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JP2000131474A - 時刻同期システム，時刻同期システムに適用される衛星システム，時刻同期システムに適用される地上システム，時刻同期方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

時刻同期システム，時刻同期システムに適用される衛星システム，時刻同期システムに適用される地上システム，時刻同期方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Info

Publication number
JP2000131474A
JP2000131474A JP30571498A JP30571498A JP2000131474A JP 2000131474 A JP2000131474 A JP 2000131474A JP 30571498 A JP30571498 A JP 30571498A JP 30571498 A JP30571498 A JP 30571498A JP 2000131474 A JP2000131474 A JP 2000131474A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
time
satellite
frame
data
satellite system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP30571498A
Other languages
English (en)
Inventor
Keiji Sato
啓治 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP30571498A priority Critical patent/JP2000131474A/ja
Priority to US09/397,866 priority patent/US6807398B1/en
Publication of JP2000131474A publication Critical patent/JP2000131474A/ja
Priority to US10/651,954 priority patent/US7139525B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/204—Multiple access
    • H04B7/212—Time-division multiple access [TDMA]
    • H04B7/2125—Synchronisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electric Clocks (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 データの発生時刻を単純な構成で精度よく確
定できるようにすることを課題とする。 【解決手段】 衛星システム１において、衛星システム
１と地上局２間の時刻の対応をとるための時刻フレーム
を任意のタイミングで送信フレーム間に挿入し、地上局
２は、フレーム受信の際に、時刻フレームに基づいて衛
星システム１内部で発生したデータのデータ発生時刻を
求めて、時刻フレームを使うだけで衛星の時刻と地上の
時刻との対応をとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、人工衛星を用い
た時刻同期技術に関し、詳細には、衛星システム時刻と
地上時刻とを同期させるための時刻同期システム，時刻
同期システムに適用される衛星システム，時刻同期シス
テムに適用される地上システム，時刻同期方法およびそ
の方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工衛星等の遠隔システムを使って天体
の観測等を行った場合、観測事象の発生時刻を知るため
に、衛星システムが持つ時刻と地上時刻との同期化が必
要となる。近年のコンピュータの発達により、衛星シス
テム内での高度なデータ処理が可能となり、また衛星シ
ステムと地上局との通信にＣＣＳＤＳ（Consultative C
ommittee for Space Data Systems ）勧告に従ったパケ
ットテレメトリなど、高度なプロトコルを使うようにな
っている。
【０００３】衛星内でのデータ処理やパケットテレメト
リの採用によりデータの取得から地上への送信までの間
に時間間隔の不確定な遅延が生じ、地上局での受信時刻
から発生時刻を類推することが困難になってきた。その
一方で、衛星システム内での高度なデータ処理やパケッ
トテレメトリ等の高度なプロトコルを実現しながら、正
確なデータ発生時刻の確定が求められている。特に天文
観測においては、他の衛星や地上で観測した結果との照
合を行うために、マイクロ秒オーダでの時刻精度が要求
される。
【０００４】従来は衛星システム全体の動作タイミング
を制御する装置が発生するタイミングにしたがって観測
データをサンプリングし、伝送フレームの固定的な位置
にそのデータを挿入することにより伝送フレームの受信
時刻から、データ発生時刻の決定を行っている。また、
パケットテレメトリを採用した衛星では、必要とするタ
イミングでシステムの時刻を管理している装置に現時刻
の通知を要求するような方式がとられたり、伝送フレー
ムを生成する装置へのデータ入力時間を使って規則時刻
を決定する等の方式が採られていた。
【０００５】さらに、近年ではＧＰＳ（Global Positio
ning System ）を使った時刻決定が行われている。図１
５には一般的なＧＰＳシステムが示されている。図１５
に示したシステムは、周回衛星１０５が４機のＧＰＳ衛
星１０１〜１０４からの信号すなわち観測データを測定
する衛星システムである。この衛星システムでは、周回
衛星１０５は、測定した観測データに基づいて各ＧＰＳ
衛星１０１〜１０４との見かけの距離を求め、各距離か
ら自衛星の位置（ｘ，ｙ，ｚ）と自衛星の時刻誤差との
４つの未知数を解く。このようにして、周回衛星１０５
では正確な時刻を得ることができる。
【０００６】上記衛星システムでは、コンピュータの発
達に従い衛星システム内部でデータ圧縮やデータ抽出等
の高度な処理が可能となったため、観測データ等のデー
タ長が可変となり、従来の固定的なデータフォーマット
では伝送に無駄が生じるようになってきた。このため、
今日、ＣＣＳＤＳ等のパケットテレメトリを採用してデ
ータ伝送効率を向上させるようになってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記衛星シ
ステムでは、ＣＣＳＤＳ等のパケットテレメトリを採用
したことで複雑なデータ処理が行われるので、取得した
データがパケット化されるまでに遅延が生じたり、デー
タを含んだパケットが実際に伝送フレームに編集される
迄の待ちにより不確定な遅延が生じた。それゆえ、デー
タの発生から地上局への伝送までの時間のばらつきが大
きくなり、データの受信時刻からデータ発生時刻を決定
することが困難になった。
【０００８】また、衛星内での時刻を管理する装置への
時刻取得を要求する方式においては、時刻取得のプロト
コル実現に伴い数十マイクロ秒程度のばらつきを含むこ
とになり、厳密な時刻を必要とするシステムでは許容で
きない誤差を生じる可能性があった。
【０００９】近年採用されつつある図１５のようなＧＰ
Ｓでの時刻決定は高い精度を期待できるが、システムが
複雑であった。図１５の例では、周回衛星１０５自身が
地球の周りを高速に移動しているため、ドップラシフト
が生じ、地上でのＧＰＳ利用を困難にする要因となって
いた。
【００１０】本発明は、上述した従来例による問題を解
消するため、データの発生時刻を単純な構成で精度よく
確定することが可能な時刻同期システム，時刻同期シス
テムに適用される衛星システム，時刻同期システムに適
用される地上システム，時刻同期方法およびその方法を
コンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピ
ュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを目的と
する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するため、請求項１の発明に係る時刻同期シ
ステムは、内部で発生したデータに基づくフレームを送
信する衛星システムと、前記衛星システムから送信され
てきたフレームから前記内部で発生したデータを得る地
上システムと、からなる時刻同期システムであって、前
記衛星システムは、前記衛星システムと前記地上システ
ム間の時刻の対応をとるための時刻フレームを生成し
て、フレーム送信の際に前記生成された時刻フレームを
任意のタイミングで送信フレーム間に挿入し、前記地上
システムは、フレーム受信の際に、受信フレーム間に挿
入されている前記時刻フレームに基づいて前記内部で発
生したデータのデータ発生時刻を求めることを特徴とす
る。
【００１２】この請求項１の発明によれば、衛星システ
ムにおいて、衛星システムと地上システム間の時刻の対
応をとるための時刻フレームを任意のタイミングで送信
フレーム間に挿入し、地上システムは、フレーム受信の
際に、時刻フレームに基づいて衛星システム内部で発生
