(57)【要約】【課題】準天頂衛星を利用する衛星測位技術において、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化を図る。【解決手段】アンテナ基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡに変換する。地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡを加算する。このように、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１が送信する高精度なエフェメリスデータ及び両アンテナ１１、１２の相対的な位置関係を利用して、地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を高精度に計算することができる。【選択図】図１
2014037999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球基準座標系でのアンテナ位置を高分解能で通知可能な高位置分解能アンテナ、及び前記地球基準座標系でのアンテナ位置を低分解能で通知可能な低位置分解能アンテナを搭載する測位衛星から、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置の情報を取得する高位置分解能アンテナ位置取得部と、
前記高位置分解能アンテナを原点とし前記測位衛星に対して静止するアンテナ基準座標系について、前記地球基準座標系での姿勢を計算するアンテナ基準座標系姿勢計算部と、
前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置について、計算する又は情報を取得するアンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部と、
前記アンテナ基準座標系姿勢計算部が計算した前記地球基準座標系での前記アンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、前記アンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部が計算した又は情報を取得した前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルに変換するアンテナ／地球基準座標系変換部と、
前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置に、前記アンテナ／地球基準座標系変換部が変換した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを加算することで、前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を計算する地球基準低位置分解能アンテナ位置計算部と、
を備えることを特徴とする測位衛星アンテナ位置計算装置。
【請求項２】
前記高位置分解能アンテナ及び前記低位置分解能アンテナから、高分解能軌道情報及び低分解能軌道情報をそれぞれ取得する軌道情報取得部と、
前記軌道情報取得部が取得した前記高分解能軌道情報及び前記低分解能軌道情報を併用して測位を実行するにあたり、前記軌道情報取得部が取得した前記低分解能軌道情報に記載された前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を、前記地球基準低位置分解能アンテナ位置計算部が計算した前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置に置換したうえで、前記軌道情報取得部が取得した前記低分解能軌道情報を利用して測位を実行する併用測位実行部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の測位衛星アンテナ位置計算装置。
【請求項３】
前記アンテナ基準座標系は、
前記測位衛星から地球への方向に平行な方向に第１座標軸をとり、
前記測位衛星が搭載する太陽電池パネルの回転軸方向かつ前記測位衛星から太陽への方向に直交する方向に第２座標軸をとり、
前記第１座標軸及び前記第２座標軸に直交する方向に第３座標軸をとり、
前記アンテナ基準座標系姿勢計算部は、
前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置に基づいて、前記地球基準座標系での前記第１座標軸の方向を計算し、
前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置、記憶されている太陽の天体暦、計測された姿勢の計算時点の時刻及び計算した前記地球基準座標系での前記第１座標軸の方向に基づいて、前記地球基準座標系での前記第２座標軸の方向を計算し、
計算した前記地球基準座標系での前記第１座標軸及び前記第２座標軸の方向に基づいて、前記地球基準座標系での前記第３座標軸の方向を計算する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の測位衛星アンテナ位置計算装置。
【請求項４】
前記アンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部は、
前記高位置分解能アンテナ及び前記低位置分解能アンテナのそれぞれから地球上の３箇所以上の既知点のそれぞれへの距離について、計算し又は情報を取得し、
前記高位置分解能アンテナから各既知点への距離及び前記低位置分解能アンテナから各既知点への距離の差分である距離差分を計算し、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから各既知点への既知ベクトルを計算し、
各既知点についての距離差分及び既知ベクトルを長さ及び方向にそれぞれ有する差分ベクトルを計算し、各既知点についての差分ベクトルを前記地球上の３箇所以上の既知点について計算することで、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを計算し、
前記アンテナ基準座標系姿勢計算部が計算した前記地球基準座標系での前記アンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを、前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置に変換する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の測位衛星アンテナ位置計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、準天頂衛星を利用する衛星測位技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
