WO2023062732A1 - 通信衛星システム、エッジコンピューティングシステム、および主衛星 - Google Patents

通信衛星システム、エッジコンピューティングシステム、および主衛星 Download PDF

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WO2023062732A1
WO2023062732A1 PCT/JP2021/037803 JP2021037803W WO2023062732A1 WO 2023062732 A1 WO2023062732 A1 WO 2023062732A1 JP 2021037803 W JP2021037803 W JP 2021037803W WO 2023062732 A1 WO2023062732 A1 WO 2023062732A1
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satellite
orbital plane
orbital
flying
satellites
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PCT/JP2021/037803
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French (fr)
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久幸 迎
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三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/195—Non-synchronous stations

Definitions

  • the present disclosure relates to communication satellite systems, edge computing systems, and primary satellites.
  • Patent Document 1 discloses a communication satellite system based on a LEO constellation consisting of LEO satellites that perform optical inter-satellite communication with satellites positioned on the front, back, left and right.
  • this communication satellite system since the orbit changes between the left and right at the south end and the north end of the orbital plane, communication with satellites located on the left and right that are flying in adjacent orbits is interrupted every time. There is a problem that it occurs twice in each lap.
  • An object of the present disclosure is to prevent each satellite from constantly communicating with satellites flying in adjacent orbits to the left and right of each satellite in a communication satellite system based on the LEO constellation.
  • a communication satellite system includes: A communications satellite system comprising a plurality of orbital planes, comprising: Azimuth components of normal vectors for each of the plurality of orbital surfaces are dispersed in the longitudinal direction, each orbital plane of the plurality of orbital planes is a target orbital plane, the target orbital plane is an orbital plane corresponding to an inclined orbit, and a plurality of satellites are flying in the target orbital plane; Each satellite flying in the target orbital plane is defined as a target satellite, and the target satellite is a satellite flying in the orbital plane in which the target satellite is flying, and A first communication device that communicates with satellites positioned forwardly and rearwardly, a second communication device that communicates with ground equipment installed on the ground, an orbital plane on which the target satellite flies, and the target.
  • a third communication device that communicates with the satellite flying in the other orbital plane in the vicinity of the intersection formed in plan view by another orbital plane that is an orbital plane different from the orbital plane in which the satellite is flying; is equipped with In the orbital plane of interest, a plurality of satellites flying in the orbital plane of interest form an annular communication network.
  • a communication satellite system may be based on a LEO constellation. Further, in the present disclosure, a satellite flying in a target orbital plane and a satellite flying in a different orbital plane communicate in the vicinity of an intersection formed by the target orbital plane and another orbital plane in plan view. Thus, according to the present disclosure, in a LEO constellation communication satellite system, each satellite does not always communicate with satellites to the left and right of satellites in adjacent orbits.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a communication satellite system 10 according to Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a ring-shaped communication network according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing an example hardware configuration of a satellite 30 according to Embodiment 1.
  • FIG. Fig. 2 is a diagram showing a hardware configuration example of ground equipment 90 according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining an operation example of the communication satellite system 10 according to Embodiment 1;
  • the figure which shows a mode that the ring-shaped communication network is formed.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining inter-orbit communication according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram for explaining inter-orbit communication according to the first embodiment;
  • FIG. It is a diagram showing how the rotation of the earth and the rotation of the orbital plane of the inclined orbit satellite are not synchronized, (a) is a specific example of the situation at 06:00, and (b) is a specific example of the situation at 12:00. .
  • FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of ground equipment 90 according to a modification of Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an edge computing system 11 according to a second embodiment;
  • FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining an operation example of the edge computing system 11 according to the second embodiment;
  • FIG. 1 shows an outline of a communication satellite system 10 according to this embodiment.
  • the communication satellite system 10 comprises a satellite constellation 20 and a ground facility 90 as shown in this figure.
  • the satellite constellation 20 consists of multiple orbital planes and is typically an inclined orbit satellite constellation in which the orbit of each satellite 30 is an inclined orbit. That is, communications satellite system 10 consists of multiple orbital planes.
  • the satellite constellation 20 may be a LEO (Low Earth Orbit) constellation.
  • the azimuth component of the normal vector to each of the plurality of orbital surfaces is dispersed in the longitudinal direction.
  • the target orbital plane is an orbital plane corresponding to an inclined orbit
  • a plurality of satellites 30 are flying in the target orbital plane.
  • the target satellite When each satellite 30 flying in the target orbital plane is the target satellite, the target satellite has a first communication device, a second communication device, and a third communication device.
  • the first communication device communicates with satellites 30 flying in the orbital plane in which the target satellite is flying, and satellites 30 positioned forward and backward with respect to the traveling direction of the target satellite.
  • the second communication device communicates with a ground facility 90 installed on the ground. In the vicinity of the intersection formed in plan view by the orbital plane in which the target satellite flies and another orbital plane, which is an orbital plane different from the orbital plane in which the target satellite flies, Communicate with satellites 30 flying in the orbital plane. At least two of the first communication device, the second communication device, and the third communication device may be configured integrally as appropriate.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining an annular communication network formed by a plurality of satellites 30. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, by communicating between adjacent satellites 30 on the same orbit, an annular communication network is formed on each orbital plane of a plurality of orbital planes.
  • Specific examples of satellite constellations 20 are disclosed in [Reference 1] and [Reference 2]. Communications satellite system 10 suitably includes the functionality disclosed in these references. Alternatively, satellite constellation 20 may be a mega-constellation.
  • the ground facility 90 includes a ground side communication device 810 and a satellite control device 91 and controls the satellite constellation 20 by communicating with each satellite 30 .
  • the satellite control device 91 is a computer that generates various commands for controlling each satellite 30, and has hardware such as a processing circuit and an input/output interface.
  • the processing circuitry generates various commands.
  • An input device and an output device are connected to the input/output interface.
  • the satellite control device 91 is connected to the ground side communication device 810 via an input/output interface.
  • the ground side communication device 810 communicates with each satellite 30 . Specifically, the ground-side communication device 810 transmits various commands to each satellite 30 .
  • FIG. 3 shows a hardware configuration example of the satellite 30.
  • the hardware configuration of the satellite 30 will be described with reference to FIG.
  • the satellite 30 includes a satellite control device 31 , a communication device 32 , a propulsion device 33 , an attitude control device 34 and a power supply device 35 .
  • the satellite 30 may have other components for realizing various other functions, but FIG. do.
  • the satellite control device 31 is a computer that controls the propulsion device 33 and the attitude control device 34, and includes a processing circuit. Specifically, the satellite control device 31 controls the propulsion device 33 and the attitude control device 34 according to various commands transmitted from the ground equipment 90 and the like.
  • the communication device 32 is a device that performs communication with the outside of the satellite 30 .
  • the communication device 32 is also a general term for the first communication device, the second communication device, and the third communication device.
  • the propulsion device 33 is a device that gives propulsion force to the satellite 30 and changes the speed of the satellite 30 .
  • the attitude control device 34 is a device for controlling attitude elements such as the attitude of the satellite 30, the angular velocity of the satellite 30, and the line of sight. The attitude control device 34 changes each attitude element in a desired direction.
  • attitude controller 34 maintains each attitude element in the desired orientation.
  • the attitude control device 34 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 90 or the like.
  • the power supply device 35 includes devices such as a solar cell, a battery, and a power control device, and supplies power to each device mounted on the satellite 30 .
  • 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, the 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.
  • ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit.
  • FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.
  • FIG. 4 shows a hardware configuration example of the ground equipment 90.
  • FIG. Ground facility 90 communicates with satellite 30 .
  • Ground facility 90 is connected to ground side communication device 810 , and ground facility 90 communicates with satellite 30 via ground side communication device 810 .
  • Ground facility 90 may be a mobile terminal.
  • the ground facility 90 includes a processor 710 and other hardware such as a main storage device 720, an auxiliary storage device 730, an input interface 740, an output interface 750 and a communication interface 760.
  • the interface is labeled IF in FIG.
  • Processor 710 is connected to and controls other hardware via signal lines 770 .
  • the ground equipment 90 includes a control unit 711 as a functional element.
  • the functions of the control unit 711 are realized by hardware or software.
  • the control unit 711 executes processing according to instructions from the communication satellite program.
  • the operating procedure of the communications satellite system 10 corresponds to the communications satellite method.
  • a program that implements the operation of the communication satellite system 10 corresponds to a communication satellite program.
  • the communication satellite program is also a general term for programs that operate in each device included in the communication satellite system 10 .
  • the communication satellite program may be recorded on a computer-readable non-volatile recording medium.
  • a non-volatile recording medium is an optical disk or a flash memory as a specific example.
  • a communications satellite program may be provided as a program product.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining this operation example. This operation example will be described with reference to FIG.
  • the first track surface is a track surface that passes over the first ground facility 90 and is any one of a plurality of track surfaces.
  • the space above the ground facility 90 is an area where the satellite 30 can communicate with the ground facility 90 .
  • the first receiving satellite shares communication data with other satellites 30 flying in the first orbital plane through an annular communication network formed in the first orbital plane.
  • the second raceway surface is a raceway surface that passes over the second ground facility 90 and is any raceway surface other than the first raceway surface among raceway surfaces that constitute a plurality of raceway surfaces.
  • the second receiving satellite shares communication data with other satellites 30 flying in the second orbital plane through an annular communication network formed in the second orbital plane.
  • each satellite in each orbital plane communicates with the satellites before and after it to form an annular communication network, and each satellite in each orbital plane is adjacent to each orbital plane.
  • In-plane satellites communicate with satellites to the left and right of each satellite in each orbital plane.
  • a mesh communication network is constructed in which each satellite communicates with a total of four satellites positioned on the front, rear, left, and right.
  • FIG. 6 shows how an annular communication network is formed.
  • FIG. 7 shows how the satellite communicates with a total of four satellites positioned on the front, rear, left, and right.
  • pointing control of the communication device is required.
  • FIG. 8 shows how the left and right interchange occurs at the northernmost end of the track surface.
  • the satellite flying in orbit 2 is located on the right side of the traveling direction of the satellite flying in orbit 1 until it reaches the northernmost point.
  • the satellite flying in orbit 2 is located on the left side of the traveling direction of the satellite flying in orbit 1 .
