JP2001086053A - Artificial satellite operating method and orbit determining method for artificial satellite - Google Patents

Artificial satellite operating method and orbit determining method for artificial satellite

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JP2001086053A
JP2001086053A JP25832099A JP25832099A JP2001086053A JP 2001086053 A JP2001086053 A JP 2001086053A JP 25832099 A JP25832099 A JP 25832099A JP 25832099 A JP25832099 A JP 25832099A JP 2001086053 A JP2001086053 A JP 2001086053A
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Japan
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satellite
artificial
satellites
artificial satellite
orbit
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Takahiro Mitome
隆宏 三留
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Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To quantitatively determine which artificial satellite is to be selected from among other artificial satellites that are not used at present when the use of an artificial satellite which is presently used becomes difficult due to fault, etc. SOLUTION: When communication is performed between the artificial satellites and a ground terminal or broadcast is performed to the ground terminal by using plural artificial satellites orbiting around the earth, for example, when a second artificial satellite 712 is out of order and the use of it becomes impossible at time 13:00, operation of the second artificial satellite 712 is stopped. And a third artificial satellite 713 with the highest angle of elevation at 13:00 among the artificial satellites in the service area is selected and operated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、データ通信または
放送などに用いられる人工衛星の運用方法および人工衛
星軌道の決定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for operating an artificial satellite used for data communication or broadcasting and a method for determining an orbit of an artificial satellite.

【0002】[0002]

【従来の技術】人工衛星としては、大きく分けて、静止
衛星と地球を周回する周回衛星とがある。そして、人工
衛星のバックアップとしては、従来、静止衛星を対象に
したものしかなく、周回衛星を対象としたものは考えら
れていなかった。例えば、静止衛星では同一軌道位置上
に2機の静止衛星が打ち上げられており、一方の静止衛
星に異常が生じた場合には、他方の静止衛星に切換えて
使用するという方法がとられている。これの代表的な例
は、日本放送協会の放送衛星BSシリーズである。
2. Description of the Related Art Artificial satellites are roughly classified into geostationary satellites and orbiting satellites orbiting the earth. Conventionally, as a backup of an artificial satellite, only a backup for a geostationary satellite has been proposed, and a backup for an orbiting satellite has not been considered. For example, in a geostationary satellite, two geostationary satellites have been launched in the same orbital position, and when an abnormality occurs in one geostationary satellite, a method is used in which the other geostationary satellite is switched to the other geostationary satellite. . A representative example of this is the broadcasting satellite BS series of the Japan Broadcasting Corporation.

【0003】また、地上端末から人工衛星を見たときの
視方向近傍に太陽が存在していると、太陽により雑音
(太陽雑音)が生じ、通信や放送に支障を来すことが知
られている。このような太陽雑音に対する従来の対策と
しては、人工衛星の運用を行っている組織が、人工衛星
の軌道データ等から、あるサービスエリア内において太
陽雑音が発生する時刻を予測して、これらの情報(時
刻)をユーザに通知するだけであって、特別な対策は行
われていなかった。これは、従来の人工衛星による通信
または放送のサービスは静止衛星を使用することを前提
としていたために、太陽雑音による回線品質の劣化に対
する有効な対策をとることができなかったからである。
[0003] Also, it is known that if the sun is present in the vicinity of the viewing direction when viewing the artificial satellite from the ground terminal, noise (sun noise) is generated by the sun, which hinders communication and broadcasting. I have. As a conventional countermeasure against such solar noise, an organization operating a satellite predicts the time at which solar noise will occur in a certain service area from orbit data of the satellite and obtains such information. (Time) was only notified to the user, and no special measures were taken. This is because the conventional communication or broadcasting service using artificial satellites is based on the assumption that a geostationary satellite is used, so that no effective measures can be taken against the deterioration of the line quality due to solar noise.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
技術では、複数の人工衛星を有する人工衛星システムに
おいて、ある一つの人工衛星が故障して使用できなくな
った場合に、他の人工衛星の中からどの人工衛星を選択
するかの定量的な決定方法が存在せず、同一地上端末と
人工衛星とのアクセス性(通信等でのデータのやり取り
の容易性)が大きく損なわれることになるという問題点
がある。
As described above, according to the prior art, in a satellite system having a plurality of artificial satellites, when one artificial satellite fails and becomes unusable, another artificial satellite cannot be used. There is no quantitative method for determining which satellite to select from among them, and the accessibility between the same ground terminal and the satellite (ease of data exchange in communications etc.) will be greatly impaired. There is a problem.

【0005】また、従来の技術では、太陽雑音の増加に
よる回線品質の劣化に対して、回線品質を改善するため
の有効な対策をとることができなかったので、回線品質
が劣化した場合に、通信においては伝達されるデータに
誤りが生じたり、放送においては受信した画質や音声が
乱れたりするという問題点が生じる。
[0005] Further, in the prior art, effective measures for improving the line quality could not be taken against the deterioration of the line quality due to the increase of the solar noise. In communication, errors occur in transmitted data, and in broadcasting, received image quality and sound are disturbed.

