電離層電子密度算出装置
【課題】電離層の状態に即して、電離層中の所望の位置における電子密度を算出することができる電離層電子密度算出装置を提供する。
【解決手段】衛星観測部１は衛星信号を観測し、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）を、観測した衛星信号から求める。演算部４２は、衛星観測部１で算出した衛星信号の通過経路における総電子数と、電離層電子密度分布モデルから求めた衛星信号の通過経路における総電子数との差分を算出し、この差分を用いて、電子密度の値を修正するための係数αを算出し、電離層電子密度分布モデルを用いて算出した所望の位置の電子密度に係数αを乗算して修正電子密度を算出する。
【解決手段】衛星観測部１は衛星信号を観測し、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）を、観測した衛星信号から求める。演算部４２は、衛星観測部１で算出した衛星信号の通過経路における総電子数と、電離層電子密度分布モデルから求めた衛星信号の通過経路における総電子数との差分を算出し、この差分を用いて、電子密度の値を修正するための係数αを算出し、電離層電子密度分布モデルを用いて算出した所望の位置の電子密度に係数αを乗算して修正電子密度を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離層中の任意の位置における電子密度を算出する電離層電子密度算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波による通信を行う場合、通信の効率を良好に保つために、通信波の伝搬経路をできるだけ正確に決める必要がある。ところで、電離層の影響を受けるＨＦ帯などの周波数の信号により通信を行う場合、通信波が電離層を通過する際に、空間に分布している電子により通信波の伝搬経路が屈折する。このため、伝搬経路の算出に際しては、電離層の影響を考慮しなければならない。
【０００３】
電離層を通過する通信波の伝搬経路の屈折の仕方は、電離層の電子密度の分布により決まるため、伝搬経路の算出の過程において、電離層中の所望の位置における電子密度を算出する必要がある。電離層中の任意の位置における電子密度は、既存の電離層電子密度分布モデルを用いて求めることができる。この電離層電子密度分布モデルに、電子密度を算出したい日時、位置などのデータを入力することにより、その位置の電子密度を算出することができる。
【０００４】
電離層電子密度分布モデルとしては、非特許文献１に記載されているＩＲＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ）モデルやＢｅｎｔモデルなどがある。
【非特許文献１】Ｄｉｅｔｅｒ Ｂｉｌｉｔｚａ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ １９９０”，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，１９９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ＩＲＩモデルなどは、月平均レベルの電離層電子密度分布モデルであるため、ある時間における電離層の状態を正確に示すことはできない。このため、ＩＲＩモデルなどでは、現実の電離層の状態に即した電子密度を算出できないことがあった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、現実の電離層の状態に即して、電離層中の所望の位置における電子密度を算出することができる電離層電子密度算出装置を提供す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、本発明の電離層電子密度算出装置は、複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を算出する係数算出手段と、前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に前記係数算出手段で算出した前記係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の電離層電子密度算出装置は、複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出するとともに、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第１の係数として算出し、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第２の係数として算出する係数算出手段と、前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側である場合は算出した電子密度に前記第１の係数を乗算し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側である場合は算出した電子密度に前記第２の係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電離層電子密度算出装置によれば、現実の電離層の状態に即して、電離層中の所望の位置における電子密度を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態に係る電離層電子密度算出装置は、衛星観測部１と、電離層観測部２と、インターネットデータ処理部３と、信号処理部４と、データサーバ部５とを備える。
【００１２】
衛星観測部１は、衛星信号受信アンテナ１１と、衛星信号受信部１２と、衛星信号処理部１３とを備える。衛星信号受信部１２は、衛星信号受信アンテナ１１を介して受信したＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、Ｇｌｏｎａｓｓ衛星、準天頂衛星などの航法衛星から送信される複数周波数の衛星信号を衛星信号処理部１３へ供給する。
【００１３】
衛星信号処理部１３は、衛星信号受信部１２からの複数周波数の衛星信号から、航法衛星の位置を算出するとともに、各周波数の伝搬遅延量の違いを用いて、衛星信号の通過経路に存在する総電子数（ＴＥＣ：Ｔｏｔａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ）を算出する。以下、このように衛星信号受信アンテナ１１で受信した衛星信号を用いて算出した衛星信号の通過経路の総電子数を適宜観測総電子数と呼ぶ。
【００１４】
