JPH10258799A - Sun synchronous orbit satellite system - Google Patents
Sun synchronous orbit satellite systemInfo
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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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- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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- B64G1/00—Cosmonautic vehicles
- B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
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Abstract
Description
【0001】[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。The present invention relates to a satellite-synchronous orbit satellite system, and more particularly to a solar-synchronous orbit satellite system in which a plurality of satellites are arranged in a solar-synchronous orbit and used for satellite communication.
【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。In recent years, satellite communication systems using a number of orbiting satellites arranged in low orbit as relay devices have been developed. In such a communication system, the output of the ground station device can be small, and miniaturization of the ground station device can be expected. Therefore, there is a possibility that the ground station can be configured as a mobile radio device.
【0003】[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。2. Description of the Related Art In general, a low orbit is used at an altitude of about 700 to 1,400 km while avoiding a part affected by the atmosphere and avoiding a Van Allen band where space radiation is strong. The orbital cycle of the satellite in such a low orbit is about one and a half hours, and the visible time from one point on the ground is about ten and several minutes. Therefore, a large number of satellites orbiting the same orbit are required to ensure continuous communication.
【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。[0004] On the other hand, even if many satellites orbit,
Since the service area on the ground that can be covered by this one orbit is a limited area in a circular shape along the orbit, a large number of orbits are required to cover everything on the earth.
【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。Conventionally, a satellite arrangement has been proposed which can cover the whole world with equal communication quality as much as possible. According to this proposal, a very large number of satellites are required. For example, in the iridium system, a plurality of polar orbits are arranged at substantially equal intervals in the longitudinal direction, and satellites are arranged at substantially equal intervals on each orbit.
【0006】[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。However, since the cost of the satellite itself and the launch cost are extremely high, there is a strong demand to cover the entire earth with as few satellites as possible.
【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。Further, since launching of satellites cannot be performed uniformly for all satellites due to cost and required time, it is important that satellites can be used effectively even in a transient state before all satellites have been launched. It has been demanded.
That is, there is a demand for so-called growth, which can provide the minimum service for the time being even with a small number of satellites and can enhance the service as the number of satellites increases.
【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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a sun-synchronous orbit satellite system capable of covering the entire earth with a small number of satellites.
【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。Another object of the present invention is to provide a sun-synchronous orbit satellite system in which the satellites can be effectively used even in a transient state before all satellites have been launched.
【0010】[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。According to the present invention, in order to achieve the above object, as shown in FIG. 1, an orbital surface having a predetermined constant angle with respect to a straight line 2 connecting the earth 1 and the sun. A plurality of satellites 4a arranged at predetermined circumferential intervals on
-4d, a solar-synchronous orbit satellite system is provided.
【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。In the configuration as described above, the orbit 3 is a sun-synchronous orbit in which the orbital plane always keeps a predetermined constant angle with respect to the straight line 2 connecting the earth 1 and the sun, and the north pole and the south pole of the earth 1 This is an orbit close to the polar orbit passing through.
A plurality of satellites 4a to 4d are arranged on this orbit 3 at predetermined circumferential intervals.
【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。In order to ensure continuous communication at one point on the earth 1 directly below the orbit 3, a sufficient number of satellites must be arranged in the orbit 3. The predetermined circumferential interval is determined according to the number of satellites.
【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。By the way, since the earth 1 is rotating in the direction of arrow 5 and the orbit 3 is a sun-synchronous orbit, the above-mentioned one point cannot always stay directly below the orbit 3, but the satellite altitude 1400
It is possible to receive a communication service for about 2.5 hours in the case of km.
【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。Therefore, for about two and a half hours centering on the same local time on the earth 1, communication services can be received in any area on the earth 1. If this service is available at a time when communication traffic density is high, satellite communication is possible around the world even with a small number of satellites. Of course, if the number of orbits is increased, the width of the time zone in which the service can be received can be increased.
【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。[0015] Communication traffic is not uniform throughout the 24 hours of the day, for example, generally during the day the traffic density is high and at night it is low. In the present invention, it is possible to set the trajectory according to the traffic density during the day, and therefore, compared to the case where the trajectory is uniformly arranged,
The required number of satellites can be reduced.
