JPH11227700A - 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 - Google Patents
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置Info
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- JPH11227700A JPH11227700A JP10037330A JP3733098A JPH11227700A JP H11227700 A JPH11227700 A JP H11227700A JP 10037330 A JP10037330 A JP 10037330A JP 3733098 A JP3733098 A JP 3733098A JP H11227700 A JPH11227700 A JP H11227700A
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- Japan
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- time
- antenna
- gpsr
- board
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度にオンボード時刻を算出し高精度なオ
ンボード軌道伝播を実施することにより、高精度、高信
頼性かつ運用性の高いアンテナポインティング装置を実
現する。 【解決手段】 グローバルポジショニングシステム情報
受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データインタフェー
スを追加することによってＧＰＳＲ時刻に基づく高精度
なオンボードＧＰＳＲ時刻を生成するとともに、リアル
タイムオンボード時刻誤差補正部を追加することによ
り、ＧＰＳＲ時刻に基づく高精度オンボードＣＰＵ時刻
補正を実施し、高精度、高信頼性かつ高い運用性を要求
される衛星間通信用のオンボード軌道伝播を実現する。
ンボード軌道伝播を実施することにより、高精度、高信
頼性かつ運用性の高いアンテナポインティング装置を実
現する。 【解決手段】 グローバルポジショニングシステム情報
受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データインタフェー
スを追加することによってＧＰＳＲ時刻に基づく高精度
なオンボードＧＰＳＲ時刻を生成するとともに、リアル
タイムオンボード時刻誤差補正部を追加することによ
り、ＧＰＳＲ時刻に基づく高精度オンボードＣＰＵ時刻
補正を実施し、高精度、高信頼性かつ高い運用性を要求
される衛星間通信用のオンボード軌道伝播を実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通信目標を追尾
するようにアンテナを駆動制御する衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に関する。
するようにアンテナを駆動制御する衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４に衛星間通信の概要を示すが、ここ
で、例えば、１は静止軌道３上を周回する衛星１、２は
上記衛星１上に搭載された衛星間通信用アンテナであ
る。４は衛星１の座標系（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）で
あり、５は衛星１から衛星２への相対方位角（θｓ１、
φｓ１）である。また、６は極軌道８上を周回する衛星
２、７は上記衛星２上に搭載された衛星間通信用アンテ
ナである。９は衛星２の座標系（Ｘｓ２，Ｙｓ２，Ｚｓ
２）であり、１０は衛星２から衛星１への相対方位角
（θｓ２、φｓ２）である。衛星１及び衛星２はそれぞ
れの衛星上に搭載された衛星間通信用アンテナを互いに
向き合う（相対方位角）方向へ駆動制御することによ
り、衛星間の高速大容量データ通信を実施する。上記相
対方位角（５及び１０）の方向にアンテナを駆動したと
きのアンテナの角度のことをアンテナ駆動角という。図
４中、１１は地球である。衛星間通信用オンボードアン
テナポインティング装置は、図４に示すような地球周回
軌道上の異なる軌道を航行する宇宙構造物（図４では衛
星１と衛星２）間の高速大容量データ通信を軌道上構造
物の自律運用により実現するため、通信目標である軌道
上構造物を追尾するようアンテナを駆動する装置であ
る。例えば、図３は従来の衛星間通信用オンボードアン
テナポインティング装置に用いられているアンテナ指向
角制御系計算ロジックである。ロジックに絡む構成要素
は以下の通りである。このアンテナ指向角制御系計算ロ
ジックは、衛星間通信を実施する２つの衛星の軌道伝播
初期値（地上局において衛星の軌道を測定した結果を用
いて必要な時間における衛星の軌道位置を算出したも
の）を記憶する軌道伝播初期値部１と、オンボードクロ
ックを生成するオンボードタイマ部３とオンボードクロ
ックに基づきオンボードＣＰＵ時刻を算出するオンボー
ドＣＰＵ時刻処理部５、オンボードＣＰＵ時刻に基づき
軌道伝播目標時間（アンテナ駆動目標角を算出するため
に衛星の軌道位置が必要な時間）を設定する軌道伝播目
標時間設定部２、目標時間の２衛星の軌道要素を計算す
る軌道要素計算処理部９と、目標時間の２衛星の軌道要
素よりアンテナ指向角目標値を計算する相対方位角計算
処理部１０と、アンテナ駆動角を検出するセンサ部１２
からの信号を受け取るセンサインタフェース部９とアン
テナ指向角目標値とアンテナ駆動角よりアンテナ駆動機
構１３へのアンテナ駆動指令値を算出するアンテナ駆動
指令計算処理部１１によって構成される。
で、例えば、１は静止軌道３上を周回する衛星１、２は
上記衛星１上に搭載された衛星間通信用アンテナであ
る。４は衛星１の座標系（Ｘｓ１，Ｙｓ１，Ｚｓ１）で
