JPH10150400A - 中高度軌道通信衛星システム - Google Patents
中高度軌道通信衛星システムInfo
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- JPH10150400A JPH10150400A JP9254591A JP25459197A JPH10150400A JP H10150400 A JPH10150400 A JP H10150400A JP 9254591 A JP9254591 A JP 9254591A JP 25459197 A JP25459197 A JP 25459197A JP H10150400 A JPH10150400 A JP H10150400A
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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
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/195—Non-synchronous stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1085—Swarms and constellations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/242—Orbits and trajectories
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1007—Communications satellites
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 中高度軌道(MEO)衛星配置を提供する。
【解決手段】 中高度軌道(MEO)衛星配置は、2つの
衛星補助配置からなる。2つの衛星補助配置の各々は、
クロスリンクされた3つの衛星からなる。両補助配置の
クロスリンクされた衛星は、赤道面内に位置し、ほぼ円
形の軌道を周回する。各補助配置内の衛星の各々は、他
方の補助配置の少なくとも1つの隣接する2つの衛星の
各々に対して所定角度だけオフセットされている。衛星
補助配置の各々は、通信の中継に必要な衛星リンクの数
を最小とするように、少なくとも1つのミッションプラ
ットフォームと地上ノードとの間で通信を中継する。各
補助配置の衛星の少なくとも1つは、常時地上ノードの
視野に存在する。
衛星補助配置からなる。2つの衛星補助配置の各々は、
クロスリンクされた3つの衛星からなる。両補助配置の
クロスリンクされた衛星は、赤道面内に位置し、ほぼ円
形の軌道を周回する。各補助配置内の衛星の各々は、他
方の補助配置の少なくとも1つの隣接する2つの衛星の
各々に対して所定角度だけオフセットされている。衛星
補助配置の各々は、通信の中継に必要な衛星リンクの数
を最小とするように、少なくとも1つのミッションプラ
ットフォームと地上ノードとの間で通信を中継する。各
補助配置の衛星の少なくとも1つは、常時地上ノードの
視野に存在する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、衛星設置の通信シ
ステムに関し、特に中高度通信衛星配置を使用する衛星
設置の通信システムに関する。なお、本発明において、
「衛星補助配置(satellite subconstellation)」は、
複数の衛星がある形態に配置されて構成されている状態
と同義であり、「衛星配置(satellite constellatio
n)」は、かかる補助配置の1つ以上から構成されるも
のと同義である。
ステムに関し、特に中高度通信衛星配置を使用する衛星
設置の通信システムに関する。なお、本発明において、
「衛星補助配置(satellite subconstellation)」は、
複数の衛星がある形態に配置されて構成されている状態
と同義であり、「衛星配置(satellite constellatio
n)」は、かかる補助配置の1つ以上から構成されるも
のと同義である。
【0002】
【背景技術】複数の中継衛星を使用する衛星設置の通信
システムにおいて、例えば地球の反対側に位置する局の
間でのグローバル通信を容易とするために、少なくとも
2つの衛星と通信することが必要である。これらの中継
衛星は、およそ35,880メートル(22,300マ
イル)の高度の静止軌道に留まっている。これらの静止
軌道衛星間の距離が長いと、これらの衛星間のリンクを
保持するのに必要な高電力送信と大なるアンテナとに関
するコストを課すことになる。
システムにおいて、例えば地球の反対側に位置する局の
間でのグローバル通信を容易とするために、少なくとも
2つの衛星と通信することが必要である。これらの中継
衛星は、およそ35,880メートル(22,300マ
イル)の高度の静止軌道に留まっている。これらの静止
軌道衛星間の距離が長いと、これらの衛星間のリンクを
保持するのに必要な高電力送信と大なるアンテナとに関
するコストを課すことになる。
【0003】周知のタイプの低高度中継衛星システムの
使用も、問題がある。例えば、低高度中継衛星は、不連
続な交互接続に苦しめられ、また、サービス領域も限定
される。故に、静止軌道よりも低い高度に配置されて通
信距離を短縮しながらも、ほぼグローバルなサービス領
域を提供する衛星中継通信システムを設けることに需要
がある。
使用も、問題がある。例えば、低高度中継衛星は、不連
続な交互接続に苦しめられ、また、サービス領域も限定
される。故に、静止軌道よりも低い高度に配置されて通
信距離を短縮しながらも、ほぼグローバルなサービス領
域を提供する衛星中継通信システムを設けることに需要
がある。
【0004】ホルステイン(Horstein)等の米国特許第
5,439,190号は、中高度軌道の遠隔通信衛星配置を使用
する衛星ベースのセルラ遠隔通信システムを開示する。
このシステムは、広帯域のセルラ電話サービスに対して
マルチビーム無線周波数通信リンクを提供する。衛星
は、地球の周囲に複数の傾斜した軌道に配置されてい
る。軌道特性は、例えば、衛星のサービス領域を最大に
しながらも、ビーム対ビーム及び衛星対衛星の引継の数
と伝搬時間遅延とを最小にすることによって適応され
る。ホルステイン特許は、ビーム対ビーム及び衛星対衛
星の引継を排除すると言われているさらなる特徴を開示
して、ドロップアウトの可能性の低減を提案している。
5,439,190号は、中高度軌道の遠隔通信衛星配置を使用
する衛星ベースのセルラ遠隔通信システムを開示する。
このシステムは、広帯域のセルラ電話サービスに対して
マルチビーム無線周波数通信リンクを提供する。衛星
は、地球の周囲に複数の傾斜した軌道に配置されてい
る。軌道特性は、例えば、衛星のサービス領域を最大に
しながらも、ビーム対ビーム及び衛星対衛星の引継の数
と伝搬時間遅延とを最小にすることによって適応され
る。ホルステイン特許は、ビーム対ビーム及び衛星対衛
星の引継を排除すると言われているさらなる特徴を開示
して、ドロップアウトの可能性の低減を提案している。
【0005】ハーシェフィールド(Hirshfield)等の米
国特許第5,422,647号は、形態セルラ談話などのユーザ
装置と地上ゲートウェイとの間で効率の良い通信を行う
通信衛星ペイロードを開示する。衛星ペイロードは、全
2重通信を使用するユーザ装置のアップリンクとダウン
リンクとの両方において互いに独立した複数のアンテナ
ビームを、同時にサポートする。衛星ペイロードは、低
軌道(LEO)配置の複数の衛星のうちの1の衛星に搭載
されている。
国特許第5,422,647号は、形態セルラ談話などのユーザ
装置と地上ゲートウェイとの間で効率の良い通信を行う
通信衛星ペイロードを開示する。衛星ペイロードは、全
2重通信を使用するユーザ装置のアップリンクとダウン
リンクとの両方において互いに独立した複数のアンテナ
ビームを、同時にサポートする。衛星ペイロードは、低
軌道(LEO)配置の複数の衛星のうちの1の衛星に搭載
されている。
【0006】本発明の対象となる他の特許は、、ウイー
デマン(Wiedeman)等の米国特許第5,448,623号であ
る。この特許は、ローミング無線電話ユーザにサービス
を行うことのできる無線電話システムを開示する。この
システムは、例えば、複数の地上通信リンクと、少なく
とも1つの周回衛星と、少なくとも1つの地上設置のゲ
ートウェイとを含む。このシステムは、単一の中継衛星
を介した地上の無線電話側のユーザトランシーバ装置と
地上の通信リンクとの間での通信に作用することによっ
て動作する。ゲートウェイは、ネットワークのデータベ
ースと協動してリンクするときに最終の決定をもたらし
て、第1周回衛星から第2周回衛星までの引継に作用す
る。
デマン(Wiedeman)等の米国特許第5,448,623号であ
る。この特許は、ローミング無線電話ユーザにサービス
を行うことのできる無線電話システムを開示する。この
システムは、例えば、複数の地上通信リンクと、少なく
とも1つの周回衛星と、少なくとも1つの地上設置のゲ
ートウェイとを含む。このシステムは、単一の中継衛星
を介した地上の無線電話側のユーザトランシーバ装置と
地上の通信リンクとの間での通信に作用することによっ
て動作する。ゲートウェイは、ネットワークのデータベ
ースと協動してリンクするときに最終の決定をもたらし
て、第1周回衛星から第2周回衛星までの引継に作用す
る。
【0007】
【発明の目的】本発明の第1の目的は、N個の衛星補助
配置からなり、N個の衛星補助配置の各々は、地上ノー
ドと少なくとも1つのミッションプラットフォームとの
間で通信を中継するクロスリンクされた(cross-linke
d)衛星の複数からなる中高度軌道(MEO)通信衛星シス
テムを提供することである。
配置からなり、N個の衛星補助配置の各々は、地上ノー
ドと少なくとも1つのミッションプラットフォームとの
間で通信を中継するクロスリンクされた(cross-linke
d)衛星の複数からなる中高度軌道(MEO)通信衛星シス
テムを提供することである。
【0008】本発明の第2の目的は、N個の衛星補助配
置からなり、衛星のクロスリンクの脱落及び再捕捉に関
連する問題を回避するために、N個の衛星補助配置の各
々の衛星が連続してクロスリンクされている中高度軌道
(MEO)通信衛星システムを提供することである。本発
明の第3の目的は、N個の衛星補助配置からなり、N個の
衛星補助配置の各々のうちの少なくとも1つの衛星が常
時地上ノードの視野に存在する中高度軌道(MEO)通信
衛星システムを提供することである。
置からなり、衛星のクロスリンクの脱落及び再捕捉に関
連する問題を回避するために、N個の衛星補助配置の各
々の衛星が連続してクロスリンクされている中高度軌道
(MEO)通信衛星システムを提供することである。本発
明の第3の目的は、N個の衛星補助配置からなり、N個の
衛星補助配置の各々のうちの少なくとも1つの衛星が常
時地上ノードの視野に存在する中高度軌道(MEO)通信
衛星システムを提供することである。
【0009】本発明の第4の目的は、N個の衛星補助配
置からなり、N個の衛星補助配置の各々のうちの少なく
とも1つの衛星が、システムによってサービスが行われ
ているサービス領域内に位置する少なくとも1つのミッ
ションプラットフォームの視野に常時存在する中高度軌
道(MEO)通信衛星システムを提供することである。本
発明の第5の目的は、ほぼ全世界的なサービス領域を形
成する中高度軌道(MEO)通信衛星システムを提供する
ことである。
置からなり、N個の衛星補助配置の各々のうちの少なく
とも1つの衛星が、システムによってサービスが行われ
ているサービス領域内に位置する少なくとも1つのミッ
ションプラットフォームの視野に常時存在する中高度軌
