ES2888100T3

ES2888100T3 - Aparatos, sistemas y métodos para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde la Tierra, tal como para localizar una fuente de interferencia en la Tierra

Info

Publication number: ES2888100T3
Application number: ES13795224T
Authority: ES
Inventors: Brian Mengwasser
Original assignee: SES SA
Current assignee: SES SA
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2033-11-21
Also published as: JP2016511719A; US20140154972A1; EP2928775A1; CA2893428C; US9985719B2; US9086471B2; IL238947A0; AU2013354340B2; KR102175023B1; EP2928775B1; BR112015013014B1; RU2665704C1; CN104884350A; KR20150093714A; CN104884350B; BR112015013014A2; US20150311972A1; WO2014086588A1; IL238947B; CA2893428A1

Abstract

Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90º y menor de 270º; y comprendiendo el satélite (10): al menos dos antenas (11) de recepción, cada una de las al menos dos antenas (11) de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, y formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos; y un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones: retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida; transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.

Description

DESCRIPCIÓN

Aparatos, sistemas y métodos para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde la Tierra, tal como para localizar una fuente de interferencia en la Tierra

[Campo de la tecnología]

La presente invención se refiere especialmente a telecomunicaciones y a obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. La invención puede usarse, por ejemplo, para localizar una fuente de interferencia en la Tierra, aunque la invención no se limita a esta aplicación particular.

[Antecedentes]

Las comunicaciones por satélite implican especialmente la transmisión de señales desde una estación en la Tierra hacia un satélite y viceversa. Las comunicaciones por satélite pueden estar pensadas para proporcionar servicios de comunicación entre dos puntos en la Tierra. Esto incluye servicios entre puntos (por ejemplo, Internet, teléfonos por satélite) y servicios de punto a multipunto (difusión) (por ejemplo, TV). Las estaciones que toman parte en las comunicaciones por satélite pueden ser fijas (por ejemplo, una antena parabólica de azotea) o móviles (por ejemplo, vehículos, barcos, aviones, dispositivos portátiles). Con el aumento del uso de comunicaciones por satélite y terrestres, el riesgo de interferencias entre diferentes comunicaciones también aumenta.

En el pasado, ha habido numerosos esfuerzos para localizar estaciones de transmisión de interferencia y, más generalmente, ha habido numerosos esfuerzos para resolver problemas de interferencia y para aliviar las disrupciones provocadas por los mismos (incluyendo la reducción de la capacidad aprovechable de un sistema de comunicación por satélite).

Un enfoque conocido para localizar una estación de transmisión de interferencia en la Tierra es usar estaciones en tierra. Por ejemplo, el documento US 5.008.679 se refiere a un método de localizar un transmisor de radiofrecuencia desconocido que usa correlaciones entre señales recibidas por diferentes satélites. Sin embargo, realizar la geolocalización basada en tierra es difícil porque se apoya en correlación de señales entre múltiples satélites y múltiples estaciones en tierra: un proceso que consume tiempo con muchas oportunidades para propagación de errores dentro del cálculo. Además, la capacidad de realizar la geolocalización basada en tierra depende de muchos factores, incluyendo la existencia de y conocimiento exhaustivo de satélites adyacentes, la existencia de y conocimiento exhaustivo de señales de referencia conocidas, y la existencia de hardware en tierra necesario y, como resultado, la geolocalización basada en tierra es ineficaz en muchos casos.

Otro enfoque conocido usa helicópteros o vehículos aéreos no tripulados (UAV) para la geolocalización. Sin embargo, este enfoque es un recurso ineficaz y sólo ofrece análisis puntuales.

La técnica anterior incluye además:

- el documento JP 2004-328088, que se refiere a un satélite de monitorización en una órbita retrógrada, que capta las señales transmitidas a un satélite geoestacionario y las envía a una estación en tierra usando una frecuencia diferente de la usada para la transmisión desde la Tierra hasta el satélite. La finalidad es determinar la posición de una fuente de interferencia en la Tierra.

- el documento US 6.147.640, que se refiere a un sistema de localización de interferencia para determinar la ubicación de una señal de interferencia recibida por un satélite de comunicación. El satélite de comunicación tiene un “panel orientado hacia la Tierra” en el que se ubica una agrupación de antenas.

En vista de lo anterior, existe la necesidad de reducir la cantidad de interferencia en el contexto de comunicaciones por satélite o, cuando esto no es posible, adoptar técnicas para lidiar con tales interferencias.

[Sumario]

Para cumplir o cumplir al menos parcialmente la necesidad mencionada anteriormente, se definen aparatos, sistemas y métodos según la invención en las reivindicaciones independientes. Se definen realizaciones particulares en las reivindicaciones dependientes y se explican en la presente descripción.

En una realización, un satélite, a continuación en el presente documento denominado “satélite de observación”, se usa para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. El satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (es decir, 90 grados) y menor de 270° (es decir, 270 grados), definiéndose una órbita de este tipo como retrógrada al sentido de rotación natural de la Tierra. Además, el satélite de observación comprende al menos una antena de recepción y un transmisor. La al menos una antena de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y es adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite de observación está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra. El transmisor está configurado para al menos uno de: (i) retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida, (ii) transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida, y (iii) transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.

Por tanto, el satélite de observación es capaz de recoger datos que mejoran significativamente la capacidad de comprender la composición y el origen de la energía transmitida al espacio a efectos de comunicaciones por satélite. Dado que la mayoría de los satélites de comunicaciones están diseñados para comunicaciones en vez de para funciones de recogida de datos o de análisis, un satélite de observación puede proporcionar radicalmente más datos, que no pueden recogerse mediante satélites de comunicación tal como existen hoy en día, sobre la naturaleza de transmisiones de enlace ascendente. La detección de interferencia, la optimización de sistemas, la planificación de espectro y muchas otras aplicaciones se benefician enormemente de los datos y la comprensión producida por el satélite de observación. En particular, colocando el satélite de observación en una órbita altamente inclinada (retrógrada), su velocidad con respecto a la superficie de la Tierra es mayor que la de un satélite en una órbita prógrada a una altitud similar y el satélite de observación es capaz de revisitar frecuentemente una posición dada con respecto a la superficie de la Tierra y recibir transmisiones desde una zona determinada en la Tierra. Además, en una realización, colocar el satélite de observación a una altitud similar a la altitud de satélites a los que están destinadas en general unas transmisiones de interés (a continuación en el presente documento denominados “satélites objetivo”) es ventajoso porque el satélite de observación puede ser capaz entonces de observar una zona grande en la Tierra y observar la mayoría de las señales destinadas a determinados satélites objetivo.

El uso del satélite de observación mencionado anteriormente para comprender y manejar problemas de interferencia en el contexto de comunicaciones por satélite resulta de un cambio de enfoque. La finalidad es intentar descubrir qué señales se emiten al espacio desde unas fuentes en la Tierra. Sin embargo, en vez de intentar hacer esto desde un punto cerca de la superficie de la Tierra, el satélite de observación permite hacer esto desde un punto en el espacio y especialmente desde un punto cerca de la órbita de interés. Por tanto, esto permite que se recoja información sobre las señales que alcanzan la órbita de interés de manera más eficaz.

La inclinación es el ángulo entre el plano ecuatorial y el plano en el que el satélite orbita la Tierra. Un satélite con una inclinación de 0° (es decir, 0 grados) se define como que orbita en el plano ecuatorial en el sentido del sentido de rotación de la Tierra.

Tal como se mencionó anteriormente, el transmisor del satélite de observación está configurado para realizar una de tres operaciones (denotadas (i), (ii) y (iii) respectivamente), una combinación de dos de estas tres operaciones (concretamente, (i)+(ii), (i)+(iii), o (ii)+(iii)), o las tres operaciones (concretamente, (i)+(ii)+(iii)).

Concretamente, en una subrealización, el transmisor está configurado para retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida (por ejemplo, a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite). Por tanto, la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma, puede transmitirse sin ningún procesamiento por el propio satélite de observación. En ese caso, cualquier procesamiento de la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma, (para análisis, geolocalización, etc.) puede realizarse entonces fuera del satélite de observación, por ejemplo, en la Tierra, mediante una estación de procesamiento.

Alternativa o adicionalmente, en otra subrealización, el transmisor puede estar configurado para transmitir (por ejemplo a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite) información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida. Esto puede significar, por ejemplo, digitalizar y/o comprimir la energía electromagnética recibida, o una parte de la misma.

Alternativa o adicionalmente, en aún otra subrealización, el transmisor puede estar configurado para transmitir (por ejemplo, a una estación en tierra en la Tierra, o a otro satélite) información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida (especialmente en lugar de la propia energía electromagnética recibida). La información puede derivarse de la energía electromagnética recibida, o de una parte de la misma, por ejemplo, determinando o estimando, usando algún equipo (también denominada “carga útil”) dentro del propio satélite, la ubicación en la Tierra de la fuente de energía electromagnética recibida (tal como la fuente de una fuente de interferencia). Derivar información de la energía electromagnética recibida, o de una parte de la misma, también puede comprender generar, usando algún equipo dentro del propio satélite, información sobre el espectro de energía, la polarización, el esquema de modulación, etc. de la energía electromagnética recibida.

