JPH10258799A - 太陽同期軌道衛星システム - Google Patents
太陽同期軌道衛星システムInfo
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- JPH10258799A JPH10258799A JP9064632A JP6463297A JPH10258799A JP H10258799 A JPH10258799 A JP H10258799A JP 9064632 A JP9064632 A JP 9064632A JP 6463297 A JP6463297 A JP 6463297A JP H10258799 A JPH10258799 A JP H10258799A
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- satellites
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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1007—Communications satellites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
- B64G1/24—Guiding or controlling apparatus, e.g. for attitude control
- B64G1/242—Orbits and trajectories
- B64G1/2423—Sun-synchronous orbits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
- B64G1/1085—Swarms and constellations
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複数の衛星が太陽同期軌道上に配置され、衛
星通信に使用される太陽同期軌道衛星システムに関し、
少ない衛星で地球全体をカバーすることを課題とする。 【解決手段】 複数の衛星４ａ〜４ｄが、軌道面が地球
１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持
する軌道３上に、所定の周方向間隔で配置される。軌道
３の真下の地球１上の１地点において継続した通信を確
保するには、軌道３に、十分な数の衛星が配置されてい
る必要がある。この衛星数に応じて上記の所定の周方向
間隔が決定される。地球１は矢印５方向に自転してお
り、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点は
軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００ｋ
ｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けること
が可能である。このサービスを受けられる時間帯を通信
トラフィックの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない
数の衛星でも、衛星通信が世界中で可能となる。
星通信に使用される太陽同期軌道衛星システムに関し、
少ない衛星で地球全体をカバーすることを課題とする。 【解決手段】 複数の衛星４ａ〜４ｄが、軌道面が地球
１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持
する軌道３上に、所定の周方向間隔で配置される。軌道
３の真下の地球１上の１地点において継続した通信を確
保するには、軌道３に、十分な数の衛星が配置されてい
る必要がある。この衛星数に応じて上記の所定の周方向
間隔が決定される。地球１は矢印５方向に自転してお
り、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点は
軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００ｋ
ｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けること
が可能である。このサービスを受けられる時間帯を通信
トラフィックの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない
数の衛星でも、衛星通信が世界中で可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽同期軌道衛星
システムに関し、特に、複数の衛星が太陽同期軌道上に
配置され、衛星通信に使用される太陽同期軌道衛星シス
テムに関する。
システムに関し、特に、複数の衛星が太陽同期軌道上に
配置され、衛星通信に使用される太陽同期軌道衛星シス
テムに関する。
【０００２】近年、低軌道に配置された多数の周回衛星
を中継装置として利用した衛星通信システムが開発され
ている。こうした通信システムでは地上局装置の出力が
小さくて済み、地上局装置の小型化が期待できる。こう
したことから地上局を移動無線装置として構成できる可
能性を秘めている。
を中継装置として利用した衛星通信システムが開発され
ている。こうした通信システムでは地上局装置の出力が
小さくて済み、地上局装置の小型化が期待できる。こう
したことから地上局を移動無線装置として構成できる可
能性を秘めている。
【０００３】
【従来の技術】一般に、低軌道としては、大気の影響が
ある部分を避けるとともに、宇宙放射線の強いバンアレ
ン帯を避けた高度約７００〜１，４００ｋｍが利用され
る。こうした低軌道における衛星の周回周期は１時間半
程度であり、地上の１地点からからの可視時間は１０数
分間程度である。したがって、継続した通信を確保する
には同一軌道を周回する多数の衛星を必要とする。
ある部分を避けるとともに、宇宙放射線の強いバンアレ
ン帯を避けた高度約７００〜１，４００ｋｍが利用され
る。こうした低軌道における衛星の周回周期は１時間半
程度であり、地上の１地点からからの可視時間は１０数
分間程度である。したがって、継続した通信を確保する
