JP2014172555A - 衛星観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】急激に変動する気象条件に対応して、観測用リソースの効果的な活用を実現する観測衛星を用いた衛星観測システムを提案する。
【解決手段】観測衛星１側に複数の撮像計画を持たせる。様々な気象情報を取得する気象情報取得手段２ａ〜２ｃから生成した観測地画を保有し、最新の観測地域情報により撮像計画を立案し、あるいは複数の撮像計画から最適な計画を選択する機能を備える。観測地域情報を観測開始前までに地上から観測衛星に送信することで、観測地域の気象情報に基づき、軌道上で撮像計画を最適化する。
【選択図】図１

Description

この発明は地表観測用センサを有する衛星による衛星観測システムに関するものである。

従来の光学観測衛星は、利用者からの撮像要求が入った時点で観測計画を立案し、要求があった場所を撮像する。
この場合、通常であるならば緊急観測要求の方が、定常的な観測要求より優先されており、撮像地域が近い場合は定常の観測計画がキャンセルされることもある。画像を扱う会社等では緊急度の高い画像は、定常の画像取得をキャンセルすることも考慮され、定常の画像よりも高価なものとなっている。
従来、最新の気象条件を取り込んで最適な観測点での観測計画を立案し、衛星に向けてこの観測計画を送信するというアイディアが出されていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４１４５５号公報 特開２００１−１２２１９９号公報

従来の観測方法では、最新の運用計画に基づき撮像を実施していた。そのため、撮像結果は、地上で画像化されたものを評価するまで判断できなかった。従来の観測方法では、急激に変動する気象条件には対応できず、結果的に撮像に適さない観測点の撮像を優先してしまい、本来なら撮像可能な観測点を見送ってしまう等、最適条件での撮像機会を逃してしまうという課題があった。
またこのような動作では衛星に搭載されたレコーダのデータ領域を観測に適さない情報で専有し、かつこれをダウンリンクするために、地上局の時間的なリソースを効率的に使用できないという課題があった。

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、急激に変動する気象条件に対応して、観測用リソースの効果的な活用を実現する観測衛星を用いた衛星観測システムを提案することを目的とする。

この発明に係る観測衛星を用いた観測システムは、地表観測用センサを有する衛星と、各地の気象情報を取得する気象観測センタと、予め定められた観測対象地域の位置情報と予め定められた観測対象地点の優先度の情報と、前記観測対象地域の位置情報と優先度の情報に基づき予め作成された観測計画を、前記衛星に送信すると共に、前記気象観測センタから入力した気象情報を用いて前記観測対象地域の気象情報を、随時、前記衛星に送信する運用管制センタとを備え、前記衛星は、観測地点記憶部と、観測地点決定部と、観測制御部とを有し、前記観測地点記憶部は前記運用管制センタから受信した前記位置情報と前記優先度の情報と前記観測計画を記憶し、前記観測地点決定部は、前記位置情報と前記優先度の情報と、前記運用管制センタから随時送信される前記観測対象地域の最新の気象情報を用いて、観測計画を更新し、前記観測制御部は、更新された前記観測計画に基づき観測対象地域を観察する。

本発明に係る観測衛星を用いた観測システムによれば、撮像の直前まで、撮像に適した条件に合わせて自律的に運用計画の変更が実施でき、軌道上および地上局の撮像リソースの効率化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る観測システムの構成を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る観測システムの運用計画の立案フローを説明する図である。 本発明の実施の形態１の観測システムの緊急要求受理時の運用フローを説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る観測システムの定常計画と最終実行計画の概念を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る観測システムの緊急計画実施時の最終実行計画の概念を説明する図である。 本発明の実施の形態１に係る観測システムの他の緊急計画実施時の最終実行計画の概念を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る観測システムを説明する図である。 本発明の実施の形態１、２に係る観測衛星の機能構成を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係る衛星管制センタ内部の機能構成を説明する図である。 従来の運用計画の立案フローを示した図である。 従来の緊急要求受理時の運用フローを示した図である。 従来の緊急計画実施時の最終実行計画の概念を示した図である。 従来の観測衛星の緊急観測運用イメージの一例である。 従来の観測衛星の緊急観測運用イメージの他の例である。 本発明の実施の形態２に係る観測システムの観測運用を説明する図である。 準天頂衛星を中継衛星とした場合の運用の概念を示した図である。