Dicho de otro modo, el satélite de observación se usa para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra en el sentido de que el proceso de obtener realmente la información sobre la energía electromagnética recibida puede realizarse dentro o fuera del satélite de observación. Concretamente, el satélite de observación puede actuar como una herramienta que contribuye al proceso de obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra.

En una realización, el satélite de observación es adecuado para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra y que alcanza la órbita geoestacionaria. Monitorizar las señales transmitidas hacia satélites en el arco orbital geoestacionario a una altitud de aproximadamente 35800 kilómetros es particularmente interesante puesto que la órbita geoestacionaria es de suma importancia para numerosas comunicaciones por satélite.

En una realización, el transmisor del satélite de observación está configurado para transmitir, hacia la Tierra, al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida. Hacer esto permite que una estación de recepción en la Tierra, o una estación de procesamiento que se comunica con tal estación de recepción, derive información adicional de la energía electromagnética recibida por el satélite. Por ejemplo, puede determinarse la ubicación de la fuente de alguna energía electromagnética recibida.

Sin embargo, el transmisor puede no estar configurado para enviar directamente la energía electromagnética recibida (o una parte de la misma) o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida hacia la Tierra. En cambio, otro satélite o vehículo espacial puede funcionar como una estación de transmisión que transmite la transmisión a la Tierra. Tal satélite o vehículo espacial de transmisión puede estar configurado para realizar un procesamiento adicional de información recibida desde el satélite de observación.

En una realización, la información que se deriva de la energía electromagnética recibida se obtiene procesando al menos parte de la energía electromagnética recibida dentro del satélite de observación. En tal caso, el equipo de procesamiento está integrado con el satélite de observación para hacer esto.

En una realización, el procesamiento comprende al menos uno de: (a) conversión descendente seleccionable de señal analógica a frecuencia intermedia común; (b) conversión de analógico a digital de señales proporcionadas por, es decir portadas por, al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) análisis de espectro de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (d) análisis de desplazamiento Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (e) análisis de tasa Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (f) procesamiento de dirección de llegada o ángulo de llegada; (g) procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA); (h) procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA); (i) mediciones de referencia entre dos o más elementos de antena; (j) filtrado de datos; y (k) compresión de datos.

Por tanto, el satélite de observación puede ser capaz de realizar diferentes tipos de procesamiento en la energía electromagnética recibida.

Por ejemplo, a través de la conversión de analógico a digital, las señales portadas por la energía electromagnética recibida pasan a ser accesibles para un procesamiento digital adicional.

El análisis de espectro y el procesamiento de dirección de llegada (o radiogoniometría (DF)) también pueden ayudar a identificar la composición y el origen de la energía electromagnética respectivamente. Un experto en la técnica sabría cómo realizar el análisis de espectro y el procesamiento de dirección de llegada (DOA). En ese sentido, más antecedentes sobre el procesamiento de DOA pueden encontrarse, por ejemplo, en Schmidt, R. O., “Multiple emitter location and signal parameter stimation,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 34, n.° 3, 276-280, marzo, 1986; o en Lipsky, Stephen E., “Microwave passive direction finding”, SciTech Publishing, 2003. Existen otras numerosas referencias en la bibliografía académica sobre el procesamiento de dirección de llegada.

El filtrado de datos y la compresión de datos podría reducir la cantidad de datos transmitidos por el satélite de observación.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia de entre 1 GHz y 100 GHz. Obtener, y después analizar, energía electromagnética en el intervalo de microondas (es decir, entre 1 GHz y 100 GHz) es particularmente ventajoso puesto que se realizan en general comunicaciones por satélite en este intervalo de modo que la interferencia en el contexto de las comunicaciones por satélite está provocada principalmente por energía electromagnética en este intervalo de frecuencia.

En una subrealización de la realización mencionada anteriormente, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia que es al menos uno de: (a) entre 1 y 2 GHz (banda L); (b) entre 2 y 4 GHz (banda S); (c) entre 4 y 8 GHz (banda C); (d) entre 8 y 12 GHz (banda X); (e) entre 12 y 18 GHz (banda K^u); y (f) entre 26,5 y 40 g Hz (banda K^a). Estas bandas de frecuencia a modo de ejemplo son de interés particular para las comunicaciones por satélite.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia usado por satélites geoestacionarios para recibir señales desde la Tierra. Dicho de otro modo, el satélite de observación puede usarse para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde la Tierra a efectos de comunicaciones por satélite independientemente de la radiofrecuencia.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación es adecuada para recibir energía electromagnética que tiene al menos una de: una polarización lineal; una polarización vertical; una polarización horizontal; una polarización elíptica; y una polarización circular. Esta realización es ventajosa puesto que puede ser útil para obtener información sobre la polarización de la energía electromagnética recibida.

En una realización, la al menos una antena de recepción del satélite de observación está configurada para recibir, durante un periodo orbital, energía electromagnética desde una zona que cubre más de la mitad de la superficie de la Tierra.

En una realización, la energía electromagnética recibida comprende más de sólo información destinada a controlar el propio satélite de observación. El satélite de observación tiene como finalidad, de hecho, recoger información sobre señales destinadas a satélites distintos del satélite de observación. El satélite de observación tiene como finalidad recoger información sobre señales destinadas a los denominados satélites objetivo, tal como se mencionó anteriormente.

En una realización, la energía electromagnética recibida comprende energía destinada a al menos otro satélite. Las señales para controlar el propio satélite de observación pueden transmitirse en una banda de frecuencia específica, o a través de otros medios tal como se explicará a continuación. Por tanto, en esta realización, la energía electromagnética recibida por el satélite de observación no es una señal de control para el satélite de observación.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 175° (175 grados) y menor de 185° (185 grados). En una órbita de este tipo, el satélite de observación se mueve en una órbita particularmente ventajosa para recibir energía electromagnética transmitida en la dirección de la órbita geoestacionaria.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que difiere en no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria. En esta órbita, el satélite de observación es capaz de recibir energía electromagnética que corresponde estrechamente a la energía electromagnética real que alcanza la órbita geoestacionaria. Por tanto, esto permite que el satélite de observación obtenga datos para proporcionar una buena estimación de la energía electromagnética real que alcanza los satélites geoestacionarios.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que es uno cualquiera de: entre 31700 y 34700 kilómetros sobre el nivel medio del mar, y entre 36700 y 39700 kilómetros sobre el nivel medio del mar. En esta órbita, el riesgo de colisión con los propios satélites geoestacionarios y otros objetos espaciales residentes (RSO), incluyendo basura espacial, se minimiza adicionalmente, basándose en el catálogo público actual de objetos en órbita.

En una realización, el satélite de observación orbita la Tierra en una órbita que tiene una excentricidad que es menor de 0,05.

En una realización, el satélite de observación no es en sí mismo un satélite de comunicación para transmitir información de usuario final desde un punto de la Tierra hasta otro punto en la Tierra. Por tanto, en esta realización, el satélite de observación funciona independientemente de satélites de comunicación existentes. El satélite de observación, como una entidad independiente, también proporciona por tanto la capacidad de monitorizar el espectro entre satélites geoestacionarios existentes, en ubicaciones orbitales vacantes a lo largo del arco. Esto permite la evaluación del entorno de espectro antes de desplegar un activo de satélite a una ubicación dada, que podría informar de planificación de espectro y decisiones de despliegue de flota. Esto muestra que, en algunas realizaciones, el satélite de observación puede usarse más allá de la gestión de interferencia.

En una realización, el transmisor del satélite de observación está configurado para transmitir (o retransmitir) usando al menos uno de: (a) realizar un enlace descendente de los datos (es decir, los datos correspondientes a los casos mencionados anteriormente (i), (ii) o (iii), o cualquier combinación de los mismos) mediante el uso de frecuencias microondas dedicadas específicas; (b) realizar un enlace descendente de datos utilizando un transmisor capaz de ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión; (c) transmisión usando un espectro ensanchado de bajo nivel; (d) al menos un enlace de comunicación óptico; y (e) un método de almacenamiento y reenvío en el que la transmisión (o retransmisión) se retarda de la recepción de la señal.

En una realización, el satélite comprende además un receptor conectado a al menos una antena de recepción, teniendo el receptor capacidad y agilidad de espectro suficiente para reconfigurarse a diferentes frecuencias a lo largo de un intervalo amplio del espectro de radiofrecuencia. Por tanto, el satélite puede recibir energía electromagnética en un intervalo de frecuencia amplio en oposición a unos satélites existentes.

La invención también se refiere a un satélite para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra. El satélite orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (es decir, 90 grados) y menor de 270° (es decir, 270 grados). El satélite comprende medios para recibir, mientras que el satélite está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia, desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra usando al menos una antena de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra. El satélite también comprende medios de transmisión para al menos uno de: (i) retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida; (ii) transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y (iii) transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.

