JPH04357483A - 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】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】従来の電波航法はデッカ、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ＮＮＳＳ（Ｎａｖｙ　　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　
　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　　Ｓｙｓｔｅｍ）やＧＰＳ（Ｇ
ｌｏｖａｌ　　ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）
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、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、ＮＮＳＳ
はドッ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。

【０００３】図２０にＧＰＳの人工衛星の構成を示す。 ３００，３０１，３０２，３０３はＧＰＳ用のＮＡＶＳ
ＴＡＲ（ＮＡＶｉｇａｔｉｏｎ　　ｓｙｓｔｅｍ　　Ｗ
ｉｔｈＴｉｍｉｎｇ　　ａｎｄ　　Ｒａｎｇｉｎｇ）で
その位置をＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’で示す。ＮＡＶＳＴ
ＡＲ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、ＮＡＶＳＴＡＲは周の始めを基準
に現在の時刻を正確に表現している。また、ＮＡＶＳＴ
ＡＲ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、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
の所に居た場所、ＮＡＶＳＴＡＲ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、次にこの観
測者がＮＡＶＳＴＡＲ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、３０４を今その
観測点として、Ｐ’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ＮＡＶＳＴＡＲ３
００，３０１，３０２，３０３の時刻はＴｎ１，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ＮＡＶＳＴ
ＡＲの位置関係から次の様な方程式が成立する。

【０００４】

【数１】

【０００５】（１）の方程式は未知数としてＰ’の位置
である三次元の３種類の値とΔｔ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。

【０００６】ＮＡＶＳＴＡＲの軌道は高度２０，１８３
ｋｍの円軌道で、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、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、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基準
と較正することが実施される。

【０００７】

【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ＮＡＶ
ＳＴＡＲを必要とし、かつＮＡＶＳＴＡＲ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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明では、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箇の人口衛星を投入し軌道
傾斜角が約６度になるようにし、各人工衛星の或る瞬間
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、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。

【０００９】

【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、この信号の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。

【００１０】

【実施例】

実施例１．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。図１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で、６
は点Ｐのｘｙ面上の軌跡、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。

【００１１】

【数２】

【００１２】点Ｐ５を観測点とするなら、この発明では
２箇の人工衛星Ａ１，Ｂ２と観測点の間の距離の差を計
測する。図１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。

【００１３】図１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
双曲面６をｘ軸を中心に回転し、３次元の双曲面を得る
。図２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。図１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座標上で双曲面９は次の式で表わせる。

【００１４】

【数３】

【００１５】図１或は図２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。

【００１６】次に３箇の人工衛星を用いた場合を図３を
用いて説明する。２箇はすでに図１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Ｃ、２１はｘ’
軸、２２はｙ’軸、２３はｘ軸とｘ’軸の為す角θ、２
４は観測点Ｐを含むＡＰ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点を含む直線である。

【００１７】観測点Ｐ５は人工衛星Ａ１，Ｂ２と人工衛
星Ａ１，Ｃ２０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
組合わせた場合を図１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
同じ距離差が計測できるのは交点５と２５の２点である
。

【００１８】次に図３で考案したｘｙ，ｘ’ｙ’面の現
象を図４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。

【００１９】ｘｙｚ座標上の双曲面９は次の式で示され
る。

【００２０】

【数４】

【００２１】ｘ’ｙ’ｚ’座標上の双曲面２７は次の式
で示される。

【００２２】

【数５】

【００２３】ｘｙｚ座標とｘ’ｙ’ｚ’座標の関係は次
の式で示される。

【００２４】

【数６】

【００２５】ｘｙ平面とｘ’ｙ’平面を同一とする条件
は次の通り。

【００２６】

【数７】

【００２７】式（７）の条件により式（３）と式（５）
よりｚを消去すると次の式が得られる。

【００２８】

【数８】

【００２９】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。図３のｘｙ，ｘ’ｙ’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、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。

【００３０】

【数９】

【００３１】図３の場合を符号まで考慮すると式（９）
は次の様になる。

【００３２】

【数１０】

【００３３】式（１０）の関係はｘｙ，ｘ’ｙ’平面で
だけで成り立つ関係ではなく、図４のｘ軸及びｘ’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）を式（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、最終的に直線の方程
式が求まる。式（１１）はｚ及びｚ’に依らない式であ
るから、ｘｙｚ座標，ｘ’ｙ’ｚ’座標の式（１０）を
含むｚ，ｚ’軸に平行な面２８を示す。

