JP2021017142A

JP2021017142A - 宇宙機搭載装置、基地局装置、書き換えプログラム、書き換え指令プログラム、書き換え方法及び書き換え指令方法

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Publication number: JP2021017142A
Application number: JP2019134136A
Authority: JP
Inventors: 任亮池田; Takaaki Ikeda; 佳宏椋本; Yoshihiro Mukumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-02-15
Also published as: JP2023160941A

Abstract

【課題】宇宙機の打ち上げ後に、宇宙機の行うべきミッションのシーケンス機能の実行内容が変更可能な仕組みを提供する。【解決手段】宇宙機搭載装置１０１は宇宙機に搭載される。宇宙機搭載装置１０１は、宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されているシーケンス管理情報１０を取得する第１の取得部１１１と、複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す条件管理情報２０を取得する第２の取得部１１２と、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を受けた場合、書き換え指令に従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかを、宇宙機が宇宙空間に滞在中に、かつ、ミッションの実行前に書き換える書き換え部１１３とを備える。【選択図】図３

Description

この発明は、宇宙機搭載装置、基地局装置、書き換えプログラム、書き換え指令プログラム、書き換え方法及び書き換え指令方法に関する。

衛星または探査機のような宇宙機が、ランデブードッキングあるいは天体着陸のような何らかのミッションを実行する際には、宇宙機の制御系は、航法、誘導、制御及び異常検知を実施する。航法では、センサを用いて宇宙機の位置及び姿勢が推定される。誘導では、目標となる宇宙機の位置及び姿勢が算出される。制御では、誘導目標に向かうように、アクチュエータが制御される。異常検知では、異常発生が監視され、異常が発生した場合に対応措置が実施される。

航法、誘導、制御及び異常検知のそれぞれについて複数の方式があり、宇宙機によるミッションの目的を達成するため、宇宙機の打ち上げ前に、ミッションの目的に適した方式が選択される。その場合、宇宙機の制御系にシーケンス機能を実装し、シーケンス機能に、選択された方式が組み込まれる（例えば特許文献１）。例えば、探査機が天体着陸するため徐々に降下していく場合、あるいは、宇宙機がランデブードッキングのためターゲットに接近する場合に、天体またはターゲットとの距離に応じて方式が選択される。

シーケンス機能については、従来では宇宙機の打ち上げ前の設計段階でシーケンス機能の内容を確定させるので、宇宙機の打ち上げ後に、ミッション実行のためのシーケンス機能の実行内容を柔軟に変更できない。すなわち、シーケンス機能の実行内容として定義された航法の方式、誘導の方式、制御の方式または異常検知の方式を柔軟に変更できない。そのため、打ち上げ後の運用結果からシーケンス機能の実行内容の変更の必要性が生じた場合でも、シーケンス機能の実行内容の変更が出来ず、ミッション達成を阻む要因となる恐れがあった。

特表２０１２−５２０７８６号公報

この発明は、宇宙機の打ち上げ後に、宇宙機の行うべきミッションのシーケンス機能の実行内容が変更可能な仕組みを提供することを目的とする。

この発明の宇宙機搭載装置は、
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置において、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されているシーケンス管理情報を取得する第１の取得部と、
前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す条件管理情報を取得する第２の取得部と、
前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を受けた場合、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを、前記宇宙機が前記宇宙空間に滞在中に、かつ、前記ミッションの実行前に書き換える書き換え部と、
を備える。

本発明の宇宙機搭載装置によれば、宇宙機の打ち上げ後に、宇宙機の行うべきミッションのシーケンス機能の実行内容が変更可能な仕組みを提供できる。

実施の形態１の図で、宇宙機１００の外観の概略を示す図。実施の形態１の図で、宇宙機搭載装置１０１と基地局装置２０１の通信を示す図。実施の形態１の図で、宇宙機搭載装置１０１のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、基地局装置２０１のハードウェア構成を示す図。実施の形態１の図で、シーケンス管理情報１０を示す図。実施の形態１の図で、条件管理情報２０を示す図。実施の形態１の図で、シーケンスの各ステップと、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０との関係を示す図。実施の形態１の図で、条件管理情報２０に基づく、シーケンスステップの遷移を示す図。実施の形態１の図で、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０の書き換えを示す図。実施の形態１の図で、宇宙機搭載装置１０１のハードウェア構成を補足する図。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。