道(MEO)通信衛星システムを提供することである。本
発明の第5の目的は、ほぼ全世界的なサービス領域を形
成する中高度軌道(MEO)通信衛星システムを提供する
ことである。
【0010】本発明の第6の目的は、通信を終了せしめ
るために横断が必要な衛星クロスリンクの数を最小とす
るように、地上ベースのまたは空輸プラットフォームの
少なくとも一方と地上ノードとの間で通信を中継する中
高度軌道(MEO)通信衛星システムを提供することであ
る。本発明のさらなる目的及び効果は、図面及び以下の
記載から明らかになる。
るために横断が必要な衛星クロスリンクの数を最小とす
るように、地上ベースのまたは空輸プラットフォームの
少なくとも一方と地上ノードとの間で通信を中継する中
高度軌道(MEO)通信衛星システムを提供することであ
る。本発明のさらなる目的及び効果は、図面及び以下の
記載から明らかになる。
【0011】
【発明の概要】上記及びその他の問題は解決され、本発
明の目的は、中高度軌道(MEO)通信衛星システムによ
って、さらに、地上ノードと少なくとも1つのユーザ端
末(「ミッションプラットフォーム」とも称す)との間
で通信を行う方法によって、実現される。MEO通信衛星
システムは、MEO衛星補助配置と、地上ノードと、複数
のミッションプラットフォームとからなる。MEO衛星配
置は、少なくとも2つの補助配置P1, P2に一様に配置さ
れた複数の衛星からなる。各補助配置の衛星は、円形ま
たはほぼ円形の軌道を周回する。好ましい実施例におい
て、補助配置P1には3つの衛星が配置され、補助配置P2
には3つの衛星が配置される。すべての衛星は、およそ
5,000海里から10,000海里の間の同一高度を
中心に配置される。このようにして、衛星は、地表の1
点に対して連続して移動している。補助配置P1, P2は、
両方とも赤道面内に配置されている。補助配置P1内の衛
星は、補助配置P2内の隣接する2つの衛星から、およそ
60゜の経度方向の角度(θ)だけオフセットされ、補
助配置P2内の衛星は、補助配置P1内の隣接する2つの衛
星から、およそ60゜の経度方向の角度(θ)だけオフ
セットされている。MEO衛星配置は、地上設置のミッシ
ョンプラットフォームに対しておよそ北緯70゜と南緯
70゜との間にサービス領域を形成する。MEO衛星配置
も、高度およそ150海里の上空で全ての緯度に配置さ
れた衛星に対して完全なサービス領域を形成する。
明の目的は、中高度軌道(MEO)通信衛星システムによ
って、さらに、地上ノードと少なくとも1つのユーザ端
末(「ミッションプラットフォーム」とも称す)との間
で通信を行う方法によって、実現される。MEO通信衛星
システムは、MEO衛星補助配置と、地上ノードと、複数
のミッションプラットフォームとからなる。MEO衛星配
置は、少なくとも2つの補助配置P1, P2に一様に配置さ
れた複数の衛星からなる。各補助配置の衛星は、円形ま
たはほぼ円形の軌道を周回する。好ましい実施例におい
て、補助配置P1には3つの衛星が配置され、補助配置P2
には3つの衛星が配置される。すべての衛星は、およそ
5,000海里から10,000海里の間の同一高度を
中心に配置される。このようにして、衛星は、地表の1
点に対して連続して移動している。補助配置P1, P2は、
両方とも赤道面内に配置されている。補助配置P1内の衛
星は、補助配置P2内の隣接する2つの衛星から、およそ
60゜の経度方向の角度(θ)だけオフセットされ、補
助配置P2内の衛星は、補助配置P1内の隣接する2つの衛
星から、およそ60゜の経度方向の角度(θ)だけオフ
セットされている。MEO衛星配置は、地上設置のミッシ
ョンプラットフォームに対しておよそ北緯70゜と南緯
70゜との間にサービス領域を形成する。MEO衛星配置
も、高度およそ150海里の上空で全ての緯度に配置さ
れた衛星に対して完全なサービス領域を形成する。
【0012】本発明の1の概念によれば、補助配置P1に
配置された衛星は、連続してクロスリンクされて、「環
状」配置を形成する。同様に、補助配置P2に配置された
衛星も、連続してクロスリンクされて「環状」配置を形
成する。各補助配置P1, P2の衛星を上記の如くクロスリ
ンクさせることによって、衛星間のクロスリンクや再獲
得に関係する問題は回避される。
配置された衛星は、連続してクロスリンクされて、「環
状」配置を形成する。同様に、補助配置P2に配置された
衛星も、連続してクロスリンクされて「環状」配置を形
成する。各補助配置P1, P2の衛星を上記の如くクロスリ
ンクさせることによって、衛星間のクロスリンクや再獲
得に関係する問題は回避される。
【0013】各衛星は、データ受信及び送信システムを
有し、かかるシステムによって、衛星は、地上ノード
と、ミッションプラットフォームと、同一の補助配置内
に衛星として配置されている他の衛星と接続することが
できる。データ受信及び送信システムは、例えば、通信
コントローラと、通信プロセッサと、複数の操作自在な
アンテナのセットとを含む。本発明の他の実施例によれ
ば、レーザ望遠鏡と光送信機と光受信機とが、RFシステ
ムの替わりに使用されて、光クロスリンクを形成する。
有し、かかるシステムによって、衛星は、地上ノード
と、ミッションプラットフォームと、同一の補助配置内
に衛星として配置されている他の衛星と接続することが
できる。データ受信及び送信システムは、例えば、通信
コントローラと、通信プロセッサと、複数の操作自在な
アンテナのセットとを含む。本発明の他の実施例によれ
ば、レーザ望遠鏡と光送信機と光受信機とが、RFシステ
ムの替わりに使用されて、光クロスリンクを形成する。
【0014】通信コントローラは、例えば、地上ノード
から受信した信号によって搬送されるエフェメリス情報
や自動追跡法に基づいて、アンテナの照準方向を制御す
る。ミッションプラットフォームは、例えば、低高度軌
道にある少なくとも1つの衛星(「周回ミッションプラ
ットフォーム」や「ミッションプラットフォーム衛星」
とも称す)と、少なくとも1つの航空機(「空輸ミッシ
ョンプラットフォーム」とも称す)と、1つ以上の地上
設置のユーザ通信システム(「地上ミッションプラット
フォーム」とも称す)とからなる。
から受信した信号によって搬送されるエフェメリス情報
や自動追跡法に基づいて、アンテナの照準方向を制御す
る。ミッションプラットフォームは、例えば、低高度軌
道にある少なくとも1つの衛星(「周回ミッションプラ
ットフォーム」や「ミッションプラットフォーム衛星」
とも称す)と、少なくとも1つの航空機(「空輸ミッシ
ョンプラットフォーム」とも称す)と、1つ以上の地上
設置のユーザ通信システム(「地上ミッションプラット
フォーム」とも称す)とからなる。
【0015】さらに、本発明によれば、補助配置P1の最
初の衛星が地上ノードの視野から消失する前に、補助配
置P1の次の衛星が地上ノードの視野に入るように、補助
配置P1の衛星は配置されている。同様に、補助配置P2の
最初の衛星が地上ノードの視野から消失する前に、補助
配置P2の次の衛星が地上ノードの視野に入ってくるよう
に、補助配置P2の衛星は配置されている。このように、
補助配置P1の衛星の少なくとも1つと、補助配置P2の衛
星の少なくとも1つとが、常時、地上ノードの視野内に
存在する。同様に、補助配置P1の衛星の少なくとも1つ
と、補助配置P2の衛星の少なくとも1つとが、常時、シ
ステムのサービス領域内に配置されたミッションプラッ
トフォームの各々の視野内に存在する。
初の衛星が地上ノードの視野から消失する前に、補助配
置P1の次の衛星が地上ノードの視野に入るように、補助
配置P1の衛星は配置されている。同様に、補助配置P2の
最初の衛星が地上ノードの視野から消失する前に、補助
配置P2の次の衛星が地上ノードの視野に入ってくるよう
に、補助配置P2の衛星は配置されている。このように、
補助配置P1の衛星の少なくとも1つと、補助配置P2の衛
星の少なくとも1つとが、常時、地上ノードの視野内に
存在する。同様に、補助配置P1の衛星の少なくとも1つ
と、補助配置P2の衛星の少なくとも1つとが、常時、シ
ステムのサービス領域内に配置されたミッションプラッ
トフォームの各々の視野内に存在する。
【0016】本発明によれば、地上ノードは、補助配置
の各々を中心に信号が中継される方法を制御する。本発
明の好ましい実施例において、地上ノードは、基準面L
に対する各補助配置の衛星の位置に応じて信号が各補助
配置内で中継される方向を制御する。本発明のさらなる
実施例によれば、衛星が故障した場合に、配置内の衛星
の1つを交換するために、予備衛星が備えられている。
この予備衛星は、通常は低高度軌道に配置され(パーキ
ング状態にあり)、故障したMEO衛星を機能的に交換す
るように配置されている。
の各々を中心に信号が中継される方法を制御する。本発
明の好ましい実施例において、地上ノードは、基準面L
に対する各補助配置の衛星の位置に応じて信号が各補助
配置内で中継される方向を制御する。本発明のさらなる
実施例によれば、衛星が故障した場合に、配置内の衛星
の1つを交換するために、予備衛星が備えられている。
この予備衛星は、通常は低高度軌道に配置され(パーキ
ング状態にあり)、故障したMEO衛星を機能的に交換す
るように配置されている。
【0017】本発明の方法は、衛星配置を介して地上ノ
ードと少なくとも1つのミッションプラットフォームと
の間での通信を提供する。本発明の方法は、地上ノード
から選択された補助配置までに信号を送信する第1行程
を有する。好ましくは、選択された補助配置は、衛星ク
ロスリンクの数を最小とするように、地上ノードとミッ
ションプラットフォームとの間で信号を中継することの
できる補助配置である。信号は、選択された補助配置に
よって受信された後、所定の方法(すなわち、地上ノー
ドから供給されたコマンド信号を介して予め決められて
いると共に制御される方法)で補助配置内で中継され
る。信号は、所望の通信に加えて、少なくとダウンリン
クコマンドを搬送する。ダウンリンクコマンドに基づい
て、次の行程は、選択された補助配置からミッションプ
ラットフォームに向けて信号の少なくとも一部をダウン
リンクする行程を含む。
ードと少なくとも1つのミッションプラットフォームと
の間での通信を提供する。本発明の方法は、地上ノード
から選択された補助配置までに信号を送信する第1行程
を有する。好ましくは、選択された補助配置は、衛星ク
ロスリンクの数を最小とするように、地上ノードとミッ
ションプラットフォームとの間で信号を中継することの
できる補助配置である。信号は、選択された補助配置に
よって受信された後、所定の方法(すなわち、地上ノー
ドから供給されたコマンド信号を介して予め決められて
いると共に制御される方法)で補助配置内で中継され
る。信号は、所望の通信に加えて、少なくとダウンリン
クコマンドを搬送する。ダウンリンクコマンドに基づい
て、次の行程は、選択された補助配置からミッションプ
ラットフォームに向けて信号の少なくとも一部をダウン
リンクする行程を含む。
【0018】 〔発明の詳細な説明〕本発明の特徴を、図面と以下の記
載とを参照しながら明らかにする。図1乃至図3は、地
球の極点Pから見下ろした斜視図から見たときの、本発
明の好ましい実施例に応じて構成された中高度軌道(ME
O)通信衛星システムを示す。MEO通信衛星システムは、
MEO衛星配置と、複数の加入端末(本発明において「ミ
ッションプラットフォーム」と称す)と、地上ノード1
2とからなる。
載とを参照しながら明らかにする。図1乃至図3は、地
球の極点Pから見下ろした斜視図から見たときの、本発
明の好ましい実施例に応じて構成された中高度軌道(ME
O)通信衛星システムを示す。MEO通信衛星システムは、
MEO衛星配置と、複数の加入端末(本発明において「ミ
ッションプラットフォーム」と称す)と、地上ノード1
2とからなる。
【0019】MEO衛星配置は、少なくとも2つの「補助
