JP2004501343A - 直接放送イメージング衛星システム装置および方法 - Google Patents
直接放送イメージング衛星システム装置および方法 Download PDFInfo
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Abstract
ＧＥＯから地球の実時間の高解像度イメージを集収し分配するシステム、方法および装置は、静止軌道上のプラットフォームに取付けられている多メガ画素の２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイに基づいた電子−光学センサを含んでいる。静止地球軌道（ＧＥＯ）の少なくとも４つの３軸安定された衛星は極を除く世界規模のカバー領域を与える。約１フレーム／秒で集収されるイメージデータは１キロメートルよりも小さい解像度で地球の実時間の全般的なカバー領域を直接エンドユーザへ与える高容量通信リンク（約１５ＭＨｚ帯域幅）によって放送される。このデータは宇宙および地上の通信リンクのシステムによって各衛星から全般的に分配されてもよい。各衛星は、１キロメートルよりも小さい空間解像度で、地球表面上の大部分または選択された部分の地球のフルディスクとカバー領域との妨害のない視野を与えるように可視波長で動作する多数の少なくとも２つの電子−光学イメージングシステムを保持している。
【選択図】図３
【選択図】図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、実時間でキロメートルに満たない空間解像度で地球の全般的な観察を行う方法、システム、サービスに関し、ここで実時間は各イメージの作成、リフレッシュ、分配するのに全体として２分よりも小さい遅延であることを意味する。本発明は特に、１キロメートルよりも小さい空間解像度で観察可能な地球表面の少なくとも７０％の実時間カバー領域を提供する方法、装置、システムに関する。また、本発明は自然または人間が原因で発生され、人間社会の全ての局面に影響する短期的および長期的な大気、陸上、海洋環境を監視する地球および地球近傍の観察から得られる光学的に可視の情報に関連する気象警報システムおよびその他の警報システムに関する。陸上および海洋農業、天然資源の管理、国家安全、および娯楽および輸送（交通）管理等の広範囲の人間のレジャーおよび仕事に関連する活動を含んでいるデータおよびサービスの特別な革新的応用が挙げられる。
【０００２】
【発明が参考とする文献】
本発明の明細書は、１９９９年 ６月２５日出願の同時出願の米国特許出願第０９／３４４，３５８号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ”）、２０００年 ３月２９日出願の米国暫定特許出願第６０／１９２，８９３号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ”）、２０００年 ５月１８日出願の米国暫定特許出願第６０／２０５，１５５号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ”）、および２０００年 ７月１７日出願の米国暫定特許出願第６０／２１８，６８３号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ”）に記載されたものに関連する主題を含んでいる。本発明の明細書は前述の米国暫定特許出願第６０／１９２，８９３号、第６０／２０５，１５５号、第６０／２１８，６８３号明細書の最初の出願日の利点を請求している。
【０００３】
【従来の技術】
過去３０年にわたって、最初の気象監視衛星が静止地球軌道（ＧＥＯ）に配置されて以来、種々の衛星システムは地球の特徴を監視することに使用されている。その理由は、ＧＥＯで、地球と衛星の相対的な動きがゼロにされ、地球の赤道平面上３５，８００ｋｍからの地球の表面の一定の斜視図を与えるからである。したがって、衛星のフットプリント（北緯および南緯８１°との間で地球と交差するコーン）内に入る地球表面および大気部分を撮影したイメージは固定した背景表面の領域に対して観察されたシーンの変化だけを記録する。
【０００４】
西半球では、気象予測方法は主として、海洋・大気管理機関（ＮＯＡＡ）により動作される静止軌道実用気象衛星（ＧＯＥＳ）シリーズにより供給されるデータに非常に依存している。ＧＯＥＳシリーズはそれぞれ１９６６年と１９６７年に発射されたプロトタイプの“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ ”１および３（ＡＴＳ−１，−３）から開発された。これらおよび全てのその後のシステムは約２０−３０分間で１ｋｍの解像度で地球のフルディスクイメージを生成することができる走査イメージングシステムで構成されている。
【０００５】
最新のＧＯＥＳ衛星（８、９、１０）は３軸安定され、１衛星当たり１パンクロ可視および４赤外線波長で地球を観察するように構成されている。可視イメージングシステムは２つの軸、即ち東−西と北−南で移動するミラーが８つの垂直に整列されたシリコン画素のアレイを横切って垂直に方向で十分に観察可能なシーン（機器の関係するフル領域）の８画素素子を走査するとき“フライングスポット”走査技術を使用する。個々の画素の視野は約２８マイクロラジアンである。各シーン素子は完成するのに約２０分を必要とする地球のディスクを横切った走査によって丁度５０マイクロ秒以下で抽出される。この低速度の走査方法をサポートするために、ＧＯＥＳ衛星のペイロードの安定性はそれによって任意の１つのサンプルの走査線間で相対的な動きはほぼ存在しないように異常に高くなければならない。したがってペイロードの指向方向は全体的な１秒の走査期間中に公称上１画素の３分の１から大きい偏差を生じない。フルディスクイメージを生成するため１，３００を超える走査線が存在するので、フルイメージを生成するのに２２分を超える時間がかかる。ＧＯＥＳシステムは走査される領域の範囲を限定し、より小さい領域をさらに頻繁に観察するためにフルディスクカバー領域を交換するように命令されることができる。動作的に、フルディスクサンプリングは実際には３時間に一度行われ、北半球または、赤道の北および南の中緯度のより頻繁なサンプリングを可能にし、それぞれ１５分と３０分の間のインターバルでグレースケールおよび赤外線イメージを与える。限定された領域は“超高速度の走査動作”（ＳＲＳＯ）中に１分当たり約一度の頻度でサンプルされてもよい。実際にＳＲＳＯ動作は大きい区域のカバー範囲が非常に重要であるため長時間では無視されることができないために稀に使用される。さらに、特定の地域のカバー範囲で経過する期間に生じた重要な地球ベースの事象は見逃される可能性がある。換言すると、衛星センサは重要なアクティビティが別の位置で生じているときに地球表面の事象のない部分を見ている可能性もある。さらに、本発明者により認識されるように、夜間に生じる現象は赤外線チャンネルでのみ見られる。赤外線チャンネルはまた可視チャンネルよりも非常に粗い空間解像度を有し、そうでなければ走査システムで固有の同一の限定を受ける。
【０００６】
ＧＯＥＳ衛星は雲の動きを監視するのに最適であるシステムを提供するが、他の地球物理学的事象を観察するには非常に不適切である。可視波長では、雲は太陽放射の効率のよい拡散ミラーであり、それ故、グレーの陰影として見られる輝度の変化で白に見える。地球の表面の背景のコントラストと可視度を強化する色は実際には１つのシーンの雲の可視度から減じられる。さらに、色の付加は情報量と、したがって１つのイメージに必要なデジタル記憶および放送容量を３倍にし、これは衛星システムの価格、物理的寸法、遠隔測定帯域幅を増加する。さらに、重要であるが、恐らく秒または分の時間スケールで生じる過渡的な現象（厳しい気象事象、噴火、落雷または流星等）の観察は遅いか全く観察されない。したがって、ＧＯＥＳシステムのようなシステムから与えられる情報は地球表面の重要な部分にわたって確実に実時間情報を報告する高い時間的および空間的解像度で“ウォッチドッグ”サービスを行うことができない。また、比較的粗い時間的解像度を有する連続的なイメージから生成される“ビデオ”スタイルループは、イメージサンプル間の雲の動きが画素の寸法よりも非常に大きい場合には本当に確実な情報を与えるために必要とされる連続性がない。走査されたイメージ中および連続的なイメージの同時に登録された画素間の時間的コヒーレンスは、イメージの生成に必要な時間と、走査間の経過時間インターバルが増加するときに劣化する。これらの影響は所定の瞬間の地球の状態を表すために生成された任意の“イメージ”の忠実度に非常に悪影響を与えるが、特に所定の区域の連続的な同時登録された走査イメージを使用してアニメーションを形成しようとすることに対して有害である。
【０００７】
図１を参照すると、ＧＯＥＳ衛星に加えて種々の気象衛星のカバー領域が示されている。東経１４０°に位置するＧＭＳ−５は世界の中の東南アジアと豪州領域を含むカバー領域を示している日本の気象衛星である。中国のＦＹ（Ｆｅｎｇ−Ｙｕｎ）衛星は東経１０４°に位置し、ＧＭＳ−５衛星とオーバーラップするカバー領域を実質上示している。０°軌道に位置されている欧州の宇宙局のＭＥＴＥＯＳＴＡＴ−７は解読するための免許を必要とし、したがって観察後３日間に分配を限定する。対処的に、ＧＯＥＳ、ＧＭＳ、ＦＹ衛星はＮＡＳＡが投資したインターネットリンクによる公開受信と分配を有する。類似の動作を実行する他の衛星はインドのＩＮＳＡＴ−１Ｄを含み、これは東経８３°に位置し、ロシアのシステムＧＯＭＳ／ＥＬＥＣＴＲＯは現在動作していない。これらの異なる衛星システムの共通の特性は、これらが地球のフルディスクイメージを捕捉するために２５分から３時間を必要とするスピン走査または走査可視イメージングシステムを使用することである。さらに各システムは天底点で１ｋｍを与えるＧＯＥＳよりも貧弱な種々の空間解像度で可視イメージを記録する。
【０００８】
過去において、ＧＥＯに位置する大型の商用通信衛星にカメラを配置する多数の提案が種々の個人およびグループによる行われた。それぞれの場合、カメラはその動作要求をサポートするために衛星のパワーおよび通信サブシステムを使用するので、カメラは寄生装置として動作する。最も最近の最も詳細な例は、ヒューズエアクラフトカンパニーとＭＩＴＲＥコーポレーションの以前の子会社であるヒューズインフォメーションテクノロジー社により行われた。
【０００９】
ヒューズの提案は“ＥａｒｔｈＣａｍ”、“ＳｔｏｒｍＣａｍ”、および“ＧＥＭ”（静止地球モニタ）のような種々の名称下で説明され、２分乃至８分の範囲の間隔で幅７５６画素×高さ４８４画素のイメージを生成するために２次元の電荷結合素子（ＣＣＤ）を使用したテレビジョンスタイルのイメージングシステムを含んでいる。このＴＶスタイルカメラのフレーム率は衛星の不十分な１−５Ｋｂｐｓハウスキーピングデータチャンネル容量における圧縮限度により決定された。ヒューズの提案はは１以上のヒューズの商用の通信衛星（ＣＯＭＳＡＴ）にデジタルカメラを搭載することを述べている。この寄生カメラはＣＯＭＳＡＴにより与えられるパワーを使用して動作し、非常に低いデータ率のハウスキーピング遠隔測定リンクによってヒューズの地上オペレーションセンタへデータを転送する。データはその後、この単一の命令と制御設備から種々のユーザへ分配された。
【００１０】
このシステムは西経７１°、西経１０１°、東経３０°、東経３０５°に位置されるヒューズの衛星の機上に搭載されたカメラを使用することを提案している。受信し、処理した後、データは陸線または通信衛星リンクによりエンドユーザへ分配される。単一の可視イメージングシステムは低い解像度のイメージから複合半球視野を作りながら約１ｋｍの空間解像度を実現するようにズームモードで動作する。
【００１１】
現在認識されているように、ヒューズにより提案されるシステムは以下の３つの属性に関して、そのカメラリソースと通信システムのインフラストラクチャとの両者で不十分であった。ヒューズにより提案されたシステムはフレーム間の遅延の結果として（ここで規定されているような）実時間イメージを与えない。別の欠点は、単一の点のデータ受信と分配設備と同様に、フレームと低いデータ率との間のインターバルにより、実時間イメージが実時間で分配されることができないことである。さらに、ヒューズにより提案されたシステムは実時間で半球（フルディスクイメージ）を与える能力がないことにおいて不十分であった。この限定は限定された遠隔測定チャンネル容量、限定されたカメラ設計、複合フルディスクイメージの生成に必要な時間によるものである。したがって、現在認識されているように、ヒューズにより提案されたシステムは実時間でイメージを与え、実時間でイメージを分配し、実時間で複合フルディスクイメージのコンパイルを行うことができるインフラストラクチャを与える重要さを認識していない。
【００１２】
１９９５年、ＭＩＴＲＥ社は１９９３年に行った研究について公表した。この研究は政府の気象衛星を増加し、進歩した政府の環境監視システムを廉価で試験し開発するための二重目的で、商用の通信衛星における寄生機器の使用を試験した。ＭＩＴＲＥにより行われた研究は新しく開発されたメガ画素の２次元ＣＣＤアレイの静止イメージングシステムへの応用を幾らか詳細に検査した。研究により、容量のかなりの利得がＣＣＤアレイを使用して実現されたことが結論付けられた。４０９６×４０９６もの大きさのＣＣＤアレイの出現は研究が行われた時に予測されたが、この発表者は１０２４×１０２４のアレイがその時の応用で利用可能な最大の実用サイズであると認識している。
【００１３】
２つの異なるタイプのＣＣＤアレイ、即ち伝統的な“スピン走査”または“フライングスポット”イメージング技術に代るものとして時間遅延積分（ＴＤＩ）と“ステップステア（ｓｔｅｐ−ｓｔａｒｅ）”が考慮された。ＴＤＩ方法は東−西の走査数を減少するように垂直な長い軸で方向付けされている例えば１２８×１０２４の非対称の２次元アレイを使用するので、“フライングスポット”の変形として見ることができる。この技術では、あらゆる地域のシーンエレメントは１２８回サンプルされ、これは信号対雑音レベルを増加する。しかしながら、通信衛星は比較的不安定なプラットフォームである。ミリ秒程度の単一な画素積分時間により、１００サンプルを超える累積中の宇宙船の動きはシーンエレメント内の空間解像度を劣化する。この効果は走査線のシフトによるナビゲーションおよび登録劣化に加えて、“画素拡散”と呼ばれる。長い積分期間にわたるイメージ拡散はまた性能を劣化させ、可視波長での低い照明または夜間観察を不可能にする。
【００１４】
“ステップステア”方法は好ましい技術としてＭＩＴＲＥ研究で確定された。この技術の大きい２次元のＣＣＤアレイは地球のイメージの一部の捕捉に使用される。光学的な指向は各ステップで関係する視野にほぼ等しい量だけ地球表面を横切ってインクリメントして“ステップ（歩進）”される。オーバーラップはナビゲーションの連続性と登録の正確性を確実にする。合理的であるが異常はない衛星の安定度により、ナビゲーションまたは登録基準またはイメージ品質を妥協せずに必要なレベルの感度を実現するためにフレーム時間はミリ秒まで増加される。
【００１５】
ＭＩＴＲＥの研究はサブメガ画素のアレイ（１０２４×５１２）の使用を提案している。約１５０ミリ秒のフレーム当たりの停留時間と、５００メートルの空間解像度における全体的な複合された地球のフルディスクイメージは比較的少ない数分間でほぼ１，２００フレームのモザイクから生成される。日中にイメージを生成するための最大の露出時間はほとんどのＣＣＤアレイで１５０ミリ秒よりもはるかに短い。さらに、合理的に安定な衛星はこのような短い時間インターバル中にほとんど動きを受けず、したがって画素拡散を減少する。地球表面全体のカバー領域を確実にするために、フレームは衛星の安定性により規定された量だけオーバーラップされる。このステップ−ステア技術は北−南または西−東線のフレームをステップし、同時にアレイ中の全ての画素を露出する。このことはイメージ画素の正確な登録とナビゲーションを確実にする。
【００１６】
ＭＩＴＲＥの研究にしたがって、地球の５００メートルの解像度のモザイクイメージのフレーム間の時間は３分である（モザイクの生成に必要な時間に等しい）。現在認識されているように、この３分間のインターバル中、雲および煙柱のような観察されるオブジェクトの動きはオブジェクトの明白な形状を不連続的な方法で変化させる。連続する観察の連続性はしたがって妥協され、形状を明白に変化させるオブジェクトの速度に比例する量だけ“シームレスな”カバー領域を劣化する。この劣化はイメージスメアと呼ばれ、フレーム間の時間が増加するとさらに明白になり、したがってフルディスクイメージのモザイクを生成する時間を減少することが奨励される。
【００１７】
現在認識されているように、十分な安定性により、ＣＣＤイメージングシステムが低い照明性能を強化するようにさらに多量の光を集収するためにシャッタを開けたままにしておくことが可能である。夜間イメージングにおけるステップ−ステア走査中のＣＣＤアレイのこの特別なインパクトはＭＩＴＲＥ研究では注目されていない。本発明者により認識されているように、低い照明イメージングは、ステッピングレートを減少し、その放射光を積分しながら予め定められた時間量だけ関係する区域にカメラフィールドを停留させることを可能にすることによって可能である。ＭＩＴＲＥの研究のとき、夜間のイメージング能力を実現するための時間露出は地球のフルディスクイメージを捕捉するため約２４分またはフライングスポット技術とほぼ同一量の時間まで時間を増加する。さらに、実時間の夜間イメージまたはイメージの獲得に必要な機構を得る重要性は認識されておらず、したがって実現されていない。ＭＩＴＲＥの研究では、データ分配は低いデータ率を宇宙船の遠隔測定に埋設するか、１つの衛星のトランスポンダの使用を占有することによって直接的にサイトを受信することにより実現された。迅速なフルディスクイメージが強調されるが、生放送または全般的にデータを分配するための特別な考察が行われた。
【００１８】
１９９５年、ゴダードスペースフライトセンタは“プッシュブルーム”走査線形ＤＤＤアレイイメージング装置を備えた小型の衛星システムの開発をリードすると予測されている“ＧＥＯ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＡＴＥ）”と呼ばれる研究を発表した。このシステムは可視的な地球ディスクの連続的な走査を行うため衛星の姿勢の制御システムにより誘起される運動を使用した。衛星の姿勢制御モーメンタムホイールはシステム全体を前後に１２回、回転するために使用され、カメラの線形アレイにおける問題とするフィールドは約１０分間でフルディスク走査を実現するために北から南へステップされる。このシステムは、ＧＯＥＳの８画素アレイに類似しているがそれよりも非常に長い１，０２４画素の長さの１次元線形ＣＣＤアレイの“フライングスポット”を使用する。
【００１９】
現在認識されているように、ＧＡＴＥＳシステムの制限は、生のイメージも、夜間のイメージングも可能ではないことである。データは単一の受信サイトからインターネットを介して分配された。ヒューズが提案したシステム、ＭＩＴＲＥシステム、ＧＡＴＥＳシステムの制限は、高解像度のイメージを与えながら、静止地球軌道からアクセス可能な地球全体の実時間の連続監視能力を与える相互関係を認識するシステムがないことである。部分的に、全ての装置の制限は、遠隔ユーザに地球表面またはその近くで生じているダイナミックな状態の価値ある実時間データを提供する“ウォッチドッグ”高解像度イメージング機能を確実に与えることができる装置がないことである。
【００２０】
［通常の高解像度イメージングシステム］
宇宙から光学的に感知する技術的水準を要約して以下説明し、天体観測に基づいて地球および宇宙を観察する両者の低地球軌道（ＬＥＯ）遠隔感知システムからの例を含んでいる。
【００２１】
［ＤＭＳＰ］
米国の軍事気象衛星プログラム（ＤＭＳＰ）は２つの衛星気象システムを極地で動作し、これは太陽同期（０６００と１１００で赤道交差）し、８４０ｋｍの高度で軌道を周回し、以下の空間解像度で地球表面の多スペクトルイメージを与える。
５５０メートルで１パンクロ帯域、
２，７００キロメートルで１熱ＩＲ帯域。
他の関連する衛星プラットフォーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：３０００ｋｍスワス
０．０１度の指向正確度であるように、反動ホイールとトルクロッドプラススターセンサによる３軸安定
システム質量：７７０ｋｇ
５ＭＨｚまたは５Ｍｂｐｓの帯域幅を有するＳ−帯域データリンクである。
【００２２】
［ＬＡＮＤＳＡＴ−７］
ＮＡＳＡのＬＡＮＤＳＡＴ−７は極地における地球遠隔感知システムであり、太陽同期（１０００で赤道交差）し、７０５ｋｍの高度で軌道を周回し、以下の空間解像度で地球表面の多スペクトルイメージを与える。
１５メートルで１パンクロ帯域、
３０メートルで多スペクトル（６個の可視帯域および近ＩＲ帯域）
６０メートルにおける１熱ＩＲ帯域。
その他の関係する衛星プラット特性は、
イメージのフットプリントの全面積：１８３×１７０ｋｍ
０．０１５度の指向正確度を有する、反動ホイールとトルクロッドによる３軸安定
システム質量：２，２００ｋｇ
帯域幅３００ＭＨｚまたは３００Ｍｂｐｓを有するＸ−帯域データリンクである。
【００２３】
既に軌道を周回しているか近未来に軌道を周回する商用の遠隔感知システムは、通常空間および時間解像度に関してこれらの２つのシステムに類似している。例えばＳｅａＷｉＦＳは幾らかの点に関してＤＭＳＰシステムに類似し、空間イメージングのＩＫＯＮＯＳはややＬＡＮＤＳＡＴ−７に類似している。
【００２４】
これらのシステムの１つがＧＥＯに移動されると、空間解像度性能は１０ｍの解像度に対しては不十分である。これらのシステムの空間解像度容量間の差はそれらのそれぞれの軌道高度においてほぼ全体的に約５０：１の差であるからである。しかしながら、地球表面のハイパー時間解像度イメージを与えることを可能にする方法で動作するＬＥＯシステムはない。その能力は地球のフルディスクのモザイクをコンパイルするための走査機構を必要とする。
【００２５】
［ＤＳＰ］
米国の軍事防衛サポートプログラム（ＤＳＰ）は未知の空間解像度で地球の赤外線イメージを与える衛星光学（赤外線）早期警報システムを動作する。しかしながら、主要な機器は６，０００のエレメントのＩＲ検出器アレイを使用してイメージを構築するために直径３．６メートルのシュミット望遠鏡を宇宙船の６ｒｐｍスピンに結合することにより動作する。イメージのリビジット周波数は潜在的に１分当たり６回である。このシステムの解像度は、システムが１ミクロンまたは１０ミクロンで動作することを仮定することによって限定されることができる。
【００２６】
近ＩＲ帯域（１．０ミクロン）で動作する走査イメージングシステムにより、その最大の理論的空間解像度は０．２７８ｕｒａｄまたは約１０メートルよりよくはない。この場合、６，０００アレイのイメージングシステムはスワス幅６０ｋｍを有する。ラスター走査システムにより、生成されるフルディスクイメージは３５分毎の頻度にすぎない。
【００２７】
熱ＩＲ帯域（１０．０ミクロン）で動作する走査イメージングシステムによれば、その解像度は２．７８ｕｒａｄまたは約１００メートルにすぎない。この場合、６，０００アレイのイメージングシステムはスワス幅６００ｋｍを有する。ラスター走査システムにより、生成されるフルディスクイメージは３．５分毎の頻度にすぎない。
【００２８】
他の関連する衛星プラットホーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：前述のものと同じ
スピン安定性：宇宙船の６ＲＰＭスピンを打消すために反動ホイールを使用してゼロモーメンタムに安定させる。
システム質量：２３８６ｋｇ
データリンク帯域および未知の能力
【００２９】
ＤＳＰシステムは特に光学波長で動作するならば、ハイパー空間イメージング能力を構成するが、時間的解像度においてはＧＯＥＳシステムを改善していない。熱ＩＲセンサとして動作するとき、これはハイパー解像度性能を実現するが、サンプルされた波長レジメは可視または近ＩＲ帯域での光学的な観察を必要とする地球表面感知応用にほとんど関連がない。光波長でのイメージングでは、ＤＳＰシステムは多メガ画素のＣＣＤアレイおよび、安定な凝視型プラットフォームの利点をもたない。
【００３０】
［ハッブル宇宙望遠鏡（ＨＳＴ）］
ハッブル宇宙望遠鏡は光波長で動作する大きい天体観察システムである。これは赤道軌道を占有し、２８°の傾度で５９０ｋｍの高度である。指向方向の正確度と空間解像度に関しては、ＨＳＴは次のような技術的水準を規定している。
【００３１】
広フィールド惑星カメラ２（ＷＦＰＣ２）広モード：１７メートル
広フィールド惑星カメラ２（ＷＦＰＣ２）狭モード：８メートル。
【００３２】
他の関連する衛星プラットフォーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：２７．２×２７．２ｋｍ、広モード
イメージ全域のフットプリント：６．４×６．４ｋｍ、狭モード
３軸安定され、ゼロモーメンタムのバイアスされた制御システムは、０．００７ａｒｃ−秒の指向方向の正確度を有する反動ホイールを使用している。レートジャイロスコープは大きい操作および高周波（＞１Ｈｚ）の指向性制御のための誘導センサである。低い周波数では、光学的な微誘導センサ（ＦＧＳ）は指向安定性を与える（０．００７ａｒｃ−秒＝１．９（−６）°＝ナノラジアン）。
システム質量：１０，８６３ｋｇ
帯域幅５１２ＫＨｚまたは５１２Ｋｂｐｓを有するＳ帯域のデータリンク
【００３３】
しかしながら、ＨＳＴには地球のイメージングではなく天体を観察するために構成されている光学系が取付けられている。ＨＳＴの望遠鏡は地球ではなく宇宙方向を向いている。したがって、地球表面のハイパー空間イメージングはハッブル宇宙望遠鏡で実行されず、使用もされない。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
以下は本発明の選択された属性の簡単な要約であり、本発明のシステム、装置および方法の全ての属性の完全なコンパイルとして解釈されるべきではない。“発明の実施の形態”と題するセクションは添付図面を伴って、本発明のさらに完全な説明を行っている。
【００３５】
本発明の１目的は、地球周辺から１キロメートルよりも小さい解像度で半球スケールのイメージを実時間で集収し、地球のあらゆるところに位置するユーザにそのイメージを分配する装置、方法、システムを提供することである。
【００３６】
別の目的は、カラー情報を含む電子−光学的（主として可視であるが赤外線および紫外線）波長で実時間で連続的なイメージ集収を行うことである。
【００３７】
さらに別の目的は、フルディスクおよび／または全般的な複合イメージを結合しながら、１キロメートルよりも小さい解像度で静止軌道プラットフォームから全体的に観察できる地球の実時間カバー領域を与えることである。
【００３８】
本発明のさらに別の目的は、夜間イメージングを含む実時間フルディスクおよび／または複合された全般視野の実時間の全般的な分配を行うことである。
【００３９】
本発明のさらに別の目的は、例えば夜間の町の明り、大きい火事、スペースシャトルの発射および再突入、大きい海洋船の移動、航空機の航跡雲、大爆発を含むこの惑星の人間の活動に関連するまたはそれを起因とする特徴を観察することができる高い空間的および時間的解像度のカメラに基づいて、静止軌道観察レベルで地球物理学的現象の生のカバー領域を与えることである。
【００４０】
本発明のさらに別の目的は、迅速なフレームシステムによって静止軌道から事象をシームレスに監視できる能力をフレームシステムに与えることであり、ここでこのような事象は大きい嵐のシステムの日々の動き、日中／夜間の明暗境界線、夜間の落雷、大きい山火事、火山の噴火、季節的な色の変化、隔月の月の通過、日食、日々の地球の隕石による衝突等を含んでいる。
【００４１】
本発明の別の目的は、動作のハイパー解像度モードを与えることであり、ここで、走査されるならば全体的な可視の地球表面、または選択された地域が１０ｍ以下の解像度を与えるため走査される。このような高解像度のデータは実時間で作物または供給原料の品質状態および位置を識別することにより、陸上および海洋農業と資源管理応用で使用するように利用可能である。輸送の応用は海洋および陸上環境情報および空中、海、地上のビークルの観察なシグネチャを識別することを含んでおり、それによって無線交通管理および別ルートサービスのための情報源を形成する。
【００４２】
本発明の別の目的は、実時間で気象データを集収するサービスを提供することであり、このサービスは実時間情報を解析して、この情報をこのような実時間情報の利用によって恩恵を得ることができるエンドユーザへ分配する。本発明の１実施形態では、中央サービスは気象に関する影響についての実時間データを物品の交換に関する気象の影響として与えるために利用可能にされている。別の実施形態では、輸送ルートと、特定の気象による妨害を受ける特定のルートの利用性に関するデータが与えられる。本発明の別の実施形態では、気象サービスからのデータは気象に関する事象を避けるために負荷を効率的に分配するように公益施設（電気の公益施設のような）の再割当てを容易にするために与えられる。別の実施形態では、データ流の使用は居住者自身と財産を保護するために居住者に警報するように保険提供業者と地元の当局に利用可能にされ、それによって特定の地域の最終的な保険請求における気象の影響を最小にする。次に、例えば保険会社が気象活動の結果としてダメージを査定するときリソースの割当てを容易にするために利用可能である。本発明の別の実施形態では、実時間の気象データが中央設備で解析され、気象の機能として航空機の通行および空港の交通を別ルートにするために使用される。本発明のさらに別の実施形態では、世界規模の気象カバー領域の時間特性が気象モデルへの入力パラメータとして利用可能にされる。このようにして、実時間データに対する気象モデルの正確性および応答性は、時間を気象モデルのパラメータであるとして考慮するために変化データのレートに基づいていない典型的な方法よりも正確である。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
前述およびその他の目的は、静止軌道プラットフォームに取付けられている多メガ画素の２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイに基づいた電子−光学センサを含んでいるシステムにより実現される。特に、ＣＣＤアレイは静止地球軌道（ＧＥＯ）の少なくとも４つの３軸安定された衛星のコンステレーションの各素子に取付けられている。約１フレーム／秒で集収されるイメージデータは１キロメートルよりも小さい解像度で地球の実時間の全般的なカバー領域を直接エンドユーザへ与える高容量通信リンク（カメラ当たり約１５ＭＨｚ帯域幅）によって放送される。このデータは宇宙および地上の通信リンクのシステムによって各衛星から全般的に分配されてもよい。各衛星は、地球表面上の大部分または選択された部分の１キロメートルよりも小さい空間解像度で、地球のフルディスクおよびカバー領域との妨害のない視野を与えるように可視波長で動作する多数の２つの電子−光学イメージングシステムを伝播する。同一のＧＥＯ衛星はまた可視イメージングシステムデータを増加するために紫外線および赤外線センサを収容してもよい。各衛星上のセンサは妨害のないカバー領域を確実に得るために、クロック付近で、種々の空間、スペクトル、時間解像度で各衛星のＧＥＯ位置から地球全体のアクセス可能な表面の連続的な実時間（例えば少なくとも１フレーム／秒で、データがエンドユーザに到達するまで２分より多く遅れないことが好ましい）イメージを提供する。
【００４４】
所定の衛星上の各可視光イメージングシステムの指定された視野は与えられた空間的解像度が粗から微へ増加するときに大から小へ変化される。各２次元のＣＣＤイメージングシステムにより与えられる最も広い視野は固定され、ＧＥＯ（１７．３°）から見たとき地球のフルディスク全体を含む。他のイメージングシステムは使用システムの最も広い視野中の問題とする区域内で自由に指向し、停留し、または走査する。ステップ−ステア走査は可能な最も正確なイメージナビゲーションおよび登録を確実にしながら、最高の可能な空間的解像度で実時間で地球のフルディスクの半球スケールのモザイクイメージを生成するために行われる。各衛星はデータが衛星の視線内のあらゆる場所のエンドユーザへ直接放送されることを可能にするフットプリントを照射するＸ帯域および／またはＫＡ帯域通信トランスポンダの少なくとも１つを含んでいる。アンテナはパラボラディッシュ型であるか、単一ビームまたはマルチビームカバー領域を与えるフェイズドアレイアンテナであってよい。
【００４５】
実時間データは少なくとも３つの商用通信衛星、イメージング衛星間でクロスリンクされた接続、または地上ベースのデータ伝送ネットワーク、または宇宙ベースと地上ベースの通信資産との混成のネットワークでリースされたトランスポンダ帯域幅を使用して、衛星の“視線”を超えて分配される。
【００４６】
本発明の別の目的は、高い時間解像度、ハイパー空間解像度（天底で１００ｍよりも小さい解像度であり、さらに典型的には１０ｍよりも小さい解像度である）の宇宙ベースのシステムを使用して、特別な地上特性、事象またはプロセスに関するイメージング情報を提供することであり、これは地球でサービスを分配する情報により使用される。１つのこのようなサービスは陸上、海、空中ビークルの所有者とオペレータに、環境状態、最適なルート、ビークル追跡、輸送通路（道路、航空路、常用航路）上の（許容される可視状態）渋滞レベルに関して情報を提供する交通管理情報サービスである。
【００４７】
交通管理への応用は空間解像度に強く依存している。粗い空間解像度では、提案されたＧＥＯ地球監視システムの主な焦点は全てのタイプの輸送に影響する環境状態についての生のデータを集収することである。しかしながら粗い解像度でさえも、適切な環境状態下では、空中、地上、海上のビークルが移動する媒体に対する影響により、それらを個々に観察する機会が存在する。舗装されていない道路の自動車の通行は砂埃を残し、航空機は可視度の高い航跡雲を残し、船はその通行を示す大きい船跡を残す。空間解像度が増加するほど、個々のビークルは検出可能になり、それらの位置と局部的な通路状態の生の追跡が現実になる可能性がある。
【００４８】
ハイパー空間解像度の構造では、ＧＥＯ衛星は個々のビークルを検出し、衛星の光視野内で通路状態と、所定の輸送幹線の相対的な交通量を観察するために使用される。イメージングは需要されている指図されたサービスよりも恐らく低い解像度により、選択された地域で実時間方法で行われるか、走査動作により行われる。
【００４９】
本発明の別の特徴は、ｅメールまたは対話式インターネットのような電子媒体を介する気象監視システムを与えることである。特別な気象事象が特定の地理区域内で生じるとき、宇宙で集収された光学情報を処理するサービスへの加入者は、イメージング衛星から直接的に衛星情報を受信する制御センタから生成された電子警報またはｅメールメッセージを受信する。
【００５０】
実時間の宇宙ベースのイメージングシステムにより可能にされる別のサービスは気象データおよび交通管理サービスを海洋加入者へ与える。情報は衛星から直接的に、または地上放送またはＬＥＯベースの通信サービスのような即時の放送ソースにより放送される。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明のさらに完全な認識と、その付随する多数の利点は添付図面を考慮して以下の詳細な説明を参照することによりさらに良好に理解されるであろう。
