(57)【要約】【課題】動く乗り物に取り付けられた低プロファイルのＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを最適化するためのシステムを提供する。【解決手段】長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル（５６０）は、輸送用の乗り物の移動軌道と平行に保たれた状態で、２度以下の角度（１０２）の幅を有する狭方位角ビームを形成する。作動ユニット（２７０）は、直交する３つの軸、すなわち、縦軸（ロール回転）、垂直軸（ヨー回転）、及び横軸（仰角回転）を中心としてＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル（５６０）を回転させることが可能である。作動ユニット（２７０）は、このアンテナ・パネル（５６０）が地球の赤道面と揃った状態に維持されるように、かつ２度以下の角度（１００２）の幅を有する狭方位角ビームが隣接する衛星を照射することを抑えるように、アンテナ・パネルを作動させる。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止衛星と通信するためのシステムであって、
２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム（ＮＡＢ）を放射するサイズおよび形状を有する長手形状の衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）アンテナ・パネルと、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルに平行な縦軸を中心に回転させて仰角回転を与え、前記縦軸に直交する横軸を中心に回転させてロール回転を与え、前記横軸に直交する垂直軸を中心に回転させてヨー回転を与える作動ユニットと、を備えるシステム。
【請求項２】
前記作動ユニットは複数の直交するアクチュエータを独立して制御し、前記複数の直交するアクチュエータの各々が独立して、前記縦軸、前記横軸、および前記垂直軸のうちの少なくとも１つを中心として前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを傾斜させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記作動ユニットは、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢは、静止軌道上の２つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、前記円錐ビームに沿った投射源の間に形成される２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢが１つだけの衛星を目標にする、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは複数の電磁活性領域を含み、電磁信号位相および電磁信号振幅が前記複数の電磁活性領域の各々において独立して調整される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記作動ユニットは、輸送用乗り物の３次元（３Ｄ）座標を受信し、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、地球の赤道面に接近すると、前記作動ユニットによって、前記地球の赤道面に揃えられた状態に維持されるとともに、前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータは、輸送用乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生じさせるモータを含み、前記複数の直交するアクチュエータのいくつかのアクチュエータのそれぞれは、３次元空間内で自律的に力を作用させる、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記作動ユニットは、前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータのタイミング、パワー、トルク、および方向を調整する、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記反転させることは、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面と垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢの劣化を小さくする、請求項３に記載のシステム。
【請求項１１】
電子ステアリング・コントローラが、複数の前記電磁活性領域のうちのいくつかの領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する、請求項５に記載のシステム。
【請求項１２】
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号がＫｕバンド信号である、請求項６に記載のシステム。
【請求項１３】
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号が、Ｌバンド（１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）、Ｓバンド（２ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）、Ｃバンド（４ＧＨｚ〜７ＧＨｚ）、Ｘバンド（８ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ）、およびＫａバンド（１７ＧＨｚ〜２１ＧＨｚ、および２７ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）のうちの少なくとも１つである、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）アンテナ・システム、および衛星通信のための最適化された方法に関し、詳しくは、排他的ではないが、地球の赤道面運用のための低プロファイルの長手形状ＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを最適化するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書で使用される長手形状という用語は、連続的軌道で移動する輸送用の乗り物の縦軸と平行に取り付けられた縦方向に配向したアンテナを指し、ここで、連続的軌道は、乗り物が縦軸上で前進する経路を規定する。
【０００３】
静止衛星通信技術は、ブロードバンド通信、オーディオ／ビデオ配信ネットワーク、海洋航法、地上航法、および航空航法を含む様々なサービス、ならびに民間運用および軍事運用のサポートを提供する。
【０００４】
軍事通信アンテナは、静止衛星システムと移動衛星システムの両方に関して軍によって利用される。従来のアンテナに加えて、軍事アンテナもまた、遠隔のロケーション、航空ロケーション、海洋ロケーション、および環境的に厳しいロケーションからの戦術通信に不可欠である。軍事通信アンテナのいくつかの特定の要件は、低プロファイル、高い信頼性、耐久性、妨害電波に対する耐性、可搬性などである。軍事静止衛星システムの主な例が、軍事戦略戦術中継（ＭＩＬＳＴＡＲ）である。
【０００５】
本明細書で使用されるアンテナという用語は、有向の電磁信号を自由空間内で伝播される電磁波に変換するデバイスを指す。アンテナは、信号の受信と送信の両方のために使用され得る。
【０００６】
本明細書で使用される静止軌道または対地同期軌道（ＧＳＯ）という用語は、地球の赤道に沿った、その上空約３５，７８６キロメートルの円軌道経路を指す。静止軌道は地球の赤道面上に存在する。
【０００７】
地球の自転速度と同速度で周回する複数の衛星は、地球の赤道面上の共通の緯度を共有し、さらに、クラークベルトとも呼ばれる軌道円弧内の縦軸に沿って一様に軌道に乗っている。そのような軌道で、衛星の軌道周期は１日、すなわち、地球の自転周期と等しい。
【０００８】
本明細書で使用される通信衛星という用語は、デジタルカバレッジ、ラジオカバレッジ、テレビカバレッジ、および／または電話カバレッジを主に提供する衛星を指す。そのような衛星は、（１つまたは複数の）特定の電磁無線周波数帯域で伝送される信号を受信し、増幅し、さらに転送する、地球上空の軌道にある中継局として利用される。衛星は、静止軌道で地球のまわりを回りながら、地球の表面上で（１つまたは複数の）特定のフットプリントを有する或る（１つまたは複数の）区域上空に留まる。
【０００９】
ＳＡＴＣＯＭアンテナ・システム（ＳＡＳ）の設計および開発は、過去数十年に大きな成長を経験した通信分野の１つである。今日、地上プラットフォーム、宇宙船プラットフォーム、超音速プラットフォーム、亜音速プラットフォーム、海洋プラットフォーム、ヘリコプタ・プラットフォーム、および無人航空機（ＵＡＶ）プラットフォームのために設計された様々なＳＡＳモデルが存在する。
【００１０】
そのようなＳＡＳは、乗り物の本体上または胴体上の様々な位置に取り付けられて、乗り物と静止衛星との間の通信を円滑にすることが可能である。
図１は、航空機に取り付けられた長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルと通信している静止衛星の例示的な環境９００を示す。図２は、高度方位座標系を採用して３次元空間内で飛行力学パラメータおよび回転軸を示す環境９０２である。これらの図は、例示的な航空機３００を、３次元空間内で、この航空機の重心を中心とした直交する３つの回転軸４００、すなわち、縦軸４０２、横軸４０４、および垂直軸４０６で表す。
