特許 7443628 低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダー

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/185 20060101AFI20240227BHJP

   H01Q 19/17 20060101ALI20240227BHJP

   H01Q 21/24 20060101ALI20240227BHJP

   H01Q 25/00 20060101ALI20240227BHJP

【ＦＩ】

H04B7/185

H01Q19/17

H01Q21/24

H01Q25/00

【請求項の数】 18

(21)【出願番号】P 2023528048

(86)(22)【出願日】2020-11-13

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-29

(86)【国際出願番号】 US2020060602

(87)【国際公開番号】W WO2022103403

(87)【国際公開日】2022-05-19

【審査請求日】2023-11-10

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】513180451

【氏名又は名称】ヴィアサット，インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＶｉａＳａｔ，Ｉｎｃ．

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】弁理士法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】ミラー，クレイグ，エイ．

(72)【発明者】

【氏名】グリーニッジ，デイビッド，ディー．

(72)【発明者】

【氏名】ビュアー，ケネス，ヴイ．

(72)【発明者】

【氏名】ハンシャリック，デイビッド，ジェイ．

【審査官】前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／２７４６１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０９０９９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０５７４３３８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１９／１７３１４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２２／０８７４５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／１７３６５４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／１８５

Ｈ０１Ｑ １９／１７

Ｈ０１Ｑ ２１／２４

Ｈ０１Ｑ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

方法であって：
第１の衛星（１２０）から、地理的領域（６２５）を照らすアンテナ（１２１）を介して、第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するステップであって、前記地理的領域（６２５）内の第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれは、前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）の少なくとも１つのサブセットから形成される、送信するステップと；
前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）の反射を備える、それぞれの第１の信号（１２８）を、複数の第２の衛星（１２２）によって受信するステップと；
前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム(１２５)を形成するために使用される第１のビームフォーミングマトリクス(８２３)に、少なくとも部分的に基づき、前記複数の第２の衛星(１２２)によって受信する前記それぞれの第１の信号(１２８)を、前記地理的領域(６２５)の画像(８５０)を取得するために、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ（１４５）によって処理するステップと；
を備える方法。

【請求項2】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを有する複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）を備え、また、前記それぞれの第１の信号（１２８）の少なくとも１つのサブセットは、前記偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを有する前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）からの、それぞれの複合反射を備え、
前記処理するステップは：
前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれの信号データに、少なくとも部分的に基づき、前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれに関連付けられた前記それぞれの第１の信号（１２８）の、少なくとも前記サブセットのコンポーネントを確定するステップを備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）は、第１の継続期間に対応し、前記方法は：
前記第１の衛星から、第２の継続期間に対応する第２の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するステップであって、前記第２の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）は、前記地理的領域（６２５）上で第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）を形成する、送信するステップと；
前記複数の第２の衛星（１２２）によって、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）の反射を備える、それぞれの第２の信号（１２８）を受信するステップと；
前記地理的領域(６２５)の前記画像(８５０)を取得するために、少なくとも部分的には、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム(１２５)の形成に使用される第２のビームフォーミングマトリクス(８２３)に基づいて、前記複数の第２の衛星(１２２)によって受信される前記それぞれの第２の信号(１２８)を処理するステップと；
をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、第１の偏波および第１の周波数帯域に関連付けられる第１の複数のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第１のビームカバレッジパターンと関連付けられ、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、前記第１の偏波および前記第１の周波数帯域に関連付けられる第２の複数のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第２のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（１２６）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（１２６）からオフセットされる、
請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせに関連付けられる第１のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第１のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第２の組み合わせに関連付けられる第２のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第２のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２のビームカバレッジエリア（１２６）は、前記第１のビームカバレッジエリア（１２６）と概ね重複している、
請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記第１の衛星（１２０）から前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するステップは：
前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を取得するために、前記第１の衛星（１２０）において、衛星アクセスノード（１３０）から受信した複数のフォワードアップリンク信号（１７５）に、前記第１のビームフォーミングマトリクス（８２３）を適用するステップを備える、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記第１の衛星（１２０）から、前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するステップは：
複数の衛星アクセスノード（１３０）からそれぞれのフォワードアップリンク信号（１７５）を送信するステップと；、
前記第１の衛星(１２０)の、複数の送信/受信信号経路によって、前記それぞれのフォワードアップリンク信号(１７５)を中継するステップであって、
前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）のそれぞれは、前記の各フォワードアップリンク信号（１７５）の少なくとも１つのサブセットの複合体を備える、中継するステップと；
を備える、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号(１７０)は、前記地理的領域(６２５)内の複数のユーザー端末(１５０)に送信するための、複数のフォワードユーザーデータストリームを備える、
請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の衛星(１２０)は静止(ＧＥＯ)衛星であり、前記複数の第２の衛星(１２２)は低軌道(ＬＥＯ)衛星である、
請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

イメージングシステムであって：
地理的領域（６２５）を照らすアンテナ（１２１）を介して、第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するように構成された第１の衛星（１２０）であって、地理的領域（６２５）内の第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれは、前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）の少なくとも１つのサブセットから形成される、第１の衛星（１２０）と；
前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）の反射を備える、それぞれの第１の信号（１２８）を受信するように構成された、複数の第２の衛星（１２２）と；
前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム(１２５)を形成するために使用される第１のビームフォーミングマトリクス(８２３)に、少なくとも部分的に基づき、前記複数の第２の衛星(１２２)によって受信される、前記それぞれの第１の信号(１２８)を、前記地理的領域(６２５)の画像(８５０)を取得するために処理するように構成された少なくとも１つのマルチスタティックＳＡＲプロセッサ（１４５）と；
を備えるイメージングシステム。

【請求項11】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを有する複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）を備え、また、前記それぞれの第１の信号（１２８）の少なくとも１つのサブセットは、前記偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを有する前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）からのそれぞれの複合反射を備え、前記少なくとも１つのプロセッサは、前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれの信号データに、少なくとも部分的に基づき、前記複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）のそれぞれに関連付けられた前記それぞれの第１の信号（１２８）の、少なくとも前記サブセットのコンポーネントを確定するように構成された、
請求項１０に記載のイメージングシステム。

【請求項12】

前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）は、第１の継続期間に対応し、ここで：
前記第１の衛星（１２０）は、第２の継続期間に対応する第２の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を送信するように構成され、前記第２の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）は、前記地理的領域（６２５）上の第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）を形成し；
前記複数の第２の衛星(１２２)は、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）の反射を備える、それぞれの第２の信号（１２８）を受信するように構成され；
前記少なくとも１つのプロセッサは、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム(１２５)を形成するために使用される第２のビームフォーミングマトリクス(８２３)に少なくとも部分的に基づいて、前記地理的領域(６２５)の前記画像(８５０)を取得するために、前記複数の第２の衛星（１２２）によって受信される、前記それぞれの第２の信号(１２８)を処理するように構成されている、
請求項１０または請求項１１に記載のイメージングシステム。

【請求項13】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、第１の偏波および第１の周波数帯域に関連付けられる第１の複数のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第１のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、前記第１の偏波および前記第１の周波数帯域に関連付けられる第２の複数のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第２のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（１２６）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（１２６）からオフセットされる、
請求項１２に記載のイメージングシステム。

【請求項14】

前記第１の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせに関連付けられる第１のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第１のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２の複数のフォワードダウンリンクビーム（１２５）は、偏波および周波数帯域の第２の組み合わせに関連付けられる第２のビームカバレッジエリア（１２６）を備える、第２のビームカバレッジパターンに関連付けられ、前記第２のビームカバレッジエリア（１２６）は、前記第１のビームカバレッジエリア（１２６）と概ね重複している、
請求項１２に記載のイメージングシステム。

【請求項15】

前記第１の衛星（１２０）は、前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）を取得するために、衛星アクセスノード（１３０）から受信した複数のフォワードアップリンク信号（１７５）に、前記第１のビームフォーミングマトリクス（８２３）を適用するように構成された、
請求項１０～請求項１４のいずれか１項に記載のイメージングシステム。

【請求項16】

それぞれのフォワードアップリンク信号（１７５）を送信するように構成された複数の衛星アクセスノード（１３０）であって、
前記第１の衛星（１２０）は、前記それぞれのフォワードアップリンク信号（１７５）を中継するように構成された複数の送信／受信信号経路を備え、それぞれの前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号（１７０）は、前記それぞれのフォワードアップリンク信号（１７５）の少なくとも１つのサブセットの複合体を備える、
複数の衛星アクセスノード（１３０）をさらに備える、
請求項１０～請求項１４のいずれか１項に記載のイメージングシステム。

【請求項17】

前記第１の複数のフォワードダウンリンク信号(１７０)は、前記地理的領域(６２５)内の複数のユーザー端末(１５０)に送信するための、複数のフォワードユーザーデータストリームを備える、
請求項１０～請求項１６のいずれか１項に記載のイメージングシステム。

【請求項18】

前記第１の衛星(１２０)は静止(ＧＥＯ)衛星であり、前記複数の第２の衛星(１２２)は低軌道(ＬＥＯ)衛星である、
請求項１０～請求項１７のいずれか１項に記載のイメージングシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

以下は、概して多軌道衛星システム、より具体的には低軌道収集を使用するマルチスタティック合成開口レーダーに関する。合成開口レーダーは、レーダーイルミネーターまたはレーダー受信機の複数の位置と関連付けられる信号を組み合わせることによって空間分解能を向上させるために使用することができる。合成開口レーダーの用途には、科学的または環境的なモニタリング、資産や軍事情報のための目的対象物の動きの監視が含まれる。

【発明の概要】

【0002】

本明細書で述べる技術は、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した、改良型の方法、システム、デバイス、および装置に関するものである。一部の実施例では、イルミネーション衛星が第１の軌道にあり、複数の収集衛星が第２の軌道にある場合がある。イルミネーション衛星は、ビームフォーミングされた通信信号など、ビームフォーミングされた照度信号を、さまざまなビームカバレッジエリアに送信することができる。それぞれの収集衛星は、ビームフォーミングされた照度信号の反射を受信することができる。収集衛星で受信した反射信号は、ビームフォーミングされた照度信号を送信して地理的領域の画像を取得するために使用される、ビームフォーミングマトリクスを考慮して処理することができる。場合によっては、ビームフォーミングされた照度信号は、カバレッジエリア内のユーザー端末を対象とした通信信号(例えば、変調データ)を伝送することがある。場合によっては、収集衛星が受信した信号を中継して、イルミネーション衛星経由で処理することがある。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】図１Ａは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した衛星システムの略図を示す。図１Ｂは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した衛星のアンテナアセンブリの略図を示す。図１Ｃは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーに対応したアンテナアセンブリのフィードアレイアセンブリを示している。

【図2】図２Ａ～図２Ｄは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーに対応した、フィードアレイアセンブリを有するアンテナアセンブリに関するアンテナ特性の例を示している。

【図3】図３Ａおよび図３Ｂは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、ネイティブアンテナパターンのカバレッジエリア上にスポットビームカバレッジエリアを形成するビームフォーミングの一例を示している。

【図4】図４は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーに対応した受信処理システムの一例を示している。

【図5】図５は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーに対応した複合ビームカバレッジパターンの一例を示している。

【図6】図６は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応したデバイスを含むシステムの略図を示す。

【図7】図７は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応したプロセスフローを示している。

【図8】図８は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応した、マルチスタティックＳＡＲプロセッサの略図を示す。

【図9】図９は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応したデバイスを含むシステムの略図を示す。

【図10】図１０は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した方法を示すフローチャートを示す。

【発明を実施するための形態】

【0004】

本明細書に記載されている技術に拠るシステムは、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーのさまざまな実施例に対応することができる。場合によっては、通信衛星がマルチスタティック合成開口レーダーの照明光源として使用され得る。例えば、通信衛星は静止軌道上にあり、マルチスポットビームモードで作動し、地球のさまざまな領域に向けられたいくつかの比較的狭いスポットビームに従って送信または受信することができる。イルミネーション衛星を含む衛星システムでは、衛星上のオンボードビームフォーミング、地上ビームフォーミング、またはエンドツーエンドビームフォーミングを用いることができる。

【0005】

衛星システムには、イルミネーション衛星とは異なる軌道（例えば、低軌道）にあっても良い複数の収集衛星が含まれ得る。イルミネーション衛星によって送信される照度信号は、物体やその他の地形を含む地球の表面に反射し、マルチスタティック構成の収集衛星によって受信することができる。収集衛星は、受信した信号からの情報（例えばデジタルサンプル）を１つ以上の地上局に送信することができる（例えば、直接またはイルミネーション衛星のような１つ以上の他の衛星を経由して）。受信した信号をイメージングするための開口部は、複数の方向に反射された信号を受信する収集衛星の数によって定義付けることができる。これには、収集衛星間の空間的関係性、およびイルミネーション衛星の被照射領域とその位置に対する収集衛星の相対的な動きとが含まれる。同一の時限における反射された信号を意味する、複数の収集衛星の各々からの複数のサンプリングされた信号(例えば、複数のビーム信号を意味する)から得られるマルチスタティックデータは、複数の収集衛星の位置のディメンションと関連する開口部上の地理空間情報を特定するために使用され得る。マルチスタティック開口部は、各照明光源の合成開口部と組み合わせることができる（例えば、収集衛星がそれらの軌道を横切るとき）。領域の画像（例えば、１つ以上のビームカバレッジエリアを含む）は、反射された信号およびビーム情報（例えば、ビーム係数、ビーム信号）から取得することができる。

