JP2000302100A - 宇宙船における無線式相互連絡構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 モジュール間で無線通信を用いて、宇宙船の
設計、組立、試験及び修正を事実上簡略化する。また、
宇宙船の重量、複雑性及びコストを軽減する。 【解決手段】 宇宙船１０の電子モジュール１４間での
データ信号の通信に関する。宇宙船１０のモジュール１
４それぞれが１つの送受信機２０を有し、信号が無線Ｌ
ＡＮ上を伝送されるようにする。システム送受信機２２
を、リレー又はネットワーク・ルータとして作動させ、
目的地に通信を行うことも可能である。１つのモジュー
ル１４におけるこれら多数の送受信機は、システム送受
信機２２と直接に通信し、または、共通のモジュール送
受信機２０を介してシステム送受信機と間接的に通信す
る。モジュールは、エンクロージャの内部に設置され、
ブロードキャスト無線伝送によって互いに通信する送受
信機を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、概ね、宇宙船に
関し、更に詳しくは宇宙船における電子モジュールを相
互に接続又は連絡する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】宇宙船は、典型的には、ビークルバス及
びペイロードの別々の機能ユニットを形成する多数のモ
ジュール又は「ボックス」として構成されている。ペイ
ロードは、宇宙船の意図されたミッション（mission：
すなわち、任務又は飛行目的）を実行するのに用いられ
るモジュールを含み、それに対して、前記バスは、ペイ
ロードをサポートしペイロードをその目的とする軌道ま
で運ぶのに必要となるすべてのモジュールを含む。換言
すると、ペイロードはミッションに特有のモジュールを
含み、前記バスはそれ以外のすべてを含む。

【０００３】宇宙船の意図された機能を実行するには、
ミッション情報とコマンド及び制御情報とが、様々なボ
ックスすなわちモジュールの間で伝送されなければなら
ない。この目的のために、ボックスは、それらボックス
の間の空間を行き来する大量のケーブルハーネス（cabl
ing harnesses）によって物理的に相互接続される。こ
のケーブルハーネスは、宇宙船の全体設計の重量と複雑
さとを著しく増大させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】宇宙船の設計を少しで
も変更することは、ケーブルハーネスが存在することの
ために、はるかに困難になっている。というのは、所望
の変更を実現するためには、ケーブルハーネスを通すル
ートを再設定したり、ケーブルハーネスを配線し直さな
ければならないからである。このように、ハーネスのた
めに、宇宙船の設計段階の終盤で技術的な改善を行うこ
とが禁じられる。機能不全のモジュールをただ１つ変更
するだけでも、多くのコネクタをいったん取り外し再度
接続しなければならないために、困難であって時間を要
する。宇宙船を組み立てて試験することも複雑な仕事で
あるが、その理由は、ケーブルハーネスとそのためのコ
ネクタとが存在するからである。それぞれのケーブルハ
ーネスを正確に接続して試験を行わなければならず、こ
の手順のために宇宙船のコストは著しく上昇するのであ
る。更に、すでに述べたように、組み立て及び試験の間
に検出されたエラーは、どのようなものであっても、配
線し直すことが必要な場合には訂正することが極度に困
難である。

【０００５】従って、通常の宇宙船におけるケーブルハ
ーネスとポイント間での信号配分システムとを除去する
ことが緊急に必要とされている。本願発明は、この必要
性を満たすものであり、更にそれ以外にも、宇宙船のモ
ジュール相互接続のためのケーブルハーネスの従来の使
用と比較して重要な利点を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、宇宙船にお
ける電子モジュール間の通信に用いる無線ローカル・エ
リア・ネットワーク（ＬＡＮ）の使用に関するものであ
る。端的にそして一般的な用語を用いると、本願発明
は、宇宙船モジュール相互連絡（又は、相互接続）構造
であって、宇宙船本体と、宇宙船本体上に設置された複
数の宇宙船モジュールと、前記宇宙船モジュールに組み
入れられあるモジュールから別のモジュールへデータを
伝送する複数の短距離送受信機と、を備えている。従っ
て、これらのモジュールは、モジュール相互間のワイヤ
リング・ハーネスを必要とせず、それにより、全体的な
システムをより容易に設計し、組み立て、試験し、必要
な場合には修正することができる。

【０００７】この構造は、更に、システム送受信機を備
えることができる。前記システム送受信機は、宇宙船本
体上に設置されており、前記モジュールに組み入れられ
た前記送受信機から受信でき、かつ、前記送受信機に送
信できるように位置決めさている。本願発明のある形態
では、前記モジュールの少なくとも１つは複数の送受信
機を有しており、これら複数の送受信機のそれぞれはモ
ジュール上の別個の要素と協働している（または、関連
付けられている）。１つのモジュールにおけるこれら多
数の送受信機の中には、前記システム送受信機と直接に
通信できるものもあるし、モジュール上に設けられた専
用のモジュール送受信機を介して前記システム送受信機
と通信できるものもある。