【００１１】
本明細書で使用されるこれらの軸はそれぞれ、ロール回転、仰角回転、およびヨー回転（方位角）と呼ばれる。この慣例を利用して、ロール回転は、縦軸を中心として作動することを指し、仰角回転は、横軸を中心として作動することを指し、さらにヨー回転は、垂直軸を中心として作動することを指す。
【００１２】
図１を参照すると、一般に知られるとおり、静止衛星１００が、地球の表面に垂直な複数の面１１０の間でθ度の角度１０４を形成する、約３５，７８６キロメートルの高度の軌道面１３２で地球のまわりを軌道に乗って周回している。使用される信号のタイプにかかわらず、静止衛星１００は、例えば、地域の伝送だけによって可能であるよりもはるかに広い区域に信号を再ブロードキャストするように宇宙空間に配置された通信中継デバイスである。
【００１３】
静止衛星の意図された目的は、動作の周波数帯域、伝送のタイプ、発せられる電力レベル、および静止衛星の（１つまたは複数の）信号がどこに向けられるかを規定することである。地域１０８などの地球上のいくつかの地域は、静止衛星１００と地球の表面に垂直な面１１０との間に形成される制限する角度１０４のため、この衛星によって到達不能である。同じく図示されるのが、静止衛星１００と双方向で通信することが可能なＳＡＳ５００が取り付けられた例示的な航空機３００である。
【００１４】
静止軌道における任意の衛星位置は、衛星の水平ロケーションと垂直ロケーションとを表す２つの座標によって特定される。図２を参照すると、垂直座標が、地平線上の最も近いポイントから上向きの高度角４１４を計算することによって解決され、さらに水平座標が、その最も近いポイントに対して地平線に沿ってちょうど北東向きから方位角４１２を計算することによって特定される。本明細書で使用される前述した座標系は、高度方位座標系と呼ばれ、さらに天文座標系および／または地平座標系として当技術分野で一般に知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、静止衛星との通信を良好に維持し得る衛星通信アンテナ・システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のいくつかの実施形態によれば、静止衛星と通信するためのシステムが提供される。このシステムは、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム（ＮＡＢ）を放射するサイズおよび形状を有する長手形状の衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）アンテナ・パネルと、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルに平行な縦軸を中心に回転させて仰角回転を与え、縦軸に直交する横軸を中心に回転させてロール回転を与え、横軸に直交する垂直軸を中心に回転させてヨー回転を与える作動ユニットと、を備える。
【００１７】
任意で、作動ユニットは複数の直交するアクチュエータを独立して制御し、複数の直交するアクチュエータの各々が独立して、縦軸、横軸、および垂直軸のうちの少なくとも１つを中心として長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを傾斜させる。
【００１８】
任意で、作動ユニットは、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させる。
任意で、２度以下の角度の幅を有するＮＡＢは、静止軌道上の２つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、円錐ビームに沿った投射源の間に形成される２度以下の角度の幅を有するＮＡＢが１つだけの衛星を目標にする。
【００１９】
任意で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは複数の電磁活性領域を含み、電磁信号位相および電磁信号振幅が複数の電磁活性領域の各々において独立して調整される。
任意で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する。
【００２０】
任意で、作動ユニットは、輸送用乗り物の３次元（３Ｄ）座標を受信し、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、地球の赤道面に接近すると、作動ユニットによって、地球の赤道面と揃えられた状態に維持されるとともに、輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持される。
【００２１】
任意で、複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータは、輸送用乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生じさせるモータを含み、複数の直交するアクチュエータのいくつかのアクチュエータのそれぞれは、３次元空間内で自律的に力を作用させる。
【００２２】
任意で、作動ユニットは、複数の直交するアクチュエータのうちの或るアクチュエータのタイミング、パワー、トルク、および方向を調整する。
任意で、反転させることは、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で地球の赤道面に垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有するＮＡＢの劣化を小さくする。
【００２３】
任意で、電子ステアリング・コントローラが、複数の電磁活性領域のうちの或る領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する。
任意で、関心対象の周波数帯域における複数の電磁信号は、Ｋｕバンド信号である。
【００２４】
任意で、関心対象の周波数帯域における複数の電磁信号は、Ｌバンド（１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）、Ｓバンド（２ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）、Ｃバンド（４ＧＨｚ〜７ＧＨｚ）、Ｘバンド（８ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ）、およびＫａバンド（１７ＧＨｚ〜２１ＧＨｚ、および２７ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）のうちの少なくとも１つである。
【００２５】
本発明のいくつかの実施形態によれば、コンピュータによって実行され、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させるための方法が提供される。この方法は、プロセッサを使用して、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信すること、および第１の軸と第２の直交する軸とを反転させるための命令を送信することを備える。反転させることは、プロセッサが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で地球の赤道面に垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを含む。
【００２６】
任意で、方法は、輸送用乗り物の３次元座標を受信することをさらに備える。
任意で、方法は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させるためのコンピュータ可読プログラム・コードが記憶されたコンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体が提供される。コンピュータ可読プログラム・コードは、プロセッサが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信することを可能にするための第１のコンピュータ可読プログラム・コードと、プロセッサが、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させることを可能にするための第２のコンピュータ可読プログラム・コードとを含む。第２のコンピュータ可読プログラム・コードは、プロセッサが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で地球の赤道面に垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを可能にすることを含む。
【００２８】
本発明のいくつかの実施形態によれば、地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らす長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを使用するための、コンピュータによって実施される方法が提供される。この方法は、プロセッサを使用して、衛星を位置特定すること、輸送用乗り物の座標を受信すること、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、地球の赤道面と揃えられた状態かつ輸送する乗り物の移動軌道と平行に維持すること、および長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを使用して、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム（ＮＡＢ）を放射して、その結果、地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らすことを含む。