最初のＳｐｕｔｎｉｋｓ以来、過去４０年間および最初の気象監視衛星がＧＥＯに配置された後３０年間にわたって、宇宙からの地球の探査は不完全で不適切な状態である。これまで、日中または夜間に地球表面またはその付近で生じ、地球の生命に影響する恐れのある全てのプロセスを観察し、研究する適切な機構は存在していない。さらに、現在、グローバルシステムのような実時間で表面全体を観察し、地球の全ての部分へそのデータを実時間で分配する能力は存在しない。ここで説明されている本発明の方法、装置、およびシステムは地球の全般的な環境の包括的で同時の実時間観察プラットフォームを与え、その透視画像から集められた情報を全般的な観衆へ提供することを目的とする。したがって、比較的短期間で変化する可能性があり、人間の眼を模倣するように構成された適切な電気−光学センサによって観察可能である地球上の事象を捕捉するように構成された一時的で空間的なスケールおよび解像度でカバー領域が生成される。
【００５２】
本発明の特徴は、人体、特に人間の脳の処理パワーと結合された人間の眼の先天的な処理能力を利用していることにある。人間の眼は非常に実効的な研究ツールであり、本発明で使用されるコンポーネントは人間の脳に結合される人間の眼により容易に処理されるスペクトル、空間的、時間的および放射分析属性を使用する。特にイメージ情報の最終的な“検出器”に相当する人間の眼の属性は以下のものを含んでいる。
人間の眼は実時間で観察を行う習慣があり、
人間の眼はイメージされたシーンを連続的にリフレッシュし、
人間の眼はイメージの集収および処理の両者を行うために類似の時間スケールを必要とし、
人間の眼は周囲の環境の多スペクトル（カラー）カバー領域を同時に与え、
人間の眼は広範囲の可変（日中）光レベルへ自動的に調節し、
ほぼ同一のスペクトル領域内で価値ある情報を提供し続けるための性能を適切に低下させる。
【００５３】
現在地球環境を監視している機器がこれらの観点で人間の眼よりも能力が劣っているという事実は、宇宙ベースのセンサから検出されるとき地球表面またはその付近で生じる多数の重要な現象を観察する観察者の能力にギャップが存在することを確実にする。日中に可視波長で、夜間の地球の現象を観察するのに十分な感度を有している地球の多スペクトルのカバー領域は稀である。このような稀な例では、観察プラットフォームは低い地球軌道（ＬＥＯ）衛星で行われ、ここでは地球のフルディスク、半球または全般的な透視画像を開発することは不可能であるが、走査される意味でのみ可能である。したがって、地球の非常に近くをベースとしたプラットフォームは人間の眼と脳の属性を利用できず、顕著な時間ギャップがイメージフレーム間に存在する人工的な時間スケールではなく、観察される事項の真のダイナミック性を維持するように肉眼に与えられるデータが与えられるならば、地球のフルディスクを含むシーン全体をカバーするイメージを迅速に処理することができる。顕著な時間ギャップがフレーム間に存在する不連続な方法でイメージを提供することは、人間の眼と脳の処理パワーを利用できない。
【００５４】
本発明は、地球の特定の位置に関して固定された状態であるＧＥＯプラットフォームから撮影されたイメージを結合することにより、観察された地球表面と観察するプラットフォームとの間の固有の運動を避けることを認識している。さらに、ＧＥＯから得られた透視画像は地球表面の“完全な映像”が捕捉されることを可能にし、それによって人間の脳は地球ベースの事象全体と、観察されるオブジェクトの観察可能なダイナミックを適切に処理する。さらに、実時間方法でイメージの形態によりデータを与えることによって、人間の眼と人間の脳との結合がシームレスに時間フレーム内で動作することを可能にし、これは地球の住人に対する警報信号の分配が必要ならば適切な予防策を取ることを可能にする。さらに、優越性は全ての地球−衛星の特異な不適切なモーションをゼロにするので、地球の観察はＧＥＯ軌道から行われる。ＧＥＯ衛星の機上の機器は長期間にわたって地球表面またはその付近で生じるプロセスを監視および記録することができる。同一のシーンは連続的に観察され、所望な頻度でサンプルされてもよい。
【００５５】
環境の遠隔感知もＧＥＯから有効であり、それは相対的な運動がないことによりプロセスの展開を観察する優越性を与えながら、その位置が観察者に大部分の半球を観察する機会を与えるためである。論理的に、ＧＥＯから、イメージングシステムは半球全体の約９°内まで観察することができる。しかしながら地球の球形によるシーンの奥行きの短縮は実効的に観察されることができる実際の緯度のレジメを減少する。赤道平面のＧＥＯ衛星カメラに観察可能な最北点は約北緯７５°に位置する。しかしながら、別の実施形態では、１以上の極軌道衛星はここで説明した衛星を増加するために使用されてもよい。１つのこのような軌道は１２時間の周期を有する非常に楕円形であり、延長した時間期間だけ極にわたって“存在”することを可能にする。空間解像度は衛星の高度の変化で変化するが、このようなＭｏｌｎｙｉａ 軌道の８つの衛星は連続的に生の極領域の観察を行う。
【００５６】
ＧＥＯプラットフォームはほぼ半球全体の“生”の、連続的な視野を与える利点を有する環境監視を提供する。ＧＥＯの衛星センサは観察可能な半球の事実上任意の部分で生じる事象の長期間の観察を行う無類の機会を有する。火山の噴火、落雷、隕石のような瞬間的な現象と、洪水、生物資源の火事、陸地を覆う変化のようなゆっくりと発展する事象は、イメージがリフレッシュされ実時間で送信されるならば、特に静止軌道からの研究および観察の良好な候補である。本発明により、イメージングシステムの迅速なフレーミングにより静止軌道からシームレスに記録される事象は以下の事象を含んでいる。
大嵐系の日々の動き、
日中／夜間の明暗境界線の移動、
夜間の落雷、
大きい山火事、
火山の噴火、
季節的な色の変化、
隔月の月の通過、
日食、
日々の地球に対する大きい隕石による衝突。
【００５７】
静止する優越点における地球物理的現象の生のカバー領域に加えて、本発明による高い空間的および時間的解像度カメラを使用することもこの惑星での人間の活動に関する、またはそれに起因する特性の観察を可能にし、その特性には以下のものが含まれている。
夜間の町の明り、
大きい火事、
スペースシャトルの発射および再突入、
大きい海洋船の移動、
航空機の航跡雲、
大爆発。
【００５８】
地球上の事象を観察するためのＬＥＯ軌道で動作する通常のシステムと対照的に、本発明はＧＥＯで地球から非常に離れている、即ち赤道上３６，０００ｋｍに光センサを位置する問題を処理する。この距離では、低い空間解像度は適度のサンプリング周波数で半球スケールのカバー領域を実現するために使用される。これらのＧＥＯ衛星がＬＥＯ衛星よりも地球から１００倍まで離れているので、同等のイメージングシステムはＧＥＯで約１ｋｍを与えながら、ＬＥＯの空間解像度の約１０メートルを与える。
【００５９】
本発明により解決される別の問題は、地球のシアサイズが１キロメートルのスケール（またはさらに良好な）空間解像度で実時間の半球スケール観察を行う問題を有することである。ＧＥＯでは、地球の赤道の１ｋｍは約３０マイクロラジアンの範囲である。全体の地球自体は直径１７．３（０．３０ラジアン）である。１キロメートルほどの大きさの特徴を弁別するのに十分な解像度による可視半球のモノクロサンプリングはほぼ１億の別々の観察を必要とする。ほぼ５億のサンプルが５００メートルの解像度で同一のイメージを生成するために必要とされる。このような大きい地球のイメージを地上に転送するには、データ通信帯域幅、イメージ生成時間、リサンプリング周波数間の均衡を必要とする。比較の目的で、単一の２次元ＮＴＳＣテレビジョン画像は１秒当たり３０のこのようなシーンでそれぞれ３つの色における１シーン当たり約３００，０００サンプルからなり、全部でほぼ千万のサンプルを生成する。
【００６０】
現在認識されるように、本発明により解決される結果が実効的な変数には、
空間解像度、
時間解像度（即ちリサンプリング周波数）、
地域のカバー領域が含まれている。
【００６１】
近年、２次元メガ画素ＣＣＤアレイの出現するまで、宇宙ベースのイメージングシステムは広く２つのカテゴリに入る。第１のカテゴリは低い空間解像度であるが潜在的に高い時間解像度である２次元のビジコンベースのシステム（例えばテレビジョン）である。他方のイメージングシステムは潜在的に高い空間的解像度（キロメートルスケールまたはそれより悪い）であるが低い時間（毎分よりも非常に少ないイメージのリサンプリング）解像度を有する１次元走査システムを含んでいる。前述したように、このようなシステムの一方は、地球表面およびその付近で生じる事象を最終的に決定し追跡し評価するための適切な情報を人間の眼および脳に与えるために合理的なリフレッシュ速度で適切な情報量を与えることができない。
【００６２】
ＧＥＯから監視されたプロセスは本質が基本的に過渡的である。イメージされた領域を横切る変化は、雲の動きのようなシーンを横切る特徴の進展および移動、または雷のようなシーン内部で生じる事象の捕捉を含んでいる。前者のクラスの現象は低速度に展開しがちであり、走査システムによって容易に追従される。後者の現象はビジコンスタイルにより容易にカバーされる。
【００６３】
ＧＥＯからの環境監視はイメージング技術の限定による、および半球スケール地域にわたる良好な空間解像度を実現する必要性により雲の動きおよび特徴に焦点が当てられる。環境監視システムは、雲の形状の変化はそれがシーンを横切るよりも低速度という暗黙の仮定による走査システムに基づいている。
【００６４】
シーンのサンプリング周波数は雲の特性の速度に正比例し、観察する機器の空間解像度に反比例する。等式Ｆ＝Ｖ／Ｒはこの現象を説明し、ここでＦは周波数であり、Ｖは速度であり、Ｒは空間解像度である。例えば１ｋｍ＝１，０００ｍの解像度で観察される（Ｖ＝）毎秒１００メートル（３３０ｋｐｈまたは２２０ｍｐｈ）で動く雲は、サンプルからサンプルへ１画素を横切る移動を観察するために１０秒毎（Ｆ＝０．１０／秒）に一度だけリサンプルされる必要がある。雲は典型的にこれらの速度の１０分の１で移動し、宇宙船の指向不安定度を含む種々の要因はサンプル間の数画素よりも小さい移動を見分けることを困難にする。
【００６５】
これらの理由で、横方向の雲のグループの動きを１ｋｍに等しいかそれよりも粗い空間解像度で見分けるためのＧＥＯからの地球のイメージングは１分よりも小さい時間的解像度を必要としない。実際に、このようなサンプリングは１時間当たり数回、または地域的なスケールで１分当たり一度行われればよい。ＧＥＯの走査システムは典型的にイメージ周波数、空間的解像度、地域のカバー領域、通信帯域幅の間で最も適切な妥協を実現するために使用されている。イメージをゆっくりと組立てるために地球の表面を横切って機械的に走査される単一素子の検出器または短い線形ＣＣＤアレイがシステムに設けられている。このようなシステムは２次元イメージを組立てるのに必要な時間のために、本発明により与えられる“実時間”のシームレスな観察を行うことができない。しかしながら、イメージ周波数は以下の要因により減少され、これは現在、結果の実効的変数として認識される。
（感度を減少する）走査速度の増加、
（さらに検出器を付加することにより）線形検出器アレイの長さの増加、
走査される領域のサイズの減少。
【００６６】
地域的なシーンに関する各画素を適切に登録し、走査プロセスから組立てられるイメージ内のナビゲーションの文脈を生成するために、宇宙船は極度に安定でなければならない。そうでなければ、走査画素は走査中にやや“さまよい”、したがってシーンのグラフィックの完全性を破壊する。走査画素システムはシーンを横切って光学的に感知性のエレメントを移動しなければならないので、可視波長でプロセスを監視するのに十分な光を累積することは低照射状態中、夜間、実時間では困難である。現在、１つの特定の地域位置の夜の町の光の観察は、低地球極軌道の防衛気象衛星プログラム（ＤＭＳＰ）で搭載された光ライン走査機器から一日に一度低い空間的解像度でのみ利用可能である。しかしながら、このようなシステムは本発明により与えられる実時間、高解像度、地域的なイメージを提供しない。
【００６７】
近年の２次元のマルチメガ画素アレイの進歩は最初に、先例のない空間的解像度でＧＥＯから見られるように、実時間の地球のフルディスクのクロックカバー領域周辺を与えることができる電子光学システムの生成を可能にする。本発明により、少なくとも４つのこのようなＧＥＯシステムのコンステレーションは、大部分の観察可能な地球にわたってキロメートルよりも小さい解像度で実時間カバー領域を与える。各衛星は各衛星の視線内でエンドユーザへ実時間で“生”の放送を与える。
【００６８】
説明するように、各衛星の分配能力を増加するために、リースされた商用通信衛星トランスポンダは、ユーザがイメージの観察に関心を有するためにセンサを備えた特定の衛星に対する直接的な視線にないエンドユーザへ視線を超えた通信を与えるために使用される。代わりに、各地球観察衛星は付加的な通信パイプラインを使用せずに分配機能を実現するように広帯域のダウンリンク通信チャンネルとクロスリンク衛星間通信コンジットを使用する。
【００６９】
ここで説明するように、地球周辺の実時間イメージ集収と、その後の集収されたイメージのデータ分配のためのここで説明する方法および装置に対して３つの異なるコンポーネントが存在する。第１のコンポーネントは実時間イメージを生成し集収する方法、システム、装置である。第２のコンポーネントは実時間でシームレスな方法で高解像度による大部分の惑星のイメージカバー領域を可能にするイメージングインフラストラクチャである。第３のコンポーネントは実時間イメージをエンドユーザへ分配できる分配コンポーネントである。
【００７０】
図２は本発明により実行されるステップステア（ｓｔｅｐ−ｓｔａｒｅ）走査技術により生成された地球の一部分のモザイクイメージを示している。地球のフルディスクモザイクは個々のフレームから作られてもよく、その幾つかが図２で示されている。図２では、モザイク走査イメージの第１のラインは北極の東から開始し、東から西へ移動する７つのイメージを含んでいる。図２では、７つのイメージのうち最初の４つのイメージはエレメント２１０１、２１０２、２１０３、２１０４として示されている。次の行は９のイメージを含んでおり、その行の第１のものはエレメント２２０１として示されている。その後、イメージの次の行は全部で１０イメージを含み、その第１のイメージが２３０１で示されている。次の５つの行はそれぞれ１１のイメージを含み、１１のイメージの第１の３つの行のイメージは２４０１、２５０１、２５０６として示されている。１１のイメージの５つの行には１０イメージ、９イメージ、７イメージの単一の行が後続する。このステップステアシーケンスが以下表され、各イメージは４つのディジットコードＸＸ−ＹＹにより示される。第１の２つのディジット（即ち“ＸＸ”）は行番号を表している。最後の２つのディジットは特定の行のイメージのシーケンス番号を表している。例えば０２−０４は第２の行の第４のイメージを表している。
【数１】
【００７１】
地球の最北端および最南端をカバーする行のイメージ番号を減少（即ち行１−３と９−１１）することにより、長方形の１２１イメージの１１×１１ラスターが形成される場合よりも１４のイメージの除去を可能にする。複合イメージ２００ （デモンストレーションの目的で示されているイメージの一部のみ）を形成するために全体で１０７イメージフレームが累積され、相互にオーバーラップされる。これらの１０７フレームは１秒に１度累積され、それによって地球上またはその付近で迅速に変化する事象は確実に捕捉され、シームレスな方法で示される。イメージデータは単位画素当り１１ビットで捕捉され、単位画素当たり約８ビットまで圧縮される。圧縮されたデータはその後、ブロードバンドダウンリンクチャンネル（衛星トランスポンダが他のイメージング衛星から地上端末までイメージデータを伝送する役目を行うＮチャンネルの１つ）で分配される。各個々のイメージフレームはそれらの画素ディメンションの約１０％だけ相互にオーバーラップし、それによって中心指向からドリフトする衛星に適合する。地球のディスク全体はしたがって記録され、全体で２分よりも短い時間で地上に送信される。
【００７２】
図３はイメージング情報がＧＥＯで集められ、実時間情報として異なるカスタマへ分配される態様を示した説明図である。図３では、地球の表面３０２ は湾曲した表面として示されており、イメージング衛星３００ 、３１４ または通信衛星３１６ からの視線通信を限定する。図３で示されているシステムは地球表面の高解像度で実時間のイメージデータの集収を可能にし、データを固有の受信アンテナ（パラボラディッシュ、フェイズドアレイアンテナ等）を有する加入者端末３１２ へ直接的に、または通信衛星３１６ により間接的にテレポート装置３１０ へ実時間で分配する。視線を超えているカスタマ３０４ は地球ベースの通信リンク３０６ として示されている公共交換電話網、インターネット接続、ＬＭＤＳのような無線リンク等の地球上の機構により情報を便宜的に受信できる。地上端末３０８ はＳバンドアップリンクまたはＸバンドダウンリンク（またはＫａバンドダウンリンク）でイメージング衛星３００ と通信する。衛星３１４ は示されているように、衛星のクロスリンクまたはテレポート３１０ によりイメージング衛星３００ または他の衛星から情報を受信する。衛星３１４ はその後、Ｎ−１の他の通信チャンネルのうちの１つで他の衛星で集収されたイメージデータを再度放送し、ここでＮはシステムのイメージングシステムの数である。衛星３００ と３１４ は遠隔ユーザから地上端末３０８ 、テレポート３１０ による衛星アップリンクにより、または衛星クロスリンクによって恐らく通信衛星３１６ からリクエスト情報を受信してもよい。
【００７３】
認められるように、船１２００はイメージング衛星３１４ のフットプリント内であり、イメージング衛星３１４ から直接放送情報を受信することができる。情報は海上の船へ実時間で与えられる気象パターンデータの形態であり、それによって海上の船は実時間の気象情報フィードにしたがってナビゲーションのコースを調節することができる。この実施形態では、船１２００は衛星から生のイメージングデータを直接受信し、データをフォーマットし可視マップフォーマットで表す。マップデータは磁気または光ディスクのようなローカル記憶媒体に記憶され、気象情報はその後、マップイメージ上に重ねられる。マラッカ海峡またはジブラルタル海峡のような高い交通密度の地域では、気象および個々の船の位置の観察が可能であり、正確なナビゲーション位置付け装置との相関がルートをさらに効率的に管理し、衝突を防止する手段を与えることを可能にする。特に、船跡の存在（その存在は環境の状態に非常に依存する）は比較的小さい船の宇宙ベースのプラットフォームにより検出を高める。
【００７４】
類似の考察が地上および空中ベースの輸送に適用される。潜在的なルートを横切る環境状態の観察は、情報が評価されて最適なルートが選択されることができる中央処理設備で検査されることができる。この情報はその後、ユーザに配布されることができる。しかしながら、地上および空中のビークルは船よりも非常に小さく、それ故、適度なキロメートルよりも小さい解像度システムで検出することはさらに困難である。しかしながら、適切な大気状態では、航空機のエンジンは非常に可視の航跡雲を生成し、これはキロメートルのスケールの解像度でさえも宇宙から容易に明白であることが知られている。道路の交通は解像度が道路自体をほとんど知覚できないシステムでは検出が非常に困難であるが、夜間の渋滞した道路は数千のヘッドライトにより与えられる照射のために可視状態になる。光密度は、強化された交通監視を行うために他のデータと結合されることもできる交通密度情報と相関される。
【００７５】
その代わりに、（例えば図１１で示されているように）関連する無線通信リンクが接続されているコンピュータを有する地上端末３０８ は加入者へ放送される気象パターン情報信号を提供する。この放送は暗号化された送信（例えばＰＧＰで暗号化された）形態であり、それによって暗号化キーを有する加入者だけがその送信信号を得ることができる。送信はＨＦ周波数のような視線送信を超える方法、または代わりに視線通信を超える反復衛星放送によるものである。１実施形態では、放送メッセージはその特定の加入者に影響する地域の気象データだけを含んでいる。別の実施形態では、船１２００（または地上ベースのユーザのような他のユーザ）は特定の位置に関する気象データをリクエストしてもよい。
【００７６】
地上端末３０８ は、選択された気象パターンを検出し、ｅメールまたは他の電子アドレスのタグ付けされたインターネット警告により加入者へ分配する警報メッセージを自動的に生成するように構成されたプロセッサを含んでいる。その代わりに、地上端末３０８ でディスプレイのスクリーンに表示された気象データを観察する人員は手作業で選択された気象事象を検出し、警報メッセージを生成し、それに続いて、影響を被る地域に位置するかまたは危険な気象パターンの通路に位置する加入者のために危険を加入者に警告する電子インターネットメッセージを生成する。ＧＥＯプラットフォームからの生のイメージデータを高い正確性のＧＰＳが獲得した地球表面上または環境中のビークル位置と結合することは、任意の輸送システムの通路状態の３次元描写を生成する手段を与える。このような視覚化はマップおよびレーダシーンで現在利用可能な２次元描写の劇的な展開である。輸送システムの３次元のホログラフ描写は最適なルート選択、交通管理、衝突防止用の主要な手段である。特定の属性（竜巻、雷雨の活動、ある雲頂等）を有する気象事象が加入者の地域に存在するならば、地上端末３０８ は、地上ライン３０６ またはＧＥＯ通信衛星あるいはＬＥＯベースの衛星コンステレーション（例えばＴｅｌｅｄｅｓｅｃ またはＧｌｏｂａｌｓｔａｒ）のような無線通信機構により加入者へｅメールメッセージを送信するためのｅメールメッセージを加入者が記憶しているデータベースを参照することによって、ｅメールメッセージのような電子インターネット警報を発生する。地上端末３０８ で使用されるようなｅメール機能および構造はＲ． Ｗｈｉｔｅの“Ｈｏｗ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｗｏｒｋ”、ＱＵＥ 社、１９９９年と、Ｐ． Ｇｒａｌｌａ の“Ｈｏｗ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｗｏｒｋｓ”、ＱＵＥ 社、１９９９年に記載され、その両者の内容全体はここで参考文献とされている。このような電子警報は加入者の特定の個々のインターネットアドレス、または有効な特徴としてこのようなメッセージの全般的な伝送を伴っているインターネットアクセスおよびサービスプロバイダへ発送される。
【００７７】
地上端末３０８ はまた特定の産業で使用するための気象に関するデータの予測された結果を与える中央“解釈サービス”としても機能する。例えば地上端末３０８ は実際に特定の地域の物品等の有用物に影響するその地域の特定の気象事象に関するサービスリクエスト気象データに対する特定の加入者を識別するための機構を含むことができる。このような有用物に影響する事象がトリガーされるとき、地上端末３０８ は警報（恐らく有用物の取引に影響を及ぼすと観察されている特定の影響を加入者に警報する加入者へのｅメールメッセージ、ページングメッセージまたは配線または無線電話呼）を発生する。地上端末３０８ はまた空輸、自動車による輸送、トラック輸送または船舶輸送等のような輸送アクティビティ用のメッセージを分配する。これらの各例では、その特定の輸送サービスから与えられたルート設定用メッセージを含んでいる無線通信メッセージはセルラ通信リンクまたは衛星リレイ音声またはデータ通信リンクのような無線通信リンクを通して移動体アセット（資産）へ送信される。したがって、航空機１２０１はその航空機１２０１に安全性の危険になる可能性のある幾つかの局所的な気象事象によりルート再設定情報を受信する。同様に、トラック輸送会社はトラック１２０２のルートを再設定することを選択するか、船舶輸送サービスは輸送行為を遅くする気象に関連する障害を避けるために船１２００の別のルートを選択する。輸送会社は地上端末３０８ で組織されるサービスにより与えられるとき気象に関する事象を考慮してそのビークルを出発させないことを選択する。
【００７８】
図４は先に図３で示されているそれぞれの信号およびイメージング衛星３００ のイメージ集収および分配部分の制御コンポーネントを示しているブロック図である。データ捕捉およびカメラ制御動作は、制御データを光学および走査システム４０３ およびＣＣＤイメージングシステム４０５ へ与えるイメージングシステム制御装置４０１ によって制御される。光学および走査システム４０３ は光学系が固定されるイメージングシステムの機械的／光学コンポーネント部分を含んでいる。代わりに、光学系はイメージングシステムの視野を調節するように制御して調節可能である。調節可能な構造では、イメージングシステム制御装置４０１ は入力制御信号を光学および走査システム４０３ へ提供し、それによって視野の調節のため走査システム内の光学系を調節する。本発明の実施形態では、光学系が固定される場合、光学および走査システム４０３ はイメージングシステム制御装置４０１ から走査制御信号を受信し、このイメージングシステム制御装置４０１ は地上局からアップリンク送信リクエストメッセージ中でそれらを受信する。選択可能な走査タイプは（ａ）フルラスター走査、（ｂ）地球表面を横切って点を追跡する静止軌道基準追跡、（ｃ）イメージングシステムが地球表面の特定の部分に集中する指向停留とを含んでいる。３つの走査動作を現在示したが、本発明はこれらの３つのみの走査動作の実行に限定されず、３つの動作と他の動作の組合わせることもできる。
【００７９】
光学および走査システム４０３ はイメージングシステム制御装置４０１ から受信されたコマンド信号に応答して運動可能なジンバルに取り付けられたミラーを含んでいる。ミラーは光学縦列中に位置され、その方向付けは光学的焦点面でイメージされる領域を設定する。その代わりとして、図８に関して説明するように、全体的な衛星自体は衛星で使用されるモーメンタムホイールを減速するか加速するか、または少量のステーション維持燃料を放出することによって部分的に回転されてもよい。衛星自体の移動によって、可動部分は衛星のイメージング部分で必要とされない。
【００８０】
光学系が一度調節されると、所望の視野を与えるために必要ならば、ＣＣＤイメージングシステム４０５ は電子フォーマットでイメージを捕捉する。ＣＣＤイメージングシステム４０５ はフレームレートとオン／オフ動作を命令するタイミング制御信号を受信する。ＣＣＤイメージングシステム４０５ は、タイルを貼られたＳＩＴｅ−００２Ａシリーズの４０９６（Ｈ）×４０９６（Ｖ）モザイクアレイを含んでおり、これは性能の仕様（ＳＩＴｅ ２０４８ｘ４０９６ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｇｒａｄｅ ＣＣＤ 、出版Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ 社、Ｂｅａｖｅｒｔｏｎ 、ＯＲ、９７０７５ 、１９９５年１２月２１日）に記載されており、ここで参考文献とされている。代わりに、２０４８×２０４８画素のＣＣＤまたは１０２４×１０２４のＣＣＤの組合わせが使用されてもよく、これはＫＡＩ−４０００Ｍ Ｓｅｒｉｅｓ ２０４８（Ｈ）×２０４８（Ｖ） Ｐｉｘｅｌ Ｍｅｇａｐｉｘｅｌ Ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ 、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ 、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１４６５０ 、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ０、１９９８年１２月２３日と、ＫＡＩ−１０１０ Ｓｅｒｉｅｓ １０２４（Ｈ） ×１０２４（Ｖ） Ｐｉｘｅｌ Ｍｅｇａｐｉｘｅｌ Ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ 、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ 、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１４６５０ 、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ４、１９９８年 ９月１８日に記載されており、両者の内容全体はここで参考文献とされている。さらに、多数のＣＣＤアレイユニットの組合わせは多数のカメラで使用されてもよい。例えば１つのＣＣＤアレイユニットは地球のフルディスクイメージを与える光学系と共に使用されてもよく、一方第２のＣＣＤアレイは地球の表面のさらに小さい部分のイメージを捕捉する別の光路に位置される。
【００８１】
それぞれのシーンが一度ＣＣＤで捕捉されると、ＣＣＤイメージングシステム４０５ は現在のイメージデータバッファ４０７ へデジタル出力流を提供し、この現在のイメージデータバッファ４０７ はイメージをメモリに保持する。先に保持されたデジタルイメージは先のイメージデータバッファ４１１ に保持され、それによって前のイメージおよび現在のイメージはイメージ比較装置４０９ で比較される。前のフレームの保持はまたアニメーションループの処理を容易にする。イメージが同じ地理的領域（常に広視野カメラで行われ、時折、高解像度カメラで行われる固定した指向）であるならば、データはイメージ差圧縮プロセッサ４１３ に転送される。しかしながらイメージが同じ地域ではないならば、イメージはフルイメージ圧縮プロセッサ４１５ へ伝送される。
【００８２】
結果として、イメージ差圧縮プロセッサ４１３ とフルイメージ圧縮プロセッサ４１５ からの出力は遠隔測定システム４１７ へ送られ、この遠隔測定システム４１７ はデータプロトコルフォーマットおよび信号送信をアンテナ４１９ によりＸバンドまたは代わりにＫａバンドを経て与える。地上局からのアップリンク情報はアンテナ４２１ を経てＳバンドリンクを通して与えられる。
【００８３】
イメージングシステム制御装置４０１ 、現在のイメージデータバッファ４０７ 、前のイメージデータバッファ４１１ 、イメージ比較装置４０９ 、およびイメージ差圧縮プロセッサ４１３ ならびに、フルイメージ圧縮プロセッサ４１５ は１以上の汎用プロセッサおよび関連するメモリで構成されてもよい。代わりに、それぞれのオペレータおよび機構の全てまたは選択された部分は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なアレイ（ＦＰＧＡ）論理装置等を使用して構成されてもよい。
【００８４】
例えばＨａｓｋｅｌ Ｂ． の“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ ： Ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ＭＰＥＧ−２ ”、Ｃｈａｐｍａｎ ａｎｄ Ｈａｌｌ、ＩＳＢＮ０１−４１２−０８４１１−２、１９９６年に記載されているようなＭＰＥＧ−２等の標準的な常に入手可能である圧縮アルゴリズムを含んでいる種々の圧縮アルゴリズムが使用され、この内容全体はここで参考文献とされている。
【００８５】
マルチメガ画素ＣＣＤアレイの出現はクロックの周囲で１キロメートルよりも小さい解像度で可視波長で地球の大部分のカバー領域を獲得するために、電子光学システムを使用することを可能にする。イメージ生成方法は人間の眼の特徴を最もよくシミュレートし、ここで眼自体は、“色”を弁別し低い光レベルで劣化したモードで動作することができる光検出器の２次元アレイを使用する。最近の技術の発展により、２０４８×２０４８ Ｋｏｄａｋ ＫＡＩ ４０００のようなマルチメガ画素ＣＣＤアレイが生成され、それによって非常に良好な解像度が単一のスターリング（凝視型）イメージングシステムで実現されることができる。期間がわずかミリ秒程度の露出が日中に完全なイメージを生成するために必要とされ、これは現在規定されている“実時間”応用よりも非常に小さい。このようなＣＣＤアレイにより、イメージは約１秒でＧＥＯ夜間照明状態下で生成されることができる。
【００８６】
前述したように、“スピン−走査”、“フライングスポット”、“時間遅延積分”イメージングシステムは“実時間”または“クロック程度”の地球のフルディスクのカバー領域をＧＥＯから提供するためには実用的ではない。２次元ＣＣＤメガ画素を使用するという前述の提案は地球のサイズと比較するとき装置のサイズにより制限された。これらの早期の研究および提案は、メガ画素よりも小さいアレイが数分間で日照中の地球のカバー領域を生成する能力に焦点を当てていたが、イメージのシームレスなシーケンスを獲得する価値と、イメージが人間の眼と脳で処理されることを可能にする価値との間の相互作用を考慮していない。
【００８７】
過去の方式では、２次元のフレームで作られた地球のフルディスクのモザイクを生成するために、適切な露出時間を可能にするためにイメージが非常に迅速に捕捉されることを必要とした。低い光レベルでイメージを形成するこのようなシステムの能力はしたがって妥協される。それと対照的に、２次元のマルチメガ画素ＣＣＤアレイは前述の提案よりも８倍の改良ファクタを与える。１秒までの個々のフレーム時間が可能であり、ここで約１００フレームのみがフルディスクのモザイクを生成するために必要とされる。１秒間の最大の露出時間により、フルディスクの晝夜のカバー領域が可能である。地球のステップ−ステアモザイクの形成に必要な時間は、結果的にイメージスメアが減少され、しかも従来の方法よりも単に２ファクタ速い。
【００８８】
宇宙用では、（ＫｏｄａｋのＫＡＩシリーズおよび大きいＳ．Ｉ．Ｔ．Ｉ．ＳＴシリーズのような）フレーム転送ＣＣＤアレイは、電子的にシャッター制御されることができ、機械的故障に対する感度を減少するので好ましい。集積された画素フィルタを（ＫｏｄａｋのＫＡＩシリーズのカラーバージョンのような）ＣＣＤに付加することは、マルチスペクトル測定が単一フレームで行われることを可能にする。フレームが所定の地理的な領域のリサンプリングでコンパイルされるとき、そのフルマルチスペクトル特性が明らかにされることができる。機械的シャッターを有するかまたはＫｏｄａｋのＫＡＨシリーズのようなフルフレームのＣＣＤアレイのクラスは４０９６×４０９６程またはそれ以上の大きさであり、これは地域のカバー領域の増加または改良された解像度における同等の区域の利点を与える。多数のＣＣＤアレイを有する機械的フィルタホイールまたはスプリットビーム光学系アーキテクチャの付加は、やや遅い速度でマルチスペクトルイメージが生成されることを可能にするがスピン走査およびフライングスポットシステムにより生成される現在のパンクロイメージよりも非常に高速度である。
【００８９】
最終的に、本願明細書で示されているマルチメガ画素ＣＣＤアレイベースのイメージングシステムは重量および容積が十分に小さく、動作において十分に少ないパワーを使用するので、多数の電気光学センサを有する衛星を提供することは有効な選択肢であり、別の実施形態である。多数のセンサの利点は故障の場合に明白であり、或いは正常なフルディスク走査が特定の地理領域へ高い時間的なカバー領域を与えるために休止される場合には明白である。この場合、付加的なイメージングシステムは低い解像度で設計することによって、または必要なときにドウェリング調節と交互にフルディスクのサンプリングの頻度を低下することにより、フルディスクカバー領域を維持できる。
