JP7446251B2 - 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション - Google Patents
衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション Download PDFInfo
- Publication number
- JP7446251B2 JP7446251B2 JP2021024848A JP2021024848A JP7446251B2 JP 7446251 B2 JP7446251 B2 JP 7446251B2 JP 2021024848 A JP2021024848 A JP 2021024848A JP 2021024848 A JP2021024848 A JP 2021024848A JP 7446251 B2 JP7446251 B2 JP 7446251B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- satellite
- satellite constellation
- monitoring device
- resolution
- constellation
- 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.)
- Active
Links
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 claims description 138
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 79
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 23
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 15
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 15
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 54
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 16
- 230000006870 function Effects 0.000 description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radio Relay Systems (AREA)
Description
飛翔体対処システムは、発射時の噴霧(プルーム)を静止軌道衛星に搭載した赤外観測装置で探知し、飛行初期の段階の移動情報に基づき着地位置を予測し、対処システムで対処する。
発射時には、極めて高温な気体が広域に広がる。そのため、静止軌道からの監視でも飛翔体の探知が可能である。
噴射を止めた飛翔体を追跡するためには、飛翔体の本体の温度を検知する必要がある。そのため、高分解能かつ高感度の赤外監視が必要となり、従来の静止衛星による監視では対応できない。
そして、低軌道衛星コンステレーションで常時監視を行って、飛翔体の発射の探知後に即座に対処アセットに情報を伝達する仕組みが待望されている。
低軌道衛星コンステレーションは、低軌道衛星群で構成される衛星コンステレーションである。
低軌道衛星群は、1機以上の低軌道衛星である。
低軌道衛星は、LEOのような低軌道を飛翔する人工衛星である。
LEOは、Low Earth Orbitの略称である。
また、地球固定座標系に対してほぼ固定して見える静止衛星とは異なり、低軌道衛星は時々刻々と飛翔位置が移動するため、赤外監視装置を具備した監視装置と、通信衛星群の構成と、データ伝送の方法が課題となる。
第1衛星コンステレーションと、第2衛星コンステレーションと、を備える。
前記第1衛星コンステレーションと前記第2衛星コンステレーションとのそれぞれは、機数が6の倍数である複数の人工衛星を備え、
前記複数の人工衛星は、傾斜軌道または極軌道を飛翔する。
前記複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。
前記複数の軌道面は、6つの軌道面から成る1つ以上の軌道面組を構成する。
各軌道面組の6つの軌道面で6機の人工衛星が周回するタイミングが同期される。
前記第1衛星コンステレーションの前記複数の人工衛星と前記第2衛星コンステレーションの前記複数の人工衛星が周回するタイミングが同期される。
衛星コンステレーションシステム100について、図1から図3に基づいて説明する。
図1に基づいて、衛星コンステレーションシステム100の構成を説明する。
衛星コンステレーションシステム100は、衛星コンステレーション201と、衛星コンステレーション202と、地上設備110と、を備える。
複数の人工衛星210は、傾斜軌道または極軌道を飛翔する。例えば、各人工衛星210の軌道は、傾斜軌道または極軌道であり、且つ、円軌道である。
複数の人工衛星210に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。
複数の軌道面は、6つの軌道面から成る1つ以上の軌道面組を構成する。
各軌道面組の6つの軌道面で6機の人工衛星210が周回するタイミングが同期される。
複数の人工衛星220は、傾斜軌道または極軌道を飛翔する。例えば、各人工衛星210の軌道は、傾斜軌道または極軌道であり、且つ、円軌道である。
複数の人工衛星220に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。
複数の軌道面は、6つの軌道面から成る1つ以上の軌道面組を構成する。
各軌道面組の6つの軌道面で6機の人工衛星220が周回するタイミングが同期される。
つまり、衛星コンステレーション201の複数の人工衛星210は、通信網を形成し、人工衛星210間で通信する。また、衛星コンステレーション202の複数の人工衛星220は、通信網を形成し、人工衛星220間で通信する。さらに、衛星コンステレーション201と衛星コンステレーション202は、通信網を形成し、人工衛星210と人工衛星220との間で通信する。
