JP7422889B2

JP7422889B2 - 衛星情報伝送システム、通信衛星、地上設備及び衛星通信システム

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Publication number: JP7422889B2
Application number: JP2022551134A
Authority: JP
Inventors: 久幸迎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2021-05-11
Publication date: 2024-01-26
Anticipated expiration: 2041-05-11
Also published as: WO2022064720A1; WO2022064755A1; US20230353241A1; JPWO2022064755A1

Description

本開示は、衛星情報を伝送する衛星情報伝送システム、通信衛星、地上設備及び衛星通信システムに関する。

従来では衛星コンステレーションを用いた監視システムがある（例えば特許文献１）。監視システムで取得した情報を、複数の軌道面からなる極軌道または複数の軌道面からなる傾斜軌道の衛星コンステレーションで構成される伝送システムで地上に伝送する場合は、軌道面の最北端ないし最南端において軌道が左右に入れ替わるため、通信回線を途絶せずに維持するのが難しいという課題がある。

国際公開第２０１７／１７５６９６号パンフレット

本開示は、複数の軌道面からなる極軌道または複数の軌道面からなる傾斜軌道の衛星コンステレーションで伝送システムを形成する際に、軌道面の最北端ないし最南端において軌道が左右に入れ替わる場合にも、通信回線が途絶しない伝送システムの提供を目的とする。

本開示に係る衛星情報伝送システムは、ユーザ衛星と地球の地上設備との間の衛星情報を中継して伝送する衛星情報伝送システムである。
本開示に係る衛星情報伝送システムでは、
衛星間で通信する衛星間通信装置を有する通信衛星が、
同一の軌道面に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面を飛翔することで衛星コンステレーションを形成し、
前記複数の軌道面に配置される前記通信衛星のうち１機以上の通信衛星が、
前記ユーザ衛星と通信するユーザ間通信装置を有し、
前記複数の軌道面に配置される各通信衛星は、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を前記通信衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を前記通信衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第一の光通信端末と、
同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第二の光通信端末と、
東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第三の光通信端末と、
西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第四の光通信端末と、
を有し、
前記第三の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、
前記第四の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上であり、
前記第一の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第三の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上になく、
かつ、
前記第二の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第四の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。

本開示によれば、少ない衛星数で全球常時監視が可能であり、空間分解能及び監視性能のような監視性能の高い監視システムの提供を提供できる。

実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム１０を示す図。実施の形態１の図で、軌道面１２に８機の通信衛星２０を配置した状態を示す図。実施の形態１の図で、同一軌道面における、前後の通信衛星との光通信リンク７１を示す図。実施の形態１の図で、２４面の軌道面１２を有する極軌道を北極側からみた図。実施の形態１の図で、２４面の軌道面１２を有する傾斜軌道を北極側からみた図。実施の形態１の図で、通信衛星２０Ｂが通信衛星２０Ａ，２０Ｃと光通信し、かつ、通信衛星２０Ｄ及び通信衛星２０Ｅと光通信する状況を示す図。実施の形態１の図で、傾斜軌道において、軌道１３Ａ及び軌道１３Ｂを飛翔する通信衛星２０の位置変化を示す図。実施の形態１の図で、軌道面の最北端において軌道が左右に入れ替わることにより生じる、通信方向の逆転を示す図。実施の形態１の図で、図８から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２０Ｇを抜きだした図。実施の形態１の図で、図８における位置４Ｇでの通信困難をなくす方式を示す図。実施の形態１の図で、図１０から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２０Ｇを抜きだした図。実施の形態１の図で、通信衛星２０における通信端末の配置を示す図。実施の形態１の図で、Ａｚｉｍｕｔｈ回転方向とＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転方向を示す図。実施の形態１の図で、隣接する長径を順番に並べて配置した図。実施の形態１の図で、通信衛星３０の４面図。実施の形態１の図で、図１５から第一の光通信端末５１Ｃ及び第二の光通信端末５２Ｃの通信視野を抜き出した図。実施の形態１の図で、図１５から第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの通信視野を抜き出した図。実施の形態１の図で、図１５から地上間通信装置６１Ｃの通信視野６１を抜き出した図。実施の形態１の図で、図１９は、図１５からユーザ間通信装置６２Ｃの通信視野６２を抜き出した図。実施の形態１の図で、２周波共用型の標準光通信端末を示す図。実施の形態１の図で、光通信端末の構成を説明する図。実施の形態１の図で、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０どうしのオフセットを説明する図。実施の形態１の図で、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０どうしのオフセットを説明する図。

以下、実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。

実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊

以下の実施の形態では、衛星の進行方向及び地心方向を以下のように定める。右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を衛星の地心方向＋Ｚとする。
以下の実施の形態１では図面において通信衛星に重ねて付している矢印は、通信衛星の－飛翔方向を示している。

＜監視システム５０１：傾斜軌道＞
図１から図７を参照して，衛星情報伝送システム１０を説明する。衛星情報伝送システム１０では、軌道面１２は極軌道または傾斜軌道を想定する。

＜衛星情報伝送システム１０＞
図１は、衛星情報伝送システム１０を示す。衛星情報伝送システム１０は、ユーザ衛星４０と地球６００の地上設備５００との間の衛星情報を中継して伝送するシステムである。衛星情報伝送システム１０では、通信衛星２０が、同一の軌道面１２に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面１２を飛翔することで衛星コンステレーション１１を形成する。図１では一つの軌道面１２に３０機程度の通信衛星２０が配置されているが、同一の軌道面１２には少なくとも８機の通信衛星２０が配置されればよい。通信衛星２０は、衛星間で通信する衛星間通信装置を有する。また、複数の軌道面１２に配置される少なくとも６４機の通信衛星２０のうち、１機以上の通信衛星２０が、ユーザ衛星４０と通信するユーザ間通信装置を有する。ユーザ間通信装置を有する通信衛星２０は、以後、通信衛星３０と表記する。また、通信衛星２０は、地上設備５００と通信する地上間通信装置を備えてもよい。

＜衛星間通信装置＞
以下の実施の形態１では、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃが登場する。これらは、衛星間通信装置である。また、以下の実施の形態１では、通信衛星３０に配置された地上間通信装置６１Ｃ及びユーザ間通信装置６２Ｃが登場する。