【００９０】
ここで与えられたグローバルシステムは少なくとも２つの可視イメージングシステムを有する衛星であり、そのそれぞれは設計スペクトル範囲および視野内の可視波長で全ての反射された光を瞬時に捕捉するためのマルチメガ画素の２次元ＣＣＤアレイを使用する。各システムの視野は与えられた空間解像度が粗から微へ増加するときに大から小へ進行する。システムにより最も粗い解像度が与えられる最も広い視野はＧＥＯ（１７．３）から見たときの地球の全体的なフルディスクを含む。全ての他のシステムの光学的なボアサイトは自由に指向し、可能な最も正確なイメージナビゲーションと登録とを確実にしながら実時間で高い解像度の半球スケールのイメージのモザイクを生成するために最も広い視野によりカバーされた領域内で走査されることができる。
【００９１】
例えば、ＣＣＤイメージングシステム４０５ （図４）は、地球の日中の可視的な瞬間的なイメージを与えるように電子シャッタ動作を行う２０４８×２０４８焦点面ＣＣＤフレーム転送検出器アレイをＣＣＤ装置の１つとして具備し、約５．５ｋｍの天底解像度で生成される。衛星は同じシステムが夜間レベルの照明で地球のイメージを集収するように時間を定めた露出モードで動作することを可能にするために適切な安定性を有する。第２のシステムは同じＣＣＤアレイにより、広い視野の機器と直列して５００メートルの空間的解像度で動作する。機器は２分よりも短い時間でフルディスクイメージを生成するようにステップ−ステア走査方式を使用する。このシステムにより観察された地球の大部分はキロメートルよりも小さい解像度で観察される。その代りとして、４０９６×４０９６アレイは２０４８×２０４８ ＣＣＤに増加させ、または代りとして同じカバー領域の性能を実現するのに必要なデータレートを４倍にし、したがってカメラ当たり１５ＭＨｚより大きい遠隔測定帯域幅を必要とするにもかかわらず、システム性能を改良する。
【００９２】
衛星に存在する１組のカメラに関して、カメラシステムの通常の能力はフルディスクカバー領域を与えるための広い視野のＲＧＢカメラを含んでいる。さらに、約１，０００平方キロメートルの区域にわたって０．５ｋｍまたはそれ以上の解像度を有する少なくとも１つ恐らくは２つの狭い視野のＲＧＢカメラが含まれる。前述したように、ハイパー空間解像度モードも動作され、その場合（少なくとも１００ｍ、しかし１０ｍ以上の高さの）非常に良好な解像度が使用される。狭い視野のＲＧＢカメラは地球ディスク全体にわたって指向可能（操縦可能）である。近赤外線の狭視野のカメラも同一の解像度を与えられ、ＩＲバンドでカバー領域を与える。低い強度の光の狭視野のカメラもまた夜間の観察およびフルムーンライトよりも小さい可視帯域画像を近赤外線の狭視野のカメラからのデータと相関するデータを与えるために、狭視野のＲＧＢカメラと同一の解像度とカバー領域を与えられる。この低強度の光の狭視野のカメラは全体的な地球ディスクにわたって操縦可能である。マルチスペクトルカメラもまた狭視野のＲＧＢカメラのカバー領域に等しいカバー領域と、狭視野のＲＧＢカメラと同一の空間解像度が与えられ、同一のステップ−ステア走査技術を使用して多数の可視、即ち近赤外線、近紫外線帯域で地球のフルディスクのマルチスペクトルモザイクイメージを形成する。このカメラは地球のディスク全体にわたって指向可能（操縦可能）である。
【００９３】
別の構造では、衛星は以下の通信およびイメージングシステムを含んでもよい。衛星はセンサからの圧縮されたデータと、宇宙船の保全性および状態に関する遠隔測定データとを送信するために１対の８０ＭＨｚ幅の帯域を使用してもよい。１０ＫＨｚの狭帯域のアップリンクはＴＴ＆Ｃに対して使用される。ＴＴ＆Ｃリンクはセンサの選択とデータ捕捉のレートの設定に使用される。付加的な狭帯域のアップリンクは偶発性の目的で利用可能である。ダウンリンクはＸバンドで動作し、アップリンクはＳバンドで動作する。Ｓバンドのアップリンク周波数は固定したサービスと移動体サービスに共通の主要なベースとして割当てられてもよい。相互の分離を増加するために、ＬＥＯ ＥＥＳＳシステムは右円偏波（“ＲＨＣＰ”）リンクを使用し、本発明は２つのシステム間でより大きい程度の分離を与えるために左円偏波（“ＬＨＣＰ”）リンク（またはその逆）を使用してもよい。
【００９４】
ダウンリンクでは、衛星の主要なダウンリンクは、全体で１６０ＭＨｚの総帯域幅に対してチャンネル当り８０ＭＨｚの帯域幅を有する８０６５ＭＨｚ乃至８３３０ＭＨｚの中心周波数を使用することができる。ダウンリンクデータは圧縮され、その後、衛星の保全と状態を報告する遠隔測定データでインターリーブされる。多重化機能の圧縮は、機上中央プロセッサ上に配置されているコマンドおよびデータ処理サブシステムにより実行されてもよい。プロセッサはまた地上のコマンドで変更されるキーを使用して、全てのデータを暗号化する。コマンドおよびデータ処理サブシステムはデータを送信機に転送する前に、ビタビおよび／またはリード−ソロモンコード化を実行する。ビタビおよび／またはリード−ソロモンコード化の組合わせは全ての大陸的な米国（ＣＯＮＵＳ）ベースの地上局で１０−６よりも良好なビットエラー率の復号を確実にするために使用される。主要なダウンリンク通信システムはＱＰＳＫ変調を使用する２つの６ワット幅のＸバンド送信機を使用する。代わりに、Ｍ−ａｒｙシグナリング方式のような高いスループット変調方式も同様に使用されてもよい。
【００９５】
衛星に搭載されたアンテナも高い利得と、与えられた主要な焦点の、低い周波数チャンネルに対する約２．５８°および高い周波数チャンネルに対する約２．５°の１／２最大ビーム幅を有する直径約３フィートのパラボラディシュを使用する。アンテナは通信している地上局をアンテナが正確に指向することを可能にする限定されたモーションの２軸指向プラットフォームに取付けられている。
【００９６】
遠隔測定、追跡、コマンドリンクに使用される主要なアップリンクは２０６０ＭＨｚの中心周波数で１０ＫＨｚ幅でよい。アップリンクはビタビコード化によるＢＰＳＫ変調を使用する。
【００９７】
正規動作では、（ただ１つの狭視野のカメラが使用されるが）２つの狭い視野のカメラはそれぞれ毎秒少なくとも２フレームのフレーム率を有する。地球のフルディスクのイメージを与える広い視野のカメラは毎秒当たり少なくとも１つのイメージのフレーム率を有する。これらのカメラの結合された生のデータレートは狭い視野のカメラがキロメートルよりも小さい解像度で動作するとき、圧縮前に毎秒当たり２５０ＭＢＰＳを超える。勿論、より大きい伝送容量は超空間的解像モードで動作させるとき必要とされる。“損失のない”圧縮を使用するとき、２対１の正規の圧縮の利点は進行中をベースにして容易に実現されることができる。暗号化、エラーおよび補正コード化およびＸバンドダウンリンクでのＱＰＳＫ変調（チャンネルシンボル当たり２ビット）の使用後、データ流は２つの８０ＭＨｚダウンリンクチャンネルを実効的に使用する。
【００９８】
全般的なカバー領域を与える方法およびシステムに関して、本発明は静止軌道で使用される衛星の相対的な位置付けおよび数を考慮する。１ｋｍよりも良好な空間解像度でＧＥＯから地球の大部分をカバーするため、図５で示されているように少なくとも４つの衛星のコンステレーションを必要とする。以下説明するように、図６は５つのイメージング衛星を有するシステムを示している。
【００９９】
図５、６のコンステレーションの詳細を説明する前に、５００ｍの天底解像度で設けられるフルディスクイメージングシステムを有する単一のＧＥＯ衛星が北緯および南緯約７５°および天底から東経および西経プラスマイナス７５°との間で地球のディスクを観察することができる。関係する実効的な区域は中心を衛星の天底点にして地球表面上のフルサークルを記述することにより見られる。この場合、実効的なカバー領域は半径７５°のコーン内の地球表面および地球の中心の天頂との交差点により生成される状況により規定されるか、または示されているように直径１７．３°のコーンおよびＧＥＯを中心とする天頂で示されることができる。多数の衛星により、北緯および南緯７５°または地球表面の９６．６％のカバー領域は両者とも連続的であり、完全である。しかしながら、高価な衛星の数は必ず限定されなければならず、イメージの解像度は太陽直下点からの距離の増加にしたがって劣化する。高い解像度の光学系は広いカバー領域のコーンを与える。天底で５００メートルの解像度を与えるシステムは５２．５°の半径のコーンを中心とする地球により規定された地域内で約１ｋｍの解像度を与える。
【０１００】
例えば、図７で見られるように、３つの等間隔の衛星は５００ｍの解像度のシステムで地球の５０％に満たない範囲で１キロメートルよりも小さいカバー領域を与えることができる。３７５ｍの解像度の光学系でさえも、カバー領域の大きなギャップは低および中緯度に存在する。それと対照的に、図７で示されているように、４つの衛星はそのギャップを埋め、地球のほぼ３／４まで同一レベルのカバー領域を与えることができる。したがって、キロメートルよりも小さい解像度で地球の大部分をカバーするために、少なくとも４つの衛星が約５００メートルの解像度を有するイメージングシステムが設置されることを必要とされる。図７は４つの衛星から５つの衛星への増加によって改良が増加することを示している。
【０１０１】
４つの衛星の配置が図５に示されており、それら４つの異なるイメージング衛星は５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ である。衛星は通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ により増加される。イメージング衛星５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ と、通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ は示されているように地上制御設備５１５ 、５１７ 、５２３ 、５１３ と通信する。さらに、通信中継テレポート５２１ 、５２４ 、５１９ は中継能力を与えるために設けられる。中継能力の目的および機能は、視線通信が可能ではないときに全般的な分散とイメージング衛星により捕捉されるデータの分配を容易にすることである。
【０１０２】
全般的なイメージ分配特性に関して、各イメージング衛星５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ はＸバンドまたはＫＡバンドトランスポンダを使用するＸバンドまたは代わりにＫａバンドリンクのいずれかの宇宙地上通信リンクを使用して地上へイメージデータを送信する。衛星アンテナはほぼ全体的に可視の半球をカバーするためにフットプリントを与えるような形状に成形され大きさにされている。代わりに、アンテナは特定のカスタマをサポートするように特定の地理的位置へ誘導される特別なスポットビームを与えるように構成されている。イメージデータは各衛星から衛星の視線内のあらゆる場所のユーザへ直接放送されることができる。商用の通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ でリースされたトランスポンダを使用して１つの受信機サイトから実時間データを分配することも可能である。インターネットのような地上ベースのネットワークの容量が増加するとき、商用の通信衛星はこの構造およびＬＭＤＳのような無線通信ノードの追加を容易にする。通信およびデータ分配用の全般的なインフラストラクチャを使用して、本発明は別々の放送としてまたはインターネットまたはその他の地上ベースのネットワークを経て“プル”により利用可能なデータとして“プッシュプル”アーキテクチャで各衛星に対する単一の受信機サイトから半球分配を実行することを考慮している。用語“プッシュプル”は連続的に放送されるまたは相互動作的にリクエストされることができるデータを示している。データは必要とされる頻度でインターネットをプルオフされることができる。
【０１０３】
実時間データは各衛星の視線またはＧＥＯ水平線を超えて分配されなければならない。これは少なくとも３つの商用通信衛星のネットワークにおいてリースされたトランスポンダ帯域幅を使用して、または代わりにイメージング衛星間のクロスリンク接続を使用して、またはこの２つの組合わせによって行われることができる。
【０１０４】
マルチメガ画素イメージの実時間の全般的な分配は、遠隔感知するプラットフォームの宇宙から地上への通信サブシステムがデータを集収する速度と同等の速度でデータを送信する適切な遠隔測定帯域幅を有する。典型的にチャンネル当たり約１５ＭＨｚの実際に必要とされる帯域幅の量はデータ圧縮技術により減少されることができる。十分な帯域幅がコンステレーションの各衛星エレメントからデータを伝播するように各通信衛星に割当てられ、これは各衛星の各カメラで約１５ＭＨｚの帯域幅を含んでいる。３つの通信衛星は半球間に通信リンクを与えるが、衛星間で中緯度から高緯度の地球表面の多くが直接視線中にないので、カバー領域にギャップが存在する。丁度４つのＧＥＯ観察プラットフォームが表面のさらに完全なカバー領域を与えるように、グローブ周囲で等間隔の４つの通信衛星は少なくとも高い容量の地上通信リンクが世界の全ての地域で十分に展開されるまでエンドユーザへ直接データを放送できる。
【０１０５】
商用の通信衛星によるデータの分配は各イメージング衛星に対する少なくとも１つの地上局が“ベントパイプ”として作用することを必要とする。この地上局は標準的な地上ベースの通信線により直接受信するデータを少なくとも１つの“テレポート”へ別ルートで送信し、テレポートでは、さらに分配するためにこれは通信衛星に送信される。テレポート設備はまたローカルな水平線の下に位置する他のイメージング衛星からのデータ送信を受信するためのベントパイプとして作用してもよい。最終的に、北緯および南緯約７０°間の地球の任意の点の水平線より上の通信衛星はローカルな水平線より下の衛星からのデータを分配し、そのため直接的な放送は可能でない。さらに、分配のボトルネックを防止するために、データは衛星の視線内のあらゆる場所での受信を可能にするように可能な限り広い地域にわたって放送されることが好ましい。
【０１０６】
図６は図５に類似しているが、５つの異なるイメージング衛星６０１ 、６０３ 、６０５ 、６０７ 、６０９ が設けられている。図６で示されているシナリオでは、３つの通信衛星がイメージング衛星で受信されるデータを分配するために世界中の通信をサポートする。勿論、付加的な通信衛星およびテレポートが同様に使用されることができる。
【０１０７】
図８は本発明で使用されるイメージング衛星の分解図である。アンテナ８０１ と８２３ のような通信アンテナは衛星上に含まれ、これは制御およびデータの分配のための通信リンクを与える。衛星の構造はスターセンサ８０３ 、ラジエータ８０５ 、スラスタ８３７ 、ペイロードサポート８３５ を含んでいる。スターセンサ８０３ はイメージングシステムが適切に整列されることができるように衛星と地球の相対位置を検出する姿勢制御機構としての役目を行う。太陽パネル８３３ はパワーをシステムへ与える。さらに、種々のバッテリ８２５ がオフデッキ８２１ に設けられ、パワーをメインモータ８１９ へ提供する。圧力タンク８１７ はシステム制御機能を与える機上プロセッサ８１５ に位置される。トランスポンダ８１３ は衛星と、クロスリンクの他の衛星との間または地上局への間に通信能力を与える。加速度計８１１ とモーメンタムホイール８０９ は衛星の中間デッキ８３１ 部分に設けられて、衛星を安定する能力を与える。１つの代わりの実施形態では、地球のイメージを横切る走査が特定の走査シーケンスにしたがって所望のイメージを捕捉するため衛星が特別な量を回転するように予め定められた量だけホイール８０９ をデスピンすることにより実行されるとき、走査動作が衛星により実行される。この走査動作は慣性基準８２７ と調節して実行され、それによって衛星のスピン量が制御される。通信データリンク８２９ は例えばデータの分配に使用される少なくともＮ個の通信チャンネルをサポートするためにＸバンドまたはＫＵバンドの通信をサポートするためのの専有のデータリンクを与える。ペイロードデッキ８３９ は地球のイメージを捕捉する衛星のイメージング部分をサポートする。
【０１０８】
図９は図４で前述したイメージングシステム制御装置４０１ のブロック図である。制御装置４０１ はＣＰＵ ９０１を関連するハードウェアへ相互接続するためシステムバス９０３ を使用する。特に、ＣＰＵ ９０１はＲＯＭ ９０７からソフトウェア命令を受信し、このＲＯＭ ９０７はフルディスク動作と、地球表面を横切って点を追跡するＧＥＯ基準追跡動作とを実行するための制御アルゴリズムと、イメージングシステムを予め定められた期間に特定の方向で停止させるための停止点決定アルゴリズムを含んでいる。ＲＡＭ ９０５は一時的なデータを保持し、これは遠隔測定システム５１７ （図４）からのデータと、フルイメージ圧縮機構４１５ によりイメージ比較器４０９ により与えられる決定情報を受信するときに使用されてもよい。ＡＳＩＣ ９０９とＰＡＬ−９１１ はハードウェア方法で随意的にＣＰＵ ９０１で動作されるアルゴリズムで動作するようにＣＰＵ９０１ と共同して動作する。ＣＰＵ ９０１からの出力はＩ／Ｏ制御装置９１３ を経て光学および走査システム４０３ （図４）およびＣＣＤイメージングシステム４０５ （図４）へ転送される。
【０１０９】
フレームバッファ９３０ はフレームバッファ９３０ が衛星イメージングシステムから一度に情報の１フレームを受信し、時間における隣接点で取られる他のデータフレームを有するデータフレームを付加し、平均し、正規化し、それによって衛星のイメージングシステムがハイパー空間的解像度モードで動作されるときに特定のイメージの解像度について改良する。さらに、ビデオフレームを平均することによって、イメージングシステムの実効的な解像度は改良される。代わりに、地球のイメージのフルディスクが選択されないで地球表面の特定の地域がＩＯ制御装置９１３ を経て受信されたユーザリクエストに基づいて停止されるスポットステアリング動作モードで衛星が動作されるならば、イメージングシステムにより処理され集収される光エネルギの量は増加し、イメージングシステムの目的である地球表面のさらに正確な表示を与える。
【０１１０】
パターン認識機構９３５ はまたシステムバスに接続され、加入者が交通渋滞に関する情報をリクエストする高速道路および他の通路を有する地球表面上の選択された部分の背景イメージをそこに含んでいる。さらに、パターン認識機構９３５ は加入者区域によりサービスされる予め規定された交通レベルの予め保存されたイメージのデータベースを含んでいる。これらの各加入者区域は検索を容易にするためにデータベース中の加入者番号によりカタログに入れられている。加入者が渋滞情報をリクエストするとき（または代わりに予め定められたスケジュールベース）、パターン認識機構９３５ はフレームバッファの内容をフレームバッファ９３０ から検索し、これを解析下の地域の予め保存された区域に対して比較する。解析は反射されたまたは放出された光の色または強度の変化に基づいてもよい。パターン認識機構９３５ は、渋滞のさらに高い程度も同様に使用されるが、高速道路の予め定められたセクションの交通渋滞の“高”、“中”、“低”を決定するためにフレームバッファ９３０ の内容が十分に予め定められたしきい値レベルに近いか否か（例えば高い交通渋滞度の記憶されたイメージと強く相関する）を決定する。パターン認識機構はフレームバッファ９３０ に含まれている保存されたパターンとイメージ情報との間の差動作を実行し、（平均最小二乗決定のような）多数の検出アルゴリズムの１つを使用して、その特定の地理領域に存在する可能性が高い渋滞パターンを識別する。決定が一度行われると、パターン認識機構９３５ はＩＯ制御装置９１３ により地上局へ送信するための渋滞レベルメッセージをＣＰＵ９０１ へ送信する。
【０１１１】
代わりに、交通渋滞量を認識するプロセスはプロセッサと、例えば図１１で示されている端末のメモリ特徴を使用して地上端末で実行されてもよい。しかしながら、この実施形態では、ＣＰＵ ９０１は交通渋滞メッセージを生成し、加入者の交通サービス情報をリクエストしている加入者へ分配するため交通渋滞メッセージをＩＯ制御装置９１３ を経て地上局へ送信する。
【０１１２】
［静止軌道からのハイパー解像度イメージング］
光波長で静止軌道から地球のカバー領域を与えることは、ここでは“ハイパー解像度”と呼ばれ、低地球軌道の現在のシステムに匹敵する空間解像度で全体的に観察可能な地球表面の非常に頻繁なイメージを与える手段を有する。定量的には、ハイパー解像度は１００メートルの画素の瞬間的な視野（ＩＦＯＶ）よりも非常に良好な空間解像度で、２−３分毎よりも頻繁な時間解像度で、全体的な観察可能の地球のカバー領域を意味する。代わりに、ハイパー解像度はスポットスティアリングと共に使用されてもよく、その場合には空間ベースの光学系が連続的な方法で走査されるのではなく、需要ベースで地球表面の予め定められた位置に停止し続ける。
【０１１３】
［ＧＥＯベースのハイパー解像度カバー領域システム（ＧＨＲＣＳ）についてのシステム設計の考察］
通信の考察：
ＦＣＣはパッシブな地球探査に関わる衛星と地球との通信でＸバンドとＫａバンドを割当てる。Ｘバンド（８，０２５−８，４００ＭＨｚ）では３７５ＭＨｚが認可され、Ｋａバンド（２５．２５−２７．００ＧＨｚ）では１．７５ＧＨｚが認可される。Ｘバンド容量は３７５Ｍｂｐｓであり、Ｋａバンド容量は１．７５Ｇｂｐｓであり、これは毎秒当たり送信されることができる最大の圧縮されていないデータ量と、対応する地球の最高の解像度区域を特徴とする。前述の定義下で、地球のフルディスクの“生”のカバー領域を実現する１実施形態では、地球のフルディスクの走査は２分毎に実行される。正確な空間的および時間的解像度はこの限定値と釣り合った正確な値に到達するための交換条件である。（例えば１００：１の）データ圧縮の想定はこの限定を増加する。これは限定をＣＨＲＣＳの容量に設定する１方法を提供する。
【０１１４】
イメージサイズ＝１．７５Ｇｂｐｓ＊１２０秒／フルディスク＊１００／８ビット／バイト＝２，６２５ＧＢ／フルディスクまたは２．６２５テラバイト／フルディスクである。１イメージ画素当たり１バイトでは、これは片面に１６２万の画素のアレイであるが、アレイサイズの問題を解決するために地球のディスクを横切って走査されるマルチメガ画素アレイを使用することも可能である。
【０１１５】
地球のフルディスクのサイズは１７．３度または０．３０２ラジアンであり、これは約０．１９マイクロラジアンの範囲を限定しなければならない。これは６．８メータの天底解像度へ変換する。（光学系エンジニアにより容易に理解されるように）ＤＳＰまたはＨＳＴが本発明の応用に一度適合され、地球をふり返るためにＧＥＯに位置され望遠鏡光学系を変更するならば、この値もＤＳＰまたはＨＳＴにより実現される。ＨＳＴの単なる寸法はモザイクイメージを組立てるために地球のディスクを横切るラスタータイプの走査を実行することを困難にする。マルチメガ画素アレイを想定すると、わずか６８０マイクロラジアンの“フットプリント”または“視野”により２００，０００を超える別々のフレームが１つのフルディスクイメージを完全にするために必要とされる。２分間では、１フレーム当たり６００までのマイクロ秒の積分時間になり、これは最も明るい日照状態で最良に動作する。
【０１１６】
その代わりに、ハイパー解像度の動作モードは走査モードで動作する必要はなく、光学系が交通渋滞応用のような高解像度イメージを必要とするある地理区域で訓練されたスポットスティアリングの動作モードで動作する必要がある。この状態では、衛星光学系が訓練される地域は加入者または加入者グループからのリクエストする方法により与えられ、それによって加入者および候補加入者によりカバーされる区域だけが衛星光学系が訓練される区域でカバーされる。例えば、スポットスティアリング動作モードでは、水で覆われている地球表面は走査されないで、居住人口の大きな大陸のような交通渋滞情報が有効である区域だけがスポットスティアリングモードの主体である。
【０１１７】
この図示された実施形態では、光学的に変更されたＨＳＴはＧＥＯ中に位置され、これは片面が約３，２００画素の複合検出器により動作し、１６個の現在の８００×８００検出器からなり、側面が４セットである。２つの代わりの緩和技術が利用可能である。第１に、大きい検出器アレイを使用して、解像度はアレイの構造価格と製造の複雑さを軽減するためにやや低下される。したがって、この実施形態では、サイズが実効的に８，１９２×８１９２画素である検出器アレイを与えるため４つの４，０９６×４，０９６のコダック検出器の２×２アレイを使用する。１０メートルの解像度を想定すると、角度画素サイズは約０．３マイクロラジアンである。８，１９２画素は２．４６ミリラジアンの視野を与える。モザイクを作成するために１５，１００のみの別々のイメージが必要とされる（特別な位置が光学的に解析されるスポットスティアリングモードで動作するためにはさらに少数のイメージしか必要とされない）。この場合、フレーム積分時間は約８ミリ秒であり、これはほとんどの通常の昼間の状態で地球を映像化するのに適している。しかしながら、モザイクの動作モードでは、望遠鏡を地球のディスクを横切って東から西、北から南へラスタースタイルで走査することは複雑な操縦システムを必要とする。
【０１１８】
望遠鏡を走査する代わりの１つとして、別の実施形態は望遠鏡を地球の天底から離れて、（図４の光学的および走査システムに含まれている）地球の背面から望遠鏡の主要な光学系へ光を反射するように位置されている回転する切子面反射器の方向を指向させる。切子面反射器は地球をカバーするのに必要なラスター走査を与えるためにステッピングミラーのアレイで構成されている。このようにして、非常に小さく、体積の少ない反射器が衛星から分断され、主要な機器中に誘起される運動および振動からこれを隔離する。反射器は地球の回転軸に平行に回転し、それによってモザイクイメージの一体性を混乱させる安定化の問題を最小にし、局に位置する反応ガスの費用を最小にする。
【０１１９】
夜間のイメージングは、走査区域が減少されるか異なるシステムが使用されない限り、夜間にカバー領域を与えるように最適化（減少）された解像度で、低い光レベルのため問題が残る。その代わりに、夜間のシステムは低い光のＴＶで使用される種類のイメージ増強装置と結合されている超高感度検出器アレイを単に使用する。
【０１２０】
さらに別の実施形態として、検出器アレイの数は望遠鏡の焦点面で増加される。アレイの寸法を４×４に増加するか、１６のこのような検出器は、大きいパワー要求を必要とし、より高価な解決策であるが、その性能において非常に大きな改良を行う。５ミリラジアンの視野は、フルディスクの走査に必要とされるフレーム数がフレーム集積時間当たり約３６５０または３３ミリ秒まで減少されることを意味する。
【０１２１】
スポットスティアリングの実施形態を使用して、ＨＳＴは特定の地理区域における光学情報の集収を可能にする焦点面で感光性の記録装置（例えば大きいＣＣＤアレイ）を使用し、したがってフルディスクイメージングを与えないことを犠牲にして、１メートルの解像度が可能である。
【０１２２】
図１０のａはハイパー解像度の動作モード（走査または停止）で動作しているときの衛星の光学系の視野である高速道路を示している。高速道路１００１は左側レーン１００１Ｌ と右側レーン１００１Ｒ との両者を含んでいる。右側レーン１００１Ｒ では、示されているように暗ビークル１００３、明ビークル１００５、中間の陰影を付けられたビークル１００７が示されている。衛星上のイメージングシステムは異なるビークルと、道路１００１を包囲する情景から反射する光エネルギを受信する。衛星で受信された光エネルギはその後、特定のレーンの予め定められた量の交通渋滞を有する特定のシーンの背景イメージに対して比較される。スポットスティアリングモードの衛星光学系によりカバーされる領域は、パターン認識機構中に保存されている背景イメージに関連する特別な識別子を有する各格子により分割される。交通渋滞サービスの加入者は関係する地理的区域の特定の識別子を有するメッセージ（デジタルまたはアナログ）をこの特定の加入者へ送信し、パターン認識機構（図９）は衛星の光学系が訓練されている地域の特定のサブ部分についての渋滞量を報告する応答メッセージを処理するために渋滞関係情報を準備し、これをＣＰＵへ提供する。この渋滞情報を使用して、サービスプロバイダまたはエンドユーザ自身はコンピュータが生成したマップディスプレイで示される道路に（ひどい渋滞の場合には赤等の色のような）指示をオーバーレイしてもよい。自動車の運転者は渋滞の少ない交通ルートを発見するため、または移動時間量を最小にするために新しい交通ルートを提案するためにこの情報を使用する。このようなマッピングプログラムは、ルートが設けられているユーザの観察可能なディスプレイスクリーンを含んでいる多数の新型のビークルで利用可能であり、ルートは新しいルートを計画するための走行の推奨を含んでいる。渋滞のオーバーレイ情報を使用して、ディスプレイシステムは現在推奨されているルートが受ける渋滞量を避ける（または少なくとも考慮）代わりのルートを推奨してもよい。
【０１２３】
受信された反射光の量と、したがって特定の道路に対する観察されたコントラスト量は特定のスクリーン内に入るビークルの色の関数である。しかしながら、平均して、観察される区域が大きい程、可能性として、高速道路の表面と、高いコントラストを成すグレースケールを有するビークルの割合との間にコントラストを与えるのに十分な反射度を有する相当数の自動車が存在する。また、時間的なデータは、高いコントラストを有するビークルが高速道路を走行しているか否かを決定するために隣接フレームを比較するために使用され、ここでは、渋滞は時間の関数としてビークルの距離の関数として観察される。
【０１２４】
図１０のｂは道路の左側レーン１００１Ｌ が道路の右側レーン１００１Ｒ よりも渋滞が非常に少ない状態を示している。この状態では、衛星（または代わりに地上局）で生成された交通渋滞情報メッセージはレーン特定渋滞メッセージでエンドユーザまたはマッピングサービスへ送信される。図１０のｃは左側レーン１００１Ｌ が交通の右側レーン１００１Ｒ よりも渋滞している別の状態を示している。
【０１２５】
図１１はｅメール警報メッセージと渋滞交通情報メッセージを発生し、渋滞交通メッセージのリクエストを受信するため地上局３０８ で使用されるコンピュータ設備を示している。同様に、図１１の端末１１１１０ はまた気象関連情報とイメージングデータとを船１２００（図３）のような海洋船へ送信するための中間通信設備を与えるように構成され、それによって船１２００は直接放送または地上機構またはＬＥＯ通信設備による再放送により更新された気象情報を受信する。端末１１１１０ はシステムバス１１５０により相互接続される複数のアイテムを含んでいる。バス１１５０は一時的な結果を保持し、衛星に与えられるイメージデータをバッファリングし、サービスリクエストメッセージを実行し、区域中の特定の気象事象の警告について加入者へ分配するためのｅメールメッセージを発生し一時的に記憶するためＣＰＵ１１００をＲＡＭ１１９０へ接続する。
【０１２６】
ＲＯＭ１１８０はここで説明する方法を実行するようにＣＰＵ１１００により実行されるプログラムメモリとしてコンピュータの読取り可能な命令を記憶する。ＣＰＵ１１００により実行される動作の代わりに、またはその補足として、ＡＳＩＣ１１７５とプログラム可能なアレイ論理装置（ＰＡＬ）１１７０も特殊化されたコンピュータ動作を与えるためにシステムバスに接続される。入力制御装置１１６０はシステムバスに接続し、キーボード１１６１、ポインタ装置１１６２、またはハウジング上のキーパッド１１６３により入力されるメッセージを調節する。このようにして、図１１で示されている端末を局部的に動作するオペレータは、システムを動作して、必要な動作決定および制御を行ってもよい。ディスク制御装置１１４０はシステムバス１１５０へ接続し、そこには取外し可能な媒体駆動装置１１４１とハード駆動装置１１４２が接続されている。通信制御装置１１３０はまたシステムバス１１５０へ接続し、データが衛星無線周波数リンク１１３１またはネットワーク１１３２の無線または配線された地上ネットワーク（ＬＥＯリンクを含んでもよい）によって双方向機構で送信される機構を提供する。Ｉ／Ｏ制御装置１１２０は外部ハードディスク１１２１とプリンタ１１２２とを相互接続する。ディスプレイ制御装置１１１０は内部ＬＣＤディスプレイ１１１２とＣＲＴ１１１１とを相互接続し、これらは加入者に分配されるマップおよびメッセージとを処理するために使用される。
【０１２７】
図１２は高解像度動作モードを制御し、静止軌道から観察されるときの交通渋滞情報を発生し、交通渋滞メッセージ情報サービスにより使用されるメッセージを生成するプロセスを説明したフローチャートである。このプロセスはステップＳ１２０１ で開始し、ここでは衛星が１０メートル以下の解像度が実現される高解像度の動作モードで動作しているか否かについての問合わせが行われる。高解像度の動作モードの問合わせはまた衛星光学系がフルディスクイメージを与えるために走査されるか否かに関する。ステップＳ１２０１ での問合わせに対する応答がノーであるならば、プロセスはステップＳ１２０２ に進み、ここではディスク全体の通常のイメージ処理が実行され、続いてそのプロセスは終了する。しかしながら、問合わせに対する応答がイエスならば、プロセスはステップＳ１２０３ へ進み、ここでは高解像度の動作モードが恐らく選択されるならばフルディスクイメージングで実行される。
【０１２８】
その次に、プロセスはステップＳ１２０４ へ進み、ここで特別な区域は、スポット走査動作で動作される場合に集収されるイメージデータが選択された領域のためのものであることを確実にするために加入者により識別される。その後、プロセスはステップＳ１２０５ へ進み、ここではフレームバッファの平均化が実行されるか否かに関する問合わせが行われ、それによって多数のフレームが特定の区域で捕捉されるのに十分な時間が利用可能であるならば、強化された解像度が実現される。ステップＳ１２０５ で問合わせに対応する応答がイエスであるならば、プロセスはステップＳ１２０６ へ進み、ここでは隣接フレームの平均化が行われ、結果的なフレームは予め定められた数のフレーム（５フレームのようなｘ）をコンパイルし、平均した後に正規化される。プロセスはその次にステップＳ１２０７ へ進み、ここでは結果的なフレームは記憶されたフレームと比較され、２つのフレームの差はしきい値と比較され、それによって観察された交通が記憶されたイメージフレームに関連するある予め定められた渋滞レベルに等しいことを示すために差のレベルが十分小さいか否かを決定する。プロセスはその後ステップＳ１２０８ へ進み、ここではメッセージはＲＦ通信または地上ネットワーク上のデジタル通信によりメッセージ渋滞サービスプロバイダ（サービスプロバイダ）へ送信される。プロセスはその後、ステップＳ１２０９ へ進み、ここではサービスプロバイダまたは加入者自身は、加入者が現在位置する特定の位置に基づいて交通の渋滞についての付加的なメッセージが処理されるようにリクエストする。
【０１２９】
