JPH06102337A - Clock synchronization type system for measuring position of satellite - Google Patents

Clock synchronization type system for measuring position of satellite

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JPH06102337A
JPH06102337A JP9471791A JP9471791A JPH06102337A JP H06102337 A JPH06102337 A JP H06102337A JP 9471791 A JP9471791 A JP 9471791A JP 9471791 A JP9471791 A JP 9471791A JP H06102337 A JPH06102337 A JP H06102337A
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Abstract

PURPOSE:To realize the reduction of a required installation in space and the efficient utilization of a satellite communication network by using at least one satellite for range for transmitting a radio wave of range and one communication satellite permitting two-way communication between a mobile radio station and a stationary radio station. CONSTITUTION:One communication satellite permitting two-way communication of mobile type and one satellite for range like a GPS satellite for continuously transmitting a radio wave of range are used. And when two-ray communication between a mobile radio station and a stationary radio station is performed, a mobile radio station transmits a radio wave of range by synchronizing the timing at which the radio wave of range from a GPS satellite and the like is received, and the displacement in a reference of time, that is, clock offset TB, is estimated by utilizing a time difference between the time when the radio wave of range is transmitted to a stationary radio station and the arrival time of the radio wave of range from the GPS satellite. Thereby, the continuous measurement of the position of the mobile radio station can be performed by the minimum number of a satellite for range.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、NAVSTAR/GPS(Naviga
tion System with Time and Ranging/GlobalPositionin
g System 、以下GPSと呼ぶ)が保有する衛星のよう
な測距電波を送信するだけの測距衛星と、移動無線局と
固定無線局との双方向通信が可能な通信衛星を利用した
測位システムに関する。更に詳しくは、例えばわが国に
おいて既に商業的に広く使用されている通信衛星を利用
した移動通信において、移動無線局と固定無線局との間
で双方向通信を行う際に、移動無線局がGPS衛星等の
測距電波を受信したタイミングに同期して測距電波を送
信し、この測距電波が固定無線局に到達する時刻とGP
S衛星の測距電波の送信時刻との時間差を利用して測距
衛星と移動無線局との時刻基準のずれ、すなわちクロッ
クオフセットを推定することによって、最小基数の測距
衛星による移動無線局の連続測位を可能とするクロック
同期型衛星測位システムに関する。
This invention relates to NAVSTAR / GPS (Naviga
tion System with Time and Ranging / Global Positionin
g System (hereinafter referred to as GPS), a positioning system using a range-finding satellite such as a satellite possessing only a range-finding radio and a communication satellite capable of two-way communication between a mobile radio station and a fixed radio station. Regarding More specifically, for example, in mobile communication using a communication satellite that is already widely used in Japan, the mobile wireless station uses GPS satellites when performing two-way communication between a mobile wireless station and a fixed wireless station. And the like when the distance measurement radio waves reach the fixed wireless station by transmitting the distance measurement radio waves in synchronization with the timing when the distance measurement radio waves are received.
By estimating the clock offset, that is, the clock offset, between the ranging satellite and the mobile radio station by using the time difference from the transmission time of the ranging radio wave of the S satellite, The present invention relates to a clock-synchronized satellite positioning system that enables continuous positioning.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、船舶、航空機、陸上車両等の移動
する移動体の交通管制や運行管理は、移動業務の経済性
および安全性を維持する上で大変重要であり、このため
の移動体の位置決定手段や運行を管理する地上センター
との双方向移動通信手段は不可欠のものである。このこ
とは、宅配便等のいろいろな産業分野で認識されつつあ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, traffic control and operation management of moving vehicles such as ships, aircrafts and land vehicles are very important for maintaining the economical efficiency and safety of mobile operations. Two-way mobile communication means with the location determination means and the ground center that manages the operation are essential. This is being recognized in various industrial fields such as courier services.

【0003】ところで、測位手段としては、地上に無線
基地局を持つロラン、オメガ、デッカ等従来より利用さ
れている測位専用システムがある。また衛星を利用する
測位専用システムとして、わが国においても既に広く利
用されているNNSS(NavyNavigation Satellite Sys
tem )と、ここ2,3年の内にフルサービスが可能とな
る前述のGPSが代表的であるが、これらはすべて米国
が主に軍用として開発、運用するシステムである。
By the way, as a positioning means, there is a positioning-only system conventionally used such as Loran, Omega, Decker having a radio base station on the ground. In addition, NNSS (NavyNavigation Satellite System), which is already widely used in Japan as a positioning-only system that uses satellites,
tem) and the above-mentioned GPS, which is capable of full service within the past few years, are typical systems, all of which are systems mainly developed and operated by the United States for military use.

【0004】次に、移動通信手段としては、現在わが国
において広く普及しつつあるMCAシステムや自動車電
話システム等の地上に無線基地局を持つシステムがある
が、衛星を利用した移動通信システムとしては、国際海
事衛星機構が運営するインマルサット衛星システム(以
下、INMARSATと呼ぶ)が唯一であり、これは主として船
舶の分野で広く利用されている。しかし最近になって、
通常は固定通信に使用される通信衛星を利用して、移動
体との双方向メッセージ通信サービスを提供しようとす
る移動通信システム(以下、OmniTRACS と呼ぶ)を運営
する民間企業が米国において現れ、わが国の民間企業の
注目するところとなっている。
Next, as a mobile communication means, there are systems having a wireless base station on the ground such as an MCA system and a car telephone system which are now widely used in Japan. The only Inmarsat satellite system (hereinafter referred to as INMARSAT) operated by the International Maritime Satellite Organization is widely used mainly in the field of ships. But recently
A private company that operates a mobile communication system (hereinafter referred to as OmniTRACS) that tries to provide a two-way message communication service with a mobile unit using a communication satellite normally used for fixed communication appears in the United States, and Has become the focus of attention of private companies.

【0005】一方、移動体の運行管理を行おうとする運
送業や交通行政の分野では、移動体の測位と双方向通信
の手段は不可欠なものであり、同時に必要な手段である
ことから、これらを機能的に統合した測位通信複合シス
テムの開発が検討されている。まず、多数のサインポス
トやテレターミナル等の無線設備を利用したVICS
(道路交通情報通信システム)は、地上通信手段を主体
とした最も典型的な測位通信複合システムであり、現
在、官庁、民間企業が協力して開発中である。次に、衛
星を利用した測位通信複合システムとしては、米国の民
間企業で既に営業を開始し、段階的にサービス内容を増
強しているGEOSTARシステムがある。
On the other hand, in the fields of the transportation industry and the traffic administration, which attempt to manage the operation of mobile units, the means for positioning and two-way communication of mobile units are indispensable, and at the same time, they are necessary means. Development of a positioning and communication complex system that is functionally integrated is under consideration. First, VICS that uses wireless equipment such as a large number of sign posts and tele terminals.
(Road traffic information communication system) is the most typical positioning and communication complex system mainly composed of ground communication means, and is currently being developed in cooperation with government agencies and private companies. Next, as a positioning communication complex system using satellites, there is a GEOSTAR system which has already started business in a US private company and is gradually increasing the service content.

