編隊を組む宇宙船グループ内の一宇宙船用の、２周波数信号を解析することによる相対位置制御装置
編隊を組んで移動する宇宙船のグループの、１つの宇宙船（Ｓ１）用の制御装置（Ｄ）は、
ｉ）宇宙船（Ｓ１）の面に設置され、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の周波数を示す、第一と第二のＲＦ信号を発信及び／又は受信可能な、３つのアンテナ（Ａ１〜Ａ３）から成る集合体と、
ｉｉ）アンテナにより受信され、そして他の宇宙船に由来する第一と第二の信号に基づき、第一の周波数及び周波数ギャップに対応する、アンテナ（Ａ１〜Ａ３）間の、第一と第二の経路長の差を決定する任務を負う第一の測定手段（Ｍ１）と、
ｉｉｉ）宇宙船（Ｓ１）により経験された回転の測定値を届ける任務を負う、第二の測定手段（Ｍ２）と、そして
ｉｖ）
ａ）第一と第二の初期経路長の差に基づき、受信した信号の伝送方向を粗く推算し、
ｂ）前記宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸が、粗い伝送方向に対して揃えられるように、宇宙船（Ｓ１）の位置調整を指令し、
ｃ）選ばれた軸を中心とした宇宙船（Ｓ１）の回転駆動を指令し、
ｄ）回転測定、及びこの回転により引き起こされる第一の経路長の差の変化測定に基づき、他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の伝送方向を正確に推算する任務を負う、処理手段（ＭＴ）とを備える。
ｉ）宇宙船（Ｓ１）の面に設置され、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の周波数を示す、第一と第二のＲＦ信号を発信及び／又は受信可能な、３つのアンテナ（Ａ１〜Ａ３）から成る集合体と、
ｉｉ）アンテナにより受信され、そして他の宇宙船に由来する第一と第二の信号に基づき、第一の周波数及び周波数ギャップに対応する、アンテナ（Ａ１〜Ａ３）間の、第一と第二の経路長の差を決定する任務を負う第一の測定手段（Ｍ１）と、
ｉｉｉ）宇宙船（Ｓ１）により経験された回転の測定値を届ける任務を負う、第二の測定手段（Ｍ２）と、そして
ｉｖ）
ａ）第一と第二の初期経路長の差に基づき、受信した信号の伝送方向を粗く推算し、
ｂ）前記宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸が、粗い伝送方向に対して揃えられるように、宇宙船（Ｓ１）の位置調整を指令し、
ｃ）選ばれた軸を中心とした宇宙船（Ｓ１）の回転駆動を指令し、
ｄ）回転測定、及びこの回転により引き起こされる第一の経路長の差の変化測定に基づき、他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の伝送方向を正確に推算する任務を負う、処理手段（ＭＴ）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は任務を集団的に実行するために、編隊を組んで移動するように意図された例えば人工衛星のような宇宙船のグループに関し、より正確にはこれらの宇宙船の互いに対する相対位置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者に知られているように、或る宇宙船のグループは任務を集団的に実行するために、互いに対して一定の精度で位置調整されなければならない。この位置調整は建前として任務の幾つかの局面−発射後の展開、巡航、及びその任務目的を実行するための該集団の目的の保持−の間に起こる。位置調整はグループの部分的又は全体的な再配置を行なうため、又は少なくとも１つの宇宙船の技術的故障（又は設備故障）を緩和するためにも介入させることができる。
【０００３】
相対ＧＰＳタイプの技術による位置調整は、該任務の高度がＧＰＳ（「全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）」）集団の高度に対して余りに高すぎるか、あるいは追加的又は独立した位置調整手段が必要とされるために、必ずしもこのタイプの任務には適さない。
【０００４】
そのような位置調整を可能にするため、少なくとも、第一に宇宙船の様々な方向の面に設置され、発信／受信の無線周波数信号（ＲＦ）を引き受ける、受信アンテナで必要に応じて補完される発信／受信アンテナと、第二に複数のアンテナの間で受信された信号の経路長の差を算定する任務を負う、特に第一の測定手段を含む「ＲＦセンサ」と、そして第三に経路長の差に基づき、該グループの他の宇宙船により発信された信号の（一般に「視軸」と呼ばれる）伝送方向を推算する任務を負う処理手段とを備えた制御装置を、宇宙船に装備することが提案されている。
【０００５】
そのような制御装置は、アンテナにより受信された信号、及び該グループの他の宇宙船により発信された補助信号に基づき、該グループの他の宇宙船の１つからそれらの宇宙船を隔てている各距離を推算する任務を負う、第二の測定装置を含むことができる。この場合、推算された距離及び推算された視軸に基づき、該処理手段は選ばれた座標系に関して該グループの宇宙船の相対位置を決定できる。
【０００６】
相対位置のそのような決定は、次に該任務により必要とされる幾何学的配置の中へ複数の宇宙船を導き、そして保持するように該グループの宇宙船を制御し、そして宇宙船間の衝突の危険性が検出された場合に、あらゆる回避操作を決定することを可能にする。
【０００７】
相対位置のセンチメートル級の精度、又はセンチメートル未満の精度を得ることは、搬送波の位相の測定に対する作業を行なうことを必要とする。当業者は通常、波長の一部分（典型的には妥当な多経路を有する環境において、波長の５％）に等しい精度を有する位相の測定法を知っている。しかしながら、位相測定は２π以内であることが知られているが、それらは不明瞭であり、この不明瞭さを取り除くには困難が存在する。
【０００８】
超短波（ＳＨＦ（センチ波）又はＥＨＦ（ミリ波））を有する信号の使用は広い周波数帯域を生じ、これは搬送波走査技術又は多重搬送波技術を用いて、不明瞭さの除去を容易にし得る。自由空間における信号の減衰は、その周波数の２乗に比例し、超短波の信号が用いられるとき、大きな発信出力又は指向性のアンテナが必要であり、それによってこれら超短波の使用領域を制限する。該グループの宇宙船の初期位置が大きく傾いた視軸に対応するとき、事実、それらの正確な相対位置を決定することは可能でない。
【０００９】
機上／地上及び機上／機上の空間リンク（２．０ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ）に対し、Ｓ帯域において割り当てられるような低周波数の使用は、全方向性アンテナと低い発信出力（数１０ｋｍの宇宙船間距離に対して１Ｗ未満）を用いることを可能にする。不明瞭性の除去を容易にするために、この帯域内で約１００ＭＨｚ離れた２つの周波数を使用出来る。：これら２つの周波数から生じる位相測定は、次にその波長がより長い仮想搬送波における位相測定を得るために組み合わされる。可能な組合せは、２つの周波数のうなり周波数に関連する位相測定を得るために、２つの周波数測定値を引き算することにある。
【００１０】
これは約１５ｃｍの実波長から約３ｍの仮想波長まで変化することを可能にする。アンテナ間を隔てる距離が例えば１ｍに等しい場合、経路長の差は必然的に−１ｍと１ｍの間にある。約３ｍの波長の使用は、その時この経路長の差の不明瞭でない測定を与える。しかしこの測定は大きな誤差により損なわれる。：２つの周波数の位相における測定誤差が波長の約５％（１５ｃｍの５％は７．５ｍｍに等しい）である場合、組み合わされた位相測定における誤差は「長い」波長の１０％（３ｍの１０％は３０ｃｍに等しい）に達し得る。
【００１１】
誤差の主な源は多経路及び、受信用電子装置における伝播の較正の残余である。特に宇宙船の数が２つ迄減少した場合、観察の冗長性が無いため、これらの誤差は非常にゆっくりと進行し、フィルタリングすることが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って本発明の目的は、特に次の観察に基づいて状況を改善することである。
２つの周波数の組合せによって得られる経路長の差の測定は不明瞭ではないが、近似値である。しかしながら、経路長の差の時間にわたる変化は不明瞭な大きさではなく、２つの周波数のうちの１つのおかげで、正確な方法で測定されることができ、そして
ホストの宇宙船において観察される経路長の差の変化は、他の宇宙船の横方向の移動又はホストの宇宙船の回転の結果であり得る。そしてこれらは（例えばスタートラッカーのような）姿勢センサを用いて差別化され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は選ばれた編隊に従って移動するように意図され、そして宇宙船の面上の選ばれた位置に設置されて、無線周波数信号（ＲＦ）を発信及び／又は受信出来る、１つの発信／受信アンテナならびに、２つの受信アンテナから成る少なくとも一組の集合体を備えた、宇宙船グループの１つの宇宙船用の制御装置と、そして該集合体のアンテナにより受信された信号に基づいて、該グループの他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を推算する任務を負う処理手段とを提案する。
【００１４】
この制御装置は、
各集合体の各アンテナが、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の選ばれた周波数を示す、第一と第二のＲＦ信号を発信及び／又は受信する任務を負い、
制御装置が一方で、グループの他の宇宙船に由来する、集合体の各アンテナにより受信された第一と第二の信号に基づき、第一又は第二の周波数に、そして周波数ギャップに対応するアンテナ間の、第一と第二の経路長の差を決定する任務を負う第一の測定手段と、他方で、宇宙船により経験された回転の測定値を届ける任務を負う姿勢測定手段とを備え、そして
その処理手段が、
・第一と第二のいわゆる初期経路長の差に基づき、他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を粗く推算し、
・宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸が、粗く推算された伝送方向に対して実質的に揃えられるように、宇宙船の粗い位置調整を指令し、
・選ばれた軸を中心とした宇宙船の少なくとも１つの回転駆動を指令し、
・姿勢測定手段により届けられる回転測定と、第一の測定手段により行なわれる、この回転の間の第一又は第二の経路長の差の変化測定とに基づき、他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を正確に推算する任務を負うことを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置は別個に、又は組み合わせて得られる別の特徴を含むことができる。とりわけ、
回転駆動を指令する前に、その処理手段が、第一の測定手段により行なわれる、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の（正確な）測定を用いて、ゼロに近い速度における粗い位置調整の安定化を指令する任務を負うことができ、
その処理手段が、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の測定のおかげで、伝送方向の正確な知識を（それに続いて）保持する任務を負うことができ、
その第一の測定手段が、
・他の宇宙船に由来する、集合体の各アンテナにより受信された第一と第二の信号の、第一と第二の位相を決定し、
・第一と第二の位相から、発信／受信アンテナと２つの受信アンテナの各々との間の、第一と第二の位相における差を推定し、
・第一と第二の位相差から、（望ましくはそれ自体がアンテナ間距離の２倍よりも長い波長に対応する）周波数ギャップに対応する第三の位相差を推定し、
・第一と第二の連続する位相差から、及び第三の連続する位相差から、第一又は第二の経路長の差の変化の測定値を推定し、
・第一又は第二の経路長の差の変化の測定値から、第一又は第二の周波数に対応する、第一と第二の経路長の差の不明瞭でない測定値を推定する任務を負い、
それは他の宇宙船に由来する、アンテナの少なくとも１つにより受信された第一及び／又は第二の信号に基づき、それらの宇宙船をグループの他の宇宙船から隔てている距離を推算する任務を負う、第二の測定手段を含むことができる。この目的において、第一及び／又は第二の信号は、一方で擬似的距離測定を得ることを可能にする、擬似ランダムコードにより、そして他方でクロックの偏りを識別し、真の距離測定を得るために、それらの間で少なくともそれら各自の擬似的距離測定が存在する、宇宙船が情報交換することを可能にするデータにより、例えば変調される。擬似ランダムコードを観察することにより得られる距離測定はむしろ不正確であり、その測定ノイズは、（当業者によく知られている）搬送波により該コードを平滑化するための技術によって低減され得る。受信された擬似ランダムコードの観察は、またホストの宇宙船の制御装置が他の宇宙船の制御装置の時間を確かめることを可能にし、それによって該グループの宇宙船間の発信と受信の時期を同期させることを可能にする。
第一及び第二の測定手段が用いられるとき、処理手段（ＭＴ）は推算された距離と、正確な推算された伝送方向に基づき、ホストの宇宙船に対する該宇宙船の相対位置を決定する任務を負い、
その処理手段は、距離測定及び／又は伝送方向の測定を、多経路の影響を修正することにより精緻化する任務を負うことが出来る。この修正は、例えば無響室におけるテストによって以前に得られた、宇宙船における多経路の作表されたマッピング・データを持つことを必要にする。作表されたマッピングの使用は、伝送方向が、本発明によってもたらされるような十分な精度で確かめられる場合のみ有効である。
それは少なくとも２つの異なる向きの面において、少なくとも２つのアンテナ集合体を備えることができ、
それはアンテナ集合体が存在しない少なくとも１つの面において、少なくとも１つの補完的な発信／受信アンテナを備えることができ、
該アンテナは、第一と第二の搬送波の形をとる第一と第二の無線周波信号を発信及び／又は受信することができる可能性があり、そのうちの少なくとも一方が、選ばれた擬似ランダムコードにより変調され、