  • FIG. 9 is a diagram for explaining inter-orbital communication, showing a specific example in which a satellite 30 flying in one orbital plane communicates with satellites 30 flying in all other orbital planes.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining inter-orbital communication, and shows a specific example in which a satellite 30 flying in each orbital plane communicates with satellites 30 flying in two other orbital planes.
  • the inter-satellite communications performed when the satellites 30 pass near the intersection of the orbital planes are near-field communications rather than long-range communications such as adjacent orbital communications. Therefore, as a specific example, the inter-satellite communication can be realized by a simple communication device using an omnidirectional antenna or a fixed antenna. Also, there are many node combinations to perform the necessary communications to share satellite information for all orbital planes. Therefore, each satellite 30 does not need to perform near-field communication at all intersections of inclined orbits, but only near-by each intersection belonging to a reasonably selected set of intersections. As a specific example, consider the case where a first ground facility 90 communicates with a second ground facility 90 via the communications satellite system 10 .
  • FIG. 11 shows that the rotation of the earth and the rotation of the orbital plane of the inclined orbit satellite are not synchronized.
  • (a) shows a specific example of the situation at 06:00
  • (b) shows a specific example of the situation at 12:00.
  • the communicable orbital plane which is the orbital plane in which the satellite 30 that can communicate with the ground equipment 90 flies, is not necessarily the same at 06:00 and 12:00.
  • the orbital plane that flies over the first ground facility 90 at time T0 is called the first orbital plane. Further, the orbital plane that flies over the second ground facility 90 at time T0 is called a second orbital plane. If the first orbital plane and the second orbital plane are the same, communication can be performed between the first ground facility 90 and the second ground facility 90 via the toroidal communication network.
  • the first toroidal communication network formed by the first raceway surface and the second toroidal communication network formed by the second raceway surface must be connected to Therefore, communication between the satellites 30 passing in the vicinity of any of the intersections formed by the first orbital plane and the second orbital plane in plan view enables the first toroidal communication network and the second circle to communicate with each other. It can be connected to a ring communication network.
  • the orbital altitude of the first orbital plane and the orbital altitude of the second orbital plane are the same, there is an intersection point between the first orbital plane and the second orbital plane.
  • the LEO satellite passes over any ground facility in a short time.
  • the orbit of the LEO satellite is a sun-synchronous orbit, that is, the rotation of the orbital plane of the LEO satellite is not synchronized with the rotation of the earth, so the orbital plane in which the LEO satellite passes over the ground facility changes every moment. do. Therefore, in order to communicate from one ground facility to another ground facility according to the conventional technology, it is necessary to search for orbital planes passing over each of the ground facility and the other ground facility, search for a communication route, It is necessary to make an operation plan by selecting the satellites to be routed and setting the times at which each satellite on the communication path transmits and receives information in advance.
  • the operation of the communication satellite system becomes complicated. Further, according to the conventional technology, there is a problem that it is necessary for the ground equipment to generate a communication command for the satellite based on the operation plan and transmit the generated communication command to the satellite in orbit.
  • the first and second orbital surfaces is also known. Therefore, according to this operation example, when the first ground facility 90 communicates with the second ground facility 90 via the communication satellite system 10, the known first orbital plane and the second orbital plane It is not necessary to go through many orbital planes by utilizing the position of the intersection with . Therefore, according to this operation example, there is an effect that communication between adjacent orbits can be realized without searching for a complicated communication route. Moreover, according to this operation example, there is an effect that the load on ground equipment can be reduced.
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by expanding the operation example 1 according to the first embodiment.
  • the total number of orbital planes forming the plurality of orbital planes is 12 or more, and the total number of satellites 30 flying in each orbital plane of the plurality of orbital planes is 15 or more.
  • a flying object tracking system based on a low-orbit satellite constellation is eagerly awaited.
  • Surveillance directed at the Earth's periphery is also called rim surveillance, and rim surveillance allows the surveillance of flying objects against the background of space. Therefore, there is an effect that the flying object body whose temperature has risen after the end of injection can be monitored by the infrared monitoring device without being buried in errors.
  • Flying object information obtained by low earth orbit satellites must be quickly transmitted to response assets.
  • a communication satellite system that can rapidly transmit satellite information to a ground facility 90 located at 35 degrees north latitude and 140 degrees east longitude has been desired.
  • control unit 711 are realized by software.
  • functions of the control unit 711 may be realized by hardware.
  • FIG. 12 shows this modification.
  • Ground facility 90 includes electronic circuitry 780 in place of processor 710 .
  • the electronic circuit 780 is a dedicated electronic circuit that implements the functions of the control section 711 .
  • the electronic circuit 780 is specifically a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC (Integrated Circuit), a GA (Gate Array), an ASIC, or an FPGA.
  • the functions of the control unit 711 may be implemented by one electronic circuit, or may be implemented by being distributed among a plurality of electronic circuits. As another modification, part of the functions of the control unit 711 may be implemented by the electronic circuit 780 and the remaining functions may be implemented by software.
  • the processor 710, electronic circuitry 780, main memory 720, and auxiliary memory 730 are collectively referred to as processing circuitry. That is, in the ground equipment 90, the function of the control unit 711 is realized by the processing circuitry. Ground facilities 90 according to other embodiments may also have the same configuration as this modified example.
  • FIG. 13 shows a configuration example of the edge computing system 11 according to this embodiment.
  • the edge computing system 11 consists of a plurality of satellites 30 flying in the plane of interest and also includes a primary satellite 40 .
  • the edge computing system 11 may have any number of primary satellites 40 .
  • An annular communication network is formed by the satellite 30 and the main satellite 40 in the target orbital plane.
  • the satellite 30 according to this embodiment does not have to be equipped with the third communication device.
  • the configuration of the main satellite 40 is the same as that of the satellite 30 except that it has a computer 41 and an edge server 42 .
  • Primary satellite 40 may implement the functionality possessed by satellite 30 .
  • Each of the computer 41 and the edge server 42 is a computer.
  • the computer may be similar to the computer included in ground facility 90 .
  • the computer 41 and the edge server 42 may be configured integrally as appropriate.
  • the computer 41 executes analysis processing based on instructions from the ground facility 90 . At this time, the computer 41 appropriately receives data from the ground equipment 90 .
  • the computer 41 also generates a transmission command, which is a command for communicating the result information to the ground facility 90 and is a command for the satellite m.
  • Edge server 42 stores orbital information of satellites 30 and main satellite 40 .
  • Ground equipment 90 is ground equipment that constitutes a data center or ground equipment owned by a user.
  • a specific example of a user is a customer who has a contract with a data center operator.
  • the computer 41 generates result information by executing analysis processing.
  • the computer 41 selects a satellite passing over the ground facility 90 from among a plurality of satellites as the satellite m based on the orbit information stored in the edge server 42, and the satellite m A time Tm0 at which the vehicle passes through the sky is derived.
  • the satellite 30 and the main satellite 40 may be collectively referred to as "satellite".
  • Main satellite 40 transmits the outcome information to satellite m through the toroidal communication network.
  • satellite m transmits result information to ground facility 90 at time Tm0.
  • the main satellite 40 which has the edge server 42 and performs edge computing, transmits the generated result information to the ground equipment 90. Generate a communication command to 90. After that, the main satellite 40 transmits the generated communication command to the satellites flying in the target orbital plane via the annular communication network. Further, even if the ground facility 90 is arranged directly under the target orbital plane, the time when the satellite flying in the target orbital plane passes over the individual ground facility 90 depends on the flight position in the orbital plane. Therefore, based on the satellite orbit information stored in the edge server 42, the main satellite 40 derives the time Tm0 at which the satellite m passes over the individual ground facility 90, and also generates a communication command.
  • the main satellite 40 when the main satellite 40 generates a communication command in orbit, the load conventionally generated on the ground can be reduced by command generation, command transmission, preparation of a communication operation plan, and air traffic control. There is an effect that the load on the ground facility 90 can be reduced.
  • the main satellite 40 is regarded as IoT (Internet of Things), and the main satellite 40 has a computer 41 and an edge server 42 .
  • each satellite 30 can communicate satellite information with ground equipment 90 that constitutes the data center via an annular communication network. Therefore, according to this operation example, each satellite 30 and the ground facility 90 can quickly communicate with the edge server 42 of the main satellite 40 .
  • the result of arithmetic processing on the orbit can be directly transmitted to the user's ground equipment 90 . Therefore, there is an effect that the load on the ground equipment 90 having the data center can be reduced.
  • the configuration of the edge computing system 11 according to the present embodiment corresponds to a combination of the communication satellite system 10 according to the first embodiment and the edge computing system 11 according to the second embodiment. That is, the edge computing system 11 consists of multiple orbital planes. Among the satellites that make up the edge computing system 11 is a primary satellite 40 . The main satellite 40 may fly in each orbital plane of two or more orbital planes. The edge server 42 stores orbit information of each satellite 30 and the main satellite 40 that constitute the edge computing system 11 .
  • a computer 41 provided on the primary satellite 40 generates command commands for transmission and/or reception.
  • the computer 41 configures the edge computing system 11 with an inference model that has learned the relationship between the placement of satellites in the edge computing system 11 and the communication routes in communication between the satellites that configure the edge computing system 11.
  • Information indicating the configuration of multiple satellites may be used to search for communication routes for communication between the main satellite 40 and each satellite equipped with an information gathering device.
  • the computer 41 uses an inference model that has learned the relationship between the information of the moving object collected by the information collecting device and the moving route of the moving object corresponding to the information collected by the information collecting device, and the information of the target moving object, A moving route of the target moving body may be predicted.
  • the information collecting device is a device that collects information outside the satellite.
  • the target moving body information is information collected by the information collecting device and is information about the target moving body.
  • the target moving body is a moving moving body.
  • the main satellite 40 is a satellite that flies in the orbital plane in which the main satellite 40 flies, and the main satellite 40 flies to a satellite that passes near the intersection of the orbital plane and another orbital plane. Commands are transmitted via an annular communication network formed on the track surface.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining this operation example.
  • This operation example will be described with reference to FIG.
  • the computer 41 generates result information by executing analysis processing.
  • the computer 41 selects an orbital plane passing over the ground facility 90 from among the plurality of orbital planes other than the main satellite orbital plane.
  • the primary satellite orbital plane is the orbital plane in which the primary satellite 40 equipped with the computer 41 flies.
  • the computer 41 derives the sky passage time, which is the time when the sky passage orbit plane passes over the ground equipment 90 . Note that the flight time may be in a certain time period.
