WO2022070237A1

WO2022070237A1 - 光通信システムおよび飛翔体対応システム

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Publication number: WO2022070237A1
Application number: PCT/JP2020/036804
Authority: WO
Inventors: 久幸迎
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-09-29
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2022-04-07
Also published as: JP7395008B2; US20230379054A1; JPWO2022070237A1

Abstract

光通信システム（５００）は、光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する通信衛星（２００）と、地上設備（７０１）とにより構成される。光通信装置が２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備する。第１の通信衛星（２０１）と第２の通信衛星（２０２）が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立する。そして、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正する。第１の通信衛星（２０１）と第３の通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立する。そして、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正する。

Description

光通信システムおよび飛翔体対応システム

　本開示は、光通信システムおよび飛翔体対応システムに関する。

　通信衛星を利用するデータ量の増大、および、月惑星といった遠距離通信のニーズ増大に応えるために、衛星間光通信技術の実用化が始まっている。将来は、通信衛星同士の光クロスリンクネットワークの実現、および、通信衛星から航空機あるいはＵＡＶ（ｕｎｍａｎｎｅｄ　ａｅｒｉａｌ　ｖｅｈｉｃｌｅ）といった移動体への光通信を実現する構想が存在する。
　一方で、光通信では通信する相互の光通信装置が高い指向精度で光軸合せをし、その状態を維持する必要がある。光衛星間通信としては１機の衛星が他の１機と光通信する技術は確立している。しかし、衛星の振動より通信途絶が発生しないよう、定常運用時の衛星の擾乱抑制対策などが重要となっている。

　特許文献１では、粗駆動機構制御系と精駆動機構制御系との協調動作を可能とし、捕捉および追尾制御を統一的に扱い、粗駆動機構への性能配分の最適化することが開示されている。

特開平１１－１０９０１２号公報

　特許文献１には、１機の衛星が複数の通信対象と同時に光通信を継続する方法については開示されていない。
　１機の衛星が複数の通信対象と同時に光通信を継続するためには、複数対象と同時に高精度指向方向制御を実現し、かつ、その状態を高安定に維持する必要があり、技術難度が高度化する。
　さらに、移動体を含む複数対象との通信において、通信対象の相対位置が変化する場合には、光通信ビームを大角度に指向変更制御をしながら光クロスリンクを維持する必要がある。また同時に、大角度の指向変動の影響により、他の対象との光クロスリンクが途絶することのないよう、擾乱発生を抑制する必要がある。

　本開示では、複数の通信対象である通信衛星に対し、軌道情報をリアルタイムで高精度に取得するとともに、２軸粗精度指向方向変更装置で相対位置の変化を補正し、残留誤差を２軸精精度指向方向変更装置により補正する。本開示では、複数の通信対象と光通信をする際における、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することを目的とする。

　本開示に係る光通信システムは、各々が光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する３機の通信衛星と、地上設備とにより構成される光通信システムであって、
　光通信装置が２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、前記３機の通信衛星の計画軌道情報を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　前記第１の通信衛星が、前記第２の通信衛星および前記第３の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第２の通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第２の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第２の通信衛星に指向させ、
　前記第２の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第２の通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　さらに、前記地上設備が前記第１の通信衛星と前記第３の通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第３の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第３の通信衛星に指向させ、
　第３の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第３の通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正する。

　本開示に係る光通信システムでは、複数の通信対象である通信衛星に対し、軌道情報をリアルタイムで高精度に取得するとともに、２軸粗精度指向方向変更装置で相対位置の変化を補正し、残留誤差を２軸精精度指向方向変更装置により補正する。よって、本開示に係る光通信システムによれば、複数の通信対象と光通信をする際における、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができる。

実施の形態１に係る光通信方式例１を採用する光通信システムの構成例。実施の形態１に係る地上設備の構成例。実施の形態１に係る通信衛星の構成例。実施の形態１に係る光通信装置の詳細構成例。実施の形態１に係る光通信方式例２を採用する光通信システムの構成例。実施の形態１に係る光通信方式例３を採用する光通信システムの構成例。実施の形態１に係る光通信方式例４を採用する光通信システムの構成例。実施の形態１に係る光通信方式例５を採用する光通信システムの構成例。実施の形態２に係る光通信方式のバリエーション２の効果の例。実施の形態２に係る光通信方式のバリエーション２の効果の別例。実施の形態２に係る光通信方式のバリエーション３の効果の例。実施の形態２に係る光通信方式のバリエーション４の効果の例。実施の形態２に係る極軌道衛星によるメガコンステレーション。実施の形態２に係る傾斜軌道衛星によるメガコンステレーション。実施の形態２に係る光通信方式のバリエーション５の効果の例を。実施の形態３に係る軌道面に８機の通信衛星を配置した状態を示す図。実施の形態３に係る同一軌道面における前後の通信衛星との光通信リンクを示す図。実施の形態３に係る２４面の軌道面を有する極軌道を北極側からみた図。実施の形態３に係る２４面の軌道面を有する傾斜軌道を北極側からみた図。実施の形態３に係る通信衛星による光通信の状況を示す図。実施の形態３に係る傾斜軌道を飛翔する通信衛星の位置変化を示す図。実施の形態３に係る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３に係る図２２から抜きだした通信衛星の図。実施の形態３に係る図２２における通信困難をなくす方式を示す図。実施の形態３に係る図２４から抜きだした通信衛星の図。実施の形態４に係る通信衛星における通信端末の配置を示す図。Ａｚｉｍｕｔｈ回転方向とＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転方向を示す図。実施の形態５に係る飛翔体対応システムの構成例。実施の形態５に係る飛翔体対応システムの光通信の例。実施の形態５に係る飛翔体対応システムの構成の別例。

　以下、本開示の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。また、以下の図面では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。

　実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、本実施の形態に係る光通信方式例１を採用する光通信システム５００の構成例である。
　光通信システム５００は、複数の通信衛星２００と少なくとも１つの地上設備７０１を備える。図１では、光通信システム５００は、３つの通信衛星２００と１つの地上設備７０１を備える。
　３つの通信衛星２００は、第１の通信衛星２０１と、第２の通信衛星２０２と、第３の通信衛星２０３である。通信衛星２００には、第１の通信衛星２０１、第２の通信衛星２０２、第３の通信衛星２０３の全てあるいは一部が含まれる。また、以下で説明する第ｎの通信衛星２０ｎ（ｎは、例えば２以上Ｎ以下の自然数、Ｎは、例えば３以上の自然数）についても通信衛星２００に含まれる。
　光通信方式例１については後述する。

　図２は、本実施の形態に係る地上設備７０１の構成例である。
　地上設備７０１は、コンピュータを備える。
　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。

　地上設備７０１は、機能要素の一例として、制御部７１０と記憶部７２０を備える。記憶部７２０には、通信開始時刻６３、および、軌道情報６４といった情報が記憶されている。

