JP7270831B2 - 衛星コンステレーション、地上設備および飛翔体追跡システム - Google Patents

Description

本開示は、監視システム用の衛星コンステレーションに関するものである。

早期警戒衛星と呼ばれる人工衛星が知られている。早期警戒衛星から飛翔体の発射が探知され地上装備品によって対処行動がとられる。
飛翔体の発射探知は、静止軌道または高高度楕円軌道から、飛翔体の発射時の高温噴霧（プルーム）を赤外検知することによって実現されている。

近年では、技術の高度化により、極超音速滑空飛翔体（ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃ ｇｌｉｄｅ ｖｅｈｉｃｌｅ； ＨＧＶ）が出現している。
この飛翔体は、大気圏上限付近を滑空しながら飛翔する。また、この飛翔体は、大気圏侵入時に推進装置を動作させることによって飛翔方向を変更することが可能である。
このような飛翔体に対しては、発射探知の必要性のみならず、噴射終了後の滑空段階で追跡を行って着地位置を予測する必要性が高まっている。

滑空段階の飛翔体を検知して追跡する手段として、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知することが有望視されている。
但し、プルームのように広域に拡散する高温大気とは異なり、大気圏侵入時に温度上昇する部位が飛翔体本体に限定される、という懸念がある。また、上昇温度もプルームほど高温にならない、という懸念がある。そのため、静止軌道または高高度楕円軌道からの検知が困難になる、という課題がある。

滑空段階の飛翔体を赤外線で検知する手段として、低軌道周回衛星群から監視することが有望と考えられている。
低軌道からの監視では、静止軌道からの監視と比較して、人工衛星から飛翔体までの距離が近距離となる。そのため、赤外線による検知性能を高めることが可能となる。但し、低軌道からの監視では、常時監視を継続するために多数の衛星が必要となる。米国では、数百機から千機を超える規模の衛星群によるシステム実現が検討されている。しかし、多数機を保有する大規模システムには、コスト規模が大きくなるという課題がある。

特許文献１は、低軌道を周回する少ない衛星機数で地球全球面内における特定緯度の地域を網羅的に監視するための監視衛星について開示している。

特許４９４６３９８号公報

我が国と脅威対象の地政学的特徴を考慮して、北半球の中緯度帯を飛翔する飛翔体の監視を目的とした場合、赤道上空を飛翔する低軌道周回衛星群から、リム観測と呼ばれる地球周縁観測を行えば、１０機以下の衛星群で常時監視を行うことが可能となる。
しかしながら、赤道上空の衛星群からのリム観測には、飛翔体の位置決定の精度が悪いという課題がある。
特許文献１に開示された監視衛星は、赤道上空を飛翔する。

本開示は、中緯度帯の領域を高精度に常時監視するための衛星コンステレーションを低コストで実現できるようにすることを目的とする。

本開示の衛星コンステレーションは、機数が６の倍数である複数の人工衛星を備える。
前記複数の人工衛星のそれぞれは、傾斜円軌道を１日に複数周回する。
前記複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。
前記複数の軌道面は、６つの軌道面から成る１つ以上の軌道面組を構成する。
各軌道面組の６つの軌道面で６機の人工衛星が周回するタイミングが同期される。

本開示によれば、各人工衛星が傾斜円軌道を周回するため、中緯度帯の領域を高精度に監視することが可能となる。また、複数の人工衛星の周回タイミングが同期されるため、常時監視が可能となる。さらに、機数が６の倍数である複数の人工衛星があれば衛星コンステレーションを構築できるため、衛星コンステレーションを低コストで実現することが可能となる。

実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ａの構成図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００の奇数番の人工衛星を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００の偶数番の人工衛星を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ａの衛星配置を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ａの衛星配置の変化を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ａの衛星配置の変化を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ｂの衛星配置を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ｃの衛星配置を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ｄの衛星配置を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ｅの衛星配置を示す図。 実施の形態１における衛星コンステレーション１００Ｆの衛星配置を示す図。 実施の形態２における監視システム２００の構成図。 実施の形態２における人工衛星２１０の構成図。 実施の形態２における監視装置２１１の視野を示す図。 実施の形態２における人工衛星２１０について速度と高度との関係を示す図。 実施の形態２における軌道傾斜角の調整を示す図。 実施の形態３における飛翔体追跡システム３００の構成図。 実施の形態３における追従衛星３１０の構成図。 実施の形態５における人工衛星２１０の構成図。 実施の形態５における追従衛星３１０の構成図。

実施の形態および図面において、同じ要素または対応する要素には同じ符号を付している。説明した要素と同じ符号が付された要素の説明は適宜に省略または簡略化する。

実施の形態１．
衛星コンステレーション１００について、図１から図１１に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１から図３に基づいて、衛星コンステレーション１００と衛星コンステレーション１００Ａとのそれぞれの構成を説明する。衛星コンステレーション１００Ａは、衛星コンステレーション１００の一例である。
星印は人工衛星を表している。黒の星印は奇数番目の人工衛星を表している。白の星印は偶数番目の人工衛星を表している。
地球１０９を囲う各円は、各人工衛星が周回する軌道を表している。破線部分（図２および図３を参照）は、地球１０９の裏側の軌道を表している。

衛星コンステレーション１００は、機数が６の倍数である複数の人工衛星を備える。
複数の人工衛星のそれぞれは、傾斜円軌道を１日に複数周回する。傾斜円軌道は、傾斜軌道であり且つ円軌道である。
複数の人工衛星は複数の軌道面を形成する。複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。アジマス方向は、人工衛星の進行方向に相当する方向である。
複数の人工衛星は、６機の人工衛星から成る１つ以上の人工衛星組を構成する。
複数の軌道面は、６つの軌道面から成る１つ以上の軌道面組を構成する。
軌道面組毎に、６つの軌道面で６機の人工衛星が周回するタイミングが同期される。

衛星コンステレーション１００Ａは、１つの人工衛星組を構成する６機の人工衛星（１１１～１１６）を備える。
各人工衛星（１１１～１１６）は、傾斜円軌道を１日に複数周回する。
６機の人工衛星は６つの軌道面を形成する。６つの軌道面は、互いの法線がアジマス方向において６０度ずつずらされる。
６機の人工衛星は、１つの人工衛星組を構成する。
６つの軌道面は、１つの軌道面組を構成する。

図２において、人工衛星１１１は１番目の軌道面で周回する人工衛星であり、人工衛星１１３は３番目の軌道面で周回する人工衛星であり、人工衛星１１５は５番目の軌道面で周回する人工衛星である。
図３において、人工衛星１１２は２番目の軌道面で周回する人工衛星であり、人工衛星１１４は４番目の軌道面で周回する人工衛星であり、人工衛星１１６は６番目の軌道面で周回する人工衛星である。

図４に基づいて、衛星コンステレーション１００Ａにおける衛星配置について説明する。
実線の波形は、奇数番の人工衛星の軌道を表している。破線の波形は、偶数番の人工衛星の軌道を表している。
縦方向は、緯度を表している。横方向は、経度を表している。
各軌道の上端は軌道の最北端に相当し、各軌道の下端は軌道の最南端に相当する。
各軌道の最北端に相当する箇所の上には、各軌道の番号が付されている。
ｍ番が記された丸は、ｍ番の人工衛星を表している。「ｍ」は１以上の整数である。
ｍ番の人工衛星を人工衛星（ｍ）と称する。人工衛星（ｍ）の軌道を軌道（ｍ）と称する。

人工衛星（１）が軌道面（１）の最北端を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（３）が軌道面（３）の最北端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（５）が軌道面（５）の最北端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
面内位相は、軌道面内の位相を意味する。
面内位相におけるプラスの方向は、人工衛星の進行方向と反対の方向である。つまり、面内位相におけるマイナスの方向は、人工衛星の進行方向と同じ方向である。

タイミング（１）は、以下のタイミング（４）（６）（２）とも同期される。
タイミング（４）は、人工衛星（４）が軌道面（４）の最南端を通過するタイミングである。
タイミング（６）は、人工衛星（６）が軌道面（６）の最南端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（２）が軌道面（２）の最南端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

図５および図６に、時間経過に伴う６機の人工衛星の面内位相の変化を示す。
以下に、６機の人工衛星が特定時間のインターバルで順番にそれぞれの軌道面の最北端を通過する動作を説明する。
各人工衛星は、例えば、軌道面の最北端を通過する時間帯において日本上空を飛翔する物体（飛翔体）を監視する。飛翔体は監視対象の一例である。日本は監視される領域（監視領域）の一例である。地球１０９の自転に伴って、各人工衛星が日本上空で軌道面の最北端を通過する。
まず、人工衛星（１）が日本上空で軌道（１）の最北端を通過する。
約４時間後、人工衛星（２）が日本上空で軌道（２）の最北端を通過する。
約８時間後、人工衛星（３）が日本上空で軌道（３）の最北端を通過する。
約１２時間後、人工衛星（４）が日本上空で軌道（４）の最北端を通過する。
約１６時間後、人工衛星（５）が日本上空で軌道（５）の最北端を通過する。
約２０時間後、人工衛星（６）が日本上空で軌道（６）の最北端を通過する。
約２４時間後、人工衛星（１）が、再び日本上空で軌道（１）の最北端を通過する。
なお、各人工衛星は、約２４時間後に軌道の最北端を通過するまでに何周回もする。
各人工衛星が軌道の最北端を通過する２時間前から軌道の最北端を通過した２時間後までの４時間連続して監視領域を監視することが可能であれば、監視領域を常時監視することが可能となる。
可視観測の場合、各人工衛星が２４時間で軌道の最北端を通過できるように、１日に整数周回という制約がある。そのため、太陽と各人工衛星との幾何学関係を規定することが合理的である。
しかし、赤外観測の場合、１日に整数周回という制約はない。つまり、１日の周回数が整数倍である必要がない。

衛星コンステレーション１００を構成する６機の人工衛星のそれぞれが４時間連続して監視領域を監視することが難しい場合、衛星コンステレーション１００を構成する人工衛星の数を６の倍数で増やせばよい。これにより、監視領域の常時監視が可能となる。
衛星コンステレーション１００を構成する人工衛星の数は、衛星高度と軌道傾斜角と監視性能に応じて選択すればよい。例えば、監視性能は赤外線検知の性能である。

衛星コンステレーション１００は、例えば、１２機の人工衛星で構成される。
１２機の人工衛星のそれぞれは、傾斜円軌道を１日に複数周回する。
１２機の人工衛星は１２個の軌道面を形成する。１２個の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において３０度ずつずらされる。
１２機の人工衛星は、２つの人工衛星組を構成する。人工衛星（１）～（６）が第１の人工衛星組を構成し、人工衛星（７）～（１２）が第２の人工衛星組を構成する。
１２個の軌道面は、２つの軌道面組を構成する。軌道面（１）～（６）が第１の軌道面組を構成し、軌道面（７）～（１２）が第２の軌道面組を構成する。

図７に基づいて、衛星コンステレーション１００Ｂにおける衛星配置について説明する。
衛星コンステレーション１００Ｂは、衛星コンステレーション１００の一例であり、１２機の人工衛星を備える。
ここで、「ｎ」は０以上１以下の整数を意味し、「ｘ」は１以上６以下の整数を意味する。
人工衛星（６ｎ＋ｘ）は、第（ｎ＋１）の人工衛星組におけるｘ番目の人工衛星を意味する。
軌道面（６ｎ＋ｘ）は、第（ｎ＋１）の軌道面組におけるｘ番目の軌道面を意味する。
「Ｔ」は各人工衛星の周回周期を意味し、「Ｔ／２」は各人工衛星の周回周期の半分の時間を意味する。周回周期は、各人工衛星が傾斜円軌道を１周するために要する時間である。

人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（６ｎ＋３）が軌道面（６ｎ＋３）の最北端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（６ｎ＋５）が軌道面（６ｎ＋５）の最北端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

人工衛星（６ｎ＋４）が軌道面（６ｎ＋４）において各面内位相の地点を通過するタイミングをタイミング（４）と称する。
タイミング（４）は、以下のタイミング（６）（２）と同期される。
タイミング（６）は、人工衛星（６ｎ＋６）が、軌道面（６ｎ＋６）において人工衛星（６ｎ＋４）の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（６ｎ＋２）が、軌道面（６ｎ＋２）において人工衛星（６ｎ＋４）の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
また、人工衛星（６ｎ＋４）は、人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）の最北端を通過してからＴ／２が経過するタイミングで、軌道面（６ｎ＋４）の最北端を通過する。

衛星コンステレーション１００は、例えば、１８機の人工衛星で構成される。
１８機の人工衛星のそれぞれは、傾斜円軌道を１日に複数周回する。
１８機の人工衛星は１８個の軌道面を形成する。１８個の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において２０度ずつずらされる。
１８機の人工衛星は、３つの人工衛星組を構成する。人工衛星（１）～（６）が第１の人工衛星組を構成し、人工衛星（７）～（１２）が第２の人工衛星組を構成し、人工衛星（１３）～（１８）が第３の人工衛星組を構成する。
１８個の軌道面は、３つの軌道面組を構成する。軌道面（１）～（６）が第１の軌道面組を構成し、軌道面（７）～（１２）が第２の軌道面組を構成し、軌道面（１３）～（１８）が第３の軌道面組を構成する。

図８に基づいて、衛星コンステレーション１００Ｃにおける衛星配置について説明する。
衛星コンステレーション１００Ｃは、衛星コンステレーション１００の一例であり、１８機の人工衛星を備える。
ここで、「ｎ」は０以上２以下の整数を意味し、「ｘ」は１以上６以下の整数を意味する。
人工衛星（６ｎ＋ｘ）は、第（ｎ＋１）の人工衛星組におけるｘ番目の人工衛星を意味する。
軌道面（６ｎ＋ｘ）は、第（ｎ＋１）の軌道面組におけるｘ番目の軌道面を意味する。

人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（６ｎ＋３）が軌道面（６ｎ＋３）の最北端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（６ｎ＋５）が軌道面（６ｎ＋５）の最北端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（１）は、以下のタイミング（４）（６）（２）とも同期される。
タイミング（４）は、人工衛星（６ｎ＋４）が軌道面（６ｎ＋４）の最南端を通過するタイミングである。
タイミング（６）は、人工衛星（６ｎ＋６）が軌道面（６ｎ＋６）の最南端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（６ｎ＋２）が軌道面（６ｎ＋２）の最南端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

複数の軌道面において、各人工衛星の面内位相は、プラスの方向ではなくマイナスの方向にずらされてもよい。
各人工衛星の面内位相がマイナスの方向にずらされる場合の衛星配置は、各人工衛星の面内位相がプラスの方向にずらされる場合の衛星配置と異なる。

図９に基づいて、衛星コンステレーション１００Ｄにおける衛星配置について説明する。
衛星コンステレーション１００Ｄは、衛星コンステレーション１００の一例であり、６機の人工衛星を備える。
人工衛星（１）が軌道面（１）の最北端を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（３）が軌道面（３）の最北端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（５）が軌道面（５）の最北端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（１）は、以下のタイミング（４）（６）（２）とも同期される。
タイミング（４）は、人工衛星（４）が軌道面（４）の最南端を通過するタイミングである。
タイミング（６）は、人工衛星（６）が軌道面（６）の最南端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（２）が軌道面（２）の最南端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

図９において、６機の人工衛星は、ほぼ同じ経度に集合している。しかし、６機の人工衛星は、時間経過と共に分散する。そして、各人工衛星は、約４時間ずつ監視領域を監視する。

図１０に基づいて、衛星コンステレーション１００Ｄにおける衛星配置について説明する。
衛星コンステレーション１００Ｄは、衛星コンステレーション１００の一例であり、１２機の人工衛星を備える。
ここで、「ｎ」は０以上１以下の整数を意味する。また、「Ｔ／２」は各人工衛星の周回周期の半分の時間を意味する。

人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（６ｎ＋３）が軌道面（６ｎ＋３）の最北端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（６ｎ＋５）が軌道面（６ｎ＋５）の最北端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

人工衛星（６ｎ＋４）が軌道面（６ｎ＋４）において各面内位相の地点を通過するタイミングをタイミング（４）と称する。
タイミング（４）は、以下のタイミング（６）（２）と同期される。
タイミング（６）は、人工衛星（６ｎ＋６）が、軌道面（６ｎ＋６）において人工衛星（６ｎ＋４）の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（６ｎ＋２）が、軌道面（６ｎ＋２）において人工衛星（６ｎ＋４）の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
また、人工衛星（６ｎ＋４）は、人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）の最北端を通過してからＴ／２が経過するタイミングで、軌道面（６ｎ＋４）の最北端を通過する。

図１１に基づいて、衛星コンステレーション１００Ｆにおける衛星配置について説明する。
衛星コンステレーション１００Ｆは、衛星コンステレーション１００の一例であり、１８機の人工衛星を備える。
ここで、「ｎ」は０以上２以下の整数を意味する。

人工衛星（６ｎ＋１）が軌道面（６ｎ＋１）を通過するタイミングをタイミング（１）と称する。
タイミング（１）は、以下のタイミング（３）（５）と同期される。
タイミング（３）は、人工衛星（６ｎ＋３）が軌道面（６ｎ＋３）の最北端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（５）は、人工衛星（６ｎ＋５）が軌道面（６ｎ＋５）の最北端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（１）は、以下のタイミング（４）（６）（２）とも同期される。
タイミング（４）は、人工衛星（６ｎ＋４）が軌道面（６ｎ＋４）の最南端を通過するタイミングである。
タイミング（６）は、人工衛星（６ｎ＋６）が軌道面（６ｎ＋６）の最南端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングである。
タイミング（２）は、人工衛星（６ｎ＋２）が軌道面（６ｎ＋２）の最南端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングである。

＊＊＊実施の形態１のまとめおよび補足＊＊＊
実施の形態１において、複数の軌道面が等間隔でアジマス方向に並べられる。南北方向に人工衛星が分散するよう、奇数番目の軌道面は相対的にエレベーション方向に１２０度ずらされる。さらに、偶数番目の各人工衛星が、奇数番目の人工衛星の間を補完するタイミングで同期される。
複数の人工衛星を南北方向に分散させる手段には、プラス１２０度ずらす方法とマイナス１２０度ずらす方法が存在する。複数の人工衛星によって監視領域を監視する際、監視領域の時間変化の状況は各人工衛星の飛翔方向と地球の自転効果に応じて異なる。そのため、軌道高度と軌道傾斜角に応じて、常時監視に適した手段を採用することが可能である。

実施の形態１において、衛星コンステレーション１００は、機数が６の倍数である複数の人工衛星を備える。
複数の人工衛星のそれぞれは、傾斜円軌道を１日に複数周回する。
複数の人工衛星によって複数の軌道面が形成される。複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされる。
例えば、北半球の監視領域を常時監視する上で合理的な衛星配置が決定され、複数の人工衛星を同期制御して衛星コンステレーション１００が運用される。
可視光学センサによる監視では、監視対象に対する太陽光入射条件が観測性能に関わる。そのため、太陽同期軌道が常用される。しかし、物体温度を検知する赤外線検知は、太陽と監視対象の相対関係が制約条件とならない。そのため、赤外線検知による監視では、監視対象を常時監視するために適した軌道高度および軌道傾斜角を自由に選ぶことができる。
軌道高度が３０００キロメートル程度である場合、１０機以下の人工衛星で北半球の監視領域を常時監視することが可能である。しかし、赤外線検知の性能を向上させるためには、軌道高度を１０００キロメートル程度まで下げる必要がある。その場合、地球形状効果による視野範囲の限界により、１０機以上の人工衛星が必要となる。
軌道傾斜角が小さいほど、つまり、赤道に対する軌道の傾きが小さいほど、常時監視のために必要な衛星数を低減できる。しかし、高緯度の領域が監視できなくなる。そのため、衛星軌道の高度と監視領域の緯度との兼ね合いを考慮する必要がある。軌道傾斜角が１５０度程度から１２０度程度の範囲内の角度で設定されれば、各人工衛星がプラス３０度からプラス６０度の緯度範囲またはマイナス３０度からマイナス６０度の緯度範囲で飛翔する。そして、その条件において、常時監視が可能な最小の衛星数が見出される。
少ない衛星数での常時監視を実現するには、各人工衛星が軌道面の最北端を同じインターバルで通過するように、各人工衛星を同期制御することが合理的である。また、軌道面数が少ない場合には、南北方向にも人工衛星を分散させることが合理的である。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１により、監視領域を常時監視するための衛星コンステレーションを低コストで実現することが可能となる。例えば、滑空段階の飛翔体を検知することを目的として各人工衛星が低軌道を周回する衛星コンステレーションが実現される。
傾斜軌道を採用することにより、脅威となる飛翔体をリム観測で監視するのではなく、飛翔体を上空から監視することができる。その結果、位置決定精度が高まる。

実施の形態２．
監視システム２００について、主に実施の形態１と異なる点を図１２から図１６に基づいて説明する。

監視システム２００は、衛星コンステレーション２０１によって監視を行うためのシステムである。
衛星コンステレーション２０１は、衛星コンステレーション１００（実施の形態１を参照）に相当する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１２に基づいて、監視システム２００の構成を説明する。
監視システム２００は、衛星コンステレーション２０１を備える。
衛星コンステレーション２０１は、機数が６の倍数である複数の人工衛星２１０を備える。

監視システム２００は、地上設備２２０を備える。
地上設備２２０は、通信装置２２１と衛星管制装置２２２とを備え、各人工衛星２１０と通信することによって衛星コンステレーション２０１を制御する。具体的には、地上設備２２０は、衛星コンステレーション２０１を構成する複数の人工衛星２１０を同期させるための制御を行う。
衛星管制装置２２２は、各人工衛星２１０を制御するための各種コマンドを生成するコンピュータであり、処理回路および入出力インタフェースなどのハードウェアを備える。処理回路は各種コマンドを生成する。入出力インタフェースには入力装置および出力装置が接続される。衛星管制装置２２２は、入出力インタフェースを介して、通信装置２２１に接続される。
通信装置２２１は、各人工衛星２１０と通信を行う。具体的には、通信装置２２１は、各種コマンドを各人工衛星２１０へ送信する。また、通信装置２２１は、各人工衛星２１０から送信される監視データを受信する。

図１３に基づいて、人工衛星２１０の構成を説明する。
人工衛星２１０は、監視装置２１１と監視制御装置２１２と通信装置２１３と推進装置２１４と姿勢制御装置２１５と電源装置２１６とを備える。
監視装置２１１は、監視を行うための装置であり、監視データを生成する。監視データは、監視対象が映った画像に相当するデータである。具体的には、監視装置２１１は、赤外線検知装置である。但し、監視装置１１１は、可視光学センサまたは合成開口レーダ（ＳＡＲ）などであってもよい。
監視制御装置２１２は、監視装置２１１と推進装置２１４と姿勢制御装置２１５とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、監視制御装置２１２は、地上設備２２０から送信される各種コマンドにしたがって、監視装置２１１と推進装置２１４と姿勢制御装置２１５とを制御する。
通信装置２１３は、地上設備２２０と通信する装置である。具体的には、通信装置２１３は、監視データを地上設備２２０へ送信する。また、通信装置２１３は、地上設備２２０から送信される各種コマンドを受信する。
推進装置２１４は、人工衛星２１０に推進力を与える装置であり、人工衛星２１０の速度を変化させる。具体的には、推進装置２１４は電気推進機である。例えば、推進装置２１４は、イオンエンジンまたはホールスラスタである。
姿勢制御装置２１５は、人工衛星２１０の姿勢と人工衛星２１０の角速度と監視装置２１１の視線方向といった姿勢要素を制御するための装置である。姿勢制御装置２１５は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置２１５は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置２１５は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサなどである。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロ等である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上設備２２０からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。

電源装置２１６は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置などを備え、人工衛星２１０に搭載される各機器に電力を供給する。

監視制御装置２１２と衛星管制装置２２２とのそれぞれに備わる処理回路について説明する。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
専用のハードウェアは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。
ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。
ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略称である。

人工衛星２１０のポインティング機能について説明する。
人工衛星２１０は、監視方向を監視対象へ向けるためのポインティング機能を有する。
例えば、人工衛星２１０は、リアクションホイールを備える。リアクションホイールは、人工衛星２１０の姿勢を制御するための装置である。リアクションホイールが人工衛星２１０の姿勢を制御することによって、ボディポインティングが実現される。
例えば、人工衛星２１０は、ポインティング機構を備える。ポインティング機構は、監視装置２１１の視線方向を変えるための機構である。例えば、ポインティング機構として、駆動ミラーなどが利用される。

図１４に基づいて、各人工衛星２１０に搭載される監視装置２１１について説明する。
監視装置２１１は、アクイジションセンサ（Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ）とトラッキングセンサ（ｔｒａｃｋｉｎｇ ｓｅｎｓｏｒ）との両方または一方を備える。
アクイジションセンサは、地球表面を上空から監視する。アクイジションセンサが地球表面を上空から監視することにより、飛翔体の発射探知ができる。
トラッキングセンサは、宇宙を背景にして地球周縁部を監視する。トラッキングセンサが地球周縁部を宇宙背景で監視することにより、ポストブースト段階の飛翔体を監視できる。
アクイジションセンサとトラッキングセンサを併用することにより、発射探知と位置同定とのそれぞれの精度が高まる。

衛星高度および軌道傾斜角の調整について説明する。
各人工衛星２１０の軌道面の法線を北極側から見た相対角度は、衛星高度と軌道傾斜角との相関で成立する。
１日当たりの衛星周回数を維持する高度条件において、適切な軌道傾斜角を微調整することにより、軌道面間の相対角度を維持したまま、衛星コンステレーション２０１の運用が可能となる。
衛星管制装置２２２は、各人工衛星２１０の高度を制御するためのコマンドを生成する。また、衛星管制装置２２２は、各人工衛星２１０の軌道傾斜角を制御するためのコマンドを生成する。そして、通信装置２２１は、これらコマンドを各人工衛星２１０へ送信する。
各人工衛星２１０において、監視制御装置２１２は、これらのコマンドにしたがって、衛星高度と軌道傾斜角とのそれぞれを調整する。具体的には、監視制御装置２１２は、これらのコマンドにしたがって、推進装置２１４を制御する。推進装置２１４が衛星速度を変えることにより、衛星高度と軌道傾斜角とを調整することができる。

図１５に基づいて、衛星高度の調整について説明する。地球１０９の中の黒丸は北極点を表している。
人工衛星２１０の飛行速度が増速すると、人工衛星２１０の高度が上昇する。そして、人工衛星２１０の高度が上昇すると、人工衛星２１０の対地速度が減速する。
人工衛星２１０の飛行速度が減速すると、人工衛星２１０の高度が下降する。そして、人工衛星２１０の高度が下降すると、人工衛星２１０の対地速度が増速する。

図１６に基づいて、軌道傾斜角の調整について説明する。
人工衛星２１０が赤道上空を横切る地点（分点）において推進装置２１４が軌道面と直交する方向へ推力を発生させれば、効果的に軌道傾斜角を微調整することができる。

監視対象の位置および各人工衛星２１０の位置について説明する。
監視対象の位置および各人工衛星２１０の位置は、共通の座標系を利用して管理することができる。そして、共通の座標系を利用することにより、監視対象の位置に応じて各人工衛星２１０を制御することができる。
共通の座標系の具体例は、地球固定座標系である。地球固定座標系は、日本の準天頂測位衛星および米国のＧＰＳが採用する座標系である。
ＧＰＳはＧｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。

衛星管制装置２２２および監視制御装置２１２について説明する。
衛星管制装置２２２は、慣性空間における衛星姿勢条件を勘案して、監視対象を指向するために最適なポインティング条件を算出することができる。
衛星管制装置２２２は、各人工衛星２１０の最適なポインティング条件を示すコマンドを生成する。そして、通信装置２２１は、生成されたコマンドを各人工衛星２１０へ送信する。
監視制御装置２１２は、地上設備２２０からのコマンドにしたがって、人工衛星２１０のポインティング機能を制御する。
監視制御装置２１２は、姿勢制御装置２１５を制御してもよいし、監視装置２１１のポインティング機構を制御してもよい。

