JP6498351B1 - Observation planning device, observation planning method, and observation planning program - Google Patents
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Abstract
【課題】航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムにおいて、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成可能にする。【解決手段】観測機会特定部22は、観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する。観測計画決定部23は、観測範囲を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。【選択図】図1In an observation system for observing the ground surface or the like by a sensor mounted on a navigation body, an efficient observation plan can be generated when a wide range of observation requests are given. An observation opportunity specifying unit 22 specifies a plurality of orbital paths that can observe an area within the observation range based on an observation range indicated by an observation request and an orbital calendar of a navigation body, and for each specified orbital path. Then, by changing at least one of the scanning direction and the off-nadir angle, one or more observation scenes for observing the region in which the number of observation scenes to be combined is minimized are specified. The observation plan determination unit 23 determines a combination of observation scenes in which the observation range can be observed as an observation plan. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、1機あるいは複数機の人工衛星と航空機といった空間航行体(以下、航行体)に搭載したセンサにより、地表面等の観測を行う観測システムのための観測計画を生成する技術に関する。 The present invention relates to a technique for generating an observation plan for an observation system for observing the ground surface or the like using sensors mounted on a space navigation body (hereinafter referred to as a navigation body) such as one or more artificial satellites and an aircraft.
1機あるいは複数機の人工衛星と航空機といった航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムでは、広範囲の観測要請が与えられた場合、観測の目的及び航行体の性能を考慮した観測計画を生成することが求められる。例えば、複数の航行体が連続して観測範囲付近を通過する際、航行体により観測可能な情報や範囲が異なる場合、どの範囲のどの情報をどの航行体により観測するかを、観測の目的及び航行体の性能に応じて決定することが求められる。 In an observation system that observes the surface of the earth or the like using sensors mounted on one or more satellites and aircraft, considering the purpose of observation and the performance of the navigation object when a wide range of observation requests are given It is required to generate an observation plan. For example, when multiple navigational objects pass through the observation range in succession, if the information and range that can be observed differ depending on the navigational object, which information in which range is to be observed by which navigational object, It is required to decide according to the performance of the navigation body.
このような航行体は、ある定められた軌道を繰り返し飛行することが多い。例えば、高度数百km〜数千km程度の地球周回軌道を飛行する人工衛星は、1日の間に地球を10回以上周回し、その間の地球の自転により、地表面上のあらゆる地点の上空付近を1回以上通過する。ある定められた1周回の軌道を軌道パスという。ある一定期間内、例えば、1週間の観測計画を生成する場合、地表面上のある観測範囲の観測要請が与えられたとしても、その観測範囲を観測可能な軌道パスを、その期間内に何度も通過するので、どの軌道パスで観測するかを決定することが求められる。 Such a navigation body often flies repeatedly in a predetermined orbit. For example, an artificial satellite flying in an orbit around the earth with an altitude of several hundred km to several thousand km orbits the earth more than 10 times during the day, and the earth rotates during that day, so Pass the neighborhood more than once. A predetermined orbit of one round is called an orbit path. When generating an observation plan for a certain period, for example, one week, even if an observation request for a certain observation range on the ground surface is given, what orbital paths can be observed within that period. Since it also passes, it is required to determine which orbital path to observe.
このような航行体に搭載したセンサによる観測では、観測の目的により、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測期間と、オフナディア角範囲と等に制約が設けられる。また、航行体の性能により、動力性能と、分解能と、観測幅と、オフナディア角範囲と、最大連続観測時間と等の制約を受ける。観測の目的を達成し、かつ、航行体の性能により実現可能な観測計画を生成するためには、全ての制約を満足する必要がある。 In such observation with a sensor mounted on a navigation body, restrictions are set on the navigation body type, the observation sensor type, the observation mode type, the observation period, the off-nadir angle range, and the like depending on the purpose of the observation. In addition, the performance of the navigation body is subject to constraints such as power performance, resolution, observation width, off-nadir angle range, and maximum continuous observation time. In order to achieve the objective of observation and generate an observation plan that can be realized by the performance of the navigation vehicle, it is necessary to satisfy all the constraints.
特許文献1には、ある観測要請が与えられた場合に、1機の航行体の観測計画を生成することについて記載がある。特許文献1では、姿勢制御により観測範囲内の1度に観測可能な領域を最大化して、観測計画が生成される。 Patent Document 1 describes generating an observation plan for one aircraft when a certain observation request is given. In Patent Document 1, an observation plan is generated by maximizing an area that can be observed at once within the observation range by posture control.
特許文献2には、ある観測要請が与えられた場合に、1機あるいは複数機の航行体の観測計画を生成することについて記載がある。特許文献2では、航行体の使用率に基づいて複数の観測を複数の衛星に割り付け、観測計画が生成される。 Patent Document 2 describes generating an observation plan for one or more aircrafts when a certain observation request is given. In Patent Document 2, a plurality of observations are assigned to a plurality of satellites based on the usage rate of the navigation body, and an observation plan is generated.
