TW312064B - - Google Patents

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Α7 Β7 312064 五、發明説明（1 ) 發明背景 1 ·發明部份 本發明一般係有關衛星通信。更明確言之，本發明係 有關一種衛星方法及系統，此能提供連續不斷之連繫於置 於不同高度處之衛星，諸如在中地球軌道中之衛星及在對 地同步軌道中之一衛星之間。 2.先行技藝之說明 通信及資料衛星中繼站用以便利二地點間之資訊轉移 。此等地點可爲衛星或地面站。由於以下之任一理由，此 等'使用者*可能需要使用中繼方法：（1 )地球在使用 者及使用者欲與之通信之一地點之間；（2)使用者不能 指向其所要之地點，但能指向一中繼站；（3)使用者無 功率或裝備能與所需之遠處地點直接通信》 使用衛星中繼站之主要考慮因素如下：（1)成本； (2)效率（諸如資料率，涵蓋*使用者數等）；（3) 複雜性；（4)使用者在與衛星中繼站通信所需之功率量 及特定裝備上之負擔：（5)自舊中繼系統轉換爲新中繼 系統：（6 )彈性。 對地固定衛星可用作中繼站，因爲對地固定衛星可固 定於地球上空，且故此，地面站可使用固定之天線。其優 點爲地面之使用「者零到ΐ用者赛身地固定衛星中繼站間之 視線（L〇 S)變化相當小。而且，對地固定衛星較不易 爲敵方所破壞，因爲攔截航具需要較大之能量，且預警時 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（2丨0乂297公釐） ----------^------ΐτ------1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印裴 -4 - A7 B7

Si2G64 五、發明説明（2 ) 間長。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 然而，對地固定衛星在通信中繼應用上並非無缺點》 此等需要巨大之推進器來發射至赤道上空2 2，3 0 0哩 (35 ，900km)之對地固定之高高度處，且由於高 度高，此等需要大天線來發射及接收無線電頻率（R F ) 信號。同樣，使用者需要攜帶較大之天線來發射及接收在 對地地固定之高度處之衛星之信號。 對地固定衛星中繼站之另一缺點爲對地固定軌道相當 擁擠，此軌道延伸於赤道周圍，且需要至少3對地固定衛 星來涵蓋大部份地面站。而且，備份件昂貴，且需要一傾 斜軌道，俾對高緯度上之地面提供服務。使用具有傾斜軌 道之對地同步衛星可幾乎消除去固定使用者天線之優點， 且需要更多之衛星來對所有之緯度提供良好之涵蓋。 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 一般言之，具有任何型式之衛星連繫之對地固定衛星 均有此等缺點。在本發明之部門中，一衛星連繫達成一衛 星及另一實體間之資訊經由無線電，雷射，或其他適當之 信號輸送技術作單向或雙向之傳輸》該另一實體可爲另一 衛星，一地面站，或一些其他之實體，能發射或接收通過 太空之信號，諸如飛機或太空站。 亦可慮到在低緯度上之衛星中繼站，諸如低地球軌道 (LOS)，中地球軌道（MEO)，或高橢圓形軌道（ HEO)。然而，低高度衛星中繼站需要更多之衛星來涵 蓋地球球，以提供連續之服務。當使用一個以上之衛星中 繼站來協同涵蓋地球時，該多個衛星中繼站集體稱爲'星 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（3) 群’。 度衛星中繼站亦較易受攻擊，且具有較高之角度 E 〇^)且較頻常之*連/斷#需求。HEO衛星大部 份時間運轉於對地同步之高度附近，具有許多與對地同步 衛星相同之優點及缺點。Η E 0連繫需連接及中斷，唯較 之L Ε 0或ME 0高度處者頻次爲少。最後，在與地面站 連繫時，較低高度之衛星中繼站通常需要與其星群中之其 他衛星中繼站建立通信連繫。星群中其他衛星中繼站間之 此橫向連繫引起一系列複雜之通信連繫之通過及連及斷行 動。 此等系統使用橫向連繫傳遞信號*在許多衛星中，每 一衛星上裝有智慧型之開關及轉接器。此太空中之智慧 型開關/轉接器'爲一主要缺點，因爲此等衛星系統需指 向其他衛星，並決定何者爲訊息之接收衛星之複雜性。如 所選之接收衛星爲其他資料傳輸所過負載，則情形更爲複 雜。此情形追使發送衛星重新轉送訊息至其他衛星。 故此，本發明之一目的在提供一種衛星中繼系統，此 較不複雜，較爲彈性，對可能之問題情況較爲強壯，並降 低使用者負擔*以執行中繼功能。 本發明之另一目的在提供一種衛星中繼系統，其中， 橫向連繫不中斷，且故此，當一第二衛星對第一衛星移動 0\至地球後面時，避免第一衛星需中(Jk與第二衛星之通信 連繫，並建立與一第三衛星之新連繫。 