JP2010274672A - 衛星搭載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制限のあるテレメトリの情報量を有効に使用し、人工衛星を安全に運用するとともに、地上局オペレータの負荷を軽減すること。
【解決手段】通常は情報入力部１０３が情報収集装置群１０１内の各種情報収集装置からテレメトリ情報の生成周期に合わせて収集情報を入力し、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５がテレメトリ情報の生成周期に合わせて入力された収集情報を解析し、所定のイベントの発生の際には、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は情報収集装置にテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて収集情報を出力するよう指示し、情報入力部１０３はテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて収集情報を入力し、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５がテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期で入力された収集情報を解析し、収集情報を編集し、ＤＨ１０６に編集後の収集情報からテレメトリ情報を生成させる。
【選択図】図１

Description

本発明は人工衛星に搭載される装置に関し、より具体的には、人工衛星の不具合検知および診断を行う装置に関するものである。

人工衛星（以下、単に衛星ともいう）には、衛星の目的を達成するための種々の機能を持った機器や衛星の状態を把握するためのセンサが搭載されている。
衛星はこれらの機器の情報を収集し、テレメトリという形式で地上局へ伝送する。
テレメトリでは衛星の目的となるミッションデータの他に、上記のセンサ値などの衛星の状態を示すハウスキーピングデータ等が送られる。
テレメトリを受信した地上局では、オペレータがテレメトリを解読し、センサ値等が解析やシミュレーション等によって算出された規定の範囲内に納まっているか否かを確認し、衛星が正常に運用されているか、不具合が起きているのか等の判断をする。

地上局のオペレータによるテレメトリから得られた衛星の状態を示す情報の判断は、一般的にオフラインで行われている。そのため、衛星の状態に何らかの不具合が生じた場合にオペレータが迅速に不具合を示す情報を発見し、対処することが困難である。

また、テレメトリから得られた情報の確認は目視によって行われている。
そのため、近年の高機能化された衛星のテレメトリ情報の確認作業はオペレータにとって負荷の高いものとなっている。

そこで、テレメトリ情報から衛星の状態を判定する作業の自動化が行われている。
例えば、特許文献１に開示された衛星診断プログラムでは、衛星に対してコマンドを発行した場合やイベントが発生した場合などの所定の事象ごとに、各々の状態に対応する診断条件を設定し、テレメトリ情報と照合して衛星の状態を判断する。

また、非特許文献１において報告された手法では、衛星の初期運用時においてテレメトリから獲得した多次元時系列のハウスキーピングデータに対して、時系列毎にパターンクラスタリングを行い、特徴的なパターン間の相関関係から抽出した情報に基づいて衛星の状態を監視することにより、異常を検知する。

特開２００５−２８９１６４号公報

矢入健久他、"時系列相関ルールマイニングに基づく人工衛星テレメトリデータからの異常検出法"、人工知能学会全国大会、２００１年

しかしながら、テレメトリの情報は空間伝送による伝送量の制限からリソースが限られており、これに合わせて情報は間引かれたものとなっている。
衛星の不具合などを精度よく検知あるいは診断するためには情報量が少なく、地上における試験などでテレメトリ以外に試験用のセンサを取り付けるなどして事前に試験・解析を行い、不具合が発生した際にこれらの情報と照らし合わせることによって、不具合の想
定を行っている。
このように、テレメトリの情報では充分ではなく、衛星の運用において軌道上の不具合の対処や予知、診断を有効に行うためには地上局側での作業が必要であり、地上局のオペレータに負担を強いているという課題がある。

本発明は、このような課題を解決することを主な目的とし、制限のあるテレメトリの情報量を有効に使用し、地上局における負担を軽減することを主な目的とする。

本発明に係る衛星搭載装置は、
人工衛星に搭載される衛星搭載装置であって、
前記人工衛星の状態を通知するテレメトリ情報を、所定の生成周期ごとに生成するテレメトリ情報生成部と、
前記人工衛星に搭載され前記人工衛星の状態に関する情報を収集する情報収集装置から、前記情報収集装置により収集され前記テレメトリ情報の生成に用いられる収集情報を前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力する情報入力部と、
前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析する制御管理部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、人工衛星側でテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期で収集情報を解析するので、解析結果に応じて制限のあるテレメトリの情報量を有効に使用することが可能となり、地上局のオペレータの作業負担を軽減し、迅速に人工衛星の不具合に対処することが可能となる。