ある範囲を観測可能な軌道パス数は有限であり、観測に使用可能な航行体数は有限である。そのため、観測計画全体を効率化するため、不要な観測を低減することが求められる。しかし、従来の技術では、不要な観測が低減されない可能性がある。
1機の航行体の観測計画を生成する際、ある観測範囲を最低1回だけ観測すればよいとする。この場合、特許文献1のように、姿勢制御により観測範囲内の1度に観測可能な領域を最大化し、観測計画を生成すると、1周回目で観測されなかった領域が分散し、2周回目以降において、無駄の多い観測計画となる可能性がある。
1機または複数機の航行体の観測計画を生成する際、ある観測範囲を任意の航行体で最低1回だけ観測すればよいとする。この場合、特許文献2のように、航行体の使用率に基づいて複数の観測を複数の衛星に割り付けると、一方の航行体が観測した領域を他方の航行体が再度観測し、無駄の多い観測計画となる可能性がある。
The number of orbital paths that can observe a certain range is finite, and the number of navigation bodies that can be used for observation is finite. Therefore, it is required to reduce unnecessary observations in order to improve the efficiency of the entire observation plan. However, the conventional technique may not reduce unnecessary observations.
When generating an observation plan for one aircraft, it is only necessary to observe a certain observation range at least once. In this case, as in Patent Document 1, when the observation area is maximized by the attitude control and the observation plan is generated, the areas not observed in the first round are dispersed, and the second round. After that, there is a possibility that the observation plan becomes wasteful.
When generating an observation plan for one or more aircraft, it is only necessary to observe an observation range at least once with an arbitrary navigation vehicle. In this case, as in Patent Document 2, when a plurality of observations are assigned to a plurality of satellites based on the usage rate of the navigation body, the other navigation body again observes the area observed by one navigation body, which is wasteful It may be an observation plan.
この発明は、1機あるいは複数機の航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムにおいて、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成可能にすることを目的とする。 The present invention enables an efficient observation plan to be generated when an observation request for a wide range is given in an observation system that observes the ground surface or the like with sensors mounted on one or more aircraft. With the goal.
この発明に係る観測計画装置は、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定部と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部と
を備える。
The observation planning apparatus according to this invention is
Based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation vehicle, a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range are specified, and at least the scanning direction and the off-nadir angle are determined for each specified orbital path. An observation opportunity specifying unit for specifying one or more observation scenes for observing the region, in which any one of the observation scenes is changed and the number of observation scenes to be combined is minimized,
An observation plan determining unit that determines a combination of the observation scenes capable of observing the observation range as an observation plan.
この発明では、観測範囲内の領域を観測する複数の観測シーンを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する。そして、観測範囲を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。これにより、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成することが可能になる。 In the present invention, a plurality of observation scenes for observing an area within the observation range are identified, and at least one of the scanning direction and the off-nadir angle is changed for each identified orbital path, and the number of observation scenes to be combined is determined. One or more observation scenes for observing the region that are minimized are specified. Then, a combination of observation scenes in which the observation range can be observed is determined as an observation plan. This makes it possible to generate an efficient observation plan when a wide range of observation requests are given.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1を参照して、実施の形態1に係る観測計画装置10の構成を説明する。
観測計画装置10は、コンピュータである。
観測計画装置10は、プロセッサ11と、メモリ12と、ストレージ13と、通信インタフェース14とのハードウェアを備える。プロセッサ11は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
Embodiment 1 FIG.
*** Explanation of configuration ***
With reference to FIG. 1, the structure of the
The
The
プロセッサ11は、プロセッシングを行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ11は、具体例としては、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
The
メモリ12は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ12は、具体例としては、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)である。
The
ストレージ13は、データを保管する記憶装置である。ストレージ13は、具体例としては、HDD(Hard Disk Drive)である。また、ストレージ13は、SD(登録商標,Secure Digital)メモリカード、CF(CompactFlash,登録商標)、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD(Digital Versatile Disk)といった可搬記録媒体であってもよい。
The
通信インタフェース14は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース14は、具体例としては、Ethernet(登録商標)、USB(Universal Serial Bus)、HDMI(登録商標,High−Definition Multimedia Interface)のポートである。
The
観測計画装置10は、機能構成要素として、受付部21と、観測機会特定部22と、観測計画決定部23と、出力部24とを備える。観測計画装置10の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ13には、観測計画装置10の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ11によりメモリ12に読み込まれ、プロセッサ11によって実行される。これにより、観測計画装置10の各機能構成要素の機能が実現される。
The
The
ストレージ13は、航行体情報記憶部31の機能を実現する。
航行体情報記憶部31には、航行体に関する航行体情報が事前に記憶される。
航行体情報には、航行体毎に、航行体種別と、観測センサ種別と、動力性能と、軌道歴とを示す情報が含まれる。航行体情報には、観測センサ毎に、観測モード種別及び観測幅が不定か否かを示す情報が含まれる。航行体情報には、観測モード種別毎に、分解能と、観測幅と、オフナディア角範囲と、最大連続観測時間と、走査方向の指定が可能か否かと、オフナディア角が固定か否かとを示す情報が含まれる。
動力性能は、ある2つの観測シーンの組合せに対して、一方の観測シーンの観測終了後から他方の観測開始までに必要な姿勢制御が完了するか否かの判定に使用する動力性能の情報である。例えば、角度とその角度の姿勢制御が完了するまでに必要な時間で表される。軌道暦は、航行体の軌道と、各地点を通過する時刻とを示す。
The
The navigation body
The navigation object information includes information indicating the navigation object type, the observation sensor type, the power performance, and the trajectory history for each navigation object. The navigation information includes information indicating whether the observation mode type and the observation width are indefinite for each observation sensor. The navigation information includes, for each observation mode type, resolution, observation width, off-nadir angle range, maximum continuous observation time, whether or not the scan direction can be specified, and whether or not the off-nadir angle is fixed. Contains information to indicate.
