準天頂衛星システム

準天頂衛星システム

原産国	日本
オペレーター	準天頂衛星システムサービス株式会社 /内閣府
タイプ	民間人
状態	運用
カバレッジ	地域
正確さ	PNT <10 m (公開) SLAS <1 m (公開) CLAS <10 cm (公開)
星座の大きさ
名目衛星	7
現在使用可能な衛星	4
最初の打ち上げ	2010年9月11日
最後の打ち上げ	2021年10月26日
総打ち上げ数	5
軌道特性
体制	3xGSO​
その他の詳細
料金	1,700億円
Webサイト	qzss.go.jp/ja/

準天頂衛星システム（QZSS ）は、みちびき（「ガイダンス」）としても知られ、日本を中心にアジア・オセアニア地域で米国が運用する全地球測位システム（GPS）を強化するために日本政府が開発した4つの衛星による地域衛星ナビゲーションシステムおよび衛星ベースの補強システムです。 [1] QZSSの目標は、アジア・オセアニア地域でGPSと互換性のある高^精度で安定した測位サービスを提供することです。^[2] 4つの衛星によるQZSSサービスは、2018年1月12日の時点で試験的に利用可能であり、^[3] 2018年11月1日に正式に開始されました。 ^[4] GPSに依存しない衛星ナビゲーションシステムは、7つの衛星で2023年に計画されています。^{[5] [6]} 2023年5月に、システムが11の衛星に拡大されることが発表されました。^[7]

2002年、日本政府は、日本国内で受信可能な米国が運用する全地球測位システム（GPS）用の衛星ベース補強システムと3基の衛星による地域時刻比較システムとして、QZSSの開発を認可した。契約は、三菱電機、日立製作所、GNSSテクノロジーズ株式会社と先進宇宙事業株式会社（ASBC）に授与され、概念開発作業が開始された。しかし、ASBCは2007年に破綻し、その作業は文部科学省、総務省、経済産業省、国土交通省の4つの日本政府省庁が所有する衛星測位研究センター（SPAC）に引き継がれた。^[8]

最初の衛星「みちびき」は2010年9月11日に打ち上げられた。^[9]完全な運用状態は2013年までに期待されていた。^{[10] [11]} 2013年3月、日本の内閣府はQZSSを3機から4機に拡張すると発表した。三菱電機との3機の衛星製造のための5億2600万ドルの契約は、2017年末までに打ち上げられる予定だった。^[12] 3機目の衛星は2017年8月19日に軌道に打ち上げられ、^[13] 4機目は2017年10月10日に打ち上げられた。^[14]基本的な4機の衛星システムは、2018年11月1日に運用開始が発表された。^[4]

2024年時点では^{[アップデート]}、1機の衛星の故障に備えた冗長性を備えた11機の衛星構成が検討されている。^[15]

QZSS は、1 基の静止衛星と、ツンドラ型の高度に傾斜したわずかに楕円形の静止軌道にある 3 基の衛星を使用します。各軌道は他の 2 基から 120° 離れています。この傾斜のため、これらの衛星は静止しておらず、空の同じ場所に留まりません。代わりに、地上の軌跡は非対称の 8 の字パターン (アナレンマ) で、常に日本上空のほぼ真上 (仰角 60° 以上) にあるように設計されています。

公称軌道要素は次のとおりです。

計画されている7機の衛星群は、準天頂軌道（QZO）衛星4機、静止軌道（GEO）衛星2機、準静止軌道（わずかな傾斜と離心率）衛星1機で構成される。^[17]