【００３４】式（３）と式（５）の交点は２８の平面に
含まれる。人工衛星を３箇使用した図４の構成では、観
測点Ｐ５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、観測点Ｐ５は
点として定めることが出来る。

【００３５】しかし、衛星間の距離差のみの情報から観
測点を点Ｐ５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。図５では人工衛星を４箇使用した場合で、ｘ
ｙ面上の様子を示す。４０はｘ’軸、４０はｙ”軸、４
２は４箇目の人工衛星Ｄ、４３は２０の人工衛星Ｃと４
２の人工衛星Ｄの観測によって得られた双曲線、４４は
２１のｘ’軸と４０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。新たにｘ”
ｙ”座標を加え、４２の新な人工衛星Ｄ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。

【００３６】次に３次元でも同様な考えが適用できるこ
とを図６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。図３で説明したようにｘｙｚ座標とｘ’ｙ’ｚ’
座標の人口衛星Ａ１，Ｂ２，Ｃ２０によって２８の平面
内が描け、ｘｙｚ座標，ｘ’ｙ’ｚ’座標，ｘ”ｙ”ｚ
”座標の人工衛星Ａ１，Ｃ２０，Ｄ４２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Ｐ５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Ｐ５を代数式で解く事は難しいので、固有な
解は数値解析によって求めることにする。

【００３７】

【数１１】

【００３８】人工衛星Ａ１，Ｂ２，Ｃ２０，Ｄ４２と観
測点Ｐ５の配置を図７に示す。５０はＡＰ間、５１はＢ
Ｐ間、５２はＣＰ間、５３はＤＰ間のそれぞれの距離、
５４はＡＢ間、５５はＢＣ間、５６はＣＤ間の距離を示
す。

【００３９】Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの点は次の様に定義される
。

【００４０】

【数１２】

【００４１】観測点Ｐは次の様に定義される。

【００４２】

【数１３】

【００４３】観測値は次の式で表わされる。

【００４４】

【数１４】

【００４５】求めようとする観測点Ｐ５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。

【００４６】

【数１５】

【００４７】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Ｐ５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Ｐ５を数値演算することが出来る
。

【００４８】数値計算のアルゴリズムを図８に示す。６
０は初期値の設定で、観測点からあまり離れていない値
（ｘ０　，ｙ０　，ｚ０）を設定する。また、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
小値になった時、くり返し演算を停止するための値をあ
たかじめ設定する。６１はくり返しの最初の値でｋ＝０
より開始する。６２では（ｘｋ　，ｙｋ　，ｚｋ　）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（ｘｋ　，ｙｋ　，ｚｋ　）がε
より小さくなった時くり返し演算を止め、（ｘｋ　，ｙ
ｋ　，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ｋ
番目の点からｋ＋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ａｋ　はｆ（ｘｋ　，ｙ
ｋ　，ｚｋ　）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。（ｘｋ　，ｙｋ　
，ｚｋ　）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ａｋ　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成分
より成るベクトル値はｋからｋ＋１ステップになった時
、最短経由で極値に近づくことが出来る。（ｘｋ　，ｙ
ｋ　，ｚｋ　）からｋ番目の移動量を差し引いたものを
新に（ｘｋ＋１　，ｙｋ＋１　，ｚｋ＋１　）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い、判定値を越えた時（ｘｋ
　，ｙｋ　，ｚｋ　）を得て出力とする。

【００４９】次に人工衛星の軌道位置に付いて説明する
。人工衛星は静止軌道を使用する。但し、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。

【００５０】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に示す。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。

【００５１】

【表１】

【００５２】図９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。７２は観測点７１に
おける水平線、７３は地心と静止軌道を結ぶ線でＲを示
す。７４は仰角でθ２　で示す。７５は角度θ１　、７
６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。他に地心をＯ，Ｒと静止軌道
の交わる点をＱとし、ΔＯＱＨについて次の式が成立す
る。

【００５３】

【数１６】

【００５４】軌道上の人工衛星８０，８１，８２，８３
，８４などがＯＱとＯＨを対称にしたＯＱ’（Ｑ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に仰角と衛星箇数の関係を示した。

