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特許7592203監視システム、赤道上空衛星群、極軌道衛星群及び傾斜軌道衛星群
(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】2024-11-21
(45)【発行日】2024-11-29
(54)【発明の名称】監視システム、赤道上空衛星群、極軌道衛星群及び傾斜軌道衛星群
(51)【国際特許分類】
B64G 1/10 20060101AFI20241122BHJP
B64G 1/24 20060101ALI20241122BHJP
【ＦＩ】
B64G1/10 300
B64G1/10 600
B64G1/24 200
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2024016988
(22)【出願日】2024-02-07
(62)【分割の表示】P 2023087918の分割
【原出願日】2020-09-28
(65)【公開番号】P2024036593
(43)【公開日】2024-03-15
【審査請求日】2024-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002491
【氏名又は名称】弁理士法人クロスボーダー特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】迎 久幸
【審査官】諸星 圭祐
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３７２５４８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開平０２－１２８９９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／００３８４９０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２４０４９７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２８４４８２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／１５８０００（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０５６７８１７５（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｇ １／１０
Ｂ６４Ｇ １／２４
Ｂ６４Ｇ １／６６
Ｂ６４Ｇ ３／００
Ｆ４１Ｇ ７／２０
Ｆ４１Ｈ １１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置とを有する複数の監視衛星を備え、６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角８０度以上の軌道を飛翔する極軌道衛星群と、
１２機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度以上８０度以下の軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群と、
６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空の軌道を飛翔する赤道上空衛星群と、
により、静止軌道よりも近距離の低軌道（ＬＥＯ）衛星コンステレーションを形成し、
前記極軌道衛星群と、前記傾斜軌道衛星群と、前記赤道上空衛星群とが、
連携して極力少ない監視衛星数で全球常時監視を実現することにより、発射後に間欠的にブーストして飛翔方向を変更する飛翔体に対して、発射探知とブースト後の飛行経路追跡を行う監視システム。
【請求項2】
前記第一の監視装置は、
直下視監視装置であるとともに赤道近傍域を網羅的に監視し、
前記第二の監視装置は、
地球周縁監視装置であるとともに中緯度帯を網羅的に監視する請求項１の監視システムに記載の赤道上空衛星群。
【請求項3】
前記第一の監視装置は、
直下視監視装置であるとともに極域近傍を網羅的に監視し、
前記第二の監視装置は、
地球周縁監視装置であるとともに中緯度帯から高緯度帯にかけて監視する請求項１の監視システムに記載の極軌道衛星群。
【請求項4】
前記第一の監視装置は、
直下視監視装置であるとともに中緯度帯を常時監視し、
前記第二の監視装置は、
地球周縁監視装置であるとともに赤道上空と、極域と、高緯度帯上空とを監視をする請求項１の監視システムに記載の傾斜軌道衛星群。
【請求項5】
前記極軌道衛星群と、前記傾斜軌道衛星群と、前記赤道上空衛星群とは、
相互補完することにより、前記第一の監視装置による全球網羅性を確保する請求項１に記載の監視システム。
【請求項6】
前記極軌道衛星群と、前記傾斜軌道衛星群と、前記赤道上空衛星群とは、
前記第二の監視装置による視野範囲を合わせることにより全球網羅性を確保する請求項１に記載の監視システム。
【請求項7】
前記赤道上空衛星群が飛翔する前記軌道は、楕円軌道であり、
前記赤道上空衛星群の前記監視衛星の前記第二の監視装置の監視範囲は、前記楕円軌道の遠地点付近で高緯度側に拡大し、近地点付近で低緯度側に拡大する請求項１に記載の監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、地球を監視する監視システム、衛星情報を伝送する衛星情報伝送システム、飛翔体に対応する飛翔体対応システム及びデータ中継装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来では衛星コンステレーションを用いた監視システムがある（例えば特許文献１）。傾斜軌道コンステレーションでは、少ない衛星数で中緯度帯を常時監視できるシステムを構築できるというメリットがある。地球周縁を指向して、飛翔体が発射された後の温度を検知して追跡する監視衛星では、地球周縁を地心方向に対して全周に渡りリング状に監視する監視装置があれば、少ない衛星数で全球監視することも可能となる。
【0003】
ＨＧＶ（Ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる新しい飛翔体では、発射における噴射終了後の追跡のために、温度上昇した機体を赤外線で検知することが有効な手段となる。この場合、背景信号が雑音とならないためには、宇宙を背景とする地球周縁監視が有効である。原理的には魚眼カメラにより全周をリング状に監視できるが、魚眼カメラでは、空間分解能及び監視性能などの制約があるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２０１７／１７５６９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本開示は、少ない衛星数で全球常時監視が可能であり、空間分解能及び監視性能の高い監視システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る監視システムは、
地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置とを有する複数の監視衛星を備え、
６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角８０度以上の軌道を飛翔する極軌道衛星群と、
１２機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度以上８０度以下の軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群と、
６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空の軌道を飛翔する赤道上空衛星群と、
により衛星コンステレーションを形成する。
地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置とを有する複数の監視衛星を備え、
６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角８０度以上の軌道を飛翔する極軌道衛星群と、
１２機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度以上８０度以下の軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群と、
６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空の軌道を飛翔する赤道上空衛星群と、
により衛星コンステレーションを形成する。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、少ない衛星数で全球常時監視が可能であり、空間分解能及び監視性能の高い監視システムの提供を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施の形態１の図で、監視システム５０１の備える監視衛星１０１の３面図。
【図2】実施の形態１の図で、監視衛星１０１をＹＺ平面でみた図。
【図3】実施の形態１の図で、監視衛星１０１が、赤道上空を北方へ飛翔する際の監視視野を示す図。
【図4】実施の形態１の図で、監視衛星１０１が、赤道上空を南方へ飛翔する際の監視視野を示す図。
【図5】実施の形態１の図で、監視衛星１０１が赤道上空、及び軌道面の最北端に位置する状態を示す図。
【図6】実施の形態１の図で、二つの傾斜軌道のそれぞれを複数の監視衛星１０１が飛翔する状態を示す図。
【図7】実施の形態１の図で、地球周縁を指向する監視視野の軌道高度と緯度の関係を示す図。
【図8】実施の形態１の図で、監視システム５０２の備える監視衛星１０２の４面図。
【図9】実施の形態１の図で、監視システム５０３の備える監視衛星１０３の４面図。
【図10】実施の形態１の図で、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０１を示す図。
【図11】実施の形態１の図で、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０２を示す図。
【図12】実施の形態１の図で、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０３を示す図。
【図13】実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０１の４面図。
【図14】実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０２の４面図。
【図15】実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０１の衛星情報を伝送することを示す図。
【図16】実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０２の衛星情報を伝送することを示す図。
【図17】実施の形態１の図で、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０３の衛星情報を伝送することを示す図。
【図18】実施の形態２の図で、飛翔体対応システム７００を示す図。
【図19】実施の形態２の図で、電波通信７２の様子を示す図。
【図20】実施の形態２の図で、光通信７１、電波通信７２及び通信回線３３０を用いた伝送を示す図。
【図21】実施の形態２の図で、データ中継衛星２１１、２１２が備える光通信装置２２０ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野の変更範囲を示す図。
【図22】実施の形態２の図で、第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との、光通信装置２２０Ｃの通信視野の変更可能の効果を示す図。
【図23】実施の形態２の図で、第一のデータ中継衛星２１１から第二のデータ中継衛星２１２への、光通信装置２２０Ｃの通信視野の変更を示す図。
【図24】実施の形態２の図で、Ａｚｉｍｕｔｈに３６０度、及び、０度から７０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができることを示す図。
【図25】実施の形態２の図で、Ａｚｉｍｕｔｈに３６０度、及び、０度から６０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができることを示す図。
【図26】実施の形態２の図で、第一のデータ中継衛星２１１、第二のデータ中継衛星２１２の備える通信装置２３０Ｃに関する図。
【図27】実施の形態２の図で、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±２０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±２０度の通信視野の変更可能を示す図。
【図28】実施の形態２の図で、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±３０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±３０度の通信視野の変更可能を示す図。
【図29】実施の形態２の図で、６機のデータ中継衛星を配備した場合、極域が六角形で示される通信不能領域となることを示す図。
【図30】実施の形態２の図で、太陽同期条件を維持する軌道高度と軌道傾斜とを示す図。