【０００８】本願発明の別の実施例では、前記モジュー
ルはエンクロージャ（すなわち、囲い）の内部に設置さ
れ、前記モジュールの送受信機は、直接に相互にブロー
ドキャスト（すなわち、送信、同時送信又は一斉送信）
する。

【０００９】好ましくは、複数の送受信機が一緒に、無
線式のローカル・エリア・ネットワークを形成する。送
受信機の間の通信は、光、赤外線又は無線周波数伝送な
どの任意の便宜的な手段によることができる。

【００１０】本願発明は、宇宙船モジュールの間での通
信方法であって、複数の宇宙船モジュールのそれぞれに
少なくとも１つの送受信機を提供するステップと、送受
信機モジュールによって無線式のローカル・エリア・ネ
ットワークを形成するステップと、無線式のローカル・
エリア・ネットワーク上でデータを伝送するステップ
と、を含み、それによってモジュール間のワイヤリング
・ハーネスが不要となるようにするような通信方法とし
て定義することもできる。この方法は、モジュールが直
接相互に通信できない場合にはシステム送受信機を設け
てネットワーク・ルータとして参加させるステップを更
に備えることもできる。また、この方法は、少なくとも
１つのモジュール上に専用のモジュール送受信機を設け
て、同じモジュール上の他の送受信機のためのネットワ
ーク・ルータとして参加させるステップを更に備えるこ
ともできる。

【００１１】以上から、本願発明がモジュール型の宇宙
船設計の分野における著しい進歩を示していることが理
解できよう。特に、本願発明は、従来の宇宙船の特徴で
ある面倒なモジュール相互間のワイヤリング（配線）を
不要にしてくれる。本願発明の他の側面及び効果は、以
下のより詳細な説明を添付の図面と共に読むことによっ
て明らかになるはずである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図解する目的で図面に示したよう
に、本願発明は、宇宙船における電子モジュールの相互
連絡（又は、相互接続）に関する。従来は、モジュール
は、大量のケーブルハーネスによって相互接続されてお
り、それによって、宇宙船の重量と複雑さとの両者が増
大してしまっていた。

【００１３】本願発明によると、モジュール間では、信
号は配線ではなく赤外線、光又は無線周波数によって伝
送される。図１には、この発明のコンセプトが円柱状の
本体１２を備えている円柱状でモジュール型の宇宙船１
０に適用されている様子が示されている。様々なモジュ
ール１４が、円柱状の本体１２に設置されている。それ
ぞれのモジュール１４は矩形のパネルという形態をと
り、前記矩形のパネルの上には当該モジュールの構成要
素が設置されている。モジュール１４は、円柱状の本体
１２に対して径方向（半径方向）に向いており、取付用
ブラケット１６及び支持部材（ｓｕｐｐｏｒｔ ｓｔｒ
ｕｔ：支持ストラット）１８を用いて本体１２に取り付
けられている。電力は、本体１２に隣接するモジュール
のエッジにおけるコネクタ（図示せず）を介して供給さ
れる。

【００１４】それぞれのモジュール１４は、宇宙船本体
１２のいずれかの位置に設置されているシステム送受信
機２２と通信する少なくとも１つの送受信機２０を有す
る。図１に示されているように、システム送受信機２２
は、モジュール上の送受信機２０のそれぞれに対して視
線に入る関係を有する位置に設置される。しかし、構成
によっては、モジュール上の送受信機２０が相互に直接
に通信することもできる。

【００１５】図２は、図１の宇宙船の一部を図解してお
り、より詳細に示すために、複数のモジュール１４のう
ちの１つが、宇宙船本体１２から引き離された状態とな
っている。モジュール１４は様々な構成要素２４を含ん
でおり、各構成要素がそれ自体の送受信機を有すること
もできる。この様子は、モジュール送受信機２０への伝
送経路２６によって示されている。構成要素２４は、シ
ステム送受信機２２と直接に通信することもでき、モジ
ュール送受信機２０を介して間接的に通信することもで
きる。

【００１６】図３は、伝統的な設計のモジュール・ボッ
クスと類似の宇宙船モジュール・ボックス３０を示して
いる。ボックス３０内部に設置されたモジュールすなわ
ち構成要素３２は、無線手段によって構成要素３２上の
送受信機３４を介して通信する。

【００１７】宇宙船のモジュール又はユニット間の無線
通信には、任意の数の通信プロトコルを用いてもかまわ
ない。最も単純なアプローチは、おそらく、イーサネッ
ト（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）などの従来のネットワーク通信
プロトコルを用いて、送受信機を無線ローカル・エリア
・ネットワーク（ＬＡＮ：ラン）におけるノードとして
構成することであろう。ラン（ＬＡＮ）では、伝送すべ
きデータを有する各ノードは、通信周波数が既に用いら
れていなければ、単純にデータ・パケットをブロードキ
ャスト（送信、同時送信又は一斉送信）し、衝突が検出
されると待機してから再度試みる。あるいは、時分割、
周波数分割又はそれ以外の手段を含む様々なタイプの多
重化に基づいて通信を行うようにしてもよい。