【００５５】次に傾斜角について説明する。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７０度での仰角と傾斜角の関係を表２に示す
。

【００５６】

【表２】

【００５７】図１０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。

【００５８】

【数１７】

【００５９】ＴＵを求める式を導き出す。

【００６０】

【数１８】

【００６１】ＵＶを求める式を導き出す。

【００６２】

【数１９】

【００６３】ＶＷを求める式を導き出す。

【００６４】

【数２０】

【００６５】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南また
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。

【００６６】次に静止軌道上の人工衛星の位置について
説明する。図１１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。１００は位相を示すための
円で、１０１，１０２，１０３は同一時刻に於ける人工
衛星の位置、１０４，１０５，１０６は或る時間経過し
た後の同一時刻の人工衛星の位置、１１０，１１１，１
１２，１１３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
では直線で示しているが、実際はいわゆる８字特性を示
す。１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９
，１２０，１２１は人工衛星の位置である。

【００６７】この発明では観測者から見て４個の人工衛
星の分布は、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、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１１４，１１５，１２
０，１２１で示し、測距に必要な人工衛星間の直線は鎖
線で結んだ。この鎖線は適宣折曲がり、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１０
６に移動し、同様に１１８，１１９，１２０，１２１の
４つのように人工衛星が分布をする。

【００６８】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。図７の人工衛星Ａ１と人工衛星Ｂ２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Ｂ２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Ａ１とＢ２
が同じ時刻をもつようにすれば、この方法は可能である
が、この発明では別の人工衛星が同じ時刻を示す時計を
持たない場合を考える。そこで、人工衛星Ａ１が発生し
た信号を人工衛星Ｂ２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或る
いは距離ＡＢ５４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、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。

【００６９】

【数２１】

【００７０】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８，６００ｋｍ
離れるとし、お互いに最大距離離れるとした。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。

【００７１】ＡＢＰの距離を次式により求める。

【００７２】

【数２２】

【００７３】光速を３×１０８　ｍ／ｓｅｃとすると、
（ＡＢＰ）ｍａｘに要する時間を次式により求める。

【００７４】

【数２３】

【００７５】以上の条件のもとに計測方法を図１２に示
す。１３０は横軸で時間を示す、縦軸は経路を示す。１
３１は人工衛星Ａ１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、１３３は人工衛星Ｂ
を経由して受信した基準パルスである。

【００７６】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。

【００７７】

【数２４】

【００７８】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。

【００７９】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
次基準から高精度な時刻を入手出来るので、一次基準、
管制局、人工衛星と常時連携動作をさせながら、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。

【００８０】図１３でこの関係を説明する。１４０は人
工衛星Ａ１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Ａ１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。

【００８１】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Ａ１に送り、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
。

【００８２】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。

【００８３】この発明では、距離差を計測することが必
要である。即ち、図１２のタイミングＴ１　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Ｔ０　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Ｐ５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、図１２の原信号Ｔ０　１３１
のタイミングを時刻の情報付の信号にして、観測点Ｐ５
に通知してやれば、観測点Ｐ５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。

【００８４】次に距離計測について説明する。今までの
説明では図１２で計測に使用する信号は瞬時の時刻を示
すパルスを使用した。パルス波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，
０００ｋｍ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、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、式（２１）で想定した様に約６７，５０
０ｋｍ程度であればよい。この距離の間をあいまいその
ない一通りの符号で符号化出来ればよい。基本クロック
を１ＭＨｚにすると、この間に約０．２２５×１０６　
箇の繰り返し波形が存在する事になる。

【００８５】

【数２５】

【００８６】若し基本クロックを０．９５３６７５２Ｍ
Ｈｚに選ぶなら、２０ビッ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、時間差のある２つの相関演算を行う事によりつの符
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。

【００８７】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図１４に示す。１５０
と１５１は測距用ＰＲＮ符号用シフトレジスタ、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
。

【００８８】この発明では、ＰＲＮ符号のクロックを１
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１５０と
ＰＲＮ符号１５１をＭＯＤ２加算し、新しいＰＲＮ符号
を作成した。ＰＲＮ符号用シフトレジスタ１５０，１５
１はそのた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１
５９により変調され、ＢＰＳＫ（Ｂｉ−ｐｈａｓｅ　　
ｓｈｉｆｔ　　ｋｅｙｉｎｇ）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１
５２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、
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、合成器１６２で合成され
、１つのＱＰＳＫ信号にされる。観測点Ｐ５は測距信号
を受信とすると同時に原発生時刻を同時に知る事が出来
る。

