JPH05238494A - 少なくとも２個の互いに位置関係を保持している静止衛星の軌道制御のための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いに位置関係を保持する少なくとも２個の
静止衛星の軌道制御用の装置であって、現実の誤差に対
して速かな、かつ、信頼性の高い応答を可能とし、異な
る衛星の著しい接近による擾乱を防止し、異なる管制セ
ンター間の軌道情報の交換と比較を容易する。 【構成】 少なくとも２個の互いに位置関係を保持する
静止衛星の軌道制御の装置において、軌道と運航のデー
タをマッチングのとれたファンクション・スコープをも
った軌道制御システムの４個の独立した、切り離されて
いる機能ブロックの間で交換するために、１個のインタ
ーフェースが軌道データベースの形で提示されている。
すなわち、軌道決定と運航見積りと運航補正のための第
１の機能ブロック、運航計画のための第２の機能ブロッ
ク、相対運動を監視するための第３の機能ブロック、特
別なイベント天文歴表を予測するための第４の機能ブロ
ックなどである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は少なくとも２個の互いに
位置関係を保持している静止衛星の軌道制御のための装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静止衛星においては、地球、太陽、月か
らの多様な妨害の力をうけている状態でその位置を保っ
ていること、つまり、一般的に位置を保持することに関
連して、割当てられた公差の窓（ tolerance window ）
の中に衛星を保持するための一定の軌道制御が必要とさ
れている。公差の窓とは赤道上のある位置の周囲に経
度、緯度で定義されている領域であって、通常は経度、
緯度の大きさで±０．０５°〜±０．１°以内である。
こゝで云う軌道制御とは並進する衛星運動の制御と監視
を意味している。

【０００３】数個の衛星を共通の公差の窓の中で運用す
る場合には、操作すべきことが多くなり、軌道制御が難
しくなる。例えば現在、Ａstra１Ａと１Ｂが東経１９．
２°上で運用されているが、１９９３年と１９９４年に
Ａstra１Ｃと１Ｄが加えられる計画がある。このことは
互いの位置関係（co-positioning）に関与してくる（英
語では co-location と呼ばれる）。ＷＡＲＣ（Ｗorld
Ａdministrative Ｒadio Ｃonference ）は通信衛星に
対して１９７７年に位置と周波数を直接割り当ててお
り、互いに関連をもった位置が自由に使われている。例
えば、位置西経１９°（経度、緯度ともに±０．１°以
内）はヨーロッパ７ケ国、アフリカ５ケ国のあわせて１
２ケ国の宇宙ステーション（衛星）に対し割り当てられ
ている。

【０００４】ステーション保持のための軌道制御のため
に、軌道決定、運航計画および運航補正が本質的に実行
される。これらの操作は通常７年から１０年の衛星の全
生涯にわたって、７日から１４日の補正サイクルで繰り
かえし行われる。

【０００５】軌道の決定に当っては、一般に衛星の運動
を数学的に記述する予め決められた軌道モデルのパラメ
ータ、或いは軌道要素が、１個以上の地上ステーション
で角度と角度範囲の測定がなされ、モデルによってでき
るだけ高い精度で表わされる追跡データを参照して決定
される。ひとたび軌道要素がある時刻において知られる
ならば、位置座標、速度成分、つまり、所望の時間セク
ションに対する状態ベクトルを時間の関数として再構築
することが、または、予測することが可能となる。

【０００６】軌道すなわち軌道運航（orbit maneuver
s）は衛星につみ込んである特定の推力ジェットを作動
させ或いは不作動とすることによって衛星の速度を変え
ることを意味している。ジェット列は一般に南北および
東西に推力を発生することができる。それ故軌道要素は
計算可能な方法で変化する。軌道予測を基礎として、補
正運航はある所望の軌道要素が実現するような方法で計
画される。かくて、公差の窓の侵害或いは他の衛星への
著しい接近は避けられる。

【０００７】運航（maneuvers）の補正によって時間間
隔の追跡・データから軌道要素だけでなく、さらにこの
間に行われる運航補正のための推進力成分も決定され、
所望の値と較べられる。運航補正は未来の運航計画を判
断して、ズレを見出し、これにより精度を改善すること
が可能となる。