【0006】

本明細書の記述は、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーの技術についてさまざまな実施例を提供しており、そのような実施例は、本明細書に記載されている原理に拠る実施例の範囲、適用可能性、または構成を制限するものではない。むしろ、次に続く記述は、本明細書に記載されている原理の実施形態の実現を可能にする説明を当業者に提供するであろう。要素の機能や編成にはさまざまな改変を加えて良い。

【0007】

したがって、本明細書に開示されている実施例に拠るさまざまな実施形態では、必要に応じてさまざまな手順またはコンポーネントを省略、代替、または追加することができる。例えば、これらの方法は記載されている順序とは異なる順序で実行されても良く、またさまざまなステップを追加、省略、または組み合わせて実行しても良いことを認識しておくべきである。また、特定の実施例に関連して記述されている態様や要素は、他のさまざまな実施例に組み込むことができる。また、以下のシステム、方法、デバイス、およびソフトウェアは、個別にまたは集合的に、より大規模なシステムのコンポーネントとなり得ること、その場合、他の手順の方が優先される、あるいはその他、使い方が変更される可能性があることも認識しておくべきである。

【0008】

図１は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した衛星システム１００の略図である。衛星システム１００は、宇宙セグメント１０１や地上セグメント１０２を含む多くのネットワークアーキテクチャを使用することができる。宇宙セグメント１０１は、１つ以上の衛星１２０を含むことができる。地上セグメント１０２には、１つ以上のアクセスノード端末１３０（例えば、ゲートウェイ端末、地上局）、ならびにネットワークオペレーションセンター（ＮＯＣ）または衛星およびゲートウェイ端末コマンドセンター（不図示）などの他の中央処理センターまたはデバイスが含まれ得る。一部の実施例では、地上セグメント１０２には、衛星１２０を介した通信サービスが提供されるユーザー端末１５０も含まれ得る。

【0009】

さまざまな実施例では、衛星１２０は、サービスカバレッジエリアにある１つ以上のアクセスノード端末１３０および／またはさまざまなユーザー端末１５０間の無線通信に対応するように構成され得るが、一部の実施例では、これが衛星１２０の主要な任務または使命となる場合がある。一部の実施例では、衛星１２０は、地上の機器に対する軌道位置が比較的固定されているか、運用上の許容範囲内または他の軌道ウィンドウ内（例えば、軌道スロット内）に固定されているようにして、静止軌道(ＧＥＯ)に展開されても良い。他の実施例では、衛星１２０は任意の適切な軌道（例えば、低軌道（ＬＥＯ）、中軌道（ＭＥＯ、その他）で動作し得る。

【0010】

衛星１２０は、フェーズドアレイアンテナアセンブリ（例えば、直接放射アレイ（ＤＲＡ））、フェーズドアレイ給電リフレクター（ＰＡＦＲ）アンテナ、または信号の受信もしくは送信に用いる当技術分野では公知のその他のメカニズム（例えば、通信もしくは放送サービス、またはデータ収集サービス用のメカニズム）などの、アンテナアセンブリ１２１を使用しても良い。通信サービスに対応する場合、衛星１２０は、アクセスノード端末１３０からフォワードアップリンク信号１７５を受信し、フォワードダウンリンク信号１７０を１つ以上のユーザー端末１５０に送信することができる。衛星１２０は、１つ以上のユーザー端末１５０からリターンアップリンク信号１７１も受信し、リターンダウンリンク信号１７６を１つ以上のアクセスノード端末１３０に送信することができる。衛星１２０は、アクセスノード端末１３０間またはユーザー端末１５０間の信号の通信に、さまざまな物理層伝送変調方式および符号化技術を使用することができる（例えば、適応型符号化および変調（ＡＣＭ））。

【0011】

アンテナアセンブリ１２１は、１つ以上のビームフォーミングされたスポットビーム１２５を介した通信またはその他の信号受信に対応することができる。スポットビーム１２５は、サービスビーム、衛星ビーム、またはその他の適切な用語で呼ばれる場合がある。信号は、スポットビーム１２５の空間電磁放射パターンに応じて、アンテナアセンブリ１２１を介して送ることができる。通信サービスに対応する場合、スポットビーム１２５は、１つの周波数や隣接する周波数帯域など、シングルキャリアを使用することができ、これは単一偏波を伴う場合もある。一部の実施例では、スポットビーム１２５がユーザースポットビームまたはユーザービームと呼ばれる場合がある。例えば、ユーザースポットビーム１２５は、衛星１２０とユーザー端末１５０の間の１つ以上のフォワードダウンリンク信号１７０および／または１つ以上のリターンアップリンク信号１７１に対応するように構成することができる。衛星１２０とアクセスノード端末１３０との間の通信は、アクセスノードのスポットビーム（不図示）を介しても良く、これはゲートウェイビームとも呼ばれる。

【0012】

スポットビーム１２５は、スポットビームカバレッジエリア１２６内における、ターゲットデバイス（例えば、ユーザー端末１５０および／またはアクセスノード端末１３０）間の通信サービス、またはその他の信号受信に対応していても良い。スポットビームカバレッジエリア１２６は、地面またはその他の基準面に投影された時、閾値（例えば、絶対閾値またはビームの中心に対する閾値）を超えるスポットビーム１２５の信号電力、信号対ノイズ比（ＳＮＲ）、または信号対干渉プラスノイズ比（ＳＩＮＲ）を有する、関連スポットビーム１２５の電磁放射パターンの面積によって定義付けることができる。スポットビームカバレッジエリア１２６は、任意の適切なサービスエリア（例えば、円形、楕円、六角形、局所、地域、国）をカバーすることができ、かつスポットビームカバレッジエリア１２６内にある任意の数量のターゲットデバイスとの通信サービスに対応することができる。さまざまな実施例では、飛行中または水面下のターゲットデバイスなどのターゲットデバイスが、スポットビーム１２５内には位置しているが、スポットビームカバレッジエリア１２６の基準面（例えば、基準面１６０、これは、地上面、陸表面、湖や海などの水域の表面、または標高もしくは海抜の基準面であり得る）にはない場合がある。

【0013】

通信リンクのビームフォーミングは、ネイティブフィード素子パターンが重複している、１つ以上のアンテナアセンブリ１２１の複数のフィード素子によって送信および／または受信される信号の信号位相（または時間遅延）、および場合によって信号振幅を調整することで実行できる。一部の実施例では、オンボードビームフォーミング(ＯＢＢＦ)、地上ビームフォーミング(ＧＢＢＦ)、エンドツーエンドビームフォーミング、またはその他のタイプのビームフォーミングのさまざまな実施例を可能にするように協働する、構成要素たる受信および／または送信フィード素子の配列として、一部またはすべてのフィード素子を編成することができる。

【0014】

衛星１２０は、それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６をカバーする複数のビームフォーミングされたスポットビーム１２５に対応することができ、それぞれが隣接するスポットビームカバレッジエリア１２６と重複しても良いし、重複しなくても良い。例えば、衛星１２０は、任意の数（例えば、何十、何百、何千）のスポットビームカバレッジエリア１２６の組み合わせで形成されたサービスカバレッジエリア(例えば、地域カバレッジエリア、全国カバレッジエリア、半球カバレッジエリア)に対応することができる。衛星１２０は、１つ以上の周波数帯域,および任意の数のそれのサブバンドを経由して通信サービスに対応することができる。例えば、衛星１２０は国際電気通信連合（ＩＴＵ）によるＫu、Ｋ、またはＫａ帯、Ｃ帯、Ｘ帯、Ｓ帯、Ｌ帯、Ｖ帯などでの運用に対応することができる。

【0015】

一部の実施例では、サービスカバレッジエリアは、そこから、および／またはそこに向けて、地上の送信元または地上の受信機のいずれかが、衛星１２０を介した通信サービスに参加する（例えば、通信サービスと関連する信号を送信する、および／または受信する）ことができるカバレッジエリアとして定義される場合があり、また、複数のスポットビームカバレッジエリア１２６によって定義される場合もある。システムによっては、各通信リンクのサービスカバレッジエリア（例えば、フォワードアップリンクカバレッジエリア、フォワードダウンリンクカバレッジエリア、リターンアップリンクカバレッジエリア、および／またはリターンダウンリンクカバレッジエリア）が異なる場合がある。サービスカバレッジエリアは、衛星１２０が稼働中（例えば、サービス軌道上にある）の場合にのみアクティブになり得るが、衛星１２０はアンテナアセンブリ１２１の物理的な構成要素とそれらの相対的な位置に基づいた、ネイティブアンテナパターンを有して（例えば、そのようなネイティブアンテナパターンを有するように設計または構成されて）いても良い。衛星１２０のネイティブアンテナパターンは、衛星のアンテナアセンブリ１２１に関するエネルギーの配分（例えば、アンテナアセンブリ１２１から送信される、および／またはアンテナアセンブリ１２１が受信するエネルギー）を指す場合がある。

【0016】

一部のサービスカバレッジエリアでは、隣接するスポットビームカバレッジエリア１２６に、ある程度の重複部分があっても良い。一部の実施例では、マルチカラー（例えば、２色、３色、または４色のリユースパターン）が使用される場合があり、ここで「色」は直交通信リソース（例えば、周波数リソース、偏波、その他）の組み合わせを指す。４色パターンの一実施例では、重複するスポットビームカバレッジエリア１２６のそれぞれに４色のいずれかを割り当てることができ、また、各色には、周波数（例えば、周波数の一帯域または複数の帯域、１つ以上のチャンネル）および／または信号偏波（例えば、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）、その他）、またはその他の直交リソースの一意的な組み合わせを割り当てることができる。重複する領域を持つ各スポットビームカバレッジエリア１２６に異なる色を割り当てると、（例えば、各色に応じてそれぞれのスポットビームに対応する送信をスケジューリングすることにより、各色に応じてそれぞれのスポットビームに対応する送信をフィルタリングすることにより、）これらの重複するスポットビームカバレッジエリア１２６に関連付けられているスポットビーム１２５間の干渉を軽減または排除することができる。これらの周波数とアンテナ偏波の組み合わせは、繰り返される重複しない「４色」のリユースパターンで適切に再利用され得る。一部の実施例では、より多くの、またはより少ない数の色を使用して通信サービスが提供され得る。付加的に、あるいは択一的に、スポットビーム１２５間のタイムシェアリング、および／またはその他の干渉緩和技術を使用しても良い。例えば、スポットビーム１２５は、ＡＣＭ、干渉キャンセル、時空符号化などの緩和技術を使用して干渉を緩和しながら、同じリソース（同じ偏波および周波数帯域）を同時に使用しても良い。

【0017】

一部の実施例では、衛星１２０を「ベントパイプ」衛星として構成し得る。ベントパイプの構成では、衛星１２０は、信号をその宛先に再送信する前に、受信したキャリア信号の周波数および偏波の変換を行う場合がある。一部の実施例では、（例えば、ＧＢＢＦを経由して）衛星１２０は、比較的小さなスポットビーム１２５を生成する際に使用されるフェーズドアレイアンテナを用いた、未処理のベントパイプアーキテクチャに対応する場合がある。衛星１２０は、Ｋ一般経路に対応することができ、それぞれの経路を任意の瞬間にフォワード経路またはリターン経路として割り当てることができる。比較的大きなリフレクターは、フェーズドアレイ型アンテナフィード素子による照射を受け、リフレクターの大きさとアンテナフィード素子の数と配置によって決まる制約の範囲内で、さまざまなパターンのスポットビーム１２５を生成する機能に対応することができる。アップリンク信号の受信、ダウンリンク信号の送信、またはその両方にフェーズドアレイ給電リフレクターを使用することができる。

【0018】

衛星１２０は、地球のさまざまな領域に向けられたいくつかの比較的狭いスポットビーム１２５に従って送信または受信する、マルチスポットビームモードで作動することができる。これにより、ユーザー端末１５０をさまざまな狭いスポットビーム１２５に分離すること、あるいはその他、送信された、または受信された信号の空間的分離に対応することを可能にし得る。一部の実施例では、受信（Ｒｘ）または送信（Ｔｘ）フェーズドアレイに関連付けられたビームフォーミングネットワーク（ＢＦＮ）は動的であって、Ｔｘスポットビーム１２５（例えば、ダウンリンクスポットビーム１２５）およびＲｘスポットビーム１２５（例えば、アップリンクスポットビーム１２５）の位置の移動を可能にし得る。

