JP2023538800A - リソース制限されたデバイスと、非静止衛星および関連システムとの間のデータの送信のための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
- 固定送信機オブジェクトの場合、送信機オブジェクトが使用されるときにその位置を送信機オブジェクトに示すこと、
- モバイル送信機オブジェクトの場合、(たとえば、地球測位システム「GPS」タイプの)無線測位システムを追加することを示唆する。GPSの追加は、オブジェクトの無線モジュールのコストと、オブジェクトのバッテリ消費とに大きな影響を与え、これは、送信機が非常に限られた電源で、数年間、メッセージを送信可能である必要がある性質上、LPWA送信の重要な特徴である。
- 通過推定の誤差が、十分に信頼できることを保証するために、数週間程度のオーダの頻度で、および/または
- オブジェクトの衛星可視時間などの短いウィンドウを推定する必要がある場合は、1日程度のオーダの頻度で
天体暦を更新する必要がある。
- 送信機がこの情報を、外部のソースから(たとえば、地上ネットワークを介して)衛星へダウンロードし、したがって、モバイルオブジェクトが、地上ネットワークから十分規則的に見えるようにすることが必要である。多くの用途では、これは当てはまらない。たとえば、海上輸送の場合、コンテナは、海上で数週間/数か月過ごすことがある。
- あるいは、LEO衛星が、これら天体暦を、通信チャネルを介して、オブジェクトにブロードキャストする。このソリューションの問題は、LEO衛星に大きな影響を与え、毎秒数百ビットの送信チャネルの実現を必要とすることである。さらに、オブジェクトによるこれら天体暦の受信は、かなりの量の電力を消費する可能性があるため、自律性に影響を与える。
- 覚醒モードに入るステップ。
- 連続するドップラシフト推定を実行するステップであって、複数のドップラシフト推定のうちのドップラシフト推定は:
- 覚醒モード中に地上デバイスによって、非静止衛星から少なくとも1つの信号を受信するステップであって、この信号は、非静止衛星によって使用される現在の受信周波数の少なくとも1つの周波数パラメータと、少なくとも1つの高度発信基準とを備える、ステップ、
- 受信された信号の周波数に基づいて、ドップラシフト推定を実行するステップを含む、ステップ。
- 非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置を取得するために、ドップラ周波数変化率を推定するステップであって、この推定は、複数の計算されたドップラ周波数変化率に対して推定方法を使用することによって実行され、ドップラ周波数変化率の計算は、ドップラシフト推定値を導出することを含む、ステップ。
- 送信ウィンドウを定義するステップであって、送信ウィンドウは、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置が高度発信基準を検証する期間である、ステップ。
- 送信ウィンドウに含まれる送信時間において、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置が、高度発信基準を検証する場合:
- 送信時間および現在の受信周波数で、地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部を含む少なくとも1つの信号を発信するステップ。
- 地上デバイスによって発信される信号は、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置を含む。
- 非静止衛星から受信された信号は、信号の発信時の非静止衛星の現在の高度の少なくとも1つの情報をさらに含み、現在の高度情報は、調整された送信ウィンドウを定義するための送信ウィンドウを定義するステップで使用される。信号で地上デバイスによって受信された高度は、送信ウィンドウを、より正確に計算するために使用される。
- 覚醒モードに入るステップは、短縮された時間ウィンドウ中に実行され、短縮された時間ウィンドウは、非静止衛星から以前に受信された信号を使用して、非静止衛星の軌道周期を計算することによって計算される。これにより、有利なウェイクアップ方法を、地上デバイスに組み込むことで、さらに多くのエネルギを節約できる。
- 非静止衛星の軌道周期は、ピーク・トゥ・ピークアルゴリズムを使用して計算される。
- 非静止衛星の軌道周期を計算することは、受信された信号に含まれる現在の高度情報をさらに使用する。
- 高度発信基準は、非静止衛星の現在のビームサイズまたは高度発信しきい値の情報である。
- 地上デバイスは、掩蔽された環境にあり、発信するステップが、地上デバイスが送信時間前の期間中に非静止衛星から別の信号を受信する場合にのみ、実行される。これにより、地上デバイスが屋内にあるときに、地上デバイスと衛星との間の送信を有利に強化することが可能になる。
- 少なくとも1つの信号を地球に向けて定期的に発信するステップであって、この信号は、非静止衛星によって使用される現在の受信周波数の少なくとも1つの周波数パラメータと、少なくとも1つの高度発信基準とを含む、ステップ。
- 地上デバイスの位置に対する非静止衛星の位置が、高度発信基準を検証する場合:
