(57)【要約】【課題】観測データの消失を抑え、ひいては伝送速度を向上できる光空間通信装置を得る。【解決手段】観測衛星１０は、観測衛星と地上局間の大気状態を監視する大気状態監視センサ１７の気象情報に基づき、遮蔽物Ｃが無い場合は、観測データを地上局２０へ送信し、遮蔽物Ｃが有る場合は、観測データを静止衛星３０へ送信し、観測期間が終了した時点で、遮蔽物Ｃが無い場合は、静止衛星３０に対して一時保存された観測データを戻す旨の通知を送信し、静止衛星３０から観測データを受信すると、観測データを地上局２０へ送信する。静止衛星３０は、観測衛星１０からの観測データを通信データ格納部３１に一時保存し、観測データを戻す旨の通知を受信すると、一時保存した観測データを観測衛星１０へ送信する。【選択図】図５
2012129610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球上空の所定の軌道上を飛行し、地球上の観測領域を観測する観測衛星と、
地上の所定の位置に設置された地上局と、
地球上空の静止軌道上を飛行する静止衛星とを備える光空間通信装置であって、
前記観測衛星は、
前記観測衛星と前記地上局間の大気状態を監視して気象情報を出力する大気状態監視センサと、
前記気象情報に基づき、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が無い場合には、第１の通信光を用いて、所定時間分の観測データを前記地上局へ送信し、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が有る場合には、第２の通信光を用いて、所定時間分の観測データを前記静止衛星へ送信するとともに、
所定の観測期間が終了した時点で、前記気象情報に基づき、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が無い場合には、前記第２の通信光を用いて、前記静止衛星に対して一時保存された観測データを戻す旨の通知を送信し、前記静止衛星から送信された一時保存された観測データを受信すると、前記第１の通信光を用いて、一時保存された観測データを前記地上局へ送信する第１の光通信機器全体制御部とを有し、
前記静止衛星は、
通信データを格納する通信データ格納部と、
前記観測衛星から送信された所定時間分の観測データを前記通信データ格納部に一時保存するとともに、前記観測衛星から送信された観測データを戻す旨の通知を受信すると、第３の通信光を用いて、前記通信データ格納部に一時保存した観測データを前記観測衛星へ送信する第２の光通信機器全体制御部とを有する
ことを特徴とする光空間通信装置。
【請求項２】
前記第２の光通信機器全体制御部は、
前記観測衛星から送信された所定時間分の観測データのうちの一部を、ＲＦ通信波を用いて、前記地上局へ送信する
ことを特徴とする請求項１記載の光空間通信装置。
【請求項３】
前記第１の光通信機器全体制御部は、
所定の観測期間が終了した時点で、前記気象情報に基づき、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が有る場合には、前記第２の通信光を用いて、前記静止衛星に対して一時保存された観測データを地上局へ送信する旨の通知を送信し、
前記第２の光通信機器全体制御部は、
前記観測衛星から送信された観測データを地上局へ送信する旨の通知を受信すると、前記ＲＦ通信波を用いて、前記通信データ格納部に一時保存した観測データを前記地上局へ送信する
ことを特徴とする請求項１又は２記載の光空間通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測衛星と地上局間において、光通信を用いて観測データを観測衛星から地上局へ伝送する光空間通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
典型的な従来の光空間通信装置は、観測衛星と、異なる地点に設置された複数の受信局と、複数の受信局から送出されるデータを受信処理する中央局を備え、受信局は、観測衛星との間の気象情報を取得する手段を有し、中央局は、各々から通知される受信局設置地点の気象情報に従って交信局となる局を択一的に指定制御するよう構成される（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０―６５６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
観測衛星から地上局へ観測データを伝送するための従来の光空間通信装置は、気象情報に従って地上局の切り替えを行う際、観測衛星から地上局へ観測データを伝送できないため、切り替えの間、観測データの消失が発生するという問題点があった。
【０００５】
また、観測データの消失により観測データの再現が不可能になった場合、観測衛星から地上局へ観測データを再送する必要があり、観測衛星の記録媒体が肥大化するという問題点があった。
【０００６】
さらに、消失による観測データの誤りが、検出不能な範囲に達する場合、誤りのある観測データがそのまま使用される可能性があるという問題点があった。
