(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低地球軌道における通信衛星のシステムであって、
少なくとも第１の衛星と第２の衛星とを含む、低地球軌道における複数の通信衛星を備え、
各衛星が、前記衛星のカバレッジエリアに通信サービスを提供するための１つまたは複数の通信アンテナを備え、
衛星の前記カバレッジエリアが、地球端末が前記衛星を介して通信サービスにアクセスできる、地球の表面の一部分であり、
各衛星が、前記衛星のロール軸周りで前記衛星を回転させるための姿勢制御モジュールをさらに備え、
前記第１の衛星および前記第２の衛星が、２つの異なる軌道において地球を周回し、
前記第１の衛星が地球の表面上の第１のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第１の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第１の衛星をそのロール軸周りで第１の角度だけ回転させ、それによって、前記第１の衛星を第１の回転した向きに配置し、
前記第１の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第１の衛星をカバレッジ時間間隔中に前記第１の回転した向きのままにし、したがって、前記第１の衛星の前記カバレッジエリアと前記第２の衛星の前記カバレッジエリアが前記カバレッジ時間間隔中に少なくとも一部は重複し、
地球の表面上の指定されたロケーションは、前記カバレッジエリアが前記カバレッジ時間間隔中に重複する部分内にあるままである、システム。
【請求項２】
少なくとも２つの衛星カバレッジエリアが、毎日、その日のあらかじめ指定された部分の間、前記指定されたロケーション上で重複する、請求項１に記載の通信衛星のシステム。
【請求項３】
前記２つの軌道の平面が、極領域内で地球の表面と交わる線に沿って互いに交差する、請求項１または２に記載の通信衛星のシステム。
【請求項４】
指定されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に第２の衛星によってたどられる地上軌跡の一部分を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の通信衛星のシステム。
【請求項５】
前記第２の衛星が地球の表面上の第２のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第２の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第２の衛星をそのロール軸周りで第２の角度だけ回転させ、それによって、前記第２の衛星を第２の回転した向きに配置し、
前記第２の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第１の衛星を前記カバレッジ時間間隔中に前記第２の回転した向きのままにし、したがって、前記カバレッジエリアが重複する部分の大きさが大きくなる、
請求項１から４のいずれか一項に記載の通信衛星のシステム。
【請求項６】
前記複数の通信衛星が第３の衛星をさらに備え、
前記第３の衛星が、前記第３の衛星のカバレッジエリアに通信サービスを提供するための１つまたは複数の通信アンテナも備え、
前記第３の衛星が、前記衛星のロール軸周りで前記第３の衛星を回転させるための姿勢制御モジュールをさらに備え、
前記第３の衛星が、前記第１の衛星の前記軌道および前記第２の衛星の前記軌道とは異なる軌道において地球を周回し、
前記第３の衛星が地球の表面上の第３のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第３の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第３の衛星をそのロール軸周りで第３の角度だけ回転させ、それによって、前記第３の衛星を第３の回転した向きに配置し、
前記第３の衛星の前記姿勢制御モジュールが、前記第３の衛星を前記カバレッジ時間間隔中に前記第３の回転した向きのままにし、したがって、地球の表面上の省略されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に前記第３の衛星の前記カバレッジエリア内にあり、
前記第１の衛星が前記カバレッジ時間間隔中に前記第１の回転した向きのあるままでなかったなら、前記省略されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に前記第１の衛星の前記カバレッジエリア内にあったはずである、
請求項１から５のいずれか一項に記載の通信衛星のシステム。
【請求項７】
低地球軌道における通信衛星のシステムの通信能力を強化するための方法であって、
第１の衛星が地球の表面上の第１のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第１の衛星のロール軸周りで第１の角度だけ前記第１の衛星を回転させ、それによって、前記第１の衛星を第１の回転した向きに配置するように前記第１の衛星の姿勢制御モジュールを動作させるステップと、
前記第１の衛星をカバレッジ時間間隔中に前記第１の回転した向きのままにし、したがって、前記第１の衛星のカバレッジエリアと第２の衛星のカバレッジエリアが前記カバレッジ時間間隔中に少なくとも一部は重複するように、前記第１の衛星の前記姿勢制御モジュールをさらに動作させるステップと
を含み、
衛星の前記カバレッジエリアが、地球端末が前記衛星を介して通信サービスにアクセスできる、地球の表面の一部分であり、
前記第１の衛星および前記第２の衛星が、２つの異なる軌道において地球を周回し、
地球の表面上の指定されたロケーションは、前記カバレッジエリアが前記カバレッジ時間間隔中に重複する部分内にあるままである、方法。
【請求項８】
少なくとも２つの衛星カバレッジエリアが、毎日、その日のあらかじめ指定された部分の間、前記指定されたロケーション上で重複する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記２つの軌道の平面が、極領域内で地球の表面と交わる線に沿って互いに交差する、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
指定されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に第２の衛星によってたどられる地上軌跡の一部分を含む、請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の衛星が地球の表面上の第２のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第２の衛星のロール軸周りで第２の角度だけ前記第２の衛星を回転させ、それによって、前記第２の衛星を第２の回転した向きに配置するように前記第２の衛星の前記姿勢制御モジュールを動作させるステップと、
