JP7383170B2 - 衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、および、監視システム - Google Patents
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Description
一方で、宇宙環境の物体数増加によるデブリ衝突といった要因により、クリティカルインフラストラクチャの故障あるいは喪失のリスクを伴う危険事象が増加している。
そこで、クリティカルインフラストラクチャを見守り、必要であれは危険回避行動をとる仕組みが必要になっている。
特許文献1には、地球周回軌道において、クリティカルインフラストラクチャを見守る方法については開示されていない。
宇宙空間における社会インフラストラクチャであるクリティカルインフラストラクチャであって、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO)を飛翔するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
軌道高度2000km以下の軌道を飛翔して、前記インフラストラクチャ衛星群を監視するとともに軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群の各インフラストラクチャ衛星と情報授受を実施する地上設備と、
地上に設置され、前記見守り衛星と情報授受を実施する見守りセンターと
を備え、
前記インフラストラクチャ衛星群は、通信衛星から成る通信衛星群を含み、
前記通信衛星群は、
1日に整数周回する太陽同期軌道となる軌道高度と軌道傾斜角を有する軌道を均等配置で飛翔し、
前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記通信衛星群は、
前記地上設備と通信する第1の衛星と、
前記見守り衛星と通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を備え、
前記見守り衛星と前記見守りセンターとは、
前記通信衛星群を経由して情報授受を実施する。
***衛星見守りシステム500の全体構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る衛星見守りシステム500の全体構成例を示す図である。
衛星見守りシステム500は、クリティカルインフラストラクチャ51を監視する見守り衛星群52と、見守りセンター53を備える。衛星見守りシステム500は、見守り衛星群52と見守りセンター53に加え、クリティカルインフラストラクチャ51を備えるとしてもよい。見守り衛星521は、監視衛星あるいは監視装置ともいう。
クリティカルインフラストラクチャ51の具体例は、以下のような社会インフラストラクチャを構成する衛星群により形成される。
・通信衛星を経由する遠距離あるいは辺境地域との情報授受
・気象衛星ひまわりの画像を使った天気予報
・準天頂測位衛星による地理空間情報の活用
また、クリティカルインフラストラクチャ51を構成する衛星を、インフラストラクチャ衛星511という。
見守りセンター53は、地上に設置され、見守り衛星群52の見守り衛星521との間で情報授受を実施する。
見守り衛星群52の見守り衛星521と見守りセンター53とは、インフラストラクチャ衛星511に具備された通信装置を経由して情報授受を実施する。
インフラストラクチャ衛星511には、通信衛星401と、データ中継衛星402と、気象衛星403と、観測衛星404と、第1観測監視衛星405と、測位衛星406と、第2観測監視衛星407と、宇宙基地408と、月惑星探査衛星409と、探査衛星410と、輸送機411との全てまたは一部が含まれる。探査衛星410は、月以外のその他の惑星あるいは資源を探査する探査衛星である。
第1観測監視衛星405は、例えば、静止軌道、モルニヤ軌道といった高い軌道に配備され、地上の広範囲な観測または監視等を行う衛星である。
第2観測監視衛星407は、例えば、大規模災害、その他の重要な各種画像情報を集めるための観測または監視衛星である。
そこで、クリティカルインフラストラクチャ51を見守り、必要であれは危険回避行動をとる仕組みが必要になっている。
見守り衛星521には、光学見守り衛星421と、電波見守り衛星423と、赤外見守り衛星422と、サービス衛星424と、デブリ除去衛星425との全てまたは一部が含まれる。光学見守り衛星421は、光学系を用いてインフラストラクチャ衛星511を監視する。電波見守り衛星423は、電波を用いてインフラストラクチャ衛星511を監視する。赤外見守り衛星422は、赤外線検知を用いてインフラストラクチャ衛星511を監視する。サービス衛星424は、インフラストラクチャ衛星511に対して軌道上サービスを実施する。デブリ除去衛星425は、デブリを除去する。
しかし、口の役割、すなわち見守り情報590を伝達する通信手段には制約があり、工夫が必要となる。
見守り衛星521には、口の役割を担う見守り衛星521としてインフラストラクチャ衛星511が含まれる。また、インフラストラクチャ衛星511には、口の役割を担う見守り衛星521が含まれる。つまり、衛星見守りシステム500には、見守り衛星521であり、かつ、インフラストラクチャ衛星511である衛星が存在する。ここでは、このような衛星は、主に、口の役割を担うインフラストラクチャ衛星511であると説明したが、目、耳、および手の役割を担う衛星であってもよい。
近距離の通信を実施する見守り衛星521には、第1の衛星群601における気象衛星403、測位衛星406、および観測衛星404が含まれる。
第1の衛星群601は、静止軌道(GEO:Geostationary Earth Orbit)近傍または準天頂軌道(QZO:Quasi-Zenith Orbit)近傍を飛翔する衛星群により構成される。
第2の衛星群602は、中高度地球周回軌道(MEO:Medium Earth Orbit)近傍または低高度地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)近傍を飛翔する衛星群により構成される。
第3の衛星群603は、月と地球の間の空間であるシスルナ空間または月以遠を飛翔する衛星群により構成される。
見守りセンター53は、地上に設置された地上設備701ともいう。ここでは、地上設備701として説明する。
地上設備701は、プロセッサ910を備えるとともに、メモリ921、補助記憶装置922、入力インタフェース930、出力インタフェース940、および通信装置950といった他のハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
補助記憶装置922は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置922の具体例は、HDDである。また、補助記憶装置922は、SD(登録商標)メモリカード、CF、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVDといった可搬記憶媒体であってもよい。なお、HDDは、Hard Disk Driveの略語である。SD(登録商標)は、Secure Digitalの略語である。CFは、CompactFlash(登録商標)の略語である。DVDは、Digital Versatile Diskの略語である。
出力インタフェース940は、ディスプレイといった表示機器941のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース940は、具体的には、USB端子またはHDMI(登録商標)(High Definition Multimedia Interface)端子である。ディスプレイは、具体的には、LCD(Liquid Crystal Display)である。