【0006】さらに、従来の技術では、複数の人工衛星
を有する人工衛星システムにおいて、バックアップを考
慮した場合に、バックアップ後もシステムとしての機能
または性能を劣化させない人工衛星軌道の決定方法につ
いては全く考慮されていなかった。
Further, in the prior art, in a satellite system having a plurality of satellites, when a backup is taken into consideration, a method of determining a satellite orbit that does not degrade the function or performance of the system after the backup is completely considered. Had not been.

【0007】本発明の目的は、故障や太陽雑音等により
現在使用中の人工衛星の使用が難しくなった場合に、他
の人工衛星の中からどの人工衛星を選択するかを定量的
に決定することが可能な人工衛星運用方法を提供するこ
とである。
[0007] An object of the present invention is to quantitatively determine which satellite to select from other satellites when it becomes difficult to use the satellite currently in use due to a failure, solar noise, or the like. It is to provide a satellite operation method that is possible.

【0008】また、本発明の他の目的は、バックアップ
を考慮した人工衛星システムにおいて、バックアップ後
もシステムとしての機能または性能を劣化させない人工
衛星軌道の決定方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for determining an artificial satellite orbit in a satellite system that takes backup into account without deteriorating the function or performance of the system even after backup.

【0009】[0009]

【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の人工衛星運用方法は、地球を周回する複数
の人工衛星を使用して地上端末との間で通信を行った
り、もしくは地上端末に対して放送を行ったりする際
に、同一衛星システム内の人工衛星のうち、あるサービ
スエリア内の一つの人工衛星が故障して使用不可能にな
ったときは、当該人工衛星の運用を停止し、運用を停止
した前記人工衛星を除いた、前記サービスエリア内の人
工衛星の中で、その時に最も仰角の高い人工衛星を選択
して運用することを特徴としている。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a method of operating an artificial satellite according to the present invention uses a plurality of artificial satellites orbiting the earth to communicate with a ground terminal, or When broadcasting to terrestrial terminals, if one of the satellites in a certain service area out of satellites in the same satellite system fails and becomes unusable, the operation of the satellite And the satellite having the highest elevation angle is selected and operated from among the satellites in the service area excluding the artificial satellite whose operation has been stopped.

【0010】上記運用方法によれば、人工衛星の故障等
により、当該人工衛星が使用不可能となったときには、
当該サービスエリア内で最も仰角の高い人工衛星が選択
されるので、人工衛星の選択を定量的に行うことができ
る。そして、その選択した人工衛星に切換えられて、通
信もしくは放送が行われる。
According to the above operation method, when the satellite becomes unavailable due to a failure of the satellite, etc.
Since the artificial satellite with the highest elevation angle is selected in the service area, the artificial satellite can be selected quantitatively. Then, the satellite is switched to the selected artificial satellite, and communication or broadcasting is performed.

【0011】また、本発明の人工衛星運用方法は、地球
を周回する複数の人工衛星を使用して地上端末との間で
通信を行ったり、もしくは地上端末に対して放送を行っ
たりする際に、現在使用中の人工衛星を地上端末から見
たときの視方向近傍に太陽が存在する場合は、当該人工
衛星の運用を停止し、運用を停止した前記人工衛星が存
在するサービスエリア内で、他の人工衛星を選択して運
用することを特徴としている。
[0011] The artificial satellite operation method of the present invention is used when communicating with a ground terminal or broadcasting to a ground terminal using a plurality of artificial satellites orbiting the earth. If the sun is present in the vicinity of the viewing direction when viewing the currently used artificial satellite from the ground terminal, the operation of the artificial satellite is stopped, and within the service area where the artificial satellite that has stopped operating exists. It is characterized by selecting and operating another artificial satellite.

【0012】上記運用方法によれば、人工衛星を見たと
きの視方向近傍に太陽があって、通信または放送の回線
品質に影響を及ぼす場合には、当該人工衛星の運用が中
止されるので、太陽雑音の影響を排除して回線品質の劣
化を抑えることができる。なお、他の人工衛星を選択す
る場合には、運用を停止した人工衛星を除いて、サービ
スエリア内でその時に最も仰角の高い人工衛星を選択す
る。
According to the above operation method, when the sun is in the vicinity of the viewing direction when viewing the artificial satellite and this affects the communication or broadcast line quality, the operation of the artificial satellite is stopped. In addition, it is possible to eliminate the influence of solar noise and suppress the deterioration of the line quality. When another artificial satellite is selected, the artificial satellite having the highest elevation angle at that time in the service area is selected except for the artificial satellite whose operation has been stopped.