前記第２の衛星をカバレッジ時間間隔中に前記第２の回転した向きのままにし、したがって、前記第１のカバレッジエリアと前記第２のカバレッジエリアが重複する部分の大きさが大きくなるように、前記第２の衛星の前記姿勢制御モジュールをさらに動作させるステップと
をさらに含む、請求項７から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
第３の衛星が地球の前記表面上の第３のトリガロケーションの上を通過するとき、前記第３の衛星のロール軸周りで第３の角度だけ前記第３の衛星を回転させ、それによって、前記第３の衛星を第３の回転した向きに配置するように第３の衛星の姿勢制御モジュールを動作させるステップと、
前記第３の衛星を前記カバレッジ時間間隔中に前記第３の回転した向きのままにし、したがって、地球の表面上の省略されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に前記第３の衛星の前記カバレッジエリア内にあるように、前記第３の衛星の前記姿勢制御モジュールをさらに動作させるステップと
をさらに含み、
前記第３の衛星が、前記第１の衛星の前記軌道および前記第２の衛星の前記軌道とは異なる軌道において地球を周回し、
前記第１の衛星が前記カバレッジ時間間隔中に前記第１の回転した向きのあるままでなかったなら、前記省略されたロケーションが、前記カバレッジ時間間隔中に前記第１の衛星の前記カバレッジエリア内にあったはずである、
請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも２つの衛星カバレッジエリアが、前記指定されたロケーションの上で常に重複する、請求項１に記載の通信衛星のシステム。
【請求項１４】
少なくとも２つの衛星カバレッジエリアが、毎営業日、その日のあらかじめ指定された部分の間、前記指定されたロケーション上で重複する、請求項１に記載の通信衛星のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に地球周回通信衛星に関し、より詳細には、低地球軌道における通信衛星のシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
宇宙時代の始まり以来ずっと、通信衛星は、宇宙技術の重要な適用分野であり続けている。最初の通信衛星はＴｅｌｓｔａｒである。当時、Ｔｅｌｓｔａｒは、技術上での驚くべき業績であった。Ｔｅｌｓｔａｒは、Ｂｅｌｌ  Ｔｅｌｅｐｈｏｎｅ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、Ｈｏｌｍｄｅｌ、ＮＪ、ＵＳＡによって設計、建造、および運用された。
【０００３】
通信衛星は、通信サービスを提供する目的で、地球の表面から無線信号を受信し、地球の表面へ送信する。その時代の最初で唯一の通信衛星Ｔｅｌｓｔａｒを用いて、中断されない通信サービスを地球の表面上のあらゆるロケーションに提供することは可能でなかった。衛星の視野内に偶然ある少数のロケーションのみが、任意の所与の時間に、無線信号を衛星へと／から送信および／または受信することができた。より最新の通信衛星システムでは、地球上のあらゆる場所に通信サービスがいつでも提供されること、すなわち、通常ユニバーサルカバレッジと呼ばれる能力が望ましい場合が多い。さらに、他よりも多くの通信容量を必要とする場所およびロケーションが地球上にある。たとえば、都市および人口密度の高い他のロケーションは、人の住まないエリア内のロケーションよりも多くの通信容量を必要とすると予想可能である。
【０００４】
本開示および添付の特許請求の範囲では、「場所」および「ロケーション」という用語は、やや異なる意味を有する。両方の用語は、地球そのものに対して既知の位置（緯度および経度）にある地球の表面の一部分を指す。しかしながら、「場所」という用語は、地球の表面上の単一の点に事実上等しいのに十分なほど小さいものを指すと理解されるが、ロケーションは任意の大きさであってよい。たとえば、小さな島、または村、または海上の船は、「場所」と呼ばれ得るが、「ロケーション」とも呼ばれ得る。反対に、世界中のほとんどの国は、「場所」と呼ばれるには大き過ぎ、「ロケーション」と呼ばれ得るのみである。本開示を読んだ後、「ロケーション」は「場所」とも呼ばれ得ることは、当業者には明らかになるであろう。
【０００５】
前の段落で挙げた例の中で、海上の船は、「ロケーション」は地球の表面上の固定された不変の位置でなくてもよいことを強調する。実際、衛星通信システムは、船、航空機、バス、自動車などの固定されていない物体に通信サービスを提供するのに特に有用である。固定されていない物体の位置を測定するための分野では、多くの技法がよく知られている。たとえば、全地球測位システム（ＧＰＳ）は、海上の船または他の固定されていない物体の位置を測定するために使用可能である。地球の表面上の物体の位置が既知の場合、その位置は、前の段落の定義に従って「ロケーション」とみなされ得る。
【０００６】
通信衛星を介したユニバーサルカバレッジの目的は、低地球軌道（ＬＥＯ）に基づいた衛星システムを用いて達成可能である。本開示および添付の特許請求の範囲では、衛星軌道は、衛星が軌道内のあらゆる点において常に地球の表面の２，０００ｋｍ以内にある場合、ＬＥＯ軌道とみなされるものとする。同等の定義は、地球の表面よりも上の衛星の高度が２，０００ｋｍを超えてはならないというものである。
【０００７】
ＬＥＯ軌道は、両極の上またはほぼ上を通過する場合、「極」軌道と呼ばれる。本開示および添付の特許請求の範囲では、ＬＥＯ極軌道は、地上軌跡が地球の表面上の北極圏と南極圏の両方と交差するＬＥＯ軌道である。北極圏および南極圏によって囲まれる極冠はそれぞれ、「極領域」と呼ばれる。
【０００８】
図１は、ＬＥＯ衛星１４０として示される通信衛星にとって可能なＬＥＯ極軌道１５０を示す。図１は、地球１１０という惑星の輪郭を示し、大陸塊の輪郭は明確に示されている。北極１２０および南極１３０の位置は、地球の回転の軸を示す直線によって示される。軌道は、２つの極の真上を通過する。衛星は、矢印によって示される動き１０１の方向に、軌道に沿って進む。図１に示す軌道を用いると、衛星は、完全な軌道を完了するのにほぼ２時間かかる。
【０００９】
図２は、衛星のより詳細な描写およびその下の地球の表面とのその関係を示す（この詳細図では、また以後の図のいくつかでは、地球の表面上の大陸輪郭は、視覚的混乱を回避するために省略されている）。ＬＥＯ衛星１４０は、無線アンテナ２１０として示される１つまたは複数の無線アンテナを装備する。アンテナは、１つまたは複数の無線信号を地球１１０の表面の方へ送信する。そのような送信は、図ではアンテナビーム２２０として示される。無線送信は、カバレッジエリア２３０として示される、地球の表面上のカバレッジエリア内に設置された地球端末によって受信可能である。衛星は、地球端末によって送信される無線信号を受信することも可能である。通信衛星の場合、無線信号は、通信チャネルをサポートする、したがって、それらの地球端末に双方向通信サービスを提供するために使用可能である。反対に、カバレッジエリアの外部に設置された地球端末は、強度の十分な信号を衛星から受信することはできず、送信信号は、衛星によって適切な強度とともに受信されない。
