JP2017149337A - 光学望遠鏡の観測計画作成支援装置およびシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 気象予報値の空間および時間の分解能は、光学望遠鏡で人工衛星、デブリなどを観測できるかどうか判断する上で、十分ではない。【解決手段】 光学望遠鏡１の設置場所、光学望遠鏡の最大観測可能範囲２３を決めるデータである最大観測可能範囲データ２４を含む望遠鏡データ２１を記憶する望遠鏡データ記憶部１１と、高度を含む予測軌道１０を観測対象物候補９ごとに記憶する予測軌道記憶部１２と、外部から入力される光学望遠鏡の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データ６から光学望遠鏡１の観測不可範囲２２を決める観測不可範囲決定部１３と、最大観測可能範囲データ２４および観測不可範囲２２から光学望遠鏡１で観測可能な範囲である観測可能範囲９を決める観測可能範囲決定部１４と、観測可能範囲９と予測軌道１０とを重ね合わせた画像である観測可否判断画像８を生成する観測可否判断画像生成部とを備えた。【選択図】 図２

Description

本発明は、光学望遠鏡によって地球周辺の人工衛星、デブリなどを観測するために、光学望遠鏡の観測計画を作成することを支援する装置およびシステムに関する。

地上に設置された光学望遠鏡での宇宙空間の人工衛星、デブリなどの観測には、その観測対象物の方向が雲などによって遮られていないことが必要である。先行技術では、気象予報値を用いて観測対象物の観測の可不可を判断すること、またその判断に基づいて観測計画を立案することが提案されている。

特許第５２００７３６号

「宇宙航空研究開発機構特別資料 第６回「スペースデブリワークショップ」講演資料集」 宇宙航空研究開発機構、2015年3月、p.554

気象予報値は、必ずしも光学望遠鏡の設置場所およびその上空の現実の気象状況を示すものではない。気象モデルが完全でないという問題だけでなく、予報値の空間および時間の分解能が大きな問題となる。光学望遠鏡を設置する上での適地とされる山中では、その気象状況は、局所的な地形の影響を受けやすく空間的にも時間的にも変化が大きい。気象予報値は、必ずしもその地点での気象状況を表すだけの分解能を満たしているとは限らない。また、観測対象物が存在する方向での観測が可能かどうかは、その方向に雲があるかどうか、すなわち、雲の分布で判断すべきである。気象予報値の空間分解能が低い場合には、低高度の１つの予報値が、望遠鏡設置場所から見上げた視野の広い範囲を占めるという問題がある。これらの点で、光学望遠鏡でのデブリなどの観測の可不可の判断を行う上では、気象予報値は不十分なデータである。気象予報値を基に立案された観測計画は、十分に効率的に光学望遠鏡を利用するものとはならない。

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、光学望遠鏡の設置場所上空の実際の状況を把握することを容易にし、光学望遠鏡にて人工衛星やデブリなどを効率的に観測する計画を運用者が作成することを支援することを目的とする。

この発明に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置は、光学望遠鏡の設置場所、前記光学望遠鏡の最大観測可能範囲を決めるデータである最大観測可能範囲データを含む望遠鏡データを記憶する望遠鏡データ記憶部と、高度を含む予測軌道を観測対象物候補ごとに記憶する予測軌道記憶部と、外部から入力される前記光学望遠鏡の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データから前記光学望遠鏡の観測不可範囲を決める観測不可範囲決定部と、前記最大観測可能範囲データおよび前記観測不可範囲から前記光学望遠鏡で観測可能な範囲である観測可能範囲を決める観測可能範囲決定部と、前記観測可能範囲と前記予測軌道とを重ね合わせた画像である観測可否判断画像を生成する観測可否判断画像生成部とを備えたものである。

この発明によれば、光学望遠鏡設置場所上空の実際の状況を考慮して、運用者が光学望遠鏡による人工衛星やデブリなどの観測計画を作成することを支援できる。

この発明の実施の形態１に係る光学望遠鏡の観測計画を運用者が作成することを支援するシステムの構成図である。 実施の形態１に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。 実施の形態１に係る観測計画作成支援システムが有する全天カメラで取得した画像と観測可能範囲の関係を説明する図である。 実施の形態１に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の高度と観測可能最大範囲の関係を説明する図である。 実施の形態１に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の予測軌道と観測可能範囲の地図上への表示例である。 この発明の実施の形態２に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。 この発明の実施の形態３に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。 実施の形態３に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の軌道と観測可能範囲の地図上への表示例である。