実施の形態１．
図１から図１０を参照して、実施の形態１の宇宙機搭載装置１０１及び基地局装置２０１を説明する。
図１は、降下する方向宇宙機１００の外観の概略を示す。宇宙機１００は降下方向１０３へ降下している。
図２は、宇宙機搭載装置１０１と基地局装置２０１との通信を示す。宇宙機搭載装置１０１は、宇宙空間を移動する宇宙機１００に搭載される。宇宙機１００は、基地局装置２０１と通信するアンテナ１０２を備えている。図１の宇宙機１００は、天体３０２に着陸するため降下中の探査機を表している。基地局装置２０１は、宇宙空間を移動する宇宙機１００に搭載される宇宙機搭載装置１０１と通信する。基地局装置２０１は、地球３０１に設けられた基地局２００に配置されている。基地局装置２０１は、宇宙空間を移動する宇宙機１００に搭載されている宇宙機搭載装置１０１と、アンテナ２０２を介して通信する。

基地局装置２０１は、後述するように、宇宙空間に存在する宇宙機１００が、シーケンス機能で定められているミッションの実行内容を実行する前に、定められている実行内容の変更を指示する指令である書き換え指令２０１ａを送信する。宇宙機搭載装置１０１は、書き換え指令２０１ａに従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかの内容を書き換える。「書き換え指令２０１ａに従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかの内容を書き換える」とは、以下の意味である。すなわち、書き換え指令２０１ａは、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかの内容を書き換える指令内容を有している。書き換え指令２０１ａがシーケンス管理情報１０の書き換えを指示していれば宇宙機搭載装置１０１は、シーケンス管理情報１０の内容を書き換え、書き換え指令２０１ａが条件管理情報２０の書き換えを指示していれば宇宙機搭載装置１０１は、条件管理情報２０の内容を書き換える。
宇宙機搭載装置１０１のシーケンス実行部１１４が、書き換えられたシーケンス管理情報１０あるいは条件管理情報２０に従ってシーケンスを実行することで、宇宙機搭載装置１０１の打ち上げ後に、宇宙機搭載装置１０１の行うべきミッションのシーケンス機能の実行内容が変更できる。以下に詳しく説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
図３は、宇宙機搭載装置１０１のハードウェア構成を示す。図３を参照して宇宙機搭載装置１０１のハードウェア構成を説明する。宇宙機搭載装置１０１は、コンピュータである。宇宙機搭載装置１０１は、プロセッサ１１０を備える。宇宙機搭載装置１０１は、プロセッサ１１０の他に、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入出力インタフェース１４０及び通信インタフェース１５０といった、他のハードウェアを備える。プロセッサ１１０は、信号線１６０を介して、他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。

宇宙機搭載装置１０１は、機能要素として、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３及びシーケンス実行部１１４を備えている。第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３及びシーケンス実行部１１４は、書き換えプログラム５０１により実現される。書き換えプログラム５０１は、補助記憶装置１３０に格納されている。プロセッサ１１０は、書き換えプログラム５０１を実行する装置である。書き換えプログラム５０１は、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３及びシーケンス実行部１１４の機能を実現するプログラムである。プロセッサ１１０は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１０の具体例は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。

主記憶装置１２０は記憶装置である。主記憶装置１２０の具体例は、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。主記憶装置１２０は、プロセッサ１１０の演算結果を保持する。補助記憶装置１３０は、データを不揮発的に保管する記憶装置である。補助記憶装置１３０の具体例は、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）である。また、補助記憶装置１３０は、ＳＤ（登録商標）（ＳｅｃｕｒｅＤｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）といった可搬記録媒体であってもよい。