したデータのデータ発生時刻を求めるようにしたので、
時刻フレームを使うだけで衛星の時刻と地上の時刻との
対応がとれ、これにより、データの発生時刻を単純な構
成で精度よく確定することが可能である。
【００１３】また、請求項２の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項１の発明において、前記衛星システム
は、前記内部で発生したデータをパケット化して送信フ
レームを生成することを特徴とする。
【００１４】この請求項２の発明によれば、衛星システ
ムの内部で発生したデータをパケット化して送信フレー
ムを生成するようにしたので、複雑なデータ処理を可能
とする。
【００１５】また、請求項３の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項１または２の発明において、前記衛星シ
ステムは、観測データを発生する複数の機器を有し、前
記観測データに基づいて送信フレームを生成することを
特徴とする。
【００１６】この請求項３の発明によれば、衛星システ
ムでは、所持する複数の機器から発生した観測データに
基づいて送信フレームを生成するようにしたので、地上
システムにおいて衛星での観測結果を取得することが可
能である。
【００１７】また、請求項４の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項３の発明において、前記各機器は内部時
刻を有し、前記衛星システムは、前記各機器に時刻クロ
ックを分配して、内部にもつ衛星時刻と前記各機器の内
部時刻とを同期させることを特徴とする。
【００１８】この請求項４の発明によれば、衛星システ
ムでは、各機器に時刻クロックを分配して、内部にもつ
衛星時刻と各機器の内部時刻とを同期させるようにした
ので、衛星システム内での一元化な時刻管理を実現する
ことが可能である。
【００１９】また、請求項５の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項４の発明において、前記衛星システム
は、前記各機器で発生したデータに前記衛星時刻を付加
することを特徴とする。
【００２０】この請求項５の発明によれば、衛星システ
ムでは、各機器で発生したデータに衛星時刻を付加する
ようにしたので、各データについて衛星システム上での
時刻管理を実現することが可能である。
【００２１】また、請求項６の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項１〜５のいずれか一つの発明において、
前記衛星システムは、前記送信フレームのビットレート
に同期したクロックをカウントして衛星時刻を生成し、
送信フレームの先頭において前記衛星時刻の１フレーム
伝送時間以下の部分をすべてゼロに設定することを特徴
とする。
【００２２】この請求項６の発明によれば、衛星システ
ムでは、送信フレームのビットレートに同期したクロッ
クをカウントして衛星時刻を生成し、送信フレームの先
頭において衛星時刻の１フレーム伝送時間以下の部分を
すべてゼロに設定するようにしたので、衛星時刻の端数
をなくして同期精度を補償することが可能である。
【００２３】また、請求項７の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項１〜６のいずれか一つの発明において、
前記衛星システムは、衛星時刻を温度変化に応じて補正
することを特徴とする。
【００２４】この請求項７の発明によれば、衛星システ
ムでは、衛星時刻を温度変化に応じて補正するようにし
たので、衛星システム内で衛星システム内の温度条件に
適宜適応して時刻の誤差を抑えることが可能である。
【００２５】また、請求項８の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項１〜７のいずれか一つの発明において、
前記衛星システムは、衛星時刻を異なる２つのタイミン
グで送信フレーム間に挿入し、前記地上システムは、受
信フレーム間に挿入されている前記２つの衛星時刻の時
間間隔と前記各衛星時刻に対応する地上時刻の時間間隔
とから衛星時刻の平均周波数を求め、前記平均周波数と
前記衛星時刻の公称周波数から得られるドリフト量とに
基づいて前記内部で発生したデータの発生時刻を補正す
ることを特徴とする。
【００２６】この請求項８の発明によれば、衛星システ
ムで衛星時刻を異なる２つのタイミングで送信フレーム
間に挿入し、地上システムでは、受信フレーム間に挿入
されている２つの衛星時刻の時間間隔と各衛星時刻に対
応する地上時刻の時間間隔とから衛星時刻の平均周波数
を求め、平均周波数と前記衛星時刻の公称周波数から得
られるドリフト量とに基づいて衛星システム内部で発生
したデータの発生時刻を補正するようにしたので、衛星
システムと地上システムとの間で時刻の進みによる誤差
が補正され、これにより、衛星システムで発生したデー
タの正確な時刻を取得することが可能である。
【００２７】また、請求項９の発明に係る時刻同期シス
テムは、請求項８の発明において、前記衛星システム
は、内部の温度変化に応じて衛星時刻を得るための周波
数の変動量を予測し、前記予測された周波数の変動量を
前記送信フレームに含めて送信し、前記地上システム
は、前記予測された周波数の変動量を加味して前記内部
で発生したデータの発生時刻を補正することを特徴とす
る。
【００２８】この請求項９の発明によれば、衛星システ
ムでは、内部の温度変化に応じて衛星時刻を得るための
周波数の変動量を予測し、地上システムでは、予測され
た周波数の変動量を加味して衛星システム内部で発生し
たデータの発生時刻を補正するようにしたので、地上シ
ステム側で衛星システムの衛星時刻を加味して正確デー
タの発生時刻を取得することが可能である。
【００２９】また、請求項１０の発明に係る衛星システ
ムは、内部で発生したデータに基づくフレームを送信す
る衛星システムと、前記衛星システムから送信されてき
たフレームから前記内部で発生したデータを得る地上シ
ステムと、からなる時刻同期システムに適用される衛星
システムであって、前記衛星システムと前記地上システ
ム間の時刻の対応をとるための時刻フレームを生成する
時刻フレーム生成手段と、フレーム送信の際に前記時刻
フレーム生成手段で生成された時刻フレームを任意のタ
イミングで送信フレーム間に挿入して伝送フレームを生
成する伝送フレーム生成手段と、を備えたことを特徴と
する。
【００３０】この請求項１０の発明によれば、衛星シス
テムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻フ
レームを生成し、フレーム送信の際に時刻フレームを任
意のタイミングで送信フレーム間に挿入して伝送フレー
ムを生成するようにしたので、地上システムに対して時
刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との対応をとらせ
ることができ、これにより、データの発生時刻を単純な
構成で精度よく確定することが可能である。
【００３１】また、請求項１１の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１０の発明において、前記内部で発生した
データをパケット化して伝送フレームを生成する畳み込
み処理部を有したことを特徴とする。
【００３２】この請求項１０の発明によれば、畳み込み
処理部において内部で発生したデータをパケット化して
伝送フレームを生成するようにしたので、複雑なデータ
処理を可能とする。
【００３３】また、請求項１２の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１０または１１の発明において、観測デー
タを発生する複数の機器を有し、前記観測データに基づ
いて送信フレームを生成することを特徴とする。
【００３４】この請求項１２の発明によれば、所持する
複数の機器から発生した観測データに基づいて送信フレ
ームを生成するようにしたので、地上システムに対して
衛星での観測結果を提供することが可能である。
【００３５】また、請求項１３の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１２の発明において、前記各機器は内部時
刻を有し、前記各機器に時刻クロックを分配して、内部
にもつ衛星時刻と前記各機器の内部時刻とを同期させる
タイミング発生手段を有したことを特徴とする。
【００３６】この請求項１３の発明によれば、各機器に
時刻クロックを分配して、内部にもつ衛星時刻と各機器
の内部時刻とを同期させるようにしたので、内部での一
元化な時刻管理を実現することが可能である。
【００３７】また、請求項１４の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１３の発明において、前記各機器で発生し
たデータに前記衛星時刻を付加することを特徴とする。
【００３８】この請求項１４の発明によれば、各機器で
発生したデータに衛星時刻を付加するようにしたので、
各データについて衛星での時刻管理を実現することが可
能である。
【００３９】また、請求項１５の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１０〜１４のいずれか一つの発明におい
て、前記伝送フレームのビットレートに同期したクロッ
クをカウントして衛星時刻を生成し、伝送フレームの先
