特許 7624512 エンドツーエンドリレーを使用したレーダ

(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】2025-01-22

(45)【発行日】2025-01-30

(54)【発明の名称】エンドツーエンドリレーを使用したレーダ

(51)【国際特許分類】

   H04B 7/185 20060101AFI20250123BHJP

   H01Q 25/00 20060101ALI20250123BHJP

   H01Q 1/28 20060101ALI20250123BHJP

   H04B 7/08 20060101ALI20250123BHJP

   G01S 13/90 20060101ALI20250123BHJP

   H04B 7/10 20170101ALI20250123BHJP

【ＦＩ】

H04B7/185

H01Q25/00

H01Q1/28

H04B7/08 802

G01S13/90 176

H04B7/10 B

【請求項の数】 28

(21)【出願番号】P 2023528596

(86)(22)【出願日】2020-11-17

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-29

(86)【国際出願番号】 US2020060922

(87)【国際公開番号】W WO2022108577

(87)【国際公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-10-27

(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】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】ミラー，クレイグ，エイ．

(72)【発明者】

【氏名】ハンシャリック，デイビッド，ジェイ．

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２０／２１４６７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第１０５７４３３８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】米国特許出願公開第２００７／００９０９９０（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／１８５

Ｈ０１Ｑ ２５／００

Ｈ０１Ｑ １／２８

Ｈ０４Ｂ ７／０８

Ｇ０１Ｓ １３／９０

Ｈ０４Ｂ ７／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

衛星（１２０）を使用して撮像するための方法であって、
衛星アクセスノード（１３０）においてリターンダウンリンク信号（１３３）を受信することであって、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、地理的領域を照射する前記衛星のアンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）によって受信されたリターンアップリンク信号（１７３）の複合体を含む、受信することと、
複数のビーム信号（４２５）を取得するために複数のビーム重みセット（４３３）に従って前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することであって、前記複数のビーム重みセット（４３３）は、それぞれの複数のビームカバレッジパターン（５１２）に対応し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することは、第１のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第１のサブセットを取得するために、前記リターンダウンリンク信号（１３３）の第１の持続時間に対応する前記リターンダウンリンク信号（１３３）の信号データの第１のセットを、第１のビーム重みセット（４３４）を前記第１の持続時間に対応する前記信号データの第１のセットに適用することによって処理することと、第２のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第２のサブセットを取得するために、前記信号データの第１のセットに第２のビーム重みセット（４３４）を適用することによって、前記第１の持続時間に対応する前記信号データの第１のセットを処理することと、を含み、前記第１のビームカバレッジパターン（５１０）は、第１の偏波及び第１の周波数範囲に関連付けられた第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含み、前記第２のビームカバレッジパターン（５１０）は、前記第１の偏波及び前記第１の周波数範囲に関連付けられた第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含み、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）からオフセット（５２０）される、処理することと、
前記複数のビーム信号（４２５）に対応する画像ピクセル値を含む前記照射された地理的領域の画像（４６０）を取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）を処理することと、を含む、方法。

【請求項2】

前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のうちの各ビームカバレッジエリア（５１５）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のうちの対応するビームカバレッジエリア（５１５）と部分的に重複する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記照射された地理的領域の前記画像（４６０）を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第１のサブセットから画像データ点の第１のセットを生成することと、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第２のサブセットから画像データ点の第２のセットを生成することと、
前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）及び前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のビーム位置情報に基づいて前記画像ピクセル値をピクセル位置に割り当てることによって、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセット（５２０）に従って、前記画像データ点の第１のセットと前記画像データ点の第２のセットとを組み合わせることと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記複数のビーム重みセット（４３４）に従って前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することは、
前記第１のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第３のサブセットを取得するために、第３のビーム重みセット（４３４）に従って、前記リターンダウンリンク信号（１３３）の第２の持続時間に対応する信号データの第２のセットを処理することと、
前記第２のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第４のサブセットを取得するために、第４のビーム重み（４３４）セットに従って、前記信号データの第２のセットを処理することと、を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記照射された地理的領域の前記画像（４６０）を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
ビーム信号の第１のフィルタリングされたサブセットを取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）の前記第１及び第３のサブセットをフィルタリングすることと、
前記ビーム信号の第１のフィルタリングされたサブセットから画像データ点の第１のセットを生成することと、
ビーム信号の第２のフィルタリングされたサブセットを取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）の前記第２及び第４のサブセットをフィルタリングすることと、
前記ビーム信号の第２のフィルタリングされたサブセットから画像データ点の第２のセットを生成することと、
前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセットに従って、前記画像データ点の第１のセットと前記画像データ点の第２のセットとを組み合わせることと、を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記照射された地理的領域の前記画像を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第３のサブセットから画像データ点の第３のセットを生成することと、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第４のサブセットから画像データ点の第４のセットを生成することと、
画像データ点の第１のフィルタリングされたセットを取得するために、前記画像データ点の第１及び第３のセットをフィルタリングすることと、
画像データ点の第２のフィルタリングされたセットを取得するために、前記画像データ点の第２及び第４のセットをフィルタリングすることと、
前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセット（５２０）に従って、前記画像データ点の第１のフィルタリングされたセットと前記画像データ点の第２のフィルタリングされたセットとを組み合わせることと、を含む、請求項４に記載の方法。

【請求項7】

前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、複数のリターンダウンリンク信号（１３３）を含み、前記複数のリターンダウンリンク信号（１３３）の各々は、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の供給装置（１２８）によって受信されるリターンアップリンク信号（１７３）に対応する、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項8】

前記リターンダウンリンク信号（１３３）を受信することは、
それぞれの複数の衛星アクセスノード（１３０）において複数のリターンダウンリンク信号（１３３）を受信することを含み、前記複数のリターンダウンリンク信号（１３３）の各々は、前記リターンアップリンク信号（１７３）のうちの１つ以上の複合体を含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記複数のビームカバレッジパターンの各々（５１０）は、複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記衛星は、ビーコン信号を送信し、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数の供給装置（１２８）において受信された前記ビーコン信号のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記衛星アクセスノード（１３０）は、順方向アップリンク信号（１３２）を送信し、前記衛星（１２０）は、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数の順方向ダウンリンク供給装置（１２８）を介して前記順方向アップリンク信号（１３２）を中継し、前記衛星（１２０）は、前記アンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）において受信された前記中継された順方向リンク信号のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記順方向アップリンク信号（１３３）は、前記地理的領域内の複数のユーザ端末（１５０）への送信のための複数の順方向ユーザデータストリームを含む、請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記衛星（１２０）は、第１の衛星（１２０）であり、１つ以上の第２の衛星（１２２）は、前記地理的領域にわたってそれぞれの照射信号（１４５）を送信し、前記第１の衛星（１２０）は、前記第１の衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）において受信された前記照射信号（１４５）のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記第１の衛星（１２０）は、静止（ＧＥＯ）衛星であり、前記１つ以上の第２の衛星（１２２）の各々は、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星Wである、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

衛星（１２０）を使用して撮像する撮像システムであって、
リターンダウンリンク信号（１３３）を受信するように構成された衛星アクセスノード（１３０）であって、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、地理的領域を照射する前記衛星のアンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）によって受信されたリターンアップリンク信号（１７３）の複合体を含む、衛星アクセスノード（１３０）と、
少なくとも１つのプロセッサ（６３０）と、を備え、前記少なくとも１つのプロセッサ（６３０）は、
複数のビーム信号（４２５）を取得するために複数のビーム重みセット（４３３）に従って前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することであって、前記複数のビーム重みセット（４３３）は、それぞれの複数のビームカバレッジパターン（５１２）に対応し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することは、第１のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第１のサブセットを取得するために、前記リターンダウンリンク信号（１３３）の第１の持続時間に対応する前記リターンダウンリンク信号（１３３）の信号データの第１のセットを、第１のビーム重みセット（４３４）を前記第１の持続時間に対応する前記信号データの第１のセットに適用することによって処理することと、第２のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第２のサブセットを取得するために、前記信号データの第１のセットに第２のビーム重みセット（４３４）を適用することによって、前記第１の持続時間に対応する前記信号データの第１のセットを処理することと、を含み、前記第１のビームカバレッジパターン（５１０）は、第１の偏波及び第１の周波数範囲に関連付けられた第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含み、前記第２のビームカバレッジパターン（５１０）は、前記第１の偏波及び前記第１の周波数範囲に関連付けられた第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含み、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）からオフセット（５２０）される、処理することと、
前記複数のビーム信号（４２５）に対応する画像ピクセル値を含む前記照射された地理的領域の画像（４６０）を取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）を処理することと、を行うように構成されている、撮像システム。

【請求項16】

前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のうちの各ビームカバレッジエリア（５１５）は、前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のうちの対応するビームカバレッジエリア（５１５）と部分的に重複する、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項17】

前記照射された地理的領域の前記画像（４６０）を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第１のサブセットから画像データ点の第１のセットを生成することと、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第２のサブセットから画像データ点の第２のセットを生成することと、
前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）及び前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）のビーム位置情報に基づいて前記画像ピクセル値をピクセル位置に割り当てることによって、前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセット（５２０）に従って、前記画像データ点の第１のセットと前記画像データ点の第２のセットとを組み合わせることと、を含む、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項18】

前記複数のビーム重みセット（４３３）に従って前記リターンダウンリンク信号（１３３）を処理することは、
前記第１のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第３のサブセットを取得するために、第３のビーム重みセット（４３４）に従って、前記リターンダウンリンク信号（１３３）の第２の持続時間に対応する信号データの第２のセットを処理することと、
前記第２のビームカバレッジパターン（５１０）に対応する前記複数のビーム信号（４２５）の第４のサブセットを取得するために、第４のビーム重みセット（４３４）に従って、前記信号データの第２のセットを処理することと、を含む、請求項１５に記載の撮像システム。

【請求項19】

前記照射された地理的領域の前記画像を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
ビーム信号（４２５）の第１のフィルタリングされたサブセットを取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）の前記第１及び第３のサブセットをフィルタリングすることと、
前記ビーム信号（４２５）の第１のフィルタリングされたサブセットから画像データ点の第１のセットを生成することと、
ビーム信号（４２５）の第２のフィルタリングされたサブセットを取得するために、前記複数のビーム信号（４２５）の前記第２及び第４のサブセットをフィルタリングすることと、
前記ビーム信号（４２５）の第２のフィルタリングされたサブセットから画像データ点の第２のセットを生成することと、
前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセット（５２０）に従って、前記画像データ点の第１のセットと前記画像データ点の第２のセットとを組み合わせることと、を含む、請求項１８に記載の撮像システム。

【請求項20】

前記照射された地理的領域の前記画像（４６０）を取得するために前記複数のビーム信号（４２５）を処理することは、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第３のサブセットから画像データ点の第３のセットを生成することと、
前記複数のビーム信号（４２５）の前記第４のサブセットから画像データ点の第４のセットを生成することと、
画像データ点の第１のフィルタリングされたセットを取得するために、前記画像データ点の第１及び第３のセットをフィルタリングすることと、
画像データ点の第２のフィルタリングされたセットを取得するために、前記画像データ点の第２及び第４のセットをフィルタリングすることと、
前記第２の複数のビームカバレッジエリア（５１５）と前記第１の複数のビームカバレッジエリア（５１５）との間の前記オフセット（５２０）に従って、前記画像データ点の第１のフィルタリングされたセットと前記画像データ点の第２のフィルタリングされたセットとを組み合わせることと、を含む、請求項１８に記載の撮像システム。

【請求項21】

前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、複数のリターンダウンリンク信号（１３３）を含み、前記複数のリターンダウンリンク信号（１３３）の各々は、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の供給装置（１２８）によって受信されるリターンアップリンク信号（１７３）に対応する、請求項１５～２０のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項22】

前記リターンダウンリンク信号（１３３）を受信することは、
それぞれの複数の衛星アクセスノード（１３０）において複数のリターンダウンリンク信号（１３３）を受信することを含み、前記複数のリターンダウンリンク信号（１３３）の各々は、前記リターンアップリンク信号（１７３）のうちの１つ以上の複合体を含む、請求項１５～２０のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項23】

前記複数のビームカバレッジパターンの各々（５１０）は、複数のビームカバレッジエリア（５１５）を含む、請求項１５～２２のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項24】

前記衛星は、ビーコン信号を送信し、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数の供給装置（１２８）において受信された前記ビーコン信号のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１５～２０のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項25】