【0006】以上、列記したように、移動体の測位およ
び通信の機能を提供するシステムは、それらの中の代表
的なものに限定しても多種多様であり、それらが達成す
る機能性能上の特徴も大いに異なっている。
As listed above, there are various types of systems that provide the functions of positioning and communication of a mobile body, even if they are limited to the representative ones, and the functions and performances that they achieve are different. The characteristics are also very different.

【0007】測位手段であれ、移動通信手段であれ、衛
星を電波送受信手段として使用する前記システムは、地
上の無線設備を使用するシステムと比較すれば、広範囲
に隔てて散在する多数の移動体に対して測位通信サービ
スが提供できる点で際立った特徴を有している。したが
って、移動体の運行管理が全国的、世界的規模に展開さ
れつつある今日では、衛星利用は必然的な傾向である。
Whether the positioning means or the mobile communication means, the system using a satellite as a radio wave transmitting / receiving means has a large number of moving bodies scattered over a wide area, as compared with a system using radio equipment on the ground. On the other hand, it has a distinctive feature in that it can provide positioning communication service. Therefore, the use of satellites is an inevitable trend in today's mobile operation management, which is being deployed on a national and global scale.

【0008】電波の伝搬時間を使用した測位方式では、
この電波を変復調することによって、データ通信に利用
できる。したがって、前述のGEOSTARに見られる
通り、衛星を利用した測位通信複合システムは、移動体
の運行管理を目的とするユーザにとって、安価かつ簡便
な手段となりつつある。
In the positioning method using the propagation time of radio waves,
By modulating and demodulating this radio wave, it can be used for data communication. Therefore, as shown in the above-mentioned GEOSTAR, the positioning and communication complex system using satellites is becoming an inexpensive and simple means for the user who aims at the operation management of the mobile body.

【0009】しかしながら、衛星と移動体との通信で
は、電波伝搬距離は地上通信よりも遥かに長く、かつ移
動体は通信中にも姿勢を変えることから、通信回線上の
制約は多く、かつその条件はたいへん厳しい。したがっ
て、前述のGPSでは、衛星からの測距電波を移動体側
で受信するだけで測位が可能となるよう構成されてお
り、双方向通信の機能についてはもともと考慮されてい
ない。また、GEOSTARでは、データ伝送速度を百
数十ビット/秒に限定して、ようやく移動体からのデー
タ通信を可能としており、移動体通信専用のINMAR
SATにおいても、音声通信を可能とするには、比較的
高価な衛星追尾型のアンテナが必要となっている。この
ように、衛星を利用した移動体通信では大量のデータの
双方向通信に限界があるため、通信費は通常の通信に比
較して高価となる。したがって、効率的な測位方式、通
信技術を確立することはこの分野の重要な課題であり、
移動ユーザ装置(以下では単にユーザ装置と呼ぶ)の価
格および利用料金の低減に欠かせない。
However, in the communication between the satellite and the mobile body, the radio wave propagation distance is much longer than that in the ground communication, and the mobile body changes its posture even during the communication. Therefore, there are many restrictions on the communication line and The conditions are very strict. Therefore, in the above-mentioned GPS, positioning is possible only by receiving the distance measurement radio wave from the satellite on the mobile body side, and the bidirectional communication function is not originally considered. In GEOSTAR, the data transmission rate is limited to hundreds of tens of bits / second, and finally data communication from a mobile body is possible.
Even in SAT, a relatively expensive satellite tracking antenna is required to enable voice communication. As described above, since mobile communication using satellites has a limitation in bidirectional communication of a large amount of data, the communication cost is higher than that of normal communication. Therefore, establishing an efficient positioning method and communication technology is an important issue in this field.
It is indispensable for reducing the price and usage fee of a mobile user device (hereinafter simply referred to as a user device).

【0010】係る事情は、測位通信手段が自動車等の陸
上車両に大量に利用されようとしている今日において、
ますます重要な課題となりつつある。すなわち、例えば
GPSを測位手段、OmniTRACSやINMARS
ATを移動通信手段として、これらを併用した測位通信
システムでは、測位についてはその利用が無料であると
言われている測距電波の受信だけで達成できるため、利
用料金は通信費のみでよい。したがって、利用料金の低
減は図れるが、ユーザ装置は2種類の構成品からなるた
め高価となる。
[0010] Such a situation is due to the fact that the positioning communication means are being used in large quantities in land vehicles such as automobiles,
It is becoming an increasingly important issue. That is, for example, GPS is used as a positioning means, OmniTRACS or INMARS
In a positioning communication system that uses ATs as mobile communication means in combination, positioning can be achieved only by receiving distance measurement radio waves, which are said to be free of charge. Therefore, although the usage fee can be reduced, the user device is expensive because it is composed of two types of components.

【0011】一方、測位と通信の機能が複合されたGE
OSTARでは、ユーザ装置の構成品は測位と通信に共
通して使用されることから、装置の低価格化は大いに期
待されるところである。
On the other hand, a GE having a combination of positioning and communication functions.
In OSTAR, since the components of the user equipment are commonly used for positioning and communication, it is highly expected that the price of the equipment will be reduced.

【0012】しかし、前述のGEOSTARの測位方式
は、以下に述べるように、通信回線上および使用する衛
星基数の点で効率的ではない。すなわち、GEOSTA
Rでは地上の固定無線局(以下では単に地上局と呼ぶ)
から送信された測距電波が衛星、ユーザ装置の順に中継
され、再び衛星で中継されて地上局に到達する時の往復
伝搬時間を測定して移動体の位置を決定する。この際、
ユーザ装置で中継された測距電波は少なくとも2基の衛
星を中継して地上局に転送されなければ移動体測位機能
は達成されない。したがって、通信回線上最も厳しい移
動体から衛星への通信回線が2チャンネル占有され、こ
れによって収容できるユーザ数に制限が加わることか
ら、システム利用料金の低減の障害となる。
However, the above-mentioned GEOSTAR positioning system is not efficient in terms of the number of satellites used on the communication line, as will be described below. That is, GEOSTA
Fixed radio station on the ground in R (hereinafter simply referred to as ground station)
The distance measurement radio wave transmitted from the satellite is relayed to the satellite and the user device in this order, and the round trip propagation time when the satellite is relayed again to reach the ground station is determined to determine the position of the mobile body. On this occasion,
The mobile positioning function cannot be achieved unless the ranging radio waves relayed by the user equipment are relayed by at least two satellites and transferred to the ground station. Therefore, the communication line from the mobile to the satellite, which is the most severe on the communication line, is occupied by two channels, which limits the number of users that can be accommodated, which is an obstacle to reducing the system usage fee.

