JP3387197B2 - Satellite communication equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、人工衛星に搭載する
通信装置に関するものであり、さらに詳しくは通信する
相手側との相対位置が移動する場合に通信する人工衛星
の通信装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a communication device mounted on an artificial satellite, and more particularly to a communication device for an artificial satellite that communicates when the relative position with respect to a communicating party moves. .
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９は従来の人工衛星の通信装置の構成
を示すものであり、図において、１は受信アンテナ、２
は受信回路部、３は受信ビームフォーミングネットワー
ク、４は受信中間周波数部、５はフィーダリンク部、６
はコントローラ、７は送信中間周波数部、８は送信ビー
ムフォーミングネットワーク、９は送信回路部、１０は
送信アンテナ部である。2. Description of the Related Art FIG. 9 shows the configuration of a conventional communication device for an artificial satellite. In the figure, 1 is a receiving antenna and 2 is a receiving antenna.
Is a receiving circuit unit, 3 is a receiving beamforming network, 4 is a receiving intermediate frequency unit, 5 is a feeder link unit, 6
Is a controller, 7 is a transmission intermediate frequency unit, 8 is a transmission beamforming network, 9 is a transmission circuit unit, and 10 is a transmission antenna unit.
【０００３】次に動作について説明する。静止衛星と地
球周回衛星との間の衛星間通信あるいは人工衛星と地上
の自動車等の移動体通信等においては、通信する相手と
の相対位置が移動するため、相対位置が移動しても通信
可能な装置が必要となる。そのため、広角度に通信ビー
ムを使用できるアレイアンテナを使用することがある。
受信する場合は、いくつかの素子アンテナから構成され
る受信アレイアンテナ１で相手からの通信波を受け、受
信回路部２で増幅及び復調を行う。受信回路部２で処理
された各素子アンテナの信号は送信する相手側の回線使
用状況等に応じて受信ビームフォーミングネットワーク
３により合成される。合成された信号は、受信中間周波
数部４により地上局への送信周波数帯の信号に変換さ
れ、フィーダリンク部５より地上局へ通信信号を送る。
コントローラ６は、地上からのコマンド信号に基づき、
上記合成の仕方を計算し合成のパターンを決め、受信ビ
ームフォーミングネットワーク３の構成を任意に選択
し、ユーザの利用状況、地域に応じた最適なアンテナの
ビームパターンを設定する。送信する場合は、受信の場
合と逆になり、フィーダリンク部５からの通信信号を送
信周波数帯の信号に送信中間周波数部７において変換
し、コントローラ６により計算した最適なアンテナ送信
ビームパターンとなるように送信ビームフォーミングネ
ットワーク８の構成を選択し、送信回路部９及び送信ア
レイアンテナ１０を経て送信信号を送出する。Next, the operation will be described. In inter-satellite communication between geostationary satellites and Earth-orbiting satellites or mobile communication such as artificial satellites and terrestrial vehicles, the relative position with the communicating party moves, so communication is possible even if the relative position moves Equipment is required. Therefore, an array antenna that can use a communication beam at a wide angle may be used.
When receiving, a reception array antenna 1 including several element antennas receives a communication wave from the other party, and a reception circuit unit 2 performs amplification and demodulation. The signal of each element antenna processed by the reception circuit unit 2 is combined by the reception beamforming network 3 according to the line usage condition of the other party to be transmitted. The combined signal is converted by the reception intermediate frequency unit 4 into a signal in the transmission frequency band to the ground station, and the feeder link unit 5 sends the communication signal to the ground station.
The controller 6 is based on the command signal from the ground,
The above-mentioned combination method is calculated, the combination pattern is determined, the configuration of the reception beamforming network 3 is arbitrarily selected, and the optimum antenna beam pattern is set according to the user's usage situation and area. When transmitting, it is the reverse of the case of receiving, and the communication signal from the feeder link unit 5 is converted into a signal in the transmission frequency band in the transmission intermediate frequency unit 7, and the optimum antenna transmission beam pattern calculated by the controller 6 is obtained. As described above, the configuration of the transmission beamforming network 8 is selected, and the transmission signal is transmitted via the transmission circuit unit 9 and the transmission array antenna 10.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】従来の人工衛星の通信
装置は以上のように構成されているので、ユーザ側が移
動したりユーザ側の通信回路容量が変動した時に最適な
通信ビームを形成することができず、また、アンテナの
熱歪等による通信ビーム方向のずれの補正もできないた
め通信不能となること。さらに、通信ビームの指向角度
範囲も小さいためユーザとの通信範囲を広くとれないこ
と等の問題があった。Since the conventional satellite communication device is constructed as described above, it is possible to form an optimum communication beam when the user moves or the communication circuit capacity of the user changes. Communication cannot be performed because it is not possible to correct the deviation of the communication beam direction due to the thermal distortion of the antenna. Further, there is a problem that the communication angle with the user cannot be widened because the directivity angle range of the communication beam is small.
【０００５】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、ユーザ側の移動位置及びユー
ザ側の通信回路容量に応じて通信ビームを形成し、ま
た、アンテナの熱歪等による通信ビーム方向のずれを補
正することもできるとともに、通信ビームを広角に振る
ようにして通信範囲を広くすることができる人工衛星の
通信装置を得ることを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above problems, and forms a communication beam according to the moving position of the user side and the communication circuit capacity of the user side, and the thermal distortion of the antenna. It is an object of the present invention to obtain a communication device for an artificial satellite that can correct a deviation in the direction of a communication beam due to, for example, and widen the communication range by swinging the communication beam at a wide angle.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係る人工衛星
の通信装置は、移動するユーザとの相対位置に応じて通
信ビーム方向を制御し、通信回線使用量の多い地域ある
いは時刻に通信回線容量を多く使えるように通信ビーム
を形成し、通信ビーム方向のずれの要因となるアンテナ
の熱歪及びタイマ誤差を補正又は少なくし、通信ビーム
のずれをアンテナを機械的に駆動することにより補正を
するとともにアンテナを機械的に駆動又はアンテナを傾
斜をつけて配置するものである。A communication device for an artificial satellite according to the present invention controls a communication beam direction in accordance with a relative position to a moving user, so that the communication line capacity can be set in an area or time when a large amount of communication line is used. A communication beam is formed so that a large amount of light can be used, and the thermal distortion and timer error of the antenna that cause the deviation of the communication beam direction are corrected or reduced, and the communication beam deviation is corrected by mechanically driving the antenna. At the same time, the antenna is mechanically driven or the antenna is arranged with an inclination.
【０００７】[0007]
【作用】この発明における人工衛星の通信装置は、通信
装置を搭載している通信装置と通信する相手側であるユ
ーザとの相対角度を時々刻々計算し、通信ビームをユー
ザ側に向け、この時に発生するタイマ誤差による通信ビ
ームのずれを姿勢センサと天体との幾何学的原理から補
正する。熱歪による通信ビームのずれは、熱歪と通信ビ
ームのずれとの関係を予測し、熱歪によるずれの分だけ
相殺するように通信ビームの方向を動かして補正する、
あるいは、アンテナの温度を測定し、その温度から通信
ビームの方向のずれを算出し補正する。また、ユーザの
地図あるいはユーザの位置のデータを保有し、通信回線
使用量の多い陸域あるいは都市部に対するアンテナビー
ム方位角を計算して、通信容量を多くとれるように通信
ビームを形成する。さらに、通信ビームをスキャンさせ
て通信回線使用状況を調べ、その状況に合わせて通信ビ
ームを形成する。The artificial satellite communication device according to the present invention momentarily calculates the relative angle between the communication device equipped with the communication device and the user who is the other party, and directs the communication beam toward the user side. The deviation of the communication beam due to the generated timer error is corrected from the geometrical principle of the attitude sensor and the celestial body. The deviation of the communication beam due to thermal strain is predicted by predicting the relationship between the thermal distortion and the deviation of the communication beam, and the direction of the communication beam is corrected so as to be offset by the deviation due to thermal distortion.
Alternatively, the temperature of the antenna is measured, and the deviation in the direction of the communication beam is calculated and corrected from the temperature. In addition, the user holds a map of the user or data of the position of the user, calculates the antenna beam azimuth angle with respect to a land area or an urban area where a large amount of communication line is used, and forms a communication beam so as to obtain a large communication capacity. Further, the communication beam is scanned to check the communication line usage status, and the communication beam is formed according to the status.