配置(subconstellation)」P1, P2に均等に配置された
複数の衛星10a-10fからなり、補助配置P1, P2は、赤道
面内にまたはその近傍に配置されている。各補助配置の
衛星は、円形またはほぼ円形の軌道を周回する。衛星10
a-10fは、地表の1点に対して連続して移動し、およそ
13.5時間の軌道周期を有する。
配置(subconstellation)」P1, P2に均等に配置された
複数の衛星10a-10fからなり、補助配置P1, P2は、赤道
面内にまたはその近傍に配置されている。各補助配置の
衛星は、円形またはほぼ円形の軌道を周回する。衛星10
a-10fは、地表の1点に対して連続して移動し、およそ
13.5時間の軌道周期を有する。
【0020】本発明の好ましい実施例において、2つの
補助配置が存在し、補助配置P1内の衛星の各々は、補助
配置P2の隣接する2つの衛星の各々から経度方向におよ
そ60゜の角度(θ)だけオフセットされ、補助配置P2
内の衛星の各々は、補助配置P1の隣接する2つの衛星の
各々から経度方向におよそ60゜の角度(θ)だけオフ
セットされている。また、本発明の好ましい実施例にお
いて、3つの衛星10a-10cが補助配置P1に配置され、3
つの衛星10d-10fが補助配置P2に配置されている。な
お、4つ以上の衛星を1の補助配置に対して使用するこ
ともできる。補助配置内の各衛星は、同じ補助配置内の
他の2つの衛星に対してほぼ等間隔に配置されており、
故に、3つの衛星からなる補助配置に対して正三角形を
形成する。全ての衛星は、およそ5,000海里から1
0,000海里までの間のほぼ同一高度に配置され、故
に、ヴァンアレン放射帯の内帯と外帯との間に配置され
ている。このような高度に配置される衛星は、ヴァンア
レン放射帯の内部やヴァンアレン放射帯を横切って周回
する他の衛星よりも長い機能的寿命を有するので、本発
明の衛星は、このような衛星よりも長い機能的寿命を有
することができる。
補助配置が存在し、補助配置P1内の衛星の各々は、補助
配置P2の隣接する2つの衛星の各々から経度方向におよ
そ60゜の角度(θ)だけオフセットされ、補助配置P2
内の衛星の各々は、補助配置P1の隣接する2つの衛星の
各々から経度方向におよそ60゜の角度(θ)だけオフ
セットされている。また、本発明の好ましい実施例にお
いて、3つの衛星10a-10cが補助配置P1に配置され、3
つの衛星10d-10fが補助配置P2に配置されている。な
お、4つ以上の衛星を1の補助配置に対して使用するこ
ともできる。補助配置内の各衛星は、同じ補助配置内の
他の2つの衛星に対してほぼ等間隔に配置されており、
故に、3つの衛星からなる補助配置に対して正三角形を
形成する。全ての衛星は、およそ5,000海里から1
0,000海里までの間のほぼ同一高度に配置され、故
に、ヴァンアレン放射帯の内帯と外帯との間に配置され
ている。このような高度に配置される衛星は、ヴァンア
レン放射帯の内部やヴァンアレン放射帯を横切って周回
する他の衛星よりも長い機能的寿命を有するので、本発
明の衛星は、このような衛星よりも長い機能的寿命を有
することができる。
【0021】地上ノード12は、例えばアメリカ大陸
(CONUS)ゲートウェイ12である。本発明の一実施例
において、地上ノード12は、補助配置P1の衛星10a-10
cと通信を行うアンテナ12aを有する。地上ノード12
も、補助配置P1の衛星10d-10fと通信を行うアンテナ1
2bを有する。地上ノード12も、通信コントローラ5
4と、通信プロセッサ52と、アンテナ照準制御回路5
5とを有する。通信コントローラ54は、照準制御回路
55と共にアンテナ12a,12bの操作を制御する。
(CONUS)ゲートウェイ12である。本発明の一実施例
において、地上ノード12は、補助配置P1の衛星10a-10
cと通信を行うアンテナ12aを有する。地上ノード12
も、補助配置P1の衛星10d-10fと通信を行うアンテナ1
2bを有する。地上ノード12も、通信コントローラ5
4と、通信プロセッサ52と、アンテナ照準制御回路5
5とを有する。通信コントローラ54は、照準制御回路
55と共にアンテナ12a,12bの操作を制御する。
【0022】複数のミッションプラットフォームは、例
えば、低高度衛星(本発明では「周回ミッションプラッ
トフォーム」とも称す)20や、航空機(本発明では
「空輸ミッションプラットフォーム」とも称す)22、
または地上設置のユーザ通信システム(本発明では「地
上ミッションプラットフォーム」とも称す)24a,24
bである。衛星配置によって、ミッションプラットフォ
ームを、後述するように、地上ノード12と相互に接続
することができる。
えば、低高度衛星(本発明では「周回ミッションプラッ
トフォーム」とも称す)20や、航空機(本発明では
「空輸ミッションプラットフォーム」とも称す)22、
または地上設置のユーザ通信システム(本発明では「地
上ミッションプラットフォーム」とも称す)24a,24
bである。衛星配置によって、ミッションプラットフォ
ームを、後述するように、地上ノード12と相互に接続
することができる。
【0023】MEO衛星配置は、地上ミッションプラット
フォームに対しておよそ北緯70゜と南緯70゜との間
にサービス領域を形成する。MEO衛星配置も、およそ1
50海里上方の高度に配置された周回ミッションプラッ
トフォーム(例えば衛星20)に対して完全なサービス
領域を形成する。本発明の一実施例において、地上ミッ
ションプラットフォーム24aは、補助構成P2の衛星と
通信するアンテナ24a1を有する。地上ミッションプ
ラットフォーム24aも、補助構成P1の衛星と通信する
アンテナ24a2を有する。同様に、地上ミッションプ
ラットフォーム24bも、補助構成P2の衛星と通信する
アンテナ24b1を有する。地上ミッションプラットフ
ォーム24bも、補助配置P1の衛星と通信を行うアンテ
ナ24b2を有する。
フォームに対しておよそ北緯70゜と南緯70゜との間
にサービス領域を形成する。MEO衛星配置も、およそ1
50海里上方の高度に配置された周回ミッションプラッ
トフォーム(例えば衛星20)に対して完全なサービス
領域を形成する。本発明の一実施例において、地上ミッ
ションプラットフォーム24aは、補助構成P2の衛星と
通信するアンテナ24a1を有する。地上ミッションプ
ラットフォーム24aも、補助構成P1の衛星と通信する
アンテナ24a2を有する。同様に、地上ミッションプ
ラットフォーム24bも、補助構成P2の衛星と通信する
アンテナ24b1を有する。地上ミッションプラットフ
ォーム24bも、補助配置P1の衛星と通信を行うアンテ
ナ24b2を有する。
【0024】また、本発明の好ましい実施例において、
各ミッションプラットフォームは、対応するアンテナを
独立に操作して、ミッションプラットフォームの視野に
入ってくる衛星10a-10fのうちの対応する衛星に向けて
照準を合わせる。これは、例えば、ミッションプラット
フォームと関連する衛星エフェメリス表(SET)を使用
する方法を含む適宜の方法によって行われる。
各ミッションプラットフォームは、対応するアンテナを
独立に操作して、ミッションプラットフォームの視野に
入ってくる衛星10a-10fのうちの対応する衛星に向けて
照準を合わせる。これは、例えば、ミッションプラット
フォームと関連する衛星エフェメリス表(SET)を使用
する方法を含む適宜の方法によって行われる。
【0025】図4及び図5を参照すると、各衛星10a-10
fは、データ受信及び送信システムを有する。このデー
タ送信及び受信システムによって、衛星は、地上ノード
12や、ミッションプラットフォーム、または同一の補
助配置に衛星として存在する別の衛星と接続することが
できる。特に、各衛星10a-10fは、通信コントローラ4
2と、通信プロセッサ44と、アンテナ照準制御回路4
5と、複数のアンテナ30,32,34,36,38,
40とを有する。各衛星の通信コントローラ42は、後
述するように、信号が衛星によって中継される方向を制
御する。本発明の好ましい実施例において、各衛星は、
衛星の対応する補助配置内で、すなわち、同一配置内の
隣接する衛星に、双方向に信号を送信することができ
る。各衛星の通信プロセッサ44は、衛星が受信した信
号を少なくとも所定の帯域に変換し、受信信号から情報
(例えば、地上ノード12から受信したコマンド)を抽
出し、次に、ルーティング及び他の情報を通信コントロ
ーラ42に供給する。照準制御回路45は、通信コント
ローラ42によって制御されるように、アンテナの操作
を調整する。
fは、データ受信及び送信システムを有する。このデー
タ送信及び受信システムによって、衛星は、地上ノード
12や、ミッションプラットフォーム、または同一の補
助配置に衛星として存在する別の衛星と接続することが
できる。特に、各衛星10a-10fは、通信コントローラ4
2と、通信プロセッサ44と、アンテナ照準制御回路4
5と、複数のアンテナ30,32,34,36,38,
40とを有する。各衛星の通信コントローラ42は、後
述するように、信号が衛星によって中継される方向を制
御する。本発明の好ましい実施例において、各衛星は、
衛星の対応する補助配置内で、すなわち、同一配置内の
隣接する衛星に、双方向に信号を送信することができ
る。各衛星の通信プロセッサ44は、衛星が受信した信
号を少なくとも所定の帯域に変換し、受信信号から情報
(例えば、地上ノード12から受信したコマンド)を抽
出し、次に、ルーティング及び他の情報を通信コントロ
ーラ42に供給する。照準制御回路45は、通信コント
ローラ42によって制御されるように、アンテナの操作
を調整する。
【0026】通信コントローラ42がアンテナの照準を
合わせる方向は、後述するように、通信プロセッサ44
から通信コントローラ42に供給される情報(例えば、
地上ノード12から受信されたコマンド)に基づいて決
めることができる。本発明の一実施例において、アンテ
ナ30が使用されて、通信リンクを空輸ミッションプラ
ットフォーム22に形成する。補助配置P1の衛星10A-10
Cのアンテナ32は、地上ミッションプラットフォーム
24b,24aのアンテナ24b2,24a2と通信するため
に使用される。補助配置P2の衛星10d-10fのアンテナ3
2は、地上ミッションプラットフォーム24b,24aの
アンテナ24b1,24a1とそれぞれ通信するために使
用される。衛星10a-10cのアンテナ34が使用され
て、通信リンクを地上ノード12のアンテナ12aに形
成する。衛星10d-10fのアンテナ34が使用され
て、通信リンクを地上ノード12のアンテナ12bに形
成する。アンテナ36が使用されて、周回ミッションプ
ラットフォーム20に通信リンクを形成する。
合わせる方向は、後述するように、通信プロセッサ44
から通信コントローラ42に供給される情報(例えば、
地上ノード12から受信されたコマンド)に基づいて決
めることができる。本発明の一実施例において、アンテ
ナ30が使用されて、通信リンクを空輸ミッションプラ
ットフォーム22に形成する。補助配置P1の衛星10A-10
Cのアンテナ32は、地上ミッションプラットフォーム
24b,24aのアンテナ24b2,24a2と通信するため
に使用される。補助配置P2の衛星10d-10fのアンテナ3
2は、地上ミッションプラットフォーム24b,24aの
アンテナ24b1,24a1とそれぞれ通信するために使
用される。衛星10a-10cのアンテナ34が使用され
て、通信リンクを地上ノード12のアンテナ12aに形
成する。衛星10d-10fのアンテナ34が使用され
て、通信リンクを地上ノード12のアンテナ12bに形
成する。アンテナ36が使用されて、周回ミッションプ
ラットフォーム20に通信リンクを形成する。
【0027】図1乃至図3を参照すると、補助配置P1の
衛星10aのアンテナ38は、補助配置P1の衛星10bの