あり、５は衛星１から衛星２への相対方位角（θｓ１、
φｓ１）である。また、６は極軌道８上を周回する衛星
２、７は上記衛星２上に搭載された衛星間通信用アンテ
ナである。９は衛星２の座標系（Ｘｓ２，Ｙｓ２，Ｚｓ
２）であり、１０は衛星２から衛星１への相対方位角
（θｓ２、φｓ２）である。衛星１及び衛星２はそれぞ
れの衛星上に搭載された衛星間通信用アンテナを互いに
向き合う（相対方位角）方向へ駆動制御することによ
り、衛星間の高速大容量データ通信を実施する。上記相
対方位角（５及び１０）の方向にアンテナを駆動したと
きのアンテナの角度のことをアンテナ駆動角という。図
４中、１１は地球である。衛星間通信用オンボードアン
テナポインティング装置は、図４に示すような地球周回
軌道上の異なる軌道を航行する宇宙構造物（図４では衛
星１と衛星２）間の高速大容量データ通信を軌道上構造
物の自律運用により実現するため、通信目標である軌道
上構造物を追尾するようアンテナを駆動する装置であ
る。例えば、図３は従来の衛星間通信用オンボードアン
テナポインティング装置に用いられているアンテナ指向
角制御系計算ロジックである。ロジックに絡む構成要素
は以下の通りである。このアンテナ指向角制御系計算ロ
ジックは、衛星間通信を実施する２つの衛星の軌道伝播
初期値（地上局において衛星の軌道を測定した結果を用
いて必要な時間における衛星の軌道位置を算出したも
の）を記憶する軌道伝播初期値部１と、オンボードクロ
ックを生成するオンボードタイマ部３とオンボードクロ
ックに基づきオンボードＣＰＵ時刻を算出するオンボー
ドＣＰＵ時刻処理部５、オンボードＣＰＵ時刻に基づき
軌道伝播目標時間（アンテナ駆動目標角を算出するため
に衛星の軌道位置が必要な時間）を設定する軌道伝播目
標時間設定部２、目標時間の２衛星の軌道要素を計算す
る軌道要素計算処理部９と、目標時間の２衛星の軌道要
素よりアンテナ指向角目標値を計算する相対方位角計算
処理部１０と、アンテナ駆動角を検出するセンサ部１２
からの信号を受け取るセンサインタフェース部９とアン
テナ指向角目標値とアンテナ駆動角よりアンテナ駆動機
構１３へのアンテナ駆動指令値を算出するアンテナ駆動
指令計算処理部１１によって構成される。
【０００３】上記のような従来のアンテナ指向角制御系
計算ロジックは以下のように動作する。すなわち、図３
のアンテナ指向角制御系計算ロジックは、軌道伝播初期
値部１に記憶される軌道伝播初期値と、オンボードタイ
マ部３からのオンボードクロックに基づきオンボードＣ
ＰＵ時刻処理部５にて算出されるオンボードＣＰＵ時刻
より、軌道伝播目標時間設定部２より算出される軌道伝
播目標時間をもとに、軌道要素計算処理部４内の軌道要
素計算ロジック（例えば式（１）に示されるようなロジ
ック）によって目的の時間の軌道要素が算出され、これ
を相対方位角計算処理部５に入力することにより２つの
衛星の軌道位置より、１つの衛星から見た他方の衛星の
方位角（相対方位角）が算出され、これを元にアンテナ
指向角目標値が計算される、これと、センサインタフェ
ース部８において取り込まれるアンテナ駆動角をアンテ
ナ駆動指令計算処理部１１に入力することによって、ア
ンテナ駆動機構へのアンテナ駆動指令値を算出するよう
になっている。式（１）は例えば虎尾正久著「宇宙航行
の数学」（森北出版１９７０．１１．３０発行）に示さ
れる。
計算ロジックは以下のように動作する。すなわち、図３
のアンテナ指向角制御系計算ロジックは、軌道伝播初期
値部１に記憶される軌道伝播初期値と、オンボードタイ
マ部３からのオンボードクロックに基づきオンボードＣ
ＰＵ時刻処理部５にて算出されるオンボードＣＰＵ時刻
より、軌道伝播目標時間設定部２より算出される軌道伝
播目標時間をもとに、軌道要素計算処理部４内の軌道要
素計算ロジック（例えば式（１）に示されるようなロジ
ック）によって目的の時間の軌道要素が算出され、これ
を相対方位角計算処理部５に入力することにより２つの
衛星の軌道位置より、１つの衛星から見た他方の衛星の
方位角（相対方位角）が算出され、これを元にアンテナ
指向角目標値が計算される、これと、センサインタフェ
ース部８において取り込まれるアンテナ駆動角をアンテ
ナ駆動指令計算処理部１１に入力することによって、ア
ンテナ駆動機構へのアンテナ駆動指令値を算出するよう
になっている。式（１）は例えば虎尾正久著「宇宙航行
の数学」（森北出版１９７０．１１．３０発行）に示さ
れる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のアンテナ指向角
制御系計算ロジックは、上記のように構成されている。
従って、軌道伝播初期値部１へ送信する軌道伝播初期値
を算出する地上システムの時刻とオンボード時刻の間の
誤差（例えば、地上システムから衛星への初期値の送信
時間の見積り誤差によるバイアス誤差やオンボードタイ
マのドリフト誤差）が存在すると、これによって軌道伝
播誤差（式（１）において時間変化項の存在する軌道要
素に発生する計算誤差）が発生し、衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に使用した場合、軌道
要素より算出される相対方位角の精度を劣化させるとい
う問題点があった。
制御系計算ロジックは、上記のように構成されている。
従って、軌道伝播初期値部１へ送信する軌道伝播初期値
を算出する地上システムの時刻とオンボード時刻の間の
誤差（例えば、地上システムから衛星への初期値の送信
時間の見積り誤差によるバイアス誤差やオンボードタイ
マのドリフト誤差）が存在すると、これによって軌道伝
播誤差（式（１）において時間変化項の存在する軌道要
素に発生する計算誤差）が発生し、衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置に使用した場合、軌道
要素より算出される相対方位角の精度を劣化させるとい
う問題点があった。
【０００６】また、特開平６−３１８８１３号公報に示