【００８９】図１５は図１４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、１７２は
正秒の瞬時、１７３は正秒のコード、１７４は０（ゼロ
）スタート、１７５は秒信号の終了時、１７６はｉ秒コ
ード、１７７はｉ＋１秒コードである。

【００９０】測距信号１７０は正秒時に内容をクリアし
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から逐次内容
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１７０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アする０スタート１
７４のタイミングは正秒の丁度区切りのよい時に設定す
る。

【００９１】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。図１６では衛星Ａ，Ｂの移動
軌跡を示す。１８０は衛星Ａ１の軌道、１８１は衛星Ｂ
２の軌道である。１８２は衛星Ａ１の正秒に於けるＡ１
　位置で１８３は衛星Ａ１のＡｉ点の位置、１８４は測
距信号がＡｉ点より開始し一巡する位置Ａｎ点である。 １８５は衛星Ａ１がＡ１　の時の衛星Ｂ２の位置でＢｉ
点、１８６はＡ１がＡｉ点の時送信した信号が衛星Ｂ２
に到着した時の位置Ｂｉ、１８７は衛星Ａ１のＡｉ点に
相当する衛星Ｂ２の位置でＢｉ＋ｋ点で、１８８は衛星
Ａ１のＡｎ点に相当する衛星Ｂ２の点である。

【００９２】図１７は各衛星が図１６の各点にある時の
様子を示したものである。１９０は衛星Ａ１の発生する
信号、１９１は衛星Ｂ２が衛星Ａ１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Ｐ５が受信する衛星Ａ１からの直接受信する信
号、１９３は観測点Ｐ５が受信する衛星Ｂ２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、１９
６はＡＰ間の伝播遅延、１９７はＡＢＰ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Ａ１のテレメトリ信号、
２０３，２０７は衛星Ｂ２のテレメトリ値、２０２，２
０４，２０６，２０８は衛星Ａ１の測距信号である。

【００９３】衛星Ａ１は１秒を周期に原信号１９０を観
測点Ｐ５及び隣りの衛星Ｂ２へ衛星間通信で送信を行う
。衛星Ｂ２で作られた新しいテレメトリは再編集され、
観測点Ｐ５に送信される。観測点Ｐ５では２つの衛星Ａ
１と衛星Ｂ２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Ａ１の正秒点１９４を基準にした場合
、伝播遅延ＴＡＰ１９６とＴＡＢＰ　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Ａ１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Ａ１の信号が
衛星間通信により衛星Ｂ２を通過した瞬時はＡＢ間の伝
播遅延時間（ＴＡＢ）を読み取る事により知る事が出来
る。 このように衛星Ａ１と衛星Ｂ２の衛星上の時刻が分かる
ので、軌道要素から位置を算出する事が出来、常に位置
の判明している衛生から測距信号を送信する事が出来る
。

【００９４】図１８は４つの衛星を例にした時の信号の
流小を示すものである。２１０，２１２，２１４，２１
６は衛星Ａ１，Ｂ２，Ｃ２０，Ｄ４２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、２１７は地上に設置される管
制局、２１８は衛星Ａ１と管制局２１７を結ぶフィーダ
回線、２１９は衛星Ｂ２と管制局２１７を結ぶテレメト
リ・コマンド回線またはフィーダ回線である。

【００９５】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Ｂ２では回線２１０，２１１，２１２で成り立
つ。衛星と観測点Ｐ５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
の信号のルートは図１８に示される。

【００９６】観測点Ｐ５が衛星Ｂ２経由の衛星Ａ１の信
号１９３より衛星Ｂ２の位置を検出するためには、衛星
間の距離を示すＴＡＢを知らなければならない。衛星Ｂ
２の受信信号１９１は観測点への信号の流れ２１２へ送
信されると同時に同じ信号が衛星間回線２１１を経由し
、衛星Ａ１へ再送信される。衛星Ａ１ではフィーダ回線
２１８に原信号１９０と、再送信された到着時間だけ異
る同じ信号を管制局２１７に送信する。管制局ではこの
２つの信号の位相差、即ち時間差を計測することにより
、衛星Ａ１と衛星Ｂ２の間の距離を算出することが出来
る。即ち管制局２１７で得たＴＡＢ情報は直にテレメト
リ回線またはフィーダ回線を通じコマンドとして衛星Ｂ
２に送信され、衛星Ｂ２では即時、該当テレメトリ語を
更新する。