アンテナ40に対して通信を送信したり受信したりする
ものである。同様に、衛星10aのアンテナ40は、補
助配置P1の衛星10cのアンテナ38に対して通信を送
信したり受信したりするものであり、衛星10cのアン
テナ40は、衛星10bのアンテナ38に対して通信を
送信したり受信したりするものである。同様に、補助配
置P2の衛星10dのアンテナ38は、補助配置P2の衛星
10eのアンテナ40に対して通信を送信したり受信し
たりするものである。また、衛星10dのアンテナ40
は、補助配置P2の衛星10fのアンテナ38に対して通
信を送信したり受信したりするものであり、衛星10f
のアンテナ40は、衛星10eのアンテナ38に対して
通信を送信したり受信したりするものである。
衛星10aのアンテナ38は、補助配置P1の衛星10bの
アンテナ40に対して通信を送信したり受信したりする
ものである。同様に、衛星10aのアンテナ40は、補
助配置P1の衛星10cのアンテナ38に対して通信を送
信したり受信したりするものであり、衛星10cのアン
テナ40は、衛星10bのアンテナ38に対して通信を
送信したり受信したりするものである。同様に、補助配
置P2の衛星10dのアンテナ38は、補助配置P2の衛星
10eのアンテナ40に対して通信を送信したり受信し
たりするものである。また、衛星10dのアンテナ40
は、補助配置P2の衛星10fのアンテナ38に対して通
信を送信したり受信したりするものであり、衛星10f
のアンテナ40は、衛星10eのアンテナ38に対して
通信を送信したり受信したりするものである。
【0028】なお、衛星10a-10fの各々が有する操
作自在なアンテナの数は、衛星配置が用いられる使用用
途に依存するものであり、図1乃至図5に図示されたア
ンテナの数は、一例であって本発明を制限するものでは
ない。本発明の他の実施例によれば、各衛星10a-10
fとミッションプラットフォームと地上ノード12との
アンテナのうちの少なくとも1つは、全方向性アンテナ
である。全方向性アンテナが使用される場合、アンテナ
の操作は不要である。しかし、一般に、全方向性アンテ
ナからの通信の送信に必要な電力は、操作可能な方向性
アンテナからの通信の送信に必要な電力よりも多くな
る。また、レーザ望遠鏡と光送信機と光受信機とを、光
クロスリンクを形成するためにRFシステムの替わりに使
用することができる。
作自在なアンテナの数は、衛星配置が用いられる使用用
途に依存するものであり、図1乃至図5に図示されたア
ンテナの数は、一例であって本発明を制限するものでは
ない。本発明の他の実施例によれば、各衛星10a-10
fとミッションプラットフォームと地上ノード12との
アンテナのうちの少なくとも1つは、全方向性アンテナ
である。全方向性アンテナが使用される場合、アンテナ
の操作は不要である。しかし、一般に、全方向性アンテ
ナからの通信の送信に必要な電力は、操作可能な方向性
アンテナからの通信の送信に必要な電力よりも多くな
る。また、レーザ望遠鏡と光送信機と光受信機とを、光
クロスリンクを形成するためにRFシステムの替わりに使
用することができる。
【0029】上述のように、補助配置P1, P2の各々に含
まれる衛星は、アンテナ38,40を介して互いに通信
を行う。アンテナ38,40は、これらの衛星をリンク
する信号(例えば、RF信号や光信号)を介した連続した
相互接続、すなわち、「クロスリンク」が存在するよう
に、制御自在に操作される。特に、補助配置P1において
は、衛星10aは、衛星10b, 10cとクロスリンクさ
れ、かかる衛星10b,10cの両者ともクロスリンクさ
れている。同様に、補助配置P2において、衛星10d
は、衛星10e, 10fとクロスリンクされ、かかる衛星
10e, 10fの両者ともクロスリンクされている。衛星
10a-10cと衛星10d-10fとの間に連続したクロス
リンクを設けることによって、衛星クロスリンクの脱落
や再獲得に関係する問題が回避される。故に、この衛星
配置は、衛星クロスリンクの脱落や再獲得の技術を使用
する衛星システムよりも、通信を中継する信頼性がより
高くなる。この説明のために、「リング」という単語が
使用されて、補助配置P1のクロスリンクされた衛星10
a-10cを示し、さらに、補助配置P2のクロスリンクさ
れた衛星10d-10fを示す。通信と通信信号とが、ク
ロスリンクを介して双方向に、全2重方式またはハーフ
2重方式の一方で送られる。
まれる衛星は、アンテナ38,40を介して互いに通信
を行う。アンテナ38,40は、これらの衛星をリンク
する信号(例えば、RF信号や光信号)を介した連続した
相互接続、すなわち、「クロスリンク」が存在するよう
に、制御自在に操作される。特に、補助配置P1において
は、衛星10aは、衛星10b, 10cとクロスリンクさ
れ、かかる衛星10b,10cの両者ともクロスリンクさ
れている。同様に、補助配置P2において、衛星10d
は、衛星10e, 10fとクロスリンクされ、かかる衛星
10e, 10fの両者ともクロスリンクされている。衛星
10a-10cと衛星10d-10fとの間に連続したクロス
リンクを設けることによって、衛星クロスリンクの脱落
や再獲得に関係する問題が回避される。故に、この衛星
配置は、衛星クロスリンクの脱落や再獲得の技術を使用
する衛星システムよりも、通信を中継する信頼性がより
高くなる。この説明のために、「リング」という単語が
使用されて、補助配置P1のクロスリンクされた衛星10
a-10cを示し、さらに、補助配置P2のクロスリンクさ
れた衛星10d-10fを示す。通信と通信信号とが、ク
ロスリンクを介して双方向に、全2重方式またはハーフ
2重方式の一方で送られる。
【0030】地上ノード12と協同した衛星リングの使
用により、地球の衛星配置のサービス領域内の様々な位
置に配置されたミッションプラットフォームと地上ノー
ド12との間でいつでも通信を行うことができる。これ
は、補助配置P1の1の衛星と補助配置P2の1の衛星と
が、常時、地上ノード12の視野に存在するように、各
補助配置内に衛星を配置することによって達成される。
すなわち、補助構成P1の衛星10a-10cの1つが地上ノ
ード12のアンテナ12aの視野から消えるまでに、補
助構成P2の別の衛星がアンテナ12aの視野に入ってく
るように、補助配置P1の衛星10a-10cは、配置され
る。同様に、補助配置P2の衛星10d-10fの1つが地上
ノード12のアンテナ12bの視野から消えるまでに、
補助構成P2の別の衛星がアンテナ12bの視野に入って
くるように、補助配置P2の衛星10d-10fは、配置さ
れる。
用により、地球の衛星配置のサービス領域内の様々な位
置に配置されたミッションプラットフォームと地上ノー
ド12との間でいつでも通信を行うことができる。これ
は、補助配置P1の1の衛星と補助配置P2の1の衛星と
が、常時、地上ノード12の視野に存在するように、各
補助配置内に衛星を配置することによって達成される。
すなわち、補助構成P1の衛星10a-10cの1つが地上ノ
ード12のアンテナ12aの視野から消えるまでに、補
助構成P2の別の衛星がアンテナ12aの視野に入ってく
るように、補助配置P1の衛星10a-10cは、配置され
る。同様に、補助配置P2の衛星10d-10fの1つが地上
ノード12のアンテナ12bの視野から消えるまでに、
補助構成P2の別の衛星がアンテナ12bの視野に入って
くるように、補助配置P2の衛星10d-10fは、配置さ
れる。
【0031】これは、図1乃至図3に示す実施例を考慮
するとより理解できる。図1において、各衛星10a-1
0fは、時刻T1に相当する軌道上の位置に配置されて示
されている。この時、衛星10a,10dは、地上ノード
12の視野に存在する。地上ノード12のアンテナ12
a,12bは、適宜の手段(例えば、自動追跡法)により
通信コントローラ54によって制御されるように、それ
ぞれ衛星10a,10dに照準が向けられている。
するとより理解できる。図1において、各衛星10a-1
0fは、時刻T1に相当する軌道上の位置に配置されて示
されている。この時、衛星10a,10dは、地上ノード
12の視野に存在する。地上ノード12のアンテナ12
a,12bは、適宜の手段(例えば、自動追跡法)により
通信コントローラ54によって制御されるように、それ
ぞれ衛星10a,10dに照準が向けられている。
【0032】図2において、各衛星10a-10fは、時
刻T2に相当する軌道上の位置に配置されている。この
時、衛星10d, 10aは、それぞれ地上ノード12のア
ンテナ12b, 12aの視野に留まっている。また、この
時、地上ノード12の通信コントローラ54が、アンテ
ナ12aの位置を制御して衛星10bに向けて照準を合わ
せ、ゆえに、衛星10bも、アンテナ12aの視野に入っ
てくる。このように、時刻T2において、衛星10a, 1
0bは、両方ともアンテナ12aの視野に存在する。な
お、通信コントローラ54は、例えば、地上ノード12
に関係した衛星エフェメリス表(SET)からのデータに
基づいた方法を含む適宜の方法に応じて、アンテナ12
aを配置するものである。
刻T2に相当する軌道上の位置に配置されている。この
時、衛星10d, 10aは、それぞれ地上ノード12のア
ンテナ12b, 12aの視野に留まっている。また、この
時、地上ノード12の通信コントローラ54が、アンテ
ナ12aの位置を制御して衛星10bに向けて照準を合わ
せ、ゆえに、衛星10bも、アンテナ12aの視野に入っ
てくる。このように、時刻T2において、衛星10a, 1
0bは、両方ともアンテナ12aの視野に存在する。な
お、通信コントローラ54は、例えば、地上ノード12
に関係した衛星エフェメリス表(SET)からのデータに
基づいた方法を含む適宜の方法に応じて、アンテナ12
aを配置するものである。
【0033】次に、図3を参照すると、時刻T3におい
て、衛星10aは、アンテナ12aの視野から消え、衛星
10b, 10dがアンテナ12a, 12bの視野に残ってい
る。このようにして、補助配置P1の衛星10aが地上ノ
ード12のアンテナ12aの視野から消失するまでに、
同じ補助配置P2の衛星10bがアンテナ12aの視野に入
ってくる。
て、衛星10aは、アンテナ12aの視野から消え、衛星
10b, 10dがアンテナ12a, 12bの視野に残ってい
る。このようにして、補助配置P1の衛星10aが地上ノ
ード12のアンテナ12aの視野から消失するまでに、
同じ補助配置P2の衛星10bがアンテナ12aの視野に入
ってくる。
【0034】同じ方法で、補助配置P1の衛星10a-10
cの1つと、補助配置P2の衛星10d-10fの1つは、ME
O通信衛星システムによるサービスを受けるサービス領
域内に配置されたミッションプラットフォームの各々の
視野に常時存在する。図4の実施例は、地上ミッション
プラットフォーム24a, 24b及び空輸ミッションプラ
ットフォーム22のみならず、地上ノード12と低高度
軌道ミッションプラットフォーム20との視野に存在す
る補助配置P1の衛星10aと、補助配置P2の衛星10dと
を示す。
cの1つと、補助配置P2の衛星10d-10fの1つは、ME
O通信衛星システムによるサービスを受けるサービス領
域内に配置されたミッションプラットフォームの各々の
視野に常時存在する。図4の実施例は、地上ミッション
プラットフォーム24a, 24b及び空輸ミッションプラ
ットフォーム22のみならず、地上ノード12と低高度
軌道ミッションプラットフォーム20との視野に存在す
る補助配置P1の衛星10aと、補助配置P2の衛星10dと
を示す。
【0035】MEO通信衛星システムの多数の特徴を記載
したが、本発明の外の概念を次に説明する。本発明のこ
の概念を図8を参照しながら説明する。図8は、衛星1
0a-10fと、地上ノードGと、地上ミッションプラット
フォームM1, M2, M3とを示す。さらに、図8に、基準面
