JPH11503238A - 地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、このシステムに用いられるビーコン及び受信機 - Google Patents

地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、このシステムに用いられるビーコン及び受信機

Info

Publication number
JPH11503238A
JPH11503238A JP9518622A JP51862297A JPH11503238A JP H11503238 A JPH11503238 A JP H11503238A JP 9518622 A JP9518622 A JP 9518622A JP 51862297 A JP51862297 A JP 51862297A JP H11503238 A JPH11503238 A JP H11503238A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
beacon
receiver
satellite
frequency
beacons
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9518622A
Other languages
English (en)
Inventor
イスレ,ジャン−リュック
アグット,ジャン−ポール
ベルジュ,ドミニク
クニ,ブルーノ
Original Assignee
センタ ナショナル デチュード スパティアレ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by センタ ナショナル デチュード スパティアレ filed Critical センタ ナショナル デチュード スパティアレ
Publication of JPH11503238A publication Critical patent/JPH11503238A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/02Details of the space or ground control segments

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、無線ナビゲーション及び無線位置把握専用の地球規模のシステムに関するものであり、・ ユーザ衛星にスペクトルの広い上方への単方向性無線電気信号を放出する地球規模のネットワーク(RBS)と、・ いくつかのユーザ衛星に関する作業プランを作成し、衛星がマスタ・ビーコンの上空を飛行する時、それを送信するミッション及びコントロール・センタ(CMC)と、・ ミッション及びコントロール・センタ(CMC)によって分類された遠隔測定結果を受信し、遠隔測定結果を、処理センタ(CT)に固有の処理に必要な遠隔測定結果と、前記システムによって提供されるサービスのクライアントのいくつかに固有の遠隔測定結果に分割する処理センタ(CT)から構成される、− ランド・セグメントと、− システムの動作に密接に関与するマスタ衛星(SM)と、クライアント衛星から構成される空間セグメントと、− クライアント・ビーコンと、固定または移動クライアント受信機から構成されるユーザ・セグメントが含まれている。