実施の形態１に係るシステム構成例を示す図。 実施の形態２に係るシステム構成例を示す図。 従来のアンテナ予報値の算出手順と実施の形態２に係るアンテナ予報値の算出手順とを比較する図。 実施の形態１、２に係る衛星搭載装置のハードウェア構成例を示す図。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る衛星診断システムの例を示すものである。
本実施の形態に係る衛星診断システムは、人工衛星１と、地上局装置２及び通信アンテナ４等から構成される地上設備からなる。地上設備の構成はどのようなものであってもよい。
人工衛星１は、情報収集装置群１０１と衛星搭載装置１０２に大別される。

情報収集装置群１０１には、人工衛星の状態に関する情報を収集する情報収集装置の集合が含まれる。
情報収集装置群１０１には、人工衛星１の運用に関する各種の機器、より具体的には、ヒータ１１（ＨＴＲ）、バッテリ１２（ＢＡＴ）、太陽電池パドル１３（ＳＡＰ）、アクティブ制御装置（ＡＣＴ）１４、センサ１５（ＳＥＮＳ）等が含まれるとともに、また、ヒータ１１（ＨＴＲ）を制御する熱制御系装置７（ＴＣＳ）、バッテリ１２（ＢＡＴ）や太陽電池パドル１３（ＳＡＰ）を制御する電源系装置８（ＥＰＳ）、アクティブ制御装置（ＡＣＴ）１４やセンサ１５（ＳＥＮＳ）等を制御する姿勢軌道制御系装置９（ＡＯＣＳ）、温度センサ１０等が含まれる。
図１の構成では、熱制御系装置７（ＴＣＳ）、電源系装置８（ＥＰＳ）、姿勢軌道制御
系装置９（ＡＯＣＳ）、温度センサ１０が情報収集装置の例となる。
また、情報収集装置として、その他衛星制御装置２７（Ｅｘ．１）やその他衛星制御装置２８（Ｅｘ．２）が含まれていてもよい。
なお、各情報収集装置は、通常は、テレメトリ情報の生成周期に合わせて情報を収集し収集した収集情報を衛星搭載装置１０２に出力するが、後述するＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５から指示があった場合には、テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期で情報を収集し収集した収集情報を衛星搭載装置１０２に出力することができる。
なお、情報収集装置群１０１は、図１に示す以外の構成であってもよい。

衛星搭載装置１０２において、情報入力部１０３は、情報収集装置群１０１に含まれる各種の情報収集装置から、各情報収集装置により収集された収集情報を通常はテレメトリ情報の生成周期に合わせて入力する。収集情報はテレメトリ情報の生成に用いられる。また、所定のイベントの発生の際に、情報入力部１０３はテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて収集情報を入力する。
なお、情報入力部１０３は、姿勢軌道制御系装置９（ＡＯＣＳ）、電源系装置８（ＥＰＳ）、熱制御系装置７（ＴＣＳ）、温度センサ１０等の情報収集装置と衛星の運用において通常使用される通信回線２４を介して接続されるとともに、後述するＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５用の独立の通信回線２５を介して接続する。通信回線２５は、収集情報の入力ための専用通信回線であり、テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて収集情報を入力可能である。
通信回線２５により、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５と各機器との通信が、通常の運用で用いられる通信回線２４を圧迫することがなく、通常の運用で用いられる回線を使用した場合と比較してより多くの情報を相互にやりとりすることが可能となる。

情報蓄積部１０４は、所定のイベントの発生の際、または人工衛星１が異常な状態にある場合や異常な状態になる可能性のある場合に、情報入力部１０３により入力された収集情報を蓄積する。

衛星診断装置１０５（ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５とも表記する）は、情報収集装置からの収集情報を解析して、人工衛星１の状態を判断し、必要となれば、人工衛星１内の制御機器に対してコマンドの発行や、地上局装置へのメッセージの送信を行う。
ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は制御管理部の例である。

