(57)【要約】      （修正有）【課題】より単純で、双周波数測定チェインを必要とせず、測定曖昧性の問題を排除し、より良好な角度測定精度が得られる、２機の遠隔にある宇宙船間の相対位置を決定する方法およびシステムとを提供する。【解決手段】ホスト船上に、送受信アンテナ１１と２つの送信アンテナ１２、１３とを含むトリプレットのアンテナと、無線周波数スイッチ１９によりトリプレットのアンテナの各アンテナへ連続的に結合され得る送信チェイン１６と、送受信アンテナへ結合され得る受信チェイン１７と、コンパニオン船により送信された経路差の測定から、一方のホスト船と他方の複数のコンパニオン船との相対的角度位置を決定する処理装置１４と、を含み、コンパニオン船上に、送受信アンテナと、送受信アンテナへ結合された送信チェインと受信チェインと、ホスト船のトリプレットのアンテナの３つのアンテナから発生する３つの信号間の経路差を測定する測定装置とを含む。【選択図】図２
2015155897.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の宇宙船により複数の遠隔にある宇宙船（１０，２０）間の相対的角度位置を決定する方法であって、
−ホスト船（１０）と呼ばれる第１の宇宙船の第１の面に取り付けられたトリプレットのアンテナ（１１，１２，１３）であって主送受信アンテナ（１１）と２つの副送信アンテナ（１２，１３）とを含むトリプレットのアンテナ（１１，１２，１３）から少なくとも３つの無線周波数信号を連続的に送信（５０）する工程と、
−コンパニオン船（２０）と呼ばれる少なくとも１機の第２の宇宙船の送受信アンテナ（２１）上で３つの無線周波数信号を受信（５１）し、主アンテナ（１１）からの信号と２つの副アンテナ（１２，１３）のそれぞれからの信号との間の経路差を各コンパニオン船（２０）上で測定（５２）し、次に、行われた測定の結果を含む無線周波数信号を各コンパニオン船（２０）によりホスト船（１０）へ送信する工程と、
−各コンパニオン船（２０）により送信された測定の結果を含む無線周波数信号をホスト船（１０）上で受信（５３）および処理（５４）し、ホスト船（１０）にリンクされた基準座標系における各コンパニオン船（２０）の相対的角度位置（５５）をそれから導出する工程と、を含む方法。
【請求項２】
無線周波数信号のすべては、ホスト船（１０）の各アンテナ（１１，１２，１３）と無線周波数信号の送信または受信のためのコンパニオン船（２０）の各アンテナ（２１）とへそれぞれ割り振られた複数の連続時間窓を含むＴＤＭＡフレームに従って、双方向船間位置および通信無線周波数リンク（３３）を介し、宇宙船（１０，２０）の異なるアンテナにより連続的に送信または受信される、請求項１に記載の一対の宇宙船により複数の宇宙船間の相対的角度位置を決定する方法。
【請求項３】
送信または受信される無線周波数信号のすべては同一周波数搬送波Ｆ１により変調される、請求項２に記載の一対の宇宙船により複数の宇宙船間の相対的角度位置を決定する方法。
【請求項４】
−２機の宇宙船の事前アライメント無しに、トリプレットのアンテナ（１１，１２，１３）の指示軸に平行な軸Ｚを中心としてホスト船（１０）の第１の回転（４０）を行う工程であって、第１の回転（４０）は第１の方向に行われ任意の所定値の回転角を有する、工程と、
−次に、回転の持続時間中、異なる連続測定時点に経路差の測定（５２）結果を取得し、連続測定時点間の経路差変動を計算（５６）する工程と、
−各連続測定時点にホスト船の慣性姿勢の変動（５８）を測定（５９）する工程と、
−測定された経路差変動と慣性姿勢変動から、一対の宇宙船毎に宇宙船間の相対的角度位置の推定値（６０）を導出する工程と、
−次に、一対の宇宙船毎にホスト船とコンパニオン船をアライメントし、軸Ｚを中心としてホスト船（１０）の第２の回転を行う（６３）工程であって、第２の回転は第１の方向の反対の第２の方向に行われ、第１の回転とほぼ同一値の回転角を有する、工程と、
一対の宇宙船毎に、宇宙船間の相対的角度位置（５５）の新しい測定を行う工程とを含む、搬送波位相曖昧性を低減することを目的とする追加工程をさらに含む、請求項３に記載の一対の宇宙船により複数の宇宙船間の相対的角度位置を決定する方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法を実施するための複数の遠隔にある宇宙船間の相対的角度位置を一対の宇宙船により決定するシステムであって、
システムはホスト船と呼ばれる少なくとも１機の第１の宇宙船（１０）とコンパニオン船と呼ばれる少なくとも１機の第２の宇宙船（２）とを含み、
−ホスト船（１０）は、第１の面に取り付けられた少なくとも１つのトリプレットのアンテナ（１１、１２、１３）であって、主送受信アンテナ（１１）と２つの副送信アンテナ（１２，１３）を含むトリプレットのアンテナと、送信の際にトリプレットのアンテナ（１１，１２，１３）の各アンテナに連続的に結合され得る送信チェイン（１６）と受信の際に主アンテナ（１１）へ結合され得る受信チェイン（１７）と、異なるトリプレットのアンテナを連続的に選択するのに好適な無線周波数スイッチ（１９）と、コンパニオン船（２０）により送信された経路差の測定結果からホスト船とコンパニオン船間の相対的角度位置を決定することを目的とする処理装置（１４）とを含み、
−コンパニオン船（２０）は、第１の面に配置された少なくとも１つの送受信アンテナ（２１）と、送受信アンテナ（２１）へそれぞれ結合された送信チェイン（２３）と受信チェイン（２４）と、主アンテナ（１１）から受信された無線周波数信号と、ホスト船（１０）のトリプレットのアンテナの２つの副アンテナ（１２、１３）のそれぞれから受信された無線周波数信号との間の経路差を測定することを目的とする測定装置（２２）とを含む、システム。
【請求項６】
ホスト船（１０）はさらに、ホスト船の姿勢変動を測定する装置（５９）を含む、請求項５に記載の決定するシステム。
【請求項７】
各ホストとコンパニオン宇宙船（１０、２０）はさらに、当該宇宙船の第１の面（７１、７８）に対向する第２の面（７２、７４）上に配置された第２の送受信アンテナ（１１ｂ、２１ｂ）を含む、請求項５に記載の決定するシステム。
【請求項８】
各ホストとコンパニオン宇宙船（１０、２０）は、トリプレットのアンテナ（１１、１２、１３）、（７５、７６、７７）、処理装置（１４）、および経路差を測定する装置（２２）を含む、請求項７に記載の決定するシステム。
【請求項９】