　制御部７１０の機能は、ソフトウェアにより実現される。記憶部７２０は、メモリ９２１に備えられる。あるいは、記憶部７２０は、補助記憶装置９２２に備えられていてもよい。また、記憶部７２０は、メモリ９２１と補助記憶装置９２２に分けられて備えられてもよい。

　プロセッサ９１０は、制御プログラムを実行する装置である。制御プログラムは、地上設備７０１の各構成要素の機能を実現するプログラムである。

　プロセッサ９１０は、演算処理を行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ９１０の具体例は、ＣＰＵ、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）である。

　メモリ９２１は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ９２１の具体例は、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、あるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）である。
　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。

　入力インタフェース９３０は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース９３０は、具体的には、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）端子である。なお、入力インタフェース９３０は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）と接続されるポートであってもよい。
　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。

　通信装置９５０は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置９５０は、具体的には、通信チップまたはＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｃａｒｄ）である。
　また、地上設備７０１は、通信装置として光通信を行う光通信装置２１０を備えていてもよい。光通信装置２１０は、後述する通信衛星２００に備えられているものと同様の構成を有する。

　制御プログラムは、プロセッサ９１０に読み込まれ、プロセッサ９１０によって実行される。メモリ９２１には、制御プログラムだけでなく、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ９１０は、ＯＳを実行しながら、制御プログラムを実行する。制御プログラムおよびＯＳは、補助記憶装置に記憶されていてもよい。補助記憶装置に記憶されている制御プログラムおよびＯＳは、メモリ９２１にロードされ、プロセッサ９１０によって実行される。なお、制御プログラムの一部または全部がＯＳに組み込まれていてもよい。

　地上設備７０１は、プロセッサ９１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、制御プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ９１０と同じように、制御プログラムを実行する装置である。

　制御プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、または、プロセッサ９１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

　制御部７１０の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また制御処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体」に読み替えてもよい。
　制御プログラムは、制御部の「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、制御方法は、地上設備７０１が制御プログラムを実行することにより行われる方法である。
　制御プログラムは、コンピュータ読取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、制御プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

　また、プロセッサは電子回路で代替されてもよい。プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、光通信システム、地上設備、通信衛星、監視衛星、データ中継衛星、および、飛翔体対応システムの各装置の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。

　図３は、本実施の形態に係る通信衛星２００の構成例である。
　通信衛星２００は、光通信装置２１０、軌道姿勢制御装置２１３、推進装置２１４、および電源装置２１５といった機器を備える。その他、各種の機能を実現する機器を備えている。

　図４は、本実施の形態に係る光通信装置２１０の詳細構成例を示す図である。
　光通信装置２１０は、２軸粗精度指向制御装置２１１と２軸精精度指向制御装置２１２を備える。また、光通信装置２１０は、光アンテナ２１と送受信装置２２を備える。
　軌道姿勢制御装置２１３は、例えば、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０の指向を制御する。
　光通信装置２１０は、制御信号６２に基づいて、他の通信衛星、移動体、あるいは地上設備と光通信を行う。

　軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０の指向を制御するコンピュータであり、メモリ９２１と処理回路を備える。メモリ９２１には、他の通信衛星の計画軌道情報６１といった情報が記憶されている。

　推進装置２１４は、通信衛星２００に推進力を与える装置であり、通信衛星２００の速度を変化させる。具体的には、通信衛星２００は、電気推進装置である。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。
　電源装置２１５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、通信衛星２００に搭載される各機器に電力を供給する。

　軌道姿勢制御装置２１３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、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。

＊＊＊光通信方式の説明＊＊＊
＜光通信システムの光通信方式例１＞
　図１を用いて、本実施の形態に係る３機の通信衛星２００による光通信方式例１について説明する。図１において、通信衛星同士の太実線は光通信を表している。通信衛星と地上設備による一点鎖線の通信方式は問わない。

　光通信システム５００は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する３機の通信衛星２００と、地上設備７０１により構成される。
　光通信装置２１０が２軸粗精度指向制御装置２１１と２軸精精度指向制御装置２１２を具備する。
　各通信衛星２００の軌道姿勢制御装置２１３は、３機の通信衛星２００の計画軌道情報６１を記録するメモリ９２１を具備する。軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１と制御信号６２の授受をする。

　光通信システム５００では、第１の通信衛星２０１が、第２の通信衛星２０２および第３の通信衛星２０３と同時に光通信しながら飛翔する。

　地上設備７０１は、第１の通信衛星２０１と第２の通信衛星２０２に対して光通信を開始する時刻（通信開始時刻６３）をコマンド送信する。

　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第２の通信衛星２０２の軌道位置を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第２の通信衛星２０２に指向させる。

　第２の通信衛星２０２の軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第２の通信衛星２０２の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。

　第１の通信衛星２０１と第２の通信衛星２０２の各々は、第１の通信衛星２０１と第２の通信衛星２０２が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第２の通信衛星２０２の各々は、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　次に、地上設備７０１は、第１の通信衛星２０１と第３の通信衛星２０３に対して光通信を開始する時刻（通信開始時刻６３）をコマンド送信する。

　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第３の通信衛星２０３の軌道位置を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第３の通信衛星２０３に指向させる。

　第３の通信衛星２０３の軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第３の通信衛星２０３の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。

　第１の通信衛星２０１と第３の通信衛星２０３の各々は、第１の通信衛星２０１と第３の通信衛星２０３が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第３の通信衛星２０３の各々は、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　光通信方式例１によれば、第１の通信衛星が第２の通信衛星および第３の通信衛星と同時に光通信を行う際、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができるという効果を奏する。

＜光通信システムの光通信方式例２＞
　図５は、本実施の形態に係る光通信方式例２を採用する光通信システム５００の構成例である。

　本実施の形態では、光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、第２の通信衛星２０２から第Ｎ（Ｎは三以上の自然数）のＮ－１機の通信衛星と、地上設備７０１により構成される。図５では、第１の通信衛星２０１と、第２の通信衛星２０２と、第３の通信衛星２０３と、第Ｎ－１の通信衛星２０Ｎ－１と、第Ｎの通信衛星２０Ｎと、地上設備７０１とから構成されている。
　軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１と飛翔体の計画軌道情報６１を記録するメモリ９２１を具備する。ここで、飛翔体とは、例えば、第２の通信衛星２０２から第Ｎ（Ｎは三以上の自然数）のＮ－１機の通信衛星を含む。

　第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星（すなわち、第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星）と同時に光通信しながら飛翔する。なお、図５では、主に地上設備７０１から通信衛星に初期情報を送信する図を示しており、第１の通信衛星２０１と第Ｎ－１の通信衛星２０Ｎ－１との光通信、および、第１の通信衛星２０１と第Ｎの通信衛星２０Ｎとの光通信の図示は省略している。
　第１の通信衛星２０１は、他のＮ－１機の通信衛星（すなわち、第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星）の計画軌道情報６１を記録したメモリ９２１を具備する。

