(57)【要約】  観測衛星は、地球から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るために使用される。観測衛星は、９０°より大きく、２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する。さらに、観測衛星は、少なくとも１つの受信アンテナを備え、前記少なくとも１つの受信アンテナは、地球に向けて方向付けられた受信パターンを有し、観測衛星が地球の表面に対して周回すると無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している。観測衛星はまた、（ｉ）受信した電磁エネルギーを再送信すること、（ｉｉ）受信した電磁エネルギーを表す情報を送信すること、及び（ｉｉｉ）受信した電磁エネルギーから導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのために構成された送信機を備える。本願発明はまた、そのためのシステム及び方法に関する。
2016511719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るための人工衛星であって、
９０°より大きくかつ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星であり、
前記人工衛星は、
地球に向けて方向付けられたアンテナパターンを有する少なくとも１つのアンテナであって、前記人工衛星が地球の表面に対して周回すると、無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、少なくとも１つの受信アンテナと、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのために構成された送信機と、を備える、人工衛星。
【請求項２】
前記人工衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放出され、且つ静止軌道に到達する電磁エネルギーに関する情報を得るために適している、請求項１に記載の人工衛星。
【請求項３】
前記送信機は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を地球に向けて送信するように構成される、請求項１又は２に記載の人工衛星。
【請求項４】
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を前記人工衛星内で処理することによって得られる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項５】
一般的な中間周波数へのアナログ信号の選択可能な下方変換、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部によって提供された信号のアナログデジタル変換、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のスペクトル分析、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラーシフト分析、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラー速度分析、
到着方向処理又は到着角度処理、
到着時間差（ＴＤＯＡ）処理、
到着周波数差（ＦＤＯＡ）処理
２つ以上のアンテナ要素の間の基準測定
データフィルタリング、及び
データ圧縮のうちの少なくとも１つを備える、請求項５に記載の人工衛星。
【請求項６】
少なくとも１つの受信アンテナは、１ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項７】
少なくとも１つの受信アンテナは、１ＧＨｚと２ＧＨｚとの間、２ＧＨｚと４ＧＨｚとの間、４ＧＨｚと８ＧＨｚとの間、８ＧＨｚと１２ＧＨｚとの間、１２ＧＨｚと１８ＧＨｚとの間、及び、２６．５ＧＨｚと４０ＧＨｚとの間、のうちの少なくとも１つである無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項６に記載の人工衛星。
【請求項８】
少なくとも１つの受信アンテナは、地球からの信号を受信するために、静止衛星によって使用される無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜７のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項９】
少なくとも１つの受信アンテナは、直線偏波、垂直偏波、水平偏波、楕円偏波、及び円偏波少なくとも１つを有する電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１０】
少なくとも１つの受信アンテナは、一の軌道周期中に、地球の表面の半分以上をカバーしている領域から電磁エネルギーを受信するように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１１】
受信した電磁エネルギーは、人工衛星自体を制御するために意図された唯一の情報より多くの情報を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１２】
受信した電磁エネルギーは、少なくとも１つの他の人工衛星を対象としたエネルギーを備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１３】
前記人工衛星は、１７５°より大きく、１８５°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回している、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１４】
前記人工衛星は、静止軌道から４０００ｋｍだけ異なっている遠地点を有する軌道で地球を周回している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１５】
前記人工衛星は、基準海面上３１７００ｋｍから３４７００ｋｍの間及び基準海面上３６７００ｋｍから３９７００ｋｍの間のうちの一方である遠地点を有する軌道で地球を周回する、請求項１４に記載の人工衛星。
【請求項１６】
前記人工衛星は、０．０５未満の離心率を有する軌道において地球を周回する、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１７】
前記人工衛星は、地球上の一の地点から地球上の他の地点へエンドユーザーの情報を中継するための通信衛星自体ではない、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１８】
前記送信機は、（ａ）特定の専用マイクロ波周波数を使用するダウンリンク、（ｂ）伝送周波数帯域を動的に調節することができる送信機を使用するダウンリンク、（ｃ）低レベルのスペクトル拡散、（ｄ）少なくとも１つの光通信リンク、及び、（ｅ）蓄積転送方法のうちの少なくとも１つを使用して、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、あるいは、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報を送信するために構成される、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１９】
前記人工衛星は、少なくとも１つの受信アンテナに接続された受信機をさらに備えており、前記受信機は、十分なスペクトルアジリティ、及び、無線周波数スペクトルの広範囲に亘って異なる周波数に再構築される能力を有する、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項２０】
地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るための人工衛星であって、
前記人工衛星は、９０°より大きく、且つ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回しており、
前記人工衛星は、
前記人工衛星が地球の表面に対して周回すると、地球に向けて方向付けられた受信パターンを有する少なくとも１つの受信アンテナを使用して、地球上の一の発信源又は複数の発信源からの無線周波数帯域における電磁エネルギーを受信するための受信手段と、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのための送信手段と、
を備える、人工衛星。
【請求項２１】
前記人工衛星は追加的な受信アンテナをさらに備え、前記追加的な受信アンテナは、地球から離れて方向付けられた受信パターンを有し、前記無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の人工衛星を少なくとも２つ備えるシステム。
【請求項２３】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の少なくとも１つの人工衛星と、
前記少なくとも１つの人工衛星から、受信した電磁エネルギー、又は、受信した電磁エネルギーを表す情報、あるいは、受信した電磁エネルギーから導き出された情報を得るために構成された少なくとも１つの地上局と、
前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギー、又は、受信した電磁エネルギーを表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーから導き出された情報から、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、アップリンク伝送の少なくとも１つの特性のうちの少なくとも１つを推定するために構成された少なくとも１つの処理ステーションと、
を備える、システム。
【請求項２４】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の人工衛星を操作する方法。
【請求項２５】
少なくとも１つの地上局によって、９０°より大きく、且つ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星から出ている信号であって、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギー、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーを表す情報、及び前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーから導き出された情報のうちの少なくとも１つを運ぶ信号を得るステップと、
少なくとも１つの処理ステーションによって、前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、あるいは、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報から、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、アップリンク伝送の少なくとも１つの特性のうちの少なくとも１つを推定するステップと、
を備える、方法。
【請求項２６】
前記位置を推定することは、経度及び緯度を推定することを備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置を推定することは、干渉源の位置を推定することを備える、請求項２５又は２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記アップリンク伝送の少なくとも１つの特性を推定することは、地球上のアンテナ及び地球上のアンテナグループのうちの少なくとも１つのアップリンクパターンを推定する、請求項２５〜２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の人工衛星と、
請求項１〜２１のいずれか一項に記載の人工衛星から得た情報と、
請求項２３に記載のシステムと、
の使用であって、