衛星管制装置112は、各人工衛星(210、220)を制御するための各種コマンドおよび監視対象情報を生成するコンピュータであり、処理回路および入出力インタフェースなどのハードウェアを備える。処理回路は各種コマンドおよび監視対象情報を生成する。入出力インタフェースには入力装置および出力装置が接続される。衛星管制装置112は、入出力インタフェースを介して、通信装置111に接続される。
通信装置111は、各人工衛星(210、220)と通信を行う。具体的には、通信装置111は、各種コマンドおよび監視対象情報を各人工衛星(210、220)へ送信する。また、通信装置111は、各人工衛星(210、220)から送信される監視データを受信する。
人工衛星210は、通信装置211と、通信装置212と、監視装置213と、推進装置214と、姿勢制御装置215と、衛星制御装置216と、電源装置217と、解析装置218と、を備える。
例えば、通信装置212は光通信装置である。光通信装置は光波を利用する通信装置である。
例えば、監視装置213は、地心方向を指向して赤外線を利用して飛翔体の発射を探知する監視装置(第1赤外監視装置)である。
飛翔体は、監視対象の一例であり、発射時の噴射の終了後に間欠的噴射を繰り返しながら滑空する。
例えば、監視装置213は、広視野監視装置である。広視野監視装置は、高分解能監視装置の分解能よりも低い分解能を有するが、高分解能監視装置の視野よりも広い視野を有する監視装置である。
人工衛星210は、第1赤外監視装置であり且つ広視野監視装置である1つの監視装置213を備えてもよい。また、人工衛星210は、第1赤外監視装置である監視装置213と広視野監視装置である監視装置213との2つの監視装置213を備えてもよい。
姿勢制御装置215は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置215は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置215は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサなどである。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロ等である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上設備110からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。
姿勢制御装置215は、監視装置213の視野方向を変更するための装置(視野方向変更装置)として使用することができる。
人工衛星220は、通信装置221と、通信装置222と、監視装置223と、推進装置224と、姿勢制御装置225と、衛星制御装置226と、電源装置227と、を備える。
これらの装置は、人工衛星210の装置(211~217)に相当する。
例えば、監視装置223は、発射時の噴射の終了後の飛翔体を、地球周縁を指向して宇宙を背景にして赤外線を利用して監視する監視装置(第2赤外監視装置)である。
例えば、監視装置213は、高分解能監視装置である。高分解能監視装置は、広視野監視装置の視野よりも狭い視野を有するが、広視野監視装置の分解能よりも高い分解能を有する監視装置である。
人工衛星220は、第2赤外監視装置であり且つ高分解能監視装置である1つの監視装置223を備えてもよい。また、人工衛星220は、第2赤外監視装置である監視装置223と高分解能監視装置である監視装置223との2つの監視装置223を備えてもよい。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC、FPGAまたはこれらの組み合わせである。
ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。
FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。
人工衛星210は、監視方向を監視対象へ向けるためのポインティング機能を有する。
例えば、人工衛星210は、リアクションホイールを備える。リアクションホイールは、人工衛星210の姿勢を制御するための装置である。リアクションホイールが人工衛星210の姿勢を制御することによって、ボディポインティングが実現される。
例えば、人工衛星210は、ポインティング機構を備える。ポインティング機構は、監視装置213の視野方向を変えるための機構(視野方向変更装置)である。例えば、ポインティング機構として、駆動ミラーなどが利用される。
人工衛星220は、人工衛星210と同じくポインティング機能を有する。
各人工衛星(210、220)の軌道面の法線を北極側から見た相対角度は、衛星高度と軌道傾斜角との相関で成立する。
1日当たりの衛星周回数を維持する高度条件において、適切な軌道傾斜角を微調整することにより、軌道面間の相対角度を維持したまま、衛星コンステレーション(201、202)の運用が可能となる。
衛星管制装置112は、各人工衛星の高度を制御するためのコマンドを生成する。また、衛星管制装置112は、各人工衛星の軌道傾斜角を制御するためのコマンドを生成する。そして、衛星管制装置112は、これらコマンドを各人工衛星へ送信する。
各人工衛星(210、220)において、衛星制御装置(216、226)は、これらのコマンドにしたがって、衛星高度と軌道傾斜角とのそれぞれを調整する。具体的には、衛星制御装置(216、226)は、これらのコマンドにしたがって、推進装置(214、224)を制御する。推進装置(214、224)が衛星速度を変えることにより、衛星高度と軌道傾斜角とを調整することができる。
人工衛星(210、220)の飛行速度が増速すると、人工衛星の高度が上昇する。そして、人工衛星の高度が上昇すると、人工衛星の対地速度が減速する。
人工衛星(210、220)の飛行速度が減速すると、人工衛星の高度が下降する。そして、人工衛星の高度が下降すると、人工衛星の対地速度が増速する。
人工衛星(210、220)が赤道上空を横切る地点(分点)において推進装置(214、224)が軌道面と直交する方向へ推力を発生させれば、効果的に軌道傾斜角を微調整することができる。
複数の人工衛星は、1つ以上の人工衛星組を構成する。各人工衛星組は、6つの人工衛星から成る。
複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、1つ以上の軌道面組を構成する。各軌道面組は、6つの軌道面から成る。
各軌道面組の6つの軌道面で6機の人工衛星220が周回するタイミングが同期される。
各軌道面組において、m番の人工衛星を人工衛星(m)と称する。また、m番の人工衛星の軌道を軌道(m)と称する。
