JPH0472000A - Geostationary optical fiber tether satellite system - Google Patents

Geostationary optical fiber tether satellite system

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JPH0472000A
JPH0472000A JP2182502A JP18250290A JPH0472000A JP H0472000 A JPH0472000 A JP H0472000A JP 2182502 A JP2182502 A JP 2182502A JP 18250290 A JP18250290 A JP 18250290A JP H0472000 A JPH0472000 A JP H0472000A
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JP
Japan
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satellite
optical fiber
satellites
earth
geostationary
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Application number
JP2182502A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hatsuda
健 初田
Yukio Soma
相馬 行雄
Ichiro Kato
一郎 加藤
Tetsuo Yasaka
哲雄 八坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
NTT Inc
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To simply perform inter satellite relay in which centering around a satellite on a geostationary satellite orbit a plurality of satellite are arranged on both sides of a straight line connecting this satellite to the center of the earth by connecting between the satellites with an optical fiber tether line. CONSTITUTION:An optical fiber tether line 30 is constituted so that a plurality of optical fiber 20 of about 125 m diameter are embedded in a 'kevler' fiber (or aramid fiber) of about one mm diameter, and high speed signal can be transmitted in the optical fiber tether line 30. A plurality of satellites 32 - 34 are connected to each other with such optical fiber tether line 30, the satellite 32 in the center is arranged on the geostationary satellite orbit to be stationary, and a geostationary satellite system is constituted. By transmitting information in the optical fiber tether line 30, inter satellite relay can be performed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 静止光ファイバ・テザー衛星方式に関し、静止テザー衛
星を構成するテザー線、例えばケブラーの中に光ファイ
バ線を埋め込み、情報の伝送を可能とし、 ■ 静止テザー衛星を構成する衛星間中継、■ 衛星監
視制御信号伝達による制御系の簡略化および経済化、 ■ テザー線の伸び等の測定によるテザー衛星の距離制
御、センサーの実現 などを目的とし、 静止衛星軌道上の1衛星を中心にして該衛星と地球め中
心を結ぶ直線上の両側に複数の衛星を配置し、内部に複
数の光ファイバ線を含んだ強度の優れた細い高分子材料
線から構成された通信可能な光ファイバ・テザー線で衛
星間を連鎖し、該複数衛星間の地球からの重力の差によ
り生ずる重力傾度により常に地球の中心方向を安定に指
向して全体として地球の自転速度とほぼ同じ速度で回転
する静止衛星系を構成したものである。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the geostationary optical fiber tether satellite system, an optical fiber line is embedded in a tether line that constitutes a geostationary tethered satellite, for example, Kevlar, to enable information transmission. ■ Geostationary tethered satellite Inter-satellite relay that constitutes the With one satellite at the center, multiple satellites are placed on both sides of a straight line connecting the satellite and the center of the earth, and the system is constructed from thin polymer material wires with excellent strength and contains multiple optical fiber wires inside. The satellites are linked together using optical fiber tether lines that enable communication, and due to the gravitational gradient caused by the difference in gravity between the multiple satellites from the earth, they are always stably oriented toward the center of the earth, and the overall rotational speed is approximately the same as the earth's rotation speed. It consists of a geostationary satellite system that rotates at the same speed.

[産業上の利用分野] 本発明は、静止衛星軌道(Geostationary
 5ate11ite 0rbit:GSO)上の1衛
星を中心に両側に複数の衛星をテザー状に連鎖した静止
テザー衛星のテザー線に光ファイバを埋め込んで衛星間
中継を行う新しい衛星方式(静止光ファイバ・テザー衛
星方式と言う)に関するものである。
[Industrial Application Field] The present invention is applicable to geostationary satellite orbits.
A new satellite method (geostationary optical fiber tether satellite) in which optical fiber is embedded in the tether line of a geostationary tether satellite, in which multiple satellites are chained in a tether on both sides of one satellite on the GSO (GSO). This is related to the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

有限の天然資源である静止衛星軌道(GSO)の混雑は
近年に到りますます激しくなり、この有効利用と打上可
能衛星数の増加が必要である。
In recent years, geostationary satellite orbit (GSO), which is a finite natural resource, has become increasingly crowded, and it is necessary to make effective use of it and increase the number of satellites that can be launched.

軌道有効利用のために、国際無線通信諮問委員会(CC
JR)の固定衛星業務研究グループ(SG−4)で研究
されてきており、CCJRRep 、453−4に記述
されている。これには、アンテナ・サイドロープ特性の
改善(オフセット・カセグレン・アンテナの使用など)
、偏波の利用、スポット・ビーム衛星アンテナの利用、
干渉許容値の緩和、干渉補償、サービス・エリアの地域
的分布を考慮した衛星最適配置(1) などがあり、軌
道有効利用率の改善を図ってきている。この改善率は夫
々の技術で2〜3倍の場合が多くさらに新しい技術が必
要とされる。
For the effective use of orbit, the International Radiocommunications Consultative Committee (CC
It has been studied by the Fixed Satellite Service Research Group (SG-4) of JR) and is described in CCJRRep, 453-4. This includes improving antenna siderope characteristics (e.g. using offset, Cassegrain, antennas).
, use of polarization, use of spot beam satellite antennas,
Efforts have been made to improve the effective orbit utilization rate by relaxing interference tolerance values, interference compensation, and optimal satellite placement that takes into account the regional distribution of service areas (1). This improvement rate is often 2 to 3 times that of each technology, and newer technology is required.