【００１０】
本開示および添付の特許請求の範囲では、「地球端末」という用語は、通信衛星システムによって提供される通信サービスのエンドユーザによって運用される通信端末を指す。多くのそのようなシステムでは、通信サービスは、インターネットなどの地球ベースのネットワークとの接続性を提供する。したがって、そのようなシステム内の衛星は一般に、地球ベースのネットワークと接続された地球上の中継局に通信チャネルを中継するためのアンテナも有する。そのような中継局は一般に、通信衛星システムの事業者またはその関連会社によって運用され、本開示および添付の特許請求の範囲では「地球端末」とみなされるべきではない。
【００１１】
地球端末との通信チャネルに使用される無線アンテナは、たとえば制御チャネルをサポートするためまたは中継局と通信するために使用されるアンテナとは対照的に、通信アンテナと呼ばれる。地球端末は、衛星の通信アンテナを通して通信衛星と通信するために無線信号を送信および受信することが可能である、地球の表面上またはその近くに（たとえば、航空機または海上の船の上を含む）設置されるデバイスである。
【００１２】
本開示および添付の特許請求の範囲では、衛星の「カバレッジエリア」は、地球端末が衛星の通信アンテナのうちの１つまたは複数を通して衛星を介して通信サービスにアクセスできる、地球の表面の一部分である。衛星のカバレッジエリアは、衛星がその軌道に沿って進むにつれて、衛星とともに地球の表面上を移動する。一般的には、衛星のカバレッジエリアは、図２では衛星直下点２４５と示される衛星直下点を中心とする。衛星直下点は、地球の表面上の、衛星に最も近い点である。この点から、衛星は、ちょうど頭上、すなわち天頂に見える。衛星がその軌道に沿って進むにつれて、衛星直下点も、それとともに移動する。衛星直下点によってたどられる経路は、衛星によってたどられる「地上軌跡」として知られている。
【００１３】
カバレッジエリアは、図１では、円形の形状を有すると示されているが、他の形状も可能である。
【００１４】
図３は、カバレッジエリア用の方形形状または準方形形状がどのくらい有利になり得るかを示す。準方形形状によって、カバーされていないままのエリアがなく、隣接カバレッジエリア間の適度な量の重複のみがある、地球の表面の効率的なカバレッジが可能になる。図は、適度な量の重複を有するそのような完全なカバレッジを提供するように並べられた準方形カバレッジエリア３０１〜３０６を示す。
【００１５】
図４は、衛星の軌道と衛星の地上軌跡との関係を示す。ＬＥＯ衛星４４０は、ＬＥＯ極軌道４５０において地球を周回する。衛星がその軌道に沿って進むにつれて、衛星直下点４４５は、地球の表面上の経路をたどる。この経路は、図４では地上軌跡４４７と示されている。地上軌跡４４７は２つの北極圏内を十分に通過するので、軌道４５０は、以前に提供された定義によれば、極軌道である。特に、軌道４５０の軌道の傾きは、示されるように、約８０°である。
【００１６】
図４では、衛星の軌道は円形であり、したがって、衛星の地上軌跡４４７は、地球の表面上の大きい円として示される。しかしながら、すでに述べたように、衛星は、完全な軌道を完了するのにほぼ２時間を必要とする。そのような時間期間中、地球は、ほぼ３０°回転する。したがって、図４における地球の表面上の大陸輪郭およびグリッド線の描写は、その時間期間中の単一の時点における地球の位置のスナップショットにすぎないと解釈されるべきである。衛星直下点が地上軌跡に沿って進むとき、地球は、一定の速度で回転し、したがって、地球の表面上で衛星直下点によってたどられる実際の経路は、円ではない。衛星が完全な軌道を完了し、軌道内の同じ点に戻るとき、衛星直下点は、地球の表面上の同じ場所にない。
【００１７】
一般に、衛星直下点は、軌道の周期が偶然そのような結果を達成するように故意に選ばれない限り、地球の表面上の全く同じ場所に決して戻らない。たとえば、ＧＰＳ衛星の軌道周期は、衛星直下点が約２回の周回後に同じ地上軌跡を再びたどるように選ばれた。ＧＰＳ衛星の場合にこの結果を達成するために、軌道周期は、恒星日の２分の１とほぼ同じであるように注意深く選ばれた。その正確な値は、潮の干満および地球が極では平らであることによって引き起こされる軌道歳差運動の存在下でも、ＧＰＳ衛星が、２回の完全周回後に同じ地上軌跡を再びたどるように考案された。
【００１８】
この図では、また大陸輪郭および／またはグリッド線が示された本開示中の他の図では、そのような輪郭およびグリッド線が、特定の時点における地球の位置のスナップショットを表し、地球が実際は常に回転していることが理解されよう。そのような図では、地球の表面上に描かれるパターンは、地球が回転していない場合にそうであろうものであることが理解されるべきである。本開示を読んだ後、地球の回転を考慮に入れるために、必要に応じて、それらのパターンをどのように修正するべきかが、当業者には明らかであろう。本開示に示されるパターンは、本発明およびその実施形態を示すのに最も良く適している。
【００１９】
図４では、衛星４４０のカバレッジエリアは、明示的に示されていない。しかしながら、図２の描写から、衛星の下の、地球の表面の小さな一部分のみが、任意の所与の時間に衛星を通して通信サービスを享受することが明らかである。ユニバーサルカバレッジを達成するために、複数の衛星が必要とされる。
【００２０】
図５は、同じ軌道内の（すなわち、同じ軌道を回る）複数の衛星が、軌道の下の（すなわち、地上軌跡に沿った、およびその近くの）ロケーションに連続的な中断されないカバレッジをどのように提供できるかを示す。ＬＥＯ極軌道１５０は円であり、２４の衛星５４０が、軌道１５０において地球を周回する（この図では、視覚的混乱を回避するために、２４の衛星５４０のうちの５つのみが明示的にラベル付けされている）。衛星は、黒い点として示されている。衛星は、軌道に沿って均一に離隔され、軌道は円形であるので、衛星はすべて常に同じ速度で移動し、したがって、衛星間の間隔は一定のままである。各衛星は、その衛星直下点を中心とするカバレッジエリアに通信サービスを提供する。したがって、図５では、２４のカバレッジエリア５３０がある（この図では、視覚的混乱を回避するために、２４のカバレッジエリア５３０のうちの４つのみが明示的にラベル付けされている）。それは、図３に示すように、衛星のカバレッジエリアが準方形形状を有する場合に有利であるが、その理由は、隣接カバレッジエリアが、適度な量の重複を有する連続的なカバレッジを提供することができるからである。
【００２１】
