JP3477114B2 - Communication service providing method and communication system using artificial satellites - Google Patents

Communication service providing method and communication system using artificial satellites

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JP3477114B2
JP3477114B2 JP18055499A JP18055499A JP3477114B2 JP 3477114 B2 JP3477114 B2 JP 3477114B2 JP 18055499 A JP18055499 A JP 18055499A JP 18055499 A JP18055499 A JP 18055499A JP 3477114 B2 JP3477114 B2 JP 3477114B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は人工衛星に係わり、
特に、衛星通信や移動体通信等の通信分野で利用できる
人工衛星、その軌道、およびその軌道制御方法に関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an artificial satellite,
In particular, the present invention relates to an artificial satellite that can be used in the field of communication such as satellite communication and mobile communication, its orbit, and its orbit control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、救急車から搬送中の救急患者に関
する医療データを画像の形で救急救命センターに伝送
し、救急救命センターから搬送中に急患に対しての適切
な処置の指示を行いたい、とのニーズがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, it is desired to transmit medical data on an emergency patient being transported from an ambulance to an emergency lifesaving center in the form of an image, and to give an appropriate treatment instruction to an emergency patient during transportation from the emergency lifesaving center. And needs.

【0003】ところが、自動車などの移動体から、画像
などの大量のデータを送ろうとする場合、地上の通信イ
ンフラでは対応出来ていない。また、現在軌道上でサー
ビス中の静止衛星やサービスを開始する予定の移動体通
信衛星を介した場合でも、ビルや木立などの遮蔽物によ
り長時間に亘る移動体からの伝送は困難である。
However, when trying to send a large amount of data such as an image from a moving body such as an automobile, the communication infrastructure on the ground cannot handle it. Even through a geostationary satellite currently in service in orbit or a mobile communication satellite scheduled to start service, it is difficult to transmit from a mobile object for a long time due to a shield such as a building or a grove.

【0004】自動車などの移動体からの大量のデータ伝
送は、特殊な軌道を用いた衛星であれば可能であるが、
その軌道の求め方の具体的な方法は確立していない。従
って、その特殊な軌道の軌道要素についても、確固とし
た具体的な提案はなされていない。
A large amount of data can be transmitted from a moving body such as an automobile by using a satellite using a special orbit.
The specific method of obtaining the trajectory has not been established. Therefore, no firm concrete proposal has been made regarding the orbital elements of the special orbital.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以下に公知の例に基づ
いて、具体的に従来の技術と問題点を述べる。
The conventional techniques and problems will be specifically described below based on known examples.

【0006】(A)既存の通信インフラの技術と問題点 (A−1)地上の通信インフラの技術と問題点 自動車などの移動体から地上の固定局に画像などの大量
のデータを送る場合、地上の通信インフラまたは通信衛
星を介した通信が考えられるが、現在存在するもので
は、そのすべての要求を満足している訳ではない。
(A) Technology and problems of existing communication infrastructure (A-1) Technology and problems of terrestrial communication infrastructure When sending a large amount of data such as images from a mobile body such as an automobile to a fixed station on the ground, Communication via terrestrial communication infrastructure or communication satellites is conceivable, but the ones that currently exist do not satisfy all of the requirements.

【0007】救急車の場合を例にとって説明する。救急
車による救急患者の搬送に関しては現在平均搬送時間が
27分程度有る。重症患者の場合、この間に適切な処置を
施さなければ死亡する場合も多々生じており、救急搬送
中における専門医による適切な処置または処置の指導が
必要とされている。しかしながら、全国5,000台の救急
車に常時医師が同乗するためには、交替勤務も考えると
約15,000名以上の専従医師が必要となり現実的ではな
く、集中的に救急センター等から適切な処置法を指示す
ることが効率的である。ところが、現状の地上通信シス
テムでは瞬断しがちの電話レベルの通信しか実現されて
おらず、救急センターからの適切な処置の指示は十分に
行えていない。内視鏡、心電図、エコー、カメラ等の画
像情報が救急センターに送られれば、かなりの診断、処
置指示が可能であると言われている。しかしながら、地
上の通信インフラストラクチャでは、伝送帯域の制限、
通信可能領域の制限、他の通信との混線、人工構造物で
の反射による干渉などの問題が多く、現実的には適用が
困難である。
The case of an ambulance will be described as an example. Regarding the transportation of emergency patients by ambulance, the current average transportation time is
There are about 27 minutes. In the case of a seriously ill patient, there are many cases where death occurs unless proper treatment is performed during this period, and it is necessary to have appropriate treatment or guidance of treatment by a specialist during emergency transportation. However, it is not realistic that more than about 15,000 full-time doctors are needed in order to have 5,000 ambulances nationwide to carry doctors at all times, and it is not realistic. Is efficient. However, the current terrestrial communication system only realizes telephone-level communication that tends to be interrupted, and the emergency center cannot give sufficient instructions for appropriate treatment. It is said that considerable diagnosis and treatment instructions can be made if image information from an endoscope, an electrocardiogram, an echo, a camera, etc. is sent to an emergency center. However, in the terrestrial communication infrastructure, transmission band limitation,
There are many problems such as limitation of the communicable area, cross-linking with other communication, and interference due to reflection on an artificial structure, and it is practically difficult to apply.

【0008】同様にして、例えばマラソンのテレビ中継
など、移動体からの多量のデータ伝送に関する要求は多
いが、現状の地上通信インフラでは対応出来ていない。
[0008] Similarly, there are many demands regarding the transmission of a large amount of data from a mobile body such as a television relay of a marathon, but the current terrestrial communication infrastructure cannot meet the demand.

【0009】(A−2)静止通信衛星システムの技術と
問題点 人工衛星を用いた衛星通信においては、静止衛星を用い
たものと中低高度軌道を用いたものが知られている。こ
れまでの通信用衛星では以下に述べるような問題点があ
る。
(A-2) Geostationary Communication Satellite System Technology and Problems In satellite communication using artificial satellites, one using a geostationary satellite and one using a medium or low altitude orbit are known. The conventional communication satellites have the following problems.

【0010】静止衛星は地球自転周期とほぼ同じ約24時
間の周期を有しているため、地上からは赤道上空に静止
して見える。しかし、一般に仰角は低く、条件の良い場
合でも、東京での仰角は45度程度である。都市部におけ
る移動体は、ビル等の人工建造物や並木に囲まれた道路
を通行しているため、低い仰角範囲はこれらのもので遮
られており、静止衛星による衛星通信は遮られがちであ
る。静止衛星は東南から西南の方角にかけて見えるた
め、南北方向に移動している場合には静止衛星に対する
視野が開けているため通信が出来ても、東西方向に移動
している場合、特に西方向に移動している場合には、か
なりの時間帯において人工建造物や並木によって通信が
途絶してしまう。従って、都市部、山間部などの平地で
は無い地域では、静止衛星を用いた衛星通信は満足出来
るものではなかった。
Since the geostationary satellite has a period of about 24 hours, which is almost the same as the rotation period of the earth, it appears stationary above the equator from the ground. However, the elevation angle is generally low, and even in good conditions, the elevation angle in Tokyo is about 45 degrees. Since moving objects in urban areas pass on roads surrounded by artificial structures such as buildings and trees, low-angle ranges are blocked by these objects, and satellite communications by geostationary satellites are apt to be blocked. is there. Geostationary satellites are visible from southeast to southwest, so if you are moving in the north-south direction, you can communicate because the field of view of the geostationary satellites is open, but if you are moving in the east-west direction, especially in the west direction. When moving, communication will be interrupted by man-made structures and trees in a considerable period of time. Therefore, satellite communication using geostationary satellites has not been satisfactory in non-flat areas such as urban areas and mountainous areas.

【0011】(B)現在開発中の衛星通信システムの技
術と問題点 移動体通信衛星を用いた携帯電話サービス用に実現が進
められているIridium、Odysseyなどの中低高度の軌道を
用いた衛星通信システムの場合、衛星の軌道面の数や衛
星の数などの制約から、通信可能となる衛星が地上から
見て高い仰角内に留まっている時間帯は一般に短い。特
に、低軌道の衛星では軌道周期が90分から100分程度で
地球を一周回するため、地上から見て高い仰角に留まっ
ている時間は数分程度しか無い。従って、上記救急車の
例のように大量のデータをある程度の時間(例えば27分
以上)にわたって、人工建造物、植物、自然地形等の障
害物により途絶されることなく通信を行おうとした場合
に、これらの衛星通信システムを適用または応用しよう
とすると、高い仰角方向に常時衛星が代わる代わる現れ
るシステムとしなければならない。その場合、数百機以
上の衛星が必要となり、衛星自体の調達の問題やその運
用コスト、打ち上げコストなどを考えると経済的にも実
現性が低いと言わざるを得ない。
(B) Technology and problems of satellite communication systems currently under development Satellites using medium or low altitude orbits such as Iridium and Odyssey, which are being implemented for mobile phone services using mobile communication satellites In the case of a communication system, due to restrictions such as the number of satellite orbital planes and the number of satellites, the time period during which the communicable satellite remains within a high elevation angle when viewed from the ground is generally short. In particular, low-orbit satellites orbit the earth with an orbital period of 90 to 100 minutes, so that they remain at a high elevation angle from the ground for only a few minutes. Therefore, when trying to communicate with a large amount of data for a certain time (for example, 27 minutes or more) without being interrupted by obstacles such as artificial buildings, plants, and natural terrain as in the case of the above-mentioned ambulance, When applying or trying to apply these satellite communication systems, the satellites must always appear alternately in the high elevation direction. In that case, several hundred or more satellites are required, and it is unavoidable economically considering the procurement problem of the satellite itself, its operation cost, and launch cost.

【0012】以上のように高い仰角が必要な場合、現在
までに実用化された静止衛星や現在実用化が急がれてい
る低中高度衛星では対応が不十分である。
When a high elevation angle is required as described above, the geostationary satellites that have been put to practical use up to now and the low-to-middle altitude satellites that are now in practical use are not sufficient.

【0013】(C)現在研究段階の衛星通信システムの
技術と問題点 例えば電子情報通信学会技術研究報告(信学技報)Vol.
89、No.57掲載の「非静止衛星軌道を利用した移動体通
信ミッションの可能性」などの研究報告などにより、現
在研究段階の衛星通信システムが論じられている。特
に、離心率を大きく取った長楕円軌道が上述の研究報告
も含めて提案されている。
(C) Technologies and Problems of Satellite Communication Systems at the Current Research Stage For example, Technical Report of IEICE (Communication Technical Report) Vol.
In 89, No. 57, research reports such as "Possibility of mobile communication missions using non-geostationary satellite orbits" discuss the satellite communication system at the present research stage. In particular, an elliptical orbit with a large eccentricity has been proposed including the above research report.

【0014】ケプラーの法則により遠地点近傍では軌道
上の速度が遅くなる。これを利用してサービス対象地域
の上空に遠地点が来る軌道を設定すれば、高い仰角の範
囲に衛星が滞在する時間を長く取れるためである。従っ
て、人工建造物、植物、自然地形によって通信途絶が起
きることなく、長時間にわたって通信回線を確保するた
めには、長楕円軌道を利用することが必須である。
According to Kepler's law, the velocity on the orbit becomes slow near the apogee. This is because if this is used to set an orbit in which the apogee is located above the service area, the satellite can stay longer in the high elevation range. Therefore, in order to secure a communication line for a long time without communication interruption due to artificial buildings, plants, or natural terrain, it is essential to use a long elliptical orbit.

【0015】長楕円軌道の例としては、例えばロシアで
は約12時間周期で近地点高度が数百kmで軌道傾斜角が約
63.4度のモルニア軌道が、ロシア国内の通信衛星及び軍
事偵察衛星用として1960年代から実用化されている。こ
の軌道は、軌道面内での近地点引数が固定される安定し
た軌道であるが、国土が高い緯度に分布しているロシア
では実用的になるものの、低い緯度の範囲で南北に広い
広がりをもつ日本では実用性が低くなる軌道でもある。
また、日本国内でも約8時間周期の軌道、約12時間周期
の軌道、約24時間周期の軌道についてもいくつか提案さ
れたものがある。しかしながら、これらの提案について
はあくまでもポイントデザインであり、南北方向及び東
西方向に広がりを持つ日本の国土に適応する軌道につい
ては、最適となる軌道についてもその軌道の設定方法に
ついても、具体的な提案や解決法の提示もされてきてい
ない。これは一般に軌道の設定に関しては、設計者の経
験からの類推により軌道六要素を決定する手法が主流で
あったためと考えられる。
As an example of an elliptical orbit, for example, in Russia, the perigee altitude is several hundred km and the orbit inclination angle is about 12 hours in a cycle.
The 63.4-degree Molnia orbit has been in practical use since 1960s for communication satellites and military reconnaissance satellites in Russia. This orbit is a stable orbit in which the perigee argument in the orbit plane is fixed, but although it is practical in Russia where the national land is distributed at high latitudes, it has a wide spread north and south in the low latitude range. In Japan, it is also a trajectory that becomes less practical.
Also in Japan, some proposals have been made for orbits of about 8 hours, 12 hours, and 24 hours. However, these proposals are merely point designs, and regarding the orbits that are adapted to the Japanese land that extends in the north-south direction and the east-west direction, specific proposals are made regarding the optimal orbit and the method of setting the orbit. No solution has been presented. This is considered to be because, in general, the method of determining the six elements of the orbit based on the analogy of the designer's experience was the mainstream in setting the orbit.

【0016】軌道の定義には様々なパラメータ設定法が
有るが、一般には以下の軌道六要素が用いられることが
多い。これらはある基準の時刻における値として定義さ
れ、 軌道長半径 a:楕円の長半径(図5の54で示す) 離心率 e:楕円の扁平度(0≦e<1) 軌道傾斜角 i:軌道面の赤道面からの傾き(図6の64
で示す)(0度≦i≦180度) 昇交点赤経 Ω:軌道が赤道面を南半球から北半球にか
けて横切る点(昇交点、図6の62で示す)を春分点方向
から東周りに計った角度(図6の63で示す) (0度≦
Ω≦360度) 近地点引数 ω:軌道面上で近地点の位置を昇交点62か
ら計った角度(図6の63で示す)(0度≦ω≦360度) 真近点離角 θ:近地点と楕円の焦点を結ぶ線分と軌道
上の衛星の位置と楕円の焦点を結ぶ線分がなす角(図5
の58で示す)(0度≦θ≦360度) が多くの場合用いられる。これらの幾何学的な関係を図
5及び図6を用いて説明する。人工衛星51は楕円の焦点
50を楕円軌道の焦点として運動する。楕円の近地点53と
楕円の焦点50の間の距離は近地点半径Rpで表し、図5で
は57で表している。楕円の遠地点52と楕円の焦点50の間
の距離は遠地点半径Raで表し、図5では56で表してい
る。近地点半径Rp、遠地点半径Ra、軌道長半径a、図5
の55で示す軌道短半径bと離心率eの間には以下の関係
が有る。
There are various parameter setting methods for defining a trajectory, but in general, the following six trajectory elements are often used. These are defined as values at a certain standard time. Orbital major radius a: Ellipse major radius (shown as 54 in Fig. 5) Eccentricity e: Elliptic flatness (0≤e <1) Orbital inclination angle i: Orbit Of the plane from the equatorial plane (64 in Fig. 6)
(0 degrees ≤ i ≤ 180 degrees) Ascending node RA Ω: Angle measured from the vernal equinox direction to the east around the point where the orbit crosses the equatorial plane from the southern hemisphere to the northern hemisphere (ascending node, indicated by 62 in Fig. 6). (Shown as 63 in FIG. 6) (0 degree ≤
Ω ≤ 360 degrees) Perigee argument ω: Angle measured from the ascending point 62 of the position of perigee on the orbital plane (shown as 63 in Fig. 6) (0 degrees ≤ ω ≤ 360 degrees) Closer point deviation angle θ: With perigee The angle formed by the line segment connecting the focus of the ellipse, the position of the satellite in orbit, and the line segment connecting the focus of the ellipse (Fig. 5
58) (0 degree ≦ θ ≦ 360 degrees) is often used. These geometric relationships will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Satellite 51 is the focus of the ellipse
It moves with 50 as the focal point of the elliptical orbit. The distance between the perigee 53 of the ellipse and the focal point 50 of the ellipse is represented by the perigee radius Rp, which is represented by 57 in FIG. The distance between the apogee 52 of the ellipse and the focal point 50 of the ellipse is represented by the apogee radius Ra, 56 in FIG. Perigee radius Rp, apogee radius Ra, orbital major radius a, Fig. 5
The following relationship exists between the orbital short radius b indicated by 55 and the eccentricity e.

【0017】Rp = a(1−e) Ra = a(1+e) b = a(1−e2)1/2 e = (Ra−Rp)/(Ra+Rp) 図6において地球60を楕円軌道の焦点とした場合の例を
示す。楕円軌道は赤道面61を昇交点62において南半球か
ら北半球に向かって横切り、近地点が65、遠地点が66と
なる。赤道面61と軌道面との間の角64が軌道傾斜角iと
なる。昇交点赤経は春分点方向から東回りに測定した角
度68で定義され、近地点引数は昇交点62から近地点65ま
での角度63で定義される。
Rp = a (1-e) Ra = a (1 + e) b = a (1-e2) 1/2 e = (Ra-Rp) / (Ra + Rp) In FIG. Here is an example of the case. The elliptical orbit traverses the equatorial plane 61 at the ascending node 62 from the southern hemisphere to the northern hemisphere, and the perigee is 65 and the apogee is 66. An angle 64 between the equatorial plane 61 and the orbital plane becomes an orbital inclination angle i. The ascending node RA is defined by the angle 68 measured eastward from the vernal equinox, and the perigee argument is defined by the angle 63 from the ascending point 62 to the perigee 65.

【0018】仮に軌道周期から軌道長半径が選定出来た
としても、他の軌道の主要パラメータである離心率は0.
0以上1.0未満の任意の実数、軌道傾斜角は0.0度以上18
0.0度以下の任意の実数、近地点引数は0.0度以上360.0
度以下の任意の実数が選定出来る訳で、これらの組み合
わせを考えると、軌道要素の組み合わせは無限に存在す
る。従って設計者が自身の経験から直感的にあるいは類
推によって、それらのパラメータを設定せざるを得ない
側面も有る。
Even if the major axis of the orbit can be selected from the orbital period, the eccentricity, which is the main parameter of other orbits, is 0.
Any real number from 0 to less than 1.0, orbital inclination angle is 0.0 degree or more 18
Any real number less than or equal to 0.0 degrees, perigee argument is greater than or equal to 0.0 degrees and 360.0
Since it is possible to select any real number less than or equal to a degree, and considering these combinations, there are infinite combinations of orbital elements. Therefore, there is an aspect that the designer has to set those parameters intuitively or by analogy from his own experience.

【0019】サービス対象地域の天頂方向に長い時間に
わたって可視となる軌道が実現出来れば、「長時間にわ
たる移動体からの大容量データ伝送」は衛星を介した通
信により実現される。従って、日本の国土に適応し、経
済性も兼ね備えた、すなわち全体システムを構成する衛
星の機数が出来るだけ少なくて済む軌道要素の具体的な
設定値及びその設定の具体的な方法論が求められてい
た。
If an orbit which can be visible in the zenith direction of the service area for a long time can be realized, "large-capacity data transmission from a moving object for a long time" can be realized by communication via a satellite. Therefore, there is a need for specific setpoints of orbital elements that are adapted to the Japanese land and have economic efficiency, that is, the number of satellites that make up the entire system is as small as possible, and a specific methodology for that setting. Was there.

