WO2022201758A1

WO2022201758A1 - Ｌｅｏ衛星、ｌｅｏ衛星システム、及び制御方法

Info

Publication number: WO2022201758A1
Application number: PCT/JP2022/000857
Authority: WO
Inventors: 紘也高田; 正大海田; 健司若藤
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2022-09-29
Also published as: JPWO2022201758A1; US20240103169A1

Abstract

ＬＥＯ衛星（１０）は、他のＬＥＯ衛星（１０）に出射光を出射する投光素子（１１）と、光学望遠鏡（１２）と、光フェーズドアレイ（１３）と、他のＬＥＯ衛星（１０）から入射光を受光する受光素子（１４）と、出射光及び入射光の少なくとも１つに基づいて、他のＬＥＯ衛星（１０）までの距離を測定する測距部（１５）と、制御部（１６）と、を備える。制御部（１６）は、同一軌道面の他のＬＥＯ衛星（１０）については、光学望遠鏡（１２）を用いた出射光の走査によって、他のＬＥＯ衛星（１０）を捕捉して、他のＬＥＯ衛星（１０）からの入射光を受光し、異なる軌道面の他のＬＥＯ衛星（１０）については、光フェーズドアレイ（１３）を用いた出射光の走査によって、他のＬＥＯ衛星（１０）を捕捉して、他のＬＥＯ衛星（１０）からの入射光を受光する。

Description

ＬＥＯ衛星、ＬＥＯ衛星システム、及び制御方法

　本開示は、ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星、ＬＥＯ衛星システム、及び制御方法に関する。

　近年、ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星に関する応用技術が開発されている。例えば、特許文献１には、ＬＥＯ衛星間で無線により測距信号を送受信することによって、ＬＥＯ衛星間の距離を測定する技術が開示されている。

国際公開第２０１３／０３６３２８号

　しかし、特許文献１に開示された技術は、ＬＥＯ衛星間で無線により測距信号を送受信するため、ＬＥＯ衛星に測距機器を追加する必要があるという問題があった。

　そこで、本開示の目的は、上述した課題を解決し、ＬＥＯ衛星に測距機器を追加することなく、ＬＥＯ衛星間の距離を測定できるＬＥＯ衛星、ＬＥＯ衛星システム、及び制御方法を提供することにある。

　一態様によるＬＥＯ衛星は、
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星であって、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる。

　一態様によるＬＥＯ衛星システムは、
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成する複数のＬＥＯ衛星を備え、
　前記複数のＬＥＯ衛星の各々は、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる。

　一態様による制御方法は、
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星の制御方法であって、
　投光素子により、前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射するステップと、
　受光素子により、前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光するステップと、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定するステップと、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御ステップと、を含み、
　前記制御ステップでは、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる。

　上述の態様によれば、ＬＥＯ衛星に測距機器を追加することなく、ＬＥＯ衛星間の距離を測定できるＬＥＯ衛星、ＬＥＯ衛星システム、及び制御方法を提供できるという効果が得られる。

実施の形態に係るＬＥＯ衛星システムの全体構成例を示す図である。実施の形態に係るＬＥＯ衛星の構成例を示すブロック図である。実施の形態に係る測距部における反射式の測距方式の原理を説明する図である。実施の形態に係る測距部におけるパルス伝播方式の原理を説明する図である。実施の形態に係る測距部における位相差距離方式の原理を説明する図である。実施の形態に係る測距部における三角測距方式の原理を説明する図である。実施の形態に係る測距部における双方向送受信式の測距方式の原理を説明する図である。実施の形態に係る制御部が、同一軌道面の他のＬＥＯ衛星を捕捉するときの動作例を説明する図である。実施の形態に係る制御部が、異なる軌道面の他のＬＥＯ衛星を捕捉するときの動作例を説明する図である。実施の形態に係るＬＥＯ衛星において、他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する場合の動作の流れの例を説明するフロー図である。実施の形態に係るＬＥＯ衛星の一部又は全部の処理を実現するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。他の実施の形態に係るＬＥＯ衛星におけるミリ波センサの構成例を示す図である。

　以下、図面を参照して本開示の実施の形態について説明する。なお、以下の記載及び図面は、説明の明確化のため、適宜、省略及び簡略化がなされている。また、以下の各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

＜実施の形態＞
＜実施の形態の構成＞
　まず、図１を参照して、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星システムの全体構成例について説明する。図１に示されるように、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星システムは、ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星１０－１～１０－５を備えている。なお、図１において、ＬＥＯ衛星１０－１～１０－４は、同一の軌道面を移動し、ＬＥＯ衛星１０－５は、ＬＥＯ衛星１０－１～１０－４とは異なる軌道面を移動しているとする。

　以下、ＬＥＯ衛星１０－１～１０－５を特に区別することなく言及する場合には、単に「ＬＥＯ衛星１０」と呼ぶことがある。
　また、図１では、５つのＬＥＯ衛星１０－１～１０－５が設けられているが、ＬＥＯ衛星１０の数は２つ以上であれば良い。

　本実施の形態では、後述するように、ＬＥＯ衛星１０－１～１０－５が備えるアンテナ（不図示）を活用して、分散ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を実現できる。そのため、ＬＥＯ衛星１０－１～１０－５の各々は、端末２１、航空機２２、及びパラボナアンテナ２３等との間で、分散ＭＩＭＯ通信を行うことが可能である。

　続いて、図２を参照して、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星１０の構成例について説明する。なお、図２は、ＬＥＯ衛星１０－１の構成例を示しているが、他のＬＥＯ衛星１０－２～１０－５もＬＥＯ衛星１０－１と同様の構成である。

　図２に示されるように、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星１０－１は、投光素子１１、光学望遠鏡１２、光フェーズドアレイ１３、受光素子１４、測距部１５、及び制御部１６を備えている。なお、図２では、ＬＥＯ衛星１０－１における測距に関連する構成要素のみが示されており、他の構成要素は図示が省略されている。

　投光素子１１は、ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星１０に、レーザ光を出射光として出射する。

　光学望遠鏡１２は、ＬＥＯ衛星１０－１と同一の軌道面の他のＬＥＯ衛星１０を捕捉するために使用される。
　光フェーズドアレイ１３は、ＬＥＯ衛星１０－１とは異なる軌道面の他のＬＥＯ衛星１０を捕捉するために使用される。
　制御部１６は、投光素子１１及び受光素子１４を制御すると共に、光学望遠鏡１２又は光フェーズドアレイ１３を使用して、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉する。
　なお、光学望遠鏡１２、光フェーズドアレイ１３、及び制御部１６の詳細については後述する。

　受光素子１４は、他のＬＥＯ衛星１０からのレーザ光を入射光として受光する。入射光は、例えば、投光素子１１から出射された出射光が他のＬＥＯ衛星１０にて反射したレーザ光（反射光）、他のＬＥＯ衛星１０の投光素子１１から出射されたレーザ光等である。

　測距部１５は、投光素子１１から出射された出射光及び受光素子１４にて受光された入射光の少なくとも１つに基づいて、ＬＥＯ衛星１０－１から他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する。

＜実施の形態の動作＞
　続いて、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星システムの動作について説明する。
　まず、測距部１５における測距方式の例について説明する。測距部１５は、以下で述べる測距方式の中から任意の測距方式を用いて、距離を測定すれば良い。以下では、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５が、同一軌道面のＬＥＯ衛星１０－２までの距離を測定する場合を例に挙げて説明する。ただし、以下で述べる測距方式は、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５が、異なる軌道面のＬＥＯ衛星１０－５までの距離を測定する場合にも適用可能である。

（１）反射式の測距方式
　まず、反射式の測距方式について説明する。
　反射式の測距方式では、図３に示されるように、ＬＥＯ衛星１０－１は、ＬＥＯ衛星１０－２に出射光を出射し、その出射光がＬＥＯ衛星１０－２にて反射した反射光を受光する。そして、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、出射光及び反射光の少なくとも１つに基づいて、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離を測定する。

　反射式の測距方式としては、例えば、パルス伝播方式、位相差距離方式、及び三角測距方式が挙げられる。以下、それぞれの測距方式について説明する。

（１－１）パルス伝播方式
　まず、図４を参照して、パルス伝播方式について説明する。
　図４に示されるように、パルス伝播方式では、出射光を一定のパルス幅を持つ矩形波とする。ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、パルスが出射光として出射されてから、そのパルスが反射光として受光されるまので時間ｔを計測する。そして、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、光速ｃを用いて、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離Ｌを、以下の数式により計算する。
　Ｌ＝ｃｔ／２

　そのため、パルス伝播方式では、ＬＥＯ衛星１０－１は、時間ｔを計測するための時計が必要となる。ＬＥＯ衛星１０－１が備える時計としては、高精度な原子時計が好適である。

（１－２）位相差距離方式
　続いて、図５を参照して、位相差距離方式について説明する。
　図５に示されるように、位相差距離方式では、出射光を正弦波とする。出射光と反射光との位相差は、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離Ｌに応じて、変化する。そのため、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、出射光と反射光との位相差に基づいて、距離Ｌを計算する。

（１－３）三角測距方式
　続いて、図６を参照して、三角測距方式について説明する。
　図６に示されるように、ＬＥＯ衛星１０－２にて反射した反射光は、ＬＥＯ衛星１０－１の受光素子１４にて受光される。このとき、反射光が受光された受光素子１４上の位置は、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離Ｌに応じて、変化する。図５の例では、ＬＥＯ衛星１０－２が位置Ａにいるときと、位置Ｂにいるときと、で、距離Ｌが異なり、その結果、反射光が受光された受光素子１４上の位置も変化している。そのため、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、反射光が受光された受光素子１４上の位置に基づいて、距離Ｌを計算する。

（２）双方向送受信式の測距方式
　続いて、双方向送受信式の測距方式について説明する。
　双方向送受信式の測距方式では、図７に示されるように、ＬＥＯ衛星１０－１の投光素子１１が出射光を出射し、その出射光をＬＥＯ衛星１０－２の受光素子１４が受光する。また、ＬＥＯ衛星１０－２の投光素子１１も出射光を出射し、その出射光をＬＥＯ衛星１０－１の受光素子１４が受光する。

　このとき、ＬＥＯ衛星１０－２の投光素子１１が出射した出射光には、その出射時刻を含めておく。そして、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、ＬＥＯ衛星１０－２の投光素子１１が出射光を出射した出射時刻と、その出射光をＬＥＯ衛星１０－１の受光素子１４が受光した受光時刻と、に基づいて、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離Ｌを計算する。

　同様に、ＬＥＯ衛星１０－１の投光素子１１が出射した出射光にも、その出射時刻を含めておく。そして、ＬＥＯ衛星１０－２の測距部１５は、ＬＥＯ衛星１０－１の投光素子１１が出射光を出射した出射時刻と、その出射光をＬＥＯ衛星１０－２の受光素子１４が受光した受光時刻と、に基づいて、距離Ｌを計算する。

　そのため、双方向送受信式の測距方式では、ＬＥＯ衛星１０－１，１０－２は、時計が必要となる。ＬＥＯ衛星１０－１，１０－２が備える時計としては、高精度な原子時計が好適である。

　以上の通り、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、上述した測距方式のいずれかを用いて、ＬＥＯ衛星１０－１から他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する。他のＬＥＯ衛星１０－２～１０－５の測距部１５も同様である。

　ただし、上述した測距方式のいずれにおいても、測距部１５が測距を行うためには、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉する必要がある。

　ここで、図８に示されるように、例えば、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５が、同一軌道面のＬＥＯ衛星１０－２までの距離を測定する場合には、ＬＥＯ衛星１０－１に対するＬＥＯ衛星１０－２の相対速度は小さくなる。そのため、ＬＥＯ衛星１０－１の制御部１６は、機械式の出射光の走査によって、ＬＥＯ衛星１０－２を捕捉可能である。そのため、この場合には、ＬＥＯ衛星１０－１の制御部１６は、光学望遠鏡１２を用いて、投光素子１１から出射された出射光を走査することによって、ＬＥＯ衛星１０－２を捕捉して、ＬＥＯ衛星１０－２からの入射光を受光素子１４に受光させる。

　一方、図９に示されるように、例えば、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５が、異なる軌道面のＬＥＯ衛星１０－５までの距離を測定する場合には、ＬＥＯ衛星１０－１に対するＬＥＯ衛星１０－５の相対速度は大きくなる。そのため、ＬＥＯ衛星１０－１の制御部１６は、光学望遠鏡１２を用いても、光学望遠鏡１２は追尾速度に問題があるため、ＬＥＯ衛星１０－５を捕捉できない。このことから、ＬＥＯ衛星１０－５を捕捉するには、電子式の出射光の走査が必要となる。そのため、この場合には、ＬＥＯ衛星１０－１の制御部１６は、光フェーズドアレイ１３を用いて、出射光を走査することによって、ＬＥＯ衛星１０－５を捕捉して、ＬＥＯ衛星１０－５からの入射光を受光素子１４に受光させる。

　なお、制御部１６は、光フェーズドアレイ１３を用いて、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉する場合、軌道面の交差点近傍で、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉することが好適である。これにより、ＬＥＯ衛星１０が備えるアンテナのゲインの低さを補うことができる。

　また、制御部１６は、光フェーズドアレイ１３を用いて、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉する場合、高度３００ｋｍ～２０００ｋｍの軌道内で、高度が異なる軌道面の他のＬＥＯ衛星１０を捕捉することが好適である。

　また、光フェーズドアレイ１３は、電気光学ポリマーを用いて実現することが好適である。
　また、光フェーズドアレイ１３は、シリコンの微細加工技術に基づく光導波路を用いて実現することが好適である。

　続いて、図１０を参照して、本実施の形態に係るＬＥＯ衛星１０において、他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する場合の動作の流れの例について説明する。ここでは、ＬＥＯ衛星１０－１が、他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する場合を例に挙げて説明する。

　図１０に示されるように、ＬＥＯ衛星１０－１の制御部１６は、投光素子１１から出射された出射光を走査することによって、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉し（ステップＳ１０１）、捕捉された他のＬＥＯ衛星１０からの入射光を受光素子１４に受光させる。（ステップＳ１０２）。このとき、制御部１６は、他のＬＥＯ衛星１０が同一軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合は、光学望遠鏡１２を用いて捕捉を行い、他のＬＥＯ衛星１０が異なる軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合は、光フェーズドアレイ１３を用いて捕捉を行う。

　その後、ＬＥＯ衛星１０－１の測距部１５は、出射光及び入射光の少なくとも１つに基づいて、ＬＥＯ衛星１０－１から他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する（ステップＳ１０３）。なお、測距部１５における測距方式は、上述した反射式の測距方式及び双方向送受信式の測距方式の中から任意の測距方式を用いれば良い。

＜実施の形態の効果＞
　上述したように、本実施の形態によれば、制御部１６は、投光素子１１から出射された出射光を走査することによって、他のＬＥＯ衛星１０を捕捉し、他のＬＥＯ衛星１０からの入射光を受光素子１４に受光させる。このとき、制御部１６は、他のＬＥＯ衛星１０が同一軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合は、光学望遠鏡１２を用いて捕捉を行い、他のＬＥＯ衛星１０が異なる軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合は、光フェーズドアレイ１３を用いて捕捉を行う。そして、測距部１５は、出射光及び入射光の少なくとも１つに基づいて、他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定する。

　そのため、他のＬＥＯ衛星１０が、同一軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合だけではなく、異なる軌道面のＬＥＯ衛星１０である場合にも、他のＬＥＯ衛星１０までの距離を測定できる。このことから、ＬＥＯ衛星１０に測距機器を追加することなく、ＬＥＯ衛星１０間の距離を測定できる。

　また、ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する複数のＬＥＯ衛星１０が備えるアンテナを活用して、分散ＭＩＭＯを実現するには、例えば、異なるアンテナでそれぞれ受信した信号を合成するために、これらアンテナ間の距離を知っておく必要がある。

　この点に関して、本実施の形態によれば、ＬＥＯ衛星１０間の距離を測定できるため、異なるＬＥＯ衛星１０にそれぞれ備えられたアンテナ間の距離を、ＬＥＯ衛星１０間の距離として測定できる。このことから、複数のＬＥＯ衛星１０が備えるアンテナを活用して、分散ＭＩＭＯを実現できる。

＜実施の形態に係るＬＥＯ衛星のハードウェア構成＞
　続いて、図１１を参照して、上述した実施の形態に係るＬＥＯ衛星１０の一部又は全部の処理を実現するコンピュータ９０のハードウェア構成例について説明する。図１１に示されるコンピュータ９０は、プロセッサ９１及びメモリ９２を備えている。

　プロセッサ９１は、例えば、マイクロプロセッサ、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）であっても良い。プロセッサ９１は、複数のプロセッサを含んでも良い。

　メモリ９２は、揮発性メモリ及び不揮発性メモリの組み合わせによって構成される。メモリ９２は、プロセッサ９１から離れて配置されたストレージを含んでも良い。この場合、プロセッサ９１は、図示されていないＩ（Input）／Ｏ（Output）インタフェースを介してメモリ９２にアクセスしても良い。

　また、上述した実施の形態に係るＬＥＯ衛星１０における一部の構成要素（例えば、測距部１５、制御部１６等）は、プロセッサ９１がメモリ９２に記憶されたプログラムを読み込んで実行することにより実現されても良い。

　また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-ROM）、ＣＤ－Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ－Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバなどの有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述した実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　例えば、ＬＥＯ衛星１０には、一般的に、エンコーダが備えられている。そのため、ＬＥＯ衛星１０は、エンコーダを用いて、出射光の角度を検出し、出射光の角度に基づいて、ＬＥＯ衛星１０の高度を測定しても良い。また、ＬＥＯ衛星１０は、測定された高度を、軌道の修正等に活用しても良い。

　また、ＬＥＯ衛星１０は、測距部１５として、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ帯のミリ波センサを備えても良い。ここで、図１２を参照して、他の実施形態に係るＬＥＯ衛星１０におけるミリ波センサ１７の構成例について説明する。なお、図１２は、ＬＥＯ衛星１０－１におけるミリ波センサ１７の構成例を示しているが、他のＬＥＯ衛星１０－２～１０－５におけるミリ波センサ１７も同様の構成である。図１２に示されるミリ波センサ１７は、シンセサイザ１７１、ＴＸアンテナ１７２、ＲＸアンテナ１７３、混合器１７４、及び計算部１７５を備える、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ帯のミリ波センサである。計算部１７５は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサにより実現される。ミリ波センサ１７は、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離を測定する場合、以下のように動作する。すなわち、ＴＸアンテナ１７２は、ＬＥＯ衛星１０－２に送信波を送信し、ＲＸアンテナ１７３は、送信波がＬＥＯ衛星１０－２にて反射した反射波を受信する。混合器１７４は、送信波及び受信波を混合することにより、ＩＦ（Intermediate Frequency）信号を生成する。計算部１７５は、ＩＦ信号に基づいて、ＬＥＯ衛星１０－１からＬＥＯ衛星１０－２までの距離を測定する。なお、ミリ波センサ１７は、３００ＧＨｚ帯のアンテナを用いて実現することが好適である。これにより、ミリ波センサ１７の小型化及び軽量化を図れるため、ＬＥＯ衛星１０の低価格化を図れる。

　また、上述した実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
　　　（付記１）
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星であって、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　ＬＥＯ衛星。
　　　（付記２）
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、パルス伝播方式により、前記出射光が出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記３）
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、位相差距離方式により、前記出射光と前記入射光との位相差に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記４）
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、三角測距方式により、前記入射光が受光された前記受光素子上の位置に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記５）
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星から出射され、出射時刻の情報を含むレーザ光であり、
　前記測距部は、前記入射光が前記他のＬＥＯ衛星から出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記６）
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、高度３００ｋｍ～２０００ｋｍの軌道内で、前記ＬＥＯ衛星とは高度が異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　付記１から５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記７）
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、軌道面の交差点近傍で、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　付記１から５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記８）
　前記光フェーズドアレイは、電気光学ポリマーを用いて実現される、
　付記１から７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記９）
　前記光フェーズドアレイは、シリコンの微細加工技術に基づく光導波路を用いて実現される、
　付記１から７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記１０）
　前記出射光の角度を検出するエンコーダをさらに備え、
　前記出射光の角度に基づいて、前記ＬＥＯ衛星の高度を測定する、
　付記１から９のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　　　（付記１１）
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成する複数のＬＥＯ衛星を備え、
　前記複数のＬＥＯ衛星の各々は、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　ＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１２）
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、パルス伝播方式により、前記出射光が出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１３）
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、位相差距離方式により、前記出射光と前記入射光との位相差に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１４）
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、三角測距方式により、前記入射光が受光された前記受光素子上の位置に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１５）
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星から出射され、出射時刻の情報を含むレーザ光であり、
　前記測距部は、前記入射光が前記他のＬＥＯ衛星から出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　付記１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１６）
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、高度３００ｋｍ～２０００ｋｍの軌道内で、前記ＬＥＯ衛星とは高度が異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　付記１１から１５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１７）
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、軌道面の交差点近傍で、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　付記１１から１５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１８）
　前記光フェーズドアレイは、電気光学ポリマーを用いて実現される、
　付記１１から１７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記１９）
　前記光フェーズドアレイは、シリコンの微細加工技術に基づく光導波路を用いて実現される、
　付記１１から１７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記２０）
　前記出射光の角度を検出するエンコーダをさらに備え、
　前記出射光の角度に基づいて、前記ＬＥＯ衛星の高度を測定する、
　付記１１から１９のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　　　（付記２１）
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星の制御方法であって、
　投光素子により、前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射するステップと、
　受光素子により、前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光するステップと、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定するステップと、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御ステップと、を含み、
　前記制御ステップでは、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　制御方法。

　この出願は、２０２１年３月２６日に出願された日本出願特願２０２１－０５３７８６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　１０－１～１０－５　ＬＥＯ衛星
　１１　投光素子
　１２　光学望遠鏡
　１３　光フェーズドアレイ
　１４　受光素子
　１５　測距部
　１６　制御部
　１７　ミリ波センサ
　１７１　シンセサイザ
　１７２　ＴＸアンテナ
　１７３　ＲＸアンテナ
　１７４　混合器
　１７５　計算部
　２１　端末
　２２　航空機
　２３　パラボナアンテナ
　９０　コンピュータ
　９１　プロセッサ
　９２　メモリ

Claims

　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星であって、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　ＬＥＯ衛星。
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、パルス伝播方式により、前記出射光が出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１に記載のＬＥＯ衛星。
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、位相差距離方式により、前記出射光と前記入射光との位相差に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１に記載のＬＥＯ衛星。
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、三角測距方式により、前記入射光が受光された前記受光素子上の位置に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１に記載のＬＥＯ衛星。
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星から出射され、出射時刻の情報を含むレーザ光であり、
　前記測距部は、前記入射光が前記他のＬＥＯ衛星から出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１に記載のＬＥＯ衛星。
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、高度３００ｋｍ～２０００ｋｍの軌道内で、前記ＬＥＯ衛星とは高度が異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、軌道面の交差点近傍で、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　前記光フェーズドアレイは、電気光学ポリマーを用いて実現される、
　請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　前記光フェーズドアレイは、シリコンの微細加工技術に基づく光導波路を用いて実現される、
　請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　前記出射光の角度を検出するエンコーダをさらに備え、
　前記出射光の角度に基づいて、前記ＬＥＯ衛星の高度を測定する、
　請求項１から９のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星。
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成する複数のＬＥＯ衛星を備え、
　前記複数のＬＥＯ衛星の各々は、
　前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射する投光素子と、
　光学望遠鏡と、
　光フェーズドアレイと、
　前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光する受光素子と、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する測距部と、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、前記光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　ＬＥＯ衛星システム。
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、パルス伝播方式により、前記出射光が出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、位相差距離方式により、前記出射光と前記入射光との位相差に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星にて前記出射光が反射したレーザ光であり、
　前記測距部は、三角測距方式により、前記入射光が受光された前記受光素子上の位置に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　原子時計をさらに備え、
　前記入射光は、前記他のＬＥＯ衛星から出射され、出射時刻の情報を含むレーザ光であり、
　前記測距部は、前記入射光が前記他のＬＥＯ衛星から出射されてから前記入射光が受光されるまでの時間に基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定する、
　請求項１１に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、高度３００ｋｍ～２０００ｋｍの軌道内で、前記ＬＥＯ衛星とは高度が異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　請求項１１から１５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記制御部は、前記光フェーズドアレイを用いて、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する場合、軌道面の交差点近傍で、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉する、
　請求項１１から１５のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記光フェーズドアレイは、電気光学ポリマーを用いて実現される、
　請求項１１から１７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記光フェーズドアレイは、シリコンの微細加工技術に基づく光導波路を用いて実現される、
　請求項１１から１７のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　前記出射光の角度を検出するエンコーダをさらに備え、
　前記出射光の角度に基づいて、前記ＬＥＯ衛星の高度を測定する、
　請求項１１から１９のいずれか１項に記載のＬＥＯ衛星システム。
　ＬＥＯ（Low Earth Orbit）衛星コンステレーションを構成するＬＥＯ衛星の制御方法であって、
　投光素子により、前記ＬＥＯ衛星コンステレーションを構成する他のＬＥＯ衛星に、レーザ光を出射光として出射するステップと、
　受光素子により、前記他のＬＥＯ衛星からのレーザ光を入射光として受光するステップと、
　前記出射光及び前記入射光の少なくとも１つに基づいて、前記ＬＥＯ衛星から前記他のＬＥＯ衛星までの距離を測定するステップと、
　前記投光素子及び前記受光素子を制御する制御ステップと、を含み、
　前記制御ステップでは、
　前記ＬＥＯ衛星と同一軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光学望遠鏡を用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させ、
　前記ＬＥＯ衛星とは異なる軌道面の前記他のＬＥＯ衛星については、光フェーズドアレイを用いて、前記投光素子から出射された前記出射光を走査することによって、前記他のＬＥＯ衛星を捕捉して、前記他のＬＥＯ衛星からの前記入射光を前記受光素子に受光させる、
　制御方法。