【００２９】
任意で、方法は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに含む。
任意で、位置特定することは、単一の衛星から送信された追跡信号を追跡することを含み、単一の衛星に搭載された送信機から送信された追跡信号は単一の衛星の位置を示し、さらに長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが、少なくとも２度の角度の離隔を有する所定の対地同期衛星パーキング・スロット内の単一の衛星を追跡するように、衛星アレイは地球のまわりの対地同期軌道で周回する。
【００３０】
特に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および／または科学用語は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同一の意味を有する。本明細書で使用される方法および材料と同様の、または均等の方法および材料が、本発明の実施形態の実施または試験の際に使用されることが可能であるものの、例示的な方法および／または材料を以下に説明する。矛盾がある場合、定義を含め、本特許明細書が支配する。さらに、これらの材料、方法、および実施例は、単に例示的であり、必ずしも限定することは意図していない。
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態が、単に例として、添付の図面を参照して本明細書で説明される。次に、特に図面を詳細に参照すると、図示される詳細は、例示的であり、本発明の実施形態の例示的な説明を目的としている。これに関して、説明は、図面とともに、本発明の実施形態がどのように実施されることが可能であるかを当業者に明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】航空機に結合された長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルと通信する静止衛星のための例示的な環境を示す図。
【図２】高度方位座標系を採用して３次元空間内で飛行力学パラメータおよび直交する回転軸を示す環境を示す図。
【図３】本発明の一実施形態による簡略化された長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを示すブロック図。
【図４】本発明の一実施形態による例示的なＳＡＴＣＯＭアンテナ・アセンブリ、パネル、電磁活性領域、およびベースを示す３次元図。
【図５】本発明の一実施形態による例示的な電子ステアリング工程を示す図。
【図６】本発明の一実施形態による例示的な電子ステアリング工程をやはり示す図。
【図７】本発明の一実施形態による、地球の赤道面近くまたは地球の赤道面外部の例示的な機械的ステアリング工程および軸反転を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による、地球の赤道面近くまたは地球の赤道面外部の例示的な機械的ステアリング工程および軸反転を示す図。
【図９】本発明の一実施形態による、地球の赤道面上の例示的な方位角ビーム・スキャンを示す図。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態による、選択された直交する２つの軸を反転させるための方法を示す流れ図。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態による、選択された直交する２つの軸を反転させるための方法を示す流れ図。
【図１１】本発明の一実施形態による、電子ステアリングに関連して選択された直交する２つの軸を反転させるための方法を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明は、本発明のいくつかの実施形態において、ＳＡＴＣＯＭアンテナ・システム（ＳＡＳ）に関し、より詳細には、排他的にではなく、赤道運用のための低プロファイルの長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルに関する。
【００３４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、静止衛星と通信する１つまたは複数の長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを有するシステム、および（１つまたは複数の）長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを制御し、静止運用のために（１つまたは複数の）長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを最適化する方法が提供される。
【００３５】
本明細書にて教示するシステムおよび方法は、第３の回転軸、すなわち、ロール回転軸を活用して、これにより、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの移動範囲を拡大することが望ましいアプローチを採用する。
【００３６】
第３の回転軸を活用することは、狭方位角ビーム（narrow azimuth beam：ＮＡＢ）を生成すること、および通信切断を減らすことなどの利点をもたらすことが可能である。任意で、使用する長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが、２度以下の角度の幅を任意で有する狭方位角ビームを放射することが可能である。
【００３７】
航空機のいずれの回転も、作動ユニットによって正しい軸に与えられる能動的な逆回転の形態の調整のため、静止衛星に送信される信号をごくわずかに劣化させ、さらに、存在する場合、非常に短い時間の通信切断を生じさせる。
【００３８】
本明細書で使用されるレードーム（radome）という用語は、アンテナのためのハウジングまたは筐体を指す。この筐体は、電磁無線信号を透過し、さらには様々な性能上および空気力学上の考慮に対応するサイズおよび形状とされる。この筐体は、堅牢な高分子材料および／または複合材料などから形成することができる。
【００３９】
狭方位角ビーム（ＮＡＢ）は、静止軌道上の２つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとすることができ、円錐ビームに沿った投射源の間に形成される２度以下の角度の通常の幅を任意に有して、単一の衛星を目標にする。この衛星は、静止軌道上のパーキング・スロットにある衛星のアレイの中の複数の衛星の一部であることが可能である。
【００４０】
２度以下の角度の通常の幅を任意に有するＮＡＢの使用は、ＳＡＳが、送信動作モードに入っている間、および／または受信動作モードに入っている間、隣接する衛星干渉を低減することができる。このため、このシステムは、輸送用の乗り物が３次元空間内で自由に動きながら、特定の衛星との通信を維持することが可能である。
【００４１】
ＳＡＳは、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが、輸送用の乗り物の移動軌道と平行であるように配置される。作動ユニットは、前述したとおり、直交する３つの回転軸で長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを機械的に作動させる。
【００４２】
使用時、作動ユニットは、ロール回転軸に沿って長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを回転させるように命令され、これにより長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面と揃えられた状態に維持され、また、ＮＡＢ幅が隣接衛星照射（adjacent satellite illumination：ＡＳＩ）を解消し得る。このため、３軸上の機械的作動の最適化により、輸送する乗り物が移動中に、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが、地球の赤道面と揃っている状態を継続的に維持することが可能になり、さらには第３のロール回転軸の作動が可能になる。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態において、以下の範囲が、各軸を中心とする角回転に関連する。すなわち、方位角（ヨー回転）は０度〜３６０度、仰角回転は０度〜９０度、およびロール回転は−７度〜＋７度である。
【００４４】
任意で、このシステムは、第１の回転軸を第２の直交する回転軸に対して反転させるように適合される軸反転を利用する。作動ユニットは、この軸反転を制御するとともにトリガする。この反転動作は、レードームに沿って、さらに、地球の赤道面外部または地球の赤道面近くの経路上にあるときでさえ、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを地球の赤道面に垂直に揃えることを可能にし、２度以下の角度の通常の幅を有するＮＡＢの劣化を小さくする。このため、使用の際、このシステムは、静止軌道全体にわたって一様であるビーム幅分解能を実現することを可能にする。
【００４５】