L(「2等分面」とも称す)を示す。基準面Lは、極点P
の下方に位置する極軸Paと地上ノードGとを通過し、故
に、赤道面に対して直交すると考えられる。図6に示す
ように、極軸Paは、地球の北極点から南極点まで伸長す
る。衛星10a-10fは、北極点から見下ろす透視図で
見たとき、地球に対して例えば反時計回りに地球を周回
する。この実施例に対して、2等分面Lの東に示す領域
を、東半球として示す。また、2等分面Lの西に示す領
域を、西半球として示す。
したが、本発明の外の概念を次に説明する。本発明のこ
の概念を図8を参照しながら説明する。図8は、衛星1
0a-10fと、地上ノードGと、地上ミッションプラット
フォームM1, M2, M3とを示す。さらに、図8に、基準面
L(「2等分面」とも称す)を示す。基準面Lは、極点P
の下方に位置する極軸Paと地上ノードGとを通過し、故
に、赤道面に対して直交すると考えられる。図6に示す
ように、極軸Paは、地球の北極点から南極点まで伸長す
る。衛星10a-10fは、北極点から見下ろす透視図で
見たとき、地球に対して例えば反時計回りに地球を周回
する。この実施例に対して、2等分面Lの東に示す領域
を、東半球として示す。また、2等分面Lの西に示す領
域を、西半球として示す。
【0036】本発明の好ましい実施例により、地上ノー
ドは、補助配置にコマンド信号を供給することによっ
て、補助配置P1, P2の各々を中心に信号が中継されるよ
うに制御する。地上ノードは、2等分面Lに対して各補
助配置から少なくとも1つの衛星の軌道上の位置に応じ
て、この機能を実行する。図8を参照すると、補助配置
の各々(例えば、補助配置P2)の1つ以上の衛星(例え
ば、衛星10d, 10e)が西半球に配置され、これらの
衛星のうちの少なくとも1つが地上ノードの視野にあ
り、地上ノードGは、これら衛星の相当数を制御して、
西半球に配置されたミッションプラットフォーム(例え
ば、地上ミッションプラットフォームM2, M3)と地上ノ
ードGとの間で通信を中継することができる。また、補
助配置の各々(例えば、補助配置P1)の1つ以上の衛星
(例えば、衛星10a, 10c)が東半球に置かれ、さら
にこれら衛星の少なくとも1つの衛星が地上ノードの視
野に存在する場合、地上ノードGは、衛星の相当数を制
御して、東半球に配置されたミッションプラットフォー
ム(例えば、地上ミッションプラットフォームM1)と地
上ノードGとの間で通信を中継することができる。地上
ノードGによって特定の補助配置に供給されたコマンド
信号は、例えば、補助配置の衛星が補助配置を中心に信
号を中継する予定の方向を指定する。
ドは、補助配置にコマンド信号を供給することによっ
て、補助配置P1, P2の各々を中心に信号が中継されるよ
うに制御する。地上ノードは、2等分面Lに対して各補
助配置から少なくとも1つの衛星の軌道上の位置に応じ
て、この機能を実行する。図8を参照すると、補助配置
の各々(例えば、補助配置P2)の1つ以上の衛星(例え
ば、衛星10d, 10e)が西半球に配置され、これらの
衛星のうちの少なくとも1つが地上ノードの視野にあ
り、地上ノードGは、これら衛星の相当数を制御して、
西半球に配置されたミッションプラットフォーム(例え
ば、地上ミッションプラットフォームM2, M3)と地上ノ
ードGとの間で通信を中継することができる。また、補
助配置の各々(例えば、補助配置P1)の1つ以上の衛星
(例えば、衛星10a, 10c)が東半球に置かれ、さら
にこれら衛星の少なくとも1つの衛星が地上ノードの視
野に存在する場合、地上ノードGは、衛星の相当数を制
御して、東半球に配置されたミッションプラットフォー
ム(例えば、地上ミッションプラットフォームM1)と地
上ノードGとの間で通信を中継することができる。地上
ノードGによって特定の補助配置に供給されたコマンド
信号は、例えば、補助配置の衛星が補助配置を中心に信
号を中継する予定の方向を指定する。
【0037】なお、各衛星が受信信号を中継する方法
は、基準面Lに対する上記の位置のみならず、衛星の対
応する軌道内の別の位置でも制御されるものである。例
えば、衛星は、制御されて、基準面Lを横断する際の精
度よりも他の基準面に対する衛星の位置に依存して、信
号の中継方向を変える。地上ノードとミッションプラッ
トフォームとの間で通信を行うために衛星通信システム
が使用される方法を説明する。
は、基準面Lに対する上記の位置のみならず、衛星の対
応する軌道内の別の位置でも制御されるものである。例
えば、衛星は、制御されて、基準面Lを横断する際の精
度よりも他の基準面に対する衛星の位置に依存して、信
号の中継方向を変える。地上ノードとミッションプラッ
トフォームとの間で通信を行うために衛星通信システム
が使用される方法を説明する。
【0038】本発明の好ましい実施例において、地上ノ
ードとミッションプラットフォームとの間で行われる通
信は、通信ミッションを終了せしめるために最も効率の
良い中継ルートを提供する補助配置の選択されたものを
中心に中継される。中継ルートを有する衛星の少なくと
も1つが、通信を完全に中継するのに必要な時間の間、
地上ノードの視野に且つ単一の半球内に残ることも好ま
しい。これは、中継ルートの衛星が、通信を終了せしめ
るのに十分な長さの時間に対する接続性を提供しながら
も、通信が行われている間は中継方向を切り替えないこ
とを保証するものである。本発明の上記概念を次に示す
実施例に基づき説明するものとする。
ードとミッションプラットフォームとの間で行われる通
信は、通信ミッションを終了せしめるために最も効率の
良い中継ルートを提供する補助配置の選択されたものを
中心に中継される。中継ルートを有する衛星の少なくと
も1つが、通信を完全に中継するのに必要な時間の間、
地上ノードの視野に且つ単一の半球内に残ることも好ま
しい。これは、中継ルートの衛星が、通信を終了せしめ
るのに十分な長さの時間に対する接続性を提供しながら
も、通信が行われている間は中継方向を切り替えないこ
とを保証するものである。本発明の上記概念を次に示す
実施例に基づき説明するものとする。
【0039】第1の状況を図8に基づいて説明する。第
1の状況に対して、地上ノードGと地上ミッションプラ
ットフォームM2との間で通信を行うという需要が存在す
ると仮定する。さらに、次のことも仮定する。すなわ
ち、(1)送信の所望時刻において、衛星配置は、図8
に示す配置を採り、(2)少なくとも衛星10dが、上
述の方法で地上ノードGによって予め制御されて、補助
配置P2内で所定の方法で受信信号を中継する、と仮定す
る。
1の状況に対して、地上ノードGと地上ミッションプラ
ットフォームM2との間で通信を行うという需要が存在す
ると仮定する。さらに、次のことも仮定する。すなわ
ち、(1)送信の所望時刻において、衛星配置は、図8
に示す配置を採り、(2)少なくとも衛星10dが、上
述の方法で地上ノードGによって予め制御されて、補助
配置P2内で所定の方法で受信信号を中継する、と仮定す
る。
【0040】最初に、補助配置P1, P2のどの衛星が、送
信(「ミッション」とも称す)の開始時や送信期間中
に、西半球内に且つ地上ノードGの視野に存在している
のかを判定する。次に、どの衛星補助配置が、地上ノー
ドGと地上ミッションプラットフォームM2との間で最も
効率の良い通信を行っているかを判定する。特に、地上
ミッションプラットフォームM2に対して通信を行うため
に必要な衛星クロスリンクの数を最小にするために、信
号方式及びトラフィック条件に応じて、補助配置が選択
される。これらの判定は、次に示す項目を考慮して行わ
れる。すなわち、例えば、(1)地上ミッションプラッ
トフォームM2の位置と、(2)通信ミッションを終了せ
しめるための予測時間長と、(3)システムのローディ
ングと通信の負荷と、(4)中継衛星アンテナ可用性
と、(5)地上ノードGと関係する衛星エフェメリス表
(SET)のデータと、である。
信(「ミッション」とも称す)の開始時や送信期間中
に、西半球内に且つ地上ノードGの視野に存在している
のかを判定する。次に、どの衛星補助配置が、地上ノー
ドGと地上ミッションプラットフォームM2との間で最も
効率の良い通信を行っているかを判定する。特に、地上
ミッションプラットフォームM2に対して通信を行うため
に必要な衛星クロスリンクの数を最小にするために、信
号方式及びトラフィック条件に応じて、補助配置が選択
される。これらの判定は、次に示す項目を考慮して行わ
れる。すなわち、例えば、(1)地上ミッションプラッ
トフォームM2の位置と、(2)通信ミッションを終了せ
しめるための予測時間長と、(3)システムのローディ
ングと通信の負荷と、(4)中継衛星アンテナ可用性
と、(5)地上ノードGと関係する衛星エフェメリス表
(SET)のデータと、である。
【0041】例えば、図8において、衛星10dは、西
半球内に存在し、送信の所望時刻に地上ノードGの視野
内に存在することが分かる。衛星10dが、通信を終了
せしめるのに十分な長さの時間の間(例えば、10分間
持続する)、西半球に留まると仮定すると、通信を終了
せしめるための最も効率の良い中継ルート(すなわち、
最小数のクロスリンクからなるルート)は、(1)地上
ノードGと衛星10dとの間のリンクと、(2)衛星10
dと衛星10eとの間のリンクと、(3)衛星10eと地
上ミッションプラットフォームM2との間のリンクとから
なるものであることが分かる。このようにして、補助配
置P2が選択される。本実施例の説明のために、通信を終
了せしめる中継ルートを「ミッションパス」と称する。
半球内に存在し、送信の所望時刻に地上ノードGの視野
内に存在することが分かる。衛星10dが、通信を終了
せしめるのに十分な長さの時間の間(例えば、10分間
持続する)、西半球に留まると仮定すると、通信を終了
せしめるための最も効率の良い中継ルート(すなわち、
最小数のクロスリンクからなるルート)は、(1)地上
ノードGと衛星10dとの間のリンクと、(2)衛星10
dと衛星10eとの間のリンクと、(3)衛星10eと地
上ミッションプラットフォームM2との間のリンクとから
なるものであることが分かる。このようにして、補助配
置P2が選択される。本実施例の説明のために、通信を終
了せしめる中継ルートを「ミッションパス」と称する。
【0042】なお、同一の補助配置内の2つの衛星が、
送信の所望時刻に地上ノードCの視野にあることが分か
っている場合は、地上ノードGと地上ミッションプラッ
トフォームM2との間で最も効率の良い通信を行う一方の
衛星が選択される。上述の方法で補助配置が選択された
後、地上ノードGの通信コントローラ54は、照準制御
回路55を介してアンテナ12bを制御して、必要であ
れば、衛星10dに向けて照準を合わせる。次に、信号
が、アンテナ12bから衛星10dにアップリンクされ
る。アップリンクされた信号は、例えば、地上ミッショ
ンプラットフォームM2に対して通信されることになって
いるデータとダウンリンクコマンドとを指定する情報を
搬送する。第1の状況に対して、ダウンリンクコマンド
は、例えば、衛星10eが地上ミッションプラットフォ
ームM2に対してデータをダウンリンクすることになって
いることを示している。
送信の所望時刻に地上ノードCの視野にあることが分か
っている場合は、地上ノードGと地上ミッションプラッ
トフォームM2との間で最も効率の良い通信を行う一方の
衛星が選択される。上述の方法で補助配置が選択された
後、地上ノードGの通信コントローラ54は、照準制御
回路55を介してアンテナ12bを制御して、必要であ
れば、衛星10dに向けて照準を合わせる。次に、信号
が、アンテナ12bから衛星10dにアップリンクされ
る。アップリンクされた信号は、例えば、地上ミッショ
ンプラットフォームM2に対して通信されることになって
いるデータとダウンリンクコマンドとを指定する情報を
搬送する。第1の状況に対して、ダウンリンクコマンド