Power performance is information on power performance used to determine whether or not the attitude control required from the end of observation of one observation scene to the start of the other observation is completed for a combination of two observation scenes. is there. For example, it is represented by an angle and a time required until the attitude control of the angle is completed. The orbital calendar indicates the trajectory of the navigation body and the time of passing through each point.
図1では、プロセッサ11は、1つだけ示されていた。しかし、プロセッサ11は、複数であってもよく、複数のプロセッサ11が、各機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
In FIG. 1, only one
***動作の説明***
図2から図7を参照して、実施の形態1に係る観測計画装置10の動作を説明する。
実施の形態1に係る観測計画装置10の動作は、実施の形態1に係る観測計画方法に相当する。また、実施の形態1に係る観測計画装置10の動作は、実施の形態1に係る観測計画プログラムの処理に相当する。
*** Explanation of operation ***
With reference to FIG. 2 to FIG. 7, the operation of the
The operation of the
(図2のステップS1:受付処理)
受付部21は、通信インタフェース14を介して、観測要請の入力を受け付ける。受付部21は、受け付けられた観測要請をメモリ12に書き込む。
観測要請は、1つ以上の観測範囲を示す情報が含まれる。また、観測要請は、観測範囲毎に、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測期間と、オフナディア角範囲と、優先度指標と、未観測領域率閾値とを示す情報が含まれる。
観測範囲は、観測対象とする領域の位置情報であり、多角形の頂点の座標等で表される。航行体種別は、指定する航行体の種別を示す。観測センサ種別は、指定する観測センサの種別を示す。観測モード種別は、走査方向の指定が可能な走査方向指定観測モードであるか、オフナディア角固定観測モードであるか等を示す。観測期間は、指定する観測期間を示す。オフナディア角範囲は、指定するオフナディア角の範囲を示す。優先度指標は、観測計画を決定する際に使用する優先度をどの指標に基づき定めるかを示す。優先度指標は、複数の指標を示していてもよい。未観測領域率閾値は、観測計画を決定する際に使用する閾値を示す。
(Step S1: reception process in FIG. 2)
The accepting
The observation request includes information indicating one or more observation ranges. In addition, the observation request is information indicating the navigation vehicle type, the observation sensor type, the observation mode type, the observation period, the off-nadir angle range, the priority index, and the unobserved area rate threshold for each observation range. Is included.
The observation range is position information of a region to be observed, and is represented by coordinates of a polygon vertex or the like. The navigation body type indicates the type of the navigation body to be designated. The observation sensor type indicates the type of observation sensor to be designated. The observation mode type indicates a scanning direction designation observation mode in which a scanning direction can be designated, an off-nadir angle fixed observation mode, or the like. The observation period indicates the designated observation period. The off-nadir angle range indicates a range of off-nadir angles to be designated. The priority index indicates which index is used to determine the priority used when determining the observation plan. The priority index may indicate a plurality of indices. The unobserved area rate threshold indicates a threshold used when determining an observation plan.