受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベルと、及び、アップリンク伝送の少なくとも１つの特性のうちの少なくとも１つを推定するための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は特に、電気通信に関し、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得ることに関する。本願発明は例えば、地球上の干渉源を探すために使用されることができるけれども、本願発明はこの特定の用途に限定されない。
【背景技術】
【０００２】
衛星通信は特に、地球上のステーションから人工衛星に向けた信号の送信またはその逆の信号の送信を含む。衛星通信は、地球上の２つの地点の間の通信サービスを提供することを対象としている。このことは、２地点間サービス（例えば、インターネット、人工衛星電話）、及び一対多（ブロードキャスト）サービス（例えばテレビ）を含む。衛星通信に係合されたステーションは、固定されることができる（例えば、屋上のアンテナ）、又は、機動性を有することができる（例えば、自動車、船、飛行機、携帯端末）。衛星通信及び陸上通信の使用の増大により、異なる通信間の干渉のリスクも増大する。
【０００３】
過去において、干渉している送信局を探すための様々な努力が存在していた。より具体的には、干渉問題を解決するための様々な努力及びそれによって引き起こされた混乱（衛星通信システムの使用可能な能力の減少を含む）を軽減するための様々な努力が存在していた。
【０００４】
地球上の干渉している送信局を探すための周知なアプローチは、地上局を使用することである。例えば特許文献１は、異なる人工衛星によって受信された信号の間の相関関係を利用して、知られていない無線周波数送信機を探す方法に関連する。しかしながら、地上ベースの地理位置情報を実施することが難しい。なぜならば、複数の人工衛星と複数の地上局との間の信号の相関関係；及び計算における誤差伝播の多くの機会を有する時間のかかるプロセスに依存しているからである。さらに、地上ベースの地理位置情報を実施する能力は、隣接する人工衛星の存在及び豊富な知識、周知の基準信号の存在及び豊富な知識、及び、必要な地上局のハードウェアの存在を含んでいる多くの要因に依存しており、その結果として多くの場合に地上ベースの地理位置情報は役に立たない。
【０００５】
他の周知なアプローチは、地理位置情報のためにヘリコプタ及び無人航空機（ＵＶＵｓ）を使用する。しかしながら、このアプローチは、非効率的な資源であり、一度きりの分析のみを提供する。
【０００６】
上記の事項を考慮すると、衛星通信との関連で干渉量を減少させる必要性、又は、これが不可能である場合に、そのような干渉に対処する技術を採用する必要性が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，００８，６７９号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００８／００８１５５６号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】シュミット、Ｒ．Ｏ．  「複数放射位置及び信号パラメータ推定（Multiple emitter location and signal parameter estimation）」、ＩＥＥＥ  Transactions on Antennas and Propagation、Vol. 34, No. 3, 276-280、１９８６年３月
【非特許文献２】リプスキー  ステフェン  Ｅ，「マイクロ波受動的方向検知（Microwave passive direction finding）」、SciTech Publishing, 2003年
【非特許文献３】トーマス  J. ラング、「地球低軌道における通信衛星と静止軌道における通信衛星の間の結合／干渉（Conjunction / Interference Between LEO and GEO Comsats）」, Proceedings of the AAS / AIAA Astrodynamics Specialist Conference held in Sun Valley, アイダホ州、１９９７年８月４日〜７日、AAS Paper 97-668.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の必要性を達成するために、又は、上記の必要性を少なくとも部分的に達成するために、本願発明による装置、システム、及び方法は、独立請求項において規定される。特定の実施形態は従属請求項に規定されており、本願発明の説明において説明される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一の実施形態において、人工衛星、以下「観測衛星」として言及される人工衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るために使用される。観測衛星は、９０°（つまり、９０度）より大きくかつ２７０°（つまり、２７０度）より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回しており、そのような軌道は地球の自然な自転（natural rotation）の方向に対して逆行として規定される。さらに、観測衛星は、少なくとも１つの受信アンテナ及び送信機を備える。少なくとも１つの受信アンテナは、地球に向けて方向付けられた受信パターンを有しており、観測衛星が地球の表面に対して周回すると、無線周波数帯域における電磁エネルギーを受信するのに適している。送信機は、（ｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、（ｉｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び（ｉｉｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出された情報を送信することの少なくとも１つのために構成される。
【００１１】
それ故に、観測衛星は、衛星通信の目的のために、宇宙へ送信されたエネルギーの組成及び起点を理解する能力を十分に改善するデータを集めることができる。通信衛星の大部分がデータ収集又は分析機能よりも通信のために設計されているので、観測衛星は、アップリンク伝送の本質に関して、現状のままでは通信衛星によって収集されることができないより多くのデータを徹底的に提供することができる。干渉の検出、システムの最適化、スペクトル計画、及び多くの他の用途は、観測衛星によって生み出されるデータ及び理解から多くの利益を享受する。特に、観測衛星を高傾斜軌道（逆行軌道）に配置することによって、地球の表面に対するその速度は、同様の高度で順行軌道における衛星の速度より早くなり、観測衛星は地球上の表面に対して付与された位置を頻繁に再訪することができ、地球上のある領域からの送信を頻繁に受信することができる。さらに、一の実施形態において、関心がある送信が一般的に対象となる人工衛星（以下、「ターゲット衛星」という）の高度と同様の高度に観測衛星を配置することは、観測衛星がその結果、地球上の広い領域を観測することができ、所定のターゲット衛星を対象とする最も多くの信号を観測することができる点で有利である。
【００１２】
衛星通信との関連で干渉問題を理解し、且つ当該干渉問題に対処するための上記の観測衛星の使用は、焦点の変更から生じる。その目的は、どの信号が地球上の複数の発信源から宇宙へ放射されたのか見つけ出そうとする試みである。しかしながら、地球表面に隣接するポイントからそれを行う試みよりも、観測衛星は、あるポイントから宇宙へそれを行うことを可能にする、特に関心がある軌道に隣接するポイントから宇宙へそれを行うことを可能にする。このことはそれ故に、関心がある軌道に到達する信号に関する情報をより効率的に収集することを可能にする。
【００１３】
軌道傾斜角は、赤道面と人工衛星が地球を周回する平面との間の角度である。０°（つまり、０度）の軌道傾斜角における人工衛星は、地球の自転方向において赤道面で周回するものとして規定される。
【００１４】
上述したように、観測衛星の送信機は、３つの動作のうち１つ（つまり、（ｉ），（ｉｉ），及び（ｉｉｉ）でそれぞれ示される），それら３つの動作のうち２つの組み合わせ（つまり、（ｉ）＋（ｉｉ），（ｉ）＋（ｉｉｉ），又は（ｉｉ）＋（ｉｉｉ））、又は３つ全ての動作（つまり、（ｉ）＋（ｉｉ）＋（ｉｉｉ））を実施するために構成される。
【００１５】
つまり、副実施形態において、送信機は、（例えば、地球上の地上局へ又は他の人工衛星へ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信するように構成される。それ故に、受信した電磁エネルギー又はその一部は、観測衛星自体による任意の処理を行わないで送信されてもよい。この場合において、受信した電磁エネルギー又はその一部の処理（例えば、分析や地理位置情報など）は、処理ステーションによって、例えば地球上で、観測衛星の外側で実施されてもよい。
【００１６】
代替的には、又は追加的には、他の副実施形態において、送信機は、（例えば、地球上の地上局へ又は他の人工衛星へ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信するように構成されてもよい。このことは例えば、受信した電磁エネルギー又はその一部をデジタル化すること及び又は圧縮することを意味する場合がある。
【００１７】
代替的には、又は追加的に、さらなる他の副実施形態において、送信機は、（例えば、地球上の地上局へ又は他の人工衛星へ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報（特に、受信した電磁エネルギー自体の代わりに）を送信するように構成されてもよい。この情報は、例えば、人工衛星自体内のいくつかの装置（いわゆるペイロード）を使用して受信した電磁エネルギーの発信源の地球上の位置（干渉源の原因など）を決定する又は推定することによって、受信した電磁エネルギーから又はその一部から導き出されてもよい。受信した電磁エネルギー又はその一部から情報を導き出すことはまた、人工衛星自体内のいくつかの装置を使用して、受信した電磁エネルギーのエネルギースペクトル、偏波、変調方式などの情報を発生させることを備える。
【００１８】
言い換えれば、受信した電磁エネルギーに関する情報を実際に得る処理が観測衛星内で又は観測衛星の外側で実施されることができるという意味では、観測衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放出された電磁エネルギーに関する情報を得るために使用される。つまり、観測衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得る処理に貢献するツールとして作用することができる。
【００１９】
一の実施形態において、観測衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射され、且つ静止衛星に到達する電磁エネルギーに関する情報を得るのに適している。約３５８００キロメートルの高度で静止軌道の円弧における人工衛星に向けて送信された信号を監視することは、静止衛星が多数の衛星通信にとって最も重要であるので、特に関心がある。
【００２０】
一の実施形態において、観測衛星の送信機は、地球に向けて、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出された情報を送信するように構成される。そのように行うことは、地球上の受信局又はそのような受信局と通信している処理ステーションが、人工衛星によって受信された電磁エネルギーから情報をさらに導き出すことを可能にする。例えば、受信したいくつかの電磁エネルギーの発信源の位置は決定されてもよい。
【００２１】
送信機はしかしながら、受信した電磁エネルギー（又はその一部）、又は、受信した電磁エネルギーを表示する情報、あるいは受信した電磁エネルギーから導き出された情報を地球に向けて直接的に送信するように構成されていない場合がある。その代わりに、他の人工衛星又は宇宙機は、地球への送信を中継する中継ステーションとして機能する場合がある。そのような中継衛星又は中継宇宙機は、観測衛星から受信された情報のさらなる処理を実施するために構成されてもよい。