頭において前記衛星時刻の１フレーム伝送時間以下の部
分をすべてゼロに設定することを特徴とする。
【００４０】この請求項１５の発明によれば、伝送フレ
ームのビットレートに同期したクロックをカウントして
衛星時刻を生成し、伝送フレームの先頭において衛星時
刻の１フレーム伝送時間以下の部分をすべてゼロに設定
するようにしたので、衛星時刻の端数をなくして同期精
度を補償することが可能である。
【００４１】また、請求項１６の発明に係る衛星システ
ムは、請求項１３，１４または１５の発明において、衛
星時刻を温度変化に応じて補正することを特徴とする。
【００４２】この請求項１６の発明によれば、衛星時刻
を温度変化に応じて補正するようにしたので、内部の温
度条件に適宜適応して時刻の誤差を抑えることが可能で
ある。
【００４３】また、請求項１７の発明に係る地上システ
ムは、内部で発生したデータに基づくフレームを送信す
る衛星システムと、前記衛星システムから送信されてき
たフレームから前記内部で発生したデータを得る地上シ
ステムと、からなる時刻同期システムに適用される地上
システムであって、フレーム受信の際に、受信フレーム
間に挿入されている、前記衛星システムと前記地上シス
テム間の時刻の対応をとるための時刻フレームに基づい
て前記内部で発生したデータのデータ発生時刻を求める
ことを特徴とする。
【００４４】この請求項１７の発明によれば、フレーム
受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星シ
ステムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻
フレームに基づいて衛星システム内部で発生したデータ
のデータ発生時刻を求めるようにしたので、衛星システ
ムからの時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との対
応をとることができ、これにより、データの発生時刻を
単純な構成で精度よく確定することが可能である。
【００４５】また、請求項１８の発明に係る地上システ
ムは、請求項１７の発明において、前記衛星システムに
おいて異なるタイミングで送信フレーム間に挿入された
２つの衛星時刻の時間間隔と前記各衛星時刻に対応する
地上時刻の時間間隔とから衛星時刻の平均周波数を求
め、前記平均周波数と前記衛星時刻の公称周波数から得
られるドリフト量とに基づいて前記内部で発生したデー
タの発生時刻を補正することを特徴とする。
【００４６】この請求項１８の発明によれば、衛星シス
テムにおいて異なるタイミングで送信フレーム間に挿入
された２つの衛星時刻の時間間隔と各衛星時刻に対応す
る地上時刻の時間間隔とから衛星時刻の平均周波数を求
め、平均周波数と衛星時刻の公称周波数から得られるド
リフト量とに基づいて衛星システム内部で発生したデー
タの発生時刻を補正するので、衛星システムとの間で時
刻の進みによる誤差が補正され、これにより、衛星シス
テムで発生したデータの正確な時刻を取得することが可
能である。
【００４７】また、請求項１９の発明に係る地上システ
ムは、請求項１８の発明において、前記内部で発生した
データの発生時刻を補正する際に、前記衛星システムに
おいて予測された温度変化による衛星時刻を得るための
周波数の変動量を加味することを特徴とする。
【００４８】この請求項１９の発明によれば、衛星シス
テムにおいて予測された周波数の変動量を加味して衛星
システム内部で発生したデータの発生時刻を補正するよ
うにしたので、衛星システムの衛星時刻を加味して正確
データの発生時刻を取得することが可能である。
【００４９】また、請求項２０の発明に係る時刻同期方
法は、内部で発生したデータに基づくフレームを送信す
る衛星システムと、前記衛星システムから送信されてき
たフレームから前記内部で発生したデータを得る地上シ
ステムと、からなる時刻同期システムに適用される時刻
同期方法であって、前記衛星システムと前記地上システ
ム間の時刻の対応をとるための時刻フレームを生成する
第１工程と、フレーム送信の際に前記第１工程で生成さ
れた時刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間
に挿入して伝送フレームを生成する第２工程と、を含ん
だことを特徴とする。
【００５０】この請求項２０の発明によれば、衛星シス
テムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻フ
レームを生成し、フレーム送信の際にその生成された時
刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間に挿入
して伝送フレームを生成する工程にしたので、地上シス
テムに対して時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻と
の対応をとらせることができ、これにより、データの発
生時刻を単純な構成で精度よく確定することが可能であ
る。
【００５１】また、請求項２１の発明に係る時刻同期方
法は、内部で発生したデータに基づくフレームを送信す
る衛星システムと、前記衛星システムから送信されてき
たフレームから前記内部で発生したデータを得る地上シ
ステムと、からなる時刻同期システムに適用される時刻
同期システムであって、フレーム受信の際に、受信フレ
ーム間に挿入されている、前記衛星システムと前記地上
システム間の時刻の対応をとるための時刻フレームに基
づいて前記内部で発生したデータのデータ発生時刻を求
める第１工程と、前記第１工程で求めたデータ発生時刻
にしたがってデータ解析を行う第２工程と、を含んだこ
とを特徴とする。
【００５２】この請求項２１の発明によれば、フレーム
受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星シ
ステムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻
フレームに基づいて衛星システム内部で発生したデータ
のデータ発生時刻を求め、そのデータ発生時刻にしたが
ってデータ解析を行う工程にしたので、衛星システムか
らの時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との対応を
とり、正確な時刻でデータ解析を実施することができ、
これにより、衛星の正確な時刻に基づく解析結果を得る
ことが可能である。
【００５３】また、請求項２２の発明に係る記録媒体
は、内部で発生したデータに基づくフレームを送信する
衛星システムと、前記衛星システムから送信されてきた
フレームから前記内部で発生したデータを得る地上シス
テムと、からなる時刻同期システムに適用される時刻同
期方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録し
たコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記
衛星システムと前記地上システム間の時刻の対応をとる
ための時刻フレームを生成する処理を行う第１手順と、
フレーム送信の際に前記第１手順で処理した時刻フレー
ムを任意のタイミングで送信フレーム間に挿入して伝送
フレームを生成する処理を行う第２手順と、を実行させ
るためのプログラムを記録したものである。
【００５４】この請求項２２の発明によれば、衛星シス
テムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻フ
レームを生成する処理を行い、フレーム送信の際にその
時刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間に挿
入して伝送フレームを生成する処理を行う手順としたの
で、プログラムにより地上システムに対して時刻フレー
ムで衛星の時刻と地上の時刻との対応をとらせることが
でき、これにより、データの発生時刻を単純な構成で精
度よく確定することが可能である。
【００５５】また、請求項２３の発明に係る記録媒体
は、内部で発生したデータに基づくフレームを送信する
衛星システムと、前記衛星システムから送信されてきた
フレームから前記内部で発生したデータを得る地上シス
テムと、からなる時刻同期システムに適用される時刻同
期システムに適用される時刻同期方法をコンピュータに
実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体であって、フレーム受信の際に、受信フ
レーム間に挿入されている、前記衛星システムと前記地
上システム間の時刻の対応をとるための時刻フレームに
基づいて前記内部で発生したデータのデータ発生時刻を
計算する第１手順と、前記第１手順で計算して求めたデ
ータ発生時刻にしたがってデータ解析を行う第２手順
と、を実行させるためのプログラムを記録したものであ
る。
【００５６】この請求項２３の発明によれば、フレーム
受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星シ
ステムと前記地上システム間の時刻の対応をとるための
時刻フレームに基づいて衛星システム内部で発生したデ
ータのデータ発生時刻を計算し、その計算で求めたデー
タ発生時刻にしたがってデータ解析を行う手順としたの
で、プログラムにより衛星システムからの時刻フレーム
で衛星の時刻と地上の時刻との対応をとり、正確な時刻
でデータ解析を実施することができ、これにより、衛星