  • the computer 41 derives the position of the target intersection, which is the intersection formed by the main satellite orbital plane and the sky-passing orbital plane in plan view, based on the orbital information stored in the edge server 42 .
  • the primary satellite 40 then shares the outcome information with other satellites flying in the primary satellite orbital plane through an annular communication network formed in the primary satellite orbital plane.
  • the first communication satellite then transmits outcome information to the second communication satellite in the vicinity of the target intersection.
  • the first communication satellite is any one of a plurality of satellites flying in the main satellite orbital plane.
  • the second communication satellite is any one of the plurality of satellites flying in the skyward orbital plane.
  • the second communication satellite transmits the result information to the third communication satellite through the annular communication network formed in the sky-passing orbital plane.
  • the third communication satellite is a satellite that flies in the orbital plane and that passes over ground facilities at the overflight time.
  • the second communication satellite and the third communication satellite may be the same satellite, and in this case the second communication satellite does not transmit the result information to the third communication satellite.
  • the third communication satellite transmits result information to the ground equipment 90 at the time when it passes over the sky.
  • the rotation of the orbital plane around the earth is not synchronous with the rotation of the earth. Therefore, the time during which a satellite in a particular orbital plane passes over a particular ground facility 90 is limited. Therefore, by providing a plurality of orbital planes in which the longitudinal component of the normal vector is dispersed to increase the number of orbital planes passing over any ground facility 90, any ground facility 90 can communicate with any one of the satellites. more time available. Constant communication if the edge computing system 11 has a sufficient number of orbital planes and a sufficient number of satellites such that any ground facility 90 can communicate with any satellite in any orbital plane at any time. An environment is constructed.
  • the result information in order to transmit the result information generated by the main satellite 40 in a specific orbital plane to an arbitrary ground facility 90, the result information must be sent to the satellite in the orbital plane that passes over the ground facility 90 at a specific time.
  • a satellite passing over the ground equipment 90 should transmit the result information to the ground equipment 90 .
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by extending the operation example 1 according to the third embodiment.
  • the traveling direction of the first communication satellite at the target intersection is closer to the target direction than the traveling direction of the second communication satellite at the target intersection, the first communication satellite moves toward the second satellite near the target intersection. Transmit the result information to the communication satellite.
  • the target direction is north as a specific example.
  • prioritization of orbital planes or prioritization dependent on orbital relative position allows the timing of sending and receiving outcome information and the satellites to be sent and received. need to decide.
  • satellites move northward from the southern hemisphere to the northern hemisphere, and satellites move southward from the northern hemisphere to the southern hemisphere. pass.
  • a system can be constructed in which the satellite 30 moving northward has priority.
  • the traveling direction of the satellite traveling north is closer to the north than the traveling direction of the satellite traveling south.
  • the transmitting side and the receiving side may be reversed.
  • the satellite flying in both orbital planes in the vicinity of the intersection point is a satellite moving northward or southward, it should be noted that the orbital inclination angles of the two orbital planes are different from each other.
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by expanding one of the operation examples described above according to the third embodiment.
  • each orbital plane of a plurality of orbital planes is given a priority regarding the order of transmission.
  • the main satellite 40 flies in each of the orbital planes ⁇ and ⁇ , which are orbital planes constituting a plurality of orbital planes.
  • a computer 41 included in the main satellite 40 flying on the orbital plane ⁇ generates result information ⁇ R as result information.
  • a computer 41 included in the main satellite 40 flying in the orbital plane ⁇ generates result information ⁇ R as result information.
  • One of the plurality of satellites flying in the orbital plane ⁇ transmits the result information ⁇ R to one of the plurality of satellites flying in the orbital plane ⁇ .
  • One of the plurality of satellites flying on the orbital plane ⁇ transmits the result information ⁇ R to one of the plurality of satellites flying on the orbital plane ⁇ .
  • the operation when the priority set for the track surface ⁇ is higher than the priority set for the track surface ⁇ will be described.
  • the orbital plane ⁇ transmits the result information ⁇ R to any one of the plurality of satellites flying in the orbital plane ⁇ .
  • the orbital plane ⁇ transmits the result information ⁇ R to any one of the plurality of satellites flying in the orbital plane ⁇ .
  • the default priority for communication when the satellite is passing near the intersection of the orbital plane is determined.
  • the result information generated by the main satellite 40 flying in an orbital plane with a relatively low priority may be transmitted via an orbital plane with a relatively high priority. Therefore, when transmitting data from a satellite flying in a higher-priority orbital plane to a satellite flying in a lower-priority orbital plane, It is reasonable to share communication procedures between the parties.
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by expanding one of the operation examples described above according to the third embodiment.
  • priority regarding the order of transmission is set for each primary satellite 40 of the plurality of primary satellites 40. .
  • an edge computing system 11 in which a plurality of main satellites 40 having at least one of an edge server 42 and a computer 41 having AI (Artificial Intelligence) exist in the same orbital plane, the main satellites 40 do not cooperate with each other. Communicating with satellites in other orbital planes risks disrupting the communications network. Therefore, the order of priority among the main satellites 40 is determined in advance for each orbital plane.
  • the main satellite 40 to which the highest priority is set may manage the transmission of the result information of the other main satellites 40 in the same orbital plane.
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by expanding one of the operation examples described above according to the third embodiment.
  • one of the satellites forming the edge computing system 11 has an information collection device.
  • the information gathering device equipped on the satellite there is an image information gathering device, a radio wave information gathering device, or a space environment monitor information gathering device.
  • the image information collecting device includes an optical monitoring device that acquires a visible image, a synthetic aperture radar that acquires a radio wave image, or an infrared monitoring device that visualizes temperature information.
  • each of the two or more satellites forming the edge computing system 11 has an information collection device.
  • the edge server 42 stores flight path models.
  • a flight path model is used to estimate the flight path of a flying object that is a moving object.
  • the flight path of the flying object corresponds to the moving path of the moving object.
  • the information gathering device is an infrared monitoring device and also generates flying object detection information.
  • the flying object detection information indicates the result of detecting the flying object.
  • Each satellite equipped with an information gathering device communicates through an annular communication network formed in each of a plurality of orbital planes, and an intersection formed by two mutually different orbital planes of the plurality of orbital planes in plan view. , and shares projectile detection information with each satellite equipped with an information gathering device, as well as with the primary satellite 40, by communication in the vicinity of .
  • the computer 41 predicts the flight path of the flying object using the flying object detection information and the flight path model stored in the edge server 42, and generates an information acquisition command.
  • An information acquisition command is a command to a satellite equipped with an information gathering device, and is a command to acquire information on a flying object.
  • the main satellite 40 transmits an information acquisition command through communication through an annular communication network formed in each orbital plane of a plurality of orbital planes, and an intersection point formed by two mutually different orbital planes of the plurality of orbital planes in plan view. to each satellite equipped with an information gathering device by communication in the vicinity of the .
  • the edge computing system 11 may use machine learning to perform the above-described processing of this operation example.
  • Machine learning will be described below.
  • Machine learning can be divided into supervised learning that is optimized by inputting a teacher signal (correct answer) and unsupervised learning that does not require a teacher signal.
  • the type of projectile, the type of propellant, and flight models of a plurality of typical patterns are trained in advance as teacher models to generate an inference model, thereby allowing the information gathering device to detect the launch. It becomes relatively easy and quick to make inferences using the actual measurement data of the flying object whose trajectory information is acquired by
  • the computer 41 uses the inference model to predict the flight path of the projectile and estimate the landing position of the projectile.
  • a surveillance satellite is a satellite equipped with an information gathering device. Therefore, in order to transmit the launch detection information to subsequent surveillance satellites, the launch detection information must pass through a communication network formed by a constellation of communication satellites.
  • the flying positions of communication satellites change from moment to moment. Therefore, the surveillance satellite needs to search for the optimum communication route and determine the ID (Identification) of the communication satellite to which the flying object information is exchanged and the time at which the launch detection information is to be exchanged.
  • the surveillance satellite may also have the function of a communication satellite.
  • the ground facility 90 searches for the optimum communication route, it is necessary to send commands to each of the surveillance satellite and the communication satellite with information indicating the time at which the flying object information is exchanged and the satellite ID. .
  • a communication network for command transmission becomes a problem. Therefore, the main satellite 40 is equipped with an analysis device based on machine learning, searches for an optimal communication route on orbit, generates communication commands, and generates communications for each satellite that constitutes the searched optimal communication route. It makes sense to send commands.
  • the analysis device is typically computer 41 .
  • a technique using an algorithm known as the Dijkstra algorithm is effective as a technique for searching for the optimum communication route.
  • the weight of each route does not change in the static Dijkstra method.
  • the weight of each communication route changes according to changes in flight positions of communication satellites, that is, the weight of each communication route changes according to changes in time. Therefore, for each communication satellite that searches for the optimum communication route while updating the orbital information, the communication satellite that received the flying object information searches for the optimum communication route and transmits the flying object information to the next communication satellite. , may be repeated. That is, each satellite 30 may have a calculator 41 .
  • the computer 41 stores information indicating the starting and ending satellites of communication, and the edge computer based on the optimal communication route searched in the past and the satellite arrangement at the time of searching for the optimal communication route.
  • An inference model for inferring an optimum communication route may be generated by inputting information indicating the placement of satellites in the tracking system 11 .
  • Breadth-first search and depth-first search are also known for route searches.
  • priority is given to quickly transmitting the flying object information to the communication network by breadth-first search, and tracking is repeated in subsequent satellites.
  • it is rational to perform the depth-first search.
  • the flying object while repeating the above-mentioned flight path prediction by machine learning and communication route search by the Dijkstra method, the flying object is tracked and monitored, and the final landing position of the flying object is inferred.
  • the computer 41 repeats the tracking and monitoring of the flying object, and then performs machine learning using the track record of tracking and monitoring the flying object in the past.
  • An inference model is generated by performing deep learning using operation examples of flying objects that do not meet the requirements.
  • the track record of the tracking and monitoring of the flying object consists of the information collected by the information collecting device and the information indicating the flight path of the flying object. As a result, in the prediction of the flight path of the flying object, it is possible to improve the prediction accuracy and speed up the prediction.
  • the edge computing system 11 uses edge computing to infrared-monitor information on orbit in order to track a flying object called a supersonic glide bomb. It may be configured to transmit to a satellite.
  • This operation example corresponds to an operation example obtained by extending the operation example 5 or operation example 6 according to the third embodiment.
  • the information gathering device is a synthetic aperture radar or an optical monitoring device, and has a function of tracking and monitoring a moving object.
  • a moving body is a ship as a specific example.

Abstract

通信衛星システム（１０）は、法線ベクトルのアジマス成分が経度方向に分散している複数の軌道面から成る。複数の軌道面の各軌道面を対象軌道面としたとき、対象軌道面は傾斜軌道に対応する軌道面であり、対象軌道面には複数の衛星（３０）が飛翔している。対象軌道面を飛翔している各衛星（３０）を対象衛星としたとき、対象衛星は、対象衛星が飛翔している軌道面を飛翔している衛星（３０）であって、対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星（３０）と通信する第一の通信装置と、地上に設置された地上設備（９０）と通信する第二の通信装置と、対象衛星が飛翔している軌道面と、他の軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、他の軌道面を飛翔している衛星（３０）と通信する第三の通信装置とを具備している。対象軌道面において、対象軌道面を飛翔している複数の衛星（３０）が円環状通信網を形成している。

Description

通信衛星システム、エッジコンピューティングシステム、および主衛星
　本開示は、通信衛星システム、エッジコンピューティングシステム、および主衛星に関する。
　ＧＥＯ（Ｇｅｏｓｔａｔｉｏｎａｒｙ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔ）衛星を用いた通信において遠距離通信に伴うレイテンシが課題となっていた。そこで、近年、ＬＥＯ（Ｌｏｗ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔ）衛星群から成るメガコンステレーションによる通信衛星システムの整備が進んでいる。しかしながら、現状の当該通信衛星システムでは、個別衛星がベントパイプ方式により通信するものの、衛星間通信は実施されていない。そのため、当該通信衛星システムにおいて衛星間通信機能が追加されることが待望されている。
米国特許第９６４７７４９号明細書
　特許文献１は、前後左右に位置する衛星と光衛星間通信を実行するＬＥＯ衛星群から成るＬＥＯコンステレーションによる通信衛星システムを開示している。しかしながら、当該通信衛星システムによれば、軌道面の南端および北端において軌道の左右入替が発生するため、隣接軌道を飛翔している衛星であって左右に位置する衛星との通信において通信途絶が毎周回２度ずつ発生するという課題がある。また、当該課題に伴い、毎周回２度ずつ回線を光無線通信により確立するため、高精度な光軸合せ技術を確立する必要があるという課題があり、さらに、ロス時間が大きいという課題がある。
　本開示は、ＬＥＯコンステレーションによる通信衛星システムにおいて、各衛星が、隣接軌道を飛翔している衛星であって左右に位置する衛星と常には通信しないことを目的とする。
　本開示に係る通信衛星システムは、
　複数の軌道面から成る通信衛星システムであって、
　前記複数の軌道面の各軌道面に対する法線ベクトルのアジマス成分が経度方向に分散しており、
　前記複数の軌道面の各軌道面を対象軌道面とし、前記対象軌道面は傾斜軌道に対応する軌道面であり、前記対象軌道面には複数の衛星が飛翔しており、
　前記対象軌道面を飛翔している各衛星を対象衛星とし、前記対象衛星は、前記対象衛星が飛翔している軌道面を飛翔している衛星であって、前記対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星と通信する第一の通信装置と、地上に設置された地上設備と通信する第二の通信装置と、前記対象衛星が飛翔している軌道面と、前記対象衛星が飛翔している軌道面とは異なる軌道面である別軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、前記別軌道面を飛翔している衛星と通信する第三の通信装置とを具備しており、
　前記対象軌道面において、前記対象軌道面を飛翔している複数の衛星が円環状通信網を形成している。
　本開示に係る通信衛星システムは、ＬＥＯコンステレーションによるものであってもよい。また、本開示において、対象軌道面を飛翔している衛星と、別軌道面を飛翔している衛星とは、対象軌道面と別軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において通信する。従って、本開示によれば、ＬＥＯコンステレーションによる通信衛星システムにおいて、各衛星が、隣接軌道を飛翔している衛星であって左右に位置する衛星と常には通信しない。
実施の形態１に係る通信衛星システム１０の概略を示す図。 実施の形態１に係る円環状通信網を説明する図。 実施の形態１に係る衛星３０のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係る地上設備９０のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態１に係る通信衛星システム１０の動作例を説明する図。 円環状通信網が形成されている様子を示す図。 前後左右に位置する衛星と通信する様子を示す図。 衛星の左右入れ替えを説明する図。 実施の形態１に係る軌道間通信を説明する図。 実施の形態１に係る軌道間通信を説明する図。 地球の自転と傾斜軌道衛星の軌道面の回転とが同期していない様子を示す図であり、（ａ）は０６：００の様子の具体例、（ｂ）は１２：００の様子の具体例。 実施の形態１の変形例に係る地上設備９０のハードウェア構成例を示す図。 実施の形態２に係るエッジコンピューティングシステム１１の構成例を示す図。 実施の形態２に係るエッジコンピューティングシステム１１の動作例を説明する図。
　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。図中の矢印はデータの流れまたは処理の流れを主に示している。また、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」または「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。本明細書では、人工衛星を単に衛星と表記することもある。
　また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。
　実施の形態１．
　以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、本実施の形態に係る通信衛星システム１０の概略を示している。
　通信衛星システム１０は、本図に示すように、衛星コンステレーション２０と、地上設備９０とを備える。
　衛星コンステレーション２０は、複数の軌道面から成り、典型的には、各衛星３０の軌道が傾斜軌道である傾斜軌道衛星コンステレーションである。即ち、通信衛星システム１０は複数の軌道面から成る。衛星コンステレーション２０は、ＬＥＯ（Ｌｏｗ　Ｅａｒｔｈ　Ｏｒｂｉｔ）コンステレーションであってもよい。また、複数の軌道面の各軌道面に対する法線ベクトルのアジマス成分は経度方向に分散している。複数の軌道面の各軌道面を対象軌道面としたとき、対象軌道面は傾斜軌道に対応する軌道面であり、対象軌道面には複数の衛星３０が飛翔している。また、対象軌道面を飛翔している各衛星３０を対象衛星としたとき、対象衛星は、第一の通信装置と、第二の通信装置と、第三の通信装置とを具備している。第一の通信装置は、対象衛星が飛翔している軌道面を飛翔している衛星３０であって、対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星３０と通信する。第二の通信装置は、地上に設置された地上設備９０と通信する。第三の通信装置は、対象衛星が飛翔している軌道面と、対象衛星が飛翔している軌道面とは異なる軌道面である別軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、別軌道面を飛翔している衛星３０と通信する。第一の通信装置と、第二の通信装置と、第三の通信装置との少なくとも２つは適宜一体的に構成されていてもよい。なお、交点の近傍は交点を含む交点の周囲の領域である。交点の近傍の範囲は適宜定められてよい。
　また、対象軌道面において、対象軌道面を飛翔している複数の衛星３０が円環状通信網を形成している。図２は、複数の衛星３０が形成している円環状通信網を説明する図である。図２に示すように同一の軌道上において隣接する衛星３０間で通信することにより、複数の軌道面の各軌道面に円環状通信網が形成される。
　衛星コンステレーション２０の具体例は［参考文献１］および［参考文献２］に開示されている。通信衛星システム１０は、これらの参考文献に開示されている機能を適宜備える。また、衛星コンステレーション２０はメガコンステレーションであってもよい。
［参考文献１］
　特開２０２１－０５４１６７号公報
［参考文献２］
　特開２０２１－０７０３４２号公報
　地上設備９０は、地上側通信装置８１０と衛星制御装置９１とを備え、各衛星３０と通信することによって衛星コンステレーション２０を制御する。
　衛星制御装置９１は、各衛星３０を制御するための各種コマンドを生成するコンピュータであり、処理回路および入出力インタフェースなどのハードウェアを備える。処理回路は各種コマンドを生成する。入出力インタフェースには入力装置および出力装置が接続される。衛星制御装置９１は、入出力インタフェースを介して、地上側通信装置８１０に接続される。
　地上側通信装置８１０は、各衛星３０と通信を行う。具体的には、地上側通信装置８１０は、各種コマンドを各衛星３０へ送信する。
　図３は、衛星３０のハードウェア構成例を示している。図３を参照して、衛星３０のハードウェア構成を説明する。
　衛星３０は、衛星制御装置３１と通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５とを備える。衛星３０は、その他の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３１と通信装置３２と推進装置３３と姿勢制御装置３４と電源装置３５とについて説明する。
　衛星制御装置３１は、推進装置３３と姿勢制御装置３４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３１は、地上設備９０などから送信される各種コマンドにしたがって、推進装置３３と姿勢制御装置３４とを制御する。
　通信装置３２は、衛星３０の外部との通信を実行する装置である。通信装置３２は、第一の通信装置と第二の通信装置と第三の通信装置との総称でもある。
　推進装置３３は、衛星３０に推進力を与える装置であり、衛星３０の速度を変化させる。
　姿勢制御装置３４は、衛星３０の姿勢と衛星３０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３４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３４は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置３４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９０などからの各種コマンドに従ってアクチュエータを制御する。
　電源装置３５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３０に搭載される各機器に電力を供給する。
