segment to U, the intersection of the equatorial plane and the geostationary orbit to V, * Let W be the intersection of the line on the extension of minute PU and the geostationary orbit (93).

θ4で示し次緯度(90)が定まり、θ5で示した仰角
(91)が定まっているので。
The next latitude (90), indicated by θ4, is determined, and the elevation angle (91), indicated by θ5, is determined.

、MPTO=@O’−04;θ6 jPtl?=180”−05−(110’−46)−0
6−05=θ7△PUTに正弦法則を適用すると。
, MPTO=@O'-04; θ6 jPtl? =180''-05-(110'-46)-0
Applying the law of sine to 6-05=θ7ΔPUT.

TP SiIlθ7 次に。T.P. SiIlθ7 next.

ZPUT=ZVUW=Q7 より VW=TJVtanθ7   −−−−−−−−−− 
118表−2では緯度及びその緯度の点から赤道面上に
ある人工衛星を自分より離れる方向になる直両または1
北に見た時の人工衛星の赤道面からの移動量を示した。
From ZPUT=ZVUW=Q7, VW=TJVtanθ7 −−−−−−−−−−
118 Table-2 shows the latitude and the direction from which an artificial satellite on the equatorial plane moves away from the satellite.
It shows the amount of movement of the satellite from the equatorial plane when viewed north.

次に静止軌道上の人工衛星の位置について説明する。第
11図は位相を説明するための円と静止軌道上の人工衛
星の位tt−示す。
Next, the position of the artificial satellite on the geostationary orbit will be explained. FIG. 11 shows a circle for explaining the phase and the position tt of an artificial satellite on a geostationary orbit.

(100)は位相を示すための円で、  (101)、
(102)。
(100) is a circle to indicate the phase, (101),
(102).

(1o3)は同一時刻に於ける人工衛星の位置、(10
4)。
(1o3) is the position of the satellite at the same time, (10
4).

(105)、(104)は成る時間経過した後の同一時
刻の人工衛星の位置、  (110)、(11j)、(
112)、(115)は赤道面上の静止軌道で衛星が大
きな傾斜角を持つ九時に移動する範囲を線分で示したも
ので2図では直線で示しているが、実際はいわゆる8字
特性を示す。(114)、(115)、(11t5)、
(117)、(118)、(1f9)。
(105), (104) are the positions of the satellites at the same time after the elapse of time, (110), (11j), (
112) and (115) are line segments that show the range in which the satellite moves at 9 o'clock with a large inclination angle in a geostationary orbit on the equatorial plane. show. (114), (115), (11t5),
(117), (118), (1f9).

(120)、(121)は人工衛星の位置である。(120) and (121) are the positions of the artificial satellites.

この発明では観測者から見て4個の人工衛星の分布は1
面状に広がって分布することが望ましく4つの人工衛星
が直線につながるようなことは避けなければならない。
In this invention, the distribution of four artificial satellites from the observer's perspective is 1
It is desirable that the satellites be distributed in a planar manner, and it is necessary to avoid connecting four satellites in a straight line.

静止軌道上で傾斜角を大きくした場せ軌道上の人工衛星
が8字特性上のどの点にあるべきかは。
At what point on the figure 8 characteristic should an artificial satellite in a simulated orbit with a large inclination angle be in a geostationary orbit?

円(100)の円周上の位置で示す。静止衛星上の人工
衛星はお互いに同一時刻の近点離角を120度毎離れた
位置に置く2位相関係は、  (101)、(102)
It is indicated by the position on the circumference of a circle (100). The two-phase relationship in which satellites on a geostationary satellite have their periapsis elongation at the same time 120 degrees apart is (101), (102)
.

(io3)によって示し、実際の静止軌道上の位置は(
114)、(115)、(120)、(121)で示し
、測距に必要な人工衛星間の厘mFi鎖線で結んだ。
(io3), and the actual position on the geostationary orbit is (
114), (115), (120), and (121), and are connected with mFi chain lines between the satellites necessary for ranging.

この鎖線は適宜折曲が9,4つの人工衛星で広い面積上
に分布している。これより少し時刻が経過すると(10
1)が(104)、(102)が(105)、(105
)が(106)に移動し、同様に(118ル(t19)
、(t2o)、(121)の4つのように人工衛星が分
布をする。
This dotted line is appropriately bent, and the 9 and 4 artificial satellites are distributed over a wide area. If a little more time passes than this (10
1) is (104), (102) is (105), (105
) moves to (106), and similarly (118 le (t19)
, (t2o), and (121).

次に測距方法について説明する。この発明では2つの人
工衛星間の距離差を計測することを基本とする。第7図
の人工衛星A(11と人工衛星B(2)を例にとると、
APとBP間の距離差を計測する。
Next, the distance measuring method will be explained. This invention is based on measuring the distance difference between two artificial satellites. Taking satellite A (11) and satellite B (2) in Figure 7 as an example,
Measure the distance difference between AP and BP.

若し人工衛星A(1)と人工衛星B(2)から同時刻に
信号が発生し、それを観測点Pでそれを受信し、2つの
信号の到着時刻の差を計測するなら、距離差が計測でき
る。人工衛星A (11とB(2)が同じ時刻を持つよ
うにすれは、この方法は可能であるか、この発明では別
の人工衛星が同じ時刻を示す時計を持なない場合を考え
る。そこで1人工衛星A(1)が発生した信号を人工衛
星B(2)の計測にも使用する。
If a signal is generated from satellite A (1) and satellite B (2) at the same time, and it is received at observation point P and the difference in arrival time of the two signals is measured, then the distance difference is can be measured. Is this method possible so that satellites A (11 and B (2) have the same time? In this invention, we consider the case where different satellites do not have clocks that indicate the same time. 1 The signal generated by artificial satellite A (1) is also used for measurement of artificial satellite B (2).

