JPH04198786A - 人工衛星を用いた測位方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〔従来の技術〕

従来の電波航法はデツカ、オメガ、ロラン−Ｃ等の地球
上に発振源を持つものから人工衛星を使用したＮ　Ｎ　
Ｓ　Ｓ　（Ｎａｖｙ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　５ａｔｅ
ｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）やＧ　Ｐ　Ｓ　（Ｇｌｏｖ
ａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　５ｙｓｔｅＩ１１）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
１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、ＮＮ５Ｓはドツプラを使用した方式であり、
ＧＰＳ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を対象と
して従来技術の説明を行う。

第２０図にＧＰＳの人工衛星の構成を示す。（３００）
　、　（３０１）　、　（３０２）　、　（３０３）は
ＧＰＳ用のＮＡＶ　Ｓ　Ｔ　Ａ　Ｒ（ＮＡＶｉｇａｔｉ
ｏｎ　５ｙｓｔｅ＋ｏ　Ｗｉｔｈ　Ｔｉｍｉｎｇａｎｄ
Ｒａｎｇｉｎｇ）でその位置をＡ’　、Ｂ’　、Ｃ’　
、Ｄ’　で示す。ＮＡＶＳＴＡＲ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、ＮＡ
ＶＳＴＡＲは週の始めを基準に現在の時刻を正確に表現
している。また、ＮＡＶＳＴＡＲの位置は管制局による
ＮＡＶＳＴＡＲの追跡データより軌道決定が行われ１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ＮＡＶＳＴＡＲの所に居た場合、ＮＡＶＳ
ＴＡＲ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１次にこの観測者がＮＡＶＳＴＡＲの位
置を離れてＮＡＶＳＴＡＲと観測した場合との様になる
かであるが、　（３０４）を今その観測点として、Ｐｏ
　で表す。今、観測者は時刻装置を持っているが、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。観測者が観測を行った時
刻をＴｎｏ＋Δｔとする。Ｔｎｏはその時の正しい時刻
でΔｔは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）、　（３０３）の時刻はＴ　
ｎｌ、　　Ｔ　ｎ２．　　Ｔ　ｎ３．　　Ｔ　ｎ４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ＮＡＶＳＴＡＲの位置関係から次
の様な方程式が成立する。

Ａ’Ｐ’−Ｃ（Ｔｎｏ十Δｔ　−Ｔｎｌ）Ｂ’Ｐ’＝Ｃ
（Ｔｎｏ＋Δｔ　−Ｔ　ｎ２）Ｃ’Ｐ’＝Ｃ（Ｔｎｏ＋
Δｔ　−Ｔｎ３）　＝　（１）Ｄ’Ｐ’＝Ｃ（Ｔｎｏ＋
Δｔ　−Ｔｎ４）但し、Ｃは光速を示す。

（１）の方程式は未知数としてＰｏの位置である三次元
の３種類の値とΔ【に対して４種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。

ＮＡＶＳＴＡＲの軌道は高度２０．１８３ｋｍの円軌道
で１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１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。

ＮＡＶＳＴＡＲの管制局及びモニタ局はそれぞれ１局、
４局ずつ置かれ１局の可視範囲内にＮＡＶＳＴＡＲがあ
る時データの取得と、必要なコマンドを送る。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μ準と較正することが実施され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ＧＰＳ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箇のＮＡＶＳＴＡＲを必要とし、かつＮＡＶ
ＳＴＡＲ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ＧＰＳと同等の効果を得る。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では１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時均等に離すよ
うに配置し、常時可視域にある管制局に於いて各人工衛
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とを比較し、補正のため
の指令を高い頻度で行うことにより０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。

〔作用〕

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
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
り、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
。

〔実施例〕

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。

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、　（３）は人工衛星Ａ、　　Ｂ（１）　、　（
２）を貫く軸でＸ軸、（４）は人工衛星ＡとＢのＸ軸の
中点を原点としたｙ軸、（５）は人工衛星ＡとＢ力＼ら
の距離差が一定な点Ｐで、（６）は点Ｐのｘｙ画面上軌
跡、（７）はｙ軸に対して双曲線（６）と対称な双曲線
である。

ｘｙ平面上の双曲線は次の式で表わせる。

焦点からの距離差ｆ＝２ａ＋ である。

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（１）　、　（２）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ＡＰ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。ここでは双曲線（６
）上に観測点があるとする。

第１図では２次元の場合について説明したが。

実際の現象は３次元上に存在するので、　ｘｙ平面上の
双曲線（６）をＸ軸を中心に回転し、３次元の双曲面を
得る。第２図は、　ｘｙｚ座標の双曲面を示す。

（８）はＺ軸、（９）は双曲面、　（１０）と（１１）
は双曲面をｙｚ面に平行な面で切断した時の円である。

第１図で示した距離差ＡＰとＢＰが一定な条件を満たす
ｘｙｚ座標上の位置は双曲面（９）となる。

ｘｙｚ座標上で双曲線（９）は次の式で表せる。

第１図或は第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。

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図で示した構成とし、同じｘｙ
平面上の別のｘ’　ｙ’座標上にもう一つの人工衛星が
存在するとする。（２０）は人工衛星Ｃ９（２１）はＸ
°軸、　　（２２）はｙ°軸、　　（２３）はＸ軸とＸ
°軸の為す角０．　（２４）は観測点Ｐを含むＡＰとＣ
Ｐの距離差一定の双曲線、　（２５）は双曲線（６）と
（２４）の交点の１つ、　（２６）は双曲線（６）と（
２４）の交わる２点を含む直線である。