準天頂衛星を利用する衛星測位技術では、準天頂衛星が測位位置から高仰角方向に位置するため、特に天頂方向以外の視界制限を受け易い都市部において、測位頻度や測位精度を向上させることができる。少なくとも１機の準天頂衛星は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星を補完することができる。
【０００３】
準天頂衛星は、ＧＰＳ信号と全く同等のＬ１Ｃ／Ａ信号と、ＧＰＳ信号とほぼ同等のＬ１−ＳＡＩＦ信号と、を送信する。Ｌ１Ｃ／Ａ測位は、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能を有する。Ｌ１−ＳＡＩＦ測位は、ＧＰＳ測位を補強するＤＧＰＳ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＧＰＳ）サービスの機能を有する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＲＴＣＡ  ＳＣ−１５９：ＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９：Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ／Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ａｕｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ａｉｒｂｏｒｎｅ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能を、Ｌ１Ｃ／Ａ測位に持たせるのではなく、Ｌ１−ＳＡＩＦ測位に持たせることもできる。このとき、以下の問題がある。
【０００６】
Ｌ１−ＳＡＩＦは、ＳＢＡＳと同様に、ＧＰＳ測位を補完・補強するシステムであり、非特許文献１に記載のＲＴＣＡ／ＤＯ−２２９のフォーマットに従って、エフェメリスデータを送信する。しかし、ＳＢＡＳは、静止衛星を利用しているが、Ｌ１−ＳＡＩＦは、移動衛星を利用している。よって、Ｌ１−ＳＡＩＦは、ＳＢＡＳと比べて、アンテナの位置、速度及び加速度の情報全体のビット長を同様にするところ、アンテナの速度の情報を多ビット長化しており、アンテナの位置の情報を少ビット長化している。
【０００７】
このように、Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナの位置分解能（〜１．２８ｍ）は、ＳＢＡＳ用アンテナの位置分解能（〜０．０８ｍ）より、悪化してしまう。よって、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、技術革新により近年可能である衛星測位の高精度化（＜１ｍ）を図ることができない。
【０００８】
そこで、前記課題を解決するために、本発明は、準天頂衛星を利用する衛星測位技術において、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、測位衛星基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナのアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナのアンテナ位置を、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナからＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナへの方向ベクトルに変換する。そして、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナのアンテナ位置に、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナからＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナへの方向ベクトルを加算する。
【００１０】
このように、地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナのアンテナ位置を高精度に計算し、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化を図ることができる。ここで、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナは、高位置分解能アンテナ（位置分解能〜０．０２ｍ）に相当し、Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナは、低位置分解能アンテナ（位置分解能〜１．２８ｍ）に相当する。
【００１１】
本発明は、地球基準座標系でのアンテナ位置を高分解能で通知可能な高位置分解能アンテナ、及び前記地球基準座標系でのアンテナ位置を低分解能で通知可能な低位置分解能アンテナを搭載する測位衛星から、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置の情報を取得する高位置分解能アンテナ位置取得部と、前記高位置分解能アンテナを原点とし前記測位衛星に対して静止するアンテナ基準座標系について、前記地球基準座標系での姿勢を計算するアンテナ基準座標系姿勢計算部と、前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置について、計算する又は情報を取得するアンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部と、前記アンテナ基準座標系姿勢計算部が計算した前記地球基準座標系での前記アンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、前記アンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部が計算した又は情報を取得した前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルに変換するアンテナ／地球基準座標系変換部と、前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置に、前記アンテナ／地球基準座標系変換部が変換した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを加算することで、前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を計算する地球基準低位置分解能アンテナ位置計算部と、を備えることを特徴とする測位衛星アンテナ位置計算装置である。
【００１２】
