JP6687930B2 - 人工衛星、衛星システム、及び人工衛星の内部時刻確定方法 - Google Patents
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Description
図1は、一実施形態の人工衛星1の内部構造を示すブロック図である。
図3は、一構成例に係る衛星システムを示すブロック図である。図3は、観測衛星と地上局を合わせて記載している。なお、観測衛星の観測機器に関連する説明は省略する。
なお、図4と図5は、OBC_1MppsをREF_1Mppsに同期する同期フローを示したタイミングチャートである。また、図6は、OBC_1ppsをREF_1ppsに同期する同期フローを示したタイミングチャートである。
なお、参照クロックの健全性は下記条件により判定し、全ての条件を満たした場合に使用可能と判断する。
・基準時刻データに含まれるステータスが「正常」であること。
・REF_1pps周期を、REF_1Mppsのカウント数により計測した値が、判定値内であること。
・REF_1pps周期を、OBC_1Mppsのカウント数により計測した値が、判定値内であること。
(2−1)REF_1MppsとOBC_1Mpps間の位相差を水晶発振器原振(50MHz)で計測する(クロック数をカウント)。
(2−2)両クロックの位相差に基づき、OBC_1Mppsの1周期に含ませる50MHzのクロック数を増減させ、位相差を0に近づける。このとき、OBC_1Mppsの周期が大きく崩さないように、1周期含ませるクロック数を45〜55クロックの範囲内で周期の調整を実施する。
(2−3)上記処理を位相差が0になるまで繰り返し、REF_1MppsとOBC_1Mppsを源振のクロック時間の精度で同期させる。
(3−1)REF_1ppsとOBC_1pps間の位相差をOBC_1Mppsで計測する(クロック数をカウント)。
(3−2)位相差が64マイクロ秒以上であれば、粗追尾処理として、Tickの周期をnクロック(nマイクロ秒)分増減させる。この処理を用いることで、粗追尾処理は、OBC_1ppsの周期を1秒±64×nマイクロ秒に変化させて、位相差を0に近づける。
(3−3)位相差が64マイクロ秒未満となった場合、精追尾処理として、OBC_1ppsのパルスと同時に出力されるTick(Tick0)から、次のTick(Tick1)の出力までの間隔をmクロック(マイクロ秒)分増減させる。この処理を用いることで、精追尾処理は、OBC_1ppsの周期を1秒±mマイクロ秒に変化させて、位相差をより0に近づける。
(3−4)上記処理を繰り返し、REF_1ppsとOBC_1ppsを同期させる。
(5−1)水晶発振器30の温度情報。この温度情報は、水晶発振器30近傍に実装された温度センサ(白金センサB-3)により測定されてHCT経由で取得する。
(5−2)水晶発振器30の周波数安定度情報。この周波数安定度情報は、水晶発振器30の源振クロック数を、REF_1ppsが所定回数入力される間(所定時間)カウントして理論値との誤差量の変化率を安定度の値とすることができる。例えば、REF_1ppsを16回(4bit)カウントする間の水晶発振器30の源振クロックカウント値を継続的に収集し、各区間の誤差のバラツキをオフライン処理で参照すればよい(図7参照)。
[付記1]
基準クロックを送出する水晶発振器と、
少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、
前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、
前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、
前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、
相手局と通信するテレメトリ通信部と、
を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星。
前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記オンボードコンピュータは、参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記GPS受信機は、時刻情報と少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックを送出し、
前記オンボードコンピュータは、常時的に少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする上記付記記載の人工衛星。
上記付記記載の人工衛星と、
前記人工衛星から送出されたクロック補正データを取得するクロック補正データ収集部と、前記クロック補正データに基づいて、前記人工衛星の内部処理で用いられた衛星内部時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングをオフライン補正処理する衛星刻時タイミング補正部と、を具備する補正局と、
を含む衛星システム。
前記補正局は、更に、前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを前記人工衛星にフィードバックするフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
前記補正局は、更に前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを前記人工衛星の利用端末にフィードバックするフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
前記補正局は、更に、前記人工衛星から出力された生成信号又は生成情報の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングを、前記衛星刻時タイミング補正部でオフライン補正した前記人工衛星の衛星内部時刻 及び/又は 動作タイミングに、補完するための補完情報を前記人工衛星の利用端末に送出するフィードバック部を備えることを特徴とする上記付記記載の衛星システム。
水晶発振器から送出される基準クロック 及び GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを生成しつつ、
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 出力する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを衛星内部機器に出力しつつ、加えて、基準クロックの変化を識別したクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星の内蔵コンピュータによる内部時刻確定方法。
前記クロック補正データは、前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
前記クロック補正データは、前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して相手局に通信することを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