(図2のステップS2:観測機会特定処理)
観測機会特定部22は、ステップS1で受け付けられた観測要請をメモリ12から読み出す。また、観測機会特定部22は、航行体情報を航行体情報記憶部31から読み出す。
観測機会特定部22は、読み出された観測要請が示す観測範囲と、読み出された航行体情報が示す航行体の軌道暦とに基づき、観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定する。観測機会特定部22は、特定された軌道パス毎に、観測範囲内の領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する。観測機会特定部22は、特定された各観測シーンについての情報をメモリ12に書き込む。
(Step S2 in FIG. 2: Observation opportunity specifying process)
The observation
Based on the observation range indicated by the read observation request and the orbital calendar of the navigation object indicated by the read navigation information, the observation
(図2のステップS3:観測計画決定処理)
観測計画決定部23は、ステップS2で特定された複数の観測シーンをメモリ12から読み出す。観測計画決定部23は、読み出された複数の観測シーンから、観測範囲を効率的に観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。観測計画決定部23は、決定された観測計画をメモリ12に書き込む。ここで、効率的とは、観測範囲全体を選択した全ての観測シーンが覆う割合を大きくし、かつ、互いの観測シーンの重なりを小さくするという意味である。
この際、観測計画決定部23は、各観測シーンについて設定された評価値の合計が高くなり、かつ、制約を満たす観測シーンの組合せを観測計画として決定する。つまり、観測計画決定部23は、制約付きの組合せ最適化問題を解くことにより、観測計画を決定する。
(Step S3 in FIG. 2: Observation plan determination process)
The observation
At this time, the observation
(図2のステップS4:出力処理)
出力部24は、ステップS3で決定された観測計画をメモリ12から読み出す。出力部24は、通信インタフェース14を介して、読み出された観測計画を表示装置又はプリンタといった出力装置に出力する。出力部24は、観測計画を航行体に出力して、観測計画に従って航行体を動作させてもよい。
(Step S4 in FIG. 2: output processing)
The
図3を参照して、実施の形態1に係る観測機会特定処理を説明する。
ステップS101では観測機会特定部22は、観測要請が示す航行体種別及び観測センサ種別を示す航行体情報を航行体情報記憶部31から読み出す。観測機会特定部22は、観測範囲と、読み出された各航行体情報が示す軌道暦の幾何学的関係に基づき、観測範囲内の領域を観測可能な軌道パスを抽出する。例えば、観測範囲から見た場合に、航行体が地平線に隠れるか否かにより、観測範囲を観測可能か否かを判定できる。
With reference to FIG. 3, the observation opportunity specifying process according to Embodiment 1 will be described.
In step S <b> 101, the observation
観測機会特定部22は、ステップS102からステップS112までの処理を、ステップS101で抽出された各軌道パスを対象として実行する。
The observation
ステップS102では観測機会特定部22は、対象の軌道パスと、航行体情報の軌道暦が示す各地点における時刻とに基づき、観測範囲の各頂点について、通過日時及び通過時のオフナディア角を計算する。
In step S102, the observation
ステップS103では観測機会特定部22は、ステップS102で計算された観測範囲の各頂点通過時のオフナディア角と、観測要請が示す観測範囲のオフナディア角範囲と、航行体情報が示すオフナディア角範囲とに基づき、観測範囲を観測できるか否かを判定する。
具体的には、観測機会特定部22は、観測範囲の頂点通過時のオフナディア角が観測要請のオフナディア角範囲内であり、かつ、観測範囲の頂点通過時のオフナディア角が航行体情報が示すオフナディア角範囲内である場合には、観測可と判定する。一方、観測機会特定部22は、その他の場合には、観測不可と判定する。例えば、図4の(A)のような場合には観測可と判定され、図4の(B)のような場合には観測不可と判定される。
観測機会特定部22は、観測可と判定した場合には、処理をステップS104に進める。一方、観測機会特定部22は、観測不可と判定した場合には、対象の軌道パスについての処理を終了する。
In step S103, the observation
Specifically, the observation
If the observation
ステップS104では観測機会特定部22は、航行体情報が示す対象のセンサの観測幅が不定か否かを判定する。対象のセンサとは、観測要請が示す観測センサ種別のセンサである。
対象のセンサが、光学センサのようなオフナディア角により観測幅が変化するセンサの場合には、観測幅は不定になる。一方、対象のセンサが、合成開口レーダのようなオフナディア角によらず観測幅が一定のセンサの場合には、観測幅は一定になる。
観測機会特定部22は、観測幅が不定の場合には、処理をステップS105に進める。一方、観測機会特定部22は、観測幅が不定でない場合には、処理をステップS108に進める。
In step S104, the observation
When the target sensor is a sensor whose observation width varies depending on the off-nadir angle, such as an optical sensor, the observation width is indefinite. On the other hand, when the target sensor is a sensor having a constant observation width regardless of the off-nadir angle, such as a synthetic aperture radar, the observation width is constant.