各ホストとコンパニオン宇宙船（１０、２０）上に、各受信アンテナにより受信された信号の電力レベルを測定する手段と最大電力レベルを有する受信アンテナを選択する手段とをさらに含む、請求項７に記載の決定するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の宇宙船により複数の遠隔にある宇宙船間の相対的角度位置を決定する無線周波数での方法およびシステムに関する。本発明は、複数の宇宙船間の相対位置の正確な決定をリアルタイムに必要とする任意のナビゲーションミッションに適用され、特に、編隊で飛ぶ衛星群、またはドッキング操作または会合操作における宇宙船の分野に適用される。各宇宙船は、例えば衛星、宇宙ステーション、スペースシャトルまたは軌道周回宇宙船などの任意のタイプのものであり得る。
【背景技術】
【０００２】
各宇宙船により受信された双周波数ナビゲーション信号を解析することにより２機の宇宙船間の相対位置を監視することは文書ＥＰ１８１３９５７から知られた慣例であり、双周波数信号の使用により、明確な角度測定結果を取得できるようになる。この文書は、２機の宇宙船（例えば２機の衛星）上で測定を同時に行うことについて記載しており、各宇宙船により行われた測定の結果は他方の宇宙船により送信された双周波数信号の受信から得られる。しかし、この測定法は、衛星群が事前アライメントされることと、各衛星が、同時に働く複数の異なる受信チェインを備えることとを必要とし、したがって較正問題を生じる。実際には、様々な測定チェインは互いに完全には同一でなく、信号伝播時間は、様々な測定チェイン間の電力および温度変動のために変化し得、これにより測定誤差と不正確な測位をもたらす。チャネル間偏移を回避し測定誤差を制限するために、自己較正ループと呼ばれる内部測定ループを含む動的較正チェインが導入されたが、これは測定システムの複雑さとサイズとを増加させる。さらに、受信信号の経路差の測定に関する搬送波位相曖昧性を取り除くために、この方法は、双周波数信号を介した衛星の事前アライメントと、恒星センサを使用して搬送波周期曖昧性を低減するためのアンテナの軸のまわりの宇宙船の第１の回転と、初期位置へ戻るための宇宙船の逆回転とを必要とする。当該アーキテクチャ全体の複雑さは、いくつかの運用プラットフォームの資源との整合が困難な重量、エネルギー消費量、および容積をもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】欧州特許第１８１３９５７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、既知の解決策の欠点を改善することと、より単純であり、双周波数測定チェインを必要とせず、測定曖昧性の問題を排除する一方でより良好な角度測定精度が得られるようにする２機の遠隔にある宇宙船間の相対位置を決定する方法およびシステムとを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このため、本発明は、一対の宇宙船により複数の遠隔にある宇宙船間の相対的角度位置を決定する方法に関し、本方法は、
−ホスト船と呼ばれる第１の宇宙船の第１の面に取り付けられたトリプレットのアンテナであって主送受信アンテナと２つの副送信アンテナとを含むトリプレットのアンテナから少なくとも３つの無線周波数信号を連続的に送信する工程と、
−コンパニオン船と呼ばれる少なくとも１つの第２の宇宙船の送受信アンテナで３つの無線周波数信号を受信し、主アンテナからの信号と２つの副アンテナのそれぞれからの信号との間の経路差を各コンパニオン船上で測定し、次に、行われた測定の結果を含む無線周波数信号を各コンパニオン船によりホスト船へ送信する工程と、
−各コンパニオン船により送信された測定の結果を含む無線周波数信号をホスト船上で受信および処理し、ホスト船にリンクされた基準座標系における各コンパニオン船の相対的角度位置をそれから導出する工程と、からなる。
【０００６】
有利には、すべての無線周波数信号は、ホスト船の各アンテナと無線周波数信号の送信または受信のためのコンパニオン船の各アンテナとへそれぞれ割り振られた複数の連続時間窓を含むＴＤＭＡフレームに従って、双方向船間位置および通信無線周波数リンクを介し、宇宙船の異なるアンテナにより連続的に送信または受信される。
【０００７】
有利には、送信または受信されたすべての無線周波数信号は同一周波数Ｆ１を有する搬送波により変調される。
【０００８】
有利には、本方法は、
−２機の宇宙船の事前アライメント無しに、トリプレットのアンテナの指示軸に平行な軸Ｚを中心としてホスト船の第１の回転を行う工程であって、第１の回転は第１の方向に行われ任意の所定値の回転角を有する、工程と、
−次に、回転の持続時間中、異なる連続測定時点に経路差の測定結果を取得し、連続測定時点間の経路差の変動を計算する工程と、
−同じ連続測定時点にホスト船の慣性姿勢の変動を測定する工程と、
−測定された経路差の変動と慣性姿勢の変動から一対の宇宙船毎に宇宙船間の相対的角度位置の推定値を導出する工程と、
−次に、一対の宇宙船毎に、ホスト宇宙船とコンパニオン宇宙船とをアライメントし、軸Ｚを中心としてホスト船の第２の回転を行う工程であって、第２の回転は第１の方向の反対の第２の方向に行われ、第１の回転とほぼ同一値の回転角を有する、工程と、一対の宇宙船毎に、宇宙船間の相対的角度位置の新しい明確な測定を行う工程とを含む搬送波位相の曖昧性を低減することを目的とする追加工程をさらに含む。
【０００９】
本発明はまた、本方法を実施するための２機の遠隔にある宇宙船間の相対的角度位置を一対の宇宙船により決定するシステムに関し、本システムはホスト船と呼ばれる少なくとも１つの第１の宇宙船とコンパニオン宇宙船と呼ばれる少なくとも１つの第２の宇宙船とを含む。ホスト船は、第１の面に取り付けられる少なくとも１つのトリプレットのアンテナであって主送受信アンテナと２つの副送信アンテナとを含むトリプレットのアンテナと、送信の際にトリプレットのアンテナの各アンテナへ連続的に結合され得る送信チェインと受信の際に主アンテナへ結合され得る受信チェインと、異なるトリプレットのアンテナを連続的に選択するのに好適な無線周波数スイッチと、コンパニオン船により送信された経路差の測定結果からホスト船とコンパニオン船間の相対的角度位置を決定することを目的とする処理装置とを含む。コンパニオン船は、第１の面に配置された少なくとも１つの送受信アンテナと、送受信アンテナへそれぞれ結合された送信チェインと受信チェインと、主アンテナから受信された無線周波数信号とホスト船のトリプレットのアンテナの内の２つの副アンテナのそれぞれから受信された無線周波数信号との間の経路差を測定することを目的とする測定装置とを含む。