されるように、これらのオンボード時刻誤差（バイアス
誤差、ドリフト誤差）を地上からの補正したとしても、
補正値推定誤差や変動による補正誤差が生じるため、地
上での補正値の推定精度及び推定頻度を高くする必要が
あるという問題点があった。
されるように、これらのオンボード時刻誤差（バイアス
誤差、ドリフト誤差）を地上からの補正したとしても、
補正値推定誤差や変動による補正誤差が生じるため、地
上での補正値の推定精度及び推定頻度を高くする必要が
あるという問題点があった。
【０００７】この発明の目的は、グローバルポジショニ
ングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻デ
ータインタフェースを導入し、軌道伝播目標時間の精度
を上げ、軌道伝播誤差を低減したことにより高精度のア
ンテナポインティング性能を持つとともに、リアルタイ
ムオンボードＣＰＵ時刻補正部において、オンボードＣ
ＰＵ時刻をＧＰＳＲ時刻によってリアルタイムで補正す
ることによって、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性
の高い衛星間通信用オンボードアンテナポインティング
装置を提供することにある。
ングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻デ
ータインタフェースを導入し、軌道伝播目標時間の精度
を上げ、軌道伝播誤差を低減したことにより高精度のア
ンテナポインティング性能を持つとともに、リアルタイ
ムオンボードＣＰＵ時刻補正部において、オンボードＣ
ＰＵ時刻をＧＰＳＲ時刻によってリアルタイムで補正す
ることによって、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性
の高い衛星間通信用オンボードアンテナポインティング
装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、軌道伝播
精度を向上させるため、グローバルポジショニングシス
テム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データイン
タフェースを追加することによって、軌道伝播目標時間
誤差に基づく軌道伝播誤差を少なくすることにより、ア
ンテナポインティング精度の大幅な改善を行うととも
に、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛星間
通信用オンボードアンテナポインティング装置を構成す
る。
精度を向上させるため、グローバルポジショニングシス
テム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データイン
タフェースを追加することによって、軌道伝播目標時間
誤差に基づく軌道伝播誤差を少なくすることにより、ア
ンテナポインティング精度の大幅な改善を行うととも
に、信頼性が高く（ロバスト）かつ運用性の高い衛星間
通信用オンボードアンテナポインティング装置を構成す
る。
【０００９】第２の発明では、グローバルポジショニン
グシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻デー
タインタフェース、また、リアルタイムオンボードＣＰ
Ｕ時刻誤差補正部を追加することによって、高精度なオ
ンボード軌道伝播を達成する。
グシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻デー
タインタフェース、また、リアルタイムオンボードＣＰ
Ｕ時刻誤差補正部を追加することによって、高精度なオ
ンボード軌道伝播を達成する。
【００１０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、グローバ
ルポジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧ
ＰＳＲ時刻データインタフェースを導入したこの発明の
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置の
構成図である。１〜１５は図の説明に示した通りで、衛
星間通信を２つの衛星の軌道伝播初期値を記憶する軌道
伝播初期値部１と、衛星間通信用オンボードアンテナポ
インティング装置の計算機の基準であるオンボードクロ
ックを算出するオンボードタイマ部３、ＧＰＳＲのＧＰ
ＳＲ時刻データを取り込むＧＰＳＲ時刻データインタフ
ェース処理部４、オンボードタイマ部３からのオンボー
ドクロックとＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理部
４からのＧＰＳＲ時刻データからオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出するオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７、軌道伝
播目標時間を設定する軌道伝播目標時間設定部２、目標
時間の２衛星の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部
９と、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角
目標値を計算する相対方位角計算処理部１０と、アンテ
ナ駆動角を検出するセンサ部１２からの信号を受け取る
センサインタフェース部８と、アンテナ指向角目標値と
アンテナ駆動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ
駆動指令値を算出するアンテナ駆動指令計算処理部１
１、アンテナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によ
って駆動されるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定す
