(57)【要約】【課題】サービスエリアに多くのマルチビームを配置するミッションを達成することを目的とする。【解決手段】所定の情報を入力する入力部１２０と、上記アンテナ１１０により入力された所定の情報に基づいて、自己から所定の目標位置への方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算部１３０と、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記自己から所定の目標位置への方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整部１４０とを備えたことを特徴とする。【選択図】　　　　図１
2004074926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の情報を入力する入力部と、
上記入力部により入力された所定の情報に基づいて、自己から所定の目標位置への方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記自己から所定の目標位置への方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項２】
所定の情報を入力する入力部と、
上記入力部により入力された所定の情報に基づいて、所定の方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記所定の方向へ自己の姿勢を調整し、さらに、地表面上に設定した所定の範囲であって、円とは異なる形状の上記所定の範囲に合わせて電波の送信と電波の受信との内少なくとも１つが可能なように上記所定の方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整部とを備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項３】
複数の指向性電波を送信する送信部と、
上記送信部により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項４】
指向性電波を送信する複数の送信部と、
自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づいて、上記複数の送信部により送信される指向性電波の方向を調整する調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項５】
複数の指向性電波を送信する送信部と、
所定の情報に基づき、自己の３次元座標位置を演算する第１の演算部と、
上記第１の演算部により演算された自己の３次元座標位置に基づき、上記送信部により送信される複数の指向性電波の内１つの指向性電波を代表電波として、上記代表電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を制御し、さらに、上記送信部により送信される複数の指向性電波の内、代表電波以外の指向性電波がそれぞれ対応する所定の位置に向かうように上記所定の目標位置の方向を軸として回転することで自己の姿勢を制御する制御情報を演算する第２の演算部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項６】
所定の軌道で地球上空を周回する人工衛星において、
指向性電波を送信する送信部と、
上記所定の軌道で地球上空を周回する間、常時、上記送信部により送信される指向性電波の方向を軸とする回転方向に自己の姿勢を調整する第１の調整部と、
上記所定の軌道の一部を通過する所定の期間、上記送信部により送信される指向性電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項７】
指向性電波を送信する複数の送信部と、
現時、現位置における上記複数の送信部により送信される指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第１の演算部と、
上記第１の演算部により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき自己の姿勢を動的に調整する第１の調整部と、
上記第１の演算部により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量と上記第１の調整部により調整された自己の姿勢の位置とに基づき、上記複数の送信部の各送信部により送信される各指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第２の演算部と、
上記第２の演算部により演算された各指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき、上記複数の送信部の各送信部を動的に調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項８】
地上基地局から出力されたビーコンを受信する受信部と、
複数の指向性電波を送信する送信部と、
上記受信部により受信されたビーコンの中心に上記送信部の中心を合わせるように自己の姿勢を調整する第１の調整部と、
上記第１の調整部により調整された自己の姿勢から、さらに、上記送信部により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする人工衛星。
【請求項９】
異なる指向性を有する複数の指向性電波を出力する人工衛星から上記複数の指向性電波の内１つの指向性電波を入力する電波入力部と、
上記電波入力部により入力された指向性電波の方向と所定の位置との誤差を検出する検出部と、
上記検出部により検出された誤差を誤差情報として上記人工衛星に出力し、上記誤差情報に基づき上記人工衛星に指向性電波の方向の調整を促す出力部と
を備えたことを特徴とする地上基地局。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工衛星に関する。特に、人工衛星の姿勢制御に関する。また、人工衛星に指向性電波の方向の調整を促す地上基地局に関する。また、例えば、準天頂衛星の姿勢及び準天頂衛星に装備されたアンテナ指向方向の統合制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は、今後計画されている技術を示す図である。
図１９において、１００は、準天頂衛星である。
準天頂衛星１００は、赤道面から約４５度の傾斜角になるように地上３５８００ｋｍ上空を地球の自転に合わせて１日に１周回している。また、準天頂衛星１００は、昇交点赤経（赤道面との交点）において１２０度ずつ離れるように３機が配置されている。
図２０は、今後計画されている技術を示す図である。
図２０においては、地上を固定して考えた場合に、図１９における準天頂衛星１００の軌跡を示している。図２０に示すように、準天頂衛星１００は、軌道離心率を０とした場合、赤道上を交点とする「８の字」を描くように周回している。
図２１は、今後計画されている技術を示す図である。
図２１においては、軌道離心率が大きい場合の準天頂衛星１００の周回軌道を示している。軌道離心率の設定により準天頂衛星１００の周回軌道も多様となる。
３機の準天頂衛星１００は、軌道面を異にするが８時間ずつ交代するように、切れ目なく日本上空に位置している。また、地域を日本で考えた場合、仰角が６０度以上の準天頂衛星１００が常に存在することになる。切れ目なく日本上空に位置しているため、仰角が６０度以上の準天頂衛星１００が常に存在し、受信者が地上で準天頂衛星１００から電波を受ける際、ビルの谷間でも電波を遮られることがない。
【０００３】
文献”Ｓｉｒｉｕｓ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｄｅｓｉｇｎ：Ｔｈｅ　Ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｕｎｄｒａ　Ｏｒｂｉｔ　Ｉｎ　Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ　Ｄｅｓｉｇｎ”ＡＡＳ−０１−０７１　Ｌｅｅ　Ｂａｒｋｅｒ　ａｎｄ　Ｊｅｆｆｒｅｙ　Ｓｔｏｅｎ，　Ｓｐａｃｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｌｏｒａｌに従来技術が記載されている。
図２２は、従来技術におけるビームの指向方向及び形状を示す図である。
図２３は、従来技術におけるビームの指向方向及び形状を示す図である。
上記文献には、準天頂衛星における従来技術として、例えば、単一でカバレッジの広いビームをサービスエリアに指向させる例があり、上記文献の場合は準天頂軌道を採用しており３軸姿勢制御方式を採用していることが記載されている。図２２においては、米国本土上空から単一でカバレッジの広いビームをサービスエリアである米国全土に指向させている状態を示している。図２３においては、南半球上空から単一でカバレッジの広いビームをサービスエリアである米国全土に指向させている状態を示している。