観測点Ｐ（５）は人工衛星Ａ、　　Ｂ（１）　、　（２
）　、と人工衛星Ａ、　　Ｃ（１）　、　（２０）との
間でＡＰとＢＰ。

ＡＰ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線（２４）が描ける。２
つの双曲線（６）と（２４）で同し距離差が計測できる
のは交点（５）と（２５）の２点である。

次に第３図で考察したｘｙ、　ｘ’ｙ’面の現象を第４
図のｘｙｚ座標、　ｘ’　ｙ’　ｚ’座標の３次元での
現象に展開する。（２７）は双曲線（２４）をＸ°軸で
回転して得られる双曲面、　（２８）は２つの双曲面（
９）と双曲面（２７）が交わる線分を含む平面で、　（
２９）は２つの双曲面（９）と（２７）の交点より成る
２次曲線である。

ｘｙｚ座標及びｘ’　ｙ’　ｚ’座標上の双曲面（９）
と（２７）は次の式で示される。

ｘｙｚ座標とｘ’　ｙ’　ｚ”座標の関係は次の通りｘ
’　　　ｃｏｓθ、　ｓｉｎθ、Ｏｘ　　　−ｅ、ａ、
ｓｉｎθ−ｅ２ａ２ｙ’　　＝　−５ｉｎθ、　ＣＯ３
θ、Ｏｙ　　＋　　ｅ、ａｓｉｎＯｚ’　　　　ＯＯｌ
ｚ　　　　Ｏ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・　（６）（ａ２＋　ｂ２ 但し、　　ｅ＝−ｅは離心率 ｘｙ平面とｘ’　ｙ’平面は同一であると設定している
ので。

ｚ＝ｚ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（７）式（７）の条件により式（３
）と式（５）より２を消去すると 双曲面上の点と焦点の間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ｘｙ、　ｘ’ｙ’平面上では、（５
）のＰ点のＸ及びＸｏについて、（６）の双曲線が第１
．第４象限、　（２４）の双曲線が第２゜第３象限にあ
る事より次の式が成り立つ。

Ａ　Ｐ　＝　ｌｅ＋ｘ−ａｌ＝　Ｉｅ２ｘ＋ａ２１　ａ
ｓｓｅｓｓｅｓ　（９）第３図の場合を符号まで考慮す
るなら１式（９）は次のようになる。

ｅｌＸ　　ａ＋＝　（ｅ２ｘ＋　ａ２）・・・−・・・
・・・・・・・（１０）式（１０）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Ｘｏ軸のまわりに回転した双曲面であっても、成り
立つ公式である。

よって式（１０）を（８）に代入し、双曲面の交わる条
件を求める式を展開すると、最終的に に１ｘ＋に２ｙ＋に３＝０　　・・・・・・・・・・・
・・・・・（１１）ここで Ｋ　＋　＝−４ｓ２（ｅ、　＋ｅ２ｃｏｓθ）Ｋ　２　
”　２ｅ２ａ２Ｓ１ｎθ Ｋ　３　＝　８１２ａ　１２＋２ｅ　１ｅ２ａ　１ａ２
ＣＯ８θ＋ｅ２２ａ２２−（ａ＋−８２）２（ｂＩ２−
ｂ２２）の直線の方程式が求まる。

式（１１）は２及び２°に依らない式であるから、にｙ
ｚ座標、　ｘ’　ｙ’　ｚ’座標の式（１ｏ）を含むｚ
、　ｚ’　軸に平行な面（２８）を示す。

式（３）と式（５）の交点は（２８）の平面に含まれる
。

人工衛星を３箇使用した第４図の構成では、観測点Ｐ（
５）は（２８）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
を別の系より既知数として知り得るなら、観１１１１１
点Ｐ（５）は点として定めることが出来る。

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た場合を説明する
。

第５図では人工衛星を４箇使用した場合で、　ｘｙ面上
の様子を示す。（４０）はＸｏ軸、　（４１）はｙ”軸
、（４２）は４箇目の人工衛星り、　（４３）は（２ｏ
）の人工衛星Ｃと（４２）の人工衛星りの観測によって
得られた双曲線、　（４４）は（２１）のＸｏ軸と（４
ｏ）のＸ”軸の為す角。

（４５）は（６）の双曲線と（４３）の双曲線の交点を
通る直線である。

新にＸｏｙ”座標を加え、　（４２）の新な人工衛星り
が追加された結果、　（２０）の人工衛星Ｃとの距離差
が観測されることにより（４３）の双曲線が描けた。

（６）と（４３）の２つの双曲線の交点を結ぶ（４５）
の直線が得られ、２つの直線の（５）の交点に観測点が
あることが確定できる。ｘｙ平面上では人工術が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。

