JP2818119B2 - 人工衛星地上局 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、人工衛星と通信する
ための人工衛星地上局に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、人工衛星、例えば、地球環境
や資源の調査を行なうことを目的とする地球観測衛星が
送信する電波を受信し、必要なデータを得るための従来
の人工衛星地上局の構成を示す。

【０００３】同図において、１は人工衛星地上局であ
り、地球観測衛星（以下、「衛星」と記す）１０−１，
１０−２，・・・からの電波を受信するアンテナ２及び
その出力に基づいて受信処理を行う受信装置５−１，５
−２，・・・から構成される。ここで、複数の受信装置
５−１，５−２を備えるのは、人工衛星地上局１で複数
の衛星１０−１、１０−２、・・・それぞれについて電
波を受信し、処理するためである。すなわち、この種の
衛星からの電波を人工衛星地上局１が受信できる時間は
約１５〜２０分と短く、ただひとつの衛星を受信対象と
すると運用効率が悪くなる。そこで、人工衛星地上局１
は、通常、上空を通過する複数の衛星が送信する電波を
とらえて処理するようにつくられる。ところが、これら
の衛星はひとつひとつその仕様が異なるため、受信処理
にはそれぞれ専用の受信装置を必要とする。このため、
受信しようとする衛星それぞれについて専用の受信装置
を必要とするのである。

【０００４】したがって、図１１の受信装置５−１は、
専ら衛星１０−１からのデータを受信し、受信装置５−
２は、専ら衛星１０−２からのデータを受信する。な
お、図示するように衛星１０−１，１０−２は、データ
を送信するためのアンテナ１０ａ−１，１０ａ−２をそ
れぞれ備える。

【０００５】次に動作について説明する。衛星１０−
１，１０−２は、地球環境や資源の調査をするための衛
星であり、いずれも地球の軌道上を移動しつつ大気や地
表を観測する。よって、静止衛星の場合とは異なり、衛
星１０−１，１０−２は地上から見て一ヶ所に止どまら
ず、順々に上空を通過する。なお、このとき衛星１０−
１，１０−２は同時に上空を通過するのではなく、一定
の間隔をあけて移動するものとする。

【０００６】まず、人工衛星地上局１のアンテナ２は、
その方向を変化させて最初に通過する衛星１０−１を追
跡し、衛星１０−１のアンテナ１０ａ−１から送信され
る電波を受信する。次に、衛星１０−１が通過した後
に、人工衛星地上局１のアンテナ２は衛星１０−２を追
跡し、衛星１０−２のアンテナ１０ａ−２から送信され
る電波を受信する。このように、アンテナ２は、地上か
ら見た衛星１０−１，１０−２の軌道に沿いつつ全天を
追跡する。なお、このときのアンテナの仰角（ＥＬ）は
５°以上が一般的である。

【０００７】アンテナ２により受信された衛星１０−１
の信号は専用の受信装置５−１で受信処理がなされる。
同様に、衛星１０−２の信号は専用の受信装置５−２で
受信される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の人工
衛星地上局には、次のような問題点があった。第１の問
題点は、同時に複数の衛星が観測範囲に入ってきたとき
には対応できなかったことである。第２の問題点は、ア
ンテナの周囲の障害物により観測範囲が制限された場合
は、必要なデータを受信できなくなったことである。以
下、第１の問題点、第２の問題点について説明する。

【０００９】まず、第１の問題点について説明する。こ
の人工衛星地上局１の観測範囲が図１２のＲＡＮＧＥで
示す範囲であり、そして、このＲＡＮＧＥ内において衛
星１０−１，１０−２がそれぞれＰＡＴＨ１０−１，Ｐ
ＡＴＨ１０−２の経路を通って移動する場合を考える。
ここで、ＰＡＴＨ１０−１，ＰＡＴＨ１０−２はそれぞ
れ衛星１０−１，１０−２の直下点の軌跡を示し、ＰＡ
ＴＨ１０−１，ＰＡＴＨ１０−２がＲＡＮＧＥ内にある
ときはアンテナ２と衛星１０−１，１０−２との見通し
がとれて、送信された電波を受信することができる。な
お、観測範囲がどのように決定されるかについては後述
する。

【００１０】このとき、図１３（ａ）に示すように、衛
星１０ー１がＲＡＮＧＥ外に出てから衛星１０−２がＲ
ＡＮＧＥ内に入る場合は、アンテナ２を衛星１０−１、
１０−２の順番で指向し、追尾すればよく、どちらの電
波も受信できる。これに対して、同図（ｂ）に示すよう
に、時刻ｔ₁〜ｔ₂にかけてのＴ時間の間は、衛星１０−
１と衛星１０−２とが同時にＲＡＮＧＥ内にあるとき
は、これらを同時に追尾することはできない。図１２に
示すように、時刻ｔ₁（あるいは時刻ｔ₂）における衛星
１０−１，１０−２の位置が異なるからである。

【００１１】次に、第２の問題点について説明する。衛
星１０−１，１０−２からの電波を受信するためには、
アンテナ２から衛星１０−１，１０−２を見通せなけれ
ばならない。ところで電波の障害物があって見通しがと
れなければ電波を受信できないから、どの範囲まで観測
できるかは、アンテナ２の周囲に存在する電波に対する
障害物の高さが問題となる。ここで、アンテナ２から見
た障害物の上端の輪郭をスカイラインと言う。このスカ
イラインは、一般にアンテナ２の全周についての方位角
（ＡＺ角度：０°〜３６０°）に対する仰角（ＥＬ角
度）で表わされる。図１４にスカイラインの一例を示
す。また、図１５にＥＬ角度の説明図を示す。

【００１２】また、同じスカイラインに対しては、衛星
の高度が高いほど観測範囲が広がる。すなわち、図１７
に示すように、衛星の高度ｈ₁，ｈ₂によってスカイライ
ン（この場合「山」）が与える影響が異なり、緯度、経
度が同一の衛星軌道（ＰＡＴＨ）の場合、高度が高い
（ｈ₂）ときは見通しを確保できても、高度が低い
（ｈ₁）場合は「山」の影になって見通しがきかなくな
る。