また、高軌道傾斜角を有する準天頂衛星において太陽電池パドルの発生電力を確保する目的で衛星のヨー角を単一ビーム回りに回転させていることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記文献における衛星は単一でカバレッジの広いビーム（ここでは、Ｓバンド）を照射できるが、サービスエリアに多くのマルチビームを配置するミッションを達成することはできないといった問題があった。文献では、例えば米国本土に対して衛星本体を指向させるのみであり、単一ビーム中心軸回りの回転（衛星ではヨー軸回りの制御にあたる）に関しては、ミッション上制御する必要がない。そして、マルチビームミッションを想定していないため、マルチビームミッションに対応できない。またその単一ビームカバレッジもスポットビームと異なり広範囲のサービスエリアであることから各マルチビームの精密な指向制御としての高精度制御が必要ではなく、高精度の姿勢制御及び各マルチビームの精密な指向制御は実施できないといった問題があった。実際、図２２と図２３を比較してわかるように、ビームの指向方向及び形状は軌道位置において大きく異なるものとなっている。また、サービスエリアの形状に合わせた成形ビームに対応することもできない。
【０００５】
本発明は、サービスエリアに多くのマルチビームを配置するミッションを達成することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、人工衛星の高精度の姿勢制御及び成形ビームや各マルチビームの精密な指向制御を実施することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の人工衛星は、
所定の情報を入力する入力部と、
上記入力部により入力された所定の情報に基づいて、自己から所定の目標位置への方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記自己から所定の目標位置への方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整部と
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の人工衛星は、
所定の情報を入力する入力部と、
上記入力部により入力された所定の情報に基づいて、所定の方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記所定の方向へ自己の姿勢を調整し、さらに、地表面上に設定した所定の範囲であって、円とは異なる形状の上記所定の範囲に合わせて電波の送信と電波の受信との内少なくとも１つが可能なように上記所定の方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の人工衛星は、
複数の指向性電波を送信する送信部と、
上記送信部により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する調整部と
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の人工衛星は、
指向性電波を送信する複数の送信部と、
自己の姿勢位置を演算する演算部と、
上記演算部により演算された自己の姿勢位置に基づいて、上記複数の送信部により送信される指向性電波の方向を調整する調整部と
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の人工衛星は、
複数の指向性電波を送信する送信部と、
所定の情報に基づき、自己の３次元座標位置を演算する第１の演算部と、
上記第１の演算部により演算された自己の３次元座標位置に基づき、上記送信部により送信される複数の指向性電波の内１つの指向性電波を代表電波として、上記代表電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を制御し、さらに、上記送信部により送信される複数の指向性電波の内、代表電波以外の指向性電波がそれぞれ対応する所定の位置に向かうように上記所定の目標位置の方向を軸として回転することで自己の姿勢を制御する制御情報を演算する第２の演算部と
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の人工衛星は、
所定の軌道で地球上空を周回する人工衛星において、
指向性電波を送信する送信部と、
上記所定の軌道で地球上空を周回する間、常時、上記送信部により送信される指向性電波の方向を軸とする回転方向に自己の姿勢を調整する第１の調整部と、上記所定の軌道の一部を通過する所定の期間、上記送信部により送信される指向性電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の人工衛星は、
指向性電波を送信する複数の送信部と、
現時、現位置における上記複数の送信部により送信される指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第１の演算部と、
上記第１の演算部により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき自己の姿勢を動的に調整する第１の調整部と、
上記第１の演算部により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量と上記第１の調整部により調整された自己の姿勢の位置とに基づき、上記複数の送信部の各送信部により送信される各指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第２の演算部と、
上記第２の演算部により演算された各指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき、上記複数の送信部の各送信部を動的に調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明の人工衛星は、
地上基地局から出力されたビーコンを受信する受信部と、
複数の指向性電波を送信する送信部と、
上記受信部により受信されたビーコンの中心に上記送信部の中心を合わせるように自己の姿勢を調整する第１の調整部と、
上記第１の調整部により調整された自己の姿勢から、さらに、上記送信部により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する第２の調整部と
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の地上基地局は、
異なる指向性を有する複数の指向性電波を出力する人工衛星から上記複数の指向性電波の内１つの指向性電波を入力する電波入力部と、
上記電波入力部により入力された指向性電波の方向と所定の位置との誤差を検出する検出部と、
上記検出部により検出された誤差を誤差情報として上記人工衛星に出力し、上記誤差情報に基づき上記人工衛星に指向性電波の方向の調整を促す出力部と
を備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるシステム構成を示す図である。
図１において、１００は、準天頂衛星（人工衛星の一例である）、１１０は、アンテナ（送信部の一例である）、２００は、地上基地局、３００は、管制局である。
準天頂衛星１００は、アンテナ１１０、太陽電池パドルを備えている。アンテナ１１０は、図１では、複数のアンテナで構成される。準天頂衛星１００は、地上基地局２００に対し、指向性電波を送信し、或いは、地上基地局２００から指向性電波を受信する。準天頂衛星１００は、管制局３００から地球上空を周回するに必要な情報を受信し、或いは、管制局３００が管制に必要な情報を送信する。
準天頂衛星１００は、赤道面から約４５度の傾斜角になるように地上３５８００ｋｍ上空を地球の自転に合わせて１日に１周回している。また、準天頂衛星１００は、昇交点赤経（赤道面との交点）において１２０度ずつ離れるように３機が配置されている。
また、図２０に示したように、準天頂衛星１００は、赤道上を交点とする「８の字」を描くように周回している。３機の準天頂衛星１００は、軌道面を異にするが８時間ずつ交代するように、切れ目なく日本上空に位置している。また、地域を日本で考えた場合、仰角が６０度以上の準天頂衛星１００が常に存在することになる。切れ目なく日本上空に位置しているため、仰角が６０度以上の準天頂衛星１００が常に存在する。そのため、例えば、カバレッジの広いビームであれば、日本を含む広い範囲で地上基地局２００、或いは、管制局３００が地上で準天頂衛星１００から電波を受ける際、ビルの谷間でも電波を遮られることがない。また、カバレッジの狭いスポットビーム（指向性電波の一例である）の場合、指向性電波のサービスエリア内において、スポットビームの指向性が正確であれば、地上基地局２００、或いは、管制局３００が地上で準天頂衛星１００から電波を受ける際、ビルの谷間でも電波を遮られることがない。
【００１７】
図２は、３機の準天頂衛星の代表的な軌道を示す図である。
図２においては、地球の回りに楕円軌道を描いている。３本の軌道はそれぞれ３機の準天頂衛星１００の軌道を表したものである。
図３は、１機の準天頂衛星からみた指向方向を示す図である。
図３においては、地球の回りを１機の準天頂衛星１００が楕円軌道を描いていることを示している。また、地球を中心としたＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸と準天頂衛星１００を中心としたＸ軸（ロール軸），Ｙ軸（ピッチ軸），Ｚ軸（ヨー軸）とを示している。Ｚ軸（ヨー軸）は、地球中心方向、Ｙ軸（ピッチ軸）は、軌道面と垂直方向、Ｘ軸（ロール軸）は、Ｙ軸（ピッチ軸）とＺ軸（ヨー軸）とに垂直方向な軸である。