Description

【発明の詳細な説明】 地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、この システムに用いられるビーコン及び受信機 技術分野 本発明は、移動装置(例えば、衛星)及び固定点に関する無線ナビゲーション 及び無線位置把握専用の地球的規模のシステムに関するものである。本発明は、 また、前記システムに用いられるビーコン及び受信機に関するものである。 従来の技術 既知の最先端技術には、DORISシステム、GPSシステム、GLONAS Sシステム、及び、PRAREシステムが含まれる。 DORISシステムについては、参考文献[1]、[2]、及び、[3]に記 載がある。 GPS−NAVSTARシステムについては、参考文献[4]に記載がある。 GLONASSシステムについては、参考文献[5]に記載がある。 PRAREシステムについては、参考文献[6]に記載があある。 本発明の目的は、先行技術を利用して構成される上述のシステムよりも精密で 、多数のナビゲーション及び位置把握用途によりうまく適応する、汎用無線ナビ ゲーション/位置把握システムを提供することにある。 本発明は、空間セグメントと短いスペクトル拡散コードを利用する全ての地球 規模の無線ナビゲーション・システムを表すGNSS(地球規模の空間ナビゲー ション・システム)の一部である。 本発明の記載 本発明によれば、ランド・セグメント、空間セグメント、及び、ユーザ・セグ メントから構成され、ランド・セグメントが、 − ユーザ衛星に向かってスペクトルの広い上方への単方向性無線電気信号を 放出し、それぞれ、ビーコン識別コードを含むメッセージを送信する、地上のビ ーコンから成る主ネットワークと、 − いくつかのユーザ衛星に関する作業プランを作成し、衛星がマスタ・ビー コンの上空を飛行する時、それを送信するコントロール・センタと、 − コントロール・センタによって分類された遠隔測定結果を受信し、遠隔測 定結果を2つのグループ、すなわち、処理センタに固有のプロセスに必要な遠隔 測定結果を含むグループと、前記システムによって提供されるサービスのクライ アントに固有の遠隔測定結果を含むグループに分割する処理センタから構成され ることと、 空間セグメントが、マスタ衛星とクライアント衛星から構成され、マスタ衛星 が、システムの動作に密接に関与することと、 ユーザ・セグメントが、主として、特定の受信機を備えた移動装置と固定クラ イアント・ビーコンから構成されることを特徴とする、移動装置及び固定点に関 する無線ナビゲーション及び無線位置把握専用の地球規模のシステムが得られる 。 地上ビーコンは、2つのタイプ、とりわけ、 − その位置が完全に分かっており、永続的に信号を送り出し、周期的にその 位置(場合によっては、その速度)の送信を行うオービトグラフィ・ビーコン、 − 使用されるようになる時、当初、分からない位置が存在する可能性のある クライアント・ビーコン、 − いくつかのユーザ衛星及び/またはデータを受け取るシステムの一部に有 用な情報及び作業プランを送信するマスタ・ビーコンのうち2つのタイプから構 成されるのが好都合である。 該システムは、必ずしも前記システムにおける衛星に無線電気的に接続される とは限らない、受信機及びビーコンの局地的自律セルも備えている。 処理センタは、: − いくつかのユーザ衛星に関する精密なオービトグラフィ及びいくつかのル ーチン命令、 − いくつかのユーザ衛星の精密な姿勢、 − 電離層を表すパラメータ、 − オービトグラフィ・ビーコンの変位に関するモニタ結果、 − それ自体処理センタによって生じるシステム時間に関して基準となるいく つかのビーコンのクロック係数、 − 地球回転パラメータといった出力を生じるのが好都合であり、これらの出 力は、まず、本発明によるシステムによって提供されるサービスのクライアント に分配されて、コントロール・センタに戻され、コントロール・センタにおいて 、それを利用して、その作業及びプログラミング・プランが生成され、本発明に よるシステムによって提供されるサービスを利用する遠隔測定/遠隔制御ステー ションに対して、ルーチン・オービットが与えられる。 マスタ衛星には、超安定オシレータに接続された特殊受信機を装備することが 可能であり、この受信機によって得られる未処理測定結果とビーコンから生じる データは、最終宛先としての処理センタによって、地上で受信される遠隔測定結 果の形でフォーマット化される。マスタ衛星は、マスタ・ビーコンによって送り 出されるメッセージの処理が可能である。 マスタ衛星は、低タイプ及び/または静止軌道と共に、準太陽同期タイプ軌道 を有している。 クライアント衛星は、必ずしも、その遠隔測定を処理センタ宛に送るとは限ら ない。クライアント衛星は、必ずしも、マスタ・ビーコンによって送信されるメ ッセージの処理が可能であるとは限らない。 クライアント衛星は、任意のタイプの軌道内にあって、同時に、空間セグメン ト及びシステム・ユーザ・セグメントの一部をなすことが可能である。 クライアント・ビーコンは、主として、位置把握ビーコンまたは時間ビーコン である。 ビーコンは、いくつかのビーコン・パラメータをプログラムし、ビーコンが正 しく機能していることを確認するために用いられる、マイクロコンピュータに接 続されている。 マイクロコンピュータは、 − 気象データ・センサ、 − GNSS未処理測定結果センサ、または、GNSS差分補正センサ、 − クロック係数センサ、 − コントロール・センタにおいて遠隔故障診断を行うため、ビーコンを構成 する各種要素の状態を検出するセンサ、 − 較正センサといった局地測定センサに接続されている。 ビーコンは、単一周波数または二重周波数とすることが可能である。 本発明によるシステムには、精密ビーコンが含まれているのが好都合である。 前記システムの場合、同じPNコードが割り当てられ、通常は、単一衛星によ って追跡される2つのビーコンは、前記衛星に関連した視程円の直径を超える距 離だけ分離される。 ビーコンが送り出す搬送波は、全て、短いスペクトル拡散コード(基準コード と呼ばれる)によって変調されるのが好都合である。 本発明によるシステムには、単一周波数または二重周波数受信機を含むことが 可能である。 精密ビーコンは、二重周波数とすることが可能であり、伝送される各搬送波は 、長いスペクトル拡散コード(精密コードと呼ばれる)と短いコード(基準コー ドと呼ばれる)によって変調される。 本発明によるシステムには、軌道周回受信機または地表に近い受信機(固定ま たは移動)が含まれているのが好都合である。 受信機は、 − 基本受信機、 − 低コスト・ナビゲーション受信機、 − 低コスト・ナビゲーション及び姿勢検出受信機、 − ナビゲーション及び姿勢受信機、 − ナビゲーション、オービトグラフィ、及び、精密姿勢検出用受信機、 − システム・ビーコン、及び、GNSS群をなす衛星によって伝送される信 号の処理が可能な混合受信機とすることが可能である。 本発明によるシステムには、基準コードだけを処理する受信機、及び、基準コ ードと精密コードを同時に処理する受信機(精密受信機)を含むことが可能であ る。 本発明によるシステムは、軌道周回冷原子時計のドリフトをモニタするための 精密サブシステムを備えることもできる。 本発明によるシステムの場合、クライアント・ビーコンからの放出(もしあれ ば)の順序づけは、「ウイーク・ワード」によって記述されるデイリー・サイク ルに基づいて管理することができる。 実施例の1つでは、全ての地上ビーコンの構成上の特性、電気特性、及び、ア ンテナ特性は、 − 半球形タイプのダイヤグラムの代わりに、指向性ダイヤグラムを用いるア ンテナを備えた、軌道周回冷原子時計のドリフトの精密モニタを行うようになっ ているビーコン、 − 特定のアンテナ・ダイヤグラムを備えることが可能な局地的自律セルのい くつかのビーコンを除けば、同様である。 S.A.R.レーダ衛星を用いた干渉計イメージ技法と結合されると、本発明 によるシステムは、前記レーダ衛星に取り付けられた前記システムの受信機によ って受信される、網状のビーコンによってカバーされる地形の変形を精密にモニ タするために利用することが可能になる。 本発明によるシステムは、前記システムの受信機を装備した軌道周回衛星及び 静止衛星を用いて、ビーコン、とりわけ、時間ビーコンのクロック間の差に関す る詳細な情報を提供することが可能である。 GNSS2タイプのナビゲーション衛星は、前記システムの受信機を利用して 、それ自体のナビゲーションを行い、前記GNSS2衛星のユーザに分配される 軌道及び位置推算表を導き出すことが可能である。 本発明によるシステムには、ビーコン及び受信機の局地的自律セルを含むこと が可能であり、これらのセルは、マスタまたはクライアント衛星に無線電気的に 接続される場合もある。 本発明は、前記システムに用いられるビーコンに関するものであり、 − 1つまたはいくつかの局地データ・センサと、 − 前記データ・センサに接続された制御コンピュータと、 − 前記オシレータによって制御される基準信号発生器と、 − 基準信号発生器によって制御される、各送信搬送波周波数毎の信号発生及 び送信モジュールから構成されることと、このモジュールが、 ・ 搬送波発生器と、 ・ 短スペクトル拡散コード発生器と、 ・ 制御コンピュータによって制御されるデータ・フォーマッタ(積分器によ って、前記データによるベース・バンドにおける前記短コードの変調が行われ、 変調器によって、完全なアセンブリによる搬送波の変調が行われる)と、 ・ RF増幅器を介して変調器に接続されたアンテナから構成されることを特 徴とする。 それによって送り出される搬送波周波数は、前記システムに固有のものである のが好都合である。 精密ビーコンは、二重周波数信号を送り出す。このタイプの精密ビーコンの場 合、2つの信号発生及び送信モジュールの少なくとも1つが、 − 長スペクトル拡散コード発生器と、 − データ・フォーマッタから出力されるメッセージによって前記長コードを 変調する積分器と、 − データによって積分された前記長コードを用いる搬送波変調器と、 − 前記変調された搬送波に関するΠ/4移相器と、 − 短コードによって変調された搬送波と直角位相をなす、長コードによって 変調された搬送波を積算する加算器から構成される。 このタイプの精密ビーコンは、前記システムに固有の搬送波周波数で長コード を送信する。 本発明は、また、前記システムに用いられる受信機に関するものであり、各受 信搬送波周波数毎に、 − 1〜4の受信アンテナと、 − アナログ・デジタル変換器に接続され、前記システムから受信する搬送波 周波数に特定された、RFチップとすることが可能な1〜4の無線周波数受信及 び中間周波数への交差モジュールと、 − 特に、受信搬送波を変調する短スペクトル拡散コードの処理を行う、前記 システムの短コードの処理に適した、1つまたはいくつかのASIC(アプリケ ーション専用集積回路)から構成されることと、 さらに、 − まず、ASICに、次に、メモリ及びデジタル・インターフェイス・アセ ンブリに相互接続されるマイクロプロセッサ・アセンブリと、 − 特に、無線周波数受信及び中間周波数への交差モジュールと、ASCI及 びマイクロプロセッサ・アセンブリの制御を行うオシレータも備えていることを 特徴とする。 無線周波数受信及び交差モジュールが、並列RFアーキテクチャを備えた受信 機のために、各アンテナ毎に関連づけられるか、あるいは、単一の無線周波数受 信及び中間周波数送信モジュールが、逐次RFアーキテクチャを備えた受信機の ために、高速スイッチャを介して全てのアンテナに相互接続されるのが好都合で ある。 混合受信機における無線周波数受信及び中間周波数交差モジュールの1つは、 本発明によるシステムにおける2つの周波数の一方に適応し、もう1つのRF受 信及びIF交差モジュールは、GNSS群をなす衛星によって同報通信される周 波数帯域の1つに適応する。 2つの精密受信機による受信システムの少なくとも1つが、前記システムの搬 送波周波数において、前記システムにおける長コードの受信に適応し、2つの受 信システムの少なくとも1つが、同時に、前記受信システムに関連した短コード 及び長コードに処理を施すことが可能である。 本発明によるシステムは、大部分の空間用途について、GPSまたはGLON ASSシステムと競合する。該システムは、現行のDORISまたはPRARE システムとよりいっそう競合する。さらに、本発明によるシステムは、その空間 用途の大部分について、潜在的にこれらのシステムよりも強力である可能性を秘 めている。 図面の簡単な説明 −図1は、本発明によるシステムの各種コンポーネントを示す図である。 −図2は、本発明による基準ビーコンに関する構成を示す図である。 −図3は、基準ビーコンに関する放出アンテナ・パラメータを示す図である 。 −図4は、位置ビーコンの概略を示す図である。 −図5は、さまざまなタイプのZZZビーコンの概要図である。 −図6は、衛星に登載された冷原子時計のドリフトを測定するための精密サ ブシステムを示す図である。 −図7は、高度h1における衛星の視程円を示す図である。 −図8は、4つの視程円を示す図である。 −図9及び10は、1組の広いスペクトルのビーコンの構成を示す図である 。 −図11は、ZZZオービトグラフィ・ビーコン・コードの典型的な割当て 例を示す図である。 −図12は、SAR干渉計イメージを示す図である。 −図13及び14は、ソーラ・パネルによって再充電されるバッテリを含む クライアント・ビーコンを示す図である。 −図15、16、及び、17は、マスタ衛星に関するいくつかの構成を示す 図である。 −図18は、基本ZZZ受信機の構成を示す図である。 −図19、20、及び、21は、他の2つのタイプのZZZ受信機を示す図 である。 −図22は、混合基本GNSS−ZZZ受信機を示すずである。 −図23及び24は、姿勢検出に適応するZZZ受信機の3つの例を示す図 である。 −図25は、低軌道上にある衛星のケースに適応するアンテナの働きを示す 図である。 −図26は、ZZZビーコンとZZZ受信機の間の空間リンクを示す図であ る。 −図27A、27B、及び、27Cは、本発明によるシステムの基準受信機 に関する3つの構成を示す図である。 −図28は、ドップラの問題の探求を示す図である。 −図29は、二重周波数ZZZ受信機を装備した衛星を示す図である。 −図30は、GNSS2ナビゲーション・ペイロードの例を示す図である。 −図31は、h2タイプの軌道を備えた衛星の地上図である。 −図32及び33は、衛星によって決まるさまざまな時間変動を示す図であ る。 実施例の詳細な説明 本発明によるシステムは、主として、衛星及び陸上の車両または箇定点の無線 ナビゲーション及び無線位置把握専用である。本システムは、最終的な名称を受 け入れるのを待つ間、仮にZZZと呼ぶことにする。 CNES(Centre National d’Etudes Spati ales − National Space Studies Center )において、このZZZシステムは、DORIS NG(DORIS新世代シス テム)予備プロジェクトと呼ばれている。 このZZZシステムは、現行のGPS及びDORISタイプのシステムの重要 な利点を受け継いでいる。 本発明によるZZZシステム及び将来の民間衛星ナビゲーション・システム( GNSS2)は、相補的であり、最終的には、GNSS3と呼ばれる汎用無線ナ ビゲーション/位置把握システムを形成することになる。これは、下記の式によ って略記される: ZZZ+GNSS2=GNSS3 本発明による潜在的ユーザは、さまざまな要求のタイプに基づいて分類される : ・ 大部分の衛星は、オンボード/地上同期及び/またはナビゲーション及び /またはオービトグラフィ及び/または姿勢検出といった運用上の要求と、これ らの要求に関して得られる、通常、現行のGPSまたはDORISシステムで得 られる精度より優れた精度が両立する。これらのユーザ衛星の基準軌道は、円形 軌道の4つの主カテゴリに分類される: − h1で表される低高度の軌道。これらの軌道は、一般に、ミニ衛星及びマ イクロ衛星によって利用される; − 高度h2の太陽同期タイプ軌道。これらの軌道は、一般に、地球観測衛星 によって利用される; − 12時間に近い周期の、中間高度h3の静止軌道。これらの軌道は、一般 に、無線ナビゲーション衛星群(GPS、GLONASS、GNSS2等)によ って用いられる; − 高度h4の静止軌道。これらの軌道は、一般に、遠隔通信、気象、及び、 ナビゲーション衛星(GNSS1、GNSS2)によって利用される。 これは、 h1#400km h2#800km h3#20,000km h4#36,000kmということを表している。 これら4タイプの軌道は、いったん所定位置についた衛星の軌道を表している 。本発明によるシステムは、これらの衛星の位置決めのためのオービトグラフィ 及び/またはナビゲーション機能も提供する。 オービトグラフィ/ナビゲーション/姿勢要求は、下記のように分類すること が可能である: ・下記のような多くの用途に関する科学コニュニティ: B1:電離層の観測 B2:地球の大気の物理的及び気象的研究 B3:地域または惑星規模の測地学、地球力学、及び、地球物理学(極、構造 等の運動) B4:重力場の研究 B5:海洋研究用途のための空間気圧測高法 B6:相対性理論の研究 B7:安定性の高いオンボード・クロックの研究 B8:地上におけるクロックの精密な相対的同期 B9:局地的規模の測地学、地球力学、及び、地球物理学(移動等の極めて精 密なモニタのため網目によって領域をカバーする)、地震、及び、より一般的に は自然災害の研究、さらには、予測 B10:ビーコン無線ブランキング技法を用いた、特に極上における気候的温 暖化のモニタ。 とりわけ、本発明によるシステムは、一例として示される下記領域における国 際基準に貢献することが可能である: − 時間標準(UTC); − 測地基準系; − 重力基準系; − 電離層モデル。 