【０００８】この発明における人工衛星の通信装置は、
アンテナの通信ビーム方向を電気的に振る機能に加え、
機械的にアンテナの通信ビーム方向を振る機能を加える
ことにより通信ビームを広角に指向させることができる
とともに、アンテナビーム方向のずれを補正することが
できる。また、平面アンテナを分割し曲面になるように
配列することにより通信ビームを広角に指向させること
ができる。A communication device for an artificial satellite according to the present invention is
In addition to the function to electrically shake the communication beam direction of the antenna,
By adding a function of mechanically swinging the communication beam direction of the antenna, the communication beam can be directed at a wide angle, and the deviation of the antenna beam direction can be corrected. Further, the communication beam can be directed at a wide angle by dividing the planar antennas and arranging them so as to form a curved surface.
【０００９】[0009]
実施例１．以下、この発明の一実施例について説明す
る。図１において、１〜１０は図９に示す従来の装置と
同一又は相当するものである。１１はタイマ部、１２は
衛星軌道データ部、１３は衛星位置計算部、１４はユー
ザ位置データ部、１５はユーザ位置計算部、１６は相対
角度計算部である。Example 1. An embodiment of the present invention will be described below. In FIG. 1, 1 to 10 are the same as or equivalent to the conventional device shown in FIG. 11 is a timer unit, 12 is a satellite orbit data unit, 13 is a satellite position calculation unit, 14 is a user position data unit, 15 is a user position calculation unit, and 16 is a relative angle calculation unit.
【００１０】衛星間通信及び移動体通信のように通信す
るユーザとの相対位置が変わるような場合には、相対角
度を予測してビームを予測角度方向に向けることにより
通信可能となる。相対角度の予測は、人工衛星の軌道デ
ータから計算した人工衛星の位置とユーザの位置により
計算することができる。通信装置を搭載している人工衛
星の位置は時々刻々変化するが、人工衛星搭載のクロッ
クを使用して時刻基準信号を生成するタイマ部１１の信
号及び衛星の軌道データを生成する衛星軌道データ部１
２の信号を利用し、時刻毎の衛星位置を衛星位置計算部
１３で計算する。ユーザ位置は、同様にして、ユーザ位
置データを生成するユーザ位置データ部１４とタイマ部
１１の信号を利用して上記衛星位置計算部１３の計算と
同期してユーザ位置を計算するユーザ位置計算部１５で
計算する。例えば、衛星間通信を行う場合は、ユーザ位
置データは通信する相手の衛星の軌道データであり、位
置の計算は上記軌道データから計算する。また、地上と
の移動体通信を行う場合は、地上の場所（緯度、経度）
をユーザ位置データとして、人工衛星の軌道の座標から
見た位置を変換することによって計算する。上記のよう
に、タイマ部１１の信号に同期させて人工衛星の軌道座
標系等の同じ座標系で表わした人工衛星の位置を衛星位
置計算部１３で計算し、ユーザ位置をユーザ位置計算部
１５で計算する。そして、上記２つの計算値を使用し
て、人工衛星とユーザとの間を相対方位角を相対角度計
算部１６で計算する。コントローラ６は相対角度計算部
１６の出力信号に基づいてユーザの方向に最適なビーム
が合成されるパターンを計算し、受信又は送信ビームフ
ォーミングネットワーク３又は８の構成を選択すること
によりユーザとの相対位置が変動してもユーザの方向に
通信ビームを指向させることができる。In the case where the relative position with the communicating user changes, such as in inter-satellite communication and mobile communication, communication is possible by predicting the relative angle and directing the beam in the direction of the predicted angle. The prediction of the relative angle can be calculated from the position of the artificial satellite calculated from the orbital data of the artificial satellite and the position of the user. The position of the artificial satellite equipped with the communication device changes from moment to moment, but the satellite orbit data unit for generating the signal of the timer unit 11 for generating the time reference signal using the clock for the artificial satellite and the satellite orbit data. 1
The satellite position calculation unit 13 calculates the satellite position for each time using the signal No. 2. Similarly, the user position calculating unit uses the signals of the user position data unit 14 for generating user position data and the timer unit 11, and calculates the user position in synchronization with the calculation of the satellite position calculating unit 13. Calculate with 15. For example, when performing inter-satellite communication, the user position data is orbital data of the satellite with which the user communicates, and the position is calculated from the orbital data. In addition, when performing mobile communication with the ground, the ground location (latitude, longitude)
Is calculated as the user position data by converting the position viewed from the coordinates of the satellite orbit. As described above, the satellite position calculation unit 13 calculates the position of the artificial satellite represented by the same coordinate system such as the orbit coordinate system of the artificial satellite in synchronization with the signal of the timer unit 11, and the user position is calculated by the user position calculation unit 15. Calculate with. Then, using the above two calculated values, the relative azimuth angle between the artificial satellite and the user is calculated by the relative angle calculation unit 16. The controller 6 calculates the pattern in which the optimum beam is combined in the direction of the user based on the output signal of the relative angle calculation unit 16 and selects the configuration of the reception or transmission beamforming network 3 or 8 to determine the relative beam with the user. Even if the position changes, the communication beam can be directed toward the user.
【００１１】実施例２．また、上記実施例では、相対的
位置を計算して通信ビームパターンを合成する場合につ
いて説明したが、ユーザ側の回線使用状況を予測して通
信ビームパターンを合成しても良い。図２はその実施例
であり、図において、１〜１５は図１に示す実施例１の
装置と同一又は相当のものである。１７は衛星時刻処理
部、１８はユーザ時刻処理部、１９はビームパターン発
生部、２０はユーザ地図データ部、２１はユーザ位置処
理部、２２はビームスキャン計算部である。Embodiment 2. Further, in the above-described embodiment, the case where the relative position is calculated and the communication beam patterns are combined has been described, but the communication beam patterns may be combined by predicting the line usage status on the user side. FIG. 2 shows an embodiment thereof, and in the figure, 1 to 15 are the same as or equivalent to the device of the embodiment 1 shown in FIG. Reference numeral 17 is a satellite time processing unit, 18 is a user time processing unit, 19 is a beam pattern generation unit, 20 is a user map data unit, 21 is a user position processing unit, and 22 is a beam scan calculation unit.
【００１２】ユーザ側の回線使用状況は、地域及び時間
帯等により大きく変化する。従って、ユーザ側の回線使
用状況のパターンを地域の特徴及び時間帯の特徴に合わ
せて通信ビームを構成することによりユーザの使用状況
に合わせた通信が可能となる。特に、地球周回衛星を使
用した通信装置の場合は、通信可能となる範囲が時々刻
々変化すると共に、通信地域も軌道上の位置によって変
化する。例えば、地上での昼と夜とではユーザ側の回線
使用量は大きく変化する。従って、地上の昼と夜との時
刻を人工衛星の通信装置で計算し、その時刻に合わせて
通信ビームのパターンを生成することによりユーザの回
線使用状況に応じて通信ビームを構成することが可能と
なる。図２の実施例において、タイマ部１１の出力信号
を利用して人工衛星の時刻の基準となる衛星時刻を衛星
時刻処理部１７で計算し、必要に応じ地上時刻と合わせ
るためコマンドにより調整する。ユーザの時刻について
は、図１の実施例で説明したユーザ位置データ部１４及
びユーザ位置計算部１５にて計算したユーザ位置信号と
衛星軌道データ部１２及び衛星位置計算部１３にて計算
した衛星位置信号と、上記の衛星時刻処理１７で計算し
た衛星時刻信号によってユーザ時刻処理部１８にて計算
する。具体的には、地上時刻と合わせてある衛星時刻を
基準時刻にして、衛星位置と地球上のユーザ位置と太陽
との幾何学的関係よりユーザの時刻を計算する。そし
て、計算されたユーザ時刻信号を用いて、例えば、昼の
地域には夜の地域よりもユーザ数が多いので、通信回路
が昼の地域に多くなるようにビームパターン発生部１９
にて、地上時刻に応じて通信ビームを構成するようにコ
ントローラ６に信号を供給することにより、ユーザの時
刻に応じる通信ビームを構成することが可能となる。The usage status of the line on the user side greatly changes depending on the region, time zone, and the like. Therefore, by composing the communication beam by matching the pattern of the line usage status on the user side with the characteristics of the region and the characteristics of the time zone, it is possible to perform communication according to the usage status of the user. In particular, in the case of a communication device using an earth-orbiting satellite, the communicable range changes momentarily, and the communication area also changes depending on the position on the orbit. For example, the line usage amount on the user side greatly changes between daytime and nighttime on the ground. Therefore, by calculating the time of day and night on the ground with the communication device of the artificial satellite and generating the pattern of the communication beam according to the time, it is possible to configure the communication beam according to the user's line usage status. Becomes In the embodiment shown in FIG. 2, the satellite time processing unit 17 uses the output signal of the timer unit 11 to calculate the satellite time, which is the reference time of the artificial satellite, and adjusts it with a command to match it with the ground time if necessary. Regarding the user time, the user position signal calculated by the user position data unit 14 and the user position calculation unit 15 and the satellite position calculated by the satellite orbit data unit 12 and the satellite position calculation unit 13 described in the embodiment of FIG. The user time processing unit 18 calculates the signal and the satellite time signal calculated by the satellite time processing 17 described above. Specifically, the satellite time that is combined with the ground time is used as the reference time, and the user time is calculated from the geometrical relationship between the satellite position, the user position on the earth, and the sun. Then, using the calculated user time signal, for example, since the number of users in the daytime region is larger than that in the nighttime region, the beam pattern generation unit 19 is configured to increase the number of communication circuits in the daytime region.
Then, by supplying a signal to the controller 6 so as to configure the communication beam according to the ground time, it becomes possible to configure the communication beam according to the time of the user.
【００１３】また、ユーザ側の回線使用量は地域によっ
ても大きく変わる。例えば、海域よりも陸域の方がユー
ザ数が多く、また、陸域の中でも都市部のユーザ数が多
い。従って、地上の地域に合わせて通信ビームのパター
ンを生成することによりユーザの回線使用状況に応じて
通信ビームを構成することが可能となる。図２の実施例
において、ビームパターン発生部１９にて特定の地域に
通信回線が多く取れるように通信ビームを構成するよう
にコントローラ６に信号を出力するようにすればよい。
そのためには、人工衛星の通信装置において、衛星の位
置と都市部等の特定の地域との相対方位角を衛星の位置
に応じて計算すればよい。複数の特定地域に対応するた
め、緯度及び経度で表現したユーザ地図をユーザ地図デ
ータ部２０で処理し、その出力信号と衛星軌道データ部
１２及び衛星位置計算部１３によって生成した衛星位置
信号と衛星時刻処理部１７によって生成した衛星時刻信
号を利用してユーザ位置処理部２１によって特定地域に
対する通信ビームの方位角を計算する。具体的には、衛
星時刻信号を基準として、衛星位置と特定地域との幾何
学的関係により衛星と個々の特定地域との方位ベクトル
を計算し、近接する特定地域に対しては合成ベクトルを
計算する等の処理を行う。ユーザ位置処理部２１の出力
信号を利用してビームパターン発生部１９にて特定地域
に回線が多くとれるように通信ビームを構成するように
コントローラ６に信号を供給することにより、都市部等
の地域に応じて通信ビームを構成することが可能とな
る。Further, the line usage amount on the user side greatly changes depending on the area. For example, the land area has a larger number of users than the sea area, and the land area has a large number of users in the urban area. Therefore, it is possible to configure the communication beam according to the line usage status of the user by generating the communication beam pattern according to the area on the ground. In the embodiment shown in FIG. 2, the beam pattern generator 19 may output a signal to the controller 6 so as to configure a communication beam so that a large number of communication lines can be established in a specific area.
For that purpose, in the artificial satellite communication device, the relative azimuth angle between the satellite position and a specific area such as an urban area may be calculated according to the satellite position. In order to correspond to a plurality of specific areas, a user map represented by latitude and longitude is processed by the user map data unit 20, and its output signal and the satellite position signal and satellite generated by the satellite orbit data unit 12 and the satellite position calculation unit 13 are processed. Using the satellite time signal generated by the time processing unit 17, the user position processing unit 21 calculates the azimuth angle of the communication beam with respect to the specific area. Specifically, using the satellite time signal as a reference, the azimuth vector between the satellite and each specific area is calculated based on the geometrical relationship between the satellite position and the specific area, and the composite vector is calculated for adjacent specific areas. Perform processing such as By using the output signal of the user position processing unit 21 to supply a signal to the controller 6 so that the beam pattern generation unit 19 forms a communication beam so that many lines can be taken in a specific area, an area such as an urban area It is possible to configure a communication beam according to the above.
【００１４】次に、ユーザの位置計算、衛星位置計算、
時刻処理計算等に誤差がありずれたとき、または、ユー
ザからの通信回線要求が時間又は地域によって固定せず
に変動する場合についてこの実施例の効果を説明する。
これらの要因に対応して通信ビームを適切に向けるに
は、現状の通信回線要求状況を調べ、その結果に基づ
き、ビームパターン発生部１９にて必要な通信ビームを
構成するようにコントローラ６に信号を供給すればよ
い。通信回線要求状況は、アンテナのカバレージ範囲又
はその一部を高ゲインの狭い通信ビームでスキャンし、
その時のスキャン場所毎の通信回線状況を調べることに
より判る。具体的には、ビームスキャン計算部２２にて
スキャンの方向、領域を計算し、その信号を利用してビ
ームパターン発生部１９にコントローラ６に通信ビーム
をスキャンするように信号を供給することにより通信ビ
ームのスキャンは可能となり、スキャンと同期して通信
回線量を地上でモニタすることにより通信回線状況を把
握することが可能である。Next, user position calculation, satellite position calculation,
The effect of this embodiment will be described when there is an error in the time processing calculation or the like, or when the communication line request from the user fluctuates without being fixed depending on time or area.
In order to properly direct the communication beam in response to these factors, the current communication line request situation is investigated, and based on the result, the controller 6 is instructed to configure the necessary communication beam in the beam pattern generator 19. Should be supplied. The communication line demand situation is that the coverage range of the antenna or part of it is scanned with a narrow communication beam of high gain,
This can be understood by examining the communication line status at each scan location at that time. Specifically, the beam scan calculation unit 22 calculates the scanning direction and area, and the signal is used to supply a signal to the beam pattern generation unit 19 so that the controller 6 can scan the communication beam. The beam can be scanned, and the communication line status can be grasped by monitoring the communication line amount on the ground in synchronization with the scan.
【００１５】実施例３．実施例２では、ユーザ位置計算
等の人工衛星の通信装置の計算誤差による通信ビームの
ずれを補正する方法について示したが、通信ビームのず
れが発生する要因として、タイマ部１１の時刻のずれ、
アンテナの熱歪がある。図３は、それらによる通信ビー
ムのずれを補正するための実施例であり、図において、
１〜１４は図１に示す実施例１の装置と同一又は相当の
ものであり、また、１９は図２に示す実施例２の装置と
同一又は相当のものである。２３は姿勢センサ、２４は
姿勢制御部、２５は関数発生部、２６，２７は温度測定
部、２８は温度信号処理部、２９は相対誤差検出部であ
る。Example 3. In the second embodiment, the method of correcting the deviation of the communication beam due to the calculation error of the communication device of the artificial satellite such as the user position calculation is shown. However, the cause of the deviation of the communication beam is the time deviation of the timer unit 11,
There is thermal distortion of the antenna. FIG. 3 shows an embodiment for correcting the deviation of the communication beam due to them.
1 to 14 are the same as or equivalent to the device of the first embodiment shown in FIG. 1, and 19 is the same as or equivalent to the device of the second embodiment shown in FIG. Reference numeral 23 is an attitude sensor, 24 is an attitude control unit, 25 is a function generating unit, 26 and 27 are temperature measuring units, 28 is a temperature signal processing unit, and 29 is a relative error detecting unit.
【００１６】図３の実施例は、タイマ部１１の時刻のず
れを人工衛星に搭載されている姿勢センサ２３を用いて
補正する例である。姿勢制御部２４は、人工衛星の本体
の姿勢を検出する姿勢センサ２３を基準として制御す
る。姿勢センサ２３は慣性空間での衛星と太陽、地球等
との相対的位置関係を検出するものであり、代表的なセ
ンサとして太陽センサがある。太陽センサの出力は、衛
星の軌道上の位置と太陽との方位角を検出するものであ
り、衛星の軌道と時刻とが与えられれば衛星と太陽との
方位角は一義的に決まるという原理を応用したものであ
る。つまり、太陽センサの出力がある角度を示した時
は、衛星はその角度に応じた軌道位置及び時刻に存在す
ることになる。これは、スターセンサ等の他のセンサを
用いても同じことがいえる。従って、姿勢センサ２３の
信号から衛星の軌道位置及び時刻を知ることができるこ
とになる。つまり、姿勢センサ２３の出力信号を利用し
て衛星位置計算部１３で衛星の位置を計算することがで
き、また、軌道同期毎に出力される姿勢センサ２３の信
号のある一定値を基準としてタイマ部１１の時刻を計算
するようにすれば軌道周期毎に新しい基準値が得られる
のでタイマ部１１の誤差が積算されずに軌道同期毎にリ
セットできるため、誤差を補正できる。The embodiment shown in FIG. 3 is an example in which the time difference of the timer unit 11 is corrected by using the attitude sensor 23 mounted on the artificial satellite. The attitude control unit 24 controls the attitude sensor 23, which detects the attitude of the main body of the artificial satellite, as a reference. The attitude sensor 23 detects a relative positional relationship between the satellite and the sun, the earth, etc. in the inertial space, and there is a sun sensor as a typical sensor. The output of the sun sensor detects the azimuth angle between the sun and the position of the satellite in orbit, and the principle that the azimuth angle between the satellite and the sun is uniquely determined if the orbit and time of the satellite are given. It is an application. That is, when the output of the sun sensor indicates a certain angle, the satellite exists at the orbital position and time corresponding to the angle. The same can be said with other sensors such as a star sensor. Therefore, the satellite orbit position and time can be known from the signal of the attitude sensor 23. That is, the position of the satellite can be calculated by the satellite position calculation unit 13 using the output signal of the attitude sensor 23, and the timer can be calculated based on a certain value of the signal of the attitude sensor 23 output at each orbit synchronization. If the time of the section 11 is calculated, a new reference value can be obtained for each orbit cycle, so that the error of the timer section 11 can be reset at each orbit synchronization without being accumulated, so that the error can be corrected.
【００１７】次にアンテナ部の熱変形による誤差の補正
について説明する。軌道上の熱変形の量は、主として衛
星の位置に応じて変化する太陽の入射角等で決まる。従
って、ある一定期間内では、受信アンテナ１及び送信ア
ンテナ１０の熱変形による誤差は、軌道周期を周期とし
てほぼ同じパターンで発生する。この発明の実施例で
は、熱変形等により発生する軌道周期毎の誤差のパター
ンを関数発生部２５で誤差補正信号として発生させ、そ
の信号を利用してビームパターン発生部１９にて通信ビ
ーム方向を補正する信号パターンをコントローラ６に供
給することにより誤差補正をするものである。関数発生
部２５で発生するパターンは、衛星毎に異なるが、近似
的には正弦波で良い。より精度良く補正する場合は、例
えばフーリエ級数の高次式まで発生させることで実現で
きる。発生するパターンのパラメータは、受信アンテナ
１及び送信アンテナ１０の温度状態を地上でモニター
し、地上よりコマンドで振幅、位相等のデータを関数発
生部２５に供給することにより設定することができる。
また、受信アンテナ１及び送信アンテナ１０の温度を直
接的に受信アンテナ１及び送信アンテナ１０に取り付け
た温度測定部１ ２６及び温度測定部２ ２７により測
定し、それらの出力信号を温度信号処理部２８で処理し
て温度変動のパターンを検知し、振幅等のパターンのパ
ラメータを関数発生部２５に供給することによっても誤
差補正が可能であり、この場合、受信アンテナ１及び送
信アンテナ１０の温度状態に応じて自動的に誤差補正が
可能となる。また、関数発生部２５あるいは衛星位置計
算部１３の出力信号に長時間の計算による計算誤差が蓄
積され通信ビームパターンのずれが生じてきた場合、特
定の時刻でのユーザ位置を基準として上記のずれを補正
することも可能である。具体的には、タイマ部１１の出
力信号を利用してある特定の時刻で、ビームパターンの
指向方向を指示する信号であるビームパターン発生部１
９の出力信号とユーザの軌道要素あるいは緯度及び経度
等のデータを保有するユーザ位置データ部１４の出力信
号とを比較し、ビームパターン発生部１９の出力信号の
誤差を相対誤差検出部２９にて検出し、その検出信号に
基づいて関数発生部２５にて検出された誤差を打ち消す
ようにビームパターン発生部１９に信号を供給すること
により実現できる。Next, correction of an error due to thermal deformation of the antenna section will be described. The amount of thermal deformation in orbit is determined mainly by the angle of incidence of the sun, which changes depending on the position of the satellite. Therefore, within a certain period of time, errors due to thermal deformation of the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 occur in substantially the same pattern with the orbit period as a period. In the embodiment of the present invention, the function generation unit 25 generates an error pattern for each orbital cycle generated by thermal deformation or the like as an error correction signal, and the beam pattern generation unit 19 uses the signal to change the communication beam direction. The error correction is performed by supplying the signal pattern to be corrected to the controller 6. The pattern generated by the function generating unit 25 differs for each satellite, but may be approximately a sine wave. The more accurate correction can be realized by generating, for example, a higher-order equation of the Fourier series. The parameters of the pattern to be generated can be set by monitoring the temperature conditions of the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 on the ground and supplying data such as amplitude and phase to the function generating unit 25 by a command from the ground.
Further, the temperatures of the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 are directly measured by the temperature measuring unit 126 and the temperature measuring unit 2 27 attached to the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10, and the output signals of them are measured by the temperature signal processing unit 28. The error correction can also be performed by processing the temperature detection pattern by detecting the temperature fluctuation pattern and supplying the pattern parameter such as the amplitude to the function generating unit 25. In this case, the temperature condition of the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 can be adjusted. Accordingly, the error can be automatically corrected. Further, when a calculation error due to a long-time calculation is accumulated in the output signal of the function generating unit 25 or the satellite position calculating unit 13 and a shift of the communication beam pattern occurs, the shift is based on the user position at a specific time. Can be corrected. Specifically, the beam pattern generation unit 1 that is a signal that indicates the pointing direction of the beam pattern at a specific time using the output signal of the timer unit 11
The output signal of 9 is compared with the output signal of the user position data unit 14 that holds the orbital element of the user or the data such as latitude and longitude, and the relative error detection unit 29 determines the error of the output signal of the beam pattern generation unit 19. This can be realized by detecting and supplying a signal to the beam pattern generation unit 19 so as to cancel the error detected by the function generation unit 25 based on the detection signal.
【００１８】実施例４．実施例２及び３では、電気的な
処理による通信ビームのずれを補正する方法について示
したが、機械的に通信ビームのずれを補正することも可
能であり、また、広角に通信ビームを振ることが通信可
能方向の範囲を広げることが可能である。図４はその実
施例であり、図において、１〜１０は図１の実施例１と
１９は図２の実施例２と同一又は相当のものである。３
０，３１はアンテナ駆動機構、３２はアンテナ駆動機構
である。Example 4. In the second and third embodiments, the method of correcting the shift of the communication beam due to the electrical processing is shown, but it is also possible to mechanically correct the shift of the communication beam, and the communication beam can be swung in a wide angle. It is possible to widen the range of communication possible directions. FIG. 4 shows an embodiment thereof. In the figure, 1 to 10 are the same as or equivalent to the embodiment 1 of FIG. 1 and the embodiment 2 of FIG. Three
Reference numerals 0 and 31 are antenna drive mechanisms, and 32 is an antenna drive mechanism.
【００１９】機械的に通信ビームのずれを補正するため
には、受信アンテナ１及び送信アンテナ１０を通信ビー
ムのずれに相当する角度を機械的に振ることができれば
よい。図４の実施例は、受信アンテナ１及び送信アンテ
ナ１０に機械的に直結され、モータ等で機械的駆動が可
能なアンテナ駆動機構１ ３０およびアンテナ駆動機構
２ ３１により通信ビームを機械的に振るように構成し
た例である。地上で通信ビームのずれの状態をモニター
し、地上からのコマンドにより、通信ビームのずれに相
当する機械的角度をアンテナ駆動回路３１にデータを供
給する。アンテナ駆動回路３２では、その信号を受け、
その角度だけ駆動する駆動信号をアンテナ駆動機構１
３０及びアンテナ駆動機構２ ３１に供給する。アンテ
ナ駆動機構１ ３０及びアンテナ駆動機構２ ３１は、
それらの駆動信号により受信アンテナ１及び送信アンテ
ナ１０を通信ビームのずれに相当する角度分だけ機械的
に動かすことができる。また、通信ビームのずれが実施
例２及び３で示したように人工衛星の通信装置内で検出
できる場合は、通信ビームのずれに相当する角度の情報
を保有する誤差信号によりビームパターン発生部１９に
て、通信ビームのずれを補正するように通信ビームを構
成するように通信ビームの方位角を計算する。その信号
をアンテナ駆動回路３２で受け、上記と同様に、アンテ
ナ駆動機構１３０及びアンテナ駆動機構２ ３１に駆動
信号を供給することにより、受信アンテナ１及び送信ア
ンテナ１０を通信ビームのずれに相当する角度分だけ機
械的に動かすことができ、この場合、自動的に通信ビー
ムのずれを機械的に補正することが可能となる。また、
ビームパターン発生部１９にて電気的に通信ビームを振
ることも可能であるが、上記のように機械的にアンテナ
を動かすことができるため、電気的に動かすことが可能
な領域よりも更に広角度に通信ビームを振ることが可能
となる。この場合、地上からのコマンド等により、アン
テナ駆動回路３２に機械的に振りたい角度に相当する駆
動指令信号を供給することにより、平面アンテナの垂直
軸を動かし、通信ビームの方向を変える。In order to mechanically correct the deviation of the communication beam, it suffices that the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 can be mechanically swung by an angle corresponding to the deviation of the communication beam. In the embodiment shown in FIG. 4, the communication beam is mechanically swayed by the antenna driving mechanism 1 30 and the antenna driving mechanism 2 31 which are mechanically directly connected to the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 and can be mechanically driven by a motor or the like. This is an example of configuration. The state of the deviation of the communication beam is monitored on the ground, and data is supplied to the antenna drive circuit 31 by a command from the ground to provide a mechanical angle corresponding to the deviation of the communication beam. The antenna drive circuit 32 receives the signal,
The drive signal for driving only that angle is supplied to the antenna drive mechanism 1
30 and the antenna drive mechanism 231. The antenna drive mechanism 1 30 and the antenna drive mechanism 2 31 are
By these drive signals, the receiving antenna 1 and the transmitting antenna 10 can be mechanically moved by an angle corresponding to the shift of the communication beam. Further, when the deviation of the communication beam can be detected in the communication device of the artificial satellite as shown in the second and third embodiments, the beam pattern generation unit 19 uses the error signal that holds the information of the angle corresponding to the deviation of the communication beam. At, the azimuth angle of the communication beam is calculated so as to configure the communication beam so as to correct the shift of the communication beam. The signal is received by the antenna drive circuit 32, and the drive signals are supplied to the antenna drive mechanism 130 and the antenna drive mechanism 231 in the same manner as described above, so that the reception antenna 1 and the transmission antenna 10 are angled corresponding to the deviation of the communication beam. It can be mechanically moved by the amount, and in this case, it is possible to automatically mechanically correct the deviation of the communication beam. Also,
Although it is possible to electrically swing the communication beam in the beam pattern generation unit 19, since the antenna can be mechanically moved as described above, the angle can be wider than the electrically movable region. It is possible to swing the communication beam. In this case, the vertical axis of the planar antenna is moved by changing the direction of the communication beam by supplying a drive command signal corresponding to the mechanically desired angle to the antenna drive circuit 32 by a command from the ground.
【００２０】実施例５．次に、人工衛星に通信装置を搭
載し、衛星に取付ける場合の実施例について示す。図５
は、通信装置を衛星に取付ける場合の一般的な例を示す
図であり、図６はこの発明の一実施例である。図におい
て、３３は衛星の構体、３４は通信装置の衛星取付け
部、３５〜４３は各々ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つの素子から
構成される送受信アンテナ部、４４は送受信回路部、４
５は通信装置の框体である。Example 5. Next, an embodiment in which a communication device is mounted on an artificial satellite and attached to the satellite will be described. Figure 5
FIG. 6 is a diagram showing a general example of mounting a communication device on a satellite, and FIG. 6 is an embodiment of the present invention. In the figure, 33 is the structure of the satellite, 34 is the satellite mounting part of the communication device, 35-43 are transmitting / receiving antenna parts each consisting of four elements a, b, c, d, 44 are transmitting / receiving circuit parts, 4
Reference numeral 5 is a frame of the communication device.
【００２１】図５に示すように、一般的に通信装置は、
衛星の構体３３に通信装置の衛星取付け部３４にて取付
けられる。送受信アンテナ部３５〜４３と送受信回路部
４４を収納する框体４５は衛星の構体３３の外部に出た
構成となる。この場合、框体４５は、宇宙空間にさらさ
れることになるため、太陽光を直接受ける等により温度
変動が大きくなり、温度変動によるビーム方向のずれが
生じる。また、衛星の構体３３と通信装置を含めた全体
の高さが増加し、他のアンテナの搭載性を損う等の問題
が生じる。図６に示すこの発明の一実施例では、図５に
示す従来の一般的例で生じる問題を解決することができ
る。As shown in FIG. 5, a communication device generally has
It is attached to the structure 33 of the satellite by the satellite attachment portion 34 of the communication device. The frame 45 that houses the transmission / reception antenna units 35 to 43 and the transmission / reception circuit unit 44 is arranged outside the structure 33 of the satellite. In this case, since the frame 45 is exposed to outer space, the temperature changes greatly due to direct sunlight, and the beam direction shifts due to the temperature change. Further, the height of the entire structure including the satellite structure 33 and the communication device is increased, which causes a problem that the mountability of other antennas is impaired. The embodiment of the present invention shown in FIG. 6 can solve the problem that occurs in the conventional general example shown in FIG.
【００２２】図６の実施例では、図５の例では構成要素
の一つであった送受信アンテナ部３５〜４３と送受信回
路部４４を収納する框体４５は構成要素から削除してお
り、送受信アンテナ部３５〜４３と送受信回路部４４
は、衛星取付け部３４により固定し衛星の構体３３の内
部に収納した構成とし衛星取付部３４により衛星の構体
３３に取付ける。従って、通信装置のほとんどの部分が
衛星の構体３３の内部に収納されるため、太陽光を直接
受ける部分が少なくなる等の図５の例に較べて温度変動
が小さくなり、また、衛星の構体３３と通信装置を含め
た全体の高さが低くなり、図５の例で生じる問題を解決
できることが判る。In the embodiment of FIG. 6, the frame 45 for housing the transmitting / receiving antenna units 35 to 43 and the transmitting / receiving circuit unit 44, which are one of the components in the example of FIG. Antenna section 35-43 and transmitting / receiving circuit section 44
Is configured to be fixed by the satellite mounting portion 34 and housed inside the satellite structure 33, and is attached to the satellite structure 33 by the satellite mounting portion 34. Therefore, since most of the communication device is housed inside the satellite structure 33, the temperature fluctuation is smaller than in the example of FIG. It can be seen that the overall height including 33 and the communication device becomes low, and the problem that occurs in the example of FIG. 5 can be solved.
【００２３】実施例６．図５及び図６の例に示す構成の
場合、送受信アンテナ部３５〜４３が平面アンテナであ
ることから、送受信アンテナ３５〜４３と垂直な方向に
最も電力の大きい通信ビームが形成され、垂直な方向か
ら角度がずれにしたがい通信ビームの電力が小さくな
る。従って、通信する相手側が移動体で送受信アンテナ
部３５〜４３による通信ビームを横切るような場合に
は、送受信アンテナ部３５〜４３と垂直な方向からずれ
た角度では通信が不能となり、通信できる領域が狭まく
なる。図７に示すこの発明の一実施例では、上記の問題
を解決することができる。図において、３６，３８，３
９，４０，４２は図６に示す実施例５の装置と同一又は
相当のものである。送受信アンテナ部３９を中心とし
て、送受信アンテナ部３８と送受信アンテナ部４０を図
７の横方向、送受信アンテナ部３６と送受信アンテナ部
４２を図７の縦方向に凸面状になるように傾きを持たせ
た構成としている。このような構成にすることにより、
移動体である通信する相手側が、例えば図７の縦方向に
動く場合、送受信アンテナ部３６，３９及び４２を順番
に移動体の動きに合わせて切換えることにより、送受信
アンテナ部３６，３９及び４２の垂直な方向で相手側と
の通信が可能となり、通信できる領域が広くなる。Example 6. In the case of the configurations shown in the examples of FIGS. 5 and 6, since the transmitting / receiving antenna units 35 to 43 are planar antennas, the communication beam with the highest power is formed in the direction perpendicular to the transmitting / receiving antennas 35 to 43, and the vertical direction. The power of the communication beam decreases as the angle shifts. Therefore, when the other party to communicate crosses the communication beam of the transmission / reception antenna units 35-43 with a mobile body, communication becomes impossible at an angle deviated from the direction perpendicular to the transmission / reception antenna units 35-43, and the communication area is Narrows. In the embodiment of the present invention shown in FIG. 7, the above problem can be solved. In the figure, 36, 38, 3
Reference numerals 9, 40, and 42 are the same as or equivalent to the device of the fifth embodiment shown in FIG. With the transmission / reception antenna section 39 as the center, the transmission / reception antenna section 38 and the transmission / reception antenna section 40 are inclined in the horizontal direction of FIG. 7, and the transmission / reception antenna section 36 and the transmission / reception antenna section 42 are inclined in the vertical direction of FIG. It has a structure. With this configuration,
When the communication partner, which is a mobile body, moves in the vertical direction in FIG. 7, for example, the transmission / reception antenna units 36, 39, and 42 are sequentially switched according to the movement of the mobile unit, so that the transmission / reception antenna units 36, 39, and 42 are switched. Communication with the other party becomes possible in the vertical direction, and the communication area becomes wider.
【００２４】実施例７．図７の実施例では、送受信アン
テナ部３５〜４３を凸面状になるように構成したが、凹
面状になるように構成しても同様の効果を持たせること
が可能である。図８はその場合の一実施例であり、図に
おいて、３６，３８，３９，４０，４２は図６に示す実
施例５の装置と同一又は相当のものである。実施例６と
同様に、送受信アンテナ部３９を中心として、送受信ア
ンテナ部３８と送受信アンテナ部４０を図８の横方向、
送受信アンテナ部３６と送受信アンテナ部４２を図８の
縦方向に凹面状になるように傾きを持たせる構成とし、
移動体である通信する相手側が、例えば図８の縦方向に
動く場合、送受信アンテナ部４２を最初にして送受信ア
ンテナ部３９，３６という順番に移動体の動きに合わせ
て切換えることにより実施例６と同じ効果を得ることが
できる。実施例６と実施例７とは基本的に同じ原理であ
るが、人工衛星へ通信装置を搭載する領域、場所、他の
障害物の有無等の制約を考慮して適切な方を選択するこ
とになる。Example 7. In the embodiment of FIG. 7, the transmitting / receiving antenna units 35 to 43 are configured to have a convex shape, but the same effect can be provided even if they are configured to have a concave shape. FIG. 8 shows an embodiment in that case. In the figure, 36, 38, 39, 40 and 42 are the same as or equivalent to the device of the fifth embodiment shown in FIG. Similarly to the sixth embodiment, the transmission / reception antenna unit 39 and the transmission / reception antenna unit 40 are arranged in the horizontal direction of FIG.
The transmission / reception antenna unit 36 and the transmission / reception antenna unit 42 are configured to be inclined so as to be concave in the vertical direction of FIG.
When the communication partner, which is a moving body, moves in the vertical direction of FIG. 8, for example, the transmitting / receiving antenna section 42 is first switched to the transmitting / receiving antenna sections 39, 36 in order according to the movement of the moving body. You can get the same effect. Although the sixth embodiment and the seventh embodiment have basically the same principle, an appropriate one is selected in consideration of restrictions such as an area where the communication device is mounted on the artificial satellite, a place, and the presence or absence of other obstacles. become.
【００２５】実施例８．上記実施例では、人工衛星搭載
の通信装置内で多くの機能を実施するようにしたが、例
えば、図１の衛星軌道データ部、ユーザ位置データ部、
図２のユーザ地図データ部、図３の関数発生部等の一部
の機能を地上局に設けること等においても同様の効果が
期待できる。Example 8. In the above embodiment, many functions are implemented in the communication device equipped with the artificial satellite. For example, the satellite orbit data unit, the user position data unit, and the like in FIG.
The same effect can be expected by providing some functions such as the user map data section of FIG. 2 and the function generating section of FIG. 3 in the ground station.
【００２６】実施例９．実施例１では図１の構成で、実
施例２では図２の構成で、実施例３では図３の構成で、
実施例４では図４の構成で実施するようにしたが、例え
ば、図２の構成と図３の構成を同時に実施しても同様の
効果が期待できる等、この発明は上記の実施例に限定さ
れるものでなく、上記の実施例の組み合わせが可能なす
べての人工衛星の通信装置に適用可能である。Example 9. In the first embodiment, the configuration shown in FIG. 1, in the second embodiment the configuration shown in FIG. 2, and in the third embodiment the configuration shown in FIG.
In the fourth embodiment, the structure shown in FIG. 4 is used. However, the same effect can be expected even if the structure shown in FIG. 2 and the structure shown in FIG. 3 are executed at the same time. However, the present invention can be applied to all communication devices of artificial satellites capable of combining the above embodiments.
【００２７】実施例１０．実施例６及び実施例７では、
平面アンテナを５分割して構成して実施するようにした
が、例えば、一次元のみにし３分割にした構成とする、
あるいは分割数を増やし１１分割にして曲面を構成する
サブアレイ数を増やした構成とする等においても同様の
効果が期待できる。Example 10. In Example 6 and Example 7,
Although the planar antenna is divided into five parts to be implemented, for example, the planar antenna is divided into only one dimension and divided into three parts.
Alternatively, the same effect can be expected when the number of divisions is increased to 11 and the number of sub-arrays forming the curved surface is increased.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、移動
するユーザの相対位置に応じて通信ビームを制御し、通
信回線使用量の多い地域及び時刻に通信ビーム方向を形
成し、アンテナの熱歪による誤差を補正し、機械的に広
い角度に通信ビームを向けるように構成したので、通信
ビームのカバレージが広く、通信回線の使用要求に合わ
せて、高精度に通信ビームを生成できる効果がある。As described above, according to the present invention, the communication beam is controlled according to the relative position of the moving user, the communication beam direction is formed in the area and time when the communication line usage is large, and Since it is configured to correct the error due to thermal distortion and mechanically direct the communication beam to a wide angle, the coverage of the communication beam is wide, and the effect of being able to generate the communication beam with high accuracy according to the usage requirements of the communication line is provided. is there.
【図１】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図２】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図３】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図４】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図５】従来の人工衛星の通信装置の搭載方法を示す構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a method of mounting a conventional artificial satellite communication device.
【図６】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
の搭載方法を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a method of mounting a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図７】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
の搭載方法を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a method for mounting a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図８】この発明の一実施例による人工衛星の通信装置
の搭載方法を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a method for mounting a communication device for an artificial satellite according to an embodiment of the present invention.
【図９】従来の人工衛星の通信装置を示す構成図であ
る。FIG. 9 is a block diagram showing a conventional artificial satellite communication device.
１１ タイマ部 １２ 衛星軌道データ部 １３ 衛星位置計算部 １４ ユーザ位置データ部 １５ ユーザ位置計算部 １６ 相対角度計算部 １７ 衛星時刻処理部 １８ ユーザ時刻処理部 １９ ビームパターン発生部 ２０ ユーザ地図データ部 ２１ ユーザ位置処理部 ２２ ビームスキャン計算部 ２３ 姿勢センサ ２５ 関数発生部 ２６ 温度測定部１ ２７ 温度測定部２ ２８ 温度信号処理部 ２９ 相対誤差検出部 ３０ アンテナ駆動機構１ ３１ アンテナ駆動機構２ ３２ アンテナ駆動回路 11 Timer section 12 Satellite orbit data section 13 Satellite position calculator 14 User position data section 15 User position calculator 16 Relative angle calculator 17 Satellite time processing unit 18 User time processor 19 Beam pattern generator 20 User map data section 21 User Position Processing Unit 22 Beam scan calculator 23 Attitude sensor 25 Function generator 26 Temperature measuring unit 1 27 Temperature measuring unit 2 28 Temperature signal processing unit 29 Relative error detector 30 Antenna drive mechanism 1 31 Antenna drive mechanism 2 32 Antenna drive circuit
Claims (13)
テナビームの指向方向を制御する人工衛星の送受２系統
を独立に有する通信装置において、上記人工衛星内部で
時刻信号を生成するタイマ部と、上記人工衛星の軌道要
素等のデータを保有する衛星軌道データ部と、上記タイ
マ部の出力信号と上記衛星軌道データ部の出力信号とを
利用して、上記人工衛星の時刻毎の衛星位置を計算する
衛星位置計算部と、上記人工衛星が通信する相手側であ
るユーザの軌道要素あるいは緯度及び経度等のデータを
保有するユーザ位置データ部と、上記タイマ部の出力信
号と上記ユーザ位置データ部の出力信号とを利用して上
記ユーザの位置を計算するユーザ位置計算部と、上記衛
星位置計算部の出力信号と上記ユーザ位置計算部の出力
信号とを利用して、上記人工衛星搭載アンテナと上記ユ
ーザとの相対角度を計算する相対角度計算部とを設けた
ことを特徴とする人工衛星の通信装置。1. A satellite transmission / reception system for controlling the pointing directions of a plurality of antenna beams of a plane antenna mounted on a satellite.
In a communication device having independently, a timer unit that generates a time signal inside the artificial satellite, a satellite orbit data unit that holds data such as orbital elements of the artificial satellite, an output signal of the timer unit, and the satellite orbit. Using the output signal of the data unit, a satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite and data such as orbital elements or latitude and longitude of the user with whom the artificial satellite communicates A user position data section that holds the user position data section, a user position calculation section that calculates the position of the user using the output signal of the timer section and the output signal of the user position data section, and an output signal of the satellite position calculation section And a relative angle calculation unit that calculates a relative angle between the antenna mounted on the artificial satellite and the user by using the output signal of the user position calculation unit. Communication device of engineering satellite.
テナビームの指向方向を制御する人工衛星の送受２系統
を独立に有する通信装置において、上記アンテナのビー
ムパターンを生成する信号を発生するビームパターン発
生部を設け、上記人工衛星内部で時刻信号を生成するタ
イマ部と、上記人工衛星の軌道要素等のデータを保有す
る衛星軌道データ部と、上記タイマ部の出力信号と上記
衛星軌道データ部の出力信号とを利用して、上記人工衛
星の時刻毎の衛星位置を計算する衛星位置計算部と、上
記人工衛星が通信する相手側であるユーザの軌道要素あ
るいは緯度及び経度等のデータを保有するユーザ位置デ
ータ部と、上記タイマ部の出力信号と上記ユーザ位置デ
ータ部の出力信号とを利用して上記ユーザの位置を計算
するユーザ位置計算部と、上記タイマ部の出力信号と地
上からのコマンド信号とを利用して衛星の基準時刻を生
成する衛星時刻処理部と、上記人工衛星計算部と上記ユ
ーザ位置計算部と上記衛星時刻処理部との出力信号を利
用して、上記ユーザの時刻を生成するユーザ時刻処理部
と、上記衛星位置計算部と、上記ユーザ時刻処理部との
出力信号をビームパターンを生成するために上記ビーム
パターン発生部へ送出することを特徴とする人工衛星の
通信装置。2. An artificial satellite transmission / reception system for controlling the pointing directions of a plurality of antenna beams of a planar antenna mounted on the artificial satellite.
In a communication device having independently, a beam pattern generating unit for generating a signal for generating a beam pattern of the antenna is provided, a timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite, and data such as an orbital element of the artificial satellite. Using the satellite orbit data section, which holds the satellite orbit data section, the output signal of the timer section and the output signal of the satellite orbit data section, a satellite position calculation section for calculating the satellite position for each time of the artificial satellite; The user using the user position data section that holds data such as orbital elements or latitude and longitude of the user who is the other party with whom the satellite communicates, the output signal of the timer section, and the output signal of the user position data section. Satellite position processing unit that calculates the position of the satellite and a satellite position processing unit that generates the reference time of the satellite by using the output signal of the timer unit and the command signal from the ground. Section, the artificial satellite calculating section, the user position calculating section, and the satellite time processing section, and a user time processing section that generates the time of the user using the output signals of the satellite position calculating section; A communication device for an artificial satellite, which outputs an output signal from a user time processing unit to the beam pattern generation unit to generate a beam pattern.
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部と上記衛星軌道データ部との出力信
号を利用して、上記人工衛星の時刻毎の衛星位置を計算
する衛星位置計算部と、上記タイマ部の出力信号と地上
からのコマンド信号とを利用して衛星の基準信号を生成
する衛星時刻処理部と、上記人工衛星が通信する相手側
であるユーザの陸域部、海域部あるいは都市部等の地図
データを保有するユーザ地図データ部と、上記地図デー
タ部の出力信号と上記衛星位置計算部と上記衛星時刻処
理部との出力信号を利用して、上記人工衛星に対するユ
ーザ位置を計算するユーザ位置処理部との出力信号を上
記ビームパターン発生部へ送出することを特徴とする請
求項２記載の人工衛星の通信装置。3. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, the timer unit and the above. Using the output signal of the satellite orbit data unit, the satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite, and the output signal of the timer unit and the command signal from the ground of the satellite A satellite time processing unit that generates a reference signal, a user map data unit that holds map data of the land area, sea area, city area, etc. of the user who is the other party with whom the artificial satellite communicates, and the map data section Using the output signal and the output signals of the satellite position calculation unit and the satellite time processing unit, the output signal of the user position processing unit that calculates the user position with respect to the artificial satellite is output.
A contract characterized by transmitting to the beam pattern generator
The artificial satellite communication device according to claim 2.
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部の出力信号と上記軌道データ部の出
力信号とを利用して、上記人工衛星の時刻毎の衛星位置
を計算する衛星位置計算部と、上記人工衛星が通信する
相手側であるユーザの軌道要素あるいは緯度及び経度等
のデータを保有するユーザ位置データ部と、上記タイマ
部の出力信号と上記ユーザ位置データ部の出力信号とを
利用して上記ユーザの位置を計算するユーザ位置計算部
と、上記タイマ部の出力信号と地上からのコマンド信号
とを利用して衛星の基準時刻を生成する衛星時刻処理部
と、上記衛星位置計算部と上記位置計算部と上記衛星時
刻処理部との出力信号を利用して上記ユーザの時刻を生
成するユーザ時刻処理部と、地上からのコマンドにより
アンテナブームのスキャン方向あるいは領域を計算する
ビームスキャン計算部と、上記衛星位置計算部と上記ユ
ーザ時刻処理部と上記ビームスキャン計算部との出力信
号を上記ビームパターン発生部へ送出することを特徴と
する請求項２記載の人工衛星の通信装置。4. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, and an output of the timer unit. Using the signal and the output signal of the orbit data unit, a satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite and the orbital element or latitude of the user on the other side with which the artificial satellite communicates and A user position data unit that holds data such as longitude, a user position calculation unit that calculates the position of the user using the output signal of the timer unit and the output signal of the user position data unit, and the timer unit A satellite time processing unit that generates a satellite reference time using an output signal and a command signal from the ground, and an output signal from the satellite position calculation unit, the position calculation unit, and the satellite time processing unit. A user time processing unit that generates the time of the user by using the above, a beam scan calculation unit that calculates the scanning direction or area of the antenna boom by a command from the ground, the satellite position calculation unit, and the user time processing unit. Output signal from the above beam scan calculator
3. The artificial satellite communication device according to claim 2 , wherein the signal is transmitted to the beam pattern generator .
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部の出力衛星軌道データ部との出力信
号を利用して上記人工衛星の時刻毎の衛星位置を計算す
る衛星位置計算部と、上記タイマ部の出力信号と地上か
らのコマンド信号とを利用して衛星の基準信号を生成す
る衛星時刻処理部と、上記人工衛星が通信する相手側で
あるユーザの陸上部、海上部あるいは都市部等の地図デ
ータを保有するユーザ地図部と、上記地図データ部の出
力信号と上記衛星位置計算部と上記衛星時刻処理部との
出力信号を利用して上記人工衛星に対するユーザ位置を
計算するユーザ位置処理部と、地上からのコマンドによ
りアンテナビームのスキャン方向あるいは領域を計算す
るビームスキャン計算部と、上記ユーザ位置処理部と、
上記ビームスキャン計算部との出力信号を利用して上記
アンテナのビームパターンを生成する信号の出力信号を
上記ビームパターン発生部へ送出することを特徴とする
請求項２記載の人工衛星の通信装置。5. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, and an output of the timer unit. The satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite by using the output signal from the satellite orbit data unit, and the satellite reference by using the output signal of the timer unit and the command signal from the ground A satellite time processing unit that generates a signal, a user map unit that holds map data of the user's land area, sea area, city area, etc. with which the artificial satellite communicates, and an output signal of the map data unit A user position processing unit that calculates a user position with respect to the artificial satellite using output signals of the satellite position calculation unit and the satellite time processing unit, and an antenna beam of the antenna beam by a command from the ground. A beam scan calculator for calculating the scanning direction or area, and the user position processing unit,
Using the output signal of the beam scanning computing unit an output signal of the signal to generate a beam pattern of the antenna
It is characterized in that it is sent to the beam pattern generator.
The satellite communication device according to claim 2 .
人工衛星の姿勢を検出する姿勢センサと、上記姿勢セン
サの出力信号を利用して上記人工衛星の内部で時刻信号
を計算するタイマ部と、上記人工衛星の軌道要素等のデ
ータを保有する衛星軌道データ部と、上記衛星軌道デー
タ部の出力信号と、上記タイマ部の出力信号と上記姿勢
センサとの出力信号とを利用して上記人工衛星の時刻毎
の衛星位置を計算する衛星位置計算部と、上記衛星位置
計算部との出力信号を上記ビームパターン発生部へ送出
することを特徴とする請求項２記載の人工衛星の通信装
置。6. An attitude sensor for detecting the attitude of the artificial satellite to generate a beam pattern, and a timer unit for calculating a time signal inside the artificial satellite using an output signal of the attitude sensor. The satellite using the satellite orbit data section that holds data such as the orbital elements of the artificial satellite, the output signal of the satellite orbit data section, the output signal of the timer section, and the output signal of the attitude sensor. The satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time and the output signals of the satellite position calculation unit are sent to the beam pattern generation unit.
Communication device of an artificial satellite according to claim 2, characterized by.
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部の出力信号と、上記衛星軌道データ
部の出力信号とを利用して上記人工衛星の時刻毎の衛星
位置を計算する衛星位置計算部と、地上からのコマンド
により正弦波等の関数を発生する関数発生部と、上記衛
星位置計算部の出力信号と上記関数発生部との出力信号
を上記ビームパターン発生部へ送出することを特徴とす
る請求項２記載の人工衛星の通信装置。7. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, and an output of the timer unit. A satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite using the signal and the output signal of the satellite orbit data unit, and a function generation unit that generates a function such as a sine wave by a command from the ground. And the output signal of the satellite position calculator and the output signal of the function generator
Is transmitted to the beam pattern generator, and the satellite communication device according to claim 2 .
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部の出力信号と上記衛星位置計算部の
出力信号とを利用して上記人工衛星の時刻毎の衛星位置
を計算する衛星位置計算部と、上記アンテナに取付けら
れた温度測定部と、上記温度測定部の出力信号を利用し
て温度変動等を検知する温度信号処理部と、上記温度信
号処理部の出力信号を利用して正弦波等の関数を発生す
る関数発生部と、上記衛星位置計算部の出力信号と上記
関数発生部との出力信号を上記ビームパターン発生部へ
送出することを特徴とする請求項２記載の人工衛星の通
信装置。8. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, and an output of the timer unit. A satellite position calculation unit that calculates the satellite position for each time of the artificial satellite using a signal and the output signal of the satellite position calculation unit, a temperature measurement unit attached to the antenna, and an output of the temperature measurement unit A temperature signal processing unit that uses signals to detect temperature fluctuations, a function generation unit that generates a function such as a sine wave using the output signal of the temperature signal processing unit, and an output signal of the satellite position calculation unit And output signals of the above function generator to the above beam pattern generator
The artificial satellite communication device according to claim 2 , wherein the communication device transmits the artificial satellite.
人工衛星内部で時刻信号を生成するタイマ部と、上記人
工衛星の軌道要素等のデータを保有する衛星軌道データ
部と、上記タイマ部の出力信号と上記衛星位置計算部の
出力信号とを利用して上記人工衛星の時刻毎の衛星位置
を計算する衛星位置計算部と、地上からコマンドにより
正弦波等の関数を発生する関数発生部と、上記衛星位置
計算部の出力信号と上記関数発生部の出力信号を上記ビ
ームパターン発生部へ送出し、上記人工衛星が通信する
相手側であるユーザの軌道要素あるいは緯度及び経度等
のデータを保有するユーザ位置データ部と、上記タイマ
部の出力信号と、上記ユーザ位置データ部の出力信号と
上記ビームパターン発生部の出力信号とを利用して上記
ビームパターン方向とユーザ位置方向との差を検出し上
記関数発生部に信号を供給する相対誤差検出部とを設け
たことを特徴とする請求項２記載の人工衛星の通信装
置。9. A timer unit for generating a time signal inside the artificial satellite to generate a beam pattern, a satellite orbit data unit for holding data such as orbital elements of the artificial satellite, and an output of the timer unit. A satellite position calculation unit that calculates a satellite position for each time of the artificial satellite by using a signal and an output signal of the satellite position calculation unit, and a function generation unit that generates a function such as a sine wave by a command from the ground, The output signal of the satellite position calculator and the output signal of the function generator are
User position data section that transmits data to the network pattern generation section and holds data such as orbital elements or latitude and longitude of the user on the other side with which the artificial satellite communicates, the output signal of the timer section, and the user position data section. And a relative error detection unit for supplying a signal to the function generation unit by detecting the difference between the beam pattern direction and the user position direction by using the output signal of the beam pattern generation unit and the output signal of the beam pattern generation unit. The artificial satellite communication device according to claim 2 .
を利用して上記アンテナを駆動する信号を生成するアン
テナ駆動回路と、上記アンテナ駆動回路の出力信号によ
り上記アンテナと機械的に直結し上記アンテナを機械的
に駆動するアンテナ駆動機構とを設けたことを特徴とす
る請求項２記載の人工衛星の通信装置。10. An antenna drive circuit for generating a signal for driving the antenna by using an output signal of the beam pattern generator, and an antenna drive circuit mechanically directly connected to the antenna by an output signal of the antenna drive circuit, 3. The artificial satellite communication device according to claim 2, further comprising an antenna driving mechanism that is mechanically driven.
体面に取付け、送受信回路部を上記人工衛星の構体内に
収納したことを特徴とする請求項２〜請求項１０記載の
人工衛星の通信装置。11. The artificial body according to claim 2, wherein the planar antenna is attached to a surface of a structure of the artificial satellite, and a transmitting / receiving circuit unit is housed in a structure of the artificial satellite. Satellite communication device.
ブアレイ毎に分割し、上記人工衛星が通信する相手側で
あるユーザの位置の移動方向に対して、上記分割したサ
ブアレイを凸面状に配列したことを特徴とする請求項１
１記載の人工衛星の通信装置。12. The planar antenna is divided into a plurality of adjacent sub-arrays, and the divided sub-arrays are arranged in a convex shape with respect to a moving direction of a position of a user who communicates with the artificial satellite. Claim 1 characterized by the above-mentioned.
1. The satellite communication device according to 1.
ブアレイ毎に分割し、上記人工衛星が通信する相手側で
あるユーザの位置の移動方向に対して上記分割したサブ
アレイを凹面状に配列したことを特徴とする請求項１１
記載の人工衛星の通信装置。13. The planar antenna is divided for each of a plurality of adjacent sub-arrays, and the divided sub-arrays are arranged in a concave shape with respect to a moving direction of a position of a user who communicates with the artificial satellite. Claim 11 characterized by
The satellite communication device described .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6607694A JP3387197B2 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Satellite communication equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6607694A JP3387197B2 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Satellite communication equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH07277299A JPH07277299A (en) | 1995-10-24 |
| JP3387197B2 true JP3387197B2 (en) | 2003-03-17 |
Family
ID=13305400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6607694A Expired - Fee Related JP3387197B2 (en) | 1994-04-04 | 1994-04-04 | Satellite communication equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3387197B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000013295A (en) * | 1998-06-22 | 2000-01-14 | Victor Co Of Japan Ltd | Radio communication system and synchronization multi- carrier multi-beam transmitter |
| US20240039620A1 (en) * | 2020-12-25 | 2024-02-01 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Signal processing apparatus, wireless communication system and signal processing method |
-
1994
- 1994-04-04 JP JP6607694A patent/JP3387197B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07277299A (en) | 1995-10-24 |
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