図１３は、交通渋滞情報のレベルをエンドユーザまたは加入者サービスへ報告するように地上端末システム（その代わりに衛星システム）により与えられる特定のメッセージの内容を示したデータ構造である。第１のデータフィールド１３０１はリクエスタの識別子を含んでいる。このリクエスタの識別子は特定のリクエスタがサービスを使用する権限を有するか否かを決定するためにデータベースに対して比較される。データフィールド１３０２は衛星が特定の地理区域に関する適切なデータを加入者へ与えることを確実にするために特定の加入者の地理的区域の識別子を含んでいる。データフィールド１３０３は渋滞の程度（動かない、ゆっくり動く、渋滞がない）に関するある予め定められたレベルにしたがって異なる渋滞レベルを示す渋滞報告キーを含んでいる。データフィールド１３０４はその後、データフィールド１３０３の渋滞報告キーに対応する観察された渋滞レベルインジケータを含んでいる。
【０１３０】
図１４は加入者の特定のビークル内で使用されるメッセージ交通報告サービスにより使用される方法のフローチャートである。プロセスはステップＳ１４０１ で開始し、ここでは渋滞メッセージは加入者のビークルのような特定のディスプレイサイトで受信される。プロセスはその後、ステップＳ１４０３ へ進み、ここでは加入者周辺の特定の位置を示すマップがその加入者の移動ルートについての渋滞情報と重ねられる。プロセスはその後、ステップＳ１４０５ へ進み、ここでは図１１で示されているように（汎用プロセッサであってもよい）加入者端末のプロセッサは例えばイメージング衛星システムにより先に報告された渋滞情報に基づいて加入者が移動するのにより迅速なルートを識別する。プロセスはその後、ステップＳ１４０９ へ進み、ここではオペレータが代わりの別のルートを選択したか否かについての問合わせが行われている。問合わせに対する応答がイエスならば、プロセスはステップＳ１４１１ へ進み、ここではディスプレイは新しく選択されたルートを示している改訂されたマップが更新され、その後プロセスは終了する。
【０１３１】
図１５はある地理的区域に位置すると識別されている加入者にｅメール気象警報サービスを生成する方法のフローチャートであり、その区域に影響する気象事象が現在観察されている。プロセスはステップＳ１５０１ で開始し、ここで地上局３０８ （図３）のようなサービス局はイメージング衛星から生の光気象データを受信する。プロセスはその後、ステップＳ１５０３ へ進み、ここで（図４のパターン認識機構９３５ で実行されるように）気象パターンデータは特定の事象の予め記録された気象パターンに対して比較され、それによってある気象パターンが検出されることができる。プロセスはその後、ステップＳ１５０５ へ進み、ここでは危険な気象パターンがその後、パターン認識解析の結果に基づいて予測される。続いて、プロセスはステップＳ１５０７ へ進み、ここではｅメールメッセージが生成され、危険な気象パターンがステップＳ１５０５で存在すると決定されたその区域の加入者へ分配される。さらにｅメールメッセージが制御局および加入者へ送信され、それによって補正動作が取られ、安全性についての警戒が同様に行われる。さらにｅメールメッセージがメディア団へ送信され、それによってリポートとパースペクティブニュースのリポートがそれらの特定の気象パターンで報告するために行われる。
【０１３２】
図１６は、本発明にしたがって、衛星３００ または３１４ （図３）により集収されたデータが物品等の有用物の取引サービスへ“データフィード”を与えるために“解釈”サービスに分配される方法を示すフローチャートである。プロセスはステップＳ１６０１ で開始し、ここで生の気象ビデオデータが実時間で受信される。データはステップＳ１６０３ で中央解釈サービスにより解釈される。中央解釈サービスは特定のセクタ内の気象活動の特徴を確認するために雲の動き、稲光、直接イメージ中の光および色等のパターンを認識するセクタ単位の（地理的）パターン認識ソフトウェアを含んでいる。例えばあるセクタでは、予測しなかった雷雨が特定の穀物の収穫物にわたって生じ、したがって予測された割合よりも多くの穀物の損失が生じる可能性を与える。
【０１３３】
このような警報がステップＳ１６０５ で識別されるとき、中央解釈サービスはその特定のセクタ内の活動（この場合、穀物の収穫物の特定の生産高に関連する）に関する情報をリクエストしている特定の加入者に対するデータベースを問合わせる。加入者がステップＳ１６０７ でデータベース中で識別されるとき、プロセスはステップＳ１６０９ へ進み、ここでそれらの特定の加入者は特定の物品の現在の価格に影響する気象に関するデータを通知される。加入者はｅメール、ページャメッセージ、またはその他のタイプの無線または有線通信メッセージにより通知される。このメッセージは特定の位置に送信される配線されたメッセージであってもよく、その後無線機構（代わりに有線ネットワーク）を経て放送され、それによって物品フロアで取引業者はデータを受信し、実時間評価を行い、このデータに基づいて取引を行う。したがってステップＳ１６１０ のようなローカルエリアの加入者にデータを無線で放送することは本発明にしたがってデータを分配する１つの随意選択的な機構である。結果として、プロセスは終了する。
【０１３４】
図１６による方法を使用すると、（将来の市場のような）物品の取引業者は公共的に利用可能なデータに基づいてアクチブに実効的に取引をすることができるが、特定の能率的で有効な方法で分配される。
【０１３５】
図１７は、本発明にしたがって静止軌道から観察可能な特定の気象事象が幾つかの方法で輸送ルートに影響する可能性があることについて特定の加入者に通知するプロセスを示したフローチャートである。プロセスはステップＳ１７０１ で開始し、ここでデータは受信され、その後ステップＳ１７０３ でデータは中央解釈サービスにより解釈される。中央解釈サービスは加入者によりリクエストされるとき特定の輸送ルートを観察する。プロセスはその後、ステップＳ１７０５ へ進み、ここで特定の輸送ルート（または交通渋滞のような他の影響）に影響する気象データの特徴が特徴付けられる。特定の格子素子（即ち観察された地理的区域の部分）が特定の問題を有するものとして検出されるとき、プロセスはステップＳ１７０７ へ進み、ここで問合わせは特定の輸送ルートに影響する事象に関する通知をリクエストしている加入者に対するデータベースで行われる。
【０１３６】
特定の加入者が一度識別されると、プロセスはステップＳ１７０７ へ進み、ここで電子メッセージがステップＳ１７０９ で加入者へ送信される。それに応答して、加入者はフィールドに存在するアセット（例えば特定の高速道路でのトラック等）で再ルート設定の肯定的な行動を取るか、そのときに車庫のビークルを発進しないことを選択する。プロセスは随意的にステップＳ１７１０ を含み、ここでデータは瞬間的に妨害された輸送ルートに遭遇することが予測されるビークルに対して直接的に無線で放送される。続いて、プロセスは終了する。
【０１３７】
この輸送サービスは海運業（トラックおよび海洋カーゴ船）で使用されてもよい。このようにして、輸送サービスはそれぞれの船隊によりカバーされている区域にそのアセットを配備することにより実効的な価格で動作することができる。同様に、カーゴの海運業とは別に、データは空港と特定の航空サービスが交通を渋滞の少ない妨害の少ないルートへルートを再設定するためにデータを使用してもよい。この方法による１つの利点は航空機が気象で妨害を受けた地理区域を避け（したがって乱気流を避ける）また気象に関する遅延が存在するとき空港の不所望な遅延を避けるルートで移動する機会を有することである。
【０１３８】
図１８は気象データがステップＳ１８０１ で受信され、ステップＳ１８０３ でアーカイブされる本発明にしたがったプロセスのフローチャートである。データのアーカイブと並行して（処理が同様に連続的な方法で実行されるが）中央解析設備はステップＳ１８０４ でデータの解析を実行する。中央解析設備は自然災害により悪影響を受ける異なる地理領域を識別する。１つの例は竜巻予測システムである。竜巻（または他の事象）が存在するとき、中央解析設備はこれらの特定の自然災害を実時間で特別に識別し、その後ステップＳ１８０７でデータベースの問合わせからローカルの当局と、その地域の代理人を識別し、保険についての事前の注意を与える。
【０１３９】
本発明者は既存のシステムにおける欠点の１つが、危険な気象パターンの潜在的な動きが大きい地理範囲にわたり広く予測されているので、多数の人々は自然災害が実際に影響することを信じていない傾向があるということを観察している。しかしながら、この“信頼できない”情報の理由の一部は、時間的に不連続なイメージから、強烈な特定の気象に関する活動がどこで生じるかを予測することが困難であるためである。それと対照的に、本発明は個々の人が彼等の位置内に自然災害が存在するだけでなく、彼等に影響が及ぶ可能性が非常に大きいという“特別な注意”を与えられるように危険な気象事象をアクチブに追跡できる。したがって、人々は彼等が危険な気象事象を受ける可能性が典型的な通知システムよりも非常に高いので、安全の事前注意を行うように事前に注意を受ける。
【０１４０】
結果として、保険会社は各個人に自身の怪我または彼等の財産の破損を避けるための十分な事前措置を取らせ、それによって保険の支払い額を下げることにより利点を獲得する。結果として、プロセスはステップＳ１８１１ へ進み、ここで自然災害後の評価データが集収され、分配される。このデータは保険の鑑定者等へ分配され、それによって特別および迅速な行動が特別な自然災害事象後に取られる。
【０１４１】
図１９は気象に関する事象を考慮するために特定の公共施設がリソースをどのように再割当てするかを示したプロセスである。このプロセスはステップＳ１９０１ で開始され、ここでデータは実時間で受信される。続いて、プロセスはステップＳ１９０４ へ進み、ここでは基本的な施設のサービスはデータを評価し、厳しい気象の位置が特定の施設のサービスによりサービスされる区域内のどこにあるかを予測する。一度区域が識別されると、プロセスはステップＳ１９０５ へ進み、ここでその特定の施設のエクササイズ制御を行う（恐らく電子的に分配されたメッセージにより手作業または自動的）。（電気施設の実施形態では）格子内でパワーを再分配するために命令およびメッセージを発送することにより制御を行うことによって、中央施設サービスは特定の地域の過酷な気象の出現に基づいてパワー出力に対するロードをシフトすることができる。このようにして、公共施設の会社は過酷な気象中に公共施設のシステムを実効的コストでロードするために最も最近の利用可能な気象データを使用する。その後、プロセスは終了する。
【０１４２】
本発明の別の実施形態は、予測気象モデルがモデル内の実時間パラメータとして時間“Ｔ”を含むために使用される。典型的にこのようなモデルは分離した時間不連続なデータでフレーム単位のベースで動作する。しかしながら、本発明の使用により、実時間データに等しいデータが予測モデル内の変更情報率に関してより大きな信頼性を与えるように気象モデル内で使用されることができる。
【０１４３】
別の実施形態では、地上端末３０８ で使用されているコンピュータ（またはプロセッサ）は本発明にしたがって静止衛星により与えられる高い時間的および高い空間的解像度のイメージデータと組合わせるためにＮＥＸＲＡＤとＮＯＡＡドップラレーダデータを受信するように構成される。データ流の組合わせは、２つのデータソースからの情報が結合されない場合よりも（ＮＯＡＡの国立側候所の“短時間予報”サービスのような）気象予測サービスの潜在的な正確性を相互に強化する。ＮＥＸＲＡＤデータは（続いてエンドユーザにより処理されるため）生の形態またはイメージ形態で使用するのに利用可能である。１実施形態では、データはＮＥＸＲＡＤ情報分配サービスにより受信され、このサービスはインターネットによりデータを地上端末３０８ へ供給する。代わりに、エンドユーザは直接ＮＥＸＲＡＤデータと、本発明にしたがって無線通信により静止衛星によって与えられる高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを受信する。
【０１４４】
直接受信するとき、（気象予報サービスの装置であってもよい）エンドユーザの装置でプロセッサにより実行されるソフトウェアベースのプロセスは２つのデータ流を融合する。結合されたデータはレーダデータと、本発明により与えられる高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータとに関連するデータの属性を有する複合イメージの生成を可能にする。
【０１４５】
データ流は種々の方法で結合されてもよい。ダイナミックグラフィックの実施形態では、レーダデータは比較的大きい地理的区域の気象パターンイメージを与えるために使用され、さらに大きい地理的区域の一部の実時間の高解像度イメージは本発明にしたがった静止衛星により与えられる。この場合、高い解像度のＮＥＸＲＡＤ部分は大きいアストロビジョン衛星の可視イメージで“焦点スポット”として現れ、ここで焦点スポットのＲＡＤＡＲ解像度は可視イメージの残りのＲＡＤＡＲ解像度よりも非常に大きい。気象報告および予報エージェントは気象予報を行うとき大きい気象パターンと特別な高い時間的、高い空間的解像度のイメージとの両者を観察する利点を有する。その代わりに、オペレータに与えられる主要なイメージは静止衛星からのフルディスクの視野でさらに粗い解像度のデータにより与えられ、特別なスポットイメージはレーダデータにより与えられる。
【０１４６】
１つの動作的な文脈では、オペレータは気象警報メッセージを特定の気象事象にさらされる区域の加入者へ発送する。オペレータにより使用される装置は焦点スポットを誘導する他の領域をオペレータが選択することを可能にするグラフィックユーザインターフェース（ウェブページと対話するウェブブラウザであってもよい）を有するプロセッサを含んでいる。焦点スポットを誘導する領域を識別するオペレータに応答して、プロセッサは衛星の光学系が新たに選択された焦点スポットをカバーするように再度位置付けされることをリクエストするコマンドを地上端末３０８ へ発送する。
【０１４７】
データはディスプレイの別々のセクションでグラフィックフォーマットで示される文脈に融合されてもよい。このようにして、オペレータはディスプレイの一部分のレーダイメージを観察し、ディスプレイの第２の部分の高解像度データを観察する。この“１画像中の画像”の実施形態はオペレータが表示するための地球表面の異なる部分を選択する場合、制御特性を選択的に含んでいる。代わりに、２つのイメージが異なるディスプレイで並んで表示される。この構成では、オペレータはＮＥＸＲＡＤエネーブルイメージ（例えば）により表示される地球表面の大きなセクタを迅速に検査でき、同時に依然として本発明にしたがって利用可能な高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを観察できる。
【０１４８】
本発明にしたがって利用可能にされたデータはまた緊急管理者気象情報ネットワークにより提供されるデータを補足または、そのデータと融合されてもよく、このネットワークはユーザが気象予報、警報、その他の情報をほぼ実時間で直接的に国立測候所から獲得することを可能にするサービスである。ＥＭＷＩＮは臨界的な決定を行うためにタイムリーに気象情報を必要とする緊急管理者または公共の安全関係者により主として使用されることを目的とする。しかしながら、パーソナルコンピュータを有するオペレータはＥＭＷＩＮユーザであってもよく、したがって本発明により利用可能な高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを同時に表示するためにパーソナルコンピュータ（またはディスプレイを有する処理装置のその他の時間）を使用してもよい。代わりに、ＥＭＷＩＮ自体またはＮＯＡＡの国立測候所サービスのような他の気象報告代理人は気象予測サービスを予報または“短時間予報”する正確性を強化するために本発明により利用可能にされたデータを使用してもよい。
【０１４９】
本明細書で説明した機構およびプロセスは当業者により認識されるように、本明細書の考察にしたがってプログラムされた通常の汎用マイクロプロセッサを使用して実行されてもよい。適切なソフトウェアコード化は当業者により明白であるように、本発明の説明の考察に基づいて熟練したプログラマにより容易に処理されることができる。
【０１５０】
本発明はしたがってコンピュータベースのプロダクトを含んでおり、これは記憶媒体に位置され、本発明にしたがったプロセスを実行するようにコンピュータをプログラムするのに使用されることができる命令を含んでいる。この記憶媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気−光学ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気または光学カードを含む任意のタイプのディスク、または電子命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体を含むことができるが、それに限定されない。
【０１５１】
１例として、本発明は静止軌道から実時間データを集収し、種々の形態でそのデータを加入者へ分配する。１実施形態では、データは地上情報サービスセンタを通じてセルラ電話（ｉ−モード電話を含む）、ＰＣＳ通信装置、パームトップ装置（例えばＰＡＬＭＩＶ）、ラップトップコンピュータ、ページャ、無線ナビゲーション装置、パーソナルデジタルアシスタント等のような無線装置を有する加入者へ分配される。データは連続的にまたは情報サービスセンタが加入者に対して潜在的に関係する事象が起きていることを決定し、加入者へ警報をメッセージとして送信し、関連するデータを加入者へ伝送した後に分配される。メッセージとして送信される警報はテキストメッセージ、ビデオ情報、オーディオ情報、または可聴アラームの音を発するために遠隔コンピュータ（例えば無線装置）へ示す事象信号を含んでもよい。さらに本発明はインターネットによりウェブページに接続する加入者へアクチブ内容のウェブページをサービスするためにウェブサーバを使用する。１例はウェブサーバにより与えられるデータをアクチブに更新するためにウェブサーバがアプレット、ジャパスクリプトまたは他の実行可能なコードを加入者へダウンロードする場合である。このようにして、加入者は加入者に関係する気象に関する適切な事象に通じている。
【０１５２】
明白に、本発明の多数の変形および変化が前述の考察を考慮して可能である。それ故、特許請求の範囲の技術的範囲内で、本発明が特別にここで説明した以外に実行されてもよいことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
幾つかの通常の衛星の気象衛星カバー領域の説明図。
【図２】
走査シーケンスの第１の７つのイメージと７つのイメージの複合イメージとのステップステア動作のコンポーネントイメージを示す図。
【図３】
本発明にしたがった静止ベースの実時間高解像度イメージングおよびデータ分配システムの説明図。
【図４】
本発明にしたがったＧＥＯ衛星のイメージ処理部分で使用されるシステムコンポーネントのブロック図。
【図５】
本発明にしたがった４衛星コンステレーションおよび３衛星通信セグメントを示しているコンステレーション位置の説明図。
【図６】
図５に類似しているが、５つのイメージング衛星を含んでいる説明図。
【図７】
本発明にしたがった３衛星、４衛星、５衛星コンステレーションにおける地球カバー領域の割合対天底解像度の関係を示しているグラフ。
【図８】
本発明にしたがったイメージング衛星のコンポーネントの分解図。
【図９】
本発明にしたがった静止軌道イメージング衛星に設けられた制御装置に含まれるコンポーネントのブロック図。
【図１０】
超空間解像度を有するＧＥＯ衛星により観察されたときの高速道路の変化する交通渋滞度のオーバーヘッド図。
【図１１】
衛星から情報を受信し、衛星から与えられた情報に基づいて情報サービスを行う地上端末のブロック図。
【図１２】
ナビゲーションシステムと自動車の運転者へ分配される（環境状態および交通渋滞を含む）交通管理情報を生成するプロセスのフローチャート。
【図１３】
超空間解像度能力を有するＧＥＯ静止衛星から観察されるときの（環境状態および交通渋滞を含む）交通管理情報を報告するデータの構造図。
【図１４】
効率的なルート計画のため（環境情報および交通渋滞を含む）交通管理についての情報を受信し、使用するプロセスのフローチャート。
【図１５】
海洋および地上ベースの気象警報情報の分配および警報システムのフローチャート。
【図１６】
本発明によるデータが実時間方式で物品の取引に関するデータを提供する中央解釈サービスによりどのように使用されているかを示すフローチャート。
【図１７】
本発明にしたがって抽出された気象関連データが例えば航空路、船舶、トラック、海洋の貨物船の異なる輸送ルートにルート設定をする情報を提供するためにどのように使用されるかを示しているフローチャート。
【図１８】
自然災害事象を予測し、それらを回避し、その後のこのような事象により生じる損害を評価することにより保険関係のリスクを最小にするために本発明により使用されるプロセスのフローチャート。
【図１９】
本発明が電気ユーティリティ等の公益産業でパワーを再分配し、再割当てするためにどのように使用されるかを示しているフローチャート。
【発明の属する技術分野】
本発明は、実時間でキロメートルに満たない空間解像度で地球の全般的な観察を行う方法、システム、サービスに関し、ここで実時間は各イメージの作成、リフレッシュ、分配するのに全体として２分よりも小さい遅延であることを意味する。本発明は特に、１キロメートルよりも小さい空間解像度で観察可能な地球表面の少なくとも７０％の実時間カバー領域を提供する方法、装置、システムに関する。また、本発明は自然または人間が原因で発生され、人間社会の全ての局面に影響する短期的および長期的な大気、陸上、海洋環境を監視する地球および地球近傍の観察から得られる光学的に可視の情報に関連する気象警報システムおよびその他の警報システムに関する。陸上および海洋農業、天然資源の管理、国家安全、および娯楽および輸送（交通）管理等の広範囲の人間のレジャーおよび仕事に関連する活動を含んでいるデータおよびサービスの特別な革新的応用が挙げられる。
【０００２】
【発明が参考とする文献】
本発明の明細書は、１９９９年 ６月２５日出願の同時出願の米国特許出願第０９／３４４，３５８号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ”）、２０００年 ３月２９日出願の米国暫定特許出願第６０／１９２，８９３号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ”）、２０００年 ５月１８日出願の米国暫定特許出願第６０／２０５，１５５号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ”）、および２０００年 ７月１７日出願の米国暫定特許出願第６０／２１８，６８３号明細書（発明の名称“Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒｏａｄｃａｓｔ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ， Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｅａｒｔｈ Ｆｒｏｍ Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｅａｒｔｈ Ｏｒｂｉｔ ａｎｄ Ｒｅｌａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ”）に記載されたものに関連する主題を含んでいる。本発明の明細書は前述の米国暫定特許出願第６０／１９２，８９３号、第６０／２０５，１５５号、第６０／２１８，６８３号明細書の最初の出願日の利点を請求している。
【０００３】
【従来の技術】
過去３０年にわたって、最初の気象監視衛星が静止地球軌道（ＧＥＯ）に配置されて以来、種々の衛星システムは地球の特徴を監視することに使用されている。その理由は、ＧＥＯで、地球と衛星の相対的な動きがゼロにされ、地球の赤道平面上３５，８００ｋｍからの地球の表面の一定の斜視図を与えるからである。したがって、衛星のフットプリント（北緯および南緯８１°との間で地球と交差するコーン）内に入る地球表面および大気部分を撮影したイメージは固定した背景表面の領域に対して観察されたシーンの変化だけを記録する。
【０００４】
西半球では、気象予測方法は主として、海洋・大気管理機関（ＮＯＡＡ）により動作される静止軌道実用気象衛星（ＧＯＥＳ）シリーズにより供給されるデータに非常に依存している。ＧＯＥＳシリーズはそれぞれ１９６６年と１９６７年に発射されたプロトタイプの“Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ ”１および３（ＡＴＳ−１，−３）から開発された。これらおよび全てのその後のシステムは約２０−３０分間で１ｋｍの解像度で地球のフルディスクイメージを生成することができる走査イメージングシステムで構成されている。
【０００５】
最新のＧＯＥＳ衛星（８、９、１０）は３軸安定され、１衛星当たり１パンクロ可視および４赤外線波長で地球を観察するように構成されている。可視イメージングシステムは２つの軸、即ち東−西と北−南で移動するミラーが８つの垂直に整列されたシリコン画素のアレイを横切って垂直に方向で十分に観察可能なシーン（機器の関係するフル領域）の８画素素子を走査するとき“フライングスポット”走査技術を使用する。個々の画素の視野は約２８マイクロラジアンである。各シーン素子は完成するのに約２０分を必要とする地球のディスクを横切った走査によって丁度５０マイクロ秒以下で抽出される。この低速度の走査方法をサポートするために、ＧＯＥＳ衛星のペイロードの安定性はそれによって任意の１つのサンプルの走査線間で相対的な動きはほぼ存在しないように異常に高くなければならない。したがってペイロードの指向方向は全体的な１秒の走査期間中に公称上１画素の３分の１から大きい偏差を生じない。フルディスクイメージを生成するため１，３００を超える走査線が存在するので、フルイメージを生成するのに２２分を超える時間がかかる。ＧＯＥＳシステムは走査される領域の範囲を限定し、より小さい領域をさらに頻繁に観察するためにフルディスクカバー領域を交換するように命令されることができる。動作的に、フルディスクサンプリングは実際には３時間に一度行われ、北半球または、赤道の北および南の中緯度のより頻繁なサンプリングを可能にし、それぞれ１５分と３０分の間のインターバルでグレースケールおよび赤外線イメージを与える。限定された領域は“超高速度の走査動作”（ＳＲＳＯ）中に１分当たり約一度の頻度でサンプルされてもよい。実際にＳＲＳＯ動作は大きい区域のカバー範囲が非常に重要であるため長時間では無視されることができないために稀に使用される。さらに、特定の地域のカバー範囲で経過する期間に生じた重要な地球ベースの事象は見逃される可能性がある。換言すると、衛星センサは重要なアクティビティが別の位置で生じているときに地球表面の事象のない部分を見ている可能性もある。さらに、本発明者により認識されるように、夜間に生じる現象は赤外線チャンネルでのみ見られる。赤外線チャンネルはまた可視チャンネルよりも非常に粗い空間解像度を有し、そうでなければ走査システムで固有の同一の限定を受ける。
【０００６】
ＧＯＥＳ衛星は雲の動きを監視するのに最適であるシステムを提供するが、他の地球物理学的事象を観察するには非常に不適切である。可視波長では、雲は太陽放射の効率のよい拡散ミラーであり、それ故、グレーの陰影として見られる輝度の変化で白に見える。地球の表面の背景のコントラストと可視度を強化する色は実際には１つのシーンの雲の可視度から減じられる。さらに、色の付加は情報量と、したがって１つのイメージに必要なデジタル記憶および放送容量を３倍にし、これは衛星システムの価格、物理的寸法、遠隔測定帯域幅を増加する。さらに、重要であるが、恐らく秒または分の時間スケールで生じる過渡的な現象（厳しい気象事象、噴火、落雷または流星等）の観察は遅いか全く観察されない。したがって、ＧＯＥＳシステムのようなシステムから与えられる情報は地球表面の重要な部分にわたって確実に実時間情報を報告する高い時間的および空間的解像度で“ウォッチドッグ”サービスを行うことができない。また、比較的粗い時間的解像度を有する連続的なイメージから生成される“ビデオ”スタイルループは、イメージサンプル間の雲の動きが画素の寸法よりも非常に大きい場合には本当に確実な情報を与えるために必要とされる連続性がない。走査されたイメージ中および連続的なイメージの同時に登録された画素間の時間的コヒーレンスは、イメージの生成に必要な時間と、走査間の経過時間インターバルが増加するときに劣化する。これらの影響は所定の瞬間の地球の状態を表すために生成された任意の“イメージ”の忠実度に非常に悪影響を与えるが、特に所定の区域の連続的な同時登録された走査イメージを使用してアニメーションを形成しようとすることに対して有害である。
【０００７】
図１を参照すると、ＧＯＥＳ衛星に加えて種々の気象衛星のカバー領域が示されている。東経１４０°に位置するＧＭＳ−５は世界の中の東南アジアと豪州領域を含むカバー領域を示している日本の気象衛星である。中国のＦＹ（Ｆｅｎｇ−Ｙｕｎ）衛星は東経１０４°に位置し、ＧＭＳ−５衛星とオーバーラップするカバー領域を実質上示している。０°軌道に位置されている欧州の宇宙局のＭＥＴＥＯＳＴＡＴ−７は解読するための免許を必要とし、したがって観察後３日間に分配を限定する。対処的に、ＧＯＥＳ、ＧＭＳ、ＦＹ衛星はＮＡＳＡが投資したインターネットリンクによる公開受信と分配を有する。類似の動作を実行する他の衛星はインドのＩＮＳＡＴ−１Ｄを含み、これは東経８３°に位置し、ロシアのシステムＧＯＭＳ／ＥＬＥＣＴＲＯは現在動作していない。これらの異なる衛星システムの共通の特性は、これらが地球のフルディスクイメージを捕捉するために２５分から３時間を必要とするスピン走査または走査可視イメージングシステムを使用することである。さらに各システムは天底点で１ｋｍを与えるＧＯＥＳよりも貧弱な種々の空間解像度で可視イメージを記録する。
【０００８】
過去において、ＧＥＯに位置する大型の商用通信衛星にカメラを配置する多数の提案が種々の個人およびグループによる行われた。それぞれの場合、カメラはその動作要求をサポートするために衛星のパワーおよび通信サブシステムを使用するので、カメラは寄生装置として動作する。最も最近の最も詳細な例は、ヒューズエアクラフトカンパニーとＭＩＴＲＥコーポレーションの以前の子会社であるヒューズインフォメーションテクノロジー社により行われた。
【０００９】
ヒューズの提案は“ＥａｒｔｈＣａｍ”、“ＳｔｏｒｍＣａｍ”、および“ＧＥＭ”（静止地球モニタ）のような種々の名称下で説明され、２分乃至８分の範囲の間隔で幅７５６画素×高さ４８４画素のイメージを生成するために２次元の電荷結合素子（ＣＣＤ）を使用したテレビジョンスタイルのイメージングシステムを含んでいる。このＴＶスタイルカメラのフレーム率は衛星の不十分な１−５Ｋｂｐｓハウスキーピングデータチャンネル容量における圧縮限度により決定された。ヒューズの提案はは１以上のヒューズの商用の通信衛星（ＣＯＭＳＡＴ）にデジタルカメラを搭載することを述べている。この寄生カメラはＣＯＭＳＡＴにより与えられるパワーを使用して動作し、非常に低いデータ率のハウスキーピング遠隔測定リンクによってヒューズの地上オペレーションセンタへデータを転送する。データはその後、この単一の命令と制御設備から種々のユーザへ分配された。
【００１０】
このシステムは西経７１°、西経１０１°、東経３０°、東経３０５°に位置されるヒューズの衛星の機上に搭載されたカメラを使用することを提案している。受信し、処理した後、データは陸線または通信衛星リンクによりエンドユーザへ分配される。単一の可視イメージングシステムは低い解像度のイメージから複合半球視野を作りながら約１ｋｍの空間解像度を実現するようにズームモードで動作する。
【００１１】
現在認識されているように、ヒューズにより提案されるシステムは以下の３つの属性に関して、そのカメラリソースと通信システムのインフラストラクチャとの両者で不十分であった。ヒューズにより提案されたシステムはフレーム間の遅延の結果として（ここで規定されているような）実時間イメージを与えない。別の欠点は、単一の点のデータ受信と分配設備と同様に、フレームと低いデータ率との間のインターバルにより、実時間イメージが実時間で分配されることができないことである。さらに、ヒューズにより提案されたシステムは実時間で半球（フルディスクイメージ）を与える能力がないことにおいて不十分であった。この限定は限定された遠隔測定チャンネル容量、限定されたカメラ設計、複合フルディスクイメージの生成に必要な時間によるものである。したがって、現在認識されているように、ヒューズにより提案されたシステムは実時間でイメージを与え、実時間でイメージを分配し、実時間で複合フルディスクイメージのコンパイルを行うことができるインフラストラクチャを与える重要さを認識していない。
【００１２】
１９９５年、ＭＩＴＲＥ社は１９９３年に行った研究について公表した。この研究は政府の気象衛星を増加し、進歩した政府の環境監視システムを廉価で試験し開発するための二重目的で、商用の通信衛星における寄生機器の使用を試験した。ＭＩＴＲＥにより行われた研究は新しく開発されたメガ画素の２次元ＣＣＤアレイの静止イメージングシステムへの応用を幾らか詳細に検査した。研究により、容量のかなりの利得がＣＣＤアレイを使用して実現されたことが結論付けられた。４０９６×４０９６もの大きさのＣＣＤアレイの出現は研究が行われた時に予測されたが、この発表者は１０２４×１０２４のアレイがその時の応用で利用可能な最大の実用サイズであると認識している。
【００１３】
２つの異なるタイプのＣＣＤアレイ、即ち伝統的な“スピン走査”または“フライングスポット”イメージング技術に代るものとして時間遅延積分（ＴＤＩ）と“ステップステア（ｓｔｅｐ−ｓｔａｒｅ）”が考慮された。ＴＤＩ方法は東−西の走査数を減少するように垂直な長い軸で方向付けされている例えば１２８×１０２４の非対称の２次元アレイを使用するので、“フライングスポット”の変形として見ることができる。この技術では、あらゆる地域のシーンエレメントは１２８回サンプルされ、これは信号対雑音レベルを増加する。しかしながら、通信衛星は比較的不安定なプラットフォームである。ミリ秒程度の単一な画素積分時間により、１００サンプルを超える累積中の宇宙船の動きはシーンエレメント内の空間解像度を劣化する。この効果は走査線のシフトによるナビゲーションおよび登録劣化に加えて、“画素拡散”と呼ばれる。長い積分期間にわたるイメージ拡散はまた性能を劣化させ、可視波長での低い照明または夜間観察を不可能にする。
【００１４】
“ステップステア”方法は好ましい技術としてＭＩＴＲＥ研究で確定された。この技術の大きい２次元のＣＣＤアレイは地球のイメージの一部の捕捉に使用される。光学的な指向は各ステップで関係する視野にほぼ等しい量だけ地球表面を横切ってインクリメントして“ステップ（歩進）”される。オーバーラップはナビゲーションの連続性と登録の正確性を確実にする。合理的であるが異常はない衛星の安定度により、ナビゲーションまたは登録基準またはイメージ品質を妥協せずに必要なレベルの感度を実現するためにフレーム時間はミリ秒まで増加される。
【００１５】