　本実施の形態では、ｎについて２からＮまで以下の処理を繰り返す。ｎは２以上Ｎ以下の自然数である。
　第ｎの通信衛星２０ｎは、少なくとも第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎの計画軌道情報６１を記録したメモリ９２１を具備する。
　地上設備７０１が第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎに対して光通信を開始する時刻をコマンド送信する。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第ｎの通信衛星２０ｎの軌道位置を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置を第ｎの通信衛星２０ｎに指向させる。
　第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、メモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎが相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。
　第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　上記の処理をｎが２からＮまで繰り返すことにより、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星（すなわち、第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星）と同時に光通信しながら飛翔することができる。また、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星と同時に光通信する際、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができるという効果を奏する。

＜光通信システムの光通信方式例３＞
　図６は、本実施の形態に係る光通信方式例３を採用する光通信システム５００の構成例である。
　光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、Ｎ機の移動体と、地上設備７０１とにより構成される。
　第１の通信衛星２０１は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する。
　Ｎ機の移動体の各々は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する。
　Ｎ機の移動体の各々は、人工衛星、航空機、あるいは船舶といった移動体である。
　図６では、光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、３機の移動体と、地上設備７０１とにより構成される。

　軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１と飛翔体の計画軌道情報６１を記録するメモリ９２１を具備する。軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１と制御信号６２の授受を実施する。
　第１の通信衛星２０１が、他のＮ機の移動体と同時に光通信しながら飛翔する。

　第１の通信衛星２０１が、Ｎ機の移動体の計画軌道情報６１ないし位置情報を記録したメモリ９２１を具備する。
　第ｎ（ｎはＮ以下の自然数）の移動体は、少なくとも第１の通信衛星２０１と第ｎの移動体の計画軌道情報ないし位置情報を記録したメモリ９２１を具備する。

　本実施の形態では、ｎについて１からＮまで以下の処理を繰り返す。
　地上設備７０１が、第１の通信衛星２０１と第ｎの移動体に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信する。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第ｎの移動体の位置情報を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第ｎの移動体に指向させる。
　第ｎの移動体の軌道姿勢制御装置２１３は、第ｎの移動体の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第ｎの移動体の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と第ｎの移動体が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第ｎの移動体は、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　上記の処理をｎが１からＮまで繰り返すことにより、第１の通信衛星２０１が、他のＮ機の移動体と同時に光通信しながら飛翔することができる。また、第１の通信衛星２０１が、他のＮ機の移動体と同時に光通信する際、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができるという効果を奏する。

＜光通信システムの光通信方式例４＞
　図７は、本実施の形態に係る光通信方式例４を採用する光通信システム５００の構成例である。
　本実施の形態では、光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、第２の通信衛星２０２から第Ｎ（Ｎは３以上の自然数）のＮ－１機の通信衛星と、地上設備７０１により構成される。
　地上設備７０１は、光通信装置２１０を具備する。
　図７では、光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、第２の通信衛星２０２と、第３の通信衛星２０３と、第Ｎ－１の通信衛星２０Ｎ－１と、第Ｎの通信衛星２０Ｎと、３機の地上設備７０１とから構成されている。

　光通信装置２１０は、２軸粗精度指向制御装置２１１と２軸精精度指向制御装置２１２を具備する。
　軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１および他の通信衛星の計画軌道情報６１と、地上設備７０１の位置座標を記録するメモリ９２１を具備する。軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１と制御信号６２の授受を実施する。
　第１の通信衛星２０１は、他のＮ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔する。なお、図７では、主に地上設備７０１から通信衛星に初期情報を送信する図を示しており、第１の通信衛星２０１と第Ｎ－１の通信衛星２０Ｎ－１との光通信、および、第１の通信衛星２０１と第Ｎの通信衛星２０Ｎとの光通信の図示は省略している。

　地上設備７０１が、第１の通信衛星２０１に対して地上設備７０１の位置座標と光通信を開始する時刻をコマンド送信する。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における地上設備７０１の位置座標を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を地上設備７０１に指向させる。
　地上設備７０１が、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と地上設備７０１が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と地上設備７０１は、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　さらに、第１の通信衛星２０１は、第２の通信衛星２０２から第Ｎ（Ｎは三以上の自然数）の通信衛星２０ＮのＮ－１機の通信衛星の計画軌道情報６１を記録したメモリ９２１を具備する。
　第ｎの通信衛星２０ｎは、少なくとも第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎの計画軌道情報６１を記録したメモリ９２１を具備する。
　地上設備７０１は、第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎに対して光通信を開始する時刻をコマンド送信する。

　本実施の形態では、ｎについて２からＮまで以下の処理を繰り返す。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第ｎの通信衛星２０ｎの軌道位置を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第ｎの通信衛星２０ｎに指向させる。
　第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。

　上記の処理をｎが２からＮまで繰り返すことにより、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔することができる。また、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星と同時に光通信する際、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができるという効果を奏する。

＜光通信システムの光通信方式例５＞
　図８は、本実施の形態に係る光通信方式例５を採用する光通信システム５００の構成例である。
　光通信システム５００は、第１の通信衛星２０１と、第２から第Ｎ（Ｎは３以上の自然数）のＮ－１機の機の通信衛星と、Ｍ機の飛翔体と、地上設備とにより構成される。ここで、Ｍは自然数である。
　第１の通信衛星２０１は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する。
　Ｎ－１機の通信衛星の各々は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する。
　Ｍ機の飛翔体の各々は、光通信装置２１０と軌道姿勢制御装置２１３を具備する。
　地上設備７０１は、光通信装置２１０を具備する。
　Ｍ機の飛翔体の各々は、人工衛星、あるいは、航空機といった飛翔体である。また、飛翔体は光通信方式例３のように船舶を含む移動体であってもよい。
　図８では、光通信システム５００は、第１、第２、および第Ｎの通信衛星と、３機の飛翔体と、２機の地上設備（管制局、通信ユーザ）とにより構成される。

　光通信装置２１０は、２軸粗精度指向制御装置２１１と２軸精精度指向制御装置２１２を具備する。
　軌道姿勢制御装置２１３は、通信衛星および飛翔体の計画軌道情報６１と、地上設備７０１の位置座標を記録するメモリ９２１を具備する。軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１と制御信号６２の授受を実施する。
　第１の通信衛星２０１は、他のＮ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔する。また、第１の通信衛星２０１は、Ｍ機の飛翔体と同時に光通信しながら飛翔する。

　さらに、ｎについて２からＮまで以下の処理を繰り返す。ｎは２以上Ｎ以下の自然数である。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第ｎの通信衛星２０ｎの軌道位置を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第ｎの通信衛星２０ｎに指向させる。
　第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第ｎの通信衛星２０ｎの軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第ｎの通信衛星２０ｎは、計画軌道情報６１に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。
　以上の処理を、ｎについて２からＮまで繰り返す。