【００１０】
有利には、ホスト船はさらに、ホスト船の姿勢変動を測定する装置を含む。
【００１１】
有利には、各ホストとコンパニオン宇宙船はさらに、当該宇宙船の第１の面に対向する第２の面に配置された第２の送受信アンテナを含む。
【００１２】
有利には、各ホストとコンパニオン宇宙船は、トリプレットのアンテナ、処理装置、および経路差を測定する装置を含む。
【００１３】
有利には、本システムはさらに、各ホストとコンパニオン宇宙船上に、各受信アンテナにより受信された信号の電力レベルを測定する手段と最大電力レベルを有する受信アンテナを選択する手段とを含む。
【００１４】
本発明の他の特徴と利点は、添付図面に照らし、純粋に例示的でありかつ制限しない例として記載される本明細書の残りの部分から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による、それぞれホスト船とコンパニオン船と呼ばれる一組の２機の遠隔にある宇宙船の図である。
【図２】本発明による、ホスト船に搭載される無線周波数端末の例示的アーキテクチャのブロック図である。
【図３】本発明による、ホスト船の面上のトリプレットの３つのアンテナを位置決めする例である。
【図４】本発明による、コンパニオン船に搭載される無線周波数端末の例示的アーキテクチャのブロック図である。
【図５ａ】本発明による、ホスト船のトリプレットのアンテナのうちの２つの主および副アンテナにより送信された２つの信号間の経路差と、２機の当該ホストおよびコンパニオン船の相対的角度位置とを示す図である。
【図５ｂ】本発明による、ホスト船のトリプレットのアンテナのうちの２つの主および副アンテナにより送信された２つの信号間の経路差と、２機の当該ホストおよびコンパニオン船の相対的角度位置とを示す図である。
【図５ｃ】本発明による、２機の宇宙船（ホストとコンパニオン船）間の相対的角度位置を測定する方法を示すブロック図である。
【図６】本発明による、ホスト船にリンクされた基準座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおけるコンパニオン船の相対的角度位置を定義する仰角と方位角とを示す図である。
【図７ａ】本発明による、経路差測定に関する搬送波位相曖昧性を低減できるようにすることを目的とするホスト船の回転を示す例である。
【図７ｂ】本発明による、搬送波位相曖昧性を低減する際の工程を示す流れ図である。
【図８】本発明の一実施形態による、それぞれが２つの対面上に２つの送受信アンテナを含む２機の遠隔にある宇宙船（それぞれホストとコンパニオン船）を示す例である。
【図９ａ】本発明の別の特定の実施形態による、第１の面上のトリプレットのアンテナと第２の対向面上の送受信アンテナＲｘ／Ｔｘとを備えた２機の遠隔にある宇宙船の例示的構成である。
【図９ｂ】本発明の特定の実施形態による、第１の面上のトリプレットのアンテナと第２の対向面上のＲｘ／Ｔｘアンテナとを備えた２機の遠隔にある宇宙船の図９ａの場合に適用可能なＴＤＭＡフレームの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明によると、２機の遠隔にある宇宙船１０、２０の相対位置の測定はホスト船１０とコンパニオン船２０と呼ばれる２機の宇宙船のうちの一方の上で行われる。「相対的角度位置」はホスト船にリンクされた基準座標系（ホスト船の面に取り付けられたトリプレットのアンテナにより定義される）における各コンパニオン船の方位角と仰角の２つの推定値を意味するものと理解すべきである。編隊をなす複数のコンパニオン船が存在する場合、本発明の方法は、ホスト船とコンパニオン船とを含む各一対の宇宙船に適用される。
【００１７】
図１の概略例に表されるように、ホスト船１０とコンパニオン船２０はアンテナへ接続された無線周波数端末１５と２５をそれぞれ含む。ホスト船にリンクされた基準座標系における少なくとも１つの遠隔にあるコンパニオン船の角度位置を推定するために、図２の線図に表されるように、ホスト船の無線周波数端末１５は、処理装置１４と、送信チェイン１６と、受信チェイン１７と、送受信の際に動作する主Ｒｘ／Ｔｘアンテナ１１と受信の際に動作する２つの副Ｒｘアンテナ１２、１３とを含む少なくとも一組の３つのアンテナとを有しなければならない。３つのアンテナ１１、１２、１３はホスト船１０の面のうちの１つの面上の選択された３点に配置され、主Ｒｘ／Ｔｘアンテナ１１を２つの副Ｒｘアンテナ１２、１３から隔てられる距離ｄ１、ｄ２は予め決められている。３つのアンテナはこのようにしてトリプレットのアンテナを形成し、アンテナ１１と１２の基部は第１の方向Ｘに沿ってアライメントされ、アンテナ１１と１３の基部は第２の方向Ｙに沿ってアライメントされる。送信チェインと受信チェインは同一所定周波数Ｆ１で動作する。図３は、トリプレットのアンテナの３つのアンテナを位置決めする非限定的例を示す。この例では、主アンテナ１１の基部とアンテナ１２と１３の基部はホスト船の面の二方向Ｘ、Ｙに沿ってそれぞれアライメントされ、それらの指示方向は面に垂直な軸Ｚに沿って配向される。二方向ＸとＹは互いに直交し得るが、これは本質的なものではない。しかし、空間の三次元における性能レベルのより良好な一様性を得るためにアンテナの基部の直交性を例えば２０°内で近似することが好ましい。一方、トリプレットの３つのアンテナが同一指示方向に配向されることが極めて重要である。ホスト船１０はさらに、トリプレットのアンテナが配置される第１の面に対向するホスト船の第２の面に配置された追加の送受信アンテナを含み得る。
【００１８】
ホスト船のトリプレットの３つのアンテナと場合により追加の送受信アンテナが送信の際に送信チェイン１６へ次々に連続的にリンクされる。ホスト船のトリプレットのアンテナの送受信アンテナおよび／または追加の送受信アンテナは受信の際に受信チェイン１７へ連続的にリンクされる。ホスト船は、アンテナ毎の信号の送信および受信の期間の連続性を規定するＴＤＭＡフレームに従ってトリプレットのアンテナの逐次選択を保証する無線周波数切り替え手段１９と、送信チェインまたは受信チェインへの送信信号と受信信号のルーティングを保証するルーティングフィルタ２６とを含むルーティング装置１８を含む。無線周波数切り替え手段１９は、送信チェインと受信チェイン間および異なるアンテナ間で無線周波数信号を多重化できるようにする。無線周波数切り替え手段１９は、送信信号と受信信号のルーティングフィルタ２６へ接続された入／出力フィルタ２８を介し送信チェインと受信チェインへリンクされる。さらに、減衰器２７が送受信信号のルーティングフィルタ２６と受信チェイン１７間に接続される。
