JP2023058047A - Missile tracking system - Google Patents

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Abstract

To provide a missile tracking system which can improve derivation accuracy of a missile position coordinate by stereoscopic vision in a low orbit satellite constellation of several-ten scale.SOLUTION: In a satellite constellation 20 which constitutes a missile tracking system 500, each monitoring satellite 120 includes an infrared monitoring device which directs the globe periphery. The satellite constellation 20 flies on an inclined orbit, and monitors and tracks a missile by using missile launching detection information as trigger. In the satellite constellation 20, six or more satellites respectively fly on four or more orbit planes which have orbit altitude of 900 to 2000 km, orbit inclination angle of 20±10° and normal vectors uniformly dispersed in the latitude direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、飛翔体の飛翔軌跡を追跡するための技術に関する。 The present disclosure relates to technology for tracking the flight trajectory of a flying object.

飛翔体が弾道飛行することを前提とする飛翔体対処システムが存在する。
飛翔体対処システムは、発射時の噴霧(プルーム)を静止軌道衛星に搭載した赤外観測装置で探知し、飛行初期の段階の移動情報に基づき着地位置を予測し、対処システムで対処する。発射時には、極めて高温な気体が広域に広がる。そのため、静止軌道からの監視でも飛翔体の探知が可能である。
There is a projectile countermeasure system that assumes that the projectile will fly ballistically.
The flying object countermeasure system uses an infrared observation device mounted on a geostationary orbit satellite to detect the plume at the time of launch, predicts the landing position based on movement information in the early stages of flight, and responds with the countermeasure system. When launched, extremely hot gas spreads over a wide area. Therefore, it is possible to detect flying objects even when monitoring from a geostationary orbit.

しかしながら、昨今、Hypersonic Glide Vehicle(HGV)と呼ばれる飛翔体が登場して新しい脅威となっている。この飛翔体は、飛行途中で間欠的に噴射して飛行経路を変更する。
噴射を止めた飛翔体を追跡するためには、飛翔体の本体の温度を検知する必要がある。そのため、高分解能かつ高感度の赤外監視が必要となり、従来の静止衛星による監視では対応できない。
Recently, however, a flying object called a Hypersonic Glide Vehicle (HGV) has appeared and poses a new threat. This flying object intermittently jets during flight to change its flight path.
In order to track a flying object that has stopped jetting, it is necessary to detect the temperature of the main body of the flying object. Therefore, high-resolution and high-sensitivity infrared monitoring is required, which cannot be handled by conventional monitoring using geostationary satellites.

そこで、低軌道衛星コンステレーションにより、静止軌道よりもはるかに近距離から飛翔体を監視するシステムの研究が始まっている。
そして、低軌道衛星コンステレーションで常時監視を行って、飛翔体の発射の探知後に即座に対処アセットに情報を伝達する仕組みが待望されている。
低軌道衛星コンステレーションは、低軌道衛星群で構成される衛星コンステレーションである。
低軌道衛星群は、1機以上の低軌道衛星である。
低軌道衛星は、LEOのような低軌道を飛翔する人工衛星である。
LEOは、Low Earth Orbitの略称である。
Therefore, research has begun on a system for monitoring flying objects from much shorter distances than geostationary orbit using a low-orbit satellite constellation.
And there is a long-awaited mechanism for constant monitoring by a low-orbit satellite constellation and transmission of information to response assets immediately after the launch of a flying object is detected.
A low earth orbit satellite constellation is a satellite constellation made up of low earth orbit satellites.
A constellation of low earth orbit satellites is one or more low earth orbit satellites.
A low earth orbit satellite is a satellite that flies in a low earth orbit, such as LEO.
LEO is an abbreviation for Low Earth Orbit.

特許文献1は、低軌道を周回して地球の全球面内における特定緯度の地域を網羅的に監視するための監視衛星について開示している。 Patent Literature 1 discloses a surveillance satellite orbiting in a low earth orbit to comprehensively monitor an area at a specific latitude within the global surface of the earth.

特許4946398号公報Japanese Patent No. 4946398

数百機規模の低軌道衛星コンステレーションによる発射探知および追跡システムの構想が検討されているが、コスト規模が課題となっている。そこで、少ない衛星数の低軌道衛星コンステレーションが待望されており、数十機規模の低軌道衛星コンステレーションにより、赤道上空軌道からリム監視を飛翔体追跡システムの構想がある。
しかし、赤道上空軌道では立体視による飛翔体位置座標導出において緯度方向の精度が悪いという課題があった。
Concepts for a launch detection and tracking system based on a constellation of low-Earth orbit satellites in the hundreds are under consideration, but cost scale is a challenge. Therefore, a low-orbit satellite constellation with a small number of satellites is awaited, and there is a concept of a flying object tracking system that monitors the rim from an equatorial orbit using a low-orbit satellite constellation with several dozen satellites.
However, in the equatorial orbit, there is a problem that the accuracy in the latitudinal direction is poor in deriving the position coordinates of the flying object by stereoscopic vision.