の正確な時刻に基づく解析結果を得ることが可能であ
る。
【００５７】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係る時刻同期システム，時刻同期システムに適用
される衛星システム，時刻同期システムに適用される地
上システム，時刻同期方法およびその方法をコンピュー
タに実行させるプログラムを記録したコンピュータ読み
取り可能な記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明す
る。
【００５８】まず、構成について説明する。図１はこの
発明の一実施の形態による時刻同期システムを示すブロ
ック図である。本時刻同期システムは、たとえば図１に
示したように、衛星システム１と、地上局２および機器
データ解析装置Ｂ１〜Ｂｎよりなる地上システムとによ
り構成される。
【００５９】上記衛星システム１は、観測データを発生
する機器Ａ１，Ａ２…Ａｎ（ｎは自然数）、観測データ
および衛星システム時刻を含むパケット化された伝送フ
レームを生成する伝送フレーム生成装置１０、および、
生成された伝送フレームを地上局２に対して送信する送
信機２０により構成される。
【００６０】上記伝送フレーム生成装置１０は、畳み込
み処理部１１、タイミング発生部１２、時刻フレーム生
成部１３、フレーム選択部１４、伝送フレーム生成部１
５、および、時刻誤差予測部１６より構成される。畳み
込み処理部１１は伝送フレームを作るためにデータを一
つの流れにする機構であり、タイミング発生部１２は衛
星システム１全体のタイミングを制御するタイミング発
生機構である。
【００６１】時刻フレーム生成部１３はタイミング発生
部１２のタイミングに従い、システムの時刻をフレーム
化する機構であり、フレーム選択部１４は通常のデータ
フレームと時刻フレームをそれぞれ選択する機構であ
る。伝送フレーム生成部１５は送信機２０に送る最終的
な伝送フレーム（ＶＣＤＵ）を生成する機構であり、時
刻誤差予測部１６は温度変化によりタイミング発生部１
２に含まれる誤差を予測する機構である。
【００６２】地上局２は、受信機３０、受信時刻付加部
４０、デパケット部５０、および、データ発生時刻計算
部６０より構成される。受信機３０は、衛生システム１
から送信されてきた伝送フレームを受信する。受信時刻
付加部４０は、受信された伝送フレームに対して受信時
刻を付加する。デパケット部５０は、受信された伝送フ
レームを機器毎のデータにデパケット化する。データ発
生時刻計算部６０は、デパケット部５０のデパケットで
得られた各機器のデータに関して、衛星システム１側で
伝送フレームに挿入される時刻フレームと受信時刻付加
部４０で付加された受信時刻とに基づいてデータ発生時
刻を計算する。
【００６３】そして、機器データ解析装置Ｂ１〜Ｂｎ
は、それぞれ機器Ａ１〜Ａｎに対応しており、対応する
機器で発生した観測データを解析する。
【００６４】つぎに、この時刻同期システムに適用され
るデータのフォーマットについて説明する。図２は衛星
システム１で生成される伝送フレームの生成過程を説明
する図、図３はＣＣＳＤＳパケットフォーマットを説明
する図、図４はＭ＿ＰＤＵ（Multiplexing Protocol Da
ta Unit ）フォーマットを説明する図、図５はＶＣＤＵ
（Virtual Channel Data Unit ）フォーマットを説明す
る図、そして、図６は伝送フレームフォーマットを説明
する図である。
【００６５】この時刻同期システムには、テレメトリ方
式としてＣＣＳＤＳ勧告に準拠したパケット方式が採用
される。伝送フレーム生成装置１０で生成される伝送フ
レームは、図２に示したように、図３のＣＣＳＤＳパケ
ットを多重化して図４のＭ＿ＰＤＵフォーマット、図５
のＶＣＤＵフォーマットを経て図５のフォーマットを形
成する。ＣＣＳＤＳパケットは、図３に示したように、
６オクテットのプライマリヘッダと、４オクテット〜６
５５３６オクテットまでの範囲で設定されるセコンダリ
ヘッダ（３２ビット）およびユーザデータとにより形成
される。
【００６６】プライマリヘッダは、バージョン（３ビッ
ト）、タイプ（１ビット）、セコンダリヘッダフラグ
（１ビット）、アプリケーション識別子（１１ビッ
ト）、シーケンスフラグ（２ビット）、シーケンスカウ
ント（１４ビット）、および、パケット長（１６ビッ
ト）で構成される。
【００６７】ＣＣＳＤＳパケットのユーザデータ領域は
可変長であり、その長さ情報がパケット長の部分に格納
される。セコンダリヘッダフラグは、セコンダリヘッダ
の有無を示す。アプリケーション識別子は、ＣＣＳＤＳ
パケットの種類毎に付けられたＩＤである。このアプリ
ケーション識別子を確認することで、パケットを発生さ
せた装置やパケットの種類などを判別することができ
る。このアプリケーション識別子は時刻同期用として用
いられ、ＣＣＳＤＳパケット内に時刻同期用の衛星時刻
情報が格納される。
【００６８】シーケンスカウントは、同一のアプリケー
ション識別子のＣＣＳＤＳパケット毎に付けられたカウ
ンタ値である。このシーケンスカウントの連続性を見る
ことで、パケットの抜けがないかどうかを確認すること
ができる。シーケンスフラグは、ＣＣＳＤＳパケット中
のデータがパケット内で完結するか、複数のパケットを
合わせてひとつのデータを構成するかを示す。
【００６９】また、Ｍ＿ＰＤＵは、図４に示したよう
に、スペア、ファーストヘッダポインタ、および、パケ
ットゾーンで構成されるフォーマットを用い、ＶＣＤＵ
は、図５に示したように、バージョン、スペースクラフ
トＩＤ、ＶＣＩＤ、ＶＣＤＵカウンタ、リプレイフラ
グ、スペア、ＶＣＤＵデータユニットゾーン、ＯＰＥ
Ｒ．ＣＴＲＬ．フィールド、および、ＶＣＤＵエラー．
ＣＴＲＬ．フィールドで構成されるフォーマットを用い
る。そして、伝送フレームは、フレーム同期符号である
ＡＳＭ（Attached Sync. Marker ）および上述のＶＣＤ
Ｕより構成されるフォーマットを用いる。
【００７０】図６に示した伝送フレームフォーマット
は、最終的に衛星から出力されるデータのフォーマット
である。この伝送フレームフォーマットには、図５に示
したＶＣＤＵを有している。また、図５に示したＶＣＤ
Ｕデータユニットゾーンは、図４に示したＭ＿ＰＤＵフ
ォーマットに対応する。ＶＣＩＤは、ＶＣＤＵの種類を
示している。
【００７１】ＶＣＩＤは、時刻同期用に設けられ、時刻
同期用のＣＣＳＤＳパケットを含んでいる。ＣＣＳＤＳ
パケットの中には、該当するＶＣＤＵが属するＡＳＭ
（図６参照）の先頭位置が出力された時点での衛星時刻
情報が格納される。地上局２においては、図６に示した
伝送フレームフォーマットで受信が行われ、時刻同期用
のＶＣＩＤを検出したら、そのＶＣＩＤが属するＡＳＭ
の受信時刻を記録しておく。
【００７２】このＶＣＤＵ内部を解読すると、時刻同期
専用のＡＰＩＤをもったＣＣＳＤＳパケットが含まれて
おり、そのＣＣＳＤＳパケット中にはＡＳＭを発生させ
た時点での衛星時刻が格納されている。ＣＣＳＤＳパケ
ットに格納されていた衛星時刻と地上の受信時刻とによ
り衛星と地上との時刻を対応させることができる。
【００７３】つぎに、全体の動作について説明する。図
７は衛星システム１側における動作を説明するフローチ
ャートである。なお、以下の説明では、地上局２側の動
作も併せて説明する。衛星システム１はタイミング発生
部１２が出力するタイミングに同期して全体を動作させ
る。すなわち、時刻は図７の全動作が終了する度にカウ
ントアップされる（ステップＳ１）。機器Ａ１〜Ａｎは
任意のタイミングでデータ発生させるが、そのデータの
中にはタイミング発生部１２から受けた時刻情報を基に
したデータ発生時刻が含まれる。畳み込み処理部１１で
は、これらの機器Ａ１〜Ａｎから発生したデータに畳み
込み処理が施され、固定長である伝送フレーム（ＶＣＤ
Ｕ）のフォーマットで編集が行われる。通常は機器Ａ１
〜Ａｎが出力するデータを送信機２０に送り出す。
【００７４】時刻フレーム生成部１３は必要なタイミン
グで時刻フレームをつくり、フレーム選択部１４に送り
出す。このタイミングを配信タイミングとする。フレー
ム選択部１４では、タイミング発生部１２より時刻フレ
ームの出力要求があった場合（ステップＳ２）、この要
求を優先して時刻フレームの内容と実際の時刻が一致す
るようにしてその時刻フレームが伝送フレーム生成部１
５へ送られる。伝送フレーム生成部１５では、フレーム
に同期コードや誤り訂正符号等が付加されて送信機２０
に出力される。このようにして時刻配信が行われる（ス
テップＳ３）。このとき、ＶＣＤＵの出力タイミングで
なければ、処理はステップＳ１へ戻る（ステップＳ
４）。
【００７５】一方、地上局２では、受信機３０に伝送フ
レームが受信されると、その時の時刻が受信された伝送
フレームに付加され、伝送フレームと地上時刻との正確
な対応が取られる。これにより、時刻フレームに記述さ
れている衛星システム１の時刻と実際の時刻との対応が
取れる。
【００７６】また、ステップＳ４においてＶＣＤＵ出力
のタイミングであった場合には、さらにステップＳ５に
おいて時刻のＶＣＤＵ出力タイミングであるか判断され
る。そして、時刻のＶＣＤＵ出力タイミングであれば
（ステップＳ４、Ｙｅｓルート）、時刻のＶＣＤＵ編集
が行われ（ステップＳ６）、その編集された時刻のＶＣ
ＤＵが出力される（ステップＳ８）。一方、時刻のＶＣ
ＤＵ出力タイミングでない場合には（ステップＳ４、Ｎ
ｏルート）、機器データのＶＣＤＵ編集が行われ（ステ