該アンテナは、Ｓ、ＳＨＦ、及びＥＨＦ帯域の中から選ばれた周波数帯域に属する、第一と第二の周波数を示す、第一と第二の搬送波を発信及び／又は受信することができる可能性がある。
【００１６】
本発明はまた、宇宙船のグループの中で編隊を組んで移動するように意図され、そして上記に示されるタイプの制御装置を装備する宇宙船を提案する。
【００１７】
本発明はまた、宇宙船の少なくとも１つが上記に示されるタイプの制御装置を備え、そして他の宇宙船の少なくとも幾つかが、少なくとも１つの選ばれた面上に設置された、少なくとも１つの発信／受信アンテナを備える、選ばれた編隊に従って移動するように意図された一団の宇宙船を提案する。
【００１８】
本発明は人工衛星タイプの宇宙船に、それ専用ではないが、特に良く適合している。
【００１９】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付図を調べることにより、明らかになるであろう。
【００２０】
添付図は本発明を補完するために役立つだけでなく、必要とあればその定義付けにも貢献し得るであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の目的は、衛星の相対位置を確かめるために、（約数ｍｍの視軸の座標精度を有する）正確な視軸と同様に、必要に応じて（約１ｃｍの精度を有する）正確な衛星間距離を、編隊を組んで移動している衛星のグループの１つの衛星に設置された制御装置により決定可能にすることである。該グループの宇宙船の相対位置のこの確認は、又その任務により要求される幾何学的な配置にそれらを導き、保つため、及び宇宙船間の衝突の危険性が検出された場合に、あらゆる回避操作を決定するためにそれらを制御可能にすることができる。
【００２２】
以下において、制限されない例として、該グループの宇宙船は宇宙又は地球観察の任務を遂行するように、編隊を組んで飛行している衛星であることが考えられる。
【００２３】
しかしながら、本発明はこのタイプの宇宙船には限定されない。それは実際に、選ばれた（必要があれば修正可能な）配置に従って編隊を組んで飛行するように意図された、全ての宇宙船に関する。
【００２４】
図１〜３は第一に、本発明が適用可能な宇宙船のグループを示すと見なされる。
【００２５】
図１には、編隊を組んで飛行している３つの宇宙船（衛星）Ｓｉ（ｉ＝１〜３）のグループが表わされている。本発明は３つの宇宙船を含むグループに限定されないことに注意することが重要である。それは実際、少なくとも２つの宇宙船を含む限り、あらゆるグループに関する。
【００２６】
そのようなグループの中で、宇宙船の少なくとも１つ、ここではＳ１は本発明による制御装置Ｄを備え、一方でその他の宇宙船、ここではＳ２とＳ３は処理装置ＤＴを備える。勿論、同一グループ内の幾つかの宇宙船が、又は実に全ての宇宙船までもが本発明による制御装置Ｄを備えることを想定するのは可能である。
【００２７】
本発明による制御装置Ｄは、主アンテナと称される１つの発信／受信アンテナＡ１と、二次アンテナと称される２つの受信アンテナＡ２及びＡ３とから成る、少なくとも１つの集合体を備える。集合体の該３つのアンテナＡｊ（ｊ＝１〜３）は、宇宙船Ｓ１の面Ｆ上の選ばれた位置に設置される。宇宙船Ｓ１の面Ｆ上のアンテナ集合体の１つの例示的設置は図２に概略的に図解されている。
【００２８】
制御装置Ｄは、同一の宇宙船Ｓ１の異なる向きの面上に設置された３つのアンテナＡｊの、幾つかの集合体を備え得ることに注意するのは重要である。また制御装置Ｄがその複数の面Ｆの１つに３つのアンテナＡｊの少なくとも一組を備え、同様に（図１に例示される制限されない例の場合のように）その他の面の少なくとも一面上に、補足アンテナと称される少なくとも１つの他の発信／受信アンテナＡ４を備えることもまた想定できる。
【００２９】
本発明によれば、各々の主アンテナＡ１（及び補足アンテナＡ４）は、選ばれた周波数ギャップｆ３（ここでｆ３＝ｆ２−ｆ１）により隔てられた、第一と第二の選ばれた周波数ｆ１とｆ２を示す、第一と第二の無線周波数信号（ＲＦ）を発信及び受信することができる。追加として、各二次アンテナＡ２、Ａ３は第一と第二の無線周波数信号を受信することができる。
【００３０】
第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２はＳ帯域に属することが望ましい。しかし、これは必須ではない。それらは実際に例えばＳＨＦ又はＥＨＦ帯域のような、Ｓ帯域よりも高い周波数の帯域に属してもよい。
【００３１】
第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２との間の周波数ギャップｆ３は、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の距離の２倍よりも長い波長に相当することが望ましい。
【００３２】
これ以降、第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２はＳ帯域に属するものと考える。例えばｆ１＝２．１ＧＨｚ、ｆ２＝２．２ＧＨｚであり、従って周波数ギャップｆ３＝１００ＭＨｚを与える。
【００３３】
制御装置Ｄを持たない宇宙船Ｓ２、Ｓ３に取り付けられた各処理装置ＤＴは、そのグループの他の宇宙船宛ての、又は他の宇宙船から由来する第一と第二の無線周波数信号を発信及び受信可能な、少なくとも１つの発信／受信アンテナＡ１を備える。
【００３４】
各制御装置Ｄはまた第一測定モジュールＭＭ及び第二測定モジュールＭ２を備える。
【００３５】
第一測定モジュールＭＭは、例えば受信した無線周波信号（ＲＦ）を処理し、それをデジタル信号に変換する一部のアナログタイプと、信号の取得及びトラッキングと同様に測定値の作成に対してより正確に専念する、一部のデジタルタイプとを備える。
【００３６】
図３に概略的に例示されているように、第一測定モジュールＭＭは例えば、第一と第二のスイッチング・モジュールＣ１とＣ２を経由して、（有り得る補足アンテナＡ４へと同様に）各集合体のアンテナＡｊに結合される。
【００３７】
第一スイッチング・モジュールＣ１は処理モジュールＭＴから由来する指示に応じて、１つのアンテナ又は他のアンテナとの結合を確実にする。それに関しては以下で更に述べられるであろう。
【００３８】
第二スイッチング・モジュールＣ２は第一スイッチング・モジュールＣ１の入力／出力に接続され、一方で測定モジュールＭＭの入力に、他方で（伝送部分用の）第一と第二の信号を形成するためのモジュールＭＦの出力に接続される。従ってそれは処理モジュールＭＴから生じる指示に応じ、信号受信モードあるいは信号発信モードのいずれかにおいて、制御装置Ｄの動作を可能にする。
【００３９】
制御装置Ｄは、そのローカル時間を表わし、そして搬送波の周波数を発生させるため、及び擬似ランダムコードを順序付けるために用いられるクロックＨを備える（それについては以下で更に述べられるであろう）。それはまた少なくともその構成要素の幾つかの動作に必要な、そして特に伝送及び受信の制御に必要なクロック信号も備える。
【００４０】
第一測定モジュールＭＭは、そのグループの他の宇宙船Ｓ２、Ｓ３から由来する、集合体の各アンテナＡｊにより受信された第一と第二の信号に基づき、それぞれ第一周波数ｆ１（又は第二周波数ｆ２）と（ｆ１とｆ２の間の周波数ギャップに等しい）周波数ｆ３に対応する、その主アンテナＡ１とその二次アンテナＡ２及びＡ３との間の経路長の第一の差ＤＭ１と第二の差ＤＭ２とを決定する任務を負う、少なくとも１つの第一の測定サブモジュールＭ１を備える。
【００４１】
図４には宇宙船Ｓ１の面Ｆ上に設置された集合体の、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２との間の、同じグループの宇宙船Ｓ２により発信された信号の経路長の例示的な差ＤＭ１が概略的に図解されている。ここで、ＤＭ１＝ｄ１−ｄ２であり、ｄ１は宇宙船Ｓ２を宇宙船Ｓ１の主アンテナＡ１から隔てている距離、そしてｄ２は宇宙船Ｓ２を宇宙船Ｓ１の二次アンテナＡ２から隔てている距離である。
【００４２】
第一の測定サブモジュールＭ１は以下に示すように、周波数ｆ３に対応する第一の経路長の差ＤＭ１及び第二の経路長の差ＤＭ２の決定を行なうことが望ましい。
【００４３】
第一に、第一の測定サブモジュールＭ１は他の宇宙船Ｓ２又はＳ３から由来する、集合体の各アンテナＡｊにより受信された第一と第二の信号の、第一と第二の位相をそれぞれ決定する。
【００４４】
各信号は少なくとも選ばれた周波数ｆ１又はｆ２の搬送波の形をとる。２つの周波数ｆ１とｆ２の内の少なくとも１つは、宇宙船間の距離を測定するため、及びグループの宇宙船間の発信と受信の時期を同期させるために必要な、選ばれた擬似ランダムコードにより変調されることが望ましい。この場合、測定モジュールＭＭは、擬似ランダムコードの取得と、その解析を可能にするために搬送波からそれを削除する任務を負う。
【００４５】
その上、２つの搬送波の内の少なくとも１つは、宇宙船の情報交換を可能にするデータにより変調され得る。この場合、測定モジュールＭＭは又、それが含む情報データの抽出を可能にするように、搬送波の復調機能を確実にする。
【００４６】
搬送波はその後、第一と第二の位相測定値を決定するために、第一の測定サブモジュールＭ１により、当業者に知られている方法で解析される。第一の測定サブモジュールＭ１の中で実施される技術によれば、第一の周波数ｆ１と第二の周波数ｆ２の各々に対して、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の、第一と第二の位相差を得るためにその後に減算される、各アンテナＡｊに対する第一と第二の位相測定値、あるいは直接的に、第一の周波数ｆ１と第二の周波数ｆ２の各々に対して、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の、第一と第二の位相差を得ることが可能である。
【００４７】
次に、第一の測定サブモジュールＭ１は、第一と第二の位相差を周波数ｆ３（又は周波数ギャップ）に対応する第三の位相差から推定する。より正確には、各第三の位相差は、アンテナＡｊの１つにより受信された第一と第二の信号に基づき、人工的に構成され、周波数ギャップｆ２−ｆ１に等しい周波数ｆ３を示す、第三の「ダミー」信号に相当する位相である。
【００４８】
その後に、第一の測定サブモジュールＭ１は、一方でそれぞれ第一又は第二の位相差と第三の位相差とに基づき、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２間の２つの第一の経路長差ＤＭ１を決定し、他方でそれぞれ第一又は第二の位相差と別の第三の位相差とに基づき、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ３間の２つの第二の経路長差ＤＭ２を決定する。
【００４９】
第一の測定サブモジュールＭ１はまた、第一の周波数ｆ１に対応する、その主アンテナＡ１とその二次アンテナＡ２及びＡ３との間の経路長の差の、第一の変化ΔＤＭ１と第二の変化ΔＤＭ２をそれぞれ決定する任務を負う。位相測定が例えば毎秒実施される場合、経路長の差ＤＭ１とＤＭ２は毎秒発生し、各変化ΔＤＭ１、ΔＤＭ２は経過した瞬時の間の、対応する経路長の差ＤＭ１、ＤＭ２の変化を表わす。
【００５０】
経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２のこれらの測定値は、不明瞭さのない測定値である。
【００５１】
第二の測定モジュールＭ２は少なくとも、宇宙船Ｓ１により経験される各回転を表わす測定値を届けるように、前記宇宙船Ｓ１の姿勢を測定する任務を負う。それは無線周波数信号を処理する任務を負う測定モジュールＭＭと無関係である。それは例えばスタートラッカーであってもよい。
【００５２】
各制御装置Ｄは又、以下に述べる少なくとも四つのタスクを実行する任務を負う処理モジュールＭＴも備える。
【００５３】
処理モジュールＭＴの第一のタスクは、第一と第二の初期経路長の差ＤＭ１とＤＭ２に基づき、他の宇宙船Ｓ２により発信される信号の伝送方向（又は視軸）ＡＶを、粗い方法で推算することにある。
【００５４】
第一軸（Ｚ、図２及び５を参照）が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２に関係し、第二軸（Ｙ）が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ３に関係し、そして第三軸（Ｘ）が他の２軸（Ｙ及びＺ）に直角である基準座標系を考えるときに、視軸ＡＶはその座標の２つが直接的に経路長の差ＤＭ１とＤＭ２である、（例えば１ｍに等しい長さの）単位ベクトルである。ベクトルＡＶはノルムが定義されているため、第三座標は数値がない。アンテナ間の距離が１ｍに等しくないとき、座標がアンテナ間の距離により正規化された経路長の差に基づき決定されることに注意するのは重要である。
【００５５】
周波数ギャップｆ３に対する測定を構成するとき、第一の経路長の差ＤＭ１及び第二の経路長の差ＤＭ２における測定誤差が波長の比率で増幅されるため、この測定は粗いと云われる。
【００５６】
処理モジュールＭＴの第二のタスクは、名目上Ａ１Ａ２（Ｚ）方向とＡ１Ａ３（Ｙ）方向に垂直な軸である、選ばれた軸（Ｘ）が、第一のタスクの間に粗い方法で推算された、伝送の方向（又は視軸）ＡＶに対して実質的に揃えられるような方法で、ホストの宇宙船Ｓ１の操縦を命令することにある。従って、処理モジュールＭＴは、ホストの宇宙船が、粗い方法で推算された伝送の方向（又は視軸）ＡＶに対して、選ばれた軸（Ｘ）の位置を考慮に入れなければならない姿勢の設定ポイントを計算し、次にそれは、この設定ポイントをホストの宇宙船Ｓ１の制御モジュールＭＤに送る。１つの異なる方策は、ホストの宇宙船Ｓ１の回転の操縦によりもむしろ、２つの宇宙船の内の１つの横方向移動の操縦に導く、相対位置の設定ポイントを計算することにある。これらの２つの方策の間の選択は、その任務に結び付けられた外的なパラメータに依存する。
【００５７】
図５には宇宙船Ｓ２について定義される、推算された粗い視軸ＡＶに関して、宇宙船Ｓ１に結ばれた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＸ軸の例示的な位置調整が例示されている。この段階では、推算された視軸の精度は平均的であり、従って位置合わせは近似に過ぎない可能性がある。
【００５８】
この第二のタスクは、ホストの宇宙船Ｓ１と他の宇宙船Ｓ２の間の相対運動の、出来れば完全な打ち消しにより続けられることが望ましい。ここでの目的は２つの宇宙船Ｓ１とＳ２を固定した相対的配置に保つように、それらの横方向の相対速度を打ち消すことである。