静止テザー衛星(Geostationary Tet
her 5atellite:GTS) ” は静止衛
星軌道の利用を一本の線から二次元的な使用に拡大する
もので10〜20倍の軌道有効利用率の改善が可能とな
るものである。
Geostationary Tet
Her 5atellite (GTS)'' expands the use of geostationary satellite orbits from one line to two-dimensional use, making it possible to improve the effective orbit utilization rate by 10 to 20 times.

第4図は静止テザー衛星(GTS)を説明する図である
。同図において、1は静止衛星軌道(GSO)、2ない
し4は衛星、5は細線、6は地球をそれぞれ示している
FIG. 4 is a diagram explaining a geostationary tether satellite (GTS). In the figure, 1 represents a geostationary satellite orbit (GSO), 2 to 4 represent satellites, 5 represents a thin line, and 6 represents the earth.

静止テザー衛星は、第4図に示すように、静止衛星軌道
1上の衛星2を中心にして、この点と地球6の中心との
線上に複数の衛星3.4を配置し、この間を直径1mm
以下のKeb Ier材などの細線5で接続する。この
時、地球6の引力により異なった重力が各衛星にかかり
、重力傾度が発生する。この結果、この衛星群2,3.
4は安定に地球のまわりを回転し、その周期が地球回転
と一致すれば静止して見える。地球局から見て、衛星間
隔がある程度の分離角を有している場合には同一周波数
帯が各衛星用に使用でき、衛星の個数倍の軌道有効利用
が達成出来る。
As shown in Fig. 4, a geostationary tethered satellite has a satellite 2 on a geostationary satellite orbit 1 as its center, and a plurality of satellites 3.4 are placed on a line between this point and the center of the earth 6, with a diameter of 1mm
Connect with a thin wire 5 made of Keb Ier material as shown below. At this time, different gravity is applied to each satellite due to the gravitational force of the earth 6, and a gravitational gradient occurs. As a result, this satellite group 2, 3.
4 rotates stably around the Earth, and if its period matches the rotation of the Earth, it appears stationary. When viewed from the earth station, if the satellites have a certain separation angle, the same frequency band can be used for each satellite, and the effective use of orbits times the number of satellites can be achieved.

各周波数のパラメータを現在の技術で実現されているハ
ードウェアの特性を用いて通信容量を計算すると、静止
衛星軌道11だけを用いる従来のシステムに比較して、
第7図に示す様に、6/4GHz帯では3〜5倍、14
/1iGHz帯では8〜14倍、30 / 20 G 
Hz帯では10〜18倍の通信容量の増加が実現出来る
When calculating the communication capacity using the parameters of each frequency using the characteristics of the hardware realized with current technology, compared to the conventional system using only the geostationary satellite orbit 11,
As shown in Figure 7, in the 6/4 GHz band, the
/1iGHz band: 8 to 14 times, 30/20G
In the Hz band, communication capacity can be increased by 10 to 18 times.

参考文献 (1)初出、室谷、“静止衛星軌道有効利用におけるサ
ービス・エリアの地域的分布の影響”、電子通信学会誌
論文誌、 Vol、62−B、No、6+pp、519
−526.1979−06 (2)初出、“静止衛星軌道に係わる諸問題とその有効
利用のための各種対策゛°、北海道工業大学研究紀要、
第16号、 pp、291−304+ 1988−03
〔発明が解決しようとする課題〕 上述のように静止テザー衛星は、静止衛星軌道への打上
可能衛星数やシステム内の通信容量の増加に大きな効果
があるが、各衛星間はケブラー等のテザー線5で結ばれ
ているだけで、情報の伝達は各衛星毎に地上の専用地球
局から伝送する必要がある。このため地球局数は衛星数
だけ必要となるのは当然である。
References (1) First appearance, Murotani, “Influence of regional distribution of service areas on effective utilization of geostationary satellite orbits”, Journal of the Institute of Electronics and Communication Engineers, Vol. 62-B, No. 6+pp, 519
-526.1979-06 (2) First published, “Problems related to geostationary satellite orbits and various measures for their effective use”, Hokkaido Institute of Technology Research Bulletin,
No. 16, pp, 291-304+ 1988-03
[Problem to be solved by the invention] As mentioned above, geostationary tethered satellites have a great effect on increasing the number of satellites that can be launched into geosynchronous orbits and increasing the communication capacity within the system. Although they are only connected by line 5, information must be transmitted from a dedicated earth station on the ground for each satellite. Therefore, it is natural that the number of earth stations is equal to the number of satellites.

また、静止テザー衛星を構成する衛星間隔は地球局アン
テナのサイドローブの切れが所要のC/Iを満足するだ
けの距離を離す必要がある。このため、干渉経路の複雑
となる従来の方法では衛星間隔が大きくなり、静止テザ
ー衛星を構成するテザー線5が長くなる。このことは、
重量、信顛性。
Furthermore, the satellites constituting the geostationary tethered satellite must be spaced apart enough to satisfy the required C/I for the sidelobe break of the earth station antenna. For this reason, in the conventional method where the interference path is complicated, the distance between the satellites becomes large, and the tether line 5 forming the geostationary tethered satellite becomes long. This means that
Weight, authenticity.

価格などの点で不利であるものと考えられる。This is considered to be disadvantageous in terms of price, etc.