まず、従来の観測衛星の運用方法について図を用いて説明した後、本発明の実施の形態について説明する。

通常の観測衛星では、地球の全表面を撮像できるようにするため、軌道として極軌道を選択するケースが多い。その時の可視時間（ある地上局に対して衛星が見える時間）は１周回（９０〜１００分）に１回（時間として１０分以下。高度によって多少変化する。）である。
図１０、図１１は従来の観測衛星による観測の際の運用フローを示した図である。また図１２〜図１４は、従来の観測衛星における観測運用のイメージを示した図である。

最初に、通常の観測に関する図１０、図１２、図１３を用い、その運用方法について説明する。
図１０において、ユーザからの定常的な要求は、既に運用管制センタ１０５に出されているものとする。この段階で気象観測センタ１０４は、気象衛星１０３からの情報を基に気象情報を観測し、運用管制センタ１０５内の計画立案１０５ａ（以下、運用管制センタ（計画立案）１０５ａとする）は、最新の気象情報の取得を行う（図１０の１２１，１２２）。
運用管制センタ（計画立案）１０５ａは、この最新の気象情報に基づき運用計画を立案する（図１０の１２３）。
運用管制センタ（計画立案）１０５ａは、この定常時の運用計画(定常計画)を運用管制センタ１０５内の衛星管制１０５ｂ（以下、運用管制センタ（衛星管制）１０５ｂとする）に送る。
運用管制センタ（衛星管制）１０５ｂは、観測衛星１０１の可視時間帯にこの運用計画(定常計画)を地上局１０６を介して送信し、観測衛星１０１はこれを受信する。（図１０の１２４，１２５）
観測衛星１０１は受信した定常計画に従い観測の実行（図１０の１２６）を行い、観測結果を地上局１０７の可視時間帯に送信する（図１０の１２７)。
地上局であるデータ処理センタ１０７は、観測結果を受信(図１０の１２８)し、受信した観測結果をデータ処理して、このデータ処理の結果に基づき観測が良好に行われたかの判定（図１０の１２９）を行う。
観測が良好に行われた場合は、データ処理が行われたデータをユーザに送信し、ユーザがこれを受信することにより、一連のデータの流れが終了する（図１０の１３０、１３２）。
一方、データ処理の結果により観測結果が使用できないものであった場合は、運用管制センタ（計画立案）１０５ａに観測の再計画を実施させる(図１０の１３１)。
再計画の後、運用管制センタ（衛星管制）１０５ｂや観測衛星１０１は図１０で説明した運用フローの１２４以降を繰り返し実行することとなる。

次に、ユーザから緊急に観測要求（緊急要求）がかけられた場合の運用フローを図１１〜図１３を参照して説明する。図１１の運用フローにおいて、１２１から１２６までは前の説明（図１０の運用フロー）と同じである。

図１１において、ユーザから緊急要求１４１が運用管制センタ（計画立案）１０５ａに出されると、運用管制センタ(計画立案)１０５ａはこれを受信する。(図１１の１４１、１４２)。
運用管制センタ(計画立案)１０５ａは、この要求を受信すると最新の気象情報を気象観測センタ１０４から取得し、緊急時の運用計画の立案を実施する（図１１の１２２ａ、１２３ａ）。
運用管制センタ(計画立案)１０５ａは立案した運用計画（緊急計画）を運用管制センタ（衛星管制）１０５ｂに送る。
運用管制センタ（衛星管制）１０５ｂは観測衛星１０１の可視時間帯に地上局１０６を介してこの運用計画（緊急計画）を送信し、観測衛星１０１はこれを受信する（図１１の１２４ａ，１２５ａ）。
観測衛星１０１は、受信した緊急計画に従い緊急要求があった緊急観測地点Ａ（図１２参照）の観測の実行（図１１の１２６ａ）を行い、観測結果を地上局１０７の可視時間帯に送信する(図１１の１２７)。
図１１の運用フロー１２８以降は、通常の観測時の運用フロー（図１０）と同じである。

従来（例えば特許文献１）は、上述の運用フローのように運用計画の再立案時（図１０の１２３ａ）に、緊急観測地点Ａの最新の気象情報を気象観測センタ１０４から入手し、観測地点の最適化を図る。最新の気象情報は気象静止衛星１０２から地上局１０３を経由して随時入手され、所定の間隔で更新されている情報を基に観測計画を立案する。

