СИСТЕМА СВЯЗИ, ОСНОВАННАЯ НА ГРУППИРОВКЕ НИЗКООРБИТАЛЬНЫХ СПУТНИКОВ ЗЕМЛИ И ПОЗВОЛЯЮЩАЯ МНОГОКРАТНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЧАСТОТНЫЙ СПЕКТР ГЕОСТАЦИОНАРНЫХ СПУТНИКОВ

1. Группировка низкоорбитальных спутников, предназначенная для связи, которая включает:
a) некоторое количество спутников, совершающих движение по полярной орбите вокруг Земли;
b) при этом спутники расположены на некотором количестве орбитальных плоскостей, достаточным для того, чтобы обеспечить устойчивую связь по существу в каждой точке на Земле и по существу в любой момент времени; и
c) при этом количество спутников в каждой орбитальной плоскости является достаточным для того, чтобы обеспечить связь в пределах этой орбитальной плоскости;
d) при этом каждый спутник имеет антенну для приема сигнала от земных станций и передачи сигнала на земные станции и при этом антенной спутника можно управлять таким образом, чтобы исключить передачу сигнала на Землю в направлении оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник, в любой точке Земли;
e) при этом плоскость орбиты спутников включает плоскость орбиты, ограничивающую полярную орбиту, проходящую вокруг четырех квадрантов Земли, при этом в спутнике имеется устройство управления наведением и это устройство управления наведением следует алгоритму и направляет излучение спутника в первом квадранте таким образом, чтобы максимально увеличить область покрытия связью и исключить передачу сигнала на Землю по направлению по оси максимума диаграммы направленности антенны наведенной на геостационарный спутник;
f) при этом устройство управления наведением на спутник управляет охватом территории излучением спутника в каждом квадранте плоскости орбиты таким образом, чтобы получить зеркальное отражение территории, охваченной излучением спутника с помощью направленного назад главного лепестка диаграммы направленности, излученного в предыдущем квадранте орбиты спутника;
g) при этом переход из одного квадранта в другой на экваторе включает прекращение передачи спутником сигнала в направлении Земли с тем, чтобы исключить передачу сигнала на Землю в направлении оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник; и
h) при этом передача сигнала между спутниками и земной станцией осуществляется при использовании спектра, который также используют геостационарные спутники связи, выполняющие функции связи в том же районе.
2. Система по п. 1, в которой средством передачи дейтограмм между любым спутником и наземной сетью является непосредственная ретрансляция дейтаграммы на станцию-ретранслятор, расположенную в поле зрения того же спутника.
3. Система по п. 1, в которой средством передачи дейтограмм между любым спутником и наземной сетью является межспутниковый канал связи с одним или более, чем одним другим спутником в указанной группировке, а затем от указанных других спутников на станцию-ретранслятор, при этом эта станция-ретранслятор не находится в поле зрения первого спутника в любой конкретный момент времени.
4. Система по п. 3, в которой указанные спутники содержат переключающее устройство, предназначенное для переключения передачи дейтограмм от одного спутника к другому, при этом переключающее устройство, относящееся к одному спутнику, имеет конфигурацию, позволяющую переадресовывать передачу дейтограмм на переключающее устройство, относящееся к другому спутнику.
5. Система по п. 1, в которой в относящийся к ней земной станции, предназначенной для передачи дейтограмм между земной станцией и спутником, используется всенаправленная антенна.
6. Система по п. 1 в которой в которой в относящийся к ней земной станции, предназначенной для передачи дейтограмм между земной станцией и спутником, используется направленная антенна, которая имеет направленность на север или на юг по отношению к плоскости орбиты группировки спутников.
7. Система по п. 5, в которой антенна является направленной как по углу возвышения, так и по азимуту.
8. Система по п. 1, в которой спутники распределены на достаточном количестве орбитальных плоскостей для того, чтобы обеспечить покрытие связью каждой точки на Земле.
9. Система по п. 1, в которой количество спутников в каждой орбитальной плоскости выбирается из соображений достижения максимальной зоны уверенной передачи и уверенного приема сигнала при заданных высоте орбиты спутника и угловой высоте спутника над горизонтом.