本発明は、この点に鑑みて創作されたものであって、静
止テザー衛星を構成するテザー線、例えばケプラーの中
に光ファイバ線を埋め込み、情報の伝送を可能とし、 ■ GTSを構成する衛星間の中継、 ■ 衛星監視制御信号伝達による制御系の簡略化および
経済化、 ■ テザー線の伸び等の測定によるテザー衛星の距離制
御、センサーの実現 などを目的としている。
The present invention was created in view of this point, and enables information transmission by embedding an optical fiber line in a tether line that makes up a geostationary tethered satellite, such as Kepler. ■ Simplification and economicalization of the control system by transmitting satellite monitoring and control signals, ■ Distance control of tethered satellites by measuring the elongation of tether lines, etc., and realization of sensors.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

そしてそのため、本発明の静止光ファイバ・テザー衛星
方式は、静止衛星軌道上の1衛星を中心にして、該衛星
と地球の中心を結ぶ直線上の両側に、複数の衛星を配置
し、該衛星間を、内部に複数の光ファイバ線を含んだ強
度の優れた細い高分子材料線から構成された通信可能な
光ファイバ・テザー線で連鎖し、該複数衛星間の地球か
らの重力の差により生ずる重力傾度により、常に地球の
中心方向を安定に指向して、全体として地球の自転速度
とほぼ同じ速度で回転する静止衛星系を構成することを
特徴とするものである。
Therefore, the geostationary optical fiber tether satellite system of the present invention places a plurality of satellites on both sides of a straight line connecting the satellite and the center of the earth, centering on one satellite in a geostationary satellite orbit. A communicable optical fiber tether made of strong, thin polymer material wire containing multiple optical fiber lines is connected between the satellites, and due to the difference in gravity from the earth between the multiple satellites, Due to the resulting gravitational inclination, the satellite is always stably oriented toward the center of the Earth, and the system as a whole forms a geostationary satellite system that rotates at approximately the same speed as the Earth's rotation speed.

また、本発明においては、該複数の衛星が異なったサー
ビス・エリアを照射し、該光ファイバ・テザー線により
該複数衛星間で衛星間中継を行う構成にしておき、該サ
ービス・エリアの地域的分布に着目して該複数衛星の配
列順序を決定している。
Further, in the present invention, the plurality of satellites illuminate different service areas, and the optical fiber tether line performs inter-satellite relay among the plurality of satellites, so that the regional The arrangement order of the plurality of satellites is determined by focusing on the distribution.

更に、本発明においては、地球から全ての衛星への監視
制御信号の伝送または全ての衛星からの地球への監視制
御信号の伝送を所定の衛星と該衛星をアクセスしている
地球局との間で行い、該衛星から残りの衛星には該光フ
ァイバ・テザー線を経由して地球局からの監視制御信号
を伝送し、各衛星では自分宛の監視制御信号を分離し、
当該監視制御信号で指示された制御を行っている。
Furthermore, in the present invention, the transmission of supervisory control signals from the earth to all satellites or the transmission of supervisory control signals from all satellites to the earth is carried out between a predetermined satellite and an earth station accessing the satellite. The monitoring and control signals from the earth station are transmitted from this satellite to the remaining satellites via the optical fiber tether line, and each satellite separates the monitoring and control signals addressed to itself.
Control is being performed as instructed by the supervisory control signal.

更に、本発明においては、該光ファイバ・テザー線の中
の光ファイバ線の一部に衛星間距離測定用ディジタル信
号を伝送しておき、2衛星間の距離が変化した時に該衛
星間距離測定用ディジタル信号の位相変化を測定するこ
とにより該距離変化量を測定している。
Furthermore, in the present invention, a digital signal for measuring the inter-satellite distance is transmitted through a part of the optical fiber line in the optical fiber tether line, and when the distance between two satellites changes, the inter-satellite distance measurement is performed. The amount of distance change is measured by measuring the phase change of the digital signal.

〔作用〕[Effect]

本発明においては、衛星間を光ファイバ・テザー線で連
鎖しているので、静止光ファイバ・テザー衛星を構成し
ている衛星間の中継を簡単に行うことが出来る。
In the present invention, since the satellites are linked by optical fiber tether lines, relaying between the satellites making up the geostationary optical fiber tether satellite can be easily performed.

また、本発明においては、複数の衛星のそれぞれが互い
に異なるサービス・エリアを照射し、光ファイバ・テザ
ー線で複数の衛星間中継を行う構成とし、サービス・エ
リアの地域的分布に基づいて複数衛星の配列順序を決定
しているので、光ファイバ・テザー線の総合長を短くす
ることが出来る。
Furthermore, in the present invention, each of the plurality of satellites illuminates a different service area, and the relay between the plurality of satellites is performed using an optical fiber tether line. Since the arrangement order is determined, the total length of the optical fiber tether line can be shortened.