ップＳ７）、その編集された機器データのＶＣＤＵが出
力される（ステップＳ８）。
【００７７】さらに、地上局２の受信動作について具体
的に説明する。図８は地上局の受信動作を説明すフロー
チャートである。まず、フレームが受信されると（ステ
ップＳ１１）、その受信フレームに受信時刻が付加され
る（ステップＳ１２）。このとき付加される時刻は、地
上局２で計時する時刻である。
【００７８】このようにして受信フレームに受信時刻が
付加されると、その受信フレームをパケットに細分化す
るためのデパケット処理が実行される（ステップＳ１
３）。このとき、時刻フレームに含まれる時刻パケット
が確認された場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓルー
ト）、その時刻パケットに格納された衛星時刻とフレー
ムの受信時刻とが対応付けて記録される（ステップＳ１
５）。そして処理はステップＳ１１へ戻る。一方、時刻
パケットが確認されなかった場合には（ステップＳ１
４；Ｎｏルート）、データ発生時刻が計算される（ステ
ップＳ１６）。そして処理はステップＳ１１へ戻る。
【００７９】ここで、データ発生時刻の計算方法につい
て説明する。図９はデータ発生時刻の計算方法を説明す
る図である。図９において、ＳＴＴ０，ＳＴＴ１はそれ
ぞれ時刻フレームを発生させた衛星時刻を示し、ＳＴＤ
はデータが発生したときの衛星時刻を示す。また、ＧＴ
Ｔ０，ＧＴＴ１はそれぞれ時刻フレーム（時刻ＳＴＴ
０，ＳＴＴ１）を受信した地上時刻を示し、ＧＴＤは衛
星時刻ＳＴＤに対応する地上時刻を示す。
【００８０】以上の衛星時刻ＳＴＴ０，ＳＴＴ１，ＳＴ
Ｄと、地上時刻ＧＴＴ０，ＧＴＴ１，ＧＴＤとの６つの
時刻のうちで、地上時刻ＧＴＤ以外の５つの時刻は既知
である。したがって、データ発生時刻の計算とは、地上
時刻ＧＴＤを求めることを言う。
【００８１】図９の例では、地上時刻ＧＴＤを次式
（１）または（２）によりもとめることができる。すな
わち、 ＧＴＤ＝ＧＴＴ０＋（ＳＴＤ−ＳＴＴ０） … （１） ＧＴＤ＝ＧＴＴ１＋（ＳＴＤ−ＳＴＴ１） … （２） である。
【００８２】つぎに、上記衛星システム１における時刻
付けについて説明する。図１０はデータ発生とその時刻
付けを説明する図であり、同図において、ｔ１，ｔ２，
ｔ３はそれぞれデータ１，データ２，データ３が発生し
た衛星上の時刻すなわち衛星時刻を示す。データ１は、
伝送フレーム１の中に格納されて出力される。データ２
は、伝送フレーム１および伝送フレーム３に畳み込まれ
て出力される。データ３は、伝送フレーム３に格納され
て出力される。この時、各データ１，２，３はデータ発
生時刻であるｔ１等も含めて地上に送信される。
【００８３】伝送フレーム２は、時刻フレームであり、
伝送フレームの先頭時刻ｔ４を含めて地上に送信され
る。ＦＴ０，ＦＴ１，ＦＴ２，ＦＴ３はそれぞれ伝送フ
レーム０１，２，３を受信した時の地上時刻である。デ
ータ１が発生した時刻ｔ１と、データ１が格納された伝
送フレーム１が伝送される時刻は、その状況により不定
であり、地上時刻ＦＴ１からデータ１か発生した時刻を
対応付けることはできないが、時刻専用の伝送フレーム
である伝送フレーム２は発生した時刻ｔ４を中に含むた
め、その受信時刻Ｔ２から衛星時刻ｔ４と地上時刻ＦＴ
２との対応を取ることが可能となる。ここから逆算する
ことで衛星時刻ｔ１が地上時刻のいずれに相当するかが
わかる。
【００８４】時刻フレーム内に設定される時刻はフレー
ムの先頭時刻とする。たとえば伝送のレートが１／１０
４８５７６ｂｐｓ（＝１／２20ｂｐｓ）で、１フレーム
当りのビット数が８１９２（＝２13）とすると、１秒間
で１２８（＝２7 ）個の伝送フレームが発生する。仮に
衛星の時刻単位を１／２６２１４４（＝１／２18）秒、
タイマーの長さを３２ビットとすると、各伝送フレーム
先頭の衛星時刻は０００００８００ｈ、００００１００
０ｈ、００００１８００ｈ、…のようになる。時刻フレ
ームを６４秒に１回の割合で挿入するとすれば衛星時刻
が０１００００００ｈ、０２００００００ｈ、０３００
００００ｈ、…の時に時刻フレームを生成、出力すれば
よい。
【００８５】この時刻フレームは必ずしも周期的に出力
する必要はなく、地上局２からの要求に応答して出力す
るような方式でもよい。時刻フレームの先頭時刻とその
中に含まれる時刻情報を一致させることが重要である。
この例のように衛星時刻と伝送フレームを同期させ、か
つフレームの先頭で時刻の下位側が０になるように構成
すると、先頭ビットの立ち上がり位置での衛星時刻が確
定できる。地上局２でこの立ち上がり時点での地上時刻
を確定すれば、仮に１ビットが数十マイクロ秒かかるよ
うな遅いレートのデータ伝送であっても、正確に地上時
刻と衛星時刻の同期化が可能になる。
【００８６】つづいて、機器Ａ１〜Ａｎ間の時刻同期方
法について説明する。まず、同期のための構成について
説明する。図１１は伝送フレーム生成装置１０と機器Ａ
１〜Ａｎ間の同期構成を示すブロック図であり、図１２
は伝送フレーム生成装置１０と機器Ａ１〜Ａｎ間の時刻
同期の例を示す図である。図１１において、伝送フレー
ム生成装置１０は、上位カウンタ３１、下位カウンタ３
２、および、出力回路３３を含む構成である。一方、機
器Ａ１〜Ａｎは、それぞれ共通の構成を含み、入力回路
４１、固定値発生部４２、上位カウンタ４３、および、
下位カウンタ４４を備えている。上位カウンタ３１およ
び４３は秒以上の単位を示す部分で、下位カウンタ３２
および４４は秒以下の単位を示す部分である。
【００８７】衛星上の機器Ａ１〜Ａｎと伝送フレーム時
刻とを精度よく同期させるには、タイミング発生部１２
からのクロックを分配する必要がある。タイミング発生
部１２から受信した時刻情報を起点にして、分配された
クロックを用いて機器内部で伝送フレームと同タイミン
グの時刻情報を生成することができる。機器Ａ１〜Ａｎ
のデータが発生したらこの時刻情報を付けてデータの発
生時刻とする。
【００８８】衛星システム１側の伝送フレーム生成装置
１０では、図１２に示したように、上位カウンタ３１お
よび下位カウンタ３２より各機器Ａ１〜Ａｎに対して１
ＭＨｚ（２20）のクロックを送信していたとする。各機
器Ａ１〜Ａｎ側はこのクロックを使ってカウンタを動作
させる。送信側である伝送フレーム生成装置１０は秒の
単位、すなわち、下位カウンタ３２が０になるタイミン
グで上位カウンタ３１の時刻情報を送信する。
【００８９】受信側である各機器Ａ１〜Ａｎは時刻情報
を入力回路４１で受けると、それを上位カウンタ４３に
格納し、下位カウンタ４４には固定値発生部４２からの
固定値を格納する。なお、伝送フレーム生成装置１０と
各機器Ａ１〜Ａｎとは、出力回路３３のイネーブルにし
たがってデータ伝送が行われる。このイネーブルのタイ
ミングは、衛星時刻のｎ秒、ｎ＋１秒、ｎ＋２秒、…の
ように発生する。
【００９０】この例では、秒の切れ目から２４ビット後
に時刻情報が格納されるため、０００１８ｈを格納した
のち、カウントアップが継続される。この方法により、
衛星システム１内、すなわち、伝送フレーム生成装置１
０と各機器Ａ１〜Ａｎとの時刻同期誤差は、インタフェ
ース素子のディレイ程度に抑えられるため、数十ナノ秒
程度、もしくは数百ナノ秒程度の精度で同期化が可能で
ある。
【００９１】また、伝送フレーム生成装置１０と各機器
Ａ１〜Ａｎについて、インタフェースのデータ内に識別
フラグを設け、時刻情報以外の情報を同一インタフェー
スを使って送信することも可能である。時刻情報が周期
的に出力されるような構成にしたときに、時刻情報と時
刻以外の情報の出力がかさなり、時刻情報を出力できな
かった場合でも、クロックを送信しているため、受信側
の内部カウンタは動作しており、時刻の一致が確保され
る。
【００９２】以上説明したように、この実施の形態によ
れば、衛星システム１内部でのパケットデータの滞留や
衛星時刻のドリフトといった時刻決定を行う上での不確
定要素を除去することが可能となり、衛星システム１と
地上局２の正確な時刻同期が比較的簡素なシステム構成
で可能となる。
【００９３】また、データ発生時点での時刻情報を確定
すれば、データ処理やパケット生成にかかる時間を意識
する必要がなくなるため、データを発生させる機器の独
立性が向上し、これによりシステム構成が容易になり、
また時間がかかる高度な処理を必要とする観測データの
データ発生時刻の決定も容易に可能になる。
【００９４】また、衛星システム１において、衛星シス
テム１と地上局２間の時刻の対応をとるための時刻フレ
ームを任意のタイミングで送信フレーム間に挿入し、地
上局２は、フレーム受信の際に、時刻フレームに基づい
て衛星システム内部で発生したデータのデータ発生時刻
を求める。これにより、時刻フレームを使うだけで衛星
の時刻と地上の時刻との対応がとれるので、データの発
生時刻を単純な構成で精度よく確定することが可能であ
る。
【００９５】また、衛星システム１の内部で発生したデ
ータをＣＣＳＤＳ勧告に準拠したテレメトリフォーマッ
トでパケット化して送信フレームを生成するようにした
ので、複雑なデータ処理が可能である。
【００９６】また、衛星システム１では、所持する複数
の機器Ａ１〜Ａｎから発生した観測データに基づいて送
信フレームを生成するようにしたので、地上システムに
おいて衛星での観測結果を取得することが可能である。
【００９７】また、衛星システム１では、各機器Ａ１〜
Ａｎに時刻クロックを分配して、内部にもつ衛星時刻と
