(57)【要約】 【課題】  高高度移動体の位置決定に影響する周囲環境等の排除を図る。【解決手段】  ３つのレーザ測距基地局１６ａ等からＧＰＳ衛星用基準局１２の再帰反射体１４に向けて測距用レーザを放射し、その測距用レーザの再帰反射により各レーザ測距基地局１６ａ等に到達した測距用レーザを検出してレーザ測距基地局毎のレーザ測距基地局１６ａ等と再帰反射体１４との間の距離を算出し、これら３つの距離に基づいて再帰反射体１４の位置を決定し、そしてこの位置と、再帰反射体１４とＧＰＳ受信アンテナ２０との相対的な位置と、姿勢センサ２２の姿勢情報とに基づいてＧＰＳ受信アンテナ２０の位置を決定する。【選択図】      図１
2006284385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気球、飛行体に設置されたＧＰＳ衛星用基準局と、該ＧＰＳ衛星用基準局に向けてアップビームを放射するビーム放射手段と、前記ビーム放射手段から放射された前記アップビームに基づいて前記ＧＰＳ衛星用基準局から応答されてきたダウンビームを受信するビーム受信手段と、前記アップビームの放射時刻から前記ダウンビームの受信時刻までの時間を計測する計測手段と、該計測手段で計測された前記時間に基づいて前記ＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定する位置決定手段とを備えたＧＰＳ衛星用基準局システムであって、
前記ＧＰＳ衛星用基準局は、地上に対して相対的に静止している又は変化するように配置され、
前記ビーム放射手段は、地上の少なくとも３つの地点に設けられ、前記ＧＰＳ衛星用基準局に対し前記アップビームを放射し、
前記ビーム受信手段は、前記地点毎に設けられ、前記ＧＰＳ衛星用基準局から前記地点の各々へ応答されてきた前記ダウンビームを受信し、
前記計測手段は、前記ビーム放射手段の各々から前記アップビームを放射した時刻と前記ビーム受信手段の各々で前記ダウンビームを受信した時刻とに基づいて前記アップビーム及び前記ダウンビームの伝播に要した時間を前記地点毎に計測し、
前記衛星位置決定手段は、前記計測手段で計測された前記時間の各々に基づいて前記ＧＰＳ衛星用基準局の前記位置を決定するように構成されることを特徴とするＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項２】
前記ＧＰＳ衛星用基準局には、放射ビーム反射体が設けられていることを特徴とする請求項１記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項３】
決定された前記位置に基づいて、前記ＧＰＳ衛星用基準局のＧＰＳ受信アンテナの位置を決定するアンテナ位置決定手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項４】
前記放射ビーム反射体は、受動反射体又は能動反射体であることを特徴とする請求項２又は３記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項５】
前記受動反射体は、再帰反射体であることを特徴とする請求項４記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項６】
前記能動反射体は、受送信装置であることを特徴とする請求項４記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項７】
前記アップビーム及び前記ダウンビームは、電磁波であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項８】
前記電磁波は、レーザ又は電波であることを特徴とする請求項７記載のＧＰＳ衛星用基準局システム。
【請求項９】
地上に対して相対的に静止している又は移動するＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定するＧＰＳ衛星用基準局システムであって、