例えば、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、通常は、テレメトリ情報の収集周期に合わせて情報入力部１０３から収集情報を入力して入力した収集情報の解析を行うが、所定のイベントが発生する場合は当該イベントの発生の直前にコマンドを発行して、このイベントに関連する情報を収集している情報収集装置にテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて情報を収集するよう指示し、テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて情報入力部１０３により入力された収集情報を解析する。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、イベントの発生に際して情報入力部１０３よりテレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析した結果人工衛星１が特定の状態（例えば、不具合が発生している状態）にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、情報収集装置に対して更に短い周期にて情報を収集するよう指示し、情報入力部１０３より更に短い周期にて入力された収集情報を解析するようにしてもよい。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、イベントの発生の直前に、コマンドを発行して、このイベントに関連する情報を収集している情報収集装置に割り当てられるリソースの配分を増加させる。各情報収集装置は、各々に情報の収集対象が定められるとともに、情報収集のためのリソースを共有しており、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、イベントに関連する情報を収集している情報収集装置に対するリソース配分を増やすようにする。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、収集情報の解析の結果人工衛星１が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、コマンドを発行して、この特定の状態に関連する情報を収集している情報収集装置に割り当てられるリソースの配分を増加させる。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、収集情報の解析の結果人工衛星１が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、コマンドを発行して、この特定の状態を解消する制御又は特定の状態を未然に回避する制御を行う。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、収集情報の解析の結果人工衛星１が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、後述するＤＨ１０６に対して、人工衛星１が特定の状態にあること又は特定の状態になる可能性があることを通知するテレメトリ情報を生成するよう指示する。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期で収集情報を入力した場合に、テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された複数の収集情報を編集するとともに、後述するＤＨ１０６に対して、編集後の収集情報を用いてテレメトリ情報を生成するよう指示する。
ＤＨ１０６では、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５の指示に従い、編集後の収集情報を用いてテレメトリ情報を生成し、また、人工衛星１が特定の状態にある場合又は特定の状態になる可能性がある場合は、人工衛星１が特定の状態にあること又は特定の状態になる可能性があることを通知するテレメトリ情報を生成する。この場合も編集後の収集情報を用いてテレメトリ情報が生成される。このような編集後の収集情報から生成されたテレメトリ情報が上記のメッセージに該当する。
メッセージはテレメトリ情報として地上局装置２に送信され、地上局装置２では、人工衛星１から送信されたメッセージを自動的に解析し、必要となれば、情報の編集や地上局オペレータへの発信、地上局における衛星運用に関わる機器へのコマンド送信などを実施する。

ここで、メッセージとは、前述したようにＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５が衛星内の情報収集装置から取得した情報を自動的に解析し、地上局装置２に送信するべき情報を判断し、編集したものである。
従来ではテレメトリの情報容量制限に合うように衛星内の各機器から得られる情報を間引いた情報を送信していたが、本実施の形態では、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５が重要と判断をした部分に焦点を当てて編集を行ったテレメトリ情報をメッセージとして送信するため、不必要な情報を排除する分、必要な情報を多く入れることができ、テレメトリの情報容量を効率的に使用することが可能である。

データハンドリング系装置１０６（ＤＨ１０６とも表記する）は、情報収集装置からの収集情報から、人工衛星の状態を通知するテレメトリ情報を所定の生成ルールに従って所定の生成周期ごとに生成する。
また、ＤＨ１０６は、所定の場合に、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５からの指示に基づき、メッセージ、すなわち、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５による編集後の収集情報を用いたテレメトリ情報や人工衛星１が特定の状態にあることを通知するテレメトリ情報を生成する。
つまり、ＤＨ１０６は、通常、情報入力部１０６から入力され、地上へ送信するデータのモニタおよび異常検知を行う（例えば、３２秒に１回の通信レートでモニタを行う）。
このとき、テレメトリデータに異常があれば、異常対処処理を行う。例えば、異常フラグを立て、異常フラグと異常データを地上に送信する。
しかし、通信レートの制約上、十分なモニタ間隔を得ることができず、タイミングによっては、例えばスパイク波形のような異常事象を検知できない場合がある。
本実施の形態では、ＳＣＡｇｅｎｔ１０５が、ＤＨ１０６の通信レートよりも短いレートで、情報入力部１０６からのテレメトリデータの異常モニタを行う。
これによって、テレメトリデータに含まれる異常事象を示すデータを、より確実に検出することが可能となる。
ＤＨ１０６は、テレメトリ情報生成部の例である。

通信系装置１０７（ＣＯＭ１０７とも表記する）は、通信アンテナ３よりテレメトリ情報を地上局装置２の通信アンテナ４に伝送する。
ＣＯＭ１０７は、通信部の例である。

次に、衛星搭載装置１０２における動作例を説明する。
以下では、収集情報の例として、温度センサ１０により収集された温度情報を用いて説明するが、他の情報収集装置により収集された収集情報についても同様の取扱いとする。