前記衛星アクセスノード（１３０）は、順方向アップリンク信号（１３２）を送信し、前記衛星（１２０）は、前記衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数の順方向ダウンリンク供給装置（１２８）を介して前記順方向アップリンク信号（１３２）を中継し、前記衛星（１２０）は、前記アンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）において受信された前記中継された順方向リンク信号のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１５～２３のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項26】

前記順方向アップリンク信号（１３２）は、前記地理的領域内の複数のユーザ端末（１５０）への送信のための複数の順方向ユーザデータストリームを含む、請求項２５に記載の撮像システム。

【請求項27】

前記衛星（１２０）は、第１の衛星（１２０）であり、１つ以上の第２の衛星（１２２）は、前記地理的領域にわたってそれぞれの照射信号（１４５）を送信し、前記第１の衛星（１２０）は、前記第１の衛星（１２０）の前記アンテナアレイ（１２７）の複数のリターンアップリンク供給装置（１２８）において受信された前記照射信号（１４５）のそれぞれの反射を中継し、前記リターンダウンリンク信号（１３３）は、前記中継されたそれぞれの反射を含む、請求項１５～２３のいずれか一項に記載の撮像システム。

【請求項28】

前記第１の衛星（１２０）は、静止（ＧＥＯ）衛星であり、前記１つ以上の第２の衛星（１２２）の各々は、低地球軌道（ＬＥＯ）衛星である、請求項２７に記載の撮像システム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

以下は、概して、ビームフォーミングされたアンテナシステムに関し、より具体的には、マルチスタティック合成開口レーダに関する。衛星通信システムなど、一部のビームフォーミングされたアンテナシステムでは、受信デバイスは、供給アレイの供給要素のセットの各々において信号を受信するように構成されたアンテナを含み得る。供給要素信号のセットは、受信ビームフォーミング構成に従って処理することができ、該構成は、供給要素信号のそれぞれの信号に位相シフト又は振幅スケーリングを適用することを含み得る。処理は、一部の例では、種々のスポットビームカバレッジエリアに対応するスポットビーム信号を生成することに関連し得、これにより、アンテナのサービスカバレッジエリアにわたる通信リソースの種々の割り振りをサポートすることができる。

【発明の概要】

【0002】

説明される技術は、マルチスタティック合成開口レーダをサポートする改善された方法、システム、デバイス、及び装置に関する。一部の例では、アンテナは、衛星、飛行機、無人航空機（ＵＡＶ）、又はサービスカバレッジエリアにわたる通信サービス若しくは他の受信能力をサポートする何らかの他のタイプのデバイスなどのビークルに含まれ得る。アンテナは、供給要素のセットを有する供給アレイを含むことができ、供給要素の各々は、それぞれの供給要素において受信されたエネルギーに対応する供給要素信号に関連付けられ得る。代替的に、デバイスは、対応する供給アレイ（例えば、同じ又は異なる供給アレイ）を介して供給アレイにおいて受信された信号を中継することができる。地上システム（例えば、複数のアクセスノード端末）は、中継信号を受信することができる。受信処理システムは、信号（例えば、供給要素信号又はアクセスノード信号）、又は他の関係するシグナリングを受信し、指向性受信をサポートするために種々のビームフォーミング技術を実行することができる。

【0003】

リアルタイム通信をサポートするために、受信処理システムは、第１のビームフォーミング構成に従って、供給要素信号などの受信されたシグナリングを処理して、１つ以上のスポットビーム信号を生成することができる。スポットビーム信号の各々は、アンテナのそれぞれのスポットビームに対応することができ、一部の例では、複数のスポットビーム（例えば、スポットビームカバレッジエリア）のそれぞれのスポットビームに対してスケジューリングされた通信を含むことができる。

【0004】

マルチスタティック合成開口レーダをサポートするために、受信処理システムは、ビーム信号のセットを生成するために、各々が１つ以上のレーダ画像ピクセルビームを含むビームカバレッジパターンに対応する、複数のビーム重みセットに従って（例えば、ある持続時間の間）供給要素信号を処理することができる。供給要素信号は、反射された照明信号（例えば、ビーコン信号、通信信号）からの信号エネルギー、又は受動的に受信された信号エネルギー（例えば、対応する照明信号を伴わない）を表すことができる。供給要素信号を処理することから取得されたビーム信号の複数のセットは、次いで、画像ピクセル値を取得するために処理され、画像ピクセル値は、画像を取得するために組み合わせられ得る。供給要素信号の処理は、照明源を考慮に入れてもよく、照明源は、供給要素信号の受信機又はリレーと同じであってもよく、場合によっては、異なる送信機であってもよい。場合によっては、供給要素信号の複数のセット（例えば、それぞれが持続時間に対応する）を処理し、組み合わせて、画像を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】図１Ａは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする通信システムの図を示す。図１Ｂは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする衛星のアンテナアセンブリを示す。図１Ｃは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートするアンテナアセンブリの供給アレイアセンブリを示す。

【図2】図２Ａ～図２Ｄは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする供給アレイアセンブリを有するアンテナアセンブリのアンテナ特性の例を示す。

【図3】図３Ａ及び図３Ｂは、本明細書で開示する例による、ネイティブアンテナパターン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ためのビームフォーミングの一例を示す。

【図4】図４は、本明細書で開示する例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする受信処理システムの一例を示す。

【図5】図５は、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする複合ビームカバレッジパターンの一例を示す。

【図6】図６は、本明細書で開示する例によるマルチスタティック合成開口レーダのための技術をサポートするデバイスを含むシステムの図を示す。

【図7】図７は、本明細書で開示する例によるマルチスタティック合成開口レーダのための技術をサポートするプロセスフローを示す。

【発明を実施するための形態】

【0006】

本明細書で説明される技術によるシステムは、マルチスタティック合成開口レーダの種々の例をサポートし得る。例えば、供給アレイアンテナは、衛星、飛行機、無人航空機（ＵＡＶ）、又はサービスカバレッジエリアにわたって通信サービス若しくは他の受信能力をサポートする何らかの他のタイプのデバイスなどのビークルに含まれ得る。アンテナは、供給要素のセットを有する供給アレイを含むことができ、信号受信をサポートするために、供給要素の各々は、それぞれの供給要素において受信されたエネルギーに対応する供給要素信号に関連付けられ得る。代替的に、デバイスは、対応する供給アレイ（例えば、同じ又は異なる供給アレイ）を介して供給アレイにおいて受信された信号を中継することができる。地上システム（例えば、複数のアクセスノード端末）は、中継信号を受信することができる。受信処理システムは、信号（例えば、供給要素信号又はアクセスノード端末信号）を受信し、指向性受信をサポートするために種々のビームフォーミング技術を実行することができる。受信処理システムの構成要素は、１つ以上の地上局に含まれてもよく、又は衛星若しくは他のビークルに含まれてもよく、該ビークルは、処理されている供給要素信号に関連付けられたアンテナを含んでよく、含まなくてもよい。一部の例では、受信処理システムの構成要素は、ビークルと地上セグメントとの間に分散された構成要素を含む、２つ以上のデバイスの間に分散され得る。

【0007】

本明細書で説明する種々の態様によれば、複数の供給信号又はアクセスノード端末信号は、撮像領域内の画像点の異なるセットを取得するために、複数のビーム重みセットに従って処理され得る。供給信号又はアクセスノード端末信号は、能動的に送信された信号の反射（例えば、反射ビーコン信号、反射通信信号）、又は受動的に収集された信号（例えば、他の通信信号、熱放射、又は他の信号の放射又は反射）を含み得る。画像点のセットは、マルチスタティック合成開口レーダ画像に組み合わされ得る。

【0008】

本明細書は、マルチスタティック合成開口レーダのための技術の種々の例を提供し、かかる例は、本明細書で説明する原理による例の範囲、適用可能性、又は構成の限定ではない。むしろ、以下の説明は、本明細書で説明される原理の実施形態を実装するのを可能にする説明を当業者に提供するであろう。要素の機能及び配置において様々な変更が行われてもよい。

【0009】

したがって、本明細書で開示される例による種々の実施形態は、必要に応じて、種々の手順又は構成要素を省略、置換、又は追加し得る。例えば、方法は、説明した順序とは異なる順序で実行され得ること、及び種々のステップが追加、省略、又は組み合わされ得ることを理解されたい。また、特定の実施例に関して説明される態様及び要素は、様々な他の実施例において組み合わされてもよい。また、以下のシステム、方法、デバイス、及びソフトウェアは、個別に又は集合的に、より大きいシステムの構成要素であってもよく、他の手順が、それらのアプリケーションに優先するか、又は他の方法でそれらのアプリケーションを修正してもよいことを理解されたい。

【0010】

図１Ａは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする衛星システム１００の図を示している。衛星システム１００は、宇宙セグメント１０１及び地上セグメント１０２を含むいくつか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を含み得る。地上セグメント１０２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）、及びネットワークオペレーションセンター（ＮＯＣ）又は他の中央処理センター若しくはデバイス、並びに衛星及びゲートウェイ端末指揮センターなどのネットワークデバイス１４１を含み得る。一部の例では、地上セグメント１０２はまた、衛星１２０を介して通信サービスを提供されるユーザ端末１５０を含み得る。

【0011】

種々の例では、衛星１２０は、サービスカバレッジエリア内に配置された１つ以上のアクセスノード端末１３０及び／又は種々のユーザ端末１５０の間の無線通信をサポートするように構成され得、これは、一部の例では、衛星１２０の主要なタスク又はミッションであり得る。一部の例では、衛星１２０は、情報収集のために構成され得、（例えば、データ収集又は受信ミッションにおける）電磁データ、光学データ、熱データ、又は他のデータの地理的分布を検出するための種々のセンサを含み得る。一部の例では、衛星１２０は、地上デバイスに対するその軌道位置が比較的固定されるか、又は動作許容範囲若しくは他の軌道窓内（例えば、軌道スロット内）に固定されるように、静止軌道に展開され得る。他の実施例では、衛星１２０は任意の適切な軌道（例えば、低地球軌道（ＬＥＯ）、中地球軌道（ＭＥＯ）など）で動作し得る。

【0012】

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））、フェーズドアレイ供給反射器（ＰＡＦＲ）アンテナ、又は（例えば、通信若しくはブロードキャストサービス、又はデータ収集サービスの）信号の受信若しくは送信のための当技術分野で知られている任意の他の機構などのアンテナアセンブリ１２１を使用することができる。通信サービスをサポートするとき、衛星１２０は、１つ以上のアクセスノード端末１３０から順方向アップリンク信号１３２を受信し、対応する順方向ダウンリンク信号１７２を１つ以上のユーザ端末１５０に提供し得る。衛星１２０はまた、１つ以上のユーザ端末１５０からリターンアップリンク信号１７３を受信し、対応するリターンダウンリンク信号１３３を１つ以上のアクセスノード端末１３０に転送することができる。種々の物理層送信変調及びコーディング技術（例えば、適応コーディング及び変調（ＡＣＭ））が、アクセスノード端末１３０又はユーザ端末１５０の間の信号の通信のために衛星１２０によって使用され得る。

【0013】

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を介して通信又は他の信号受信をサポートすることができ、これは、サービスビーム、衛星ビーム、又は任意の他の適切な用語で称され得る。信号は、スポットビーム１２５の空間電磁放射パターンに従ってアンテナアセンブリ１２１を介して渡すことができる。通信サービスをサポートする場合、スポットビーム１２５は、１つの周波数又は連続した周波数範囲などの単一の搬送波を使用することができ、これはまた、単一の偏波に関連付けられ得る。一部の例では、スポットビーム１２５は、ユーザ端末１５０のみをサポートするように構成され得、その場合、スポットビーム１２５は、ユーザスポットビーム又はユーザビーム（例えば、ユーザスポットビーム１２５－ａ）と称され得る。例えば、ユーザスポットビーム１２５－ａは、衛星１２０とユーザ端末１５０との間の１つ以上の順方向ダウンリンク信号１７２及び／又は１つ以上のリターンアップリンク信号１７３をサポートするように構成され得る。一部の例では、スポットビーム１２５は、アクセスノード端末１３０のみをサポートするように構成され得、その場合、スポットビーム１２５は、アクセスノードスポットビーム、アクセスノードビーム、又はゲートウェイビーム（例えば、アクセスノードスポットビーム１２５－ｂ）と称され得る。例えば、アクセスノードスポットビーム１２５－ｂは、衛星１２０とアクセスノード端末１３０との間の１つ以上の順方向アップリンク信号１３２及び／又は１つ以上のリターンダウンリンク信号１３３をサポートするように構成され得る。他の実施例では、スポットビーム１２５は、ユーザ端末１５０とアクセスノード端末１３０の両方にサービスするように構成され得、したがって、スポットビーム１２５は、衛星１２０とユーザ端末１５０とアクセスノード端末１３０との間の順方向ダウンリンク信号１７２、リターンアップリンク信号１７３、順方向アップリンク信号１３２、及び／又はリターンダウンリンク信号１３３の任意の組み合わせをサポートし得る。