【0013】移動体の航法と運行管理というニーズの側
面から見ても、GEOSTARは測位方式において若干
効率的でない面がある。すなわち、GEOSTARのユ
ーザ装置では、まず1基の衛星を介して地上局より送信
された測距電波を受信し、この受信タイミングに同期し
て測距電波を返送する。次に、この測距電波は少なくと
も2基の衛星を介して地上局に到達するが、地上局はこ
れらの返送電波の到達時刻と送信時刻との時間差から対
応する移動体の位置を決定する。したがって、測位が必
要とされる頻度で地上局・移動体間の双方向通信を行
い、かつ地上局は移動体に対して測位情報を通報しなけ
ればならない。このように、GEOSTAR測位方式で
は、測位情報を必要とする頻度に比例した通信頻度が必
要になることから、GEOSTARはほぼ連続的な測位
情報を要求するユーザには効率的でないシステムであ
る。
From the viewpoint of the needs of navigation and operation management of mobile bodies, GEOSTAR has a slightly inefficient aspect in the positioning system. That is, in the GEOSTAR user device, first, the ranging radio wave transmitted from the ground station is received via one satellite, and the ranging radio wave is returned in synchronization with this reception timing. Next, this distance measurement radio wave reaches the ground station via at least two satellites, and the ground station determines the position of the corresponding mobile body from the time difference between the arrival time and the transmission time of these return radio waves. Therefore, it is necessary to perform bidirectional communication between the ground station and the mobile body at a frequency at which positioning is required, and the ground station must notify the mobile body of the positioning information. As described above, the GEOSTAR positioning system requires a communication frequency that is proportional to the frequency at which positioning information is needed, so GEOSTAR is an inefficient system for users who request almost continuous positioning information.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、G
EOSTARは間欠的な測位と移動通信のサービスを同
時に提供する点で、極めて有効なシステムであり、また
ユーザ装置の低価格を達成する有力な方式であるが、連
続的な測位が可能で、同時にシステム利用料金の低減を
図るには、使用する通信衛星基数が最小で、測位頻度が
増加してもユーザ装置から衛星への通信回数が増加する
ことのない測位方式が望ましい。
As described above, G
EOSTAR is an extremely effective system in that it provides intermittent positioning and mobile communication services at the same time, and is a powerful method for achieving a low price of user equipment, but continuous positioning is possible and at the same time. In order to reduce the system usage fee, it is desirable to use a positioning method that uses the minimum number of communication satellites and does not increase the number of communications from the user device to the satellite even if the positioning frequency increases.

【0015】この発明は上記の事情に鑑みて発明された
ものであり、次の課題を達成する。すなわち、この発明
によれば、ユーザ高度情報を利用した連続的な2次元測
位は、地球を周回する多数のGPS衛星の中で、移動体
での測距電波の受信状態が良い1基のGPS衛星と、1
基の移動通信が可能な衛星を適用して達成可能である。
したがって、この発明の実施において特に専用の通信衛
星を必要としないことから、準備すべき設備はわずかで
ある。また、測位において地上局・ユーザ装置間の双方
向通信はユーザ装置のクロックオフセットの更新時のみ
であるから、安定性のよいクロックをユーザ装置に使用
するならば、双方向通信の使用回数は低減される。した
がって、この発明によれば、必要な宇宙設備の低減と衛
星通信回線の効率的な利用が可能であることから、利用
料金の廉価な測位手段を提供することができる。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and achieves the following objects. That is, according to the present invention, in continuous two-dimensional positioning using user altitude information, one of the GPS satellites that orbits the earth has a good reception state of the ranging radio wave at the mobile body. Satellite and 1
This can be achieved by applying a satellite capable of mobile communication.
Therefore, the implementation of the present invention does not require a special communication satellite, so that the equipment to be prepared is few. In positioning, bidirectional communication between the ground station and the user equipment is performed only when the clock offset of the user equipment is updated. Therefore, if a stable clock is used for the user equipment, the number of times bidirectional communication is used is reduced. To be done. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the necessary space facilities and to efficiently use the satellite communication line, so that it is possible to provide the positioning means at a low usage fee.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】連続して測距電波WN
送信する測距衛星と、移動無線局と設置位置の既知な固
定無線局との双方向通信が行える通信衛星と、前記測距
衛星と前記通信衛星の時々刻々の位置を決定できる複数
の衛星追跡局と、前記測距電波WN が送信されたタイミ
ングを正確に確定できる前記固定無線局を用いて、移動
無線局の位置を決定する衛星測位方式において、前記固
定無線局にあって、前記測距電波WN が送信されたタイ
ミングを正確に維持する時刻基準維持手段CIと、前記
固定無線局にあって、前記測距電波WN が送信されたタ
イミングに同期して測距電波WC1を前記通信衛星に対し
て連続して送信する測距電波発生手段G1と、前記移動
無線局にあって、前記測距電波WN が送信されたタイミ
ングを正確に維持する時刻基準維持手段C2と、前記移
動無線局にあって、前記測距電波WN を受信したタイミ
ングに同期して前記通信衛星に対して測距電波WU1を所
定の頻度で送信、すなわち中継する測距電波発生手段G
2と、前記固定無線局にあって、前記移動無線局の送信
した前記測距電波WU1を前記通信衛星が中継して送信す
る測距電波WU2の到達時刻と前記測距電波WC1を送信し
た時刻との時間差TG を測定する測距電波測定手段M1
と、前記固定無線局にあって、前記時間差TG と、前記
測距電波WN に重畳された前記測距衛星の軌道データお
よび前記固定無線局の位置データを用いて決定される測
距衛星・固定無線局間距離SNGとを、通信用の電波WG1
を用いて、前記移動無線局に通報するためのデータ処理
を行う同期支援処理手段P1と、前記移動無線局にあっ
て、前記測距電波WN の到達時刻と前記時刻基準維持手
段C2の時刻基準との時間差TN と、前記通信衛星が前
記測距電波WC1を中継して送信する測距電波WC2の到達
時刻と前記時刻基準維持手段C2の時刻基準との時間差
C を連続して測定する測距電波測定手段M2と、前記
移動無線局にあって、前記時間差TN およびTC と前記
測距衛星・固定無線局間距離SNGを用いて移動無線局の
位置を連続して決定するとともに、前記時間差TG を用
いて前記測距衛星の前記測距電波送信時刻と前記時刻基
準維持手段C2の時刻基準との時間差TB を所定の頻度
で更新し、移動無線局の位置決定精度を維持する測位計
算処理手段P2を具備してなり、測距電波を送信する最
小1基の測距衛星と移動無線局・固定無線局間の双方向
通信が可能な1基の通信衛星を用いて、移動無線局位置
の連続的な決定を可能としたことを特徴とするクロック
同期型衛星測位システムである。
A range-finding satellite that continuously transmits range-finding radio waves W N , a communication satellite that enables two-way communication between a mobile radio station and a fixed radio station whose installation position is known, and The position of the mobile radio station is determined by using a plurality of satellite tracking stations capable of determining the positions of the range satellite and the communication satellite at any time, and the fixed radio station capable of accurately determining the timing at which the ranging radio waves W N are transmitted. In the satellite positioning method for determining, the time reference maintaining means CI for accurately maintaining the timing at which the distance measurement radio wave W N is transmitted in the fixed radio station, and the fixed distance measurement in the fixed radio station. In the mobile radio station, the distance measurement radio wave generation means G1 for continuously transmitting the distance measurement radio wave W C1 to the communication satellite in synchronization with the timing when the radio wave W N is transmitted, and the distance measurement radio wave W Keep the exact timing when N was sent In the time reference maintaining means C2 and the mobile radio station, the distance measurement radio waves W U1 are transmitted to the communication satellite at a predetermined frequency, that is, relayed, in synchronization with the timing at which the distance measurement radio waves W N are received. Distance measurement radio wave generation means G
2, the arrival time of the distance measurement radio wave W U2 , which is transmitted by the communication satellite relaying the distance measurement radio wave W U1 transmitted by the mobile radio station in the fixed radio station, and the distance measurement radio wave W C1 . Distance measurement radio wave measuring means M1 for measuring a time difference T G from the transmitted time
And a ranging satellite determined in the fixed wireless station by using the time difference T G , orbit data of the ranging satellite superimposed on the ranging radio wave W N , and position data of the fixed wireless station.・ The fixed inter-station distance S NG and the radio wave for communication W G1
By using the synchronization support processing means P1 for performing data processing for notifying the mobile radio station, the arrival time of the distance measurement radio wave W N and the time of the time reference maintaining means C2 in the mobile radio station. The time difference T N from the reference and the time difference T C between the arrival time of the distance measurement radio wave W C2 which the communication satellite relays and transmits the distance measurement radio wave W C1 and the time reference of the time reference maintaining means C2 are continuously defined. The distance measurement radio wave measuring means M2 for measuring the position of the mobile radio station in the mobile radio station using the time differences T N and T C and the distance between the ranging satellite and the fixed radio station S NG. And the time difference T B between the time when the distance measurement radio wave is transmitted from the distance measuring satellite and the time reference of the time reference maintaining unit C2 is updated at a predetermined frequency by using the time difference T G. Positioning calculation processing means P2 for maintaining position determination accuracy is provided. The mobile radio station position is continuously determined by using at least one distance measurement satellite that transmits range radio waves and one communication satellite that enables bidirectional communication between a mobile radio station and a fixed radio station. It is a clock-synchronized satellite positioning system characterized by enabling the following.

