JP2000190900A - 宇宙デブリ検出方法および宇宙デブリ検出装置 - Google Patents

宇宙デブリ検出方法および宇宙デブリ検出装置

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JP2000190900A
JP2000190900A JP10371895A JP37189598A JP2000190900A JP 2000190900 A JP2000190900 A JP 2000190900A JP 10371895 A JP10371895 A JP 10371895A JP 37189598 A JP37189598 A JP 37189598A JP 2000190900 A JP2000190900 A JP 2000190900A
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JP
Japan
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distance
space debris
detectors
debris
space
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JP10371895A
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Masaru Yamaguchi
勝 山口
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 宇宙デブリを検出する装置の重量が大きくな
るとともに構成が複雑になる。よって、人工衛星や宇宙
ステーション等への搭載に適していない。 【解決手段】 2つの検出器による観測画像中にレベル
の高い箇所があれば、その部分に対応した物体までの距
離と方位を同定する。そして、一方の観測画像のデータ
と他方の観測画像のデータの差をとる。すると、レベル
の高い箇所とレベルの低い箇所が現れる。それらの箇所
間の距離が、画像上のデブリ間の距離Dである。観測画
像を出力した検出器に関する定数と距離Dとから物体ま
での距離を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工衛星や宇宙ス
テーション等から宇宙デブリまでの方位と距離を測定す
るための宇宙デブリ検出方法、および人工衛星や宇宙ス
テーション等に搭載され宇宙デブリまでの方位と距離を
測定する宇宙デブリ検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の宇宙開発の進展にともなって、地
球上空の宇宙空間には多数の残骸(デブリ)が浮遊して
いる。デブリは高速度で移動しているので、人工衛星や
宇宙ステーション等に衝突すると、それらに大きな影響
を及ぼす。従って、人工衛星や宇宙ステーション等にお
いて、デブリの存在を検出し、デブリに対して適切な対
処を行う必要がある。
【0003】従来の宇宙デブリ検出方法は、レーザレー
ダ装置等を用いて実行されていた。すなわち、レーザか
らパルス状の送信光を出力し、デブリで反射されて戻っ
てきた反射光を検出器を用いて観測する。そして、反射
光にもとづいてデブリの方位とデブリまでの距離を決定
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、デブ
リは高速度で移動しているので、反射光を正確に捉える
ことができないこともある。すなわち、精度のよい測定
を行うことができないおそれがある。また、高出力のレ
ーザと検出器の双方が必要であるため、装置の重量が大
きくなるとともに構成が複雑になる。重量の大きさは、
衛星に搭載する場合に大きな問題になる。また、1台の
検出器のみを用いて反射光を観測する場合には、恒星等
からの光とデブリによる反射光とを識別するために、あ
らかじめ知られている恒星等の位置にもとづいて識別処
理を行うといった複雑な処理も要求される。
【0005】宇宙デブリを検出するための装置を小型化
するための改良された検出方法が、特開平4−1469
00号公報に記載されている。しかし、その公報に記載
された方法も、基本的にレーダ装置を用いる方法となっ
ている。また、デブリ検出のために2つの人工衛星の使
用が要求されている。従って、人工衛星や宇宙ステーシ
ョン等への搭載に適した宇宙デブリ検出装置が実現され
ているわけではない。
【0006】本発明は、重量が小さくなるとともに構成
が簡略化され、人工衛星や宇宙ステーション等への搭載
に適した宇宙デブリ検出方法および宇宙デブリ検出装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による宇宙デブリ
検出方法は、複数の検出器による観測画像を得るステッ
プと、得られた各観測画像を比較して宇宙デブリの存在
を検出するステップとを備えたことを特徴とする。複数
の検出器は例えばCCDセンサ等で実現できるので、装
置が軽量化される。また、観測画像を比較する処理によ
って宇宙デブリの存在を検出するので、レーザレーダ等
を用いた場合のような観測制約もない。
【0008】宇宙デブリの存在を検出するステップは、
デブリまでの距離を算出するステップを含むように構成
されていてもよい。そのように構成されている場合に
は、比較的簡易な構成で、宇宙デブリまでの距離が同定
される。
【0009】宇宙デブリ検出方法は、無限遠にある物体
の各観測画像上における位置を一致させることによって
検出器の光軸を合わせる処理を行うステップを含んでい
てもよい。そのように構成されている場合には、容易に
比較処理を行うことができる。
【0010】また、本発明による宇宙デブリ検出装置
は、二次元観測画像を出力する複数の検出器と、各検出
器からの観測画像を比較して宇宙デブリまでの距離を同