【００１３】したがって、実際のＲＡＮＧＥは上述した
スカイラインと衛星の高度により決まる。図１６を用い
てこのことを説明する。同図において、ＲＡＮＧＥａは
衛星の高度がｈ₁のときの観測範囲であり、ＲＡＮＧＥ
ｂはスカイラインが同一であるとしたときの衛星の高度
がｈ₂のときの観測範囲である。ＲＡＮＧＥａ，ＲＡＮ
ＧＥｂは、いずれもアンテナ２の周囲の障害物による影
響を受けており、障害物がないとした場合よりも観測範
囲が狭くなっている（全く障害物がないとすればＲＡＮ
ＧＥａ，ＲＡＮＧＥｂいずれも円状になる）。また、衛
星の高度に対応して、ＲＡＮＧＥｂの方がＲＡＮＧＥａ
よりも広い。

【００１４】この場合において、衛星１０−１がＰＡＴ
Ｈ１０−１上を移動する場合、高度ｈ₁であれば、高度
ｈ₂のときよりも観測範囲が狭く、データを受信できる
時間が短くなる。さらに、衛星１０−２がＰＡＴＨ１０
−２上を移動する場合、ＰＡＴＨ１０−２は観測範囲の
東端を通過するのでＲＡＮＧＥａの範囲外である。した
がって、衛星の高度がｈ₂であればデータ受信が可能で
あるものの、衛星の高度が低くなりｈ₁であるとすると
データ受信が不可能になる。このように、アンテナのス
カイラインにより観測範囲が制限された場合は、なんら
障害物がないとした場合に比べデータの受信に際して制
限が加わることになる。

【００１５】以上の説明において、衛星から電波を受信
する場合を例にとったが、衛星に対し制御信号、通信信
号等を送信する場合についても同様であり、同じ問題が
生じる。

【００１６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、この発明の第１の目的は、同時
に複数の衛星が観測範囲に入ってきたときにも対応でき
る人工衛星地上局を提供することである。第２の目的
は、アンテナのスカイラインのデータ受信及び送信への
影響を軽減できる人工衛星地上局を提供することであ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に係る人工衛星
地上局は、他局と離隔して設置されていて、各局内に、
複数の衛星が発する電波を受信する受信アンテナと、上
記受信アンテナからの出力信号を自局及び他局に分配す
る分配器と、自局または他局の上記分配器を介して分配
された受信アンテナからの出力信号のうちのいずれか１
つの出力信号を選択して出力する切替器と、上記切替器
の出力に基づき対応する衛星からの電波を専用にそれぞ
れ受信する複数の受信装置とを備えたものである。

【００１８】また、上記各局の受信アンテナから１つの
受信アンテナを特定するとともに、特定された受信アン
テナの出力信号を選択するように上記切替器を制御する
管理装置を備えたことを特徴とするものである。

【００１９】また、上記管理装置を、予め定められた上
記複数の衛星の観測時間表に基づき観測可能な１つの受
信アンテナを特定する構成としたことを特徴とするもの
である。

【００２０】また、上記管理装置を、予め定められた上
記複数の衛星の軌道情報と予め定められた上記各局の受
信アンテナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１
つの受信アンテナを特定する構成としたことを特徴とす
るものである。

【００２１】

【００２２】また、上記切替器を、上記受信アンテナか
ら出力されるアナログ信号が入力されるとともに、選択
されたアナログ信号を上記受信装置に対して出力する構
成としたことを特徴とするものである。

【００２３】また、上記切替器を、上記受信アンテナか
ら出力されるアナログ信号から変換されたデジタル信号
が入力されるとともに、選択されたデジタル信号を上記
受信装置に対して出力する構成としたことを特徴とする
ものである。

【００２４】また、他の発明に係る人工衛星地上局は、
他局と離隔して設置されていて、各局内に、複数の衛星
中対応する衛星に対して送信信号をそれぞれ専用に生成
する複数の送信装置と、各送信装置からの送信信号の送
信を自局または他局のいずれかに選択して切り替えるた
めの複数の切替器と、自局及び他局の上記切替器を介し
て入力された送信装置からの送信信号を合成する合成器
と、衛星に対して該合成器を介した送信信号の電波を送
信する送信アンテナとを備えたものである。

【００２５】また、上記各局の送信アンテナから１つの
送信アンテナを特定するとともに、特定された送信アン
テナを選択するように上記切替器を制御する管理装置を
備えたことを特徴とするものである。

【００２６】また、上記管理装置を、予め定められた上
記衛星の観測時間表に基づき送信可能な１つの送信アン
テナを特定する構成としたことを特徴とするものであ
る。

【００２７】また、上記管理装置を、予め定められた上
記衛星の軌道情報と予め定められた上記各局の送信アン
テナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１つの送
信アンテナを特定する構成としたことを特徴とするもの
である。

【００２８】また、上記切替器を、上記送信装置から出
力されるアナログ信号が入力されるとともに、選択され
た送信アンテナに対してアナログ信号を出力する構成と
したことを特徴とするものである。

【００２９】また、上記切替器を、上記送信装置から出
力されるデジタル信号が入力されるとともに、選択され
た送信アンテナに対してデジタル信号を出力する構成と
したことを特徴とするものである。

【００３０】

【作用】この発明においては、複数の受信アンテナが複
数の衛星が発する電波を受信し、分配器を介して切替器
が上記複数の受信アンテナからの出力信号のうちのいず
れか１つの出力信号を選択して出力し、受信装置が上記
切替器の出力に基づき受信処理を行う。

【００３１】また、管理装置が上記複数の受信アンテナ
から１つの受信アンテナを特定するとともに、特定され
た受信アンテナの出力信号を選択するように上記切替器
を制御する。

【００３２】また、上記管理装置が、予め定められた上
記複数の衛星の観測時間表に基づき観測可能な１つの受
信アンテナを特定する。

【００３３】また、上記管理装置が、予め定められた上
記複数の衛星の軌道情報と予め定められた上記複数の受
信アンテナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１
つの受信アンテナを特定する。