は、例えば、衛星10eが地上ミッションプラットフォ
ームM2に対してデータをダウンリンクすることになって
いることを示している。
【0043】次に、アップリンクされた信号は、アンテ
ナ34を介して衛星10dによって受信されるが、この
信号は、処理のために通信プロセッサ44に供給され
る。衛星10dは、地上ノードGによって予め制御され
て、補助配置P2を中心とする時計回りに地上ノードGか
ら供給された信号を中継すると仮定する。このように、
衛星10dは、アップリンク信号の一部を衛星10eに少
なくとも中継する。特に、通信コントローラ42は、通
信プロセッサ44を制御して、アンテナ38に信号を供
給する。この信号は、少なくともダウンリンクコマンド
を明記する情報と、地上ミッションプラットフォームM2
に対して通信されることになっているデータとを搬送す
る。次に、アンテナ38から、この信号は、衛星10d,
10eの間のクロスリンクを介して送信される。
ナ34を介して衛星10dによって受信されるが、この
信号は、処理のために通信プロセッサ44に供給され
る。衛星10dは、地上ノードGによって予め制御され
て、補助配置P2を中心とする時計回りに地上ノードGか
ら供給された信号を中継すると仮定する。このように、
衛星10dは、アップリンク信号の一部を衛星10eに少
なくとも中継する。特に、通信コントローラ42は、通
信プロセッサ44を制御して、アンテナ38に信号を供
給する。この信号は、少なくともダウンリンクコマンド
を明記する情報と、地上ミッションプラットフォームM2
に対して通信されることになっているデータとを搬送す
る。次に、アンテナ38から、この信号は、衛星10d,
10eの間のクロスリンクを介して送信される。
【0044】衛星10eがアンテナ40を介して信号を
受信した後、受信信号は、通信プロセッサ44によって
処理される。次に、通信プロセッサ44は、ダウンリン
クコマンドを明記した受信信号の一部を、衛星の通信コ
ントローラ42に供給する。ダウンリンクコマンドに基
づいて、通信コントローラ42は、照準制御回路45を
介してアンテナ32の位置決めを行い、必要であれば、
地上ミッションプラットフォームM2に向けて照準を合わ
せる。その後、通信コントローラ42は、通信プロセッ
サ44を制御して、少なくともデータを搬送する信号を
アンテナ32に供給し、次に、このアンテナ32から、
信号は、地上ミッションプラットフォームM2にダウンリ
ンクされる。このようにしてミッションが終了した後、
新しいミッションパスが、前述のものと同様な方法で、
対象の新しい状況に対して設定される。
受信した後、受信信号は、通信プロセッサ44によって
処理される。次に、通信プロセッサ44は、ダウンリン
クコマンドを明記した受信信号の一部を、衛星の通信コ
ントローラ42に供給する。ダウンリンクコマンドに基
づいて、通信コントローラ42は、照準制御回路45を
介してアンテナ32の位置決めを行い、必要であれば、
地上ミッションプラットフォームM2に向けて照準を合わ
せる。その後、通信コントローラ42は、通信プロセッ
サ44を制御して、少なくともデータを搬送する信号を
アンテナ32に供給し、次に、このアンテナ32から、
信号は、地上ミッションプラットフォームM2にダウンリ
ンクされる。このようにしてミッションが終了した後、
新しいミッションパスが、前述のものと同様な方法で、
対象の新しい状況に対して設定される。
【0045】なお、第1の状況は、本発明の請求項の範
囲を制限するものではない。例えば、衛星10dが地上
ノードGから供給される信号を中継する方向は、アップ
リンク信号に含まれる情報によって制御される。また、
衛星10d, 10eも、制御されて、ミッションプラット
フォームM2から受信した信号を、補助配置P2を中心とす
る反時計方向に中継するので、双方向パスが形成され
る。なお、補助配置P2の適切な数の衛星が、制御され
て、補助配置を中心とする特定方向に信号を中継するも
のである。第2の状況を図1を参照しながら説明する。
第2の状況において、地球の一側に位置する地上ミッシ
ョンプラットフォーム24aは、地球の反対側に配置さ
れた空輸ミッションプラットフォーム22と地上通信ノ
ード12とによって通信を開始することができる。この
状況は、例えば、MEO通信衛星システムが、限られた外
国の戦争地域(例えば、砂漠)での米軍通信任務を後方
業務で支援する場合に生じる。この状況において、所望
の送信時刻において、衛星配置は、図1に示す構成を採
っていると仮定する。また、少なくとも衛星10cが、
上記との同様な方法で地上ノード12によって制御され
て、衛星10cが、地上ミッションプラットフォーム2
4aから補助配置P1に供給された信号を、補助配置P1を
中心とする時計回りに中継するものと仮定する。
囲を制限するものではない。例えば、衛星10dが地上
ノードGから供給される信号を中継する方向は、アップ
リンク信号に含まれる情報によって制御される。また、
衛星10d, 10eも、制御されて、ミッションプラット
フォームM2から受信した信号を、補助配置P2を中心とす
る反時計方向に中継するので、双方向パスが形成され
る。なお、補助配置P2の適切な数の衛星が、制御され
て、補助配置を中心とする特定方向に信号を中継するも
のである。第2の状況を図1を参照しながら説明する。
第2の状況において、地球の一側に位置する地上ミッシ
ョンプラットフォーム24aは、地球の反対側に配置さ
れた空輸ミッションプラットフォーム22と地上通信ノ
ード12とによって通信を開始することができる。この
状況は、例えば、MEO通信衛星システムが、限られた外
国の戦争地域(例えば、砂漠)での米軍通信任務を後方
業務で支援する場合に生じる。この状況において、所望
の送信時刻において、衛星配置は、図1に示す構成を採
っていると仮定する。また、少なくとも衛星10cが、
上記との同様な方法で地上ノード12によって制御され
て、衛星10cが、地上ミッションプラットフォーム2
4aから補助配置P1に供給された信号を、補助配置P1を
中心とする時計回りに中継するものと仮定する。
【0046】最初に、補助配置P1, P2のうちのどの衛星
が、任務の開始時や任務が行われる期間の間に、地上ミ
ッションプラットフォーム24aの視野にあり、さら
に、地上ミッションプラットフォーム24aと同一の半
球内にあるかが、判別される。次に、どの衛星補助配置
が、地上ミッションプラットフォーム24aと地上ノー
ド12との間に最も効率の良い通信を行うかが、判別さ
れる。これらの判別は、上記と同様な方法で行われる。
が、任務の開始時や任務が行われる期間の間に、地上ミ
ッションプラットフォーム24aの視野にあり、さら
に、地上ミッションプラットフォーム24aと同一の半
球内にあるかが、判別される。次に、どの衛星補助配置
が、地上ミッションプラットフォーム24aと地上ノー
ド12との間に最も効率の良い通信を行うかが、判別さ
れる。これらの判別は、上記と同様な方法で行われる。
【0047】この状況に対して、衛星10cは、地上ミ
ッションプラットフォーム24aの視野にあり、さらに
任務の遂行に必要な期間の間、地上ミッションプラット
フォーム24aと同じ半球内に存在すると仮定する。ま
た、通信の遂行に対して最も効率の良いミッションパス
は、(1)地上ミッションプラットフォーム24aから
衛星10cまでのアップリンクと、(2)衛星10cと衛
星10aとの間のクロスリンクと、(3)衛星10aから
地上ノード12までのダウンリンクとからなるものである
と仮定する。このようにして、補助配置P1が選択され
る。
ッションプラットフォーム24aの視野にあり、さらに
任務の遂行に必要な期間の間、地上ミッションプラット
フォーム24aと同じ半球内に存在すると仮定する。ま
た、通信の遂行に対して最も効率の良いミッションパス
は、(1)地上ミッションプラットフォーム24aから
衛星10cまでのアップリンクと、(2)衛星10cと衛
星10aとの間のクロスリンクと、(3)衛星10aから
地上ノード12までのダウンリンクとからなるものである
と仮定する。このようにして、補助配置P1が選択され
る。
【0048】上記のようにして、補助配置とミッション
パスとが選択された後、地上ミッションプラットフォー
ム24aは、アップリンク信号を衛星10cに供給する。
この信号は、例えば、地上ノード12と空輸ミッション
プラットフォーム22とに対して通信されることになっ
ているデータと、第1ダウンリンクコマンドと、アップ
リンクコマンドとからなる。第1ダウンリンクコマンド
は、例えば、衛星10aがデータ及びアップリンクコマ
ンドを地上ノード12にダウンリンクすることを明記し
ている。アップリンクコマンドは、例えば、地上ノード
12がデータの一部を空輸ミッションプラットフォーム
22に少なくともアップリンクすることを明記してい
る。
パスとが選択された後、地上ミッションプラットフォー
ム24aは、アップリンク信号を衛星10cに供給する。
この信号は、例えば、地上ノード12と空輸ミッション
プラットフォーム22とに対して通信されることになっ
ているデータと、第1ダウンリンクコマンドと、アップ
リンクコマンドとからなる。第1ダウンリンクコマンド
は、例えば、衛星10aがデータ及びアップリンクコマ
ンドを地上ノード12にダウンリンクすることを明記し
ている。アップリンクコマンドは、例えば、地上ノード
12がデータの一部を空輸ミッションプラットフォーム
22に少なくともアップリンクすることを明記してい
る。
【0049】衛星10cがアンテナ32を介してアップ
リンク信号を受信した後、信号は、前記と同一の方法で
処理される。地上ノード12によって以前に設定された
中継方向に応じて、通信コントローラ42は、通信プロ
セッサ44とアンテナ40とを制御して、必要であれ
ば、少なくともデータを搬送する信号とアップリンクコ
マンドと第1ダウンリンクコマンドとを、衛星10aに
供給する。
リンク信号を受信した後、信号は、前記と同一の方法で
処理される。地上ノード12によって以前に設定された
中継方向に応じて、通信コントローラ42は、通信プロ
セッサ44とアンテナ40とを制御して、必要であれ
ば、少なくともデータを搬送する信号とアップリンクコ
マンドと第1ダウンリンクコマンドとを、衛星10aに
供給する。
【0050】次に、衛星10aは、上記と同様な方法
で、アンテナ38を介してこの信号を受信し、受信した
信号を処理し、第1ダウンリンクコマンドに基づいて、
ダウンリンク信号を地上ノード12に供給する。ダウン
リンク信号は、少なくとも、データとアップリンクコマ
ンドとを含む。地上ノード12が衛星10aからダウン
リンク信号を受信した後、このダウンリンク信号は、通
信プロセッサ52によって処理される。次に、通信プロ
セッサ44は、少なくともアップリンクコマンドを通信
コントローラ54に供給する。次に、最も効率の良い方
法で空輸ミッションプラットフォーム22にデータの一
部を少なくとも中継する衛星補助配置が、上記と同様な
方法で選択される。この場合、選択された補助配置は、
例えば、所望の送信時刻に空輸ミッションプラットフォ
ーム22に最も近接する衛星10dを含むものである。
好ましくは、第2の状況により実行される任務は、予め
計画され、衛星10dと空輸ミッションプラットフォー
ム22との位置が、予め決められ、故に、空輸ミッショ
ンプラットフォーム22は、空輸ミッションプラットフ
ォーム22にダウンリンクするために、所望の時刻で衛
星アンテナ20の「足跡状(footprint)」の内部に位
置する。衛星10dが例えば10,000海里の高度に
ある場合、1゜のアンテナビーム幅は、直径がおよそ2
00海里の最小の「足跡状」を形成する。好ましくは、
衛星アンテナ30の「足跡状」は、システムが使用され
る領域内で行われる通信を支援することができる。
で、アンテナ38を介してこの信号を受信し、受信した