更に、本発明においては、特定の衛星(例えば、地球に
一番近い衛星)と該特定の衛星のサービス・エリアの中
に存在する地球局との間でデータ伝送を行い、地球局か
ら衛星に送るべきデータを特定の衛星を介して行い、ま
た、衛星から地球局に送るべきデータを特定の衛星を介
して行っているので、全ての衛星の姿勢制御や速度制御
、衛星監視テレメトリ−信号、その他の信号の伝送のた
めの衛星監視制御地球局の数を少なく出来ると共に、複
数衛星内の監視制御信号送受信装置を省略することが可
能である。
Furthermore, in the present invention, data is transmitted between a specific satellite (for example, the satellite closest to the earth) and an earth station located within the service area of the specific satellite, and data is transmitted from the earth station to the satellite. Data to be sent is sent via a specific satellite, and data to be sent from the satellite to the earth station is sent via a specific satellite, so all satellite attitude control, speed control, satellite monitoring telemetry signals, The number of satellite monitoring and control earth stations for transmitting other signals can be reduced, and monitoring and control signal transmitting and receiving devices in multiple satellites can be omitted.

更に、本発明においては、光ファイバ・テザー線中の光
ファイバ線に衛星間距離測定用ディジタル信号を伝送し
ておき、衛星間距離測定用ディジタル信号の位相変化に
基づいて衛星間距離の変化量を測定しているので、他の
距離測定用機器の搭載を省略することが出来る。
Furthermore, in the present invention, a digital signal for measuring the inter-satellite distance is transmitted through the optical fiber line in the optical fiber tether line, and the amount of change in the distance between the satellites is calculated based on the phase change of the digital signal for measuring the inter-satellite distance. Since it measures distance, it is possible to omit the installation of other distance measuring equipment.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の光ファイバ・テザー線の例を示す図で
ある。同図において、10はケブラー(またはアラミド
・ファイバ)、20は光ファイバ線、30は光ファイバ
・テザー線をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the optical fiber tether line of the present invention. In the figure, 10 indicates Kevlar (or aramid fiber), 20 indicates an optical fiber line, and 30 indicates an optical fiber tether line.

静止光ファイバ・テザー衛星(P−GTS)で使用され
る光ファイバ・テザー線30は、第1図に示すように、
直径約1 mm程度のケブラー(またはアラミド・ファ
イバ)の中に、直径約125μmの光ファイバ線20を
複数本埋め込んで構成されている。
The optical fiber tether line 30 used in the geostationary optical fiber tether satellite (P-GTS) is as shown in FIG.
It is constructed by embedding a plurality of optical fiber lines 20 with a diameter of about 125 μm in Kevlar (or aramid fiber) with a diameter of about 1 mm.

光ファイバ・テザー線30の中を高速信号が伝送できる
ようになっている。
High-speed signals can be transmitted through the optical fiber tether line 30.

第2図は本発明の静止光ファイバ・テザー衛星方式の例
を示す図である。同図において、lは静止衛星軌道、6
は地球、32ないし34は衛星、35と36は衛星間隔
をそれぞれ示す。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the geostationary optical fiber tether satellite system of the present invention. In the figure, l is the geostationary satellite orbit, 6
is the earth, 32 to 34 are satellites, and 35 and 36 are satellite intervals, respectively.

第2図に示すように、光ファイバ・テザー線30で複数
の衛星32,33.34を接続して、中心の1衛星32
を静止衛星軌道l上に配置して静止させることにより静
止衛星系を構成する。これにより、静止光ファイバ・テ
ザー衛星方式が得られる。
As shown in FIG.
A geostationary satellite system is constructed by placing the satellite on a geostationary satellite orbit l and making it stationary. This provides a geostationary fiber optic tether satellite system.

この時の衛星間の間隔35.36は、 ■ 使用周波数 ■ 地球局アンテナの寸法 ■ 地球局アンテナのサイドローブ特性■ 所要衛星系
での許容干渉量 ■ 変復調方式 ■ サービスエリアが同一か、異なっているかなどで決
定される。
The spacing between the satellites at this time, 35.36, depends on: ■ Frequency used ■ Dimensions of the earth station antenna ■ Side lobe characteristics of the earth station antenna ■ Allowable amount of interference in the required satellite system ■ Modulation/demodulation method ■ Whether the service areas are the same or different It is determined by whether or not there are any.

この衛星間隔35.36が短ければ、衛星の重量が小さ
くなって打上コストが少なくなる。各衛星間の方向制御
や速度制御が容易になる。同じ長さのテザー長の場合に
は接続できる衛星数を増加できる。信軌性が良くなる。
If the satellite spacing 35.36 is short, the weight of the satellite will be reduced and the launch cost will be reduced. Direction and speed control between each satellite becomes easier. For the same tether length, the number of satellites that can be connected can be increased. Improves reliability.

などの長所が得られる。You can get advantages such as:

光ファイバ・テザー線30の中を情報が伝送出来ること
により、衛星間中継が可能となる。これにより、衛星間
隔35.36を短くすることが可能であり、以下にこれ
を説明する。
By being able to transmit information through the optical fiber tether line 30, inter-satellite relay becomes possible. This makes it possible to shorten the satellite spacing 35.36, which will be explained below.

第5図はシングルビーム衛星通信方式とマルチビーム衛
星通信方式を説明する図である。同図において、40は
シングルビーム衛星通信方式、41はマルチビーム衛星
通信方式、42はビーム、43はシングルビーム衛星、
44はサービス・エリア、45は複数のビーム、46は
サテライト・スイッチをそれぞれ示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a single beam satellite communication system and a multibeam satellite communication system. In the figure, 40 is a single-beam satellite communication system, 41 is a multi-beam satellite communication system, 42 is a beam, 43 is a single-beam satellite,
Reference numeral 44 indicates a service area, 45 indicates a plurality of beams, and 46 indicates a satellite switch.