入出力インタフェース１４０は、各装置からデータが入力され、各装置へデータが出力されるポートである。入出力インタフェース１４０には、複数のセンサからなるセンサ群１７１、複数のアクチュエータからなるアクチュエータ群１７２が接続されている。通信インタフェース１５０は、プロセッサ１１０が他の装置と通信するための通信ポートである。通信インタフェース１５０には、通信装置１７３が接続されている。プロセッサ１１０は、通信インタフェース１５０及び通信装置１７３を介して、基地局装置２０１と通信する。

プロセッサ１１０は、補助記憶装置１３０から書き換えプログラム５０１を主記憶装置１２０にロードし、主記憶装置１２０から書き換えプログラム５０１を読み込み実行する。主記憶装置１２０には、書き換えプログラム５０１だけでなく、ＯＳ（ＯｐｅｒａｔｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）も記憶されている。プロセッサ１１０は、ＯＳを実行しながら、書き換えプログラム５０１を実行する。宇宙機搭載装置１０１は、プロセッサ１１０を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、書き換えプログラム５０１の実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ１１０と同じように、書き換えプログラム５０１を実行する装置である。書き換えプログラム５０１により利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値及び変数値は、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、または、プロセッサ１１０内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。

書き換えプログラム５０１は、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３及びシーケンス実行部１１４の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程をコンピュータに実行させるプログラムである。

また、書き換え方法は、コンピュータである宇宙機搭載装置１０１が書き換えプログラム５０１を実行することにより行われる方法である。書き換えプログラム５０１は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図４は、基地局装置２０１のハードウェア構成を示す。図４を参照して基地局装置２０１のハードウェア構成を説明する。基地局装置２０１も宇宙機搭載装置１０１と同様なコンピュータであるので、宇宙機搭載装置１０１と相違する点を説明する。

基地局装置２０１は、プロセッサ２１０を備える。基地局装置２０１は、プロセッサ２１０の他に、主記憶装置２２０、補助記憶装置２３０、入出力インタフェース２４０及び通信インタフェース２５０といった、他のハードウェアを備える。プロセッサ２１０は、信号線２６０を介して、他のハードウェアと接続され、他のハードウェアを制御する。

基地局装置２０１は、機能要素として、指令作成部２１１及び書き換え指令部２１２を備えている。指令作成部２１１及び書き換え指令部２１２は、書き換え指令プログラム５０２により実現される。書き換え指令プログラム５０２は、補助記憶装置２３０に格納されている。通信インタフェース２５０には、通信装置２７３が接続されている。プロセッサ２１０は、通信インタフェース２５０、通信装置２７３及びアンテナ２０２を介して、宇宙機１００と通信する。書き換え指令プログラム５０２は、指令作成部２１１及び書き換え指令部２１２の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程をコンピュータに実行させるプログラムである。また、書き換え指令方法は、コンピュータである基地局装置２０１が書き換え指令プログラム５０２を実行することにより行われる方法である。書き換え指令プログラム５０２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納されて提供されてもよいし、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

図５は、シーケンス管理情報１０を示す。
図６は、条件管理情報２０を示す。図５及び図６を参照して、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０を説明する。まず、シーケンス管理情報１０から説明する。
シーケンス管理情報１０は、宇宙機１００の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されている情報である。図５に示すシーケンス管理情報１０では、天体着陸のための着陸シーケンスにおけるシーケンスステップ１１におけるステップ１からステップ７で定義されている。シーケンス管理情報１０では、複数のステップの各ステップに、宇宙機１００の用いる航法、前記宇宙機１００の用いる誘導、宇宙機１００の用いる制御及び宇宙機１００の用いる異常検知／処置が定義されている。

ステップの内容１２は以下のようである。ステップ１の内容は、高度２０００［ｍ］まで接近降下である。ステップ２の内容は、中間目標点の高度３００［ｍ］に向け降下して、水平位置修正である。ステップ３の内容は、高度１００［ｍ］まで降下して、水平位置保持である。ステップ４の内容は、高度１００［ｍ］で障害物検知、かつ、目標地点変更である。ステップ５の内容は、高度１０［ｍ］まで降下である。ステップ６の内容は、スラスタ制御を停止し、自由落下である。ステップ７は、着陸シーケンス停止である。