実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１に係る光学望遠鏡の観測計画を運用者が作成することを支援するシステムの構成図である。観測計画作成支援システム１００は、１台または複数台の光学望遠鏡１の設置場所にそれぞれ設置された全天カメラ２と、観測計画作成支援装置３と、表示装置４とを有する。観測計画作成支援装置３は、夜ごとの観測を開始する前に、その夜の観測計画を作成することを支援する。観測する夜の日没時刻を含む日において日没時刻よりも前に決められた時刻から翌日の同じ時刻までを、この明細書では当夜と呼ぶ。

光学望遠鏡１は、当夜の観測計画５に基づいて人工衛星やデブリなどの観測対象物の方向を指向し、観測対象物の移動に合わせて追尾し、ＣＣＤ(Charge-Coupled Device)イメージセンサなどの撮像素子によって画像を取得する。全天カメラ２は、光学望遠鏡１の設置場所の上空の画像である望遠鏡上空画像６を撮影する。全天カメラ２は、光学望遠鏡１の設置場所の上空を広範囲に撮影できるように、魚眼レンズなどの広視野光学系を持ち、可視光領域および赤外線領域の一方あるいは両方に感度を持つ。望遠鏡上空画像６は、光学望遠鏡１の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データである。全天カメラ２は、望遠鏡上空状況データを取得する望遠鏡上空状況データ取得装置である。望遠鏡上空状況データとしては、他の種類のものを使用してもよい。

観測計画作成支援装置３には、全天カメラ２からの望遠鏡上空画像６と、より上位の装置で決められた観測対象物候補７が入力される。観測対象物候補７は、観測の年間計画、月間計画および週間計画を基に、前週および今週の観測の進捗状況に応じて、より上位の装置で決められる。当夜の決められた時点、例えば日没の３時間前に全天カメラ２で望遠鏡上空画像６が撮影され、撮影された望遠鏡上空画像６を基にして作成された観測可否判断画像８を見て、運用者が当夜の観測計画５を作成する。望遠鏡上空画像６は、運用者の指示により任意の時点で取得できる。

観測計画作成支援装置３は、望遠鏡上空画像６から光学望遠鏡１で観測可能な範囲である観測可能範囲９を決めて、観測可能範囲９と観測対象物候補７の予測軌道１０とを重ね合わせた画像である観測可否判断画像８（図５に例を図示）を作成する。運用者の要求により、観測可否判断画像８は表示装置４に表示される。表示装置４に表示された観測可否判断画像８を見て判断した運用者が、観測計画５を決める。決められた観測計画５は光学望遠鏡１に配信され、光学望遠鏡１は観測計画５にしたがって観測対象物を観測する。

図２は、実施の形態１に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。観測計画作成支援装置３は、望遠鏡データ記憶部１１、予測軌道記憶部１２、観測不可範囲決定部１３、観測可能範囲決定部１４、観測可否判断画像生成部１５、地球表面データ記憶部１６、観測対象物候補７とそれを観測する光学望遠鏡１とを含む観測計画候補１７を決定する観測計画候補決定部１８、運用者が決定した観測計画５を実行する際に光学望遠鏡１を駆動するデータである望遠鏡駆動データ１９を生成する望遠鏡駆動データ生成部２０を有する。

望遠鏡データ記憶部１１は、光学望遠鏡１に関するデータである望遠鏡データ２１を記憶する。予測軌道記憶部１２は、人工衛星やデブリなどの観測対象物候補７のデータを記憶する。観測不可範囲決定部１３は、望遠鏡上空画像６などが入力されて観測できない範囲である観測不可範囲２２を決める。観測可能範囲決定部１４は、観測不可範囲２２が入力され、望遠鏡データ２１を参照して光学望遠鏡１の観測可能な範囲である観測可能範囲９を決める。観測可否判断画像生成部１５は、観測可否判断画像８を生成する。地球表面データ記憶部１６は、光学望遠鏡１の設置位置が入る決められた範囲の地球表面のデータを記憶する。