【0019】

ユーザー端末１５０は、衛星１２０と信号を通信するように構成されたさまざまなデバイスを含むことができる。これには、固定端末(例えば、地上固定端末)、またはボート、航空機、地上車両などに乗っている端末といったモバイル端末が含まれ得る。ユーザー端末１５０は、衛星１２０を介してデータおよび情報をやりとりすることができ、これには、ネットワークデバイス１４１、またはネットワーク１４０に関連付けられた他のデバイスもしくは分散サーバーといった宛先デバイスとの、アクセスノード端末１３０を介した通信が含まれ得る。ユーザー端末１５０は、例えば、デジタルビデオ放送衛星第２世代(ＤＶＢ-Ｓ２)、全世界相互運用マイクロ波アクセス（ＷｉＭＡＸ）、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）もしくは第５世代（５Ｇ）プロトコルといったセルラー通信プロトコル、または、ケーブルによるデータサービスインターフェース標準（ＤＯＣＳＩＳ）規格によって定義付けられるものを含む、さまざまな物理層送信変調方式および符号化技術に従って、信号をやりとりすることができる。

【0020】

アクセスノード端末１３０は、衛星１２０とのやりとりで、フォワードアップリンク信号１７５およびリターンダウンリンク信号１７６を提供することができる。アクセスノード端末１３０は、地上局、ゲートウェイ、ゲートウェイ端末、またはハブとしても知られている場合がある。アクセスノード端末アンテナシステム１３１は双方向対応であってもよく、衛星１２０と確実に通信を行うための十分な送信電力と受信感度を備えて設計され得る。一部の実施例では、アクセスノード端末１３０は、衛星１２０の方向には高い指向性を持ち、他の方向には低い指向性を持つパラボラ型リフレクターを備え得る。アクセスノード端末１３０は、さまざまな代替構成を備えていても良く、直交偏波間の高度な分離、動作周波数帯域における高い効率、低ノイズなどの作動上の特徴を含んでいても良い。

【0021】

通信サービスに対応する場合、アクセスノード端末１３０はユーザー端末１５０へのトラヒックをスケジューリングしても良い。択一的に、このようなスケジューリングは、衛星システム１００の他の部分で実行することもできる（例えば、１つ以上のネットワークデバイス１４１で実行することもでき、これにはＮＯＣおよび／またはゲートウェイコマンドセンターが含まれ得る）。図１には、１つのアクセスノード端末１３０が示されているが、本開示に拠る実施例は、複数のアクセスノード端末１３０を有する通信システムに実装することができ、各アクセスノード端末は互いに、および／または、１つ以上のネットワーク１４０もしくはネットワークデバイス１４１に結合されても良い。

【0022】

衛星１２０は、１つ以上のアクセスノードスポットビームを介してリターンダウンリンク信号１７６を送信し、および／または、フォワードアップリンク信号１７５を受信することにより、アクセスノード端末１３０と通信できる。アクセスノードスポットビームは、それぞれアンテナアセンブリ１２１の別個のリターンフィード（例えば、ＧＢＢＦ）と関連付けることができる。あるいは、各アクセスノードスポットビームをアンテナアセンブリ１２１の複数のフィード（例えば、ＯＢＢＦまたはエンドツーエンドビームフォーミング）と関連付けることもできる。

【0023】

アクセスノード端末１３０は、ネットワーク１４０と衛星１２０との間のインターフェイスを提供することができ、また一部の実施例では、ネットワーク１４０と１つ以上のユーザー端末１５０との間に向けられたデータおよび情報を受信するように構成することができる。アクセスノード端末１３０は、それぞれのユーザー端末１５０に届けるために、データおよび情報をフォーマットすることができる。同様に、アクセスノード端末１３０は、衛星１２０からの信号を受信するように構成することができる（例えば、１つ以上のユーザー端末１５０を起点とし、ネットワーク１４０経由でアクセス可能な宛先に向けられる）。アクセスノード端末１３０は、ネットワーク１４０上で送信するために、受信した信号をフォーマットすることもできる。

【0024】

ネットワーク１４０は、どのようなタイプのネットワークであっても良く、例えば、インターネット、インターネットプロトコル（ＩＰ）ネットワーク、イントラネット、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、仮想プライベートネットワーク（ＶＰＮ）、仮想ＬＡＮ（ＶＬＡＮ）、光ファイバーネットワーク、 ハイブリッドファイバ同軸ネットワーク、ケーブルネットワーク、公衆交換電話ネットワーク（ＰＳＴＮ）、公衆交換データネットワーク（ＰＳＤＮ）、公衆陸上移動ネットワーク、および／または本明細書に記載されているデバイス間の通信に対応するその他の種類のネットワークを含み得る。ネットワーク１４０は、有線接続および無線接続の両方、ならびに光リンクを含み得る。ネットワーク１４０は、アクセスノード端末１３０を、同じ衛星１２０または異なる衛星１２０もしくは他の乗り物と通信し得る他のアクセスノード端末と接続しても良い。

【0025】

１つ以上のネットワークデバイス１４１は、アクセスノード端末１３０と組み合わせても良く、また衛星システム１００の態様を制御しても良い。さまざまな実施例において、ネットワークデバイス１４１は、アクセスノード端末１３０と同一場所に配置する、またはその他アクセスノード端末１３０の近傍に配置することができる、あるいは、アクセスノード端末１３０やネットワーク１４０と有線および／または無線通信リンクを介して通信するリモート設備であっても良い。ネットワークデバイス１４１にはビームフォーミングプロセッサ１３５が含まれる場合があり、そのプロセッサ１３５は、（例えば、ＯＢＢＦ、ＧＢＢＦ、エンドツーエンドビームフォーミングのための）ビームフォーミングの係数の生成、および（例えば、ＧＢＢＦやエンドツーエンドビームフォーミングのための）係数の適用に関連する態様を実行することができる。例えば、ビームフォーミングプロセッサ１３５は、ビーム信号に適用される係数を生成し、その係数をビーム信号に適用して、１つ以上のアクセスノード端末１３０から送信されるアクセスノード信号を取得することができ、またアクセスノード信号を1つ以上のアクセスノード端末１３０に提供して送信を行うことができる。

【0026】

通信衛星１２０は、マルチスタティック合成開口レーダーの照明光源として使用され得る。衛星システム１００には、衛星１２０とは異なる軌道にある1つ以上の収集衛星１２２も含まれ得る。例えば、イルミネーション衛星１２０はＧＥＯ衛星であって良く、収集衛星１２２はＬＥＯ衛星またはＭＥＯ衛星であって良い。衛星１２０によって送信される照度信号（例えば、フォワードダウンリンク信号１７０）は、表面１６０または物体１５５に反射し、マルチスタティック構成の収集衛星１２２によって受信されても良い。すなわち、同じ照度信号（例えば、フォワードダウンリンク信号１７０）が、１つ以上のスポットビームカバレッジエリア１２６を含む同時視野を持ち、さまざまな軌道スロットにある収集衛星によってさまざまな角度で反射され、受信されても良い。このようにして、それぞれの地点および時点において、各収集衛星１２２は、さまざまな方向に反射された同じ信号をサンプリングすることができる。さらに、収集衛星１２２は複数のタイムインスタンスをまたいで信号をサンプリングすることができる。例えば、収集衛星１２２がそれらの軌道上を横切る際に、所与のスポットビームカバレッジエリア１２６から反射された、信号（例えば、フォワードダウンリンク信号１７０）のサンプルをいくつか作ることができる。したがって、受信した信号をイメージングするための開口部は、複数の方向に反射された信号のサンプリングを実行する収集衛星１２２の数量によって定義することができ、これには、収集衛星１２２間の空間的関係性、ならびに被照射領域（例えば、所与のスポットビームカバレッジエリア１２６）およびイルミネーション衛星１２０に対する相対的な収集衛星１２２の動きが含まれる。

【0027】

場合によっては、収集衛星１２２が、受信した信号からの情報（例えば、デジタルサンプル）を、１つ以上の地上局に送信しても良い。例えば、収集衛星１２２は、衛星１２０を介して１つ以上のアクセスノード端末１３０に情報を送信することができる。場合によっては、収集衛星１２２は、衛星１２０が提供する通信サービスに関連付けられた通信リンク１７２で情報を送信しても良い。場合によっては、通信リンク１７２を使って収集衛星１２２により送信される信号を、衛星１２０またはアクセスノード端末１３０が使って、収集衛星１２２の位置を決定することができる。例えば、通信リンク１７２は、衛星１２０と同期する、またはタイムスタンプ情報を含むことができ、収集衛星１２２の位置をタイミング情報に基づいて決定することができる。場合によっては、前記の位置を、タイミング情報と収集衛星１２２の既知の軌道に基づいて決定しても良い。

【0028】

一部の実施例では、衛星システム１００は、照射のために複数の衛星を含むことがある。例えば、衛星システム１００が複数のＧＥＯ衛星を含み、それぞれがスポットビーム１２５を送信し、複数のＧＥＯ衛星からのスポットビームの一部が、少なくとも部分的に重複している場合がある。同じ領域を照らす複数のＧＥＯ衛星は、時間および空間ダイバーシティを通じてさらに高い精度を提供し得る。例えば、第１の照度信号は第１のＧＥＯ衛星から送信されて複数のＬＥＯ収集衛星の各々によって収集されることができ、また第２の照度信号は第２のＧＥＯ衛星から送信されて複数のＬＥＯ収集衛星の各々によって収集されることができる。したがって、複数のイルミネーション衛星および収集衛星によってもたらされる長いベースライン三角測量の結果、クロストラックインターフェロメトリを利用して、範囲と方位角の精度を改善することができる。より大きく効果的な開口部は、合成開口部よりも高い精度を提供することができ、そのうえ、各照明光源について合成開口部と組み合わせることができる（例えば、収集衛星がそれらの軌道を横切るとき）。複数の照明光源は、さまざまな角度への複数の信号を同時に受信する結果、散在するターゲットの実効断面積を増加もさせ得る。

【0029】

ＧＥＯ衛星１２０を照射に使用することは、他の利点ももたらし得る。例えば、合成レーダー開口部の照度信号の送信には大量の電力（例えば、１キロワット以上）が使用され得る。これにより、ＬＥＯ衛星の送信のデューティサイクルが、短いバーストまたは軌道周期の一部に制限される可能性がある。一方、ＧＥＯ通信衛星は概してかなり大きく、連続運用を意図して設計されている。ＬＥＯ収集衛星１２２は、照度信号を送信しないため、より簡単で経済的に生産できる可能性がある。

【0030】

場合によっては、イルミネーション衛星（例えば、ＧＥＯ衛星１２０）は、収集衛星１２２が受信した信号の周波数、位相、または到着時刻を決定するために使用される基準信号（例えば、ビーコン信号）を送信することができる。例えば、ＧＥＯ衛星１２０は、ビームカバレッジエリア１２６と収集衛星１２２を有するサービスエリア全体を含む広いエリア全体に、ビーコン信号１８０を送信することができる。場合によっては、収集衛星１２２はビーコン信号１８０を使用して、反射ビーム信号１２８の周波数、位相、または到着時間を決定しても良い。付加的に、あるいは択一的に、収集衛星１２２は、フォワードダウンリンク信号１７０を（例えば、反射される前に直接）受信し、フォワードダウンリンク信号１７０を基準として使用して反射ビーム信号１２８の周波数、位相、または到着時間を決定しても良い。

【0031】

場合によっては、ビーム信号１７０を変調してタイミングおよび位相基準情報を含めても良い。例えば、ビーム信号１７０は、複数のタイミング期間ごとにタイムスタンプを含んでいても良い。付加的に、あるいは択一的に、ビーム信号１７０には、位相基準記号などの位相基準情報が含まれる場合があり、この情報を利用して、収集衛星１２２がビーコン信号の位相基準情報と一致させ、反射信号の位相情報を提供することができる。

【0032】

場合によっては、収集衛星１２２が反射された信号をサンプリングし、サンプリングした信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送って処理しても良い。収集衛星１２２は、ＧＥＯ衛星１２０を介してサンプリングされた信号を１つ以上のアクセスノード端末１３０に送信しても良く、そこからサンプリングされた信号をネットワークデバイス１４１に送ることができる。例えば、収集衛星１２２－ａは、通信リンク１７２－ａのリターンアップリンクでサンプリングされた信号を送信しても良く、また収集衛星１２２－ｂは通信リンク１７２－ｂのリターンアップリンクでサンプリングされた信号を送信しても良い。場合によっては、衛星１２０はエンドツーエンドリレーであり、したがって複数のアクセスノード端末１３０がそれぞれ、ＧＥＯ衛星１２０の送信／受信経路のそれぞれのサブセットを介して、サンプリングされた信号の複合信号を受信することができる。ビームフォーミングプロセッサ１３５は、複数のアクセスノード端末１３０で受信した複合信号を結合して（例えば、リターンビームフォーミングマトリクスに従って）収集衛星からサンプリングされた信号を得ることができる。ビームフォーミングプロセッサ１３５は、サンプリングされた信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送って処理しても良い。

【0033】

マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、一定期間、１つ以上の各収集衛星１２２からサンプリングされた信号を受信することができ、また、埋め込まれたタイミングおよび位相情報を使用し（例えば、ビーコン信号に基づいて確定された収集衛星からの位相情報と組み合わせて)、また既知のビーム信号情報を使用して、反射された各ビーム信号の地理空間情報を確定することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、同一の時限における反射された信号を表す、複数の収集衛星の各々からの複数のサンプリングされた信号(例えば、複数のビーム信号を指す)から得られるマルチスタティックデータを合成し、複数の収集衛星の位置のディメンションと関連する開口部上の地理空間情報を特定するために使用され得る。一部の実施例では、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、複数の収集衛星、複数のビーム信号からの情報を、時限をまたいで組み合わせて、分解能および精度を向上させるためのマルチスタティックかつ合成の開口を得ることができる。図には別々に示されているが、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、ネットワークデバイス１４１に含まれる、または同一場所に配置されても良い。

