衛星測位システム
【課題】移動端末が自局の位置を高精度で測位できる衛星測位システムを安価に実現する。
【解決手段】複数個の準天頂衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、複数個の準天頂衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、複数個の準天頂衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、比較的に高い仰角に位置する複数個の準天頂衛星の内の１個を基準局２０１とし、残りの準天頂衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして基準局の周辺の所定の軌道に分散させて、基準局から送信される第１の測位信号と各中継局から送信する第２の測位信号とを同期させることによって、移動端末が自局の位置を高精度で測位できるようにした。
【解決手段】複数個の準天頂衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、複数個の準天頂衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、複数個の準天頂衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、比較的に高い仰角に位置する複数個の準天頂衛星の内の１個を基準局２０１とし、残りの準天頂衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして基準局の周辺の所定の軌道に分散させて、基準局から送信される第１の測位信号と各中継局から送信する第２の測位信号とを同期させることによって、移動端末が自局の位置を高精度で測位できるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、比較的に高い仰角に位置する複数個の準天頂衛星の内の１個を基準局とし、前記基準局の周辺に配置された残りの準天頂衛星を中継局として構成され、前記基準局から送信される第１の測位信号と各中継局から送信する第２の測位信号とを同期させることによって、移動端末が自局の位置を高精度で測位できる衛星測位システムを安価に実現するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、準天頂衛星を利用して移動体の位置を測位する装置あるいはシステムが提案されている。（例えば、特許文献１〜４参照）
【特許文献１】特開２００３−１８７３９５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４７０９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０９３６４号公報
【特許文献４】特開２００５−１０６５６８号公報
【０００３】
図９は、特許文献１に記載されている従来の「準天頂衛星用車載器、準天頂衛星及び準天頂衛星システム」である。図９において、移動体と衛星との間で各種情報を授受する方法として、高い軌道で地球の自転に同期して周回する同期軌道衛星−例えば、静止衛星−を用いる方法がある。この場合、衛星の仰角が４５゜程度と低いため、移動しながら各種情報の授受を行うと、建物、地形等に遮られて各種情報授受が途切れるという問題があった。
静止衛星等と比較して高い仰角に位置する数個の準天頂衛星を使用することで、建物、地形等に各種情報授受が遮られることが無い。また、準天頂衛星は仰角が高く、常に上方にあるため、静止衛星を使用するときの様に衛星の方向を気にする必要が無く、よってアンテナなどの駆動機構を要しない構成となるとされている。
しかしながら、数個の準天頂衛星を使用して移動端末の位置を測位する具体的な方法が記述されいない問題点がある。
【０００４】
また、特許文献２では、例えば準天頂衛星から測位信号を受信する測位信号受信部と、センター局から測位信号に含まれる誤差を補正する誤差補正データが含まれたセンターデータを受信するセンターデータ受信部と、測位信号を用いて移動体端末の位置を測位するとともに、誤差補正データを用いて移動体端末の位置を補正して位置データを出力する測位処理部とを備えた。このため、移動体端末の位置をｃｍ級の測位精度で測位する。また、補正後の位置データをセンター局に送信する端末データ送信部を備えた。このため、センター局側で、センター局が管理する移動体端末の位置をｃｍ級の精度で一括管理するとされている。
しかしながら、準天頂衛星局と非準天頂衛星局たが混在しているため、センター局から測位信号に含まれる誤差を補正する誤差補正データを受信する必要があり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【０００５】
また、特許文献３では、準天頂衛星１４０から送信される信号に基づい測位情報を提供する。地上に置かれた複数の基準局１１０が複数の測位衛星１７０、１８１、１８２からの信号を受信する。通信局１３０は基準局が受信した信号を補正して準天頂衛星に送信する。測位情報提供装置１５０は準天頂衛星から送信された信号と自己の測位情報とを測位装置１６０に送信するとされている。
しかしながら、準天頂衛星局と非準天頂衛星局たが混在しているため、基準局が受信した信号を補正して準天頂衛星に送信する必要があり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【０００６】
また、特許文献４では、衛星方向検出部１０は、１機の準天頂衛星システム５００の存在する方向を検出する。抽出部３０は、前記１機の準天頂衛星システム５００の送信した測位情報の中から、前記衛星方向検出部１０が検出した前記方向に対応する衛星方向対応情報を抽出する。測位位置概算部６１は、検出した前記方向と抽出した前記衛星方向対応情報とにより、ユーザ粗位置を求める。レンジ方程式作成・算出部６２ａは、1機の準天頂衛星システム５００から送信された３つの異なる時刻における３つの測位情報を用いてレンジ方程式を作成し、ユーザ位置候補を算出する。比較決定部６２ｂは、レンジ方程式作成・算出部６２ａが算出したユーザ位置候補を前記ユーザ粗位置と比較することにより、ユーザ位置候補の中からユーザ位置を決定するとされている。
しかしながら、１機の準天頂衛星システム５００の存在する方向を検出する必要があり、パラボラアンテナを有する測位装置が必要であり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、比較的に高い仰角に位置する複数個の衛星の内の１個を基準局とし、前記基準局の周辺に配置される残りの衛星を中継局として構成され、前記基準局から送信される測位信号と各中継局から送信する測位信号とを同期させることによって、移動端末が高精度で位置を測位できる衛星測位システムを安価に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる衛星測位システムでは、複数個の衛星局をロケットを使って個別に打ち上げ、所定の軌道に乗せるためには大きなコストが発生するのに対して、基準となる衛星局（以下基準局と称する）に複数個の衛星局（以下中継局と称する）を付属させて一体として単一のロケットを使って打ち上げ、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局とし、前記基準局を中心として残りの衛星が中継局として切り離されて所定の軌道に分散して配置することで、前記打ち上げコストを大幅に節約することができるメリットが得られる。
なお、前記複数個の中継局を分散して配置するためには、前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で検知し、前記検知した３次元の相対位置を用いて各中継局のスラスタを制御して３次元の相対位置を所定の誤差内に収める必要がある。
【０００９】
また、前記基準局および複数個の中継局から地上に向けて測位信号を含む無線信号を送信する場合、前記基準局で生成される測位信号と各中継局で生成される測位信号とは高精度で同期している必要があり、かつ搬送波信号の周波数も同一である必要がある。
前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で検知する課題については、前記基準局と各中継局との間の距離を高精度で測定し、かつ各中継局が位置する方向を高精度で測定して、距離と方向との測定結果から３次元の相対位置を高精度で検知することで解決できる。
【００１０】
一方、前記基準局で生成される測位信号と各中継局で生成される測位信号とを高精度で同期させかつ搬送波信号の周波数を同一にする課題については、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を中継局によって受信し、無線信号の搬送波信号の周波数を同一にしたままで、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信することで解決できる。
なお、前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で維持するためには各中継局の位置制御のための燃料消費が大きくなるので、ある程度の相対位置の誤差を許容し、該３次元の相対位置の誤差情報を前記基準局、各中継局、もしくはこれらの両方から送信する測位信号の中にデータとして含めることで解決できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衛星測位システムでは、複数個の衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個が位置の基準となる基準局を中心とし、残りの衛星が中継局として切り離されて所定の軌道に分散して配置し、前記基準局信から送信される測位信号と、前記基準局の周辺に配置された複数個の中継局から送信する測位信号とを高精度で同期させ、かつ搬送波信号の周波数を同一とすることによって、移動端末の位置を高精度で測位する衛星測位システムを安価に実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明に係わる衛星測位システムは、図１、図３、図５、および請求項１に本発明の第１の実施の形態を示すように、複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局２０１とし、残りの衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
【００１３】
前記基準局２０１が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、前記第１の位置検知手段が、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との３次元の相対位置を検知し、前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末１０１、各中継局３０１ａ〜３０１ｄ、もしくはこれらの両方に向けて送信し、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、
【００１４】
前記第２の位置検知手段が、前記基準局２０１からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との３次元の相対位置を検知し、前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
【００１５】
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位する。
【００１６】
また、請求項２に示すように、前記複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄの一部あるいは全部が複数個の準天頂衛星である。