るセンサ部１２によって構成される。また、１５はアン
テナ指向角制御系計算ロジック部である。
ルポジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧ
ＰＳＲ時刻データインタフェースを導入したこの発明の
衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置の
構成図である。１〜１５は図の説明に示した通りで、衛
星間通信を２つの衛星の軌道伝播初期値を記憶する軌道
伝播初期値部１と、衛星間通信用オンボードアンテナポ
インティング装置の計算機の基準であるオンボードクロ
ックを算出するオンボードタイマ部３、ＧＰＳＲのＧＰ
ＳＲ時刻データを取り込むＧＰＳＲ時刻データインタフ
ェース処理部４、オンボードタイマ部３からのオンボー
ドクロックとＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理部
４からのＧＰＳＲ時刻データからオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出するオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７、軌道伝
播目標時間を設定する軌道伝播目標時間設定部２、目標
時間の２衛星の軌道要素を計算する軌道要素計算処理部
９と、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角
目標値を計算する相対方位角計算処理部１０と、アンテ
ナ駆動角を検出するセンサ部１２からの信号を受け取る
センサインタフェース部８と、アンテナ指向角目標値と
アンテナ駆動角よりアンテナ駆動機構１３へのアンテナ
駆動指令値を算出するアンテナ駆動指令計算処理部１
１、アンテナ駆動機構１３、アンテナ駆動機構１３によ
って駆動されるアンテナ１４、アンテナ駆動角を測定す
るセンサ部１２によって構成される。また、１５はアン
テナ指向角制御系計算ロジック部である。
【００１１】上記実施の形態１の図１に示されている衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ時
刻データインタフェース処理部４においてＧＰＳＲから
ＧＰＳＲ時刻データを取り込む（現状、衛星搭載用ＧＰ
ＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込まれ
たＧＰＳＲ時間はオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７に送
られ、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とあわせて必要なタイミングでのオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出する。オンボードＧＰＳＲ時刻算出には例えば
式（２）のような方法が用いられる。得られたオンボー
ドＧＰＳＲ時刻は、軌道伝播目標時間設定部２に送ら
れ、必要な時刻での軌道伝播目標時間を設定する。軌道
伝播目標時間とともに、軌道伝播初期値部１より軌道伝
播計算処理部９に軌道伝播初期値が送られ、これらをも
とに軌道伝播計算処理部９（例えば式（１）に示される
ようなロジックにて軌道計算を実施する）において、目
標時間の軌道が計算される。計算された軌道要素は軌道
伝播計算処理部９より相対方位角計算処理部１０へ送ら
れ、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目
標値が計算される。アンテナ駆動指令計算処理部１１で
は相対方位角計算処理部１０において計算されたアンテ
ナ指向角目標値とセンサインタフェース部８より取り込
まれたアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計
算される。アンテナ駆動指令計算処理部１１において計
算されたアンテナ駆動機構への駆動命令はアンテナ駆動
機構１３へ送られる。アンテナ駆動機構１３はアンテナ
駆動指令計算処理部１１において計算されたアンテナ駆
動機構１３への駆動命令にもとづいてアンテナ１４を駆
動し、アンテナの駆動角制御が達成されるようになって
いる。
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ時
刻データインタフェース処理部４においてＧＰＳＲから
ＧＰＳＲ時刻データを取り込む（現状、衛星搭載用ＧＰ
ＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込まれ
たＧＰＳＲ時間はオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７に送
られ、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とあわせて必要なタイミングでのオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出する。オンボードＧＰＳＲ時刻算出には例えば
式（２）のような方法が用いられる。得られたオンボー
ドＧＰＳＲ時刻は、軌道伝播目標時間設定部２に送ら
れ、必要な時刻での軌道伝播目標時間を設定する。軌道
伝播目標時間とともに、軌道伝播初期値部１より軌道伝
播計算処理部９に軌道伝播初期値が送られ、これらをも
とに軌道伝播計算処理部９（例えば式（１）に示される
ようなロジックにて軌道計算を実施する）において、目
標時間の軌道が計算される。計算された軌道要素は軌道
伝播計算処理部９より相対方位角計算処理部１０へ送ら
れ、目標時間の２衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目
標値が計算される。アンテナ駆動指令計算処理部１１で
は相対方位角計算処理部１０において計算されたアンテ
ナ指向角目標値とセンサインタフェース部８より取り込
