(57)【要約】【課題】  送信測距信号の周波数に拘らずに、かつドップラ補償の実施時にも正確な距離測定を行なえるようにする。【解決手段】  ＰＮコード、ＰＮクロック、ＰＮエポックを含む測距信号を移動体Ｓに向けて送信し、移動体Ｓから返送される測距信号を受信し（１１〜１４）、送信しているＰＮコードがＰＮエポックによって示される所定のビットから何ビット目であるかを検出し（１５）、受信ＰＮコードがＰＮエポックによって示される所定のビットから何ビット目であるかを検出する（１６）。一方、測距開始時点からその時点の送信コード位置検出結果と同じ検出結果が受信コード位置検出で得られるまでの時間を計時し、移動体Ｓとの間を測距信号が往復するのに要した時間として移動体Ｓまでの距離を算出する（１７〜２０）。かくして、ドップラ補償を行なうべく測距信号の周波数を変化させても、往復時間を正確に計時することができ、距離を正確に算出することができる。【選択図】      図３
2004286766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を返送する機能を有した移動体までの距離の計測を行なう距離計測装置において、
所定の擬似ランダムノイズコード、この擬似ランダムノイズコードに同期した擬似ランダムノイズクロックおよび前記擬似ランダムノイズコードの１シーケンス毎の所定ビットを示す擬似ランダムノイズエポックをそれぞれ含んだ測距信号を送信する測距信号送信手段と、
前記移動体から返送された測距信号を受信する測距信号受信手段と、
前記送信手段が送信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する送信コード位置検出手段と、
前記受信手段が受信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する受信コード位置検出手段と、
一定周期の基準クロックを発生する基準クロック発生手段と、
所定の測距開始時点から、この時点における前記送信コード位置検出手段の検出結果と同じ検出結果が前記受信コード位置検出手段で得られるまでの時間を前記基準クロックを用いて計時する計時手段と、
この計時手段により計時された時間を前記移動体との間を前記測距信号が往復するのに要した時間として前記移動体までの距離を算出する距離算出手段とを具備したことを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】
測距信号送信手段は、送信する測距信号に対してドップラ補償を行なうことを特徴とする請求項１に記載の距離測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば軌道上を飛翔する人工衛星等の移動体までの距離を測定するための距離計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球局から人工衛星までの距離を測定するための一方法として、単発のパルス信号を用いる方法がある。
【０００３】
この方法は、地球局から人工衛星に向けて単発のパルス信号を送信し、このパルス信号が人工衛星で折り返されて地球局に到達するまでの時間（以下、往復時間と称する）ΔＴを測定することにより、地球局から人工衛星までの距離を、  
１／２×ΔＴ×ｃ    ただしｃは光速    …(1)   
なる式により算出するものである。
【０００４】
しかしながら上述の方法では、１回のパルス信号の送受信で測距ができるのは１回限りであり、連続して測距を行うには所定の周期で連続してパルスが生じる測距信号を用いる必要がある。すなわち図６に示すように、時間ｔの間隔でパルスが生じる測距信号（送信測距信号）を送信し、この送信測距信号にパルスが生じてから人工衛星で返送されて受信された測距信号（受信測距信号）にパルスが生じるまでの時間を往復時間ΔＴとして測定する必要がある。
【０００５】
このとき、測距信号が地球局と人工衛星との間を往復するのに要する時間が図６に示すように送信測距信号におけるパルスの発生間隔ｔよりも小さい場合には問題ないが、図７に示すように送信測距信号におけるパルスの発生間隔ｔよりも大きい場合には、送信測距信号に生じる各パルスと受信測距信号に生じる各パルスとの対応が不明となり、往復時間ΔＴを正確に測定することが困難になる。
【０００６】