En una realización, una pluralidad de satélites tal como se describió anteriormente se usan juntos con el fin de obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente, o desde unas fuentes, en la Tierra.

La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un satélite, o una pluralidad de satélites, tal como se describió anteriormente.

La invención también se refiere a un sistema que comprende al menos un satélite de observación según una cualquiera de las realizaciones anteriores, al menos una estación en tierra configurada para obtener, a partir del al menos un satélite de observación, la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, y al menos una estación de procesamiento. La al menos una estación de procesamiento está configurada para estimar, a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.

En el sistema descrito anteriormente, la estación de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, la invención no se limita a tal configuración. Tal como se explicó anteriormente, el procesamiento también puede llevarse a cabo, por ejemplo, completa o parcialmente en el satélite de observación o en otro satélite.

Cuando se emplea más de un satélite de observación, la cantidad de energía electromagnética recibida puede aumentarse. Además, puede reducirse el tiempo de respuesta, es decir, el tiempo desde que se solicita una acción desde el sistema hasta la respuesta correspondiente.

La invención también se refiere a un método que comprende: obtener, mediante al menos una estación en tierra, una señal que se origina a partir de un satélite (en este caso denominado “satélite de observación”, tal como se mencionó anteriormente) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° (90 grados) y menor de 270° (270 grados). La señal comunica al menos una de: (i) energía electromagnética recibida por el satélite de observación, (ii) información que representa energía electromagnética recibida por el satélite de observación, e (iii) información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite de observación. El método comprende también: estimar, mediante al menos una estación de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida mediante la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.

En el contexto del método descrito anteriormente, la estación de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, tal como ya se mencionó anteriormente, la invención no se limita a tal configuración. El procesamiento también puede llevarse a cabo, por ejemplo, completa o parcialmente en el satélite de observación o en otro satélite.

En una realización, estimar la ubicación comprende estimar una longitud y latitud. De tal manera, puede determinarse la ubicación del origen (es decir, fuente) de la energía electromagnética. La determinación de la fuente de la energía electromagnética puede permitir entonces la eliminación de la interferencia por ejemplo mediante un operario de satélite que contacta con el operario de una estación de transmisión para detener la transmisión o mediante un operario de una estación de transmisión que realiza reparaciones necesarias de un equipo averiado o desalineado.

En una realización, estimar una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida comprende estimar la ubicación de una fuente de interferencia.

En una realización, estimar al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente comprende estimar un patrón de enlace ascendente de al menos uno de una antena en la Tierra y un grupo de antenas en la Tierra.

La invención también se refiere a un método para hacer funcionar un satélite de observación, al uso de un satélite de observación para los propósitos mencionados anteriormente (es decir, para estimar: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente).

[Breve descripción de los dibujos]

Ahora se describirán realizaciones de la presente invención, junto con las figuras adjuntas en las que:

la figura 1 ilustra esquemáticamente una situación a modo de ejemplo en la que un satélite experimenta interferencia; la figura 2 ilustra esquemáticamente otra situación a modo de ejemplo en la que un satélite experimenta interferencia; la figura 3 ilustra esquemáticamente una situación a modo de ejemplo en la que el funcionamiento de un satélite se perturba mediante una estación en tierra que recoge una transmisión terrestre;

la figura 4 ilustra esquemáticamente un satélite de observación en una órbita retrógrada y otro satélite, en una realización de la invención;

la figura 5 ilustra esquemáticamente un satélite de observación en una órbita retrógrada y otro satélite, en una realización de la invención;

la figura 6 ilustra esquemáticamente un satélite altamente inclinado, es decir, en una órbita retrógrada, en una realización de la invención;

la figura 7 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite de observación en una realización de la invención; la figura 8 ilustra esquemáticamente la composición de una carga útil de satélite de observación en una realización de la invención;

la figura 9 ilustra esquemáticamente una composición de una estación de procesamiento en una realización de la invención;

la figura 10 ilustra esquemáticamente una transmisión desde un satélite a través de un elemento de transmisión; la figura 11 ilustra esquemáticamente un método en una realización de la invención; y

la figura 12 ilustra esquemáticamente un método en una realización de la invención.

[Descripción detallada]

La presente invención se describirá ahora junto con realizaciones específicas. Las realizaciones específicas sirven para dotar al experto en la técnica de una mejor comprensión, pero no se pretende de ninguna manera restringir el alcance de la invención, que se define mediante las reivindicaciones adjuntas. En particular, las realizaciones descritas independientemente a lo largo de la descripción pueden combinarse para formar realizaciones adicionales hasta el punto de que no son mutuamente exclusivas.

La figura 1 ilustra esquemáticamente un satélite 30 que orbita la Tierra en una órbita geoestacionaria (denominada “GEOórbita” en la figura 1), con el fin de comprender los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención. El satélite 30 recibe una señal de enlace ascendente (denominada “enlace ascendente” en la figura 1) desde una estación 60 en tierra (por ejemplo, audio o datos que van a transmitirse hacia otro punto en la Tierra). Adicionalmente, otra estación 50 en tierra transmite energía electromagnética (denominada “portadora interferente” en la figura 1) hacia la ubicación del satélite 30 debido a, por ejemplo, una antena parabólica mal dirigida (es decir, antena mal apuntada) o porque el patrón de radiación de la antena de la estación 50 en tierra no sirve para dirigirla de manera suficiente (por ejemplo, porque su lóbulo principal es demasiado ancho, porque un lóbulo lateral está incidentalmente en la dirección del satélite 30, o porque la potencia de transmisión es demasiado alta). La energía electromagnética transmitida desde la estación 50 en tierra puede estar destinada a un satélite adyacente pero alcanza parcialmente el satélite 30. La energía electromagnética transmitida desde la estación 50 en tierra aparece como una interferencia para el satélite 30 geoestacionario. La interferencia puede perturbar el funcionamiento normal del satélite 30, por ejemplo, reduciendo la capacidad aprovechable del enlace de satélite, por ejemplo, en cuanto a caudal de transmisión de datos, ancho de banda aprovechable, potencia aprovechable en un transpondedor dado, estabilidad de umbral mínimo de ruido, etc. En la figura 1, la distancia entre la órbita del satélite 30 (ilustrada mediante la línea discontinua) y la curvatura de la superficie de la Tierra (ilustrada mediante la línea continua) son esquemáticas y no están a escala. Asimismo, las estaciones en tierra y el satélite representados tampoco están a escala. Estas observaciones se aplican asimismo a las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 10.

La figura 2 ilustra esquemáticamente otra situación en la que el satélite 30 experimenta una interferencia, con el fin de comprender los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención.

En este caso, una estación 60 en tierra transmite una señal de enlace ascendente a un satélite 31 que se desplaza en una órbita más baja que el satélite 30. Por ejemplo, el satélite 31 está en una órbita terrestre baja (LEO) o una órbita terrestre media (MEO) y el satélite 30 está en una órbita geoestacionaria. Aunque la señal de enlace ascendente no está destinada al satélite 30, la energía electromagnética que porta la señal de enlace ascendente alcanza el satélite 30 puesto que, al menos en un punto en el tiempo, los satélites 30, 31 están en la misma línea de visión vista desde la estación 60 en tierra. Por tanto, el satélite 30 puede experimentar una interferencia. El mismo problema puede producirse cuando el satélite 31 está desplazándose en una órbita más alta en comparación con el satélite 30. Una situación de este tipo se explica por ejemplo en Thomas J. Lang, “Conjunction / Interference Between LEO and GEO Comsats”, Proceedings of the AAS / A iaA Astrodynamics Specialist Conference celebrada en Sun Valley, Idaho, 4-7 de agosto de 1997, AAS Paper 97-668.

La figura 3 ilustra esquemáticamente otra situación en la que el funcionamiento de un satélite puede perturbarse, con el fin de comprender adicionalmente los problemas que abordan algunas realizaciones de la invención.

Una estación 61 base, por ejemplo, usada en un sistema de comunicación móvil, difunde una señal a dispositivos móviles u otras estaciones base. Esta transmisión se capta incidentalmente mediante una estación 60 en tierra. Dicho de otro modo, la estación 60 en tierra incluye accidentalmente la transmisión en un enlace ascendente enviado al satélite 30. Por tanto, el satélite 30 recibe energía electromagnética que no sólo comprende una señal de enlace ascendente para el satélite 30 sino también una parte no destinada al satélite 30.

La ocurrencia de este tipo de fenómeno de interferencia ha sido reconocida por análisis de espectrograma. De hecho, se ha mostrado en el pasado que, por ejemplo, puede producirse una redifusión de GSM tal como se evidencia mediante un análisis de espectrograma que muestra claramente las ráfagas de corrección de temporizaciones. En GSM de hecho, se envía una ráfaga de temporizaciones después de cada décima trama. Puesto que cada trama de GSM es de 4,615 ms, se ha observado la ráfaga de temporizaciones cada 46,15 ms. Esta situación puede producirse en algunas circunstancias por ejemplo si una torre celular de comunicación móvil (estación base) está cerca de una antena de enlace ascendente VSAT (tal como unos pocos cientos de metros entre sí). La antena de enlace ascendente VSAT es susceptible entonces de captar y retransmitir señales desde la torre celular de comunicación móvil hacia la órbita geoestacionaria.