＜衛星間通信の概要＞
図２は、軌道面１２に８機の通信衛星２０を配置した状態を示す。軌道高度３００ｋｍ以上の一つの軌道面に８機以上の通信衛星２０を均等に配置して、通信衛星２０が前後の通信衛星２０と通信すれば、通信衛星２０どうしが連続して通信接続された通信回線が形成できる。いずれかの通信衛星２０が地上設備５００と通信をすれば、軌道面１２に配置されたどの通信衛星２０の衛星情報も地上設備５００へ伝送可能となる。機数が少ない場合は通信経路と地球表面接線との距離が近づくので、軌道高度を高高度にする必要がある。多数機を配備する場合には、少なくとも軌道高度３００ｋｍであれば、大気の影響を受けずに通信回線を形成できる。

図３は、傾斜軌道の同一の軌道面１２における、通信衛星２０の前後の通信衛星との、光通信リンク７１を示す。図３のように形成される傾斜軌道の軌道１３を、経度方向に均等に多数配備して、隣接軌道の通信衛星とも通信回線を形成すれば、全球を網羅する通信ネットワークを形成できる。
図４は、２４面の軌道面１２を有する極軌道を北極側からみた図である。
図５は、２４面の軌道面１２を有する傾斜軌道を北極側からみた図である。極軌道または傾斜軌道では、隣接軌道との相対距離は赤道上空で最大となる。８軌道面以上であれば隣接軌道間の通信は可能である。軌道面数が多いほど低軌道高度でも通信回線が成立する。図４に示す極軌道の場合は、極域で通信衛星の密集領域が発生するが、中緯度帯においては軌道面の交差は発生しない。一方、図５に示すように、傾斜軌道の場合は極域の密集は緩和されるが、中緯度帯に軌道面の交差が多数存在する。各通信衛星は光通信リンク７１で接続されている。

図６は、軌道１３Ｂの通信衛星２０Ｂが前後の通信衛星２０Ａ，２０Ｃと光通信し、かつ、隣接する軌道１３Ａの通信衛星２０Ｄ及び隣接する軌道１３Ｃの通信衛星２０Ｅと光通信する状況を示す。
図７は、傾斜軌道において、軌道１３Ａ及び軌道１３Ｂを飛翔する通信衛星２０の位置変化を示す。軌道１３Ｂを飛翔する通信衛星２０は破線で示している。最北端に到達前では、軌道１３Ｂの通信衛星２０は、軌道１３Ａの通信衛星２０の飛翔方向に対して右側に位置する。そして、軌道１３Ａの通信衛星２０及び軌道１３Ｂの通信衛星２０が最北端を通過した後では、軌道１３Ｂの通信衛星２０は、軌道１３Ａの通信衛星２０の飛翔方向の左側に位置する。

図７に示すように、極軌道及び傾斜軌道では隣接軌道との通信回線については、軌道面の最北端ないし最南端において軌道が左右に入れ替わるため、通信回線を途絶せずに維持するのが難しいという課題がある。

また、図５に示すように、傾斜軌道における中緯度帯に発生する軌道面同士の交点では衛星同士が衝突するリスクがある。衝突リスク回避のためには、軌道面毎に軌道高度を変える衝突回避対策が有効である。この場合、軌道面毎に通信衛星の対地速度が異なるため、時間経過と共に隣接軌道の通信衛星との通信回線維持が困難になるという課題がある。

実施の形態１の衛星情報伝送システム１０はこの課題を解決するシステムである。衛星情報伝送システム１０では、ある軌道を飛翔する通信衛星２０は隣接軌道を飛翔する通信衛星２０と以下のように通信する。通信衛星２０は、東側の隣接軌道の通信衛星とは北東方向に通信し、西側の隣接軌道の通信衛星とは南西方向に通信する。また、通信衛星２０は、衛星進行方向＋Ｘに対してＡｚｉｍｕｔｈ回転方向に±９０度以上の通信視野を確保する。これにより通信衛星２０は、隣接軌道面の左右入れ替え時の通信途絶を回避することができる。

軌道高度を軌道面毎に変更することにより、衛星衝突を回避する。この場合、軌道高度を動的に変化させることにより、平均的な軌道高度を維持することにより、軌道面毎の対地速度の相違による通信回線途絶を回避する。平均的な軌道高度の維持により、隣接軌道衛星との通信を常時維持することが可能となり、衛星同士の衝突を回避できるという効果がある。

図８は、軌道面の最北端において軌道が左右に入れ替わることにより生じる、通信方向の逆転を示す図である。図８の軌道は傾斜軌道である、軌道１３Ｆ、軌道１３Ｇ、軌道１３Ｈを飛翔する通信衛星２０を、通信衛星２０Ｆ、通信衛星２０Ｇ、通信衛星２０Ｈと区別している。軌道１３Ｆでは、通信衛星２０Ｆの時間経過の位置を位置１Ｆ、位置２Ｆ、位置３Ｆ、位置４Ｆと示している。軌道１３Ｇ及び軌道１３Ｈも同様である。位置１Ｇの通信衛星２０Ｇに着目すると、通信衛星２０Ｇは、飛翔方向の前方の図示していない通信衛星２０との光通信リンク８１で接続し、飛翔方向の後方の図示していない通信衛星２０との光通信リンク８２で接続する。また通信衛星２０Ｇは、軌道１３Ｆで横を飛翔する位置１Ｆの通信衛星２０Ｆと光通信リンク８３で接続し、軌道１３Ｈで横を飛翔する位置１Ｈの通信衛星２０Ｈと光通信リンク８４で接続している。通信衛星２０Ｇについて、通信衛星２０Ｆとの接続が光通信リンク８３であり、通信衛星２０Ｈとの接続が光通信リンク８４である。図８では光通信リンク８４を実線で示している。

時間の経過により、通信衛星２０Ｆ、通信衛星２０Ｇ、通信衛星２０Ｈの各位置が、位置４Ｆ，位置４Ｇ、位置４Ｈになる。このとき実線で示す光通信リンク８４に着目すると、位置１Ｇのときの光通信リンク８４は、通信衛星２０Ｇの飛翔方向に対して右側であった。これに対して、軌道最北端を通過後の位置４Ｇでは、光通信リンク８４は、通信衛星２０Ｇの飛翔方向に対して左側になる。