APとAB+BPの信号が計測される。但し、A3間の
信号は衛星通信を使用し伝送され、その間の距離が測ら
れるか成るいは距離A B (54)は2つの人工衛星
の位置が判明しているので、それより算出することが出
来て、AB+BPの測距よりAB間距離を差引き2等価
的にAP、BPの間の距離差の計測が可能である。
AP and AB+BP signals are measured. However, the signal between A3 and A3 is transmitted using satellite communication, and the distance between them is measured.The distance A B (54) can be calculated from the known positions of the two artificial satellites. The distance difference between AP and BP can be measured equivalently by subtracting the distance between AB from the distance measurement of AB+BP.

同様な考え方を人工衛星A、B、O,Dに拡張する。即
ち人工衛星A(1)を源泉にし、AP、ABP、ABO
P、ABODPと観測点に信号を伝送する。その為に計
測に要する時間を概算する。
A similar idea is extended to artificial satellites A, B, O, and D. That is, with artificial satellite A(1) as the source, AP, ABP, ABO
P, ABODP and transmit the signal to the observation point. Therefore, estimate the time required for measurement.

ABODPで信号が伝送される場合。When signals are transmitted using ABODP.

衛星間距離を、  31.500 kmと置く、その条
件は以下の通p。
The distance between the satellites is set at 31,500 km, and the conditions are as follows.

、’、31,500=  26.4002+(8,60
0X2)2即ち、静止軌道上に人工衛星が4箇あり、大
きな傾斜角によって赤道面から南北に8.600 km
離れるとし、お互いに最大距離離れるとした。
,',31,500=26.4002+(8,60
0
We decided to leave each other by the maximum distance.

但し、実際にはすべての人工衛星間の距離がこのように
離れる訳ではないがここではすべてに最大*i−考えた
However, although not all satellites are actually far apart like this, the maximum *i- is considered for all of them here.

(ABOP)Ina! =31.500X3+38,0
口0==130.500−−−−−− a9光速f 3
 X 1 as @/sea  とすると、  (An
cP)max間を信号が伝送するに要する時間は。
(ABOP) Ina! =31.500X3+38,0
Mouth 0==130.500-------- a9 Speed of light f 3
If X 1 as @/sea, (An
cP) The time required for a signal to be transmitted between max.

以上の条件をもとに計測方法を第12図に示す。A measurement method based on the above conditions is shown in FIG.

(130)は横軸で時間を示す、縦軸は経路を示す。(130) indicates time on the horizontal axis and route on the vertical axis.

(131)は人工衛星A(11が発生した基準)くルス
(131) is the artificial satellite A (the basis from which 11 occurred) Kurus.

(132)は観測点Pで直接受信した基準パルス。(132) is the reference pulse directly received at observation point P.

(133)は人工衛星Bを経由して受信し九基準ノくル
ス、同様ニ(13りは人工衛星B、  C(21,(1
20)経由の受信パルス、  (135)は人工衛星B
、  O,D(2)。
(133) is received via satellite B and is a 9-standard noculus;
20) Received pulse via, (135) is satellite B
, O, D (2).

@、(社)経由の受信パルスである。@, This is the received pulse via (company).

位置検出の双曲面を算出するために必要な距離差は次の
様に求められる。
The distance difference required to calculate the hyperboloid for position detection is obtained as follows.

ここで、  IAP−ABPI=(T2−T1)/cl
 ABP−ABOP 1=(T3−T2)10IABc
!P−ABPI:(T4 T5)10但し、Cは光速、
AB、BO,CDは人工衛星の軌道位置より求められる
Here, IAP-ABPI=(T2-T1)/cl
ABP-ABOP 1=(T3-T2)10IABc
! P-ABPI: (T4 T5) 10 However, C is the speed of light,
AB, BO, and CD are determined from the orbital position of the artificial satellite.

観測点Pでは受信機を備えるだけで計測が行うことが出
来る。この発明に係る計測では人工衛星の軌道位置が正
確に判明しているという条件で説明した。人工衛星の軌
道は自分が持つ距離及び距離変化率計測を管制局で行い
、その取得データにもとづき軌道計算を行い、軌道決定
とさらに未来の値は軌道予測で算出する。軌道予測値は
時刻の関数で位置を知ることが出来る。
At observation point P, measurements can be made simply by equipping a receiver. The measurement according to the present invention has been explained on the condition that the orbital position of the artificial satellite is accurately known. The satellite's orbit is determined by measuring its own distance and distance change rate at the control station, calculating the orbit based on the acquired data, and determining the orbit and calculating future values by orbit prediction. The predicted trajectory value allows you to know the position as a function of time.

この発明では静止軌道を使用しているので、管制局では
これらの人工衛星を常時観測することが出来るので管制
局は人工衛星からの時刻を観測し。
Since this invention uses a geostationary orbit, the control station can constantly observe these satellites, so the control station can observe the time from the satellites.

高精度に人工衛星の時計を較正することが出来。It is possible to calibrate satellite clocks with high precision.

人工衛星は容易に高精度な時刻を持つことが出来る。管
制局は国の一次基準から高精度な時刻を入手出来るので
、−次基準、管制局2人工衛凰と常時連携動作をさせな
がら2時刻の管理を行うことが出来る。即ち、管制局で
は人工衛星から受けた時刻信号に対してこの管制局の持
っている人工衛星に関する軌道情報より求められる信号
の伝播に要する時間遅れを補正したうえ、地上系の基準
時刻と比較する時が出来る。
Artificial satellites can easily keep highly accurate time. Since the control station can obtain highly accurate time from the national primary standard, it can manage the 2nd time while constantly coordinating with the secondary standard and control station 2 artificial guard. In other words, the control station corrects the time delay required for signal propagation based on the orbit information about the satellite that the control station has for the time signal received from the satellite, and then compares it with the reference time of the ground system. There will be time.

第13図でこの関係を説明する。(140)は人工衛星
A(11での秒時、  (141)はその秒時を管制局
で受信した時のタイミング (142)は管制局の較正
済の基準秒時、  (143)は軌道決定値をもとに管
制局で受信されるべき人工衛星A (11の秒時、  
(144)は軌道決定値より求めた秒時伝播時間、  
(145)は時刻(141)と時刻(143)の差の時
間である。
This relationship will be explained with reference to FIG. (140) is the second time at artificial satellite A (11), (141) is the timing when the second time is received at the control station, (142) is the calibrated standard second time at the control station, (143) is the orbit determination Satellite A to be received at the control station based on the value (11 seconds,
(144) is the propagation time in seconds obtained from the orbit determination value,
(145) is the time difference between time (141) and time (143).