前記ビーム放射手段及びビーム受信手段は、位置が決定されており少なくとも３つのビーム放射衛星の各々に設けられ、前記ビーム放射手段は、前記ＧＰＳ衛星用基準局に向けてアップビームを放射し、前記ビーム受信手段は、前記ＧＰＳ衛星用基準局からのダウンビームを受信するようにして前記ＧＰＳ衛星用基準局の位置を請求項１乃至８のいずれか一に記載のＧＰＳ衛星用基準局システムで決定することを特徴とするＧＰＳ衛星用基準局システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＧＰＳ衛星用基準局システムに関し、詳しくはＧＰＳ（Ｇrobal Ｐositioning Ｓystem）衛星の軌道決定に必要なＧＰＳ衛星用基準局のＧＰＳ受信アンテナの位置決定に有用なＧＰＳ衛星用基準局システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からＧＰＳにより地上の測位が行われている。この測位を高精度で行うためには、ＧＰＳ衛星の軌道を精密に決定する必要があり、その技術は周知である。
この周知技術は、地上にＧＰＳ基準局が設置され、ＧＰＳ衛星用基準局の軌道は、ＧＰＳ基準局で受信したＧＰＳ測位信号を処理することにより決定するものである。
【０００３】
また、特許文献１には、空間位置決め及び測定システムが記載されている。
このシステムは、局所座標系内の既知の複数の位置に固定参照局を配置し、各固定参照局は、走査上異なる時刻に少なくとも２つの放射ビームを可搬反射手段、例えば、可搬位置リフレクタに向けて放射し、可搬反射手段から戻る放射ビームを検出手段で検出し、検出手段から出力される信号に基づいて放射ビームが可搬位置リフレクタに入射したときのその水平面角度を算出し、複数の固定参照局からの角度情報に基づいて可搬位置リフレクタの位置を決定するシステムである。
【０００４】
また、特許文献２には、成層圏に飛行する複数の静止飛行船の各々にＧＰＳ受信機を搭載して地上の１つの管制局で複数の静止飛行船を管制する技術が記載されている。
この技術でのＧＰＳ受信機は、地球の上空を周回している複数のＧＰＳ衛星から送信されて来るＧＰＳ信号に基づいて静止飛行船の自機位置を決定する機能を装備している。この機能自体は、公知のものである。
【０００５】
また、特許文献３には、宇宙飛行体にＧＰＳ受信機を搭載し、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれる誤差成分を宇宙飛行体の測位情報に基づいて算出してＧＰＳ補正量情報を生成し、そのＧＰＳ補正量情報を重畳した疑似ＧＰＳ信号を地上のＧＰＳ受信機に向けて送信してＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に含まれる誤差成分を宇宙飛行体からの疑似ＧＰＳ信号に含まれるＧＰＳ補正量情報に基づいて補正し、補正後のＧＰＳ信号に基づいて位置、速度情報等のＧＰＳ情報を生成する技術が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特表平０８−５０７３６６号公報
【特許文献２】特開２０００−０７８０６９号公報
【特許文献３】特開平０９−３１８７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した周知技術では、ＧＰＳ基準局を地上に設置すると、以下に説明する要因により、ＧＰＳ基準局での観測に誤差が生じ、その誤差のためＧＰＳ衛星の軌道決定精度が悪化してしまう。そして、上記要因を軽減しようとすると、ＧＰＳ基準局の設置に大きな制約を受ける。
上記要因は、次のようなものである。障害物や、大気、その気象条件、妨害電波等の周囲環境、ＧＰＳ衛星の飛行位置等である。
【０００８】
ＧＰＳ基準局近傍の障害物乃至遮蔽物は、マルチパスの原因となるし、視野の制約ともなる。
大気中をＧＰＳ電波が通過するとき電波の遅延が生ずる。その遅延量は、ＧＰＳ衛星の見える方向や気象条件により変動する。
妨害電波、例えば、地上に存在する航空レーダは、ＧＰＳ受信機にとっては雑音となり、観測精度の悪化や受信自体が不能になる。
ＧＰＳ衛星が地平線以下となると、ＧＰＳ衛星との交信が不能となるから、受信可能のＧＰＳ衛星の数が制約される。また、地平線近傍のＧＰＳ衛星からの電波は、大気中の通過距離が長いことや地表でのマルチパス等により、誤差が非常に大きくなる。
【０００９】
複数のＧＰＳ地上基準局で観測したデータに基づいて補正情報を生成しユーザに提供するネットワーク型ＲＴＫ等の測位方式は、ユーザの測位精度を向上させるが、ＧＰＳ地上基準局ネットワークが整備されている領域のみで使用可能である。また、そのネットワークが存在する領域であっても、ＧＰＳ地上基準局間の距離によっては、ユーザの測位精度が十分得られない場合がある。