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。（４６）はＸ″ｙ″Ｚ”座標のＺ″軸
、　（４５）は３次元の場合２つの双曲面の交わる面を
示す。

第３図で説明したようにｘｙｚ座標とｘ’　ｙ’　ｚ’
座標の人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ（１）　、　（２）
　、　（２０）ｌ：ヨッテ（２８）の平面内が描け、　
ｘｙｚ座標、　ｘ’　ｙ’　ｚ’座標、ｘ′ｙ”ｚ”座
標＋７）人工術ｊｉＡ、　　Ｃ，Ｄ（１）　、　（２０
）、　（４２）によって（４５）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つの平面の交わる点に観測点がある事が求
められる。

観測点Ｐ（５）が存在する面までは式（１１）のように
代数式で求めることが出来るが、観測点Ｐ（５）を代数
式で解く事は難しいので、固有な解１よ数値解析によっ
て求めることにする。

人工衛星Ａ、　　Ｂ、　　Ｃ，Ｄ（１）　、　（２）　
、　（２０）、　（’４２）と観測点Ｐ（５）の配置を
第７図に示す。（５０）はＡＰ間、　　（５１）はＢＰ
間、　　（５２）はＣＰ間、　　（５３）はＤＰ間のそ
れぞれの距離、　（５４）はＡＢ間、　（５５）は８６
間、　（５６）はＣＤ間の距離を示す。

Ａは　（ＸＡ、　ｙＡ、　ＺＡ） Ｂは　（Ｘｉ、　’１ｎ、　ＺＩＩ） 。１よ　（ｘ、、　ｙ、、　ｚｊ　　　・・・・・・・
・・・・・（１２）Ｄは　（Ｘ１１＋　’！ｎ、　Ｚｎ
） 観測点Ｐ（５）は（ｘ、　ｙ、　ｚ）　　”””・（１
３）と表し、Ｐ点の座標は求めようとする未知数である
。

観測値は。

ＡＰ−ＢＰ＝Ｓ。

ＢＰ−ＣＰ＝Ｓ２　　　　・・・・・・・・・・・・・
（１４）ＣＰ−ＤＰ＝３３ の３つのＳの値である。

求めようとする観測点Ｐ（５）と人工１ｉ星までの距離
差と観１１１１１値として求められた値の差分を式で求
める。

ｆ（ｘ、　ｙ、　ｚ）＝ （ｒ（Ｘ−ＸＡ）２＋（ｙ−ｙＡ）２＋（ｚ−ｚＡ）２
−２（ｘ−ｘ、）２＋（ｙ−ｙｓ）２＋（ｚ−ｚ、）２
−５　、）２＋（Ｊ（ｘ−ｘｓ）２＋（ｙ−ｙＡ）２＋
（Ｚ−ＺＡ　）２−４（ｘ−ｘｃ）２＋（ｙ−ｙｃ）２
＋（Ｚ−ＺＣ）２−３２　）２＋（Ｔ’（Ｘ−ＸＣ）”
＋（ｙ　ｙｃ）２＋（ｚ−ｚｃ）２−Ｊ（ｘ−ｘｎ）”
＋（ｙ−ｙｕ）２＋（７，−Ｚｌｌ）２−３３　）２・
・・・・・・・・・・・・（１５） 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し最小
値である観測点Ｐ（５）を数値演算することが出来る。

数値計算のアルゴリズムを第８図に示す。（６０）は初
期値の設定で、観測点からあまり離れていない値（Ｘｏ
、Ｖｏ、　Ｚｏ）を設定する。また１式（１５）の関数
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
った時、（り返し演算を停止するための値をあたかしめ
設定する。（６１）はくり返しの最初の値でに＝０より
開始する（６２）ではＣＸ＊、　’１ｍ、　Ｚｈ）の時
の式（１５）を計算する。（６３）では（６２）で計算
した値とεを比較し、若しｆ（ｘｉ、　Ｙｔ＋　ｚｈ）
がεより小さくなった時くり返し演算を止め、（Ｘｈ、
　Ｖｈ＋　Ｚｋ）を出力する。（６４）では式（１５）
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ａｈはｆ（ｘｉ、　ｙｈ＋　ｚｍ）が大
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。（Ｘｉ、　ｙｈ、　Ｚｈ）点の前後の
式（１５）を算出し、極値を探ることは有効な手段であ
る。（６７）ではａ、に（６４）で計算した微係数を掛
け、各成分別の移動量を得る。極値の存在する方向の微
分値がより大きな値を示すので、３式分より成るベクト
ル値はｋからに＋１ステツプになった時、最短経由で極
値に近づくことが出来る。（Ｘｋ、　ｙｈ＋　ｚｈ）か
らに番目の移動量を差し引いたものを新に（Ｘｈ＋１＋
Ｙｈ＋＋＋　Ｚｈ＋＋）とする。（６８）でｋのステッ
プを１つ進める。（６３）の判定条件に達するまでくり
返し演算を行円判定値を越えた時（Ｘｉ、　ｙｂ＋　ｚ
ｍ）を得て出力とする。