【0017】[0017]

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1はこの発明の1実施例に係わるクロッ
ク同期型衛星測位システム(以下本システムと呼ぶ)の
全体構成を示すもので、本システムは船舶、航空機、自
動車等の移動する乗り物や人(以下これらをユーザと呼
ぶ)が携帯する多数の移動無線局(以下ユーザ装置と呼
ぶ)、地上に固定して設置された固定無線局(以下地上
局と呼ぶ)および1基の通信衛星と1基以上の測距衛星
からなる宇宙無線局の3つのセグメントによって構成さ
れる。
FIG. 1 shows the overall configuration of a clock-synchronized satellite positioning system (hereinafter referred to as the present system) according to an embodiment of the present invention. The present system is used for moving vehicles such as ships, aircrafts, automobiles, and people. A large number of mobile radio stations (hereinafter referred to as user devices) carried by (hereinafter referred to as users), fixed radio stations fixedly installed on the ground (hereinafter referred to as ground stations), and one communication satellite 1 It consists of three segments of space radio stations consisting of more than one ranging satellite.

【0019】これらのセグメントの中で、宇宙無線局は
ユーザ装置および地上局から送信された電波を単に中継
する手段と、測距電波を単に送信するだけの手段からな
るが、この構成要素として通常前者には通信衛星が、後
者にはGPS衛星が適用されることになる。したがっ
て、この発明の実施における基本的な手段ではあるが、
この発明の対象ではないから、以下では、ユーザ装置お
よび地上局に関してのみ、この発明の1実施例を詳細に
説明する。
Among these segments, the space radio station comprises means for simply relaying the radio waves transmitted from the user equipment and ground station, and means for simply transmitting the distance measurement radio waves. Communication satellites will be applied to the former, and GPS satellites will be applied to the latter. Therefore, although it is a basic means for implementing the present invention,
Since it is not the subject of this invention, one embodiment of this invention will be described in detail below only with respect to user equipment and ground stations.

【0020】図2および図3はこの発明の1実施例に係
わるユーザ装置および地上局の機能構成を示すものであ
る。また、図4および図5は本発明に係わる測位方式の
原理および演算処理の流れを示すものである。以下、こ
れらを用いて説明する。
2 and 3 show functional configurations of the user equipment and the ground station according to the embodiment of the present invention. 4 and 5 show the principle of the positioning system according to the present invention and the flow of arithmetic processing. These will be described below.

【0021】まず、ユーザ装置において、アンテナ部1
は測距衛星より送信された電波WNと、地上局より電波
N に同期して送信された電波WC1が通信衛星で中継さ
れて送信されるWC2を受信し、受信処理部3に転送す
る。ここで図4を参照すれば、地上局より送信した測距
電波WC1の送信時刻はGPS衛星の測距電波WN の送信
時刻と一致しているが、これは測位及びクロックオフセ
ット推定の原理が容易に理解されるためである。通常、
これらのの測距電波は繰り返し送信されることになるた
め、同時刻に送信された測距電波WC1とWN の到達時刻
を伝搬時間の計算のために直接に使用する訳ではない。
実際には上記の繰り返し時間を考慮して、伝搬時間が計
算される。また、測距電波WC1の送信時刻は測距電波W
N の送信時刻と一致している必要はない。しかし、送信
時刻の時間差は既知であり、この時間差は測距電波WC1
に重畳してユーザ装置に通報されることが前提となる。
このように、双方の時刻との関係が既知である場合、こ
こでは同期しているという。時刻基準維持手段C2であ
るクロック部2は、測距衛星が電波WN を送信した時刻
にほぼ一致して図4に示す時刻基準を発生する機能を有
しており、受信処理部3は図4に示す電波WN およびW
C2の受信時刻と前記時刻基準の時間差TN およびTC
測定する。したがって、ユーザ・測距衛星間の距離をS
NU、ユーザ・通信衛星間の距離をSCU、地上局・通信衛
星間の距離をSCG、前記時刻基準と測距電波送信時刻と
の時間差TB (以下ではクロックオフセットまたは単に
オフセットと呼ぶ)、光速をCとすれば以下の関係式が
得られる。
First, in the user equipment, the antenna unit 1
Receives the radio wave W N transmitted from the ranging satellite and the radio wave W C1 transmitted in synchronization with the radio wave W N from the ground station and transmitted by the communication satellite W C2 , and the reception processing unit 3 receives the received radio wave W C2. Forward. Here, referring to FIG. 4, the transmission time of the distance measurement radio wave W C1 transmitted from the ground station coincides with the transmission time of the distance measurement radio wave W N of the GPS satellite, which is the principle of positioning and clock offset estimation. Is easily understood. Normal,
Since these distance measurement radio waves are repeatedly transmitted, the arrival times of the distance measurement radio waves W C1 and W N transmitted at the same time are not used directly for calculating the propagation time.
Actually, the propagation time is calculated in consideration of the above repetition time. The transmission time of the distance measurement radio wave W C1 is the distance measurement radio wave W C1.
It does not have to match the transmission time of N. However, the time difference between the transmission times is known, and this time difference is the distance measurement radio wave W C1.
It is premised that the information is superimposed on the message and notified to the user device.
In this way, when the relationship between both times is known, it is said that they are synchronized here. The clock unit 2 which is the time reference maintaining unit C2 has a function of generating the time reference shown in FIG. 4 substantially at the time when the ranging satellite transmits the radio wave W N , and the reception processing unit 3 performs Radio waves W N and W shown in 4
The time difference T N and T C between the reception time of C2 and the time reference are measured. Therefore, the distance between the user and the ranging satellite is S
NU, the distance between the user communication satellite S CU, (referred to as the clock offset or simply offset below) the distance between the ground station and communications satellites S CG, time difference T B between the time reference and ranging wave transmission time , And the speed of light is C, the following relational expression is obtained.