見守り管理プログラムは、見守り管理部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、見守り管理方法は、地上設備701が見守り管理プログラムを実行することにより行われる方法である。
見守り管理プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体あるいは記憶媒体に格納されて提供されてもよい。また、見守り管理プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
衛星30は、衛星制御装置310と通信装置32と推進装置33と姿勢制御装置34と電源装置35とを備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えるが、図3では、衛星制御装置310と通信装置32と推進装置33と姿勢制御装置34と電源装置35について説明する。衛星30は、宇宙物体の一例である。
衛星通信装置32は、地上設備あるいは地上装置と通信する装置である。具体的には、通信装置32は、自衛星に関する各種データを地上装置へ送信する。また、通信装置32は、地上装置から送信される各種コマンドを受信する。
推進装置33は、衛星30に推進力を与える装置であり、衛星30の速度を変化させる。具体的には、推進装置33は、アポジキックモーターまたは化学推進装置、または電気推進装置である。アポジキックモーター(AKM:Apogee Kick Motor)は、人工衛星の軌道投入に使われる上段の推進装置のことであり、アポジモーター(固体ロケットモーター使用時)、またはアポジエンジン(液体エンジン使用時)とも呼ばれている。
化学推進装置は、一液性ないし二液性燃料を用いたスラスタである。電気推進装置としては、イオンエンジンまたはホールスラスタである。アポジキックモーターは軌道遷移に用いる装置の名称であり、化学推進装置の一種である場合もある。
姿勢制御装置34は、衛星30の姿勢と衛星30の角速度と視線方向(Line Of Sight)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34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34は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置34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といった装置である。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・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上装置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35は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置といった機器を備え、衛星30に搭載される各機器に電力を供給する。
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、具体的には、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。
図5は、本実施の形態に係る観測衛星404の構成例を示す図である。
図6は、本実施の形態に係る観測衛星404の構成の別例を示す図である。
なお、図3から図6において、同一名称の構成は同様の機能を有し、その説明を省略する場合がある。
通信衛星401は、通信装置121、推進装置122、電源装置123、およびカメラ124を備える。
例えば、カメラ124は、第1指向アンテナ121Eまたは第2指向アンテナ121Wの指向方向と同じ方向を指向する広角カメラである。
他の宇宙物体は、観測衛星によって観測される宇宙物体とは別の宇宙物体である。
観測衛星404は、観測装置111、衛星制御装置112、通信装置113、推進装置114、姿勢制御装置115、電源装置116、およびカメラ117を備える。
観測装置111は、宇宙物体を観測するための装置である。観測装置111は監視機器ともいう。
カメラ117は、例えば、通信衛星401を指向する広角カメラである。
観測衛星404は、観測装置201、衛星制御装置202、通信装置203、推進装置204、姿勢制御装置205、および電源装置206を備える。
観測装置201は、宇宙物体を光学系で検知する装置である。観測装置201は、観測衛星の軌道高度と異なる高度を飛翔する宇宙物体を光学系で撮影する。具体的には、観測装置201は可視光学センサである。
観測装置201は、観測データを生成する。観測データは、観測装置201が行う観測によって得られるデータである。例えば、観測データは、宇宙物体が映った画像を表すデータに相当する。
衛星制御装置202は、既定の手順、または、地上設備から送信される各種コマンドにしたがって、観測装置201と推進装置204と姿勢制御装置205とを制御する。
通信装置203は、例えば、観測データを地上設備へ送信する。また、通信装置203は、例えば、地上設備から送信される各種コマンドを受信する。
本実施の形態では、主に、図1に示した第2の衛星群602における衛星見守りシステム500の構成および動作について説明する。
本実施の形態において、クリティカルインフラストラクチャ51は、宇宙空間における社会インフラストラクチャである。クリティカルインフラストラクチャ51は、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)を飛翔するインフラストラクチャ衛星511から成るインフラストラクチャ衛星群510により構成される。
見守り衛星群52は、軌道高度2000km以下の軌道を飛翔して、インフラストラクチャ衛星群510を監視するとともに軌道上サービスを実施する見守り衛星521から成る。
インフラストラクチャ毎地上設備54は、地上に設置され、インフラストラクチャ衛星群510の各インフラストラクチャ衛星511と情報授受を実施する地上設備の例である。
見守りセンター53は、地上に設置され、見守り衛星521と情報授受を実施する地上設備の例である。
通信衛星401は、前後を飛翔する通信衛星と通信する。
通信衛星群44は、インフラストラクチャ毎地上設備54といった地上設備と通信する第1の衛星61と、見守り衛星521bと通信する第2の衛星62と、前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星63とを備える。
見守り衛星521bと見守りセンター53とは、通信衛星群44を経由して情報授受を実施する。
図7では、耳の役割を担う見守り衛星521bが、インフラストラクチャ衛星511であり、かつ、口の役割を担う見守り衛星である通信衛星401と通信する。見守り衛星521bと通信する通信衛星401は、第2の衛星62の例である。ここで、耳の役割を担う見守り衛星521bは、目の役割を担う見守り衛星521a、あるいは、手の役割を担う見守り衛星521cであってもよい。
耳の役割を担う見守り衛星521bと第2の衛星62の例である通信衛星401は、インフラストラクチャ衛星同士で通信する第2の通信装置42を備える。
しかし、本実施の形態に係る衛星見守りシステム500によれば、複数通信衛星が相互に通信する環境を具備して、地球の裏側から複数通信衛星を経由して見守り情報を授受できる。よって、見守り情報をいつでもどこでも見守りセンターと授受できるという効果がある。
このためインフラストラクチャ衛星511に対し、デブリといった危険な宇宙物体が接近した場合に、即座に危険回避行動をとることができるという効果がある。
通信衛星群44の各通信衛星401は、軌道高度約1666kmの太陽同期軌道で、1日に12周回する軌道を飛翔する。通信衛星群44は、5機以上の通信衛星401から構成される。