各機器Ａ１〜Ａｎの内部時刻とを同期させるようにした
ので、衛星システム１内での一元化な時刻管理を実現す
ることが可能である。
【００９８】また、衛星システム１では、各機器Ａ１〜
Ａｎで発生したデータに衛星時刻を付加するようにした
ので、各データについて衛星システム１上での時刻管理
を実現することが可能である。
【００９９】また、衛星システム１では、送信フレーム
のビットレートに同期したクロックをカウントして衛星
時刻を生成し、送信フレームの先頭において衛星時刻の
１フレーム伝送時間以下の部分をすべてゼロに設定する
ようにしたので、衛星時刻の端数をなくして同期精度を
補償することが可能である。
【０１００】また、衛星システム１では、衛星時刻を温
度変化に応じて補正するようにしてもよく、この場合に
は、衛星システム１内で衛星システム１内の温度条件に
適宜適応して時刻の誤差を抑えることができ、これによ
り、地上局２で衛星システム１の温度変化による衛星時
刻の補正が不要となる。
【０１０１】つづいて変形例について説明する。まず、
高精度の時刻付けについて説明する。図１３は高精度の
時刻付けを説明する図である。衛星時刻と地上時刻の対
応を取る方法として、図１０では一つの時刻フレームを
元に行っているが、２つの時刻フレームを使うことでよ
り精度を高めることができる。これについては、図１３
に示すように、２つの時刻フレームの衛星側の先頭時刻
がＳＴ１，ＳＴ５で、その受信時刻がＧＴ１，ＧＴ５で
あるとする。
【０１０２】衛星時刻が全く正確に動作するならば問題
は無いが、現実には水晶発振器等を用いて時刻を生成す
るために、一般的に、公称値に対して数、数十ｐｐｍ程
度の誤差を生じる。水晶発振器の発振周波数が公称値に
完全に一致していれば、ＳＴ５−ＳＴ１とＧＴ５−ＧＴ
１は同じ値を示すことになるが、実際には発振周波数の
誤差が時計の進みや遅れを招く。
【０１０３】この時刻誤差を極力抑えるため、次式
（３）、すなわち、 Ｆａ＝（ＳＴ５−ＳＴ１）／（ＧＴ５−ＧＴ１） … （３） により、衛星時刻を生成するタイミング発生部１２の平
均発振周波数Ｆａを求め、より高い精度で衛星データの
発生時刻を確定することができるようになる。たとえ
ば、周回衛星では約９０分で地球を１周するが、ある周
回での地上との交信時にＧＴ１，ＳＴ１相当を確定し、
つぎの周回でＧＴ５，ＳＴ５相当を確定すればその間の
平均発振周波数Ｆａを確定することができる。
【０１０４】地球の裏側で取得してデータレコーダ等に
記録したデータの発生時刻がＳＴ３であれば、次式
（４）、すなわち、 ＧＴ３＝（ＳＴ３−ＳＴ１）×Ｆａ＋ＧＴ１ … （４） により、ＧＴ１，ＧＴ５での時計の進みや遅れを０にし
たＧＴ３の時刻決定ができる。
【０１０５】以上の関係を前述の図９を用いて整理する
と、次式（５）のようになる。すなわち、 ＧＴＤ＝ＧＴＴ０＋（ＳＴＴ１−ＳＴＴ０）／ （ＧＴＴ１−ＧＴＴ０）×（ＳＴＤ−ＳＴＴ０） … （５） となる。
【０１０６】このように、衛星システム１で衛星時刻を
異なる２つのタイミングで送信フレーム間に挿入し、地
上局２では、受信フレーム間に挿入されている２つの衛
星時刻の時間間隔と各衛星時刻に対応する地上時刻の時
間間隔とから衛星時刻の平均周波数を求め、平均周波数
と前記衛星時刻の公称周波数から得られるドリフト量と
に基づいて衛星システム内部で発生したデータの発生時
刻を補正する。これにより、衛星システム１と地上局２
との間で時刻の進みによる誤差が補正されるので、衛星
システムで発生したデータの正確な時刻を取得すること
が可能である。
【０１０７】さらに、本件出願人がすでに提案した特開
平３−０８７９９３号公報および特願平４−６７３８１
号公報の手法を用いて水晶発振器の温度による発振特性
の変化による時刻誤差を補正し、より正確な時刻決定を
行うことが可能になる。このとき、データ発生時刻にお
ける時刻補正情報は必ずしも存在しない。このため、そ
の近辺における時刻補正情報を基に、データ発生時刻に
対応する時刻補正情報を内挿することで精度を向上させ
る必要がある。
【０１０８】図１４にその例を示す。衛星時刻ｓｔ１，
ｓｔ２，ｓｔ３のときはそれぞれ時刻補正情報Ｙ１，Ｙ
２，Ｙ３をもっている。データはその発生時刻ｓｔｅを
もっているが、補正情報はもっていない。周囲の衛星時
刻と補正情報から多項式近似等によりＹｅを内挿する。
ここで得られたＹｅを使って、さらに発生時刻ｓｔｅに
補正処理を施し、地上時刻と発生時刻ｓｔｅとの対応を
より正確に決定することができる。
【０１０９】以上の関係を前述の図９を用いて整理する
と、次式（６）のようになる。すなわち、 ＧＴＤ＝ＧＴＴ０＋（（ＳＴＴ１−ＳＥ１）−（ＳＴＴ０−ＳＥ０））／ （ＧＴＴ１−ＧＴＴ０）× （（ＳＴＤ−ＳＥＤ）−（ＳＴＴ０−ＳＥ０）） … （６） となる。ここで、ＳＥＯ，ＳＥ１，ＳＥＤはそれぞれＳ
ＴＴ０，ＳＴＴ１，ＳＴＤにおける誤差量を示す。
【０１１０】これによれば、衛星システム１では、内部
の温度変化に応じて衛星時刻を得るための周波数の変動
量を予測し、地上システムでは、予測された周波数の変
動量を加味して衛星システム１内部で発生したデータの
発生時刻を補正するようにしたので、地上システム側で
衛星システム１の衛星時刻を加味して正確データの発生
時刻を取得することが可能である。
【０１１１】以上、この発明を上記実施の形態により説
明したが、この発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能
であり、これらをこの発明の範囲から排除するものでは
ない。
【０１１２】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、衛星システムにおいて、衛星システムと地上シ
ステム間の時刻の対応をとるための時刻フレームを任意
のタイミングで送信フレーム間に挿入し、地上システム
は、フレーム受信の際に、時刻フレームに基づいて衛星
システム内部で発生したデータのデータ発生時刻を求め
るようにしたので、時刻フレームを使うだけで衛星の時
刻と地上の時刻との対応がとれ、これにより、データの
発生時刻を単純な構成で精度よく確定することが可能な
時刻同期システムが得られるという効果を奏する。
【０１１３】また、請求項２の発明によれば、請求項１
の発明において、衛星システムの内部で発生したデータ
をパケット化して送信フレームを生成するようにしたの
で、複雑なデータ処理を可能な時刻同期システムが得ら
れるという効果を奏する。
【０１１４】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２の発明において、衛星システムでは、所持する
複数の機器から発生した観測データに基づいて送信フレ
ームを生成するようにしたので、地上システムにおいて
衛星での観測結果を取得することが可能な時刻同期シス
テムが得られるという効果を奏する。
【０１１５】また、請求項４の発明によれば、請求項３
の発明において、衛星システムでは、各機器に時刻クロ
ックを分配して、内部にもつ衛星時刻と各機器の内部時
刻とを同期させるようにしたので、衛星システム内での
一元化な時刻管理を実現することが可能な時刻同期シス
テムが得られるという効果を奏する。
【０１１６】また、請求項５の発明によれば、請求項４
の発明において、衛星システムでは、各機器で発生した
データに衛星時刻を付加するようにしたので、各データ
について衛星システム上での時刻管理を実現することが
可能な時刻同期システムが得られるという効果を奏す
る。
【０１１７】また、請求項６の発明によれば、請求項１
〜５のいずれか一つの発明において、衛星システムで
は、送信フレームのビットレートに同期したクロックを
カウントして衛星時刻を生成し、送信フレームの先頭に
おいて衛星時刻の１フレーム伝送時間以下の部分をすべ
てゼロに設定するようにしたので、衛星時刻の端数をな
くして同期精度を補償することが可能な時刻同期システ
ムが得られるという効果を奏する。
【０１１８】また、請求項７の発明によれば、請求項１
〜６のいずれか一つの発明において、衛星システムで
は、衛星時刻を温度変化に応じて補正するようにしたの
で、衛星システム内で衛星システム内の温度条件に適宜
適応して時刻の誤差を抑えることが可能な時刻同期シス
テムが得られるという効果を奏する。
【０１１９】また、請求項８の発明によれば、請求項１
〜７のいずれか一つの発明において、衛星システムで衛
星時刻を異なる２つのタイミングで送信フレーム間に挿
入し、地上システムでは、受信フレーム間に挿入されて
いる２つの衛星時刻の時間間隔と各衛星時刻に対応する
地上時刻の時間間隔とから衛星時刻の平均周波数を求
め、平均周波数と前記衛星時刻の公称周波数から得られ
るドリフト量とに基づいて衛星システム内部で発生した
データの発生時刻を補正するようにしたので、衛星シス
テムと地上システムとの間で時刻の進みによる誤差が補
正され、これにより、衛星システムで発生したデータの
正確な時刻を取得することが可能な時刻同期システムが
得られるという効果を奏する。
【０１２０】また、請求項９の発明によれば、請求項８
の発明において、衛星システムでは、内部の温度変化に
応じて衛星時刻を得るための周波数の変動量を予測し、
地上システムでは、予測された周波数の変動量を加味し
て衛星システム内部で発生したデータの発生時刻を補正
するようにしたので、地上システム側で衛星システムの
衛星時刻を加味して正確データの発生時刻を取得するこ
とが可能な時刻同期システムが得られるという効果を奏
する。