しかしながら、図１２に示すように、緊急観測地点Ａの位置によっては定常的な観測地点Ｂの観測が出来なくなることがある。この場合、定常観測地点Ｂをキャンセルすることになる（キャンセルの理由は、ほぼ同一の時刻での観測時間の重複や、近接している時間帯における衛星のアジリティ能力からの制約等によるものとし、理由は限定しない）。
定常観測地点Ｂをキャンセルして立案された運用計画は運用管制センタ１０５から対象の観測衛星１０１に地上局１０６を介して送信される。観測衛星１０１は送られてきた運用計画を、事前に送られていた定常観測地点を観測するとされた運用計画に上書きして更新し、この更新計画に基づいて衛星運用を実施する。

図１４に、緊急時の運用計画と実行結果のイメージを示す。
観測衛星１０１には事前に送信されていた定常計画が設定されており、定常計画では定常観測地点Ｂ、Ｃ、Ｄを順に観測する計画であったとする。ここで緊急観測要求により緊急観測地点Ａへの観測要求が出された場合、緊急計画では緊急要求Ａと、定常観測Ｂ、Ｄのキャンセルを運用計画として立案することとなる。従来はこの立案時点において、最新の気象情報を用いるようにしていた。

しかしながら、従来、観測衛星１０１では一度運用計画を衛星が受信すると、要求された観測地域の気象条件がその後どのようなに変化しても撮像が実行され、撮像された画像データは次の可視時間において地上局１０７において地上にダウンリンクされていた。従来のシステムでは、画像データがダウンリンクされた時点でデータの良否を判定することになっていた（図１０の１２９、図１１の１２９）
したがって、図１３の絵で表すように観測地点の気象条件が悪い場合には、ダウンリングされた画像データには雲しか映っていない場合もあり得た。特に夏季の積乱雲など急激に発生・成長する雲などは、衛星軌道の１周回のサイクル、すなわち計画を送れる間隔では対処できず、結局撮像した結果からしか画像の良否が判定できないという課題があった。
すなわち、従来の観測方法では、運用計画時点の最新の気象条件を運用計画に取り込むが、運用計画を観測衛星１０１に送信した後は運用計画の変更はできず、最新の運用計画の観測条件の精度と頻度を高めることに過ぎなかった。

実施の形態１．
次に、本発明の実施の形態１に係る観測衛星の観測方法について、図１〜図６、図８および図９を用いて説明する。

図１は、実施の形態１に係る観測衛星を用いた観測システムの構成を説明する図である。
実施の形態１に係る衛星観測システムは、地表観測用センサを有する観測衛星１と、気象を観測する気象観測センサ（気象観測手段）２と、気象観測衛星（気象観測手段）２ｏと通信リンクを形成する気象衛星通信リンク形成用地上局３と、気象衛星通信リンク形成用地上局３から気象情報を受信する気象観測センタ４と、作成した観測衛星１の観測計画を観測衛星通信リンク形成用地上局６に送信すると共に、気象観測センタ４から気象情報を取得し、気象情報から作成した観測地域の気象情報（観測地域情報）を観測地域情報伝送用地上局７に送信する運用管制センタ５と、運用管制センタ５から受信した観測計画（運用計画）を観測衛星に送信する観測衛星通信リンク形成用地上局６と、運用管制センタ５から受信した観測地域の気象情報を観測衛星に送信する観測地域情報伝送用地上局７と、観測衛星１や観測地域情報伝送用地上局７と接続され、観測計画や観測地域情報を中継するデータ中継装置８と、観測衛星が観測した観測データを受信する観測データダウンリンク用地上局９と、観測データを処理するデータ処理センタ１０から構成される。

図８は、観測衛星１が備える機能構成を説明する図であり、観測地点を記憶する観測地点記憶部５１と、最新観測地域情報５２を入力して観測地点を決定し、観測計画を立案する観測地点決定部５３と、観測を実行する観測制御部５４を備える。
観測地点記憶部５１は、複数の観測地点の位置情報および基本優先度を記憶している。観測地点決定部５３は、観測地点記憶部５１の情報に最新観測地点情報５２の情報を加味して最終的な観測地点を決定し、観測計画を立案する。観測制御部５４は、観測地点決定部５３が立案した観測計画に基づき、観測を実行する。これらの観測地点記憶部５１、観測地点決定部５３、観測制御部５４の実現手段はＨ／ＷおよびＳ／Ｗのいずれで構成されてもよく、手段自身は限定しない。