【００３４】

【００３５】また、上記切替器がアナログ信号の切換を
行う。

【００３６】また、上記切替器がデジタル信号の切換を
行う。

【００３７】また、他の発明に係る人工衛星地上局は、
複数の送信アンテナが衛星に対して電波を送信し、送信
装置が衛星に送信する信号を生成し、切替器が上記複数
の送信アンテナからいずれか１つの送信アンテナを選択
し、合成器を介して選択した送信アンテナに対し上記送
信装置が生成した信号を出力する。

【００３８】また、管理装置が上記複数の送信アンテナ
から１つの送信アンテナを特定するとともに、特定され
た送信アンテナを選択するように上記切替器を制御す
る。

【００３９】また、上記管理装置が、予め定められた上
記衛星の観測時間表に基づき送信可能な１つの送信アン
テナを特定する。

【００４０】また、上記管理装置が、予め定められた上
記衛星の軌道情報と予め定められた上記複数の送信アン
テナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１つの送
信アンテナを特定する。

【００４１】また、上記切替器がアナログ信号の切換を
行う。

【００４２】また、上記切替器がデジタル信号の切換を
行う。

【００４３】

【実施例】

実施例１．図１にこの発明の一実施例である人工衛星地
上局の構成を示す。同図は、２カ所に設置された人工衛
星地上局１ａ、１ｂにより、衛星１０及び１１からデー
タを受信する場合を示している。なお、人工衛星地上局
１ａ，１ｂは、例えば数百メートル程度離れて設置され
ることがある。

【００４４】同図において、１ａ，１ｂは人工衛星地上
局であり、互いに離隔して設置されている。人工衛星地
上局１ａ，１ｂは、地球観測衛星（以下、「衛星」と記
す）１０−１，１０−２，・・・及び１１−１，１１−
２，・・・からの電波を受信するアンテナ２ａ，２ｂ
と、アンテナ２ａ、２ｂの出力をそれぞれ２つの出力に
分配する分配器３ａ、３ｂと、分配器３ａの出力及び分
配器３ｂの出力を受けていずれか一方を選択して出力す
る切替器４ａ−１，４ａ−２，・・・及び４ｂ−１，４
ｂ−２，・・・と、切替器４ａ−１，４ａ−１，・・・
及び４ｂ−１，４ｂ−２の出力を受けて受信処理を行う
受信装置５ａ−１，５ａ−２，・・・及び５ｂ−１，５
ｂ−２，・・・とから構成される。受信装置５ａ−１、
５ａ−２、５ｂ−１、５ｂ−２は、それぞれ衛星１０−
１，１０−２，１１−１，１１−２からの電波を専用に
受信するためのものである。なお、分配器３ａ、３ｂは
アナログ信号の分配を行い、切替器４ａ−１，４ａ−
２，・・・、４ｂ−１，４ｂ−２、・・・はアナログ信
号の切り替えを行う。

【００４５】ここで、複数の受信装置を備えるのは、人
工衛星地上局１ａ，１ｂで複数の衛星１０−１、１０−
２、・・・及び１１−１，１１−２、・・・からの電波
をそれぞれ受信し、処理するためである。すなわち、人
工衛星地上局１ａ，１ｂがこの種の衛星からの電波を受
信できる時間は約１５〜２０分と短いため、ただひとつ
の衛星を受信対象とする運用効率が悪くなる。そこで、
人工衛星地上局１ａ，１ｂは、通常、上空を通過する複
数の衛星が送信する電波をとらえて処理するようにつく
られる。ところが、これら衛星はひとつひとつその仕様
が異なるため、受信処理にはそれぞれ専用の受信装置を
必要とする。このため、受信しようとする衛星それぞれ
について専用の受信装置を必要とするのである。

【００４６】また、衛星１０−１，１０−２、・・・、
１１−１，１１−２，・・・からの電波は、衛星が観測
範囲にあれば、アンテナ２ａ、２ｂいずれでも受信する
ことができる。そして、アンテナ２ａ，２ｂで受信した
信号は、分配器３ａ，３ｂにより分配されて人工衛星地
上局１ａ、１ｂいずれに対しても供給される。したがっ
て、受信装置５ａ−１，５ａ−２，・・・、５ｂ−１，
５ｂ−２、・・・は、アンテナ２ａ、２ｂいずれの出力
に基づいても受信処理を行うことができる。

【００４７】また、同図において、１０−１，１０−
２、１１−１，１１−２は地球観測衛星であり、データ
を送信するためのアンテナ１０ａ−１，１０ａ−２、１
１ａ−１，１１ａ−２をそれぞれ備える。

【００４８】また、図２は、アンテナ２ａ、２ｂのそれ
ぞれのスカイラインに対応する観測範囲を同時に表示し
た図である。同図において、ＲＡＮＧＥ Ａはアンテナ
２ａのスカイラインに基づく観測範囲，ＲＡＮＧＥ Ｂ
はアンテナ２ｂのスカイラインに基づく観測範囲を示す
（いずれも、おおざっぱに言って半径約2000km程度の範
囲である）。なお、このときの衛星１０，１１の高度は
いずれも同じであるとする。

【００４９】同図のＰＡＴＨ１０−１，１０−２はある
時間帯における衛星１０−１，１０−２の直下点の軌
跡、ＰＡＴＨ１１−１はある時間帯における衛星１１−
１の直下点の軌跡を示す。地球観測衛星は太陽同期軌跡
が多いので、同図に示すように南から北、あるいは北か
ら南に移動する軌跡をとる。ＰＡＴＨ１０−１はＲＡＮ
ＧＥ Ａ及びＲＡＮＧＥ Ｂのほぼ中央を通り、ＰＡＴ
Ｈ１０−２はＰＡＴＨ１０−１のやや東側を通り、ＰＡ
ＴＨ１１−１は、ＲＡＮＧＥ Ｂのほぼ西端を通る（Ｒ
ＡＮＧＥ Ａの範囲外である）。