図３においては、３機の準天頂衛星１００うちの１機に着目したときに、準天頂衛星１００が北半球の日本列島へのサービス時間帯において準天頂衛星１００から目標位置、例えば、日本の代表地域（ここでは例として大阪とし、これを代表ビームと定義する）に対する指向方向を示す。
【００１８】
図４は、実施の形態１における準天頂衛星と地上基地局とのブロック図である。
図４において、１２０は、入力部、１３０は、演算部、１３１は、姿勢演算部（第１の演算部の一例である）、１３２は、マルチビーム演算部（第２の演算部の一例である）、１４０は、調整部、１４１は、マヌーバ調整部（第１の調整部、第２の調整部の一例である）、１４２は、ステアリング調整部（第１の調整部、第２の調整部の一例である）、１４３は、マルチビーム調整部（第２の調整部の一例である）、２１０は、電波入力部、２２０は、検出部、２３０は、出力部である。準天頂衛星１００、アンテナ１１０、地上基地局２００は、図１と同様である。準天頂衛星１００は、アンテナ１１０、入力部１２０、演算部１３０、調整部１４０を備えている。演算部１３０は、姿勢演算部１３１、マルチビーム演算部１３２を有している。調整部１４０は、マヌーバ調整部１４１、ステアリング調整部１４２、マルチビーム調整部１４３を有している。地上基地局２００は、電波入力部２１０、検出部２２０、出力部２３０を備えている。
【００１９】
図５は、複数のマルチビームエリアを示す図である。
図５において、３１０は、代表ビームエリア、３２０，３２１，３２２，３２３，３２４，３２５，３２６は、マルチビームエリアである。
図５においては、サービスエリアとしての日本を複数のマルチビームエリアに分割する。図５において、代表ビームエリア３１０は、日本の地形上、略中心地である大阪に対するスポットビームを代表ビーム（大阪ビーム）（指向性電波の一例である）としたマルチビームエリアである。マルチビームエリア３２０は、札幌に対するスポットビームを代表ビーム以外のマルチビーム（札幌ビーム）（指向性電波の一例である）としたマルチビームエリアである。マルチビームエリア３２６は、九州に対するスポットビームを代表ビーム以外のマルチビーム（九州ビーム）（指向性電波の一例である）としたマルチビームエリアである。
図６は、準天頂衛星からマルチビームを送信する状態を示す図である。
図６において、準天頂衛星１００、代表ビームエリア３１０、マルチビームエリア３２０、マルチビームエリア３２６は、図４、図５と同様である。
図６においては、準天頂衛星１００、地球を示し、地上として日本地域を示している。
図６において、準天頂衛星１００は、複数のアンテナ１１０の内、１つのアンテナ１１０を代表ビーム用のアンテナとする。別のアンテナ１１０を札幌ビーム用のアンテナ、さらに別のアンテナ１１０を九州ビーム用のアンテナとする。まず、準天頂衛星１００は、代表ビーム用のアンテナ１１０の向きを代表ビームエリア３１０に合わせる。そして、次に、代表ビーム用のアンテナ１１０の向き、すなわち、代表ビーム中心の方向をＺ軸（ヨー軸）として、ヨー軸の回りを回転方向に移動させることにより札幌ビーム用のアンテナ１１０の向きをマルチビームエリア３２０に、九州ビーム用のアンテナ１１０の向きをマルチビームエリア３２６に合わせる。
【００２０】
図７は、成形ビームエリアを示す図である。
図７において、３１１は、代表ビームエリアとしての成形ビームエリアである。
図７においては、サービスエリアとしての日本の形状に合わせた成形ビームエリアを設定する。図７において、成形ビームエリア３１１は、日本の地形上、略中心地である大阪の所定の位置をビーム中心とするスポットビームを代表ビーム（大阪ビーム）（指向性電波の一例である）とした成形ビームエリアである。
図８は、準天頂衛星から成形ビームを送信する状態を示す図である。
図８において、準天頂衛星１００、成形ビームエリア３１１は、図４、図７と同様である。
図８においては、準天頂衛星１００、地球を示し、地上として日本地域を示している。
図８において、準天頂衛星１００は、成形ビームエリア３１１の形状に合わせた成形ビームを送信可能に成形されたアンテナ１１０を備えている。まず、準天頂衛星１００は、成形ビーム用のアンテナ１１０の向きを大阪の所定の位置に合わせる。そして、次に、成形ビーム用のアンテナ１１０の向き、すなわち、成形ビーム中心の方向をＺ軸（ヨー軸）として、ヨー軸の回りを回転方向に移動させることにより成形ビームの送信エリアを成形ビームエリア３１１に合わせる。
【００２１】
図９は、実施の形態１における構成を示す図である。
図９において、１１００は、姿勢センサ、１１１０は、地球センサ、１１２０は、慣性基準装置、１１３０は、太陽センサ、１１４０は、恒星センサ、１１５０は、追尾受信機（受信部の一例である）、１２００は、衛星制御器、１２０１は、衛星制御器、１３００は、アクチュエータ、１３１０は、リアクションホイール、１３２０は、スラスタ、１４００は、ミッション、１４１０は、アンテナ系データ処理器、１４２０は、可変電力分配器、１５００は、南面太陽電池パドル、１５１０は、パドルピッチ軸駆動モータ、１５２０は、パドルロール軸駆動モータ、１６００は、北面太陽電池パドル、１６１０は、パドルピッチ軸駆動モータ、１６２０は、パドルロール軸駆動モータである。
準天頂衛星１００は、姿勢センサ１１００、衛星制御器１２００，１２０１、アクチュエータ１３００、ミッション１４００、南面太陽電池パドル１５００、北面太陽電池パドル１６００を備えている。
姿勢センサ１１００は、地球センサ１１１０、慣性基準装置１１２０、太陽センサ１１３０、恒星センサ１１４０、追尾受信機１１５０を有している。地球センサ１１１０は、準天頂衛星１００と地球との位置関係を検出する。慣性基準装置１１２０は、ジャイロを検出する。太陽センサ１１３０は、準天頂衛星１００と太陽との位置関係を検出する。恒星センサ１１４０は、準天頂衛星１００と所定の恒星との位置関係を検出する。追尾受信機１１５０は、地上基地局２００からビーコンを受信する。恒星センサ１１４０と追尾受信機１１５０とは、無くても構わないが、用いることで精度をさらに高めることができる。
衛星制御器１２００，１２０１は、図４における入力部１２０、演算部１３０を有している。演算部１３０は、姿勢演算部１３１、マルチビーム演算部１３２を有している。衛星制御器１２０１を有することで冗長系に構成されている。衛星制御器１２０１は、衛星制御器１２００が故障等した場合に切り換えて使用するバックアップである。衛星制御器１２００は、データバスＡ系でアンテナ系データ処理器１４１０やその他のデータ処理器に接続されている。衛星制御器１２０１は、データバスＢ系でアンテナ系データ処理器１４１０やその他のデータ処理器に接続されている。衛星制御器１２００，１２０１は、互いにデータバスＡ系、データバスＢ系に接続されている。また、衛星制御器１２００は、姿勢センサ１１００、アクチュエータ１３００、南面太陽電池パネル１５００、北面太陽電池パネル１６００に接続されている。同様に、衛星制御器１２０１は、姿勢センサ１１００、アクチュエータ１３００、南面太陽電池パドル１５００、北面太陽電池パドル１６００に接続されている。
アクチュエータ１３００は、リアクションホイール１３１０、スラスタ１３２０を有している。アクチュエータ１３００は、図４における調整部１４０の内、マヌーバ調整部１４１、ステアリング調整部１４２に相当する。マヌーバ調整部１４１は、リアクションホイール１３１０、スラスタ１３２０を用いて準天頂衛星１００の姿勢位置を慣性力等を利用してＸ軸（ロール軸），Ｙ軸（ピッチ軸），Ｚ軸（ヨー軸）を移動させることにより準天頂衛星１００の姿勢を調整する。ステアリング調整部１４２は、リアクションホイール１３１０、スラスタ１３２０を用いてＺ軸（ヨー軸）回りの回転方向に準天頂衛星１００の姿勢を調整する。
ミッション１４００は、アンテナ系データ処理器１４１０、可変電力分配器１４２０を有している。ミッション１４００は、図４における調整部１４０の内、マルチビーム調整部１４３に相当する。マルチビーム調整部１４３は、アンテナ系データ処理器１４１０、可変電力分配器１４２０を用いて、複数のアンテナ１１０の各アンテナ１１０の向きを調整する。各アンテナ１１０の向きを調整することで、複数のマルチビームの各マルチビームの指向を制御する。
南面太陽電池パドル１５００は、パドルピッチ軸駆動モータ１５１０、パドルロール軸駆動モータ１５２０を有している。パドルピッチ軸駆動モータ１５１０は、南面側の太陽電池パドルをピッチ軸方向に駆動する。パドルロール軸駆動モータ１５２０は、南面側の太陽電池パドルをロール軸方向に駆動する。ヨー軸方向については、アクチュエータ１３００により制御されているので駆動する必要が生じない。
北面太陽電池パドル１６００は、パドルピッチ軸駆動モータ１６１０、パドルロール軸駆動モータ１６２０を有している。パドルピッチ軸駆動モータ１６１０は、北面側の太陽電池パドルをピッチ軸方向に駆動する。パドルロール軸駆動モータ１６２０は、北面側の太陽電池パドルをロール軸方向に駆動する。ヨー軸方向については、アクチュエータ１３００により制御されているので駆動する必要が生じない。
【００２２】