この構成によれば、Ｌ１Ｃ／Ａ測位に障害が発生したとしても、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナのアンテナ位置の情報を取得していれば、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記高位置分解能アンテナ及び前記低位置分解能アンテナから、高分解能軌道情報及び低分解能軌道情報をそれぞれ取得する軌道情報取得部と、前記軌道情報取得部が取得した前記高分解能軌道情報及び前記低分解能軌道情報を併用して測位を実行するにあたり、前記軌道情報取得部が取得した前記低分解能軌道情報に記載された前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置を、前記地球基準低位置分解能アンテナ位置計算部が計算した前記地球基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置に置換したうえで、前記軌道情報取得部が取得した前記低分解能軌道情報を利用して測位を実行する併用測位実行部と、をさらに備えることを特徴とする測位衛星アンテナ位置計算装置である。
【００１４】
Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナから測位位置への伝搬経路は、ほぼ同様であり、これらの伝搬経路における電離層遅延誤差、対流圏遅延誤差、受信機マルチパス誤差、受信機時計誤差及び受信機熱雑音は、ほぼ同様である。つまり、これらの伝搬経路における擬似距離は、ほぼ同様な誤差を有する。
【００１５】
ここで、Ｌ１Ｃ／Ａ信号及びＬ１−ＳＡＩＦ信号に、互いに独立なＰＮ（Ｐｓｕｅｄｏ−Ｎｏｉｓｅ）コードが乗算される。つまり、これらの伝搬経路における擬似距離は、互いに無相関なランダム誤差を有する。よって、上記の構成によれば、Ｌ１Ｃ／Ａ測位及びＬ１−ＳＡＩＦ測位を併用することで、衛星測位の更なる高精度化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明は、前記アンテナ基準座標系は、前記測位衛星から地球への方向に平行な方向に第１座標軸をとり、前記測位衛星が搭載する太陽電池パネルの回転軸方向かつ前記測位衛星から太陽への方向に直交する方向に第２座標軸をとり、前記第１座標軸及び前記第２座標軸に直交する方向に第３座標軸をとり、前記アンテナ基準座標系姿勢計算部は、前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置に基づいて、前記地球基準座標系での前記第１座標軸の方向を計算し、前記高位置分解能アンテナ位置取得部が情報を取得した前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナのアンテナ位置、記憶されている太陽の天体暦、計測された姿勢の計算時点の時刻及び計算した前記地球基準座標系での前記第１座標軸の方向に基づいて、前記地球基準座標系での前記第２座標軸の方向を計算し、計算した前記地球基準座標系での前記第１座標軸及び前記第２座標軸の方向に基づいて、前記地球基準座標系での前記第３座標軸の方向を計算することを特徴とする測位衛星アンテナ位置計算装置である。
【００１７】
この構成によれば、測位衛星基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナのアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナのアンテナ位置を、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナからＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナへの方向ベクトルに変換することができる。
【００１８】
また、本発明は、前記アンテナ基準低位置分解能アンテナ位置計算取得部は、前記高位置分解能アンテナ及び前記低位置分解能アンテナのそれぞれから地球上の３箇所以上の既知点のそれぞれへの距離について、計算し又は情報を取得し、前記高位置分解能アンテナから各既知点への距離及び前記低位置分解能アンテナから各既知点への距離の差分である距離差分を計算し、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから各既知点への既知ベクトルを計算し、各既知点についての距離差分及び既知ベクトルを長さ及び方向にそれぞれ有する差分ベクトルを計算し、各既知点についての差分ベクトルを前記地球上の３箇所以上の既知点について計算することで、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを計算し、前記アンテナ基準座標系姿勢計算部が計算した前記地球基準座標系での前記アンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、前記地球基準座標系での前記高位置分解能アンテナから前記低位置分解能アンテナへの方向ベクトルを、前記アンテナ基準座標系での前記低位置分解能アンテナのアンテナ位置に変換することを特徴とする測位衛星アンテナ位置計算装置である。
【００１９】
この構成によれば、測位衛星基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナのアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナのアンテナ位置を、準天頂衛星の設計図面が入手不可能であっても、地球上の３箇所以上の既知点が選択可能であれば、計算することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、準天頂衛星を利用する衛星測位技術において、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】準天頂衛星アンテナ位置計算処理の概略を示す図である。
【図２】準天頂衛星アンテナ位置計算装置の構成を示す図である。
【図３】アンテナ基準座標系姿勢計算の処理内容を示す図である。
【図４】アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算の処理内容を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００２３】
（準天頂衛星アンテナ位置計算処理の概要）
準天頂衛星アンテナ位置計算処理の概略を図１に示す。準天頂衛星１は、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１、Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２及び図３の太陽電池パネル１３−１、１３−２から構成される。アンテナ基準座標系（ｘ、ｙ、ｚ）は、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１を原点ｏとし、準天頂衛星１に対して静止する座標系である。地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）は、地球Ｅの中心を原点ｏ’とし、地球Ｅに対して静止する座標系である。アンテナ基準座標系及び地球基準座標系は、直交座標系又は極座標系等を適用可能である。