【００９７】もう一つの方法として、衛星Ａ１は原信号
１９０と、衛星Ｂ２から返信されて来た衛星Ｂ送信信号
１９１を衛星Ａ１のなかで位相差し、時間遅れであるＴ
ＡＢ１９５を計測し、その結果得られたＴＡＢをフィー
ダ回線２１８で管制局２１７に送る。管制局２１７では
テレメトリ・コマンド回線２１９またはフィーダ回線２
１９を経由し衛星Ｂ２にこのＴＡＢ１９５を送り、即時
該当のテレメトリ語を更新する。

【００９８】前記二つの場合に於いて衛星と観測者を結
ぶ信号の種類は、現に観測者が直接対向し受信している
衛星が発生した信号と、隣りの衛星で発生した信号を中
継した信号との２種類である。これに対し衛星と観測者
を結ぶ信号の種類を一種類にしすることも可能である。 即ち、衛星Ａ１は原信号１９０を発生し、測距信号２０
２の開始時刻は整数秒時と一致させる。この状態を基準
の衛星信号とする。前記の信号は衛星Ｂ２，衛星Ｃ２０
，衛星Ｄ４２とこのシステムを構成するすべての衛星に
衛星間回線２１１，２１３，２１５を通じ伝送される。

【００９９】各々の衛星は受信信号のＰＣＭ再生を行っ
た後、受信信号を観測点Ｐ５と隣の衛星へと同じ信号を
分岐して送る。衛星間の距離の計測方法並びに、その計
測結果をテレメトリ語のなかに編集する方法については
管制局２１７を含め実施する方法は前に述べた通りであ
る。原信号の測距信号以外は時刻との関係が整数秒で同
期されてないが、管制局２１７ではすでに衛星間距離を
計測している訳であるから、各衛星で信号が通過する時
点は原信号１９０からの時間差として算出することが可
能である。この値を管制局１９０が衛星間距離を各衛星
に与えた同じ方法で各衛星に与え、各衛星のテレメトリ
語のなかに時刻信号として組込めばよい。このようにす
れば、衛星と観測者Ｐ５を結び回線２１０，２１２，２
１４，２１６に含まれる測距信号は一種類であって、テ
レメトリのなかに衛星間距離の情報と時刻の情報を含ま
せることにより、位置を検出するためのすべての信号を
揃えることが出来る。

【０１００】この説明のなかで衛星Ａ１の距離信号の開
始時期と整数秒を同期させる事で考えたが、これは観測
者Ｐ５にとって日常生活の常識に上便利であるという事
で採用したのであって、必ずしも必須のことでなく、ど
の衛星信号にあっても測距信号と時刻の関係をテレメト
リ語のなかに含ませるなら、位置検出のための情報をす
べて含んだ事になる。

【０１０１】全世界を覆うに必要な衛星は１０箇で、図
１８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。

【０１０２】図１９は衛星のミッション機器の構成図を
示す。２２３，２３８はフェーズアレーアンテナ、２２
４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（ＰＬＬ）、２２９はローカルコード、２３０は原
振及び時刻と測距信号、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、２４１，２４４，２４９は送受分
波器、２４２，２４８は高出力増幅器、２４３，２４７
は変調器、２４５は低雑音増幅器、２４６は復調器、２
５０はアンテナである。

【０１０３】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、
観測点向のアンテナ２４０を経由し、観測点Ｐ５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２２３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ＰＬＬ
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。 再生されたＰＮ符号は変調器２３４を通じ隣の衛星及び
観測者に送信されると同時に変調器２４３を通じ、送信
源の衛星に返送される。２つの衛星間の距離を示すデー
タは管制局２１７、または送信源の衛星で検出され、そ
の値はフィーダ回線またはテレメトリ回線２１９を通じ
送信され、この値は航法データの一部として航法データ
の発生回路２３２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、ＰＮ符号の復
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。

【０１０４】

【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
観測されるようにし、観測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。