本開示は、数十機規模の低軌道衛星コンステレーションにおいて、立体視により飛翔位置座標の導出精度を向上させることを目的とする。 An object of the present disclosure is to improve the derivation accuracy of flight position coordinates by stereoscopic vision in a low-orbit satellite constellation of several tens of satellites.

本開示に係る飛翔体追跡システムは、各衛星が地球周縁を指向する赤外監視装置を具備し、傾斜軌道を飛翔する衛星コンステレーションにより構成され、飛翔体の発射を探知した飛翔体発射探知情報をトリガとして飛翔体を監視して追跡する飛翔体追跡システムであって、
前記衛星コンステレーションが、軌道高度900km以上2000km以下で、かつ軌道傾斜角が20±10度であって、法線ベクトルが経度方向に均等に分散した4面以上の軌道面にそれぞれ6機以上の衛星が飛翔する。
A flying object tracking system according to the present disclosure comprises a satellite constellation in which each satellite is equipped with an infrared monitoring device that points to the periphery of the earth, and that is configured by a satellite constellation that flies in an inclined orbit. A flying object tracking system that monitors and tracks a flying object using as a trigger,
The satellite constellation has an orbital altitude of 900 km or more and 2000 km or less, an orbital inclination of 20±10 degrees, and six or more satellites on each of four or more orbital planes with normal vectors evenly distributed in the longitudinal direction. Satellites fly.

本開示に係る飛翔体追跡システムによれば、数十機程度の衛星数で中緯度帯の飛翔体追跡を実現するとともに、複数機の立体視による飛翔位置座標の導出精度を向上させることができるという効果がある。 According to the flying object tracking system according to the present disclosure, it is possible to realize flying object tracking in a mid-latitude band with several tens of satellites, and to improve the accuracy of deriving the flight position coordinates by stereoscopic viewing of multiple satellites. has the effect of

実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例を示す図。1 is a diagram showing a configuration example of a flying object tracking system according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る監視衛星の構成例を示す図。2 is a diagram showing a configuration example of a monitoring satellite according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る地上システムのハードウェア構成例を示す図。2 is a diagram showing a hardware configuration example of a ground system according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの機能例を示す図。4 is a diagram showing an example of functions of the flying object tracking system according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例を示す図。1 is a diagram showing a configuration example of a flying object tracking system according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムと比較するための赤道上空軌道衛星による立体視の概念を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the concept of stereoscopic viewing by an equatorial orbiting satellite for comparison with the flying object tracking system according to the first embodiment; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムと比較するための傾斜軌道あるいは極軌道の衛星による立体視の概念を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the concept of stereoscopic viewing by a satellite in an inclined orbit or a polar orbit for comparison with the flying object tracking system according to the first embodiment; 実施の形態1に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a satellite constellation in an equatorial orbit according to Embodiment 1; 実施の形態1に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを軌道傾斜角20度に傾斜した衛星コンステレーションを示す図。FIG. 2 is a diagram showing a satellite constellation in an equatorial orbit tilted at an orbital inclination angle of 20 degrees according to the first embodiment; 実施の形態1に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを軌道傾斜角20度に傾斜した衛星コンステレーションにおける立体視の概念を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the concept of stereoscopic vision in a satellite constellation in which the satellite constellation in the equatorial orbit according to the first embodiment is tilted at an orbital inclination angle of 20 degrees; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムにおいて空間三角測量の原理による飛翔位置座標の導出を示す図。4 is a diagram showing derivation of flight position coordinates based on the principle of spatial triangulation in the flying object tracking system according to the first embodiment; FIG. 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例1を示す図。1 is a diagram showing configuration example 1 of a flying object tracking system according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例2を北極から見た図。FIG. 2 is a view of Configuration Example 2 of the flying object tracking system according to Embodiment 1 as viewed from the North Pole; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例2を赤道上空から見た図。FIG. 2 is a view of Configuration Example 2 of the flying object tracking system according to Embodiment 1 as seen from above the equator; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例3を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example 3 of the flying object tracking system according to the first embodiment; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例4を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example 4 of the flying object tracking system according to the first embodiment; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムの構成例5を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a configuration example 5 of the flying object tracking system according to Embodiment 1; 実施の形態1に係る飛翔体追跡システムにおける衛星情報の伝送例を示す図。4 is a diagram showing an example of satellite information transmission in the flying object tracking system according to the first embodiment; FIG.