　第１の通信衛星２０１が、Ｍ機の飛翔体の計画軌道情報６１あるいは位置情報を記録したメモリ９２１を具備する。
　第ｍの飛翔体は、少なくとも第１の通信衛星２０１と第ｍの飛翔体の計画軌道情報６１あるいは位置情報を記録したメモリ９２１を具備する。ｍは１からＭまでの自然数である。
　地上設備７０１が第１の通信衛星２０１と第ｍの飛翔体に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信する。

　さらに、ｍについて１からＭまで以下の処理を繰り返す。
　第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第ｍの飛翔体の位置情報を読み出す。第１の通信衛星２０１の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第ｍの飛翔体に指向させる。
　第ｍの飛翔体の軌道姿勢制御装置２１３は、第ｍの飛翔体の軌道姿勢制御装置２１３が具備するメモリ９２１から通信開始時刻における第１の通信衛星２０１の軌道位置を読み出す。第ｍの飛翔体の軌道姿勢制御装置２１３は、２軸粗精度指向制御装置２１１に制御信号６２を送信して光通信装置２１０を第１の通信衛星２０１に指向させる。
　第１の通信衛星２０１と第ｍの飛翔体が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置２１２により高精度指向状態を確立する。また、第１の通信衛星２０１と第ｍの飛翔体は、計画軌道情報あるいは位置情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置２１１で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置２１２により残留指向誤差を補正する。
　以上の処理を、ｍについて１からＭまで繰り返す。

　光通信システム５００の光通信方式例５により、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星およびＭ機の飛翔体と同時に光通信しながら飛翔することができる。また、第１の通信衛星２０１が、他のＮ－１機の通信衛星およびＭ機の飛翔体と同時に光通信する際、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができるという効果を奏する。

　実施の形態２．
　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、実施の形態１で説明した光通信方式のバリエーションについて説明する。

＜バリエーション１＞
　地上設備７０１が、光通信する相互の通信衛星２００の軌道情報を相互の通信衛星２００に送信する。
　光通信する相互の軌道姿勢制御装置２１３が、通信対象である通信衛星の相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。

　光通信を初めて実施する場合は、相互の通信衛星の最新軌道情報を地上設備７０１から送信し、光通信開始タイミングをコマンドすることにより、適切な光通信ビームの指向方向制御が可能となる。

＜バリエーション２＞
　地上設備７０１が、光通信する相互の通信衛星２００の相対位置情報を相互の通信衛星２００に送信する。地上設備７０１は、相対位置情報を角度換算で送信する。
　光通信する相互の軌道姿勢制御装置２１３が、通信対象である通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。

　図９は、本実施の形態に係る光通信方式のバリエーション２の効果の例を説明する図である。
　赤道上空約３６０００ｋｍを飛翔する静止通信衛星同士の光通信では、地球固定座標系において定常運用時の位置座標がほぼ変化しない。よって、相対位置情報を角度換算で送信することにより、情報量が最小化でき、情報更新する頻度も少なくて済むという効果がある。

　図１０は、本実施の形態に係る光通信方式のバリエーション２の効果の別例を説明する図である。
　また低軌道周回通信衛星が同一軌道面に多数機均等位相配置で飛翔し、同一軌道面の前後の通信衛星と光通信する場合、定常運用時の相対位置がほぼ変化しない。よって、定常運用時の相対位置情報を角度換算で送信することにより、情報量が最小化でき、情報更新する頻度も少なくて済むという効果がある。

＜バリエーション３＞
　光通信をする通信衛星同士が、光通信により相互の軌道情報を授受する。相互の軌道姿勢制御装置２１３が、通信対象である通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。

　図１１は、本実施の形態に係る光通信方式のバリエーション３の効果の例を説明する図である。
　地上設備７０１を介する制御は、静止衛星のように常に地上設備との常時通信が可能な場合に適している。しかし、低軌道周回通信衛星のように、特定の地上設備７０１の上空を短時間で通過する通信衛星では任意のタイミングで制御信号を授受することができないという課題がある。
　そこで、運用初期において地上設備７０１から通信衛星同士の軌道情報と光通信を開始するタイミングをコマンド送信する。通信衛星間の光通信が確立した後には、通信衛星同士で相互の軌道情報を授受して、相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。これにより、適切な指向制御が実現でき、地上設備７０１を介在せずに途絶することなく光通信を継続できるという効果がある。

＜バリエーション４＞
　通信衛星２００が電気推進装置を具備する。
　通信衛星同士が光通信により、電気推進装置を動作した軌道姿勢制御装置２１３の制御パラメータ情報を授受して、相互の軌道姿勢制御装置２１３が通信対象との相対位置関係の変化を角度換算して、２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。

　図１２は、本実施の形態に係る光通信方式のバリエーション４の効果の例を説明する図である。
　電気推進装置は推力が小さい。よって、制御パラメータを通信相手と授受すれば、通信対象との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置２１１を制御して指向方向を適切に追従するための時間的余裕が確保できるという効果がある。このため対象衛星が推進装置を動作させても、光通信が途絶することがないという効果がある。

＜バリエーション５＞
　通信衛星２００が電気推進装置を具備する。
　通信衛星同士が光通信により、電気推進装置を動作した軌道姿勢制御装置２１３の制御パラメータ情報を授受して、地上設備７０１に伝送する。
　地上設備７０１が全ての通信衛星の推進装置の動作条件を一括管理して衛星コンステレーション運用の管理を実施する。地上設備７０１は通信視野範囲内を飛翔する通信衛星に対して、全ての通信衛星の軌道情報を送信し、通信衛星同士の光通信回線を経由して全ての通信衛星に軌道情報を送信する。
　相互の軌道姿勢制御装置２１３が通信対象との相対位置関係の変化を角度換算して、２軸粗精度指向制御装置２１１を制御する。

　図１３は、本実施の形態に係る極軌道衛星によるメガコンステレーションを説明する図である。
　１軌道面に多数機が配備された多数の軌道面で構成されるメガコンステレーションの運用制御は自システム内の衝突回避のために厳密な運用制御が必要となる。
　極軌道衛星によるメガコンステレーションでは、全衛星が極域を通過するため、極域通過タイミングの管理が重要である。厳密な通過タイミング制御のために、全ての衛星が推進装置を動作させる。よって、軌道情報をリアルタイムで更新しないと、軌道誤差が累積してしまう。

　図１４は、本実施の形態に係る傾斜軌道衛星によるメガコンステレーションを説明する図である。
　傾斜軌道衛星によるメガコンステレーションでは、極域の密集は回避できるが、中緯度域において軌道面の交差が多数発生する。このため、全ての交差点において衝突が発生しないよう、厳密な通過タイミング制御のために、全ての衛星が推進装置を動作させる必要がある。よって、軌道情報をリアルタイムで更新しないと、軌道誤差が累積してしまう。