望遠鏡データ記憶部１１には、光学望遠鏡１の設置場所の緯度、経度および高度、周囲の地形や構造物などのデータ、光学望遠鏡１の駆動範囲や駆動機構の性能などを含む望遠鏡データ２１が記憶される。光学望遠鏡１の駆動範囲、周囲の地形や構造物により、望遠鏡で固定的に観測できない範囲が決まる。光学望遠鏡１を中心とする天頂方向を向いた半球から固定的に観測できない範囲を除いた範囲が、最大観測可能範囲２３である。望遠鏡データ２１には、最大観測可能範囲２３を決めるデータである最大観測可能範囲データ２４が含まれる。

光学望遠鏡１は、全方位３６０度の任意の方向を向くことができ、仰角はどの方位でも水平方向である０度から天頂を向く方向である９０度までの任意の方向を向くことができる。各方位では、水平面からその方位に存在する地形や構造物で遮られる最大の仰角までは、天体を観測できない。つまり、方位ごとに観測可能な最小の仰角である観測可能最小仰角が存在する。観測可能最小仰角よりも小さい仰角の範囲が、固定的に観測できない範囲になる。また、方位ごとに決まる観測可能最小仰角よりも大きい仰角の範囲が最大観測可能範囲２３になる。方位ごとに決められた観測可能最小仰角のデータが、最大観測可能範囲データ２４になる。最大観測可能範囲データ２４は、固定的に観測できない領域を表現するものであれば、どのような形式でもよい。

予測軌道記憶部１２は、人工衛星やデブリなどの観測対象物候補７ごとのデータを記憶する。記憶するデータは、高度を含む当夜の予測軌道、上位の装置で決められた観測することの優先度、観測時の明るさ、当夜の次に観測できる日時などである。予測軌道記憶部１２は、観測対象物候補に関するデータを記憶する観測対象物候補データ記憶部でもある。

全天カメラ２は、画角が１８０度であり、画面の中心からの距離と角度が比例する等距離射影方式の魚眼レンズを有する。等距離射影方式以外の方式の魚眼レンズでもよい。全天カメラ２は、鉛直方向に魚眼レンズの光軸が向くように設置される。全天カメラ２で撮影された望遠鏡上空画像６は、天頂が中心に対応する円形になる。水平面での３６０度の方向の画像が、望遠鏡上空画像６の外周になる。等距離射影方式の場合には、円内で中心からの距離が光学望遠鏡の天頂方向からの角度に比例する。全天カメラ２で撮影する画像に合わせて、観測不可範囲２２および観測可能範囲９を方位角と仰角の範囲で表される１個または複数個の範囲で表現する。実際の観測可能範囲９は、方位角と仰角の範囲を表す閉曲線のそれぞれと光学望遠鏡１の設置場所を結ぶ錐体が組合されることで表現される空間になる。

観測不可範囲決定部１３は、雲領域判断部２５、月近傍判断部２６、可変観測不可範囲判断部２７を有する。雲領域判断部２５は、望遠鏡上空画像６を画像処理して雲などが存在するために観測できない領域である雲領域２８を判断する。月近傍判断部２６は、月明かりにより観測できない月の近くの決められた範囲である月近傍範囲２９を決める。可変観測不可範囲判断部２７は、街の灯りなどの影響などにより状況により変化する観測できない範囲を決める。

雲領域判断部２５は、全天カメラ２が撮影した光学望遠鏡１の上空の画像である望遠鏡上空画像６を画像処理して、雲などが存在するために観測できない領域である雲領域２８を判断する。雲領域２８としては、雲だけでなく、霧、もや、霞、スモッグ、火山の噴煙などの現象のために観測できない領域を、望遠鏡上空画像６から抽出する。雲領域判断部２５では、全天カメラ２が可視光で撮影する場合には、地上の明かりの照り返しにより雲が背景の宇宙空間よりも明るいことを利用して、雲領域２８を判断する。赤外線で撮影する場合には、雲の温度が背景の宇宙空間の温度よりも高いことを利用する。また、背景の恒星が遮蔽されて観測できないことにより、間接的に雲領域２８の存在を予測することも可能である。

複数の時刻で望遠鏡上空画像６が撮影されている場合は、それぞれの望遠鏡上空画像６に対して雲領域２８を抽出する。抽出した雲領域２８の差異から雲の移動速度を推定し、推定した移動速度を使用して、異なる時刻での雲領域２８を推定し、推定した雲領域２８を使用して、その時刻の観測可否判断画像８を作成するようにしてもよい。