【0020】以上説明したように、自動車などの移動体
から画像データなどの大容量データを長時間にわたって
伝送するためには、人工衛星を天頂方向にできるだけ長
く可視となるように配置し、その人工衛星を介して通信
することが必要となる。
As described above, in order to transmit large-capacity data such as image data from a moving body such as an automobile for a long time, an artificial satellite is placed in the zenith direction so as to be visible as long as possible, and the artificial It is necessary to communicate via satellite.

【0021】これを実現するには、一般にサービス対象
地域上空に遠地点が来る長楕円軌道が好ましいと考えら
れているが、その軌道要素の適切な設定方法やアルゴリ
ズムに関しては確固としたものが提案されていない。ま
た、たとえば日本全土をサービス対象とした場合の適切
な軌道要素の提案も具体的になされていない。
In order to realize this, it is generally considered that an elliptical orbit in which an apogee is located above the service target area is preferable, but an appropriate setting method and algorithm of the orbital elements have been proposed. Not not. Moreover, for example, no proposal has been made specifically for an appropriate orbital element when the whole of Japan is targeted for service.

【0022】本発明は、以上の問題点を鑑みてなされた
もので、軌道要素設定のために考案した具体的な方法論
を提示し、それを用いて求められる軌道要素の範囲を限
定した形で設定することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, presents a specific methodology devised for setting orbital elements, and limits the range of orbital elements required using the methodologies. The purpose is to set.

【0023】さらに、本発明は、上述の問題点を解決す
ることを可能とするために、天頂方向に長時間可視とな
るように配置された人工衛星を利用する各種システムを
構築することを目的としている。
Further, in order to solve the above problems, it is an object of the present invention to construct various systems using artificial satellites arranged so as to be visible in the zenith direction for a long time. I am trying.

【0024】さらに、本発明は、上記設定した軌道要素
に基づいて人工衛星の軌道制御を実施する軌道制御手段
を提示することも目的としている。
Another object of the present invention is to provide orbit control means for carrying out orbit control of an artificial satellite based on the orbit elements set above.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、楕円軌道上を周回する人工衛星におい
て、その楕円軌道は、当該人工衛星を利用して行われる
サービスの対象地域と、該サービス対象地域から当該人
工衛星が見えるべき仰角の許容範囲と、軌道要素を定義
する基準時刻とを入力条件として求めた軌道六要素によ
って定義されるものとする。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an artificial satellite orbiting on an elliptical orbit, the elliptical orbit is a target area of a service performed using the artificial satellite, It is assumed that it is defined by six elements of the orbit obtained by using as input conditions the allowable range of the elevation angle at which the artificial satellite should be seen from the service area and the reference time defining the orbital element.

【0026】ここで、本発明による楕円軌道の衛星は、
当該衛星のサービス対象地域から静止衛星を見たときの
最大仰角よりも、大きい角度位置に当該衛星が見えるよ
うになる長楕円軌道を周回するものである。
Here, the satellite in the elliptical orbit according to the present invention is
The satellite orbits in a long elliptical orbit that makes the satellite visible at an angle position that is larger than the maximum elevation angle when the geostationary satellite is viewed from the service area of the satellite.

【0027】より具体的には、軌道要素の決定に際して
は、軌道長半径の設定工程、近地点引数の設定工程、半
頂角の設定工程、所要サービス時間の設定工程、前記サ
ービス対象地域を包含する多角形の設定工程、衛星数と
各衛星の昇交点赤経及び真近点離角の設定工程、軌道傾
斜角の初期値の設定工程、該多角形の各頂点からの可視
時間の計算工程、軌道傾斜角と離心率の組み合わせの設
定工程、および、昇交点赤経及び真近点離角の再設定工
程により、軌道六要素が決定される。
More specifically, in determining the orbital elements, the orbital long radius setting step, the perigee argument setting step, the half apex angle setting step, the required service time setting step, and the service target area are included. Polygon setting step, number of satellites and ascending node right ascension and proximate point deviation angle setting step, initial value of orbital inclination angle setting step, calculation step of visible time from each vertex of the polygon, The six elements of the orbit are determined by the step of setting the combination of the orbital inclination angle and the eccentricity, and the step of resetting the ascending node RA and the closest point declination angle.

【0028】また、上記目的を達成するために本発明で
は、楕円軌道上を周回する複数の人工衛星からなる人工
衛星群において、前記各人工衛星の楕円軌道の軌道六要
素は、当該人工衛星群を利用して行われるサービスの対
象地域と、該サービス対象地域から当該人工衛星群のい
ずれかの人工衛星が見えるべき仰角の許容範囲と、軌道
要素を定義する基準時刻とを入力条件として求められた
ものであって、前記サービス対象地域から見た天頂方向
の予め定めた仰角範囲内に、少なくとも1機以上の人工
衛星が常時可視となるように前記楕円軌道を複数組み合
わせ、各軌道面に1機以上の人工衛星を配置したもので
あることを特徴とする人工衛星群を用いる。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in an artificial satellite group consisting of a plurality of artificial satellites orbiting in an elliptical orbit, the six orbital elements of the elliptical orbit of each artificial satellite are the artificial satellite group. The target area of the service to be performed using, the allowable range of elevation angle at which one of the artificial satellites of the relevant artificial satellite group can be seen from the target area, and the reference time defining the orbital element are obtained as input conditions. A plurality of the elliptical orbits are combined so that at least one or more artificial satellites are always visible within a predetermined elevation range in the direction of the zenith viewed from the service area, and one orbital plane is used for each orbital plane. A group of artificial satellites, which is characterized by arranging more than one artificial satellite.

【0029】また、上記目的を達成するため本発明は、
人工衛星の軌道を制御するための軌道制御システム、人
工衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システム、地球
観測装置を搭載した人工衛星を用いる地球観測システム
等の、様々な人工衛星を利用するシステムにおいて、上
記本発明による軌道を備えた人工衛星を用いる。
In order to achieve the above object, the present invention provides
Orbit control systems for controlling the orbits of artificial satellites, satellite communication systems that perform satellite communication via artificial satellites, systems that use various artificial satellites, such as earth observation systems that use artificial satellites equipped with earth observation equipment. In, the artificial satellite provided with the orbit according to the present invention is used.

【0030】またここで、衛星通信システムにおける衛
星通信端末は、本発明による人工衛星が対象とするサー
ビス対象地域内で使用される際には、天頂方向の予め定
めた仰角範囲内に現われる当該人工衛星との信号の送受
信を行うための送受信手段を備えるものであって、当該
サービス対象地域内を主に移動する移動体に搭載しても
よい。また、衛星通信端末に、全地球測位システムを構
成するGPS衛星からの電波を受信し自らの位置を少なく
とも計測するGPS手段や、電気、ガスおよび水道等の公
共料金の対象となるもの等について、その使用量を各戸
毎に計測する計測手段をさらに備えるようにしてもよ
い。
Here, the satellite communication terminal in the satellite communication system is such that when the artificial satellite according to the present invention is used in a target service area, the artificial satellite appears within a predetermined elevation range in the zenith direction. It is provided with a transmitting / receiving means for transmitting / receiving a signal to / from a satellite, and may be mounted on a mobile body that mainly moves within the service area. Also, for satellite communication terminals, GPS means for receiving radio waves from GPS satellites that make up the Global Positioning System and at least measuring their position, and those subject to utility charges such as electricity, gas and water, You may make it further provide the measuring means which measures the usage amount for every house.

【0031】また、上記目的を達成するために本発明
は、楕円軌道上を周回する人工衛星の軌道要素決定方法
において、当該人工衛星を利用して行われるサービスの
対象地域と、該サービス対象地域から当該人工衛星が見
えるべき仰角の許容範囲と、軌道要素を定義する基準時
刻とを入力条件として、該入力条件を満足する軌道六要
素を求める。なお、複数の人工衛星の配置する場合に
は、前記サービス対象地域から見た天頂方向の予め定め
た仰角範囲内に、少なくとも1機以上の人工衛星が常時
可視となるように前記楕円軌道を複数組み合わせ、各軌
道面に1機以上の人工衛星を配置すると良い。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for determining an orbital element of an artificial satellite that orbits on an elliptical orbit, and a target area of a service performed using the artificial satellite and the service target area. Then, the allowable range of the elevation angle at which the artificial satellite can be seen and the reference time defining the orbital element are used as input conditions, and six orbital elements that satisfy the input condition are obtained. In addition, when arranging a plurality of artificial satellites, the elliptical orbits are arranged so that at least one artificial satellite is always visible within a predetermined elevation range in the zenith direction viewed from the service area. In combination, it is recommended to place one or more artificial satellites on each orbital plane.

【0032】また、上記目的は、軌道長半径、近地点引
数、半頂角、サービス期間、および、サービス対象地域
を包含する多角形を設定する手段と、前記設定された値
から、衛星数と各衛星の昇交点赤経及び真近点離角の設
定を行う手段と、軌道傾斜角の初期値の設定する手段
と、前記多角形の各頂点からの可視時間を計算する手段
と、軌道傾斜角と離心率の組み合わせを設定する手段
と、前記昇交点赤経及び前記真近点離角の再設定を行う
手段とを備えることを特徴とする軌道要素決定装置によ
り達成される。
Further, the above-mentioned object is to set a polygon including an orbital long radius, a perigee argument, a half-vertical angle, a service period, and a service target area, and the number of satellites and each satellite from the set values. Means for setting the right ascension and astigmatism declination of the satellite; means for setting the initial value of the orbital inclination angle; means for calculating the visible time from each vertex of the polygon; orbital inclination angle And an eccentricity ratio setting means, and means for resetting the ascending intersection right ascension and the proximate point separation angle.

【0033】また、上記目的を達成するために本発明
は、人工衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システム
において、人工衛星と、該人工衛星を介した衛星通信を
行うための衛星通信端末と、該人工衛星を介して該衛星
通信端末との通信を行う基地局とを少なくとも備えるも
のであって、前記人工衛星は、該人工衛星のサービス対
象地域から見た静止衛星の最大仰角よりも高い仰角位置
に該人工衛星が見えるようになる長楕円軌道を周回する
人工衛星であり、前記衛星通信端末は、移動体に搭載可
能なもので、前記人工衛星が対象とするサービス対象地
域内で使用される際に、天頂方向の予め定めた仰角範囲
内に現れる当該人工衛星との信号の送受信を行うための
送受信手段を備える。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an artificial satellite and a satellite communication terminal for performing satellite communication via the artificial satellite in a satellite communication system for performing satellite communication via the artificial satellite. , At least a base station that communicates with the satellite communication terminal via the artificial satellite, wherein the artificial satellite is higher than the maximum elevation angle of the geostationary satellite viewed from the service area of the artificial satellite. It is an artificial satellite that orbits in an elliptical orbit that makes the artificial satellite visible in the elevation position, and the satellite communication terminal can be mounted on a mobile body and is used within the service target area of the artificial satellite. In this case, a transmitter / receiver is provided for transmitting / receiving a signal to / from the artificial satellite appearing within a predetermined elevation range in the zenith direction.

【0034】また、上記目的を達成するために本発明
は、人工衛星を介して衛星通信を行う衛星通信システム
において、人工衛星と、該人工衛星を介した衛星通信を
行うための複数の衛星通信端末とを少なくとも備えるも
のであって、前記人工衛星は、当該人工衛星の主たるサ
ービス対象地域から見た静止衛星の最大仰角よりも大き
い角度位置に該人工衛星が見えるようになる長楕円軌道
を周回する人工衛星であり、前記複数の衛星通信端末
は、前記人工衛星を介して他の衛星通信端末との信号の
送受信を行うための送受信手段をそれぞれ備えるもので
あり、前記複数の衛星通信端末のうち少なくとも1つ
は、前記主たるサービス対象地域内に位置し、その他は
該主たるサービス対象地域以外で、かつ、前記人工衛星
との衛星通信が可能な地域に位置するものであり、前記
人工衛星の主たるサービス対象地域から見た当該人工衛
星の仰角に応じて、前記主たるサービス対象地域内に位
置している衛星通信端末間の中継、前記主たるサービス
対象地域内の衛星通信端末とそれ以外の地域に位置する
衛星通信端末との中継、および、前記主たるサービス対
象地域以外の地域に位置する衛星通信端末間の中継のう
ち、いずれかの中継形態が選択される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a satellite communication system for performing satellite communication via an artificial satellite, and an artificial satellite and a plurality of satellite communication for performing satellite communication via the artificial satellite. At least a terminal, wherein the artificial satellite orbits a long elliptical orbit that makes the artificial satellite visible at an angle position larger than the maximum elevation angle of the geostationary satellite as viewed from the main service area of the artificial satellite. The satellite communication terminals are provided with transmitting / receiving means for transmitting / receiving a signal to / from another satellite communication terminal via the artificial satellite. At least one of them is located within the main service target area, and the other is located outside the main service target area and is capable of satellite communication with the artificial satellite. Located between the satellite communication terminals located in the main service target area according to the elevation angle of the satellite viewed from the main service target area of the artificial satellite, and the main service target area. One of the relay modes is selected from the relay between the satellite communication terminals in the inside and the satellite communication terminals located in other areas and the relay between the satellite communication terminals located in areas other than the main service target area. It

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した、 ・適切な軌道要素を設定するための手法(アルゴリズ
ム); ・そのアルゴリズムによる軌道要素の設定; ・設定した軌道要素を実現し、制御するための方策; の実施形態について順に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention is applied: -A method (algorithm) for setting an appropriate trajectory element; -Setting a trajectory element by the algorithm; -Realizing and controlling the set trajectory element Embodiments of the above will be described in order.

【0036】(1)適切な軌道要素を設定するための手
法(アルゴリズム) 人工建造物、植物及び自然地形により遮蔽されることが
少ない天頂方向に人工衛星が長く見えるようにするため
には、その地域の上空に遠地点を持つ楕円軌道が有効で
ある。ここでは本発明による軌道要素の設定方法につい
て順に述べる。この設定方法を図1にフローチャートに
示す。
(1) Method (algorithm) for setting an appropriate orbital element In order to make the artificial satellite visible for a long time in the zenith direction, which is less occluded by artificial buildings, plants and natural topography, An elliptical orbit with an apogee above the area is effective. Here, the method of setting the trajectory element according to the present invention will be described in order. This setting method is shown in the flow chart of FIG.

【0037】(1−1)軌道長半径の設定(ステップ
4) 衛星自体の運用及びその衛星を用いた衛星通信の運用を
考えると、一日の長さの整数倍または整数分の一倍の周
期を持つ軌道を採用すれば、毎日同じ衛星が同じ時間帯
に可視となるために周期的な運用が可能となる。表1に
軌道周期を4、6、8、12、16、24、32及び36時間にし
た場合の、衛星の可視解析の結果の例を示す。
(1-1) Orbital major radius setting (step 4) Considering the operation of the satellite itself and the operation of satellite communication using the satellite, an integer multiple of the length of a day or an integral multiple If an orbit with a cycle is adopted, the same satellite will be visible every day in the same time zone, so periodic operation becomes possible. Table 1 shows an example of the results of satellite visual analysis when the orbit period is set to 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, and 36 hours.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】それぞれの軌道の軌道傾斜角が63.4度の時
の、各都市から仰角70度以上の天頂方向に衛星が見える
時間の長さを整理したものであるが、圧倒的に12及び24
時間周期の衛星軌道を選択することがシステム構成上有
利であることが判る。従って軌道傾斜角が変わっても、
特に約12時間の周期または約24時間の周期を持つ軌道が
実用的であると判断出来る。軌道長半径11は衛星の周期
から、約12時間の周期の軌道であれば約26,562km、約24
時間の周期の軌道であれば約42,178kmというように一意
的に決定される。
When the orbital inclination angle of each orbit is 63.4 degrees, the length of time that satellites are seen from each city in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more is arranged, but it is overwhelmingly 12 and 24.
It can be seen that selecting a satellite orbit with a time period is advantageous in terms of system configuration. Therefore, even if the orbital inclination angle changes,
In particular, an orbit with a period of about 12 hours or a period of about 24 hours can be judged to be practical. Orbit major radius 11 is about 26,562 km or about 24 if the orbit has a period of about 12 hours from the satellite period.
If it is an orbit with a period of time, it is uniquely determined as about 42,178 km.

【0040】(1−2)近地点引数の設定(ステップ
5) 近地点引数12は、衛星を用いた通信サービスまたは地球
観測サービスを受ける対象地域の場所に依存し、対象地
域が北半球の場合、近地点が南半球上空に来て遠地点が
北半球上空に来るように近地点引数を約270度とする。
同様にしてサービス対象の地域が南半球の場合、近地点
引数は約90度とすれば良い。これらはサービス対象地域
上空に遠地点を配置するための必須の条件である。
(1-2) Setting of Perigee Argument (Step 5) The perigee argument 12 depends on the location of the target area to receive the communication service using satellites or the earth observation service. If the target area is the northern hemisphere, the perigee is The perigee argument is about 270 degrees so that the apogee comes over the northern hemisphere.
Similarly, if the service area is the Southern Hemisphere, the argument of perigee should be about 90 degrees. These are essential conditions for placing apogee over the service area.

【0041】(1−3)離心率、軌道傾斜角、昇交点赤
経及び真近点離角の設定 (a)半頂角の設定(ステップ1) まず、「天頂方向」といっても定性的であるため、例え
ば20度、40度といったように、衛星の見える方向として
天頂方向からの許容範囲を半頂角で定める。この時仰角
はそれぞれ70度、50度といった値となる。衛星はこの半
頂角が成す天頂を中心とする円錐の中に長時間可視とな
る。明らかに半頂角が小さくなるほどサービスを行う衛
星の絶対数が必要になる。
(1-3) Setting of eccentricity, orbital inclination angle, ascending node right ascension, and proximate point declination angle (a) Setting of half-vertical angle (step 1) First, qualitatively the "zenith direction" Therefore, the allowable range from the zenith direction as the view direction of the satellite, such as 20 degrees and 40 degrees, is defined by the half-vertical angle. At this time, the elevation angle becomes 70 degrees and 50 degrees, respectively. The satellite is visible for a long time in a cone centered on the zenith formed by this half-vertical angle. Obviously, the smaller the half apex angle, the more absolute number of satellites will be required.

【0042】(b)所要サービス時間の設定(ステップ
2) 衛星によってサービスを受けたい時間の長さを設定す
る。例えば救急車であれば、24時間連続のサービスが要
求される。
(B) Setting of required service time (step 2) The length of time to receive service by the satellite is set. For example, an ambulance requires 24 hours of continuous service.

【0043】(c)サービス対象地域を包含する多角形
の設定(ステップ3) 従来の静止衛星は、地上からは静止して見えるため、サ
ービス対象地域に対してアンテナビームを成形すること
で対応出来た。また、中低高度軌道を利用したIridium
やOdysseyなどのシステムでは、沢山の衛星でくまなく
順番に地上をカバーする設計思想を採用しているため、
サービス対象地域を限定して細かく検討する必要は無か
った。しかし現在対象としている楕円軌道は、地上から
静止して見える訳ではなく、衛星数も少ない方が好まし
い。従って、軌道形状はサービス対象地域に適したもの
を選択しなければならない。
(C) Setting of polygon including the service area (step 3) Since the conventional geostationary satellite looks stationary from the ground, it can be dealt with by forming an antenna beam for the service area. It was In addition, Iridium using low and medium altitude orbit
Systems such as Odyssey and Odyssey use a design concept that covers the ground in order with many satellites.
It was not necessary to limit the scope of service to a detailed examination. However, the elliptical orbit currently targeted does not appear to be stationary from the ground, and it is preferable that the number of satellites is small. Therefore, it is necessary to select a track shape suitable for the service area.

【0044】本発明では、まず、サービス対象地域の最
北端、最南端、最西端、最東端の四つの地点の緯度、経
度および高さを与える。日本の場合には、表2に示す地
点が最北端、最東端、最南端及び最西端として考えられ
る。
In the present invention, first, the latitude, longitude and height of the four points of the northernmost point, the southernmost point, the westernmost point and the easternmost point of the service area are given. In the case of Japan, the points shown in Table 2 are considered to be the northernmost point, the easternmost point, the southernmost point and the westernmost point.