【００１０】
特許文献１乃至特許文献３に記載される技術も、上記周知技術と同様、その記載だけでは、上述した周囲環境等から生ずる技術的課題に対する解決が悉く為されているとは言えず、なお、解決されるべき余地が残されている。
【００１１】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、ＧＰＳによる測位においてＧＰＳ地上基準局では生じてしまう技術的課題の解決に役立つＧＰＳ衛星用基準局システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、気球、飛行体、衛星に設置されたＧＰＳ衛星用基準局と、該ＧＰＳ衛星用基準局に向けてアップビームを放射するビーム放射手段と、上記ビーム放射手段から放射された上記アップビームに基づいて上記ＧＰＳ衛星用基準局から応答されてきたダウンビームを受信するビーム受信手段と、上記アップビームの放射時刻から上記ダウンビームの受信時刻までの時間を計測する計測手段と、該計測手段で計測された上記時間に基づいて上記ＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定する位置決定手段とを備えたＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記ＧＰＳ衛星用基準局は、地上に対して相対的に静止している又は変化するように配置され、上記ビーム放射手段は、地上の少なくとも３つの地点に設けられ、上記ＧＰＳ衛星用基準局に対し上記アップビームを放射し、上記ビーム受信手段は、上記地点毎に設けられ、上記ＧＰＳ衛星用基準局から上記地点の各々へ応答されてきた上記ダウンビームを受信し、上記計測手段は、上記ビーム放射手段の各々から上記アップビームを放射した時刻と上記ビーム受信手段の各々で上記ダウンビームを受信した時刻とに基づいて上記アップビーム及び上記ダウンビームの伝播に要した時間を上記地点毎に計測し、上記衛星位置決定手段は、上記計測手段で計測された上記時間の各々に基づいて上記ＧＰＳ衛星用基準局の上記位置を決定するように構成されることを特徴としている。
上記ダウンビームは、ＧＰＳ衛星用基準局で反射されるビームであるほか、ＧＰＳ衛星用基準局から放射されるビームである場合も含む。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記ＧＰＳ衛星用基準局には、放射ビーム反射体が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、決定された上記位置に基づいて、上記ＧＰＳ衛星用基準局のＧＰＳ受信アンテナの位置を決定するアンテナ位置決定手段を備えることを特徴としている。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記放射ビーム反射体は、受動反射体又は能動反射体であることを特徴としている。
【００１６】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記受動反射体は、再帰反射体であることを特徴としている。
【００１７】
請求項６記載の発明は、請求項４記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記能動反射体は、受送信装置であることを特徴としている。
【００１８】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一に記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記アップビーム及び上記ダウンビームは、電磁波であることを特徴としている。
【００１９】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記電磁波は、レーザ又は電波であることを特徴としている。
【００２０】