観測対象物候補７の明るさに依存するが、暗い観測対象物候補７が月の近くに存在する場合には、月の明るさの影響により観測対象物候補７を観測できない。月近傍判断部２６は、観測対象物候補７の明るさと月の予測軌道を含む月軌道データを参照して、月の影響で観測できない月近傍範囲２９を決定する。

また、例えば、午前０時までは街の灯りが明るい場合には、街のある方角の決められた方位角の範囲では午前０時までは最大観測可能範囲２３の境界から決められた仰角の範囲を観測不可とする必要がある。街灯りなどによる観測不可範囲２２は、時間帯と観測不可になる範囲のデータである可変観測不可範囲データ３０として記憶しておく。可変観測不可範囲判断部２７は、可変観測不可範囲データ３０を参照して、可変観測不可範囲３１を決定する。雲領域２８、月近傍範囲２９および可変観測不可範囲３１の和が、観測不可範囲２２である。

図３は、実施の形態１に係る観測計画作成支援システムが有する全天カメラで取得した画像と観測可能範囲の関係を説明する図である。図３(a)に、ある方位(ここでは東)での観測可能最小仰角がθ度であることを示す。東側には樹木があり、樹木よりも低い仰角範囲が固定的に観測できない範囲になる。図３(b)に、１個の円形領域である望遠鏡上空画像６の例を示す。光学望遠鏡１の駆動可能範囲から固定的に観測できない範囲を除いた範囲である最大観測可能範囲２３の東向きでの境界は、望遠鏡上空画像６の円の半径をｒとすると、円の外周からｒ*(θ/９０)の距離だけ内側の点になる。方位により観測可能最小仰角は変化する場合が多いが、方位ごとの観測可能最小仰角を結ぶ線は、１個の閉曲線になる。つまり、最大観測可能範囲２３の境界は、図３(b)に示すように、望遠鏡上空画像６では１個の閉曲線として表される。

図３(b)では、雲領域２８も示している。図３(b)では、雲領域２８を四角形で表現しているが、実際には、方位角と仰角をそれぞれ決まった刻み幅で区分した領域を単位として、雲領域２８を設定する。南の方向(図における下側)の方には、街の灯りの影響による可変観測不可範囲データ３０から作成された可変観測不可範囲３１が存在する。南東の方角には、月近傍範囲２９が存在する。雲領域２８、月近傍範囲２９および可変観測不可範囲３１の和が、観測不可範囲２２である。最大観測可能範囲２３から観測不可範囲２２と重なる範囲を除くことで、観測可能範囲９が得られる。

観測可能範囲決定部１４は、最大観測可能範囲２３から観測不可範囲２２を除いた範囲を、光学望遠鏡１の観測可能範囲９として決定する。

観測可否判断画像生成部１５は、光学望遠鏡１の観測可能範囲９と、観測対象物候補７の予測軌道１０とを重ね合わせた観測可否判断画像８を生成する。観測可否判断画像８は、地球表面データ記憶部１６を参照して、観測可能範囲９および予測軌道１０を地球外より見下ろす方式で作成する。地球外より見下ろす方式の方が、光学望遠鏡１の位置から天球を見上げるような方式よりも、観測可能範囲９と予測軌道１０の関係を理解しやすい。光学望遠鏡１ごとに、天球を見上げる方式、または他の方式で、観測可能範囲９と予測軌道１０とを表示する観測可否判断画像８を作成してもよい。光学望遠鏡１ごとに観測可否判断画像８を作成する場合には、複数の観測対象物候補７の予測軌道１０を重ね合わせて表示してもよい。

地球表面データ記憶部１６には、すべての光学望遠鏡１の設置場所が入る決められた範囲の地球表面のデータを記憶する。光学望遠鏡１が日本国内に設置されている場合は、例えば、東経１００度から１８０度まで、北緯０度から９０度までの範囲の地球表面データを記憶する。地球表面データは、地図として表示されるものでもよいし、衛星画像などでもよい。

観測可否判断画像８では、観測対象物候補７の予測軌道１０上の各点を、その点と地球の中心を結ぶ線分と地球表面との交点の位置に描画する。地球表面の地形なども合わせて表示する。そうすることで、予測軌道１０が地球表面に描かれることになり、予測軌道１０をあたかも地球外から見下ろしたように見える。瞬時の観測ではなく、ある程度の時間幅を持った観測を想定し、観測対象物候補７の予測軌道１０を線分として表す。なお、静止軌道に近い高度にある観測対象物候補７の予測軌道１０は、点または短い線分として表される。逆に低高度にある観測対象物候補７の場合は、その予測軌道１０の線分は長くなる。