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１通常の静止衛星の軌道の軌
道傾斜角を小さく例えば０．０５度などｉこ対して、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。

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の示す
。妥当な値として仰角を約９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Ｐである。

表　　　　１ （７２）は観測点（７１）における水平線、　（７３）
は雄心と静止軌道を結ぶ線でＲで示す。（７４）は仰角
で０２で示す。（７５）は角度θ＋　、　（７６）は角
度θ３　、　（７７）はＱから降した垂線の足でＨと示
す。（７８）は地球の半径でｒで示す。（７９）は静止
軌道（８０）、　（８１）。

（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。他に雄心をＯ
，Ｒと静止軌道の交わる点をＱとし。

八〇〇Ｈについて次の式が成立する。

ＱＨと水平線（７２）は平行であることより。

θ２−０３ で仰角を求めることが出来る。

軌道上の人工衛星（８０１（８１）、　（８２）、　（
８３）、　（８４）なとかＯＱとＯＨを対称にしたＯＱ
’　（Ｑの対称点をＱｏ　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。

次に傾斜￥ｉ口二ついて説明する。傾斜角は人工衛星間
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かある。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かは
とんと入ってしまう緯度６５度とさらにもう少し高緯度
の７０度での仰角と傾斜角の関係を表２に示す。第１０
図では緯度と傾斜角による衛星の移動の関係を示す。

（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、水平線（７２）と赤道面の交点をＴ、Ｐから表
　　　　２ 仰角（９１）の角度をとって赤道面を望む線分との交点
をＵ、赤道面と静止軌道の交点をＶ、線分ＰＵの延長上
の線と静止軌道（９３）との交点をＷとする。

θ４で示した緯度（９０）が定まり、θ５で示した仰角
（９１）が定まっているので。

／ＰＴＯ＝９０°−０４＝０６ ／ＰＵＴ＝１８０°−０ｓ−（１８０°−０６）−０６
−０５−θ７ΔＰＵＴに正弦法則を適用すると。

次に。

Ｕ　Ｖ　＝４２．０００−　Ｔ　Ｕ　−□　・・・・・
・・・（１８）ＣＯＳθ４ １　Ｐ　Ｕ　Ｔ　＝　ｌ　Ｖ　Ｕ　Ｗ　＝　Ｑ　ｔより ＶＷ＝ＵＶｔａｎθ７・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・（１９）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重
または直北に見た時の人工衛星の赤道面からの移動量を
示した。

′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
衛星の位置を示す。

（３００）は位相を示すための円で、　（１０１）、　
（１０２）。

（１０３）は同一時刻に於ける人］二衛星の位置、　（
１０４）。

（１０５）　、　（１０６）は成る時間経過した後の同
一時刻の人工衛星の位置、　（１１０）　、　（Ｉｌｌ
）　、　（１１２）　、　（１１３）は赤道面上の静止
軌道で衛星が大きな傾斜角を持った時に移動する範囲を
線分で示したもので。

図では直線で示したいるが、実際はいわゆる８字特性を
示す。（１１４）　、　（１１５）　、　（１１６）　
　（１１７）（１１７）　。

（１１８）、　（１１９）　、　（１２０）　、　（１
２１）は人工衛星の位置である。

この発明では観１１１＋１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。

静止軌道上で傾斜角を大きくした場合軌道上の人工衛星
が８字特性上のどの点にあるべきかは。

円（１００）の円周上の位置で示す。静止高度上の人工
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１位相関係は、　（１０１）　、（１０２）
。

（１０３）によって示し、実際の静止高度上の位置は（
１１４）　、　（１１５）　、　（１２０）　、　（１
２１）で示し、測距に必要な人工衛星間の直線は鎖線で
結んだ。この鎖線は適宜折曲がり、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（１０１）が（１０４）　、　（１０２）が（１０５
）　、　（１０３）が（１０６）に移動し、同様に（１
１８）　、　（１１９）　、　（１２０）　、　（１２
１）の４つのように人工衛星が分布をする。

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（１）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。

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（１）とＢ（２）が同じ時刻をも
つようにすれば、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し時刻を示す時計を持たない場合を
考える。そこで１人工衛星Δ（１）が発生した信号を人
工衛星Ｂ（２）の計測にも使用する。ＡＰとＡＢ＋ＢＰ
の信号が計測される。但し、ＡＢ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ＡＢ　（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９等価的にＡＰ。

ＢＰの間の距離差の計測が可能である。

ＡＢＰで信号が伝送される場合。

衛星間距離を、３１．５００ｋｍと置く、その条件は以
下の通り。

＋；　３１．５００＝　、／−２６，４００２＋　（８
，６００ｘ　２）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８．６０
０ｋｍ離れるとし、お互いに最大距離順れるとした。

