JP3492866B2 - System performance calculation apparatus and system performance calculation method - Google Patents
System performance calculation apparatus and system performance calculation methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、GPS(Global P
osisioning System )衛星などの人工衛星を用いた測位
システムにおけるシステム性能を計算するシステム性能
計算装置およびシステム性能計算方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a GPS (Global P
The present invention relates to a system performance calculation device and system performance calculation method for calculating system performance in a positioning system using artificial satellites such as satellites.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、GPS衛星を用いるGNSS(Gl
obal Navigation Satellite System)は、航空機、船
舶、あるいは自動車などの種々の移動体の測位のために
広く用いられるようになっている。また、GNSSを応
用して航空管制を行なうシステムも考えられている。2. Description of the Related Art In recent years, GNSS (Gl
The obal Navigation Satellite System) has been widely used for positioning various moving objects such as aircraft, ships, and automobiles. Further, a system for applying air traffic control by applying GNSS is also considered.
【0003】さて、航空管制のように良好な有効性が要
求されるシステムの場合、GNSSのシステム性能を考
慮しながら適切なシステムを構築することが必要とな
る。そこでシステム設計の段階においては、GNSSの
システム性能を設計パラメータに従い幾度となく計算す
る必要がある。In the case of a system requiring good effectiveness such as air traffic control, it is necessary to construct an appropriate system while considering the system performance of GNSS. Therefore, in the system design stage, it is necessary to repeatedly calculate the system performance of the GNSS according to the design parameters.
【0004】なお、GNSSのシステム性能としては、
有効性(availability)や連続性(continuity)があ
る。このようなGNSSのシステム性能を計算するため
に従来は、GPS衛星の飛行を衛星軌道シミュレータに
よってシミュレートして任意の位置での測位精度の遷移
状況を観測し、この測位精度の遷移状況からシステム性
能を計算している。The system performance of GNSS is as follows.
There is availability and continuity. In order to calculate the system performance of such a GNSS, conventionally, the flight of a GPS satellite is simulated by a satellite orbit simulator to observe the transition situation of positioning accuracy at an arbitrary position, and the system is determined from this transition status of positioning accuracy. Performance is being calculated.
【0005】なお、GNSSにおける有効性などについ
ては、下記の文献に示されている。The effectiveness of GNSS and the like are shown in the following documents.
【0006】研究機関名(stanford Telecom)
Woody S.Phlong et al,“Availability Characterisrt
ic of GPS and Augmentation Alternatives ”,Journal
of the Institute of Navigation No.4 ,V0l.14,Winte
r 1993-1994.
研究機関名(wilcox)
Mitch Sams, “Satellite Navigation Accuracy and Av
ailability Modelingas an Air Traffic Management To
ol ”, the Institute of Navigation National Techni
cal Meeting, Jan., 1995.
ところで、GNSSのシステム性能を正確に把握するた
めには、GPS衛星の故障を考慮する必要がある。この
ため、GPS衛星の故障状況の設定を様々に変更しなが
ら上述したシステム性能の計算を繰り返し行なわなけれ
ばならない。すなわち、種々の故障状況毎に衛星軌道シ
ミュレータを起動して観測データの生成を行なってい
た。衛星軌道シミュレータは軌道の計算を時々刻々行な
うもので、かなりの計算量があり、システム性能の計算
全体での計算量は膨大なものとなっていた。Research institution name (stanford Telecom) Woody S. Phlong et al, “Availability Characterisrt
ic of GPS and Augmentation Alternatives ”, Journal
of the Institute of Navigation No.4, V0l.14, Winte
r 1993-1994. Research Organization Name (wilcox) Mitch Sams, “Satellite Navigation Accuracy and Av
ailability Modelingas an Air Traffic Management To
ol ”, the Institute of Navigation National Techni
cal Meeting, Jan., 1995. By the way, in order to accurately grasp the system performance of GNSS, it is necessary to consider the failure of GPS satellites. Therefore, it is necessary to repeatedly calculate the system performance described above while changing the setting of the failure status of the GPS satellite in various ways. That is, the satellite orbit simulator was started for each of various failure situations to generate observation data. The satellite orbit simulator performs orbit calculation every moment, and has a considerable amount of calculation, and the amount of calculation in the whole system performance calculation is enormous.
【0007】また、GNSSを応用した航空管制システ
ムなどの場合、より高い有効性を得るべく、GPS衛星
に加えて静止衛星(GEO:Geo-Earth Orbital satell
ite)を用いることも考えられているが、このようなシ
ステムの場合にはシステム性能を計算するための計算量
はさらに膨大なものとなってしまう。Further, in the case of an air traffic control system to which GNSS is applied, in order to obtain higher effectiveness, a geostationary satellite (GEO: Geo-Earth Orbital satell) is added in addition to a GPS satellite.
It is also considered to use it, but in such a system, the amount of calculation for calculating the system performance becomes even more enormous.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】以上のように従来は、
GPS衛星の飛行のシミュレートを繰り返し行ないつつ
システム性能を計算するため、その計算量が膨大であ
り、多くの時間を要してしまうという不具合があった。As described above, the prior art is as follows.
Since the system performance is calculated while repeatedly simulating the flight of GPS satellites, the amount of calculation is enormous and it takes a lot of time.
【0009】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、その目的とするところは、システム性能
の計算を少ない計算量で短時間のうちに行なうことがで
きるシステム性能計算装置およびシステム性能計算方法
を提供することにある。The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a system performance calculation device capable of performing system performance calculation in a short time with a small calculation amount. It is to provide a system performance calculation method.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに本発明のシステム性能計算方法は、所定のシミュレ
ーション期間内における例えばGPS衛星および静止衛
星などの多数の人工衛星のそれぞれの飛行状況をシミュ
レートし、所定の時間間隔で予め定めた所定の観測時点
毎に、所定の観測地点において測位可能な電波性能を持
って受信可能な信号を送信する人工衛星を可視衛星とし
て全て検出するとともに、この検出した各可視衛星の前
記観測地点を基準とした方向を計算するシミュレーショ
ンステップと、このシミュレーションステップにおける
シミュレーションの結果に基づき、前記観測時点毎に所
定数の可視衛星の組み合わせを全て検出するとともに、
この検出した各組み合わせに含まれる所定数の可視衛星
による測位精度(例えばDOP)を計算し、前記観測時
点、前記所定数の可視衛星の組み合わせおよび前記測位
精度を対応付けたデータ組を1観測地点分まとめたデー
タテーブルを前記観測地点毎に作成するデータテーブル
作成ステップと、前記人工衛星の故障を想定しない場合
には前記データテーブルに含まれる全てのデータ組のう
ちから、また前記人工衛星の故障を想定する場合には前
記データテーブルに含まれるデータ組のうちで故障衛星
を含んだデータ組を除いた残りのデータ組のうちから、
各観測時点における最良の測位精度を検出することで任
意の故障状況下での測位精度を求める測位精度計算ステ
ップと、この測位精度計算ステップにて計算される測位
精度に基づいて前記システムに関するシステム性能(例
えば有効性)を計算するシステム性能計算ステップとに
よってシステム性能の計算を行なうようにした。In order to achieve the above object, the system performance calculation method of the present invention determines the flight conditions of a large number of artificial satellites such as GPS satellites and geostationary satellites within a predetermined simulation period. Simulate, at every predetermined observation time point at a predetermined time interval, while detecting all artificial satellites that transmit receivable signals with radio performance capable of positioning at a predetermined observation point as visible satellites, A simulation step of calculating the direction of each of the detected visible satellites based on the observation point, and based on the result of the simulation in this simulation step, while detecting all combinations of a predetermined number of visible satellites for each observation time point,
Positioning accuracy (for example, DOP) by a predetermined number of visible satellites included in each detected combination is calculated, and a data set in which the observation time point, the combination of the predetermined number of visible satellites, and the positioning accuracy are associated with one observation point. A data table creating step of creating a data table summarizing each of the observation points, and a failure of the artificial satellite from all the data sets included in the data table when the failure of the artificial satellite is not assumed. In the case of assuming, from among the remaining data sets excluding the data set including the failed satellite among the data sets included in the data table,
A positioning accuracy calculation step for obtaining the positioning accuracy under an arbitrary failure condition by detecting the best positioning accuracy at each observation point, and system performance related to the system based on the positioning accuracy calculated in this positioning accuracy calculation step. The system performance is calculated by the system performance calculation step of calculating (for example, effectiveness).