【０００７】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、観測衛星から地上局へ観測データを伝送する際、観測データの消失を抑えることが可能となるとともに、ひいては伝送速度を向上できる光空間通信装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光空間通信装置は、地球上空の所定の軌道上を飛行し、地球上の観測領域を観測する観測衛星と、地上の所定の位置に設置された地上局と、地球上空の静止軌道上を飛行する静止衛星とを備える光空間通信装置であって、前記観測衛星は、前記観測衛星と前記地上局間の大気状態を監視して気象情報を出力する大気状態監視センサと、前記気象情報に基づき、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が無い場合には、第１の通信光を用いて、所定時間分の観測データを前記地上局へ送信し、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が有る場合には、第２の通信光を用いて、所定時間分の観測データを前記静止衛星へ送信するとともに、所定の観測期間が終了した時点で、前記気象情報に基づき、前記観測衛星と前記地上局間に遮蔽物が無い場合には、前記第２の通信光を用いて、前記静止衛星に対して一時保存された観測データを戻す旨の通知を送信し、前記静止衛星から送信された一時保存された観測データを受信すると、前記第１の通信光を用いて、一時保存された観測データを前記地上局へ送信する第１の光通信機器全体制御部とを有し、前記静止衛星は、通信データを格納する通信データ格納部と、前記観測衛星から送信された所定時間分の観測データを前記通信データ格納部に一時保存するとともに、前記観測衛星から送信された観測データを戻す旨の通知を受信すると、第３の通信光を用いて、前記通信データ格納部に一時保存した観測データを前記観測衛星へ送信する第２の光通信機器全体制御部とを有するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る光空間通信装置によれば、観測データの消失を抑えることができ、ひいては伝送速度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の全体構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の観測衛星の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の静止衛星の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の観測衛星の動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置において観測衛星と地上局の間に遮蔽物がある状態を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置において観測衛星と地上局の間にあった遮蔽物が移動した状態を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の静止衛星の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の光空間通信装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置について図１から図７までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の全体構成を示す図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１３】
図１において、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置は、地球上空の所定の軌道上を飛行し、地球上の観測領域を観測する観測衛星１０と、地上の所定の位置に設置された地上局２０と、地球上空の静止軌道上を飛行する静止衛星３０とが設けられている。
【００１４】
観測衛星１０は、観測領域Ｄの観測データを取得しながら移動し、地上局２０に対して衛星−地上間の通信光ＬＡを用いて観測データを送信する。これと同時に、大気状態監視センサ光ＬＢを用いて、地上局２０との通信路の大気情報を取得し、雲等の遮蔽物Ｃの検知を行う。また、観測衛星１０と静止衛星３０の間で、光衛星間通信路Ｐを設け、観測データの送受信が可能な状態を保持する。
【００１５】
図２は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の観測衛星の構成を示すブロック図である。
【００１６】
図２において、観測衛星１０は、通信データ発生部１１と、光通信機器全体制御部（第１の光通信機器全体制御部）１２と、通信経路切替部１３と、第１の光トランスポンダ（送受信）１４Ａと、第２の光トランスポンダ（送信）１４Ｂと、第１の捕捉追尾機構部１５Ａと、第２の捕捉追尾機構部１５Ｂと、光アンテナ（衛星用）１６Ａと、光アンテナ（地上用）１６Ｂと、大気状態監視センサ１７とが設けられている。
【００１７】
観測衛星１０は、観測したデータに対して符号化を行う通信データ発生部１１により送信観測データを生成する。次に、大気状態監視センサ１７による気象情報に従って、光通信機器全体制御部１２により、静止衛星３０または地上局２０の通信路の選択を行い、通信経路切替部１３により第１の光トランスポンダ１４Ａと第２の光トランスポンダ１４Ｂの切り替えを行う。第１の光トランスポンダ１４Ａまたは第２の光トランスポンダ１４Ｂにより、観測データを光信号に変換し、第１の捕捉追尾機構部１５Ａまたは第２の捕捉追尾機構部１５Ｂにより光ビームの指向方向を制御し、衛星用の光アンテナ１６Ａまたは地上用の光アンテナ１６Ｂから観測データが送信される。
【００１８】
図３は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の静止衛星の構成を示す図である。
【００１９】
図３において、静止衛星３０は、通信データ格納部３１と、光通信機器全体制御部（第２の光通信機器全体制御部）３２と、光トランスポンダ（送受信）３３と、捕捉追尾機構部３４と、光アンテナ（衛星用）３５と、ＲＦトランスポンダ（送信）３６と、ＲＦアンテナ３７とが設けられている。