【００５０】図２は、アンテナ２ａ、２ｂが、我が国の
ほぼ中央（例えば、東京近郊）に設置された場合の例を
示しており、アンテナ２ａの場合、その固有のスカイラ
インのために、およそ南西方向から西北方向にかけて観
測範囲が制限を受けて観測できる距離が短くなってい
る。また、アンテナ２ｂの場合、同様の理由で、およそ
西北方向から東北方向にかけて観測範囲が制限を受けて
観測できる距離が短くなっている。しかし、図２に示さ
れるように、アンテナ２ａ及びアンテナ２ｂによる観測
範囲ＲＡＮＧＥ ＡとＲＡＮＧＥ Ｂとが合成された観
測範囲を考えると、西北方向の一部を除き、ほぼ全方位
において所定の観測範囲が確保される。

【００５１】図２は、アンテナ２ａ及び２ｂの観測範囲
を合成した図であるが、図３（ａ）に、アンテナ２ａ単
独の観測範囲を示す。また、同図（ｂ）は、真北を０度
として右回りに方位角（ＡＺ角度）をとって表したアン
テナ２ａのスカイラインである。同図によれば、約２３
０度から約３３０度にかけて障害物があり、見通しをと
るためには、この方位角においては他の方位角の場合よ
りもアンテナの仰角（ＥＬ角度）を大きくとる必要があ
る。

【００５２】同様に、図４（ａ）に、アンテナ２ｂ単独
の観測範囲を示す。また、同図（ｂ）は、アンテナ２ｂ
のスカイラインであり、約３３０度から約３０度にかけ
て障害物がある。

【００５３】次に動作について、図１及び図２を用いて
説明する。地球観測衛星は、地球環境や資源の調査をす
るための衛星であるから、衛星１０−１，１０−２、１
１−１，１１−２はいずれも地球の周囲の軌道上を移動
しながら大気や地表を観測する。したがって、静止衛星
の場合とは異なり、地球観測衛星は地上から見て一ヶ所
に静止していないから、人工衛星地上局１ａ、１ｂのア
ンテナ２ａ、２ｂは衛星１０−１，１０−２、１１−
１，１１−２の移動に伴い、これらを追跡するようにア
ンテナ２ａ、２ｂを指向し、その方向を移動する。すな
わち、アンテナ２ａ、２ｂは、地上から見た衛星１０−
１，１０−２、１１−１，１１−２の軌道に沿って全天
を追跡する。このとき、アンテナ２ａ、２ｂは地平線よ
り上方となる角度の範囲で変化する。なお、アンテナの
仰角（ＥＬ）は、５°以上の場合が一般的である。

【００５４】次に衛星の移動に対応してどのように切替
器を制御するかについて説明する。まず、同時に複数の
衛星が観測範囲に入ってきたときにも対応できるように
するためには、次のように制御する。

【００５５】この人工衛星地上局１の観測範囲が図２の
ＲＡＮＧＥ Ａ，ＲＡＮＧＥ Ｂで示す範囲であり、そ
して、このＲＡＮＧＥ Ａ及びＲＡＮＧＥ Ｂ内におい
て衛星１０−１，１０−２がそれぞれＰＡＴＨ１０−
１，ＰＡＴＨ１０−２の経路を通って移動する場合を考
える。ここで、ＰＡＴＨ１０−１，ＰＡＴＨ１０−２が
ＲＡＮＧＥ Ａ内にあるときはアンテナ２ａと衛星１０
−１，１０−２との見通しがとれて、送信された電波を
受信することができる。ＲＡＮＧＥ Ｂの場合も同様で
ある。

【００５６】このとき、図１３（ａ）に示すように、衛
星１０ー１がＲＡＮＧＥ Ａ外に出てから衛星１０−２
がＲＡＮＧＥ Ａ内に入る場合は、アンテナ２ａを衛星
１０−１、１０−２の順番に指向し、追尾すればよく、
どちらの電波も受信できる。したがって、切替器４ａ−
１，４ａ−２を、いずれもアンテナ２ａの出力を選択す
るように制御すればよい。

【００５７】これに対して、同図（ｂ）に示すように、
時刻ｔ₁〜ｔ₂にかけてのＴ時間の間に衛星１０−１と衛
星１０−２とが同時にＲＡＮＧＥ Ａ内にあるときは、
アンテナ２ａは、これらを同時に追尾することはできな
い。そこで、運用者は、切替器４ａ−１をアンテナ２ａ
の出力を選択するように制御するとともに、時刻ｔ₁に
なり衛星１０−２の観測時間帯となったときに切替器４
ａ−２をアンテナ２ｂの出力を選択するように制御す
る。そして、同時にアンテナ２ｂを衛星１０−２を追尾
するように制御する。こうすることにより、アンテナ２
ａ，２ｂそれぞれが衛星１０−１，１０−２を追尾でき
て、同時に観測時間帯となった衛星１０−１，１０−２
の電波を同時に受信して処理することができる。

【００５８】このように、アンテナ２ａ，２ｂいずれで
もカバーできる観測範囲内であれば、２つの衛星が同時
に入ってきた場合でも対処できてデータ受信が不能にな
ることはない。なお、さらに３つ目の衛星１１−１ある
いは１１−２が観測範囲内にあるとアンテナ２ｂを衛星
１０−２の追尾に用いることができないが、同時に多数
の衛星が観測範囲にあることは少なく、実際上あまり問
題とはならない。

【００５９】次に、アンテナの周囲の障害物のデータ受
信への影響を軽減するための制御について説明する。

【００６０】受信する衛星の軌道は事前に求められてい
るものとする。そして、アンテナ２ａ、２ｂの観測範囲
が図２に示すようであるとする。図２によれば、ＰＡＴ
Ｈ１０−１，１０−２については、アンテナ２ａにより
受信した方が長い時間にわたってデータを受信でき、ま
た、ＰＡＴＨ１１−１については、アンテナ２ｂによら
なければデータを受信できない。したがって、運用者
は、衛星１０−１，１０−２からの電波を受信する場合
は、アンテナ２ａが受信した信号に基づき受信装置５ａ
−１，５ａ−２が受信処理できるように、切替器４ａ−
１，４ａ−２にアンテナ２ａの信号を選択させる。ま
た、衛星１１−１からの電波を受信する場合は、アンテ
ナ２ｂが受信した信号に基づき受信装置５ｂ−１が受信
処理できるように切替器４ｂ−１にアンテナ２ｂの信号
を選択させる。