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】[0023]

【数2】 ただし、δTNU、δTCGおよびδTCUは電波WN 、WC1
およびWC2の伝搬時に発生する伝搬時間誤差である。参
考に、地球自転速度ωe およびユーザ移動速度υu のみ
の影響を考慮した伝搬時間誤差を求めると、
[Equation 2] However, δT NU , δT CG and δT CU are radio waves W N and W C1.
And W C2 are propagation time errors that occur during propagation. For reference, when the propagation time error considering the influence of only the earth rotation speed ω e and the user moving speed υ u is calculated ,

【0024】[0024]

【数3】 [Equation 3]

【0025】[0025]

【数4】 [Equation 4]

【0026】[0026]

【数5】 となる。ただし、U およびG は地球中心を原点とす
るユーザ装置および地上局の位置ベクトル、NU および
CU はユーザと測距衛星および通信衛星を結ぶ方向の単
位ベクトル、CG は地上局と通信衛星を結ぶ単位ベクト
ルである。
[Equation 5] Becomes However, RU and RG are the position vectors of the user equipment and ground station with the earth center as the origin, m NU and
m CU is a unit vector connecting the user to the ranging and communication satellites, and m CG is a unit vector connecting the ground station to the communication satellites.

【0027】これらの伝搬時間誤差は、上記のベクトル
値が幾分不正確であっても、充分なな精度で計算可能な
補正値である。したがって、測位計算に必要な衛星・ユ
ーザ間距離SNUおよびSCUは、(1)式および(2)式
より、以下の関係式で示される。
These propagation time errors are correction values that can be calculated with sufficient accuracy even if the above vector values are somewhat inaccurate. Therefore, the satellite-user distances S NU and S CU required for the positioning calculation are expressed by the following relational expressions from the expressions (1) and (2).

【0028】[0028]

【数6】 [Equation 6]

【0029】[0029]

【数7】 また、測距電波が電離層や大気中を伝搬する際に発生す
る伝搬時間誤差等もあるが、これらの補正方法は衛星測
位に共通する問題であり、本発明に固有の問題ではない
から、ここでは述べない。
[Equation 7] Further, there are propagation time errors and the like that occur when the ranging radio waves propagate in the ionosphere and the atmosphere, but these correction methods are problems common to satellite positioning and are not unique to the present invention. I will not say so.

【0030】測位計算処理手段P2である測位計算処理
部5では、図5に示すように、(6)式、および(7)
式で決定されるユーザ・測距衛星間距離SNU、ユーザ・
通信衛星間距離SCUと、ユーザ高度から求められるユー
ザ・地球中心間距離SEUが絶えず更新され、ユーザ位置
が計算される。この際、測距衛星および通信衛星の位置
情報は絶えずユーザ装置に通報されており、地上局・通
信衛星間距離SCGも衛星追跡局で観測され既知である。
また、クロック部2が高安定なクロックを持つものとす
れば、オフセットTB は急速に変動するものではない。
したがって、TB は使用するクロックの定常的な誤差特
性を考慮して、逐次更新可能な数値である。制御表示部
6はユーザ装置の操作と出入力の制御および表示を行う
ものであり、本発明において特に特筆すべきものではな
い。
In the positioning calculation processing section 5 which is the positioning calculation processing means P2, as shown in FIG. 5, equations (6) and (7) are used.
User-range-finding satellite distance S NU determined by the formula, user-
The communication satellite distance S CU and the user-to-earth center distance S EU calculated from the user altitude are constantly updated, and the user position is calculated. At this time, the position information of the ranging satellite and the communication satellite is constantly reported to the user device, and the distance S CG between the ground station and the communication satellite is also known and observed by the satellite tracking station.
If the clock unit 2 has a highly stable clock, the offset T B does not change rapidly.
Therefore, T B is a numerical value that can be sequentially updated in consideration of the steady error characteristics of the clock used. The control display unit 6 controls and displays input / output of the user device and is not particularly noteworthy in the present invention.

【0031】次に、上記クロックオフセットTB は時間
の経過とともにその誤差が発散する性質を持っている。
今、例えばクロック部3に使用したクロックの安定性1
×10-10 とすれば、10分の経過で、距離に換算して
18mの誤差がSNUおよびSCUに発生する。この誤差は
経過時間が長くなればなるほど大きくなるため、間欠的
にオフセットTB の推定が必要になる。この推定はユー
ザ装置での測距電波の中継によって行われるが、以下こ
の原理と手順を述べる。
Next, the clock offset T B has a property that its error diverges with the passage of time.
Now, for example, stability of the clock used for the clock unit 1
If x10 -10 , an error of 18 m in terms of distance will occur in S NU and S CU after 10 minutes. Since this error becomes larger as the elapsed time becomes longer, it is necessary to intermittently estimate the offset T B. This estimation is performed by relaying the distance measurement radio wave in the user device, and the principle and procedure will be described below.