本発明によるモデルは、現行のDORISシステム、現行のGPSシステム、 及び、GLONASS及びPRAREに比べると、潜在的に次の用途の大部分に ついてより適応し、より精密である可能性を有している。 ・ ランド・ナビゲータ: C1:途上におけるナビゲーションに関する補助(航空機、船舶) C2:航空機の着陸時における補助 C3:GNSS針路補正(航空機、ボート、衛星のための)の送信 C4:相対的空中ナビゲーション(宇宙ランデブーの相対的ナビゲーション にも適用可能である) C5:空港の同期 C6:GNSSモニタ及び/または制御ステーションの同期(GNSS1− ステップ3、WAAS、及び、BNSS2) C7:船舶のようなダイナミックスの小さい移動体の空間位置決め C8:移動体(航空機、ランチャ等)の軌道記録及び/または局地的ナビゲ ーション。 ・ 国家的コニュニティ D1:戦略的に問題となる特定の事象の惑星モニタ D2:陸上基地または航空基地、及び、船舶の同期 D3:機械(航空機、船舶、衛星、ランチャ)の局地的ナビゲーション D4:海洋表面における船舶のようなダイナミックスの小さい移動体の空間 における位置決め。 要求D1〜D4は、故意による妨害に対して強力な抵抗を示すという状況の範 囲内において満たすことが可能である。 図1に示す本発明によるシステムの構成要素には、ランド・セグメント、空間 セグメント、及び、ユーザ・セグメントが含まれる。 ランド・セグメント ランド・セグメントは、下記の要素から構成される: ・ ユーザ衛星に対して上方への無線電気信号を送信する主地上ビーコン・ネ ットワーク(RBS)。各ビーコンが、識別コードを含むメッセージを送信する 。これらのビーコンにはさまざまなタイプがあり、ここでは、3つの基本的カテ ゴリについて説明する: − その位置が完全に分かっているオービトグラフィ・ビーコン(BO)。本 発明によるシステムは、これらのビーコンを利用して、ユーザ衛星の軌道を決定 する。オービトグラフィ・ビーコンは、信号を連続して送信する。オービトグラ フィ・ビーコンは、周期的にその位置(及び、場合によってはその速度)を送信 する; − 利用される時、当初は、それ自体の位置及び/または時間が分からない、 位置把握ビーコン(BL)または時間ビーコンのようなクライアント・ビーコン 。本発明によるシステムは、これらのビーコンを突き止めることが可能である。 これらのクライアント・ビーコンは、ユーザ・セグメントの一部も形成する; − 有用な情報及び作業プランをいくつかのユーザ衛星及び/またはシステム の受信部分に送信するマスタ・ビーコン(BM)。これらは、当初、その位置が 完全に分かっているという限りにおいて、オービトグラフィ・ビーコン(BO) である。これらのビーコンは、極めて安定したクロック(例えば、原子または水 素マスタ・クロック)に接続されている。これらのビーコンは、クロック係数の 形で、本発明によるシステム時間(及び、UTC時間のような国際時間基準)を 配分する。 ・ ミッション及びコントロール・センタ(CMC): このセンタは、ユー ザ衛星に関する作業プランを作成し、これらの衛星がマスタ・ビーコンの上空を 飛行する時、その送信を行う。前記衛星の識別コードが、特定の衛星に送られる メッセージに先行する。コントロール・センタは、それに接続されたいくつかの ビーコンに関する構成メッセージを生成する。コントロール・センタは、受信ビ ーコンによって送り出される信号から初めて、いくつかのユーザ衛星上での位置 把握測定のためになされる遠隔測定結果の出力及び分類も行う。これらの遠隔測 定結果には、ビーコン自体によって記録されるいくつかのパラメータ(例えば、 気象センサからのデータ、一般条件等)も含まれる。これらの遠隔測定結果は、 ユーザ衛星を追跡する遠隔測定/遠隔制御(TM/TC)ステーション(必ずし も本発明によるシステムに特定されているわけではない)から得られる。該測定 結果は、直接、または、問題となる衛星に特定されたコントロール・センタ(衛 星コントロール・センタCCS)を介して、コントロール・センタに到達する。 ・ 処理センタ(CT):この処理センタ(いくつかのエンティティ間におい て分散可能である)は、コントロール・センタによって分類された遠隔測定結果 を受信する。このセンタは、遠隔測定結果を2つのグループに分割する。一方の グループには、処置センタに固有の処理に必要な遠隔測定結果が含まれ、もう一 方のグループには、本発明によるシステムによって提供されるサービスのいくつ かのクライアントに固有のメッセージが収容される。 例えば、処理センタにおける処理からの出力には、 − いくつかのユーザ衛星に関する精密なオービトグラフィ及びルーチン命令 ; − いくつかのユーザ衛星の精密な姿勢; − 電離層を表すパラメータ; − それ自体、処理センタによって得られる、システム時間に関して基準とな るいくつかのビーコンのクロック係数; − 地球の回転パラメータ; − 更新されたビーコン位置が含まれている。 これらの結果は、まず、本発明によるシステムによって提供されるサービスの クライアントに分配されて、コントロール・センタに戻され、そこで、これらを 利用して、その作業プラン及びプログラミング・プランが作成され、次に、本発 明によるシステムによって提供されるサービスを利用して、遠隔測定/遠隔制御 ステーションにルーチン・オービットが供給される。 空間セグメント 空間セグメントは、マスタ衛星とクライアント衛星から構成される。 マスタ衛星(SM)は、該システムの働きに密接に関与している。それらによ ってなされる遠隔測定結果は、系統的に処理センタに送られる。地球には、この 解説の残りの部分においてZZZと呼ばれる、超安定オシレータ(OUS)に接 続された、特定の受信機が装備されている。この受信機によって得られる未処理 の、ビーコンから生じた測的結果は、最終宛先であるCTセンタによって、地上 で受信される遠隔測定結果の形に系統的にフォーマット化される。マスタ衛星は 、マスタ・ビーコンによって送られてくるメッセージを処理することが可能であ る。これらの衛星は、おそらくは、低及び/または静止タイプの軌道と共に、準 太陽同期タイプの軌道を備えている。 クライアント衛星(SC)は、必ずしもその遠隔測定結果を処理センタに送る とは限らない。従って、それには、必ずしもOUSタイプのオシレータ(OCX Oの範囲を超える)を装備しているとは限らない。クライアント衛星は、必ずし もマスタ・ビーコンによって送られてくるメッセージの処理が可能とは限らない 。これらの衛星は、任意のタイプの軌道、とりわけ、低タイプ、太陽同期タイプ 、静止(原文はgeosynchronous or geostationa ryとなっているが同じ意味のため、単に静止とした)タイプの軌道を備えるこ とが可能である。クライアント衛星は、同時に、本発明によるシステムの空間セ グメント及びユーザ・セグメントの一部も形成している。 ユーザ・セグメント ユーザ・セグメントは、 − ZZZ受信機を装備したクライアント衛星、航空機、または、船舶のよう な固定または移動キャリヤと、 − 位置把握ビーコン(または時間ビーコン)のようなクライアント・ビーコ ンから構成される。 図1には、本発明によるシステムの各種コンポーネントが示されている。この 図には、航空機10、船舶11、及び、着陸滑走路12が示されている。 この図には、地表に固定することのできる、あるいは、地表に近接して移動可 能なクライアント・ビーコン及び受信機の局地的自律セル13も示されている。 これらのセルは、衛星(マスタまたはクライアント)の利用が厳密には必要とさ れないという限りにおいて、自律的である。しかし、これらのセルは、システム の相補的利用が行えるように、システムにおける衛星のいくつかと無線電気的に 接続することが可能である。例えば、これらの局地セルは、B9、C1、C2、 C3、C4、C8、及び、D3といった要求を満たすことが可能である。 図2には、本発明による基準ビーコンに関する構成が示されている。 従って、このビーコンは、 − オシレータ20と、 − 信号発生及び送信モジュール22に接続された基準信号発生器21と、 − 周波数f1の搬送波発生器24と、 − 短コードCc1発生器25と、 − 信号発生及び送信モジュール23における、 − 周波数f2の搬送波発生器26と、 − 短コードCc2発生器27から構成される。 局地データ・センサ28が、MODEM及び/または無線受信機30に接続可 能な制御コンピュータに接続される。制御コンピュータは、信号発生及び送信モ ジュール22に配置された第1のデータ・フォーマッタ31、及び、信号発生及 び送信モジュール23に配置された第2のデータ・フォーマッタ32に接続され る。 各信号発生及び送信モジュールの搬送波発生器24、26は、コード発生器及 びフォーマッタに接続された積分器35、36から制御信号を受信する、変調器 33、34に接続されている。各変調器は、RF増幅器39、40を介して半球 形タイプのダイヤグラム37、38を用いるアンテナに接続されている。単一周 波数ビーコンは、モジュール22もしくはモジュール23のみを含む。 本発明に関するシステムの詳細な定義 ランド・セグメント 以下の定義は、ビーコンおよびビーコンから送信される信号の説明に有用であ る。 fi=送信搬送波No.iの周波数(Hz)。 Cci=搬送波No.iを変調する短疑似コード(PNコード)。 Di=Cciコードをベース・バンドで変調するデータ・メッセージ。 Rci=PNコードNo.iのレート(ブライブ(bribe)/秒)。 Nci=PNコードCciにおけるブライブの数。 Tci=コードCciの繰り返し周期(秒)。 Tci=Nci/Rci。 Aei=周波数fiにおける送信アンテナの位相中心。 Peci=コードCciの起点。 Δτ12Ae=点Ae1とAe2におけるコードCc1とCc2の位相の遅延差。 Δτ12Pe=点Pec1とPec2におけるコードCc1とCc2の位相の遅延差。 fosc=ビーコンのオシレータの周波数。 fref=コードおよび搬送波の発生器を制御する基準信号の周波数。 npi;mpi=搬送波発生器No.iによって使用される整数除算ランク。 fi=fref×npi/mpi。 ncci;mcci=短PNコード発生器No.iによって使用される整数除算ランク 。 fi=fref×ncci/mcci r;mr=基準信号発生器によって使用される除算ランク。 fref=fosc×nr/mr。 Pei=点Aeiにおいて送信される信号の電力。 Yei=点Aeiにおいて送信される信号の時間式。 ψei=点Aeiにおいて送信される搬送波の位相。 Yei=cos(2πfit+ψei)・Cci(t)・Di(t)。 ΔπiPAe=点Aeiと点PCciの間のグループ伝播時間。 たとえば、ビーコンの基本パラメータと送信基準信号は以下のような値が可能 である。 fref=10.23MHz。 Fosc=10.23または10MHz。 f1#S帯(2025〜2110MHz)またはX帯(7145〜7235MH z)。 f2 #UHF帯(401〜403MHz)またはL帯(960〜1215MH zまたは1215〜1240MHzまたは1240〜1260MHzまたは14 27〜1429MHzまたは1559〜1610MHzまたは1613.8〜1 626.5MHz、またはS帯(2025〜2110MHz)。 RCc1#1.023Mbribes/秒。 RCc2#1.023または0.511ビット/秒。 RDI=50ビット/秒または500ビット/秒。 RD2=50ビット/秒または500ビット/秒。 NCc1#1023 NCc1#1023または511。 コードCc1およびCc2は、同一でもよい。この場合、図2に示したCc1発生器 とCc2コード発生器は一致する。このとき、Δτ12e=0となる。そうでない 場 合は、継続時間Tc1とTc2の比は整数でなければならず、1と等しい場合は、Cci は基準コードと呼ばれる。 短PNコードは、たとえば、GPSおよび/またはGLONASS C/Aコ ードである。データ転送速度は、たとえば、GPS信号の転送速度である(およ び/またはGLONASSおよび/またはRGIC−INMARSAT3−信号 )。これらの選択の例は、既存の技術が、いかなる変更も大きな変更もなしに、 ZZZビーコンおよび受信機の電子回路に利用できることを意味する。この再利 用は、標準無線ナビゲーションの信号フォーマットの利用法に基づいて競合フレ ームワークを継続的に維持することによって、ビーコンと受信機のコストを削減 するのに役立てることができる。 本発明によるシステムのビーコンは、ZZZビーコンと呼ばれる。 基本のZZZビーコンは、二重周波数である。しかし、本発明によるシステム の地上セグメント内では、単一周波数ビーコンを使用することもできる。 基本ZZZビーコンのオシレータは、最高品質の水晶発振器である(OUS= 超安定オシレータ)。しかし、原子時計および/または水素メーザおよび/また は冷原子時計を接続することもできる。 時間較正装置を備え中期および長期において極めて安定なクロックに接続され た二重周波数ビーコンが、時間ビーコンを構成する。 基本ZZZビーコンは、マイクロコンピュータ(内部または外部の)に接続さ れ、マイクロコンピュータは、いくつかのビーコン・パラメータをプログラムし 、そのパラメータが適切に働くことを確認する。マイクロコンピュータは、局所 的測定センサに接続される。センサには、たとえば、以下のような様々なタイプ がある。 ・気象データ・センサ(たとえば、圧力、相対湿度、温度)。たとえば、これ らの気象データは、次のような目的で使用することができる。 −ZZZ受信機が行う測定の誤差を決定する。この誤差は、ZZZ受信機が 受信する信号が伝わる大気により引き起こされる。 −気候の監視/予想のために気象データを集める。 ・未処理GNSS測定センサ(疑似レンジ、疑似速度)またはGNSS差分修 正センサ。これらのデータは、相対的ナビゲーションのため(軌道または空中) または局所的差分ナビゲーションのため(軌道、空中、船)に使用される。 ・クロック係数センサ。クロック係数α0、α1、α2は、クロック・ビーコン と本発明によるシステム時間との差ΔTが、次の式によって近似される。 ΔT#α0・(t0)+α1(t−t0)+α2・(t−t02 ここで、tは現在時刻、t0はクロック係数を測定した時間である。 これらのクロック係数は、ビーコンの近くに配置されたGPSまたはGLON ASSまたはGNSS2受信機によって測定することができる。また、これらの 係数は、本発明によるシステムに関して処理センターによって独立に決定され、 有線または無線電信リンクによっていくつかのビーコンに転送することができる 。これらの係数は、時間ビーコン(BT)から送信されるメッセージによって同 報通信することができる。 ・本発明のシステムのコントロール・センターから障害を遠隔診断できるよう なビーコンの様々な構成要素のための一般条件センサ。 ・較正センサ。このセンサは、当該のビーコンの時間較正において生じる様々 な差および/または絶対遅延を定期的に測定する。これらのパラメータは、Δτ 1PAeおよび/またはΔτ2PAeおよび/またはΔτ12Aeおよび/またはΔτ12Peで ある。 二重周波数ビーコンの場合は、1つまたはいくつかのタイプのセンサから生じ たデータを2進メッセージD1を利用して送信することができ、他のタイプのセ ンサから生じたデータを2進メッセージD2を利用して送信することができる。 2進メッセージD1およびD2は、同一でもよい。 ZZZビーコンは、単一周波数でもよい。そのため、ビーコンは、場合によっ てye1またはye2を送信する。 また、基準ビーコンは、図3に示した以下のパラメータで表される送信アンテ ナを特徴とする。 αe=地方水平線に対してビーコンから見た衛星仰角。 αemij=周波数iで衛星高度hjの場合に地方水平線に対して考えられる最小仰 角。 θe=地方垂直線から測った衛星の視野角。 θemij=周波数iで衛星高度hjの場合の最大視野角。 Gei(θe)=視野角θeで周波数iの場合の放射アンテナの利得。 基準アンテナは二重周波数であり、指向性がそれほど強くなく、半球形ダイア グラムを有する。角度αeが小さい場合の接続バランスの低下は、部分的に補償 することができる。地方垂直線方向に対して対称的な回転を有するのが理想的で ある。このアンテナは、環状極性を有する信号の放射に適合される。アンテナの 位相中心は、十分に識別される。 ビーコンと受信機のいくつかの局所的自律セルと関連付けられる搬送波周波数 (または複数の搬送波周波数のうちの1つ)は、前記セルをマスタまたはクライ アント衛星に電波で完全に接続しなくてもよい場合に、上記の周波数f1および f2と異なってもよい。この場合、局所的自律セルの特定周波数は、f3で示され る。 また、本発明によるシステムは、精密ビーコンと呼ばれるビーコンの副カテゴ リーを含む。これらのビーコンは、短コードCciと、CLiと示された長コードを 含む信号YeiPを一斉に放射する。これらの長コードは、精密コードと呼ばれる 。これらのコードは、たとえば、GPSおよび/またはGLONASS型のPコ ードである。 総送信電力が等しい場合、このタイプの信号の干渉は、短コードの干渉よりも 起きにくく、前記短コードの干渉は、狭帯域変調の場合よりも起きにくい。 これらのビーコンは、基準ビーコンの場合のように半球形ダイアグラムを有す るアンテナを備えてもよく、あるいは静止衛星に関するオービトグラフィおよび 超高精度同期用に強い指向性のダイアグラムを備えてもよい。 高精度ビーコンに接続されたクロックは、このビーコンが地上にある場合は、 原子またはメーザまては冷却原子クロックでもよい。 また、高精度ビーコンは、軌道周回衛星に搭載された冷原子時計に接続される 場合もある。この衛星が、地上に設置された(ZZZ受信機と同じ場所に配置さ れた)高精度ビーコンから送られる信号を受け取るように適合されたZZZ受信 機を備える場合は、軌道冷原子時計のドリフトを正確に監視するためのサブシス テムが得られる。 高精度ビーコンは、少なくとも原子時計の安定度と同じ精度で長期安定したク ロックに接続され、したがって特別の時間ビーコンである。 