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値を考えた。

（Ａ　Ｂ　Ｐ　）ｍａｘ＝　３１．５００＋　３６．０
００＝　６７、５００　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・（２０）゛　　光速を３　Ｘ　１０　ｌ１ｍ／
ｓｅｅとすると、　（ＡＢＰ）ｍａｘ間を信号が伝送す
るに要する時間は。

以上の条件のもとに計測方法を第１２図に示す。

（１３０）は横軸で時間を示す、縦軸は経路を示す。

（１３１）は人工衛星Ａ（１）が発生した基準パルス。

（１３２）は観測点Ｐで直接受信した基準パルス、（１
３３）は人工衛星Ｂを経由して受信した基準パルスであ
る。

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。

ＩＡＰ−ＢＰｌ＝ｌＡＰ−ＡＢＰ−ＡＢ＋・・・（２２
）ここで、ＩＡＰ−ＡＢＰｌ＝（Ｔ２−ＴＩ）／Ｃ但し
、Ｃは光速、ＡＢ、ＢＣは人工衛星の軌道位置より求め
られる。

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し
その取得データにもとづき軌道計算を行円軌道決定とさ
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。

この発明では静止高度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。

高精度に人工衛星の時計を較正することが出来。

人工衛星は容易に高精度な時刻を持つことが出来る。管
制局は国の一次入を準から高精度な時刻を入手出来るの
で、−次基準、管制局１人工衛星と常時連携動作をさせ
ながら１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。

第１３図でこの関係を説明する。（１４０）は人工衛星
Ａ　（１）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
制局で受信されるへき人工衛星Ａ（１）の秒時、（１４
４）は軌道決定値より求めた秒時伝播時間、　Ｑ４５）
は時刻（１４１）と時刻（１４３）の差の時間である。

管制局では時間差（１４５）を検出したなら、この差分
をコマンドで人工衛星Ａ（１）に送り９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。

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。

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Ｔ、（１３２）とタイミング
Ｔ２（１３３）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。（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か羅定して
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、第１２図の原信号Ｔ。（１３１）のタイミングを時
刻の情報付の信号にして、観測点Ｐ（５）に通知してや
れば、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り、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。

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図で計測に使用する信号は瞬時の時刻ヲ示スパルスを
使用した。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．ＯＯＯｋｍ
前後の場合が多い。しかし、宇宙で使用する場合、到達
距離が非常に遠いのと、測距の為の信号エネルギーをパ
ルス状のように肘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、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出来る。

計測のために必要な最大の伝播距離は１式（２１）で想
定した様に約６７．５００ｋｍ程度であればよい。この
距離の間をあいまいそのない−通りの符号で符号化出来
ればよい。基本クロックをＬＭ）Ｉｚにすると、この間
に約０．２２５Ｘ１０６箇の繰り返し波形が存在する事
になる。

一方、２０ビットのシフトレジスタを使用し。

疑似ランダム符号（Ｐｓｕｅｄｏ　Ｒａｎｄｏｍ　Ｃｏ
ｄｅ、略してＰＲＮ符号）を発生させれば、　　２”−
１＝１．０４８゜５７５の固有なパターンを発生するこ
とが出来る。

若し基本クロックを０．９５３６７５２ＭＨｚに選ぶな
ら、２０ビツトのシフトレジスタは１秒毎にその固有パ
ターンをくり返すことが出来る。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
理を人工衛星と人工衛星間の両方の計測に適用できる。

ＰＲＮ符号を用いた場合、同し周波数にもかかわらす、
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との利点を有して
いる。

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。

（＋５０）と（１５１）は測距用ＰＲＮ符号用シフトレ
ンスタ、　（１５２）は時刻符号発生装置、　（１５３
）は時刻装置、　（１５４）は搬送波鯨、　（１５６）
はＰＲＮ符号の発生や時刻符号を発生させるクロック、
　（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Ｍ
ＯＤ２合成器、　（１５９）　、　（１６０）は変調器
、　（１６１）は搬送波の９０度移相器、　（１６２）
はＱＰＳＫの合成回路である。

この発明では、ＰＲＮ符号のクロックをＩ　Ｍｌ（ｚ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（１５０）とＰＲ
Ｎ符号（１５１）をＭＯＤ２加算し、新しいＲＰＮ符号
を作成した。ＰＲＮ符号用シフトレジスタ（１５０）　
、　（１５１）はそのための信号発生器である。２つの
符号はＭＯＤ２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、　　Ｂ　Ｐ
　Ｓ　Ｋ（Ｂｉ−ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ　ｋｅｙｉｎ
ｇ）変調信号を得る。

この符号は正秒時に内容がゼロ・セットされ。

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（１５３）から得られるゲート信号（
１５７）の時刻符号器（１５２）はそれと同時に時刻装
置より読み取った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１時刻符号は測距信号と
位相が９０度異なった搬送波源で変調器（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１合成器（１６２）で合成され、１つのＱＰ
ＳＫ信号にされる。

観測点Ｐ（５）は測距信号を受信すると同時に原発中時
刻を同時に知る事が出来る。

第１５図は第１４図で構成された信号の形式を示す。（
１７０）は測距信号、　（１７１）は時刻信号、　（１
７２）は正秒の瞬時、　（１７３）は正妙のコード、　
（１７４）は０（ゼロ）スタート、　（１７５）は秒信
号の終了時。

