JP2010285002A - 運用管制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定常状態における衛星の運用を自動化する運用管制装置を得ること。
【解決手段】衛星１００の運用を自動的に行う運用管制装置３００であって、衛星１００の軌道情報を格納するためのデータベースを備え、衛星１００から受信した衛星軌道位置テレメトリデータおよび衛生姿勢テレメトリデータと、前記軌道情報に基づいて、設定された期間にわたる衛星１００の軌道予測データを定期的に作成する軌道解析部３２０と、前記軌道予測データ、および衛星１００から受信したストアードコマンド管理テレメトリデータに基づいて運用計画を作成し、前記運用計画に含まれるコマンドデータを衛星１００にストアード化する運用計画作成部３３０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、定常状態における衛星の運用を自動化する運用管制装置に関する。

従来、衛星運用者は、衛星を打ち上げてから、静止衛星であれば静止軌道、周回衛星であれば予定の周回軌道へ投入後、衛星を所定の状態に維持するため、地上の運用管制装置で衛星のテレメトリデータをモニタリングし、定期的に軌道制御やレンジング、温度、電力等の制御を行う必要がある。衛星運用者は、地上の運用管制装置で受信されるテレメトリデータを解析し、例えば、軌道制御において、所定の軌道に衛星を維持するように、推薬の噴射量などのパラメータの値を決定し、適切な日時に１つずつコマンドを送信する必要があり、作業負荷が高かった。

衛星の運用は、少人数で多機種を担当することが一般的であり、特に、定常運用時は、人手と時間を割かないことが求められる。そのため、ソフトウェア（Ｓ／Ｗ）により軌道予測データおよび運用計画を作成し、衛星上にコマンドをストアード化する技術が、下記特許文献１において開示されている。衛星上にコマンドをストアード化することで、コマンドが指定日時に予約実行されるようになり、一定期間、衛星の自動運用が可能となる。これにより、衛星運用者が１つ１つコマンドを送信する必要がなくなり、負担が軽減されている。

特開２００４−１６１２０７号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、衛星上のストアードコマンド登録容量は限られており、自動運用期間は限定されている。そのため、衛星運用者は、Ｓ／Ｗを用いて軌道予測データおよび運用計画を作成した後、定期的にコマンドをストアード化しなければならない、という問題があった。

また、Ｓ／Ｗを用いて作成した運用計画に含まれるコマンドの容量が登録容量を超える場合、衛星運用者は、運用計画の期間を短縮して登録容量を減らす、または、複数のコマンドと同価のコマンドを別途作成して登録容量を減らす、などの対策を講じなければならない、という問題があった。

たとえば、運用計画の期間を短縮する場合、衛星運用者が軌道予測データおよび運用計画を作成し、コマンドをストアード化する作業の頻度が増加する。また、同価のコマンドを別途作成する場合、衛星運用者が技術者にコマンドの作成を依頼する必要があり、対策完了までに時間を要することになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、定常状態における衛星の運用を自動化することが可能な運用管制装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、衛星の運用を自動的に行う運用管制装置であって、衛星の軌道情報を格納するためのデータベースを備え、衛星から受信した衛星軌道位置テレメトリデータおよび衛星姿勢テレメトリデータと、前記軌道情報に基づいて、設定された期間にわたる衛星の軌道予測データを定期的に作成する軌道解析手段と、前記軌道予測データ、および衛星から受信したストアードコマンド管理テレメトリデータに基づいて運用計画を作成し、前記運用計画に含まれるコマンドデータを衛星にストアード化する運用計画作成手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、定常状態において衛星の運用を自動化できる、という効果を奏する。

図１は、衛星運用管制システムの構成例を示す図である。 図２は、各装置間のデータの流れを示す図である。 図３は、運用管制装置の構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかる運用管制装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、運用管制装置を含む衛星運用管制システムの構成例を示す図である。衛星運用管制システムは、衛星１００と、地上送受信装置２００と、運用管制装置３００と、表示部４００と、から構成される。衛星１００は、衛星運用管制システムにおける管制対象である。地上送受信装置２００は、衛星１００と運用管制装置３００との間のデータを中継する。運用管制装置３００は、地上から衛星１００を運用し管制する装置である。表示部４００は、衛星運用者に対して衛星１００の状態等を表示する表示部である。