衛星コンステレーション２０１の構築について説明する。
衛星コンステレーション２０１の実現性を検証するために、１機の人工衛星２１０が製造され、製造された１機の人工衛星２１０が軌道に投入される。そして、地上設備２２０は、１機の人工衛星２１０を制御する。
衛星コンステレーション２０１の実現性が検証された後、その他の人工衛星２１０が製造されて各々の軌道に投入される。
そして、複数の人工衛星２１０による衛星コンステレーション２０１が運用され、地上設備２２０が複数の人工衛星２１０を制御する。

衛星コンステレーション２０１の整備途上において、１機から（Ｎ－１）機の人工衛星２１０が先行して整備されてもよい。この場合、地上設備２２０は、１機から（Ｎ－１）機の人工衛星２１０を制御する。「Ｎ」は６の倍数である。

＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
実施の形態２により、監視領域を常時監視するために衛星コンステレーション２０１を構築して運用することができる。

実施の形態３．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態１および実施の形態２と異なる点を図１７および図１８に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１７に基づいて、飛翔体追跡システム３００の構成を説明する。
飛翔体追跡システム３００は、衛星コンステレーション３０１と、地上設備２２０と、を備える。

衛星コンステレーション３０１は、複数の人工衛星２１０と、複数の追従衛星３１０と、を備える。
複数の追従衛星３１０は、複数の人工衛星２１０を追従して飛翔する複数の人工衛星である。
つまり、人工衛星２１０と、人工衛星２１０に対する追従衛星３１０は、同じ軌道面を飛翔する。

人工衛星２１０の構成は、実施の形態２における構成（図１３を参照）と同じである。
但し、監視装置２１１は、地心方向を指向して監視を行う。

図１８に基づいて、追従衛星３１０の構成を説明する。
追従衛星３１０は、人工衛星２１０と同様に、監視装置３１１と、監視制御装置３１２と、通信装置３１３と、推進装置３１４と、姿勢制御装置３１５と、電源装置３１６と、を備える。
但し、監視装置３１１は、視野方向を変更する機能を有する。例えば、姿勢制御装置３１５または追従衛星３１０のポインティング機能が、監視装置３１１の視野方向を変更する。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
複数の人工衛星２１０のそれぞれにおいて、監視装置２１１は、地心方向を指向して監視を行う。そして、少なくともいずれかの人工衛星２１０の監視装置２１１は、任意の時刻に任意の場所から発射される飛翔体を検知する。
飛翔体を検知した監視装置２１１を備える人工衛星２１０を「検知衛星」と称する。

検知衛星の監視装置２１１が飛翔体を検知した場合、検知衛星に対する追従衛星３１０は、飛翔体の位置情報を伝達され、監視装置３１１の視野方向を飛翔体に向けて飛翔体を監視する。

具体的には、飛翔体追跡システム３００は以下のように動作する。
検知衛星において、通信装置２１３は飛翔体の監視データを地上設備２２０に送信する。
地上設備２２０において、通信装置２２１は飛翔体の監視データを受信する。その後、衛星管制装置２２２は、監視データを解析して飛翔体の位置を示す位置情報を生成する。そして、通信装置２２１は、飛翔体の位置情報を検知衛星に対する追従衛星３１０に送信する。
追従衛星３１０において、通信装置３１３は飛翔体の位置情報を受信する。そして、監視装置３１１は、位置情報に示される位置に視野方向を向けて飛翔体を監視する。

＊＊＊実施の形態３のまとめ及び補足＊＊＊
人工衛星２１０は、広域監視装置（監視装置２１１）を具備する。
追従衛星３１０は、視野方向変更装置を備えた高分解能監視装置（監視装置３１１）を具備し、人工衛星２１０に対して同一軌道面の同一高度を追従して飛翔する。

人工衛星２１０の監視装置２１１によって検知されたターゲット（飛翔体）の位置情報が後続の追従衛星３１０に伝達され、追従衛星３１０の監視装置３１１は視野方向を変更する。

ターゲットの位置情報は、地上設備２２０での解析によって生成され、追従衛星３１０に伝達される。

地上設備２２０が、広域監視装置によって取得された広域監視データを受信し、広域監視データから高輝度データを検知した場合に、地上設備２２０は、飛翔体の発射におけるプルーム（高温化した噴霧）について分析し、広域監視データにおける高輝度データの検知位置を地表面の位置座標に換算して後続衛星に伝送する。地上設備２２０は、高分解能監視装置の視野方向変更装置に対するコマンドを送信してもよい。

＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
任意の時刻に任意の場所から発射される飛翔体を探知するためには広域監視による網羅性が必要である。各人工衛星２１０が地心方向を指向する広域観測装置（監視装置２１１）を具備すれば、軌道高度に応じて適切は観測幅を確保することにより、中緯度帯の常時監視が実現可能となる。
しかしながら、一般的に広域監視を高分解能で実現することは技術面およびコスト面で難しい。そのため、発射を探知された飛翔体が噴射を終了した後、温度上昇した飛翔体本体の監視を継続する際に分解能が不足する、という課題がある。
そこで、追従衛星３１０が、視野方向変更装置を備えた高分解能監視装置を具備し、同一軌道面において人工衛星２１０を追従するように飛翔し、広域監視装置によって検知されたターゲットを高分解能で監視する。これにより、噴射終了後の飛翔体を高分解能で監視できる。

広域監視装置を具備する人工衛星２１０の発射探知情報をトリガとして、高分解能監視装置が飛翔体方向を指向する。これにより、高分解能監視が可能となる。そして、噴射中止後の飛翔体本体の追跡が可能になる。この際、監視対象が既に限定されているので、監視範囲が狭域に限定されても構わない。

実施の形態４．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態３と異なる点を説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態３における構成（図１７を参照）と同じである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の動作において、飛翔体の位置情報の伝達先が実施の形態３における伝達先と異なる。
地上設備２２０は、飛翔体の位置情報を検知衛星の軌道面に隣接する軌道面の人工衛星２１０に対する追従衛星３１０に送信する。
追従衛星３１０は、飛翔体の位置情報を受信し、位置情報に示される位置に監視装置３１１の視野方向を向けて飛翔体を監視する。

＊＊＊実施の形態４のまとめ及び補足＊＊＊
広域監視装置（監視装置２１１）によって検知されたターゲット（飛翔体）の位置情報が、地上設備２２０での解析によって得られる。
地上設備２２０は、高分解能監視装置（監視装置３１１）を具備し、検知衛星の軌道面と隣接する軌道面を飛翔する追従衛星３１０に、ターゲットの位置情報を伝達する。

＊＊＊実施の形態４の効果＊＊＊
実施の形態４により、飛翔体の位置情報を合理的に伝達することができる。
地上設備２２０を介在した処理は、人為的な判断が可能である。しかし、一連の処理に要する時間だけ遅れが発生する。時間遅れが大きい場合は、検知衛星の軌道面と同一の軌道面を飛翔する追従衛星３１０よりも、高分解能監視装置を具備し、隣接軌道面を飛翔する追従衛星３１０に情報を伝送するのが合理的である。