まれたアンテナ駆動角をもとにアンテナ駆動指令値が計
算される。アンテナ駆動指令計算処理部１１において計
算されたアンテナ駆動機構への駆動命令はアンテナ駆動
機構１３へ送られる。アンテナ駆動機構１３はアンテナ
駆動指令計算処理部１１において計算されたアンテナ駆
動機構１３への駆動命令にもとづいてアンテナ１４を駆
動し、アンテナの駆動角制御が達成されるようになって
いる。
【００１２】
【数２】
【００１３】実施の形態２．また、図２はグローバルポ
ジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳ
Ｒ時刻データインタフェースとリアルタイムオンボード
ＣＰＵ時刻誤差補正部を導入したこの発明の衛星間通信
用オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。１〜１５は図の説明に示した通りで、衛星間通信を
２つの衛星の軌道伝播初期値を記憶する軌道伝播初期値
部１と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティン
グ装置の計算機の基準であるオンボードクロックを算出
するオンボードタイマ部３、ＧＰＳＲのＧＰＳＲ時刻デ
ータを取り込むＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理
部４、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理部４からのＧ
ＰＳＲ時刻データからオンボードＧＰＳＲ時刻を算出す
るオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７、オンボードタイマ
部３からのオンボードクロックを用いてオンボードＣＰ
Ｕ時刻を更新するオンボードＣＰＵ時刻処理部５、オン
ボードＣＰＵ時刻とオンボードＧＰＳＲ時刻を用いてオ
ンボードＣＰＵ時刻の補正を行うリアルタイムオンボー
ドＣＰＵ時刻誤差補正部６、軌道伝播目標時間を設定す
る軌道伝播目標時間設定部２、目標時間の２衛星の軌道
要素を計算する軌道要素計算処理部９と、目標時間の２
衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目標値を計算する相
対方位角計算処理部１０と、アンテナ駆動角を検出する
センサ部からの信号を受け取るセンサインタフェース部
８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆動角よりアン
テナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値を算出するア
ンテナ駆動指令計算処理部１１、アンテナ駆動機構１
３、アンテナ駆動機構１３によって駆動されるアンテナ
１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部１２によって
構成される。また、１５はアンテナ指向角制御系計算ロ
ジック部である。
ジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳ
Ｒ時刻データインタフェースとリアルタイムオンボード
ＣＰＵ時刻誤差補正部を導入したこの発明の衛星間通信
用オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。１〜１５は図の説明に示した通りで、衛星間通信を
２つの衛星の軌道伝播初期値を記憶する軌道伝播初期値
部１と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティン
グ装置の計算機の基準であるオンボードクロックを算出
するオンボードタイマ部３、ＧＰＳＲのＧＰＳＲ時刻デ
ータを取り込むＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理
部４、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理部４からのＧ
ＰＳＲ時刻データからオンボードＧＰＳＲ時刻を算出す
るオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７、オンボードタイマ
部３からのオンボードクロックを用いてオンボードＣＰ
Ｕ時刻を更新するオンボードＣＰＵ時刻処理部５、オン
ボードＣＰＵ時刻とオンボードＧＰＳＲ時刻を用いてオ
ンボードＣＰＵ時刻の補正を行うリアルタイムオンボー
ドＣＰＵ時刻誤差補正部６、軌道伝播目標時間を設定す
る軌道伝播目標時間設定部２、目標時間の２衛星の軌道
要素を計算する軌道要素計算処理部９と、目標時間の２
衛星の軌道要素よりアンテナ指向角目標値を計算する相
対方位角計算処理部１０と、アンテナ駆動角を検出する
センサ部からの信号を受け取るセンサインタフェース部
８と、アンテナ指向角目標値とアンテナ駆動角よりアン
テナ駆動機構１３へのアンテナ駆動指令値を算出するア
ンテナ駆動指令計算処理部１１、アンテナ駆動機構１
３、アンテナ駆動機構１３によって駆動されるアンテナ
１４、アンテナ駆動角を測定するセンサ部１２によって
構成される。また、１５はアンテナ指向角制御系計算ロ
ジック部である。
【００１４】上記実施の形態２の図２に示されている衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ時
刻データインタフェース処理部４においてＧＰＳＲから
ＧＰＳＲ時刻データを取り込む（現状、衛星搭載用ＧＰ
ＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込まれ
たＧＰＳＲ時間はオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７に送