- 現在の受信周波数で地上デバイスによって送信された少なくとも1つの信号を受信するステップであって、この信号は、少なくとも1つの地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部を含む、ステップ。
- 地上デバイスによって送信され、非静止衛星によって受信される少なくとも1つの信号は、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置をさらに含み、非静止衛星は、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置に基づいて、および、非静止衛星の絶対位置に基づいて、地上デバイスの絶対位置を計算する。これにより、地上デバイス側で、GPSを使用せずに、地上デバイスが使用するリソースを制限することで、地上デバイスの位置を取得できる。
- 定期的に発信される信号は、発信時の非静止衛星の現在の高度情報をさらに含む。
- 高度発信基準は、非静止衛星の現在のビームサイズまたは高度発信しきい値の情報である。
- 非静止衛星は、低地球軌道衛星または中地球軌道衛星である。
- 地上デバイスは、リソース制限されたデバイスである。
γ(t)は、以下の式を用いて計算できる:
- 第1は、軌道周期の計算または取得である。このサブステップは、以前の実施形態のビーコン信号に含まれる高度を使用して、および/または、後述するピーク・トゥ・ピークアルゴリズムを使用して実行することができる。高度を使用する場合、軌道周期は、次の式を使用して判明される:
- 第2は、現在の経路のピークの決定である。これは、ステップ14で、送信ウィンドウの定義を使用して、または、ドップラシフトの符号の変化(ドップラシフトがヌルであるとき、これは、非静止衛星20が、その現在の経路のピークにあることを意味する)を観察することによって行うことができる。
- 第3は、(誤差マージンありで)決定されたピークにおける次の経路を推定するための軌道周期の適用である。次の通過の時間を決定するために軌道周期を適用するときは、以下の点を考慮する必要がある:
- 非静止衛星20が、(南から北への)上昇経路(それぞれ、北から南への下降経路)から上昇経路(それぞれ下降経路)へと移る場合、2つのピーク間の差は、1軌道周期に等しい。
- 非静止衛星20が、上昇経路(それぞれ下降経路)から下降経路(それぞれ上昇経路)へと移る場合、2つのピーク間の差は、もはや1軌道周期ではなく、(1+f1)*軌道周期(それぞれ、(1+f2)*軌道周期)に等しい。これら分率f1および分率f2は、後述するピーク・トゥ・ピークアルゴリズムを使用して計算される。
- 軌道周期を取得するために、地上デバイス10は、第1に、ピーク間のデルタ時間を、ハードコードされた軌道周期推定値で除算する。ハードコードされた値は、第1の計算のためには、たとえば、高度550kmにおける衛星の、知られている軌道周期である。たとえば、初期化時に、地上デバイス10は、高度550kmにおける衛星に対して、95.6分の軌道周期を使用する。
- 上昇経路から上昇経路へ、または下降経路から下降経路への2つの経路の間で計算を実行する場合、この除算は実質的に整数となる。ピーク間の異なるデルタ時間について、ピーク間のデルタ時間を、取得されたこの整数で複数回除算し、その結果の平均値を計算することによって、軌道周期の正確な値が判明する。
- 計算が、上昇経路から下降経路へ、または下降経路から上昇経路への2つの経路間で実行される場合、除算は、複数回実行され、平均値の計算により、(上昇経路から下降経路への)分率f1および(下降経路から上昇経路への)分率f2が得られる。
- 上昇経路から上昇経路へ、または下降経路から下降経路へ:Tが軌道周期である場合、時間T0+Tにおいて
- 上昇経路から下降経路へ:時間T0+T*f1において
- 下降経路から上昇経路へ:時間T0+T*f2において
ウェイクアップする必要がある。
Claims (17)
- 地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部の、少なくとも1つの非静止衛星への送信のための方法であって、方法は、地上デバイスによって実行され、以下のステップ、すなわち、
- 覚醒モードに入るステップ、
- 連続するドップラシフト推定を実行するステップであって、複数のドップラシフト推定のうちのドップラシフト推定は、
覚醒モード中に地上デバイスによって、非静止衛星から少なくとも1つの信号を受信するステップであって、信号は、非静止衛星によって使用される現在の受信周波数の少なくとも1つの周波数パラメータと、少なくとも1つの高度発信基準とを含む、ステップ、
受信された信号の周波数に基づいて、ドップラシフト推定を実行するステップを含む、ステップ、
- 非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置を取得するために、ドップラ周波数変化率を推定するステップであって、推定は、複数の計算されたドップラ周波数変化率に対して推定方法を使用することによって実行され、ドップラ周波数変化率の計算は、ドップラシフト推定値を導出することを含む、ステップ、
- 送信ウィンドウを定義するステップであって、送信ウィンドウは、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置が高度発信基準を検証する期間である、ステップ、