【0011】また本発明は、前記システム性能計算方法
によるシステム性能の計算を実現するべくシステム性能
計算装置に、所定のシミュレーション期間内における例
えばGPS衛星および静止衛星などの多数の人工衛星の
それぞれの飛行状況をシミュレートし、所定の時間間隔
で予め定めた所定の観測時点毎に、所定の観測地点にお
いて測位可能な電波性能を持って受信可能な信号を送信
する人工衛星を可視衛星として全て検出するとともに、
この検出した各可視衛星の前記観測地点を基準とした方
向を計算する例えば衛星軌道シミュレータなどのシミュ
レーション手段と、このシミュレーション手段によるシ
ミュレーションの結果に基づき、前記観測時点毎に所定
数の可視衛星の組み合わせを全て検出するとともに、こ
の検出した各組み合わせに含まれる所定数の可視衛星に
よる測位精度(例えばDOP)を計算し、前記観測時
点、前記所定数の可視衛星の組み合わせおよび前記測位
精度を対応付けたデータ組を1観測地点分まとめたデー
タテーブルを前記観測地点毎に作成して記憶保持する例
えば測位精度記録装置などのデータテーブル作成記憶手
段と、前記人工衛星の故障を想定しない場合には前記デ
ータテーブルに含まれる全てのデータ組のうちから、ま
た前記人工衛星の故障を想定する場合には前記データテ
ーブルに含まれるデータ組のうちで故障衛星を含んだデ
ータ組を除いた残りのデータ組のうちから、各観測時点
における最良の測位精度を検出することで任意の故障状
況下での測位精度を求める例えば故障時測位精度計算装
置などの測位精度計算手段と、この測位精度計算手段に
より計算される測位精度に基づいて前記システムに関す
るシステム性能(例えば有効性)を計算する例えば有効
性計算手段などのシステム性能計算手段とを備えた。Further, the present invention provides a system performance calculation device for realizing the calculation of the system performance by the method for calculating the system performance, for each flight of a large number of artificial satellites such as GPS satellites and geostationary satellites within a predetermined simulation period. Simulate the situation and detect all visible satellites that transmit receivable signals with radio performance capable of positioning at predetermined observation points at predetermined observation points at predetermined time intervals. With
A combination of a simulation means such as a satellite orbit simulator for calculating the direction of each of the detected visible satellites based on the observation point and a predetermined number of visible satellites for each observation time point based on the result of the simulation by the simulation means. And the positioning accuracy (for example, DOP) by a predetermined number of visible satellites included in each detected combination is calculated, and the observation time point, the combination of the predetermined number of visible satellites, and the positioning accuracy are associated with each other. Data table creation and storage means, such as a positioning accuracy recording device, which creates and stores a data table in which data sets for one observation point are created and stored for each of the observation points, and the data when the failure of the artificial satellite is not assumed. From all the data sets included in the table, In the case of assuming, from among the remaining data sets excluding the data set including the failed satellite among the data sets included in the data table, by detecting the best positioning accuracy at each observation time point Positioning accuracy calculation means such as a positioning accuracy calculation device at the time of failure for obtaining positioning accuracy under a failure condition, and system performance (eg effectiveness) relating to the system is calculated based on the positioning accuracy calculated by this positioning accuracy calculation means. And a system performance calculation means such as an effectiveness calculation means.
【0012】このような手段を講じたことにより、シミ
ュレーション手段による1度のシミュレーションの結果
に基づいてデータテーブル作成記憶手段が作成したデー
タテーブルを参照することで、様々な故障状況下での測
位精度を考慮してのシステム性能の計算がシミュレーシ
ョン手段によるシミュレーションを繰り返すことなしに
行なわれる。By taking such a measure, by referring to the data table created by the data table creating and storing means on the basis of the result of one simulation by the simulating means, the positioning accuracy under various failure situations can be obtained. The system performance calculation in consideration of the above is performed without repeating the simulation by the simulation means.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態につき説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0014】図1は本実施形態に係るシステム性能計算
装置の構成を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing the configuration of the system performance calculation apparatus according to this embodiment.
【0015】この図に示すように本実施形態に係るシス
テム性能計算装置は、制御装置1、衛星軌道シミュレー
タ2、測位精度記録装置3、故障時測位精度計算装置4
および有効性計算装置5を有してなる。衛星軌道シミュ
レータ2、測位精度記録装置3、故障時測位精度計算装
置4および有効性計算装置5は、それぞれ制御装置1に
接続されている。また、衛星軌道シミュレータ2と測位
精度記録装置3、測位精度記録装置3と故障時測位精度
計算装置4、故障時測位精度計算装置4と有効性計算装
置5がそれぞれ接続されている。As shown in this figure, the system performance calculation apparatus according to the present embodiment comprises a control apparatus 1, a satellite orbit simulator 2, a positioning accuracy recording apparatus 3, and a failure positioning accuracy calculation apparatus 4.
And a validity calculation device 5. The satellite orbit simulator 2, the positioning accuracy recording device 3, the failure positioning accuracy calculation device 4, and the effectiveness calculation device 5 are connected to the control device 1, respectively. Further, the satellite orbit simulator 2 and the positioning accuracy recording device 3, the positioning accuracy recording device 3, the failure positioning accuracy calculation device 4, and the failure positioning accuracy calculation device 4 and the effectiveness calculation device 5 are respectively connected.
【0016】制御装置1は、衛星軌道シミュレータ2、
測位精度記録装置3、故障時測位精度計算装置4および
有効性計算装置5の動作を統括制御することでシステム
性能計算装置としての動作を実現するものである。The control device 1 includes a satellite orbit simulator 2,
The operation as the system performance calculation device is realized by centrally controlling the operations of the positioning accuracy recording device 3, the failure positioning accuracy calculation device 4, and the effectiveness calculation device 5.
【0017】衛星軌道シミュレータ2は、任意の時空座
標に関して、その位置から任意の時点において可視であ
る観測衛星(以下、可視衛星と称する)と各可視衛星の
方向とを計算できるものである。なお「可視である」と
は、該当観測衛星が送信する信号を測位可能な電波性能
(例えばSN比)を持って受信することができることを
示す。The satellite orbit simulator 2 is capable of calculating an observation satellite (hereinafter referred to as a visible satellite) that is visible from that position at an arbitrary time and the direction of each visible satellite with respect to an arbitrary space-time coordinate. Note that “visible” means that the signal transmitted by the observation satellite concerned can be received with the radio performance (eg, SN ratio) capable of positioning.