航法１３は以下のようである。航法１３には使用センサとして、航法に使用される使用センサが定義されている。航法１３の使用センサにおいて、ＩＭＵは慣性計測装置、ＳＴＴはスタートラッカー、ＡＬＴは高度計、ＣＡＭ−Ｗは広角カメラを示す。航法１３の使用パラメータセットとは、パラメータＡからＦのうち、設定されているパラメータを示す。誘導１４及び制御１５の使用パラメータセットも同じ意味である。具体的には以下のようである。ステップ１の使用センサは、ＩＭＵ，ＳＴＴ及びＡＬＴである。ステップ２からステップ５の使用センサは、ＩＭＵ，ＳＴＴ，ＡＬＴ及びＣＡＭ−Ｗである。ステップ６の使用センサは、ＩＭＵ及びＳＴＴである。使用パラメータセットは、ステップ１からステップ６について、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆである。

誘導１４は以下のようである。誘導１４には、着陸シーケンスに使用される誘導方式が定義されている。それぞれの誘導方式には使用されるパラメータセットが定義されている。各ステップの誘導方式は以下のようである。ステップ２の誘導方式は、高度降下、水平位置修正である。ステップ３の誘導方式は、高度降下、水平位置保持である。ステップ４の誘導方式は、高度降下、水平位置修正である。ステップ５の誘導方式は、高度降下、水平位置保持である。使用パラメータセットは、ステップ２からステップ５について、Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍである。

制御１５は以下のようである。制御１５には、着陸シーケンスの各ステップにおける制御対象のアクチュエータが、使用アクチュエータとして定義されている。また使用アクチュエータにはパラメータセットが定義されている。各ステップの制御対象の使用アクチュエータは以下のようである。ＲＷはリアクションホイール、ＴＨＲはスラスタ、ＴＨＲ＊４はスラスタ４台を示す。ステップ１の使用アクチュエータは、ＲＷである。ステップ２からステップ５の使用アクチュエータは、ＲＷ及びＴＨＲである。ステップ６の使用アクチュエータは、ＲＷ及びＴＨＲ＊４である。使用パラメータセットは、ステップ１からステップ６について、Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕである。

異常検知／処置１６は以下のようである。異常検知／処置１６には有効にする異常検知と、異常が検知された場合の処理が定義されている。異常検知／処置１６は、異常検知の対象と、対象に異常が検知された場合の処置を示す。各ステップの異常検知／処置は以下のようである。ステップ１は、接近降下コリド異常検知／アボートである。ステップ２、３は、垂直降下コリド異常検知／アボートである。ステップ４、５は、垂直降下コリド異常検知、障害物検知／アボートである。ステップ６は、着陸時の転倒防止制御である。

図６を参照して条件管理情報２０を説明する。条件管理情報２０は、シーケンス管理情報１０で定義されている複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す。図６の条件管理情報２０では、シーケンス管理情報１０のステップ１からステップ７について、ステップ１からステップ２、ステップ２からステップ３、ステップ３からステップ４、ステップ４からステップ５、ステップ５からステップ６、及びステップ６からステップ７へ遷移する条件が、遷移条件チャネル１から遷移条件チャネル６として定義されている。

シーケンス管理情報１０では、ステップｋ（Ｋ＝１，２，３．．．６）ごとに、ステップｋからステップｋ＋１への遷移条件が成立するかどうかの判定に使用する、監視対象である監視変数２４と監視変数２４に対応する閾値２６とが定義されている。具体的には、遷移条件チャネル２１には、遷移条件として、遷移条件チャネル１から遷移条件チャネルが定義されている。遷移条件チャネル２１は、シーケンス遷移２２、判定演算子２３、監視変数２４、比較演算子２５、閾値２６、及び判定回数２７の項目が対応付けられている。条件管理情報２０には遷移条件チャネル１から遷移条件チャネル６があるが、遷移条件チャネルｋ（ｋ＝１，２、．．６）に定義されているシーケンス遷移２２から判定回数２７は、シーケンス管理情報１０におけるステップｋが、ステップｋ＋１に遷移するための遷移条件である。