図９は、図８から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２０Ｇを抜きだし、衛星座標系で示すように並べたものである。光通信リンク８３と光通信リンク８３との方向が左右で入れ替わるため、通信衛星２０Ｇにおいてねじれている。つまり隣接軌道との通信では、通信衛星２０Ｇの進行方の横を飛翔する通信衛星２０と通信しようとすると、通信衛星２０Ｇは位置４Ｇで隣接軌道を飛翔する通信衛星２０Ｆ、通信衛星２０Ｈとの通信が困難になる。

図１０は、図８における位置４Ｇでの通信困難をなくす方式を示す図である。図１０の方式が図８の方式と異なるのは以下の点である。図８では、隣接軌道において横を飛翔する通信衛星２０と光リンクを形成した。図１０では、赤道上空を北方に通過する際に、通信衛星２０は、東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星２０と光通信し、西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星２０と光通信する。図１０の通信衛星２０Ｇに着目して説明する。

通信衛星２０Ｇは、飛翔方向の前方の図示していない通信衛星２０との光通信リンク８１で接続し、飛翔方向の後方の図示していない通信衛星２０との光通信リンク８２で接続する。また通信衛星２０Ｇは、軌道１３Ｆで南西の位置を飛翔する位置１Ｆの通信衛星２０Ｆと光通信リンク８３で接続し、軌道１３Ｈで北東の位置を飛翔する位置１Ｈの通信衛星２０Ｈと光通信リンク８４で接続している。図１０では光通信リンク８４を実線で示している。

時間の経過により、通信衛星２０Ｆ、通信衛星２０Ｇ、通信衛星２０Ｈの各位置が、位置４Ｆ，位置４Ｇ、位置４Ｈになる。このとき実線で示す光通信リンク８４に着目すると、位置１Ｇのときの光通信リンク８４は、通信衛星２０Ｇの飛翔方向に対して右側であった。これに対して、軌道最北端を通過後の位置４Ｇでは、光通信リンク８４は、通信衛星２０Ｇの飛翔方向に対して左側になる。これは図８と同じである。

図１１は、図１０から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２０Ｇを抜きだし、衛星座標系で示すように並べたものである。光通信リンク８３と光通信リンク８４との方向が左右で入れ替わるため、通信衛星２０Ｇにおいてねじれている。しかし、図１１では、図９に比べて光通信リンク８３及び光通信リンク８４のねじれ量は少ない。図１１では光通信リンク８３及び光通信リンク８４の方向変化量は、いずれも９０度以内である。

図１２は、図１０で述べた通信衛星２０の具体的な通信端末の配置を示す。図１２は、通信衛星２０が赤道上空を北方へ飛翔する状態を示す。図１２は通信衛星２０の４面図である。
図１３は、Ａｚｉｍｕｔｈ回転方向と、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ回転方向を示す。Ａｚｉｍｕｔｈ回転方向は右手系座標の＋Ｚ軸まわりであり、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ回転方向は右手系座標の＋Ｙ軸まわりである。通信衛星２０は、極軌道または傾斜軌道における複数の軌道面に配置される。通信衛星２０は、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃを備えている。第一の光通信端末５１Ｃは、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を通信衛星２０の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を通信衛星２０の地心方向＋Ｚとした場合に、赤道上空を北方に通過する際に、同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星２０と光通信する。第二の光通信端末５２Ｃは、赤道上空を北方に通過する際に、同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星２０と光通信する。第三の光通信端末５３Ｃは、東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星２０と光通信する。第四の光通信端末５４Ｃは、西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星２０と光通信する。

図１２では、ＸＹ面における黒丸は、実際にその光通信端末が見えることを示し、白丸は光通信端末が実際には見えないことを示す。第一の光通信端末５１Ｃは、通信衛星２０の進行方向の前方に配置される。第一の光通信端末５１Ｃは、通信衛星２０の進行方向に通信視野５１を持つ。第二の光通信端末５２Ｃは、通信衛星２０の進行方向に対して第一の光通信端末５１Ｃの後方に配置される。第二の光通信端末５２Ｃは、通信衛星２０の進行方向の反対方向に通信視野５２を持つ。第三の光通信端末５３Ｃは、通信衛星２０の進行方向の前方に配置される。第三の光通信端末５３Ｃは、通信衛星２０の進行方向の前方に通信視野５３を持つ。第三の光通信端末５３Ｃは、東側で隣接する軌道１３を飛翔する通信衛星２０と北東通信方向５３Ａで光通信リンクを形成する。第四の光通信端末５４Ｃは、通信衛星２０の進行方向に対して第三の光通信端末５３Ｃの後方に配置される。第四の光通信端末５４は、通信衛星２０の進行方向の反対方向に通信視野５４を持つ。第四の光通信端末５４Ｃは、西側で隣接する軌道１３を飛翔する通信衛星２０と南西通信方向５４Ａで光通信リンクを形成する。

＜アジマス＞
第三の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上である。つまり、図１２の右側のＸＹ平面に示すように、第三の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲５３Ｂは、衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上である。また、第四の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上である。つまり、第四の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲５４Ｂは、衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上である。

＜Ａｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎ＞
さらに図１２の説明を続ける。第一の光通信端末５１Ｃと、第二の光通信端末５２Ｃと、第三の光通信端末５３Ｃと、第四の光通信端末５４Ｃとは、＋Ｚ軸まわりにＡｚｉｍｕｔｈ回転が可能である。第三の光通信端末５３Ｃと第四の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更については述べたので、第一の光通信端末５１Ｃ及び第二の光通信端末５２ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更について説明する。図１２の左側のＸＹ平面に示すように、第一の光通信端末５１Ｃは、Ａｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲５１Ｂで通信視野５１の変更が可能である。
第二の光通信端末５２Ｃも、Ａｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲５２Ｂで通信視野５２の変更が可能である。

第一の光通信端末５１Ｃと、第二の光通信端末５２Ｃと、第三の光通信端末５３Ｃと、第四の光通信端末５４Ｃとは、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能である。図１２のＸＺ平面に示すように、第一の光通信端末５１Ｃは、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲５１Ｄで、＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能である。第二の光通信端末５２Ｃは、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲５２Ｄで、＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能である。第三の光通信端末５３Ｃは、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲５３Ｄで、＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能である。第四の光通信端末５４Ｃは、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲５４Ｄで、＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能である。