【0018】測位精度記録装置3は、1時点における可
視衛星のうちの任意の4個によりなる組み合わせを全て
検出し、各組み合わせの4個の観測衛星による測位精度
を求めるとともに、この測位精度を各組み合わせに含ま
れる観測衛星のIDに対応付けたデータテーブルを作成
し、この作成したデータテーブルを記憶しておくもので
ある。The positioning accuracy recording device 3 detects all combinations of any four visible satellites at one time point, obtains the positioning accuracy of the four observation satellites of each combination, and determines each of these positioning accuracy. A data table associated with the IDs of the observation satellites included in the combination is created, and the created data table is stored.
【0019】故障時測位精度計算装置4は、測位精度記
録装置3に記憶されたデータテーブルを参照しながら、
有効性計算の前処理として測位精度の時間確率の計算を
観測衛星の故障を考慮しつつ行なうものである。The faulty positioning accuracy calculation device 4 refers to the data table stored in the positioning accuracy recording device 3,
As a preprocessing of the effectiveness calculation, the time probability of positioning accuracy is calculated while considering the failure of the observation satellite.
【0020】有効性計算装置5は、故障時測位精度計算
装置4の計算結果を用いて、システム性能計算の対象と
なるシステムの有効性(availability)を計算するもの
である。The effectiveness calculation device 5 calculates the availability of the system which is the target of the system performance calculation, using the calculation result of the failure positioning accuracy calculation device 4.
【0021】次に以上のように構成されたシステム性能
計算装置の動作を説明する。なおここでは、GPSを利
用したGNSS(Global Navigation Satellite Syste
m)についての有効性を計算する場合を例示する。Next, the operation of the system performance calculation device configured as described above will be described. In addition, here, GNSS (Global Navigation Satellite System) using GPS is used.
The case of calculating the effectiveness for m) is illustrated.
【0022】まず制御装置1は、衛星軌道シミュレータ
2にシミュレーションを一度だけ行なわせるとともに、
測位精度記録装置3にデータテーブルの作成を行なわせ
る。First, the control device 1 causes the satellite orbit simulator 2 to perform the simulation only once, and
The positioning accuracy recording device 3 is made to create a data table.
【0023】衛星軌道シミュレータ2は、GPS衛星の
飛行をシミュレートし、所定のシミュレーション期間を
所定の時間間隔で区切って設定した多数の時点毎におけ
る任意の時空座標からの可視衛星と各可視衛星の方向と
を計算し、その計算結果を測位精度記録装置3へと与え
る。The satellite orbit simulator 2 simulates the flight of a GPS satellite and divides a predetermined simulation period into predetermined time intervals and sets visible satellites from arbitrary space-time coordinates at each of a large number of time points and the respective visible satellites. The direction is calculated, and the calculation result is given to the positioning accuracy recording device 3.
【0024】衛星軌道シミュレータ2の時空パラメータ
である時間間隔は、1分とか5分程度が用いられる。こ
れは、短い時間ではGPS衛星の移動は少なく、可視性
や方向の変化は少ないと考えられるからである。このよ
うに時間間隔をやや粗く採ってシミュレーションするの
が普通である。またシミュレーション期間は、衛星の座
標系の時間で1日間を採用することが多い。これは全て
のGPS衛星(理想配置では24個)の配置が一巡する
のに適当な値として採用される。The time interval which is a space-time parameter of the satellite orbit simulator 2 is about 1 minute or 5 minutes. This is because it is considered that the GPS satellites do not move much in a short time and the visibility and the direction change little. In this way, it is usual to take the time intervals rather coarsely and perform the simulation. In addition, the simulation period is often one day in the time of the satellite coordinate system. This is adopted as an appropriate value for one round of the arrangement of all GPS satellites (24 in the ideal arrangement).
【0025】また衛星軌道シミュレータ2がシミュレー
ションを行なう空間座標については、単純な場合は1点
とする。これは、空港等の狭い領域での測位を行なうシ
ステムを性能計算対象とする場合である。これに対し
て、空港情報領域FIR(Flight Information Region
) などの広域での測位を行なうシステムを性能計算対
象とする場合は、経緯度5度メッシュ程度の粗さで領域
を区分して各区分毎にシミュレーションを行なう空間座
標を1点設定する。すなわち、衛星軌道シミュレータ2
がシミュレーションを行なう空間座標は複数点とする。
なお以降においては、説明の簡略化のために衛星軌道シ
ミュレータ2がシミュレーションを行なう空間座標は1
点のみであるものとする。In the case of a simple case, the space coordinate that the satellite orbit simulator 2 simulates is one point. This is a case where a system that performs positioning in a narrow area such as an airport is targeted for performance calculation. In contrast, the airport information area FIR (Flight Information Region)
When a system that performs positioning in a wide area, such as), is targeted for performance calculation, the area is divided by a roughness of about 5 degrees longitude and latitude, and one spatial coordinate is set for simulation for each division. That is, the satellite orbit simulator 2
There are multiple spatial coordinates for the simulation.
In the following, for simplification of the explanation, the space coordinate that the satellite orbit simulator 2 simulates is 1
Only points are assumed.
【0026】測位精度記録装置3は、衛星軌道シミュレ
ータ2で計算された、1時点における可視衛星のうちの
任意の4個によりなる組み合わせを全て検出するととも
に、各組み合わせの4個のGPS衛星による測位精度を
求め、その結果から図2に示すようなデータ構造のデー
タテーブルを作成する。The positioning accuracy recording device 3 detects all combinations of any four visible satellites at one time point calculated by the satellite orbit simulator 2 and performs positioning by four GPS satellites of each combination. Accuracy is obtained, and a data table having a data structure as shown in FIG. 2 is created from the result.
【0027】図2において、“Time”の欄は観測時
点を、“S1”,“S2”,“S3”,“S4”の各欄
は1つの組み合わせを構成する4つのGPS衛星のそれ
ぞれのIDを、また“DOP”の欄は測位精度をそれぞ
れ記録するものであり、これらの観測時点、4つのGP
S衛星のIDおよび測位精度の組が、1つのデータ組と
なる。In FIG. 2, the "Time" column indicates the observation time, and the "S1", "S2", "S3", and "S4" columns indicate the IDs of the four GPS satellites that make up one combination. And the "DOP" column records the positioning accuracy.
A set of S satellite ID and positioning accuracy is one data set.
【0028】データ組は、任意の1時点に対して複数あ
る。すなわち、可視衛星の数をn個とすると、データ組
の数は、
nC4
である。ここにCは組み合わせCombination を表す。通
常GPS衛星は、1地点からは平均8個程度が観測され
るので、データ組の数は平均的には、
8C4=70
程度となる。There are a plurality of data sets for any one time point. That is, assuming that the number of visible satellites is n, the number of data sets is nC4. Here, C represents a combination Combination. Normally, about 8 GPS satellites are observed from one point on average, so the number of data sets is about 8C4 = 70 on average.
【0029】そして、以上のような1時点当り複数個あ
るデータ組を、複数時点分(シミュレーション期間を1
日、時間間隔を5分とした場合は288時点分)まとめ
て、1つのデータテーブルとする。これにより実際に作
成されるデータテーブルは、例えば図3に示すようなも
のとなる。Then, a plurality of data sets for each time point as described above are used for a plurality of time points (simulation period is 1
(If the time interval is 5 minutes, it is 288 time points.) Collectively, and form one data table. The data table actually created by this is, for example, as shown in FIG.