通常、温度テレメトリは、所定の生成ルールに従い、例えば３２秒に１回程度の周期で更新される。
温度センサ１０は、３２秒に１回程度の割合で温度情報を更新し、更新された温度情報は通信回線２５から情報入力部１０３に入力され、情報入力部１０３からＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５に渡される。
ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、温度情報をＤＨ１０６に渡してＤＨ１０６でテレメトリ情報を生成させ、更に、ＣＯＭ１０７から地上局装置２にテレメトリ情報を送信させる。
例えば、人工衛星１の軌道制御を行うためにスラスタの噴射というイベントが発生する場合は、スラスタ付近に取り付けた温度センサ１０がスラスタ温度情報を出力するが、スラスタの噴射の直前にＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は温度テレメトリの更新周期を短くする。
スラスタに異常が生じた場合の温度変化は、一般的に急激であるため、通常のテレメトリ（３２秒に１回程度の更新頻度）による状態の診断では適切に対処することが困難であり、このため、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５はスラスタの噴射が行われるときには、スラスタ噴射に先立ち、スラスタ付近に配置されている温度センサ１０からのスラスタ温度情報の出力周期を通常よりも短い周期にする。

より具体的には、先ず、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、スラスタ周辺の温度センサ１０におけるモニタリングのためのリソースを十分に割り当てる制御を行う。例えば、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、スラスタ周辺の温度センサ１０に割り当てるリソース配分を増加させるよう指示するコマンドを情報入力部１０３を介して通信回線２５から発信する。
また、スラスタ周辺の温度センサ１０から得られる情報をスラスタパルスと同期して０．５秒周期でモニタリングすることで、スラスタの急激な温度変化を検知する。より具体的には、スラスタ周辺の温度センサ１０に対して０．５秒周期で温度を測定しスラスタ温度情報を出力するよう指示するコマンドを情報入力部１０３を介して通信回線２５から発信する。

スラスタ周辺の温度センサ１０は、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５からの指示に基づき、スラスタ温度情報を０．５秒周期で通信回線２５から出力し、情報入力部１０３が当該温度センサ１０からのスラスタ温度情報を０．５秒周期で通信回線２５から入力する。
ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、０．５秒周期でスラスタ温度情報を情報入力部１０３から入力し、入力したスラスタ温度情報を情報蓄積部１０４に渡し、情報蓄積部１０４に記憶させる。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、テレメトリ情報の生成周期に合わせて、情報蓄積部１０４に蓄積されているスラスタ温度情報を編集し、編集後のスラスタ温度情報をＤＨ１０６に出力し、ＤＨ１０６に編集後のスラスタ温度情報を用いてテレメトリ情報を生成するように指示する。ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、例えば、０．５秒周期で入力した複数のスラスタ温度情報から重要度の低い情報要素を取り除き、スラスタ温度の時間推移を示すのに必要な情報要素を抜き出してＤＨ１０６に出力する。ＤＨ１０６は、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５からの指示に基づき、スラスタ温度の時間推移を示すテレメトリ情報を生成し、ＣＯＭ１０７が当該テレメトリ情報を地上局装置２に送信する。

また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、０．５秒周期で入力されるスラスタ温度情報を解析して、人工衛星１が特定の状態であるか否か（この例では、スラスタの温度変化が異常な状態であるか否か）を判断する。
より具体的には、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、これまでの衛星の運用によって蓄積されたスラスタ温度情報や衛星１の運用における他領域の温度情報、衛星１が軌道制御を行うにあたって予想されるスラスタの温度変化量などを参照し、実際の温度変化量を比較することで、スラスタの温度変化が人工衛星１の異常を示すものであるのか否かを診断する。

ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５が、上記の診断により衛星１のスラスタの温度変化は異常であると判断した場合又は温度異常の可能性（兆候）を検知した場合は、異常を解消するためのコマンド又は異常を未然に回避するためのコマンドを各機器に対して送信する。例えば、スラスタ噴射の一時停止や噴射レベルの低減等を指示するコマンドである。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、ＤＨ１０６に対して、人工衛星１のスラスタの温度変化に異常が生じたこと又は温度異常の可能性（兆候）を地上局装置２に知らせるテレメトリ情報を生成するよう指示する。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、温度変化が異常であると判断した後又は温度異常の可能性（兆候）を検知した後も引き続き、情報蓄積部１０４に蓄積されているスラスタ温度情報を編集し、編集後のスラスタ温度情報をＤＨ１０６に出力し、ＤＨ１０６に編集後のスラスタ温度情報を用いてテレメトリ情報を生成するように指示する。
ＤＨ１０６は、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５からの指示に基づき、スラスタにおける温度異常又は温度異常の可能性（兆候）を通知するとともに、スラスタ温度の時間推移を示すテレメトリ情報を生成し、ＣＯＭ１０７が当該テレメトリ情報を地上局装置２に送信する。

