JP2001099706A - 人工衛星 - Google Patents

人工衛星

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JP2001099706A
JP2001099706A JP28050499A JP28050499A JP2001099706A JP 2001099706 A JP2001099706 A JP 2001099706A JP 28050499 A JP28050499 A JP 28050499A JP 28050499 A JP28050499 A JP 28050499A JP 2001099706 A JP2001099706 A JP 2001099706A
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JP
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unit
input
electromagnetic wave
light receiving
filter
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JP28050499A
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English (en)
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Yoshitake Yamaguchi
慶剛 山口
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】観測対象である電磁波の入力を調整する機能を
実現して、CCDセンサ等の観測センサを保護すると共
に、観測データの品質を確保することができる観測用の
人工衛星を提供することにある。 【解決手段】電磁波(光)を観測する観測センサ装置1
01を搭載した人工衛星が開示されている。観測センサ
装置101は、CCDセンサを含む受光部10、電磁波
の入力レベルを検出する検出部11、及びレベル判定部
13を有する。レベル判定部13は入力レベルの判定結
果に基づいて、受光部に配置されたシャッタ17やフィ
ルタ16を駆動制御して、入力レベルを遮断または制限
するように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば地球などの
天体を観測する人工衛星に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、天体を観測する人工衛星に
は、各種の観測センサ装置が搭載されている。観測セン
サ装置としては、特に電磁波を観測するための観測セン
サが主要なものである。電磁波は波長の範囲に従って、
γ線やX線、光、電波などに分類されるため、それぞれ
に対応する観測センサが用意されている。
【0003】このような観測センサの中で、赤外線領域
から紫外線領域までの電磁波である光を観測するセンサ
としては、通常ではCCD(charge coupled device)
センサが使用されている。CCDセンサは、原理的には
ビデオカメラなどに使用される撮像素子に相当するもの
であり、受光部に入力された光を電気信号に変換する機
能を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】人工衛星に搭載されて
いる観測センサ装置は、宇宙空間という地上の環境とは
異なる厳しい環境下にある。前述のCCDセンサは、人
工衛星の軌道上での位置によっては、高い強度の電磁波
が入力される可能性がある。電磁波強度に応じた入力レ
ベル(光量)が規定レベル(許容範囲のレベル)を超え
る場合、CCDセンサでは、出力信号が飽和する現象
(ブルーミング)が発生したり、また素子が破壊するよ
うな事態も発生する。従って、入力レベルが規定レベル
を超えるような事態が発生すると、CCDセンサが正常
に機能せず、結果として観測データが損なわれたり、消
失するような問題が発生する。
【0005】そこで、本発明の目的は、観測対象である
電磁波の入力を調整する機能を実現して、CCDセンサ
等の観測センサを保護すると共に、観測データの品質を
確保することができる観測用の人工衛星を提供すること
にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、特に赤外線領
域から紫外線領域までの電磁波(光)を観測する観測セ
ンサ装置を搭載した観測用の人工衛星に関する。本発明
の主構成要素は、受光部を有する光学系観測センサ、受
光部に入力される電磁波のレベルを検出する検出手段、