ＭＩＴＲＥの研究はサブメガ画素のアレイ（１０２４×５１２）の使用を提案している。約１５０ミリ秒のフレーム当たりの停留時間と、５００メートルの空間解像度における全体的な複合された地球のフルディスクイメージは比較的少ない数分間でほぼ１，２００フレームのモザイクから生成される。日中にイメージを生成するための最大の露出時間はほとんどのＣＣＤアレイで１５０ミリ秒よりもはるかに短い。さらに、合理的に安定な衛星はこのような短い時間インターバル中にほとんど動きを受けず、したがって画素拡散を減少する。地球表面全体のカバー領域を確実にするために、フレームは衛星の安定性により規定された量だけオーバーラップされる。このステップ−ステア技術は北−南または西−東線のフレームをステップし、同時にアレイ中の全ての画素を露出する。このことはイメージ画素の正確な登録とナビゲーションを確実にする。
【００１６】
ＭＩＴＲＥの研究にしたがって、地球の５００メートルの解像度のモザイクイメージのフレーム間の時間は３分である（モザイクの生成に必要な時間に等しい）。現在認識されているように、この３分間のインターバル中、雲および煙柱のような観察されるオブジェクトの動きはオブジェクトの明白な形状を不連続的な方法で変化させる。連続する観察の連続性はしたがって妥協され、形状を明白に変化させるオブジェクトの速度に比例する量だけ“シームレスな”カバー領域を劣化する。この劣化はイメージスメアと呼ばれ、フレーム間の時間が増加するとさらに明白になり、したがってフルディスクイメージのモザイクを生成する時間を減少することが奨励される。
【００１７】
現在認識されているように、十分な安定性により、ＣＣＤイメージングシステムが低い照明性能を強化するようにさらに多量の光を集収するためにシャッタを開けたままにしておくことが可能である。夜間イメージングにおけるステップ−ステア走査中のＣＣＤアレイのこの特別なインパクトはＭＩＴＲＥ研究では注目されていない。本発明者により認識されているように、低い照明イメージングは、ステッピングレートを減少し、その放射光を積分しながら予め定められた時間量だけ関係する区域にカメラフィールドを停留させることを可能にすることによって可能である。ＭＩＴＲＥの研究のとき、夜間のイメージング能力を実現するための時間露出は地球のフルディスクイメージを捕捉するため約２４分またはフライングスポット技術とほぼ同一量の時間まで時間を増加する。さらに、実時間の夜間イメージまたはイメージの獲得に必要な機構を得る重要性は認識されておらず、したがって実現されていない。ＭＩＴＲＥの研究では、データ分配は低いデータ率を宇宙船の遠隔測定に埋設するか、１つの衛星のトランスポンダの使用を占有することによって直接的にサイトを受信することにより実現された。迅速なフルディスクイメージが強調されるが、生放送または全般的にデータを分配するための特別な考察が行われた。
【００１８】
１９９５年、ゴダードスペースフライトセンタは“プッシュブルーム”走査線形ＤＤＤアレイイメージング装置を備えた小型の衛星システムの開発をリードすると予測されている“ＧＥＯ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（ＧＡＴＥ）”と呼ばれる研究を発表した。このシステムは可視的な地球ディスクの連続的な走査を行うため衛星の姿勢の制御システムにより誘起される運動を使用した。衛星の姿勢制御モーメンタムホイールはシステム全体を前後に１２回、回転するために使用され、カメラの線形アレイにおける問題とするフィールドは約１０分間でフルディスク走査を実現するために北から南へステップされる。このシステムは、ＧＯＥＳの８画素アレイに類似しているがそれよりも非常に長い１，０２４画素の長さの１次元線形ＣＣＤアレイの“フライングスポット”を使用する。
【００１９】
現在認識されているように、ＧＡＴＥＳシステムの制限は、生のイメージも、夜間のイメージングも可能ではないことである。データは単一の受信サイトからインターネットを介して分配された。ヒューズが提案したシステム、ＭＩＴＲＥシステム、ＧＡＴＥＳシステムの制限は、高解像度のイメージを与えながら、静止地球軌道からアクセス可能な地球全体の実時間の連続監視能力を与える相互関係を認識するシステムがないことである。部分的に、全ての装置の制限は、遠隔ユーザに地球表面またはその近くで生じているダイナミックな状態の価値ある実時間データを提供する“ウォッチドッグ”高解像度イメージング機能を確実に与えることができる装置がないことである。
【００２０】
［通常の高解像度イメージングシステム］
宇宙から光学的に感知する技術的水準を要約して以下説明し、天体観測に基づいて地球および宇宙を観察する両者の低地球軌道（ＬＥＯ）遠隔感知システムからの例を含んでいる。
【００２１】
［ＤＭＳＰ］
米国の軍事気象衛星プログラム（ＤＭＳＰ）は２つの衛星気象システムを極地で動作し、これは太陽同期（０６００と１１００で赤道交差）し、８４０ｋｍの高度で軌道を周回し、以下の空間解像度で地球表面の多スペクトルイメージを与える。
５５０メートルで１パンクロ帯域、
２，７００キロメートルで１熱ＩＲ帯域。
他の関連する衛星プラットフォーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：３０００ｋｍスワス
０．０１度の指向正確度であるように、反動ホイールとトルクロッドプラススターセンサによる３軸安定
システム質量：７７０ｋｇ
５ＭＨｚまたは５Ｍｂｐｓの帯域幅を有するＳ−帯域データリンクである。
【００２２】
［ＬＡＮＤＳＡＴ−７］
ＮＡＳＡのＬＡＮＤＳＡＴ−７は極地における地球遠隔感知システムであり、太陽同期（１０００で赤道交差）し、７０５ｋｍの高度で軌道を周回し、以下の空間解像度で地球表面の多スペクトルイメージを与える。
１５メートルで１パンクロ帯域、
３０メートルで多スペクトル（６個の可視帯域および近ＩＲ帯域）
６０メートルにおける１熱ＩＲ帯域。
その他の関係する衛星プラット特性は、
イメージのフットプリントの全面積：１８３×１７０ｋｍ
０．０１５度の指向正確度を有する、反動ホイールとトルクロッドによる３軸安定
システム質量：２，２００ｋｇ
帯域幅３００ＭＨｚまたは３００Ｍｂｐｓを有するＸ−帯域データリンクである。
【００２３】
既に軌道を周回しているか近未来に軌道を周回する商用の遠隔感知システムは、通常空間および時間解像度に関してこれらの２つのシステムに類似している。例えばＳｅａＷｉＦＳは幾らかの点に関してＤＭＳＰシステムに類似し、空間イメージングのＩＫＯＮＯＳはややＬＡＮＤＳＡＴ−７に類似している。
【００２４】
これらのシステムの１つがＧＥＯに移動されると、空間解像度性能は１０ｍの解像度に対しては不十分である。これらのシステムの空間解像度容量間の差はそれらのそれぞれの軌道高度においてほぼ全体的に約５０：１の差であるからである。しかしながら、地球表面のハイパー時間解像度イメージを与えることを可能にする方法で動作するＬＥＯシステムはない。その能力は地球のフルディスクのモザイクをコンパイルするための走査機構を必要とする。
【００２５】
［ＤＳＰ］
米国の軍事防衛サポートプログラム（ＤＳＰ）は未知の空間解像度で地球の赤外線イメージを与える衛星光学（赤外線）早期警報システムを動作する。しかしながら、主要な機器は６，０００のエレメントのＩＲ検出器アレイを使用してイメージを構築するために直径３．６メートルのシュミット望遠鏡を宇宙船の６ｒｐｍスピンに結合することにより動作する。イメージのリビジット周波数は潜在的に１分当たり６回である。このシステムの解像度は、システムが１ミクロンまたは１０ミクロンで動作することを仮定することによって限定されることができる。
【００２６】
近ＩＲ帯域（１．０ミクロン）で動作する走査イメージングシステムにより、その最大の理論的空間解像度は０．２７８ｕｒａｄまたは約１０メートルよりよくはない。この場合、６，０００アレイのイメージングシステムはスワス幅６０ｋｍを有する。ラスター走査システムにより、生成されるフルディスクイメージは３５分毎の頻度にすぎない。
【００２７】
熱ＩＲ帯域（１０．０ミクロン）で動作する走査イメージングシステムによれば、その解像度は２．７８ｕｒａｄまたは約１００メートルにすぎない。この場合、６，０００アレイのイメージングシステムはスワス幅６００ｋｍを有する。ラスター走査システムにより、生成されるフルディスクイメージは３．５分毎の頻度にすぎない。
【００２８】
他の関連する衛星プラットホーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：前述のものと同じ
スピン安定性：宇宙船の６ＲＰＭスピンを打消すために反動ホイールを使用してゼロモーメンタムに安定させる。
システム質量：２３８６ｋｇ
データリンク帯域および未知の能力
【００２９】
ＤＳＰシステムは特に光学波長で動作するならば、ハイパー空間イメージング能力を構成するが、時間的解像度においてはＧＯＥＳシステムを改善していない。熱ＩＲセンサとして動作するとき、これはハイパー解像度性能を実現するが、サンプルされた波長レジメは可視または近ＩＲ帯域での光学的な観察を必要とする地球表面感知応用にほとんど関連がない。光波長でのイメージングでは、ＤＳＰシステムは多メガ画素のＣＣＤアレイおよび、安定な凝視型プラットフォームの利点をもたない。
【００３０】
［ハッブル宇宙望遠鏡（ＨＳＴ）］
ハッブル宇宙望遠鏡は光波長で動作する大きい天体観察システムである。これは赤道軌道を占有し、２８°の傾度で５９０ｋｍの高度である。指向方向の正確度と空間解像度に関しては、ＨＳＴは次のような技術的水準を規定している。
【００３１】
広フィールド惑星カメラ２（ＷＦＰＣ２）広モード：１７メートル
広フィールド惑星カメラ２（ＷＦＰＣ２）狭モード：８メートル。
【００３２】
他の関連する衛星プラットフォーム特性は、
イメージ全域のフットプリント：２７．２×２７．２ｋｍ、広モード
イメージ全域のフットプリント：６．４×６．４ｋｍ、狭モード
３軸安定され、ゼロモーメンタムのバイアスされた制御システムは、０．００７ａｒｃ−秒の指向方向の正確度を有する反動ホイールを使用している。レートジャイロスコープは大きい操作および高周波（＞１Ｈｚ）の指向性制御のための誘導センサである。低い周波数では、光学的な微誘導センサ（ＦＧＳ）は指向安定性を与える（０．００７ａｒｃ−秒＝１．９（−６）°＝ナノラジアン）。
システム質量：１０，８６３ｋｇ
帯域幅５１２ＫＨｚまたは５１２Ｋｂｐｓを有するＳ帯域のデータリンク
【００３３】
しかしながら、ＨＳＴには地球のイメージングではなく天体を観察するために構成されている光学系が取付けられている。ＨＳＴの望遠鏡は地球ではなく宇宙方向を向いている。したがって、地球表面のハイパー空間イメージングはハッブル宇宙望遠鏡で実行されず、使用もされない。
【００３４】
【発明が解決しようとする課題】
以下は本発明の選択された属性の簡単な要約であり、本発明のシステム、装置および方法の全ての属性の完全なコンパイルとして解釈されるべきではない。“発明の実施の形態”と題するセクションは添付図面を伴って、本発明のさらに完全な説明を行っている。
【００３５】
本発明の１目的は、地球周辺から１キロメートルよりも小さい解像度で半球スケールのイメージを実時間で集収し、地球のあらゆるところに位置するユーザにそのイメージを分配する装置、方法、システムを提供することである。
【００３６】
別の目的は、カラー情報を含む電子−光学的（主として可視であるが赤外線および紫外線）波長で実時間で連続的なイメージ集収を行うことである。
【００３７】
さらに別の目的は、フルディスクおよび／または全般的な複合イメージを結合しながら、１キロメートルよりも小さい解像度で静止軌道プラットフォームから全体的に観察できる地球の実時間カバー領域を与えることである。
【００３８】
本発明のさらに別の目的は、夜間イメージングを含む実時間フルディスクおよび／または複合された全般視野の実時間の全般的な分配を行うことである。
【００３９】
本発明のさらに別の目的は、例えば夜間の町の明り、大きい火事、スペースシャトルの発射および再突入、大きい海洋船の移動、航空機の航跡雲、大爆発を含むこの惑星の人間の活動に関連するまたはそれを起因とする特徴を観察することができる高い空間的および時間的解像度のカメラに基づいて、静止軌道観察レベルで地球物理学的現象の生のカバー領域を与えることである。
【００４０】
本発明のさらに別の目的は、迅速なフレームシステムによって静止軌道から事象をシームレスに監視できる能力をフレームシステムに与えることであり、ここでこのような事象は大きい嵐のシステムの日々の動き、日中／夜間の明暗境界線、夜間の落雷、大きい山火事、火山の噴火、季節的な色の変化、隔月の月の通過、日食、日々の地球の隕石による衝突等を含んでいる。
【００４１】
本発明の別の目的は、動作のハイパー解像度モードを与えることであり、ここで、走査されるならば全体的な可視の地球表面、または選択された地域が１０ｍ以下の解像度を与えるため走査される。このような高解像度のデータは実時間で作物または供給原料の品質状態および位置を識別することにより、陸上および海洋農業と資源管理応用で使用するように利用可能である。輸送の応用は海洋および陸上環境情報および空中、海、地上のビークルの観察なシグネチャを識別することを含んでおり、それによって無線交通管理および別ルートサービスのための情報源を形成する。
【００４２】
本発明の別の目的は、実時間で気象データを集収するサービスを提供することであり、このサービスは実時間情報を解析して、この情報をこのような実時間情報の利用によって恩恵を得ることができるエンドユーザへ分配する。本発明の１実施形態では、中央サービスは気象に関する影響についての実時間データを物品の交換に関する気象の影響として与えるために利用可能にされている。別の実施形態では、輸送ルートと、特定の気象による妨害を受ける特定のルートの利用性に関するデータが与えられる。本発明の別の実施形態では、気象サービスからのデータは気象に関する事象を避けるために負荷を効率的に分配するように公益施設（電気の公益施設のような）の再割当てを容易にするために与えられる。別の実施形態では、データ流の使用は居住者自身と財産を保護するために居住者に警報するように保険提供業者と地元の当局に利用可能にされ、それによって特定の地域の最終的な保険請求における気象の影響を最小にする。次に、例えば保険会社が気象活動の結果としてダメージを査定するときリソースの割当てを容易にするために利用可能である。本発明の別の実施形態では、実時間の気象データが中央設備で解析され、気象の機能として航空機の通行および空港の交通を別ルートにするために使用される。本発明のさらに別の実施形態では、世界規模の気象カバー領域の時間特性が気象モデルへの入力パラメータとして利用可能にされる。このようにして、実時間データに対する気象モデルの正確性および応答性は、時間を気象モデルのパラメータであるとして考慮するために変化データのレートに基づいていない典型的な方法よりも正確である。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
前述およびその他の目的は、静止軌道プラットフォームに取付けられている多メガ画素の２次元電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイに基づいた電子−光学センサを含んでいるシステムにより実現される。特に、ＣＣＤアレイは静止地球軌道（ＧＥＯ）の少なくとも４つの３軸安定された衛星のコンステレーションの各素子に取付けられている。約１フレーム／秒で集収されるイメージデータは１キロメートルよりも小さい解像度で地球の実時間の全般的なカバー領域を直接エンドユーザへ与える高容量通信リンク（カメラ当たり約１５ＭＨｚ帯域幅）によって放送される。このデータは宇宙および地上の通信リンクのシステムによって各衛星から全般的に分配されてもよい。各衛星は、地球表面上の大部分または選択された部分の１キロメートルよりも小さい空間解像度で、地球のフルディスクおよびカバー領域との妨害のない視野を与えるように可視波長で動作する多数の２つの電子−光学イメージングシステムを伝播する。同一のＧＥＯ衛星はまた可視イメージングシステムデータを増加するために紫外線および赤外線センサを収容してもよい。各衛星上のセンサは妨害のないカバー領域を確実に得るために、クロック付近で、種々の空間、スペクトル、時間解像度で各衛星のＧＥＯ位置から地球全体のアクセス可能な表面の連続的な実時間（例えば少なくとも１フレーム／秒で、データがエンドユーザに到達するまで２分より多く遅れないことが好ましい）イメージを提供する。
【００４４】
所定の衛星上の各可視光イメージングシステムの指定された視野は与えられた空間的解像度が粗から微へ増加するときに大から小へ変化される。各２次元のＣＣＤイメージングシステムにより与えられる最も広い視野は固定され、ＧＥＯ（１７．３°）から見たとき地球のフルディスク全体を含む。他のイメージングシステムは使用システムの最も広い視野中の問題とする区域内で自由に指向し、停留し、または走査する。ステップ−ステア走査は可能な最も正確なイメージナビゲーションおよび登録を確実にしながら、最高の可能な空間的解像度で実時間で地球のフルディスクの半球スケールのモザイクイメージを生成するために行われる。各衛星はデータが衛星の視線内のあらゆる場所のエンドユーザへ直接放送されることを可能にするフットプリントを照射するＸ帯域および／またはＫＡ帯域通信トランスポンダの少なくとも１つを含んでいる。アンテナはパラボラディッシュ型であるか、単一ビームまたはマルチビームカバー領域を与えるフェイズドアレイアンテナであってよい。
【００４５】
実時間データは少なくとも３つの商用通信衛星、イメージング衛星間でクロスリンクされた接続、または地上ベースのデータ伝送ネットワーク、または宇宙ベースと地上ベースの通信資産との混成のネットワークでリースされたトランスポンダ帯域幅を使用して、衛星の“視線”を超えて分配される。
【００４６】
本発明の別の目的は、高い時間解像度、ハイパー空間解像度（天底で１００ｍよりも小さい解像度であり、さらに典型的には１０ｍよりも小さい解像度である）の宇宙ベースのシステムを使用して、特別な地上特性、事象またはプロセスに関するイメージング情報を提供することであり、これは地球でサービスを分配する情報により使用される。１つのこのようなサービスは陸上、海、空中ビークルの所有者とオペレータに、環境状態、最適なルート、ビークル追跡、輸送通路（道路、航空路、常用航路）上の（許容される可視状態）渋滞レベルに関して情報を提供する交通管理情報サービスである。
【００４７】
交通管理への応用は空間解像度に強く依存している。粗い空間解像度では、提案されたＧＥＯ地球監視システムの主な焦点は全てのタイプの輸送に影響する環境状態についての生のデータを集収することである。しかしながら粗い解像度でさえも、適切な環境状態下では、空中、地上、海上のビークルが移動する媒体に対する影響により、それらを個々に観察する機会が存在する。舗装されていない道路の自動車の通行は砂埃を残し、航空機は可視度の高い航跡雲を残し、船はその通行を示す大きい船跡を残す。空間解像度が増加するほど、個々のビークルは検出可能になり、それらの位置と局部的な通路状態の生の追跡が現実になる可能性がある。
【００４８】
ハイパー空間解像度の構造では、ＧＥＯ衛星は個々のビークルを検出し、衛星の光視野内で通路状態と、所定の輸送幹線の相対的な交通量を観察するために使用される。イメージングは需要されている指図されたサービスよりも恐らく低い解像度により、選択された地域で実時間方法で行われるか、走査動作により行われる。
【００４９】
本発明の別の特徴は、ｅメールまたは対話式インターネットのような電子媒体を介する気象監視システムを与えることである。特別な気象事象が特定の地理区域内で生じるとき、宇宙で集収された光学情報を処理するサービスへの加入者は、イメージング衛星から直接的に衛星情報を受信する制御センタから生成された電子警報またはｅメールメッセージを受信する。
【００５０】
実時間の宇宙ベースのイメージングシステムにより可能にされる別のサービスは気象データおよび交通管理サービスを海洋加入者へ与える。情報は衛星から直接的に、または地上放送またはＬＥＯベースの通信サービスのような即時の放送ソースにより放送される。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明のさらに完全な認識と、その付随する多数の利点は添付図面を考慮して以下の詳細な説明を参照することによりさらに良好に理解されるであろう。
最初のＳｐｕｔｎｉｋｓ以来、過去４０年間および最初の気象監視衛星がＧＥＯに配置された後３０年間にわたって、宇宙からの地球の探査は不完全で不適切な状態である。これまで、日中または夜間に地球表面またはその付近で生じ、地球の生命に影響する恐れのある全てのプロセスを観察し、研究する適切な機構は存在していない。さらに、現在、グローバルシステムのような実時間で表面全体を観察し、地球の全ての部分へそのデータを実時間で分配する能力は存在しない。ここで説明されている本発明の方法、装置、およびシステムは地球の全般的な環境の包括的で同時の実時間観察プラットフォームを与え、その透視画像から集められた情報を全般的な観衆へ提供することを目的とする。したがって、比較的短期間で変化する可能性があり、人間の眼を模倣するように構成された適切な電気−光学センサによって観察可能である地球上の事象を捕捉するように構成された一時的で空間的なスケールおよび解像度でカバー領域が生成される。
【００５２】
本発明の特徴は、人体、特に人間の脳の処理パワーと結合された人間の眼の先天的な処理能力を利用していることにある。人間の眼は非常に実効的な研究ツールであり、本発明で使用されるコンポーネントは人間の脳に結合される人間の眼により容易に処理されるスペクトル、空間的、時間的および放射分析属性を使用する。特にイメージ情報の最終的な“検出器”に相当する人間の眼の属性は以下のものを含んでいる。
人間の眼は実時間で観察を行う習慣があり、
人間の眼はイメージされたシーンを連続的にリフレッシュし、
人間の眼はイメージの集収および処理の両者を行うために類似の時間スケールを必要とし、
人間の眼は周囲の環境の多スペクトル（カラー）カバー領域を同時に与え、
人間の眼は広範囲の可変（日中）光レベルへ自動的に調節し、
ほぼ同一のスペクトル領域内で価値ある情報を提供し続けるための性能を適切に低下させる。
【００５３】
現在地球環境を監視している機器がこれらの観点で人間の眼よりも能力が劣っているという事実は、宇宙ベースのセンサから検出されるとき地球表面またはその付近で生じる多数の重要な現象を観察する観察者の能力にギャップが存在することを確実にする。日中に可視波長で、夜間の地球の現象を観察するのに十分な感度を有している地球の多スペクトルのカバー領域は稀である。このような稀な例では、観察プラットフォームは低い地球軌道（ＬＥＯ）衛星で行われ、ここでは地球のフルディスク、半球または全般的な透視画像を開発することは不可能であるが、走査される意味でのみ可能である。したがって、地球の非常に近くをベースとしたプラットフォームは人間の眼と脳の属性を利用できず、顕著な時間ギャップがイメージフレーム間に存在する人工的な時間スケールではなく、観察される事項の真のダイナミック性を維持するように肉眼に与えられるデータが与えられるならば、地球のフルディスクを含むシーン全体をカバーするイメージを迅速に処理することができる。顕著な時間ギャップがフレーム間に存在する不連続な方法でイメージを提供することは、人間の眼と脳の処理パワーを利用できない。
【００５４】
本発明は、地球の特定の位置に関して固定された状態であるＧＥＯプラットフォームから撮影されたイメージを結合することにより、観察された地球表面と観察するプラットフォームとの間の固有の運動を避けることを認識している。さらに、ＧＥＯから得られた透視画像は地球表面の“完全な映像”が捕捉されることを可能にし、それによって人間の脳は地球ベースの事象全体と、観察されるオブジェクトの観察可能なダイナミックを適切に処理する。さらに、実時間方法でイメージの形態によりデータを与えることによって、人間の眼と人間の脳との結合がシームレスに時間フレーム内で動作することを可能にし、これは地球の住人に対する警報信号の分配が必要ならば適切な予防策を取ることを可能にする。さらに、優越性は全ての地球−衛星の特異な不適切なモーションをゼロにするので、地球の観察はＧＥＯ軌道から行われる。ＧＥＯ衛星の機上の機器は長期間にわたって地球表面またはその付近で生じるプロセスを監視および記録することができる。同一のシーンは連続的に観察され、所望な頻度でサンプルされてもよい。
【００５５】
環境の遠隔感知もＧＥＯから有効であり、それは相対的な運動がないことによりプロセスの展開を観察する優越性を与えながら、その位置が観察者に大部分の半球を観察する機会を与えるためである。論理的に、ＧＥＯから、イメージングシステムは半球全体の約９°内まで観察することができる。しかしながら地球の球形によるシーンの奥行きの短縮は実効的に観察されることができる実際の緯度のレジメを減少する。赤道平面のＧＥＯ衛星カメラに観察可能な最北点は約北緯７５°に位置する。しかしながら、別の実施形態では、１以上の極軌道衛星はここで説明した衛星を増加するために使用されてもよい。１つのこのような軌道は１２時間の周期を有する非常に楕円形であり、延長した時間期間だけ極にわたって“存在”することを可能にする。空間解像度は衛星の高度の変化で変化するが、このようなＭｏｌｎｙｉａ 軌道の８つの衛星は連続的に生の極領域の観察を行う。
【００５６】
ＧＥＯプラットフォームはほぼ半球全体の“生”の、連続的な視野を与える利点を有する環境監視を提供する。ＧＥＯの衛星センサは観察可能な半球の事実上任意の部分で生じる事象の長期間の観察を行う無類の機会を有する。火山の噴火、落雷、隕石のような瞬間的な現象と、洪水、生物資源の火事、陸地を覆う変化のようなゆっくりと発展する事象は、イメージがリフレッシュされ実時間で送信されるならば、特に静止軌道からの研究および観察の良好な候補である。本発明により、イメージングシステムの迅速なフレーミングにより静止軌道からシームレスに記録される事象は以下の事象を含んでいる。
大嵐系の日々の動き、
日中／夜間の明暗境界線の移動、
夜間の落雷、
大きい山火事、
火山の噴火、
季節的な色の変化、
隔月の月の通過、
日食、
日々の地球に対する大きい隕石による衝突。
【００５７】
静止する優越点における地球物理的現象の生のカバー領域に加えて、本発明による高い空間的および時間的解像度カメラを使用することもこの惑星での人間の活動に関する、またはそれに起因する特性の観察を可能にし、その特性には以下のものが含まれている。
夜間の町の明り、
大きい火事、
スペースシャトルの発射および再突入、
大きい海洋船の移動、
航空機の航跡雲、
大爆発。
【００５８】
地球上の事象を観察するためのＬＥＯ軌道で動作する通常のシステムと対照的に、本発明はＧＥＯで地球から非常に離れている、即ち赤道上３６，０００ｋｍに光センサを位置する問題を処理する。この距離では、低い空間解像度は適度のサンプリング周波数で半球スケールのカバー領域を実現するために使用される。これらのＧＥＯ衛星がＬＥＯ衛星よりも地球から１００倍まで離れているので、同等のイメージングシステムはＧＥＯで約１ｋｍを与えながら、ＬＥＯの空間解像度の約１０メートルを与える。
【００５９】
本発明により解決される別の問題は、地球のシアサイズが１キロメートルのスケール（またはさらに良好な）空間解像度で実時間の半球スケール観察を行う問題を有することである。ＧＥＯでは、地球の赤道の１ｋｍは約３０マイクロラジアンの範囲である。全体の地球自体は直径１７．３（０．３０ラジアン）である。１キロメートルほどの大きさの特徴を弁別するのに十分な解像度による可視半球のモノクロサンプリングはほぼ１億の別々の観察を必要とする。ほぼ５億のサンプルが５００メートルの解像度で同一のイメージを生成するために必要とされる。このような大きい地球のイメージを地上に転送するには、データ通信帯域幅、イメージ生成時間、リサンプリング周波数間の均衡を必要とする。比較の目的で、単一の２次元ＮＴＳＣテレビジョン画像は１秒当たり３０のこのようなシーンでそれぞれ３つの色における１シーン当たり約３００，０００サンプルからなり、全部でほぼ千万のサンプルを生成する。
【００６０】
現在認識されるように、本発明により解決される結果が実効的な変数には、
空間解像度、
時間解像度（即ちリサンプリング周波数）、
地域のカバー領域が含まれている。
【００６１】
近年、２次元メガ画素ＣＣＤアレイの出現するまで、宇宙ベースのイメージングシステムは広く２つのカテゴリに入る。第１のカテゴリは低い空間解像度であるが潜在的に高い時間解像度である２次元のビジコンベースのシステム（例えばテレビジョン）である。他方のイメージングシステムは潜在的に高い空間的解像度（キロメートルスケールまたはそれより悪い）であるが低い時間（毎分よりも非常に少ないイメージのリサンプリング）解像度を有する１次元走査システムを含んでいる。前述したように、このようなシステムの一方は、地球表面およびその付近で生じる事象を最終的に決定し追跡し評価するための適切な情報を人間の眼および脳に与えるために合理的なリフレッシュ速度で適切な情報量を与えることができない。
【００６２】
ＧＥＯから監視されたプロセスは本質が基本的に過渡的である。イメージされた領域を横切る変化は、雲の動きのようなシーンを横切る特徴の進展および移動、または雷のようなシーン内部で生じる事象の捕捉を含んでいる。前者のクラスの現象は低速度に展開しがちであり、走査システムによって容易に追従される。後者の現象はビジコンスタイルにより容易にカバーされる。
【００６３】
ＧＥＯからの環境監視はイメージング技術の限定による、および半球スケール地域にわたる良好な空間解像度を実現する必要性により雲の動きおよび特徴に焦点が当てられる。環境監視システムは、雲の形状の変化はそれがシーンを横切るよりも低速度という暗黙の仮定による走査システムに基づいている。
【００６４】
シーンのサンプリング周波数は雲の特性の速度に正比例し、観察する機器の空間解像度に反比例する。等式Ｆ＝Ｖ／Ｒはこの現象を説明し、ここでＦは周波数であり、Ｖは速度であり、Ｒは空間解像度である。例えば１ｋｍ＝１，０００ｍの解像度で観察される（Ｖ＝）毎秒１００メートル（３３０ｋｐｈまたは２２０ｍｐｈ）で動く雲は、サンプルからサンプルへ１画素を横切る移動を観察するために１０秒毎（Ｆ＝０．１０／秒）に一度だけリサンプルされる必要がある。雲は典型的にこれらの速度の１０分の１で移動し、宇宙船の指向不安定度を含む種々の要因はサンプル間の数画素よりも小さい移動を見分けることを困難にする。
【００６５】
これらの理由で、横方向の雲のグループの動きを１ｋｍに等しいかそれよりも粗い空間解像度で見分けるためのＧＥＯからの地球のイメージングは１分よりも小さい時間的解像度を必要としない。実際に、このようなサンプリングは１時間当たり数回、または地域的なスケールで１分当たり一度行われればよい。ＧＥＯの走査システムは典型的にイメージ周波数、空間的解像度、地域のカバー領域、通信帯域幅の間で最も適切な妥協を実現するために使用されている。イメージをゆっくりと組立てるために地球の表面を横切って機械的に走査される単一素子の検出器または短い線形ＣＣＤアレイがシステムに設けられている。このようなシステムは２次元イメージを組立てるのに必要な時間のために、本発明により与えられる“実時間”のシームレスな観察を行うことができない。しかしながら、イメージ周波数は以下の要因により減少され、これは現在、結果の実効的変数として認識される。
（感度を減少する）走査速度の増加、
（さらに検出器を付加することにより）線形検出器アレイの長さの増加、
走査される領域のサイズの減少。
【００６６】
地域的なシーンに関する各画素を適切に登録し、走査プロセスから組立てられるイメージ内のナビゲーションの文脈を生成するために、宇宙船は極度に安定でなければならない。そうでなければ、走査画素は走査中にやや“さまよい”、したがってシーンのグラフィックの完全性を破壊する。走査画素システムはシーンを横切って光学的に感知性のエレメントを移動しなければならないので、可視波長でプロセスを監視するのに十分な光を累積することは低照射状態中、夜間、実時間では困難である。現在、１つの特定の地域位置の夜の町の光の観察は、低地球極軌道の防衛気象衛星プログラム（ＤＭＳＰ）で搭載された光ライン走査機器から一日に一度低い空間的解像度でのみ利用可能である。しかしながら、このようなシステムは本発明により与えられる実時間、高解像度、地域的なイメージを提供しない。
【００６７】
近年の２次元のマルチメガ画素アレイの進歩は最初に、先例のない空間的解像度でＧＥＯから見られるように、実時間の地球のフルディスクのクロックカバー領域周辺を与えることができる電子光学システムの生成を可能にする。本発明により、少なくとも４つのこのようなＧＥＯシステムのコンステレーションは、大部分の観察可能な地球にわたってキロメートルよりも小さい解像度で実時間カバー領域を与える。各衛星は各衛星の視線内でエンドユーザへ実時間で“生”の放送を与える。
【００６８】
説明するように、各衛星の分配能力を増加するために、リースされた商用通信衛星トランスポンダは、ユーザがイメージの観察に関心を有するためにセンサを備えた特定の衛星に対する直接的な視線にないエンドユーザへ視線を超えた通信を与えるために使用される。代わりに、各地球観察衛星は付加的な通信パイプラインを使用せずに分配機能を実現するように広帯域のダウンリンク通信チャンネルとクロスリンク衛星間通信コンジットを使用する。
【００６９】
ここで説明するように、地球周辺の実時間イメージ集収と、その後の集収されたイメージのデータ分配のためのここで説明する方法および装置に対して３つの異なるコンポーネントが存在する。第１のコンポーネントは実時間イメージを生成し集収する方法、システム、装置である。第２のコンポーネントは実時間でシームレスな方法で高解像度による大部分の惑星のイメージカバー領域を可能にするイメージングインフラストラクチャである。第３のコンポーネントは実時間イメージをエンドユーザへ分配できる分配コンポーネントである。
【００７０】
図２は本発明により実行されるステップステア（ｓｔｅｐ−ｓｔａｒｅ）走査技術により生成された地球の一部分のモザイクイメージを示している。地球のフルディスクモザイクは個々のフレームから作られてもよく、その幾つかが図２で示されている。図２では、モザイク走査イメージの第１のラインは北極の東から開始し、東から西へ移動する７つのイメージを含んでいる。図２では、７つのイメージのうち最初の４つのイメージはエレメント２１０１、２１０２、２１０３、２１０４として示されている。次の行は９のイメージを含んでおり、その行の第１のものはエレメント２２０１として示されている。その後、イメージの次の行は全部で１０イメージを含み、その第１のイメージが２３０１で示されている。次の５つの行はそれぞれ１１のイメージを含み、１１のイメージの第１の３つの行のイメージは２４０１、２５０１、２５０６として示されている。１１のイメージの５つの行には１０イメージ、９イメージ、７イメージの単一の行が後続する。このステップステアシーケンスが以下表され、各イメージは４つのディジットコードＸＸ−ＹＹにより示される。第１の２つのディジット（即ち“ＸＸ”）は行番号を表している。最後の２つのディジットは特定の行のイメージのシーケンス番号を表している。例えば０２−０４は第２の行の第４のイメージを表している。
【数１】
