(57)【要約】【課題】ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を用いることなく、準天頂衛星と静止衛星とから送信された測位信号を用いて、高精度に測位することを目的とする。【解決手段】測位装置は、準天頂衛星１１と静止衛星１２とから受信した測位信号の伝播時間と、地上局１３から送信されたレンジング信号を用いて計測された準天頂衛星１１の位置と、地上局１３から送信されたレンジング信号と準天頂衛星１１から送信されたレンジング信号とを用いて計測された静止衛星１２の位置とに基づき、測位する。【選択図】図１
2010266390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
準天頂衛星から送信された測位信号と、静止衛星から送信された測位信号とを受信装置により受信する受信部と、
前記受信部が受信した測位信号を送信した準天頂衛星の位置と、前記受信部が受信した測位信号を送信した静止衛星の位置であって、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いて計測された静止衛星の位置とを示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記受信部が受信した測位信号と、前記位置情報取得部が取得した位置情報が示す準天頂衛星の位置と静止衛星の位置とから、前記受信装置の位置を測位する測位部と
を備えることを特徴とする測位装置。
【請求項２】
前記受信部は、昇交点赤経が所定の角度づつ離れた軌道を移動する少なくとも３機の準天頂衛星と、少なくとも１機の静止衛星との衛星から構成される衛星システムのうち、少なくとも１機の準天頂衛星と、少なくとも１機の静止衛星とを含む少なくとも３機の衛星が送信した測位信号を受信する
ことを特徴とする請求項１に記載の測位装置。
【請求項３】
前記受信部は、昇交点赤経が９０度づつ離れた軌道を移動する４機の準天頂衛星と、２機の静止衛星とから構成される衛星システムのうち、２機の準天頂衛星と、２機の静止衛星とが送信した測位信号を受信する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測位装置。
【請求項４】
準天頂衛星から送信された測位信号と、静止衛星から送信された測位信号とを受信装置により受信する受信ステップと、
前記受信ステップで受信した測位信号を送信した準天頂衛星の位置と、前記受信ステップで受信した測位信号を送信した静止衛星の位置であって、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いて計測された静止衛星の位置とを示す位置情報を取得する位置情報取得ステップと、
前記受信ステップで受信した測位信号と、前記位置情報取得ステップで取得した位置情報が示す準天頂衛星の位置と静止衛星の位置とから、前記受信装置の位置を測位する測位ステップと
を備えることを特徴とする測位方法。
【請求項５】
準天頂衛星から送信された測位信号と、静止衛星から送信された測位信号とを受信装置により受信する受信処理と、
前記受信処理で受信した測位信号を送信した準天頂衛星の位置と、前記受信処理で受信した測位信号を送信した静止衛星の位置であって、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いて計測された静止衛星の位置とを示す位置情報を取得する位置情報取得処理と、
前記受信処理で受信した測位信号と、前記位置情報取得処理で取得した位置情報が示す準天頂衛星の位置と静止衛星の位置とから、前記受信装置の位置を測位する測位処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする測位プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、準天頂衛星と静止衛星とから構成される衛星システムから送信された測位信号（搬送波、電波）に基づき測位する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から送信された測位信号を用いて測位する技術がある。また、測位の精度を高くするため、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号とともに、準天頂衛星から送信された測位信号を用いて測位する技術がある。
また、特許文献１，２，３には、ＧＰＳ衛星と準天頂衛星とから送信された測位信号とともに、静止衛星から受信した測位信号を用いて測位することについての記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３２３５５２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３５３４号公報