【００２２】
一の実施形態において、受信した電磁エネルギーから導き出された情報は、観測衛星内で受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を処理することによって得られる。そのような場合において、処理装置は、そのように行うために観測衛星と統合される。
【００２３】
一の実施形態において、処理は、（ａ）一般的な中間周波数（common intermediate frequency）へのアナログ信号の選択可能な下方変換、（ｂ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部によって提供された信号のアナログデジタル変換、つまり受信した電磁エネルギーの少なくとも一部によって運ばれた信号のアナログデジタル変換、（ｃ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のスペクトル分析、（ｄ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラーシフト分析、（ｅ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラー速度分析（Doppler rate analysis）、（ｆ）到着方向処理又は到着角度処理、（ｇ）到着時間差（ＴＤＯＡ）処理、（ｈ）到着周波数差（ＦＤＯＡ）処理、（ｉ）２つ以上のアンテナ要素の間の基準測定、（ｊ）データフィルタリング、及び（ｋ）データ圧縮の少なくとも１つを備える。
【００２４】
それ故に、観測衛星は、受信した電磁エネルギーの異なる種類の処理を実行することができる場合がある。
【００２５】
例えば、アナログ−デジタル変換が完了した、受信した電磁エネルギーによって運ばれた信号は、さらなるデジタル処理のためにアクセス可能となる。
【００２６】
スペクトル分析及び到着方向処理（又は方向探知（ＤＦ））はまた、電磁エネルギーの組成及び起点をそれぞれ確認するのに役立つ場合がある。当業者は、スペクトル分析及び到着方向（ＤＯＡ）処理を実施する方法を知っているであろう。この点において、到着方向処理に関するより多くの背景は、例えば非特許文献１又は非特許文献２に見つけられることができる。多数の他の参照文献は、到着方向処理に関する学術的論文内に存在する。
【００２７】
データフィルタリング及びデータ圧縮は、観測衛星によって送信されたデータ量を減少させることができる。
【００２８】
一の実施形態において、観測衛星の少なくとも１つの受信アンテナは、１ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している。マイクロ波の範囲（つまり、１ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの間）における電磁エネルギーを得て次いで分析するステップは一般的に、この範囲で実施されており、それによって、衛星通信との関連における干渉は、この周波数帯域における電磁エネルギーによって主に引き起こされる。
【００２９】
前述の実施形態の一の副実施形態において、観測衛星の少なくとも１つの受信アンテナは、（ａ）１ＧＨｚと２ＧＨｚとの間（Ｌバンド）、（ｂ）２ＧＨｚと４ＧＨｚとの間（Ｓバンド）、（ｃ）４ＧＨｚと８ＧＨｚとの間（Ｃバンド）、（ｄ）８ＧＨｚと１２ＧＨｚとの間（Ｘバンド）、（ｅ）１２ＧＨｚと１８ＧＨｚとの間（Ｋｕバンド）、及び、（ｆ）２６．５ＧＨｚと４０ＧＨｚとの間（Ｋａバンド）、のうちの少なくとも１つである無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している。それらの例示的な周波数帯域は、衛星通信にとって特に関心がある。
【００３０】
一の実施形態において、観測衛星の少なくとも１つの受信アンテナは、地球からの信号を受信するために、静止衛星によって使用される無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している。言い換えれば、観測衛星は、どんな無線周波数の衛星通信の目的で、地球から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るために使用されてもよい。
【００３１】
一の実施形態において、観測衛星の少なくとも１つの受信アンテナは、直線偏波、垂直偏波、水平偏波、楕円偏波、及び円偏波の少なくとも１つを有する電磁エネルギーを受信するのに適している。この実施形態は、受信した電磁エネルギーの偏波に関する情報を得るために有益とされることができるので、有利である。
【００３２】
一の実施形態において、観測衛星の少なくとも１つの受信アンテナは、一の軌道周期中に、地球の表面の半分以上をカバーしている領域から電磁エネルギーを受信するように構成される。
【００３３】
一の実施形態において、受信した電磁エネルギーは、観測衛星自体を制御するために意図した情報よりも多くの情報を備える。観測衛星は実際には、観測衛星以外の人工衛星用の信号に関する情報を集めることを目的とする。観測衛星は、上記のように、いわゆるターゲット人工衛星用の信号に関する情報を集めることを目的とする。
【００３４】
一の実施形態において、受信した電磁エネルギーは、少なくとも１つの他の人工衛星を対象とするエネルギーを備える。観測衛星自体を制御するための信号は、特定の周波数帯域で、又は、その後に説明されるような方法を通じて送信されてもよい。それ故に、この実施形態において、観測衛星によって受信された電磁エネルギーは、観測衛星のための制御信号ではない。
【００３５】
一の実施形態において、観測衛星は、１７５°（１７５度）より大きく、１８５°（１８５度）より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回している。そのような軌道において、観測衛星は、静止軌道の方向で送信された電磁エネルギーを受信するのに特に有利な軌道において移動する。
【００３６】
一の実施形態において、観測衛星は、静止軌道から４０００キロメートルだけ異なっている遠地点を有する軌道で地球を周回している。この軌道において、観測衛星は、静止軌道に到達する実際の電磁エネルギーに厳密に対応する電磁エネルギーを受信することを可能にする。このことはそれ故に、観測衛星が、静止衛星に到達する実際の電磁エネルギーの良好な推定を提供するためのデータを得ることを可能にする。
【００３７】
一の実施形態において、観測衛星は、基準海面上３１７００ｋｍから３４７００ｋｍの間及び基準海面上３６７００ｋｍから３９７００ｋｍの間のうちの一方である遠地点を有する軌道で地球を周回する。この軌道において、静止衛星自体及びスペースデブリを含む他の固有の宇宙物体(RSOs)による衝突のリスクは、軌道における物体の最新の閲覧用目録に基づいてさらに最小化される。
【００３８】
一の実施形態において、観測衛星は、０．０５より小さな離心率を有する軌道で地球を周回する。
【００３９】
一の実施形態において、観測衛星は、地球上の一の地点から地球上の他の地点へエンドユーザーの情報を中継するための通信衛星自体ではない。それ故に、この実施形態において、観測衛星は、既存の通信衛星から独立して操作する。独立した存在としての観測衛星はまた、それ故に、円弧に沿った使われていない軌道位置（vacant orbital locations）において、既存の静止衛星の間のスペクトルを監視する能力を提供する。このことは、有用な人工衛星を所定の位置に展開する前に、スペクトル環境の評価を可能にする。このことは、スペクトル計画及び集団展開決定（fleet deployment decision）の情報を与えることができる。このことは、いくつかの実施形態において、観測衛星が干渉管理を超えて使用されることができることを示す。
【００４０】
一の実施形態において、観測衛星の送信機は、（ａ）特定の専用マイクロ波周波数の使用により、データ（つまり、上記の（ｉ），（ｉｉ），又は（ｉｉｉ）或いはそれらのいずれかの組み合わせの場合に対応するデータ）をダウンリンクすること、（ｂ）その送信周波数帯域を動的に調節することができる送信機を利用してデータをダウンリンクすること、（ｃ）低レベルのスペクトラム拡散を使用する送信、（ｄ）少なくとも１つの光通信リンク、及び（ｅ）送信（又は再送信）が信号の受信から中継される蓄積転送方法、の少なくとも１つを使用して、送信する（又は再送信する）ために構成される。
【００４１】
一の実施形態において、人工衛星は、少なくとも１つの受信アンテナに接続された受信機をさらに備える。その受信機は、十分なスペクトルアジリティ（spectrum agility）、及び、無線周波数スペクトルの広範囲に亘って異なる周波数に再構成する能力を有する。それ故に、この人工衛星は、既存の人工衛星とは対照的に、幅広い周波数帯域における電磁エネルギーを受信することができる。
【００４２】
本願発明は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るための人工衛星に関する。人工衛星は、９０°（つまり、９０度）より大きく、２７０°（つまり、２７０度）より小さな軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する。人工衛星は、前記人工衛星が地球の表面に対して周回する間に、地球に向けて方向付けられた受信パターンを有する少なくとも１つの受信アンテナを使用して、地球上の一の発信源又は複数の発信源からの無線周波数帯域における電磁エネルギーを受信するための手段を備える。人工衛星はまた、（ｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、（ｉｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び（ｉｉｉ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのための送信手段を備える。
【００４３】
一の実施形態において、上記に記載されるような複数の人工衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るために、一緒に使用される。
【００４４】
本願発明はまた、上記に記載されるように、人工衛星又は複数の人工衛星を操作する方法に関する。
【００４５】
本願発明はまた、前述の実施形態のいずれか１つによる少なくとも１つの観測衛星と、少なくとも１つの観測衛星から、受信した電磁エネルギー、又は、受信した電磁エネルギーを表す情報あるいは受信した電磁エネルギーから導き出された情報を得るために構成された少なくとも１つの地上局と、少なくとも１つの処理ステーションと、を備えるシステムに関する。前記少なくとも１つの処理ステーションは、前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギー、受信した電磁エネルギーを表す情報、又は受信した電磁エネルギーから導き出された情報から、（ａ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、（ｂ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、（ｃ）静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、（ｄ）アップリンク伝送の少なくとも１つの特性のうちの少なくとも１つを推定するために構成される。
【００４６】
上記のシステムにおいて、処理ステーションは、地球上に位置する。しかしながら、本願発明はそのような構成に限定されない。上記で説明したように、処理は、例えば観測衛星又は他の人工衛星内で全体的に又は部分的に実行されてもよい。
【００４７】
２つ以上の観測衛星が採用される場合に、受信した電磁エネルギーの量は増加することができる。さらに、応答時間、つまりシステムから動作を要求することから対応する回答までの時間を減少させることができる。
【００４８】