QZSS の主な目的は、衛星が非常に高い高度でしか見えない日本の多数の都市の谷間で GPS の可用性を高めることです。二次的な機能はパフォーマンスの向上であり、GPS 由来のナビゲーション ソリューションの精度と信頼性を高めます。準天頂衛星は、GPS L1C/A 信号と互換性のある信号、および最新の GPS L1C、L2C 信号、および L5 信号を送信します。これにより、既存の GPS 受信機への変更が最小限に抑えられます。スタンドアロンの GPS と比較して、GPS と QZSS を組み合わせたシステムは、QZSS からのサブメートル級パフォーマンス向上信号 L1-SAIF および LEX の送信を介して提供される測距補正データによって、測位パフォーマンスが向上します。また、障害監視とシステム ヘルス データ通知によって信頼性も向上します。QZSS は、GPS 衛星の捕捉を改善するためのその他のサポート データもユーザーに提供します。当初の計画では、QZSS は水素メーザーとルビジウム (Rb) 原子時計の 2 種類の宇宙搭載型原子時計を搭載することになっていた。 QZSS 用のパッシブ水素メーザーの開発は 2006 年に中止されました。測位信号は Rb クロックによって生成され、GPS の計時システムに類似したアーキテクチャが採用されます。QZSS は双方向衛星時刻および周波数転送(TWSTFT) 方式も使用できるようになります。この方式は、宇宙での衛星原子標準の挙動に関する基礎知識の取得やその他の研究目的に使用されます。

QZSSは以下のクラスの公共サービスを提供しています。^[23]

• PNT（測位、航法、タイミング）サービスは、GPSシステムで使用される信号を補完し、本質的には追加の衛星として機能します。QZSS衛星はGPS衛星とクロックを同期します。このサービスは、GPSと同じL1C / A、L1C、L2C、およびL5Cの周波数帯で放送されます。^[24]
• SLAS（サブメーターレベル補強）サービスは、他のGPS-SBASシステムと相互運用可能なGPS用のGNSS補強形式を提供します。動作原理は、たとえば広域補強システムと同様です。L1で送信します。^[24]
• CLAS（センチメートル級測位増強）サービスは、ガリレオのより高精度なE6サービスと互換性のある高精度測位を提供する。このバンドは「実験的」という意味でL6またはLEXと呼ばれている。^[24]
• MADOCA-PPP（マルチGNSS高度軌道・クロック補強-精密単独測位）サービスは、CLASから独立したL6補強サービスです。
• DCレポート（災害・危機管理のための衛星レポート）サービスはL1Sで放送され、洪水や地震に関する情報を提供します。

その他のサービス クラスは公開されていません。

• PTV (Positioning Technology Verification) サービスは L5S でブロードキャストされます。ドキュメントでは、「null」メッセージ タイプについてのみ説明しています。
• Q-ANPI（QZSS安否確認サービス）は認定ショートメッセージサービスです。

第 1 世代の QZSS 計時システム (TKS) は Rb クロックをベースとしますが、最初の QZSS 衛星には実験的な水晶クロック同期システムの基本プロトタイプが搭載されます。2 年間の軌道上テスト段階の前半では、第 2 世代の QZSS で採用される可能性のある原子時計を使用しない技術の実現可能性を予備テストで調査します。

前述の QZSS TKS 技術は、BeiDou、Galileo、全地球測位システム(GPS)、GLONASS、NavICシステムなどの既存のナビゲーション衛星システムで使用されているオンボード原子時計を必要としない、新しい衛星計時システムです。 このコンセプトは、地上にある時間同期ネットワークによってリモートで提供される正確な時間を再ブロードキャストするトランスポンダーとして機能する軽量で操作可能なオンボードクロックと組み合わせた同期フレームワークの採用によって差別化されています。 これにより、衛星が地上局と直接通信しているときにシステムが最適に動作できるため、日本の QZSS のようなシステムに適しています。 衛星の質量が軽く、衛星の製造および打ち上げコストが低いことが、このシステムの大きな利点です。この概念の概要とQZSSの時刻同期ネットワークの2つの可能な実装が研究され、「準天頂衛星システムの遠隔同期方法」^[25]と「準天頂衛星システムの遠隔同期方法：搭載原子時計を必要としない新しい衛星計時システムの研究」^[26]に掲載されました。^{[一次資料以外が必要]}

• 多機能衛星補強システム(MSAS)
• 傾斜軌道
• ツンドラ軌道

• 日本政府QZSSサイト
• JAXA QZSSサイト
• JAXAみちびきデータサイト（日本語）
• JAXAみちびきデータサイト、英語サブサイト
• JAXA 準天頂衛星1号「みちびき」 2013年1月22日アーカイブ - Wayback Machine
• JAXAみちびき特設サイト
• ESA Navipedia QZSS 記事