JP6438655B2 - 衛星通信アンテナ・システム - Google Patents
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Description
図1は、航空機に取り付けられた長手形状のSATCOMアンテナ・パネルと通信している静止衛星の例示的な環境900を示す。図2は、高度方位座標系を採用して3次元空間内で飛行力学パラメータおよび回転軸を示す環境902である。これらの図は、例示的な航空機300を、3次元空間内で、この航空機の重心を中心とした直交する3つの回転軸400、すなわち、縦軸402、横軸404、および垂直軸406で表す。
任意で、2度以下の角度の幅を有するNABは、静止軌道上の2つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、円錐ビームに沿った投射源の間に形成される2度以下の角度の幅を有するNABが1つだけの衛星を目標にする。
任意で、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する。
任意で、反転させることは、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で地球の赤道面に垂直に揃えることにより、2度以下の角度の幅を有するNABの劣化を小さくする。
任意で、関心対象の周波数帯域における複数の電磁信号は、Kuバンド信号である。
任意で、方法は、長手形状のSATCOMアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える。
任意で、位置特定することは、単一の衛星から送信された追跡信号を追跡することを含み、単一の衛星に搭載された送信機から送信された追跡信号は単一の衛星の位置を示し、さらに長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが、少なくとも2度の角度の離隔を有する所定の対地同期衛星パーキング・スロット内の単一の衛星を追跡するように、衛星アレイは地球のまわりの対地同期軌道で周回する。
一部の実施形態において、反転動作は、SATCOMアンテナ・パネルの機械的再編成によって達せられ、例えば、縦軸と横軸とを置換することによってSATCOMアンテナ・パネルの再編成がもたらされ、その後は、縦軸上の回転は横軸上で実行されるとともに、横軸上の回転は縦軸上で実行される。
(a)ギリシャ文字Ωで示される長手形状のSATCOMアンテナ・パネルのNAB幅106の角度102、
(b)長手形状のSATCOMアンテナ・パネルと衛星との間の距離、および
(c)長手形状のSATCOMアンテナNABによって照らされる衛星軌道ストリップの幅、である。或るNABが2つの衛星を分解するには、それらの衛星が方位角方向でNAB幅106より大きい距離だけ離隔していなければならない。
長手形状のSATCOMアンテナ・パネル560の機械的ステアリングは、この場合、図7に例示され、図2で前述した軸を中心とした3自由度のモデルに基づく。この構成は、独立に機能する別々の3つのアクチュエータから成る。図7〜図8は、機械的ギアの形態のアクチュエータ、および作動機構の簡略化された図を示す。
(a)アクチュエータが、ロール軸を中心として長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを回転させるように作動ユニット270によって命令され、これによって、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが地球の赤道面に対して揃えられた状態に維持され、さらに、NAB幅の形成によってASIが解消される。前述したとおり、本発明は、第3の回転軸、すなわちロール軸を中心としたSASの回転を可能とする。
この反転動作は、ビーム幅分解能に悪影響を及ぼすことなしに、地球の赤道面の外部の経路上で、長手形状のSATCOMアンテナ・パネル電磁活性領域が、レードームに沿って、さらに地球の赤道面の線と垂直に揃えられることを可能にする。選択された2つの軸を動的に反転させるこの機能は、1つだけの衛星118Aが照らされることをもたらす、図示されるとおり、通常、1度の角度102(ギリシャ文字Ωで表される)を有する幅を任意で有する最適化されたNABを実現することを可能にする。
軸反転は、長手形状のSATCOMアンテナ・パネル560が、赤道の外部または赤道の近く経路上でさえ、レードームに沿って、赤道に垂直に揃えられることを可能にして、その結果、2度以下の角度の通常の幅を任意で有する狭方位角ビームの劣化を小さくする最適化である。
次に、前述の説明および図面を参照して、本発明の実施形態を非限定的に例示する以下の実施例を説明する。
本発明のいくつかの実施形態において、人間のパイロットによって輸送する航空機上で命令された、ロール軸を中心とした回転などの回転の結果を解消することが所望される。所望される応答は、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが単一の静止衛星を目標としたままとなるようにして、ASIを解消することである。
本開示に含まれる技術的思想を以下に列記する。
[付記1]
静止衛星と通信するためのシステムであって、
2度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム(NAB)を放射するサイズおよび形状を有する長手形状の衛星通信(SATCOM)アンテナ・パネルと、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルに平行な縦軸を中心に回転させて仰角回転を与え、前記縦軸に直交する横軸を中心に回転させてロール回転を与え、前記横軸に直交する垂直軸を中心に回転させてヨー回転を与える作動ユニットと、を備えるシステム。
前記作動ユニットは複数の直交するアクチュエータを独立して制御し、前記複数の直交するアクチュエータの各々が独立して、前記縦軸、前記横軸、および前記垂直軸のうちの少なくとも1つを中心として前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを傾斜させる、付記1に記載のシステム。
前記作動ユニットは、第1の回転軸と第2の直交する回転軸とを反転させる、付記1に記載のシステム。
2度以下の角度の幅を有する前記NABは、静止軌道上の2つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、前記円錐ビームに沿った投射源の間に形成される2度以下の角度の幅を有する前記NABが1つだけの衛星を目標にする、付記1に記載のシステム。
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは複数の電磁活性領域を含み、電磁信号位相および電磁信号振幅が前記複数の電磁活性領域の各々において独立して調整される、付記1に記載のシステム。
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する、付記1に記載のシステム。
前記作動ユニットは、輸送用乗り物の3次元(3D)座標を受信し、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは、地球の赤道面に接近すると、前記作動ユニットによって、前記地球の赤道面に揃えられた状態に維持されるとともに、前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持される、付記1に記載のシステム。
前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータは、輸送用乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生じさせるモータを含み、前記複数の直交するアクチュエータのいくつかのアクチュエータのそれぞれは、3次元空間内で自律的に力を作用させる、付記2に記載のシステム。
前記作動ユニットは、前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータのタイミング、パワー、トルク、および方向を調整する、付記2に記載のシステム。
前記反転させることは、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面と垂直に揃えることにより、2度以下の角度の幅を有する前記NABの劣化を小さくする、付記3に記載のシステム。
電子ステアリング・コントローラが、複数の前記電磁活性領域のうちのいくつかの領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する、付記5に記載のシステム。
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号がKuバンド信号である、付記6に記載のシステム。
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号が、Lバンド(1GHz〜2GHz)、Sバンド(2GHz〜3GHz)、Cバンド(4GHz〜7GHz)、Xバンド(8GHz〜11GHz)、およびKaバンド(17GHz〜21GHz、および27GHz〜31GHz)のうちの少なくとも1つである、付記6に記載のシステム。
コンピュータによって実行され、第1の回転軸と第2の直交する回転軸とを反転させるための方法であって、
プロセッサを使用して、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信すること、
前記第1の回転軸と前記第2の直交する回転軸とを反転させるための命令を送信すること、を備え、
前記命令は、プロセッサが、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、レードームに沿って、前記地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面に垂直に揃えることにより、2度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを含む、方法。
輸送用乗り物の3次元座標を受信することをさらに備える付記14に記載の方法。
[付記16]
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える付記14に記載の方法。
第1の回転軸と第2の直交する回転軸とを反転させるためのコンピュータ可読プログラム・コードが記憶されたコンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体であって、前記コンピュータ可読プログラム・コードが、
プロセッサが、長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信することを可能にするための第1のコンピュータ可読プログラム・コードと、
プロセッサが、前記第1の回転軸と前記第2の直交する回転軸とを反転させることを可能にするための第2のコンピュータ可読プログラム・コードとを含み、
前記第2のコンピュータ可読プログラム・コードは、プロセッサが、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、レードームに沿って、前記地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面に垂直に揃えることにより、2度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを可能にすることを含む、コンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体。
地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らす長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを使用するための、コンピュータによって実施される方法であって、
プロセッサを使用して前記衛星の位置を特定すること、
輸送用乗り物の座標を受信すること、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、地球の赤道面と揃えられた状態かつ前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持すること、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを使用して2度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム(NAB)を放射することにより、前記地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らすこと、
を備える方法。
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える付記18に記載の方法。