図１２のＸＺ平面に示すように、第一の光通信端末５１Ｃと、第二の光通信端末５２Ｃとは、地球６００に面する地球指向面１８に配置されている。第三の光通信端末５３Ｃと、第四の光通信端末５４Ｃとは、地球指向面１８の裏面であり地心方向＋Ｚの反対方向に向いている反地球指向面１９に配置されている。第一の光通信端末５１ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部と、第三の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部とは、衛星進行方向＋Ｘを向く進行方向ベクトル上にない。また第二の光通信端末５２ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部と、第四の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部とは、進行方向ベクトル上にない。

光通信において±９０度以上の高視野角を確保するには、通信衛星２０において視野干渉がない通信装置の配置が必須である。
第一の光通信端末５１Ｃと第二の光通信端末５２Ｃと、第三の光通信端末５３Ｃと第四の光通信端末５４Ｃとを、一方を地球指向面１８に配置し、他方を反地球指向面１９に分離して配置することにより、広い通信視野範囲を確保できるという効果がある。
更に第一の光通信端末５１Ｃ及び第二の光通信端末５２Ｃは、地球の球状効果により視野方向が進行方向に対して地球方向に傾斜する。地球指向面１８に配置することにより、視野干渉を回避するのが合理的である。また第一の光通信端末５１Ｃ及び第二の光通信端末５２Ｃは、一方を地球指向面１８に、他方を反地球指向面１９に配置する案もある。反地球指向面１９が衛星打ち上げ時のロケットインタフェースとなる場合に、実装制約となることが課題である。またＥｌｅｖａｔｉｏｎｏｎＡｚｉｍｕｔｈの２軸構成の光通信端末ではＸ軸上に不感帯が発生するため、通信端末の標準化が難しいという課題がある。また第一の光通信端末５１Ｃと第三の光通信端末５３Ｃとは、視野方向が一致する可能性があり、第二の光通信端末５２Ｃと第四の光通信端末５４Ｃとは、視野方向が一致する可能性がある。このため、信号が干渉するという課題があるが、第一の光通信端末５１Ｃの駆動中心である駆動部と第三の光通信端末５３Ｃの駆動中心である駆動部が進行方向ベクトルの同軸上になく、かつ、第二の光通信端末５２Ｃの駆動中心である駆動部と、第四の光通信端末の駆動中心である駆動部とが、進行方向ベクトルの同軸上にないように、衛星上で距離を離して配置することにより、干渉を回避できるという効果がある。
実施の形態１に開示する通信衛星２０によれば標準端末を利用できるので、システム構築が低コスト化できるという効果がある。

上記で述べたように、図５に示すように、傾斜軌道における中緯度帯に発生する軌道面同士の交点では衛星同士が衝突するリスクがある。衝突リスク回避のためには、軌道面毎に軌道高度を変える衝突回避対策が有効である。この場合、軌道面毎に通信衛星の対地速度が異なるため、時間経過と共に隣接軌道の通信衛星との通信回線維持が困難になるという課題がある。この場合、軌道高度を動的に変化させることにより、平均的な軌道高度を維持することにより、軌道面毎の対地速度の相違による通信回線途絶を回避する。平均的な軌道高度の維持により、隣接軌道衛星との通信を常時維持することが可能となり、衛星同士の衝突を回避できるという効果がある。
以下に軌道高度を動的に変更する方式を説明する。

＜方式１＞
衛星情報伝送システム１０の衛星コンステレーション１１は、法線ベクトルが異なる軌道面１２のそれぞれで軌道高度が異なり、かつ、軌道高度が時間的に変動することで、法線ベクトルが異なるそれぞれの軌道面の平均軌道高度が均一となる。

＜方式２＞
衛星コンステレーション１１は、複数の軌道面１２の各軌道面１２の軌道高度が互いに異なり、かつ、複数の軌道面の各軌道面の公転周期が互いに等しくなるような軌道傾斜角を有する。
複数の軌道面における隣接する軌道面の相対高度差は、隣接する順に並べると正弦波状となる。複数の軌道面の各軌道面は、正弦波状が保持された状態で、軌道高度が隣接の順番に変動する。

＜方式３＞
衛星コンステレーション１１は、各軌道面１２に複数の通信衛星２０が軌道衛星群として飛翔する。軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、速度を変化させる推進装置２１を備えている。軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０の推進装置２１と同期して動作する。
（１）連続的に隣接する複数の軌道面のうち一の軌道面を最初軌道面とし、最初軌道面から数えて最後の軌道面を最後軌道面とした場合に、最初軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、第一の時間長さだけ増速した後に第一の時間長さだけ減速する動作を繰り返す増減速処理を実施する。
（２）最初軌道面に隣接する軌道面である第二軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、最初軌道面において増減速処理が開始した時点から第二の時間長さの経過後に、上記増減速処理を開始する。
（３）第二軌道面に隣接する軌道面から最後軌道面に向かって、各軌道面の軌道衛星群は、第二の時間長さの経過後に、上記増減速処理を開始するとともに、最初軌道面から最後軌道面の軌道衛星群は、第二の時間長さの経過後に実施する上記の増減速処理を繰り返す。

＜方式４＞
方式４と同様に、衛星コンステレーション１１は、各軌道面１２に複数の通信衛星２０が軌道衛星群として飛翔する。各軌道面の軌道衛星群は大気抵抗が影響する軌道高度に配置される。軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、速度を変化させる推進装置２１を備えている。軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０は、軌道衛星群のそれぞれの通信衛星２０の推進装置２１と同期して動作する。
（１）連続的に隣接する複数の軌道面１２のうち一の軌道面１２を最初軌道面とし、最初軌道面から数えて最後の軌道面を最後軌道面とした場合に、最初軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、第一の時間長さだけ増速した後に増速を停止し、大気抵抗により元の高度に戻った後に第一の時間長さだけ増速をする動作を繰り返す大気増減速処理を実施する。
（２）最初軌道面に隣接する軌道面である第二軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、最初軌道面において大気増減速処理が開始した時点から第二の時間長さの経過後に、大気増減速処理を開始する。
（３）第二軌道面に隣接する軌道面から最後軌道面に向かって、各軌道面の軌道衛星群は、第二の時間長さの経過後に、大気増減速処理を開始し、最初軌道面から最後軌道面の軌道衛星群は、第二の時間長さの経過後に実施する大気増減速処理を繰り返す。