10. Система по п. 1, в которой указанное устройство управления наведением антенны спутника включает механизм управления и в которой механизм управления управляет главным лепестком диаграммы направленности одной или более, чем одной антенны спутника для того, чтобы направлять передачу сигнала от спутника (1) в соответствии с излучением главного лепестка диаграммы направленности в направлении запаздывания, которое происходит с шириной λ запаздывающей части главного лепестка, которая для острого угла γ между горизонтом и вектором в месте расположения на Земле земной станции, работающей с геостационарным спутником и наведенной на геостационарный спутник, и для угла β ширины запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту, определяется из следующего выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где r представляет собой радиус орбиты спутника, где γ представляет собой острый угол между горизонтом и вектором в месте расположения на Земле земной станции, работающей с геостационарным спутником и наведенной на геостационарный спутник, а β представляет собой ширину запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту; и
(2) в соответствии с излучением главного лепестка диаграммы направленности в направлении опережения, которое происходит с шириной ψ опережающей части главного лепестка, которая для данной широты положения спутника на орбите определяется из следующего выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где α представляет собой угловую высоту спутника над горизонтом и где r представляет собой радиус орбиты спутника.
11. Система по п. 10, в которой излучением спутника можно управлять с тем, чтобы получить максимальную область охвата территории связью, и в которой излучением спутника можно управлять с тем, чтобы избежать передачи сигнала на Землю вдоль оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник.
12. Система по п. 1, в которой на спутнике имеется механизм управления, который управляет передатчиком спутника, и при этом указанный механизм управления управляет антенной спутника таким образом, чтобы избежать передачи сигнала на Землю в направлении оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник, в любой точке на Земле, при этом указанный механизм управления имеет конфигурацию, позволяющую выключать передатчик в тех местах, где передача сигнала передатчиком должна совпадать с направлением оси максимума диаграммы направленности наведенной на геостационарный спутник антенны земной станции, работающей с геостационарным спутником.
13. Система по п. 12, в которой каждый спутник имеет конфигурацию, которая позволяет выключать передатчик, который передает сигнал на Землю во время перехода на экваторе из одного квадранта в другой, с тем, чтобы избежать передачи сигнала вдоль оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник.
14. Система по п. 1, в которой низкоорбитальные спутники создают каналы связи и в которой спутник из группировки низкоорбитальных спутников при приближении к оси максимума диаграммы направленности антенны земной станции, работающей с геостационарным спутником, или к запрещенному интервалу углов для защиты связи с геостационарным спутником, которые находятся в плоскости орбиты приближающегося спутника, имеет конфигурацию, позволяющую ему переадресовать функции связи другому спутнику из группировки низкоорбитальных спутников, которые не находятся в области оси максимума диаграммы направленности антенны геостационарного спутника.
15. Система по п. 1, в которой указанная антенна низкоорбитального спутника, предназначенная для приема сигнала с земных станций и передачи сигнала на земные станции, включает антенну с управляемой в реальном времени диаграммой направленности.
16. Система по п. 1, в которой спутник излучает с помощью антенны сигнал, в соответствии с главным лепестком диаграммы направленности, при этом главный лепесток диаграммы направленности имеет направление в сторону опережения и направление в сторону запаздывания относительно движения спутника по орбите.
17. Система по п. 1, в которой спутник излучает с помощью антенны сигнал, в соответствии с главным лепестком диаграммы направленности, при этом главный лепесток диаграммы направленности имеет опережающую часть и запаздывающую часть.
18. Система по п. 16, в которой антенна спутника включает направленную антенну, в которой главный лепесток диаграммы направленности спутника в направлении опережения излучается с шириной ψ направленной вперед части главного лепестка и в которой главный лепесток диаграммы направленности спутника в направлении запаздывания излучается с шириной λ направленной назад части главного лепестка; при этом указанной направленной антенной спутника управляют таким образом, чтобы уменьшать ширину ψ направленной вперед части главного лепестка по мере движения низкоорбитального спутника к предельной широте.
19. Система по п. 18, в которой направленной антенной спутника управляют с тем, чтобы уменьшить ширину ψ опережающей части главного лепестка диаграммы направленности по мере движения низкоорбитального спутника от экватора к предельной широте.
20. Система по п. 18, в которой направленной антенной спутника управляют с тем, чтобы увеличивать ширину λ направленной назад части главного лепестка диаграммы направленности по мере удаления спутника от экватора.
21. Система по п. 18, в которой направленной антенной спутника управляют с тем, чтобы увеличивать ширину λ направленной назад части главного лепестка диаграммы направленности по мере удаления спутника от запрещенного интервала для защиты связи геостационарного спутника с земной станцией.