【０１２１】また、請求項１０の発明によれば、衛星シ
ステムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻
フレームを生成し、フレーム送信の際に時刻フレームを
任意のタイミングで送信フレーム間に挿入して伝送フレ
ームを生成するようにしたので、地上システムに対して
時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との対応をとら
せることができ、これにより、データの発生時刻を単純
な構成で精度よく確定することが可能な衛星システムが
得られるという効果を奏する。
【０１２２】また、請求項１１の発明によれば、請求項
１０の発明において、畳み込み処理部において内部で発
生したデータをパケット化して伝送フレームを生成する
ようにしたので、複雑なデータ処理を可能な衛星システ
ムが得られるという効果を奏する。
【０１２３】また、請求項１２の発明によれば、請求項
１０または１１の発明において、所持する複数の機器か
ら発生した観測データに基づいて送信フレームを生成す
るようにしたので、地上システムに対して衛星での観測
結果を提供することが可能な衛星システムが得られると
いう効果を奏する。
【０１２４】また、請求項１３の発明によれば、請求項
１２の発明において、各機器に時刻クロックを分配し
て、内部にもつ衛星時刻と各機器の内部時刻とを同期さ
せるようにしたので、内部での一元化な時刻管理を実現
することが可能な衛星システムが得られるという効果を
奏する。
【０１２５】また、請求項１４の発明によれば、請求項
１３の発明において、各機器で発生したデータに衛星時
刻を付加するようにしたので、各データについて衛星で
の時刻管理を実現することが可能な衛星システムが得ら
れるという効果を奏する。
【０１２６】また、請求項１５の発明によれば、請求項
１０〜１４のいずれか一つの発明において、伝送フレー
ムのビットレートに同期したクロックをカウントして衛
星時刻を生成し、伝送フレームの先頭において衛星時刻
の１フレーム伝送時間以下の部分をすべてゼロに設定す
るようにしたので、衛星時刻の端数をなくして同期精度
を補償することが可能な衛星システムが得られるという
効果を奏する。
【０１２７】また、請求項１６の発明によれば、請求項
１３，１４または１５の発明において、衛星時刻を温度
変化に応じて補正するようにしたので、内部の温度条件
に適宜適応して時刻の誤差を抑えることが可能な衛星シ
ステムが得られるという効果を奏する。
【０１２８】また、請求項１７の発明によれば、フレー
ム受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星
システムと地上システム間の時刻の対応をとるための時
刻フレームに基づいて衛星システム内部で発生したデー
タのデータ発生時刻を求めるようにしたので、衛星シス
テムからの時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との
対応をとることができ、これにより、データの発生時刻
を単純な構成で精度よく確定することが可能な地上シス
テムが得られるという効果を奏する。
【０１２９】また、請求項１８の発明によれば、請求項
１７の発明において、衛星システムにおいて異なるタイ
ミングで送信フレーム間に挿入された２つの衛星時刻の
時間間隔と各衛星時刻に対応する地上時刻の時間間隔と
から衛星時刻の平均周波数を求め、平均周波数と衛星時
刻の公称周波数から得られるドリフト量とに基づいて衛
星システム内部で発生したデータの発生時刻を補正する
ので、衛星システムとの間で時刻の進みによる誤差が補
正され、これにより、衛星システムで発生したデータの
正確な時刻を取得することが可能な地上システムが得ら
れるという効果を奏する。
【０１３０】また、請求項１９の発明によれば、請求項
１８の発明において、衛星システムにおいて予測された
周波数の変動量を加味して衛星システム内部で発生した
データの発生時刻を補正するようにしたので、衛星シス
テムの衛星時刻を加味して正確データの発生時刻を取得
することが可能な地上システムが得られるという効果を
奏する。
【０１３１】また、請求項２０の発明によれば、衛星シ
ステムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻
フレームを生成し、フレーム送信の際にその生成された
時刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間に挿
入して伝送フレームを生成する工程にしたので、地上シ
ステムに対して時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻
との対応をとらせることができ、これにより、データの
発生時刻を単純な構成で精度よく確定することが可能な
時刻同期方法が得られるという効果を奏する。
【０１３２】また、請求項２１の発明によれば、フレー
ム受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星
システムと地上システム間の時刻の対応をとるための時
刻フレームに基づいて衛星システム内部で発生したデー
タのデータ発生時刻を求め、そのデータ発生時刻にした
がってデータ解析を行う工程にしたので、衛星システム
からの時刻フレームで衛星の時刻と地上の時刻との対応
をとり、正確な時刻でデータ解析を実施することがで
き、これにより、衛星の正確な時刻に基づく解析結果を
得ることが可能な時刻同期方法が得られるという効果を
奏する。
【０１３３】また、請求項２２の発明によれば、衛星シ
ステムと地上システム間の時刻の対応をとるための時刻
フレームを生成する処理を行い、フレーム送信の際にそ
の時刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間に
挿入して伝送フレームを生成する処理を行う手順とした
ので、プログラムにより地上システムに対して時刻フレ
ームで衛星の時刻と地上の時刻との対応をとらせること
ができ、これにより、データの発生時刻を単純な構成で
精度よく確定することが可能な記録媒体が得られるとい
う効果を奏する。
【０１３４】また、請求項２３の発明によれば、フレー
ム受信の際に、受信フレーム間に挿入されている、衛星
システムと前記地上システム間の時刻の対応をとるため
の時刻フレームに基づいて衛星システム内部で発生した
データのデータ発生時刻を計算し、その計算で求めたデ
ータ発生時刻にしたがってデータ解析を行う手順とした
ので、プログラムにより衛星システムからの時刻フレー
ムで衛星の時刻と地上の時刻との対応をとり、正確な時
刻でデータ解析を実施することができ、これにより、衛
星の正確な時刻に基づく解析結果を得ることが可能な記
録媒体が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態による時刻同期システ
ムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】衛星システムで生成される伝送フレームの生成
過程を説明する図である。
【図３】ＣＣＳＤＳパケットフォーマットを説明する図
である。
【図４】ＭＰＤＵフォーマットを説明する図である。
【図５】ＶＣＤＵフォーマットを説明する図である。
【図６】伝送フレームフォーマットを説明する図であ
る。
【図７】衛星システム側における動作を説明するフロー
チャートである。
【図８】地上局の受信動作を説明すフローチャートであ
る。
【図９】データ発生時刻の計算方法を説明する図であ
る。
【図１０】データ発生とその時刻付けを説明する図であ
る。
【図１１】衛星システム内の同期構成を示すブロック図
である。
【図１２】衛星システム内の時刻同期の例を示す図であ
る。
【図１３】高精度の時刻付けを説明する図である。
【図１４】時刻補正値と衛星時刻との関係をグラフ化し
て示す図である。
【図１５】一般的なＧＰＳシステムを示す構成図であ
る。
【符号の説明】
１ 衛星システム ２ 地上局 １０ 伝送フレーム生成装置 １１ 畳み込み処理部 １２ タイミング発生部 １３ 時刻フレーム生成部 １４ フレーム選択部 １５ 伝送フレーム生成部 １６ 時刻誤差予測部 ２０ 送信機 ３０ 受信機 ４０ 受信時刻付加部 ５０ デパケット部 ６０ データ発生時刻計算部 Ｂ１〜Ｂｎ 機器データ解析装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 時刻同期システム，時刻同期システムに適用される衛星システム，時刻同期システムに適用され る地上システム，時刻同期方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムを記録し たコンピュータ読み取り可能な記録媒体

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部で発生したデータに基づくフレーム
    を送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムであって、 前記衛星システムは、前記衛星システムと前記地上シス
    テム間の時刻の対応をとるための時刻フレームを生成し
    て、フレーム送信の際に前記生成された時刻フレームを
    任意のタイミングで送信フレーム間に挿入し、前記地上
    システムは、フレーム受信の際に、受信フレーム間に挿