本願発明はまた、少なくとも１つの地上局によって、９０°（９０度）より大きく、２７０°（２７０度）より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星（以下、上記のように、「観測衛星」という）から出ている信号を得るステップを備える方法に関する。この信号は、（ｉ）人工衛星によって受信された電磁エネルギー、（ｉｉ）人工衛星によって受信された電磁エネルギーを表す情報、及び（ｉｉｉ）人工衛星によって受信された電磁エネルギーから導き出された情報のうちの少なくとも１つを運ぶ。この方法はまた、少なくとも１つの処理ステーションによって、前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報から、（ａ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、（ｂ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、（ｃ）静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、（ｄ）アップリンク伝送の少なくとも１つの特性のうちの少なくとも１つを推定するステップを備える。
【００４９】
上記の方法との関連で、処理ステーションは地球上に位置する。しかしながら、上記ですでに述べたように、本願発明はそのような構成に限定されない。処理はまた、例えば、観測衛星又は他の人工衛星内で全体的に又は部分的に実行されてもよい。
【００５０】
一の実施形態において、前記位置を推定することは、経度及び緯度を推定することを備える。そのような方法において、電磁エネルギーの起点（つまり、発信源）の位置は、決定されることができる。電磁エネルギーの発信源の決定は次いで、例えば送信を停止させるために送信ステーションの操作者と接触する人工衛星操作者によって、又は、正常に動作しない装置又は正しく位置合わせされていない装置の必要な修理を行う送信局の操作者によって、干渉の除去を可能にする場合がある。
【００５１】
一の実施形態において、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置を推定することは、干渉源の位置を推定することを備える。
【００５２】
一の実施形態において、アップリンク伝送の少なくとも１つの特性を推定することは、地球上のアンテナ及び地球上の複数のアンテナからなるグループの少なくとも１つのアップリンクパターンを推定することを備える。
【００５３】
本願発明はまた、上記の目的のために（つまり、（ａ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部の組成；（ｂ）受信した電磁エネルギーの少なくとも一部の地球上の起点位置；（ｃ）静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル；及び（ｄ）アップリンク伝送の少なくとも１つの特性；を推定するために）、観測衛星を操作する方法及び観測衛星の使用に関連する。
【００５４】
本願発明の実施形態は添付した図面と併せて以下に記載されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】人工衛星が干渉を体験する例示的なシナリオを概略的に図示する図である。
【図２】人工衛星が干渉を体験する他の例示的なシナリオを概略的に図示する図である。
【図３】人工衛星の操作が、地上送信を拾う地上局によって妨害される例示的なシナリオを概略的に図示する図である。
【図４】本願発明の一の実施形態において、逆行軌道における観測衛星及び他の人工衛星を概略的に図示する図である。
【図５】本願発明の一の実施形態における逆行軌道における観測衛星及び他の人工衛星を概略的に図示する図である。
【図６】本願発明の一の実施形態における高傾斜軌道の人工衛星、つまり逆行軌道における人工衛星を概略的に図示する図である。
【図７】本願発明の一の実施形態における観測衛星の構成を概略的に図示する図である。
【図８】本願発明の一の実施形態における観測衛星ペイロードの構成を概略的に図示する図である。
【図９】本願発明の一の実施形態における処理ステーションの構成を概略的に図示する図である。
【図１０】中継を介して人工衛星からの送信を概略的に図示する図である。
【図１１】本願発明の一の実施形態における方法を概略的に図示する図である。
【図１２】本願発明の一の実施形態における方法を概略的に図示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
本願発明は次いで、特定の実施形態と併せて記載されるであろう。特定の実施形態は、良好な理解を当業者に提供するのに役立つが、添付した特許請求の範囲によって規定される本願発明の技術的範囲を制限するように決して意図されていない。特に、説明を通じて独立して記載された実施形態は、それらが相互に排他的ではない程度までさらなる実施形態を形成するように組み合わされることができる。
【００５７】
図１は、本願発明のいくつかの実施形態が対処する問題を理解するために、静止軌道（図１で「ＧＥＯ軌道」と付される）上で地球を周回する人工衛星３０を概略的に図示する。
【００５８】
人工衛星３０は、地上局６０からアップリンク信号（図１で「アップリンク」と付される）を受信する（例えば、地球上の他のポイントに向けて中継されるべき音声又はデータ）。さらに、他の地上局５０は、例えば間違った衛星放送受信アンテナ（つまり、間違って指向されたアンテナ）に起因して、又は、地上局５０のアンテナの放射パターンが十分な方向を示していないので（例えば、そのメインローブがあまりにも広すぎるので、側部ローブが人工衛星３０の方向において付随しているので、又は、送信パワーがあまりにも高すぎるので）、人工衛星３０の位置に向けて電磁エネルギー（図１で「干渉キャリア」と付される）を送信する。地上局５０から送信された電磁エネルギーは、隣接する人工衛星を対象としている場合があるが、人工衛星３０に部分的に到達する。地上局５０から送信された電磁エネルギーは、静止衛星３０の干渉として現れる。その干渉は、例えば、データスループット、使用可能な帯域幅、付与されたトランスポンダーの使用可能なパワー、ノイズレベルの安定性などに関して、例えば衛星リンクの使用可能な能力を減少させることによって、人工衛星３０の通常の動作を妨害する場合がある。
【００５９】
図１には、人工衛星３０の軌道（鎖線によって図示される）と地球の表面の湾曲（単純な線で図示される）との間の距離が正確な縮尺ではないが概略的に示されている。同様に、示された地上局及び人工衛星はいずれも正確な縮尺ではない。これらの事項は図２〜６及び１０にも同様に適用される。
【００６０】
図２は、本願発明のいくつかの実施形態が対処する問題を理解するために、人工衛星３０が干渉を経験する他のシナリオを概略的に図示する。
【００６１】
この場合において、地上局６０は、人工衛星３０より低い軌道を周回している人工衛星３１にアップリンク信号を送信する。例えば、人工衛星３１は低地球軌道（ＬＥＯ）又は中地球軌道（ＭＥＯ）にあり、人工衛星３０は静止軌道にある。アップリンク信号が人工衛星３０を対象していないけれども、少なくとも一時的に人工衛星３０及び３１が地上局６０から見える同じ視線上にあるので、アップリンク信号を運ぶ電磁エネルギーは人工衛星３０に到達する。それ故に、人工衛星３０は、干渉を体験する場合がある。人工衛星３１が人工衛星３０と比較してより高い軌道を周回する場合に、同じ問題が起こる場合がある。そのような状況は例えば、非特許文献３に記載される。
【００６２】
図３は、本願発明のいくつかの実施形態が対処する問題をさらに理解するために、人工衛星の動作が妨害される別のシナリオを概略的に図示する。
【００６３】
例えば移動体通信システムで使用される基地局６１は、携帯装置又は他の基地局に信号を送信する。この送信は、地上局６０によって偶然に捕捉される。言い換えると、地上局６０は、人工衛星３０に送信したアップリンク信号の送信を非意図的に含む。それ故に、人工衛星３０は、人工衛星３０のためのアップリンク信号を備えるだけではなく、人工衛星３０を対象としていない一部を備える電磁エネルギーを受信する。
【００６４】
この種類の干渉現象の発生は、スペクトログラム分析によって認識されている。実際、例えば、タイミングバースト訂正（timing correction burst）を明らかに示しているスペクトログラム分析から明らかなように、ＧＳＭ規格の再放送が発生している場合があることは、過去に示されている。ＧＳＭにおいて実際、タイミングバーストは、１０フレームごとの後に送信される。各ＧＳＭフレームが４．６１５ｍｓとされるので、タイミングバーストは、４６．１５ｍｓごとに見られる。この状況は例えばいくつかの状況で生じる場合があり、例えば、移動体通信用基地局（基地局）が超小型地上局アップリンクアンテナに（互いから数百ｍ等）近接している場合に生じる場合がある。超小型地上局アップリンクアンテナは次いで、静止軌道に向けて移動体通信用基地局から信号を捕捉しやすく、再送信しやすい。
【００６５】
いくつかの例示的な干渉のシナリオが、図１〜３を参照して説明されたけれども、本願発明の実施形態はより詳細に説明されるであろう。
【００６６】
一の実施形態において、観測衛星１０は、（例えば、静止衛星である）人工衛星３０に到達する電磁エネルギーの情報、より一般的には、軌道又は一のグループの軌道に到達する電磁エネルギーの情報を得るために使用される。この態様において、図４は、（いくつかの観測衛星１０も使用されることができるけれども）逆行軌道における観測衛星１０と、観測衛星１０からの送信信号を受信し、且つ観測衛星１０へ制御信号を送信する地上局２０と、受信した送信信号を処理する処理ステーション２０と、静止軌道上の人工衛星３０と、人工衛星３０に向けてアップリンク信号を送信する送信局６０と、人工衛星３０に向けて電磁エネルギーを偶然に送信する送信局５０と、を概略的に図示する。図４に示された例示において、本願発明がこのシナリオに限定されないけれども、人工衛星３０が静止軌道上にあると仮定する。
【００６７】
観測衛星１０は、逆行軌道で地球を周回しており、地上局５０及び６０から送信信号を受信することができる。さらに、観測衛星１０は、受信した電磁エネルギーに関する情報を地上局２０に送信する。この情報は次いで、例えばさまざまな種類の情報を導き出すために、処理のための処理ステーション４０で使用される。例えば、処理ステーション４０は、地上局５０のパラボラアンテナを調節することができるように、又は、（例えば、干渉する地上局５０の方向においてゼロを発生させることによって）地上局５０から所望しない信号を受信することを避けるために、人工衛星３０のアンテナの受信パターンを適合することができるように、干渉する地上局５０の位置を決定することができる。
【００６８】
図５は、観測衛星１０が静止軌道より低い高度の軌道というよりも、静止軌道より高い高度で周回する構成を概略的に図示する。加えて、図５によって図示された構成は、図４によって図示された構成に類似する。
【００６９】
観測衛星１０のために逆行軌道を使用する利点は次いで、より詳細に説明される。
【００７０】
［逆行軌道］
スペクトル検出能力を有する人工衛星（つまり、観測衛星）の最大値を達成するために、本願発明のいくつかの実施形態は可能な限り多くの人工衛星に検出範囲を広げる。一般的に、所定の軌道における他の人工衛星に対する一の人工衛星の動きは、消費する燃料を必要としており、短縮された寿命、増大する人工衛星の費用、又は相対的なドリフトの速度が遅くなるなどを生じる。理論上では、一の人工衛星は、人工衛星が連続的に燃料を消費する場合に、適切な高度で他の人工衛星に対して非常に素早く周回することができる。しかしながら、このことは現実的ではなく、おそらく最近の技術によっても実行可能ではない。それ故に、可能なドリフ速度は、有利な見晴らしの利く地点の高度（vantage point altitude）を維持している間、システムの値を極めて制限するためこのような遅い速度になるであろう。遅いドリフト速度がより戦略的に付加価値のある必要性に適合する場合があると同時に、集団展開（fleet deployment）及びスペクトル展開（spectrum development）が長時間の時間スケールで動作するので、必要とされる軌道位置の利点を再展開するのに数カ月かかるので、遅いドリフト速度はまた、活動的な通信送信に対する反応性に適している動作監視プラットフォームとしてそれを除外する。この理由のために、且つ、役立つ人工衛星の数を最大にするために、提案した解決法は、観測衛星１０にとって、対地同期高度（geosynchronous altitude）に隣接する代替的な逆行軌道で操作することであり、その軸に関して自転と反対側に地球を周回させる。逆行軌道はここで、９０°より大きく２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道として理解される。