られ、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とあわせて必要なタイミングでのオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出する。オンボードＧＰＳＲ時刻算出には例えば
式（２）のような方法が用いられる。また、オンボード
ＣＰＵ時刻処理部５においては、オンボードタイマ部３
からのオンボードクロックを用いて例えば式（３）に示
すような方法によりオンボードＣＰＵ時刻が算出され
る。得られたオンボードＣＰＵ時刻は、オンボードＧＰ
ＳＲ時刻とともに、リアルタイムオンボードＣＰＵ時刻
誤差補正部６に送られ、例えば式（４）に示すような方
法により、オンボードＧＰＳＲ時刻を用いたオンボード
ＣＰＵ時刻のリアルタイム誤差補正を実施する。式
（４）では、オンボードＧＰＳＲ時刻データを用いて、
オンボードＣＰＵ時刻の補正係数を求め、その補正係数
を用いてオンボード時刻の補正を実施する構成となって
いるため、ＧＰＳＲデータの瞬断や、短時間の精度劣化
などに対してもロバストな設計となっている。また、あ
る程度の時間（例えば１秒）ＧＰＳＲの時刻データに不
具合が生じても、式（４−４）に示すロジックを追加す
ることにより、急激なオンボードＣＰＵ時刻精度の劣化
を引き起こさない構成とすることができる。リアルタイ
ム誤差補正後のオンボードＣＰＵ時刻は、軌道伝播目標
時間設定部２に送られ、必要な時刻での軌道伝播目標時
間を設定する。軌道伝播目標時間とともに、軌道伝播初
期値部１より軌道伝播計算処理部９に軌道伝播初期値が
送られ、これらをもとに軌道伝播計算処理部９（例えば
式（１）に示されるようなロジックにて軌道計算を実施
する）において、目標時間の軌道が計算される。計算さ
れた軌道要素は軌道伝播計算処理部９より相対方位角計
算処理部１０へ送られ、目標時間の２衛星の軌道要素よ
りアンテナ指向角目標値が計算される。アンテナ駆動指
令計算処理部１１では相対方位角計算処理部１０におい
て計算されたアンテナ指向角目標値とセンサインタフェ
ース部８より取り込まれたアンテナ駆動角をもとにアン
テナ駆動指令値が計算される。アンテナ駆動指令計算処
理部１１において計算されたアンテナ駆動機構１３への
駆動命令はアンテナ駆動機構１３へ送られる。アンテナ
駆動機構１３はアンテナ駆動指令計算処理部１１におい
て計算されたアンテナ駆動機構１３への駆動命令にもと
づいてアンテナ１４を駆動し、アンテナの駆動角制御が
達成されるようになっている。
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置は以
下のように動作する。すなわち、衛星間通信用オンボー
ドアンテナポインティング装置では、まず、ＧＰＳＲ時
刻データインタフェース処理部４においてＧＰＳＲから
ＧＰＳＲ時刻データを取り込む（現状、衛星搭載用ＧＰ
ＳＲではデータは１秒に１度更新される）。取り込まれ
たＧＰＳＲ時間はオンボードＧＰＳＲ時刻処理部７に送
られ、オンボードタイマ部３からのオンボードクロック
とあわせて必要なタイミングでのオンボードＧＰＳＲ時
刻を算出する。オンボードＧＰＳＲ時刻算出には例えば
式（２）のような方法が用いられる。また、オンボード
ＣＰＵ時刻処理部５においては、オンボードタイマ部３
からのオンボードクロックを用いて例えば式（３）に示
すような方法によりオンボードＣＰＵ時刻が算出され
る。得られたオンボードＣＰＵ時刻は、オンボードＧＰ
ＳＲ時刻とともに、リアルタイムオンボードＣＰＵ時刻
誤差補正部６に送られ、例えば式（４）に示すような方
法により、オンボードＧＰＳＲ時刻を用いたオンボード
ＣＰＵ時刻のリアルタイム誤差補正を実施する。式
（４）では、オンボードＧＰＳＲ時刻データを用いて、
オンボードＣＰＵ時刻の補正係数を求め、その補正係数
を用いてオンボード時刻の補正を実施する構成となって
いるため、ＧＰＳＲデータの瞬断や、短時間の精度劣化
などに対してもロバストな設計となっている。また、あ
る程度の時間（例えば１秒）ＧＰＳＲの時刻データに不
具合が生じても、式（４−４）に示すロジックを追加す
ることにより、急激なオンボードＣＰＵ時刻精度の劣化
を引き起こさない構成とすることができる。リアルタイ
ム誤差補正後のオンボードＣＰＵ時刻は、軌道伝播目標
時間設定部２に送られ、必要な時刻での軌道伝播目標時
間を設定する。軌道伝播目標時間とともに、軌道伝播初
期値部１より軌道伝播計算処理部９に軌道伝播初期値が
送られ、これらをもとに軌道伝播計算処理部９（例えば
式（１）に示されるようなロジックにて軌道計算を実施
する）において、目標時間の軌道が計算される。計算さ
れた軌道要素は軌道伝播計算処理部９より相対方位角計
算処理部１０へ送られ、目標時間の２衛星の軌道要素よ
りアンテナ指向角目標値が計算される。アンテナ駆動指
令計算処理部１１では相対方位角計算処理部１０におい
て計算されたアンテナ指向角目標値とセンサインタフェ
ース部８より取り込まれたアンテナ駆動角をもとにアン
テナ駆動指令値が計算される。アンテナ駆動指令計算処
理部１１において計算されたアンテナ駆動機構１３への
駆動命令はアンテナ駆動機構１３へ送られる。アンテナ
駆動機構１３はアンテナ駆動指令計算処理部１１におい
て計算されたアンテナ駆動機構１３への駆動命令にもと
づいてアンテナ１４を駆動し、アンテナの駆動角制御が
達成されるようになっている。
【００１５】
【数３】
【００１６】
【数４】
【００１７】
【発明の効果】この発明は、高信頼性、高精度かつ高い
運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオ
ンボード軌道伝播にその効果を発揮することができ、中
低高度衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛星にお
ける衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装
置に活用できる。
運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオ
ンボード軌道伝播にその効果を発揮することができ、中
低高度衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛星にお
ける衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装
置に活用できる。
【００１８】グローバルポジショニングシステム情報受
信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データインタフェース
を追加し、ＧＰＳＲ時刻に基づく高精度なオンボードＧ
ＰＳＲ時刻を生成することにより、高信頼性、高精度か
つ高い運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信
用のオンボード軌道伝播にその効果を発揮することがで
き、中低高度衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛
星における衛星間通信用オンボードアンテナポインティ
ング装置に活用できる。
信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データインタフェース
を追加し、ＧＰＳＲ時刻に基づく高精度なオンボードＧ
ＰＳＲ時刻を生成することにより、高信頼性、高精度か
つ高い運用性を有する軌道伝播を要求される衛星間通信
用のオンボード軌道伝播にその効果を発揮することがで
き、中低高度衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛
星における衛星間通信用オンボードアンテナポインティ
ング装置に活用できる。
【００１９】ＧＰＳＲ時刻データインタフェース、ま
た、リアルタイムオンボード時刻誤差補正部を追加し、
ＧＰＳＲ時刻によって高精度にオンボードＣＰＵ時刻を
補正することにより、高信頼性、高精度かつ高い運用性
を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオンボー
ド軌道伝播にその効果を発揮することができ、中低高度
衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛星における衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置に活
用できる。
た、リアルタイムオンボード時刻誤差補正部を追加し、
ＧＰＳＲ時刻によって高精度にオンボードＣＰＵ時刻を
補正することにより、高信頼性、高精度かつ高い運用性
を有する軌道伝播を要求される衛星間通信用のオンボー
ド軌道伝播にその効果を発揮することができ、中低高度
衛星もしくは静止軌道上のデータリレー衛星における衛
星間通信用オンボードアンテナポインティング装置に活
用できる。
【図１】 この発明の実施の形態１を示す衛星間通信用
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
【図２】 この発明の実施の形態２を示す衛星間通信用
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
オンボードアンテナポインティング装置の構成図であ
る。
【図３】 従来の衛星間通信用オンボードアンテナポイ
ンティング装置のアンテナ指向角制御系計算ロジックの
構成図である。
ンティング装置のアンテナ指向角制御系計算ロジックの
構成図である。
【図４】 衛星間通信の概要を示した図である。
１ 軌道伝播初期値部、２ 軌道伝播目標時間設定部、
３ オンボードタイマ部、４ ＧＰＳＲ時刻インタフェ
ース処理部、５ オンボードＣＰＵ時刻処理部、６ リ
アルタイムオンボードＣＰＵ時刻誤差補正部、７ オン
ボードＧＰＳＲ時刻処理部、８ センサインタフェース
部、９ 軌道要素計算処理部、１０ 相対方位角計算処
理部、１１ アンテナ駆動指令計算処理、１２ センサ
部、１３アンテナ駆動機構、１４ アンテナ、１５ ア
ンテナ指向角制御系計算ロジック部。
３ オンボードタイマ部、４ ＧＰＳＲ時刻インタフェ
ース処理部、５ オンボードＣＰＵ時刻処理部、６ リ
アルタイムオンボードＣＰＵ時刻誤差補正部、７ オン
ボードＧＰＳＲ時刻処理部、８ センサインタフェース
部、９ 軌道要素計算処理部、１０ 相対方位角計算処
理部、１１ アンテナ駆動指令計算処理、１２ センサ
部、１３アンテナ駆動機構、１４ アンテナ、１５ ア
ンテナ指向角制御系計算ロジック部。
Claims (2)
- 【請求項１】 衛星−衛星間のデータ通信を実施するた
めの衛星間通信オンボードアンテナポインティング装置
において、データ通信を実施する衛星の軌道位置を計算
するために必要な軌道伝播初期値を設定する軌道伝播初
期値部と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティ
ング装置の計算機の基準であるオンボードクロックを算
出するオンボードタイマ部、グローバルポジショニング
システム情報受信器（ＧＰＳＲ）のＧＰＳＲ時刻データ
を取り込むＧＰＳＲ時刻データインタフェース処理部、
上記オンボードタイマ部からのオンボードクロックとＧ
ＰＳＲ時刻データインタフェース処理部からのＧＰＳＲ
時刻データからオンボードＧＰＳＲ時刻を算出するオン
ボードＧＰＳＲ時刻処理部、上記ＧＰＳＲ時刻処理部か
ら出力されるオンボードＧＰＳＲ時刻に基づき軌道伝播
目標時間を設定する軌道伝播目標時間設定部、軌道伝播
初期値部から出力される軌道伝播初期値と軌道伝播目標
時間設定部より出力される目標時間より目標時間の軌道
要素を計算する軌道要素計算処理部、上記軌道要素計算
処理部にて算出された軌道要素よりアンテナ駆動目標角
を計算する上記相対方位角計算処理部、相対方位角計算
処理部により計算されたアンテナ駆動目標角とセンサイ
ンタフェース部において検出されたアンテナ駆動角より
アンテナ駆動指令値を計算するアンテナ駆動指令計算処
理部、アンテナを駆動するアンテナ駆動機構、衛星−衛