人工衛星(1)が軌道面(1)の最北端を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(3)が軌道面(3)の最北端から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(5)が軌道面(5)の最北端から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
面内位相は、軌道面内の位相を意味する。
面内位相におけるプラスの方向は、人工衛星の進行方向と反対の方向である。つまり、面内位相におけるマイナスの方向は、人工衛星の進行方向と同じ方向である。
タイミング(1)は、以下のタイミング(4)(6)(2)とも同期される。
タイミング(4)は、人工衛星(4)が軌道面(4)の最南端を通過するタイミングである。
タイミング(6)は、人工衛星(6)が軌道面(6)の最南端から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(2)が軌道面(2)の最南端から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
第(n+1)の人工衛星組におけるx番の人工衛星を、人工衛星(6n+x)と称する。「n」は1であり、「x」は1以上6以下の整数である。
第(n+1)の軌道面組におけるx番目の軌道面を、軌道面(6n+x)と称する。
各人工衛星の周回周期を「T」で表す。
人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(6n+3)が軌道面(6n+3)の最北端から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(6n+5)が軌道面(6n+5)の最北端から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
人工衛星(6n+4)が軌道面(6n+4)において各面内位相の地点を通過するタイミングをタイミング(4)と称する。
タイミング(4)は、以下のタイミング(6)(2)と同期される。
タイミング(6)は、人工衛星(6n+6)が、軌道面(6n+6)において人工衛星(6n+4)の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(6n+2)が、軌道面(6n+2)において人工衛星(6n+4)の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
また、人工衛星(6n+4)は、人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)の最北端を通過してからT/2が経過するタイミングで、軌道面(6n+4)の最北端を通過する。
人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(6n+3)が軌道面(6n+3)の最北端から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(6n+5)が軌道面(6n+5)の最北端から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(1)は、以下のタイミング(4)(6)(2)とも同期される。
タイミング(4)は、人工衛星(6n+4)が軌道面(6n+4)の最南端を通過するタイミングである。
タイミング(6)は、人工衛星(6n+6)が軌道面(6n+6)の最南端から面内位相がプラス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(6n+2)が軌道面(6n+2)の最南端から面内位相がプラス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
人工衛星(1)が軌道面(1)の最北端を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(3)が軌道面(3)の最北端から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(5)が軌道面(5)の最北端から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(1)は、以下のタイミング(4)(6)(2)とも同期される。
タイミング(4)は、人工衛星(4)が軌道面(4)の最南端を通過するタイミングである。
タイミング(6)は、人工衛星(6)が軌道面(6)の最南端から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(2)が軌道面(2)の最南端から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(6n+3)が軌道面(6n+3)の最北端から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(6n+5)が軌道面(6n+5)の最北端から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
人工衛星(6n+4)が軌道面(6n+4)において各面内位相の地点を通過するタイミングをタイミング(4)と称する。
タイミング(4)は、以下のタイミング(6)(2)と同期される。
タイミング(6)は、人工衛星(6n+6)が、軌道面(6n+6)において人工衛星(6n+4)の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(6n+2)が、軌道面(6n+2)において人工衛星(6n+4)の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
また、人工衛星(6n+4)は、人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)の最北端を通過してからT/2が経過するタイミングで、軌道面(6n+4)の最北端を通過する。
人工衛星(6n+1)が軌道面(6n+1)を通過するタイミングをタイミング(1)と称する。
タイミング(1)は、以下のタイミング(3)(5)と同期される。