代表ビームが、緯度・経度を合わせて正確に代表地域である代表ビームエリア３１０に照射され、更に、各マルチビームが所定のマルチビームエリアに照射されるようにビーム軸回りの回転がないようにするためには、ロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルが必要となる。本実施の形態では、この姿勢プロファイルを衛星制御器１２００、或いは衛星制御器１２０１内で演算し、これに衛星本体の姿勢が従うように制御を行う。更に、精度を高めるために各マルチビーム用のアンテナの向きを制御する。
【００２３】
送信部の一例であるアンテナ１１０は、複数の指向性電波を送信する。複数の指向性電波とは、一例として、図６に示す代表ビーム、札幌ビーム、九州ビームである。また、複数の指向性電波とは、一例として、図８に示す代表ビームである。図１に示すように、準天頂衛星１００は、複数のアンテナ１１０を備えている。複数の送信部一例である複数のアンテナ１１０は、指向性電波を送信する。複数のアンテナ１１０の各アンテナ１１０は、指向性電波の一例である代表ビーム、札幌ビーム、或いは九州ビームのいずれかを送信（照射）する。
【００２４】
入力部１２０は、所定の情報を入力する。ここでは、所定の情報の一例として、姿勢センサ１１００が有する地球センサ１１１０より準天頂衛星１００と地球との位置関係情報を入力する。また、所定の情報の一例として、慣性基準装置１１２０よりジャイロ情報を入力する。また、所定の情報の一例として、太陽センサ１１３０より準天頂衛星１００と太陽との位置関係情報を入力する。また、所定の情報の一例として、恒星センサ１１４０より準天頂衛星１００と所定の恒星との位置関係情報を入力する。また、所定の情報の一例として、追尾受信機１１５０より地上基地局２００からのビーコン情報を入力する。また、所定の情報の一例として、管制局３００より、準天頂衛星１００内のクロックを補正するための適宜補正データを入力する。また、所定の情報の一例として、管制局３００より、自己の軌道位置を地上から定期的に送信される軌道情報の適宜補正データを入力する。
図９において、信号１は、姿勢センサ１１００から衛星制御器１２００へ送られる信号であり、地球センサ１１１０・慣性基準装置１１２０（ジャイロ）・太陽センサ１１３０により衛星の姿勢を決定するためのセンサ信号である。通常は、地球センサ１１１０／太陽センサ１１３０／慣性基準装置１１２０により衛星の姿勢を推定し、精度は０．０３°程度であるが、より高精度の姿勢決定を必要とする場合は恒星センサ１１４０を用いて慣性座標で姿勢決定を実施する。この場合１桁高い０．００３°程度の姿勢決定精度を得ることができる。また、代表ビームの中心に地上基準局２００を設置し、局から衛星に向けて送信する基準ビーコンを衛星側の代表ビームを構成するアンテナ１１０（受信部の一例である）で受信し直接ロール・ピッチ角を測定する構成にしても構わない。
【００２５】
姿勢演算部１３１は、図示していないが座標位置演算部（第１の演算部の一例である）と回転制御演算部（第２の演算部の一例である）とを有する。座標位置演算部は、第１の演算として、所定の情報に基づき、自己の３次元座標位置を演算する。回転制御演算部は、第２の演算として、上記座標位置演算部により演算された自己の３次元座標位置に基づき、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信される複数の指向性電波の内１つの指向性電波を代表電波（一例として、代表ビーム）として、上記代表電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を制御し、さらに、上記送信部一例であるアンテナ１１０により送信される複数の指向性電波の内、代表電波以外の指向性電波（一例として、札幌ビーム、九州ビーム）がそれぞれ対応する所定の位置に向かうように上記所定の目標位置の方向を軸として回転することで自己の姿勢を制御する制御情報を演算する。
以上のように、演算部１３０は、上記入力部１２０により入力された所定の情報に基づいて、所定の方向に対する自己の姿勢位置を演算する。具体的には、自己の軌道位置を地上から定期的に送信される軌道情報により更新・伝播する事により決定し、また各姿勢センサーで自己の姿勢を推定する。すなわち、自己から所定の目標位置への方向に対する自己の姿勢位置を演算する。ここでは、所定の方向、所定の目標位置の一例として、代表ビームエリア３１０（大阪ビームエリア）への方向にＺ軸（ヨー軸）を合わせるように自己の姿勢位置を演算する。
【００２６】
衛星制御器１２００は、内部で計算機のクロックとは別にそのクロックを校正するための時刻伝播演算を実施し衛星時刻を管理している。更に衛星時刻は、地上からのコマンドにより、予め校正された地上時刻に合わせるようなオフセット補正機能を有し、マスターとなる衛星時刻管理を有している。
そして、この時刻伝播演算された時刻をもとに準天頂衛星１００の軌道伝播を実施するため、衛星制御器１２００はリアルタイムで衛星位置を高精度に演算している。軌道パラメータは地上のレンジング等による軌道決定系の支援を受けコマンドにより定期的に補正される。自己の姿勢だけでは目標とする方向は定義できないため、自己の軌道位置が情報として必要となる。すなわち、具体的には、自己の軌道位置を地上から定期的に送信される軌道情報により更新・伝播する事により決定し、また各姿勢センサーで自己の姿勢を推定する。
衛星制御器１２００は上記による正確な衛星位置を元に各時刻に対応する軌道座標系を演算する。軌道座標系は軌道角運動量ベクトルの反対方向をＹ軸（ピッチ軸）、各々の軌道位置から地球中心までのベクトルをＺ軸（ヨー軸）、Ｙ軸×Ｚ軸の外積をＸ軸と定義する座標系である。
準天頂衛星１００は静止衛星と異なり、衛星位置からサービスエリアに対するベクトルが時間とともに変化するため、上記演算された衛星位置から地球自転による補正を加味した代表ビームのベクトルを軌道座標系基準で演算し、目標ロール角及び目標ピッチ角を演算する。また代表ビーム以外の他のビームが回転しないようにヨー軸目標角度（ヨーステアリング角度：後述の図１２に例を示す）を時系列で算出する。これらは全て衛星制御器内のソフトウェアで実施しても構わない。
衛星制御器１２００は、上記演算された目標ロール・ピッチ・ヨー角度に追従するように、必要となるトルクを発生する為のリアクションホイールコマンドを生成し衛星全体のロール・ピッチ制御、及びヨーステアリングを実施する。このとき同時に姿勢に外乱を与える自然外乱（太陽輻射圧、重力傾斜トルクなど）に対するロール／ピッチ／ヨー３軸の姿勢制御も並行して実施する。
ここで、図９における信号２は、衛星制御器１２００からアクチュエータ１３００に送られる信号であり、これらの演算を実施した衛星制御器１２００がソフトウェアの演算サイクルでリアクションホイール１３１０に指令するトルク信号である。
【００２７】
図９における信号３は、衛星制御器１２００から南面太陽電池パドル１５００におけるパドルピッチ軸駆動モータ１５１０、パドルロール軸駆動モータ１５２０への制御信号、衛星制御器１２００から北面太陽電池パドル１６００におけるパドルピッチ軸駆動モータ１６１０、パドルロール軸駆動モータ１６２０への制御信号である。
パドルロール軸駆動モータ１５２０，１６２０制御は、信号２で実施するヨーステアリング角度に伴い、また季節によって南面太陽電池パドル１５００、或いは北面太陽電池パドル１６００のセル面と太陽方向とが垂直になるようにパドルロール軸駆動モータ１５２０，１６２０を駆動する。
季節変動は緩慢であるため、オフセット角度とし、ヨーステアリングは軌道周期である為、時系列データとしてコマンドデータを出力する。
パドルピッチ軸駆動モータ１５１０，１６１０制御は、通常の静止衛星と同様に軌道レートで駆動させる。但し、離心率を有するため円軌道と異なり信号２の生成過程で演算する衛星の軌道角速度に対応してピッチ軸モータ角速度可変に制御する信号を出力する。
信号３は、長期的な駆動角度誤差を吸収するトリミング信号演算機能も有する。
【００２８】
図９における信号４は、衛星制御器１２００からアンテナ系データ処理器１４１０への信号である。
信号２により、代表ビームの緯度経度方向の制御及び回転成分の制御を衛星本体の姿勢制御で指向させるが、マルチビームでは、代表ビーム以外の他のビームが微小角（１°程度）理想位置からずれる場合がある。この値はスポットビームを多く有するマルチビームミッションでは許容できない誤差となる可能性がある。そして、各マルチビームを対象となる地域全てに精密に照射する必要も生じる。
信号２によるロール・ピッチ・ヨー制御のみでは、図９に示した各マルチビームとしてのアンテナビーム１，２，３・・・をサービスエリアに正確に照射できない。そこで、アンテナ代表ビームに対する実際の各マルチビームとしてのアンテナビーム１，２，３・・・の相対的な角度を軌道伝播演算とともに軌道座標系に対して演算し、緯度・経度に直した校正信号をミッション系のアンテナ系データ処理器１４１０に送信する。この校正信号のデータはコストダウンのために衛星制御器１２００が通信を制御しているデータバスを介して直接、衛星制御器１２００からアンテナ系データ処置器１４１０に出力される。このとき、衛星本体の目標角度からの姿勢制御誤差を加算し、アンテナ系が姿勢誤差を同時に補正できる信号を演算する。