本明細書で使用される赤道近くという用語は、２５度以下の仰角で±１０〜１５度の緯度（＋Ｎ、−Ｓ）範囲内で移動することを指す。
一部の実施形態において、反転動作は、ＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの機械的再編成によって達せられ、例えば、縦軸と横軸とを置換することによってＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの再編成がもたらされ、その後は、縦軸上の回転は横軸上で実行されるとともに、横軸上の回転は縦軸上で実行される。
【００４６】
軸反転がトリガされる実際の緯度範囲は、システムによって動的に決定され、さらに、複数の要因のなかでも、とりわけ、方位角および実際のＮＡＢ幅などの実際のアンテナ・パラメータに依存する。
【００４７】
任意で、このシステムは、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル上の複数の電磁活性領域の各々を独立に制御するとともに、各電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する電子ステアリング・コントローラを含む。電子ステアリングは、隣接する衛星の識別を向上させることが可能な最適化である。向上した衛星識別は、ＡＳＩの解消につながり得る。任意で、電子ステアリングは、電子ステアリング範囲をさらに拡大するように機械的ステアリングと併せて使用される。
【００４８】
乗り物に取り付けられた長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、例えば、航空機、船、潜水艦、および／または列車などの乗り物の上部に取り付けるのに適している低抵抗のフラット・パネル空気力学シェルを有するとともに、低プロファイルを有し、および／または軽量であるように設計および製造される。低プロファイル設計は、同様の能力を有する他のアンテナとの比較で、ＮＡＢ幅分解能を犠牲にすることなしに、空気力学的な囲い込みに対する適合性を向上させる。
【００４９】
本発明の実施形態は、Ｋｕバンドにおける電磁信号に関して本明細書で説明されるが、これらの実施形態は、Ｌバンド（１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）、Ｓバンド（２ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）、Ｃバンド（４ＧＨｚ〜７ＧＨｚ）、Ｘバンド（８ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ）、およびＫａバンド（１７ＧＨｚ〜２１ＧＨｚ、および２７ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）などの、ただし、これらには限定されない他の無線周波数帯域にも適用可能であるものと当業者には理解される。
【００５０】
本明細書で使用されるＫｕバンドという用語は、受信のために約１２Ｇｈｚの周波数、および送信のために１４ＧＨｚの周波数をそれぞれ使用する衛星通信のための電磁周波数帯域を指す。
【００５１】
本発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明するのに先立って、本発明は、その適用において、以下の説明、図面、および／または、実施例に例示される構成要素および／または方法の構造および配置に必ずしも限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態も可能であり、様々な様態で実施もしくは実行することが可能である。
【００５２】
当業者には理解されるとおり、本発明の態様は、システム、方法、またはコンピュータ・プログラムとして実現されることが可能である。したがって、本発明の態様は、完全にハードウェア実施形態の形態をとることも可能であるし、完全にソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）の形態をとることも可能であるし、あるいはソフトウェア態様とハードウェア態様とを組み合わせた実施形態をとることも可能であり、これらは本明細書ではすべて、「回路」、「モジュール」、または「システム」と概して呼ぶことができる。さらに、本発明の態様は、コンピュータ可読プログラム・コードを記録した１つまたは複数のコンピュータ可読媒体としての形態をとることも可能である。
【００５３】
１つまたは複数のコンピュータ可読媒体の任意の組み合わせが利用可能である。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であることが可能である。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、電子、磁気、光、電磁、赤外線、または半導体のシステム、装置、またはデバイス、あるいは以上の任意の適切な組み合わせであることが可能であるが、以上には限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより特定の例（網羅的ではない）には、以下、すなわち、１つまたは複数の電線を有する電気接続、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハードディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブル・コンパクト・ディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光ストレージ・デバイス、磁気ストレージ・デバイス、または以上の任意の適切な組み合わせが含まれる。本明細書において、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、命令実行装置、あるいはは命令実行デバイスによって、または以上に関連して使用されるようにプログラムを含むこと、または格納することができる任意の実体のある媒体であることが可能である。
【００５４】
コンピュータ可読信号媒体には、例えば、ベースバンド内に、または搬送波の一部としてコンピュータ可読プログラム・コードが実現されている伝搬されるデータ信号が含まれることが可能である。そのような伝搬される信号は、電磁形態、光形態、または電磁形態と光形態の任意の適切な組み合わせを含むが、以上には限定されない様々な形態のいずれかの形態をとることが可能である。コンピュータ可読信号媒体は、コンピュータ可読記憶媒体ではなく、命令実行システム、命令実行装置、あるいは命令実行デバイスによって、または以上に関連して使用されるようにプログラムを通信すること、伝搬すること、またはトランスポートすることができる任意のコンピュータ可読媒体であることが可能である。
【００５５】
コンピュータ可読媒体上に実現されたプログラム・コードは、ワイヤレス媒体、有線媒体、光ファイバ・ケーブル、無線周波数媒体など、または以上の任意の適切な組み合わせを含むが、以上には限定されない任意の適切な媒体を使用して伝送されることが可能である。
【００５６】
本発明の態様に関する動作を実行するためのコンピュータ・プログラム・コードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ（登録商標）、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語など、および「Ｃ」プログラミング言語または類似したプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語を含め、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれることが可能である。プログラム・コードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンのソフトウェア・パッケージとして、一部はユーザのコンピュータ上、さらに一部は遠隔コンピュータ上で、または完全に遠隔コンピュータもしくは遠隔サーバ上で実行されることが可能である。完全に遠隔コンピュータもしくは遠隔サーバ上で実行される場合において、その遠隔コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）またはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含め、任意のタイプのネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することが可能であり、あるいはこの接続は、（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを介して）外部のコンピュータに対して行うことが可能である。
【００５７】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品の流れ図および／またはブロック図を参照して後段で説明される。それらの流れ図および／またはブロック図の各ブロック、ならびにそれらの流れ図および／またはブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータ・プログラム命令によって実施され得る。これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサを介して実行されるこれらの命令が、流れ図および／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックにおいて規定される機能／動作を実施するための手段をもたらすように、汎用コンピュータの、専用コンピュータの、またはマシンをもたらす他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに供給されることが可能である。