また、衛星信号処理部１３は、得られた算出結果をネットワーク７を介して信号処理部４およびデータサーバ部５へ送信する。また、衛星信号処理部１３は、衛星信号から得られる各種データをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。
【００１５】
電離層観測部２は、イオノゾンデ用アンテナ２１と、イオノゾンデ２２と、イオノゾンデ収集データ処理部２３とを備える。イオノゾンデ２２は、イオノゾンデ用アンテナ２１を介して複数の周波数の観測信号を電離層に送信し、送信した観測信号が電離層で反射された反射信号を受信して、観測信号の往復時間等のデータを収集する。
【００１６】
イオノゾンデ収集データ処理部２３は、イオノゾンデ２２で収集したデータから、電離層の高さ方向の電子密度分布情報（Ｅ層電子密度、Ｅ層ピーク電子密度高度、Ｆ１層電子密度、Ｆ１層ピーク電子密度高度、Ｆ２層電子密度、Ｆ２層ピーク電子密度高度、臨海（プラズマ）周波数など）を算出し、得られた算出結果をネットワーク７を介して信号処理部４およびデータサーバ部５へ送信する。また、イオノゾンデ収集データ処理部２３は、イオノゾンデ２２で収集したデータをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。
【００１７】
インターネットデータ処理部３は、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１と、中継部３２とを備える。ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１は、電離層に関連する情報（太陽黒点数、太陽フラックス強度Ｆ１０．７など）をインターネット６を介して取得する。
【００１８】
また、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１は、一般に公開されているＧＰＳ観測データを、国土地理院が管理するＧＰＳ受信観測網（ＧＥＯＮＥＴ）や、国際的なＧＰＳ観測データを公開しているＩＧＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＰＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ）からインターネット６経由で取得する。
【００１９】
中継部３２は、スイッチングハブあるいはルータにより構成され、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１で取得した各種データをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。インターネットデータ処理部３は外部とのつながりあるため、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１および中継部３２は、ファイアオール機能を有するものとする。
【００２０】
信号処理部４は、受信部４１と、演算部４２と、入出力部４３とを備える。受信部４１は、衛星観測部１、電離層観測部２等で得られた各種演算結果や各種データをネットワーク７を介して受信し、これを演算部４２に出力する。
【００２１】
演算部４２は、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星の位置、およびＩＲＩモデルなどの電離層電子密度分布モデルを用いて、各航法衛星から衛星信号受信アンテナ１１の設置位置までの衛星信号の通過経路上の電子密度を積算することにより、各通過経路の総電子数（ＴＥＣ）を算出する。以下、このように電離層電子密度分布モデルを用いて算出した総電子数を適宜モデル総電子数と呼ぶ。
【００２２】
また、演算部４２は、衛星観測部１で観測した各航法衛星について観測総電子数とモデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、電離層電子密度分布モデルにより算出される電子密度の値を修正するための修正係数を算出する。また、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に、修正係数を乗算して修正電子密度を算出する。
【００２３】
入出力部４３は、ユーザによる入力信号の受付、また、演算部４２で得られた演算結果の外部への出力を行う。
【００２４】
データサーバ部５は、記録処理部５１と、記録部５２とを備える。記録処理部５１は、衛星観測部１、電離層観測部２、インターネットデータ処理部３、信号処理部４で得られた各種演算結果や各種データをネットワーク７を介して受信し、記録部５２に記録する処理を行う。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の動作を説明する。
【００２６】
衛星観測部１の衛星信号受信アンテナ１１は、図２に示すように、航法衛星９ａ，９ｂ，…から送信される複数周波数の衛星信号を観測できる位置（衛星観測位置）に設置されており、衛星信号受信部１２は、各航法衛星９ａ，９ｂ，…から送信される複数周波数の衛星信号を、衛星信号受信アンテナ１１を介して受信する。
【００２７】
そして、衛星信号処理部１３は、衛星信号受信部１２で受信した複数周波数の衛星信号から、各航法衛星９ａ，９ｂ，…の位置を算出するとともに、衛星信号の周波数による伝搬遅延量の違いを用いて、衛星信号の通過経路１０ａ，１０ｂ，…に存在する総電子数（観測総電子数）を求める。この際、インターネットで公開されている衛星信号の観測データがあれば、インターネットデータ処理部３でその観測データを取得し、取得した観測データも同様に使用して衛星信号の通過経路における総電子数を求める。
【００２８】
航法衛星より送信される複数周波数の衛星信号は、電離層で異なる伝搬遅延を被る。この異なる周波数に生じる伝搬遅延量の差から、逆に衛星信号の通過経路における総電子数を求めることができる。ここで、航法衛星から送信される２周波の信号（ここでは、ＧＰＳのＬ１，Ｌ２信号とする）に基づいて、衛星信号の通過経路の総電子数（ＴＥＣ）を算出する方法について説明する。
【００２９】
以下の（数式４）により擬似距離（コード距離、シュードレンジ）が算出され、（数式５）により位相距離（フェーズ距離）が算出される。
【数３】
【００３０】
２つの周波数の観測値を引いた結果と衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）との関係を以下の（数式６），（数式７）に示す。
【数４】
【００３１】
ここで、ρは擬似距離、φは位相距離、ｒは真の距離、Ｃは光速、ｆは衛星信号の周波数、λは衛星信号の波長、δｔｕは衛星観測部１の時刻誤差、δｔＳは航法衛星の時刻誤差、Ｉは電離層伝搬遅延量、Ｔは対流圏伝搬遅延量、Ｎａｍｂは整数不確定値、εは観測誤差である。