信号を処理し、第1ダウンリンクコマンドに基づいて、
ダウンリンク信号を地上ノード12に供給する。ダウン
リンク信号は、少なくとも、データとアップリンクコマ
ンドとを含む。地上ノード12が衛星10aからダウン
リンク信号を受信した後、このダウンリンク信号は、通
信プロセッサ52によって処理される。次に、通信プロ
セッサ44は、少なくともアップリンクコマンドを通信
コントローラ54に供給する。次に、最も効率の良い方
法で空輸ミッションプラットフォーム22にデータの一
部を少なくとも中継する衛星補助配置が、上記と同様な
方法で選択される。この場合、選択された補助配置は、
例えば、所望の送信時刻に空輸ミッションプラットフォ
ーム22に最も近接する衛星10dを含むものである。
好ましくは、第2の状況により実行される任務は、予め
計画され、衛星10dと空輸ミッションプラットフォー
ム22との位置が、予め決められ、故に、空輸ミッショ
ンプラットフォーム22は、空輸ミッションプラットフ
ォーム22にダウンリンクするために、所望の時刻で衛
星アンテナ20の「足跡状(footprint)」の内部に位
置する。衛星10dが例えば10,000海里の高度に
ある場合、1゜のアンテナビーム幅は、直径がおよそ2
00海里の最小の「足跡状」を形成する。好ましくは、
衛星アンテナ30の「足跡状」は、システムが使用され
る領域内で行われる通信を支援することができる。
【0051】その後、アップリンクコマンドに基づい
て、通信コントローラ54は、照準制御回路55を制御
し、必要であればアンテナ12bに照準を向け、そし
て、信号は、衛星10dへの第2ダウンリンクコマンド
とデータの一部とを少なくとも搬送しながらアップリン
クされる。第2ダウンリンクコマンドは、例えば、衛星
10dがアップリンクされたデータを空輸ミッションプ
ラットフォーム22に中継することを指定する。
て、通信コントローラ54は、照準制御回路55を制御
し、必要であればアンテナ12bに照準を向け、そし
て、信号は、衛星10dへの第2ダウンリンクコマンド
とデータの一部とを少なくとも搬送しながらアップリン
クされる。第2ダウンリンクコマンドは、例えば、衛星
10dがアップリンクされたデータを空輸ミッションプ
ラットフォーム22に中継することを指定する。
【0052】衛星10d内で、受信信号は上記の方法で
処理され、第2ダウンリンクコマンドが、通信コントロ
ーラ42に供給される。第2ダウンリンクコマンドに基
づいて、通信コントローラ42は、照準制御回路45を
介してアンテナ30を制御し、必要であれば、空輸ミッ
ションプラットフォーム22に向けて照準を合わせる。
次に、通信コントローラ42は、通信プロセッサ44を
制御して、アンテナ30にデータを供給し、その後、こ
のアンテナは、データを空輸ミッションプラットフォー
ム22に送信する。
処理され、第2ダウンリンクコマンドが、通信コントロ
ーラ42に供給される。第2ダウンリンクコマンドに基
づいて、通信コントローラ42は、照準制御回路45を
介してアンテナ30を制御し、必要であれば、空輸ミッ
ションプラットフォーム22に向けて照準を合わせる。
次に、通信コントローラ42は、通信プロセッサ44を
制御して、アンテナ30にデータを供給し、その後、こ
のアンテナは、データを空輸ミッションプラットフォー
ム22に送信する。
【0053】上記実施例は、本発明を制限するものでは
ない。例えば、上記の状況に対して、例えば、低高度軌
道ミッション衛星20や空輸ミッションプラットフォー
ムなどの別のミッションプラットフォームを、地上ミッ
ションプラットフォームの替わりとすることもできる。
信号をミッションプラットフォームにダウンリンクせし
めるために地上ノードが衛星アンテナを制御する上記方
法は、本発明を制限するものではない。例えば、地上ノ
ードは、コマンドを衛星10dに供給して、グローバル
通信網80を介して地上ミッションプラットフォーム2
4aから受信された情報に応じてアンテナ30が空輸ミ
ッションプラットフォーム22を追跡することを指定す
る。また、上記に加えて、通信を遂行するために、他の
ミッションパスを使用することもでき、単一の半球内で
の通信の中継に制限されない。
ない。例えば、上記の状況に対して、例えば、低高度軌
道ミッション衛星20や空輸ミッションプラットフォー
ムなどの別のミッションプラットフォームを、地上ミッ
ションプラットフォームの替わりとすることもできる。
信号をミッションプラットフォームにダウンリンクせし
めるために地上ノードが衛星アンテナを制御する上記方
法は、本発明を制限するものではない。例えば、地上ノ
ードは、コマンドを衛星10dに供給して、グローバル
通信網80を介して地上ミッションプラットフォーム2
4aから受信された情報に応じてアンテナ30が空輸ミ
ッションプラットフォーム22を追跡することを指定す
る。また、上記に加えて、通信を遂行するために、他の
ミッションパスを使用することもでき、単一の半球内で
の通信の中継に制限されない。
【0054】上記から分かるように、MEO通信衛星シス
テムは、中高度軌道に配置されているので、システムに
よって提供されるミッションパスは、高高度軌道(例え
ば静止軌道(GEO))に配置されたシステムによって提
供されるものよりも短い。MEO通信衛星システムも、高
高度軌道システムよりも、通信を中継するために必要な
送信機電力やアンテナ領域などが小さい。さらに、MEO
システムの待ち時間(例えば、パス遅延)は、GEOシス
テムのものの2分の1以下である。これは、例えば通信
に相互作用や時間的に重要となる(time-critical)こ
とが要求されている場合、大切である。
テムは、中高度軌道に配置されているので、システムに
よって提供されるミッションパスは、高高度軌道(例え
ば静止軌道(GEO))に配置されたシステムによって提
供されるものよりも短い。MEO通信衛星システムも、高
高度軌道システムよりも、通信を中継するために必要な
送信機電力やアンテナ領域などが小さい。さらに、MEO
システムの待ち時間(例えば、パス遅延)は、GEOシス
テムのものの2分の1以下である。これは、例えば通信
に相互作用や時間的に重要となる(time-critical)こ
とが要求されている場合、大切である。
【0055】本発明の複数の概念を説明したが、本発明
のさらなる概念を次に説明する。特定の補助配置の衛星
間で故障が生じたりクロスリンクを使用する場合、シス
テムの性能は低下する。かかる低下は、例えば、衛星可
用性の欠落、通信を遂行する際の反応性の欠落、容量の
欠落、信号の質の低下などの形態で現れる。各補助配置
P1, P2内の衛星10a-10c, 10d-10fは、特定の方
法で信号を中継するために地上ノード12から制御可能
であるから、ある補助配置(例えば、補助配置P2)内の
衛星間のクロスリンクの1つが故障したとき、故障した
クロスリンクを介して中継される信号は、衛星配置の残
りのクロスリンクに再度向けられて通信を行う。好まし
くは、最も効率の良い代替ルートである代替ミッション
パスが選択される。
のさらなる概念を次に説明する。特定の補助配置の衛星
間で故障が生じたりクロスリンクを使用する場合、シス
テムの性能は低下する。かかる低下は、例えば、衛星可
用性の欠落、通信を遂行する際の反応性の欠落、容量の
欠落、信号の質の低下などの形態で現れる。各補助配置
P1, P2内の衛星10a-10c, 10d-10fは、特定の方
法で信号を中継するために地上ノード12から制御可能
であるから、ある補助配置(例えば、補助配置P2)内の
衛星間のクロスリンクの1つが故障したとき、故障した
クロスリンクを介して中継される信号は、衛星配置の残
りのクロスリンクに再度向けられて通信を行う。好まし
くは、最も効率の良い代替ルートである代替ミッション
パスが選択される。
【0056】例えば、故障したクロスリンクと同じ補助
配置の2つの衛星が所望の送信時刻に地上ノード12の
視野にあれば、ミッションパスは、変更されて、補助衛
星の残りのクロスリンクを介して信号を中継する衛星
に、信号は再度向けられて、故障したクロスリンクを回
避する。しかし、所望の送信時刻に地上ノード12の視
野にかかる衛星が存在しなければ、または、別の補助配
置(例えば、補助配置P1)を介して通信を行うことが有
効であれば、信号は、この別の補助配置に再度向けられ
て通信を行う。例えば、上記の第1の状況において、衛
星10dと衛星10eとの間のクロスリンクが故障した場
合、次に、地上ノードGは、地上ミッションプラットフ
ォームM2に送信されることになっているデータとダウン
リンクコマンドとを少なくとも搬送しながら、衛星10
aに信号を送信することができる。この場合、ダウンリ
ンクコマンドは、データを衛星10bから地上ミッショ
ンプラットフォームM2にダウンリンクすることを指定す
る。衛星10a, 10cが、補助配置P1内で反時計回りに
地上ノードGから受信した信号を中継するように設定さ
れていると仮定すると、信号は、衛星10aによって受
信された後、上記と同様な方法で、ここから衛星10c
に中継される。次に、この信号は、衛星10cから衛星
10bに中継される。次に、ダウンリンクコマンドに基
づいて、衛星10bは、上記と同様な方法で、データを
地上ミッションプラットフォームM2に少なくともダウン
リンクする。
配置の2つの衛星が所望の送信時刻に地上ノード12の
視野にあれば、ミッションパスは、変更されて、補助衛
星の残りのクロスリンクを介して信号を中継する衛星
に、信号は再度向けられて、故障したクロスリンクを回
避する。しかし、所望の送信時刻に地上ノード12の視
野にかかる衛星が存在しなければ、または、別の補助配
置(例えば、補助配置P1)を介して通信を行うことが有
効であれば、信号は、この別の補助配置に再度向けられ
て通信を行う。例えば、上記の第1の状況において、衛
星10dと衛星10eとの間のクロスリンクが故障した場
合、次に、地上ノードGは、地上ミッションプラットフ
ォームM2に送信されることになっているデータとダウン
リンクコマンドとを少なくとも搬送しながら、衛星10
aに信号を送信することができる。この場合、ダウンリ
ンクコマンドは、データを衛星10bから地上ミッショ
ンプラットフォームM2にダウンリンクすることを指定す
る。衛星10a, 10cが、補助配置P1内で反時計回りに
地上ノードGから受信した信号を中継するように設定さ
れていると仮定すると、信号は、衛星10aによって受
信された後、上記と同様な方法で、ここから衛星10c
に中継される。次に、この信号は、衛星10cから衛星
10bに中継される。次に、ダウンリンクコマンドに基
づいて、衛星10bは、上記と同様な方法で、データを
地上ミッションプラットフォームM2に少なくともダウン
リンクする。
【0057】地上ノード12とミッションプラットフォ
ームとの間で通信を行う衛星配置の動作を記載したが、
本発明の実施例をさらに記載する。本発明の一実施例に
おいて、少なくとも1つの予備衛星90(図1)が、機
能していない衛星10a-10fを置換するために使用さ
れる。予備の衛星は、低高度「パーキング」軌道に配置
される。予備衛星は、低高度軌道で高い相対角度運動を
行い、これによって、衛星は、衛星のペリジやアポジエ
ンジンが起動したとき、故障した衛星を置換するために
予備衛星が地上局(例えば、地上ノード12)から制御
されて迅速に配置されるように、高速でアライメントす
ることができる。例えば静止軌道(GEO)やそれ以上の
高度の軌道に配置されている予備衛星よりもより高速な
方法で、予備衛星は、故障した衛星を置換することがで
きる。すなわち、衛星は、故障した衛星を交換するため
に、速度を変えて(ΔV)、例えば軌道高度や軌道面、
または軌道の楕円率を変えるが、類似した任務を実行す
る高高度衛星よりも、衛星が消費する燃料は少ない。ま
た、低高度軌道衛星を配置して、高高度軌道衛星よりも
より迅速に故障した衛星を置換することができる。