【0034】

図２Ａは、本明細書に開示された実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した、衛星システム１２０のアンテナアセンブリ１２１を示している。図２Ａに示すように、アンテナアセンブリ１２１には、フィードアレイアセンブリ１２７と、遠くのソースから受信したときに電磁信号（例えば、インバウンド電磁信号２８０）が集中する焦点領域１２３を有するように形作られたリフレクター１２２とが含まれ得る。同様に、焦点領域１２３にあるフィードアレイアセンブリ１２７から放たれた信号は、リフレクター１２２によって反射され、発信平面波（例えば、発信電磁波２８０）となる。フィードアレイアセンブリ１２７およびリフレクター１２２は、フィードアレイアセンブリ１２７の複数のフィード素子１２８の各々のネイティブフィード素子パターンの複合体によって形成されたネイティブアンテナパターンと関連付けることができる。

【0035】

本明細書に記載されている通り、衛星１２０がサービス軌道にある場合、衛星１２０はアンテナアセンブリ１２１のネイティブアンテナパターンに従って作動することができる。ネイティブアンテナパターンは、少なくとも部分的には、フィードアレイアセンブリ１２７のフィード素子１２８のパターン、リフレクター１２２に対するフィードアレイアセンブリ１２７の相対位置（例えば、焦点オフセット距離１２９、または、焦点位置におけるそれの欠如）、その他に基づくことができる。ネイティブアンテナパターンは、ネイティブアンテナパターンのカバレッジエリアと関連付けられ得る。本明細書に記載されているアンテナアセンブリ１２１は、アンテナアセンブリ１２１のネイティブアンテナパターンのカバレッジエリアによって、特定のサービスカバレッジエリアに対応するように設計することができ、また、さまざまな設計特性は、計算的に(例えば、分析やシミュレーションによって)決定する、および／または、実験的に (例えば、アンテナのテスト場で、または実際の使用中に) 測定することができる。

【0036】

図２Ａに示すように、アンテナアセンブリ１２１のフィードアレイアセンブリ１２７は、リフレクター１２２とリフレクター１２２の焦点領域１２３との間に配置されている。具体的には、フィードアレイアセンブリ１２７は、焦点領域１２３からの焦点オフセット距離１２９の所に配置されている。したがって、アンテナアセンブリ１２１のフィードアレイアセンブリ１２７は、リフレクター１２２に対してデフォーカス位置に配置され得る。図２Ａには、ダイレクトオフセットフィードアレイアセンブリ１２７として図示されているが、フロントフィードアレイアセンブリ１２７、および第２リフレクタ(例えば、カセグレンアンテナなど)の使用を含む他の構成、あるいはリフレクター１２２なしの構成(例えば、ＤＲＡ)を使用しても良い。

【0037】

図２Ｂは、本明細書に開示された実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した、アンテナアセンブリ１２１のフィードアレイアセンブリ１２７を示している。図２Ｂに示すように、フィードアレイアセンブリ１２７は、信号（例えば、通信サービスに関連付けられた信号、衛星１２０の構成または制御に関連する信号、データ収集またはセンサー配列の受信信号）を伝達するための複数のフィード素子１２８を備え得る。

【0038】

本明細書で使用する時、フィード素子１２８は、受信アンテナエレメント、送信アンテナエレメント、または送信と受信の両方に対応するように構成されたアンテナエレメント（例えば、トランシーバエレメント）を指し得る。受信アンテナエレメントには、電磁信号を電気信号に変換する物理的なトランスデューサー（例えば、無線周波数（ＲＦ）トランスデューサー）が含まれる場合があり、また送信アンテナエレメントには、電気信号によって励起されたときに電磁信号を発する物理的なトランスデューサーが含まれる場合がある。場合によっては、送信と受信に同じ物理的トランスデューサーを使用しても良い。

【0039】

各フィード素子１２８には、例えば、フィードホーン、偏波トランスデューサー（例えば、セプタム偏波ホーン、これは異なる偏波を持つ２つの素子の組み合わせとして機能し得る）、マルチポートマルチバンドホーン（例えば、デュアルバンド２０ＧＨｚ／３０ＧＨｚ、デュアル偏波ＬＨＣＰ／ＲＨＣＰ）、キャビティ付きスロット、逆Ｆ、導波管スロット、ビバルディ、ヘリカル、ループ、パッチ、またはその他のアンテナエレメント構成、もしくは相互接続されたサブエレメントの組み合わせによる構成が含まれ得る。各フィード素子１２８には、ＲＦ信号トランスデューサー、低ノイズアンプ（ＬＮＡ）、またはパワーアンプ（ＰＡ）も含まれる場合、あるいはその他これらと結合されている場合があり、また、周波数変換、ビームフォーミング処理などの他の信号処理を行うことができる衛星１２０内のトランスポンダと結合される場合もある。

【0040】

リフレクター１２２は、フィードアレイアセンブリ１２７と１つ以上のターゲットデバイス（例えば、ユーザー端末１５０、アクセスノード端末１３０）または物体（例えば、地形、車両、建物、空中物体）との間の信号を反射するように構成され得る。フィードアレイアセンブリ１２７の各フィード素子１２８は、それぞれのネイティブフィード素子パターンと関連付けることができ、このパターンは、投影されたネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア(例えば、リフレクター１２２からの反射後に地上の表面、平面、または立方積に投影されたエリア)と関連付けることができる。マルチフィードアンテナのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリアの集合は、ネイティブアンテナパターンと呼ばれることがある。フィードアレイアセンブリ１２７には、任意の数（例えば、数十、数百、数千）のフィード素子１２８を含めることができ、これらを任意の適切な配列（例えば、線形配列、弧状配列、平面配列、ハニカム配列、多面体配列、球状配列、楕円体配列、またはそれらの組み合わせ）に編成することができる。フィード素子１２８は、円形、楕円、正方形、長方形、六角形、およびその他などのさまざまな形状のポートまたは開口部を備え得る。

【0041】

図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、および図４Ｂは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した、フィードアレイアセンブリ１２７－ａを有するアンテナアセンブリ１２１－ａに関するアンテナ特性の例を示している。アンテナアセンブリ１２１－ａは、所与の位置から受信した通信を複数のフィード素子１２８－ａに拡散する条件か、もしくはフィード素子１２８－ａから送信された電力を比較的広い領域に拡散する条件か、またはその両方で作動することができる。

【0042】

図３Ａは、フィードアレイアセンブリ１２７－ａのフィード素子１２８－ａに関連付けられた、ネイティブフィード素子パターン２１０－ａの略図２０１を示す。具体的には、略図２０１は、フィード素子１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、および１２８－ａ－３にそれぞれ関連付けられたネイティブフィード素子パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、および２１０－ａ－３を示している。ネイティブフィード素子パターン２１０－ａは、それぞれのフィード素子１２８に関連付けられた空間放射パターンを表し得る。例えば、フィード素子１２８－ａ－２が送信している場合、送信された電磁信号はリフレクター１２２－ａに反射され、概して円錐形のネイティブフィード素子パターン２１０－ａ－２で伝播し得る（ただし、フィード素子１２８および／またはリフレクター１２２の特性によっては他の形状も可能）。アンテナアセンブリ１２１－aに関して３つのネイティブフィード素子パターン２１０－aが示されているが、アンテナアセンブリ１２１の各フィード素子１２８は、それぞれのネイティブフィード素子パターン２１０と関連付けられる。アンテナアセンブリ１２１－aに関連するネイティブフィード素子パターン２１０－a（例えば、ネイティブフィード素子パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、２１０－ａ－３、および図示されていないその他のネイティブフィード素子パターン２１０－ａ）の複合体は、ネイティブアンテナパターン２２０－aと呼ばれることがある。

【0043】

各フィード素子１２８－a は、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－a（例えば、フィード素子１２８－a－１、１２８－a－２、および１２８－a－３にそれぞれ関連付けられるネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－a－１、２１１－a－２、および２１１－a－３）にも関連付けることができ、基準面（例えば、地面もしくは水面、標高の基準面、またはその他の基準平面もしくは基準面）上のネイティブフィード素子パターン２１０－aの投影を表している。ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、さまざまなデバイス（例えば、アクセスノード端末１３０および／またはユーザー端末１５０）が、それぞれのフィード素子１２８から送信された信号を受信できるエリアを表している。
付加的に、あるいは択一的に、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、さまざまなデバイスからの通信がそれぞれのフィード素子１２８によって受信され得るエリアを表すことができる。例えば、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－a－１、２１１－a－２、および２１１－a－３内の対象領域２３０－aにあるデバイスは、フィード素子１２８－a－１、１２８－a－２、および１２８－a－３から送信された信号を受信することができ、フィード素子１２８－a－１、１２８－a－２、および１２８－a－３が受信した通信を有することができる。アンテナアセンブリ１２１－aと関連付けられるネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－aの複合体(例えば、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、２１１－ａ－３、および図示されていないその他のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ）は、ネイティブアンテナパターンのカバレッジエリア２２１－ａと呼ばれることがある。

【0044】

フィードアレイアセンブリ１２７－ａは、リフレクター１２２－ａに対してデフォーカス位置で作動しても良く、これによりネイティブフィード素子パターン２１０－ａ、つまりネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－aは実質的に重複している。したがって、ネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－a の各位置は、複数のフィード素子１２８と関連付けることができ、これにより、対象ポイントへの送信、または対象ポイントからの受信に複数のフィード素子１２８を使用することができる。略図２０１は原寸に比例して描かれておらず、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、それぞれ概してリフレクター１２２－ａよりもはるかに大きいことを理解すべきである。

【0045】

図３Ｂは、対象ポイント２３０－ａからの送信２４０－ａについて、アンテナアセンブリ１２１－ａの信号受信を示す略図２０２である。対象ポイント２３０－ａからの送信２４０－ａは、リフレクター１２２－ａ全体またはリフレクター１２２－ａの一部を照らすことができ、次にリフレクター１２２－aの形状およびリフレクター１２２－a上での送信２４０の入射角に応じて、フィードアレイアセンブリ１２７－aの方向に、焦点を合わせて向けられ得る。フィードアレイアセンブリ１２７－aは、リフレクター１２２－ａに関してデフォーカス位置で作動する場合があり、これにより、送信２４０－ａは複数のフィード素子１２８（例えば、それぞれが対象ポイント２３０－ｂを含む、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、および２１１－ａ－３と関連付けられる、フィード素子１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、および１２８－ａ－３）に焦点を合わせることができる。

【0046】

図４Ａは、フィードアレイアセンブリ１２７－ａの３つのフィード素子１２８－ａに関連付けられる、ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａであって、ゼロオフセット角度２３５－ａから測定された角度を基準にしたものの略図２０３を示す。例えば、ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａ－１、２５０－ａ－２、および２５０－ａ－３は、フィード素子１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、および１２８－ａ－３にそれぞれ関連付けることができ、したがって、ネイティブフィード素子パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、および２１０－ａ－３のゲインプロファイルを表すことができる。略図２０３に示すように、各ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０のゲインは、ピークゲインからいずれかの方向にオフセットした角度で減衰し得る。略図２０３では、ビーム輪郭レベル２５５－ａは、アンテナアセンブリ１２１－ａを介した通信サービスまたはその他の受信もしくは送信サービスに対応するための、望ましい（例えば、望ましい情報速度を提供するための）ゲインレベルを表すことができる。したがって、それぞれのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ(例えば、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、および２１１－ａ－３)の境界を画成するために使用することができる。ビーム輪郭レベル２５５－ａは、例えば、ピークゲインから-１ｄＢ、-２ｄＢ、もしくは－３ｄＢの減衰を表すことができる、または、絶対信号強度、ＳＮＲレベル、もしくはＳＩＮＲレベルによって定義付けることができる。３つのネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａが示されているが、他のネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａを他のフィード素子１２８－ａに関連付けても良い。

【0047】

略図２０３に示すように、各ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａは、ビーム輪郭レベル２５５－ａを超えるゲインプロファイルのかなりの部分について、別のネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａと交差している場合がある。したがって、略図２０３は、フィードアレイアセンブリ１２７の複数のフィード素子１２８が、特定の角度(例えば、ネイティブアンテナパターン２２０－ａの特定の方向)における信号通信に対応することができる、ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０の編成を示している。一部の実施例において、この状態は、重複度が高いフィードアレイアセンブリ１２７のフィード素子１２８、またはネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１を有している、と見なされ得る。

【0048】

図４Ｂは、フィードアレイアセンブリ１２７－ａのいくつかのフィード素子１２８(例えば、フィード素子１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、および１２８－ａ－３を含む）の、理想化されたネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１の２次元配列を示す略図２０４である。ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、基準面（例えば、通信衛星から離れた平面、地面から少し離れた平面、ある高度にある球面、地面など）を基準にして示すことができ、また付加的に、基準面に隣接する立方積（例えば、基準面と通信衛星との間の概ね円錐形の立方積、基準面の下の立方積など）を含めても良い。複数のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａは、集合的にネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－ａを形成し得る。８つのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａが示されているが、フィードアレイアセンブリ１２７には、（例えば、８より少ない、または８を超える)任意の数量のフィード素子１２８を備え、それぞれがネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１に関連付けられていても良い。