当該入力レベルの強度を判定する判定手段、および判定
手段の判定結果に基づいて受光部に対する電磁波の入力
を制御する制御手段である。
【0007】光学系観測センサは、受光部に入力された
電磁波(光)を電気信号に変換する例えばCCDセンサ
を有する。判定手段は、検出手段により検出された入力
レベルと規定値との比較結果に基づいて、入力レベルの
強度、具体的には当該観測センサの許容範囲を超えるレ
ベルであるか否かを複数段階で判定する機能を有する。
制御手段は、具体的には受光部に配置されたシャッタや
フィルタ等の入力調整手段を制御し、判定結果がセンサ
の許容範囲を超える場合には、受光部への電磁波の入力
を遮断するなどの制御を実行する。
【0008】このような構成の人工衛星であれば、軌道
上において観測中に、光学系観測センサの許容範囲を超
える電磁波を受ける場合でも、当該電磁波の入力を遮断
または制限することができる。従って、光学系観測セン
サを保護し、当該センサの出力信号の異常や、センサ自
体の故障等の発生を未然に防止することができる。これ
により、光学系観測センサの保護と共に、観測データの
品質を確保し、確実な観測処理を実行することが可能と
なる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。
【0010】(観測センサ装置の内部構成)図1は、本
実施形態に関係する人工衛星に搭載される観測センサ装
置(101)の内部構成を示すブロック図である。ま
た、図2は、同実施形態の人工衛星の外観を示す図であ
る。
【0011】同実施形態の人工衛星は、地球などの天体
を観測する観測用の人工衛星を想定しており、図2に示
すように、衛星本体100に観測センサ装置101を搭
載している。衛星本体100には、観測センサ装置10
1等の電源を得るためのソーラーパネル103が取付け
られている。
【0012】観測センサ装置101は、観測対象の電磁
波を取り入れるための開口部102を有する。当該開口
部102の近傍には、後述するように、受光部10への
電磁波の入力を調整(遮断または制限)するためのシャ
ッタ17及びフィルタ16が設けられている。なお、同
実施形態では、観測対象の電磁波は、波長が赤外線領域
から紫外線領域までの範囲の電磁波(光)を想定してい
る。
【0013】観測センサ装置101は、図1に示すよう
に、CCDセンサを含む受光部10と、入力レベル検出
部11と、観測用コンピュータ12と、地上局20との
データ通信を行なうための通信装置15とを有する。受
光部10は、入力される電磁波(光)Iλを受けて手、
CCDセンサによりレベル(以下入力レベルと表記す
る)に応じた信号変換を行なう。入力レベル検出部11
は当該入力レベル(Iλ)を検出する機器であり、具体
的には光量センサから構成されている。
【0014】観測用コンピュータ12は、装置全体の制
御装置であり、同実施形態に関係するレベル判定部13
及び信号処理部14を含む。レベル判定部13及び信号
処理部14は、図示しないCPU及びメモリに格納され
たプログラムにより実現される機能要素である。レベル
判定部13は、後述するように、入力レベル検出部11
からの検出信号(ディジタル信号)Sλを取り込み、入
力レベル(Iλ)が許容範囲を超えるか否かを多段階的
に判定する機能を有する(図3を参照)。さらに、レベ
ル判定部13は、判定結果に基づいて、シャッタ17及
びフィルタ16を駆動制御するための制御信号DC1,
DC2を出力する。信号処理部14は、レベル判定部1
3により正常であると判定された観測信号(Sλ)を入
力して、所定の信号処理(演算処理)を実行して、処理
結果である観測データを通信装置15を経由して地上局
20に送信する。
【0015】シャッタ17はシャッタドライバ19によ
り駆動し、受光部10への電磁波(Iλ)の入力を遮断
する機構である。シャッタドライバ19は、レベル判定
部13からの制御信号DC2により駆動制御される。フ
ィルタ16は、異なる通過特性に対応する複数のフィル
タ部材を有し、フィルタドライバ18により各フィルタ
部材が選択的に駆動するように構成されている。即ち、
フィルタ16は、各フィルタ部材が選択的に駆動するこ
とにより、入力レベルを段階的に低減するような調整機
能を有する。フィルタドライバ18は、レベル判定部1
3からの制御信号DC1により駆動制御される。
【0016】(観測センサ装置101の動作)以下図1
と共に、図3のフローチャートを参照して、同実施形態
の観測センサ装置101の動作を説明する。
【0017】人工衛星100に搭載された観測センサ装
置101は、軌道上において、自動的または地上局から
のコマンドに応じて、観測処理を開始する。観測処理の
初期時には、シャッタ17及びフィルタ16は駆動して
