WO2022176893A1 - 統合衛星コンステレーションの形成方法、統合データライブラリ及び統合衛星コンステレーション - Google Patents

統合衛星コンステレーションの形成方法、統合データライブラリ及び統合衛星コンステレーション Download PDF

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久幸 迎
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三菱電機株式会社
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    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
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    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems

Definitions

  • the present disclosure relates to a method of forming an integrated satellite constellation, an integrated data library and an integrated satellite constellation.
  • satellite-based monitoring such as launch detection, flight path tracking, and landing position prediction is expected.
  • infrared detection of temperature rise due to atmospheric friction when the flying object enters the atmosphere is considered promising.
  • monitoring from a constellation of low earth orbit satellites is considered promising.
  • Patent Document 1 discloses a monitoring satellite for comprehensively monitoring a specific latitude area within the global surface of the earth with a small number of satellites orbiting in low earth orbit.
  • LEO satellites In surveillance from low earth orbit, compared to surveillance from geostationary orbit, the distance from the satellite to the flying object is shorter. Therefore, it becomes possible to improve detection performance by infrared rays.
  • LEO satellites require a huge number of satellites for constant monitoring and maintenance of communication lines, and unlike geostationary satellites that appear to be almost fixed with respect to the earth-fixed coordinate system, the flight position of LEO satellites changes every moment. Therefore, a monitoring device equipped with an infrared monitoring device, the configuration of the communication satellite constellation, and the data transmission method are issues.
  • the present disclosure utilizes a surveillance system having a constellation of surveillance satellites equipped with surveillance devices and a satellite information transmission system forming a communication network with a constellation of communication satellites to detect projectile launches and prepare projectile information for a response system. It is intended for transmission in real time.
  • An integrated satellite constellation includes: there are a plurality of satellite constellation enterprise units managing individual satellite constellations having eight or more communications satellites in one orbital plane, the totality of the plurality of individual satellite constellations, Form an integrated satellite constellation of 8 or more orbital planes, Satellites in the same orbital plane are forming an inter-satellite cross-link between the satellites before and after, Satellites in adjacent orbital planes are forming inter-satellite cross-links with satellites in adjacent orbits on the left and right; A plurality of satellite constellation business equipment constitutes a total of N orbital planes, and cooperates to form a mesh communication network, A communication satellite business device that provides communication services using the communication network as a communication medium is an integrated satellite constellation that integrates and controls the plurality of satellite constellation business devices to form an integrated communication medium.
  • a method of forming an integrated satellite constellation includes: Determine a representative orbital plane A from among the orbital planes in which the number of communication satellites constituting one orbital plane is the largest, A satellite constellation business device A having an orbital plane A is determined as a representative satellite constellation business device, determining a representative communication satellite A among the communication satellites forming the orbital plane A; controlling the average orbital altitude and average orbital inclination angle of all communication satellites constituting the communication satellite business equipment to be equal to the average altitude and average orbital inclination angle of communication satellite A; Control so that the normal vectors of all orbital planes constituting the communication satellite business equipment are evenly arranged in the longitudinal direction with the normal vector of the orbital plane A as a reference, controlling the in-orbit phases of all the communication satellites that make up the orbital plane A so that they are arranged evenly with respect to the communication satellite A; In the orbital planes B to N other than the orbital plane A, the in-plane phases of the communication satellites are assumed to be the same as
  • Fig. 10 is a diagram of the first embodiment, showing a configuration example of a flying object countermeasure system 1000;
  • Fig. 2 is a diagram of the first embodiment, showing a configuration example of a satellite constellation forming system 600;
  • Fig. 10 is a diagram of the first embodiment, showing an example of the configuration of a satellite 620 of the satellite constellation forming system 600;
  • FIG. 4 is another diagram of the first embodiment showing an example of the configuration of the satellite 620 of the satellite constellation forming system 600;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment showing an example of a satellite constellation 610 having a plurality of orbital planes that intersect in non-polar regions;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and shows a step of forming a satellite constellation 610 by a satellite constellation forming unit 911;
  • FIG. 4 is a diagram of the first embodiment, showing a state in which a satellite constellation business unit 430 manages an orbital plane 90;
  • FIG. 10 is a flowchart of forming a mesh communication network by a satellite constellation forming unit 911 in the diagram of the first embodiment;
  • FIG. FIG. 2 is a diagram of the first embodiment and is a diagram for explaining formation of a mesh communication network;
  • FIG. 4 is a diagram of the first embodiment, showing a state in which a satellite constellation business unit 430 manages an orbital plane 90;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and shows processing of a communication route searching device 470;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and shows processing of a communication route searching device 470;
  • Fig. 10 is a diagram of the first embodiment, showing processing of the flight path prediction device 490;
  • Fig. 10 is a diagram of the first embodiment, showing processing of the flight path prediction device 490;
  • FIG. 12 is a diagram of the second embodiment and shows the layout of an integrated data library;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing trace transmission;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing the hardware configuration of an integrated data library;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing a satellite on which an edge server is mounted;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing a satellite equipped with an artificial intelligence computer;
  • unit may be read as “circuit”, “process”, “procedure”, “process” or “circuitry” as appropriate.
  • FIG. 1 shows a configuration example of a flying object countermeasure system 1000 .
  • the flying object countermeasure system 1000 includes a monitoring system 310 , a communication system 320 and a countermeasure system 330 .
  • Surveillance system 310 includes a plurality of surveillance satellites 100 with monitoring and communication equipment.
  • Communication system 320 includes a plurality of communication satellites 200 with communication equipment.
  • Response system 330 includes land, sea, and air response assets 332 that respond to vehicle 520 .
  • the flying object countermeasure system 1000 transmits the flying object information generated by the monitoring system 310 monitoring the flying object 520 to the countermeasure system 330 via the communication system 320 .
  • the flying object countermeasure system 1000 also has a satellite constellation business device 430 having a communication route searching device 470 for searching for a communication route for satellite information.
  • the satellite constellation business device 430 transmits commands to the monitoring satellite group of the monitoring system 310 and the communication satellite group of the communication system 320 based on the communication route searched by the communication route searching device 470 .
  • the monitoring system 310 also has multiple monitoring satellites 100 equipped with infrared monitoring devices.
  • the monitoring system 310 detects the plume of the flying object 520 at the time of launch and the flying object 520 whose temperature rises as it flies as high-temperature objects. Then, the monitoring system 310 transmits time information and position information regarding the flying object 520 as flying object information.
  • the surveillance satellite 100 uses the infrared monitoring device to detect the plume of the flying object 520 at launch and the flying object 520 rising in temperature and flying as high-temperature objects.
  • the monitoring system 310 then transmits the flying object information including the time information and position information regarding the flying object 520 to the countermeasure system 330 via the communication system 320 .
  • Satellite constellation 610 is an integrated satellite constellation. Satellite constellation forming system 600 is sometimes referred to simply as a satellite constellation.
  • FIG. 2 is a configuration example of a satellite constellation forming system 600.
  • FIG. Satellite constellation forming system 600 comprises a computer. Although FIG. 2 shows the configuration of one computer, a computer is actually installed in each satellite 620 of the plurality of satellites that make up the satellite constellation 610 and in each of the ground facilities 700 that communicate with the satellites 620. be done. The satellites 620 of the plurality of satellites and the computers provided in the ground equipment 700 communicating with the satellites 620 work together to realize the functions of the satellite constellation forming system 600 . An example of the configuration of a computer that implements the functions of satellite constellation forming system 600 will be described below.
  • the satellite constellation forming system 600 includes satellites 620 and ground facilities 700 .
  • Satellite 620 comprises a communication device 622 that communicates with communication device 950 of ground facility 700 .
  • a communication device 622 is illustrated from among the components provided by satellite 620 .
  • the satellite constellation forming system 600 comprises a processor 910 and other hardware such as a memory 921 , a secondary storage device 922 , an input interface 930 , an output interface 940 and a communication device 950 .
  • the processor 910 is connected to other hardware via signal lines and controls these other hardware.
  • the satellite constellation forming system 600 includes a satellite constellation forming section 911 as a functional element. Functions of the satellite constellation forming unit 911 are realized by hardware or software. A satellite constellation forming unit 911 controls formation of the satellite constellation 610 while communicating with the satellite 620 .
  • FIG. 3 is an example configuration of satellite 620 of satellite constellation forming system 600 .
  • the satellite 620 comprises a satellite control device 621 , a communication device 622 , a propulsion device 623 , an attitude control device 624 and a power supply device 625 .
  • the satellite control device 621, the communication device 622, the propulsion device 623, the attitude control device 624, and the power supply device 625 will be described in FIG.
  • Satellite 620 in FIG. 3 is an example of communications satellite 200 with communications device 622 .
  • the satellite control device 621 is a computer that controls the propulsion device 623 and the attitude control device 624, and includes a processing circuit. Specifically, the satellite control device 621 controls the propulsion device 623 and the attitude control device 624 according to various commands transmitted from the ground equipment 700 .
  • the communication device 622 is a device that communicates with the ground facility 700 . Alternatively, communication device 622 is a device that communicates with satellites 620 before and after in the same orbital plane, or satellites 620 in adjacent orbital planes. Specifically, the communication device 622 transmits various data related to its own satellite to the ground equipment 700 or other satellites 620 . The communication device 622 also receives various commands transmitted from the ground equipment 700 .
  • the propulsion device 623 is a device that provides thrust to the satellite 620 and changes the speed of the satellite 620 .
  • the attitude control device 624 is a device for controlling attitude elements such as the attitude of the satellite 620, the angular velocity of the satellite 620, and the line of sight. Attitude controller 624 changes each attitude element in a desired direction. Alternatively, attitude controller 624 maintains each attitude element in the desired orientation.
  • Attitude control device 624 includes an attitude sensor, an actuator, and a controller.
  • Attitude sensors are devices such as gyroscopes, earth sensors, sun sensors, star trackers, thrusters and magnetic sensors.
  • Actuators are devices such as attitude control thrusters, momentum wheels, reaction wheels and control moment gyros.
  • the controller controls the actuators according to measurement data from the attitude sensor or various commands from the ground equipment 700 .
  • the power supply 625 includes equipment such as a solar cell, a battery, and a power controller, and supplies power to each equipment mounted on the satellite 620 .
  • the processing circuitry may be dedicated hardware or a processor executing a program stored in memory. In the processing circuit, some functions may be implemented in dedicated hardware and the remaining functions may be implemented in software or firmware. That is, processing circuitry can be implemented in hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • Dedicated hardware is specifically a single circuit, multiple circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.
  • ASICs are Application Specific Integrated It is an abbreviation for Circuit.
  • FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.
  • FIG. 4 is another example of the configuration of satellites 620 of satellite constellation forming system 600 .
  • Satellite 620 in FIG. 4 includes monitoring device 626 in addition to the configuration in FIG.
  • Monitoring device 626 is a device that monitors an object.
  • the monitoring device 626 is a device for monitoring or observing an object such as a space object, a flying object, or a moving object on land, sea, and air.
  • the monitoring device 36 is also called an observation device.
  • the monitoring device 626 is an infrared monitoring device that uses infrared rays to detect an increase in temperature due to atmospheric friction when a flying object enters the atmosphere. Monitoring device 626 senses the temperature of the plume or body of the projectile at launch.
  • monitoring device 626 may be a lightwave or radio wave information gathering device.
  • the monitoring device 626 may be a device that detects objects with an optical system.
  • a monitoring device 626 takes an image of an object flying at an altitude different from the orbital altitude of the observation satellite with an optical system.
  • monitoring device 626 may be a visible optical sensor.
  • Satellite 620 in FIG. 4 is an example of surveillance satellite 100 that includes surveillance device 626 and communication device 622 .
  • Surveillance satellite 100 may include multiple monitors 626 .
  • the monitoring satellite 100 may be equipped with multiple types of monitoring devices.
  • Satellite constellation 610 formed by satellite constellation forming system 600 will be described. Satellite constellation 610 is formed by ground facility 700 controlling satellites 620 .
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a satellite constellation 610 having multiple orbital planes that intersect outside the polar regions. Monitoring system 310 and communication system 320 are formed as satellite constellation 610 . In satellite constellation 610 of FIG. 5, the orbit is an inclined orbit.
  • Satellite constellation 610 there are a plurality of satellite constellation business units 430 that manage individual satellite constellations having eight or more communication satellites in one orbital plane.
  • the collection of multiple individual satellite constellations forms an integrated satellite constellation of eight or more orbital planes.
  • Satellite constellation 610 is an integrated satellite constellation.
  • Satellite constellation 610 forms a satellite constellation of eight or more orbital planes.