- 送信ウィンドウに含まれる送信時間において、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置が、高度発信基準を検証する場合、
送信時間および現在の受信周波数で、地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部を含む、少なくとも1つの信号を発信するステップ
を含む、方法。 - 地上デバイスによって発信される少なくとも1つの信号が、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 非静止衛星から受信された信号が、信号の発信時の非静止衛星の現在の高度の少なくとも1つの情報をさらに含み、現在の高度情報が、調整された送信ウィンドウを定義するための送信ウィンドウを定義するステップで使用されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
- 覚醒モードに入るステップが、短縮された時間ウィンドウ中に実行され、短縮された時間ウィンドウが、非静止衛星から以前に受信した信号を使用して、非静止衛星の軌道周期を計算することによって計算されることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
- 非静止衛星の軌道周期が、ピーク・トゥ・ピークアルゴリズムを使用して計算されることを特徴とする、請求項4に記載の方法。
- 非静止衛星の軌道周期を計算することが、受信された信号に含まれる現在の高度情報をさらに使用することを特徴とする、請求項2および3に記載の方法。
- 高度発信基準が、非静止衛星の現在のビームサイズまたは高度発信しきい値の情報であることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 地上デバイスが、掩蔽された環境にあり、発信するステップが、地上デバイスが送信時間前の期間中に非静止衛星から別の信号を受信する場合にのみ、実行されることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
- 地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部の、少なくとも1つの非静止衛星への送信のための方法であって、方法は、非静止衛星によって実行され、以下のステップ、すなわち、
- 少なくとも1つの信号を地球に向けて定期的に発信するステップであって、信号は、非静止衛星によって使用される現在の受信周波数の少なくとも1つの周波数パラメータと、少なくとも1つの高度発信基準とを含む、ステップ、
- 地上デバイスの位置に対する非静止衛星の位置が、高度発信基準を検証する場合、
現在の受信周波数で地上デバイスによって送信された少なくとも1つの信号を受信するステップであって、信号は、少なくとも1つの地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部を含む、ステップ
を含む、方法。 - 地上デバイスによって送信され、非静止衛星によって受信される少なくとも1つの信号が、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置をさらに含み、非静止衛星が、非静止衛星の位置に対する地上デバイスの位置に基づいて、および、非静止衛星の絶対位置に基づいて、地上デバイスの絶対位置を計算することを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 定期的に発信される信号が、発信時の非静止衛星の現在の高度情報をさらに含むことを特徴とする、請求項9または10に記載の方法。
- 高度発信基準が、非静止衛星の現在のビームサイズまたは高度発信しきい値の情報であることを特徴とする、請求項9から11のいずれか一項に記載の方法。
- 地上デバイスによって記憶されたデータの少なくとも一部の、少なくとも1つの非静止衛星への送信のための通信システムであって、非静止衛星は、請求項8から11のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成され、地上デバイスは、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、通信システム。
- 非静止衛星が、低地球軌道衛星であることを特徴とする、請求項13に記載の通信システム。
- 地上デバイスが、リソース制限されたデバイスであることを特徴とする、請求項13または14に記載の通信システム。
- プログラムがコンピュータによって実行されると、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法のうちのいずれか1つを、コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータプログラム製品。
- コンピュータによって実行されると、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法のうちのいずれか1つを、コンピュータに実行させる命令を含む、コンピュータ可読媒体。
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