また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、０．５秒周期で入力したスラスタ温度情報の解析の結果、スラスタにおける温度異常又は温度異常の可能性（兆候）を検出した場合は、スラスタ付近の温度センサ１０に対して更に短い周期（例えば、０．３秒周期）でスラスタ温度を測定しスラスタ温度情報を出力するように指示することができる。
また、この場合には、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、スラスタ付近の温度センサ１０により多くのリソースを割り当てるようにしてもよい。

なお、上記では、温度異常の検出又は温度異常の可能性（兆候等）の検出の有無にかかわらず、スラスタ噴射というイベントの発生前から情報蓄積部１０４にスラスタ温度情報を蓄積させる例を説明したが、例えば、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、０．５秒周期で入力されたスラスタ温度情報を解析した結果温度異常を検出した場合又は温度異常の可能性（兆候等）を検出した場合に、温度異常の検出後に出力されたスラスタ温度情報から又は温度異常の可能性の検出後に出力されたスラスタ温度情報から蓄積させるようにしてもよい。

また、上記では、スラスタ噴射というイベントの発生に対応させて、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は状態情報の更新周期を高頻度にするようにしたが、収集情報の更新周期を上げるイベントはどのようなイベントであってもよい。例えば、いずれかの機器についてエラーが発生した場合（エラーイベントの発生の際）等に状態情報の更新周期を上げるようにしてもよい。
また、この場合でも、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、エラーに関連する情報を収集している情報収集装置に対するリソース配分を増やす。
また、異常が検出された場合又は異常の可能性が検出された場合は、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は更に短い周期で情報を収集するよう情報収集装置に要求してもよいし、ＤＨ１０６に異常の検出又は異常の可能性の検出を通知するテレメトリ情報を生成させ、また、複数の収集情報を編集し、編集後の収集情報からテレメトリ情報を生成させるようにしてもよい。

また、上記では、イベントの発生に対応させて、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は状態情報の更新周期を高頻度にするようにしたが、イベントがない場合でも、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、テレメトリ情報の生成周期に対応させて収集された収集情報の解析の結果、人工衛星１における何らかの異常を検出した場合又は異常の可能性を検出した場合は、異常に関する情報を収集している情報収集装置の収集情報の更新周期を上げるようにし、また、当該情報収集装置に対するリソース配分を増やすようにしてもよい。

このように、本実施の形態によれば、制限のあるテレメトリの情報量を有効に使用することが可能となり、地上局のオペレータの作業負担を軽減し、迅速に衛星の不具合に対処することが可能となる。

以上、本実施の形態では、衛星の状態の診断などを行う衛星診断装置を衛星に搭載し、軌道上で衛星の診断を行う衛星診断方式を説明した。

また、本実施の形態では、衛星内において、衛星に搭載される各機器に一般的に接続されている通信回線とは別に、衛星診断装置専用の通信回線を設けていることを説明した。

更に、本実施の形態では、衛星診断装置が、衛星の状態や事象に応じて収集する情報を変更することを説明した。

また、本実施の形態では、衛星診断装置が、必要に応じて必要量のメッセージをＤＨを介して地上に送信することを説明した。

また、本実施の形態では、情報蓄積部が、何らかの異常が検知された場合に、異常の検知の前後の所定の期間の取得情報を保持することを説明した。

また、本実施の形態では、衛星診断装置が、何らかの異常を検知した場合に、衛星に対して処置を施すためのコマンドを送信することを説明した。

実施の形態２．
人工衛星１が軌道伝播を行うに際して、地上局装置２では人工衛星１から送信される信号を受信するために、アンテナを適切な方向へ向ける必要がある。
そのため、通常、衛星１の軌道決定および軌道伝播などを基にしてアンテナ予報値の算出が行われる。
つまり、地上局装置２では、人工衛星１の予測軌道から通信アンテナ４の指向方向をどちらに向けるかというアンテナ予報値を作成し、そのアンテナ予報値に従って通信アンテナ４を駆動している。

概説すると、軌道決定とは、過去の軌道上から現在の衛星の位置、速度等を決定することであり、軌道伝播とは、軌道決定により決定された現在の衛星の位置、速度等から将来の衛星の位置、速度等を予測することである。
また、アンテナ予報値は、衛星１を追尾するためのある時刻（複数）におけるアンテナ指向角度を示すデータ列であり、通常、時刻、方位角、仰角がセットになっている。