には同一軌道を周回する多数の衛星を必要とする。
【０００４】一方、譬え多数の衛星が周回していても、
この１軌道によってカバーできる地上のサービス地域は
軌道に沿った環状の限定された地域となるので、地球上
のすべてをカバーするには多数の軌道を必要とする。
この１軌道によってカバーできる地上のサービス地域は
軌道に沿った環状の限定された地域となるので、地球上
のすべてをカバーするには多数の軌道を必要とする。
【０００５】従来、全世界をなるべく等しい通信品質で
カバーできるようにした衛星配置が提案されており、こ
の提案によれば非常に多数の衛星を必要としていた。例
えば、イリジウムシステムでは、複数の極軌道を経度方
向にほぼ等間隔に並べ、また、それぞれの軌道上にほぼ
等間隔に衛星を配置するようにしている。
カバーできるようにした衛星配置が提案されており、こ
の提案によれば非常に多数の衛星を必要としていた。例
えば、イリジウムシステムでは、複数の極軌道を経度方
向にほぼ等間隔に並べ、また、それぞれの軌道上にほぼ
等間隔に衛星を配置するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、衛星自体のコ
ストや打ち上げコストが非常に高いので、なるべく少な
い衛星で地球全体をカバーしたいという強い要請があ
る。
ストや打ち上げコストが非常に高いので、なるべく少な
い衛星で地球全体をカバーしたいという強い要請があ
る。
【０００７】また、衛星の打ち上げは、費用や所要時間
の関係から、一遍に全数の衛星に対して行えるわけでは
ないので、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過渡状態に
おいても衛星が有効利用できることが求められている。
すなわち、少ない衛星数でも取り敢えず最低限のサービ
スを提供でき、衛星数が増えるにつれてサービスの高度
化が可能な、いわゆる成長性が求められている。
の関係から、一遍に全数の衛星に対して行えるわけでは
ないので、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過渡状態に
おいても衛星が有効利用できることが求められている。
すなわち、少ない衛星数でも取り敢えず最低限のサービ
スを提供でき、衛星数が増えるにつれてサービスの高度
化が可能な、いわゆる成長性が求められている。
【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、少ない衛星で地球全体をカバーすることを可
能とする太陽同期軌道衛星システムを提供することを目
的とする。
のであり、少ない衛星で地球全体をカバーすることを可
能とする太陽同期軌道衛星システムを提供することを目
的とする。
【０００９】また、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過
渡状態においても衛星が有効利用できる太陽同期軌道衛
星システムを提供することを他の目的とする。
渡状態においても衛星が有効利用できる太陽同期軌道衛
星システムを提供することを他の目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では上記目的を達
成するために、図１に示すように、軌道面が地球１と太
陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持する軌
道３上に所定の周方向間隔で配置された複数の衛星４ａ
〜４ｄを有することを特徴とする太陽同期軌道衛星シス
テムが提供される。
成するために、図１に示すように、軌道面が地球１と太
陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持する軌
道３上に所定の周方向間隔で配置された複数の衛星４ａ
〜４ｄを有することを特徴とする太陽同期軌道衛星シス
テムが提供される。
【００１１】以上のような構成において、軌道３は、軌
道面が地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定
角度を常時保持する太陽同期軌道であるとともに、地球
１の北極及び南極を通過する極軌道に近い軌道である。
この軌道３上に複数の衛星４ａ〜４ｄが、所定の周方向
間隔で配置される。
道面が地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定
角度を常時保持する太陽同期軌道であるとともに、地球
１の北極及び南極を通過する極軌道に近い軌道である。
この軌道３上に複数の衛星４ａ〜４ｄが、所定の周方向
間隔で配置される。
【００１２】軌道３の真下の地球１上の１地点において
継続した通信を確保するには、軌道３に、十分な数の衛
星が配置されている必要がある。この衛星数に応じて上
記の所定の周方向間隔が決定される。
継続した通信を確保するには、軌道３に、十分な数の衛
星が配置されている必要がある。この衛星数に応じて上
記の所定の周方向間隔が決定される。
【００１３】ところで、地球１は矢印５方向に自転して
おり、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点
は軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００
ｋｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けるこ
とが可能である。
おり、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点
は軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００
ｋｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けるこ
とが可能である。
【００１４】したがって、地球１上のそれぞれの地方時
の同一時刻を中心とした約２時間半の間は地球１上のど
の地域でも通信サービスを受けることができることにな
る。このサービスを受けられる時間帯を通信トラフィッ
クの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない数の衛星で