【図31】実施の形態３の図で、第二の監視装置による監視を概念的に示す図。
【図32】実施の形態３の図で、第一の監視装置の網羅性を示す図。
【図33】実施の形態３の図で、第一の監視装置の網羅性を示す別の図。
【図34】実施の形態３の図で、極軌道衛星の監視範囲の模式図。
【図35】実施の形態３の図で、極軌道衛星の監視範囲の模式図。
【図36】実施の形態３の図で、第一の監視装置の網羅性を示す図。
【図37】実施の形態３の図で、第二の監視装置の網羅性を説明する図。
【図38】実施の形態３の図で、第二の監視装置の網羅性を説明する別の図。
【図39】実施の形態３の図で、極軌道衛星を示す図。
【図40】実施の形態３の図で、極軌道衛星を示す別の図。
【図41】実施の形態３の図で、傾斜軌道衛星における第二の監視装置の視野を示す図。
【図42】実施の形態３の図で、傾斜軌道衛星における第二の監視装置の視野を示す別の図。
【図43】実施の形態３の図で、第二の監視装置による全球網羅性を示す図。
【図44】実施の形態３の図で、軌道緯度と地球接線との関係を示す図。
【図45】実施の形態３の図で、軌道緯度と地球接線との関係を示す別の図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
【0010】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
＊＊＊構成の説明＊＊＊
【0011】
以下の実施の形態では、衛星の進行方向及び地心方向を以下のように定める。
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を衛星の地心方向＋Ｚとする。
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を衛星の地心方向＋Ｚとする。
【0012】
以下の実施の形態でセンサというときは赤外線センサを意味する。
【0013】
＜監視システム５０１：傾斜軌道＞
図１から図７を参照して監視システム５０１を説明する。
監視システム５０１では、監視衛星１０１は傾斜軌道を飛翔する。
図１は、監視システム５０１の備える監視衛星１０１の３面図である。
図２は、監視衛星１０１をＹＺ平面でみた図である。
図３は、監視衛星１０１が、赤道上空を北方へ飛翔する際の監視視野を示す。
図４は、監視衛星１０１が、赤道上空を南方へ飛翔する際の監視視野を示す。
図５は、監視衛星１０１が赤道上空、及び軌道面の最北端に位置する状態を示す。
図６は、二つの傾斜軌道のそれぞれを複数の監視衛星１０１が飛翔する状態を示す。
図７は、地球周縁を指向する監視視野の軌道高度と緯度の関係を示す。
図１から図７を参照して監視システム５０１を説明する。
監視システム５０１では、監視衛星１０１は傾斜軌道を飛翔する。
図１は、監視システム５０１の備える監視衛星１０１の３面図である。
図２は、監視衛星１０１をＹＺ平面でみた図である。
図３は、監視衛星１０１が、赤道上空を北方へ飛翔する際の監視視野を示す。
図４は、監視衛星１０１が、赤道上空を南方へ飛翔する際の監視視野を示す。
図５は、監視衛星１０１が赤道上空、及び軌道面の最北端に位置する状態を示す。
図６は、二つの傾斜軌道のそれぞれを複数の監視衛星１０１が飛翔する状態を示す。
図７は、地球周縁を指向する監視視野の軌道高度と緯度の関係を示す。
【0014】
図６に示すように、監視システム５０１は、複数の監視衛星１０１と、地上設備３００と、を備えている。以下に述べる地上設備３００は、監視衛星の取得した監視情報を監視衛星から中継衛星を介して受信する。図１に示すように、監視衛星１０１は、地球表面を指向する第一の監視装置１１０と、地球周縁を指向する第二の監視装置１２０とを有する。監視システム５０１では、１２機以上の監視衛星１０１が、軌道傾斜角１０度以上８０度以下の傾斜軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群により、衛星コンステレーションを形成する。
図１に示すように、
監視システム５０１では、第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０１の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星１０１の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓと、
－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓと、
＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓと、
－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓと、
を有する。
第二の監視装置１２０は、
北東向きに飛翔する際に、
＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓで南半球高緯度上空を監視し、
南東向きに飛翔する際に、
－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓで南半球高緯度上空を監視する。
図１に示すように、
監視システム５０１では、第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０１の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星１０１の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓと、
－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓと、
＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓと、
－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓと、
を有する。
第二の監視装置１２０は、
北東向きに飛翔する際に、
＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓで南半球高緯度上空を監視し、
南東向きに飛翔する際に、
－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓで南半球高緯度上空を監視する。
【0015】
以下に具体的に説明する。
傾斜軌道コンステレーションは、少ない衛星数で中緯度帯を常時監視できるシステムを構築できるメリットがある。地球周縁を指向して、飛翔体が発射された後の温度を検知して追跡する監視衛星では、地球周縁を地心方向に対して全周に渡りリング状に監視する監視装置があれば、少ない衛星で全球監視することも可能となる。
ＨＧＶ（Ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる新しい飛翔体では、発射における噴射終了後の追跡のために、温度上昇した機体を赤外線で検知することが有効な手段となる。ＨＧＶの監視において背景信号が雑音とならないためには、宇宙を背景とする地球周縁監視が有効であり、第二の監視装置１２０が合理的な監視手段である。原理的には魚眼カメラにより地球の全周をリング状に監視できる。但し魚眼カメラでは空間分解能や監視性能などの制約があるという課題がある。
そこで、複数の広視野を使って地心方向に対して全周に渡り監視視野を確保すると、空間分解能や監視性能の実現性が高くなる。
但し、一方傾斜軌道では赤道上空飛翔時と軌道面最北端ないし最南端で監視装置の視野方向が大きく変動するという特徴がある。また衛星発生電力の効率的活用の観点では、衛星コンステレーションを形成する衛星群の視野範囲の重複領域を適切に管理することが合理的である。
傾斜軌道コンステレーションは、少ない衛星数で中緯度帯を常時監視できるシステムを構築できるメリットがある。地球周縁を指向して、飛翔体が発射された後の温度を検知して追跡する監視衛星では、地球周縁を地心方向に対して全周に渡りリング状に監視する監視装置があれば、少ない衛星で全球監視することも可能となる。
ＨＧＶ（Ｈｙｐｅｒｓｏｎｉｃ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）と呼ばれる新しい飛翔体では、発射における噴射終了後の追跡のために、温度上昇した機体を赤外線で検知することが有効な手段となる。ＨＧＶの監視において背景信号が雑音とならないためには、宇宙を背景とする地球周縁監視が有効であり、第二の監視装置１２０が合理的な監視手段である。原理的には魚眼カメラにより地球の全周をリング状に監視できる。但し魚眼カメラでは空間分解能や監視性能などの制約があるという課題がある。
そこで、複数の広視野を使って地心方向に対して全周に渡り監視視野を確保すると、空間分解能や監視性能の実現性が高くなる。
但し、一方傾斜軌道では赤道上空飛翔時と軌道面最北端ないし最南端で監視装置の視野方向が大きく変動するという特徴がある。また衛星発生電力の効率的活用の観点では、衛星コンステレーションを形成する衛星群の視野範囲の重複領域を適切に管理することが合理的である。
【0016】
そこで実施の形態１の監視システム５０１では、地球周縁を監視する第二の監視装置１２０が、
衛星進行方向＋Ｘに対して地心方向の＋Ｚ軸のまわりに
＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓと、
－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓと、
＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓと、
－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓと、
の合計４式を備える。
第二の監視装置１２０は、
北東向きに飛翔する際に
＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓで南半球高緯度上空を監視し、
南東向きに飛翔する際に
－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓで南半球高緯度上空を監視する。
衛星進行方向＋Ｘに対して地心方向の＋Ｚ軸のまわりに
＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓと、
－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓと、
＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓと、
－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓと、
の合計４式を備える。
第二の監視装置１２０は、
北東向きに飛翔する際に
＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓで南半球高緯度上空を監視し、
南東向きに飛翔する際に
－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓで北半球高緯度上空を監視し、
＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓで南半球高緯度上空を監視する。
【0017】
【0018】
第一の監視装置１１０は、地心方向＋Ｚの直下監視視野１５を有する直下監視センサ１５Ｓを有する。破線で、直下監視センサ１５Ｓの監視視野１５を示している。
【0019】
高緯度域の上空または、赤道上空を宇宙背景で監視するためには、極軌道衛星群や赤道上空衛星群では監視範囲の制約があるため、傾斜軌道衛星群による衛星コンステレーションが有利である。また、同一軌道面を隊列飛行する衛星では、前方視野と後方視野とは視野範囲の重複も多くなる。
そこで監視システム５０１では、図１のＸＹ座標に示すように、４式の第二の監視装置１２０の監視視野を、衛星進行方向＋Ｘから約４５度傾斜する。これにより極域のような高緯度上空監視と、赤道上空監視とを合理的に実現し、かつ重複の多い緯度帯において、衛星リソースを節約できる。
なお傾斜軌道では、赤道上空を北東向きに飛翔した衛星は、軌道面の最北端で東向き飛翔した後に南東向きに飛翔方向が変わる。同様に赤道上空を南東向きに飛翔した衛星は、軌道面の最南端で東向き飛翔した後に北東向きに飛翔方向が変わる。このため４式の第二の監視装置１２０の視野方向が東西南北の方向に対して大きく変動する。
図３に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を北東方向に通過する際は、－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓが北半球中緯度から高緯度の上空を監視し、
図４に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を南東方向に通過する際は、－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓが北半球中緯度から高緯度の上空を監視する。同様に図３に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を北東方向に通過する際は＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓが南半球中緯度から高緯度の上空を監視し、図４に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を南東方向に通過する際は、＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓが南半球中緯度から高緯度の上空を監視する。