【００６１】このように、この実施例１では、図２で示
された関係に基づき運用者が、最適なアンテナと衛星
（受信装置）の組み合わせを選択し、手動で切替器４ａ
−１，４ａ−２，４ｂ−１，４ｂ−２を制御する。

【００６２】次に、図２及び図３の求め方について説明
する。これらの図は、アンテナ固有のスカイラインと衛
星の軌道情報とから求められる。ここで、受信する衛星
の軌道は予め求められているから、衛星１０−１，１０
−２，１１−１，１１−２それぞれについて、任意の時
刻における緯度、経度、高度を知ることができる。衛星
の軌跡ＰＡＴＨ１０−１等は、上記の緯度、経度を地図
上にプロットすることにより得られる。

【００６３】また、観測範囲は、図３（ｂ）、図４
（ｂ）に示すような、方位角（ＡＺ角），仰角（ＥＬ
角）をパラメータとして測定されているスカイラインと
衛星の高度とから求められる。ここで、衛星の高度を定
めて、この条件の下でスカイラインを、ＡＺ，ＥＬのパ
ラメータによる表現から地球上の緯度、経度による表現
に変換して表す必要がある。なぜなら、衛星１０−１，
１０−２，１１−１，１１−２の軌道は、地球上の緯
度、経度により表されるから、比較のためパラメータを
統一する必要があるためである。こうして変換された緯
度、経度の情報に基づき観測範囲を地図上にプロットす
る。

【００６４】以上のように、この実施例１によれば、複
数のアンテナ２ａ，２ｂと、アンテナ２ａ，２ｂの出力
をそれぞれ２分配する分配器３ａ，３ｂと、アンテナ２
ａ，２ｂの出力を選択し、出力する切替器４ａ−１，４
ａ−２，４ｂ−１，４ｂ−２を備えたので、同時に複数
の衛星が観測範囲に入ってきたときにも複数のアンテナ
により追尾できて、それぞれの衛星についてデータを受
信することができるとともに、アンテナの周囲の障害物
により観測範囲が狭められたときでも、複数のアンテナ
の観測範囲を合成することにより観測範囲を広げること
ができ、データ受信に対する障害物への影響を軽減でき
る。

【００６５】また、この実施例１によれば、一方のアン
テナが保守点検等により運用を停止しているときでも、
他方のアンテナによりデータを受信することができて、
運用の中断時間を減らすこともできる。さらに、分配器
によりアンテナの受信信号を分配して複数の人工衛星地
上局に供給するので、１つのアンテナの受信信号を他の
人工衛星地上局で受信処理することができて、人工衛星
地上局及びそのアンテナを効率的に運用することができ
る。

【００６６】なお、この実施例１において、アンテナが
２台の場合を例にとり説明したが、これに限らず３台以
上の場合であってもよい。この場合、切替器は、アンテ
ナの台数に対応して３入力以上のものを使用する。ま
た、同様に、受信装置が３台以上の場合であっても適用
できる。

【００６７】また、図１において、受信装置５ｂ−１，
５ｂ−２がなく、アンテナ２ａ，２ｂのいずれもが衛星
１０−１，１０−２を追尾するためのものであってもよ
く、同様の効果を奏する。

【００６８】実施例２．上記実施例１の場合、運用者
が、手動で切替器を切り替えていたが、複数の衛星の軌
道情報に基づき衛星の観測時間を予測する管理装置によ
り衛星を選択してアンテナに自動的に追尾させ、併せて
切替器を制御するようにしてもよい。

【００６９】図５は、この実施例２の人工衛星地上局の
構成図であり、同図において、６は複数の衛星の軌道情
報に基づき作成された観測時間表により衛星の観測時間
を予測し、観測範囲に衛星が入ってきたときにアンテナ
２ａ，２ｂのうちから最適なものを選択してこれを追尾
させるとともに、切替器４ａ，４ｂを切り替えて衛星に
対応する受信装置に受信信号を供給する管理装置であ
る。

【００７０】なお、人工衛星地上局１ａ，１ｂ、アンテ
ナ２ａ，２ｂ、分配器３ａ，３ｂ、切替器４ａ−１，４
ａ−２，４ｂ−１，４ｂ−２、受信装置５ａ−１，５ａ
−２，５ｂ−１，５ｂ−２、衛星１０−１，１０−２，
１１−１，１１−２、衛星のアンテナ１０ａ−１，１０
ａ−２，１１ａ−１，１１ａ−２は、図１に示すものと
同一のものである。

【００７１】次に、動作について、管理装置６の動作を
示すフローチャート図６に基づき説明する。まず、管理
装置６は、予め与えられている衛星の軌道情報及びアン
テナ固有のスカイラインによる観測範囲とに基づき観測
すべき衛星の観測時間帯についての観測時間表（タイム
チャート、例えば図１３に示すもの）を作成しておく。
そして、このタイムチャートと現在時刻とを比較して新
たな衛星Ｘ（衛星１０−１、・・・のいずれか）の観測
時間が到来したかどうかを判断する。観測時間が到来し
たと判断したときは、次のステップＳＴ２に進む（ＳＴ
１）。

【００７２】ＳＴ２においては、衛星の軌道情報から衛
星Ｘの軌跡（図２のＰＡＴＨ１０−１等に相当するも
の）を求め、次のステップＳＴ３に進む。

【００７３】ＳＴ３においては、衛星Ｘの軌跡とアンテ
ナ２ａの観測範囲とを、例えば図２に示す図により比較
し、アンテナ２ａで衛星Ｘを観測できるかどうか判断す
る。なお、アンテナ２ａ、２ｂいずれでも観測できる場
合は、より有効な観測が行える（例えば長時間観測でき
る）かどうか判断する（この点は、後述のＳＴ４でも同
様である）。観測できるときはステップＳＴ１１に進
む。観測できないときはステップＳＴ４に進む。

【００７４】ＳＴ１１においては、アンテナ２ａが使用
中であるかどうか判断する。他の衛星の追尾のために使
用中であったり、あるいは故障等のために使用不能であ
るときはステップＳＴ４に進む。使用可能であればステ
ップＳＴ１２に進む。