図６は、同じ軌道を回る２４の衛星５４０を異なる視点から示す。この図は、衛星によって提供される複合カバレッジの形状も示す。そのカバレッジは、カバレッジストリップ６４７−１として示される。それは、地球を囲むリボンの形状（したがって、「ストリップ」という名前）を有し、衛星の地上軌跡は、リボンの中心線をたどる（個々のカバレッジエリア５３０は明確に示されていない）。図６から、カバレッジストリップ６４７−１は、地球の表面の一部分のみをカバーすることが明らかである。したがって、ユニバーサルカバレッジを提供するために、より多くの軌道においてより多くの衛星が必要とされる。
【００２２】
図７は、２つの異なる衛星軌道を示し、両方の軌道は、同じ形状と高度と傾きとを有する円形のＬＥＯ極軌道である。ケプラーの法則は、２つの軌道は２つの点において互いに交差しなければならないことを規定する。交点の１つは、この図では、北極の近くに設置された交点７５１として見える。他方の交点は南極であり、図から見えない。
【００２３】
図８は、図７の２つの軌道に対応するカバレッジストリップを示す。カバレッジストリップ６４７−１は、軌道４５０に対応し、縦のハッチングを用いて示される。カバレッジストリップ６４７−２は、軌道７５０に対応し、横のハッチングを用いて示される。２つの軌道の角度は、２つのカバレッジストリップが地球の赤道８１０と交わるとき、ほとんど互いに接触しないように慎重に選ばれる。しかしながら、他の緯度では、ストリップが極領域に近づくにつれて、２つのストリップ間の重複がますます大きくなる。重複のエリアは、縦のハッチングと横のハッチングの両方を有する重複のエリア８６０として示される。
【００２４】
図８の描写から、２つのカバレッジストリップ間にかなりの重複があるので、第２の軌道の追加によってカバレッジ全体が拡張されるが、カバーされるエリアは２倍にならない。重複の存在がリソースの浪費とみなされ得るのは、重複のエリア内に、冗長カバレッジを提供するために常に利用可能な２つの衛星があるからである。そのような冗長カバレッジは、重複のエリア内に設置された地球端末に、より大きな通信容量を提供する機会を実際に提供することが論じられるであろう。実際、そのエリア内に設置された地球端末は、両方の衛星と通信し、したがって、１つの衛星のみと通信することと比較して、２倍の能力を享受することができる。同等に、そのエリア内の２つの異なる地球端末は２つの異なる衛星と通信することができ、したがって、各端末は、そのような能力を他の端末と共有しなければならない代わりに、１つの衛星の全能力を享受する。
【００２５】
残念なことに、そのような強化された能力は、思うほど有用ではない。これは、地球の回転のためである。上記ですでに述べたように、地球は、カバレッジストリップのパターンで常に回転している。図８に示される大陸の輪郭およびグリッド線は、特定の時点における地球の位置のスナップショットにすぎない。カバレッジストリップの幅は、図８に示すように、約１０°である。それによって、地球が１０°回転するのに４０分もかからない。したがって、何らかの特定のときに重複のエリア内にあるロケーションは、ほんの数分後に、もはや容易にそのエリア内にはないであろう。強化された能力のそのような不規則な利用可能性は、一般に、あまり有用でないとみなされる。一方、特定のロケーションが常に重複のエリア内にあることを保証することが可能な場合、２倍の能力を十分に利用することが可能であろう。あるいは、それは、たとえば、前もって、および要求に応じて、特定のロケーションが将来の特定の所望のときに重複のエリア内にあることをスケジュールすることが可能である場合も有用であろう。そのような場合、重複のエリア内で利用可能な余剰能力は、効果的および有利に利用可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の実施形態は、ＬＥＯ軌道に基づいた通信衛星システムとともに有用である。図９は、１８のＬＥＯ極軌道と各軌道内の３６の衛星、計６４８の衛星とを有するシステムを示す。１８の軌道平面は、１０°の増分で均等に離間される。本発明の実施形態は、衛星のカバレッジエリアの地球の表面上の位置が、衛星そのものの位置および軌道を変更することなく、限られた範囲内で変化可能であることに基づく。特に、図２では、衛星のカバレッジエリア２３０は、当技術分野で慣例に従って行われるように、衛星直下点を中心として示されている。しかしながら、カバレッジエリアは、衛星の向きを変更するだけで、中心から外れるように容易に場所可能である。
【００２７】
衛星の向きは、衛星の向きを制御および調整するためのハードウェアとソフトウェアとを備える衛星の姿勢制御モジュールによって制御される。たとえば、姿勢制御モジュールは、回転の速度が衛星の本体の回転の速度を決定する反動輪のセットを備えてよい。姿勢制御モジュールは、衛星の軌跡を変更することなく、衛星を回転させることができる。特に、姿勢制御モジュールは、軌道に沿ってその動きの方向と平行な軸周りで衛星を回転させることができる。そのような軸は、当技術分野では、（「ピッチ」軸および「ヨー」軸と対立するものとしての）「ロール」軸として知られている。
【００２８】
英語では、「回転する（ｒｏｔａｔｅ）」という動詞およびその活用形（「回転する（ｒｏｔａｔｉｎｇ）」、「回転（ｒｏｔａｔｉｏｎ）」など）は、他動詞と自動詞の両方であってよい。本開示および添付の特許請求の範囲では、両方の変異形が使用される。たとえば、「地球が回転する」では、動詞は自動詞であるが、「衛星が姿勢制御モジュールによって回転される」では、動詞は他動詞である。それは、出現のたびに変化形が使用される文脈から明らかである。
【００２９】
衛星が回転すると、通信アンテナが衛星の本体にしっかりと固定されている場合、通信アンテナの向きを含む、衛星の本体全体の向きが変化する。通信アンテナの回転の結果として、地球の表面上でのカバレッジエリアの位置は、一般に、変化する。特に、回転がロール軸に関する場合、カバレッジエリアは、図６に示されるカバレッジストリップの外部に移動する。その結果、回転により、実カバレッジストリップの形状は、図６に示す公称形状と比較すると、変えられる。形状がどのように変えられ得るかの一例が図１８に示されている。
【００３０】
カバレッジストリップの形状が変えられることによって、他のカバレッジストリップとの重複のエリアの位置が変化する。本発明の実施形態による通信衛星システムは、地球が回転すると、重複のエリアが、通信能力の強化が望ましい地球の表面上の指定されたロケーションにあるように、回転の範囲およびタイミングを適応的に制御する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来技術におけるＬＥＯ極軌道内の通信衛星を示す図である。
【図２】従来技術における衛星カバレッジエリアおよび衛星直下点の定義を示す図である。
【図３】準方形のカバレッジエリアが地球の表面の効率的なカバレッジを提供するのにどのくらい効果的であり得るかを示す図である。
【図４】従来技術における衛星の地上軌跡の定義を示す図である。
【図５】従来技術において、同じ軌道を回る複数の衛星が、衛星の地上軌跡の近くにある、地球の表面上のロケーションの連続的なカバレッジをどのように提供することができるかを示す図である。