【０００８】現在、軌道制御に使用されている方法はと
くに次のような欠点をもっている。 １．ステーションを保持するための軌道制御は現在、沢
山の操作手順で実行されており、その操作手順は互に制
限を受ける機能範囲をもっている、個々のコンピュータ
ープログラムを呼び出すことにより連続的に影響をうけ
ている。 ２．軌道を決定する課程において、軌道を保持している
ために必要な運航は考慮に入れられないか、または不適
切に考慮されている。運航を補正するために運航前后の
個々の軌道決定を実施することが必要であり、そのため
には運航の前后約２日の追跡周期が必要である。その結
果、現に生じている誤差や擾乱に対して速かな反応がで
きず、このことは共通の窓の中に位置している衛星の数
が多ければ多い程、重要になってくる。このことはま
た、補正精度に有害な効果をもっており、数個のプログ
ラムを走らせる必要から、操作費用も高くなり、かつ困
難となるし、また、それらに対応して結果の管理もふえ
ることになる。 ３．ステーションを保持する運航の計画、つまり、位置
を維持する運航は個々の衛星の操作に対して設計されて
おり、窓への侵害を本質的に避けるように供されてい
る。共通の窓の中の数個の衛星間の異常接近のイベント
を避けるための綿密な計略はとられていない。 ４．既知のシステマチックな運航で、実行上の誤差は運
航計画の中には考慮されていない。このことは結果とし
て、衛星の位置の予測における不確かさにつながり、互
いに位置関係を保持している衛星の場合には安全距離を
ふやすことが必要になってくる。云いかえれば、これら
の安全距離以下に落ち込んでくることを避けるために、
よりしばしば運航が実行されなければならない。貧弱に
補正されている運航も同じ効果をもっている。 ５．運航計画に関する軌道データ、衛星に向う地上アン
テナの方位角の時間変化についてのステーション予測、
赤外線地球センサに対する太陽と月による擾乱効果が生
じうる影の部分を通過する時間と時間帯の予測などなど
が天文歴表の形で管理されている。これらは個別の時間
ステップで衛星の位置と速度を載せたリストになってい
る。それらの範囲により、天文歴表（ephemerides）は
大きなメモリースペースが必要であり、取扱いが複雑に
なる。軌道の擾乱、運航などに関する天文歴表のような
リストを含んだ物理情報の迅速な評価は、高い冗長度に
よって容易になる場合にくらべ、より悪くなっている。
これはとくに、予期しない或いは時間的にきわどい状態
に対してそうである。 ６．異る管制センター間の軌道データの交換および比較
は軌道制御の課程を構成する部分としては準備されてい
ない。というのは使われている方法が個々の衛星に対し
てのみ開発されたものであるからである。他方、共通の
窓をもった数個の衛星を異った管制センターから操作す
るにはデータ形式の軌道情報を伝達したり、受けたりす
るための特種なインターフェースが必要であり、この場
合のデータは異なる軌道制御システムの系統的なシミュ
レーション誤差に関して容認されているものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は互いに位置関
係を保持する少なくとも２個の静止衛星の軌道制御用の
装置を作り出す問題に関するものであって、これにより
現実の誤差に対して速かな、かつ、信頼性の高い応答が
可能となり、異なる衛星の著しい接近による擾乱は大き
く取り除かれ、異なる管制センター間の軌道情報の交換
と比較は容易に行うことができる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】それ故に、本発明は少な
くとも２個の互いに位置関係を保持する静止衛星の軌道
制御用の装置に対する改良を提示している。この装置で
はつり合いのとれた機能領域をもった軌道制御システム
の個々の切り離された（decoupled）機能ブロックが、
機能ブロック間のインターフェースとして作用する軌道
データベースによって示される指示によって、通常は連
続的に呼びかけられている。また、そのデータベースに
対してデータは決められた形式で移送され、軌道データ
ベースから要求されたインプットデータはこの方法でえ
られ、必要ならば作りだされた結果を軌道データベース
に再び供給する。上記の機能ブロック中 ａ）軌道決定のための第１の機能ブロックは地上ステー
ションの測定からの凡てのパラメーターを決定する。こ
れらの凡てのパラメータは位置、速度、個別の時間経過
における所望の時間周期についての時間の関数として示
される軌道に関連する重要な量および互いに位置関係を
保持する衛星についての実行された軌道運航の補正値等
々を含んだリスト形式の天文歴表の計算のために必要で
ある。そして機能ブロックは軌道データベースの中にそ
れらのデータを蓄積している。 ｂ）運航計画についての第２の機能ブロックは衛星が予
め決められた日に固定された所望の軌道に到達するため
に軌道データベースに蓄積された結果を引き出し、それ
に対し、軌道運航のためのパラメータを計算する。その
結果はもう１度軌道データベースの中に蓄積される。 ｃ）軌道データベースに蓄積されている軌道および運航
に関するパラメーターの援けにより、相対的な運動を監
視するための第３の機能ブロックが互いに位置関係を保
持している衛星間の成分によって解かれる相対的な距離
と速度を計算する。 ｄ）特別なイベントと天文歴表を予測するための第４の
機能ブロックはイベントを予測するための軌道データベ
ースに蓄積されている他の機能ブロックのイベントを使
用する。このようなイベントは地球または月の影を通過
する衛星の通路、視野の中への太陽または月の浸入によ
る赤外線送信機への擾乱、衛星に対する地上ステーショ
ンの視線の近くの太陽の位置等々であってまた、詳細な
軌道の天文歴表はコンピュータへ送り込まれる。