【００１８】用いられる特定の通信プロトコルとは関係
なく、宇宙船のモジュールと構成要素との間で無線通信
を行うことにより、宇宙船の設計、製造及び試験が大い
に簡略化される。宇宙船モジュールを既存の設計に追加
することがより容易になるし、すべてのモジュールを、
位置決めの際の制約となることが多い配線上の問題を考
慮せずに位置決めすることが可能になる。もちろん、組
立や試験も容易になり、様々なモジュールとの電気的接
続を行うことなく無線モジュールで実行できる。

【００１９】以上から、本願発明がモジュール型の宇宙
船設計の分野において著しい進歩を達成することを理解
できるはずである。特に、モジュール間で無線通信を用
いることによって、宇宙船の設計、組立、試験及び修正
のほぼすべての側面を事実上簡略化することができる。
重要な追加的な効果として、宇宙船の重量、複雑性及び
コストをすべて著しく軽減することができることがあ
る。以上では実例を示す目的で本願発明のいくつかの実
施例を詳細に説明したが、本願発明の精神及び範囲から
逸脱することなく様々な変更が可能であることを理解す
べきである。従って、本願発明は、冒頭の特許請求の範
囲以外のものには制約されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の原理を用いている宇宙船の関連部分
の簡略化された三次元的な図である。

【図２】ある電子モジュールと図１の宇宙船の一部とを
より詳細に図解している部分図である。

【図３】従来型の宇宙船モジュール・ボックスに取り付
けられ本願発明の原理を用いているモジュールを示す簡
略化された三次元的な図である。

【符号の説明】

１０ 宇宙船 １２ 宇宙船本体 １４ モジュール １６ 取付用ブラケット １８ 支持部材（支持ストラット） ２０ 送受信機 ２２ システム送受信機 ２４ 構成要素 ２６ 伝送経路 ３０ 宇宙船モジュール・ボックス ３２ モジュールすなわち構成要素 ３４ 送受信機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェニファー・ビー・カーボン アメリカ合衆国カリフォルニア州90266, マンハッタン・ビーチ，イレヴンス・スト リート 1801，ナンバー ３ (72)発明者 ゲイリー・ティー・ハークネス アメリカ合衆国カリフォルニア州90254, ハーモサ・ビーチ，テンス・ストリート 830

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 宇宙船モジュール相互連絡構造であっ
   て、 宇宙船本体と、 前記宇宙船本体上に設置された複数の宇宙船モジュール
   と、 前記宇宙船モジュールに組み入れられ、あるモジュール
   から別のモジュールへデータを伝送する複数の短距離送
   受信機と、 を備えており、それによって前記モジュールがモジュー
   ル相互間のワイヤリング・ハーネスを必要としないこと
   を特徴とする宇宙船モジュール相互連絡構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の宇宙船モジュール相互連
   絡構造において、 前記宇宙船本体上に設置されたシステム送受信機であっ
   て、前記モジュールに組み入れられた前記送受信機から
   受信し及び前記送受信機に送信できるように位置決めさ
   れたシステム送受信機を更に備えていることを特徴とす
   る宇宙船モジュール相互連絡構造。
3. 【請求項３】 請求項２記載の宇宙船モジュール相互連
   絡構造において、 前記モジュールの少なくとも１つは、複数の送受信機を
   有しており、前記複数の送受信機の各々は、当該モジュ
   ール上の別個の要素と関連付けられていることを特徴と
   する宇宙船モジュール相互連絡構造。
4. 【請求項４】 請求項１記載の宇宙船モジュール相互連
   絡構造において、 前記モジュールはエンクロージャの内部に設置され、 前記モジュール上の前記送受信機は、相互に対して直接
   的にブロードキャストを行うことを特徴とする宇宙船モ
   ジュール相互連絡構造。
5. 【請求項５】 宇宙船モジュールの間での通信方法であ
   って、 複数の宇宙船モジュールの各々に少なくとも１つの送受
   信機を提供するステップと、 前記送受信機モジュールによって無線式のローカル・エ
   リア・ネットワークを形成するステップと、 前記無線式のローカル・エリア・ネットワーク上でデー
   タを伝送するステップと、 を含み、それによってモジュール間のワイヤリング・ハ
   ーネスが不要となるようにすることを特徴とする通信方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の方法において、 モジュールが直接相互に通信できない場合には、システ
   ム送受信機を設けてネットワーク・ルータとして参加さ
   せるステップを更に備えていることを特徴とする方法。
7. 【請求項７】 請求項６記載の方法において、 少なくとも１つのモジュール上に専用のモジュール送受
   信機を設けて、同じモジュール上の他の送受信機のため
   のネットワーク・ルータとして参加させるステップを更
   に備えていることを特徴とする方法。