地球の最北端および最南端をカバーする行のイメージ番号を減少（即ち行１−３と９−１１）することにより、長方形の１２１イメージの１１×１１ラスターが形成される場合よりも１４のイメージの除去を可能にする。複合イメージ２００ （デモンストレーションの目的で示されているイメージの一部のみ）を形成するために全体で１０７イメージフレームが累積され、相互にオーバーラップされる。これらの１０７フレームは１秒に１度累積され、それによって地球上またはその付近で迅速に変化する事象は確実に捕捉され、シームレスな方法で示される。イメージデータは単位画素当り１１ビットで捕捉され、単位画素当たり約８ビットまで圧縮される。圧縮されたデータはその後、ブロードバンドダウンリンクチャンネル（衛星トランスポンダが他のイメージング衛星から地上端末までイメージデータを伝送する役目を行うＮチャンネルの１つ）で分配される。各個々のイメージフレームはそれらの画素ディメンションの約１０％だけ相互にオーバーラップし、それによって中心指向からドリフトする衛星に適合する。地球のディスク全体はしたがって記録され、全体で２分よりも短い時間で地上に送信される。
【００７２】
図３はイメージング情報がＧＥＯで集められ、実時間情報として異なるカスタマへ分配される態様を示した説明図である。図３では、地球の表面３０２ は湾曲した表面として示されており、イメージング衛星３００ 、３１４ または通信衛星３１６ からの視線通信を限定する。図３で示されているシステムは地球表面の高解像度で実時間のイメージデータの集収を可能にし、データを固有の受信アンテナ（パラボラディッシュ、フェイズドアレイアンテナ等）を有する加入者端末３１２ へ直接的に、または通信衛星３１６ により間接的にテレポート装置３１０ へ実時間で分配する。視線を超えているカスタマ３０４ は地球ベースの通信リンク３０６ として示されている公共交換電話網、インターネット接続、ＬＭＤＳのような無線リンク等の地球上の機構により情報を便宜的に受信できる。地上端末３０８ はＳバンドアップリンクまたはＸバンドダウンリンク（またはＫａバンドダウンリンク）でイメージング衛星３００ と通信する。衛星３１４ は示されているように、衛星のクロスリンクまたはテレポート３１０ によりイメージング衛星３００ または他の衛星から情報を受信する。衛星３１４ はその後、Ｎ−１の他の通信チャンネルのうちの１つで他の衛星で集収されたイメージデータを再度放送し、ここでＮはシステムのイメージングシステムの数である。衛星３００ と３１４ は遠隔ユーザから地上端末３０８ 、テレポート３１０ による衛星アップリンクにより、または衛星クロスリンクによって恐らく通信衛星３１６ からリクエスト情報を受信してもよい。
【００７３】
認められるように、船１２００はイメージング衛星３１４ のフットプリント内であり、イメージング衛星３１４ から直接放送情報を受信することができる。情報は海上の船へ実時間で与えられる気象パターンデータの形態であり、それによって海上の船は実時間の気象情報フィードにしたがってナビゲーションのコースを調節することができる。この実施形態では、船１２００は衛星から生のイメージングデータを直接受信し、データをフォーマットし可視マップフォーマットで表す。マップデータは磁気または光ディスクのようなローカル記憶媒体に記憶され、気象情報はその後、マップイメージ上に重ねられる。マラッカ海峡またはジブラルタル海峡のような高い交通密度の地域では、気象および個々の船の位置の観察が可能であり、正確なナビゲーション位置付け装置との相関がルートをさらに効率的に管理し、衝突を防止する手段を与えることを可能にする。特に、船跡の存在（その存在は環境の状態に非常に依存する）は比較的小さい船の宇宙ベースのプラットフォームにより検出を高める。
【００７４】
類似の考察が地上および空中ベースの輸送に適用される。潜在的なルートを横切る環境状態の観察は、情報が評価されて最適なルートが選択されることができる中央処理設備で検査されることができる。この情報はその後、ユーザに配布されることができる。しかしながら、地上および空中のビークルは船よりも非常に小さく、それ故、適度なキロメートルよりも小さい解像度システムで検出することはさらに困難である。しかしながら、適切な大気状態では、航空機のエンジンは非常に可視の航跡雲を生成し、これはキロメートルのスケールの解像度でさえも宇宙から容易に明白であることが知られている。道路の交通は解像度が道路自体をほとんど知覚できないシステムでは検出が非常に困難であるが、夜間の渋滞した道路は数千のヘッドライトにより与えられる照射のために可視状態になる。光密度は、強化された交通監視を行うために他のデータと結合されることもできる交通密度情報と相関される。
【００７５】
その代わりに、（例えば図１１で示されているように）関連する無線通信リンクが接続されているコンピュータを有する地上端末３０８ は加入者へ放送される気象パターン情報信号を提供する。この放送は暗号化された送信（例えばＰＧＰで暗号化された）形態であり、それによって暗号化キーを有する加入者だけがその送信信号を得ることができる。送信はＨＦ周波数のような視線送信を超える方法、または代わりに視線通信を超える反復衛星放送によるものである。１実施形態では、放送メッセージはその特定の加入者に影響する地域の気象データだけを含んでいる。別の実施形態では、船１２００（または地上ベースのユーザのような他のユーザ）は特定の位置に関する気象データをリクエストしてもよい。
【００７６】
地上端末３０８ は、選択された気象パターンを検出し、ｅメールまたは他の電子アドレスのタグ付けされたインターネット警告により加入者へ分配する警報メッセージを自動的に生成するように構成されたプロセッサを含んでいる。その代わりに、地上端末３０８ でディスプレイのスクリーンに表示された気象データを観察する人員は手作業で選択された気象事象を検出し、警報メッセージを生成し、それに続いて、影響を被る地域に位置するかまたは危険な気象パターンの通路に位置する加入者のために危険を加入者に警告する電子インターネットメッセージを生成する。ＧＥＯプラットフォームからの生のイメージデータを高い正確性のＧＰＳが獲得した地球表面上または環境中のビークル位置と結合することは、任意の輸送システムの通路状態の３次元描写を生成する手段を与える。このような視覚化はマップおよびレーダシーンで現在利用可能な２次元描写の劇的な展開である。輸送システムの３次元のホログラフ描写は最適なルート選択、交通管理、衝突防止用の主要な手段である。特定の属性（竜巻、雷雨の活動、ある雲頂等）を有する気象事象が加入者の地域に存在するならば、地上端末３０８ は、地上ライン３０６ またはＧＥＯ通信衛星あるいはＬＥＯベースの衛星コンステレーション（例えばＴｅｌｅｄｅｓｅｃ またはＧｌｏｂａｌｓｔａｒ）のような無線通信機構により加入者へｅメールメッセージを送信するためのｅメールメッセージを加入者が記憶しているデータベースを参照することによって、ｅメールメッセージのような電子インターネット警報を発生する。地上端末３０８ で使用されるようなｅメール機能および構造はＲ． Ｗｈｉｔｅの“Ｈｏｗ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｗｏｒｋ”、ＱＵＥ 社、１９９９年と、Ｐ． Ｇｒａｌｌａ の“Ｈｏｗ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｗｏｒｋｓ”、ＱＵＥ 社、１９９９年に記載され、その両者の内容全体はここで参考文献とされている。このような電子警報は加入者の特定の個々のインターネットアドレス、または有効な特徴としてこのようなメッセージの全般的な伝送を伴っているインターネットアクセスおよびサービスプロバイダへ発送される。
【００７７】
地上端末３０８ はまた特定の産業で使用するための気象に関するデータの予測された結果を与える中央“解釈サービス”としても機能する。例えば地上端末３０８ は実際に特定の地域の物品等の有用物に影響するその地域の特定の気象事象に関するサービスリクエスト気象データに対する特定の加入者を識別するための機構を含むことができる。このような有用物に影響する事象がトリガーされるとき、地上端末３０８ は警報（恐らく有用物の取引に影響を及ぼすと観察されている特定の影響を加入者に警報する加入者へのｅメールメッセージ、ページングメッセージまたは配線または無線電話呼）を発生する。地上端末３０８ はまた空輸、自動車による輸送、トラック輸送または船舶輸送等のような輸送アクティビティ用のメッセージを分配する。これらの各例では、その特定の輸送サービスから与えられたルート設定用メッセージを含んでいる無線通信メッセージはセルラ通信リンクまたは衛星リレイ音声またはデータ通信リンクのような無線通信リンクを通して移動体アセット（資産）へ送信される。したがって、航空機１２０１はその航空機１２０１に安全性の危険になる可能性のある幾つかの局所的な気象事象によりルート再設定情報を受信する。同様に、トラック輸送会社はトラック１２０２のルートを再設定することを選択するか、船舶輸送サービスは輸送行為を遅くする気象に関連する障害を避けるために船１２００の別のルートを選択する。輸送会社は地上端末３０８ で組織されるサービスにより与えられるとき気象に関する事象を考慮してそのビークルを出発させないことを選択する。
【００７８】
図４は先に図３で示されているそれぞれの信号およびイメージング衛星３００ のイメージ集収および分配部分の制御コンポーネントを示しているブロック図である。データ捕捉およびカメラ制御動作は、制御データを光学および走査システム４０３ およびＣＣＤイメージングシステム４０５ へ与えるイメージングシステム制御装置４０１ によって制御される。光学および走査システム４０３ は光学系が固定されるイメージングシステムの機械的／光学コンポーネント部分を含んでいる。代わりに、光学系はイメージングシステムの視野を調節するように制御して調節可能である。調節可能な構造では、イメージングシステム制御装置４０１ は入力制御信号を光学および走査システム４０３ へ提供し、それによって視野の調節のため走査システム内の光学系を調節する。本発明の実施形態では、光学系が固定される場合、光学および走査システム４０３ はイメージングシステム制御装置４０１ から走査制御信号を受信し、このイメージングシステム制御装置４０１ は地上局からアップリンク送信リクエストメッセージ中でそれらを受信する。選択可能な走査タイプは（ａ）フルラスター走査、（ｂ）地球表面を横切って点を追跡する静止軌道基準追跡、（ｃ）イメージングシステムが地球表面の特定の部分に集中する指向停留とを含んでいる。３つの走査動作を現在示したが、本発明はこれらの３つのみの走査動作の実行に限定されず、３つの動作と他の動作の組合わせることもできる。
【００７９】
光学および走査システム４０３ はイメージングシステム制御装置４０１ から受信されたコマンド信号に応答して運動可能なジンバルに取り付けられたミラーを含んでいる。ミラーは光学縦列中に位置され、その方向付けは光学的焦点面でイメージされる領域を設定する。その代わりとして、図８に関して説明するように、全体的な衛星自体は衛星で使用されるモーメンタムホイールを減速するか加速するか、または少量のステーション維持燃料を放出することによって部分的に回転されてもよい。衛星自体の移動によって、可動部分は衛星のイメージング部分で必要とされない。
【００８０】
光学系が一度調節されると、所望の視野を与えるために必要ならば、ＣＣＤイメージングシステム４０５ は電子フォーマットでイメージを捕捉する。ＣＣＤイメージングシステム４０５ はフレームレートとオン／オフ動作を命令するタイミング制御信号を受信する。ＣＣＤイメージングシステム４０５ は、タイルを貼られたＳＩＴｅ−００２Ａシリーズの４０９６（Ｈ）×４０９６（Ｖ）モザイクアレイを含んでおり、これは性能の仕様（ＳＩＴｅ ２０４８ｘ４０９６ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｇｒａｄｅ ＣＣＤ 、出版Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ 社、Ｂｅａｖｅｒｔｏｎ 、ＯＲ、９７０７５ 、１９９５年１２月２１日）に記載されており、ここで参考文献とされている。代わりに、２０４８×２０４８画素のＣＣＤまたは１０２４×１０２４のＣＣＤの組合わせが使用されてもよく、これはＫＡＩ−４０００Ｍ Ｓｅｒｉｅｓ ２０４８（Ｈ）×２０４８（Ｖ） Ｐｉｘｅｌ Ｍｅｇａｐｉｘｅｌ Ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ 、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ 、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１４６５０ 、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ０、１９９８年１２月２３日と、ＫＡＩ−１０１０ Ｓｅｒｉｅｓ １０２４（Ｈ） ×１０２４（Ｖ） Ｐｉｘｅｌ Ｍｅｇａｐｉｘｅｌ Ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ ＣＣＤ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ、Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ 、Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ 、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ 、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、１４６５０ 、Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ４、１９９８年 ９月１８日に記載されており、両者の内容全体はここで参考文献とされている。さらに、多数のＣＣＤアレイユニットの組合わせは多数のカメラで使用されてもよい。例えば１つのＣＣＤアレイユニットは地球のフルディスクイメージを与える光学系と共に使用されてもよく、一方第２のＣＣＤアレイは地球の表面のさらに小さい部分のイメージを捕捉する別の光路に位置される。
【００８１】
それぞれのシーンが一度ＣＣＤで捕捉されると、ＣＣＤイメージングシステム４０５ は現在のイメージデータバッファ４０７ へデジタル出力流を提供し、この現在のイメージデータバッファ４０７ はイメージをメモリに保持する。先に保持されたデジタルイメージは先のイメージデータバッファ４１１ に保持され、それによって前のイメージおよび現在のイメージはイメージ比較装置４０９ で比較される。前のフレームの保持はまたアニメーションループの処理を容易にする。イメージが同じ地理的領域（常に広視野カメラで行われ、時折、高解像度カメラで行われる固定した指向）であるならば、データはイメージ差圧縮プロセッサ４１３ に転送される。しかしながらイメージが同じ地域ではないならば、イメージはフルイメージ圧縮プロセッサ４１５ へ伝送される。
【００８２】
結果として、イメージ差圧縮プロセッサ４１３ とフルイメージ圧縮プロセッサ４１５ からの出力は遠隔測定システム４１７ へ送られ、この遠隔測定システム４１７ はデータプロトコルフォーマットおよび信号送信をアンテナ４１９ によりＸバンドまたは代わりにＫａバンドを経て与える。地上局からのアップリンク情報はアンテナ４２１ を経てＳバンドリンクを通して与えられる。
【００８３】
イメージングシステム制御装置４０１ 、現在のイメージデータバッファ４０７ 、前のイメージデータバッファ４１１ 、イメージ比較装置４０９ 、およびイメージ差圧縮プロセッサ４１３ ならびに、フルイメージ圧縮プロセッサ４１５ は１以上の汎用プロセッサおよび関連するメモリで構成されてもよい。代わりに、それぞれのオペレータおよび機構の全てまたは選択された部分は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラム可能なアレイ（ＦＰＧＡ）論理装置等を使用して構成されてもよい。
【００８４】
例えばＨａｓｋｅｌ Ｂ． の“Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｄｅｏ ： Ａｎ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ＭＰＥＧ−２ ”、Ｃｈａｐｍａｎ ａｎｄ Ｈａｌｌ、ＩＳＢＮ０１−４１２−０８４１１−２、１９９６年に記載されているようなＭＰＥＧ−２等の標準的な常に入手可能である圧縮アルゴリズムを含んでいる種々の圧縮アルゴリズムが使用され、この内容全体はここで参考文献とされている。
【００８５】
マルチメガ画素ＣＣＤアレイの出現はクロックの周囲で１キロメートルよりも小さい解像度で可視波長で地球の大部分のカバー領域を獲得するために、電子光学システムを使用することを可能にする。イメージ生成方法は人間の眼の特徴を最もよくシミュレートし、ここで眼自体は、“色”を弁別し低い光レベルで劣化したモードで動作することができる光検出器の２次元アレイを使用する。最近の技術の発展により、２０４８×２０４８ Ｋｏｄａｋ ＫＡＩ ４０００のようなマルチメガ画素ＣＣＤアレイが生成され、それによって非常に良好な解像度が単一のスターリング（凝視型）イメージングシステムで実現されることができる。期間がわずかミリ秒程度の露出が日中に完全なイメージを生成するために必要とされ、これは現在規定されている“実時間”応用よりも非常に小さい。このようなＣＣＤアレイにより、イメージは約１秒でＧＥＯ夜間照明状態下で生成されることができる。
【００８６】
前述したように、“スピン−走査”、“フライングスポット”、“時間遅延積分”イメージングシステムは“実時間”または“クロック程度”の地球のフルディスクのカバー領域をＧＥＯから提供するためには実用的ではない。２次元ＣＣＤメガ画素を使用するという前述の提案は地球のサイズと比較するとき装置のサイズにより制限された。これらの早期の研究および提案は、メガ画素よりも小さいアレイが数分間で日照中の地球のカバー領域を生成する能力に焦点を当てていたが、イメージのシームレスなシーケンスを獲得する価値と、イメージが人間の眼と脳で処理されることを可能にする価値との間の相互作用を考慮していない。
【００８７】
過去の方式では、２次元のフレームで作られた地球のフルディスクのモザイクを生成するために、適切な露出時間を可能にするためにイメージが非常に迅速に捕捉されることを必要とした。低い光レベルでイメージを形成するこのようなシステムの能力はしたがって妥協される。それと対照的に、２次元のマルチメガ画素ＣＣＤアレイは前述の提案よりも８倍の改良ファクタを与える。１秒までの個々のフレーム時間が可能であり、ここで約１００フレームのみがフルディスクのモザイクを生成するために必要とされる。１秒間の最大の露出時間により、フルディスクの晝夜のカバー領域が可能である。地球のステップ−ステアモザイクの形成に必要な時間は、結果的にイメージスメアが減少され、しかも従来の方法よりも単に２ファクタ速い。
【００８８】
宇宙用では、（ＫｏｄａｋのＫＡＩシリーズおよび大きいＳ．Ｉ．Ｔ．Ｉ．ＳＴシリーズのような）フレーム転送ＣＣＤアレイは、電子的にシャッター制御されることができ、機械的故障に対する感度を減少するので好ましい。集積された画素フィルタを（ＫｏｄａｋのＫＡＩシリーズのカラーバージョンのような）ＣＣＤに付加することは、マルチスペクトル測定が単一フレームで行われることを可能にする。フレームが所定の地理的な領域のリサンプリングでコンパイルされるとき、そのフルマルチスペクトル特性が明らかにされることができる。機械的シャッターを有するかまたはＫｏｄａｋのＫＡＨシリーズのようなフルフレームのＣＣＤアレイのクラスは４０９６×４０９６程またはそれ以上の大きさであり、これは地域のカバー領域の増加または改良された解像度における同等の区域の利点を与える。多数のＣＣＤアレイを有する機械的フィルタホイールまたはスプリットビーム光学系アーキテクチャの付加は、やや遅い速度でマルチスペクトルイメージが生成されることを可能にするがスピン走査およびフライングスポットシステムにより生成される現在のパンクロイメージよりも非常に高速度である。
【００８９】
最終的に、本願明細書で示されているマルチメガ画素ＣＣＤアレイベースのイメージングシステムは重量および容積が十分に小さく、動作において十分に少ないパワーを使用するので、多数の電気光学センサを有する衛星を提供することは有効な選択肢であり、別の実施形態である。多数のセンサの利点は故障の場合に明白であり、或いは正常なフルディスク走査が特定の地理領域へ高い時間的なカバー領域を与えるために休止される場合には明白である。この場合、付加的なイメージングシステムは低い解像度で設計することによって、または必要なときにドウェリング調節と交互にフルディスクのサンプリングの頻度を低下することにより、フルディスクカバー領域を維持できる。
【００９０】
ここで与えられたグローバルシステムは少なくとも２つの可視イメージングシステムを有する衛星であり、そのそれぞれは設計スペクトル範囲および視野内の可視波長で全ての反射された光を瞬時に捕捉するためのマルチメガ画素の２次元ＣＣＤアレイを使用する。各システムの視野は与えられた空間解像度が粗から微へ増加するときに大から小へ進行する。システムにより最も粗い解像度が与えられる最も広い視野はＧＥＯ（１７．３）から見たときの地球の全体的なフルディスクを含む。全ての他のシステムの光学的なボアサイトは自由に指向し、可能な最も正確なイメージナビゲーションと登録とを確実にしながら実時間で高い解像度の半球スケールのイメージのモザイクを生成するために最も広い視野によりカバーされた領域内で走査されることができる。
【００９１】
例えば、ＣＣＤイメージングシステム４０５ （図４）は、地球の日中の可視的な瞬間的なイメージを与えるように電子シャッタ動作を行う２０４８×２０４８焦点面ＣＣＤフレーム転送検出器アレイをＣＣＤ装置の１つとして具備し、約５．５ｋｍの天底解像度で生成される。衛星は同じシステムが夜間レベルの照明で地球のイメージを集収するように時間を定めた露出モードで動作することを可能にするために適切な安定性を有する。第２のシステムは同じＣＣＤアレイにより、広い視野の機器と直列して５００メートルの空間的解像度で動作する。機器は２分よりも短い時間でフルディスクイメージを生成するようにステップ−ステア走査方式を使用する。このシステムにより観察された地球の大部分はキロメートルよりも小さい解像度で観察される。その代りとして、４０９６×４０９６アレイは２０４８×２０４８ ＣＣＤに増加させ、または代りとして同じカバー領域の性能を実現するのに必要なデータレートを４倍にし、したがってカメラ当たり１５ＭＨｚより大きい遠隔測定帯域幅を必要とするにもかかわらず、システム性能を改良する。
【００９２】
衛星に存在する１組のカメラに関して、カメラシステムの通常の能力はフルディスクカバー領域を与えるための広い視野のＲＧＢカメラを含んでいる。さらに、約１，０００平方キロメートルの区域にわたって０．５ｋｍまたはそれ以上の解像度を有する少なくとも１つ恐らくは２つの狭い視野のＲＧＢカメラが含まれる。前述したように、ハイパー空間解像度モードも動作され、その場合（少なくとも１００ｍ、しかし１０ｍ以上の高さの）非常に良好な解像度が使用される。狭い視野のＲＧＢカメラは地球ディスク全体にわたって指向可能（操縦可能）である。近赤外線の狭視野のカメラも同一の解像度を与えられ、ＩＲバンドでカバー領域を与える。低い強度の光の狭視野のカメラもまた夜間の観察およびフルムーンライトよりも小さい可視帯域画像を近赤外線の狭視野のカメラからのデータと相関するデータを与えるために、狭視野のＲＧＢカメラと同一の解像度とカバー領域を与えられる。この低強度の光の狭視野のカメラは全体的な地球ディスクにわたって操縦可能である。マルチスペクトルカメラもまた狭視野のＲＧＢカメラのカバー領域に等しいカバー領域と、狭視野のＲＧＢカメラと同一の空間解像度が与えられ、同一のステップ−ステア走査技術を使用して多数の可視、即ち近赤外線、近紫外線帯域で地球のフルディスクのマルチスペクトルモザイクイメージを形成する。このカメラは地球のディスク全体にわたって指向可能（操縦可能）である。
【００９３】
別の構造では、衛星は以下の通信およびイメージングシステムを含んでもよい。衛星はセンサからの圧縮されたデータと、宇宙船の保全性および状態に関する遠隔測定データとを送信するために１対の８０ＭＨｚ幅の帯域を使用してもよい。１０ＫＨｚの狭帯域のアップリンクはＴＴ＆Ｃに対して使用される。ＴＴ＆Ｃリンクはセンサの選択とデータ捕捉のレートの設定に使用される。付加的な狭帯域のアップリンクは偶発性の目的で利用可能である。ダウンリンクはＸバンドで動作し、アップリンクはＳバンドで動作する。Ｓバンドのアップリンク周波数は固定したサービスと移動体サービスに共通の主要なベースとして割当てられてもよい。相互の分離を増加するために、ＬＥＯ ＥＥＳＳシステムは右円偏波（“ＲＨＣＰ”）リンクを使用し、本発明は２つのシステム間でより大きい程度の分離を与えるために左円偏波（“ＬＨＣＰ”）リンク（またはその逆）を使用してもよい。
【００９４】
ダウンリンクでは、衛星の主要なダウンリンクは、全体で１６０ＭＨｚの総帯域幅に対してチャンネル当り８０ＭＨｚの帯域幅を有する８０６５ＭＨｚ乃至８３３０ＭＨｚの中心周波数を使用することができる。ダウンリンクデータは圧縮され、その後、衛星の保全と状態を報告する遠隔測定データでインターリーブされる。多重化機能の圧縮は、機上中央プロセッサ上に配置されているコマンドおよびデータ処理サブシステムにより実行されてもよい。プロセッサはまた地上のコマンドで変更されるキーを使用して、全てのデータを暗号化する。コマンドおよびデータ処理サブシステムはデータを送信機に転送する前に、ビタビおよび／またはリード−ソロモンコード化を実行する。ビタビおよび／またはリード−ソロモンコード化の組合わせは全ての大陸的な米国（ＣＯＮＵＳ）ベースの地上局で１０−６よりも良好なビットエラー率の復号を確実にするために使用される。主要なダウンリンク通信システムはＱＰＳＫ変調を使用する２つの６ワット幅のＸバンド送信機を使用する。代わりに、Ｍ−ａｒｙシグナリング方式のような高いスループット変調方式も同様に使用されてもよい。
【００９５】
衛星に搭載されたアンテナも高い利得と、与えられた主要な焦点の、低い周波数チャンネルに対する約２．５８°および高い周波数チャンネルに対する約２．５°の１／２最大ビーム幅を有する直径約３フィートのパラボラディシュを使用する。アンテナは通信している地上局をアンテナが正確に指向することを可能にする限定されたモーションの２軸指向プラットフォームに取付けられている。
【００９６】
遠隔測定、追跡、コマンドリンクに使用される主要なアップリンクは２０６０ＭＨｚの中心周波数で１０ＫＨｚ幅でよい。アップリンクはビタビコード化によるＢＰＳＫ変調を使用する。
【００９７】
正規動作では、（ただ１つの狭視野のカメラが使用されるが）２つの狭い視野のカメラはそれぞれ毎秒少なくとも２フレームのフレーム率を有する。地球のフルディスクのイメージを与える広い視野のカメラは毎秒当たり少なくとも１つのイメージのフレーム率を有する。これらのカメラの結合された生のデータレートは狭い視野のカメラがキロメートルよりも小さい解像度で動作するとき、圧縮前に毎秒当たり２５０ＭＢＰＳを超える。勿論、より大きい伝送容量は超空間的解像モードで動作させるとき必要とされる。“損失のない”圧縮を使用するとき、２対１の正規の圧縮の利点は進行中をベースにして容易に実現されることができる。暗号化、エラーおよび補正コード化およびＸバンドダウンリンクでのＱＰＳＫ変調（チャンネルシンボル当たり２ビット）の使用後、データ流は２つの８０ＭＨｚダウンリンクチャンネルを実効的に使用する。
【００９８】
全般的なカバー領域を与える方法およびシステムに関して、本発明は静止軌道で使用される衛星の相対的な位置付けおよび数を考慮する。１ｋｍよりも良好な空間解像度でＧＥＯから地球の大部分をカバーするため、図５で示されているように少なくとも４つの衛星のコンステレーションを必要とする。以下説明するように、図６は５つのイメージング衛星を有するシステムを示している。
【００９９】
図５、６のコンステレーションの詳細を説明する前に、５００ｍの天底解像度で設けられるフルディスクイメージングシステムを有する単一のＧＥＯ衛星が北緯および南緯約７５°および天底から東経および西経プラスマイナス７５°との間で地球のディスクを観察することができる。関係する実効的な区域は中心を衛星の天底点にして地球表面上のフルサークルを記述することにより見られる。この場合、実効的なカバー領域は半径７５°のコーン内の地球表面および地球の中心の天頂との交差点により生成される状況により規定されるか、または示されているように直径１７．３°のコーンおよびＧＥＯを中心とする天頂で示されることができる。多数の衛星により、北緯および南緯７５°または地球表面の９６．６％のカバー領域は両者とも連続的であり、完全である。しかしながら、高価な衛星の数は必ず限定されなければならず、イメージの解像度は太陽直下点からの距離の増加にしたがって劣化する。高い解像度の光学系は広いカバー領域のコーンを与える。天底で５００メートルの解像度を与えるシステムは５２．５°の半径のコーンを中心とする地球により規定された地域内で約１ｋｍの解像度を与える。
【０１００】
例えば、図７で見られるように、３つの等間隔の衛星は５００ｍの解像度のシステムで地球の５０％に満たない範囲で１キロメートルよりも小さいカバー領域を与えることができる。３７５ｍの解像度の光学系でさえも、カバー領域の大きなギャップは低および中緯度に存在する。それと対照的に、図７で示されているように、４つの衛星はそのギャップを埋め、地球のほぼ３／４まで同一レベルのカバー領域を与えることができる。したがって、キロメートルよりも小さい解像度で地球の大部分をカバーするために、少なくとも４つの衛星が約５００メートルの解像度を有するイメージングシステムが設置されることを必要とされる。図７は４つの衛星から５つの衛星への増加によって改良が増加することを示している。
【０１０１】
４つの衛星の配置が図５に示されており、それら４つの異なるイメージング衛星は５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ である。衛星は通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ により増加される。イメージング衛星５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ と、通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ は示されているように地上制御設備５１５ 、５１７ 、５２３ 、５１３ と通信する。さらに、通信中継テレポート５２１ 、５２４ 、５１９ は中継能力を与えるために設けられる。中継能力の目的および機能は、視線通信が可能ではないときに全般的な分散とイメージング衛星により捕捉されるデータの分配を容易にすることである。
【０１０２】
全般的なイメージ分配特性に関して、各イメージング衛星５０１ 、５０５ 、５０７ 、５１１ はＸバンドまたはＫＡバンドトランスポンダを使用するＸバンドまたは代わりにＫａバンドリンクのいずれかの宇宙地上通信リンクを使用して地上へイメージデータを送信する。衛星アンテナはほぼ全体的に可視の半球をカバーするためにフットプリントを与えるような形状に成形され大きさにされている。代わりに、アンテナは特定のカスタマをサポートするように特定の地理的位置へ誘導される特別なスポットビームを与えるように構成されている。イメージデータは各衛星から衛星の視線内のあらゆる場所のユーザへ直接放送されることができる。商用の通信衛星５０３ 、５０８ 、５０９ でリースされたトランスポンダを使用して１つの受信機サイトから実時間データを分配することも可能である。インターネットのような地上ベースのネットワークの容量が増加するとき、商用の通信衛星はこの構造およびＬＭＤＳのような無線通信ノードの追加を容易にする。通信およびデータ分配用の全般的なインフラストラクチャを使用して、本発明は別々の放送としてまたはインターネットまたはその他の地上ベースのネットワークを経て“プル”により利用可能なデータとして“プッシュプル”アーキテクチャで各衛星に対する単一の受信機サイトから半球分配を実行することを考慮している。用語“プッシュプル”は連続的に放送されるまたは相互動作的にリクエストされることができるデータを示している。データは必要とされる頻度でインターネットをプルオフされることができる。
【０１０３】
実時間データは各衛星の視線またはＧＥＯ水平線を超えて分配されなければならない。これは少なくとも３つの商用通信衛星のネットワークにおいてリースされたトランスポンダ帯域幅を使用して、または代わりにイメージング衛星間のクロスリンク接続を使用して、またはこの２つの組合わせによって行われることができる。
【０１０４】
マルチメガ画素イメージの実時間の全般的な分配は、遠隔感知するプラットフォームの宇宙から地上への通信サブシステムがデータを集収する速度と同等の速度でデータを送信する適切な遠隔測定帯域幅を有する。典型的にチャンネル当たり約１５ＭＨｚの実際に必要とされる帯域幅の量はデータ圧縮技術により減少されることができる。十分な帯域幅がコンステレーションの各衛星エレメントからデータを伝播するように各通信衛星に割当てられ、これは各衛星の各カメラで約１５ＭＨｚの帯域幅を含んでいる。３つの通信衛星は半球間に通信リンクを与えるが、衛星間で中緯度から高緯度の地球表面の多くが直接視線中にないので、カバー領域にギャップが存在する。丁度４つのＧＥＯ観察プラットフォームが表面のさらに完全なカバー領域を与えるように、グローブ周囲で等間隔の４つの通信衛星は少なくとも高い容量の地上通信リンクが世界の全ての地域で十分に展開されるまでエンドユーザへ直接データを放送できる。
【０１０５】
商用の通信衛星によるデータの分配は各イメージング衛星に対する少なくとも１つの地上局が“ベントパイプ”として作用することを必要とする。この地上局は標準的な地上ベースの通信線により直接受信するデータを少なくとも１つの“テレポート”へ別ルートで送信し、テレポートでは、さらに分配するためにこれは通信衛星に送信される。テレポート設備はまたローカルな水平線の下に位置する他のイメージング衛星からのデータ送信を受信するためのベントパイプとして作用してもよい。最終的に、北緯および南緯約７０°間の地球の任意の点の水平線より上の通信衛星はローカルな水平線より下の衛星からのデータを分配し、そのため直接的な放送は可能でない。さらに、分配のボトルネックを防止するために、データは衛星の視線内のあらゆる場所での受信を可能にするように可能な限り広い地域にわたって放送されることが好ましい。
【０１０６】
図６は図５に類似しているが、５つの異なるイメージング衛星６０１ 、６０３ 、６０５ 、６０７ 、６０９ が設けられている。図６で示されているシナリオでは、３つの通信衛星がイメージング衛星で受信されるデータを分配するために世界中の通信をサポートする。勿論、付加的な通信衛星およびテレポートが同様に使用されることができる。
【０１０７】
