JPH05300061A - 移動体通信・測位システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 移動端末がビルや山の影になった場合でも確
実に衛星との通信が行なえ、この衛星を用いて求めた測
位情報を移動端末の通信に応用し得る移動体通信・測位
システムを提供することを目的とする。 【構成】 移動端末と基地局との間の通信を衛星による
衛星回線を補助として用い、この衛星は、赤道を中心と
して８の字状の地上軌跡を描く複数個の対地同期衛星か
らなる。 【効果】 移動体通信が、不可能になることなく行なう
ことができ、移動端末の所在を移動体通信に応用するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、船舶、自動車等の移動
体の通信・測位システムに係り、特に地上シシステムネ
ットワークの補完、及び移動体通信サービスに測位サー
ビスを応用させた移動体通信・測位システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報産業が発達する中で、携帯電
話や自動車電話等の移動可能な移動通信端末が多く普及
している。このような通信端末は、無線回線を介して基
地局に接続され、基地局は、有線の公衆一般回線を介し
て相手の電話と接続されている。この状態で通信端末と
相手側の電話等との通信が可能となる。この移動通信端
末を用いた通信システムでは、移動端末と基地局とを無
線回線で接続できるようにするために、一定の無線到達
範囲を持つ複数の基地局でもって特定の地域全域をカバ
ーさせ、移動端末と基地局とを無線回線で接続でき、お
互いに通話可能になる。しかしながら、各基地局の無線
到達範囲内でありながら、ビルの影とか山岳等の影等に
より電波の伝搬状況が変化して無線回線の接続不可能な
状態が時々あらわれる。このような場合には電話するこ
とができなくなる。そこで、従来より、静止衛星を用い
た移動体通信システムが提案されている。

【０００３】このシステムは、移動端末が基地局から遠
ざかり、基地局との通話可能な無線到達範囲から外れた
場合には、静止衛星を用いた通信回線を介して基地局と
の通信を行なうものである。ところが、このような静止
衛星を用いて移動体通信を行なう場合には、日本が高緯
度にあるため地上から見た静止衛生の仰角が４０°〜５
０°となってしまい、静止衛星がビルや山によって影に
なった場合に移動端末と静止衛星の通信ができなくなっ
てしまうという欠点がある。

【０００４】また、移動端末と基地局が静止衛星を用い
ないで接続されている場合には、移動端末がどの基地局
を介して通信しているかを管理することにより場所が特
定できるので「１１０番」や「１１９番」等の特番が使
用できる。ところが、静止衛星を用いて通信を行なうと
日本全国を例えば１個の衛星により一元的に扱っている
ので特番の使用ができない。つまり、衛星側では移動端
末を所持する人の測位情報（存在位置の情報）がわから
ないため、１１０番通報や１１９番通報があってもこの
通報を受けた警察署や消防署が場所を特定できないので
最寄りの警察署や消防署に連絡することは不可能であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の移動
体通信システムにおいては、静止衛星を用いて通信サー
ビスの補完を行なっているので仰角が低く、ビルや山の
影に電波が遮られて通信できなくなるという欠点があっ
た。また、従来では携帯電話や自動車電話等の移動端末
には、衛星を用いた測位情報を求める機能は持ち合わせ
ていなったので、場所を特定化できないところから上述
した特番の通報ができないという問題点があった。

【０００６】また、移動端末の場所を特定化できないた
めに、ある特定の基地局に多くの移動端末からのアクセ
スが集中していても、どの移動端末をこの基地局に割り
当てれば良いか判断不可能であったため、輻輳状態を解
消できないという問題点があった。

【０００７】この発明はこのような従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、ビ
ルや山の影になった場合でも通信が可能であり、かつ、
移動端末の測位情報を使用者に提供し、この測位情報を
通信に応用し得る移動体通信・測位システムを提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、移動端末と基地局との通信が衛星を用い
た衛星回線を介して行なわれる移動体通信、測位システ
ムにおいて、前記衛星は、赤道を中心として８の字状の
地上軌跡を描く複数個の対地同期衛星で構成されている
ことが特徴である。

【０００９】また、前記基地局は、前記移動端末が電波
を発してからこの電波が衛星を介して当該基地局へ到達
するまでの時間を基に移動端末の測位情報を求め、該測
位情報を前記移動端末に提供することを特徴とする。