も、衛星通信が世界中で可能となる。勿論、軌道数を増
やせば、サービスを受けられる時間帯の幅を増やすこと
ができる。
の同一時刻を中心とした約２時間半の間は地球１上のど
の地域でも通信サービスを受けることができることにな
る。このサービスを受けられる時間帯を通信トラフィッ
クの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない数の衛星で
も、衛星通信が世界中で可能となる。勿論、軌道数を増
やせば、サービスを受けられる時間帯の幅を増やすこと
ができる。
【００１５】通信トラフィックは１日２４時間の中で均
一ではなく、例えば一般に、日中はトラフィックの密度
が高く、夜間は低い。本発明では、こうした１日の中の
トラフィック密度に応じて軌道を設定することが可能で
あり、したがって、均一に軌道配置を行う場合に比べ、
所要衛星数を削減できる。
一ではなく、例えば一般に、日中はトラフィックの密度
が高く、夜間は低い。本発明では、こうした１日の中の
トラフィック密度に応じて軌道を設定することが可能で
あり、したがって、均一に軌道配置を行う場合に比べ、
所要衛星数を削減できる。
【００１６】また、最終的に設定されるべき完全システ
ムの軌道数に至らない過渡状態でも、サービスを受けら
れる時間帯の幅が狭いだけで、既設の衛星は運用可能で
ある。したがって、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過
渡状態においても衛星を有効利用でき、成長性あるシス
テムを構築できる。
ムの軌道数に至らない過渡状態でも、サービスを受けら
れる時間帯の幅が狭いだけで、既設の衛星は運用可能で
ある。したがって、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過
渡状態においても衛星を有効利用でき、成長性あるシス
テムを構築できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態の原
理構成を、図１を参照して説明する。本発明に係る太陽
同期軌道衛星システムの実施の形態は、軌道面が地球１
と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持す
る軌道３上に所定の周方向間隔で配置された複数の衛星
４ａ〜４ｄから構成される。
面を参照して説明する。まず、本発明の実施の形態の原
理構成を、図１を参照して説明する。本発明に係る太陽
同期軌道衛星システムの実施の形態は、軌道面が地球１
と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定角度を保持す
る軌道３上に所定の周方向間隔で配置された複数の衛星
４ａ〜４ｄから構成される。
【００１８】以上のような構成において、軌道３は、軌
道面が地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定
角度を常時保持する太陽同期軌道であるとともに、地球
１の北極及び南極を通過する極軌道に近い軌道である。
この軌道３上に複数の衛星４ａ〜４ｄが、所定の周方向
間隔で配置される。
道面が地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して所定の一定
角度を常時保持する太陽同期軌道であるとともに、地球
１の北極及び南極を通過する極軌道に近い軌道である。
この軌道３上に複数の衛星４ａ〜４ｄが、所定の周方向
間隔で配置される。
【００１９】軌道３の真下の地球１上の１地点において
継続した通信を確保するには、軌道３に、十分な数の衛
星が配置されている必要がある。この衛星数に応じて上
記の所定の周方向間隔が決定される。
継続した通信を確保するには、軌道３に、十分な数の衛
星が配置されている必要がある。この衛星数に応じて上
記の所定の周方向間隔が決定される。
【００２０】ところで、地球１は矢印５方向に自転して
おり、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点
は軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００
ｋｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けるこ
とが可能である。
おり、軌道３は太陽同期軌道であるため、上記の１地点
は軌道３の真下に常時留まれないが、衛星高度１４００
ｋｍの場合で約２時間半の間は通信サービスを受けるこ
とが可能である。
【００２１】したがって、地球１上のそれぞれの地方時
の同一時刻を中心とした約２時間半の間は地球１上のど
の地域でも通信サービスを受けることができることにな
る。このサービスを受けられる時間帯を通信トラフィッ
クの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない数の衛星で
も、衛星通信が世界中で可能となる。勿論、軌道数を増
やせば、サービスを受けられる時間帯の幅を増やすこと
ができる。
の同一時刻を中心とした約２時間半の間は地球１上のど
の地域でも通信サービスを受けることができることにな
る。このサービスを受けられる時間帯を通信トラフィッ
クの密度の高い時間帯に合わせれば、少ない数の衛星で
も、衛星通信が世界中で可能となる。勿論、軌道数を増
やせば、サービスを受けられる時間帯の幅を増やすこと
ができる。
【００２２】通信トラフィックは１日２４時間の中で均
一ではなく、例えば一般に、日中はトラフィックの密度
が高く、夜間は低い。本発明では、こうした１日の中の
トラフィック密度に応じて軌道を設定することが可能で
あり、したがって、均一に軌道配置を行う場合に比べ、
所要衛星数を削減できる。
一ではなく、例えば一般に、日中はトラフィックの密度
が高く、夜間は低い。本発明では、こうした１日の中の
トラフィック密度に応じて軌道を設定することが可能で
あり、したがって、均一に軌道配置を行う場合に比べ、
所要衛星数を削減できる。
【００２３】また、最終的に設定されるべき完全システ
ムの軌道数に至らない過渡状態でも、サービスを受けら