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】これらの四つの地点は図7に示すように散
在しており、それらの緯度及び経度は一般に同一の値を
採らない。サービス対象地域がこの四地点を頂点とした
四角形に含まれない場合、サービス対象地域すべてが包
含される多角形を考え、この四地点以外の頂点の緯度、
経度及び高度を設定する。この多角形は複数の三角形が
隣接するようにして形成すれば良い。
These four points are scattered as shown in FIG. 7, and their latitude and longitude generally do not have the same value. If the service area is not included in the quadrangle with these four points as vertices, consider a polygon that includes all the service areas, and specify the latitude of the vertices other than these four points.
Set the longitude and altitude. This polygon may be formed so that a plurality of triangles are adjacent to each other.

【0047】なお、上述した(a)から(c)の工程は
順不同で構わない。
The steps (a) to (c) described above may be performed in any order.

【0048】(d)衛星数と各衛星の昇交点赤経及び真
近点離角の設定(ステップ6) 24時間連続のサービスを楕円軌道で行う場合には、衛星
一機では実現出来ないことは明らかである。従って、二
機、三機などと、システムを構成するために必要な衛星
数を設定する。ある地域を連続してサービスするために
は、衛星は一つの軌道面に一機ずつ配置するのが効果的
である。また、軌道の形状は同一が望ましい。各軌道の
昇交点赤経は360度を衛星数で割った角度だけ離せば良
い。すなわち、衛星数を三機とすれば、昇交点赤経が12
0度ずつ離れた三つの軌道面上を衛星が運動することに
なる。
(D) Setting of the number of satellites, ascending node RA and RA of each satellite (step 6) If a 24-hour continuous service is performed in an elliptical orbit, it cannot be realized by one satellite. Is clear. Therefore, set the number of satellites required to configure the system, such as two or three. In order to continuously service a certain area, it is effective to place one satellite on each orbital plane. Further, it is desirable that the shapes of the tracks are the same. The RAs of the ascending nodes in each orbit should be separated by 360 degrees divided by the number of satellites. In other words, if the number of satellites is three, the right ascending node is 12
The satellite will move on three orbital planes separated by 0 degrees.

【0049】昇交点赤経は地球の重力ポテンシャルの影
響で地軸周りに一定の周期で回転する。つまり軌道面は
地軸周りに回転する。従って、昇交点赤経はサービス対
象地域上空に遠地点が来るように、基準時刻において定
義する必要がある。この段階では解析に都合の良い任意
の数値を与えればよい。また、サービス対象地域の慣性
空間上での位置も解析に都合の良い任意の値を与えれば
良い。
The right ascending node rotates at a constant cycle around the earth's axis under the influence of the earth's gravitational potential. In other words, the orbital surface rotates around the earth axis. Therefore, the ascending node RA should be defined at the reference time so that the apogee is located above the service area. At this stage, any numerical value convenient for analysis may be given. Further, the position of the service target area on the inertial space may be given an arbitrary value convenient for analysis.

【0050】また、真近点離角の設定に当たっては、一
つの衛星がその軌道上で近地点にある時、その他の衛星
の真近点離角が、その周期をシステムを構成する衛星数
で割った時間に相当する角度ずつ離してやれば良い。た
とえば三機であれば、隣合う軌道上の衛星の真近点離角
は軌道周期の1/3ずつ順に離れていれば良い。
Further, in setting the closest point separation angle, when one satellite is at a perigee point in its orbit, the closest point separation angles of the other satellites divide that cycle by the number of satellites constituting the system. It is enough to separate them by an angle that corresponds to the time. For example, in the case of three satellites, the proximate point separation angles of adjacent satellites on orbits may be separated by 1/3 of the orbit cycle in order.

【0051】以上の昇交点赤経と真近点離角の設定によ
り、各軌道の地上軌跡はほぼ一致し、同じ地域上空に衛
星が順番に現れるようにすることが出来る。
By setting the ascending node RA and the proximate point separation angle as described above, the ground trajectories of the orbits are substantially the same, and the satellites can appear in order over the same area.

【0052】(e)軌道傾斜角の初期値の設定(ステッ
プ7) この多角形の重心付近の上空に軌道の遠地点が来ればサ
ービス対象地域全体でほぼ均質なサービスを行うことが
出来ると考えられる。しかし、自転による各地点の移動
と、衛星の軌道上運動による相対運動のため、必ずしも
この配置が理想的とは限らない。従って、この多角形の
重心付近の緯度と同じ角度の軌道傾斜角を初期値とし
て、解析を以下の通り行う。
(E) Setting the initial value of the orbital inclination angle (step 7) It is considered that if the apogee of the orbit comes above the center of gravity of this polygon, a substantially uniform service can be performed in the entire service area. . However, this arrangement is not always ideal because of the movement of each point due to rotation and the relative movement due to the orbital motion of the satellite. Therefore, the analysis is performed as follows with the orbital inclination angle of the same angle as the latitude near the center of gravity of this polygon as the initial value.

【0053】(f)多角形の各頂点からの可視時間の計
算(ステップ8、9) ここまでに各軌道の軌道長半径11、近地点引数12、昇交
点赤経、真近点離角、軌道傾斜角の初期値を決定してい
る。つまり、六要素の内五つの要素を決定している。
(F) Calculation of the visible time from each vertex of the polygon (steps 8 and 9) Up to this point, the orbital major radius of each orbit 11, the perigee argument 12, the ascending node RA, the near point separation angle, the orbital The initial value of the tilt angle is determined. That is, five of the six elements are determined.

【0054】先の多角形各点から天頂方向の半頂角が成
す円錐内部に衛星が見える時間を衛星毎に求める。これ
は幾何計算とケプラーの法則により求められるが、計算
機による数値計算でも可能である。図1のステップ8で
示すように、離心率を0.0から1.0まで変化させることに
より、多角形各点からの可視時間長がほぼ同じになる離
心率の範囲を求める。計算機を用いる場合には、有限の
刻み幅で離心率を順次変化させて多角形の各頂点からの
可視時間を比較して行く、といった手法が考えられる。
For each satellite, the time during which the satellite is seen inside the cone formed by the half-vertical angle in the zenith direction from each polygon point is determined. This is obtained by geometrical calculation and Kepler's law, but numerical calculation by a computer is also possible. As shown in step 8 of FIG. 1, the eccentricity is changed from 0.0 to 1.0 to obtain the range of the eccentricity where the visible time lengths from the respective polygon points are almost the same. When using a computer, a method of sequentially changing the eccentricity with a finite step size and comparing the visible time from each vertex of the polygon can be considered.

【0055】次に、図1のステップ9に示すように、軌
道傾斜角を初期値から少し変化させ、同様に離心率を変
化させ、多角形各点からの可視時間がほぼ同じ時間長に
なる離心率の範囲を求める。同様にして計算機を用いる
場合には、軌道傾斜角を有限の刻み幅で変化させて多角
形の各頂点からの可視時間を比較して行く、といった手
法が考えられる。基準時刻を定め、これに応じた昇交点
赤経及びサービス地域の慣性空間上の位置を定めた上
で、計算機で軌道伝搬させ、可視時間を時刻の範囲で求
めてやれば、各衛星が重複して天頂方向の半頂角が成す
円錐内部に見える時刻も求められる。
Next, as shown in step 9 of FIG. 1, the orbit inclination angle is slightly changed from the initial value, and the eccentricity is changed in the same manner, so that the visible time from each polygon point becomes almost the same time length. Find the range of eccentricity. Similarly, when a computer is used, it is possible to change the orbital inclination angle with a finite step size and compare the visible times from the respective vertices of the polygon. If the reference time is set, the RA of the ascending node and the position in the inertial space of the service area are set accordingly, the orbit is propagated by a computer, and the visible time is calculated within the time range. Then, the time when it can be seen inside the cone formed by the half-vertical angle in the zenith direction can be obtained.

【0056】なおこの時、衛星が半頂角内部に滞在する
時間の長さは軌道面一面につき衛星一機がサービス出来
る時間長であり、地球の自転周期である約24時間の約数
である、約1、約2、約4、約6、約8、約12及び約24時間
であれば、サービスも衛星運用も周期的に行えるため好
都合である。明らかにサービスを一日24時間、つまり常
時間断無く行うためには、この時間が約24時間であれば
衛星が少なくとも一機、約12時間であれば衛星が少なく
とも二機必要であることが判る。従ってこれをもとに必
要に応じて上記工程(d)(ステップ6)に戻って衛星
数の定義をし直せば良い。
At this time, the length of time that the satellite stays within the half-vertical angle is the length of time that one satellite can service each orbital surface, which is a divisor of about 24 hours, which is the rotation period of the earth. , About 1, about 2, about 4, about 6, about 8, about 12 and about 24 hours are convenient because the service and the satellite operation can be performed periodically. Obviously, in order to carry out the service 24 hours a day, that is, without interruption, it is necessary to have at least one satellite if this time is about 24 hours and at least two satellites if this time is about 12 hours. I understand. Therefore, based on this, if necessary, the process (d) (step 6) can be returned to and the number of satellites can be redefined.

【0057】(g)軌道傾斜角と離心率の組み合わせの
設定 上述のステップ8及び9に示した解析を繰り返すことに
より、サービス対象地域を含む多角形のすべての地点で
均質なサービスを行うための、軌道傾斜角と離心率の値
が組み合わされて、図1の13及び14に示したように数値
の範囲という形で得られる。
(G) Setting of combination of orbital inclination angle and eccentricity By repeating the analysis shown in steps 8 and 9 above, a uniform service can be provided at all points of the polygon including the service target area. , The orbital inclination angle and the eccentricity value are combined to obtain the range of numerical values as shown in 13 and 14 of FIG.

【0058】(h)昇交点赤経及び真近点離角の再設定
(ステップ10) 最後に、衛星の打ち上げ時刻などに合わせる形で基準時
刻を設定し、その時に応じた適切な昇交点赤経15と真近
点離角16を設定すれば良い。
(H) Re-setting of RA and RA of ascending point (step 10) Finally, the reference time is set in accordance with the satellite launch time, and the appropriate ascending point red corresponding to that time is set. It suffices to set the meridian 15 and the closest point separation angle 16.

【0059】なお、上述したアルゴリズムの全てあるい
は一部に対応するプログラムを生成し、計算機によって
実行してもよい。例えば、ステップ1〜5で設定される
データを利用者が入力した後、これら設定条件に基づき
ステップ6〜10に対応するプログラムを計算機で実行
する構成としてもよい。
A program corresponding to all or part of the above-mentioned algorithm may be generated and executed by a computer. For example, after the user inputs the data set in steps 1 to 5, the computer may execute the program corresponding to steps 6 to 10 based on these setting conditions.

【0060】(2)上記のアルゴリズムによる軌道要素
の設定 (2−1)日本をサービス対象地域とした場合 以上の手法(アルゴリズム)を用いることによって、日
本の全領土を含む地域では、表3のケース2に示す軌道
要素の楕円軌道が、日本全土から仰角55度以上の天頂方
向に一つの衛星が一日につき約12時間可視となる軌道要
素の範囲の組み合わせとして得られる。この時二つの衛
星を、昇交点赤経を180度離し真近点離角を軌道周期の
半分の時間に相当する180度離して配置すれば一日24時
間連続して仰角55度以上の天頂方向に日本全土から可視
となる。
(2) Setting of orbital elements by the above algorithm (2-1) When Japan is the service target area By using the above method (algorithm), in the area including all the territories of Japan, Table 3 The elliptical orbits of the orbital elements shown in Case 2 are obtained as a combination of orbital element ranges in which one satellite is visible for approximately 12 hours per day in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more from all over Japan. At this time, if two satellites are placed 180 degrees apart from the ascending node RA and 180 degrees apart from the proximate point, which corresponds to half the orbit period, the zenith with an elevation angle of 55 degrees or more will be continuous for 24 hours a day. Visible from all over Japan in the direction.

【0061】また、沖の鳥島、南鳥島等の南方海上にあ
る離島を除く日本全土を考えた場合には、同様にして4
つの衛星の昇交点赤経を90度ずつ離して表3のケース1
に示す軌道要素の楕円軌道を用いれば、仰角70度以上の
天頂方向に何れかの衛星が常に可視になるようにするこ
とが出来る。
In addition, when considering the whole of Japan excluding remote islands on the southern sea such as offshore Torishima and Minamitorishima, 4
Case 1 in Table 3 with the RAs of the ascending nodes of the two satellites separated by 90 degrees
By using the elliptical orbit of the orbital element shown in, it is possible to make any satellite always visible in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more.

【0062】[0062]

【表3】 [Table 3]

【0063】なお、人工衛星の軌道は地球重力場、月・
太陽の引力等の影響により短周期および長周期でも常時
変動しており、一般的には、ある程度の許容範囲をもっ
て制御されている。このため、本明細書や表などで論じ
られている軌道要素については、概略値あるいは軌道制
御後の目標ノミナル値が示されている。
The orbit of the artificial satellite is the earth's gravity field, the moon
Due to the influence of the attractive force of the sun, etc., it constantly fluctuates in both short and long cycles, and is generally controlled within a certain allowable range. For this reason, with respect to the orbital elements discussed in the present specification and tables, approximate values or target nominal values after orbital control are shown.

【0064】周期が約12時間の軌道の場合、表4のケー
ス3に示す軌道要素の楕円軌道が北海道、本州、四国、
九州及び沖縄において仰角70度以上の天頂方向に約6時
間衛星が可視となる軌道要素の組み合わせとして得られ
る。
When the orbit has a period of about 12 hours, the elliptical orbits of the orbital elements shown in Case 3 of Table 4 are Hokkaido, Honshu, Shikoku,
In Kyushu and Okinawa, it can be obtained as a combination of orbital elements that make the satellite visible for about 6 hours in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more.

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】先の範囲以外の軌道要素を選定した場合に
は、例えば上記の周期が約24時間の軌道のケース2の場
合、日本の一部の地域で仰角55度以上の天頂方向に衛星
が見えなくなる場合が生じる。例えば、軌道傾斜角が45
度よりも小さい、あるいは135度よりも大きい場合には
最北端でのサービス時間が一日では24時間未満となり、
逆に軌道傾斜角が55度以上125度以下の場合最南端での
サービス時間が一日では24時間未満となる。また、離心
率が約0.25以下の場合最北端で、約0.38以上の場合最西
端及び最東端で、それぞれサービス時間が一日では24時
間未満となる。図8に、約24時間周期で且つ離心率が0.
25で且つ軌道傾斜角が55度で且つ近地点引数が270度の
軌道について軌道の地上軌跡を、図9に約24時間周期で
且つ離心率が0.38で且つ軌道傾斜角が45度で且つ近地点
引数が270度の軌道について軌道の地上軌跡を示す。地
上軌跡は離心率が大きくなるにつれ東西方向に広がり、
軌道傾斜角が大きくなるにつれ(軌道傾斜角が0度〜90
度の範囲の場合であり、軌道傾斜角が90度〜180度の範
囲の場合は、逆に小さくなるにつれ)南北方向に広が
る。図示されたこの地上軌跡の比較からも、先程与えた
軌道要素の範囲外に出た場合、いずれかの地点でサービ
スが不完全となることは理解出来る。
When an orbital element other than the above range is selected, for example, in the case of the orbital case where the above cycle is about 24 hours, the satellite is moved in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more in a part of Japan. Sometimes it becomes invisible. For example, the orbital inclination angle is 45
If it is less than 135 degrees or more than 135 degrees, the service time at the northernmost end will be less than 24 hours a day,
On the contrary, if the orbital inclination angle is 55 degrees or more and 125 degrees or less, the service time at the southernmost end is less than 24 hours a day. If the eccentricity is less than about 0.25, it is the northernmost point, and if it is about 0.38 or more, it is the westernmost point and the easternmost point. Fig. 8 shows that the eccentricity is 0 with a cycle of about 24 hours.
The orbital ground trajectory for an orbit of 25 and an orbital inclination angle of 55 degrees and a perigee argument of 270 degrees is shown in Fig. 9 with a period of about 24 hours, an eccentricity of 0.38, an orbital inclination angle of 45 degrees, and an astigmatic argument. Shows the ground trajectory of the orbit for a 270 degree orbit. The ground track spreads in the east-west direction as the eccentricity increases,
As the orbital inclination angle increases, the orbital inclination angle becomes 0 degrees to 90 degrees.
This is the case in the range of degrees, and if the orbital inclination angle is in the range of 90 degrees to 180 degrees, it will spread in the north-south direction as it gets smaller. From the comparison of the ground trajectories shown in the figure, it can be understood that the service will be incomplete at any point if it goes out of the range of the orbital element given above.

【0067】以上より、日本全域をカバーするために適
切な軌道要素の範囲は表5でまとめられる。例として、
上記各ケースに対応して設定したサービス対象地域、許
容仰角、所要衛星数を付記した。
From the above, Table 5 summarizes the range of orbital elements suitable for covering the whole of Japan. As an example,
The service target area, allowable elevation angle, and number of required satellites set for each case above are added.

【0068】[0068]

【表5】 [Table 5]

【0069】(2−2)全世界を対象とした場合 全世界をサービス対象とする場合には、全世界を一定の
面積の領域に分割して、それぞれの領域に対して以上の
考え方を適用すれば良い。なお、赤道近傍の領域につい
ては楕円軌道を用いるよりも静止軌道を用いた方が良い
場合もあるため、全世界を対象とした場合には、これま
でに述べた楕円軌道と静止軌道を組み合わせることが効
果的である。例えば表6に示す軌道要素の楕円軌道を複
数組み合わせ、さらに静止衛星を組み合わせることで全
世界をカバーすることが出来る。
(2-2) When the whole world is targeted When the whole world is targeted for service, the whole world is divided into areas of a certain area, and the above concept is applied to each area. Just do it. Note that it may be better to use a geostationary orbit rather than an elliptical orbit for the region near the equator. Therefore, when targeting the entire world, combine the elliptical orbit and geostationary orbit described above. Is effective. For example, it is possible to cover the whole world by combining a plurality of elliptical orbits of the orbital elements shown in Table 6 and further combining geostationary satellites.

【0070】[0070]

【表6】 [Table 6]

【0071】先に述べた通り、離心率を大きく取ったこ
とにより軌道の地上軌跡が東西方向に広がり、軌道傾斜
角を大きく取ったことにより軌道の地上軌跡は南北方向
に広がりを見せる。軌道の地上軌跡の範囲の内側で特に
その中心部付近では、この時衛星からサービスを全く受
けられない領域が発生する。これについては、地上軌跡
において隣り合うことになる軌道を、図10に示すように
地上軌跡が重なるように配置することで解決出来る。
As described above, a large eccentricity causes the ground track of the orbit to spread in the east-west direction, and a large tilt angle of the track allows the ground track of the orbit to spread in the north and south directions. Inside the range of the ground trajectory of the orbit, especially near its center, there is a region where the satellite cannot receive any service. This can be solved by arranging the trajectories that are adjacent to each other on the ground track so that the ground tracks overlap as shown in FIG.

【0072】(3)設定した軌道要素を実現し、制御す
るための方策 このように設定された軌道要素を持つ人工衛星の軌道
は、以下のように制御されて実現される。
(3) Measures for realizing and controlling the set orbital element The orbit of the artificial satellite having the orbital element thus set is controlled and realized as follows.

【0073】図2に示すように、人工衛星20の打ち上げ
時には先に設定したサービス対象地域に適した軌道六要
素17の情報を打上げ機追跡管制設備21に入力し、ここか
ら打上げ機に対して目標投入軌道要素22の情報が伝送さ
れる。打上げ機23はこの情報をもとに自動的に、または
追跡管制設備21からの制御によって目標の軌道に投入さ
れる。
As shown in FIG. 2, at the time of launching the artificial satellite 20, the information of the six orbital elements 17 suitable for the service area previously set is input to the launcher tracking control facility 21 and from there, the launcher is controlled. Information on the target input trajectory element 22 is transmitted. Based on this information, the launch vehicle 23 is launched into the target trajectory automatically or under the control of the tracking and control equipment 21.

【0074】人工衛星20が軌道に投入されてからは定期
的にサービス対象地域に適した軌道六要素17の情報が人
工衛星追跡管制設備18に入力され、制御コマンド19の情
報が人工衛星20に伝送され、人工衛星20に搭載された制
御系により目標の軌道六要素17に制御される。
After the artificial satellite 20 is put into orbit, the information of the six orbital elements 17 suitable for the service area is periodically input to the artificial satellite tracking and control equipment 18, and the information of the control command 19 is sent to the artificial satellite 20. It is transmitted and controlled by the control system mounted on the artificial satellite 20 to the target orbital six elements 17.

【0075】この軌道制御の方法は一般的に行われてい
る方法に準拠したものであるので、詳細については後述
する。
This orbit control method is based on a generally used method, and its details will be described later.

【0076】次に、上述した各実施形態のより具体的な
例を説明する。本発明においては、 ・本発明のアルゴリズムにより得られた軌道要素及びそ
の範囲; ・その軌道上を運動する衛星を適用したシステム; の二つの概念が縦・横のマトリクス的に存在する。これ
を別々に述べる。それに引き続き、実際に人工衛星の軌
道六要素をサービス対象地域に適したものに制御するた
めの方策の具体例を述べる。
Next, more specific examples of the above-mentioned embodiments will be described. In the present invention, there are two concepts: an orbital element obtained by the algorithm of the present invention and its range; a system applying a satellite moving in the orbit; This will be described separately. Following that, concrete examples of measures for actually controlling the six orbital elements of the artificial satellite to be suitable for the service area will be described.

【0077】(4)本発明のアルゴリズムにより得られ
た軌道要素及びその範囲 (4−1)軌道配置例1 本軌道配置例は日本全土をサービス対象としたものであ
る。なお、人工衛星の軌道は地球重力場、月・太陽の引
力等の影響で常時変動するものであり、ある程度の許容
範囲をもって軌道制御されるのが一般的である。したが
って、以下の各軌道配置例で示す各軌道要素の値は、軌
道制御後の目標ノミナル値を示すものとする。
(4) Orbital elements obtained by the algorithm of the present invention and their ranges (4-1) Orbital arrangement example 1 This orbital arrangement example is intended to serve the whole of Japan. The orbit of the artificial satellite constantly changes due to the influence of the gravity field of the earth, the attractive force of the moon and the sun, etc., and the orbit is generally controlled within a certain allowable range. Therefore, the value of each orbital element shown in each orbital arrangement example below indicates a target nominal value after orbital control.

【0078】本軌道配置例では、軌道面は図11に示すよ
うに二面有り、各軌道上に衛星110と衛星111が一機ずつ
配置されている。衛星110は軌道112上を約24時間で一周
回し、衛星111は軌道113上を同じく約24時間で一周回す
る。衛星110及び衛星111の軌道周期は約24時間であり、
かつ離心率は0.24以上0.38以下の範囲内に有り、かつ軌
道傾斜角が47度以上52度以下または128度以上133度以下
の範囲内に有り、かつ近地点引数が270度としている。
二機の衛星の昇交点赤経は図11に示す通り180度離れて
おり、日本国上空の適切な位置に遠地点が現れるように
設定されている。それぞれの衛星のそれぞれの軌道に於
ける位置関係として、衛星110がその軌道112上で近地点
にある時衛星111はその軌道113上で遠地点にあるように
配置している。この軌道配置は、概要を図1で示したア
ルゴリズムによって得られたものであり、図2で示され
た制御方法により実現される。
In this orbital arrangement example, there are two orbital planes as shown in FIG. 11, and one satellite 110 and one satellite 111 are arranged on each orbit. The satellite 110 orbits on the orbit 112 in about 24 hours, and the satellite 111 orbits on the orbit 113 in about 24 hours. The orbital period of satellite 110 and satellite 111 is about 24 hours,
And the eccentricity is in the range of 0.24 to 0.38, and the orbital inclination angle is in the range of 47 to 52 degrees or 128 to 133 degrees, and the perigee argument is 270 degrees.
The ascending node RAs of the two satellites are 180 degrees apart as shown in Fig. 11, and the apogee appears at an appropriate position above Japan. As a positional relationship of each satellite in each orbit, when the satellite 110 is at a perigee on its orbit 112, the satellite 111 is arranged at an apogee on its orbit 113. This track arrangement is obtained by the algorithm whose outline is shown in FIG. 1, and is realized by the control method shown in FIG.

【0079】この軌道配置により、日本の最北端、最南
端、最東端および最西端を含む日本全土において、仰角
55度以上の天頂方向に衛星110または衛星111の何れかが
常時見える配置となる。衛星110と衛星111は約24時間の
周期を持っているため、仰角55度以上の天頂方向に見え
るようになるのも、見えなくなるのも周期的で規則的で
ある。この場合、日本全土において衛星110と衛星111は
仰角55度以上の天頂方向に約12時間の周期で代わる代わ
る現れ、それぞれが仰角55度以上の天頂方向に約12時間
滞在して見える。また両方の衛星が同時に仰角55度以上
の天頂方向に見える時間帯も存在する。これが約24時間
の周期で毎日繰り返される。
By this orbital arrangement, the elevation angle can be obtained over the whole of Japan including the northernmost point, the southernmost point, the easternmost point and the westernmost point of Japan.
Either satellite 110 or satellite 111 is always visible in the zenith direction of 55 degrees or more. Since the satellite 110 and the satellite 111 have a cycle of about 24 hours, it is regular and regular to see or disappear in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more. In this case, the satellite 110 and the satellite 111 appear alternately in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more in a cycle of about 12 hours throughout Japan, and each appears to stay for about 12 hours in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more. There is also a time zone in which both satellites can be seen in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more at the same time. This is repeated every 24 hours.

【0080】従ってこの軌道配置を用いたシステムの例
を示した図13〜図16において人工衛星90で代表するとこ
ろの衛星を衛星通信用に用いることによって、遮蔽物や
障害物による通信途絶の少ない通信システムを構築する
ことが可能になる。
Therefore, by using a satellite represented by the artificial satellite 90 in FIGS. 13 to 16 showing an example of a system using this orbital arrangement for satellite communication, there is less communication interruption due to shields and obstacles. It becomes possible to construct a communication system.

【0081】(4−2)軌道配置例2 本軌道配置例は日本全土をサービス対象とした場合のも
のである。
(4-2) Orbit Arrangement Example 2 This orbit arrangement example is for the case where the whole of Japan is targeted for service.

【0082】本軌道配置例では、軌道面は図12に示すよ
うに四面有り、各軌道面に衛星120a、衛星120b、衛星12
0c及び衛星120dが一機ずつ配置されている。衛星120aは
軌道121a上を、衛星120bは軌道121b上を、衛星120cは軌
道121c上を、衛星120dは軌道121d上を、それぞれ約12時
間で一周回する。衛星120a、衛星120b、衛星120c及び衛
星120dの軌道周期は約12時間であり、かつ離心率は0.70
以上0.80以下の範囲内に有り、かつ軌道傾斜角が30度以
上45度以下または135度以上150度以下の範囲内に有り、
かつ近地点引数が270度としている。四機の衛星の昇交
点赤経は図12に示す通りそれぞれ90度ずつ離れており、
日本国上空の適切な位置に遠地点が現れるように設定さ
れている。それぞれの衛星のそれぞれの軌道に於ける位
置関係としては、衛星120a及び衛星120cがその軌道121
a、121c上で近地点にある時衛星120b及び衛星120dはそ
の軌道121b、121d上で遠地点にあるように配置してい
る。
In this orbital arrangement example, there are four orbital planes as shown in FIG. 12, and satellites 120a, 120b, and 12 are provided on each orbital plane.
0c and satellite 120d are arranged one by one. The satellite 120a makes an orbit in the orbit 121a, the satellite 120b makes an orbit 121b, the satellite 120c makes an orbit 121c, and the satellite 120d makes an orbit 121d. The satellite 120a, satellite 120b, satellite 120c, and satellite 120d have an orbit period of about 12 hours and an eccentricity of 0.70.
It is within the range of 0.80 or less and the orbital inclination angle is 30 degrees or more and 45 degrees or less or 135 degrees or more and 150 degrees or less,
And the perigee argument is 270 degrees. The ascending node RAs of the four satellites are 90 degrees apart as shown in Fig. 12,
The apogee is set to appear at an appropriate position over Japan. As for the positional relationship of each satellite in each orbit, the satellites 120a and 120c have their orbits 121
The satellites 120b and 120d are arranged so that they are at apogee on their orbits 121b and 121d when they are at perigee on a and 121c.

【0083】この軌道配置により、日本の北海道、本
州、四国及び九州の四島並びに沖縄において、仰角70度
以上の天頂方向に人工衛星90で代表するところの衛星12
0a、衛星120b、衛星120cまたは衛星120dの何れかが常時
見える配置となる。衛星120a、衛星120b、衛星120c及び
衛星120dは12時間の周期を持っているため、仰角70度以
上の天頂方向に見えるようになるのも、見えなくなるの
も周期的で規則的である。この軌道配置は、概要を図1
で示したアルゴリズムによって得られたものであり、図
2で示された制御方法により実現される。この場合では
北海道、本州、四国及び九州の四島並びに沖縄において
衛星120a、衛星120b、衛星120c及び衛星120dは、仰角70
度以上の天頂方向に1日に一回ずつ代わる代わる現れ、
約6時間ずつ滞在して見える。これにより一日24時間に
わたり、何れかの衛星が仰角70度以上の天頂方向に可視
となっている。また複数の衛星が同時に仰角70度以上の
天頂方向に見える時間帯も存在する。これが約24時間の
周期で毎日繰り返される。
Due to this orbital arrangement, satellite 12 represented by artificial satellite 90 in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more in Hokkaido, Honshu, Shikoku, and the four islands of Kyushu and Okinawa.
Either 0a, satellite 120b, satellite 120c or satellite 120d is always visible. Since the satellites 120a, 120b, 120c, and 120d have a cycle of 12 hours, it is regular and regular that they can be seen in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more and disappear. This orbital arrangement is outlined in Figure 1.
It is obtained by the algorithm shown in FIG. 2 and is realized by the control method shown in FIG. In this case, satellite 120a, satellite 120b, satellite 120c and satellite 120d have an elevation angle of 70 degrees in the four islands of Hokkaido, Honshu, Shikoku and Kyushu and Okinawa.
Appearing one after another every day in the direction of the zenith more than once,
It seems to stay for about 6 hours each. As a result, one of the satellites is visible in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more for 24 hours a day. In addition, there are times when multiple satellites can be seen in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more. This is repeated every 24 hours.

【0084】従ってこの軌道配置をシステムに適用した
例の図13〜図16において、人工衛星90で代表するところ
の衛星を衛星通信用に用いることによって、遮蔽物や障
害物による通信途絶の少ない通信システムを構築するこ
とが可能になる。
Therefore, in FIGS. 13 to 16 showing an example in which this orbital arrangement is applied to the system, a satellite represented by the artificial satellite 90 is used for satellite communication, so that communication with less interruption of communication due to a shield or an obstacle is less likely to occur. It becomes possible to build a system.

【0085】上記は表4のケース3について説明したも
のであるが、表3のケース2についても上記と同様に昇
交点赤経を90度ずつずらす軌道配置により、まったく同
様に沖の鳥島、南鳥島などの南方海上の離島を除く日本
全土で仰角70度以上の天頂方向に常時何れかの衛星が可
視となるようにすることが出来る。
The above description is for Case 3 in Table 4, but also for Case 2 in Table 3 by the orbital arrangement in which the RA of the ascending node is shifted by 90 degrees in the same manner as described above, the offshore Torishima and Minamitorishima are exactly the same. It is possible to make one of the satellites visible at any time in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more throughout Japan except for remote islands on the southern sea.

【0086】(4−3)軌道配置例3 本軌道配置例は全世界の北緯約70度から南緯約70度まで
の範囲をサービス対象とした場合のものである。
(4-3) Orbital Arrangement Example 3 This orbital arrangement example is for the case where the service range is about 70 degrees north latitude to about 70 degrees south latitude.

【0087】本軌道要素例では、サービス対象地域の緯
度に応じて軌道及び衛星を使い分けたものとしている。
北緯約70度から北緯30度までの地域をサービス対象とし
て、軌道周期が24時間且つ離心率が0.42以上0.48以下且
つ軌道傾斜角が62度以上66度以下または114度以上118度
以下且つ近地点引数270度の軌道面を、昇交点赤経を60
度ずつずらして六面配置し、各軌道面に衛星を二機配置
させる。同一軌道面内の二機の衛星の位置関係は、一方
が近地点にある時他方が遠地点にあるようにする。北緯
30度から南緯30度までの地域を対象として、静止軌道上
に、静止位置として経度方向に30度ずつずらして静止衛
星を12機配置する。さらに、南緯30度から南緯約70度ま
でをサービス対象として、軌道周期が約24時間且つ離心
率が0.42以上0.48以下且つ軌道傾斜角が62度以上66度以
下または114度以上118度以下且つ近地点引数90度の軌道
面を、昇交点赤経を60度ずつずらして六面配置し、各軌
道面に衛星を二機配置させる。同一軌道面内の二機の衛
星の位置関係は、一方が近地点にある時他方が遠地点に
あるようにする。北緯約70度から北緯30度までをサービ
ス対象とする六つの軌道面と、南緯約70度から南緯30度
までをサービス対象とする六つの軌道面については、軌
道面を共有することとする。すなわち、ある軌道面に、
近地点が南半球上空にある衛星二機と、近地点が北半球
上空にある衛星二機の合計四機が周回しており、このよ
うな軌道面が地軸を中心に60度ずつ離れて六面ずつ存在
することになる。
In this example of the orbital elements, the orbits and satellites are used properly according to the latitude of the service area.
Orbital period is 24 hours, eccentricity is 0.42 or more and 0.48 or less, and orbit inclination angle is 62 ° or more and 66 ° or less, or 114 ° or more and 118 ° or less, and perigee argument for the service from the area of about 70 ° north latitude to 30 ° north latitude. On the orbital plane of 270 degrees, the ascending node RA
The satellites are arranged in six planes, offset by two degrees, and two satellites are arranged in each orbital plane. The position of the two satellites in the same orbit plane should be such that one is at the perigee and the other at the apogee. north latitude
Twelve geostationary satellites will be placed in geostationary orbits, offset by 30 degrees in the longitude direction, in geostationary orbits, covering the region from 30 degrees to 30 degrees south latitude. In addition, the orbital period is approximately 24 hours, the eccentricity is 0.42 or more and 0.48 or less, and the orbit inclination angle is 62 ° or more and 66 ° or less, or 114 ° or more and 118 ° or less, and perigee, from 30 ° S to 70 ° S. Orbital planes with an argument of 90 degrees are arranged in six planes, with the right ascension of the ascending direction shifted by 60 degrees, and two satellites are placed in each orbital plane. The position of the two satellites in the same orbit plane should be such that one is at the perigee and the other at the apogee. The orbital planes will be shared for the six orbital planes that cover the range of 70 degrees north to 30 degrees north and the six orbital planes that cover the range of 70 degrees south to 30 degrees south. That is, on a certain orbital plane,
There are a total of four orbiters, two satellites whose perigees are above the Southern Hemisphere and two satellites whose perigees are above the Northern Hemisphere, and there are six such orbital planes 60 degrees apart from the earth axis. It will be.

【0088】この軌道配置は、概要を図1で示したアル
ゴリズムによって得られたもので、軌道要素を表4に示
したものであり、図2で示された制御方法により実現さ
れる。このような軌道面及び衛星の配置により、北緯約
70度から南緯約70度の地域に於いて、仰角50度以上の天
頂方向に、上記の合計36機の衛星の内少なくとも一機は
必ず見えるようになる。緯度約70度から緯度30度までの
地域では、隣り合う軌道面を周回する四機または六機の
衛星が交互に天頂方向に現れることにより、常時通信回
線を確保することが出来る。北緯30度から南緯30度まで
の地域では、静止衛星を用いるため、常時一定の方向に
衛星が見えることになり、安定した通信が可能である。
This orbital arrangement is obtained by the algorithm whose outline is shown in FIG. 1. The orbital elements are shown in Table 4, and are realized by the control method shown in FIG. Due to such orbital plane and satellite arrangement,
In an area from 70 degrees to about 70 degrees south latitude, at least one of the above 36 satellites will always be visible in the zenith direction with an elevation angle of 50 degrees or more. In the region of latitudes from 70 degrees to 30 degrees, four or six satellites orbiting adjacent orbital planes alternately appear in the zenith direction, so that a communication line can be secured at all times. In the region from 30 degrees north latitude to 30 degrees south latitude, geostationary satellites are used, so satellites are always visible in a fixed direction, and stable communication is possible.

【0089】以上よりこの軌道配置をシステムに適用し
た例である図13〜図16において人工衛星90で代表すると
ころの衛星を衛星通信用に用いることによって、遮蔽物
や障害物による通信途絶の少ない通信システムを構築す
ることが可能になる。
As described above, the satellite represented by the artificial satellite 90 in FIGS. 13 to 16 which is an example in which this orbital arrangement is applied to the system is used for satellite communication, so that communication interruption due to a shield or an obstacle is less likely to occur. It becomes possible to construct a communication system.

【0090】(4−4)軌道要素例4 本軌道要素例は北緯約85度から南緯約85度までの全世界
をサービス対象とした場合のものである。
(4-4) Orbital element example 4 This orbital element example is for the case where the whole world from about 85 degrees north latitude to about 85 degrees south latitude is targeted for service.

【0091】本軌道要素例では、サービス対象地域の緯
度に応じて軌道及び衛星を使い分けたものとしている。
北緯約85度から北緯30度までの地域をサービス対象とし
て、軌道周期が約24時間且つ離心率が0.42以上0.48以下
且つ軌道傾斜角が62度以上66度以下または114度以上118
度以下且つ近地点引数が270度の軌道面を、昇交点赤経
を90度ずつずらして四面配置し、各軌道面に衛星を三機
配置させる。同一軌道面内の三機の衛星の位置関係は、
軌道上での近地点通過時刻が約8時間ずつずれているよ
うにする。北緯30度から南緯30度までの地域を対象とし
て、静止軌道上に、静止位置として経度方向に30度ずつ
ずらして静止衛星を12機配置する。さらに南緯30度から
南緯約85度までをサービス対象として、軌道周期が約24
時間且つ離心率が0.42以上0.48以下且つ軌道傾斜角が62
度以上66度以下または114度以上118度以下且つ近地点引
数が90度の軌道面を、昇交点赤経を90度ずつずらして四
面配置し、各軌道面に衛星を三機配置させる。同一軌道
面内の二機の衛星の位置関係は、軌道上での近地点通過
時刻が約8時間ずつずれているようにする。北緯約85度
から北緯30度までをサービス対象とする四つの軌道面
と、南緯約85度から南緯30度までをサービス対象とする
四つの軌道面については、軌道面を共有することとす
る。すなわち、ある軌道面に、近地点が南半球上空にあ
る衛星三機と、近地点が北半球上空にある衛星三機の合
計六機が周回しており、このような軌道面が地軸を中心
に90度ずつ離れて四面ずつ存在することになる。
In this orbital element example, the orbits and satellites are used properly according to the latitude of the service area.
Orbital period is about 24 hours, eccentricity is 0.42 or more and 0.48 or less, and orbit inclination is 62 or more and 66 or less or 114 or more 118
Orbital planes with a perigee argument less than or equal to 270 degrees are arranged in four planes with the ascending node RA being shifted by 90 degrees, and three satellites are placed in each orbital plane. The positional relationship of the three satellites in the same orbit plane is
Make sure that the perigee passing times on the orbit are offset by about 8 hours each. Twelve geostationary satellites are placed in geostationary orbits, offset by 30 degrees in the longitude direction, in geostationary orbits, covering the region from north latitude 30 degrees to south latitude 30 degrees. Furthermore, the orbital period is approximately 24, targeting service from 30 ° S to 85 ° S.
Time and eccentricity 0.42 or more and 0.48 or less and orbit inclination angle 62
Orbital planes with a degree of 66 degrees or less or 114 degrees or more and 118 degrees or less and a perigee argument of 90 degrees are arranged in four planes by shifting the ascending right ascension by 90 degrees and three satellites are arranged in each orbital plane. The positional relationship between the two satellites in the same orbit plane should be such that the perigee transit times in orbit are offset by about 8 hours. The orbital planes will be shared for the four orbital planes that service from about 85 degrees north latitude to 30 degrees north latitude and the four orbital planes that service the latitude of about 85 degrees south latitude to 30 degrees south latitude. In other words, a certain orbital plane is orbiting with three satellites whose perigee is above the southern hemisphere and three satellites whose perigee is above the northern hemisphere, which makes a total of six orbits, and such orbital planes are each 90 degrees around the earth axis. There will be four sides apart.