　図１５は、本実施の形態に係る光通信方式のバリエーション５の効果の例を説明する図である。
　図１３および図１４で説明したように、メガコンステレーションの運用制御は衝突回避のために全衛星を一括集中管理するのが合理的である。
　低軌道周回通信衛星コンステレーションでは、特定地上設備との通信視野を確保できる通信衛星が限定される。しかし、図１５に示すように、軌道上で通信網が確立していれば、衛星間通信により軌道情報を全ての通信衛星に送信することが可能である。

　２軸粗精度指向方向変更装置の動作に伴う残留誤差を抑圧するためには、精度の高い計画軌道情報ないし位置情報の共有が必須となる。
　例えば、静止軌道上の３機の衛星において、１機の静止衛星が他の静止衛星と光通信をする場合は、時間経過に伴う相対位置変動が十分小さい。よって、計画軌道情報を高精度に共有することが可能である。
　これに対して、近年登場した数千機の低軌道衛星群により構成されるメガコンステレーション構想において光クロスリンクを採用する場合には、時々刻々衛星同士の位置関係が変化する。さらに、編隊飛行のフォーメーションを維持するために、個々の衛星が推進装置を動作させて軌道姿勢制御をアクティブに実施する。このため、計画軌道情報をリアルタイムで更新する必要があり、難度が高い。

　上述した実施の形態に係る光通信システムでは、光通信端末として、２軸粗精度指向方向変更装置と２軸精精度指向方向変更装置を具備する。そして、光通信システムでは、複数の通信対象である衛星ないし移動体の軌道情報および位置情報をリアルタイムで高精度に取得する。さらに、光通信システムでは、２軸粗精度指向方向変更装置で相対位置の変化を補正し、残留誤差を２軸精精度指向方向変更装置により補正する。これにより、上述した実施の形態に係る光通信システムによれば、複数の通信対象と光通信をする際における、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができる。

　実施の形態３．
　本実施の形態では、主に、実施の形態１および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および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で説明した光通信システムのバリエーションについて説明する。
　図１６は、本実施の形態に係る光通信システム５００を構成する衛星コンステレーションの軌道面の例である。
　図１７は、同一軌道面における前後の衛星との光通信リンクの例を示す図である。

　本実施の形態に係る通信衛星２００は、衛星間で通信する通信装置と地上設備と通信する通信装置を具備する。
　通信衛星２００は、同一軌道面に８機以上の略均等配置で飛翔し、８面以上の軌道面が経度方向に略均等配置される衛星コンステレーションを形成する。
　本実施の形態に係る光通信システム５００では、少なくとも１機以上の通信衛星がユーザ衛星との通信装置を具備し、ユーザ衛星と地上設備の間の衛星情報を中継して伝送する。

　通信衛星２００において、衛星進行方向＋Ｘ方向、地心方向＋Ｚ方向とする。また、通信衛星２００において、進行方向に直行する軸をＹ軸とする。

　通信衛星２００は、第１の光通信端末、第２の光通信端末、第３の光通信端末、および第４の光通信端末を具備する。

　各光通信端末は、通信衛星２００が赤道上空を北方に通過する際に、以下のように光通信を実施する。
　第１の光通信端末は、同一軌道面で飛翔方向前方の衛星と光通信する。
　第２の光通信端末は、同一軌道面で飛翔方向後方の衛星と光通信する。
　第３の光通信端末は、東側（＋Ｙ）隣接軌道の北東（＋Ｘ＋Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する。
　第４の光通信端末は、西側（－Ｙ）隣接軌道の南西（－Ｘ－Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する。

　第３の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、進行方向（＋Ｘ軸）に対して±９０°以上である。
　また、第４の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、進行方向の逆方向（－Ｘ軸）に対して±９０°以上である。

　図１６は、本実施の形態に係る光通信システム５００において、軌道面に８機の通信衛星２００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２００を均等に配置して、通信衛星２００が前後の通信衛星２００と通信すれば、通信衛星２００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２００が地上設備７０１と通信をすれば、軌道面１２に配置されたどの通信衛星２００の衛星情報も地上設備７０１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１７は、傾斜軌道の同一の軌道面における、通信衛星２００の前後の通信衛星との、光通信リンク７１を示す。図１７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１８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１９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１８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１９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２０は、軌道１３Ｂの通信衛星２００Ｂが前後の通信衛星２００Ａ，２０Ｃと光通信し、かつ、隣接する軌道１３Ａの通信衛星２００Ｄおよび隣接する軌道１３Ｃの通信衛星２００Ｅと光通信する状況を示す。
　図２１は、傾斜軌道において、軌道１３Ａおよび軌道１３Ｂを飛翔する通信衛星２００の位置変化を示す。軌道１３Ｂを飛翔する通信衛星２００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２００は、軌道１３Ａの通信衛星２００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２００および軌道１３Ｂの通信衛星２００が最北端を通過した後では、軌道１３Ｂの通信衛星２００は、軌道１３Ａの通信衛星２００の飛翔方向の左側に位置する。

　図２１に示すように、極軌道およ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１９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。

　本実施の形態に係る光通信システム５００は、この課題を解決するシステムである。本実施の形態に係る光通信システム５００では、ある軌道を飛翔する通信衛星２００は隣接軌道を飛翔する通信衛星２００と以下のように通信する。通信衛星２００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２００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２００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２２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２２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２００を、通信衛星２００Ｆ、通信衛星２００Ｇ、通信衛星２００Ｈと区別している。軌道１３Ｆでは、通信衛星２００Ｆ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および軌道１３Ｈも同様である。位置１Ｇの通信衛星２００Ｇに着目すると、通信衛星２００Ｇは、飛翔方向の前方の図示していない通信衛星２００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２００との光通信リンク８２で接続する。また通信衛星２００Ｇは、軌道１３Ｆで横を飛翔する位置１Ｆの通信衛星２００Ｆ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２００Ｈと光通信リンク８４で接続している。通信衛星２００Ｇについて、通信衛星２００Ｆとの接続が光通信リンク８３であり、通信衛星２００Ｈとの接続が光通信リンク８４である。図２２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２００Ｆ、通信衛星２００Ｇ、通信衛星２００Ｈ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２００Ｇ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２００Ｇの飛翔方向に対して左側になる。

　図２３は、図２２から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２００Ｇ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２００Ｇ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２００Ｇの進行方の横を飛翔する通信衛星２００と通信しようとすると、通信衛星２００Ｇは位置４Ｇで隣接軌道を飛翔する通信衛星２００Ｆ、通信衛星２００Ｈとの通信が困難になる。