　衛星制御装置３１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により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、地上設備９０のハードウェア構成例を示している。地上設備９０は衛星３０との間で通信する。地上設備９０は地上側通信装置８１０に接続しており、地上設備９０は地上側通信装置８１０を介して衛星３０と通信する。地上設備９０は移動端末であってもよい。
　地上設備９０は、プロセッサ７１０を備えるとともに、主記憶装置７２０、補助記憶装置７３０、入力インタフェース７４０、出力インタフェース７５０および通信インタフェース７６０といった他のハードウェアを備える。図４においてインタフェースはＩＦと表記されている。プロセッサ７１０は、信号線７７０を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　地上設備９０は、機能要素として、制御部７１１を備える。制御部７１１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。制御部７１１は、通信衛星プログラムの指示に従い処理を実行する。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
　通信衛星システム１０の動作手順は、通信衛星方法に相当する。また、通信衛星システム１０の動作を実現するプログラムは、通信衛星プログラムに相当する。通信衛星プログラムは、通信衛星システム１０が備える各機器において動作するプログラムの総称でもある。通信衛星プログラムは、コンピュータが読み取り可能な不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。不揮発性の記録媒体は、具体例として、光ディスクまたはフラッシュメモリである。通信衛星プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
＜実施の形態１に係る動作例１＞
　図５は、本動作例を説明する図である。図５を参照して本動作例を説明する。
（１）地上設備との通信
　第一の軌道面を飛翔している衛星３０である第一受信衛星が、第一の地上設備９０の上空において第一の地上設備９０が送信したデータである通信データを受信する。第一の軌道面は、第一の地上設備９０の上空を通過する軌道面であり、複数の軌道面を構成するいずれかの軌道面である。なお、地上設備９０の上空は、衛星３０が地上設備９０と通信することができる領域である。
（２）同一軌道面通信
　第一受信衛星は、第一の軌道面に形成されている円環状通信網を通じて第一の軌道面を飛翔している他の衛星３０と通信データを共有する。
（３）軌道間通信
　第一の軌道面を飛翔している複数の衛星３０のいずれかの衛星３０は、第一の軌道面と、第二の軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、第二の軌道面を飛翔している衛星３０である第二受信衛星に通信データを送信する。第二の軌道面は、第二の地上設備９０の上空を通過する軌道面であって、複数の軌道面を構成する軌道面のうち第一の軌道面以外のいずれかの軌道面である。
（４）同一軌道面通信
　第二受信衛星は、第二の軌道面に形成されている円環状通信網を通じて第二の軌道面を飛翔している他の衛星３０と通信データを共有する。
（５）地上設備との通信
　第二の軌道面を飛翔している複数の衛星３０のいずれかの衛星３０は、第二の地上設備９０の上空において第二の地上設備９０に通信データを送信する。
　近年、メガコンステレーションと呼ばれる大規模衛星群により通信衛星網を構築する計画が増えている。メガコンステレーションでは、一例として、各軌道面において各衛星が前後の衛星と通信することにより円環状通信網が形成され、さらに、各軌道面の各衛星が、各軌道面に隣接している軌道面上の衛星であって、各軌道面の各衛星の左右に位置する衛星と通信する。その結果、各衛星が前後左右に位置する合計４機の衛星と通信するメッシュ通信網が構築される。図６は、円環状通信網が形成されている様子を示している。図７は、衛星が前後左右に位置する合計４機の衛星と通信する様子を示している。
　しかしながら、隣接軌道との通信において通信状態を維持するために通信装置の指向制御が必要である。また、軌道面の最北端および最南端の各々において軌道の左右入れ替えが発生するため、１つの通信を継続することが難しいという課題がある。図８は、軌道面の最北端において左右入れ替えが発生する様子を示している。図８において、最北端に到達するまでは軌道１を飛翔している衛星の進行方向に対して右側に軌道２を飛翔している衛星が位置する。一方、最北端に到達した後、軌道１を飛翔している衛星の進行方向に対して左側に軌道２を飛翔している衛星が位置する。
　傾斜軌道衛星コンステレーションでは、法線ベクトルが互いに異なる２つの軌道面同士の交点は２つある。そのため、ある軌道面を飛翔する衛星３０と、当該ある軌道面が有する法線ベクトルと異なる法線ベクトルを有する他の軌道面を飛翔する衛星３０との間で、当該ある軌道面と当該他の軌道面とが平面視において形成するいずれかの交点の近傍を当該ある軌道面を飛翔している衛星３０と当該他の軌道面を飛翔している衛星３０との双方が共に通過する時点において衛星情報を軌道間通信により通信すれば、双方の衛星３０の間で当該ある軌道面と当該他の軌道面との双方における衛星情報を共有することができる。同様にして、各衛星３０が全ての軌道面における衛星情報を共有することができる。
　図９は、軌道間通信を説明する図であり、１つの軌道面を飛翔している衛星３０が他の全ての軌道面を飛翔している衛星３０と通信する具体例を示している。
　図１０は、軌道間通信を説明する図であり、各軌道面を飛翔している衛星３０が他の２つの軌道面を飛翔している衛星３０と通信する具体例を示している。
　衛星３０が軌道面の交点の近傍を通過する際に実施する衛星間通信は、隣接軌道間通信のような遠距離通信ではなく、近傍通信である。そのため、具体例として、無指向性アンテナまたは固定アンテナによる簡易な通信装置により当該衛星間通信を実現することができる。
　また、全ての軌道面の衛星情報を共有するために必要な通信を実行すべき交点の組み合わせは多数存在する。そのため、各衛星３０は、傾斜軌道の交点の全てにおいて近傍通信を実行する必要はなく、合理的に選択された交点の組み合わせに属する各交点の近傍のみにおいて近傍通信を実行すればよい。
　具体例として、第一の地上設備９０が通信衛星システム１０を経由して第二の地上設備９０と通信する場合を考える。この場合において、地球の自転と傾斜軌道衛星の軌道面の回転とは同期していない。そのため、時刻Ｔ０において第一の地上設備９０の上空を飛翔する衛星３０が属する軌道面は限定される。図１１は、地球の自転と傾斜軌道衛星の軌道面の回転とが同期していない様子を示している。図１１において、（ａ）は０６：００の様子の具体例を示しており、（ｂ）は１２：００の様子の具体例を示している。図１１において、地上設備９０と通信可能な衛星３０が飛翔する軌道面である通信可能な軌道面は、０６：００と１２：００とで同じとは限らない。
　ここで、時刻Ｔ０において第一の地上設備９０の上空を飛翔する軌道面を第一の軌道面と呼ぶ。また、時刻Ｔ０において第二の地上設備９０の上空を飛翔する軌道面を第二の軌道面と呼ぶ。第一の軌道面と第二の軌道面とが同一である場合、円環状通信網を経由して第一の地上設備９０と第二の地上設備９０との間で通信することができる。一方、第一の軌道面と第二の軌道面とが異なる場合、第一の軌道面が形成する第一の円環状通信網と、第二の軌道面が形成する第二の円環状通信網とを接続する必要がある。そこで、第一の軌道面と第二の軌道面とが平面視において形成する交点のいずれかの近傍を通過する衛星３０同士が通信することにより、第一の円環状通信網と第二の円環状通信網とを接続することができる。
　なお、第一の軌道面の軌道高度と第二の軌道面の軌道高度とが同一である場合には第一の軌道面と第二の軌道面との交点が存在する。そのため、第一の軌道面と第二の軌道面とが形成する交点のいずれかの近傍において、第一の軌道面に属する衛星３０と第二の軌道面に属する衛星３０との間で通信すればよい。一方、第一の軌道面の軌道と第二の軌道面の軌道との各々が離心率を有する楕円軌道である場合などにおいて、具体例として、第一の軌道面と第二の軌道面との交点ではなく、第一の軌道面と第二の軌道面との最接近地点の近傍において第一の軌道面に属する衛星３０と第二の軌道面に属する衛星３０との間で通信を実行する。即ち、第一の軌道面と第二の軌道面とが平面視において形成する交点は、第一の軌道面と第二の軌道面との最接近地点など、第一の軌道面と第二の軌道面とが実際に交わる地点ではないこともある。
　ここで、ＬＥＯ衛星は、任意の地上設備の上空を短時間で通過する。また、ＬＥＯ衛星の軌道は太陽非同期軌道である、即ち、ＬＥＯ衛星の軌道面の回転が地球の自転と同期していないため、ＬＥＯ衛星が地上設備の上空を通過する軌道面が時々刻々と変化する。そのため、従来技術によってある地上設備から他の地上設備へ通信するためには、当該ある地上設備と当該他の地上設備との各々の上空を通過する軌道面の探索と、通信経路の探索と、経由する衛星の選択と、通信経路上の各衛星が情報を送受信する時刻の設定とを予め実施して運用計画を立てる必要がある。従って、従来技術によれば、通信衛星システムの運用が煩雑になるという課題がある。また、従来技術によれば、地上設備において、運用計画に基づいて衛星への通信コマンドを生成し、生成した通信コマンドを軌道上の衛星に伝送する必要があるという課題がある。
　本動作例によれば、第一の軌道面と第二の軌道面との各々が有する法線ベクトルの経度方向の離角は既知であるので、第一の軌道面と第二の軌道面との交点の位置も既知である。従って、本動作例によれば、第一の地上設備９０が通信衛星システム１０を経由して第二の地上設備９０と通信する場合において、既知である第一の軌道面と第二の軌道面との交点の位置を活用することにより多数の軌道面を経由する必要がない。そのため、本動作例によれば、複雑な通信ルート探索をせずに隣接軌道間の通信を実現することができるという効果がある。また、本動作例によれば、地上設備の負荷を軽減することができるという効果がある。
＜実施の形態１に係る動作例２＞
　本動作例は、実施の形態１に係る動作例１を拡張した動作例に当たる。本動作例において、複数の軌道面を構成する軌道面の総数が１２以上であり、複数の軌道面の各軌道面を飛翔している衛星３０の総数が１５以上である。
　超音速滑空弾の登場により、静止軌道上の衛星による発射探知だけでは飛翔体に対して対処することができなくなった。そこで、低軌道衛星コンステレーションによる飛翔体追跡システムが待望されている。
　地球周縁を指向する監視はリム監視とも呼ばれ、リム監視によって宇宙を背景に飛翔体を監視することができる。そのため、噴射終了後に温度が上昇した飛翔体本体を、赤外監視装置により誤差に埋もれることなく監視することができるという効果がある。
　低軌道衛星が取得した飛翔体情報は、迅速に対処アセットに対して伝送される必要がある。この際、具体例として、北緯３５度、東経１４０度地点に配置された地上設備９０に迅速に衛星情報を伝送する通信衛星システムが待望されていた。
　本動作例によれば、迅速に地上設備９０に衛星情報を伝送することができるという効果がある。また、法線ベクトルが互いに異なる軌道面間の通信装置を比較的低いコストで実現することができるという効果がある。
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
　本実施の形態では、制御部７１１の機能がソフトウェアで実現される。変形例として、制御部７１１の機能がハードウェアで実現されてもよい。図１２は、本変形例を示している。
　地上設備９０は、プロセッサ７１０に替えて電子回路７８０を備える。
　電子回路７８０は、制御部７１１の機能を実現する専用の電子回路である。
　電子回路７８０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、ロジックＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＡ（Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。
　制御部７１１の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。
　別の変形例として、制御部７１１の一部の機能が電子回路７８０で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。
　プロセッサ７１０と電子回路７８０と主記憶装置７２０と補助記憶装置７３０とを総称して、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、地上設備９０において、制御部７１１の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。
　他の実施の形態に係る地上設備９０についても、本変形例と同様の構成であってもよい。
　実施の形態２．
　以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１３は、本実施の形態に係るエッジコンピューティングシステム１１の構成例を示している。エッジコンピューティングシステム１１は、対象軌道面を飛翔している複数の衛星３０から成り、また、主衛星４０を備える。エッジコンピューティングシステム１１が備える主衛星４０の数はいくつであってもよい。対象軌道面には、衛星３０および主衛星４０によって円環状通信網が形成されている。
　本実施の形態に係る衛星３０は、第三の通信装置を具備していなくてもよい。
　主衛星４０の構成は、計算機４１およびエッジサーバ４２を具備する点を除いて衛星３０の構成と同様である。主衛星４０は、衛星３０が有する機能を実現してもよい。
　計算機４１およびエッジサーバ４２の各々はコンピュータである。当該コンピュータは、地上設備９０が備えるコンピュータと同様であってもよい。計算機４１およびエッジサーバ４２は、適宜一体的に構成されていてもよい。
　計算機４１は、地上設備９０からの指示に基づいて解析処理を実行する。この際、計算機４１は地上設備９０から適宜データを受信する。また、計算機４１は、地上設備９０へ成果情報を通信するためのコマンドであって、衛星ｍに対するコマンドである送信コマンドを生成する。
　エッジサーバ４２は、衛星３０および主衛星４０の軌道情報を格納している。
　地上設備９０は、データセンタを構成する地上設備、またはユーザによって所有される地上設備である。ユーザは、具体例として、データセンタの運営者と契約している顧客である。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
＜実施の形態２に係る動作例１＞
　以下、エッジコンピューティングシステム１１の動作例を説明する。
　まず、計算機４１は、解析処理を実行することにより成果情報を生成する。
　次に、計算機４１は、エッジサーバ４２が格納している軌道情報に基づいて、複数の衛星の中から地上設備９０の上空を通過する衛星を衛星ｍとして選択し、衛星ｍが地上設備９０の上空を通過する時刻Ｔｍ０を導出する。ここで、衛星３０と主衛星４０との総称を「衛星」と表記することがある。
　次に、主衛星４０は、成果情報を、円環状通信網を通じて衛星ｍに送信する。
　次に、衛星ｍは、時刻Ｔｍ０に、地上設備９０に成果情報を送信する。
　なお、本動作例において、エッジサーバ４２を具備してエッジコンピューティングを実行する主衛星４０は、生成した成果情報を地上設備９０に送信するに当たり、対象軌道面を飛翔している衛星に対する地上設備９０への通信コマンドを生成する。その後、主衛星４０は、円環状通信網を経由して、対象軌道面を飛翔している衛星に生成した通信コマンドを送信する。また、対象軌道面の直下に地上設備９０が配置されていたとしても、対象軌道面を飛翔する衛星が個別の地上設備９０の上空を通過する時刻は軌道面内の飛翔位置に依存する。そのため、主衛星４０は、エッジサーバ４２に格納された衛星の軌道情報に基づき、個別の地上設備９０の上空を衛星ｍが通過する時刻Ｔｍ０を導出し、また、通信コマンドを生成する。
　本動作例によれば、主衛星４０が軌道上で通信コマンドを生成することにより、従来地上において発生した負荷であって、コマンド生成と、コマンド送信と、通信運用計画の作成と、管制制御とについての負荷を地上設備９０において低減することができるという効果がある。
　また、本動作例によれば、主衛星４０がＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）とみなされており、主衛星４０が計算機４１とエッジサーバ４２とを具備している。さらに、各衛星３０は、円環状通信網を経由して、データセンタを構成する地上設備９０と衛星情報を通信することができる。そのため、本動作例によれば、各衛星３０および地上設備９０は、主衛星４０が具備するエッジサーバ４２との通信を迅速に実施することができるという効果がある。
　また、本動作例によれば、軌道上で演算処理した結果を直接ユーザの地上設備９０に送信することができる。そのため、データセンタを具備する地上設備９０の負担を軽減することができるという効果がある。
　実施の形態３．
　以下、主に前述した実施の形態と異なる点について、図面を参照しながら説明する。
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　本実施の形態に係るエッジコンピューティングシステム１１の構成は、実施の形態１に係る通信衛星システム１０と、実施の形態２に係るエッジコンピューティングシステム１１との組み合わせに当たる。即ち、エッジコンピューティングシステム１１は複数の軌道面から成る。
　エッジコンピューティングシステム１１を構成する衛星の中には、主衛星４０がある。２つ以上の軌道面の各軌道面において主衛星４０が飛翔していてもよい。
　エッジサーバ４２は、エッジコンピューティングシステム１１を構成する各衛星３０と主衛星４０との軌道情報を格納している。
　主衛星４０が具備している計算機４１は、送信と受信との少なくとも一方に関する指令コマンドを生成する。また、計算機４１は、エッジコンピューティングシステム１１における衛星の配置と、エッジコンピューティングシステム１１を構成する衛星間の通信における通信ルートとの関係を学習した推論モデルと、エッジコンピューティングシステム１１を構成する複数の衛星の配置を示す情報とを用いて、主衛星４０と情報収集装置を具備している各衛星との間の通信における通信ルートを探索してもよい。計算機４１は、情報収集装置が収集した移動体の情報と、情報収集装置が収集した情報に対応する移動体の移動経路との関係を学習した推論モデルと、対象移動体情報とを用いて、対象移動体の移動経路を予測してもよい。ここで、情報収集装置は衛星の外部の情報を収集する装置である。対象移動体情報は、情報収集装置が収集した情報であって、対象移動体についての情報である。対象移動体は、移動している移動体である。
　主衛星４０は、主衛星４０が飛翔している軌道面を飛翔する衛星であって、当該軌道面と他の軌道面との交点の近傍を通過する衛星に、主衛星４０が飛翔している軌道面に形成されている円環状通信網を経由して指令コマンドを送信する。
＊＊＊動作の説明＊＊＊
＜実施の形態３に係る動作例１＞
　図１４は、本動作例を説明する図である。図１４を参照して本動作例を説明する。
　まず、計算機４１は、解析処理を実行することにより成果情報を生成する。
　次に、計算機４１は、エッジサーバ４２が格納している軌道情報に基づいて、複数の軌道面のうち主衛星軌道面以外の中から地上設備９０の上空を通過する軌道面を上空通過軌道面として選択する。ここで、主衛星軌道面は、計算機４１を具備している主衛星４０が飛翔している軌道面である。その後、計算機４１は、上空通過軌道面が地上設備９０の上空を通過する時刻である上空通過時刻を導出する。なお、上空通過時刻はある時間帯であってもよい。
　次に、計算機４１は、主衛星軌道面と、上空通過軌道面とが平面視において形成する交点である対象交点の位置を、エッジサーバ４２が格納している軌道情報に基づいて導出する。
　次に、主衛星４０は、主衛星軌道面に形成されている円環状通信網を通じて主衛星軌道面を飛翔している他の衛星と成果情報を共有する。
　次に、第一通信衛星は、対象交点の近傍において、第二通信衛星に成果情報を送信する。ここで、第一通信衛星は、主衛星軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星である。第二通信衛星は、上空通過軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星である。
　次に、第二通信衛星は、第三通信衛星に、上空通過軌道面に形成されている円環状通信網を通じて成果情報を送信する。ここで、第三通信衛星は、軌道面を飛翔している衛星であって、上空通過時刻に地上設備の上空を通過する衛星である。なお、第二通信衛星と第三通信衛星とが同一の衛星であってもよく、この場合において、第二通信衛星は第三通信衛星に成果情報を送信しない。
　次に、第三通信衛星は、上空通過時刻に、地上設備９０に成果情報を送信する。
　本動作例において、軌道面の地球周りの回転は地球の自転と同期していない。そのため、特定の軌道面の衛星が、特定の地上設備９０の上空を通過する時間は限定的である。そこで、法線ベクトルの経度方向成分が分散した複数の軌道面を具備することによって任意の地上設備９０の上空を通過する軌道面を増やすことにより、任意の地上設備９０がいずれかの衛星と通信することができる時間が増える。
　任意の地上設備９０がいずれかの軌道面のいずれかの衛星といつでも通信することができるようエッジコンピューティングシステム１１が十分な数の軌道面と十分な数の衛星とを具備すれば、常時通信環境が構築される。この際、特定の軌道面の主衛星４０が生成した成果情報を、任意の地上設備９０に送信するためには、特定の時刻において地上設備９０の上空を通過する軌道面の衛星に成果情報を伝送し、地上設備９０の上空を通過する衛星が地上設備９０に成果情報を送信すればよい。
＜実施の形態３に係る動作例２＞
　本動作例は、実施の形態３に係る動作例１を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、第一通信衛星は、対象交点における第一通信衛星の進行方向が対象交点における第二通信衛星の進行方向よりも対象方角寄りである場合に、対象交点の近傍において、第二通信衛星に成果情報を送信する。対象方角は、具体例として北である。
　軌道面毎に主衛星４０を有するエッジコンピューティングシステム１１では、軌道面の優先順位をつけること、または軌道相対位置に依存する優先順位をつけることによって、成果情報を送受するタイミングと、送受する衛星とを決める必要がある。
　軌道傾斜角を有する２面の軌道面の交線上の軌道高度に形成される２点の交点の近傍では、南半球側から北半球側へ北上する衛星と、北半球側から南半球側へ南下する衛星とが通過する。そこで、一例として、南半球側から北半球側へ北上する衛星が送信側となり、北半球側から南半球側へ南下する衛星が受信側となることにすれば、北上する衛星３０が優先となるシステムを構築できる。この場合において、北上する衛星の進行方向は、南下する衛星の進行方向よりも北寄りである。なお、送信側と受信側とが逆であっても構わない。また、交点の近傍において２つの軌道面の両方を飛翔している衛星が北上または南下する衛星である場合、２つの軌道面の軌道傾斜角が互いに異なっているとこに留意する必要がある。
＜実施の形態３に係る動作例３＞
　本動作例は、実施の形態３に係る前述のいずれかの動作例を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、複数の軌道面の各軌道面には送信順序に関する優先順位が設定されている。
　本動作例における前提を説明する。複数の軌道面を構成する軌道面である軌道面αと軌道面βとの各々において主衛星４０が飛翔している。軌道面αを飛翔している主衛星４０が具備している計算機４１が成果情報として成果情報αＲを生成する。軌道面βを飛翔している主衛星４０が具備している計算機４１が成果情報として成果情報βＲを生成する。軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報αＲを送信する。軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報βＲを送信する。
　まず、軌道面αに設定された優先順位が軌道面βに設定された優先順位よりも高い場合における動作を説明する。この場合において、軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報βＲを送信する前に、軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報αＲを送信する。
　次に、軌道面αに設定された優先順位が軌道面βに設定された優先順位よりも低い場合における動作を説明する。この場合において、軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報βＲを送信した後で、軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に成果情報αＲを送信する。
　予め軌道面の優先順位を決めることにより、軌道面の交点付近を衛星が通過している際における通信に係るデフォルトの優先順位が定まる。ただし、優先順位が相対的に低い軌道面を飛翔している主衛星４０が生成した成果情報を、優先順位が相対的に高い軌道面を経由して伝送することもある。そこで、優先順位が相対的に高い軌道面を飛翔している衛星から優先順位が相対的に低い軌道面を飛翔している衛星へデータを送信する際に、双方の衛星の間で双方の軌道面間における通信手順を共有しておくことが合理的である。
＜実施の形態３に係る動作例４＞
　本動作例は、実施の形態３に係る前述のいずれかの動作例を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、エッジコンピューティングシステム１１を構成する軌道面に複数の主衛星４０が飛翔している場合において、複数の主衛星４０の各主衛星４０に送信順序に関する優先順位が設定されている。
　エッジサーバ４２とＡＩ（Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ）を具備する計算機４１との少なくとも一方を具備する複数の主衛星４０が同一軌道面内に存在するエッジコンピューティングシステム１１では、各主衛星４０が連携せずに他の軌道面を飛翔している衛星と通信すると、通信網が混乱するリスクがある。そこで、予め軌道面毎に主衛星４０間の優先順位を決めておき、複数の主衛星４０間で特定の軌道面との軌道間通信が重複する場合において、当該複数の主衛星４０のうち相対的に高い優先順位が設定されている主衛星４０が、同一軌道面の他の主衛星４０の成果情報の送信も含めて管理すればよい。
　相対的に高い優先順位が設定されている主衛星４０が前述の処理を実行することにより、通信網の混乱を回避することができるという効果がある。
＜実施の形態３に係る動作例５＞
　本動作例は、実施の形態３に係る前述のいずれかの動作例を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、エッジコンピューティングシステム１１を構成するいずれかの衛星は、情報収集装置を具備している。ここで、衛星が具備する情報収集装置としては、画像情報収集装置、電波情報収集装置、または宇宙環境モニタ情報収集装置がある。画像情報収集装置としては、可視画像を取得する光学監視装置、電波画像を取得する合成開口レーダ、または温度情報を可視化する赤外監視装置がある。
＜実施の形態３に係る動作例６＞
　本動作例は、実施の形態３に係る動作例５を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、エッジコンピューティングシステム１１を構成する２機以上の衛星の各々が情報収集装置を具備している。
　エッジサーバ４２は、飛翔経路モデルを格納している。飛翔経路モデルは、移動体である飛翔体の飛翔経路を推定することに用いられる。飛翔体の飛翔経路は、移動体の移動経路に当たる。
　情報収集装置は、赤外監視装置であり、また、飛翔体探知情報を生成する。飛翔体探知情報は、飛翔体を探知した結果を示す。
　情報収集装置を具備している各衛星は、複数の軌道面の各々に形成されている円環状通信網を通じた通信と、複数の軌道面の互いに異なる２つの軌道面が平面視において形成する交点の近傍における通信とによって、情報収集装置を具備している各衛星、および主衛星４０と飛翔体探知情報を共有する。
　計算機４１は、飛翔体探知情報とエッジサーバ４２が格納している飛翔経路モデルとを用いて飛翔体の飛翔経路を予測し、情報取得コマンドを生成する。情報取得コマンドは、情報収集装置を具備している衛星に対するコマンドであって、飛翔体の情報を取得することを指令するコマンドである。
　主衛星４０は、情報取得コマンドを、複数の軌道面の各軌道面に形成されている円環状通信網を通じた通信と、複数の軌道面の互いに異なる２つの軌道面が平面視において形成する交点の近傍における通信とによって情報収集装置を具備している各衛星に送信する。
　エッジコンピューティングシステム１１は、機械学習を用いて前述の本動作例の処理を実行してもよい。以下、機械学習について説明する。
　機械学習は、教師信号（正解）の入力によって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とに分けられる。
　具体例として、予め飛翔体の種別と、推薬の種別と、典型的な複数のパターンの飛翔モデルとを教師モデルとして学習させて推論モデルを生成することにより、情報収集装置が発射を探知して軌道情報を取得した飛翔体の実測データを用いた推論が、比較的容易かつ迅速になる。ここで、計算機４１は、推論モデルを用いて、飛翔体の飛翔経路予測と、飛翔体の着地位置の推定とを実施する。
　ただし、発射を探知した段階において飛翔方向が不明である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を追跡監視する必要がある。ここで、監視衛星は情報収集装置を具備している衛星である。そこで、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。ここで、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。そのため、監視衛星は、最適な通信ルートを探索して、飛翔体情報を授受する通信衛星のＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）と、発射探知情報を送受する時刻とを決める必要がある。これは、監視衛星と通信衛星との間における飛翔体情報の授受においても同様である。なお、監視衛星が通信衛星の機能を有することもある。
　最適な通信ルートの探索を地上設備９０で実施した場合、監視衛星と通信衛星との各々に対して、飛翔体情報を授受する時刻と衛星ＩＤとの各々を示す情報をコマンド送信する必要がある。しかし、この場合においてコマンド送信するための通信網が課題となる。
　そこで、主衛星４０が、機械学習による解析装置を具備し、軌道上で最適な通信ルートを探索し、通信コマンドを生成し、探索した最適な通信ルートを構成する各衛星に対して生成した通信コマンドを送信することが合理的である。解析装置は、典型的には計算機４１である。
　最適な通信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を用いた手法が有効である。なお、静的ダイクストラ法では各ルートの重みが変化しない。しかしながら、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各通信ルートの重みが変化する、即ち、時刻の変化に応じて各通信ルートの重みが変化する。そのため、軌道情報を更新しながら最適な通信ルートを探索する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な通信ルートを探索し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てもよい。つまり、各衛星３０が計算機４１を具備してもよい。また、計算機４１は、過去に探索された最適な通信ルートと、最適な通信ルートを探索した時点における衛星の配置とに基づいて、通信の始点の衛星および終点の衛星を示す情報と、エッジコンピューティングシステム１１における衛星の配置を示す情報とを入力として最適な通信ルートを推論する推論モデルを生成してもよい。
　また、ルートの探索において、幅優先探索と深度優先探索とが知られている。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、後続の衛星において追跡が繰り返される。ただし、飛翔体の飛翔方向を概ね推定することができる段階においては、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、前述の機械学習による飛翔経路予測とダイクストラ法による通信ルートの探索とを繰り返しながら、飛翔体の追跡監視を行い、最終的な飛翔体の着地位置の推論を実施する。
　さらに、具体例として、計算機４１は、飛翔体の追跡監視を繰り返した後に、過去における飛翔体の追跡監視の実績を用いて機械学習を行うこと、また、教師モデルとして使用した複数の飛翔体モデルに合わない飛翔体の動作事例を用いてディープラーニングを行うことにより推論モデルを生成する。ここで、飛翔体の追跡監視の実績は、情報収集装置が収集した情報と、飛翔体の飛翔経路を示す情報とから成る。これにより、飛翔体の飛翔経路についての予測において、予測精度の向上と予測の迅速化とが実現される。
　なお、固定発射台から発射されず移動式発射台（ＴＥＬ）などから発射された飛翔体の飛翔方向および飛翔距離と、典型的な飛翔モデルが示す飛翔体の飛翔方向および飛翔距離とには相違がある。そのため、飛翔体の実測データを用いてディープラーニングを行うことにより飛翔体の軌道モデルを補正することが有効である。
　本動作例によれば、衛星間で迅速に衛星情報を共有することができるという効果がある。なお、本動作例に係るエッジコンピューティングシステム１１は、超音速滑空弾と呼ばれる飛翔体を追跡するためにエッジコンピューティングにより軌道上で赤外監視した情報を、赤外監視装置を具備する他の衛星に送信する構成であってもよい。
＜実施の形態３に係る動作例７＞
　本動作例は、実施の形態３に係る動作例５または動作例６を拡張した動作例に当たる。
　本動作例において、情報収集装置は、合成開口レーダまたは光学監視装置であり、移動体を追跡監視する機能を有する。移動体は、具体例として船舶である。
　本動作例によれば、合成開口レーダまたは光学監視装置を用いて海洋を航行する船舶を追跡する場合において、互いに異なる軌道間で監視情報を共有することにより、迅速かつ見失うリスクが低く船舶を追跡することができるという効果がある。
＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
　前述した各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　また、実施の形態は、実施の形態１から３で示したものに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。図などを用いて説明した手順は、適宜変更されてもよい。
　１０　通信衛星システム、１１　エッジコンピューティングシステム、２０　衛星コンステレーション、３０　衛星、３１　衛星制御装置、３２　通信装置、３３　推進装置、３４　姿勢制御装置、３５　電源装置、４０　主衛星、４１　計算機、４２　エッジサーバ、９０　地上設備、９１　衛星制御装置、７１０　プロセッサ、７１１　制御部、７２０　主記憶装置、７３０　補助記憶装置、７４０　入力インタフェース、７５０　出力インタフェース、７６０　通信インタフェース、７７０　信号線、７８０　電子回路、８１０　地上側通信装置。

Claims (15)

  1. 　複数の軌道面から成る通信衛星システムであって、
    　前記複数の軌道面の各軌道面に対する法線ベクトルのアジマス成分が経度方向に分散しており、