【0092】この軌道配置は、概要を図1で示したアル
ゴリズムによって得られたもので、軌道要素を表4に示
したものであり、図2で示された制御方法により実現さ
れる。このような軌道面及び衛星の配置により、北緯約
85度から南緯約85度の地域に於いて、仰角50度以上の天
頂方向に、上記の合計36機の衛星の内少なくとも一機は
必ず見えるようになる。緯度約85度から緯度30度までの
地域では、隣り合う軌道面を周回する衛星が交互に天頂
方向に現れることにより、常時通信回線を確保すること
が出来る。北緯30度から南緯30度までの地域では、静止
衛星を用いるため、常時一定の方向に衛星が見えること
になり、安定した通信が可能である。
This orbital arrangement is obtained by the algorithm whose outline is shown in FIG. 1, whose orbital elements are shown in Table 4, and is realized by the control method shown in FIG. Due to such orbital plane and satellite arrangement,
In the area from 85 degrees to about 85 degrees south latitude, at least one of the above 36 satellites will always be visible in the zenith direction with an elevation angle of 50 degrees or more. In the area from about 85 degrees latitude to 30 degrees latitude, satellites orbiting adjacent orbital planes alternately appear in the zenith direction, so that a communication line can be always secured. In the region from 30 degrees north latitude to 30 degrees south latitude, geostationary satellites are used, so satellites are always visible in a fixed direction, and stable communication is possible.

【0093】以上説明した各軌道配置例によれば、天頂
を中心とした許容半頂角が構成する円錐の中に常に少な
くとも衛星が一機は見える衛星通信システムまたは地球
観測システムを出来るだけ少ない衛星数により構成する
ことが出来る。他の低中高度衛星を用いた全地球的な通
信を行うシステムと比べても所要人工衛星数を低減する
ことが可能となっており、例えば上記軌道配置1では最
小2機の衛星により常時通信回線が確保出来るようにな
っている。衛星数が少ないために、衛星の開発、打ち上
げ、運用コストを抑えることが出来るので、システム構
築に必要なコストを抑えることが出来る。これにより最
終的には低廉な通信サービスを提供することが出来る。
According to each orbital arrangement example described above, at least one satellite is always visible in the cone formed by the allowable half-vertical angle centered on the zenith. It can be composed of numbers. It is possible to reduce the number of required artificial satellites as compared with other systems that perform global communication using low and middle altitude satellites. For example, in the above-mentioned orbital arrangement 1, at least two satellites are used for continuous communication. The line can be secured. Since the number of satellites is small, satellite development, launch, and operation costs can be suppressed, so that the cost required for system construction can be suppressed. As a result, inexpensive communication services can be finally provided.

【0094】(4−5)軌道配置例5 本軌道配置例は日本全土をサービス対象とした場合のも
のである。
(4-5) Orbital Arrangement Example 5 This orbital arrangement example is for the case where the whole of Japan is targeted for service.

【0095】本軌道配置例では、軌道面は図12に示すよ
うに四面有り、各軌道面に衛星120a、衛星120b、衛星12
0c及び衛星120dが一機ずつ配置されている。衛星120aは
軌道121a上を、衛星120bは軌道121b上を、衛星120cは軌
道121c上を、衛星120dは軌道121d上を、それぞれ約24時
間で一周回する。衛星120a、衛星120b、衛星120c及び衛
星120dの軌道周期は約24時間であり、かつ離心率は0.24
以上0.38以下の範囲内に有り、かつ軌道傾斜角が35度以
上40度以下または140度以上145度以下の範囲内に有り、
かつ近地点引数が約270度としている。四機の衛星の昇
交点赤経は図12に示す通りそれぞれ90度ずつ離れてお
り、日本国上空の適切な位置に遠地点が現れるように設
定されている。
In this orbital arrangement example, there are four orbital planes as shown in FIG. 12, and satellites 120a, 120b, and 12 are provided on each orbital plane.
0c and satellite 120d are arranged one by one. The satellite 120a makes an orbit in the orbit 121a, the satellite 120b makes an orbit 121b, the satellite 120c makes an orbit 121c, and the satellite 120d makes an orbit 121d. The satellite 120a, satellite 120b, satellite 120c, and satellite 120d have an orbit period of about 24 hours and an eccentricity of 0.24.
Within the range of 0.38 or less and the orbital inclination angle within the range of 35 degrees or more and 40 degrees or less or 140 degrees or more and 145 degrees or less,
And the argument of perigee is about 270 degrees. The ascending node RAs of the four satellites are 90 degrees apart as shown in Fig. 12, and the apogee appears at an appropriate position above Japan.

【0096】それぞれの衛星のそれぞれの軌道に於ける
位置関係としては、衛星120aがその軌道121a上で近地点
にある時、衛星120b及び衛星120dはその軌道121b、121d
上でそれぞれの近地点から122.5度離れており、衛星120
cはその軌道121c上で遠地点にあるように配置してい
る。
As for the positional relationship of the respective satellites in their respective orbits, when the satellite 120a is at a perigee on its orbit 121a, the satellites 120b and 120d have their orbits 121b and 121d.
122.5 degrees away from each perigee above, satellite 120
c is placed so that it is at an apogee on its orbit 121c.

【0097】このような軌道配置例により、日本の北海
道、本州、四国及び九州の四島並びに沖縄において、仰
角70度以上の天頂方向に人工衛星90で代表するところの
衛星120a、衛星120b、衛星120cまたは衛星120dの何れか
が常時見える配置となる。衛星120a、衛星120b、衛星12
0c及び衛星120dは約24時間の周期を持っているため、仰
角70度以上の天頂方向に見えるようになるのも、見えな
くなるのも周期的で規則的である。
According to such an orbital arrangement example, satellite 120a, satellite 120b, satellite 120c represented by artificial satellite 90 in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more in Hokkaido, Honshu, Shikoku, and four islands of Kyushu and Okinawa. Alternatively, one of the satellites 120d is always visible. Satellite 120a, satellite 120b, satellite 12
Since 0c and satellite 120d have a period of about 24 hours, it is regular and regular to see or not to see in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more.

【0098】本軌道配置例は、概要を図1で示したアル
ゴリズムによって得られたものであり、図2で示された
制御方法により実現される。この場合では北海道、本
州、四国及び九州の四島並びに沖縄において衛星120a、
衛星120b、衛星120c及び衛星120dは、仰角70度以上の天
頂方向に1日に一回ずつ代わる代わる現れ、約6時間ず
つ滞在して見える。
This orbital arrangement example is obtained by the algorithm whose outline is shown in FIG. 1, and is realized by the control method shown in FIG. In this case, satellite 120a in Hokkaido, Honshu, Shikoku and four islands of Kyushu and Okinawa.
The satellite 120b, the satellite 120c, and the satellite 120d appear one after another in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more, and appear to stay for about 6 hours.

【0099】これにより一日24時間に亘り、何れかの衛
星が仰角70度以上の天頂方向に可視となっている。また
複数の衛星が同時に仰角70度以上の天頂方向に見える時
間帯も存在する。これが約24時間の周期で毎日繰り返さ
れる。
As a result, one of the satellites is visible in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more for 24 hours a day. In addition, there are times when multiple satellites can be seen in the zenith direction with an elevation angle of 70 degrees or more. This is repeated every 24 hours.

【0100】従ってこの軌道配置をシステムに適用した
例の図13〜図16において、人工衛星90で代表するところ
の衛星を衛星通信用に用いることによって、遮蔽物や障
害物による通信途絶の少ない通信システムを構築するこ
とが可能になる。
Therefore, in FIGS. 13 to 16 showing an example in which this orbital arrangement is applied to the system, a satellite represented by the artificial satellite 90 is used for satellite communication, so that communication with less interruption due to shields or obstacles is possible. It becomes possible to build a system.

【0101】上記軌道配置例1では、日本全土から一日
24時間に亘り仰角55度以上の天頂方向に何れかの衛星が
可視となる例を示したが、衛星数を4機とした本軌道配
置例5では、日本全土から一日24時間に亘り仰角70度以
上の天頂方向に、何れかの衛星が可視となるように設計
してある。表7、8、9に、10の都市からの衛星の一日
における可視状況の例を示す。
In the above-mentioned orbital arrangement example 1, one day from all over Japan
An example was shown in which one of the satellites was visible in the zenith direction with an elevation angle of 55 degrees or more over 24 hours, but in Orbital placement example 5 with four satellites, the elevation angle is over 24 hours a day from all over Japan. It is designed so that either satellite is visible in the direction of the zenith of 70 degrees or more. Tables 7, 8 and 9 show examples of daily visibility of satellites from 10 cities.

【0102】[0102]

【表7】 [Table 7]

【0103】[0103]

【表8】 [Table 8]

【0104】[0104]

【表9】 [Table 9]

【0105】上記表7〜9において、Ambsat-1からAmbs
at-4は衛星を識別するためにつけた仮称である。それぞ
れの衛星を、それぞれの都市から見た時、仰角70度以上
に見える時間帯を細線で示している。細線上が一部太線
となっている時間帯は、その衛星がその都市の上空で仰
角80度以上に見える時間帯である。
In Tables 7 to 9 above, Ambsat-1 to Ambs
at-4 is a tentative name given to identify the satellite. When each satellite is viewed from each city, the time zone in which the elevation angle is 70 degrees or more is indicated by a thin line. The time zone in which the thin line is partly thick is the time zone in which the satellite can be seen above the city at an elevation angle of 80 degrees or more.

【0106】本配置例によれば、仙台から大阪に至る地
域で、一日24時間のうち、80%以上の時間帯において、
仰角80度以上の天頂方向に何れかの衛星を可視状態とす
ることができる。
According to this arrangement example, in the area from Sendai to Osaka, in a time zone of 80% or more of 24 hours a day,
Any satellite can be made visible in the zenith direction with an elevation angle of 80 degrees or more.

【0107】(5)本発明による軌道上を運動する衛星
を適用したシステム (5−1)システム例1 システム例1は日本国全土をサービス対象とした衛星通
信システムであり、図13に移動体電話システムとしての
適用例を示している。
(5) System to which satellites moving in orbit according to the present invention are applied (5-1) System example 1 System example 1 is a satellite communication system for service throughout Japan. An application example as a telephone system is shown.

【0108】図13に示すように、本システム例において
は、上記の楕円軌道に適するような姿勢制御系、電源
系、通信系、熱制御系などのサブシステムを具備する人
工衛星90と、この人工衛星90を介して衛星通信を行うこ
とが出来る地上用移動通信端末91と、固定電話92と、固
定電話網93と、移動電話95と、移動電話網96と、ゲート
ウェイ通信局94とから構成されている。
As shown in FIG. 13, in this system example, an artificial satellite 90 equipped with subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a heat control system suitable for the above elliptical orbit, It is composed of a terrestrial mobile communication terminal 91 capable of performing satellite communication via an artificial satellite 90, a fixed telephone 92, a fixed telephone network 93, a mobile telephone 95, a mobile telephone network 96, and a gateway communication station 94. Has been done.

【0109】地上用移動通信端末91は、固定電話92ある
いは移動電話95との間での通信を可能とするもので、本
発明による人工衛星の軌道六要素を決定する際の入力条
件の一つであるサービス対象地域内で使用される際に
は、天頂方向の予め定めた仰角範囲内に現われる当該人
工衛星90との信号の送受信を前提として使用が決定され
ている送受信手段を備えている。このため、例えば、地
上用移動通信端末91の送受信手段として指向性のあるア
ンテナを用いる場合には、どのような地域にいたとして
も単に天頂方向にそのアンテナを向ければよく、人工衛
星の存在する方向(東西南北方向)を利用者が探す必要
がまったくない。
The terrestrial mobile communication terminal 91 enables communication with the fixed telephone 92 or the mobile telephone 95, and is one of the input conditions for determining the six elements of the orbit of the artificial satellite according to the present invention. When it is used in the service target area, the transmission / reception means has been determined to be used on the assumption that the signal is transmitted / received to / from the artificial satellite 90 that appears within a predetermined elevation angle range in the zenith direction. Therefore, for example, when a directional antenna is used as the transmitting / receiving means of the terrestrial mobile communication terminal 91, it suffices to simply point the antenna in the zenith direction in any area, and there is an artificial satellite. There is no need for the user to search for directions (North, South, East, West).

【0110】本システム例によれば、全世界を対象とし
た携帯電話・自動車電話などの移動体に関する通信を行
うことも出来る。全世界的な通信システムを数少ない衛
星数によって構成出来るので、低廉な通信サービスを提
供することが出来る。
According to this system example, it is also possible to perform communication about mobile objects such as mobile phones and car phones for the whole world. Since a worldwide communication system can be constructed with a small number of satellites, it is possible to provide inexpensive communication services.

【0111】(5−2)システム例2 システム例2は日本国全土をサービス対象とした衛星通
信システムであり、図14に救急車等の移動体からの画像
伝送を中心としたシステムとしての適用例を示してい
る。
(5-2) System Example 2 System example 2 is a satellite communication system intended for service throughout Japan, and FIG. 14 shows an example of application as a system centered on image transmission from a moving body such as an ambulance. Is shown.

【0112】図14においてシステムは、上記の楕円軌道
に適するような姿勢制御系、電源系、通信系、熱制御系
などのサブシステムを具備する人工衛星90と、救急車97
と、救急救命センター98とから構成されている。救急車
97で搬送中の救急患者に関する内視鏡、エコー、心電
図、カメラ等の画像データ99は人工衛星90を介して救急
救命センター98に伝送され、救急救命センター98より、
その患者に対する適切な処置を100のように伝送出来
る。ここでは救急車97を例にとったが、移動体一般から
大量のデータ伝送を行う場合にも、本例と同様なシステ
ムを適用出来る。
In FIG. 14, the system includes an artificial satellite 90 having subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a thermal control system suitable for the above elliptical orbit, and an ambulance 97.
And the Emergency and Lifesaving Center 98. ambulance
Image data 99 of the endoscope, echo, electrocardiogram, camera, etc. regarding the emergency patient being transported by 97 is transmitted to the emergency lifesaving center 98 via the artificial satellite 90, and from the emergency lifesaving center 98,
The appropriate treatment for the patient can be transmitted like 100. Although the ambulance 97 is taken as an example here, the same system as this example can be applied to the case where a large amount of data is transmitted from a mobile body in general.

【0113】本システム例によれば、天頂を中心とした
許容半頂角が構成する円錐の中につねに少なくとも一機
は衛星が見えるため、人工建造物、植物、自然地形など
視野を遮る遮蔽物が有る地域でも、この衛星を用いるこ
とにより容易に長時間にわたり通信回線を確保すること
が出来る。これにより、救急車、スポーツ中継車などの
移動体からの画像通信が、周囲の遮蔽物の状況に関わり
なくほぼ常時可能となる。さらに、本システム例によれ
ば、救急車から患者に関する画像データを救急センター
に送信することで、救急センターにいる専門医から適切
な処置法を伝えることが出来るため、救急搬送中に患者
に対して適切な処置を行うことが出来る。これにより、
これまで救急搬送中に適切な処置が出来れば救えていた
ケースについて、人命を救うことが出来るようになる。
また、スポーツ中継のテレビ番組等にも適用することが
でき、良質な画像をリアルタイムで伝送出来る。
According to this system example, since at least one satellite can always be seen in the cone formed by the allowable half-vertical angle centered on the zenith, a shield that obstructs the field of view such as artificial buildings, plants and natural terrain. Even in areas where there is a satellite, it is possible to easily secure a communication line for a long time by using this satellite. As a result, image communication from a moving body such as an ambulance or a sports broadcast vehicle is almost always possible regardless of the surrounding obstacles. Furthermore, according to this system example, by transmitting the image data of the patient from the ambulance to the emergency center, it is possible to inform the appropriate treatment method from the specialist in the emergency center. You can take various measures. This allows
It becomes possible to save lives in cases that could be saved if appropriate measures were taken during emergency transportation.
It can also be applied to TV programs for sports broadcasts, etc., and can transmit high-quality images in real time.

【0114】(5−3)システム例3 システム例3は日本国全土をサービス対象とした衛星通
信システムであり、図15に山岳、海洋等での遭難者救援
用システムとしての適用例を示している。
(5-3) System Example 3 System example 3 is a satellite communication system intended for service throughout Japan, and FIG. 15 shows an application example as a system for rescue of victims in mountains and oceans. There is.

【0115】図15においてシステムは、上記の楕円軌道
に適するような姿勢制御系、電源系、通信系、熱制御系
などのサブシステムを具備する人工衛星90と、全地球測
位システムを構成する人工衛星102と、全地球測位シス
テムからの測位信号により自己の位置を計測出来る機能
を有すると共に人工衛星90を介して通信を行うことが出
来る移動通信端末107と、警察、消防等の山岳救難セン
ター105とから構成されている。山岳での遭難者101は、
全地球測位システムを構成する人工衛星102からの測位
信号103を受信することにより、移動通信端末107により
自分の位置を計測し、自分の位置、自分のID、自分た
ちの人数等のデータ104を人工衛星90を介して、警察・
消防等の山岳救難センター105に伝送する。山岳救難セ
ンターではデータ104により、速やかに救難作業を開始
する。この時、救難ヘリコプター106等が使用出来れ
ば、先のデータ104を伝送することにより迅速に救難活
動を行うことが出来る。ここでは山岳遭難の例を示した
が、海洋上の遭難にも適用することが出来る。
In FIG. 15, the system is an artificial satellite 90 having subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a thermal control system suitable for the above elliptical orbit, and an artificial satellite forming a global positioning system. A satellite 102, a mobile communication terminal 107 having a function of measuring its own position by a positioning signal from the global positioning system and capable of communicating via an artificial satellite 90, and a mountain rescue center 105 for police, fire, etc. It consists of and. The victims 101 in the mountains
By receiving the positioning signal 103 from the artificial satellite 102 that constitutes the global positioning system, the mobile communication terminal 107 measures the position of the user and obtains the data 104 such as the position, the user ID, and the number of the user. Police, via satellite 90
Transmitted to the mountain rescue center 105 such as fire fighting. Based on the data 104, the mountain rescue center will immediately begin rescue work. At this time, if the rescue helicopter 106 or the like can be used, the rescue operation can be quickly performed by transmitting the previous data 104. Although the example of mountain distress is shown here, it can also be applied to maritime distress.