【0013】さらに、本発明の人工衛星軌道決定方法
は、地球を周回しながら地上端末との間で通信を行う
か、もしくは地上端末に対して放送を行う複数の人工衛
星の軌道を決定する際に、前記地上端末と前記各人工衛
星との間で、電波の送信、受信または送受信を行うこと
が可能な、天頂方向から測った仰角範囲を予め定めてお
き、前記各人工衛星のうちの複数の人工衛星が常に前記
仰角範囲内に存在するよう、前記各人工衛星の軌道を決
定することを特徴としている。
Further, the method for determining the orbit of an artificial satellite according to the present invention can be used for determining the orbit of a plurality of artificial satellites which communicate with a ground terminal while circling the earth or broadcast to the ground terminal. In advance, an elevation range measured from the zenith direction, in which transmission, reception or transmission and reception of radio waves can be performed between the ground terminal and each of the artificial satellites, is determined in advance. The orbit of each artificial satellite is determined so that the artificial satellite always exists within the elevation angle range.

【0014】上記決定方法によれば、バックアップを考
慮した人工衛星システムにおいて、バックアップ後もシ
ステムとしての機能または性能を劣化させないように人
工衛星軌道を決定することができる。
According to the above-described determination method, in an artificial satellite system in consideration of backup, an artificial satellite orbit can be determined so as not to deteriorate the function or performance of the system even after backup.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。 (実施の形態1)図1は本発明の実施の形態1を説明す
るための図で、サービスエリアから見た各衛星の仰角の
例を示している。図1は、縦軸に当該サービスエリアか
ら見た衛星の仰角、横軸に時刻をとっている。図中、曲
線711は第一の衛星の仰角の時系列変化を、曲線71
2は第二の衛星の仰角の時系列変化を、曲線713は第
三の衛星の仰角の時系列変化をそれぞれ表している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a diagram for explaining Embodiment 1 of the present invention, showing an example of the elevation angle of each satellite viewed from a service area. In FIG. 1, the vertical axis indicates the elevation angle of the satellite viewed from the service area, and the horizontal axis indicates the time. In the figure, a curve 711 indicates a time series change of the elevation angle of the first satellite, and a curve 71
Numeral 2 represents a time series change of the elevation angle of the second satellite, and a curve 713 represents a time series change of the elevation angle of the third satellite.

【0016】現在の時刻が13:00で、第二の衛星を
運用しているとする。第二の衛星の仰角は、図1から分
かるように84.9度である。このとき、第二の衛星が
故障などで運用不能になった場合、第二の衛星の運用を
停止する。ここで、第二の衛星以外の衛星では、第三の
衛星が仰角66.0度で当該サービスエリア内では最も
仰角が大きいため、第三の衛星を選択して運用する。
It is assumed that the current time is 13:00 and the second satellite is operating. The elevation angle of the second satellite is 84.9 degrees as can be seen from FIG. At this time, if the second satellite becomes inoperable due to a failure or the like, the operation of the second satellite is stopped. Here, among the satellites other than the second satellite, since the third satellite has an elevation angle of 66.0 degrees and the largest elevation angle in the service area, the third satellite is selected and operated.

【0017】(実施の形態2)図2は本発明の実施の形
態2を説明するための図で、衛星の故障時でも、衛星シ
ステムとしての機能性能を劣化させない人工衛星の軌道
決定方法のフローを示している。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a diagram for explaining Embodiment 2 of the present invention. The flow of a method for determining the orbit of an artificial satellite that does not deteriorate the functional performance as a satellite system even when a satellite fails. Is shown.

【0018】(1)軌道長半径の設定(以下、例として
約24時間周期の軌道の約42178kmを用いる)。
(1) Setting the major axis of the orbit (hereinafter, for example, about 42178 km of an orbit having a period of about 24 hours is used).

【0019】(2)近地点引数の設定(以下、サービス
エリアを北半球とし、近地点が南半球上空に来て遠地点
が北半球上空に来るようになる近地点引数の約270度
を用いる)。
(2) Setting of a perigee argument (hereinafter, the service area is assumed to be the northern hemisphere, and the perigee argument which makes the perigee come over the southern hemisphere and the apogee come over the northern hemisphere is used).