ZZZサブシステムは、指向性の強い高精度ビーコンで構成され、関連した受 信機は「ZZZ時間」と呼ばれる。 Yeip= cos(2πfit+ψei)×Cci(t)×Di(t)+ai( si n(2πfit+ψei)×CLi(t)×Di(t) 係数αiは、長コードを含み搬送波fiを矩形に変調する信号成分Yeipの相対 振幅を表す。 ビーコンの指向性が強い場合は、これらの基準ビーコンの干渉を避けるために 、fiが、基準ビーコンに関連した周波数と異なる場合がある。 同様に、地上の高精度ビーコンから信号を受信する衛星が、高精度ビーコンを 搭載している場合は、後者のビーコンと関連した周波数fiが、地上の前記高精 度ビーコンと関連した周波数と同じではならない。これによって、アップリンク とダウンリンクの干渉が防止される。 RLi=fi搬送波を変調する長コードのレート。 NLi=長コードのブライブの数。 TLi=長コードの継続時間。 nCLi=CLiコードとCciコードのレートの整数比。 たとえば、これらのパラメータは、以下のような値でもよい。 RLi=10.23または5.11Mブライブ/秒 nCLi=RLi/Rci=10 TLi=一週間 高精度ビーコンから送信されるDiメッセージは、周期的に更新される時間カ ウンタを含む。カウンタに含まれるデータは、精密コード捕捉回路を予めセット するために利用される。 図4の回路図に示したように、高精度ビーコンを作成することができる。 この図は、既に図2に示したいくつかの要素を含み、それらの要素は、同じ参 照番号で示される。 また、次の新しい要素を含む。 −時間較正器センサ45 −極めて安定なクロック46 −2つの積分器47、48. −2つの変調器49、50 −2つのπ/4移相器51、52 −2つのCL1およびCL2コード発生器53、54 −2つの加算器55、56 特に干渉が起きないように精密コードを必要とする場合は、高精度ビーコンは 、必ずしもこのコードを周波数f1とf2で同時に送らなくてもよい。 本発明によるシステムの変形では、いくつかのマスタ・ビーコンが高精度ビー コンでもよい。 図5は、様々なタイプのZZZビーコンを示す概要図を表し(斜線部分が本発 明によるZZZ基準システムを示す(基本バージョン))、図の残りの部分は基 本バージョンの考えられる改良品を表す。 図6は、衛星に搭載され冷原子時計のドリフトを正確に測定するサブシステム を示す。前記冷原子時計のドリフトは、衛星が地球に対して静止している場合に 極めて厳密に監視される。 この図は、第1に、衛星60を示し、第2に、高精度ステーション61を示す 。衛星60は、高精度ビーコン63と高精度受信機64と冷原子時計65とにリ ンクされたコンピュータ62を含む。 各ステーション61は、高精度ビーコン71と高精度受信機72と原子時計ま たは水素メーザ・クロック73とにリンクされたコンピュータ70を含む。 このサブシステムの機上アンテナと地上アンテナは、指向性を有する。 また、本発明によるシステムは、ビーコン上の疑似ランダム・コードの割り当 ての規則に特徴がある。これらの規則は、視程円の概念を考慮する。視程円は、 図7に示したように、高度hjの衛星から見える地球表面部分を囲む。 視程円Cjは、中心が衛星の垂直下方の地球表面にあり、その面積が次のよう に表されることを特徴とする。 ここで、RTは、地表半径である。 hiおよびhjと関連付けられた視程円の面積比は、次のように定義され、Rsi j で示される。 また、視程円は、ビーコンと関連付けられる。これらの視程円は、前に定義し たものと同じであり、ビーコン上に中心がある。衛星が前記ビーコンと垂直方向 に一直線に並んでいると想定する。 図8は、高度h1、h2、h3およびh4に対応する4つの視程円(C1、C2、C3 、C4)を示す。 視程円C3とC4の半径は同じくらいであるが、これらの視程円と関連する高度 hjは異なることが理解されよう。したがって、Rs34#1となる。この説明は、 h4よりも高い軌道では有効である。 したがって、本発明によるシステムのサイジングに関与する視程円は、タイプ C1、C2およびC4のものである。 ZZZビーコンのネットワークを構成する基本規則は、次の通りである。すな わち、「同一コードが割り当てられ、同じ衛星が名目上追跡しなければならない 2つのビーコンは、前記衛星と関連付けられた視程円の直径を超える距離だけ離 さなければならない」。この規則により、同一の2つのコード間の干渉が防止さ れる。 図9と図10は、たとえば2つの疑似ランダム・コードを有するシステムによ る一組の広いスペクトルのビーコンの構成を示す。この例では、前述の規則を利 用した2種類のビーコンがある。 −「〇」で示したPNコードで識別されるビーコン。 −「□」で示したPNコードで識別されるビーコン。 ネットワークを構成する規則は、同じタイプの2つのビーコンは、前記ビーコ ンを使用できる視程円Cjの直径と等しいかまたはそれよりも長い距離だけ離さ なければならない、というものである。図9は、前記規則を表す第1のサブネッ トワークの構成を示す。図10は、前記規則を守る第2のサブネットワークを追 加することによりすべてのユニットを構成したものを示す。 各ビーコンが、他のすべてのコードと異なるコードと関連付けられる特別な場 合には、ビーコン・ネットワークを作成するための規則は、より厳密に守らなけ ればならない(本発明によるシステムの特別な場合)。 以下の補足的な表記を定義する。 Nij=視程円Cj内で周波数fiで同時に送信するZZZビーコンの最大maximoru m総数。この数は、本発明によるシステムの要求性能によって定義される。本質 的 にリンクと測定誤差のバランスに依存する。 Nijo=視程円Cj内で周波数fiで送信するオービトグラフィ・ビーコンの最大m aximorum総数。 Nijot=視程円Cj内で周波数fiで送信するオービトグラフィ・ビーコンの標準 最大数。 Nijou=視程円Cj内で利用可能な周波数fiで送信するオービトグラフィ・ビー コンの標準最大数。 Nijct=視程円Cj内で周波数fiで同時に送信するクライアント・ビーコンの標 準最大総数。 Nijc=視程円Cj内で周波数fiで同時に送信するクライアント・ビーコンの最 大minimorum総数。 Coi・k=周波数fiの場合にオービトグラフィ・ビーコンと関連付けられたk( 番目)のPNコードの数。 NMa=マスタ・ビーコンの総数。 NMj=視程円Cj内のマスタ・ビーコンの数。 Nio=地表で周波数fiで送信するオービトグラフィ・ビーコンの最大総数。 Niot=地球上で周波数fiで送信するオービトグラフィ・ビーコンの最大総数。 τO=島や浮動船、運搬船のない海洋領域があることによるオービトグラフィ・ ビーコン・ネットワーク密度低下指数。 PNコードの割当て例 この例では、周波数f1よりも低い周波数で送信するビーコンを検討する。 視程円C2に含まれるオービトグラフィ・ビーコンが8つ以下であると仮定す る。N12o=8の場合を検討する。 基本規則に従い、これら8つのビーコンと関連付けられたPNコードはすべて 異なる。これらのコードを、Co1.1、Co1.2、Co1.3、Co1.4、Co1.5、Co1.6 、Co1.7およびCo1.8と示す。 視程円C1内のオービトグラフィ・ビーコンの平均数N11omを求める。この数 は、次の関係式で与えられる。 ここで、Rs12=1.88、h1=400kmなので、N11om=4.25である。 これは、低い軌道の衛星が少なくとも4つのビーコンを観測できるように、オ ービトグラフィ・ビーコンの十分なカバレッジを提供しなければならない。 したがって、N11c≧N11ot≧4と表すことができる。 ビーコンのこの4の数は、高度タイプh1における自律姿勢検出用途の実現と 、その高度において搭載された特定のZZZナビゲータの高速収束を可能にする ように選択される。ナビゲーション/姿勢用途に専用にされたZZZ受信機は、 TCXOなどの低精度/低コストのオシレータを備えてもよい。ZZZビーコン ・クロックのドリフトは、自己初期化プロセスの間に(あるいは公称モードでも )、TCXOのドリフトと比較して無視できるほど小さいと見なすことができる 。 したがって、搭載ナビゲーション・フィルタ(ZZZナビゲータ)によるこの TCXOの勾配を、低い軌道であってもほとんど瞬時に追跡することができる。 このため、密度が十分に高いネットワーク(N1ot≧4)は、低い軌道で本発 明によるシステムを使用することができ、現在のDORISシステム(位置把握 ビーコンがあるためにネットワークがこの密度で飽和する危険)やPRARE( そのような密度を達成するにはPRARE地上ステーションは複雑すぎコストが 極端に高い)などのシステムに関しては予め除外されている。 現時点では、これらの応用例は、GPSおよびGLONASSシステムでのみ 可能である。 さらに、同時アクセス可能なビーコンのネットワークの密度が十分に高ければ 、対応する高度において重力の分野の研究を行うために、前記衛星に特別なビー コンを加えなくても、低い軌道で衛星の正確なオービトグラフィが可能であり、 それらのビーコンは、基準受信機を修正して軌道で前記ビーコンを追跡する必要 なしに、より高い軌道の衛星によって追跡されると想定した。 さらに、視程円C3またはC4について、7つのオービトグラフィ・ビーコンを 同時に追跡できなければならないと想定する。これらの7つのビーコンは、必要 なナビゲーション精度を達成するために全くすべてが必要なわけではないが、あ る程度の冗長性を提供しRAIM(受信機の自律完全性の監視)を可能にする。 したがって、N4ou=7である。基本ZZZシステムは、静止軌道と静止移行軌 道を含むすべてのタイプの軌道に、同じタイプの地上ビーコン(アンテナ・ダイ アグラム、送信電力など)を有利に利用する。ビーコンは、その疑似ランダム・ コードと識別番号をだけを利用して区別される。 上記で定義したコードCo1.1ないしCo1.8は、それぞれが同時に同じ視程円C4 内にあるため、利用できないことは明らかである。h2=800km、h4=3 6,000kmのとき、Rs24#7.5となる。 したがって、視程円C3またはC4から観測可能な7つのビーコンのPNコード は、コードCo1.1ないしCo1.8と違うコードでなければならない。これらの新し いPNコードは、Co1.9、Co1.10、Co1.11、Co1.12、Co1.13、Co1.14およ びCo1.15と呼ばれる。これにより、次の式が得られる。 N14ot=N12ot×Rs24+N14ou ・・・・・・・・・ N14ot=7.5×8+7 ・・・・・・・・・ N14ot=67 また、コードCo1.9ないしCo1.15は、h3またはh4よりも低い高度のすべて の衛星、したがって太陽同期軌道h2または低い軌道h1の衛星から観測すること ができる。 視程円C2内で観測可能なコードCo1.9ないしCo1.15の平均数は、次の通りで ある。 12oの値を制限する、つまりN12cの最低値を保証するためには、コードが視 程円C2内のCo1.9からCo1.15のオービトグラフィ・ビーコンの最大数は、次の ようにm=2に制限される。 N12o=N12oc+m N12o=8+2=10 オービトグラフィ・ビーコンのネットワークは、1つの視程円C4に少なくと もN4M=2のマスタ・ビーコンを含まなければならない(1つの基準ビーコンと 1つのホット冗長マスタ・ビーコン)。それぞれのビーコンは、いくつかの軌道 周回衛星の経路間にある静止軌道の衛星(マスタまたはクライアント)に特定の 情報を送らなければならない。したがって、マスタ・ビーコンと関連付けられた PNコードは、Co1.9ないしCo1.15でなければならない。したがって、数N14o u (=7)は、マスタ・ビーコンを含む。 コードCo1.1ないしCo1.15はすべて互いに直交する。 図11は、ZZZオービトグラフィ・ビーコンのコードの割当て例である。 したがって、マスタ・ビーコンの総数NMは、少なくとも次の通り。 ここで、STは地球表面、ST=4πRT 2、NMa#2.35×2#5である。 ZZZマスタ・ビーコンを、逐次導入することもできる。高度タイプh2の軌 道に入れられた衛星の必要性を満たすためには、マスタ・ビーコンは2、3台で 十分であり、静止衛星が、これらの2、3台のビーコンが配置された視界領域と 関連付けられる。この初期構成に対してマスタ・ビーコンの数を増やすために必 要なのは、一部は静止軌道の全カバレッジを提供することと、一部は低軌道(高 度タイプh1)における特定マスタ・ビーコンと衛星のコンタクト数が少ないた めで ある。これらのビーコンは、UTC(協定世界時)などの国際的な基準時間にそ れ自体がリンクされた本発明によるシステム時間にリンクされている。これらの ビーコンを利用して、搭載クロックを既知の時間基準と関連付けることができる (機上−地上同期)。また、上記の初期構成におけるマスタ・ビーコン(および /または時間基準にリンクされた時間ビーコン)の数を増やすることにより、軌 道周回衛星に搭載されたZZZ受信機内の機上軌道ナビゲータの自己初期化時間 を短縮することができる。 以下の表記を使用する。 mijo=視程円Cj内で周波数f1で送信中の単一周波数オービトグラフィ・ビー コンの数。 bjo=視程円Cj内の二重周波数ビーコンの数。 したがって、次の式が得られる。 nijo=bjo+mijo 上記の例では、視程円C2が、周波数f1で送信するオービトグラフィ・ビーコ ンを8つ以下含むと仮定した。すなわち、次の通り。 N12o=b2o+m12o≦8 同様に、視程円C1に含まれる周波数f1で送信するオービトグラフィ・ビーコ ンの数は、地形によって変化し(すなわち、島のない海洋領域ではなく)、少な くとも4つである仮定した。したがって、次のように表される。 N11o=b1o+m11o≧4 したがって、タイプA11、A21、A31およびA41の要求を十分に満た すことができる。 同様に、この例では、視程円C2が、A12、A22、A32およびA42の 要求を満たし、科学コミュニティのBkの要求を満たすために、4台以上の二重 周波数オービトグラフィ・ビーコンを含まなければならないという点で適合した 。したがって、b20≧4である。 上記の不等式から、視程円C2内で周波数f1で送信する単一周波数ビーコンの 数の条件が、0≦m12o≦4、と導き出される。 この二重不等式は、ZZZビーコンのネットワーク内の周波数構成に関して、 以下のような様々な選択を表す。 −すべてのビーコンが二重周波数(m12o=0)である。 −または、ナビゲーションおよび姿勢検出用途に単一周波数ZZZ受信機を主 に使用すると仮定した場合に、単一周波数ビーコンが、低い軌道(高度タイプh1 )にある衛星に起こる可能性のあるビーコンの欠落を「補償」する。 上記の例では、周波数f1で送信するオービトグラフィ・ビーコンの最大数を 、次のように推定することができる。 N1o#N14ot×ST/S4#157 N1ot#τO・N1p#110 ここでτO#0.7である。 係数τOの悪化は、 −要求B10を満たすために、地球の極近くにいくつかのオービトグラフィ・ビ ーコンを設置し、 −地理的にうまく分散したほとんどの島、浮動船または運搬船にビーコンを設 置することにより制限されると仮定する。 統合的な運用に関して冗長レベルを達成するために、オービトグラフィ・ビー コンのネットワークを、その最終的な数に達するまで徐々にセットアップするこ とができる。次に、システムの全体の運用能力を示す。 クライアント・ビーコン 視程円Ci内で同時に送信するクライアント・ビーコンの数NijcとNijctは、 次のように表される。 Nijct=Nij−Nijot ijc=Nij−Nijo しかし、視程円Cj内にあるクライアント・ビーコンの数は、もっと多くても よい。いくつかのビーコンは、一週間のうち数日送信するだけでもよい。このた め、ウィーク・ワード(WW)が、次のフォーマットで定義される。 ここで、各値bkは、一週のうちの1日と関連付けられたブール代数値である 。これらのブール代数値のうちの1つが状態「1」の場合、ビーコンは、このブ ール代数値と関連付けられた日に信号を一日中送信する。別のブール代数値が状 態「0」の場合、ビーコンは、これと対応する日に一日中待機モードになる。 地上にメッシュを構成するように(局地的規模における測地学、地球力学およ び地球物理学的な要求(タイプB9の要求)を満たすために)設計された互いに 近接したクライアント・ビーコンはすべて、同じウィーク・ワード(WW)を有 する。つまり、監視する領域をカバーするメッシュを構成する一組のビーコンは 、同時に送信することができる。これらのビーコンは互いに極めて近くにあるが 、コード分散(AMRC)による多重アクセスのため、相互に干渉しない。送信 が同時であるため、地勢メッシュを構成する二重周波数ZZZビーコンに対する 位置把握精度は優れている。これにより、観測衛星で行われる多数の未処理測定 結果が累積される。また、GPSシステムで用いられる測地学および詳細な地球 物理に利用される技術と同様に、受信した搬送波の位相を利用する干渉計技術を 利用することができるようになる。 ZZZ受信機と合成アパーチャ・レーダー(SAR)を搭載する地球観測衛星 を利用することにより、地形のひずみを極めて正確に監視することができ、レー ダー干渉計技術を利用することができる。本発明によるシステムは、レーダーを 搭載する衛星の軌道と、監視する地形上にメッシュを構成するビーコンの相対的 および絶対的な位置決め提供する。これらの位置把握の変化が時間により詳細に 監視される。 このような位置把握は、現在のGPS、GLONASS、DORISおよびP RAREシステムを利用する場合よりも正確なこともある。 SARレーダーの干渉イメージは、地形のひずみの曲線を提供する。 ZZZシステムとSARレーダーの組み合わせを有利に利用して、自然災害( 地震、火山の噴火など)を監視し予測することもできる。これは、要求B9を満 たす。 図12は、地形ひずみ曲線80を有するSARレーダー干渉イメージと、地形 メッシュ・ネットワークに組み込まれたクライアント・ビーコン81の位置の詳 細な変形例を示す。 