タイミング(3)は、人工衛星(6n+3)が軌道面(6n+3)の最北端から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(5)は、人工衛星(6n+5)が軌道面(6n+5)の最北端から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(1)は、以下のタイミング(4)(6)(2)とも同期される。
タイミング(4)は、人工衛星(6n+4)が軌道面(6n+4)の最南端を通過するタイミングである。
タイミング(6)は、人工衛星(6n+6)が軌道面(6n+6)の最南端から面内位相がマイナス120度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング(2)は、人工衛星(6n+2)が軌道面(6n+2)の最南端から面内位相がマイナス240度ずれた地点を通過するタイミングである。
第1衛星コンステレーション(201)において、軌道傾斜角と軌道高度に応じて適切な視野範囲と適切な機数の人工衛星(210)が使用される。また、各人工衛星が監視装置(213)と通信装置(212)を具備し、監視装置が地心方向を指向する。これにより、中緯度帯において常時監視および常時通信が可能になる。
第1衛星コンステレーション(201)と第2衛星コンステレーション(202)が同期制御されることにより、中緯度帯の常時監視を実現した上で、中緯度帯の任意の地点を同時に2機以上の人工衛星で監視できる。そして、空中三角測量の原理により、監視対象の位置座標を導出できる。
また、監視範囲の南北端における監視可能範囲の隙間が埋まるので、監視範囲が緯度方向に拡大する。
また、赤道近傍の低緯度帯で稀に発生する監視可能範囲の隙間が埋まるので、低緯度帯の全てが監視可能になる。
さらに、監視対象が安全を保つ上の脅威となる複数の飛翔体である場合に、複数の飛翔体が同時に発射されても、全ての飛翔体を同時に監視することが可能になる。
衛星コンステレーション同士(201、202)が同期制御されることにより、最小構成となる12軌道面で、地心方向を指向する第1赤外監視装置を使って中緯度帯を常時監視することができる。そして、監視対象が飛翔体である場合、飛翔体の発射を探知できる。
飛翔体の発射時に推進装置によってプルームと呼ばれる高温の噴霧が噴射される。プルームは温度が高く拡散範囲が広いので、地心方向を指向する第1赤外監視装置によってプルームを探知できる。
一方、近年登場した飛翔体は、発射時の噴射が終了した後、飛翔途中に間欠的に噴射を行って、飛行経路を変更する。そのため、飛行経路と着地位置を予測するためには、温度が上昇した飛翔体本体を監視して追跡する必要がある。しかし、地心方向を指向する第1赤外監視装置による監視では、背景ノイズに飛翔体情報が埋もれてしまう。
そこで、第2赤外監視装置がリム観測を行う。リム観測では、深宇宙背景で飛翔体を監視できるので、背景ノイズに飛翔体情報が埋もれることなく飛翔体の追跡監視が可能である。
つまり、第1衛星コンステレーション(201)が飛翔体の発射を探知し、第2衛星コンステレーション(202)が噴射終了後の飛翔体本体を深宇宙背景で検知することにより、飛翔体の追跡監視が可能になる。
広視野監視装置を具備する第1衛星コンステレーション(201)により、中緯度帯を網羅的に監視して飛翔体の発射を探知することが可能である。
発射時の噴射の終了後、飛翔体本体の温度はプルームほど高温ではない。また、飛翔体本体の寸法はプルームの拡散サイズよりはるかに小さい。しかし、高分解能監視装置を具備する第2衛星コンステレーション(202)により、飛翔体の監視を継続することが可能である。
一般的に、広視野監視装置の分解能の高精細化には、技術面とコスト面で制約がある。そのため、高分解能監視装置を別途準備する。ただし、一般的に高分解能監視装置の監視範囲を広域にすることは難しい。そこで、狭域に対する高分解能監視装置を使用する。第2衛星コンステレーションは、一度に中緯度帯を網羅的に監視することはできない。しかし、視野方向を変更すれば、狭域に対する高分解能監視装置により、中緯度帯の任意の地点を監視できる。そのため、第2衛星コンステレーションが第1衛星コンステレーションによって探知された飛翔体に視野方向を向けることにより、飛翔体を高分解能で監視することが可能となる。
第2衛星コンステレーション(202)によって、第1衛星コンステレーション(201)によって発見された監視対象を継続的に監視できる。また、第2衛星コンステレーションは、高分解能な詳細情報を取得できる。
例えば、第1衛星コンステレーションの第1人工衛星(210)が飛翔体の発射を探知した後に、第1人工衛星は、第2衛星コンステレーションにおいて後方を飛翔する第2人工衛星(220)に飛翔体情報を通信クロスリンクによって伝送する。これにより、第2人工衛星は、発射地点の近傍に視野方向を変更して高分解能で飛翔体を追跡しながら監視できる。
光通信装置が使用されることにより、大容量の情報を短時間に伝送することができる。飛翔体の飛来は、安全を保つ上での脅威となる緊急事態である。しかし、光通信装置によって飛翔体情報を短時間に伝送でき、対処行動が可能になるという効果がある。
衛星コンステレーションシステム100について、主に実施の形態1と異なる点を説明する。
衛星コンステレーションシステム100の構成は、実施の形態1における構成と同じである。
但し、衛星コンステレーションシステム100は、2つ以上の衛星コンステレーション201を備えてもよいし、2つ以上の衛星コンステレーション202を備えてもよい。
実施の形態2は実施の形態1と同様の特徴を有し、実施の形態2によって実施の形態1と同様の効果を奏する。
特に、実施の形態2は、複数の飛翔体が同時に発射された場合にも対処することができるという効果を奏する。
また、実施の形態2は、次のような特徴および効果を有する。第1衛星コンステレーションの第1人工衛星(210)が飛翔体の発射を探知した後に、第1人工衛星は、第2衛星コンステレーションにおいて後方を飛翔する第2人工衛星(220)に飛翔体情報を通信クロスリンクによって伝送する。これにより、第2人工衛星は、発射地点の近傍に視野方向を変更して高分解能で飛翔体を追跡しながら監視できる。さらに、第2人工衛星は、高分解能で追跡した飛翔体の追跡情報を、第3衛星コンステレーションにおいて後方を飛翔する第3人工衛星に通信クロスリンクによって伝送する。これにより、第3人工衛星は、時間経過に伴い移動した飛翔体を高分解能で追跡できる。
衛星コンステレーションシステム100について、主に実施の形態1および実施の形態2と異なる点を説明する。