【００２０】
静止衛星３０は、送信、受信により動作が異なる。送信では、通信データ格納部３１に一時保存されている観測データを符号化し、送信観測データを生成する。次に、光通信機器全体制御部３２により、観測衛星１０との光通信が可能であるか確認を行い、可能であると判断した場合、光トランスポンダ３３により観測データを光信号に変換し、捕捉追尾機構部３４により光ビームの指向方向を制御し、光アンテナ３５から観測データが送信される。
【００２１】
受信では、観測衛星１０から送信される光信号を光アンテナ３５で受光し、捕捉追尾機構部３４により光ビーム指向誤差を補正する。次に、光トランスポンダ３３により、光信号を復号し、光通信機器全体制御部３２を通り、通信データ格納部３１で一時保存される。
【００２２】
なお、別の実施の形態では、受信では、観測衛星１０から送信される光信号を光アンテナ３５で受光し、捕捉追尾機構部３４により光ビーム指向誤差を補正する。次に、光トランスポンダ３３により、光信号を復号し、その一部はＲＦトランスポンダ３６によりＲＦ信号として再度変調され、ＲＦアンテナ３７から地上局２０へ向けて電磁波のＲＦ通信波Ｅが送信される。また、光トランスポンダ３３の残りの信号は、光通信機器全体制御部３２を通り、通信データ格納部３１で一時保存される。
【００２３】
地上局２０は、衛星−地上間の通信光ＬＡを受信するための光アンテナ（図示せず）と、静止衛星３０から送信されるＲＦ通信波Ｅを受信するためのＲＦアンテナ（図示せず）とが少なくとも設けられている。
【００２４】
つぎに、この実施の形態１に係る光空間通信装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２５】
最初に、観測衛星１０の動作を説明する。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の観測衛星の動作を示すフローチャートである。
【００２７】
図４のステップ１０１−１０２において、観測衛星１０は、観測衛星１０全体を制御する光通信機器全体制御部１２により、観測衛星１０−地上局２０間と観測衛星１０−静止衛星３０間に対して、各々独立に第１及び第２の捕捉追尾機構部１５Ａ、１５Ｂを動作させ、通信路を確保する。
【００２８】
次に、ステップ１０３において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、観測衛星１０−地上局２０間、観測衛星１０−静止衛星３０間の捕捉追尾の完了を確認した後、大気状態監視センサ１７により観測衛星１０−地上局２０間の気象情報を取得する。
【００２９】
次に、ステップ１０４において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、大気状態監視センサ１７からの気象情報により、雲等の遮蔽物Ｃの有無を判定し、雲等の遮蔽物Ｃが無い場合には、次のステップ１０５へ進み、雲等の遮蔽物Ｃが有る場合には、ステップ１１１へ移行する。
【００３０】
次に、ステップ１０５−１０６において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２の制御に基づく通信経路切替部１３により、地上局２０への通信路の切り替えが完了すると、予め定めておいた時間分の観測データを地上局２０に送信し、データ送信の完了を確認する。観測衛星１０から地上局２０へ送信する観測データが残っている場合、再び、ステップ１０３へ戻り、ステップ１０３−１０６の繰り返し処理を行う。観測データの送信が完了した場合、観測衛星１０の通信を終了する。
【００３１】
ステップ１１１−１１２において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、静止衛星３０に対して観測データの送信を行うため、通信路の切り替えを行うことを通知し、通信路を衛星側に切り替える。
【００３２】
次に、ステップ１１３−１１４において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、静止衛星３０に対して予め定めておいた時間分の観測データを送信し、データ送信の完了を確認すると次のステップ１１５へ進む。
【００３３】
次に、ステップ１１５において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、データ送信の完了を確認した後、大気状態監視センサ１７により観測衛星１０−地上局２０間の気象情報を再度取得する。
【００３４】
次に、ステップ１１６において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、大気状態監視センサ１７からの気象情報により、雲等の遮蔽物Ｃの有無を判定し、雲等の遮蔽物Ｃが無い場合には、次のステップ１１７へ進み、雲等の遮蔽物Ｃが有る場合には、ステップ１１３へ戻り、再びステップ１１３−１１６の処理を繰り返し行う。
【００３５】
次に、ステップ１１７−１１８において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、静止衛星３０に対する観測データの送信を停止し、通信路を地上局２０に切り替え、静止衛星３０に対して通信路の切り替えを通知する。
【００３６】
この後、ステップ１０５において、観測衛星１０は、光通信機器全体制御部１２により、地上局２０への通信路の切り替えが完了すると、予め定めておいた時間分の観測データを地上局２０に送信する。この後、上述した通りである。
【００３７】