【００７１】
逆行軌道で周回する人工衛星の使用は周知であるが、他の用途及び構成にとっては周知ではない。例えば、特許文献２は、観測衛星及び検査衛星のために、逆行軌道に人工衛星を配置することに関連する。
【００７２】
好ましくは、逆行軌道の軌道傾斜角は、１７５°と１８５°の間である。それのため、観測衛星１０は、赤道面に近接して移動することができる。逆行軌道のさらなる概略的な図示は、図６に示される。この軌道は、対地同期衛星３０に対する連続的で且つ自然的な動きの利点を有し、関心がある各対地同期宇宙機のために接近通過の合理的な頻度を提供する。逆行軌道は、著しい燃料の消費の必要なしに、適切な高度で測定を可能にする。より具体的には、逆行軌道は、本質的な動きとして所望の再訪割合及び見晴らしの利く地点を可能にする。そのため、必要な燃料だけが（全ての他の人工衛星に類似する）人工衛星の寿命のために軌道を達成し、当該軌道を維持するために、必要とされる。高度は好ましくは、その高度で他の人工衛星と併せて安全緩衝域を提供するために、±数千キロメートルの範囲で静止軌道３０と同様である。高度は、観測衛星１０の検出動作に重要である。なぜならば、その類似の高度に存在することは、観測衛星１０が、静止衛星３０が受信する同じ送信を監視することを可能にするからであり、又は、静止衛星３０が受信するほとんど同じ送信を監視することを可能にするからである。宇宙機の高度があまりにも高すぎる場合又はあまりにも低すぎる場合に、（地球上の低い仰角によるアンテナからの）いくつかの伝送信号が潜在的に届かない場合がある。そして、望まれていないマイクロ波エネルギーを潜在的に受信する場合がある。
【００７３】
観測衛星１０の高度が静止衛星３０の高度とおよそ同じである場合、つまり、例えば観測衛星１０が静止軌道から４０００ｋｍだけ異なっている高度を有する軌道で地球を周回する場合、軌道周期は、２４時間ごとに人工衛星のおよそ一回転を維持する。しかしながら、地球の自転及び静止衛星の軌道は、反対方向であるが大きさが等しいので、観測衛星１０は、２４時間ごとに大体２回各静止衛星３０を通り過ぎる。軌道はまた、１８０度の軌道傾斜角を有する対地同期タイプとしても記載されることができる。各静止衛星３０における迅速な到着周波数及び全体の円弧に亘る広大な受信地域はそれ故に、集団全体に役立つことができるそのマイクロ波検出能力によって単一の観測衛星１０を作り出す。
【００７４】
逆行軌道は従来の対地同期衛星の通信検出において有益ではないので、ほとんど逆行打ち上げが実施されていなかった。追加的なエネルギーは、反対方向における軌道を達成するために地球の自転によって提供された運動量を反転させなければならないので、地球の表面から逆行衛星を打ち上げるために必要とされる。
【００７５】
最も容易な打ち上げアプローチは、逆行方向において必要なデルタｖを達成するために、さらなる推進力の主な要因となる、地球の表面から西向きへの打ち上げである。しかしながら、最も多い打ち上げは順行であるので、打ち上げ場所は、有益な東向きの打ち上げ条件のために位置する（東に対して真っ直ぐな大部分の進路）。追加的なアプローチは、超同期移行軌道へのより伝統的な東向きの打ち上げであり、長い時間をかけて軌道傾斜角を１８０度まで増大させるために、宇宙機で提供される推進力を利用する。そのような打ち上げはしかしながら、そのような軌道に到達するための唯一の手段として考えるべきではない。
【００７６】
他の打ち上げアプローチは、例えば非特許文献３で議論されるような地球の自転に対して「反対」方向で月スイングバイを実施するために月を使用することである。
【００７７】
［人工衛星の構成］
図７は、本願発明の一の実施形態における観測衛星１０の構成を概略的に図示する。観測衛星１０及びその設備は、電力サブシステム、推進力サブシステム、制御サブシステム、温度サブシステム、及び他のサブシステムを含んで既存の宇宙機バスの上部に構成されることができる。専用化されたペイロード（つまり、設備）は、以下の主要なサブシステム構成要素：受信用アレイ１１と、宇宙ベースの地理位置情報、スペクトル処理、及び分析ハードウェアを可能にするのに必要な制御構成要素（制御ユニット）１２と、地上からのコマンドを受信し、処理したデータ及びテレメトリをダウンロードするための（図７で「ＣＯＭ」と付された）通信サブシステム１３（必要ならば、送信用データを一時的に蓄積している）と、推進システム１４と、を備えることができる。推進サブシステムは、打ち上げ方法に応じて、規定された軌道を達成する際に、このサブシステムの重要性に起因して明確に記述される。しかしながら、観測衛星１０は、上記の全てのサブシステムを含まなくてもよく、他の実施形態における追加的なサブシステムを含むことができる。
【００７８】
アンテナ１１は、地球に向けて方向付けられた受信パターンを有しており、無線周波数帯域内で電磁エネルギーを受信するのに適している。受信した電磁送信信号は、意図的に送信された信号及び／又はノイズのような送信信号を備えることができる。好ましくは、アンテナ１１は、通信衛星によって使用される帯域、例えば、Ｌバンド（１ＧＨｚから２ＧＨｚ）、Ｓバンド（２ＧＨｚから４ＧＨｚ）、Ｃバンド（４ＧＨｚから８ＧＨｚ）、Ｘバンド（８ＧＨｚから１２ＧＨｚ）、Ｋｕバンド（１２ＧＨｚから１８ＧＨｚ）、及びＫａバンド（２６．５ＧＨｚから４０ＧＨｚ）における送信信号を受信するのに適している。アンテナ１１は、任意の種類の偏波（例えば、直線偏波、垂直偏波、水平偏波、楕円偏波、及び円偏波）又はいくつかの種類の偏波を有する電磁エネルギーを受信するのに適している場合がある。さらに、受信パターンは、観測衛星１０が正しく位置付けられる場合に、つまり観測衛星１０が地球を安定的に周回する場合に、地球に向けて方向付けられる。
【００７９】
さらに、制御ユニット１２は、受信した電磁エネルギーの変調方式に関する情報（例えば、位相偏移変調方式、直交振幅変調方式、時分割多重アクセス方式、符号分割多重アクセス方式、周波数分割多重アクセス方式）を得ることができる。
【００８０】
コマンドキャリア、テレメトリ、及びデータダウンリンクを含む、観測衛星１０と地上との間の通信に関して、例えば以下の技術のうちの１つが使用されることができる。
（ａ）特定の専用マイクロ波周波数の使用によってデータをダウンリンクする。通常、データダウンリンク周波数は、干渉の発生を避けるために、分析された通信衛星３０によって通常使用される周波数と異なる。
（ｂ）ＲＦ送信機を使用するダウンリンクデータは、観測衛星１０が移動すると、隣接する人工衛星に対する干渉を避けるように、その送信周波数帯域を動的に調節することができる。このことは、事前に計画されたシーケンス又は自律的なものとされる場合がある。
（ｃ）低レベルスペクトラム拡散を使用する送信。スペクトルの利用は、使用時にすでに行なわれており（又は、行われていない）、非常に低レベルの信号を送信する。データ速度は、ＭＨｚで非常に減少されるが、負の搬送波対雑音比（Ｃ／Ｎ）を生じる。それ故に、同じ周波数で送信されるトラフィックにわずかな影響を与える。
（ｄ）光チャネル。この場合において、２つ以上の地上局２０は、雲及び他の気象現象が光チャネルを遮断する場合があるので、安定したダウンリンク通信を確実にするために必要とされる場合がある。
（ｅ）上記の方法のいずれかを使用するが、軌道の他の部分からのデータを蓄積し、軌道の異なる部分において（例えば、少ない周波数帯域が既に使用されており、大きなデータスループットが達成されることができる場所で）後でダウンリンクする蓄積転送方法。
【００８１】
観測衛星１０からのダウンリンク通信に関して、上記の方法が以下によって使用されてもよい。
（１）人工衛星の見晴らしの利く地点から地球全体又はその一部をカバーする「広」域送信。
（２）多数の地上局を追跡するオンボードの小型ビーム追跡アンテナ。それ故に、パワー及びスループットを最大化し、調整を合理化し、且つ、データ機密保護を高める。
（３）データ中継として作用する他の人工衛星に対する伝送リンク。
【００８２】
第３の代替物は、図１０に概略的に図示される。観測衛星１０は、ダウンリンク伝送を地上局２０に送信するために中継衛星３１を使用する。より具体的には、観測衛星１０は、中継衛星３１に向けて送信する。中継衛星３１は次いで、場合によりいくつかの処理の後で、地上局２０に向けて送信を中継する。
【００８３】
図８は、本願発明の一の実施形態における観測衛星１０の構成を概略的に図示する。この実施形態において、観測衛星１０は、フェーズアレイ方式アンテナ１１を使用して、Ｃバンド及びＫｕバンドにおける電磁エネルギーを受信する。受信した電磁エネルギーは次いで、デジタル信号プロセッサにとって適した一般的な周波数に変換される。Ａ／Ｄ変換器１２１は、アナログ信号をデジタル化する。高速フーリエ処理は、ＦＦＴユニット１２２において、Ａ／Ｄ変換器１２１からの信号に実施される。処理ユニット１２３は、バッファ１３１内に蓄積される前に、ＦＦＴユニット１２２からの出力をさらに処理してもよい。バッファに蓄積されたデータは、ダウンリンクアンテナ１３２を介して地上局２０へ送信される。
【００８４】
本願発明はしかしながら、図８に図示された例示的な実施例に限定されない。図８は、単なる実施例を図示しており、一のアプローチのための機能的なハードウェア構成を例示することにのみ役立つ。多くの他の可能な実施例は使用されてもよい。
【００８５】
［宇宙ベースの地理位置情報］
宇宙ベースの地理位置情報は、宇宙における物体によって、地球の表面上の位置を決定することを意味する。それを行うために、多くの可能な方向検知（ＤＦ）技術が可能である。一の可能な機械的実施例は、例えば、伝送信号がその最強度にあるまで、宇宙機を回転させることを含む。それによって、宇宙機の向きは、送信された信号ベクトルに対して平行となることができる。より洗練されたアプローチは、より複雑な電気的ステップ及び／又は機械的なステップを有する。いくつかの追加的なアプローチは、以下に記載される。
【００８６】
宇宙における自然の見晴らしの利く地点から、観測衛星１０は観測することができ、静止衛星に対するほとんど全てのアップリンク伝送を監視することができ、そして、アップリンク信号の指向性に関する関連情報を集めることができる。静止衛星に対する到着アップリンク信号の指向性は一般的に、信号が受信され、且つ通信衛星によって再送信された後で、地上から確認することが難しい。
【００８７】
軌道において、アップリンク位置の決定は、宇宙機の姿勢及び位置、つまり地球の表面上の位置を考慮して、宇宙機への送信の入射角を直接的に決定することによって、地上ベースの地理位置情報と比較してより容易な方法で達成されることができる。このアプローチは、データの外因に依存する限定に晒されないので、地上ベースのアプローチに対して著しい利点を有し、隣接する人工衛星のダウンリンク信号から周波数及び時間的なドップラーシフトに依存するというよりも、アップリンクエネルギーを直接的に測定するのでよりロバストな決定方法である。この宇宙ベースの地理位置情報能力は、宇宙機へ送信し、且つ収縮したトラフィックに対する干渉を引き起こし、且つ宇宙機の性能を低下させる許可されていないアップリンク位置の特定を可能にする。
【００８８】
宇宙ベースの地理位置情報を実施することは、多数の技術及びハードウェアソリューションによって実施されることができる。４つの主な技術区分は、例えば考慮される場合がある。つまり、（Ｔ１）フレキシブルな又は可動アンテナパターンによってアップリンク源の「無効」を利用する方向検出（ＤＦ）、（Ｔ２）入射信号の周波数オフセット又は周波数における変化を審査することによる、到着周波数（ＦｏＡ）分析又はドップラー分析、（Ｔ３）２つ以上のアンテナ要素の間の受信信号（位相、大きさなど）を比較することによる到着角度（ＡｏＡ）分析、及び、（Ｔ４）マルチ要素アレイにおいて複数の要素に亘って影響している信号の訂正によるスペクトル推定、が考慮される場合がある。  
【００８９】