【0014】

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内で、ターゲットデバイス（例えば、ユーザ端末１５０及び／又はアクセスノード端末１３０）間の通信サービス、又は他の信号受信をサポートし得る。スポットビームカバレッジエリア１２６は、閾値を上回るスポットビーム１２５の信号電力、信号対雑音比（ＳＮＲ）、又は信号対干渉プラス雑音比（ＳＩＮＲ）を有する、地面又は何らかの他の基準表面上に投影されるような、関連するスポットビーム１２５の電磁放射パターンのエリアによって定義され得る。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、楕円形、六角形、局所、地域、国家、など）をカバーすることができ、スポットビームカバレッジエリア１２６内に配置された任意の数のターゲットデバイスとの通信サービスをサポートすることができる。種々の例では、空中又は水中のターゲットデバイスなどのターゲットデバイスは、スポットビーム１２５内に配置され得るが、スポットビームカバレッジエリア１２６の基準表面（例えば、地表面、陸地表面、湖若しくは海洋などの水域の表面、又は高度若しくは高度における基準表面であり得る基準表面１６０）には配置されない場合がある。

【0015】

通信リンクのためのビームフォーミングは、重複するネイティブ供給要素パターンを有する１つ以上のアンテナアセンブリ１２１の複数の供給要素によって送信及び／又は受信される信号の信号位相（又は時間遅延）、及びあるときには信号振幅を調整することによって実行され得る。一部の例では、一部又は全ての供給要素は、オンボードビームフォーミング（ＯＢＢＦ）、地上ベースの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、又は他のタイプのビームフォーミングの種々の例を可能にするために協働する構成受信及び／又は送信供給要素のアレイとして配置することができる。

【0016】

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をサポートすることができ、その各々は、隣接するスポットビームカバレッジエリア１２６と重複してもしなくてもよい。例えば、衛星１２０は、任意の数（例えば、数十、数百、数千）のスポットビームカバレッジエリア１２６の組み合わせによって形成される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、国家カバレッジエリア、半球カバレッジエリア）をサポートすることができる。衛星１２０は、１つ以上の周波数帯域、及びその任意の数のサブバンドによって通信サービスをサポートすることができる。例えば、衛星１２０は、国際電気通信連合（ＩＴＵ）Ｋｕ、Ｋ、又はＫａバンド、Ｃバンド、Ｘバンド、Ｓバンド、Ｌバンド、Ｖバンドなどにおける動作をサポートすることができる。

【0017】

一部の例では、サービスカバレッジエリアは、地上送信ソース又は地上受信機のいずれかがそこから、かつ／又はそこに衛星１２０を介して通信サービスに参加（例えば、それに関連する信号を送信及び／又は受信）し得るカバレッジエリアとして定義され得、複数のスポットビームカバレッジエリア１２６によって定義され得る。一部のシステムでは、各通信リンクのサービスカバレッジエリア（例えば、順方向アップリンクカバレッジエリア、順方向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、及び／又はリターンダウンリンクカバレッジエリア）は異なり得る。サービスカバレッジエリアは、衛星１２０がサービス中である（例えば、サービス軌道にある）ときにのみアクティブであり得るが、衛星１２０は、アンテナアセンブリ１２１の物理的構成要素とそれらの相対位置とに基づくネイティブアンテナパターンを有することができる（例えば、ネイティブアンテナパターンを有するように設計又は構成され得る）。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に対するエネルギー（例えば、アンテナアセンブリ１２１から送信された及び／又はアンテナアセンブリ１２１によって受信されたエネルギー）の分布を指すことができる。

【0018】

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は、ある程度の重複を有し得る。一部の例では、マルチカラー（例えば、２色、３色、又は４色の再使用パターン）が使用され得、「色」は、直交通信リソース（例えば、周波数リソース、偏波など）の組み合わせを指す。４色パターンの一例では、重複するスポットビームカバレッジエリア１２６はそれぞれ、４色のうちの１つを割り当てることができ、各色は、周波数（例えば、１つ以上の周波数範囲、１つ以上のチャネル）及び／又は信号偏波（例えば、右旋円偏波（ＲＨＣＰ）、左旋円偏波（ＬＨＣＰ）など）、又は別様で直交リソースの一意の組み合わせを割り振ることができる。重複する領域を有するそれぞれの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ことで、（例えば、それぞれの色に従っ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って、それぞれの色に従っ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）それらの重複するスポットビームカバレッジエリア１２６に関連付けられたスポットビーム１２５間の干渉を低減又は排除することができる。したがって、周波数及びアンテナ偏波のこれらの組み合わせは、反復する非重複「４色」再使用パターンにおいて再使用することができる。一部の例では、通信サービスは、より多くの又はより少ない色を使用することによって提供され得る。追加的又は代替的に、スポットビーム１２５間の時分割及び／又は他の干渉緩和技術が使用され得る。例えば、スポットビーム１２５は、ＡＣＭ、干渉除去、時空間符号化などの緩和技術を使用して干渉が緩和された状態で、同じリソース（同じ偏波及び周波数範囲）を同時に使用することができる。

【0019】

一部の例では、衛星１２０は、「ベントパイプ」衛星として構成され得る。ベントパイプ構成では、衛星１２０は、信号をそれらの宛先に再送信する前に、受信されたキャリア信号の周波数及び偏波変換を実行することができる。一部の例では、衛星１２０は、（例えば、ＧＢＢＦによって）比較的小さいスポットビーム１２５を生成するために使用されるフェーズドアレイアンテナを用いて、非処理ベントパイプアーキテクチャをサポートすることができる。衛星１２０は、Ｋ個の汎用経路をサポートすることができ、その各々は、任意の瞬間に順方向経路又はリターン経路として割り振ることができる。比較的大きい反射器は、アンテナ供給要素のフェーズドアレイによって照射されてもよく、反射器のサイズ並びにアンテナ供給要素の数及び配置によって設定される制約内でスポットビーム１２５の種々のパターンを作成する能力をサポートする。フェーズドアレイ供給反射器を、アップリンク信号１３２、１７３、又は両方を受信することと、ダウンリンク信号１３３、１７２、又は両方を送信することとの両方のために採用され得る。

【0020】

衛星１２０は、多重スポットビームモードで動作し、地球の異なる領域に方向付けられた多数の比較的狭いスポットビーム１２５に従って送信又は受信することができる。これは、種々の狭いスポットビーム１２５へのユーザ端末１５０の分離を可能にするか、又は別様で、送信又は受信信号の空間分離をサポートし得る。一部の例では、受信（Ｒｘ）又は送信（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、動的であり得、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）及び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する。

【0021】

ユーザ端末１５０は、固定端末（例えば、地上ベースの固定端末）、又はボート、航空機、地上ベースのビークルなどの端末などの移動端末を含み得る、衛星１２０と信号を通信するように構成された様々なデバイスを含み得る。ユーザ端末１５０は、衛星１２０を介してデータ及び情報を通信し得、該通信は、ネットワークデバイス１４１、又はネットワーク１４０に関連付けられた何らかの他のデバイス若しくは分散サーバなどの宛先デバイスへのアクセスノード端末１３０を介した通信を含み得る。ユーザ端末１５０は、例えば、デジタルビデオ放送－衛星－第２世代（ＤＶＢ－Ｓ２）、ワールドワイドインターオペラビリティフォー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）若しくは第５世代（５Ｇ）プロトコルなどのセルラー通信プロトコル、又はデータオーバーケーブルサービスインターフェース仕様（ＤＯＣＳＩＳ）規格によって定義されたものを含む、種々の物理層送信変調及びコーディング技術に従って信号を通信することができる。

【0022】

アクセスノード端末１３０は、衛星１２０との間で順方向アップリンク信号１３２及びリターンダウンリンク信号１３３をサービスすることができる。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、又はハブとしても知られ得る。アクセスノード端末１３０は、アクセスノード端末アンテナシステム１３１及びアクセスノード受信機１３５を含むことができる。アクセスノード端末アンテナシステム１３１は、双方向通信が可能であり、衛星１２０と確実に通信するために適切な送信電力及び受信感度を備えて設計され得る。一部の例では、アクセスノード端末アンテナシステム１３１は、衛星１２０の方向に高い指向性を有し、他の方向において低い指向性を有するパラボラ反射器を備え得る。アクセスノード端末アンテナシステム１３１は、様々な代替的な構成を含み、直交偏波間の高い分離、動作周波数帯域における高効率、低ノイズ、などのようなフィーチャを動作させることを含み得る。

【0023】

通信サービスをサポートするときに、アクセスノード端末１３０は、ユーザ端末１５０へのトラフィックをスケジュールし得る。代替的に、かかるスケジューリングは、衛星システム１００の他の部分において（例えば、ネットワークオペレーションセンター（ＮＯＣ）及び／又はゲートウェイコマンドセンターを含み得る１つ以上のネットワークデバイス１４１において）実行され得る。図１Ａには１つのアクセスノード端末１３０が示されているが、本開示による例は、複数のアクセスノード端末１３０を有する通信システムにおいて実装され得、その各々は、互いに及び／又は１つ以上のネットワーク１４０に結合され得る。

【0024】

衛星１２０は、１つ以上のスポットビーム１２５（例えば、それぞれのアクセスノードスポットビームカバレッジエリア１２６－ｂに関連付けられ得るアクセスノードスポットビーム１２５－ｂ）を介して、リターンダウンリンク信号１３３を送信すること及び／又は順方向アップリンク信号１３２を受信することによって、アクセスノード端末１３０と通信し得る。アクセスノードスポットビーム１２５－ｂは、例えば、（例えば、衛星１２０によって中継される）１つ以上のユーザ端末１５０のための通信サービス、又は衛星１２０とアクセスノード端末１３０との間の任意の他の通信をサポートし得る。

【0025】

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ースを提供することができ、一部の例では、ネットワーク１４０と１つ以上のユーザ端末１５０との間で送られるデータ及び情報を受信するように構成され得る。アクセスノード端末１３０は、それぞれのユーザ端末１５０に配信するために、データ及び情報をフォーマットし得る。同様に、アクセスノード端末１３０は、衛星１２０から（例えば、１つ以上のユーザ端末１５０から発信され、ネットワーク１４０を介してアクセス可能な宛先に方向付けられた）信号を受信するように構成され得る。アクセスノード端末１３０はまた、ネットワーク１４０上で送信するために受信された信号をフォーマットし得る。

【0026】

ネットワーク１４０は、任意の種類のネットワークであり得、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、広域ネットワーク（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、ハイブリッド光ファイバー同軸ネットワーク、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）、公衆陸上移動体ネットワーク、及び／又は本明細書に記載されるように、デバイス間の通信をサポートする任意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、有線及び無線接続並びに光リンクの両方を含み得る。ネットワーク１４０は、アクセスノード端末１３０を、同じ衛星１２０又は異なる衛星１２０又は他のビークルと通信し得る他のアクセスノード端末と接続し得る。

【0027】

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と結合することができ、衛星システム１００の態様を制御することができる。種々の例では、ネットワークデバイス１４１は、アクセスノード端末１３０とコロケートされるか、又は別様でアクセスノード端末１３０の近くにあり得るか、あるいは有線及び／又は無線通信リンクを介してアクセスノード端末１３０及び／又はネットワーク１４０と通信するリモートインストレーションであり得る。

【0028】

衛星システム１００は、マルチスタティック合成開口レーダをサポートする種々の技術に従って構成され得る。例えば、複数の供給信号（例えば、アンテナアセンブリ１２１において受信された信号）又はアクセスノード端末信号（例えば、アクセスノード端末アンテナシステム１３１において受信された信号）は、撮像領域内の画像点の異なるセットを取得するために、複数のビーム重みセットに従って処理されてもよい。場合によっては、供給信号又はアクセスノード端末信号は、アクティブに送信された信号の反射を含み得る。例えば、衛星１２０は、スポットビームカバレッジエリア１２６のうちの１つ以上にわたって照明信号１４５を送信することができる。場合によっては、照明信号１４５は、スポットビームカバレッジエリア１２６の各々を含む領域にわたってブロードビーコン信号として送信されてもよい。例えば、照明信号１４５は、信号取得及びタイミング同期のために端末（例えば、ユーザ端末、アクセスノード端末）によって使用されるビーコン信号であってもよい。追加的又は代替的に、照明信号１４５は、１つ以上の異なる衛星によって送信され得る。例えば、衛星１２０はＧＥＯ衛星であってもよく、照明信号１４５は１つ以上のＬＥＯ衛星１２２によって送信されてもよい。したがって、受信信号を撮像するための開口は、照射領域及びＧＥＯ衛星１２０に対するＬＥＯ衛星１２２の相対的な移動によって画定され得る。