請求項９記載の発明は、地上に対して相対的に静止している又は移動するＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定するＧＰＳ衛星用基準局システムに係り、上記ビーム放射手段及びビーム受信手段は、位置が決定されており少なくとも３つの放射ビーム衛星の各々に設けられ、上記ビーム放射手段は、上記ＧＰＳ衛星用基準局に向けてアップビームを放射し、上記ビーム受信手段は、上記ＧＰＳ衛星用基準局からのダウンビームを受信するようにして上記ＧＰＳ衛星用基準局の位置を請求項１乃至８のいずれか一に記載のＧＰＳ衛星用基準局システムで決定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、ＧＰＳ衛星用基準局の位置の決定において、上記ＧＰＳ衛星用基準局は、地上に対して相対的に静止している又は変化するようにし、地上の少なくとも３地点からＧＰＳ衛星用基準局へのアップビームを放射し、ＧＰＳ衛星用基準局から各地点へのダウンビームを対応する地点で受信し、各地点と放射ビーム反射衛星との間でアップビーム及びダウンビームの伝播に要した時間を計測し、計測された各時間に基づいてＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定するようにしているから、ＧＰＳ衛星用基準局の位置を地上から正確に決定することが可能になる。
これをＧＰＳシステムで用いれば、ＧＰＳ軌道を決定するのに必要なＧＰＳ受信アンテナの位置を地上から正確に決定することができることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
この発明は、ＧＰＳ衛星用基準局は、地上に対して相対的に静止している又は変化するようにし、そのＧＰＳ衛星用基準局に対して、地上の少なくとも３地点からＧＰＳ衛星用基準局への測距用レーザを放射し、ＧＰＳ衛星用基準局で再帰反射させてその反射レーザを対応する地点で検出し、各地点とＧＰＳ衛星用基準局との間で伝播する上記レーザの往復時間の各々を計測し、計測された各往復時間に基づいてＧＰＳ衛星用基準局の位置を決定するようにして構成される。
【実施例１】
【００２３】
図１は、この発明の実施例１であるＧＰＳ衛星用基準局システムの構成を示す図、また、図２は、同ＧＰＳ衛星用基準局システムを構成するレーザ測距基地局の構成を示す図である。
この実施例のＧＰＳ衛星用基準局システム（以下、移動体位置決定装置ともいう）１０は、地上の異なる３つの位置に設置したレーザ測距基地局の各々から測距用レーザをＧＰＳ基準局の再帰反射体に向けて放射し、その再帰反射した測距用レーザを各レーザ測距基地局で受信し、その測距用レーザの往復時間に基づいて再帰反射体の位置を決定する装置に係り、移動体１２の再帰反射体１４と３つのレーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃとから構成されている。
【００２４】
高高度移動体１２は、成層圏を飛行する高高度移動体の代表例である成層圏プラットフォームで、それにＧＰＳ基準局が設置される。高高度移動体１２を以下、ＧＰＳ衛星用基準局１２ともいう。ＧＰＳ衛星用基準局１２には、再帰反射体１４のほか、ＧＰＳ受信機１８、ＧＰＳアンテナ２０、姿勢センサ２２、処理装置２４（図示せず）等が搭載されている。
ＧＰＳアンテナ２０は、レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃのアンテナ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから伝送されて来る距離情報（後述）を受信してＧＰＳ受信機１８の処理装置２４に転送する。
処理装置２４は、受け取った距離情報の各々に基づいて再帰反射体１４の位置を決定し、その位置情報と、再帰反射体１４とＧＰＳ受信アンテナ２０との相対的な位置と、姿勢センサ２２からの姿勢情報とに基づいてＧＰＳ受信アンテナ２０の位置を算出する。
姿勢センサ２２は、ＧＰＳ衛星用基準局１２が飛行している姿勢を計測して姿勢情報を出力する。
【００２５】
レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、地上の異なる位置に設置され、いずれもレーザ装置３２、検出装置３４、処理装置３６、送信装置３８及び送信アンテナ４０が装備されている（図２では、レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃの区別は図示せず）。
レーザ装置３２は、ＧＰＳ衛星用基準局１２の再帰反射体１４に向けて測距用レーザを放射し、その放射時刻を保持して処理装置３６に転送する。
検出装置３４は、再帰反射体１４で再帰反射した測距用レーザを検出する。