定する比較器とを備えたことを特徴とする。複数の検出
器は例えばCCDセンサ等で実現できるので、装置が軽
量化される。
【0011】比較器は、各観測画像に関して光軸合わせ
を行うように構成されていることが好ましい。そのよう
に構成されている場合には、比較器は、容易に比較処理
を行うことができる。
【0012】また、比較器は、2つの観測画像の差画像
に現れる有意なレベルから宇宙デブリまでの距離を同定
するように構成されていてもよい。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1は、本発明による宇宙デブリ
検出装置の実施の一形態を示すブロック図である。図に
おいて、検出系11における二次元CCDセンサによる
2つの検出器1,2は、焦点調整用のレンズ3,4を介
した観測画像の2次元データを出力する。比較器5は、
検出器1,2からのデータを入力して観測画像中に現れ
た物体までの距離を同定する。そして、表示器6は、比
較器5の測定結果にもとづいて物体までの距離と方位と
を示す画像を表示する。なお、検出系11には、検出器
1,2の双方またはいずれか一方を、光入射方向に直交
する方向に移動させる駆動部(図示せず)が設けられて
いる。また、宇宙デブリ検出装置において、少なくとも
検出器1,2の前面は、駆動装置(図示せず)によっ
て、上下左右に移動可能である。
【0014】次に、図2の説明図および図3のフローチ
ャートを参照して宇宙デブリ検出装置の動作を説明す
る。図2(a)に示すように、検出器1,2は、距離p
だけ離れて設置されているとする。レンズ3,4の前方
の距離Lの地点にデブリ10が存在する場合には、 L/p=f/D が成り立つ。
【0015】ただし、fはレンズ3,4から検出器1,
2までの距離、Dは2つの観測画像が後述する光軸合わ
せ処理された結果後の画像上のデブリ間の距離を示す。
レンズ3,4の焦点が検出器1,2の前面に相当するよ
うに調整されている場合には、fはレンズ3,4の焦点
距離に一致する。
【0016】従って、宇宙デブリ検出装置からデブリま
での距離L、厳密にはレンズ3,4からデブリまでの距
離Lは、 L=f・p/D ・・・(1) で求められる。
【0017】まず、比較器5は、検出器1,2から二次
元データとして出力される観測画像において、無限遠に
ある既知の恒星等20の位置が同じ位置にくるように、
検出系11の駆動部に駆動信号を与える。駆動部は、駆
動信号に応じて、検出器1,2の双方またはいずれか一
方を移動させる。このようにして、検出器1,2の光軸
合わせが実行される。なお、検出器1,2の光軸合わせ
を、電気的に行うこともできる。例えば、比較器5が、
2つの観測画像における恒星等20の位置が同じ位置に
くるように、観測画像の座標変換を行ってもよい。その
場合には、検出系11における駆動部は必要とされな
い。図2(b)には、2つの観測画像において、中心位
置に恒星等20が現れるように位置合わせされた例が示
されている。
【0018】そして、図3のフローチャートに示すよう
に、比較器5は、検出器1,2から観測画像を入力する
(ステップS1)。観測画像中に、恒星20等以外でレ
ベルの高い箇所があれば(ステップS2)、ステップS
3〜S5の処理を実行する。図2(b)には、レベルの
高い箇所が現れている例が示されている。
【0019】比較器5は、一方の観測画像のデータと他
方の観測画像のデータの差をとる(ステップS3)。す
ると、図2(c)に示すように、レベルの高い箇所とレ
ベルの低い箇所が現れる。それらの箇所間の距離が、上
述した画像上のデブリ間の距離Dである。
【0020】検出器1,2間の距離pと、レンズ3,4
から検出器1,2間での距離fとは既知であるから、比
較器5は、(1)式から距離Lを求めることができる
(ステップS4)。そして、比較器5は、検出器3,4
が現在向いている方向と距離Lとを表示器6に出力する
(ステップS5)。表示器6は、例えば、図4に示すよ
うに、宇宙デブリ検出装置が搭載されている人工衛星の
進行方向や宇宙ステーションにおける所定の方向を基準
方向30とした方位座標画面に、検出されたデブリの位
置40と距離Lとを表示する。
【0021】以上のように、この実施の形態では、比較
器5は、2つの検出器1,2からの観測画像を比較処理
することによって容易にデブリ10までの距離を同定す
ることができる。
【0022】なお、距離分解能ΔLはデブリ10間での
距離Lによって異なる。すなわち、L+ΔL=f・p/
(D+d)より、L>>dであるから、 ΔL=(L・L)・d/(f・p) ・・・(2) となる。ここで、dは検出器1,2として用いられる二
次元CCDセンサの解像度である。例えば、f=500
mm、p=400mm、d=10μmでは、L=1km
での距離分解能ΔLは50mである。なお、このとき、
D=dとなるときがデブリ識別限界であるから、識別可
能距離は20kmとなる。
【0023】また、本発明による宇宙デブリ検出装置
は、デブリ10までの距離と方位を検出できるだけでな
く、デブリ10に関して種々の情報を検知することもで
きる。例えば、Δtの時間をおいて距離と方位を測定し
た結果、(距離,方位)として、(L1,φ1)および
(L2,φ2)が得られたとすると、 (L2−L1)/Δt でデブリ10の光軸方向の移動速度を得ることができ
る。また、φ2からφ1への方向の接線方向のデブリ1
0の移動方向を検出することができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、宇宙デ
ブリ検出方法および宇宙デブリ検出装置を、複数の検出
器による観測画像を得て、得られた各観測画像を比較し
て宇宙デブリの存在を検出するように構成したので、重
量が小さくなるとともに構成が簡略化され、人工衛星や
宇宙ステーション等への搭載に適する方法および装置が