22. Система по п. 18, в которой направленной антенной спутника управляют с тем, чтобы увеличивать ширину λ направленной назад части главного лепестка диаграммы направленности по мере удаления спутника от оси максимума диаграммы направленности земной станции, работающей с геостационарным спутником.
23. Система по п. 17, в которой опережающая часть предназначенного для связи главного лепестка диаграммы направленности спутника в главном лепестке диаграммы направленности спутника имеет ширину опережающей части, которая регулируется как функция широты положения спутника.
24. Система связи, основанная на использовании группировки низкоорбитальных спутников, включающая:
a) несколько спутников, находящихся на низкой околоземной полярной орбите, и эта полярная орбита охватывает четыре квадранта Земли;
b) оборудование для обработки информации, установленное на каждом спутнике, при этом указанное оборудованием для обработки информации включает процессор и схемы, предназначенные для приема и передачи сигналов между земной станцией и одним или более, чем одним спутником из группировки спутников;
c) при этом каждый спутник имеет по крайней мере одну антенну, предназначенную для приема и передачи сигнала на земные станции; и
d) при этом указанной антенной можно управлять таким образом, чтобы избежать передачи сигнала на землю в направлении оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник, в любой точке на Земле.
25. Система по п. 24, в которой каждый из указанных спутников из группировки спутников имеет механизм управления для управления соответствующими антеннами.
26. Система по п. 25, в которой механизм управления управляет по крайней мере одной антенной и таким образом направляет главный лепесток диаграммы направленности таким образом, чтобы он не создавал помех в направлении оси максимума диаграммы направленности наведенной на геостационарный спутник антенны земной станции, работающей с геостационарным спутником.
27. Система по п. 26, в которой механизм управления управляет одной или более, чем одной антенной таким образом, чтобы образовать главный лепесток диаграммы направленности, который направлен вперед и излучается с некоторой шириной опережающей части, и образовать главный лепесток, который направлен назад и излучается с некоторой шириной запаздывающей части.
28. Система по п. 27, в которой направленный назад главный лепесток диаграммы направленности спутника, излучается с шириной запаздывающей части, которая уменьшается по мере движения спутника вперед по направлению своей орбиты.
29. Система по п. 27, в которой направленный вперед главный лепесток диаграммы направленности спутника излучается с шириной опережающей части, которая увеличивается по мере движения спутника по орбите вперед.
30. Система по п. 28, в которой направленный вперед главный лепесток диаграммы направленности спутника излучается с шириной опережающей части, которая увеличивается по мере движения спутника по орбите вперед.
31. Система по п. 28, в которой направленный назад главный лепесток диаграммы направленности излучается назад с шириной λ запаздывающей части, которая для острого угла γ между горизонтом и вектором в месте расположения на Земле земной станции, работающей с геостационарным спутником и наведенной на геостационарный спутник, и для угла β ширины запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту, определяется из следующего выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где r представляет собой радиус орбиты спутника, где γ представляет собой острый угол между горизонтом и вектором в месте расположения на Земле земной станции, работающей с геостационарным спутником и наведенной на геостационарный спутник, а β представляет собой ширину запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту.
32. Система по п. 29, в которой направленный вперед главный лепесток диаграммы направленности спутника излучается вперед с шириной ψ опережающей части, и в которой для данной широты положения спутника на орбите угол ψ ширины опережающей части главного лепестка определяется из выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где α представляет собой угловую высоту спутника над горизонтом и где r представляет собой радиус орбиты спутника.
33. Система по п. 32, в которой угловая высота спутника над горизонтом состоит из минимального угла между (1) горизонтом и (2) спутником, под которым спутник и земная станция могут поддерживать связь, если смотреть из места расположения этой земной станции.
34. Система по п. 30, в которой направленный назад главный лепесток диаграммы направленности спутника излучается с шириной λ запаздывающей части, при этом для данного положения спутника на орбите по широте угол λ ширины запаздывающей части главного лепестка определяется из выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где r представляет собой радиус орбиты спутника, где γ представляет собой острый угол между горизонтом и вектором в месте расположения на Земле земной станции, работающей с геостационарным спутником и наведенной на геостационарный спутник, а β представляет собой ширину запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту, а направленный вперед главный лепесток диаграммы направленности спутника излучается с шириной ψ опережающей части и при этом для заданного широтного положения спутника на орбите угол ψ ширины опережающей части излученного главного лепестка определяется из выражения:
,
E
L
где r представляет собой радиус Земли, где α представляет собой угловую высоту спутника над горизонтом и где r представляет собой радиус орбиты спутника.