また、危険地域にメッシュを構成するクライアント・ビーコンを、地震型セン サと共に位置決めしてもよい。 長期間現地に配置されるいくつかのクライアント・ビーコンは、電源に関して 十分に自律性がなければならない。エネルギーは、たとえば図13に示すように 、ソーラー・パネルによって再充電されるバッテリから得られる。この場合には 、関係するビーコンの電源バッテリの充電と放電のサイクルをプログラムするた めに、7つのウィーク・ワード・ブール代数値を分散させなければならない。 図14は、バッテリ充電率の例を時間の関数として示す。 自律クライアント・ビーコンのウィーク・ワードは、本発明によるシステムの コントロール・センターに送られなければならない。 コントロール・センターは、以下の規則に該当するすべてのウィーク・ワード を管理する。 Nijgcが、視程円Cj内で周波数fiで送信できるクライアント・ビーコンの総 数の場合、クライアント・ビーコンiのウィーク・ワードのすべてのブール代数 値bkiを、1から7のkのすべての値に関して、次のように選択しなければなら ない。 jGc≦NjGc′のときは、ウィーク・ワードを管理する必要がないことに注意 されたい。主電源(すなわち、バッテリの充電や放電の問題がない)に接続され たすべてのビーコンは、次のようなウィーク・ワードをもつことができる。 クライアント・ビーコンに割り当てるPNコードは、ウィーク・ワード・コー ドと一貫して選択されなければならない。これらのビーコンに割り当てられたコ ードを、Cci.1、Cci.2、Cci.3、・・・、Cci.nと示す。これらはすべて、オー ビトグラフィ・ビーコンと関連付けられたすべてのCci.kコードと直交する。こ れらの選択プロセスは、オービトグラフィ・ビーコンの選択と全く同じである。 各ZZZビーコンの送信されるデータ・メッセージに含まれる割当て番号は、 他のすべてのビーコンの割当て番号と同じとは限らない。 単一周波数ビーコンの利点は、以下の経済データの関数として定義される。 ΔCMB=二重周波数ビーコンがすでに開発済みの場合は、単一周波数ビーコンの 開発コスト。 CMn=n台のビーコンを製造するための単一周波数ビーコンの再現コスト。 NM=二重周波数を厳密に必要としないビーコンの数。 CBm=m台のビーコンを製造するための二重周波数ビーコンの再現コスト。 NB=二重周波数でなければならないビーコンの数。 これらの単一周波数ビーコンは、次の条件を満たす場合に有利に使用すること ができる。 したがって、ビーコンの数とその関連コストが既知ならば、地上ビーコン・ネ ットワーク(RBS)の周波数構成を編成するために様々な選択肢から選択する ことができる。 スペース・セグメント 図15は、マスタ衛星(SM)の機構を示す。 マスタ衛星は、二重周波数ZZZ受信機85と2つの関連受信アンテナ86、 87を備える。この受信機は、衛星データ・バス88に接続される。このバスは 、搭載システム全体を管理する責任を有する搭載コンピュータ89に接続される 。また、データ・フォーマッタ91が、バス88に接続される。 また、バスは、遠隔測定/遠隔制御(TM/TC)トランシーバ90とインタ ーフェースされたデータ・フォーマッタに接続される。したがって、ZZZ受信 機によって捕捉された未処理の測定結果とデータは、それらを地上に同報通信す るTM/TCアンテナにアドレス指定される。マスタ受信機の運転プランは、衛 星データ・バスを通じて受信機にアドレス指定される遠隔制御の形で受信される 。 本発明によるシステムが、動作的に搬送波衛星のルーチン・オービトグラフィ のために使用される場合は、遠隔制御/遠隔測定用に設計されるトランシーバは 、必ずしも前記衛星を追跡する地上ステーションで往復レンジ(および/または ドップラ)測定を行うことができるコヒーレント・トランスポンダでなくてもよ い。 したがって、衛星トランシーバと前記地上ステーションが簡素化される。 本発明によるシステムの周波数の1つを、遠隔制御/遠隔測定専用のS帯(2 025〜2110MHz)に割り当てることができる。この周波数f1は、S帯 でのTM/TCトランシーバ・アンテナとの搬送波衛星の互換性を保証するのに 有利に選択され、使用するS帯アンテナの通過帯域が使用するTM/TCサービ ス帯および本発明によるシステムのf1帯と互換性がある場合は、前記衛星のア ンテナの数を減らすことができる。この場合、マスタ衛星に使用される機構は、 図16および図17に示したタイプの機構の一方でもよく、図14と同じの要素 は同じ参照番号で示す。 クライアント衛星 この機構は、以下の点以外は基本的にマスタ衛星と同じである。 −受信機が、基準単一周波数か高精度単一周波数の二重周波数受信機であるこ と。 −ビーコンが収集した未処理の測定結果またはデータが、クライアント衛星の ミッションに基づいて体系的に地上に送信されないこと。 図18は、基本ZZZ受信機の機構を示す。この図は、2つのアンテナ100 、101にそれぞれ接続されたRFチップまたは複合部品102、103および アナログ/デジタル変換器104、105と、デジタル・スイッチ106、10 7、ASIC構成要素98、99(図18を参照)、およびインターフェース1 10においてメモリ109に接続されたマイクロプロセッサ・アセンブリ108 を示す。マイクロプロセッサ・アセンブリ108は、1つのマイクロプロセッサ 、2つのマイクロプロセッサ、またはコプロセッサと結合された1つのマイクロ プロセッサを含む。 また、この受信機は、レンジ・オシレータ111の上部と電源112とを含む 。 ASICは、マルチスタンダードでもよく、チャネルは、プログラム可能であ り(Cc1≠Cc2の場合)、コードCC1およびCc2を処理することができる。この 機構は、GPS、GLONASSまたはGNSS1衛星からの信号の受信機の場 合を除く。 図19は、ナビゲーションおよび姿勢検出ミッション用の低コストZZZ受信 機を示す。この図は、アンテナ114、高速プログラム式スイッチ116に接続 された増幅器115、2つのnチャネル信号コードCc1ASIC118、119 に接続されたRFチップ117(f1またはf2)、マイクロプロセッサ・アセン ブリ120、メモリ・アセンブリ121、インターフェース122、電源123 およびTCXOオシレータ124を示す。この機構は、GPSまたはGLONA SS衛星からの信号の受信機の場合を除く。 図20は、ナビゲーションおよび姿勢ミッション用の単一周波数ZZZ姿勢受 信機を示す。この図は、アンテナ130、RF f1チップ131、サンプル・ スイッチャ132、2つのnチャネル単一コードCciASIC133、134、 マイクロプロセッサ・アセンブリ135、メモリ・アセンブリ136、インター フェース137、電源138およびTCXO139を示す。 図21は、ナビゲーション、オービトグラフィおよび高精度姿勢検出ミッショ ン用の二重周波数ZZZ姿勢受信機を示す。この図は、アンテナ140、チップ 141、サンプル・スイッチャ142、ASIC143、144、マイクロプロ セッサ・アセンブリ145、メモリ・アセンブリ146、インターフェース14 7、オシレータ148および電源149を示す。 ZZZ受信機を構成する各エンティティは、開発コストとマーケット・シェア の最適化に基づいて、二重周波数受信機だけあるいは単一周波数受信機と二重周 波数受信機を作成することができる。 図22は、基本複合型GNSS−ZZZ受信機を示す。この図は、アンテナ1 50、fiチップ151、スイッチ152、ASIC153および154、マイ クロプロセッサ155、メモリ156、インターフェース157およびオシレー タ158を示す。 fi=ZZZ周波数f1、f2またはf3 関連する受信チャネルは、単一周波数信号を処理する。 fk=GPS、GLONASSまたはGNSS2の周波数。 コードCckは、GPSまたはGLONASS C/AコードあるいはGNSS コードである。 この受信機は、要求A11、A12、A13、A14、A31、A32、A33、A34、C1 、C2、C3、C4、C7、C8、D3、D4を満たすことができる。 GNSS−ZZZ複合型受信機 複合型受信機は、以下のタイプのものでもよい。 −GLONASS −ZZZ −GPS−ZZZ −GNSS2−ZZZ、すなわちGNSS3 これらの受信機は、軌道用途の最大自律要件を満たす。 ナビゲーション/オービトグラフィの動作は、2つのシステム(軌道の衛星配 置または地上のビーコン網)のうちの一方だけを利用して得ることもできる。 たとえば、複合型受信機は、利用する衛星配置がC/Aコードからまたは関連 データのために「ペイング(paying)」モードに変化するかもしれない間にミッシ ョンを行わなければならない衛星が使用することができる。 さらに、これらの衛星とビーコンが同時に見えるので、正しい位置を維持し、 利用システムが動作中に関連精度を改善するために、機上ナビゲータの極めて早 い収束が可能になる。 複合型受信機は、戦略的に重要な衛星として利用される場合がある。 複合型衛星は、スイッチ配置の機能として以下の構成を有することができる。 a)本発明に従ってシステムに割り当てられた2nのチャネル。 b)利用する衛星配置に割り当てられたnのチャネルと、本発明に従ってシス テムに割り当てられるnのチャネル。 c)配置に割り当てられる2nのチャネル。 構成b)は、用途C1、C2、C3、C4、D3に不可欠である。 複合型二重周波数受信機(二重周波数GNSS3受信機)は、科学用途B1〜 B10に最適である。 図23と図24は、それぞれ低コストの単一周波数(ナビゲーション)ZZZ 受信機と高精度基準ZZZ受信機を示す。 図23は、アンテナ160に続いてRFfiチップ161 アナログ−デジタ ル変換器162、CciコードASIC163、マイクロプロセッサ・アセンブリ 1 64、メモリ・アセンブリ165およびインターフェース166が示される。 図24は、アンテナ170に続いてf1およびf2RFチップ171、172、 2つのアナログ−デジタル変換器173、174、2つの基準精密ASIC17 5、176、マイクロプロセッサ・アセンブリ177、メモリ・アセンブリ17 8、インターフェース179、高精度クロック180が示される。周波数fiと 関連した各高精度ASICは、Cci短コードとCLi長コードを処理することがで きる。2つの較正モジュール181、182が、各ASICとそれに対応するチ ップの間にそれぞれ接続される。基準高精度ZZZ受信機は、半球形アンテナ・ ダイアグラムを有する高精度ビーコンから送られる信号の処理に適合される。軌 道を周回する冷原子時計の監視専用のZZZ受信機は、熱以外の原因で生じる装 置の測定雑音を低減するために、高精度基準ASICから修正された高精度AS ICを備える。 受信アンテナ 衛星は、以下のパラメータで表される受信アンテナに特徴がある。 αr=地方水平線に対して衛星から見たビーコンの仰角。 αrmij=周波数i(i∈{1;2})で衛星高度hjの場合の、地方水平線に対 して考えられる最小仰角。 θr=地方垂直線に対するビーコンの視野角。 θrmij=周波数iで衛星高度hjの場合の考えられる最大視野角。 Gri(θr)=視野角θrで周波数iの場合の受信アンテナの利得。 基準受信アンテナは、二重周波数で、h1またはh2タイプの軌道の衛星用の半 球形ダイアグラムを有し、したがって指向性はあまり強くない。地方垂直線に対 して対称的な回転となるのが理想的である。 アンテナは、ZZZビーコンから放射される円偏波で信号を受信するように適 合される。 図25は、低い軌道の衛星の場合に適する。 ビーコンと衛星の通し線を特徴づける角度αおよびθは次の通りである。 *低軌道(h1またはh2)の衛星の場合:θe#θrまたはπ/2#αe+θr。 システムは、次の関係式を満たすように大きさが決められる。 θrmij#θemij、すなわちπ/2#αemij+θrmij *衛星が任意の高度(たとえば、h1、h2、h3またはh4)にある一般的な場 合は、次の式が得られる。 すでに定位置にある静止衛星(またはGNSS2衛星)の場合、受信アンテナ は、そのカバレッジが視程円C4(またはC3)によってカバーされる領域と近く なるような指向性を有する。 さらに、Ariは、周波数がfiの場合の受信アンテナの位相中心である。 ZZZシステムの性能 図26は、ZZZビーコンとZZZ受信機の間の空間リンクを示す。 表記を以下のように定義する。 C/No=信号電力(C)とスペクトル雑音密度(No)との比。 次の式が得られる。 他の表記を次にように定義する。 C=光の速度=3.108m/秒 Dij=高度hjの衛星に関連付けられた位相中心AeiとAriの比。 以下の計算に、次の近似を利用する。 Dij♯D2j♯Dj eij=周波数fi(Le<1)で高度hjの場合の自由空間における減衰。 Lai(θr)=周波数fi(La>1)で視野角θrの場合の、自由空間による減衰以 外の減衰。 k=ボルツマン定数=1.379.10-23J/K Tij=周波数f1で高度hjの場合にアンテナ・アクセスに修正されるシステムの 雑音温度。 NOthij=周波数fiで高度hjの場合にアンテナ・アクセスに修正される熱雑音 スペクトル密度。 Cij=周波数fiで高度hjの場合のアンテナ・アクセスにおける有効受信信号電 力。 NOthij=K・Tij 最良の場合(best case)には、以下の式となる。 最悪の場合(worst case)には、以下の式となる。 さらに、次の式が得られる。 ここで、β#3/2である。 この計算は、処理するビーコンを最悪の場合に受信し、視程円Cj内で同時に 送信する(Nij−1)の他のビーコンを最良の場合に受信することを想定してい るため、悲観的である。 この計算は、処理するビーコンを最良の場合に受信し、視程円Cj内で同時に 送信する(Nij−1)の他のビーコンを最悪の場合に受信することを想定してい るため、楽観的である。 本発明によるシステムのパラメータは、次のように選択される。 ここで、Miは、Cciコードに関連した相関マージンである。これにより、直 交するCciコード間の干渉が防止される。様々なコードと関連付けられたドップ ラ周波数が互いに十分に離れているときは、追加のマージンを検討することがで きる。 干渉のある環境のパラメータは、以下の通りである。 Noxij=周波数iで高度hjの場合に受信アンテナから見える工業的要因によ って引き起こされるホワイト・ノイズ(またはその等価物)の密度。 PbMij=周波数iで高度hjの場合にアンテナから見た強い狭帯域干渉の平均 電力。 pbmij=周波数iで高度hjの場合の弱い狭帯域干渉の平均電力。 ΔFMij=周波数iで高度hjの場合の強い狭帯域干渉間の平均周波数の差。 ΔFmij=周波数iで高度hjの場合の弱い狭帯域干渉間の平均周波数の差。 される。 ここで、 また、γ#1/2 ここで、Eは、丸括弧の間の分数の整数部分を表し、sincは、基本的な正 弦関数である。 また、本発明によるシステムのパラメータは、次にように選択される。 本発明によるシステムの周波数f1およびf2は、 、の値を、周波数帯域の占有に関する法律で許容 される程度に最大にするように選択される。 基準ZZZ受信機内のASICの特性を表すために、以下の表記を導入する。 Bbmij=周波数fiで高度hjの場合の単方向レンジ測定雑音帯域。 Bnpij=周波数fiで高度hjの場合の単方向ドップラ測定雑音帯域。 T=ドップラ計数時間。 Li=周波数がfiの場合のアンテナ入力Ariと信号追跡ループへのアクセス・ポ イントとの間の受信機の内部損失。 σPDenbij=高度hjの場合の干渉のない環境において、周波数fiにおける疑似 レンジ測定雑音(m)の標準偏差。 σPVenbij=高度hjの場合の干渉のない環境において(m/秒)、周波数fiに おける疑似速度測定雑音の標準偏差。 σPDebijとσPVebij:干渉のある環境において対応する標準偏差。 次の式が得られる。 標準偏差σPDebijおよびσPVebijは、上の式と同じ方程式を用いて、(C/N o)enbijを(C/No)ebijで置き換えることにより計算される。 オシレータによる雑音測定結果は、次の通りである。 σPDosc=オシレータによる疑似レンジ測定雑音の1シグマにおける標準偏差。 σPVosc=オシレータによる疑似速度測定雑音の1シグマにおける標準偏差。 オシレータによる雑音測定結果は、次のパラメータを利用して計算される。 ΔF=周波数の差(Hz) F=中心オシレータ周波数(Hz) オシレータの短期間の安定性は、Si(機上はi=b、地上はi=Sである) と示される。 安定性は、ドップラ計数継続時間Tに基づき次のように決定される。 したがって、 σPD(またはσPV)で示される大域短期疑似レンジ測定雑音(または疑似速度 )は、次のように表される。 干渉のない環境 干渉のある環境 本発明によるシステムを初期設定する方法 図27Aまたは図27Bに示した基準受信機の場合、この受信機は、初期化プ ロセス中に単一周波数モードに変化する。スイッチは、この目的を達成するよう にスイッチを設定されなければならない。 ASICは、マルチスタンダード(コードCciおよびCc2に適した)であると 想定し、単一コード・モード(Cc1またはCc2)で構成される。各チャネルは、 視程円Cjから観測可能なオービトグラフィ・ビーコンのコードCoi.kを探索す る。 たとえば、高度がh1とh2の軌道の場合を検討すると、観測可能なコードは、 Coi.1、Coi.2、...、Coi.8、Coi.9、...、Coi.15と示すことができる(コ ードをオービトグラフィ・ビーコンに割り当てる規則を参照)。 ZZZ受信機は、オービトグラフィ・ビーコンと関連付けられたすべてのPN コードに関して並列なエネルギー探索を行う。示した例の場合には、このコード の数は15である。ASICがn個のチャネルを有する場合、理論的に、次の規 則を守らなければならない。 2×n≧15、したがってn≧8 さらに、n≧15の場合、スイッチは、エネルギー探索中に厳密にASICを 並列に動作させる必要はなくなる。 次のように定義する。 