前記GPS受信機から時刻情報と少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックを受け付け、
常時的に少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする上記付記記載の内部時刻確定方法。
10 オンボードコンピュータ
20 GPS受信機
30 水晶発振器
40 クロック補正データ取得手段
50 衛星内部機器
60 テレメトリ/テレコマンド通信部
Claims (10)
- 基準クロックを送出する水晶発振器と、
少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、
前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、
前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、
前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、
相手局と通信するテレメトリ通信部と、
を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星。 - 前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の温度を用いることを特徴とする請求項1記載の人工衛星。
- 前記クロック補正データ取得手段は、クロック補正データに前記水晶発振器の出力パルス列の安定度を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の人工衛星。
- 前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性を示す健全性情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の人工衛星。
- 前記オンボードコンピュータは、参照クロックと内部クロックとの同期状態を示す同期情報を、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データに関連付けて、前記テレメトリ通信部を介して前記相手局に通信することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の人工衛星。
- 前記GPS受信機は、時刻情報と少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックを送出し、
前記オンボードコンピュータは、常時的に少なくとも1マイクロ秒オーダの参照クロックに内部クロックを同期させ、参照クロックの健全性に異常があれば、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、内部クロックを同期停止時の基準クロックの数量に基づいた内部クロック周期で刻む
ことを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の人工衛星。 - 前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、前記水晶発振器から送出された基準クロックのクロック数を用いて計測すると共に、その計測結果に基づき、内部クロックの周期を 基準クロック数を加減することにより 増減させて、同期させることを特徴とする請求項1から6の何れか一項に記載の人工衛星。
- 前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを同期処理する際に、参照クロックと内部クロックとの位相差を、生成した内部クロックを用いて計測すると共に、その計測結果の位相差量に基づき、粗追尾処理 又は 細追尾処理の何れで位相差を減ずるか定めた後に、内部クロックの周期を参照クロックに近づけ、
この粗追尾処理は、クロックパルス周期単位で位相差を揃え、また細追尾処理はクロックパルス数単位で位相差を揃える、
ことを特徴とする請求項1から7の何れか一項に記載の人工衛星。 - 基準クロックを送出する水晶発振器と、少なくとも参照クロックを送出するGPS受信機と、前記水晶発振器から送出される基準クロック 及び 前記GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを出力するオンボードコンピュータと、前記基準クロックの変化を識別するクロック補正データを取得するクロック補正データ取得手段と、前記オンボードコンピュータから前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミング を受け付ける衛星内部機器と、相手局と通信するテレメトリ通信部と、を備え、
前記オンボードコンピュータは、前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 生成する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ 衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力しつつ、加えて、前記クロック補正データ取得手段から得たクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
更に、前記オンボードコンピュータは、参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力する
人工衛星と、
前記人工衛星から送出されたクロック補正データを取得するクロック補正データ収集部と、前記クロック補正データに基づいて、前記人工衛星の内部処理で用いられた衛星内部時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングをオフライン補正処理する衛星刻時タイミング補正部と、を具備する補正局と、
を含むことを特徴とする衛星システム。 - 水晶発振器から送出される基準クロック 及び GPS受信機から送出される参照クロックを受け付けて、前記基準クロック 又は 前記参照クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、前記衛星内時刻と内部クロックとを生成しつつ、
前記GPS受信機から受け付けた参照クロックに 出力する内部クロックを常時的に同期処理させつつ、前記GPS受信機から送出される参照クロックの健全性を監視し、且つ衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを衛星内部機器に出力しつつ、加えて、基準クロックの変化を識別したクロック補正データを定期的にテレメトリ通信部に通知し、
参照クロックの健全性に異常があれば、前記水晶発振器からの基準クロックに基づいて衛星内時刻を刻むと共に、内部クロックと参照クロックとの同期処理を停止して、前記衛星内時刻 及び/又は 内部クロックに対応付く動作タイミングを前記衛星内部機器に出力する
ことを特徴とする人工衛星の内蔵コンピュータによる内部時刻確定方法。
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