ームとの間で通信を行う衛星配置の動作を記載したが、
本発明の実施例をさらに記載する。本発明の一実施例に
おいて、少なくとも1つの予備衛星90(図1)が、機
能していない衛星10a-10fを置換するために使用さ
れる。予備の衛星は、低高度「パーキング」軌道に配置
される。予備衛星は、低高度軌道で高い相対角度運動を
行い、これによって、衛星は、衛星のペリジやアポジエ
ンジンが起動したとき、故障した衛星を置換するために
予備衛星が地上局(例えば、地上ノード12)から制御
されて迅速に配置されるように、高速でアライメントす
ることができる。例えば静止軌道(GEO)やそれ以上の
高度の軌道に配置されている予備衛星よりもより高速な
方法で、予備衛星は、故障した衛星を置換することがで
きる。すなわち、衛星は、故障した衛星を交換するため
に、速度を変えて(ΔV)、例えば軌道高度や軌道面、
または軌道の楕円率を変えるが、類似した任務を実行す
る高高度衛星よりも、衛星が消費する燃料は少ない。ま
た、低高度軌道衛星を配置して、高高度軌道衛星よりも
より迅速に故障した衛星を置換することができる。
【0058】本発明の他の概念により、一方の補助配置
P1, P2の2つの衛星が同時に地上ノードの視野にあると
き、地上ノードと通信を行うために通常使用されるこれ
らの衛星のうちの一方の衛星の送信及び受信システム
(例えばアンテナ34を含む)が使用されて、例えば別
のミッションプラットフォームと通信することができ
る。
P1, P2の2つの衛星が同時に地上ノードの視野にあると
き、地上ノードと通信を行うために通常使用されるこれ
らの衛星のうちの一方の衛星の送信及び受信システム
(例えばアンテナ34を含む)が使用されて、例えば別
のミッションプラットフォームと通信することができ
る。
【0059】本発明のさらなる概念によれば、中継衛星
が地上ノード12の視野から外れるとき、衛星のアンテ
ナと受信機と送信機とが利用可能になって、ミッション
プラットフォームと通信するために使用され、ミッショ
ン専用(mission-dedicated)送信リソースのアレイを
補足する。本発明を好ましい実施例に基づいて説明した
が、当業者においては、本発明の請求項から逸脱せずに
本発明の形態及び詳細の変更をなし得るものである。
が地上ノード12の視野から外れるとき、衛星のアンテ
ナと受信機と送信機とが利用可能になって、ミッション
プラットフォームと通信するために使用され、ミッショ
ン専用(mission-dedicated)送信リソースのアレイを
補足する。本発明を好ましい実施例に基づいて説明した
が、当業者においては、本発明の請求項から逸脱せずに
本発明の形態及び詳細の変更をなし得るものである。
【図1】本発明により構成され、衛星の各々が、時刻T1
に相当する軌道上の位置に配置されている中高度軌道
(MEO)通信衛星システムを示す図である。
に相当する軌道上の位置に配置されている中高度軌道
(MEO)通信衛星システムを示す図である。
【図2】各衛星が時刻T2に相当する軌道上の位置に配置
されている図1の中高度軌道(MEO)通信衛星システム
を示す図である。
されている図1の中高度軌道(MEO)通信衛星システム
を示す図である。
【図3】衛星の各々が時刻T3に相当する軌道上の位置に
配置されている図1の中高度軌道(MEO)通信衛星シス
テムを示す図である。
配置されている図1の中高度軌道(MEO)通信衛星シス
テムを示す図である。
【図4】本発明に基づき構成され、2つの衛星と地上ノ
ードと様々なミッションプラットフォームとを示す中高
度軌道(MEO)通信衛星システムの一部を示す図であ
る。
ードと様々なミッションプラットフォームとを示す中高
度軌道(MEO)通信衛星システムの一部を示す図であ
る。
【図5】本発明の中高度軌道(MEO)通信衛星システム
の各衛星のデータ受信及び送信システムを示す図であ
る。
の各衛星のデータ受信及び送信システムを示す図であ
る。
【図6】地球の北極点と南極点との間に延在する極軸を
示す図である。
示す図である。
【図7】本発明の中高度軌道(MEO)通信衛星システム
の一部を示すとともに、本発明の衛星及び地上ノードか
らなる2つの補助配置を示す図である。
の一部を示すとともに、本発明の衛星及び地上ノードか
らなる2つの補助配置を示す図である。
【図8】本発明により構成された中高度軌道(MEO)通
信衛星システムを示す図である。
信衛星システムを示す図である。
10 衛星 P1, P2 衛星補助配置
Claims (18)
- 【請求項1】 中高度軌道(MEO)衛星配置であって、 N個の衛星補助配置からなり、 N個の衛星補助配置の各々は複数のクロスリンクされた
衛星からなり、前記補助配置の各々の複数のクロスリン
クされた衛星は同一の軌道面内で周回し、各補助配置内
の衛星の各々は少なくとも1つの他の補助配置の隣接す
る2つの衛星に対して所定角度だけオフセットされてい
ることを特徴とする中高度軌道衛星配置。 - 【請求項2】 Nは、2以上の数であることを特徴とす
る請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項3】 衛星補助配置の各々は、少なくとも3つ
のクロスリンクされた衛星からなることを特徴とする請
求項2記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項4】 前記所定角度は、およそ60゜であるこ
とを特徴とする請求項2記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項5】 前記軌道面は赤道面であることを特徴と
する請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項6】 N個の補助配置の各々の少なくとも1つ
の衛星は、各地上ノードと少なくとも1つのミッション
プラットフォームとの視野に常時存在することを特徴と
する請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項7】 各補助配置において、衛星の1つが地上
ノードの視野から消えるまでに、補助配置の別の衛星が
地上ノードの視野に入るように、複数の衛星が配置され
ていることを特徴とする請求項1記載の中高度軌道衛星
配置。 - 【請求項8】 各補助配置内で、1の衛星がミッション
プラットフォームの視野から消えるまでに、補助配置の
別の衛星がミッションプラットフォームの視野に入って
くるように、複数の衛星の各々が配置されていることを
特徴とする請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項9】 ミッションプラットフォームは、低高度
衛星と航空機と地上設置の通信システムとのうちの1つ
であることを特徴とする請求項8記載の中高度軌道衛星
配置。 - 【請求項10】 N個の補助配置の各々における複数の
衛星の各々は、ほぼ円形軌道を有することを特徴とする
請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項11】 クロスリンクされた複数の衛星の各々
は、クロスリンクされた衛星のうちの他の衛星と地上ノ
ードとミッションプラットフォームとのうちの少なくと
も1つに対して信号を送信し且つ受信する手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項12】 各補助配置のクロスリンクされた衛星
の各々は、 クロスリンクされた衛星のうちの他の衛星と地上ノード
とミッションプラットフォームとのうちの少なくとも1
つから信号を受信する手段と、 地上ノードから受信したコマンド情報に応じて、クロス
リンクされた衛星のうちの他の衛星と地上ノードとミッ
ションプラットフォームとのうちの少なくとも1つに受
信した信号を中継する手段とを有することを特徴とする
請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項13】 N個の衛星配置の各々は、クロスリン
クされた3つの衛星からなることを特徴とする請求項1
記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項14】 地球軌道に配置された少なくとも1つ
の予備衛星をさらに有し、前記予備衛星は、制御可能で
あって、N個の補助配置の衛星のうちの故障した衛星を
交換するために配置されるようになっていることを特徴
とする請求項1記載の中高度軌道衛星配置。 - 【請求項15】 中高度軌道(MEO)衛星配置であっ
て、 赤道面内に存在しクロスリンクされた3つの衛星からな
る第1グループからなる第1補助配置と、 赤道面内に存在しクロスリンクされた3つの衛星からな
る第2グループからなる第2補助配置とからなり、第1
補助配置の衛星の各々は第2補助配置の隣接する2つの
衛星の各々から同一所定角度だけオフセットされ、第2
補助配置の衛星の各々は第2補助配置の隣接する2つの
衛星の各々から前記同一所定角度だけオフセットされて
いることを特徴とする中高度軌道(MEO)衛星配置。 - 【請求項16】 地上ノードと少なくとも1つのミッシ
ョンプラットフォームとの間に中高度軌道(MEO)衛星
配置を介して信号を供給する方法であって、 所定の方法で受信した信号を中継するクロスリンクされ
た少なくとも3つの衛星からなる第1補助配置と、所定
の方法で受信した信号を中継するクロスリンクされた少
なくとも3つの衛星からなる第2補助配置と、からなる
とともに前記第1及び第2補助配置が同一の軌道面内に
存在するように、MEO衛星配置を構成する行程と、 前記第1及び第2補助配置の一方を選択して、衛星のク
ロスリンク数を最小とする方法で少なくとも1つのミッ
ションプラットフォームに信号を中継せしめる行程と、 選択された補助配置に地上ノードから少なくともダウン
リンクコマンドを搬送する信号を送信する行程と、 ダウンリンクコマンドに基づいて、選択された補助配置
から少なくとも1つのミッションプラットフォームに信
号の一部を少なくともダウンリンクする行程とからなる
ことを特徴とする方法。 - 【請求項17】 前記軌道面は赤道面であることを特徴
とする請求項15記載の方法。 - 【請求項18】 補助配置が信号を中継する方法は、地
上ノードから受信したコマンド信号に応じて決定される
ことを特徴とする請求項15記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/718,958 US5890679A (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Medium earth orbit communication satellite system |
US08/718958 | 1996-09-26 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10150400A true JPH10150400A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=24888243
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9254591A Pending JPH10150400A (ja) | 1996-09-26 | 1997-09-19 | 中高度軌道通信衛星システム |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5890679A (ja) |
EP (1) | EP0833462A3 (ja) |
JP (1) | JPH10150400A (ja) |
CA (1) | CA2214657A1 (ja) |
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