れる時間帯の幅が狭いだけで、既設の衛星は運用可能で
ある。したがって、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過
渡状態においても衛星を有効利用でき、成長性あるシス
テムを構築できる。
ムの軌道数に至らない過渡状態でも、サービスを受けら
れる時間帯の幅が狭いだけで、既設の衛星は運用可能で
ある。したがって、全数の衛星が打ち上げ終わる前の過
渡状態においても衛星を有効利用でき、成長性あるシス
テムを構築できる。
【００２４】次に、太陽同期軌道について説明する。地
球は真球ではなく、極方向半径より赤道方向半径の方が
大きくなっている。地球の周囲を回る人工衛星の軌道
は、このような地球の扁平形状の影響を受け、軌道面が
時間経過に伴い回転する。つまり、衛星が地球の赤道面
を通過する点が、時間とともに東方向または西方向へ移
動する。この回転方向及び回転速度は軌道傾斜角によっ
て変化する。軌道傾斜角は、衛星軌道面が赤道面に対し
て示す角度である。
球は真球ではなく、極方向半径より赤道方向半径の方が
大きくなっている。地球の周囲を回る人工衛星の軌道
は、このような地球の扁平形状の影響を受け、軌道面が
時間経過に伴い回転する。つまり、衛星が地球の赤道面
を通過する点が、時間とともに東方向または西方向へ移
動する。この回転方向及び回転速度は軌道傾斜角によっ
て変化する。軌道傾斜角は、衛星軌道面が赤道面に対し
て示す角度である。
【００２５】この衛星軌道面の回転を、東方向に年間３
６０°回転するように設定できれば、軌道面が地球と太
陽とを結ぶ直線に対して常に一定角度を有することにな
る。このような、軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対
して常に一定角度を有する軌道が太陽同期軌道として知
られる。言い換えれば、太陽同期軌道の軌道面が地球上
の１点を通過する地方時刻は常時一定となる。地方時刻
とは、地球上の各地域で太陽の南中時を正午として設定
される時刻である。
６０°回転するように設定できれば、軌道面が地球と太
陽とを結ぶ直線に対して常に一定角度を有することにな
る。このような、軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対
して常に一定角度を有する軌道が太陽同期軌道として知
られる。言い換えれば、太陽同期軌道の軌道面が地球上
の１点を通過する地方時刻は常時一定となる。地方時刻
とは、地球上の各地域で太陽の南中時を正午として設定
される時刻である。
【００２６】衛星軌道が円軌道である場合、軌道面の回
転速度Ｖは次式（１）により表される。
転速度Ｖは次式（１）により表される。
【００２７】
【数１】 Ｖ＝-9.97 ×（ａe ／ａ）3.5 ×cos ｉ ・・・（１） なお、回転速度Ｖの単位は度（°）／日であり、東方向
を＋、西方向を−とする。ａe は地球赤道半径（６，３
７８ｋｍ）、ａは衛星軌道半径、ｉは軌道傾斜角であ
る。
を＋、西方向を−とする。ａe は地球赤道半径（６，３
７８ｋｍ）、ａは衛星軌道半径、ｉは軌道傾斜角であ
る。
【００２８】回転速度Ｖを、地球が太陽の周りを回転す
る速度（３６０°／３６５．２５日＝０．９８５６°／
日）に合わせると、衛星軌道半径ａと軌道傾斜角ｉとを
変数とする下記の関係式（２）ができる。
る速度（３６０°／３６５．２５日＝０．９８５６°／
日）に合わせると、衛星軌道半径ａと軌道傾斜角ｉとを
変数とする下記の関係式（２）ができる。
【００２９】
【数２】 0.9856＝-9.97 ×（6378／ａ）3.5 ×cos ｉ ・・・（２） 大気の影響がある部分を避けるとともに、宇宙放射線の
強いバンアレン帯を避けた高度約７００〜１，４００ｋ
ｍに衛星軌道を設けた場合の軌道傾斜角ｉは、上記式
（２）に基づいて±９８〜±１０２°となる。
強いバンアレン帯を避けた高度約７００〜１，４００ｋ
ｍに衛星軌道を設けた場合の軌道傾斜角ｉは、上記式
（２）に基づいて±９８〜±１０２°となる。
【００３０】したがって、高度約７００〜１，４００ｋ
ｍの太陽同期軌道は、北極及び南極を通過する極軌道に
近い軌道となる。図１において、極軌道面に近い軌道面
３を、地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して平行にした
場合、全世界の各地において、太陽を真南（北半球）ま
たは真北（南半球）に見る正午及び半日後の夜半には、
継続的にある値以上の衛星仰角を確保できる。これを、
図２を参照して説明する。
ｍの太陽同期軌道は、北極及び南極を通過する極軌道に
近い軌道となる。図１において、極軌道面に近い軌道面
３を、地球１と太陽とを結ぶ直線２に対して平行にした
場合、全世界の各地において、太陽を真南（北半球）ま
たは真北（南半球）に見る正午及び半日後の夜半には、
継続的にある値以上の衛星仰角を確保できる。これを、
図２を参照して説明する。
【００３１】図２は、高度１，４００ｋｍの衛星軌道に
３０°間隔に１２個の衛星を配置した場合の衛星仰角特
性を示す図である。衛星仰角は、地上において衛星を見
たときの水平線から衛星までの角度である。この衛星仰
角が良好な通信品質を得るための目安となる。なお、図
２では、軌道傾斜角が−１０１°であり、地上局が赤道
上にあり、衛星の周回時間が１１４分である場合を例に
している。
３０°間隔に１２個の衛星を配置した場合の衛星仰角特
性を示す図である。衛星仰角は、地上において衛星を見
たときの水平線から衛星までの角度である。この衛星仰
角が良好な通信品質を得るための目安となる。なお、図
２では、軌道傾斜角が−１０１°であり、地上局が赤道
上にあり、衛星の周回時間が１１４分である場合を例に
している。
【００３２】図中の曲線Ｇ１〜Ｇ１７の各々は衛星１つ
の仰角特性を示しており、曲線Ｇ１３は、曲線Ｇ１に対
応する衛星が地球を１周してきて再び示した仰角特性で
ある。同様に、曲線Ｇ２と曲線Ｇ１４、曲線Ｇ３と曲線
Ｇ１５、曲線Ｇ４と曲線Ｇ１６、曲線Ｇ５と曲線Ｇ１７
は、各同一の衛星による仰角特性となっている。仰角約
１０°以上が通常の通信品質を得るために必要であるの
で、図２から、日中及び夜半の２時間半程度の間、通信
サービスを実施することが可能であることが分かる。