Ahora que se han explicado algunas situaciones de interferencia a modo de ejemplo con referencia a las figuras 1 a 3, se describirán realizaciones de la invención con más detalle.

En una realización, se usa un satélite 10 de observación para obtener información sobre la energía electromagnética que alcanza un satélite 30 (que es por ejemplo un satélite geoestacionario) o, más generalmente, que alcanza una órbita o grupo de orbitas. En este respecto, la figura 4 ilustra esquemáticamente un satélite 10 de observación en una órbita retrógrada (aunque también pueden usarse varios satélites 10 de observación), una estación 20 en tierra que recibe transmisiones desde y que transmite señales de control al satélite 10 de observación, una estación 40 de procesamiento que procesa las transmisiones recibidas, un satélite 30 en una órbita geoestacionaria, una estación 60 de transmisión que transmite una señal de enlace ascendente hacia el satélite 30 y una estación 50 de transmisión que transmite incidentalmente energía electromagnética hacia el satélite 30. En el ejemplo mostrado en la figura 4, se supone que el satélite 30 está en una órbita geoestacionaria, aunque la invención no se limita a esta situación.

El satélite 10 de observación, que orbita la Tierra en una órbita retrógrada, es capaz de recibir las transmisiones desde las estaciones 50, 60 en tierra. Además, el satélite 10 de observación envía información sobre la energía electromagnética recibida a una estación 20 en tierra. La información se usa entonces en una estación 40 de procesamiento para procesar, por ejemplo, para derivar diversos tipos de información. Por ejemplo, la estación 40 de procesamiento puede determinar la ubicación de la estación 50 en tierra de interferencia para poder ajustar la antena parabólica de la estación 50 en tierra o para poder adaptar el patrón de recepción de la antena del satélite 30 para evitar recibir las señales indeseadas desde la estación 50 en tierra (por ejemplo, generando anulaciones en la dirección de la estación 50 en tierra de interferencia).

La figura 5 ilustra esquemáticamente una configuración en la que el satélite 10 de observación orbita en una altitud mayor que la órbita geoestacionaria, en vez de más baja que la órbita geoestacionaria. Además, la configuración ilustrada por la figura 5 es similar a ilustrada por la figura 4.

Las ventajas de usar una órbita retrógrada para el satélite 10 de observación se explicará ahora con más detalle.

Órbita retrógrada

Para conseguir un valor máximo de un satélite con capacidades de detección de espectro (es decir, un satélite de observación), algunas realizaciones de la presente invención extienden la cobertura de detección a tantos satélites como sea posible. Normalmente, el movimiento de un satélite con respecto a otros satélites en una órbita dada requiere gastar combustible, lo que da como resultado una vida útil acortada, un coste de vehículo espacial aumentado o que la velocidad de deriva relativa sea lenta. Teóricamente podría orbitarse muy rápidamente con respecto a otros satélites a la altitud apropiada si el satélite tuviera que gastar combustible continuamente. Sin embargo, esto no es práctico y probablemente ni siquiera factible con la tecnología actual. Por tanto, la tasa de deriva posible, aunque también se mantiene la altitud de posición estratégica ventajosa, sería a una tasa tan lenta que limitaría de manera extrema el valor del sistema. Aunque una tasa de deriva lenta puede ajustarse a las necesidades de valor añadido más estratégicas, puesto que el despliegue de flota y el desarrollo de espectro funcionan a escalas de tiempo largas, una tasa de deriva lenta también las impide como una plataforma de monitorización operacional adecuada para una sensibilidad a transmisiones de comunicaciones activas puesto que podría llevar meses en desplegar de nuevo el activo en la ubicación orbital necesaria. Por esta razón y para maximizar el número de satélites a los que se da servicio, la solución propuesta es para que el satélite 10 de observación funcione en una órbita retrógrada alternativa a una altitud casi geosíncrona, que orbita la Tierra contra la rotación natural alrededor de su eje. En este caso se entiende que una órbita retrógrada es una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°.

Se conoce el uso de satélites que orbitan en una órbita retrógrada, pero para otras aplicaciones y configuraciones. Por ejemplo, el documento US 2008/0081556 A1 se refiere a colocar un satélite en una órbita retrógrada para satélites de observación e inspección.

Preferiblemente, la inclinación de la órbita retrógrada está entre 175° y 185° de manera que el satélite 10 de observación se mueve cerca del plano ecuatorial. Se muestra en la figura 6 una ilustración esquemática adicional de una órbita retrógrada. Esta órbita tiene la ventaja de un movimiento continuo y natural con respecto a satélites 30 geosíncronos y proporciona una frecuencia razonable de sobrevuelo para cada vehículo espacial geosíncrono de interés. La órbita retrógrada permite la medición a la altitud apropiada sin la necesidad de gastar combustible significativo. Más específicamente, la órbita retrógrada permite la tasa de revisita y la posición estratégica deseados como un movimiento natural de modo que sólo el combustible necesario es el que se requiere para conseguir y mantener la órbita durante la vida útil del satélite (similar a todos los otros satélites). La altitud es preferiblemente similar a satélites 30 geoestacionarios, más o menos hasta varios miles de kilómetros con el fin de proporcionar un margen de seguridad para la conjunción con otros satélites a esa altitud. La altitud es significativa para las operaciones de detección del satélite 10 de observación porque estar a una altura similar permite que el satélite 10 de observación monitorice las mismas transmisiones, o casi las mismas transmisiones, que reciben los satélites 30 geoestacionarios. Si la altitud del vehículo espacial fuera demasiado alta o demasiado baja, se perderían potencialmente algunas señales de transmisión (desde antenas con ángulos de elevación bajos en la Tierra) y se recibiría potencialmente energía de microondas indeseada.

En caso de que la altitud del satélite 10 de observación sea aproximadamente la misma que los satélites 30 geoestacionarios, es decir, el satélite 10 de observación por ejemplo orbita la Tierra en una órbita que tiene una altitud que difiere en no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria, el periodo orbital sigue siendo aproximadamente una rotación de satélite cada veinticuatro horas. Sin embargo, puesto que la rotación de la Tierra y la órbita del satélite geoestacionario serían iguales en magnitud pero opuestas en sentido, el satélite 10 de observación pasa cada satélite 30 geoestacionario aproximadamente dos veces cada veinticuatro horas. La órbita también puede describirse como un tipo geosíncrono prógrado con una inclinación de 180 grados. La rápida frecuencia de llegada en cada satélite 30 geoestacionario y la cobertura extensa en todo el arco hace, por tanto, que un único satélite 10 de observación, con sus capacidades de detección de microondas, sea capaz de dar servicio a toda una flota.

Puesto que una órbita retrógrada no es útil en un sentido de comunicaciones por satélite geosíncrono tradicionales, se han realizado pocos lanzamientos retrógrados. Se requiere energía adicional para lanzar un satélite retrógrado desde la superficie de la Tierra puesto que se tiene que invertir el momento proporcionado por la rotación natural de la Tierra para conseguir una órbita en el sentido opuesto.

El enfoque de lanzamiento más directo es lanzar hacia el oeste desde la superficie de la Tierra, dando cuenta de un empuje adicional para conseguir la delta-v necesaria en el sentido retrógrado. Sin embargo, puesto que la mayoría de los lanzamientos son prógrados, los sitios de lanzamiento se ubican según condiciones de lanzamiento hacia el este favorables (una masa grande de agua directamente hacia el este). Un enfoque adicional es un lanzamiento hacia el este más tradicional hacia una órbita de transferencia supersíncrona y utiliza propulsión a bordo del vehículo espacial para aumentar la inclinación a 180 grados a lo largo del tiempo. Sin embargo, tales lanzamientos no deben considerarse como los únicos medios para conseguir una órbita de este tipo.

Otro enfoque de lanzamiento es usar la luna para realizar una desviación por la fuerza gravitatoria lunar y sentido 'inverso' con respecto a la rotación de la Tierra, tal como se explicó por ejemplo en Aravind, R., et al, “Mission to Retrograde Geo-equatorial Orbit (RGEO) using lunar swing-by”, 2012 lEEE Aerospace Conference (3-10 de marzo de 2012), ágs.. 1-8.