【００３２】
したがって、（数式６）より、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）は次の（数式８）のように求められる。
【数５】
【００３３】
また、このままでは誤差ε’が大きいため、これを小さくするために、位相を使ったスムージングを実施する。
【数６】
【００３４】
ここで、ｍはデータ収集の時間順につけた番号、Ｋはスムージングの定数であり、適宜変更していく。Ｋはサンプリング時間間隔にも依存し、時定数を１８０秒程度に取る。したがって、Ｋ＝１８０／ｄｔ（ｄｔ：サンプリング時間間隔）となる。
【００３５】
また、演算部４２は、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星９ａ，９ｂ，…の位置、および電離層電子密度分布モデルを用いて、各航法衛星９ａ，９ｂ，…から衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）までの衛星信号の通過経路１０ａ，１０ｂ，…上の電子密度を積算することにより、各通過経路の総電子数（モデル総電子数）を算出する。
【００３６】
モデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌは、以下の（数式１０）に示すように、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）についての考えから、通過経路の電子密度を積分することにより求めることができる。
【数７】
【００３７】
ここで、関数ｆはＩＲＩモデルなどの電離層電子密度分布モデル関数、ｓはモデル値を決めるパラメータで、位置を示すパラメータである。また、Ｒは衛星信号を受信する衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）、Ｍｇは航法衛星の位置、ｇは航法衛星を識別する識別子である。上記（数式１０）のモデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌは、航法衛星の位置Ｍｇから衛星観測位置Ｒまでに渡り、電離層電子密度分布モデル関数fを経路に沿って積分した結果を示している。
【００３８】
次いで、演算部４２は、以下の（数式１１）のように、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星についての観測総電子数＜ＴＥＣ＞ｍ，ｇと、モデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌとの差分ΔＴＥＣｇを算出する。
【数８】
【００３９】
そして、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルにより算出される電子密度の値を修正するための修正係数αを、以下の（数式１）により算出する。
【数９】
【００４０】
ここで、Ｎｇは衛星観測位置Ｒにおいて衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星の数である。
【００４１】
演算部４２は、衛星信号の通過経路でない任意の位置の電子密度を算出する際、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に修正係数αを乗算して修正電子密度を算出する。
【００４２】
ここで、演算部４２は、電子密度を算出する際、電離層観測部２のイオノゾンデ収集データ処理部２３で算出した電離層の高さ方向の電子密度分布情報（Ｅ層ピーク電子密度高度、Ｆ１層ピーク電子密度高度、Ｆ２層ピーク電子密度高度など）や、インターネットデータ処理部３で取得した電離層に関連する情報（太陽黒点数、太陽フラックス強度Ｆ１０．７など）を電子密度分布モデルにオプションとして入力できるパラメータとして用いてもよい。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、観測した衛星信号から算出した衛星信号の通過経路における総電子数（観測総電子数）と、電離層電子密度分布モデルにより算出した衛星信号の通過経路における総電子数（モデル総電子数）との差を用いて修正係数αを算出し、電離層電子密度分布モデルを用いて算出した所望の位置の電子密度に修正係数αを乗算して修正電子密度を算出することで、現実の電離層の状態に即した電子密度を算出することができる。
【００４４】
（変形例）
上記実施の形態では、空間全体に対して１つの修正係数αを算出したが、本変形例では、衛星観測位置を通る子午線で空間を東西に分け、東側の空間に対する修正係数αＥと、西側の空間に対する修正係数αＷとを求める。
【００４５】
演算部４２は、上記実施の形態と同様に、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数とを算出し、また、観測総電子数とモデル総電子数との差分を算出する。
【００４６】
そして、演算部４２は、衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）より東側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差分を用いて、以下の（数式２）により、東側の空間に対する修正係数αＥを算出する。また、演算部４２は、衛星観測位置より西側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差分を用いて、以下の（数式３）により、西側の空間に対する修正係数αＷを算出する。
【数１０】
【００４７】
ここで、ΔＴＥＣｇ，Ｅは衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｅｍｏｄｅｌは衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星についてのモデル総電子数、Ｎｇ，Ｅは衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星であって衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星の数、ΔＴＥＣｇ，Ｗは衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｗｍｏｄｅｌは衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星についてのモデル総電子数、Ｎｇ，Ｗは衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星であって衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星の数、ｇは航法衛星を識別するための識別子である。