おらず、受光部10は電磁波(Iλ)を入力する状態に
なっている。
【0018】受光部10は、入力した電磁波強度に応じ
た入力レベル(Iλ)を示す電気信号を入力レベル検出
部11に出力する。入力レベル検出部11は、電磁波強
度である光量である入力レベル(Iλ)を検出し、ディ
ジタル値に変換した検出信号(Sλ)を観測用コンピュ
ータ12のレベル判定部13に送出する。
【0019】レベル判定部13は、図3に示すように、
検出信号(Sλ)を取込むと、予め記憶している規定値
(Rth1,Rth2)との比較処理を実行する(ステ
ップS1,S2)。ここで、規定値(Rth1)は、観
測センサ装置101として許容できる入力レベル(I
λ)の最大限界値に相当する。レベル判定部13は、検
出信号のレベル値(Sλ)が規定値(Rth1)を超え
る場合には、許容範囲を超える強度(光量)の電磁波が
入力されると判定する(ステップS3のYES)。当該
判定結果に従って、レベル判定部13は、シャッタ駆動
制御信号(DC2)をシャッタドライバ19に出力す
る。これを受けて、シャッタドライバ19はシャッタ1
7を駆動する(ステップS4)。従って、受光部10
は、シャッタ17により電磁波の入力を遮断された状態
となる。
【0020】一方、規定値(Rth2)は、最大限界値
より低レベルの限界値であるが、観測センサ装置101
として望ましい入力レベル(Iλ)の限界値に相当す
る。レベル判定部13は、検出信号のレベル値(Sλ)
が規定値(Rth1)以下で、かつ規定値(Rth2)
を超える場合には、入力可能な電磁波の入力レベル(I
λ)を調整(制限)する必要があると判定する(ステッ
プS5のYES)。この場合、レベル判定部13は、検
出信号のレベル値(Sλ)を段階的に判定し、当該判定
結果に従って、フィルタ16のフィルタ部材を選択駆動
するための制御信号(DC1)をフィルタドライバ18
に出力する。これを受けて、フィルタドライバ18は、
フィルタ16を構成する各フィルタ部材を選択的に駆動
する(ステップS6)。従って、受光部10は、選択駆
動されたフィルタ部材の通過特性に応じて、入力される
電磁波の入力レベル(Iλ)が規定値(Rth2)以下
まで低減される。
【0021】レベル判定部13は、検出信号のレベル値
(Sλ)が規定値(Rth1)及び規定値(Rth2)
以下の場合には、電磁波の入力レベル(Iλ)は許容範
囲内であると判定し、当該検出信号(ディジタル信号S
λ)を信号処理部14に送出する(ステップS5のN
O)。これを受けて、信号処理部14は、所定の信号処
理(演算処理)を実行し、処理結果である観測データを
通信装置15を経由して地上局20に送信する(ステッ
プS7,S8)。
【0022】以上のように同実施形態によれば、人工衛
星100に搭載された観測センサ装置101が、軌道上
において観測処理を行なうときに、観測対象である電磁
波の入力レベルが許容範囲を超える場合またはその限界
に近い場合には、受光部10に対する電磁波の入力を遮
断または制限することができる。従って、受光部10に
含まれるCCDセンサの出力信号が飽和する現象が発生
して信号が消失したり、また当該センサ素子が破壊する
ような事態を未然に防止することが可能となる。これに
より、受光部10のCCDセンサ自体を保護すると共
に、CCDセンサの出力信号に応じた観測データの品質
を確保することができる。
【0023】なお、レベル判定部13は、人工衛星10
0の軌道位置の変化または時間経過に応じて、シャッタ
17及びフィルタ16を解除し、観測処理の初期状態に
復帰させる。
【0024】(変形例)同実施形態は、要するに、観測
センサ装置101が、入力レベル検出部11及びレベル
判定部13の各要素により、いわば自動的にシャッタ1
7またはフィルタ16を駆動制御して、受光部10に対
する電磁波の入力を遮断または制限している。
【0025】これに対して、変形例として、地上局20
からのコマンドに応じて、観測用コンピュータ12が、
シャッタドライバ19を介してシャッタ17を駆動制御
し、またはフィルタドライバ18を介してフィルタ16
を駆動制御する構成でもよい。但し、地上局20は、人
工衛星の軌道位置などから許容範囲を超える入力レベル
の電磁波が発生することを予測し、この予測結果に基づ
いてデータ通信により当該コマンドを観測センサ装置1
01に送信する。
【0026】また、地上局20は、観測センサ装置10
1の入力レベル検出部11による検出結果を、観測用コ
ンピュータ12及び通信装置15を経由して受信する構
成でもよい。この場合には、地上局20は、当該検出結
果に基づいて、電磁波の入力レベルが許容範囲内である
か否かを判定する。そして、地上局20は、その判定結
果に従って、シャッタ17またはフィルタ16を駆動制
御するためのコマンドを通信装置15を経由して観測セ
ンサ装置101に送信する。
【0027】なお、同実施形態及び変形例において、受
光部10には、CCDセンサを使用する場合を想定した
が、これに限らず、CCDセンサと同様の機能を有する
他の半導体センサでもよい。
【0028】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、特
に赤外線領域から紫外線領域までの電磁波(光)を観測
する観測センサ装置を搭載した観測用の人工衛星におい
て、観測対象である電磁波の入力レベルを判定して、判
定結果に基づいて観測センサ装置に対する電磁波の入力
を調整(遮断または制限)することができる。従って、
CCDセンサ等の観測センサにおいて、出力信号の障害
や、センサ自体の破壊などの自体を未然に防止すること
ができる。これにより、人工衛星からの観測データの品
質を確保し、確実な観測処理を実現することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に関係する人工衛星の観測セ
ンサ装置の要部を示すブロック図。
【図2】同実施形態の人工衛星の外観を示す図。
【図3】同実施形態の観測センサ装置の動作を説明する
ためのフローチャート。
【符号の説明】
10…受光部 11…入力レベル検出部 12…観測用コンピュータ 13…レベル判定部 14…信号処理部 15…通信装置 16…フィルタ 17…シャッタ 18…フィルタドライバ 19…シャッタドライバ 20…地上局 100…衛星本体 101…観測センサ装置 102…開口部 103…ソーラーパネル

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光部を有する光学系観測センサと、 前記受光部に入力される電磁波のレベルを検出する検出
    手段と、 前記検出手段により検出された入力レベルと規定値との
    比較結果に基づいて、当該入力レベルの強度を判定する
    判定手段と、 前記判定手段の判定結果に基づいて、前記受光部に対す
    る電磁波の入力を制御する制御手段とを具備したことを
    特徴とする人工衛星。
  2. 【請求項2】 前記光学系観測センサ装置は、CCDセ
    ンサ又はそれに相当する機能を有する半導体光電センサ
    を有することを特徴とする請求項1記載の人工衛星。
  3. 【請求項3】 前記受光部に対して電磁波の入力を遮断
    するためのシャッタと、 前記判定手段の判定結果が許容範囲外の入力レベルの場
    合には、前記制御手段の制御により前記シャッタを駆動
    するシャッタ駆動手段とを有することを特徴とする請求
    項1記載の人工衛星。
  4. 【請求項4】 前記受光部に対して電磁波の入力を調整
    するためのフィルタ手段と、 前記判定手段の判定結果に基づいて、前記制御手段の制
    御により前記フィルタ手段を駆動するフィルタ駆動手段
    とを有することを特徴とする請求項1記載の人工衛星。
  5. 【請求項5】 前記フィルタ手段は、電磁波の通過レベ
    ルを複数段階に調整できるフィルタ選択手段を有し、 前記フィルタ駆動手段は、前記制御手段の制御に従って
    前記フィルタ選択手段を駆動するように構成されている
    ことを特徴とする請求項4記載の人工衛星。
  6. 【請求項6】 地上局とのデータ通信を行なう通信手段
    と、 受光部を有する光学系観測センサと、 前記地上局からのコマンドに従って前記受光部に対する
    電磁波の入力を制御する制御手段とを具備したことを特
    徴とする人工衛星。
  7. 【請求項7】 前記受光部に入力される電磁波のレベル
    を検出する検出手段を有し、 前記制御手段は、前記検出手段による検出結果を前記通
    信手段により前記地上局に送信し、当該検出結果に対す
    る応答として前記地上局からのコマンドを受信すること
    を特徴とする請求項6記載の人工衛星。
  8. 【請求項8】 前記受光部に対して電磁波の入力を遮断
    するためのシャッタと、 前記地上局からのコマンドに従って、前記制御手段の制
    御により前記シャッタを駆動するシャッタ駆動手段とを
    有することを特徴とする請求項6記載の人工衛星。
  9. 【請求項9】 前記受光部に対して電磁波の入力を調整
    するためのフィルタ手段と、 前記地上局からのコマンドに従って、前記制御手段の制
    御により前記フィルタ手段を駆動するフィルタ駆動手段
    とを有することを特徴とする請求項6記載の人工衛星。
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