そこで監視システム５０１では、図１のＸＹ座標に示すように、４式の第二の監視装置１２０の監視視野を、衛星進行方向＋Ｘから約４５度傾斜する。これにより極域のような高緯度上空監視と、赤道上空監視とを合理的に実現し、かつ重複の多い緯度帯において、衛星リソースを節約できる。
なお傾斜軌道では、赤道上空を北東向きに飛翔した衛星は、軌道面の最北端で東向き飛翔した後に南東向きに飛翔方向が変わる。同様に赤道上空を南東向きに飛翔した衛星は、軌道面の最南端で東向き飛翔した後に北東向きに飛翔方向が変わる。このため４式の第二の監視装置１２０の視野方向が東西南北の方向に対して大きく変動する。
図３に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を北東方向に通過する際は、－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓが北半球中緯度から高緯度の上空を監視し、
図４に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を南東方向に通過する際は、－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓが北半球中緯度から高緯度の上空を監視する。同様に図３に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を北東方向に通過する際は＋１３５度を指向する－Ｘ＋Ｙセンサ１３Ｓが南半球中緯度から高緯度の上空を監視し、図４に示すように、監視衛星１０１が赤道上空を南東方向に通過する際は、＋４５度を指向する＋Ｘ＋Ｙセンサ１１Ｓが南半球中緯度から高緯度の上空を監視する。
【0020】
北半球のみが監視目的である場合は、－４５度を指向する＋Ｘ－Ｙセンサ１２Ｓと－１３５度を指向する－Ｘ－Ｙセンサ１４Ｓだけを搭載してもよいことは、図３及び図４から言うまでもない。また飛翔体を複数の監視衛星から同時に監視することにより、空間三角測量の原理により軌道位置の計測が可能となり、同時に監視する監視衛星数が多いほど、計測精度が向上するという効果がある。このため、４式の第二の監視装置１２０を各監視衛星１０１で同時に動作させることにより、広域の監視領域において計測精度の高い監視が可能となるという効果がある。また監視領域が限定される場合には、監視効果の高いセンサのみを動作させることにより、電力等の衛星リソースを省電力化できる効果がある。
【0021】
＜周縁監視＞
図７を参照して説明する。軌道高度１０００ｋｍから地球周縁監視をする場合、南北軸北方向に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に３０度視線ベクトルが傾斜すると、北緯３０度近傍を接線方向に指向することになる。軌道高度２０００ｋｍから地球周縁監視をする場合、南北軸北方向に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に４０度視線ベクトルが傾斜すると、北緯４０度近傍を接線方向に指向することになる。従って、第二の監視装置１２０の視線ベクトルは、ＸＹ平面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ２０度から４０度の視野範囲を持てば、軌道高度１０００ｋｍから２０００ｋｍの監視衛星から地球周縁監視ができる。図１のＸＺ平面の図に示す２０ｄｅｇ，４０ｄｅｇは、この視野範囲を示す。
図７を参照して説明する。軌道高度１０００ｋｍから地球周縁監視をする場合、南北軸北方向に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に３０度視線ベクトルが傾斜すると、北緯３０度近傍を接線方向に指向することになる。軌道高度２０００ｋｍから地球周縁監視をする場合、南北軸北方向に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に４０度視線ベクトルが傾斜すると、北緯４０度近傍を接線方向に指向することになる。従って、第二の監視装置１２０の視線ベクトルは、ＸＹ平面に対してＥｌｅｖａｔｉｏｎ２０度から４０度の視野範囲を持てば、軌道高度１０００ｋｍから２０００ｋｍの監視衛星から地球周縁監視ができる。図１のＸＺ平面の図に示す２０ｄｅｇ，４０ｄｅｇは、この視野範囲を示す。
【0022】
【0023】
監視システム５０２は、地球表面を指向する第一の監視装置１１０と、地球周縁を指向する第二の監視装置１２０とを有する複数の監視衛星１０２と、地上設備３００と、を備える。６機以上の監視衛星１０２が、軌道傾斜角１０度以下の赤道上空軌道を飛翔する赤道軌道衛星群により、衛星コンステレーションを形成する。監視システム５０２は図６と同様に、地上設備３００を備える。
図８に示すように、監視システム５０２では、
第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０２の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星１０２の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋９０度を指向する＋Ｙセンサ２１Ｓと、
－９０度を指向する－Ｙセンサ２２Ｓと、
を有する。
第二の監視装置は、
＋Ｙセンサ２１Ｓで南半球中緯度上空を監視し、
－Ｙセンサ２２Ｓで北半球中緯度上空を監視する。
図８に示すように、監視システム５０２では、
第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０２の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星１０２の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋９０度を指向する＋Ｙセンサ２１Ｓと、
－９０度を指向する－Ｙセンサ２２Ｓと、
を有する。
第二の監視装置は、
＋Ｙセンサ２１Ｓで南半球中緯度上空を監視し、
－Ｙセンサ２２Ｓで北半球中緯度上空を監視する。
【0024】
図８において、破線で、＋Ｙセンサ２１Ｓの監視視野２１、－Ｙセンサ２２Ｓの監視視野２２を示している。
【0025】
第一の監視装置１１０は地心方向＋Ｚの直下監視視野２３を有する直下監視センサ２３Ｓを有する。破線で、直下監視センサ２３Ｓの監視視野２３を示している。
【0026】
なお南北半球のみ、または北半球のみを監視目的とする場合は、＋９０度を指向する＋Ｙセンサ２１Ｓと、－９０度を指向する－Ｙセンサ２２Ｓとのどちらか１方のみ搭載してもよいことは言うまでもない。
【0027】
【0028】
監視システム５０３は、地球表面を指向する第一の監視装置１１０及び地球周縁を指向する第二の監視装置１２０とを有する複数の監視衛星１０３と、地上設備３００と、
を備える。６機以上の監視衛星１０３が、軌道傾斜角８０度以上の極軌道を飛翔する極軌道衛星群により、衛星コンステレーションを形成する。監視システム５０３は、図６と同様に地上設備３００を備える。監視衛星１０３が、太陽同期軌道のドーンダスク軌道を飛翔する。
第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０３の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｘ軸の方向を指向する＋Ｘセンサ３１Ｓと、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋９０度を指向する＋Ｙセンサ３２Ｓと、
－９０度を指向する－Ｙセンサ３３Ｓと、
を有する。
第二の監視装置１２０は、
＋Ｘセンサ３１Ｓで＋Ｘ軸方向を監視し、
＋Ｙセンサ３２Ｓで東側地球上空を監視し、
－Ｙセンサ３３Ｓで西側地球上空を監視する。
を備える。６機以上の監視衛星１０３が、軌道傾斜角８０度以上の極軌道を飛翔する極軌道衛星群により、衛星コンステレーションを形成する。監視システム５０３は、図６と同様に地上設備３００を備える。監視衛星１０３が、太陽同期軌道のドーンダスク軌道を飛翔する。
第二の監視装置１２０が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を監視衛星１０３の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を監視衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｘ軸の方向を指向する＋Ｘセンサ３１Ｓと、
＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸のまわりに、
＋９０度を指向する＋Ｙセンサ３２Ｓと、
－９０度を指向する－Ｙセンサ３３Ｓと、
を有する。
第二の監視装置１２０は、
＋Ｘセンサ３１Ｓで＋Ｘ軸方向を監視し、
＋Ｙセンサ３２Ｓで東側地球上空を監視し、
－Ｙセンサ３３Ｓで西側地球上空を監視する。
【0029】
図９において、破線で、＋Ｘセンサ３１Ｓの監視視野３１、＋Ｙセンサ３２Ｓの監視視野３２、－Ｙセンサ３３Ｓの監視視野３３を示している。
【0030】
第一の監視装置１１０は地心方向＋Ｚの直下監視視野３４を有する直下監視センサ３４Ｓを有する。破線で、直下監視センサ３４Ｓの監視視野３４を示している。なお図９に示す監視衛星１０３は通信装置４１Ｃを備えている。通信装置４１Ｃは後述する。
【0031】
極軌道では監視衛星１０３は毎周回極域を通過するので、監視システム５０３では軌道面一面でも高緯度領域の監視網羅性を確保することができる。太陽電池により発電する監視衛星は、ドーンダスクと呼ばれる極軌道を飛翔することにより、監視システム５０３では、固定型太陽電池パドルが常時太陽指向して飛翔することが可能となる。
【0032】
＜通信装置４１Ｃ＞
監視衛星１０１、監視衛星１０２及び監視衛星１０３は、通信装置４１Ｃを備えている。
図１０は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０１を示す。
図１１は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０２を示す。
図１２は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０３を示す。図１０から図１２には通信装置４１Ｃの通信視野４１を示している。以下では、監視衛星１０１、１０２、１０３を区別しない場合は、監視衛星１００と表記する。
監視衛星１０１、監視衛星１０２及び監視衛星１０３は、通信装置４１Ｃを備えている。
図１０は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０１を示す。
図１１は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０２を示す。
図１２は、通信装置４１Ｃを備える監視衛星１０３を示す。図１０から図１２には通信装置４１Ｃの通信視野４１を示している。以下では、監視衛星１０１、１０２、１０３を区別しない場合は、監視衛星１００と表記する。
【0033】
図１０から図１２に示すように、監視衛星１００は、通信装置４１Ｃを有する。
通信装置４１Ｃは、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、
かつ、
＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上の通信視野４１を持つ。
通信装置４１Ｃは、監視衛星１００が取得した監視情報を、地上設備３００へ直接伝送し、または、衛星情報を中継する通信衛星を経由して地上設備３００に伝送する。
通信衛星は後述する。
通信装置４１Ｃは、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、
かつ、
＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上の通信視野４１を持つ。
通信装置４１Ｃは、監視衛星１００が取得した監視情報を、地上設備３００へ直接伝送し、または、衛星情報を中継する通信衛星を経由して地上設備３００に伝送する。
通信衛星は後述する。
【0034】
監視システム５０１、監視システム５０２あるいは監視システム５０３の備える複数の監視衛星１００によって形成される衛星コンステレーションは、軌道高度１０００ｋｍ以上に形成される。
衛星コンステレーションを形成する監視衛星１００は、軌道高度８００Ｋｍ以下に形成される伝送システムであって、監視衛星１００と地上設備３００との間の衛星情報を中継して伝送する伝送システムである衛星情報伝送システムを経由して、取得した監視情報を地上設備３００に伝送する。衛星情報伝送システムは後述する。
衛星コンステレーションは低高度ほど伝送遅延が少ないというメリットがある。
軌道高度３００ｋｍら７００ｋｍに衛星情報伝送システムを形成する構想が知られている。監視衛星の地球指向面側に通信視野を持つ監視システムの軌道高度が１０００ｋｍ程度であっても、軌道高度８００ｋｍ以下の衛星情報伝送システムを経由して監視情報を伝送できる。
衛星コンステレーションを形成する監視衛星１００は、軌道高度８００Ｋｍ以下に形成される伝送システムであって、監視衛星１００と地上設備３００との間の衛星情報を中継して伝送する伝送システムである衛星情報伝送システムを経由して、取得した監視情報を地上設備３００に伝送する。衛星情報伝送システムは後述する。