【0049】

それぞれのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１の境界は、ビーム輪郭レベル２５５－ａにおける各ネイティブフィード素子パターン２１０に対応していて良く、また、各ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１のピークゲインは、“ｘ”で示される位置（例えば、それぞれのネイティブフィード素子パターン２１０またはネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１の名目上のアラインメントまたは軸)を有しても良い。ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、および２１１－ａ－３は、ネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０－ａ－１、２５０－ａ－２、および２５０－ａ－３にそれぞれ関連付けられたネイティブフィード素子パターンの投影に対応していて良く、ここで略図２０３は、略図２０４の切断面２６０－ａに沿ったネイティブフィード素子パターンのゲインプロファイル２５０を示している。

【0050】

本明細書では、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１が理想化されたと表現されており、これは、カバレッジエリアが単純化のために円形で表示されているためである。ただし、さまざまな実施例において、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、円以外の形状（例えば、楕円、六角形、長方形など)であり得る。したがって、タイル状のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、略図２０４に示す以上に、互いに重複している場合がある。（例えば、場合によっては、４つ以上のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１が重複し得る)。

【0051】

フィードアレイアセンブリ１２７－ａがリフレクター１２２－ａに関してデフォーカス位置にある状態を表し得る略図２０４では、各ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１のかなりの部分（例えば、大部分）が、隣接するネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１と重複している。サービスカバレッジエリア（例えば、アンテナアセンブリ１２１の複数のスポットビームの総カバレッジエリア）内にある複数の位置は、２つ以上のフィード素子１２８の、ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１内に位置していて良い。例えば、アンテナアセンブリ１２１－ａは、３つ以上のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１が重複するエリアを最大化するように構成され得る。一部の実施例において、この状態も、重複度が高いフィードアレイアセンブリ１２７のフィード素子１２８、またはネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１を有している、と見なされ得る。８つのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１が図示されているが、フィードアレイアセンブリ１２７は、同様にネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１に関連付けられた、任意の数のフィード素子１２８を備えることができる。

【0052】

場合によっては、単一のアンテナアセンブリ１２１を使用して、ユーザー端末１５０間、またはアクセスノード端末１３０間で信号を送受信することができる。他の実施例では、衛星１２０に、信号の受信と送信のための別々のアンテナアセンブリ１２１が含まれている場合がある。衛星１２０の受信アンテナアセンブリ１２１は、衛星１２０の送信アンテナアセンブリ１２１と同じ、または類似のサービスカバレッジエリアに向けられ得る。したがって、受信用に構成されたアンテナフィード素子１２８の一部のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、送信用に構成されたフィード素子１２８のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１と自然に一致し得る。このような場合、受信フィード素子１２８を、対応する送信フィード素子１２８と同様の方法でマッピングし(例えば、種々のフィードアレイアセンブリ１２７の類似のアレイパターンを使用して、信号処理ハードウェアへの類似の配線および／または回路接続、同様のソフトウェア構成および／またはアルゴリズムなどを使用して)、送受信ネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１に、類似した信号経路および処理をもたらすことができる。ただし、場合によっては、受信フィード素子１２８と送信フィード素子１２８を異なる方法でマッピングするほうが有利な場合もある。

【0053】

重複度の高い複数のネイティブフィード素子パターン２１０をビームフォーミングによって組み合わせることで、１つ以上のスポットビーム１２５を提供することができる。スポットビーム１２５のビームフォーミングは、重複するネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１を有する１つ以上のフィードアレイアセンブリ１２７の複数のフィード素子１２８によって送信および／または受信される信号の、信号位相もしくは時間遅延および／または信号振幅を調整することで実行できる。このような位相および／または振幅の調整は、ビームウェイト(例えば、ビームフォーミング係数)をフィード素子信号に適用すること、と表現し得る。（例えば、フィードアレイアセンブリ１２７の送信フィード素子１２８から）の送信の場合、送信される信号の相対位相、また場合によっては振幅が調整され、フィード素子１２８によって送信されるエネルギーが所望の場所(例えば、スポットビームのカバレッジエリア１２６の場所)で、確実に重ね合わされる。受信（フィードアレイアセンブリ１２７の受信フィード素子１２８によるなど）の場合、受信信号の相対位相、および場合によっては（例えば、同一の、または異なるビームウェイトを適用することによって）振幅が調整され、所望の場所(例えば、スポットビームのカバレッジエリア１２６の場所)からフィード素子１２８が受信するエネルギーが、所与のスポットビームカバレッジエリア１２６に対して確実に重ね合わされる。

【0054】

ビームフォーミングという用語は、送信、受信、またはその両方のいずれに対しても、ビームウェイトを適用することを指すように使われ得る。ビームウェイトまたは係数の計算には、通信チャネル特性の直接的または間接的な発見が必要とされ得る。ビームウェイトの計算およびビームウェイト適用のプロセスは、同一の、または異なるシステムコンポーネントで実行することができる。適応型のビームフォーマーには、ビームウェイトまたは係数の動的な計算に対応できる機能が含まれ得る。

【0055】

スポットビーム１２５は、さまざまなビームウェイトを適用することによって、誘導され、選択的に形成され、および／またはその他の方法で再構成され得る。例えば、アクティブなネイティブフィード素子パターン２１０またはスポットビームカバレッジエリア１２６の数、スポットビーム１２５の形状の寸法、ネイティブフィード素子パターン２１０および／またはスポットビーム１２５の相対ゲイン、ならびにその他のパラメータを、時間の経過とともに変化させても良い。アンテナアセンブリ１２１は、ビームフォーミングを応用して比較的狭いスポットビーム１２５を形成しても良く、またゲイン特性が改善されたスポットビーム１２５を形成できる可能性がある。狭いスポットビーム１２５では、１つのビームで送信された信号が、他のスポットビーム１２５で送信された信号と区別されるようにできるため、例えば送信信号もしくは受信信号間の干渉を回避し得るか、または受信信号の空間的な間隔を見分けることができる。

【0056】

一部の実施例において、狭いスポットビーム１２５は、より大きなスポットビーム１２５が形成される場合よりも、周波数と偏波を再利用できる可能性を高めることができる。例えば、狭く形成されたスポットビーム１２５は、重複していない不連続スポットビームカバレッジエリア１２６を介した信号通信に対応することができる一方、重複しているスポットビーム１２５は、周波数、偏波、または時間を直交させることができる。一部の実施例において、より小さなスポットビーム１２５を使用することで再利用が増えると、送信および／または受信されるデータ量を増加させることができる。付加的に、または択一的に、ビームフォーミングを使ってビームエッジでよりシャープなゲインロールオフを実現することで、スポットビーム１２５のより大きな部分を通過するより高いビームゲインを可能にすることができる。したがって、ビームフォーミング技術は、所与の量のシステム帯域幅に対して、より高い周波数再利用および／またはより大きなシステム容量を提供することができ得る。

【0057】

一部の衛星１２０は、一連のフィード素子１２８を介して送信されるおよび／または受信される信号を電子的に誘導するために、ＯＢＢＦを利用することができる（例えば、衛星１２０でフィード素子信号にビームウェイトを適用する）。例えば、衛星１２０は、位相アレイの１ビームあたり複数のフィード（ＭＦＰＢ）方式のオンボードビームフォーミング能力を備え得る。一部の実施例において、ビームウェイトは（例えば、アクセスノード端末１３０にある、ネットワークデバイス１４１にある、通信サービスマネージャにある）地上の計算センターで計算されても良く、その後、衛星１２０に送信されても良い。一部の実施例において、ビームウェイトはオンボードアプリケーションのために衛星１２０で事前設定され得る、またはその他の方法で決定され得る。

【0058】

場合によっては、スポットビーム１２５の形成に使用される各フィード素子１２８の位相とゲインを制御するため、衛星１２０には、かなり大きな処理能力が伴い得る。このような処理能力は、衛星１２０をより複雑化させる可能性がある。したがって、場合によっては、衛星１２０はＧＢＢＦと連携しながら、衛星１２０の複雑さを軽減しながら、それでも狭いスポットビーム１２５を電子的に形成することの利点をもたらすことができる。一部の実施例において、ビームウェイトまたは係数は、関連の信号を衛星１２０に送信する前に、地上セグメント１０２（例えば、１つ以上の地上局）で適用されても良く、これには、いくつかの信号処理の中でも特に、さまざまな時間、周波数、または空間多重化技術に拠る、地上セグメント１０２でのフィード素子信号の多重化が含まれ得る。その結果、衛星１２０は、このような信号を受信し、場合によっては逆多重化したうえ、関連するフィード素子信号をそれぞれのアンテナフィード素子１２８を介して送信し、少なくとも部分的には地上セグメント１０２で適用されるビームウェイトに基づいた、送信スポットビーム１２５を形成することができる。一部の実施例において、衛星１２０はそれぞれのアンテナフィード素子１２８を介してフィード素子信号を受信し、受信したフィード素子信号を地上セグメント１０２（例えば、１つ以上の地上局）に送信することができる。これには、いくつかの信号処理の中でも特に、さまざまな時間、周波数、または空間多重化技術に拠る、衛星１２０でのフィード素子信号の多重化が含まれ得る。その結果、地上セグメント１０２は、このような信号を受信し、場合によっては逆多重化したうえ、受信したフィード素子信号にビームウェイトを適用して、それぞれのスポットビーム１２５に対応するスポットビーム信号を生成することができる。

【0059】

別の実施例では、本開示に拠る衛星システム１００が、さまざまなエンドツーエンドビームフォーミング技術に対応している場合があり、これは、衛星１２０またはエンドツーエンドリレーとして動作する他の媒体を介した、エンドツーエンドスポットビーム１２５の形成を伴い得る。例えば、衛星１２０は、それぞれが受信フィード素子と送信フィード素子との間で結合された、複数の送信／受信信号経路（例えば、トランスポンダ）を含むことができる。エンドツーエンドのビームフォーミングシステムでは、ビームウェイトが地上セグメント１０２の中央処理システム(ＣＰＳ)（例えば、ビームフォーミングプロセッサ１３５）で計算されて良く、エンドツーエンドのビームウェイトは衛星１２０ではなく地上セグメント１０２内で適用され得る。エンドツーエンドのスポットビーム１２５内の信号は、一連のアクセスノード端末１３０において送信および受信され得るが、これは衛星アクセスノード(ＳＡＮ)であっても良い。エンドツーエンドビームフォーミングシステムでは、適切なタイプのエンドツーエンドリレーを使用することができ、また、さまざまなタイプのアクセスノード端末１３０を使用して、さまざまなタイプのエンドツーエンドリレーと通信することができる。

【0060】

ＣＰＳ内のエンドツーエンドビームフォーマーは、（１）エンドツーエンドリレーまでの無線信号アップリンク経路、（２）エンドツーエンドリレーを介した送信／受信信号経路、および（３）エンドツーエンドリレーからの無線信号ダウンリンク経路、を考慮した、１セットのエンドツーエンドビームウェイトを計算することができる。ビームウェイトは、数学的にマトリクスとして表すことができる。一部の実施例では、ＯＢＢＦおよびＧＢＢＦ衛星システムは、アンテナアセンブリ１２１上のフィード素子１２８の数によって定められるビームウェイトベクトルのディメンションを有する場合がある。対照的に、エンドツーエンドのビームウェイトベクトルは、エンドツーエンドリレー上のフィード素子１２８の数ではなく、アクセスノード端末１３０の数によって定められるディメンションを有する場合がある。一般に、アクセスノード端末１３０の数は、エンドツーエンドリレー上のフィード素子１２８の数と同じではない。さらに、形成されたエンドツーエンドスポットビーム１２５は、エンドツーエンドリレーの送信または受信フィード素子１２８で終結されない。むしろ、エンドツーエンドスポットビーム１２５には、アップリンク信号経路、リレー信号経路（衛星１２０またはその他の適切なエンドツーエンドリレーを介した経路）、およびダウンリンク信号経路があり得るため、形成されたエンドツーエンドスポットビーム１２５は有効に中継され得る。

【0061】

エンドツーエンドビームフォーミングシステムでは、ユーザーリンクおよびフィーダーリンクの両方、ならびにエンドツーエンドリレーが考慮され得るため、特定の方向に所望のエンドツーエンドスポットビーム１２５（例えば、フォワードスポットビーム１２５またはリターンスポットビーム１２５）を形成するために必要なビームウェイトのセットは１セットのみである。したがって、１セットのエンドツーエンドフォワードビームウェイトにより、アクセスノード端末１３０から、フォワードアップリンクを経由し、エンドツーエンドリレーを経由し、さらにフォワードダウンリンクを経由して送信された信号が、結合されてエンドツーエンドフォワードスポットビーム１２５を形成することになる。逆に、リターンユーザーからリターンアップリンクを経由し、エンドツーエンドリレー、さらにリターンダウンリンクを経由して送信される信号は、エンドツーエンドリターンスポットビーム１２５を形成するために適用される、エンドツーエンドリターンビームウェイトを有している。状況によっては、アップリンクおよびダウンリンクの特性を区別することが困難または不可能な場合がある。したがって、形成されたフィーダリンクスポットビーム１２５、形成されたスポットビームの指向性、ならびに個々のアップリンクおよびダウンリンクのキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）は、システム設計においてもはや従来の役割を果たさない可能性があるが、アップリンクおよびダウンリンクの信号対ノイズ比（Ｅｓ／Ｎｏ）およびエンドツーエンドＣ／Ｉの概念は依然として意味があり得る。