【００１９】
図４に表されるように、各コンパニオン船２０の無線周波数端末は、測定装置２２、送信チェイン２３、受信チェイン２４、および送信Ｔｘの際と受信Ｒｘの際に動作するアンテナ２１を含まなければならない。送信チェインと受信チェインはホスト船の送信および受信チェインと同じ周波数Ｆ１で動作する。コンパニオン船はさらに、送信信号と受信信号のルーティングフィルタ３０へ接続される入力／出力フィルタ２９と、送受信信号のルーティングフィルタ３０と受信チェイン２４間に接続される減衰器３１とを含む。
【００２０】
本発明によると、ホスト船１０は、双方向船間位置および通信無線周波数リンク３３上で無線周波数信号をコンパニオン船２０方向に送信する。各ホスト船または各コンパニオン船により送信される信号は、一方では疑似距離測定の結果を取得できるようにする擬似ランダム符号により変調され他方ではデータにより変調される周波数Ｆ１の搬送波を含む。ホスト船と各コンパニオン船の無線周波数端末１５と２５は、搬送波周波数Ｆ１を生成し擬似ランダム符号を順番に並べるために使用される内部クロック（図示せず）を含む。クロックはまた、無線周波数信号の送信および受信を制御するために必要なクロック信号を供給する。擬似ランダム符号と、ホストまたはコンパニオン宇宙船の１つにより送信され別の宇宙船により受信されるデータに追加されるローカル時間情報を含む特定フィールドとは、すべての宇宙船が互いに同期され得、異なる宇宙船間の送信および受信の期間が同期するようにする。本発明によると、無線周波数信号はＴＤＭＡ（時分割多重アクセス：ｔｉｍｅ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ａｃｃｅｓｓ）送信モードに従ってフレーム形式で連続的に送信される。ホスト船とコンパニオン船の各アンテナは、フレーム内に無線周波数信号送信専用の特定の時間窓が割り当てられ、受信の際に動作するアンテナにもまた、無線周波数信号受信専用の特定の時間窓が割り当てられる。送信信号と受信信号間のアイソレーションは、ＴＤＭＡフレーム内の送信と受信に割り当てられた互いに異なる時間窓のおかげで実現される。これにより、位置測定を行うことができ各宇宙船上に単一の送信および受信チェインを設置できるように単一の送受信周波数Ｆ１を使用できるようにする。
【００２１】
図５ｃに表すように、第１の工程では、無線周波数信号がホスト船１０の３つのアンテナ１１、１２、１３のそれぞれによりＴＤＭＡフレームの専用時間窓内で連続的に送信（５０）される。コンパニオン船２０は、そのアンテナ２１上で、ホスト船１０の３つのアンテナのそれぞれにより送信された異なる信号を特定の受信専用時間窓内で連続的に受信（５１）する。受信信号は、ホスト船１０の３つのアンテナ１１、１２、１３のそれぞれから発生する各受信信号の伝播時間を測定（５２）し、主Ｒｘ／Ｔｘアンテナ１１から発生する信号が伝搬した経路とホスト船の２つの副Ｔｘ１２とＴｘ１３アンテナのそれぞれから発生する信号が伝搬した経路との経路差ｄｄｍ１とｄｄｍ２をそれから導出する測定装置２２へ送信される。
【００２２】
図５ａと５ｂは、主アンテナ１１から発生する信号と副アンテナ１２、１３から発生する信号のそれぞれの経路差ｄｄｍ１とｄｄｍ２を測定する原理を示す。２つのアンテナ（主アンテナと副アンテナ）はそれぞれ距離ｄ１とｄ２だけ離れている。ホストおよびコンパニオン船が主アンテナと各副アンテナ間の距離に対して十分に互いに離れている場合、ホスト船の異なるアンテナにより送信された信号は図５ｂの拡大部分図に示されるように平行に現われる。経路差ｄｄｍ１は、ホスト船の２つのアンテナ（主アンテナ１１と副アンテナ１２）から発生する信号とコンパニオン船により受信される信号間に存在する経路差Ｄ１−Ｄ２である。同様に、経路差ｄｄｍ２は、２つのアンテナ（主アンテナ１１と副アンテナ１３）から発生する信号間に存在する経路差Ｄ１−Ｄ３である。メートルで表された各経路差ｄｄｍ１、ｄｄｍ２は、主アンテナにより送信された信号と、ホスト船の２つの副アンテナのそれぞれにより送信されコンパニオン船により受信された信号との伝播時間差に正比例し、比例定数は真空中の光伝搬速度である。各経路差ｄｄｍ１、ｄｄｍ２は、ホスト船の２つのアンテナ１１、１２を隔てる距離ｄ１とホスト船の２つのアンテナ１１、１３を隔てる距離ｄ２とにそれぞれ依存する。各経路差は、測定装置２２により決定され、２つのアンテナ１１、１２と１１、１３それぞれから発する信号間の搬送波の位相に関する擬似距離測定の結果の差に対応する。すべての測定信号はコンパニオン船２０に搭載された単一受信チェインにより得られるので、これらはすべて同じ電気経路に従う。これにより、較正手段を使用せずに済まし、複数の異なる測定チェインの使用に関連する測定誤差を無くすことができる。さらに、経路差測定を得るためになされる減算は、ミッション以前の地上では安定しており較正されたと考えられるアンテナと切り替え手段とに関連する誤差とは別に、測定チェインに関連するあり得る誤差をすべて相殺する。
【００２３】
第２の工程では、アンテナ２１は、双方向船間無線周波数位置および通信リンク３３を介し、コンパニオン船２０からの送信に割り振られた時間窓内に送信されたメッセージ内のコンパニオン船２０により測定された経路差ｄｄｍ１、ｄｄｍ２をホスト船１０へ再送信する。メッセージは、送信された経路差測定結果に加えて、グローバルナビゲーション信号形式の他のデータを含む。実際には、メッセージは、特定のＴＤＭＡ同期領域と、２つ以上の受信アンテナが存在する場合には例えば電力測定に基づく受信アンテナの選択に関するデータとを含まなければならない。さらに、擬似距離測定結果などの追加測定結果は、例えば船間距離とクロック間時間偏移の計算のために２機の宇宙船の送信／受信アンテナ間で交換され得る。最後に、メッセージは測定状態と有効性データとで補完され得る。
【００２４】