【0029】

追加的又は代替的に、順方向ダウンリンク信号１７２は、照明信号として使用され得る。照明信号１４５又は順方向ダウンリンク信号１７２は、地形又は物体（例えば、地上ベース又は空中物体）によって反射され、供給信号又はアクセスノード端末信号中で（例えば、リターンアップリンク信号１７３又はリターンダウンリンク信号１３２中の補助信号として）受信され得る。追加的又は代替的に、供給信号又はアクセスノード端末信号は、偶発的信号（例えば、他の通信信号の放射又は反射、熱放射、又は他の信号）を含み得る。画像点のセットは、マルチスタティック合成開口レーダ画像に組み合わされ得る。

【0030】

図１Ｂは、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする衛星１２０のアンテナアセンブリ１２１を示している。図１Ｂに示すように、アンテナアセンブリ１２１は、供給アレイアセンブリ１２７と、電磁信号（例えば、インバウンド電磁信号１８０）がリモートソースから受信されたときに集中する焦点領域１２３を有するように成形された反射器１２２とを含むことができる。同様に、焦点領域１２３に配置された供給アレイアセンブリ１２７によって放射された信号は、反射器１２２によって出射平面波（例えば、アウトバウンド電磁信号１８０）に反射される。供給アレイアセンブリ１２７及び反射器１２２は、供給アレイアセンブリ１２７の複数の供給要素１２８の各々のためのネイティブ供給要素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に関連付けられ得る。

【0031】

衛星１２０は、本明細書で説明されるように、衛星１２０がサービス軌道にあるときに、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動作し得る。ネイティブアンテナパターンは、供給アレイアセンブリ１２７の供給要素１２８のパターン、反射器１２２に対する供給アレイアセンブリ１２７の相対位置（例えば、焦点オフセット距離１２９、又は焦点位置におけるその欠如）などに少なくとも部分的に基づき得る。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カバレッジエリアに関連付けられ得る。本明細書で説明され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カバレッジエリアを用いて特定のサービスカバレッジエリアをサポートするように設計され得、種々の設計特性が、（例えば、分析又はシミュレーションによって）計算的に決定され、かつ／又は（例えば、アンテナテスト範囲上で又は実際の使用において）実験的に測定され得る。

【0032】

図１Ｂに示すように、アンテナアセンブリ１２１の供給アレイアセンブリ１２７は、反射器１２２と反射器１２２の焦点領域１２３との間に配置される。具体的には、供給アレイアセンブリ１２７は、焦点領域１２３から焦点オフセット距離１２９に配置される。したがって、アンテナアセンブリ１２１の供給アレイアセンブリ１２７は、反射器１２２に対してデフォーカスされた位置に配置することができる。直接オフセット供給アレイアセンブリ１２７として図１Ｂに示されているが、フロント供給アレイアセンブリ１２７、並びに二次反射器（例えば、カセグレンアンテナなど）の使用を含む他のタイプの構成、又は反射器１２２のない構成（例えば、ＤＲＡ）が使用され得る。

【0033】

図１Ｃは、本明細書に開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートするアンテナアセンブリ１２１の供給アレイアセンブリ１２７を示している。図１Ｃに示されるように、供給アレイアセンブリ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の構成又は制御に関連付けられた信号、データ収集又はセンサ配置の受信信号）を通信するための複数の供給要素１２８を有し得る。

【0034】

本明細書で使用される場合、供給要素１２８は、受信アンテナ要素、送信アンテナ要素、又は送信と受信の両方をサポートするように構成されたアンテナ要素（例えば、トランシーバ要素）を指し得る。受信アンテナ要素は、電磁信号を電気信号に変換する物理トランスデューサ（例えば、無線周波数（ＲＦ）トランスデューサ）を含み得、送信アンテナ要素は、電気信号によって励起されたときに電磁信号を放出する物理トランスデューサを含み得る。場合によっては、送信及び受信のために同じ物理的トランスデューサが使用され得る。

【0035】

供給要素１２８の各々は、例えば、供給ホーン、偏波トランスデューサ（例えば、異なる偏波を有する２つの組み合わされた要素として機能し得るセプタム偏波ホーン）、マルチポートマルチバンドホーン（例えば、デュアル偏波ＬＨＣＰ／ＲＨＣＰを有するデュアルバンド２０ＧＨｚ／３０ＧＨｚ）、キャビティ付きスロット、逆Ｆ、スロット付き導波路、ビバルディ、ヘリカル、ループ、パッチ、又はアンテナ要素若しくは相互接続されたサブ要素の組み合わせの任意の他の構成を含み得る。供給要素１２８の各々はまた、ＲＦ信号トランスデューサ、低雑音増幅器（ＬＮＡ）、又は電力増幅器（ＰＡ）を含み得るか、又は別様でそれらと結合され得、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実行し得る衛星１２０内のトランスポンダと結合され得る。

【0036】

反射器１２２は、供給アレイアセンブリ１２７と１つ以上のターゲットデバイス（例えば、ユーザ端末１５０、アクセスノード端末１３０）又は物体（例えば、地形特徴、ビークル、建物、空中物体）との間で信号を反射するように構成され得る。供給アレイアセンブリ１２７の各供給要素１２８は、それぞれのネイティブ供給要素パターンに関連付けることができ、このネイティブ供給要素パターンは、（例えば、反射器１２２からの反射後に地表面、平面、又は体積上に投影される）投影ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリアに関連付けることができる。マルチ供給アンテナのためのネイティブ供給要素パターン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称され得る。供給アレイアセンブリ１２７は、任意の数（例えば、数十、数百、数千など）の供給要素１２８を含むことができ、これらは、任意の適切な配置（例えば、線形アレイ、弓形アレイ、平面アレイ、ハニカムアレイ、多面体アレイ、球形アレイ、楕円体アレイ、又はこれらの組み合わせ）で配置することができる。供給要素１２８は、円形、楕円形、正方形、長方形、六角形、及びその他などの種々の形状を有するポート又は開口を有することができる。

【0037】

図２Ａ～図２Ｄは、本明細書で開示する例による、マルチスタティック合成開口レーダをサポートする供給アレイアセンブリ１２７－ａを有するアンテナアセンブリ１２１－ａの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、所与の位置からの受信された送信を複数の供給要素１２８－ａに拡散するか、又は供給要素１２８－ａからの送信された電力を比較的大きいエリアにわたって拡散するか、あるいはその両方である状態で動作していてもよい。

【0038】

図２Ａは、供給アレイアセンブリ１２７－ａの供給要素１２８－ａに関連付けられたネイティブ供給要素パターン２１０－ａの図面２０１を示している。具体的には、図面２０１は、それぞれ供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３に関連付けられたネイティブ供給要素パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、及び２１０－ａ－３を示している。ネイティブ供給要素パターン２１０－ａは、それぞれの供給要素１２８の各々に関連付けられた空間放射パターンを表し得る。例えば、供給要素１２８－ａ－２が送信しているとき、送信された電磁信号は、反射器１２２－ａから反射され、（供給要素１２８及び／又は反射器１２２の特性に応じて他の形状が可能であるが）概して円錐形のネイティブ供給要素パターン２１０－ａ－２中で伝搬してもよい。３つのネイティブ供給要素パターン２１０－ａがアンテナアセンブリ１２１－ａに対して示されているが、アンテナアセンブリ１２１の供給要素１２８の各々は、それぞれのネイティブ供給要素パターン２１０に関連付けられる。アンテナアセンブリ１２１－ａに関連付けられたネイティブ供給要素パターン２１０－ａの複合体（例えば、ネイティブ供給要素パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、２１０－ａ－２、及び図示されていない他のネイティブ供給要素パターン２１０－ａ）は、ネイティブアンテナパターン２２０－ａと称され得る。

【0039】

供給要素１２８－ａの各々はまた、基準表面（例えば、地面若しくは水面、ある高さにおける基準表面、又は何らかの他の基準平面若しくは基準表面）上へのネイティブ供給要素パターン２１０－ａの投影を表すネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ（例えば、それぞれ供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３に関連するネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、及び２１１－ａ－３）に関連し得る。ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、種々のデバイス（例えば、アクセスノード端末１３０及び／又はユーザ端末１５０）がそれぞれの供給要素１２８によって送信された信号を受信し得るエリアを表し得る。追加的又は代替的に、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、種々のデバイスからの送信がそれぞれの供給要素１２８によって受信され得るエリアを表し得る。例えば、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、及び２１１－ａ－３内に配置された関心エリア２３０－ａに配置されるデバイスは、供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３によって送信された信号を受信し得、供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－３－ａによって受信された送信を有し得る。アンテナアセンブリ１２１－ａに関連付けられたネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ（例えば、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、２１１－ａ－２、及び図示されていない他のネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ）の複合体は、ネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－ａと称され得る。

【0040】

供給アレイアセンブリ１２７－ａは、ネイティブ供給要素パターン２１０－ａ、したがってネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａが実質的に重複するように、反射器１２２－ａに対してデフォーカスされた位置で動作していてもよい。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中の各位置は、関心ポイントへの送信又は関心ポイントからの受信が複数の供給要素１２８を採用し得るように、複数の供給要素１２８に関連付けられ得る。図面２０１は一定の縮尺で描かれておらず、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、概して、各々が反射器１２２－ａよりもはるかに大きいことを理解されたい。

【0041】

図２Ｂは、関心ポイント２３０－ａからの送信２４０－ａに対するアンテナアセンブリ１２１－ａの信号受信を示す図面２０２を示している。関心ポイント２３０－ａからの送信２４０－ａは、反射器１２２－ａの全体、又は反射器１２２－ａの一部を照射し、次いで、反射器１２２－ａの形状、及び反射器１２２－ａ上の送信２４０の入射角に従って、供給アレイアセンブリ１２７－ａに向かってフォーカスされ、方向付けられ得る。供給アレイアセンブリ１２７－ａは、反射器１２２－ａに対してデフォーカスされた位置で動作することができ、その結果、送信２４０－ａは、複数の供給要素１２８（例えば、各々が関心ポイント２３０－ｂを含むネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、及び２１１－ａ－３に関連付けられた供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３）上にフォーカスすることができる。

【0042】

図２Ｃは、ゼロオフセット角度２３５－ａから測定された角度を参照して、供給アレイアセンブリ１２７－ａの３つの供給要素１２８－ａに関連付けられたネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａの図面２０３を示している。例えば、ネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａ－１、２５０－ａ－２、及び２５０－ａ－３は、それぞれ、供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３に関連付けられ得、したがって、ネイティブ供給要素パターン２１０－ａ－１、２１０－ａ－２、及び２１０－ａ－３の利得プロファイルを表し得る。図面２０３に示されるように、各ネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０の利得は、ピーク利得からいずれかの方向にオフセットされた角度において減衰し得る。図面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又は他の受信若しくは送信サービスをサポートするための（例えば、所望の情報レートを与えるための）所望の利得レベルを表し得、したがって、それは、それぞれのネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ（例えば、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａ－１、２１１－ａ－２、及び２１１－ａ－３）の境界を画定するために使用され得る。ビーム輪郭レベル２５５－ａは、例えば、ピーク利得からの－１ｄＢ、－２ｄＢ、又は－３ｄＢの減衰を表し得るか、あるいは絶対信号強度、ＳＮＲレベル、又はＳＩＮＲレベルによって定義され得る。３つのネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａが示されているが、他のネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａが他の供給要素１２８－ａに関連付けられ得る。

【0043】

図面２０３に示されるように、ネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａの各々は、ビーム輪郭レベル２５５－ａより上の利得プロファイルの相当の部分について別のネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａと交差し得る。したがって、図面２０３は、供給アレイアセンブリ１２７の複数の供給要素１２８が特定の角度で（例えば、ネイティブアンテナパターン２２０－ａの特定の方向で）信号通信をサポートし得るネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０の構成を示している。一部の例では、この条件は、供給アレイアセンブリ１２７の供給要素１２８、又はネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１が高い重複度を有していると称され得る。