【００７５】ＳＴ１２において、管理装置６は、アンテ
ナ２ａに対し衛星Ｘを追尾するように指示を出す。そし
て、管理装置６は、切替器Ｘ（図５の４ａ−１、・・・
のいずれか）に対し、衛星Ｘを受信するための受信装置
Ｘ（図５の５ａ−１、・・・のいずれか）にアンテナ２
ａの受信信号が入力されるように切り替え指令を発する
（ＳＴ１３）。このような制御により、衛星Ｘからのデ
ータを専用の受信装置Ｘで受信することができる（ＳＴ
１４）。

【００７６】一方、ＳＴ１１からＳＴ４に進んだ場合
は、ＳＴ４において、ＳＴ３の場合と同様にして衛星Ｘ
の軌跡とアンテナ２ｂの観測範囲とを比較し、アンテナ
２ｂで衛星Ｘを観測できるかどうか判断する。観測でき
るときはステップＳＴ２１に進む。ステップＳＴ２１〜
２４における処理は、ステップＳＴ１１〜１４の場合と
同様であるので、それらの説明を省略する。また、観測
できないときはステップＳＴ５に進む。

【００７７】ステップＳＴ５に進む場合は、衛星Ｘの軌
跡がアンテナ２ａ，２ｂ両方の観測範囲外にあるか、あ
るいは観測範囲内にあるとしても観測できるアンテナ
が、他の衛星の追尾に使用されていたり、故障中・保守
中であったりして衛星Ｘのためには使用不能であって、
衛星Ｘからのデータを受信することができないときであ
る。したがって、ステップＳＴ５では、データ受信不能
である旨を運用者等に対して報告する。

【００７８】以上のように、この実施例２によれば、複
数の衛星の軌道情報に基づき衛星の観測時間を予測し、
観測範囲に衛星が入ってきたときにアンテナ２ａ，２ｂ
のいずれかにこれを追尾させるとともに、切替器４ａ，
４ｂを切り替えて衛星に対応する受信装置に受信信号を
供給する管理装置を備えたので、同時に複数の衛星が観
測範囲に入ってきたときにも複数のアンテナにより追尾
できて、それぞれの衛星についてデータを受信すること
ができるとともに、アンテナの周囲の障害物により観測
範囲が狭められたときでも、複数のアンテナの観測範囲
を合成することにより観測範囲を広げることができ、デ
ータ受信に対する障害物への影響を軽減でき、さらに、
以上のアンテナ及び切替器の制御を自動的に行うことが
できて、運用者の作業負担を軽減することができる。

【００７９】また、この実施例２によれば、一方のアン
テナが保守点検等により運用を停止しているときでも、
他方のアンテナによりデータを受信することができて、
運用の中断時間を減らすこともできる。

【００８０】なお、この実施例２において、衛星の観測
時間表による処理（ＳＴ１）と衛星の軌道情報及びアン
テナの観測範囲との比較による処理（ＳＴ３，ＳＴ４）
の両方の処理を行っていたが、いずれか一方の処理を行
うようにしてもよい。この場合においても、第１の問
題、第２の問題のうち、いずれか一方を解決することが
できる。

【００８１】なお、この実施例２において、アンテナが
２台の場合を例にとり説明したが、これに限らず３台以
上の場合であってもよい。

【００８２】また、図６において、受信装置５ｂ−１，
５ｂ−２がなく、アンテナ２ａ，２ｂのいずれもが衛星
１０−１，１０−２を追尾するためのものであってもよ
く、同様の効果を奏する。

【００８３】実施例３．なお、実施例１の人工衛星地上
局１ａ，１ｂにおいて、アンテナ２ａ，２ｂの出力を分
配して受信装置５ａ−１，５ａ−２，５ｂ−１，５ｂ−
２に供給したが、これに限らず、図７に示すように受信
装置の出力で分配するようにしてもよい。

【００８４】同図において、７ａ−１，７ａ−２，７ｂ
−１，７ｂ−２は、それぞれ、衛星１０−１，１０−
２，１１−１，１１−２から受信したデータを受けて衛
星固有のフレーム同期、データフォーマット等に基づい
てテープ等への記録等を行なう記録設備である。また、
同図の分配器３ｃ、３ｄは、受信処理がなされたデジタ
ル信号を分配する点で、図１のアンテナが出力する受信
処理前のアナログ信号を分配する分配器３ａ，３ｂと異
なる。同様の点で、切替器４ｃ−１，４ｃ−２，４ｄ−
１，４ｄ−２は、図１の切替器４ａ−１，４ａ−２，４
ｂ−１，４ｂ−２と異なる。また、図７の受信装置５
ｃ，５ｄは、アンテナ２ａ，２ｂと同様に衛星１０−
１，１０−２，１１−１，１１−２全てに対応して処理
ができて、この点で図１の特定の衛星専用の受信装置５
ａ，５ｂと異なる。

【００８５】次に動作について説明する。この実施例３
の人工衛星地上局１ａ，１ｂの動作は、実施例１の場合
と同様であり、構成上、分配器５ｃ，５ｄ及び切替器４
ｃ−１，４ｃ−２，４ｄ−１，４ｄ−２が、受信装置５
ｃ，５ｄよりも端末側である記録設備７ａ−１，７ａ−
２，７ｂ−１，７ｂ−２側にある点でのみ異なる。

【００８６】すなわち、人工衛星地上局１ａ、１ｂのア
ンテナ２ａ、２ｂは衛星１０−１，１０−２、１１−
１，１１−２の移動に伴い、これらを追尾する。受信し
た信号は受信装置５ｃ，５ｄにおいて受信処理がなさ
れ、デジタル信号に変換されてから分配器３ｃ，３ｄに
より２分配される。切替器４ｃ−１，４ｃ−２，４ｄ−
１，４ｄ−２は、分配器３ｃ，３ｄのデジタル出力のい
ずれか一方を選択し、それぞれ記録設備７ａ−１，７ａ
−２，７ｂ−１，７ｂ−２に対し出力する。記録設備
は、衛星固有の所定のフォーマットでデータを記録す
る。なお、アンテナ２ａ，２ｂの制御、切替器４ｃ−
１，４ｃ−２，４ｄ−１，４ｄ−２の制御は実施例１の
場合と同様であるので、その説明を省略する。