【0020】(3)離心率、軌道傾斜角、昇交点赤径お
よび真近点離角の設定。 (a)半頂角の設定 天頂方向からの衛星の見える方向の許容範囲を、天頂を
中心とした半頂角で定める。例えば、通常運用時の半頂
角を20度、一機の衛星が運用できないときのオフノミ
ナル時の半頂角を30度とする。 (b)衛星数と各衛星の昇交点赤径及び真近点離角の設
定 衛星からサービスエリアに連続したサービスを供給する
ためには、衛星は一つの軌道面に一機ずつ配置し、軌道
の形状は同一にするのが望ましい。各軌道の昇交点赤径
は360度を衛星数で割った角度だけ離せば良い。すな
わち、衛星数を5機とすれば、昇交点赤径が72度ずつ
離れた5つの軌道面上を衛星が連動することになる。ま
た、真近点離角の設定に当たっては、一つの衛星がその
軌道上で近地点にある時、その他の衛星の真近点離角
が、その周期をシステムを構成する衛星数で割った時間
に相当する角度ずつ離してやれば良い。例えば、5機で
あれば、隣り合う軌道上の衛星の真近点離角は軌道周期
の1/5ずつ順に離れていれば良い。以上の昇交点赤径
と真近点離角の設定により、各軌道の地上軌跡はほぼ一
致し、同じ地域上空に衛星が順番に現れるようにするこ
とができる。
(3) Setting of the eccentricity, the orbital inclination angle, the ascending intersection red diameter, and the near-point departure angle. (A) Setting of the half-vertical angle The allowable range of the direction in which the satellite can be seen from the zenith direction is determined by the half-vertical angle centered on the zenith. For example, the half apex angle during normal operation is 20 degrees, and the half apex angle at off-nominal time when one satellite cannot be operated is 30 degrees. (B) Setting of the number of satellites, the ascending intersection red diameter of each satellite, and the near-angle separation In order to provide continuous service from the satellites to the service area, the satellites are arranged one by one on the orbit plane, and Are desirably identical in shape. The ascending red point of each orbit may be separated by an angle obtained by dividing 360 degrees by the number of satellites. That is, assuming that the number of satellites is five, the satellites interlock on five orbit planes separated by an ascending intersection red diameter of 72 degrees. Also, when setting the near-point separation, when one satellite is at perigee in its orbit, the right-point separation of other satellites is calculated by dividing the period by the number of satellites constituting the system. What is necessary is just to separate by a corresponding angle. For example, in the case of five satellites, it is sufficient that the satellites on adjacent orbits are separated from each other in order of 1/5 of the orbital period. With the setting of the ascending intersection red diameter and the right-neighbor angle separation, the ground trajectories of each orbit almost coincide with each other, and the satellites can appear over the same area in order.

【0021】(c)軌道傾斜角の初期値の設定 サービスエリアの面積中心付近の緯度と同じ角度の軌道
傾斜角を初期値として、解析を行う。 (d)サービスエリアの代表点からの可視時間の計算 前述のサービスエリア内の代表点から天頂方向の半頂角
が成す円錐内部に衛星が見える時間を衛星毎に求める。
これは(a)に示した通常運用時とオフノミナル時の両
方について行う。これは、幾何計算とケプラーの法則に
より求めることができる。離心率を0.0から1.0まで
変化させることにより、前述の代表点からの可視時間長
がほぼ同じになる離心率の範囲を求める。次に、軌道傾
斜角を初期値から少し変化させ、同様に離心率を変化さ
せ、前述の代表点からの可視時間がほぼ同じ時間長にな
る離心率の範囲を求める。
(C) Setting Initial Value of Orbit Inclination Angle Analysis is performed using an orbit inclination angle of the same angle as the latitude near the center of the area of the service area as an initial value. (D) Calculation of Visible Time from Representative Point in Service Area The time during which a satellite can be seen inside a cone formed by a half-vertical angle in the zenith direction from the representative point in the service area is obtained for each satellite.
This is performed for both the normal operation and the off-nominal time shown in FIG. This can be obtained by geometric calculation and Kepler's law. By changing the eccentricity from 0.0 to 1.0, a range of the eccentricity in which the visible time length from the representative point is substantially the same is obtained. Next, the orbit inclination angle is slightly changed from the initial value, and the eccentricity is similarly changed to obtain a range of the eccentricity in which the visible time from the above-mentioned representative point is almost the same time length.

【0022】(e)軌道傾斜角と離心率の組み合わせの
設定 上述の(d)に示した解析を繰り返すことにより、軌道
傾斜角と離心率の値の組み合わせを得る。この時、必要
に応じて(b)に戻って衛星数の再設定を行っても良
い。 (f)昇交点赤径及び真近点離角の再設定 最後に、衛星の打ち上げ時刻などに合わせる形で基準時
刻を設定し、その時に応じた適切な昇交点赤径と真近点
離角を設定する。
(E) Setting of Combination of Orbit Inclination Angle and Eccentricity By repeating the analysis shown in the above (d), a combination of the orbit inclination angle and the eccentricity value is obtained. At this time, it is also possible to return to (b) and reset the number of satellites if necessary. (F) Reset of the ascending intersection red diameter and the near-point departure Lastly, the reference time is set in accordance with the launch time of the satellite, etc. Set.