5機の衛星が均等な位相でこの軌道を飛翔した場合に、形成される五角形の内接円半径は地球半径よりも大きくなるので、衛星間の通信視野を確保できる。
大気の影響を無視できる高度を300kmと仮定すれば、6機以上の衛星であれば、地表から高度585km以上の上空で通信回線を確保できるという効果がある。
また、同じ緯度に毎日同じ時刻、2時間毎に再訪するので、地上設備で毎日決まった時刻に2時間毎の頻度で情報授受ができるという効果がある。
通信衛星群44の各通信衛星401は、軌道高度約1248kmの太陽同期軌道で、1日に13周回する軌道を飛翔する。通信衛星群44は、6機以上の通信衛星から構成される。
6機の衛星が均等な位相でこの軌道を飛翔した場合に、形成される六角形の内接円半径は地球半径よりも大きくなるので、衛星間の通信視野を確保できる。
大気の影響を無視できる高度を300kmと仮定すれば、7機以上の衛星であれば、地表から高度491km以上の上空で通信回線を確保できるという効果がある。
同じ緯度に毎日同じ時刻、111分毎に再訪するので、地上設備で毎日決まった時刻に111分毎の頻度で情報授受ができるという効果がある。
通信衛星群44の各通信衛星401は、軌道高度約881kmの太陽同期軌道で、1日に14周回する軌道を飛翔する。通信衛星群44は、7機以上の通信衛星から構成される。
1日に14周回する軌道高度が約881kmであって、軌道傾斜角81°(180°-99°)に設定すると太陽同期軌道となる。
軌道高度881kmで太陽同期する軌道パラメータを設定すれば、1日に14周回する軌道が実現できる。
7機の衛星が均等な位相でこの軌道を飛翔した場合に、形成される六角形の内接円半径は地球半径よりも大きくなるので、衛星間の通信視野を確保できる。
大気の影響を無視できる高度を300kmと仮定すれば、8機以上の衛星であれば、地表から高度327km以上の上空で通信回線を確保できるという効果がある。
なお、軌道傾斜角77°は定義次第で103°と同じである。また、軌道傾斜角79°は定義次第で101°と同じである。また、軌道傾斜角81°は定義次第で99°と同じである。
通信衛星群44は、太陽同期軌道であり、かつ、LST9:00とLST15:00の2軌道面の衛星群により構成される。LSTは、Local Sun Timeの略語である。
地球観測衛星では太陽同期軌道が多用されている。光学衛星では日照条件のよいLST10:30とLST13:30近傍が多用されている。またレーダ衛星では太陽光発電に有利なLST06:00とLST18:00が多用されている。
通信衛星の軌道高度が881kmの場合に、正8角形の内接円は6727kmとなるので、あらゆるLSTの見守り衛星との通信回線が確保可能となる。なお、見守り衛星は、通信衛星群44を通信回線として利用するユーザ衛星でもよい。
このため、通信衛星がLST09:00とLST15:00の2軌道面に配備されていれば、地球観測で多用される衛星群の全てと通信可能になるという効果がある。
図10は、本実施の形態に係る通信衛星群44の通信方式を示す図である。
通信衛星401と見守り衛星521とは、受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受切替装置64を備えた双方向通信端末65を具備する。
見守りセンター53である地上設備701は、見守り衛星521へ送信するコマンドのデータ量αと、見守り衛星521から受信する見守りデータとテレメトリのデータ量βに基づき、見守り衛星521の受信時間と送信時間比がα対βとなるよう送受切替装置64を動作させる。具体的には、地上設備701は、見守り衛星521へ送信するコマンドのデータ量αと、見守り衛星521から受信する見守り報告データのデータ量βに基づき、双方向通信端末65における受信機能が動作する受信動作時間と送信機能が動作する送信動作時間との比がα対βとなるよう送受切替装置64を動作させる。
見守り衛星521と地上設備701とは、通信衛星401を経由して情報授受を実施する。
本実施の形態では、主に、実施の形態1に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態1と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施の形態では、ユーザ衛星531と地上設備702が、インフラストラクチャ衛星群510に含まれる通信衛星群44を介して、情報授受を実施する衛星情報伝送システム501について説明する。
図12は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム501の全体構成例を示す図である。
衛星情報伝送システム501の基本的な構成は、実施の形態1で説明した衛星見守りシステム500と同様である。衛星情報伝送システム501は、実施の形態1で説明した衛星見守りシステム500において、見守り衛星521をユーザ衛星531に、見守りセンター53を地上設備702に置き換えたものと同様である。
インフラストラクチャ衛星群510は、通信衛星群44と、通信衛星群44を通信回線として利用するユーザ衛星531から成るユーザ衛星群530とにより構成される。
通信衛星群44は、地上設備702と通信する第1の衛星61と、ユーザ衛星531と通信する第2の衛星62と、前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星63とを備える。そして、ユーザ衛星531と地上設備702とは、通信衛星群44を経由して情報授受を実施する。
また、本実施の形態に係る通信衛星群44の構成例についても、実施の形態で説明した通信衛星群44の構成例1から構成例4と同様の構成を適用することが可能である。
本実施の形態に係る通信衛星群44の通信方式についても、実施の形態で説明した通信衛星群44の通信方式と同様の通信方式を適用することが可能である。
通信衛星401とユーザ衛星531とは、送受切替装置64を備えた双方向通信端末65を具備する。地上設備702は、ユーザ衛星531へ送信するコマンドのデータ量αと、ユーザ衛星531から受信するユーザ情報データのデータ量βに基づき、ユーザ衛星531の受信時間と送信時間比がα対βとなるよう送受切替装置64を動作させる。
ユーザ衛星531と地上設備702とは、通信衛星群44の各通信装置を経由して情報授受を実施する。
本実施の形態では、主に、実施の形態1,2に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態1,2と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施の形態では、実施の形態1,2で説明した衛星見守りシステム500、あるいは、衛星情報伝送システム501に用いられる地上設備について説明する。地上設備の例は、見守りセンター53が有する地上設備701、インフラストラクチャ毎地上設備54、あるいは、ユーザ衛星531と情報授受を実施する地上設備702である。
実施の形態1,2で説明した衛星見守りシステム500、あるいは、衛星情報伝送システム501に用いられる地上設備は、緯度60°以上に設置され、毎周回、第1の衛星61である「第1」と通信する。
次に、実施の形態1,2で説明した衛星見守りシステム500、あるいは、衛星情報伝送システム501に用いられる通信衛星401の例1について説明する。
通信衛星の例1では、通信衛星401は、地上設備と通信する第1の通信装置41と、インフラストラクチャ衛星同士で通信する3つの第2の通信装置42とを具備する。通信衛星の例1では、通信衛星401は、同一軌道面を飛翔する通信衛星および、見守り衛星またはユーザ衛星と同時に通信する。
また、本実施の形態に係る通信衛星の例1に係る通信衛星によれば、ユーザ衛星と通信した情報をリアルタイムで地上設備に伝送できるという効果がある。