宇宙機搭載装置１０１の特徴は、シーケンス管理情報１０で定義されているミッションの実行前に、基地局装置２０１から書き換え指令２０１ａを宇宙空間に位置するときに受信した場合に、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０の少なくともいずれかの内容を、書き換え指令２０１ａに基づき書き換えることにある。書き換えの前提として、宇宙機搭載装置１０１が、図５のシーケンス管理情報１０及び図６の条件管理情報２０を用いて、天体への着陸シーケンスのミッションを実行する動作を説明する。

図７は、シーケンスステップ１１のステップ１からステップ７のシーケンス１０４に対する、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０の関係を示す。図７に示すように、シーケンス管理情報１０は、ステップ１からステップ７の航法１３から異常検知／処置１６に関係し、シーケンス管理情報１０はステップｋからステップｋ＋１への遷移に関係する。ここで、Ｋ＝１，２，３．．．６である。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
図８は、図７の条件管理情報２０をフローチャートで表現している。図８を参照してシーケンス管理情報１０におけるステップｋの遷移を説明する。

＜判定処理ｄ１２＞
シーケンス実行部１１４は、高度２０００［ｍ］まで接近降下のステップ１を実行しているとする。
判定処理ｄ１２において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル１の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、高度ｈ≦２０００［ｍ］ＯＲ時間ｔ≧３６００［ｓ］が成立するかを判定する。判定のための情報は、以下の判定処理も同様であるが、センサ群１７１から得られる。ここで時間ｔは、ステップ１の実行開始からの経過時間である。高度ｈ≦２０００［ｍ］ＯＲ時間ｔ≧３６００［ｓ］が成立しない場合は、シーケンスはステップ１へ戻る。判定回数は、以下の判定処理も同様であるが、４回である。高度ｈ≦２０００［ｍ］ＯＲ時間ｔ≧３６００［ｓ］が成立した場合、シーケンスはステップ２へ遷移する。

＜判定処理ｄ２３＞
シーケンス実行部１１４は、中間目標点の高度３００［ｍ］に向け降下して、水平位置修正のステップ２を実行している。判定処理ｄ２３において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル２の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、高度ｈ≦３００［ｍ］が成立するかを判定する。高度ｈ≦３００［ｍ］が成立しない場合は、シーケンスはステップ２へ戻る。高度ｈ≦３００［ｍ］が成立した場合、シーケンスはステップ３へ遷移する。

＜判定処理ｄ３４＞
シーケンス実行部１１４は、高度１００［ｍ］まで降下して、水平位置保持のステップ３を実行している。判定処理ｄ３４において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル３の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、高度ｈ≦１００［ｍ］ＡＮＤ−１［ｄｅｇ］≦姿勢角θ≦１［ｄｅｇ］が成立するかを判定する。高度ｈ≦１００［ｍ］ＡＮＤ−１［ｄｅｇ］≦姿勢θ≦１［ｄｅｇ］が成立しない場合は、シーケンスはステップ３へ戻る。高度ｈ≦１００［ｍ］ＡＮＤ−１［ｄｅｇ］≦姿勢角θ≦１［ｄｅｇ］が成立した場合、シーケンスはステップ４へ遷移する。

＜判定処理ｄ４５＞
シーケンス実行部１１４は、高度１００［ｍ］で障害物検知、かつ、目標点変更のステップ４を実行している。判定処理ｄ４５において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル４の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、目標地点変更フラグｆ１＝１が成立するかを判定する。目標地点変更フラグｆ１＝１が成立しない場合は、シーケンスはステップ４へ戻る。
目標地点変更フラグｆ１＝１が成立した場合、シーケンスはステップ５へ遷移する。

＜判定処理ｄ５６＞
シーケンス実行部１１４は、高度１０［ｍ］まで降下のステップ５を実行している。判定処理ｄ５６において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル５の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、高度ｈ≦１０［ｍ］が成立するかを判定する。高度ｈ≦１０［ｍ］が成立しない場合は、シーケンスはステップ５へ戻る。高度ｈ≦１０［ｍ］が成立した場合、シーケンスはステップ６へ遷移する。