【0032】まず、ユーザ装置では、受信処理部3で得
た測距電波WN のタイミングに同期して、送信処理部4
より測距電波WU1を通信衛星に送信する。この際、測距
電波WU1にはユーザを識別するコードが重畳されてお
り、地上局は通信衛星を中継して到達する電波WU2がど
のユーザから送信されたものであるかを判断することが
できる。
First, in the user device, the transmission processing unit 4 synchronizes with the timing of the distance measurement radio wave W N obtained by the reception processing unit 3.
The distance measurement radio wave W U1 is transmitted to the communication satellite. At this time, a code for identifying the user is superimposed on the distance measurement radio wave W U1 , and the ground station determines which user the radio wave W U2 , which arrives by relaying the communication satellite, has been transmitted from. You can

【0033】次に、地上局では、図3のアンテナ部11
はユーザ装置が送信して通信衛星によって中継された上
記の電波WU2を受信し、測距電波測定手段M1である受
信処理部13に転送する。受信処理部13は電波WU2
どのユーザから送信されたものであるかを判別するとと
もに、図4に示す電波WU2の受信時刻と電波WC1の送信
時刻との時間差TG を測定し、これらを同期支援処理手
段P1である測位支援処理部15に通報する。測位支援
処理部15はユーザ側での測位計算およびクロックオフ
セットTB の推定に必要なデータを作成する手段であ
り、複数の衛星追跡局で観測した通信衛星の測距電波W
C2および測距電波WN より、通信衛星の位置および測距
衛星・地上局距離SNG等を算出し、前記時間差TG とと
もに測距電波発生手段G1である送信処理部14に通報
する。
Next, in the ground station, the antenna section 11 shown in FIG.
Receives the radio wave W U2 transmitted by the user apparatus and relayed by the communication satellite, and transfers the radio wave W U2 to the reception processing unit 13 which is the distance measurement radio wave measuring means M1. The reception processing unit 13 determines from which user the radio wave W U2 is transmitted, and measures the time difference T G between the reception time of the radio wave W U2 and the transmission time of the radio wave W C1 shown in FIG. These are notified to the positioning support processing unit 15 which is the synchronization support processing means P1. The positioning support processing unit 15 is means for creating data necessary for positioning calculation on the user side and estimation of the clock offset T B , and the distance measurement radio waves W of the communication satellites observed by a plurality of satellite tracking stations.
The position of the communication satellite, the distance-measuring satellite / ground station distance S NG, etc. are calculated from C2 and the distance-measuring radio wave W N , and the transmission processing unit 14 which is the distance-measuring radio wave generation means G1 is notified together with the time difference T G.

【0034】送信処理部14は、地上局の時刻基準維持
手段C1であるクロック部12が保持する測距電波WN
の送信タイミングに同期して、通信衛星の位置データや
測距衛星・地上局間距離SNGあるいは地上局の位置デー
タ等を重畳した測距電波WC1を通信衛星に送信する。ま
た、送信処理部14は各ユーザに対して受信処理部13
で測定した時間差TG とユーザの識別コードを通信衛星
に送信するが、通常、この電波には通信用の電波WG1
適用し、各ユーザに対し時分割でクロック同期のための
データを通報する。しかし、これらのデータは同期して
送信する必要がないため、ユーザ共用のメッセージ通信
用電波を利用して通報することも可能である。通信管制
部16はこのような各ユーザとの通信回線を制御監視す
る手段であるが、同時に、各ユーザからメッセージを管
理したり、各ユーザへメッセージを送信するための管
理、処理を行う。
The transmission processing section 14 is a distance measuring radio wave W N held by the clock section 12 which is the time reference maintaining means C1 of the ground station.
In synchronism with the transmission timing of, the distance measuring radio wave W C1 on which the position data of the communication satellite, the distance measuring satellite-ground station distance S NG, or the position data of the ground station is superimposed is transmitted to the communication satellite. In addition, the transmission processing unit 14 sends the reception processing unit 13 to each user.
The time difference T G measured in step 1 and the user's identification code are transmitted to the communication satellite. Normally, the radio wave W G1 for communication is applied to this radio wave, and data for clock synchronization is reported to each user in a time division manner. To do. However, since it is not necessary to transmit these data in synchronization, it is possible to make a notification by using a radio wave for message communication shared by users. The communication control unit 16 is a means for controlling and monitoring such a communication line with each user, and at the same time, manages and processes a message from each user and sends a message to each user.

【0035】またユーザ側では、図4に示すように、受
信処理部3にて地上局が送信した前記電波WG1の通信衛
星によって中継された電波WG2から、地上局が測定した
時間差TG を読み取り、測位計算処理部5に通報する。
On the user side, as shown in FIG. 4, the time difference T G measured by the ground station from the radio wave W G2 relayed by the communication satellite of the radio wave W G1 transmitted by the ground station in the reception processing unit 3. Is read and the positioning calculation processing unit 5 is notified.

【0036】ところで、図4を参考にすれば、時間差T
G は以下の関係式で示されることがわかる。
By the way, referring to FIG. 4, the time difference T
It can be seen that G is expressed by the following relational expression.

【0037】[0037]

【数8】 ただし、δTNU、δTCGおよびδTCUは(3)〜(5)
式で既に定義された伝搬時間誤差である。
[Equation 8] However, δT NU , δT CG and δT CU are (3) to (5)
It is the propagation time error already defined in the equation.

【0038】そこで、(1)式及び(2)式を(8)式
に代入すれば、
Then, by substituting the equations (1) and (2) into the equation (8),

【0039】[0039]

【数9】 なる関係が導かれるから、クロックオフセットTB は、[Equation 9] Therefore, the clock offset T B is

【0040】[0040]

【数10】 となり、ユーザ装置が測定したTN およびTC 、地上局
で測定されたTG と、計算可能な伝搬時間誤差の補正に
よって、ユーザクロックのオフセットTB を推定するこ
とができる。
[Equation 10] Then, the offset T B of the user clock can be estimated by correcting T N and T C measured by the user equipment, T G measured by the ground station, and the calculation of the propagation time error that can be calculated.

【0041】このように、クロックオフセットTB は地
上局から適時通報される測定値TGとユーザ装置が連続
して測定するTN およびTC 、測位計算処理部5で推定
されるが、逆に測定値TN およびTC を地上局側に通報
するならば、地上局側でのユーザ位置の決定やクロック
同期化が可能である。
As described above, the clock offset T B is estimated by the positioning calculation processing section 5 while the measured value T G timely reported from the ground station and T N and T C continuously measured by the user equipment are estimated. If the measured values T N and T C are reported to the ground station side, the user position can be determined and clock synchronization can be performed on the ground station side.

【0042】このように、構成されるクロック同期型衛
星測位システムでは、通信衛星と測距衛星の最小2基の
衛星によってユーザ位置測定が可能となるが、さらに測
距衛星が1基増加した場合は、ユーザ高度データを用い
ない3次元測位が可能となる。また、地上局より送信さ
れた測距電波を中継する別の通信衛星を測距衛星として
利用するシステム形態も考えられるが、これらは原理的
には上記と同様の測位原理に基づいて達成できるもので
ある。
In the thus configured clock-synchronous satellite positioning system, user position measurement can be performed by a minimum of two satellites, a communication satellite and a ranging satellite. Enables three-dimensional positioning without using the user altitude data. In addition, a system form in which another communication satellite that relays the ranging radio waves transmitted from the ground station is used as a ranging satellite is also conceivable, but in principle, these can be achieved based on the same positioning principle as above. Is.