【0030】なお、複数の空間座標に着目する場合に
は、図4に示すように各空間座標毎に上述のようなデー
タテーブルを作成する。When paying attention to a plurality of spatial coordinates, the above-mentioned data table is created for each spatial coordinate as shown in FIG.
【0031】次に、測位精度の計算につき具体的に述べ
る。Next, the calculation of the positioning accuracy will be concretely described.
【0032】測位精度の計算方法は複数存在するが、最
も一般的なものとしてDOP(Dolution Of Position)
がある。このDOPは、測位に用いるGPS衛星の方向
ベクトルから計算される量である。Although there are a plurality of methods of calculating the positioning accuracy, the most general method is DOP (Dolution Of Position).
There is. This DOP is an amount calculated from the direction vector of the GPS satellite used for positioning.
【0033】図5は、DOPの計算アルゴリズムを示す
図である。この図において、Azimuth(i),Elevation(i)
の記号はi衛星の方位角,仰角をそれぞれ表す。このAz
imuth(i),Elevation(i)を衛星軌道シミュレータ2の計
算結果より得た上、これを簡単に((Ai,Ei),i
=1,2,3,4)と表す(ステップST1)。次に、
三角関数で方向余弦を計算し(ステップST2)、これ
により4×4の行列A′を作る(ステップST3)。次
に、A′×Aの逆行列をBとする(ステップST4)。
このBの対角要素としてDOPが定義される(ステップ
ST5)。ここで、GDOP、HDOP、VDOPはそ
れぞれ幾何的(Geometric )DOP、水平的(Horizont
al)DOP、垂直的(Vertical)DOPを表す。GNS
Sでは、航空機の飛行局面に応じてこれらのDOPを使
い分ける。FIG. 5 is a diagram showing a DOP calculation algorithm. In this figure, Azimuth (i), Elevation (i)
The symbol indicates the azimuth and elevation of the i satellite, respectively. This Az
After obtaining imuth (i) and Elevation (i) from the calculation results of the satellite orbit simulator 2, this can be simply ((Ai, Ei), i
= 1, 2, 3, 4) (step ST1). next,
The direction cosine is calculated by the trigonometric function (step ST2), and thereby a 4 × 4 matrix A ′ is created (step ST3). Next, the inverse matrix of A ′ × A is set to B (step ST4).
A DOP is defined as a diagonal element of this B (step ST5). Here, GDOP, HDOP, and VDOP are geometric DOP and horizontal (Horizont), respectively.
al) represents a DOP and a vertical DOP. GNS
In S, these DOPs are used properly according to the flight situation of the aircraft.
【0034】測位精度記録装置3にて上述のようなデー
タテーブルの作成が終了すると、制御装置1は故障時測
位精度計算装置4に対して、測位精度の時間確率の計算
の実施を指示する。ここに「測位精度の時間確率」と
は、DOPにある閾値を設けて、即位精度がその閾値よ
り小さい確率である。When the positioning accuracy recording device 3 completes the creation of the above-described data table, the control device 1 instructs the failure positioning accuracy calculation device 4 to calculate the time probability of the positioning accuracy. Here, the "probability of positioning accuracy over time" is a probability that the accuracy of positioning is smaller than the threshold value by setting a threshold value in the DOP.
【0035】これを受けて故障時測位精度計算装置4
は、測位精度記録装置3にて作成されて記憶されている
データテーブルを参照しながら、測位精度の時間確率の
計算をGPS衛星の故障を考慮しつつ行なう。In response to this, the positioning accuracy calculation device at the time of failure 4
Performs the calculation of the time probability of positioning accuracy while referring to the data table created and stored in the positioning accuracy recording device 3 in consideration of the failure of the GPS satellite.
【0036】以下、故障時測位精度計算装置4による測
位精度の時間確率の計算について詳細に説明する。Hereinafter, the calculation of the time probability of the positioning accuracy by the failure positioning accuracy calculation device 4 will be described in detail.
【0037】まず、GNSSでは、任意の時点において
DOPが最も小さくなる4つのGPS衛星の組み合わせ
を見つけ、その4つのGPS衛星を利用して測位を行な
うものとなっている。従って、測位精度記録装置3に記
憶されているデータテーブルにおける1つの時点に関す
る複数のデータ組のそれぞれに示されたDOPのうちの
最も小さいものを選べば、そのDOPがその時点での実
際のDOPに相当することになる。First, in GNSS, a combination of four GPS satellites having the smallest DOP at any given time is found, and positioning is performed using the four GPS satellites. Therefore, if the smallest one of the DOPs shown in each of the plurality of data sets for one time point in the data table stored in the positioning accuracy recording device 3 is selected, that DOP is the actual DOP at that time point. Will be equivalent to.
【0038】また測位精度記録装置3に記憶されている
データテーブルは、GPS衛星の故障を考慮した測位精
度の時間確率の計算のための情報となるものである。な
ぜならば、測位精度記録装置3に記憶されているデータ
テーブルから情報を引き出す際に、故障しているGPS
衛星のIDを含んだデータ組を無視することで、正常な
GPS衛星のみによる測位の状況を把握することができ
るからである。そして、故障しているGPS衛星のID
を含んでいないデータ組のうちからDOPが最小である
ものを求めることで、その故障状態での実際のDOPを
求めることができる。The data table stored in the positioning accuracy recording device 3 serves as information for calculating the time probability of positioning accuracy in consideration of a GPS satellite failure. This is because when the information is retrieved from the data table stored in the positioning accuracy recording device 3, the GPS that is out of order
This is because by ignoring the data set including the satellite ID, the status of positioning by only normal GPS satellites can be grasped. And the ID of the GPS satellite that is out of order
An actual DOP in the failure state can be obtained by obtaining the data set having the smallest DOP from the data sets not including the.
【0039】さて、GPS衛星の故障確率は簡単化の結
果、故障衛星数にのみ依存する仮定を置くのが普通であ
る。As a result of simplification, it is usual to make an assumption that the failure probability of GPS satellites depends only on the number of failed satellites.
【0040】この条件では、故障衛星数の等しい場合に
同じ故障確率の係数が掛かる。従って、故障衛星数の同
じ場合をまとめて計算して、その精度の時間確率の加重
平均を計算する。Under this condition, the same coefficient of failure probability is applied when the number of failed satellites is equal. Therefore, the cases where the number of failed satellites is the same are collectively calculated, and the weighted average of the time probabilities of the accuracy is calculated.
【0041】精度の時間確率は以下に示すように、故障
衛星数k毎に計算して、故障と精度の確率の積和を計算
する。As shown below, the accuracy time probability is calculated for each failure satellite number k, and the product sum of the failure probability and the accuracy probability is calculated.
【0042】k=0の場合には、各時刻に対してDOP
の値が1つのみ求まる。従って、k=0に対する精度の
時間確率はこれらを用いて計算する。When k = 0, DOP for each time
Only one value of can be obtained. Therefore, the time probability of accuracy for k = 0 is calculated using them.