【0023】ここで、日本全土を、通常運用時には仰角
70度以上、衛星1機故障時のオフノミナル運用時には
仰角60度以上でサービスすることを可能とする衛星シ
ステムの軌道パラメータを表1に示す。
Table 1 shows the orbital parameters of the satellite system that enable services throughout Japan to be provided with an elevation angle of 70 degrees or more during normal operation and at an elevation angle of 60 degrees or more during off-nominal operation when one satellite fails.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】なお、上記の衛星軌道決定方法は、サービ
スエリアや運用仰角が異なっても適用可能であることは
無論である。
It is needless to say that the above-mentioned satellite orbit determination method is applicable even if the service area and the operation elevation angle are different.

【0026】(実施の形態3)次に、本発明の実施の形
態3を図3を用いて説明する。図3に示すように、地球
100上には、地上端末500および衛星運用地球局7
00が設けられている。また衛星軌道300上には、衛
星410および衛星420が周回している。太陽200
の位置は、天文台などの観測により一般的に既知であ
り、任意の時刻の位置を予測可能である。
Third Embodiment Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, a terrestrial terminal 500 and a satellite-operated earth station 7
00 is provided. In the satellite orbit 300, a satellite 410 and a satellite 420 orbit. Sun 200
Is generally known from observations at an observatory or the like, and a position at an arbitrary time can be predicted.

【0027】そして、衛星410および衛星420の位
置は、以下の式により算出される。なお、_の付いた量
は全てベクトル量である。 Az=arctan[−E_・P_/(V_・P_)] El=arcsin[Z_・P_] P =(S_−L_)/|S_−L_| S_=(sinφLcos(λL+θG),sinφLsin(λL+θG),co
L) E_=(−sin(λL+θG),cos(λL+θG),0) Z_=(cosφLcos(λL+θG),cosφLsin(λL+θG),si
L) V_=a(cosE−e)P_+a√(1−e2)sinEQ_ L_=((ns+h)cosφLcos(λL+θG),(ns+h)cosφ
Lsin(λL+θG),{ns(1−eE 2)+h}sinφL) P_=(cosωcosΩ−sinωsinΩcosi,cosωsinΩ+sin
ωcosΩcosi,sinωsini) Q_=(-sinωcosΩ-cosωsinΩcosi,-sinωsinΩ+cos
ωcosΩcosi,cosωsini) ns=RE/√(1−eE 2sin2φL) RE =6378.136km(地球の平均赤道半径) eE 2 =fE(2−fE)(eEは地球の形状を表す楕円体の
離心率)fE=1/298.257 θG =Θ0+Eq+ΔUT1 (θGは地球の回転角) ここで、Θ0:グリニッジ平均恒星時 Eq:分点差(地球の自転軸の章動によって生じる地球の
回転角の差) ΔUT1:地球の回転速度が一様でないために生じる差 である。
The positions of the satellites 410 and 420 are calculated by the following equations. Note that all quantities with _ are vector quantities. Az = arctan [−E_ · P _ / (V_ · P_)] El = arcsin [Z_ · P_] P = (S_−L _) / | S_−L_ | S _ = (sinφ L cos (λ L + θ G ), sin φ L sin (λ L + θ G ), co
sφ L) E _ = (- sin (λ L + θ G), cos (λ L + θ G), 0) Z _ = (cosφ L cos (λ L + θ G), cosφ L sin (λ L + θ G), si
nφ L) V_ = a (cosE -e) P_ + a√ (1-e 2) sinEQ_ L _ = ((n s + h) cosφ L cos (λ L + θ G), (n s + h) cosφ
L sin (λ L + θ G ), {n s (1-e E 2) + h} sinφ L) P _ = (cosωcosΩ-sinωsinΩcosi, cosωsinΩ + sin
ωcosΩcosi, sinωsini) Q _ = (-sinωcosΩ-cosωsinΩcosi, -sinωsinΩ + cos
ωcosΩcosi, cosωsini) n s = R E / √ (1-e E 2 sin 2 φ L) R E = 6378.136km ( average equatorial radius of the earth) e E 2 = f E ( 2-f E) (e E Is the eccentricity of an ellipsoid representing the shape of the earth) f E = 1 / 298.257 θ G = Θ 0 + E q + ΔUT 1 (θ G is the rotation angle of the earth) where Θ 0 : Greenwich mean stellar time E q : point difference (Difference in rotation angle of the earth caused by nutation of the rotation axis of the earth) ΔUT1: Difference caused due to uneven rotation speed of the earth.