前記位置を特定することは、単一の衛星から送信された追跡信号を追跡することを含み、
前記単一の衛星に搭載された送信機から送信された前記追跡信号は、前記単一の衛星の位置を示し、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルが、少なくとも2度の角度の離隔を有する所定の対地同期衛星パーキング・スロット内の前記単一の衛星を追跡するように、前記衛星アレイが前記地球のまわりの対地同期軌道上で周回する、付記18に記載の方法。
また、上述した流れ図およびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実施例のアーキテクチャ、機能、および動作を例示する。これに関して、流れ図またはブロック図の中の各ブロックは、(1つまたは複数の)指定された論理機能を実施するための1つまたは複数の実行可能命令を備えるコードのモジュール、セグメント、または一部分を表すことが可能である。また、いくつかの代替の実施例において、ブロックに記載される機能は、図に記載される順序以外で行われてもよい。例えば、関与する機能に依存して、連続して示される2つのブロックが、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、またはこれらのブロックが、場合によっては逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図および/または流れ図の各ブロック、ならびにブロック図および/または流れ図におけるブロックの組み合わせは、指定された機能もしくは動作を実行する専用のハードウェア・ベースのシステムによって、または専用のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実施することも可能である。
Claims (13)
- 第1の回転軸を第2の直交する回転軸に反転させるための、静止衛星と通信するためのシステムであって、
2度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム(NAB)を放射するサイズおよび形状を有する長手形状の衛星通信(SATCOM)アンテナ・パネルと、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルに平行な縦軸である前記第1の回転軸を中心に回転させて仰角回転を与える作動ユニットと、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルの位置が地球の赤道面の緯度の所定の範囲内にあるかどうかに基づいて前記第1の回転軸の役割を第2の直交する回転軸に反転させるための命令を作動ユニットに選択的に送信する制御ユニットと、を備えるシステム。 - 前記作動ユニットは複数の直交するアクチュエータを独立して制御し、前記複数の直交するアクチュエータの各々が独立して、前記縦軸、および前記縦軸に垂直な1つまたは2つの回転軸のうちの少なくとも1つを中心として前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを傾斜させる、請求項1に記載のシステム。
- 前記作動ユニットは、第1の回転軸と第2の直交する回転軸とを反転させる、請求項1に記載のシステム。
- 2度以下の角度の幅を有する前記NABは、静止軌道上の2つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、前記円錐ビームに沿った投射源の間に形成される2度以下の角度の幅を有する前記NABが1つだけの衛星を目標にする、請求項1に記載のシステム。
- 前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは複数の電磁活性領域を含み、電磁信号位相および電磁信号振幅が前記複数の電磁活性領域の各々において独立して調整される、請求項1に記載のシステム。
- 前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する、請求項1に記載のシステム。
- 前記作動ユニットは、輸送用乗り物の3次元(3D)座標を受信し、
前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルは、地球の赤道面に接近すると、前記作動ユニットによって、前記地球の赤道面に揃えられた状態に維持されるとともに、前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持される、請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータは、輸送用乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生じさせるモータを含み、前記複数の直交するアクチュエータのいくつかのアクチュエータのそれぞれは、3次元空間内で自律的に力を作用させる、請求項2に記載のシステム。
- 前記作動ユニットは、前記複数の直交するアクチュエータのうちのある1つのアクチュエータのタイミング、パワー、トルク、および方向を調整する、請求項2に記載のシステム。
- 前記反転させることは、前記長手形状のSATCOMアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面の緯度の前記所定の範囲を外れた経路上で前記地球の赤道面と垂直に揃えることにより、2度以下の角度の幅を有する前記NABの劣化を小さくする、請求項3に記載のシステム。
- 電子ステアリング・コントローラが、複数の前記電磁活性領域のうちのいくつかの領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する、請求項5に記載のシステム。
- 関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号がKuバンド信号である、請求項6に記載のシステム。
- 関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号が、Lバンド(1GHz〜2GHz)、Sバンド(2GHz〜3GHz)、Cバンド(4GHz〜7GHz)、Xバンド(8GHz〜11GHz)、およびKaバンド(17GHz〜21GHz、および27GHz〜31GHz)のうちの少なくとも1つである、請求項6に記載のシステム。
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