（＋７６）は１秒コート、　（１７７）はｉ＋１秒コー
トである。

測距信号（１７０）は正秒時に内容をクリヤし同時に時
刻信号（１７１）もこの時点より時刻のカウントを開始
する。カウント値は正秒コード（１７３）から遂次内容
を新しい時刻で更新しながら連続して継続される。測距
信号（＋７０）は常に時刻信号を伴うので、測距信号（
１７０）が衛星で発生した瞬間を時刻信号（１７１）よ
り知る事が出来る。

この２つの信号を同時にクリヤするＯスタート（１７４
）のタイミングは正秒の丁度区切りのよい時に設定する
。次にこの信号形式を使用し実際に距離差を計測する方
法を説明する。

第１６図では衛星Ａ、　　Ｂの移動軌跡を示す。（１８
０）ぼ衛星Ａ（１）の軌道、　（１８１）は衛星Ｂ（２
）の軌道である。（１８２）は衛星Ａ（１）の正秒に於
けるＡ１位置で（１８３）は衛星Ａ（１）のＡ１点の位
置。

（１８４）は測距信号がＡ１点より開始し一巡する位置
Ａｎ点である。（１８５）は衛星Ａ（１）がＡ１の時の
衛星Ｂ（２）の位置でＢｉ点、　（１８６）は衛星Ａ（
１）がＡｉ点の時送信した信号が衛星Ｂ（２）に到着し
た時の位置旧、　（１８７）は衛星Ａ（１）のＡ１点に
相当する衛星Ｂ（２）の位置でＢｉ＋に点で、　（１８
８）は衛星Ａ（１）のＡｎ点に相当する衛星Ｂ（２）の
点である。

第１７図は各衛星が第１６図の各点にある時の様子を示
したものである。（１９０）は衛星Ａ（１）の発生する
信号、　（１９１）は衛星Ｂ（２）が衛星Ａ（１）の信
号衛星間通信で受信した信号にもとづいて発生させた送
信信号、　（１９２）は観測点Ｐ（５）が受信する衛星
Ａ（１）からの直接受信する信号、　（１９３）は観測
点Ｐ（５）が受信する衛星Ｂ（２）からの受信信号、　
（１９４）は正秒時で、測距信号及びテレメトリ信号が
同期し開始する点、　（１９５）はＡＢ間の伝播遅延、
　（１９６）はＡＰ間の伝播遅延、　（１９７）はＡＢ
Ｐ間の伝播遅延、　（２００）はＡＢ間の電波の遅延時
間の計測値のテレメトリワード、　（２０１）　、　（
２０５）は衛星Ａ（１）のテレメトリ信号、　（２０３
）　、　（２（ＩＴ）は衛星Ｂ（２）のテレメトリ値、
　（２０２）　、　（２０４）　。

（２０６）　、　（２０８）は衛星Ａ　（１）の測距信
号である。

衛星Ａ（１）は１秒を周期に原信号（１９０）を観測点
１）（５）及び隣りの衛星Ｈ（２）へ衛星間通信で送信
を行う。衛星Ｂ（２）では、衛星Ａ（１）から受信した
受信４号と自から発生している正秒毎にくり返すｆｌｌ
１１距信号と位相比較を行い、ＡＢ間の測距を行い、そ
の結果をテレメトリフレームのなかの適当なワードに入
れる。衛星Ｂ（２）で作られた新しいテレメトリは再編
集され、観測点Ｐ（５）に送信される。観測点Ｐ（５）
では２つの衛星Ａ（１）と衛星Ｂ（２）から信号を受信
する。２つの衛星の測距信号（２０６）　、　（２０７
）の位相を比較する事により距離差の計測が出来る。衛
星Ａ（１）の正秒点（１９／Ｉ）を基準にした場合９伝
播遅延ＴＡ、、（１９６）とＴ　Ａｌ１１゜（１９７）
の差を計測する事が出来る。この計測が行われた瞬時は
衛星Ａ（１）の正秒（１９４）とテレメトリ及び測距信
号の組合せにもとづく時刻の増分により知る事が出来る
。衛星Ａ（１）の信号が衛星間通信により衛星Ｂ（２）
を通過した瞬時はＡＢ間の伝播遅延時間（ＴＡＲ）を読
み取る事により知る事が出来る。このように衛星Ａ（１
）と衛星Ｂ（２）の衛屋上の時刻か分るので、軌道要素
から位置を算出する事が出来、常に位置の判明している
衛星から測距信号を送信する事が出来る。

第１８図は４つの衛星を例にした時の信号の原生を示す
ものである。（２１０）　、　（２１２）　、　（２１
４）　。

（２］６）は衛星Ａ（１）　、　　Ｂ（２）　、　　Ｃ
（２０）、　　Ｄ（４２）から観測点への信号の流れ、
　（２１１）　、　（２１３）　、　（２１５）は衛星
ＡＢ、ＢＣ，ＣＤ間の衛星間通信回線である。

