JP6771711B2 - 地上ベースの衛星アンテナ・ポインティング・システム - Google Patents
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Description
ビーコン信号の位相によって決定されることができる。例示として、第1のビーコン信号は、送信ビームのボアサイト軸に沿って最大の大きさを有するように構成されている「和」信号(トラッキング・フィードの「和」ポートを通じて送信される)であってよく、第2のビーコン信号は、送信ビームのボアサイト軸に沿って実質的にゼロの大きさを有するように構成されている「差」信号(トラッキング・フィードの「差動」ポートを通じて送信される)であってよい。衛星ビームが受信局と整合する場合、差信号の大きさは実質的にゼロであり得る。衛星ビームが受信局と整合しない場合、差信号の大きさは実質的に非ゼロであり、差信号の該非ゼロの大きさは、送信アンテナのポインティング誤差の大きさを決定するべく和信号(基準として機能する)の大きさと比較され得る。差信号の位相は、ポインティング誤差の方向を示し得る。
103a〜103e(フィード・ホーン103と総称される)のうちの1つ、又はアンテナ102のフィード・ホーン・クラスタなどのフィード・ホーンによって提供され、また、共通のパレット上に実装されるリフレクタ107a〜107dのうちの1つによって指向性ビームへと成形される。調整機構101は、パレットに関連付けられており、衛星のオンボード・プロセッサからのコマンドに応答してパレットのポインティングを調整する。これに代えて、調整機構101は、オンボード・プロセッサから受信されるコマンドに基づいて各リフレクタ107a〜107dを個別に調整するために、各リフレクタ107a〜107d上に提供されてよい。調整機構101は、パレット又は各リフレクタ107a〜107dのポインティングを調整するために、1軸、2軸、又は3軸であってよい。他の実施形態では、フィード・ホーン103は、1つのリフレクタによって成形されるスポット・ビーム信号を提供してよい。アンテナ102は、任意の好適な数のフィード・ホーン103を含むことができる。フィード・ホーン103のうちの1つ以上のフィード・ホーン103cは、図2に関連して後述されるように、アンテナ・ポインティング誤差を検出するため、受信する地上局108に対してトラッキング・ビーコン信号を送信するように構成されている。
00は、衛星200のアンテナ向きをトラッキングするために使用される無線周波数(RF)トラッキング信号又はビーコン信号を生成するトラッキング・ビーコン202aを備える。一部の実施形態では、衛星200は、冗長性測定のために第2のトラッキング・ビーコン202bを備えてよい。一部の実施形態では、トラッキング・ビーコン202は、通信衛星においてアップリンク・パワー制御に使用される同じビーコンであってよい。ビーコン202aは、プロセッサ205にトラッキング信号を送る。プロセッサ205は、ビーコン信号を2つの信号(信号208及び信号206)に分割するスプリッタ204を備える。分割されたビーコン信号208及び206は、それぞれ、マルチモード・フィード・ホーン(又は、モノパルス・フィード・ホーン・アセンブリ)218の「和」ポート及び「差動」ポートと、リフレクタ222とを介して地上局230へ送信され得る。地上局230は、トラッキング・ビーコンの「和」信号と「差動」信号とを含む指向性信号ビーム224を衛星200から受信するように構成され得るアンテナ232を備える。アンテナ232は、受信した信号を復調のために受信機234へ送信し、その後、復調した信号235を処理のためにプロセッサ238へ送るように構成されている。一部の実施形態では、プロセッサ238は衛星アンテナ・ポインティング誤差を決定することができる。衛星姿勢制御サブシステム(ACS)又は衛星アンテナの調整機構101を通じて衛星アンテナ・ポインティング誤差の補正のために上に送られる信号は、地上局230から、送信機236からアンテナ232を介して衛星200へ送信され得る。これに代えて、ポインティング誤差信号は、地上局230と通信状態にあるTT&C局260へルーティングされる。誤差信号は、補正信号263を生成するためにプロセッサ262によって処理され、補正信号263は、TT&Cアンテナ266及び送信機264を介して衛星200へ送信される。他の実施形態では、トラッキング信号の受信、ポインティング誤差の決定、補正信号の生成、及び衛星200への補正信号の送信は、それぞれTT&C局260によって行われてよい。地上局230とTT&C局260とは、また、独立して又は集合的に地上局と称される場合がある。
受信する場合、コマンド及びテレメトリ・サブシステム212は、アンテナ・ポインティング調整機構101及び/又は201が衛星アンテナの向きを補正するように命令することができる。プロセッサ205は、衛星のテレメトリを決定し、地上局230又はテレメトリ及び制御局260などの地上局からコマンドを受信するために、コマンド及びテレメトリ・サブシステム212と通信することができる。本実施形態ではアンテナ仰角誤差240とアンテナ・ピッチ誤差242とから制御信号を生成して送信するようなテレメトリ及び制御局260を示すが、地上局230は、プロセッサ238、送信機236、及びパラボラ・アンテナ232を使用して実質的に同じ機能を行うことができることが理解される。
を決定する。一部の実施形態では、地上局230は、ポインティング誤差の大きさを決定するために、第1のビーコン信号及び第2のビーコン信号の大きさを比較する。例えば、地上局230は、第1のビーコン信号の大きさから第2のビーコン信号の大きさを減じ得る。地上局230は、また、第1のビーコン信号の位相に対する第2のビーコン信号の位相を決定し、位相情報からポインティング誤差の方向を決定し得る。例えば、差動信号308は、衛星アンテナのボアサイト軸についての位相の変化を含むことができる。したがって、衛星アンテナが1つの方向に対して整合しない場合、差動信号308の位相情報は、衛星アンテナが逆の方向に整合しない場合とは異なり得る。
ットワーク518は、衛星200と通信する地上局230又はTT&C局260などの受信局を含むことができ、受信局は、他のサービス又はシステムと通信することができる。
命令のシーケンスの実行によってCPU506が本明細書に記載のプロセス工程を行う間、本開示のプロセッサの実施形態に対して、ソフトウェア命令の代わりに、又はソフトウェア命令と組み合わせてハードワイヤード回路が使用されることができる。したがって、記載のシステムと方法とは、ハードウェア及びソフトウェアの任意の特定の組み合わせに限定されない。
Claims (18)
- 衛星の衛星アンテナにおける該衛星アンテナと受信局との間のポインティング誤差を決定するための方法であって、
衛星から送信されるポインティング誤差信号を受信局において受信する工程であって、前記ポインティング誤差信号は第1のビーコン信号と、変調されている第2のビーコン信号とを含み、前記第1のビーコン信号および前記変調されている第2のビーコン信号は、前記第1のビーコン信号と前記変調されている第2のビーコン信号との間の相対的関係が送信中に維持されるように、前記衛星から第1の周波数によりアンテナの1つのフィード・ホーンから同時に送信され、前記アンテナの前記1つのフィード・ホーンは、前記第1のビーコン信号を送信するための和ポートと、前記変調されている第2のビーコン信号を送信するための差動ポートとを備える、工程と、
受信した前記ポインティング誤差信号を復調して、前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号を復元する工程と、
前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号に少なくとも部分的に基づいてポインティング誤差を決定するポインティング誤差決定工程と、を備え、
前記ポインティング誤差決定工程は、
前記変調されている第2のビーコン信号の大きさを前記第1のビーコン信号の大きさと比較することと、
前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号のうちの少なくとも一方の位相を決定することと、を含む、方法。 - 前記ポインティング誤差に基づいて制御信号を決定する工程と、
前記制御信号を前記衛星に送信する工程であって、前記制御信号は前記衛星アンテナの向きを修正するコマンドを含む工程と、をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記変調されている第2のビーコン信号の前記大きさを前記第1のビーコン信号の前記大きさと比較することは、前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号の大きさにおける差を取ることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記ポインティング誤差決定工程は、
決定した前記位相に基づいて前記ポインティング誤差の方向を決定することと、
前記変調されている第2のビーコン信号の前記大きさと前記第1のビーコン信号の前記大きさとの前記比較の結果に基づいて前記ポインティング誤差の大きさを決定することと、をさらに備える、請求項1に記載の方法。 - 前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号のうちの少なくとも一方は、前記衛星アンテナのボアサイト軸に沿って実質的にゼロの大きさを有し、前記衛星アンテナの前記ボアサイト軸を離れると実質的に非ゼロの大きさを有するように構成されている、請求項1に記載の方法。
- 前記変調されている第2のビーコン信号は、位相変調、周波数変調、及び振幅変調のうちの1つを使用して変調される、請求項1に記載の方法。
- 前記変調されている第2のビーコン信号は、第1の位相角及び第2の位相角を使用して変調される、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の位相角は0度であり、前記第2の位相角は180度である、請求項7に記載の方法。
- 前記ポインティング誤差信号は、空間領域において前記第1のビーコン信号と、前記変調されている第2のビーコン信号とを合成することによって生成される、請求項1に記載の方法。
- 衛星の衛星アンテナにおける該衛星アンテナと受信局との間のポインティング誤差を決定するためのシステムであって、
衛星と通信状態にあり、前記衛星から送信されるポインティング誤差信号を受信するように構成されている受信機であって、前記ポインティング誤差信号は第1のビーコン信号と、変調されている第2のビーコン信号とを含み、前記第1のビーコン信号および前記変調されている第2のビーコン信号は、前記第1のビーコン信号と前記変調されている第2のビーコン信号との間の相対的関係が送信中に維持されるように、前記衛星から第1の周波数によりアンテナの1つのフィード・ホーンから同時に送信され、前記アンテナの前記1つのフィード・ホーンは、前記第1のビーコン信号を送信するための和ポートと、前記変調されている第2のビーコン信号を送信するための差動ポートとを備える、受信機と、
制御回路であって、
受信した前記ポインティング誤差信号を復調して、前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号を復元し、
前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号に少なくとも部分的に基づいてポインティング誤差を決定するように構成されている、制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記変調されている第2のビーコン信号の大きさを前記第1のビーコン信号の大きさと比較することと、
前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号のうちの少なくとも一方の位相を決定することとによって、前記第1のビーコン信号及び前記第2のビーコン信号に少なくとも部分的に基づいて前記ポインティング誤差を決定するように構成されている、システム。 - 前記制御回路は、
前記ポインティング誤差に基づいて制御信号を決定し、
前記制御信号を前記衛星に送信するようにさらに構成されており、前記制御信号は前記衛星アンテナの向きを修正するコマンドを含む、請求項10に記載のシステム。 - 前記制御回路は、前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号の大きさにおける差を取ることによって前記変調されている第2のビーコン信号の前記大きさを前記第1のビーコン信号の前記大きさと比較するように構成されている、請求項10に記載のシステム。
- 前記制御回路は、
決定した前記位相に基づいて前記ポインティング誤差の方向を決定することと、
前記変調されている第2のビーコン信号の前記大きさと前記第1のビーコン信号の前記大きさとの前記比較の結果に基づいて前記ポインティング誤差の大きさを決定することとによって、前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号に少なくとも部分的に基づいて前記ポインティング誤差を決定するようにさらに構成されている、請求項10に記載のシステム。 - 前記第1のビーコン信号及び前記変調されている第2のビーコン信号のうちの少なくとも一方は、前記衛星アンテナのボアサイト軸に沿って実質的にゼロの大きさを有し、前記衛星アンテナの前記ボアサイト軸を離れると実質的に非ゼロの大きさを有するように構成されている、請求項10に記載のシステム。
- 前記変調されている第2のビーコン信号は、位相変調、周波数変調、及び振幅変調のうちの1つを使用して変調される、請求項10に記載のシステム。
- 前記変調されている第2のビーコン信号は、第1の位相角及び第2の位相角を使用して変調される、請求項10に記載のシステム。
- 前記第1の位相角は0度であり、前記第2の位相角は180度である、請求項16に記載のシステム。
- 前記ポインティング誤差信号は、空間領域において前記第1のビーコン信号と、前記変調されている第2のビーコン信号とを合成することによって生成される、請求項10に記載のシステム。
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