【００５９】
従って、処理モジュールＭＴは周波数ｆ１の第一搬送波、又は周波数ｆ２の第二搬送波の、経路長差の変化の測定値を用いる。周波数ｆ１の第一搬送波（又は周波数ｆ２の第二搬送波）の経路長の差は不明瞭で正確であるが、しかし時間に対するその変化は不明瞭でなく、それは従って視軸の有利な速度測定を構成する。具体的に、２つの宇宙船の相対速度を打ち消し得るためには、正確な速度測定が得られることが必要である。視軸の速度の２つだけの正確な座標（その座標ＤＭ１の速度及びその座標ＤＭ２の速度）が得られ、一方でこの速度のベクトルは三次元であるという事実から困難が生じる。しかしながら、視軸がＡ１Ａ２及びＡ１Ａ３の方向の法線に近い場合、第三の座標は無視し得ることを示すことができ、それにより視軸ＡＶを粗く、そしてＡ１Ａ２及びＡ１Ａ３の方向に垂直に位置合わせすることから構成される、前のステップを正当化する。
【００６０】
視軸の速度測定に基づいて、処理モジュールＭＴは該視軸ＡＶの速度を殆ど打ち消すために実施されるべき操縦を計算する。該操縦は宇宙船Ｓ１の移動速度の変更又は宇宙船Ｓ２の移動速度の変更、又は宇宙船Ｓ１の回転速度の変更により、或いはこれらの変更の組合せにより行なわれ得る。選択される方策はその任務に関連付けられる外的なパラメータに依存する。操縦が宇宙船Ｓ１によってなされる必要がある場合、処理モジュールＭＴはその宇宙船Ｓ１の制御モジュールＭＤと対話する。操縦が宇宙船Ｓ２によってなされる必要がある場合、遠隔の宇宙船Ｓ２への指示の伝送は例えば第一及び／又は第二の信号を用いて、例えば主アンテナＡ１により実行される。
【００６１】
処理モジュールＭＴの第三のタスクは、ここではＸである選ばれた軸を中心とした、従って実質的に粗く推算された視軸ＡＶを中心とした、少なくとも１回の選ばれた、宇宙船Ｓ１の回転駆動を命令することにある。この回転は第二の測定モジュールＭ２により正確に測られる。回転角度の値は決定的に重大ではない。該回転は、処理モジュールＭＴの第四のタスクにより必要とされる精度に達するために、十分な振幅（典型的には数十度）を持たなければならない。
【００６２】
この回転の間、処理モジュールＭＴはその第一の測定サブモジュールＭ１のおかげで、周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波における、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２を記録する。
【００６３】
処理モジュールＭＴの第四のタスクは、（姿勢専用の）第二の測定モジュールＭ２により届けられる回転の測定、及び第一の測定モジュールＭ１により届けられる、周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波における、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２の測定に基づき、宇宙船Ｓ１とＳ２の間の視軸を正確に推算することにある。
【００６４】
視軸を正確に推算するための、この手順は図６及び７に図解されている制限されない例を参照して、ここで以下に詳細に説明されるであろう。以下において、ＡＶは粗い方法で推算された（回転前の）視軸を示し、ＡＶ’は正確に推算された視軸を示す。
【００６５】
図６は（粗く決定された）視軸ＡＶに垂直な軸に関する、宇宙船Ｓ１の回転を二次元で例示している。ここで、二次アンテナＡ２の（回転前の）初期位置Ｐ１から（角度θだけ回転後の）最終位置Ｐ２への移動のみが表わされている。この回転角度θは例えばスタートラッカー・タイプの二次（姿勢）測定モジュールＭ２により、正確に測定される。該回転角度θは、第一の測定サブモジュールＭ１により届けられる、（回転前の）初期経路長の差と（回転後の）補足的な経路長の差との第一測定値に基づき、処理モジュールＭＴにより決定される、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２の間の第一の経路長の差ＤＭ１の変化を導入する。該主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２とを隔てている距離ＢＬ１と、（周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波によって）第一の経路長の差ＤＭ１の変化とを知ることにより、視軸ＡＶ’に関するＡ１Ａ２（Ｚ）方向のずれの初期角度αはそこから推定される。同じ動作が主アンテナＡ１と他の二次アンテナＡ３との間で実行され、視軸ＡＶ’を定義する正確な座標が全ての結果から推定される。
【００６６】
この二次元（２Ｄ）の例は、三次元（３Ｄ）の実際の場合を完全には代表しないことに注目されたい。実際の場合、Ａ１Ａ２（Ｚ）方向（Ｚ）及びＡ１Ａ３（Ｙ）方向に垂直な軸（Ｘ）を中心とした単独回転は、宇宙船Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、正確な視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）を決定するのに十分であることが示され得る。
【００６７】
二次元モデルよりも更に高度に複雑な１つのモデルが、図７を参照して以下に説明される。宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＺ軸は、ここで宇宙船Ｓ２に向かって指し示すために用いられる。Ｚ軸はここで粗い視軸ＡＶに関して位置合わせされた軸を定義する。
【００６８】
図７において、座標ＡＺはＺ軸に対する正確な視軸ＡＶ’の方位角を表わし、座標ＥＬはＺＸ平面に対する正確な視軸ＡＶ’の上昇を表わす。
【００６９】
第一にＺ軸を中心とした宇宙船Ｓ１の回転角θと、経路長の差の変化と、（回転前の）粗い視軸ＡＶの座標との間に存在する関係を決定することが探求される。平行な入射信号の存在下で、経路長の差は、視軸ＡＶへのベクトルＡ１Ａ２の投影であると定義出来ることが示され得る。
【００７０】
その結果として、ＢＬ１が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２との間のベクトルを示し、ＶＬｏＳが粗い視軸ＡＶの単位ベクトルを示す場合、以下の関係が得られる。
【数１】
【００７１】
宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、（推算が望まれる正確な視軸ＡＶ’の座標を定義する）単位ベクトルＶＬｏＳは、以下に示すように定義される。
【数２】
【００７２】
前記座標系における２つの二次アンテナＡ２及びＡ３の座標は良く知られており、以下で与えられる。
【数３】
【００７３】
角度θの回転前に、第一の経路長の差ＤＭ１と第二の経路長の差ＤＭ２は次の関係で与えられる。
【数４】
【００７４】
（回転マトリックスＲｏｔ（θ）により定義される）角度θの回転後に、前述の座標系における、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３との間の距離をそれぞれ表わす、ベクトルＢＬ１（θ）とＢＬ２（θ）は、次の関係により与えられる。
【数５】
【００７５】
その結果、第一と第二の補足的な経路長の差ＤＭ１（θ）及びＤＭ２（θ）は、次の関係により与えられる。
【数６】
【００７６】
（選ばれた周波数ｆ１又はｆ２に対応する）第一と第二の経路長差の変化は、そのとき次のように書かれ得る。
【数７】
【００７７】
次のマトリックス表記を採用することにより
【数８】
転置されたマトリックス要素を指数が示す、次の関係がそのとき得られる。
【数９】
【００７８】
その第一項（ＢＬ１ｔ、ＢＬ２ｔ）が２×３タイプのマトリックスを表わすため、後者の表現は容易には反転出来ず、本発明者らは次に三次元の代わりに二次元に減らす。これは一方で、ベクトルＶＬｏＳが単位ベクトルであり、そのＺ座標はＸとＹ座標から推定されるため、従って関心を持たれず、他方で、角度θの回転がＺ軸を中心として行なわれるという事実を利用することによりなされる。その結果、上記の式は（Ｘ，Ｙ平面における）二次元で、以下に示すように書き直され得る。
【数１０】
【００７９】
処理モジュールＭＴが一旦（回転前の粗い）視軸の座標を有すると、それ以降、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２を組み込むことにより、それは何時でもこの視軸の正確な座標を確かめることができる。１つの変形は、第一の周波数ｆ１（又は第二の周波数ｆ２）において実行される測定ＤＭ１とＤＭ２における不明瞭さを取り除くため、正確な視軸ＡＶ’の知識を使用すること、そして次に経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２に基づき、不明瞭さを保持することにある。
【００８０】
装置ＤＴを装備した他の宇宙船（例えばＳ３）がある場合、宇宙船Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、視軸Ｓ１Ｓ３を正確に測定するため、同じ手順が宇宙船Ｓ１とＳ３との間で繰り返されることができる。宇宙船Ｓ１とＳ３との間でこの手順を実施中に、宇宙船Ｓ２が宇宙船Ｓ１にとって見え続けるように注意することが必要である。具体的に、宇宙船Ｓ１とＳ２との間でＲＦリンクが断ち切られた場合、正確な視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）の知識が失われ、宇宙船Ｓ１とＳ２との間の手順を再度始める必要があるかも知れない。
【００８１】
装置Ｄを装備した少なくとも１つの他の宇宙船（例えばＳ４）がある場合、宇宙船Ｓ４はこの同じ手順を実行することにより、自身の基準座標系において、他の宇宙船の視軸をそれ自身で正確に決定することができる。グループの幾つかの宇宙船に、装置ＤＴの代わりに装置Ｄを設置する利点は、その任務に依存する。
【００８２】
視軸が精度を伴って一旦分かると、作表された多経路のマッピングが以前にマッピング・データの形で実行され、記憶されている場合、この精度は更に改善され得る。この場合、処理モジュールＭＴは、多経路の既知の寄与を、第一の周波数ｆ１を表わす信号における経路長の差の測定値から差し引く。この技術は、多経路がホストの宇宙船における局部反射によって引き起こされるとき、とりわけ有効である。この場合、多経路に起因するエラーは、信号の到着方向に完全に関連する。
【００８３】
上記に示したマトリックスの式は、それらの理解を容易にするため単純化されていることに注意されたい。実際に、幾つかの副次的影響はそれらを以下のように複雑にし得る。
残留速度は横方向の速度打ち消し局面の最後に存続する可能性があり、
処理モジュールＭＴにより命令される回転が、宇宙船により実際に実行される回転と異なるかも知れず、とりわけ実際の回転軸はＡ１Ａ２とＡ１Ａ３の方向に直角な軸に関して歪められる可能性があり、
宇宙船Ｓ１とＳ２の間の距離がアンテナＡ１、Ａ２、及びＡ３の間の距離に対して非常に大きくはない場合、様々なアンテナＡｊにより受信されるラジオ波は完全に平行ではない。
【００８４】
しかしながら、これらの影響は当業者により、単純化された式に基づいて該式を複雑化することによって修正され得る。
【００８５】
正確な視軸ＡＶ’の測定とは無関係に、装置Ｄ及びＤＴは、宇宙船を隔てている距離を測るために配置され得る。
【００８６】
従って制御装置Ｄは、望ましくはその第一の測定モジュールＭＭ内に、第二の測定サブモジュールＭ３を含まなければならない。後者はより正確には、少なくとも該アンテナの１つにより、そして望ましくは発信／受信アンテナＡ１（又はＡ４）により受信され、そして他の宇宙船Ｓ２から由来する、少なくとも第一及び／又は第二の信号に基づき、その宇宙船Ｓ１を同じグループの他の宇宙船Ｓ２から隔てている各距離を推算する任務を負う。
【００８７】
以下において、例示的そして制限されない例として、第二の測定サブモジュールＭ３が主アンテナＡ１により受信された第一の信号に基づいて、宇宙船間の距離を推算することが考えられる。
【００８８】
宇宙船Ｓ１とＳ２のクロックＨの間の同期の欠如によって導入される時間的な偏りの理由から、第二の測定サブモジュールＭ３はその距離の推算を、別の宇宙船Ｓ２から由来する、主アンテナＳ１により受信される第一の信号だけでなく、この別の宇宙船Ｓ２により伝送される補助信号にも基づいて実行することが望ましい。
【００８９】
前に示したように、これらの補助信号は、発信された信号が発信元の宇宙船のローカル時間のイメージであり、そしてこの信号の観察が擬似距離測定を得ることを可能にするような方法で、選ばれた擬似ランダムコードと同様、必要に応じて情報データを用いて、第一の信号の搬送波の変調から成ることが望ましい。
【００９０】
それ自身の擬似距離測定を、補助信号における情報データの形で、他の宇宙船Ｓ２により伝送された測定と照合することにより、第二の測定サブモジュールＭ３はクロックの偏りを分離し、そして宇宙船間の距離ｄ（Ｓ１、Ｓ２）を確かめることができる。具体的に、真の距離は、宇宙船Ｓ２により発信された第一の信号について宇宙船Ｓ１により測定された擬似距離と、宇宙船Ｓ１により発信された第一の信号について宇宙船Ｓ２により測定された擬似距離との合計の半分に等しい。
【００９１】
擬似ランダムコードの解析により得られる距離測定は、不明瞭ではないが、擬似ランダムコードの波長が通常は搬送波の波長よりもかなり大きいため、平凡な精度である。擬似ランダムコードの観察により得られる距離測定の精度が、周波数ｆ３の波長の半分よりも良好な場合、この近似の距離測定は（宇宙船Ｓ１とＳ２の主アンテナにおいて行なわれる）周波数ｆ３に対する位相測定に基づいて得られた距離測定における、不明瞭さを除去することを可能にする。従って擬似ランダムコードに基づいて得られるものよりも優れた品質の距離測定が得られる。しかしながら、ｆ３に対する位相測定の精度は波長ｆ３／ｆ１の比率で低下するため、この距離測定の質は、周波数の位相測定値に基づいて得られる距離測定における不明瞭さを解決するには、依然として余りにも乏しい。
【００９２】
次に最後のステップが、距離測定においてセンチメートル級の精度を達成するために提供される。従って、好ましくは３つの技法が組み合わされる。
【００９３】