衛星コンステレーションは低高度ほど伝送遅延が少ないというメリットがある。
軌道高度３００ｋｍら７００ｋｍに衛星情報伝送システムを形成する構想が知られている。監視衛星の地球指向面側に通信視野を持つ監視システムの軌道高度が１０００ｋｍ程度であっても、軌道高度８００ｋｍ以下の衛星情報伝送システムを経由して監視情報を伝送できる。
【0035】
または、以下のようでもよい。
監視システム５０１、監視システム５０２あるいは監視システム５０３の備える複数の監視衛星１００によって形成される衛星コンステレーションは、軌道高度１２００ｋｍ以上に形成される。
衛星コンステレーションを形成する監視衛星１００は、軌道高度１０００ｋｍ以下に形成される伝送システムであって、監視衛星１００と地上設備３００との間の衛星情報を中継して伝送する伝送システムである衛星情報伝送システムを経由して、取得した監視情報を地上設備３００に伝送する。
衛星コンステレーションは高高度ほど少ない衛星機数で広い視野範囲を確保できるというメリットがある。一方、軌道高度１０００ｋｍ付近に衛星情報伝送システムを形成する構想が知られており、監視衛星の地球指向面側に通信視野を持つ監視システムの軌道高度が１２００ｋｍ以上であれば、軌道高度１０００ｋｍ付近の衛星情報伝送システムを経由して監視情報を伝送できる。
監視システム５０１、監視システム５０２あるいは監視システム５０３の備える複数の監視衛星１００によって形成される衛星コンステレーションは、軌道高度１２００ｋｍ以上に形成される。
衛星コンステレーションを形成する監視衛星１００は、軌道高度１０００ｋｍ以下に形成される伝送システムであって、監視衛星１００と地上設備３００との間の衛星情報を中継して伝送する伝送システムである衛星情報伝送システムを経由して、取得した監視情報を地上設備３００に伝送する。
衛星コンステレーションは高高度ほど少ない衛星機数で広い視野範囲を確保できるというメリットがある。一方、軌道高度１０００ｋｍ付近に衛星情報伝送システムを形成する構想が知られており、監視衛星の地球指向面側に通信視野を持つ監視システムの軌道高度が１２００ｋｍ以上であれば、軌道高度１０００ｋｍ付近の衛星情報伝送システムを経由して監視情報を伝送できる。
【0036】
＜衛星情報伝送システム６００＞
図１３から図１７を参照して、衛星情報伝送システム６００を説明する。
図１３は、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０１の４面図である。
通信衛星２０１は反地球方向の監視衛星と通信する通信装置５５Ｃを備えている。図１３の２つのＸＹ座標の図では、裏側にあって実際には見えない通信装置を白丸で示しており、実際に存在する通信装置を黒丸で示している。図１３では地球側の面には二つの通信装置が配置され、反地球側の面には三つの通信装置が配置されている。
図１４は、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０２の４面図である。
図１４における黒丸、白丸の意味も図１３と同じである。図１４は、地上設備３００と通信する通信装置５６Ｃが、地球側に面する面に配置されている。
図１５は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０１の衛星情報を伝送することを示している。
図１６は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０２の衛星情報を伝送することを示している。
図１７は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０３の衛星情報を伝送することを示している。
図１３から図１７を参照して、衛星情報伝送システム６００を説明する。
図１３は、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０１の４面図である。
通信衛星２０１は反地球方向の監視衛星と通信する通信装置５５Ｃを備えている。図１３の２つのＸＹ座標の図では、裏側にあって実際には見えない通信装置を白丸で示しており、実際に存在する通信装置を黒丸で示している。図１３では地球側の面には二つの通信装置が配置され、反地球側の面には三つの通信装置が配置されている。
図１４は、衛星情報伝送システム６００の備える通信衛星２０２の４面図である。
図１４における黒丸、白丸の意味も図１３と同じである。図１４は、地上設備３００と通信する通信装置５６Ｃが、地球側に面する面に配置されている。
図１５は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０１の衛星情報を伝送することを示している。
図１６は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０２の衛星情報を伝送することを示している。
図１７は、衛星情報伝送システム６００が監視システム５０３の衛星情報を伝送することを示している。
【0037】
図１３を参照して通信衛星２０１を説明する。衛星情報伝送システム６００では、衛星間で通信する衛星間通信装置と、地上設備３００と通信する地上間通信装置とを有する通信衛星が、同一の軌道面に８機以上配置されて飛翔する。より具体的には、衛星間通信装置と、地上間通信装置とを有する通信衛星が、同一の軌道面に８機以上の略均等配置で飛翔する。そして、８面以上の軌道面が、経度方向に配置されることで、複数の通信衛星が衛星コンステレーションを形成する。より具体的には８面以上の軌道面が、経度方向に略均配置される。経度方向に略均配置とは、北極と南極とを結ぶ仮想のＮＳ軸に相当する回転軸として、一つの軌道面を回転して得られる複数の軌道面が８面以上あり、これらの軌道面が略等間隔で配置されることを意味する。８面以上の軌道面は傾斜軌道である。
通信衛星２０１である１機以上の通信衛星が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を通信衛星２０１の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を通信衛星２０１の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の衛星と光通信する第一の光通信装置５１Ｃと、
同一軌道面で飛翔方向後方の衛星と光通信する第二の光通信装置５２Ｃと、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸に対して、東側（＋Ｙ方向）の隣接軌道の北東（＋Ｘ＋Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第三の光通信装置５３Ｃと、
西側（－Ｙ）の隣接軌道の南西（－Ｘ－Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第四の光通信装置５４Ｃと、
＋Ｚ軸の向きの反対方向（－Ｚ）に指向して監視衛星１００と通信する監視間通信装置である通信装置５５Ｃと、
を有する。
第三の光通信装置５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、＋Ｘ軸の方向に対して±９０度以上である。
第四の光通信装置５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、＋Ｘ軸の反対方向に対して±９０度以上である。通信装置５５Ｃの監視衛星１００との通信視野が、＋Ｚ軸の反対方向に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上である。図１３には、各通信装置の通信視野を記載している。通信視野の符号は通信装置の符号からアルファベットのＣを除いた数字である。
通信衛星２０１である１機以上の通信衛星が、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向を通信衛星２０１の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を通信衛星２０１の地心方向＋Ｚとした場合に、
赤道上空を北方に通過する際に、
同一軌道面で飛翔方向前方の衛星と光通信する第一の光通信装置５１Ｃと、
同一軌道面で飛翔方向後方の衛星と光通信する第二の光通信装置５２Ｃと、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸に対して、東側（＋Ｙ方向）の隣接軌道の北東（＋Ｘ＋Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第三の光通信装置５３Ｃと、
西側（－Ｙ）の隣接軌道の南西（－Ｘ－Ｙ）を飛翔する衛星と光通信する第四の光通信装置５４Ｃと、
＋Ｚ軸の向きの反対方向（－Ｚ）に指向して監視衛星１００と通信する監視間通信装置である通信装置５５Ｃと、
を有する。
第三の光通信装置５３ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、＋Ｘ軸の方向に対して±９０度以上である。
第四の光通信装置５４ＣのＡｚｉｍｕｔｈ通信視野は、＋Ｘ軸の反対方向に対して±９０度以上である。通信装置５５Ｃの監視衛星１００との通信視野が、＋Ｚ軸の反対方向に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上である。図１３には、各通信装置の通信視野を記載している。通信視野の符号は通信装置の符号からアルファベットのＣを除いた数字である。
【0038】
＜通信衛星２０２＞
また、衛星情報伝送システム６００は、図１４に示す通信衛星２０２を備える。
通信衛星２０２は、通信衛星２０１に対して、通信装置５６Ｃが地球側の面に配置されている点が異なる。図１４の通信装置５６Ｃは、＋Ｘ軸の方向に指向して、地上設備３００と通信する。図１４には、各通信装置の通信視野を記載している。通信視野の符号は通信装置の符号からアルファベットのＣを除いた数字である。通信装置５６Ｃは、地上設備３００との通信視野５６が、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上である。
また、衛星情報伝送システム６００は、図１４に示す通信衛星２０２を備える。
通信衛星２０２は、通信衛星２０１に対して、通信装置５６Ｃが地球側の面に配置されている点が異なる。図１４の通信装置５６Ｃは、＋Ｘ軸の方向に指向して、地上設備３００と通信する。図１４には、各通信装置の通信視野を記載している。通信視野の符号は通信装置の符号からアルファベットのＣを除いた数字である。通信装置５６Ｃは、地上設備３００との通信視野５６が、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±６０度以上、＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±６０度以上である。
【0039】
上記の説明では通信衛星２０１が通信装置５５Ｃを備え、通信衛星２０２が通信装置５６Ｃを備える説明をしたが、通信衛星２０１、通信衛星２０２ともに、通信装置５５Ｃ及び通信装置５６Ｃを備えても構わない。
【0040】
＜監視システム５０１における監視情報の伝送＞
図１５を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。通信衛星２０３は通信衛星２０１に対して通信装置５５Ｃを持たない。監視衛星１０１の取得した監視情報が、通信衛星２０１、通信衛星２０３、通信衛星２０２、地球４００の地上設備３００の順に伝送される状況を示している。
図１５を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。通信衛星２０３は通信衛星２０１に対して通信装置５５Ｃを持たない。監視衛星１０１の取得した監視情報が、通信衛星２０１、通信衛星２０３、通信衛星２０２、地球４００の地上設備３００の順に伝送される状況を示している。
【0041】
＜監視システム５０２における監視情報の伝送＞
図１６を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。監視衛星１０２の取得した監視情報が、通信衛星２０１、通信衛星２０３、通信衛星２０２、地上設備３００の順に伝送される状況を示している。
図１６を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。監視衛星１０２の取得した監視情報が、通信衛星２０１、通信衛星２０３、通信衛星２０２、地上設備３００の順に伝送される状況を示している。
【0042】
＜監視システム５０３における監視情報の伝送＞
図１７を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。北極上空の監視衛星１０３の取得した監視情報は、北極位置の通信衛星２０１、地上設備３００へと伝送される。北極上空の監視衛星１０３の右側に位置する監視衛星１０３の取得した監視情報は、通信衛星２０１、通信衛星２０２、地上設備３００へと伝送される。
図１７を説明する。衛星情報伝送システム６００には通信衛星２０１、通信衛星２０２，通信衛星２０３を示している。北極上空の監視衛星１０３の取得した監視情報は、北極位置の通信衛星２０１、地上設備３００へと伝送される。北極上空の監視衛星１０３の右側に位置する監視衛星１０３の取得した監視情報は、通信衛星２０１、通信衛星２０２、地上設備３００へと伝送される。
【0043】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１の監視システムによれば、少ない衛星数で全球常時監視が可能であり、空間分解能及び監視性能の高い監視システムの提供を提供できる。