処理装置３６は、レーザ装置３２から再帰反射体１４へ向けて放射した測距用レーザの放射時刻と検出装置３４で検出した測距用レーザの到達時刻とから各レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ又は１６ｃと再帰反射体１４との間の距離を算出する。
送信装置３８は、送信アンテナ４０から処理装置３６で算出した距離情報をＧＰＳ衛星用基準局１２へ伝送する。
【００２６】
次に、図１を参照して、この実施例の動作について説明する。
ＧＰＳ衛星用基準局１２の位置決定に際して、レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃのレーザ装置３２からＧＰＳ衛星用基準局１２の再帰反射体１４に向けて測距用レーザを放射する。それぞれの放射時刻を対応するレーザ装置３２から対応する処理装置３６へ転送される。
放射された測距用レーザは、再帰反射体１４で再帰反射される。再帰反射された測距用レーザは、放射した測距用レーザ基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃに戻る。
【００２７】
各レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃに到達した測距用レーザは、その検出装置３４ａ、３４ｂ、３４ｃによって検出される。その検出時刻を対応する処理装置３６に転送する。
それぞれの処理装置３６において、上記検出時刻と対応する放射時刻とに基づいて、再帰反射して来た測距用レーザの往復時間が算出され、算出された往復時間に基づいて、レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃと再帰反射体１４との間の距離がレーザ測距基地局別に算出される。
【００２８】
このレーザ測距基地局別の距離情報は、各レーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃの処理装置３６から送信装置３８を経て送信アンテナ４０からＧＰＳ衛星用基準局１２のＧＰＳアンテナ２０に向けて送信される。
ＧＰＳアンテナ２０で受信したそれぞれの距離情報は、ＧＰＳ受信機１８を経て処理装置２４に転送され、処理装置２４は、各距離情報に基づいて再帰反射体１４の位置を正確に算出する。
この算出後、処理装置２４は、算出して得られた位置情報と、再帰反射体１４とＧＰＳ受信アンテナ２０との相対的な位置情報と、姿勢センサ２２からの姿勢情報とに基づいて幾何学的計算によりＧＰＳ受信アンテナ２０の位置を算出する。
処理装置２４で算出されたＧＰＳ受信アンテナ２０の位置情報は、ＧＰＳ受信機１８を介して受信アンテナ２０から地上のＧＰＳ衛星軌道決定装置へ転送される。
【００２９】
このようにして、ＧＰＳ衛星用基準局１２のＧＰＳ受信アンテナ２０の位置を決定するようにしているから、ＧＰＳ衛星用基地局１２を電波遮蔽物、電波障害物、対流圏、妨害波等の影響の少ない場所に設置することが可能になり、ＧＰＳ衛星用基準局における周囲環境の影響を大幅に低減し、位置精度の向上が図れる。
電波遮蔽物は、受信障害となるが、その受信障害が大幅に緩和される。これにより、ＧＰＳ地上基地局の設置場所選定上の制約が大幅に軽減される。これを具体的に言えば、ＧＰＳ地上基地局の選定には、電波遮蔽物の水平線上の分布（スカイライン）を調査して遮蔽物が極力少ない場所を選ぶ必要がある。日本のように山間部が多い場合には、上記制約の緩和は、比較的高仰角で発射する測距用レーザの視野が確保さえすればＧＰＳ受信アンテナの位置の正確な決定を為し得るから、その意義は大きい。
【００３０】
電波障害物は、マルチパスを発生させるが、そのマルチパスの発生を抑制することができるから、マルチパスによる観測誤差を低減できる。ＧＰＳ地上基地局の場合には、ＧＰＳ受信観測値において数ｍ〜１００ｍ程度のマルチパスによる観測誤差が発生する場合があるが、アンテナを高高度に設置することにより、その誤差を実質的に０にすることができる。
【００３１】
ＧＰＳ受信アンテナが高高度の位置に設置されているから、対流圏誤差を低減できる。ＧＰＳ地上基地局の場合には、ＧＰＳ受信観測値においてバイアス誤差として２．５ｍ、天候等で変動する成分として約０．３ｍ程度の誤差が発生するが、ＧＰＳ受信アンテナを対流圏よりも高高度に設置することにより、上記誤差を補正計算なしに実質的に０にすることができる。
【００３２】
地上に妨害波が発生していても、その妨害波による受信障害を緩和できて、観測誤差を低減できる。周辺電波の少ない高空にＧＰＳ基準局があるから、妨害波による影響を最小化することができる。