【特許文献３】特開２００５−４７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の測位技術は、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を用いることを前提としている。つまり、準天頂衛星や静止衛星から送信される測位信号を用いて測位する場合であっても、準天頂衛星や静止衛星から送信される測位信号のみを用いて測位するのではなく、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を併せて用いることを前提としている。
これは、準天頂衛星だけで測位するためには、多くの準天頂衛星を飛ばす必要があり、コストが高くなるためである。また、準天頂衛星とともに静止衛星を用いた場合、地上から静止衛星をレンジングする精度が悪いことにより、測位の精度も悪くなるためである。
この発明は、例えば、ＧＰＳ衛星から送信された測位信号を用いることなく、準天頂衛星と静止衛星とから送信された測位信号を用いて、高精度に測位することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る測位装置は、例えば、
準天頂衛星から送信された測位信号と、静止衛星から送信された測位信号とを受信装置により受信する受信部と、
前記受信部が受信した測位信号を送信した準天頂衛星の位置と、前記受信部が受信した測位信号を送信した静止衛星の位置であって、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いて計測された静止衛星の位置とを示す位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記受信部が受信した測位信号と、前記位置情報取得部が取得した位置情報が示す準天頂衛星の位置と静止衛星の位置とから、前記受信装置の位置を測位する測位部と
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明に係る測位装置は、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いて計測された静止衛星の位置に基づき測位する。そのため、準天頂衛星から送信されたレンジング信号を用いたため、静止衛星のレンジング精度が高くなり、測位の精度も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】衛星システム１０の概要図。
【図２】測位装置２０の機能を示す機能ブロック図。
【図３】測位装置２０の処理の流れを示すフローチャート。
【図４】衛星システム１０を構成する準天頂衛星１１を増やす場合の配置例を示す図。
【図５】測位装置２０のハードウェア構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、衛星システム１０の概要図である。
衛星システム１０は、４機の準天頂衛星１１と、２機の静止衛星１２と、複数の地上局１３とを備える。つまり、衛星システム１０は、ＧＰＳ衛星を備えず、衛星としては、準天頂衛星１１と静止衛星１２とを備える。
なお、図１において、実線矢印は測位信号を表し、破線矢印はレンジング信号を表す。
【０００９】
各準天頂衛星１１は、赤道面から約４５度の傾斜角、及び離心率０．０９９程度の周回軌道（いわゆる準天頂軌道）を飛翔し、遠地点で例えば４０，０００ｋｍ、近地点で例えば３２，０００ｋｍの上空を地球の自転に合わせて１日に１周回する。また、各準天頂衛星１１は、昇交点赤経（赤道面を南から北へ通過する点）が９０度づつ離れるように配置される。つまり、各準天頂衛星１１は、それぞれ軌道面が９０度づつずれるように（９０度づつ傾くように）配置される。
各準天頂衛星１１は、準天頂軌道を飛翔するため、地上を固定して考えた場合に、準天頂衛星１１毎に軌道面は異なるが、日本上空を８の字を描くように飛翔している。各準天頂衛星１１は、６時間毎に飛来して、約８時間日本の上空に滞留してから遠ざかる。約８時間日本の上空に滞留するとは、約８時間日本の上空で高い仰角（６０度以上）を確保するということである。つまり、実際には、各準天頂衛星１１は、仰角は低くなるものの８時間よりも長い時間、日本の上空に滞留する。そのため、各準天頂衛星１１を上記のように構成すると、日本上空に常に２機以上の準天頂衛星１１が滞留する状態になる。つまり、常に２機以上の準天頂衛星１１が日本へ向けて測位信号を送信できる状態にある。
【００１０】
各静止衛星１２は、赤道上空の円軌道（いわゆる静止軌道）を飛翔し、地球の自転に合わせて１日に１周回する。各静止衛星１２は、静止軌道を飛翔するため、日本上空のある１点に静止しているかのように見える。つまり、各静止衛星１２は、常に日本へ向けて測位信号を送信できる状態にある。なお、各静止衛星１２は、異なる経度（例えば、東経１１０度と東経１６０度）に配置される。
【００１１】
つまり、衛星システム１０では、常に少なくとも２機の準天頂衛星１１と２機の静止衛星１２との４機の衛星が日本の上空に滞留する状態である。すなわち、衛星システム１０は、少なくとも４機の衛星から日本へ向けて測位信号を送信できる状態にある。
【００１２】
受信装置が少なくとも３機の衛星から送信された測位信号が受信できれば、測位信号の伝播時間と、各衛星の位置情報とに基づき、空中三角測量により受信装置の位置座標を計算することができる。受信装置が４機の衛星から送信された測位信号が受信できれば、測位信号の伝播時間と、各衛星の位置情報とに基づき、より高精度に受信装置の位置座標を計算することができる。