【0043】k=1の場合には、故障衛星の衛星番号に
関して制御のループは1重であり、この1重の制御ルー
プの変数番号を、可視衛星の衛星番号の組から除外して
DOPを計算する。すなわち、衛星番号“1”のGPS
衛星が故障の場合、衛星番号“2”のGPS衛星が故障
の場合…、といった具合に故障衛星の衛星番号を一通り
変化させ、それぞれの状態に対して故障衛星を含むデー
タ組を無視してDOPの値を1つ求めることになる。When k = 1, the control loop is single with respect to the satellite number of the failed satellite, and the variable number of this single control loop is excluded from the set of satellite numbers of the visible satellites to obtain the DOP. calculate. That is, GPS with satellite number "1"
If the satellite is out of order, if the GPS satellite with satellite number "2" is out of order, etc., the satellite numbers of the failed satellites are changed, and the data set including the failed satellite is ignored for each state. One value of DOP will be calculated.
【0044】この処理を全時点について行なった上で、
その結果から精度の時間確率を計算する。After performing this process for all time points,
The time probability of accuracy is calculated from the result.
【0045】そして、全数IC1=Iについて処理が終
われば、IC1で平均確率を計算してk=1の処理を終
える。ここにIはGPS衛星の総数で、GPSの理想配
置の場合は、
I=24
である。このようにI=24であるとすれば、k=1の
場合には各時点に対して24通りのDOPが求められ
る。When the processing is completed for all IC1 = I, the average probability is calculated by IC1 and the processing for k = 1 is completed. Here, I is the total number of GPS satellites, and I = 24 in the case of the ideal GPS arrangement. Thus, if I = 24, 24 different DOPs are obtained for each time point when k = 1.
【0046】k=2の場合も同様に行なう。k=2の場
合は、二重の制御になる。すなわち、第1故障衛星を衛
星番号を固定とした上で、第2故障衛星を衛星番号を
“2”,“3”…と変化させる。そして、第2故障衛星
の衛星番号が一巡する毎に第1故障衛星を衛星番号を1
つ増加させて固定とした上で、第2故障衛星の衛星番号
を“第1故障衛星の衛星番号+1”から変化させ、それ
ぞれの状態に対して故障衛星を含むデータ組を無視して
DOPの値を1つ求めることになる。The same applies when k = 2. When k = 2, double control is performed. That is, the satellite number of the first failed satellite is fixed, and the satellite numbers of the second failed satellite are changed to "2", "3" .... Then, each time the satellite number of the second failed satellite goes round, the satellite number of the first failed satellite becomes 1
Then, the satellite number of the second failed satellite is changed from "satellite number of the first failed satellite + 1", and the data set including the failed satellite is ignored for each state, and You will need one value.
【0047】そして、全数IC2=I(I−1)/2!
について処理が終われば、加重平均して確率を計算し、
k=2の処理を終える。ここでI=24であるとすれ
ば、k=2の場合には各時点に対して276通りのDO
Pが求められる。Then, all IC2 = I (I-1) / 2!
When the process is completed for, calculate the probability by weighted averaging,
The process of k = 2 is completed. Assuming that I = 24, when k = 2, there are 276 DOs for each time point.
P is required.
【0048】一般にkに対しては、k重のループで故障
状況を生成する。各時点でこのk重制御変数の中に含ま
れるの可視衛星の衛星番号の数を除外してDOPを求め
る。In general, for k, a k-fold loop is used to generate a fault condition. The DOP is obtained by excluding the number of satellite numbers of visible satellites included in the k-fold control variable at each time point.
【0049】これらのDOPを用いてk=kに対する時
間の精度確率を計算する。These DOPs are used to calculate the accuracy probability of time for k = k.
【0050】そして、全数ICk=I(I−1)(I−
2)…(I−k+1)/k!に対して計算して、加重平
均を求める。Then, all ICk = I (I-1) (I-
2) ... (I−k + 1) / k! For the weighted average.
【0051】以降、同様な計算をk=Kまで行なう。こ
こでKは、ある時点における最大故障生成数である。測
位には4つのGPS衛星が必要であるので、正常なGP
S衛星が3つ以下である状態を考慮する必要はない。従
って、Kは最大でも[I−4]とすれば良い、実際には
一時点において一地点から可視であるGPS衛星の最大
数は13程度であるので、K=9程度まで計算すれば十
分であろう。ここでI=24であるとすれば、k=9の
場合には各時点に対して約130万通りのDOPが求め
られる。Thereafter, the same calculation is performed until k = K. Here, K is the maximum number of faults generated at a certain time. Since four GPS satellites are required for positioning, normal GP
It is not necessary to consider the situation where there are three or less S satellites. Therefore, K may be set to [I-4] at the maximum. In reality, the maximum number of GPS satellites visible from one point at a time is about 13, so it is sufficient to calculate up to K = 9. Ah Assuming that I = 24, approximately 1.3 million DOPs are required for each time point when k = 9.
【0052】このようにしてk=0,1,2,3,…K
に対して、平均化した精度の時間確率が計算できる。In this way, k = 0, 1, 2, 3, ... K
, The time probability of averaged accuracy can be calculated.
【0053】以上のようにして故障時測位精度計算装置
4にて計算された時間確率は、有効性計算装置5へと与
えられる。The time probability calculated by the failure positioning accuracy calculation device 4 as described above is given to the effectiveness calculation device 5.
【0054】有効性計算装置5では、故障時測位精度計
算装置4にて計算された時間確率から、以下のようにし
て有効性を計算する。The effectiveness calculation device 5 calculates the effectiveness as follows from the time probability calculated by the failure positioning accuracy calculation device 4.
【0055】GNSSの有効性は、GPS衛星の故障確
率から計算される値と、故障衛星数に応じた精度の時間
確率との積(和)で計算されるものである。GPS衛星
に対して、いくつか仮定して定義される。まず、故障確
率は全てのGPS衛星で同一とする。次に、精度の時間
確率は、DOPで表せるとする。The effectiveness of GNSS is calculated by the product (sum) of the value calculated from the failure probability of GPS satellites and the time probability of accuracy according to the number of failed satellites. For GPS satellites, some assumptions are defined. First, the failure probability is the same for all GPS satellites. Next, it is assumed that the accuracy time probability can be represented by DOP.
【0056】このような仮定のもとで、有効性Avaは
で表せる。すなわち有効性Avaは、kを“0”から
“K”まで変化させた際の各P_kとD_kとの積の全
てを足し合わせたものとして求められる。ここに、kは
故障衛星の数であり、k=0,1,2…,Kとなる。ま
た、P_k,D_kは故障衛星数kの時に故障確率から
計算される量およびDOPで表される精度の時間確率で
ある。Under these assumptions, the effectiveness Ava is Can be expressed as That is, the effectiveness Ava is obtained as the sum of all products of P_k and D_k when k is changed from "0" to "K". Here, k is the number of failed satellites, and k = 0, 1, 2, ..., K. Further, P_k and D_k are time probabilities of the amount calculated from the failure probability and the accuracy represented by DOP when the number of failed satellites is k.
【0057】シミュレーションは、まず故障衛星数kに
関する組み合わせを計算する。kが決まれば、全衛星の
故障確率は同一と仮定しているためにP_kは一意的に
決まる。In the simulation, first, a combination regarding the number of failed satellites k is calculated. Once k is determined, P_k is uniquely determined because it is assumed that the failure probabilities of all satellites are the same.