の仰角特性を示しており、曲線Ｇ１３は、曲線Ｇ１に対
応する衛星が地球を１周してきて再び示した仰角特性で
ある。同様に、曲線Ｇ２と曲線Ｇ１４、曲線Ｇ３と曲線
Ｇ１５、曲線Ｇ４と曲線Ｇ１６、曲線Ｇ５と曲線Ｇ１７
は、各同一の衛星による仰角特性となっている。仰角約
１０°以上が通常の通信品質を得るために必要であるの
で、図２から、日中及び夜半の２時間半程度の間、通信
サービスを実施することが可能であることが分かる。
【００３３】このようなサービス可能地域は地球の自転
とともに西側にずれるが、ずれた先の地域では、その地
域の地方時刻が適用される関係から、常時、同一の地方
時刻にサービスが実施されることになる。つまり、例え
ば、正午を中心に約２時間半の通信サービスを設定した
場合、１つの太陽同期軌道に配置された１２個の衛星に
よって、全世界のどの地域でも、正午を中心に約２時間
半の通信サービスを実施することが可能となる。
とともに西側にずれるが、ずれた先の地域では、その地
域の地方時刻が適用される関係から、常時、同一の地方
時刻にサービスが実施されることになる。つまり、例え
ば、正午を中心に約２時間半の通信サービスを設定した
場合、１つの太陽同期軌道に配置された１２個の衛星に
よって、全世界のどの地域でも、正午を中心に約２時間
半の通信サービスを実施することが可能となる。
【００３４】さらに、経度方向に例えば３０°程度の間
隔をあけてもう１つの太陽同期軌道を用意し、同様な衛
星配置を行うと、日中及び夜半の約４時間半の間、通信
サービスを実施することが可能となる。
隔をあけてもう１つの太陽同期軌道を用意し、同様な衛
星配置を行うと、日中及び夜半の約４時間半の間、通信
サービスを実施することが可能となる。
【００３５】したがって、当初は少ない軌道数でサービ
スを開始し、順次軌道数を増やしてサービスを行い、時
間をかけて成長させ、１日２４時間を通して通信サービ
ス断のない全システムを完成させることができる。
スを開始し、順次軌道数を増やしてサービスを行い、時
間をかけて成長させ、１日２４時間を通して通信サービ
ス断のない全システムを完成させることができる。
【００３６】全世界で何時の時点でもほぼ同じ通信条件
となる完成された全システムでは、複数の軌道面が等し
い軌道面間隔（経度方向の間隔）で並べられ、それぞれ
の軌道上に衛星が等間隔に配置される。また隣接する軌
道上では衛星位置がジグザグ（千鳥状）になるように配
置され、これによって、地球上の各地域をなるべく等し
い条件でカバーするようにする。ただし、隣接する軌道
上で衛星の移動方向が逆方向となる２つの軌道において
は、それらの２つの軌道によってカバーされる地球上の
各地域で、どうしても通信条件が悪くなるので、２つの
軌道面の間隔を少し狭くする。
となる完成された全システムでは、複数の軌道面が等し
い軌道面間隔（経度方向の間隔）で並べられ、それぞれ
の軌道上に衛星が等間隔に配置される。また隣接する軌
道上では衛星位置がジグザグ（千鳥状）になるように配
置され、これによって、地球上の各地域をなるべく等し
い条件でカバーするようにする。ただし、隣接する軌道
上で衛星の移動方向が逆方向となる２つの軌道において
は、それらの２つの軌道によってカバーされる地球上の
各地域で、どうしても通信条件が悪くなるので、２つの
軌道面の間隔を少し狭くする。
【００３７】図３は、成長が完了し、通信サービス断が
なくなった完成システムにおける複数の軌道面の配置の
例を示す図である。図３では、５つの軌道面Ｆ１〜Ｆ５
が軌道面間隔θ１で順に設けられる。図中の矢印は衛星
の移動方向を示している。ここで、互いに隣接する軌道
面Ｆ１と軌道面Ｆ５とは衛星の移動方向が反対となる。
そのため、軌道面Ｆ１と軌道面Ｆ５との間の軌道面間隔
θ２を、軌道面間隔θ１よりも小さな値に設定する。
なくなった完成システムにおける複数の軌道面の配置の
例を示す図である。図３では、５つの軌道面Ｆ１〜Ｆ５
が軌道面間隔θ１で順に設けられる。図中の矢印は衛星
の移動方向を示している。ここで、互いに隣接する軌道
面Ｆ１と軌道面Ｆ５とは衛星の移動方向が反対となる。
そのため、軌道面Ｆ１と軌道面Ｆ５との間の軌道面間隔
θ２を、軌道面間隔θ１よりも小さな値に設定する。
【００３８】図４は、軌道面数及び１軌道上の衛星数を
各種設定した場合における軌道面間隔、衛星間隔、地上
からの衛星仰角を示す図である。図中、欄Ｃ１は軌道面
数および１軌道上の衛星数を示し、欄Ｃ２は衛星の総数
を示し、欄Ｃ３は、隣接する軌道面において衛星が同じ
方向へ移動している場合の当該軌道面間の間隔を示し、
欄Ｃ４は、隣接する軌道面において衛星が反対方向へ移
動している場合の当該軌道面間の間隔を示し、欄Ｃ５は
軌道上の衛星間隔を示し、欄Ｃ６は赤道上に位置する地
域からの最低衛星仰角を示し、欄Ｃ７は緯度３５°に位
置する地域（例えば日本）からの最低衛星仰角を示す。
各種設定した場合における軌道面間隔、衛星間隔、地上
からの衛星仰角を示す図である。図中、欄Ｃ１は軌道面
数および１軌道上の衛星数を示し、欄Ｃ２は衛星の総数
を示し、欄Ｃ３は、隣接する軌道面において衛星が同じ
方向へ移動している場合の当該軌道面間の間隔を示し、
欄Ｃ４は、隣接する軌道面において衛星が反対方向へ移
動している場合の当該軌道面間の間隔を示し、欄Ｃ５は
軌道上の衛星間隔を示し、欄Ｃ６は赤道上に位置する地
域からの最低衛星仰角を示し、欄Ｃ７は緯度３５°に位
置する地域（例えば日本）からの最低衛星仰角を示す。
【００３９】なお、図４に示す衛星配置では、衛星高度
を１４００ｋｍに設定している。また、前述したよう
に、ここで設定される軌道は完全な極軌道ではないため
に、高緯度地域において衛星配置が疎らになる時間帯が
生じることを避けられない。そこで、この時間帯が北半
球において早朝となるように軌道傾斜角を負の所定値
（−１０１．４°）に設定している。この場合、衛星は
昼間に北から南へ移動し、夜間に南から北へ移動する。
を１４００ｋｍに設定している。また、前述したよう
に、ここで設定される軌道は完全な極軌道ではないため
に、高緯度地域において衛星配置が疎らになる時間帯が
生じることを避けられない。そこで、この時間帯が北半
球において早朝となるように軌道傾斜角を負の所定値