BDij:高度hjと関連付けられた周波数fiあたりのドップラ帯域。 Vjmax:高度がhjの場合の衛星とビーコンの間の最大放射速度。 ΔFijna:単独捕捉モードで周波数fiおよび高度hjと関連付けられたドッ プラ・ケースの幅。 Tj:視程円Cj内のビーコンの平均可視継続時間。 Trmaxija:周波数fiおよび高度hjと関連付けられた単独(unaided)エネルギー 探索の最大継続時間。 NcDijna:周波数fiと高度hjにおいて単独エネルギー探索のドップラ・ケース の数。 τijna=高度hjにおけるCci短PNコードの全走査継続時間。 したがって、次の式が得られる。 図28に示したように、ドップラ・ケースは、観測されたドップラの平均変動 の方向と逆の方向に調査される。 本発明の変形においては、正のドップラ変動に対応するドップラ・ケースだけ が調査される。この方法は、慣性照準機能を有する安定な3軸衛星に適用するこ とができる。 変換によって、衛星と当該ビーコンが互いに近寄るときドップラが正である。 未処理の測定が周期的に実行される。 ドップラ測定は、ドップラ計数期間が厳密に隣接しているという条件で、連鎖 モードで実行される。 ZZZ受信機のナビゲータは、ドップラ測定とその相対的日付決定を利用して 、現行のDORISナビゲータが自動初期化されるのと同じ方法で、初期軌道を 決定する。 使用される絶対的日付決定は、ZZZ時間とUTCなどの国際時間に対するク ロック係数を同報通信するマスタ・ビーコン、および場合によってはオービトグ ラフィ・ビーコンと時間ビーコンの両方の、クロック係数を同報通信するくつか のビーコンからの信号を利用して行われる。機上オービトグラフィの精度は、安 定値に達するまで徐々に改善される。この精度は、σDで表される搬送波衛星と ビーコンとの間の推定レンジ(放射方向)の1シグマにおける標準偏差を特徴と する。 次に、ナビゲータは、受信機の時計とビーコンの時計の時間差を、前記ビーコ ンと関連付けられた疑似レンジ測定を利用して決定することができる。図29に 示したように、ビーコンBjを、二重周波数ZZZ受信機を備える衛星と共に検 討する。 j=aおよびbのビーコンと関連付けられた周波数fiの疑似レンジ測定PDi j は、次の通りである。 PDij=Dj+C・ΔTjsat+C・(τionoj-sat)i ここで、 ・ΔTjsatは、衛星の時計とビーコンjの時計の時間差である。 ・(τionoj-sat)iは、周波数がfiの場合に衛星とビーコンjによる電離層 遅延である。 ・Djは、ビーコンjと衛星の間のレンジであり、一般に、ナビゲータが適切 に収束された後は周知である。 したがって、必要な時間差ΔTjsatは、次の通り。 残りの未知数は、電離層遅延(τionj-sat)iであり、次のように表される。 ここで、 ・Ejは、一般にあらかじめ周知な電離層の最大電子濃度におけるビーコンjと 衛星の仰角(ラジアン)である。 ・CETは、一般にあらかじめ周知な電離層の総垂直電子含有量(電子/m2) で ある。 CETは、使用するシステムが二重周波数で、疑似レンジ測定が可能なため、 直接測定することができる。次の式が得られる。 したがって、電離層遅延を測定するとができる。 電離層遅延測定の標準偏差σ(τionj-sat)iは、次の通りである。 ここで、σPDijは、場合によって干渉があるかまたは干渉のない環境で計算され た疑似レンジ測定の標準偏差である。 したがって、機上−地上同期の標準偏差σΔTjsatは、次のようになる。 ここで計算する時間差ΔTjsatの不確かさによって、Ecalで示される機上−地 上装置のTPGの較正誤差は無視される。 ΔTjsatの瞬時評価で生じる全体的な誤差は、EΔTjsatと示される。この誤 差は、次のように書くことによって、増えることがある。 EΔTjsat≦σΔTjsat+Ecal 実際には、ZZZナビゲータは、誤差を小さくするために、この誤差を当該ビ ーコンの上の経路全体にわたってフィルタリングすることができる。このフィル ター・エラーは、EΔTjsatと示される。 本発明によるシステムの見かけ上の動作方法 単一周波数モードで提供された測定結果を利用して初期設定された基準受信機 のZZZナビゲータの数が、制限されたチャネルの数と同じになると、前記受信 機が、二重周波数モードに変化する。 図27Cに、関連した構成を示す。 マスタ衛星といくつかのクライアント衛星は、未処理の測定結果と機上で受信 したデータをコントロール・センターに再びダウンロードし、コントロール・セ ンターは、前記衛星の作業プランを作成する。これらの作業プランは、主に追跡 するクライアント・ビーコンの数だけあり、観測期間と関連付けられる。 また、コントロール・センターは、必要に応じて、マスター・ビーコンを介し ていくつかの衛星に初期設定プランを送ることもできる。たとえば、これらのプ ランは、前記衛星の軌道パラメータおよび/またはビーコンとこれらの衛星のク ロックとの時間差を含む。ビーコンを計画通りにラッチした後、衛星を軌道に乗 せることによって、セットするまでそのビーコンを追跡する。 初期設定したZZZナビゲータは、ドップラ再位置把握(または、レンジ再位 置把握)を行って、ASICに統合された位相ループ・ラッチ時間(またはコー ド・ループ・ラッチ時間)を減少させる。この再位置把握プロセスは、以下のデ ータに特徴がある。 ΔBDijk=周波数fiで機上オシレータkの場合に、周波数fiおよび高度hjと 関連付けられたドップラ再位置把握帯域。 ΔFija=システム捕捉モードで周波数fiおよび高度hjと関連付けられたドッ プ ラ・ケースの幅。 NCDija=機上オシレータkの場合の周波数fiと高度hjにおける支援エネルギ ー探索のドップラ・ケースの数。 r maxija=支援エネルギー探索の最大継続時間。 τija=高度hjにおけるCci短PNコードのレンジ再位置把握レンジの走査周期 。 ΔTijk=レンジ再位置把握レンジの幅。 Tr maxija=NCDija×τija =Tr maxija≪Tr maxijnaとなるようにTr maxijaを選択する。 ΔTacq=同一のビーコンの2つの支援捕捉の間の最大時間差。 これにより、次の式が得られる。 搭載クロックのずれの評価が搭載ZZZ受信機上で既知の場合は、幅ΔTijk を小さくすることができる。 搭載ナビゲータは、ビーコンの中心線に沿ったドップラと、それと関連した疑 似レンジを予測することができる。 ドップラ予測が予測帯域BFiよりも高い精度の場合は、疑似ランダム・コード の捕捉および追跡の制限を少なくすることができる。 「コード専用」の技術によって削減が可能にされた場合は、ZZZ受信チャネ ルの搬送波ループが開き、デジタル方式で制御されたオシレータ(OCN)がド ップラ予測によって制御される。 受信チャネル・コード・ループは、二次的なものであり、ドップラ支援によっ て維持される。実際のドップラと予測ドップラとの誤差を補償し、OCNオシレ ータをサーボ機構で制御したループに維持する。これは、疑似レンジ測定を行う ために利用される。 しかしながら、搬送波ループが開いているため、ZZZメッセージはそれ以上 復調されない。この方法は、また、強い干渉がある環境で疑似ランダム・コード を追跡する。 「コード専用」は、静止軌道(タイプh4)に配置された受信機には特に有効 である。 疑似レンジ測定結果は、低い絶対値を有するドップラ測定結果と違い、このケ ースを無効にする。 C/No比が低いときに捕捉の失敗が発生することがあり、静止軌道でZZZ 信号を受信する場合もある。 これらの失敗した捕捉を検出し拒絶するために、次の2つの技術を利用するこ とができる。 ・RAIM(「受信機の自律完全性の監視」)。この技術は、GNSS受信機の 分野で十分に試験済みである。疑似レンジ測定結果の残りの二次式の合計で蓋然 性試験が行われる。この方法の効率を高める場合は、ビーコンの最小数NRAIMを 獲得しなければならない。 ・エネルギー探索の強化。エネルギー探索領域を走査するときの捕捉失敗の危険 を減らすために、「コード専用」モードでラッチ制限を超えるすべてのコード位 置に注目し、主相関ピークに対応して検出された最大maximorumエネルギーと関 連したコード位置を選択しなければならない。 静止軌道で使用されるとき、受信機は、最初に、次のビーコンを処理できなけ ればならない。 −従来の捕捉制限を超えて(すなわち、「コード専用」なしで)受信した2つ の同期ビーコン(すなわち、クロック係数を分配する)。 −または、従来の捕捉限界を超えて受信した少なくともNRaimの非同期ビーコ ン。 この場合、受信機は、「コード専用」の利用のため、十分に正確なドップラ予 測を計算するのに使用される概略的な軌道を決定することができる。固定された 静止衛星によって従来の捕捉しきい値を超えて受信したビーコンは、接続バラン スによって、制限よりも低い地理的高度を有する。 しかし、上記のこれらの初期条件では、厳密にすべての衛星が所定位置にある 必要はない。最大ドップラが、予測帯域BFiよりも小さくてもよい。つまり、ナ ビゲータによって提供される初期ドップラ予測は、単にゼロでもよく、搭載オシ レータが十分に安定であるという条件で、「コード専用」モードの捕捉が動作可 能になる。 図30は、GNSS2ナビゲーション・ペイロード(h3またはh4タイプの軌 道)の使用例である。 この図は、アンテナ206に接続された単一周波数ZZZ受信機201と、O US+OLアセンブリ202と、2つのアンテナ204および205に接続され たGNSS L帯域信号発生器203とに接続されたフォーマッタ(機上オービ トグラフィと絶対同期の)と関連付けられたコンピュータ200を示す。 ZZZ受信機のタイプの選択(単一周波数または二重周波数)は、オービトグ ラフィと絶対機上同期の必要精度の関数として行われる。 ナビゲーション・ペイロードは、絶対同期の動作に必要な大域較正システムを 備える。この大域較正システムは、ZZZ信号とGNSS信号の変調フォーマッ トが似ている場合に有利に簡略化される。 クロック同期のための本発明によるシステムの利用 本発明によるシステムは、2つの別々のビーコンaおよびbのクロックの時間 差ΔTabを高精度で決定するために使用することができる。 ビーコンaのクロックと衛星のクロックとの時間差ΔTa-satは、前述のよう に決定される。 ビーコンbのクロックと衛星のクロックとの時間差ΔTb-satは、同じように 決定される。 したがって、瞬間的な時間差ΔTTabは、次のように求められる。 ΔTab=ΔTa-sat−ΔTb-sat この計算に利用される未処理の疑似レンジ測定(ビーコンaおよびbと関連し た)は、同時に行わなければならない。 この時間差は、搭載ZZZ受信機で実時間でフィルタリングされるか、より高 精度にオフラインで制御センタ(ルーチン同期)においてフィルタリングされる か、処理センタ(高精度同期)でフィルタリングされることは明らかである。 タイプh2の軌道周回衛星を利用するZZZネットワークの同期例 「同期」とは、ビーコン間の時間差の肯定応答のことである。 図31は、そのような衛星の地上プロットおよびオーバーフローしたビーコン を示す(Biはそれぞれ、当該の衛星から見えるビーコンの例であり、C2iの値 は、高度h2における衛星のプロットと関連した視程円である)。 ビーコンB1とB2との時間差ΔTB1B2が、視程円C21に関して決定される。 同様に、各視程円ごとに決定される時間差を連続的に示す。 C22→ΔTB2B2 23→ΔTB3B4 24→ΔTB4B5 25→ΔTB5B6 26→ΔTB6B7 27→ΔTB7B8 28→ΔTB8B9 29→ΔTB9B1 ←循環式に戻る −−−−−−−−−−−−−−−−− C210→ΔTB1B2 ←最初のビーコン したがって、ビーコン間の時間差の推定を繰り返し調整しなおすことができる 。 h2タイプ軌道周回衛星の他に静止衛星を利用するZZZネットワーク「同期」 の例 静止衛星の場合、地上プロットは、ほとんど点である小さな領域に制限され、 衛星は常に地球上の同じ領域の上にある。 したがって、この例では、ビーコンB4、B5、B6、B7およびB8は、静止衛 星から常に見え、したがって、図32および図33に示したように、次の時間差 を同時かつ継続的に決定することができる。 ΔTB4B5 ΔTB5B6 ΔTB6B7 ΔTB7B8 ΔTB8B4 ΔTB4B6 ΔTB4B7 ΔTB5B7 ---------- ΔTB5B8 ΔTB6B8 より一般的には、視程円内のn台のビーコンと関連付けられたこのタイプの時 間差NΔTの数は、次のように表される。 したがって、ZZZ受信機を搭載したマスタ静止衛星を利用して、低軌道また は太陽同期軌道の衛星だけを利用するよりも高精度にビーコン・ネットワークを 同期させ、同時に前記静止衛星の自律ナビゲーションを可能にするのに有利であ ることはまったく明らかである。 より詳細には、すべてのマスタ衛星といくつかのクライアント衛星によって行 われる疑似レンジ測定を利用して、すべてのビーコンを同時に観測することなく ネットワークを同期させることができる。 本発明によるシステムの決定的な利点は、C/AGPS(および/またはGN SS)を周波数f1およびf2で利用できることである。 この場合、競合的な産業環境で作成される単一周波数ZZZ受信機のコストは 、同等ナビゲーション精度でGPS受信機のコストと同程度かまたはZZZ受信 機の方が優れている。(地上に配置されたGPSシステムに特有の「選択可能性 」と「アンチ・スプーフィング」がないため、放射基準の位置把握が良好である )。 さらに、二重周波数ZZZ受信機のコストは、GPSまたはGLONASSの 二重周波数受信機のコストのよりも競争力があり、これは、後者と違って長コー ドを追跡するために利用される技術を必要としないからである。さらに、民間の 二重周波数GPS受信機は、「コードレス」測定回路を利用するため、余分なコ ストがかかる。 すなわち、本システムによるZZZシステムは、ほとんどの宇宙用途に関して GPSまたはGLONASSシステムよりも競争力がある。同じ理論は、既存の DORISまたはPRAREシステムに関しても十分に当てはまる。さらに、本 発明によるシステムは、ほとんど宇宙用途に関してすべてのシステムよりも高い 性能をもつことができる。 参考 [1] ミッシェル ドラー(Hichel Dorrer)による「Le systeme DORIS」(「Sys temes spatiaux de localisation et de navigation」(宇宙位置把握およびナビ ゲーション・システム))、Toulouse、1989年3月、CNES(French Nation al Space Studies Center)。 [2] (1993年2月3日のONERA(French National Aeronautical Desig n and Research Organization)でCub23によってElectricians and Electro nics Engineers Societyにおいて編成された(「Detection et Localisation sp atiales」(Space Detection and Positioning)において提示された)、J.B. バーシアス(J.P.Berthias)、C.ジェイルス(C.Jayles)およびD.プラディ ンス(D.Pradines)による「Calcul Dorbite a bord de SPOT 4 avec DRIS」( DORISによる搭載SPOT4軌道計算)。 [3] F.ノエル(F.Nouel)、J.P.バーシアス(J.P.Berthias)、M.デレ ウズ(H.Deleuze)、A.ギタート(A.Guitart)、P.ルーデット(P.Laudet) 、A.ピッチ(A.Piuzzi)、D.ブラディン(D.Pradines)、C.バロージ(C. Valorge)、C.デジョー(C.Dejoie)、M.F.スシニ(H.F.Susini)および D.T.タブリウ(D.Taburiau)による「Precise Centre Natinal dEtudes Spa tiales orbit for TOPEX/POSEID0N:is reaching 2cm still a challenge?」(Jo urnal of Geophysical Research vol.99、No.C12、24ページ、405〜424ページ、 419ページ、1994年12月)。 [4] ニコラス デ チーゼル(Nicolas de Cheyzelles)による「Le systeme d e localisation et de navigation GPS-NAVSTAR」(GPS/NAVSTART 位置把握およびナビゲーション・システム)(宇宙位置把握およびナビゲーショ ン システム、Toulouse、1989年3月、CNES)。 [5] 「Technical Description and Characteristics of Global Space Navigat ion System GLONASS-M」(RTCA論文No.502-94/SC159-594)。 [6] ウォルフガンド レクナ(Wolfgand Lechner)およびクリストフ レグバ ー(Christoph Reigber)による「The PRARE/GPS Experiment - A Contribution To Geodesy,Geodynamics and Navigation」(Satellite Navigation,conferen ce of the Royal Institute of Navigation,1989)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルジュ,ドミニク フランス国 31500 トゥールーズ レジ ダンス ロディッセ シュマン デュ シ ャトー ドゥ レエール 80 (72)発明者 クニ,ブルーノ フランス国 31130 ケント−フォンリー ヴ リュ レオナール ドゥ ヴァンシィ 14