また、図２、図５、図６、図７、図８、および請求項３に本発明の第２の実施の形態を示すように、前記第１の位置検知手段１０と第２の位置検知手段１０が、少なくとも、送信手段１２と、受信手段１３と、制御手段１１と、アンテナ切替手段１４と、複数の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄとを含み、前記送信手段が、少なくとも、起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを含む無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または送信手段に時分割で切替えて送信し、
【００１７】
前記受信手段が、前記無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または受信手段に時分割で切替えて受信し、前記制御手段が、少なくとも、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを生成するための信号生成手段と、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せを再生するための信号再生手段と、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを高精度で検出するための同期検出手段と、
【００１８】
前記検出されたタイミングで、前記起点信号もしくは距離測定信号と、短時間で同期を確立し、同期を保持してクロック信号を生成するための同期発振手段と、前記再生された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを高精度でリアルタイムに測定するための位相測定手段と、前記測定した位相から、前記第１の位置検知手段と第２の位置検知段との間の３次元の相対位置を算出するための位置算出手段とを含む。
また、請求項４に示すように、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
【００１９】
また、請求項５に示すように、前記中継局の無線中継手段が、少なくとも、受信アンテナと、受信手段と、同期発振手段と、第２の測位信号生成手段と、中間周波増幅手段と、送信手段と、送信アンテナとを有し、前記受信アンテナが基準局から送信される無線信号を受信し、前記受信手段が受信した無線信号から搬送波信号と第１の測位信号とを再生し、前記同期発振手段が再生した第１の測位信号と高精度で同期を確立してクロック信号を生成し、
【００２０】
前記第２の測位信号生成手段がクロック信号に同期しあるいは直交し少なくとも拡散符号が異なる第２の測位信号を生成し、前記中間周波増幅手段が再生された搬送波信号を中間周波信号に変換して増幅し、元の搬送波信号と同一の周波数の搬送波信号に変換し、記送信手段が増幅した搬送波信号を生成した第２の測位信号によってスペクトル拡散し、前記送信アンテナがスペクトル拡散した無線信号を再送信する。
また、請求項６に示すように、前記受信アンテナと送信アンテナとの間の結合損が、前記中間周波信号増幅手段の増幅度からスペクトル拡散された測位信号のプロセス利得を差し引いた値より大きいことが必要である。
【００２１】
また、請求項７に示すように、前記移動端末が自局の位置を測位する際に、前記同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を前記位相測定手段の測位レンジに応じて可変とし、あるいは前記同期発振手段が生成する周波数が異なる複数のクロック信号の中から前記位相測定手段の測位レンジに応じて最適なものを選択することによって、高い測位精度を実現する。
また、請求項８に示すように、前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに変化させ、あるいは前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに切替えて選択することによって、最適の測位レンジを用いて自局の位置を高精度で測位する。
【００２２】
また、請求項９に示すように、前記信号生成手段、信号再生手段、もしくはこれらの両方において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００２３】
また、請求項１０に示すように、前記同期発振手段が、位相同期振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記同期検出手段によって、少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出した、前記起点信号もしくは距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持できる。
【００２４】
また、請求項１１に示すように、前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４の整数倍のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行う。
また、請求項１２に示すように、前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令によって定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせを割当てる。
【００２５】
（実施の形態１）
図１、図３、図４は本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの構成図、およびタイミングチャートである。図１において、１０１は移動端末、２０１は基準局、３０１ａ〜３０１ｄは中継局、１ａ〜１ｄは基準局から中継局に向けて送信される無線信号の伝搬経路、２、３ａ〜３ｄは中継局３０１ａ〜３０１ｄによって中継され、地上４００に存在する移動端末１０１に向けて送信される無線信号の伝搬経路である。
【００２６】
複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局２０１とし、残りの衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
【００２７】
前記基準局２０１が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、前記第１の位置検知手段が、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との３次元の相対位置を検知し、前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末１０１、各中継局３０１ａ〜３０１ｄ、もしくはこれらの両方に向けて送信し、少なくとも、前記基準局２０１から送信される第１の測位信号に、前記各中継局との３次元の相対位置に関するデータを含むよう構成され、
【００２８】
前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、前記第２の位置検知手段が、前記基準局２０１からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との３次元の相対位置を検知し、前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
【００２９】
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、
【００３０】
前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位し、別途受信した前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置に関するデータによって前記測位結果を補正する。
【００３１】
また、図３において、４００は地面、３０１ａ、３０１ｂは中継局、３０２ａは前記中継局の中間点の真下の位置、３０２ｂは前記中継局３０１ｂの真下の位置、３０２ｃは前記中間点の真下の位置３０２ａから１０，０００ｋｍの位置、３０３ａは各中継局の間隔、３０３ｂは各中継局の高度、３０３ｃ、３０３ｄは中間点の真下３０２ａから、地点３０２ｂ、地点３０２ｃまでの距離である。各中継局３０１ａ、３０１ｂが準天頂衛星であり、高度３０３ｂの周回軌道は地面４００の上空４０，０００ｋｍであり、間隔３０３ａは２４ｋｍ程度であるとする。
【００３２】
移動端末１０１が地点３０２ａにある場合には各中継局３０１ａ、３０１ｂから受信する無線信号に含まれる第２の測位信号は同相であるが、地点３０２ｂ、３０２ｃにある場合には中継局３０１ａから受信する無線信号に含まれる第２の測位信号の方が中継局３０１ｂ受信する無線信号に含まれる第２の測位信号より遅れていることになる。ここで、中継局３０１ａから地点３０２ｂまでの距離は４０，０００，００７．２ｍであり、中継局３０１ｂから地点３０２ｂまでの距離より７．２ｍ長いことになる。
【００３３】
前記移動端末１０１の同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を３０ＭＨｚとすると、前記測位レンジは１０ｍとなるので、前記７．２ｍの距離差に対応する位相差ΔΦは、ΔΦ＝３６０°×（７．２ｍ／１０ｍ）＝２５９．２°である。前記位相測定手段の位相測定精度として１０ミリ秒間の平均値として±１°程度が実現可能であるので、１秒間の移動平均値では±０．１°程度が実現できるので、位置の測位精度ΔＬは、距離３０３ｃが１２ｋｍであることから、ΔＬ＝０．１×（１２ｋｍ／７．２ｍ）／２５９．２°≒±６４ｃｍとなる。これらの他に、４個の中継局を利用して双曲線航法により測位をすると、測位誤差は更に２分の１程度に削減でき、測位誤差として±３０ｃｍ程度が実現できることになる。
【００３４】
また、中継局３０１ａから地点３０２ｃまでの距離は約４１，２３６，８８３ｍ、中継局３０１ｂから地点３０２ｃまでの距離は約４１，２３１，０５６ｍから、両者の距離差は５，８２７ｍとなる。前記移動端末１０１の同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を５０ｋＨｚとすると、前記測位レンジは６，０００ｍとなるので、前記５，８２７ｍの距離差に対応する位相差ΔΦは、ΔΦ＝３６０°×（５，８２７ｍ／６，０００ｍ）＝３４９．６°である。位置の測位精度ΔＬは、距離３０３ｄが１０，０２４ｋｍであることから、ΔＬ＝０．１×（１０，０２４ｋｍ／５，８２７ｍ）／３４９．６°≒±４９ｃｍとなり、双曲線航法により測位をすると、測位誤差として±３０ｃｍ程度が実現できることになる。
【００３５】
一方、図４において、６１ａは基準局２０１から送信される第１の測位信号、６１ｂは中継局３０１ａによって受信される第１の測位信号、６２ａは中継局３０１ａによって再送信される第２の測位信号、６３ａは移動端末１０１によって受信される第２の測位信号、６４ａは前記第２の測位信号に同期した第２クロック信号、６１ｃは中継局３０１ｂによって受信される第１の測位信号、６２ｂは中継局３０１ｂによって再送信される第２の測位信号、６３ｂは移動端末１０１によって受信される第２の測位信号、６４ｂは前記第２の測位信号に同期した第１のクロック信号、６５は第１のクロック信号と第２のクロック信号との位相差、６６ａは基準局２０１の時間軸、６７ａ、６８ａは中継局３０１ａの時間軸、６７ｂ、６８ｂは中継局３０１ｂの時間軸、６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂは移動端末１０１の時間軸、１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂは伝搬経路である。
【００３６】
ここで、中継局３０１ａで受信される第１の測定信号６１ｂと中継局３０１ａで生成される第２の測定信号６２ａと、および中継局３０１ｂで受信される第１の測定信号６１ｃと中継局３０１ｂで生成される第２の測定信号６２ｂとは、拡散符号は異なるが高精度で同期しているものとする。
また、第１のクロック信号の周波数と第２のクロック信号の周波数は、測位レンジに応じて切替えられあるいは選択されうものとする。