【００４８】
そして、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、その所望の位置が衛星観測位置よりも東側である場合は、算出した電子密度に修正係数αＥを乗算して修正電子密度を算出する。所望の位置が衛星観測位置よりも西側である場合は、算出した電子密度に修正係数αＷを乗算して修正電子密度を算出する。
【００４９】
このように本変形例では、衛星観測位置を通る子午線で空間を東西に分け、それぞれの空間に対する修正係数を算出するので、より正確に現実の電離層の状態に即した電子密度を算出することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を含んだ各種の実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】衛星信号の通過経路における総電子数の算出について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 衛星観測部
２ 電離層観測部
３ インターネットデータ処理部
４ 信号処理部
５ データサーバ部
１１ 衛星信号受信アンテナ
１２ 衛星信号受信部
１３ 衛星信号処理部
２１ イオノゾンデ用アンテナ
２２ イオノゾンデ
２３ イオノゾンデ収集データ処理部
３１ ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部
３２ 中継部
４１ 受信部
４２ 演算部
４３ 入出力部
５１ 記録処理部
５２ 記録部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離層中の任意の位置における電子密度を算出する電離層電子密度算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波による通信を行う場合、通信の効率を良好に保つために、通信波の伝搬経路をできるだけ正確に決める必要がある。ところで、電離層の影響を受けるＨＦ帯などの周波数の信号により通信を行う場合、通信波が電離層を通過する際に、空間に分布している電子により通信波の伝搬経路が屈折する。このため、伝搬経路の算出に際しては、電離層の影響を考慮しなければならない。
【０００３】
電離層を通過する通信波の伝搬経路の屈折の仕方は、電離層の電子密度の分布により決まるため、伝搬経路の算出の過程において、電離層中の所望の位置における電子密度を算出する必要がある。電離層中の任意の位置における電子密度は、既存の電離層電子密度分布モデルを用いて求めることができる。この電離層電子密度分布モデルに、電子密度を算出したい日時、位置などのデータを入力することにより、その位置の電子密度を算出することができる。
【０００４】
電離層電子密度分布モデルとしては、非特許文献１に記載されているＩＲＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ）モデルやＢｅｎｔモデルなどがある。
【非特許文献１】Ｄｉｅｔｅｒ Ｂｉｌｉｔｚａ，ｅｔ．ａｌ．，“Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ １９９０”，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ，１９９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ＩＲＩモデルなどは、月平均レベルの電離層電子密度分布モデルであるため、ある時間における電離層の状態を正確に示すことはできない。このため、ＩＲＩモデルなどでは、現実の電離層の状態に即した電子密度を算出できないことがあった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、現実の電離層の状態に即して、電離層中の所望の位置における電子密度を算出することができる電離層電子密度算出装置を提供す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、本発明の電離層電子密度算出装置は、複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を算出する係数算出手段と、前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に前記係数算出手段で算出した前記係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の電離層電子密度算出装置は、複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出するとともに、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第１の係数として算出し、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第２の係数として算出する係数算出手段と、前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側である場合は算出した電子密度に前記第１の係数を乗算し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側である場合は算出した電子密度に前記第２の係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電離層電子密度算出装置によれば、現実の電離層の状態に即して、電離層中の所望の位置における電子密度を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように本実施の形態に係る電離層電子密度算出装置は、衛星観測部１と、電離層観測部２と、インターネットデータ処理部３と、信号処理部４と、データサーバ部５とを備える。
【００１２】
衛星観測部１は、衛星信号受信アンテナ１１と、衛星信号受信部１２と、衛星信号処理部１３とを備える。衛星信号受信部１２は、衛星信号受信アンテナ１１を介して受信したＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、Ｇｌｏｎａｓｓ衛星、準天頂衛星などの航法衛星から送信される複数周波数の衛星信号を衛星信号処理部１３へ供給する。
【００１３】