光学望遠鏡１の観測可能範囲９も、観測対象物候補７と同じ高度に存在する光学望遠鏡１の設置場所における天頂方向の点を中心とする円内の仮想的な１個または複数個の閉曲線と考える。閉曲線上の各点と地球中心を結ぶ線分が地球表面と交差する位置に、閉曲線を描画する。これは、周囲の山の稜線や雲領域２８などで決まる観測可能範囲９の境界を観測対象物候補７と同じ高度に存在する球状のスクリーンに投影して、投影された像とともに球状のスクリーンを地球表面と一致するように縮小して、そのスクリーンに映った像を地球外から見る場合に相当する。なお、最大観測可能範囲２３の境界から分離した雲領域２８や月近傍範囲２９が存在すれば、観測可能範囲９を表す閉曲線は複数になる。

図４は、実施の形態１に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の高度と観測可能範囲の関係を説明する図である。図４に示すように、観測対象物候補７の高度が高いほど、地図上での観測可能範囲９を表す領域は大きくなる。

観測可否判断画像８は、高度により観測可能範囲９の大きさが異なるので、観測対象物候補７ごとに作成する。高度変化がある観測対象物候補７の場合には、観測可能範囲９と予測軌道１０とが交差する箇所ができるだけ正確になるように、観測可能範囲９は異なる高度のものを合成して作成する。なお、複数の観測対象物候補７の予測軌道１０と観測可能範囲９とを、色を変えるなど区別できるようにして、同時に表示してもよい。

観測可否判断画像８は、観測対象物候補７ごとに当夜に１枚としてもよいし、複数の時刻での観測可否判断画像８を作成して、アニメーションのように表示してもよい。

観測計画候補決定部１８は、観測可能範囲９の内部に観測対象物候補７の予測軌道１０が含まれるかどうか判断する。観測対象物候補７の予測軌道１０を内部に含む観測可能範囲９が存在する場合は、その観測可能範囲９を有する光学望遠鏡１と予測軌道１０に対応する観測対象物候補７とを含む観測計画候補１７を決定する。観測計画候補１７のデータには、観測可能時間帯が重なるなどの理由で両方は実行できないような関係にある観測計画候補１７が存在するかどうかというデータも持たせる。

望遠鏡駆動データ生成部２０は、観測計画５に対して、観測計画５を実行する際に光学望遠鏡１を駆動するための望遠鏡駆動データ１９を生成する。生成された望遠鏡駆動データ１９は、観測計画５の一部として光学望遠鏡１を駆動する装置に伝送され、望遠鏡駆動データ１９にしたがって光学望遠鏡１が駆動されて、観測計画５で決められた観測対象物を観測する。

動作を説明する。当夜の決められた時刻に全天カメラ２が望遠鏡上空画像６を撮影する。１回だけでなく複数回、望遠鏡上空画像６を撮影してもよい。当夜の決められた時刻に、観測計画作成支援装置３が自動で起動されて、その時刻またはそれ以前に入力されている観測対象物候補７に対して、望遠鏡上空画像６を利用して観測可否判断画像８および観測計画候補１７を作成する。なお、運用者の手動で観測計画作成支援装置３を起動してもよい。

観測不可範囲決定部１３は、望遠鏡上空画像６などから観測不可範囲２２を決定する。観測可能範囲決定部１４は、最大観測可能範囲データ２４を参照して最大観測可能範囲２３を決め、最大観測可能範囲２３から観測不可範囲２２を除いた範囲として観測可能範囲９を決定する。観測可否判断画像生成部１５は、観測可能範囲９と観測対象物候補７の予測軌道１０を使用して、観測対象物候補７ごとに観測可否判断画像８を生成する。観測計画候補決定部１８は、観測可能範囲９の内部に観測対象物候補７の予測軌道１０が含まれるかどうか判断し、観測計画候補１７を決定する。