【図面の簡単な説明】

【図１】２箇の人工衛星を使用した距離差一定の双曲線
を示す図である。

【図２】ｘｙｚ座標の双曲面を示す図である。

【図３】３箇の人工衛星を用いた場合の図を示す図であ
る。

【図４】図３の配置を３次元座標で示す図である。

【図５】人工衛星を４箇使用した場合のｘｙ面上の様子
を示す図である。

【図６】４箇の人工衛星を使用した場合の３次元座標表
示を示す図である。

【図７】４箇の人工衛星と観測点の配置を示す図である
。

【図８】位置検出のためのアルゴリズムを示す図である
。

【図９】地球上に配置された人工衛星の様子を示す図で
ある。

【図１０】緯度と傾斜角による衛星の移動関係を示す図
である。

【図１１】位相を示すための円と静止軌道上の人工衛星
の位置関係を示す図である。

【図１２】人工衛星間の距離差の計測方法を示す図であ
る。

【図１３】時刻較正の方法を示す図である。

【図１４】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である。

【図１５】図１４で構成された信号形式を示す図である
。

【図１６】衛星Ａ，Ｂの移動軌跡を示す図である。

【図１７】各衛星が図１６の各点にあった時の様子を示
す図である。

【図１８】４つの衛星を例とした時の信号の流れを示す
図である。

【図１９】衛星のミッション機器の構成を示す図である
。

【図２０】ＧＰＳの人工衛星の構成を示す図である。

【符号の説明】

１　　人工衛星Ａ ２　　人工衛星Ｂ ３　　ｘ軸 ４　　ｙ軸 ５　　人工衛星Ａ，Ｂから距離差一定の点Ｐ６　　点Ｐ
のｘｙ平面上の軌跡 ７　　対称な双曲線 ８　　ｚ軸 ９　　双曲面 １０　　双曲面を切断した円 １１　　双曲面を切断した円 ２０　　人工衛星Ｃ ２１　　ｘ’軸 ２２　　ｙ’軸 ２３　　ｘ軸とｘ’軸の為す角 ２４　　距離差一定の双曲線 ２５　　２つの双曲線の交点 ２６　　双曲線と交わる直線 ２７　　回転した後の双曲面 ２８　　双曲面の交線を含む平面 ２９　　双曲面の交点より成る２次曲線４０　　ｘ”軸 ４１　　ｙ”軸 ４２　　人工衛星Ｄ ４３　　双曲線 ４４　　ｘ’軸とｘ”軸の為す角 ４５　　２つの双曲線を通る直線 ４６　　ｚ”軸 ５０　　ＡＰ間の距離 ５１　　ＢＰ間の距離 ５２　　ＣＰ間の距離 ５３　　ＤＰ間の距離 ５４　　ＡＢ間の距離 ５５　　ＢＣ間の距離 ５６　　ＣＤ間の距離 ７０　　地球 ７１　　観測点Ｐ ７２　　水平線 ７３　　地心と静止軌道を結ぶ線分 ７９　　静止軌道 ８０　　衛星位置 ８１　　衛星位置 ８２　　衛星位置 ８３　　衛星位置 ８４　　衛星位置 ８５　　衛星位置 １００　　位相を示す円 １０１　　人工衛星の位置の位相 １０２　　人工衛星の位置の位相 １０３　　人工衛星の位置の位相 １０４　　或る時刻の人工衛星の位置の位相１０５　　
或る時刻の人工衛星の位置の位相１０６　　或る時刻の
人工衛星の位置の位相１１０　　緯度 １１１　　緯度 １１２　　緯度 １１３　　緯度 １１４　　人工衛星の位置 １１５　　人工衛星の位置 １１６　　人工衛星の位置 １１７　　人工衛星の位置 １１８　　人工衛星の位置 １１９　　人工衛星の位置 １２０　　人工衛星の位置 １２１　　人工衛星の位置 １５０　　測距用シフトレジスタ １５１　　測距用シフトレジスタ １５２　　時刻符号発生装置 １５３　　時刻装置 １５４　　搬送波源 １５８　　ＭＯＤ２合成器 １５９　　変調器 １６０　　変調器 １６１　　９０度移相器 １６２　　ＱＰＳ合成回路 １８０　　人工衛星Ａの軌道 １８１　　人工衛星Ｂの軌道 １８２　　人工衛星Ａの正秒に於ける位置１８３　　Ａ
ｉ点の位置 １８４　　Ａｎ点の位置 １８５　　人工衛星ＡがＡｉの時の人工衛星Ｂの位置１
８６　　人工衛星ＡがＡｉの時送信した信号が人工衛星
Ｂに到着した時の位置 １８７　　人工衛星ＡのＡｉ点に相当する人工衛星Ｂの
位置Ｂｉｔｋ点 １８８　　人工衛星ＡのＡｎに相当する人工衛星Ｂの位
置２１０　　人工衛星Ａから観測点への信号の流れ２１
１　　ＡＢ間衛星間通信回線 ２１２　　人工衛星Ｂから観測点への信号の流れ２１３
　　ＢＣ間衛星間通信回線 ２１４　　人工衛星Ｃから観測点への信号の流れ２１５
　　ＣＤ間衛星間通信回線 ２１７　　管制局 ２１８　　人工衛星Ａと管制局を結ぶフィーダ回線２１
９　　人工衛星Ｂと管制局を結ぶフィーダまたはＴＴＳ