また、衛星１００は、衛星データ処理部１１０を備え、地上送受信装置２００は、データ送受信部２１０を備え、運用管制装置３００は、運用管制装置データ処理部３１０と、軌道解析部３２０と、運用計画作成部３３０と、を備える。衛星データ処理部１１０は、地上送受信装置２００のデータ送受信部２１０との間でデータの送受信を行う。データ送受信部２１０は、衛星１００の衛星データ処理部１１０と運用管制装置３００の運用管制装置データ処理部３１０との間のデータを中継する。

運用管制装置データ処理部３１０は、地上送受信装置２００のデータ送受信部２１０との間でデータの送受信を行う。また、データ送受信部２１０から受信したテレメトリデータを軌道解析部３２０および運用計画作成部３３０へ送信し、運用計画作成部３３０からのコマンドデータをデータ送受信部２１０へ送信する。軌道解析部３２０は、衛星１００の軌道解析を行う。運用計画作成部３３０は、衛星１００の運用計画を作成する。軌道解析部３２０および運用計画作成部３３０の詳細な構成、動作については後述する。

図２は、各装置間のデータの流れを示す図である。衛星データ処理部１１０は、コマンド実行部１１１と、ストアードコマンド管理部１１２と、テレメトリ処理部１１３と、を備える。コマンド実行部１１１は、リアルタイムコマンドデータを即時実行する。ストアードコマンド管理部１１２は、ストアードコマンドデータが指定日時にコマンド実行部１１１で実行されるように、ストアードコマンドデータを一時蓄積し管理する。また、ストアードコマンドの登録状況を示すテレメトリデータをテレメトリ処理部１１３へ送信する。テレメトリ処理部１１３は、衛星１００の状態を示すテレメトリデータを、データ送受信部２１０を経由して運用管制装置データ処理部３１０へ送信する。

運用管制装置データ処理部３１０は、データ送受信部２１０を経由して、コマンドデータを衛星データ処理部１１０へ送信する。このとき、データ送受信部２１０は、リアルタイムコマンドデータをコマンド実行部１１１へ送信し、ストアードコマンドデータをストアードコマンド管理部１１２へ送信する。一方、衛星データ処理部１１０からは、データ送受信部２１０を経由して、テレメトリデータを運用管制装置データ処理部３１０へ送信する。

図３は、運用管制装置３００の構成例を示す図である。軌道解析部３２０は、軌道予測データ作成部３２１と、軌道情報データベース３２２と、軌道予測期間設定部３２３と、を備える。軌道予測データ作成部３２１は、衛星軌道位置テレメトリデータ、衛星姿勢テレメトリデータ、および軌道情報データベース３２２に格納されている軌道情報、に基づいて軌道解析を行い、運用計画の作成に必要な軌道予測データを作成する。軌道情報データベース３２２は、軌道予測データを作成するために必要な軌道情報を格納するためのメモリである。軌道予測期間設定部３２３は、軌道予測データの作成期間の範囲を定める。軌道予測期間は日／週／月／年単位で設定可能とする。

また、運用計画作成部３３０は、計画作成部３３１と、計画可能期間判断部３３２と、運用計画登録部３３３と、を備える。計画作成部３３１は、軌道予測データを処理して運用計画を作成する。計画可能期間判断部３３２は、ストアードコマンド登録容量に基づいて、運用計画期間を決定する。運用計画登録部３３３は、運用計画に含まれるコマンドデータを衛星にストアード化する。