【００２４】
Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１は、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのアンテナ位置（ｘ１’、ｙ１’、ｚ１’）を、エフェメリスデータを利用して、高分解能（〜０．０２ｍ）で通知可能である。ＬＩ−ＳＡＩＦ用アンテナ１２は、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのアンテナ位置（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）を、エフェメリスデータを利用して、低分解能（〜１．２８ｍ）で通知可能である。
【００２５】
アンテナ基準座標系（ｘ、ｙ、ｚ）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬＩ−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡを、（ｘｖ、ｙｖ、ｚｖ）とする。アンテナ基準座標系（ｘ、ｙ、ｚ）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置は、（ｘ１、ｙ１、ｚ１）＝（０、０、０）である。アンテナ基準座標系（ｘ、ｙ、ｚ）でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置は、（ｘ２、ｙ２、ｚ２）＝（ｘｖ、ｙｖ、ｚｖ）である。
【００２６】
第１の処理として、アンテナ基準座標系（ｘ、ｙ、ｚ）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置（ｘｖ、ｙｖ、ｚｖ）を、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡ（ｘｖ’、ｙｖ’、ｚｖ’）に変換する。
【００２７】
第２の処理として、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置（ｘ１’、ｙ１’、ｚ１’）に、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡ（ｘｖ’、ｙｖ’、ｚｖ’）を加算する。
【００２８】
このように、Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２が送信するエフェメリスデータを利用せず、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１が送信するエフェメリスデータ及び両アンテナ１１、１２の相対的な位置関係を利用して、地球基準座標系（ｘ’、ｙ’、ｚ’）でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）＝（ｘ１’＋ｘｖ’、ｙ１’＋ｙｖ’、ｚ１’＋ｚｖ’）のように、高精度（＜１ｍ）に計算することができる。そして、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化（＜１ｍ）を図ることができる。
【００２９】
（準天頂衛星アンテナ位置計算装置の構成）
準天頂衛星アンテナ位置計算装置の構成を図２に示す。準天頂衛星アンテナ位置計算装置２は、例えば携帯端末の受信装置などに搭載されており、エフェメリスデータ取得部２１、アンテナ基準座標系姿勢計算部２２、アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算取得部２３、アンテナ／地球基準座標系変換部２４、地球基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算部２５及び併用測位実行部２６から構成される。
【００３０】
エフェメリスデータ取得部２１は、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２から、Ｌ１Ｃ／Ａ用エフェメリスデータ及びＬ１−ＳＡＩＦ用エフェメリスデータをそれぞれ取得し、Ｌ１Ｃ／Ａ用エフェメリスデータから、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置の情報を抽出する。
【００３１】
アンテナ基準座標系姿勢計算部２２は、地球基準座標系でのアンテナ基準座標系の姿勢を計算する。アンテナ基準座標系姿勢計算の処理内容については、図３で詳述する。
【００３２】
アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算取得部２３は、アンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置について、計算する又は情報を取得する。情報取得においては、準天頂衛星１の設計担当者等が、準天頂衛星１の設計図面を参照することにより、アンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を入力することができる。計算処理については、図４で詳述する。
【００３３】
アンテナ／地球基準座標系変換部２４は、アンテナ基準座標系姿勢計算部２２が計算した地球基準座標系でのアンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算取得部２３が計算した又は情報を取得したアンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａアンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦアンテナ１２への方向ベクトルＶＡに変換する。
【００３４】
地球基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算部２５は、エフェメリスデータ取得部２１が情報を抽出した地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に、アンテナ／地球基準座標系変換部２４が変換した地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡを加算することで、地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を計算する。
【００３５】