図２は、本実施の形態に係る人工衛星１の構成例を示す。
図１と同じ符号が付されている要素は、図１で示したものと同じである。
本実施の形態では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位信号を受信するＧＰＳアンテナ５と、ＧＰＳ測位信号から人工衛星１の位置を導出するＧＰＳ受信機１０８が追加されている。

本実施の形態では、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、ＧＰＳ受信機１０８により導出された位置情報を基に軌道決定および軌道伝播を行う。
また、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は軌道決定および軌道伝播の結果を用いて、地上局装置２の通信アンテナ４のアンテナ予報値を算出する。なお、アンテナ予報値の算出方法は既存の方法を用いる。
次に、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、衛星１が地上局装置２にとって可視時間となったときにＣＯＭ１０７を用いて地上局装置２へ算出したアンテナ予報値を送信する。
地上局装置２では受信したアンテナ予報値を基にして制御すべきアンテナに対して適切な制御を行うように指令を発行する。地上局装置２では、例えばエージェントである地上局衛星診断装置を配置し、この地上局衛星診断装置がアンテナ制御のための指令を発行するようにしてもよい。

このように、本実施の形態では、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５は、軌道決定処理及び軌道伝播処理を行う軌道決定伝播処理部として機能し、また、軌道決定処理及び軌道伝播処理の結果に基づき、地上局装置２の通信アンテナ４に人工衛星１を追尾させるためのアンテナ予報値を算出するアンテナ予報値算出部として機能する。

通常の軌道決定および軌道伝播では、衛星１の可視時間に地上局装置２へ送られた衛星１のテレメトリ情報を基にして解析されており、これにはおおよそ４時間程度の作業時間を要し、一般的には２〜３日程度の軌道伝播を１度に行う。
そのため、地上局装置２での軌道伝播に誤差がある場合、初期の誤差は次回に衛星１からテレメトリを受信して解析を行うまで修正が行われないため、時間の経過とともに誤差が大きくなり、正確なアンテナ予報値を算出することが難しくなる。
例えば、図３に示すように、従来の方式では地上局側は可視時間にテレメトリ情報を受信し、不可視の時間にテレメトリ情報の解析およびアンテナ予報値の算出が行われていたのに対し、本実施の形態の方式では、地上局側は可視時間にテレメトリ情報においてアンテナ予報値を受信してアンテナの制御を行うことが可能である。
なお、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５における軌道決定処理、軌道伝播処理及びアンテナ予報値算出処理に要する時間は数１０秒から数分であり、通常は少なくとも１０数分ある可視時間の間に充分に最新のアンテナ予報値を得ることができ、地上局装置２にリアルタイムでアンテナ予報値を通知することができる。

このように、本実施の形態によれば、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５を用いて衛星１が軌道上で軌道決定・軌道伝播・アンテナ予報値の発行を行うので、解析結果に誤差があったとしても地上局の可視時間を意識することなく、常に最新の情報に更新することが可能であるため、時間による蓄積誤差は従来の地上局での解析と比べて著しく少なく抑えることが可能である。

また、本実施の形態によれば、地上局で軌道伝播を行いアンテナ予報値の算出を行った場合と比較して、時間の経過による誤差の蓄積を解消できることに加え、精度よくアンテナ予報値を発行することが可能になるとともに、地上局オペレータの作業負荷を軽減することが可能となる。

なお、図２に示す人工衛星１では情報収集装置群１０１を備え、ＳＣ＿Ａｇｅｎｔ１０５が実施の形態１に示した処理を行うとともに軌道決定処理、軌道伝播処理及びアンテナ予報値算出処理を行うことを前提とした構成を示しているが、実施の形態１に示す処理を行わないようにしてもよい。

以上、本実施の形態では、衛星診断装置が、ＧＰＳ情報を基にして、軌道決定および軌道伝播を行う衛星診断方式を説明した。

最後に、実施の形態１及び２に示した衛星搭載装置１０２のハードウェア構成例について説明する。
図４は、実施の形態１及び２に示す衛星搭載装置１０２のハードウェア資源の一例を示す図である。
なお、図４の構成は、あくまでも衛星搭載装置１０２のハードウェア構成の一例を示すものであり、衛星搭載装置１０２のハードウェア構成は図４に記載の構成に限らず、他の
構成であってもよい。

図４において、衛星搭載装置１０２は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。
ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介して、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９１４、通信ボード９１５、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
また、ＣＰＵ９１１は、各情報収集装置９０６と接続される。
また、実施の形態２の構成では、ＣＰＵ９１１はＧＰＳ受信機と接続される。
また、磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード（登録商標）読み書き装置などの記憶装置でもよい。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。
通信ボード９１５は入力装置及び出力装置の一例である。