【0058】ところがD_kの方は故障衛星数kに対し
て、飛行状態が異なるから個々の衛星について区別する
必要がある。そのため故障衛星数kの増大に対して、組
み合わせが急激に増大する。故障衛星数k毎に個々の衛
星の組み合わせを求める。次に、個々の組み合わせ毎に
精度の時間確率を計算する。それらの結果に対して平均
を計算して、故障衛星数kに対する精度の時間確率D_
kを求める。However, since D_k has different flight states with respect to the number of failed satellites k, it is necessary to distinguish each satellite. Therefore, the number of combinations rapidly increases as the number of failed satellites k increases. A combination of individual satellites is calculated for each failed satellite number k. Next, the time probability of accuracy is calculated for each individual combination. The average of these results is calculated, and the accuracy time probability D_ for the number of failed satellites k
Find k.
【0059】さてP_kは、
P_k=ICk×A(I-k) U(k)
で求まる。ここでICkは前述したように二項係数であ
る。またAは個々の衛星が故障でない確率を、かつUは
個々の衛星が故障である確率をそれぞれ示し、
A=1/(1+l_mttr/l_mtbf+s_mt
tr/s_mtbf)
U=1−A
でそれぞれ表される。さらに、l_mttr、l_mt
bf、s_mttrおよびs_mtbfはそれぞれ定数
であり、GPS衛星の平均修理時間(Mean TimeTo Repa
ir )をMTTR、平均故障時間(Mean Time Between F
ailures)をMTBFとした場合にはそれぞれ、
l_mttr:long term MTTR
l_mtbf:long term MTBF
s_mttr:short term MTTR
s_mtbf:short term MTBF
のように表される。Now, P_k is obtained by P_k = ICk × A (Ik) U (k) . Here, ICk is a binomial coefficient as described above. A is the probability that each satellite is not in failure, and U is the probability that each satellite is in failure. A = 1 / (1 + l_mttr / l_mtbf + s_mt
tr / s_mtbf) U = 1-A, respectively. Furthermore, l_mttr, l_mt
bf, s_mttr, and s_mtbf are constants, and mean repair time (Mean TimeTo Repa
ir) is MTTR, Mean Time Between F
If MTail is set to MTBF, it is expressed as l_mttr: long term MTTR l_mtbf: long term MTBF s_mttr: short term MTTR s_mtbf: short term MTBF.
【0060】そして、各定数を、 I=24 l_mttr=1 l_mtbf=124 s_mttr=36 s_mtbf=7300 とした場合は、 P_0=0.71493 P_1=0.24475 P_2=0.03658 といった具合にP_kが求められる。Then, each constant is I = 24 l_mttr = 1 l_mtbf = 124 s_mttr = 36 s_mtbf = 7300 And if P_0 = 0.71493 P_1 = 0.24475 P_2 = 0.03658 P_k is required.
【0061】個々の衛星が故障でない確率Aは0.97
45であっても、独立に24個の衛星が存在するシステ
ム全体では、24GPS全衛星が故障していない確率は
P_0の値に精度の時間確率D_0(<1)が乗算され
るから、71.493%以下である。The probability A that each satellite is not broken is 0.97.
Even in the case of 45, in the entire system in which 24 satellites exist independently, the probability that all 24 GPS satellites have not failed is obtained by multiplying the value of P_0 by the accuracy time probability D_0 (<1). It is 493% or less.
【0062】以上のように本実施形態によれば、1度の
シミュレーションを行なった際に、各時点における可視
衛星のうちの任意の4個によりなる組み合わせを全て検
出し、各組み合わせの4個の可視衛星による測位精度を
求めるとともに、この測位精度を各組み合わせに含まれ
る可視衛星のIDに対応付けたデータテーブルを作成し
ておく。そして、可視衛星のいずれかが故障している状
態での実際のDOPは、故障している可視衛星のIDを
含んでいないデータ組のうちからDOPが最小であるも
のを求めることで行なうようにしている。As described above, according to the present embodiment, when one simulation is performed, all combinations of four arbitrary visible satellites at each time point are detected, and four combinations of each combination are detected. The positioning accuracy by the visible satellites is obtained, and a data table in which the positioning accuracy is associated with the IDs of the visible satellites included in each combination is created. Then, the actual DOP when any one of the visible satellites is out of order is performed by obtaining the data set having the smallest DOP from the data set that does not include the ID of the out-of-view visible satellite. ing.
【0063】これにより、全ての故障状態でのDOPを
データテーブルの検索のみで行なうことができ、可視衛
星の故障状況の設定を様々に変更しながらシミュレーシ
ョンを繰り返し行なう必要はない。従って、シミュレー
ションに掛かる計算を大幅に省略することができ、総計
算量を例えば1万分の1程度と大幅に低減して計算時間
を短縮できる。As a result, the DOP in all the failure states can be performed only by searching the data table, and it is not necessary to repeat the simulation while changing the setting of the failure state of the visible satellite variously. Therefore, the calculation required for the simulation can be largely omitted, and the total calculation amount can be greatly reduced to, for example, about 1 / 10,000 and the calculation time can be shortened.
【0064】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではない。例えば前記実施形態では、GPS衛星を
用いて測位を行なうシステムを性能計算対象としている
が、GPS衛星以外の任意の人工衛星を用いて測位を行
なうシステムを性能計算対象とする場合でも本発明を適
用できる。あるいは、例えばGPS衛星に加えて静止衛
星(GEO)を利用するシステムのように、複数の種類
の人工衛星を用いて測位を行なうシステムを性能計算対
象とする場合でも本発明を適用できる。この場合、異な
る種類のそれぞれの人工衛星の故障確率が互いに異なっ
ていても良い。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the performance calculation target is a system that performs positioning using GPS satellites. However, the present invention is also applied to the case where a performance measurement system uses any artificial satellite other than GPS satellites. it can. Alternatively, the present invention can be applied to a case where a system that performs positioning using a plurality of types of artificial satellites is a target for performance calculation, such as a system that uses a geostationary satellite (GEO) in addition to a GPS satellite. In this case, the failure probabilities of the different kinds of artificial satellites may be different from each other.
【0065】また前記実施形態では、測位精度の値とし
てDOPを用いているが、DOPの代わりに衛星の観測
の方向ベクトルを利用して測位精度を示す方法を用いる
場合でもDOPの域値に対応するものがあり、その域値
で時間確率を計算して、衛星の故障確率との積和を求め
ることには変わりなく、前記実施形態と同様に適用可能
である。In the above embodiment, the DOP is used as the value of the positioning accuracy. However, even if the method of indicating the positioning accuracy by using the direction vector of the satellite observation is used instead of the DOP, it corresponds to the threshold value of the DOP. However, the time probability is calculated with the threshold value and the product sum with the failure probability of the satellite is obtained, which is applicable similarly to the above embodiment.
【0066】また、衛星の運転(マヌーバ)を考慮して
故障確率を求めるようにしても良い。これは有効性の計
算で故障確率に対応する部分に若干の一定の補正が加わ
るのみであり、DOPの計算の方には影響は全くない。Further, the failure probability may be obtained in consideration of the operation (maneuver) of the satellite. This only adds a certain amount of correction to the portion corresponding to the failure probability in the effectiveness calculation, and has no effect on the DOP calculation.
【0067】また、システム性能として有効性以外に連
続性(continuity)があるが、これも前記実施形態と同
様の手法で効率的に計算することができる。Further, the system performance has continuity in addition to the effectiveness, which can also be efficiently calculated by the same method as in the above embodiment.