この緯度・経度修正信号は各アンテナビーム１，２，３・・・に対してそれぞれ異なり、また衛星の軌道位置、ヨーステアリング及び衛星の姿勢変動を全て考慮した角度としてアンテナ系データ処理器にハンドリングされる。このデータは必要に応じ１秒に数回送信されかつこれらのデータはビーム方向が微少な擾乱を受けないようフィルタによりスムージングされた連続的なデータとなる。
アンテナ系データ処理器１４１０はこのデータ（信号４）をもとに可変電力分配器１４２０の電力及び位相を制御し、結果として代表ビームだけでなく全てのマルチビームの最適な指向精度を得る事が達成される。
【００２９】
本方法は上記のようなミッション要求実現に加えて、更に以下の利点を有する。
サービスエリアの変更に当たっては各ビームの緯度／経度を新たにデータとして衛星制御器１２００にコマンドするかあるいは地上側でフーリエ級数等に展開してその係数を衛星制御器１２００に新たにコマンドする事により更新可能であり、ミッションの変化に合わせたフレキシブルな運用が可能である。
これにより、ミッション１４００系のハードの変更等が一切無しに、衛星制御器１２００へのデータロード（数ｋＢ）のみでサービスエリア変更が可能である。
更に、熱歪み等でアンテナビーム方向が姿勢決定座標（衛星制御器が推定できるのはこの座標系の方向である）に対して変動するため、これらを補正する為のフーリエ級数を重ねあわせて補正する事によりビーム方向の高精度化が図れるようにしても構わない。
【００３０】
調整部１４０が有するマヌーバ調整部１４１は、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記所定の方向へ自己の姿勢を調整する。
【００３１】
さらに、調整部１４０が有するステアリング調整部１４２は、地表面上に設定した所定の範囲であって、円とは異なる形状の上記所定の範囲に合わせて電波の送信と電波の受信との内少なくとも１つが可能なように上記所定の方向を軸として自己の姿勢を回転調整する。すなわち、調整部１４０は、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記自己から所定の目標位置への方向を軸として自己の姿勢を回転調整する。ここでは、Ｚ軸（ヨー軸）を軸として自己の姿勢を回転調整する。地表面上に設定した所定の範囲とは、一例として、図５における代表ビームエリア３１０とマルチビームエリア３２０〜３２６とにより構成される円とは異なる形状の範囲である。また、地表面上に設定した所定の範囲とは、一例として、円とは異なる形状の範囲である図６における成形ビームエリア３１１である。図５の場合には、回転調整することで、各マルチビーム用アンテナ１１０の向きを各マルチビームエリア（例えば、札幌ビームエリア、九州ビームエリア）に合わせる。図６の場合には、回転調整することで、成形された代表ビームエリアである成形ビームエリア３１１に代表ビームの照射位置を合わせる。
【００３２】
調整部１４０が有するマルチビーム調整部１４３は、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づいて、上記複数の送信部の一例である複数のアンテナ１１０により送信される指向性電波の方向を調整する。
【００３３】
図９における信号５は、アンテナ系データ処理器１４１０から可変電力分配器１４２０、或いは図示していない位相器、または機械的アンテナポィンティング機構への信号である。
信号５は衛星制御器１２００から受信した各マルチビームの修正目標角度に対応して実際にビームを微小制御するための信号である。例えば、フェイズドアレイアンテナの場合はビームの指向制御は可変電力分配器１４２０・位相器により実現させ、鏡面アンテナの場合は副反射鏡あるいは主反射鏡に実装した駆動機構でビームの指向制御を実現させる。
【００３４】
以上のように、調整部１４０は、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲（例えば、代表ビームエリア３１０とマルチビームエリア３２０〜３２６）に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する。調整部１４０は、マヌーバ調整部１４１とステアリング調整部１４２とにより自己の姿勢を調整する。さらに、マルチビーム調整部１４３は、各マルチビーム用アンテナ１１０の方向を微調整する。
【００３５】
図１０は、実施の形態１における処理フローを示す図である。
図１０においては、準天頂衛星１００、各マルチビームである各アンテナビーム、及び太陽電池パドルを精密指向させるための処理フローを示している。
Ｓ（ステップ）２０１０において、管制局３００は、適宜補正データを出力する。管制局３００は、Ｓバンドのブロードビームを用いて準天頂衛星１００と通信する。Ｓバンドのブロードビームを用いているのでスポットビームと比較して通信容量は小さい。
Ｓ２０２０において、入力部１２０は、管制局３００より出力された適宜補正データを入力する。姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、適宜補正データに基づき、伝播（補正）された衛星時刻Ｔ（ｔ）を演算する。ｔは、衛星制御器１２００内のクロックである。ｎｉは、多項式係数である。
Ｓ２０３０において、姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、適宜補正データに基づき、現在の軌道パラメータ（６要素）を演算する。
Ｓ２０４０において、姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、伝播（補正）された衛星時刻Ｔ（ｔ）に基づいて代表ビームの目標位置を演算する。
Ｓ２０５０において、姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、伝播（補正）された衛星時刻Ｔ（ｔ）と軌道パラメータ（６要素）とに基づき、軌道伝播演算を行なう。
Ｓ２０６０において、姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、軌道伝播演算結果に基づき、衛星位置（Ｘ（Ｔ），Ｙ（Ｔ），Ｚ（Ｔ））を演算する。
Ｓ２０７０において、姿勢演算部１３１おける座標位置演算部は、衛星位置演算結果に基づき、軌道座標（Ｘｏ（Ｔ），Ｙｏ（Ｔ），Ｚｏ（Ｔ））系演算を行なう。
Ｓ２０８０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、代表ビーム目標位置演算結果と軌道座標系演算結果とに基づき、代表ビーム指向ベクトルＲを演算する。代表ビーム指向ベクトルＲを演算することで軌道座標系を定義する。
Ｓ２０９０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、代表ビーム指向ベクトル演算結果に基づき、ロールφ（Ｔ）、ピッチθ（Ｔ）の目標角度を演算する。
Ｓ２１００において、演算部１３０におけるマルチビーム演算部１３２は、代表ビーム指向ベクトル演算結果に基づき、マルチビーム指向ベクトルＡ，Ｂ，Ｃの修正量を演算する。
Ｓ２１１０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、代表ビーム目標位置演算結果に基づき、ヨーψ（Ｔ）の目標角度を演算する。
Ｓ２２００において、地上基準局２００における電波入力部２１０は、異なる指向性を有する複数の指向性電波を出力する人工衛星から上記複数の指向性電波の内１つの指向性電波を入力する。検出部２２０は、上記電波入力部２１０により入力された指向性電波の方向と所定の位置との誤差を検出する。出力部２３０は、上記検出部２２０により検出された誤差を誤差情報として上記人工衛星に出力し、上記誤差情報に基づき上記人工衛星に指向性電波の方向の調整を促す。
Ｓ２２１０において、演算部１３０におけるマルチビーム演算部１３２は、Ｓ２２００における誤差情報に基づき、複数のアンテナ１１０の各アンテナ１１０について、アライメントと熱歪みと等による誤差を校正する変動校正データ「Ｇａ（Ｔ），Ｇｂ（Ｔ），Ｇｃ（Ｔ），…」を演算する。
Ｓ３０１０において、入力部１２０は、図９における信号１として姿勢センサ１１００より地球センサ１１１０のセンサ信号、慣性基準装置１１２０のセンサ信号、太陽センサ１１３０のセンサ信号を入力する。
或いは、Ｓ３０１０の代わりに、Ｓ３０１１において、入力部１２０は、図９における信号１として、サービス時間帯には、追尾受信機１１５０、慣性基準装置１１２０のセンサ信号を入力し、非サービス時間帯には、地球センサ１１１０のセンサ信号、慣性基準装置１１２０のセンサ信号、太陽センサ１１３０のセンサ信号を入力するように構成しても構わない。
或いは、Ｓ３０１０の代わりに、入力部１２０は、図９における信号１として、恒星センサ１１４０のセンサ信号、慣性基準装置１１２０のセンサ信号を入力するように構成しても構わない。
Ｓ３０２０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、入力された信号１に基づき、ロールφ（Ｔ）、ピッチθ（Ｔ）、ヨーψ（Ｔ）の姿勢角を検出し、姿勢決定演算を行なう。
Ｓ３０２５において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、姿勢決定演算結果とロールφ（Ｔ）、ピッチθ（Ｔ）の目標角度演算結果とヨーψ（Ｔ）の目標角度演算結果とに基づき、トルク制御信号（ＴｒｑＸ，ＴｒｑＹ，ＴｒｑＺ）を生成する姿勢制御則演算を行なう。