    　前記複数の軌道面の各軌道面を対象軌道面とし、前記対象軌道面は傾斜軌道に対応する軌道面であり、前記対象軌道面には複数の衛星が飛翔しており、
    　前記対象軌道面を飛翔している各衛星を対象衛星とし、前記対象衛星は、前記対象衛星が飛翔している軌道面を飛翔している衛星であって、前記対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星と通信する第一の通信装置と、地上に設置された地上設備と通信する第二の通信装置と、前記対象衛星が飛翔している軌道面と、前記対象衛星が飛翔している軌道面とは異なる軌道面である別軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、前記別軌道面を飛翔している衛星と通信する第三の通信装置とを具備しており、
    　前記対象軌道面において、前記対象軌道面を飛翔している複数の衛星が円環状通信網を形成している通信衛星システム。
  2. 　第一の地上設備の上空を通過する軌道面であって、前記複数の軌道面を構成するいずれかの軌道面である第一の軌道面を飛翔している衛星である第一受信衛星が、前記第一の地上設備の上空において前記第一の地上設備が送信したデータである通信データを受信し、
    　前記第一受信衛星は、前記第一の軌道面に形成されている円環状通信網を通じて前記第一の軌道面を飛翔している他の衛星と前記通信データを共有し、
    　前記第一の軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星は、前記第一の軌道面と、第二の地上設備の上空を通過する軌道面であって、前記複数の軌道面を構成する軌道面のうち前記第一の軌道面以外のいずれかの軌道面である第二の軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、前記第二の軌道面を飛翔している衛星である第二受信衛星に前記通信データを送信し、
    　前記第二受信衛星は、前記第二の軌道面に形成されている円環状通信網を通じて前記第二の軌道面を飛翔している他の衛星と前記通信データを共有し、
    　前記第二の軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星は、前記第二の地上設備の上空において前記第二の地上設備に前記通信データを送信する請求項１に記載の通信衛星システム。
  3. 　前記複数の軌道面を構成する軌道面の総数が１２以上であり、前記対象軌道面を飛翔している衛星の総数が１５以上である請求項１または請求項２に記載の通信衛星システム。
  4. 　対象軌道面を飛翔している複数の衛星から成るエッジコンピューティングシステムであって、
    　前記複数の衛星の各衛星を対象衛星とし、前記対象衛星は、前記対象軌道面を飛翔している衛星であって、前記対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星と通信する第一の通信装置と、地上に設置された地上設備と通信する第二の通信装置とを具備しており、
    　前記複数の衛星は、円環状通信網を形成しており、
    　前記複数の衛星を構成するいずれかの衛星は、計算機と、前記複数の衛星の各衛星の軌道情報を格納しているエッジサーバとを具備している主衛星であり、
    　前記計算機は、
    　解析処理を実行することにより成果情報を生成し、
    　前記エッジサーバが格納している軌道情報に基づいて、前記複数の衛星の中から前記地上設備の上空を通過する衛星を衛星ｍとして選択し、前記衛星ｍが前記地上設備の上空を通過する時刻Ｔｍ０を導出し、
    　前記主衛星は、前記成果情報を、前記円環状通信網を通じて前記衛星ｍに送信し、
    　前記衛星ｍは、前記時刻Ｔｍ０に、前記地上設備に前記成果情報を送信するエッジコンピューティングシステム。
  5. 　複数の軌道面から成るエッジコンピューティングシステムであって、
    　前記複数の軌道面の各軌道面に対する法線ベクトルのアジマス成分が経度方向に分散しており、
    　前記複数の軌道面の各軌道面を対象軌道面とし、前記対象軌道面は傾斜軌道に対応する軌道面であり、前記対象軌道面には複数の衛星が飛翔しており、
    　前記対象軌道面を飛翔している各衛星を対象衛星とし、前記対象衛星は、前記対象衛星が飛翔している軌道面を飛翔している衛星であって、前記対象衛星の進行方向に対して前方および後方の各々に位置する衛星と通信する第一の通信装置と、地上に設置された地上設備と通信する第二の通信装置と、前記対象衛星が飛翔している軌道面と、前記対象衛星が飛翔している軌道面とは異なる軌道面である別軌道面とが平面視において形成する交点の近傍において、前記別軌道面を飛翔している衛星と通信する第三の通信装置とを具備しており、
    　前記対象軌道面において、前記対象軌道面を飛翔している複数の衛星が円環状通信網を形成しており、
    　前記エッジコンピューティングシステムを構成する衛星の中には、計算機と、前記エッジコンピューティングシステムを構成する各衛星の軌道情報を格納しているエッジサーバとを具備している主衛星があり、
    　前記計算機は、
    　解析処理を実行することにより成果情報を生成し、
    　前記エッジサーバが格納している軌道情報に基づいて、前記複数の軌道面のうち前記計算機を具備している主衛星が飛翔している軌道面である主衛星軌道面以外の中から前記地上設備の上空を通過する軌道面を上空通過軌道面として選択し、前記上空通過軌道面が前記地上設備の上空を通過する時刻である上空通過時刻を導出し、
    　前記主衛星軌道面と、前記上空通過軌道面とが平面視において形成する交点である対象交点の位置を、前記エッジサーバが格納している軌道情報に基づいて導出し、
    　前記主衛星は、前記主衛星軌道面に形成されている円環状通信網を通じて前記主衛星軌道面を飛翔している他の衛星と前記成果情報を共有し、
    　前記主衛星軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星である第一通信衛星は、前記対象交点の近傍において、前記上空通過軌道面を飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星である第二通信衛星に前記成果情報を送信し、
    　前記第二通信衛星は、前記軌道面を飛翔している衛星であって、前記上空通過時刻に前記地上設備の上空を通過する衛星である第三通信衛星に、前記上空通過軌道面に形成されている円環状通信網を通じて前記成果情報を送信し、
    　前記第三通信衛星は、前記上空通過時刻に、前記地上設備に前記成果情報を送信するエッジコンピューティングシステム。
  6. 　前記第一通信衛星は、前記対象交点における前記第一通信衛星の進行方向が前記対象交点における前記第二通信衛星の進行方向よりも対象方角寄りである場合に、前記対象交点の近傍において、前記第二通信衛星に前記成果情報を送信する請求項５に記載のエッジコンピューティングシステム。
  7. 　前記複数の軌道面の各軌道面には送信順序に関する優先順位が設定されており、
    　前記複数の軌道面を構成する軌道面である軌道面αと軌道面βとの各々において前記主衛星が飛翔しており、前記軌道面αを飛翔している主衛星が具備している計算機が成果情報として成果情報αＲを生成し、前記軌道面βを飛翔している主衛星が具備している計算機が成果情報として成果情報βＲを生成し、前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報αＲを送信し、前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報βＲを送信するとき、
    　前記軌道面αに設定された優先順位が前記軌道面βに設定された優先順位よりも高い場合において、前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報βＲを送信する前に、前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報αＲを送信し、
    　前記軌道面αに設定された優先順位が前記軌道面βに設定された優先順位よりも低い場合において、前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報βＲを送信した後で、前記軌道面αを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星が前記軌道面βを飛翔している複数の衛星のいずれかの衛星に前記成果情報αＲを送信する請求項５に記載のエッジコンピューティングシステム。
  8. 　前記エッジコンピューティングシステムを構成する軌道面に複数の主衛星が飛翔している場合において、前記複数の主衛星の各主衛星に送信順序に関する優先順位が設定されている請求項５から請求項７のいずれか１項に記載のエッジコンピューティングシステム。
  9. 　前記主衛星が具備している計算機は、送信または受信に関する指令コマンドを生成し、
    　前記主衛星は、前記主衛星が飛翔している軌道面を飛翔する衛星であって、前記対象交点の近傍を通過する衛星に、前記主衛星が飛翔している軌道面に形成されている円環状通信網を経由して前記指令コマンドを送信する請求項５から請求項８のいずれか１項に記載のエッジコンピューティングシステム。
  10. 　前記エッジコンピューティングシステムを構成するいずれかの衛星は、衛星の外部の情報を収集する情報収集装置を具備している請求項５から請求項９のいずれか１項に記載のエッジコンピューティングシステム。
  11. 　前記エッジコンピューティングシステムを構成する２機以上の衛星の各々が前記情報収集装置を具備しており、
    　前記エッジサーバは、飛翔経路モデルを格納しており、
    　前記情報収集装置は、赤外監視装置であり、移動体である飛翔体を探知した結果を示す飛翔体探知情報を生成し、
    　前記情報収集装置を具備している各衛星は、前記複数の軌道面の各々に形成されている円環状通信網を通じた通信と、前記複数の軌道面の互いに異なる２つの軌道面が平面視において形成する交点の近傍における通信とによって、前記情報収集装置を具備している他の衛星、および前記主衛星と前記飛翔体探知情報を共有し、
    　前記計算機は、
    　前記飛翔体探知情報と前記エッジサーバが格納している飛翔経路モデルとを用いて前記飛翔体の飛翔経路を予測し、前記情報収集装置を具備している衛星に対するコマンドであって、前記飛翔体の情報を取得することを指令するコマンドである情報取得コマンドを生成し、
    　前記主衛星は、前記情報取得コマンドを、前記複数の軌道面の各軌道面に形成されている円環状通信網を通じた通信と、前記複数の軌道面の互いに異なる２つの軌道面が平面視において形成する交点の近傍における通信とによって前記情報収集装置を具備している各衛星に送信する請求項１０に記載のエッジコンピューティングシステム。
  12. 　前記情報収集装置は、合成開口レーダまたは光学監視装置であり、移動体を追跡監視する機能を有する請求項１０に記載のエッジコンピューティングシステム。
  13. 　前記計算機は、前記エッジコンピューティングシステムにおける衛星の配置と、前記エッジコンピューティングシステムを構成する衛星間の通信における通信ルートとの関係を学習した推論モデルと、前記複数の衛星の配置を示す情報とを用いて、前記主衛星と前記情報収集装置を具備している各衛星との間の通信における通信ルートを探索する請求項１１または１２に記載のエッジコンピューティングシステム。
  14. 　前記計算機は、前記情報収集装置が収集した移動体の情報と、前記情報収集装置が収集した情報に対応する移動体の移動経路との関係を学習した推論モデルと、前記情報収集装置が収集した情報であって、移動している移動体である対象移動体についての情報である対象移動体情報とを用いて、前記対象移動体の移動経路を予測する請求項１１から１３のいずれか１項に記載のエッジコンピューティングシステム。
  15. 　請求項４から請求項１４のいずれか１項に記載の主衛星。
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