If the observation width is indefinite, the observation
ステップS105では観測機会特定部22は、観測要請の観測モードが走査方向指定観測モードか否かを判定する。例えば、ラインセンサのような、ある方向に走査するセンサの場合、走査方向の指定が可能である。
観測機会特定部22は、観測モードが走査方向指定観測モードである場合には、処理をステップS106に進める。一方、観測機会特定部22は、観測モードが走査方向指定観測モードでない場合には、処理をステップS107に進める。
In step S105, the observation
If the observation mode is the scanning direction designation observation mode, the observation
ステップS106では観測機会特定部22は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、観測シーン数が最少となる走査方向を特定する。そして、観測機会特定部22は、特定された走査方向で、最少の観測シーンを特定する。観測シーンが少ない方が観測計画が効率化される。観測シーンは、1機の航行体が1回の観測で観測可能な領域の位置情報であり、多角形の頂点の座標等で表される。
具体的には、図5に示すように、観測機会特定部22は、走査方向を変えながら、いくつの観測シーンで観測可能な範囲全体を観測可能かを計算する。図5の(A)では、走査方向を軌道パスと平行にした場合を示しており、観測可能な範囲全体を観測するには5つの観測シーンが必要である。これに対して、図5の(B)では、走査方向を観測可能な範囲の長手方向に沿った方向にした場合を示しており、観測可能な範囲全体を観測するには3つの観測シーンだけが必要である。これにより、観測機会特定部22は、最も少ない観測シーンで観測可能な走査方向を特定する。
そして、図6に示すように、観測機会特定部22は、特定された走査方向で、最も少ない観測シーンで観測可能な範囲全体を観測する観測シーンを特定する。例えば、観測機会特定部22は、特定された走査方向と垂直方向における観測可能な範囲の一方の端から順に観測シーンを割り当てることにより、最も少ない観測シーンで観測可能な範囲全体を観測する観測シーンを特定する。図6の(A)は観測シーン数が最少でない場合を示しており、図6の(B)は観測シーン数が最少である場合を示している。図6に示すように、観測シーン数が最少でない場合には、観測シーンが観測可能な範囲からはみ出す範囲が大きくなる。
In step S106, the observation
Specifically, as shown in FIG. 5, the observation
As shown in FIG. 6, the observation
ステップS107では観測機会特定部22は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、最少の観測シーンを特定する。最少の観測シーンを特定する方法は、ステップS106と同じである。
なお、図6に示すように、オフナディア角により観測する範囲が変わる。この場合には、オフナディア角により観測幅が変化することを考慮する必要がある。例えば、光学センサの場合、軌道パスから離れている方が、観測幅は広くなるので、観測幅の変化を考慮することにより、観測シーンの数を適切に計算することができる。
In step S107, the observation
As shown in FIG. 6, the observation range varies depending on the off-nadir angle. In this case, it is necessary to consider that the observation width changes depending on the off-nadir angle. For example, in the case of an optical sensor, the observation width becomes wider as it is farther from the orbital path, so that the number of observation scenes can be appropriately calculated by considering the change in the observation width.
ステップS108では観測機会特定部22は、観測要請の観測モードがオフナディア角固定観測モードか否かを判定する。例えば、合成開口レーダのビーム区分のような、オフナディア角が固定されている場合には、オフナディア角固定観測モードである。
観測機会特定部22は、観測モードがオフナディア角固定観測モードである場合には、処理をステップS109に進める。一方、観測機会特定部22は、観測モードがオフナディア角固定観測モードでない場合には、処理をステップS110に進める。
In step S108, the observation
If the observation mode is the off-nadir angle fixed observation mode, the observation
ステップS109では観測機会特定部22は、固定されたオフナディア角に対応する観測シーンを特定する。
In step S109, the observation
ステップS110では観測機会特定部22は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、最少の観測シーンを特定する。最少の観測シーンを特定する方法は、ステップS106と同じである。
In step S110, the observation
観測機会特定部22は、ステップS106とステップS107とステップS109とステップS110とのいずれかで特定された各観測シーンを対象として、ステップS111とステップS112との処理を実行する。
The observation
ステップS111では観測機会特定部22は、航行体情報が示す最大連続観測時間に基づき、対象の観測シーンを走査方向に分割する。つまり、観測機会特定部22は、最大連続観測時間毎に対象の観測シーンを走査方向に分割する。なお、1つの観測シーンで観測可能な場合には、分割する必要はない。
In step S111, the observation
ステップS112では観測機会特定部22は、対象の観測シーンについての観測シーン属性情報を計算する。観測シーン属性情報は、観測範囲番号と、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測開始日時と、観測終了日時と、軌道パス番号と、分解能と、オフナディア角と、排他観測シーンとが含まれる。排他観測シーンは、対象の観測シーンを採用した場合に、観測不可となる観測シーンを示す。
具体的には、観測機会特定部22は、観測範囲番号と、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測開始日時と、観測終了日時と、軌道パス番号と、分解能と、オフナディア角とについては、ステップS101からステップS110で特定された情報と、対象のセンサについての航行体情報が示す情報とを用いる。
観測機会特定部22は、対象の観測シーン以外の軌道パスが同一の観測シーンを判定対象として、排他観測シーンか否かを以下のように判定する。観測機会特定部22は、航行体情報の動力性能と、観測シーンの観測開始日時及び観測終了日時と、オフナディア角とに基づき、一方の観測シーンの観測終了後から他方の観測開始までに必要な姿勢制御が完了するか否かを判定する。完了しないと判定した場合、判定対象の観測シーンは、排他観測シーンになる。なお、動力性能の他に、センサの再起動時間と、観測モードの切替時間と等も制約となり得る。
In step S112, the observation
Specifically, the observation
The observation
図7を参照して、実施の形態1に係る観測計画決定処理を説明する。
上述した通り、観測計画決定部23は、制約付きの組合せ最適化問題を解くことにより、観測計画を決定する。ここでは、観測計画決定部23は、観測要請が示す優先度指標を評価値として、評価値が高くなる観測シーンの組合せを特定する。また、観測計画決定部23は、未観測領域率を制約として、制約を満たす観測シーンの組合せを特定する。ここで、対象の観測シーンで観測される観測範囲における領域のうちの既に採用された観測シーンで観測されない領域が未観測領域であり、観測シーン全体の面積に対する未観測領域の面積の割合が未観測領域率である。
With reference to FIG. 7, the observation plan determination process according to Embodiment 1 will be described.