（Ｔ１）方向検出技術は一般的に、影響している信号に対する方位を決定するためにアンテナのゲイン特性を利用する。付与された方向におけるアンテナのゲインの変化によって、機械的な動き又は電気的な手段をいずれかを通じて、アンテナによって受信される、送信された信号の特性はまた、変化する場合があり、それ故に、送信された信号の発信源の性質についてのある程度の理解を提供する。付与された方向におけるゲインの変化は例えば、ジンバルによる送信された信号の発信源に対するアンテナの相対的な動き又は自然な動きによって、又は、電気可動式のアンテナアレイによるアンテナのゲインパターンの動的変化によって、達成されることができる。方向検出技術は成熟しており、多くのハードウェアの実施例が様々な用途のためにそれらの技術を適用するように形成される。
【００９０】
一の例において、方向検出技術は、高ゲイン傾斜特性を有するアンテナ又は複数のアンテナであって、観測衛星１０によって見られるように、地球の表面の一部をカバーするアンテナ又は複数のアンテナを観測衛星１０が備えることによって、アップリンク伝送の宇宙ベースの地理位置情報のために適用されることができる。軌道における付与されたいずれかのポイントで、観測衛星１０のアンテナパターンは、干渉するキャリアを「探す」ために、地球の表面の周りで機械的に又は物理的に移動されることができる。この動きは、地球全体の受信地域を提供するために、繰り返しパターンで意図的に制御されることができる、又は処理されることができる。パターンがシフトするにつれて、基準レベルと比較すると信号レベルの連続的な監視は、ターゲット信号から離れて移動する到達フットプリントとして正確な測定を提供する。アンテナパターン自体の十分な知識によって、アンテナパターンの動き及び宇宙機の姿勢、及び干渉する信号源に向けたベクトルは決定されることができ、地球の表面上の起点が計算されることができる。この技術が（送信機が「無効」パターンに入る、又は「無効」パターンから出る間で、エネルギーの不足の測定というよりも）直接的なエネルギー測定に依存するので、そのようなシステムはロバストとされており、アップリンク信号の幅広い範囲に適用される。
【００９１】
最もフレキシブルなハードウェアソリューションの中では、地球の表面上のフットプリントパターンを電子的に駆動させるために、能動的フェーズアンテナアレイを使用することである。このことは、機械的に動く部分が存在しないとの利点を有し、様々な種類の探索機能（繰り返しパターン、専用の捜索など）を実施するのに適合可能である。上述したような第３の提案した技術のための他の種類のハードウェア実施例は、宇宙機上で機械的に動き、又は回転する小型スポットビームアンテナ又はアンテナクラスタ、あるいは、ロール、ピッチ、ヨー、又はそれらの組み合わせで宇宙機の歳差運動（nutation）による固定アンテナ又はアンテナクラスタを含む。
【００９２】
（Ｔ２）到着周波数分析又はドップラー分析はまた、宇宙ベースの地理位置情報を実施するために採用されることができる。観測衛星１０と送信局５０との間の相対的な動きに起因して、観測衛星１０のアンテナで受信された信号の周波数は、送信局５０によって送信された本当の周波数とオフセットされている場合がある。さらに、軌道ジオメトリのために、ドップラー誘発オフセットの変化率も変更さている場合がある。周波数オフセットを周知の基準値と比較することによって、又は、宇宙機上の２つの要素の間の周波数オフセットを比較することによって、あるいは、観測衛星によって測定されるような周波数オフセットの変化率を分析することによって、地球の表面上の可能な起点位置の理解は導き出されることができる。周波数オフセットは、逆行軌道における観測衛星１０の大きな相対速度に起因して観測するのに特に重要とされる場合がある。
【００９３】
この手段を実施するために、観測衛星１０は、少なくとも１つの受信アンテナを必要とするが、２つ以上のアンテナを有する場合がある。このアプローチは送信された信号の周波数分析に大きく依存しているので、オンボードのアンテナパターン、ゲイン、及び駆動能力についての要求がほとんど存在しない。さらに、宇宙ベースの地理位置情報のためのこの技術が、安定した送信周波数、又は送信周波数における周知の変化に依存しており、それにより、本当の周波数における変化が、相対運動に起因するドップラー変化として受け取られることができないことに注目すべきである。
【００９４】
（Ｔ３）到着角度分析による宇宙ベースの地理位置情報は、地球の表面上の重複するアンテナパターンを有する宇宙機上の複数のアンテナを利用することができる。単純な例として、２つのアンテナ要素の基準測定は、信号の到着角度に関する基本情報を得るために、１つの方法とされる場合がある。重複するが同一ではない受信パターンを有する２つのアンテナを考慮しており、それによって、２つのアンテナによって受信された同じ信号は、異なって受信されており、異なるパワーレベルで受信される。両方のアンテナ要素の受信特性の知識を通じて、可能性のある方向ベクトルの小さな部分のみが両方のアンテナのために観測された信号により生じるので、可能性のある到着方向のおおよその理解は決定されることができる。この処理は、使用可能な程度まで、より複雑でより多くのアンテナを改良することができ、且つ改善することができる。
【００９５】
１つ又は複数の要素によって付与された信号の大きさ及び／又は（より一般的に）位相を測定することによって、且つ互いに対する割合の差又は基準測定に対する割合の差を比較することによって、アンテナに対する発信源の入射角度の理解は決定されることができ、送信源の起点が導き出されることができる。この場合において、アンテナ機能の高いゲイン、高いスロープ、及び低いロールオフ性能は、高い解像度及び測定精度を達成するのに有利である。この技術は実施するのが比較的簡単であり、アップリンク信号の幅広い種類のためのロバストな測定を提供することができる。
【００９６】
（Ｔ４）スペクトル推定技術は、アレイにおける複数の要素によって、観測衛星１０に影響する複数の信号源の測定に依存している。その結果として、スペクトル推定到着方向技術は、観測衛星１０上の高精度アレイで構成された複数のアンテナ要素であって、地球に向けて指向する複数のアンテナ要素を必要とする。それによって、アンテナゲインパターンは重複しており、そのアンテナ要素は、関心がある意図された信号に従って適切に離隔されている。
【００９７】
各要素に亘る付与された周波数における大きさの測定及び入射信号の位相の測定は、入射信号の組成の推定、つまりアレイ上の入射角度を生み出すために相互に関連付けられることができる。多くの測定は、平均化を通じて信号の特性を統計的に改善するために、連続的に行われる場合がある。数学的集中処理は、複数信号分類（Multiple Signal Classification）などの部分空間方法の使用を通じて性能をさらに改善することができる。計算コストが高く、十分に大きなアンテナアレイを必要とすることを通じて、いくつかの相関アプローチは、複数の入射信号の到着方向の非常に高い中実性の推定を同時に提供することができる。アンテナアレイの十分な知識及び観測衛星１０の方向及び向き、並びに宇宙ベースの地理位置情報は、地球の表面上に各入射信号の起点が導き出されることができるので実施されることができる。
【００９８】
最適な解決方法は実際、上記の複数の技術を統合することができ、実際にいくつかの技術は、同一の宇宙機ハードウェアを使用して複数の分析を実施するために両立することができる。観測衛星１０が移動し、付与された信号の入射角度が変化すると、複数の技術の出力の統合及び順次的な分析の統合は優れた性能を生み出すことができる。
【００９９】
技術（Ｔ２又はＴ３）のいくつかのドップラーオフセット測定を例外として、宇宙ベースの地理位置情報が宇宙機の逆行動き（高い相対速度）に依存せず、むしろ、付与された高度で順行方向において周回する各人工衛星のための宇宙ベースの地理位置情報を実施するために、逆行動きが相対的に早い応答速度及び受信地域を可能にすることは注目すべきである。
【０１００】
図１０に図示されるような複数の人工衛星の間の協力のコンセプトをある意味で拡張する一の実施形態において、協力して作業する分割された宇宙機又は複数の宇宙機は使用される。例えば、一の実施形態において、複数の観測衛星を含むシステムは使用される。このことは、それぞれが少なくとも１つのアンテナ要素を有する小型宇宙機の使用を可能にする。これらの小型宇宙機は、ある程度離れた場所で同時に測定を行い、次いで、より大きな宇宙機にそれらの信号を通信する。これらの小型宇宙機は、完全に同じように寸法決めされることができる。かなり離れて離隔されるアンテナ（つまり、合成開口干渉分光法（synthetic aperture interferometry））を有することは、宇宙ベースの地理位置情報を実施することにとって有利とされてもよいが、同じ宇宙機とされる必要はない。
【０１０１】
［観測衛星による地上ベースの地理位置情報］
一の実施形態において、従来の地上ベースの到着時間差（ＴＤＯＡ）処理又は到着周波数差（ＦＤＯＡ）処理は、観測衛星又は複数の観測衛星を含む地理位置情報技術として使用される。つまり、観測衛星は、到着時間差（ＴＤＯＡ）−到着周波数差（ＦＤＯＡ）測定のために、第２の人工衛星としてターゲット衛星に作用する、あるいは、近接する２つの観測衛星は、信号の地上ベースの到着時間差（ＴＤＯＡ）−到着周波数差（ＦＤＯＡ）分析を実施するために使用されることができる。このことは、観測衛星（複数の観測衛星）から地上へ、上記のケース（ｉ），（ｉｉ），又は（ｉｉｉ），あるいはそれらの組み合わせ（つまり、上記で議論したように、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、あるいは、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報又は少なくとも１部から導き出される情報）に対応するデータを送信することを含む。
【０１０２】
この技術は、信号分析及びアップリンク信号の起点の決定を支援するために特に意図される、逆行軌道における１つ又は複数の観測衛星を含むことを除いて、既存の地上ベースの地理位置情報技術と同一である。その意味において、この技術は、「宇宙ベースの、地上ベースの地理位置情報」と呼ぶことができる。
【０１０３】
［システム構成］
観測衛星１０に追加して、本願発明の一の実施形態におけるシステムは、地上ベースの基幹施設及び処理したデータを地上に中継するための通信を含むことができる。地球の周りの複数の地上局２０は、テレメトリ、トラッキング、及び通信（ＴＴ＆Ｃ）を実施するとともに、観測衛星１０から送信されたデータを受信する。静止軌道に隣接する高度で観測衛星１０の地平線から地平線までの時間（Horizon to horizon time）は約４時間であり、既存のアンテナシステムにとって妥当な速度の範囲内である。少なくとも３つ又は４つの地上局２０は、観測衛星１０との定期的な通信を維持するために必要とされる。従来の宇宙機のコマンド及び制御に加えて、地上局２０はまた、使用者によって所望されるような特定の測定を生み出すために、検出操作を指示する、必要なペイロードコマンド又はクエリを観測衛星１０に送る。
【０１０４】
観測衛星１０によってダウンロードされたデータは大きい場合があり、地上の受信及びデータ蓄積連鎖は、従来の復調及び暗号解読受信連鎖を通じて観測衛星１０からデータの連続的な流れを処理するために適切に寸法決めされる。データは、衛星受信領域が変更されるにつれて、１つ又は複数の処理ステーション４０において蓄積され、連続して各地上局２０から供給されることができる。オンボードの処理実施及び採用された地理位置情報技術に応じて、追加的な処理レイヤーは、所望された出力及びデータフォーマットを生み出すために、集中型データセンターで実施されるだろう。初期段階の干渉は、使用者が、地上局２０を通じて観測衛星１０にペイロードコマンドを指示することを可能にし、受信され、且つ処理されたデータに対するアクセスを可能にする。
【０１０５】
本願発明の一の実施形態における処理ステーション４０は、図９に概略的に図示される。図４に示されるように、処理ステーション４０は地球上に位置する。しかしながら、上記に説明したように、いくつかの処理は、観測衛星１０内で又は他の人工衛星内で追加的に又は代替的に実施される場合があるので、同じ機能及び／又はユニットは、観測衛星１０内で、又は他の人工衛星内で、これが必要とされる範囲まで組み込まれる場合もある。
【０１０６】
処理ステーション４０は、処理ユニット４１、当該処理ユニット４１に連結されたメモリユニット４２、及び、処理ユニット４１に連結された通信ユニット４３を備える。
【０１０７】