＜判定処理ｄ６７＞
シーケンス実行部１１４は、スラスタ制御を停止、かつ、自由落下のステップ６を実行している。判定処理ｄ６７において、シーケンス実行部１１４は、遷移条件チャネル６の遷移条件が成立しているかどうかを判定する。すなわちシーケンス実行部１１４は、着陸判定フラグｆ２＝１が成立するかを判定する。着陸判定フラグｆ２＝１が成立しない場合は、シーケンスはステップ６へ戻る。着陸フラグｆ２＝１が成立した場合、シーケンスはステップ７へ遷移し、ステップ７では図５のステップの内容１２に示すように、着陸シーケンスが停止する。

図９は、シーケンス管理情報１０または条件管理情報２０の少なくともどちらかの書き換えを示すシーケンス図である。図９を参照して、シーケンス管理情報１０または条件管理情報２０が書き換えられる動作を説明する。シーケンス管理情報１０または条件管理情報２０が書き換えられる際には、宇宙機搭載装置１０１は宇宙空間に存在し、かつ、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０で定義されるミッションの実行前である。

＜ステップＳ１０＞
ステップＳ１０において、シーケンス実行部１１４は、宇宙機１００の運用結果情報１１４ａを、通信インタフェース１５０、通信装置１７３及びアンテナ１０２を介して、基地局装置２０１へ送信する。運用結果情報１１４ａとは、宇宙機１００の運用状況を示す情報であり、かつ、指令作成部２１１が書き換え指令２０１ａの作成に使用する情報である。

＜ステップＳ１１＞
ステップＳ１１において、指令作成部２１１は、運用結果情報１１４ａをアンテナ２０２、通信装置２７３及び通信インタフェース２５０を介して受信する。指令作成部２１１は、運用結果情報１１４ａを参照して、シーケンス管理情報１０と、条件管理情報２０との、少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令２０１ａを作成する。図９の例では、指令作成部２１１は、シーケンス管理情報１０と、条件管理情報２０との両方の書き換えを指令する書き換え指令２０１ａを作成するとする。

＜ステップＳ１２＞
書き換え指令部２１２は、書き換え指令２０１ａを宇宙空間に存在する宇宙機１００に通信装置２７３を介して送信することにより、宇宙機搭載装置１０１に、書き換え指令２０１ａに従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかを書き換えさせる。この例では、書き換え指令部２１２は、書き換え指令２０１ａに従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との両方を宇宙機搭載装置１０１に書き換えさせる。

＜ステップＳ１３＞
宇宙機搭載装置１０１の書き換え部１１３は、書き換え指令２０１ａを、地球３０１に配置された基地局装置２０１から受信する。具体的には、書き換え部１１３が、書き換え指令２０１ａを、アンテナ１０２、通信装置１７３及び通信インタフェース１５０を介して受信する。

＜ステップＳ１４＞
第１の取得部１１１は、シーケンス管理情報１０を補助記憶装置１３０から取得する。

＜ステップＳ１５＞
第２の取得部１１２は、条件管理情報２０を取得する。

＜ステップＳ１６＞
書き換え部１１３は、シーケンス管理情報１０及び条件管理情報２０を書き換える。書き換え部１１３は、シーケンス管理情報１０については、書き換え指令２０１ａに基づいて、航法１３、誘導１４、制御１５及び異常検知／処置のそれぞれの方式の少なくともいずれかの内容を書き換える。書き換え部１１３は、条件管理情報２０については、書き換え指令２０１ａに基づいて、判定演算子２３、監視変数２４、比較演算子２５、閾値２６及び判定回数２７のうち、少なくともいずれかを書き換える。すなわち、書き換え部１１３は、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令２０１ａを受けた場合、書き換え指令２０１ａに従って、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかを、宇宙機１００が宇宙空間に滞在中に、かつ、ミッションの実行前に書き換える。図９の例では、書き換え指令２０１ａは、シーケンス管理情報１０と、条件管理情報２０との両方の書き換えを指令するので、書き換え部１１３は、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との両方を、書き換え指令２０１ａに従って書き換える。