この不具合は、測距信号におけるパルスの発生間隔が往復時間ΔＴよりも常に長くなるように十分に大きく設定しておくことで回避することが可能となる。ところが測距信号におけるパルスの発生間隔ｔを長くすると、人工衛星や地球局において測距信号の受信を行なう受信機の同期捕捉時間が長くなるなどの不具合が新たに生じるため、パルスの発生間隔ｔの長さには制限があり、測距信号におけるパルスの発生間隔を往復時間ΔＴより長く設定することができない場合がある。
【０００７】
このような場合に従来は、人工衛星の軌道情報に基づいて各時刻における往復時間の予測値を送信測距信号におけるパルスの発生間隔の倍数単位で求めておく。すなわち、ここで求める予測値は、送信測距信号におけるパルスの発生間隔をＡとすれば、Ａ×Ｎ（Ｎは整数）で表される。
【０００８】
そして、送信測距信号にパルスが生じてから受信測距信号にパルスが生じるまでの時間δｔを測定し、真の往復時間ΔＴを、  
ΔＴ＝Ａ×Ｎ＋δｔ  
なる式により算出する。
【０００９】
このように、Ａ×Ｎを算出することにより真値を算出する処置をアンビギュイティ除去という。
【００１０】
しかしながらこの方法では、全ての測距データ取得時刻における距離の予測値をあらかじめ算出しておく必要があり、またすべての測距データに対してアンビギュイティ除去が必要になるという不具合があった。
【００１１】
一方、地球局から人工衛星までの距離を測定するための別の方法として、測距信号として擬似ランダムノイズ（ＰＮ）信号を利用するものがある。
【００１２】
ＰＮ信号は図８に示すように、“０”または“１”のビットを配列してなる所定パターンのビット列の繰り返しであるＰＮコード、ＰＮコードをなす各ビットに同期したＰＮクロックおよびＰＮコードの１シーケンスの先頭のビットに同期したＰＮエポックからなる。
【００１３】
かくしてこのＰＮ信号を測距信号として用いた場合、送信ＰＮコードが１シーケンスの先頭から何ビット目であるかをカウントする第１カウンタおよび受信ＰＮコードが１シーケンスの先頭から何ビット目であるかをカウントする第２カウンタをそれぞれ用意する。そして、第１カウンタのカウント値をＮ１、また第２カウンタのカウント値をＮ２、さらに送信ＰＮクロックの周期をδＴとすると、測距信号の往復時間ΔＴは、  
ΔＴ＝（Ｎ１−Ｎ２）×δＴ            …(2)   
なる式で求められる。
【００１４】
そしてこの式で求められたΔＴを前記(1) 式に代入することにより、地球局から人工衛星までの距離を求めることができる。なお、ここで算出される距離は、測距開始時刻をＴ０としたとき、［Ｔ０−ΔＴ／２］で示される時刻における地球局と人工衛星との間の距離を表わす。
【００１５】
ところで、図９に示すように人工衛星までの距離がほぼ一定である場合には、送信測距信号の周波数と受信測距信号の周波数とはほぼ同じであり問題ない。しかしながら、実際には人工衛星までの距離は変動するものとなっており、これにより生じるドップラ効果によって人工衛星にて受信される測距信号の周波数が地球局から送信した測距信号の周波数と異なり、また図１０に示すように地上局における受信測距信号の周波数も送信測距信号の周波数と異なってしまう。
【００１６】
そこで、人工衛星の運動によるドップラ効果で発生する衛星受信周波数のずれを打ち消すように地上の送信周波数を制御するドップラ補償を実施する場合が多い。
【００１７】
このドップラ補償を実施すると、送信測距信号における送信ＰＮクロックの周期δＴが変動することになるため、前記(2) 式では往復時間ΔＴを求めることができなくなってしまい、距離の測定が行なえなくなってしまう。すなわち上記ＰＮ信号を用いた方法では、ドップラ補償を実施する場合に対応することができないという不具合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
以上のように従来の距離測定装置では、ＰＮ信号を測距信号として用いて距離測定を行なう場合、送信測距信号中のＰＮクロックをカウントすることで測距信号の往復時間が求められるため、ＰＮクロックの周波数が変化すると測距信号の往復時間を正確に求めることができず、距離測定を正確に行なうことができなくなってしまうという不具合があった。