【００８７】このように、受信処理後の段階で信号を分
配し、選択するようにしてもよい。なお、これに限ら
ず、全ての衛星に対応できるような汎用的機能をもつ機
器により共通化できる部分（図７であれば、アンテナ２
ａ，２ｂ、受信装置５ｃ，５ｄ）をもつ場合、その共通
化された部分以降の段階であれば、どの段階で信号を分
配するようにしてもよい。

【００８８】この実施例３によれば、実施例１の場合と
同様の効果を奏するとともに、高周波信号であるアンテ
ナの出力を分配する場合と比べ、デジタル信号により伝
送することができて、伝送上有利になる。このことは、
複数の人工衛星地上局のアンテナ間の距離が大きくなる
場合において、設備の性能及び信頼性の向上、さらにコ
ストダウンの点で非常に有利になる。なお、アナログ信
号であっても、損失が少ない中間周波帯、ベースバンド
帯で伝送する場合も、高周波で伝送する場合に比べて伝
送上同様の効果を奏するとともに、Ａ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ
変換が不要になり構成が簡単になる。

【００８９】実施例４．なお、以上の実施例１ないし３
において、衛星からの信号を受信する場合を例にとり説
明してきたが、これに限らず衛星に対して制御信号、通
信信号等を送信する場合にも適用できて、同様の効果を
奏する。この実施例４による人工衛星地上局の構成の例
を図８、図９及び図１０に示す。

【００９０】図８は、実施例１の構成を送信の場合に適
用した人工衛星地上局の構成を示す図であり、同図にお
いて、８ａ，８ｂは人工衛星地上局１ａからの送信信号
と人工衛星地上局１ｂからの送信信号とを合成してアン
テナ２ａ，２ｂに対して出力する合成器、９ａ−１，９
ａ−２，９ｂ−１，９ｂ−２は、人工衛星１０−１，１
０−２，１１−１，１１−２それぞれに対応する制御信
号、通信信号等の送信信号を生成して出力する送信装置
である。

【００９１】また、アンテナ２ａ，２ｂ、切替器４ｅ−
１，４ｅ−２，４ｆ−１，４ｆ−２は、実施例１ないし
３で説明したものと同一、あるいは相当のものである。
また、動作は、受信処理が送信処理に変わったことに伴
い、信号の流れが逆向きになる点を除き、実施例１の場
合と同様であるので、その説明を省略する。

【００９２】また、図９は、実施例２の構成を送信の場
合に適用した人工衛星地上局の構成を示す図である。同
図中の各構成要素は図８の場合と同じであるので、それ
らの説明は、省略する。また、動作も、受信処理が送信
処理に変わったことに伴い、信号の流れが逆向きになる
点を除き、実施例２の場合と同様であるので、その説明
を省略する。

【００９３】また、図１０は、実施例３の構成を送信の
場合に適用した人工衛星地上局の構成を示す図であり、
同図において、２１ａ，２１ｂは人工衛星地上局１ａか
らの送信データ（デジタル信号）と人工衛星地上局１ｂ
からの送信データ（デジタル信号）とを合成してアンテ
ナ２ａ，２ｂに対して出力するデータ合成器、２２ａ−
１，２２ａ−２，２２ｂ−１，２２ｂ−２は、人工衛星
１０−１，１０−２，１１−１，１１−２それぞれに対
応する制御コマンドデータ、通信データ等の送信データ
を生成して出力する制御装置である。

【００９４】また、アンテナ２ａ，２ｂ、切替器４ｅ−
１，４ｅ−２，４ｆ−１，４ｆ−２は、図８のものと同
一のものである。また、動作は、受信処理が送信処理に
変わったことに伴い、信号の流れが逆向きになる点を除
き、実施例３の場合と同様であるので、その説明を省略
する。

【００９５】この実施例４の構成によれば、衛星に対す
る送信にも適用できて、実施例１ないし実施例３と同様
の効果を奏する。

【００９６】なお、上記実施例１ないし実施例４におい
て、衛星は地球観測衛星に限らず一般的な衛星に対して
も適用できて、同様の効果を奏するのは言うまでもな
い。

【００９７】

【発明の効果】以上のように、この発明及び他の発明に
よれば、分配器を介して分配された自局又は他局の受信
アンテナからの出力信号のうちのいずれか１つの出力信
号を切替器により選択して切り替え、対応する衛星から
の電波を専用に設けた受信装置によりそれぞれ受信し、
また、複数の衛星中対応する衛星に対して送信信号をそ
れぞれ専用に生成する複数の送信装置からの送信信号の
送信を切替器により自局または他局のいずれかに選択し
て切り替え、自局及び他局の上記切替器を介して入力さ
れた送信装置からの送信信号を合成器により合成して対
応する衛星に対して送信アンテナより送信信号の電波を
送信するようにしたので、同時に複数の衛星が観測範囲
に入ってきたときに、それぞれの衛星についてデータを
受信・送信することができるとともに、複数のアンテナ
の観測範囲を合成することにより観測範囲を広げてデー
タ受信・送信に対する障害物への影響を軽減できる。

【００９８】また、予め定められた衛星の観測時間表に
基づき観測可能・送信可能なアンテナを特定する管理装
置を備えたので、同時に複数の衛星が観測範囲に入って
きたときに、それぞれの衛星についてデータを受信・送
信することができる。

【００９９】また、予め定められた衛星の軌道情報と予
め定められたアンテナの観測範囲とに基づき観測可能・
送信可能なアンテナを特定する管理装置を備えたので、
複数のアンテナの観測範囲を合成することにより観測範
囲を広げてデータ受信・送信に対する障害物への影響を
軽減できる。

【０１００】

【０１０１】また、上記送信装置から出力されるアナロ
グ信号が入力されるとともに、選択された送信アンテナ
に対してアナログ信号を出力する切替器を備えたので、
デジタル信号を分配して伝送する場合と比べ、Ａ／Ｄ変
換、Ｄ／Ａ変換が不要であり構成が簡単になる。