方式１から方式４は、中緯度帯で衝突するリスクを回避できるという効果がある。また、軌道面毎に軌道高度が異なる場合、軌道面毎に対地速度が異なるために、長時間経過すると隣接軌道の通信回線が維持できなくなるという課題があるが、方式２のように、正弦波状に高度が変動すれば、平均的な対地速度が維持されるので、隣接軌道間で通信回線を維持しまままで、衝突回避ができるという効果がある。方式１では法線ベクトルが異なる軌道面毎に軌道高度が異なり、かつ軌道高度が時間的に変動することで、平均軌道高度が同等となる。方式２のように、衛星コンステレーションを形成する実現方法としては、予め隣接軌道を順番に並べた場合に、軌道高度が正弦波状となるように初期高度を設定した上で、時間変動に伴い正弦波の波が進行するように高度を順番に変更することにより、正弦波一サイクル後に平均高度が均一となる。

動的に軌道高度を変更する方式は別に、以下の方式５及び方式６がある。

＜方式５＞
図１４は、隣接する長径を順番に並べて配置した図である。方式５として、図１４に示すように、衛星コンステレーション１１の複数の軌道面１２は、離心率を有する楕円軌道であるとともに、軌道面毎に楕円軌道長径方向がＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に均等に分散して衛星コンステレーションを形成する。なお図１４はデフォルメしている。

＜方式６＞
衛星コンステレーションは、法線方向が互いに異なるＮ（Ｎは自然数）面の軌道面を有する。Ｎ面の軌道面の各軌道面が、同一の離心率と長径とを有する楕円軌道となり、Ｎ面の軌道面の各軌道面の長径のエレベーション方向が互いに３６０度／Ｎの相対角度を有し、かつ、Ｎ面の軌道面の各軌道面のＡｚｉｍｕｔｈ方向が互いに１８０度／Ｎの相対角度を有する。

多数の傾斜軌道面で形成された衛星コンステレーションにおいて、方式５または方式６によれば、いずれの瞬間も軌道の交点をもたず、かつ軌道を１周回する間の平均軌道高度が均一となるので、通信途絶せずに、衝突回避できるという効果がある。

＜通信衛星３０＞
図１５から図１９を参照して通信衛星３０を説明する。
図１５は、通信衛星３０の４面図である。図１５は図１２に対応する。
図１６は、図１５から第一の光通信端末５１Ｃ及び第二の光通信端末５２Ｃの通信視野を抜き出した図である。
図１７は、図１５から第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの通信視野を抜き出した図である。
図１８は、図１５から地上間通信装置６１Ｃの通信視野６１を抜き出した図である。
図１９は、図１５からユーザ間通信装置６２Ｃの通信視野６２を抜き出した図である。図１５に示す通信衛星３０は、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ、第四の光通信端末５４Ｃ、地上間通信装置６１Ｃ及びユーザ間通信装置６２Ｃを備えている。
ユーザ間通信装置６２Ｃが反地球方向である－Ｚ方向に、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃよりも突出しており、視野変更する際の駆動中心が第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの駆動中心より－Ｚ方向に位置する。よって、ユーザ間通信装置６２Ｃは、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃと通信視野が干渉することなく、視野変更が可能である。これについては後述する。
通信衛星３０の備える第一の光通信端末５１Ｃから第四の光通信端末５４Ｃの機能及び配置位置は通信衛星２０と同じであるので、説明は省略する。

図１８に示すように地上間通信装置６１Ｃは、第一の光通信端末５１Ｃ及び第三の光通信端末５３Ｃよりも＋Ｘ方向に配置されている。地上間通信装置６１Ｃの通信視野６１は地心方向に向かう。
図１９に示すようにユーザ間通信装置６２Ｃは、反地球指向面１９の側において第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃよりも－Ｚ方向に配置されている。地上間通信装置６１Ｃの通信視野６１は地心方向に向かう。なおユーザ間通信装置６２Ｃは、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃとのいずれの光通信端末とも通信帯域が異なる光通信端末であってもよい。

図１５に示す通信衛星３０は地上間通信装置６１Ｃとユーザ間通信装置６２Ｃとを備えている。地上設備５００と通信する地上間通信装置６１Ｃは電波通信端末と光通信端末のいずれの可能性もある。光通信端末の場合は曇天において通信途絶するという課題がある。また一機の通信衛星上で同時に多数の光通信回線を維持するための指向精度と指向安定度の達成は技術的難度が高いという課題がある。これらの課題を解決して光通信端末を採用する場合には、衛星進行方向面（＋Ｘ面）にＥｌｅｖａｔｉｏｎ軸ｏｎＡｚｉｍｕｔｈ軸構成の標準光端末を搭載すれば、通信視野の確保ができ、視野変更範囲を含めて合理的である。

ユーザ衛星と通信するユーザ間通信装置６２Ｃについても電波通信端末と光通信端末のいずれの可能性もある。ユーザ間通信装置６２Ｃに光通信端末を採用して一機の通信衛星上で同時に多数の光通信回線を維持するための指向精度と指向安定度の達成は技術的難度が高いという課題がある。これらの課題を解決して光通信端末を採用する場合には、反地球指向面１９にＥｌｅｖａｔｉｏｎ軸ｏｎＡｚｉｍｕｔｈ軸構成の標準光端末を搭載すれば、通信視野の確保ができ、視野変更範囲を含めて合理的である。ユーザ間通信装置６２Ｃが光通信端末の場合、第一の光通信端末５１Ｃから第四の光通信端末５４Ｃと周波数帯を変更することにより干渉を回避できるという効果がある。国際的には１．０μｍ帯と１．５５μｍ帯の衛星間光通信実績がある。このため、ユーザ間通信装置６２Ｃが光通信端末の場合には１．５５μｍ帯を採用し、第一の光通信端末５１Ｃから第四の光通信端末５４Ｃでは１．０μｍ帯を採用するか、その逆の周波数を採用するのが合理的である。なお２周波共用型の標準光通信端末が実現されれば、標準端末化による低コスト化の効果がある。

図２０は、２周波共用型の標準光通信端末を示している。図２０の２周波共用型の標準光通信端末は、１．０μｍ送受信装置４１０、１．０／１．５５μｍ切替装置４２０、１．５５μｍ送受信装置４３０、精精度及び指向方向変更装置４４０、粗精度及び指向方向変更装置４５０、光アンテナ４６０を備えている。１．０μｍ送受信装置４１０は、１．０μｍ送信器４１１、１．０μｍ受信器４１２、送受切替装置４１３を備えている。１．５５μｍ送受信装置４３０は、１．５５μｍ送信器４３１、１．５５μｍ受信器４３２、送受切替装置４３３を備えている。