35. Система по п. 27, в которой лепесток диаграммы направленности, создаваемый в направлении опережения, состоит из нескольких боковых лепестков.
36. Система по п. 27, в которой лепесток диаграммы направленности, создаваемый в направлении запаздывания, состоит из нескольких боковых лепестков.
37. Система по п. 27, в которой по крайней мере один из лепестков диаграммы направленности: лепесток в направлении опережения и лепесток в направлении запаздывания, состоит из нескольких боковых лепестков и в которой указанными боковыми лепестками можно управлять, чтобы управлять излучением указанной антенной спутника.
38. Система по п. 27, в которой лепесток диаграммы направленности, создаваемый в направлении опережения, состоит из нескольких боковых лепестков, в которой лепесток диаграммы направленности, создаваемый в направлении запаздывания, состоит из нескольких боковых лепестков и в которой боковыми лепестками можно управлять, чтобы управлять излучением указанной антенной спутника.
39. Система по п. 37, в которой боковым лепестком можно управлять путем регулирования положения антенн, которая создает этот боковой лепесток.
40. Система по п. 37, в которой по крайней мере один из лепестков диаграммы направленности: указанным лепестком в направлении опережения и указанным лепестком в направлении запаздывания, можно управлять, включая или выключая боковой лепесток, входящий в состав соответствующего опережающего лепестка или запаздывающего лепестка.
41. Система по п. 37, в которой указанным опережающим лепестком диаграммы направленности можно управлять, включая или выключая боковой лепесток, входящий в состав опережающего лепестка, и в которой указанным запаздывающим лепестком диаграммы направленности можно управлять, включая или выключая боковой лепесток, входящий в состав запаздывающего лепестка.
42. Система по п. 24, в которой антенна спутника включает узконаправленную антенну, которой можно управлять в реальном масштабе времени.
43. Система по п. 42, в которой управляемая в реальном масштабе времени узконаправленная антенна включает фазированную антенную решетку.
44. Система по п. 42, в которой антенна создает диаграммы направленности в форме, которая состоит из боковых лепестков, имеющих конфигурацию, позволяющую повторно использовать конкретные частоты, повторно использовать поляризацию или учитывать другие элементы орбиты или элементы земной станции.
45. Система по п. 43, в которой антенна создает диаграммы направленности в форме, которая состоит из боковых лепестков, имеющих конфигурацию, позволяющую повторно использовать конкретные частоты, повторно использовать поляризацию или учитывать другие элементы орбиты или элементы земной станции.
46. Система по п. 24, в которой указанная группировка спутников создается таким образом, чтобы по крайней мере один спутник из группировки спутников в любой момент времени находился в поле зрения любой точки Р на Земле.
47. Система по п. 26, в которой главный лепесток диаграммы направленности спутника в направлении опережения излучается с шириной ψ опережающей части; в которой главный лепесток диаграммы направленности спутника в направлении запаздывания излучается с шириной λ запаздывающей части, в которой по крайней мере одна антенна спутника включает направленную антенну, которая излучает лепесток в направлении опережения, и в которой по крайней мере одной направленной антенной, излучающей лепесток в направлении опережения, управляют таким образом, чтобы уменьшать ширину ψ опережающей части лепестка по мере движения низкоорбитального спутника к предельной широте, в которой по крайней мере одна антенна спутника включает направленную антенну, которая излучает лепесток в направлении запаздывания, в которой этой по крайней мере одной направленной антенной спутника, излучающей лепесток в направлении запаздывания управляют таким образом, чтобы увеличивать ширину λ запаздывающей части лепестка по мере движения низкоорбитального спутника к предельной широте.
48. Система по п. 47, в которой каждая направленная антенна имеет связанный с ней передатчик, который создает сигнал для антенны, и в который каждый спутник имеет конфигурацию, позволяющую выключать связанный с антенной передатчик в тех местах, где передача сигнала передатчиком могла бы совпасть с направлением оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник.