    入されている前記時刻フレームに基づいて前記内部で発
    生したデータのデータ発生時刻を求めることを特徴とす
    る時刻同期システム。
  2. 【請求項２】 前記衛星システムは、前記内部で発生し
    たデータをパケット化して送信フレームを生成すること
    を特徴とする請求項１に記載の時刻同期システム。
  3. 【請求項３】 前記衛星システムは、観測データを発生
    する複数の機器を有し、前記観測データに基づいて送信
    フレームを生成することを特徴とする請求項１または２
    に記載の時刻同期システム。
  4. 【請求項４】 前記各機器は内部時刻を有し、前記衛星
    システムは、前記各機器に時刻クロックを分配して、内
    部にもつ衛星時刻と前記各機器の内部時刻とを同期させ
    ることを特徴とする請求項３に記載の時刻同期システ
    ム。
  5. 【請求項５】 前記衛星システムは、前記各機器で発生
    したデータに前記衛星時刻を付加することを特徴とする
    請求項４に記載の時刻同期システム。
  6. 【請求項６】 前記衛星システムは、前記送信フレーム
    のビットレートに同期したクロックをカウントして衛星
    時刻を生成し、送信フレームの先頭において前記衛星時
    刻の１フレーム伝送時間以下の部分をすべてゼロに設定
    することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記
    載の時刻同期システム。
  7. 【請求項７】 前記衛星システムは、衛星時刻を温度変
    化に応じて補正することを特徴とする請求項１〜６のい
    ずれか一つに記載の時刻同期システム。
  8. 【請求項８】 前記衛星システムは、衛星時刻を異なる
    ２つのタイミングで送信フレーム間に挿入し、前記地上
    システムは、受信フレーム間に挿入されている前記２つ
    の衛星時刻の時間間隔と前記各衛星時刻に対応する地上
    時刻の時間間隔とから衛星時刻の平均周波数を求め、前
    記平均周波数と前記衛星時刻の公称周波数から得られる
    ドリフト量とに基づいて前記内部で発生したデータの発
    生時刻を補正することを特徴とする請求項１〜７のいず
    れか一つに記載の時刻同期システム。
  9. 【請求項９】 前記衛星システムは、内部の温度変化に
    応じて衛星時刻を得るための周波数の変動量を予測し、
    前記予測された周波数の変動量を前記送信フレームに含
    めて送信し、前記地上システムは、前記予測された周波
    数の変動量を加味して前記内部で発生したデータの発生
    時刻を補正することを特徴とする請求項８に記載の時刻
    同期システム。
  10. 【請求項１０】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される衛星システムで
    あって、 前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対応を
    とるための時刻フレームを生成する時刻フレーム生成手
    段と、 フレーム送信の際に前記時刻フレーム生成手段で生成さ
    れた時刻フレームを任意のタイミングで送信フレーム間
    に挿入して伝送フレームを生成する伝送フレーム生成手
    段と、 を備えたことを特徴とする衛星システム。
  11. 【請求項１１】 前記内部で発生したデータをパケット
    化して伝送フレームを生成する畳み込み処理部を有した
    ことを特徴とする請求項１０に記載の衛星システム。
  12. 【請求項１２】 観測データを発生する複数の機器を有
    し、前記観測データに基づいて送信フレームを生成する
    ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の衛星シ
    ステム。
  13. 【請求項１３】 前記各機器は内部時刻を有し、前記各
    機器に時刻クロックを分配して、内部にもつ衛星時刻と
    前記各機器の内部時刻とを同期させるタイミング発生手
    段を有したことを特徴とする請求項１２に記載の衛星シ
    ステム。
  14. 【請求項１４】 前記各機器で発生したデータに前記衛
    星時刻を付加することを特徴とする請求項１３に記載の
    衛星システム。
  15. 【請求項１５】 前記伝送フレームのビットレートに同
    期したクロックをカウントして衛星時刻を生成し、伝送
    フレームの先頭において前記衛星時刻の１フレーム伝送
    時間以下の部分をすべてゼロに設定することを特徴とす
    る請求項１０〜１４のいずれか一つに記載の衛星システ
    ム。
  16. 【請求項１６】 衛星時刻を温度変化に応じて補正する
    ことを特徴とする請求項１３，１４または１５に記載の
    衛星システム。
  17. 【請求項１７】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される地上システムで
    あって、 フレーム受信の際に、受信フレーム間に挿入されてい
    る、前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対
    応をとるための時刻フレームに基づいて前記内部で発生
    したデータのデータ発生時刻を求めることを特徴とする
    地上システム。
  18. 【請求項１８】 前記衛星システムにおいて異なるタイ
    ミングで送信フレーム間に挿入された２つの衛星時刻の
    時間間隔と前記各衛星時刻に対応する地上時刻の時間間
    隔とから衛星時刻の平均周波数を求め、前記平均周波数
    と前記衛星時刻の公称周波数から得られるドリフト量と
    に基づいて前記内部で発生したデータの発生時刻を補正
    することを特徴とする請求項１７に記載の地上システ
    ム。
  19. 【請求項１９】 前記内部で発生したデータの発生時刻
    を補正する際に、前記衛星システムにおいて予測された
    温度変化による衛星時刻を得るための周波数の変動量を
    加味することを特徴とする請求項１８に記載の地上シス
    テム。
  20. 【請求項２０】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される時刻同期方法で
    あって、 前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対応を
    とるための時刻フレームを生成する第１工程と、 フレーム送信の際に前記第１工程で生成された時刻フレ
    ームを任意のタイミングで送信フレーム間に挿入して伝
    送フレームを生成する第２工程と、 を含んだことを特徴とする時刻同期システム。
  21. 【請求項２１】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される時刻同期システ
    ムであって、 フレーム受信の際に、受信フレーム間に挿入されてい
    る、前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対
    応をとるための時刻フレームに基づいて前記内部で発生
    したデータのデータ発生時刻を求める第１工程と、 前記第１工程で求めたデータ発生時刻にしたがってデー
    タ解析を行う第２工程と、 を含んだことを特徴とする時刻同期方法。
  22. 【請求項２２】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される時刻同期方法を
    コンピュータに実行させるプログラムを記録したコンピ
    ュータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対応を
    とるための時刻フレームを生成する処理を行う第１手順
    と、 フレーム送信の際に前記第１手順で処理した時刻フレー
    ムを任意のタイミングで送信フレーム間に挿入して伝送
    フレームを生成する処理を行う第２手順と、 を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体。
  23. 【請求項２３】 内部で発生したデータに基づくフレー
    ムを送信する衛星システムと、 前記衛星システムから送信されてきたフレームから前記
    内部で発生したデータを得る地上システムと、 からなる時刻同期システムに適用される時刻同期システ
    ムに適用される時刻同期方法をコンピュータに実行させ
    るプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
    録媒体であって、 フレーム受信の際に、受信フレーム間に挿入されてい
    る、前記衛星システムと前記地上システム間の時刻の対
    応をとるための時刻フレームに基づいて前記内部で発生
    したデータのデータ発生時刻を計算する第１手順と、 前記第１手順で計算して求めたデータ発生時刻にしたが
    ってデータ解析を行う第２手順と、 を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ
    読み取り可能な記録媒体。
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