以上に説明した衛星情報伝送システム１０は、ユーザ衛星を含まない、地上設備から地上設備への情報伝送システムとしても適用できることは言うまでもない。また、ユーザ衛星と同様に、航空機、ＵＡＶ（ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ）、艦船、車両、各種地上設備といった地球側装置どうしの情報伝送システムとしても適用できることは言うまでもない。ここで、地球側装置どうしの情報伝送とは、一方の地球側装置から、他方の地球側装置へ、衛星コンステレーションを形成する複数の通信衛星を介して、情報を伝送することを意味する。

以下に、情報伝送システムである衛星通信システムを説明しておく。
この衛星通信システムでは、衛星間で通信する衛星間通信装置を有する通信衛星が、同一の軌道面に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面を飛翔することで衛星コンステレーションを形成する。
そして、複数の軌道面に配置される通信衛星のうち１機以上の通信衛星が、地球に位置する地球側装置と通信する地球間通信装置を有する。
複数の軌道面に配置される各通信衛星は、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を通信衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を通信衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星と光通信する第一の光通信端末と、
同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星と光通信する第二の光通信端末と、
東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する第三の光通信端末と、
西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星と光通信する第四の光通信端末と、
を有する。
第三の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、
第四の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上である。
極軌道及び傾斜軌道では隣接軌道との通信回線については、軌道面の最北端ないし最南端において通信衛星の軌道が左右に入れ替わるため、通信回線を途絶せずに維持するのが難しい。
そこで、第三の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、第四の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上とする。
これにより、赤道上空を北方に通信衛星が通過する際に、東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する第三の光通信端末５３ｃは、軌道面の最北端を通過した後に南下する方向に進行方向が変わり、軌道面の左右に入れ替わる。
このため、第三の光通信端末５３Ｃの通信も右から左に入れ替わるが、通信衛星は、依然として東側の隣接軌道の通信衛星との通信を継続できる。
このように軌道面の最北端ないし最南端において通信衛星の軌道が左右に入れ替わっても、隣接軌道を飛翔する通信衛星が具備する第四の光通信端末５４Ｃと通信する第三の光通信端末５３Ｃは、視野範囲を変更しながら通信を続けることができるので、通信回線を途絶せずに維持できる。
光通信端末では視野変更範囲に視野干渉があると通信が途絶してしまうという課題がある。しかし上記の構成では、第一の光通信端末５１Ｃと第三の光通信端末５３Ｃとは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にないので、第一の光通信端末５１Ｃと第三の光通信端末５３Ｃとは視野干渉することがなく、通信を継続できる。第二の光通信端末５２Ｃと第四の光通信端末５４Ｃも、第一の光通信端末５１Ｃ及び第三の光通信端末５３Ｃ同様である。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１の衛星情報伝送システム１０によれば、通信遮断の起きにくい伝送システムを提供できる。衛星情報伝送システム１０によれば、通信衛星どうしの衝突の危険性のない衛星情報伝送システム１０を提供できる。
また、実施の形態１の衛星通信システムによれば、衛星コンステレーションを介する地球側装置どうしの通信について、通信遮断の起きにくい、かつ、通信衛星どうしの衝突の危険性のない伝送システムを実現できる。

図２１から図２３を参照して、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ、第四の光通信端末５４Ｃ、ユーザ間通信装置６２Ｃについて補足しておく。まず光通信端末である第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃについて補足する。第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃについては、区別の必要がないときは光通信端末と表記する。

図２１は、光通信端末の構成を説明する図である。光通信端末は、光アンテナ８１０、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０、光検知部８４０を備えている。送信光信号８０１は、光検知部８４０から、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０、光アンテナ８１０を介して、空間に送信される。受信光信号８０２は、光アンテナ８１０から、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０を介して光検知部８４０に到達する。破線は光信号８００を示している。Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０は、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動方向８２２に駆動する。Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０は、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動中心８２１を駆動中心、すなわち回転中心として回転する。回転軸は紙面を垂直に貫く方向である。Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動中心８２１の実体は回転軸である。Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０は、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動方向８３２に駆動する。Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０は、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動中心８３１を駆動中心、すなわち、すなわち回転中心として回転する。回転軸は紙面に含まれる。Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動中心８３１の実体は回転軸である。図２１の座標は図１２の座標系と同じである。Ｘ方向が衛星の進行方向であり、Ｚ方向が地心方向である。

図２２は、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０どうしのオフセットを説明する図である。図２２は図１２の右側のＸＹ座標の図を抜き出した図であり、第一の光通信端末５１Ｃと第三の光通信端末５３Ｃとの、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０同士のオフセット、及び、第二の光通信端末５２Ｃと第四の光通信端末５４ＣとのＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０同士のオフセットを示している。図２１で説明したように、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ、第四の光通信端末５４Ｃは、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０及びＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０を備えている。そして、各光通信端末の配置により、Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０どうしのオフセットは図２２に示すとおりである。つまり、第一の光通信端末５１Ｃの駆動中心である第一の光通信端末５１ＣのＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０と、第三の光通信端末５３Ｃの駆動中心である第三の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。かつ、第二の光通信端末５２Ｃの駆動中心である第二の光通信端末５２ＣのＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０と、第四の光通信端末５４Ｃの駆動中心第一の光通信端末５１ＣのＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。

図２３は、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０どうしのオフセットを説明する図である。図２３は図１２の上側中央のＸＺ座標の図を抜き出した図であり、第一の光通信端末５１Ｃと第三の光通信端末５３ＣとのＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０同士のオフセット、及び、第二の光通信端末５２Ｃと第四の光通信端末５４ＣとのＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０同士のオフセットを示している。各光通信端末の配置により、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０どうしのオフセットは図２２に示すとおりである。つまり、第一の光通信端末５１Ｃの駆動中心である第一の光通信端末５１ＣのＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０と、第三の光通信端末５３Ｃの駆動中心である第三の光通信端末５３ＣおＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。かつ、第二の光通信端末５２Ｃの駆動中心である第二の光通信端末５２ＣのＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０と、第四の光通信端末５４Ｃの駆動中心第一の光通信端末５１ＣのＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。