As described above, the observation
ステップS201では観測計画決定部23は、ステップS2で特定された観測シーンの一覧を観測シーンリストとする。そして、観測計画決定部23は、優先度指標に基づき各観測シーンの優先度を算出し、優先度の高い順に観測シーンリストをソートする。
優先度指標は、優先度を一意に算出可能な指標を示す。例えば、優先度指標は時刻である。この場合、観測開始日時または観測終了日時順に優先度が付与される。また、例えば、優先度指標は観測シーンに含まれる人口である。この場合、人口の情報が別途入力され、観測シーンと重畳して観測シーンに含まれる人口を算出して優先度が付与される。さらに、優先度指標は時刻と人口との2つでもよい。この場合、時刻と人口とのそれぞれに基づき付与された優先度に重み付けして優先度が付与される。
In step S201, the observation
The priority index indicates an index capable of uniquely calculating the priority. For example, the priority index is time. In this case, priorities are given in the order of observation start date and time or observation end date and time. For example, the priority index is a population included in the observation scene. In this case, population information is separately input, and a priority is given by calculating a population included in the observation scene by superimposing it with the observation scene. Furthermore, the priority index may be two of time and population. In this case, the priority is given by weighting the priority given based on each of the time and the population.
ステップS202では観測計画決定部23は、ポインタをソートした観測シーンリストの先頭に配置し、ポインタが指定している観測シーンを対象とする。
In step S202, the observation
ステップS203では観測計画決定部23は、対象の観測シーンが保留状態であるか否かを判定する。保留状態は、後述するステップS206及びステップS211で設定される。
観測計画決定部23は、保留状態である場合には、処理をステップS204に進める。ステップS204では観測計画決定部23は、ポインタを1つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。一方、観測計画決定部23は、保留状態でない場合には、処理をステップS205に進める。
In step S203, the observation
The observation
ステップS205では観測計画決定部23は、対象の観測シーンについての未観測領域率を計算する。そして、観測計画決定部23は、計算された未観測領域率が、観測要請が示す未観測領域率閾値以上であるか否かを判定する。
観測計画決定部23は、未観測領域率が未観測領域率閾値未満である場合には、処理をステップS206に進める。ステップS206では観測計画決定部23は、対象の観測シーンを保留状態として、ポインタを1つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。一方、観測計画決定部23は、未観測領域率が未観測領域率閾値以上である場合には、処理をステップS207に進める。ステップS207では観測計画決定部23は、対象の観測シーンを観測計画に採用し、対象の観測シーンを観測シーンリストから削除する。
In step S205, the observation
If the unobserved area rate is less than the unobserved area rate threshold, the observation
ステップS208では観測計画決定部23は、対象の観測シーンによって観測される観測範囲内の領域を未観測領域から削除する。ステップS209では観測計画決定部23は、対象の観測シーンに対する排他観測シーンを観測シーンリストから削除する。対象の観測シーンが採用されたので、排他観測シーンを採用することはできないためである。
In step S208, the observation
ステップS210では観測計画決定部23は、観測範囲が複数のエリアに分かれている場合に、対象の観測シーンが観測するエリアに未観測領域が残っているか否かを判定する。
観測計画決定部23は、未観測領域が残っていない場合には、処理をステップS211に進める。ステップS211では観測計画決定部23は、対象の観測シーンと同じエリアを観測する観測シーンを全て保留状態にする。一方、観測計画決定部23は、未観測領域が残っている場合には、処理をステップS212に進める。
なお、観測計画決定部23は、未観測領域が残っているか否かをある閾値により判定してもよい。
In step S210, when the observation range is divided into a plurality of areas, the observation
The observation
Note that the observation
ステップS212では観測計画決定部23は、観測範囲全体に未観測領域が残っているか否かを判定する。
観測計画決定部23は、未観測領域が残っていない場合には、処理をステップS213に進める。ステップS213では観測計画決定部23は、未観測領域をリセットした上で、ポインタを先頭に戻して、処理をステップS203に戻す。つまり、全ての観測範囲について観測可能な観測計画が完成したため、観測計画決定部23は、処理をステップS203に戻して、1度観測した領域を再度観測する観測計画を作成する。一方、観測計画決定部23は、未観測領域が残っている場合には、処理をステップS214に進める。ステップS214では観測計画決定部23は、ポインタを1つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。
In step S212, the observation
The observation
ステップS215では観測計画決定部23は、ポインタが観測シーンリストの最後か否かを判定する。
観測計画決定部23は、ポインタが観測シーンリストの最後でない場合には、処理をステップS203に進める。一方、観測計画決定部23は、ポインタが観測シーンリストの最後の場合には、処理をステップS216に進める。ステップS216では観測計画決定部23は、観測シーンリストの先頭から保留状態の観測シーンを採用する。
In step S215, the observation
If the pointer is not at the end of the observation scene list, the observation
***実施の形態1の効果***
以上のように、実施の形態1に係る観測計画装置10は、観測範囲内の領域を観測する複数の観測シーンを特定し、観測範囲全体を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。これにより、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成することが可能になる。また、実施の形態1に係る観測計画装置10は、制約が与えられた場合には、制約を満たす観測計画を生成することが可能である。
*** Effects of Embodiment 1 ***
As described above, the
***他の構成***
<変形例1>
実施の形態1では、各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、変形例1として、各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。この変形例1について、実施の形態1と異なる点を説明する。