また、各拡散符号系列のヘッダ部分は共通とし、クロック信号との同期起点として用いるものとする。
【００３７】
（実施の形態２）
図２、図５、図６、図７、図８は本発明の第２の実施の形態による衛星測位システムの構成図、およびタイミングチャートである。図２において、２０１は基準局、３０１ａ〜３０１ｄは中継局、４ａ〜４ｄは基準局と中継局との間で送信し受信される無線信号の伝搬経路であり、
【００３８】
前記基準局２０１が、少なくとも、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを前記伝搬経路４ａ〜４ｄを介して測定し、前記各中継局との３次元の相対位置を検知するための第１の位置検知手段１０と、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局との３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御するための遠隔制御手段と、
【００３９】
前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、前記基準局２０１からの距離と前記基準局２０１が位置する方向とを前記伝搬経路４ａ〜４ｄを介して測定し、前記基準局２０１との３次元の相対位置を検知するための第２の位置検知手段１０と、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ前記遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に配置されるよう位置を制御するための位置制御手段とを有する。
【００４０】
また、図５、図６において、１０ａは第１の位置検知手段、１０ｂは第２の位置検知手段、１１は制御手段、１２は送信手段、１３は受信手段、１４はアンテナ切替手段、１５ａ〜１５ｄは複数の指向性アンテナ、４１は基準発振器、４２は位置特定手段、４３は位相測定手段、４４は距離測定信号再生手段、４５は起点信号生成手段、４６は同期発振手段、４７は距離測定信号生成手段、４８は位相同期発振器、４９は同期検出手段、５０は起点信号再生手段である。
【００４１】
前記第１の位置検知手段１０ａの起点信号生成手段４５が起点信号を生成し、前記送信手段１２が、少なくとも、前記起点信号と、システム同期信号と、識別番号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、アンテナ１５ａ〜１５ｄを前記送信手段１２に切替え、かつ周期的に切替えながら、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、前記第２の位置検知手段１０ｂの受信手段１３が、前記無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを前記受信手段１３に切替え、かつ周期的に切替えながら、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して受信し、
【００４２】
前記第２の位置検知手段１０ｂの起点信号再生手段５０が、前記第１の位置検知手段１０ａから受信する無線信号に含まれる起点信号を再生し、前記同期検出手段４９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段４６が、前記検出したタイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記距離信号生成手段４７が、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、これとは別に生成した方向測定信号とともに、前記送信手段１２から、少なくとも、前記生成した距離測定信号と方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介し、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、
【００４３】
前記第１の位置検知手段１０ａの受信手段１３が、前記第２の位置検知手段１０ｂから送信される無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介して受信し、前記距離測定信号再生手段４４が、前記第２の位置検知手段１０ｂから受信した無線信号に含まれる距離信号と方向測定信号を再生し、前記位相測定手段４３が、自局で生成した起点信号を基準として、前記距離測定信号の位相を測定し、これとは別に、アンテナ１５ａ〜１５ｄに対応した方向測定信号の位相を測定し、前記位置特定手段４２が、前記距離測定信号の位相と方向測定信号の位相との測定結果から、前記第２の位置検知手段１０ｂの位置を検知するとともに、
【００４４】
前記同期検出手段４９が、前記再生した距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段４６が、前記検出したタイミングで、距離測定と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記距離信号生成手段４７が、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、これとは別に生成した方向測定信号とともに、前記送信手段１２から、少なくとも、前記生成した距離測定信号と方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介し、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、
【００４５】
前記第２の位置検知手段１０ｂの受信手段１３が、前記第１の位置検知手段１０ａから送信される無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介して受信し、前記距離測定信号再生手段４４が、前記第１の位置検知手段１０ａから受信した無線信号に含まれる距離信号と方向測定信号を再生し、前記位相測定手段４３が、自局で生成した距離測定信号を基準として、前記受信した距離測定信号の位相を測定し、これとは別に、アンテナ１５ａ〜１５ｄに対応して受信した方向測定信号の位相を測定し、前記位置特定手段４２が、前記距離測定信号の位相と方向測定信号の位相との測定結果から、前記第１の位置検知手段１０ａの３次元の位置を検知する。
【００４６】
上記の手順によって、前記第１の位置検知手段１０ａと第２の位置検知手段１０ｂの両側において、相手の位置を高精度で検知することができるので、これらの検知結果を利用して、遠隔制御手段により相手を遠隔制御し、あるいは位置制御手段によって自局の位置を制御することができる。
なお、前記検知手段１０ａ、１０ｂが受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記位置の検知結果をフイルタリングし、荷重平均し、補正し、補完し、あるいはこれらの組み合わせを行うことで、位置検知精度を改善できる。
【００４７】
また、前記起点信号、距離測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
また、前記起点信号再生手段５０もしくは距離測定信号再生手段４４において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生することで、位置特定精度を向上させることができる。
【００４８】
また、前記同期発振手段４６が位相同期発振器４８によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを、同期検出手段４９によって少なくとも１６ＭＨｚ以上のサンプリング周波数を用いて検出し、前記検出したタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持することができる。
【００４９】
また、前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４倍以上のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行うことで、高精度でかつリアルタイムに位相を測定することができる。
【００５０】
図７は、本発明の衛星測位システムで用いられる無線信号の構成図であり、７１ａ〜７１ｆはシステム同期信号、７２ａ〜７２ｆはＭＡＣレイヤ、７３ａ〜７３ｆは起点信号もしくは距離測定信号、７４は基準局から送信される無線信号の時間軸、７４は中継局から送信される無線信号の時間軸である。なお、太線で囲まれた部分は送信されるものを、細線の部分は受信されるものを示す。
【００５１】
前記システム同期信号７１ａ〜７１ｆは複数ビットのユニークワードであり、±１００ナノ秒程度の精度で前記基準局と中継局との間の制御タイミングを合わせることができるが、この程度の精度で前記位相差を検出すると、距離の測定誤差が数十ｍと大きくなる問題点がある。
前記ＭＡＣレイヤ７２ａ〜７２ｆは、少なくとも、符号長、識別番号、相手先番号、報知信号、誤り訂正符号、もしくはこれらの組合せから構成され、前記システム同期信号７１ａ〜７１ｆとセットになって生成される。
【００５２】
最初、基準局から、システム同期信号７１ａと、ＭＡＣレイヤ７２ａと、起点信号７３ａとが送信され、引き続き時分割の間隔後に、中継局からシステム同期信号７１ｄと、ＭＡＣレイヤ７２ｄと、第１の距離起点信号７３ｄとが送信され、引き続き時分割の間隔後に、基準局からシステム同期信号７１ｅと、ＭＡＣレイヤ７２ｅと、第２の距離起点信号７３ｅとが送信される。
【００５３】
ここで、前記ＭＡＣレイヤ７２ａ〜７２ｆの継続時間を各々０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度とし、前記起点信号もしくは距離測定信号７３ａ〜７３ｆの継続時間を各々１ｍｓ程度とすると、合計で１．５ｍｓ〜２ｍｓ程度の継続時間となるので、基準発振器の周波数安定度を±０．２５ｐｐｍ程度にすると、同期保持誤差は±２ｎｓとなるので、高精度で同期を保持できる。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施の形態による無線信号のタイミングチャートであり、８１ａは第１の位置検知手段１０ａで生成される起点信号、８１ｂは第２の位置検知手段１０ｂで受信される起点信号、８２ａは第２の位置検知手段１０ｂで生成される第１の距離測定信号、８２ｂは第１の位置検知手段１０ａで再生される第１の距離測定信号、８３ａは第１の位置検知手段１０ｂで生成される第２の距離測定信号、８３ｂは第２の位置検知手段１０ｂで受信される第２の距離測定信号、４ａａ、４ａｃは第１の位置検知手段１０ａから第２の位置検知手段１０ｂに向けた無線信号の伝搬経路、４ａｂは第１の位置検知手段１０ａから第２の位置検知手段１０ｂに向けた無線信号の伝搬経路、
【００５５】
８４ａは第１の位置検知手段１０ａで生成された起点信号の位相と再生された第１の距離測定信号との位相差、８４ｂは第２の位置検知手段１０ｂで生成された第１の距離測定信号と再生された第２の距離測定信号との位相差、８５ａ、８５ｂは時分割の間隔、８６ａ〜８６ｃは第１の位置検知手段１０ａの時間軸、８７ａ〜８７ｃは第２の位置検知手段１０ｂの時間軸である。
【００５６】
前記第１の位置検知手段１０ａで生成され基準局２０１から送信される起点信号８１ａをＡＳｉｎ（２πｆ１ｔ）とすると、前記起点信号８１ａが、距離Ｌ１（ｍ）の伝搬経路４ａａを伝搬し、前記中継局３０１ａによって受信され、第２の位置検知手段１０ｂで起点信号８１ｂとして再生されると、ＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬ１（ｆ１／Ｃ）｝に位相が変化する。
前記再生された起点信号８１ｂと、同期確立誤差がゼロで同期した距離測定信号８２ａを生成すると、生成された距離測定信号８２ａは、同じくＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬ１（ｆ１／Ｃ）｝で表される。
【００５７】