【００１０】さらに、衛星を用いた衛生通信回線を補助
として移動端末と基地局との通信を行なう移動体通信・
測位システムにおいて、前記移動端末は、この移動端末
から発した電波が前記衛星を介して移動端末で受信され
るまでにかかった時間に基づいて測位情報を求める測位
情報算出手段と、この測位情報算出手段から得られた測
位情報に基づいて前記衛星回線を介して前記移動端末と
前記基地局との通信を行なうか前記衛星回線を介さずに
前記移動端末と前記基地局との通信を行なうかを切り替
える切替手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上述の如く構成すれば、移動体端末のユーザは
常時８の字衛星（対地同期衛星）を７０°以上の高い仰
角で見ることができるので、８の字衛星がビルや山の影
にならず、衛星を介した通信が可能となり、常時通信が
不可能にならない通信サービスが提供できようになる。

【００１２】また、８の字衛星を介して通信する際の電
波の到達時間を移動端末や基地局にて測定し、これを基
に８の字衛星と移動体端末との距離を求めることができ
る。そして、複数の８の字衛星と移動体端末との距離を
求めれば、移動体端末の位置を特定することができ、測
位情報を得ることができる。そして、この測位情報を自
動車のナビゲーションシステムや基地局の輻輳処理、特
番処理に応用させることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１は本発明が適用された移動体通信・測位シ
ステムの一実施例を示す構成図である。

【００１４】同図は、移動端末として自動車電話を一例
として示したものである。８の字衛星８は、赤道を中心
として８の字状の地上軌跡を描くよう地球上空を回って
おり、この８の字衛星８が複数設けられている。つま
り、この８の字状の軌跡を複数の８の字衛星８が通るよ
うになっている。８の字衛星８それぞれの周回軌道の間
隔を調整することで、日本上空には常に１個以上の８の
字衛星８が見えている状態となる。この８の字衛星８と
は、上述した通り地上の軌跡から称せられたものであ
り、特に一般的には対地同期衛星と呼ばれている。

【００１５】まず、基地局１０は、この基地局１０に備
えられているアンテナ１１と自動車１に備えられたアン
テナ２とが無線で結ばれることにより、自動車１に備え
られた図示していない自動車電話と基地局１０に接続さ
れた一般回線を介して一般の電話とが通話できる。同図
には、基地局１０が１つしか存在していないが、一定の
地域に複数個の基地局を設置して、それぞれの基地局の
電波到達範囲で一定の地域をカバーするようにしてい
る。その一つの基地局１０を代表としてここでは図示し
たのである。しかし、この基地局１０と自動車電話とは
無線回線で接続されているので、たとえある基地局１０
の電波到達範囲に自動車１がいたとしても、基地局１０
から見た自動車１が山やビルの影になる等して電波の状
況によっては、無線回線が接続断の状態になる。この時
には、後述するようにして８の字衛星８を用いた通信に
切り替える。つまり、自動車１のアンテナ２をアンテナ
３に切り替えアンテナ３を用いてまず８の字衛星８と無
線回線を接続する。また、８の字衛星８は基地局１０に
備えられたパラボラアンテナ１２と無線回線を接続す
る。このようにすると、自動車１と基地局１０とが８の
字衛星８を介して無線回線で接続された状態となる。こ
れによって、どのような電波状況化においても通信が不
可能にならずに、良好な通話が行なえる。複数個の８の
字衛星８は、衛星統括局９により通信接続における統括
制御がなれさている。例えば、統括制御とは、複数の８
の字衛星８のうち、日本上空にいる衛星は限られており
刻一刻変わっているので、日本上空にいる８の字衛星に
その都度切り替える制御を主に指している。次に、図２
に示した移動端末の内部ブロック図と図３に示した基地
局の内部ブロック図とを用いて移動端末と基地局との通
信の動作について説明する。