以下、本開示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。また、以下の図面では各構成の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった方向あるいは位置が示されている場合がある。それらの表記は、説明の便宜上、そのように記載しているだけであって、装置、器具、あるいは部品といった構成の配置および向きを限定するものではない。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts. In the description of the embodiments, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate. In addition, in the following drawings, the size relationship of each component may differ from the actual one. In addition, in the description of the embodiments, directions or positions such as "top", "bottom", "left", "right", "front", "back", "front", and "back" are indicated. There is These notations are provided as such for convenience of explanation only and are not intended to limit the arrangement and orientation of structures such as devices, instruments or components.

実施の形態1.
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例を示す図である。
Embodiment 1.
*** Configuration description ***
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a flying object tracking system 500 according to this embodiment.

飛翔体追跡システム500は、飛翔体600の飛翔の軌跡を追跡するためのシステムである。飛翔体追跡システム500は、リム監視により、飛翔体600の飛翔の軌跡を追跡する。 The flying object tracking system 500 is a system for tracking the flight trajectory of the flying object 600 . The flying object tracking system 500 tracks the flight trajectory of the flying object 600 by rim monitoring.

飛翔体追跡システム500は、衛星コンステレーション20と、地上システム130と、を備える。
衛星コンステレーション20は、複数の監視衛星120を有する。
監視衛星120は、飛翔体600を監視するための人工衛星である。監視衛星120を単に衛星とも呼ぶ場合がある。
Projectile tracking system 500 includes satellite constellation 20 and ground system 130 .
Satellite constellation 20 has a plurality of surveillance satellites 120 .
Monitoring satellite 120 is an artificial satellite for monitoring flying object 600 . Monitoring satellites 120 may also be simply referred to as satellites.

図2は、本実施の形態に係る監視衛星120の構成例を示す図である。
監視衛星120は、通信装置121と、監視装置122と、推進装置123と、姿勢制御装置124と、衛星制御装置125と、電源装置126と、を備える。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of monitoring satellite 120 according to the present embodiment.
The surveillance satellite 120 includes a communication device 121 , a surveillance device 122 , a propulsion device 123 , an attitude control device 124 , a satellite control device 125 and a power supply device 126 .

通信装置121は、地上システム130と通信するための通信装置である。例えば、通信装置121は、地上システム130から各種コマンドを受信する。また、通信装置121は、監視装置122によって得られる監視データを地上システム130に送信する。 Communication device 121 is a communication device for communicating with ground system 130 . For example, communication device 121 receives various commands from ground system 130 . The communication device 121 also transmits monitoring data obtained by the monitoring device 122 to the ground system 130 .

監視装置122は、飛翔体600を監視するための装置であり、監視データを生成する。監視装置122は、赤外線を利用する赤外監視装置である。
監視装置122は、地球周縁を指向する赤外監視装置の例である。
監視衛星120は、視線方向を飛翔体600へ向けるためのポインティング機能を有する。
The monitoring device 122 is a device for monitoring the flying object 600 and generates monitoring data. The monitoring device 122 is an infrared monitoring device that uses infrared rays.
Monitor 122 is an example of an infrared monitor pointing at the Earth's limbs.
The monitoring satellite 120 has a pointing function for directing the line of sight to the flying object 600 .

監視データは、飛翔体600が映った画像に相当するデータであり、監視装置122の視野(監視範囲)における飛翔体600の位置を示す。
監視データは、時刻情報、位置情報、視線情報および視野情報などを含んでもよい。時刻情報は、監視が行われた時刻(監視時刻)を示す。位置情報は、監視衛星120の座標値を示す。視線情報は、監視装置122の視線方向を示す。視野情報は、監視装置122の視野を示す。
The monitoring data is data corresponding to an image of the flying object 600 and indicates the position of the flying object 600 in the field of view (monitoring range) of the monitoring device 122 .
The monitoring data may include time information, position information, line-of-sight information, field-of-view information, and the like. The time information indicates the time when monitoring was performed (monitoring time). The position information indicates coordinate values of the monitoring satellite 120 . The line-of-sight information indicates the line-of-sight direction of the monitoring device 122 . The field of view information indicates the field of view of the monitoring device 122 .

推進装置123は、監視衛星120に推進力を与える装置であり、監視衛星120の速度を変化させる。具体的には、推進装置123は電気推進機である。例えば、推進装置123は、イオンエンジンまたはホールスラスタである。 The propulsion device 123 is a device that gives propulsion to the surveillance satellite 120 and changes the speed of the surveillance satellite 120 . Specifically, the propulsion device 123 is an electric propulsion machine. For example, propulsion device 123 is an ion engine or a Hall thruster.