【図６】従来技術において、同じ軌道を回る複数の衛星のカバレッジエリアがどのように単一のカバレッジストリップへと結合されるかを示す図である。
【図７】ユニバーサルカバレッジを達成するために複数の衛星軌道が従来技術における通信衛星システム内でどのように使用されるかを示す図である。
【図８】従来技術における隣接軌道に関連付けられた隣接カバレッジストリップ間の幾何学的関係を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態を利用し得る通信衛星システムのスナップショットを示す図である。このシステムは、軌道に沿って均一に分散された同じ軌道を回る３６の衛星を各々が有する、１８のＬＥＯ極軌道内で均等に離間された軌道平面内に並べられた６４８の衛星を有する。衛星は、黒い点として示されている。
【図１０】隣接軌道内の衛星のカバレッジストリップが、地球の赤道における重複のない完全カバレッジをどのように提供するかを示す図である。
【図１１】隣接軌道内の衛星のカバレッジストリップがどのように３０°の緯度において小さい範囲の重複を有するかを示す図である。
【図１２】衛星のロール軸周りで衛星を回転させることによってカバレッジストリップ重複の範囲がどのようにして増加可能かを示す図である。本開示では、「傾斜」は、「回転する」の同義語として使用される。
【図１３】カバレッジストリップ重複の範囲がどのように最大許容衛星回転（傾斜）によって制限されるかを示す図である。
【図１４】カバレッジストリップ重複の範囲が赤道からさらに遠い緯度においてどのくらい大きいかを示す図である。
【図１５】カバレッジ間隙を回避するために複数の隣接軌道内で衛星を回転させることがどのようにして可能であるかを示す図である。
【図１６ａ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、小さい範囲である。
【図１６ｂ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、小さい範囲である。
【図１６ｃ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、小さい範囲である。
【図１６ｄ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、小さい範囲である。
【図１６ｅ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、小さい範囲である。
【図１７ａ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１７ｂ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１７ｃ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１７ｄ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１７ｅ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１７ｆ】地球が回転するとき、地球の表面上の指定されたロケーションが常にカバレッジストリップ重複のエリア内にあるままであることを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す図である。これらの図では、この指定されたロケーションは、大きい範囲である。
【図１８】衛星の軌道内の特定の点において衛星回転を実施することによって変えられたカバレッジストリップの幾何学的形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態は、強化された通信能力が望ましい、地球の表面上の特定のロケーションを指定することを可能にする。いくつかの指定されたロケーションでは、強化された能力を常に有することが望ましいことがある。他のロケーションでは、特定の時刻に、または必要に応じて、たとえば、特別なイベントもしくは出現のときに、強化された能力を有することが望ましいことがある。
【００３３】
一般に、本発明の実施形態は、あらかじめ指定された時間間隔にわたって指定されたロケーションが２倍のカバレッジを有することを保証することができる。そのような時間間隔は、たとえば、毎日もしくは毎営業日繰り返される一日の特定の一部分であってもよいし、指定されたロケーションにおける特定のエンドユーザに好都合な日時の任意の選択であってもよい。いく人かのエンドユーザが、常に中断されない２倍のカバレッジのために、あらかじめ指定された時間間隔を完全な２４時間３６５日にすることを希望することがある。
【００３４】
通信衛星システムは、陸上通信システムが利用できないまたはアクセスするのが困難なロケーションに通信サービスを提供するのに特に有利である。単一の通信衛星は、たとえば、１０から１２の通信アンテナを有することがあり、各アンテナは、数百Ｍｂｉｔ／ｓもの通信能力を提供することがある。しかしながら、能力が必要とされる地球上の場所は、まとめてクラスタ化される傾向がある。たとえば、僻地の小さな町が、衛星を介した通信アクセスから恩恵を得ることがあるが、その小さな町は、単一のアンテナビーム内に完全に入るのに十分なほど小さい可能性が高い。そのような状況では、そのような小さな町に利用可能な全能力は、１つの衛星のみが利用可能な場合、単一の衛星アンテナの能力によって制限される。
【００３５】
この問題の特に注目すべき例は、衛星が世界の他の地域と通信する唯一の実際的手段である外海上のクルーズ船によって提供される。現代のクルーズ船は、６，０００人もの乗客と、２，０００人以上の乗組員を有することがある。そのようなクルーズ船にとって利用可能な能力は、単一の衛星アンテナによって提供される数百Ｍｂｉｔ／ｓに制限され、その船に乗っている各人は、平均して数十ｋｂｉｔ／ｓを利用できる。明らかに、そのようなクルーズ船にとって利用可能な能力を２倍にすることは、大いに役立つであろう。
【００３６】
従来技術による通信衛星システムは、一般に、地球上のあらゆる場所は常に少なくとも１つの衛星の視野内にあることを保証するような構造にされ、したがって、エンドユーザに対する接続性は、常に利用可能であることが保証可能である。「背景技術」セクションで説明したように、これは、地球上の多くの場所が実際には任意の所与の時間に２つ以上の衛星の視野内にあることを意味する。特に極近くの、いくつかの場所は、そのような２倍のカバレッジを常に享受する。しかし、通常、それらの場所は、能力強化を求める要求が存在するところではない。そのような要求は、大部分の人口が居住する中緯度に存在する可能性の方が高い。
【００３７】
