JP2016088337A - 宇宙機の探索回収システム - Google Patents
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Abstract
宇宙空間から地球に帰還した宇宙機を見つけ出すまでの時間を短縮し、落下した宇宙機の監視を早期に開始可能にすると共に、回収費用を低減できる探索回収するシステムの提供。
【解決手段】
本発明の探索回収するシステムは、宇宙機に搭載された宇宙機位置情報発信局と、上空から宇宙機を探索する無人の探索局と、宇宙機に到達して宇宙機を回収する回収局とを備える。そして、宇宙機位置情報発信局が発信した宇宙機位置情報に基づいて、無人探索局が宇宙機に近づき、宇宙機の画像及び/又は映像と、無人探索局及び/又は宇宙機の位置情報とを発信する。
回収局は、無人探索局からの探索局及び/又は宇宙機の位置情報に基づいて宇宙機に到達すると共に、宇宙機の画像及び/又は映像を受信する。
【選択図】図2
Description
加えて、宇宙機を落下させる場所は、海上や砂漠上等の周囲に目標物のない場所が多く、地上又は海上からの探索には、さらに時間と手間がかかることになる。
したがって、宇宙機が地上又は海上に落下するまでは、有人の航空機は当該制限エリア内を飛行することはできない。
加えて、有人の航空機は滑走路等の地上設備を必要とし、離着陸できる場所が限られるため、有人航空機の離陸地点と宇宙機の落下地点とが離れていることが多く、宇宙機を見つけるまでに多くの時間を要する。また逆に、航空機が着陸可能な場所を優先する場合には、宇宙機を落下させる場所に制約が生じ、安全性との両立が困難である。
回収局は、無人探索局からの、無人探索局及び/又は宇宙機の位置情報に基づいて宇宙機に到達すると共に、宇宙機の画像及び/又は映像を受信することを特徴とする。
本発明の宇宙機の探索回収システムは、宇宙機位置情報発信局と、無人探索局と、回収局とを備える。
宇宙機位置情報発信局は、宇宙から帰還すると複数のGPS衛星からの信号を処理し、自らの位置情報を得て送信するものであり、予め、宇宙機に直接的又は間接的に搭載される。
宇宙機位置情報発信局は、所定の間隔で、繰り返し自らの位置情報を取得し送信する。繰り返し位置情報を送信することで、海上等で漂流しても確実に発見される。
宇宙機位置情報発信局には、図1に示すように、GPS受信機、データインタフェース、無人探索局への送信機、アンテナ、太陽電池、二次電池及び電源回路等を備える。
上記無人探索局は、自らの位置情報と宇宙機位置情報発信局からの位置情報とから、自律飛行して宇宙機を探索すると共に、自らの位置情報及び/又は宇宙機の位置情報を逐時発信するものである。
また、自律飛行は遠隔操縦に比べて正確に飛行経路を辿ることができる。すなわち、GPSや慣性センサ(姿勢や加速度センサ等)の出力を元に風等の外乱を抑制しながら、計算された最適航路を飛行することができ、宇宙機を見つけるまでの時間を短縮できる。
上記無人飛行体は複数用いることが好ましい。複数の無人飛行体で探索することで、宇宙機を見つけるまでの時間をさらに短縮できる。
また、回収局が到着するまで無人飛行体の燃料が持たない場合は、別の無人飛行体を発進させて、これに交代させてもよい。
滞空高度が1000m以上であると、地形や海面の干渉を受けずに、直ちに宇宙機の位置情報を受信することができる。6000mを超えると、降下距離が長くなって見つけるまでの時間が長くなるため実用的でない。また、宇宙機位置情報発信局が発信する位置情報信号が弱くなることがある。
また、上記無人探索局は、レーダ電波を反射する反射体を備えることが好ましい。回収局がレーダで無人探索局の位置を捕捉することで、GPSの位置情報と相俟って確実に宇宙機に到達できる。
50m未満では地形や海面の干渉を受け、回収局と無人探索局との無線通信にエラーが生じることがあり、またレーダ見通し距離が短くなる。100mを超えると宇宙機を充分な大きさで撮影するには画角が狭くなって、旋回する無人探索局からの宇宙機の撮影が困難になることがあり、また、回収局からの目視確認が困難になることがある。