【0044】

図２Ｄは、（例えば、供給要素１２８－ａ－１、１２８－ａ－２、及び１２８－ａ－３を含む）供給アレイアセンブリ１２７－ａの複数の供給要素１２８の理想化されたネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１の２次元アレイを示す図面２０４を示している。ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、基準表面（例えば、通信衛星からある距離にある平面、地面からある距離にある平面、ある高度にある球面、地面など）に対して示され得、基準表面に隣接する体積（例えば、基準表面と通信衛星との間の実質的に円錐形の体積、基準表面の下の体積など）を更に含み得る。複数のネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａは、ネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－ａを集合的に形成し得る。８つのネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ａが示されているが、供給アレイアセンブリ１２７は、各々がネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１に関連付けられた任意の数（例えば、８つよりも少ない又は８つよりも多い）の供給要素１２８を有し得る。

【0045】

各ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１の境界は、ビーム輪郭レベル２５５－ａにおけるそれぞれのネイティブ供給要素パターン２１０に対応し得、各ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１のピーク利得は、「ｘ」で指定された位置（例えば、それぞれのネイティブ供給要素パターン２１０又はネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１の公称のアラインメント又は軸）を有し得る。ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１ａ－１、２１１－ａ－２、及び２１１－ａ－３は、それぞれ、ネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０－ａ－１、２５０－ａ－２、及び２５０－ａ－３に関連するネイティブ供給要素パターンの投影に対応し得、図面２０３は、図面２０４の断面２６０－ａに沿ったネイティブ供給要素パターン利得プロファイル２５０を示している。

【0046】

ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、カバレッジエリアが簡単のために円形として示されているため、本明細書では理想化されたものと称される。しかしながら、種々の例では、ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、円形以外の何らかの形状（例えば、楕円、六角形、矩形など）であり得る。したがって、タイリングされたネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、図面２０４に示されているよりも多くの互いとの重複を有し得る（例えば、場合によっては、３つよりも多くのネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１が重複し得る）。

【0047】

供給アレイアセンブリ１２７－ａが反射器１２２－ａに対してデフォーカスされた位置に配置されている状態を表し得る図面２０４において、各ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１の実質的な部分（例えば、大部分）は、隣接するネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１と重複する。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）内の位置は、２つ以上の供給要素１２８のネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１内に配置され得る。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供給要素パターンカバレッジエリア２１１が重複するエリアが最大化されるように構成されてもよい。一部の例では、この条件はまた、供給アレイアセンブリ１２７の供給要素１２８、又はネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１が高い重複度を有していると称され得る。８つのネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１が示されているが、供給アレイアセンブリ１２７は、同様にネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１に関連付けられた任意の数の供給要素１２８を有し得る。

【0048】

場合によっては、単一のアンテナアセンブリ１２１が、ユーザ端末１５０又はアクセスノード端末１３０の間で信号を送信及び受信するために使用され得る。他の例では、衛星１２０は、信号を受信し、信号を送信するための別個のアンテナアセンブリ１２１を含むことができる。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と同じ又は同様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、受信のために構成されたアンテナ供給要素１２８のための一部のネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１は、当然ながら、送信のために構成された供給要素１２８のためのネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１に対応し得る。これらの場合、受信供給要素１２８は、それらの対応する送信供給要素１２８と同様の方法で（例えば、異なる供給アレイアセンブリ１２７の同様のアレイパターンを用いて、信号処理ハードウェアへの同様の配線及び／又は回路接続、同様のソフトウェア構成及び／又はアルゴリズムなどを用いて）マッピングすることができ、送信及び受信ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１のための同様の信号経路及び処理をもたらす。しかしながら、場合によっては、受信供給要素１２８と送信供給要素１２８とを異なる方法でマッピングすることが有利であり得る。

【0049】

高い重複度を有する複数のネイティブ供給要素パターン２１０は、１つ以上のスポットビーム１２５を提供するためにビームフォーミングによって組み合わされ得る。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供給要素パターンカバレッジエリア２１１を有する１つ以上の供給アレイアセンブリ１２７の複数の供給要素１２８によって送信及び／又は受信される信号の信号位相又は時間遅延、及び／又は信号振幅を調整することによって実行することができる。かかる位相及び／又は振幅調整は、供給要素信号にビーム重み（例えば、ビームフォーミング係数）を適用することと称され得る。（例えば、供給アレイアセンブリ１２７の送信供給要素１２８からの）送信の場合、送信される信号の相対位相、及び時には振幅は、供給要素１２８によって送信されるエネルギーが所望の位置（例えば、スポットビームカバレッジエリア１２６の位置）で強め合うように重畳するように調整される。（例えば、供給アレイアセンブリ１２７の供給要素１２８を受信することなどによる）受信のために、受信信号の相対的な位相、及び時には振幅が、（例えば、同じ又は異なるビーム重みを適用することによって）調整され、その結果、供給要素１２８によって（例えば、スポットビームカバレッジエリア１２６の位置における）所望の位置から受信されたエネルギーは、所与のスポットビームカバレッジエリア１２６に対して強め合うように重畳する。

【0050】

ビームフォーミングという用語は、送信、受信、又は両方のためであるかどうかにかかわらず、ビーム重みの適用を指すために使用され得る。ビーム重み又は係数を計算することは、通信チャネル特性の直接的又は間接的な発見を含み得る。ビーム重み計算及びビーム重み適用のプロセスは、同じ又は異なるシステム構成要素において実行され得る。適応ビームフォーマは、ビーム重み又は係数を動的に計算することをサポートする機能を含み得る。

【0051】

スポットビーム１２５は、異なるビーム重みを適用することによって、操向され、選択的に形成され、かつ／又は別様に再構成されてもよい。例えば、アクティブなネイティブ供給要素パターン２１０又はスポットビームカバレッジエリア１２６の量、スポットビーム１２５の形状のサイズ、ネイティブ供給要素パターン２１０及び／又はスポットビーム１２５の相対利得、並びに他のパラメータは、経時的に変化してもよい。アンテナアセンブリ１２１は、比較的狭いスポットビーム１２５を形成するためにビームフォーミングを適用し得、改善された利得特性を有するスポットビーム１２５を形成することが可能であり得る。狭いスポットビーム１２５は、１つのビーム上で送信された信号が、他のスポットビーム１２５上で送信された信号から区別されることを可能にして、例えば、送信された信号と受信された信号との間の干渉を回避するか、又は受信された信号の空間的分離を識別し得る。

【0052】

一部の例では、狭いスポットビーム１２５は、より大きいスポットビーム１２５が形成されるときよりも、周波数及び偏波がより大きく再利用されることを可能にし得る。例えば、狭く形成されたスポットビーム１２５は、重複しない不連続なスポットビームカバレッジエリア１２６を介して信号通信をサポートすることができ、一方、重複するスポットビーム１２５は、周波数、偏波、又は時間において直交させることができる。一部の例では、より小さいスポットビーム１２５の使用によるより大きい再使用は、送信及び／又は受信されるデータの量を増加させることができる。追加的又は代替的に、ビームエッジにおいてより鋭い利得ロールオフを提供するためにビームフォーミングが使用されてもよく、これは、スポットビーム１２５のより大きな部分を通じてより高いビーム利得を可能にし得る。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及び／又はより大きいシステム容量を与えることが可能であり得る。

【0053】

一部の衛星１２０は、ＯＢＢＦを使用して、供給要素１２８のアレイを介して送信及び／又は受信された信号を電子的にステアリングする（例えば、衛星１２０においてビーム重みを供給要素信号に適用する）ことができる。例えば、衛星１２０は、フェーズドアレイマルチフィードパービーム（ＭＦＰＢ）オンボードビームフォーミング能力を有し得る。一部の例では、ビーム重みは、地上ベースの計算センターにおいて（例えば、アクセスノード端末１３０において、ネットワークデバイス１４１において、通信サービスマネージャにおいて）計算され、次いで、衛星１２０に送信され得る。一部の例では、ビーム重みは、オンボードアプリケーションのために衛星１２０において事前構成されるか、又は別様で決定され得る。

【0054】

場合によっては、スポットビーム１２５を形成するために使用される各供給要素１２８の位相及び利得を制御するために、衛星１２０において相当の処理能力が関与し得る。かかる処理能力は、衛星１２０の複雑さを増大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、狭いスポットビーム１２５を電子的に形成するという利点を依然として提供しながら、衛星１２０の複雑さを低減するためにＧＢＢＦで動作することができる。一部の例では、ビーム重み又は係数は、関連するシグナリングを衛星１２０に送信する前に地上セグメント１０２において（例えば、１つ以上の地上局において）適用され得、これは、信号処理の中でもとりわけ、種々の時間、周波数、又は空間多重化技術に従って、地上セグメント１０２において供給要素信号を多重化することを含み得る。したがって、衛星１２０は、かかるシグナリングを受信し、場合によっては逆多重化し、それぞれのアンテナ供給要素１２８を介して関連する供給要素信号を送信して、地上セグメント１０２において適用されたビーム重みに少なくとも部分的に基づく送信スポットビーム１２５を形成することができる。一部の例では、衛星１２０は、それぞれのアンテナ供給要素１２８を介して供給要素信号を受信し、受信された供給要素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、これは、信号処理の中でもとりわけ、種々の時間、周波数、又は空間多重化技術に従って衛星１２０において供給要素信号を多重化することを含み得る。したがって、地上セグメント１０２は、かかるシグナリングを受信し、場合によっては逆多重化し、受信された供給要素信号にビーム重みを適用して、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。

【0055】

別の例では、本開示による衛星システム１００は、種々のエンドツーエンドビームフォーミング技術をサポートすることができ、これは、エンドツーエンドリレーとして動作する衛星１２０又は他のビークルを介してエンドツーエンドスポットビーム１２５を形成することに関連し得る。例えば、衛星１２０は、各々が受信供給要素と送信供給要素との間に結合された複数の受信／送信信号経路（例えば、トランスポンダ）を含んでもよい。エンドツーエンドビームフォーミングシステムでは、ビーム重みは、地上セグメント１０２の中央処理システム（ＣＰＳ）において計算され得、エンドツーエンドビーム重みは、衛星１２０においてではなく、地上セグメント１０２内で適用され得る。エンドツーエンドスポットビーム１２５内の信号は、衛星アクセスノード（ＳＡＮ）であり得るアクセスノード端末１３０のアレイにおいて送信及び受信され得る。任意の適切なタイプのエンドツーエンドリレーが、エンドツーエンドビームフォーミングシステムにおいて使用され得、異なるタイプのアクセスノード端末１３０が、異なるタイプのエンドツーエンドリレーと通信するために使用され得る。

【0056】

ＣＰＳ内のエンドツーエンドビームフォーマは、以下を考慮するエンドツーエンドビーム重みの１つのセットを計算することができる。（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経る受信／送信信号経路、（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。ビーム重みはマトリクスとして数学的に表され得る。一部の例では、ＯＢＢＦ及びＧＢＢＦ衛星システムは、アンテナアセンブリ１２１上の供給要素１２８の数によって設定されたビーム重みベクトル次元を有し得る。対照的に、エンドツーエンドビーム重みベクトルは、エンドツーエンドリレー上の供給要素１２８の数ではなく、アクセスノード端末１３０の数によって設定される次元を有し得る。概して、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供給要素１２８の数と同じではない。更に、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又は受信供給要素１２８のいずれにおいても終端されない。むしろ、形成されたエンドツーエンドスポットビーム１２５は、エンドツーエンドスポットビーム１２５がアップリンク信号経路、（衛星１２０又は他の適切なエンドツーエンドリレーを介した）リレー信号経路、及びダウンリンク信号経路を有し得るため、効果的に中継され得る。

【0057】

エンドツーエンドビームフォーミングシステムは、ユーザリンク及びフィーダリンクの両方、並びにエンドツーエンドリレーを考慮に入れることができるため、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、順方向スポットビーム１２５又はリターンスポットビーム１２５）を形成するために、ビーム重みの単一のセットのみが必要とされる。したがって、エンドツーエンド順方向ビーム重みの１つのセットは、アクセスノード端末１３０から、順方向アップリンクを介して、エンドツーエンドリレーを介して、及び順方向ダウンリンクを介して送信され、組み合わされてエンドツーエンド順方向スポットビーム１２５を形成する信号をもたらす。逆に、リターンアップリンク、エンドツーエンドリレー、及びリターンダウンリンクを介してリターンユーザから送信される信号は、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重みを有する。一部の条件下では、アップリンクの特性とダウンリンクの特性とを区別することは困難又は不可能であり得る。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指向性、及び個々のアップリンク及びダウンリンクキャリア対干渉比（Ｃ／Ｉ）は、システム設計においてもはや従来の役割を有さない可能性があるが、アップリンク及びダウンリンク信号対雑音比（Ｅｓ／Ｎｏ）及びエンドツーエンドＣ／Ｉの概念は、依然として関連する可能性がある。