図８から、従来技術によるシステムでは、中緯度に、任意の所与の時間に２倍のカバレッジを享受する、地球の表面のかなりの部分があることは明らかである。しかし、従来技術によるシステムは、２倍のカバレッジがいつどこで利用可能であるかを制御することはできない。その結果、任意の所与の時間に、必要とされないエリア内で利用可能な多くの２倍のカバレッジがあり、それが必要とされるエリアは、必要なときにそれを有する保証を受けることができない。対照的に、本発明の実施形態では、利用可能な、しかし必要とされないエリアから２倍のカバレッジを必要とされるエリアに移すことが可能である。接続性を引き続き保証する間中ずっと、少なくとも単一のカバレッジで、どこでもである。
【００３８】
図１０は、地球の赤道における衛星カバレッジの図である。曲線１１０は、北極よりも高い位置に対して見られ得るような、赤道における地球の表面を表す。この視点から、図７に示される軌道などのＬＥＯ極軌道は、図の平面から出る線である。図１０は、隣接極軌道内の７つのＬＥＯ衛星１０４０も示す。衛星は、黒い点として示される。
【００３９】
この図において視覚的混乱を回避するために、各衛星は、単一の通信アンテナを有するように示されている。対応するアンテナビームは、アンテナビーム２２０−１〜２２０−７として示されている。各アンテナビームは、対応するカバレッジストリップの幅にまたがるように示されている。７つのカバレッジストリップ６４７−１〜６４７−７がある。図８に関連して説明したように、カバレッジストリップは、図１０に示すように、赤道における重複のない完全カバレッジを提供する。
【００４０】
図１１は、赤道から離れているが中緯度ほど遠くない緯度における衛星カバレッジの図である。図１１の図は、３０°の緯度に関するものである。この図は、北緯３０°と南緯３０°の両方にあてはまる。そのような緯度では、隣接カバレッジストリップ間に、図では重複１１１０として示される若干の重複があるが、重複の範囲は小さい。これらの緯度では、わずか約１２％である。そのような小さい重複では、本発明の実施形態を実施して、重複のエリア内で利用可能な２倍の能力を地球上のある場所から別の場所に移すことは（不可能ではないが）難しい。詳細は、次のいくつかの図に示す。
【００４１】
図１２は、本発明の実施形態によって用いられる技法の基本要素、すなわち、衛星回転すなわち「傾斜」を示す。本開示では、「傾斜」という動詞は、「回転する」という動詞のより短い同義語として使用される。より短い単語は、図の乱雑さを少なくし、より理解しやすくする際に有用である。図１２は、衛星１２４５を、そのカバレッジエリアを西の方へ、すなわち、傾斜されていない衛星１２４０の方へ移動させるようにそのロール軸周りで回転している（傾斜している）ように示す。衛星１２４５の回転は、図１２では傾斜角度１２３０として示される角度だけ衛星を回転させている衛星の姿勢制御モジュールを介して達成されている。
【００４２】
この図では、衛星に対する垂直方向１２２０は、点線の垂直線１２２０によって示されているが、破線１２２１は、アンテナビームの対称軸を示す。垂直線１２２０が地球の表面と交わる点が衛星直下点であり、破線１２２１が地球の表面と交わる点は、衛星１２４５のカバレッジエリアの近似中心である。２つの線は、傾斜されていない衛星では一致し、傾斜された衛星では、２つの線の間の角度は、公称衛星向きと比較して衛星が傾斜されている角度である。
【００４３】
図１２の図は、衛星の傾斜が、衛星１２４５のカバレッジエリアと衛星１２４０のカバレッジエリアとの重複の範囲を増加させることを示す。この増加は、衛星１２４５の反対側（図１２に図示せず）の隣接カバレッジストリップとの重複の範囲の減少を犠牲にして起こる。この意味で、衛星の傾斜は、重複および関連する２倍の能力をあるロケーションから別のロケーションに移すための技法としてみなすことができる。
【００４４】
図１３は、どれくらい多くの重複が衛星の傾斜を介して移すことが可能であるかに対する限度を示す。衛星が傾斜可能な角度は、さまざまな理由で制限されていないのではない。たとえば、地球端末によって見られるように、水平線よりも上の衛星の許容可能な上昇に対する下限があってよい。そのような上昇限度の結果は、衛星があまりに傾斜されたしすぎる場合、カバレッジエリアの縁の近くの地球端末が、水平線より上であまりにも低い衛星を見ることがあるので、衛星の傾斜に対する限度である。また、地球端末と衛星との間の距離は、傾斜限度にもなる最大許容可能値よりも長くないことが必要とされることがある。これらおよび他の理由で、本発明の多くの実施形態において、最大許容可能傾斜角度がある。
【００４５】
図１３の図は、衛星が最大量傾斜されると何が起こるかを示す。衛星１３４５は最大傾斜であり、最大傾斜角度１３３０傾斜されている。重複の増加１３１０の範囲は、この緯度に対する、その最大可能値である。残念なことに、図１３の例示的な図では、これは、衛星１３４５の傾斜されたカバレッジエリアの縁が、その位置が図では矢印によって示される隣接カバレッジストリップの中心線に到達するのに十分ではない。矢印が、「衛星１２４０の地上軌跡１３４７」というラベルが付けられるのは、図６に示すように、その地上軌跡は、隣接カバレッジストリップの中心線であるからである。
【００４６】
傾斜された衛星１３４５のカバレッジエリアの最大到達範囲が図１３における矢印まで行かないことに対する重要な結果がある。その矢印の位置に偶然ある地球上の場所は、２倍の能力を持つことはできない。したがって、地球が回転すると、そのロケーションは、ある点で、カバレッジストリップの中心線上にあってよく、隣接軌道内の衛星はそれに届くほど十分遠くに傾斜することができるので、これらの緯度において、本発明の実施形態は、指定されたロケーションに対する２倍の能力を無条件で保証することはできない。そのような無条件で保証された２倍の能力ことを可能にするために、最大傾斜角度が、たとえば、増加可能である、またはカバレッジストリップの幅が、赤道ですら隣接カバレッジストリップ間に若干の重複がある点まで増加可能である。本開示を読んだ後、所望の緯度において本発明の実施形態を実施することを可能にするためにカバレッジストリップの幅または最大傾斜角度をいつどのくらい増加させるべきかが、当業者には明らかであろう。
【００４７】
図１４は、より高い緯度において、２倍の能力を無条件で任意のロケーションに移すために、衛星の傾斜がどのように有効になるかを示す。図１４の図は、赤道の北または南へ、４０°の緯度に関するものである。これらの緯度では、隣接カバレッジストリップ間の重複は約２３％であり、図１４の描写では、最大許容傾斜角度が十分に大きいので、地球上の任意の指定された場所は、２倍の能力が衛星の傾斜を介して無条件で提供可能である。これは、図１４では、最大許容傾斜角度１３３０において傾斜された衛星１３４５によって示される。そのカバレッジエリアの縁は、矢印によって示される衛星１２４０の地上軌跡１３４７まで到達する。この傾斜角度では、矢印のところにある場所は、２倍の能力を享受する。矢印よりも衛星１３４５に近い場所の場合、より小さい傾斜角度は、それらの場所に２倍の能力を提供するのに十分である。
【００４８】
しかしながら、図は、衛星カバレッジ内の間隙１４５０が、衛星１３４５と、矢印の反対の側にある隣接カバレッジストリップとの間に出現することを示す。それは、次の図に示すように、さらなる衛星を傾斜することによって処理可能である。