各準天頂衛星１１は、軌道上の複数の地点において、地上局１３から送信されたレンジング信号に基づき位置計測をすることにより、正確な位置を計算することができる。しかし、各静止衛星１２は、ある１点に静止しているように飛翔するため、地上局１３から送信されたレンジング信号では、正確な位置を計算することは難しい。つまり、地上局１３から送信されたレンジング信号だけでは、各準天頂衛星１１の正確な位置を特定することはできるが、各静止衛星１２の正確な位置を特定することは難しい。
そこで、衛星システム１０では、地上局１３から送信されたレンジング信号だけでなく、準天頂衛星１１から送信されたレンジング信号により、各静止衛星１２の正確な位置を計算する。図１では、２箇所の地上局１３と２機の準天頂衛星１１とからレンジング信号を送信して、各静止衛星１２の正確な位置を計算する。つまり、正確な位置が特定された準天頂衛星１１から送信されたレンジング信号を含め、３箇所以上の位置から送信されたレンジング信号に基づき、空中三角測量で各静止衛星１２の正確な位置を計算する。これにより、各静止衛星１２の正確な位置を特定することができる。
【００１３】
図２は、測位装置２０の機能を示す機能ブロック図である。
図３は、測位装置２０の処理の流れを示すフローチャートである。
図２に示すように、測位装置２０は、受信部２１、位置情報取得部２２、測位部２３、アンテナ２４（受信装置の一例）を備える。
まず、受信部２１は、アンテナ２４を介して、準天頂衛星１１や静止衛星１２が送信した測位信号を受信する（Ｓ１：受信処理）。
次に、位置情報取得部２２は、受信部２１が受信した測位信号を送信した準天頂衛星１１や静止衛星１２の正確な位置を示す位置情報を取得して記憶装置に記憶する（Ｓ２：位置情報取得処理）。例えば、準天頂衛星１１や静止衛星１２は自己の位置情報を測位信号に乗せて送信し、位置情報取得部２２は受信部２１が受信した測位信号から準天頂衛星１１や静止衛星１２の位置情報を取得する。あるいは、位置情報取得部２２は所定の地上局１３から位置情報を取得するとしてもよい。
測位部２３は、受信部２１が受信した各測位信号の伝播時間と、位置情報取得部２２が取得した各準天頂衛星１１や各静止衛星１２の位置情報とに基づき、アンテナ２４の位置を処理装置により計算（測位）する（Ｓ３：測位処理）。ここでは、測位装置２０がアンテナ２４を備えるため、測位部２３は、測位装置２０の位置を測位することになる。
【００１４】
以上のように、測位装置２０は、地上局１３から送信されたレンジング信号により正確な位置が特定された準天頂衛星１１と、地上局１３と準天頂衛星１１とから送信されたレンジング信号により正確な位置が特定された静止衛星１２とから送信された測位信号を用いて測位する。つまり、測位装置２０は、地上局１３から送信されたレンジング信号だけでなく、準天頂衛星１１から送信されたレンジング信号を送信することにより、正確な位置が特定された静止衛星１２から送信された測位信号を用いて測位する。
これにより、測位装置２０は、準天頂衛星１１と静止衛星１２とから送信された測位信号のみを用いて、つまりＧＰＳ衛星等から送信された測位信号を用いることなく、高精度に測位することができる。
【００１５】
なお、以上の説明では、衛星システム１０は、４機の準天頂衛星１１と、２機の静止衛星１２とから構成されるとした。
しかし、衛星システム１０は、３機の準天頂衛星１１と、２機の静止衛星１２とから構成されるとしてもよい。この場合、各準天頂衛星１１は、昇交点赤経が１２０度づつ離れるように配置される。この場合であっても、日本上空に常に少なくとも１機の準天頂衛星１１が滞留する状態になる。したがって、少なくとも１機の準天頂衛星１１と、２機の静止衛星１２とが日本の上空に滞留する状態となり、空中三角測量による測位が可能である。
また、衛星システム１０は、４機の準天頂衛星１１と、１機の静止衛星１２とから構成されるとしてもよい。この場合であっても、少なくとも２機の準天頂衛星１１と、１機の静止衛星１２とが日本の上空に滞留する状態となり、空中三角測量による測位が可能である。
つまり、少なくとも３機の衛星が日本の上空に滞留する状態であればよい。なお、準天頂衛星１１や静止衛星１２の数を上記構成よりも多くしてもよい。準天頂衛星１１の数を多くする場合には、「３６０度／準天頂衛星１１の数」で計算される角度づつ昇交点赤経が離れるように配置するとよい。
【００１６】
また、図４に示すように、「３６０度／準天頂衛星１１の数」で計算される角度づつ昇交点赤経が離れるように配置した準天頂衛星１１ａに、軌道傾斜角や昇交点赤経を調整した準天頂衛星１１ｂを追加して配置してもよい。
図４（ａ）に示すように、各準天頂衛星１１ａについてバックアップ用の準天頂衛星１１ｂを配置してもよい。つまり、地上を固定して考えた場合に、各準天頂衛星１１ａと同一の８の字を描くように飛翔するバックアップ用の準天頂衛星１１ｂを飛ばすとしてもよい。
また、図４（ｂ）に示すように、準天頂衛星１１ａが描く８の字と少しずれた位置に８の字を描くように準天頂衛星１１ｂを配置してもよい。
【００１７】