つづいて、運用管制装置３００が、定常状態において衛星１００の運用を自動化して行う処理について説明する。まず、運用管制装置データ処理部３１０が、地上送受信装置２００を経由して衛星１００からテレメトリデータを受信すると、そのうち、衛星軌道位置テレメトリデータおよび衛星姿勢テレメトリデータを軌道解析部３２０へ送信し、ストアードコマンド管理テレメトリデータを運用計画作成部３３０へ送信する。

つぎに、軌道解析部３２０では、軌道予測データ作成部３２１が、運用管制装置データ処理部３１０から受信した衛星軌道位置テレメトリデータ、衛星姿勢テレメトリデータ、および軌道情報データベース３２２に格納されている軌道情報を用いて、軌道予測期間設定部３２３で定められた期間分の軌道予測データを作成する。

つぎに、運用計画作成部３３０では、計画作成部３３１が、軌道予測データ作成部３２１によって作成された軌道予測データに基づいて、運用計画を作成する。そして、計画可能期間判断部３３２が、運用管制装置データ処理部３１０からストアードコマンド管理テレメトリデータを受信し、ストアードコマンド管理テレメトリデータに含まれるストアードコマンド登録容量と、運用計画に含まれるコマンド容量との比較を行う。

比較した結果、ストアードコマンド登録容量に十分な空きがある場合には、計画可能期間判断部３３２は、軌道予測期間設定部３２３に対して期間の延長を指示する。軌道予測期間設定部３２３からの情報に基づいて、軌道予測データ作成部３２１が、延長された追加分の期間の軌道予測データを追加作成する。ストアードコマンド登録容量に十分な空きがある場合とは、例えば、作成された運用計画に含まれるコマンド容量と同量以上の空きが、ストアードコマンド登録容量に認められるときである。追加で軌道予測を行う期間は軌道予測期間設定部３２３に定められた期間と同様とする。

計画作成部３３１は、追加された軌道予測データについて運用計画を追加作成する。再度、計画可能期間判断部３３２で比較を行い、さらに追加を行う必要が無い場合は、運用計画登録部３３３が、運用計画のコマンドデータを、運用管制装置データ処理部３１０およびデータ送受信部２１０を経由して、衛星１００のストアードコマンド管理部１１２にストアード化する。

なお、軌道予測データを追加作成する場合、追加期間は初回の軌道予測期間と同様としているが、これに限定するものではなく、追加予測期間を別途設定してもよい。この場合、軌道予測期間の設定と同様に、日／週／月／年単位で設定可能とする。

一方、比較した結果、ストアードコマンド登録容量が不足する場合には、計画可能期間判断部３３２は、ストアードコマンド登録容量に収まるよう運用計画の期間を短縮し、その後、運用計画登録部３３３が、ストアード化する。なお、運用計画の期間を短縮する場合、衛星１００の動作が完了する単位で運用計画を短縮することとする。衛星１００の動作が完了する単位とは、例えば、軌道制御において、複数のスラスタを噴射するコマンドと噴射を停止するコマンドの両方を実行することである。

また、比較した結果、ストアードコマンド登録容量に十分な空きが認められない場合には、計画可能期間判断部３３２は、運用計画期間の延長、短縮を行うことなく、運用計画登録部３３３が、ストアード化する。ストアードコマンド登録容量に十分な空きが認められない場合とは、比較した結果として、ストアードコマンド登録容量に十分空きが認められる場合、ストアードコマンド登録容量が不足する場合、のどちらにも該当しない場合であり、すなわち、設定された運用計画期間が適当であることを示す。

このように、運用管制装置３００では、地上送受信装置２００経由で衛星１００からのテレメトリデータを運用管制装置データ処理部３１０が受信し、軌道解析部３２０が軌道予測データを作成し、運用計画作成部３３０が運用計画を作成してコマンドのストアード化するまでの処理を、定期的に繰り返すことで、衛星１００の定常運用の自動化が可能となる。定期的に実行する間隔としては、例えば、軌道予測期間設定部３２３で設定した期間と同程度の間隔とすることができる。なお、衛星運用者は、各構成が処理の経過を表示部４００に表示することで、衛星１００の状態を把握することができる。