【００４９】
図１５は、間隙１４５０が隣接衛星の漸進的な傾斜を介してどのように除去可能であるかを示す。この図では、衛星１５４５は、最大許容よりも小さい角度だけ傾斜される。角度は、さらなる間隙が他の場所に出現することなく間隙１４５０が衛星１５４５のカバレッジエリアによってカバーされるようになるのに辛うじて十分である。しかしながら、本開示を読んだ後、必要な場合、出現し得る他の間隙をカバーするために、さらなる衛星をどのようにして徐々に傾斜させるべきかが、当業者には明らかであろう。
【００５０】
図１６ａ〜図１６ｅは、地球が回転するとき、地球の表面上の中緯度における指定されたロケーション１６００が常に２倍の能力を享受することを保証するために実施可能な衛星回転の異なる組み合わせのシーケンスを示す。これらの図では、指定されたロケーションは、その位置が図において白い矢印によって示されている、地球上の単一の場所とみなされ得るのに十分なほど小さい。
【００５１】
このシーケンスは図１６ａにおいて始まり、指定された場所は、衛星１２４０のカバレッジストリップの中心線上にある。指定されたロケーションのこの位置に対する２倍の能力を達成する衛星傾斜の組み合わせは、もちろん、すでに図１５に示された組み合わせである。以後の図では、地球が回転すると、白い矢印によって示される指定されたロケーションの位置は、左の方へ、黒い矢印によって示される地球の回転１６１０の方向に、移動する。
【００５２】
図１６ｂでは、指定されたロケーションは、数度の経度だけ移動した。指定されたロケーションは、ここで、衛星１２４５により近く、その結果、衛星１２４５は、指定されたロケーションに２倍の能力を提供するために、以前と同じほど傾斜する必要はない。また、衛星１２４５の傾斜の減少は、間隙をカバーする目的で、もはや衛星１５４５を傾斜させる必要はないことを意味する。
【００５３】
図１６ｃでは、指定されたロケーションは、さらに移動し、現在、衛星の傾斜なしでも、これらの緯度において、隣接カバレッジストリップ間に生じる重複のエリア内にある。衛星の傾斜は、この図では、指定されたロケーションに２倍の能力を提供するために必要とされない。
【００５４】
図１６ｄでは、地球が回転し続けると、指定されたロケーションは、ここで、指定されたロケーションに２倍の能力を提供し続けるために衛星１２４０が傾斜される必要がある点に到達している。他の衛星が傾斜される必要はまだない。図１６ｄの図は、図１６ｂの図の鏡像のように見える。
【００５５】
図１６ｅでは、指定されたロケーションは、衛星１２４５のカバレッジストリップの中心線に到達した。図１６ｅの図は、図１６ａの図の鏡像のように見える。指定されたロケーションは現在、カバレッジストリップの中心線上にあるので、衛星１２４０は、最大角度だけ傾斜されなければならず、衛星１６４０も、そうでなければ出現するであろうカバレッジ内の間隙をカバーするために傾斜されなければならない。
【００５６】
指定されたロケーションは、地球の回転とともに移動し続けるので、図１６ａ〜図１６ｅのシーケンスは、ここで、衛星１２４５のカバレッジストリップの中心線上の新しい開始点とともに繰り返すことが可能である。
【００５７】
図１６ａ〜図１６ｅは、単一の場所とみなされるのに十分なほど小さい、地球上のロケーションのためのものであるが、時には、たとえば、非常に大きな都市または小さい国などの、より広い範囲を持つロケーションに、２倍の能力を提供することが望ましい。
【００５８】
図１７ａ〜図１７ｆは、その範囲が完全カバレッジストリップとほぼ同じくらい広いロケーションに対して２倍の能力を常に保証するための衛星傾斜の組み合わせのシーケンスを示す。もちろん、図１６ａ〜図１６ｅのシーケンスと比較すると、そのような大きなロケーションに２倍の能力を保証するために、より多くの衛星が傾斜される必要がある。これらの図では、カバーされることになる広げたロケーションは、カバレッジストリップとほぼ同じくらい広い白い方形１７００として示される。
【００５９】
このシーケンスは図１７ａにおいて始まり、指定された場所は、衛星１２４０のカバレッジストリップの中心に置かれる。指定されたロケーションの幅全体に２倍の能力を提供するために、両側にある衛星１２４５および１７４６が傾斜される必要がある。さらに、次の２つの衛星１５４５および１７４７の漸進的な傾斜も、カバレッジ間隙の出現を防止するために必要とされる。
【００６０】
図１７ｂでは、指定されたロケーションは、数度の経度だけ移動した。衛星１５４５、１２４５、１７４６、および１７４７は、傾斜角度を保つ必要があるが、現在、衛星１２４０ですら、そのカバレッジエリアが、地球が回ると広げたロケーション１７００をたどるように、傾斜し始める必要がある。
【００６１】
図１７ｃでは、衛星１２４０の傾斜角度は、許容最大角度に到達しており、これ以上傾斜することはできない。地球が回り続けるときにロケーション１７００に２倍の能力を引き続き提供するために、いくつかの他の衛星が傾斜し始める必要がある。これは、次の図に示す。
【００６２】
図１７ｄでは、衛星１５４５は、現在、最大角度だけ傾斜しており、したがって、そのカバレッジエリアの縁は、衛星１２４０のカバレッジエリアの縁と交わるように、衛星１２４５の下のカバレッジストリップの中心線に到達している。このようにして、広げたロケーション１７００は、２倍の能力を引き続き享受することができる。その間、広げたロケーション１７００の西縁は、依然として衛星１２４０の下でカバレッジストリップの中心線の近くにあり、したがって、衛星１２４５は最大傾斜のままである必要がある。しかしながら、衛星１７４６は、その傾斜角度をゼロに減少させる場合に出現するであろう間隙をカバーしさえすればよいので、ここで、その傾斜角度を減少させることができる。図１７ｄの図は、図１７ｃの図の鏡像のように見える。
【００６３】
図１７ｅでは、地球が回転し続けると、衛星１７４５、１５４５、１２４０、および１７４６は、傾斜角度を保持する必要があるが、衛星１２４５は、地球が回るとそのカバレッジエリアが広げたロケーション１７００をたどるように、その傾斜角度を変更し続ける必要がある。図１７ｅの図は、図１７ｂの図の鏡像のように見える。
【００６４】
図１７ｆでは、指定されたロケーションは、現在、衛星１２４５のカバレッジストリップ内の中心に置かれている。図１７ｆの図は、図１７ａの図の鏡像のように見え、シーケンスはここで完了する。指定されたロケーションは、地球の回転とともに移動し続けるので、図１７ａ〜図１７ｆのシーケンスは、ここで、衛星１２４５のカバレッジストリップ内の新しい開始点とともに繰り返すことが可能である。
【００６５】