Composición del satélite

La figura 7 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite 10 de observación en una realización de la invención. El satélite 10 de observación y su equipamiento pueden construirse encima de un bus espacial existente, incluyendo la potencia, propulsión, control, térmico y otros subsistemas. La carga útil especializada (es decir, equipamiento) podría comprender los siguientes componentes de subsistema importantes: agrupaciones 11 sólo para recepción y componentes 12 de control (unidad de control) necesarios para habilitar la geolocalización basada en el espacio, procesamiento de espectro y hardware de análisis, un subsistema 13 de comunicaciones (denominado “COM” en la figura 7) para recibir órdenes desde tierra y datos procesados de descarga (datos de almacenamiento temporales para transmisión si fuera necesario) y telemetría, y un sistema 14 de propulsión. El subsistema de propulsión se representa específicamente debido a la significancia de este subsistema en conseguir la órbita prescrita, dependiendo del método de lanzamiento. Sin embargo, el satélite 10 de observación puede no contener todos los subsistemas mencionados anteriormente y podría contener subsistemas adicionales en otras realizaciones.

La antena 11 tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra y es adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia. La transmisión electromagnética recibida puede comprender una señal transmitida intencionalmente y/o transmisiones similares a ruido. Preferiblemente, la antena 11 es adecuada para recibir transmisiones en un intervalo usado por satélites de comunicación, por ejemplo banda L (de 1 a 2 GHz), banda S (de 2 a 4 GHz), banda C (de 4 a 8 GHz), banda X (de 8 a 12 GHz), banda Ku (de 12 a 18 GHz), y banda Ka (de 26,5 a 40 GHz). La antena 11 puede ser adecuada para recibir energía electromagnética con cualquier tipo de polarización (por ejemplo, lineal, vertical, horizontal, elíptica y circular) o sólo algunos tipo de polarización. Además, el patrón de recepción se dirige hacia la Tierra cuando el satélite 10 de observación se posiciona correctamente, es decir, el satélite 10 de observación orbita la Tierra de manera estable.

Además, la unidad 12 de control puede obtener información sobre el esquema de modulación de la energía electromagnética recibida (por ejemplo, manipulación por desplazamiento de fase, modulación de amplitud en cuadratura, acceso múltiple por división de tiempo, acceso múltiple por división de código, acceso múltiple por división de frecuencia).

Para las comunicaciones entre el satélite 10 de observación y la tierra, incluyendo portadora de órdenes, telemetría y enlace de descarga de datos, puede usarse una de las técnicas a continuación, por ejemplo:

(a) Realización de un enlace descendente de los datos mediante el uso de frecuencias microondas dedicadas específicas. Normalmente las frecuencias de enlace descendente de datos son diferentes de las usadas normalmente por satélites 30 de comunicaciones que se están analizando con el fin de evitar provocar interferencia.

(b) Realización de un enlace descendente de datos utilizando un transmisor de RF capaz de ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión para evitar una interferencia a satélites cercanos a medida que se mueve el satélite 10 de observación. Esto podría ser una secuencia planificada previamente o autónoma.

(c) Transmisión usando espectro ensanchado de bajo nivel. Utilizar un espectro que ya (o no) está en uso y transmitir una señal de nivel muy bajo. La tasa de transmisión de datos se reduce enormemente por cada MHz, pero da como resultado una relación de portadora con respecto a ruido (C/N) negativa y por tanto tiene un efecto mínimo en cualquier tráfico que se está transmitiendo a las mismas frecuencias.

(d) Un canal óptico. En este caso, puede necesitarse más de una estación 20 en tierra para garantizar una comunicación de enlace descendente estable puesto que las nubes y otros fenómenos meteorológicos pueden interrumpir el enlace óptico.

(e) Un método de almacenamiento y reenvío, usando cualquiera de los métodos anteriores pero almacenando datos desde otras partes de la órbita y realizando un enlace descendente después en una parte diferente de la órbita (por ejemplo, podría conseguirse en un lugar con menores intervalos de frecuencia ya en uso y alto caudal de transmisión de datos).

Acerca de la comunicación de enlace descendente desde el satélite 10 de observación, puede usarse cualquier método anterior mediante:

(1) Transmisión de zona 'amplia', que cubre una parte de o la totalidad de la Tierra desde la posición estratégica del satélite.

(2) Antenas de seguimiento de haces pequeñas a bordo que siguen varias estaciones en tierra maximizando, por tanto, la potencia/el caudal, así como simplificando la coordinación y potenciando la seguridad de datos.

(3) Un enlace de transmisión a otro satélite que actúa como una transmisión de datos.

La tercera alternativa se ilustra esquemáticamente en la figura 10. El satélite 10 de observación usa un satélite 31 de transmisión para enviar una transmisión de enlace descendente a la estación 20 en tierra. Más específicamente, el satélite 10 de observación transmite hacia el satélite 31. El satélite 31 de transmisión transmite entonces la transmisión hacia la estación 20 en tierra, posiblemente después de algún procesamiento.

La figura 8 ilustra esquemáticamente la composición de un satélite 10 de observación en una realización de la presente invención. En esta realización, el satélite 10 de observación recibe energía electromagnética en la banda C y Ku usando una antena 11 de agrupación en fase. La energía electromagnética recibida se convierte entonces a una frecuencia común adecuada para el procesador de señales digitales. Un convertidor 121 de A/D digitaliza la señal analógica. Se realiza un procedimiento de transformada rápida de Fourier en la señal del convertidor 121 de A/D en una unidad 122 de FFT. Una unidad 123 de procesamiento puede procesar además la salida de la unidad 122 de FFT antes de que se almacene en una memoria 131 intermedia. Los datos almacenados en la memoria intermedia se transmiten a una estación 20 en tierra a través de una antena 132 de enlace descendente.

Sin embargo, la invención no se limita a la implementación a modo de ejemplo ilustrada mediante la figura 8. La figura 8 ilustra una implementación sencilla y sólo sirve para ejemplificar una configuración de hardware funcional para un enfoque. Pueden usarse muchas otras implementaciones posibles.

Geolocalización basada en el espacio

Geolocalización basada en el espacio significa determinar una ubicación en la superficie de la Tierra por medio de un objeto en el espacio. Para hacer esto, son posibles muchas técnicas de radiogoniometría (DF) posibles. Una implementación mecánica posible puede implicar, por ejemplo, hacer rotar el vehículo espacial hasta que la señal de transmisión está a su máxima intensidad, de modo que la orientación del vehículo espacial es paralela al vector de la señal transmitida. Enfoques más sofisticados tienen unas etapas electrónicas y/o mecánicas más complejas. A continuación se describen algunos enfoques adicionales.

Desde la posición estratégica natural en el espacio, el satélite 10 de observación puede observar y monitorizar casi todas las transmisiones de enlace ascendente a satélites geoestacionarios y recoger información relevante sobre la directividad de señales de enlace ascendente. La directividad de señales de enlace ascendente entrantes a un satélite geoestacionario es normalmente difícil de determinar desde la tierra después de que se haya recibido y retransmitido la señal mediante un satélite de comunicaciones.

En órbita, la determinación de ubicaciones de enlace ascendente puede conseguirse de manera más directa en comparación con la geolocalización basada en tierra resolviendo directamente el ángulo incidente de la transmisión con respecto al vehículo espacial y, dada la altitud y la posición del vehículo espacial, por tanto, la ubicación en la superficie de la Tierra. Este enfoque tiene ventajas significativas con respecto al enfoque basado en tierra porque no se somete a la limitación de depender de fuentes externas de datos y es un método de determinación más robusto puesto que mide directamente la energía de enlace ascendente, en vez de depender de un desplazamiento Doppler de frecuencia y temporal a partir de las señales de enlace descendente de satélites adyacentes. Esta capacidad de geolocalización basada en el espacio prevé la localización de ubicaciones de enlace ascendente no autorizadas que transmiten a un vehículo espacial y que provocan una interferencia al tráfico contratado y que contaminan la capacidad del vehículo espacial.

Puede realizarse una geolocalización basada en el espacio con una multitud de técnicas y soluciones de hardware. Por ejemplo, pueden considerarse cuatro clasificaciones de técnica principales, concretamente: (T1) radiogoniometría (DF) que utiliza 'anulación' de fuentes de enlace ascendente por medio de un patrón de antena flexible o dirigible, (T2) frecuencia de llegada (FoA) o análisis Doppler examinando el desplazamiento de frecuencia o cambio de frecuencia de una señal incidente, (T3) análisis de ángulo de llegada (AoA) comparando la señal recibida (fase, amplitud, etc.) entre dos o más elementos de antena, y (T4) estimación espectral mediante correlación de señales de colisión en elementos en una agrupación de múltiples elementos.

(T1) Las técnicas de DF utilizan en general las características de ganancia de una antena para determinar una demora de la señal de colisión. Mediante la variación de la ganancia de una antena en una dirección dada, a través de o bien un movimiento mecánico o bien medios eléctricos, las características de una señal transmitida tal como se recibe por la antena también pueden variar proporcionando, por tanto, alguna comprensión de la naturaleza de la fuente de la señal transmitida. La variación de la ganancia en una dirección dada podría lograrse por ejemplo, mediante un movimiento relativo de la antena con respecto a la fuente de una señal transmitida por medio de un movimiento cardánico o natural, o mediante una variación dinámica del patrón de ganancia de una antena por medio de una agrupación de antenas eléctricamente dirigibles. Las técnicas de DF son maduras y se han creado muchas implementaciones de hardware para aplicar estas técnicas para diversas aplicaciones.