図５は、実施の形態１に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の予測軌道と観測可能範囲の地図上への表示例である。図５は、観測対象物候補７が低軌道の場合である。図５では、離れた場所に２つの光学望遠鏡１が設置されているとして、光学望遠鏡１の観測可能範囲９を２つ描画している。それぞれの観測可能範囲９は、円で表した最大観測可能範囲２３に、四角で表した観測不可範囲２２を除いた範囲である。観測対象物候補７の予測軌道１０を示す線分が、２つの観測可能範囲９の境界を横切るまたはその内部に存在する場合、その観測可能範囲９を有する光学望遠鏡１で観測が実施できることを意味する。

高軌道の観測対象物候補７の場合、観測可能範囲９を示す円の半径は大きくなり、離れた場所に設置されている複数の光学望遠鏡１の観測可能範囲９が重なる範囲に予測軌道１０を表す線分が入ることがある。この場合、複数の光学望遠鏡１で、その観測対象物候補７を同時に観測することが可能である。観測可否判断画像８では、同時観測が可能な場合は、複数の観測可能範囲９の重なる範囲に予測軌道１０が入る場合として表示される。観測可否判断画像８を作成して運用者に提示することで、同時観測が可能かどうかを運用者が容易に判断できる。なお、複数台の光学望遠鏡１で同時に観測することにより、観測対象物候補７の高度、形状、軌道などを１台の光学望遠鏡１で観測する場合よりも正確に観測できる。

運用者は、観測対象物候補７を選択してその観測可否判断画像８を表示装置４に表示さる。運用者は、観測可能範囲９に含まれる観測対象物候補７の予測軌道１０の線分の長さなどを確認し、その観測対象物候補７を観測する観測計画候補１７の実施の可否を判断する。運用者は、観測可否判断画像８を参考にして、観測計画候補１７に必要であれば修正を加えて、当夜の観測計画５を決定する。

予測軌道１０と観測可能範囲９とを地図上に同時に表示するので、観測可能かどうか運用者が容易に判断できる。観測可能範囲９は、雲などの可変な観測不可範囲２２も考慮して設定されるので、その日の光学望遠鏡１の上空の状況を考慮して観測可能かどうかを判断できる。

運用者により観測計画５が決定されると、望遠鏡駆動データ生成部２０が、観測計画５を実施する望遠鏡駆動データ１９を生成する。生成された望遠鏡駆動データ１９は、ネットワークを介して光学望遠鏡１を駆動する装置に入力される。光学望遠鏡１は、望遠鏡駆動データ１９にしたがって駆動され、観測対象物候補７を観測する。望遠鏡駆動データ１９は、観測計画候補１７が作成された段階で作成してもよい。

当夜の観測計画５を決めた後でも、運用者の指示により、望遠鏡上空画像６を撮影し、その望遠鏡上空画像６から観測可否判断画像８を作成できる。雲領域２８などの観測不可範囲２２は時間変動するものであり、それに合わせて変化する観測可能範囲９に応じて観測可否判断画像８を再描画することで、時々刻々で観測が可能かどうかを判断することができる。

観測計画支援装置は、観測計画候補決定部を有さなくてもよい。観測計画を、運用者がすべて作成するようにしてもよい。望遠鏡駆動データ生成部を有しなくてもよい。その場合には、観測計画が入力された他の装置が望遠鏡駆動データを生成する。望遠鏡駆動データは、観測計画が与えられた光学望遠鏡側の装置が生成してもよい。

観測不可範囲決定部１３は、光学望遠鏡１の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データから光学望遠鏡１の観測不可範囲２２を決めることができれば、どのような構成でもよい。月の影響で観測できない月近傍範囲は、観測不可範囲として求めなくてもよい。時間帯と観測不可になる範囲のデータに基づく可変観測不可範囲を求めなくてもよい。

観測計画支援装置は、１台または複数の汎用のコンピュータに、各機能部を実現する専用のソフトを搭載することで実現する。コンピュータは、ＣＰＵ（Central processing Unit）、メモリ、不揮発性記憶装置などを有する。各種のデータを記憶する記憶部は、そのデータを複数台の記憶装置に分散させて記憶してもよい。
以上のことは、他の実施の形態にもあてはまる。

実施の形態２．
実施の形態２は、リアルタイムに実際の雲の位置を高い分解能で測定可能な観測装置、例えばライダー(ＬＩＤＡＲ、Light Detection and Ranging)の観測データを用いて、雲などの気象条件による観測不可範囲を設定する場合である。図６は、この発明の実施の形態２に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。実施の形態１の場合と異なる点だけを説明する。