Ｓ３０３０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、Ｓ３０２５における姿勢制御則演算に基づき、複数のリアクションホイール１３１０（図９においては、４台のリアクションホイール）の各リアクションホイールへのトルク制御信号（ＴｒｑＸ，ＴｒｑＹ，ＴｒｑＺ）を生成する姿勢制御則演算を行なう。
Ｓ３０４０において、アクチュエータ１３００は、複数のリアクションホイール１３１０の各リアクションホイールへのトルク制御信号を入力する。
Ｓ３０５０において、アクチュエータ１３００は、Ｓ３０３０におけるトルク制御信号に基づき、複数のリアクションホイール１３１０の各リアクションホイールに制御トルクを発生させる。
Ｓ３０６０において、アクチュエータ１３００は、衛星の姿勢をダイナミクス調整する。すなわち、マヌーバ調整部１４１は、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記所定の方向へ自己の姿勢（代表ビーム用アンテナ１１０の向き）を調整する。さらに、ステアリング調整部１４２は、上記演算部１３０により演算された自己の姿勢位置に基づき、Ｚ軸（ヨー軸）を軸として自己の姿勢を回転調整する。
Ｓ３０７０において、姿勢演算部１３１おける回転制御演算部は、ダイナミクス調整された衛星の衛星角度（φ，θ，ψ）と衛星の角速度（φ／ｓ，θ／ｓ，ψ／ｓ）（図１０においては、「／ｓ」の代わりにドット「・」で表示している）とを演算する。演算部１３０は、演算された衛星角度と衛星の角速度とをＳ３０１０にフィードバックする。
Ｓ３０８０において、演算部１３０におけるマルチビーム演算部１３２は、Ｓ３０７０における衛星角度と衛星の角速度との演算結果とＳ２１００におけるマルチビーム指向ベクトルＡ，Ｂ，Ｃの修正量とＳ２２１０における変動校正データとを加算する。
Ｓ３０９０において、演算部１３０におけるマルチビーム演算部１３２は、Ｓ３０８０における加算結果に基づいて、マルチビーム修正角度演算を行なう。マルチビーム修正角度演算は、複数のマルチビームの各マルチビームについて、マルチビーム指向ベクトルの修正量から変動校正データの値と所定の関数式「Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ」データの値とを差分することにより行なう。
Ｓ３１００において、アンテナ系データ処理器１４１０は、マルチビーム修正角度演算結果を入力する。アンテナ系データ処理器１４１０は、各マルチビームの修正目標角度に対応して実際にビームを微小制御するための信号５を生成する。
Ｓ３１１０において、可変電力分配器１４２０は、各マルチビームの修正目標角度に対応して実際にビームを微小制御するための信号５に基づき、各マルチビーム用アンテナを制御し、アンテナビームを制御する。
【００３６】
以上の説明において、一連のステップの処理、或いは、各ステップの処理は、一部或いはすべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。これらのプログラムは、例えば、Ｃ言語により作成することができる。或いは、ＨＴＭＬやＳＧＭＬやＸＭＬを用いても構わない。或いは、ＪＡＶＡ（登録商標）を用いて画面表示を行っても構わない。
また、一連のステップの処理、或いは、各ステップの処理は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェア或いは、ハードウェア或いは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００３７】
以上のように、複数の送信部の一例である複数のアンテナ１１０は、指向性電波を送信する。
第１の演算部の一例である姿勢演算部１３１は、現時、現位置における上記複数の送信部の一例である複数のアンテナ１１０により送信される指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する。
第１の調整部の一例であるマヌーバ調整部１４１とステアリング調整部１４２とは、
上記第１の演算部の一例である姿勢演算部１３１により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき自己の姿勢を動的に調整する。
第２の演算部の一例であるマルチビーム演算部１３２は、上記第１の演算部の一例である姿勢演算部１３１により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量と上記第１の調整部の一例であるマヌーバ調整部１４１とステアリング調整部１４２とにより調整された自己の姿勢の位置とに基づき、上記複数の送信部の一例である複数のアンテナ１１０の各送信部の一例である各アンテナ１１０により送信される各指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する。
第２の調整部の一例であるマルチビーム調整部１４３は、上記第２の演算部の一例であるマルチビーム演算部１３２により演算された各指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき、上記複数の送信部の一例である複数のアンテナ１１０の各送信部の一例である各アンテナ１１０を動的に調整する。
【００３８】
また、以上のように、電波入力部２１０は、異なる指向性を有する複数の指向性電波を出力する人工衛星から上記複数の指向性電波の内１つの指向性電波を入力する。
検出部２２０は、上記電波入力部２１０により入力された指向性電波の方向と所定の位置との誤差を検出する。
出力部２３０は、上記検出部２２０により検出された誤差を誤差情報として上記人工衛星の一例である準天頂衛星１００に出力し、上記誤差情報に基づき上記人工衛星の一例である準天頂衛星１００に指向性電波の方向の調整を促す。
【００３９】
図１１は、ロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルを示す図である。
図１２は、図１１におけるロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルを個別に示した図である。
代表ビームが、緯度・経度、更にビーム軸回りの回転のないように正確に代表地域に照射させるためのロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルである。本実施の形態１では、この姿勢プロファイルを衛星制御器１２００内で演算し、演算結果に衛星本体の姿勢が従うように制御を行う事を提案している。
図１１、図１２において、サービス時間帯以外のロール及びピッチの目標姿勢はすべて”０”すなわち地球中心指向である。サービス時間は、１機の準天頂衛星１００が、例えば、日本上空に存在し、代表ビーム、各マルチビームを目標地域に照射する時間である。
従って、サービス時間以外は地心指向とし、サービス時間帯の軌道位置に入る直前に図１１に示すロール／ピッチのプロファイルに従うようリアクションホイール１３１０によるマヌーバ動作を行う。
一方、ヨー角度は準天頂衛星１００では軌道傾斜角が大きいために、代表ビームがビーム軸回りに回転しないようにするためには約±５０Ｄｅｇの軌道傾斜角を有する振幅の非常に大きいステアリングが必要である。
すなわち、サービス時間以外においてピッチ軸を軌道ベクトル（軌道と垂直方向）に一致させ、サービス時間の直前にヨー角ステアリングを開始すると図１２におけるヨーのプロファイルを示す図の実線に示すような大きなステップ応答に類するマヌーバが必要であり、速やかにサービスに入る事が困難である。
したがって、図１２におけるヨーのプロファイルを示す図の点線、あるいは図１１におけるヨーのプロファイルを示す図のヨー角を示す点線に示すような正弦波に類するプロファイルをヨー各の目標姿勢として生成し、連続的にヨーステアリングを実施する。
【００４０】
以上のように、所定の軌道で地球上空を周回する人工衛星、例えば準天頂衛星１００において、
送信部の一例であるアンテナ１１０は、指向性電波を送信する。
第１の調整部の一例であるステアリング調整部１４２は、上記所定の軌道で地球上空を周回する間、常時、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信される指向性電波の方向を軸とする回転方向に自己の姿勢を調整する。
第２の調整部の一例であるマヌーバ調整部１４１は、上記所定の軌道の一部を通過する所定の期間のみ、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信される指向性電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を調整する。
【００４１】
図１３は、札幌ビームプロファイルを示す図である。
図１３では、準天頂衛星１００の代表ビーム用アンテナ１１０から照射された代表ビームの照射軌跡（ビーム軌跡）と代表ビームベクトルとが示されている。図１３においては、代表ビームは、大阪をサービスエリアとしており、サービス期間において、緯度、経度、回転ともに精密に制御されている。