本發明之另一目的在提供不中繼之橫向連繫，此連繫 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ---------枯衣— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央橾芈局*:工消費合作社印裝 -6 - 312064 A7 B7 五、發明説明（4 ) 恆在地平線上方，即視線或其延長線絕不截交地球。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之另一目的在提供一種衛星中繼系統，此消耗 較少功率，需用較小之衛星用作RF或雷射信號之衛星中 繼站。 發明概要 本發明提供一或更多之對地固定或對地同步（ GEOS)衛星中繼站，此與一或更多之中地球軌道（ ME 0 )衛星中繼站同步，以維持此二組中繼站間之連續 連繫。此一同步衛星安排具有優點，即使用者所需之負擔 較少，因爲地球基地之使用者無需發射至G E 0高度。此 種混合系統（即一或更多ME 0衛星與一或更多G E 0 S 衛星同步）負擔轉移信號向上至G E 0 S高度及回至地面 。而且，該混合系統需要較小之發射載具，並較強壯，因 爲攔截Μ E 0中繼通信鏈之一之影響較之攔截一純 G Ε 0 S基礎之衛星中繼系統之影響爲小。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印装 而且，該混合系統使用較少之G Ε 0 S衛星中繼站（ 少至1 )，但仍可維持與地面連繫，因爲GEOS及 ME 0衛星中繼站間具有獨有之同步。故此，各ME 0衛 星中繼站之間無需橫向連繫，雖此橫向連繫可提供於適當 之應用中。

本發明亦可安排來提供地平線上方（ATH)之連續 通信連繫。ATH通信連繫另有優點：（1 )避免來自地 球上之光或無線電線在任一方向上之干擾，或自G E 0 S 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X25»7公釐） -7 - 312G64 A7 B7 五、發明説明（5) 發射至地球之通信之干擾；及（2 )降低由地球位置攔截 信號之可能。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明可用於若干種不同之通信應用上。例如，在軍 事通信之情形，一分散之使用者位置（諸如戰場中之部隊 或軍事衛星）需要來自一或更多地面站之資訊，或來自戰 場中之一使用者之資訊可能需要發送至此等地面站。本發 明亦可用於一般商業上，如果分散之使用者需要與 GEOS或MEO — GEOS - MEO衛星中繼站之視線 內之一或更多之指定之地面站通信。地面使用者往來之進 一步逋信可由資訊自地面站中繼通過ME 0 — G E 0 S衛 星中繼鏈還回來達成。通信資料可爲任何型式，包括（但 不限於）影像及其他高資料率信號。通信信號可爲R F信 號，光基礎之信號（諸如雷射），或任何其他適當之 L E 0可發射之信號。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 多高度衛星系統之另一構想之使用者可爲置於一 Μ E 0位置中之一組衛星，此與G E 0 S衛星同步，俾與 該GEOS衛星直接及連續連繫。GEOS衛星然後可中 繼來自ME 0衛星之資訊直接至地面。該優點爲一單跳通 信中繼。而且，免除去連繫中斷後重行連接（此爲大部份 中繼至G E 0 S衛星之情形）之需要，因爲使用者本身現 與GEOS衛星同步》 本發明之另一應用包括一非對地同步軌道衛星群（諸 如一 ME 0衛星群），此等相互橫向連繫，並_一或更多 之G E 0 S衛星同步。ME 0橫向連繫可用於低資料率資 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 312064 A7 B7 五、發明説明（6) 訊轉移上，諸如手持話機，在此，較小之天線或雷射光學 裝置體積及低資料率所需之低功率較爲有利。與G E 0 S 衛星同步連繫之衛星群則可用於高資料率訊轉移上，在此 ，連續連繫重要。 本發明之另一應用包括一G E 0 S衛星觀察一 ME 0 衛星，以偵測ME 0衛星之任何問題情況。依據本發明， 與ME 0衛星同步之該G E 0 S衛星由於二者間有不斷之 視線存在，故可不斷觀察該ME 0衛星。如此，應明瞭本 發明可應用於並非負貴通信或資料中繼之衛星上。雖 '中 繼—辭在本申請書中一再使用，但應明瞭本發明並不限 於主要用途爲中繼資訊之衛星。 例如，一G E 0 S衛星及一或更多ME 0衛星之一系 統可擔任對大陽射線取樣之功能。爲比較由G E 0 S衛星 取樣之太陽射線資料及由ME 0衛星取樣之太陽射線資料 ，ME 0衛星發送其取樣之太陽射線資料至G E 0 S衛星 。G E 0 S衛星然後處理所有之取樣射線資料，並發送結 果至地面》在本例中，本發明用於非中繼資料上。 而且，應明瞭本發明中無需地面基地之使用者。最終 之使用者事實上可爲另一衛星，太空站，或其他移動之使 用者。 附圖簡述 圖1爲立體圖，顯示本發明之一2跳多髙度衛星中繼 實施例，具有二中地球軌道衛星中繼站及一 G E 0 S衛星 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11111 11 n 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

五、發明説明（7) 中繼站。 圖2爲立體 所使用之同步關 圖3爲曲線 例之有效G E 0 站平面之初始G 方之最小正切高 圖4爲曲線 施例之有效G E 繼站平面之初始 上方之最小正切 圖5爲一笛 星中繼站實施例 圖6爲極坐 例及一G E 0 S Μ E 0衛星中繼 圖7爲極坐 例及_ G Ε 0 S 圖，顯示由本發明之 係。 圖，顯示在使用8小 S衛星中繼範圍中， Ε 0 S衛星中繼站赤 度。 圖，顯示在使用24 0 S衛星中繼範圍中 GEOS衛星中繼站 高度。 卡兒坐標世界地圖， 在地球上之軌跡徑路 標圖，顯示1 0 Μ 衛星中繼站間之視線 站實施例上所見。 標圖，顯示1 0 Μ 衛星中繼站間之視線 多高度衛星中繼系統 時ME 0週期之實施 距一ME 0衛星中繼 道角度對7 5公里上 小時ME 0週期之實 ，距一ME 0衛星中 赤道角度對7 5公里 顯示10 MEO衛 〇 E 0衛星中繼站實施 *如自該1 0 E 0衛星中繼站實施 ，如自該Μ E 0衛星 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 上所見 I »,1 圖 實施例 圖 8小時 Μ Ε 0 8爲顯示可由本發明之一10 ΜΕΟ衛星中繼站 在特定緯度及經度位置上所達成之涵蓋。 9爲曲線圖，顯示在本發明之地平線上方實施例之 ME 0週期之有效G Ε 0 S衛星中繼範圍中，距一 衛星中繼站平面之初始G E 0 S衛星中繼站赤道角 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A7 __B7_ 五、發明説明（8 ) 度對75公里上方之最小正切高度。 圖1 0爲曲線圖，顯示在本發明之地平線上方實施例 之2 4小時MEO週期之有效GEOS衛星中繼範圍中， 距一ME 0衛星中繼站平面之初始G E 0 S衛星中繼站赤 道角度對7 5公里上方之最小正切高度。 較宜實施例之詳細說明 參考圖1 ，顯示本發明之多高度衛星系統之第一實施 例。更明確言之，圓1顯示一 GEOS衛星中繼站（ geosl 106)及二MEO衛星中繼站（me〇i 108及 meo2 1 1 0 )之一組態。geosl 1 0 6 不斷與 meol 1 0 8及meo2 1 1 0視線接觸。 不能與遠處地球基地站1 2 2直接通信之使用者 12 0可與meol 10 8通信，此轉而不斷與geosl 10 6衛星中繼站連繫。由於geosl 1 0 6不斷與地球基 地站12 2接觸，故geosl 10 6可傳遞來自meol 1 0 8之通信至地基地站1 2 2。 雖ΜΕ Ο衛星中繼站之天線需指向天空之大部份，俾 與G Ε Ο S衛星中繼站連繫，其連繫並不中斷，故無需花 費時間來獲得其他中繼。而且，此軌道徑路重覆，從而降 低追蹤演算之複雜性。 ΜΕ Ο及G Ε Ο S衛星中繼站之一同步參數爲其週期 比率•一 ME ◦衛星中繼站及一G E 0 S衛星中繼站間之 連續視線可在若干比率中達成，此等比率代表2 4之整數 氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-1111! I I 11111 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 11 - 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 3 ί 2 G 6 4 Α7 Β7 五、發明説明（9) 因數。 在較宜之實施例中，G E 0 S衛星中繼站之週期及 ME〇衛星中繼站之週期間之週期比率爲24:8或等於 3:1。當GEOS衛星中繼站之週期爲MEO衛星中繼 站之週期之三倍時，達成3 : 1週期比率。如此，24小 時之一G E 0 S衛星中繼站週期及8小時之一ME 0衛星 週期產生3:1之週期比率》應注意本發明中之GEOS 衛星中繼站係指一般之對地同步衛星，並非僅指對地固定 衛星。二者之區別爲對地固定之地球軌道爲具有零度傾斜 之對地同步軌道，即一僅赤道軌道。故此，對地固定地球 軌道爲一特定型式之對地同步軌道。而且，極軌道例如用 於GEOS衛星上，及赤道geos軌道例如用於GEOS衛 星上。N E 0衛星中繼站及G E 0 S衛星中繼站二者均不 限於此等傾斜上。 實則，GEOS及MEO衛星中繼站可有許多更多之 組合，包括改變GEOS及MEO衛星中繼站之數目， G E 0 S及ME 0衛星中繼站之軌道平面數，ME 0衛星 中繼站之軌道間及軌道內相位，及G E 0 S衛星中繼站之 軌道間及軌道內相位。例如，應明瞭G E 0 S衛星中繼站 可在極軌道上，或在並不對地同步之軌道高度上。本發明 可由圓形或橢圓形之ME 0或G E 0 S衛星中繼站軌道實 施。且在本發明之許多ME 0衛星中繼站組態中，適當佈 置多個G E 0 S衛星中繼站使每一G E ◦ S衛星中繼站可 連續看到所有之MEO衛星中繼站。3，6，9，或1 2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -------：----^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -12 - A7 B7 五、發明説明（10) 個ME 0衛星中繼站及相互分開1 2 0度之三個G E 0 S 衛星中繼站爲本發明之此方面之一例。在此組態中，每一 G E 0 S衛星中繼站可提供其他G E 0 S衛星中繼站之完 全後備。雖圖1顯示使用二軌道給neol及neo2衛星，但 應明瞭此二衛星可在單個軌道中。同樣，應注意本發明並 不依賴ME 0軌道數，因爲此軌道數可修改（諸如1 ，2 ，3，4，等）。 此等各種組態在以下情形時，可達成一連續之視線： (1 )週期比率同步；及（2 )距地球之視線距離與 G E 0 S衛星中繼站之位置及ME 0衛星中繼站之傾斜角 度同步。有關距地球之視線距離之同步之更詳細討論在圖 2開始。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖2顯示一極ME 0軌道平面1 6 0及一赤道 GEOS軌道162。在本例中，MEO衛星中繼站 1 6 6之初始位置1 6 6假定在赤道開始，並向北升起。 G E 0 S衛星中繼站1 7 0之初始位置假設距極ME 0軌 道平面160之一角172開始。當MEO衛 星中繼站1 6 6及GEOS衛星中繼站1 70在其各別之 軌道中移動時。其間可劃一線，此爲視線（L 0 S 17 4)。 L0S 174不受地球176阻擋。在地球176 上方之LOS 1 74之髙度稱爲正切髙度1 78。如正 切高度178爲負，則L0S 174中斷。決定一 LOS 174在一GEOS衛星中繼站軌道上之最小正 &張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公着） 13 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 312G64 A7 B7 五、發明説明（u) 切高度，因爲此值表示一軌道中繼系統如何接近喪失其L. 0 S 1 74。同樣，如最小正切高度大，則在正切高度 1 7 8降至零及LOS 174喪失之前，MEO衛星中 繼站及G E 0 S衛星中繼站之關係位置可大幅變化。 圖3顯示距MEO平面之初始GEOS赤道角度（| Mo")及一8小時MEO圓形軌道之LOS之最小正切 髙度間之關係。此等關係顯示在一ME 0傾斜範圍中之情 形。圖2之軌道組態相當於標示爲>9 0#度傾斜之尖蓬 形曲線。在尖蓬形9 0度曲線以下之任一點表示一初始 G E ◦ S /Μ E 0衛星中繼關係，此產生不中斷之L Ο S 。如此，GEOS衛星中繼站之初始角度（Mo")可在 330 — 30，90 - 150，及 210 -270 度之三 範圔內，且可仍維持一連續之L 0 S。如ME 0衛星中繼 站軌道傾斜於7 0度，則此等範圍可稍大，且在ΜΕ Ο衛 星中繼站傾斜於50，40，或28度之情形，此等範圍 較小。2 8度之最小傾斜甚重要，因爲此使廣大範圍之 ME 0衛星中繼站軌道可傾斜自2 8度以下至9 0度。此 大範圍之可能組態表示一些橢圓軌道類可獲得同樣之連續 L 0 S結果。 圖4顯示一2 4小時ΜΕ Ο衛星中繼站軌道之相似資 料。在所示之ΜΕ Ο衛星中繼站傾斜度之情形，提供最大 之最低L Ο S值之傾斜度爲在5 0及7 0度處•此指示最 大值在該範圍內·且取代8小時ΜΕ Ο衛星中繼站軌道圖 中之三'尖蓬〃者，該2 4小時MEO衛星中繼站軌道具 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） ----------Μ — (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -14 - 經濟部中央標準局爲工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（12) 有四，尖蓬〃，各約4 0度範圍。如此，圖3及圖4可用 以決定ME 0衛星中繼站位置及G E 0 S衛星中繼站位置 ，此分別產生8小時及2 4小時ME 0衛星中繼站軌道之 連續L 0 S。 所謂8小時或2 4小時軌道並非表示該軌道之周期確 好爲8或2 4小時。所指之週期爲提供重覆軌跡軌道之最 接近8或2 4小時之週期。如此’地面軌跡（此爲在衛星 正下方處之軌跡）每2 4小時正確重覆追蹤地面上同一徑 路，此觀念顯示於圖5。 圖5顯示10 MEO衛星中繼站分別位置201至 2 1 0之組態。圖5顯示1 0 MEO衛星中繼站在2 4 小時之週期中追蹤地球表面上之一徑路。圖5中之1 0 ME 0衛星中繼站具有以下之組態：1 〇軌道平面；8小 時週期；7501浬之高度：252度軌道間相位：36 度節點間隔；及5 0傾斜角度。 圖6使用相伺之衛星中繼站組態，自10 MEO衛 星中繼站之每一個與G E 0 S衛星中繼站在一特定時刻之 關係來看，顯示LOS徑路3 2 0。圖本身爲一極坐檫圖 。反時針方向圓周值爲L Ο S之搖擺值，搖擺爲繞衛星垂 直軸之轉動角度。如此，每一ME 0衛星中繼站之搖搦值 可視爲L 0 S繞一垂直線之轉動。 該圖之徑向量度值表示L 0 S對地球之中心指上或下 之程度。例如，如一點置於該圖之外邊緣2 2 2上，此表 示ME 0衛星中繼站直接向上、看〃 GEOS衛星中繼站 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------i— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 15 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、 發明説明（13) I 並 離 地球中心1 8 0 度 〇 如該 點 在 中 心 2 2 4 9 則 衛 星 直 接 向 下朝地球中心 看 〇 故 此， 圖 中 心 2 2 4 表 示 一 衛 星 之 最 低 點位置。 圖 6顯示自每一 Μ Ε 0 衛星 中 繼 站 至 G Ε 0 S 衛 星 中 繼 站 之 L 0 S在整個 2 4 小 時期 間 中 之 變 化 〇 曲 線 上 之 時 間 標 記 間隔2 0分鐘 0 位 置 3 0 1 至 3 1 0 表 示 1 0 Μ Ε 0 衛星中繼站之 各 別 開 始點 〇 雖 1 0 Μ Ε 0 衛 星 中 繼 站 開 始於不同點， 但 彼 等 在2 4 小 時 之 週 期 中 循 同 一 徑 路 而 行 。該 1 0 Μ Ε 0 衛 星中 繼 站 每 2 4 小 時 重 覆 此 L 0 S 徑路3 2 0。 L 0 S徑路3 2 0 之 斜 '8 形 • 之 形 狀 顯 示 在組 態 中 > 一 Μ Ε 0衛星中繼 站 並 不 直接 向 下 朝 地 球 中 心 看 〇 反 之 9 如 — Μ Ε 0衛星中 繼 站 直 接向 下 朝 地 球 中 心 看 則 彼 需 穿 過 地 方看到G Ε 0 S 衛 星 中繼 站 如 此 9 L 0 S 會 中 斷 9 且 衛 星中繼站組態 不 會 產 生連 續 之 L 0 S 0 而 是 最 低 點 之 L 0 S角度足夠 大 ， 使 L 0 S 升 起 而 高 於 地 球 表 面 地 球邊在約1 8 度 之 最 低點 角 度 上 0 圖 8同樣使用相 同 之 衛 星中 繼 站組 態 來 顯 示 L 0 S 徑 硌 3 8 0，此係自G Ε 0 S 衛星 中 繼 站 在 一 特 時 刻 與 1 0 Μ Ε 0衛星中繼站 之 每 — 個之 關 係 來 看 0 在 此 圖 中 角 幅 度 並 不近於等大。 同 樣 » 曲線 上 之 時 間 標 記 間 隔 爲 2 0 分 鐘 〇 位置4 0 1至 4 1 0 表示 1 0 Μ Ε 0 衛 星 之 各 別 開 始 點 。所示之L 0 S 徑 硌 3 8 0 爲 2 4 小 時 週 期 » 且 每 2 4 小 時重覆一次。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 〇120β4 a Α7 Β7 五、發明説明（14) 圖8顯示由與圖7所述相同之10 MEO衛星中繼 站組態（即是1 0軌道平面；8小時週期；高度7 5 0 1 浬；252度軌道間相位；36度節點間隔，及50度傾 斜角度）之地球涵蓋。圖上之每一橫條顯示在一特定緯度 之一位置處之2 4小時涵蓋幅度。由於所有橫條爲實心， 故每一位置對Μ EO衛星中繼站之LOS連續不斷。10 ME 0衛星中繼站可不斷^看到'地球表面，在地球表 面上方之L 0 S之最低地面高低角爲2 0度。雖圖8爲在 一個經度之情形，但該經度在2 4小時中掃過約3 6 0度 之地球旋轉，顯示涵蓋全球。雖圓6及7之實例使用每一 軌道平面一個衛星，但應明瞭軌道表面數可減少，一或更 多之軌道平面上可置一個以上之衛星。 本發明之特色並具有另一衛星中繼站組態，此具有額 外之優點。一些組態除提供G E 0 S衛星中繼站及ME 0 衛星中繼站間之連續L 0 S外，並提供G E 0 S至ΜΕ Ο 衛星中繼站連繫之地平線上方（ATH)視線。 圖7經修改，以顯示ATH方面。圖7顯示一 GEOS衛星中繼站在2 4小時之週期中 ''向下看〃一 ME 0衛星中繼站。一地平線上方（ATH)連繫表示— ME 0衛星中繼站在2 4小時之週期中之任一時刻並不越 過地球5 0 0前方。而且，一ME 0衛星中繼站並不對 G E 0 S衛星中繼站越過地球5 0 0後方。在8小時之 ME 0中繼站中，一些組態可無ATH。圓7中之軌跡故 可越過地球前方。 本紙張尺度適用;國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' -17 - I HI I I I - - I ---- - - — I --1 —i I - - I - - ...... -I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（15) 具有ATH特色之一多 時ME 0衛星中繼站軌道產 圍。圖9顯示一 8小時A Η 效GEOS衛星中繼範圍。 G E 0 S衛星中繼站對ME 選擇更爲有限。在ME 0衛 度範圍造成ME 0衛星中繼 可能降低地面涵蓋。 然而，圖1 0顯示在2 繼站組態中則無額外之限制 高度衛星中繼系統組態對8小 生一組更有限制之同步參數範 Η ΜΕΟ衛星中繼組態之有 ΑΤΗ >尖蓬形狀顯示 〇衛星中繼系統之初始角度之 星中繼站群之情形，較小之角 站組態選擇之一些減少，隨帶 4小時ATH MEO衛星中 。並不產生額外之限制，因爲 —.1 I I — I I I 3 ^ I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 提供連續LO S連繫之任一 2 4小時ATH MEO —衛 星中繼 衛星中 之一組 |範圍 在 例爲華 星均勻 群每一 中之一 道平面 度，例 每一衛 更遠處 站組態亦 繼站週期 態具有A 中。 所述之結 克三角圖 分佈於衛 軌道平面 角量度單 之關係位 如，如星 星可沿其 (在本例 提供連續之ATH連繫。故此，GEOS 與MEO衛星中繼站週期之比率爲2 : 1 TH特色，如其係在圖1 〇所示之尖蓬 構中作 案之一 星群中 具有一 位爲、 置。圖 群中包 軌道上 中爲9 用良好 特殊情 (閱參 衛星， 圖案單 案單位 含四衛 置於較 0度） 之傾斜之 形。該華 考資料） 衛星總數 位，，此 之定義爲 星*則圖 之在相鄰 。各衛星 Μ E 0 克三角 。該特 大於三 用以說 由衛星 案單位 平面中 亦可置 衛星群之一 圖案提供衛 殊之華克星 。華克星群 明衛星及軌 數除3 6 0 爲9 0度。 之衛星西方 於二或三圖 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -18 - A7 B7 五、發明説明（16) 案單位處，而仍 重覆軌跡軌道中 衛星在地面上產 四衛星之例，如8小時 用一圖案單位，則所有 地球上之所有重覆軌跡 星之副衛星點（圖5 ) 何關係，每一ΜΕΟ衛 產生華克軌 之各連續衛 生同一軌跡 同。每一Μ 道。在 星各使 ，即在 Ε 0衛 由於幾 確實同 案單位 H· 1^^— I -- I *——1 nn —I- - - t. i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 圖案（ 在同一 星對G 如 ，且產 星需置 類推。 跡華克 。如一 之Μ E Μ Ε 0 當 星數減 星上觀 每 但只要 一軌道本 不限於 及改良 後附之 圖5 )相 軌跡上之 Ε〇S衛 各衛星置 生相同之 於2圖案 當圖案單 星群（每 GEOS 0衛星發 衛星之徑 使用2 4 2時，產 之，Μ E 一軌道平 各衛星置 多個Μ Ε 發明已以 此。精於 ，而不脫 申請專利 不同點處。 星呈現遵循 於正確之圖 重覆軌跡圖案。一 單位處，六衛星需 一徑路 數處， 5衛星 〇 ΓΒ1 爱d圖 位數較衛星數少三時，任 一軌道平面一衛星）產生 衛星置 生連續 路相同 小時重 生相似 0衛星 面中之 於圖3 0衛星 範例及 本藝之 離其基 範圍限 於圖3之尖蓬界限 連繫，且自G E ◦ 覆軌跡 之重覆 刻劃出 多個衛 或4之 ，具有 較宜之 人士知 本精神 制。 軌道時，且 地面軌跡， 相同之徑路 星可爲多個 尖蓬界限內 一個 G E 0 實施例作說 道本發明可 及範圍。本 則衛星數可增加 群中之各連續衛 案單位，及依此 何8小時重覆軌 重叠之地面軌跡 內，則可與所有 S衛星所看到之 圖案單位數爲衛 當自G E 0 S衛 〇 G E 0 S衛星。 ，則仍可使用每 S衛星。 明，但本發明並 作許多其他修改 發明之範圍僅由 各紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 19 -

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A8 B8 C8 _____ D8 t、申請專利範圍 l . 一種多高度衛星系統，此能維持置於不同高度處 之衛星間連續不斷之連繫，包含： 一第一衛星軌道，在中地球軌道高度處；及 至少一第二衛星軌道，在對地同步軌道高度處，該對 地同步軌道與第一衛星之軌道同步，以維持第一及第二衛 星間之連續視線。 2. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統， 其中，第二衛星之軌道週期與第一衛星之軌道週期在一預 定之比率上。 3. 如申請專利範圍第2項所述之多高度衛星系統， 其中，該預定比率爲3:1比率。 4·如申請專利範圍第2項所述之多高度衛星系統， 其中，該預定比率爲2:1比率。 5 .如申請專利範圍第4項所述之多高度衛'星系統， 其中，該視線在地球之地平線以上連續不斷。 6. 如申請專利範圍第2項所述之多高度衛星系統， 其中，該視線在地球之地平線以上連續不斷。 7. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統， 其中，該視線在地球之地平線上連續不斷。 8. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統， 其中，在球上方之該視線之距離視第二衛星之位置與第一 衛星之位置關係，及第一衛星之軌道平面之傾斜角度而定 〇 · 9. 如申請專利範圍第8項所述之多高度衛星系統， 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -^-I I I I I 訂— — - I |气 I n ί I (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) -20 - A8 B8 C8 D8 〇12〇β4 ^、申請專利範圍 其中，第二衛星之軌道週期與第一衛星之軌道週期在一預 定之比率上。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 10. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第一衛星含有裝置，用以提供與第二衛星連繫。 11. 如申請專利範圍第10項所述之多高度衛星系 統，其中，第一衛星與第二衛星間之連繫爲無線電連繫。 12. 如申請專利範圍第10項所述之多高度衛星系 統，.其中，第二衛星與第一衛星間之連繫爲以雷射爲基礎 之連繫。 13. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第一衛星含有裝置，用以提供與地球基地之使用 者連繫。 14. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第一衛星含有裝置，用以提供與地球基地之控制 站連繫。 15. 如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第一衛星含有裝置，用以中繼通信。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 6 .如申請專利範圍第1項所述之多髙度衛星系統 ，其中，第二衛星含有裝置，用以中繼通信。 17.如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第一衛星含有裝置，用以中繼資料。 1 8 .如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，第二衛星含有裝置，用以中繼資料。 