ライダー３２は、レーザ光を空気中に放射して、空気中のエアロゾルなどで放射光が反射された反射光を受信して、空気中の雲などを測定するレーダである。ライダー３２は、光学望遠鏡１の上空を含む決められた空間範囲の雲などを決められた分解能で測定し、３次元の数値データである望遠鏡上空気象データ３３を生成する。望遠鏡上空気象データ３３は、光学望遠鏡１の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データである。ライダー３２は、望遠鏡上空状況データを取得する望遠鏡上空状況データ取得装置である。

実施の形態２に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置３Ａは、雲領域生成部３４を有する。雲領域生成部３４は、望遠鏡上空気象データ３３を数値的に変換し、光学望遠鏡１の位置から魚眼レンズで撮影した場合の画像内での観測不可範囲２２を生成する。観測不可範囲２２を生成した後は、実施の形態１と同様に動作する。

ライダー３２は、必ずしも光学望遠鏡１と同一箇所に設置しない場合でも、数値的に光学望遠鏡１の設置場所から臨んだ上空の雲分布を算出できる。当夜または過去の複数時点の雲の位置データを基に雲の流れを仮定することで、将来の雲分布を予測することもより容易になる。

ライダーではなく、電波や音波を利用したレーダでもよい。また、十分に高い時間および空間の分解能が達成できるならば、将来的には人工衛星による観測データも利用することも考える。光学望遠鏡の上空の観測可否に影響する状況を測定できるデータであれば、どのような種類のものでもよい。

実施の形態３．
実施の形態３は、新たな光学望遠鏡１の設置を計画する際などに使用できるように、仮想的に入力された光学望遠鏡の設置位置に対して観測可能範囲を生成できるようにした場合である。

図７は、この発明の実施の形態３に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置の機能構成を表すブロック図である。実施の形態１の場合の図２と比較して異なる点だけを説明する。実施の形態２に係る光学望遠鏡の観測計画作成支援装置３Ｂは、運用者により入力された仮想的な光学望遠鏡の仮想望遠鏡データ３５を記憶する仮想望遠鏡データ記憶部３６を有する。仮想望遠鏡データ３５としては、少なくとも設置場所を記憶する。仮想的な光学望遠鏡の最大観測可能範囲である仮想最大観測可能範囲３７は、全方位に一律または方位ごとに運用者が入力した観測可能最小仰角から生成する。運用者が入力しない場合は、全方位でデフォルト値を観測可能最小仰角として使用する。設置場所を正確に指定することで、設置場所の周囲の地球表面データから仮想最大観測可能範囲３７を決めてもよい。

観測可否判断画像生成部１５Ａは、仮想望遠鏡データ３５から生成した仮想最大観測可能範囲３７も重ね合わせて表示する。予測軌道１０は、運用者が指定した観測対象物の予測軌道を予測軌道記憶部１３から取得する。図８は、実施の形態３に係る観測計画作成支援システムでの観測対象物候補の軌道と観測可能範囲の地図上への表示例である。仮想的に入力した光学望遠鏡の仮想最大観測可能範囲３７は、図８では点線で示し、仮想的な光学望遠鏡の設置場所も点線で示している。予測軌道１０や実在の光学望遠鏡１の観測可能範囲９は、過去の観測時でのデータを使用して表示してもよい。

仮想的に入力した光学望遠鏡での観測対象物候補での観測可否を判断できるので、新たに設置する光学望遠鏡を設置後の観測可能範囲を事前に評価できる。設置場所を自由に設定して検討できるので、光学望遠鏡をよりよい場所に設置する可能性を高めることができる。

仮想望遠鏡データ３５を、実在する光学望遠鏡１の望遠鏡データ２１と区別した上で望遠鏡データ記憶部１１に記憶してもよい。その場合には、望遠鏡データ記憶部１１が仮想望遠鏡データ記憶部でもあることになる。観測可能範囲決定部は、望遠鏡データ２１が実在するか仮想かを区別して、観測可能範囲を決定する。仮想望遠鏡データ３５に対する観測可能範囲は、仮想最大観測可能範囲である。