（−１０１．４°）に設定している。この場合、衛星は
昼間に北から南へ移動し、夜間に南から北へ移動する。
【００４０】また、衛星仰角特性が悪くなる地域とし
て、まず軌道面の間隔が広がる赤道近傍が考えられる
が、このほかに上述のような時間帯の高緯度地域につい
ても考慮する必要がある。本実施の形態では、赤道近傍
での最悪衛星仰角と緯度５０°地域の最悪衛星仰角が等
しくなるように衛星配置を決める。
て、まず軌道面の間隔が広がる赤道近傍が考えられる
が、このほかに上述のような時間帯の高緯度地域につい
ても考慮する必要がある。本実施の形態では、赤道近傍
での最悪衛星仰角と緯度５０°地域の最悪衛星仰角が等
しくなるように衛星配置を決める。
【００４１】ところで、成長が完了し、通信サービス断
がなくなった完成システムにおける複数の軌道面の配置
には、図３で例示する配置方法の他に、次のように行う
方法もある。すなわち、衛星利用の需要には１日の中で
ほぼ一定したパターンがある。太陽同期軌道の場合、世
界中のどの地域でも、毎日ほぼ同じ地方時刻に同じ軌道
面が真上に来る。したがって、トラフィック需要に応じ
て軌道面の配置密度や衛星の配置密度を設定することに
よって、衛星総数の少ない効率のよい全システムを構築
できる。軌道面の配置密度は軌道面の経度方向の間隔に
よって、また衛星の配置密度は各軌道上の衛星間隔によ
って調整することができる。これを、図５を参照して説
明する。
がなくなった完成システムにおける複数の軌道面の配置
には、図３で例示する配置方法の他に、次のように行う
方法もある。すなわち、衛星利用の需要には１日の中で
ほぼ一定したパターンがある。太陽同期軌道の場合、世
界中のどの地域でも、毎日ほぼ同じ地方時刻に同じ軌道
面が真上に来る。したがって、トラフィック需要に応じ
て軌道面の配置密度や衛星の配置密度を設定することに
よって、衛星総数の少ない効率のよい全システムを構築
できる。軌道面の配置密度は軌道面の経度方向の間隔に
よって、また衛星の配置密度は各軌道上の衛星間隔によ
って調整することができる。これを、図５を参照して説
明する。
【００４２】図５は、トラフィック需要に応じて配置密
度が設定された複数の軌道面の配置を示す図である。す
なわち、トラフィック需要の高い日中用に、配置密度の
高いタイプの軌道面（例えばＦ１１〜Ｆ１３）を用意し
て、良好な通信サービスを確保する。そして、トラフィ
ック需要の低い早朝や夕方用に、配置密度の低いタイプ
の軌道面（例えばＦ１４〜Ｆ１７）を用意して、システ
ム全体の衛星総数を少なくする。
度が設定された複数の軌道面の配置を示す図である。す
なわち、トラフィック需要の高い日中用に、配置密度の
高いタイプの軌道面（例えばＦ１１〜Ｆ１３）を用意し
て、良好な通信サービスを確保する。そして、トラフィ
ック需要の低い早朝や夕方用に、配置密度の低いタイプ
の軌道面（例えばＦ１４〜Ｆ１７）を用意して、システ
ム全体の衛星総数を少なくする。
【００４３】図４に示す軌道配置及び衛星配置に基づい
て具体的に説明すると、トラフィック需要の高い日中用
に、例えば、「軌道面数９／衛星数１４」タイプの配置
密度によって軌道面を３つ（Ｆ１１〜Ｆ１３）用意す
る。これにより、４〜５時間の間は衛星仰角３０°以上
を確保でき、通信品質良好な通信サービスを提供でき
る。そして、トラフィック需要の低い早朝や夕方用に、
例えば、「軌道面数５／衛星数８」タイプの配置密度に
よって軌道面を４つ（Ｆ１４〜Ｆ１７）用意する。これ
により、衛星仰角をほぼ１０°以上確保でき、システム
全体の衛星総数を１２６個（図４の「軌道面数９／衛星
数１４」タイプ参照）から７４個（＝１４×３＋８×
４）に減少させることができる。なお、衛星仰角１０°
付近では、降雨による通信断の機会が少し増えるなどの
通信品質の低下があるが、トラフィック需要の少ない時
間帯であるので、通信品質の低下に伴うデータ再送等の
増加があってもあまり問題とはならない。なおまた、図
中、軌道面Ｆ１６と軌道面Ｆ１７との間は、衛星の移動
方向が反対となるので、狭くする。また、軌道面Ｆ１１
と軌道面Ｆ１７との間、及び軌道面Ｆ１３と軌道面Ｆ１
４との間では、両軌道上に配置される衛星数が互いに異
なる（１４個と８個）ので、両軌道の間での衛星配置が
ジグザグ（千鳥状）にならない。そのため両軌道面間を
狭くしている。
て具体的に説明すると、トラフィック需要の高い日中用
に、例えば、「軌道面数９／衛星数１４」タイプの配置
密度によって軌道面を３つ（Ｆ１１〜Ｆ１３）用意す
る。これにより、４〜５時間の間は衛星仰角３０°以上
を確保でき、通信品質良好な通信サービスを提供でき
る。そして、トラフィック需要の低い早朝や夕方用に、
例えば、「軌道面数５／衛星数８」タイプの配置密度に
よって軌道面を４つ（Ｆ１４〜Ｆ１７）用意する。これ
により、衛星仰角をほぼ１０°以上確保でき、システム
全体の衛星総数を１２６個（図４の「軌道面数９／衛星
数１４」タイプ参照）から７４個（＝１４×３＋８×
４）に減少させることができる。なお、衛星仰角１０°
付近では、降雨による通信断の機会が少し増えるなどの
通信品質の低下があるが、トラフィック需要の少ない時
間帯であるので、通信品質の低下に伴うデータ再送等の
増加があってもあまり問題とはならない。なおまた、図
中、軌道面Ｆ１６と軌道面Ｆ１７との間は、衛星の移動
方向が反対となるので、狭くする。また、軌道面Ｆ１１
と軌道面Ｆ１７との間、及び軌道面Ｆ１３と軌道面Ｆ１
４との間では、両軌道上に配置される衛星数が互いに異
なる（１４個と８個）ので、両軌道の間での衛星配置が
ジグザグ（千鳥状）にならない。そのため両軌道面間を
狭くしている。
【００４４】上述した実施の形態では、衛星を通信に利
用しているが、本発明は、通信に利用された衛星にだけ
適用されるものではなく、地球観測衛星、気象衛星、測
地衛星、放送衛星、航行衛星等の衛星に対しても適用可
能である。
用しているが、本発明は、通信に利用された衛星にだけ
適用されるものではなく、地球観測衛星、気象衛星、測
地衛星、放送衛星、航行衛星等の衛星に対しても適用可
能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数の
衛星が、太陽同期軌道上に所定の周方向間隔で配置され