【0116】本システム例によれば、山岳部や海洋での
遭難者は周囲の自然地形に関わりなく、自らの位置を衛
星を介して通信出来る。現在は山岳遭難者の捜索に当た
っては、ヘリコプターを複数機飛ばしたり、山岳会から
の救援隊が実際に山岳を歩き回ったりして、遭難者を捜
索し救助しているが、本システム例のように救助に先立
って遭難者の位置が判れば、救助隊の活動を最小化し、
速やかな救助を行うことが出来る。
According to this system example, the victims of the mountainous area and the ocean can communicate their positions via satellites regardless of the surrounding natural topography. Currently, when searching for mountain victims, multiple helicopters are flying or rescue teams from the mountain club actually roam the mountains to search for and rescue victims, but as in this system example If the location of the victim is known prior to rescue, the activities of the rescue team can be minimized,
We can provide prompt rescue.

【0117】(5−4)システム例4 システム例4は日本国全土をサービス対象とした衛星通
信システムであり、図16に公共料金の自動課金システム
への適用例を示している。
(5-4) System Example 4 System example 4 is a satellite communication system intended for service throughout Japan, and FIG. 16 shows an example of application to an automatic billing system for public utility charges.

【0118】図16に示すように本システム例では、上記
の楕円軌道に適するような姿勢制御系、電源系、通信
系、熱制御系などのサブシステムを具備する人工衛星90
と、公共料金課金センター108と、人工衛星90を介して
通信を行うことが出来る固定通信端末109と、電気、ガ
ス、上下水道等各種の使用量を計測する端末109a、109
b、109c及び109dから構成されている。固定通信端末109
及び電気、ガス、水道等の使用量を計測する端末109a、
109b、109c及び109dは各家庭、集合住宅、ビル、建築物
に具備され、それぞれにおける使用量が計測され、該計
測された使用量は人工衛星90を介して定期的に公共料金
課金センター108に伝送される。これにより、現在各戸
を戸別訪問して行われている電気、ガス、水道等の計測
を効率よく実施し、一括して公共料金の請求処理を実施
することが出来る。
As shown in FIG. 16, in this system example, an artificial satellite 90 equipped with subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a thermal control system suitable for the above elliptical orbit.
, A utility billing center 108, a fixed communication terminal 109 capable of communicating via an artificial satellite 90, and terminals 109a, 109 for measuring various usages of electricity, gas, water and sewage, etc.
It is composed of b, 109c and 109d. Fixed communication terminal 109
And a terminal 109a for measuring the usage amount of electricity, gas, water, etc.
109b, 109c, and 109d are provided in each home, apartment house, building, and building, and the usage amount in each is measured, and the measured usage amount is periodically sent to the utility billing center 108 via the satellite 90. Is transmitted. As a result, it is possible to efficiently measure electricity, gas, water, etc., which are currently being made by visiting each house door to door, and to perform billing processing for utility bills collectively.

【0119】本システム例では、本発明による軌道の衛
星を利用することで、高層建築物に囲まれた家屋などに
設置したアンテナ設備でも容易に衛星通信の回線を確保
出来る。これを応用すれば現在戸別訪問により使用量を
集計している電気・ガス・水道などの公共料金について
も衛星を介して集計出来るようになり、使用量集計に必
要な人件費を大幅に削減出来る。この人件費の削減効果
により、さらに公共料金の引き下げが期待出来る。
In this system example, by using the satellite in the orbit according to the present invention, the satellite communication line can be easily secured even with the antenna equipment installed in a house surrounded by high-rise buildings. If this is applied, it will also be possible to aggregate via the satellite the public charges for electricity, gas, water, etc., which are currently being used to calculate the amount used, and the labor costs required for counting the amount used can be significantly reduced. . Due to this personnel cost reduction effect, further reduction of public utility charges can be expected.

【0120】上記システム例1からシステム例4におい
て、人工衛星90は図13〜図16で示されているのは一機で
あるが、複数の衛星を代表したものである。同様に人工
衛星102は米国のGlobal Positioning System(GPS)を構
成するNavstar衛星、同じく航法用のロシアのGLONASS衛
星、日本の運輸多目的衛星等を代表したものである。
In the above-mentioned system examples 1 to 4, the artificial satellite 90 is one as shown in FIGS. 13 to 16, but it represents a plurality of satellites. Similarly, the artificial satellite 102 is a representative of the Navstar satellite that constitutes the Global Positioning System (GPS) in the United States, the Russian GLONASS satellite for navigation, the Japanese transportation multipurpose satellite, and the like.

【0121】(5−5)システム例5 図17に、図14で示した救急車97に搭載する衛星通信移
動局のシステム例を示す。
(5-5) System Example 5 FIG. 17 shows a system example of the satellite communication mobile station mounted on the ambulance 97 shown in FIG.

【0122】本システムは、本発明による高仰角の衛星
を利用することで確保される、救急車97の移動状況に
左右されない安定した伝送経路を介して、通常の動画像
や高画質の静止画像あるいは動画像やその他患者の状態
に関して検出されたデータ等を送信するとともに、基地
局となる救急救命センター98等からの処置指示等を受
信するためのものである。
This system uses a high elevation satellite according to the present invention to secure a normal moving image, a high-quality still image, or a high-quality still image through a stable transmission path that is not affected by the movement of the ambulance 97. This is for transmitting moving images and other data detected regarding the condition of the patient, and for receiving treatment instructions and the like from the emergency lifesaving center 98 or the like serving as a base station.

【0123】具体的には、本システムは、衛星を介して
のデータの送受信を行うための手段として、送受信アン
テナ201、電力増幅器202、周波数変換器203、変調器20
4、カメラ205、マイク206、画像圧縮符号化装置207、連
絡電話208、低雑音増幅器212、周波数変換器213、およ
び復調器214を備えている。
Specifically, the present system has a transmitting / receiving antenna 201, a power amplifier 202, a frequency converter 203, and a modulator 20 as means for transmitting / receiving data via a satellite.
4, camera 205, microphone 206, image compression coding device 207, contact telephone 208, low noise amplifier 212, frequency converter 213, and demodulator 214.

【0124】さらに、本システムは、移動する救急車9
7に装着された送受信アンテナ201の姿勢制御を行うた
めの手段として、ビーコン受信器217、アンテナ制御器2
16、モータ駆動器215、仰角モータ209、偏波角モータ21
0、および方位角モータ211を備えている。
Furthermore, this system is based on the ambulance 9 that moves.
The beacon receiver 217 and the antenna controller 2 are provided as means for controlling the attitude of the transmission / reception antenna 201 attached to the antenna 7.
16, motor driver 215, elevation motor 209, polarization angle motor 21
0, and an azimuth motor 211.

【0125】さらに、本システムは、上記送受信アンテ
ナの姿勢制御を行うための手段を最適化するための補助
的データを供給する手段として、加速度計224、ジャイ
ロ225、GPSアンテナ218、VICSアンテナ220、G
PS受信機219、VICS受信機221、および画像表示装
置222を備えている。
Further, the present system provides accelerometer 224, gyro 225, GPS antenna 218, VICS antenna 220, as means for supplying auxiliary data for optimizing the means for controlling the attitude of the transmitting / receiving antenna. G
A PS receiver 219, a VICS receiver 221, and an image display device 222 are provided.

【0126】本システム例においては、救急車に搭乗し
ている救急救命士は連絡電話208により、人工衛星90を
介して救急救命センター98に勤務する医師と対話するこ
とが出来る。この連絡電話208と、搬送中の患者の容体
についてカメラ205とマイク206により得られた画像およ
び音声等の情報は、画像圧縮符号化装置207により、画
像圧縮及び符号化された後、変調器204により変調さ
れ、周波数変換器203により周波数変換され、電力増幅
器202によって電力増幅された後、送受信アンテナ201を
介して人工衛星90に向かって送信される。
In this system example, the paramedic on board the ambulance can communicate with the doctor working at the paramedic center 98 via the satellite 90 by the contact telephone 208. Information such as images and sounds obtained by the contact telephone 208 and the condition of the patient being transported by the camera 205 and the microphone 206 is image-compressed and encoded by the image-compression encoding device 207, and then the modulator 204. Is modulated by the frequency converter 203, frequency-converted by the frequency converter 203, power-amplified by the power amplifier 202, and then transmitted to the artificial satellite 90 via the transmission / reception antenna 201.

【0127】人工衛星90により受信された上記の情報
は、人工衛星90から救急救命センター98へと伝送され
る。救急救命センター98では医師等が、当該患者に関す
るデータを眺め、適切な処置の指示を、人工衛星90を介
して当該救急車97に送信する。
The above information received by the artificial satellite 90 is transmitted from the artificial satellite 90 to the emergency lifesaving center 98. At the emergency lifesaving center 98, a doctor or the like views the data regarding the patient and sends an appropriate treatment instruction to the ambulance 97 via the artificial satellite 90.

【0128】この指示に関する情報は、当該救急車97に
具備された送受信アンテナ201により受信され、低雑音
増幅器212により増幅された後、周波数変換器213により
周波数変換され、復調器214により復調された後、連絡
電話208に伝わり、当該救急車97に搭乗している救急救
命士は、救急救命センター98にいる医師からの処置指示
を受けることが出来る。
The information related to this instruction is received by the transmitting / receiving antenna 201 provided in the ambulance 97, amplified by the low noise amplifier 212, frequency-converted by the frequency converter 213, and demodulated by the demodulator 214. The emergency paramedic who is on board the ambulance 97 can receive a treatment instruction from the doctor in the emergency lifesaving center 98.

【0129】なお、送受信アンテナ201により受信され
る信号の強度は、周波数変換器213により分離されたビ
ーコン信号がビーコン受信器により受信され、ビーコン
信号の強度が最適になるように、モータ駆動器215がア
ンテナ制御器216からの信号を受けて仰角モータ209、偏
波角モータ210及び方位角モータ211を駆動し、送受信ア
ンテナ201の向きを変えることにより、最適化される。
The strength of the signal received by the transmission / reception antenna 201 is adjusted so that the beacon signal separated by the frequency converter 213 is received by the beacon receiver and the strength of the beacon signal is optimized. Receives the signal from the antenna controller 216, drives the elevation angle motor 209, the polarization angle motor 210, and the azimuth angle motor 211, and changes the direction of the transmission / reception antenna 201, thereby optimizing.

【0130】また、アンテナの向きを変えるに当たって
は、GPSアンテナ218及びGPS受信機219を用いて、全地球
測位システムを構成するGPS衛星からの測位信号を受信
することによって、最適化の一助としても良い。さら
に、救急車の移動方向の変化を加速度計224及びジャイ
ロ225を利用して検出することにより、アンテナの姿勢
制御動作の補助データを供給するように構成すること
で、より適応性の高いアンテナの姿勢制御を実現する構
成としてもよい。
Further, in changing the direction of the antenna, the GPS antenna 218 and the GPS receiver 219 are used to receive positioning signals from GPS satellites constituting the global positioning system, thereby helping the optimization. good. Further, by detecting the change in the moving direction of the ambulance by using the accelerometer 224 and the gyro 225, the auxiliary data of the attitude control operation of the antenna is configured to be supplied, so that the antenna attitude with higher adaptability can be obtained. It may be configured to realize control.

【0131】救急車の走行経路の選択に当たってはGPS
受信機219及びGPSアンテナを一助にしても良く、同様に
VICSアンテナ220及びVICS受信機221からの情報を一助と
しても良い。
GPS is used when selecting the travel route of the ambulance.
The receiver 219 and GPS antenna may help, as well as
Information from the VICS antenna 220 and VICS receiver 221 may be helpful.

【0132】(5−6)システム例6 本システム例6は、例えば日本国全土をサービス対象と
した衛星通信システムであり、図18に複数の移動体への
番組提供システムへの適用例を示している。
(5-6) System Example 6 This system example 6 is, for example, a satellite communication system intended for service throughout Japan, and FIG. 18 shows an application example to a program providing system for a plurality of mobile units. ing.

【0133】図18に示すように本システム例では、上記
の楕円軌道に適するような姿勢制御系、電源系、通信
系、熱制御系等のサブシステムを具備する人工衛星232
と、複数の移動体への番組提供を行うための衛星通信地
球局231と、全地球測位システムを構成する人工衛星233
と、タクシー、鉄道車両などの公共的な交通機関の移動
体235と、自家用車などの一般移動体236と、VICS情報を
発信する発信局234とから構成されている。ここで、移
動体235及び236には、後述する図19に示す通信系機器が
搭載されている。
As shown in FIG. 18, in this system example, an artificial satellite 232 equipped with subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a thermal control system suitable for the above elliptical orbit.
And a satellite communication earth station 231 for providing programs to a plurality of mobiles, and an artificial satellite 233 which constitutes a global positioning system.
A mobile unit 235 for public transportation such as a taxi or a rail car, a general mobile unit 236 such as a private car, and a transmitting station 234 for transmitting VICS information. Here, the mobile units 235 and 236 are equipped with communication-related devices shown in FIG. 19 described later.

【0134】移動体235及び236には、GPSアンテナ256及
びGPS受信機257がそれぞれ搭載されており、全地球測位
システムを構成する人工衛星233からの測位信号を受信
して、自らの位置、姿勢、速度などを測定する機能を有
しており、測定した情報は送受信端末244に送られる。
また、移動体235及び236にはVICS情報発信局234からの
信号を受信する受信アンテナ257及びVICS受信機259を具
備しており、道路の渋滞情報などを受信する機能があ
り、受信した情報は同じく送受信端末244に送られる。
送受信端末244は、当該システムのユーザが、選択可能
な情報の中から希望する情報を選択するために入力され
る操作指示を受け付け、該選択された情報を取得する機
能を備えている。
The mobile units 235 and 236 are equipped with a GPS antenna 256 and a GPS receiver 257, respectively, and receive a positioning signal from an artificial satellite 233 that constitutes the global positioning system to determine their own position and attitude. , And has a function of measuring speed and the like, and the measured information is sent to the transmitting / receiving terminal 244.
In addition, the mobile units 235 and 236 are equipped with a reception antenna 257 and a VICS receiver 259 that receive a signal from the VICS information transmission station 234, and have a function of receiving road congestion information and the like, and the received information is Similarly, it is sent to the transmitting / receiving terminal 244.
The transmission / reception terminal 244 has a function of receiving an operation instruction input by the user of the system to select desired information from the selectable information, and acquiring the selected information.

【0135】以上のGPS受信機258により得られた情報、
VICS受信機259により得られた情報及び選択された希望
情報は、送受信端末244上で信号処理された上で、変調
器243で変調され、周波数変換器242で周波数変換され、
電力増幅器241で電力増幅された後、送受信アンテナ240
を介して、人工衛星232に送信される。
Information obtained by the above GPS receiver 258,
The information obtained by the VICS receiver 259 and the selected desired information are signal-processed on the transmission / reception terminal 244, modulated by the modulator 243, and frequency-converted by the frequency converter 242.
After the power is amplified by the power amplifier 241, the transmitting / receiving antenna 240
Is transmitted to the artificial satellite 232 via.

【0136】この信号は人工衛星232を介して、番組提
供者の衛星通信地球局231に伝送される。衛星通信地球
局231では、移動体235及び236から送信された情報に基
づき、当該移動体の移動中の場所、時間帯、希望等に応
じた番組を選択して、人工衛星232を介して、移動体235
及び236に番組を配信する。
This signal is transmitted to the satellite communication earth station 231 of the program provider via the artificial satellite 232. In the satellite communication earth station 231, on the basis of the information transmitted from the mobile units 235 and 236, select a program according to the moving location of the mobile unit, time zone, hope, etc., and via the artificial satellite 232, Mobile 235
And 236 to deliver the program.

【0137】本発明において配信される番組の種類は、
特に限定されない。本発明によれば、人工衛星232が常
に高仰角に位置させることができるため、移動体の移動
状況に依らずに、人工衛星232を介しての常に安定した
継続的な伝送経路を確保することができる。したがっ
て、動画像を始めとして、静止画像や文字放送等の受信
も可能となる。なお、受信する情報の種類によって、信
号処理方法やフレームメモリ等を適宜設けるものとす
る。
The types of programs distributed in the present invention are as follows:
There is no particular limitation. According to the present invention, since the artificial satellite 232 can always be positioned at a high elevation angle, it is possible to always secure a stable and continuous transmission path via the artificial satellite 232 regardless of the moving state of the moving body. You can Therefore, it is possible to receive not only moving images but also still images and teletext. Note that a signal processing method, a frame memory, or the like is provided as appropriate depending on the type of information to be received.

【0138】配信する具体的な番組としては、例えば、
移動体が移動中の地域に属するデパート、スーパーマー
ケットのタイムサービス情報、美術館・博物館の展示情
報、映画館の上演内容の情報、犯罪者・徘徊者の情報、
インターネットの情報などが挙げられる。
As a concrete program to be distributed, for example,
Department stores belonging to the area where the mobile is moving, supermarket time service information, museum / museum exhibition information, movie theater performance information, criminal / wanderer information,
Information on the Internet can be cited.

【0139】移動体235及び236では人工衛星232を介し
て番組提供者の衛星通信地球局231から送信された情報
を、当該移動体に具備された送受信アンテナ240により
受信する。受信された信号は低雑音増幅器248により増
幅され、周波数変換器249により周波数変換され、復調
器247により復調された後、映像情報は画像表示器245に
表示され、音声情報はスピーカ246により得られる。
In the mobile units 235 and 236, the information transmitted from the satellite communication earth station 231 of the program provider via the artificial satellite 232 is received by the transmitting / receiving antenna 240 provided in the mobile unit. The received signal is amplified by the low noise amplifier 248, frequency-converted by the frequency converter 249, demodulated by the demodulator 247, video information is displayed on the image display 245, and audio information is obtained by the speaker 246. .

【0140】また、復調器247により復調された信号に
は、当該移動体が移動中の地域で選択出来る番組情報が
含まれており、この情報は画像表示器245またはスピー
カ246で映像または音声として確認出来ると同時に、送
受新端末244にも送られる。
The signal demodulated by the demodulator 247 includes program information that can be selected in the area in which the mobile unit is moving, and this information is displayed as video or audio on the image display 245 or the speaker 246. At the same time as it can be confirmed, it is also sent to the new transmission / reception terminal 244.

【0141】なお、送受信アンテナ240により受信され
る信号の強度は、周波数変換器249により分離されたビ
ーコン信号がビーコン受信器により受信され、ビーコン
信号の強度が最適になるように、モータ駆動器252がア
ンテナ制御器251からの信号を受けて仰角モータ253、偏
波角モータ254及び方位角モータ255を駆動し、送受信ア
ンテナ240の向きを変えることにより、最適化される。
The strength of the signal received by the transmission / reception antenna 240 is determined by the motor driver 252 so that the beacon signal separated by the frequency converter 249 is received by the beacon receiver and the strength of the beacon signal is optimized. Receives the signal from the antenna controller 251, drives the elevation angle motor 253, the polarization angle motor 254, and the azimuth angle motor 255, and changes the direction of the transmission / reception antenna 240, thereby optimizing.

【0142】本システム例によれば、都市部での場所に
応じた情報を、より確実に移動体に送信することが出来
る。すなわち、従来の方法で地上局あるいは静止衛星か
ら送信されるテレビ信号を受信する移動体に搭載された
テレビは、移動体が動いている間は、ビルや木立の影響
でテレビ放送を楽しむことが困難である。しかし、本シ
ステムにおける伝送経路においては、テレビ放送信号が
天頂方向から送られてくる。このため、ビルや木立の影
響を受けにくく、安定した放送を楽しむことが出来る。
According to this system example, the information according to the location in the urban area can be transmitted to the moving body more reliably. That is, a television mounted on a moving body that receives a television signal transmitted from a ground station or a geostationary satellite by a conventional method can enjoy television broadcasting under the influence of buildings and trees while the moving body is moving. Have difficulty. However, the television broadcast signal is sent from the zenith direction in the transmission path in this system. Therefore, you can enjoy stable broadcasting without being affected by buildings and trees.