【0062】

図５Ａおよび５Ｂは、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、ネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－ｂ上にスポットビームカバレッジエリア１２６を形成するための、ビームフォーミングの一例を示している。図５Ａにおいて、略図３００は、デフォーカスされたマルチフィードアンテナアセンブリ１２１によって提供され得る、複数のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１を含むネイティブアンテナパターンのカバレッジエリア２２１－ｂを示している。それぞれのネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１は、アンテナアセンブリ１２１のフィードアレイアセンブリ１２７の、個々のフィード素子１２８と関連付けることができる。図５Ｂにおいて、略図３５０は、米国本土のサービスカバレッジエリア３１０上における、スポットビームカバレッジエリア１２６のパターンを示している。スポットビームカバレッジエリア１２６は、図５Ａの複数のネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１と関連付けられるフィード素子１２８を介して伝送される信号に、ビームフォーミング係数を適用することによって与えられ得る。

【0063】

それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６には、関連付けられるスポットビーム１２５があり得るが、これは、一部の実施例において、それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６内で通信サービスまたはその他のプライマリまたはリアルタイムミッションに対応するように設定された、所定のビームフォーミング構成に基づく場合がある。それぞれのスポットビーム１２５は、それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６を含むネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１に対する複数のフィード素子１２８を介して伝送される、信号の複合体から形成することができる。例えば、図５Ｂに示すスポットビームカバレッジエリア１２６－ｃと関連付けられたスポットビーム１２５は、図５Ａ中に太い実線で示されているネイティブフィード素子パターンのカバレッジエリア２１１－ｂと関連付けられる８つのフィード素子１２８を介した信号の複合体であり得る。さまざまな実施例では、重複するスポットビームカバレッジエリア１２６を有するスポットビーム１２５は、周波数、偏波、および／または時間が直交している場合があるが、一方重複していないスポットビーム１２５は互いに直交していない場合がある（例えば、タイル状の周波数再利用パターン）。他の実施例では、非直交スポットビーム１２５は、ビーム間干渉を制御するために使用されるＡＣＭ、干渉キャンセル、または時空間コーディングなどの干渉緩和技術を使用することで、さまざまな重複度合いを変える場合がある。

【0064】

ビームフォーミングは、ＯＢＢＦ、ＧＢＢＦ、またはエンドツーエンドのビームフォーミング送信／受信信号経路を使用し、衛星を介して送信または受信される信号に適用することができる。したがって、図５Ｂに示すスポットビームカバレッジエリア１２６上で提供されるサービスは、アンテナアセンブリ１２１のネイティブアンテナパターンのカバレッジエリア２２１－ｂ、ならびに適用されるビームウェイトに基づくものであり得る。サービスカバレッジエリア３１０は、（例えば、等しい、または概ね等しいビームカバレッジエリアのサイズと重複量を有する）概ね均一なパターンのスポットビームカバレッジエリア１２６を介して提供されているように図示されているが、一部の実施例では、サービスカバレッジエリアの３１０のスポットビームカバレッジエリア１２６は均一でない場合がある。例えば、比較的人口密度の高い地域では相対的に小さいスポットビーム１２５を使用した通信サービスが提供される一方、比較的人口密度の低い地域では相対的に大きなスポットビーム１２５を使用した通信サービスが提供されても良い。

【0065】

図６は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した衛星システム６００の略図である。衛星システム６００には、イルミネーション衛星１２０－ａおよび複数の収集衛星１２２が含まれ得る。例えば、衛星システム６００には、ＧＥＯ衛星１２０－ａおよび複数の収集衛星１２２（例えば、収集衛星１２２－ｃおよび１２２－ｄ）が含まれ得る。一部の実施例では、衛星システム６００は２つ以上のイルミネーション衛星１２０を含み、それぞれが似たような軌道（例えば、異なるＧＥＯ軌道スロット）にあっても良い。収集衛星１２２は、イルミネーション衛星とは異なる軌道にあっても良い（例えば、ＬＥＯまたはＭＥＯ）。

【0066】

イルミネーション衛星１２０－ａは通信衛星であって良く、また複数のフィードを介して送信しスポットビームを生成しても良い（例えば、ビームフォーミングされたスポットビーム１２５）。図６には、３つのスポットビーム、スポットビーム１２５－ａ、１２５－ｂ、および１２５－ｃが示されている。それぞれのスポットビーム１２５は、対応するユーザービームカバレッジエリア１２６と関連付けることができる。ユーザービームカバレッジエリア１２６－ａ、１２６－ｂ、および１２６－ｃは互いに隣接しているため、それぞれに対応するスポットビーム１２５－ａ、１２５－ｂ、および１２５－ｃでは、周波数帯域および偏波の異なる組み合わせ（例えば、「色」）を使用する場合がある。例えば、スポットビーム１２５－ａ、１２５－ｂ、および１２５－ｃは、それぞれ同じ偏波（例えば、ＲＨＣＰまたはＬＨＣＰ）に関連付けられても良く、異なる周波数帯域を使っても良い。またはスポットビーム１２５－ａ、１２５－ｂ、および１２５－ｃのうち２つの周波数帯域が同じでも良く、２つのスポットビームが異なる（例えば、直交する）偏波を使用しても良い。

【0067】

通信衛星１２０によって送信される通信信号は、マルチスタティック合成開口レーダーの照明光源として使用され得る。例えば、フォワードダウンリンク信号１７０は、表面１６０または物体１５５に反射し、マルチスタティック構成の収集衛星１２２によって受信されても良い。図６に示す通り、複数の収集衛星は、少なくとも部分的に重複する視野６２０を有することができる。一部の実施例では、イルミネーション衛星の視野６２０は、同じ「色」を持つスポットビーム１２５に関連付けられた限られた数（例えば、１つ、２つなど）のユーザービームカバレッジエリア１２６を網羅するエリアを占めるように編成し得る。例えば、同じ色のスポットビームのユーザービームカバレッジエリア１２６は隔離距離によって分離することができ、視野６２０は、隔離距離の一定の倍数よりも大きく広がっていないエリアを占めるように編成し得る。収集衛星１２２は、各スポットビーム１２５を含む帯域幅範囲にわたって、反射信号１２８を受信することができる。例えば、スポットビーム１２５では、４色、５色、６色、７色、または８色の「色」編成を使用することができ、ここで、ビーム信号１７０の送信に使用される周波数帯域を、異なるスポットビーム１２５と関連付けられた２つ、３つ、または４つのサブバンドに分割しても良い。収集衛星１２２はそれぞれ、周波数帯域の全範囲と複数の偏波を受信することができ、したがって異なるスポットビームと関連付けられた反射信号１２８を同時に受信することができる。

【0068】

収集衛星１２２は、デジタル化（例えば、サンプリング）や圧縮を含む信号処理を実施し、サンプリングされた信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送信して処理することができる。一部の実施例において、収集衛星１２２は、イルミネーション衛星１２０(例えば、ビーム信号１２５を送信した衛星と同じ衛星で、その反射ビーム信号１２８をキャプチャする)を介して、サンプリングされた信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送信する場合がある。一部の実施例において、イルミネーション衛星１２０は、エンドツーエンドリレーであっても良く、またはＧＢＢＦシステムで使用されても良い。また、収集衛星１２２は、通信リンク１７２でリターンアップリンク信号をイルミネーション衛星１２０に送信しても良い（例えば、収集衛星１２２－ｃは通信リンク１７２－ｃでリターンアップリンク信号を送信しても良く、収集衛星１２２－ｄは通信リンク１７２－ｄでリターンアップリンク信号を送信しても良い）。イルミネーション衛星１２０は、リターンダウンリンク信号（不図示）内のリターンアップリンク信号を、１つ以上のアクセスノード端子（不図示）に中継することができる。アクセスノード端末は、リターンダウンリンク信号を受信し、リターンダウンリンク信号をビームフォーミングプロセッサ１３５に送信して処理することができる。ビームフォーミングプロセッサ１３５は、収集衛星１２２によって送信されたアップリンクビーム信号（例えば、サンプリングされた反射ビーム信号１２８を含む）を回収し、アップリンクビーム信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送ることができる。ビームフォーミングプロセッサ１３５は、ビーム信号１２５の生成に使用されたビームフォーミング係数を、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５に送ることもできる。

【0069】

マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、各収集衛星１２２からのサンプリングされた反射ビーム信号１２８を処理して、ユーザービームカバレッジエリア１２６に対応するマルチスタティックＳＡＲデータを得ることができる。例えば、ユーザービームカバレッジエリア１２６－ａに対応するマルチスタティックＳＡＲデータを取得するために、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、スポットビーム信号１７０－ａに関連づけられる周波数帯域について、サンプリングされた反射ビーム信号１２８（例えば、反射ビーム信号１２８－ｃおよび１２８－ｄに相当）をフィルタリングすることができる。さらに、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、ビームカバレッジエリア１２６－ａ上のユーザービーム１２５－ａのゲインプロファイルに従って、サンプリングされた反射ビーム信号１２８を処理することができる。例えば、信号電力が高いエリアは、処理された信号がより大きく重み付けされていても良い。複数の収集衛星を空間的に分離することで、クロストラックインターフェロメトリを用いる機会がもたらされ得る。さらに、複数の収集衛星１２２の空間的および時間的多様性によって、さらなる解像度が得られる可能性がある。例えば、所与のユーザービームカバレッジエリア１２６－ａが、ある期間にわたっていくつかの異なる収集衛星１２２の視野６２０内に入る場合がある。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、視野、ならびに信号情報（例えば、ビーム信号）に基づいて、異なるスポットビーム信号１７０を区別することができる。場合によっては、いくつかの収集衛星（そのうち２つのみが示されている）が、所与の期間のさまざまなポイントにおいてユーザービームカバレッジエリア１２６－ａ上を通過することがある。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、各収集衛星１２２からのサンプリングされた反射ビーム信号１２８を処理して、多様なクロストラックインターフェロメトリと時間的多様性を与え、ユーザービームカバレッジエリア１２６－ａ内の反射信号と関連づけられた画像データを取得することができる。さらに、（例えば、これらは種々の周波数帯域や偏波を使用し得る）同じ領域の種々のイルミネーション衛星１２０によって送信される信号から、種々の反射信号を得ることができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５は、各ユーザービームカバレッジエリア１２６（例えば、スポットビーム信号１７０－ｂおよび１７０－ｄを伴うユーザービームカバレッジエリア１２５－ｂおよび１２５－ｃ）に対して類似した操作を実行でき、また各ユーザービームカバレッジエリア１２６からのデータを組み合わせて、所望の地理的エリア（６２５）の画像を生成することができる。

【0070】

図７は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応したフロー図の一例７００を示す。フロー図７００は、衛星システム１００または２００に実装することができる。例えば、フロー図は、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａ、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａ、１つ以上のアクセスノード端末１３０－ａ、１つ以上のイルミネーション衛星１２０－ａ、１つ以上の収集衛星１２２－ｅを含む衛星システムに実装することができる。場合によっては、１つ以上のイルミネーション衛星１２０－ａが，複数のユーザースポットビームを介して複数のユーザービームカバレッジエリアへの通信サービスを提供する場合があり、またＧＥＯ衛星である場合がある。１つ以上の収集衛星１２２－ｅは、ＬＥＯ衛星またはＭＥＯ衛星であって良い。

【0071】

イルミネーション衛星１２０－ａはビーコン信号１８０－ａを送信することができ、これは収集衛星１２２－ｅによって周波数および／または位相基準として使用され得る。例えば、収集衛星１２２－ｅは、タイミングをビーコン信号１８０－ａに同期させ，受信した反射信号の位相情報を決定することができる。

【0072】

ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、７０５においてフォワードリンク(ＦＬ)ビーム信号を得ることができる。例えば、ユーザー端末を対象としたダウンリンクデータを特定してＦＬビーム信号に形成（例えば、エンコード、変調）し、所与の期間（例えば、スロットまたはフレーム）内に送信することができる。７１０では、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａが、ＦＬビーム信号にビームフォーミング係数を適用してＦＬ ＡＮ信号７２０を得ることができる。例えば、ＦＬ ＡＮ信号７２０は、ＧＢＢＦのための衛星１２０－ｂのフィード素子に対応する信号であって良く、または、エンドツーエンドのビームフォーミングシステムの、アクセスノード端末１３０－ａによる送信のための信号であっても良い。ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、ＦＬ ＡＮ信号７２０をアクセスノード端末１３０－ａに提供することができる。