前記時分割の間隔８５ａ後に、前記生成された距離測定信号８２ａが、前記中継局３０１ａから送信され、距離Ｌ１（ｍ）の伝搬経路４ａｂを伝搬し、前記基準局の第１の位置検知手段１０ａで再生される距離測定信号８２ｂは、ＣＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２Ｌ１）（２πｆ１）／Ｃ）｝で表わされる。ここで、Ｃは光の速度とする。
【００５８】
前記第１の位置検知手段１０ａで生成された起点信号と同期したクロック信号を用いて、前記第１の位置検知手段１０ａで再生された距離測定信号７５ａの位相を測定すると、位相差８４ａが測定され、ΔΦ＝｛４π（２Ｌ１）（ｆ１／Ｃ）｝となることから、Ｌ１＝ＣΔΦ／４πｆ１から、距離Ｌ１（ｍ）が算出できる。
同様に、位相差８４ｂから、中継局３０１ａ側でも、距離Ｌ１（ｍ）が算出できる。
【００５９】
以上の説明では、前記中継局から送信される距離測定信号として、単一の周波数の距離測定信号を再送信する場合について説明したが、単一の周波数の距離測定信号を用いる場合、ΔΦの変化を０＜ΔΦ＜２πに制限する必要があることから、再生された起点信号８１ｂに同期しあるいは直交し少なくとも周波数が異なる複数の距離測定信号を用いると、複数の測位レンジで位置を検知できることになり、検知したい位置に最適の測位レンジを合わせることで、精密な位置の検知が可能となるメリットが得られる。
【００６０】
また、前記中継局から送信する距離測定信号は、周波数分割多重方式で同時送信することができる。
また、前記中継局と中継局のいずれか一方あるいは両方に、複数のアンテナを接続し、周期的に切替えながら距離測定信号を発受信して前記複数のアンテナに対応する位相差を測定することで、無線信号の伝搬路で生じるマルチパスによって生じる検知誤差を軽減し、補正し、あるいは補完することによって、信頼性の高い高精度の位置検知システムを実現できる。
【００６１】
また、前記無線信号として、超音波信号、高周波信号、もしくは光信号を用いることができる。なお、超音波信号もしくは光信号の場合には、アンテナの代わりに、送受波器を用いる。
また、無線信号として、時分割同時送受話（ＴＤＤ）方式の代わりに、周波数分割同時送受話（ＦＤＤ）方式を用いても同様な効果が得られる。
また、前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令に定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせによる周波数を割当てることが出来れば、ＧＰＳを補完することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、複数個の準天頂衛星を経済的な方法で打ち上げられ、しかも高精度の衛星測位システムが実現できるので、現在のＧＰＳを補完することができる。
なお、本発明の衛星測位技術は基盤技術であり、上記以外に多分野での利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態による衛星測位システムの構成図
【図３】本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの他の構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態による測位信号のタイミングチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態による位置検知手段の構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態による制御手段の構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態による無線信号の構成図
【図８】本発明の第２の実施の形態による無線信号のタイミングチャート
【図９】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００６４】
１ａ〜１ｄ 基準局と中継局の間の無線測位信号の伝搬経路
２、３ａ〜３ｄ 移動端末と基準局と、移動端末と中継局との間の無線信号の伝搬経路
４ａ〜４ｄ 基準局と中継局との間の位置検知信号の伝搬経路
１００ 衛星測位システム
１０１ 移動端末
２００ 中継局の位置制御システム
２０１ 基準局
３０１ａ〜３０１ｄ 中継局
１０ａ、１０ｂ 第１、第２の位置検知手段
１１ 制御手段
１２ 送信手段
１３ 受信手段
１４ アンテナ切替手段
１５ａ〜１５ｄ 複数のアンテナ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、比較的に高い仰角に位置する複数個の準天頂衛星の内の１個を基準局とし、前記基準局の周辺に配置された残りの準天頂衛星を中継局として構成され、前記基準局から送信される第１の測位信号と各中継局から送信する第２の測位信号とを同期させることによって、移動端末が自局の位置を高精度で測位できる衛星測位システムを安価に実現するためのものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、準天頂衛星を利用して移動体の位置を測位する装置あるいはシステムが提案されている。（例えば、特許文献１〜４参照）
【特許文献１】特開２００３−１８７３９５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４４７０９号公報
【特許文献３】特開２００４−３０９３６４号公報
【特許文献４】特開２００５−１０６５６８号公報
【０００３】
図９は、特許文献１に記載されている従来の「準天頂衛星用車載器、準天頂衛星及び準天頂衛星システム」である。図９において、移動体と衛星との間で各種情報を授受する方法として、高い軌道で地球の自転に同期して周回する同期軌道衛星−例えば、静止衛星−を用いる方法がある。この場合、衛星の仰角が４５゜程度と低いため、移動しながら各種情報の授受を行うと、建物、地形等に遮られて各種情報授受が途切れるという問題があった。
静止衛星等と比較して高い仰角に位置する数個の準天頂衛星を使用することで、建物、地形等に各種情報授受が遮られることが無い。また、準天頂衛星は仰角が高く、常に上方にあるため、静止衛星を使用するときの様に衛星の方向を気にする必要が無く、よってアンテナなどの駆動機構を要しない構成となるとされている。
しかしながら、数個の準天頂衛星を使用して移動端末の位置を測位する具体的な方法が記述されいない問題点がある。
【０００４】
また、特許文献２では、例えば準天頂衛星から測位信号を受信する測位信号受信部と、センター局から測位信号に含まれる誤差を補正する誤差補正データが含まれたセンターデータを受信するセンターデータ受信部と、測位信号を用いて移動体端末の位置を測位するとともに、誤差補正データを用いて移動体端末の位置を補正して位置データを出力する測位処理部とを備えた。このため、移動体端末の位置をｃｍ級の測位精度で測位する。また、補正後の位置データをセンター局に送信する端末データ送信部を備えた。このため、センター局側で、センター局が管理する移動体端末の位置をｃｍ級の精度で一括管理するとされている。
しかしながら、準天頂衛星局と非準天頂衛星局たが混在しているため、センター局から測位信号に含まれる誤差を補正する誤差補正データを受信する必要があり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【０００５】
また、特許文献３では、準天頂衛星１４０から送信される信号に基づい測位情報を提供する。地上に置かれた複数の基準局１１０が複数の測位衛星１７０、１８１、１８２からの信号を受信する。通信局１３０は基準局が受信した信号を補正して準天頂衛星に送信する。測位情報提供装置１５０は準天頂衛星から送信された信号と自己の測位情報とを測位装置１６０に送信するとされている。
しかしながら、準天頂衛星局と非準天頂衛星局たが混在しているため、基準局が受信した信号を補正して準天頂衛星に送信する必要があり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【０００６】
また、特許文献４では、衛星方向検出部１０は、１機の準天頂衛星システム５００の存在する方向を検出する。抽出部３０は、前記１機の準天頂衛星システム５００の送信した測位情報の中から、前記衛星方向検出部１０が検出した前記方向に対応する衛星方向対応情報を抽出する。測位位置概算部６１は、検出した前記方向と抽出した前記衛星方向対応情報とにより、ユーザ粗位置を求める。レンジ方程式作成・算出部６２ａは、1機の準天頂衛星システム５００から送信された３つの異なる時刻における３つの測位情報を用いてレンジ方程式を作成し、ユーザ位置候補を算出する。比較決定部６２ｂは、レンジ方程式作成・算出部６２ａが算出したユーザ位置候補を前記ユーザ粗位置と比較することにより、ユーザ位置候補の中からユーザ位置を決定するとされている。
しかしながら、１機の準天頂衛星システム５００の存在する方向を検出する必要があり、パラボラアンテナを有する測位装置が必要であり、複雑なシステムとなる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、比較的に高い仰角に位置する複数個の衛星の内の１個を基準局とし、前記基準局の周辺に配置される残りの衛星を中継局として構成され、前記基準局から送信される測位信号と各中継局から送信する測位信号とを同期させることによって、移動端末が高精度で位置を測位できる衛星測位システムを安価に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わる衛星測位システムでは、複数個の衛星局をロケットを使って個別に打ち上げ、所定の軌道に乗せるためには大きなコストが発生するのに対して、基準となる衛星局（以下基準局と称する）に複数個の衛星局（以下中継局と称する）を付属させて一体として単一のロケットを使って打ち上げ、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局とし、前記基準局を中心として残りの衛星が中継局として切り離されて所定の軌道に分散して配置することで、前記打ち上げコストを大幅に節約することができるメリットが得られる。
なお、前記複数個の中継局を分散して配置するためには、前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で検知し、前記検知した３次元の相対位置を用いて各中継局のスラスタを制御して３次元の相対位置を所定の誤差内に収める必要がある。
【０００９】
また、前記基準局および複数個の中継局から地上に向けて測位信号を含む無線信号を送信する場合、前記基準局で生成される測位信号と各中継局で生成される測位信号とは高精度で同期している必要があり、かつ搬送波信号の周波数も同一である必要がある。
前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で検知する課題については、前記基準局と各中継局との間の距離を高精度で測定し、かつ各中継局が位置する方向を高精度で測定して、距離と方向との測定結果から３次元の相対位置を高精度で検知することで解決できる。
【００１０】
一方、前記基準局で生成される測位信号と各中継局で生成される測位信号とを高精度で同期させかつ搬送波信号の周波数を同一にする課題については、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を中継局によって受信し、無線信号の搬送波信号の周波数を同一にしたままで、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信することで解決できる。