よって、Ｌ１Ｃ／Ａ測位に障害が発生したとしても、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置の情報を取得していれば、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、衛星測位の高精度化（＜１ｍ）を図ることができる。
【００３６】
併用測位実行部２６は、エフェメリスデータ取得部２１が取得したＬ１Ｃ／Ａ用エフェメリスデータ及びＬ１−ＳＡＩＦ用エフェメリスデータを併用して、測位を実行する。具体的には、エフェメリスデータ取得部２１が取得したＬ１−ＳＡＩＦ用エフェメリスデータに記載された地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、地球基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算部２５が計算した地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置に置換したうえで、エフェメリスデータ取得部２１が取得したＬ１−ＳＡＩＦ用エフェメリスデータを利用して、測位を実行する。
【００３７】
Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２から測位位置への伝搬経路は、ほぼ同様であり、これらの伝搬経路における電離層遅延誤差、対流圏遅延誤差、受信機マルチパス誤差、受信機時計誤差及び受信機熱雑音は、ほぼ同様である。つまり、これらの伝搬経路における擬似距離は、ほぼ同様な誤差を有する。
【００３８】
ここで、Ｌ１Ｃ／Ａ信号及びＬ１−ＳＡＩＦ信号に、互いに独立なＰＮコードが乗算される。つまり、これらの伝搬経路における擬似距離は、互いに無相関なランダム誤差を有する。よって、Ｌ１Ｃ／Ａ測位及びＬ１−ＳＡＩＦ測位を併用することで、衛星測位の更なる高精度化（＜１ｍ）を図ることができる。
【００３９】
（アンテナ基準座標系姿勢計算の処理内容）
アンテナ基準座標系姿勢計算の処理内容を図３に示す。アンテナ基準座標系は、右手系の直交座標系である。アンテナ基準座標系のｚ軸は、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１から地球Ｅへの方向に平行な方向に、配置されている。アンテナ基準座標系のｙ軸は、太陽電池パネル１３−１、１３−２の回転軸方向に、かつ、準天頂衛星１から太陽への方向に直交する方向に、配置されている。アンテナ基準座標系のｘ軸は、アンテナ基準座標系のｚ軸及びｙ軸に直交する方向に、配置されている。
【００４０】
最初に、エフェメリスデータ取得部２１が情報を抽出した地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａアンテナ１１のアンテナ位置に基づいて、地球基準座標系でのｚ軸の方向を計算する。
【００４１】
次に、エフェメリスデータ取得部２１が情報を抽出した地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａアンテナ１１のアンテナ位置、記憶されている太陽の天体暦、計測された姿勢の計算時点の時刻及び計算した地球基準座標系でのｚ軸の方向に基づいて、地球基準座標系でのｙ軸の方向を計算する。具体的には、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａアンテナ１１のアンテナ位置、太陽の天体暦及び姿勢の計算時点の時刻に基づいて、地球基準座標系での準天頂衛星１から太陽への方向を計算する。そして、地球基準座標系での準天頂衛星１から地球Ｅへの方向及び地球基準座標系での準天頂衛星１から太陽への方向の両方に直交する方向を、地球基準座標系でのｙ軸の方向とする。ただし、図３では、両アンテナ１１、１２の相対的な位置関係を考慮して、太陽電池パネル１３−２の延伸方向ではなく、太陽電池パネル１３−１の延伸方向を、地球基準座標系でのｙ軸の方向とする。
【００４２】
最後に、計算した地球基準座標系でのｚ軸及びｙ軸の方向に基づいて、地球基準座標系でのｘ軸の方向を計算する。具体的には、アンテナ基準座標系が右手系の直交座標系であることを考慮して、地球基準座標系でのｚ軸及びｙ軸に直交する方向を、地球基準座標系でのｘ軸の方向とする。図３で説明した処理により、地球基準座標系でのアンテナ基準座標系の姿勢を計算することができる。
【００４３】
図３で説明した処理の結果として、アンテナ基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルに変換することができる。
【００４４】
（アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算の処理内容）
アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算の処理内容を図４に示す。既知点Ａ、Ｂ、Ｃは、地球上の３箇所の既知点である。後述から明らかなように、地球上の３箇所以上の既知点を利用すればよい。伝搬経路ＰＡ１、ＰＡ２は、それぞれＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２から既知点Ａへの伝搬経路である。伝搬経路ＰＢ１、ＰＢ２は、それぞれＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２から既知点Ｂへの伝搬経路である。伝搬経路ＰＣ１、ＰＣ２は、それぞれＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２から既知点Ｃへの伝搬経路である。
【００４５】
最初に、伝搬経路ＰＡ１、ＰＡ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）について、計算し又は情報を取得し、伝搬経路ＰＢ１、ＰＢ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）について、計算し又は情報を取得し、伝搬経路ＰＣ１、ＰＣ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）について、計算し又は情報を取得する。なお、搬送波距離は、搬送波位相に搬送波波長を乗じたものである。また、コード擬似距離のみを使用してもよく、搬送波距離のみを使用してもよく、コード擬似距離及び搬送波距離を併用してもよい。
【００４６】
搬送波距離を使用する場合には、コード擬似距離を使用する場合より、受信機マルチパス誤差及び受信機雑音が極めて小さくなる。これは、ＧＰＳの場合、搬送波波長は約０．２ｍ（周波数１５７５．４２ＭＨｚ）であり、コード波長は約３００ｍ（周波数１．０２３ＭＨｚ）であり、搬送波波長はコード波長より極めて小さいためである。
【００４７】
ここで、搬送波距離を使用する場合には、搬送波波長の整数倍の曖昧さ（未知数）が生じる。しかし、測量用ＧＰＳ受信機で使用する以下の方法を使用することにより、搬送波波長の整数倍の曖昧さ（未知数）を確定することができる。