衛星コンステレーションシステム100は、衛星コンステレーション201と衛星コンステレーション202とを含む複数の衛星コンステレーションを備える。衛星コンステレーションシステム100は、2つ以上の衛星コンステレーション201を備えてもよいし、2つ以上の衛星コンステレーション202を備えてもよい。
各衛星コンステレーション(201、202)は、複数の人工衛星(210、220)を備える。
但し、1つの衛星コンステレーションに備わる人工衛星の機数は、6機以上であり、6の倍数であってよいし、6の倍数でなくてもよい。
実施の形態3は実施の形態1および実施の形態2と同様の特徴を有し、実施の形態3によって同様の効果を奏する。
各衛星コンステレーションの6機以上の人工衛星は、サービス領域をオーバーラップさせて同期運用される。そのため、いずれかの衛星コンステレーションの故障時に、故障していない衛星コンステレーションによるバックアップが可能となる。また、空間三角測量による位置座標の計測など、2機以上の人工衛星を同一対象に対して同時に必要とするサービスが可能になる。
また、監視装置によって飛翔体を監視する場合には、複数の飛翔体が同時に発射されても対処することができる。
各衛星コンステレーションの6機以上の人工衛星は、同一軌道面で均等な位相の配置で同期して運用される。これにより、同一軌道面における再訪頻度が向上する。
各衛星コンステレーションの6機以上の人工衛星は、経度方向に等間隔にずれた軌道面で同期して運用される。これにより、各衛星コンステレーションは、地球の自転に伴う経度および緯度の変化に応じて、交互に地表面の特定領域に対して監視サービスおよび通信サービスを継続できる。
各衛星コンステレーションの6機以上の人工衛星は、経度方向に等間隔にずれた軌道面で同期して運用され、かつ、軌道面内の位相が等間隔にオフセットされ同期して運用される。これにより、各衛星コンステレーションは、地球の自転に伴う経度および緯度の変化に応じて、交互に地表面の特定地点に対して監視サービスおよび通信サービスを継続できる。
飛翔体監視システム101について、主に実施の形態1から実施の形態3と異なる点を図4に基づいて説明する。
図4に基づいて、飛翔体監視システム101の構成を説明する。飛翔体監視システム101は、衛星コンステレーションシステム100の一種である。
飛翔体監視システム101は、衛星コンステレーション群203と、衛星コンステレーション群204と、地上設備110と、を備える。
衛星コンステレーション群203は、衛星コンステレーション201を含む1つ以上の衛星コンステレーションである。具体的には、衛星コンステレーション群203は、1つ以上の衛星コンステレーション201である。
衛星コンステレーション群204は、衛星コンステレーション202を含む1つ以上の衛星コンステレーションである。具体的には、衛星コンステレーション群204は、1つ以上の衛星コンステレーション202である。
衛星コンステレーション201および衛星コンステレーション202は、実施の形態1から実施の形態3で説明した通りである。
実施の形態4は実施の形態1から実施の形態3と同様の特徴を有し、実施の形態4によって実施の形態1から実施の形態3と同様の効果を奏する。
特に、実施の形態4は、以下のような特徴および効果を有する。
発射時の噴射の終了後に飛翔体が間欠的に噴射を繰り返しながら滑空しているときに、第1赤外監視装置を具備する第1衛星コンステレーション(201)は、飛翔体の発射を探知することができる。さらに、第1衛星コンステレーションは、第2赤外監視装置を具備する第2衛星コンステレーション(202)に飛翔体情報を伝送することができる。そして、第2衛星コンステレーションは飛翔体を追跡することができる。
飛翔体の推進装置が再度噴射して飛翔体の飛翔方向および飛翔速度が変化した場合、第1衛星コンステレーションは、再噴射を検出することができる。さらに、第1衛星コンステレーションは、飛翔体情報を第2衛星コンステレーションに伝送することができる。そして、第2衛星コンステレーションは飛翔体を追跡することができる。
第2赤外監視装置が視野範囲の狭い高分解能監視装置であっても、視野方向の変更により、監視対象を遺漏なく追跡することができる。
例えば、火事または爆発事故などの緊急事態で高温物体が探知された後に高温物体を高分解能で詳細に監視して緊急事態に対応することを想定する。この場合、広域監視装置を具備する第1衛星コンステレーション(201)によって発見された高温物体を、第2衛星コンステレーション(202)の高分解能監視装置によって迅速かつ網羅的に高分解能で監視することができる。さらに、後続の人工衛星が高分解能な監視を継続することにより、火事の延焼など時間経緯を伴う災害状況を迅速に把握できる。
衛星コンステレーションシステム100は、飛翔体の発射を探知し、対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送する衛星情報伝送システムとして利用することができる。
衛星コンステレーションシステム100は、赤外監視装置を具備した監視衛星群を有する。衛星コンステレーションシステム100は、メッシュ状に通信網を形成する通信衛星群を有する。
なお、情報伝送に資する時間遅れ、および、人工衛星が最速のタイミングで情報を授受するまでの待ち時間などを考慮して、「準リアルタイム」という用語を使用している。
そこで、地球周縁を指向するリム観測と呼ばれる監視方法により、温度上昇した飛翔体本体を、深宇宙を背景にして監視する。
これにより、飛翔体情報がノイズに埋もれることなく飛翔体の監視が可能となる。
飛翔体が飛翔途中で間欠的に再噴射をして進行方向を変更しても、飛翔経路予測装置が進行方向を追跡して時系列情報を継続的に取得することにより、飛翔体に対する処置が可能となる。
また、個別の対処アセットに対して直接に情報を伝送する手段がある。但し、セキュリティ上の制約などにより、個別の対処アセットの位置情報を開示できない場合がある。そのため、衛星情報伝送システムが特別な専用システムを利用する場合、対処アセットへの指令および飛翔体情報を対処地上センター(地上設備110の一種)に集約し、対処地上センターから対処アセットに対する指令を実施することが合理的である。
衛星情報伝送システムの運用方法は、システム全体の構成方法および運用方法によって変わる。
Claims (21)
- 飛翔途中に間欠的に噴射を行って飛行経路を変更する飛翔体の発射を低緯度帯から中緯度帯の広域で常時監視して飛翔体の発射を探知すると対処アセットに情報を伝達する衛星コンステレーションシステムであって、