  • Artificial satellites in the same orbital plane (hereinafter referred to as satellites) form inter-satellite crosslinks with satellites before and after orbiting. Satellites in adjacent orbital planes form intersatellite cross-links with satellites in adjacent orbits to the left and right.
  • a plurality of satellite constellation business units 430 form a total of N orbital planes and cooperate to form a mesh communication network.
  • the communication satellite business equipment 410 provides communication services using this communication network as a communication medium. For this reason, the communication satellite business unit 410 forms an integrated satellite constellation by integrally controlling a plurality of satellite constellation business units 430 to form an integrated communication medium.
  • the communication satellite business equipment may be read as a communication service providing system.
  • satellite constellation 610 is formed by ground facility 700 . More specifically, the satellite constellation forming section 911 of the ground facility 700 forms.
  • FIG. 6 shows the steps by which satellite constellation generator 911 forms satellite constellation 610 .
  • FIG. 7 shows how satellite constellation business unit 430 manages orbital plane 90 .
  • Satellite constellation enterprise equipment 430 is ground equipment 700 .
  • step S01 the satellite constellation forming unit 911 determines the representative orbital plane A from among the orbital planes having the largest number of communication satellites forming the orbital plane.
  • the orbital surface A is hereinafter referred to as a representative surface A.
  • the representative orbital plane A may be expressed as O/P(A).
  • orbital plane 90 managed by satellite constellation business device 430 ⁇ 1> is determined as representative plane A.
  • FIG. 7 orbital plane 90 managed by satellite constellation business device 430 ⁇ 1> is determined as representative plane A.
  • step S02 the satellite constellation forming unit 911 determines the satellite constellation business device 430 ⁇ 1> having the representative plane A as the representative satellite constellation business device.
  • the representative satellite constellation business device 430 ⁇ 1> is indicated as C/DEV(A).
  • step S03 the satellite constellation forming unit 911 determines a representative communication satellite A among the communication satellites 200 forming the representative plane A.
  • the representative communication satellite A may be referred to as SAT(A) or the representative communication satellite A.
  • step S04 the satellite constellation forming unit 911 makes the average orbital altitude and average orbital inclination angle of all the communication satellites 200 constituting the communication satellite business equipment 410 equal to the average altitude and average orbital inclination angle of the communication satellite A. to control.
  • Step S05 the satellite constellation forming unit 911 arranges the normal vectors of all the orbital planes constituting the communication satellite business equipment 410 with equal angular separation in the longitude direction with the normal vector of the representative plane A as a reference. to control.
  • step S06 the satellite constellation forming unit 911 performs control so that the orbital in-plane phases of all the communication satellites 200 forming the representative plane A (O/P(A)) are evenly arranged with the communication satellite A as a reference. do.
  • step S07 the satellite constellation forming unit 911 performs control so that the in-orbital phase of the communication satellite 200 is the same as that of the orbital plane A also in the orbital planes B to N other than the representative plane A.
  • the satellite constellation forming unit 911 performs control so that the in-orbital phase of the communication satellite 200 is the same as that of the orbital plane A also in the orbital planes B to N other than the representative plane A.
  • the number of satellites in the orbital plane is insufficient, virtual satellites are placed.
  • Step S08 the satellite constellation forming unit 911 determines communication satellites B to N as representative communication satellites in orbital planes B to N other than the representative plane A, respectively.
  • Representative satellites may be denoted as SAT(B) to SAT(N).
  • step S09 the satellite constellation forming units 911 of all the satellite constellation business units 430 make the average orbital altitude and average orbital inclination angle of the communication satellites 200 to be managed equal to the average altitude and average orbital inclination angle of the communication satellite A. control so that
  • step S10 the satellite constellation forming unit 911 performs control so that the ascending node crossing times across the equatorial sky from south to north have the same time delay from communication satellite A to communication satellite N with communication satellite A as a reference.
  • the time delay means that the communication satellite A and the communication satellite B, the communication satellite B and the communication satellite C, . It means to become
  • a mesh communication network is formed based on representative satellites SAT(A), SAT(B), .
  • FIG. 8 is a flow chart for the satellite constellation forming unit 911 to form a mesh communication network.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining formation of a mesh communication network.
  • FIG. 9 shows the trajectories of SAT(A) and SAT(B).
  • step S21 as shown in FIG. 9, representative SAT(A), SAT(B), . establishes a cross-link with communications satellite 200;
  • each communication satellite 200 sequentially establishes cross-links forward or backward in the direction of travel of the satellite to form an annular cross-link within the same orbital plane.
  • step S23 SAT(A) of representative surface A establishes a cross link with SAT(B) of adjacent raceway surface B between adjacent raceway surfaces.
  • step S24 the communication satellites 200 flying in front of and behind SAT (A) in O/P (A) establish cross-links with the communication satellites in the adjacent orbit B in order.
  • step S25 cross-links with communication satellites in adjacent orbital planes are repeated from orbital plane B to orbital plane N to form an annular cross-link in the longitudinal direction.
  • the trajectory information management device 450 will be described with reference to FIG.
  • the communication satellite business equipment 410 has an orbital information management device 450 .
  • the orbital information management device 450 manages the orbital information of SAT(A) with high accuracy and high frequency, and calculates the flight position coordinates of SAT(A) at a specific time in the earth-fixed coordinate system.
  • the trajectory information management device 450 calculates flight position coordinates at a specific time other than SAT(A) on the representative plane A based on the position coordinates of SAT(A).
  • the trajectory information management device 450 calculates the flight position coordinates at a specific time from SAT(B) to SAT(N) on the trajectory planes B to N other than the representative plane A, using the position coordinates of SAT(A) as a reference. calculate.
  • the orbital information management device 450 calculates the IDs of communication satellites other than the representative communication satellite in each orbital plane and the flight position coordinates at a specific time based on the position coordinates of SAT(A).
  • the orbital information management device 450 derives the communication satellite IDs that will fly near the designated position coordinates at any time in the future.
  • the trajectory information management device 450 receives the time t0 as the starting point of transmission, the position coordinates (x0, y0, z0) as the starting point of transmission, and the position coordinates (xn, yn, zn ) is input/output.
  • An input/output request is an input condition for the trajectory information management device to derive an output, both for input and output.
  • the orbit information management device 450 determines ID-1 of the communication satellite 200 flying near (x0, y0, z0) at time t0, and after a time delay until reception, flying near (xn, yn, zn).
  • the ID-N of the communication satellite 200 to be used is derived.
  • Time delay until reception is the communication process from the start point of transmission to the end point of reception, the command generation time delay for each satellite that passes through in the communication process, and the waiting time until the satellite arrives nearby , and time delays such as communication time required for transmission and reception are accumulated.
  • the communication satellite business equipment 410 has a communication route search device 470 .
  • the communication route search device 470 makes an input/output request for the time t0 and the position coordinates (x0, y0, z0) of the transmission start point specified by the communication service user, and the position coordinates (xn, yn, zn) of the asset to be received. and
  • the communication route search device 470 performs a route search for the shortest communication route from (x0, y0, z0) to (xn, yn, zn) at time T0. Derive ID-N.
  • the satellite constellation business equipment A (constellation business equipment ⁇ 1> that manages the representative orbital plane), which is representative of the satellite constellation business equipment, operates the orbit information management device 450 and the communication route search device 470. equip.
  • the representative satellite constellation business equipment A gives a communication command to the other satellite constellation business equipment for communication IDs forming a communication path for specific communication.
  • FIG. 10 is a diagram of how satellite constellation business unit 430 manages orbital plane 90 .
  • a satellite constellation business equipment A (constellation business equipment ⁇ 1> that manages a representative orbital plane), which is representative of the satellite constellation business equipment, includes an orbit information management device 450 .
  • a communication route search device 470 is provided in another satellite constellation operator device B (constellation operator device ⁇ 2>).
  • the satellite constellation business device ⁇ 1>-A instructs the satellite constellation business device ⁇ 2>-B to search for a route. Based on the search result, satellite constellation business equipment ⁇ 1>-A communicates with other satellite constellation business equipment ⁇ 2> ...
  • satellite constellation business equipment ⁇ N> to form a communication path for specific communication
  • a communication command is given to the ID.
  • communication requests for example, communication with a communication ID (which may target satellites of multiple operators) forming a communication path of "specific communication" that detected a flying object launch give orders.
  • the communication satellite 200 includes a communication device for inter-satellite communication with a surveillance satellite 100, which is a user satellite flying in outer space.
  • Communication satellite 200 transmits transmission information of a user satellite designated by the user to another user satellite or ground equipment designated by the user.
  • the monitoring satellite 100 is assumed to be a user satellite.
  • a certain user satellite (A) detects the launch of a flying object, and the time t0, which is the starting point for transmitting acquired information, the ID of the user satellite (A), the position coordinates of the user satellite (A), and the location of the countermeasure ground center 331 Specify the position coordinates of the ground center of the transmission destination.
  • a communication route searching device 470 shown in FIG. 7 or 10 provided in the communication satellite business equipment 410 derives the optimum communication route and gives a communication command to the communication satellites forming the communication route.
  • acquired information means that when a high-temperature object is detected by the infrared monitoring device, the launch detection time and position coordinates detected as a projectile launch, and in some cases acquired image information and luminance information are transmitted.
  • information that includes them is information that includes them.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating trace transmission. Please refer to FIG.
  • the user satellite (A) detects the launch of the flying object, the detection time t0, the position coordinates (x0, y0, z0) at which the flying object is detected, the time t1 as the starting point for transmitting the acquired information, the user satellite (A) ) and position coordinates, and receive a request to transmit the flying object information to a plurality of other user satellites flying in the vicinity of (x0, y0, z0) after t0.
  • a communication satellite flying in the vicinity of (x0, y0, z0) issues a communication command to the communication satellite so as to transmit flying object information to a user satellite flying in the vicinity.
  • the communication route of the telecommunications carrier is used.
  • both the surveillance satellites and the communication satellites are in flight, and their positions change from moment to moment. For this reason, it is necessary to select the timing at which the subsequent surveillance satellite and the communication satellite approach each other with an appropriate time delay in consideration of the satellite waiting time and transmission delay.
  • FIG. 12 is another diagram illustrating trace transmission. Please refer to FIG.
  • the user satellite is a flying object surveillance satellite.
  • the detection time is t0.
  • B (t1, x1, y1, z1), C (t2, x2, y2, z2), N (tn, xn, yn, zn) are designated as pairs with position coordinates, and (t1, x1 , y1, z1), (t2, x2, y2, z2), (tn, xn, yn, zn) in response to a request to transmit flying object information to a plurality of other user satellites flying in the vicinity of
  • the communication satellite business equipment sequentially sends (t1, x1 , y1, z1), (t2, x2, y2, z2), and (tn, xn, yn, zn).
  • FIG. 13 is another diagram illustrating trace transmission. Please refer to FIG. Assume that the destination of information transmission is a mobile object on land, sea, or air.
  • the user designates the ID of the mobile body that is the transmission destination, the expected reception time of the mobile body, and the position coordinates of the mobile body at the expected reception time.
  • the communication satellite business equipment 410 uses the orbital information management device 450 and the communication route search device 470 to search for a route via the communication satellite 200 flying near the position coordinates at a designated time and to transmit the information to the communication satellite 200. Give a communication command to
  • FIG. 14 is another diagram illustrating trace transmission.
  • the flying object countermeasure system 1000 consists of a monitoring system 310 having a plurality of monitoring satellites 100 having monitoring devices and communication devices, a communication system 320 having a plurality of communication satellites 200 having communication devices, and a flying object 520. and a response system 330 comprising land, sea and air response assets.
  • the flying object countermeasure system 1000 monitors the flying object and transmits the flying object information generated by the monitoring system 310 to the countermeasure system 330 via the communication system 320 .
  • the flight information acquired by the monitoring system 310 is transmitted to the countermeasure system via the communication satellite business equipment 410 .
  • FIG. 15 shows the processing of the communication route searching device 470.
  • the communication route search device 470 uses the communication start time, the position coordinates, and the position coordinates of the other party to whom the flying object information is transmitted as input conditions.
  • the communication route search device 470 searches for an optimum route by connecting satellite IDs that transmit flying object information, and lists a series of satellite IDs and forecast times when the satellite will transmit the flying object information to the next satellite. , a command that gives a communication command to the communication satellite constellation is defined as a product.
  • Communication route searching device 470 (1) Prediction error of actual trajectory with respect to planned trajectory of communication satellite flight position, (2) Predicted time error passing through specific position coordinates, (3) delays due to information transmission; (4) satellite travel distance associated with prediction error and delay time; (5) Relative position change of nearby passing satellites due to satellite movement, (1) to (5) are included in the route search analysis target, and the optimum route for transmitting the flying object information in the shortest time is searched.