運用管制センタ５は、気象観測センタ４や、観測衛星１との通信リンク形成用の地上局６や、データ中継衛星８経由で観測衛星１との通信リンク形成用の地上局７と、接続が可能となっている。

図９は、運用管制センタ５が有する機能構成を説明する図であり、定常の運用要求を記憶した定常要求記憶部６１と、運用計画を立案する計画立案部６３と、気象観測センタ４と接続し最新の観測地点情報を取得する観測地点情報取得部６２と、ユーザからの緊急観測要求を受信するユーザインタフェース部６５と、光学観測衛星に運用計画や最新の観測点情報を地上局６，７やデータ中継衛星８を介して送信する衛星管制部６４を備える。

気象観測センタ４は、気象を観測する気象観測手段として、一つ以上の気象衛星２ｏや、地上に配置された気象センサ２ａ、２ｂ、２ｃ等の観測手段と接続し、各地点の気象情報を取得可能である。なお、この気象観測手段の気象を観測可能な手段であればよく、特別限定するものではない。

次に、本発明の実施の形態１における観測システムの運用フローについて、図２、図３を用いて説明する。

図２は、実施の形態１に係る観測システムにおける、定常の運用計画の立案フローを説明する図である。
ユーザから要求は既に運用管制センタ５に設けられた計画立案部（以下、運用管制センタ（計画立案）５ａとする）に定常的な要求が出されているものとする。
この段階で、気象観測センタ４は、気象衛星２ｏや地上の観測点近傍に設けられた気象センサ（２ａ，２ｂ，２ｃ，・・・）からの情報を基に気象情報を観測し、運用管制センタ（計画立案）５ａは最新の気象情報の取得を行う（図２の２１、２２）。
運用管制センタ（計画立案）５ａは、この最新の気象情報に基づき運用計画を立案する（図２の２３）。
運用管制センタ（計画立案）５ａは、この運用計画(定常計画)を運用管制センタ（衛星管制）５ｂに送る。
運用管制センタ（衛星管制）５ｂは、観測衛星１の可視時間帯に地上局６を介して、観測衛星１に運用計画（定常計画）を送信し、観測衛星１はこれを受信する。（図２の２４、２５）。

図４は、観測衛星１に送られた運用計画（定常計画）の内容（イメージ）を表した図である。
観測衛星１は、内部の観測地点記憶部５１（図８参照）にこの運用計画（定常計画）を記憶する。運用管制センタ（衛星管制）５ｂから送られた運用計画（定常計画）は優先度が最も高い優先度１の定常計画と、優先度２の定常計画の２つの運用計画とする。

観測衛星１による地表観測の途中で、観測衛星１に対して最新気象情報の更新がなされなければ、観測衛星１により、優先度１の定常運用計画、すなわち図４中に網掛けで示した地点（Ｂ，Ｃ，Ｄ）の観測が順に実行される。

一方、気象観測センタ４は、常に気象の観測を高頻度で実施している（例えば、５分間隔で降水情報を更新している）。気象の観測は気象衛星からの情報だけではなく、地上における観測点の観測センサの情報などを総合的に用いている。

運用管制センタ(計画立案)５ａは、これらの最新気象情報に基づき、観測地域の気象情報を作成する(図２の２６、２７)。
なお、本実施の形態では、この時の各観測地域の気象情報を、地点毎の被雲率（雲天率ともいう）というパラメータで代表することとする。一例として、図４に示す通り、地点Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの被雲率は、それぞれ６２％，３３％，２３％，４１％、２０％であったとする。
観測衛星１が最初に観測を実施する観測地点Ｂの軌道上観測開始位置（ｃ）に到達する前に、運用管制センタ（衛星管制）５ｂは、この最新観測地域情報５２を、データ中継衛星用地上局７およびデータ中継衛星８を介して、観測衛星１に送信する（図２の２９）。
このとき、運用管制センタ（衛星管制）５ｂが送信する情報は運用計画ではなく必要最低限の最新観測地域情報５２である。
この最新観測地域情報５２を受信した観測衛星１は、観測衛星１の内部の観測地点決定部５３において、観測計画の再立案を軌道上で実施する。
観測地点決定部５３は、最立案した観測計画を観測制御部５４に送る。
観測地点決定部５３から観測計画を受信した観測制御部５４は、観測計画に基づいて地表観測を実行する（図２の３２）。

