JP5400223B2 - アンテナを地球の極地の上方に指向させている静止衛星に基づく低軌道の地球観測衛星のための極地における仮想的な人工衛星地上局 - Google Patents
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Description
−ユーザーへのタスクと画像供給との間の改善された応答時間。
−タスクが、各軌道で、典型的に100分ごとに、又は1周回軌道につき2度、1つのアンテナが地球の極地の上方にある2つのアンテナを有する構造によって典型的に各50分で実行されることができることを確実にするための技術。
−画像データのダウンロードが、少なくとも最も緊急性の高い画像のセットのために各軌道で実行されることができることを確実にする技術。
−転送回線に関して、人工衛星が南極の上方を通過する間に、1周回軌道当たり1つのタスク(又はテレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロール)通信スロットの保証。1分以上の典型的な期間が本願発明によって達成される。
−戻り回線に関して、人工衛星が南極の近くにある場合に、且つ静止衛星と低軌道の地球観測衛星との間の視線方向が地球によって遮られない場合に、1周回軌道当たりの1つの画像データ中継通信スロットの保証。10〜15分の典型的な期間が本願発明によって達成される。
−本願発明は、南極に位置した仮想的な極地地上局の能力を提供する。
−低軌道の地球観測衛星の利用及び動作のコンセプトを改善するための技術が、
該人工衛星が画像を取得するときに、地表の上方のより価値のある期間の代わりに、通信の目的で南極の上方の軌道の一部を使用することによって、又は
低軌道の地球観測衛星が(複雑な操作を行う必要がある場合がある)画像取得タスクを行うときの時間と、人工衛星が通信タスクを行うときの時間との間で明らかな切断を生成することによって、
行われる。
−静止衛星を期待する地球観測操作者のために、実施されるであろう先行技術の光学レーザー端子(10〜20ミリオンユーロ/50〜60kg)の状態を含んでいる他の解決方法と比較して、低コスト/低質量の解決方法(3〜5ミリオンユーロ/10〜20kg)を提供する。
−代替技術と比較して、魅力的なコスト/利益の解決方法。
−本願発明は、追跡型アンテナなしの解決方法を提供し、それ故に、重量の問題、寿命の問題、及び追跡型データ中継アンテナの振動の問題を減少させる。
−本願発明は、テレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロールのみのために、又はミッションデータ中継通信(画像データ又はセンサーデータ)のために、又はそれら両方の組み合わせのために、使用されることができる解決方法を提供する。
−本願発明が、静止衛星で固定アンテナを使用し、それ故に転送回線のための通信セッションが(静止衛星から低軌道の地球観測衛星へ)開始され得る前に、視線方向の取得時間を避ける。この特性は、データ中継サービスの潜在的な操作時間を増加させる。
−本願発明がテレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロールのために静止軌道上で実施される場合に、本願発明は、テレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロール及びタスクの通信スロットが一般的に短期間であり、且つ一般的に、2つの低地球周回軌道の人工衛星が同時に地球の1つの極地の上方を通過しない場合に、大量の低地球周回軌道の人工衛星のために使用されることができる。
−追跡型のレーザーの衛星間回線又は追跡型の無線周波数の衛星間回線と比較して、本願発明がテレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロール及びタスクのみのために静止軌道上で実施される場合に、本願発明は、無線周波数の衛星間回線又はレーザーの衛星間回線の良好な使用を可能にする。同時に、静止軌道は、画像データ中継サービス又はセンサーデータ中継サービスのために、付与された低地球周回軌道を追跡し、該静止軌道は、追跡サービスを停止する必要なしに、極地の上方を通過する他の低地球周回軌道の人工衛星にテレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロールを提供することができる。言い換えれば、本願発明は、画像データ中継及びセンサーデータ中継のために、レーザーの回線又は無線周波数の回線の良好な使用を可能にさせる。
−代替技術と比較して、費用効率の高い解決方法。
本願発明の一の実施形態は、人工衛星コンステレーションに関する。図1を参照すると、人工衛星コンステレーションは、少なくとも1つの静止衛星(1)と、少なくとも1つの低地球周回軌道の人工衛星(4)と、を備える。人工衛星コンステレーションは、フィーダ地上局(5)と低地球軌道の人工衛星(4)との間の視線方向が存在しないそのような場合においてでさえ、フィーダ地上局(5)と低地球周回軌道の人工衛星(4)との間で通信を提供する。
本願発明の一の実施形態は、衛星通信のための方法に関する。図1を再び参照すると、この方法は、以下のステップを備える。
本願発明の一の実施形態は、人工衛星コンステレーションの静止衛星に関する。
本願発明の一の実施形態は、人工衛星コンステレーションの低地球周回軌道の人工衛星(4)に関する。
本願発明に類似の用途のために使用された現在のシステムは、地上局、極地における地上局、及び追跡型衛星間回線である。
[地上局]
地上局は一般に、低地球周回軌道と地上との間の視野が低い緯度に起因して減少するので、極地における地上局より低い性能を有する。極地の地上局の発明における利点(1)、(2)、(3)、(4)、(8)、及び(9)は、地上局に適用する。
現在の極地における地上局システムに対する本願発明の1つの重要な利点は、(1)全ての軌道上の低地球周回軌道の宇宙機との通信、(2)各極地を通過する時に、より整合的な通信交信時間、(3)各交信中の回線特性の低い変動性、(4)北極及び南極の両方での即時の通信、(5)データリカバリーのためのエンドユーザーのアクセスの容易性、(6)外国における地上施設への製作及び/又はアクセスのための国際承認の必要性の除去、(7)外国における施設を介してタスクと関連した安全保障問題の排除、(8)複数の低地球周回軌道プラットフォームとの同時通信、及び(9)低地球周回軌道の人工衛星に並行して役立つための多くの地上アンテナの必要性の除去、を含む。
現在の追跡型衛星間回線システムに対する本願発明の1つの重要な利点は、(1)複数の低地球周回軌道の宇宙機が、1つずつというより同時に役立つことができる、(2)静止軌道の中継プラットフォーム内の軽量で、低電力で、低複雑性且つ低コストの装備、(3)追跡機構に関連した寿命問題又は故障モードが発生しない、(4)旋回トルク又は微小振動を介したペイロードの外乱が発生しない、及び(5)通信が開始され得る前に必要とされる静止軌道プラットフォームアンテナの事前指向及び旋回を必要としない、を含む。
98.6°で傾斜した太陽同期軌道及び、600km〜1000kmの高度の従来の低地球周回軌道を考慮して、最小限の極地ビーム幅は、低地球周回軌道の宇宙機が、両者が地球の周りを周回するので、極地ビームを発生させる静止軌道プラットフォームに対する低地球周回軌道の軌道面の向きにかかわりなく、極地でビームを受け入れることを確実にするように要求される。これは、図3に図示される。
本願発明は、極軌道の低地球周回軌道プラットフォームとの通信を必要とする用途の範囲に適用可能である。
低地球周回軌道の付与した出力及びアンテナアパーチャの能力のために、データ中継性能は次いで、静止軌道のアンテナのゲインによって大きく影響を与えられる。静止軌道のアンテナのゲインは、本願発明の技術的範囲内で増大させることができると同時に、静止軌道のアンテナアパーチャを拡張し、且つ適用範囲領域を一連の小さくて高いゲインスポットのビームに分割することによって、同一の重要な極地における適用領域を維持する。
本願発明の1つの使用は、低軌道の地球観測衛星が、静止衛星の1つのアンテナが指向される地球の極地の上方を通過する間に、低軌道の地球観測衛星のためのテレメトリ・テレコマンド・アンド・コントロールサービスを提供することに関する。
2 固定超極地ビーム
3 地球の北極
4 低地球周回軌道(極軌道)の人工衛星
5 フィーダ地上局
6 フィーダ回線
7 低地球周回軌道(極軌道)
8 静止軌道
Claims (17)
- 地球の周りの一の軌道(8)で動作する人工衛星(1)と、
地球の周りの他の軌道(7)で動作する人工衛星(4)と、
を備える人工衛星システムにおいて、
前記人工衛星(1)が、固定ビーム(2)を、前記人工衛星(4)が通過する地球表面の上方の区域に少なくとも一時的に指向することを特徴とする人工衛星システム。 - 前記人工衛星(1)は、静止衛星であり、前記地球の周りの一の軌道(8)は、静止軌道であり、前記人工衛星(4)は低地球周回軌道の人工衛星であり、前記地球の周りの他の軌道(7)は低地球周回軌道であることを特徴とする請求項1に記載の人工衛星システム。
- 前記人工衛星(1)は、2つ以上の固定ビーム(2)を、少なくとも1つの人工衛星(4)がそれらの区域のそれぞれを通過する地球表面の上方の2つ以上の区域に少なくとも一時的に指向させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の人工衛星システム。
- 前記人工衛星(1)は、1つの固定ビーム(2)を、地球の北極(3)の上方の超極地空間又は地球の南極の上方の超極地空間に少なくとも一時的に指向させ、又は第1の固定ビームを地球の北極の上方の超極地空間へ少なくとも一時的に指向させ、且つ第2の固定ビームを地球の南極の上方の超極地空間へ少なくとも一時的に指向させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の人工衛星システム。
- 地球上の人工衛星地上局(5)をさらに備えており、該地球上の人工衛星地上局(5)と1つ又は複数の人工衛星(4)との間の通信が、それらの通信のための中継人工衛星として動作する前記人工衛星(1)を介して送信されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の人工衛星システム。