  • FIG. 16 shows the processing of the communication route searching device 470.
  • the communication route search device 470 uses the launch detection signal of the surveillance satellite 100 as a communication start command, and obtains the position coordinates at the time of launch detection of the surveillance satellite that issued the launch detection signal, the position coordinates at which the launch of the flying object was detected, and the field of view of the surveillance satellite.
  • searching for the optimum route by connecting satellite IDs that transmit flying object information, and listing a series of satellite IDs and the predicted time at which the satellite will transmit the flying object information to the next satellite.
  • a command that gives a communication command to the communication satellite constellation is defined as a product.
  • the communication route search device 470 searches for the ID of a surveillance satellite passing through the vicinity that can monitor the vicinity of the projectile launch point including changes in the field of view, and determines the transmission time of the projectile information, the surveillance satellite ID, and the surveillance satellite ID. Optimal route search is carried out until the flying object information is transmitted to the surveillance satellite.
  • FIG. 17 shows the processing of the communication route searching device 470.
  • the communication route search device 470 uses the launch detection signal of the surveillance satellite as a communication start command, and obtains the position coordinates of the surveillance satellite that issued the launch detection signal, the position coordinates that detected the launch of the flying object, the range of change in the field of view of the surveillance satellite, and the communication route.
  • the position coordinates of the surveillance satellite that issued the high temperature detection signal, the position coordinates that detected the high-temperature object, and the field of view change range of the surveillance satellite are used as input conditions. .
  • the communication route search device 470 searches for an optimum route by connecting satellite IDs that transmit flying object information, and lists a series of satellite IDs and forecast times when the satellite will transmit the flying object information to the next satellite. , a command that gives a communication command to the communication satellite constellation is defined as a product.
  • the communication route searching device 470 searches for a nearby passing monitoring satellite ID that can monitor the vicinity of the high-temperature object detection position, including changing the field of view, and sets the flying object information transmission time, the monitoring satellite ID, and the flying object information to the monitoring ID. Optimal route search is carried out until the transmission of
  • FIG. 18 shows the processing of the flight path prediction device 490.
  • FIG. See FIG.
  • the surveillance satellite 100 equipped with a plurality of monitoring devices detects a significant high temperature target
  • the surveillance satellite 100 notifies the countermeasure ground center 331 via the communication system 320 of the detected detection time.
  • Information, a monitoring satellite ID, a monitoring device ID, and monitoring data are transmitted as flying object information.
  • the flight path prediction device 490 provided in the countermeasure ground center 331 derives the position information of the monitoring satellite with the ID at the detection time in the flying object information, the traveling direction, and the line-of-sight direction of the monitoring device with the ID, and from the monitoring data
  • a line-of-sight vector pointing to a high-temperature object is derived by extracting the high-temperature target brightness.
  • FIG. 19 shows the processing of the flight path prediction device 490.
  • FIG. See FIG.
  • the flight path prediction device 490 provided in the countermeasure ground center 331 arranges the line-of-sight vector of the high-temperature object derived from the flying object information of multiple surveillance satellites in chronological order in the earth-fixed coordinate system, and determines the flying object based on the principle of spatial triangulation. Predict position coordinates for each time transition.
  • ⁇ Flight path prediction device 490 when a plurality of flying objects are launched at short intervals, the flight path prediction device 490 integrates the flying object information acquired from the plurality of monitoring satellites 100 and determines that the flying objects are different. do.
  • the surveillance system 310 includes a satellite constellation having a constellation of six or more equatorial surveillance satellites flying in equatorial orbits with equal mean orbital altitudes. Equatorial satellite constellations form communication cross-links with equatorial satellites flying forward and backward in the same orbital plane. At least one or more equatorial satellites form communication cross-links with the response system 330 and/or the monitoring system 310 .
  • a transmission path for transmitting flying object information to both or one of the countermeasure system 330 and the monitoring system 310 may be constructed without intervening the communication system 320 .
  • the flying object countermeasure system 1000 shown in FIG. 1 is composed of a group of six or more equatorial surveillance satellites with the same average orbital altitude, forms communication crosslinks with equatorial satellites flying forward and backward, and has at least one or more satellites.
  • equatorial satellite system forming a communication cross-link with the response system and/or the surveillance system and transmitting projectile information to the response system and/or the surveillance system; may
  • This equatorial satellite system transmits projectile information to the response system 330 and/or the monitoring system 310 .
  • the surveillance system 310 includes a satellite constellation enterprise having a constellation of six or more polar orbital surveillance satellites flying in polar orbits with equal average orbital altitudes in the same orbital plane.
  • the constellation of polar orbiting satellites forms a communication crosslink with forward and aft flying polar orbiting satellites, and at least one or more polar orbiting satellites form a communication crosslink with a response system and/or a surveillance system. , to transmit the projectile information to the countermeasure system and/or the monitoring system without intervening the satellite information transmission system.
  • the flying object countermeasure system 1000 shown in FIG. 1 is composed of a group of six or more polar orbit monitoring satellites having the same average orbital altitude on the same orbital plane, and forms communication crosslinks with polar orbiting satellites flying forward and backward, Polar orbiting satellites, wherein at least one or more polar orbiting satellites form a communication crosslink with the response system and/or the monitoring system and transmit projectile information to the response system and/or the monitoring system. system may be used.
  • This polar orbiting satellite system transmits projectile information to the response system 330 and/or the monitoring system 310 .
  • the surveillance satellite 100 comprises a surveillance device and communication devices pointing forward and backward.
  • the surveillance satellite 100 has the same orbital altitude as the communication satellite 200 of the communication system 320 and flies between the communication satellites 200 on the same orbital plane.
  • the surveillance satellite 100 forms a communication cross-link with the communication satellites 200 in front of and behind it, and transmits the flying object monitoring information to the countermeasure system via the communication satellite business equipment 410 .
  • the flying object countermeasure system 1000 shown in FIG. 1 is composed of a group of communication satellites flying in inclined orbits and a plurality of surveillance satellites in the communication satellite business equipment 410 .
  • Surveillance satellite 100 includes surveillance equipment and forward and rear pointing communication equipment.
  • the surveillance satellite 100 has the same orbit altitude as the communication satellite 200 and flies between the communication satellites 200 on the same orbital plane, forming a communication cross-link with the communication satellites 200 in front and behind.
  • the flying object information can be transmitted to the countermeasure system in near-real time.
  • the flying object countermeasure system 1000 of Embodiment 1 it becomes possible for a plurality of operators to construct a satellite constellation and establish a mesh communication network.
  • a reference satellite and a reference orbital plane are determined, and relative control becomes possible. It is possible to build a network and establish a mesh communication network. It is desirable that the operator who is the master of the satellite constellation operation also serves as the master of the communication service business. is reasonable. Also, if another business operator owns the "communication route search device", it is preferable that the business operator that has the "trajectory information management device" becomes the master and allows the slave business operator to search for the route.
  • Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 20 to 23.
  • FIG. 1 an integrated data library 340 having a database 341, a satellite constellation 610 that is an integrated satellite constellation having an edge server 350 having a database 341, and an artificial intelligence computer 360 will be described.
  • ⁇ Integrated data library 340> With the recent diversification of threats and the diversification of monitoring systems, communication systems, and countermeasure systems, there is a need for Joint All domain Command & Control (JADC2), in which various ground centers act using a common database. rising. A ground center may be read as a domain. A commonly used database can be shared by various ground centers as a unified data library (UDL) in a cloud environment or an edge computing environment. Furthermore, a concept of a space data center based on satellite IoT has also been proposed, and it will be possible to share information in the space data center as well.
  • UDL unified data library
  • FIG. 20 shows satellite constellation 610 of the second embodiment.
  • Satellite constellation 610 which is an integrated satellite constellation formed by the method for forming an integrated satellite constellation of Embodiment 1, includes monitoring system 310 having a plurality of monitoring satellites 100 that transmit flying object information toward countermeasure system 330. and a communication system 320, which is a satellite information transmission system having a plurality of communication satellites 200 for transmitting flying object information.
  • Satellite constellation 610 which is an integrated satellite constellation formed by the method for forming an integrated satellite constellation according to the first embodiment, monitors flying objects and generates generated flying object information to countermeasure system 330 having countermeasure asset 332. It comprises a surveillance system 310 having a plurality of surveillance satellites 100 transmitting towards.
  • At least one of monitoring system 310 , communication system 320 and response system 330 reference unified data library 340 .
  • integrated data library 340 is located on the ground, but integrated data library 340 may be located on a satellite.
  • the integrated data library 340 includes, as shown in FIG. 21 described later, Orbital information of the surveillance satellite 100; orbital information of the communication satellite 200; location information of the response asset 332; It comprises a database 341 storing at least one of a plurality of flight path models of flying objects.
  • the plurality of flight path models of the projectile are models configured using launch position coordinates, flight direction, time series flight distance from launch to impact, and flight altitude profile of the projectile. It is a modeled model.
  • FIG. 21 shows the hardware configuration of the integrated data library 340.
  • Integrated data library 340 is a computer.
  • the integrated data library 340 has a CPU 342 , a communication device 343 and a storage device 344 .
  • the storage device 344 implements the database 341 .
  • Edge computing in which an edge server is arranged on the IoT side, is attracting attention as a technique for realizing a distributed architecture.
  • Edge computing in the conventional IoT, a centralized mechanism that transmits data collected by sensors to the cloud via the Internet and analyzes it was common.
  • Edge computing realizes real-time and low-load data processing by distributing data processing on the device itself or an edge server installed between the device and the cloud.
  • the increase in power consumption and countermeasures against exhaust heat have become issues.
  • increasing the power consumption of supercomputers and large-scale data centers and countermeasures against exhaust heat are serious problems.
  • either at least one surveillance satellite 100 or at least one communication satellite 200 may be configured to have an edge server 350 with a database 341 .
  • FIG. 22 shows a configuration in which the surveillance satellite 100 or communication satellite 200 carries an edge server 350 having a database 341 . Note that the monitoring device is omitted in FIG.
  • the hardware configuration of the edge server 350 is similar to that of the integrated data library 340 shown in FIG.
  • Artificial intelligence is described below. Artificial intelligence may be described as AI. Artificial intelligence neural networks can be divided into supervised learning, in which a problem is optimized by inputting a teacher signal (correct answer), and unsupervised learning, which does not require a teacher signal. By pre-learning the flying object type, the propellant type, and a plurality of typical patterns of flight models as teacher models, it becomes easy and quick to infer the actually measured data obtained by detecting the launch and obtaining the trajectory information. As a result of inference, projectile path prediction and landing position estimation are performed. However, in order to predict the flight path of a flying object whose flight direction is unknown in the launch detection stage, it is necessary to track and monitor the flying object by a following surveillance satellite.
  • the launch detection information in order to transmit the launch detection information to subsequent surveillance satellites, the launch detection information must pass through a communications network formed by a constellation of communications satellites.
  • a communications network formed by a constellation of communications satellites.
  • the flight positions of the communication satellites change from moment to moment, it is necessary to search for the optimum communication route and determine the ID of the communication satellite to which the flying object information is to be exchanged and the time of transmission and reception. .
  • This situation is the same in the exchange of flying object information between surveillance satellites and communication satellites.
  • the optimum route search is carried out by the ground system, it is necessary to send commands to the surveillance satellite and the communication satellite with the time at which the flying object information is exchanged and the satellite ID.
  • the communication network for command transmission becomes a problem.
  • the communication satellite to be equipped with an AI-based analysis device, search for an optimal route on orbit, and generate commands on orbit to communicate with the communication satellites that make up the communication route.
  • an optimum route search using an algorithm known as the Dijkstra method is effective.
  • the weighting for each route does not change, but in a communication network formed by a communication satellite constellation, the weighting for each route changes at each time according to changes in flight positions of communication satellites. Therefore, for each communication satellite that searches for the optimum route while updating the orbital information, the communication satellite that receives the flying object information searches for the optimum route and transmits the flying object information to the next communication satellite. will be repeated.
  • the flying object while repeating the flight path prediction using the above machine learning and the Dijkstra method route search, the flying object is tracked and monitored, and the final landing position is inferred.
  • trajectory model Since the flight direction and distance of a projectile launched from a mobile launch pad (TEL) and not from a fixed launch pad differs from a typical flight model, the trajectory model is complemented by deep learning for actual measurement data. It is effective to
  • FIG. 23 shows a configuration in which the surveillance satellite 100 or communication satellite 200 is equipped with an artificial intelligence computer 360.