なお、前記基準局と各中継局との間の３次元の相対位置を高精度で維持するためには各中継局の位置制御のための燃料消費が大きくなるので、ある程度の相対位置の誤差を許容し、該３次元の相対位置の誤差情報を前記基準局、各中継局、もしくはこれらの両方から送信する測位信号の中にデータとして含めることで解決できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の衛星測位システムでは、複数個の衛星が一体として衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個が位置の基準となる基準局を中心とし、残りの衛星が中継局として切り離されて所定の軌道に分散して配置し、前記基準局信から送信される測位信号と、前記基準局の周辺に配置された複数個の中継局から送信する測位信号とを高精度で同期させ、かつ搬送波信号の周波数を同一とすることによって、移動端末の位置を高精度で測位する衛星測位システムを安価に実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明に係わる衛星測位システムは、図１、図３、図５、および請求項１に本発明の第１の実施の形態を示すように、複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局２０１とし、残りの衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
【００１３】
前記基準局２０１が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、前記第１の位置検知手段が、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との３次元の相対位置を検知し、前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末１０１、各中継局３０１ａ〜３０１ｄ、もしくはこれらの両方に向けて送信し、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、
【００１４】
前記第２の位置検知手段が、前記基準局２０１からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との３次元の相対位置を検知し、前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
【００１５】
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位する。
【００１６】
また、請求項２に示すように、前記複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄの一部あるいは全部が複数個の準天頂衛星である。
また、図２、図５、図６、図７、図８、および請求項３に本発明の第２の実施の形態を示すように、前記第１の位置検知手段１０と第２の位置検知手段１０が、少なくとも、送信手段１２と、受信手段１３と、制御手段１１と、アンテナ切替手段１４と、複数の指向性アンテナ１５ａ〜１５ｄとを含み、前記送信手段が、少なくとも、起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを含む無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または送信手段に時分割で切替えて送信し、
【００１７】
前記受信手段が、前記無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または受信手段に時分割で切替えて受信し、前記制御手段が、少なくとも、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを生成するための信号生成手段と、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せを再生するための信号再生手段と、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを高精度で検出するための同期検出手段と、
【００１８】
前記検出されたタイミングで、前記起点信号もしくは距離測定信号と、短時間で同期を確立し、同期を保持してクロック信号を生成するための同期発振手段と、前記再生された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを高精度でリアルタイムに測定するための位相測定手段と、前記測定した位相から、前記第１の位置検知手段と第２の位置検知段との間の３次元の相対位置を算出するための位置算出手段とを含む。
また、請求項４に示すように、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
【００１９】
また、請求項５に示すように、前記中継局の無線中継手段が、少なくとも、受信アンテナと、受信手段と、同期発振手段と、第２の測位信号生成手段と、中間周波増幅手段と、送信手段と、送信アンテナとを有し、前記受信アンテナが基準局から送信される無線信号を受信し、前記受信手段が受信した無線信号から搬送波信号と第１の測位信号とを再生し、前記同期発振手段が再生した第１の測位信号と高精度で同期を確立してクロック信号を生成し、
【００２０】
前記第２の測位信号生成手段がクロック信号に同期しあるいは直交し少なくとも拡散符号が異なる第２の測位信号を生成し、前記中間周波増幅手段が再生された搬送波信号を中間周波信号に変換して増幅し、元の搬送波信号と同一の周波数の搬送波信号に変換し、記送信手段が増幅した搬送波信号を生成した第２の測位信号によってスペクトル拡散し、前記送信アンテナがスペクトル拡散した無線信号を再送信する。
また、請求項６に示すように、前記受信アンテナと送信アンテナとの間の結合損が、前記中間周波信号増幅手段の増幅度からスペクトル拡散された測位信号のプロセス利得を差し引いた値より大きいことが必要である。
【００２１】
また、請求項７に示すように、前記移動端末が自局の位置を測位する際に、前記同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を前記位相測定手段の測位レンジに応じて可変とし、あるいは前記同期発振手段が生成する周波数が異なる複数のクロック信号の中から前記位相測定手段の測位レンジに応じて最適なものを選択することによって、高い測位精度を実現する。
また、請求項８に示すように、前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに変化させ、あるいは前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに切替えて選択することによって、最適の測位レンジを用いて自局の位置を高精度で測位する。
【００２２】
また、請求項９に示すように、前記信号生成手段、信号再生手段、もしくはこれらの両方において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生する。
【００２３】
また、請求項１０に示すように、前記同期発振手段が、位相同期振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記同期検出手段によって、少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出した、前記起点信号もしくは距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持できる。
【００２４】
また、請求項１１に示すように、前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４の整数倍のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行う。
また、請求項１２に示すように、前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令によって定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせを割当てる。
【００２５】
（実施の形態１）
図１、図３、図４は本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの構成図、およびタイミングチャートである。図１において、１０１は移動端末、２０１は基準局、３０１ａ〜３０１ｄは中継局、１ａ〜１ｄは基準局から中継局に向けて送信される無線信号の伝搬経路、２、３ａ〜３ｄは中継局３０１ａ〜３０１ｄによって中継され、地上４００に存在する移動端末１０１に向けて送信される無線信号の伝搬経路である。
【００２６】
複数個の衛星２０１、３０１ａ〜３０１ｄを用いた衛星測位システムにおいて、前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局２０１とし、残りの衛星を中継局３０１ａ〜３０１ｄとして前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
【００２７】
前記基準局２０１が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、前記第１の位置検知手段が、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との３次元の相対位置を検知し、前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末１０１、各中継局３０１ａ〜３０１ｄ、もしくはこれらの両方に向けて送信し、少なくとも、前記基準局２０１から送信される第１の測位信号に、前記各中継局との３次元の相対位置に関するデータを含むよう構成され、
【００２８】
前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、前記第２の位置検知手段が、前記基準局２０１からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との３次元の相対位置を検知し、前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
【００２９】
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、
【００３０】
前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位し、別途受信した前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄとの３次元の相対位置に関するデータによって前記測位結果を補正する。
【００３１】
また、図３において、４００は地面、３０１ａ、３０１ｂは中継局、３０２ａは前記中継局の中間点の真下の位置、３０２ｂは前記中継局３０１ｂの真下の位置、３０２ｃは前記中間点の真下の位置３０２ａから１０，０００ｋｍの位置、３０３ａは各中継局の間隔、３０３ｂは各中継局の高度、３０３ｃ、３０３ｄは中間点の真下３０２ａから、地点３０２ｂ、地点３０２ｃまでの距離である。各中継局３０１ａ、３０１ｂが準天頂衛星であり、高度３０３ｂの周回軌道は地面４００の上空４０，０００ｋｍであり、間隔３０３ａは２４ｋｍ程度であるとする。
【００３２】
移動端末１０１が地点３０２ａにある場合には各中継局３０１ａ、３０１ｂから受信する無線信号に含まれる第２の測位信号は同相であるが、地点３０２ｂ、３０２ｃにある場合には中継局３０１ａから受信する無線信号に含まれる第２の測位信号の方が中継局３０１ｂ受信する無線信号に含まれる第２の測位信号より遅れていることになる。ここで、中継局３０１ａから地点３０２ｂまでの距離は４０，０００，００７．２ｍであり、中継局３０１ｂから地点３０２ｂまでの距離より７．２ｍ長いことになる。
【００３３】
前記移動端末１０１の同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を３０ＭＨｚとすると、前記測位レンジは１０ｍとなるので、前記７．２ｍの距離差に対応する位相差ΔΦは、ΔΦ＝３６０°×（７．２ｍ／１０ｍ）＝２５９．２°である。前記位相測定手段の位相測定精度として１０ミリ秒間の平均値として±１°程度が実現可能であるので、１秒間の移動平均値では±０．１°程度が実現できるので、位置の測位精度ΔＬは、距離３０３ｃが１２ｋｍであることから、ΔＬ＝０．１×（１２ｋｍ／７．２ｍ）／２５９．２°≒±６４ｃｍとなる。これらの他に、４個の中継局を利用して双曲線航法により測位をすると、測位誤差は更に２分の１程度に削減でき、測位誤差として±３０ｃｍ程度が実現できることになる。