【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。Further, even in a transient state in which the number of orbits of the complete system to be finally set does not reach the number of orbits, the existing satellite can be operated only by narrowing the time zone in which the service can be received. Therefore, the satellites can be effectively used even in a transient state before all the satellites have been launched, and a system with growth potential can be constructed.
【0017】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a principle configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the embodiment of the sun-synchronous orbit satellite system according to the present invention, the orbit plane is the earth 1
It comprises a plurality of satellites 4a to 4d arranged at a predetermined circumferential interval on an orbit 3 maintaining a predetermined fixed angle with respect to a straight line 2 connecting the sun and the sun.
【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。In the configuration as described above, the orbit 3 is a sun-synchronous orbit in which the orbital surface always maintains a predetermined constant angle with respect to the straight line 2 connecting the earth 1 and the sun, and the north pole and the south pole of the earth 1 This is an orbit close to the polar orbit passing through.
A plurality of satellites 4a to 4d are arranged on this orbit 3 at predetermined circumferential intervals.
【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。In order to ensure continuous communication at one point on the earth 1 directly below the orbit 3, a sufficient number of satellites must be arranged in the orbit 3. The predetermined circumferential interval is determined according to the number of satellites.
【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。Incidentally, since the earth 1 rotates in the direction of arrow 5 and the orbit 3 is a sun-synchronous orbit, the above-mentioned one point cannot always stay directly below the orbit 3, but the satellite altitude 1400
It is possible to receive a communication service for about 2.5 hours in the case of km.
【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。Therefore, for about two and a half hours around the same time in each local time on the earth 1, communication services can be received in any area on the earth 1. If this service is available at a time when communication traffic density is high, satellite communication is possible around the world even with a small number of satellites. Of course, if the number of orbits is increased, the width of the time zone in which the service can be received can be increased.
【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。Communication traffic is not uniform throughout the 24 hours of the day, for example, generally during the day the traffic density is high and at night it is low. In the present invention, it is possible to set the trajectory according to the traffic density during the day, and therefore, compared to the case where the trajectory is uniformly arranged,
The required number of satellites can be reduced.
【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。Further, even in a transient state in which the number of orbits of the complete system to be finally set does not reach the number of orbits, the existing satellite can be operated only by narrowing the time zone in which the service can be received. Therefore, the satellites can be effectively used even in a transient state before all the satellites have been launched, and a system with growth potential can be constructed.
【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。Next, the sun-synchronous orbit will be described. The Earth is not a true sphere, but has a larger equatorial radius than a polar radius. The orbit of an artificial satellite orbiting the earth is affected by such a flat shape of the earth, and the orbital plane rotates with time. That is, the point at which the satellite passes the earth's equatorial plane moves eastward or westward over time. The rotation direction and the rotation speed vary depending on the orbit inclination angle. The orbit inclination angle is the angle that the satellite orbit plane indicates with respect to the equatorial plane.
【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。The rotation of the orbit of the satellite is shifted eastward by three times a year.
If it can be set to rotate by 60 °, the orbital plane will always have a fixed angle with respect to the straight line connecting the earth and the sun. Such an orbit whose orbital plane always has a fixed angle with respect to a straight line connecting the earth and the sun is known as a sun-synchronous orbit. In other words, the local time at which the orbital surface of the sun-synchronous orbit passes one point on the earth is always constant. The local time is a time set in each region on the earth as midday of the sun at noon.
【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。When the satellite orbit is a circular orbit, the rotation speed V of the orbit surface is represented by the following equation (1).
【0027】[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。[Number 1] V = -9.97 × (a e / a) 3.5 × cos i ··· (1) The unit of the rotation speed V is in degrees (°) / day, the east direction +, the west direction -. a e is the equatorial radius of the earth (6,3
78 km), a is the satellite orbit radius, and i is the orbit inclination angle.
【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。The rotation speed V is defined as the speed at which the earth rotates around the sun (360 ° / 365.25 days = 0.9856 ° /
The following relational expression (2) can be obtained by using the satellite orbit radius a and the orbit inclination angle i as variables.
【0029】[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。0.9856 = -9.97 × (6378 / a) 3.5 × cos i (2) Altitude of about 700 to 1,400k while avoiding the part affected by the atmosphere and avoiding the Van Allen zone where cosmic radiation is strong
The orbit inclination angle i when the satellite orbit is provided at m is ± 98 to ± 102 ° based on the above equation (2).
【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。Therefore, altitudes of about 700 to 1,400 k
The m sun-synchronous orbit will be close to the polar orbit passing through the North and South Pole. In FIG. 1, when the orbital plane 3 close to the polar orbital plane is made parallel to the straight line 2 connecting the earth 1 and the sun, the sun is directly south (northern hemisphere) or true north (southern hemisphere) in various parts of the world. At noon and half a day later,
It is possible to secure a satellite elevation angle exceeding a certain value continuously. this,
This will be described with reference to FIG.
【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。FIG. 2 is a diagram showing satellite elevation angle characteristics when 12 satellites are arranged at 30 ° intervals in a satellite orbit at an altitude of 1,400 km. The satellite elevation angle is the angle from the horizon to the satellite when viewing the satellite on the ground. This satellite elevation angle is a measure for obtaining good communication quality. FIG. 2 shows an example in which the orbit inclination angle is −101 °, the ground station is on the equator, and the orbit time of the satellite is 114 minutes.
【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。Each of the curves G1 to G17 in the figure shows the elevation angle characteristic of one satellite, and the curve G13 is the elevation angle characteristic shown again after the satellite corresponding to the curve G1 has made one round of the earth. Similarly, the curves G2 and G14, the curves G3 and G15, the curves G4 and G16, and the curves G5 and G17
Are elevation characteristics of the same satellite. Since an elevation angle of about 10 ° or more is necessary to obtain normal communication quality, it can be seen from FIG. 2 that the communication service can be provided during the daytime and the night and about 2.5 hours.
【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。Such a service available area shifts to the west along with the rotation of the earth, but in the shifted area, the service is always provided at the same local time because the local time of the area is applied. Will be. In other words, for example, when a communication service of about two and a half hours is set around noon, twelve satellites arranged in one sun-synchronous orbit will provide about two and a half hours around noon in any region of the world. Can be implemented.
【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。Further, by preparing another sun-synchronous orbit at intervals of, for example, about 30 ° in the longitude direction and performing similar satellite constellation, communication service is provided for about four and a half hours during the day and at night. It can be implemented.
【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。Therefore, it is possible to start the service with a small number of orbits at first, perform the service by sequentially increasing the number of orbits, grow over time, and complete the entire system without interruption of the communication service throughout 24 hours a day. it can.
【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。In a completed system in which almost the same communication conditions are established at any time in the world, a plurality of orbital planes are arranged at equal orbital plane intervals (intervals in the longitudinal direction), and a satellite is placed on each orbit at equal intervals. Placed at intervals. In addition, satellite positions are arranged in zigzag (staggered) on adjacent orbits, so that each region on the earth is covered under equal conditions as much as possible. However, in two orbits in which the directions of movement of the satellites are opposite in adjacent orbits, the communication conditions inevitably deteriorate in each region on the earth covered by the two orbits. A little narrower interval.
【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。FIG. 3 is a diagram showing an example of the arrangement of a plurality of track surfaces in a completed system in which growth has been completed and communication service has been cut off. In FIG. 3, five track surfaces F1 to F5
Are sequentially provided at the track surface interval θ1. The arrows in the figure indicate the direction of movement of the satellite. Here, the orbital plane F1 and the orbital plane F5 adjacent to each other have opposite movement directions of the satellite.
Therefore, the track surface interval θ2 between the track surface F1 and the track surface F5 is set to a value smaller than the track surface interval θ1.
【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。FIG. 4 is a diagram showing the orbital plane interval, the satellite interval, and the satellite elevation angle from the ground when the number of orbital planes and the number of satellites in one orbit are variously set. In the figure, column C1 indicates the number of orbital planes and the number of satellites in one orbit, column C2 indicates the total number of satellites, and column C3 indicates the orbit when the satellites are moving in the same direction on adjacent orbital planes. Indicates the spacing between the faces,
Column C4 shows the interval between the orbital planes when the satellite is moving in the opposite direction on the adjacent orbital plane, column C5 shows the satellite interval on the orbit, and column C6 shows the distance from the area located on the equator. , And column C7 indicates the lowest satellite elevation angle from an area (eg, Japan) located at latitude 35 °.