第5図はシングルビーム衛星通信方式40とマルチビー
ム衛星通信方式41について説明している。従来の衛星
通信では、日本のC8−2やC53(さくら2,3号)
のように、ビーム42が単一であるシングルビーム衛星
43が大部分であった。しかし、さらに大容量化を図り
、経済的な衛星システムを構築するためには、マルチビ
ーム衛星通信方式41の採用が有効である。
FIG. 5 explains a single beam satellite communication system 40 and a multibeam satellite communication system 41. In conventional satellite communications, Japan's C8-2 and C53 (Sakura 2 and 3)
Most of the satellites were single-beam satellites 43 with a single beam 42, as shown in FIG. However, in order to further increase the capacity and construct an economical satellite system, it is effective to adopt the multi-beam satellite communication system 41.

マルチビーム衛星通信方式41は日本又は米国などのサ
ービス・エリア44を複数のビーム(マルチビーム)4
5で照射して、衛星にサテライト・スイッチ46を搭載
し、ビーム相互間の切替を行って大容量の伝送を行うも
のである。1つの衛星のビームは複数サービス・エリア
44すべてを照射しており、逆に1つのサービス・エリ
ア中には1つの衛星にアクセスする1つの地球局が必要
である。衛星が複数になった場合は1サービス・エリア
中に衛星数だけの地球局が存在する。
The multi-beam satellite communication system 41 uses multiple beams (multi-beams) 4 to cover a service area 44 such as Japan or the United States.
A satellite switch 46 is mounted on the satellite to switch between the beams and perform large-capacity transmission. One satellite's beam illuminates all of the service areas 44; conversely, one earth station is required within a service area to access one satellite. When there are multiple satellites, there are as many earth stations as there are satellites in one service area.

第6図は従来の静止テザー衛星(GTS)を用いたマル
チビーム衛星通信方式を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a conventional multi-beam satellite communication system using a geostationary tether satellite (GTS).

同図において、1は静止衛星軌道、6は地球、51ない
し58は8個のサービス・エリア、61ないし68は8
個の衛星、69は衛星間隔の合計をそれぞれ示している
In the figure, 1 is the geostationary satellite orbit, 6 is the earth, 51 to 58 are eight service areas, and 61 to 68 are eight service areas.
69 indicates the total satellite spacing.

上述のマルチビーム衛星方式を静止テザー衛星に適用す
ることにより、効率的に大容量伝送が行われるものと考
えられる。第6図はこの1例を示しており、8サービス
・エリア51ないし58を照射する8個の衛星61〜6
8がテザー線で連鎖されている例を示している。各衛星
61ないし68は8サービス・エリア51〜58を照射
しているので干渉ルートは複雑となり、衛星間隔の合計
69は大きくなる。この理由は、テザー線がケブラーの
みで情報伝送が行えないためである。
It is believed that by applying the multi-beam satellite system described above to a geostationary tethered satellite, large-capacity transmission can be performed efficiently. Figure 6 shows an example of this, with eight satellites 61-6 illuminating eight service areas 51-58.
8 is shown as being chained with a tether line. Since each satellite 61-68 illuminates eight service areas 51-58, the interference route becomes complex and the total satellite spacing 69 increases. The reason for this is that the tether wire is only Kevlar and cannot transmit information.

第3図は本発明によるマルチビーム衛星通信方式を説明
する図である。同図において、■は静止衛星軌道、6は
地球、51ないし58は8個のサービス・エリア、71
ないし77は光ファイバ・テザー線、81ないし88は
8個の衛星、89は衛星間隔の合計、90は制御信号を
それぞれ示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a multi-beam satellite communication system according to the present invention. In the figure, ■ is the geostationary satellite orbit, 6 is the earth, 51 to 58 are eight service areas, and 71
77 to 77 are optical fiber tether lines, 81 to 88 are eight satellites, 89 is the total distance between satellites, and 90 is a control signal.

第3図の静止テザー衛星では、本発明による光ファイバ
・テザー線71ないし77を使用して衛星81ないし8
8間を接続している。これは従来から考えられている衛
星間中継(Inter 5atellite Link
:l5L)を電波(23GHz、60GHzなど)やレ
ーザ光を使用することなく、衛星間通信を光ファイバ・
テザー線71ないし77で実現するものである。
In the geosynchronous tethered satellite of FIG. 3, fiber optic tether lines 71 to 77 according to the present invention are used to
8 are connected. This is the conventional method of inter-satellite relay (Inter 5atellite Link).
:l5L) by using optical fibers for inter-satellite communications without using radio waves (23GHz, 60GHz, etc.) or laser beams.
This is realized using tether wires 71 to 77.

第3図の実施例では、1衛星はlサービス・エリアを専
用に照射し、各サービス・エリア間の情報は光ファイバ
・テザー線71ないし77で伝送するようにしている。
In the embodiment of FIG. 3, one satellite exclusively illuminates one service area, and information between each service area is transmitted via optical fiber tethers 71-77.

この結果、干渉ルートは非常に単純化され、サービス・
エリア51ないし58が地理的分布していることを考慮
して衛星配列順序を決定するアルゴリズム(菖) を用
いると、衛星間隔の合計89を小さくすることが可能と
なる。
As a result, the interference route is greatly simplified and the service
By using an algorithm (Iris) that determines the satellite arrangement order taking into consideration the geographical distribution of areas 51 to 58, it is possible to reduce the total satellite spacing of 89.