姿勢制御装置124は、監視衛星120の姿勢と監視衛星120の角速度といった姿勢要素を制御するための装置である。
姿勢制御装置124は、各姿勢要素を所望の方向に変化させる。もしくは、姿勢制御装置124は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置124は、姿勢センサとアクチュエータとコントローラとを備える。姿勢センサは、ジャイロスコープ、地球センサ、太陽センサ、スター・トラッカ、スラスタおよび磁気センサなどである。アクチュエータは、姿勢制御スラスタ、モーメンタムホイール、リアクションホイールおよびコントロール・モーメント・ジャイロ等である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上システム130からの各種コマンドにしたがって、アクチュエータを制御する。
姿勢制御装置124は、監視装置122の視野方向を変更するための装置(視野方向変更装置)として使用することができる。監視装置122の視野方向は、監視装置122の視線方向に相当する。監視装置122の視線方向を中心とする範囲(視野)が監視範囲となる。
The attitude control device 124 is a device for controlling attitude elements such as the attitude of the surveillance satellite 120 and the angular velocity of the surveillance satellite 120 .
Attitude control device 124 changes each attitude element in a desired direction. Alternatively, attitude controller 124 maintains each attitude element in the desired orientation. The attitude control device 124 includes an attitude sensor, an actuator, and a controller. Attitude sensors include gyroscopes, earth sensors, sun sensors, star trackers, thrusters and magnetic sensors. Actuators include attitude control thrusters, momentum wheels, reaction wheels and control moment gyros. The controller controls the actuators according to measurement data from the attitude sensor or various commands from the ground system 130 .
The attitude control device 124 can be used as a device for changing the viewing direction of the monitoring device 122 (viewing direction changing device). The viewing direction of the monitoring device 122 corresponds to the viewing direction of the monitoring device 122 . A range (field of view) centered on the line-of-sight direction of the monitoring device 122 is a monitoring range.

衛星制御装置125は、監視衛星120の各装置を制御するコンピュータであり、処理回路を備える。例えば、衛星制御装置125は、地上システム130から送信される各種コマンドにしたがって、各装置を制御する。 The satellite control device 125 is a computer that controls each device of the surveillance satellite 120 and has a processing circuit. For example, the satellite controller 125 controls each device according to various commands sent from the ground system 130 .

電源装置126は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置などを備え、監視衛星120の各装置に電力を供給する。 The power supply device 126 includes a solar battery, a battery, a power control device, and the like, and supplies power to each device of the surveillance satellite 120 .

図1に戻り、地上システム130の構成を説明する。
地上システム130は、通信装置950と、衛星管制装置132と、を備える。
衛星管制装置132は、処理回路および入出力インタフェースなどのハードウェアを備えるコンピュータである。入出力インタフェースには、入力装置および出力装置が接続される。衛星管制装置132は、入出力インタフェースを介して、通信装置950に接続される。衛星管制装置132は、衛星コンステレーション20を制御するために、各監視衛星120に対する各種コマンドを生成する。また、衛星管制装置132は、各監視衛星120から得られる監視データを解析して飛翔体600の情報(例えば位置情報)を生成する。
通信装置950は、各監視衛星120と通信を行う。具体的には、通信装置950は、各種コマンドを各監視衛星120へ送信する。また、通信装置950は、各監視衛星120から送信される監視データを受信する。
Returning to FIG. 1, the configuration of the ground system 130 will be described.
Ground system 130 includes communication device 950 and satellite control device 132 .
The satellite control device 132 is a computer equipped with hardware such as processing circuits and input/output interfaces. An input device and an output device are connected to the input/output interface. The satellite control device 132 is connected to the communication device 950 via an input/output interface. Satellite controller 132 generates various commands for each surveillance satellite 120 to control satellite constellation 20 . The satellite control device 132 also analyzes the monitoring data obtained from each monitoring satellite 120 to generate information (for example, position information) of the flying object 600 .
The communication device 950 communicates with each surveillance satellite 120 . Specifically, the communication device 950 transmits various commands to each monitoring satellite 120 . The communication device 950 also receives monitoring data transmitted from each monitoring satellite 120 .