【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。In the satellite arrangement shown in FIG. 4, the satellite altitude is set to 1400 km. Further, as described above, since the orbit set here is not a perfect polar orbit, it is inevitable that a time zone in which the satellite arrangement is sparse in a high latitude area occurs. Therefore, the orbit inclination angle is set to a predetermined negative value (-101.4 °) so that this time zone is early in the morning in the Northern Hemisphere. In this case, the satellite travels from north to south during the day and from south to north at night.
【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。As a region where the satellite elevation angle characteristics are deteriorated, the vicinity of the equator where the interval between the orbital planes is widened is conceivable. In addition, it is necessary to consider a high latitude region in the above-mentioned time zone. In the present embodiment, the satellite arrangement is determined so that the worst satellite elevation angle near the equator and the worst satellite elevation angle in the region of latitude 50 ° are equal.
【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。By the way, in order to arrange a plurality of track surfaces in the completed system in which the growth has been completed and the communication service has been disconnected, there is also a method as follows in addition to the arrangement method illustrated in FIG. That is, the demand for satellite utilization has a substantially constant pattern throughout the day. In the case of sun-synchronous orbit, the same orbital plane is directly above every day at almost the same local time in any region of the world. Therefore, by setting the arrangement density of the orbital plane and the arrangement density of the satellites according to the traffic demand, an efficient whole system with a small number of satellites can be constructed. The arrangement density of the orbital plane can be adjusted by the longitudinal interval of the orbital plane, and the arrangement density of the satellites can be adjusted by the satellite interval on each orbit. This will be described with reference to FIG.
【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。FIG. 5 is a diagram showing the arrangement of a plurality of track surfaces in which the arrangement density is set according to the traffic demand. In other words, a high-density type track surface (for example, F11 to F13) is prepared for daytime use with high traffic demand, and a good communication service is secured. Then, a low-orientation type orbital surface (for example, F14 to F17) is prepared for early morning and evening when traffic demand is low, and the total number of satellites in the entire system is reduced.
【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。More specifically, based on the orbit arrangement and the satellite arrangement shown in FIG. 4, for the daytime with high traffic demand, the orbit plane is determined by the arrangement density of, for example, "9 orbits / 14 satellites" type. Three (F11 to F13) are prepared. As a result, a satellite elevation angle of 30 ° or more can be secured for 4 to 5 hours, and a communication service with good communication quality can be provided. And for early morning and evening when traffic demand is low,
For example, four orbital planes (F14 to F17) are prepared according to an arrangement density of "5 orbital planes / 8 satellites" type. As a result, a satellite elevation angle of approximately 10 ° or more can be ensured, and the total number of satellites in the entire system can be increased from 126 (see the “number of orbital planes 9 / number of satellites 14” type in FIG. 4) to 74 (= 14 × 3 + 8 ×
4) can be reduced. In addition, satellite elevation angle 10 °
In the vicinity, there is a decrease in communication quality, such as a slight increase in the chance of communication interruption due to rainfall.However, since traffic demand is low, there is not much problem even if there is an increase in data retransmission due to a decrease in communication quality. Not be. In the figure, the space between the orbital plane F16 and the orbital plane F17 is narrowed because the directions of movement of the satellites are opposite. Also, the raceway surface F11
Between the bearing surface F17 and the bearing surface F13 and the bearing surface F1
Since the number of satellites arranged in both orbits differs from each other between four and four (14 and eight), the satellite arrangement between the two orbits does not become zigzag (staggered). Therefore, the space between the two orbital planes is reduced.
【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。In the above-described embodiment, satellites are used for communication. However, the present invention is not limited to satellites used for communication, but may be applied to earth observation satellites, meteorological satellites, geodetic satellites, and broadcasts. It is also applicable to satellites such as satellites and navigation satellites.