第一の技法は測定ノイズを平滑化することにある。当業者には良く知られているこの第一の技法は、より正確には、不明瞭ではないが非常にノイズの多い量の変化速度が、ノイズの少ない方法において知られている場合、該量をその変化速度を通じてフィルタリングすることにある。ここで、擬似ランダムコードに基づいて得られる距離測定が、第一の信号（ｆ１）に対する位相測定値の変化に基づいて得られる速度を通じて平滑化される。次に、周波数ギャップｆ３に対する位相測定値に基づいて得られる距離測定が、第一の信号（ｆ１）に対する位相測定値の変化に基づいて得られる速度を通じて平滑化される。その目的は該距離におけるノイズを低減するためである。この技法は測定ノイズの低減を可能にするが、しかしそれは多経路及び、信号発信及び受信用電子機器における信号の伝播に起因する「ゆっくりと変化し得る偏り」のタイプのエラーを低減しない。
【００９４】
第二の技法は、自動較正による発信及び受信用電子機器における伝播の影響（伝播遅れ及び伝播位相のずれ）を修正することにある。モジュールＳＲにより主アンテナＡ１に送られる全ての信号の振幅の一部分は、次にモジュールＳＲへと再び向けられる。
【００９５】
測定モジュールＭＭにおけるこれらの信号の解析は、宇宙船Ｓ１の発信用電子機器における伝播、及び宇宙船Ｓ１の受信用電子機器における伝播に対応する量を正確に測ることを可能にする。同じ技術が、宇宙船Ｓ２の発信用電子機器における伝播、及び宇宙船Ｓ２の受信用電子機器における伝播に対応する量を、宇宙船Ｓ２において測るために用いられる。
【００９６】
分離されたこれら２つの量の各々は関心を持たれないが、これら２つの量の合計はＳ２に向かうＳ１の経路の電子的伝播と、Ｓ１に向かうＳ２の経路の電子的伝播との合計として書き換えられ得る。この合計は、距離が宇宙船Ｓ１と宇宙船Ｓ２との間の擬似距離と、宇宙船Ｓ２と宇宙船Ｓ１との間の擬似距離の合計の結果であるため、そのとき該距離を修正することを可能にする。
【００９７】
この修正は、伝送される信号（擬似ランダムコードの伝播、周波数ｆ１の搬送波の伝播、及び周波数ｆ２の搬送波の伝播）における成分の数と同じ数の要素を有する。従ってそれは、擬似ランダムコードにより得られる距離と、周波数ｆ１、ｆ２、及びｆ３の搬送波に対して得られる距離とを修正することを可能にする。
【００９８】
第三の技法は、宇宙船Ｓ１及び宇宙船Ｓ２における、これらの多経路の作表されたマッピングを用いて、多経路の影響を修正することにある。そのようなマッピングの使用は、Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）を正確に確かめることを必要にする（これは上述の手順を用いてなされる）。これは又、Ｓ２に結び付けられた基準座標系において、視軸Ｓ２Ｓ１を確かめることを必要にし、そしてこれはＳ２が装置Ｄを備えるため、或いはそれが装置ＤＴ＋姿勢センサを備えるために得られる可能性がある。具体的に、Ｓ１に結び付けられた基準座標系における視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）の知識、及び宇宙船Ｓ２の姿勢の知識は、宇宙船Ｓ２に結び付けられた基準座標系における視軸Ｓ２Ｓ１を確かめるために十分である。
【００９９】
宇宙船間の距離ｄ（Ｓ１、Ｓ２）又はｄ（Ｓ１、Ｓ３）の正確な推算、及び対応する視軸ＡＶ１又はＡＶ２の座標の正確な推算を知ることにより、処理モジュールＭＴは次に、その宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）（或いは宇宙船Ｓ１に結び付けられた他のあらゆる座標系）に関する、２つの宇宙船Ｓ２及びＳ３の相対位置を確かめる。
【０１００】
制限されない例として図３に例示されているように、制御装置Ｄは又、その任務によって必要とされる幾何学的配置の中へそれらを導き、そして保持するため、及び宇宙船間の衝突危険性が検出された場合、あらゆる回避操作を決定するために該グループの宇宙船を制御する任務を負う、解析モジュールＭＡを含むことができる。該グループの宇宙船の位置、及び当業者に知られている衝突危険性の検出の、あらゆるタイプの制御がこの段階において実行され得る。
【０１０１】
衝突の危険性を検出するたびに、解析モジュールＭＡは該グループの他の宇宙船の相対位置に応じて、その宇宙船Ｓ１に対して又、必要に応じて回避操作を決定することができる。
【０１０２】
本発明による制御装置Ｄ、そして特にその処理モジュールＭＴ、その第一の測定モジュールＭＭと第二の測定モジュールＭ２、及びその必要に応じての解析モジュールＭＡは、電子回路、ソフトウェア（又は計算）モジュール、又は回路とソフトウェアの組合せの形で具現化され得る。
【０１０３】
制御装置Ｄの中で、第一の測定モジュールＭＭ、スイッチング・モジュールＣ１とＣ２、ビーム形成モジュールＭＦ、同様に必要に応じて第二の（姿勢）測定モジュールＭ２が、２周波数センサＳＲを構成する実体へと結合され得る。
【０１０４】
本発明がＳ帯域で動作するとき、全方向性アンテナを使用することができ、その結果として、編隊を組んで飛行している宇宙船の相対位置におけるセンチメートル級の精度を、それらの初期相対位置にかかわらず、そして特に視軸が初期に弱く又は強く傾斜している時に得ることが可能である。
【０１０５】
追加として、本発明は典型的には１つ以上の等級のオーダーだけ更に大きい、より大きな精度さえも有する宇宙船の相対位置を決定し得るように、例えばＳＨＦ又はＥＨＦにおいて動作している、又は光信号に基づき、そして正確な事前の位置調整を必要とする、先行技術の制御装置に対して、正確な相対位置を供給するために役立つことができる。
【０１０６】
本発明は、単に例として上記に説明された制御装置及び宇宙船の実施形態に制限されることなく、それは以下の特許請求の範囲内で当業者により想定され得る、全ての変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】その１つが本発明による制御装置を備えた、編隊を組む３つの衛星のグループを、非常に図式的な方法で例示している。
【図２】１つの衛星の面における、同一の集合体における３つのアンテナの例示的な位置調整を、非常に図式的な方法で例示している。
【図３】本発明による制御装置の例示的実施形態を、非常に図式的な方法で例示している。
【図４】第二衛星により発信された信号の、第一衛星の主アンテナと二次アンテナ間の経路長の差を、図式的な方法で例示している。
【図５】粗い方法で決定された視軸に関する、本発明による制御装置を備えた衛星の位置調整のステップを、非常に図式的な方法で例示している。
【図６】二次元で考えられる回転が存在する状態において、視軸の正確な座標の決定に制御権を持つ主パラメータを、非常に図式的な方法で例示している。
【図７】三次元で考えられる回転が存在する状態において、視軸の正確な座標の決定に制御権を持つ主パラメータを、非常に図式的な方法で例示している。
【技術分野】
【０００１】
本発明は任務を集団的に実行するために、編隊を組んで移動するように意図された例えば人工衛星のような宇宙船のグループに関し、より正確にはこれらの宇宙船の互いに対する相対位置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
当業者に知られているように、或る宇宙船のグループは任務を集団的に実行するために、互いに対して一定の精度で位置調整されなければならない。この位置調整は建前として任務の幾つかの局面−発射後の展開、巡航、及びその任務目的を実行するための該集団の目的の保持−の間に起こる。位置調整はグループの部分的又は全体的な再配置を行なうため、又は少なくとも１つの宇宙船の技術的故障（又は設備故障）を緩和するためにも介入させることができる。
【０００３】
相対ＧＰＳタイプの技術による位置調整は、該任務の高度がＧＰＳ（「全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）」）集団の高度に対して余りに高すぎるか、あるいは追加的又は独立した位置調整手段が必要とされるために、必ずしもこのタイプの任務には適さない。
【０００４】
そのような位置調整を可能にするため、少なくとも、第一に宇宙船の様々な方向の面に設置され、発信／受信の無線周波数信号（ＲＦ）を引き受ける、受信アンテナで必要に応じて補完される発信／受信アンテナと、第二に複数のアンテナの間で受信された信号の経路長の差を算定する任務を負う、特に第一の測定手段を含む「ＲＦセンサ」と、そして第三に経路長の差に基づき、該グループの他の宇宙船により発信された信号の（一般に「視軸」と呼ばれる）伝送方向を推算する任務を負う処理手段とを備えた制御装置を、宇宙船に装備することが提案されている。
【０００５】
そのような制御装置は、アンテナにより受信された信号、及び該グループの他の宇宙船により発信された補助信号に基づき、該グループの他の宇宙船の１つからそれらの宇宙船を隔てている各距離を推算する任務を負う、第二の測定装置を含むことができる。この場合、推算された距離及び推算された視軸に基づき、該処理手段は選ばれた座標系に関して該グループの宇宙船の相対位置を決定できる。
【０００６】
相対位置のそのような決定は、次に該任務により必要とされる幾何学的配置の中へ複数の宇宙船を導き、そして保持するように該グループの宇宙船を制御し、そして宇宙船間の衝突の危険性が検出された場合に、あらゆる回避操作を決定することを可能にする。
【０００７】
相対位置のセンチメートル級の精度、又はセンチメートル未満の精度を得ることは、搬送波の位相の測定に対する作業を行なうことを必要とする。当業者は通常、波長の一部分（典型的には妥当な多経路を有する環境において、波長の５％）に等しい精度を有する位相の測定法を知っている。しかしながら、位相測定は２π以内であることが知られているが、それらは不明瞭であり、この不明瞭さを取り除くには困難が存在する。
【０００８】
超短波（ＳＨＦ（センチ波）又はＥＨＦ（ミリ波））を有する信号の使用は広い周波数帯域を生じ、これは搬送波走査技術又は多重搬送波技術を用いて、不明瞭さの除去を容易にし得る。自由空間における信号の減衰は、その周波数の２乗に比例し、超短波の信号が用いられるとき、大きな発信出力又は指向性のアンテナが必要であり、それによってこれら超短波の使用領域を制限する。該グループの宇宙船の初期位置が大きく傾いた視軸に対応するとき、事実、それらの正確な相対位置を決定することは可能でない。
【０００９】
機上／地上及び機上／機上の空間リンク（２．０ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚ）に対し、Ｓ帯域において割り当てられるような低周波数の使用は、全方向性アンテナと低い発信出力（数１０ｋｍの宇宙船間距離に対して１Ｗ未満）を用いることを可能にする。不明瞭性の除去を容易にするために、この帯域内で約１００ＭＨｚ離れた２つの周波数を使用出来る。：これら２つの周波数から生じる位相測定は、次にその波長がより長い仮想搬送波における位相測定を得るために組み合わされる。可能な組合せは、２つの周波数のうなり周波数に関連する位相測定を得るために、２つの周波数測定値を引き算することにある。
【００１０】
これは約１５ｃｍの実波長から約３ｍの仮想波長まで変化することを可能にする。アンテナ間を隔てる距離が例えば１ｍに等しい場合、経路長の差は必然的に−１ｍと１ｍの間にある。約３ｍの波長の使用は、その時この経路長の差の不明瞭でない測定を与える。しかしこの測定は大きな誤差により損なわれる。：２つの周波数の位相における測定誤差が波長の約５％（１５ｃｍの５％は７．５ｍｍに等しい）である場合、組み合わされた位相測定における誤差は「長い」波長の１０％（３ｍの１０％は３０ｃｍに等しい）に達し得る。
【００１１】
誤差の主な源は多経路及び、受信用電子装置における伝播の較正の残余である。特に宇宙船の数が２つ迄減少した場合、観察の冗長性が無いため、これらの誤差は非常にゆっくりと進行し、フィルタリングすることが難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従って本発明の目的は、特に次の観察に基づいて状況を改善することである。
２つの周波数の組合せによって得られる経路長の差の測定は不明瞭ではないが、近似値である。しかしながら、経路長の差の時間にわたる変化は不明瞭な大きさではなく、２つの周波数のうちの１つのおかげで、正確な方法で測定されることができ、そして
ホストの宇宙船において観察される経路長の差の変化は、他の宇宙船の横方向の移動又はホストの宇宙船の回転の結果であり得る。そしてこれらは（例えばスタートラッカーのような）姿勢センサを用いて差別化され得る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は選ばれた編隊に従って移動するように意図され、そして宇宙船の面上の選ばれた位置に設置されて、無線周波数信号（ＲＦ）を発信及び／又は受信出来る、１つの発信／受信アンテナならびに、２つの受信アンテナから成る少なくとも一組の集合体を備えた、宇宙船グループの１つの宇宙船用の制御装置と、そして該集合体のアンテナにより受信された信号に基づいて、該グループの他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を推算する任務を負う処理手段とを提案する。
【００１４】
この制御装置は、
各集合体の各アンテナが、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の選ばれた周波数を示す、第一と第二のＲＦ信号を発信及び／又は受信する任務を負い、
制御装置が一方で、グループの他の宇宙船に由来する、集合体の各アンテナにより受信された第一と第二の信号に基づき、第一又は第二の周波数に、そして周波数ギャップに対応するアンテナ間の、第一と第二の経路長の差を決定する任務を負う第一の測定手段と、他方で、宇宙船により経験された回転の測定値を届ける任務を負う姿勢測定手段とを備え、そして
その処理手段が、
・第一と第二のいわゆる初期経路長の差に基づき、他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を粗く推算し、
・宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸が、粗く推算された伝送方向に対して実質的に揃えられるように、宇宙船の粗い位置調整を指令し、
・選ばれた軸を中心とした宇宙船の少なくとも１つの回転駆動を指令し、