　図２４は、図２２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２４の方式が図２２の方式と異なるのは以下の点である。図２２では、隣接軌道において横を飛翔する通信衛星２００と光リンクを形成した。図２４では、赤道上空を北方に通過する際に、通信衛星２００は、東側の隣接軌道の北東を飛翔する他の通信衛星２００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２００と光通信する。図２４の通信衛星２００Ｇに着目して説明する。

　通信衛星２００Ｇは、飛翔方向の前方の図示していない通信衛星２００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２００との光通信リンク８２で接続する。また通信衛星２００Ｇは、軌道１３Ｆで南西の位置を飛翔する位置１Ｆの通信衛星２００Ｆ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２００Ｈと光通信リンク８４で接続している。図２４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２００Ｆ、通信衛星２００Ｇ、通信衛星２００Ｈ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２００Ｇ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２００Ｇの飛翔方向に対して左側になる。これは図２２と同じである。

　図２５は、図２４から位置１Ｇ，位置４Ｇの通信衛星２００Ｇ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２００Ｇにおいてねじれている。しかし、図２５では、図２３に比べて光通信リンク８３および光通信リンク８４のねじれ量は少ない。図２５では光通信リンク８３および光通信リンク８４の方向変化量は、いずれも９０度以内である。

　以上のように本実施の形態では、以下の効果を奏する。
・隣接軌道衛星との通信は東側隣接軌道衛星とは南東方向に、西側隣接軌道衛星とは北西方向に通信し、衛星進行方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ回転方向に±９０ｄｅｇ以上の通信視野を確保することにより隣接軌道面の左右入れ替え時の通信途絶を回避する。
・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が、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。
・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。

　実施の形態４．
　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。

　本実施の形態では、実施の形態３で説明した光通信システム５００における通信衛星２００の構成例について説明する。
　図２６は、実施の形態４に係る通信衛星２００における通信端末の配置を示す図である。
　図２７は、Ａｚｉｍｕｔｈ回転方向とＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転方向を示す図である。

　通信衛星２００の地球指向方向をＺ軸とし、進行方向をＸ軸とする。
　光通信端末は、Ｚ軸回りＡｚｉｍｕｔｈ回転とＺ軸に直行するＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転の２軸に指向方向を変更可能である。

　第１の光通信端末５１Ｃと、第２の光通信端末５２Ｃが地球指向面（＋Ｚ面）に配置される。
　第３の光通信端末５３Ｃと、第４の光通信端末５４Ｃが反地球指向面（－Ｚ面）に配置される。
　第１の光通信端末５１Ｃの駆動中心と第３の光通信端末５３Ｃの駆動中心が進行方向ベクトルの同軸上にない。第２の光通信端末５２Ｃの駆動中心と第４の光通信端末５４Ｃの駆動中心が進行方向ベクトルの同軸上にない。

　図２６は、図２４で述べた通信衛星２００の具体的な通信端末の配置を示す。図２６は、通信衛星２００が赤道上空を北方へ飛翔する状態を示す。図２６は通信衛星２００の４面図である。
　図２７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２００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２００は、第１の光通信端末５１Ｃ、第２の光通信端末５２Ｃ、第３の光通信端末５３Ｃおよび第４の光通信端末５４Ｃを備えている。第１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２００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２００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２００と光通信する。第２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２００と光通信する。第３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２００と光通信する。第４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２００と光通信する。

　図２６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１の光通信端末５１Ｃは、通信衛星２００の進行方向の前方に配置される。第１の光通信端末５１Ｃは、通信衛星２００の進行方向に通信視野５１を持つ。第２の光通信端末５２Ｃは、通信衛星２００の進行方向に対して第１の光通信端末５１Ｃの後方に配置される。第２の光通信端末５２Ｃは、通信衛星２００の進行方向の反対方向に通信視野５２を持つ。第３の光通信端末５３Ｃは、通信衛星２００の進行方向の前方に配置される。第３の光通信端末５３Ｃは、通信衛星２００の進行方向の前方に通信視野５３を持つ。第３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２００と北東通信方向５３Ａで光通信リンクを形成する。第４の光通信端末５４Ｃは、通信衛星２００の進行方向に対して第３の光通信端末５３Ｃの後方に配置される。第４の光通信端末５４は、通信衛星２００の進行方向の反対方向に通信視野５４を持つ。第４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２００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３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２６の右側のＸＹ平面に示すように、第３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４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４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およびＥｌｅｖａｔｉｏｎ＞
　さらに図２６の説明を続ける。第１の光通信端末５１Ｃと、第２の光通信端末５２Ｃと、第３の光通信端末５３Ｃと、第４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３の光通信端末５３Ｃと第４の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更については述べたので、第１の光通信端末５１Ｃおよび第２の光通信端末５２ＣのＡｚｉｍｕｔｈ視野変更について説明する。図２６の左側のＸＹ平面に示すように、第１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２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１の光通信端末５１Ｃと、第２の光通信端末５２Ｃと、第３の光通信端末５３Ｃと、第４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２６のＸＺ平面に示すように、第１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２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３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４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２６のＸＺ平面に示すように、第１の光通信端末５１Ｃと、第２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３の光通信端末５３Ｃと、第４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１の光通信端末５１ＣのＡｚｉｍｕｔｈおよびＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部と、第３の光通信端末５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈおよび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２の光通信端末５２ＣのＡｚｉｍｕｔｈおよびＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転のための駆動部と、第４の光通信端末５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈおよび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２００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１の光通信端末５１Ｃと第２の光通信端末５２Ｃと、第３の光通信端末５３Ｃと第４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。
　さらに、第１の光通信端末５１Ｃおよび第２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１の光通信端末５１Ｃおよび第２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Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｏｎ　Ａｚｉｍｕｔｈ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１の光通信端末５１Ｃと第３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２の光通信端末５２Ｃと第４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１の光通信端末５１Ｃの駆動中心である駆動部と第３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２の光通信端末５２Ｃの駆動中心である駆動部と、第４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。
　本実施の形態に開示する通信衛星２００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。

　実施の形態５．
　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、実施の形態１および２で説明した光通信システム５００を適用した飛翔体対応システム８００について説明する。

　図２８は、本実施の形態に係る飛翔体対応システム８００の構成例を示す図である。
　本実施の形態に係る飛翔体対応システム８００は、第１のデータ中継衛星２９１、第２のデータ中継衛星２９２、複数の監視衛星２９３、および、複数の対処装置２９４により構成される。
　第１のデータ中継衛星２９１は、軌道高度２０００ｋｍ以上の赤道上空を飛翔する。
　第２のデータ中継衛星２９２は、軌道高度２０００ｋｍ以上の極軌道を飛翔する。
　複数の監視衛星２９３の各々は、軌道高度２０００ｋｍ以下を飛翔する。
　複数の対処装置２９４には、大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置、および、地上に固定された対処装置が含まれる。
　複数の監視衛星２９３である監視衛星群が、地上から発射されて飛翔する飛翔体２９９の監視データを取得して、データ中継衛星を経由して対処装置２９４に伝送する。
　対処装置２９４は、飛翔体２９９に対する対処行動を実施する。