また、図１３では、信号４及び信号５がない場合の代表ビーム以外の他のマルチビーム（ここでは、一例として札幌ビーム）のマルチビームベクトルと信号５がない場合の代表ビーム以外の他のマルチビーム（ここでは、一例として札幌ビーム）の照射軌跡（ビーム軌跡）とが示されている。代表ビーム以外の他のマルチビームは、衛星本体のみの指向制御のみでは図１３に示す通り緯度・経度の変動を伴う。
【００４２】
図１４は、大阪ビームを衛星本体により最適指向したときの札幌ビームの軌跡を示す図である。
図１４における上図は、札幌ビームの緯度についての軌跡を示す。また、実線は、札幌ビームの理想的な緯度を示す。
図１４における下図は、札幌ビームの経度についての軌跡を示す。また、実線は、札幌ビームの理想的な経度（代表ビームからの相対経度）を示す。
【００４３】
図１５は、大阪ビームを衛星本体により最適指向したときの九州ビームの軌跡を示す図である。
図１５における上図は、九州ビームの緯度についての軌跡を示す。また、実線は、九州ビームの理想的な緯度を示す。
図１５における下図は、九州ビームの経度についての軌跡を示す。また、実線は、九州ビームの理想的な経度（代表ビームからの相対経度）を示す。
【００４４】
図１４及び図１５に示すように、他のマルチビームは、サービス期間において衛星本体のみの指向制御のみでは緯度・経度の変動を伴う。
ビームがブロードのミッションではこの変動は許容できるために、信号４及び５を使用しなくても十分ミッションが達成可能であるが、スポットビームにおいては、さらに高い精度が望まれる。
【００４５】
図１６は、信号４及び信号５を利用したときの代表ビーム以外のビーム（札幌）のプロファイルを示す図である。
図１６における上図は、札幌ビームの緯度についての軌跡を示す。また、実線は、札幌ビームの理想的な緯度を示す。
図１６における下図は、札幌ビームの経度についての軌跡を示す。また、実線は、札幌ビームの理想的な経度（代表ビームからの相対経度）を示す。
図１６において、信号４及び信号５を利用することにより、サービス期間の精度を大きく向上させることが可能となる。
【００４６】
図１７は、信号４及び信号５を利用したときの代表ビーム以外のビーム（九州）のプロファイルを示す図である。
図１７における上図は、九州ビームの緯度についての軌跡を示す。また、実線は、九州ビームの理想的な緯度を示す。
図１７における下図は、九州ビームの経度についての軌跡を示す。また、実線は、九州ビームの理想的な経度（代表ビームからの相対経度）を示す。
図１７において、信号４及び信号５を利用することにより、サービス期間の精度を大きく向上させることが可能となる。
【００４７】
マルチビームの精度を向上させるために、更に、信号４をアンテナ系データ処理器１４１０に出力し、信号５によりビーム方向を制御すると、図１４、図１５における各ビームの変動を抑制し、代表ビームと同等の精度を達成する事が可能である。
以上のように、本実施の形態によれば、代表ビーム（図７、図８におけるシングルビームの場合も同一）を高精度に指向させ、かつ他の多くのマルチビームの高精度指向も達成する事ができる。
また、図１０における一連のステップの処理をコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することにより、処理衛星制御器１２００内で稼動するソフトウェアにより達成する事ができる。
【００４８】
また、１台の衛星制御器（計算機）のソフトウェアに図１０で示した処理フローを適用する事で、アンテナ系データ処理器１４１０の機能を簡素化し、コストダウンを実現する事が可能である。
また、図１０におけるＳ２２００，Ｓ２２１０の処理のように、各ビームのアライメント変動・熱歪み変動などをそれぞれ個別に補正する信号を挿入し、予期しない軌道上の変動を衛星制御器１２００により校正することも可能である。
【００４９】
図１８は、ビーコンによる姿勢制御を行なう場合を示す図である。
図１８において、１１１は、ビーコン中心である。準天頂衛星１００と地上基地局２００とは、図１と同様である。
地上基地局２００は、準天頂衛星１００に向けてビーコンを出力する。
受信部の一例である追尾受信機１１５０は、地上基地局２００から出力されたビーコンを受信する。
送信部の一例であるアンテナ１１０は、複数の指向性電波を送信する。
マヌーバ調整部１４１は、上記受信部の一例である追尾受信機１１５０により受信されたビーコンの中心に上記送信部の一例であるアンテナ１１０の中心を合わせるように自己の姿勢を調整する。また、マヌーバ調整部１４１は、上記受信部の一例であるアンテナ１１０により受信されたビーコンの中心に上記送信部の一例でもある同じアンテナ１１０の中心を合わせるように自己の姿勢を調整するようにしても構わない。
そして、ステアリング調整部１４２は、上記マヌーバ調整部１４１により調整された自己の姿勢から、さらに、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する。或いは、ステアリング調整部１４２とは別に、マルチビーム調整部１４３は、上記マヌーバ調整部１４１或いはステアリング調整部１４２により調整された自己の姿勢から、さらに、上記送信部の一例であるアンテナ１１０により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整するようにしても構わない。
以上のように、代表ビームの中心に地上基準局２００を設置し、局から衛星に向けて送信する基準ビーコンを衛星側の代表ビームを構成するアンテナ１１０で受信し直接ロール・ピッチ角を測定する構成にしても構わない。
【００５０】
以上のように、比較的高緯度に位置する日本などのサービスエリアに対して高仰角のサービスを提供する事ができる準天頂衛星１００などの衛星においては、通常の静止衛星と異なり、各軌道位置におけるサービスエリアへの目標姿勢を軌道位置に合わせて変化させ、衛星本体をサービスエリアに対して精密に指向させる機能が必要である。
本実施の形態１は、この準天頂衛星１００におけるミッション達成上不可欠な機能を衛星に搭載した衛星制御器１２００に全て統合し、衛星本体及び各アンテナビームを精密に指向させるために必要となる目標姿勢の演算・姿勢決定演算・姿勢制御演算を衛星制御器１２００により行なわせることで、精密なミッションのビームカバレッジを軌道位置に関わりなく持続的に提供することが可能である。
同時に軌道・姿勢・太陽電池追尾角度演算及びマルチビームを有する場合の各アンテナビームを最適指向させるための演算を１個所の衛星制御器１２００及びソフトウェアに集中させる事で衛星設計のコストダウンを図ることが可能である。そして、準天頂衛星１００の各軌道位置において劣化のない精密なサービスエリアを提供する事が可能である。
すなわち衛星本体・太陽電池パドル及び各アンテナビームの目標指向及びその制御演算を１個所の衛星制御器１２００内及びソフトウェアで実施し、姿勢制御・ビーム指向制御・パドル制御を統合的に実施することにより、ビーム制御の高精度化と衛星システム・ミッション系全体の簡素化を同時に成立させることができる。
【００５１】
以上の説明において、実施の形態の説明において「〜部」として説明したものは、一部或いはすべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成することができる。これらのプログラムは、例えば、Ｃ言語により作成することができる。或いは、ＨＴＭＬやＳＧＭＬやＸＭＬを用いても構わない。或いは、ＪＡＶＡ（登録商標）を用いて画面表示を行っても構わない。
また、実施の形態１の説明において「〜部」として説明したものは、ＲＯＭに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェア或いは、ハードウェア或いは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
また、上記実施の形態を実施させるプログラムは、磁気ディスク装置、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｄｉｓｋ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）等のその他の記録媒体による記録装置を用いても構わない。
【００５２】
以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
所定の情報を入力する入力処理と、
上記入力処理により入力された所定の情報に基づいて、自己から所定の目標位置への方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算処理と、
上記演算処理により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記自己から所定の目標位置への方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整処理と
を備えている。
【００５３】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
所定の情報を入力する入力処理と、
上記入力処理により入力された所定の情報に基づいて、所定の方向に対する自己の姿勢位置を演算する演算処理と、
上記演算処理により演算された自己の姿勢位置に基づき、上記所定の方向へ自己の姿勢を調整し、さらに、地表面上に設定した所定の範囲であって、円とは異なる形状の上記所定の範囲に合わせて電波の送信と電波の受信との内少なくとも１つが可能なように上記所定の方向を軸として自己の姿勢を回転調整する調整処理と