観測地点決定部５３の動作について図４の例を用いて説明する。
図４で示した例では、地点Ｂの被雲率は９２％、地点Ｅの被雲率４１％となっている。このときの閾値を被雲率５０％と設定しているものとすると、地点Ｂは優先度１だが、被雲率が高いため、観測地点決定部５３は地点Ｂより地点Ｅの観測を優先することとする。また、地点Ｄと地点Ｆの被雲率はそれぞれ２３％と２０％であり、地点Ｆの方が被雲率は低いが、閾値内であれば優先度の高い地点Ｄの観測が優先することとする。
こうして、最終的に実行される運用計画は、地点Ｂのキャンセル、地点Ｅ、地点Ｃ，地点Ｄの観測となる。このとき、地点Ｆは優先度２であるため、基本的にキャンセルではない。

このように本実施の形態では、観測衛星自身が衛星軌道上で観測計画を立案する。
本発明の特徴部分である観測衛星の軌道上での観測計画の立案に関しては、技術的には軌道上の観測衛星内部でなくても可能である。
しかしながら、以下に述べる課題のため、軌道上において観測計画を立案することが効果的である。

観測地域情報はできるだけ最新の情報が効果的である。そのため、可能な限り観測直前で再計画を立てた方がよい。これを実現するためには、観測地域直前での通信リンクの形成が条件になる。しかし、通常のデータ中継衛星のデータ伝送レートはそれほど高い通信レートを持っていない。そのため、運用計画のような長い情報をすべて送りなおしていては、データ中継衛星という通信リソースを専有してしまい、現実的ではなかった。また、このようなデータ中継衛星は、データ中継対象が一つではないため、リソース専有期間を長くすることで他ユーザとの競合が起こり、確実な運用が難しくなる。
このため、データ中継衛星を使用する場合であっても、できるだけ短時間でのデータ伝送、すなわち伝送するデータ量の最小化が必要となる。

本実施の形態に係る衛星観測システムでは、運用管制センタ（衛星管制）５ｂは、運用計画よりデータ量が少ない観測地域情報５２のみを観測衛星１に送信する。そして観測衛星１は、観測地域情報５２を用いて軌道上で観測計画を再立案するようにした。これにより、データ中継衛星というリソースの専有時間を最短化することができるようになる。

観測衛星１による軌道上での観測計画の再立案の結果に基づき、観測衛星１は観測を実行し、観測結果（観測データ）を地上局９の可視時間帯に送信する(図２の３４)。

一方、運用管制センタ(計画立案)５ａは、最新観測地域情を作成（図２の２７）後、軌道上と同じロジックで観測計画を再立案（図２の２８）する。運用管制センタ(計画立案)５ａは、再立案した観測計画をデータ処理センサ１０に送信する。
このようにすることで、データ処理センタ１０では、観測衛星１より送られてくる観測データがどの地域のデータであるのか、事前に識別しておくことが可能となり、データ処理の準備を整えておくことができる。
地上局９は観測衛星１から観測結果の受信を行い、観測結果をデータ処理し、このデータ処理の結果を要求元のユーザに送信する(図２の３５，３６，３７)

次に、ユーザから緊急に観測要求（緊急要求）がなされた場合の運用フローを、図３を用いて説明する。

図３において、運用フロー２１〜２５までは上述した図２の定常状態における運用フローと同じであるため、ここでは説明を省略する。
ユーザから緊急要求４１が出されると、運用管制センタ(計画立案)５ａがこれを受信する(図３の４１、４２)。
運用管制センタ(計画立案)５ａは、緊急要求４１を受信すると、最新の気象情報を気象観測センタ４から取得し、運用計画の立案を実施する（図３の２６ａ，４３）。
運用管制センタ(計画立案)５ａは、立案した運用計画（緊急計画）を運用管制センタ（衛星管制）５ｂに送信する。
衛星管制５ｂは、この運用計画（緊急計画）を観測衛星１の可視時間帯に地上局６を介して送信し、観測衛星１はこれを受信する（図３の４４、２５ａ）。