【0058】

図３Ａ及び図３Ｂは、本明細書で開示する例による、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３Ａにおいて、図面３００は、デフォーカシングされたマルチ供給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供給要素パターンカバレッジエリア２１１を含むネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１－ｂを示している。ネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１の各々は、アンテナアセンブリ１２１の供給アレイアセンブリ１２７のそれぞれの供給要素１２８に関連付けられ得る。図３Ｂにおいて、図面３５０は、北米大陸のサービスカバレッジエリア３１０にわた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３Ａの複数のネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１に関連付けられた供給要素１２８を介して搬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。

【0059】

スポットビームカバレッジエリア１２６の各々は、一部の例では、それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６内の通信サービス又は他の主要な若しくはリアルタイムのミッションをサポートするように構成された所定のビームフォーミング構成に基づき得る、関連付けられたスポットビーム１２５を有し得る。スポットビーム１２５の各々は、それぞれのスポットビームカバレッジエリア１２６を含むネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１のための複数の供給要素１２８を介して搬送される信号の複合体から形成され得る。例えば、図３Ｂに示されるスポットビームカバレッジエリア１２６－ｃに関連付けられたスポットビーム１２５は、図３Ａにおいて黒い実線で示されるネイティブ供給要素パターンカバレッジエリア２１１－ｂに関連付けられた８つの供給要素１２８を介した信号の複合体であり得る。種々の例では、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、及び／又は時間において直交してもよく、一方、重複しないスポットビーム１２５は、互いに非直交であってもよい（例えば、タイリングされた周波数再利用パターン）。他の例では、非直交スポットビーム１２５は、ビーム間干渉を管理するために使用されるＡＣＭ、干渉除去、又は時空間符号化などの干渉緩和技術を用いて、種々の程度の重複を有し得る。

【0060】

ビームフォーミングは、ＯＢＢＦ、ＧＢＢＦ、又はエンドツーエンドビームフォーミング受信／送信信号経路を使用して、衛星を介して送信又は受信される信号に適用され得る。したがって、図３Ｂに示されるスポットビームカバレッジエリア１２６にわたって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カバレッジエリア２２１－ｂ並びに適用されるビーム重みに基づき得る。サービスカバレッジエリア３１０は、スポットビームカバレッジエリア１２６の実質的に一様なパターン（例えば、等しい又は実質的に等しいビームカバレッジエリアサイズ及び重複の量を有する）を経て与えられるものとして示されているが、ある例では、サービスカバレッジエリア３１０に対するスポットビームカバレッジエリア１２６は、非一様であり得る。例えば、人口密度の高いエリアには、比較的小さいスポットビーム１２５を使用して通信サービスを提供してもよく、一方、人口密度の低いエリアには、比較的大きいスポットビーム１２５を使用して通信サービスを提供してもよい。

【0061】

本明細書で開示する例による衛星システムは、マルチスタティック合成開口レーダをサポートするために種々のビームフォーミング技術を採用し得る。例えば、複数の供給信号（例えば、供給要素１２８において受信された信号）又はアクセスノード端末信号（例えば、アクセスノード端末アンテナシステム１３１において受信された信号）は、撮像領域内（例えば、ネイティブアンテナパターンカバレッジエリア２２１内）の画像点の異なるセットを取得するために、複数のビーム重みセットに従って処理されてもよい。供給信号又はアクセスノード端末信号は、能動的に送信された信号又は受動的に収集された信号の反射を含み得る。画像点のセットは、マルチスタティック合成開口レーダ画像を取得するために組み合わされてもよい。

【0062】

図４は、本明細書で開示する例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする受信処理システム４００の一例を示している。例示的な受信処理システム４００は、供給要素信号受信機４１０と、ビームフォーミングプロセッサ４２０と、ビーム重みセットマネージャ４３０と、ビーム信号プロセッサ４４０と、画像プロセッサ４５０とを含む。

【0063】

供給要素信号受信機４１０は、供給アレイアセンブリ１２７を有するアンテナアセンブリ１２１に関連する供給要素信号４０５を受信するように構成することができる。一部の例では、供給要素信号受信機４１０は、アンテナアセンブリに結合された、衛星１２０、又はかかるアンテナアセンブリ１２１を含む他のビークルの構成要素を指し得る。例えば、衛星１２０は、ＯＢＢＦをサポートしてもよく、受信された信号のためのビームフォーミングと、地上セグメントへのビーム信号の送信とを実行してもよい。

【0064】

ＧＢＢＦシステムなどの一部の例では、供給要素信号受信機４１０は、かかるアンテナアセンブリ１２１を含むデバイスとは別個であるが、供給要素信号４０５の受信をサポートするために（例えば、リターンリンク１３３などの無線通信リンクを介して）かかるデバイスと通信している地上セグメント１０２の構成要素を指し得る。例えば、供給要素信号受信機４１０は、地上セグメント１０２のリターンチャネルフィーダリンクダウンコンバータを指してもよく、これは、１つ以上の衛星１２０から受信スポットビーム１２５を構築するための供給要素信号４０５又は他のシグナリングを受信するように構成された構成要素であってもよい。一部の例では、供給要素信号受信機４１０は、１つ以上の地上局を介してリターンリンク１３３によって供給要素信号を受信することができ、供給要素信号４０５は、周波数分割多重化、時分割多重化、偏波多重化、空間多重化、又は他の技術などの種々の技術に従って多重化され得る。したがって、供給要素信号受信機４１０は、供給要素信号４０５を受信又は処理するために、種々のシグナリングを逆多重化又は復調するように構成され得る。

【0065】

一部の例では、供給要素信号４０５は、それぞれの供給要素１２８のトランスデューサから未加工の信号として受信され得る。一部の例では、供給要素信号４０５は、衛星１２０又は地上セグメント１０２の構成要素におけるフィルタリング、組み合わせ、又は他の処理を含み得る、フィルタリングされた信号又は他の方法で処理された信号として受信され得る。供給要素信号受信機４１０は、供給要素信号４１５をビームフォーミングプロセッサ４２０に供給することができる。一部の例では、供給要素信号４１５を生成するために、供給要素信号４０５は、マルチスタティック合成開口レーダに関連する周波数帯域をサポートするようにフィルタリングされるか、又は場合によっては処理され得る。例えば、供給要素信号４０５は、レーダ用途のための関心周波数帯域に加えて、通信のために使用される周波数帯域を含み得る。供給要素信号４１５を生成するために、供給要素信号受信機４１０は、レーダ用途のための関心周波数の範囲に従って供給要素信号４０５をフィルタリングするように構成されてもよく、又は供給要素信号受信機４１０は、供給要素信号４０５の他の処理（例えば、周波数変換、オーバーサンプリング、ダウンサンプリング）を実行するように構成されてもよい。

【0066】

更に他の場合には、供給要素信号４０５は、エンドツーエンドビームフォーミングシステムのアクセスノード端末信号（例えば、アクセスノード端末アンテナシステム１３１において受信された信号）に対応し得る。したがって、供給要素信号の各々は、エンドツーエンドリレーの１つ以上の受信供給装置において受信され、エンドツーエンドリレーの対応する１つ以上の送信供給装置を介してアクセスノード端末のうちの１つに中継される、リターンアップリンク信号の複合体を表し得る。

【0067】

供給要素信号４０５は、反射された照明信号（例えば、ビーコン信号、通信信号）からの信号エネルギー、又は受動的に受信された信号エネルギー（例えば、反射のために衛星システム１００によって送信された対応する照明信号を伴わない）を表すことができる。

【0068】

一部の例では、供給要素信号４０５は、複数の偏波の各々に対応する複数の信号を含み得、マルチスタティック合成開口レーダアプリケーションは、異なる偏波を使用するように構成され得る。供給要素信号受信機４１０は、供給要素信号４０５を組み合わせるか又は他の方法で処理して、同じ供給要素１２８、又は異なる偏波に関連付けられた共通のポート若しくは開口を共有する２つ以上の供給要素１２８に対応する供給要素信号４１５を取得することができる。供給要素信号受信機４１０は、供給要素信号４１５をビームフォーミングプロセッサ４２０に供給することができる。供給要素信号受信機４１０はまた、後の処理のために供給要素信号４０５又は他の関連するシグナリングをサンプリングし、記憶するように構成され得る。

【0069】

ビームフォーミングプロセッサ４２０は、ビーム重み又は係数を適用することによって供給要素信号４１５を処理して、マルチスタティック合成開口レーダに関連するターゲットスポットビーム信号を生成するように構成され得る。ビームフォーミングプロセッサ４２０によって形成されたスポットビーム１２５は、レーダ画像ピクセルビームに対応し得る。ビームフォーミングプロセッサ４２０は、複数のビーム重みセット４３３を適用することができ、各ビーム重みセット４３４は、１つ以上のレーダ画像ピクセルビームに対応する。各ビーム重みセット４３４は、供給要素信号の数に対応する第１の次元を有することができる。例えば、第１の次元は、ＯＢＢＦ又はＧＢＢＦシステムのための供給装置の数、あるいはエンドツーエンドリレーを採用するシステムのためのアクセスノード端末の数に等しくてもよい。ビーム重みセット４３４は、各ビーム重みセットについて同じである第２の次元を有し得るか、又は一部のビーム重みセットは、第２の次元について異なるサイズを有し得る。例えば、第２の次元は、ビーム重みセット４３４から生成されたビーム信号の数に対応してもよく、ビーム重みセット４３４は各々、同じ数のビーム信号を生成してもよく、又は一部のビーム重みセット４３４は、異なる数のビーム信号を生成してもよい。ビーム重みセット４３４の各係数は、（例えば、振幅成分と位相成分とを含む）複素ビーム重みであり得る。ビームフォーミングプロセッサ４２０は、持続時間に対応する供給要素信号４１５を受信し、複数のビーム重みセット４３３の各々に従って供給要素信号４１５を処理し得る。複数のビーム重みセット４３３の各々について、ビームフォーミングプロセッサ４２０は、ビームカバレッジパターンに対応するビーム信号４２５（例えば、レーダ画像ピクセルビーム）のセットを生成し得る。

【0070】

一例では、供給要素信号４１５は、（例えば、エンドツーエンドリレーから）衛星アクセスノードにおいて受信されたリターンダウンリンク信号に対応し得る。リターンダウンリンク信号は、地理的領域を照射するアンテナを介して衛星によって受信されたリターンアップリンク信号の複合体であり得る。供給要素信号４１５を処理することは、複数のビーム重みセットに従って、リターンダウンリンク信号の第１の持続時間に対応するリターンダウンリンク信号の信号データの第１のセットを処理することを含み得る。場合によっては、処理することは、第１のビームカバレッジパターンに対応する複数のビーム信号の第１のサブセットを取得するために第１のビーム重みセットに従って信号データの第１のセットを処理することと、第２のビームカバレッジパターンに対応する複数のビーム信号４２５の第２のサブセットを取得するために第２のビーム重みセットに従って信号データの第１のセットを処理することとを含む。処理することは、複数のビーム信号４２５の追加のサブセットを取得するために、追加のビーム重みセットに従って信号データの第１のセットを処理することを含み得る。

【0071】

ビーム信号プロセッサ４４０は、ビーム信号４２５に対応する画像ピクセル値を生成することができる。画像ピクセル値は、（例えば、レーダ画像ピクセルビームに関連付けられた信号レベルに基づいて）各レーダ画像ピクセルビームについて生成され得る。ビーム信号４２５の各セットについて、ビーム信号プロセッサ４４０は、ビーム信号４２５のセットにおいて検出された種々の信号レベルに画像成分（例えば、輝度、色）を割り当てることができる。加えて、ビーム信号プロセッサ４４０は、（例えば、ビーム重みセット４３３からの対応するビームカバレッジパターンに従って）ビーム位置情報４３２を受信し、対応するビーム位置情報に基づいて画像値をピクセル位置に割り当てることができる。例えば、第２のビーム重みセットに対応する第２のビームカバレッジパターンが、第２のビーム重みセットに対応する第１のビームカバレッジパターンからオフセットされる場合、ビーム信号プロセッサ４４０は、オフセットに少なくとも部分的に基づいて画像信号値４４５を決定し得る。