また、上記説明では、地上局１３からのレンジングと準天頂衛星１１からのレンジングとを行うことにより、静止衛星１２の正確な位置を計算するとした。しかし、３機以上の準天頂衛星１１からレンジングが行える場合、地上局１３からのレンジングを行うことなく、準天頂衛星１１からのレンジングのみを行うことにより、静止衛星１２の正確な位置を計算するとしてもよい。
【００１８】
また、上記説明では、測位装置２０がアンテナ２４（受信装置）を備えるとした。しかし、アンテナ２４は、測位装置２０とは異なる位置に存在するとしてもよい。
【００１９】
つまり、以上をまとめると次のようになる。
準天頂軌道を飛翔する少なくとも２機以上の衛星と、静止衛星から構成される衛星システムにおいて、上記準天頂衛星と静止衛星が共に測位信号を送信する手段を具備し、かつ上記準天頂衛星のレンジング信号を用いて上記静止衛星の位置決定座標を高精度に計測する手段を具備したことを特徴とする。
【００２０】
準天頂軌道を飛翔する４機の衛星と、静止衛星１機から構成される衛星システムにおいて、上記準天頂４機は軌道面の傾斜を経度方向に９０度づつずらした軌道面上に配置され、東京上空に交互に飛来するような位相で軌道投入されており、かつ準天頂衛星と静止衛星が共に測位信号を送信する手段を具備し、かつ上記準天頂衛星のレンジング信号を用いて上記静止衛星の位置決定座標を高精度に計測する手段を具備したことを特徴とする。
【００２１】
準天頂軌道を飛翔する４機の衛星と、静止衛星２機から構成される衛星システムにおいて、上記準天頂４機は軌道面の傾斜を経度方向に９０度づつずらした軌道面上に配置され、東京上空に交互に飛来するような位相で軌道投入されており、かつ準天頂衛星と静止衛星が共に測位信号を送信する手段を具備し、かつ上記準天頂衛星のレンジング信号を用いて上記静止衛星の位置決定座標を高精度に計測する手段を具備したことを特徴とする。
【００２２】
図５は、測位装置２０のハードウェア構成の一例を示す図である。
図５に示すように、測位装置２０は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、磁気ディスク装置９２０、アンテナ２４と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
【００２３】
磁気ディスク装置９２０又はＲＯＭ９１３などには、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００２４】
プログラム群９２３には、上記の説明において「受信部２１」、「位置情報取得部２２」、「測位部２３」等として説明した機能を実行するソフトウェアやプログラムやその他のプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、上記の説明において「位置情報」等の情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「ファイル」や「データベース」の各項目として記憶される。「ファイル」や「データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示などのＣＰＵ９１１の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵ９１１の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００２５】
また、上記の説明におけるフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、その他光ディスク等の記録媒体やＩＣチップに記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体や電波によりオンライン伝送される。
また、上記の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。また、「〜装置」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。さらに、「〜処理」として説明するものは「〜ステップ」であっても構わない。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ＲＯＭ９１３等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、上記で述べた「〜部」としてコンピュータ等を機能させるものである。あるいは、上記で述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータ等に実行させるものである。
【符号の説明】
【００２６】
１０  衛星システム、１１  準天頂衛星、１２  静止衛星、１３  地上局、２０  測位装置、２１  受信部、２２  位置情報取得部、２３  測位部、２４  アンテナ。
【図１】
2010266390.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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