【0068】このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変形実施が可能である。Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
【0069】[0069]
【発明の効果】本発明のシステム性能計算装置は、所定
のシミュレーション期間内における多数の人工衛星のそ
れぞれの飛行状況をシミュレートし、所定の時間間隔で
予め定めた所定の観測時点毎に、所定の観測地点におい
て測位可能な電波性能を持って受信可能な信号を送信す
る人工衛星を可視衛星として全て検出するとともに、こ
の検出した各可視衛星の前記観測地点を基準とした方向
を計算するシミュレーション手段と、このシミュレーシ
ョン手段によるシミュレーションの結果に基づき、前記
観測時点毎に所定数の可視衛星の組み合わせを全て検出
するとともに、この検出した各組み合わせに含まれる所
定数の可視衛星による測位精度を計算し、前記観測時
点、前記所定数の可視衛星の組み合わせおよび前記測位
精度を対応付けたデータ組を1観測地点分まとめたデー
タテーブルを前記観測地点毎に作成して記憶保持するデ
ータテーブル作成記憶手段と、前記人工衛星の故障を想
定しない場合には前記データテーブルに含まれる全ての
データ組のうちから、また前記人工衛星の故障を想定す
る場合には前記データテーブルに含まれるデータ組のう
ちで故障衛星を含んだデータ組を除いた残りのデータ組
のうちから、各観測時点における最良の測位精度を検出
することで任意の故障状況下での測位精度を求める測位
精度計算手段と、この測位精度計算手段により計算され
る測位精度に基づいて前記システムに関するシステム性
能を計算するシステム性能計算手段とを備えた。The system performance calculation apparatus of the present invention simulates the flight conditions of each of a large number of artificial satellites within a predetermined simulation period, and at a predetermined time interval, at a predetermined observation time, a predetermined observation time is determined. Simulating means for detecting all artificial satellites that transmit receivable signals with positionable radio wave performance at the observation points as visible satellites, and calculating the direction of each of the detected visible satellites based on the observation point. And, based on the result of the simulation by this simulation means, while detecting all combinations of a predetermined number of visible satellites at each observation time point, calculate the positioning accuracy by a predetermined number of visible satellites included in each detected combination, The observation time point, the combination of the predetermined number of visible satellites, and the positioning accuracy are associated with each other. Data table creating and storing means for creating and storing a data table in which one set of data for one observation point is stored for each observation point, and all data included in the data table when no failure of the artificial satellite is assumed. At the time of each observation, from among the data sets, and from the remaining data sets excluding the data set including the failed satellite among the data sets included in the data table when assuming the failure of the artificial satellite Positioning accuracy calculating means for obtaining the positioning accuracy under an arbitrary failure condition by detecting the best positioning accuracy, and system performance for calculating the system performance related to the system based on the positioning accuracy calculated by this positioning accuracy calculating means. And a calculation means.
【0070】また本発明のシステム性能計算方法は、所
定のシミュレーション期間内における例えばGPS衛星
および静止衛星などの多数の人工衛星のそれぞれの飛行
状況をシミュレートし、所定の時間間隔で予め定めた所
定の観測時点毎に、所定の観測地点において測位可能な
電波性能を持って受信可能な信号を送信する人工衛星を
可視衛星として全て検出するとともに、この検出した各
可視衛星の前記観測地点を基準とした方向を計算するシ
ミュレーションステップと、このシミュレーションステ
ップにおけるシミュレーションの結果に基づき、前記観
測時点毎に所定数の可視衛星の組み合わせを全て検出す
るとともに、この検出した各組み合わせに含まれる所定
数の可視衛星による測位精度を計算し、前記観測時点、
前記所定数の可視衛星の組み合わせおよび前記測位精度
を対応付けたデータ組を1観測地点分まとめたデータテ
ーブルを前記観測地点毎に作成するデータテーブル作成
ステップと、前記人工衛星の故障を想定しない場合には
前記データテーブルに含まれる全てのデータ組のうちか
ら、また前記人工衛星の故障を想定する場合には前記デ
ータテーブルに含まれるデータ組のうちで故障衛星を含
んだデータ組を除いた残りのデータ組のうちから、各観
測時点における最良の測位精度を検出することで任意の
故障状況下での測位精度を求める測位精度計算ステップ
と、この測位精度計算ステップにて計算される測位精度
に基づいて前記システムに関するシステム性能を計算す
るシステム性能計算ステップとによってシステム性能の
計算を行なうようにした。Further, the system performance calculation method of the present invention simulates the respective flight conditions of a large number of artificial satellites such as GPS satellites and geostationary satellites within a predetermined simulation period, and a predetermined predetermined time interval is set. For each observation point, all the artificial satellites that transmit receivable signals with radio performance capable of positioning at a predetermined observation point are detected as visible satellites, and the detected point of each detected visible satellite is used as a reference. Based on the simulation step of calculating the direction and the result of the simulation in this simulation step, all combinations of a predetermined number of visible satellites are detected at each observation time point, and a predetermined number of visible satellites included in each detected combination are detected. Calculate the positioning accuracy by
A data table creating step of creating a data table for each observation point in which a data set in which the combination of the predetermined number of visible satellites and the positioning accuracy are associated with each other is collected, and a case where a failure of the artificial satellite is not assumed Of all the data sets included in the data table, and in the case of assuming a failure of the artificial satellite, the rest of the data sets included in the data table excluding the data set including the failed satellite. The positioning accuracy calculation step of obtaining the positioning accuracy under an arbitrary failure condition by detecting the best positioning accuracy at each observation time point from the data set of, and the positioning accuracy calculated in this positioning accuracy calculation step. A system performance calculation step for calculating system performance for the system based on It was.
【0071】これらにより、多数の人工衛星のそれぞれ
の飛行状況のシミュレーションを繰り返し行なう必要を
排し、システム性能の計算を少ない計算量で短時間のう
ちに行なうことができるシステム性能計算装置およびシ
ステム性能計算方法となる。As a result, it is possible to eliminate the necessity of repeatedly simulating the flight conditions of a large number of artificial satellites, and to calculate the system performance with a small amount of calculation in a short time. It becomes the calculation method.
【図1】本発明の一実施形態に係るシステム性能計算装
置の構成を示す機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a system performance calculation device according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1中の測位精度記録装置3が作成するデータ
テーブルのデータ構造の一例を示す図。2 is a diagram showing an example of a data structure of a data table created by the positioning accuracy recording device 3 in FIG.
【図3】図1中の測位精度記録装置3が作成するデータ
テーブルの具体例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a specific example of a data table created by a positioning accuracy recording device 3 in FIG.
【図4】複数の空間座標に着目する際に図1中の測位精
度記録装置3が作成するデータテーブルのデータ構造の
一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a data structure of a data table created by the positioning accuracy recording device 3 in FIG. 1 when paying attention to a plurality of spatial coordinates.
【図5】DOP(Dolution Of Position)の計算アルゴ
リズムを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a DOP (Dolution Of Position) calculation algorithm.