衛星信号処理部１３は、衛星信号受信部１２からの複数周波数の衛星信号から、航法衛星の位置を算出するとともに、各周波数の伝搬遅延量の違いを用いて、衛星信号の通過経路に存在する総電子数（ＴＥＣ：Ｔｏｔａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｏｎｔｅｎｔ）を算出する。以下、このように衛星信号受信アンテナ１１で受信した衛星信号を用いて算出した衛星信号の通過経路の総電子数を適宜観測総電子数と呼ぶ。
【００１４】
また、衛星信号処理部１３は、得られた算出結果をネットワーク７を介して信号処理部４およびデータサーバ部５へ送信する。また、衛星信号処理部１３は、衛星信号から得られる各種データをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。
【００１５】
電離層観測部２は、イオノゾンデ用アンテナ２１と、イオノゾンデ２２と、イオノゾンデ収集データ処理部２３とを備える。イオノゾンデ２２は、イオノゾンデ用アンテナ２１を介して複数の周波数の観測信号を電離層に送信し、送信した観測信号が電離層で反射された反射信号を受信して、観測信号の往復時間等のデータを収集する。
【００１６】
イオノゾンデ収集データ処理部２３は、イオノゾンデ２２で収集したデータから、電離層の高さ方向の電子密度分布情報（Ｅ層電子密度、Ｅ層ピーク電子密度高度、Ｆ１層電子密度、Ｆ１層ピーク電子密度高度、Ｆ２層電子密度、Ｆ２層ピーク電子密度高度、臨海（プラズマ）周波数など）を算出し、得られた算出結果をネットワーク７を介して信号処理部４およびデータサーバ部５へ送信する。また、イオノゾンデ収集データ処理部２３は、イオノゾンデ２２で収集したデータをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。
【００１７】
インターネットデータ処理部３は、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１と、中継部３２とを備える。ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１は、電離層に関連する情報（太陽黒点数、太陽フラックス強度Ｆ１０．７など）をインターネット６を介して取得する。
【００１８】
また、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１は、一般に公開されているＧＰＳ観測データを、国土地理院が管理するＧＰＳ受信観測網（ＧＥＯＮＥＴ）や、国際的なＧＰＳ観測データを公開しているＩＧＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧＰＳ Ｓｅｒｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｇｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ）からインターネット６経由で取得する。
【００１９】
中継部３２は、スイッチングハブあるいはルータにより構成され、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１で取得した各種データをネットワーク７を介してデータサーバ部５へ送信する。インターネットデータ処理部３は外部とのつながりあるため、ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部３１および中継部３２は、ファイアオール機能を有するものとする。
【００２０】
信号処理部４は、受信部４１と、演算部４２と、入出力部４３とを備える。受信部４１は、衛星観測部１、電離層観測部２等で得られた各種演算結果や各種データをネットワーク７を介して受信し、これを演算部４２に出力する。
【００２１】
演算部４２は、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星の位置、およびＩＲＩモデルなどの電離層電子密度分布モデルを用いて、各航法衛星から衛星信号受信アンテナ１１の設置位置までの衛星信号の通過経路上の電子密度を積算することにより、各通過経路の総電子数（ＴＥＣ）を算出する。以下、このように電離層電子密度分布モデルを用いて算出した総電子数を適宜モデル総電子数と呼ぶ。
【００２２】
また、演算部４２は、衛星観測部１で観測した各航法衛星について観測総電子数とモデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、電離層電子密度分布モデルにより算出される電子密度の値を修正するための修正係数を算出する。また、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に、修正係数を乗算して修正電子密度を算出する。
【００２３】
入出力部４３は、ユーザによる入力信号の受付、また、演算部４２で得られた演算結果の外部への出力を行う。
【００２４】
データサーバ部５は、記録処理部５１と、記録部５２とを備える。記録処理部５１は、衛星観測部１、電離層観測部２、インターネットデータ処理部３、信号処理部４で得られた各種演算結果や各種データをネットワーク７を介して受信し、記録部５２に記録する処理を行う。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の動作を説明する。
【００２６】
衛星観測部１の衛星信号受信アンテナ１１は、図２に示すように、航法衛星９ａ，９ｂ，…から送信される複数周波数の衛星信号を観測できる位置（衛星観測位置）に設置されており、衛星信号受信部１２は、各航法衛星９ａ，９ｂ，…から送信される複数周波数の衛星信号を、衛星信号受信アンテナ１１を介して受信する。
【００２７】
そして、衛星信号処理部１３は、衛星信号受信部１２で受信した複数周波数の衛星信号から、各航法衛星９ａ，９ｂ，…の位置を算出するとともに、衛星信号の周波数による伝搬遅延量の違いを用いて、衛星信号の通過経路１０ａ，１０ｂ，…に存在する総電子数（観測総電子数）を求める。この際、インターネットで公開されている衛星信号の観測データがあれば、インターネットデータ処理部３でその観測データを取得し、取得した観測データも同様に使用して衛星信号の通過経路における総電子数を求める。
【００２８】
航法衛星より送信される複数周波数の衛星信号は、電離層で異なる伝搬遅延を被る。この異なる周波数に生じる伝搬遅延量の差から、逆に衛星信号の通過経路における総電子数を求めることができる。ここで、航法衛星から送信される２周波の信号（ここでは、ＧＰＳのＬ１，Ｌ２信号とする）に基づいて、衛星信号の通過経路の総電子数（ＴＥＣ）を算出する方法について説明する。