よって図２２及び図２３に示すように、第一の光通信端末５１Ｃの駆動部と、第三の光通信端末５３Ｃの駆動部とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上になく、かつ、第二の光通信端末５２Ｃの駆動部と、第四の光通信端末５４Ｃの駆動部とは、衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない。よって、通信における光端末同士の通信視野の干渉を回避できるという効果がある。通信視野の干渉を回避することで、通信衛星は、軌道面南北端を含めて通信途絶なく飛翔できる。よって、南北端で通信途絶がなければ、通信途絶することなく何周回も飛翔できることは自明であり、通信衛星は永続的に通信途絶なくサービスを継続的に提供できる。図２２及び図２３の構成は、第一の光通信端末５１Ｃ、第二の光通信端末５２Ｃ、第三の光通信端末５３Ｃ、第四の光通信端末５４Ｃを有するあらゆる種類の衛星に適用できる。

図１９のＸＺ平面及びＹＺ平面の図を参照して、ユーザ間通信装置６２Ｃを補足しておく。図１９のＸＺ平面及びＹＺ平面の図に示すように、第一の光通信端末５１Ｃ及び前記第二の光通信端末５２Ｃは、地球に面する地球指向面１８に配置されている。第三の光通信端末５３Ｃ、前記第四の光通信端末５４Ｃ及びユーザ間通信装置６２Ｃは、地球指向面の裏側の面であり、地心方向＋Ｚの反対方向に向いている面である反地球指向面１９に配置されている。ユーザ間通信装置６２Ｃは、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃよりも、地心方向＋Ｚの反対方向である－Ｚ方向の位置に配置されている。図１９において、寸法Ｌ１は、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの駆動部と、ユーザ間通信装置６２Ｃの駆動部との距離Ｌ１を示している。駆動部とは、通信視野を変更する通信視野変更機構である。光通信端末であればＥｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部８２０およびＡｚｉｍｕｔｈ角駆動部８３０である。寸法Ｌ２は、－Ｚ方向の第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの端部と、＋Ｚ方向のユーザ間通信装置６２Ｃとの距離を示す。
寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２として示したように、ユーザ間通信装置６２Ｃが反地球方向である－Ｚ方向に、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃよりも突出しいる。
またユーザ間通信装置６２Ｃは、視野変更する際の駆動中心が第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃの駆動中心より－Ｚ方向に位置する。よって、ユーザ間通信装置６２Ｃは、第三の光通信端末５３Ｃ及び第四の光通信端末５４Ｃと通信視野が干渉することなく、視野変更が可能である。

１０衛星情報伝送システム、１１衛星コンステレーション、１２軌道面、１３軌道、１８地球指向面、１９反地球指向面、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ，２０Ｇ，２０Ｈ通信衛星、２１推進装置、３０通信衛星、４０ユーザ衛星、５１通信視野、５１ＢＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲、５１Ｃ第一の光通信端末、５１ＤＥｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲、５１Ｆ，５２Ｆ，５３Ｆ，５４Ｆ駆動部、５２通信視野、５２ＢＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲、５２Ｃ第二の光通信端末、５２ＤＥｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲、５３通信視野、５３Ａ北東通信方向、５３ＢＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲、５３Ｃ第三の光通信端末、５３ＤＥｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲、５４Ａ南西通信方向、５４ＢＡｚｉｍｕｔｈ視野変更範囲、５４Ｃ第四の光通信端末、５４ＤＥｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲、６１Ｃ地上間通信装置、６２Ｃユーザ間通信装置、７１光通信リンク、８１，８２，８３，８４光通信リンク、４１０１．０μｍ送受信装置、４２０１．０／１．５５μｍ切替装置、４３０１．５５μｍ送受信装置、４４０精精度及び指向方向変更装置、４４０粗精度及び指向方向変更装置、４６０光アンテナ、５００地上設備、６００地球、８００光信号、８０１送信光信号、８０２受信光信号、８１０光アンテナ、８２０Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動部、８２１Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動中心、８２２Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角駆動方向、８３０Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動部、８３１Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動中心、８３２Ａｚｉｍｕｔｈ角駆動方向、８４０光検知部。