【００１６】図３（ａ）は、基地局側に測位情報を求め
る手段を備えた場合に示したものであり、同図３（ｂ）
は、基地局側に電界強度測定手段を備えた場合を示した
ものである。また同図（ｃ）は、基地局側に測位情報を
求める手段と電界強度測定手段とを備えた場合を示した
図である。まず、図２と図３（ａ）を用いて通信を行な
う場合について説明する。今自動車１と基地局１０とが
通信していたとする。つまり、自動車１のデータ処理部
６は図示されていない自動車電話に接続されており、こ
の自動車電話と公衆の一般回線とが接続されている状態
を示している。詳しく言うと、自動車電話での通話は、
データ処理部６でデータ処理され、このデータが送受信
部５で送信される。そして、送受信部５で送信された信
号は、切替部４を介してアンテナ２から送信され、基地
局１０のアンテナ１１で受信される。アンテナ１１で受
信された信号は、切替部２４を介して送受信部２５で受
信され、送受信部２５から公衆一般回線に送信される。
一方、公衆一般回線からの通話信号は、反対に基地局１
０の送受信部２５で受信され、切替部２４を介してアン
テナ１１から送信される。送信された信号は、自動車１
のアンテナ２及び切替部４を介して送受信部５で受信さ
れる。送受信部５で受信された信号は、データ処理部６
に入力され、データ処理された後、自動車電話に音声と
して出力される。このようにして、一般的に行なわれて
いる通話をしている時に、一定時間毎に自動車１の制御
部７が切替部４に制御信号を出してアンテナ２に衛星用
アンテナ３に切り替える。そして、データ処理部６から
特定のデータを送受信部５に出力させて、送受信部５が
切替部４を介して衛星用アンテナ３からこの特定のデー
タを送信する。この特定のデータは、図１に示した８の
字衛星８を介して、基地局１０の衛星用アンテナ１２で
受信される。この時基地局１０では、切替部２４が事前
にアンテナ１１を衛星用アンテナ１２に切り替えてい
る。衛星用アンテナ１２及び切替部２４を介して送受信
部２５で受信された特定のデータは、測位情報算出部２
１に入力され、測位情報が算出されてこの算出結果が、
判断部２２に入力される。測位情報算出は、例えば４機
の８の字衛星について行なえば、自動車１と各衛星との
距離に基づいて幾何学的に自動車１の存在位置を特定す
ることが可能となり、測位情報を知ることができる。従
って、この測位情報により判断部２２で判断させること
で、この基地局が扱っている移動端末の数が基地局側で
分かり、この基地局の輻輳状態によって扱えない移動端
末については、制御部２３から送受信部２５を制御して
切替部２４を介して衛星用アンテナ１２から移動端末を
特定させる信号を送信する。この信号を自動車１の衛星
用アンテナ３及び切替部４を介して送受信部５で受信し
て、データ処理部６でデータ処理する。その結果、自動
車１内の自動車電話は、他の基地局を介して通話する
か、８の字衛星を介して通話するかどちらかで通話する
ことになる。以上測位情報を用いた通話制御の仕方につ
いて説明してきたが、次には、図３（ｂ）を用いて電界
強度の情報を利用した通話制御の仕方について以下に説
明する。図２４に示した自動車１側と基地局１０との通
話の動作は、図３に説明したものと同じであるから省略
する。図３（ａ）と同様にして、基地局１０の送受信部
２５からの信号は、電界強度測定部２６に入力され、電
界強度が測定される。測定された電界強度値は、判定部
２２に入力される。入力された電界強度値により、各移
動端末の電波の強さがわかり、電界強度値が弱くなって
いれば、この基地局の電波到達範囲から移動端末が外れ
かかっていると判断部２２が判断して、移動端末側に制
御信号を送りアンテナ３を用いて８の字衛星を介して通
話をするように制御させる。最後に、図３（ｃ）に示し
たものは、図３（ａ）と図３（ｂ）とを組み合わせたも
のである。測位情報と電界強度値のうちどちらを用いて
も良いし、片一方の情報のみを利用しても良い。これら
の情報のうち測位情報は、自動車のナビゲーションシス
テムの情報として有用となる。また、これらの情報を求
めるための電波の送受信は、基地局と移動端末との間で
一定時間毎に行なっていると説明してきたが、必要な時
に行なっても差し支えない。以上説明してきた通り、本
発明では、電界強度値や測位情報をうまく利用して基地
局と移動端末との通信の補足が行なえるばかりかスムー
ズな通信が行なえる。

【００１７】８の字衛星８についてもう少し詳しく説明
する。図４に示すように、地球１３の赤道１４に対して
４５°傾いた対地同期軌道１５上に打上げられる。そし
て、この８の字衛星８の地上軌跡は図５に示すように、
赤道を中心として北緯４５°から南緯４５°まで８の字
状に２４時間周期で軌道１６を描くようになる。このと
き自動車電話を使用するユーザは、少なくとも１個の８
の字衛星８を地上から仰角７０°〜７５°の高い角度で
見ることができる。そして、この８の字衛星８が地上か
ら仰角７０°以上で見える時間は約７時間であるので、
４機の８の字衛星を経度を９０°づつずらし、かつ４分
の１周期づつずらして打上げれば、７×４＝２８時間と
なり、１日２４時間を賄うことができる。また、これら
４機の８の字衛星の軌道を世界地図上で示すと図４の１
４ａ〜１４ｄの如くとなり、地球が自転しても日本は４
機の衛星のうちいずれかに近づいていることが理解でき
る。そしてこれによって、衛星と自動車電話との間がビ
ルや山に遮ぎられることなく、通信が不可能とならない
安定な通信サービスが可能となる。