・姿勢測定手段により届けられる回転測定と、第一の測定手段により行なわれる、この回転の間の第一又は第二の経路長の差の変化測定とに基づき、他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を正確に推算する任務を負うことを特徴とする。
【００１５】
本発明による装置は別個に、又は組み合わせて得られる別の特徴を含むことができる。とりわけ、
回転駆動を指令する前に、その処理手段が、第一の測定手段により行なわれる、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の（正確な）測定を用いて、ゼロに近い速度における粗い位置調整の安定化を指令する任務を負うことができ、
その処理手段が、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の測定のおかげで、伝送方向の正確な知識を（それに続いて）保持する任務を負うことができ、
その第一の測定手段が、
・他の宇宙船に由来する、集合体の各アンテナにより受信された第一と第二の信号の、第一と第二の位相を決定し、
・第一と第二の位相から、発信／受信アンテナと２つの受信アンテナの各々との間の、第一と第二の位相における差を推定し、
・第一と第二の位相差から、（望ましくはそれ自体がアンテナ間距離の２倍よりも長い波長に対応する）周波数ギャップに対応する第三の位相差を推定し、
・第一と第二の連続する位相差から、及び第三の連続する位相差から、第一又は第二の経路長の差の変化の測定値を推定し、
・第一又は第二の経路長の差の変化の測定値から、第一又は第二の周波数に対応する、第一と第二の経路長の差の不明瞭でない測定値を推定する任務を負い、
それは他の宇宙船に由来する、アンテナの少なくとも１つにより受信された第一及び／又は第二の信号に基づき、それらの宇宙船をグループの他の宇宙船から隔てている距離を推算する任務を負う、第二の測定手段を含むことができる。この目的において、第一及び／又は第二の信号は、一方で擬似的距離測定を得ることを可能にする、擬似ランダムコードにより、そして他方でクロックの偏りを識別し、真の距離測定を得るために、それらの間で少なくともそれら各自の擬似的距離測定が存在する、宇宙船が情報交換することを可能にするデータにより、例えば変調される。擬似ランダムコードを観察することにより得られる距離測定はむしろ不正確であり、その測定ノイズは、（当業者によく知られている）搬送波により該コードを平滑化するための技術によって低減され得る。受信された擬似ランダムコードの観察は、またホストの宇宙船の制御装置が他の宇宙船の制御装置の時間を確かめることを可能にし、それによって該グループの宇宙船間の発信と受信の時期を同期させることを可能にする。
第一及び第二の測定手段が用いられるとき、処理手段（ＭＴ）は推算された距離と、正確な推算された伝送方向に基づき、ホストの宇宙船に対する該宇宙船の相対位置を決定する任務を負い、
その処理手段は、距離測定及び／又は伝送方向の測定を、多経路の影響を修正することにより精緻化する任務を負うことが出来る。この修正は、例えば無響室におけるテストによって以前に得られた、宇宙船における多経路の作表されたマッピング・データを持つことを必要にする。作表されたマッピングの使用は、伝送方向が、本発明によってもたらされるような十分な精度で確かめられる場合のみ有効である。
それは少なくとも２つの異なる向きの面において、少なくとも２つのアンテナ集合体を備えることができ、
それはアンテナ集合体が存在しない少なくとも１つの面において、少なくとも１つの補完的な発信／受信アンテナを備えることができ、
該アンテナは、第一と第二の搬送波の形をとる第一と第二の無線周波信号を発信及び／又は受信することができる可能性があり、そのうちの少なくとも一方が、選ばれた擬似ランダムコードにより変調され、
該アンテナは、Ｓ、ＳＨＦ、及びＥＨＦ帯域の中から選ばれた周波数帯域に属する、第一と第二の周波数を示す、第一と第二の搬送波を発信及び／又は受信することができる可能性がある。
【００１６】
本発明はまた、宇宙船のグループの中で編隊を組んで移動するように意図され、そして上記に示されるタイプの制御装置を装備する宇宙船を提案する。
【００１７】
本発明はまた、宇宙船の少なくとも１つが上記に示されるタイプの制御装置を備え、そして他の宇宙船の少なくとも幾つかが、少なくとも１つの選ばれた面上に設置された、少なくとも１つの発信／受信アンテナを備える、選ばれた編隊に従って移動するように意図された一団の宇宙船を提案する。
【００１８】
本発明は人工衛星タイプの宇宙船に、それ専用ではないが、特に良く適合している。
【００１９】
本発明のその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び添付図を調べることにより、明らかになるであろう。
【００２０】
添付図は本発明を補完するために役立つだけでなく、必要とあればその定義付けにも貢献し得るであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の目的は、衛星の相対位置を確かめるために、（約数ｍｍの視軸の座標精度を有する）正確な視軸と同様に、必要に応じて（約１ｃｍの精度を有する）正確な衛星間距離を、編隊を組んで移動している衛星のグループの１つの衛星に設置された制御装置により決定可能にすることである。該グループの宇宙船の相対位置のこの確認は、又その任務により要求される幾何学的な配置にそれらを導き、保つため、及び宇宙船間の衝突の危険性が検出された場合に、あらゆる回避操作を決定するためにそれらを制御可能にすることができる。
【００２２】
以下において、制限されない例として、該グループの宇宙船は宇宙又は地球観察の任務を遂行するように、編隊を組んで飛行している衛星であることが考えられる。
【００２３】
しかしながら、本発明はこのタイプの宇宙船には限定されない。それは実際に、選ばれた（必要があれば修正可能な）配置に従って編隊を組んで飛行するように意図された、全ての宇宙船に関する。
【００２４】
図１〜３は第一に、本発明が適用可能な宇宙船のグループを示すと見なされる。
【００２５】
図１には、編隊を組んで飛行している３つの宇宙船（衛星）Ｓｉ（ｉ＝１〜３）のグループが表わされている。本発明は３つの宇宙船を含むグループに限定されないことに注意することが重要である。それは実際、少なくとも２つの宇宙船を含む限り、あらゆるグループに関する。
【００２６】
そのようなグループの中で、宇宙船の少なくとも１つ、ここではＳ１は本発明による制御装置Ｄを備え、一方でその他の宇宙船、ここではＳ２とＳ３は処理装置ＤＴを備える。勿論、同一グループ内の幾つかの宇宙船が、又は実に全ての宇宙船までもが本発明による制御装置Ｄを備えることを想定するのは可能である。
【００２７】
本発明による制御装置Ｄは、主アンテナと称される１つの発信／受信アンテナＡ１と、二次アンテナと称される２つの受信アンテナＡ２及びＡ３とから成る、少なくとも１つの集合体を備える。集合体の該３つのアンテナＡｊ（ｊ＝１〜３）は、宇宙船Ｓ１の面Ｆ上の選ばれた位置に設置される。宇宙船Ｓ１の面Ｆ上のアンテナ集合体の１つの例示的設置は図２に概略的に図解されている。
【００２８】
制御装置Ｄは、同一の宇宙船Ｓ１の異なる向きの面上に設置された３つのアンテナＡｊの、幾つかの集合体を備え得ることに注意するのは重要である。また制御装置Ｄがその複数の面Ｆの１つに３つのアンテナＡｊの少なくとも一組を備え、同様に（図１に例示される制限されない例の場合のように）その他の面の少なくとも一面上に、補足アンテナと称される少なくとも１つの他の発信／受信アンテナＡ４を備えることもまた想定できる。
【００２９】
本発明によれば、各々の主アンテナＡ１（及び補足アンテナＡ４）は、選ばれた周波数ギャップｆ３（ここでｆ３＝ｆ２−ｆ１）により隔てられた、第一と第二の選ばれた周波数ｆ１とｆ２を示す、第一と第二の無線周波数信号（ＲＦ）を発信及び受信することができる。追加として、各二次アンテナＡ２、Ａ３は第一と第二の無線周波数信号を受信することができる。
【００３０】
第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２はＳ帯域に属することが望ましい。しかし、これは必須ではない。それらは実際に例えばＳＨＦ又はＥＨＦ帯域のような、Ｓ帯域よりも高い周波数の帯域に属してもよい。
【００３１】
第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２との間の周波数ギャップｆ３は、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の距離の２倍よりも長い波長に相当することが望ましい。
【００３２】
これ以降、第一周波数ｆ１と第二周波数ｆ２はＳ帯域に属するものと考える。例えばｆ１＝２．１ＧＨｚ、ｆ２＝２．２ＧＨｚであり、従って周波数ギャップｆ３＝１００ＭＨｚを与える。
【００３３】
制御装置Ｄを持たない宇宙船Ｓ２、Ｓ３に取り付けられた各処理装置ＤＴは、そのグループの他の宇宙船宛ての、又は他の宇宙船から由来する第一と第二の無線周波数信号を発信及び受信可能な、少なくとも１つの発信／受信アンテナＡ１を備える。
【００３４】
各制御装置Ｄはまた第一測定モジュールＭＭ及び第二測定モジュールＭ２を備える。
【００３５】
第一測定モジュールＭＭは、例えば受信した無線周波信号（ＲＦ）を処理し、それをデジタル信号に変換する一部のアナログタイプと、信号の取得及びトラッキングと同様に測定値の作成に対してより正確に専念する、一部のデジタルタイプとを備える。
【００３６】
図３に概略的に例示されているように、第一測定モジュールＭＭは例えば、第一と第二のスイッチング・モジュールＣ１とＣ２を経由して、（有り得る補足アンテナＡ４へと同様に）各集合体のアンテナＡｊに結合される。
【００３７】
第一スイッチング・モジュールＣ１は処理モジュールＭＴから由来する指示に応じて、１つのアンテナ又は他のアンテナとの結合を確実にする。それに関しては以下で更に述べられるであろう。
【００３８】
第二スイッチング・モジュールＣ２は第一スイッチング・モジュールＣ１の入力／出力に接続され、一方で測定モジュールＭＭの入力に、他方で（伝送部分用の）第一と第二の信号を形成するためのモジュールＭＦの出力に接続される。従ってそれは処理モジュールＭＴから生じる指示に応じ、信号受信モードあるいは信号発信モードのいずれかにおいて、制御装置Ｄの動作を可能にする。
【００３９】
制御装置Ｄは、そのローカル時間を表わし、そして搬送波の周波数を発生させるため、及び擬似ランダムコードを順序付けるために用いられるクロックＨを備える（それについては以下で更に述べられるであろう）。それはまた少なくともその構成要素の幾つかの動作に必要な、そして特に伝送及び受信の制御に必要なクロック信号も備える。
【００４０】
第一測定モジュールＭＭは、そのグループの他の宇宙船Ｓ２、Ｓ３から由来する、集合体の各アンテナＡｊにより受信された第一と第二の信号に基づき、それぞれ第一周波数ｆ１（又は第二周波数ｆ２）と（ｆ１とｆ２の間の周波数ギャップに等しい）周波数ｆ３に対応する、その主アンテナＡ１とその二次アンテナＡ２及びＡ３との間の経路長の第一の差ＤＭ１と第二の差ＤＭ２とを決定する任務を負う、少なくとも１つの第一の測定サブモジュールＭ１を備える。
【００４１】
図４には宇宙船Ｓ１の面Ｆ上に設置された集合体の、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２との間の、同じグループの宇宙船Ｓ２により発信された信号の経路長の例示的な差ＤＭ１が概略的に図解されている。ここで、ＤＭ１＝ｄ１−ｄ２であり、ｄ１は宇宙船Ｓ２を宇宙船Ｓ１の主アンテナＡ１から隔てている距離、そしてｄ２は宇宙船Ｓ２を宇宙船Ｓ１の二次アンテナＡ２から隔てている距離である。
【００４２】
第一の測定サブモジュールＭ１は以下に示すように、周波数ｆ３に対応する第一の経路長の差ＤＭ１及び第二の経路長の差ＤＭ２の決定を行なうことが望ましい。
【００４３】
第一に、第一の測定サブモジュールＭ１は他の宇宙船Ｓ２又はＳ３から由来する、集合体の各アンテナＡｊにより受信された第一と第二の信号の、第一と第二の位相をそれぞれ決定する。
【００４４】
各信号は少なくとも選ばれた周波数ｆ１又はｆ２の搬送波の形をとる。２つの周波数ｆ１とｆ２の内の少なくとも１つは、宇宙船間の距離を測定するため、及びグループの宇宙船間の発信と受信の時期を同期させるために必要な、選ばれた擬似ランダムコードにより変調されることが望ましい。この場合、測定モジュールＭＭは、擬似ランダムコードの取得と、その解析を可能にするために搬送波からそれを削除する任務を負う。
【００４５】
その上、２つの搬送波の内の少なくとも１つは、宇宙船の情報交換を可能にするデータにより変調され得る。この場合、測定モジュールＭＭは又、それが含む情報データの抽出を可能にするように、搬送波の復調機能を確実にする。
【００４６】
搬送波はその後、第一と第二の位相測定値を決定するために、第一の測定サブモジュールＭ１により、当業者に知られている方法で解析される。第一の測定サブモジュールＭ１の中で実施される技術によれば、第一の周波数ｆ１と第二の周波数ｆ２の各々に対して、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の、第一と第二の位相差を得るためにその後に減算される、各アンテナＡｊに対する第一と第二の位相測定値、あるいは直接的に、第一の周波数ｆ１と第二の周波数ｆ２の各々に対して、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３の各々との間の、第一と第二の位相差を得ることが可能である。
【００４７】
次に、第一の測定サブモジュールＭ１は、第一と第二の位相差を周波数ｆ３（又は周波数ギャップ）に対応する第三の位相差から推定する。より正確には、各第三の位相差は、アンテナＡｊの１つにより受信された第一と第二の信号に基づき、人工的に構成され、周波数ギャップｆ２−ｆ１に等しい周波数ｆ３を示す、第三の「ダミー」信号に相当する位相である。
【００４８】
その後に、第一の測定サブモジュールＭ１は、一方でそれぞれ第一又は第二の位相差と第三の位相差とに基づき、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２間の２つの第一の経路長差ＤＭ１を決定し、他方でそれぞれ第一又は第二の位相差と別の第三の位相差とに基づき、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ３間の２つの第二の経路長差ＤＭ２を決定する。
【００４９】