【0143】さらに、本システム例によれば、デパート
やスーパーマーケットでは、近隣の地域を移動中の移動
体に対して、タイムサービスなどの情報を適宜送信する
ことが出来るため、集客効果の増加を期待することが出
来る。
Furthermore, according to this system example, in department stores and supermarkets, information such as time service can be appropriately transmitted to a moving body moving in a nearby area, so that an effect of attracting customers is expected to increase. You can do it.

【0144】さらに、犯罪者や徘徊者の写真や特徴など
を移動体に送ることで、犯罪者や徘徊者の発見を早期化
する効果が期待出来る。
Furthermore, by sending a photograph or a characteristic of a criminal or a loitering person to a moving body, an effect of speeding up the discovery of the criminal or loitering person can be expected.

【0145】なお、上記のシステム例1からシステム例
6は、本発明による楕円軌道の衛星によるサービス対象
地域を日本とし、当該サービス対象地域から当該衛星を
見た時の仰角が高い時に利用することを前提とした例で
あるが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、サービス対象地域から当該衛星を見た時の仰角が低
い場合には、以下のような用途が考えられる。
The above system example 1 to system example 6 should be used when the service area of the elliptical orbit satellite according to the present invention is Japan and the elevation angle when the satellite is viewed from the service area is high. However, the present invention is not limited to this. For example, when the elevation angle when the satellite is viewed from the service area is low, the following uses are possible.

【0146】すなわち、楕円軌道衛星の軌道位置に応じ
て、当該サービス対象地域から見た場合に仰角が低い場
合には当該サービス対象地域と当該サービス対象以外の
地域との間の通信を中継したり、さらに仰角が低くなっ
た場合は前記サービス対象地域以外の地域間での通信を
中継したりすることが可能である。
That is, depending on the orbital position of the elliptical orbit satellite, when the elevation angle is low when viewed from the service target area, the communication between the service target area and the area other than the service target is relayed. When the elevation angle is further lowered, it is possible to relay communication between regions other than the service target region.

【0147】(6)人工衛星の軌道制御システム例 上記の衛星の軌道は以下のように制御される。(6) Example of satellite orbit control system The orbits of the above satellites are controlled as follows.

【0148】図1で得られた、サービス対象地域に適し
た軌道六要素17(軌道長半径11、近地点引数12、離心率
13、軌道傾斜角14、昇交点赤経15及び真近点離角16)
は、図2に示した通り、投入目標軌道要素として打上げ
機追跡管制設備21に入力される。この情報は打上げ機追
跡管制設備21から打上げ機23へと伝送されて目標の軌道
要素へ人工衛星20を投入する。打ち上げの段階で目標軌
道から人工衛星20を搭載した打上げ機23が外れそうにな
った場合、打上げ機23が自動的に軌道を修正しても良い
し、打上げ機追跡管制設備21から軌道修正のコマンドを
打上げ機23に伝送して誘導しても良い。
Six orbital elements 17 (orbital major radius 11, perigee argument 12, eccentricity) obtained in FIG. 1 and suitable for the service target area
13, orbital inclination angle 14, ascending intersection RA 15 and proximate departure angle 16)
2 is input to the launcher tracking control facility 21 as a target input trajectory element as shown in FIG. This information is transmitted from the launch vehicle tracking and control equipment 21 to the launch vehicle 23 to inject the artificial satellite 20 into the target orbital element. If the launch vehicle 23 equipped with the artificial satellite 20 is likely to deviate from the target trajectory at the launch stage, the launch vehicle 23 may automatically correct the trajectory, or the launch vehicle tracking control facility 21 may correct the trajectory. The command may be transmitted to the launch vehicle 23 for guidance.

【0149】このようにして打上げ機23によって目標軌
道要素22に達した後でも、地球の重力場、太陽及び月の
重力、太陽風等の影響により軌道要素は摂動を受け、時
間経過に伴い短周期および長周期で常時軌道要素が変化
する。この場合、人工衛星20は軌道制御を必要とする。
Even after reaching the target orbital element 22 by the launch vehicle 23 in this way, the orbital element is perturbed by the influence of the gravity field of the earth, the gravity of the sun and the moon, the solar wind, etc. And the orbital elements constantly change in a long cycle. In this case, the satellite 20 needs orbit control.

【0150】図3に示すように、一般に人工衛星20が現
在飛翔中の軌道の軌道六要素31は、人工衛星20が発信す
るテレメトリ、レンジング信号27を人工衛星追跡管制設
備18の送受信システム24が受信し、レンジング信号28を
抽出した後、測距システム25に伝送し、ここで計測され
た距離及び距離変化率29を最終的な入力として計算機シ
ステム26内の軌道決定プログラム30が計算し、決定され
る。これにより得られた軌道六要素31と、目標とするサ
ービス対象地域に適した軌道六要素17とを比較すること
により、計算機システム26内の軌道制御プログラム32
が、必要な姿勢制御量及び軌道制御量33を計算する。こ
れにより人工衛星の推進系の、どのスラスタを何時、ど
の程度の長さの時間だけ噴射すれば良いかが決定され
る。これを計算機システム26内のコマンド生成プログラ
ム34によって制御コマンド35に変換し、人工衛星追跡管
制設備18の送受信システム24を経由して、人工衛星20へ
と伝送する。
As shown in FIG. 3, the orbital six elements 31 of the orbit currently in flight by the artificial satellite 20 are the telemetry and ranging signals 27 transmitted by the artificial satellite 20, and the transmission / reception system 24 of the artificial satellite tracking and control equipment 18 After receiving and extracting the ranging signal 28, it is transmitted to the ranging system 25, and the orbit determination program 30 in the computer system 26 calculates and determines the distance and the distance change rate 29 measured here as the final input. To be done. The trajectory control program 32 in the computer system 26 is compared by comparing the trajectory six elements 31 thus obtained with the trajectory six elements 17 suitable for the target service area.
Calculates the required attitude control amount and orbit control amount 33. This determines which thruster of the propulsion system of the artificial satellite should be injected for what time and for what length of time. This is converted into a control command 35 by the command generation program 34 in the computer system 26, and transmitted to the artificial satellite 20 via the transmission / reception system 24 of the artificial satellite tracking and control equipment 18.

【0151】人工衛星20に伝送された制御コマンドは図
4に示すように、人工衛星20搭載の通信系37が受信した
後、データ処理系38において伝送されたコマンドを解読
される。解読されたコマンドから、姿勢制御量及び軌道
制御量の情報41が人工衛星搭載姿勢軌道制御系39におい
て適宜処理され、必要に応じ姿勢制御アクチュエータ42
を駆動して姿勢を変更したり、さらに人工衛星搭載推進
系40のスラスタをコマンド通り噴射させたりすることに
より、最終的に、人工衛星20は、サービス対象地域に適
した軌道六要素17で示される軌道に投入、制御される。
また、人工衛星20が全世界測位システムを構成するGPS
(Global Positioning System)またはGLONASSの受信機
を搭載している場合には、人工衛星20自身がサービス対
象地域に適した軌道六要素17を予め記憶しておき、これ
を利用して自律的に軌道制御をする構成としてもよい。
As shown in FIG. 4, the control command transmitted to the artificial satellite 20 is received by the communication system 37 mounted on the artificial satellite 20 and then the command transmitted by the data processing system 38 is decoded. Attitude control amount and orbit control amount information 41 is appropriately processed from the decoded command in the satellite-mounted attitude / orbit control system 39, and the attitude control actuator 42 if necessary.
Finally, the artificial satellite 20 is indicated by six orbital elements 17 suitable for the service area by driving the aircraft and changing its attitude, or by injecting the thruster of the artificial satellite-based propulsion system 40 as commanded. It is put into the orbit and controlled.
In addition, satellite 20 is a GPS that makes up the global positioning system.
If a (Global Positioning System) or GLONASS receiver is installed, the satellite 20 itself stores six orbital elements 17 suitable for the service area in advance, and uses this to autonomously orbit. It may be configured to control.

【0152】このようにして、図1に示したアルゴリズ
ムによって決定されたサービス地域に適した軌道要素17
は制御され、実現される。
In this way, the trajectory element 17 suitable for the service area determined by the algorithm shown in FIG.
Is controlled and realized.

【0153】[0153]

【発明の効果】本発明によれば、天頂方向に長時間可視
となるために必要な人工衛星の軌道と、それを定義する
六軌道要素の設定方法と、該軌道上の衛星を利用する各
種システムとを提供することができる。
According to the present invention, the orbits of artificial satellites required to be visible in the zenith direction for a long time, the six orbital element setting methods for defining the orbits, and various types of satellites using the orbits A system can be provided.

【0154】さらに、本発明によれば、上記設定した六
軌道要素に基づいて人工衛星の軌道制御を実現する軌道
制御システムを提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide an orbit control system which realizes orbit control of an artificial satellite based on the above-set six orbit elements.

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

【図1】本発明による天頂方向に衛星が長時間可視とな
る軌道六要素の設定方法を示すフローチャートである。
FIG. 1 is a flowchart showing a method of setting six orbital elements in which a satellite is visible in the zenith direction for a long time according to the present invention.

【図2】人工衛星の軌道を、本発明のアルゴリズムによ
って設定した軌道六要素に制御するための情報の流れを
示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a flow of information for controlling the orbit of the artificial satellite into six orbit elements set by the algorithm of the present invention.

【図3】人工衛星の軌道制御のために人工衛星追跡管制
設備にて実施される作業と情報の流れを示す説明図であ
る。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a work and a flow of information performed by an artificial satellite tracking and control facility for controlling the orbit of the artificial satellite.

【図4】人工衛星の軌道制御のために人工衛星内部で行
われる処理と情報の流れを示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing processing and information flow performed inside the artificial satellite for controlling the orbit of the artificial satellite.

【図5】軌道の形状を定義する軌道六要素の説明図であ
り、軌道面の法線方向から軌道を見た図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of six orbits that define the shape of the orbit, and is a view of the orbit viewed from the direction normal to the orbital surface.

【図6】軌道の形状を定義する軌道六要素の説明図であ
り、軌道と地球を鳥観した図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of six orbital elements that define the orbital shape, and is a bird's-eye view of the orbital and the earth.

【図7】サービス対象地域を考慮して軌道六要素を設定
する必要があることを説明する図で、地球を鳥観した図
である。
FIG. 7 is a diagram for explaining that it is necessary to set six orbital elements in consideration of the service target area, and is a bird's-eye view of the earth.

【図8】約24時間周期で且つ離心率が0.25で且つ軌道傾
斜角が55度で且つ近地点引数が270度の軌道について、
軌道の地上軌跡を世界地図上に示した説明図で、世界地
図は緯度方向、経度方向について角度を等間隔で示した
ものである。
[Fig. 8] For an orbit with a period of about 24 hours, an eccentricity of 0.25, an orbit inclination angle of 55 degrees, and a perigee argument of 270 degrees,
It is an explanatory view showing the ground locus of the orbit on the world map, and the world map shows the angles at equal intervals in the latitude direction and the longitude direction.

【図9】約24時間周期で且つ離心率が0.38で且つ軌道傾
斜角が45度で且つ近地点引数が270度の軌道について、
軌道の地上軌跡を世界地図上に示した説明図で、世界地
図は緯度方向、経度方向について角度を等間隔で示した
ものである。
[Fig. 9] An orbit with a period of about 24 hours, an eccentricity of 0.38, an orbital inclination angle of 45 degrees, and a perigee argument of 270 degrees.
It is an explanatory view showing the ground locus of the orbit on the world map, and the world map shows the angles at equal intervals in the latitude direction and the longitude direction.

【図10】緯度及び経度方向にそれぞれ等間隔で世界地
図を示した説明図で、この地図上に、約24時間周期で且
つ離心率が0.35で且つ軌道傾斜角が63.4度で且つ近地点
引数が270度の軌道について軌道の地上軌跡82と、地上
軌跡82を与える軌道と同じ軌道周期、離心率、軌道傾斜
角、近地点引数を持つ軌道で、地上軌跡82と重なり合う
ような地上軌跡が得られるように昇交点赤経を設定した
軌道の地上軌跡83を示している。
[Fig. 10] An explanatory diagram showing a world map at equal intervals in the latitude and longitude directions. On this map, a 24-hour cycle, an eccentricity of 0.35, an orbital inclination angle of 63.4 degrees, and a perigee argument For a 270 degree orbit, it is possible to obtain a ground locus that overlaps with the ground locus 82 in the orbit having the same ground period, eccentricity, orbit inclination angle, and perigee argument as the ground locus 82 that gives the ground locus 82. A ground locus 83 of the orbit with the right ascension of the ascending node is shown.

【図11】本発明のアルゴリズムによって得られた軌道
配置例1に関して、地球を中心として軌道を俯瞰した説
明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of the orbital arrangement example 1 obtained by the algorithm of the present invention, in which the orbits are overlooked centering on the earth.

【図12】本発明のアルゴリズムによって得られた軌道
配置例2に関して、地球を中心として軌道を俯瞰した説
明図である。
FIG. 12 is an explanatory view of the orbital arrangement example 2 obtained by the algorithm of the present invention, which is a bird's-eye view of the orbit around the earth.

【図13】移動体電話システムとしての適用例を示す説
明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing an application example as a mobile phone system.

【図14】救急車等の移動体からの画像伝送を中心とし
たシステムとしての適用例を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing an application example as a system centered on image transmission from a moving body such as an ambulance.

【図15】山岳、海洋等での遭難者救援用システムとし
ての適用例を示す説明図である。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing an application example as a system for rescue of a victim in a mountain or the ocean.

【図16】公共料金の自動課金システムへの適用例を示
す説明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an example of application of a utility bill to an automatic billing system.

【図17】救急車からの画像伝送を中心としたシステム
としての他の適用例を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing another application example as a system centered on image transmission from an ambulance.

【図18】複数の移動体への番組配信を行うシステムへ
の適用例を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing an application example to a system for delivering a program to a plurality of mobile bodies.

【図19】図18のシステム例における移動体での通信
システムの構成例を示す説明図である。
19 is an explanatory diagram showing a configuration example of a communication system in a mobile body in the system example of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.半頂角の設定 (作業工程) 2.所要サービス時間の設定(作業工程) 3.サービス対象地域を包含する多角形の設定(作業工
程) 4.軌道長半径の設定(作業工程) 5.近地点引数の設定(作業工程) 6.衛星数と、それぞれの衛星の昇交点赤経及び真近点
離角の設定(作業工程) 7.軌道傾斜角の初期値の設定(作業工程) 8.離心率を変化させ、多角形頂点からの可視時間を計
算(作業工程) 9.軌道傾斜角を変化させ、多角形頂点からの可視時間
を計算(作業工程) 10.昇交点赤経及び真近点離角の設定(作業工程) 11.軌道長半径(出力情報) 12.近地点引数(出力情報) 13.多角形各頂点からの可視時間がほぼ等しい離心率の
範囲(出力情報) 14.多角形各頂点からの可視時間がほぼ等しい軌道傾斜
角の範囲(出力情報) 15.昇交点赤経(出力情報) 16.真近点離角(出力情報) 17.サービス対象地域に適した軌道六要素(各追跡管制
設備への入力情報) 50.楕円の焦点 51.人工衛星 52.楕円の遠点(楕円の焦点が地球の場合、遠地点) 53.楕円の近点(楕円の焦点が地球の場合、近地点) 54.軌道長半径 55.軌道短半径 56.遠地点半径 57.近地点半径 58.真近点離角 60.地球 61.地球の赤道面 62.昇交点 63.近地点引数 64.軌道傾斜角 65.近地点 66.遠地点 70.サービス対象地域の最西端 71.サービス対象地域の最東端 72.サービス対象地域の最北端 73.サービス対象地域の最南端 74.最西端を通る子午線 75.最東端を通る子午線 76.最北端を通る緯度線 77.最南端を通る緯度線 78.赤道 79.地軸 80.約24時間周期で且つ離心率が0.25で且つ軌道傾斜角
が55度で且つ近地点引数が270度の軌道について軌道の
地上軌跡 81.約24時間周期で且つ離心率が0.38で且つ軌道傾斜角
が45度で且つ近地点引数が270度の軌道について軌道の
地上軌跡 82.約24時間周期で且つ離心率が0.35で且つ軌道傾斜角
が63.4度で且つ近地点引数が270度の軌道について軌道
の地上軌跡 83.地上軌跡82を与える軌道と同じ軌道周期、離心率、
軌道傾斜角、近地点引数を持つ軌道で、地上軌跡82と重
なり合うような地上軌跡が得られるように昇交点赤経を
設定した軌道の地上軌跡 90.本発明の楕円軌道に適するような姿勢制御系、電源
系、通信系、熱制御系などのサブシステムを具備する人
工衛星 91.人工衛星90を介して衛星通信を行うことが出来る地
上用移動通信端末 92.固定電話端末 93.固定電話網 94.ゲートウェイ通信局 95.移動電話端末 96.移動電話網 97.救急車 98.救急救命センター 99.救急患者に関する内視鏡、エコー、心電図、カメラ
等の画像データ 100.救急救命センターからの処置の指示 101.遭難者 102.全地球測位システムを構成する人工衛星 103.測位信号 104.遭難者ID、遭難者人数、遭難場所等のデータ 105.警察、消防等の山岳救難センター 106.救難ヘリコプター 107.人工衛星102からの測位信号103を受信して、自ら
の位置等を測位出来る機能を有し、人工衛星90を介して
通信できる地上用移動端末 108.公共料金課金センター 109.地上用固定通信端末 109a.電気使用量計測端末 109b.ガス使用量計測端末 109c.上下水道使用量計測端末 109d.その他公共料金計測端末 110.人工衛星 111.人工衛星 112.人工衛星110の軌道 113.人工衛星112の軌道 114.地球の赤道面 116.軌道112の昇交点 117.軌道113の昇交点 120a、120b、120c、120d.人工衛星 121a、121b、121c、121d.人工衛星120a、120b、120c、
120dの軌道 122a、122b、122c、122d.軌道121a、121b、121c、121d
の昇交点。
1. Half-vertical angle setting (work process) 2. Setting required service time (work process) 3. 3. Setting a polygon that covers the service area (work process) 4. Setting of major radius of orbit (work process) 5. Perigee argument setting (work process) 6. 6. Number of satellites, ascending / descending RA and astigmatic declination of each satellite (work process) 7. Setting the initial value of the track inclination angle (work process) 8. Change the eccentricity and calculate the visible time from the polygon vertices (work process) 9. Calculate the visible time from the polygon vertex by changing the orbital inclination angle (work process) 10. Setting the right ascension and the declination of the closest point (work process) 11. Orbital major radius (output information) 12. Perigee argument (output information) 13. Range of eccentricity where the visible time from each polygon vertex is almost the same (output information) 14. Range of orbital inclination angles from which the visible time from each polygon vertex is almost the same (output information) 15. Ascending intersection RA (output information) 16. Nearest point departure angle (output information) 17. Six orbits suitable for the service area (information input to each tracking control facility) 50. Elliptical focus 51. Artificial satellite 52. The apogee of the ellipse (apogee if the ellipse is focused on the earth) 53. Perigee of ellipse (perigee if the focus of the ellipse is the earth) 54. Orbital major radius 55. Short radius of orbit 56. Apogee radius 57. Perigee radius 58. Nearest point separation angle 60. Earth 61. Equatorial plane of the earth 62. Ascending intersection 63. Perigee argument 64. Orbit inclination angle 65. Perigee 66. Appointment 70. The westernmost part of the service area 71. The easternmost edge of the service area 72. The northernmost part of the service area 73. The southernmost part of the service area 74. The meridian passing through the westernmost point 75. Meridian passing through the easternmost point 76. Latitude line passing through the northernmost point 77. Latitude line passing through the southernmost point 78. Equator 79. Earth axis 80. Orbital ground trajectories for trajectories with approximately 24-hour period, eccentricity of 0.25, orbital inclination angle of 55 degrees, and perigee argument of 270 degrees. Orbital ground trajectories for orbits with a period of about 24 hours, an eccentricity of 0.38, an orbital inclination angle of 45 degrees, and a perigee argument of 270 degrees. Orbital ground trajectories for orbits with a period of approximately 24 hours, an eccentricity of 0.35, an orbital inclination angle of 63.4 degrees, and a perigee argument of 270 degrees. The same orbital period and eccentricity as the orbit that gives the ground track 82,
A ground trajectory 90. An orbit with an inclination angle and a perigee argument, in which the right ascending node RA is set so that a ground trajectory that overlaps the ground trajectory 82 can be obtained. Artificial satellite equipped with subsystems such as an attitude control system, a power supply system, a communication system, and a thermal control system suitable for the elliptical orbit of the present invention 91. A ground-based mobile communication terminal capable of performing satellite communication via the artificial satellite 90. Fixed telephone terminal 93. Fixed telephone network 94. Gateway communication station 95. Mobile phone terminal 96. Mobile telephone network 97. Ambulance 98. Emergency and lifesaving center 99. Image data of endoscope, echo, electrocardiogram, camera, etc. for emergency patients 100. Instructions for treatment from the Emergency and Critical Care Center 101. Victims 102. Artificial satellites that make up the Global Positioning System 103. Positioning signal 104. Data such as ID of victims, number of victims, location of accident, etc. 105. Mountain rescue center for police and fire departments 106. Rescue helicopter 107. A ground-based mobile terminal 108 which has a function of receiving the positioning signal 103 from the artificial satellite 102 and capable of measuring its own position and the like and capable of communicating via the artificial satellite 90. Utility billing center 109. Ground fixed communication terminal 109a. Electricity consumption measuring terminal 109b. Gas consumption measuring terminal 109c. Water and sewage usage measurement terminal 109d. Other public utility meter 110. Artificial satellite 111. Artificial satellite 112. Orbit of satellite 110 113. Orbit of artificial satellite 112 114. Equatorial plane of the earth 116. Ascending intersection of orbit 112. Ascending points 120a, 120b, 120c, 120d of the orbit 113. Artificial satellites 121a, 121b, 121c, 121d. Artificial satellites 120a, 120b, 120c,
120d trajectories 122a, 122b, 122c, 122d. Orbit 121a, 121b, 121c, 121d
Ascending intersection.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜野 亘男 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立製作所 宇宙技術推進本 部内 (72)発明者 中村 繁樹 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株式会社日立製作所 宇宙技術推進本部 内 (72)発明者 吉田 富治 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社日立製作所 日立工場内 (72)発明者 大和田 政孝 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社日立製作所 日立工場内 (72)発明者 池田 雅彦 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社日立製作所 日立工場内 (72)発明者 薮谷 隆 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立総合計画研究所内 (72)発明者 伊藤 将弘 東京都千代田区神田駿河台四丁目6番地 株式会社日立総合計画研究所内 (56)参考文献 電子情報通信学会誌 Vol.79 N o.4 PP.344〜349,1996年 大内 他2名“移動体衛星通信方式"   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Watano Hamano               4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo                 Hitachi, Ltd. Space Technology Promotion Book               Department (72) Inventor Shigeki Nakamura               216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Hitachi, Ltd. Space Technology Promotion Division               Within (72) Inventor Tomiji Yoshida               3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki               Hitachi, Ltd., Hitachi factory (72) Inventor Masataka Owada               3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki               Hitachi, Ltd., Hitachi factory (72) Inventor Masahiko Ikeda               3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki               Hitachi, Ltd., Hitachi factory (72) Inventor Takashi Yabutani               4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo                 Hitachi Research Institute, Inc. (72) Inventor Masahiro Ito               4-6 Kanda Surugadai, Chiyoda-ku, Tokyo                 Hitachi Research Institute, Inc.                (56) References The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Vol. 79 N               o. 4 PP. 344-349, 1996 Ouchi               Two others “Mobile Satellite Communication System”