を備えている。
【００５４】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
複数の指向性電波を送信する送信処理と、
上記送信処理により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する調整処理と
を備えている。
【００５５】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
指向性電波を送信する複数の送信処理と、
自己の姿勢位置を演算する演算処理と、
上記演算処理により演算された自己の姿勢位置に基づいて、上記複数の送信処理により送信される指向性電波の方向を調整する調整処理と
を備えている。
【００５６】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
複数の指向性電波を送信する送信処理と、
所定の情報に基づき、自己の３次元座標位置を演算する第１の演算処理と、
上記第１の演算処理により演算された自己の３次元座標位置に基づき、上記送信処理により送信される複数の指向性電波の内１つの指向性電波を代表電波として、上記代表電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を制御し、さらに、上記送信処理により送信される複数の指向性電波の内、代表電波以外の指向性電波がそれぞれ対応する所定の位置に向かうように上記所定の目標位置の方向を軸として回転することで自己の姿勢を制御する制御情報を演算する第２の演算処理と
を備えている。
【００５７】
また、以上のように、本実施の形態における所定の軌道で地球上空を周回する人工衛星に搭載されたコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
指向性電波を送信する送信処理と、
上記所定の軌道で地球上空を周回する間、常時、上記送信処理により送信される指向性電波の方向を軸とする回転方向に自己の姿勢を調整する第１の調整処理と、
上記所定の軌道の一部を通過する所定の期間、上記送信処理により送信される指向性電波の方向が所定の目標位置に向かうように自己の姿勢を調整する第２の調整処理と
を備えている。
【００５８】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
指向性電波を送信する複数の送信処理と、
現時、現位置における上記複数の送信処理により送信される指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第１の演算処理と、
上記第１の演算処理により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき自己の姿勢を動的に調整する第１の調整処理と、
上記第１の演算処理により演算された指向性電波の指向ベクトルの修正量と上記第１の調整処理により調整された自己の姿勢の位置とに基づき、上記複数の送信処理の各送信処理により送信される各指向性電波の指向ベクトルの修正量を演算する第２の演算処理と、
上記第２の演算処理により演算された各指向性電波の指向ベクトルの修正量に基づき、上記複数の送信処理の各送信処理を動的に調整する第２の調整処理と
を備えている。
【００５９】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
地上基地局から出力されたビーコンを受信する受信処理と、
複数の指向性電波を送信する送信処理と、
上記受信処理により受信されたビーコンの中心に上記送信部の中心を合わせるように自己の姿勢を調整する第１の調整処理と、
上記第１の調整処理により調整された自己の姿勢から、さらに、上記送信処理により送信された複数の指向性電波の各指向性電波が上記複数の指向性電波の各指向性電波にそれぞれ対応する地表面上の複数の所定の範囲に送信することが可能なように自己の姿勢を調整する第２の調整処理と
を備えている。
【００６０】
また、以上のように、本実施の形態におけるコンピュータに実行させるためのプログラム、或いは、プログラムを記録するコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、
異なる指向性を有する複数の指向性電波を出力する人工衛星から上記複数の指向性電波の内１つの指向性電波を入力する電波入力処理と、
上記電波入力処理により入力された指向性電波の方向と所定の位置との誤差を検出する検出処理と、
上記検出処理により検出された誤差を誤差情報として上記人工衛星に出力し、上記誤差情報に基づき上記人工衛星に指向性電波の方向の調整を促す出力処理とを備えている。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、サービスエリアに多くのマルチビームを配置するミッションを達成することができる。
【００６２】
本発明によれば、人工衛星の高精度の姿勢制御及び成形ビームや各マルチビームの精密な指向制御を実施することができる。
【００６３】
本発明によれば、サービスエリアに多くのマルチビームを照射する人工衛星の高精度の姿勢制御を達成することができる。
【００６４】
本発明によれば、多くのマルチビームを所定の目標位置に照射することができる。
【００６５】
本発明によれば、２段階調整による精密な指向制御を実施することができる。
【００６６】
本発明によれば、効率よく精密な指向制御を実施することができる。
【００６７】
本発明によれば、自己の姿勢と各マルチビームとの２段階調整による精密な指向制御を実施することができる。
【００６８】
本発明によれば、地上からの情報により容易に現実的な姿勢補正を可能にすることができる。
【００６９】
本発明によれば、各マルチビームについて地上からの姿勢補正を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１におけるシステム構成を示す図である。
【図２】３機の準天頂衛星の代表的な軌道を示す図である。
【図３】１機の準天頂衛星からみた指向方向を示す図である。
【図４】実施の形態１における準天頂衛星と地上基地局とのブロック図である。
【図５】複数のマルチビームエリアを示す図である。
【図６】準天頂衛星からマルチビームを送信する状態を示す図である。
【図７】成形ビームエリアを示す図である。
【図８】準天頂衛星から成形ビームを送信する状態を示す図である。
【図９】実施の形態１における構成を示す図である。
【図１０】実施の形態１における処理フローを示す図である。
【図１１】ロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルを示す図である。
【図１２】図１１におけるロール・ピッチ・ヨーの目標姿勢プロファイルを個別に示した図である。
【図１３】札幌ビームプロファイルを示す図である。
【図１４】大阪ビームを衛星本体により最適指向したときの札幌ビームの軌跡を示す図である。
【図１５】大阪ビームを衛星本体により最適指向したときの九州ビームの軌跡を示す図である。
【図１６】信号４及び信号５を利用したときの代表ビーム以外のビーム（札幌）のプロファイルを示す図である。
【図１７】信号４及び信号５を利用したときの代表ビーム以外のビーム（九州）のプロファイルを示す図である。
【図１８】ビーコンによる姿勢制御を行なう場合を示す図である。
【図１９】今後計画されている技術を示す図である。
【図２０】今後計画されている技術を示す図である。
【図２１】今後計画されている技術を示す図である。
【図２２】従来技術におけるビームの指向方向及び形状を示す図である。
【図２３】従来技術におけるビームの指向方向及び形状を示す図である。
【符号の説明】
１００　準天頂衛星、１１０　アンテナ、１１１　ビーコン中心、１２０　入力部、１３０　演算部、１３１　姿勢演算部、１３２　マルチビーム演算部、１４０　調整部、１４１　マヌーバ調整部、１４２　ステアリング調整部、１４３マルチビーム調整部、２１０　電波入力部、２２０　検出部、２３０　出力部、２００　地上基地局、３００　管制局、３１０　代表ビームエリア、３１１　成形ビームエリア、３２０，３２１，３２２，３２３，３２４，３２５，３２６マルチビームエリア、１１００　姿勢センサ、１１１０　地球センサ、１１２０　慣性基準装置、１１３０　太陽センサ、１１４０　恒星センサ、１１５０追尾受信機、１２００　衛星制御器、１２０１　衛星制御器、１３００　アクチュエータ、１３１０　リアクションホイール、１３２０　スラスタ、１４００ミッション、１４１０　アンテナ系データ処理器、１４２０　可変電力分配器、１５００　南面太陽電池パドル、１５１０　パドルピッチ軸駆動モータ、１５２０　パドルロール軸駆動モータ、１６００　北面太陽電池パドル、１６１０　パドルピッチ軸駆動モータ、１６２０　パドルロール軸駆動モータ。
【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１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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