【0028】また、Az:真北を0度とし北から東方向
まわりで角度を示した方位角 El:水平線方向を0度とした仰角 E:離心近点離角 である。そして、離心近点離角Eは、真近点離角θと離
心率eより以下の式で求められる。 E=2arctan{√((1−e)/(1+e))tan(θ/2)} 上述の軌道の定義に用いた軌道六要素は、ある基準の時
刻における値として定義される。
Az: an azimuth angle indicating an angle from north to east from true north at 0 °, El: an elevation angle at 0 ° in the horizontal direction, and E: eccentric near-point departure. Then, the eccentric near point departure angle E is obtained from the true near point departure angle θ and the eccentricity e by the following equation. E = 2arctan {{((1-e) / (1 + e)) tan (θ / 2)} The six orbital elements used for defining the above-mentioned orbital are defined as values at a certain reference time.

【0029】すなわち、 軌道長半径a:楕円の長半径 離心率 e:楕円の偏平度(0≦e<1) 軌道傾斜角i:軌道面の赤道面からの傾き(0度≦i≦
180度) 昇交点赤径Ω:軌道が赤道面を南半球から北半球にかけ
て横切る点を春分点方向から東回りに測った角度(0度
≦Ω≦180度) 近地点引数ω:軌道面上で近地点の位置を昇交点から計
った角度(0度≦ω≦360度) 真近点離角θ:近地点と楕円の焦点を結ぶ線分と軌道上
の衛星の位置と楕円の焦点を結ぶ線分がなす角(0度≦
θ≦360度) である。
That is, orbit major radius a: major radius of ellipse eccentricity e: flatness of ellipse (0 ≦ e <1) orbit inclination angle i: inclination of orbit surface from equatorial plane (0 degrees ≦ i ≦
180 °) Ascending intersection red diameter Ω: Angle measured eastward from the vernal equinox direction at the point where the orbit crosses the equatorial plane from the southern hemisphere to the northern hemisphere (0 ° ≦ Ω ≦ 180 °) Perigee argument ω: Perigee position on the orbital plane From the ascending intersection point (0 degrees ≤ ω ≤ 360 degrees) True near point departure angle θ: The angle formed by the line segment connecting the perigee and the focus of the ellipse and the line segment connecting the position of the satellite in orbit and the focus of the ellipse (0 degree ≤
θ ≦ 360 degrees).

【0030】上述の方法によって得た太陽200の視方
向と衛星410または衛星420の視方向とを比較し、
太陽と衛星の視方向がある閾値以下になった場合に、衛
星運用地球局700から当該衛星へコマンドを送信し、
運用を停止する。図3は衛星410を運用停止にした場
合である。
The viewing direction of the sun 200 obtained by the above method is compared with the viewing direction of the satellite 410 or the satellite 420,
When the viewing directions of the sun and the satellite fall below a certain threshold, a command is transmitted from the satellite operating earth station 700 to the satellite,
Stop operation. FIG. 3 shows a case where the operation of the satellite 410 is stopped.

【0031】また、本実施の形態において、衛星は2機
であるが、衛星数が3機以上でも同様である。
In this embodiment, the number of satellites is two, but the same applies to the case where the number of satellites is three or more.

【0032】また、本実施の形態において、地球上サー
ビスエリアから見た衛星軌道は一つであるが、衛星軌道
が複数存在しても同様である。衛星軌道は、静止軌道、
低軌道、中軌道、または楕円軌道のいずれでも良い。こ
こで、低軌道は100〜200Km位、中軌道は約20
0〜20000Km位である。
Further, in the present embodiment, the number of satellite orbits as viewed from the service area on the earth is one, but the same is true even if there are a plurality of satellite orbits. The satellite orbit is a geosynchronous orbit,
Any of a low orbit, a medium orbit, and an elliptical orbit may be used. Here, the low orbit is about 100-200 km, and the middle orbit is about 20 km.
It is about 0 to 20000 km.

【0033】さらに、本実施の形態において、地上端末
としては、移動端末でも固定端末でも良い。また地上端
末は複数存在しても良い。
Further, in the present embodiment, the ground terminal may be a mobile terminal or a fixed terminal. A plurality of ground terminals may exist.

【0034】(実施の形態4)図4は本発明の実施の形
態4を説明するための図で、サービスエリアから見た各
衛星の仰角の例を示している。図4は、縦軸に当該サー
ビスエリアから見た衛星の仰角、横軸に時刻をとってい
る。図中、曲線731は第一の衛星の仰角の時系列変化
を、曲線732は第二の衛星の仰角の時系列変化を、曲
線733は第三の衛星の仰角の時系列変化をそれぞれ表
している。
(Embodiment 4) FIG. 4 is a diagram for explaining Embodiment 4 of the present invention, showing an example of the elevation angle of each satellite viewed from a service area. In FIG. 4, the vertical axis indicates the elevation angle of the satellite viewed from the service area, and the horizontal axis indicates the time. In the figure, a curve 731 represents a time series change of the elevation angle of the first satellite, a curve 732 represents a time series change of the elevation angle of the second satellite, and a curve 733 represents a time series change of the elevation angle of the third satellite. I have.