図５は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置において観測衛星と地上局の間に遮蔽物がある状態を示す図である。
【００３８】
この図５は、大気状態監視センサ光ＬＢが雲等の遮蔽物Ｃを検知し、衛星−地上間の通信光ＬＡが雲等の遮蔽物Ｃに遮断された場合の状態を示す。図５において、衛星−地上間の通信光ＬＡが遮断された場合、光衛星間通信路Ｐを用いて、観測衛星１０から静止衛星３０に対して光衛星間通信光ＬＣにより観測データを送信する。
【００３９】
図６は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置において観測衛星と地上局の間にあった遮蔽物が移動した状態を示す図である。
【００４０】
この図６は、図５における、雲等の遮蔽物Ｃが移動し、再び観測衛星１０と地上局２０の間で衛星−地上間の通信光ＬＡを用いて観測データの送信を行う場合の状態を示す。
【００４１】
続いて、静止衛星３０の動作を説明する。
【００４２】
図７は、この発明の実施の形態１に係る光空間通信装置の静止衛星の動作を示すフローチャートである。
【００４３】
図７のステップ３０１において、静止衛星３０は、静止衛星３０全体を制御する光通信機器全体制御部３２により、観測衛星１０−静止衛星３０間の捕捉追尾機構部３４を動作させ、通信路を確保する。
【００４４】
次に、ステップ３０２において、静止衛星３０は、光通信機器全体制御部３２により、観測衛星１０−静止衛星３０間の捕捉追尾の完了を確認し、観測衛星１０から観測衛星１０−地上局２０間の気象情報に基づく通信路情報を取得する。
【００４５】
次に、ステップ３０３において、静止衛星３０は、光通信機器全体制御部３２により、通信路が観測衛星１０−地上局２０間から観測衛星１０−静止衛星３０間への切り替えの有無を確認する。
【００４６】
次に、ステップ３０４において、静止衛星３０は、光通信機器全体制御部３２により、通信路の切り替えが生じた場合、確保した通信路Ｐを用いて、観測衛星１０から観測データを通信光ＬＣにより受信する。
【００４７】
次に、ステップ３０５において、静止衛星３０は、光通信機器全体制御部３２により、受信した観測データを通信データ格納部３１に一時保存する。
【００４８】
なお、別の実施の形態得として、観測衛星１０から送信された所定時間分の観測データのうちの一部を、雲等の遮蔽物Ｃの影響を受けないＲＦ通信波Ｅを用いて、地上局２０へ送信しても良い。
【００４９】
そして、ステップ３０６において、静止衛星３０は、光通信機器全体制御部３２により、観測衛星１０からデータ送信完了の通知があるまでステップ３０４−３０６の処理を繰り返し、データ送信が完了した場合、通信を終了する。
【００５０】
観測衛星１０は、数分から数時間の観測期間が終了した時点で、図６に示すように、大気状態監視センサ１７の気象情報に基づき、地上局２０との間に、雲等の遮蔽物Ｃが無い場合に、通信光ＬＣを用いて、静止衛星３０に対して一時保存された観測データを戻す旨の通知を送信する。
【００５１】
静止衛星３０は、観測衛星１０から一時保存した観測データを戻す旨の通知を受信すると、通信光ＬＤを用いて、通信データ格納部３１に一時保存されている観測データを観測衛星１０へ送信する。
【００５２】
観測衛星１０は、静止衛星３０から送信された一時保存された観測データを受信すると、通信光ＬＡを用いて、一時保存された観測データを地上局２０へ送信する。
【００５３】
また、別の実施の形態として、観測衛星１０は、数分から数時間の観測期間が終了した時点で、図５に示すように、大気状態監視センサ１７の気象情報に基づき、地上局２０との間に、雲等の遮蔽物Ｃが有る場合に、通信光ＬＣを用いて、静止衛星３０に対して一時保存された観測データを地上局２０へ送信する旨の通知を送信する。
【００５４】
静止衛星３０は、観測衛星１０から一時保存した観測データを地上局２０へ送信する旨の通知を受信すると、通信データ格納部３１に一時保存されている観測データを、雲等の遮蔽物Ｃの影響を受けないＲＦ通信波Ｅを用いて、通信データ格納部３１に一時保存した観測データを地上局２０へ送信する。
【００５５】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る光空間通信装置において、観測衛星１０が取得した観測データを地上局２０に伝送する際、衛星−地上間の通信路に雲等の遮蔽物Ｃが存在する場合、通信路Ｐに切り替え、静止衛星３０に一時的に観測データを保存する。雲等の遮蔽物Ｃの状態を大気状態監視センサ光ＬＢにより確認し、再び衛星−地上間の通信路による伝送が可能と判定された場合、地上局２０に対する観測データの送信を再開する。また、静止衛星３０に一時保存した観測データを観測衛星１０に再送することにより、観測データの消失がない通信の実現が可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１０  観測衛星、１１  通信データ発生部、１２  光通信機器全体制御部、１３  通信経路切替部、１４Ａ  第１の光トランスポンダ、１４Ｂ  第２の光トランスポンダ、１５Ａ  第１の捕捉追尾機構部、１５Ｂ  第２の捕捉追尾機構部、１６Ａ  光アンテナ、１６Ｂ  光アンテナ、１７  大気状態監視センサ、２０  地上局、３０  静止衛星、３１  通信データ格納部、３２  光通信機器全体制御部、３３  光トランスポンダ、３４  捕捉追尾機構部、３５  光アンテナ、３６  ＲＦトランスポンダ、３７  ＲＦアンテナ。
【図１】
2012129610.tif 000003
【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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