【0072】

一部の例では、ビーム信号４２５のセットを処理することは、照明信号に基づき得る。例えば、供給要素信号４０５が（例えば、衛星又は異なる衛星によって送信された）照明信号からの反射エネルギーを含む場合、ビーム信号プロセッサ４４０は、対応するビーム信号と照明信号との相関（例えば、照明信号と対応するビーム信号との間の振幅及び／又は位相コヒーレンス）に基づいて各画像値を決定することができる。更に、ビーム信号プロセッサ４４０は、画像値を決定するために外部情報を適用することができる。外部情報は、画像値の決定を通知するために使用される、他のソース（例えば、衛星画像、高度データ、物体データベース）から取得された既知の地形特徴（例えば、高度、建築物、表面組成）についての情報を含み得る。例えば、高度データを使用して、照明信号に対するビーム信号の位相関係を較正してもよい。一部の態様では、照明信号は通信信号であり得、異なる位置が異なる通信信号に関連付けられ得る（例えば、照明は、異なるスポットビームにおいて異なり得る順方向ダウンリンク信号１７２であり得る）。ビーム信号プロセッサ４４０は、画像値を決定する際に使用され得るビーム情報４５５を受信することができる。例えば、ビーム情報４５５は、スポットビーム１２５について、ビーム信号（例えば、変調されたデータ信号、シンボル情報）及び他のビームパラメータ（例えば、ビームカバレッジエリアにわたるビーム利得）を含んでもよい。したがって、ビーム信号プロセッサ４４０は、画像ピクセルビームに対応する位置における送信信号及びビーム利得に基づいて、決定されたビーム信号を評価して、画像値を決定することができる。ビーム信号プロセッサ４４０は、画像信号値４４５のセット（例えば、ビーム信号４２５のセットに対応する画像信号値の各セット）を画像プロセッサ４５０に出力することができる。

【0073】

場合によっては、ビーム信号プロセッサ４４０は、（例えば、異なる持続時間に対応する）供給要素信号の異なるセットから生成されたビーム信号をフィルタリングすることができる。例えば、ビームフォーミングプロセッサ４２０は、信号データの第１のセットのために使用される複数のビーム重みセットと同じであるか又は異なり得る第２の複数のビーム重みセットに従って、リターンダウンリンク信号の第２の持続時間に対応するリターンダウンリンク信号の信号データの第２のセットを処理してもよい。場合によっては、複数のビーム重みセット及び第２の複数のビーム重みセットの各々は、実質的に同じ又は重複するビームカバレッジパターンを与えるように構成され得る。例えば、信号データの第２のセットを処理することは、第１のビームカバレッジパターンに対応する複数のビーム信号の第３のサブセットを取得するために、第３のビーム重みセットに従ってリターンダウンリンク信号の第２の持続時間に対応する信号データの第２のセットを処理することと、第２のビームカバレッジパターンに対応する複数のビーム信号の第４のサブセットを取得するために、第４のビーム重みセットに従って信号データの第２のセットを処理することとを含んでもよい。すなわち、第１のビーム重みセット及び第３のビーム重みセットは、少なくとも一部の実質的に重複する画像ピクセルビームを有するビームカバレッジパターンを提供するように決定され得る。

【0074】

ビーム信号プロセッサ４４０は、ビーム信号のフィルタリングされたサブセットを取得するために、複数のビーム信号の複数のサブセットをフィルタリングすることができる。例えば、ビーム信号プロセッサ４４０は、ビーム信号のフィルタリングされたサブセットを取得するために、異なる１０セント硬貨の持続時間に対応する処理された供給要素信号に関連する複数のビーム信号にフィルタリング関数を適用してもよい。フィルタリング関数は、例えば、平均化、又は他の有限インパルス応答（ＦＩＲ）若しくは無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタであってもよい。したがって、ビーム信号プロセッサ４４０は、フィルタリングされたビーム信号から画像信号値４４５を生成することができる。

【0075】

画像プロセッサ４５０は、画像信号値４４５の各セットを受信し、画像信号値４４５のセットを処理して画像４６０を生成することができる。すなわち、画像プロセッサ４５０は、ビーム信号４２５の複数のセットについての画像信号値４４５のセットを組み合わせて、画像４６０を生成することができる。ビーム信号プロセッサ４４０によって実行されるフィルタリングに加えて、又はその代わりに、画像プロセッサ４５０は、画像信号値４４５をフィルタリングして画像４６０を生成することができる。例えば、画像プロセッサ４５０は、（例えば、同じピクセル位置に対応する）画像信号値の複数のセットを組み合わせて、画像４６０を取得してもよい。フィルタリングは、平均化、又は他のＦＩＲ若しくはＩＩＲフィルタリングを含み得る。一部の例では、各レーダ画像ピクセルビームに関連付けられた撮像値は、３次元（３Ｄ）空間に変換することができ、したがって、画像プロセッサ４５０は、撮像領域のボクセルのセット又は３Ｄ表現を生成することができる。

【0076】

一部の例では、ビームフォーミングプロセッサ４２０は、複数の周波数範囲又は偏波の各々について複数のビーム重みセット４３３を用いて供給要素信号を処理することができ、ビーム信号プロセッサ４４０及び画像プロセッサ４５０は、異なる周波数範囲又は偏波からのレーダ画像ピクセルビームの値を組み合わせて、１つ以上の画像を生成することができる。例えば、レーダ画像ピクセルビームの第１のセットは、（例えば、偶発的な）信号エネルギーの受動的検出に関連付けられたレーダ画像ピクセルビームに対応してもよく、レーダ画像ピクセルビームの第２のセットは、照射源から（例えば、衛星又は１つ以上の異なる衛星から）反射された信号エネルギーに対応してもよい。かかる組み合わされたデータは、例えば、熱放出に関連する情報を反射された信号エネルギーと重ね合わせて、撮像された領域に関する追加の情報を提供することができる。

【0077】

追加的又は代替的に、ビームフォーミングプロセッサ４２０は、異なる期間に対応する供給要素信号の複数のセットを処理することができ、画像プロセッサ４４０は、異なる期間に対応するビーム信号４２５を組み合わせることができる。例えば、供給要素信号４０５は、ＧＥＯ衛星の供給要素信号、又はＧＥＯエンドツーエンドリレーによって中継されるアクセスノード端末信号に対応することができ、照明信号は、１つ以上のＬＥＯ衛星によって送信することができる。ＬＥＯ衛星の照射角によって与えられる合成開口は、ＬＥＯ衛星の異なる位置に対応する複数の期間を処理することによって提供され得る。したがって、複数の期間のうちの１つに対応する供給要素信号の各セットは、ビーム信号の複数のセットを取得するために、複数のビーム重みセット及び照明源（例えば、ＬＥＯ衛星）の位置に従って処理され得、ビーム信号の複数のセットは、期間に対応するビーム信号の複合セットを取得するために組み合わされ得る。ビーム信号の追加の複合セットは、異なる期間に対して取得され、１つ以上の照明源に対する照明の角度範囲に対応する合成開口を取得するために組み合わされ得る。

【0078】

場合によっては、受信処理システム４００は、通信サービス又はデータ収集サービスなど、リアルタイム又は主要なミッションをサポートするように構成され得る。例えば、ビームフォーミングプロセッサ４２０（又は場合によっては異なるビームフォーミングプロセッサ）は、スポットビーム信号を生成するためにビーム重み又は係数を適用することによって供給要素信号４１５を処理するように構成されてもよい。ビームフォーミングプロセッサ４２０によって形成されるスポットビーム１２５は、実質的に重複しないスポットビームカバレッジエリア１２６を有する所定のビームを指すことができ、所与の位置に対して、異なる周波数帯域、偏波、又はその両方を使用することができる。生成されたスポットビーム信号は、ビーム信号プロセッサ４４０（又は異なるビーム信号プロセス）を通して処理され得、（例えば、ユーザ端末１５０によって送信されたデータ信号を取得するために）種々のリターンリンク通信をサポートするための復調のためにモデム（図示せず）に受け渡すことができる。場合によっては、リターンリンク通信をサポートするために適用されるビーム重みセットは、レーダ画像ピクセルビームのためのビーム信号の複数のセットを取得するために使用される複数のビーム重みセットとは異なり得る（例えば、レーダ画像ピクセルビームは、リターンリンク通信のために使用されるスポットビームとは異なり得る）か、又はリターンリンク通信をサポートするために適用されるビーム重みセットは、複数のビーム重みセットの一部であり得る。

【0079】

場合によっては、供給要素信号受信機４１０は、リターンリンク通信に関連付けられた信号の信号キャンセル又は抑制を実行して、供給要素信号４１５を取得するように構成することができる。

【0080】

図５は、本明細書で開示される例によるマルチスタティック合成開口レーダをサポートする複合ビームカバレッジパターン５００の一例を示している。複合ビームカバレッジパターン５００は、ビームカバレッジパターン５１２のセットを含むことができ、ビームカバレッジパターン５１０のセットの各ビームカバレッジパターン５１２は、異なるビーム重みセットに対応する。図示の例では、複合ビームカバレッジパターン５００は、ビームカバレッジパターン５１０－ａ、５１０－ｂ、５１０－ｃ、５１０－ｄ、５１０－ｅ、５１０－ｆ、５１０－ｇ、５１０－ｈ、及び５１０－ｉを含む９つのビームカバレッジパターン５１０を含む。ビームカバレッジパターンの各々は、互いにオフセットされ得る（例えば、１つの次元におけるオフセット、２つ以上の次元におけるオフセット）。例えば、第１のビームカバレッジパターン５１０－ａは、第２のビームカバレッジパターン５１０－ｂからオフセット５２０だけオフセットされてもよい。したがって、例示的な複合ビームカバレッジパターン５００によれば、供給要素信号４１５のデータのセットは、各ビームカバレッジパターンに対応するビーム信号の９つのセットを取得するために、それぞれ異なるビーム重みセットで９回処理され得る。しかしながら、複合ビームカバレッジパターン５００は一例にすぎず、複合ビームカバレッジパターンは、任意の数のビームカバレッジパターンについて生成されてもよい。ビーム信号の各セットは、各々が複合ビームカバレッジパターン５００内の位置に対応する１つ以上のビーム信号を含み得る。各ビーム信号は、次いで、（例えば、ビーム信号内の入射信号又は反射信号の信号値に対応する）画像値を割り当てられ得る。

【0081】

各ビームカバレッジパターン５１０は、他のビームカバレッジパターンと重複しないものとして示されているが、各ビームカバレッジパターンは、１つ以上の空間方向から受信された信号電力を表すことができ、ビームカバレッジパターンの部分は、互いに重複することができることを理解されたい。ビームカバレッジパターンは、所与のビーム重みセットに割り当てられた空間情報を表すことができ、概して、受信ビームフォーミング信号エネルギーの各領域の中心とすることができる。すなわち、所与のビームカバレッジエリア５１５のビーム利得パターン（例えば、３ｄＢなどの利得等高線によって与えられる）は、衛星の軌道又は地形特徴及び適用されるビーム重みセットに応じて円形又は種々の形状とすることができ、重心（例えば、１ｄＢ又は３ｄＢ等高線などのビーム等高線の）又はビームカバレッジエリア５１５の最も高いビームフォーミング利得の位置に基づいてビーム信号に位置が割り当てられる。

【0082】

図６は、本明細書で開示する例による、マルチスタティック合成開口レーダのための技術をサポートするデバイス６０５を含むシステム６００の図を示している。デバイス６０５は、本明細書で説明する受信処理システムの構成要素の一例であるか、又はそれを含み得る。デバイス６０５は、マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０、Ｉ／Ｏコントローラ６１５、データベースコントローラ６２０、メモリ６２５、プロセッサ６３０、及びデータベース６３５を含む、通信を送信及び受信するための構成要素を含む、双方向データ通信のための構成要素を含み得る。これらの構成要素は、１つ以上のバス（例えば、バス６４０）を介して電子通信していてもよい。