図８は本発明で使用されるイメージング衛星の分解図である。アンテナ８０１ と８２３ のような通信アンテナは衛星上に含まれ、これは制御およびデータの分配のための通信リンクを与える。衛星の構造はスターセンサ８０３ 、ラジエータ８０５ 、スラスタ８３７ 、ペイロードサポート８３５ を含んでいる。スターセンサ８０３ はイメージングシステムが適切に整列されることができるように衛星と地球の相対位置を検出する姿勢制御機構としての役目を行う。太陽パネル８３３ はパワーをシステムへ与える。さらに、種々のバッテリ８２５ がオフデッキ８２１ に設けられ、パワーをメインモータ８１９ へ提供する。圧力タンク８１７ はシステム制御機能を与える機上プロセッサ８１５ に位置される。トランスポンダ８１３ は衛星と、クロスリンクの他の衛星との間または地上局への間に通信能力を与える。加速度計８１１ とモーメンタムホイール８０９ は衛星の中間デッキ８３１ 部分に設けられて、衛星を安定する能力を与える。１つの代わりの実施形態では、地球のイメージを横切る走査が特定の走査シーケンスにしたがって所望のイメージを捕捉するため衛星が特別な量を回転するように予め定められた量だけホイール８０９ をデスピンすることにより実行されるとき、走査動作が衛星により実行される。この走査動作は慣性基準８２７ と調節して実行され、それによって衛星のスピン量が制御される。通信データリンク８２９ は例えばデータの分配に使用される少なくともＮ個の通信チャンネルをサポートするためにＸバンドまたはＫＵバンドの通信をサポートするためのの専有のデータリンクを与える。ペイロードデッキ８３９ は地球のイメージを捕捉する衛星のイメージング部分をサポートする。
【０１０８】
図９は図４で前述したイメージングシステム制御装置４０１ のブロック図である。制御装置４０１ はＣＰＵ ９０１を関連するハードウェアへ相互接続するためシステムバス９０３ を使用する。特に、ＣＰＵ ９０１はＲＯＭ ９０７からソフトウェア命令を受信し、このＲＯＭ ９０７はフルディスク動作と、地球表面を横切って点を追跡するＧＥＯ基準追跡動作とを実行するための制御アルゴリズムと、イメージングシステムを予め定められた期間に特定の方向で停止させるための停止点決定アルゴリズムを含んでいる。ＲＡＭ ９０５は一時的なデータを保持し、これは遠隔測定システム５１７ （図４）からのデータと、フルイメージ圧縮機構４１５ によりイメージ比較器４０９ により与えられる決定情報を受信するときに使用されてもよい。ＡＳＩＣ ９０９とＰＡＬ−９１１ はハードウェア方法で随意的にＣＰＵ ９０１で動作されるアルゴリズムで動作するようにＣＰＵ９０１ と共同して動作する。ＣＰＵ ９０１からの出力はＩ／Ｏ制御装置９１３ を経て光学および走査システム４０３ （図４）およびＣＣＤイメージングシステム４０５ （図４）へ転送される。
【０１０９】
フレームバッファ９３０ はフレームバッファ９３０ が衛星イメージングシステムから一度に情報の１フレームを受信し、時間における隣接点で取られる他のデータフレームを有するデータフレームを付加し、平均し、正規化し、それによって衛星のイメージングシステムがハイパー空間的解像度モードで動作されるときに特定のイメージの解像度について改良する。さらに、ビデオフレームを平均することによって、イメージングシステムの実効的な解像度は改良される。代わりに、地球のイメージのフルディスクが選択されないで地球表面の特定の地域がＩＯ制御装置９１３ を経て受信されたユーザリクエストに基づいて停止されるスポットステアリング動作モードで衛星が動作されるならば、イメージングシステムにより処理され集収される光エネルギの量は増加し、イメージングシステムの目的である地球表面のさらに正確な表示を与える。
【０１１０】
パターン認識機構９３５ はまたシステムバスに接続され、加入者が交通渋滞に関する情報をリクエストする高速道路および他の通路を有する地球表面上の選択された部分の背景イメージをそこに含んでいる。さらに、パターン認識機構９３５ は加入者区域によりサービスされる予め規定された交通レベルの予め保存されたイメージのデータベースを含んでいる。これらの各加入者区域は検索を容易にするためにデータベース中の加入者番号によりカタログに入れられている。加入者が渋滞情報をリクエストするとき（または代わりに予め定められたスケジュールベース）、パターン認識機構９３５ はフレームバッファの内容をフレームバッファ９３０ から検索し、これを解析下の地域の予め保存された区域に対して比較する。解析は反射されたまたは放出された光の色または強度の変化に基づいてもよい。パターン認識機構９３５ は、渋滞のさらに高い程度も同様に使用されるが、高速道路の予め定められたセクションの交通渋滞の“高”、“中”、“低”を決定するためにフレームバッファ９３０ の内容が十分に予め定められたしきい値レベルに近いか否か（例えば高い交通渋滞度の記憶されたイメージと強く相関する）を決定する。パターン認識機構はフレームバッファ９３０ に含まれている保存されたパターンとイメージ情報との間の差動作を実行し、（平均最小二乗決定のような）多数の検出アルゴリズムの１つを使用して、その特定の地理領域に存在する可能性が高い渋滞パターンを識別する。決定が一度行われると、パターン認識機構９３５ はＩＯ制御装置９１３ により地上局へ送信するための渋滞レベルメッセージをＣＰＵ９０１ へ送信する。
【０１１１】
代わりに、交通渋滞量を認識するプロセスはプロセッサと、例えば図１１で示されている端末のメモリ特徴を使用して地上端末で実行されてもよい。しかしながら、この実施形態では、ＣＰＵ ９０１は交通渋滞メッセージを生成し、加入者の交通サービス情報をリクエストしている加入者へ分配するため交通渋滞メッセージをＩＯ制御装置９１３ を経て地上局へ送信する。
【０１１２】
［静止軌道からのハイパー解像度イメージング］
光波長で静止軌道から地球のカバー領域を与えることは、ここでは“ハイパー解像度”と呼ばれ、低地球軌道の現在のシステムに匹敵する空間解像度で全体的に観察可能な地球表面の非常に頻繁なイメージを与える手段を有する。定量的には、ハイパー解像度は１００メートルの画素の瞬間的な視野（ＩＦＯＶ）よりも非常に良好な空間解像度で、２−３分毎よりも頻繁な時間解像度で、全体的な観察可能の地球のカバー領域を意味する。代わりに、ハイパー解像度はスポットスティアリングと共に使用されてもよく、その場合には空間ベースの光学系が連続的な方法で走査されるのではなく、需要ベースで地球表面の予め定められた位置に停止し続ける。
【０１１３】
［ＧＥＯベースのハイパー解像度カバー領域システム（ＧＨＲＣＳ）についてのシステム設計の考察］
通信の考察：
ＦＣＣはパッシブな地球探査に関わる衛星と地球との通信でＸバンドとＫａバンドを割当てる。Ｘバンド（８，０２５−８，４００ＭＨｚ）では３７５ＭＨｚが認可され、Ｋａバンド（２５．２５−２７．００ＧＨｚ）では１．７５ＧＨｚが認可される。Ｘバンド容量は３７５Ｍｂｐｓであり、Ｋａバンド容量は１．７５Ｇｂｐｓであり、これは毎秒当たり送信されることができる最大の圧縮されていないデータ量と、対応する地球の最高の解像度区域を特徴とする。前述の定義下で、地球のフルディスクの“生”のカバー領域を実現する１実施形態では、地球のフルディスクの走査は２分毎に実行される。正確な空間的および時間的解像度はこの限定値と釣り合った正確な値に到達するための交換条件である。（例えば１００：１の）データ圧縮の想定はこの限定を増加する。これは限定をＣＨＲＣＳの容量に設定する１方法を提供する。
【０１１４】
イメージサイズ＝１．７５Ｇｂｐｓ＊１２０秒／フルディスク＊１００／８ビット／バイト＝２，６２５ＧＢ／フルディスクまたは２．６２５テラバイト／フルディスクである。１イメージ画素当たり１バイトでは、これは片面に１６２万の画素のアレイであるが、アレイサイズの問題を解決するために地球のディスクを横切って走査されるマルチメガ画素アレイを使用することも可能である。
【０１１５】
地球のフルディスクのサイズは１７．３度または０．３０２ラジアンであり、これは約０．１９マイクロラジアンの範囲を限定しなければならない。これは６．８メータの天底解像度へ変換する。（光学系エンジニアにより容易に理解されるように）ＤＳＰまたはＨＳＴが本発明の応用に一度適合され、地球をふり返るためにＧＥＯに位置され望遠鏡光学系を変更するならば、この値もＤＳＰまたはＨＳＴにより実現される。ＨＳＴの単なる寸法はモザイクイメージを組立てるために地球のディスクを横切るラスタータイプの走査を実行することを困難にする。マルチメガ画素アレイを想定すると、わずか６８０マイクロラジアンの“フットプリント”または“視野”により２００，０００を超える別々のフレームが１つのフルディスクイメージを完全にするために必要とされる。２分間では、１フレーム当たり６００までのマイクロ秒の積分時間になり、これは最も明るい日照状態で最良に動作する。
【０１１６】
その代わりに、ハイパー解像度の動作モードは走査モードで動作する必要はなく、光学系が交通渋滞応用のような高解像度イメージを必要とするある地理区域で訓練されたスポットスティアリングの動作モードで動作する必要がある。この状態では、衛星光学系が訓練される地域は加入者または加入者グループからのリクエストする方法により与えられ、それによって加入者および候補加入者によりカバーされる区域だけが衛星光学系が訓練される区域でカバーされる。例えば、スポットスティアリング動作モードでは、水で覆われている地球表面は走査されないで、居住人口の大きな大陸のような交通渋滞情報が有効である区域だけがスポットスティアリングモードの主体である。
【０１１７】
この図示された実施形態では、光学的に変更されたＨＳＴはＧＥＯ中に位置され、これは片面が約３，２００画素の複合検出器により動作し、１６個の現在の８００×８００検出器からなり、側面が４セットである。２つの代わりの緩和技術が利用可能である。第１に、大きい検出器アレイを使用して、解像度はアレイの構造価格と製造の複雑さを軽減するためにやや低下される。したがって、この実施形態では、サイズが実効的に８，１９２×８１９２画素である検出器アレイを与えるため４つの４，０９６×４，０９６のコダック検出器の２×２アレイを使用する。１０メートルの解像度を想定すると、角度画素サイズは約０．３マイクロラジアンである。８，１９２画素は２．４６ミリラジアンの視野を与える。モザイクを作成するために１５，１００のみの別々のイメージが必要とされる（特別な位置が光学的に解析されるスポットスティアリングモードで動作するためにはさらに少数のイメージしか必要とされない）。この場合、フレーム積分時間は約８ミリ秒であり、これはほとんどの通常の昼間の状態で地球を映像化するのに適している。しかしながら、モザイクの動作モードでは、望遠鏡を地球のディスクを横切って東から西、北から南へラスタースタイルで走査することは複雑な操縦システムを必要とする。
【０１１８】
望遠鏡を走査する代わりの１つとして、別の実施形態は望遠鏡を地球の天底から離れて、（図４の光学的および走査システムに含まれている）地球の背面から望遠鏡の主要な光学系へ光を反射するように位置されている回転する切子面反射器の方向を指向させる。切子面反射器は地球をカバーするのに必要なラスター走査を与えるためにステッピングミラーのアレイで構成されている。このようにして、非常に小さく、体積の少ない反射器が衛星から分断され、主要な機器中に誘起される運動および振動からこれを隔離する。反射器は地球の回転軸に平行に回転し、それによってモザイクイメージの一体性を混乱させる安定化の問題を最小にし、局に位置する反応ガスの費用を最小にする。
【０１１９】
夜間のイメージングは、走査区域が減少されるか異なるシステムが使用されない限り、夜間にカバー領域を与えるように最適化（減少）された解像度で、低い光レベルのため問題が残る。その代わりに、夜間のシステムは低い光のＴＶで使用される種類のイメージ増強装置と結合されている超高感度検出器アレイを単に使用する。
【０１２０】
さらに別の実施形態として、検出器アレイの数は望遠鏡の焦点面で増加される。アレイの寸法を４×４に増加するか、１６のこのような検出器は、大きいパワー要求を必要とし、より高価な解決策であるが、その性能において非常に大きな改良を行う。５ミリラジアンの視野は、フルディスクの走査に必要とされるフレーム数がフレーム集積時間当たり約３６５０または３３ミリ秒まで減少されることを意味する。
【０１２１】
スポットスティアリングの実施形態を使用して、ＨＳＴは特定の地理区域における光学情報の集収を可能にする焦点面で感光性の記録装置（例えば大きいＣＣＤアレイ）を使用し、したがってフルディスクイメージングを与えないことを犠牲にして、１メートルの解像度が可能である。
【０１２２】
図１０のａはハイパー解像度の動作モード（走査または停止）で動作しているときの衛星の光学系の視野である高速道路を示している。高速道路１００１は左側レーン１００１Ｌ と右側レーン１００１Ｒ との両者を含んでいる。右側レーン１００１Ｒ では、示されているように暗ビークル１００３、明ビークル１００５、中間の陰影を付けられたビークル１００７が示されている。衛星上のイメージングシステムは異なるビークルと、道路１００１を包囲する情景から反射する光エネルギを受信する。衛星で受信された光エネルギはその後、特定のレーンの予め定められた量の交通渋滞を有する特定のシーンの背景イメージに対して比較される。スポットスティアリングモードの衛星光学系によりカバーされる領域は、パターン認識機構中に保存されている背景イメージに関連する特別な識別子を有する各格子により分割される。交通渋滞サービスの加入者は関係する地理的区域の特定の識別子を有するメッセージ（デジタルまたはアナログ）をこの特定の加入者へ送信し、パターン認識機構（図９）は衛星の光学系が訓練されている地域の特定のサブ部分についての渋滞量を報告する応答メッセージを処理するために渋滞関係情報を準備し、これをＣＰＵへ提供する。この渋滞情報を使用して、サービスプロバイダまたはエンドユーザ自身はコンピュータが生成したマップディスプレイで示される道路に（ひどい渋滞の場合には赤等の色のような）指示をオーバーレイしてもよい。自動車の運転者は渋滞の少ない交通ルートを発見するため、または移動時間量を最小にするために新しい交通ルートを提案するためにこの情報を使用する。このようなマッピングプログラムは、ルートが設けられているユーザの観察可能なディスプレイスクリーンを含んでいる多数の新型のビークルで利用可能であり、ルートは新しいルートを計画するための走行の推奨を含んでいる。渋滞のオーバーレイ情報を使用して、ディスプレイシステムは現在推奨されているルートが受ける渋滞量を避ける（または少なくとも考慮）代わりのルートを推奨してもよい。
【０１２３】
受信された反射光の量と、したがって特定の道路に対する観察されたコントラスト量は特定のスクリーン内に入るビークルの色の関数である。しかしながら、平均して、観察される区域が大きい程、可能性として、高速道路の表面と、高いコントラストを成すグレースケールを有するビークルの割合との間にコントラストを与えるのに十分な反射度を有する相当数の自動車が存在する。また、時間的なデータは、高いコントラストを有するビークルが高速道路を走行しているか否かを決定するために隣接フレームを比較するために使用され、ここでは、渋滞は時間の関数としてビークルの距離の関数として観察される。
【０１２４】
図１０のｂは道路の左側レーン１００１Ｌ が道路の右側レーン１００１Ｒ よりも渋滞が非常に少ない状態を示している。この状態では、衛星（または代わりに地上局）で生成された交通渋滞情報メッセージはレーン特定渋滞メッセージでエンドユーザまたはマッピングサービスへ送信される。図１０のｃは左側レーン１００１Ｌ が交通の右側レーン１００１Ｒ よりも渋滞している別の状態を示している。
【０１２５】
図１１はｅメール警報メッセージと渋滞交通情報メッセージを発生し、渋滞交通メッセージのリクエストを受信するため地上局３０８ で使用されるコンピュータ設備を示している。同様に、図１１の端末１１１１０ はまた気象関連情報とイメージングデータとを船１２００（図３）のような海洋船へ送信するための中間通信設備を与えるように構成され、それによって船１２００は直接放送または地上機構またはＬＥＯ通信設備による再放送により更新された気象情報を受信する。端末１１１１０ はシステムバス１１５０により相互接続される複数のアイテムを含んでいる。バス１１５０は一時的な結果を保持し、衛星に与えられるイメージデータをバッファリングし、サービスリクエストメッセージを実行し、区域中の特定の気象事象の警告について加入者へ分配するためのｅメールメッセージを発生し一時的に記憶するためＣＰＵ１１００をＲＡＭ１１９０へ接続する。
【０１２６】
ＲＯＭ１１８０はここで説明する方法を実行するようにＣＰＵ１１００により実行されるプログラムメモリとしてコンピュータの読取り可能な命令を記憶する。ＣＰＵ１１００により実行される動作の代わりに、またはその補足として、ＡＳＩＣ１１７５とプログラム可能なアレイ論理装置（ＰＡＬ）１１７０も特殊化されたコンピュータ動作を与えるためにシステムバスに接続される。入力制御装置１１６０はシステムバスに接続し、キーボード１１６１、ポインタ装置１１６２、またはハウジング上のキーパッド１１６３により入力されるメッセージを調節する。このようにして、図１１で示されている端末を局部的に動作するオペレータは、システムを動作して、必要な動作決定および制御を行ってもよい。ディスク制御装置１１４０はシステムバス１１５０へ接続し、そこには取外し可能な媒体駆動装置１１４１とハード駆動装置１１４２が接続されている。通信制御装置１１３０はまたシステムバス１１５０へ接続し、データが衛星無線周波数リンク１１３１またはネットワーク１１３２の無線または配線された地上ネットワーク（ＬＥＯリンクを含んでもよい）によって双方向機構で送信される機構を提供する。Ｉ／Ｏ制御装置１１２０は外部ハードディスク１１２１とプリンタ１１２２とを相互接続する。ディスプレイ制御装置１１１０は内部ＬＣＤディスプレイ１１１２とＣＲＴ１１１１とを相互接続し、これらは加入者に分配されるマップおよびメッセージとを処理するために使用される。
【０１２７】
図１２は高解像度動作モードを制御し、静止軌道から観察されるときの交通渋滞情報を発生し、交通渋滞メッセージ情報サービスにより使用されるメッセージを生成するプロセスを説明したフローチャートである。このプロセスはステップＳ１２０１ で開始し、ここでは衛星が１０メートル以下の解像度が実現される高解像度の動作モードで動作しているか否かについての問合わせが行われる。高解像度の動作モードの問合わせはまた衛星光学系がフルディスクイメージを与えるために走査されるか否かに関する。ステップＳ１２０１ での問合わせに対する応答がノーであるならば、プロセスはステップＳ１２０２ に進み、ここではディスク全体の通常のイメージ処理が実行され、続いてそのプロセスは終了する。しかしながら、問合わせに対する応答がイエスならば、プロセスはステップＳ１２０３ へ進み、ここでは高解像度の動作モードが恐らく選択されるならばフルディスクイメージングで実行される。
【０１２８】
その次に、プロセスはステップＳ１２０４ へ進み、ここで特別な区域は、スポット走査動作で動作される場合に集収されるイメージデータが選択された領域のためのものであることを確実にするために加入者により識別される。その後、プロセスはステップＳ１２０５ へ進み、ここではフレームバッファの平均化が実行されるか否かに関する問合わせが行われ、それによって多数のフレームが特定の区域で捕捉されるのに十分な時間が利用可能であるならば、強化された解像度が実現される。ステップＳ１２０５ で問合わせに対応する応答がイエスであるならば、プロセスはステップＳ１２０６ へ進み、ここでは隣接フレームの平均化が行われ、結果的なフレームは予め定められた数のフレーム（５フレームのようなｘ）をコンパイルし、平均した後に正規化される。プロセスはその次にステップＳ１２０７ へ進み、ここでは結果的なフレームは記憶されたフレームと比較され、２つのフレームの差はしきい値と比較され、それによって観察された交通が記憶されたイメージフレームに関連するある予め定められた渋滞レベルに等しいことを示すために差のレベルが十分小さいか否かを決定する。プロセスはその後ステップＳ１２０８ へ進み、ここではメッセージはＲＦ通信または地上ネットワーク上のデジタル通信によりメッセージ渋滞サービスプロバイダ（サービスプロバイダ）へ送信される。プロセスはその後、ステップＳ１２０９ へ進み、ここではサービスプロバイダまたは加入者自身は、加入者が現在位置する特定の位置に基づいて交通の渋滞についての付加的なメッセージが処理されるようにリクエストする。
【０１２９】
図１３は、交通渋滞情報のレベルをエンドユーザまたは加入者サービスへ報告するように地上端末システム（その代わりに衛星システム）により与えられる特定のメッセージの内容を示したデータ構造である。第１のデータフィールド１３０１はリクエスタの識別子を含んでいる。このリクエスタの識別子は特定のリクエスタがサービスを使用する権限を有するか否かを決定するためにデータベースに対して比較される。データフィールド１３０２は衛星が特定の地理区域に関する適切なデータを加入者へ与えることを確実にするために特定の加入者の地理的区域の識別子を含んでいる。データフィールド１３０３は渋滞の程度（動かない、ゆっくり動く、渋滞がない）に関するある予め定められたレベルにしたがって異なる渋滞レベルを示す渋滞報告キーを含んでいる。データフィールド１３０４はその後、データフィールド１３０３の渋滞報告キーに対応する観察された渋滞レベルインジケータを含んでいる。
【０１３０】
図１４は加入者の特定のビークル内で使用されるメッセージ交通報告サービスにより使用される方法のフローチャートである。プロセスはステップＳ１４０１ で開始し、ここでは渋滞メッセージは加入者のビークルのような特定のディスプレイサイトで受信される。プロセスはその後、ステップＳ１４０３ へ進み、ここでは加入者周辺の特定の位置を示すマップがその加入者の移動ルートについての渋滞情報と重ねられる。プロセスはその後、ステップＳ１４０５ へ進み、ここでは図１１で示されているように（汎用プロセッサであってもよい）加入者端末のプロセッサは例えばイメージング衛星システムにより先に報告された渋滞情報に基づいて加入者が移動するのにより迅速なルートを識別する。プロセスはその後、ステップＳ１４０９ へ進み、ここではオペレータが代わりの別のルートを選択したか否かについての問合わせが行われている。問合わせに対する応答がイエスならば、プロセスはステップＳ１４１１ へ進み、ここではディスプレイは新しく選択されたルートを示している改訂されたマップが更新され、その後プロセスは終了する。
【０１３１】
図１５はある地理的区域に位置すると識別されている加入者にｅメール気象警報サービスを生成する方法のフローチャートであり、その区域に影響する気象事象が現在観察されている。プロセスはステップＳ１５０１ で開始し、ここで地上局３０８ （図３）のようなサービス局はイメージング衛星から生の光気象データを受信する。プロセスはその後、ステップＳ１５０３ へ進み、ここで（図４のパターン認識機構９３５ で実行されるように）気象パターンデータは特定の事象の予め記録された気象パターンに対して比較され、それによってある気象パターンが検出されることができる。プロセスはその後、ステップＳ１５０５ へ進み、ここでは危険な気象パターンがその後、パターン認識解析の結果に基づいて予測される。続いて、プロセスはステップＳ１５０７ へ進み、ここではｅメールメッセージが生成され、危険な気象パターンがステップＳ１５０５で存在すると決定されたその区域の加入者へ分配される。さらにｅメールメッセージが制御局および加入者へ送信され、それによって補正動作が取られ、安全性についての警戒が同様に行われる。さらにｅメールメッセージがメディア団へ送信され、それによってリポートとパースペクティブニュースのリポートがそれらの特定の気象パターンで報告するために行われる。
【０１３２】
図１６は、本発明にしたがって、衛星３００ または３１４ （図３）により集収されたデータが物品等の有用物の取引サービスへ“データフィード”を与えるために“解釈”サービスに分配される方法を示すフローチャートである。プロセスはステップＳ１６０１ で開始し、ここで生の気象ビデオデータが実時間で受信される。データはステップＳ１６０３ で中央解釈サービスにより解釈される。中央解釈サービスは特定のセクタ内の気象活動の特徴を確認するために雲の動き、稲光、直接イメージ中の光および色等のパターンを認識するセクタ単位の（地理的）パターン認識ソフトウェアを含んでいる。例えばあるセクタでは、予測しなかった雷雨が特定の穀物の収穫物にわたって生じ、したがって予測された割合よりも多くの穀物の損失が生じる可能性を与える。
【０１３３】
このような警報がステップＳ１６０５ で識別されるとき、中央解釈サービスはその特定のセクタ内の活動（この場合、穀物の収穫物の特定の生産高に関連する）に関する情報をリクエストしている特定の加入者に対するデータベースを問合わせる。加入者がステップＳ１６０７ でデータベース中で識別されるとき、プロセスはステップＳ１６０９ へ進み、ここでそれらの特定の加入者は特定の物品の現在の価格に影響する気象に関するデータを通知される。加入者はｅメール、ページャメッセージ、またはその他のタイプの無線または有線通信メッセージにより通知される。このメッセージは特定の位置に送信される配線されたメッセージであってもよく、その後無線機構（代わりに有線ネットワーク）を経て放送され、それによって物品フロアで取引業者はデータを受信し、実時間評価を行い、このデータに基づいて取引を行う。したがってステップＳ１６１０ のようなローカルエリアの加入者にデータを無線で放送することは本発明にしたがってデータを分配する１つの随意選択的な機構である。結果として、プロセスは終了する。
【０１３４】
図１６による方法を使用すると、（将来の市場のような）物品の取引業者は公共的に利用可能なデータに基づいてアクチブに実効的に取引をすることができるが、特定の能率的で有効な方法で分配される。
【０１３５】
図１７は、本発明にしたがって静止軌道から観察可能な特定の気象事象が幾つかの方法で輸送ルートに影響する可能性があることについて特定の加入者に通知するプロセスを示したフローチャートである。プロセスはステップＳ１７０１ で開始し、ここでデータは受信され、その後ステップＳ１７０３ でデータは中央解釈サービスにより解釈される。中央解釈サービスは加入者によりリクエストされるとき特定の輸送ルートを観察する。プロセスはその後、ステップＳ１７０５ へ進み、ここで特定の輸送ルート（または交通渋滞のような他の影響）に影響する気象データの特徴が特徴付けられる。特定の格子素子（即ち観察された地理的区域の部分）が特定の問題を有するものとして検出されるとき、プロセスはステップＳ１７０７ へ進み、ここで問合わせは特定の輸送ルートに影響する事象に関する通知をリクエストしている加入者に対するデータベースで行われる。
【０１３６】
特定の加入者が一度識別されると、プロセスはステップＳ１７０７ へ進み、ここで電子メッセージがステップＳ１７０９ で加入者へ送信される。それに応答して、加入者はフィールドに存在するアセット（例えば特定の高速道路でのトラック等）で再ルート設定の肯定的な行動を取るか、そのときに車庫のビークルを発進しないことを選択する。プロセスは随意的にステップＳ１７１０ を含み、ここでデータは瞬間的に妨害された輸送ルートに遭遇することが予測されるビークルに対して直接的に無線で放送される。続いて、プロセスは終了する。
【０１３７】
この輸送サービスは海運業（トラックおよび海洋カーゴ船）で使用されてもよい。このようにして、輸送サービスはそれぞれの船隊によりカバーされている区域にそのアセットを配備することにより実効的な価格で動作することができる。同様に、カーゴの海運業とは別に、データは空港と特定の航空サービスが交通を渋滞の少ない妨害の少ないルートへルートを再設定するためにデータを使用してもよい。この方法による１つの利点は航空機が気象で妨害を受けた地理区域を避け（したがって乱気流を避ける）また気象に関する遅延が存在するとき空港の不所望な遅延を避けるルートで移動する機会を有することである。
【０１３８】
図１８は気象データがステップＳ１８０１ で受信され、ステップＳ１８０３ でアーカイブされる本発明にしたがったプロセスのフローチャートである。データのアーカイブと並行して（処理が同様に連続的な方法で実行されるが）中央解析設備はステップＳ１８０４ でデータの解析を実行する。中央解析設備は自然災害により悪影響を受ける異なる地理領域を識別する。１つの例は竜巻予測システムである。竜巻（または他の事象）が存在するとき、中央解析設備はこれらの特定の自然災害を実時間で特別に識別し、その後ステップＳ１８０７でデータベースの問合わせからローカルの当局と、その地域の代理人を識別し、保険についての事前の注意を与える。
【０１３９】
本発明者は既存のシステムにおける欠点の１つが、危険な気象パターンの潜在的な動きが大きい地理範囲にわたり広く予測されているので、多数の人々は自然災害が実際に影響することを信じていない傾向があるということを観察している。しかしながら、この“信頼できない”情報の理由の一部は、時間的に不連続なイメージから、強烈な特定の気象に関する活動がどこで生じるかを予測することが困難であるためである。それと対照的に、本発明は個々の人が彼等の位置内に自然災害が存在するだけでなく、彼等に影響が及ぶ可能性が非常に大きいという“特別な注意”を与えられるように危険な気象事象をアクチブに追跡できる。したがって、人々は彼等が危険な気象事象を受ける可能性が典型的な通知システムよりも非常に高いので、安全の事前注意を行うように事前に注意を受ける。
【０１４０】
結果として、保険会社は各個人に自身の怪我または彼等の財産の破損を避けるための十分な事前措置を取らせ、それによって保険の支払い額を下げることにより利点を獲得する。結果として、プロセスはステップＳ１８１１ へ進み、ここで自然災害後の評価データが集収され、分配される。このデータは保険の鑑定者等へ分配され、それによって特別および迅速な行動が特別な自然災害事象後に取られる。
【０１４１】
図１９は気象に関する事象を考慮するために特定の公共施設がリソースをどのように再割当てするかを示したプロセスである。このプロセスはステップＳ１９０１ で開始され、ここでデータは実時間で受信される。続いて、プロセスはステップＳ１９０４ へ進み、ここでは基本的な施設のサービスはデータを評価し、厳しい気象の位置が特定の施設のサービスによりサービスされる区域内のどこにあるかを予測する。一度区域が識別されると、プロセスはステップＳ１９０５ へ進み、ここでその特定の施設のエクササイズ制御を行う（恐らく電子的に分配されたメッセージにより手作業または自動的）。（電気施設の実施形態では）格子内でパワーを再分配するために命令およびメッセージを発送することにより制御を行うことによって、中央施設サービスは特定の地域の過酷な気象の出現に基づいてパワー出力に対するロードをシフトすることができる。このようにして、公共施設の会社は過酷な気象中に公共施設のシステムを実効的コストでロードするために最も最近の利用可能な気象データを使用する。その後、プロセスは終了する。
【０１４２】
本発明の別の実施形態は、予測気象モデルがモデル内の実時間パラメータとして時間“Ｔ”を含むために使用される。典型的にこのようなモデルは分離した時間不連続なデータでフレーム単位のベースで動作する。しかしながら、本発明の使用により、実時間データに等しいデータが予測モデル内の変更情報率に関してより大きな信頼性を与えるように気象モデル内で使用されることができる。
【０１４３】
別の実施形態では、地上端末３０８ で使用されているコンピュータ（またはプロセッサ）は本発明にしたがって静止衛星により与えられる高い時間的および高い空間的解像度のイメージデータと組合わせるためにＮＥＸＲＡＤとＮＯＡＡドップラレーダデータを受信するように構成される。データ流の組合わせは、２つのデータソースからの情報が結合されない場合よりも（ＮＯＡＡの国立側候所の“短時間予報”サービスのような）気象予測サービスの潜在的な正確性を相互に強化する。ＮＥＸＲＡＤデータは（続いてエンドユーザにより処理されるため）生の形態またはイメージ形態で使用するのに利用可能である。１実施形態では、データはＮＥＸＲＡＤ情報分配サービスにより受信され、このサービスはインターネットによりデータを地上端末３０８ へ供給する。代わりに、エンドユーザは直接ＮＥＸＲＡＤデータと、本発明にしたがって無線通信により静止衛星によって与えられる高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを受信する。
【０１４４】
直接受信するとき、（気象予報サービスの装置であってもよい）エンドユーザの装置でプロセッサにより実行されるソフトウェアベースのプロセスは２つのデータ流を融合する。結合されたデータはレーダデータと、本発明により与えられる高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータとに関連するデータの属性を有する複合イメージの生成を可能にする。
【０１４５】
データ流は種々の方法で結合されてもよい。ダイナミックグラフィックの実施形態では、レーダデータは比較的大きい地理的区域の気象パターンイメージを与えるために使用され、さらに大きい地理的区域の一部の実時間の高解像度イメージは本発明にしたがった静止衛星により与えられる。この場合、高い解像度のＮＥＸＲＡＤ部分は大きいアストロビジョン衛星の可視イメージで“焦点スポット”として現れ、ここで焦点スポットのＲＡＤＡＲ解像度は可視イメージの残りのＲＡＤＡＲ解像度よりも非常に大きい。気象報告および予報エージェントは気象予報を行うとき大きい気象パターンと特別な高い時間的、高い空間的解像度のイメージとの両者を観察する利点を有する。その代わりに、オペレータに与えられる主要なイメージは静止衛星からのフルディスクの視野でさらに粗い解像度のデータにより与えられ、特別なスポットイメージはレーダデータにより与えられる。
【０１４６】
１つの動作的な文脈では、オペレータは気象警報メッセージを特定の気象事象にさらされる区域の加入者へ発送する。オペレータにより使用される装置は焦点スポットを誘導する他の領域をオペレータが選択することを可能にするグラフィックユーザインターフェース（ウェブページと対話するウェブブラウザであってもよい）を有するプロセッサを含んでいる。焦点スポットを誘導する領域を識別するオペレータに応答して、プロセッサは衛星の光学系が新たに選択された焦点スポットをカバーするように再度位置付けされることをリクエストするコマンドを地上端末３０８ へ発送する。
【０１４７】
データはディスプレイの別々のセクションでグラフィックフォーマットで示される文脈に融合されてもよい。このようにして、オペレータはディスプレイの一部分のレーダイメージを観察し、ディスプレイの第２の部分の高解像度データを観察する。この“１画像中の画像”の実施形態はオペレータが表示するための地球表面の異なる部分を選択する場合、制御特性を選択的に含んでいる。代わりに、２つのイメージが異なるディスプレイで並んで表示される。この構成では、オペレータはＮＥＸＲＡＤエネーブルイメージ（例えば）により表示される地球表面の大きなセクタを迅速に検査でき、同時に依然として本発明にしたがって利用可能な高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを観察できる。
【０１４８】
本発明にしたがって利用可能にされたデータはまた緊急管理者気象情報ネットワークにより提供されるデータを補足または、そのデータと融合されてもよく、このネットワークはユーザが気象予報、警報、その他の情報をほぼ実時間で直接的に国立測候所から獲得することを可能にするサービスである。ＥＭＷＩＮは臨界的な決定を行うためにタイムリーに気象情報を必要とする緊急管理者または公共の安全関係者により主として使用されることを目的とする。しかしながら、パーソナルコンピュータを有するオペレータはＥＭＷＩＮユーザであってもよく、したがって本発明により利用可能な高い時間的、高い空間的解像度のイメージデータを同時に表示するためにパーソナルコンピュータ（またはディスプレイを有する処理装置のその他の時間）を使用してもよい。代わりに、ＥＭＷＩＮ自体またはＮＯＡＡの国立測候所サービスのような他の気象報告代理人は気象予測サービスを予報または“短時間予報”する正確性を強化するために本発明により利用可能にされたデータを使用してもよい。