【0035】現在の時刻は14:00で、第二の衛星を
運用しているとする。第二の衛星の仰角は、図から分か
るように81.3度である。このとき、第二の衛星の視
方向と太陽の視方向との差がある閾値以下になった場合
に、第二の衛星の運用を停止する。そして、第二の衛星
以外の衛星に切換えて該衛星を運用する。ここでは、第
二の衛星以外の衛星では、第三の衛星が仰角72.8度
で当該サービスエリア内では最も仰角が大きいため、第
三の衛星を選択して運用する。
It is assumed that the current time is 14:00 and the second satellite is operating. The elevation angle of the second satellite is 81.3 degrees as can be seen from the figure. At this time, when the difference between the viewing direction of the second satellite and the viewing direction of the sun falls below a certain threshold, the operation of the second satellite is stopped. Then, the satellite is switched to a satellite other than the second satellite to operate the satellite. Here, among the satellites other than the second satellite, the third satellite is selected and operated because the third satellite has an elevation angle of 72.8 degrees and has the largest elevation angle in the service area.

【0036】また、地球上から観測される人工衛星の位
置および速度から、上述の軌道六要素は以下の式により
導出される。 離心率e=|e_| 但し、e_={(v2−μ/r)r_−(r_・v_)v_}/μ 軌道長半径a=(1−e2)|h_|2/μ 但し、h_=r_×v_ (r_とv_の外積) 軌道傾斜角i=arccos[(K_・h_)/|h_|](iは常
に正) 昇交点赤径Ω=arccos[I_・(K_×h_)/|K_×h_
|] 但し、I_・(K_×h_)>0ならばΩ<180° 近地点引数ω=arccos[(K_×h_)・e_/(|K_×h_
||e_|)] 但し、(K_×h_)・e_>0ならばω<180° 真近点離角θ=arccos[(e_・r0_)/|e_・r0_] 但し、(e_・r0_)>0ならばθ<180° なお、_のついた量は全てベクトル量であり、r_の基点
は地球中心である。
From the position and velocity of the satellite observed from the earth, the above-mentioned six orbital elements are derived by the following equations. Eccentricity e = | e_ | where e _ = {(v 2 −μ / r) r _− (r_ · v_) v _} / μ orbital major radius a = (1−e 2 ) | h_ | 2 / μ h_ = r_ × v_ (cross product of r_ and v_) orbit inclination angle i = arccos [(K_ · h _) / | h_ |] (i is always positive) Ascending intersection red diameter Ω = arccos [I_ · (K_ × h _) / | K_ × h_
|] However, if I_ · (K_ × h _)> 0, Ω <180 ° perigee argument ω = arccos [(K_ × h_) · e _ / (| K_ × h_
|| e_ |)] However, if (K_ × h_) · e_> 0, ω <180 °, near-point separation θ = arccos [(e_ · r0 _) / | e_ · r0_], where (e_ · r0_) If> 0, θ <180 ° Note that all the quantities with _ are vector quantities, and the base point of r_ is the center of the earth.

【0037】ここで、μ:地球の重力定数(=3.98
6×105km3/sec2) r:人工衛星の位置(観測量) r0:人工衛星の軌道元期における位置 v:人工衛星の速度(観測量) I_:X軸方向(地球中心から春分点方向が正)の単位
ベクトル K_:Z軸方向(地球中心から北極方向が正)の単位ベ
クトル である。
Here, μ: the gravitational constant of the earth (= 3.98)
6 × 10 5 km 3 / sec 2 ) r: Position of satellite (observed amount) r0: Position of satellite in the first phase of orbit v: Speed of satellite (observed amount) I_: X-axis direction (Earth equinox from the center of the earth Unit vector K_: unit vector in the Z-axis direction (positive in the north pole direction from the earth center).

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
サービスエリア内のある一つの人工衛星が故障して使用
できなくなった場合に、他の人工衛星の中からどの人工
衛星を選択するかを定量的に決定できる。そして、最も
仰角の高い衛星が選択されるため、地上端末から人工衛
星へのアクセス性の損失を最小限に抑えることができ
る。
As described above, according to the present invention,
When one artificial satellite in the service area breaks down and cannot be used, it is possible to quantitatively determine which artificial satellite to select from other artificial satellites. Then, since the satellite with the highest elevation angle is selected, it is possible to minimize the loss of accessibility from the ground terminal to the artificial satellite.

【0039】また、人工衛星の視方向近傍に太陽が存在
している場合には、当該人工衛星の運用が中止されるた
め、太陽による雑音の影響が排除されて、回線品質の劣
化を防ぐことができる。
When the sun is present in the vicinity of the viewing direction of the artificial satellite, the operation of the artificial satellite is stopped, so that the influence of the noise due to the sun is eliminated and the deterioration of the line quality is prevented. Can be.