隣り合う２つの衛星が一組になり、その組が重なり合い
ながら、順次観測網を作っていく。衛星Ａ（１）と衛星
Ｂ（２）では回線（２ｔＯ）　、　（２１１）　、　（
２１２）で成り立つ。衛星と観測点Ｐ（５）の間は衛星
からの直接信号と衛星間通信経由の信号の２つの信号が
発信される。観測点Ｐ（５）の位置を算出するには４つ
の衛星が必要で、この場合の信号のルートは第１８図に
示される。全世界を覆うに必要な衛星は１０箇で、第１
８図のように信号の系統を拡張する事により世界の位置
出し観測ネットワークを作ることが出来る。

第１９図は衛星のミツンヨン機器の構成図を示す。

（２２３）　、　（２３８）はフェーズアレーアンテナ
、（２２４）はアンテナ素子、　（２２５）は移相器、
　（２２７）は低雑音増幅器、　（２２８）はＰＮ符号
復号回路及びフェーズロックループ（Ｐ　Ｌ　Ｌ　）、
　（２２９）はローカルコード、　（２３０）は原振及
び時刻と測距信号、　（２３１）は位相差検出回路、　
（２３２）は航法データの発生回路、　（２３３）はテ
レメトリコマンドサブシステム。

（２３４）　、　（２３５）は変調器、　（２３６）　
、　（２３７）は出力増幅器、　（２４０）は観測点向
アンテナである。

衛星の規準信号は水晶発振子（１５４）で恒温槽に入ら
れ安定度を得られるようになっている。テレメトリ・コ
マンドサブシステム（２３３）を経由し。

地球局で時刻と周波数の管理は国の一次規準との比較に
より高精度に監視され、必要な場合は補正することも可
能であり、また、補正係数は航法データ発生回路に入力
され、テレメトリ値に編集される。測距符号（１５０）
　、　（１５１）はテレメトリデータと一緒に変調器（
２３５）により変調され、観測者向のアンテナ（２４０
）を経由し、観測点Ｐ（５）に送信される。測距信号の
みは出力増幅器（２３６）を経由し衛星間通信用アンテ
ナ（２３８）を経由し、隣の衛星に送信される。測距信
号はＰＮ符号を使用するので、ローカル信号との間には
強い相関特性を有するため、狭いバンド幅で衛星間信号
を送信することが可能である。この為アンテナ利得はあ
まり大きなものが必要ではない。衛星の姿勢制御精度０
１度〜０．０５度を期待した時、ビーム幅１度より大き
い場合は、アンテナのビームの自動追尾が不用になり、
衛星の構成が簡単になる。さらにアンテナのビームの制
御はアレーアンテナを電子制御で動作させる事により一
層簡素化が図られる。

衛星間通信の受信側のアンテナも同様な構成とすること
が出来る。隣りの衛星より受信した信号はアンテナ（２
２３）を経由し低雑音増幅器（２２７）で増幅された後
ＰＮ符号の復号回路とＰ　Ｌ　Ｌ　（２２８）で。

ローカル符号発生回路（２２９）のローカル符号と比較
が行われ、符号の再生と位相の同期が行われる。

この符号と自分の符号発生器（１５０）　、　（１５１
）で発生じた符号の位相差の計測が位相差検出回路（２
３１）で検出され、この僅は航法データの一部として航
法データの発生回路に入力されテレメトリ値に編集され
る。テレメトリ値と、隣の衛星から受信し。

ＰＮｎ号の復号を行った後のＰＮ符号復号回路（２２８
）の出力の測距信号を変調器（２３４）で変調し。

出力増幅器（２３７）で増幅しアンテナ（２４０）を経
由し、観測者に信号を送信する。

〔発明の効果〕

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ｉ＋＋される
ようにし、観測者は受信機簡単な時ま１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。