第一の測定サブモジュールＭ１はまた、第一の周波数ｆ１に対応する、その主アンテナＡ１とその二次アンテナＡ２及びＡ３との間の経路長の差の、第一の変化ΔＤＭ１と第二の変化ΔＤＭ２をそれぞれ決定する任務を負う。位相測定が例えば毎秒実施される場合、経路長の差ＤＭ１とＤＭ２は毎秒発生し、各変化ΔＤＭ１、ΔＤＭ２は経過した瞬時の間の、対応する経路長の差ＤＭ１、ＤＭ２の変化を表わす。
【００５０】
経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２のこれらの測定値は、不明瞭さのない測定値である。
【００５１】
第二の測定モジュールＭ２は少なくとも、宇宙船Ｓ１により経験される各回転を表わす測定値を届けるように、前記宇宙船Ｓ１の姿勢を測定する任務を負う。それは無線周波数信号を処理する任務を負う測定モジュールＭＭと無関係である。それは例えばスタートラッカーであってもよい。
【００５２】
各制御装置Ｄは又、以下に述べる少なくとも四つのタスクを実行する任務を負う処理モジュールＭＴも備える。
【００５３】
処理モジュールＭＴの第一のタスクは、第一と第二の初期経路長の差ＤＭ１とＤＭ２に基づき、他の宇宙船Ｓ２により発信される信号の伝送方向（又は視軸）ＡＶを、粗い方法で推算することにある。
【００５４】
第一軸（Ｚ、図２及び５を参照）が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２に関係し、第二軸（Ｙ）が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ３に関係し、そして第三軸（Ｘ）が他の２軸（Ｙ及びＺ）に直角である基準座標系を考えるときに、視軸ＡＶはその座標の２つが直接的に経路長の差ＤＭ１とＤＭ２である、（例えば１ｍに等しい長さの）単位ベクトルである。ベクトルＡＶはノルムが定義されているため、第三座標は数値がない。アンテナ間の距離が１ｍに等しくないとき、座標がアンテナ間の距離により正規化された経路長の差に基づき決定されることに注意するのは重要である。
【００５５】
周波数ギャップｆ３に対する測定を構成するとき、第一の経路長の差ＤＭ１及び第二の経路長の差ＤＭ２における測定誤差が波長の比率で増幅されるため、この測定は粗いと云われる。
【００５６】
処理モジュールＭＴの第二のタスクは、名目上Ａ１Ａ２（Ｚ）方向とＡ１Ａ３（Ｙ）方向に垂直な軸である、選ばれた軸（Ｘ）が、第一のタスクの間に粗い方法で推算された、伝送の方向（又は視軸）ＡＶに対して実質的に揃えられるような方法で、ホストの宇宙船Ｓ１の操縦を命令することにある。従って、処理モジュールＭＴは、ホストの宇宙船が、粗い方法で推算された伝送の方向（又は視軸）ＡＶに対して、選ばれた軸（Ｘ）の位置を考慮に入れなければならない姿勢の設定ポイントを計算し、次にそれは、この設定ポイントをホストの宇宙船Ｓ１の制御モジュールＭＤに送る。１つの異なる方策は、ホストの宇宙船Ｓ１の回転の操縦によりもむしろ、２つの宇宙船の内の１つの横方向移動の操縦に導く、相対位置の設定ポイントを計算することにある。これらの２つの方策の間の選択は、その任務に結び付けられた外的なパラメータに依存する。
【００５７】
図５には宇宙船Ｓ２について定義される、推算された粗い視軸ＡＶに関して、宇宙船Ｓ１に結ばれた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＸ軸の例示的な位置調整が例示されている。この段階では、推算された視軸の精度は平均的であり、従って位置合わせは近似に過ぎない可能性がある。
【００５８】
この第二のタスクは、ホストの宇宙船Ｓ１と他の宇宙船Ｓ２の間の相対運動の、出来れば完全な打ち消しにより続けられることが望ましい。ここでの目的は２つの宇宙船Ｓ１とＳ２を固定した相対的配置に保つように、それらの横方向の相対速度を打ち消すことである。
【００５９】
従って、処理モジュールＭＴは周波数ｆ１の第一搬送波、又は周波数ｆ２の第二搬送波の、経路長差の変化の測定値を用いる。周波数ｆ１の第一搬送波（又は周波数ｆ２の第二搬送波）の経路長の差は不明瞭で正確であるが、しかし時間に対するその変化は不明瞭でなく、それは従って視軸の有利な速度測定を構成する。具体的に、２つの宇宙船の相対速度を打ち消し得るためには、正確な速度測定が得られることが必要である。視軸の速度の２つだけの正確な座標（その座標ＤＭ１の速度及びその座標ＤＭ２の速度）が得られ、一方でこの速度のベクトルは三次元であるという事実から困難が生じる。しかしながら、視軸がＡ１Ａ２及びＡ１Ａ３の方向の法線に近い場合、第三の座標は無視し得ることを示すことができ、それにより視軸ＡＶを粗く、そしてＡ１Ａ２及びＡ１Ａ３の方向に垂直に位置合わせすることから構成される、前のステップを正当化する。
【００６０】
視軸の速度測定に基づいて、処理モジュールＭＴは該視軸ＡＶの速度を殆ど打ち消すために実施されるべき操縦を計算する。該操縦は宇宙船Ｓ１の移動速度の変更又は宇宙船Ｓ２の移動速度の変更、又は宇宙船Ｓ１の回転速度の変更により、或いはこれらの変更の組合せにより行なわれ得る。選択される方策はその任務に関連付けられる外的なパラメータに依存する。操縦が宇宙船Ｓ１によってなされる必要がある場合、処理モジュールＭＴはその宇宙船Ｓ１の制御モジュールＭＤと対話する。操縦が宇宙船Ｓ２によってなされる必要がある場合、遠隔の宇宙船Ｓ２への指示の伝送は例えば第一及び／又は第二の信号を用いて、例えば主アンテナＡ１により実行される。
【００６１】
処理モジュールＭＴの第三のタスクは、ここではＸである選ばれた軸を中心とした、従って実質的に粗く推算された視軸ＡＶを中心とした、少なくとも１回の選ばれた、宇宙船Ｓ１の回転駆動を命令することにある。この回転は第二の測定モジュールＭ２により正確に測られる。回転角度の値は決定的に重大ではない。該回転は、処理モジュールＭＴの第四のタスクにより必要とされる精度に達するために、十分な振幅（典型的には数十度）を持たなければならない。
【００６２】
この回転の間、処理モジュールＭＴはその第一の測定サブモジュールＭ１のおかげで、周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波における、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２を記録する。
【００６３】
処理モジュールＭＴの第四のタスクは、（姿勢専用の）第二の測定モジュールＭ２により届けられる回転の測定、及び第一の測定モジュールＭ１により届けられる、周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波における、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２の測定に基づき、宇宙船Ｓ１とＳ２の間の視軸を正確に推算することにある。
【００６４】
視軸を正確に推算するための、この手順は図６及び７に図解されている制限されない例を参照して、ここで以下に詳細に説明されるであろう。以下において、ＡＶは粗い方法で推算された（回転前の）視軸を示し、ＡＶ’は正確に推算された視軸を示す。
【００６５】
図６は（粗く決定された）視軸ＡＶに垂直な軸に関する、宇宙船Ｓ１の回転を二次元で例示している。ここで、二次アンテナＡ２の（回転前の）初期位置Ｐ１から（角度θだけ回転後の）最終位置Ｐ２への移動のみが表わされている。この回転角度θは例えばスタートラッカー・タイプの二次（姿勢）測定モジュールＭ２により、正確に測定される。該回転角度θは、第一の測定サブモジュールＭ１により届けられる、（回転前の）初期経路長の差と（回転後の）補足的な経路長の差との第一測定値に基づき、処理モジュールＭＴにより決定される、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２の間の第一の経路長の差ＤＭ１の変化を導入する。該主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２とを隔てている距離ＢＬ１と、（周波数ｆ１を示す第一搬送波、又は周波数ｆ２を示す第二搬送波によって）第一の経路長の差ＤＭ１の変化とを知ることにより、視軸ＡＶ’に関するＡ１Ａ２（Ｚ）方向のずれの初期角度αはそこから推定される。同じ動作が主アンテナＡ１と他の二次アンテナＡ３との間で実行され、視軸ＡＶ’を定義する正確な座標が全ての結果から推定される。
【００６６】
この二次元（２Ｄ）の例は、三次元（３Ｄ）の実際の場合を完全には代表しないことに注目されたい。実際の場合、Ａ１Ａ２（Ｚ）方向（Ｚ）及びＡ１Ａ３（Ｙ）方向に垂直な軸（Ｘ）を中心とした単独回転は、宇宙船Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、正確な視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）を決定するのに十分であることが示され得る。
【００６７】
二次元モデルよりも更に高度に複雑な１つのモデルが、図７を参照して以下に説明される。宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）のＺ軸は、ここで宇宙船Ｓ２に向かって指し示すために用いられる。Ｚ軸はここで粗い視軸ＡＶに関して位置合わせされた軸を定義する。
【００６８】
図７において、座標ＡＺはＺ軸に対する正確な視軸ＡＶ’の方位角を表わし、座標ＥＬはＺＸ平面に対する正確な視軸ＡＶ’の上昇を表わす。
【００６９】
第一にＺ軸を中心とした宇宙船Ｓ１の回転角θと、経路長の差の変化と、（回転前の）粗い視軸ＡＶの座標との間に存在する関係を決定することが探求される。平行な入射信号の存在下で、経路長の差は、視軸ＡＶへのベクトルＡ１Ａ２の投影であると定義出来ることが示され得る。
【００７０】
その結果として、ＢＬ１が主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２との間のベクトルを示し、ＶＬｏＳが粗い視軸ＡＶの単位ベクトルを示す場合、以下の関係が得られる。
【数１】
【００７１】
宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）において、（推算が望まれる正確な視軸ＡＶ’の座標を定義する）単位ベクトルＶＬｏＳは、以下に示すように定義される。
【数２】
【００７２】
前記座標系における２つの二次アンテナＡ２及びＡ３の座標は良く知られており、以下で与えられる。
【数３】
【００７３】
角度θの回転前に、第一の経路長の差ＤＭ１と第二の経路長の差ＤＭ２は次の関係で与えられる。
【数４】
【００７４】
（回転マトリックスＲｏｔ（θ）により定義される）角度θの回転後に、前述の座標系における、主アンテナＡ１と二次アンテナＡ２及びＡ３との間の距離をそれぞれ表わす、ベクトルＢＬ１（θ）とＢＬ２（θ）は、次の関係により与えられる。
【数５】
【００７５】
その結果、第一と第二の補足的な経路長の差ＤＭ１（θ）及びＤＭ２（θ）は、次の関係により与えられる。
【数６】
【００７６】
（選ばれた周波数ｆ１又はｆ２に対応する）第一と第二の経路長差の変化は、そのとき次のように書かれ得る。
【数７】
【００７７】
次のマトリックス表記を採用することにより
【数８】
転置されたマトリックス要素を指数が示す、次の関係がそのとき得られる。
【数９】
【００７８】
その第一項（ＢＬ１ｔ、ＢＬ２ｔ）が２×３タイプのマトリックスを表わすため、後者の表現は容易には反転出来ず、本発明者らは次に三次元の代わりに二次元に減らす。これは一方で、ベクトルＶＬｏＳが単位ベクトルであり、そのＺ座標はＸとＹ座標から推定されるため、従って関心を持たれず、他方で、角度θの回転がＺ軸を中心として行なわれるという事実を利用することによりなされる。その結果、上記の式は（Ｘ，Ｙ平面における）二次元で、以下に示すように書き直され得る。
【数１０】
【００７９】
処理モジュールＭＴが一旦（回転前の粗い）視軸の座標を有すると、それ以降、経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２を組み込むことにより、それは何時でもこの視軸の正確な座標を確かめることができる。１つの変形は、第一の周波数ｆ１（又は第二の周波数ｆ２）において実行される測定ＤＭ１とＤＭ２における不明瞭さを取り除くため、正確な視軸ＡＶ’の知識を使用すること、そして次に経路長の差の変化ΔＤＭ１及びΔＤＭ２に基づき、不明瞭さを保持することにある。
【００８０】
装置ＤＴを装備した他の宇宙船（例えばＳ３）がある場合、宇宙船Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、視軸Ｓ１Ｓ３を正確に測定するため、同じ手順が宇宙船Ｓ１とＳ３との間で繰り返されることができる。宇宙船Ｓ１とＳ３との間でこの手順を実施中に、宇宙船Ｓ２が宇宙船Ｓ１にとって見え続けるように注意することが必要である。具体的に、宇宙船Ｓ１とＳ２との間でＲＦリンクが断ち切られた場合、正確な視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）の知識が失われ、宇宙船Ｓ１とＳ２との間の手順を再度始める必要があるかも知れない。
【００８１】
装置Ｄを装備した少なくとも１つの他の宇宙船（例えばＳ４）がある場合、宇宙船Ｓ４はこの同じ手順を実行することにより、自身の基準座標系において、他の宇宙船の視軸をそれ自身で正確に決定することができる。グループの幾つかの宇宙船に、装置ＤＴの代わりに装置Ｄを設置する利点は、その任務に依存する。
【００８２】
視軸が精度を伴って一旦分かると、作表された多経路のマッピングが以前にマッピング・データの形で実行され、記憶されている場合、この精度は更に改善され得る。この場合、処理モジュールＭＴは、多経路の既知の寄与を、第一の周波数ｆ１を表わす信号における経路長の差の測定値から差し引く。この技術は、多経路がホストの宇宙船における局部反射によって引き起こされるとき、とりわけ有効である。この場合、多経路に起因するエラーは、信号の到着方向に完全に関連する。
【００８３】
上記に示したマトリックスの式は、それらの理解を容易にするため単純化されていることに注意されたい。実際に、幾つかの副次的影響はそれらを以下のように複雑にし得る。
残留速度は横方向の速度打ち消し局面の最後に存続する可能性があり、
処理モジュールＭＴにより命令される回転が、宇宙船により実際に実行される回転と異なるかも知れず、とりわけ実際の回転軸はＡ１Ａ２とＡ１Ａ３の方向に直角な軸に関して歪められる可能性があり、