第３の工程では、コンパニオン船２０により再送信された経路差測定結果は、ホスト船１０の主Ｒｘ／Ｔｘアンテナ１１により受信（５３）され、次に処理装置１４により処理（５４）される。処理５４は、経路差測定結果とトリプレットのアンテナ１１、１２、１３にリンクされた基準座標系におけるホスト船のアンテナの位置の知識とに基づき、ホスト船のトリプレットのアンテナ１１、１２、１３にリンクされた基準座標系におけるコンパニオン船の角度位置を定義する２つの仰角と方位角を準リアルタイムで推定する工程からなる。各経路差ｄｄｍ１、ｄｄｍ２は、２つのアンテナ１１、１２を隔てる距離ｄ１と２つのアンテナ１１、１３を隔てる距離ｄ２のそれぞれと、見通し線ＬｏＳと呼ばれる信号の到着の方向とホスト船の面上の２つのアンテナ１１、１２と１１、１３のアライメントの方向との角度α１とα２のそれぞれの余弦との積に等しい。したがって、２つの経路差測定結果ｄｄｍ１、ｄｄｍ２は、アンテナにリンクされた基準座標系に対する信号の到着の２つの角度α１、α２を取得できるようにするとともにホスト船１０に対するコンパニオン船２０の角度位置５５をそれから導出できるようにする。
【００２５】
図６は、ホスト船にリンクされた基準座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおける宇宙船の角度位置を定義する仰角と方位角を示す、見通し線ベクトルＬｏＳは、２機のホスト船とコンパニオン船の基準座標系をリンクするベクトルと平行なユニタリベクトルであり、その相対位置が決定されなければならない。基準座標系Ｘ，Ｙ，Ｚがアンテナにリンクされた基準座標系に対応する場合、方向ＸとＹのＬｏＳベクトルの成分は最初に、経路差ｄｄｍ１、ｄｄｍ２をそれぞれ対応するアンテナ基部の長さＤ１またはＤ２で単純除算することにより計算される。方向Ｚの成分は、ＬｏＳベクトルがユニタリであるということを利用することにより得られる。次に、方位角
【数１】
2015155897.tif 000003
は、一対の方向Ｙ、Ｘに対する四象限での逆正接型演算により得られる。仰角θは、方向Ｚの成分に対する逆余弦型の演算により得られる。
【００２６】
最後に、クロックがホスト船とコンパニオン船間であらかじめ同期されていなければ、２機の宇宙船間で時間の転送を行う必要があり得る。このため、生測定が行われるコンパニオン船の代わりにホスト船のローカル時間における角度測定結果を再格納できるように、一対の送信／受信アンテナ間の往復擬似距離測定結果を組み合わせて２機の宇宙船のクロック間の時間差を知る工程からなる周知の「双方向」タイプの技術を使用し得る。さらに、処理装置１４はまた、同じ擬似距離測定結果から船間距離を決定し得る。
【００２７】
次に、得られた角度位置は、コンパニオン船に対するホスト船の位置または配向を必要に応じて修正するように行われるナビゲーション操作をリアルタイムで計算できるように、図示していないホスト船に搭載された中央コンピュータの誘導、ナビゲーションおよび制御モジュールＧＮＣ６２に組み込まれたナビゲーションフィルタ６１へ供給され得る。２機のホスト船とコンパニオン船は方位角
【数２】
2015155897.tif 000004
と仰角θが零である場合にアライメントされたと考えられる。
【００２８】
宇宙船間でデータを交換する必要性と、宇宙船のクロックの非同時性と、低速度（通常は１Ｈｚ）で行われるソフトウェアタスクとのために、経路差測定がコンパニオン船により行われる時点と角度位置がＧＮＣ６２への送信のためにホスト船に利用可能な時点との間に１〜２秒の待ち時間が存在する。換言すれば、ＧＮＣ６２には、非常に正確であるが過去の日時に適用可能な位置が提供される。これは、角度測定結果は正確に日時付けされ、アンテナ間搬送波位相差の変動を測定することにより得られる角速度測定結果が伴うので、問題では無く、これにより、現時点で行われる測定の正確な再同期を可能にする。
【００２９】
待ち時間とは無関係に、測定される経路差は、主アンテナを２つの副アンテナのそれぞれから隔てられる距離が送信信号の半波長（特にＳバンドの）より大きい場合（これは一般的な場合に対応し得る）、もともと曖昧である。これは、角度精度はアンテナ同士を隔てる距離が増加するとより良好となるからである。したがって、測定結果は、ホスト船の相対的角度位置とアンテナ基部の長さｄ１、ｄ２に従ってホスト船の一対の主アンテナ１１と副アンテナ１２、１３のそれぞれで異なり得る未知の搬送波位相周期の全体数を含む。特別な処理が無いと、方位角と仰角の計算は結果的に誤る。
【００３０】
経路差測定に関する搬送波位相曖昧性を低減するために、本発明はさらに、何らかの明確な経路差測定結果を生成する前に、図７ａの例に表されるようにアンテナの指示軸と平行な軸Ｚを中心とするホスト船の第１の回転（４０）を行う予備工程を含む。第１の回転（４０）は、第１の方向（例えば時計回り方向）に行われ、ミッションに固有の判定基準に基づきその振幅が予め設定された回転角を有する。振幅は、第１の明確な見通し線測定を行うことができるように十分に大きくなければならないが、ホスト船の回転能力とそのペイロードからのいかなる応力にも適合した状態でなければならない。２機のホスト船とコンパニオン船の事前アライメントのいかなる条件も必要では無く、必要なのは、ホスト船のトリプレットのアンテナがコンパニオン船のＲｘ／Ｔｘアンテナの無線周波数視程内に入ることである。第１の回転４０は、独立に、またはミッション制約条件に依存した地上からの遠隔制御により行われるが、いかなる場合でも、２機の宇宙船を同期させる信号の取得と追跡の処理に従う。換言すれば、回転は２機の宇宙船間の双方向リンク３３が確立されると始まり、経路差測定結果は不明確ではあるが利用可能である。図７ｂのブロック図に表されるように、ホスト船の回転中、ホスト船は、その異なる送受信アンテナ上で、ＴＤＭＡフレームにより割り当てられた時間窓内で信号を送信（５０）する。コンパニオン船２０は、割り振られた時間窓内の信号を取得し、端末の基本期間（２つの連続測定時点ｔとｔ＋１間で、典型的には１秒）に従って互いに続く異なる連続測定時点ｔに経路差測定（５２）を行い、船間双方向リンク３３上で行われた測定の結果をホスト船１０へ送信する。測定結果を受信（５３）すると、回転の持続時間中、ホスト船の処理装置１４は、連続測定時点間に測定された経路差の変動を計算（５６）し、これらの経路差変動と、ホスト船に搭載された慣性姿勢センサ５９（例えば恒星センサまたは任意の他の高精度慣性姿勢測定装置）により同じ測定時点ｔに行われたホスト船の慣性姿勢変動測定結果５８とを組み合わせる。したがって、これは、特定の手段（例えば遠隔制御）を介しＧＮＣ６２により回転の開始について通知されなければならないホスト船の装置の特定の動作モードに対応する。