したがって、クリティカルインフラストラクチャ構築途上において、同一軌道面を飛翔する衛星数が少ない状況においても、ユーザ衛星と地上設備の情報授受が可能になるという効果がある。
また通信端末を標準化できるので、トータルコストを低減できるという効果がある。
次に、実施の形態1,2で説明した衛星見守りシステム500、あるいは、衛星情報伝送システム501に用いられる通信衛星の例2について説明する。
通信衛星の例2では、通信衛星401は、地上設備と通信する第1の通信装置41と、インフラストラクチャ衛星同士で通信する第2の通信装置42と、見守り衛星521またはユーザ衛星531と通信する第3の通信装置43とを備える。
通信衛星の例2では、通信衛星401は、地上設備と通信する第1の通信装置を1式と、軌道面前後を飛翔するインフラストラクチャ衛星間と通信する第2の通信装置を2式と、見守り衛星またはユーザ衛星と通信する第3の通信装置を1式具備する。これにより、ユーザ衛星と通信した情報をリアルタイムで地上設備に伝送できるという効果がある。
したがって、クリティカルインフラストラクチャ構築途上において、同一軌道面を飛翔する衛星数が少ない状況においても、ユーザ衛星と地上設備の情報授受が可能になるという効果がある。
また見守り衛星あるいはユーザ衛星の端末を専用とすることで、開口径の小さい小型端末でも通信が可能になるので、見守り衛星あるいはユーザ衛星を小型衛星で実現できるという効果がある。
本実施の形態では、主に、実施の形態1から3に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態1から3と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図18は、本実施の形態に係る監視システム502の構成例を示す図である。
監視システム502では、地球、飛翔体、および宇宙物体を監視する第1の衛星コンステレーション810の構成衛星811が、第2の衛星コンステレーション820の構成衛星812を介して、地上設備と衛星情報の情報授受を実施する。
地上設備は、第1の衛星コンステレーション810を構成する構成衛星と情報授受を実施する。
第2の衛星コンステレーション820は、軌道高度800km以上の太陽同期軌道を略均等配置で飛翔し、同一軌道面の前後を飛翔する衛星と通信する6機以上の通信衛星からなる通信衛星群が連携して、衛星情報を中継する。すなわち、第2の衛星コンステレーション820の構成衛星は、6機以上の通信衛星からなる通信衛星群である。
また静止軌道上のデータ中継衛星を経由するよりも短時間に情報授受できるという効果がある。
また第2の衛星コンステレーションの衛星機数を増やすことにより、同時にデータ授受できる地上設備の数を増やすことができる。よって、同時に多数の監視対象に対する対処行動が可能になるという効果がある。
第1の衛星コンステレーション810の例1は、軌道高度1000km以上6000km以下の傾斜円軌道を1日に複数周回する衛星コンステレーションである。第1の衛星コンステレーション810に含まれる複数の構成衛星によって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れており、各軌道面の飛翔位置が同期制御されている。
各構成衛星が地球を1日に周回する回数を「N」とする。
第1の衛星コンステレーション810は、N機の構成衛星を備える。
各構成衛星は、傾斜円軌道を移動し、地球を1日にN周回する。各構成衛星が移動する軌道が成す面を軌道面と称する。
N機の構成衛星によって形成されるN個の軌道面は、互いの法線がアジマス方向においてN分の360度ずつずらされている。言い換えると、アジマス成分の相対角度がN分の360度ずつずれている。アジマス方向は、構成衛星の進行方向に相当する。つまり、アジマス方向は、経度方向、東西方向に相当する。
各構成衛星は、地球を1日に8周回する。
8つの軌道面の各法線は、互いにアジマス成分の相対角度が45度ずつずれている。
第1の衛星コンステレーション810の例2は、近地点高度300km以上遠地点高度6000km以下の太陽同期非凍結楕円軌道を飛翔する。第1の衛星コンステレーション810に含まれる複数の構成衛星によって形成される複数の軌道面は、互いの長径のアジマス方向成分が均等な角度ずつずれている。
図20は、軌道面の法線方向から見た第1の衛星コンステレーション810の例2を示している。
第1の衛星コンステレーション810は、複数の構成衛星(A~C)を備える。各構成衛星は太陽同期の楕円軌道を周回する。各楕円軌道は高離心率と軌道傾斜角とを有する。つまり、各構成衛星の軌道は、太陽同期軌道であり、かつ、傾斜軌道であり、かつ、楕円軌道である。また、各構成衛星の楕円軌道は非凍結軌道である。つまり、各構成衛星の楕円軌道は凍結軌道ではなく、時間の経過と共に各楕円軌道の長軸が軌道面内で地球を中心に回転する。
近地点では、短時間ではあるが高分解能で監視を行うことができる。
遠地点では、低分解能ではあるが長時間の監視を行うことができる。
各楕円軌道の長軸は太陽102に対して回転するが、3つの楕円軌道の相対関係は維持される。
第1の衛星コンステレーション810の例3は、赤道上空軌道を1日に複数周回し、アジマス方向成分が均等な角度ずつずれて飛翔位置が同期制御される。
図19の第1の衛星コンステレーション810の例1では、各構成衛星は、傾斜円軌道を移動し、地球を1日にN周回するとした。
一方、第1の衛星コンステレーション810の例3では、各構成衛星は、赤道上空軌道を移動し、地球を1日にN周回する。
各構成衛星は、傾斜円軌道を移動し、地球を1日にN周回する。そして、各構成衛星が移動する軌道面は、アジマス方向成分が均等な角度ずつずれて飛翔位置が同期制御される。
図21は、本実施の形態に係る第2の衛星コンステレーション820の例4の構成例を示す図である。
第2の衛星コンステレーション820の例4は、地上設備と通信する第1の衛星61と、第1の衛星コンステレーション810を構成する構成衛星と通信する第2の衛星62と、前後を飛翔する衛星との通信のみを実施する第3の衛星63とを含む。
第2の衛星コンステレーション820の例5は、太陽同期軌道であり、かつ、LST09:00とLST15:00との各軌道面を飛翔する6機以上の通信衛星から成る通信衛星群が連携して、衛星情報を中継する。
通信衛星の軌道高度が881kmの場合に、正8角形の内接円は6727kmとなるので、あらゆるLSTの見守り衛星との通信回線が確保可能となる。なお、見守り衛星は、通信衛星群44を通信回線として利用するユーザ衛星でもよい。
このため、図18に示すように、第2の衛星コンステレーション820の構成衛星がLST09:00とLST15:00の2軌道面に配備されていれば、地球観測で多用される衛星群の全てと通信可能になるという効果がある。
本実施の形態に係る監視システム502の地上設備は、移動体であってもよい。
例えば、超音速で滑空する飛翔体の発射探知をした場合、直接対処行動をする航空機、UAV(unmanned aerial vehicle)、艦船、あるいは車両といった移動体に情報伝送するのが、短時間の対処行動を実施する上で合理的である。
本実施の形態では、主に、実施の形態1から4に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態1から4と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施の形態では、主に、衛星情報伝送システム501の通信方式について説明する。
図22は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム501の構成例を示す図である。
図23は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム501の全体構成例を示す図である。