第1衛星コンステレーションと、第2衛星コンステレーションと、を備え
前記第1衛星コンステレーションと前記第2衛星コンステレーションとのそれぞれは、機数が6の倍数である複数の人工衛星を備え、
前記複数の人工衛星は、低軌道の傾斜軌道または極軌道を飛翔し、
前記複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされ、
前記複数の軌道面は、6つの軌道面から成る1つ以上の軌道面組を構成し、
各軌道面組の6つの軌道面で6機の人工衛星が周回するタイミングが同期され、
前記第1衛星コンステレーションの前記複数の人工衛星と前記第2衛星コンステレーションの前記複数の人工衛星が周回するタイミングが同期され、
前記第1衛星コンステレーションと前記第2衛星コンステレーションが、通信クロスリンクを形成し、
前記第1衛星コンステレーションの前記人工衛星は、前記飛翔体の発射を探知した後に飛翔体情報を前記通信クロスリンクによって前記第2衛星コンステレーションの前記人工衛星に伝送し、
前記第2衛星コンステレーションの前記人工衛星は、温度が上昇した前記飛翔体を深宇宙背景で追跡しながら監視する
衛星コンステレーションシステム。 - 前記第1衛星コンステレーションの各人工衛星は、
地心方向を指向して飛翔体の発射を探知する第1赤外監視装置を備え、
前記第2衛星コンステレーションの各人工衛星は、
地球周縁を指向して宇宙を背景にして前記飛翔体を監視する第2赤外監視装置を備える請求項1に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記第1衛星コンステレーションの各人工衛星は、広視野監視装置を備え、
前記第2衛星コンステレーションの各人工衛星は、高分解能監視装置と、前記高分解能監視装置の視野方向を変更するための視野方向変更装置と、を備え、
前記広視野監視装置は、前記高分解能監視装置の分解能よりも低い分解能を有するが、前記高分解能監視装置の視野よりも広い視野を有する監視装置であり、
前記高分解能監視装置は、前記広視野監視装置の視野よりも狭い視野を有するが、前記広視野監視装置の分解能よりも高い分解能を有する監視装置である
請求項1または請求項2に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記第1衛星コンステレーションの各人工衛星と前記第2衛星コンステレーションの各人工衛星は、通信装置を備え、
前記第1衛星コンステレーションと前記第2衛星コンステレーションが、通信クロスリンクを形成する
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記通信装置が光通信装置である
請求項4に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記第1衛星コンステレーションを含む第1衛星コンステレーション群と、
前記第2衛星コンステレーションを含む第2衛星コンステレーション群と、
を備え、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第1赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第2赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第1赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後に間欠的噴射を繰り返しながら滑空する飛翔体の発射を、地心方向を指向して赤外線を利用して探知する監視装置であり、
前記第2赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後の前記飛翔体を、地球周縁を指向して宇宙を背景にして赤外線を利用して監視する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項1に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記第1衛星コンステレーションを含む第1衛星コンステレーション群と、
前記第2衛星コンステレーションを含む第2衛星コンステレーション群と、
を備え、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、広視野監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、高分解能監視装置と視野方向変更装置と通信装置とを備え、
前記視野方向変更装置は、前記高分解能監視装置の視野方向を変更するための装置であり、
前記広視野監視装置は、前記高分解能監視装置の分解能よりも低い分解能を有するが、前記高分解能監視装置の視野よりも広い視野を有する監視装置であり、
前記高分解能監視装置は、前記広視野監視装置の視野よりも狭い視野を有するが、前記広視野監視装置の分解能よりも高い分解能を有する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項1に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の衛星コンステレーションシステムに備わる第1衛星コンステレーションである衛星コンステレーション。
- 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の衛星コンステレーションシステムに備わる第2衛星コンステレーションである衛星コンステレーション。
- 前記第1衛星コンステレーションと前記第2衛星コンステレーションを含む複数の衛星コンステレーションを備え、
前記複数の衛星コンステレーションは、互いの前記複数の人工衛星が周回するタイミングが同期される
請求項1に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションの各人工衛星は、通信装置を備え、
前記複数の衛星コンステレーションが、通信クロスリンクを形成する
請求項10に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記通信装置が光通信装置である