星間のデータを送受信するアンテナ、上記アンテナ駆動
角を検出するセンサ部とを具備した衛星間通信用オンボ
ードアンテナポインティング装置。 - 【請求項２】 衛星−衛星間のデータ通信を実施するた
めの衛星間通信オンボードアンテナポインティング装置
において、データ通信を実施する衛星の軌道位置を計算
するために必要な軌道伝播初期値を設定する軌道伝播初
期値部と、衛星間通信用オンボードアンテナポインティ
ング装置の計算機の基準であるオンボードクロックを算
出するオンボードタイマ部、上記オンボードタイマ部か
らのオンボードクロックに基づきオンボードＣＰＵ時刻
の更新処理を実施するオンボードＣＰＵ時刻処理部、グ
ローバルポジショニングシステム情報受信器（ＧＰＳ
Ｒ）のＧＰＳＲ時刻データを取り込むＧＰＳＲ時刻デー
タインタフェース処理部、上記オンボードタイマ部から
のオンボードクロックとＧＰＳＲ時刻データインタフェ
ース処理部からのＧＰＳＲ時刻データからオンボードＧ
ＰＳＲ時刻を算出するオンボードＧＰＳＲ時刻処理部、
上記オンボードＣＰＵ時刻処理部から出力されるオンボ
ードＣＰＵ時刻と上記オンボードＧＰＳＲ時刻処理部か
ら算出されるＧＰＳＲ時刻データに基づきオンボードＣ
ＰＵ時刻を補正するリアルタイムオンボードＣＰＵ時刻
誤差補正部、上記リアルタイムオンボードＣＰＵ時刻誤
差補正部から出力される時刻補正後のオンボード時刻に
基づき軌道伝播目標時間を設定する軌道伝播目標時間設
定部、上記軌道伝播初期値部から出力される軌道伝播初
期値と上記軌道伝播目標時間設定部より出力される目標
時間より目標時間の軌道要素を計算する軌道要素計算処
理部、上記軌道要素計算処理部にて算出された軌道要素
よりアンテナ駆動目標角を計算する相対方位角計算処理
部、上記相対方位角計算処理部により計算されたアンテ
ナ駆動目標角とセンサインタフェース部において検出さ
れたアンテナ駆動角よりアンテナ駆動指令値を計算する
アンテナ駆動指令計算処理部、アンテナを駆動するアン
テナ駆動機構、衛星−衛星間のデータを送受信するアン
テナ、上記アンテナ駆動角を検出するセンサ部とを具備
した衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037330A JPH11227700A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10037330A JPH11227700A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11227700A true JPH11227700A (ja) | 1999-08-24 |
Family
ID=12494634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10037330A Pending JPH11227700A (ja) | 1998-02-19 | 1998-02-19 | 衛星間通信用オンボードアンテナポインティング装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11227700A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106250649A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海卫星工程研究所 | 针对星载高精度载荷安装结构在轨变形指向精度预示方法 |
| CN112013833A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-01 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于深度神经网络的victs天线对星跟踪方法 |
| CN116609813A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-18 | 北京星网宇达科技股份有限公司 | 一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质 |
-
1998
- 1998-02-19 JP JP10037330A patent/JPH11227700A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106250649A (zh) * | 2016-08-12 | 2016-12-21 | 上海卫星工程研究所 | 针对星载高精度载荷安装结构在轨变形指向精度预示方法 |
| CN106250649B (zh) * | 2016-08-12 | 2019-02-15 | 上海卫星工程研究所 | 针对星载高精度载荷安装结构在轨变形指向精度预示方法 |
| CN112013833A (zh) * | 2020-07-23 | 2020-12-01 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于深度神经网络的victs天线对星跟踪方法 |
| CN112013833B (zh) * | 2020-07-23 | 2022-08-05 | 中国人民解放军战略支援部队信息工程大学 | 一种基于深度神经网络的victs天线对星跟踪方法 |
| CN116609813A (zh) * | 2023-05-17 | 2023-08-18 | 北京星网宇达科技股份有限公司 | 一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质 |
| CN116609813B (zh) * | 2023-05-17 | 2024-04-02 | 北京星网宇达科技股份有限公司 | 一种卫星轨道位置确定系统、方法、设备及存储介质 |
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