本実施の形態に係る衛星情報伝送システム501は、地球を周回するユーザ衛星群を構成するユーザ衛星531と地上設備702との間の衛星情報を中継する。
衛星情報伝送システム501は、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO)における太陽同期軌道を、略均等配置で周回し、同一軌道面の前後を飛翔する通信衛星と通信する6機以上の通信衛星から成る通信衛星群44を備える。
通信衛星401は、前後を飛翔する通信衛星と通信する。
光通信は光通信端末544により実施する。また、電波通信は電波通信端末542により実施する。
地上設備と通信衛星は相対位置関係が大きく変動するので時々刻々変動する指向方向をリアルタイム高精度制御する必要がある。
またユーザ衛星と通信衛星の相対位置関係が大きく変動する場合にも、同様に時々刻々変動する指向方向をリアルタイム高精度制御する必要がある。
相対位置変動が大きい場合には、通信可能時間も限定されるため、大容量通信をする必要がある。
電波通信では、遠距離の高速大容量データ伝送を実現する場合は、前記光通信と同様に、電波のメインビームの中心軸を高精度に合わせる必要がある。しかし、近傍通信、低速通信、あるいはデータ量の限定的な通信においては固定アンテナあるいは無指向性アンテナにより、高精度な軸合わせをしない通信も可能である。
さらに常時通信可能なので、低速通信であっても時間をかければ大容量の通信ができるという効果がある。
前後の衛星間を高精度指向制御が不要の電波通信で実現すれば、第1の衛星が地上設備と光通信する場合も、第3の衛星がユーザ衛星と光通信する場合も、同時に高精度指向制御する通信対象が1つに限定される。よって、指向制御が容易であり、通信が途絶するリスクも十分小さく抑制できるという効果がある。
衛星情報伝送システム501の通信方式例2では、前後を飛翔する通信衛星間の電波をスペクトル拡散する。
同一軌道を飛翔する前後の衛星が電波通信する場合に、前方ないし後方を飛翔する複数衛星が電波干渉、ないし誤送信するリスクがあるという課題がある。スペクトル拡散して、所望の衛星信号だけを復元することにより、電波干渉ないし誤送信を回避できるという効果がある。
衛星情報伝送システム501の通信方式例3では、通信衛星は、前後を飛翔する通信衛星と通信する送受切替機能付き双方向通信端末65を具備する。
通信衛星が前方衛星への送信端末と、後方衛星からの受信端末を具備して、同一軌道で全ての衛星が前後の衛星と通信すれば、衛星情報伝送システムとして成立する。しかしながら衛星を軌道投入する整備段階、あるいは、軌道上で故障が発生した場合には、通信が途絶するリスクが高いという課題がある。送受信切替機能付き双方向通信端末65を具備していれば、軌道上で全ての衛星が揃っていなくても、衛星情報伝送が可能になるという効果がある。
衛星情報伝送システム501の通信方式例4では、通信衛星は、送信と受信で異なる偏波を採用する。
前後の通信衛星との相対位置と相対姿勢は維持しているので、送受信で異なる偏波を採用することにより、電波干渉あるいは誤送信のリスクが解消できるという効果がある。
衛星情報伝送システム501の通信方式例5では、通信衛星群44は、地上設備と光通信するとともに、ユーザ衛星と光通信する第4の衛星を具備する。
緊急性を有する衛星情報について、ユーザ衛星と地上設備との情報授受を1機の衛星が同時に実施すれば、遅延時間最小に抑制できるという効果がある。
同時に2つの対象と高精度指向制御をする必要があるので技術難度は高く、高コストシステムになる。しかし、仮に前後衛星との通信も光通信であって、4機の異なる対象と高精度指向制御する場合と比較して、各段に実用が容易であり、低コストになるという効果がある。
また緊急性がない場合には、ユーザ衛星と地上設備が同時に通信可能な飛翔位置は限定的であるので、1機の衛星が双方との通信機能を具備し、時分割的に通信をすれば、同時に高精度指向制御する対象は1つに限定できる。
図24は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム501の通信方式例6を示す図である。
第4の衛星644は、地上設備702との光通信とユーザ衛星531との光通信とを同一の光通信端末544で共用する。第4の衛星644は、衛星進行方向軸回りに回転し、地上設備702との光通信とユーザ衛星531との光通信とを時分割して実施する。
さらに、ユーザ衛星および地上設備との通信端末を標準化すれば、コスト低減効果がある。
軌道上に十分な数の通信衛星が飛翔し、進行方向軸回りに回転しても電波視野から逸脱しない場合に有効である。
本実施の形態に係る地上設備702は、移動体であってもよい。
緊急性を有する衛星情報について、固定地上設備から移動体に伝送する必要がある場合に、直接通信衛星から移動体に衛星情報伝送をすれば遅延時間最小に抑制できるという効果がある。飛翔体の発射探知をしてから対処行動を指示するような、秒単位の時間遅延もリスク増加に繋がるような場合に有効である。
本実施の形態では、主に、実施の形態1から5に追加する点あるいは異なる点について説明する。なお、実施の形態1から5と同様の構成には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
本実施の形態では、主に、実施の形態1から5で説明した太陽同期軌道を飛翔する衛星を用いた、通信衛星コンステレーション、衛星コンステレーション、および、衛星情報伝送システムの構成について説明する。
図25は、本実施の形態に係る人工衛星80の構成例を示す図である。
本実施の形態に係る人工衛星80は、AI(Artificial Intelligence)を具備する計算機またはスーパーコンピュータと、クラウドサーバまたはエッジサーバの少なくともひとつを情報処理装置81として具備する。
人工衛星80は、LST06:00またはLST18:00の太陽同期軌道を飛翔する。このとき、人工衛星80は、太陽光入射側に太陽電池が指向し、太陽光入射の反対側に情報処理装置81の放熱面を具備する。人工衛星80は、太陽光入射側に太陽電池が指向し、太陽光入射の反対側に、例えば、計算機あるいはエッジサーバの放熱面を具備する。
また、LST06:00またはLST18:00の軌道では、軌道面の法線ベクトルが太陽方向を指向する軌道となるため、低軌道周回衛星であっても地球の陰にならずに常時太陽光が照射される。なお厳密には地軸の傾斜に起因して法線ベクトルが太陽方向から傾斜するが、その影響は軽微である。
太陽同期軌道のLST06:00またはLST18:00はドーンダスク軌道とも呼ばれる。このドーンダスク軌道は、低軌道周回衛星でありながら、地球の陰に入らず、常時太陽電池による発電ができる。さらに、ドーンダスク軌道は、太陽入射の反対側は常に深い宇宙を指向するので、放射冷却による排熱性能に優れた軌道である。このため、ドーンダスク軌道では、大電力の確保と高発熱機器の排熱とができるという効果がある。
情報処理装置81は、高発熱機器の例である。
さらに、スーパーコンピュータあるいはクラウドサーバを人工衛星80に具備して、集中的計算装置を宇宙空間に整備することにより、地上システムの負荷を軽減してSDGsに貢献できるという効果がある。
IOTは、Internet of Thingsの略語である。SDGsは、Sustainable Development Goalsの略語である。
図26は、本実施の形態に係る通信衛星コンステレーション801の構成例を示す図である。
通信衛星コンステレーション801は、LST06:00またはLST18:00の太陽同期軌道を飛翔する衛星コンステレーションである。
通信衛星コンステレーション801は、地上との通信装置を具備する通信衛星を含む。通信衛星は、人工衛星80の例である。
また、通信衛星コンステレーション801は、同一軌道面の前後を飛翔する通信衛星同士が通信する通信装置を具備して円環状通信網を形成する。
図27は、本実施の形態に係る衛星コンステレーション802の構成例を示す図である。
図27では、衛星コンステレーション802では、衛星はエッジサーバを具備している。
衛星コンステレーション802は、LST06:00またはLST18:00の太陽同期軌道を飛翔する。
衛星コンステレーション802は、衛星を具備する。衛星は、人工衛星80の例である。
衛星は、地上との通信装置を具備する。
図28では、衛星コンステレーション802は、通信衛星と、スーパーコンピュータを具備した衛星と、クラウドサーバを具備した衛星とから構成される。
図28の衛星コンステレーション802によれば、軌道上で解析処理した結果を地上のユーザに送達できるので、地上システムの負担を軽減できるという効果がある。
図29は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム503の例1の構成例を示す図である。
図29では、衛星情報伝送システム503を太陽方向から見ている状態を示している。
ユーザ衛星群は、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO)を飛翔するユーザ衛星から成る。
通信衛星群は、LST06:00またはLST18:00の太陽同期軌道を飛翔する複数の通信衛星から成る。
通信衛星群の各衛星は、人工衛星80の例である。
ユーザ衛星と地上設備とは、通信衛星群を経由して情報授受を実施する。
衛星情報伝送システム503の例1によれば、円環状通信網を経由して高緯度帯に設置された地上設備に衛星情報を迅速に伝送できるという効果がある。
なお、飛翔体追跡システムを構成する構成するユーザ衛星には、赤外検出装置を具備する監視衛星および傾斜軌道に形成された通信衛星群が含まれる。
図30は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム503の例2の構成例を示す図である。
図30では、衛星情報伝送システム503を北極から見ている状態を示している。
第2の通信コンステレーション832は、太陽同期軌道を飛翔する。また、第2の通信コンステレーション832は、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する。
第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832との各衛星は、第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832とを経由して衛星情報を地上設備に伝送する。
ユーザ衛星は、第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832とを経由して衛星情報を地上設備に伝送してもよい。
太陽同期衛星が極域通過時に通信視野を確保できる高緯度帯に地上設備があれば、太陽同期の1軌道面だけで、赤道上空衛星が取得した衛星情報をほぼリアルタイムで地上設備に伝送できるという効果がある。
なお、第1の通信コンステレーションと第2の通信コンステレーションとが、それぞれユーザ衛星との通信装置を具備してもよいことは言うまでもない。
図31は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム503の例3の構成例を示す図である。
図31では、衛星情報伝送システム503を北極から見ている状態を示している。
第2の通信コンステレーション832は、太陽同期軌道を飛翔する。また、第2の通信コンステレーション832は、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する。
第3の通信コンステレーション833は、傾斜軌道を飛翔する。また、第3の通信コンステレーション833は、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する。
第2の通信装置は、第1の通信コンステレーションと第2の通信コンステレーション、または、第2の通信コンステレーションと第3の通信コンステレーション、または、第3の通信コンステレーションと第1の通信コンステレーション、とが通信するための通信装置である。
ユーザ衛星は、第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832と第3の通信コンステレーション833との少なくとも2つを経由して衛星情報を地上設備に伝送してもよい。
図32は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム503の例4の構成例を示す図である。
図32では、衛星情報伝送システム503を北極から見ている状態を示している。
第2の通信コンステレーション832は、第1の通信コンステレーション831aとは異なるLSTの太陽同期軌道を飛翔する。また、第2の通信コンステレーション832は、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する。
第1の通信コンステレーション831aと第2の通信コンステレーション832との各衛星は、第1の通信コンステレーション831aと第2の通信コンステレーション832を経由して衛星情報を地上設備に伝送する。
図33は、本実施の形態に係る衛星情報伝送システム503の例5の構成例を示す図である。
図33では、衛星情報伝送システム503を赤道上空から見ている状態を示している。
第2の通信コンステレーション832aは、傾斜軌道を飛翔する。また、第2の通信コンステレーション832aは、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する。
第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832aとの各衛星は、第1の通信コンステレーション831と第2の通信コンステレーション832aを経由して衛星情報を地上設備に伝送する。
また、実施の形態1から6のうち、複数の部分あるいは実施例を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、1つの部分あるいは実施例を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態1から6では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
Claims (32)
- 宇宙空間における社会インフラストラクチャであるクリティカルインフラストラクチャであって、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)を飛翔するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
軌道高度2000km以下の軌道を飛翔して、前記インフラストラクチャ衛星群を監視するとともに軌道上サービスを実施する見守り衛星から成る見守り衛星群と、
地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群の各インフラストラクチャ衛星と情報授受を実施する地上設備と、
地上に設置され、前記見守り衛星と情報授受を実施する見守りセンターと
を備え、
前記インフラストラクチャ衛星群は、通信衛星から成る通信衛星群を含み、
前記通信衛星群は、
1日に整数周回する太陽同期軌道となる軌道高度と軌道傾斜角を有する軌道を均等配置で飛翔し、
前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記通信衛星群は、
前記地上設備と通信する第1の衛星と、
前記見守り衛星と通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を備え、
前記見守り衛星と前記見守りセンターとは、