る。通信トラフィックは１日２４時間の中で均一ではな
く、例えば一般に、日中はトラフィックの密度が高く、
夜間は低い。こうした１日の中のトラフィック密度に応
じて軌道を設定すれば、均一に軌道配置を行う場合に比
べ、所要衛星数を削減できる。すなわち、通信サービス
において、少ない衛星で地球全体をカバーすることが可
能となる。
衛星が、太陽同期軌道上に所定の周方向間隔で配置され
る。通信トラフィックは１日２４時間の中で均一ではな
く、例えば一般に、日中はトラフィックの密度が高く、
夜間は低い。こうした１日の中のトラフィック密度に応
じて軌道を設定すれば、均一に軌道配置を行う場合に比
べ、所要衛星数を削減できる。すなわち、通信サービス
において、少ない衛星で地球全体をカバーすることが可
能となる。
【００４６】また、こうした軌道を順次設けていき、既
設の衛星については運用を開始する。最終的に設定され
るべき完全システムの軌道数に至らない過渡状態でも、
サービスを受けられる時間帯の幅が狭いだけで、既設の
衛星は運用可能である。したがって、全数の衛星が打ち
上げ終わる前の過渡状態においても衛星を有効利用で
き、成長性あるシステムを構築できる。
設の衛星については運用を開始する。最終的に設定され
るべき完全システムの軌道数に至らない過渡状態でも、
サービスを受けられる時間帯の幅が狭いだけで、既設の
衛星は運用可能である。したがって、全数の衛星が打ち
上げ終わる前の過渡状態においても衛星を有効利用で
き、成長性あるシステムを構築できる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】高度１，４００ｋｍの衛星軌道に３０°間隔に
１２個の衛星を配置した場合の衛星仰角特性を示す図で
ある。
１２個の衛星を配置した場合の衛星仰角特性を示す図で
ある。
【図３】成長が完了し、通信サービス断がなくなった完
成システムにおける複数の軌道面の配置の例を示す図で
ある。
成システムにおける複数の軌道面の配置の例を示す図で
ある。
【図４】軌道面数及び１軌道上の衛星数を各種設定した
場合における軌道面間隔、衛星間隔、地上からの衛星仰
角を示す図である。
場合における軌道面間隔、衛星間隔、地上からの衛星仰
角を示す図である。
【図５】トラフィック需要に応じて配置密度が設定され
た複数の軌道面の配置を示す図である。
た複数の軌道面の配置を示す図である。
１ 地球 ２ 地球と太陽とを結ぶ直線 ３ 軌道 ４ａ〜４ｄ 衛星 ５ 矢印（自転方向）
Claims (5)
- 【請求項１】 太陽同期軌道を使用した太陽同期軌道衛
星システムにおいて、 軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対して所定の一定角
度を保持する軌道上に所定の周方向間隔で配置された複
数の衛星を有することを特徴とする太陽同期軌道衛星シ
ステム。 - 【請求項２】 太陽同期軌道を使用した太陽同期軌道衛
星システムにおいて、 各軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対して、互いに異
なる一定角度を保持する複数の軌道の上に、所定の周方
向間隔でそれぞれ配置された複数の衛星を有することを
特徴とする太陽同期軌道衛星システム。 - 【請求項３】 太陽同期軌道を使用した太陽同期軌道衛
星システムにおいて、 軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対して第１の一定角
度を保持する第１の軌道の上に所定の周方向間隔で配置
された第１の複数の衛星と、 前記第１の複数の衛星が前記第１の軌道の上に配置さ
れ、運用された後に、軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線
に対して、前記第１の一定角度とは異なる第２の一定角
度を保持する第２の軌道の上に前記所定の周方向間隔で
配置された第２の複数の衛星と、 を有することを特徴とする太陽同期軌道衛星システム。 - 【請求項４】 太陽同期軌道を使用した太陽同期軌道衛
星システムにおいて、 各軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対して、互いに異
なる一定角度を保持するとともに、各軌道面相互が第１
の角度を保持する第１の複数の軌道の上に、第１の周方
向間隔でそれぞれ配置された複数の衛星と、 各軌道面が地球と太陽とを結ぶ直線に対して、互いに異
なる一定角度を保持するとともに、各軌道面相互が前記
第１の角度とは異なる第２の角度を保持する第２の複数
の軌道の上に、前記第１の周方向間隔とは異なる第２の
周方向間隔でそれぞれ配置された複数の衛星と、 を有することを特徴とする太陽同期軌道衛星システム。 - 【請求項５】 前記第１の角度、前記第２の角度、前記
第１の周方向間隔、および前記第２の周方向間隔は、衛
星利用需要の度合いの一日における時間パターンに応じ
て設定されることを特徴とする請求項４記載の太陽同期
軌道衛星システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064632A JPH10258799A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 太陽同期軌道衛星システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9064632A JPH10258799A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 太陽同期軌道衛星システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10258799A true JPH10258799A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13263848
