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通信をする衛星(情報通信測位分野)

準天頂衛星初号機
「みちびき」

ミッション

山間やビルの谷間でも正確に自分の位置がわかる。

準天頂衛星システムとは、複数機の人工衛星により構成される日本を含むアジア・オセアニア地域をカバーする地域的衛星測位システムです。GPSなどの衛星測位システムは、スマートフォンやカーナビでも活用され、私たちの生活になくてはならないものになっています。日本のほぼ真上(準天頂)に長時間留まるよう工夫された準天頂衛星初号機「みちびき」を利用することで、山間部や高層ビル街のようにGPS信号が届きにくい、見通しの悪い場所でも測位ができるようになるだけでなく、補強信号を利用することで測位精度を数cmまで高めることができます。
2010年に打ち上げられた「みちびき」を含め、2018年度には4機体制でのサービスを、将来的に7機体制でのサービスを目指して開発が進められています。
※2号機以降の整備は内閣府が実施 

画像:準天頂衛星システムの軌道イメージ

準天頂軌道の衛星が3基となれば、365日24時間、
少なくとも1基の衛星が日本の天頂付近(仰角60°以上)にいるようになります。

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GPSの苦手を克服

測位を行うためには、最低4つのGPS衛星から信号の受信が必要です。常に日本の天頂にGPSと同じ役割を持つ準天頂衛星があれば、山間部や高層ビル街などGPS衛星の信号が遮蔽されやすい場所においても、利用できる衛星が増え、測位ができる場所と時間を拡げることが出来ます。(GPS補完)

GPSを更にパワーアップ

「みちびき」は、GPSの精度を向上させる補強信号(現在はL1-SAIF信号、LEX信号)を送信します。GPS利用者は補強信号を受信することでL1-SAIF信号でサブメータ級、LEX信号でcm級の高精度な位置情報を得ることができます。これにより日本全国どこでも高精度な測位が実現できることが期待されています。(GPS補強)

「みちびき」で変わる未来

衛星測位は、測量やナビゲーションのほかに農林水産業・気象・観光など、すでに幅広い分野で利用されていますが、「みちびき」によって測位が可能なエリアが増え、より高精度で信頼性の高い測位が可能になることで、これまで以上に利用範囲の拡がりが期待されます。さらに便利で安心・安全な社会の実現を目指して、自動車や農機の自動走行、局所的集中豪雨の予測や洋上ブイによる津波早期検知など、「みちびき」を使った実証実験が進められています。

「みちびき」のLEX信号を使った自動走行実験の様子

「みちびき」のLEX信号を使った自動田植え実験の様子

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「みちびき」の形状や搭載パーツについて

画像:「みちびき」の形状や搭載パーツについて

太陽電池パドル

軌道上において太陽光を電気エネルギーに変換し、衛星に必要となる電力を供給します。

TTSアンテナ

衛星と地上の原子時計の差を精密に測定するための送受信アンテナで、地上との双方向時刻比較を行います。

レーザリフレクタ

地上からレーザ光線を照射し、レーザリフレクタで反射した光を観測してみちびきの正確な位置を測ります。

Lバンドアンテナ(ヘリカルアレイアンテナ)

測位信号(L1CA,L1C,L2C,L5)とcm級の測位精度を実現するための補強信号(LEX)を送信するアンテナです。

L1-SAIFアンテナ

サブメータ級の測位精度を実現するための補強信号用アンテナです。

技術

「みちびき」で使われている技術「ココがすごい!」

高精度な位置情報のためには、衛星の正確な位置と時刻の情報が大事!

衛星から送られてくる衛星の位置と時刻の情報が正確でないと、自分がいる場所を正確に計算することはできません。
「みちびき」は、地球からもっとも遠いところで高度 40,000km近くになりますが、衛星の位置は1m以内の誤差で予測してユーザの皆さんに知らせなければなりません。また、わずか1マイクロ秒(100万分の1秒)の時刻のずれが、約300mもの測距誤差となってしまいます。
このため、衛星には誤差が30万年に1秒以下の極めて正確で、安定度の高い原子時計が搭載されています。さらにこの原子時計を安定稼働させるために、温度管理など様々な工夫を行っています。また、「みちびき」の地上システムは衛星を監視し、常に衛星の位置を計算し、衛星を経由して正確な衛星の位置をユーザに伝えています。

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地表に届く電波の強さを均一に!ヘリカルアレイアンテナがスゴイ!

衛星測位システムは、複数の衛星やシステムが同じ周波数を共用しているため、個々の衛星の信号の強さをある一定の範囲内で、ほぼ均一にしなければなりません。「みちびき」は、地表面との距離が変動する軌道を通っているので、この距離の変動も含めて、地表面での信号の強さを均一にしなければなりません。また「みちびき」の軌道は、ほかシステムと比べて高度が高いため、より強い信号を送信しなければなりません。地表面での信号の強さを均一に、そしてほかのシステムの信号よりも強く送るために、「みちびき」では19本のヘリカルアンテナで構成されるアレイアンテナを取り付けています。

新時代の信号をいち早く!将来のことも考えているのがスゴイ!

「みちびき」が打ち上げられる前後から、さまざまな新しい衛星測位システムが運用を開始する予定になっています。また、GPSも近代化計画を進め、新しい信号が次々と送信開始される計画です。「みちびき」では、現在使われているGPSの信号だけでなく、将来の新しいGPS信号にも対応した測位信号を送信しています。

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仕様

「みちびき」の仕様・打上げ

項目 仕様
サイズ H6.2m × W3.1m × D2.9m(太陽電池パドル両翼端間:25.3m)
質量 約4t
発生電力 5,000W
設計寿命 10年以上
運用軌道 準天頂軌道 高度約32000~40000km
打上げ年月日 2010年9月11日
打上げロケット H-IIAロケット18号機
本文ここまで。
画像:ロケットの情報を掲載 ロケットナビゲーター
画像:宇宙から見た地球を紹介 地球観測研究センター
画像:衛星利用の情報を発信 衛星利用推進サイト
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