前記通信衛星群を経由して情報授受を実施する衛星見守りシステム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度1666kmの太陽同期軌道で、1日に12周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
5機以上の通信衛星から構成される請求項1に記載の衛星見守りシステム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度1248kmの太陽同期軌道で、1日に13周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
6機以上の通信衛星から構成される請求項1に記載の衛星見守りシステム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度881kmの太陽同期軌道で、1日に14周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
7機以上の通信衛星から構成される請求項1に記載の衛星見守りシステム。 - 前記通信衛星群は、
太陽同期軌道であり、かつ、LST(Local Sun Time)9:00とLST15:00の2軌道面の衛星群により構成される請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の衛星見守りシステム。 - 前記通信衛星と前記見守り衛星とは、
受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受切替装置を備えた双方向通信端末を具備し、
前記見守りセンターは、
前記見守り衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、前記見守り衛星から受信する見守り報告データのデータ量βに基づき、前記双方向通信端末における前記受信機能が動作する受信動作時間と前記送信機能が動作する送信動作時間との比がα対βとなるよう前記送受切替装置を動作させ、
前記見守り衛星と前記見守りセンターとは、前記通信衛星を経由して情報授受を実施する請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の衛星見守りシステム。 - 宇宙空間における社会インフラストラクチャであるクリティカルインフラストラクチャであって、軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)を飛翔するインフラストラクチャ衛星から成るインフラストラクチャ衛星群により構成されるクリティカルインフラストラクチャと、
地上に設置され、前記インフラストラクチャ衛星群の各インフラストラクチャ衛星と情報授受を実施する地上設備と
を備え、
前記インフラストラクチャ衛星群は、
通信衛星から成る通信衛星群と、
前記通信衛星群を通信回線として利用するユーザ衛星から成るユーザ衛星群とにより構成され、
前記通信衛星群は、
1日に整数周回する太陽同期軌道となる軌道高度と軌道傾斜角を有する軌道を均等配置で飛翔し、
前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記通信衛星群は、
前記地上設備と通信する第1の衛星と、
前記ユーザ衛星と通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を備え、
前記ユーザ衛星と前記地上設備とは、
前記通信衛星群を経由して情報授受を実施する衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度1666kmの太陽同期軌道で、1日に12周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
5機以上の通信衛星から構成される請求項7に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度1248kmの太陽同期軌道で、1日に13周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
6機以上の通信衛星から構成される請求項7に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星群の各通信衛星は、
軌道高度881kmの太陽同期軌道で、1日に14周回する軌道を飛翔し、
前記通信衛星群は、
7機以上の通信衛星から構成される請求項7に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星群は、
太陽同期軌道であり、かつ、LST(Local Sun Time)9:00とLST15:00の2軌道面の衛星群により構成される請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星と前記ユーザ衛星とは、
受信機能と送信機能とを切り替えることによって受信と送信とを実現する送受切替装置を備えた双方向通信端末を具備し、
前記地上設備は、
前記ユーザ衛星へ送信するコマンドのデータ量αと、前記ユーザ衛星から受信するユーザ情報データのデータ量βに基づき、前記双方向通信端末における前記受信機能が動作する受信動作時間と前記送信機能が動作する送信動作時間との比がα対βとなるよう前記送受切替装置を動作させ、
前記ユーザ衛星と前記地上設備とは、前記通信衛星群の各通信装置を経由して情報授受を実施する請求項7から請求項11のいずれか1項に記載の衛星情報伝送システム。 - 3機以上の衛星から成る衛星群が連携して地球、飛翔体、および宇宙物体を監視する第1の衛星コンステレーションと、
前記第1の衛星コンステレーションを構成する衛星と情報授受を実施する地上設備と、
軌道高度800km以上の太陽同期軌道を均等配置で飛翔し、同一軌道面の前後を飛翔する衛星と通信する6機以上の通信衛星からなる通信衛星群が連携して、衛星情報を中継する第2の衛星コンステレーションと
を備え、
前記第1の衛星コンステレーションを構成する衛星は、
前記第2の衛星コンステレーションを経由して前記地上設備との情報授受を実施する監視システム。 - 前記第1の衛星コンステレーションは、
軌道高度1000km以上6000km以下の傾斜円軌道を1日に複数周回し、
前記第1の衛星コンステレーションに含まれる複数の衛星によって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れており、各軌道面の飛翔位置が同期制御されている請求項13に記載の監視システム。 - 前記第1の衛星コンステレーションは、
近地点高度300km以上遠地点高度6000km以下の太陽同期非凍結楕円軌道を飛翔し、
前記第1の衛星コンステレーションに含まれる複数の衛星によって形成される複数の軌道面は、
互いの長径のアジマス方向成分が均等な角度ずつずれている請求項13に記載の監視システム。 - 前記第1の衛星コンステレーションは、
赤道上空軌道を1日に複数周回し、アジマス方向成分が均等な角度ずつずれて飛翔位置が同期制御される請求項13に記載の監視システム。 - 前記第2の衛星コンステレーションは、
前記地上設備と通信する第1の衛星と、
前記第1の衛星コンステレーションを構成する衛星と通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を含む請求項13から請求項16のいずれか1項に記載の監視システム。 - 前記第2の衛星コンステレーションは、
太陽同期軌道であり、かつ、LST(Local Sun Time)09:00とLST15:00との各軌道面を飛翔する6機以上の通信衛星から成る通信衛星群が連携して、前記衛星情報を中継する請求項13から請求項17のいずれか1項に記載の監視システム。 - 前記地上設備は、移動体である請求項13から請求項18のいずれか1項に記載の監視システム。