【００３４】
また、中継局３０１ａから地点３０２ｃまでの距離は約４１，２３６，８８３ｍ、中継局３０１ｂから地点３０２ｃまでの距離は約４１，２３１，０５６ｍから、両者の距離差は５，８２７ｍとなる。前記移動端末１０１の同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を５０ｋＨｚとすると、前記測位レンジは６，０００ｍとなるので、前記５，８２７ｍの距離差に対応する位相差ΔΦは、ΔΦ＝３６０°×（５，８２７ｍ／６，０００ｍ）＝３４９．６°である。位置の測位精度ΔＬは、距離３０３ｄが１０，０２４ｋｍであることから、ΔＬ＝０．１×（１０，０２４ｋｍ／５，８２７ｍ）／３４９．６°≒±４９ｃｍとなり、双曲線航法により測位をすると、測位誤差として±３０ｃｍ程度が実現できることになる。
【００３５】
一方、図４において、６１ａは基準局２０１から送信される第１の測位信号、６１ｂは中継局３０１ａによって受信される第１の測位信号、６２ａは中継局３０１ａによって再送信される第２の測位信号、６３ａは移動端末１０１によって受信される第２の測位信号、６４ａは前記第２の測位信号に同期した第２クロック信号、６１ｃは中継局３０１ｂによって受信される第１の測位信号、６２ｂは中継局３０１ｂによって再送信される第２の測位信号、６３ｂは移動端末１０１によって受信される第２の測位信号、６４ｂは前記第２の測位信号に同期した第１のクロック信号、６５は第１のクロック信号と第２のクロック信号との位相差、６６ａは基準局２０１の時間軸、６７ａ、６８ａは中継局３０１ａの時間軸、６７ｂ、６８ｂは中継局３０１ｂの時間軸、６９ａ、６９ｂ、７０ａ、７０ｂは移動端末１０１の時間軸、１ａ、１ｂ、３ａ、３ｂは伝搬経路である。
【００３６】
ここで、中継局３０１ａで受信される第１の測定信号６１ｂと中継局３０１ａで生成される第２の測定信号６２ａと、および中継局３０１ｂで受信される第１の測定信号６１ｃと中継局３０１ｂで生成される第２の測定信号６２ｂとは、拡散符号は異なるが高精度で同期しているものとする。
また、第１のクロック信号の周波数と第２のクロック信号の周波数は、測位レンジに応じて切替えられあるいは選択されうものとする。
また、各拡散符号系列のヘッダ部分は共通とし、クロック信号との同期起点として用いるものとする。
【００３７】
（実施の形態２）
図２、図５、図６、図７、図８は本発明の第２の実施の形態による衛星測位システムの構成図、およびタイミングチャートである。図２において、２０１は基準局、３０１ａ〜３０１ｄは中継局、４ａ〜４ｄは基準局と中継局との間で送信し受信される無線信号の伝搬経路であり、
【００３８】
前記基準局２０１が、少なくとも、前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄからの距離と前記各中継局が位置する方向とを前記伝搬経路４ａ〜４ｄを介して測定し、前記各中継局との３次元の相対位置を検知するための第１の位置検知手段１０と、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局との３次元の相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御するための遠隔制御手段と、
【００３９】
前記各中継局３０１ａ〜３０１ｄが、少なくとも、前記基準局２０１からの距離と前記基準局２０１が位置する方向とを前記伝搬経路４ａ〜４ｄを介して測定し、前記基準局２０１との３次元の相対位置を検知するための第２の位置検知手段１０と、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ前記遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの３次元の相対位置を規定値内に配置されるよう位置を制御するための位置制御手段とを有する。
【００４０】
また、図５、図６において、１０ａは第１の位置検知手段、１０ｂは第２の位置検知手段、１１は制御手段、１２は送信手段、１３は受信手段、１４はアンテナ切替手段、１５ａ〜１５ｄは複数の指向性アンテナ、４１は基準発振器、４２は位置特定手段、４３は位相測定手段、４４は距離測定信号再生手段、４５は起点信号生成手段、４６は同期発振手段、４７は距離測定信号生成手段、４８は位相同期発振器、４９は同期検出手段、５０は起点信号再生手段である。
【００４１】
前記第１の位置検知手段１０ａの起点信号生成手段４５が起点信号を生成し、前記送信手段１２が、少なくとも、前記起点信号と、システム同期信号と、識別番号とを含む無線信号を、バースト信号としてかつ間欠的に、アンテナ１５ａ〜１５ｄを前記送信手段１２に切替え、かつ周期的に切替えながら、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、前記第２の位置検知手段１０ｂの受信手段１３が、前記無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを前記受信手段１３に切替え、かつ周期的に切替えながら、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して受信し、
【００４２】
前記第２の位置検知手段１０ｂの起点信号再生手段５０が、前記第１の位置検知手段１０ａから受信する無線信号に含まれる起点信号を再生し、前記同期検出手段４９が、前記再生した起点信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段４６が、前記検出したタイミングで、起点信号と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記距離信号生成手段４７が、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、これとは別に生成した方向測定信号とともに、前記送信手段１２から、少なくとも、前記生成した距離測定信号と方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介し、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、
【００４３】
前記第１の位置検知手段１０ａの受信手段１３が、前記第２の位置検知手段１０ｂから送信される無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介して受信し、前記距離測定信号再生手段４４が、前記第２の位置検知手段１０ｂから受信した無線信号に含まれる距離信号と方向測定信号を再生し、前記位相測定手段４３が、自局で生成した起点信号を基準として、前記距離測定信号の位相を測定し、これとは別に、アンテナ１５ａ〜１５ｄに対応した方向測定信号の位相を測定し、前記位置特定手段４２が、前記距離測定信号の位相と方向測定信号の位相との測定結果から、前記第２の位置検知手段１０ｂの位置を検知するとともに、
【００４４】
前記同期検出手段４９が、前記再生した距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングを検出し、前記同期発振手段４６が、前記検出したタイミングで、距離測定と瞬時に同期を確立し、かつ同期を保持してクロック信号を生成し、前記距離信号生成手段４７が、前記クロック信号と同期しあるいは直交する距離測定信号を生成し、これとは別に生成した方向測定信号とともに、前記送信手段１２から、少なくとも、前記生成した距離測定信号と方向測定信号とを含む無線信号を、時分割の間隔でかつバースト信号として、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介し、伝搬経路４ａ〜４ｄを経由して送信し、
【００４５】
前記第２の位置検知手段１０ｂの受信手段１３が、前記第１の位置検知手段１０ａから送信される無線信号を、アンテナ１５ａ〜１５ｄを介して受信し、前記距離測定信号再生手段４４が、前記第１の位置検知手段１０ａから受信した無線信号に含まれる距離信号と方向測定信号を再生し、前記位相測定手段４３が、自局で生成した距離測定信号を基準として、前記受信した距離測定信号の位相を測定し、これとは別に、アンテナ１５ａ〜１５ｄに対応して受信した方向測定信号の位相を測定し、前記位置特定手段４２が、前記距離測定信号の位相と方向測定信号の位相との測定結果から、前記第１の位置検知手段１０ａの３次元の位置を検知する。
【００４６】
上記の手順によって、前記第１の位置検知手段１０ａと第２の位置検知手段１０ｂの両側において、相手の位置を高精度で検知することができるので、これらの検知結果を利用して、遠隔制御手段により相手を遠隔制御し、あるいは位置制御手段によって自局の位置を制御することができる。
なお、前記検知手段１０ａ、１０ｂが受信した無線信号の電力あるいは信号対雑音比を測定した結果から回線品質を分析し、前記位置の検知結果をフイルタリングし、荷重平均し、補正し、補完し、あるいはこれらの組み合わせを行うことで、位置検知精度を改善できる。
【００４７】
また、前記起点信号、距離測定信号、もしくはこれらの両方が、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せである。
また、前記起点信号再生手段５０もしくは距離測定信号再生手段４４において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生することで、位置特定精度を向上させることができる。
【００４８】
また、前記同期発振手段４６が位相同期発振器４８によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを、同期検出手段４９によって少なくとも１６ＭＨｚ以上のサンプリング周波数を用いて検出し、前記検出したタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持することができる。
【００４９】
また、前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４倍以上のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行うことで、高精度でかつリアルタイムに位相を測定することができる。
【００５０】
図７は、本発明の衛星測位システムで用いられる無線信号の構成図であり、７１ａ〜７１ｆはシステム同期信号、７２ａ〜７２ｆはＭＡＣレイヤ、７３ａ〜７３ｆは起点信号もしくは距離測定信号、７４は基準局から送信される無線信号の時間軸、７４は中継局から送信される無線信号の時間軸である。なお、太線で囲まれた部分は送信されるものを、細線の部分は受信されるものを示す。
【００５１】
前記システム同期信号７１ａ〜７１ｆは複数ビットのユニークワードであり、±１００ナノ秒程度の精度で前記基準局と中継局との間の制御タイミングを合わせることができるが、この程度の精度で前記位相差を検出すると、距離の測定誤差が数十ｍと大きくなる問題点がある。
前記ＭＡＣレイヤ７２ａ〜７２ｆは、少なくとも、符号長、識別番号、相手先番号、報知信号、誤り訂正符号、もしくはこれらの組合せから構成され、前記システム同期信号７１ａ〜７１ｆとセットになって生成される。
【００５２】
最初、基準局から、システム同期信号７１ａと、ＭＡＣレイヤ７２ａと、起点信号７３ａとが送信され、引き続き時分割の間隔後に、中継局からシステム同期信号７１ｄと、ＭＡＣレイヤ７２ｄと、第１の距離起点信号７３ｄとが送信され、引き続き時分割の間隔後に、基準局からシステム同期信号７１ｅと、ＭＡＣレイヤ７２ｅと、第２の距離起点信号７３ｅとが送信される。
【００５３】
ここで、前記ＭＡＣレイヤ７２ａ〜７２ｆの継続時間を各々０．５ｍｓ〜１ｍｓ程度とし、前記起点信号もしくは距離測定信号７３ａ〜７３ｆの継続時間を各々１ｍｓ程度とすると、合計で１．５ｍｓ〜２ｍｓ程度の継続時間となるので、基準発振器の周波数安定度を±０．２５ｐｐｍ程度にすると、同期保持誤差は±２ｎｓとなるので、高精度で同期を保持できる。