処理ユニット４１は本願に記載されるように、プロセッサ、マイクロプロセッサ、又は指示を解釈して実行することができる処理論理回路を含む場合がある（例えば、図１１を参照する）。それらの動作は、メモリユニット４２等のコンピュータ読み取り可能媒体内に含まれたソフトウェア指示を実行する処理ユニット４１に応答して実施されることができる。メモリユニット４２内に含まれたソフトウェア指示は、処理ユニット４１に、本願に記載された複数の動作又は複数の処理を実施させることができる。代替的には、配線で接続された電気回路構成は、本願に記載された複数の動作及び／又は複数の処理を実施するために、適所に使用されることができ、又はソフトウェア指示と組み合わせて使用されることができる。それ故に、本願に記載された実施例は、ハードウェア及びソフトウェアの特定の組み合わせに制限されない。
【０１０８】
メモリユニット４２は、１つ又は複数の観測衛星１０から送信信号を蓄積するように構成される。メモリユニット４２は、処理ユニット４１による実行のため情報及び指示を蓄積することができるＲＡＭ又は他の種類の動的蓄積装置を含んでもよい。メモリユニット４２は、処理ユニット４１による使用のための静的情報及び指示を蓄積することができるＲＯＭ装置又は他の種類の静的蓄積装置を含むことができる。メモリユニット４２はまた、磁性記録媒体又は光学的記録媒体と、それに対応する駆動部とを含むことができる。
【０１０９】
通信ユニット４３は、１つ以上の地上局２０と通信するために構成される。通信ユニット４３は任意の送信機状の機構を含んでもよく、この機構は処理ステーション４０が他の装置及び／又はシステムと通信することを可能にする。
【０１１０】
メモリユニット４２は、本願発明に従って記載された方法実施形態のステップを実行するためのコードを備える、処理ユニット４１にロード可能なコンピュータプログラムを蓄積することができる。簡潔さのために図示されていないけれども、処理ステーション４０の構成要素の間での通信を可能にする経路を含むバスと、キーパッド、キーボード、マウス、ペン、音声認識及び／又は生体認証機構などの、処理ステーション４０に操作者が情報を入力することを可能にする機構を含む入力装置と、ディスプレイ、プリンタ、スピーカーなどの、操作者に情報を出力する機構を含む出力装置とが、処理ステーション４０内に含まれることができる。
【０１１１】
図１１は、一の実施形態においてシステムによって実行される方法のフローチャートである。ステップＳ１１において、少なくとも１つの地上局２０は９０°より大きく２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道（つまり、逆行軌道）で周回している観測衛星１０から始まる信号であって、（ｉ）人工衛星によって受信された電磁エネルギー、（ｉｉ）人工衛星によって受信された電磁エネルギーを表す情報、及び、（ｉｉｉ）受信した電磁エネルギーから導き出した情報のうち少なくとも１つを運ぶ信号を得る。
【０１１２】
受信した電磁エネルギーを表す情報は、受信した電磁エネルギーをデジタル化し圧縮することによって、観測衛星１０内で生み出される場合がある。最後の代替物において、受信した電磁エネルギーから導き出された情報は、受信した電磁エネルギーの発信源の位置（例えば、緯度および経度）を決定することによって、観測衛星１０内で生み出される場合がある。
【０１１３】
ステップＳ１２において、少なくとも１つの処理ステーション４０は、少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギー、あるいは、受信した電磁エネルギーを表す情報又は受信した電磁エネルギーから導き出された情報から、（a）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、（ｂ）受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、（ｃ）静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベルと、及び、（ｄ）アップリンク伝送の少なくとも１つの特性、のうちの少なくとも１つを推定する。一の実施形態において、地上局２０及び処理ステーション４０は配列されてもよく、単一のステーションを形成してもよい。
【０１１４】
受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成は、電磁エネルギーのエネルギースペクトル又は偏波を備えてもよい。受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置は、起点の緯度及び経度を備えてもよい。静止軌道の少なくとも一部に到達する受信した電磁エネルギーのレベルは、静止軌道の干渉地図を決定するのに有益である。アップリンク伝送の特性は、アップリンク伝送の変調方式を備えてもよい。
【０１１５】
図１２は、本願発明の一の実施形態におけるシステムによって実施された方法のフローチャートである。
【０１１６】
スペップＳ２１及びＳ２２において、直前の又は事前にロードされた構成コマンドは実行され、人工衛星の構成がロードされる。ステップＳ２３において、人工衛星は、アップリンク電磁エネルギーを受信する。アップリンク電磁エネルギーは、例えば、他の人工衛星を対象としたエネルギーを含む場合がある。ステップＳ２４において、受信した電磁エネルギーは、周波数変換又は周波数変換（frequency translation）に晒される。追加のステップは、アナログデジタル変換、受信した電磁エネルギーのデジタル処理、データの複数の源のデータ整理又はデータフュージョン、デジタルアナログ変換、周波数変換などを含むことができる。
【０１１７】
ステップＳ２５において、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部は、（例えば、地球上の地上局に向けて）送信される。受信した電磁エネルギーは、ステップＳ２６においてデジタル化されており、ステップＳ２７においてデジタル処理される。処理は、高速フーリエ変換、ドップラーシフト分析、ドップラー速度分析、到着方向処理又は到着角度処理、到着時間差処理、到着周波数差処理、及び／又は、２つ以上の受信要素又は時間インスタンス間のパワー、周波数、位相基準比較等の周知の処理関数を使用することを含む場合がある。
【０１１８】
ステップＳ２７の出力は、様々な処理ステップのために使用されてもよい。ステップＳ２８において、処理されたデータは、基準信号の特性及び起点、軌道位置、人工衛星の速度データ及び向きデータ等の外因と統合されてもよい。統合されたデータは次いで、ステップＳ２９において地球の表面上のおおよその位置の座標変換及び投影で使用されてもよい。それによって、送信機の位置は、ステップＳ３０において推定されることができる（地理位置情報）。代替的に、又は追加的に、統合されたデータは、ステップＳ３１において時間をかけて複数の分析を使用して統合されてもよい。それによって、アンテナ特性、コンプライアンス測定又はスペクトル環境動向はステップＳ３２において得られてもよい。
【０１１９】
さらに、ステップＳ２７の出力は、ステップＳ３３において、受信した電磁エネルギーを復調することによってさらに処理されてもよい。それによって、キャリア信号分析（ステップＳ３４）を実行することが可能になる。
【０１２０】
本願発明のさらなる実施形態において、上記の手続き、ステップ、又は処理のいずれかは、例えばコンピュータ実施可能な手続き、方法、又は同様のものの形態で、任意の種類のコンピュータ言語で、及び／又は、ファームウェア上の埋め込み式ソフトウェア、統合電気回路又は同様のものの形態で、コンピュータ実行可能な指示を使用して実施されてもよい。
【０１２１】
本願発明が詳細な例示に基づいて記載されるけれども、詳細な例示は、当業者により良好な理解を提供するためだけに役立っており、本願発明の範囲を制限するように意図されていない。本願発明の技術的範囲はむしろ、添付した特許請求の範囲によって規定される。
【０１２２】
上記の実施形態のいずれかにおいて、観測衛星は、地球から離れて方向付けられた受信パターンを有する追加の受信アンテナを備えてもよく、このアンテナは、無線周波数帯域における電磁エネルギーを受信するのに適している。そのような方法において、観測衛星にとって付与されたターゲット衛星（観測衛星が周回する軌道よりも高い高度で周回する）に入力される付与された信号と、ターゲット衛星によって出力される繰り返された付与された信号とを受信することを可能にする。例えば、ターゲット衛星は、静止軌道で周回することができる。この場合において、観測衛星の追加の受信アンテナは、観測衛星が静止軌道より低い高度で周回する条件で、天頂方向に又は天頂方向に近接して方向付けられてもよい。このアプローチの利点は、いくつかのエラーの原因（例えば、そうでなければ地理位置情報解決法誤差から生じる付与された信号のわずかな周波数ドラフト）を相殺するために、入力信号及び出力信号を一緒に使用すること、及び、ターゲット衛星自体の性能の特性化を可能にすることである。
【符号の説明】
【０１２３】
１０  人工衛星
１１  アンテナ
１２  制御ユニット
１３  通信サブシステム
１４  推進システム
２０  地上局
３０  静止衛星
３１  中継衛星
４０  処理ステーション
４１  処理ユニット
４２  メモリユニット
４３  通信ユニット
５０  送信局
６０  地上局
【図１】
2016511719.tif 000003
【図２】
2016511719.tif 000004
【図３】
2016511719.tif 000005
【図４】
2016511719.tif 000006
【図５】
2016511719.tif 000007
【図６】
2016511719.tif 000008
【図７】
2016511719.tif 000009
【図８】
2016511719.tif 000010
【図９】
2016511719.tif 000011
【図１０】
2016511719.tif 000012
【図１１】
2016511719.tif 000013
【図１２】
2016511719.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月1日(2014.10.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るための人工衛星であって、
９０°より大きくかつ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星であり、
前記人工衛星は、
地球に向けて方向付けられたアンテナパターンを有する少なくとも２つの受信アンテナであって、前記人工衛星が地球の表面に対して周回すると、無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適しており、少なくとも２つの受信アンテナによって同じ信号が異なって受信されるようなアンテナパターンを形成する、少なくとも２つの受信アンテナと、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのために構成された送信機と、を備える、人工衛星。
【請求項２】
地球上の一の発信源又は複数の発信源から放射された電磁エネルギーに関する情報を得るための人工衛星であって、
９０°より大きくかつ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星であり、
前記人工衛星は、
少なくとも２つの受信アンテナであって、その受信アンテナの少なくとも１つは、地球に向けて方向付けられたアンテナパターンを有し、前記人工衛星が地球の表面に対して周回すると、無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適しており、その受信アンテナの少なくとも他の１つは、地球から離れるように方向付けられた受信パターンを有し、前記人工衛星が地球の表面に対して周回すると、無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、少なくとも２つの受信アンテナと、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を再送信すること、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報を送信すること、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を送信することのうちの少なくとも１つのために構成された送信機と、を備える、人工衛星。
【請求項３】
前記人工衛星は、地球上の一の発信源又は複数の発信源から放出され、且つ静止軌道に到達する電磁エネルギーに関する情報を得るために適している、請求項１又は２に記載の人工衛星。
【請求項４】
前記送信機は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を表す情報、又は受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報を地球に向けて送信するように構成される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項５】
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部から導き出した情報は、受信した電磁エネルギーの少なくとも一部を前記人工衛星内で処理することによって得られる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項６】
一般的な中間周波数へのアナログ信号の選択可能な下方変換、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部によって提供された信号のアナログデジタル変換、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のスペクトル分析、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラーシフト分析、
受信した電磁エネルギーの少なくとも一部のドップラー速度分析、
到着方向処理又は到着角度処理、
到着時間差（ＴＤＯＡ）処理、
到着周波数差（ＦＤＯＡ）処理
２つ以上のアンテナ要素の間の基準測定
データフィルタリング、及び
データ圧縮のうちの少なくとも１つを備える、請求項５に記載の人工衛星。
【請求項７】
少なくとも２つの受信アンテナは、１ＧＨｚから１００ＧＨｚまでの無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項８】
少なくとも２つの受信アンテナは、１ＧＨｚと２ＧＨｚとの間、２ＧＨｚと４ＧＨｚとの間、４ＧＨｚと８ＧＨｚとの間、８ＧＨｚと１２ＧＨｚとの間、１２ＧＨｚと１８ＧＨｚとの間、及び、２６．５ＧＨｚと４０ＧＨｚとの間、のうちの少なくとも１つである無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項７に記載の人工衛星。
【請求項９】
少なくとも２つの受信アンテナは、地球からの信号を受信する又は地球へ信号を送信するために、静止衛星によって使用される無線周波数帯域において電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１０】
少なくとも２つの受信アンテナは、直線偏波、垂直偏波、水平偏波、楕円偏波、及び円偏波少なくとも１つを有する電磁エネルギーを受信するのに適している、請求項１〜９のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１１】
地球に向けて方向付けられた受信パターンを有する少なくとも１つの受信アンテナは、一の軌道周期中に、地球の表面の半分以上をカバーしている領域から電磁エネルギーを受信するように構成される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１２】
地球に向けて方向付けられた受信パターンを有する少なくとも１つの受信アンテナによって受信された、受信した電磁エネルギーは、人工衛星自体を制御するために意図された唯一の情報より多くの情報を備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１３】
地球に向けて方向付けられた受信パターンを有する少なくとも１つの受信アンテナによって受信された、受信した電磁エネルギーは、少なくとも１つの他の人工衛星を対象としたエネルギーを備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１４】
前記人工衛星は、１７５°より大きく、１８５°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回している、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１５】
前記人工衛星は、静止軌道から４０００ｋｍだけ異なっている遠地点を有する軌道で地球を周回している、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１６】
前記人工衛星は、基準海面上３１７００ｋｍから３４７００ｋｍの間及び基準海面上３６７００ｋｍから３９７００ｋｍの間のうちの一方である遠地点を有する軌道で地球を周回する、請求項１５に記載の人工衛星。
【請求項１７】
前記人工衛星は、０．０５未満の離心率を有する軌道において地球を周回する、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１８】
前記人工衛星は、地球上の一の地点から地球上の他の地点へエンドユーザーの情報を中継するための通信衛星自体ではない、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項１９】
前記送信機は、（ａ）特定の専用マイクロ波周波数を使用するダウンリンク、（ｂ）伝送周波数帯域を動的に調節することができる送信機を使用するダウンリンク、（ｃ）低レベルのスペクトル拡散、（ｄ）少なくとも１つの光通信リンク、及び、（ｅ）蓄積転送方法のうちの少なくとも１つを使用して、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、又は、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、あるいは、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報を送信するために構成される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項２０】
前記人工衛星は、少なくとも１つの受信アンテナに接続された受信機をさらに備えており、前記受信機は、十分なスペクトルアジリティ、及び、無線周波数スペクトルの広範囲に亘って異なる周波数に再構築される能力を有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の人工衛星。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の人工衛星を少なくとも２つ備えるシステム。
【請求項２２】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つの人工衛星と、
前記少なくとも１つの人工衛星から、受信した電磁エネルギー、又は、受信した電磁エネルギーを表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーから導き出された情報を得るために構成された少なくとも１つの地上局と、
前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギー、又は、受信した電磁エネルギーを表す情報、あるいは受信した電磁エネルギーから導き出された情報から、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、アップリンク伝送の少なくとも１部の特性のうちの少なくとも１つを推定するために構成された少なくとも１つの処理ステーションと、
を備える、システム。
【請求項２３】
少なくとも１つの地上局によって、９０°より大きく、且つ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星であって、少なくとも２つの受信アンテナを有し、前記少なくとも２つの受信アンテナのそれぞれは地球に向けて方向付けられた受信パターンを有し、前記少なくとも２つの受信アンテナは、前記少なくとも２つの受信アンテナによって受信された同一の信号が異なって受信されるような受信アンテナパターンを形成する、人工衛星から出ている信号であって、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギー、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーを表す情報、及び前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーから導き出された情報のうちの少なくとも１つを運ぶ信号を得るステップと、
少なくとも１つの処理ステーションによって、前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報のうちの少なくとも１つから、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、アップリンク伝送の少なくとも１部の特性のうちの少なくとも１つを推定するステップと、
を備える、方法。
【請求項２４】
少なくとも１つの地上局によって、９０°より大きく、且つ２７０°より小さい軌道傾斜角を有する軌道で地球を周回する人工衛星であって、少なくとも２つの受信アンテナを有し、前記少なくとも２つの受信アンテナの少なくとも１つは地球に向けて方向付けられた受信パターンを有し、その少なくとも他の１つは、地球から離れて方向付けられた受信パターンを有する、人工衛星から出ている信号であって、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギー、前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーを表す情報、及び前記人工衛星によって受信された電磁エネルギーから導き出された情報のうちの少なくとも１つを運ぶ信号を得るステップと、
少なくとも１つの処理ステーションによって、前記少なくとも１つの地上局によって得られた、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部を表す情報、及び受信した電磁エネルギーの少なくとも１部から導き出された情報のうちの少なくとも１つから、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベル、及び、アップリンク伝送の少なくとも１部の特性のうちの少なくとも１つを推定するステップと、
を備える、方法。
【請求項２５】
前記位置を推定することは、経度及び緯度を推定することを備える、請求項２３又は２４に記載の方法。
【請求項２６】
受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置を推定することは、干渉源の位置を推定することを備える、請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記アップリンク伝送の少なくとも１部の特性を推定することは、地球上のアンテナ及び地球上のアンテナグループのうちの少なくとも１つのアップリンクパターンを推定する、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の人工衛星と、
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の人工衛星から得た情報と、
請求項２２に記載のシステムと、
の使用であって、
受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の組成、受信した電磁エネルギーの少なくとも１部の地球上の起点位置、静止軌道の少なくとも１部に到達する受信した電磁エネルギーのレベルと、及び、アップリンク伝送の少なくとも１部の特性のうちの少なくとも１つを推定するための使用。
【国際調査報告】
2016511719.tif 000015
2016511719.tif 000016