En un caso, las técnicas de DF podrían aplicarse para la geolocalización basada en el espacio de transmisiones de enlace ascendente equipando un satélite 10 de observación con una antena o antenas con una característica de pendiente de ganancia alta y que cubren una parte de la superficie de la Tierra tal como se observa por el satélite 10 de observación. En cualquier punto dado en la órbita, los patrones de antena del satélite 10 de observación podrían moverse mecánica o físicamente alrededor de la superficie de la Tierra para 'buscar' la portadora interferente. Este movimiento podría controlarse deliberadamente o podría procesarse en un patrón de repetición para proporcionar cobertura de toda la Tierra. La monitorización continua de los niveles de señal en comparación con un nivel de referencia a medida que el patrón se desplaza proporciona mediciones exactas a medida que la huella se acerca y se aleja de la señal objetivo. Con conocimiento suficiente de los propios patrones de antena, el movimiento de patrones de antena y la altitud del vehículo espacial, puede determinarse el vector hacia la fuente de señal de interferencia y calcularse el origen en la superficie de la Tierra. Puesto que esta técnica depende de una medición de energía directa (más bien medición de la falta de energía mientras que el transmisor que entra o sale de un patrón 'nulo'), un sistema de este tipo sería robusto y se aplicaría a un amplio intervalo de señales de enlace ascendente.

Entre las soluciones de hardware más flexibles está usar agrupaciones de antenas en fase activas para dirigir electrónicamente el patrón de huella en la superficie de la Tierra. Esto tiene la ventaja de que no hay ninguna parte mecánicamente móvil, y es adaptable para realizar varios tipos de funciones de búsqueda (patrón de repetición, búsqueda dedicada, etc.). Otros tipos de implementaciones de hardware para la tercera técnica propuesta tal como se describió anteriormente incluyen antenas o grupos de antenas de haz puntual pequeño que se mueven o se hacen rotar mecánicamente a bordo del vehículo espacial, o antenas o grupos de antenas fijas con nutación del vehículo espacial en cabeceo, alabeo, guiñada o alguna combinación de los mismos.

(T2) También podrían emplearse análisis de frecuencia de llegada o Doppler para realizar la geolocalización basada en el espacio. Debido a un movimiento relativo entre el satélite 10 de observación y una estación 50 de transmisión, la frecuencia de la señal recibida en una antena en el satélite 10 de observación puede desplazarse hasta la frecuencia verdadera tal como se transmite mediante la estación 50 de transmisión. Además, debido a la geometría orbital la tasa de cambio del desplazamiento Doppler inducido también puede cambiarse. Comparando el desplazamiento de frecuencia con una referencia conocida, o comparando el desplazamiento de frecuencia entre dos elementos a bordo del vehículo espacial, o analizando la tasa de cambio del desplazamiento de frecuencia tal como se midió mediante el satélite de observación, puede derivarse una comprensión de las posibles ubicaciones de origen en la superficie de la Tierra. El desplazamiento de frecuencia puede ser particularmente significativo de observar debido a la alta velocidad relativa del satélite 10 de observación en una órbita retrógrada.

Para realizar esta metodología, el satélite 10 de observación requiere al menos una antena de recepción, pero puede tener más de una. Puesto que este enfoque depende enormemente de análisis de frecuencia de la señal transmitida, hay pocos requisitos de los patrones, ganancia y capacidad de direccionamiento de la antena a bordo. Además, merece la pena destacar que esta técnica para la geolocalización basada en el espacio depende de una frecuencia de transmisión estable o variaciones conocidas en la frecuencia de transmisión de manera que variaciones en la frecuencia real no se perciben como variaciones Doppler debido al movimiento relativo.

(T3) La geolocalización basada en el espacio por análisis de ángulo de llegada podría utilizar una pluralidad de antenas a bordo del vehículo espacial con patrones de antena solapantes en la superficie de la Tierra. Mediciones de referencia entre dos elementos de antena, como un simple ejemplo, pueden ser una manera de obtener información básica sobre el ángulo de llegada de una señal. Se consideran dos antenas, con patrones de recepción solapantes pero no idénticos, de manera que la misma señal recibida por las dos antenas se recibe de manera diferente y a un nivel de potencia diferente. Por el conocimiento de las características de recepción de ambos elementos de antena, puede determinarse una tosca comprensión de la posible dirección de llegada porque sólo una pequeña parte de vectores de dirección posibles daría como resultado las señales observadas para ambas antenas. Este procedimiento puede redefinirse y mejorarse con unas antenas más complejas y mayor número de las mismas hasta un grado aprovechable.

Midiendo la amplitud y/o (más habitualmente) la fase de una señal dada por uno o más de los elementos y comparando el diferencial en relación entre sí o con una medición de referencia, puede determinarse una comprensión del ángulo incidente de la fuente sobre la antena y puede derivarse el origen de las fuentes de transmisión. En este caso, alta ganancia, alta pendiente y bajo rendimiento de reducción gradual de respuesta de las funciones de antena son ventajosos para conseguir una alta resolución y la precisión de medición. La técnica es relativamente simple de implementar y puede proporcionar mediciones robustas para un amplio intervalo de tipos de señales de enlace ascendente.

(T4) Las técnicas de estimación espectral dependen de la medición de fuentes de señales que chocan en un satélite 10 de observación mediante múltiples elementos en una agrupación. Como resultado, las técnicas de estimación espectral de dirección de llegada requieren múltiples elementos de antena configurados en una agrupación sofisticada a bordo de un satélite 10 de observación y que apunta hacia la Tierra, de manera que los patrones de ganancia de antena solapan y los elementos se espacian apropiadamente según la señal de interés deseada.

Las mediciones de la amplitud y la fase de señales incidentes a una frecuencia dada a en cada elemento pueden correlacionarse para producir una estimación de la composición de las señales incidentes, concretamente el ángulo de incidencia en la agrupación. Pueden tomarse secuencialmente muchas mediciones para mejorar estadísticamente la caracterización de una señal a través de promediado. Un procesamiento matemáticamente intensivo puede mejorar adicionalmente el rendimiento a través del uso de métodos de subespacio, tales como clasificación de señal múltiple (MUSIC). Aunque son computacionalmente caros y requieren una agrupación de antenas suficientemente grande, algunos enfoques de correlación pueden proporcionar estimaciones de alta fidelidad de la dirección de llegada de una pluralidad de señales incidentes simultáneamente. Un conocimiento suficiente de la agrupación de antenas y la orientación y la posición del satélite 10 de observación, la geolocalización basada en el espacio puede realizarse a medida que puede derivarse el origen de cada señal incidente en la superficie de la Tierra.

La solución óptima puede incorporar de hecho múltiples de las técnicas anteriores y de hecho algunas técnicas pueden ser compatibles para realizar los análisis usando el mismo hardware de vehículo espacial. La síntesis de la salida de múltiples técnicas así como la síntesis de análisis secuenciales a medida que se mueve el satélite 10 de observación y cambia el ángulo incidente de una señal dada pueden producir un rendimiento superior.

Con la excepción de algunas mediciones de desplazamiento Doppler en la técnica (T2 o T3), merece la pena observar que la geolocalización basada en el espacio no depende del movimiento retrógrado (alta velocidad relativa) del vehículo espacial; sino que el movimiento retrógrado permite un tiempo de respuesta relativamente rápido y cobertura para realizar la geolocalización basada en el espacio para cada satélite que orbita en un sentido prógrado a una altitud dada.

En una realización, que extiende en un sentido el concepto de cooperación entre una pluralidad de satélites tal como se ilustra en la figura 10, se usa un vehículo espacial fraccionado o múltiples vehículos espaciales que trabajan en tándem. Por ejemplo, en una realización, se usa un sistema que implica una pluralidad de satélites de observación. Esto puede permitir el uso de vehículos espaciales más pequeños que tiene cada uno al menos un elemento de antena que toma mediciones simultáneamente a alguna distancia, y después comunica aquellas señales al vehículo espacial más grande. El vehículo espacial también puede dimensionarse de manera idéntica. Puede ser ventajoso para realizar la geolocalización basada en el espacio tener antenas que están espaciadas muy lejos entre sí (es decir, interferometría de apertura sintética) y no tienen que estar en el mismo vehículo espacial.

Geolocalización basada en tierra con un satélite de observación

En una realización, el procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA) o procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA) basados en tierra tradicionales se usa como una técnica de geolocalización que implica el satélite o satélites de observación. Concretamente, el satélite de observación actúa como un satélite secundario para el satélite objetivo para mediciones de TDOA-FDOA o pueden usarse dos satélites de observación en proximidad para realizar análisis de TDOA-FDOA de las señales basados en tierra. Esto implica transmitir los datos correspondientes a los casos mencionados anteriormente (i), (ii) o (iii), o cualquier combinación de los mismos (es decir, tal como se explicó anteriormente, al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida) a la tierra desde el/los satélite(s) de observación.