図５は、観測衛星１に送られた運用計画（緊急計画）の内容（イメージ）を表した図である。
定常時の計画として、観測衛星１の内部の観測地点記憶部５１には優先度１の定常計画と、優先度２の定常計画の二つの運用計画を保持している。
ここで、運用計画（緊急計画）が受信されると、観測地点記憶部５１には、緊急度０（最優先）の運用計画（緊急計画）が追加される。
このとき、観測衛星１に対して途中で最新気象情報の更新がなされなければ、優先度０の緊急計画および優先度１の定常運用計画、すなわち図中網掛けで示した地点（Ａ，Ｄ）の観測が実行されることになる。

一方、運用管制センタ(計画立案)５ａでは、気象観測センタ４から取得した最新気象情報に基づき観測地域の気象情報を作成する(図３の２６ｂ)。
図４に示す通り、地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの被雲率は、それぞれ４２％、３３％、１８％、２１％、３２％、１６％であったとする。
観測衛星１が最初に観測を実施する観測地点Ｂの軌道上観測開始位置（ｃ）に到達する前に、運用管制センタ（衛星管制）５ｂは、この最新観測地域情報５２を、データ中継衛星用地上局７およびデータ中継衛星８を介して、観測衛星１に送信する（図３の２９）。
この情報を受信した観測衛星１は、観測衛星１の内部の観測地点決定部５３において、観測計画の再立案を軌道上で実施する。
観測地点決定部５３は、この実施結果を観測制御部５４に送る。
観測地点決定部５３から観測計画を受信した観測制御部５４は、観測計画に基づいて地表観測を実行する（図３の３２ａ）。

観測地点決定部５３の動作について図５の例を用いて説明する。
図５の例では、地点Ｂの被雲率は３３％、地点Ａの被雲率４２％となっている。地点Ｂは優先度１だが、地点Ａの優先度が０（最優先）のため、観測地点決定部５３は、地点Ａの観測を優先する。
こうして、最終的に実行される運用計画は、地点Ｂおよび地点Ｃの観測キャンセル、地点Ａ、地点Ｄの観測となる。
また、ここで最新気象情報が別の値である時の例を図６に示す。
地点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆの被雲率はそれぞれ８８％，２２％，４３％，７８％，１２％，５％であったとする。この例では、地点Ｂの被雲率は２２％、地点Ｃの被雲率４３％、地点Ａの被雲率８８％となっている。地点Ａは優先度０だが、被雲率が閾値の５０％を超えているため、優先度１の地点Ｂ、地点Ｃの観測を優先する。また、地点Ｄと地点Ｆでも、優先度１の地点Ｄの被雲率が閾値５０％を超えており、優先度２の地点Ｆが閾値以下であることから、観測地点決定部５３は地点Ｆを優先する。
こうして、最終的に実行される運用計画は、地点Ａおよび地点Ｄの観測キャンセル、地点Ｂ、地点Ｃ、地点Ｆの観測となる。

なお、緊急要求により運用計画立案時（図３の４３）に既に最新気象情報および予測値から緊急観測地点Ａが観測に適さないとされていた場合は計画から外しておくことが普通であり、本実施の形態ではあくまでも突発的に気象状況が激変し、観測に適さなくなったことを想定している。

また、本発明においては、ユーザからの緊急要求や最新気象情報の如何に関わらず、予め運用管制センタは予め複数の運用計画を立案し複数の運用計画を衛星に送信しておき、衛星は最新の気象情報の結果や緊急要求に基づきその中の１つの運用計画を選択して実行し、その他の運用計画はキャンセルするように運用してもよい。

また、別の運用として、衛星は予め複数の運用計画を立案しておき、最新の気象情報の結果や緊急要求に基づきその中の１つの運用計画を選択して実行し、その他の運用計画をキャンセルするようにしてもよい。

このように、観測衛星１は、受信した最新観測地域情報５２に従い運用計画を再立案し、再立案した観測計画に基づき、観測を実行（図３の３２ａ）する。観測衛星１は、観測結果を地上局９の可視時間帯に送信する。(図３の３３、３４)。
図３の運用フロー３５以降は通常（定常）観測時の運用フローと同じであるため、説明を省略する。

このように本実施の形態では、ユーザからの緊急要求があった際に、観測衛星自身が衛星軌道上で観測計画を再立案する。
運用管制センタ（衛星管制）５ｂは、運用計画よりデータ量が少ない観測地域情報５２のみを観測衛星１に送信する。そして観測衛星１は、観測地域情報５２を用いて軌道上で観測計画を再立案するようにした。これにより、ユーザからの緊急要求があった際にもデータ中継衛星というリソースの専有時間を最短化することができるようになる。