宇宙船Ｓ１とＳ２の間の距離がアンテナＡ１、Ａ２、及びＡ３の間の距離に対して非常に大きくはない場合、様々なアンテナＡｊにより受信されるラジオ波は完全に平行ではない。
【００８４】
しかしながら、これらの影響は当業者により、単純化された式に基づいて該式を複雑化することによって修正され得る。
【００８５】
正確な視軸ＡＶ’の測定とは無関係に、装置Ｄ及びＤＴは、宇宙船を隔てている距離を測るために配置され得る。
【００８６】
従って制御装置Ｄは、望ましくはその第一の測定モジュールＭＭ内に、第二の測定サブモジュールＭ３を含まなければならない。後者はより正確には、少なくとも該アンテナの１つにより、そして望ましくは発信／受信アンテナＡ１（又はＡ４）により受信され、そして他の宇宙船Ｓ２から由来する、少なくとも第一及び／又は第二の信号に基づき、その宇宙船Ｓ１を同じグループの他の宇宙船Ｓ２から隔てている各距離を推算する任務を負う。
【００８７】
以下において、例示的そして制限されない例として、第二の測定サブモジュールＭ３が主アンテナＡ１により受信された第一の信号に基づいて、宇宙船間の距離を推算することが考えられる。
【００８８】
宇宙船Ｓ１とＳ２のクロックＨの間の同期の欠如によって導入される時間的な偏りの理由から、第二の測定サブモジュールＭ３はその距離の推算を、別の宇宙船Ｓ２から由来する、主アンテナＳ１により受信される第一の信号だけでなく、この別の宇宙船Ｓ２により伝送される補助信号にも基づいて実行することが望ましい。
【００８９】
前に示したように、これらの補助信号は、発信された信号が発信元の宇宙船のローカル時間のイメージであり、そしてこの信号の観察が擬似距離測定を得ることを可能にするような方法で、選ばれた擬似ランダムコードと同様、必要に応じて情報データを用いて、第一の信号の搬送波の変調から成ることが望ましい。
【００９０】
それ自身の擬似距離測定を、補助信号における情報データの形で、他の宇宙船Ｓ２により伝送された測定と照合することにより、第二の測定サブモジュールＭ３はクロックの偏りを分離し、そして宇宙船間の距離ｄ（Ｓ１、Ｓ２）を確かめることができる。具体的に、真の距離は、宇宙船Ｓ２により発信された第一の信号について宇宙船Ｓ１により測定された擬似距離と、宇宙船Ｓ１により発信された第一の信号について宇宙船Ｓ２により測定された擬似距離との合計の半分に等しい。
【００９１】
擬似ランダムコードの解析により得られる距離測定は、不明瞭ではないが、擬似ランダムコードの波長が通常は搬送波の波長よりもかなり大きいため、平凡な精度である。擬似ランダムコードの観察により得られる距離測定の精度が、周波数ｆ３の波長の半分よりも良好な場合、この近似の距離測定は（宇宙船Ｓ１とＳ２の主アンテナにおいて行なわれる）周波数ｆ３に対する位相測定に基づいて得られた距離測定における、不明瞭さを除去することを可能にする。従って擬似ランダムコードに基づいて得られるものよりも優れた品質の距離測定が得られる。しかしながら、ｆ３に対する位相測定の精度は波長ｆ３／ｆ１の比率で低下するため、この距離測定の質は、周波数の位相測定値に基づいて得られる距離測定における不明瞭さを解決するには、依然として余りにも乏しい。
【００９２】
次に最後のステップが、距離測定においてセンチメートル級の精度を達成するために提供される。従って、好ましくは３つの技法が組み合わされる。
【００９３】
第一の技法は測定ノイズを平滑化することにある。当業者には良く知られているこの第一の技法は、より正確には、不明瞭ではないが非常にノイズの多い量の変化速度が、ノイズの少ない方法において知られている場合、該量をその変化速度を通じてフィルタリングすることにある。ここで、擬似ランダムコードに基づいて得られる距離測定が、第一の信号（ｆ１）に対する位相測定値の変化に基づいて得られる速度を通じて平滑化される。次に、周波数ギャップｆ３に対する位相測定値に基づいて得られる距離測定が、第一の信号（ｆ１）に対する位相測定値の変化に基づいて得られる速度を通じて平滑化される。その目的は該距離におけるノイズを低減するためである。この技法は測定ノイズの低減を可能にするが、しかしそれは多経路及び、信号発信及び受信用電子機器における信号の伝播に起因する「ゆっくりと変化し得る偏り」のタイプのエラーを低減しない。
【００９４】
第二の技法は、自動較正による発信及び受信用電子機器における伝播の影響（伝播遅れ及び伝播位相のずれ）を修正することにある。モジュールＳＲにより主アンテナＡ１に送られる全ての信号の振幅の一部分は、次にモジュールＳＲへと再び向けられる。
【００９５】
測定モジュールＭＭにおけるこれらの信号の解析は、宇宙船Ｓ１の発信用電子機器における伝播、及び宇宙船Ｓ１の受信用電子機器における伝播に対応する量を正確に測ることを可能にする。同じ技術が、宇宙船Ｓ２の発信用電子機器における伝播、及び宇宙船Ｓ２の受信用電子機器における伝播に対応する量を、宇宙船Ｓ２において測るために用いられる。
【００９６】
分離されたこれら２つの量の各々は関心を持たれないが、これら２つの量の合計はＳ２に向かうＳ１の経路の電子的伝播と、Ｓ１に向かうＳ２の経路の電子的伝播との合計として書き換えられ得る。この合計は、距離が宇宙船Ｓ１と宇宙船Ｓ２との間の擬似距離と、宇宙船Ｓ２と宇宙船Ｓ１との間の擬似距離の合計の結果であるため、そのとき該距離を修正することを可能にする。
【００９７】
この修正は、伝送される信号（擬似ランダムコードの伝播、周波数ｆ１の搬送波の伝播、及び周波数ｆ２の搬送波の伝播）における成分の数と同じ数の要素を有する。従ってそれは、擬似ランダムコードにより得られる距離と、周波数ｆ１、ｆ２、及びｆ３の搬送波に対して得られる距離とを修正することを可能にする。
【００９８】
第三の技法は、宇宙船Ｓ１及び宇宙船Ｓ２における、これらの多経路の作表されたマッピングを用いて、多経路の影響を修正することにある。そのようなマッピングの使用は、Ｓ１に結び付けられた基準座標系において、視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）を正確に確かめることを必要にする（これは上述の手順を用いてなされる）。これは又、Ｓ２に結び付けられた基準座標系において、視軸Ｓ２Ｓ１を確かめることを必要にし、そしてこれはＳ２が装置Ｄを備えるため、或いはそれが装置ＤＴ＋姿勢センサを備えるために得られる可能性がある。具体的に、Ｓ１に結び付けられた基準座標系における視軸ＡＶ’（Ｓ１Ｓ２）の知識、及び宇宙船Ｓ２の姿勢の知識は、宇宙船Ｓ２に結び付けられた基準座標系における視軸Ｓ２Ｓ１を確かめるために十分である。
【００９９】
宇宙船間の距離ｄ（Ｓ１、Ｓ２）又はｄ（Ｓ１、Ｓ３）の正確な推算、及び対応する視軸ＡＶ１又はＡＶ２の座標の正確な推算を知ることにより、処理モジュールＭＴは次に、その宇宙船Ｓ１に結び付けられた座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）（或いは宇宙船Ｓ１に結び付けられた他のあらゆる座標系）に関する、２つの宇宙船Ｓ２及びＳ３の相対位置を確かめる。
【０１００】
制限されない例として図３に例示されているように、制御装置Ｄは又、その任務によって必要とされる幾何学的配置の中へそれらを導き、そして保持するため、及び宇宙船間の衝突危険性が検出された場合、あらゆる回避操作を決定するために該グループの宇宙船を制御する任務を負う、解析モジュールＭＡを含むことができる。該グループの宇宙船の位置、及び当業者に知られている衝突危険性の検出の、あらゆるタイプの制御がこの段階において実行され得る。
【０１０１】
衝突の危険性を検出するたびに、解析モジュールＭＡは該グループの他の宇宙船の相対位置に応じて、その宇宙船Ｓ１に対して又、必要に応じて回避操作を決定することができる。
【０１０２】
本発明による制御装置Ｄ、そして特にその処理モジュールＭＴ、その第一の測定モジュールＭＭと第二の測定モジュールＭ２、及びその必要に応じての解析モジュールＭＡは、電子回路、ソフトウェア（又は計算）モジュール、又は回路とソフトウェアの組合せの形で具現化され得る。
【０１０３】
制御装置Ｄの中で、第一の測定モジュールＭＭ、スイッチング・モジュールＣ１とＣ２、ビーム形成モジュールＭＦ、同様に必要に応じて第二の（姿勢）測定モジュールＭ２が、２周波数センサＳＲを構成する実体へと結合され得る。
【０１０４】
本発明がＳ帯域で動作するとき、全方向性アンテナを使用することができ、その結果として、編隊を組んで飛行している宇宙船の相対位置におけるセンチメートル級の精度を、それらの初期相対位置にかかわらず、そして特に視軸が初期に弱く又は強く傾斜している時に得ることが可能である。
【０１０５】
追加として、本発明は典型的には１つ以上の等級のオーダーだけ更に大きい、より大きな精度さえも有する宇宙船の相対位置を決定し得るように、例えばＳＨＦ又はＥＨＦにおいて動作している、又は光信号に基づき、そして正確な事前の位置調整を必要とする、先行技術の制御装置に対して、正確な相対位置を供給するために役立つことができる。
【０１０６】
本発明は、単に例として上記に説明された制御装置及び宇宙船の実施形態に制限されることなく、それは以下の特許請求の範囲内で当業者により想定され得る、全ての変形を包含する。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】その１つが本発明による制御装置を備えた、編隊を組む３つの衛星のグループを、非常に図式的な方法で例示している。
【図２】１つの衛星の面における、同一の集合体における３つのアンテナの例示的な位置調整を、非常に図式的な方法で例示している。
【図３】本発明による制御装置の例示的実施形態を、非常に図式的な方法で例示している。
【図４】第二衛星により発信された信号の、第一衛星の主アンテナと二次アンテナ間の経路長の差を、図式的な方法で例示している。
【図５】粗い方法で決定された視軸に関する、本発明による制御装置を備えた衛星の位置調整のステップを、非常に図式的な方法で例示している。
【図６】二次元で考えられる回転が存在する状態において、視軸の正確な座標の決定に制御権を持つ主パラメータを、非常に図式的な方法で例示している。
【図７】三次元で考えられる回転が存在する状態において、視軸の正確な座標の決定に制御権を持つ主パラメータを、非常に図式的な方法で例示している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選ばれた編隊に従って移動するように意図された宇宙船グループの１つの宇宙船（Ｓｉ）用の制御装置（Ｄ）であって、
前記宇宙船（Ｓｉ）の面上の選ばれた位置に設置されて、無線周波数信号を発信及び／又は受信出来る、１つの発信／受信アンテナ（Ａ１）ならびに、２つの受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）から成る少なくとも一組の集合体と、そして前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）により受信された前記信号に基づいて、該グループの他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を推算するために設計された処理手段（ＭＴ）とを備えた制御装置（Ｄ）において、
前記集合体の各アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の選ばれた周波数を示す、第一と第二の信号を発信及び／又は受信するために設計され、
制御装置（Ｄ）が、ｉ）前記グループの他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記集合体の各前記アンテナにより受信された第一と第二の信号に基づき、第一又は第二の周波数に、そして前記周波数ギャップに対応するアンテナ（Ａ１〜Ａ３）の間の、第一と第二の経路長の差を決定するために設計された第一の測定手段（Ｍ１）と、そしてｉｉ）前記宇宙船（Ｓｉ）により経験された回転の測定値を届けるために設計された姿勢測定手段（Ｍ２）とを備え、
そして前記処理手段（ＭＴ）が、
ａ）第一と第二のいわゆる初期経路長の差に基づき、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の伝送方向を粗く推算し、
ｂ）前記宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸（Ｘ）が、前記粗く推算された伝送方向に対して実質的に揃えられるように、宇宙船の粗い位置調整を指令し、
ｃ）前記選ばれた軸（Ｘ）を中心とした前記宇宙船（Ｓｉ）の少なくとも１つの回転駆動を指令し、
ｄ）前記姿勢測定手段（Ｍ２）により届けられる回転測定、及び前記第一の測定手段（Ｍ１）により行なわれる、この回転により生じる第一又は第二の経路長の差の変化測定に基づき、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の前記伝送方向を正確に推算するために設計されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記処理手段（ＭＴ）が、前記回転駆動を指令する前に、前記第一の測定手段（Ｍ１）により行なわれる、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の前記測定に基づき、前記宇宙船（Ｓｉ）のゼロに近い速度における、粗い位置調整の安定化を指令するように意図された指示を生成するために設計されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理手段が、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の前記測定に基づき、前記伝送方向の正確な知識を保持するために設計されることを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の測定手段（Ｍ１）が、
ｉ）前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記集合体の各前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）により受信される第一と第二の信号の、第一と第二の位相を決定し、
ｉｉ）前記第一と第二の位相から、前記発信／受信アンテナ（Ａ１）と前記受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）の各々との間の、第一と第二の位相における差を推定し、