【００１８】サービスを受ける側である自動車電話は、
図１で示したように、８の字衛星８との通信に用いられ
る衛星用アンテナ３と、基地局１０との通信に用いられ
るアンテナ２を有しており、各アンテナ２，３は、切替
部４によって選択される。このときの選択方法は、上述
したように例えば基地局１０から送信される電波の電界
強度に基づいて行なう。即ち、電界強度が所定のしきい
値よりも大きい場合には自動車電話と基地局１０とが良
好に通信可能であるのでこの間を直接通信し、電界強度
がしきい値以下となった場合には自動車電話と基地局１
０とが良好に通信できないと判断して、衛星統括局９で
制御された８の字衛星８を介して通信を行なう。

【００１９】これによって、従来より用いられている移
動通信システムを補完することができる。また、図１に
示す切替部４の後段処理は従来のものをそのまま使用す
ることができるので、大幅な設計変更の必要はない。

【００２０】また、各８の字衛星では通信可能な回線数
が決められており、この回線数を越えた場合にはそれ以
上の通信はできなくなる。そこで、基地局側では各自動
車電話の測位情報を基に、最寄の基地局と自動車電話と
の距離が遠いものを優先的に通信させ、近いものは衛星
を使用しないで直接基地局と通信するように切替える。
これによって、滞りのない円滑な通信が可能となる。

【００２１】また、各自動車電話の測位情報が分かるの
で、「１１０番」や「１１９番」等の特番通報があった
場合でも、直ちに最寄りの警察や消防署が分かり、連絡
ができるようになる。

【００２２】更に、災害等で特定の地域の回線数が増加
する場合には、この地域のみ衛星を用いた通信を許可
し、他の地域では直接基地局との通信をさせるようにす
れば、緊急時に対処することもできる。

【００２３】また、本実施例では、８の字衛星８を用い
ているので、衛星の仰角が高く、アンテナパターンをシ
ンプルなものとすることができる。即ち、従来の静止衛
星用アンテナは図８に示す如くの放射パターンを持つ必
要があったが、本実施例では仰角が高いために図７に示
す如くの放射パターンでよい。これによって、アンテナ
の設計製作が容易となり、パッチアンテナ等の低プロフ
ァイルアンテナを使用することができる。

【００２４】また、図５に示したように、８の字衛星は
アジア、オーストラリアまで達しているので、日本国土
のみならず、アジア，オーストラリア地域での通信も可
能となる。図６の軌跡１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ
を持つ周囲軌道を衛星に利用させると他の地域でも同様
に本発明の移動体通信・測位システムを実施できる。な
お、本実施例では移動端末として自動車電話を例に示し
たが、移動端末はこれらに限らず、携帯電話や船舶の通
信にも適用できることは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、移動端
末と基地局との間の通信の補助として衛星を利用した衛
星回線を用い、この衛星としては、赤道を中心とした８
の字状の地上軌道を描く対地同期衛星を利用して行なっ
ているので、地上から衛星を見たときの仰角が高くなる
のでビルや山等の影響を受けずに確実な通信を行なえる
ようになる。

【００２６】また、各移動端末の測位情報を衛星を介し
た通信から求めることができるので、従来より問題とな
っていたと特番処理を円滑に行なうことができると共
に、この測位情報を移動体通信の輻輳制御に応用できる
ようになるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が適用されたい移動体通信・測位シス
テムの一実施例を示す構成図である。