＜ステップＳ１７＞
シーケンス実行部１１４は、書き換え後のシーケンス管理情報１０，書き換え後の条件管理情報２０を用いて、着陸シーケンスを実行する。

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
実施の形態１の宇宙機搭載装置１０１及び基地局装置２０１によれば、探査機のような宇宙機の航法、誘導、制御及び異常検知のシーケンス機能の実行内容を、宇宙機１００が宇宙空間に存在中に、かつ、宇宙機１００のミッション実行前に、変更できる。よって宇宙機１００の運用の柔軟性及びミッション達成の可能性を向上できる。

＜ハードウェア構成の補足＞
図２の宇宙機搭載装置１０１では宇宙機搭載装置１０１の機能がソフトウェアで実現されるが、宇宙機搭載装置１０１の機能がハードウェアで実現されてもよい。
図１０は、宇宙機搭載装置１０１の機能がハードウェアで実現される構成を示す。なお、以下の説明は、基地局装置２０１にも当てはまる。

図１０の電子回路９０は、宇宙機搭載装置１０１の、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３及びシーケンス実行部１１４の機能を実現する専用の電子回路である。電子回路９０は、信号線９１に接続している。電子回路９０は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ、ＡＳＩＣ、または、ＦＰＧＡである。ＧＡは、ＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。ＡＳＩＣは、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔの略語である。ＦＰＧＡは、Ｆｉｅｌｄ−ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略語である。宇宙機搭載装置１０１の構成要素の機能は、１つの電子回路で実現されてもよいし、複数の電子回路に分散して実現されてもよい。また、宇宙機搭載装置１０１の構成要素の一部の機能が電子回路で実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。

プロセッサ１１０と電子回路９０の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。宇宙機搭載装置１０１において、第１の取得部１１１、第２の取得部１１２、書き換え部１１３、シーケンス実行部１１４、主記憶装置１２０、補助記憶装置１３０、入出力インタフェース１４０、通信インタフェース１５０の機能がプロセッシングサーキットリにより実現されてもよい。

なお、宇宙機搭載装置１０１の書き換え部１１３は、基地局装置２０１から送信される書き換え指令２０１ａに基づいて、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかを書き換えた。これに限らず、宇宙機搭載装置１０１では、シーケンス実行部１１４が、運用結果情報１１４ａを用いて書き換え指令２０１ａに相当する情報を生成し、生成されたこの情報を用いて、書き換え部１１３が、自律的に、シーケンス管理情報１０と条件管理情報２０との少なくともいずれかを書き換えてもよい。

以上の実施の形態１では、図１で天体着陸ミッション、図５で着陸シーケンスに関するシーケンス管理情報１０、図６で着陸シーケンスに関する条件管理情報２０を示している。しかし、これら天体着陸ミッション及び着陸シーケンスは、実施の形態１に係る発明を適用した一例である。実施の形態１に係る発明は、天体着陸ミッションに限らず、ランデブードッキングの他、宇宙機による様々なミッションに適用できる。

以上、実施の形態１について説明したが、実施の形態１のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、実施の形態１のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、実施の形態１に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

１０シーケンス管理情報、１１シーケンスステップ、１２ステップの内容、１３航法、１４誘導、１５制御、１６異常検知／処置、２０条件管理情報、２１遷移条件チャネル、２２シーケンス遷移、２３判定演算子、２４監視変数、２５比較演算子、２６閾値、２７判定回数、９０電子回路、９１信号線、１００宇宙機、１０１宇宙機搭載装置、１０２アンテナ、１０３降下方向、１０４シーケンス、１１０プロセッサ、１１１第１の取得部、１１２第２の取得部、１１３書き換え部、１１４シーケンス実行部、１１４ａ運用結果情報、１２０主記憶装置、１３０補助記憶装置、１４０入出力インタフェース、１５０通信インタフェース、１６０信号線、１７１センサ群、１７２アクチュエータ群、１７３通信装置、２００基地局、２０１基地局装置、２０１ａ書き換え指令、２０２アンテナ、２１０プロセッサ、２１１指令作成部、２１２書き換え指令部、２２０主記憶装置、２３０補助記憶装置、２４０入出力インタフェース、２５０通信インタフェース、２６０信号線、２７３通信装置、３０１地球、３０２天体、５０１書き換えプログラム、５０２書き換え指令プログラム。