通信ボード９１５は、図１に示すように、地上設備との通信を行う。

磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。
プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１がオペレーティングシステム９２１を利用しながら実行する。

また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１に実行させるオペレーティングシステム９２１のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１による処理に必要な各種データが格納される。

また、ＲＯＭ９１３には、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）プログラムが格納され、磁気ディスク装置９２０にはブートプログラムが格納されている。
衛星搭載装置１０２の起動時には、ＲＯＭ９１３のＢＩＯＳプログラム及び磁気ディスク装置９２０のブートプログラムが実行され、ＢＩＯＳプログラム及びブートプログラムによりオペレーティングシステム９２１が起動される。

上記プログラム群９２３には、実施の形態１及び２の説明において「〜部」又は「〜装置」として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。

ファイル群９２４には、実施の形態１及び２の説明において、「〜の判断」、「〜の計算」、「〜の比較」、「〜の解析」、「〜の更新」、「〜の設定」、「〜の生成」、「〜の編集」、「〜の決定」、「〜の登録」、「〜の選択」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。
「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。
抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作
の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリ等に一時的に記憶される。
また、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。

また、実施の形態１及び２の説明において「〜部」又は「〜装置」として説明しているものは、「〜回路」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」又は「〜装置」として説明しているものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、実施の形態１及び２の「〜部」又は「〜装置」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態１及び２の「〜部」又は「〜装置」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。

このように、実施の形態１及び２に示す衛星搭載装置１０２は、処理装置たるＣＰＵ、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、入力装置たる通信ボード、出力装置たる通信ボードを備えるコンピュータであり、上記したように「〜部」又は「〜装置」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を用いて実現するものである。

１ 人工衛星、２ 地上局装置、３ 通信アンテナ、４ 通信アンテナ、５ ＧＰＳアンテナ、７ 熱制御系装置（ＴＣＳ）、８ 電源系装置（ＥＰＳ）、９ 姿勢軌道制御系装置（ＡＯＣＳ）、１０ 温度センサ、１１ ヒータ（ＨＴＲ）、１２ バッテリ（ＢＡＴ）、１３ 太陽電池パドル（ＳＡＰ）、１４ アクティブ制御装置（ＡＣＴ）、１５ センサ、２４ 通信回線、２５ 通信回線、１０１ 情報収集装置群、１０２ 衛星搭載装置、１０３ 情報入力部、１０５ 衛星診断部（ＳＣ―Ａｇｅｎｔ）、１０６ データハンドリング系装置（ＤＨ）、１０７ 通信系装置（ＣＯＭ）、１０８ ＧＰＳ受信機。

Claims (15)