【００３１】
無線周波数測定と慣性測定との組み合わせは、ホスト船の２対のアンテナ（主アンテナと副アンテナ１１、１２と１１、１３）により形成される基準座標系Ｘ，Ｙ，Ｚにおける見通し線ベクトルＬｏＳの座標を明確に取得できるようにする：
【数３】
2015155897.tif 000005
【００３２】
ここで、第１の回転４０の初期時点における見通し線ベクトルＬｏＳの座標を示すためにＸＬＯＳとＹＬＯＳを、初期時点と第１の回転の最終時点間で行われ慣性姿勢センサ５９により測定された回転の角度を示すためにΨを、初期時点と最終時点間で長さｄ１とｄ２の２つのアンテナ基部上で測定された経路差変動を示すためにΔｄｄｍ１とΔｄｄｍ２を使用した。見通し線ベクトルＬｏＳのこれらの座標はホスト船とコンパニオン船間の相対的角度位置の推定値６０に対応する。
【００３３】
上記式は、２つの直交アンテナ基部を形成するトリプレットのアンテナと、アンテナ基部の長さｄ１とｄ２と比較して非常に大きな船間距離とに適用されるということに注意すべきである。当業者は、２つのアンテナ基部が直角でない場合にこれらの式を適応化させる、または船間距離がアンテナ基部の長さｄ１とｄ２と比較してあまり大きくない場合の視差効果を考慮することができる。
【００３４】
座標ＸＬＯＳとＹＬＯＳの第１の明確な測定結果が得られると、無線周波数システムは、アンテナ間搬送波位相差の変動を連続的に、明確に、かつ正確に測定することにより、座標ＸＬＯＳとＹＬＯＳの現在測定を行う。最終的には、現在測定の精度は本質的に初期測定のものである。
【００３５】
こうして得られた初期測定に関する誤差は、信号の反射に起因する複数の経路に関係する無線周波数計測に固有の誤差成分と、送信および受信電子機器の較正残差に固有の誤差成分と、トリプレットのアンテナ１１、１２、１３と慣性センサ５９の基準三面体との間の整合性の誤差に起因する無線周波数測定と慣性測定との組み合わせに固有の誤差成分と、慣性センサ５９の測定誤差に固有の誤差成分と、回転中のコンパニオン船２０の水平運動に関連する誤差成分とを含むいくつかのタイプの誤差成分を含む。
【００３６】
最初の２つのタイプの誤差成分は当業者に周知の設置技術と予防措置とにより低減され得る。
【００３７】
コンパニオン船２０の水平運動（すなわち見通し線ベクトルＬＯＳに直交する方向の移動）に関連する誤差成分はこの演算の段階では完全には低減できない。しかし、この成分は、特にホスト船の回転アクチュエータが適度の電力を有する場合に極めて重大になり得、ひいては長い第１の回転操作とこの間のコンパニオン船の少なからぬ移動の可能性とにつながる。この誤差成分を低減する際の困難は、２機のホスト船１０とコンパニオン船２０がアライメントされていないということに起因し、これは、以下に説明するように横方向速度の過小評価をもたらす。
【００３８】
ホスト船に対するコンパニオン船の相対速度を表すベクトルＶは、２機のホスト船とコンパニオン船を隔てる距離ＤとユニタリベクトルＬＯＳとの積Ｄ・ＬＯＳの時間ｔに対する微分係数であり、次式
【数４】
2015155897.tif 000006
により与えられる。
【００３９】
横方向（または見通し線と直交する方向）速度はこの和の第１項
【数５】
2015155897.tif 000007
である。
【００４０】
トリプレットのアンテナ１１、１２、１３の搬送波位相差の変動の測定は、トリプレットのアンテナ１１、１２、１３の基部にリンクする基準座標系Ｘ，Ｙ，ＺにおけるＬＯＳベクトルの成分に由来する量ｄＸＬＯＳ／ｄｔとｄＹＬＯＳ／ｄｔとを正確かつ明確に与えるが、利用可能なｄＺＬＯＳ／ｄｔの直接測定は無い。この第３の成分の知識は、ユニタリベクトル
【数６】
2015155897.tif 000008
のノルムから得られる。次式
ＸＬＯＳ２＋ＹＬＯＳ２＋Ｚｌｏｓ２＝１
によりその２乗は１に等しいからである。
【００４１】
この等式を導出することにより、次式が得られる。
【数７】
2015155897.tif 000009
【００４２】
この式は、コンパニオン船の横方向速度の無知により引き起こされる座標ＸＬＯＳとＹＬＯＳに関する誤差がひいては横方向速度の無知につながるということを示す。この無知は、ＸＬＯＳとＹＬＯＳが小さい（すなわち２機の宇宙船がアライメントされた場合）とそれだけ少なくなる。
【００４３】
双周波数測定信号を介し宇宙船の事前アライメントを行うことなくこの問題を解決するために、本発明は、宇宙船１０、２０のミスアライメントにかかわらず第１の回転４０を行う工程からなる。本発明は、次に、２機の宇宙船の近似アライメントを行うためにこの第１の回転の終わりに得られる近似角度位置測定結果を使用し、次に、軸Ｚを中心としてホスト船の第２の回転を行う工程（６３）からなる。第１の回転の角度とほぼ同じ値を有する第２の回転は、第１の回転と反対の第２の方向に（例えば反時計回り方向に）行われる。本発明は、次に、角度位置の新しい明確な測定を行える（５５）ようにする上記操作を繰り返す工程からなる。ホスト船の第２の回転の前に行われる２機のホスト船とコンパニオン船の近似アライメントは、２機の宇宙船間の横方向速度のより正確な測定、したがって２機のホスト船とコンパニオン船間の相対的角度位置のより正確な測定結果が得られるようにする。これは、この第２の回転中に受ける水平運動が修正されるからである。
【００４４】
２機の宇宙船のアライメントを精緻化するために新しい角度位置推定値を使用し、角度位置の知識をさらに精緻化するために第３の回転を行う第３の段階を想定することが可能である。但し、この第３の段階は大抵の場合無意味であることがわかる。さらに、上に説明した見通し線測定曖昧性を識別する処理への横方向変位の無知の影響は絶対変位ではなく角度不確定性という意味合いで生じる。したがって、この影響は、ミッションに関連する制約条件に依然として適合すれば、コンパニオン船をホスト船から十分に距離を置くことにより著しく低減され（相殺もされ）得る。
【００４５】