請求項11に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションは、第1衛星コンステレーション群と、第2衛星コンステレーション群と、を含み、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第1赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第2赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第1赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後に間欠的噴射を繰り返しながら滑空する飛翔体の発射を、地心方向を指向して赤外線を利用して探知する監視装置であり、
前記第2赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後の前記飛翔体を、地球周縁を指向して宇宙を背景にして赤外線を利用して監視する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項10に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションは、第1衛星コンステレーション群と、第2衛星コンステレーション群と、を含み、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、広視野監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、高分解能監視装置と視野方向変更装置と通信装置とを備え、
前記視野方向変更装置は、前記高分解能監視装置の視野方向を変更するための装置であり、
前記広視野監視装置は、前記高分解能監視装置の分解能よりも低い分解能を有するが、前記高分解能監視装置の視野よりも広い視野を有する監視装置であり、
前記高分解能監視装置は、前記広視野監視装置の視野よりも狭い視野を有するが、前記広視野監視装置の分解能よりも高い分解能を有する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項10に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 請求項10から請求項14のいずれか1項に記載の衛星コンステレーションシステムに備わる衛星コンステレーション。
- 第1衛星コンステレーションと、第2衛星コンステレーションを含む複数の衛星コンステレーションを備え、
前記複数の衛星コンステレーションのそれぞれは、6機以上の複数の人工衛星を備え、
前記複数の軌道面で前記複数の人工衛星が周回するタイミングが同期され、
前記複数の衛星コンステレーションは、互いの前記複数の人工衛星が周回するタイミングが同期される
請求項1に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションの各人工衛星は、通信装置を備え、
前記複数の衛星コンステレーションが、通信クロスリンクを形成する
請求項16に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記通信装置が光通信装置である
請求項17に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションは、第1衛星コンステレーション群と、第2衛星コンステレーション群と、を含み、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第1赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、第2赤外監視装置と通信装置とを備え、
前記第1赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後に間欠的噴射を繰り返しながら滑空する飛翔体の発射を、地心方向を指向して赤外線を利用して探知する監視装置であり、
前記第2赤外監視装置は、発射時の噴射の終了後の前記飛翔体を、地球周縁を指向して宇宙を背景にして赤外線を利用して監視する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項16に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 前記複数の衛星コンステレーションは、第1衛星コンステレーション群と、第2衛星コンステレーション群と、を含み、
前記第1衛星コンステレーション群の各人工衛星は、広視野監視装置と通信装置とを備え、
前記第2衛星コンステレーション群の各人工衛星は、高分解能監視装置と視野方向変更装置と通信装置とを備え、
前記視野方向変更装置は、前記高分解能監視装置の視野方向を変更するための装置であり、
前記広視野監視装置は、前記高分解能監視装置の分解能よりも低い分解能を有するが、前記高分解能監視装置の視野よりも広い視野を有する監視装置であり、
前記高分解能監視装置は、前記広視野監視装置の視野よりも狭い視野を有するが、前記広視野監視装置の分解能よりも高い分解能を有する監視装置であり、
前記第1衛星コンステレーション群と前記第2衛星コンステレーション群が、通信クロスリンクを形成する
請求項16に記載の衛星コンステレーションシステム。 - 請求項16から請求項20のいずれか1項に記載の衛星コンステレーションシステムに備わる衛星コンステレーション。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021024848A JP7446251B2 (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021024848A JP7446251B2 (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022126967A JP2022126967A (ja) | 2022-08-31 |
JP7446251B2 true JP7446251B2 (ja) | 2024-03-08 |
Family
ID=83060111
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021024848A Active JP7446251B2 (ja) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7446251B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008137439A (ja) | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | 監視衛星 |