　飛翔体対応システム８００では、複数機で構成される第１のデータ中継衛星２９１と、複数機で構成される第２のデータ中継衛星２９２と、複数の監視衛星２９３と、複数の対処装置２９４と、複数の地上設備７０１との通信が実施の形態１および２で説明した光通信システム５００の光通信方式を採用している。

　ＨＧＶ（Ｈｙｐｅｒ　Ｇｌｉｄｅｄ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる飛翔体は、飛翔途中でブーストするため、弾道飛行予測では対応できない。ＨＧＶに対しては、飛翔途中の飛翔体本体の温度上昇を検知して追跡をするために、低軌道衛星群による監視とリアルタイムの情報伝送が必要となっている。
　この際光通信により、監視衛星とデータ中継衛星の間、および、データ中継衛星と対処装置の間の通信を実施する仕組みが待望されている。また、これらの衛星および移動体のリアルタイム軌道情報ないし位置情報を管理する仕組みを構築する必要がある。

　全球を常時監視するために監視衛星２９３が全球網羅的に配備される。飛翔体２９９の発射を探知した後、任意の監視衛星２９３の情報をリアルタイムに対処装置２９４に伝送するためには、監視データを常時データ中継でき、かつ陸海空の対処装置２９４に伝送可能なデータ中継衛星群が必要である。複数の赤道上空軌道と複数の極軌道に配備したデータ中継衛星群でこの任務を遂行する。

　図２９は、本実施の形態に係る飛翔体対応システム８００の光通信の例を示す図である。
　この際赤道上空衛星群と極軌道衛星群の間の光通信では、時々刻々相対位置が変化するため、相互の衛星同士が軌道情報を授受するのが合理的である。

　図３０は、本実施の形態に係る飛翔体対応システム８００の構成の別例を示す図である。
　また、対処装置２９４の位置情報については、データ中継衛星の運用を管理する地上設備とは別に、安全保障目的の対処装置２９４の運用を統括する地上設備からデータ中継衛星の地上設備経由ないしデータ中継衛星に直接対処装置群のリアルタイム位置情報を送信して、データ中継光通信ネットワークを経由して情報共有するのが合理的である。

　本実施の形態に係る飛翔体対応システム８００によれば、安全保障上の脅威となる飛翔体の発射を探知、追跡し、高精度リアルタイム情報を対処装置に伝送可能となるので、危機を回避できるという効果がある。

　以上の実施の形態によれば、指向方向変更に伴う通信途絶を阻止し、高安定な光クロスリンクを継続することができる光通信システムを提供できる。また、状況に応じて適切な軌道情報共有方法を採用することにより、通信途絶のない光通信システムを提供できる。

　以上の実施の形態１から５では、光通信システム、地上設備、通信衛星、監視衛星、データ中継衛星、および、飛翔体対応システムの各装置の各部を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。各システムおよび各装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、各システムおよび各装置は、１つの装置でも、複数の装置から構成されたシステムでもよい。
　また、実施の形態１から５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５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。

　なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。

　２１　光アンテナ、２２　送受信装置、６３　通信開始時刻、６４　軌道情報、６１　計画軌道情報、６２　制御信号、２００　通信衛星、２０１　第１の通信衛星、２０２　第２の通信衛星、２０３　第３の通信衛星、２０４　第４の通信衛星、２１０　光通信装置、２１１　２軸粗精度指向制御装置、２１２　２軸精精度指向制御装置、２１３　軌道姿勢制御装置、２１４　推進装置、２１５　電源装置、８００　飛翔体対応システム、２９１　第１のデータ中継衛星、２９２　第２のデータ中継衛星、２９３　監視衛星、２９４　対処装置、２９９　飛翔体、５００　光通信システム、７０１　地上設備、７１０　制御部、７２０　記憶部、９１０　プロセッサ、９２１　メモリ、９２２　補助記憶装置、９３０　入力インタフェース、９４０　出力インタフェース、９４１　表示機器、９５０　通信装置。