【００１９】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、ＰＮ信号を測距信号として用いて距離測定を行なう際に、送信測距信号の周波数に拘らずに正確な距離測定を行なうことができ、ドップラ補償の実施時にも正確な距離測定を行なうことができる距離測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記目的を達成するために本発明は、所定の擬似ランダムノイズコード、この擬似ランダムノイズコードに同期した擬似ランダムノイズクロックおよび前記擬似ランダムノイズコードの１シーケンス毎の所定ビットを示す擬似ランダムノイズエポックをそれぞれ含んだ測距信号を送信する、例えば測距信号発生部、送信部およびアンテナからなる測距信号送信手段と、前記移動体から返送された測距信号を受信する、例えばアンテナおよび受信部からなる測距信号受信手段と、前記送信手段が送信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する例えば送信ＰＮコード位置カウンタなどの送信コード位置検出手段と、前記受信手段が受信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する例えば受信ＰＮコード位置カウンタなどの受信コード位置検出手段と、一定周期の基準クロックを発生する例えば基準クロック発生部などの基準クロック発生手段と、所定の測距開始時点から、この時点における前記送信コード位置検出手段の検出結果と同じ検出結果が前記受信コード位置検出手段で得られるまでの時間を前記基準クロックを用いて計時する、例えば往復時間カウンタおよび往復時間計時制御手段からなる計時手段と、この計時手段により計時された時間を前記移動体との間を前記測距信号が往復するのに要した時間として前記移動体までの距離を算出する距離算出手段とを備えた。
【００２１】
このような手段を講じたことにより、ＰＮコードにおけるあるビットが移動体を介して返送されるまでの時間が測距信号の往復時間として計時されて、この時間から移動体の距離が算出されるが、測距信号の往復時間を計時するに当たっては、測距信号の周波数に拘りなしに周波数が一定とされた基準クロックの周期数をカウントすることで実現され、ドップラ補償等により測距信号の周波数が変化しても、測距信号の往復時間を計時には影響しない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、所定の擬似ランダムノイズコード、この擬似ランダムノイズコードに同期した擬似ランダムノイズクロックおよび前記擬似ランダムノイズコードの１シーケンス毎の所定ビットを示す擬似ランダムノイズエポックをそれぞれ含んだ測距信号を送信する、例えば測距信号発生部、送信部およびアンテナからなる測距信号送信手段と、前記移動体から返送された測距信号を受信する、例えばアンテナおよび受信部からなる測距信号受信手段と、前記送信手段が送信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する例えば送信ＰＮコード位置カウンタなどの送信コード位置検出手段と、前記受信手段が受信している擬似ランダムノイズコードが擬似ランダムノイズエポックが示す所定のビットから何ビット目であるかを検出する例えば受信ＰＮコード位置カウンタなどの受信コード位置検出手段と、一定周期の基準クロックを発生する例えば基準クロック発生部などの基準クロック発生手段と、所定の測距開始時点から、この時点における前記送信コード位置検出手段の検出結果と同じ検出結果が前記受信コード位置検出手段で得られるまでの時間を前記基準クロックを用いて計時する、例えば往復時間カウンタおよび往復時間計時制御手段からなる計時手段と、この計時手段により計時された時間を前記移動体との間を前記測距信号が往復するのに要した時間として前記移動体までの距離を算出する距離算出手段とを備えたので、ＰＮ信号を測距信号として用いて距離測定を行なう際に、送信測距信号の周波数に拘らずに正確な距離測定を行なうことができ、ドップラ補償の実施時にも正確な距離測定を行なうことができる距離測定装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態につき説明する。
【００２４】
図１は本実施形態に係る距離測定装置を適用して構成された地球局装置の要部構成を示す機能ブロック図である。
【００２５】
この図に示すように本実施形態の地球局装置は、測距信号発生部１、送信部２、アンテナ３、受信部４、時間差計時部５、演算部６および軌道予測部７を有している。
【００２６】
測距信号発生部１は、所定の周期（所定時間Ａの間隔）で単発のパルスが生じる測距信号を発生する。この測距信号発生部１で発生された測距信号は、送信部２を介してアンテナ３に供給され、送信測距信号として人工衛星Ｓに向けて送信される。
【００２７】
人工衛星Ｓで折り返された返送測距信号は、アンテナ３を介して受信部４に与えられ、ここで受信される。
【００２８】
時間差計時部５は、測距信号発生部１が発生する測距信号にパルスが生じてから、受信部４にて受信された測距信号にパルスが生じるまでの時間差δｔを計時し、演算部６に通知する。
【００２９】
演算部６は、例えばマイクロプロセッサを主制御回路として有し、例えばソフトウェア処理によりそれぞれ実現される時間差比較手段６ａ、予測値補正手段６ｂおよび距離算出手段６ｃを有している。このうち時間差比較手段６ａは、時間差計時部５が現在出力している時間差と前タイミングで出力していた時間差との差と所定の規定値との比較処理を行なうものである。また予測値補正手段６ｂは、時間差比較手段６ａによる比較結果に基づいて必要に応じ、距離算出手段６ｃが距離の算出に用いる予測値の補正を行なうものである。そして距離算出手段６ｃは、時間差計時部５により計時された時間差δｔと予め求められている予測値とに基づいて人工衛星Ｓまでの距離を算出するための処理を行なうものである。
【００３０】
軌道予測部７は、人工衛星Ｓの軌道情報に基づいて、演算部６が測距を開始する時点の初期的な予測値を求めて運算部６に与えるものである。
【００３１】
次に以上のように構成された地球局装置における人工衛星Ｓまでの距離の測定動作につき演算部６の処理手順に従って説明する。
【００３２】
まず演算部６は、起動されて測距動作を開始するとき、軌道予測部７に現在の距離を予測させる。軌道予測部７は、人工衛星Ｓの軌道情報に基づき、現在における人工衛星Ｓまでの距離を予測し、その値を出力する。ここで軌道予測部７は、測距信号発生部１が発生している測距信号におけるパルスの発生間隔Ａの整数倍の精度で距離を予測する。すなわち、軌道予測部７が出力する値は、Ａ×Ｎ（Ｎは整数）なる値をとる。
【００３３】
そして演算部６は、以上のように軌道予測部７が出力する値を予測値として取り込む（図２中のステップＳＴ１）。また演算部６は、その時点において時間差計時部５が出力している時間差δｔを取り込む（ステップＳＴ２）。
【００３４】
次に演算部６は距離算出手段６ｃにより、人工衛星Ｓまでの距離を、  
１／２×｛（Ａ×Ｎ）＋δｔ｝×ｃ  
なる式により算出する。
【００３５】
ここで、測距開始後の最初の距離算出時には、（Ａ×Ｎ）は軌道予測部７にて予測された値であるので、アンビギュイティ除去を行なう従来と同様な手法による距離の算出処理が行なわれることになる。
【００３６】
さて演算部６は、前回に時間差計時部５が出力している時間差δｔを取り込んだ時点から所定の時間（例えば１秒）が経過したら、ステップＳＴ３において距離の算出に用いた時間差δｔの値をδｔ′とする（ステップＳＴ４）とともに、時間差計時部５が現在出力している時間差δｔを新たに取り込む（ステップＳＴ５）。かくして、δｔは最新の測距タイミングにおける時間差を示し、またδｔ′は１つ前の測距タイミングにおける時間差を示すことになる。
【００３７】
そして演算部６は時間差比較手段６ａにより、［δｔ−δｔ′］が所定の基準値δｔx よりも大きいか否かの判断および［δｔ′−δｔ］が所定の基準値δｔx よりも大きいか否かの判断（ステップＳＴ６およびステップＳＴ７）を行なう。すなわちこのステップＳＴ６およびステップＳＴ７において演算部６は、時間差計時部５が出力している時間差δｔの値を１つ前の測距タイミングにおける値と比較し、両者の差が所定値異常となっているか否かの判断を行なっている。さらに詳しくは、現測距タイミングにおける時間差δｔの値が１つ前の測距タイミングにおける値から所定値以上に増加しているか、あるいは１つ前の測距タイミングにおける値よりも所定値以上に減少しているかを判定している。
【００３８】
さて、人工衛星Ｓが近付いているとき、時間差計時部５で求められる時間差δｔは徐々に減少してゆく。しかし、時間差δｔが一旦“０”まで達すると、時間差計時部５にて受信測距信号に生じるパルスと比較される送信測距信号のパルスが変化し、時間差δｔは一気にパルスの間隔であるＡまで増加する。従って、測距の実行間隔をＴ、人工衛星Ｓの考えられる最大の速度をＶとしたときに、測距信号におけるパルスの間隔Ａを、  
Ｖ×Ｔ＜１／２×ｃ×Ａ  
なる関係が成立するように設定しておけば、上述のような時間差δｔの値の急激な変化は時間差計時部５にて受信測距信号に生じるパルスと比較される送信測距信号のパルスが変化したためであることが分かる。そして上述のように時間差δｔの値が急激に増加している場合は、人工衛星Ｓが近付いているときであるため、演算部６はステップＳＴ６において［δｔ−δｔ′］が所定の基準値δｔx よりも大きいと判断すると、予測値補正手段６ｂによってＮを［Ｎ−１］として予測値（Ａ×Ｎ）の値を補正する。
【００３９】
逆に、人工衛星Ｓが遠ざかっているとき、時間差計時部５で求められる時間差δｔは徐々に増加してゆく。しかし、時間差δｔが一旦パルスの間隔であるＡまで達すると、時間差計時部５にて受信測距信号に生じるパルスと比較される送信測距信号のパルスが変化し、時間差δｔは一気に“０”まで減少する。従って、測距信号におけるパルスの間隔Ａを上述のように設定しておけば、上述のような時間差δｔの値の急激な変化は時間差計時部５にて受信測距信号に生じるパルスと比較される送信測距信号のパルスが変化したためであることが分かる。そして上述のように時間差δｔの値が急激に減少している場合は、人工衛星Ｓが近付いているときであるため、演算部６はステップＳＴ７において［δｔ′−δｔ］が所定の基準値δｔx よりも大きいと判断すると、予測値補正手段６ｂによってＮを［Ｎ＋１］として予測値（Ａ×Ｎ）の値を補正する。
【００４０】
なお、演算部６はステップＳＴ６およびステップＳＴ７において［δｔ−δｔ′］および［δｔ′−δｔ］のいずれも所定の基準値δｔx よりも大きくないと判断すると、ステップＳＴ８およびステップＳＴ９の処理を行なわず、予測値をこれまでのままとする。
【００４１】
そして演算部６は、未補正または補正済みの予測値を用いてステップＳＴ３以降の処理を繰り返す。
【００４２】
次に以上の動作を、測距信号におけるパルスの間隔を100msec 、測距の実行間隔を１sec とし、人工衛星Ｓは測距開始時刻に往復時間にして550msec の距離にあり、毎秒1msec に相当する距離で近づいている場合を例にして詳しく説明する。
【００４３】
このとき測距開始時において軌道予測部７では、予測値（Ｎ×Ａ）として500msec （Ｎ＝５）が算出される。また時間差計時部５では、往復時間の真値550msec に対する予測値との差に相当する50msecが時間差δｔとして求められる。
【００４４】
以後、時間差計時部５では、１sec 毎の時間差δｔが、［49,48,47, …,2,1,0,99,98…］という具合に求められ、往復時間の真値が［549,548,547 …］という具合に求められる。
【００４５】
さて、測距開始から５１秒が経過すると、時間差δｔは99となる。このとき、予測値を500ms のままとしておくと、求められる往復時間は599ms となり、１秒前の500ms から急激に変化することになる。これは、人工衛星Ｓが１sec の間に99msecの往復時間に相当する距離を動いたことになるため、不適切であることがわかる。そこで、Ｎをこれまでの“５”から“１”を減じた“４”として予測値（Ａ×Ｎ）を400ms に補正することで真値である499ms を求めることが可能となる。
【００４６】
以上のように本実施形態によれば、測距開始時のみに軌道予測部７にて軌道情報に基づく距離の予測を行ない、これにより算出される予測値を用いてアンビギュイティ除去を行なえば、以降は、送信測距信号におけるパルス発生と受信測距信号におけるパルス発生との時間差を最新の測距タイミングでの値と１つ前の測距タイミングでの値とで比較し、両者の差が所定の規定値δｔx を上回るような急激な変化が生じたことをもって予測値を補正して行くことで、軌道予測部７による軌道情報に基づく距離の予測を行なわずに正確な測距が行なえる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２実施形態につき説明する。
【００４８】
図３は本実施形態に係る距離測定装置を適用して構成された地球局装置の要部構成を示す機能ブロック図である。
【００４９】