- 地球を周回するユーザ衛星群を構成するユーザ衛星と地上設備との間の衛星情報を中継する衛星情報伝送システムであって、
軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)における太陽同期軌道を、均等配置で周回し、同一軌道面の前後を飛翔する通信衛星と通信する6機以上の通信衛星から成る通信衛星群を備え、
前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記通信衛星群は、
前記地上設備と光通信する第1の衛星と、
前記ユーザ衛星と光通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を具備し、
前後を飛翔する通信衛星間を電波通信する衛星情報伝送システム。 - 前後を飛翔する通信衛星間の電波をスペクトル拡散する請求項20に記載の衛星情報伝送システム。
- 前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信する送受切替機能付き双方向通信端末を具備する請求項20に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星は、
送信と受信で異なる偏波を採用する請求項20から請求項22のいずれか1項に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記通信衛星群は、
前記地上設備と光通信するとともに、前記ユーザ衛星と光通信する第4の衛星を具備する請求項20から請求項23のいずれか1項に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記第4の衛星は、
前記地上設備との光通信と前記ユーザ衛星との光通信とを同一の通信装置で共用し、衛星進行方向軸回りに回転し、前記地上設備との光通信と前記ユーザ衛星との光通信とを時分割して実施する請求項24に記載の衛星情報伝送システム。 - 前記地上設備が移動体である請求項20から請求項25のいずれか1項に記載の衛星情報伝送システム。
- 地球を周回するユーザ衛星群を構成するユーザ衛星と地上設備との間の衛星情報を中継する衛星情報伝送システムであって、
軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道(LEO:Low Earth Orbit)における太陽同期軌道を、均等配置で周回し、同一軌道面の前後を飛翔する通信衛星と通信する6機以上の通信衛星から成る通信衛星群を備え、
前記通信衛星は、
前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記通信衛星群は、
前記地上設備と電波通信する第1の衛星と、
前記ユーザ衛星と光通信する第2の衛星と、
前後を飛翔する通信衛星との通信のみを実施する第3の衛星と
を具備し、
前後を飛翔する通信衛星間を電波通信する衛星情報伝送システム。 - 軌道高度500km以上2000km以下の地球周回軌道であるLEO(LowEarth Orbit)を飛翔するユーザ衛星から成るユーザ衛星群と、
LST06:00またはLST18:00の太陽同期軌道を飛翔する複数の通信衛星から成る通信衛星群と、
地上設備と、
により構成される衛星情報伝送システムであって、
前記通信衛星群は、各通信衛星が前後を飛翔する通信衛星と通信し、
前記地上設備と通信する第1の衛星と、前記ユーザ衛星と通信する第2の衛星と、を備え、
前記ユーザ衛星と前記地上設備とは、
前記通信衛星群を経由して情報授受を実施する衛星情報伝送システム。 - 赤道上空軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第1の通信コンステレーションと、
太陽同期軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第2の通信コンステレーションと、
地上設備と、
により構成され、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとの各衛星は、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとが通信する第2の通信装置を具備し、前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとを経由して衛星情報を地上設備に伝送する衛星情報伝送システム。 - 赤道上空軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第1の通信コンステレーションと、
太陽同期軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第2の通信コンステレーションと、
傾斜軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第3の通信コンステレーションと、
地上設備と、
により構成され、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションと前記第3の通信コンステレーションとの各衛星は、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーション、または、前記第2の通信コンステレーションと前記第3の通信コンステレーション、または、前記第3の通信コンステレーションと前記第1の通信コンステレーション、とが通信する第2の通信装置を具備し、前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションと前記第3の通信コンステレーションとの少なくとも2つを経由して衛星情報を地上設備に伝送する衛星情報伝送システム。 - 太陽同期軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第1の通信コンステレーションと、
前記第1の通信コンステレーションとは異なるLST(Local Sun Time)の太陽同期軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第2の通信コンステレーションと、
地上設備と、
により構成され、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとの各衛星は、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとが極域近傍通過時に通信する第2の通信装置を具備し、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションを経由して衛星情報を地上設備に伝送する衛星情報伝送システム。 - 赤道上空軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第1の通信コンステレーションと、
傾斜軌道を飛翔し、同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する第1の通信装置を具備する複数の衛星が円環状通信網を形成する第2の通信コンステレーションと、
地上設備と、
により構成され、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとの各衛星は、
前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションとが通信する第2の通信装置を具備し、前記第1の通信コンステレーションと前記第2の通信コンステレーションを経由して衛星情報を地上設備に伝送する衛星情報伝送システム。
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