得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による宇宙デブリ検出装置の実施の一
形態を示すブロック図である。
【図2】 宇宙デブリまでの距離検出処理を説明するた
めの説明図である。
【図3】 比較器の動作を示すフローチャートである。
【図4】 表示器の表示例を示す説明図である。
【符号の説明】
1,2 検出器 3,4 レンズ 5 比較器 6 表示器 10 デブリ 20 恒星等
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年3月10日(2000.3.1
0)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による宇宙デブリ
検出方法は、無限遠にある恒星の各観測画像上における
位置が同じ位置にくるように2つの検出器の光軸を合わ
せる処理を行うステップと、各検出器による観測画像を
得るステップと、得られた各観測画像を比較して宇宙デ
ブリの存在を検出するステップとを備えたことを特徴と
する。複数の検出器は例えばCCDセンサ等で実現でき
るので、装置が軽量化される。また、観測画像を比較す
る処理によって宇宙デブリの存在を検出するので、レー
ザレーダ等を用いた場合のような観測制約もない。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】宇宙デブリ検出方法は、一方の観測画像と
他方の観測画像の差をとることによって宇宙デブリの存
在を検出するように構成されていてもよい
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】また、本発明による宇宙デブリ検出装置
は、二次元観測画像を出力する複数の検出器と、各検出
器からの観測画像を比較して宇宙デブリまでの距離を同
定する比較器と、無限遠にある恒星の各観測画像上にお
ける位置が同じ位置にくるように各検出器の光軸を合わ
せる光軸調整手段とを備えたことを特徴とする。複数の
検出器は例えばCCDセンサ等で実現できるので、装置
が軽量化される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】光軸調整手段は、例えば、少なくとも一方
の検出器を移動させる駆動部である

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 宇宙デブリの存在を検出する宇宙デブリ
    検出方法であって、 複数の検出器による観測画像を得るステップと、 各観測画像を比較して宇宙デブリの存在を検出するステ
    ップとを備えたことを特徴とする宇宙デブリ検出方法。
  2. 【請求項2】 宇宙デブリの存在を検出するステップ
    は、デブリまでの距離を算出するステップを含む請求項
    1記載の宇宙デブリ検出方法。
  3. 【請求項3】 無限遠にある物体の各観測画像上におけ
    る位置を一致させることによって検出器の光軸を合わせ
    る処理を行うステップを含む請求項1または請求項2記
    載の宇宙デブリ検出方法。
  4. 【請求項4】 宇宙デブリの存在を検出する宇宙デブリ
    検出装置において、 二次元観測画像を出力する複数の検出器と、 各検出器からの観測画像を比較して宇宙デブリまでの距
    離を同定する比較器とを備えたことを特徴とする宇宙デ
    ブリ検出装置。
  5. 【請求項5】 比較器は、各観測画像に関して光軸合わ
    せを行う請求項4記載の宇宙デブリ検出装置。
  6. 【請求項6】 比較器は、2つの観測画像の差画像に現
    れる有意なレベルから宇宙デブリまでの距離を同定する
    請求項5記載の宇宙デブリ検出装置。
JP10371895A 1998-12-28 1998-12-28 宇宙デブリ検出方法および宇宙デブリ検出装置 Pending JP2000190900A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2814817A1 (fr) * 2000-10-04 2002-04-05 Sagem Detection de debris spatiaux en orbite a partir d'un instrument embarque sur satellite
FR2814816A1 (fr) * 2000-10-04 2002-04-05 Sagem Detection de debris spatiaux en orbite a partir d'un instrument embarque sur satellite
CN102042820A (zh) * 2010-10-26 2011-05-04 中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所 一种空间微小碎片的探测方法
JP2011218834A (ja) * 2010-04-02 2011-11-04 Ihi Corp スペースデブリ観測方法
JP2016128285A (ja) * 2015-01-09 2016-07-14 キヤノン電子株式会社 宇宙浮遊物捕捉装置
RU2800225C1 (ru) * 2022-08-24 2023-07-19 Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Военно-космическая академия имени А.Ф. Можайского" Министерства обороны Российской Федерации Датчик для исследования параметров космических частиц

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