また、実施の形態１の衛星情報伝送システムによれば、監視衛星１００の取得した監視情報を、効率的に地上設備３００まで伝送できる。
実施の形態１の監視システムによれば、少ない衛星数で全球常時監視が可能であり、空間分解能及び監視性能の高い監視システムの提供を提供できる。
また、実施の形態１の衛星情報伝送システムによれば、監視衛星１００の取得した監視情報を、効率的に地上設備３００まで伝送できる。
【0044】
実施の形態２．
図１８から図４０を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２は、飛翔体対応システム７００に関する。飛翔体対応システム７００は、実施の形態１の監視システムと、衛星情報伝送システムとを融合した形態である。
図１８は、飛翔体対応システム７００を示す。
図１８から図４０を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２は、飛翔体対応システム７００に関する。飛翔体対応システム７００は、実施の形態１の監視システムと、衛星情報伝送システムとを融合した形態である。
図１８は、飛翔体対応システム７００を示す。
【0045】
図１８に示すように、飛翔体対応システム７００は、軌道高度２０００ｋｍ以上の赤道上空を飛翔する第一のデータ中継衛星２１１と、軌道高度２０００ｋｍ以上の極軌道を飛翔する第二のデータ中継衛星２１２と、軌道高度２０００ｋｍ以下を飛翔する複数の監視衛星１００と、大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置３１０と、地上に固定された対処装置３２０と、を備える。
複数の監視衛星１００である監視衛星群が、地上から発射されて飛翔する飛翔体３３３の監視情報を取得し、データ中継衛星２１１，２１２を経由して対処装置３１０，３２０に監視情報を伝送する。対処装置３１０，３２０は、伝送された監視情報を用いて、飛翔体３３３に対する対処行動を実施する。
複数の監視衛星１００である監視衛星群が、地上から発射されて飛翔する飛翔体３３３の監視情報を取得し、データ中継衛星２１１，２１２を経由して対処装置３１０，３２０に監視情報を伝送する。対処装置３１０，３２０は、伝送された監視情報を用いて、飛翔体３３３に対する対処行動を実施する。
【0046】
飛翔体対応システム７００は、３機以上の第一のデータ中継衛星２１１と、３機以上の第二のデータ中継衛星２１２とを備える。第一のデータ中継衛星２１１及び第二のデータ中継衛星２１２は通信衛星である。
【0047】
飛翔体対応システム７００では、光通信７１と電波通信７２とが行われる。図１８に示す光通信７１と電波通信７２は一例である。光通信７１と電波通信７２との組み合わせは、例えば以下の（１）から（４）のようなバリエーションである。
（１）第一のデータ中継衛星２１１同士の組と、第二のデータ中継衛星２１２同士の組と、第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との組のうちの少なくともいずれかの組が、光通信７１する。
（１）第一のデータ中継衛星２１１同士の組と、第二のデータ中継衛星２１２同士の組と、第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との組のうちの少なくともいずれかの組が、光通信７１する。
【0048】
（２）データ中継衛星２１１，２１２と監視衛星１００とが、電波通信７２し、データ中継衛星２１１、２１２と対処装置３１０，３２０とが電波通信７２する。
図１９は、電波通信７２の様子を示す。図の左側から、データ中継衛星２１２と監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１２と別の監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１１と監視衛星１００とが電波通信７２し、第一のデータ中継衛星２１１と対処装置３１０とが電波通信７２している。
図１９は、電波通信７２の様子を示す。図の左側から、データ中継衛星２１２と監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１２と別の監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１１と監視衛星１００とが電波通信７２し、第一のデータ中継衛星２１１と対処装置３１０とが電波通信７２している。
【0049】
（３）データ中継衛星２１１，２１２と監視衛星１００とが、電波通信し、データ中継衛星２１１，２１２と対処装置３１０，３２０とが、光通信し、対処装置同士３１０，３２０が監視情報を通信回線３３０経由で伝送する。通信回線３３０は図２０で後述する。
図２０は、光通信７１、電波通信７２及び通信回線３３０を用いた伝送を示す。図の左側から、データ中継衛星２１２と監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１２と別の監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１１と監視衛星１００とが電波通信７２している。第一のデータ中継衛星２１１は、対処装置３２０及び第二のデータ中継衛星２１２と光通信７１している。図２０は複数の対処装置３２０が通信回線３３０で接続されている。対処装置３２０どうしは通信回線３３０でデータをやり取り可能である。
図２０は、光通信７１、電波通信７２及び通信回線３３０を用いた伝送を示す。図の左側から、データ中継衛星２１２と監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１２と別の監視衛星１００とが電波通信７２し、データ中継衛星２１１と監視衛星１００とが電波通信７２している。第一のデータ中継衛星２１１は、対処装置３２０及び第二のデータ中継衛星２１２と光通信７１している。図２０は複数の対処装置３２０が通信回線３３０で接続されている。対処装置３２０どうしは通信回線３３０でデータをやり取り可能である。
【0050】
（４）データ中継衛星２１１，２１２と監視衛星１００とが、光通信し、データ中継衛星２１１，２１２と対処装置３１０，３２０とが、光通信し、対処装置同士３１０，３２０が、監視情報を通信回線３３０経由で伝送する。
【0051】
＜Ａｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの変更＞
図２１は、データ中継衛星２１１、２１２が備える光通信装置２２０ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野の変更範囲を示す。第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との少なくとも一方が、
光通信装置２２０Ｃを備える。図２１に示すように、
光通信装置２２０Ｃは、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向をデータ中継衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｚ軸の方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）に３６０度、及び、＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸の方向に０度から８０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができる。図２１ではこの変更範囲２２１を示している。左側の三角形の領域２２２は、変更範囲２２１を＋Ｚ軸のまわりに回転した状態である。つまり領域２２２は、変更範囲２２１のＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）の変更状態を示している。図２１に示すように、Ａｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの変更可能なことにより、地球４００に対してデータ中継衛星２１１，２１２は遠方衛星と光通信が可能となる。
図２１は、データ中継衛星２１１、２１２が備える光通信装置２２０ＣのＡｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野の変更範囲を示す。第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との少なくとも一方が、
光通信装置２２０Ｃを備える。図２１に示すように、
光通信装置２２０Ｃは、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向をデータ中継衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｚ軸の方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）に３６０度、及び、＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸の方向に０度から８０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができる。図２１ではこの変更範囲２２１を示している。左側の三角形の領域２２２は、変更範囲２２１を＋Ｚ軸のまわりに回転した状態である。つまり領域２２２は、変更範囲２２１のＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）の変更状態を示している。図２１に示すように、Ａｚｉｍｕｔｈ及びＥｌｅｖａｔｉｏｎの変更可能なことにより、地球４００に対してデータ中継衛星２１１，２１２は遠方衛星と光通信が可能となる。
【0052】
図２２は、データ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２との、光通信装置２２０Ｃの通信視野の変更可能の効果を示す。領域２２３は、図２１で示したＥｌｅｖａｔｉｏｎ変化範囲を、Ａｚｉｍｕｔｈ方向に回転させた領域を示す。第一のデータ中継衛星２１１は、通信視野方向の変更により、遠方の第二のデータ中継衛星２１２Ａと光通信が可能となる。第二のデータ中継衛星２１２は、通信視野方向の変更により、遠方の第二のデータ中継衛星２１２Ｂと光通信が可能となる。
図２３は、赤道上空衛星である第一のデータ中継衛星２１１から、極軌道衛星である第二のデータ中継衛星２１２への、光通信装置２２０Ｃの通信視野の変更を示している。
通信視野を示す領域２２５は、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎを変化させたのちにＡｚｉｍｕｔｈ方向、つまり地心方向である＋Ｚ軸のまわりに回転してよい。図２３は、その通信視野変更による通信視野の効果を示している。
図２３は、赤道上空衛星である第一のデータ中継衛星２１１から、極軌道衛星である第二のデータ中継衛星２１２への、光通信装置２２０Ｃの通信視野の変更を示している。
通信視野を示す領域２２５は、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎを変化させたのちにＡｚｉｍｕｔｈ方向、つまり地心方向である＋Ｚ軸のまわりに回転してよい。図２３は、その通信視野変更による通信視野の効果を示している。
【0053】
図２４は、図２２に対して、＋Ｚ軸の方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）に３６０度、及び、＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸の方向に０度から７０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができることを示す。
図２５は、図２２に対して、＋Ｚ軸の方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）に３６０度、及び、＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸の方向に０度から６０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができることを示す。図２４、図２５は図２２と同様であるので説明は省略する。
図２５は、図２２に対して、＋Ｚ軸の方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ（ＸＹ平面）に３６０度、及び、＋Ｘ軸に対して＋Ｚ軸の方向に０度から６０度のＥｌｅｖａｔｉｏｎの通信視野方向の変更ができることを示す。図２４、図２５は図２２と同様であるので説明は省略する。
【0054】
図２６は、第一のデータ中継衛星２１１、第二のデータ中継衛星２１２の備える通信装置２３０Ｃに関する。第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２の少なくとも一方が、通信装置２３０Ｃを備えている。
図２６の通信装置２３０Ｃは、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向をデータ中継衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度、
及び、