Claims

　各々が光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する３機の通信衛星と、地上設備とにより構成される光通信システムであって、
　光通信装置が２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、前記３機の通信衛星の計画軌道情報を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　第１の通信衛星が、第２の通信衛星および第３の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第２の通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第２の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第２の通信衛星に指向させ、
　前記第２の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第２の通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　さらに、前記地上設備が前記第１の通信衛星と前記第３の通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第３の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第３の通信衛星に指向させ、
　第３の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第３の通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正する光通信システム。
　光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第１の通信衛星と、各々が光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する、第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星（Ｎは三以上の自然数）のＮ－１機の通信衛星と、地上設備とにより構成される光通信システムであって、
　前記光通信装置が、２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、前記第１の通信衛星と飛翔体の計画軌道情報を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔し、
　前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　第ｎの通信衛星（ｎは２以上Ｎ以下の自然数）は、少なくとも前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第ｎの通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第ｎの通信衛星に指向させ、
　前記第ｎの通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　ｎが２からＮまで処理を繰り返す光通信システム。
　光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第１の通信衛星と、光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備するＮ機の移動体（Ｎは自然数）と、地上設備とにより構成される光通信システムであって、
　光通信装置が、２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、前記第１の通信衛星と移動体の計画軌道情報ないし位置情報を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　前記第１の通信衛星が、前記Ｎ機の移動体と同時に光通信しながら飛翔し、第１の通信衛星が、
　前記Ｎ機の移動体の計画軌道情報ないし位置情報を記録したメモリを具備し、
　第ｎの移動体（ｎはＮ以下の自然数）は、少なくとも前記第１の通信衛星と前記第ｎの移動体の計画軌道情報ないし位置情報を記録したメモリを具備し、
　地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第ｎの移動体に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第ｎの移動体の位置情報を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第ｎの移動体に指向させ、
　前記第ｎの移動体の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第ｎの移動体が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　ｎが１からＮまで処理を繰り返す光通信システム。
　光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第１の通信衛星と、光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星（Ｎは３以上の自然数）のＮ－１機の通信衛星と、光通信装置を具備する地上設備とにより構成される光通信システムであって、
　光通信装置が、２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、前記第１の通信衛星と前記Ｎ－１機の通信衛星との計画軌道情報と前記地上設備の位置座標を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星に対して前記地上設備の位置座標と光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記地上設備の位置座標を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記地上設備に指向させ、
　前記地上設備が、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記地上設備が相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、前記計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　さらに、前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　第ｎの通信衛星（ｎは２以上Ｎ以下の自然数）は、少なくとも前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第ｎの通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第ｎの通信衛星に指向させ、
　前記第ｎの通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　ｎが２からＮまで処理を繰り返す光通信システム。
　光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第１の通信衛星と、光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備する第２の通信衛星から第Ｎの通信衛星（Ｎは３以上の自然数）のＮ－１機の機の通信衛星と、光通信装置と軌道姿勢制御装置を具備するＭ機の飛翔体（Ｍは自然数）と、光通信装置を具備する地上設備により構成される光通信システムであって、
　前記光通信装置が、２軸粗精度指向制御装置と２軸精精度指向制御装置を具備し、
　前記軌道姿勢制御装置が、通信衛星と飛翔体の計画軌道情報と地上設備の位置座標を記録するメモリを具備し、２軸粗精度指向制御装置と制御信号の授受をし、
　前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星と同時に光通信しながら飛翔し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星に対して前記地上設備の位置座標と光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記地上設備の位置座標を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記地上設備に指向させ、
　前記地上設備が、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記地上設備が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　さらに、前記第１の通信衛星が、前記Ｎ－１機の通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　第ｎの通信衛星（ｎは２以上Ｎ以下の自然数）は、少なくとも前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第ｎの通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第ｎの通信衛星に指向させ、
　前記第ｎの通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第ｎの通信衛星が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　ｎが２からＮまで処理を繰り返し、
　さらに、前記第１の通信衛星が、前記Ｍ機の飛翔体の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　第ｍの飛翔体（ｍはＭ以下の自然数）は、少なくとも前記第１の通信衛星と前記第ｍの飛翔体の計画軌道情報を記録したメモリを具備し、
　前記地上設備が、前記第１の通信衛星と前記第ｍの飛翔体に対して光通信を開始する時刻をコマンド送信し、
　前記第１の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における前記第ｍの飛翔体の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第ｍの飛翔体に指向させ、
　前記第ｍの飛翔体の軌道姿勢制御装置が、メモリから通信開始時刻における第１の通信衛星の軌道位置を読み出し、２軸粗精度指向制御装置に制御信号を送信して光通信装置を前記第１の通信衛星に指向させ、
　前記第１の通信衛星と前記第ｍの飛翔体が、相互に粗精度で指向し合う状態から、それぞれ２軸精精度指向制御装置により高精度指向状態を確立し、計画軌道情報に基づく相対位置変化に応じて２軸粗精度指向制御装置で相互追尾をしながら、２軸精精度指向制御装置により残留指向誤差を補正し、
　ｍが１からＭまで処理を繰り返す
光通信システム。
　前記地上設備が、光通信する相互の通信衛星の軌道情報を前記相互の通信衛星に送信し、
　前記相互の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、通信対象の通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光通信システム。
　前記地上設備が、光通信する相互の通信衛星の相対位置情報を前記相互の通信衛星に送信し、
　前記相互の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、通信対象の通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光通信システム。
　光通信する相互の通信衛星同士が、光通信により相互の軌道情報を授受し、
　前記相互の通信衛星の軌道姿勢制御装置が、通信対象の通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して２軸粗精度指向制御装置を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光通信システム。
　前記通信衛星が電気推進装置を具備し、
　光通信する通信衛星同士が、光通信により、電気推進装置を動作した軌道姿勢制御装置の制御パラメータ情報を授受し、
　前記通信衛星の軌道姿勢制御装置が、通信対象の通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して、２軸粗精度指向制御装置を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光通信システム。
　前記通信衛星が電気推進装置を具備し、
　光通信する通信衛星同士が光通信により、電気推進装置を動作した軌道姿勢制御装置の制御パラメータ情報を授受して、前記地上設備に伝送し、
　前記地上設備が、全ての通信衛星の推進装置の動作条件を一括管理して衛星コンステレーション運用の管理を実施し、
　通信視野範囲内を飛翔する通信衛星に対して、全ての通信衛星の軌道情報を送信し、
　通信衛星同士の光通信回線を経由して全ての通信衛星に軌道情報を送信し、
　前記通信衛星の軌道姿勢制御装置が、通信対象である通信衛星との相対位置関係の変化を角度換算して、２軸粗精度指向制御装置を制御する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光通信システム。
　衛星間で通信する通信装置と地上設備と通信する通信装置を具備する通信衛星が、
　同一軌道面に８機以上の略均等配置で飛翔し、８面以上の前記軌道面が経度方向に略均等配置される衛星コンステレーションを形成し、
　少なくとも１機以上の通信衛星が、ユーザ衛星との通信装置を具備し、ユーザ衛星と地上設備の間の衛星情報を中継して伝送する光通信システムにおいて、
　衛星進行方向＋Ｘ方向、地心方向＋Ｚ方向として、前記通信衛星が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衛星と光通信する第１の光通信端末と、
　同一軌道面で飛翔方向後方の衛星と光通信する第２の光通信端末と、
　進行方向に直行するＹ軸に対して、
　東側（＋Ｙ）隣接軌道の北東（＋Ｘ＋Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第３の光通信端末と、
　西側（－Ｙ）隣接軌道の南西（－Ｘ－Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第４の光通信端末と、
を具備し、
　第３の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が進行方向（＋Ｘ軸）に対して±９０°以上、
　第４の光通信端末のＡｚｉｍｕｔｈ通信視野が進行方向の逆方向（－Ｘ軸）に対して±９０°以上、
である請求項２、および、請求項４から請求項１０のいずれか１項に記載の光通信システム。
　通信衛星の地球指向方向をＺ軸とし、進行方向をＸ軸として、
　光通信端末がＺ軸回りＡｚｉｍｕｔｈ回転とＺ軸に直行するＥｌｅｖａｔｉｏｎ回転の２軸に指向方向を変更可能な光通信端末であり、
　第１の光通信端末と、第２の光通信端末が地球指向面（＋Ｚ面）に配置され、
　第３の光通信端末と、第４の光通信端末が反地球指向面（－Ｚ面）に配置され、
　第１の光通信端末の駆動中心と第３の光通信端末の駆動中心が進行方向ベクトルの同軸上になく、
　第２の光通信端末の駆動中心と第４の光通信端末の駆動中心が進行方向ベクトルの同軸上にない請求項１１に記載の光通信システム。
　軌道高度２０００ｋｍ以上の赤道上空を飛翔する第１のデータ中継衛星と、
　軌道高度２０００ｋｍ以上の極軌道を飛翔する第２のデータ中継衛星と、
　軌道高度２０００ｋｍ以下を飛翔する複数の監視衛星と、
　大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置、および地上に固定された対処装置により構成され、
　前記複数の監視衛星が、地上から発射されて飛翔する飛翔体の監視データを取得して、前記データ中継衛星を経由して前記対処装置に伝送し、
　前記対処装置が、飛翔体に対する対処行動を実施する
飛翔体対応システムにおいて、
　複数機で構成される第１のデータ中継衛星と、複数機で構成される第２のデータ中継衛星と、複数の監視衛星と、複数の対処装置と、複数の地上設備との通信が、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の光通信システムを採用する
飛翔体対応システム。