観測者は極地方なとの高緯度地方を除いて、この計測が
可能である。

【図面の簡単な説明】

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図はｘｙｚ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次元座標で示図、第５図は人工衛星
を４箇使用した場合でのｘｙ画面上様子を示す図、第６
図は４箇の人工衛星を使用した場合を３次元座標で示し
た図。 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図は地球上に配置された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
ため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図は第１４図で構成された信号の形
式を示す図、第１６図は衛星Ａ、　　Ｈの移動軌跡を示
す図、第１７図は各衛星が第１６図の各点にあった時の
様子を示す図、第１８図は４つの衛星を例とした時の信
号の流れを示す図、第１９図は衛星のミッンヨン機器の
構成を示す図、第２０図はＧＰＳの人工衛星の構成を示
す図である。 図中、（１）と（２）は軌道上にある人工衛星Ａ。 Ｂ、　（３）は人工衛星Ａ、　　Ｂ（１）　、　（２）
を貫く軸でＸ軸、（４）は人工衛星ＡとＢのＸ軸の中点
を原点としたｙ軸、（５）は人工衛星ＡとＢからの距離
差が一定な点Ｐ、　（６）は点Ｐのｘｙ画面上軌跡、（
７）はｙ軸に対して双曲線（６）と対称な双曲線、（８
）はＺ軸、（９）は双曲面、　（１０）と（１１）は双
曲面をｙｚ面に平行な面で切断した時の円、　（２０）
は人工衛星Ｃ，（２１）はＸ′軸、　（２２）はｙ゛軸
、　（２３）はＸ軸とＸ゛軸の為す角θ、　（２４）は
観測点Ｐを含むＡ　Ｉ）とＣＰの距離差一定の双曲線、
　（２５）は双曲線（６）と（２４）の交点の１つ、　
（２６）は双曲線（６）と（２４）の交わる２点を含む
直線、　（２７）は双曲線（２４）をＸ°軸で回転して
得られる双曲面、　（２８）は２つの双曲面（９）と双
曲面（２７）が交わる線分を含む平面、　（２９）は２
つの双曲面（９）と（２７）の交点より成る２次曲線、
　（４０）はｘ”軸、　（４１）はｙ”軸、　（４２）
は人工衛星り、　（４３）は人工衛星Ｃと人工衛星りの
観測によって得られた双曲線、　（４４）はＸ°軸とＸ
”軸の為す角、　（４５）は双曲線（６）と双曲線（４
３）の交点を通る直線、　（４６）はＸ”ｙ″Ｚ”座標
のＺ”軸、　（５０）はＡＰ間の距離、　（５１）はＢ
Ｐ間の距離、　（５２）はＣＰ間の距離、　（５３）は
ＤＰ間の距離、　、　（５４）はＡＢ間の距離、　（５
５）はＢＣ間の距離、　（５６）はＣＤ間の距離、　（
７１）は観測点Ｐ、　（７２）は観測点（７１）におけ
る水平線、　（７３）は他心と静止軌道を結ぶ線、　（
７４）は仰角、　（７８）は地球の半径。 （７９）は静止軌道、　（８０）、　（８１）、　（８
２）、　（８３）、　（８４）。 （８５）はこの発明に係る静止軌道上の人工衛星、（９
０）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、　（１００）は位相を示すための円、　（１０１）
　、　（１０２）　、　（１０３）は同一時刻に於ける
人工衛星の位置、　（１０４）　、　（１０５）　、　
（１０６）は成る時間経過した後の同一時刻の人工衛星
の位置、　（１１０）　、　（ｉｌｌ）　、　（１１２
）　、　（１１３）は赤道面上の静止軌道で衛星が大き
な傾斜角を持った時に移動する範囲を線分で示したもの
、（１１４）。 （１１５）　、　（１１６）　、　（１１７）　、　（
１１８）　、　（１１９）　、（１２０）。 （１２１）は人工衛星の位置、　（１３１）　、　（１
３２）　、　（１３３）は基準パルス、　（１５０）と
（１５１）は測距雌用ＰＲＮ？′１：号用シフトレンス
タ、　（１５２）は時刻符号発生装置、　（１５３）は
時刻装置、　（１５４）は搬送波源、　（１５６）はク
ロック、　（１５７）はゲート信号、　（１５８）はＭ
Ｏｄ２合成器、　（１５９）　、　（１６０）は変調器
、　（１６１）は搬送波の９０度移相器、　（１６２）
はＱＰＳＫの合成回路、　（２２３）　、　（２３８）
はフェーズアレーアンテナ。 （２２４）はアンテナ素子、　（２２５）は移相器、　
（２２７）は低雑音増幅器、　（２２８）はＰＮ符号複
合回路及びフェーズロックループ（１）　Ｌ　Ｌ）、　
（２２９）はローカルコード、　（２３０）は原振及び
時刻と測距信号、（２３１）は位相差検出回路、　（２
３２）は航法データの発生回路、　　（２３３）はテレ
メトリ・コマンドサブンステム、　（２３４）　、　（
２３５）は変調器、　（２３６）　、　（２３７）は出
力増幅器、　（２４０）は観測点向アンテナである。 なお１図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、４箇の人工衛星か
   ら出来る隣り合う２箇の人工衛星の３箇の組合せに対し
   、管制局によつて較正された時刻信号にもとづき整数秒
   時に一定の位相を持つように作られた測距信号を地球表
   面に送信すると同時に、前記の測距信号を衛生間データ
   中継手段によつて隣の人工衛星に送信し、前記の測距信
   号を受信した前記の隣の人工衛星は送信側の送信時の時
   刻が明確な測距信号と受信側の時刻との関係が明確な測
   距信号の位相比較を行い、前記の位相比較情報と前記の
   送信されて来た測距信号を地球表面に送り４箇の人工衛
   星からは前記の各々の測距信号並びに人工衛星間の位相
   比較情報を地球表面に送信し、地球近くではこの測距信
   号の受信時刻と測距信号から検出した送信タイミング時
   刻と上記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前記の４箇の人
   工衛星の隣り合う２箇の組合せに対し、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
   描くことが出来、４箇の人工衛星の組合せで得られる３
   組の２箇の人工衛星につき、前記と同じ計算処理を行う
   事により、双曲面の交点として観測点を求めることを特
   徴とする人工衛星を用いた測位方法。