*** Other configurations ***
<Modification 1>
In the first embodiment, each functional component is realized by software. However, as a first modification, each functional component may be realized by hardware. The first modification will be described with respect to differences from the first embodiment.
図8を参照して、変形例1に係る観測計画装置10の構成を説明する。
各機能構成要素がハードウェアで実現される場合には、観測計画装置10は、プロセッサ11とメモリ12とストレージ13とに代えて、電子回路15を備える。電子回路15は、各機能構成要素と、メモリ12と、ストレージ13との機能とを実現する専用の回路である。
With reference to FIG. 8, the structure of the
When each functional component is realized by hardware, the
電子回路15としては、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックIC、GA(Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)が想定される。
各機能構成要素を1つの電子回路15で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路15に分散させて実現してもよい。
Examples of the
Each functional component may be realized by one
<変形例2>
変形例2として、一部の各機能構成要素がハードウェアで実現され、他の各機能構成要素がソフトウェアで実現されてもよい。
<Modification 2>
As a second modification, some of the functional components may be realized by hardware, and other functional components may be realized by software.
プロセッサ11とメモリ12とストレージ13と電子回路15とを処理回路という。つまり、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。
The
以上をまとめると、次のようになる。
観測計画装置は、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定部と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部とを備える。
The above is summarized as follows.
The observation planning device
Based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation object, a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range are identified, and one or more of the regions are observed for each identified orbital path An observation opportunity specifying section for specifying an observation scene;
An observation plan determining unit that determines a combination of the observation scenes capable of observing the observation range as an observation plan.
前記観測機会特定部は、前記観測範囲内の領域を観測可能であり、かつ、前記観測要請が示す制約を満たす複数の軌道パスを特定する。 The observation opportunity specifying unit specifies a plurality of orbital paths that can observe an area within the observation range and satisfy a restriction indicated by the observation request.
前記観測機会特定部は、各軌道パスについて、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、少ない数で前記領域を観測する観測シーンを特定する。 The observation opportunity specifying unit specifies an observation scene for observing the region with a small number by changing at least one of a scanning direction and an off-nadir angle for each orbital path.
前記観測計画決定部は、各観測シーンについて設定された評価値の合計が高くなる前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。 The observation plan determination unit determines, as an observation plan, a combination of the observation scenes in which the sum of evaluation values set for each observation scene is high.
前記観測計画決定部は、対象の観測シーンで観測される前記観測範囲における領域のうちの既に採用された観測シーンで観測されない領域の前記観測範囲に対する割合を未観測領域率として、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せが採用されるまで、前記評価値の高い観測シーンから順に、前記未観測領域率が基準値以上の観測シーンを採用することにより、前記観測計画を決定する。 The observation plan determination unit sets the observation range as an unobserved area ratio, which is a ratio of an area that is not observed in the observation scene that has already been adopted in the observation range that is observed in the target observation scene to the observation range. Until the combination of the observation scenes that can be observed is adopted, the observation plan is determined by adopting the observation scenes having the unobserved area ratio equal to or higher than the reference value in order from the observation scene having the highest evaluation value.
前記観測計画決定部は、同時に採用することができない観測シーンの組が含まれない前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。 The observation plan determination unit determines, as an observation plan, a combination of the observation scenes that does not include a set of observation scenes that cannot be simultaneously employed.