本発明は２機の宇宙船を有する構成に限定されなく、２を越える数の宇宙船を含む構成に適用される。実際には、Ｎ機のコンパニオン船がホスト船のトリプレットのアンテナに視認されるようになった（すなわちトリプレットのアンテナにより規定される半空間内に位置する）瞬間から、相対的角度位置を決定する方法の工程は、ホスト船と各コンパニオン船とを対で考えることによりこれらのＮ機すべてのコンパニオン船に関して行われ得る。この場合、ホスト船の単一の第１の回転は、ホスト船にリンクされた基準座標系におけるＮ機のコンパニオン船の相対位置の近似推定につながる。中間回転工程の数および／または各コンパニオン船とのアライメントを最適化する戦略は、各コンパニオン船の位置を明確に決定する処理を補完する。この最後の点に関し、異なる宇宙船の相対的離隔、所望の精度仕様、または選択された信号周波数の仕様に依存して、ホストとコンパニオン船のアライメントとホスト船の第２の回転とに関する操作を省略することが可能である。例えば、Ｋバンドでは、いくつかの搬送波波長により偏移されたとしても角度解決策は通常、十分正確な測位を実現し得る（Ｓバンドと違って）。
【００４６】
各ホストまたはコンパニオン船に置かれるアンテナの数は、図１に明示的に表されるものより多い可能性がある。特に、宇宙船の配向にもかかわらず受信が可能となるために、宇宙船のいずれのアンテナも信号を受信できない盲目の状況を回避するために、各ホストとコンパニオン船が、宇宙船毎にただ１つのアンテナではなく、２つの送受信アンテナ１１ａ、１１ｂと２１ａ、２１ｂを使用することが可能である。この場合、例えば図８の実施形態に表されるように、２つの送受信アンテナは好適には各宇宙船の２つの対面上に配置され得る。
【００４７】
トリプレットのアンテナ１１、１２、１３を含む単一ホスト船１０の存在は、ホスト船にリンクされた基準座標系における編隊のすべての宇宙船の測位を保証するのに十分である。しかし、測定の冗長性を得るまたは宇宙船の独立性を改善するために、本発明の別の特定の実施形態に従って、２機の宇宙船が第１の面上のトリプレットのアンテナと第２の対向面上のＲｘ／Ｔｘアンテナとを備えた例えば図９ａに表されるホスト船と同様なトリプレットのアンテナを編隊の各宇宙船に装備させることが可能である。この場合、すべての宇宙船のアーキテクチャはホスト船と同一であり、処理装置１４はさらに、必要に応じ各宇宙船がホスト船としてまたはコンパニオン船として働くことができるようにする測定モジュールを含む。このとき、２機の宇宙船は交換可能であり、編隊の基準の基準座標系を有する宇宙船になり得る。編隊が複雑な場合、すなわち宇宙船の数が３以上の場合、編隊の宇宙船の異なるアンテナは、異なる宇宙船の相対的測位にかかわらず異なる宇宙船間の無線周波数位置および通信リンク３３を維持できるようにする。
【００４８】
図９ｂは、本発明の変形実施形態による、それぞれが第１の面上のトリプレットのアンテナと第１の面に対向する第２の面上の送受信アンテナを含む２機の同一宇宙船間で信号を送受信するために使用され得る例示的ＴＤＭＡフレームを示すグラフを示す。第１の宇宙船１０の第１の面７１に取り付けられたトリプレットのアンテナは、送信の際および受信の際に動作するＲｘ／Ｔｘアンテナ１１と、送信の際だけ動作する２本のＴｘアンテナ１２、１３とからなる。さらに、第１の宇宙船１０は、第１の面７１に対向する第２の面７２に取り付けられた送受信アンテナ７３を含む。第２の宇宙船２０の第１の面７４に取り付けられたトリプレットのアンテナは、送信の際および受信の際に動作するＲｘ／Ｔｘアンテナ７５と、送信の際だけ動作する２本のＴｘアンテナ７６、７７とからなる。さらに、第２の宇宙船２０は、第１の面７４に対向する第２の面７８に取り付けられた送受信アンテナ２１を含む。別の宇宙船のアンテナ方向に向けられたアンテナだけが相互通信し得る。図７において、第２の宇宙船２０の面７８に取り付けられたＲｘ／Ｔｘアンテナ２１と第１の宇宙船１０の面７１に取り付けられたトリプレットのＲｘ／Ｔｘ１１、Ｔｘ１２、Ｔｘ１３アンテナとだけが船間通信リンク３３を介し通信することができる。さらに、各宇宙船は、ホスト船のものに対応するアーキテクチャを含み、別の宇宙船により行われ送信された測定の結果を処理し、２機の宇宙船間の相対的角度位置の推定値をそれから抽出することができる。したがって、２機の宇宙船は、それらのトリプレットのアンテナの配向が船間通信リンク３３方向に向けられた場合、ホスト船としてまたはコンパニオン船として動作し得る。別の宇宙船は、船間通信リンク３３の反対側の方向に向けられたアンテナにより送信された信号を受信することができない。図９ａの例では、動作するトリプレットのアンテナは第１の宇宙船１０に配置されたトリプレット１１、１２、１３である。したがって、第２の宇宙船２０により行われた測定の結果を処理し、２機の宇宙船間の相対的角度位置を推定することができるのは第１の宇宙船である。しかし、例えば編隊での飛行の場合、第２の宇宙船２０のトリプレットのアンテナは、編隊の第３の宇宙船（図示せず）に対して動作可能であり、第２の宇宙船２０はこの第３の宇宙船に対するホスト船になり得る。
【００４９】
ＴＤＭＡフレームは、それぞれが第１の宇宙船１０の特定のアンテナ上または第２の宇宙船２０のアンテナ上の信号の送信または受信専用の複数の連続時間窓を含む。各宇宙船により送信された信号は搬送波により変調された測定結果とデータを含む。これらの送信信号は、宇宙船間でデータを送信できるようにするとともに宇宙船間の角度と相対距離の測定を行なえるようにする。図９ｂのグラフの第１の線はＴＤＭＡフレームの異なる時間窓中に行われ得る測定を示す。グラフの第２の線は各時間窓中の第１の宇宙船のアクティブなアンテナを示す。グラフの第３の線は各時間窓中の第２の宇宙船２０のアクティブなアンテナを示す。
【００５０】
宇宙船が信号を送信すると、他のすべての宇宙船は受信モードとなり送信信号をリスンする。受信電力レベルが十分となるためには、リスンしている宇宙船の受信アンテナは、送信している宇宙船のアンテナに対して正しく配向される必要がある。したがって、これは異なる宇宙船の相互配位に依存する。電力測定装置は、各アンテナ上の推定電力レベルに応じて最良の受信アンテナをリアルタイムで選択するために各宇宙船に搭載され得る。受信アンテナを動的に選択するために必要な電力測定は、他の測定と並列にＴＤＭＡフレームに従って連続的に行われる。
【００５１】