Esta técnica es idéntica a las técnicas de geolocalización basadas en tierra existentes, excepto que la técnica implica uno o más satélites de observación en órbitas retrógradas que están pensados específicamente para ayudar en el análisis de señales y la determinación del origen de señales de enlace ascendente. En este sentido, la técnica también puede denominarse “geolocalización basada en el espacio, basada en tierra”.

Composición del sistema

Además del satélite 10 de observación, un sistema en una realización de la invención puede incluir infraestructura basada en tierra y comunicaciones para transmitir datos procesados a tierra. Varias estaciones 20 en tierra alrededor de la Tierra con antenas de seguimiento realizarían funciones de telemetría, seguimiento y comunicación (TT&C) así como recibir datos transmitidos desde un satélite 10 de observación. El tiempo de horizonte a horizonte para el satélite 10 de observación a una altitud cerca de la órbita geoestacionaria es de aproximadamente cuatro horas, que está dentro de una velocidad razonable para sistemas de antena existentes. Se requieren al menos tres o cuatro estaciones 20 en tierra para mantener una comunicación constante con el satélite 10 de observación. Además de orden y control de vehículos espaciales tradicionales, las estaciones 20 en tierra también envían cualquier orden o consulta de carga útil necesaria al satélite 10 de observación, dirigiendo las operaciones de detección para producir mediciones específicas tal como se deseen los usuarios.

Los datos descargados por el satélite 10 de observación pueden ser muchos, y la cadena de recepción y almacenamiento de datos en tierra está dimensionada apropiadamente para manejar un flujo continuo de datos desde el satélite 10 de observación a través de una cadena de recepción de demodulación y descifrado tradicional. Los datos pueden almacenarse en una o más estaciones 40 de procesamiento, alimentadas desde cada estación 20 en tierra secuencialmente a medida que cambia la zona de recepción del satélite. Dependiendo de la implementación de procesamiento a bordo y la técnica de geolocalización empleada, se realizaría una capa adicional de procesamiento en un centro de datos centralizado con el fin de producir el formato de datos y salida deseados. Las interfaces de extremos delanteros pueden permitir que usuarios dirijan ordenes de carga útil al satélite 10 de observación a través de las estaciones 20 en tierra así como permitir el acceso a los datos recibidos y procesados.

Una estación 40 de procesamiento en una realización de la invención se ilustra esquemáticamente en la figura 9. Tal como se muestra en la figura 4, la estación 40 de procesamiento se ubica en la Tierra. Sin embargo, tal como se explicó anteriormente, puesto que puede realizarse adicional o alternativamente algún procesamiento dentro del satélite 10 de observación, o dentro de otro satélite, las mismas funciones y/o unidades también pueden incorporarse, hasta el punto de que esto sea necesario, dentro del satélite 10 de observación, o dentro de otro satélite.

La estación 40 de procesamiento comprende una unidad 41 de procesamiento, una unidad 42 de memoria acoplada a la unidad 41 de procesamiento, y una unidad 43 de comunicación acoplada a la unidad 41 de procesamiento.

La unidad 41 de procesamiento puede incluir un procesador, un microprocesador, o lógica de procesamiento que puede interpretar y ejecutar instrucciones, como las descritas anteriormente en el presente documento (por ejemplo con referencia a la figura 11). Estas operaciones pueden realizarse en respuesta a la unidad 41 de procesamiento que ejecuta instrucciones de software contenidas en un medio legible por ordenador, tal como una unidad 42 de memoria. Las instrucciones de software contenidas en la unidad 42 de memoria pueden hacer que la unidad 41 de procesamiento realice operaciones o procedimientos descritos en el presente documento. Alternativamente, puede usarse un conjunto de circuitos cableado en lugar de o en combinación con instrucciones de software para implementar procedimientos y/u operaciones descritos en el presente documento. Por tanto, las implementaciones descritas en el presente documento no se limitan a cualquier combinación específica de hardware y software.

La unidad 42 de memoria está configurada para almacenar transmisiones desde uno o más satélites 10 de observación. La unidad 42 de memoria puede incluir una RAM u otro tipo de dispositivo de almacenamiento dinámico que puede almacenar información e instrucciones para la unidad 41 de procesamiento de ejecución. La unidad 42 de memoria también puede incluir un dispositivo ROM u otro tipo de dispositivo de almacenamiento estático que puede almacenar información estática e instrucciones para usar la unidad 41 de procesamiento. La unidad 42 de memoria también puede incluir un medio de registro magnético y/u óptico y su correspondiente unidad de disco duro.

La unidad 43 de comunicación está configurada para comunicarse con una o más estaciones 20 en tierra. La unidad 43 de comunicación puede incluir cualquier mecanismo similar a un transceptor que permite que una estación 40 de procesamiento se comunique con otros dispositivos y/o sistemas.

La unidad 42 de memoria puede almacenar un programa informático que puede cargarse en la unidad 41 de procesamiento que comprende un código para ejecutar las etapas de las realizaciones de método descritas según la presente invención. Aunque no se ilustra/por motivos de concisión, también pueden incluirse en la estación 40 de procesamiento un bus, que incluye una trayectoria que permite la comunicación entre los componentes de la estación 40 de procesamiento, un dispositivo de entrada, que incluye un mecanismo que permite que un operario introduzca información a una estación 40 de procesamiento, tal como un teclado numérico, un teclado, un ratón, un lápiz, reconocimiento de voz y/o mecanismos biométricos, etc., y un dispositivo de salida, que incluye un mecanismo que emite información al operario, tal como una pantalla, una impresora, un altavoz, etc.

La figura 11 es un diagrama de flujo de un método realizado por el sistema en una realización. En la etapa S11, al menos una estación 20 en tierra obtiene una señal que se origina de un satélite 10 de observación que orbita, que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270° (es decir, en una órbita retrógrada), y que comunica al menos una de: (i) energía electromagnética recibida por el satélite, información que representa (ii) energía electromagnética recibida por el satélite e (iii) información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite.

La información que representa la energía electromagnética recibida puede producirse en el satélite 10 de observación digitalizando y comprimiendo la energía electromagnética recibida. En la última alternativa, la información que se deriva de la energía electromagnética recibida puede producirse en el satélite 10 de observación determinando la ubicación (por ejemplo, longitud y altitud) de la fuente de la energía electromagnética recibida.

En la etapa S12, al menos una estación 40 de procesamiento estima a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación en tierra, al menos uno de: (a) la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (b) una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; (c) un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y (d) al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente. En una realización, la estación 20 en tierra y la estación 40 de procesamiento pueden colocarse o formar una estación individual.

La composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida puede comprender el espectro de energía o polarización de la energía electromagnética recibida. La ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida puede comprender la longitud y latitud del origen. El nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria es útil para determinar un mapa de interferencia de la órbita geoestacionaria. Una característica de una transmisión de enlace ascendente puede comprender el esquema de modulación de la transmisión de enlace ascendente.

La figura 12 e un diagrama de flujo de un método realizado por un sistema en una realización de la invención.

En las etapas S21 y S22, se ejecutan órdenes de configuración inmediatas o cargadas previamente y se carga la configuración de satélite. En la etapa S23, el satélite recibe energía electromagnética de enlace ascendente. La energía electromagnética de enlace ascendente puede incluir, por ejemplo, energía destinada a otros satélites. En la etapa S24, la energía electromagnética recibida se somete a una conversión de frecuencia o traslación de frecuencia. Etapas adicionales pueden incluir conversión de analógico a digital, procesamiento digital de energía electromagnética recibida, reducción de datos o fusión de múltiples fuentes de datos, conversión de digital a analógico, traslación de frecuencia, etc.

En la etapa S25, al menos parte de la energía electromagnética recibida se transmite (por ejemplo hacia una estación en tierra en la Tierra). La energía electromagnética recibida se digitaliza en la etapa s 26 y se procesa digitalmente en la etapa S27. El procesamiento puede incluir utilizar funciones de procesamiento conocidas tales como transformada rápida de Fourier, análisis de desplazamiento Doppler, análisis de tasa Doppler, procesamiento de dirección de llegada o ángulo de llegada, procesamiento de diferencia de tiempo de llegada, procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada, y/o comparación de referencia de potencia, frecuencia, fase entre dos o más elementos de recepción o casos en el tiempo.

La salida de la etapa S27 puede usarse para diversas etapas de procesamiento. En la etapa S28, los datos procesados pueden sintetizarse con fuentes externas tales como las características y el origen de señales de referencia, posición orbital, datos de velocidad y orientación del satélite. Los datos sintetizados pueden usarse entonces en transformación de coordenadas y proyección de una ubicación aproximada en la superficie de la Tierra en la etapa S29. De ese modo, la ubicación de un transmisor puede estimarse en la etapa S30 (geolocalización). Alternativa o adicionalmente, los datos sintetizados pueden sintetizarse usando múltiples análisis a lo largo del tiempo en la etapa S31. De ese modo, pueden obtenerse caracterizaciones de antena, mediciones de conformidad o tendencia de entorno espectral en la etapa S32.