【００３３】
このように、この実施例の構成によれば、３つのレーザ測距基地局から高高度移動体の再帰反射体に向けて測距用レーザを放射し、その測距用レーザの再帰反射により各レーザ測距基地局に到達した測距用レーザを検出してレーザ測距基地局毎のレーザ測距基地局と再帰反射体との間の距離を算出し、これら３つの距離に基づいて再帰反射体の位置を決定し、そしてこの位置と、再帰反射体とＧＰＳ受信アンテナとの相対的な位置と、姿勢センサの姿勢情報とに基づいてＧＰＳ受信アンテナの位置を決定するようにしているので、周囲環境の影響を大幅に除くことが可能になり、ＧＰＳ軌道を決定するのに必要なＧＰＳ受信アンテナの位置を地上から正確に決定することができる。
これは、ＧＰＳ地上基地局が非常に高度の高いＧＰＳ受信アンテナを有するのと同じ効果が得られる。
【実施例２】
【００３４】
図３は、この発明の実施例２であるＧＰＳ衛星用基準局システムの構成を示す図、また、図４は、同ＧＰＳ衛星用基準局システムを構成する電波測距基地局の構成を示す図である。
この実施例の構成が、実施例２のそれと大きく異なるところは、レーザ装置を電波送受信装置に、また、再帰反射体をトランスポンダに代えて構成した点にある。
すなわち、この実施例のＧＰＳ衛星用基準局システム（以下、移動体位置決定装置ともいう）１０Ａは、図３に示すように、ＧＰＳ衛星用基準局１２に設けられたトランスポンダ１４Ａと、電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃに設けられた電波送受信装置３３ａ、３３ｂ、３３ｃ（図４では電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃ対応の区別を付してない）との間で測距用電波を送受してトランスポンダ１４Ａと電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃとの間の距離を処理装置３６（図４では電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃ対応の区別を付してない）で算出し、その距離情報をＧＰＳ衛星用基準局１２に送信するようにしてその特徴部分が構成される。
【００３５】
電波送受信装置３３は、アンテナ３１を有し、アンテナ３１からトランスポンダ１４Ａに向けて発射した電波の発射時刻を保持して処理装置３６へ転送すると共に、その発射時刻からトランスポンダ１４Ａから折り返して送られて来た電波の到達時刻を検出してその到達時刻を処理装置３６へ転送し、発射時刻から到達時刻までの往復時間に基づいて処理装置３６で算出された距離情報をＧＰＳ衛星用基準局１２へ送信する機能を装備している。
この構成以外のこの実施例の構成は、実施例１と同じであるので、同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その逐一の説明は省略する。
【００３６】
次に、図３及び図４を参照して、この実施例の動作について説明する。
ＧＰＳ衛星用基準局１２の位置決定に際して、電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃからＧＰＳ衛星用基準局１２のトランスポンダ１４Ａに向けて測距用電波を発射する。発射された測距用電波の発射時刻は、各電波測距基地局で保持されて対応する処理装置３６へ転送される。
発射された測距用電波は、トランスポンダ１４Ａで受信され、トランスポンダ１４Ａから異なる周波数の電波が各電波測距基地局２６ａ、２６ｂ、２６ｃに返送される。
【００３７】
各電波測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃに到達した測距用電波は、対応するアンテナ３１で受信され、対応する送受信装置３２でその到達時刻が検出されて対応する処理装置３６へ転送される。
処理装置３６は、発射時刻と到達時刻とに基づいて往復時間（電波測距基地局とトランスポンダとの間の往復時間）を算出し、算出された往復時間に基づいて、往復時間対応のレーザ測距基地局１６ａ、１６ｂ、１６ｃとトランスポンダ１４Ａとの間の距離を算出する。
【００３８】