第6図のマルチビーム衛星方式と比較すると、テザー線
長を約1/3に短縮することが可能となる。
Compared to the multi-beam satellite system shown in FIG. 6, the tether line length can be reduced to about 1/3.

また、第6図の静止テザー衛星の場合における衛星61
ないし68の位置の制御は各衛星向けのアンテナを具備
し、同時に制御信号を送り、個々に制御することが必要
である。この原因はテザー線に信号が伝送出来ないため
である。
Also, satellite 61 in the case of the geostationary tethered satellite in Figure 6
To control the positions of 68 to 68 satellites, it is necessary to provide antennas for each satellite, send control signals simultaneously, and control them individually. This is because signals cannot be transmitted through the tether wire.

一方、第3図のような光ファイバ・テザー線71ないし
77を使用する本発明の実施例においては、例えば地球
に一番近い衛星88のサービス・エリア53内に存在す
る地球局から制御信号90を衛星88に伝送すれば、衛
星88から光ファイバ・テザー線71ないし77を通し
て残りすべての衛星81ないし87に制御信号を伝送す
ることが可能となる。制御信号とは、例えば衛星の姿勢
制御のための制御信号や位置制御のための制御信号であ
る。各衛星で得られた観測データや各衛星の状態を示す
データを衛星88を介して地球局に送ることも出来る。
On the other hand, in an embodiment of the invention using fiber optic tethers 71-77 as shown in FIG. If the control signal is transmitted to the satellite 88, it becomes possible to transmit the control signal from the satellite 88 to all remaining satellites 81 to 87 through the optical fiber tether lines 71 to 77. The control signal is, for example, a control signal for attitude control or a control signal for position control of a satellite. Observation data obtained by each satellite and data indicating the status of each satellite can also be sent to the earth station via the satellite 88.

この結果、衛星監視制御局は1ケ所(予備を考えても2
ケ所)で良く、システムの経済化に寄与する。
As a result, there will be only one satellite monitoring and control station (two even considering backup).
(locations) and contributes to the economicalization of the system.

また、第1図の光ファイバ・テザー線30の中の1本ま
たは複数本の光ファイバに衛星間距離測定用ディジタル
信号を通しておき、衛星間の距離が変化し、光ファイバ
・テザー線の長さが増減した時に、ディジタル信号の位
相の変化を測定することにより変化量を知ることが可能
となる。これにより、非常に精度の良い測定が可能とな
り、測定系は電子部品で構成できるので小型、信顧性。
In addition, a digital signal for measuring the distance between satellites is passed through one or more optical fibers in the optical fiber tether line 30 shown in FIG. When the amount of change increases or decreases, it is possible to know the amount of change by measuring the change in the phase of the digital signal. This makes it possible to perform extremely accurate measurements, and the measurement system can be constructed from electronic components, making it compact and reliable.

軽量化の点で有利となる。This is advantageous in terms of weight reduction.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上の説明から明らかなように、本発明の静止光ファイ
バ・テザー衛星方式は、光ファイバを使用しない従来の
静止テザー衛星方式に比べて下記のような効果を有する
As is clear from the above description, the geostationary optical fiber tether satellite system of the present invention has the following effects compared to the conventional geostationary tether satellite system that does not use optical fibers.

(a)  テザー衛星を連鎖する際に、光ファイバ・テ
ザー線に情報を伝送し、衛星間中継機能を付加すること
が可能となる。これにより、各衛星が異なったサービス
・エリアを照射し、サービス・エリアの地域的分布を考
慮してテザー衛星の順序を決め配列することにより、衛
星間の干渉条件を緩和でき、衛星間隔を小さくすること
が出来る。これにより、テザー線長を短くでき、テザー
・システムの重量、信軌性、コスト等の改善が可能とな
る。
(a) When linking tethered satellites, it becomes possible to transmit information to the optical fiber tether line and add an intersatellite relay function. This allows each satellite to illuminate a different service area, and by determining the order and arranging the tethered satellites in consideration of the regional distribution of the service area, interference conditions between satellites can be alleviated and the spacing between satellites can be reduced. You can. This allows the tether line length to be shortened, making it possible to improve the weight, reliability, cost, etc. of the tether system.

(ロ)上記の光ファイバ・テザー線により、衛星間中継
機能が付加されると、サービス・エリア内の地球局は特
定の専用衛星にアクセスすれば良い、これは光ファイバ
・テザー線を用いない静止テザー衛星システムで複数サ
ービス・エリアを照射するマルチビーム衛星を連鎖する
方式では、各サービス・エリアに衛星の数だけの地球局
を設置する必要があるが、これに比べて本発明を採用し
たシステムでは大幅なシステム経済化が可能である。
(b) If the inter-satellite relay function is added using the above-mentioned optical fiber tether line, earth stations within the service area only need to access a specific dedicated satellite, which does not use the optical fiber tether line. Compared to the method of chaining multi-beam satellites that illuminate multiple service areas using a geostationary tethered satellite system, it is necessary to install as many earth stations as there are satellites in each service area. Significant system economy is possible in the system.

(C)  静止テザー衛星システムでは各衛星の位置。(C) In a geostationary tethered satellite system, the position of each satellite.