【００５４】
図８は、本発明の第２の実施の形態による無線信号のタイミングチャートであり、８１ａは第１の位置検知手段１０ａで生成される起点信号、８１ｂは第２の位置検知手段１０ｂで受信される起点信号、８２ａは第２の位置検知手段１０ｂで生成される第１の距離測定信号、８２ｂは第１の位置検知手段１０ａで再生される第１の距離測定信号、８３ａは第１の位置検知手段１０ｂで生成される第２の距離測定信号、８３ｂは第２の位置検知手段１０ｂで受信される第２の距離測定信号、４ａａ、４ａｃは第１の位置検知手段１０ａから第２の位置検知手段１０ｂに向けた無線信号の伝搬経路、４ａｂは第１の位置検知手段１０ａから第２の位置検知手段１０ｂに向けた無線信号の伝搬経路、
【００５５】
８４ａは第１の位置検知手段１０ａで生成された起点信号の位相と再生された第１の距離測定信号との位相差、８４ｂは第２の位置検知手段１０ｂで生成された第１の距離測定信号と再生された第２の距離測定信号との位相差、８５ａ、８５ｂは時分割の間隔、８６ａ〜８６ｃは第１の位置検知手段１０ａの時間軸、８７ａ〜８７ｃは第２の位置検知手段１０ｂの時間軸である。
【００５６】
前記第１の位置検知手段１０ａで生成され基準局２０１から送信される起点信号８１ａをＡＳｉｎ（２πｆ１ｔ）とすると、前記起点信号８１ａが、距離Ｌ１（ｍ）の伝搬経路４ａａを伝搬し、前記中継局３０１ａによって受信され、第２の位置検知手段１０ｂで起点信号８１ｂとして再生されると、ＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬ１（ｆ１／Ｃ）｝に位相が変化する。
前記再生された起点信号８１ｂと、同期確立誤差がゼロで同期した距離測定信号８２ａを生成すると、生成された距離測定信号８２ａは、同じくＢＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２πＬ１（ｆ１／Ｃ）｝で表される。
【００５７】
前記時分割の間隔８５ａ後に、前記生成された距離測定信号８２ａが、前記中継局３０１ａから送信され、距離Ｌ１（ｍ）の伝搬経路４ａｂを伝搬し、前記基準局の第１の位置検知手段１０ａで再生される距離測定信号８２ｂは、ＣＳｉｎ｛２πｆ１ｔ＋（２Ｌ１）（２πｆ１）／Ｃ）｝で表わされる。ここで、Ｃは光の速度とする。
【００５８】
前記第１の位置検知手段１０ａで生成された起点信号と同期したクロック信号を用いて、前記第１の位置検知手段１０ａで再生された距離測定信号７５ａの位相を測定すると、位相差８４ａが測定され、ΔΦ＝｛４π（２Ｌ１）（ｆ１／Ｃ）｝となることから、Ｌ１＝ＣΔΦ／４πｆ１から、距離Ｌ１（ｍ）が算出できる。
同様に、位相差８４ｂから、中継局３０１ａ側でも、距離Ｌ１（ｍ）が算出できる。
【００５９】
以上の説明では、前記中継局から送信される距離測定信号として、単一の周波数の距離測定信号を再送信する場合について説明したが、単一の周波数の距離測定信号を用いる場合、ΔΦの変化を０＜ΔΦ＜２πに制限する必要があることから、再生された起点信号８１ｂに同期しあるいは直交し少なくとも周波数が異なる複数の距離測定信号を用いると、複数の測位レンジで位置を検知できることになり、検知したい位置に最適の測位レンジを合わせることで、精密な位置の検知が可能となるメリットが得られる。
【００６０】
また、前記中継局から送信する距離測定信号は、周波数分割多重方式で同時送信することができる。
また、前記中継局と中継局のいずれか一方あるいは両方に、複数のアンテナを接続し、周期的に切替えながら距離測定信号を発受信して前記複数のアンテナに対応する位相差を測定することで、無線信号の伝搬路で生じるマルチパスによって生じる検知誤差を軽減し、補正し、あるいは補完することによって、信頼性の高い高精度の位置検知システムを実現できる。
【００６１】
また、前記無線信号として、超音波信号、高周波信号、もしくは光信号を用いることができる。なお、超音波信号もしくは光信号の場合には、アンテナの代わりに、送受波器を用いる。
また、無線信号として、時分割同時送受話（ＴＤＤ）方式の代わりに、周波数分割同時送受話（ＦＤＤ）方式を用いても同様な効果が得られる。
また、前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令に定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせによる周波数を割当てることが出来れば、ＧＰＳを補完することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、複数個の準天頂衛星を経済的な方法で打ち上げられ、しかも高精度の衛星測位システムが実現できるので、現在のＧＰＳを補完することができる。
なお、本発明の衛星測位技術は基盤技術であり、上記以外に多分野での利用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの構成図
【図２】本発明の第２の実施の形態による衛星測位システムの構成図
【図３】本発明の第１の実施の形態による衛星測位システムの他の構成図
【図４】本発明の第１の実施の形態による測位信号のタイミングチャート
【図５】本発明の第２の実施の形態による位置検知手段の構成図
【図６】本発明の第２の実施の形態による制御手段の構成図
【図７】本発明の第２の実施の形態による無線信号の構成図
【図８】本発明の第２の実施の形態による無線信号のタイミングチャート
【図９】従来の実施例を示す構成図
【符号の説明】
【００６４】
１ａ〜１ｄ 基準局と中継局の間の無線測位信号の伝搬経路
２、３ａ〜３ｄ 移動端末と基準局と、移動端末と中継局との間の無線信号の伝搬経路
４ａ〜４ｄ 基準局と中継局との間の位置検知信号の伝搬経路
１００ 衛星測位システム
１０１ 移動端末
２００ 中継局の位置制御システム
２０１ 基準局
３０１ａ〜３０１ｄ 中継局
１０ａ、１０ｂ 第１、第２の位置検知手段
１１ 制御手段
１２ 送信手段
１３ 受信手段
１４ アンテナ切替手段
１５ａ〜１５ｄ 複数のアンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の衛星を利用して移動端末の位置を高精度で測位するための衛星測位システムにおいて、
前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局とし、残りの衛星を中継局として前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
前記基準局が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、
前記第１の位置検知手段が、前記各中継局からの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との相対位置を検知し、
前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局との相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、
前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末、各中継局、もしくはこれらの両方に向けて送信し、
前記各中継局が、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、
前記第２の位置検知手段が、前記基準局からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との相対位置を検知し、
前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、
前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、
前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、
前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、
前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、
前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位する
ことを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
前記複数個の衛星の一部あるいは全部が準天頂衛星であることを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項３】
前記第１の位置検知手段と第２の位置検知手段が、少なくとも、送信手段と、受信手段と、制御手段と、アンテナ切替手段と、複数の指向性アンテナとを含み、
前記送信手段が、少なくとも、起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを含む無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または送信手段に時分割で切替えて送信し、
前記受信手段が、前記無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または受信手段に時分割で切替えて受信し、
前記制御手段が、少なくとも、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを生成するための信号生成手段と、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せを再生するための信号再生手段と、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを高精度で検出するための同期検出手段と、前記検出されたタイミングで、前記起点信号もしくは距離測定信号と、短時間で同期を確立し、同期を保持してクロック信号を生成するための同期発振手段と、前記再生された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを高精度でリアルタイムに測定するための位相測定手段と、前記測定した位相から、前記第１の位置検知手段と第２の位置検知段との間の相対位置を算出するための位置算出手段とを含むことを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項４】
前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せであることを特徴とする請求項第３項に記載の衛星測位システム。
【請求項５】
前記中継局の無線中継手段が、少なくとも、受信アンテナと、受信手段と、同期発振手段と、第２の測位信号生成手段と、中間周波増幅手段と、送信手段と、送信アンテナとを有し、
前記受信アンテナが基準局から送信される無線信号を受信し、前記受信手段が受信した無線信号から搬送波信号と第１の測位信号とを再生し、前記同期発振手段が再生した第１の測位信号と高精度で同期を確立してクロック信号を生成し、前記第２の測位信号生成手段がクロック信号に同期しあるいは直交し少なくとも拡散符号が異なる第２の測位信号を生成し、前記中間周波増幅手段が再生した搬送波信号を中間周波信号に変換して増幅し、元の搬送波信号と同一の周波数の搬送波信号に変換し、記送信手段が増幅した搬送波信号を生成した第２の測位信号によってスペクトル拡散し、前記送信アンテナがスペクトル拡散した無線信号を再送信することを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項６】
前記受信アンテナと送信アンテナとの間の結合損が、前記中間周波信号増幅手段の増幅度からスペクトル拡散された測位信号のプロセス利得を差し引いた値より大きいことを特徴とする請求項第５項に記載の衛星測位システム。
【請求項７】