【0045】[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。As described above, according to the present invention, a plurality of satellites are arranged at predetermined circumferential intervals on a sun-synchronous orbit. Communication traffic is not uniform during the 24 hours a day, for example, generally during the day there is high traffic density,
Low at night. If the orbit is set according to the traffic density during the day, the number of required satellites can be reduced as compared with the case where the orbit is uniformly arranged. That is, in the communication service, it is possible to cover the entire earth with a small number of satellites.
【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。Further, such orbits are sequentially provided, and the operation of the existing satellite is started. Even in the transient state where the number of orbits of the complete system to be finally set is not reached,
Existing satellites are operable only by the narrow range of service hours. Therefore, the satellites can be effectively used even in a transient state before all the satellites have been launched, and a system with growth potential can be constructed.
【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【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。FIG. 2 is a diagram showing satellite elevation angle characteristics when 12 satellites are arranged at 30 ° intervals in a satellite orbit at an altitude of 1,400 km.
【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。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an arrangement of a plurality of track surfaces in a completed system in which growth has been completed and communication service has been disconnected;
【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。FIG. 4 is a diagram illustrating orbital plane intervals, satellite intervals, and satellite elevation angles from the ground when the number of orbital planes and the number of satellites in one orbit are set variously.
【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。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement of a plurality of track surfaces whose arrangement densities are set according to traffic demand.
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) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Earth 2 Straight line connecting the earth and the sun 3 Orbit 4a-4d Satellite 5 Arrow (rotation direction)
Claims (5)
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。1. A sun-synchronous orbit satellite system using a sun-synchronous orbit, wherein an orbital surface is disposed at a predetermined circumferential interval on an orbit that maintains a predetermined constant angle with respect to a straight line connecting the earth and the sun. A sun-synchronous orbit satellite system having a plurality of satellites.
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。2. A sun-synchronous orbit satellite system using a sun-synchronous orbit, wherein each orbit plane has a predetermined orbit on a plurality of orbits which maintain different angles with respect to a straight line connecting the earth and the sun. A sun-synchronous orbit satellite system comprising a plurality of satellites each arranged at directional intervals.
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。3. A sun-synchronous orbit satellite system using a sun-synchronous orbit, wherein the orbital plane is placed on a first orbit that maintains a first fixed angle with respect to a straight line connecting the earth and the sun, and has a predetermined circumferential direction. A first plurality of satellites arranged at intervals, and after the first plurality of satellites are arranged and operated on the first orbit, the orbital plane is relative to a straight line connecting the earth and the sun. And a second plurality of satellites arranged at the predetermined circumferential interval on a second orbit holding a second fixed angle different from the first fixed angle. Sun-synchronous orbit satellite system.
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。4. In a sun-synchronous orbit satellite system using a sun-synchronous orbit, each orbital plane keeps a different angle with respect to a straight line connecting the earth and the sun, and each orbital plane has a first angle with each other.
A plurality of satellites respectively arranged at a first circumferential interval on a first plurality of orbits maintaining the angle of And a second circumferential direction different from the first circumferential interval is set on a second plurality of tracks in which each track surface holds a second angle different from the first angle. A solar-synchronous orbit satellite system, comprising: a plurality of satellites respectively arranged at intervals.
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。5. The first angle, the second angle, the first circumferential interval, and the second circumferential interval are set according to a time pattern in a day of the degree of satellite use demand. The satellite-synchronous orbit satellite system according to claim 4, wherein
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9064632A JPH10258799A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Sun synchronous orbit satellite system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9064632A JPH10258799A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Sun synchronous orbit satellite system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10258799A true JPH10258799A (en) | 1998-09-29 |
Family
ID=13263848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9064632A Withdrawn JPH10258799A (en) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | Sun synchronous orbit satellite system |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH10258799A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2022065256A1 (en) * | 2020-09-28 | 2022-03-31 | 三菱電機株式会社 | Satellite monitoring system, satellite information transmission system, ground facility, communication satellite, surveillance system, constituent satellite, artificial satellite, communication satellite constellation, satellite constellation, and satellite |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP9064632A patent/JPH10258799A/en not_active Withdrawn
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