ｉｉｉ）前記第一と第二の位相差から、前記周波数ギャップに対応する第三の位相差を推定し、
ｉｖ）第一と第二の連続する位相差から、及び第三の連続する位相差から、第一又は第二の経路長の差の変化の測定値を推定し、
ｖ）第一又は第二の経路長の差の変化の測定値から、第一又は第二の周波数に対応する、前記第一と第二の経路長の差の、不明瞭でない測定値を推定するために設計されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）の少なくとも１つにより受信された前記第一及び／又は第二の信号に基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）をグループの前記他の宇宙船（Ｓｉ’）から隔てている距離を推算するために設計された、第二の測定手段（Ｍ３）を備え、そして前記処理手段（ＭＴ）が、前記推算された距離と、前記正確な推算された伝送方向に基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）に対する前記宇宙船（Ｓｉ’）の相対位置を決定するために設計されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第二の測定手段（Ｍ３）が、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）の少なくとも１つにより受信された、前記第一及び／又は第二の信号と、そして前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により伝送され、それを前記宇宙船（Ｓｉ）から隔てている距離を表わす補助信号とに基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）を該グループの前記他の宇宙船（Ｓｉ’）から隔てている距離を推算するために設計されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記処理手段（ＭＴ）が、記憶されたマッピング・データと、信号伝送の前記方向とに基づき、前記距離測定及び／又は、多経路により引き起こされる影響の、伝送の正確な方向の前記測定を修正するために設計されることを特徴とする、請求項５及び６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
異なる向きの少なくとも二面において、少なくとも２つのアンテナの集合体を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
アンテナの集合体が存在しない少なくとも一面において、少なくとも１つの補足の発信／受信アンテナ（Ａ４）を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
選ばれた擬似ランダムコードによって少なくとも一方が変調された、第一と第二の搬送波の形をとる第一と第二の無線周波数信号を前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が発信及び／又は受信出来ることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記周波数ギャップが、前記発信／受信アンテナ（Ａ１）を前記受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）の各々から隔てている距離の、少なくとも二倍に等しい長さの波長に対応することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が、Ｓ、ＳＨＦ、及びＥＨＦ帯域を含むグループから選ばれた周波数帯域に属する第一と第二の周波数を示す、第一と第二の搬送波を発信／受信するために設計されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記周波数帯域がＳ帯域であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の制御装置（Ｄ）を備えることを特徴とする、宇宙船のグループ内において編隊を組んで移動するように意図された宇宙船（Ｓ１）。
【請求項１５】
前記宇宙船（Ｓ１）の少なくとも１つが請求項１〜１３のいずれか一項に記載の制御装置（Ｄ）を備え、他の宇宙船（Ｓ２、Ｓ３）の少なくとも幾つかが、少なくとも１つの選ばれた面に設置された、少なくとも１つの発信／受信アンテナ（Ａ１）を備えることを特徴とする、選ばれた編隊に従って移動するように意図された宇宙船（Ｓｉ）のグループ
【請求項１】
選ばれた編隊に従って移動するように意図された宇宙船グループの１つの宇宙船（Ｓｉ）用の制御装置（Ｄ）であって、
前記宇宙船（Ｓｉ）の面上の選ばれた位置に設置されて、無線周波数信号を発信及び／又は受信出来る、１つの発信／受信アンテナ（Ａ１）ならびに、２つの受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）から成る少なくとも一組の集合体と、そして前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）により受信された前記信号に基づいて、該グループの他の宇宙船により発信された信号の伝送方向を推算するために設計された処理手段（ＭＴ）とを備えた制御装置（Ｄ）において、
前記集合体の各アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が、選ばれた周波数ギャップにより隔てられた第一と第二の選ばれた周波数を示す、第一と第二の信号を発信及び／又は受信するために設計され、
制御装置（Ｄ）が、ｉ）前記グループの他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記集合体の各前記アンテナにより受信された第一と第二の信号に基づき、第一又は第二の周波数に、そして前記周波数ギャップに対応するアンテナ（Ａ１〜Ａ３）の間の、第一と第二の経路長の差を決定するために設計された第一の測定手段（Ｍ１）と、そしてｉｉ）前記宇宙船（Ｓｉ）により経験された回転の測定値を届けるために設計された姿勢測定手段（Ｍ２）とを備え、
そして前記処理手段（ＭＴ）が、
ａ）第一と第二のいわゆる初期経路長の差に基づき、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の伝送方向を粗く推算し、
ｂ）前記宇宙船に結び付けられた座標系の選ばれた軸（Ｘ）が、前記粗く推算された伝送方向に対して実質的に揃えられるように、宇宙船の粗い位置調整を指令し、
ｃ）前記選ばれた軸（Ｘ）を中心とした前記宇宙船（Ｓｉ）の少なくとも１つの回転駆動を指令し、
ｄ）前記姿勢測定手段（Ｍ２）により届けられる回転測定、及び前記第一の測定手段（Ｍ１）により行なわれる、この回転により生じる第一又は第二の経路長の差の変化測定に基づき、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により発信された信号の前記伝送方向を正確に推算するために設計されることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記処理手段（ＭＴ）が、前記回転駆動を指令する前に、前記第一の測定手段（Ｍ１）により行なわれる、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の前記測定に基づき、前記宇宙船（Ｓｉ）のゼロに近い速度における、粗い位置調整の安定化を指令するように意図された指示を生成するために設計されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記処理手段が、第一と第二の経路長の差の内の１つの変化の前記測定に基づき、前記伝送方向の正確な知識を保持するために設計されることを特徴とする、請求項１及び２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記第一の測定手段（Ｍ１）が、
ｉ）前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記集合体の各前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）により受信される第一と第二の信号の、第一と第二の位相を決定し、
ｉｉ）前記第一と第二の位相から、前記発信／受信アンテナ（Ａ１）と前記受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）の各々との間の、第一と第二の位相における差を推定し、
ｉｉｉ）前記第一と第二の位相差から、前記周波数ギャップに対応する第三の位相差を推定し、
ｉｖ）第一と第二の連続する位相差から、及び第三の連続する位相差から、第一又は第二の経路長の差の変化の測定値を推定し、
ｖ）第一又は第二の経路長の差の変化の測定値から、第一又は第二の周波数に対応する、前記第一と第二の経路長の差の、不明瞭でない測定値を推定するために設計されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）の少なくとも１つにより受信された前記第一及び／又は第二の信号に基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）をグループの前記他の宇宙船（Ｓｉ’）から隔てている距離を推算するために設計された、第二の測定手段（Ｍ３）を備え、そして前記処理手段（ＭＴ）が、前記推算された距離と、前記正確な推算された伝送方向に基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）に対する前記宇宙船（Ｓｉ’）の相対位置を決定するために設計されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記第二の測定手段（Ｍ３）が、前記他の宇宙船（Ｓｉ’）に由来する、前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）の少なくとも１つにより受信された、前記第一及び／又は第二の信号と、そして前記他の宇宙船（Ｓｉ’）により伝送され、それを前記宇宙船（Ｓｉ）から隔てている距離を表わす補助信号とに基づき、それらの宇宙船（Ｓｉ）を該グループの前記他の宇宙船（Ｓｉ’）から隔てている距離を推算するために設計されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記処理手段（ＭＴ）が、記憶されたマッピング・データと、信号伝送の前記方向とに基づき、前記距離測定及び／又は、多経路により引き起こされる影響の、伝送の正確な方向の前記測定を修正するために設計されることを特徴とする、請求項５及び６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
異なる向きの少なくとも二面において、少なくとも２つのアンテナの集合体を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
アンテナの集合体が存在しない少なくとも一面において、少なくとも１つの補足の発信／受信アンテナ（Ａ４）を備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
選ばれた擬似ランダムコードによって少なくとも一方が変調された、第一と第二の搬送波の形をとる第一と第二の無線周波数信号を前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が発信及び／又は受信出来ることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記周波数ギャップが、前記発信／受信アンテナ（Ａ１）を前記受信アンテナ（Ａ２、Ａ３）の各々から隔てている距離の、少なくとも二倍に等しい長さの波長に対応することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ（Ａ１〜Ａ３）が、Ｓ、ＳＨＦ、及びＥＨＦ帯域を含むグループから選ばれた周波数帯域に属する第一と第二の周波数を示す、第一と第二の搬送波を発信／受信するために設計されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記周波数帯域がＳ帯域であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の制御装置（Ｄ）を備えることを特徴とする、宇宙船のグループ内において編隊を組んで移動するように意図された宇宙船（Ｓ１）。
【請求項１５】
前記宇宙船（Ｓ１）の少なくとも１つが請求項１〜１３のいずれか一項に記載の制御装置（Ｄ）を備え、他の宇宙船（Ｓ２、Ｓ３）の少なくとも幾つかが、少なくとも１つの選ばれた面に設置された、少なくとも１つの発信／受信アンテナ（Ａ１）を備えることを特徴とする、選ばれた編隊に従って移動するように意図された宇宙船（Ｓｉ）のグループ
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２００９−５３６３１４（Ｐ２００９−５３６３１４Ａ）
【公表日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５０７６８（Ｐ２００８−５５０７６８）
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５０５３２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８２９２９
【国際公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１９日（２００７．１．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００７／０５０５３２
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８２９２９
【国際公開日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（５０５１５７４８５）テールズ (231)
【Ｆターム（参考）】
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