【００４８】
第１の方法として、コード距離差分及び搬送波距離差分は等しいと考えて、コード距離差分を搬送波波長で除算する。なお、コード距離差分は、２つのコード距離の測定結果の差分であるため、搬送波波長の整数倍の曖昧さ（未知数）の確定に必要な精度（±搬送波波長／２）と比較して、充分に高精度である。第２の方法として、３箇所と比較して充分に多い既知点を使用する。第１及び第２の方法を併用してもよい。
【００４９】
次に、伝搬経路ＰＡ１、ＰＡ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）の差分であるコード距離差分（又は搬送波距離差分）を計算し、伝搬経路ＰＢ１、ＰＢ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）の差分であるコード距離差分（又は搬送波距離差分）を計算し、伝搬経路ＰＣ１、ＰＣ２のコード擬似距離（又は搬送波距離）の差分であるコード距離差分（又は搬送波距離差分）を計算する。
【００５０】
ここで、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１及びＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２からの伝搬経路は、ほぼ同様であり、これらの伝搬経路における電離層遅延誤差、対流圏遅延誤差、受信機マルチパス誤差、受信機時計誤差及び受信機熱雑音は、ほぼ同様である。よって、これらの伝搬経路におけるコード距離差分（又は搬送波距離差分）は、擬似的ではない高精度な計算値である。
【００５１】
次に、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１から既知点Ａ、Ｂ、Ｃへの既知ベクトルを計算する。具体的には、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置及び地球基準座標系での既知点Ａ、Ｂ、Ｃの位置に基づいて、計算を行なう。
【００５２】
次に、既知点Ａ、Ｂ、Ｃについてのコード距離差分（又は搬送波距離差分）及び既知ベクトルを長さ及び方向にそれぞれ有する差分ベクトルを計算する。ここで、既知点Ａ、Ｂ、Ｃについての差分ベクトルは、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡの、既知点Ａ、Ｂ、Ｃについての既知ベクトルへの射影である。
【００５３】
次に、既知点Ａ、Ｂ、Ｃについての差分ベクトルを、地球上の３箇所以上の既知点Ａ、Ｂ、Ｃについて計算することで、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡを計算する。
【００５４】
最後に、アンテナ基準座標系姿勢計算部２２が計算した地球基準座標系でのアンテナ基準座標系の姿勢に基づいて、地球基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１からＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２への方向ベクトルＶＡを、アンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置に変換する。図４で説明した処理により、アンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を計算することができる。
【００５５】
図４で説明した処理の結果として、アンテナ基準座標系でのＬ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１のアンテナ位置に対するＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を、準天頂衛星１の設計図面が入手不可能であっても、地球上の３箇所以上の既知点Ａ、Ｂ、Ｃ等が選択可能であれば、計算することができる。アンテナ基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置について、１回のみ計算するだけではなく、繰り返し計算して長時間に渡り平滑化すれば、より高精度な計算を行なうことができる。
【００５６】
（変形例）
地球基準座標系でのアンテナ位置を高分解能で通知可能であれば、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１に代えて、一般的な高位置分解能アンテナを適用することもできる。地球基準座標系でのアンテナ位置を低分解能で通知可能であれば、Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２に代えて、一般的な低位置分解能アンテナを適用することもできる。以上の条件のもとで、準天頂衛星１に代えて、一般的な測位衛星に本発明を適用することもできる。
【００５７】
本発明では、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１が送信するエフェメリスデータ及び両アンテナ１１、１２の相対的な位置関係を利用して、地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２のアンテナ位置を高精度に計算することができる。変形例として、Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ１１が送信するエフェメリスデータを利用して、地球基準座標系でのＬ１−ＳＡＩＦ用アンテナ１２の速度及び加速度を高精度に計算することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係る測位衛星アンテナ位置計算装置は、ＧＰＳ測位を補完する測位サービスの機能をＬ１−ＳＡＩＦ測位に持たせるにあたり、技術革新により近年可能である衛星測位の高精度化（＜１ｍ）を図ることを可能にすることができる。
【符号の説明】
【００５９】
１：準天頂衛星
２：準天頂衛星アンテナ位置計算装置
１１：Ｌ１Ｃ／Ａ用アンテナ
１２：Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ
１３−１、１３−２：太陽電池パネル
２１：エフェメリスデータ取得部
２２：アンテナ基準座標系姿勢計算部
２３：アンテナ基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算取得部
２４：アンテナ／地球基準座標系変換部
２５：地球基準Ｌ１−ＳＡＩＦ用アンテナ位置計算部
２６：併用測位実行部
Ａ、Ｂ、Ｃ：既知点
Ｅ：地球
【図１】
2014037999.tif 000003
【図２】
2014037999.tif 000004
【図３】
2014037999.tif 000005
【図４】
2014037999.tif 000006