＋Ｚ軸に対して、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸のまわりに±１０度の視野方向変更できる。飛翔体対応システム７００は、通信装置２３０Ｃを用いて、大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置３１０、または地上に固定された対処装置３２０と通信する。＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±１０度とは、図２６の第一のデータ中継衛星２１１の場合、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度は、地球４００の縦方向に±１０度の通信視野が変化し、＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±１０度は、地球４００の水平方向に±１０度の通信視野が変化する。図２６には±１０度の範囲で変化する通信視野２３１，２３２を示している。
図２６の通信装置２３０Ｃは、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向をデータ中継衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、
＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度、
及び、
＋Ｚ軸に対して、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸のまわりに±１０度の視野方向変更できる。飛翔体対応システム７００は、通信装置２３０Ｃを用いて、大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置３１０、または地上に固定された対処装置３２０と通信する。＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±１０度とは、図２６の第一のデータ中継衛星２１１の場合、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±１０度は、地球４００の縦方向に±１０度の通信視野が変化し、＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±１０度は、地球４００の水平方向に±１０度の通信視野が変化する。図２６には±１０度の範囲で変化する通信視野２３１，２３２を示している。
【0055】
図２７は、図２６に対して、通信装置２３０Ｃが＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±２０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±２０度の通信視野の変更ができることを示している。
図２８は、図２６に対して、通信装置２３０Ｃが＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±３０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±３０度の通信視野の変更ができることを示している。図２７、図２８は図２６と同様であるので説明は省略する。
図２８は、図２６に対して、通信装置２３０Ｃが＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±３０度、及び＋Ｚ軸に対して＋Ｙ軸のまわりに±３０度の通信視野の変更ができることを示している。図２７、図２８は図２６と同様であるので説明は省略する。
【0056】
図１８で述べた飛翔体対応システム７００は以下の構成でもよい。飛翔体対応システム７００は、軌道高度２０００ｋｍ以上の赤道上空を飛翔する第一のデータ中継衛星２１１と、太陽同期軌道を飛翔する太陽同期軌道衛星である第二のデータ中継衛星２１３と、軌道高度２０００ｋｍ以下を飛翔する複数の監視衛星１００と、大気圏の空域ないし陸上ないし海上を移動する対処装置３１０と、地上に固定された対処装置３２０と、を備える。複数の監視衛星１００である監視衛星群が、地上から発射されて飛翔する飛翔体３３３の監視情報を取得し、データ中継衛星２１１，２１３経由で対処装置３１０，３２０に監視情報を伝送する。対処装置３１０，３２０が、伝送された監視情報を用いて、飛翔体３３３に対する対処行動を実施する。
【0057】
図１８で述べた飛翔体対応システム７００は以下の構成でもよい。飛翔体対応システム７００では、監視衛星１００が、地球表面を指向する第一の監視装置１１０と、地球周縁を指向する第二の監視装置１２０とを備える。６機以上の監視衛星１００が、軌道傾斜角８０度以上を飛翔する極軌道衛星群を形成する。１２機以上の監視衛星１００が、軌道傾斜角１０度以上８０度以下の傾斜軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群を形成する。６機以上の監視衛星１００が、軌動傾斜角１０度未満で赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群を形成する。
【0058】
図１８で述べた飛翔体対応システム７００は以下のデータ中継衛星を備えてもよい。飛翔体対応システム７００は、地球指向面に、Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ回転角６０度以上、かつ、Ａｚｉｍｕｔｈ回転角１８０度以上の指向方向変更が可能な光通信装置を２式備えるデ
ータ中継衛星を備えてもよい。
このデータ中継衛星は、さらに、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±４０度、及び＋Ｚ軸に対して、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸のまわりに±４０度の指向方向変更する光通信装置を備えてもよい。
ータ中継衛星を備えてもよい。
このデータ中継衛星は、さらに、
右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｘ軸の方向をデータ中継衛星の衛星進行方向＋Ｘ、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｚ軸の方向を衛星の地心方向＋Ｚとした場合に、＋Ｚ軸に対して＋Ｘ軸のまわりに±４０度、及び＋Ｚ軸に対して、右手直交座標でプラス方向を向く＋Ｙ軸のまわりに±４０度の指向方向変更する光通信装置を備えてもよい。
【0059】
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊＊
実施の形態２によれば、第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２とを連携させて監視情報を対処装置３１０，３２０に伝送するので、少ない通信衛星数で、通信遮断のない情報伝送が可能になる。飛翔体対応システム７００の通信衛星は、通信視野を変更可能なため、少ない通信衛星数で、通信遮断のない情報伝送が可能になる。飛翔体対応システム７００は光通信７１と電波通信７２とを組み合わせて監視情報を伝送するので、容量の大きいデータを円滑に伝送できる。
実施の形態２によれば、発射後に間欠的にブーストして飛翔方向を変更する飛翔体に対する対処行動が可能になるという効果がある。また地上設備を介さずに監視衛星から宇宙空間のデータ伝送のみで対処装置にデータ送信できるので、リアルタイムの対処行動ができるという効果がある。発射地点から長距離移動して着弾地点が離れている場合に、遠距離大容量光通信によりデータ伝送するので、遠隔地点の対処行動ができるという効果がある。更に光通信をデータ中継衛星間に限定利用することで、通信途絶のリスクがないという効果がある。
実施の形態２によれば、第一のデータ中継衛星２１１と第二のデータ中継衛星２１２とを連携させて監視情報を対処装置３１０，３２０に伝送するので、少ない通信衛星数で、通信遮断のない情報伝送が可能になる。飛翔体対応システム７００の通信衛星は、通信視野を変更可能なため、少ない通信衛星数で、通信遮断のない情報伝送が可能になる。飛翔体対応システム７００は光通信７１と電波通信７２とを組み合わせて監視情報を伝送するので、容量の大きいデータを円滑に伝送できる。
実施の形態２によれば、発射後に間欠的にブーストして飛翔方向を変更する飛翔体に対する対処行動が可能になるという効果がある。また地上設備を介さずに監視衛星から宇宙空間のデータ伝送のみで対処装置にデータ送信できるので、リアルタイムの対処行動ができるという効果がある。発射地点から長距離移動して着弾地点が離れている場合に、遠距離大容量光通信によりデータ伝送するので、遠隔地点の対処行動ができるという効果がある。更に光通信をデータ中継衛星間に限定利用することで、通信途絶のリスクがないという効果がある。
【0060】
＜実施の形態２の補足＞
背景技術でも述べたように、ＨＧＶ対応システムが待望されている。ＨＧＶでは打上げ後に上空大気と宇宙の境界付近を間欠的にブーストして飛翔するために、飛行経路と着弾位置の推定が困難であり、着弾直前まで飛行経路を監視し、ほぼリアルタイムで対処装置に伝送する必要がある。従来の飛翔体では、ブースト時にプルームと呼ばれる高温気体が拡散するので、静止軌道からの遠距離でも赤外線で飛翔体を温度検知することが可能であった。
しかしＨＧＶでは、ブースト終了後の飛行経路を追跡する必要がある。この追跡の場合、温度上昇した機体を赤外線で温度検知する。温度上昇した機体はプルーム程温度が高温ではなく、かつ高温化する面積も狭域であるため、静止軌道のような遠距離からではＨＧＶの探知が困難という課題がある。
背景技術でも述べたように、ＨＧＶ対応システムが待望されている。ＨＧＶでは打上げ後に上空大気と宇宙の境界付近を間欠的にブーストして飛翔するために、飛行経路と着弾位置の推定が困難であり、着弾直前まで飛行経路を監視し、ほぼリアルタイムで対処装置に伝送する必要がある。従来の飛翔体では、ブースト時にプルームと呼ばれる高温気体が拡散するので、静止軌道からの遠距離でも赤外線で飛翔体を温度検知することが可能であった。
しかしＨＧＶでは、ブースト終了後の飛行経路を追跡する必要がある。この追跡の場合、温度上昇した機体を赤外線で温度検知する。温度上昇した機体はプルーム程温度が高温ではなく、かつ高温化する面積も狭域であるため、静止軌道のような遠距離からではＨＧＶの探知が困難という課題がある。
【0061】
ＨＧＶの飛行追跡をする手段として、低軌道（ＬＥＯ）衛星コンステレーションにより近距離から監視する手段が有効であり、地球周縁監視により、宇宙を背景として飛翔体を監視することにより、背景信号に埋もれずに飛翔体の追跡が可能となる。静止軌道、モルニヤ軌道のような高い軌道に配備され、地上の広範囲な観測、監視等を行う衛星による飛翔体監視システムでは、例えば静止衛星の場合、静止衛星が地球と同期して周回する特徴を利用して、地上の特定地域を常時監視していた。しかしながら低軌道衛星コンステレーションで常時監視するためには、個別衛星の監視視野範囲が限定され、特定地域上空を短時間で通過してしまうため、多数機で連携して常時監視を実現する必要がある。低軌道衛星コンステレーションでは、衛星機数を十分多数機にすれば地球上全域（以下全球と称する）の常時監視が可能となり、直下視して発射探知する赤外線監視装置と、地球周縁を指向してブースト後の飛翔体を宇宙背景で監視する赤外線監視装置を具備することにより、ＨＧＶの発射探知とブースト後の飛行経路追跡が可能となる。
【0062】
しかしながら、膨大な数の低軌道衛星群による常時全球監視をするには、衛星整備費用や打上費用などの総コストが増大し、衛星運用やデータ処理量も膨大になるという課題がある。
【0063】
極力少ない衛星で全球常時監視を実現する手段として、赤道上空軌道衛星群と、極軌道衛星群と、傾斜軌道衛星群の連携が効果的である。赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群では、軌道高度に依存するものの、最小では６機以上の衛星を均等配置することにより、直下視監視装置で赤道近傍域を網羅的に監視することができ、地球周縁監視装置で中緯度帯を網羅的に監視することができる。極軌道衛星は全周回極域を通過するので、極軌道衛星群では、１軌道面に最小で６機以上の衛星を均等配置することにより、直下視監視装置で極域近傍を網羅的に監視することができ、地球周縁監視装置で中緯度帯から高緯度帯にかけて監視することができる。傾斜軌道衛星群では、軌道高度と軌道傾斜角と衛星配置を最適化することにより、１２機以上の衛星により直下視監視装置で中緯度帯を常時監視でき、地球周縁監視装置で赤道上空と極域や高緯度帯上空の監視が可能となる。
【0064】
２４機以上の監視衛星群により全球の常時監視情報を取得した後に、リアルタイムで対処装置に対してデータ伝送する手段が必要となる。そこで本願では、軌道高度２０００ｋｍ以上の赤道上空軌道と極軌道とを飛翔するデータ中継衛星を経由して、対処装置にデータ伝送する。軌道高度２０００ｋｍ以上、３６０００ｋｍ以下を飛翔する衛星は一般に中軌道（ＭＥＯ）衛星と呼ばれ、赤道上空軌道高度３６０００ｋｍを飛翔する衛星が静止（ＧＥＯ）衛星である。静止衛星では経度方向に均等に配置した３機以上の衛星により、赤道から中緯度帯にかけて通信範囲を網羅することが可能となる。但し極域の通信視野確保が課題となる。
【0065】
そこで極軌道衛星と連携することにより、全球の常時通信回線確保が可能となる。
中緯度衛星では、バンアレン帯の悪影響を受けない軌道選定が必要となるが、少なくとも軌道高度２００００ｋｍ付近でＧＰＳ衛星群などの運用実績があり、軌道高度８０００ｋｍ付近で赤道上空通信衛星群の運用実績がある。