【００５８】
また、これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ可読媒体の中に格納された命令が、流れ図および／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックにおいて規定される機能／動作を実施する命令を含む製造品をもたらすように、特定の様態で機能するようにコンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスを導くことができるコンピュータ可読媒体の中に格納されることも可能である。
【００５９】
また、これらのコンピュータ・プログラム命令は、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードされて、コンピュータ上、または他のプログラマブル装置上で実行されるこれらの命令が、流れ図および／またはブロック図のブロックまたは複数のブロックにおいて規定される機能／動作を実施するための工程をもたらすようにコンピュータによって実施される工程をもたらす一連の動作上のステップが、コンピュータ上、他のプログラマブル装置上、または他のデバイス上で実行されるようにすることも可能である。
【００６０】
本発明のいくつかの実施形態によれば、静止衛星と通信する１つまたは複数の長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを有するシステム、およびそのような長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを制御する方法が提供される。使用時、この長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、２度以下の角度に対応する幅を任意で有するＮＡＢを有する。
【００６１】
以降、座標系について述べる場合はいつでも、航空機などの輸送用の乗り物は、飛行経路を規定する連続的な軌道で移動して、航空機が、図２の参照符号４０２で示されるとおり、縦軸上を前方に移動するようにさせるものと想定される。
【００６２】
アンテナ・パネルが作動させられる軸のうちの１つが、ロール回転軸である。ロール回転軸は、直交する他の２つの軸と併せて利用されて、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルのＮＡＢと静止衛星との間に形成される到達不能な領域を最小限に抑える。
【００６３】
任意で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、地球の赤道面と揃っている状態を継続的に維持して、これにより、静止衛星との断続的な通信切断が生じることを低減する。
【００６４】
さらに、作動ユニットが、任意の直交する２つの軸、例えば、仰角と方位角を反転させるように作動機構に命令して、輸送用の乗り物が地球の赤道面の外側、または地球の赤道面の近くの経路上にある場合に、アンテナがレードームに沿って、かつ地球の赤道面に垂直に揃えられたままにすることを可能にして、ＮＡＢ幅分解能の劣化を小さくする。
【００６５】
長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、例えば、航空機、船、潜水艦、および／または列車などの乗り物の上部に取り付けるのに適した例えば低抵抗の空気力学シェルを有している、低プロファイルかつ軽量であるフラット・パネルを有するように設計および製造される。低プロファイル設計は、同様の能力を有する他のアンテナと比較して、ＮＡＢ幅分解能を犠牲にすることなしに、空気力学的な囲い込みに対する適合性を向上させる。
【００６６】
このアンテナ・システムは、以降、航空機に関連して説明されるものの、このアンテナ・システムは、ＵＡＶ、または潜水艦などの他の乗り物に関連して利用されてもよいことを理解されたい。
【００６７】
次に、本発明のいくつかの実施形態による、垂直な３つの軸を中心として作動する長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０を有するＳＡＳを例示するブロック図９０４である図３を参照する。垂直な３つの軸を中心として長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを作動させることができることは、ＳＡＳが隣接する衛星からの干渉を低減することを可能にする。
【００６８】
制御ユニット２８０が、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０が地球の赤道面の外側、または地球の赤道面の近くにあるかどうかを示すステータス情報を受信し、さらにその後、２つの軸の役割を反転させるための命令を作動ユニット２７０に送信する。
【００６９】
任意で、制御ユニット２８０は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を変更するための命令を送信することが可能である。このシステムは、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナの活性領域セクションに給電している信号源などの１つまたは複数の源（図示せず）によって給電されることが可能である。
【００７０】
作動ユニット２７０は、複数のアクチュエータ、作動工程、軸反転機構、各アクチュエータに供給される電力、およびそれぞれのアクチュエータ間の協調を制御する。使用時、作動機構（図示せず）は、ロール回転軸を中心として長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを回転させるように作動ユニット２７０によって命令され、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを地球の赤道面と揃えられた状態に維持し、ＮＡＢ幅の形成によってＡＳＩを低減および／または解消する。本発明のいくつかの実施形態の下で、各軸は、例えば、内部または外部の単一の電源装置または複数の電源装置によって給電可能な個別のサーボ・モータによって駆動される。
【００７１】
任意で、このシステムは、ＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０上の１つまたは複数の電磁活性領域を独立に制御し、さらに各電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する電子ステアリング・コントローラ２６０を含む。電磁活性領域の位相および振幅を動的に調整することにより、アンテナ・ビーム幅の識別能力が向上して、ＡＳＩの最適化された解消につながる。さらに任意で、この電子ステアリングが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０の角度範囲を拡大するように機械的ステアリングによって強化される。
【００７２】
次に、本発明のいくつかの実施形態による、例示的な長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・アセンブリ、パネル、ベース、および電磁活性領域の３次元図９０６の例示である図４を参照する。
【００７３】
長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０は、停止状態において、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル・ベースプレート５９０に対して垂直である。長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０は、参照符号５５０Ａ、５５０Ｂ、および５５０Ｃで図５〜図６に例示される複数の電磁活性領域から成ることが可能である。
【００７４】
長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０の機械的ステアリングは、３軸自由度モデルに基づく。この構成は、互いに独立に機能する別々の３つのアクチュエータから成る。本発明のいくつかの実施形態で、各軸は、その軸独自のアクチュエータ、すなわち、ロール・アクチュエータ５９２、方位角アクチュエータ５９６、および仰角アクチュエータ５９４によって駆動される。
【００７５】
本発明のいくつかの実施形態で、各軸は、例えば、内部または外部の単一の電源装置および／または複数の電源装置によって給電可能な個別のサーボ・モータによって駆動される。
【００７６】
本明細書で使用されるサーボという用語は、機械的動きのための自動フィードバック制御システムの最後の制御部分として機能する、ブラシ付きモータまたはブラシレス・モータ、リニアモータ、リニアモータでないモータ、埋込み型モータなどを含め、任意の電気タイプ、油圧タイプ、核タイプ、メカトロニクス・タイプ、または他のタイプのモータを指す。
【００７７】
サーボ作動およびＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０の回転を可能な限り滑らかに保つのに、アクチュエータ内部の機械ギア・インターフェースのうちのいくつか、またはすべてにおいてベアリングを利用することが可能である。さらに、アクチュエータは、アクチュエータの動きと逆方向でアクチュエータに作用する外力を最小限に抑えるためにバックラッシュ防止ギア（図示せず）を利用することが可能である。例えば、航空機にかかる空気抵抗が、アクチュエータにもかかる可能性がある。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態で、各アクチュエータは、輸送用の乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生むモータを備える。さらに、各アクチュエータは、３次元空間内で自律的に力を作用させることが可能である。