【００２９】
以下の（数式４）により擬似距離（コード距離、シュードレンジ）が算出され、（数式５）により位相距離（フェーズ距離）が算出される。
【数３】
【００３０】
２つの周波数の観測値を引いた結果と衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）との関係を以下の（数式６），（数式７）に示す。
【数４】
【００３１】
ここで、ρは擬似距離、φは位相距離、ｒは真の距離、Ｃは光速、ｆは衛星信号の周波数、λは衛星信号の波長、δｔｕは衛星観測部１の時刻誤差、δｔＳは航法衛星の時刻誤差、Ｉは電離層伝搬遅延量、Ｔは対流圏伝搬遅延量、Ｎａｍｂは整数不確定値、εは観測誤差である。
【００３２】
したがって、（数式６）より、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）は次の（数式８）のように求められる。
【数５】
【００３３】
また、このままでは誤差ε’が大きいため、これを小さくするために、位相を使ったスムージングを実施する。
【数６】
【００３４】
ここで、ｍはデータ収集の時間順につけた番号、Ｋはスムージングの定数であり、適宜変更していく。Ｋはサンプリング時間間隔にも依存し、時定数を１８０秒程度に取る。したがって、Ｋ＝１８０／ｄｔ（ｄｔ：サンプリング時間間隔）となる。
【００３５】
また、演算部４２は、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星９ａ，９ｂ，…の位置、および電離層電子密度分布モデルを用いて、各航法衛星９ａ，９ｂ，…から衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）までの衛星信号の通過経路１０ａ，１０ｂ，…上の電子密度を積算することにより、各通過経路の総電子数（モデル総電子数）を算出する。
【００３６】
モデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌは、以下の（数式１０）に示すように、衛星信号の通過経路における総電子数（ＴＥＣ）についての考えから、通過経路の電子密度を積分することにより求めることができる。
【数７】
【００３７】
ここで、関数ｆはＩＲＩモデルなどの電離層電子密度分布モデル関数、ｓはモデル値を決めるパラメータで、位置を示すパラメータである。また、Ｒは衛星信号を受信する衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）、Ｍｇは航法衛星の位置、ｇは航法衛星を識別する識別子である。上記（数式１０）のモデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌは、航法衛星の位置Ｍｇから衛星観測位置Ｒまでに渡り、電離層電子密度分布モデル関数fを経路に沿って積分した結果を示している。
【００３８】
次いで、演算部４２は、以下の（数式１１）のように、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星についての観測総電子数＜ＴＥＣ＞ｍ，ｇと、モデル総電子数ＴＥＣｇｍｏｄｅｌとの差分ΔＴＥＣｇを算出する。
【数８】
【００３９】
そして、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルにより算出される電子密度の値を修正するための修正係数αを、以下の（数式１）により算出する。
【数９】
【００４０】
ここで、Ｎｇは衛星観測位置Ｒにおいて衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星の数である。
【００４１】
演算部４２は、衛星信号の通過経路でない任意の位置の電子密度を算出する際、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に修正係数αを乗算して修正電子密度を算出する。
【００４２】
ここで、演算部４２は、電子密度を算出する際、電離層観測部２のイオノゾンデ収集データ処理部２３で算出した電離層の高さ方向の電子密度分布情報（Ｅ層ピーク電子密度高度、Ｆ１層ピーク電子密度高度、Ｆ２層ピーク電子密度高度など）や、インターネットデータ処理部３で取得した電離層に関連する情報（太陽黒点数、太陽フラックス強度Ｆ１０．７など）を電子密度分布モデルにオプションとして入力できるパラメータとして用いてもよい。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、観測した衛星信号から算出した衛星信号の通過経路における総電子数（観測総電子数）と、電離層電子密度分布モデルにより算出した衛星信号の通過経路における総電子数（モデル総電子数）との差を用いて修正係数αを算出し、電離層電子密度分布モデルを用いて算出した所望の位置の電子密度に修正係数αを乗算して修正電子密度を算出することで、現実の電離層の状態に即した電子密度を算出することができる。
【００４４】
（変形例）
上記実施の形態では、空間全体に対して１つの修正係数αを算出したが、本変形例では、衛星観測位置を通る子午線で空間を東西に分け、東側の空間に対する修正係数αＥと、西側の空間に対する修正係数αＷとを求める。
【００４５】
演算部４２は、上記実施の形態と同様に、衛星信号処理部１３で算出した各航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数とを算出し、また、観測総電子数とモデル総電子数との差分を算出する。
【００４６】
そして、演算部４２は、衛星信号受信アンテナ１１の設置位置（衛星観測位置）より東側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差分を用いて、以下の（数式２）により、東側の空間に対する修正係数αＥを算出する。また、演算部４２は、衛星観測位置より西側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差分を用いて、以下の（数式３）により、西側の空間に対する修正係数αＷを算出する。
【数１０】
【００４７】