【0083】

マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０は、本明細書で説明するような受信処理システム４００の一例であり得る。場合によっては、マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０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、又はそれらの任意の組み合わせで実装され得る。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６１０は、（例えば、Ｉ／Ｏコントローラ６１５を介して）供給要素信号を受信し、マルチスタティック合成レーダ開口画像を生成するために供給要素信号を処理してもよい。供給要素信号は、ビームフォーミング衛星（例えば、ＯＢＢＦ又はＧＢＢＦシステム）の供給要素において受信された供給要素信号に対応し得るか、又はエンドツーエンドリレーを採用するシステムのためのアクセスノード端末信号であり得る。マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０は、複数のビーム重みセットに従って供給要素信号を処理することができ、各ビーム重みセットは、レーダ画像ピクセルビームのパターンに対応することができる。マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０は、レーダ画像ピクセルビームの各セットに対して画像ピクセル値のセットを生成することができ、画像ピクセル値のセットを組み合わせて１つ以上の画像を生成することができる。マルチスタティックビームフォーミングシステム６１０は、（例えば、ディスプレイデバイス上での表示又は記憶媒体上での記憶のために）Ｉ／Ｏコントローラ６１５を介して出力信号６５０中で画像を出力し得る。

【0084】

Ｉ／Ｏコントローラ６１５は、デバイス６０５のための入力信号６４５及び出力信号６５０を管理することができる。Ｉ／Ｏコントローラ６１５は、デバイス６０５に統合されていない周辺機器を管理することもできる。場合によっては、Ｉ／Ｏコントローラ６１５は、外部周辺機器への物理的接続又はポートを表すことができる。場合によっては、Ｉ／Ｏコントローラ６１５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）、又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利用してもよい。他の場合には、Ｉ／Ｏコントローラ６１５は、モデム、キーボード、マウス、タッチスクリーン、又は同様のデバイスを表すか、又はそれらと対話することができる。場合によっては、Ｉ／Ｏコントローラ６１５は、プロセッサの一部として実装され得る。場合によっては、ユーザは、Ｉ／Ｏコントローラ６１５を介して、又はＩ／Ｏコントローラ６１５によって制御されるハードウェア構成要素を介して、デバイス６０５と対話することができる。

【0085】

データベースコントローラ６２０は、データベース６３５におけるデータ記憶及び処理を管理することができる。場合によっては、ユーザは、データベースコントローラ６２０と対話することができる。他の場合には、データベースコントローラ６２０は、ユーザ対話なしに自動的に動作することができる。データベース６３５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、又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６３５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６１０によって使用するための複数のビーム重みセットを記憶し得る。

【0086】

メモリ６２５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含み得る。メモリ６２５は、（例えば、プロセッサ６３０によって）実行されたとき、本明細書で説明する種々の機能をプロセッサに実行させる命令を含む、コンピュータ可読、コンピュータ実行可能ソフトウェアを記憶し得る。例えば、メモリ６２５は、本明細書で説明するマルチスタティックビームフォーミングシステム６１０の動作のための命令を記憶してもよい。場合によっては、メモリ６２５は、とりわけ、周辺構成要素又はデバイスとの対話などの基本的なハードウェア又はソフトウェア動作を制御することができる基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。

【0087】

プロセッサ６３０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若しくはトランジスタロジック構成要素、ディスクリートハードウェア構成要素、又はそれらの任意の組み合わせ）を含むことができる。場合によっては、プロセッサ６３０は、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得る。他の場合には、メモリコントローラは、プロセッサ６３０に統合され得る。プロセッサ６３０は、種々の機能を実行するためにメモリ６２５に記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成され得る。

【0088】

図７は、本明細書で開示する例によるマルチスタティック合成開口レーダのための技術をサポートするプロセスフロー７００を示している。プロセスフロー７００は、例えば、図４の受信処理システム４００又は図６のマルチスタティックビームフォーミングシステム６１０によって実装され得る。

【0089】

プロセスフロー７００は、受信信号のビームフォーミングをサポートするシステム（例えば、ＯＢＢＦシステム、ＧＢＢＦシステム、エンドツーエンドビームフォーミングシステム）からマルチスタティック合成開口レーダ画像を形成するためのプロセスを表し得る。

【0090】

システムは、７０５において、地理的領域を照射するアンテナを備える衛星に関連付けられた供給要素信号を受信することができる。例えば、供給要素信号は、ビームフォーミング衛星（例えば、ＯＢＢＦ又はＧＢＢＦシステム）の供給要素において受信された供給要素信号に対応し得るか、又はエンドツーエンドリレーを採用するシステムのためのアクセスノード端末信号であってもよい。受信された供給要素信号は、ある期間に対応し得る。例えば、供給要素信号は、通信システム（例えば、通信シンボル又はフレーム）の持続時間に対応し得るフレームタイミングに従って処理されてもよい。

【0091】

７１０において、システムは、Ｉ個のビームカバレッジパターンに対応するＩ個のビーム重みセットを取得し得る。例えば、Ｉ個のビーム重みセットの各々は、地理的領域の地理的位置に関連付けられ得る１つ以上のレーダ画像ピクセルビームに関連付けられてもよい。関連付けられた地理的位置は、例えば、地理的中心（例えば、重心）又はレーダ画像ピクセルビームの最高利得の点であってもよい。

【0092】

７１５において、システムは、ビーム信号のｉ番目のセットを取得するために、ｉ番目のビーム重みセットに従って供給要素信号を処理することができる。

【0093】

７２０において、システムは、供給要素信号の処理のための追加のビーム重みセットが存在するかどうかを判定することができる。例えば、ｉ＜Ｉ（ここで、ｉ∈｛１…Ｉ｝）である場合、システムは、ｉをインクリメントし、７１５に戻って、次のビーム重みセットに従って供給要素信号を処理してもよい。Ｉ個のビーム重みセットが７２０において処理された場合、システムは、７２５に進み、ビーム信号のセットを処理することができる。

【0094】

７２０において、システムは、照射された地理的領域の画像を取得するためにビーム信号のセットを処理することができる。例えば、システムは、ビーム信号の各々にピクセル画像値を割り当ててもよい。場合によっては、ビーム信号の各々へのピクセル画像値の割り当ては、供給要素信号が、偶発的な又は受動的な放射に関連する信号情報を含むか、又は照明源の反射に関連する信号情報を含むかを考慮に入れることができる。照明源は、例えば、ブロードビーム信号（例えば、ビーコン信号などからの照射された地理的領域をカバーするシングルビーム）、又はマルチビーム信号（例えば、マルチビーム衛星を介した通信のためのユーザビーム）であり得る。マルチビーム信号を使用する照明の場合、システムは、ビーム信号と、ビーム信号に関連付けられた位置における対応するビーム信号の特性とに基づいて、ピクセル画像値を決定することができる。例えば、第１のビーム信号は、ユーザビームの中心に関連付けられてもよく、第２のビーム信号は、ユーザビームのエッジに関連付けられてもよい。システムは、ビーム信号の位置におけるユーザビームの入射エネルギーによってビーム信号をスケーリングすることによって、ピクセル画像値を決定することができる。すなわち、第１のビーム信号及び第２のビーム信号は、ユーザビームの利得パターンによって正規化され得る。

【0095】

したがって、システムは、ビーム信号のセットに対応するピクセル画像値の複数のセットを取得することができる。次いで、システムは、ピクセル画像値の複数のセットを組み合わせて、照射された地理的領域の少なくとも一部の画像を取得することができる。上述したように、システムは、複数の周波数帯域又は偏波に対してビーム重みセット処理を実行して、画像の各ピクセル位置に対する複数のピクセル画像値を取得することができ、そして複数のピクセル画像値を（例えば、ピクセル輝度又は色相により）組み合わせて、画像の各最終ピクセル画像値を取得することができる。

【0096】

記載された技術は、可能な実装形態を指し、動作及び構成要素は、再配置又はさもなければ修正されてもよく、他の実装形態が可能であることに留意されたい。２つ以上の方法又は装置からの更なる部分を組み合わせてもよい。

【0097】

本明細書に記載の情報及び信号は、様々な異なる技術及び技術のいずれかを使用して表すことができる。例えば、説明全体を通して参照され得るデータ、命令、コマンド、情報、信号、ビット、記号、及びチップは、電圧、電流、電磁波、磁場又は粒子、光学場又は粒子、若しくはこれらの任意の組み合わせによって表され得る。

【0098】

本明細書の開示に関して説明した種々の例示的なブロック及びモジュールは、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）、又は他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲート又はトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを用いて実装又は実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであり得るが、代替として、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、又はステートマシンであり得る。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ（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、又は任意の他のそのような構成）として実装されてもよい。

【0099】

本明細書で説明した機能は、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、又はそれらの任意の組み合わせで実装され得る。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る場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令又はコードとして格納されてもよく、又は送信され得る。他の例及び実装形態は、本開示及び添付の特許請求の範囲内にある。例えば、ソフトウェアの性質上、本明細書に記載の機能は、プロセッサ、ハードウェア、ファームウェア、ハード配線、又はこれらの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できる。機能を実装する特徴部はまた、機能の部分が異なる物理的位置に実装されるように分散されることを含めて、様々な位置に物理的に配置されてもよい。

【0100】

コンピュータ可読媒体は、非一時的なコンピュータ記憶媒体と、コンピュータプログラムのある場所から別の場所への転送を容易にする任意の媒体を含む通信媒体との両方を含む。非一時的記憶媒体は、汎用コンピュータ又は特殊目的コンピュータによってアクセス可能な任意の利用可能な媒体であり得る。例として、限定ではなく、非一時的なコンピュータ可読媒体は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ、コンパクトディスク（ＣＤ）ＲＯＭ若しくは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶装置、又は命令若しくはデータ構造の形態で所望のプログラムコード手段を運搬若しくは記憶するために使用することができ、汎用目的若しくは特殊目的コンピュータ、若しくは汎用目的若しくは特殊目的プロセッサによってアクセスすることができる任意の他の非一時的媒体を含み得る。また、任意の接続は、コンピュータ可読媒体と適切に称される。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）、又は赤外線、ラジオ、及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、又は他のリモート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、又は赤外線、ラジオ、及びマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。ディスク（ｄｉｓｋ）及びディスク（ｄｉｓｃ）は、本明細書で使用されるとき、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及びブルーレイディスクを含み、ディスク（ｄｉｓｋ）は通常、磁気的にデータを再生し、ディスク（ｄｉｓｃ）は、レーザーで光学的にデータを再生する。上記の組み合わせもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。

【0101】

特許請求の範囲を含めて、本明細書で使用されるとき、項目のリスト（例えば、「少なくとも１つの」又は「１つ以上の」などの語句によって前置きされた項目のリスト）において使用される「又は」は、例えば、「少なくとも１つのＡ、Ｂ、又はＣ」のリストが、Ａ又はＢ又はＣ又はＡＢ又はＡＣ又はＢＣ又はＡＢＣ（すなわち、Ａ及びＢ及びＣ）を意味するように、包括的なリストを示す。また、本明細書で使用されるとき、「に基づく」という語句は、条件の限定されたセットへの参照として解釈されてはならない。例えば、「条件Ａに基づく」と記載され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及び条件Ｂの両方に基づき得る。換言すれば、本明細書で使用されるとき、「に基づく」という語句は、「に少なくとも部分的に基づく」という語句と同じように解釈されるものとする。

【0102】

添付の図面では、類似の構成要素又は特徴部は、同じ参照ラベルを有することができる。更に、同じタイプの様々な構成要素は、類似の構成要素の中で区別するダッシュ及び第２のラベルによる参照ラベルに従うことによって区別され得る。第１の参照ラベルのみが本明細書で使用される場合、説明は、第２の参照ラベル、又は他の後続の参照ラベルに関係なく、同じ第１の参照ラベルを有する類似の構成要素のうちのいずれか１つに適用可能である。

【0103】

添付の図面に関して本明細書に記載された説明は、例示的な構成について説明しており、実装され得る又は特許請求の範囲内に入る全ての例を表すとは限らない。本明細書で使用される「例示的な」という用語は、「例、実例、又は例証としての役割を果たす」を意味し、「好ましい」又は「他の例より有利」ではない。詳細な説明は、説明される技術の理解を与えるための具体的な詳細を含む。しかしながら、これらの技術は、これらの具体的な詳細を伴わずに実践されてもよい。一部の例では、説明されている例の概念を不明瞭にすることを避けるために、周知の構造及びデバイスがブロック図の形態で示されている。

【0104】

本明細書の説明は、当業者が本開示を作製又は使用することを可能にするために提供されている。本開示に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかとなり、本明細書で定義される一般的原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形形態に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書で説明した例及び設計に限定されず、本明細書で開示した原理及び新規の特徴に一致する最も広い範囲を与えられるべきである。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】