【００７９】
これらのアクチュエータは、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０に、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの外面に沿って接続されても、製造中に長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０に組み込まれてもよい。各アクチュエータの特定の構成にかかわらず、前述したとおり、作動は、図３の作動ユニット２８０によって制御される。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態で、各ギアおよび／または各サーボは、例えば、ジャイロを使用して、独立に安定させられることが可能である。ＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０および輸送用の乗り物が回転すると、これに応答して、各アクチュエータが個々に命令されて、そのアクチュエータが、輸送用乗り物の回転軸を中心として輸送用乗り物の回転に抵抗し、さらにそれらの回転を補償するように或る方向で力および／またはモーメントを作用させる。
【００８１】
次に、位相および振幅の動的偏移が、どのように隣接する衛星識別を向上させることが可能であるかを実証するために、本発明のいくつかの実施形態による例示的な電子ステアリング・システム９０８，９１０を示す図５〜図６を参照する。図５は、電子ステアリングが全く利用されず、活性領域５５０Ａ、５５０Ｂ、および５５０Ｃのそれぞれから発せられるローブ５５２の振幅および位相が一様に等しい場合を示す一方、図６は、活性領域のうちの１つ５５０Ｃが、位相５５６と振幅５６２の両方の点で電子ステアリング・ユニット２６０によって電子的に偏移させられて、ローブ５５４がもたらされる場合を示す。以降、説明される方位角分解能は、ＳＡＳのＮＡＢ幅１０６によってＡＳＩを解消する役割を有する。
【００８２】
方位角分解能は、以下によって決まる。すなわち、
（ａ）ギリシャ文字Ωで示される長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルのＮＡＢ幅１０６の角度１０２、
（ｂ）長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルと衛星との間の距離、および
（ｃ）長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナＮＡＢによって照らされる衛星軌道ストリップの幅、である。或るＮＡＢが２つの衛星を分解するには、それらの衛星が方位角方向でＮＡＢ幅１０６より大きい距離だけ離隔していなければならない。
【００８３】
通信業界によって要求される衛星の数に対応するのに、通信衛星は、１１６の余裕のない２度のパーキング軌道に入るようにクラスタ化されている。数百を超える衛星が対地同期軌道１３２に乗って周回していて、国際規制機関が、通信衛星が位置付けられることが可能な対地同期軌道上の場所を指定する。これらの場所は、経度で指定され、軌道スロット１１８として知られている。
【００８４】
軌道スロット１１８の要求に応えて、静止衛星間の必要とされる間隔は２度であるが、典型的な地上ＳＡＳおよび航空機搭載ＳＡＳは通常、５度〜８度のＮＡＢ幅を有する。傾きの角度のため、そのようなアンテナは、地球の赤道面に接近する際、複数の衛星を照らす可能性がある。この結果、複数の衛星を照らして、ＡＳＩがもたらされることになる可能性がある。
【００８５】
さらに、航空機に取り付けられた長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルなどの小さい断面のアンテナは、広いアンテナ・ビーム幅と、広い放射パターンとを有する可能性がある。図２に例示されるとおり、今度は広い放射パターン１２４（一律の縮尺に従わずに描かれている）が、本明細書でＡＳＩと呼ばれる現象である、隣接する衛星１２６を照らすことになる可能性がある。このため、小さいＳＡＳの場合、アンテナを正しく向けることがより重要となる。
【００８６】
図５〜図６を再び参照すると、電子ステアリング・コントローラ２６０が、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０上の１つまたは複数の電磁活性領域、例えば、電磁活性領域５５０Ａ、５５０Ｂ、および５５０Ｃを独立に制御し、さらに各電磁活性領域の位相および振幅を独立に調整する。このことは、これらの電磁活性領域から発せられるビームが衛星を正確に目標とすることを可能にし、ＡＳＩを解消して、隣接する衛星の識別を向上させる。電子ステアリングは、角度範囲を拡大するように機械的ステアリングによって強化可能であり、例えば、電子ステアリングが±１８０度の位相偏移の範囲内で動作する場合、機械的作動と連携して利用されることで、より大きい角度範囲が実現される。３つの活性領域が例示されているが、本発明のいくつかの実施形態によれば、電子ステアリングを受ける任意の数の活性領域が存在し、各活性領域は、電子ステアリング・コントローラによって制御および活性化される。
【００８７】
電子ステアリングを利用するかどうかの決定は、電子ステアリング・ユニット２６０によって自動的に行われる。電磁信号位相の偏移が、電磁信号振幅の減少または増加との組み合わせで、向上したＮＡＢ幅をもたらすことが可能であり、衛星のより良好な識別が可能になる。
【００８８】
次に、本発明のいくつかの実施形態による、地球の赤道面の近く、または地球の赤道面の外側における例示的な機械的ステアリング操作９１２および軸反転動作９１４の例示である図７〜図８を参照する。さらに、本発明のいくつかの実施形態による、地球の赤道面にわたる方位角ビーム・スキャン９１６の概略図である図９も参照する。
【００８９】
選択された直交する２つの軸を動的に反転させることは、通常、１度の角度を有するＮＡＢ幅を実現して、その結果、単一の衛星を照らすことが可能な機械的ステアリングを可能にする。図９に例示される状況は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０Ａが最初、地球の赤道面の内側にあり、その後、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０Ｂが地球の赤道面の外側または地球の赤道面の近くにあり、軸反転を受ける。
【００９０】
以降、説明される長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５００は、前述の高度方位座標系によって定義される同一の機械的回転規則の対象となることが可能である。
長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０の機械的ステアリングは、この場合、図７に例示され、図２で前述した軸を中心とした３自由度のモデルに基づく。この構成は、独立に機能する別々の３つのアクチュエータから成る。図７〜図８は、機械的ギアの形態のアクチュエータ、および作動機構の簡略化された図を示す。
【００９１】
１つまたは複数の作動ユニット２７０が、アクチュエータ、作動工程、軸反転工程、各サーボに供給される電力、およびそれぞれのアクチュエータ間の協調を制御することが可能である。使用時、作動機構（図示せず）が、ロール軸を中心として長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを回転させるように作動ユニット２７０によって命令され、これによって、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面と揃えられた状態に維持され、さらに、ＮＡＢ幅の形成によってＡＳＩが解消される。
【００９２】
図５に示されるＳＡＳのような通常の航空機搭載ＳＡＳは、通常、５度〜８度の角度１０２（ギリシャ文字Ωで表される）を有するＮＡＢ幅を有する。通常の条件下で、そのようなアンテナは、１つだけの衛星を照らすことが可能である。
【００９３】
しかし、そのような長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面に接近すると、傾きの角度、および縦軸４０２、横軸４０４、および垂直軸４０６を中心とした回転に本来的な限界のため、アンテナは、複数の衛星、例えば、地球の赤道面１３２にわたって等間隔である衛星１１８Ａおよび１１８Ｂなどを照らす可能性がある。この現象がＡＳＩをもたらす可能性がある。
【００９４】
任意で、前述の照射現象を克服する最適化が利用される。これらの最適化を以下に説明する。
（ａ）アクチュエータが、ロール軸を中心として長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを回転させるように作動ユニット２７０によって命令され、これによって、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面に対して揃えられた状態に維持され、さらに、ＮＡＢ幅の形成によってＡＳＩが解消される。前述したとおり、本発明は、第３の回転軸、すなわちロール軸を中心としたＳＡＳの回転を可能とする。
【００９５】