そして、算出された各距離の距離情報が、対応する電波測距基地局のアンテナ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ（図４では電波測距基地局対応の区別はしてない）からＧＰＳ衛星用基準局１２の受信アンテナ２０に向けて送信される。
受信アンテナ２０から距離情報を受け取ったＧＰＳ受信機１８の処理装置２４は、それら３つの距離情報に基づいてトランスポンダ１４Ａの位置を正確に算出する。
そして、処理装置２４は、算出されたトランスポンダ１４Ａの位置情報と、トランスポンダ１４ＡとＧＰＳ受信アンテナ２０との相対的な位置情報と、姿勢センサ２２からの姿勢情報とに基づく幾何学的計算によりＧＰＳ受信アンテナ２０の位置を算出する。
処理装置２４で算出されたＧＰＳ受信アンテナ２０の位置情報は、ＧＰＳ受信機１８を介して受信アンテナ２０から地上のＧＰＳ衛星軌道決定装置へ転送される。
【００３９】
このように、この実施例の構成によれば、３つの電波測距基地局から高高度移動体のトランスポンダに向けて測距用電波を放射し、トランスポンダから返されて来る測距用電波を各電波測距基地局で検出して電波測距基地局毎の電波測距基地局とトランスポンダとの間の距離を算出し、これら３つの距離に基づいてトランスポンダの位置を決定し、そしてこの位置と、トランスポンダとＧＰＳ受信アンテナとの相対的な位置と、高高度移動体の姿勢情報とに基づいてＧＰＳ受信アンテナの位置を決定するようにして、ＧＰＳ受信アンテナを高高度に設置できるので、ＧＰＳ受信アンテナにおける周囲環境の影響を大幅に除くことが可能になり、ＧＰＳ軌道を正確に決定することができる。
この効果は、ＧＰＳ地上基地局が非常に高度の高いＧＰＳ受信アンテナを有するのと同等である。
【００４０】
以上、この発明の実施例を、図面を参照して詳述してきたが、この発明の具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもそれらはこの発明に含まれる。
例えば、上記実施例において、レーザ測距基地局も、電波測距基地局も、３つの場合について説明したが、これに限らず、４つ以上であってもこの発明を実施し得る。
また、往復時間及び距離は、レーザ測距基地局毎に算定する例を説明したが、その他の処理センターでその算定処理を行うようにしてもよい。
また、電波は、測距に適用可能な他の電磁波でもよい。
また、トランスポンダは、測距用の電磁波を折り返し得るその他の構成の装置で代替することもできる。
また、ＧＰＳ衛星用基準局を高高度移動体である例について説明したが、飛行船、風船、アドバルーン等に構築してもよい。要は、ＧＰＳ衛星用基準局をレーザビーム等が周囲環境の影響を受け難い高度に設置してこの発明を実施することが可能である。
また、ＧＰＳ受信アンテナの位置を高高度移動体に設置されたＧＰＳ基準局で決定する例について説明したが、その代替として地上で決定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施例１である移動体位置決定装置の構成を示す図である。
【図２】同移動体位置決定装置を構成するレーザ測距基地局の構成を示す図である。
【図３】この発明の実施例２である移動体位置決定装置の構成を示す図である。
【図４】同移動体位置決定装置を構成する電波測距基地局の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０、１０Ａ、１０Ｂ      移動体位置決定装置
１２      高高度移動体（移動体）
１４      再帰反射体（放射ビーム反射体）
１４Ａ      トランスポンダ（放射ビーム反射体）
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ      レーザ測距基地局
２４      ＧＰＳ衛星用基準局１２の処理装置（決定手段の一部、アンテナ位置決定手段）
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ      電波測距基地局
３２      レーザ装置（ビーム放射手段）
３４      検出装置（ビーム受信手段）
３６      処理装置（計測手段、決定手段の一部）
３８      送信装置（決定手段の一部）
４０      送信アンテナ（決定手段の残部）
【図１】
2006284385.tif 000003
【図２】
2006284385.tif 000004
【図３】
2006284385.tif 000005
【図４】
2006284385.tif 000006