1. 人工衛星に搭載される衛星搭載装置であって、
   前記人工衛星の状態を通知するテレメトリ情報を、所定の生成周期ごとに生成するテレメトリ情報生成部と、
   前記人工衛星に搭載され前記人工衛星の状態に関する情報を収集する情報収集装置から、前記情報収集装置により収集され前記テレメトリ情報の生成に用いられる収集情報を前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力する情報入力部と、
   前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析する制御管理部とを有することを特徴とする衛星搭載装置。
2. 前記情報入力部は、
   通常は前記情報収集装置から収集情報を前記テレメトリ情報の生成周期に合わせて入力し、所定のイベントの発生の際に、収集情報を前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力し、
   前記制御管理部は
   通常は前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期に合わせて入力された収集情報を解析し、前記所定のイベントの発生の際に、前記情報収集装置に対して前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて情報を収集するよう指示し、前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析することを特徴とする請求項１に記載の衛星搭載装置。
3. 前記衛星搭載装置は、
   各々に情報の収集対象が定められ、情報収集のためのリソースを共有している複数の情報収集装置が搭載されている人工衛星に搭載されており、
   前記制御管理部は、
   前記所定のイベントの発生の際に、前記所定のイベントに関連する情報を収集している情報収集装置に割り当てられるリソースの配分を増加させることを特徴とする請求項２に記載の衛星搭載装置。
4. 前記衛星搭載装置は、更に、
   情報収集装置からの収集情報を蓄積する情報蓄積部を有し、
   前記制御管理部は、
   前記所定のイベントの発生の際に、前記所定のイベントに関連する情報を収集している情報収集装置からの収集情報を前記情報蓄積部に蓄積させることを特徴とする請求項２又は３に記載の衛星搭載装置。
5. 前記制御管理部は、
   前記所定のイベントの発生に際して前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析した結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、情報収集装置に対して更に短い周期にて情報を収集するよう指示し、前記情報入力部より更に短い周期にて入力された収集情報を解析することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の衛星搭載装置。
6. 前記制御管理部は、
   前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を編集するとともに、前記テレメトリ情報生成部に対して、編集後の収集情報を用いてテレメトリ情報を生成するよう指示し、
   前記テレメトリ情報生成部は、
   前記制御管理部の指示に基づき、編集後の収集情報を用いてテレメトリ情報を生成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の衛星搭載装置。
7. 前記情報入力部は、
   通常は前記情報収集装置から収集情報を前記テレメトリ情報の生成周期に合わせて入力し、
   前記制御管理部は、
   通常は前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期に合わせて入力された収集情報を解析し、収集情報の解析の結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、前記情報収集装置に対して前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて情報を収集するよう指示し、前記情報入力部より前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて入力された収集情報を解析することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の衛星搭載装置。
8. 前記衛星搭載装置は、
   各々に情報の収集対象が定められ、情報収集のためのリソースを共有している複数の情報収集装置が搭載されている人工衛星に搭載されており、
   前記制御管理部は、
   収集情報の解析の結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、前記特定の状態に関連する情報を収集している情報収集装置に割り当てられるリソースの配分を増加させることを特徴とする請求項１〜７に記載の衛星搭載装置。
9. 前記制御管理部は、
   収集情報の解析の結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、前記テレメトリ情報生成部に対して、前記人工衛星が前記特定の状態にあること又は前記特定の状態になる可能性があることを通知するテレメトリ情報を生成するよう指示し、
   前記テレメトリ情報生成部は、
   前記制御管理部の指示に基づき、前記人工衛星が前記特定の状態にあること又は前記特定の状態になる可能性があることを通知するテレメトリ情報を生成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の衛星搭載装置。
10. 前記制御管理部は、
    収集情報の解析の結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、前記特定の状態を解消する制御又は前記特定の状態を未然に回避する制御を行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の衛星搭載装置。
11. 前記衛星搭載装置は、更に、
    情報収集装置からの収集情報を蓄積する情報蓄積部を有し、
    前記制御管理部は、
    収集情報の解析の結果前記人工衛星が特定の状態にあると判断した場合又は特定の状態になる可能性があると判断した場合に、前記特定の状態に関連する情報を収集している情報収集装置からの収集情報を前記情報蓄積部に蓄積させることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の衛星搭載装置。
12. 前記情報入力部は、
    収集情報を入力するための専用通信回線を介して前記情報収集装置と接続され、
    前記専用通信回線を介して前記テレメトリ情報の生成周期よりも短い周期にて前記情報
    収集装置から収集情報を入力することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の衛星搭載装置。
13. 前記衛星搭載装置は、
    アンテナを備える地上局装置と通信を行う人工衛星に搭載され、
    前記衛星搭載装置は、更に、
    前記人工衛星の軌道決定処理及び軌道伝播処理を行う軌道決定伝播処理部と、
    前記軌道決定伝播処理部による前記人工衛星の軌道決定処理及び軌道伝播処理の結果に基づき、前記地上局装置のアンテナに前記人工衛星を追尾させるためのアンテナ予報値を算出するアンテナ予報値算出部と、
    前記アンテナ予報値算出部により算出されたアンテナ予報値を前記地上局装置に送信する通信部とを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の衛星搭載装置。
14. アンテナを備える地上局装置と通信を行う人工衛星に搭載される衛星搭載装置であって、
    前記人工衛星の軌道決定処理及び軌道伝播処理を行う軌道決定伝播処理部と、
    前記軌道決定伝播処理部による前記人工衛星の軌道決定処理及び軌道伝播処理の結果に基づき、前記地上局装置のアンテナに前記人工衛星を追尾させるためのアンテナ予報値を算出するアンテナ予報値算出部と、
    前記アンテナ予報値算出部により算出されたアンテナ予報値を前記地上局装置に送信する通信部とを有することを特徴とする衛星搭載装置。
15. 前記衛星搭載装置は、更に、
    ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）測位信号を受信するＧＰＳ受信機を有し、
    前記軌道決定伝播処理部は、
    前記ＧＰＳ受信機により受信されたＧＰＳ測位信号を用いて、前記人工衛星の軌道決定処理及び軌道伝播処理を行うことを特徴とする請求項１４に記載の衛星搭載装置。

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