49. Система по п. 24, в которой по крайней мере одна антенна, предназначенная для приема сигнала с земных станций и передачи сигнала на земные станции, включает направленную антенну и в которой имеется по крайней мере один передатчик, связанный с этой направленной антенной, который создает сигнал для этой антенны, и в который каждый спутник имеет конфигурацию, позволяющую выключать связанный с антенной передатчик в тех местах, где передача сигнала передатчиком могла бы совпасть с направлением оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник.
50. Система по п. 49, в которой группировка спутников находится в плоскости орбиты, проходящей через четыре квадранта Земли, определяя четыре соответствующих квадранта на плоскости орбиты, и в которой экватор определяет переход между квадрантами в плоскости орбиты.
51. Система по п. 50, в которой каждый спутник имеет конфигурацию, позволяющую выключать передатчик, который передает сигнал на Землю при переходе на экваторе от одного квадранта к другому с тем, чтобы избежать передачи сигнала на Землю по оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник.
52. Система по п. 51, в которой работа в каждом втором, третьем и четвертом квадранте плоскости орбиты является зеркальным отражением работы в первом квадранте, при этом углы, под которыми спутник из находящегося на орбите группировки спутников излучает главный лепесток диаграммы направленности, являются зеркальным отражением углов в каждом последующем квадранте.
53. Система по п. 24, в которой указанные спутники работают, используя тот же самый спектр частот, который используют работающие в том же районе геостационарные спутники связи.
54. Система по п. 52, в которой указанные спутники работают, используя тот же самый спектр частот, который используют работающие в том же районе геостационарные спутники связи.
55. Система по п. 47, в которой ширина ψ опережающей части главного лепестка диаграммы направленности и ширина λ запаздывающей части главного лепестка определяются на предельной широте как функция широты σ для заданного угла β ширины запрещенного интервала вокруг вектора между работающей с геостационарным спутником земной станции и геостационарным спутником, находящимся на угловой высоте γ, и в которой спутник находится на орбите на высоте h и по крайней мере на угловой высоте α над видимым горизонтом.
56. Система по п. 30, в которой каждый спутник включает компьютер, в котором имеется устройство для обработки информации и программное обеспечение, содержащие команды, указывающие компьютеру как управлять главным лепестком диаграммы направленности в направлении опережения и в направлении запаздывания, при этом указанные команды включают команды компьютеру выполнить следующее:
определить ширину ψ опережающей части главного лепестка, отслеживая высоту спутника и координаты положения спутника, при этом ширина ψ опережающей части главного лепестка представляет собой ширину части главного лепестка относительно вектора, который определяется центром Земли и местоположением спутника, которая излучается спутником вперед в направлении движения спутника по орбите;
определить ширину λ запаздывающей части главного лепестка, отслеживая высоту спутника и координаты местоположения спутника, при этом ширина λ запаздывающей части главного лепестка представляет собой ширину части главного лепестка относительно вектора, который определяется центром Земли и местоположением спутника, которая излучается спутником назад в направлении, противоположном движению спутника по орбите;
распознать местоположение земных станций, работающих с геостационарным спутником, которые находятся в области прямой видимости с орбиты спутника; и
управлять шириной ψ опережающей части главного лепестка и шириной λ запаздывающей части главного лепестка с тем, чтобы обеспечить максимальный охват территории связью и исключить передачу сигнала на Землю по оси максимума диаграммы направленности антенны земной станции, работающей с геостационарным спутником.
57. Система по п. 24, в которой низкоорбитальные спутники из группировки спутников распределены по орбитальным плоскостям над поверхностью Земли, в которой низкоорбитальные спутники из этой группировки низкоорбитальных спутников размещены на орбите на таком расстоянии друг от друга, чтобы каждый низкоорбитальный спутник из этой группировки спутников и соседний с ним спутник находились в пределах дальности прямой видимости друг от друга.
58. Система по п. 24, в которой спутники в плоскости орбиты находятся друг от друга на расстоянии прямой видимости, S, разделяющем соседние спутники.
59. Система по п. 57, в которой максимальное расстояние прямой видимости между спутниками из группировки спутников определяется минимальным углом между горизонтом и спутником, под которым этот спутник может поддерживать связь с земной станцией, расположенной в некоторой точке на Земле.
60. Система по п. 59, в которой максимальное расстояние между соседними спутниками определяется углом θ вектора, определяемого соответствующим широтным положением каждого из соответствующих соседних спутников в соответствующей плоскости орбиты, при этом вершина угла находится в центре Земли.
L
L
61. Система по п. 60, в которой указанный угол θ определяется из выражения θ=2ARCSIN(S/2r), где S - расстояние между соседними спутниками, которое можно определить из выражения S=2rSIN(θ/2).
62. Система по п. 57, в которой по крайней мере один первый находящийся на низкой околоземной орбите спутник из группировки спутников находится на достаточной высоте над видимым горизонтом, чтобы находиться в области прямой видимости земной станции, работающей с низкоорбитальными спутниками и принимающей передаваемый группировкой спутников сигнал, и поддерживать надежную связь; при этом в течение периода времени, когда по крайней мере один первый находящийся на низкой околоземной орбите спутник из группировки спутников находится в пределах запрещенного интервала углов вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, по крайней мере один второй низкоорбитальный спутник находится в поле зрения и на достаточно большой высоте над видимым горизонтом и принимает на себя все функции связи с земной станцией от первого низкоорбитального спутника, находящегося в пределах запрещенного интервала углов.
63. Система по п. 60, в которой по крайней мере один второй низкоорбитальный спутник, принимающий на себя функцию связи, принимает на себя функции связи от по крайней мере одного первого спутника до того, как этот первый спутник отключит функцию передачи сигнала у запрещенного интервала углов.
64. Система по п. 63, в которой указанный по крайней мере один первый спутник прекращает передавать сигнал, когда он находится в пределах запрещенного интервала углов, путем отключения одного или более, чем одного бокового лепестка в лепестке диаграммы направленности, предназначенном для передачи сигнала.
65. Система по п. 62, в которой излучение главного лепестка диаграммы направленности в направлении запаздывания может осуществлять связь с земной станцией после того, как опережающая часть главного лепестка минует вектор оси максимума диаграммы направленности.
66. Система по п. 26, в которой плоскость орбиты группировки спутников имеет четыре квадранта, каждый из которых соответствует квадранту Земли, над которым проходит орбита; в которой спутник управляет шириной направленного вперед лепестка диаграммы направленности в излучаемом в направлении опережения лепестке путем изменения угла излучения при движении спутника по орбите в квадранте; в которой направленный назад лепесток диаграммы направленности спутника из группировки спутников в следующем квадранте его орбиты излучается как зеркальное отображение направленного вперед лепестка диаграммы направленности, излучаемого спутником в предыдущем квадранте.
67. Система по п. 66, в которой зеркальное отражение указанного излучения в направлении запаздывания обеспечивает покрытие связью максимальной области позади спутника, когда спутник проходит через квадрант.
68. Система по п. 24, в которой главный лепесток диаграммы направленности, излучаемый низкоорбитальным спутником из группировки спутников, имеет направление, противоположное направлению, в котором геостационарный спутник передавал бы сигнал на ту же земную станцию.
69. Система по п. 24, в которой в тот момент, когда передающий спутник должен будет прекратить передачу сигнала на земную станцию, находящуюся в некоторой точке на Земле для того, чтобы не допустить передачи сигнала вдоль вектора, проходящего по оси максимума диаграммы направленности антенны земной станции, работающей с геостационарным спутником, другой спутник из группировки низкоорбитальных спутников принимает на себя передачу сигнала от передающего сигнал спутника.
70. Система по п. 24, включающая множество земных станций, имеющих конфигурацию, позволяющую принимать сигнал, передаваемый низкоорбитальными спутниками и передавать сигнал на низкоорбитальные спутники, при этом по крайней мере некоторые из этого множества земных станций имеют всенаправленные антенны.
71. Система по п. 24, включающая множество земных станций, имеющих конфигурацию, позволяющую принимать сигнал, передаваемый низкоорбитальными спутниками и передавать сигнал на низкоорбитальные спутники, при этом по крайней мере некоторые из этого множества земных станций имеют направленные антенны.
72. Система по п. 71, в которой указанные направленные антенны имеют направленность на север или на юг, относительно плоскости орбиты группировки спутников.
73. Система по п. 72, в которой указанные направленные на север или на юг антенны являются антеннами с управляемым по углу возвышения и азимуту положением диаграммы направленности.
74. Система по п. 24, в которой указанные спутники работают с использованием спектра, который также используют геостационарные спутники связи в том же районе.
75. Система по п. 24, в которой спутники из группировки спутников размещены на достаточном количестве орбитальных плоскостей для того, чтобы обеспечить устойчивую связь по существу в каждой точке на Земле и по существу в любой момент времени.
76. Система по п. 75, в которой спутники из группировки спутников размещены на множестве орбитальных плоскостей, находящихся друг от друга по долготе через одинаковые угловые интервалы.
77. Система по п. 61, в которой количество спутников, находящихся на одной орбитальной плоскости, определяется расстоянием на орбите между спутниками, которые находятся на высоте h и по крайней мере на угловой высоте α над горизонтом и не нарушают запрещенный угол β вокруг вектора меду земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, находящимся на угловой высоте γ.
78. Система по п. 24, в которой каждый спутник имеет несколько антенн.
79. Система по п. 78, в которой ряд антенн, имеющихся на каждом спутнике, включает антенны, предназначенные для создания каналов дуплексной связи с земными станциями, и антенны для создания межспутниковых каналов связи с другими спутниками.
80. Система по п. 79, в которой каналы дуплексной связи с Землей включают спиральные антенны и в которой антенны межспутниковых каналов связи включают линзовые антенны.
81. Система по п. 24, в которой количество спутников представляет собой минимальное количество спутников и в которой расстояние между спутниками является максимальным расстоянием между спутниками.
82. Система по п. 24, включающая, кроме того, множество земных станций, имеющих по крайней мере одну направленную антенну, при этом наивысший коэффициент усиления антенны достигается при наведении антенны по существу на юг для земной станции, расположенной в южном полушарии, и наивысший коэффициент усиления антенны достигается при наведении антенны по существу на север для земной станции, расположенной в северном полушарии.
83. Система по п. 82, в которой направляющая антенна земной станции ориентирована таким образом, чтобы у нее достигался максимум коэффициента усиления при ее наведении в противоположную от геостационарного спутника сторону, но в направлении низкоорбитального спутника.
84. Способ осуществления связи через спутниковую систему связи, работающую с низкоорбитальными спутниками, которые обеспечивают повторное использование выделенных для повторного использования рабочих частот находящегося на геостационарной орбите спутника связи, при этом способ включает:
a) размещение нескольких низкоорбитальных спутников на нескольких орбитальных плоскостях вокруг Земли; при этом каждый спутник включает оборудование для передачи сигнала в высокочастотном диапазоне с частотами, которые может принять расположенная на Земле земная станция;
b) обеспечение механизма управления, который управляет передачей спутником высокочастотного сигнала;
c) передача сигнала от низкоорбитального спутника на земную станцию;
d) управление передачей сигнала спутника с тем, чтобы не допустить передачи сигнала на Землю по направлению оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник; и
e) при этом передача сигнала от низкоорбитального спутника на земную станцию осуществляется при использовании спектра частот, которым также пользуются геостационарные спутники связи, осуществляющие связь в том же районе.
85. Способ по п. 84, в котором управление передачей сигнала спутника включает управление при помощи механизма управления работой одной или более, чем одной антенны спутника для того, чтобы создать передающий сигнал главный лепесток диаграммы направленности в направлении опережения, излучаемый с некоторой шириной опережающей части главного лепестка, и создать передающий сигнал главный лепесток диаграммы направленности в направлении запаздывания, излучаемый с некоторой шириной запаздывающей части главного лепестка.
86. Способ по п. 85, в котором управление шириной главного лепестка диаграммы направленности включает излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении опережения с шириной ψ опережающей части главного лепестка, и в котором для заданного широтного положения спутника на орбите ширина ψ опережающей части главного лепестка, с которой этот лепесток излучается, определяется из выражения:
,
E
L
где r - радиус Земли, α - угловая высота спутника над горизонтом, a r - радиус орбиты спутника.
87. Способ по п. 85, в котором управление шириной главного лепестка диаграммы направленности включает излучение передающего сигнал главного лепестка в направлении запаздывания с шириной λ запаздывающей части главного лепестка, и в котором для заданного положения спутника на орбите ширина λ запаздывающей части главного лепестка, с которой этот лепесток излучается, определяется выражением:
,
E
L
где r - радиус Земли, r - радиус орбиты спутника, γ - острый угол между горизонтом и вектором в местонахождении точки на Земле, где работающая с геостационарным спутником земная станция наведена на геостационарный спутник, а β - ширина запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту.