以上説明したように、本実施の形態では、運用管制装置３００が、衛星１００からのテレメトリデータに基づいて設定された期間分の軌道予測データを作成し、軌道予測データに基づいて運用計画を作成し、運用計画に含まれるコマンドデータを衛星１００にストアード化するまでの作業を定期的に行い、さらに、衛星１００のストアードコマンド登録容量と照合して運用計画期間を自動調整することで衛星１００の定常運用を自動化できることとした。これにより、運用計画期間の短縮による運用者の作業頻度が増すこともなくなり、運用計画に含まれるコマンド数を減らす対策を講じる必要もなくなる。また、少人数で多機種を担当することが一般的な衛星運用者の負荷を軽減することができ、衛星運用者は、運用計画の確認作業を行えばよく、他機種との掛け持ち運用が容易となる。

以上のように、本発明にかかる運用管制装置は、衛星の運用に有用であり、特に、定常状態における運用の自動化に適している。

１００ 衛星
１１０ 衛星データ処理部
１１１ コマンド実行部
１１２ ストアードコマンド管理部
１１３ テレメトリ処理部
２００ 地上送受信装置
２１０ データ送受信部
３００ 運用管制装置
３１０ 運用管制装置データ処理部
３２０ 軌道解析部
３２１ 軌道予測データ作成部
３２２ 軌道情報データベース
３２３ 軌道予測期間設定部
３３０ 運用計画作成部
３３１ 計画作成部
３３２ 計画可能期間判断部
３３３ 運用計画登録部
４００ 表示部

Claims (7)

1. 衛星の運用を自動的に行う運用管制装置であって、
   衛星の軌道情報を格納するためのデータベースを備え、衛星から受信した衛星軌道位置テレメトリデータおよび衛星姿勢テレメトリデータと、前記軌道情報に基づいて、設定された期間にわたる衛星の軌道予測データを定期的に作成する軌道解析手段と、
   前記軌道予測データ、および衛星から受信したストアードコマンド管理テレメトリデータに基づいて運用計画を作成し、前記運用計画に含まれるコマンドデータを衛星にストアード化する運用計画作成手段と、
   を備えることを特徴とする運用管制装置。
2. 前記運用計画作成手段は、
   前記軌道予測データに基づいて期間決定前の運用計画を作成し、当該期間決定前の運用計画に含まれるコマンド容量と、ストアードコマンド管理テレメトリデータで示される衛星のストアードコマンド登録容量とを比較し、その比較結果に基づいて運用計画の期間を決定し、決定した期間にわたる運用計画を作成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の運用管制装置。
3. 前記比較の結果、衛星のストアードコマンド登録容量に十分な空きがあると判断した場合、
   前記運用計画作成手段は、前記軌道解析手段に対して軌道予測データを作成する設定期間を延長するように指示し、
   前記軌道解析手段は、延長して追加された期間にわたる衛星の軌道予測データを追加作成し、
   前記運用計画作成手段は、追加作成された軌道予測データに基づいて追加分の運用計画を作成し、前記期間決定前の運用計画とあわせて運用計画とする、
   ことを特徴とする請求項２に記載の運用管制装置。
4. 前記十分な空きがある場合を、さらに、期間決定前の運用計画に含まれるコマンド容量と同量のコマンドをストアード化できる場合、
   とすることを特徴とする請求項３に記載の運用管制装置。
5. 前記比較の結果、衛星のストアードコマンド登録容量の空きが不足すると判断した場合、
   前記運用計画作成手段は、運用計画のコマンドが衛星にストアード化できる範囲まで運用計画を短縮する、
   ことを特徴とする請求項２、３または４に記載の運用管制装置。
6. 運用計画を短縮する場合、
   前記運用計画作成手段は、衛星の一連の動作を妨げない単位で短縮する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の運用管制装置。
7. 前記軌道解析手段は、
   設定された軌道予測データの作成期間と同一間隔で、定期的に軌道予測データを作成する、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の運用管制装置。

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