【0040】また、バックアップを考慮した人工衛星シ
ステムにおいて、バックアップ後もシステムとしての機
能または性能を劣化させないように人工衛星軌道が決定
されるので、システムの信頼性を高めることができる。
Further, in the artificial satellite system in consideration of the backup, since the artificial satellite orbit is determined so as not to deteriorate the function or performance of the system even after the backup, the reliability of the system can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1による人工衛星運用方法
の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an artificial satellite operation method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態2による人工衛星軌道決定
方法のフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart of an artificial satellite orbit determination method according to Embodiment 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態3による人工衛星運用方法
の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an artificial satellite operation method according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態4による人工衛星運用方法
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an artificial satellite operation method according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 地球 200 太陽 300 衛星軌道 410 衛星 420 衛星 500 地上端末 700 衛星運用地球局 711 第一の衛星の仰角の時系列変化 712 第二の衛星の仰角の時系列変化 713 第三の衛星の仰角の時系列変化 731 第一の衛星の仰角の時系列変化 732 第二の衛星の仰角の時系列変化 733 第三の衛星の仰角の時系列変化 100 Earth 200 Sun 300 Satellite orbit 410 Satellite 420 Satellite 500 Ground terminal 700 Satellite operation earth station 711 Time series change of elevation angle of first satellite 712 Time series change of elevation angle of second satellite 713 Time of elevation of third satellite Series change 731 Time series change of elevation angle of the first satellite 732 Time series change of elevation angle of the second satellite 733 Time series change of elevation angle of the third satellite

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 地球を周回する複数の人工衛星を使用し
て地上端末との間で通信を行ったり、もしくは地上端末
に対して放送を行ったりする際に、 同一衛星システム内の人工衛星のうち、あるサービスエ
リア内の一つの人工衛星が故障して使用不可能になった
ときは、当該人工衛星の運用を停止し、 運用を停止した前記人工衛星を除いた、前記サービスエ
リア内の人工衛星の中で、その時に最も仰角の高い人工
衛星を選択して運用することを特徴とする人工衛星運用
方法。
When communicating with a terrestrial terminal using a plurality of satellites orbiting the earth or broadcasting to a terrestrial terminal, a satellite in the same satellite system is used. When one satellite in a certain service area fails and becomes unusable, the operation of the satellite is stopped, and the artificial satellite in the service area excluding the satellite whose operation has been stopped is removed. A satellite operation method characterized by selecting and operating the satellite with the highest elevation angle at that time among the satellites.
【請求項2】 地球を周回する複数の人工衛星を使用し
て地上端末との間で通信を行ったり、もしくは地上端末
に対して放送を行ったりする際に、 現在使用中の人工衛星を地上端末から見たときの視方向
近傍に太陽が存在する場合は、当該人工衛星の運用を停
止し、 運用を停止した前記人工衛星が存在するサービスエリア
内で、他の人工衛星を選択して運用することを特徴とす
る人工衛星運用方法。
2. When communicating with a ground terminal using a plurality of satellites orbiting the earth or broadcasting to a ground terminal, the satellite currently in use is transmitted to the ground terminal. If the sun is present in the vicinity of the viewing direction when viewed from the terminal, the operation of the artificial satellite is stopped, and another artificial satellite is selected and operated in the service area where the artificial satellite stopped operating. A satellite operation method.
【請求項3】 請求項2記載の人工衛星運用方法におい
て、 前記他の人工衛星として、運用を停止した前記人工衛星
を除いて、前記サービスエリア内でその時に最も仰角の
高い人工衛星を選択することを特徴とする人工衛星運用
方法。
3. The artificial satellite operating method according to claim 2, wherein the artificial satellite having the highest elevation angle at that time in the service area is selected as the other artificial satellite except for the artificial satellite whose operation has been stopped. A satellite operation method characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 地球を周回しながら地上端末との間で通
信を行うか、もしくは地上端末に対して放送を行う複数
の人工衛星の軌道を決定する際に、 前記地上端末と前記各人工衛星との間で、電波の送信、
受信または送受信を行うことが可能な、天頂方向から測
った仰角範囲を予め定めておき、 前記各人工衛星のうちの複数の人工衛星が常に前記仰角
範囲内に存在するよう、前記各人工衛星の軌道を決定す
ることを特徴とする人工衛星軌道決定方法。
4. When communicating with a ground terminal while circling the earth or determining orbits of a plurality of artificial satellites broadcasting to the ground terminal, the ground terminal and each of the artificial satellites Between the transmission of radio waves,
Reception or transmission / reception can be performed, an elevation angle range measured from the zenith direction is determined in advance, and a plurality of satellites among the respective artificial satellites are always present in the elevation angle range. An orbit determination method for an artificial satellite, which determines an orbit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022123909A1 (en) * 2020-12-10 2022-06-16 ソニーグループ株式会社 Communication device, communication method, and communication system

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