実施の形態５．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態３および実施の形態４と異なる点を図１９および図２０に基づいて説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態３における構成（図１７を参照）と同じである。
但し、人工衛星２１０と追従衛星３１０とのそれぞれの構成が、実施の形態３における構成と異なる。

図１９に基づいて、人工衛星２１０の構成を説明する。
人工衛星２１０は、さらに、解析装置２１７および通信装置２１８を備える。
解析装置２１７は、監視制御装置２１２と同じく、処理回路を備えるコンピュータである。
通信装置２１８は、衛星間通信を行うための通信装置である。

図２０に基づいて、追従衛星３１０の構成を説明する。
追従衛星３１０は、さらに、通信装置３１８を備える。
通信装置３１８は、衛星間通信を行うための通信装置である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の動作において、飛翔体の位置情報（以下の高軌道座標値）の伝達元が実施の形態３における伝達元と異なる。
検知衛星の監視装置２１１が閾値を超える輝度（高輝度）を検知した場合、検知衛星の解析装置２１７は、検知時刻における検知衛星の座標値に基づいて高輝度を示した位置の座標値を算出する。算出される座標値を「高輝度座標値」と称する。
検知衛星に対する追従衛星３１０は、高輝度座標値を伝達され、監視装置３１１の視野方向を高輝度座標値で特定される位置に向けて監視を行う。
具体的には、検知衛星の通信装置２１８は、追従衛星３１０の通信装置３１８と通信することによって、高輝度座標値を追従衛星３１０に伝達する。

＊＊＊実施の形態５のまとめ及び補足＊＊＊
人工衛星２１０は、広域監視装置（監視装置２１１）を具備する。
追従衛星３１０は、人工衛星２１０の軌道面と同一の軌道面を同一高度で追従して飛翔し、高分解能監視衛星（監視装置３１１）を具備する。
広域監視装置が、あらかじめ決めた輝度を超えるデータを検知した場合に、そのデータが検知された時刻における人工衛星２１０の位置座標に基づき、取得画像情報の解析によって高輝度が検知された位置座標が算出される。その位置座標は、後続の追従衛星３１０に伝達される。
人工衛星２１０の位置座標は、例えば、人工衛星２１０がＧＰＳ受信機を具備することで取得できる。ＧＰＳは、Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍの略称である。
取得画像情報の中で高輝度に対応する位置座標は、画像情報の中心の位置座標が人工衛星２１０の直下の地表面座標と同じであると仮定して、画像に映った観測範囲の中の相対位置座標として解析できる。

広域監視装置を具備する人工衛星２１０と、高分解能監視装置を具備する追従衛星３１０が、それぞれ通信装置を具備し、同一軌道面の同一高度の前後で通信する。

＊＊＊実施の形態５の効果＊＊＊
実施の形態５により、情報伝送の遅延時間を短くすることができる。
地上設備２２０を介在した処理は、人為的な判断が可能である。しかし、一連の処理に要する時間だけ遅れが発生する。また、隣接軌道の追従衛星３１０に対して情報を伝送する場合、隣接軌道の追従衛星３１０に対する通信手段の確保が必要である。
検知衛星が同一軌道上で後続の追従衛星３１０に情報を伝送すれば、遅延時間が短くなる。

例えば、安全保障上の脅威となる飛翔体の情報を伝達する必要がある緊急事態において、情報伝送による遅延時間がなく、高分解能監視装置を具備した追従衛星３１０に情報を伝達することができる。

実施の形態６．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態３から実施の形態５と異なる点を説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態３における構成（図１７を参照）と同じである。但し、複数の人工衛星２１０と複数の追従衛星３１０とに対する複数の通信衛星群が存在する。通信衛星群は、１機以上の通信衛星である。
複数の通信衛星群は、複数の人工衛星２１０と複数の追従衛星３１０が飛翔する複数の軌道面を飛翔する。
つまり、通信衛星群と、通信衛星群に対応する人工衛星２１０と、通信衛星群に対応する追従衛星３１０は、同じ軌道面を飛翔する。
複数の通信衛星群は、飛翔体追跡システム３００の構成要素であってもよい。

人工衛星２１０の構成は、実施の形態５における構成（図１９を参照）と同じである。
追従衛星３１０の構成は、実施の形態５における構成（図２０を参照）と同じである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の動作は、飛翔体の位置情報（高軌道座標値）が通信衛星を経由する点で、実施の形態５における動作と異なる。
検知衛星の通信装置２１８は、検知衛星の軌道面を飛翔する通信衛星に高輝度座標値を送信する。
通信衛星は、検知衛星に対する追従衛星３１０の通信装置３１８と通信することによって、高輝度座標値を追従衛星３１０に伝達する。

＊＊＊実施の形態６のまとめ及び補足＊＊＊
人工衛星２１０は、広域監視装置（監視装置２１１）を具備する。
追従衛星３１０は、高分解能監視装置（監視装置３１１）を具備する。
人工衛星２１０と追従衛星３１０は、それぞれ通信装置を具備し、同一軌道面の同一高度の前後の通信衛星を経由して通信する。

＊＊＊実施の形態６の効果＊＊＊
同一軌道面の同一高度を飛翔する（通信）衛星群が前後を飛翔する人工衛星と通信することにより、地球を１周する円環状の通信網を形成できる。この衛星群の任意の位置に広域監視装置を具備する人工衛星２１０と、高分解能監視装置を具備する追従衛星３１０が飛翔していれば、円環状通信網を経由して準リアルタイムに情報伝送が可能である。
円環状に閉じていなくても、複数衛星を介して準リアルタイムの情報伝送ができることは言うまでもない。

実施の形態７．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態５と異なる点を説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態６における構成と同じである。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の動作において、飛翔体の位置情報（高軌道座標値）が経由する通信衛星が実施の形態の６における通信衛星と異なる。
検知衛星の通信装置２１８は、検知衛星の軌道面と隣接する軌道面を飛翔する通信衛星に高輝度座標値を送信する。
通信衛星は、検知衛星に対する追従衛星３１０の通信装置３１８と通信することによって、高輝度座標値を追従衛星３１０に伝達する。

＊＊＊実施の形態７のまとめ及び補足＊＊＊
人工衛星２１０は、広域監視装置（監視装置２１１）を具備する。
追従衛星３１０は、高分解能監視装置（監視装置３１１）を具備する
人工衛星２１０と追従衛星３１０は、それぞれ通信装置を具備し、隣接軌道面の前後と左右の衛星間で通信する通信衛星を経由して通信する。

＊＊＊実施の形態７の効果＊＊＊
多数の軌道面に多数衛星が飛翔し、相互にメッシュ状の通信網を確立している場合、この衛星群の任意の位置に、広域監視装置を具備する人工衛星２１０と、高分解能監視装置を具備する追従衛星３１０が飛翔していれば、円環状通信網を経由して準リアルタイムに情報伝送が可能である。

実施の形態８．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態３から実施の形態７と異なる点を説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態３から実施の形態７のいずれかにおける構成と同じである。
但し、人工衛星２１０の監視装置２１１は、視野方向を変更する機能を有する。
また、地上設備２２０において、衛星管制装置２２２は、１つ以上の監視目標位置が登録されたデータベースを有する。但し、地上設備２２０の代わりに別のものがデータベースを有してもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
飛翔体追跡システム３００の動作は、実施の形態３から実施の形態７のいずれかにおける動作と同じである。
但し、地上設備２２０は、データベースから選択される監視目標位置を人工衛星２１０に対して指定する。つまり、地上設備２２０において、衛星管制装置２２２はデータベースから監視目標位置を選択し、通信装置２２１は選択された監視目標位置を人工衛星２１０に送信する。
また、人工衛星２１０の監視装置２１１は、地表面の監視目標位置に視野方向を受けて監視を行う。

＊＊＊実施の形態８のまとめ及び補足＊＊＊
地心方向を指向する監視装置２１１は、視野変更装置を具備して地表面を指向する。
先見情報として発射領域の候補地の位置座標が、データベース化されて、監視目標位置座標として指定される。

地上システム（地上設備２２０）は、飛翔体用の移動式発射装置について移動ルート及び代表点の位置座標が登録されたデータベースを具備する。

視野変更先の監視目標位置は予め指定される必要がある。飛翔体の発射を探知する場合、先見情報として発射領域の候補地の位置座標をデータベース化し、データベース化された位置座標を監視目標位置座標として指定するのが合理的である。

視野方向の変更装置付きの監視装置で発射探知を行うためには、先見情報として発射領域の候補地の位置座標を監視目標位置座標として指定する必要がある。しかし、輸送起立発射機（ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ ｅｒｅｃｔｏｒ ｌａｕｎｃｈｅｒ：ＴＥＬ）が使用される場合、または、潜水艦から飛翔体が発射される場合には、発射領域の指定が難しい。
但し、別途の先見情報により、ＴＥＬまたは潜水艦の行動範囲および行動パターンを把握することは可能である。そのため、地政学的知見を含めて発射領域となる可能性が高い場所を代表点としてデータベースに登録することは可能である。

＊＊＊実施の形態８の効果＊＊＊
地心方向を指向する広域視野監視装置の代用として、視野変更装置を具備して地表面を指向する狭域視野監視装置（監視装置２１１）を使用することにより、広域視野範囲を網羅した上で、更に高分解能監視が可能になる。

実施の形態９．
飛翔体を監視する形態について、主に実施の形態３から実施の形態８と異なる点を説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
人工衛星２１０の構成を除き、飛翔体追跡システム３００の構成は、実施の形態３から実施の形態８のいずれかにおける構成と同じである。

人工衛星２１０は、赤外監視装置を備える。監視装置２１１が赤外監視装置であってもよいし、人工衛星２１０が監視装置２１１とは別に赤外監視装置を備えてもよい。
赤外監視装置は、赤外線を利用する監視装置である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
衛星コンステレーション１００の動作は、実施の形態３から実施の形態８のいずれかにおける動作と同じである。
なお、赤外監視装置は、大気の窓を構成する波長以外の赤外波長を検知する。そして、赤外監視装置は地心方向を指向する。

＊＊＊実施の形態９のまとめ及び補足＊＊＊
０．２～１．２μｍ、１．６～１．８μｍ、２～２．５μｍ、３．４～４．２μｍ、４．４～５．５μｍ、及び８～１４μｍは、大気の窓を構成する。
飛翔体追跡システム３００は、大気の窓以外の赤外波長を検知して地心方向を指向する赤外監視装置を具備する。

＊＊＊実施の形態９の効果＊＊＊
実施の形態９により、クラッタの影響を受けずに飛翔体を検知できる。
宇宙からの地球観測において、大気の窓と呼ばれる波長を検知する各種地球観測装置が知られている。観測対象の物理量が大気に吸収されずに宇宙から検知されるので、地球観測装置は有効活用されている。
一方、大気圏の上層部を滑空する飛翔体を宇宙から赤外監視する場合に大気の窓の波長を検知しようとすると、その波長がクラッタと呼ばれる地表面の赤外放射に埋もれて、飛翔体を識別できない。
赤外監視装置は、大気の窓以外の赤外波長を検知することにより、クラッタの影響を受けずに飛翔体を検知できる。

＊＊＊実施の形態の補足＊＊＊
各実施の形態は、好ましい形態の例示であり、本開示の技術的範囲を制限することを意図するものではない。各実施の形態は、部分的に実施してもよいし、他の形態と組み合わせて実施してもよい。

１００ 衛星コンステレーション、１０９ 地球、１１１～１１６ 人工衛星、２００ 監視システム、２０１ 衛星コンステレーション、２１０ 人工衛星、２１１ 監視装置、２１２ 監視制御装置、２１３ 通信装置、２１４ 推進装置、２１５ 姿勢制御装置、２１６ 電源装置、２２０ 地上設備、２２１ 通信装置、２２２ 衛星管制装置、３００ 飛翔体追跡システム、３０１ 衛星コンステレーション、３１０ 追従衛星、３１１ 監視装置、３１２ 監視制御装置、３１３ 通信装置、３１４ 推進装置、３１５ 姿勢制御装置、３１６ 電源装置、３１８ 通信装置。

Claims (17)

1. 機数が６の倍数である複数の人工衛星を備え、
   前記複数の人工衛星のそれぞれは、赤外線検知による監視を行う人工衛星であり、整数倍ではない周回数で傾斜円軌道を１日に複数周回し、
   前記複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされ、
   前記複数の軌道面は、６つの軌道面から成る１つ以上の軌道面組を構成し、
   各軌道面組の６つの軌道面で６機の人工衛星が周回するタイミングが同期される
   衛星コンステレーション。
2. 前記複数の人工衛星の機数が、６機または１８機であり、
   各軌道面組の１番目の軌道面で周回する人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過するタイミングが、
   各軌道面組の３番目の軌道面で周回する人工衛星が前記３番目の軌道面の最北端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の５番目の軌道面で周回する人工衛星が前記５番目の軌道面の最北端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の４番目の軌道面で周回する人工衛星が前記４番目の軌道面の最南端を通過するタイミングと、
   各軌道面組の６番目の軌道面で周回する人工衛星が前記６番目の軌道面の最南端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の２番目の軌道面で周回する人工衛星が前記２番目の軌道面の最南端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期される
   請求項１に記載の衛星コンステレーション。
3. 前記複数の人工衛星の機数が、１２機であり、
   各軌道面組の１番目の軌道面で周回する人工衛星である１番目の人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過するタイミングが、
   各軌道面組の３番目の軌道面で周回する人工衛星が前記３番目の軌道面の最北端から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の５番目の軌道面で周回する人工衛星が前記５番目の軌道面の最北端から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期され、
   各軌道面組の４番目の軌道面で周回する人工衛星である４番目の人工衛星が前記４番目の軌道面において各面内位相の地点を通過するタイミングが、
   各軌道面組の６番目の軌道面で周回する人工衛星が、前記６番目の軌道面において前記４番目の人工衛星の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の２番目の軌道面で周回する人工衛星が、前記２番目の軌道面において前記４番目の人工衛星の面内位相に対応する地点から面内位相がプラス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期され、
   各軌道面組において、前記４番目の人工衛星が、前記１番目の人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過してから周回周期の半分の時間が経過するタイミングで、前記４番目の軌道面の最北端を通過する
   請求項１に記載の衛星コンステレーション。
4. 前記複数の人工衛星の機数が、６機または１８機であり、
   各軌道面組の１番目の軌道面で周回する人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過するタイミングが、
   各軌道面組の３番目の軌道面で周回する人工衛星が前記３番目の軌道面の最北端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の５番目の軌道面で周回する人工衛星が前記５番目の軌道面の最北端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の４番目の軌道面で周回する人工衛星が前記４番目の軌道面の最南端を通過するタイミングと、
   各軌道面組の６番目の軌道面で周回する人工衛星が前記６番目の軌道面の最南端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の２番目の軌道面で周回する人工衛星が前記２番目の軌道面の最南端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期される
   請求項１に記載の衛星コンステレーション。
5. 前記複数の人工衛星の機数が、１２機であり、
   各軌道面組の１番目の軌道面で周回する人工衛星である１番目の人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過するタイミングが、
   各軌道面組の３番目の軌道面で周回する人工衛星が前記３番目の軌道面の最北端から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の５番目の軌道面で周回する人工衛星が前記５番目の軌道面の最北端から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期され、
   各軌道面組の４番目の軌道面で周回する人工衛星である４番目の人工衛星が前記４番目の軌道面において各面内位相の地点を通過するタイミングが、
   各軌道面組の６番目の軌道面で周回する人工衛星が、前記６番目の軌道面において前記４番目の人工衛星の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス１２０度ずれた地点を通過するタイミングと、
   各軌道面組の２番目の軌道面で周回する人工衛星が、前記２番目の軌道面において前記４番目の人工衛星の面内位相に対応する地点から面内位相がマイナス２４０度ずれた地点を通過するタイミングと、同期され、
   各軌道面組において、前記４番目の人工衛星が、前記１番目の人工衛星が前記１番目の軌道面の最北端を通過してから周回周期の半分の時間が経過するタイミングで、前記４番目の軌道面の最北端を通過する
   請求項１に記載の衛星コンステレーション。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の衛星コンステレーションを構成する複数の人工衛星を同期させるための制御を行う地上設備。
7. 機数が６の倍数である複数の人工衛星と、
   前記複数の人工衛星を追従して飛翔する複数の追従衛星と、を備え、
   前記複数の人工衛星のそれぞれは、地心方向を指向する第１監視装置を備え、傾斜円軌道を１日に複数周回し、
   前記複数の人工衛星に対応する複数の軌道面は、互いの法線がアジマス方向において均等な角度ずつずらされ、
   前記複数の軌道面は、６つの軌道面から成る１つ以上の軌道面組を構成し、
   各軌道面組の６つの軌道面で６機の人工衛星が周回するタイミングが同期され、
   前記複数の追従衛星のそれぞれは、視野方向を変更する機能を有する第２監視装置を備える
   衛星コンステレーション。
8. 前記複数の人工衛星の中の人工衛星の前記第１監視装置が飛翔体を検知した場合、前記人工衛星に対する前記追従衛星は、前記飛翔体の位置情報を伝達され、前記第２監視装置の視野方向を前記飛翔体に向けて前記飛翔体を監視する
   請求項７に記載の衛星コンステレーション。
9. 前記人工衛星は、前記飛翔体の監視データを地上設備に送信し、
   前記地上設備は、前記監視データを解析して前記飛翔体の位置情報を生成し、前記位置情報を前記追従衛星に送信し、
   前記追従衛星は、前記位置情報を受信し、前記位置情報に示される位置に前記第２監視装置の視野方向を向けて前記飛翔体を監視する
   請求項８に記載の衛星コンステレーション。
10. 前記複数の人工衛星の中の人工衛星の前記第１監視装置が飛翔体を検知した場合、前記人工衛星は、前記飛翔体の監視データを地上設備に送信し、
    前記地上設備は、前記監視データを解析して前記飛翔体の位置情報を生成し、前記位置情報を前記人工衛星の前記軌道面に隣接する軌道面の人工衛星に対する追従衛星に送信し、
    前記追従衛星は、前記位置情報を受信し、前記位置情報に示される位置に前記第２監視装置の視野方向を向けて前記飛翔体を監視する
    請求項７に記載の衛星コンステレーション。
11. 前記複数の人工衛星のそれぞれは、解析装置を備え、
    前記複数の人工衛星の中の人工衛星の前記第１監視装置が閾値を超える高輝度を検知した場合、前記人工衛星の前記解析装置は、検知時刻における前記人工衛星の座標値に基づいて前記高輝度を示した位置の座標値を高輝度座標値として算出し、前記人工衛星に対する前記追従衛星は、前記高輝度座標値を伝達され、前記第２監視装置の視野方向を前記高輝度座標値で特定される位置に向けて監視を行う
    請求項７に記載の衛星コンステレーション。
12. 前記複数の人工衛星のそれぞれと前記複数の追従衛星のそれぞれは、衛星間通信のための通信装置を備え、
    前記人工衛星の前記通信装置は、前記追従衛星の前記通信装置と通信することによって、前記高輝度座標値を前記追従衛星に伝達する
    請求項１１に記載の衛星コンステレーション。
13. 前記複数の人工衛星のそれぞれと前記複数の追従衛星のそれぞれは、衛星間通信のための通信装置を備え、
    前記人工衛星の前記通信装置は、前記人工衛星の前記軌道面を飛翔する通信衛星に前記高輝度座標値を送信し、
    前記通信衛星は、前記追従衛星の前記通信装置と通信することによって、前記高輝度座標値を前記追従衛星に伝達する
    請求項１１に記載の衛星コンステレーション。
14. 前記複数の人工衛星のそれぞれと前記複数の追従衛星のそれぞれは、衛星間通信のための通信装置を備え、
    前記人工衛星の前記通信装置は、前記人工衛星の前記軌道面と隣接する軌道面を飛翔する通信衛星に前記高輝度座標値を送信し、
    前記通信衛星は、前記追従衛星の前記通信装置と通信することによって、前記高輝度座標値を前記追従衛星に伝達する
    請求項１１に記載の衛星コンステレーション。
15. 請求項７から請求項１４のいずれか１項に記載の衛星コンステレーションを備え、
    前記複数の人工衛星のそれぞれの前記第１監視装置は、視野方向を変更する機能を有し、
    前記複数の人工衛星の中の人工衛星の前記第１監視装置は、地表面の監視目標位置に視野方向を向けて監視を行う
    飛翔体追跡システム。
16. 前記飛翔体追跡システムは、１つ以上の監視目標位置が登録されたデータベースを有する地上設備を備え、
    前記地上設備は、前記データベースから選択される前記監視目標位置を前記人工衛星に対して指定する
    請求項１５に記載の飛翔体追跡システム。
17. 前記複数の人工衛星のそれぞれは、赤外監視装置を備え、
    前記赤外監視装置は、大気の窓を構成する波長以外の赤外波長を検知して地心方向を指向する
    請求項１５に記載の飛翔体追跡システム。

Images