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 無線ナビゲーション及び無線位置把握専用の地球規模のシステムであっ て、 ランド・セグメント、空間セグメント、及び、ユーザ・セグメントから構成さ れ、ランド・セグメントが、 ・ ユーザ衛星に向かってスペクトルの広い上方への単方向性無線電気信号を 放出し、それぞれ、識別コードを含むメッセージを送信する、地上のビーコンか ら成る地球規模のネットワーク(RBS)と、 ・ いくつかのユーザ衛星に関する作業プランを作成し、衛星がマスタ・ビー コンの上空を飛行する時、それを送信するコントロール・センタ(CMC)と、 ・ ミッション及びコントロール・センタ(CMC)によって分類された遠隔 測定結果を受信し、遠隔測定結果を2つのグループ、すなわち、処理センタ(C T)に固有の処理に必要な遠隔測定結果を含むグループと、前記システムによっ て提供されるサービスのクライアントのいくつかに固有の遠隔測定結果を含むグ ループに分割する処理センタから構成されることと、 空間セグメントが、マスタ衛星とクライアント衛星から構成され、マスタ衛星 (SM)が、システムの動作に密接に関与することと、 ユーザ・セグメントが、クライアント・ビーコン及びクライアント受信機と、 関連する固定または移動キャリヤから構成されることを特徴とする、 システム。 2. 地上ビーコンが、異なるタイプ、とりわけ、 − その位置が完全に分かっており、永続的に信号を送り出し、周期的にその 位置の送信を行うオービトグラフィ・ビーコン(OB)と、 − とりわけ、一般に、使用されるようになる時にはその位置が分からない、 位置把握ビーコン(BC)を含んでいる、クライアント・ビーコン(BC)と、 − いくつかのユーザ衛星及び/またはシステムの受信部分に有用な情報及び 作業プランを送信するマスタ・ビーコン(BM)といったタイプから構成される ことを特徴とする、 請求の範囲1に記載のシステム。 3. 処理センタ(CT)によって得られる出力に、とりわけ、 − いくつかのユーザ衛星に関する精密なオービトグラフィ及びいくつかのル ーチン命令と、 − いくつかのユーザ衛星の精密な姿勢と、 − 電離層を表すパラメータと、 − それ自体処理センタによって生じるシステム時間に関して基準となるいく つかのビーコンのクロック係数が含まれていることと、これらの出力は、一部が 、前記システムのサービスのクライアントに分配されて、コントロール・センタ (CMC)に戻され、コントロール・センタにおいて、それを利用して、その作 業プラン及びプログラミング・プランが生成され、前記システムのサービスを利 用する遠隔測定/遠隔制御ステーションに対して、ルーチン・オービットが与え られることを特徴とする、 請求の範囲1に記載のシステム。 4. マスタ衛星(SM)には、超安定オシレータ(OUS)に接続されたマ スタ・ビーコンによって送られてくるメッセージを処理することが可能な特定の 受信機を装備することが可能であることと、この受信機によって得られる未処理 測定結果とビーコンから生じるデータが、最終宛先としての処理センタ(CT) によって、地上で受信される遠隔測定結果の形にフォーマット化されることを特 徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 5. マスタ衛星が、おそらく、低タイプ及び/または静止タイプ軌道と共に 、準太陽同期タイプ軌道を有していることを特徴とする、請求の範囲4に記載の システム。 6. クライアント衛星(SC)が、必ずしも、その遠隔測定を処理センタ( CT)宛に送るとは限らないことと、クライアント衛星が、必ずしも、マスタ・ ビーコンによって送られてくるメッセージの処理が可能であるとは限らないこと を特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 7. クライアント衛星が、任意のタイプの軌道内にあって、空間セグメント 及びシステム・ユーザ・セグメントの一部をなすことが可能であることを特徴と する、請求の範囲6に記載のシステム。 8. クライアント・ビーコンに、特に、位置把握ビーコン及び時間ビーコが 含まれていることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 9. ビーコンが、いくつかのビーコン・パラメータをプログラムし、ビーコ ンが正しく機能していることを確認するために用いられる、マイクロコンピュー タに接続されていることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 10. マイクロコンピュータが、 − 気象データ・センサ、 − GNSS未処理測定結果センサ、または、GNSS差分補正センサ、 − クロック係数センサ、 − コントロール・センタから遠隔故障診断を行うため、ビーコンを構成する 各種要素の状態を検出するセンサ、 − 較正センサといった局地測定センサに接続されていることを特徴とする、 請求の範囲9に記載のシステム。 11. ビーコンが、単一周波数または二重周波数であることを特徴とする、請 求の範囲1に記載のシステム。 12. 精密ビーコンが含まれていることを特徴とする、請求の範囲1に記載の システム。 13. 同じPNコードが割り当てられ、通常は、同じ衛星によって追跡される 2つのビーコンが、前記衛星に関連した視程円の直径を超える距離だけ分離され ることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 14. ビーコンが送り出す搬送波が、全て、短いスペクトル拡散コード(基準 コードと呼ばれる)によって変調されることを特徴とする、請求の範囲1に記載 のシステム。 15. 単一周波数または二重周波数受信機が含まれることを特徴とする、請求 の範囲1に記載のシステム。 16. 精密ビーコンが、二重周波数であることと、伝送される搬送波の少なく とも1つが、短いコード(基準コードと呼ばれる)に加えて、長いスペクトル拡 散コード(精密コードと呼ばれる)によっても変調されることを特徴とする、請 求の範囲1に記載のシステム。 17. 軌道上にある受信機または地表に近い受信機(固定または移動)が含ま れていることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 18. − 基本受信機と、 − 低コスト・ナビゲーション受信機と、 − 低コスト・ナビゲーション及び姿勢検出受信機と、 − ナビゲーション及び姿勢受信機と、 − ナビゲーション、オービトグラフィ、及び、精密姿勢検出用受信機と、 − システムのビーコン、及び、GNSS群をなす衛星によって伝送される信 号の処理が可能な混合受信機が含まれることを特徴とする、 請求の範囲1に記載のシステム。 19. 基準コードだけを処理する受信機、及び、基準コードと精密コードを同 時に処理する受信機(精密受信機)が含まれることを特徴とする、請求の範囲1 に記載のシステム。 20. 軌道周回冷原子時計のドリフトを精密にモニタするためのサブシステム が含まれることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 21. クライアント・ビーコンからの放出(もしあれば)の順序づけが、「ウ イーク・ワード」によって記述されるデイリー・サイクルに基づいて管理される ことを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 22. 地上ビーコンが、 − 半球形タイプのアンテナ・ダイヤグラムの代わりに、指向性ダイヤグラム を備えた、軌道周回冷原子時計のドリフトの精密モニタを行うようになっている ビーコンと、 − 特定のアンテナ・ダイヤグラムを備えた局地的自律セルのいくつかのビー コンを除けば、 電気的構成及びアンテナ構成に関して、全て、同様であることを特徴とする、 請求の範囲1に記載のシステム。 23. S.A.R.レーダ衛星を用いた干渉計イメージ技法と結合されると、 前記レーダ衛星に取り付けられた前記システムの一部を形成する受信機によって 受信される、網状のビーコンによってカバーされる地形の変形を精密にモニタす るために利用することが可能になることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシ ステム。 24. 前記システムの受信機を装備した軌道周回衛星及び静止衛星を用いて、 ビーコン、とりわけ、時間ビーコンのクロック間の変動を精密に測定することが 可能であることを特徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 25. GNSS2タイプのナビゲーション衛星が、前記システムの受信機を利 用して、それ自体のナビゲーションを行い、前記GNSS2衛星のユーザに同報 通信される軌道及び時間位置推算表を導き出すことを特徴とする、請求の範囲1 に記載のシステム。 26. ビーコン及び受信機の局地的自律セルが含まれていることと、これらの セルが、マスタまたはクライアント衛星に無線電気的に接続されていることを特 徴とする、請求の範囲1に記載のシステム。 27. − 少なくとも1つの局地データ・センサ(28)と、 − 前記データ・センサに接続された制御コンピュータ(29)と、 − 前記オシレータによって制御される基準信号発生器(21)と、 − 基準信号発生器によって制御される、各送信搬送波周波数毎の信号発生及 び送信モジュール(22、23)から構成されることと、このモジュールが、 ・ 搬送波発生器(24、26)と、 ・ 短スペクトル拡散コード発生器(25、27)と、 ・ 制御コンピュータによって制御されるデータ・フォーマッタ(31、32 )(積分器(35、36)によって、前記データによるベース・バンドにおける 前記短コードの変調が行われ、変調器(33、34)によって、アセンブリによ る搬送波の変調が行われる)と、 ・ RF増幅器を介して変調器に接続されたアンテナから構成されることを特 徴とする。 請求の範囲1〜26の任意の1つに記載のシステムにおいて用いられるビーコ ン。 28. 送り出される搬送波の周波数が、前記システムに固有のものであること を特徴とする、請求の範囲27に記載のビーコン。 29. 二重周波数信号または単一周波数信号を送り出すことを特徴とする、請 求の範囲27に記載のビーコン。 30. このビーコンが、精密ビーコンであることと、2つの信号発生及び送信 モジュールの少なくとも1つが、 − 長スペクトル拡散コード発生器(53、54)と、 − データ・フォーマッタから出力されるメッセージによって前記長コードを 変調する積分器(47、48)と、 − データによって積分された前記長コードによる搬送波変調器(49、50 )と、 − 前記変調された搬送波に関するΠ/4移相器(51、52)と、 − 短コードによって変調された搬送波と直角位相をなす、長コードによって 変調された搬送波を積算する加算器(55、56)から構成されることを特徴と する、 請求の範囲27に記載のビーコン。 31. 前記ビーコンが、精密ビーコンであることと、前記システムに固有の搬 送波周波数で長コードを送信することを特徴とする、請求の範囲27に記載のビ ーコン。 32. 各受信搬送波周波数毎に、 − 1〜4の受信アンテナ(100、101)と、 − アナログ・デジタル変換器(104、105)に接続され、前記システム の受信搬送波周波数に特定された、1〜4の無線周波数受信及び中間周波数交差 モジュール(102、103)と、 − 受信搬送波を変調する短スペクトル拡散コードの処理を行う、前記システ ムの短コードの処理に適応する、少なくとも1つのASIC(98、99)から 構成されることと、 さらに、 − まず、ASIC回路に、次に、メモリ・アセンブリ(109)及びデジタ ル・インターフェイス(110)に相互接続されるマイクロプロセッサ・アセン ブリ(108)と、 − 特に、無線周波数受信及び中間周波数交差モジュールと、ASCI及びマ イクロプロセッサ・アセンブリの制御を行うオシレータ(111)も備えている ことを特徴とする。 請求の範囲1〜26の任意の1つに記載のシステムにおいて用いられる受信機 。 33. 無線周波数受信及び交差モジュール(131)が、並列RFアーキテク チャを備えた受信機のために、各アンテナ毎に関連づけられことを特徴とする、 請求の範囲32に記載の受信機。 34. 単一の無線周波数受信及び中間周波数送信モジュール(117)が、逐 次RFアーキテクチャを備えた受信機のために、高速スイッチ(116)を介し て全てのアンテナに相互接続されることを特徴とする、請求の範囲32に記載の 受信機。 35. この受信機が混合受信機であることと、無線周波数受信及び中間周波数 交差モジュール(151)の1つが、前記システムの2つの周波数の一方に適応 し、もう1つのRF受信及びIF交差モジュール(151)が、GNSS群をな す衛星によって分配される周波数帯域の1つに適応することを特徴とする、請求 の範囲32に記載の受信機。 36. この受信機が、精密受信機であることと、2つの受信システムの少なく とも1つが、前記システムの搬送波周波数による前記システムからの長コードの 受信に適応することと、2つの受信システムの少なくとも1つに関連したASI C回路(175、176)が、同時に、前記受信システムに関連した短コード及 び長コードに処理を施すことが可能であることを特徴とする、請求の範囲32に 記載の受信機。
JP9518622A 1995-11-14 1996-11-12 地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、このシステムに用いられるビーコン及び受信機 Pending JPH11503238A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9513478A FR2741159B1 (fr) 1995-11-14 1995-11-14 Systeme mondial de radiolocalisation et de radionavigation spatiale, balise, et recepteur mis en oeuvre dans un tel systeme
FR95/13478 1995-11-14
PCT/FR1996/001778 WO1997018485A1 (fr) 1995-11-14 1996-11-12 Systeme mondial de radiolocalisation et de radionavigation spatiales, balise, et recepteur mis en oeuvre dans un tel systeme