Además, la salida de la etapa S27 puede procesarse además demodulando la energía electromagnética recibida en la etapa S33. De ese modo, se hace posible realizar un análisis de señal portadora (etapa S34).

En realizaciones adicionales de la invención, puede implementarse uno cualquiera de los procedimientos, etapas o procesos descritos anteriormente usando instrucciones ejecutables por ordenador, por ejemplo en la forma de procedimientos, métodos o similares ejecutables por ordenador, en cualquier tipo de lenguaje informático, y/o en forma de software incluido en firmware, circuitos integrados o similares.

Aunque la presente invención se ha descrito basándose en ejemplos detallados, los ejemplos detallados sólo sirven para dotar al experto en la técnica de una mejor comprensión, y no se pretende que limiten el alcance de la invención. El alcance de la invención está mejor definido por las reivindicaciones adjuntas.

En una cualquiera de las realizaciones anteriores, el satélite de observación también puede comprender una antena de recepción adicional que tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, siendo la antena adecuada para recibir energía electromagnética en el intervalo de radiofrecuencia. De tal manera, es posible que el satélite de observación reciba una señal dada que se introduce a un satélite objetivo dado (que orbita a una altitud mayor que la órbita en la que orbita el satélite de observación), así como la señal dada repetida que se emite por el satélite objetivo. Por ejemplo, el satélite objetivo puede estar orbitando en una órbita geoestacionaria, en cuyo caso la antena de recepción adicional del satélite de observación puede orientarse en o cerca de la dirección cenital, siempre que el satélite de observación orbite a una altitud menor de la órbita geoestacionaria. La ventaja de este enfoque es que permite usar las señales de entrada y salida juntas para cancelar algunas fuentes de error (cualquier ligera deriva de frecuencia de la señal dada, por ejemplo, que de otro modo daría como resultado errores de solución de geolocalización) y permite la caracterización del rendimiento del propio satélite objetivo.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra,

orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°; y comprendiendo el satélite (10):

al menos dos antenas (11) de recepción, cada una de las al menos dos antenas (11) de recepción tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y

es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, y

formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos; y

un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones:

retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida;

transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.
2. Satélite (10) para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra,

orbitando el satélite (10) la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°; y comprendiendo el satélite (10):

al menos dos antenas (11) de recepción, al menos una de las cuales

tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y

es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, y

al menos otra de las cuales

tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, y

es adecuada para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia a medida que el satélite (10) está orbitando con respecto a la superficie de la Tierra, y

un transmisor configurado para al menos una de las tres siguientes operaciones:

retransmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida;

transmitir información que representa al menos parte de la energía electromagnética recibida; y transmitir información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida.
3. Satélite (10) según la reivindicación 1 ó 2, que es adecuado para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, alcanzando la energía electromagnética la órbita geoestacionaria.
4. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transmisor está configurado para transmitir, hacia la Tierra, al menos parte de la energía electromagnética recibida, o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida.
5. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la información que se deriva de al menos parte de la energía electromagnética recibida se obtiene procesando al menos parte de la energía electromagnética recibida dentro del satélite (10).
Satélite (10) según la reivindicación 5, en el que el procesamiento comprende al menos una de las once siguientes operaciones:

conversión descendente seleccionable de una señal analógica a frecuencia intermedia común; conversión de analógico a digital de señales proporcionadas por al menos parte de la energía electromagnética recibida;

análisis de espectro de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

análisis de desplazamiento Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida; análisis de tasa Doppler de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

procesamiento dirección de llegada o ángulo de llegada;

procesamiento de diferencia de tiempo de llegada (TDOA);

procesamiento de diferencia de frecuencia de llegada (FDOA);

mediciones de referencia entre dos o más elementos de antena;

filtrado de datos; y

compresión de datos.
Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia de entre 1 GHz y 100 GHz, preferiblemente en un intervalo de radiofrecuencia que es al menos uno de los seis siguientes intervalos:

entre 1 y 2 GHz;

entre 2 y 4 GHz;

entre 4 y 8 GHz;

entre 8 y 12 GHz;

entre 12 y 18 GHz; y

entre 26,5 y 40 GHz.
Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de los dos siguientes párrafos aplica:

las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética en un intervalo de radiofrecuencia usado por satélites geoestacionarios para recibir, o enviar, señales desde, o hacia, la Tierra, y

la energía electromagnética recibida, recibida por cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, comprende energía destinada a al menos otro satélite (30).
Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las al menos dos antenas (11) de recepción son adecuadas para recibir energía electromagnética que tiene al menos una de las cinco siguientes polarizaciones:

una polarización lineal;

una polarización vertical;

una polarización horizontal;

una polarización elíptica; y

una polarización circular.
10. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra está configurada para recibir, durante un periodo orbital, energía electromagnética desde una zona que cubre más de la mitad de la superficie de la Tierra.
11. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la energía electromagnética recibida, recibida por cada antena (11) de recepción que tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, comprende más de sólo información destinada a controlar el propio satélite (10).
12. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 175° y menor de 185°.
13. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que difiere por no más de 4000 kilómetros de la órbita geoestacionaria, y preferiblemente en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene un apogeo que está a una altitud comprendida en uno cualquiera de los dos siguientes intervalos:

entre 31700 y 34700 kilómetros sobre el nivel medio del mar; y

entre 36700 y 39700 kilómetros sobre el nivel medio del mar.
14. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) orbita la Tierra en una órbita que tiene una excentricidad que es menor de 0,05.
15. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) no es un satélite de comunicación en sí para transmitir información de usuario final desde un punto de la Tierra hasta otro punto en la Tierra.
16. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el transmisor está configurado para transmitir al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida usando una al menos una de las cinco siguientes operaciones o medios:

(a) realización de un enlace descendente usando frecuencias microondas dedicadas específicas;

(b) realización de un enlace descendente usando un transmisor que puede ajustar de manera dinámica su banda de frecuencia de transmisión;

(c) espectro ensanchado de bajo nivel;

(d) al menos un enlace de comunicación óptico; y

(e) un método de almacenamiento y reenvío.
17. Satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el satélite (10) comprende además

un receptor conectado a al menos una antena (11) de recepción,

siendo el receptor reconfigurable a diferentes frecuencias en un intervalo del espectro de radiofrecuencia.
18. Sistema para obtener información sobre energía electromagnética emitida desde una fuente (50) en la Tierra, o desde unas fuentes en la Tierra, comprendiendo dicho sistema al menos dos satélites (10) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
19. Sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho sistema:

al menos un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,

al menos una estación (20) en tierra configurada para

obtener, a partir del al menos un satélite (10), la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, y

al menos una estación (40) de procesamiento configurada para

estimar, a partir de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de:

la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y

al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.

Método realizado por un sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho método las etapas de:

obtener (S11), mediante al menos una estación (20) en tierra, una señal

que se origina a partir de un satélite (10) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°, teniendo el satélite (10) al menos dos antenas (1 l) de recepción, cada una de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y formando las al menos dos antenas (11) de recepción patrones de recepción solapantes pero no idénticos, y

comunicar al menos uno de los tres siguientes elementos:

energía electromagnética recibida por el satélite (10),

información que representa energía electromagnética recibida por el satélite (10), e

información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite (10), y

estimar (S12), mediante al menos una estación (40) de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.

Método realizado por un sistema para obtener información sobre energía electromagnética, comprendiendo dicho método las etapas de:

obtener (S11), mediante al menos una estación (20) en tierra, una señal

que se origina a partir de un satélite (10) que orbita la Tierra en una órbita que tiene una inclinación mayor de 90° y menor de 270°, teniendo el satélite (10) al menos dos antenas (11) de recepción, al menos una de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido hacia la Tierra, y al menos otra de las cuales tiene un patrón de recepción dirigido alejándose de la Tierra, y

comunicar al menos uno de los tres siguientes elementos:

energía electromagnética recibida por el satélite (10),

información que representa energía electromagnética recibida por el satélite (10), e

información que se deriva de energía electromagnética recibida por el satélite (10), y

estimar (S12), mediante al menos una estación (40) de procesamiento, a partir de al menos parte de la energía electromagnética recibida o la información que representa, o que se deriva de, al menos parte de la energía electromagnética recibida, obtenida por la al menos una estación (20) en tierra, al menos uno de: la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.

Método según la reivindicación 20 ó 21, en el que estimar la ubicación comprende estimar una longitud y latitud.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que estimar una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida comprende estimar la ubicación de una fuente de interferencia.

Método según una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que estimar al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente comprende estimar un patrón de enlace ascendente de al menos una de

una antena en la Tierra; y

un grupo de antenas en la Tierra.

Uso de

un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, o información obtenida a partir de un satélite (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, o

un sistema según la reivindicación 19,

para estimar al menos uno de:

la composición de al menos parte de la energía electromagnética recibida;

una ubicación en la Tierra del origen de al menos parte de la energía electromagnética recibida; un nivel de energía electromagnética recibida que alcanza al menos parte de la órbita geoestacionaria; y al menos una característica de una transmisión de enlace ascendente.