【0073】

アクセスノード端末１３０－ａは、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａから受信したＦＬ ＡＮ信号７２０に基づいて、フォワードアップリンク（Ｆ－ＵＬ）信号７２５を送信することができる。衛星１２０－ｂは、Ｆ-ＵＬ信号７２５を受信し、フォワードダウンリンク(Ｆ－ＤＬ)信号７３０を送信することができ、これが、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａによって適用されるビームフォーミング係数に基づいてスポットビームを形成し得る。例えば、ＧＢＢＦシステムにおいて、衛星１２０－ｂの各フィードはアクセスノード端末１３０－ａから受信した信号を送信することができ、これを結合してスポットビームを形成することができる。択一的に、エンドツーエンドのビームフォーミングシステムでは、衛星１２０－ｂは多数の送信／受信信号経路を含むことができ、それぞれの送信／受信信号経路は、１つ以上のアクセスノード端末１３０－ａから受信したＦ－ＵＬ信号７２５の複合体を送信することができる。

【0074】

ビーム信号を運ぶスポットビームを形成するＦ－ＤＬ信号７３０は、反射ビーム信号７３２として表面１６０－ｂに反射することができ、また収集衛星１２２－ｅによって受信され得る。収集衛星１２２－ｅは、反射ビーム信号７３２をサンプリングし、サンプリングした反射ビーム信号７３２をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａに送信して処理することができる。収集衛星１２２－ｅは、Ｆ－ＤＬ信号７３０を（例えば、反射がなく）直接受信しても良く、またＦ-ＤＬ信号７３０を使ってサンプリングした反射ビーム信号７３２に関するさまざまな情報を確定しても良い。例えば、ビーコン信号１８０－ａの利用に付加して、または択一的に、収集衛星１２２－ｅは、Ｆ－ＤＬ信号７３０を反射ビーム信号７３２の周波数、位相、または到着時間を確定するための基準として使用することができる。さらに、収集衛星１２２－ｅは、反射ビーム信号７３２の大気補正またはコヒーレンスを決定するために、Ｆ－ＤＬ信号７３０を使用しても良い。収集衛星１２２－ｅは、サンプリングされた反射ビーム信号を含むリターンアップリンク(Ｒ－ＵＬ)信号７４５を、衛星１２０－ｂ（イルミネーション衛星衛星と同じ衛星でも、場合によっては別の衛星でも良い）に送信することができる。衛星１２０－ｂは、ノード端末１３０－ａにアクセスするために、Ｒ－ＤＬ信号７５５のＲ－ＵＬ信号を中継することができる。アクセスノード端末１３０－ａは、Ｒ－ＤＬ信号７５５を受信して処理（例えば、サンプリング）し、サンプリングされたＲ－ＤＬ信号７５５を含むＲＬ信号７６０を、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａに送ることができる。

【0075】

ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、７７５におけるＲＬ信号７６０に、ＲＬビーム係数を適用し得る。例えば、ＧＢＢＦシステムでは、衛星１２０－ｂの各受信フィードは別々のＲ－ＤＬ信号７５５に含まれ得る。択一的に、エンドツーエンドのビームフォーミングシステムでは、衛星１２０－ｂは複数の送信／受信経路を介してＲ－ＵＬ信号７４５を中継しても良く、したがって、アクセスノード端末１３０－ａによって受信される各Ｒ－ＤＬ信号７５５は、衛星１２０－ｂの複数の送信／受信信号経路の少なくとも１つのサブセットによって伝送される複数のＲＬスポットビームからの信号を含む複合信号であり得る。このように、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、複数のアクセスノード端末１３０－ａのそれぞれから複合信号を受信し、ＲＬビームと複数アクセスノード端末１３０－ａとの間のエンドツーエンドビームフォーミングマトリクスを表すＲＬビームフォーミング係数を適用して、ＲＬビーム信号を回復することができる。ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、ＲＬビーム信号をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａに送って処理することができる。

【0076】

マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、ＲＬビーム信号７８０からサンプリングされた反射ビーム信号７３２を取得しても良い。択一的に、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、サンプリングされた反射ビーム信号７３２を別のルート経由で取得しても良い。例えば、収集衛星１２２－ｅは、サンプリングされた反射ビーム信号を直接地上局（不図示）に送信しても良い。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、各収集衛星１２２－ｅからのサンプリングされた反射ビーム信号７３２を処理して、Ｆ－ＤＬ信号７３０のユーザービームカバレッジエリアに対応するマルチスタティックＳＡＲデータを取得することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａからＦ－ＤＬ信号７３０の信号情報を取得することもできる。例えば、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、ＦＬビーム信号７６５をマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａに供給することができる。さらに、ビームフォーミングプロセッサ１３５－ａは、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａにビーム係数７７０を提供することができる。

【0077】

マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、７８５において、ＦＬビーム信号７６５およびビーム係数７７０に基づき、サンプリングされた反射ビーム信号７３２を処理することができる。例えば、イルミネーション衛星１２０－ｂによって形成された所与のＦＬビームについて、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、ＦＬビームの一部またはすべてを含む視野を備えた各収集衛星１２２－ｅからのサンプリングされた反射ビーム信号７３２を評価することができる。例えば、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、ビーム係数７７０を使用して、ゲインプロファイルを含むＦＬビームの特性を確定することができ、ＦＬビーム信号７６５を使用して、Ｆ－ＤＬ信号７３０が遭遇する地形または物体に起因する、反射ビーム信号７３２関連のレーダー情報(例えば、範囲、反射率)を確定することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、複数の収集衛星１２２－ｅからの同時（例えば、位相に相関性がある）Ｆ－ＤＬ信号７３０に対応する、サンプリングされた反射ビーム信号７３２を使用して、範囲と精度を向上させることができる。さらに、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、複数の時点から送られた、複数の収集衛星１２２－ｅからのサンプリングされた反射ビーム信号７３２を使用して、ＦＬビームに伴うイメージング情報に対応する合成開口を取得することができる。したがって、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、一定期間にわたって少なくとも部分的にビームカバレッジエリアと重複する視野を持つ複数の収集衛星１２２－ｅからのサンプリングされた反射ビーム信号７３２に基づいて、各ＦＬビームのビームカバレッジエリアの画像を作成することができる。例えば、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ａは、各収集衛星１２２－ｅの視野とビームカバレッジエリアの重複量を判定し、重複およびビームゲインプロファイルを適用して、各収集衛星１２２－ｅからのサンプリングされた反射ビーム信号７３２を、それぞれの時点について重み付けすることができる。

【0078】

図８は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応した、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ｂの略図である。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５－ｂには、マルチスタティックＳＡＲ信号検出器８１０、ＳＡＲビーム信号検出器８２０、ＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０、および画像プロセッサ８４０が含まれ得る。これらの各モジュールは、（例えば、1つ以上のバスを介して)直接または間接的に相互に通信することができる。

【0079】

マルチスタティックＳＡＲ信号検出器８１０は、１つ以上のイルミネーション衛星サテライトおよび１つ以上の収集衛星を備えたマルチスタティックシステムで、サンプリングされた反射ビーム信号８０５を受信することができる。例えば、１つ以上のイルミネーション衛星はＧＥＯ衛星であって良く、収集衛星は別の軌道（例えば、ＬＥＯあるいはＭＥＯ）にあって良い。１つ以上のイルミネーション衛星は通信衛星であって良く、複数のフィードを介して送信を行い、スポットビームを生成しても良い。スポットビームからの信号は地形や物体に反射して良く、反射信号は収集衛星で受信およびサンプリングされて良い。収集衛星は、ビーコン信号（例えば、ビーコン信号１８０）またはスポットビーム信号自体（例えば、直接的な、反射していないスポットビーム信号）を、反射ビーム信号の周波数、位相、または到着時間を確定するための基準として使用して良い。マルチスタティックＳＡＲ信号検出器８１０は、サンプリングされた反射ビーム信号８０５を処理して、複数のスポットビームそれぞれの信号情報を（例えば、収集衛星の周波数帯域、偏波、または視野に基づいて）取得することができる。マルチスタティックＳＡＲ信号検出器８１０は、スポットビーム信号情報８１５をＳＡＲビーム信号検出器８２０に送ることができる。

【0080】

ＳＡＲビーム信号検出器８２０は、マルチスタティックＳＡＲ信号検出器８１０からスポットビーム信号情報８１５を受信することができる。ＳＡＲビーム信号検出器８２０は、ビーム情報８２２を受信することもでき、これには、ビームフォーミングされたスポットビームに関連するビーム信号またはビーム係数(例えば、フォワードダウンリンクビームを形成するために使用されるビームフォーミングマトリクス８２３）が含まれ得る。ＳＡＲビーム信号検出器８２０は、各ビームカバレッジエリアについて、スポットビーム信号情報８１５およびビーム情報８２２に基づき、反射信号情報(例えば、範囲、反射率)を確定することができる。例えば、ＳＡＲビーム信号検出器８２０は、各収集衛星で受信した各ビーム信号の反射信号情報を確定し、反射信号情報８２５をＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０に送ることができる。例えば、ＳＡＲビーム信号検出器８２０は、スポットビーム信号ゲインプロファイルおよびビーム信号に基づいて、反射信号情報８２５を確定することができる。

【0081】

ＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０は、反射信号情報８２５を受信することができ、また反射信号情報８２５に基づいて、それぞれのスポットビームカバレッジエリアに関連付けられた画像情報を確定することができる。ＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０は、種々の収集衛星からの反射信号情報８２５によるインターフェロメトリを適用することができ、また、さまざまな期間にわたる複数の収集衛星からの反射信号情報に基づいて、各スポットビームカバレッジエリア内でイメージング用の開口をさらに合成することができる。例えば、ＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０は、各時点で収集衛星の位置情報を受信し、複数の収集衛星ならびに複数の収集衛星を使用して、時間の経過とともに開口を合成することができる。ＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０は、ビーム画像情報８３５を、画像プロセッサ８４０に送ることができる。

【0082】

画像プロセッサ８４０は、ビーム画像情報８３５から画像８５０を生成することができる。例えば、画像プロセッサ８４０は、種々のビームカバレッジエリアに関するビーム画像情報８３５を結合することができ、またはビーム画像情報８３５に基づいて、画像のピクセルに画像プロパティ(例えば、明るさ、色相)を割り当てることができる。

【0083】

図９は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、マルチスタティック合成開口レーダーの技術に対応したデバイス９０５を含むシステム９００の略図である。デバイス９０５は、本明細書に記載されている受信処理システムのコンポーネントの一例であり得る、またはそのようなコンポーネントを含み得る。デバイス９０５には、情報を送信および受信するためのコンポーネントを含む双方向データ通信用のコンポーネントが含まれて良く、これには、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０、Ｉ／Ｏコントローラ９１５、データベースコントローラ９２０、メモリ９２５、プロセッサ９３０、およびデータベース９３５が含まれ得る。これらのコンポーネントは、１つ以上のバス（例えば、バス９４０）を介して電子通信を行うことができる。

【0084】

マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、本明細書に記載されているマルチスタティックＳＡＲプロセッサ１４５の一例であり得る。場合によっては、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実装され得る。例えば、マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、サンプリングされた反射ビーム信号を受信することができ（例えば、Ｉ／Ｏコントローラ９１５経由で）、サンプリングされた反射ビーム信号を処理してマルチスタティック合成レーダー開口画像を生成することができる。サンプリングされた反射ビーム信号は、１つ以上の収集衛星が受信した信号に対応していて良く、システム９００が衛星を介して（例えば、イルミネーション衛星を介して）受信するか、または収集衛星から地上局へと直接受信することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、サンプリングされた反射ビーム信号をビーム情報(例えば、ビーム信号、ビーム係数)に従って処理し、一定期間にわたって各収集衛星のビーム情報を取得することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、処理されたビーム情報および収集衛星に関連する追加情報（例えば、位置、大気補正）に基づいて、画像ピクセル値（例えば、強度、色相）を生成することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０は、(例えば、ディスプレイ装置上に表示するため、またはストレージ媒体に格納するため）Ｉ／Ｏコントローラ９１５を介して出力信号９５０に画像を出力することができる。

【0085】

Ｉ／Ｏコントローラ９１５は、デバイス９０５に関する入力信号９４５および出力信号９５０を管理して良い。Ｉ／Ｏコントローラ９１５は、デバイス９０５に組み込まれていない周辺機器も管理しても良い。場合によっては、Ｉ／Ｏコントローラ９１５が外部周辺機器への物理的な接続部またはポートに相当していても良い。場合によっては、Ｉ／Ｏコントローラ９１５は、ｉＯＳ（登録商標）、Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）、ＭＳ－ＤＯＳ（登録商標）、ＭＳ－Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）、ＯＳ／２（登録商標）、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｌｉｎｕｘ（登録商標）、または別の既知のオペレーティングシステムなどのオペレーティングシステムを活用しても良い。他の場合では、Ｉ／Ｏコントローラ９１５が、モデム、キーボード、マウス、タッチスクリーン、または同様のデバイスに相当し得るか、またはそれらと情報をやりとりできる。場合によっては、I／Ｏコントローラ９１５がプロセッサの一部として実装され得る。場合によっては、ユーザーはＩ／Ｏコントローラ９１５、またはＩ／Ｏコントローラ９１５によって制御されるハードウェアコンポーネントを介して、デバイス９０５と情報をやりとりできる。

