JP6563136B2 - 人工衛星の自律運用計画システムおよび人工衛星の運用計画装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1による人工衛星の自律運用計画システムの構成を示すブロック図である。図1に示す自律運用計画システムは、大きく分けて、人工衛星を運用するための地上設備に設置される地上側運用計画装置10と、運用対象である人工衛星に搭載される衛星側運用計画装置20からなる。
運用計画部23は、既存の技術を利用して、将来の運用計画を作成する。その際、衛星側運用パラメータ記憶部22に格納されている運用パラメータを用いる。
その際、本実施の形態では衛星側運用パラメータ記憶部22に格納されている運用パラメータに含まれるモデル化軌道パラメータ、および地上局位置座標等を用いる。また、アンテナを駆動する時間T1およびT4については、アンテナの駆動モータ等の性能を考慮して、実際に駆動可能な時間を設定する必要がある。その際にも、運用パラメータに含まれるアンテナ駆動速度等のパラメータを用いることで、適切な時間T1やT4を設定することができる。あるいは、アンテナ駆動時間T1やT4としては、どのような駆動角度となった場合にも十分に駆動可能なほど長い時間を固定値として与えることもできる。その場合も、その駆動時間固定値を運用パラメータとして、運用パラメータ設定部11が衛星側運用パラメータ記憶部22に格納させることになる。
Tmin(i)としては、観測単位iの観測時間(1回の観測を開始してから終了するまでの所要時間)のうちの観測時刻t(i)以降の部分の時間と、観測単位i+1の観測時間のうちの観測時刻t(i+1)以前の部分の時間と、観測単位iの観測から観測単位i+1の観測の間に観測器の視線方向を変えるために、観測器OBの視線方向DOBおよび観測器OBを搭載した人工衛星SAの姿勢PSAを駆動しなければならない場合には、その駆動のための最短の所要時間、さらには、観測と観測の間で観測器等の電源を入れるあるいは切るといった手順が必要な場合はその所要時間等、観測単位iの観測時刻から観測単位i+1の観測時刻までの間に必要な様々な所要時間が含まれる。
各観測時の姿勢は、観測時刻および衛星側運用パラメータ記憶部22に記憶された衛星側運用パラメータの軌道パスと観測地点との幾何学的関係より求まる。人工衛星の姿勢駆動能力は、衛星側運用パラメータの人工衛星の性能として、姿勢遷移速度(例えば角速度(度/秒))を格納しておけばよい。さらに、衛星側運用パラメータの人工衛星の性能の中の搭載観測器の性能として、視線遷移速度(例えば角速度(度/秒))を衛星側運用パラメータ記憶部22に格納しておいてもよい。または、これらをまとめて人工衛星の性能として人工衛星観測視線遷移速度(例えば角速度(度/秒))として格納しておいてもよい。さらに、より詳細に、姿勢条件に応じた人工衛星の姿勢駆動方式アルゴリズムを衛星側運用パラメータとして衛星側運用パラメータ記憶部22に格納されるように構成し、当該アルゴリズムに従って姿勢駆動を行う場合の所要時間を求めても良い。観測器のオンオフ時間は、衛星側運用パラメータとして人工衛星の性能の中の搭載観測器の性能として、衛星側運用パラメータ記憶部22に格納するように構成しても良い。なお、衛星側運用パラメータ記憶部22に記憶される衛星側運用パラメータは、基本的には運用パラメータ設定部11で設定された運用パラメータである。
図7は、本発明の実施の形態2における運用計画部23の構成を示すブロック図である。また、図8は、本発明の実施の形態2における運用計画推定部13の構成を示すブロック図である。本実施の形態による自律運用計画システムのその他の構成である運用パラメータ設定部11、地上側運用パラメータ記憶部12、運用制御推定部14、運用パラメータ送信部15、衛星側運用パラメータ記憶部22、および運用制御部24については実施の形態1と同様である。実施の形態1とは、パラメータ誤差を予測して考慮し、運用計画を作成する点が主たる相違点である。本実施の形態2では、運用計画部23は衛星側に、運用計画算出部231、およびパラメータ誤差予測部232を備え、運用計画推定部13は地上側に、運用計画算出推定部131、およびパラメータ誤差推定部132を備えている。
図11は、本発明の実施の形態3における運用計画部23の構成を示すブロック図である。また、図12は、本発明の実施の形態3における運用計画推定部13の構成を示すブロック図である。本実施の形態3による自律運用計画システムのその他の構成である運用パラメータ設定部11、運用パラメータ記憶部12、運用制御推定部14、運用パラメータ送信部15、衛星側運用パラメータ記憶部22、および運用制御部24については実施の形態2と同様である。本実施の形態3では、運用計画部23は衛星側に、運用計画算出部231、パラメータ誤差予測部232に加え、マージン設定部233を備える。マージン設定部233では、パラメータ誤差予測部232から出力される誤差予測値に基づいて、運用計画算出部231において用いる衛星側計画マージンの値を変更する。
地上側の運用計画推定部13と衛星側の運用計画部23とで同一の運用パラメータの情報を用いて運用計画を作成する場合に、計画マージンを固定値とすると、考えられる誤差の最大値に応じたマージンを設定しておくことになり、無駄が多くなる。本実施の形態のようにマージン設定を可変とすることで、その時々で必要最低限のマージンを設定することが可能となり、衛星の性能を活かした効率的な運用が可能となる。具体的には、誤差予測値(地上側では誤差推定値)に応じてマージン設定をすることで過大なマージンを設定することなく衛星側の運用計画を地上側で正確に推定することができる。