この図に示すように本実施形態の地球局装置は、測距信号発生部１１、送信部１２、アンテナ１３、受信部１４、送信ＰＮコード位置カウンタ１５、受信ＰＮコード位置カウンタ１６、時刻信号部１７、往復時間カウンタ１８、基準クロック発生部１９および測距処理部２０を有している。
【００５０】
測距信号発生部１１は、“０”または“１”のビットを配列してなる所定パターンのビット列の繰り返しである擬似ランダムノイズ（ＰＮ）コード、ＰＮコードをなす各ビットに同期したＰＮクロックおよびＰＮコードの１シーケンスの先頭のビットに同期したＰＮエポックからなるＰＮ信号を測距信号として発生する。この測距信号発生部１１で発生された測距信号は、送信部１２を介してアンテナ１３に供給され、送信測距信号として人工衛星Ｓに向けて送信される。
【００５１】
人工衛星Ｓで折り返された返送測距信号は、アンテナ１３を介して受信部１４に与えられ、ここで受信される。
【００５２】
送信ＰＮコード位置カウンタ１５は、測距信号発生部１１が発生する測距信号のうちのＰＮエポックがリセット信号として、またＰＮクロックがクロック信号としてそれぞれ入力されている。すなわち送信ＰＮコード位置カウンタ１５は、送信測距信号のＰＮクロックをカウントするものであり、そのカウント値は送信測距信号のＰＮエポックにパルスが生じることでリセットされる。
【００５３】
受信ＰＮコード位置カウンタ１６は、受信部１４で受信された測距信号（受信測距信号）のうちのＰＮエポックがリセット信号として、またＰＮクロックがクロック信号としてそれぞれ入力されている。すなわち受信ＰＮコード位置カウンタ１６は、受信測距信号のＰＮクロックをカウントするものであり、そのカウント値は受信測距信号のＰＮエポックにパルスが生じることでリセットされる。
【００５４】
時刻信号部１７は、所定の時刻または所定の時間間隔で測距データ取得要求を出力する。
【００５５】
往復時間カウンタ１８は、基準クロック発生部１９が発生する所定周波数の基準クロックをカウントするものであり、そのカウント値は測距処理部２０からの制御の下にリセットされる。
【００５６】
測距処理部２０は、例えばマイクロプロセッサを主制御回路として有し、例えばソフトウェア処理によりそれぞれ実現される往復時間計時制御手段２０ａおよび距離計算手段２０ｂを有している。このうち往復時間計時制御手段２０ａは、時刻信号部１７から測距データ取得要求が与えられたことに応じて測距信号発生部１１が出力するＰＮコードが１シーケンスにおける何ビット目であるかをチェックし、同じビットが受信測距信号におけるＰＮコードに生じるまでの時間を計時するための処理を行なうものである。また距離計算手段２０ｂは、往復時間計時制御手段２０ａにより計時された時間に基づいて人工衛星Ｓまでの距離を算出するものである。
【００５７】
次に以上のように構成された地球局装置における人工衛星Ｓまでの距離の測定動作につき測距処理部２０の処理手順に従って説明する。
【００５８】
まず測距処理部２０は、時刻信号部１７から出力された測距データ取得要求が到来するのを待ち受けている（図４中のステップＳＴ１１）。そして測距データ取得要求が到来すると測距処理部２０は、次に送信ＰＮコード位置カウンタ１５がカウントアップするのを待ってカウントアップ後のカウント値Ｎ１の取り込み（ステップＳＴ１２）を行なうとともに、往復時間カウンタ１８をリセットする（ステップＳＴ１３）。
【００５９】
ここで送信ＰＮコード位置カウンタ１５は、測距信号発生部１１が発生するＰＮ信号、すなわち送信測距信号におけるＰＮクロックをカウントするものであり、ＰＮエポックにパルスが生じることでリセットされるものであるので、そのカウント値Ｎ１は、送信測距信号として現在送出されているＰＮコードが、ＰＮコードの１シーケンスにおける何ビット目であるかを示したものである。
【００６０】
続いて測距処理部２０は、受信ＰＮコード位置カウンタ１６のカウント値Ｎ２を監視し、このカウント値Ｎ２がステップＳＴ１２で取り込んだカウント値Ｎ１と同じになるのを待つ（ステップＳＴ１４およびステップＳＴ１５）。
【００６１】
ここで受信ＰＮコード位置カウンタ１６は、受信部１４で受信されたＰＮ信号、すなわち受信測距信号におけるＰＮクロックをカウントするものであり、ＰＮエポックにパルスが生じることでリセットされるものであるので、そのカウント値Ｎ２は、受信測距信号として現在受信されているＰＮコードが、ＰＮコードの１シーケンスにおける何ビット目であるかを示したものである。
【００６２】
かくして、カウント値Ｎ２がステップＳＴ１２で取り込んだカウント値Ｎ１と同じになれば、測距データ取得要求が到来した直後に送信測距信号にて送出されたＰＮコードのビットが人工衛星Ｓで折り返されて戻ってきたことになる。そこで測距処理部２０は、往復時間カウンタ１８のカウント値Ｎ３を取り込む（ステップＳＴ１６）。
【００６３】
ここで往復時間カウンタ１８は、基準クロック発生部１９が発生する所定の周波数の基準クロックをカウントするものであり、ステップＳＴ１３においてリセットがなされている。従って往復時間カウンタ１８は、測距データ取得要求に応じてカウント値Ｎ１を取り込んだ時点からの基準クロックの周期数をカウントしている。
【００６４】
そこで測距処理部２０は、ステップＳＴ１６で取り込んだカウント値Ｎ３に基準クロック発生部１９が発生する基準クロックの周期δＴ′を掛け算することで往復時間ΔＴを算出する。すなわち、  
ΔＴ＝Ｎ３×δＴ′  
なる式により往復時間ΔＴを算出する（ステップＳＴ１７）。
【００６５】
そして測距処理部２０は、  
１／２×ΔＴ×ｃ  
なる式によって距離を算出する。なお、ここで算出される距離は、測距データ取得要求時刻をＴ０としたとき、［Ｔ０＋ΔＴ／２］で示される時刻における距離を表わす。
【００６６】
こののち測距処理部２０は、ステップＳＴ１１以降の処理を繰り返す。
【００６７】
かくして本実施形態によれば、測距信号発生部１１においてドップラ補償を行なうべく測距信号の周波数を変化させる処理を行なっても、図５に示すように往復時間ΔＴを正確に計時することができ、距離を正確に算出することができる。
【００６８】
なお本発明は前記各実施形態に限定されるものではない。例えば前記各実施形態では、地球局装置に適用され、地球局から人工衛星までの距離を測定するものとしているが、本発明の距離測定装置が適用される装置は地球局装置には限定されない。また移動体も人工衛星には限定されず、飛行機などの他の移動体であってもよい。
【００６９】
また前記第１実施形態では、測距信号として正弦波トーンを用い、送信正弦波と受信正弦波の位相差を測定するようにしてもよい。
【００７０】
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る距離測定装置を適用して構成された地球局装置の要部構成を示す機能ブロック図。
【図２】図１中の演算部６の処理手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施形態に係る距離測定装置を適用して構成された地球局装置の要部構成を示す機能ブロック図。
【図４】図３中の測距処理部２０の処理手順を示すフローチャート。
【図５】図３に示す地球局装置での測距信号の往復時間の計時の動作を説明する図。
【図６】単発のパルス信号を用いて距離を測定するための従来の一方法を説明する図。
【図７】送信測距信号におけるパルスの発生間隔よりも測距信号の往復時間が大きい場合において距離を測定するための従来の一方法を説明する図。
【図８】擬似ランダムノイズ信号（ＰＮ信号）の構成を示す図。
【図９】擬似ランダムノイズ信号を用いて距離を測定するための従来の一方法を説明する図。
【図１０】擬似ランダムノイズ信号を用いて距離を測定するときの不具合を説明する図。
【符号の説明】
【００７２】
１…測距信号発生部
２，１２…送信部
３，１３…アンテナ
４，１４…受信部
５…時間差計時部
６…演算部
６ａ…時間差比較手段
６ｂ…予測値補正手段
６ｃ…距離算出手段
７…軌道予測部
１１…測距信号発生部
１５…送信ＰＮコード位置カウンタ
１６…受信ＰＮコード位置カウンタ
１７…時刻信号部
１８…往復時間カウンタ
１９…基準クロック発生部
２０…測距処理部
２０ａ…往復時間計時制御手段
２０ｂ…距離計算手段
【図１】
2004286766.tif 000003
【図２】
2004286766.tif 000004
【図３】
2004286766.tif 000005
【図４】
2004286766.tif 000006
【図５】
2004286766.tif 000007
【図６】
2004286766.tif 000008
【図７】
2004286766.tif 000009
【図８】
2004286766.tif 000010
【図９】
2004286766.tif 000011
【図１０】
2004286766.tif 000012