【0043】また、この発明の1実施例として、ユーザ
装置および地上局のクロック部2およびクロック部12
により高安定なクロックを適用すれば、ユーザクロック
オフセットTB の推定を行うために必要な双方向通信の
回数を減少させることができる。したがって、クロック
の安定性を高める較正方法は本発明を実施する上で極め
て重要であるが、この方法は原理的には特開昭63−2
66375号記載の方式と同様である。すなわち、ユー
ザ装置の算出した位置データの発散の傾向からクロック
オフセットTB の時間変化率WTBが算出できることか
ら、ユーザ装置は測位計算処理部5においてWTBを算出
し、これをクロック部の較正に、または(6)式および
(7)式を算出する際に使用するクロックオフセットT
B を以下の式によって更新する際の補正値として使用す
ることができる。
Further, as one embodiment of the present invention, the clock unit 2 and the clock unit 12 of the user equipment and the ground station.
Therefore, if a highly stable clock is applied, the number of bidirectional communications required for estimating the user clock offset T B can be reduced. Therefore, a calibration method for improving the stability of the clock is extremely important for carrying out the present invention, but this method is in principle disclosed in JP-A-63-2.
This is similar to the method described in No. 66375. That is, calibration because it can calculate the time rate of change W TB of the calculated clock offset T B from the tendency of divergence of the position data of the user equipment, the user equipment calculates the W TB in the positioning calculation processing unit 5, this clock unit Or the clock offset T used when calculating equations (6) and (7)
It can be used as a correction value when updating B by the following formula.

【0044】[0044]

【数11】 ただし、TB (t0 )は上記手順に基づいて時刻t0
推定されたクロックオフセットであり、TB (t)は補
正値WTBによって更新される時刻tでのオフセットであ
る。
[Equation 11] However, T B (t 0 ) is the clock offset estimated at time t 0 based on the above procedure, and T B (t) is the offset at time t updated by the correction value W TB .

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳記したように、この発明によれ
ば、双方向移動通信が可能な1基の通信衛星と測距電波
を連続的に送信するGPS衛星のような1基の測距衛星
が使用できるならば、移動無線局と固定無線局の双方で
の前記測距電波の受信時刻と、これに同期して送信さ
れ、次に通信衛星によって中継された測距電波の受信時
刻を測定する手段を具備することにより、移動無線局で
の連続的な測位が可能となる。このため、既に打ち上げ
られている通信衛星や測距衛星を利用して、測位および
通信のサービスを同時に提供するシステムを早期に構築
することが可能となった。
As described above in detail, according to the present invention, one communication satellite capable of two-way mobile communication and one distance measuring device such as a GPS satellite continuously transmitting distance measuring radio waves. If the satellite can be used, the reception time of the distance measurement radio wave at both the mobile radio station and the fixed radio station and the reception time of the distance measurement radio wave transmitted in synchronization with this and then relayed by the communication satellite are set. By providing the measuring means, continuous positioning can be performed by the mobile radio station. For this reason, it has become possible to construct a system that provides positioning and communication services at the same time by utilizing the already launched communication satellites and ranging satellites.

【0046】この発明に基づいて実施されるシステムの
特徴と効果は以下のように要約することができる。第1
に、本システムは角度にして20〜30度離れて位置す
るGPS衛星と通信衛星の2基の衛星を利用して、測位
および通信のサービスを同時に提供することができる。
したがって、GPS衛星およびこれに類似した測距衛星
が将来多数配置されるであろうことから、測位通信複合
サービスを実施するに必要な宇宙設備は最小の規模とな
り、測位および通信の機能を有するシステムとしての運
用経費はきわめて小さくなる。
The features and effects of the system implemented according to the present invention can be summarized as follows. First
In addition, the present system can simultaneously provide positioning and communication services by using two satellites, a GPS satellite and a communication satellite, which are positioned at an angle of 20 to 30 degrees apart.
Therefore, a large number of GPS satellites and similar ranging satellites will be deployed in the future, so that the space facility required to implement the positioning and communi- cation composite service will be the minimum scale and a system having positioning and communication functions. As a result, the operating cost will be extremely small.

【0047】第2に、最小基数の衛星を利用して移動ユ
ーザでの高頻度測位を行う衛星測位方式としては、衛星
通信回線の使用量はGEOSTAR等の他の測位通信複
合システムに比較して最も少ない。したがって、衛星の
通信能力が同じであっても、同時により多くの移動ユー
ザに測位通信サービスを提供することができる。
Second, as a satellite positioning system for performing high-frequency positioning by a mobile user using the minimum number of satellites, the amount of satellite communication lines used is higher than that of other positioning communication complex systems such as GEOSTAR. The least. Therefore, even if the satellites have the same communication capability, the positioning communication service can be simultaneously provided to more mobile users.

【0048】第3に、GPS測位方式では3基以上のG
PS衛星からの測距電波を同時に受信する必要がある
が、GPS衛星の配置基数の制約により、市街地や山間
部では測位機能を喪失したり、測位精度が劣化する頻度
が高くなる。しかし本システムでは、多数配置されるG
PS衛星の中の1基のGPS衛星と1基の通信衛星の測
距電波が受信できれば測位機能が維持されることから、
市街地や山間部で測位機能が中断される頻度は低減す
る。また、通信衛星として静止衛星を適用すれば、その
仰角は40〜50度であるため、この点においても測距
電波の受信状態は比較的良好である。したがって本シス
テムは、測距電波を遮蔽するものが多い市街地や山間部
等でも、連続的な測位機能を達成する。
Third, in the GPS positioning system, three or more G
Although it is necessary to receive the ranging radio waves from the PS satellites at the same time, due to the restriction of the number of GPS satellites arranged, the frequency of loss of the positioning function or the deterioration of the positioning accuracy increases in urban areas and mountain areas. However, in this system, many Gs are arranged.
If the distance measurement radio waves of one GPS satellite and one communication satellite in the PS satellite can be received, the positioning function will be maintained,
The frequency of positioning functions being interrupted in urban areas and mountains will be reduced. Further, if a geostationary satellite is applied as the communication satellite, the elevation angle thereof is 40 to 50 degrees, so that the reception state of the distance measurement radio wave is relatively good in this respect as well. Therefore, this system achieves a continuous positioning function even in urban areas and mountainous areas where many distance measuring radio waves are blocked.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】図1はこの発明の1実施例に係わるクロック同
期型衛星測位システムの全体構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a clock synchronous satellite positioning system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、この発明の1実施例に係わるユーザ装
置(移動無線局)の主要な機能構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 2 is a block diagram showing a main functional configuration of a user apparatus (mobile radio station) according to an embodiment of the present invention.

【図3】図3はこの発明の1実施例に係わる地上局(固
定無線局)の主要な機能構成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a main functional configuration of a ground station (fixed radio station) according to an embodiment of the present invention.

【図4】図4はこの発明の実施において、基本的な測定
内容である各種測距電波の到達時間差TN 、TC 、TG
と、衛星・無線局間の距離SCU、SCG、SNUおよびSNG
との関係、並びにユーザ装置のクロックオフセットTB
との関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the time difference T N , T C , and T G of arrival times of various range-finding radio waves, which are basic measurement contents in the implementation of the invention.
And the distance between satellites and radio stations S CU , S CG , S NU and S NG
With the clock offset T B of the user equipment
It is a figure which shows the relationship with.