【0086】

データベースコントローラ９２０は、データベース９３５のデータ保存および処理を管理できる。場合によっては、ユーザーがデータベースコントローラ９２０と情報をやりとりできる。他の場合では、データベースコントローラ９２０はユーザーとの情報のやりとりなしに、自動的に動作し得る。データベース９３５は、単一のデータベース、分散データベース、複数の分散データベース、データストア、データレイク、または緊急バックアップデータベースの一例であり得る。データベース９３５には、例えばマルチスタティックビームフォーミングシステム９１０で使用するための複数のビームウェイトセットが保存され得る。

【0087】

メモリ９２５には、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)および読み取り専用メモリ(ＲＯＭ)が含まれ得る。メモリ９２５には、（例えば、プロセッサ９３０によって）実行された場合、本明細書に記載されているさまざまな機能をプロセッサに実行させる命令を含む、コンピュータ読取可能、コンピュータ実行可能なソフトウェアが保存され得る。例えば、メモリ９２５には、本明細書に記載されているマルチスタティックＳＡＲプロセッサ９１０の動作に関する命令が格納され得る。場合によっては、メモリ９２５には、とりわけ周辺機器やデバイスとの情報のやりとりなど、基本的なハードウェアまたはソフトウェアの動作を制御し得る基本入出力システム(ＢＩＯＳ)が含まれている場合がある。

【0088】

プロセッサ９３０には、インテリジェントハードウェアデバイス（例えば、汎用プロセッサ、ＤＳＰ、中央処理装置（ＣＰＵ）、マイクロコントローラ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、プログラマブル・ロジック・デバイス、ディスクリート・ゲートまたはトランジスタ・ロジックコンポーネント、ディスクリート・ハードウェアコンポーネント、またはそれらの任意の組み合わせ）が含まれ得る。場合によっては、プロセッサ９３０がメモリコントローラを使用してメモリアレイを動作させるように構成されても良い。他の場合では、メモリコントローラがプロセッサ９３０に組み込まれている場合もある。プロセッサ９３０は、メモリ９２５に格納されたコンピュータ読取可能な命令を実行して、さまざまな機能を実行するように構成することができる。

【0089】

図１０は、本明細書に開示された複数の実施例に拠る、低軌道収集を利用したマルチスタティック合成開口レーダーに対応した方法１０００を示すフローチャートである。方法１０００の操作は、本明細書に記載の通り、衛星システムまたはそのコンポーネントによって実施することができる。例えば、方法１０００の操作は、衛星システム１００または衛星システム６００によって実行され得る。一部の実施例では、衛星システムのコンポーネントが、以下に記載する機能を実行するために、衛星システムの機能要素を制御する一連の命令を実行することができる。付加的に、または択一的に、衛星システムのコンポーネントが、専用のハードウェアを使用して以下に記載する機能の態様を実行することができる。

【0090】

ステップ１００５において、衛星システムの第１の衛星は、地理的領域を照らすアンテナを介して第１の一連のフォワードダウンリンク信号を送信することができ、ここで、地理的領域内の第１の一連のフォワードダウンリンクビームはそれぞれ、第１の一連のフォワードダウンリンク信号の少なくとも１つのサブセットから形成される。第１の衛星から第１の複数のフォワードダウンリンク信号を送信することは、第１の衛星で、衛星アクセスノードから受信した複数のフォワードアップリンク信号に第１のビームフォーミングマトリクスを適用して、第１の複数のフォワードダウンリンク信号を取得することから成る場合がある。択一的に、第１の衛星から第１の複数のフォワードダウンリンク信号を送信することは、複数の衛星アクセスノードから、それぞれのフォワードアップリンク信号を送信し、第１の衛星の複数の送信／受信信号経路により、それぞれのフォワードアップリンク信号を中継することから成る場合もある。ここで、第１の複数のフォワードダウンリンク信号の各々は、それぞれのフォワードアップリンク信号の少なくとも１つのサブセットの複合体で構成されている。第１の一連のフォワードダウンリンク信号は、第１の一連のフォワードダウンリンクビーム内の、ユーザー端末用通信データを伝送するビーム信号であり得る。第１の衛星はＧＥＯ衛星であっても良い。１００５の操作は、本明細書に記載されている方法で実行することができる。一部の実施例では、１００５の操作の態様は、図１または図６を参照して記載されているイルミネーション衛星１２０によって実行され得る。

【0091】

ステップ１０１０において、一連の第２の衛星は、第１の一連のフォワードダウンリンクビームの反射を含む、それぞれの第１の信号を受信することができる。第２の一連の衛星は、ＬＥＯ衛星またはＭＥＯ衛星であって良い。１０１０の操作は、本明細書に記載されている方法で実行することができる。一部の実施例では、１０１０の操作の態様は、図１または図６を参照して記載されている収集衛星１２２によって実行され得る。

【0092】

ステップ１０１５において、マルチスタティックＳＡＲプロセッサは、一連のフォワードダウンリンクビームそれぞれの信号データに基づいて、一連のフォワードダウンリンクビームのそれぞれに関連付けられる各々の第１の信号の、少なくともサブセットのコンポーネントを確定することができる。例えば、第１の複数のフォワードダウンリンクビームは、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを持つ、複数のフォワードダウンリンクビームで構成されて良く、また、それぞれの第１の信号の少なくともサブセットは、偏波および周波数帯域の第１の組み合わせを持つ複数のフォワードダウンリンクビームからのそれぞれの複合反射で構成されて良い。１０１５の操作は、本明細書に記載されている方法で実行することができる。一部の実施例では、１０１５の操作の態様は、図８を参照して記載されているＳＡＲビーム信号検出器によって実行され得る。

【0093】

ステップ１０２０において、マルチスタティックＳＡＲプロセッサは、第１の一連のフォワードダウンリンクビームを形成するために使用される第１のビームフォーミングマトリクスに基づいて、地理的領域の画像を取得するために一連の第２の衛星によって受信された、それぞれの第１の信号を処理することができる。画像を取得するために一連の第２の衛星によって受信されるそれぞれの第１の信号の処理は、第１の一連のフォワードダウンリンクビームのビーム信号に基づく処理であって良い。１０２０の操作は、本明細書に記載されている方法で実行することができる。一部の実施例では、１０２０の操作の態様は、図８を参照して記載されているＳＡＲビーム信号プロセッサ８３０によって実行され得る。

【0094】

ステップ１００５、１０１０、１０１５、または１０２０の態様は、複数の継続期間にわたって実行され得る。例えば、第１の衛星は、第２の継続期間に対応する第２の複数のフォワードダウンリンク信号を送信して良く、ここで、第２の複数のフォワードダウンリンク信号は、地理的領域上に第２の複数のフォワードダウンリンクビームを形成する。複数の第２の衛星は、第２の複数のフォワードダウンリンクビームの反射を含む、それぞれの第２の信号を受信することができる。マルチスタティックＳＡＲプロセッサは、複数の第２の衛星が受信したそれぞれの第２の信号を処理して、地理的領域の画像を取得することができる。それぞれの第２の信号の処理は、第１の複数のフォワードダウンリンク信号の生成に使用されるのと同じビームフォーミングマトリクスに基づいて良く、または、場合によっては第２の異なるビームフォーミングマトリクスに基づいて行っても良い。

【0095】

説明されている技術は、可能性がある実装について述べたもので、操作やコンポーネントは再編成、またはその他変更することができ、他の実装も可能であることに注意すべきである。２つ以上の方法または装置から更なる部分を組み合わせても良い。

【0096】

本明細書に記載されている情報および信号は、さまざまなテクノロジーおよび技術のいずれかを使用して表現することができる。例えば、 記述全体を通じて参照されるデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、シンボル、およびチップは、電圧、電流、電磁波、磁場もしくは粒子、光学フィールドもしくは粒子、またはそれらの任意の組み合わせで表され得る。

【0097】

本明細書の開示に関連して記述されている各種の説明ブロックおよびモジュールは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、もしくはその他のプログラマブル・ロジック・デバイス、ディスクリート・ゲートもしくはトランジスタ・ロジック、ディスクリート・ハードウェア・コンポーネント、または本明細書に記載されている機能を実行するように設計されたこれらの任意の組み合わせを使用して実装または実行することができる。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであって良いが、代替として、該プロセッサは、任意の従来型のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、またはステートマシンであっても良い。プロセッサは、計算装置の組み合わせとして実装することもできる（例えば、ＤＳＰとマイクロプロセッサとの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと組み合わせた１つ以上のマイクロプロセッサ、または同じようなその他の構成）。

【0098】

本明細書に記載されている機能は、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせにおいて実装され得る。プロセッサによって実行されるソフトウェアで実装された場合、機能はコンピュータ読取可能媒体上に格納され得るか、または１つ以上の命令もしくはコードとしてコンピュータ読取可能媒体上に送信され得る。その他の実施例および実装は、開示および添付の特許請求の範囲の枠内に入っている。例えば、ソフトウェアの性質上、本明細書に記載されている機能は、プロセッサ、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、またはこれらのうちいずれかの組み合わせによって実行されるソフトウェアを使用して実装することが可能である。機能を実装する機構は、機能の一部が異なる物理的な位置に実装される形で分散されるなど、さまざまな位置に物理的に配置される場合もある。

【0099】

コンピュータ読取可能媒体には、ある場所から別の場所へのコンピュータプログラムの転送を容易にするあらゆるメディアを含む、通信メディアおよび非一時的なコンピュータストレージ媒体の双方が含まれる。非一時的なストレージ媒体は、汎用または専用のコンピュータからアクセス可能なあらゆる利用可能な媒体であり得る。限定的ではなく、例示として、非一時的なコンピュータ読取可能媒体には、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラム可能ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）ＲＯＭ、もしくはその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージ、もしくはその他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形で所望のプログラムコード手段を持ち運ぶかもしくは保存するために使用でき、汎用もしくは専用のコンピュータ、もしくは汎用もしくは専用のプロセッサからアクセスできる、その他の非一時的な媒体、が含まれ得る。また、どのような接続部も、正しくコンピュータ読取可能媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、デジタル加入者回線（ＤＳＬ）、または赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術を使用してウェブサイト、サーバー、またはその他の遠隔ソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバーケーブル、ツイストペア、ＤＳＬ、または赤外線、無線、およびマイクロ波などの無線技術は媒体の定義に含まれる。本明細書で使用される場合、ディスク（ｄｉｓｋ）およびディスク（ｄｉｓｃ）には、ＣＤ、レーザーディスク、光ディスク、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、フロッピーディスク、およびブルーレイディスクが含まれるが、ここでｄｉｓｋは通常、磁気的にデータを再生するものであり、一方ｄｉｓｃはレーザーを使って光学的にデータを再生するものである。上記の組み合わせについても、コンピュータ読取可能媒体の範囲に含まれる。

【0100】

特許請求の範囲も含め本明細書で使用される場合、項目リストで使用される「または」（例えば、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」などの語句で始まる項目リスト）は、包括的なリストを示すので、例えば、少なくとも１つのＡ、Ｂ、またはＣというリストは、ＡまたはＢまたはＣまたはＡＢまたはＡＣまたはＢＣまたはＡＢＣ（すなわち、ＡおよびＢおよびＣ）を意味する。また、本明細書で使用される場合、「に基づいて」という表現は、条件の閉集合を指すものと解釈してはならない。例えば、「条件Ａに基づいて」と記載されている例示的なステップは、本開示の範囲から逸脱することなく、条件Ａおよび条件Ｂの両方に基づくことができる。言い換えれば、ここでいう「に基づいて」という表現は、「少なくとも部分的に基づいている」という表現と同じように解釈されねばならない。

【0101】

添付の図では、類似のコンポーネントまたは機構が同一の参照ラベルを有し得る。さらに、同じ種類のさまざまなコンポーネントは、参照ラベルの後にダッシュおよび類似したコンポーネントを区別する第２のラベルを付けて、区別する場合がある。仕様書内で第１の参照ラベルのみが使用されている場合、第２の参照ラベルまたは後続の他の参照ラベルに関係なく、同じ第１の参照ラベルを持つ類似コンポーネントのいずれかに記述内容が適用される。

【0102】

添付図面に関連して本明細書に記載されている説明内容は、実施例の構成例を説明しており、実装され得る、または特許請求の範囲の範囲内にある全ての実施例を表すものではない。本明細書で使用される用語「例示的」とは、「例示、実例、例証としての役割を果たす」ことを意味し、「好ましい」または「他の例よりも有利な」という意味ではない。詳細な説明には、説明されている技術への理解を与える目的で、具体的な詳細が含まれている。ただし、これらの技術は、これらの具体的な詳細なしに実践することができる。場合によっては、説明されている実施例の概念を曖昧にしないように、よく知られている構造および装置がブロック図の形で示されている。

【0103】

本明細書に記載されている説明は、当業者が開示内容を作成または活用できるように提供されている。開示内容へのさまざまな変更は、当業者にとって明白であり、本明細書で定義されている一般原則は、開示の範囲から逸脱することなく、他のバリエーションに適用することができる。したがって、開示内容は、本明細書に記載されている実施例や意匠に限定されるものではなく、本明細書に開示されている原則や新しい機構に合致する、最も広い範囲を与えられるべきものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】