速度の調整を衛星監視制御局から行う必要がある。光フ
ァイバ・テザー線を使用しない場合は個々の衛星毎に個
別に監視制御する必要があり、それだけのアンテナや送
受信装置などを地上に設備する必要があった。光ファイ
バ・テザー線を用いることにより、光ファイバ・テザー
線を介して衛星間に制御信号が伝送でき、1個の衛星の
みに制御信号を伝送すれば良く、地球局は少なくて良い
。また、テザー衛星の最も近い衛星に制御信号を送れば
良く、自由空間損失が小さく、地球局のアンテナ直径や
送信出力が小さくて良く、システムの経済化が可能とな
る。また、遅延量が少ないので、緊急な場合などに迅速
な制御が可能となる。
It is necessary to adjust the speed from the satellite monitoring and control station. If optical fiber tethers were not used, each satellite would need to be monitored and controlled individually, which would require the installation of antennas, transmitting and receiving equipment, etc. on the ground. By using an optical fiber tether line, control signals can be transmitted between satellites via the optical fiber tether line, and it is only necessary to transmit the control signal to one satellite, so the number of earth stations can be reduced. In addition, it is only necessary to send a control signal to the satellite closest to the tethered satellite, so the free space loss is small, and the antenna diameter and transmission output of the earth station can be small, making the system economical. Furthermore, since the amount of delay is small, quick control is possible in emergency situations.

(d)  光ファイバ・テザー線の中にディジタル信号
を伝送しておき、その長さが変化した場合にディジタル
信号の位相変化を検出すれば伸縮の値が分る。この情報
を衛星の位置制御に必要な信号として用いることにより
、大型のテザー張力検出装置を新たに搭載する必要が無
く、静止テザー衛星システムの経済化が図れる。
(d) A digital signal is transmitted in an optical fiber tether line, and when the length changes, the value of expansion and contraction can be determined by detecting the phase change of the digital signal. By using this information as a signal necessary for satellite position control, there is no need to newly install a large tether tension detection device, and the geostationary tether satellite system can be made more economical.

(e)  光ファイバ・テザー線は、静止テザー衛星シ
ステムへの適用を考えているが、地上における情報伝達
にも当然使用可能である。例えば基地局の大型地球局と
多数の小型地球局の間を衛星で結び、この小型地球局か
ら各加入者(家庭)への分配を行う場合に、該光ファイ
バ・テザー線を使うことが可能である。幹線用光ファイ
バ・ケーブルは中継器の半導体部品等を動作させるため
にバイアス給電用の銅線が必要でケーブル中に含まれる
が、上記の加入者用回線では距離はある程度短く、各家
庭には商用電源が供給されているので、バイアス給電用
銅線は不要である。このような部品型地上光伝送路に光
ファイバ・テザー線を用いることにより、経済化が図れ
、1加入者当たりの負担金が少なくてすむ。
(e) Although optical fiber tether lines are being considered for application to geostationary tether satellite systems, they can of course also be used for information transmission on the ground. For example, the optical fiber tether can be used when connecting a large earth station of a base station and a number of small earth stations using a satellite, and distributing data from this small earth station to each subscriber (household). It is. Trunk fiber optic cables require copper wire for bias power feeding and are included in the cable in order to operate the semiconductor components of the repeater, but the distances for the above subscriber lines are somewhat short, and each home Since commercial power is supplied, there is no need for a bias power supply copper wire. By using an optical fiber tether line in such a component-type terrestrial optical transmission line, economicalization can be achieved, and the cost per subscriber can be reduced.

げ)その他、航空機や船艦、自動車、ビル内などの情報
伝送線路として使え、非常に細くて軽量で電磁誘導など
による影響を受けないために、有効である。
In addition, it can be used as an information transmission line in aircraft, ships, cars, buildings, etc., and is effective because it is extremely thin and lightweight and is not affected by electromagnetic induction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光ファイバ・テザー線の例を示す図、
第2図は本発明の静止光ファイバ・テザー衛里方式を説
明する図、第3図は本発明によるマルチビーム衛星通信
方式を説明する図、第4図は静止テザー衛星を説明する
図、第5図はシングルビーム衛星通信方式とマルチビー
ム衛星通信方式を説明する図、第6図は従来の静止テザ
ー衛星(GTS)を用いたマルチビーム衛星通信方式を
説明する図、第7図は従来方式に比べたGTS方式の衛
星数2通信容量増加の例を示す図である。 l・・・静止衛星軌道、2ないし5・・・衛星、6・・
・地球、10・・・ケブラー、20・・・光ファイバ線
、30・・・光ファイバ・テザー線、32ないし34・
・・衛星、35と36・・・衛星間間隔、40・・・シ
ングルビーム衛星通信方式、41・・・マルチビーム衛
星通信方式、42・・・ビーム、43・・・シングルビ
ーム衛星、44・・・サービス・エリア、45・・・複
数のビーム、46・・・サテライト・スイッチ、51な
いし58・・・8個のサービス・エリア、61ないし6
8・・・8個の衛星、69・・・衛星間隔の合計、71
ないし77・・・光ファイバ・テザー線、81ないし8
8・・・衛星、89・・・衛星間隔の合計、90・・・
制御信号。 特許出願人   初 1)健(外2名)代理人弁理士 
 京 谷 四 部 本’1l−eAt)光ファイノ(・テブーに巣箱 図 オリ行明へ静止光ファイバ・iす“−慎ゼ1方氏第2図 静止テブーVも 第4図 シンクルビーム侯1畳j11方式ヒマル+ビーム鵠1星
2i化力式第5図
FIG. 1 is a diagram showing an example of the optical fiber tether wire of the present invention,
FIG. 2 is a diagram explaining the geostationary optical fiber tether satellite system of the present invention, FIG. 3 is a diagram explaining the multi-beam satellite communication system according to the present invention, FIG. 4 is a diagram explaining the geostationary tether satellite, and FIG. Figure 5 is a diagram explaining the single-beam satellite communication system and multi-beam satellite communication system, Figure 6 is a diagram explaining the multi-beam satellite communication system using the conventional geostationary tether satellite (GTS), and Figure 7 is the conventional system. FIG. 3 is a diagram showing an example of an increase in communication capacity by two satellites in the GTS system compared to the above. l...Geostationary satellite orbit, 2 to 5...Satellite, 6...
・Earth, 10... Kevlar, 20... Optical fiber line, 30... Optical fiber tether line, 32 to 34.
...Satellites, 35 and 36...Inter-satellite spacing, 40...Single beam satellite communication system, 41...Multi-beam satellite communication system, 42...Beam, 43...Single beam satellite, 44. ... service area, 45 ... multiple beams, 46 ... satellite switch, 51 to 58 ... eight service areas, 61 to 6
8... 8 satellites, 69... Total satellite spacing, 71
to 77...optical fiber tether wire, 81 to 8
8...Satellite, 89...Total satellite spacing, 90...
Control signal. First Patent Applicant 1) Ken (2 others) Representative Patent Attorney
Kyotani 4th edition '1l-eAt) Optical phyno (・Stationary optical fiber to Teboo hive diagram ori Yukiaki) - Mr. Shinze 1 Figure 2 Stationary Teboo V also Figure 4 Shinkle beam Hou 1 tatami j11 method Himaru + Beam Mouse 1 star 2i power formula Figure 5