軌道高度は高いほど大気圏の通信視野が広がるので、少ない衛星数で全球を網羅できるというメリットがあるが、距離が遠いため通信に要する待ち時間に当たるレイテンシが大きいという課題がある。また打ち上げて所定高度に到達するまでに必要となる推薬量が多くなるため、衛星重量が重くなり、推薬タンクを装備した衛星が大型となり、同時打上げできる衛星数が少ないという課題がある。
中緯度衛星では、バンアレン帯の悪影響を受けない軌道選定が必要となるが、少なくとも軌道高度２００００ｋｍ付近でＧＰＳ衛星群などの運用実績があり、軌道高度８０００ｋｍ付近で赤道上空通信衛星群の運用実績がある。
軌道高度は高いほど大気圏の通信視野が広がるので、少ない衛星数で全球を網羅できるというメリットがあるが、距離が遠いため通信に要する待ち時間に当たるレイテンシが大きいという課題がある。また打ち上げて所定高度に到達するまでに必要となる推薬量が多くなるため、衛星重量が重くなり、推薬タンクを装備した衛星が大型となり、同時打上げできる衛星数が少ないという課題がある。
【0066】
軌道高度が低いとレイテンシが小さいので、飛翔体の発射を探知してから対処装置にデータ伝送するまでの時間が短時間になるというメリットがある。このメリットにより、打ち上げて所定高度に到達するまでの推薬量が少なくてよいので、衛星を小型軽量化しやすく、同時打上げできる衛星数が増えるので、機数が多くてもトータルコストが低減できる効果がある。但し全球を網羅するための衛星数が増えるという課題がある。
【0067】
軌道高度２０００ｋｍ以下の低軌道衛星、及び大気圏の空域、陸域、海域の対処装置との常時通信視野を確保するには、軌道高度８０００ｋｍのデータ中継衛星であれば、図２８に示すように、地心方向に対して直交２軸に±３０ｄｅｇの通信視野を持つ４機以上が同一軌道面で連携すればよい。軌道高度３６０００ｋｍでは、図２６に示すように、地心方向（＋Ｚ軸方向）に対して直交２軸（＋Ｘ軸、＋Ｙ軸）のまわりに±１０ｄｅｇの通信視野を持つ３機以上が同一軌道面で連携すればよい。なお複数の監視衛星が空間三角測量の原理により飛翔体の位置計測を実施するために、データ中継衛星が同時にリアルタイムデータ伝送可能な監視衛星数は２以上である。更に複数の飛翔体がほぼ同時に発射される場合も想定すると、６機程度の中緯度データ中継衛星が同一軌道面に配備され、監視衛星群や対処装置との通信視野がオーバーラップしていることが合理的である。
図２９は、軌道高度２００００ｋｍの赤道上空に６機のデータ中継衛星を配備した場合、極域が六角形で示される通信不能領域となることを示している。そこで、図２７に示すように、極軌道の１軌道面に同様に６機のデータ中継衛星を配備すれば、常に全球の常時通信回線が確保可能となる。
図２９は、軌道高度２００００ｋｍの赤道上空に６機のデータ中継衛星を配備した場合、極域が六角形で示される通信不能領域となることを示している。そこで、図２７に示すように、極軌道の１軌道面に同様に６機のデータ中継衛星を配備すれば、常に全球の常時通信回線が確保可能となる。
【0068】
飛翔体が長距離を飛行する場合に、監視衛星が発射探知した場所から、着弾が予想される領域近傍の対処装置に対してデータ伝送するために、複数のデータ中継衛星を経由するのが合理的な場合が発生する。データ中継衛星同士の遠距離通信においては、光通信により大容量通信するが合理的となる。第一のデータ中継衛星の任意の２機間、あるいは第二のデータ中継衛星の任意の２機間の光通信では、それぞれ同一軌道面内の同一高度を同期して飛翔しているので、衛星間の相対位置関係は時間変動しない。このため同一軌道面内の指向方向を変更して光通信が確立すれば、その後は指向方向を安定化させれば通信途絶なく大容量通信が可能となる。
【0069】
これに対して、第一のデータ中継衛星と第二のデータ中継衛星間の光通信においては、赤道上空衛星が経度方向に周回移動し、極衛星は緯度方向に周回移動するので、任意の２衛星の相対位置が多様なバリエーションが発生する。
【0070】
そこで、本願においては、図２１から図２５に示したように、同一軌道面内の衛星間光通信が可能な同一面内のＥｌｅｖａｔｉｏｎ視野変更範囲を設定し、地心軸のまわりにＡｚｉｍｕｔｈ回転することにより多様な視線方向の変更を可能とする。Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角度としては、静止衛星の場合は、同一軌道面内で地球の陰となる範囲を除き、衛星進行方向から地球方向に向けて８０ｄｅｇ程度の視野方向変更できることが最大範囲となる。静止軌道上の近傍衛星とはＥｌｅｖａｔｉｏｎ角約０ｄｅｇで通信でき、地球の陰になる際の遠方衛星とは約８０ｄｅｇで通信できる。この視野変更範囲を具備する第一のデータ中継衛星と第二のデータ中継衛星が、たまたま同一軌道面内に並んだ場合、任意の２機の衛星間通信が、同様の位置関係で実施可能となる。
【0071】
Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ角度としては、軌道高度が２００００ｋｍでは衛星進行方向から地球方向に向けて７２ｄｅｇ程度の視野方向変更できることが最大範囲となり、軌道高度が８０００ｋｍでは衛星進行方向から地球方向に向けて６３ｄｅｇ程度の視野方向変更できることが最大範囲となる。
【0072】
次に同一軌道面内にない２機の衛星間通信については、地球方向（＋Ｚ軸）のまわりにＡｚｉｍｕｔｈ回転させて適切なＥｌｅｖａｔｉｏｎ角を設定することにより、多様な相対位置関係において光通信が可能となる。また相対的な衛星が移動する間であっても、適切な２軸指向方向制御をすることにより通信途絶することなく光通信を継続可能となる。衛星間光通信では、双方の衛星の光通信の光軸を厳密に合わせる必要があるため、高い指向精度と安定度が必要となる。現状技術で１体１の光通信は実績があるが、１機の衛星が同時に多数衛星と光通信を継続した実施例がないため、複数機同時光通信を前提とする飛翔体対応システムでは、通信途絶が発生するリスクが残る。しかるに安全保障目的の飛翔体対応システムでは通信途絶した場合の影響が甚大となるため、確実なシステム形成のためには、光通信を同時に実施するクロスリンクは基本的に１対に限定するのが安全である。
【0073】
データ中継衛星間の通信は遠距離大容量通信になるので、光通信を採用するのが合理的であるが、多数の監視装置から１機のデータ中継衛星が同時に通信するには、電波通信を採用するのが合理的である。電波通信ではビーム広がり角を広めに設定することにより衛星移動に伴う通信途絶の耐性を向上することができ、データ中継衛星が複数の電波通信装置を同時に稼働することも可能である。またＧＰＳなどの測位衛星で実績があるように、同じアンテナから送受した複数監視衛星からの信号を識別して利用することも可能である。１機のデータ中継衛星から多数の対処装置にデータ伝送する場合も同様であり、１機の衛星が同時に多数の監視衛星、及び多数の対処装置と通信しても、電波通信により通信途
絶せずリアルタイム通信が可能となる。これは図１９に示した通りである。
絶せずリアルタイム通信が可能となる。これは図１９に示した通りである。
【0074】
なお対処装置に関しては、対処装置群が専用通信リンクで連接され、司令塔となる対処装置から指揮統制するのが合理的となる場合もある。例えば米国の事例では、Ｌｉｎｋ１６と呼ばれる通信回線が形成されており、例えばイージス艦に対して一括して監視衛星のデータを伝送して、Ｌｉｎｋ１６経由で複数アセットの対処行動を指揮統制するというアイデアもある。この場合はデータ中継衛星から対処装置への通信に光通信を採用するのが合理的となる。監視情報を他のデータ中継衛星から受信完了した後に、対処装置に光通信するのであれば、仮にデータ中継衛星間の光クロスリンクが途切れても、対処行動を実施可能である。これは図２０に示した通りである。
【0075】
また同時に複数対象との光通信のクロスリンクを維持する指向精度と安定度の衛星姿勢制御技術が確立した暁には、複数の光通信装置を監視衛星との通信ないし、対処装置との通信に利用することも可能となる。赤道上空衛星は地球を経度方向に１周回する間に太陽入射方向が南北軸のまわりに１周回するので、南北軸（Ｙ軸）のまわりに回動機能を持つ太陽電池パドルを設定するのが合理的である。これに対して極軌道衛星は地球を緯度方向に１周回する間に太陽入射方向がＥｌｅｖａｔｉｏｎ方向に１周回するのに加えて、軌道面の法線ベクトルがＡｚｉｍｕｔｈ方向に回転するため、赤道上空衛星と比較して太陽電池稼働効率が低下するという課題がある。固定型ないし１軸回動型の太陽電池パドルの場合は太陽電池パドルが大型化し、太陽電池稼働効率を向上するためには、２軸の回動機能を具備する必要がある。この課題を解決する手段として、太陽同期軌道を採用し、ドーンダスク軌道と呼ばれる常に軌道面の法線ベクトルが地球方向を指向する軌道を採用することにより、固定型太陽電池パドルを常に太陽方向に向けることが可能となる。太陽同期条件は軌道高度と軌道傾斜角の相関性を持ち、低軌道であるほど軌道傾斜角が９０度に近づくので低軌道（ＬＥＯ）衛星では極軌道となる。軌道高度５０００ｋｍ程度までは自然法則のみで太陽同期軌道とすることができるが、軌道傾斜角が９０からはなれるほど極域常時監視の制約が大きくなる。人為的に推進装置を動作させることにより、太陽同期条件を維持する軌道高度と軌道傾斜角の多様性を増やすことも可能であるが、推薬を要することになるので、最適条件の見極めはシステム設計方針に依存して決めることになる。
図３０は、太陽同期条件を維持する軌道高度と軌道傾斜とを示している。図３０には太陽８１０を示した。図３０には以下の（１）から（５）の５組を示している。
（１）軌道高度 約５０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１３９度、緯度 約４１度、
（２）軌道高度 約４０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１２３度、緯度 約５７度
（３）軌道高度 約３０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１１２度、緯度 約６８度
（４）軌道高度 約２０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１０５度、緯度 約７５度
（５）軌道高度 約１０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１００度、緯度 約８０度。
図３０は、太陽同期条件を維持する軌道高度と軌道傾斜とを示している。図３０には太陽８１０を示した。図３０には以下の（１）から（５）の５組を示している。
（１）軌道高度 約５０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１３９度、緯度 約４１度、
（２）軌道高度 約４０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１２３度、緯度 約５７度
（３）軌道高度 約３０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１１２度、緯度 約６８度
（４）軌道高度 約２０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１０５度、緯度 約７５度
（５）軌道高度 約１０００ｋｍ、軌道傾斜角 約１００度、緯度 約８０度。
【0076】
実施の形態３．
実施の形態３は、極軌道６機以上、赤道上空軌道６機以上、傾斜軌道１２機以上の合計２４機以上のシステムに関する。
実施の形態３は、極軌道６機以上、赤道上空軌道６機以上、傾斜軌道１２機以上の合計２４機以上のシステムに関する。
【0077】
実施の形態３では、地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置を具備する複数の監視衛星と地上設備により構成される監視システム３０００に関する。監視システム３０００は、６機以上の監視衛星が軌道傾斜角８０度以上を飛翔する極軌道衛星群と、１２機以上の監視衛星が軌道傾斜角１０度以上８０度以下の傾斜軌道を飛翔する傾斜軌道衛星群と、６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群と、により衛星コンステレーションを形成する。
【0078】
監視システム３０００について説明する。地心方向を指向する第一の監視装置による全球網羅性について説明する。極軌道衛星群は毎周回極域を通過するので、１軌道面で６機以上の衛星が交互に飛来することで、第一の監視装置による極域の常時監視が可能となる。但し中緯度から低緯度にかけて網羅性は確保できない。赤道上空衛星群では１軌道面で６機以上の衛星が交互に飛来することで、第一の監視装置による赤道近傍の常時監視が可能となる。但し中緯度から高緯度にかけて監視ができない。傾斜軌道衛星群では軌道高度と軌道傾斜角と第一の監視装置の視野設定と衛星機数の組合せにより膨大な多様性があるが、２機以上の衛星群により第一の監視装置による中緯度帯の観測網羅性が確保できることが判っている。但し極域は監視できず、赤道上空では常時監視できず網羅性が欠如する場合がある。監視システム３０００により、極軌道衛星群と赤道上空衛星群と傾斜軌道衛星群が相互補完することにより、第一の監視装置による全球網羅性を少ない衛星数で確保できるという効果がある。
【0079】