管制局では時間差(145)を検出し次なら、この差分
をコマンドで人工衛星A (11に送り1時刻の補正を
行う事により人工衛星は精度の良い時刻を維持できる。
The control station detects the time difference (145) and sends this difference by command to satellite A (11) to correct the time by 1, allowing the satellite to maintain highly accurate time.

時間差検出の方法は、1回の秒時の比較を行うのでなく
、長時間の観測を継続していくことにより、若しわずか
な誤差があったとしても誤差の蓄積により検出し易くな
るので、その様な検出方法が優れている。
The method of time difference detection is not to compare seconds and hours once, but by continuing observation over a long period of time, even if there is a slight error, it becomes easier to detect as the error accumulates. Such a detection method is superior.

この発明では、距離差を計測することが必要である。即
ち、第12図のタイミングTI(132)とタイミング
T2(j!りの間の時間差測定が必要であるが、この計
測には原信号T(1(131)の発生時刻タイミングは
不要な情報である。しかし、観測点P(5)の位置検出
が出来る根拠は信号発生時の人工衛星の位置が確定して
いる事が条件である。人工衛星の位置は時間の関数とし
て表すことが出来るので。
In this invention, it is necessary to measure the distance difference. That is, it is necessary to measure the time difference between timing TI (132) and timing T2 (j!ri) in FIG. However, the basis for being able to detect the position of observation point P(5) is that the position of the satellite at the time of the signal generation is determined.Since the position of the satellite can be expressed as a function of time, .

第12図の原信号TQ(13りのタイミングを時刻の情
報性の信号にして、観測点P(5)に通知してやれは、
観測点P(5)は距離差計測の情報を得ると同時に、こ
の原信号が発生された時刻を知ジ、それよりその時の人
工衛星の宇宙空間での位置も正確に得ることが出来る。
Turn the timing of the original signal TQ (13) in Figure 12 into a time information signal and notify it to observation point P (5).
Observation point P(5) obtains information on the distance difference measurement, and at the same time knows the time when this original signal was generated, and can also accurately obtain the position of the artificial satellite in space at that time.

距離差を計測する為の測距信号と時刻信号を同時に送信
する信号形式の例を第14図に示す。
FIG. 14 shows an example of a signal format for simultaneously transmitting a ranging signal and a time signal for measuring distance differences.

(15りと(15りは測距用PRN符号+11. (2
1用シフトレジスタ、  (152)は時刻符号器、 
 (153)は時刻装置、(15りは搬送波発生源、 
 (’156)はPRN符号の発生や時刻符号を発生す
るクロック、(157)は各符号の正秒時に各レジスタ
の内容をリセットするゲート信号、 (158)は2つ
の符号のMOD2合成器、  (159)、(160)
は変調器、  (161)は搬送波の110度移相器、
(162) #:tQP8にの合成回路である。
(15 ri and (15 ri is PRN code for distance measurement + 11. (2
1 shift register, (152) is a time encoder,
(153) is a time device, (15 is a carrier wave generation source,
('156) is the clock that generates the PRN code and time code, (157) is the gate signal that resets the contents of each register at the minute of each code, (158) is the MOD2 synthesizer of the two codes, ( 159), (160)
is the modulator, (161) is the 110 degree phase shifter of the carrier wave,
(162) #: Synthesis circuit for tQP8.

この発明では、PRN符号のクロックをI MHzとし
た場合、2つの符号の合成による測距信号が必要となる
。必要理由は後で述べる。PRN符号(1)とPRN符
号(2)をMOD2加算し、新しいRPN符号を作成し
た。PRN符号(1)とPRN符号(2)のシフトレジ
スタ(150)、(151)はその九めの信号発生器で
ある。2つの符号はMOD 2加算器(158)で加算
された後、搬送波の上に変調器(159)により変調さ
れ、 BPSK(B1−phase 5hift k8
71ng)変・調信号を得る。
In the present invention, when the clock of the PRN code is set to I MHz, a distance measurement signal obtained by combining two codes is required. The reason why this is necessary will be explained later. A new RPN code was created by adding MOD2 to PRN code (1) and PRN code (2). The shift registers (150) and (151) of PRN code (1) and PRN code (2) are the ninth signal generators. The two codes are added by a MOD 2 adder (158) and then modulated by a modulator (159) onto a carrier wave, resulting in BPSK (B1-phase 5hift k8
71ng) Obtain a modulation/tuning signal.

この符号は正秒時に内容がゼロ・セットされ。This code is set to zero at the hour of the second.

その時点より符号の内容が移り変わっていく、そのタイ
ミングは時刻装置(i ss)から得られるゲート信号
(157)により時刻符号器(152)はそれと同時に
時刻装置(153)より読み取つ九現在時刻をクロック
(156)に駆動され、符号として送信していく9時刻
符号は測距信号と位相が90度異なった搬送波で変調器
(160)によって変調される。測距信号と時刻符号は
直交して変調しているので9合成器(162)で合成さ
れ、1つのQP8に信号にされる。
From that point on, the contents of the code change.The timing is determined by the gate signal (157) obtained from the time device (ISS), which causes the time encoder (152) to simultaneously read the current time from the time device (153). The 9 time code, which is driven by a clock (156) and transmitted as a code, is modulated by a modulator (160) with a carrier wave whose phase is 90 degrees different from that of the ranging signal. Since the distance measurement signal and the time code are orthogonally modulated, they are combined by nine combiners (162) and converted into one QP8 signal.

観測点P(5)は測距信号を受信すると同時に原発生時
刻を同時に知る事が出来る。
Observation point P(5) can receive the ranging signal and simultaneously know the time of original occurrence.

この信号が通過する時刻も正確に知る必要がある。It is also necessary to accurately know the time at which this signal passes.

この発明では観測点P(5)では人工衛星A(1)から
の直接送られるA P (132)との他の人工衛星2
例えば人工衛星B(2)を経由し72ABP(13りの
間で同一信号が到着する時の時間差を計測することか位
置検出の原則であるので、距離差検出の為には測距信号
の周波数が正確であれはよい。しかし。
In this invention, at the observation point P (5), the satellite A (1) directly sends A P (132) and another artificial satellite 2.
For example, the principle of position detection is to measure the time difference when the same signal arrives between 72ABP (13) via artificial satellite B (2), so in order to detect the distance difference, the frequency of the ranging signal is It is good as long as it is accurate.However.

位置検出の為には信号の発振源の幾何学位置が正確でな
ければ、検出位置に誤差が大きくなる。前の説明で2人
工衛星A(1)が原信号を発生する位置は時刻の情報と
軌道観測にもとづく軌道情報によって知ることが出来る
ことを説明したが、同時にこの観測に係わる人工衛星の
位置も正確に判明していなければならない。
For position detection, if the geometric position of the signal oscillation source is not accurate, there will be a large error in the detected position. In the previous explanation, we explained that the position where the 2nd artificial satellite A (1) generates the original signal can be known from time information and orbit information based on orbit observation, but at the same time, the position of the artificial satellite involved in this observation can also be known. must be determined accurately.

第12図では測距の原信号は常に人工衛星A(1)より
発生するものとしたが、同時に人工衛星B(2)からも
第14図の回路構成より得られる時刻及び距離信号を観
測点P(5)に送り出せばよい。
In Fig. 12, it is assumed that the original signal for ranging is always generated from artificial satellite A (1), but at the same time, the time and distance signals obtained from artificial satellite B (2) using the circuit configuration shown in Fig. 14 are also transmitted from the observation point. Just send it to P(5).

第15図では2つの人工衛星のタイミング図を示す。(
170)はタイミングT7 で人工衛星B(2)で発生
し九時を示す。(171)はタイミングT8で観測点P
(5)でタイミングT7  (170)を受信した時を
示す。
FIG. 15 shows a timing diagram for two satellites. (
170) occurs on artificial satellite B(2) at timing T7 and indicates 9 o'clock. (171) is observation point P at timing T8.
(5) indicates when timing T7 (170) is received.

観測点P(5)では人工衛星B(2)からは人工衛星人
(11から送られて米た信号と自ら発生した信号を受信
する事になる。前者は測距信号として使用し。
At observation point P (5), satellite B (2) receives a signal sent from satellite 11 and a signal generated by itself. The former is used as a ranging signal.

後者は人工衛星B(21の位置算出の為の時刻信号とし
て使用することが出来る。また、観測点P(51では1
両信号の時刻情報を比較する事により、2つの人工衛星
間の距離の算出を行う事も可能である。
The latter can be used as a time signal for calculating the position of artificial satellite B (21).
By comparing the time information of both signals, it is also possible to calculate the distance between two artificial satellites.

この発明で1つの人工衛星より同時に観測点に2つの信
号を送る場合は2つの周波数を使用するか、あらかじめ
与えられた衛星毎の異なるサブキャリアや種類の異なる
拡散符号などを使用するのが適当である。
In this invention, when transmitting two signals from one artificial satellite to an observation point at the same time, it is appropriate to use two frequencies, or to use different subcarriers or different types of spreading codes for each satellite given in advance. It is.

次に軌道上に配置された人工衛星を使用し、実際に観測
者が逐次計測する方法を説明する。第16図では3箇の
人工衛星を1つのグループにまとめ、計測の為の信号を
伝送する。人工衛星A(1)を信号の源泉と想定し1人
工衛星A、  B、  0fll。
Next, we will explain how an observer can actually take measurements one by one using an artificial satellite placed in orbit. In FIG. 16, three artificial satellites are grouped into one group and transmit signals for measurement. Assuming that satellite A (1) is the source of the signal, 1 satellite A, B, 0fll.

(21,■を1つのグループとし、同じ動作する別の人
工衛星のグループ人工衛星0.D、に■、■。
(21, ■ is one group, and another group of satellites that operate in the same way is satellite 0.D, ■, ■.

(t90)もう1つのグループとする。1つのグループ
の信号の流れを説明する。
(t90) Create another group. The signal flow of one group will be explained.

人工衛星人(1)からは、源泉信号(211)を観測点
P(5)と人工衛星B、  0(21,Wに同かつて、
経路(180)、(181)、(182) t−経由し
信号が送信される。
From satellite person (1), source signal (211) is sent to observation point P (5) and satellite B, 0 (21, W) at the same time.
A signal is transmitted via paths (180), (181), (182) t-.

第11図はその時の時系列を表にしたものである。Figure 11 is a table showing the time series at that time.

観測点P(5)では、信号(212) i−最初に受信
する。
At observation point P(5), signal (212) i-is first received.

人工衛星B 121を経由し、経路(18りの信号は、
経路(185)経由となり観測点P(5)に伝わり、タ
イミング(213)で受信される。タイミング(212
)と(215)の時間差を計測することにより、APと
BPの距離差が計測できる。これを式で示すと次のよう
になる。
via the artificial satellite B 121, the route (18 signals is
It is transmitted to observation point P (5) via route (185) and received at timing (213). Timing (212
) and (215), the distance difference between AP and BP can be measured. This can be expressed as an equation as follows.

ABP−AP=(!(T11−T12)  −−−−−
−−(至)ARPのうち、AB間の距離は人工衛星の予
測位置成るいは実測により求まるので、この分を式@よ
り差し引くことによりAPとBPの距離差を求めること
が出来る。
ABP-AP=(!(T11-T12) ------
--(To) In ARP, the distance between AB can be found by the predicted position of the artificial satellite or by actual measurement, so by subtracting this part from the formula @, the distance difference between AP and BP can be found.

BP−AP=O(T11−’r12)−AB  −−−
−一・(2)同様の計測を人工衛星B、0(2)とツと
観測点P(51の間で、経路(183)、(184)、
(187)を経て信号が伝送され、タイミング(2’1
5)と(214)で信号が受信される。これを式で示す
と。
BP-AP=O(T11-'r12)-AB ---
-1.(2) Similar measurements were made between satellites B, 0(2) and observation point P(51), along routes (183), (184),
(187), the signal is transmitted, and the timing (2'1
5) and (214) the signal is received. This can be expressed as a formula.

BP−CP=O(T13−T12)−Be  −−−−
−@となる。
BP-CP=O(T13-T12)-Be -----
− becomes @.

次に人工衛星A、B、O間の距離の計測について説明す
る。
Next, measurement of the distance between the artificial satellites A, B, and O will be explained.

人工衛星A(1)から9人工衛星B(2)と人工衛星C
口に向けられ比信号は経路(181)と(182)を通
って伝送され9人工衛星B(2)では人工衛星0C2G
に向は経路(18りで伝送される。人工衛星Cc!1で
は2つの信号の距離差を計測する。これを次で示すと次
のようになる。
Satellites A (1) to 9 Satellites B (2) and Satellites C
The signal is transmitted through paths (181) and (182) to the satellite 9B (2) and the satellite 0C2G.
The direction is transmitted by the route (18).The artificial satellite Cc!1 measures the distance difference between the two signals.This is expressed as follows.

ABC−AC!=O(TIピ14)   −−−−−−
■a+ Cb=a1      −−−−−  C13
ここで、 d1=o(’r1s−T14)ここでa d
2=o(T17−′r16)  −=−−−09経路(
182)と(183)と経路(181)により次の式%
式% 経路(186)と(18B)と経路(184)より次の
式が成り立つ。
ABC-AC! =O (TI pi 14) --------
■a+ Cb=a1 ----- C13
Here, d1=o('r1s-T14) where a d
2=o(T17-'r16) -=---09 route (
182) and (183) and the path (181) give the following formula %
Formula % The following formula holds true from routes (186), (18B), and route (184).

BAO−BO=0(T19−TIB)  −−−−−一
・(至)b + O−a = O(T19−T18) 
       @ここで、 d5=o(’r19−T1
s)式■、’@、 clll、(至)で(2)の方程式
が求められ9人工衛星間の距離a+  ’b、aが求め
られる。但し。
BAO-BO=0 (T19-TIB) ------1・(to) b + O-a = O(T19-T18)
@Here, d5=o('r19-T1
s) Equation (2) is obtained using the formula ■, '@, clll, (to), and the distances a+'b, a between the nine artificial satellites are obtained. however.

この場合、各人工衛星は衛星間距離を計測する念めの装
置を搭載する必要がある。
In this case, each satellite would need to be equipped with a device to measure the distance between the satellites.

人工衛星り、  K、  Fi43. (190)べ1
91)について人工衛星A、  B、  0fll、 
+21.121)に適用しなと同じ計測方法を用いる。
Satellite, K, Fi43. (190) Be1
Regarding satellites A, B, 0fll,
+21.121) using the same measurement method.

軌道上の人工衛星が10箇の場合I Al  BI  
CtD、 J P、 G、 H,I、 、r  と符号
を付けると。
If there are 10 satellites in orbit I Al BI
CtD, JP, G, H, I, , r.

(ABC)、(DKF)、(G)I工)、(,7)のよ
うに3つのグループに組合せ、第16図で説明したよう
な計測を行う。次に、(B(!D)、(EF’G)、(
H工J ) 、(Alのような計測を行う。このように
順次3つのグループを移動させ、計測を行っていく。観
測者P(5)は、  (ABe)、(BaD)のような
2つの組合せの計測を行えは、観測者の位置を検出する
為に必要なすべての情報を得ることが出来る。第17図
に10箇の人工衛jlt−3群に分けて繰り返し計測を
行っていく時の順序を示す。1秒時(230)に1群の
計測が行われ、その計測はa5秒ぐらいの間に完了する
。従って9次の(1+1)(230秒では第2群(23
6)の計測の1+2秒(232)では3群(237)が
行われ、再び1+3秒(259)には元に戻り、1群か
ら計測が行われる。
They are combined into three groups such as (ABC), (DKF), (G)I), and (,7), and measurements are performed as explained in FIG. 16. Next, (B(!D), (EF'G), (
Measurements such as H Engineering J) and (Al are carried out. In this way, the three groups are moved one after another and measurements are carried out. Observer P (5) takes two measurements such as (ABe) and (BaD). By performing two combinations of measurements, it is possible to obtain all the information necessary to detect the observer's position.Figure 17 shows how to repeat measurements divided into 10 artificial satellite JLT-3 groups. Shows the order of time. One group of measurements is taken at 1 second (230), and the measurement is completed in about a5 seconds. Therefore, the 9th order (1+1) (at 230 seconds, the second group (230)
At 1+2 seconds (232) of the measurement in 6), the third group (237) is performed, and at 1+3 seconds (259), the process returns to the original state and measurement is performed from the first group.

次に距離計測について説明する。今までの説明では第1
2図及び第17図で計測に使用する信号は瞬時の時刻を
示すパルスを使用し念。パルス注形による距離計測はレ
ーダで用いられている方法であるが、地上機器の場合、
容易に高振幅のパルスを発生し易く、また到達距離も1
.000 km前後の場合が多い。しかし、宇宙で使用
する場合、到達距離が非常に遠いいのと、測距の為の信
号エネルギーをパルス状のように瞬時に集約する方法は
必要な装置を大型化し、得策ではない。従って1時刻の
タイミング信号を長い時間にわたり伝送し。
Next, distance measurement will be explained. In the explanation so far, the first
Please note that the signals used for measurements in Figures 2 and 17 are pulses that indicate instantaneous time. Distance measurement by pulse injection is a method used in radar, but in the case of ground equipment,
Easily generates high-amplitude pulses and has a reachable distance of 1
.. In many cases, it is around 000 km. However, when used in space, the reach distance is very long, and the method of instantaneously consolidating the signal energy for distance measurement in the form of a pulse increases the size of the necessary equipment, which is not a good idea. Therefore, a timing signal of one time is transmitted over a long period of time.

受信側においても検出を長い時間行える装置を採用する
なら、宇宙上における機器の構成を容易に出来る。
If a device that can perform detection for a long time on the receiving side is adopted, it will be easier to configure equipment in space.

計測のために必要な最大の伝播距離は1式■で想定し念
様に約tao、5ookra度であればよい。この距離
の間をあいまいさのない−通りの符号で符号化出来れば
よい。基本クロックf I MHzにすると、この間に
約a43X106 箇の繰り返し波形が存在する事にな
る。
The maximum propagation distance required for measurement is assumed to be based on equation 1, and should be approximately 50 degrees. It is sufficient if the distance between these distances can be encoded with an unambiguous code. If the basic clock f I MHz is used, there will be approximately a43×10 6 repetitive waveforms during this period.

そこで、20ビツトのシフトレジスタを使用し。Therefore, a 20-bit shift register is used.

擬似ランダム符号(Pauedo RandOm Co
de、略してPRN符号)を発生させれば、  220
−1=txl 06の固有なパターンを発生することが
出来る。他に10ビツトの2つのシフトレジスタより発
生するPRNコードの位相を固有にし、 Modulo
  2の論理和によって得られるゴールド符号を使用し
Pseudo-random code (Pauedo RandOm Co
de (PRN code for short) is generated, 220
A unique pattern of -1=txl 06 can be generated. In addition, the phase of the PRN code generated from two 10-bit shift registers is made unique, and Modulo
Using the gold code obtained by the logical sum of 2.

1023X1023=1x106 O間を固有ナハp 
−7f発生することも出来る。
1023X1023=1x106 between O
-7f can also occur.

受信側では1時間差のある2つの相関演算を行う事によ
り2つの符号間の位相差、即ち、距離差を計測すること
が出来る。この計測原理を人工衛星間の両方の計測に適
用できる。しかし1人工衛星にあっては例えばレーザ通
信が発達した場合。
On the receiving side, by performing two correlation calculations with a one-time difference, it is possible to measure the phase difference, that is, the distance difference, between the two codes. This measurement principle can be applied to both measurements between satellites. However, in the case of one artificial satellite, for example, if laser communication is developed.

パルスを使用し次第12図や第16図の様な方法も可能
になる。PRN符号を用いた場合、同じ周波数にもかか
わらず、別のPRN符号の種類を使用することにより、
複数の符号を同時に使用出来ることや、電波干渉の観点
から要求される電力束・密度の想定を守り易いなどの利
点を有している。
As soon as pulses are used, methods such as those shown in FIGS. 12 and 16 become possible. When using PRN codes, by using different PRN code types even though the frequency is the same,
It has advantages such as being able to use multiple codes at the same time and making it easier to meet assumptions regarding power flux and density required from the viewpoint of radio wave interference.

次にこの発明で使用する人工衛星の構成図について第1
9因を用いで説明する。クリスタル発振器(240)は
2時刻装置(242)を働かせ、その出力をテレメトリ
装置(245) 、送信機(246) 、ダイプレクサ
(247) 、アンテナ(248)を経由し、管制局に
送る。管制局ではこの信号と国の一次基準レベルの信号
と比較を行って1発振周波数の微調と時刻の較正を人工
衛星に送信する。この信号をアンテナ(248) 、ダ
イプレクサ(247) 、受信機(249)。
Next, I will explain the configuration diagram of the artificial satellite used in this invention.
Explain using 9 factors. The crystal oscillator (240) operates a two-time device (242), and sends its output to the control station via a telemetry device (245), a transmitter (246), a diplexer (247), and an antenna (248). The control station compares this signal with the national primary standard level signal and transmits fine tuning of the single oscillation frequency and time calibration to the satellite. This signal is sent to an antenna (248), a diplexer (247), and a receiver (249).

コマンド受信機(250) i経由し受信し、補正の為
のコマンドOMt−クリスタル発振器(240)及び時
刻装置(242)に対し行う。テレメトリ装置(245
)及びコマンド受信機(250)は2時間の較正以外の
一般の衛星のバス機器用としても使用される。管制局か
らの距離及び距離変化率信号は受信機(249)と送信
機(246)の間を折返しルート(261) ′lk経
由し返送され、この人工衛星の軌道決定に使用される。
A command receiver (250) receives it via i and sends a correction command OMt to the crystal oscillator (240) and time device (242). Telemetry device (245
) and command receiver (250) are also used for general satellite bus equipment other than two-hour calibration. The distance and distance change rate signals from the control station are returned via a return route (261)'lk between the receiver (249) and the transmitter (246), and are used to determine the orbit of this artificial satellite.

クロック(21りを受けてPRN符号発生器(252)
は、一連のPRN符号を発生し、基準時刻信号(245
) ’i受けた時刻情報は特定時刻と前述のPRN符号
の特定な位相とが同期する関係を持って、この2種類の
信号を同一の信号2例えば4相位相変調信号にするため
、変調器(253)に入力され、その出力は、送信機(
254)とユーザ間アンテナ(255) ’(z経由し
、ユーザに送信される。同時に変調信号(226)は、
増幅器(257) 、ダイプレクサ(258)、アンテ
ナ(259) t−経由し、他の人工衛星にも信号が送
られる。
In response to the clock (21), the PRN code generator (252)
generates a series of PRN codes and generates a reference time signal (245
) The received time information is sent to a modulator in order to make these two types of signals into the same signal 2, for example, a 4-phase phase modulation signal, so that the specific time and the specific phase of the above-mentioned PRN code are synchronized. (253), and its output is sent to the transmitter (
254) and the inter-user antenna (255)' (z, and is transmitted to the user. At the same time, the modulated signal (226) is
Signals are also sent to other satellites via the amplifier (257), diplexer (258), and antenna (259).

他の人工衛星からの信号を受け、その信号をユーザに送
信すると同時に次の人工衛星に向は送信する型の人工衛
星では、他の人工衛星から受信し比信号(270)はア
ンテナ(259)で受信し、ダイプレクサ(258) 
、受信機(280)を経由し比信号は。
In a type of satellite that receives signals from other satellites and transmits the signals to the user and at the same time transmits them to the next satellite, the signals (270) received from other satellites are sent to the antenna (259). received by the diplexer (258)
, the ratio signal is passed through the receiver (280).

観測点Pに同は送信機(25りとアンテナ(255) 
i経由し送信されると同時に、もう一方の人工衛星に対
して送信機(262) 、アンテナ(260を経由し信
号(265)で送信される。
There is a transmitter (25 antenna (255)) at observation point P.
At the same time, it is transmitted to the other artificial satellite via a transmitter (262) and an antenna (260) as a signal (265).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

この発明では静止軌道上に大きな傾斜角を持つ人工衛星
を投入し、観測者から4箇の人工衛星が観測されるよう
にし、観劇者は受信機・簡単な時計と計算処理アルゴリ
ズムを持つことにより、自己の位置を算出できる。観測
者は極地方などの高緯度地方を除いて、この計測が可能
である。
In this invention, an artificial satellite with a large inclination angle is placed in a geostationary orbit, so that an observer can observe four artificial satellites, and the theatergoer has a receiver, a simple clock, and a calculation processing algorithm. , can calculate its own position. Observers can perform this measurement except in high latitude regions such as polar regions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第19図はこの発明を説明するための図であり
、第1図は2箇の人工衛星を使用し、2次元に展開した
場合を示す図、第2因はXff1座標の双曲面を示す図
、第3図は3箇の人工衛星を用いた場合を示す図、第4
図は第3図の配置を3次元座標で示した図、第5図は人
工衛星を4箇使用した場合でのxy面上の様子金示す図
、第6図は41!llの人工衛星を使用した場et−3
次元座標で示した因、第7図は4箇の人工衛星と観測点
の配置を示す図、第8図は位置検出のためのアルゴリズ
ムを示す図、第9図は地球上lζ配置され九人工衛星の
様子を示す図、第10図は緯度と傾斜角による衛星の移
動関係を示す図、第11図は位相を説明するための円と
静止軌道上の人工衛星の位置を示す図、第12図は人工
衛星間の距離差の計測方法を説明するためのタイミング
図、第13図は時刻較正の方法を示す図、第14図は距
離差を計測する為の測距信号と時刻信号を同時に送信す
る信号形式の例を示す図、第15図は2つの人工衛星の
タイミング図、第16図F!3箇の人工衛星を1つのグ
ループにまとめ良計測方法を示す図、第17図はその計
測のタイミングを示す図、第18図は10箇の人工衛星
′jk3群に分は繰り返し計測を行っていく時の順序を
示す図、第1s図は第13図の位置検出を行う時の人工
衛星の構成図。 第20図はGP8の人工衛星の構成を示す図である。 図において、 (11,121,の、に、 (80)、
(81)、(82)。 (85)、(84)、(85)は人工衛星、 +61.
(7)、eaは双曲線。 +91.@は双曲面、 (51,(71)は観測点P、
  (101)。 (102)、(103)、(104)、(105)、(
106)、(114)、(115)。 (11t5)、(H7)、(118ン、(119)、(
’120)、(121)は人工衛星の位置、  (13
1)、(132)、(133)は基準パルス。 (134)、(135)は受信パルス、  (15[1
)、(15っけシフトレジスタ、  (152)は時刻
符号器、  (153)#2時刻装置、(15りは搬送
波発生源、  (156)はクロック。 (157)i−!ゲート信号、  (158)は合成器
、  (159ン。 (160)は変調器、  (+61)は90度移相器、
  (162)は合成器、  (240)はクリスタル
発振器、(24りはクリスタル発振器出力、  (24
2)は時刻装置、 (245)は基準時刻出力、  (
244)はクロック、  (246)、(262)は送
信機、  (247)はダイプレクサ、  (248)
はテレメトリ・コマンド用アンテナ、  (249)は
受信機。 (250)はコマンド受信機、  (261)は測距の
折返しルート、  (252)はPRN符号発生器、 
 (253)は変調器、(25りは送信機、  (25
5)は観測者同アンテナ、  (257)は増幅器、 
 (258)はダイプレクサ。 (259)、(26りは衛星間通信用アンテナ、  (
260)。 (265)、(270)は衛星間通信用信号、  (2
80)は受信機である。 なお9図中間−又は相当部分には同一符号を付して示し
文ある。
Figures 1 to 19 are diagrams for explaining the present invention, and Figure 1 is a diagram showing the case where two artificial satellites are used and expanded in two dimensions. Figure 3 shows the curved surface, Figure 3 shows the case where three artificial satellites are used, Figure 4 shows the case where three artificial satellites are used.
The figure shows the arrangement of Figure 3 in three-dimensional coordinates, Figure 5 shows the appearance on the xy plane when four artificial satellites are used, and Figure 6 shows 41! Et-3 using ll artificial satellites
Fig. 7 shows the arrangement of four artificial satellites and observation points, Fig. 8 shows the algorithm for position detection, and Fig. 9 shows the nine artificial satellites arranged on the earth. Figure 10 is a diagram showing the satellite's movement according to latitude and inclination angle. Figure 11 is a diagram showing circles to explain the phase and the position of the satellite on the geosynchronous orbit. The figure is a timing diagram to explain the method for measuring the distance difference between satellites, Figure 13 is a diagram showing the time calibration method, and Figure 14 is a diagram showing the distance measurement signal and time signal for measuring the distance difference at the same time. Figure 15 shows an example of the signal format to be transmitted. Figure 15 is a timing diagram of two artificial satellites. Figure 16 is F! Figure 17 is a diagram showing a good measurement method for grouping three satellites into one group, Figure 17 is a diagram showing the timing of the measurement, and Figure 18 is a diagram showing a method for measuring 3 groups of 10 satellites repeatedly. Figure 1S is a diagram showing the configuration of the artificial satellite when performing position detection as shown in Figure 13. FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a GP8 artificial satellite. In the figure, (11, 121, to, (80),
(81), (82). (85), (84), (85) are artificial satellites, +61.
(7), ea is a hyperbola. +91. @ is a hyperboloid, (51, (71) is observation point P,
(101). (102), (103), (104), (105), (
106), (114), (115). (11t5), (H7), (118n, (119), (
'120), (121) are the positions of the satellites, (13
1), (132), and (133) are reference pulses. (134), (135) are received pulses, (15[1
), (15 shift register, (152) time encoder, (153) #2 time unit, (15 is carrier wave generation source, (156) is clock. (157) i-! gate signal, (158) ) is a synthesizer, (159n. (160) is a modulator, (+61) is a 90 degree phase shifter,
(162) is a synthesizer, (240) is a crystal oscillator, (24 is a crystal oscillator output, (24)
2) is the time device, (245) is the reference time output, (