（ｂ）作動機構を動作させる作動ユニット２７０が、選択された直交する２つの軸、例えば、仰角軸と方位角軸との役割を反転させる軸反転機構（図示せず）を制御する。
この反転動作は、ビーム幅分解能に悪影響を及ぼすことなしに、地球の赤道面の外部の経路上で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル電磁活性領域が、レードームに沿って、さらに地球の赤道面の線と垂直に揃えられることを可能にする。選択された２つの軸を動的に反転させるこの機能は、１つだけの衛星１１８Ａが照らされることをもたらす、図示されるとおり、通常、１度の角度１０２（ギリシャ文字Ωで表される）を有する幅を任意で有する最適化されたＮＡＢを実現することを可能にする。
【００９６】
次に、本発明のいくつかの実施形態による、選択された２つの直交する軸を反転させるための方法を示す流れ図９１８および図９２０である図１０Ａ〜図１０Ｂを参照する。
軸反転は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０が、赤道の外部または赤道の近く経路上でさえ、レードームに沿って、赤道に垂直に揃えられることを可能にして、その結果、２度以下の角度の通常の幅を任意で有する狭方位角ビームの劣化を小さくする最適化である。
【００９７】
図１０Ａを最初に参照すると、この方法は、最初にステップ１１０２で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０が地球の赤道面の外側、または地球の赤道面の近くにあるかどうかを示すステータス情報を受信することを含む。
【００９８】
３次元座標は、例えば、当技術分野で知られている３次元空間内で乗り物の向きについての情報を収集することができる複数のジャイロスコープ、光センサ、磁力計、および／または他のタイプのセンサを使用して得ることが可能である。
【００９９】
次に、その情報が、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０が地球の赤道面の外側または地球の赤道面の近くにあることを実際に示す場合、この方法は、ステップ１１０４で、第１の軸と第２の直交する回転軸とを、例えば、方位角と仰角とを反転させるための命令を送信することを含む。
【０１００】
反対に、その情報が、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０が地球の赤道面の外側にあること、または地球の赤道面の近くにあることを示さない場合、この方法は、ステップ１１０６でループして、ステップ１１０２に戻ることを含む。
【０１０１】
次に、図１０Ｂを参照すると、この方法は、任意に、最初にステップ１１００で、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの３次元座標を受信することを含む。この３次元座標は、３次元空間内で乗り物の向きについての情報を収集することができる複数のジャイロスコープ、光センサ、磁力計、および／または当技術分野で知られている他のタイプのセンサを使用して得られることが可能である。
【０１０２】
さらに任意で、次に、図１１を参照すると、流れ図９２２において、ステップ１１０８で、この方法は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル５６０上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することを含む。
【０１０３】
［実施例］
次に、前述の説明および図面を参照して、本発明の実施形態を非限定的に例示する以下の実施例を説明する。
【０１０４】
以上に与えられるすべての実施例は、例示的な性質のものであることを理解されたい。例えば、特許請求の範囲を逸脱することなく、輸送用の乗り物の向きを表す測定値を受信する他の方法が存在することが可能である。
【０１０５】
［実施例１：航空機の単一軸調整］
本発明のいくつかの実施形態において、人間のパイロットによって輸送する航空機上で命令された、ロール軸を中心とした回転などの回転の結果を解消することが所望される。所望される応答は、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが単一の静止衛星を目標としたままとなるようにして、ＡＳＩを解消することである。
【０１０６】
航空機のロール軸を中心としたどのような回転も、作動ユニットによって正しい軸に与えられる回転の形態の調整により、静止衛星に送信される信号を劣化させることがなく、そのような回転が通信切断を生じさせることもない。したがって、この例示的な事例における結果は、作動ユニットが、航空機が行う回転の対応する値を相殺することによって、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルの回転を調整することである。
【０１０７】
［付記］
本開示に含まれる技術的思想を以下に列記する。
［付記１］
静止衛星と通信するためのシステムであって、
２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム（ＮＡＢ）を放射するサイズおよび形状を有する長手形状の衛星通信（ＳＡＴＣＯＭ）アンテナ・パネルと、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルに平行な縦軸を中心に回転させて仰角回転を与え、前記縦軸に直交する横軸を中心に回転させてロール回転を与え、前記横軸に直交する垂直軸を中心に回転させてヨー回転を与える作動ユニットと、を備えるシステム。
【０１０８】
［付記２］
前記作動ユニットは複数の直交するアクチュエータを独立して制御し、前記複数の直交するアクチュエータの各々が独立して、前記縦軸、前記横軸、および前記垂直軸のうちの少なくとも１つを中心として前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを傾斜させる、付記１に記載のシステム。
【０１０９】
［付記３］
前記作動ユニットは、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させる、付記１に記載のシステム。
【０１１０】
［付記４］
２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢは、静止軌道上の２つのポイントを横断するように発せられる円錐ビームとして生成されて、前記円錐ビームに沿った投射源の間に形成される２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢが１つだけの衛星を目標にする、付記１に記載のシステム。
【０１１１】
［付記５］
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは複数の電磁活性領域を含み、電磁信号位相および電磁信号振幅が前記複数の電磁活性領域の各々において独立して調整される、付記１に記載のシステム。
【０１１２】
［付記６］
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、関心対象の周波数帯域において複数の電磁信号を受信および送信する、付記１に記載のシステム。
【０１１３】
［付記７］
前記作動ユニットは、輸送用乗り物の３次元（３Ｄ）座標を受信し、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルは、地球の赤道面に接近すると、前記作動ユニットによって、前記地球の赤道面に揃えられた状態に維持されるとともに、前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持される、付記１に記載のシステム。
【０１１４】
［付記８］
前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータは、輸送用乗り物の重心を中心とした回転力および回転モーメントを生じさせるモータを含み、前記複数の直交するアクチュエータのいくつかのアクチュエータのそれぞれは、３次元空間内で自律的に力を作用させる、付記２に記載のシステム。
【０１１５】
［付記９］
前記作動ユニットは、前記複数の直交するアクチュエータのうちのいくつかのアクチュエータのタイミング、パワー、トルク、および方向を調整する、付記２に記載のシステム。
【０１１６】
［付記１０］
前記反転させることは、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面と垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する前記ＮＡＢの劣化を小さくする、付記３に記載のシステム。
【０１１７】
［付記１１］
電子ステアリング・コントローラが、複数の前記電磁活性領域のうちのいくつかの領域の電磁信号位相および電磁信号振幅を独立に調整する、付記５に記載のシステム。
【０１１８】
［付記１２］
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号がＫｕバンド信号である、付記６に記載のシステム。
【０１１９】
［付記１３］
関心対象の周波数帯域における前記複数の電磁信号が、Ｌバンド（１ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）、Ｓバンド（２ＧＨｚ〜３ＧＨｚ）、Ｃバンド（４ＧＨｚ〜７ＧＨｚ）、Ｘバンド（８ＧＨｚ〜１１ＧＨｚ）、およびＫａバンド（１７ＧＨｚ〜２１ＧＨｚ、および２７ＧＨｚ〜３１ＧＨｚ）のうちの少なくとも１つである、付記６に記載のシステム。
【０１２０】