【０１０２】また、上記送信装置から出力されるデジタ
ル信号が入力されるとともに、選択された送信アンテナ
に対してデジタル信号を出力する切替器を備えたので、
アナログ信号を分配して伝送する場合と比べ、信頼性の
点で伝送上有利になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による人工衛星地上局の
構成図である。

【図２】 この発明の実施例１による人工衛星地上局の
動作の説明図である。

【図３】 この発明の実施例１のアンテナ２ａの観測範
囲とスカイラインを示す図である。

【図４】 この発明の実施例１のアンテナ２ｂの観測範
囲とスカイラインを示す図である。

【図５】 この発明の実施例２による人工衛星地上局の
構成図である。

【図６】 この発明の実施例２の管理装置の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図７】 この発明の実施例３による人工衛星地上局の
構成図である。

【図８】 この発明の実施例４による人工衛星地上局の
構成図である。

【図９】 この発明の実施例４による人工衛星地上局の
構成図である。

【図１０】 この発明の実施例４による人工衛星地上局
の構成図である。

【図１１】 従来の人工衛星地上局の構成図である。

【図１２】 従来のアンテナの観測範囲と衛星の軌跡を
示す図である。

【図１３】 衛星の観測時間表の一例である。

【図１４】 アンテナのスカイラインの一例である。

【図１５】 アンテナの仰角（ＥＬ角）の説明図であ
る。

【図１６】 従来の人工衛星地上局の動作を説明するた
めの図である。

【図１７】 観測範囲と衛星の高度との関係を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 人工衛星地上局、２ａ，２ｂ アンテナ、
３ａ，３ｂ 分配器、４ａ，４ｂ 切替器、５ａ，５ｂ
受信装置、６ 管理装置、７ａ，７ｂ 記録設備、８
ａ，８ｂ 合成器、９ａ，９ｂ 送信装置、１０ 衛
星、１１ 衛星、２１ａ，２１ｂ データ合成器、２２
ａ，２２ｂ 制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 文義 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 通信機製作所内 (72)発明者 平野 ゆりか 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 通信機製作所内 (56)参考文献 特開 平６−276453（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56425（ＪＰ，Ａ) ハイテクブックシリーズ10 世界の非 静止衛星通信 （第１版第１刷），下世 古幸雄・飯田尚志 著，電波新聞社 編，（1994−５−10） Ｐ．39−44，第 ２．15図 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04B 7/14 - 7/22 H04B 7/02 - 7/12 H04L 1/02 - 1/06

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他局と離隔して設置されていて、各局内
   に、複数の衛星が発する電波を受信する受信アンテナ
   と、上記受信アンテナからの出力信号を自局及び他局に
   分配する分配器と、自局または他局の上記分配器を介し
   て分配された受信アンテナからの出力信号のうちのいず
   れか１つの出力信号を選択して出力する切替器と、上記
   切替器の出力に基づき対応する衛星からの電波を専用に
   それぞれ受信する複数の受信装置とを備えた人工衛星地
   上局。
2. 【請求項２】 上記各局の受信アンテナから１つの受信
   アンテナを特定するとともに、特定された受信アンテナ
   の出力信号を選択するように上記切替器を制御する管理
   装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の人工衛星
   地上局。
3. 【請求項３】 上記管理装置は、予め定められた上記複
   数の衛星の観測時間表に基づき観測可能な１つの受信ア
   ンテナを特定する構成としたことを特徴とする請求項２
   記載の人工衛星地上局。
4. 【請求項４】 上記管理装置は、予め定められた上記複
   数の衛星の軌道情報と予め定められた上記各局の受信ア
   ンテナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１つの
   受信アンテナを特定する構成としたことを特徴とする請
   求項２記載の人工衛星地上局。
5. 【請求項５】 上記切替器は、上記受信アンテナから出
   力されるアナログ信号が入力されるとともに、選択され
   たアナログ信号を上記受信装置に対して出力することを
   特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の人
   工衛星地上局。
6. 【請求項６】 上記切替器は、上記受信アンテナから出
   力されるアナログ信号から変換されたデジタル信号が入
   力されるとともに、選択されたデジタル信号を上記受信
   装置に対して出力することを特徴とする請求項１乃至請
   求項４のいずれかに記載の人工衛星地上局。
7. 【請求項７】 他局と離隔して設置されていて、各局内
   に、複数の衛星中対応する衛星に対して送信信号をそれ
   ぞれ専用に生成する複数の送信装置と、各送信装置から
   の送信信号の送信を自局または他局のいずれかに選択し
   て切り替えるための複数の切替器と、自局及び他局の上
   記切替器を介して入力された送信装置 からの送信信号を
   合成する合成器と、衛星に対して該合成器を介した送信
   信号の電波を送信する送信アンテナとを備えた人工衛星
   地上局。
8. 【請求項８】 上記各局の送信アンテナから１つの送信
   アンテナを特定するとともに、特定された送信アンテナ
   を選択するように上記切替器を制御する管理装置を備え
   たことを特徴とする請求項７記載の人工衛星地上局。
9. 【請求項９】 上記管理装置は、予め定められた上記衛
   星の観測時間表に基づき送信可能な１つの送信アンテナ
   を特定する構成としたことを特徴とする請求項８記載の
   人工衛星地上局。
10. 【請求項１０】 上記管理装置は、予め定められた上記
    衛星の軌道情報と予め定められた上記各局の送信アンテ
    ナそれぞれの観測範囲とに基づき観測可能な１つの送信
    アンテナを特定する構成としたことを特徴とする請求項
    ８記載の人工衛星地上局。
11. 【請求項１１】 上記切替器は、上記送信装置から出力
    されるアナログ信号が入力されるとともに、選択された
    送信アンテナに対してアナログ信号を出力することを特
    徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の人
    工衛星地上局。
12. 【請求項１２】 上記切替器は、上記送信装置から出力
    されるデジタル信号が入力されるとともに、選択された
    送信アンテナに対してデジタル信号を出力することを特
    徴とする請求項７乃至請求項１０のいずれかに記載の人
    工衛星地上局。