次に地球周縁を指向する第二の監視装置による全球上空網羅性について説明する。なおＨＧＶは打上げ後に地表高度１００ｋｍ以下程度を低空飛行することが知られているので、全球上空の高度範囲は打上げ後高度を下げるまでの最高高度に限定してよい。極軌道衛星群による第二の監視装置の視野範囲は極域付近通過時において北緯６０度以上と南緯６０度以上の高緯度帯を網羅できる。赤道上空衛星群による第二の監視装置の視野範囲は北半球と南半球の中緯度帯に広がり、軌道高度と軌道傾斜角を選ぶことにより監視する緯度範囲を設定することができる。傾斜軌道衛星群では極域上空と赤道上空を含めて広域に監視領域を確保できる。監視システム３０００により、極軌道衛星群と赤道上空衛星群と傾斜軌道衛星群が相互補完することにより、第二の監視装置による全球網羅性を少ない衛星数で確保できるという効果がある。ミニマム２４機の衛星により飛翔体の発射探知と飛翔途中の追跡が可能になるという効果がある。複数衛星による同時監視をして空間三角測量をすることにより飛翔体の位置座標を算出できると言う効果がある。
【0080】
第一の監視装置と第二の監視装置として、赤外センサを採用する場合、第一の監視装置は地心方向を指向し、地球の接線に至るまでの視野範囲を確保することにより、飛翔体発射時に噴射する高温プルームを検知可能である。第二の監視装置は地球周縁を指向し、魚眼カメラのように地心方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ軸のまわりに３６０度の視野範囲を持てば、瞬時視野範囲がリング状となり、衛星移動に伴い広域を網羅することが可能となる。地球周縁監視によれば、飛翔体が地球上空を飛翔時に、宇宙背景で監視ができるので、高温プルームほど高温ではない、噴射終了後の飛翔体の温度を検知可能となる。このため噴射終了後の飛翔経路の追跡が可能となる。ＨＧＶでは飛翔途中に再度推進装置を動作させて飛翔方向を変更することが知られており、第二の監視装置により飛翔途中の噴射検知と変更後の追跡が可能となる。
図３１は、第二の監視装置による監視を概念的に示す。
図３１は、第二の監視装置による監視を概念的に示す。
【0081】
＜第一の監視装置の網羅性の説明＞
図３２，図３３は、第一の監視装置の網羅性を示す。地表の赤道付近を網羅的に監視する目的で、赤道上空軌道に６機の衛星を均等配備する場合、地心方向を指向する第一の監視装置により、１機当たり経度６０度の監視範囲を網羅すれば地表赤道付近を常時監視することが可能となる。軌道高度が１０００ｋｍであれば、地心方向に対して経度方向に±６０度の視野範囲を持つ第一の監視装置を具備すればよい。経度６０度の中で、特定監視地点を限定できる場合には、視線方向の変更範囲が±６０度となる視野方向変更機能を具備してもよい。また経度６０度の全域を常時監視する必要がある場合には、複数の監視装置を１機の衛星に搭載してもよいし、衛星数を６機に限定せずに、監視装置の視野範囲に応じて同一軌道面の衛星機数を増やしてもよい。地表面の赤道付近を面的に網羅して常時監視を実現するためには同一軌道の前後を飛翔する衛星との監視領域のオーバーラップも必要になることから、８機以上の衛星を配備すればシステム構築が容易になる。また軌道高度を高高度にすれば、監視装置の視野範囲を狭めた成立解も見出すことができる。
図３２，図３３は、第一の監視装置の網羅性を示す。地表の赤道付近を網羅的に監視する目的で、赤道上空軌道に６機の衛星を均等配備する場合、地心方向を指向する第一の監視装置により、１機当たり経度６０度の監視範囲を網羅すれば地表赤道付近を常時監視することが可能となる。軌道高度が１０００ｋｍであれば、地心方向に対して経度方向に±６０度の視野範囲を持つ第一の監視装置を具備すればよい。経度６０度の中で、特定監視地点を限定できる場合には、視線方向の変更範囲が±６０度となる視野方向変更機能を具備してもよい。また経度６０度の全域を常時監視する必要がある場合には、複数の監視装置を１機の衛星に搭載してもよいし、衛星数を６機に限定せずに、監視装置の視野範囲に応じて同一軌道面の衛星機数を増やしてもよい。地表面の赤道付近を面的に網羅して常時監視を実現するためには同一軌道の前後を飛翔する衛星との監視領域のオーバーラップも必要になることから、８機以上の衛星を配備すればシステム構築が容易になる。また軌道高度を高高度にすれば、監視装置の視野範囲を狭めた成立解も見出すことができる。
【0082】
図３４は、極軌道衛星の監視範囲の模式図を示す。同様の考え方により、軌道傾斜角８０度以上の極軌道において、同一軌道面に６機以上の衛星を均等配分で飛翔させ、軌道高度１０００ｋｍから、第一の監視装置により地心方向から進行方向に対して±６０度の視野範囲を確保すれば、地表で当該軌道面上にある円周状に常時監視が可能となる。極軌道衛星は全ての周回において極域を通過するため、６機を均等配備した軌道面が一面あれば、地球自転に伴う軌道面の対地移動により、極域の常時監視が実現できる。
【0083】
図３５は、極軌道衛星の監視範囲の模式図を示す。軌道傾斜角４５度程度に設定した傾斜軌道を高度２０００ｋｍ程度で飛翔する１２機以上の衛星により、中緯度帯を網羅的に監視可能な衛星コンステレーションが知られている。機数が増加すれば、軌道高度１０００ｋｍでも中緯度帯の網羅的な監視が可能である。
【0084】
図３６は、第一の監視装置の網羅性を示す。赤道上空衛星群と、極軌道衛星群と、傾斜軌道衛星群とは、いずれも単独で全球を網羅することはできないが、３つの衛星群を組み合わせることにより第一の監視装置による全球の網羅的常時監視が可能になるという効果がある。また最小衛星数２４機で全球を網羅できるので、システム整備コストを低減できるという効果がある。この結果として第一の赤外センサにより飛翔体の発射探知が可能となる。また第二の赤外センサにより飛翔体の噴射終了後飛翔段階の温度検知をすることにより、飛行追跡が可能となる。また複数衛星が同時に監視可能な領域においては、空間三角測量の原理により飛翔体の位置座標を導出することが可能となる。
【0085】
＜第二の監視装置の網羅性の説明＞
図３７，図３８は、第二の監視装置の網羅性を説明する図である。次に地球周縁を指向する第二の監視装置の視野範囲の網羅性を示す。赤道上空衛星では、北半球の中緯度帯と南半球の中緯度帯が視野範囲となり、赤道を周回することにより中緯度帯がリング状に監視領域として網羅される。
図３７，図３８は、第二の監視装置の網羅性を説明する図である。次に地球周縁を指向する第二の監視装置の視野範囲の網羅性を示す。赤道上空衛星では、北半球の中緯度帯と南半球の中緯度帯が視野範囲となり、赤道を周回することにより中緯度帯がリング状に監視領域として網羅される。
【0086】
図３９，図４０は極軌道衛星を示す。極軌道衛星において、北極付近通過時において北緯６０度付近、南極通過時において南緯６０度付近を視野範囲とし、南北方向に飛翔することにより赤道から見てリング状に視野領域が形成される。なお軌道面が一面であっても、地球自転の効果により監視領域が時間経過とともに移動する。第二の監視装置が魚眼カメラのように地心方向に対してＡｚｉｍｕｔｈ軸のまわりに３６０度の視野範囲を持てば、一機の衛星が北極から北緯６０度付近をリング状に網羅することなる。極軌道衛星では毎周回極域を通過するので、軌道面が単一であっても、６機以上の衛星が交互に飛来することにより、北緯６０度付近と南緯６０度付近は常時網羅されることになる。また極域通過前後の前方視と後方視により６０度以上の高緯度帯は常時網羅されることになる。
【0087】
図４１，図４２は傾斜軌道衛星における第二の監視装置の視野を示す。傾斜軌道衛星における第二の監視装置の視野は、たすき掛け状にリングを描き、極域上空、赤道付近上空を含めて形成される。更に傾斜軌道衛星群は経度方向に均等に形成されるため、傾斜軌道衛星群により形成される視野範囲はほぼ全球を網羅する状態となる。
【0088】
図４３は、第二の監視装置による全球網羅性を示す。図４３では第二の監視装置に角度を付した衛星のみ監視視野を示している。実際には図３７に示すように、監視視野が地球表面を監視可能な領域が地球表面に帯状にできる。赤道上空衛星群と極軌道衛星群と傾斜軌道衛星群の第二の監視装置による視野範囲を合わせることにより全球網羅性が確保され、更に同時に複数の衛星の視野が重なるので空間三角測量による立体視が可能となり、飛翔位置座標を算出することが可能となる。
【0089】
実施の形態３の監視システム３０００では、以下のようである。
監視システム３０００は、地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置を具備する複数の監視衛星と地上設備とを備える。６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群として衛星コンステレーションを形成する。この監視システム３０００では、軌道が楕円軌道であって、第二の監視装置の監視範囲を遠地点付近で高緯度側に拡大し、近地点付近で低緯度側に拡大する。
図４４、図４５は、軌道緯度と地球接線との関係を示す。
この監視システム３０００によれば、
軌道高度約４００ｋｍで北緯２０度の接線方向を、
軌道高度約１０００ｋｍで北緯３０度の接線方向を、
軌道高度約２０００ｋｍで北緯４０度の接線方向を、
軌道高度約３６００ｋｍで北緯５０度の接線方向を、
軌道高度約１２８００ｋｍで北緯６０度の接線方向を、
それぞれ宇宙背景で監視することができる。
そこで赤道上空で楕円軌道を採用して、高緯度上限を遠地点で、低緯度下限を近地点で監視するよう設定すれば、所望の監視範囲を網羅できることになる。赤道上空衛星群を順番に番号を付与した場合に、奇数号機を遠地点、偶数号機を近地点となるよう軌道面を交互に設定すれば、合理的に観測範囲を拡大できる。なお楕円軌道の長径は軌道面内で回転するので、特定監視領域を特定の地方時（ＬＳＴ：Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ）で監視するためには、当該ＬＳＴにおいて適切な位置に長径を配置し、凍結軌道化することにより監視範囲を維持できる。なお凍結軌道化を自然現象のみで実現するのは軌道パラメータの制約が大きいが、推進系を動作させることで、自由度の高いパラメータ設定が可能となる。
監視システム３０００は、地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置を具備する複数の監視衛星と地上設備とを備える。６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群として衛星コンステレーションを形成する。この監視システム３０００では、軌道が楕円軌道であって、第二の監視装置の監視範囲を遠地点付近で高緯度側に拡大し、近地点付近で低緯度側に拡大する。
図４４、図４５は、軌道緯度と地球接線との関係を示す。
この監視システム３０００によれば、
軌道高度約４００ｋｍで北緯２０度の接線方向を、
軌道高度約１０００ｋｍで北緯３０度の接線方向を、
軌道高度約２０００ｋｍで北緯４０度の接線方向を、
軌道高度約３６００ｋｍで北緯５０度の接線方向を、
軌道高度約１２８００ｋｍで北緯６０度の接線方向を、
それぞれ宇宙背景で監視することができる。
そこで赤道上空で楕円軌道を採用して、高緯度上限を遠地点で、低緯度下限を近地点で監視するよう設定すれば、所望の監視範囲を網羅できることになる。赤道上空衛星群を順番に番号を付与した場合に、奇数号機を遠地点、偶数号機を近地点となるよう軌道面を交互に設定すれば、合理的に観測範囲を拡大できる。なお楕円軌道の長径は軌道面内で回転するので、特定監視領域を特定の地方時（ＬＳＴ：Ｌｏｃａｌ Ｓｕｎ Ｔｉｍｅ）で監視するためには、当該ＬＳＴにおいて適切な位置に長径を配置し、凍結軌道化することにより監視範囲を維持できる。なお凍結軌道化を自然現象のみで実現するのは軌道パラメータの制約が大きいが、推進系を動作させることで、自由度の高いパラメータ設定が可能となる。
【0090】
また実施の形態３の監視システム３０００では、軌道が凍結軌道であってもよい。
【0091】
また実施の形態３の監視システム３０００は以下の構成でもよい。監視システム３０００は、地球表面を指向する第一の監視装置と、地球周縁を指向する第二の監視装置を具備する複数の監視衛星と、地上設備とを備える。監視システム３０００では、６機以上の監視衛星が、軌道傾斜角１０度未満で赤道上空を飛翔する赤道上空衛星群として衛星コンステレーションを形成する。監視システム３０００では、軌道が楕円軌道であって、第二の監視装置の監視範囲を軌道最北端において北半球高緯度側、及び南半球低緯度側に、軌道最南端において南半球高緯度側、及び北半球低緯度側に拡大する。
【0092】
また監視システム３０００では、軌道面の法線ベクトルが地球の自転と同期してもよい。
【0093】
実施の形態１から実施の形態３に登場した衛星は、すべて、地球に位置する制御装置、あるいは、管制装置によって制御される。
【0094】
以上、実施の形態１から実施の形態３について説明した。これらの実施の形態のうち、２つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【0095】
１００，１０１，１０２，１０３ 監視衛星、１１０ 第一の監視装置、１２０ 第二の監視装置、１１Ｓ ＋Ｘ＋Ｙセンサ、１２Ｓ ＋Ｘ－Ｙセンサ、１３Ｓ －Ｘ＋Ｙセンサ、１４Ｓ－Ｘ－Ｙセンサ、１５Ｓ 直下監視センサ、２１Ｓ ＋Ｙセンサ、２２Ｓ －Ｙセンサ、３１Ｓ ＋Ｘセンサ、３２Ｓ ＋Ｙセンサ、３３Ｓ －Ｙセンサ、３４Ｓ 直下監視センサ、４１Ｃ 通信装置、５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃ，５４Ｃ，５５Ｃ，５６Ｃ 通信装置、７１ 光通信、７２ 電波通信、２０１，２０２ 通信衛星、２１１ 第一のデータ中継衛星、２１２ 第二のデータ中継衛星、２１３ 第二のデータ中継衛星、２２０Ｃ 光通信装置、２３０Ｃ 通信装置、３００ 地上設備、３１０，３２０ 対処装置、３３０ 通信回線、３３３ 飛翔体、４００ 地球、５０１，５０２，５０３ 監視システム、６００ 衛星情報伝送システム、７００ 飛翔体対応システム、３０００ 監視システム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】