【図２】 本発明の移動端末の内部ブロック図である。

【図３】 本発明の基地局の内部ブロック図である。

【図４】 本発明の８の字衛星の軌道を示す説明図であ
る。

【図５】 本発明の８の字衛星の対地軌道を示す説明図
である。

【図６】 本発明の４機の８の字衛星の対地軌道を示す
説明図である。

【図７】 本発明の８の字衛星を用いた際のアンテナの
放射パターンを示す説明図である。

【図８】 従来の静止衛星を用いた際のアンテナ放射パ
ターンを示す説明図である。

【符号の説明】

２…アンテナ ３…衛星用アンテナ ４，２４…切
替部 ５，２５…送受信部 ８…８の字衛星 ９
…衛星統括局 １０…基地局 １３…地球 １４…赤道 １５…対地同期軌道 １６…軌道
２１…測位情報算出部 ２２…判断部 ２３…制御部 ２６…電界強度測定
部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 衛星を用いた衛星通信回線を補助として
   移動端末と基地局との通信が行なわれる移動体通信・測
   位システムにおいて、 前記衛星は、赤道を中心として８の字状の地上軌跡を描
   く複数個の対地同期衛星から構成されていることを特徴
   とする移動体通信・測位システム。
2. 【請求項２】 衛星を用いた衛星通信回線を補助として
   移動端末と基地局との通信を行なう移動体通信・測位シ
   ステムにおいて、 前記基地局は、前記移動端末から発した電波が前記衛星
   を介して該基地局で受信されるまでにかかった時間に基
   づいて、前記移動端末の測位情報を求める測位情報算出
   手段と、 この測位情報算出手段から得られた測位情報に基づいて
   前記衛星回線を介して前記移動端末と前記基地局との通
   信を行なうか前記衛星回線を介さずに前記移動端末と前
   記基地局との通信を行なうかを切り替える制御手段とを
   備えていることを特徴とする移動体通信・測位システ
   ム。
3. 【請求項３】 衛星を用いた衛星通信回線を補助として
   移動端末と基地局との通信を行なう移動体通信・測位シ
   ステムにおいて、 前記基地局は、前記移動端末から発した電波が前記衛星
   を介して該基地局で受信されるまでにかかった時間に基
   づいて、前記移動端末の測位情報を求める測位情報算出
   手段を備え、 前記移動端末は、前記測位情報算出手段から得られた測
   位情報に基づいて前記衛星回線を介して前記移動端末と
   前記基地局との通信を行なうか前記衛星回線を介さずに
   前記移動端末と前記基地局との通信を行なうかを切り換
   える切換手段を備えたことを特徴とする移動体通信・測
   位システム。
4. 【請求項４】 衛星を用いた衛星通信回線を補助として
   移動端末と基地局との通信を行なう移動体通信・測位シ
   ステムにおいて、 前記移動端末は、この移動端末から発した電波が前記衛
   星を介して（該移動端末まで受信される）までにかかっ
   た時間に基づいて測位情報を求める測位情報算出手段
   と、この測位情報算出手段から得られた測位情報に基づ
   いて前記衛星回線を介して前記移動端末と前記基地局と
   の通信を行なうか前記衛星回線を介さずに前記移動端末
   と前記基地局との通信を行なうかを切り替える切替手段
   とを備えたことを特徴とする移動体通信・測位システ
   ム。
5. 【請求項５】 衛星を用いた衛星通信回線を補助として
   移動端末と基地局との通信を行なう移動体通信・測位シ
   ステムにおいて、 前記基地局は、前記移動端末から発した電波が前記衛星
   を介して該基地局で受信されるまでにかかった時間に基
   づいて、前記移動端末の測位情報を求める測位情報算出
   手段と、 この測位情報算出手段から得られた測位情報に基づいて
   前記基地局の電波到達範囲に前記移動端末が存在するか
   否かを判断する判断手段と、 この判断手段が前記基地局の電波到達範囲に前記移動端
   末が存在しないと判断した場合、前記移動端末と前記基
   地局との通信を前記衛星を介して行ない、前記判断手段
   が前記基地局の電波到達範囲に前記移動端末が存在する
   と判断した場合、前記衛星を介さずに前記移動端末と前
   記基地局との通信を行なうよう制御する制御手段を備え
   ていることを特徴とする移動体通信・測位システム。
6. 【請求項６】 衛星を用いた衛星回線を補助として移動
   端末と基地局との通信を行なう移動体通信・測位システ
   ムにおいて、 前記基地局は、前記移動端末から発した電波の電界強度
   を測定する電界強度測定手段と、 前記移動端末から発した電波が前記衛星を介して該基地
   局で受信されるまでにかかった時間に基づいて、前記移
   動端末の測位情報を求める測位情報算出手段と、 前記測位情報と前記電界強度に基づいて前記衛星回線を
   介して前記移動端末と前記基地局との通信を行わせるか
   前記衛星回線を介さずに前記移動端末と前記基地局との
   通信を行わせるかを切り替える制御手段とを備えている
   ことを特徴とする移動体通信・測位システム。