244) is a clock, (246), (262) are transmitters, (247) is a diplexer, (248)
is the telemetry command antenna, and (249) is the receiver. (250) is a command receiver, (261) is a return route for distance measurement, (252) is a PRN code generator,
(253) is a modulator, (25 is a transmitter, (25
5) is the same antenna as the observer, (257) is the amplifier,
(258) is a diplexer. (259), (26ri is an antenna for intersatellite communication, (
260). (265) and (270) are intersatellite communication signals, (2
80) is a receiver. Note that the middle or corresponding portions of Figure 9 are indicated by the same reference numerals.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)軌道傾斜角を6度近くにし、かつ同一時刻に於け
る隣り合う人工衛星間の近点離角がお互いに120度近
くに離れるような静止軌道上で地球表面近くより見て可
視域に同時に入る人工衛星を4箇投入し、管制局によつ
て較正された時刻信号とその時刻信号にもとづき、また
、時刻信号と同期関係を保つて作られた測距信号を4箇
所のうちの1箇の人工衛星が、直接地球表面に送信する
と同時に、前述の時刻及び測距信号を他の人工衛星に対
して衛星間データ中継手段によつて隣り合う人工衛星に
送信し、前記の時刻及び測距信号を受信した前記の隣り
あう人工衛星は、この信号を地球表面に送ると同時に、
さらに次の隣り合う人工衛星に送り、これを4箇の人工
衛星に順次適用し、4箇の人工衛星からは前述の各々の
時刻及び測距信号と自らの時刻にもとづいた時刻及び測
距信号を地球表面に送信し、地球近くではこの測距信号
の受信時刻とにより管制局より得られる軌道予測にもと
づき求められた4箇の人工衛星の位置を基点として、4
箇の人工衛星の隣り合う2箇の組合せに対して、測距信
号を用いて人工衛星と観測者の間の2種類の距離差を算
出することにより、前記の2箇の人工衛星を焦点とする
双曲面を描くことができ、4箇の人工衛星の組合せで得
られる3組の2対の人工衛星につき、前述と同じ計算処
理を行うことにより、双曲面の交点として観測点を求め
られることを特徴とする人工衛星を用いた測位方法。
(1) Visible range seen from near the Earth's surface on a geostationary orbit where the orbital inclination is close to 6 degrees and the perigee elongation between adjacent satellites at the same time is close to 120 degrees apart. Four artificial satellites are placed at the same time, and based on the time signal calibrated by the control station and the time signal, a ranging signal created while maintaining a synchronized relationship with the time signal is sent to one of the four locations. One artificial satellite transmits the above-mentioned time and ranging signals directly to the earth's surface, and at the same time transmits the above-mentioned time and ranging signals to other artificial satellites by means of inter-satellite data relay means, The adjacent artificial satellites that received the ranging signal send this signal to the earth's surface, and at the same time,
Furthermore, it is sent to the next adjacent artificial satellite, and this is applied to the four artificial satellites in sequence, and from the four artificial satellites, the time and ranging signals based on each of the above-mentioned time and ranging signals and their own time are transmitted. is transmitted to the earth's surface, and near the earth, the positions of the four artificial satellites determined based on the orbit prediction obtained from the control station based on the reception time of this ranging signal are used as base points.
By calculating two types of distance differences between the satellite and the observer using the ranging signal for two adjacent combinations of artificial satellites, the two satellites can be set as a focal point. By performing the same calculation process as described above for the three sets of two pairs of satellites obtained by combining four satellites, the observation point can be found as the intersection of the hyperboloids. A positioning method using artificial satellites characterized by:
(2)請求項(1)記載の人工衛星の構成を5箇以上静
止軌道上に配置し、地球表面上の地域を拡大すること及
び9箇以上を静止軌道上にほぼ等しく配置したことを特
徴とする人工衛星を用いた測位方法。
(2) It is characterized in that five or more of the artificial satellite configurations according to claim (1) are arranged on a geosynchronous orbit to expand the area on the earth's surface, and nine or more are arranged almost equally on the geosynchronous orbit. A positioning method using artificial satellites.
(3)外部からの指令信号にもとづいて、時刻の補正及
び周波数の微調整が出来る時計装置と距離差の計測のた
めの信号を発生させる装置を備え、前記の2つの装置よ
り発生する信号を同時に変調し、地球表面の近くの観測
者に送信できる装置と、同じ時刻及び距離差の計測の信
号を他の人工衛星に向けて送信できる衛星間のデータ中
継装置と、他の人工衛星から受けた時刻及び距離差計測
のための信号を前記の地球表面の近くの観測者に送信で
きる装置に加えて送信できると同時に、さらに他の人工
衛星にこの信号を送信できる衛星間のデータ中継装置を
備えることを特徴とする請求項(1)または請求項(2
)記載の人工衛星を用いた測位方法。
(3) Equipped with a clock device that can correct the time and finely adjust the frequency based on command signals from the outside, and a device that generates a signal for measuring distance differences, and uses the signals generated by the two devices mentioned above. A device that can simultaneously modulate and transmit signals to observers near the Earth's surface, and an intersatellite data relay device that can transmit the same time and distance measurement signals to other satellites and receive them from other satellites. In addition to the device that can transmit signals for measuring time and distance differences to observers near the Earth's surface, we also provide an inter-satellite data relay device that can transmit these signals to other artificial satellites. Claim (1) or claim (2) characterized in that
) Positioning method using artificial satellites as described.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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