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 3機の人工衛星を用いて日本国内におけ
る通信サービスを行う通信システムであって、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含む多角形形状の
サービス対象領域内に位置し、55度以上90度以下の
仰角範囲で電波信号を送信する送信装置と、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含む多角形形状の
サービス対象領域内に位置し、55度以上90度以下の
仰角範囲で電波信号を受信する受信装置と、を有し、 前記3機の人工衛星は、 昇交点赤経が互いに120度ずれて設定された三つの
それぞれの楕円軌道を周回せしめられるものであって、 前記設定された昇交点赤経、24時間周期に相当する軌
道長半径、並びに、270度に設定された近地点引数
及び、隣り合う軌道上の衛星について軌道周期の1/3
ずつ順に離れる値に設定された真近点離角に基づいて、
前記サービス対象領域内の任意の地点において前記55
度以上90度以下の仰角範囲内に24時間連続で代わる
代わる可視となり、かつ、前記多角形領域の各頂点から
前記仰角範囲に見える可視時間が前記各頂点に対して予
め定めた誤差範囲で一致する離心率及び軌道傾斜角の範
囲が求められた軌道要素の楕円軌道にそれぞれ配置さ
れ、前記送信装置と前記受信装置とは、前記3機の衛星のう
ち、 前記仰角範囲内で可視となる人工衛星により通信を
行うことを特徴とする通信システム。
1. Use of three artificial satellites to place the satellite in Japan
A communication system for providing communication services, which is located in a polygonal service area including Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu, and Okinawa, and transmits radio signals within an elevation angle range of 55 degrees to 90 degrees. a device, Hokkaido, Honshu, Shikoku, located in Kyushu and service target area of a polygon shape including Okinawa, anda receiver for receiving radio signals at an elevation angle range of 90 degrees 55 degrees, the 3 aircraft of satellites, ascension of ascending node is, there is induced to circulate three <br/> each elliptical orbit which is set shifted 120 degrees from each other, the set right ascension of ascending node, 24 The orbital long radius corresponding to the time period, and the perigee argument set to 270 degrees ,
And 1/3 of the orbit period for adjacent satellites in orbit
Based on the near point separation angle set to a value
55 at any point in the service area
The visible time that alternates for 24 hours continuously within the elevation range of 90 degrees or more and 90 degrees or less, and the visibility time seen in the elevation range from each vertex of the polygonal area matches with each vertex within a predetermined error range. in the range of eccentricity and the orbit inclination angle is arranged in an elliptical orbit of the orbital elements obtained for the transmission apparatus and the reception apparatus, a satellite of the three aircraft
Then, a communication system is characterized in that communication is carried out by an artificial satellite which becomes visible within the elevation angle range.
【請求項2】 移動体に搭載された送信装置から電波信
号を送信し、複数の人工衛星に搭載された送受信装置を
介して、受信装置へ電波信号を伝送することで通信サー
ビスの提供を行う、人工衛星を用いた通信サービス提供
方法において、 前記送信装置は、北海道、本州、四国、九州及び沖縄を
含む日本国内のサービス対象領域内に送信アンテナ部を
位置し、55度以上90度以下の仰角範囲に向かって電
波信号を送信し、 前記複数の人工衛星として3機の人工衛星を用い、各
工衛星は、 軌道傾斜角を前記サービス対象領域の重心付近に設定
し、前記重心付近に設定された傾斜角に基づいて前記サ
ービス対象領域内で前記55度以上90度以下の仰角範
囲内に24時間連続で前記人工衛星が代わる代わる可視
となる離心率を求め、前記重心付近から前記軌道傾斜角
を繰り返し変更し、その変更毎に前記サービス対象領域
内で前記55度以上90度以下の仰角範囲内に24時間
連続で前記人工衛星が代わる代わる可視となる離心率を
求め、求められた軌道傾斜角と離心率の組合せから選択
された三つの楕円軌道に配置されること、 を特徴とする人工衛星を用いた通信サービス提供方法。
2. A communication service is provided by transmitting a radio signal from a transmitting device mounted on a mobile body and transmitting the radio signal to a receiving device via a transmitting / receiving device mounted on a plurality of artificial satellites. In the method for providing a communication service using an artificial satellite, the transmitting device is one of Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu and Okinawa.
Including located a transmitting antenna unit in Japan service target area, and transmitting a radio wave signal towards the elevation angle range of 90 degrees 55 degrees, with three aircraft satellite as the plurality of artificial satellites, each person The engineering satellite sets an orbital tilt angle near the center of gravity of the service target area , and based on the tilt angle set near the center of gravity, the elevation angle of 55 degrees or more and 90 degrees or less in the service target area . obtains the visible become eccentricity alternative satellite replaces at 24 hour continuous within, change repeatedly the orbit inclination angle from near the center of gravity, said in said service target area <br/> for respective change 55 The eccentricity that makes the artificial satellite alternate and visible for 24 hours continuously within the elevation angle range of 90 degrees or more and 90 degrees or less is obtained, and the eccentricity is arranged in three elliptical orbits selected from the combination of the calculated orbit inclination angle and eccentricity. Ruko Communication service providing method using the artificial satellite characterized by.
【請求項3】 3機の人工衛星を用いて日本国内におけ
る通信サービスを行う通信システムであって、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含むサービス対象
領域内に位置し、55度以上90度以下の仰角範囲で電
波信号を送信する送信装置と、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含むサービス対象
領域内に位置し、55度以上90度以下の仰角範囲で電
波信号を受信する受信装置と、を有し、 前記3機の人工衛星は、 軌道傾斜角を前記サービス対象領域の重心付近に設定
し、前記設定された傾斜角に基づいて前記サービス対象
領域内で前記55度以上90度以下の仰角範囲内に24
時間連続で前記人工衛星が代わる代わる可視となる離心
率を求め、前記重心付近から前記軌道傾斜角を繰り返し
変更し、その変更毎に前記サービス対象領域内で前記5
5度以上90度以下の仰角範囲内に24時間連続で前記
人工衛星が代わる代わる可視となる離心率を求め、求め
られた軌道傾斜角と離心率の組合せから選択することで
得られた三つの軌道にそれぞれ配置され、前記送信装置と前記受信装置とは、前記3機の衛星のう
ち、 前記仰角範囲内で可視となる人工衛星により通信を
行うことを特徴とする通信システム。
3. Use of three artificial satellites in Japan
A communication device for providing a communication service, which is located within a service target area including Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu, and Okinawa, and transmits a radio signal in an elevation range of 55 degrees or more and 90 degrees or less, and Hokkaido. , Honshu, Shikoku, located in the service target area including the Kyushu and Okinawa, anda receiver for receiving radio signals at an elevation angle range of 90 degrees 55 degrees, the three aircraft artificial satellites, orbits A tilt angle is set near the center of gravity of the service target area, and the service target is set based on the set tilt angle.
24 in elevation range of the 55 degrees 90 degrees in the region
The seek visible become eccentricity alternative satellite replaces time continuously modify repeatedly the orbit inclination angle from near the center of gravity, it said in said service target area for respective change 5
Obtain and calculate the eccentricity at which the artificial satellite alternates for 24 hours continuously within the elevation angle range of 5 degrees or more and 90 degrees or less.
Are arranged in three orbits obtained by selecting a combination of the orbital inclination angle and the eccentricity, and the transmitter and the receiver are connected to each other by the three satellites.
Then, a communication system is characterized in that communication is carried out by an artificial satellite which becomes visible within the elevation angle range.
【請求項4】 3機の人工衛星を用いて日本国内におけ
る通信サービスを行う通信システムであって、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含む多角形形状の
サービス対象領域内に位置し、55度以上90度以下の
仰角範囲で電波信号を送信する送信装置を有し、 前記送信装置は、 前記サービス対象領域内に位置し、5
5度以上90度以下の仰角範囲で電波信号を受信する受
信装置に対する通信サービスを行うため、前記3機の人
工衛星のいずれかを用いて送信を行い、 前記3機の人工衛星は、 昇交点赤経が互いに120度ずれて設定された3つの
それぞれの楕円軌道を周回せしめられるものであって、 前記設定された昇交点赤経、24時間周期に相当する軌
道長半径、並びに、270度に設定された近地点引数
及び、隣り合う軌道上の衛星について軌道周期の1/3
ずつ順に離れる値に設定された真近点離角に基づいて、
前記サービス対象領域内の任意の地点において前記55
度以上90度以下の仰角範囲内に24時間連続で代わる
代わる可視となり、かつ、前記多角形領域の各頂点から
前記仰角範囲に見える可視時間が前記各頂点に対して予
め定めた誤差範囲で一致する離心率及び軌道傾斜角の範
囲が求められた軌道要素の楕円軌道にそれぞれ配置さ
れ、前記送信装置は、前記受信装置に対し、前記3機の衛星
のうち、 前記仰角範囲内で可視となる人工衛星により通
信を行うことを特徴とする通信システム。
4. Use of three artificial satellites in Japan
A communication system for providing communication services, which is located in a polygonal service area including Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu, and Okinawa, and transmits radio signals within an elevation angle range of 55 degrees to 90 degrees. A device , wherein the transmitting device is located within the coverage area, and
Since 5 degrees or more and 90 degrees or less elevation range communicating services to a receiving device for receiving radio signals, the three aircraft human
Performs transmission using any of Engineering satellites, the three aircraft artificial satellite, in which ascension of ascending node is caused to orbit three <br/> each elliptical orbit which is set shifted 120 degrees from each other Then, the right ascension of the ascending point, the orbital long radius corresponding to a 24-hour period, and the perigee argument set to 270 degrees ,
And 1/3 of the orbit period for adjacent satellites in orbit
Based on the near point separation angle set to a value
55 at any point in the service area
The visible time that alternates for 24 hours continuously within the elevation range of 90 degrees or more and 90 degrees or less, and the visibility time seen in the elevation range from each vertex of the polygonal area matches with each vertex within a predetermined error range. The eccentricity and the range of the inclination angle of the orbit are arranged in the elliptical orbits of the orbital elements for which the ranges are determined, and the transmitting device is arranged to transmit the three satellites to the receiving device.
Among them, a communication system characterized by performing communication by an artificial satellite which becomes visible within the elevation angle range.
【請求項5】 送信装置から送信される電波信号を、通
信機能を有する複数の人工衛星のいずれかを介して、受
信装置に伝送することで通信サービスの提供を行う、人
工衛星を用いた通信サービス提供方法において、 前記複数の人工衛星として3機の衛星を用い、各人工衛
星は、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含む日本国内の
ービス対象領域の重心付近に軌道傾斜角を設定し、前記
設定された傾斜角に基づいて前記サービス対象領域内で
前記55度以上90度以下の仰角範囲内に24時間連続
で前記人工衛星が代わる代わる可視となる離心率を求
め、前記重心付近から前記軌道傾斜角を繰り返し変更
し、その変更毎に前記サービス対象領域内で前記55度
以上90度以下の仰角範囲内に24時間連続で前記人工
衛星が代わる代わる可視となる離心率を求め、求められ
た軌道傾斜角と離心率の組合せから選択された三つの
円軌道に配置され、 前記サービス対象領域内に送信アンテナ部が位置し、5
5度以上90度以下の仰角範囲に向かって電波信号を送
信する送信装置に対して通信サービスを提供すること、 を特徴とする人工衛星を用いた通信サービス提供方法。
5. A communication using an artificial satellite, which provides a communication service by transmitting a radio signal transmitted from a transmitting device to a receiving device via any one of a plurality of artificial satellites having a communication function. In the service providing method, three satellites are used as the plurality of artificial satellites, and each artificial satellite orbits near the center of gravity of a service target area in Japan including Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu, and Okinawa. A tilt angle is set, and based on the set tilt angle, an eccentricity that becomes visible instead of the artificial satellite is obtained for 24 hours continuously within the elevation angle range of 55 degrees or more and 90 degrees or less in the service target area . the change repeatedly the orbit inclination angle from near the center of gravity, instead the artificial satellite 24 hour continuous to the service object the 55 degrees 90 degrees within the following range of elevation angles in the region for respective change replaces Seeking a visible eccentricity, arranged into three elliptical <br/> circular path which is selected from a combination of the obtained orbit inclination angle and the eccentricity, located the transmission antenna section to the service target area, 5
A communication service providing method using an artificial satellite, comprising: providing a communication service to a transmitting device that transmits a radio wave signal in an elevation angle range of 5 degrees or more and 90 degrees or less.
【請求項6】 請求項5に記載の通信サービス提供方法
において、 移動体に搭載された送信装置から送られる電波信号につ
いて通信サービスを提供することを特徴とする人工衛星
を用いた通信サービス提供方法。
6. The communication service providing method according to claim 5, wherein the communication service is provided for a radio wave signal transmitted from a transmitting device mounted on a mobile body. .
【請求項7】 3機の人工衛星を用いて日本国内におけ
る通信サービスを行う通信システムであって、 北海道、本州、四国、九州及び沖縄を含む多角形形状の
サービス対象領域内に位置し、55度以上90度以下の
仰角範囲で電波信号を送信する送信装置を有し、 前記送信装置は、 前記サービス対象領域内に位置し、5
5度以上90度以下の仰角範囲で電波信号を受信する受
信装置に対する通信サービスを行うため、前記3機の人
工衛星のいずれかを用いて送信を行い、 前記3機の人工衛星は、 軌道傾斜角を前記サービス対象領域の重心付近に設定
し、前記重心付近に設定された傾斜角に基づいて前記サ
ービス対象領域内で前記55度以上90度以下の仰角範
囲内に24時間連続で前記人工衛星が代わる代わる可視
となる離心率を求め、前記重心付近から前記軌道傾斜角
を繰り返し変更し、その変更毎に前記サービス対象領域
内で前記55度以上90度以下の仰角範囲内に24時間
連続で前記人工衛星が代わる代わる可視となる離心率を
求め、求められた軌道傾斜角と離心率の組合せから選択
することで得られた三つの軌道にそれぞれ配置され、前記送信装置は、前記受信装置に対し、前記3機の衛星
のうち、 前記仰角範囲内で可視となる人工衛星により
信を行うことを特徴とする通信システム。
7. Use of three artificial satellites to place the satellite in Japan
A communication system for providing communication services, which is located within a polygonal service area including Hokkaido, Honshu, Shikoku, Kyushu, and Okinawa, and transmits radio signals within an elevation angle range of 55 degrees to 90 degrees. A device , wherein the transmitting device is located within the coverage area, and
Since 5 degrees or more and 90 degrees or less elevation range communicating services to a receiving device for receiving radio signals, the three aircraft human
Transmission is performed using one of the engineering satellites, and the three satellites set the orbital inclination angle near the center of gravity of the service target area , and the service target based on the inclination angle set near the center of gravity. The eccentricity at which the artificial satellite becomes visible alternately for 24 hours is obtained within the elevation range of 55 degrees or more and 90 degrees or less in the region, and the orbit inclination angle is repeatedly changed from the vicinity of the center of gravity, and each change is performed. In the service target area, the visible eccentricity that alternates the artificial satellites for 24 hours continuously is obtained within the elevation range of 55 degrees or more and 90 degrees or less, and the orbit inclination angle and the eccentricity obtained are calculated. The satellites are respectively arranged in three orbits obtained by selecting from combinations, and the transmitting device is provided to the receiving device by the three satellites.
Passing by one, it is visible in the elevation angle range satellite
A communication system characterized by performing communication.
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