WO2020240826A1 (ja) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション形成プログラム、および地上装置 |
WO2020261481A1 (ja) | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星 |
-
2021
- 2021-02-19 JP JP2021024848A patent/JP7446251B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008137439A (ja) | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | 監視衛星 |
WO2020240826A1 (ja) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション形成システム、衛星コンステレーション形成方法、衛星コンステレーション形成プログラム、および地上装置 |
WO2020261481A1 (ja) | 2019-06-27 | 2020-12-30 | 三菱電機株式会社 | 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022126967A (ja) | 2022-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7086294B2 (ja) | 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星 | |
WO2021172182A1 (ja) | 衛星コンステレーション、地上設備および飛翔体追跡システム | |
JP2023155382A (ja) | 衝突回避方法および地上設備 | |
JP7434649B2 (ja) | 衛星情報伝送システム | |
WO2022065256A1 (ja) | 衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、地上設備、通信衛星、監視システム、構成衛星、人工衛星、通信衛星コンステレーション、衛星コンステレーション、および、衛星 | |
US10543939B2 (en) | Apparatus and methods for creating artificial near-earth orbits | |
JP7262369B2 (ja) | 衛星コンステレーション | |
JP7503195B2 (ja) | 飛翔体対処システム、および、傾斜軌道衛星システム | |
JP7503194B2 (ja) | 飛翔体対処システム、傾斜軌道衛星システム、および、衛星コンステレーション | |
JP7394801B2 (ja) | 滑空飛翔体追跡方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、および、地上システム | |
JP2024045779A (ja) | 飛翔経路予測装置、対処アセット選択装置、赤道上空衛星システム、極軌道衛星システムおよび監視衛星 | |
JP2024032957A (ja) | ハイブリッドコンステレーション、ハイブリッドコンステレーション形成方法、衛星情報伝送システム、地上システム、ミッション衛星、および、地上設備 | |
JP7394802B2 (ja) | 滑空飛翔体識別方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、および、地上システム | |
JP7499940B2 (ja) | 飛翔経路モデル選択方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システムおよび地上システム | |
JP7446251B2 (ja) | 衛星コンステレーションシステムおよび衛星コンステレーション | |
JP7395023B2 (ja) | 衛星コンステレーション、飛翔体監視システム、傾斜軌道衛星システム、傾斜軌道衛星およびハイブリッドコンステレーション | |
WO2022176733A1 (ja) | 飛翔位置導出方法、飛翔体追跡システム、地上システムおよび飛翔体対処システム | |
WO2023062731A1 (ja) | 飛翔体追跡方法、飛翔体追跡システム、衛星コンステレーションおよび地上システム | |
JP7418367B2 (ja) | 弾道飛翔体追跡方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システムおよび地上システム | |
JP2023058047A (ja) | 飛翔体追跡システム | |
JP2023018590A (ja) | マルチレイヤコンステレーション | |
Lakdawalla et al. | Getting to Mars | |
Aorpimai | Low-thrust orbit control of LEO small satellites | |
Jablonski et al. | Navy Tactical Ballistic Missile problems-Space-based early warning systems for sea-based theater missile defense |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230301 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231023 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231128 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240123 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240227 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7446251 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |