(57)【要約】【課題】時間の問題（天候、対象電波星の観測時間による制約）、及び複数台据付を行う場合のアンテナ指向角度に生じる差の問題を解決するアンテナ軸校正方法を得る。【解決手段】静止軌道観測用のアンテナ装置において、各ＧＰＳ衛星の軌道位置をＴＬＥに基づいて算出し、その軌道位置に基づいて各ＧＰＳ衛星を追尾した追尾結果と、インターネットを介して取得した前記各ＧＰＳ衛星の位置情報とから、アンテナ軸校正値を算出するようにしたので、時間の問題が緩和され、また、複数台据付を行う場合のアンテナ指向角度に生じる差の問題も解決できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止軌道観測用のアンテナ装置において、
各ＧＰＳ衛星の軌道位置をＴＬＥに基づいて算出する軌道位置算出工程と、
前記軌道位置算出工程により算出した軌道位置に基づいて各ＧＰＳ衛星を追尾するアンテナ監視・制御工程と、
前記各ＧＰＳ衛星の位置情報をインターネットを介して取得する位置情報取得工程と、
前記アンテナ監視・制御工程により各ＧＰＳ衛星を追尾した追尾結果と前記位置情報取得工程により取得した各ＧＰＳ衛星の位置情報からアンテナ軸校正値を算出するデータ処理工程と
を有することを特徴とするアンテナ軸校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星の静止軌道を観測する静止軌道観測用アンテナの軸校正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、衛星の静止軌道を観測する静止軌道観測用アンテナにおいて、指示する角度に対してアンテナが熱変形したり、風による影響やアンテナ自身の重量により生じる歪み、角度検出誤差などにより、最大受信レベルを得るアンテナ指向方向にズレが生じてしまい、高精度で観測することができないという問題があり、これに対処するために、アンテナ軸校正が行われている。
【０００３】
アンテナ軸校正とは、位置が知られている天体電波源を利用し、電気軸のずれと機械軸のずれを補正する手法である。具体的には、計測時刻において位置が既知である電波星を受信し、最大レベルを得るアンテナ指向方向と電波星位置からアンテナ機械軸のずれを検出する。様々な装置や処理プログラムを用い、アンテナ制御装置と連動することで高い精度での補正結果を得られるが、応答が速く精度の高いものを安価で実現できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７５３３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２２５２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、静止軌道観測用のアンテナ軸校正を行う場合、大きく２つの課題がある。１つめの課題として、アンテナ軸校正にかかる時間の問題があった。すなわち、対象とする電波星によっては、到来電波が天候により大きく影響を受けてしまい、十分なデータが得られないことや、電波星の観測可能時間が限られていることによりアンテナ軸校正の完了時間が予定より延びてしまうことがあるという課題があった。また、２つめの課題として、複数据え付けられたアンテナに関わる精度の問題があった。すなわち、アンテナ軸校正の算出に際して一定の基準を設け、値の収束後に結果を取得するが、アンテナ毎に軸校正値を算出するため、複数アンテナ間では結果として観測した静止衛星の位置情報に対し誤差が生じてしまうという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、時間の問題（天候、対象電波星の観測時間による制約）、及び複数台据付を行う場合のアンテナ指向角度に生じる差の問題を解決するアンテナ軸校正方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明に係るアンテナ軸校正方法は、静止軌道観測用のアンテナ装置において、各ＧＰＳ衛星の軌道位置をＴＬＥに基づいて算出する軌道位置算出工程と、前記軌道位置算出工程により算出した軌道位置に基づいて各ＧＰＳ衛星を追尾するアンテナ監視・制御工程と、前記各ＧＰＳ衛星の位置情報をインターネットを介して取得する位置情報取得工程と、前記アンテナ監視・制御工程により各ＧＰＳ衛星を追尾した追尾結果と前記位置情報取得工程により取得した各ＧＰＳ衛星の位置情報からアンテナ軸校正値を算出するデータ処理工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明のアンテナ軸校正方法によれば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）を用いることで電波星を用いた方法より時間の問題が緩和され、また、複数台据付けのアンテナの指向角度の精度の問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ軸校正の全系を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るアンテナ軸校正の機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るアンテナ軸校正のフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るアンテナ軸校正値を示すテーブルの例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は本発明による静止軌道観測用のアンテナ軸校正の全系を示す模式図である。１は追尾対象のＧＰＳ衛星であり、当該ＧＰＳ衛星１を追尾するアンテナ２と、そのアンテナ２を制御する監視・制御サーバ４から構成されるＡ系と、同じくＧＰＳ衛星１を追尾するアンテナ３と、そのアンテナ３を制御する監視・制御サーバ５から構成されるＢ系が、Ｌ３スイッチ（レイヤ３スイッチ）６により接続されている。また、Ｌ３スイッチ６には、Ａ系、Ｂ系の制御計画を立案する運用管理計算機７が接続されている。さらに、作業用計算機９は、Ａ系、Ｂ系でアンテナ２，３を駆動させた結果であるアンテナ指向データ８と、インターネットから入手するＧＰＳ位置情報の比較、または、同じくインターネットから入手するＴＬＥ（Ｔｗｏ  Ｌｉｎｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔｓ、二行軌道要素）を基にＧＰＳ軌道位置を算出する。ここで、ＴＬＥとは、衛星の軌道とある時刻における位置を表す情報と、衛星名、国際識別番号などを付加した情報を、二行に定められた標準的なフォーマットに記述したものである。なお、監視・制御サーバ４，５、運用管理計算機７及び作業用計算機９はいずれも、有線または無線のネットワークを介して相互に情報のやりとりが可能な状態に接続されている。
【００１１】
ＧＰＳが使用する周波数帯はＬ帯であるため、天候の影響も比較的受けにくい。また、軌道上には３０個程の衛星が存在するため、静止軌道を通過する時間帯付近しか観測できない制約があるが、２４時間データ収集が可能となる。また、ＧＰＳ衛星の位置情報は、例えばＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ＧＮＳＳ  Ｓｅｒｖｉｃｅのウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｉｇｓｃｂ．ｊｐｌ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ／ｄｃｎａｖ／ｃｄｄｉｓ＿ｐｒｏｄｕｃｔｓ＿ｗｗｗｗ．ｈｔｍｌ参照）に数センチの精度で公開されており、この値を真値とすることで観測した静止軌道上の衛星の位置情報に対するアンテナ毎の差も小さくなることが期待される。また、ＴＬＥについては、例えば北米航空宇宙防衛司令部（ＮＯＲＡＤ）のウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｅｌｅｓｔｒａｋ．ｃｏｍ参照）で公開されている。
【００１２】
図２は本発明によるアンテナ軸校正の機能ブロック図であり、図３はアンテナ軸校正を実施する処理を示すフローチャートである。
まず初めに、作業用計算機９がインターネット１１を介してＧＰＳ衛星１のＴＬＥ（ＴＬＥ／ＧＰＳ位置情報１０）を入手し（ステップＳＴ１）、その入手したＴＬＥを基に軌道位置算出部９１が軌道計算を行い、観測日時の各ＧＰＳ衛星の軌道位置を算出する（ステップＳＴ２）。
【００１３】
次に、運用管理計算機７の運用計画部７１が、Ａ系、Ｂ系を制御するため、ステップＳＴ２において算出された軌道位置に沿った運用計画を作成する（ステップＳＴ３）。
そして、Ａ系、Ｂ系それぞれの監視・制御サーバ４，５のアンテナ制御部４１，５１が、ステップＳＴ３において作成された運用計画に基づき、アンテナ２，３を指向し、ＧＰＳ衛星１を追尾する（ステップＳＴ４）。
【００１４】
ここで、Ａ系、Ｂ系で使用する監視・制御サーバ４，５、及び運用管理計算機７は、それぞれＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）サーバと時刻同期しており、システム内での時刻のずれはないものとする。各ＧＰＳ衛星を追尾した結果は、監視・制御サーバ４，５のアンテナ監視部４２，５２により収集され、同監視・制御サーバ４，５内にそれぞれ保存される。なお、アンテナ監視・制御部４０，５０は、それぞれアンテナ制御部４１，５１及びアンテナ監視部４２，５２により構成される。
また、アンテナ指向データ８とは、時刻、アンテナの方位角ＡＺ（Ａｚｉｍｕｔｈ）、及びアンテナの仰角ＥＬ（Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）からなる情報のことである。
【００１５】
そして、運用管理計算機７に記憶された運用計画が全て実行された後、作業用計算機９は、監視・制御サーバ４，５内に保存されたＡ系、Ｂ系のアンテナ指向データ８を収集し（ステップＳＴ５）、その収集したアンテナ指向データ８から、ＧＰＳ衛星１が静止軌道上空を通過する時間帯のアンテナ角度情報を、最小二乗法により算出する（ステップＳＴ６）。ここで最小二乗法を用いた理由は、追尾結果におけるランダム誤差を平均化するためである。
【００１６】
一方、作業用計算機９の位置情報取得部９３は、ＧＰＳ衛星１の位置情報をインターネットを介して取得し（ステップＳＴ７）、データ処理部９２が、その取得したＧＰＳ位置情報からラグランジュ補間により該当時間帯のＧＰＳ軌道位置情報を算出する（ステップＳＴ８）。ここで、ラグランジュ補間を用いた理由は、ＧＰＳ軌道位置情報のデータ分間隔が長いため、該当時間帯のデータを得るために補間処理を行う必要があるためである。
【００１７】
そして、データ処理部９２は、前記ステップＳＴ６において算出したアンテナ角度情報と、前記ステップＳＴ８において算出したＧＰＳ軌道位置情報との誤差をまとめ、多項式近似を行う。ここで得られた近似式より、アンテナ軸校正値１２を算出する（ステップＳＴ９）。このアンテナ軸校正値１２は、監視・制御サーバ４，５に展開される。
【００１８】
このようにして算出されたアンテナ軸校正値１２は、ＡＺに対する補正値とＥＬに対する補正値をテーブルとしてファイルで保持される。このアンテナ軸校正値１２に従って、監視・制御サーバ４，５がアンテナの指向性を制御する。ここで、アンテナ軸校正値１２のうちの、ＡＺに対する補正値テーブルの例を図４に示す。例えば図４の場合には、ＡＺ９０度に対しては０．００２をプラスしてアンテナを指向し、ＡＺ９３度に対しては０．００１をプラスしてアンテナを指向する。また、例えばＡＺ９０．１５度に対しては、線形補間により０．００１５をプラスしてアンテナを指向する。このように軸校正を行うことにより、衛星の静止軌道をより正確に捕捉することができる。
【００１９】
以上のように、この発明のアンテナ軸校正方法によれば、ＧＰＳを使用しているので、天候の影響を受けにくく、２４時間データ収集が可能となるため、従来の電波星を用いた方法のように天候などにより計測結果が影響を受けることが少なく、時間の問題が緩和される。また、ＧＰＳ衛星の位置情報が数センチの精度で公開されており、この値を使用している上に、追尾結果の確認にＴＬＥを用いることにより多角的に補正結果を評価することができるので、複数台アンテナが据え付けられている場合であっても、観測した静止軌道上の衛星の位置情報に対するアンテナ毎の差が小さくなり、アンテナの指向角度の精度の問題も解決することができる。
【００２０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ＧＰＳ衛星、２，３  アンテナ、４，５  監視・制御サーバ、４０，５０  アンテナ監視・制御部、４１，５１  アンテナ制御部、４２，５２  アンテナ監視部、６  Ｌ３スイッチ、７  運用管理計算機、７１  運用計画部、８  アンテナ指向データ、９  作業用計算機、９１  起動位置算出部、９２  データ処理部、９３  位置情報取得部、１０  ＴＬＥ／ＧＰＳ位置情報、１１  インターネット、１２  アンテナ軸校正値。
【図１】
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【図２】
2012184941.tif 000004
【図３】
2012184941.tif 000005
【図４】
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