上記飛行制御装置は、自律飛行制御用の各種センサ部、データハンドリングプロトコル制御部、誘導制御演算部、航法演算部、宇宙機位置情報受信機、回収局との通信機、GPS受信機、アクチュエータ、動翼、及びアンテナ等を備える。
無人飛行体を始動させ、回収局の無人機用コンピュータ(以下、無人機用PCということがある)から探索範囲の地図情報を有線又は無線で伝送する。その後、無人飛行体のGPS機能を使用して自己の位置(緯度、経度、高度)を認識させ、これと並行して無人飛行体は姿勢センサ等の自律飛行制御用の各種センサの自動キャリブレーションを実施する。
また、飛行制御装置は、自律飛行中に、姿勢センサから姿勢角の情報を取得するとともに、加速度計から、前後、左右、上下の加速度情報を取得し、これら情報に基づいて制御指令や操舵指令の修正信号を生成し、自律飛行中の機体の姿勢を制御する。これにより自律飛行が実現する。
なお、回収局との無線通信を介して回収局から指令信号を受けた場合は、回収局からの指令信号に沿って新たな飛行経路を演算し、変更された経路に沿って自律飛行をすることもできる。
上記回収局(以下、「回収用船舶」ということがある。)は、無人探索局及び/又は宇宙機の位置情報と、宇宙機の画像及び/又は映像とを受信し、上記位置情報に基づいて宇宙機に到達し回収する。回収局は宇宙機を見つけ又は回収すると、上記無人探索局に帰還指令を送信し無人探索局をも回収する。
上記回収局としては、例えば、船舶、自動車、ヘリコプタ等が挙げられる。
次に、本発明の探索回収システムの通信系統について説明する。図2に通信系統の概略図を示す。宇宙機位置情報発信局1、無人探索局2、及び、回収局3は、それぞれ、GPS衛星4からの電波を受信し、自らの位置を特定する。
また、回収局3は、通信衛星を介して地図情報を取得し、自ら利用すると共に、無人探索局2の有線又は無線通信で地図情報を送信してもよく、無人探索局2は該地図情報を利用して宇宙機探索のルート演算を行ってもよい。
2 無人探索局
3 回収局
4 GPS衛星
Claims (5)
- 宇宙空間から地球に帰還した宇宙機を探索回収するシステムであって、
上記宇宙機に搭載された宇宙機位置情報発信局と、上空から上記宇宙機を探索する無人探索局と、宇宙機に到達して宇宙機を回収する回収局とを備え、
上記宇宙機位置情報発信局が、GPS衛星からの信号を受信して得た宇宙機の位置情報を発信するものであり、
上記無人探索局が、受信した宇宙機の位置情報及びGPS衛星からの信号を受信して得た無人探索局の位置情報に基づいて上記宇宙機に近づき、宇宙機の画像及び/又は映像と、無人探索局及び/又は宇宙機の位置情報と、を発信する飛行体であり、
上記回収局が、宇宙機の画像及び/又は映像と、無人探索局及び/又は宇宙機の位置情報とを受信し、上記受信した位置情報に基づいて宇宙機に到達することを特徴とする探索回収システム。 - 上記無人探索局が、上記宇宙機が地上又は海上に落下するよりも前に、宇宙機が落下すると予測される立ち入り制限エリア内又は立ち入り制限エリア近傍の上空で滞空するものであることを特徴とする探索回収システム。
- 宇宙機位置情報発信局から受信した宇宙機の位置に到達した無人探索局が、上記回収局が宇宙機付近に到達するまで宇宙機の上で滞空することを特徴とする請求項1又は2に記載の探索回収システム。
- 滞空高度が50m〜100mであることを特徴とする請求項3に記載の探索回収システム。
- 上記回収局が、レーダを用いて無人探索局の位置を捕捉するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の探索回収システム。
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- 2014-11-06 JP JP2014226214A patent/JP6393157B2/ja active Active
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