ここで、ΔＴＥＣｇ，Ｅは衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｅｍｏｄｅｌは衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星についてのモデル総電子数、Ｎｇ，Ｅは衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星であって衛星観測位置よりも東側に存在する航法衛星の数、ΔＴＥＣｇ，Ｗは衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星についての観測総電子数とモデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｗｍｏｄｅｌは衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星についてのモデル総電子数、Ｎｇ，Ｗは衛星信号受信アンテナ１１で衛星信号を受信している航法衛星であって衛星観測位置よりも西側に存在する航法衛星の数、ｇは航法衛星を識別するための識別子である。
【００４８】
そして、演算部４２は、電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、その所望の位置が衛星観測位置よりも東側である場合は、算出した電子密度に修正係数αＥを乗算して修正電子密度を算出する。所望の位置が衛星観測位置よりも西側である場合は、算出した電子密度に修正係数αＷを乗算して修正電子密度を算出する。
【００４９】
このように本変形例では、衛星観測位置を通る子午線で空間を東西に分け、それぞれの空間に対する修正係数を算出するので、より正確に現実の電離層の状態に即した電子密度を算出することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態は、あくまでも本発明の説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素または全要素を含んだ各種の実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態に係る電離層電子密度算出装置の構成を示すブロック図である。
【図２】衛星信号の通過経路における総電子数の算出について説明するための図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 衛星観測部
２ 電離層観測部
３ インターネットデータ処理部
４ 信号処理部
５ データサーバ部
１１ 衛星信号受信アンテナ
１２ 衛星信号受信部
１３ 衛星信号処理部
２１ イオノゾンデ用アンテナ
２２ イオノゾンデ
２３ イオノゾンデ収集データ処理部
３１ ＧＥＯＮＥＴ収集データ処理部
３２ 中継部
４１ 受信部
４２ 演算部
４３ 入出力部
５１ 記録処理部
５２ 記録部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、
前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を算出する係数算出手段と、
前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に前記係数算出手段で算出した前記係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。
【請求項２】
前記係数算出手段は、αを前記係数、ΔＴＥＣｇを前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇｍｏｄｅｌを前記モデル総電子数、Ｎｇを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式１）により前記係数αを算出することを特徴とする請求項１に記載の電離層電子密度算出装置。
【数１】
【請求項３】
複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、
前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出するとともに、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第１の係数として算出し、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第２の係数として算出する係数算出手段と、
前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側である場合は算出した電子密度に前記第１の係数を乗算し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側である場合は算出した電子密度に前記第２の係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、αＥを前記第１の係数、ΔＴＥＣｇ，Ｅを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｅｍｏｄｅｌを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記モデル総電子数、Ｎｇ，Ｅを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星であって前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式２）により前記第１の係数αＥを算出し、αＷを前記第２の係数、ΔＴＥＣｇ，Ｗを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｗｍｏｄｅｌを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記モデル総電子数、Ｎｇ，Ｗを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星であって前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式３）により前記第２の係数αＷを算出することを特徴とする請求項３に記載の電離層電子密度算出装置。
【数２】
【請求項５】
複数周波数の観測信号を電離層に送信し、前記観測信号が電離層で反射された反射信号を受信して、電離層の高さ方向の電子密度分布情報を取得する電離層観測手段を備え、
前記電子密度算出手段は、前記電離層観測手段で取得した前記電子密度分布情報を前記電離層電子密度分布モデルに入力するパラメータとして用いて前記所望の位置の電子密度を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電離層電子密度算出装置。
【請求項６】
複数の観測地点で複数の航法衛星を観測して得られる観測データを外部から取得するデータ取得手段を備え、