Claims (12)
- 人工衛星を運用する際に用いる運用パラメータを設定する運用パラメータ設定部と、
前記運用パラメータを記憶する衛星側運用パラメータ記憶部と、
前記衛星側運用パラメータ記憶部に記憶された衛星側運用パラメータを用いて前記人工衛星の衛星側運用計画を算出する運用計画部と、
前記衛星側運用パラメータの情報と同一な前記運用パラメータの情報を記憶する地上側運用パラメータ記憶部と、
前記地上側運用パラメータ記憶部に記憶された地上側運用パラメータを用いて前記衛星側運用計画を地上側運用計画として推定する運用計画推定部と、
を備えたことを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記運用パラメータ設定部は、前記人工衛星と地上設備とが通信可能な時間帯に前記衛星側運用パラメータ記憶部へ前記運用パラメータをアップロードすることを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1または請求項2に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記運用計画部は、前記衛星側運用パラメータの誤差予測値を算出するパラメータ誤差予測部を備え、前記誤差予測値を用いて前記衛星側運用計画を算出し、
前記運用計画推定部は、前記地上側運用パラメータの誤差推定値を算出するパラメータ誤差推定部を備え、前記誤差推定値を用いて前記地上側運用計画を算出することを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項3に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記運用計画部は、前記誤差予測値に応じた衛星側計画マージンを設定するマージン設定部を備え、前記衛星側計画マージンを用いて前記衛星側運用計画を算出し、
前記運用計画推定部は、前記誤差推定値に応じた地上側計画マージンを設定する地上側マージン設定推定部を備え、前記地上側計画マージンを用いて前記地上側運用計画を推定することを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記衛星側運用パラメータ及び前記衛星側運用計画を用いて前記人工衛星の運用を制御する運用制御部を備え、
前記運用制御部は、前記人工衛星に搭載しているGNSS受信機の情報を用いて軌道予測値を算出し、前記軌道予測値を用いて前記人工衛星の運用を制御することを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記衛星側運用パラメータ及び前記衛星側運用計画を用いて前記人工衛星の運用を制御する運用制御部と、
前記運用制御部で制御される前記人工衛星の運用を前記地上側運用パラメータ及び前記地上側運用計画を用いて推定する運用制御推定部とを備えることを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記運用パラメータ、前記衛星側運用パラメータおよび前記地上側運用パラメータは、衛星の将来の軌道を予測するためのモデル化軌道パラメータ、地上局の位置座標を示すパラメータ、データ中継衛星の軌道位置に関するパラメータまたは観測対象の位置を示すパラメータを含むことを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記衛星側運用計画および前記地上側運用計画は、前記人工衛星の姿勢駆動開始および終了、または前記人工衛星に搭載する機器の駆動および終了を含むことを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の人工衛星の自律運用計画システムであって、
前記運用計画推定部は、前記地上側運用パラメータによって定まる制約条件を満たす前記地上側運用計画を、前記運用計画部が前記衛星側運用計画を算出するのと同じ解法により算出することを特徴とする人工衛星の自律運用計画システム。 - 人工衛星を運用する際に用いる運用パラメータを設定する運用パラメータ設定部と、
衛星側運用パラメータ記憶部に前記運用パラメータを記憶させる情報と同一な前記運用パラメータの情報を記憶する地上側運用パラメータ記憶部と、
前記地上側運用パラメータ記憶部に記憶された地上側運用パラメータを用いて、前記人工衛星の側で算出される衛星側運用計画を地上側運用計画として推定する運用計画推定部とを備えたことを特徴とする人工衛星の運用計画装置。 - 請求項10に記載の人工衛星の運用計画装置であって、
前記地上側運用パラメータ及び前記運用計画推定部が推定した地上側運用計画を用いて、前記衛星側運用パラメータ記憶部に記憶された前記運用パラメータ及び前記衛星側運用計画を用いた前記人工衛星の運用制御を推定する運用制御推定部を備えたことを特徴とする人工衛星の運用計画装置。 - 請求項10または11に記載の人工衛星の運用計画装置であって、
前記人工衛星の衛星側運用パラメータとして前記運用パラメータ設定部で求めた前記運用パラメータを前記人工衛星へ伝送する伝送部を備えたことを特徴とする人工衛星の運用計画装置。
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