88. Способ по п. 85, в котором управление шириной главного лепестка диаграммы направленности включает излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении опережения с шириной ψ опережающей части главного лепестка, и в котором для заданного широтного положения спутника на орбите ширина ψ опережающей части главного лепестка, с которой этот лепесток излучается, определяется из выражения:
,
E
L
где r - радиус Земли, α - угловая высота спутника над горизонтом, a r - радиус орбиты спутника, и в котором управление шириной главного лепестка диаграммы направленности включает излучение передающего сигнал главного лепестка в направлении запаздывания с шириной λ запаздывающей части главного лепестка, и в котором для заданного положения спутника на орбите ширина λ запаздывающей части главного лепестка с которой этот лепесток излучается, определяется выражением:
,
E
L
где r - радиус Земли, r - радиус орбиты спутника, γ - острый угол между горизонтом и вектором в местонахождении точки на Земле, где работающая с геостационарным спутником земная станция наведена на геостационарный спутник, а β - ширина запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту.
89. Низкоорбитальный спутник содержащий:
а) аппаратуру связи, при этом указанная аппаратура связи содержит оборудование для передачи высокочастотного сигнала, с частотами, которые могут быть приняты расположенной на Земле земной станцией, и аппаратуру связи, предназначенную для связи с другими спутниками;
b) механизм управления, включающий компонент для обработки информации и программное обеспечение с командами для управления передачей высокочастотного сигнала от низкоорбитального спутника на земную станцию;
c) передающее устройство для передачи высокочастотного сигнала;
d) по крайней мере одну антенну для излучения высокочастотного сигнала с низкоорбитального спутника;
e) при этом указанный механизм управления управляет передачей сигнала спутника с тем, чтобы не допустить передачи сигнала на землю по оси максимума диаграммы направленности антенны, наведенной на геостационарный спутник; и
f) при этом передача высокочастотного сигнала от низкоорбитального спутника на земную станцию выполняется при использовании спектра частот, который также использует геостационарные спутники связи, осуществляющие связь в том же районе.
90. Спутник по п. 89, в котором механизм управления управляет работой одной или более, чем одной антенны спутника для того, чтобы создать передающий сигнал главный лепесток диаграммы направленности в направлении опережения, излучаемый с некоторой шириной опережающей части главного лепестка, и создать передающий сигнал главный лепесток диаграммы направленности в направлении запаздывания, излучаемый с некоторой шириной запаздывающей части главного лепестка.
91. Спутник по п. 90, в котором механизм управления управляет шириной главного лепестка диаграммы направленности с тем, чтобы излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении опережения происходило с шириной ψ опережающей части главного лепестка и в котором для заданного широтного положения спутника на орбите ширина ψ опережающей части главного лепестка, определяется из выражения:
,
E
L
где r - радиус Земли, α - угловая высота спутника над горизонтом, a r - радиус орбиты спутника.
92. Спутник по п. 90, в котором механизм управления управляет шириной главного лепестка диаграммы направленности с тем, чтобы излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении запаздывания происходило с шириной λ запаздывающей части главного лепестка и в котором для заданного положения спутника на орбите ширина λ запаздывающей части главного лепестка определяется выражением:
,
E
L
где r - радиус Земли, r - радиус орбиты спутника, γ - острый угол между горизонтом и вектором в местонахождении точки на Земле, где работающая с геостационарным спутником земная станция наведена на геостационарный спутник, а β - ширина запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту.
93. Спутник по п. 90, в котором механизм управления управляет шириной главного лепестка диаграммы направленности с тем, чтобы излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении опережения происходило с шириной ψ опережающей части главного лепестка и в котором для заданного широтного положения спутника на орбите ширина ψ опережающей части главного лепестка, определяется из выражения:
,
E
L
где r - радиус Земли, α - угловая высота спутника над горизонтом, a r - радиус орбиты спутника, и в котором механизм управления управляет шириной главного лепестка диаграммы направленности с тем, чтобы излучение передающего сигнала главного лепестка в направлении запаздывания происходило с шириной λ запаздывающей части главного лепестка и в котором для заданного положения спутника на орбите ширина λ запаздывающей части главного лепестка определяется выражением:
,
E
L
где r - радиус Земли, r - радиус орбиты спутника, γ - острый угол между горизонтом и вектором в местонахождении точки на Земле, где работающая с геостационарным спутником земная станция наведена на геостационарный спутник, а β - ширина запрещенного интервала углов для защиты связи с геостационарным спутником вокруг вектора между земной станцией, работающей с геостационарным спутником, и геостационарным спутником, на который она наведена и который находится под углом γ к горизонту.