［付記１４］
コンピュータによって実行され、第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させるための方法であって、
プロセッサを使用して、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信すること、
前記第１の回転軸と前記第２の直交する回転軸とを反転させるための命令を送信すること、を備え、
前記命令は、プロセッサが、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、前記地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面に垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを含む、方法。
【０１２１】
［付記１５］
輸送用乗り物の３次元座標を受信することをさらに備える付記１４に記載の方法。
［付記１６］
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える付記１４に記載の方法。
【０１２２】
［付記１７］
第１の回転軸と第２の直交する回転軸とを反転させるためのコンピュータ可読プログラム・コードが記憶されたコンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体であって、前記コンピュータ可読プログラム・コードが、
プロセッサが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが地球の赤道面を外れているかどうかを示すステータス情報を受信することを可能にするための第１のコンピュータ可読プログラム・コードと、
プロセッサが、前記第１の回転軸と前記第２の直交する回転軸とを反転させることを可能にするための第２のコンピュータ可読プログラム・コードとを含み、
前記第２のコンピュータ可読プログラム・コードは、プロセッサが、前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、レードームに沿って、前記地球の赤道面を外れた経路上で前記地球の赤道面に垂直に揃えることにより、２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビームの劣化を小さくするように前記反転を行うことを可能にすることを含む、コンピュータ使用可能な非一時的記憶媒体。
【０１２３】
［付記１８］
地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らす長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを使用するための、コンピュータによって実施される方法であって、
プロセッサを使用して前記衛星の位置を特定すること、
輸送用乗り物の座標を受信すること、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを、地球の赤道面と揃えられた状態かつ前記輸送用乗り物の移動軌道と平行に維持すること、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルを使用して２度以下の角度の幅を有する狭方位角ビーム（ＮＡＢ）を放射することにより、前記地球のまわりの対地同期軌道上の衛星アレイのうちの単一の衛星を照らすこと、
を備える方法。
【０１２４】
［付記１９］
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネル上の電磁活性領域の電磁信号位相および電磁信号振幅をステアリングするための命令を送信することをさらに備える付記１８に記載の方法。
【０１２５】
［付記２０］
前記位置を特定することは、単一の衛星から送信された追跡信号を追跡することを含み、
前記単一の衛星に搭載された送信機から送信された前記追跡信号は、前記単一の衛星の位置を示し、
前記長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが、少なくとも２度の角度の離隔を有する所定の対地同期衛星パーキング・スロット内の前記単一の衛星を追跡するように、前記衛星アレイが前記地球のまわりの対地同期軌道上で周回する、付記１８に記載の方法。
【０１２６】
前述した方法は、集積回路チップの製造の際に使用されてもよい。
また、上述した流れ図およびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実施例のアーキテクチャ、機能、および動作を例示する。これに関して、流れ図またはブロック図の中の各ブロックは、（１つまたは複数の）指定された論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を備えるコードのモジュール、セグメント、または一部分を表すことが可能である。また、いくつかの代替の実施例において、ブロックに記載される機能は、図に記載される順序以外で行われてもよい。例えば、関与する機能に依存して、連続して示される２つのブロックが、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、またはこれらのブロックが、場合によっては逆の順序で実行されてもよい。また、ブロック図および／または流れ図の各ブロック、ならびにブロック図および／または流れ図におけるブロックの組み合わせは、指定された機能もしくは動作を実行する専用のハードウェア・ベースのシステムによって、または専用のハードウェアとコンピュータ命令の組み合わせによって実施することも可能である。
【０１２７】
本発明の様々な実施形態の説明を例示の目的で提示したが、網羅的であることも、開示される実施形態に限定されることも意図していない。説明される実施形態の範囲および趣旨を逸脱することなく、多くの変形および変更が当業者には明白である。本明細書で使用される用語は、実施形態の原理、実際の応用、もしくは市場で見られる技術に優る技術的改良を最もよく説明するように、または他の当業者が本明細書で開示される実施形態を理解することを可能にするように選択されている。
【０１２８】
関連する多数の長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルが開発されるものと見込まれるが、長手形状のＳＡＴＣＯＭアンテナ・パネルという用語の範囲は、先験的に、そのようなすべての新たな技術を含むことが意図される。
【０１２９】
本明細書で使用される「約」という用語は±１０％を指す。「例示的」という語は、「例、実例、または例示の役割をする」を意味するように本明細書で使用される。「例示的」と説明されるいずれの実施形態も他の実施形態より好ましいもしくは有利であり、および／または他の実施形態からの特徴を組み込むことを排除するものと必ずしも解釈されるべきではない。
【０１３０】
本明細書で使用される「任意で」という語は、「一部の実施形態において提供され、他の実施形態においては提供されない」を意味するように本明細書で使用される。本発明の任意の特定の実施形態が、複数の「任意」の特徴を、そのような特徴が矛盾しない限り、含むことが可能である。
【０１３１】
範囲の説明は、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈されるべきではないことを理解されたい。範囲の説明は、可能なすべての部分的範囲、ならびにその範囲内の個別の数値を明確に開示しているものと見なされたい。例えば、１〜６までなどの範囲の説明は、１〜３まで、１〜４まで、１〜５まで、２〜４まで、２〜６まで、３〜６までなどの部分的範囲、ならびに、その範囲内の個々の数値、例えば、１、２、３、４、５、および６を明確に開示しているものと見なされたい。このことは、範囲の幅にかかわらず当てはまる。
【０１３２】
数値範囲が本明細書で示される場合はいつでも、そのことは、示される範囲内の引用される任意の数値（分数または整数）を含むことを意図している。第１の示される数値と第２の示される数値との「間の範囲内の／範囲に及ぶ」という句と、第１の示される数値〜第２の示される数値「までの範囲内の／範囲に及ぶ」という句は、本明細書において互いに区別なく使用されるとともに、第１の示される数値、および第２の示される数値、ならびに第１の示される数値から第２の示される数値までの間のすべての分数または整数の数値を含むことを意図している。
【０１３３】
簡明のため、別々の実施形態の脈絡で説明される本発明のいくつかの特徴は、単一の実施形態において組み合わせで提供されることも可能であるものと認識される。逆に、簡潔のため、単一の実施形態の脈絡で説明される本発明の様々な特徴が、本発明の他の任意の説明される実施形態において、別々に、または任意の適切な部分的組み合わせで、または適宜、提供されることも可能である。様々な実施形態の脈絡で説明されるいくつかの特徴は、それらの実施形態がそれらの要素なしには動作不能であるのでない限り、それらの実施形態の不可欠な特徴と見なされるべきではない。
【０１３４】
本発明は、本発明の特定の実施形態に関連して説明されてきたものの、多くの代替形態、変形形態、および変更形態が当業者には明白であることは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲に含まれるすべてのそのような代替形態、変形形態、および変更形態が包含されることが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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