- 前記人工衛星(1)と前記1つ又は複数の人工衛星(4)との間の通信は、前記人工衛星(1)の固定ビーム(2)を介して行われることを特徴とする請求項5に記載の人工衛星システム。
- 前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)は、赤道、中央緯度、及び極地の中継ステーションであり、該中継ステーションはそれぞれ、地球の赤道に沿った外周に、地球の中央緯度の領域、及び地球の極地に隣接して配置されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の人工衛星システム。
- 地球の周りの軌道(8)で動作する人工衛星(1)であって、
1つ又は複数のアンテナを備えており、該アンテナは、1つ又は複数の固定ビーム(2)を1つ又は複数の地球表面の上方の区域に少なくとも一時的に指向していることを特徴とする人工衛星。 - 前記人工衛星(1)は、静止衛星であり、前記軌道(8)は静止軌道であることを特徴とする請求項8に記載の人工衛星。
- 前記1つ又は複数の区域は、前記地球の北極の上方の超極地空間、又は前記地球の南極の上方の超極地空間、又は北極及び南極の上方の超極地空間であることを特徴とする請求項8又は9に記載の人工衛星。
- 前記人工衛星(1)は、1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)と、地球の周りの軌道(7)で周回している1つ又は複数の人工衛星(4)との間の通信のための中継人工衛星となることを可能にする手段をさらに備えており、前記人工衛星(1)は、1つ又は複数の人工衛星(4)との通信のために、その固定ビーム(2)を使用することを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の人工衛星。
- 前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)は、赤道、中央緯度、及び極地の中継ステーションであり、該中継ステーションはそれぞれ、地球の赤道に沿った外周に、地球の中央緯度の領域、及び地球の極地に隣接して配置されていることを特徴とする請求項11に記載の人工衛星。
- 地球の周りの軌道(8)で動作する1つ又は複数の人工衛星(1)と、
地球の周りの軌道(7)で動作する1つ又は複数の人工衛星(4)と、
1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)と、
を備えている人工衛星システムのための方法であって、
前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)からのメッセージを、前記1つ又は複数の人工衛星(1)で回線(6)を介して受信するステップと、
前記1つ又は複数の人工衛星(1)の固定ビーム(2)を介して、格納されたメッセージを前記1つ又は複数の人工衛星(4)のそれぞれに転送するステップと、
前記1つ又は複数の人工衛星(1)の固定ビーム(2)を介して、1つ又は複数の人工衛星(4)からのメッセージを受信するステップと、
格納されたメッセージを、前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)のそれぞれに転送するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。 - 受信後、及び前記メッセージを前記1つ又は複数の人工衛星(4)に転送する前に、前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)から受信したメッセージを前記1つ又は複数の人工衛星(1)内で格納するステップと、
受信後、及び前記メッセージを前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)に転送する前に、前記1つ又は複数の人工衛星(4)から受信したメッセージを前記1つ又は複数の人工衛星(1)内で格納するステップと、
をさらに備えることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記人工衛星システムが、請求項1〜7のいずれか一項に記載の人工衛星システムであることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の人工衛星(1)は、請求項8〜12のいずれか一項に記載の人工衛星であることを特徴とする請求項14又は15に記載の方法。
- 前記1つ又は複数の地球上の人工衛星地上局(5)は、赤道、中央緯度、及び極地の中継ステーションであり、前記中継ステーションはそれぞれ、地球の赤道に沿った外周に、地球の中央緯度の領域、及び地球の極地に隣接して配置されていることを請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法。
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