  • a satellite with an edge server 350 with a database 341 may be configured with an artificial intelligence computer 360 .
  • the artificial intelligence computer 360 autonomously determines the transmission destination of the flying object information by referring to the database 341, and transmits the flying object information to the determined transmission destination.
  • the artificial intelligence computer has the effects described in ⁇ Artificial Intelligence Computer> above.
  • 90 orbital plane 100 surveillance satellite, 200 communication satellite, 310 surveillance system, 311 Monitoring ground center, 320 communication system, 321 communication ground center, 330 response system, 331 response ground center, 332 response asset, 333 response asset selection device, 334 communication line, 340 integrated data library, 341 database, 350 edge server, 360 artificial Intelligent computer 410 Communication satellite business device 430 Satellite constellation business device 450 Orbit information management device 470 Communication route search device 490 Flight path prediction device 510 Earth 520 Flying body 600 Satellite constellation formation system 610 Satellite Constellation, 620 Satellite, 621 Satellite Control Device, 622 Communication Device, 623 Propulsion Device, 624 Attitude Control Device, 625 Power Supply Device, 626 Monitoring Device, 700 Ground Equipment, 910 Processor, 911 Satellite Constellation Formation Unit, 921 Memory, 922 Auxiliary storage device, 930 input interface, 940 output interface, 950 communication device, 1000 flying object countermeasure system.

Landscapes

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Abstract

監視システムと通信システムとを利用して飛翔体発射を探知して対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送する方法を提供する。　一の軌道面（９０）に８機以上の通信衛星（２００）を有する個別の衛星コンステレーションを管理する衛星コンステレーション事業装置（４３０）が複数混在する。個別の衛星コンステレーションの全体が８軌道面以上の統合衛星コンステレーションである衛星コンステレーション（６１０）を形成する。同一軌道面の通信衛星（２００）は前後の通信衛星間でクロスリンクを形成する。隣接する軌道面の通信衛星は左右の隣接軌道の通信衛星とクロスリンクを形成する。複数の衛星コンステレーション事業装置（４３０）が合計Ｎ面の軌道面（９０）を構成し、連携してメッシュ状の通信ネットワークを形成する。

Description

統合衛星コンステレーションの形成方法、統合データライブラリ及び統合衛星コンステレーション
　本開示は、統合衛星コンステレーションの形成方法、統合データライブラリ及び統合衛星コンステレーションに関する。
　近年、極超音速で滑空する飛翔体の登場により、飛翔体の打上げ検知、飛行経路追跡、あるいは着地位置の予測といった衛星による監視が期待されている。
　滑空段階の飛翔体を検知して追跡する手段として、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知することが有望視されている。また、滑空段階の飛翔体を赤外線で検知する手段は、低軌道周回衛星群から監視することが有望と考えられている。
　特許文献１は、低軌道を周回する少ない衛星機数で地球全球面内における特定緯度の地域を網羅的に監視するための監視衛星について開示している。
特開２００８－１３７４３９号公報
　低軌道からの監視では、静止軌道からの監視と比較して、人工衛星から飛翔体までの距離が近距離となる。そのため、赤外線による検知性能を高めることが可能となる。ＬＥＯ衛星により常時監視および通信回線維持のためには膨大な数の衛星が必要となり、さらに地球固定座標系に対してほぼ固定して見える静止衛星とは異なり、ＬＥＯ衛星は時々刻々飛翔位置が移動するため、赤外監視装置を具備した監視装置と、通信衛星群の構成およびデータ伝送方法が課題となる。
　本開示は、監視装置を具備した監視衛星群を有する監視システムと通信衛星群により通信網を形成する衛星情報伝送システムとを利用して飛翔体発射を探知して対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送することを目的とする。
　本開示に係る統合衛星コンステレーションは、
　一の軌道面に８機以上の通信衛星を有する個別の衛星コンステレーションを管理する複数の衛星コンステレーション事業装置が存在して、
　複数の前記個別の衛星コンステレーションの全体が、
８軌道面以上の統合衛星コンステレーションを形成し、
　同一軌道面の衛星は、
前後の衛星間で衛星間クロスリンクを形成し、
　隣接する軌道面の衛星は、
左右の隣接軌道の衛星との間で衛星間クロスリンクを形成し、
　複数の衛星コンステレーション事業装置が合計Ｎ面の軌道面を構成し、連携してメッシュ状の通信ネットワークを形成して、
　前記通信ネットワークを通信媒体として通信サービスを提供する通信衛星事業装置が前記複数の衛星コンステレーション事業装置を統合制御して一体の通信媒体となす統合衛星コンステレーションである。
　本開示に係る統合衛星コンステレーションの形成方法は、
　１軌道面を構成する通信衛星数が最大の軌道面の中から代表となる軌道面Ａを決め、
　軌道面Ａを具備する衛星コンステレーション事業装置Ａを、代表となる衛星コンステレーション事業装置と決め、
　前記軌道面Ａを構成する通信衛星の中で代表となる通信衛星Ａを決め、
　通信衛星事業装置を構成する全ての通信衛星の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御し、
　通信衛星事業装置を構成する全ての軌道面の法線ベクトルが軌道面Ａの法線ベクトルを基準として経度方向に離角が均等配置となるように制御し、
　軌道面Ａを構成する全ての通信衛星の軌道面内位相が、通信衛星Ａを基準として均等配置となるように制御し、
　軌道面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいても、通信衛星の軌道面内位相は軌道面Ａと同等として、軌道面の衛星数が不足する場合はバーチャルな衛星を配置し、
　代表軌道面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいてそれぞれ代表となる通信衛星Ｂから通信衛星Ｎを決め、
　全ての衛星コンステレーション事業装置が、全ての衛星の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御し、
　赤道上空を南方から北方へ横切る昇交点通過時刻が、通信衛星Ａを基準として、通信衛星Ａから通信衛星Ｎまで同じ時間遅れとなるよう制御する。
　なお、なお通信衛星事業装置は通信サービス提供システムと読み替えてもよい。
　本開示に係る統合衛星コンステレーションの形成方法によれば、対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送することができる。
実施の形態１の図で、飛翔体対処システム１０００の構成例を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の構成例を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例を示す別の図。 実施の形態１の図で、極域以外で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーション６１０の例を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成部９１１が衛星コンステレーション６１０を形成するステップを示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション事業装置４３０が軌道面９０を管理する状態を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成部９１１がメッシュ通信網を形成するフローチャート。 実施の形態１の図で、メッシュ通信網の形成を説明する図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション事業装置４３０が軌道面９０を管理する状態を示す図。 実施の形態１の図で、追跡伝送を示す図。 実施の形態１の図で、追跡伝送を示す図。 実施の形態１の図で、追跡伝送を示す図。 実施の形態１の図で、追跡伝送を示す図。 実施の形態１の図で、通信ルート探索装置４７０の処理を示す図。 実施の形態１の図で、通信ルート探索装置４７０の処理を示す図。 実施の形態１の図で、通信ルート探索装置４７０の処理を示す図。 実施の形態１の図で、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す図。 実施の形態１の図で、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す図。 実施の形態２の図で、統合データライブラリの配置を示す図。 実施の形態２の図で、統合データライブラリのハードウェア構成を示す図。 実施の形態２の図で、エッジサーバを搭載する衛星を示す図。 実施の形態２の図で、人工知能計算機を搭載する衛星を示す図。
　実施の形態の説明および図面において、同じ要素および対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略または簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」または「サーキットリ」に適宜読み替えてもよい。
　実施の形態１．
　図１は、飛翔体対処システム１０００の構成例を示す。飛翔体対処システム１０００は、監視システム３１０と、通信システム３２０と、対処システム３３０を備える。監視システム３１０は、監視装置と通信装置を具備する複数の監視衛星１００を有する。通信システム３２０は、通信装置を具備する複数の通信衛星２００を有する。対処システム３３０は、飛翔体５２０に対処する陸海空の対処アセット３３２を具備する。
　飛翔体対処システム１０００は、監視システム３１０が飛翔体５２０を監視して生成した飛翔体情報を、通信システム３２０を経由して、対処システム３３０に伝送する。また、飛翔体対処システム１０００は、衛星情報の通信ルートを探索する通信ルート探索装置４７０を具備する衛星コンステレーション事業装置４３０を有する。衛星コンステレーション事業装置４３０は、通信ルート探索装置４７０により探索された通信ルートに基づいて、監視システム３１０の有する監視衛星群と、通信システム３２０の有する通信衛星群に、指令コマンドを送信する。
　また、監視システム３１０は、赤外線監視装置を具備する複数の監視衛星１００を有する。監視システム３１０は、飛翔体５２０の発射時プルームと、温度上昇して飛翔する飛翔体５２０とを、高温対象として検知する。そして、監視システム３１０は、飛翔体５２０に関する時刻情報と位置情報とを飛翔体情報として送信する。具体的には、監視衛星１００は、赤外線監視装置により、飛翔体５２０の発射時プルームと、温度上昇して飛翔する飛翔体５２０とを、高温対象として検知する。そして、監視システム３１０は、飛翔体５２０に関する時刻情報と位置情報とを含む飛翔体情報を、通信システム３２０を経由して、対処システム３３０に伝送する。
　図２から図４を用いて衛星コンステレーション６１０を形成する衛星コンステレーション形成システム６００における衛星６２０と地上設備７００の例について説明する。衛星コンステレーション６１０は統合衛星コンステレーションである。衛星コンステレーション形成システム６００は、単に衛星コンステレーションと呼ばれることがある。
　図２は、衛星コンステレーション形成システム６００の構成例である。衛星コンステレーション形成システム６００は、コンピュータを備える。図２では、１つのコンピュータの構成を示しているが、実際には、衛星コンステレーション６１０を構成する複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々にコンピュータが備えられる。そして、複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々に備えられたコンピュータが連携して、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現する。以下において、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現するコンピュータの構成の一例について説明する。
　衛星コンステレーション形成システム６００は、衛星６２０と地上設備７００を備える。衛星６２０は、地上設備７００の通信装置９５０と通信する通信装置６２２を備える。図２では、衛星６２０が備える構成のうち通信装置６２２を図示している。
　衛星コンステレーション形成システム６００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。
　衛星コンステレーション形成システム６００は、機能要素として、衛星コンステレーション形成部９１１を備える。衛星コンステレーション形成部９１１の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。衛星コンステレーション形成部９１１は、衛星６２０と通信しながら衛星コンステレーション６１０の形成を制御する。
　図３は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例である。衛星６２０は、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５とを備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えていてもよいが、図３では、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５について説明する。図３の衛星６２０は、通信装置６２２を具備する通信衛星２００の例である。