1' 9 . 一種提供多高度衛星系統之方法，此系統能維 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） -21 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 持置於不同髙度處之衛星間連續不斷之連繫，該方法包含 步驟： 、 >發射一第一衛星至中地球軌道高度；及 使該第一衛星之軌道與在對地同步高度處繞軌道運行 之至少一通信衛星同步，以維持第一及第二衛星間之連續 視線。 2 〇 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包含 步驟： 安排該第一衛星，俾第二衛星之軌道週期與第一衛星 之軌道週期在一預定之比率上。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，另包含 步驟： 安排該第一衛星，俾第二衛星之軌道週期與第一衛星 之軌道週期在3:1之比率上。 2 2 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，另包含 步驟： 安排該第一衛星，俾第二衛星之軌道週期與第一衛星 之軌道週期在2:1之比率上。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法，另包含 步驟： 安排第一衛星，俾具有在地球之地平線上方連續不斷 之視線。 2 4 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，另包含 步驟： 本纸張尺度適用中國圃家橾準（CNS ) A4現格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -衣- 訂 -22 - 312064 B8 C8 D8 經濟部中央棹準局員工消費合作社印裝 六、申請專利範圍 安排第一衛星，俾具有在地球之地平線上方連續不斷 之視線。 2 5 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包含 步驟： 安排第一衛星，俾具有在地球之平線上方連續不斷之 視線。 2 6 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包含 步驟： 安排第一衛星，從而，在地球上方之該視線之距離視 第二衛星之位置與第一衛星之位置之關係，及第一衛星之 軌道平面之傾斜角度而定。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之方法，另包含 步驟= 安排第一衛星，俾第二衛星之軌道週期與第一衛星之 軌道週期在一預定之比率上。 2 8 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包含 步驟： 提供第一衛星及第二衛星間之一連繫。 2 9 .如申請專利範圍第2 8項所述之方法，其中， 第一衛星與第二衛星間之連繫爲無線電連繫。 3 0 .如申請專利範圍第2 8項所述之方法，其中， 第一衛星與第二衛星間之連繫爲以雷射爲基礎之連繫。 3 1 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包括 步驟： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -23 - A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 提供一連繫於第一衛星及一地球基地之使用者之間 3 2 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包括 步驟： 提供一連繫於第二衛星及一地球基地之控制站之間。 3 3 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包括 步驟： 中繼通信於第一及第二衛星之間》 3 4 .如申請專利範圍第1 9項所述之方法，另包括 步驟： 中繼資料於第一及第二衛星之間。 3 5 .如申請專利範圍第1項所述之多髙度衛星系統 ，其中，該第一衛星含有用以產生資料之裝置。 3 6 .如申請專利範圍第1項所述之多高度衛星系統 ，其中，該第二衛星含有用以產生資料之裝置· --I n -----Λ-"I I I I I I 訂 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 良紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 -