【図5】図5は測定された上記の到達時間差を用いてユ
ーザ位置ベクトルU を決定するための一般的な計算処
理手順を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a general calculation processing procedure for determining a user position vector R U by using the measured arrival time difference.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…アンテナ部(ユーザ装置)、2…クロック部(ユー
ザ装置)、3…受信処理部(ユーザ装置)、4…送信処
理部(ユーザ装置)、5…測位計算処理部(ユーザ装
置)、6…制御表示部(ユーザ装置)、11…アンテナ
部(地上局)、12…クロック部(地上局)、13…受
信処理部(地上局)、14…送信処理部(地上局)、1
5…測位支援処理部(地上局)、16…通信管制部(地
上局)
1 ... Antenna part (user device), 2 ... Clock part (user device), 3 ... Reception processing part (user device), 4 ... Transmission processing part (user device), 5 ... Positioning calculation processing part (user device), 6 ... control display unit (user device), 11 ... antenna unit (ground station), 12 ... clock unit (ground station), 13 ... reception processing unit (ground station), 14 ... transmission processing unit (ground station), 1
5 ... Positioning support processing unit (ground station), 16 ... Communication control unit (ground station)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】連続して測距電波WN を送信する測距衛星
と、移動無線局と設置位置の既知な固定無線局との双方
向通信が行える通信衛星と、前記測距衛星と前記通信衛
星の時々刻々の位置を決定できる複数の衛星追跡局と、
前記測距電波WN が送信されたタイミングを正確に確定
できる前記固定無線局を用いて、移動無線局の位置を決
定する衛星測位方式において、 前記固定無線局にあって、前記測距電波WN が送信され
たタイミングを正確に維持する時刻基準維持手段(C
1)と、 前記固定無線局にあって、前記測距電波WN が送信され
たタイミングに同期して測距電波WC1を前記通信衛星に
対して連続して送信する測距電波発生手段(G1)と、 前記移動無線局にあって、前記測距電波WN が送信され
たタイミングを正確に維持する時刻基準維持手段(C
2)と、 前記移動無線局にあって、前記測距電波WN を受信した
タイミングに同期して前記通信衛星に対して測距電波W
U1を所定の頻度で送信、すなわ中継する測距電波発生手
段(G2)と、 前記固定無線局にあって、前記移動無線局の送信した前
記測距電波WU1を前記通信衛星が中継して送信する測距
電波WU2の到達時刻と前記測距電波WC1を送信した時刻
との時間差TG を測定する測距電波測定手段(M1)
と、 前記固定無線局にあって、前記時間差TG と、前記測距
電波WN に重畳された前記測距衛星の軌道データおよび
前記固定無線局の位置データを用いて決定される測距衛
星・固定無線局間距離SNGとを、通信用の電波WG1を用
いて、前記移動無線局に通報するためのデータ処理を行
う同期支援処理手段(P1)と、 前記移動無線局にあって、前記測距電波WN の到達時刻
と前記時刻基準維持手段(C2)の時刻基準との時間差
N と、前記通信衛星が前記測距電波WC1を中継して送
信する測距電波WC2の到達時刻と前記時刻基準維持手段
(C2)の時刻基準との時間差TC を連続して測定する
測距電波測定手段(M2)と、 前記移動無線局にあって、前記時間差TN およびTC
前記測距衛星・固定無線局間距離SNGを用いて移動無線
局の位置を連続して決定するとともに、前記時間差TG
を用いて前記測距衛星の前記測距電波送信時刻と前記時
刻基準維持手段(C2)の時刻基準との時間差TB を所
定の頻度で更新し、移動無線局の位置決定精度を維持す
る測位計算処理手段(P2)を具備してなり、測距電波
を送信する最小1基の測距衛星と移動無線局・固定無線
局間の双方向通信が可能な1基の通信衛星を用いて、移
動無線局位置の連続的な決定を可能としたことを特徴と
するクロック同期型衛星測位システム。
1. A range-finding satellite that continuously transmits range-finding radio waves W N , a communication satellite that can perform two-way communication between a mobile radio station and a fixed radio station whose installation position is known, the range-finding satellite and the range-finding satellite. Multiple satellite tracking stations that can determine the momentary position of communication satellites,
In the satellite positioning method for determining the position of a mobile radio station by using the fixed radio station that can accurately determine the timing of transmission of the radio wave W N, time reference maintaining means N to accurately maintain timing transmitted (C
1) and a distance measuring radio wave generating means in the fixed wireless station for continuously transmitting a distance measuring radio wave W C1 to the communication satellite in synchronization with the timing when the distance measuring radio wave W N is transmitted ( G1) and a time reference maintaining means (C) for accurately maintaining the timing at which the distance measurement radio wave W N is transmitted in the mobile radio station.
2) and, in the mobile radio station, the ranging radio wave W is transmitted to the communication satellite in synchronization with the timing of receiving the ranging radio wave W N.
A distance measurement radio wave generation means (G2) for transmitting U1 at a predetermined frequency, that is, for relaying, and the communication satellite relaying the distance measurement radio wave W U1 transmitted by the mobile radio station in the fixed radio station. Distance measuring radio wave measuring means (M1) for measuring a time difference T G between the arrival time of the distance measuring radio wave W U2 transmitted by transmitting the distance measuring radio wave W U2 and the time of transmitting the distance measuring radio wave W C1.
And a ranging satellite determined in the fixed wireless station by using the time difference T G , orbit data of the ranging satellite superimposed on the ranging radio wave W N , and position data of the fixed wireless station. A synchronization support processing means (P1) for performing data processing for notifying the mobile radio station of the fixed inter-radio station distance S NG using a radio wave W G1 for communication; the distance measuring radio waves W and time difference T N of the time reference of the arrival time and the time reference maintaining means (C2) of N, ranging wave W C2 of the communication satellite transmits the relaying the distance measuring radio waves W C1 Distance measuring radio wave measuring means (M2) for continuously measuring a time difference T C between the arrival time of the time and the time reference of the time reference maintaining means (C2), and the time differences T N and T in the mobile radio station. position of the mobile radio stations by using the distance S NG between C and the distance measuring satellite fixed radio station And it determines continuously, the time difference T G
Positioning that updates the time difference T B between the time when the distance measuring radio wave is transmitted from the distance measuring satellite and the time reference of the time reference maintaining unit (C2) at a predetermined frequency to maintain the position determination accuracy of the mobile radio station. A calculation processing means (P2) is provided, and at least one distance measuring satellite transmitting distance measuring radio waves and one communication satellite capable of bidirectional communication between a mobile wireless station and a fixed wireless station are used. A clock-synchronized satellite positioning system that enables continuous determination of mobile radio station positions.
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