ＴＤＭＡフレームの前半は送信用に第１の宇宙船１０に割り振られた期間に対応する。この期間は、予め確立された順番であって前もっては修正できない順番で送信する第１の宇宙船１０の４つのアンテナＲｘ／Ｔｘ１１、Ｔｘ１２、Ｔｘ１３、Ｒｘ／Ｔｘ７３にそれぞれ割り当てられた４つの時間窓を含む。この期間中、第２の宇宙船２０のＲｘ／Ｔｘ２１またＲｘ／Ｔｘ７５アンテナはリスンして、最強電力を有するＲｘ／Ｔｘ２１またはＲｘ／Ｔｘ７５アンテナが測定を行う。最強電力を有する第２の宇宙船２０のアンテナの判定は第１の宇宙船１０により行われる。このため、受信の際、第１の宇宙船１０は、第２の宇宙船２０のアンテナにより送信された信号に関する電力測定を行い、次に、双方向データ送信リンク３３上で行われた電力測定の結果を再送信する。受信の際、第２の宇宙船２０は、送信していたときに最大電力を発生したＲｘ／Ｔｘアンテナを選択する。図７では、これは、最も高い電力レベルを有しその測定結果が使用される第２の宇宙船２０のＲｘ／Ｔｘアンテナ２１である。さらに、第１の宇宙船の送信の期間中、第１の宇宙船は、リスンしていた前の時間窓内に第２の宇宙船により送信された測定結果を使用し、第２の宇宙船に対するその角度位置と、この第２の宇宙船と第１の宇宙船とを隔てる距離とを決定する。
【００５２】
ＴＤＭＡフレームの後半は送信用に第２の宇宙船２０に割り振られた期間に対応する。この期間は、予め確立された順番であって前もっては修正できない順番で送信する第２の宇宙船２０の４つのアンテナＲｘ／Ｔｘ２１、Ｔｘ７４、Ｔｘ７６、Ｒｘ／Ｔｘ７５にそれぞれ割り当てられた４つの時間窓を含む。この期間中、第１の宇宙船１０のＲｘ／Ｔｘ１１またＲｘ／Ｔｘ７３アンテナはリスンし、最強受信電力を有するＲｘ／Ｔｘ１１またはＲｘ／Ｔｘ７３アンテナが測定を行う。図７では、送信する信号が第１の宇宙船１０により受信されるようにＲｘ／Ｔｘアンテナ２１だけが正しく配向される。結果的に、第１の宇宙船は、第２の宇宙船２０により送信された信号から経路差測定を行うことができない。しかし、単一信号の受信により、双方向データ送信リンク３３上で交換される擬似距離のハーフサムから２機の宇宙船間の距離測定結果を生成することが可能である。同じ距離測定結果の２分の１差は、コンパニオン船により行われた経路差測定のデータスタンピング（ホスト船のローカル時間における）に必要なクロック間偏移を生成する。
【００５３】
非限定例として、８０ｍｓのＴＤＭＡフレーム存続時間の間、２機の宇宙船のそれぞれの各送信時刻窓へ１０ｍｓを割り振ることが可能である。
【００５４】
本発明は、相対位置が決定されなければならない少なくとも２機の宇宙船を含む任意の組の宇宙船へ適用され得る。
【００５５】
２機の宇宙船は、編隊で飛ぶ衛星群などの複数の宇宙船の一部を形成し得る。この場合、編隊の船間の相対的測位は、一対の宇宙船毎に２つずつ取られた編隊のすべての船に対し同じように行われ得、ＴＤＭＡフレームは編隊の他の宇宙船のアンテナに割り振られた追加の時間窓を含む。それぞれがＭ個のアンテナを備えたＮ機の宇宙船に関しては、フレームはＮ×Ｍの送信時刻窓を含むことになる。例えば、それぞれが４つのアンテナを含む３つの宇宙船の編隊に関しては、ＴＤＭＡフレームは１２の送信時刻窓を含まねばならない。１０ｍｓが各アンテナへ割り振られれば、フレームの全体の持続時間は１２０ｍｓである。
【００５６】
宇宙船はまた、宇宙ステーションと、宇宙ステーションに係留されたい貨物船とからなり得る。この場合、貨物船は少なくとも１つのトリプレットのアンテナを備えなければならなく、宇宙ステーションは、接近する貨物船の相対位置の測定と貨物船のトリプレットのアンテナにより送信された信号から貨物船と宇宙ステーション間の距離の測定とを行えるようにする測定手段と送受信手段とを伴う送受信アンテナを備える少なくとも１つの受信器を有し、接近する貨物船へ測定結果を再送信しなければならない。
【００５７】
異なる宇宙船上に存在するトリプレットのアンテナの数と、異なる宇宙船の位置と初期配向とに依存して、少なくとも１機の他の宇宙船の視界内にいかなるトリプレットも存在しない場合があり得る。トリプレットのアンテナに対向する面上に配置された追加の送受信アンテナまたはＧＮＣナビゲーションモジュール６２の先行測定のおかげで、好都合な構成のトリプレットのアンテナを素早く替えるために対応する宇宙船（群）の配向を変更することが可能である。
【００５８】
本発明は特定の実施形態に関連して説明されたが、本発明はそれらに決して限定されなく、説明した手段のすべての技術的均等物とそれらの組み合わせが本発明のフレームワーク内に入るという前提でこれらを含むということは明白である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  ホスト船
１１  主送受信アンテナ
１１ｂ，２１ａ，２１ｂ  送受信アンテナ
１２，１３  副受信アンテナ
１４  処理装置
１５，２５  無線周波数端末
１６  送信チェイン
１７  受信チェイン
１８  ルーティング装置
１９  無線周波数切り替え手段
２０  コンパニオン船
２１  アンテナ
２６，３０  ルーティングフィルタ
２７，３１  減衰器
２８，２９  入／出力フィルタ
３３  双方向船間位置および通信無線周波数リンク
４０  第１の回転
５０  送信
５１，５３  受信
５２  測定
５４  処理
５５  角度位置
５６  変動計算
５８  姿勢変動
５９  慣性姿勢センサ
６０  相対角度位置の推定値
６１  ナビゲーションフィルタ
６２  制御モジュールＧＮＣ
６３  第２の回転
７１，７４  第１の面
７２，７８  第２の面
７５  Ｒｘ／Ｔｘアンテナ
７６，７７  Ｔｘアンテナ
ｄ１，ｄ２  距離
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，ｄｄｍ１，ｄｄｍ２  経路差
ＬＯＳ  見通し線ベクトル
ＸＬＯＳ，ＹＬＯＳ，ＺＬＯＳ  ＬｏＳの座標
α１，α２  角度
θ  仰角
【図１】
2015155897.tif 000010
【図２】
2015155897.tif 000011
【図３】
2015155897.tif 000012
【図４】
2015155897.tif 000013
【図５ａ】
2015155897.tif 000014
【図５ｂ】
2015155897.tif 000015
【図５ｃ】
2015155897.tif 000016
【図６】
2015155897.tif 000017
【図７ａ】
2015155897.tif 000018
【図７ｂ】
2015155897.tif 000019
【図８】
2015155897.tif 000020
【図９ａ】
2015155897.tif 000021
【図９ｂ】
2015155897.tif 000022
【外国語明細書】
2015155897000001.pdf