前記第１の総電子数算出手段は、前記データ取得手段で取得した前記観測データを用いて、前記各航法衛星から送信される衛星信号の通過経路における総電子数を前記観測総電子数として算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電離層電子密度算出装置。
【請求項１】
複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、
前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出し、この算出した差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を算出する係数算出手段と、
前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、この算出した電子密度に前記係数算出手段で算出した前記係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。
【請求項２】
前記係数算出手段は、αを前記係数、ΔＴＥＣｇを前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇｍｏｄｅｌを前記モデル総電子数、Ｎｇを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式１）により前記係数αを算出することを特徴とする請求項１に記載の電離層電子密度算出装置。
【数１】
【請求項３】
複数の航法衛星からそれぞれ送信される複数周波数の衛星信号を受信する衛星信号受信手段と、
この衛星信号受信手段で受信した前記各航法衛星からの前記複数周波数の衛星信号の電離層での周波数による伝搬遅延量の差を用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路における総電子数を観測総電子数として算出する第１の総電子数算出手段と、
電離層の電子密度分布を示す電離層電子密度分布モデルを用いて、前記各航法衛星について、当該航法衛星からの衛星信号の通過経路おける総電子数をモデル総電子数として算出する第２の総電子数算出手段と、
前記各航法衛星について前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を算出するとともに、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第１の係数として算出し、前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差分を用いて、前記電離層電子密度分布モデルを用いて算出される電子密度の値を修正するための係数を第２の係数として算出する係数算出手段と、
前記電離層電子密度分布モデルを用いて所望の位置の電子密度を算出し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側である場合は算出した電子密度に前記第１の係数を乗算し、前記所望の位置が前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側である場合は算出した電子密度に前記第２の係数を乗算して修正電子密度を算出する電子密度算出手段と
を備えることを特徴とする電離層電子密度算出装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、αＥを前記第１の係数、ΔＴＥＣｇ，Ｅを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｅｍｏｄｅｌを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星についての前記モデル総電子数、Ｎｇ，Ｅを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星であって前記衛星信号受信手段の設置位置よりも東側に存在する航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式２）により前記第１の係数αＥを算出し、αＷを前記第２の係数、ΔＴＥＣｇ，Ｗを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記観測総電子数と前記モデル総電子数との差、ＴＥＣｇ，Ｗｍｏｄｅｌを前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星についての前記モデル総電子数、Ｎｇ，Ｗを前記衛星信号受信手段で衛星信号を受信している航法衛星であって前記衛星信号受信手段の設置位置よりも西側に存在する航法衛星の数、ｇを航法衛星を識別するための識別子とすると、以下の（数式３）により前記第２の係数αＷを算出することを特徴とする請求項３に記載の電離層電子密度算出装置。
【数２】
【請求項５】
複数周波数の観測信号を電離層に送信し、前記観測信号が電離層で反射された反射信号を受信して、電離層の高さ方向の電子密度分布情報を取得する電離層観測手段を備え、
前記電子密度算出手段は、前記電離層観測手段で取得した前記電子密度分布情報を前記電離層電子密度分布モデルに入力するパラメータとして用いて前記所望の位置の電子密度を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電離層電子密度算出装置。
【請求項６】
複数の観測地点で複数の航法衛星を観測して得られる観測データを外部から取得するデータ取得手段を備え、
前記第１の総電子数算出手段は、前記データ取得手段で取得した前記観測データを用いて、前記各航法衛星から送信される衛星信号の通過経路における総電子数を前記観測総電子数として算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電離層電子密度算出装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１２２０９９（Ｐ２００８−１２２０９９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０３１１６（Ｐ２００６−３０３１１６）
【出願日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２９日（２００８．５．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月８日（２００６．１１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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