【０１４９】
本明細書で説明した機構およびプロセスは当業者により認識されるように、本明細書の考察にしたがってプログラムされた通常の汎用マイクロプロセッサを使用して実行されてもよい。適切なソフトウェアコード化は当業者により明白であるように、本発明の説明の考察に基づいて熟練したプログラマにより容易に処理されることができる。
【０１５０】
本発明はしたがってコンピュータベースのプロダクトを含んでおり、これは記憶媒体に位置され、本発明にしたがったプロセスを実行するようにコンピュータをプログラムするのに使用されることができる命令を含んでいる。この記憶媒体は、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気−光学ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、磁気または光学カードを含む任意のタイプのディスク、または電子命令を記憶するのに適した任意のタイプの媒体を含むことができるが、それに限定されない。
【０１５１】
１例として、本発明は静止軌道から実時間データを集収し、種々の形態でそのデータを加入者へ分配する。１実施形態では、データは地上情報サービスセンタを通じてセルラ電話（ｉ−モード電話を含む）、ＰＣＳ通信装置、パームトップ装置（例えばＰＡＬＭＩＶ）、ラップトップコンピュータ、ページャ、無線ナビゲーション装置、パーソナルデジタルアシスタント等のような無線装置を有する加入者へ分配される。データは連続的にまたは情報サービスセンタが加入者に対して潜在的に関係する事象が起きていることを決定し、加入者へ警報をメッセージとして送信し、関連するデータを加入者へ伝送した後に分配される。メッセージとして送信される警報はテキストメッセージ、ビデオ情報、オーディオ情報、または可聴アラームの音を発するために遠隔コンピュータ（例えば無線装置）へ示す事象信号を含んでもよい。さらに本発明はインターネットによりウェブページに接続する加入者へアクチブ内容のウェブページをサービスするためにウェブサーバを使用する。１例はウェブサーバにより与えられるデータをアクチブに更新するためにウェブサーバがアプレット、ジャパスクリプトまたは他の実行可能なコードを加入者へダウンロードする場合である。このようにして、加入者は加入者に関係する気象に関する適切な事象に通じている。
【０１５２】
明白に、本発明の多数の変形および変化が前述の考察を考慮して可能である。それ故、特許請求の範囲の技術的範囲内で、本発明が特別にここで説明した以外に実行されてもよいことが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
幾つかの通常の衛星の気象衛星カバー領域の説明図。
【図２】
走査シーケンスの第１の７つのイメージと７つのイメージの複合イメージとのステップステア動作のコンポーネントイメージを示す図。
【図３】
本発明にしたがった静止ベースの実時間高解像度イメージングおよびデータ分配システムの説明図。
【図４】
本発明にしたがったＧＥＯ衛星のイメージ処理部分で使用されるシステムコンポーネントのブロック図。
【図５】
本発明にしたがった４衛星コンステレーションおよび３衛星通信セグメントを示しているコンステレーション位置の説明図。
【図６】
図５に類似しているが、５つのイメージング衛星を含んでいる説明図。
【図７】
本発明にしたがった３衛星、４衛星、５衛星コンステレーションにおける地球カバー領域の割合対天底解像度の関係を示しているグラフ。
【図８】
本発明にしたがったイメージング衛星のコンポーネントの分解図。
【図９】
本発明にしたがった静止軌道イメージング衛星に設けられた制御装置に含まれるコンポーネントのブロック図。
【図１０】
超空間解像度を有するＧＥＯ衛星により観察されたときの高速道路の変化する交通渋滞度のオーバーヘッド図。
【図１１】
衛星から情報を受信し、衛星から与えられた情報に基づいて情報サービスを行う地上端末のブロック図。
【図１２】
ナビゲーションシステムと自動車の運転者へ分配される（環境状態および交通渋滞を含む）交通管理情報を生成するプロセスのフローチャート。
【図１３】
超空間解像度能力を有するＧＥＯ静止衛星から観察されるときの（環境状態および交通渋滞を含む）交通管理情報を報告するデータの構造図。
【図１４】
効率的なルート計画のため（環境情報および交通渋滞を含む）交通管理についての情報を受信し、使用するプロセスのフローチャート。
【図１５】
海洋および地上ベースの気象警報情報の分配および警報システムのフローチャート。
【図１６】
本発明によるデータが実時間方式で物品の取引に関するデータを提供する中央解釈サービスによりどのように使用されているかを示すフローチャート。
【図１７】
本発明にしたがって抽出された気象関連データが例えば航空路、船舶、トラック、海洋の貨物船の異なる輸送ルートにルート設定をする情報を提供するためにどのように使用されるかを示しているフローチャート。
【図１８】
自然災害事象を予測し、それらを回避し、その後のこのような事象により生じる損害を評価することにより保険関係のリスクを最小にするために本発明により使用されるプロセスのフローチャート。
【図１９】
本発明が電気ユーティリティ等の公益産業でパワーを再分配し、再割当てするためにどのように使用されるかを示しているフローチャート。
Claims (98)
- 静止軌道に位置されるように構成されているイメージング衛星において、
静止軌道にあるとき地球方向に向けて配置されるように構成され、地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージのデータを生成するように構成されているイメージセンサと、
前記一連のイメージが遠隔位置で実時間で観察されることができるようにデータをその遠隔位置へ送信するように構成されている送信機とを具備し、
前記一連のイメージの各イメージは１００ｍまたはそれよりも良好なハイパースペクトル解像度を有しているイメージング衛星。 - 前記イメージセンサは少なくとも１０２４×１０２４の素子を有している電荷結合装置を含んでいる請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記電荷結合装置は少なくとも２０４８×２０４８の素子を有している請求項２記載のイメージング衛星。
- 前記電荷結合装置は少なくとも４０９６×４０９６の素子を有している請求項３記載のイメージング衛星。
- 衛星が静止軌道にあるとき、前記イメージはそれぞれ１０ｍまたはそれより良好な解像度を有する天底のイメージに対応する解像度をそれぞれ有している請求項４記載のイメージング衛星。
- 一連のイメージのデータを生成するとき、イメージセンサが地球表面の異なる部分を知覚するように地球表面に関してイメージセンサの相対位置を変化するように構成されている走査システムをさらに具備している請求項１記載のイメージング衛星。
- 一連のイメージの前記データを生成するとき、前記イメージセンサにより観察される視野を調節するように構成されている光学系のサブシステムをさらに具備している請求項６記載のイメージング衛星。
- 前記走査システムは、イメージセンサに関するモータ付勢されたミラーの相対位置を調節することによって前記イメージセンサに衝突する光路を調節するように構成されているモータ付勢ミラーを含んでいる請求項６記載のイメージング衛星。
- 前記走査システムは、地球に関する衛星の相対的な回転を与え、地球の予め定められたスポットに関して前記イメージセンサの光路を変化させるように、モーメンタムホイールにより前記衛星に与えられるスピン量を制御するように構成されている制御機構を含んでいる請求項６記載のイメージング衛星。
- 前記走査システムは、ステップ−ステアパターンにしたがって前記イメージセンサに前記一連のイメージを生成させるように前記走査システムの走査動作を調節するように構成された制御装置を含んでいる請求項６記載のイメージング衛星。
- 前記走査システムに少なくとも１つのフル走査ラスター動作を実行させ、静止軌道基準追跡動作を実行させ、予め定められた停留時間中地球表面上の予め定められた部分に停止するように前記走査システムを制御するように構成されたソフトウェア再構成可能なプロセッサをさらに具備している請求項６記載のイメージング衛星。
- 前記送信機はデータを前記遠隔位置へ送信する前にデータを圧縮するように構成されているデータ圧縮機構を含んでいる請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記イメージセンサは夜間に地球表面のイメージを生成するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記送信機はクロスリンクを経て、前記データを別の衛星へ送信するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記送信機は前記データを直接地上端末へ送信するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記送信機は地上通信ネットワークにより前記データを前記遠隔位置へ送信するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記送信機はインターネットにより前記データを前記遠隔位置へ中継するように構成されたネットワークノードで送信するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 静止軌道における少なくとも４つのイメージング衛星のコンステレーションにおいて、各衛星は、
地球の方向に向けて配置され、地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージのデータを生成するように構成されているイメージセンサと、
前記一連のイメージが前記遠隔位置で実時間で観察されることができるようにデータを遠隔位置へ送信するように構成されている送信機とを具備し、
前記一連のイメージの各イメージは天底で取られるならば１０ｍまたはそれより良好なハイパースペクトル解像度を有し、前記少なくとも４つの衛星は少なくとも４つの衛星のそれぞれの視線内に位置されている地上施設と通信するように構成されているコンステレーション。 - データを受信し、地上ベースのテレポートによりそれを遠隔位置へ伝送するように構成されている少なくとも１つの通信衛星をさらに具備している請求項１８記載のコンステレーション。
- 静止軌道から実時間イメージデータを捕捉し分配する方法において、
地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージを形成し、
一連のイメージを表すデータ流を生成し、
データを遠隔位置へ送信するステップを含み、
前記一連のイメージを形成するステップは、
フレーム当たり１秒またはそれより速いフレームレートで一連のイメージを形成し、
天底で取られるならば少なくとも５００ｍの解像度をそれぞれ有する一連のイメージを形成するステップを含んでいる方法。 - 遠隔位置でデータを受信し、実時間観察のためにデータからイメージを生成するステップをさらに含んでいる請求項２０記載の方法。
- 一連のイメージを形成する前記ステップは、地球表面上の異なる位置で一連のイメージを生成するように地球表面の予め定められた部分を含んでいる視野にわたってイメージセンサを走査することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 一連のイメージを形成する前記ステップは、イメージセンサへの光路を調節することによってイメージセンサの視野を調節することを含んでいる請求項２２記載の方法。
- 前記走査ステップは、前記イメージセンサに導かれる光路を変更するために前記イメージセンサに関してミラーの相対位置を調節することを含んでいる請求項２３記載の方法。
- 前記走査ステップは、衛星ベースのモーメンタムホイールの速度の調節を含んでいる請求項２３記載の方法。
- 前記走査ステップは、イメージの一連のステップ−ステアを形成するために前記イメージセンサの走査を含んでいる請求項２３記載の方法。
- 前記一連のイメージを形成するステップは、フル走査ラスター動作、静止軌道基準追跡動作、停留点調節動作の少なくとも１つを実行するためにイメージセンサの制御を含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記送信ステップはデータの圧縮を含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記一連のイメージを形成するステップは、夜間に一連のイメージを形成することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記送信ステップはクロスリンクによりデータを別の衛星へ送信することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記送信ステップは前記データを直接地上端末へ送信することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記受信ステップは地上通信ネットワークによりデータを遠隔位置で受信することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 前記受信ステップは前記地上通信ネットワークとして、インターネットを介してデータを受信することを含んでいる請求項２２記載の方法。
- 静止軌道に位置されるように構成されたイメージング衛星において、
地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージを形成する手段と、
一連のイメージを表すデータ流を生成する手段と、
データを遠隔位置へ送信する手段とを具備し、
前記一連のイメージを形成する手段は、
１秒以下のフレームレートで一連のイメージを形成する手段と、
天底で取られるならば少なくとも５００ｍに等しいそれぞれの解像度を有する一連のイメージを形成する手段とを含んでいるイメージング衛星。 - 前記イメージセンサは、一連のカラーイメージの前記データを生成するように構成されている請求項１記載のイメージング衛星。
- 前記一連のイメージを形成する前記ステップはカラーで前記一連のイメージを形成することを含んでいる請求項２０記載の方法。
- 一連のイメージを形成する前記手段はカラーイメージを形成する手段を具備している請求項３４記載のイメージング衛星。
- １００ｍ以下のハイパー解像度容量を有するイメージング衛星システムにおいて、
静止軌道で使用するためプラットフォーム上に位置されるように構成され、地球方向を向いて配置され、地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージのデータを生成するように構成されているイメージセンサと、
一連のイメージが前記遠隔位置で観察されることができるようにデータを遠隔位置へ送信するように構成されている送信機と、
宇宙から観察されたときの特定の道路上に存在する交通量を決定する交通渋滞検出機構とを具備し、前記交通のインジケータは前記交通のメッセージに含まれているシステム。 - マップディスプレイシステムをさらに具備し、そのディスプレイに渋滞情報が前記マップに位置されている特定の道路の交通渋滞について表示される請求項３８記載のシステム。
- 海上気象報告システムにおいて、
地球方向に向いて配置され、地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージのデータを生成するように構成されているイメージセンサと、
前記一連のイメージが遠隔位置で実時間で観察されることができるようにデータを遠隔位置へ送信するように構成されている送信機とを具備し、
前記一連のイメージの各イメージは１００ｍ以下解像度を有し、前記遠隔位置は前記イメージセンサから集収された光情報により与えられる気象パターン情報を無線通信により受信するように構成されている海上の船である海上気象報告システム。 - 気象事象報告システムにおいて、
地球方向に向けて配置され、静止軌道に位置し、地球表面の少なくとも一部分の一連のイメージのデータを生成するように構成されているイメージセンサと、
前記一連のイメージが遠隔位置で実時間で観察されることができるようにデータを遠隔位置へ送信するように構成されている送信機とを具備し、
前記一連のイメージの各イメージは天底で少なくとも５００ｍの良好さの解像度を有し、前記送信機はデータを遠隔位置へ送信するように構成され、前記遠隔位置は前記イメージセンサにより観察されるときに前記遠隔位置に存在することが知られている予め定められた気象パターンの存在を報告するｅメールメッセージを生成し、それを加入者へ送信するように構成されている気象事象報告システム。 - 物品値に関するデータを物品の取引業者へ与える方法において、
地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータの解像度は天底で少なくとも５００ｍまたはそれより良好な解像度であり、
物品の現在または将来の値に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別し、
前記物品の前記現在または将来の値に関するメッセージ警報を準備し、前記物品を識別し、
前記メッセージ警報を物品の取引業者へ与えるように構成された遠隔コンピュータへ前記メッセージ警報を送信するステップを有する方法。 - 前記識別するステップは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別することを含んでいる請求項４２記載の方法。
- 前記物品は食料品である請求項４２記載の方法。
- 前記物品は穀物の収穫物である請求項４２記載の方法。
- 前記準備するステップは前記メッセージ警報中に事象の書き込まれた説明を挿入されている請求項４２記載の方法。
- 前記準備するステップは前記メッセージ警報中に事象のイメージデータを含んでいる請求項４２記載の方法。
- 前記準備するステップは前記事象が前記物品の現在または将来の値に影響する可能性の指示の挿入を含んでいる請求項４２記載の方法。
- 前記準備するステップは前記可能性に基づいて現在または将来の値における示唆された変更を前記メッセージ警報に挿入することを含んでいる請求項４８記載の方法。
- 前記送信するステップは、ｅメールメッセージ、ページャメッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記メッセージ警報を送信することを含んでいる請求項４２記載の方法。
- 前記ウェブサイトポスティングはアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方を実行することによりウェブブラウザスクリーンをアクチブに更新することを含んでいる請求項５０記載の方法。
- 前記メッセージ警報をテキストメッセージ、ビデオイメージ、可聴警報の少なくとも１つとして前記遠隔コンピュータで示すステップをさらに含んでいる請求項４２記載の方法。
- 前記遠隔コンピュータは、ポータブルコンピュータ、多数の取引業者により観察されるように構成されているディスプレイボード、無線電話装置、パーソナルデジタルアシスタントの少なくとも１つである請求項４２記載の方法。
- データベースに問合わせ、事象が生じたときに通知されるようにリクエストした加入者のメッセージアドレスを識別するステップをさらに含み、
前記送信するステップは、前記問合わせステップで識別された前記加入者のメッセージアドレスへ前記メッセージ警報を送信することを含んでいる請求項４２記載の方法。 - 物品値に関連する物品取引業者へ与えるためのコンピュータで構成された解析装置において、
地球表面の予め定められた部分の実時間イメージデータと、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信するように構成され、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはさらに良好な解像度を有する受信機と、
物品の現在または将来の値に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別し、前記物品の前記現在または将来の値に関するメッセージ警報を準備し、前記メッセージ警報で前記物品を識別するように構成されているプロセッサと、
前記メッセージ警報を物品の取引業者へ与えるように構成された遠隔コンピュータへの通信チャンネルに前記メッセージ警報を出力するように構成された出力端子とを具備している解析装置。 - 前記プロセッサは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別するように構成されている請求項５５記載の解析装置。
- 前記出力端子は、インターネットｅメールメッセージ、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記メッセージ警報を送信するように構成されている請求項５５記載の方法。
- 前記プロセッサは前記遠隔コンピュータ上に構成されるウェブブラウザのディスプレイをダイナミックに更新するようにジャバアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方をダウンロードするウェブサーバを構成するように構成されている請求項５７記載の解析装置。
- 事象が生じたときに通知されるようにリクエストした加入者のメッセージアドレスで符号化されているデータベースをさらに具備し、
前記プロセッサは前記データベースに問合わせ、事象が生じたときにメッセージ警報を送信するメッセージアドレスを決定するように構成されている請求項５８記載の解析装置。 - 地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたそれより良好な解像度を有し、
前記予め定められた部分の予め定められた輸送ルートをビークルが通過する容易度に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別し、
代わりの輸送ルートを取るような命令を有する輸送ルート指令メッセージを準備し、
前記輸送ルート指令メッセージを事象により影響を受けるビークルへ与えるように構成されている遠隔コンピュータへ輸送ルート指令メッセージを送信するステップを含んでいる輸送のグループの管理方法。 - 前記識別するステップは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別することを含んでいる請求項６０記載の方法。
- 前記送信するステップはｅメールメッセージ、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記輸送ルート指令メッセージを送信することを含んでいる請求項６０記載の方法。
- 前記ウェブサイトポスティングはアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方を実行することによってウェブブラウザのスクリーンをアクチブに更新することを含んでいる請求項６２記載の方法。
- 前記輸送ルート指令メッセージををテキストメッセージ、ビデオイメージ、可聴警報の少なくとも１つとして前記遠隔コンピュータで表示するステップをさらに含んでいる請求項６０記載の方法。
- 前記遠隔コンピュータは、ポータブルコンピュータ、前記ビークルに取付けられているナビゲーション装置、無線電話装置、パーソナルデジタルアシスタントの少なくとも１つである請求項６０記載の方法。
- データベースに問合わせ、前記予め定められた輸送ルートの少なくとも一部分を含んでいる移動ルートを有するビークルのメッセージアドレスを識別するステップをさらに有し、
前記送信するステップは、前記問合わせするステップで識別された前記ビークルのメッセージアドレスへ前記輸送ルート指令メッセージを送信することを含んでいる請求項６０記載の方法。 - 前記予め定められた輸送ルートは地上ルート、航空ルート、海上ルートの少なくとも１つである請求項６０記載の方法。
- 前記ビークルはトラック、ボート、航空機の少なくとも１つである請求項６０記載の方法。
- 輸送グループを管理するコンピュータが実行する解析装置において、
地球表面の予め定められた部分の実時間イメージデータと、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータとを静止軌道の送信機から受信するように構成され、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有する受信機と、
前記予め定められた部分の予め定められた輸送ルートの可能性の容易度に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別するように構成され、代わりの輸送ルートを取るような命令を有する輸送ルート指令メッセージを準備するようにプログラムされているプロセッサと、
前記輸送ルート指令メッセージを事象により影響されるビークルへ与えるように構成された遠隔コンピュータへ前記輸送ルート誘導メッセージを通信チャンネルに出力するように構成された出力端子とを具備している解析装置。 - 前記プロセッサは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別するように構成されている請求項６９記載の解析装置。
- 前記出力端子はインターネットｅメールメッセージ、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記輸送ルート指令メッセージを送信するように構成されている請求項６９記載の解析装置。
- 前記プロセッサは前記遠隔コンピュータ上に構成されるウェブブラウザのディスプレイをダイナミックに更新するようにアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方をダウンロードするウェブサーバを形成するように構成されている請求項７１記載の解析装置。
- 前記予め定められた輸送ルートの少なくとも一部を含んでいる移動ルートを有するビークルのメッセージアドレスで符号化されているデータベースをさらに具備し、
前記プロセッサは前記データベースに問合わせ、輸送ルート指令メッセージを送信するためのメッセージアドレスを決定するように構成されている請求項６９記載の解析装置。 - 地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きとの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有し、
前記予め定められたサービス区域の要求に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別し、
予め定められたサービス区域に通常サービスするアセットから公共施設の他のアセットへ動作ロードをシフトするためにアセット再割当てメッセージを準備し、
予め定められたサービス区域に通常サービスするアセットからの動作ロードを他のアセットへ少なくとも部分的にシフトするように構成されている制御コンピュータへ前記アセット割当メッセージを送信するステップを含んでいる公共施設の管理方法。 - 前記識別するステップは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別することを含んでいる請求項７４記載の方法。
- 前記送信するステップはｅメールメッセージ、誘導制御信号、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記アセット再割当てメッセージを送信することを含んでいる請求項７４記載の方法。
- 前記ウェブサイトポスティングはアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方を実行することによってウェブブラウザのスクリーンをアクチブに更新することを含んでいる請求項７６記載の方法。
- 前記アセットは電力のアセットである請求項７６記載の方法。
- コンピュータで構成された公共設備のアセット割当て装置において、
地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信するように構成され、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれよりも良好な解像度を有する受信機と、
公共施設のアセットの予め定められたセクタにおけるロード量に影響する事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別するように構成され、前記事象の発生に基づいて前記セクタにおけるロードに予測される変化を再割当てするような命令を有するアセット再割当てメッセージを準備するようにプログラムされているプロセッサと、
予め定められたサービス区域を通常サービスするアセットからの動作ロードを他の公共施設のアセットへ少なくとも部分的にシフトするように構成されている制御コンピュータへ前記アセット再割当メッセージを送信するように構成されている出力端子とを具備している装置。 - 前記プロセッサは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記事象として識別するように構成されている請求項７９記載の解析装置。
- 前記アセットは電気装置のアセットである請求項７９記載の装置。
- 地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有し、
前記実時間イメージデータから生成された隣接イメージ間の１分に満たない解像度を有するパラメータとしての時間を使用して、前記実時間イメージデータを解析し、
追跡される気象に関連する事象を示す前記実時間イメージデータの特徴を識別し、
それぞれの１分に満たないインターバルで前記特徴のそれぞれの位置をセーブし、
前記セーブするステップでセーブされた前記特徴の過去の位置の時間的パターンの投影によって、前記特徴の将来の位置の投影により前記特徴の動きを予測するステップを含んでいる気象パターンのモデリング方法。 - 前記事象は雷雨と竜巻の少なくとも一方である請求項８２記載の方法。
- 特別な警報メッセージを発生することにより気象に関連する損傷と怪我を軽減する方法において、
地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有し、
地球表面の前記予め定められた部分内の警報区域に影響する深刻な気象事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別し、
前記警報区域内に位置する財産を有する加入者のアドレスを識別するためにデータベースに問合わせ、
前記加入者へアドレスされるメッセージ警報を準備し、
前記メッセージ警報を前記加入者へ送信し、加入者が肯定的な自己防御ステップと、加入者の財産を保護するステップを取ることを可能にするステップを含んでいる方法。 - 前記識別するステップは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記深刻な気象事象として識別することを含んでいる請求項８４記載の方法。
- 前記準備するステップは前記メッセージ警報中に事象の書き込まれた説明を挿入することを含んでいる請求項８４記載の方法。
- 前記準備するステップは前記メッセージ警報中に事象を示すイメージデータを含んでいる請求項８４記載の方法。
- 前記送信するステップは、ｅメールメッセージ、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記メッセージ警報を送信することを含んでいる請求項８４記載の方法。
- 前記ウェブサイトポスティングはアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方を実行することによりウェブブラウザスクリーンをアクチブに更新することを含んでいる請求項８８記載の方法。
- 特別な警報メッセージを発送することにより気象に関連する損害と損傷を軽減するためのコンピュータで構成された解析装置において、
地球表面の予め定められた部分と、その予め定められた部分の上空の雲の動きの実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信するように構成され、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有する受信機と、
加入者のアドレスおよび地理的区域を含んでいる加入者情報のデータベースを保持するように構成されているコンピュータの読取り可能な媒体と、
地球表面の前記予め定められた部分内の警報区域に影響する深刻な気象事象を示す前記実時間イメージデータを解析し、その特徴を識別するように構成され、データベースに問合わせ、前記警報区域が前記加入者の前記地理的区域と一致する場合に、前記特定の加入者へアドレスされるメッセージ警報を準備するようにプログラムされているプロセッサと、
前記メッセージ警報を加入者へ与えるように構成された遠隔コンピュータへの前記メッセージ警報を通信チャンネルに出力するように構成された出力端子とを具備している解析装置。 - 前記プロセッサは雷雨と竜巻の少なくとも一方を前記過酷な気象事象として識別するように構成されている請求項９０記載の解析装置。
- 前記出力端子は、インターネットｅメールメッセージ、音声メッセージ、ウェブサイトポスティングの少なくとも１つで前記メッセージ警報を送信するように構成されている請求項９０記載の解析装置。
- 前記プロセッサは前記遠隔コンピュータに設けられるウェブブラウザのディスプレイをダイナミックに更新するようにアプレットとジャバスクリプトの少なくとも一方をダウンロードするウェブサーバを形成するように構成されている請求項９２記載の解析装置。
- 地球表面の予め定められた部分の人工および自然特徴の実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍまたはそれより良好な解像度を有し、
前記実時間イメージデータを解析し、深刻な気象に関連する事象の発生前に関係するその事象後の前記特徴の変化を識別し、
前記特徴の前記変化を評価機関へ伝送するように構成されている評価メッセージを準備し、
前記評価メッセージを前記評価機関へ送信するステップを含んでいる気象に関連する損害の評価方法。 - 前記評価機関は保険会社である請求項９４記載の方法。
- 前記特徴は財産の所有者の少なくとも１つの住居である請求項９５記載の方法。
- 前記評価機関は保険の鑑定人である請求項９４記載の方法。
- 地球表面の予め定められた部分の人工および自然の特徴の実時間イメージデータを静止軌道の送信機から受信し、前記イメージデータは天底で取られるならば５００ｍより良好な解像度を有する受信手段と、
前記実時間イメージデータを解析する手段と、深刻な気象に関連する事象の発生前に関するその事象後の前記特徴の変化を識別する手段と、
前記特徴の前記変化の指示を伝送するように構成されている評価メッセージを準備する手段と、
前記評価メッセージを前記評価機関へ送信する手段とを含んでいる気象に関連する損害の評価装置。
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