実施の形態２．
実施の形態２に係る衛星観測システムについて、以下、図を参酌しながら説明する。図７は、実施の形態２に係る観測システムを説明する図である。
実施の形態１との相違点は、データ中継衛星８に代わって、地上局７から直接情報を伝送している点であり、観測地域情報の送信手段が異なる。
本実施の形態においては、地上局７は地上局６のような大型のアンテナを持つ必要がない。これは観測衛星１に送信する最新観測地域情報が従来の運用計画情報より極めて小さいデータ量にすることにより、情報送信レートを低くすることができるためであり、従来の衛星運用管制に使用していた大型のアンテナを使用することなく、小型の可搬アンテナでもデータ送信が可能となる。
これはデータ量が小さいため、大出力のアンテナを用いなくとも、小型のアンテナで伝送レートを低くしても伝送可能となるためである。

例えば、日本の国土を数か所観測することを考慮した場合、通常ならば極軌道で北極側から日本上空に進行する観測衛星に対して、北海道で観測地域情報をアップリンクすれば、ほぼ日本全土の最適観測地点を送ることが可能となる。
このようにして観測した観測の一例を図１５に示す。
最新の観測地域情報伝送手段としての地上局を宗谷岬（仮に『宗谷局』とする）に設置したとする。
日本の主要な観測点として、北海道／札幌、東京、大阪、福岡、沖縄／那覇の５都市を想定する。このとき、宗谷局から衛星に対してコマンドを送信できる地平からの角度(仰角)を５°とし、各都市の観測可能な角度は地表に対して３０°以上の角度、逆に言えば観測点から仰角３０°以上の範囲を観測可能帯とする。
観測衛星の高度を６００ｋｍの極軌道の光学観測衛星としたとき、ある日の宗谷局のコマンド送信可能開始時刻が１２時３０分４８秒であったとする。このときの各都市の観測可能帯の通過時刻は以下の通りです。（解析間隔：１２秒で計算）
札幌：１２時３４分３６秒−３８分００秒
東京：１２時３６分４８秒−３９分４８秒
大阪：１２時３６分４８秒−４０分４８秒
博多：１２時３７分２４秒−４１分２４秒
那覇：１２時３９分２４秒−４３分２４秒
これらすべての都市を観測するならば、宗谷局から観測衛星にコマンドが送信可能になる１２時３０分４８秒から最初の観測点である札幌の観測可能時間帯１２時３４分３６秒より前に通信を終了させる必要がある。ここではコマンド送信準備に３０秒程度かかることを想定しても、約３分の間隔がある。しかし、この３分を時間いっぱいに使用して、通信すると、札幌の観測可能時間帯に入ると同時に観測する必要があれば、その前に観測準備を終了させなければならない。この点を考慮すると、観測準備（すなわち観測機器の立ち上げおよび衛星の光学機器を観測点に向けるためのアジリティ操作等）に２分程度を想定すると、データ伝送は１分以下で実行され、かつ軌道上での運用計画を立案しなければならない。
以上のことを考慮すると、直前に伝送できるデータ量は小さくなければならなくなる。

本発明のような観測方式を採用することで、軌道上の撮像リソースの無駄を排除し、光学画像を最大限に取得することが可能となる。
なお、本実施の形態では気象衛星とデータ通信衛星が別の衛星として描かれているが、同一の衛星でもよい。
また、データ通信衛星は静止衛星に限定することなく、準天頂衛星のような衛星でもよい。