　衛星制御装置６２１は、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、衛星制御装置６２１は、地上設備７００から送信される各種コマンドにしたがって、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御する。
　通信装置６２２は、地上設備７００と通信する装置である。あるいは、通信装置６２２は、同一軌道面の前後の衛星６２０、あるいは、隣接する軌道面の衛星６２０と通信する装置である。具体的には、通信装置６２２は、自衛星に関する各種データを地上設備７００あるいは他の衛星６２０へ送信する。また、通信装置６２２は、地上設備７００から送信される各種コマンドを受信する。推進装置６２３、衛星６２０に推進力を与える装置であり、衛星６２０の速度を変化させる。姿勢制御装置６２４は、衛星６２０の姿勢と衛星６２０の角速度と視線方向（Ｌｉｎｅ　Ｏｆ　Ｓｉｇｈｔ）といった姿勢要素を制御するための装置である。姿勢制御装置６２４は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置６２４は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置６２４は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサといった装置である。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上設備７００からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。電源装置６２５は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置といった機器を備え、衛星６２０に搭載される各機器に電力を供給する。
　衛星制御装置６２１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。
　図４は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の別例である。図４の衛星６２０では、図３の構成に加え、監視装置６２６を備える。監視装置６２６は、物体を監視する装置である。具体的には、監視装置６２６は、宇宙物体、飛翔体、あるいは陸海空の移動体といった物体を監視あるいは観測するための装置である。監視装置３６は、観測装置ともいう。例えば、監視装置６２６は、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知する赤外線監視装置である。監視装置６２６は、飛翔体の発射時のプルームないし飛翔体本体の温度を検知する。あるいは、監視装置６２６は、光波ないし電波の情報収集装置でもよい。監視装置６２６は、物体を光学系で検知する装置でもよい。監視装置６２６は、観測衛星の軌道高度と異なる高度を飛翔する物体を光学系で撮影する。具体的には、監視装置６２６は可視光学センサであってもよい。図４の衛星６２０は、監視装置６２６と通信装置６２２を具備する監視衛星１００の例である。監視衛星１００は、複数の監視装置６２６を備えていてもよい。また、監視衛星１００は、複数種類の監視装置を備えていてもよい。
＜衛星コンステレーションの形成方法＞
　衛星コンステレーション形成システム６００が形成する衛星コンステレーション６１０を説明する。衛星コンステレーション６１０は地上設備７００が衛星６２０を制御することによって形成される。
　図５は、衛星コンステレーション６１０の一例として、極域以外で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーション６１０の例を示す図である。監視システム３１０および通信システム３２０は、衛星コンステレーション６１０として形成される。図５の衛星コンステレーション６１０では、軌道は傾斜軌道である。
　図１に示す実施の形態１の衛星コンステレーション６１０では、一つの軌道面に８機以上の通信衛星を有する個別の衛星コンステレーションを管理する複数の衛星コンステレーション事業装置４３０が存在する。複数の個別の衛星コンステレーションの全体が、８軌道面以上の統合衛星コンステレーションを形成する。衛星コンステレーション６１０は統合衛星コンステレーションである。衛星コンステレーション６１０では８軌道面以上の衛星コンステレーションが形成される。同一軌道面の人工衛星（以下、衛星と表記）は、軌道を飛翔する前後の衛星との間で衛星間クロスリンクを形成する。隣接する軌道面の衛星どうしは、左右の隣接軌道の衛星との間で衛星間クロスリンクを形成する。
　これらのクロスリンクによって、複数の衛星コンステレーション事業装置４３０が、合計Ｎ面の軌道面を構成し、かつ、連携してメッシュ状の通信ネットワークを形成する。通信衛星事業装置４１０はこの通信ネットワークを通信媒体として通信サービスを提供する。このため通信衛星事業装置４１０は複数の衛星コンステレーション事業装置４３０を統合制御して一体の通信媒体となす統合衛星コンステレーションを形成する。通信衛星事業装置は通信サービス提供システムと読み替えてもよい。
　以下に衛星コンステレーション６１０の形成方法を説明する。
上記のように、衛星コンステレーション６１０は地上設備７００が形成する。より具体的には地上設備７００の衛星コンステレーション形成部９１１が形成する。
　図６は、衛星コンステレーション形成部９１１が衛星コンステレーション６１０を形成するステップを示す。
　図７は、衛星コンステレーション事業装置４３０が軌道面９０を管理する状態を示している。衛星コンステレーション事業装置４３０が地上設備７００である。
＜ステップＳ０１＞
　ステップＳ０１において、衛星コンステレーション形成部９１１は、軌道面を構成する通信衛星数が最大の軌道面の中から代表となる軌道面Ａを決める。以下、軌道面Ａを代表面Ａと表記する。代表軌道面ＡをＯ／Ｐ（Ａ）と表記する場合がある。図７では、衛星コンステレーション事業装置４３０＜１＞の管理する軌道面９０が代表面Ａとして決定された。
＜ステップＳ０２＞
　ステップＳ０２において、衛星コンステレーション形成部９１１は、代表面Ａを具備する衛星コンステレーション事業装置４３０＜１＞を、代表となる衛星コンステレーション事業装置と決める。図７では代表となる衛星コンステレーション事業装置４３０＜１＞をＣ／ＤＥＶ（Ａ）と表記している。
＜ステップＳ０３＞
　ステップＳ０３において、衛星コンステレーション形成部９１１は、代表面Ａを構成する通信衛星２００の中で代表となる通信衛星Ａを決める。代表となる通信衛星ＡをＳＡＴ（Ａ）あるいは代表通信衛星Ａと表記する場合がある。
＜ステップＳ０４＞
　ステップＳ０４において、衛星コンステレーション形成部９１１は、通信衛星事業装置４１０を構成する全ての通信衛星２００の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御する。
＜ステップＳ０５＞
　ステップＳ０５において、衛星コンステレーション形成部９１１は、通信衛星事業装置４１０を構成する全ての軌道面の法線ベクトルが、代表面Ａの法線ベクトルを基準として経度方向に離角が均等配置となるように制御する。
＜ステップＳ０６＞
　ステップＳ０６において、衛星コンステレーション形成部９１１は、代表面Ａ（Ｏ／Ｐ（Ａ））を構成する全ての通信衛星２００の軌道面内位相が、通信衛星Ａを基準として均等配置となるよう制御する。
＜ステップＳ０７＞
　ステップＳ０７において、衛星コンステレーション形成部９１１は、代表面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいても、通信衛星２００の軌道面内位相が軌道面Ａと同等となるように制御して、この際、軌道面の衛星数が不足する場合はバーチャルな衛星を配置する。
＜ステップＳ０８＞
　ステップＳ０８において、衛星コンステレーション形成部９１１は、代表面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいてそれぞれ代表となる通信衛星Ｂから通信衛星Ｎを決める。代表衛星をＳＡＴ（Ｂ）からＳＡＴ（Ｎ）にように表記する場合がある。
＜ステップＳ０９＞
　ステップＳ０９において、全ての衛星コンステレーション事業装置４３０の衛星コンステレーション形成部９１１は、管理する通信衛星２００の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御する。
＜ステップＳ１０＞
　ステップＳ１０において、衛星コンステレーション形成部９１１は、赤道上空を南方から北方へ横切る昇交点通過時刻が、通信衛星Ａを基準として、通信衛星Ａから通信衛星Ｎまで同じ時間遅れとなるよう制御する。ここで時間遅れとは、通信衛星Ａを基準として通信衛星Ａと通信衛星Ｂ，通信衛星Ｂと通信衛星Ｃ，・・・通信衛星Ｎ－１と通信衛星Ｎとが、等間隔の時間遅れになるという意味である。
＜メッシュ通信網形成方法＞
　衛星コンステレーション形成部９１１が決定した代表衛星であるＳＡＴ（Ａ）、ＳＡＴ（Ｂ）・・・ＳＡＴ（Ｎ）を基準に、メッシュ通信網が形成される。図８は、衛星コンステレーション形成部９１１がメッシュ通信網を形成するフローチャートである。
図９は、メッシュ通信網の形成を説明する図である。図９では、ＳＡＴ（Ａ）及びＳＡＴ（Ｂ）の軌道を示している。
　ステップＳ２１において、図９に示すように、それぞれの軌道面においては、代表となるＳＡＴ（Ａ）、ＳＡＴ（Ｂ）・・・ＳＡＴ（Ｎ）が、それぞれの軌道面内で、前後を飛翔する通信衛星２００とクロスリンクを確立する。
　ステップＳ２２において、各通信衛星２００は、衛星進行方向の前方または後方に向かって順番にクロスリンクを確立して同一軌道面内で円環状のクロスリンクを構成する。
　ステップＳ２３において、隣接軌道面間においては代表面ＡのＳＡＴ（Ａ）が隣接軌道面ＢのＳＡＴ（Ｂ）とクロスリンクを確立する。
　ステップＳ２４において、Ｏ／Ｐ（Ａ）の中でＳＡＴ（Ａ）の前後を飛翔する通信衛星２００が、それぞれ隣接軌道Ｂの通信衛星と順番にクロスリンクを確立する。
　ステップＳ２５において、隣接軌道面の通信衛星とのクロスリンクを、軌道面Ｂから軌道面Ｎまで繰り返し、経度方向に対して円環状のクロスリンクを構成する。
　図７を参照して、軌道情報管理装置４５０を説明する。通信衛星事業装置４１０が軌道情報管理装置４５０を具備している。
（１）軌道情報管理装置４５０は、ＳＡＴ（Ａ）の軌道情報を高精度かつ高頻度で管理し、地球固定座標系において特定時刻におけるＳＡＴ（Ａ）の飛翔位置座標を算出する。
（２）軌道情報管理装置４５０は、代表面ＡにおけるＳＡＴ（Ａ）以外の特定時刻における飛翔位置座標をＳＡＴ（Ａ）の位置座標を基準として算出する。
（３）軌道情報管理装置４５０は、代表面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面ＮのＳＡＴ（Ｂ）からＳＡＴ（Ｎ）の特定時刻における飛翔位置座標をＳＡＴ（Ａ）の位置座標を基準として算出する。
（４）軌道情報管理装置４５０は、各軌道面における代表通信衛星以外の通信衛星ＩＤと特定時刻における飛翔位置座標をＳＡＴ（Ａ）の位置座標を基準として算出する。
（５）軌道情報管理装置４５０は、将来の任意の時刻において指定された位置座標の近傍を飛翔する通信衛星ＩＤを導出する。
＜通信衛星事業装置４１０の入出力ＩＦ＞
　図７を参照して説明する。軌道情報管理装置４５０は、通信サービスユーザーが指定する、送信の起点となる時刻ｔ０と送信の起点となる位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、受信するアセットの位置座標（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を入出力要求する。
　入出力要求とは、入力も出力も軌道情報管理装置がアウトプットを導出するための入力条件である。受信するアセットの位置座標に伝達過程で登場する通信衛星を選択して時刻ｔ０において（ｘ０、ｙ０、ｚ０））の近傍を飛翔する通信衛星のＩＤ－１と受信までの時間遅れの後に（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の近傍を飛翔する通信衛星のＩＤ－Ｎが軌道情報管理装置が導出するアウトプットとなる。
軌道情報管理装置４５０は、時刻ｔ０において（ｘ０、ｙ０、ｚ０））の近傍を飛翔する通信衛星２００のＩＤ－１と、受信までの時間遅れの後に（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の近傍を飛翔する通信衛星２００のＩＤ－Ｎを導出する。
「受信までの時間遅れ」とは、送信の起点から最終的に受信する終点に至る通信過程で、その通信過程で経由する各衛星に対するコマンド生成時間遅れ、衛星が近傍に飛来するまでの待ち時間、送受信に要する通信時間などの時間遅れが累積するが、これらを包含したものが「受信までの時間遅れ」を意味する。
＜通信ルート探索装置４７０＞
　図７を参照して説明する。通信衛星事業装置４１０が通信ルート探索装置４７０を具備している。通信ルート探索装置４７０は、通信サービスユーザーが指定する、送信の起点となる時刻ｔ０と位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、受信するアセットの位置座標（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を入出力要求とする。通信ルート探索装置４７０は、時刻Ｔ０において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）から（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）への通信経路が最短となるルート探索を実施し、通信経路となる通信衛星のＩＤ－１からＩＤ－Ｎを導出する。
＜メッシュ通信＞
　図７を参照して説明する。図７に示すように、衛星コンステレーション事業装置の代表である衛星コンステレーション事業装Ａ（代表軌道面を管理するコンステ事業装置＜１＞）が、軌道情報管理装置４５０と通信ルート探索装置４７０を具備する。代表の衛星コンステレーション事業装Ａは、その他の衛星コンステレーション事業装置に対して、特定通信の通信経路をなす通信ＩＤに対して通信指令を与える。
＜メッシュ通信＞
　図１０は、衛星コンステレーション事業装置４３０が軌道面９０を管理する状態の図である。図１０を参照して説明する。図１０に示すように、衛星コンステレーション事業装置の代表である衛星コンステレーション事業装Ａ（代表軌道面を管理するコンステレーション事業装置＜１＞）が、軌道情報管理装置４５０を具備する。通信ルート探索装置４７０を、別の衛星コンステレーション事業者装置Ｂ（コンステレーション事業装置＜２＞）が具備する。図１０に示すように、衛星コンステレーション事業装置＜１＞－Ａが、衛星コンステレーション事業装置＜２＞－Ｂに、ルート探索を指示する。探索結果に基づき、衛星コンステレーション事業装置＜１＞－Ａは、その他の衛星コンステレーション事業装置＜２＞・・・衛星コンステレーション事業装置＜Ｎ＞に対して、特定通信の通信経路をなす通信ＩＤに対して通信指令を与える。
　ここでは、あまたの通信要求がある中で、例えば飛翔体発射を探知した「特定通信」の通信経路をなす通信ＩＤ（複数の事業者の衛星が対象となる可能性がある）に対して通信指令を与える。
＜通信衛星事業装置、ユーザＩＦ＞
　図１に示すように、通信衛星２００は、宇宙空間を飛翔するユーザ衛星である監視衛星１００と衛星間通信する通信装置を具備している。通信衛星２００は、ユーザが指定するユーザ衛星の送信情報を、ユーザが指定する別のユーザ衛星または地上設備に伝送する。
＜通信衛星事業装置４１０、追跡伝送１＞
　図１において、監視衛星１００はユーザ衛星とする。あるユーザ衛星（Ａ）が飛翔体発射探知して、取得情報を送信する起点となる時刻ｔ０と、ユーザ衛星（Ａ）のＩＤと、ユーザ衛星（Ａ）の位置座標、及び対処地上センター３３１のような伝送先の地上センターの位置座標を指定する。通信衛星事業装置４１０が具備する図７あるいは図１０に示す通信ルート探索装置４７０が、最適な通信ルートを導出して、通信経路をなす通信衛星に対して通信指令を与える。
　ここで「取得情報」とは、赤外監視装置によって高温物体を探知した場合に、飛翔体発射として探知した発射探知時刻と位置座標、場合によっては取得した画像情報や輝度情報などを送信する。ここではそれらを含む情報である。
＜通信衛星事業装置４１０、追跡伝送２＞
　図１において、監視衛星１００はユーザ衛星とする。
　図１１は、追跡伝送を示す図である。図１１を参照する。ユーザ衛星（Ａ）が飛翔体発射探知して、探知時刻ｔ０と、飛翔体を探知した位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、取得情報を送信する起点となる時刻ｔ１と、ユーザ衛星（Ａ）のＩＤと、位置座標とを指定し、ｔ０以降において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）近傍を飛翔する複数の別のユーザ衛星に対して飛翔体情報を送信する要請を受けて、通信衛星事業装置４１０がｔ０以降において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）近傍を飛翔する通信衛星から、近傍を飛翔するユーザ衛星に対して飛翔体情報を伝送するよう通信衛星に対して通信指令を与える。
　なお発射探知した監視衛星Ａの飛翔体情報を、後続監視衛星Ｂ、Ｃに伝送するために、通信事業者の通信ルートを使う。この場合、監視衛星群も通信衛星群も共に飛翔しており時々刻々位置が変化する。このために、衛星待ち時間や伝送遅延などを考慮した適切な時間遅れにより後続監視衛星と通信衛星が接近するタイミングを選んで通信する必要がある。
＜通信衛星事業装置４１０、追跡伝送３＞
　図１２は、追跡伝送を示す別の図である。図１２を参照する。ユーザ衛星が飛翔体監視衛星である。ユーザ衛星（Ａ）が飛翔体発射探知して、探知時刻ｔ０と、飛翔体を探知した後にユーザ衛星Ｂないしユーザ衛星Ｃないしユーザ衛星Ｎが飛翔体の追跡情報を取得して時刻とユーザ衛星の位置座標との組としてＢ（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、Ｃ（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、Ｎ（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）とを指定し、ｔ０以降において（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の近傍を飛翔する複数の別のユーザ衛星に対して飛翔体情報を送信する要請を受けて、通信衛星事業装置が、順次ｔ０以降において（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）近傍を飛翔する通信衛星から（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）近傍を飛翔するユーザ衛星に対して飛翔体情報を伝送するよう通信衛星に対して通信指令を与える。
＜通信衛星事業装置４１０、追跡伝送４＞
　図１３は、追跡伝送を示す別の図である。図１３を参照する。情報伝送先が陸海空の移動体であるとする。
ユーザが、伝送先である移動体のＩＤと、移動体の受信想定時刻と受信想定時刻における移動体の位置座標を指定する。通信衛星事業装置４１０が、軌道情報管理装置４５０と通信ルート探索装置４７０により、指定された時刻に位置座標近傍を飛翔する通信衛星２００を経由するルートを探索して情報を伝送するよう通信衛星２００に対して通信指令を与える。
＜通信衛星事業装置４１０、追跡伝送４＞
　図１４は、追跡伝送を示す別の図である。図１４を参照する。飛翔体対処システム１０００は、監視装置と通信装置を具備する複数の監視衛星１００を有する監視システム３１０と、通信装置を具備する複数の通信衛星２００を有する通信システム３２０と、飛翔体５２０に対処する陸海空の対処アセットを具備する対処システム３３０と、備えている。飛翔体対処システム１０００では、飛翔体を監視して監視システム３１０が生成した飛翔体情報を、通信システム３２０を経由して、対処システム３３０に伝送する。監視システム３１０の取得した飛翔情報を、通信衛星事業装置４１０を経由して対処システムに伝送する。
＜通信ルート探索装置４７０＞
　図１５は、通信ルート探索装置４７０の処理を示す。図１５を参照する。通信ルート探索装置４７０は、通信開始時刻と位置座標、及び飛翔体情報を伝送する相手の位置座標を入力条件とする。通信ルート探索装置４７０は、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。通信ルート探索装置４７０は、
（１）通信衛星飛翔位置の計画軌道に対する実軌道の予測誤差、
（２）特定位置座標を通過する予測時刻誤差、
（３）情報伝送に起因する遅延、
（４）予測誤差及び遅延時間に伴う衛星移動距離、
（５）衛星移動に伴う近傍通過衛星の相対位置変化、
の（１）から（５）をルート探索の解析対象に含めて、最短時間で飛翔体情報を伝送する最適ルートを探索する。
＜通信ルート探索装置４７０＞
　図１６は、通信ルート探索装置４７０の処理を示す。図１６を参照する。通信ルート探索装置４７０は、監視衛星１００の発射探知信号を通信開始指令として、発射探知信号を発した監視衛星の発射探知時における位置座標、飛翔体発射を探知した位置座標、及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件として、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。通信ルート探索装置４７０は、視野変更を含めて飛翔体発射地点近傍を監視可能な近傍通過の監視衛星のＩＤを探索して、飛翔体情報の伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び当該監視衛星ＩＤの監視衛星に飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する。
＜通信ルート探索装置４７０＞
　図１７は、通信ルート探索装置４７０の処理を示す。図１７を参照する。通信ルート探索装置４７０は、監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、飛翔体発射を探知した位置座標、監視衛星の視野変更範囲、及び通信ルート探索装置４７０で飛翔体情報を伝送した近傍通過監視衛星の中で、高温検知信号を発した監視衛星の位置座標、高温物体を検知した位置座標、及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件とする。通信ルート探索装置４７０は、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。通信ルート探索装置４７０は、視野変更を含めて高温物体検知位置の近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び当該監視ＩＤに飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する。
＜飛翔経路予測装置４９０＞
　図１８は、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す。図１８を参照する。飛翔体対処システム１０００では、複数の監視装置を具備する監視衛星１００が有意な高温対象を検出した場合に、監視衛星１００は、通信システム３２０を経由して対処地上センター３３１に、検知した検知時刻情報と、監視衛星ＩＤと、監視装置ＩＤと、監視データとを、飛翔体情報として伝送する。対処地上センター３３１の具備する飛翔経路予測装置４９０が、飛翔体情報における検知時刻における当該ＩＤの監視衛星の位置情報と、進行方向と、当該ＩＤの監視装置の視線方向を導出し、監視データから高温対象輝度を抽出して高温物体を指向する視線ベクトルを導出する。
＜飛翔経路予測装置４９０＞
　図１９は、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す。図１９を参照する。対処地上センター３３１の具備する飛翔経路予測装置４９０が、複数の監視衛星の飛翔体情報から導出した高温物体の視線ベクトルを地球固定座標系において時系列順に並べ、空間三角測量の原理により飛翔体の時間推移毎の位置座標を予測する。
＜飛翔経路予測装置４９０＞
　また、飛翔経路予測装置４９０は、複数の飛翔体が短時間のインターバルで発射された場合に、複数の監視衛星１００から取得した飛翔体情報を統合して複数の異なる飛翔体であることを判定する。
＜飛翔体対処システム１０００＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、監視システム３１０が、平均軌道高度が等しい赤道上空軌道を飛翔する６機以上の赤道上空監視衛星群を有する衛星コンステレーション事業装置を含む。赤道上空衛星群が、同一軌道面の前方と後方を飛翔する赤道上空衛星と通信クロスリンクを形成する。少なくとも１機以上の赤道上空衛星が、対処システム３３０と監視システム３１０との両方または片方と通信クロスリンクを形成する。図１に示す飛翔体対処システム１０００では、通信システム３２０を介在せずに、対処システム３３０と監視システム３１０との両方または片方へ飛翔体情報を伝送する伝送経路を構築してもよい。
＜赤道上空衛星システム＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、平均軌道高度が等しい６機以上の赤道上空監視衛星群により構成され、前方と後方を飛翔する赤道上空衛星と通信クロスリンクを形成し、少なくとも１機以上の赤道上空衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方との通信クロスリンクを形成し、対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、赤道上空衛星システムを有してもよい。
＜赤道上空衛星システム＞
　この赤道上空衛星システムは対処システム３３０と監視システム３１０との両方または片方へ飛翔体情報を伝送する。
＜飛翔体対処システム１０００＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、監視システム３１０が、同一軌道面で平均軌道高度が等しい極軌道を飛翔する６機以上の極軌道監視衛星群を有する衛星コンステレーション事業装置を含む。この極軌道衛星群が前方と後方を飛翔する極軌道衛星と通信クロスリンクを形成し、少なくとも１機以上の極軌道衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方と通信クロスリンクを形成し、衛星情報伝送システムを介在せずに、対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する。
＜極軌道衛星システム＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、同一軌道面で平均軌道高度が等しい６機以上の極軌道監視衛星群により構成され、前方と後方を飛翔する極軌道衛星と通信クロスリンクを形成し、少なくとも１機以上の極軌道衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方との通信クロスリンクを形成し、対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、極軌道衛星システムを用いてもよい。
＜極軌道衛星システム＞
　この極軌道衛星システムは、対処システム３３０と監視システム３１０との両方または片方へ飛翔体情報を伝送する。
＜極軌道衛星システム＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、監視衛星１００が、監視装置と、前方と後方を指向する通信装置を具備する。監視衛星１００は、通信システム３２０の通信衛星２００と同一軌道高度であって、同一軌道面の通信衛星２００と通信衛星２００の間を飛翔する。監視衛星１００は、前後の通信衛星２００と通信クロスリンクを形成し、飛翔体監視情報を、通信衛星事業装置４１０を経由して対処システムに伝送する。
＜傾斜軌道衛星システム＞
　図１に示す飛翔体対処システム１０００では、通信衛星事業装置４１０において傾斜軌道を飛翔する通信衛星群と、複数の監視衛星により構成される。監視衛星１００が、監視装置と、前方と後方を指向する通信装置を具備する。監視衛星１００は、通信衛星２００と同一軌道高度であって、同一軌道面の通信衛星２００と通信衛星２００の間を飛翔し、前後の通信衛星２００と通信クロスリンクを形成する。
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
　実施の形態１の飛翔体対処システム１０００によれば、対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送することができる。実施の形態１の飛翔体対処システム１０００によれば、複数事業者による衛星コンステレーション構築とメッシュ通信網確立が可能となる。つまり飛翔体対処システム１０００によれば、基準となる衛星、基準となる軌道面を決めて、相対制御が可能となり、事業者に関してマスターとスレーブとの関係を構築することで複数事業者による衛星コンステレーション構築とメッシュ通信網確立が可能となる。衛星コンステレーション運用のマスターとなる事業者が、通信サービス事業のマスターを兼ねていることが望ましいが、事業者が分かれる場合には、「軌道情報管理装置」を具備する事業者がマスターとなるのが合理的である。また「通信ルート探索装置」を別の事業者が保有する場合は「軌道情報管理装置」を具備する事業者がマスターとなり、スレーブの事業者にルート探索をさせることが好ましい。
実施の形態２．
　図２０から図２３を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２では、データベース３４１を有する統合データライブラリ３４０、データベース３４１を持つエッジサーバ３５０を具備する統合衛星コンステレーションである衛星コンステレーション６１０、及び人工知能計算機３６０について説明する。
＜統合データライブラリ３４０＞
　近年の脅威の多様化と、監視システム、通信システム、対処システムの多様化に伴い、各種の地上センターが、共通のデータベースを活用して行動するＪｏｉｎｔ　Ａｌｌ　ｄｏｍａｉｎ　Ｃｏｍｍａｎｄ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＪＡＤＣ２）の必要性が高まっている。
　地上センターはドメインと読み替えてもよい。共通で利用されるデータベースを、クラウド環境ないしエッジコンピューティング環境において統合データライブラリ（Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｄａｔａ　Ｌｉｂｒａｌｙ（ＵＤＬ））として、各種の地上センターで情報共有することが可能となる。更に衛星ＩｏＴによるスペースデータセンタ構想も提唱されており、同様に宇宙データセンタにおいて情報共有することも可能となる。
　図２０は、実施の形態２の衛星コンステレーション６１０を示す。
　実施の形態１の統合衛星コンステレーションの形成方法により形成された統合衛星コンステレーションである衛星コンステレーション６１０は、対処システム３３０に向けて飛翔体情報を送信する複数の監視衛星１００を有する監視システム３１０と、飛翔体情報を伝送する複数の通信衛星２００を有する衛星情報伝送システムである通信システム３２０と、を備えている。
　実施の形態１の統合衛星コンステレーションの形成方法により形成された統合衛星コンステレーションである衛星コンステレーション６１０は、飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、対処アセット３３２を具備する対処システム３３０に向けて送信する複数の監視衛星１００を有する監視システム３１０を備えている。
　監視システム３１０と、通信システム３２０と、対処システム３３０とのうちの少なくとも一つのシステムは、統合データライブラリ３４０を参照する。
　図２０のように、統合データライブラリ３４０は地上に配置されるが、統合データライブラリ３４０は衛星に配置されてもよい。
　統合データライブラリ３４０は、後述の図２１のように、
監視衛星１００の軌道情報と、
通信衛星２００の軌道情報と、
対処アセット３３２の位置情報と、
飛翔体の複数の飛翔経路モデルとのうち、少なくとも一つを格納したデータベース３４１を具備する。
　ここで、飛翔体の複数の飛翔経路モデルは、飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり、飛翔経路がモデル化されたモデルである。
　図２１は、統合データライブラリ３４０のハードウェア構成を示す。統合データライブラリ３４０は、コンピュータである。統合データライブラリ３４０は、ＣＰＵ３４２、通信装置３４３、記憶装置３４４を備えている。記憶装置３４４は、データベース３４１を実現する。
＜クラウドコンピューティング：エッジサーバ３５０を搭載する衛星＞
　情報社会の高度化に伴う情報量の増大に伴い、消費電力の増大と排熱対策が課題となっている。特に中央集中型の仕組みでは、スーパーコンピュータ及び大規模データセンタの大電力化と排熱対策とが深刻な課題になっている。
　一方、宇宙空間では放射冷却により深宇宙に排熱できる。よって、クラウド環境を実現するためのスーパーコンピュータあるいはデータセンタを、衛星コンステレーション側に配置し、軌道上で演算処理を実施した後に、必要データのみを地上のユーザに伝送することが可能である。これにより、クラウド環境を維持し、温室効果ガス排出量を低減することにより、地上のＳＤＧｓに貢献できるという効果がある。
＜エッジコンピューティング＞
　分散型アーキテクチャを実現する手法としてＩｏＴ側にエッジサーバを配置するエッジコンピューティングが着目されている。
　従来のＩｏＴではセンサで収集したデータをインターネット経由でクラウドへ送信し、分析を行う中央集中型の仕組みが一般的であった。これに対し、エッジコンピューティングでは、デバイス本体、もしくはデバイスとクラウドとの間に設置したエッジサーバで分散してデータ処理を行う仕組みをとることで、リアルタイムかつ低負荷なデータ処理を実現する。
　また情報社会の高度化に伴う情報量の増大に伴い、消費電力の増大と排熱対策が課題となっている。特に中央集中型の仕組みではスーパーコンピュータ及び大規模データセンタの大電力化と排熱対策とが深刻な課題になっている。
　一方、宇宙空間では放射冷却により深宇宙に排熱できるので、衛星をＩｏＴにおけるデバイスと見立てて、衛星コンステレーション側にエッジサーバを配置し、軌道上で分散コンピューティング処理をした後に必要データのみを地上に伝送するのが合理的である。ハイブリッドコンステレーションによれば、円環状通信網ないしメッシュ通信網を経由して、地上設備７００にデータセンタを具備するクラウドと情報授受して、低遅延（レイテンシ）とデータの一元管理を実現できるという効果がある。
　図２０において、少なくとも一つの監視衛星１００と、少なくとも一つの通信衛星２００とのいずれかは、データベース３４１を持つエッジサーバ３５０を具備する構成でもよい。
　図２２は、監視衛星１００あるいは通信衛星２００が、データベース３４１を持つエッジサーバ３５０を搭載する構成を示す。なお図２２では監視装置は省略している。エッジサーバ３５０のハードウェア構成は、図２１の統合データライブラリ３４０と同様の構成である。
＜人工知能計算機＞
　以下、人工知能について説明する。人工知能はＡＩと記載する場合がある。
　人工知能のニューラルネットワークは、教師信号（正解）の入力によって問題に最適化されていく教師あり学習と、教師信号を必要としない教師なし学習に分けられる。
　予め飛翔体種別、推薬種別、典型的な複数パターンの飛翔モデルを教師モデルとして学習させることにより、発射探知して軌道情報を取得した実測データの推論が、容易かつ迅速になる。推論の結果として、飛翔体経路予測と着地位置の推定を実施する。
　但し、発射探知段階において飛翔方向が不明な飛翔体の飛翔経路を予測するためには、後続する監視衛星により飛翔体に対して追跡監視を行う必要がある。また、後続の監視衛星に対して発射探知情報を送信するために、発射探知情報が、通信衛星群によって形成される通信網を経由する必要がある。
　通信衛星コンステレーションによる通信網では、通信衛星の飛翔位置が時事刻々と変化するため、最適通信ルート探索をして、飛翔体情報を授受する通信衛星のＩＤと送受する時刻とを決める必要がある。この状況は、監視衛星と通信衛星の飛翔体情報授受においても同様となる。
　最適ルート探索を地上システムで実施した場合、監視衛星と通信衛星に対して、飛翔体情報を授受する時刻と衛星ＩＤとをコマンド送信する必要がある。しかし、コマンド送信のための通信網が課題となる。
　そこで、通信衛星が、ＡＩによる解析装置を具備し、軌道上で最適ルート探索をし、通信ルートを構成する通信衛星に対して軌道上でコマンドを生成して通信することが合理的となる。
　軌道上で最適ルートを探索する手法としては、ダイクストラ法として知られるアルゴリズムによる最適ルート探索が有効である。なお静的ダイクストラ法ではルート毎の重みづけが変化しないが、通信衛星コンステレーションによって形成される通信網では通信衛星の飛翔位置の変化によって、ルート毎の重みが各時刻に変化する。そのため、軌道情報を更新しながら最適ルート探索を行う個々の通信衛星毎に、飛翔体情報を受信した通信衛星が最適ルート探索を行って次の通信衛星に飛翔体情報を送信する、という動作が繰り返されることになる。
　また、ルート探索において、幅優先探索と深度優先探索が知られている。発射探知情報については幅優先探索により迅速に通信網に飛翔体情報を伝送することが優先され、後続衛星で追跡が繰り返され、飛翔方向が概ね推定できる段階では深度優先探索を実施することが合理的である。
　飛翔体追跡システムにおいては、上記の機械学習による飛翔経路予測とダイクストラ法ルート探索を繰り返しながら、飛翔体の追跡監視を行い、最終的な着地位置の推論を実施する。
　更に、飛翔体追跡を繰り返した後に、過去の飛翔体追跡の実績に対して機械学習を行い、教師モデルとして使用した複数の飛翔体モデルとは異なる飛翔体動作の事例に対してディープラーニングを行う。これにより、飛翔体の経路に対する予測において精度の向上と予測の迅速化が可能となる。
　固定発射台から発射されず移動式発射台（ＴＥＬ）等から発射された飛翔体の飛翔方向および距離と典型的な飛翔モデルとには相違があるので、実測データに対するディープラーニングにより軌道モデルを補完することが有効である。
　図２３は、監視衛星１００あるいは通信衛星２００が、人工知能計算機３６０を備える構成を示す。データベース３４１を具備するエッジサーバ３５０を具備する衛星は、人工知能計算機３６０を具備する構成でもよい。人工知能計算機３６０は、データベース３４１を参照することにより、飛翔体情報の伝送先を自律的に決定し、決定した伝送先に飛翔体情報を送信する。人工知能計算機は上記の＜人工知能計算機＞で述べた効果を有する。
　９０　軌道面、１００　監視衛星、２００　通信衛星、３１０　監視システム、３１１
　監視地上センター、３２０　通信システム、３２１　通信地上センター、３３０　対処システム、３３１　対処地上センター、３３２　対処アセット、３３３　対処アセット選択装置、３３４　通信回線、３４０　統合データライブラリ、３４１　データベース、３５０　エッジサーバ、３６０　人工知能計算機、４１０　通信衛星事業装置、４３０　衛星コンステレーション事業装置、４５０　軌道情報管理装置、４７０　通信ルート探索装置、４９０　飛翔経路予測装置、５１０　地球、５２０　飛翔体、６００　衛星コンステレーション形成システム、６１０　衛星コンステレーション、６２０　衛星、６２１　衛星制御装置、６２２　通信装置、６２３　推進装置、６２４　姿勢制御装置、６２５　電源装置、６２６　監視装置、７００　地上設備、９１０　プロセッサ、９１１　衛星コンステレーション形成部、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、９５０　通信装置、１０００　飛翔体対処システム。

Claims (29)

  1. 　一の軌道面に８機以上の通信衛星を有する個別の衛星コンステレーションを管理する複数の衛星コンステレーション事業装置が存在して、
    　複数の前記個別の衛星コンステレーションの全体が、
    ８軌道面以上の統合衛星コンステレーションを形成し、
    　同一軌道面の衛星は、
    前後の衛星間で衛星間クロスリンクを形成し、
    　隣接する軌道面の衛星は、
    左右の隣接軌道の衛星との間で衛星間クロスリンクを形成し、
    　複数の衛星コンステレーション事業装置が合計Ｎ面の軌道面を構成し、連携してメッシュ状の通信ネットワークを形成して、
    　前記通信ネットワークを通信媒体として通信サービスを提供する通信衛星事業装置が前記複数の衛星コンステレーション事業装置を統合制御して一体の通信媒体となす前記統合衛星コンステレーションの形成方法であって、
    　１軌道面を構成する通信衛星数が最大の軌道面の中から代表となる軌道面Ａを決め、
    　軌道面Ａを具備する衛星コンステレーション事業装置Ａを、代表となる衛星コンステレーション事業装置と決め、
    　前記軌道面Ａを構成する通信衛星の中で代表となる通信衛星Ａを決め、
    　通信衛星事業装置を構成する全ての通信衛星の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御し、
    　通信衛星事業装置を構成する全ての軌道面の法線ベクトルが軌道面Ａの法線ベクトルを基準として経度方向に離角が均等配置となるように制御し、
    　軌道面Ａを構成する全ての通信衛星の軌道面内位相が、通信衛星Ａを基準として均等配置となるように制御し、
    　軌道面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいても、通信衛星の軌道面内位相は軌道面Ａと同等として、軌道面の衛星数が不足する場合はバーチャルな衛星を配置し、
    　代表軌道面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎにおいてそれぞれ代表となる通信衛星Ｂから通信衛星Ｎを決め、
    　全ての衛星コンステレーション事業装置が、全ての衛星の平均軌道高度と平均軌道傾斜角を、通信衛星Ａの平均高度と平均軌道傾斜角と等しくなるよう制御し、
    　赤道上空を南方から北方へ横切る昇交点通過時刻が、通信衛星Ａを基準として、通信衛星Ａから通信衛星Ｎまで同じ時間遅れとなるよう制御する
    統合衛星コンステレーションの形成方法。
  2. 　同一軌道面においては、代表となる通信衛星Ａ、通信衛星Ｂ、通信衛星Ｎが同一軌道面内で前後を飛翔する通信衛星とクロスリンクを確立し、衛星進行方向の前方または後方に向かって順番にクロスリンクを確立して同一軌道面内で円環状のクロスリンクを構成し、
    　隣接軌道面間においては代表となる軌道面Ａの代表通信衛星Ａが隣接軌道面Ｂの代表衛星Ｂとクロスリンクを確立し、軌道面Ａの中で通信衛星Ａの前後を飛翔する衛星がそれぞれ隣接軌道Ｂの通信衛星と順番にクロスリンクを確立し、
    　隣接軌道面の通信衛星とのクロスリンクを軌道面Ｂから軌道面Ｎまで繰り返し、経度方向に対して円環状のクロスリンクを構成する請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  3. 　前記通信衛星事業装置は、
    軌道情報管理装置を具備し、
    　前記軌道情報管理装置は、
    通信衛星Ａの軌道情報を高精度かつ高頻度で管理し、
    地球固定座標系において特定時刻における通信衛星Ａの飛翔位置座標を算出し、
    軌道面Ａにおける通信衛星Ａ以外の特定時刻における飛翔位置座標を通信衛星Ａの位置座標を基準として算出し、
    軌道面Ａ以外の軌道面Ｂから軌道面Ｎの通信衛星Ｂから通信衛星Ｎの特定時刻における飛翔位置座標を通信衛星Ａの位置座標を基準として算出し、
    各軌道面における代表通信衛星以外の通信衛星のＩＤと特定時刻における飛翔位置座標を通信衛星Ａの位置座標を基準として算出し、
    将来の任意の時刻において指定された位置座標の近傍を飛翔する通信衛星のＩＤを導出する請求項１または請求項２に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  4. 　前記軌道情報管理装置は、
    　通信サービスユーザーが指定する、送信の起点となる時刻ｔ０と送信の起点となる位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、受信するアセットの位置座標（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を入出力要求とし、
    　時刻ｔ０において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）の近傍を飛翔する通信衛星のＩＤ－１と受信までの時間遅れの後に（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）の近傍を飛翔する通信衛星のＩＤ－Ｎを導出する請求項３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  5. 　前記通信衛星事業装置は、
    通信ルート探索装置を具備し、
    　前記通信ルート探索装置は、
    通信サービスユーザーが指定する、送信の起点となる時刻ｔ０と位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、受信するアセットの位置座標（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）を入出力要求とし、
    時刻ｔ０において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）から（ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）への通信経路が最短となるルート探索を実施し、通信経路となる通信衛星のＩＤ－１からＩＤ－Ｎを導出する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  6. 　衛星コンステレーション事業装置の代表である衛星コンステレーション事業装置Ａが軌道情報管理装置と通信ルート探索装置を具備し、
    　前記衛星コンステレーション事業装置Ａは、
    その他の衛星コンステレーション事業装置に対して、特定通信の通信経路をあらわす通信ＩＤで識別される前記通信経路の衛星に対して通信指令を与える請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  7. 　衛星コンステレーション事業装置Ａは、
    軌道情報管理装置を具備し、
    　前記衛星コンステレーション事業装置Ａとは別の衛星コンステレーション事業者装置Ｂは、
    通信ルート探索装置を具備し、
    　前記衛星コンステレーション事業装置Ａが、衛星コンステレーション事業装置Ｂにルート探索を指示し、
    　探索結果に基づき、前記衛星コンステレーション事業装置Ａは、
    その他の衛星コンステレーション事業装置に対して、特定通信の通信経路をなす通信ＩＤに対して通信指令を与える請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  8. 　前記通信衛星は、
    宇宙空間を飛翔するユーザ衛星と衛星間通信する通信装置を具備し、前記通信装置を用いて、ユーザが指定するユーザ衛星の送信情報を、ユーザが指定する別のユーザ衛星または地上設備に伝送する請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  9. 　前記統合衛星コンステレーションは、
    ユーザ衛星として飛翔体監視衛星を含み、
    ユーザ衛星Ａが飛翔体発射探知した際に、取得情報を送信する起点となる時刻ｔ０とユーザ衛星ＡのＩＤとユーザ衛星Ａの位置座標、及び伝送先の地上センターの位置座標を指定し、前記通信衛星事業装置が具備する通信ルート探索装置で最適な通信ルートを導出して、通信経路をなす通信衛星に対して通信指令を与える請求項８に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  10. 　ユーザ衛星が飛翔体監視衛星であって、
    ユーザ衛星Ａが飛翔体発射探知して、探知時刻ｔ０と飛翔体を探知した位置座標（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と取得情報を送信する起点となる時刻ｔ１とユーザ衛星ＡのＩＤと位置座標を指定し、ｔ０以降において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）近傍を飛翔する複数の別のユーザ衛星に対して飛翔体情報を送信する要請を受けて、
    通信衛星事業装置が
    ｔ０以降において（ｘ０、ｙ０、ｚ０）近傍を飛翔する通信衛星から、近傍を飛翔するユーザ衛星に対して飛翔体情報を伝送するよう通信衛星に対して通信指令を与える請求項８に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  11. 　ユーザ衛星が飛翔体監視衛星であって、
    ユーザ衛星Ａが飛翔体発射探知して、
    探知時刻ｔ０と、
    飛翔体を探知した後にユーザ衛星Ｂないしユーザ衛星Ｃないしユーザ衛星Ｎが飛翔体の追跡情報を取得した時刻とユーザ衛星の位置座標との組として（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）と
    を指定し、
    ｔ０以降において（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）
    の近傍を飛翔する複数の別のユーザ衛星に対して飛翔体情報を送信する要請を受けて、
    通信衛星事業装置が、
    順次ｔ０以降において
    （ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）近傍を飛翔する通信衛星から（ｔ１、ｘ１、ｙ１、ｚ１）、（ｔ２、ｘ２、ｙ２、ｚ２）、（ｔｎ、ｘｎ、ｙｎ、ｚｎ）近傍を飛翔するユーザ衛星に対して飛翔体情報を伝送するよう通信衛星に対して通信指令を与える請求項８に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  12. 　情報伝送先が陸海空の移動体であって、
    ユーザが、伝送先である前記移動体のＩＤと、前記移動体の受信想定時刻と受信想定時刻における前記移動体の位置座標を指定し、
    通信衛星事業装置Ａが
    軌道情報管理装置と通信ルート探索装置により、
    指定された時刻に位置座標近傍を飛翔する通信衛星を経由するルートを探索して情報を伝送するよう通信衛星に対して通信指令を与える請求項８に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  13. 　前記統合衛星コンステレーションは、
    　監視装置と通信装置を具備する複数の監視衛星を有する監視システム
    を備え、
    　前記監視システムが飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、通信衛星事業装置を経由して陸海空の対処アセットを具備する対処システムに伝送する請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  14. 　通信開始時刻と位置座標、及び飛翔体情報を伝送する相手の位置座標を入力条件として、
    飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、
    通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする通信ルート探索装置を備え、前記通信ルート探索装置は、
    通信衛星飛翔位置の計画軌道に対する実軌道の予測誤差、
    特定位置座標を通過する予測時刻誤差、
    情報伝送に起因する遅延、
    予測誤差及び遅延時間に伴う衛星移動距離、
    衛星移動に伴う近傍通過衛星の相対位置変化
    をルート探索の解析対象に含めて、
    最短時間で飛翔体情報を伝送する最適ルートを探索する請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  15. 　前記統合衛星コンステレーションは、通信ルート探索装置を備え、
    前記通信ルート探索装置は、
    監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
    発射探知信号を発した監視衛星の発射探知時における位置座標、
    飛翔体発射を探知した位置座標、
    及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件として、
    飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、
    一連の衛星ＩＤと衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物として生成するとともに、
    　視野変更を含めて飛翔体発射地点近傍を監視可能な近傍通過の監視衛星のＩＤを探索して、飛翔体情報の伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び監視衛星ＩＤの監視衛星に飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する、請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  16. 　前記統合衛星コンステレーションは、通信ルート探索装置を備え、
    前記通信ルート探索装置は、
    監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
    発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、飛翔体発射を探知した位置座標、監視衛星の視野変更範囲、及び過去に飛翔体情報を伝送した近傍通過監視衛星の中で、高温検知信号を発した監視衛星の位置座標、高温物体を検知した位置座標、及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件として、
    飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物として生成するとともに、
    視野変更を含めて高温物体検知位置の近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び監視衛星ＩＤに飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  17. 　前記統合衛星コンステレーションは、複数の監視装置を具備する監視衛星を備え、
    前記監視衛星は、
    有意な高温対象を検出した場合に、通信システムを経由して対処地上センターに、検知した検知時刻情報と、監視衛星ＩＤと、監視装置ＩＤと、監視データとを、飛翔体情報として伝送し、
    　対処地上センターの具備する飛翔経路予測装置が飛翔体情報における検知時刻におけるＩＤの監視衛星の位置情報と、進行方向と、当該ＩＤの監視装置の視線方向を導出し、
    監視データから高温対象輝度を抽出して高温物体を指向する視線ベクトルを導出する請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  18. 　対処地上センターの具備する飛翔経路予測装置が、複数の監視衛星の飛翔体情報から導出した高温物体の視線ベクトルを地球固定座標系において時系列順に並べ、空間三角測量の原理により飛翔体の時間推移毎の位置座標を予測する請求項１７に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  19. 　複数の飛翔体が短時間のインターバルで発射された場合に、複数の監視衛星から取得した飛翔体情報を統合して飛翔経路予測装置で経路予測した飛翔体が複数の異なる飛翔体であることを判定する
    請求項１７または請求項１８に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  20. 　前記監視システムが、平均軌道高度が等しい赤道上空軌道を飛翔する６機以上の赤道上空監視衛星群を有する衛星コンステレーション事業装置を含み、
    前記赤道上空衛星群が同一軌道面の前方と後方を飛翔する赤道上空衛星と通信クロスリンクを形成し、
    少なくとも１機以上の赤道上空衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方と通信クロスリンクを形成し、
    衛星情報伝送システムを介在せずに、対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  21. 　平均軌道高度が等しい６機以上の赤道上空監視衛星群により構成され、
    前方と後方を飛翔する赤道上空衛星と通信クロスリンクを形成し、
    少なくとも１機以上の赤道上空衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方との通信クロスリンクを形成し、
    対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、
    請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  22. 　前記赤道上空監視衛星群は、対処システムと監視システムとの少なくとも一方のシステムへ飛翔体情報を伝送する、請求項２１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  23. 　前記監視システムが、同一軌道面で平均軌道高度が等しい極軌道を飛翔する６機以上の極軌道監視衛星群を有する衛星コンステレーション事業装置を含み、
    前記極軌道監視衛星群が前方と後方を飛翔する極軌道衛星と通信クロスリンクを形成し、少なくとも１機以上の極軌道衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方と通信クロスリンクを形成し、
    衛星情報伝送システムを介在せずに、対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  24. 　同一軌道面で平均軌道高度が等しい６機以上の極軌道監視衛星群により構成され、
    前方と後方を飛翔する極軌道衛星と通信クロスリンクを形成し、
    少なくとも１機以上の極軌道衛星が、対処システムと監視システムとの両方または片方との通信クロスリンクを形成し、
    対処システムと監視システムとの両方または片方へ飛翔体情報を伝送する、
    請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  25. 　監視衛星が、監視装置と、前方と後方を指向する通信装置を具備し、前記通信衛星と同一軌道高度であって、同一軌道面の通信衛星と通信衛星の間を飛翔し、前後の通信衛星と通信クロスリンクを形成し、
    飛翔体監視情報を、通信衛星事業装置を経由して対処システムに伝送する請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  26. 　通信衛星事業装置において傾斜軌道を飛翔する通信衛星群と、複数の監視衛星により構成され、
    前記監視衛星が、監視装置と、前方と後方を指向する通信装置を具備し、
    前記通信衛星と同一軌道高度であって、同一軌道面の通信衛星と通信衛星の間を飛翔し、前後の通信衛星と通信クロスリンクを形成する傾斜軌道衛星システムを有する請求項１３に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法。
  27. 　請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法により形成された統合衛星コンステレーションは、
    　飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、対処アセットを具備する対処システムに向けて送信する複数の監視衛星を有する監視システムと、
    　前記飛翔体情報を伝送する複数の通信衛星を有する衛星情報伝送システムと、
    を備え、
    　前記監視システムと、前記衛星情報伝送システと、前記対処システムとのうちの少なくとも一つのシステムが参照するライブラリであり、
    前記監視衛星の軌道情報と、
    前記通信衛星の軌道情報と、
    前記対処アセットの位置情報と、
    前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり飛翔経路がモデル化されたモデルである複数の飛翔経路モデルと、
    のうち、少なくとも一つを格納したデータベースを具備するライブラリである、統合データライブラリ。
  28. 　請求項１に記載の統合衛星コンステレーションの形成方法により形成された統合衛星コンステレーションは、
    　飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、対処アセットを具備する対処システムに向けて送信する複数の監視衛星を有する監視システムを備え、
    　少なくとも一つの前記監視衛星と、少なくとも一つの前記通信衛星とのいずれかは、
    前記監視衛星の軌道情報と、
    前記通信衛星の軌道情報と、
    前記対処アセットの位置情報と、
    前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり飛翔経路がモデル化されたモデルである複数の飛翔経路モデルと、
    のうち、少なくとも一つを格納したデータベースを具備するエッジサーバを具備する統合衛星コンステレーション。
  29. 　前記データベースを具備する前記エッジサーバを具備する前記衛星は、
    　前記データベースを参照することにより前記飛翔体情報の伝送先を自律的に決定し、決定した伝送先に前記飛翔体情報を送信する人工知能計算機を具備する請求項２８に記載の統合衛星コンステレーション。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126876A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Mitsubishi Electric Corp 観測衛星群管制システム、観測衛星、地上局、及び観測衛星群管制方法
JP2008137439A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 監視衛星
WO2020261481A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星
JP2021070342A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126876A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Mitsubishi Electric Corp 観測衛星群管制システム、観測衛星、地上局、及び観測衛星群管制方法
JP2008137439A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 監視衛星
WO2020261481A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星
JP2021070342A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション

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