Ｃ回線 ２２３　　アンテナ ２２４　　アンテナ・エレメント ２２５　　移相器 ２２６　　移相制御器 ２２７　　低雑音増幅器 ２２８　　ＰＬＬループ ２２９　　符号発生装置 ２３０　　時刻・測距原信号 ２３２　　航行データ発生回路 ２３３　　テレメトリ・コマンドサブシステム２３４　
　変調器 ２３５　　変調器 ２３６　　高出力増幅器 ２３７　　高出力増幅器 ２３８　　アンテナ ２４０　　アンテナ ２４１　　送受分波器 ２４２　　高出力増幅器 ２４３　　変調器 ２４４　　送受分波器 ２４５　　低雑音増幅器 ２４６　　復調器 ２４７　　変調器 ２４８　　高出力増幅器 ２４９　　送受分波器 ２５０　　アンテナ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、管制局によっ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
   を衛星間データ中継手段によっ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前記
   測距信号の復号を行った後２方向に分岐し、そのうちの
   一つは再び送信されて来た衛星に衛星間データ中継手段
   を経由し送信し、元の人工衛星は前記の測距信号と返信
   されて来た測距信号をフィーダ回線経由管制局に送信し
   、管制局に於いて、２箇の測距信号の位相比較を行い差
   分を検出し、前記差分信号を管制局と隣の人工衛星を結
   ぶフィーダ回線またはテレメトリ・コマンド回線を通じ
   送信し、隣の人工衛星に於いて、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同時に地球表面に送り
   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
   める事を特徴とする人工衛星を用いた測位方法。
2. 【請求項２】　　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、管制局によっ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
   を衛星間データ中継手段によっ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前記
   測距信号の復号を行った後２方向に分岐し、そのうちの
   一つは再び送信されて来た衛星に衛星間データ中継手段
   を経由し送信し、元の人工衛星は前述の測距信号と返信
   されて来た測距信号の位相比較を行い差分を検出し、前
   記差分を管制局を経由し、管制局と隣の人工衛星の間を
   結ぶフィーダ回線またはテレメトリ・コマンド回線を通
   じ隣の人工衛星に送り、隣の人工衛星に於いて、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同時に
   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事を特徴とする人工衛星を用いた測
   位方法。
3. 【請求項３】　　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、管制局によっ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
   を衛星間データ中継手段によっ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前記
   測距信号の復号を行った後、３方向に分岐し、そのうち
   の一つは再び送信されて来た衛星に衛星間データ中継手
   段を経由し送信し、元の人工衛星は前記の測距信号と返
   信されて来た測距信号または、衛星のなかで検出された
   衛星間の距離差信号をフィーダ回線経由管制局に送信し
   、管制局に於いては衛星間距離の検出または受信、およ
   び隣り合う２個の衛星間に存在する時刻差をテレメトリ
   源信号として取得し、前記のこれらの信号をフィーダ回
   線またはテレメトリ・コマンド回線を通じ該当する衛星
   に送信し、分岐された前記信号の一つと一緒にし観測者
   に送り、残る分岐された前記信号の一つはさらに隣の衛
   星にデータ中継手段を通じて送り、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事を特徴とする
   人工衛星を用いた測位方法。