準天頂衛星システム

独立行政法人　産業技術総合研究所
エネルギー技術研究部門　宇宙技術グループ ・ 計測標準研究部門　周波数システム研究室

準天頂衛星とは？

複数の衛星（３機）を用いて，少なくとも常時１機が日本の天頂付近に見えるように配置する衛星システムです．ＧＰＳ衛星と組み合わせることにより，より精度の高い測位システムの構築を目指し，2008年に打ち上げられる予定です．
８の字の軌跡の上を３機の衛星が８時間ごとに順次日本上空にとどまります．


（出典）S. Hama, et al.: The Design of the Timing-related Mission of the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS), Asian-Pacific Workshop on Time and Frequency 2004 , Oct. 18-19, Bejing.

擬似時計技術とは？

衛星の水晶発振器を地上局の原子時計に同期させて時刻管理を行う技術のことです．測位衛星には精密な時刻管理が要求されます．通常は原子時計を搭載していますが，寿命やコストに問題があります．擬似時計技術は搭載原子時計を不要にする技術です．
地上の原子時計を使って衛星の水晶発振器を同期するためには，誤差要因の推定と，地上局での遅延計測を利用した誤差調整システムが不可欠となります．

地上実験モデル

下に示すような実験装置を実験室内に構成し，基準時刻と水晶発振器の同期をとる実験を行っています．図の上側が準天頂衛星側，下側が地上局側を模擬しています．擬似時計技術特有の装置は送信タイミング調整器，準天頂測位信号受信機，制御計算機です．地上実験のために特別に必要な装置はアップリンク遅延シミュレータ，ダウンリンク遅延シミュレータ，制御計算機です．擬似時計技術による測位精度を確認するための装置は，GPS測位信号発生機，GPS/準天頂受信機です．PN変調・復調器は静止衛星を使った精密な時刻比較にすでに使われている装置です．

同期実験の結果

地上実験モデルを使って地上局でフィードバック制御をした結果を示します．はじめ，フィードバック制御をかけないときには同期誤差が50 nsありましたが，フィードバック制御を有効にするとその誤差が補償され，最終的には1 ns以下で同期できていることがわかります．　1 nsというのは電磁波が30 cm進む時間であり，この時間で制御ができるということは，現在のGPSよりも10倍程度測位精度を改善できる可能性があることを示しています．

今後の課題

今後は静止衛星を用いることにより，実際の宇宙空間を介して時刻同期実験を行っていきます．

研究発表

[1]　

T. Iwata, A. Iwasaki, Y. Fukuyama, T. Ikegami, H. Murakami and K. Hagimoto: “Remote Synchronization System for On-Board Crystal Oscillator of Quasi-Zenith Satellite System,” 2003 International Symposium on GPS/GNSS, pp. 375-380, 2003.

[2]　

河野，小暮，梶井，伊藤，江州，今江，岩田：“準天頂衛星による高精度測位実験計画”，第47回宇宙科学連合講演会，pp. 1328-1333, 2003．

[3]　

岩田，岩崎，池上，福山，萩本，村上：“地上局からの同期による搭載水晶発振器の時系管理―擬似時計技術－”，第47回宇宙科学連合講演会，pp. 1346-1349, 2003．

[4]　

河野，小暮，杢野，梶井，福島，松坂，江州，浜，岩田：“準天頂衛星による高精度測位実験計画” ，電子情報通信学会宇宙航行エレクトロニクス研究会，2004．

[5]　

河野，岸本，今江，伊藤，江州，松坂，水間，岩田：“準天頂衛星を用いた高精度測位実験の概要”，電子情報通信学会総合大会，2004．

[6]　

岩田，岩崎，福山，萩本，池上，村上：“測位用擬似時計技術の開発”，電子情報通信学会総合大会，2004．

[7]　

岩田：“産総研で開発する擬似時計技術の特徴”，第５回東京海洋大学産官学フォーラム，2004．

[8]　

A. Iwasaki, T. Iwata, Y. Fukuyama, F. Tappero, K. Hagimoto, T. Ikegami and H. Murakami: “Software Concept for Remote Synchronization System for On-board Crystal Oscillator of Quasi-zenith Satellite,” 24th Symposium on Space Technology and Science, ISTS 2004-f-16, ｐｐ.680－685, 2004.

[9]　

T. Iwata, A. Iwasaki, Y. Fukuyama, F. Tappero, K. Hagimoto, T. Ikegami and H. Murakami: “Ground Testbed for Quasi-zenith Satellite Remote Synchronization System for On-board Crystal Oscillator,” 24th Symposium on Space Technology and Science, ISTS 2004-f-16, 2004.

[10]　

F. Tappero, T. Iwata, M. Imae, Y. Fukuyama, A. Iwasaki, K. Hagimoto, T. Ikegami, K. Nakajima and H. Murakami: “Software Simulator for a Remote Time Reference Synchronization System of Quasi-Zenith Positioning Satellites,” 8th International Workshop on Simulation for European Space Programmes, SESP 2004.

[11]　

S. Hama, K. Kimura, T. Morikawa, Y. Takahashi, H. Ito, M. Fujieda, J. Amagai, H. Ishida, S. Yokota, I. Kawano, M. Mokuno, T. Iwata and M. Imae: “The Design of the Timing-related Mission of the Quasi-Zenith Satellite System (QZSS),” Asian-Pacific Workshop on Time and Frequency, 2004.

[12]　

岩崎，高崎，岩田，タッペロ，今江，福山，萩本，村上，池上，中嶋：“測位用擬似時計のソフトウェア開発”，第48回宇宙科学連合講演会，pp. 1582-1586, 2004．

[13]　

タッペロ，岩田，岩崎，今江，福山，萩本，村上，池上：“測位用擬似時計の地上実験モデル”，第48回宇宙科学連合講演会，pp. 1576-1581, 2004．

[14]　

岩田，タッペロ，福山，萩本，村上，池上，今江，岩崎：“準天頂衛星のための擬似時計技術”，第3回サイエンス・フロンティアつくば，p. 15，2004.

[15]　

T. Iwata, F. Tappero, M. Imae, Y. Fukuyama, K. Hagimoto, H. Murakami, T. Ikegami, A. Iwasaki, K. Nakajima and Y. Takahashi: “Research on Remote Synchronization System for Onboard Crystal Oscillators of Quasi-Zenith Satellites,” International Symposium on GPS/GNSS, 2004.

[16]　

F. Tappero, K. Nakajima, T. Iwata, M. Imae, Y. Fukuyama, A. Iwasaki, K. Hagimoto, T. Ikegami and H. Murakami: “Control Algorithm of the Hardware Simulator for a Remote Synchronization System for the Japanese Quasi-Zenith Satellite System,” ION 2005 National Technical Meeting, 2005.

[17]

T. Iwata, F. Tappero, M. Imae, Y. Fukuyama, T. Suzuyama, H. Murakami, Y. Ikemoto, A. Iwasaki and T. Masubuchi: “Ground Experiments of Remote Synchronization System for Onboard Crystal Oscillators of Quasi-Zenith Satellites,” AIAA Guidance, Navigation, and Control Conference, (CD-ROM), Paper # AIAA-2005-6468, 2005.

[18]

T. Iwata, F. Tappero, M. Imae, Y. Fukuyama, T. Suzuyama, K. Hagimoto, H.  Murakami, T. Ikegami, N. Takasaki, A. Iwasaki and K. Nakajima: “Computer Simulation of Remote Synchronization System of Onboard Crystal Oscillators for Quazi-Zenith Satellites,” International Asronautical Congress, IAC-05-D1.4.02, 2005.

[19]

F. Tappero, T. Iwata, M. Imae, T. Suzuyama, Y. Fukuyama  and A. Iwasaki: “Positioning Performance Evaluation of the Remote Synchronization System RESSOX for the Japanese Quasi-Zenith Satellite System,” International Symposium on GPS/GNSS 2005.  

[20]

新井，坂井，福島，伊藤，岩田，岩崎，今江，鈴山：“対流圏遅延量の準リアルタイム推定の検討”，電子情報通信学会，2005．

[21]

岩田，岩崎，池本，今江，鈴山，タッペロ，村上：“準天頂衛星のための測位用擬似時計技術”，第５回マイクロ波効果・応用国際シンポジウム，2005．

[22]

髙﨑，岩崎，岩田，今江，鈴山，タッペロ，村上寛 ，中嶋：“擬似時計のEnd-to-endシミュレーション”，第49回宇宙科学技術連合講演会，2005．

[23]

岩田，池本，今江，鈴山，タッペロ，岩崎，村上：“擬似時計のフィードバック制御実験”，第49回宇宙科学技術連合講演会，2005．

[24]

池本，岩田，今江，鈴山，タッペロ，岩崎，村上：“停波中の擬似時計制御の考察”，第49回宇宙科学技術連合講演会，2005．

[25]

新井，坂井，福島，伊藤，岩田，岩崎，今江，鈴山，池本：“対流圏遅延量の準リアルタイム推定の検討”，第49回宇宙科学技術連合講演会，2005．

[26]

T. Iwata, M. Imae, F. Tappero, T. Suzuyama, H. Murakami, N. Takasaki and A. Iwasaki: “Ground Control of Remote Synchronization System for Onboard Crystal Oscillator of Quasi-Zenith Satellites,” 25th Symposium on Space Technology and Science, ISTS 2006-f-12, 2006.

[27]

N. Takasaki, A. Iwasaki, T. Iwata, T. Suzuyama, F. Tappero, H. Murakami, N. Arai, T. Sakai, S. Fukushima and K. Ito: “Quasi-Real-Time Signal Delay Estimation of Remote Synchronization System for Onboard Crystal Oscillators,” 25th Symposium on Space Technology and Science, ISTS 2006-f-13, 2006.

共同研究

相手先：宇宙航空研究開発機構・情報通信研究機構

2003.10.01～

準天頂衛星を利用した高精度測位実験システムの研究（実験システム時刻管理方法の検討）

 

 

相手先：東京大学

2004.10.01～2005.3.31

測位用擬似時計の制御シミュレーション

 

 

相手先：電子航法研究所

2005.04.01～

準天頂衛星での利用に向けた地球周辺環境による電磁波遅延量の準リアルタイム推定の研究

最終更新日：2006年8月28日