観測計画方法は、
観測機会特定部が、観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定し、
観測計画決定部が、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。
The observation plan method is
The observation opportunity identifying unit identifies a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation object, and sets the region for each identified orbital path. Identify one or more observation scenes to observe,
An observation plan determination unit determines a combination of the observation scenes that can observe the observation range as an observation plan.
観測計画プログラムは、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する1つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定処理と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定処理とをコンピュータに実行させる。
The observation planning program
Based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation object, a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range are identified, and one or more of the regions are observed for each identified orbital path Observation opportunity identification processing for identifying observation scenes,
An observation plan determination process for determining a combination of the observation scenes in which the observation range can be observed as an observation plan is executed by a computer.
10 観測計画装置、11 プロセッサ、12 メモリ、13 ストレージ、14 通信インタフェース、15 電子回路、21 受付部、22 観測機会特定部、23 観測計画決定部、24 出力部、31 航行体情報記憶部。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部と
を備える観測計画装置。 Based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation vehicle, a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range are specified, and at least the scanning direction and the off-nadir angle are determined for each specified orbital path. An observation opportunity specifying unit for specifying one or more observation scenes for observing the region, in which any one of the observation scenes is changed and the number of observation scenes to be combined is minimized,
An observation planning apparatus comprising: an observation plan determination unit that determines, as an observation plan, a combination of the observation scenes in which the observation range can be observed.
請求項1に記載の観測計画装置。 The observation opportunity specifying unit specifies the observation scene so that the non-observation region outside the region within the observation range observed by each specified observation scene becomes small, so that the number of observation scenes to be combined is determined. The observation planning apparatus according to claim 1, wherein the observation scene for observing the region is minimized.
請求項1又は2に記載の観測計画装置。 The observation opportunity specifying unit specifies the scanning direction that can be observed with the smallest number of observation scenes by calculating the number of observation scenes that can observe the region in the observation range while changing the scanning direction. 3. The observation planning apparatus according to claim 1 or 2, wherein an observation scene for observing the region is specified by changing the off-nadir angle in the specified scanning direction to minimize the number of observation scenes to be combined.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の観測計画装置。 The observation opportunity specifying unit determines, for each orbital path, whether or not the region within the observation range can be measured, and if measurement is possible, changes at least one of a scanning direction and an off-nadir angle. The observation planning apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an observation scene is specified.
請求項1から4までのいずれか1項に記載の観測計画装置。 The said observation opportunity specific | specification part can observe the area | region in the said observation range, and specifies the several orbit path | pass which satisfy | fills the restrictions which the said observation request | requirement shows. Observation planning device.
請求項1から5までのいずれか1項に記載の観測計画装置。 The observation plan apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the observation plan determination unit determines, as an observation plan, a combination of the observation scenes in which a total of evaluation values set for each observation scene is high.
請求項6に記載の観測計画装置。 The observation plan determination unit sets the observation range as an unobserved area ratio, which is a ratio of an area that is not observed in the observation scene that has already been adopted in the observation range that is observed in the target observation scene to the observation range. The observation plan is determined by adopting observation scenes in which the unobserved area ratio is equal to or higher than a reference value in order from the observation scene having the highest evaluation value until a combination of the observation scenes that can be observed is adopted. 6. The observation planning device according to 6.
請求項6又は7に記載の観測計画装置。 The observation plan apparatus according to claim 6 or 7, wherein the observation plan determination unit determines a combination of the observation scenes that do not include a set of observation scenes that cannot be simultaneously employed as an observation plan.
請求項1から8までのいずれか1項に記載の観測計画装置。 If the scanning direction can be changed, the observation opportunity specifying unit changes the scanning direction for each specified orbital path, and changes the off-nadir angle according to the changed scanning direction. The observation planning apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein an off-nadir angle is changed in accordance with a fixed scanning direction for each specified orbital path when the change in the orbital path is impossible.
観測計画決定部が、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画方法。 The observation opportunity identifying unit identifies a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation object, and for each identified orbital path, the scanning direction and By changing at least one of the off-nadir angles and identifying one or more observation scenes for observing the region with the smallest number of observation scenes to be combined,
An observation planning method in which an observation plan determination unit determines a combination of the observation scenes in which the observation range can be observed as an observation plan.
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定処理と
をコンピュータに実行させる観測計画プログラム。 Based on the observation range indicated by the observation request and the orbital calendar of the navigation vehicle, a plurality of orbital paths that can observe the region within the observation range are specified, and at least the scanning direction and the off-nadir angle are determined for each specified orbital path. An observation opportunity specifying process for specifying one or more observation scenes for observing the region, in which any one of the observation scenes is changed and the number of observation scenes to be combined is minimized.
An observation plan program for causing a computer to execute an observation plan determination process for determining a combination of the observation scenes capable of observing the observation range as an observation plan.
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