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11503238A true JPH11503238A (ja) 1999-03-23

Family

ID=9484549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9518622A Pending JPH11503238A (ja) 1995-11-14 1996-11-12 地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、このシステムに用いられるビーコン及び受信機

Country Status (9)

Country Link
US (1) US5995040A (ja)
EP (1) EP0804743B1 (ja)
JP (1) JPH11503238A (ja)
CA (1) CA2210306A1 (ja)
DE (1) DE69626003T2 (ja)
ES (1) ES2190482T3 (ja)
FR (1) FR2741159B1 (ja)
RU (1) RU2182341C2 (ja)
WO (1) WO1997018485A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008292480A (ja) * 2007-05-18 2008-12-04 Astrium Sas 衛星位置決め方法およびその設備

Families Citing this family (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2779233B1 (fr) * 1998-05-26 2007-06-01 Centre Nat Etd Spatiales Systeme de navigation
US7777675B2 (en) 1999-03-05 2010-08-17 Era Systems Corporation Deployable passive broadband aircraft tracking
US7782256B2 (en) 1999-03-05 2010-08-24 Era Systems Corporation Enhanced passive coherent location techniques to track and identify UAVs, UCAVs, MAVs, and other objects
US8203486B1 (en) 1999-03-05 2012-06-19 Omnipol A.S. Transmitter independent techniques to extend the performance of passive coherent location
US7739167B2 (en) 1999-03-05 2010-06-15 Era Systems Corporation Automated management of airport revenues
US7570214B2 (en) 1999-03-05 2009-08-04 Era Systems, Inc. Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surviellance
US8446321B2 (en) 1999-03-05 2013-05-21 Omnipol A.S. Deployable intelligence and tracking system for homeland security and search and rescue
US7908077B2 (en) 2003-06-10 2011-03-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Land use compatibility planning software
US7889133B2 (en) 1999-03-05 2011-02-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Multilateration enhancements for noise and operations management
US7667647B2 (en) 1999-03-05 2010-02-23 Era Systems Corporation Extension of aircraft tracking and positive identification from movement areas into non-movement areas
US6430391B1 (en) * 1999-11-29 2002-08-06 Ericsson Inc. Duplex satellite communication using a single frequency or pair
US6985542B1 (en) * 2000-06-02 2006-01-10 Cellguide Ltd. Coherent processing of satellite signals to locate a mobile unit
FR2808944B1 (fr) * 2000-05-12 2002-08-09 Agence Spatiale Europeenne Procede et systeme de localisation par satellites
FR2814232B1 (fr) * 2000-09-15 2002-11-29 Centre Nat Etd Spatiales Procede de calcul de caracteristiques instantanees en orbite equipe d'un recepteur gnss
FR2820567B1 (fr) * 2001-02-08 2006-07-14 Cit Alcatel Satellite a liaison de telemesure, suivi et telecommande a modulation double
SE0100975D0 (sv) * 2001-03-19 2001-03-19 Saab Ericsson Space Ab Apparatus and method for performing open loop tracking of signal
US6950060B1 (en) 2002-10-15 2005-09-27 General Dynamics C4 Systems, Inc. Satellite positioning system
US7660588B2 (en) * 2002-10-17 2010-02-09 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for improving radio location accuracy with measurements
US7358848B2 (en) * 2002-11-19 2008-04-15 Farrokh Mohamadi Wireless remote sensor
US7427950B2 (en) * 2004-01-13 2008-09-23 Navcom Technology, Inc. Method for increasing the reliability of position information when transitioning from a regional, wide-area, or global carrier-phase differential navigation (WADGPS) to a local real-time kinematic (RTK) navigation system
US9420423B1 (en) * 2005-04-12 2016-08-16 Ehud Mendelson RF beacon deployment and method of use
US10117078B1 (en) 2005-04-12 2018-10-30 Ehud Mendelson Medical information communication method
US7899583B2 (en) * 2005-04-12 2011-03-01 Ehud Mendelson System and method of detecting and navigating to empty parking spaces
US8311543B2 (en) 2005-07-07 2012-11-13 Qualcomm Incorporated Methods and devices for interworking of wireless wide area networks and wireless local area networks or wireless personal area networks
US8364148B2 (en) 2005-07-07 2013-01-29 Qualcomm Incorporated Methods and devices for interworking of wireless wide area networks and wireless local area networks or wireless personal area networks
US8126477B2 (en) 2005-07-07 2012-02-28 Qualcomm Incorporated Methods and devices for interworking of wireless wide area networks and wireless local area networks or wireless personal area networks
US7466627B2 (en) * 2005-10-20 2008-12-16 Pgs Geophysical As System and method for wireless data collection from seismic recording buoys
US7501981B2 (en) * 2005-11-18 2009-03-10 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to detect and correct integrity failures in satellite positioning system receivers
US9354321B2 (en) * 2006-03-06 2016-05-31 Qualcomm Incorporated Method for position determination with measurement stitching
US7965227B2 (en) 2006-05-08 2011-06-21 Era Systems, Inc. Aircraft tracking using low cost tagging as a discriminator
US7787819B2 (en) * 2006-08-25 2010-08-31 Space Systems / Loral, Inc. Ground-based beamforming for satellite communications systems
FR2909214B1 (fr) * 2006-11-28 2008-12-26 Thales Sa Dispositif d'asservissement de representations graphiques de l'environnement aerien
EP1965219A1 (en) * 2007-03-01 2008-09-03 Selex Communications S.P.A. Method and system for predicting the performance of satellite navigation systems
FR2927705B1 (fr) * 2008-02-19 2010-03-26 Thales Sa Systeme de navigation a hybridation par les mesures de phase
US8620306B2 (en) 2008-06-24 2013-12-31 Qualcomm Incorporated Location specific search for regional satellite vehicles
RU2716695C2 (ru) * 2008-12-01 2020-03-13 Александр Юрьевич Земсков Способ и система определения местоположения объекта на территории
US20100228480A1 (en) * 2009-03-07 2010-09-09 Lithgow Paul A Space satellite tracking and identification
US9074897B2 (en) 2009-06-15 2015-07-07 Qualcomm Incorporated Real-time data with post-processing
FR2947901B1 (fr) * 2009-07-10 2012-03-23 Sagem Defense Securite Procede de determination de parametres de navigation d'un porteur et dispositif d'hybridation
FR2947900B1 (fr) * 2009-07-10 2012-03-23 Sagem Defense Securite Procede de determination de parametres de navigation d'un porteur et dispositif d'hybridation a banc de filtres de kalman
US8704707B2 (en) 2010-06-02 2014-04-22 Qualcomm Incorporated Position determination using measurements from past and present epochs
US8547225B2 (en) * 2010-09-16 2013-10-01 The Boeing Company Systems and methods for remote detection of volcanic plumes using satellite signals
FR2966606B1 (fr) * 2010-10-22 2012-11-02 Thales Sa Procede et systeme de geo-localisation d'une radio-balise dans un systeme d'alerte.
US9365303B2 (en) * 2012-05-03 2016-06-14 Raytheon Company Position and elevation acquisition for orbit determination
US9019155B2 (en) 2012-05-03 2015-04-28 Raytheon Company Global positioning system (GPS) and doppler augmentation (GDAUG) and space location inertial navigation geopositioning system (SPACELINGS)
US9075126B2 (en) 2012-06-28 2015-07-07 Raytheon Company Ground location inertial navigation geopositioning system (groundlings)
FR2995478B1 (fr) * 2012-09-07 2014-09-26 Thales Sa Methode pour la caracterisation d'une antenne de transmission d'un satellite en orbite et systeme associe
US9007231B2 (en) 2013-01-17 2015-04-14 Baker Hughes Incorporated Synchronization of distributed measurements in a borehole
US9680520B2 (en) 2013-03-22 2017-06-13 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Ambient backscatter tranceivers, apparatuses, systems, and methods for communicating using backscatter of ambient RF signals
RU2526401C1 (ru) * 2013-05-07 2014-08-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Способ радиотехнических доплеровских угломерных измерений космического аппарата и система для осуществления данного способа
RU2525343C1 (ru) * 2013-05-27 2014-08-10 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Способ одновременного определения шести параметров движения космического аппарата при проведении траекторных измерений и система для его реализации
WO2015123306A1 (en) 2014-02-11 2015-08-20 University Of Washington Apparatuses, systems, and methods for communicating using mimo and spread spectrum coding in backscatter of ambient signals
WO2015123341A1 (en) 2014-02-11 2015-08-20 University Of Washington Wireless networking communication methods, systems, and devices operable using harvested power
RU2567368C1 (ru) * 2014-06-10 2015-11-10 Сергей Викторович Соколов Способ определения координат навигационного приемника
RU2578169C1 (ru) * 2014-09-26 2016-03-20 Открытое акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (ОАО "Российские космические системы") Способ мониторинга космической радиолинии "земля - ка" и система для его реализации
RU2578168C1 (ru) * 2014-12-11 2016-03-20 Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" (АО "ФНПЦ "ННИИРТ") Глобальная наземно-космическая система обнаружения воздушных и космических объектов
RU2600096C2 (ru) * 2014-12-16 2016-10-20 Андрей Николаевич Ганиев Способ оценки местности
US10079616B2 (en) 2014-12-19 2018-09-18 University Of Washington Devices and methods for backscatter communication using one or more wireless communication protocols including bluetooth low energy examples
CN104849734B (zh) * 2015-05-27 2017-08-25 中国科学院嘉兴微电子与系统工程中心 一种组合导航接收机中辅助捕获方法
WO2017027847A1 (en) 2015-08-12 2017-02-16 University Of Washington Backscatter devices and network systems incorporating backscatter devices
CN108496094B (zh) 2016-01-26 2023-04-28 华盛顿大学 包含单边带操作的实例的反向散射装置
US10652073B2 (en) 2016-04-04 2020-05-12 University Of Washington Backscatter devices and systems providing backscattered signals including OFDM packets
EP3529902B1 (en) 2016-10-18 2021-06-09 University of Washington Backscatter systems, devices, and techniques utilizing css modulation and/or higher order harmonic cancellation
RU2660559C2 (ru) * 2016-11-21 2018-07-10 Акционерное общество (АО) "Спутниковая система "Гонец" Гибридная наземно-космическая система связи
US10484082B2 (en) 2016-12-02 2019-11-19 Haris Corporation Space asset tracker
FR3060765B1 (fr) * 2016-12-15 2019-01-25 Sigfox Procede de traitement de l’effet doppler d’un signal transmis par un dispositif emetteur vers un satellite non geosynchrone
US10461783B2 (en) 2017-03-16 2019-10-29 University Of Washington Radio frequency communication devices having backscatter and non-backscatter communication modes and hardware re-use
CN110663020A (zh) 2017-04-06 2020-01-07 华盛顿大学 使用反向散射装置的图像和/或视频发射
RU2685538C1 (ru) * 2017-11-23 2019-04-22 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ мониторинга космической радиолинии
CN108828642B (zh) * 2018-08-01 2019-07-23 太原理工大学 一种ins辅助bds单频接收机的模糊度快速解算方法
CN110299938B (zh) * 2019-03-29 2021-08-13 中国人民解放军63921部队 一种适用于低轨卫星的地面测控资源调度方法
EP3737007B8 (en) 2019-05-06 2023-11-15 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Mobile radio testing device and method for protocol testing
RU2718687C1 (ru) * 2019-07-23 2020-04-13 Открытое акционерное общество "Авангард" Система дистанционного контроля и управления солнечным концентраторным модулем
CN111970002B (zh) * 2020-08-10 2022-05-27 中国西安卫星测控中心 基于北斗geo卫星的原子钟远程频率传递与比对方法
RU2746218C1 (ru) * 2020-08-24 2021-04-09 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Михайловская военная артиллерийская академия" Министерства Обороны Российской Федерации Радионавигационная многопозиционная разностно-дальномерная система
RU2757760C1 (ru) * 2020-09-14 2021-10-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Устройство для определения местоположения и угловой ориентации летательного аппарата
CN118068374B (zh) * 2024-04-19 2024-06-25 北京凯芯微科技有限公司 一种gnss导航芯片工作模式切换方法及装置
CN118068372B (zh) * 2024-04-19 2024-06-25 北京凯芯微科技有限公司 一种gnss导航芯片故障检测电路及方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4359733A (en) * 1980-09-23 1982-11-16 Neill Gerard K O Satellite-based vehicle position determining system
US4445118A (en) * 1981-05-22 1984-04-24 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Navigation system and method
US4894662A (en) * 1982-03-01 1990-01-16 Western Atlas International, Inc. Method and system for determining position on a moving platform, such as a ship, using signals from GPS satellites
WO1995000936A1 (en) * 1993-06-23 1995-01-05 Colebrand Limited Identification beacon

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008292480A (ja) * 2007-05-18 2008-12-04 Astrium Sas 衛星位置決め方法およびその設備

Also Published As

Publication number Publication date
CA2210306A1 (en) 1997-05-22
ES2190482T3 (es) 2003-08-01
DE69626003T2 (de) 2004-01-08
FR2741159A1 (fr) 1997-05-16
FR2741159B1 (fr) 1998-01-23
EP0804743B1 (fr) 2003-01-29
EP0804743A1 (fr) 1997-11-05
WO1997018485A1 (fr) 1997-05-22
US5995040A (en) 1999-11-30
DE69626003D1 (de) 2003-03-06
RU2182341C2 (ru) 2002-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11503238A (ja) 地球規模の空間無線位置把握及び無線ナビゲーション・システム、及び、このシステムに用いられるビーコン及び受信機
Parkinson et al. A history of satellite navigation
Reid et al. Navigation from low earth orbit: part 1: concept, current capability, and future promise
Wooden Navstar Global Positioning System: 1985
Rothacher et al. The future global geodetic observing system
Kishimoto et al. QZSS system design and its performance
Mueller et al. The Interdisciplinary Role of Space Geodesy: Proceedings of an International Workshop held at “Ettore Majorana” Center for Scientific Culture, International School of Geodesy—Director, Enzo Boschi—. Erice, Sicily, Italy, July 23–29, 1988
Xie et al. Satellite navigation systems and technologies
Plank VLBI satellite tracking for the realization of frame ties
Tan GNSS systems and engineering: the Chinese Beidou navigation and position location satellite
Shi et al. Satellite navigation for digital earth
Kindervatter et al. Tropospheric and ionospheric effects on global navigation satellite systems
Parkinson et al. Introduction, early history, and assuring PNT (PTA)
Januszewski New satellite navigation systems and moderenization of current systems, why and for whom?
Rush Current issues in the use of the global positioning system aboard satellites
Enge et al. Scanning the issue/technology
Renzetti et al. The Deep Space Network. An instrument for radio navigation of deep space probes
河野宣之 et al. Inverse VLBI Method for Planetodesy.
Narasimhan Satellite Navigation
Xie et al. Overview of Navigation Satellite Systems
Wallace A lunar surface pseudolite architecture for regional communication and radionavigation
Cangahuala Feasibility of millimeter-accuracy geodetic positioning and vehicle tracking with repeater satellites
Vidal Valladares Development and analysis of a localization methodology for femto-satellites using two cubesats in space
Arbesser-Rastburg et al. The Galileo project and scientific applications
Péters Simulations in support of the RISE and LaRa experiments for determining the rotation of Mars