1…制御装置 2…衛星軌道シミュレータ 3…測位精度記録装置 4…故障時測位精度計算装置 5…有効性計算装置 1 ... Control device 2 ... Satellite orbit simulator 3 ... Positioning accuracy recording device 4. Faulty positioning accuracy calculation device 5: Effectiveness calculation device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−178649(JP,A) 特開 平3−156395(JP,A) 特開 平5−297106(JP,A) 特開 平6−265626(JP,A) 特開 平8−110374(JP,A) 特開 平3−251778(JP,A) 特開 平6−3432(JP,A) 特開 平7−91976(JP,A) 特開 平7−24451(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 5/00 - 5/14 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-8-178649 (JP, A) JP-A-3-156395 (JP, A) JP-A-5-297106 (JP, A) JP-A-6- 265626 (JP, A) JP 8-110374 (JP, A) JP 3-251778 (JP, A) JP 6-3432 (JP, A) JP 7-91976 (JP, A) JP-A-7-24451 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 5/00-5/14
Claims (5)
信された信号のうちの一部の受信状況に基づいて測位を
行なうシステムに関するシステム性能を計算するシステ
ム性能計算装置において、 所定のシミュレーション期間内における前記多数の人工
衛星のそれぞれの飛行状況をシミュレートし、所定の時
間間隔で予め定めた所定の観測時点毎に、所定の観測地
点において測位可能な電波性能を持って受信可能な信号
を送信する人工衛星を可視衛星として全て検出するとと
もに、この検出した各可視衛星の前記観測地点を基準と
した方向を計算するシミュレーション手段と、 このシミュレーション手段によるシミュレーションの結
果に基づき、前記観測時点毎に所定数の可視衛星の組み
合わせを全て検出するとともに、この検出した各組み合
わせに含まれる所定数の可視衛星による測位精度を計算
し、前記観測時点、前記所定数の可視衛星の組み合わせ
および前記測位精度を対応付けたデータ組を1観測地点
分まとめたデータテーブルを前記観測地点毎に作成して
記憶保持するデータテーブル作成記憶手段と、 前記人工衛星の故障を想定しない場合には前記データテ
ーブルに含まれる全てのデータ組のうちから、また前記
人工衛星の故障を想定する場合には前記データテーブル
に含まれるデータ組のうちで故障衛星を含んだデータ組
を除いた残りのデータ組のうちから、各観測時点におけ
る最良の測位精度を検出することで任意の故障状況下で
の測位精度を求める測位精度計算手段と、 この測位精度計算手段により計算される測位精度に基づ
いて前記システムに関するシステム性能を計算するシス
テム性能計算手段とを具備したことを特徴とするシステ
ム性能計算装置。1. A system performance calculation device for calculating system performance for a system that performs positioning based on the reception status of a part of signals transmitted from each of a large number of predetermined artificial satellites, within a predetermined simulation period. Simulates the flight conditions of each of the large number of artificial satellites in, and transmits a receivable signal with radio performance capable of positioning at a predetermined observation point at predetermined observation points at predetermined time intervals. A simulation means for detecting all the artificial satellites as visible satellites and calculating the direction of each of the detected visible satellites based on the observation point, and based on the result of the simulation by the simulation means, a predetermined value is determined at each observation time point. Detected all combinations of visible satellites, and detected each combination Positioning accuracy by a predetermined number of visible satellites included in the space is calculated, and a data table in which one observation point collects a data set that associates the observation time point, the combination of the predetermined number of visible satellites, and the positioning accuracy with the observation table A data table creating / storing means for creating and storing for each point, and a failure of the artificial satellite is assumed from among all data sets included in the data table when the failure of the artificial satellite is not assumed. In this case, from the remaining data sets excluding the data set including the failed satellite among the data sets included in the data table, the best positioning accuracy at each observation time is detected to detect any failure situation. Positioning accuracy calculation means for determining the positioning accuracy in the system, and system performance related to the system based on the positioning accuracy calculated by the positioning accuracy calculation means. A system performance calculation device comprising: a system performance calculation means for calculating
工衛星のそれぞれの飛行状況をシミュレート可能である
ことを特徴とする請求項1に記載のシステム性能計算装
置。2. The system performance calculation device according to claim 1, wherein the simulation means is capable of simulating the flight conditions of a plurality of types of artificial satellites.
Posisioning System )衛星および静止衛星(GEO:
Geo-Earth Orbital satellite )であることを特徴とす
る請求項2に記載のシステム性能計算装置。3. A plurality of types of artificial satellites are GPS (Global
Posisioning System) and Geostationary Satellite (GEO:
3. The system performance calculation device according to claim 2, wherein the system performance calculation device is a Geo-Earth Orbital satellite).
として有効性を計算することを特徴とする請求項1乃至
請求項3のいずれかに記載のシステム性能計算装置。4. The system performance calculation device according to claim 1, wherein the system performance calculation means calculates effectiveness as system performance.
信された信号のうちの一部の受信状況に基づいて測位を
行なうシステムに関するシステム性能を計算するシステ
ム性能計算方法において、 所定のシミュレーション期間内における前記多数の人工
衛星のそれぞれの飛行状況をシミュレートし、所定の時
間間隔で予め定めた所定の観測時点毎に、所定の観測地
点において測位可能な電波性能を持って受信可能な信号
を送信する人工衛星を可視衛星として全て検出するとと
もに、この検出した各可視衛星の前記観測地点を基準と
した方向を計算するシミュレーションステップと、 このシミュレーションステップでのシミュレーションの
結果に基づき、前記観測時点毎に所定数の可視衛星の組
み合わせを全て検出するとともに、この検出した各組み
合わせに含まれる所定数の可視衛星による測位精度を計
算し、前記観測時点、前記所定数の可視衛星の組み合わ
せおよび前記測位精度を対応付けたデータ組を1観測地
点分まとめたデータテーブルを前記観測地点毎に作成し
て記憶保持するデータテーブル作成ステップと、 前記人工衛星の故障を想定しない場合には前記データテ
ーブルに含まれる全てのデータ組のうちから、また前記
人工衛星の故障を想定する場合には前記データテーブル
に含まれるデータ組のうちで故障衛星を含んだデータ組
を除いた残りのデータ組のうちから、各観測時点におけ
る最良の測位精度を検出することで任意の故障状況下で
の測位精度を求める測位精度計算ステップと、 この測位精度計算ステップにて計算される測位精度に基
づいて前記システムに関するシステム性能を計算するシ
ステム性能計算ステップとを具備したことを特徴とする
システム性能計算方法。5. A system performance calculation method for calculating system performance of a system that performs positioning based on the reception status of a part of signals transmitted from each of a large number of predetermined artificial satellites, within a predetermined simulation period. Simulates the flight conditions of each of the large number of artificial satellites in, and transmits a receivable signal with radio performance capable of positioning at a predetermined observation point at predetermined observation points at predetermined time intervals. Simulate all artificial satellites as visible satellites and calculate the direction of each detected visible satellite based on the observation point, and based on the result of the simulation in this simulation step, at each observation time point. Detects all combinations of a predetermined number of visible satellites and A data table in which the positioning accuracy by a predetermined number of visible satellites included in the alignment is calculated, and a data set in which the observation time point, the combination of the predetermined number of visible satellites, and the positioning accuracy are associated with each other is collected for one observation point is described above. A data table creation step of creating and storing for each observation point, and assuming no failure of the artificial satellite, assume a failure of the artificial satellite from all the data sets included in the data table In this case, from the remaining data sets excluding the data set including the failed satellite among the data sets included in the data table, the best positioning accuracy at each observation time is detected to detect any failure situation. The positioning accuracy calculation step for obtaining the positioning accuracy in the above, and the system related to the system based on the positioning accuracy calculated in this positioning accuracy calculation step And a system performance calculation step of calculating system performance.
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|---|---|---|---|
| JP27887896A JP3492866B2 (en) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | System performance calculation apparatus and system performance calculation method |
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|---|---|
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