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)静止衛星軌道上の1衛星を中心にして、該衛星と
地球の中心を結ぶ直線上の両側に、複数の衛星を配置し
、 該衛星間を、内部に複数の光ファイバ線を含んだ強度の
優れた細い高分子材料線から構成された通信可能な光フ
ァイバ・テザー線で連鎖し、該複数衛星間の地球からの
重力の差により生ずる重力傾度により、常に地球の中心
方向を安定に指向して、全体として地球の自転速度とほ
ぼ同じ速度で回転する静止衛星系を構成する ことを特徴とする静止光ファイバ・テザー衛星方式。
(1) Centering on one satellite in a geostationary satellite orbit, multiple satellites are placed on both sides of a straight line connecting the satellite and the center of the earth, and multiple optical fiber lines are connected between the satellites. The satellites are chained together using optical fiber tethers that enable communication and are made of thin polymer material wires with excellent strength, and the gravitational gradient caused by the difference in the gravity between the multiple satellites from the Earth always stabilizes the direction toward the center of the Earth. A geostationary optical fiber tether satellite system that consists of a geostationary satellite system that rotates at approximately the same speed as the Earth's rotation speed.
(2)該複数の衛星が異なったサービス・エリアを照射
し、 該光ファイバ・テザー線により該複数衛星間で衛星間中
継を行う構成にしておき、 該サービス・エリアの地域的分布に着目して該複数衛星
の配列順序を決定する ことを特徴とする請求項(1)記載の静止光ファイバ・
テザー衛星方式。
(2) Set up a configuration in which the multiple satellites illuminate different service areas, perform inter-satellite relay between the multiple satellites using the optical fiber tether, and focus on the regional distribution of the service areas. The stationary optical fiber according to claim 1, wherein the arrangement order of the plurality of satellites is determined by
Tethered satellite method.
(3)地球から全ての衛星への監視制御信号の伝送また
は全ての衛星からの地球への監視制御信号の伝送を所定
の衛星と該衛星をアクセスしている地球局との間で行い
、 該衛星から残りの衛星には該光ファイバ・テザー線を経
由して監視制御信号を伝送し、 各衛星で自分宛の監視制御信号を分離し、当該監視制御
信号で指示された制御を行う ことを特徴とする請求項(1)記載の静止光ファイバ・
テザー衛星方式。
(3) Transmission of supervisory control signals from the earth to all satellites or transmission of supervisory control signals from all satellites to the earth between a specified satellite and the earth station accessing the satellite; A supervisory control signal is transmitted from the satellite to the remaining satellites via the optical fiber tether line, and each satellite separates the supervisory control signal addressed to itself and performs the control instructed by the supervisory control signal. The stationary optical fiber according to claim (1), characterized in that:
Tethered satellite method.
(4)該光ファイバ線の中の光ファイバ・テザー線の一
部に衛星間距離測定用ディジタル信号を伝送しておき、 2衛星間の距離が変化した時すなわち光ファイバー・テ
ザー線の長さが増減した時に該衛星間距離測定用ディジ
タル信号の位相変化を測定することにより該距離変化量
を測定することを特徴とする請求項(1)記載の静止光
ファイバ・テザー衛星方式。
(4) A digital signal for measuring the distance between satellites is transmitted through a part of the optical fiber tether line in the optical fiber line, and when the distance between two satellites changes, that is, the length of the optical fiber tether line is determined. 2. The stationary optical fiber tether satellite system according to claim 1, wherein the distance change amount is measured by measuring a phase change of the inter-satellite distance measuring digital signal when the distance increases or decreases.
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Cited By (4)

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