前記移動端末が自局の位置を測位する際に、前記同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を前記位相測定手段の測位レンジに応じて可変とし、あるいは前記同期発振手段が生成する周波数が異なる複数のクロック信号の中から前記位相測定手段の測位レンジに応じて最適なものを選択することによって、高い測位精度を実現することを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項８】
前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに変化させ、あるいは前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに切替えて選択することによって、最適の測位レンジを用いて自局の位置を高精度で測位することを特徴とする請求項第７項に記載の衛星測位システム。
【請求項９】
前記信号生成手段、信号再生手段、もしくはこれらの両方において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生することを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１０】
前記同期発振手段が、位相同期振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記同期検出手段によって、少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出した、前記起点信号もしくは距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持できることを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１１】
前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４の整数倍のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行うことを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１２】
前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令によって定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせを割当てることを特徴とする請求項第１項に記載する衛星測位システム。
【請求項１】
複数個の衛星を利用して移動端末の位置を高精度で測位するための衛星測位システムにおいて、
前記複数個の衛星が一体として衛星軌道に向けて打ち上げられ、前記複数個の衛星が一体として該衛星軌道に沿って安定に飛行する段階において、前記複数個の衛星の内の少なくとも１個を位置の基準となる基準局とし、残りの衛星を中継局として前記基準局の周辺の所定の軌道に分散させて配置し、
前記基準局が、少なくとも、第１の位置検知手段と、遠隔制御手段と、送信手段とを有し、
前記第１の位置検知手段が、前記各中継局からの距離と前記各中継局が位置する方向とを測定して、前記各中継局との相対位置を検知し、
前記遠隔制御手段が、前記第１の位置検知手段が検知した結果を用いて前記各中継局との相対位置を規定値内に保持するよう遠隔制御し、
前記送信手段が、基準となる第１の測位信号を含む無線信号を、前記移動端末、各中継局、もしくはこれらの両方に向けて送信し、
前記各中継局が、少なくとも、第２の位置検知手段と、位置制御手段と、無線中継手段とを有し、
前記第２の位置検知手段が、前記基準局からの距離と前記基準局が位置する方向とを測定して、前記基準局との相対位置を検知し、
前記位置制御手段が、前記第２の位置検知手段が検知した結果を用い、かつ／または前記基準局の遠隔制御手段からの指示に従って、前記基準局からの相対位置を規定値内に保持するよう自局の位置を制御し、
前記無線中継手段が、前記基準局から送信される第１の測位信号を含む無線信号を受信して、前記第１の測位信号に同期しあるいは直交しかつ異なった拡散符号の第２の測位信号を含む無線信号に変換して移動端末に向けて送信し、
前記移動端末が、少なくとも、受信手段と、測位信号再生手段と、同期発振手段と、位相測定手段と、位置測位手段とを有し、
前記受信手段が、前記基準局から送信される無線信号、前記各中継局から送信される無線信号、もしくはこれらの両方を受信して、前記第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方を再生し、
前記同期発振手段が、前記再生した第１の測位信号、第２の測位信号、もしくはこれらの両方と高精度で同期しあるいは直交するクロック信号を生成し、
前記位相測定手段が、前記クロック信号から、前記第１の測位信号、前記第２の測位信号、もしくはこれらの両方の、伝搬時間、伝搬位相、もしくはこれらの両方を測定し、あるいはこれらの両方の差を測定し、
前記位置測位手段が、前記測定結果から自局の位置を高精度で測位する
ことを特徴とする衛星測位システム。
【請求項２】
前記複数個の衛星の一部あるいは全部が準天頂衛星であることを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項３】
前記第１の位置検知手段と第２の位置検知手段が、少なくとも、送信手段と、受信手段と、制御手段と、アンテナ切替手段と、複数の指向性アンテナとを含み、
前記送信手段が、少なくとも、起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを含む無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または送信手段に時分割で切替えて送信し、
前記受信手段が、前記無線信号を、前記アンテナ切替手段によって複数の指向性アンテナを周期的に切替えかつ／または受信手段に時分割で切替えて受信し、
前記制御手段が、少なくとも、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせを生成するための信号生成手段と、前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組合せを再生するための信号再生手段と、前記再生された起点信号もしくは距離測定信号の立上がり点、立下がり点、もしくはゼロ交差点のタイミングを高精度で検出するための同期検出手段と、前記検出されたタイミングで、前記起点信号もしくは距離測定信号と、短時間で同期を確立し、同期を保持してクロック信号を生成するための同期発振手段と、前記再生された距離測定信号の位相と方向測定信号の位相とを高精度でリアルタイムに測定するための位相測定手段と、前記測定した位相から、前記第１の位置検知手段と第２の位置検知段との間の相対位置を算出するための位置算出手段とを含むことを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項４】
前記起点信号、距離測定信号、方向測定信号、もしくはこれらの組み合わせが、搬送波信号、副搬送波信号、変調信号、スペクトル拡散符号、もしくはこれらの組合せであることを特徴とする請求項第３項に記載の衛星測位システム。
【請求項５】
前記中継局の無線中継手段が、少なくとも、受信アンテナと、受信手段と、同期発振手段と、第２の測位信号生成手段と、中間周波増幅手段と、送信手段と、送信アンテナとを有し、
前記受信アンテナが基準局から送信される無線信号を受信し、前記受信手段が受信した無線信号から搬送波信号と第１の測位信号とを再生し、前記同期発振手段が再生した第１の測位信号と高精度で同期を確立してクロック信号を生成し、前記第２の測位信号生成手段がクロック信号に同期しあるいは直交し少なくとも拡散符号が異なる第２の測位信号を生成し、前記中間周波増幅手段が再生した搬送波信号を中間周波信号に変換して増幅し、元の搬送波信号と同一の周波数の搬送波信号に変換し、記送信手段が増幅した搬送波信号を生成した第２の測位信号によってスペクトル拡散し、前記送信アンテナがスペクトル拡散した無線信号を再送信することを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項６】
前記受信アンテナと送信アンテナとの間の結合損が、前記中間周波信号増幅手段の増幅度からスペクトル拡散された測位信号のプロセス利得を差し引いた値より大きいことを特徴とする請求項第５項に記載の衛星測位システム。
【請求項７】
前記移動端末が自局の位置を測位する際に、前記同期発振手段が生成するクロック信号の周波数を前記位相測定手段の測位レンジに応じて可変とし、あるいは前記同期発振手段が生成する周波数が異なる複数のクロック信号の中から前記位相測定手段の測位レンジに応じて最適なものを選択することによって、高い測位精度を実現することを特徴とする請求項第１項に記載の衛星測位システム。
【請求項８】
前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに変化させ、あるいは前記位相測定手段の測位レンジを長い尺度のものから順次短い尺度のものに切替えて選択することによって、最適の測位レンジを用いて自局の位置を高精度で測位することを特徴とする請求項第７項に記載の衛星測位システム。
【請求項９】
前記信号生成手段、信号再生手段、もしくはこれらの両方において、前記起点信号、距離測定信号、もしくは方向測定信号が、無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号である場合には、直接群遅延歪みおよび遅延誤差の少ない帯域通過フイルタを通し、あるいは無線信号の搬送波信号あるいは副搬送波信号を変調した変調信号である場合には、遅延誤差の少ないアナログ復調器もしくは高い周波数のクロック信号を用いた遅延誤差の少ないデジタル復調器によって復調した後に前記帯域通過フイルタを通して再生することを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１０】
前記同期発振手段が、位相同期振器によって駆動される、セットあるいはリセット付きのカウンタあるいは数値制御発振器によって構成され、前記同期検出手段によって、少なくとも１６ＭＨｚ以上の周波数のクロック信号を用いて検出した、前記起点信号もしくは距離測定信号の立上り点、立下り点、あるいはゼロ交差点のタイミングで、前記カウンタあるいは数値制御発振器をセットしもしくはリセットすることによって、前記起点信号もしくは距離測定信号と短時間で同期を確立し、かつ前記起点信号もしくは距離測定信号が消滅した後も、比較的に長時間、同期を保持できることを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１１】
前記位相測定手段が、測定する信号周波数の４の整数倍のサンプリング周波数で、かつ４ビット以上のアナログデジタル変換器を用いてデジタル信号に変換し、Ｓｉｎのルックアップテーブルとして０、１、０、−１、もしくは１、１、−１、−１、を用い、Ｃｏｓのルックアップテーブルとして１、０、−１、０もしくは１、−１、−１、１、を用い、前記変換したデジタル信号とルックアップテーブルとの積和演算を行うことを特徴とする請求項第１項、第３項もしくは第５項の何れかに記載の衛星測位システム。
【請求項１２】
前記無線信号の周波数として、ＧＰＳに割当てられた周波数、その近傍の周波数、法令によって定められた周波数、基準局および各中継局で異なる拡散符号、もしくはこれらの組み合わせを割当てることを特徴とする請求項第１項に記載する衛星測位システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６３８３３（Ｐ２０１１−１６３８３３Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４８１１（Ｐ２０１０−２４８１１）
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月５日（２０１０．２．５）
【出願人】（３９５００７２９９）有限会社アール・シー・エス (51)
【Ｆターム（参考）】
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