Claims

宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置において、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されているシーケンス管理情報を取得する第１の取得部と、
前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す条件管理情報を取得する第２の取得部と、
前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を受けた場合、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを、前記宇宙機が前記宇宙空間に滞在中に、かつ、前記ミッションの実行前に書き換える書き換え部と、
を備える宇宙機搭載装置。
前記シーケンス管理情報は、
前記複数のステップの各ステップに、前記宇宙機の用いる航法、前記宇宙機の用いる誘導、前記宇宙機の用いる制御及び前記宇宙機の用いる異常検知が定義されており、
前記条件管理情報は、
前記ステップごとに、前記遷移条件が成立するかどうかの判定に使用する、監視対象である監視変数と前記監視変数に対応する閾値とが定義されており、
前記書き換え部は、
前記シーケンス管理情報については、前記書き換え指令に基づいて、前記航法、前記誘導、前記制御及び異常検知の方式の少なくともいずれかの内容を書き換え、
前記条件管理情報については、前記書き換え指令に基づいて、前記監視変数と前記閾値との少なくともいずれかを書き換える請求項１に記載の宇宙機搭載装置。
前記書き換え部は、
前記書き換え指令を、地球に配置された基地局装置から受信する請求項１または請求項２に記載の宇宙機搭載装置。
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置と通信する、地球に配置された基地局装置において、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されている情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報であるシーケンス管理情報と、前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報である条件管理情報との、少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を作成する指令作成部と、
前記書き換え指令を前記宇宙空間に存在する前記宇宙機に通信装置を介して送信することにより、前記宇宙機搭載装置に、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを書き換えさせる書き換え指令部と、
を備える基地局装置。
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置であるコンピュータに、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されているシーケンス管理情報を取得する第１の取得処理と、
前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す条件管理情報を取得する第２の取得処理と、
前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を受けた場合、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを、前記宇宙機が前記宇宙空間に滞在中に、かつ、前記ミッションの実行前に書き換える書き換え処理と、
を実行させる書き換えプログラム。
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置と通信する、地球に配置された基地局装置であるコンピュータに、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されている情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報であるシーケンス管理情報と、前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報である条件管理情報との、少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を作成する指令作成処理と、
前記書き換え指令を前記宇宙空間に存在する前記宇宙機に通信装置を介して送信することにより、前記宇宙機搭載装置に、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを書き換えさせる書き換え指令処理と、
を実行させる書き換え指令プログラム。
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置であるコンピュータが、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されているシーケンス管理情報を取得し、
前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す条件管理情報を取得し、
前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を受けた場合、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを、前記宇宙機が前記宇宙空間に滞在中に、かつ、前記ミッションの実行前に書き換える、書き換え方法。
宇宙空間を移動する宇宙機に搭載される宇宙機搭載装置と通信する、地球に配置された基地局装置であるコンピュータが、
前記宇宙機の行うミッションの手順が、連続して遷移する複数のステップで定義されている情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報であるシーケンス管理情報と、前記複数のステップのうち遷移の隣接するステップ同士における前のステップから後のステップに遷移する遷移条件を示す情報であり、前記宇宙機搭載装置の有する情報である条件管理情報との、少なくともいずれかの書き換えを指令する書き換え指令を作成し、
前記書き換え指令を前記宇宙空間に存在する前記宇宙機に通信装置を介して送信することにより、前記宇宙機搭載装置に、前記書き換え指令に従って、前記シーケンス管理情報と前記条件管理情報との少なくともいずれかを書き換えさせる、書き換え指令方法。