本発明はその発明の精神の範囲内において各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の変形や省略が可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｂ 観測計画作成支援システム
１ 光学望遠鏡
２ 全天カメラ
３、３Ａ、３Ｂ 観測計画作成支援装置
４ 表示装置
５ 観測計画
６ 望遠鏡上空画像（望遠鏡上空状況データ）
７ 観測対象物候補
８ 観測可否判断画像
９ 観測可能範囲
１０ 予測軌道
１１ 望遠鏡データ記憶部
１２ 予測軌道記憶部（観測対象物候補データ記憶部）
１３ 観測不可範囲決定部
１４ 観測可能範囲決定部
１５、１５Ａ 観測可否判断画像生成部
１６ 地球表面データ記憶部
１７ 観測計画候補
１８ 観測計画候補決定部
１９ 望遠鏡駆動データ
２０ 望遠鏡駆動データ生成部
２１ 望遠鏡データ
２２ 観測不可範囲
２３ 最大観測可能範囲
２４ 最大観測可能範囲データ
２５ 雲領域判断部
２６ 月近傍判断部
２７ 可変観測不可範囲判断部
２８ 雲領域
２９ 月近傍範囲
３０ 可変観測不可範囲データ
３１ 可変観測不可範囲
３２ ライダー
３３ 望遠鏡上空気象データ（望遠鏡上空状況データ）
３４ 雲領域生成部
３５ 仮想望遠鏡データ
３６ 仮想望遠鏡データ記憶部
３７ 仮想最大観測可能範囲

Claims (10)

1. 光学望遠鏡の設置場所、前記光学望遠鏡の最大観測可能範囲を決めるデータである最大観測可能範囲データを含む望遠鏡データを記憶する望遠鏡データ記憶部と、
   高度を含む予測軌道を観測対象物候補ごとに記憶する予測軌道記憶部と、
   外部から入力される前記光学望遠鏡の上空の状況を示す望遠鏡上空状況データから前記光学望遠鏡の観測不可範囲を決める観測不可範囲決定部と、
   前記最大観測可能範囲データおよび前記観測不可範囲から前記光学望遠鏡で観測可能な範囲である観測可能範囲を決める観測可能範囲決定部と、
   前記観測可能範囲と前記予測軌道とを重ね合わせた画像である観測可否判断画像を生成する観測可否判断画像生成部とを備えた光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
2. 前記光学望遠鏡の設置場所を含む決められた範囲の地球表面のデータを記憶する地球表面データ記憶部をさらに備え、
   前記観測可否判断画像では、前記観測可能範囲および前記予測軌道を、前記観測対象物候補の前記予測軌道の高度での位置と地球の中心を結ぶ線分と前記地球表面との交点の位置に表示することを特徴とする請求項１に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
3. 前記予測軌道が内部に含まれる前記観測可能範囲を有する前記光学望遠鏡と前記予測軌道に対応する前記観測対象物候補とを含む観測計画候補を決定する観測計画候補決定部を備えた請求項１または請求項２に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
4. 前記観測対象物候補に関するデータを記憶する観測対象物候補データ記憶部をさらに備え、
   前記観測計画候補決定部が前記観測対象物候補データ記憶部を参照して、前記観測計画候補を決定する請求項３に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
5. 前記望遠鏡上空状況データが、前記光学望遠鏡の上空を撮影した画像であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
6. 前記望遠鏡上空状況データが、レーダで前記光学望遠鏡の上空を測定したデータであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
7. 外部から入力された仮想の光学望遠鏡の設置場所を含む仮想望遠鏡データを記憶する仮想望遠鏡データ記憶部をさらに備え、
   前記観測可否判断画像生成部が、仮想望遠鏡データ記憶部に記憶された前記仮想望遠鏡データから生成された仮想最大観測可能範囲も重ね合わせて前記観測可否判断画像を生成することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置と、
   前記望遠鏡上空状況データを取得する望遠鏡上空状況データ取得装置と、
   前記前記観測可否判断画像を表示する表示装置とを備えた光学望遠鏡の観測計画作成支援システム。
9. 請求項５に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置と、
   前記光学望遠鏡の上空の画像を撮影し、前記望遠鏡上空状況データとして前記観測計画作成支援装置に入力するカメラと、
   前記前記観測可否判断画像を表示する表示装置とを備えた光学望遠鏡の観測計画作成支援システム。
10. 請求項６に記載の光学望遠鏡の観測計画作成支援装置と、
    前記光学望遠鏡の上空を測定し、測定したデータを前記望遠鏡上空状況データとして前記観測計画作成支援装置に入力するレーダと、
    前記前記観測可否判断画像を表示する表示装置とを備えた光学望遠鏡の観測計画作成支援システム。

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