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9064632A Withdrawn JPH10258799A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 太陽同期軌道衛星システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10258799A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2348860A (en) * | 1999-03-01 | 2000-10-18 | Kenneth Dinsdale Barker | Parking objects about an orbiting body |
| US6766987B2 (en) | 1998-11-09 | 2004-07-27 | Hughes Electronics Corporation | Satellite system and method of deploying same |
| US7369809B1 (en) | 2000-10-30 | 2008-05-06 | The Directv Group, Inc. | System and method for continuous broadcast service from non-geostationary orbits |
| US7806369B2 (en) | 2004-06-22 | 2010-10-05 | Japan Aerospace Exploration Agency | Ultrahigh altitude sun-synchronous orbit satellite system |
| US20140027576A1 (en) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | Planet Labs Inc. | Earth Observation Constellation Methodology & Applications |
| JP2016508911A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-03-24 | タレス アレーニア スペース イタリア ソチエタ ペル アツィオーニ コン ユニコ ソシオ | 地球観測宇宙ミッション用の革新的な軌道設計 |
| WO2022065256A1 (ja) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 三菱電機株式会社 | 衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、地上設備、通信衛星、監視システム、構成衛星、人工衛星、通信衛星コンステレーション、衛星コンステレーション、および、衛星 |
| JP2023108858A (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-07 | 三菱電機株式会社 | 月周回衛星、地上設備、月観測方法、および月観測プログラム |
| JP2024036592A (ja) * | 2020-09-28 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | 飛翔体対応システム及びデータ中継衛星 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP9064632A patent/JPH10258799A/ja not_active Withdrawn
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6766987B2 (en) | 1998-11-09 | 2004-07-27 | Hughes Electronics Corporation | Satellite system and method of deploying same |
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| US7806369B2 (en) | 2004-06-22 | 2010-10-05 | Japan Aerospace Exploration Agency | Ultrahigh altitude sun-synchronous orbit satellite system |
| US20140027576A1 (en) * | 2012-07-25 | 2014-01-30 | Planet Labs Inc. | Earth Observation Constellation Methodology & Applications |
| JP2016508911A (ja) * | 2012-12-20 | 2016-03-24 | タレス アレーニア スペース イタリア ソチエタ ペル アツィオーニ コン ユニコ ソシオ | 地球観測宇宙ミッション用の革新的な軌道設計 |
| WO2022065256A1 (ja) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 三菱電機株式会社 | 衛星見守りシステム、衛星情報伝送システム、地上設備、通信衛星、監視システム、構成衛星、人工衛星、通信衛星コンステレーション、衛星コンステレーション、および、衛星 |
| JPWO2022065256A1 (ja) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | ||
| JP2023144041A (ja) * | 2020-09-28 | 2023-10-06 | 三菱電機株式会社 | 地上設備、通信衛星、構成衛星、人工衛星、通信衛星コンステレーション、衛星コンステレーション、および、衛星 |
| JP2024036592A (ja) * | 2020-09-28 | 2024-03-15 | 三菱電機株式会社 | 飛翔体対応システム及びデータ中継衛星 |
| JP2023108858A (ja) * | 2022-01-26 | 2023-08-07 | 三菱電機株式会社 | 月周回衛星、地上設備、月観測方法、および月観測プログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |