(57)【要約】  １つ又は複数の移動観測衛星から地上に遠隔計測データを通信するための中継プラットフォーム。雲の上を移動する航空機（３４）上に設置される、宇宙観測システムから通信するための中継プラットフォームが、少なくとも１つの移動観測衛星（４、６）からの遠隔計測データを復調するための第１の受信インタフェース（１０４）、少なくとも１つの宛先地上局（１２、１４、１６）に対し、受信データを変調し伝送するための第２の伝送インタフェース（１０８）を含む。中継プラットフォームは、少なくとも１つの移動観測衛星（４、６）から宛先地上局（１２、１４、１６）に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン（２０４）を含む。
2020501452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雲の上を移動する航空機（３４）上に設置されるように構成され、遠隔計測データと呼ばれる宇宙観測データを少なくとも１つの非静止移動観測衛星（４、６）と、前記データを受信するための少なくとも１つの標的地上局（１２、１４、１６）との間で、高スループットで伝送するための高高度中継器として機能するように構成される宇宙観測システムの通信中継プラットフォームであって、前記１つ又は複数の観測衛星から前記高高度中継器への前記伝送は前記１つ又は複数の移動観測衛星（４、６）が前記航空機（３４）にとって可視であるとき１つ又は複数の所定の可視性ウィンドウの間に行うことができ、前記航空機から地上への前記データの伝送は絶えず行われ得、
前記通信中継プラットフォームは、
少なくとも１つの移動観測衛星を前記中継プラットフォームにリンクする第１の無線宇宙ダウンリンク（１２２）上で伝送される観測データを第１の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で受信するように構成される第１の受信アンテナ（１０２）と、
前記第１の受信アンテナ（１０２）に接続され、前記第１のアンテナによって受信される前記データを復調しそれをメモリ（１０６）内に保存するように構成される第１の受信インタフェース（１０４）と、
前記メモリ（１０６）内に記憶されている前記観測データを変調し、前記中継プラットフォームを少なくとも１つの標的地上局（１２、１４、１６）に直接リンクする第２の無線空中ダウンリンク（１２８）上で第２の伝送アンテナ（１１０）を介して第２の無線周波数帯域内で前記変調データを伝送するように構成される第２の伝送インタフェース（１０８）と
を含み、前記通信中継プラットフォームは、前記通信中継プラットフォームが、
少なくとも１つの移動観測衛星（４、６）から前記１つ又は複数の標的地上局（１２、１４、１６）に返される前記遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン（２０４）
を含むことを特徴とする、
通信中継プラットフォーム。
【請求項２】
前記第１の無線宇宙ダウンリンク（１２２）の前記第１の周波数帯域が光周波数帯域又は無線周波数帯域であり、且つ／又は
前記第２の空中ダウンリンク（１２８）の前記第２の周波数帯域が光周波数帯域又は無線周波数帯域である、
請求項１に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項３】
前記宇宙観測システムの地上管制センタ（４６）によって生成され第３の専用リンク（１５２）上で伝送される、前記中継プラットフォーム及び／又は前記移動観測衛星のセキュリティ保護された遠隔指令データを復調するように構成される第３の受信インタフェース（１４２）
を更に含む、請求項１又は２に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項４】
前記第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン（２０４）が
−移動観測衛星（４、６）及び対応する受信遠隔計測データごとに、前記移動衛星に及び第１の下りのレベルの前記遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する前記第１の下りのレベルの前記遠隔計測データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、前記第１の宇宙ダウンリンク（１２２）上で前記移動観測衛星によって符号化され伝送され、前記第１のインタフェース（１０４）によって復調される前記遠隔計測データを前記第１の下りのレベルにおいて復号することであって、前記アクティブ符号化／復号鍵のインデックスは前記符号化済み遠隔計測データと共に伝送され、前記移動観測衛星に及び前記第１の下りのレベルの前記アクティブ復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
−標的地上局（１２、１４、１６）、及び前記第１の下りのレベルにおいて復号され且つ１つ又は複数の観測衛星（４、６）から生じる前記標的地上局（１２、１４、１６）を対象とする対応する遠隔計測データごとに、前記標的地上局に関連する第２の下りのレベルの前記遠隔計測データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって前記第１の下りのレベルにおいて復号された前記遠隔計測データを前記第２の下りのレベルにおいて符号化すること、並びに前記標的地上局に及び前記第２の下りのレベルの前記アクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、前記第２の下りのレベルの前記遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスを前記第２の下りのレベルの前記符号化データに付加すること
を行うように構成される、請求項１〜３の何れか一項に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項５】
前記移動衛星（４、６）から前記標的地上局に返される前記遠隔計測データ用の前記第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン（２０４）が、前記下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュール（２１２）と、前記第１の宇宙ダウンリンク（１２２）上で伝送され前記第１のインタフェース（１０４）によって復調される前記遠隔計測データを第１の下りのレベルにおいて復号するための第２のモジュール（２１４）と、前記第１の下りのレベルにおいて復号された前記遠隔計測データを第２の下りのレベルにおいて符号化するための第３のモジュール（２１６）と
を含み、
前記遠隔計測データ用の前記下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための前記第１のモジュール（２１２）が、
−前記第１の下りのレベルの遠隔計測データを復号するための１組又は複数組の鍵の第１のグループを最初に受信し、
−前記第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化するための１組又は複数組の鍵の第２のグループを最初に受信する
ように構成され、
前記第１の下りのレベルに関する遠隔計測データを復号するための鍵の各組が移動観測衛星に関連し、前記第１の下りのレベルにおいて遠隔計測データを復号するための各組の各鍵が前記第１の下りのレベルの符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別され、
前記第２の下りのレベルに関する遠隔計測データを符号化するための鍵の各組が標的地上局に関連し、前記第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための各組の各鍵が前記第２の下りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される、
請求項４に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項６】
前記遠隔計測データ用の前記下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための前記第１のモジュール（２１２）が、前記地上管制センタによってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を前記第３のインタフェースによって受信するとき、前記第１の下りのレベルにおいて前記遠隔計測データを復号するための前記鍵及び／又は前記第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための前記鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される、
請求項５に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項７】
前記第１の受信アンテナ（１０２）、前記第１の受信インタフェース（１０４）、及び前記メモリ（１０６）が、前記第１の下りのレベルにおいて符号化され前記第１の宇宙ダウンリンク（１２２）上で少なくとも２つの非静止移動観測衛星によって伝送される遠隔計測データを別々に受信し、復調し、保存するように構成され、且つ／又は
前記第２の伝送アンテナ（１１０）及び前記第２の伝送インタフェース（１０８）が、前記第２の無線空中ダウンリンク（１２８）上で少なくとも１つの標的地上局に対し、前記第２の下りのレベルにおいて符号化される前記遠隔計測データを別々に変調し伝送するように構成され、
前記移動衛星（４、６）から前記標的地上局（１２、１４、１６）に返される前記遠隔計測データ用の前記第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン（２０４）が、所与の移動観測衛星から受信される前記復号済み遠隔計測データを様々な標的地上局に遠隔指令がロードされた割当表（２２６）に従って割り当てるための行列アロケータ（２２４）を含み、
前記行列アロケータ（２２４）は前記第２の復号モジュール（２１４）と前記第３の符号化モジュール（２１６）との間に直列接続される、
請求項４〜６の何れか一項に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項８】
前記地上管制センタ（４６）から生じるセキュリティ保護された遠隔指令用の前記第３の専用リンク（１５２）の前記第３の受信インタフェース（１４２）を介して受信される前記移動観測衛星の前記遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン（２５４）
を更に含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項９】
前記移動観測衛星（４、６）の前記遠隔指令データ用の前記第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン（２５４）が
−移動標的観測衛星（４、６）及び前記衛星の前記対応する遠隔指令データごとに、前記観測衛星に及び第１の上りのレベルの前記遠隔指令データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する前記第１の上りのレベルの前記遠隔指令データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、前記第３のリンク（１５２）上で前記地上管制センタ（４６）によって伝送され前記第３のインタフェース（１４２）によって復調される前記遠隔指令データを前記第１の上りのレベルにおいて復号することであって、前記遠隔指令データを符号化／復号するための前記アクティブ鍵の前記インデックスは前記地上管制センタ（４６）によって前記符号化済み遠隔指令データと共に伝送され、前記移動衛星に及び前記第１の上りのレベルの前記復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
−移動標的観測衛星（４、６）及び前記移動標的観測衛星（４、６）を対象とする前記復号済み遠隔指令データごとに、第２の上りのレベルの前記遠隔指令データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって前記第１の上りのレベルにおいて復号された前記遠隔指令データを前記第２の上りのレベルにおいて符号化することであって、前記第２の上りのレベルの前記遠隔指令データを符号化するための前記アクティブ鍵は前記標的観測衛星に関連する、符号化すること、並びに前記観測衛星に及び前記第２の上りのレベルの前記アクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、遠隔指令を符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスを前記第２の上りのレベルの前記遠隔指令データに付加すること
を行うように構成される、請求項８に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項１０】
少なくとも１つの移動観測衛星（４、６）の遠隔指令データを変調し、前記中継プラットフォームを前記移動観測衛星（４、６）に直接リンクする第４の無線宇宙アップリンク（２６０）上で第４の伝送アンテナ（２５８）を介して前記変調済み遠隔指令データを伝送するように構成される第４の伝送インタフェース（２５６）
を更に含み、
前記移動観測衛星の前記遠隔指令データ用の前記第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン（２５４）が、前記上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュール（２６２）と、前記第３のリンク（１５２）上で伝送され前記第３のインタフェース（１４２）によって復調される前記遠隔指令データを第１の上りのレベルにおいて復号するための第５のモジュール（２６４）と、前記第１の上りのレベルにおいて復号された前記遠隔指令データを第２の上りのレベルにおいて符号化するための第６のモジュール（２６６）とを含み、
前記移動衛星の前記遠隔指令用の前記上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための前記第４のモジュール（２６２）が
−前記第１の上りのレベルの遠隔指令を復号するための１組又は複数組の鍵の第３のグループを最初に受信し、
−前記第２の上りのレベルの遠隔指令を符号化するための１組又は複数組の鍵の第４のグループを最初に受信する
ように更に構成され、
前記第１の上りのレベルに関する遠隔指令を復号するための鍵の各組が移動観測衛星に関連し、前記第１の上りのレベルにおいて遠隔指令データを復号するための各組の各鍵が前記第１の下りのレベルにおける前記遠隔指令データの符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別され、
前記第２の上りのレベルに関する遠隔指令を符号化するための鍵の各組が移動標的観測衛星に関連し、前記第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための各組の各鍵が前記第２の上りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される、
請求項９に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項１１】
前記移動衛星の前記遠隔指令データ用の前記２レベル符号化／復号鍵を管理するための前記第４のモジュール（２６２）が、前記地上管制センタ（４６）によってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を前記第３のインタフェース（１４２）によって受信するとき、前記第１の上りのレベルにおいて前記遠隔指令データを復号するための前記鍵及び／又は前記第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための前記鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される、
請求項１０に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項１２】
前記メモリ（１０６）内に記憶されている前記観測データを変調するように、及び前記中継プラットフォームを静止衛星（３４２）に直接リンクする第５の無線宇宙アップリンク（３７２）上で第５の伝送アンテナ（３６４）を介して第５の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で前記変調データを伝送するように構成される第５の伝送インタフェース（３６２）を更に含み、
前記メモリ（１０６）が、公称モードにおける宛先ポートと見なされる前記第２の伝送インタフェース（１０８）ではなく、前記第５の伝送インタフェース（３６２）上で専用コマンド（３７６）を送信することによって地上から制御されるやり方で前記遠隔計測データをルートするように構成される、
請求項１〜１１の何れか一項に記載の通信中継プラットフォーム。
【請求項１３】
少なくとも１つの非静止（４、６）移動観測衛星（４、６）と、前記少なくとも１つの観測衛星（４、６）によって高スループットで伝送される観測データを受信するための少なくとも１つの標的地上局（１２、１４、１６）と、雲よりも高い高度を移動する航空機（３４）と、前記航空機（３４）上に設置され、前記少なくとも１つの観測衛星（４、６）と前記データを受信するための前記少なくとも２つの標的地上局（１２、１４、１６）との間で前記観測データ又は遠隔計測データを伝送するための中継器として機能する通信中継プラットフォーム（３２）とを含む宇宙システムであって、
前記通信中継プラットフォーム（３２、３３２）は請求項１〜１２の何れか一項に記載の通りに定められ、
前記航空機（３４）はドローン、操縦可能な成層圏バルーン、又は飛行機で構成されるグループ内に含まれる、
宇宙システム。
【請求項１４】
静止衛星（３４２）と、静止宇宙ダウンリンクによって前記静止衛星（３４２）に接続される少なくとも１つの遠隔及びオフセット地上局（３２０）とを更に含み、
前記中継プラットフォーム（３３２）が、前記メモリ（１０６）内に記憶されている前記観測データを変調するように、及び前記中継プラットフォームを静止衛星（３４２）に直接リンクする第５の無線宇宙アップリンク（３７２）上で第５の伝送アンテナ（３６４）を介して第５の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で前記変調データを伝送するように構成される第５の伝送インタフェース（３６２）を含み、
前記メモリ（１０６）が、公称モードにおける宛先ポートと見なされる前記第２の伝送インタフェース（１０８）ではなく、前記第５の伝送インタフェース（３６２）上で専用コマンド（３７６）を送信することによって地上から制御されるやり方で前記遠隔計測データをルートするように構成される、
請求項１３に記載の宇宙システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つ又は複数の移動、即ち非静止観測衛星と、遠隔計測データと以下で呼ぶ観測データを観測衛星から受信する１つ又は複数の地上局との間で前述のデータを高スループットで伝送するための中継器として機能する通信プラットフォームに関する。
【０００２】
本発明は、かかる通信プラットフォームを中継器として使用する観測システムにも関する。
【背景技術】
【０００３】
非静止移動衛星を使用する観測システムを制限する要因の１つは、前述の受信地上局が前述の衛星から幾何学的に可視の状態で前述の移動衛星が前述の受信地上局上を通過するとき、衛星が撮った全ての画像を１つ又は複数の受信地上局にダウンリンクするための移動衛星のダウンリンクの容量である。
【０００４】
ここ何十年もの間、移動衛星それぞれのダウンリンク容量を増やすために、衛星観測システム内のダウンリンクに使用される周波数の増加があり、かかる周波数は局から可視である衛星の所与の通過期間中にますます増える画像データを伝え、ダウンリンクできるように今やＸバンド及びＫａバンドへと向かっている。
【０００５】
既存のプロジェクトは光周波数に向けたこの動きを継続することを目指し、かかる形態は衛星が受信地上局上を飛行している所与の期間内に更に多くの遠隔計測データがダウンロードされることを可能にする。
【０００６】
しかし非常に高い周波数の、即ちＵＨＦ帯域を上回る無線帯域から開始し、大気中に雲があることによる減衰がスループットを著しく制限し、その減衰は光リンクにとって阻止的になる。
【０００７】
ダウンリンク上でより高い周波数を使用できるようにする１つの解決策は、雲によって引き起こされる無線信号の阻止的減衰をなくすのを助ける、雲よりも高い高度を移動する航空機、例えばドローンやバルーン上に設置される通信中継プラットフォームを使用することで構成され、すると雲は通信プラットフォームと受信地上局との間の再伝送にしか影響を及ぼさず、永続的であることができる更なる大きな利点を伴い、かかる再伝送ははるかに短い距離（数百キロから数千キロではなく数キロから数十キロ）にわたって且つ伝送周波数及び帯域の特定の割当を使用できるようにする位置において行われる。
【０００８】
高高度中継器と地上との間で使用可能な帯域に関する規制上の要件があるにも関わらず、且つそれらの帯域は使用可能なスループットの観点から必ずしも有利ではないが、それらの使用可能帯域は衛星に割り当てられる帯域よりも輻輳していない。
【０００９】
地上と移動衛星との間の中継器として高高度中継器を使用することは非常に有益であり、それは中継器が雲の上にあるので、移動衛星と高高度中継プラットフォームとの間の光ダウンリンクが、衛星が中継器から可視のとき、概して低軌道衛星の場合は数分から約十分、衛星の通過中に１００％の可用性で高スループットの通信を可能にするからである。中継プラットフォームと受信地上局との間の第２のダウンリンクは、永続的な可視性により一層少ないスループットが補償される雲や降雨の影響を受けにくい周波数帯域内での無線周波数ダウンリンクであり得る。それに対して、移動観測衛星は地上局にとって可視の約４０分を１日当たり費やし、高高度中継器は中継局から地上に必要なスループットの点で３０倍を超える改善を可能にする。
【００１０】
米国特許出願第６，１５１，３０８Ａ号明細書は、通信セルをより正確に画定し、とりわけ端末が都市環境内に位置する場合、端末と低軌道で移動する衛星との間の衛星リンク内の妨害を回避することを可能にし、それにより一層多数の端末が通信システムのネットワークにアクセスできるようにする高高度中継プラットフォームを使用する衛星システムについて記載している。米国特許出願第６，１５１，３０８Ａ号明細書は、観測ミッションの脈絡において衛星システムを有利に使用することについて記載しており、移動衛星ではなく高高度中継プラットフォーム上に観測器具を設置することでより高精細且つ高解像度の画像を得ることを可能にする。米国特許出願第６，１５１，３０８Ａ号明細書は、移動観測衛星から膨大な遠隔計測データを返すのを助けるために通信中継プラットフォームを使用することについて記載しておらず、複数の衛星及び／又は複数の受信地上局と中継する場合、衛星観測システムにおいて、とりわけ通信中継プラットフォームにおいて伝送のセキュリティをどのように管理するのかについても記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許出願第６，１５１，３０８Ａ号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の技術的問題は、衛星観測システムにおいて、とりわけ通信中継プラットフォームにおいて、複数の衛星及び／又は複数の受信地上局がある場合に伝送のセキュリティを管理する方法を単純化する、セキュリティ機能を統合するためのアーキテクチャを提供するものである。
【００１３】
第２の技術的問題は、例えば放射に関して極めて吸収性のある雲による妨げによって引き起こされるスループットの阻止的な低下又は中継プラットフォームと地上局との間のダウンリンクの欠如を克服するために、中継プラットフォームから地上局へのダウンリンクの可用性及び容量を増やすものである。
【００１４】
そのために、本発明は、雲の上を移動する航空機上に設置されるように構成され、遠隔計測データと呼ばれる宇宙観測データを少なくとも１つの非静止移動観測衛星と、前述のデータを受信するための少なくとも１つの標的地上局との間で、高スループットで伝送するための高高度中継器として機能するように構成される宇宙観測システムの通信中継プラットフォームに関し、１つ又は複数の観測衛星から高高度中継器への伝送は１つ又は複数の移動観測衛星が航空機にとって可視であるとき１つ又は複数の所定の可視性ウィンドウの間に行うことができ、航空機から地上へのデータの伝送は絶えず行われ得る。中継プラットフォームは、少なくとも１つの移動観測衛星を中継プラットフォームにリンクする第１の無線宇宙ダウンリンク上で伝送される観測データを第１の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で受信するように構成される第１の受信アンテナと、第１の受信アンテナに接続され、第１のアンテナによって受信されるデータを復調しそれをメモリ内に保存するように構成される第１の受信インタフェースと、メモリ内に記憶されている観測データを変調し、中継プラットフォームを少なくとも１つの標的地上局に直接リンクする第２の無線空中ダウンリンク上で第２の伝送アンテナを介して第２の無線周波数帯域内で前述の変調データを伝送するように構成される第２の伝送インタフェースとを含む。中継プラットフォームは、少なくとも１つの移動観測衛星から１つ又は複数の標的地上局に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーンを含むことを特徴とする。
【００１５】
特定の実施形態によれば、通信中継プラットフォームは以下の特徴のうちの１つ又は複数を含む：
−第１の無線宇宙ダウンリンクの第１の周波数帯域が光周波数帯域又は無線周波数帯域であり、且つ／又は第２の空中ダウンリンクの第２の周波数帯域が光周波数帯域又は無線周波数帯域である。
−宇宙観測システムの地上管制センタによって生成され第３の専用リンク上で伝送される、中継プラットフォーム及び／又は移動観測衛星のセキュリティ保護された遠隔指令データを復調するように構成される第３の受信インタフェースを中継プラットフォームが更に含む。
−第１の下りの２レベル復号／符号化チェーンが
＊移動観測衛星及び対応する受信遠隔計測データごとに、前述の移動衛星に及び第１の下りのレベルの遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する第１の下りのレベルの遠隔計測データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、第１の宇宙ダウンリンク上で前述の移動観測衛星によって符号化され伝送され、第１のインタフェースによって復調される前述の遠隔計測データを第１の下りのレベルにおいて復号することであって、前述のアクティブ符号化／復号鍵のインデックスは前述の符号化済み遠隔計測データと共に伝送され、前述の移動観測衛星に及び第１の下りのレベルの前述のアクティブ復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
＊標的地上局、及び第１の下りのレベルにおいて復号され且つ１つ又は複数の観測衛星から生じる標的地上局を対象とする対応する遠隔計測データごとに、前述の標的地上局に関連する第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって第１の下りのレベルにおいて復号された遠隔計測データを第２の下りのレベルにおいて符号化すること、並びに前述の標的地上局に及び第２の下りのレベルの前述のアクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスを第２の下りのレベルの前述の符号化データに付加すること
を行うように構成される。
−移動衛星から標的地上局に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーンが、下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュールと、第１の宇宙ダウンリンク上で伝送され第１のインタフェースによって復調される遠隔計測データを第１の下りのレベルにおいて復号するための第２のモジュールと、第１の下りのレベルにおいて復号された遠隔計測データを第２の下りのレベルにおいて符号化するための第３のモジュールとを含み、遠隔計測データ用の下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュールが、第１の下りのレベルの遠隔計測データを復号するための１組又は複数組の鍵の第１のグループを最初に受信し、第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化するための１組又は複数組の鍵の第２のグループを最初に受信するように構成され、第１の下りのレベルに関する遠隔計測データを復号するための鍵の各組が移動観測衛星に関連し、第１の下りのレベルにおいて遠隔計測データを復号するための各組の各鍵が第１の下りのレベルの符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別され、第２の下りのレベルに関する遠隔計測データを符号化するための鍵の各組が標的地上局に関連し、第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための各組の各鍵が第２の下りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
−遠隔計測データ用の下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュールが、地上管制センタによってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を第３のインタフェースによって受信するとき、第１の下りのレベルにおいて遠隔計測データを復号するための鍵及び／又は第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される。
−第１の受信アンテナ、第１の受信インタフェース、及びメモリが、第１の下りのレベルにおいて符号化され第１の宇宙ダウンリンク上で少なくとも２つの非静止移動観測衛星によって伝送される遠隔計測データを別々に受信し、復調し、保存するように構成され、且つ／又は第２の伝送アンテナ及び第２の伝送インタフェースが、第２の無線空中ダウンリンク上で少なくとも１つの標的地上局に対し、第２の下りのレベルにおいて符号化される遠隔計測データを別々に変調し伝送するように構成され、移動衛星から標的地上局に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーンが、所与の移動観測衛星から受信される復号済み遠隔計測データを様々な標的地上局に遠隔指令がロードされた割当表に従って割り当てるための行列アロケータを含み、行列アロケータは第２の復号モジュールと第３の符号化モジュールとの間に直列接続される。
−中継プラットフォームが、地上管制センタから生じるセキュリティ保護された遠隔指令用の第３の専用リンクの第３の受信インタフェースを介して受信される移動観測衛星の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーンを更に含む。
−移動観測衛星の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーンが
＊移動標的観測衛星及び前述の衛星の対応する遠隔指令データごとに、前述の観測衛星に及び第１の上りのレベルの遠隔指令データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する第１の上りのレベルの遠隔指令データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、第３のリンク上で地上管制センタによって伝送され第３のインタフェースによって復調される遠隔指令データを第１の上りのレベルにおいて復号することであって、遠隔指令データを符号化／復号するための前述のアクティブ鍵のインデックスは地上管制センタによって符号化済み遠隔指令データと共に伝送され、移動衛星に及び第１の上りのレベルの前述の復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
＊移動標的観測衛星及び移動標的観測衛星を対象とする復号済み遠隔指令データごとに、第２の上りのレベルの遠隔指令データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって第１の上りのレベルにおいて復号された遠隔指令データを第２の上りのレベルにおいて符号化することであって、第２の上りのレベルの遠隔指令データを符号化するためのアクティブ鍵は標的観測衛星に関連する、符号化すること、並びに前述の観測衛星に及び第２の上りのレベルの前述のアクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、遠隔指令を符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスを第２の上りのレベルの前述の遠隔指令データに付加すること
を行うように構成される。
−中継プラットフォームが、少なくとも１つの移動観測衛星の遠隔指令データを変調し、中継プラットフォームを移動観測衛星に直接リンクする第４の無線宇宙アップリンク上で第４の伝送アンテナを介して前述の変調済み遠隔指令データを伝送するように構成される第４の伝送インタフェースを更に含み、移動観測衛星の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーンが、上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュールと、第３のリンク上で伝送され第３のインタフェースによって復調される遠隔指令データを第１の上りのレベルにおいて復号するための第５のモジュールと、第１の上りのレベルにおいて復号された遠隔指令データを第２の上りのレベルにおいて符号化するための第６のモジュールとを含み、移動衛星の遠隔指令用の上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュールが
＊第１の上りのレベルの遠隔指令を復号するための１組又は複数組の鍵の第３のグループを最初に受信し、
＊第２の上りのレベルの遠隔指令を符号化するための１組又は複数組の鍵の第４のグループを最初に受信するように更に構成され、第１の上りのレベルに関する遠隔指令を復号するための鍵の各組が移動観測衛星に関連し、第１の上りのレベルにおいて遠隔指令データを復号するための各組の各鍵が第１の上りのレベルにおける遠隔指令データの符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別され、第２の上りのレベルに関する遠隔指令を符号化するための鍵の各組が移動標的観測衛星に関連し、第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための各組の各鍵が第２の上りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
−移動衛星の遠隔指令データ用の２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュールが、地上管制センタによってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を第３のインタフェースによって受信するとき、第１の上りのレベルにおいて遠隔指令データを復号するための鍵及び／又は第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される。
−中継プラットフォームが、メモリ内に記憶されている観測データを変調するように、及び中継プラットフォームを静止衛星に直接リンクする第５の無線宇宙アップリンク上で第５の伝送アンテナを介して第５の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で前述の変調データを伝送するように構成される第５の伝送インタフェースを更に含み、メモリは公称モードにおける宛先ポートと見なされる第２の伝送インタフェースではなく、第５の伝送インタフェース上で専用コマンドを送信することによって地上から制御されるやり方で遠隔計測データをルートするように構成される。
【００１６】
本発明は、少なくとも１つの非静止移動観測衛星と、少なくとも１つの観測衛星によって高スループットで伝送される観測データを受信するための少なくとも１つの標的地上局と、雲よりも高い高度を移動する航空機と、航空機上に設置され、少なくとも１つの観測衛星とデータを受信するための少なくとも２つの標的地上局との間で観測データ又は遠隔計測データを伝送するための中継器として機能する通信中継プラットフォームとを含む宇宙システムにも関し、通信中継プラットフォームは上記の特徴に従って定められ、航空機はドローン、操縦可能な成層圏バルーン、又は飛行機で構成されるグループ内に含まれる。
【００１７】
特定の実施形態によれば、この宇宙システムは、静止衛星と、静止宇宙ダウンリンクによって前述の静止衛星に接続される少なくとも１つの遠隔及びオフセット地上局とを更に含み、中継プラットフォームは、メモリ内に記憶されている観測データを変調するように、及び中継プラットフォームを静止衛星に直接リンクする第５の無線宇宙アップリンク上で第５の伝送アンテナを介して第５の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で前述の変調データを伝送するように構成される第５の伝送インタフェースを含み、メモリは公称モードにおける宛先ポートと見なされる第２の伝送インタフェースではなく、第５の伝送インタフェース上で専用コマンドを送信することによって地上から制御されるやり方で遠隔計測データをルートするように構成される。
【００１８】
本発明は以下の幾つかの実施形態の説明を読むことでより明確に理解され、これらの実施形態は添付図面に関して単に非限定的な例として示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】雲の上を操縦される航空機上に設置される中継プラットフォームを使用する、本発明による宇宙システムの全体図である。
【図２】本発明の中継プラットフォームの全体的なアーキテクチャ、及び図１の宇宙観測システムの他の要素に対するかかる中継プラットフォームの主なインタフェースの図である。
【図３】移動観測衛星からの下りの遠隔計測データの保護に関するセキュリティ機能を最適な方法で統合する、図２の全体的なアーキテクチャから導出される本発明による中継プラットフォームの第１の実施形態の図である。
【図４】移動観測衛星の上りの遠隔指令の保護に関するセキュリティ機能も追加で統合する、図３の第１の実施形態から導出される本発明による中継プラットフォームの第２の実施形態の図である。
【図５】セキュリティ機能を統合し図４の中継プラットフォームの第２の実施形態に対応する、図１の宇宙観測システムの通信アーキテクチャの全体図であり、中継プラットフォームは移動観測衛星の遠隔計測データ及び遠隔指令のセキュリティ保護を統合し、地上管制センタから観測衛星の遠隔指令を直接受信する。
【図６】雲の上を操縦される航空機上に設置される中継プラットフォームを主に使用し、第２の中継器として静止衛星を追加で使用する、図１の宇宙システムの特定の実施形態の図である。
【図７】本発明の中継プラットフォームのアーキテクチャ、及び図６の宇宙観測システムの他の要素に対するかかる中継プラットフォームの主なインタフェースの図である。
【図８】下りの観測遠隔計測データの保護に関するセキュリティ機能及び移動観測衛星の上りの遠隔指令の保護に関するセキュリティ機能の両方を中継プラットフォームが最適な方法で統合する、図６の宇宙観測システムの第１の通信アーキテクチャの図である。
【図９】中継プラットフォームが移動観測衛星の遠隔計測データのセキュリティ保護だけを統合し、観測衛星の遠隔指令データのセキュリティ保護に関してトランスペアレントな中継器としてのみ機能する、図６の宇宙観測システムの第２の通信アーキテクチャの図である。
【図１０】中継プラットフォームが移動観測衛星の遠隔計測データのセキュリティ保護だけを統合し、地上管制センタから移動観測衛星への遠隔指令データの伝送に関与しない、図６の宇宙観測システムの第３の通信アーキテクチャの図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
概して、本発明による衛星観測システムは、雲の上を移動する航空機、例えばドローンや成層圏バルーン上に設置され、移動衛星から地上に遠隔計測データをダウンリンクするための容量を増やすことを可能にする高高度通信中継プラットフォームを使用する。
【００２１】
中継プラットフォームは、
−観測衛星と中継プラットフォームとの間のダウンリンクのスループットと同一のスループットによって、
−又は移動観測衛星の軌道のジオメトリによって可能にされ、アイドル期間によって隔てられる短いダウンロード窓を含意する、中継プラットフォーム上のバッファメモリによる更に小さいスループットによって
航空機にとって永続的に可視の少なくとも１つの標的地上局にデータを直接中継するように構成される。
【００２２】
その結果は潜在的なスループットにおける、従って観測サービス、例えば画像データや他の観測データ（レーダや無線周波数ＲＦ等）における１５０％程度、及び１０００％を超え得る増加である。
【００２３】
更にこの中継プラットフォームは、複数の衛星からのデータが複数の地上局に伝送される脈絡に関して使用することができる。
【００２４】
第１の技術的問題、即ち衛星観測システム内にセキュリティ機能を統合するための、単純化され且つ複数の衛星及び／又は受信地上局の集まりが関与するときの伝送に適合するアーキテクチャを提供する問題を解決する本発明の基本概念は、セキュリティ機能の統合を最大化すること及び通信中継プラットフォーム内の宇宙観測システムのセキュアリンクを管理することに基づく。
【００２５】
図１及び本発明の一実施形態によれば、宇宙観測システム２が、
−少なくとも１つの非静止移動観測衛星、この事例では２つの観測衛星４及び６と、
−少なくとも１つの観測衛星４、６によって高スループットで伝送される観測データを受信するための少なくとも２つの標的地上局１２、１４、１６と、
−航空機３４上に設置され、少なくとも１つの移動観測衛星４、６と観測データを受信するための標的地上局１２、１４、１６との間で、本明細書では観測遠隔計測データとも呼ぶ観測データを伝送するための中継器として機能する通信中継プラットフォーム３２と、
−中継プラットフォーム３２を搬送する航空機３４と、
−中継プラットフォーム３２を制御するための第１の管制センタ４６と、
−移動観測衛星４、６を制御するための第２の管制センタ４８と
を含む。
【００２６】
航空機３４はドローン、操縦可能な成層圏バルーン、又は飛行機で構成されるグループ内に含まれる。この場合、図１では図示の航空機３４が操縦可能な成層圏バルーンである。
【００２７】
航空機３４は大気中の水雲の上を移動するように構成され操縦され、それにより観測衛星４、６から航空機３４への宇宙ダウンリンク、及び必要であれば中継プラットフォーム３２から観測衛星４、６へのアップリンクを例えば光学帯域や高周波無線帯域ＲＦによって確立できるようになる。
【００２８】
航空機３４は、「ローカル局」と呼ばれる標的の且つ受信側の地上局１２、１４、１６にできるだけ近く且つ地上局１２、１４、１６の光学的可視性の範囲内に位置し、大気中の雲等のあり得る大気中要素によって引き起こされる減衰を回避するように雲の上を操縦される。
【００２９】
概して、放射に対する遮蔽を形成する大気中要素は主に水雲だが、地球の関与する地域に応じて、砂嵐や大気汚染物質によって形成される雲とすることもできる。
【００３０】
図２、及び本発明による中継プラットフォームのアーキテクチャの全体的な例によれば、図１の通信中継プラットフォーム３２は雲の上を移動するように操縦される航空機３４上に設置されるように構成され、航空機３４が移動している環境に関連する環境条件、例えば成層圏バルーンの場合は成層圏をサポートするように構成される。
【００３１】
中継プラットフォーム３２は、１つ又は複数の非静止移動観測衛星、この事例では移動観測衛星４及び６と、前述のデータを受信するための少なくとも１つの標的地上局、この事例では標的地上局１２、１４、１６との間で観測データ又は遠隔計測宇宙データを高スループットで伝送するための中継器として機能するように構成され、伝送は１つ又は複数の移動観測衛星４、６が航空機３４にとって可視であるとき１つ又は複数の所定の可視性ウィンドウ内で行われる。
【００３２】
通信中継プラットフォーム３２は、第１の受信アンテナ１０２、第１の受信インタフェース１０４、バッファメモリ１０６、第２の伝送インタフェース１０８、及び第２の伝送アンテナ１１０を含む。
【００３３】
第１の受信アンテナ１０２は、少なくとも１つの移動観測衛星を中継プラットフォーム３２にリンクする第１の無線宇宙ダウンリンク１２２上で伝送される観測データを第１の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で受信するように構成される。
【００３４】
第１の受信アンテナ１０２に接続される第１の受信インタフェース１０４は、第１のアンテナ１０２によって受信される遠隔計測データを復調し、それをメモリ１０６内に保存するように構成される。
【００３５】
第２の伝送インタフェース１０８は、メモリ１０６内に記憶されている観測データ又は遠隔計測データを変調し、中継プラットフォーム３２を少なくとも１つのローカル標的地上局、この事例ではローカル標的地上局１２、１４、及び１６に直接リンクする「ローカル」な第２の無線空中ダウンリンク１２８上で第２の伝送アンテナ１１０を介して第２の無線周波数帯域内で前述の変調済み遠隔計測データを伝送するように構成される。
【００３６】
第１の無線宇宙リンク１２２の第１の周波数帯域は光周波数帯域又は無線周波数帯域であり、且つ／又は第２の空中リンク１２８の第２の周波数帯域は無線周波数帯域である。
【００３７】
図２によれば、中継プラットフォーム３２は、中継プラットフォーム３２の地上管制センタ４６によって生成され第３の専用リンク１５２上で伝送される中継プラットフォーム３２のセキュリティ保護された遠隔指令データを第３の受信アンテナ１４４を介して受信し、復調するように構成される第３の受信インタフェース１４２も含む。
【００３８】
図３、及びセキュリティ機能を統合する中継プラットフォーム３２の第１の特定の実施形態２０２によれば、中継プラットフォーム２０２は、少なくとも１つの移動衛星、この事例では移動衛星４及び６から１つ又は複数の標的地上局に返される観測データ又は遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４を含む。
【００３９】
第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４は、
−移動観測衛星４、６及び対応する受信遠隔計測データごとに、前述の移動衛星に及び第１の下りのレベルの遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する第１の下りのレベルの遠隔計測データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、第１の宇宙ダウンリンク１２２上で前述の移動観測衛星によって符号化され伝送され、第１のインタフェース１０４によって復調される前述の遠隔計測データを第１の下りのレベルにおいて復号することであって、前述のアクティブ符号化／復号鍵のインデックスは前述の符号化済み遠隔計測データと共に伝送され、前述の移動衛星に及び前述のアクティブ復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
−標的地上局１２、１４、１６、及び第１の下りのレベルにおいて復号され且つ１つ又は複数の観測衛星４、６から生じる標的地上局１２、１４、１６を対象とする対応する遠隔計測データごとに、前述の標的地上局に関連する第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって前述の復号された遠隔計測データを第２の下りのレベルにおいて符号化すること、並びに前述の標的地上局に及び前述のアクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスを第２のレベルの前述の符号化データに付加すること
を行うように構成される。
【００４０】
第１の下りのレベル及び第２の下りのレベルそれぞれに関する復号鍵及び符号化鍵の組、並びに関連する第１のレベル及び第２のレベルの遠隔計測データ用の鍵のインデックスの組は、第１の地上管制センタ４６から生じるセキュリティ保護された遠隔指令用の第３の専用リンク１５２の第３の受信インタフェース１４２によって２レベル復号／符号化手段２０４内に予めロードされていることに留意すべきである。鍵の活性化は、アクティブ鍵のインデックスの遠隔指令によってこれらの鍵の組の中で実施される。
【００４１】
移動衛星４、６から標的地上局１２、１４、１６に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４は、下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュール２１２と、第１の宇宙ダウンリンク１２２上で伝送され第１のインタフェース１０４によって復調される遠隔計測データを第１の下りのレベルにおいて復号するための第２のモジュール２１４と、第１の下りのレベルにおいて復号された遠隔計測データを第２の下りのレベルにおいて符号化するための第３のモジュール２１６とを含む。
【００４２】
遠隔計測データ用の下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュール２１２は、
−第１の下りのレベルの遠隔計測データを復号するための１組又は複数組の鍵の第１のグループを最初に受信し、
−第２の下りのレベルの遠隔計測データを符号化するための１組又は複数組の鍵の第２のグループを最初に受信する
ように構成される。
【００４３】
第１の下りのレベルに関する遠隔計測データを復号するための鍵の各組が移動観測衛星に関連し、第１の下りのレベルにおいて遠隔計測データを復号するための各組の各鍵が第１の下りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
【００４４】
第２の下りのレベルに関する遠隔計測データを符号化するための鍵の各組が標的地上局に関連し、第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための各組の各鍵が第２の下りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
【００４５】
遠隔計測データ用の下りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第１のモジュール２１２は、第１の地上管制センタ４６によってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を第３のインタフェース１４２によって受信するとき、第１の下りのレベルにおいて遠隔計測データを復号するための鍵及び／又は第２の下りのレベルにおいて遠隔計測データを符号化するための鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される。
【００４６】
図３によれば、第１の受信アンテナ１０２、第１の受信インタフェース１０４、及びメモリ１０６が、第１の下りのレベルにおいて符号化され第１の宇宙ダウンリンク１２２上で１つ又は複数の非静止移動観測衛星、この事例では観測衛星４、６によって伝送される観測データ又は遠隔計測データを別々に受信し、復調し、保存するように構成される。
【００４７】
第２の伝送アンテナ１１０及び第２の伝送インタフェース１０８は、第２の無線空中ダウンリンク１２８上で１つ又は複数の標的地上局１２、１４、１６に対し、第２の下りのレベルにおいて符号化される遠隔計測データを変調し伝送するように構成される。
【００４８】
移動衛星４、６から標的地上局１２、１４、１６に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４は、この事例では、所与の移動観測衛星から受信される復号済み遠隔計測データを様々な標的地上局に所定の割当表２２６に従って割り当てるための行列アロケータ２２４を含む。
【００４９】
行列アロケータ２２４は、第１の下りのレベルの第２の復号モジュール２１４と第２の下りのレベルの第３の符号化モジュール２１６との間に直列接続される。
【００５０】
この事例では、割当表２２６が所定の相互接続性を用いて符号化するための２つの行及び５つの列を有する行列であり、かかる相互接続性は観測衛星と標的地上局との間で固定されていてもコマンドに基づいて修正可能でも良く、行のインデックスは観測衛星のレベルｊを符号化し、列のインデックスは標的地上局のレベルｋを符号化する。
【００５１】
第１の改変形態によれば、標的地上局の全てに対する観測衛星から返される全てのデータのブロードキャストを実施することができ、この場合ソートは標的地上局において行われる。
【００５２】
第２の改変形態によれば、遠隔計測データ、例えば画像をかかる標的地上局に割り当てるための命令が与えられ、前述の命令は画像に関連するメタデータ内に含まれ、従って中継プラットフォームによって前述の画像と共に受信される。この形態は、衛星ごとの割当ではなく画像ごとの割当を可能にする。
【００５３】
第２のモジュール２１４及び第３のモジュール２１６は双方向リンクによって第１のモジュール２１２にリンクされ、遠隔指令によって前に受信されたアクティブ符号化／復号鍵の対応する２つのインデックスに応じて、第１の下りのレベルのアクティブ復号鍵及び第２の下りのレベルのアクティブ符号化鍵のために第１のモジュール２１２をそれぞれ探索するように構成される。
【００５４】
メモリ１０６は幾つかの方法に従って管理することができる。
【００５５】
メモリ１０６を管理するための第１の好ましい方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データをメモリ１０６内に符号化形式で記憶し、復号し符号化してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００５６】
メモリ１０６を管理するための第２の方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データをまず復号し、次いでメモリ１０６内に復号形式で記憶し、次いで符号化してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００５７】
メモリ１０６を管理するための第３の方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データを連続して復号し、メモリ１０６内に復号形式で記憶し、次いで第２の下りのレベルにおいて連続して符号化し、メモリ１０６内に符号化形式で記憶してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００５８】
図４、及び中継プラットフォーム３２の第２の特定の実施形態２５２によれば、中継プラットフォーム２５２が中継プラットフォームの第１の実施形態２０２から導出され、同様に番号付けされている同じ構成要素、とりわけ少なくとも１つの移動衛星、この事例では移動衛星４及び６から１つ又は複数の標的地上局に返される遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４を含む。
【００５９】
通信中継プラットフォーム２５２は、第１の地上管制センタ４６から生じるセキュリティ保護された遠隔指令用の第４の専用リンク１５２の第３の受信インタフェース１４２によって受信される移動観測衛星、この事例では観測衛星４、６の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン２５４を更に含む。
【００６０】
移動観測衛星の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン２５４は、
−移動標的観測衛星４、６及び前述の衛星の対応する遠隔指令データごとに、前述の観測衛星に及び第１の上りのレベルの遠隔指令データを符号化／復号するためのアクティブ鍵のインデックスに関連する第１の上りのレベルの遠隔指令データを復号するためのアクティブ鍵を使用することにより、第３のリンク１５２上で第１の地上管制センタ４６によって伝送され第３のインタフェース１４２によって復調される遠隔指令データを第１の上りのレベルにおいて復号することであって、遠隔指令データを符号化／復号するための前述のアクティブ鍵のインデックスは第１の地上管制センタ４６によって符号化済み遠隔指令データと共に伝送され、移動衛星に及び前述のアクティブ復号鍵に一意の方法で関連付けられる、復号すること、次いで
−移動標的観測衛星４、６及び移動標的観測衛星４、６を対象とする復号済み遠隔指令データごとに、第２の上りのレベルの遠隔指令データを符号化するためのアクティブ鍵を使用することによって第１の上りのレベルにおいて復号された遠隔指令データを第２の上りのレベルにおいて符号化することであって、第２の上りのレベルの遠隔指令データを符号化するための鍵は標的観測衛星に関連する、符号化すること、並びに前述の観測衛星に及び第２の上りのレベルの前述のアクティブ符号化鍵に一意の方法で関連付けられる、遠隔指令データを復号するためのアクティブ鍵のインデックスを第２の上りのレベルの前述の符号化済み遠隔指令データに付加すること
を行うように構成される。
【００６１】
第１の上りのレベル及び第２の上りのレベルそれぞれに関する復号鍵及び符号化鍵の組は、第１の地上管制センタ４６から生じるセキュリティ保護された遠隔指令用の第３の専用リンク１５２の第３の受信インタフェース１４２によって上りの２レベル復号／符号化手段２５４内に予めロードされていることに留意すべきである。鍵の活性化は、遠隔指令内に含まれる鍵のインデックスによって実施される。
【００６２】
図４によれば、通信中継プラットフォーム２５２は、少なくとも１つの移動観測衛星の遠隔指令データを変調し、中継プラットフォーム２５２を移動観測衛星４及び６に直接リンクする第４の無線宇宙アップリンク２６０上で第４の伝送アンテナ２５８を介して前述の変調済み遠隔指令データを伝送するように構成される第４の伝送インタフェース２５６も含む。
【００６３】
移動観測衛星４、６の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーン２５４は、上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュール２６２と、第３のリンク１５２上で伝送され第３のインタフェース１４２によって復調される遠隔指令データを第１の上りのレベルにおいて復号するための第５のモジュール２６４と、第１の上りのレベルにおいて復号された遠隔指令データを第２の上りのレベルにおいて符号化するための第６のモジュール２６６とを含む。
【００６４】
移動衛星の遠隔指令用の上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュール２６２は
−第１の上りのレベルの遠隔指令を復号するための１組又は複数組の鍵の第３のグループを最初に受信し、
−第２の上りのレベルの遠隔指令を符号化するための１組又は複数組の鍵の第４のグループを最初に受信する
ように構成される。
【００６５】
第３の地上−中継プラットフォームリンク１５２の符号化が観測衛星と独立であり、衛星による符号化が中継プラットフォームにおいて特徴付けられるように、好ましくは第３のグループは第１の上りのレベルの遠隔指令を復号するための単一組の鍵を含む。この形態は第１のアップリンクのセキュリティ保護の実施をより簡単にし、かかるセキュリティ保護をよりロバストにする。
【００６６】
改変形態として、第３のグループは第１の上りのレベルの遠隔指令を復号するための数組の鍵を含む。この場合、第１の上りのレベルに関する遠隔指令を復号するための鍵の各組が移動標的観測衛星に好ましくは関連し、第１の上りのレベルにおいて遠隔指令データを復号するための各組の各鍵が、第１の上りのレベルにおける遠隔指令データ用の符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
【００６７】
第２の上りのレベルに関する遠隔指令を符号化するための鍵の各組が移動標的観測衛星に関連し、第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための各組の各鍵が第２の上りのレベルにおける符号化／復号鍵のインデックスによって一意の方法で対にされ識別される。
【００６８】
移動衛星の遠隔指令データ用の上りの２レベル符号化／復号鍵を管理するための第４のモジュール２６２は、第１の地上管制センタ４６によってセキュリティ保護され送信される専用遠隔指令を第３のインタフェース１５２によって受信するとき、第１の上りのレベルにおいて遠隔指令データを復号するための鍵及び／又は第２の上りのレベルにおいて遠隔指令データを符号化するための鍵の一部若しくは全ての修正を実行するように構成される。
【００６９】
第５のモジュール２６４及び第６のモジュール２６６は双方向リンクによって第４のモジュール２６２にリンクされ、遠隔指令によって前に受信されたアクティブ符号化／復号鍵の対応する２つのインデックスに応じて、第１の上りのレベルのアクティブ復号鍵及び第２の上りのレベルのアクティブ符号化鍵のために第４のモジュール２６２をそれぞれ探索するように構成される。
【００７０】
メモリ１０６は幾つかの方法に従って管理することができる。
【００７１】
メモリ１０６を管理するための第１の好ましい方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データをメモリ１０６内に符号化形式で記憶し、復号し符号化してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００７２】
メモリ１０６を管理するための第２の方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データをまず復号し、次いでメモリ１０６内に復号形式で記憶し、次いで符号化してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００７３】
メモリ１０６を管理するための第３の方法によれば、観測衛星４、６から返される符号化データを連続して復号し、メモリ１０６内に復号形式で記憶し、次いで第２の下りのレベルにおいて連続して符号化し、メモリ１０６内に符号化形式で記憶してから標的地上局１２、１４、１６に送信する。
【００７４】
何れにせよ、第１の上りのレベルにおいて復号される１つ又は複数の移動衛星の遠隔指令データは、第１の下りのレベルの遠隔計測データ用の符号化鍵に関連するインデックス、及び第２の上りのレベルの符号化／復号鍵に関連するインデックスを含む。
【００７５】
鍵が更新される場合にのみ、第１の上りのレベルにおいて復号される移動観測衛星に関連する遠隔指令データは、第１の宇宙ダウンリンクの遠隔計測データを符号化するための鍵、及び第４の宇宙アップリンクの遠隔指令データを復号するための鍵を含む。
【００７６】
特定の改変形態として、中継プラットフォームの第３の実施形態が第１の実施形態３０２から導出される。この中継プラットフォームの第３の実施形態は図３に示す遠隔計測データ用の第１の下りの２レベル復号／符号化チェーン２０４を含むが、移動観測衛星の遠隔指令データ用の第２の上りの２レベル復号／符号化チェーンは備えない。
【００７７】
従って、ドローン、操縦可能な成層圏バルーン、及び飛行機から選択される航空機上に設置される通信中継プラットフォームを使用することは、様々な移動観測衛星及び標的地上局が使用するルーティング及びデータの符号化／復号の管理の機能を移し、符号化及び／又は復号鍵並びに復号／符号化機能の管理を中継プラットフォーム上にもたらすことにより、観測データのセキュリティを保護するための特定の解決策に寄与することができる。
【００７８】
従って、通信中継プラットフォームにおいて統合されるセキュリティ機能は、複数の衛星及び／又は標的地上局の集まりが関与する場合に伝送のセキュリティ管理を単純化するのを助ける。
【００７９】
鍵の管理、移動衛星からの遠隔計測データの復号／符号化、及び必要であれば移動衛星の遠隔指令に関するセキュリティ機能は、
−衛星の鍵の管理を単純化し、移動衛星を管理する複雑さを航空機に移すこと、及び衛星／地上リンクを管理する複雑さを地上−ドローン制御セグメントのリンクに移すこと、
−幾つかの移動観測衛星のセキュリティを中継プラットフォームから管理すること、
−異なる鍵を有する数人の利用者に対する、単一の鍵を使って符号化形式でダウンリンクされる所与の衛星からのデータ配信を中継プラットフォーム上で管理すること
を可能にする。
【００８０】
図５、及び図１の観測システム２の通信アーキテクチャ３０２によれば、観測システムの通信システム３０２は図４の第２の実施形態による中継プラットフォーム２５２を使用し、中継プラットフォーム２５２は観測衛星４、６の遠隔計測データ及び遠隔指令データのセキュリティを保護する機能を高度に統合する。
【００８１】
このアーキテクチャでは、観測衛星からローカル標的局１２、１４、１６にセキュリティ保護された遠隔計測データをダウンリンクすることが、第１のレベルの遠隔計測データ用のダウンリンク１２２−１又は１２２−２と、リンク１１０−１、１１０−２、及び１１０−３から選択される第２のレベルの遠隔計測データ用のダウンリンクとを必要に応じて組み合わせる２レベルリンクによって行われる。
【００８２】
このアーキテクチャでは、第１の地上管制センタ４６から観測衛星４、６に観測衛星のセキュリティ保護された遠隔指令をアップリンクすることが、第１のレベルの第１のアップリンク１５２と、第２のレベルの遠隔指令用の２レベルアップリンクのリンク２６０−１又は２６０−２とを必要に応じて組み合わせる２レベルリンクによって中継プラットフォーム２５２を介して行われる。
【００８３】
図６、及び図１の宇宙観測システム２の改変形態３１２によれば、宇宙観測システム３１２が宇宙観測システムと同じ要素を含み、
−少なくとも１つの観測衛星４、６によって高スループットで伝送される観測データを受信するための少なくとも１つの「遠隔又はオフセット」標的地上局３１８、３２０、
−少なくとも１つの移動観測衛星４、６と少なくとも１つの「遠隔又はオフセット」標的及び受信地上局３１８、３２０との間で観測データを再伝送するための中継器として機能する静止通信衛星３４２
を追加で含む。
【００８４】
遠隔及びオフセット標的地上局３１８、３２０は、ローカル標的地上局１２、１４、１６からの距離、航空機の飛行高度、及び地球の球状の性質により中継プラットフォーム３３２から光学的に不可視だが、静止衛星３４２からは光学的に且つ無線によって可視である。静止衛星３４２から直接アクセス可能な「遠隔又はオフセット」標的地上局と呼ぶこれらの標的地上局３１８、３２０は、遠隔又はオフセット標的地上局の第２の「遠隔」グループを形成する。
【００８５】
標的地上局３１８、３２０はローカル標的地上局１２、１４、１６と同じ機能、具体的には鍵及びそれらに固有の関連インデックスによる復号を実行する。
【００８６】
セキュリティの管理、即ち鍵をロードすること及びアクティブ鍵のインデックスを伝送することは全ての局１２、１４、１８、３１８、３２０で同じであることに更に留意すべきである。
【００８７】
遠隔及びオフセット標的地上局３１８、３２０のうち、少なくとも１つのオフセット標的地上局、例えば地上局３２０が、対応するローカルリンクが使用できない場合にローカル標的地上局を対象とする遠隔計測データを受信し、所望の受け手に前述の遠隔計測データを再伝送するように構成される転送地上局として機能することができる。
【００８８】
中継プラットフォーム３２が、前述のプラットフォーム３２と同じ機能及び追加機能を有する中継プラットフォーム３３２によって置換されている点で、宇宙観測システム３１２は宇宙観測システム２と異なる。
【００８９】
図７によれば、中継プラットフォーム３３２は、１つ又は複数の非静止移動観測衛星、この事例では移動観測衛星４及び６と、前述のデータを受信するための少なくとも１つの標的地上局、この事例では標的地上局１２、１４、１６、３１８、３２０との間で観測データ又は遠隔計測宇宙データを高スループットで伝送するための第１の中継器として機能するように構成され、伝送は１つ又は複数の移動観測衛星４、６が航空機３４にとって可視であるとき１つ又は複数の所定の可視性ウィンドウ内で行われる。
【００９０】
中継プラットフォーム３３２は、第５の伝送インタフェース３６２及び第５の伝送アンテナ３６４を含む。
【００９１】
第５の伝送インタフェース３６２は、メモリ１０６内に記憶されている観測データ又は遠隔計測データを変調し、中継プラットフォーム３３２を静止衛星３４２に直接リンクする「オフセット」された第５の無線宇宙アップリンク３７２上で第５の伝送アンテナ３６４を介して第５の光周波数帯域又は無線周波数帯域内で前述の変調済み遠隔計測データを伝送するように構成され、前述の静止衛星３４２は観測衛星４、６の遠隔計測データに関する第２の通信中継器を形成する。
【００９２】
通信中継プラットフォーム３３２は、符号化データを地上に送信する前に符号化データ用のルーティングコマンド３７６を受信するように構成され、コマンドは第１の管制局４６によって生成され伝送される。
【００９３】
第２のローカルダウンリンク１２８上の伝送が十分なスループットを可能にする公称モードでは、第２のインタフェース１０８が活性化され、観測遠隔計測データがメモリ１０６によって前述の第２のインタフェース１０８及びローカル受信局にルートされる。
【００９４】
第２のローカルダウンリンク１２８上の伝送が十分なスループットを可能にしない制御又はバックアップモードでは、バックアップモードルーティングコマンド３７６が第１の管制局４６によって送信され、中継プラットフォーム３３２によって受信された後、第５のインタフェース２６２が活性化され、観測遠隔計測データがメモリ１０６によって前述の第５のインタフェース３６２並びに遠隔及びオフセット受信局３１８、３２０にルートされる。バックアップモードから公称モードへのシフトは、第１の管制局４６によって公称モードルーティングコマンド３７６を送信すること及び中継プラットフォーム３３２によって前述のコマンドを受信することによって実施される。
【００９５】
図８、及び図６の観測システム３１２の第１の通信アーキテクチャ４０２によれば、観測システム３１２の通信システム４０２が中継プラットフォーム３３２のバージョン３３２−１を使用し、バージョン３３２−１は観測衛星４、６の遠隔計測データ及び遠隔指令データのセキュリティを保護する機能を図４の中継プラットフォーム２５２と同じやり方で高度に統合する。
【００９６】
このアーキテクチャでは、観測衛星からローカル標的局１２、１４、１６にセキュリティ保護された遠隔計測データをダウンリンクすることが、第１のレベルの遠隔計測データ用のダウンリンク１２２−１又は１２２−２と、リンク１１０−１、１１０−２、及び１１０−３から選択される第２のレベルの遠隔計測データ用のダウンリンクとを必要に応じて組み合わせる２レベルリンクによって中継プラットフォーム３３２−１の下で名目上行われる。
【００９７】
バックアップモードでは、例えば移動観測衛星６からローカル標的地上局１２に符号化済み遠隔計測データをダウンリンクすることが、一連の符号化リンク１２２−２、１３２、静止衛星３４２とオフセット転送地上局２０との間のリンク４０４、オフセット転送地上局２０と地上管制センタ４６との間の第１の戻りリンク４０６、及び地上管制センタ４６と標的地上局１２との間の第２の戻りリンク４０８−２によって行われ、遠隔計測データの第２のレベルの符号化はローカル標的地上局１２においてトランスペアレントな方法で報告される。
【００９８】
静止衛星によるバックアップモードは中継プラットフォームの可視性の範囲外にある地上局３１８や３２０等の地上局に適用可能だが、この選択が環境条件によって制約されることなしに、衛星の可視性の中にある任意の局にも適用できることに留意すべきである。
【００９９】
公称モードでは、観測衛星からオフセット標的局３１８、３２０にセキュリティ保護された遠隔計測データをダウンリンクすることが、第１のレベルの遠隔計測データ用のダウンリンク１２２−１又は１２２−２と、リンク１３２及び４０４を含む第１の複合リンク並びにリンク１３２及び静止衛星４２と遠隔標的地上局１８との間の第２のリンクを含む第２の複合リンク４１４から選ばれる、第２のレベルの符号化済み遠隔計測データ用のダウンリンクとを必要に応じて組み合わせる２レベル符号化リンクによって行われる。
【０１００】
このアーキテクチャでは、地上管制センタ４６から観測衛星４、６に観測衛星のセキュリティ保護された遠隔指令をアップリンクすることが、第１のレベルの第１のアップリンク１５２と、第２のレベルの遠隔指令用の２レベルアップリンクのアップリンク２６０−１又は２６０−２とを必要に応じて組み合わせる２レベルリンクによって中継プラットフォーム３３２−１を介して行われる。
【０１０１】
図９、及び図６の観測システム３１２の第２の通信アーキテクチャ４３２によれば、通信システム４３２が中継プラットフォーム３３２のバージョン３３２−２を使用し、バージョン３３２−２は図３の中継プラットフォーム２０２と同じやり方で移動観測衛星の遠隔計測データのセキュリティ保護だけを統合し、観測衛星４及び６の遠隔指令データのセキュリティ保護に関してトランスペアレントな中継器としてのみ機能する。
【０１０２】
第２の通信アーキテクチャ４３２は、第１の通信アーキテクチャ４０２と同じリンク及び遠隔計測データ保護要素を含む。
【０１０３】
第２の通信アーキテクチャ４３２は、地上管制センタ４６から観測衛星４、６に観測衛星のセキュリティ保護された遠隔指令をアップリンクすることが、まず静止衛星を介して地上管制センタ４６と静止衛星３４２との間のアップリンク４５２によって、及び静止衛星４５４と中継プラットフォーム３３２−２との間のダウンリンク４５４によって、次いで中継プラットフォーム３３２−２を介して、対応する観測衛星４又は６を対象とするアップリンク２６０−１又はアップリンク２６０−２によって行われる点で第１の通信アーキテクチャ４０２と異なる。
【０１０４】
観測衛星の遠隔指令データは第１の地上管制センタ４６において符号化され、このデータの符号化は静止衛星３４２及び中継プラットフォーム３３２−２を介して観測衛星４及び６においてトランスペアレントな方法で報告される。
【０１０５】
図１０、及び図６の観測システム３１２の第３の通信アーキテクチャ４６２によれば、通信システム４６２が中継プラットフォーム３３２のバージョン３３２−３を使用し、バージョン３３２−３は図３の中継プラットフォーム２０２と同じやり方で移動観測衛星の遠隔計測データのセキュリティ保護だけを統合し、第１の地上管制センタ４６から又は第２の衛星管制センタ４８から移動観測衛星４及び６への遠隔指令データの伝送には関与しない。
【０１０６】
第３の通信アーキテクチャ４６２は、第１の地上管制センタ４６から又は第２の衛星管制センタ４８から観測衛星４、６に観測衛星４、６のセキュリティ保護された遠隔指令をアップリンクすることが、地上管制センタ４６と対応する観測衛星４又は６との間の遠隔指令用の専用宇宙アップリンク４８０−１又は４８０−２によって直接行われる点で第１の通信アーキテクチャ４０２及び第２の通信アーキテクチャ４３２と異なる。
【０１０７】
概して、図６のプラットフォームを使用する図１の観測システムにより観測衛星の観測遠隔計測データ及び遠隔指令を保護するための方法の実装は、鍵を初期設定する又は鍵を新しくする段階中に実行される符号化／復号鍵の組をロードするステップと、アクティブ鍵のインデックスを伝送するステップとを含む。
【０１０８】
観測衛星と中継プラットフォームとの間の、及び中継プラットフォームと標的地上局との間の２レベルの符号化は必要に応じて以下を実施することを可能にする：
−観測衛星と標的地上局との間で遠隔計測データを分割又は再分配することであって、全ての組合せがアプリオリに可能（ａ  ｐｒｉｏｒｉ，ｐｏｓｓｉｂｌｅ）であり、個々のリンクが明確に符号化される、分割又は再分配すること。
−地上−中継プラットフォームの伝送の複雑さ及びそのセキュリティ保護の複雑さを低減する効果を有する、様々な観測衛星へのアップリンクデータ（ミッションプラン）の割り当てをプラットフォーム上で管理すること。
−観測衛星から地上の様々な受信端末への遠隔計測データのダウンリンキングの割り当てを、そのデータの行列割当によって中継プラットフォーム上で管理することであって、衛星ｊのデータの全て又は一部は標的地上局ｋに伝送可能である、管理すること。このことは、遠隔計測データをブロードキャストする際の完全なモジュラリティを、かかるブロードキャストのセキュリティ保護と組み合わせて可能にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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