一例として、準天頂衛星を用いて東南アジアの国々の観測を実施する場合について説明する。
構成および基本的な動作は第１の実施例と同じであるため、詳細は割愛する。
準天頂衛星は、図１６のような軌道を３台の衛星で周回し、上部の輪の部分を使用して、日本国上空域に疑似的に静止しているような状態を作り出す衛星である。したがって、下部の輪の部分での運用はあまり想定されていない。この使用されていない部分の軌道域において、観測衛星への最新地域情報の伝送を実施することが可能である。
たとえば、３機の準天頂衛星Ａ、Ｂ、Ｃが軌道上に配置されているとき、準天頂衛星Ａが日本上空域を抜ける図１６中（ａ）で示された点にあるとき、準天頂衛星Ｂはこれから日本上空域に入るため（ａ）の位置にあり、準天頂衛星Ｃは（ｅ）の位置にある。
このとき、準天頂衛星Ｂはこれから日本上空域でのミッションに入るため、以後約８時間にわたり、最新観測地域情報の伝送は行えない。また、準天頂衛星Ｃは観測対象領域である東南アジア地域が可視領域にないため、データ伝送にはやや不向きである。したがって、準天頂衛星Ａが軌道上を移動しながら観測衛星へのデータ伝送を実施する。しかし、準天頂衛星Ａの位置が（ａ）から（ｄ）に進んでいくと、（ｄ）近傍では観測衛星とのデータ中継を行うためにはやや不向きな位置に移動してしまう。しかし、この時点で準天頂衛星Ｃが軌道上の位置（ｈ）に移動しているため、データ中継手段を準天頂衛星Ｃに移行する。こうして、前半６時間を準天頂衛星Ａで、後半２時間を準天頂衛星Ｃでカバーすると、８時間が経過し、準天頂衛星Ｂが日本上空域を抜けて位置（ａ）に来る。この動作を準天頂衛星Ｂ―Ａ、準天頂衛星Ｃ−Ａと繰り返すことで、静止衛星に頼ることなく、かつ準天頂衛星の主要ミッション領域でのミッションの障害にならないように運用することができる。

このように、本発明に係る衛星観測システムによれば、運用計画情報より極めてデータ容量が小さい観測地域情報を衛星に送信し、衛星が軌道上で運用計画を再立案するので、観測のための観測用リソースの効率化が図れる。
本発明が目的とする観測用リソースの効率化とは、衛星が観測する撮像リソース、撮像したが使用できない観測データを伝送する伝送時間リソース、観測衛星に最新の観測地域情報を送るための観測地域情報伝送手段の時間的リソースや物理構成の小型化等を指すものである。

１、１０１ 観測衛星、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｏ、１０２ 気象観測手段（気象衛星、気象観測センサ）、３、１０３ 気象衛星通信リンク形成用地上局、４、１０４ 気象観測センタ、５、１０５ 運用管制センタ、６、１０６ 観測衛星通信リンク形成用地上局、７ 観測地域情報伝送用地上局、８ データ中継衛星、９、１０７ 観測データダウンリンク用地上局、１０、１０８ データ処理センタ、Ａ、Ｂ、Ｃ 観測地点。

Claims (6)

1. 地表観測用センサを有する衛星と、
   各地の気象情報を取得する気象観測センタと、
   予め定められた観測対象地域の位置情報と予め定められた観測を行う観測対象地域の優先度の情報と、前記位置情報と前記優先度の情報に基づき予め作成された観測計画を、前記衛星に送信すると共に、前記気象観測センタから入力した気象情報を用いて前記観測対象地域の気象情報を、随時、前記衛星に送信する運用管制センタと、
   を備え、
   前記衛星は、観測地点記憶部と、観測地点決定部と、観測制御部とを有し、
   前記観測地点記憶部は前記運用管制センタから受信した前記位置情報と前記優先度の情報と前記観測計画を記憶し、
   前記観測地点決定部は、前記位置情報と前記優先度の情報と、前記運用管制センタから随時送信される前記観測対象地域の最新の気象情報を用いて、観測計画を更新し、
   前記観測制御部は、更新された前記観測計画に基づいて観測対象地域を観察することを特徴とする衛星観測システム。
2. 観測地点決定部は、前記観測対象地域の最新の気象情報に基づき前記観測対象地域が観測に適しているか否かを判断して観測計画を立案し更新することを特徴とする請求項１記載の衛星観測システム。
3. 前記地表観測用センサは光学センサであり、前記気象情報は前記観測対象地域における曇天率であることを特徴とする請求項１、２いずれか記載の衛星観測システム。
4. 観測地域情報送信手段を備え、
   前記観測地域情報送信手段は、前記運用管制センタが送信する気象情報を中継し、前記観測衛星に送信することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の衛星観測システム。
5. 前記観測地域情報送信手段は、前記観測衛星よりも高い軌道を飛行する衛星であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の衛星観測システム。
6. 前記観測地域情報送信手段は、地上局であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の衛星観測システム。

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