図１６ａ〜図１６ｅおよび図１７ａ〜図１７ｆの図では、同じ衛星指定が、説明がわかりやすいように、連続した図において使用される。しかしながら、当業者は、図のシーケンスに示すように地球が回転するのにかかる時間において、実際には、さまざまな衛星が、異なる図にいて黒い点によってマークされた位置に存在することに留意されたい。これらの図において繰り返される衛星の指定は、同じ物理的衛星を指すとの文字通りの解釈とは対照的に、同じ軌道内の衛星を指すと解釈されるべきである。たとえば、図１７ｂの説明が、「衛星１５４５、１２４５、１７４６、および１７４７は、傾斜角度を保持する必要がある」と述べるとき、その記述は、図１７ａおよび図１７ｂによってまたがられる時間間隔中に、いくつかの物理的衛星が一定の傾斜角度で傾斜されたままであるべきであることを意味するように解釈されるべきではない。むしろ、それらの４つの軌道内の衛星が、その時間間隔中に４０°の緯度に近づくので、これらの衛星は、４０°の緯度に到達するときまでに、図に示される規定の傾斜角度を有するように、回転し始める必要がある。衛星が４０°の緯度から離れると、衛星は、公称の向きに回転して戻ることができ、または、おそらく、異なる緯度における別の指定されたロケーションをサポートするために必要とされ得る新しい傾斜角度まで回転し始めることができる。衛星が傾斜角度を保持することについての記述は、その緯度におけるそれらの軌道内の衛星のための既定の傾斜角度は、２つの図の間の時間間隔にわたって変更しないことを意味するように理解されるべきである。
【００６６】
図１８は、特定の傾斜が必要とされる点において特定の軌道内の衛星が特定の緯度に近づくと何が起こるかを示す。図１８は図６から得られるが、大陸輪郭およびグリッド線は、視覚的混乱を減少させるために、この図に示されていない。同じ軌道を回る衛星の動きの方向は、矢印１８０１によって示される。衛星の姿勢制御モジュールが衛星を回転させる必要があるとき、回転は、瞬間的であることはできない。したがって、回転は、特定の傾斜角度が必要とされる緯度の範囲に衛星が到達する前に開始される必要がある。
【００６７】
図１８では、衛星回転が始まる点が、１８１０として示されている。回転は、衛星が１８２０に到達すると完了し、次いで、傾斜角度は、緯度１８３０の範囲を通して保持される。その後、衛星の姿勢制御モジュールは、１８１０において開始される回転の逆である回転を実施し、したがって、１８４０と１８５０の間では、衛星は、その公称の向きに戻る。
【００６８】
同じ軌道を回る衛星はすべて、ロケーション１８１０、１８２０、１８４０、および１８５０の上を通過するとき、前の段落において説明された操作を実行する。その結果、図１８の同じ軌道を回る衛星によって実施される実際のカバレッジストリップの形状は、図６に示すカバレッジストリップの公称形状とは異なる。その公称形状は、図１８では、破線によって略図が示されている。実際の形状は、縦のハッチングによって示される。前の段落および図では、衛星のカバレッジストリップへの言及は常に、衛星の公称カバレッジストリップに対するものであった。もちろん、段落および図において示される傾斜操作は、実際のカバレッジストリップが図１８に示す公称と異なることになった。
【００６９】
地球が回転し、特定の緯度において必要とされる傾斜角度は、指定されたエリアが移動するにつれて変化するので、実際のカバレッジストリップの形状は、緩やかにしか進化しない。その間、カバレッジストリップを生成する、同じ軌道を回る衛星は、指定されたエリアよりもはるかに速い速度で移動する。衛星がすべて軌道内の同じ点のところで回転し始めるので、すなわち、衛星が、したがって衛星回転の開始をトリガする「トリガ」ロケーションとみなすことが可能なロケーション１８１０の上を通過するとき、カバレッジストリップの形状は安定したままである。
【００７０】
図１０〜図１７ｆは、隣接軌道内の衛星を、同じ緯度と同時に交わると示すが、本開示を読んだ後、衛星のそのような同期は本発明の実施形態の成功した実装形態に必要とされないことが、当業者には明らかであろう。実際、たとえば、図９に示す衛星システムでは、隣接軌道内の衛星は、同じ緯度と同時に交わらない。図１８に示す実際のカバレッジストリップの変えられた形状は、隣接軌道内の衛星に対する衛星５４０のタイミグに依存しない。本開示を読んだ後、隣接軌道内の衛星間の特定の相対的タイミングに対応するために必要に応じて図１０〜図１７ｆに示す傾斜角度の正確な値をどのように調整するべきかが、当業者には明らかであろう。
【００７１】
本開示は、単に１つまたは複数の例示的実施形態の１つまたは複数の例について教示し、本発明の多数の変形形態は、本開示を読んだ後、当業者によって容易に考案可能であり、本発明の範囲は、本開示に添付の特許請求の範囲によって定義されることを理解されたい。
【符号の説明】
【００７２】
１０１  動き
１１０  地球
１２０  北極
１３０  南極
１４０  ＬＥＯ衛星
１５０  ＬＥＯ極軌道、軌道
２１０  無線アンテナ
２２０  アンテナビーム
２２０−１  アンテナビーム
２３０  カバレッジエリア
２４５  衛星直下点
３０１  準方形カバレッジエリア
３０２  準方形カバレッジエリア
３０３  準方形カバレッジエリア
３０４  準方形カバレッジエリア
３０５  準方形カバレッジエリア
３０６  準方形カバレッジエリア
４４０  ＬＥＯ衛星、衛星
４４５  衛星直下点
４４７  地上軌跡
４５０  ＬＥＯ極軌道、軌道
５３０  カバレッジエリア
５４０  衛星
６４７−１  カバレッジストリップ
６４７−２  カバレッジストリップ
７５０  軌道
７５１  交点
８１０  赤道
８６０  エリア
１０４０  ＬＥＯ衛星
１１１０  重複
１２２０  垂直線、傾斜されていないアンテナビーム
１２２１  破線
１２３０  傾斜角度
１２４０  衛星
１２４５  衛星
１３１０  重複の増加
１３３０  最大傾斜角度、最大許容傾斜角度
１３４５  衛星
１３４７  地上軌跡
１４５０  間隙
１５４５  衛星
１６００  ロケーション
１６１０  回転
１６４０  衛星
１７００  方形、ロケーション
１７４５  衛星
１７４６  衛星
１８０１  動きの方向
１８１０  ロケーション
１８２０  ロケーション
１８３０  緯度
１８４０  ロケーション
【図１】
0006802254.tif 000002
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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【図１６ｅ】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１７ｃ】
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【図１７ｄ】
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【図１７ｅ】
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【図１７ｆ】
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【図１８】
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