【００１１】２個以上の互いに位置関係を保持している
静止衛星の軌道制御に対する本発明による装置の基本的
な特長は４個の独立した機能ブロック中の軌道制御のモ
ジュール領域に存在している。これらの機能ブロックは
コア・モジュールとして以下に示すものである。すなわ
ち ａ）軌道決定および運航の見積りと運航の補正 ｂ）運航計画 ｃ）相対的運動の監視 ｄ）特種なイベントの予測

【００１２】４個の独立した機能ブロックの中に入って
いる軌道制御のモジュール領域は特別に設計された軌道
データベースによって軌道データの交換のための結合に
より拡大される。さらに、コア・モジュールの機能の範
囲および表現の性質は互いに位置の関係を保持している
衛星の軌道制御についてのニーズに対してとくに適合し
ている。

【００１３】本発明による装置は互いに位置関係を保持
する所望の数の衛星の操作に合せることができるが、現
在はその最大数は軌道の観測と運航の実行精度の現状お
よび制御手順の自動化ができていないなどの理由により
約１０個の衛星に限られている。本発明による装置にほ
んの２〜３のユーザーインターフェースを加えるだけで
操作の経費を削減し、同時に信頼性を高めることができ
る。そのうえ、評価のための本質的なイベントが常に自
動的に作りだされる。さらに、軌道と運航見積を統合す
ることによる、改良された運航計算により、また、運航
の系統的な結合効果を考慮することにより、軌道予測の
精度はかなり向上することができる。

【００１４】さらに改良を進めることにより、軌道デー
タベースは現在の凡ての軌道データベースのセットを蓄
積するためのスクラッチ・データベースと、最もよく知
られている軌道と運航のデータのみが入っているベスト
・ノレッヂ・データベースとを包含している。データベ
ースの管理を援けるために付加的なスクリーンマスクと
自動プロセスが準備されている。凡てのすたれたデータ
レコードはベスト・ノレッヂ・データベースから自動的
に選別され、データ・レコードは自動的に年代順に分類
される。

【００１５】さらに本発明による装置によって、その後
の解析と一般的な情報管理のためにベスト・ノレッヂ・
データバンクから過去の運航の凡てを含んでいる経路が
完全に再構築されうる。ベスト・ノレッヂ・データベー
スを使うことにより、予め決められている時間帯での凡
ての既知の運航を含めて軌道の予測が可能である。加え
て、凡ての定量的な軌道決定結果が手動および自動の両
方による評価によっていわゆるまとめ表（summary shee
t）に表わされている。さらに、自動的にスケールを入
れた運航時間の指示による剰余プロットがユーザーによ
る軌道決定の品質評価のためにえられる。

【００１６】また、軌道の輪郭が１頁にいわゆるステー
ション保持のプロットの形で表わされる。さらに本発明
による装置により数個の補正サイクルを予め計画するこ
とが可能となる。この方法で、それらの中で望ましくな
い結合効果を有利に使うことにより、ユーザーはステー
ション保持のプロットの中に慣習的な表現で計画してあ
るものを評価することができる。

【００１７】本発明のより有利な具体例によれば、互い
に位置関係を保持しているか、あるいは一時的に近接す
る衛星に対してベスト・ノレッヂ・オービット・データ
ベースが作り出される。

【００１８】さらに外部軌道データのインプットおよび
形式のつり合いのとれた状態でデータを送出することに
対してのユーザーインターフェースが準備されている。
さらに本発明による装置は互いに位置関係を保持する
か、または一時的に近接する衛星の軌道運動の相対的な
幾何学（geometry）を決定することによってさらに拡張
することができる。個々の衛星による分離のストラテジ
ーの維持を監視するために本発明による装置ではそこに
ある全部の衛星のいわゆる離心率（ｅ）と傾斜（ｉ）ベ
クトルをまとめてプロットすることが準備されている。

【００１９】本発明による装置によって異常な接近が将
来起こり得ることについては、そこにある凡ての衛星が
２つ１組になってチェックされることが出来、もし公差
が公差の限界以下に落ち込んで、例えば最少の距離にな
るなら、付加的なプロットがデータ解析のために自動的
に作り出される。

【００２０】衝突を回避する運航の計算は付加的に準備
された運航計画モジュールによって実行できる。さらに
本発明による装置により、そこにある凡ての衛星の軌道
とそれらの相対的幾何学が、例えば解析のための所望の
時刻に対してベストノリッヂデータベースからのデータ
ベースにカバーされた全時間間隔において自動的に作り
だされることができる。

【００２１】本発明による装置に援けられて作り出され
る構成はエキスパートシステムのフレームワークの中で
人間が介在することなしに完全に自動的に経路決定を実
行するための基本と予め必要な条件を提供する。この目
的のためにユーザ面のメニューマスクが独特の方法で配
置されており、また、同時に、対応して採用されるソフ
トウェアシステムが準備されている。

【００２２】本発明は個々の衛星の軌道制御にも有利に
使用されることができる。このことは１個の衛星から数
個の互いに位置関係を保持する衛星までの軌道制御の一
貫した推移の可能性をユーザーに準備している。

【００２３】

【実施例】図１のブロックダイアグラム中で、データベ
ース１が図形で示されており、軌道のプロットによる決
定と運航見積りまたは運航補正のための機能ブロック
２、運航計画のための機能プロック３、相対運動の監視
のための機能ブロック４および特種なイベントを予測す
るための機能ブロック５など４個の独立した機能ブロッ
クがデータベースに配置されている。

【００２４】運航計画においてプロットすることにより
決定された結果の軌道と運航データはデータベース１に
よって小形で明確な態様（manner）に変換され、同時
に、データベースはいかなる時にも軌道の輪郭について
実際の熟知された状態にあることを表わしている。これ
らのデータは連続的な軌道の輪郭を再生するのに充分で
ある。さらに４個の機能ブロック２〜５の各々は、特種
なタスクに対して要求されるデータベース１からの軌道
情報を供されることができる。特種なソフトウェア・モ
ジュールによって、ブロックと称しているコア・モジュ
ールにも関連する機能ブロック２〜５へのデータの送信
はユーザに対するユーザ・サーフェースからの最少の入
力によって可能となる。この段階で誤差は避けられ、合
理化と操作の信頼がえられる。このことはまた、機能を
モディファイしなければならないコア・モジュールの機
能を傷つけることなしに、データベース・インターフェ
ースによってユーザーの特殊なモジュールにリンクする
ことが可能となる。

【００２５】軌道データベース１の中味は図４に示され
ている。スクリーンマスク中のデータレコードの状況
は、示されているような「DEC forms」（Digital Equip
ment社のマスク作成ソフトウエアの設計）で作られてお
り、そのために説明は英語で記されている。

【００２６】軌道データベース１は限られた時間内で、
軌道セクションについての以下に示すようなデータを蓄
積するために供される一連のデータレコードより成り立
っている。すなわち時期（epoch）あるいは時間に関す
るポイント；その時期における状態ベクトル、軌道要素
および衛星の長さ；面積、質量、放射圧力係数などのよ
うな衛星のパラメーター、およびその時期後の時間と速
度増加分のような運航。

【００２７】軌道データベース１の中の一連のデータレ
コードの一例が図５に示されている。このデータは実際
のテストで得られたものを印字出力したもので、そのた
めに例示したデータレコード中の色々な明細は英語で記
されている。図５にはパラメーターの定義とそれらのＡ
ＳＣＩＩ形式に従った配列が与えられており、２個のデ
ータレコードが示されている。上の部分には２個の見積
られた運航があり（運航：２）、下の部分には運航はな
い（運航：０）

【００２８】操作上の要求により良く対応するために、
以下、軌道データベース１はスクラッチ・データベース
とベスト・ノリッヂ・データベースの２つに分けられ
る。スクラッチ・データベースは例えばステーション・
キーピング・サイクルの短期間だけ働らいていて、種々
の軌道決定と運航計画の結果を蓄積し、比較と解析の目
的のためにそれらを保持していることができる。他方、
ベスト・ノリッジ・データベースは時間順に整理された
一連のデータレコードをもっており、常に凡ての運航を
包含する軌道の輪郭に対してベスト・ノリッジの状態を
示している。

【００２９】ベスト・ノリッジ・データベースを創りだ
すためにスクラッチ・データベースのデータ記憶がベス
ト・ノリッジ・データベースの中に集められている。つ
まり、ユーザーの意見によればベスト・ノリッジデータ
ベースは最善の軌道決定の結果、すなわち、衛星に対し
て、他の管制センターから得られる実際の運航計画に対
応している。スクラッチ・データベースからベスト・ノ
リッジ・データベースへの新しいデータ・レコードの送
信において、ユーザーはスクリーン・マスクとそれに付
加されるソフトウェア・モジュールによってその大部分
は支援される。このソフト・ウェア・モジュールによっ
て、例えばデータ・レコードは自動的に時間順に分類さ
れ、そして、旧いデータ・レコード、または不要になっ
たデータ・レコードはベスト・ノリッジ・データベース
から自動的に除かれる。

【００３０】この様な方法で衛星の過去と未来の軌道経
路の最適な概観をベスト・ノリッジ・データベースから
いつでも引きだすことができる。関連する衛星の各々に
対するこのようなデータベースを準備することにより、
相対的な幾何学（relative geometry）は少しのギャッ
プもなしに監視されることができる。

【００３１】さらに、軌道データベースとスクラッチお
よびベスト・ノリッジ・データベースは軌道の決定また
は運航計画を実行するために要求される凡てのデータを
簡単に利用することができる。このことは軌道制御の過
程の個々の機能ブロックが非常に広範囲に開放できるこ
とを示している。この結果は凡てのデータの流れが明確
に定義され、かつ最少に制約されているような開放系の
中で得られる。

【００３２】軌道決定の骨組においてとくに重要なこと
は、相対的に長い軌道セクションを矛盾なく取り扱うこ
とのできる統合された運航見積りである。補正は以下に
詳しく説明するいわゆるまとめ表（summary sheet）に
対して、計画されている運航の成分を移しかえることに
より自動的に可能である。

【００３３】見積りについての無制限な選択のオプショ
ン、または個々の運航の成分を予め決定して定義するこ
とにより、運航の正しい実行のチェックがこれまで１日
〜２日かゝっていたものを２〜３時間で行えるようにな
り、また必要ならば擾乱に対しても速かに対応すること
が出来る。

【００３４】４個の機能ブロックすなわちコアモジュー
ル２〜５の各々の効率は文章または画像で記された軌道
決定結果の１つ１つ要約されたサマリーによってさらに
強化される。定量的な評価に対しては、タイプと時間周
期によって配列された追跡データ、運航時間と運航成
分、さらに加えて軌道要素と状態ベクトルなどが図６、
図７に例示したまとめ表に示してある。図６には軌道決
定と運航見積りのまとめ表が示されており、南北運航に
ついての選択された３個の見積られた成分が例示されて
いる。図７には軌道決定と運航見積りのその上のまとめ
表が示されている。こゝには東西運航に関する２個の見
積られた成分および１個の予め決定された成分と南北運
航の３個の予め決定された成分が記されている。図６、
図７のまとめ表もコンピュータからの印字出力であるか
ら記述は英語でなされている。まとめ表の２つの例は図
６、図７に示してあるが、凡ての見積られた値とコアモ
ジュール２によって提供されている統計上の不確かさに
ついてコンパクトな形の情報を表わしている。

【００３５】各種のトラッキング・データの品質を評価
するために、負に計算され、測定された値で表わされて
いる剰余が、追跡の間に図形表示されている。かような
追跡データの一例は図８に示されており、軌道決定の結
果を評価するために用いられる、いわゆるレシジュアル
・プロットといわれるものである。図８のレシジュアル
・プロットではステーション３２４６の方位角と仰角の
角度値の剰余とステーション３２４７の範囲値が示され
ている。画面上の垂直線は１９９１年８月１９日と８月
２２日に行われた２つの運航の時間を示している。図８
のレシジュアル・プロットはコンピューターの印字出力
であるから記述は今回も英語で行われている。その上の
軌道経路の評価をするために、軌道制御のための本質的
な凡てのデータ、例えば接点、平均離心率ベクトル、傾
斜ベクトル、経度と緯度の中での運動等々が画像表示の
形でまとめられている。このような画像表示は全く特異
な補正サイクルに対して図９にステーション・キーピン
グプロットの形式で示してある。個々の文字は英語で示
してある。

【００３６】その上の軌道制御に関連した軌道情報はス
クラッチ・データ・ベースに直接リンクするデータベー
ス・レコードの形式の中に得られる（図５参照）。この
ようなデータベース・レコードは決定された時期の軌道
要素とトラッキングデータインターバルに含まれた運航
を含んでいる。見積られた運航成分は予め決められた成
分の中にない でマークされている（これに関して
は図５の上の部分のデータが示している）。さらに、ユ
ーザーの要望に対して、未来の出来ごとに対する有益な
第２のデータ・レコードが作り出される。これは図５の
下の部分のデータレコードである。このデータ・レコー
ドは例えば次に計画されている軌道決定のための時刻と
軌道要素の初期値を含んでいることで選ばれることがで
きる。

【００３７】軌道決定と運航補正を行うために必要な動
作のステップ量は所望の初期データによるデータベース
・レコードの選択、追跡間隔の明細、軌道決定プログラ
ムのスタート、および結果の評価などを一緒に実施する
ことによって減らすことができる。実行されるべき必要
な動作のステップの一例は図２の動作図に示されてお
り、それらはワーキングダイアグラムで示され、説明が
入っている。

【００３８】機能ブロック２すなわち軌道決定モジュー
ル２で供されるような詳細な結果の記録は、例外的な場
合においてのみ評価のために使用すべきである。図２に
概略的に示された構成は、人間の介在なしにエキスパー
トシステムの骨組の中で軌道を完全に自動的に決定でき
る論拠を表わしている。このような場合にはまとめ表の
中に得られる情報の援けにより評価が完全に行われる
（図６、図７参照）。

【００３９】運航計画の中で軌道制御は時間のサイクル
で実行される。目標の軌道要素は各サイクルの終りに求
められるもので、通常はステーション・キーピング・ス
トラテジーによって指示されているものであるが、特別
な場合にはユーザによって二者択一的に決定（define）
されうることもある。東西運航と南北運航は１サイクル
の中に含まれている。

【００４０】機能ブロック３すなわち運航計画モジュー
ル３によって軌道データの項目がデータベースから取っ
てこられ、未来の軌道は機能ブロツク２すなわち軌道決
定／予言モジュールを頼りにすることなく決定される。
軌道要素の目標値と所望値の比較により、東西、南北の
補正運航が単一の方法で決定される。運航計算による課
程は衛星の特種なファイルの中に係数の形で蓄積されて
いる結合効果としてとられており、また、ユーザーによ
り校正結果にもとづいて時々刻々に更進されている。

【００４１】所望の軌道要素はステーション・キーピン
グ・ストラテジーによって、決定されるが、一方では凡
ての衛星に対して公差の窓が維持されており、他方では
安全距離を最大限に保つことが保証されるような方法で
決定されるものである。必要に応じてか、または再配置
のために運航を避ける場合には、ユーザーは運航の順序
とこのような状況において採用される所望の要素を決定
することができる。

【００４２】運航計画の結果は特別に配置された、すで
に軌道の説明でのべられているステーション・キーピン
グ・プロットに画像で示されている。このような補正サ
イクルに対するステーション・キーピング・プロットの
一例は図９に示される。記述は英語で与えられている。
図９に示されているようなパラメーターの選択、サブダ
イヤグラムにおけるそれらの表示、それらに自動的に尺
度を入れたり、配列したりすることなどがステーション
・キーピング運航ストラテジーの確認と衛星を公差の窓
の中に保っておく必要のために特別に仕立てられてい
る。個々の衛星のステーション・キーピングに対して本
質である凡てのパラメータは、例えば１頁を使って示し
ている図９のステーション・キーピングプロットについ
て明確に示されている。

【００４３】事前に計画することのできるオプションを
使い、数個の補正サイクルを使うことにより、望ましく
ない結合効果、例えば地球の中心に向っている運航の成
分は離心率制御に従わせることができる。また、すでに
図９に示されている概略的なシークエンス・ダイヤグラ
ムからの例で示されているように、東西運航の費用を計
画的にすることにより節約することができる。

【００４４】図１０に７８日周期の６つの補正サイクル
について、事前計画の結果を示した。個々の図の説明は
英語で記述されている。図１０に示してある事前計画は
１個の南北運航についてのものと、通常は２個ある連続
運航計画の代りに、たった１個の東西運航のみについて
の一連の補正サイクルを示した。ｅベクトル制御に対す
る第２東西運航は南北運航が用いられている軌道の結合
成分によってセーブされることができる。衛星が指示さ
れた公差範囲内に止まっていること、すなわち、ｅおよ
びｉベクトルが公差の限度内で仕様のストラテジーを保
っていることは図１０のステーションキーピング図から
明らかである。

【００４５】最后に、軌道制御システムのより本質的な
部分は隣接する衛星の軌道運動についての相対的な幾何
学を決定することである。こゝで隣接する衛星とは永久
に互いに位置関係を保持しているか、または全く臨時に
隣接する衛星であって、再配列の場合とか新しい衛星を
取り込む、あるいはサービスを外して取り除く場合であ
る。これまでは軌道と運航のデータを共通に管理する可
能性が何もなかったので、相対的な幾何学の監視は全く
困難であった。このような監視はベスト・ノリッジ・デ
ータベースの力により大した困難もなくなしとげること
ができる。個々の状態ベクトルとそれに続く一連の運航
によって、長い項の軌道の輪郭を記述することの必要性
が未然に除かれる。その代りに、いかなる時点でも最善
の軌道情報が得られ、その結果、相対的な運動が予測さ
れうるし、最大限に確実に実行されうる。個々の衛星に
対する状態ベクトルデータの時間分布についての制限は
ない。

【００４６】相対的運動の監視をするための機能ブロッ
ク４のユーザ面は外部の軌道データをとり込むこともで
きるし、また、軌道データベース１の内部形式を変換す
ることにより外部の制御ステーションに釣合った形で軌
道データを放出することなどができる。関与する凡ての
衛星のｅ、ｉベクトルをまとめて図示することにより個
々の衛星間の分離のストラテジーを監視し、観察するこ
とが可能となる。

【００４７】未来に衛星が著しく接近することの可能性
は、関与する凡ての衛星に対して２つ１組になって本発
明による装置によってチェックされる。また、もし安全
な距離が侵されるなら、危険を評価するために個々のプ
ロットがさらに作り出される。このようなプロットにお
いて、図１１に与えられた例では、全体の相対的な距離
は別にして、その構成が３つの空間方向によって示され
ている。図１１の下の部分に２つの衛星の過去と今后の
計画上の運航の時間と方向のプロットが記されている。
さらに、図１１の下の部分の垂直線によって新しい軌道
要素のデータベースが衛星Ａ，Ｂに関して得られること
から、それらの点が時間に関して記されている。計画的
な回避の運航については、機能ブロック３すなわち運航
計画モジュール３が使用される。それは必要なオプショ
ンの機能の範囲である。

【００４８】数個の衛星の相対的な運動と接近による結
果のイベントを監視する必要があるならば、この課程が
拡張される。このようなイベントは例えば、赤外線地球
センサーに対する擾乱信号とか、衛星と地上ステーショ
ンの間の通信上の影などである。

【００４９】図１の結合の所で既に述べたように、機能
ブロック５は特別なイベントと、天文歴表の予測に供さ
れる。このような特別なイベントとは地球と月の影の領
域を衛星が通過するとか、衛星に向けられている地上ア
ンテナの受信ロープを太陽が横切るとか、位置制御のた
めに用いられている衛星の赤外線地球センサーの視野を
擾乱して地球と月が通過する場合などである。

【００５０】この目的のためによく知られている計算法
が使用される。時間と問題の点における既知の運航を含
んでいるベスト・ノリッジデータベースを呼び出して使
用することにより軌道予測を実行することは、データベ
ースに対して割りあてられている特別なイベントを予測
するための機能ブロック５を含む本発明による装置によ
ってのみ可能となる。機能ブロック５を準備し、割り当
てることにより、軌道の再構築もまた可能である。この
ことは続いておこる解析と一般的な管理の目的に対し
て、ベスト・ノリッジ・データベースからの凡ての過去
の運航を含めて可能となる。計算のための時間帯におい
て例えば赤外線センサーに対する太陽と月による擾乱の
効果が生じるとか、または、例えば衛星が位置を見失っ
てから正規の位置に戻ることなどに対して、ユーザーに
よって与えられる結合プログラムについてのこの種のイ
ンターフェースは本発明による装置でのみ実現できる。

【００５１】

【発明の効果】以上のことから、互いに位置関係を保持
する衛星の軌道制御についての本発明による装置の本質
的な利点を以下に示す。すなわち個々の目標部分とデー
タフローのもつれをとくこと；ユーザ向のインターフェ
ースを最少にすること；つぎのことにより精度をあげる
こと 軌道決定と運航見積り、しばしば見積りまたは運航の各
成分を指示することを一緒に行うとか、改良された運航
計算と運航計画におけるシステマチックな結合効果を考
慮すること；互いに位置関係を保持する衛星に対する特
別な構成；実施するための費用を減らすこと；操作のた
めの信頼性向上と操作費用の削減

【図面の簡単な説明】

【図１】互いに位置関係を保持する静止衛星の軌道制御
に関する本発明による装置の基本的構造のブロック図で
ある。

【図２】軌道決定と運航補正を行うための動作手順を示
すブロック図である。

【図３】運航計画のシークエンス・ダイヤグラムの一例
を示す。

【図４】軌道データベースの部分すなわち特種なスクリ
ーンマスクのデータレコードの様子の一例を示す。

【図５】パラメータの定義とその配列に供される軌道デ
ータベースのその上のセクションを示す。

【図６】軌道決定と運航見積りのまとめ表の一例を示し
ており、南北運航の３個の見積もられた成分よりなりた
っている。

【図７】軌道決定を運航見積りのその上のまとめ表の一
例を示しており２個の評価されたものおよび１個の予め
決定されている東西運航の成分と３個の予め決定されて
いる南北運航の成分よりなりたっている。

【図８】軌道決定の結果を評価するための剰余プロット
の表現例を示す。

【図９】補正サイクルについてのステーション保持プロ
ットの表現例を示す。

【図１０】南北の運航と唯一の東西の運航の各々の補正
サイクルの先行計画についてステーション保持プロット
の例を示す。

【図１１】衛星に対するいわゆる接近プロットの一例を
示す。

フロントページの続き (72)発明者 ヴィルヘルム ヴェルナー ドイツ連邦共和国・デー−7109・ビーリン ゲン（ショーンタル）・ゾンネンライン・ 17

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２個の互いに位置関係を保持
   する静止衛星の軌道制御のための装置であって、機能ブ
   ロック間のインターフェースとして作用する、データが
   定義された形式で転移される軌道データベースによって
   指示された順につねに連続的に呼び出されており、ま
   た、軌道データベースから要求されるインプットデータ
   を得、必要ならば軌道データベースに対して得られた結
   果を再び供給する４個の独立した軌道制御システムの機
   能ブロックを備えており、 ａ）軌道決定のための第１の機能ブロックは、地上ステ
   ーションの測定からの凡てのパラメーター、これらの凡
   てのパラメーターは位置、速度、個別の時間経過におけ
   る所望の時間周期についての時間の関数として示される
   軌道に関連する重要な量、および、互いに位置関係を保
   持する衛星についての実行された軌道運航の補正値等々
   を含んだリスト形式の天文歴表の計算を行うために必要
   なものであるが、を決定し、そして該機能ブロックは上
   記軌道データベースの中にそれらのデータを蓄積し、 ｂ）運航計画についての第２の機能ブロックは、衛星が
   予め決定された日に決定された所望の軌道に到達するた
   めに、上記軌道データベースに蓄積された結果を引き出
   し、それに対し、軌道運航のためのパラメータを計算
   し、その結果はもう一度上記軌道データベースの中に蓄
   積し、 ｃ）上記軌道データベースに蓄積されている軌道および
   運航に関するパラメーターの援けにより、相対的な運動
   を監視するための第３の機能ブロックは、互いに位置関
   係を保持している衛星間の相対的な距離と速度を、所望
   の時間周期ごとに、その成分によって計算し、 ｄ）特別なイベントと天文歴表を予測するための第４の
   機能ブロックは、イベントを予測するための軌道データ
   ベースに蓄積されている他の機能ブロックのイベントを
   使用し、地球または月の影を通過する衛星の通路、視野
   の中への太陽または月の浸入による赤外線送信機への妨
   害、衛星に対する地上ステーションの視線の近くの太陽
   の位置等々のようなイベントを予測し、また、詳細な軌
   道や天文歴表はコンピューターへ送り込むことを特徴と
   する静止衛星の軌道制御のための装置
2. 【請求項２】 装置はダイアグラム、短い表またはデー
   タベースエントリーなどの形で、明確な形の全ての本質
   的なデータだけを含んでいる、イベントを表わすための
   コンパクトな写しのユニットを有することを特徴とする
   請求項１の静止衛星の軌道制御のための装置
3. 【請求項３】 軌道データベースはスクラッチ・データ
   ベースとベスト・ノリッジ・データベースからなり、ス
   クラッチ・データベースの中には軌道決定と運航計画の
   ための機能ブロックの凡ての現在の軌道データベースレ
   コードが蓄積されており、ユーザによってチェックされ
   たあと再び読み出されて、ベスト・ノリッジ・データベ
   ースに永久に入れられ、２個のデータ・ベース・エント
   リーが互いに作用しあって選択され、読み出されて、軌
   道決定と運航計画のための機能ブロックに対して新しい
   インプットファィルが配置され、この間に相対運動を監
   視し、特別なイベントを予測するための機能ブロックが
   それらのインプットデータをベスト・ノリッジ・データ
   ベースから取り込んでくることを特徴とする請求項１の
   静止衛星の軌道制御のための装置
4. 【請求項４】 互いに位置関係を保持するかまたは一時
   的に隣接する各衛星に対して、ベスト・ノリッジ・デー
   タベースを創り出すことを特徴とする請求項１の静止衛
   星の軌道制御のための装置
5. 【請求項５】 ユーザーとソフトウェアの間のインター
   フェース形式のユーザーインターフェースを有し、この
   ソフトウェアは外部の軌道データの取り込みと自分の軌
   道データの送り出しのためのもので、加わっている管制
   センター間でマッチングのとれた予め決定された形式を
   もっていることを特徴とする請求項１の静止衛星の軌道
   制御のための装置
6. 【請求項６】 互いに位置関係を保持しているかまたは
   一時的に隣接する衛星の軌道運動において、任意に選択
   された他の衛星に関連している衛星間の相対的な分布の
   形での相対的幾何学を決定するためのユニットをもって
   いることを特徴とする請求項１の静止衛星の軌道制御の
   ための装置
7. 【請求項７】 個々の衛星が正常な時間間隔で制御され
   ているような望ましい軌道が、一方では公差の窓が個々
   の衛星によって保たれており、他方では相互距離の中間
   値が下限よりも決して下らないという分離ストラテジー
   の維持を監視することができ、また、凡ての参加してい
   る衛星の偏心ベクトルと傾斜ベクトルを同時に図示する
   ことが準備されており、楕円の離心率は赤道面に対して
   ある角度で傾斜している軌道面内で定義されることを特
   徴とする請求項１の静止衛星の軌道制御のための装置