Claims

ユーザ衛星と地球の地上設備との間の衛星情報を中継して伝送する衛星情報伝送システムにおいて、
衛星間で通信する衛星間通信装置を有する通信衛星が、
同一の軌道面に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面を飛翔することで衛星コンステレーションを形成し、
前記複数の軌道面に配置される前記通信衛星のうち１機以上の通信衛星が、
前記ユーザ衛星と通信するユーザ間通信装置を有し、
前記複数の軌道面に配置される各通信衛星は、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を前記通信衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を前記通信衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第一の光通信端末と、
同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第二の光通信端末と、
東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第三の光通信端末と、
西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第四の光通信端末と、
を有し、
前記第三の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、
前記第四の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上であり、
前記第一の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第三の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上になく、
かつ、
前記第二の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第四の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない、衛星情報伝送システム。
前記第一の光通信端末と、前記第二の光通信端末と、前記第三の光通信端末と、前記第四の光通信端末とは、
＋Ｚ軸まわりにＡｚｉｍｕｔｈ回転が可能であり、かつ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸まわりにＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転が可能であり、
前記第一の光通信端末と、前記第二の光通信端末とは
地球に面する地球指向面に配置され、
前記第三の光通信端末と、前記第四の光通信端末とは、
前記地球指向面の裏面であり地心方向＋Ｚの反対方向に向いている反地球指向面に配置される請求項１に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションは、
法線ベクトルが異なる軌道面のそれぞれで軌道高度が異なり、かつ、前記軌道高度が時間的に変動することで、法線ベクトルが異なるそれぞれの前記軌道面の平均軌道高度が均一となる、
請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションは、
前記複数の軌道面の各軌道面の軌道高度が互いに異なり、かつ、前記複数の軌道面の各軌道面の公転周期が互いに等しくなるような軌道傾斜角を有し、
前記複数の軌道面における隣接する軌道面の相対高度差は、
隣接する順に並べると正弦波状となり、
前記複数の軌道面の各軌道面は、
前記正弦波状が保持された状態で、軌道高度が隣接の順番に変動する、
請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションは、
各軌道面に複数の前記通信衛星が軌道衛星群として飛翔し、
前記軌道衛星群のそれぞれの前記通信衛星は、
速度を変化させる推進装置を備え、前記軌道衛星群のそれぞれの前記通信衛星の前記推進装置と同期して動作し、
連続的に隣接する複数の軌道面のうち一の軌道面を最初軌道面とし、前記最初軌道面から数えて最後の軌道面を最後軌道面とした場合に、
前記最初軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、
第一の時間長さだけ増速した後に前記第一の時間長さだけ減速する動作を繰り返す増減速処理を実施し、
前記最初軌道面に隣接する前記軌道面である第二軌道面の前記軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、
前記最初軌道面において前記増減速処理が開始した時点から第二の時間長さの経過後に、前記増減速処理を開始し、
前記第二軌道面に隣接する前記軌道面から前記最後軌道面に向かって、各軌道面の前記軌道衛星群は、
前記第二の時間長さの経過後に、前記増減速処理を開始するとともに、前記最初軌道面から前記最後軌道面の前記軌道衛星群は、前記第二の時間長さの経過後に実施する前記増減速処理を繰り返す、
請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションは、
各軌道面に複数の前記通信衛星が軌道衛星群として飛翔し、各軌道面の前記軌道衛星群は大気抵抗が影響する軌道高度に配置され、
前記軌道衛星群のそれぞれの前記通信衛星は、
速度を変化させる推進装置を備え、前記軌道衛星群のそれぞれの前記通信衛星の前記推進装置と同期して動作し、
連続的に隣接する複数の軌道面のうち一の軌道面を最初軌道面とし、前記最初軌道面から数えて最後の軌道面を最後軌道面とした場合に、
前記最初軌道面の軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、
第一の時間長さだけ増速した後に増速を停止し、前記大気抵抗により元の高度に戻った後に前記第一の時間長さだけ増速をする動作を繰り返す大気増減速処理を実施し、
前記最初軌道面に隣接する前記軌道面である第二軌道面の前記軌道衛星群のそれぞれの通信衛星は、
前記最初軌道面において前記大気増減速処理が開始した時点から第二の時間長さの経過後に、前記大気増減速処理を開始し、
前記第二軌道面に隣接する前記軌道面から前記最後軌道面に向かって、各軌道面の前記軌道衛星群は、
前記第二の時間長さの経過後に、前記大気増減速処理を開始し、
前記最初軌道面から前記最後軌道面の前記軌道衛星群は、
前記第二の時間長さの経過後に実施する前記大気増減速処理を繰り返す、
請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションの前記複数の軌道面は、
離心率を有する楕円軌道であるとともに、前記軌道面毎に楕円軌道長径方向がＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に均等に分散して前記衛星コンステレーションを形成する請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記衛星コンステレーションは、
法線方向が互いに異なるＮ（Ｎは自然数）面の軌道面を有し、
前記Ｎ面の軌道面の各軌道面が同一の離心率と長径とを有する楕円軌道となり、前記Ｎ面の軌道面の各軌道面の長径のエレベーション方向が互いに３６０度／Ｎの相対角度を有し、かつ、前記Ｎ面の軌道面の各軌道面のＡｚｉｍｕｔｈ方向が互いに１８０度／Ｎの相対角度を有する請求項１または請求項２に記載の衛星情報伝送システム。
前記ユーザ間通信装置は、
前記第一の光通信端末、前記第二の光通信端末、前記第三の光通信端末及び前記第四の光通信端末とのいずれの光通信端末とも通信帯域が異なる光通信端末である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の衛星情報伝送システム。
請求項１から請求項９のいずれか一項の衛星情報伝送システムで使用される通信衛星。
請求項１から請求項９のいずれか一項の衛星情報伝送システムで使用される地上設備。
衛星間で通信する衛星間通信装置を有する通信衛星が、
同一の軌道面に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面を飛翔することで衛星コンステレーションを形成し、
前記複数の軌道面に配置される前記通信衛星のうち１機以上の通信衛星が、
地球に位置する地球側装置と通信する地球間通信装置を有し、
前記複数の軌道面に配置される各通信衛星は、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を前記通信衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を前記通信衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第一の光通信端末と、
同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第二の光通信端末と、
東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第三の光通信端末と、
西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第四の光通信端末と、
を有し、
前記第三の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、
前記第四の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上であり、
前記第一の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第三の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上になく、
かつ、
前記第二の光通信端末の駆動中心である駆動部と、前記第四の光通信端末の駆動中心である駆動部とは、
前記衛星進行方向＋Ｘにおいて同軸上にない、
衛星通信システム。
ユーザ衛星と地球の地上設備との間の衛星情報を中継して伝送する衛星情報伝送システムにおいて、
衛星間で通信する衛星間通信装置を有する通信衛星が、
同一の軌道面に８機以上配置され、かつ、隣接して配置される８面以上の複数の軌道面を飛翔することで衛星コンステレーションを形成し、
前記複数の軌道面に配置される前記通信衛星のうち１機以上の通信衛星が、
前記ユーザ衛星と通信するユーザ間通信装置を有し、
前記複数の軌道面に配置される各通信衛星は、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を前記通信衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を前記通信衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第一の光通信端末と、
同一軌道面で飛翔方向後方の他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第二の光通信端末と、
東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第三の光通信端末と、
西側の隣接軌道の南西を飛翔する他の通信衛星と光通信する前記衛星間通信装置である第四の光通信端末と、
を有し、
前記第三の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘに対して±９０度以上であり、
前記第四の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が、
衛星進行方向＋Ｘの逆方向に対して±９０度以上であり、
前記第一の光通信端末及び前記第二の光通信端末は、
前記地球に面する地球指向面に配置されており、
前記第三の光通信端末、前記第四の光通信端末及び前記ユーザ間通信装置は、
前記地球指向面の裏側の面であり、前記地心方向＋Ｚの反対方向に向いている面である反地球指向面に配置されており、
前記ユーザ間通信装置は、
前記第三の光通信端末及び前記第四の光通信端末よりも、前記地心方向＋Ｚの前記反対方向の位置に配置されている衛星情報伝送システム。
前記複数の軌道面に配置される前記通信衛星のうち１機以上の前記通信衛星は、
地球に位置する地球側装置と通信する地球間通信装置を有する請求項１３に記載の衛星情報伝送システム。