衛星管制装置132と衛星制御装置125とのそれぞれに備わる処理回路について説明する。
処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。
専用のハードウェアは、例えば、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、ASIC、FPGAまたはこれらの組み合わせである。
ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略称である。
FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。
Processing circuits provided in each of the satellite control device 132 and the satellite control device 125 will be described.
The processing circuitry may be dedicated hardware or a processor executing a program stored in memory.
In the processing circuit, some functions may be implemented in dedicated hardware and the remaining functions may be implemented in software or firmware. That is, processing circuitry can be implemented in hardware, software, firmware, or a combination thereof.
Dedicated hardware may be, for example, single circuits, multiple circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.
ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit.
FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.

衛星高度および軌道傾斜角の調整について説明する。
監視衛星120の軌道面の法線を北極側から見た相対角度は、衛星高度と軌道傾斜角との相関で成立する。
1日当たりの衛星周回数を維持する高度条件において、適切な軌道傾斜角を微調整することにより、軌道面間の相対角度を維持したまま、衛星コンステレーション20の運用が可能となる。
衛星管制装置132は、各監視衛星120の高度を制御するためのコマンドを生成する。また、衛星管制装置132は、各監視衛星120の軌道傾斜角を制御するためのコマンドを生成する。そして、衛星管制装置132は、これらコマンドを各監視衛星120へ送信する。
各監視衛星120において、衛星制御装置125は、これらのコマンドにしたがって、衛星高度と軌道傾斜角とのそれぞれを調整する。具体的には、衛星制御装置125は、これらのコマンドにしたがって、推進装置123を制御する。推進装置123が衛星速度を変えることにより、衛星高度と軌道傾斜角とを調整することができる。
監視衛星120の飛行速度が増速すると、監視衛星120の高度が上昇する。そして、監視衛星120の高度が上昇すると、監視衛星120の対地速度が減速する。
監視衛星120の飛行速度が減速すると、監視衛星120の高度が下降する。そして、監視衛星120の高度が下降すると、監視衛星120の対地速度が増速する。
監視衛星120が赤道上空を横切る地点(分点)において推進装置123が軌道面と直交する方向へ推力を発生させれば、効果的に軌道傾斜角を微調整することができる。
The adjustment of satellite altitude and orbital inclination will be explained.
The relative angle of the normal to the orbital plane of the surveillance satellite 120 as viewed from the north pole side is established by the correlation between the satellite altitude and the orbital inclination angle.
By fine-tuning the orbital inclination angle appropriately under altitude conditions that maintain the number of satellite laps per day, the satellite constellation 20 can be operated while maintaining the relative angle between the orbital planes.
Satellite controller 132 generates commands for controlling the altitude of each surveillance satellite 120 . The satellite control device 132 also generates commands for controlling the orbital inclination of each surveillance satellite 120 . The satellite control device 132 then transmits these commands to each monitoring satellite 120 .
In each surveillance satellite 120, the satellite controller 125 adjusts the satellite altitude and orbital inclination, respectively, according to these commands. Specifically, satellite controller 125 controls propulsion device 123 according to these commands. The satellite altitude and orbital inclination can be adjusted by the propulsion unit 123 changing the satellite velocity.
As the flight speed of surveillance satellite 120 increases, the altitude of surveillance satellite 120 increases. As the altitude of the surveillance satellite 120 increases, the ground speed of the surveillance satellite 120 decreases.
As the flight speed of surveillance satellite 120 slows down, the altitude of surveillance satellite 120 decreases. When the altitude of the surveillance satellite 120 descends, the ground speed of the surveillance satellite 120 increases.
If the propulsion device 123 generates thrust in a direction perpendicular to the orbital plane at a point (an equinox) where the surveillance satellite 120 crosses the sky above the equator, the orbital inclination angle can be finely adjusted effectively.

***ハードウェアの説明***
図3は、本実施の形態に係る地上システム130のハードウェア構成例を示す図である。
地上システム130を例にして、コンピュータが備えるハードウェアについて説明する。
***Hardware Description***
FIG. 3 is a diagram showing a hardware configuration example of the ground system 130 according to this embodiment.
Hardware included in the computer will be described using the ground system 130 as an example.

プロセッサ910は、地上システム130の機能を実現するプログラムを実行する装置である。
プロセッサ910は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ910の具体例は、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
Processor 910 is a device that executes a program that implements the functions of ground system 130 .
The processor 910 is an IC (Integrated Circuit) that performs arithmetic processing. Specific examples of the processor 910 are a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a GPU (Graphics Processing Unit).

メモリ921は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ921の具体例は、SRAM(Static Random Access Memory)、あるいはDRAM(Dynamic Random Access Memory)である。
補助記憶装置922は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置922の具体例は、HDDである。また、補助記憶装置922は、SD(登録商標)メモリカード、CF、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といった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、HDDは、Hard Disk Driveの略語である。SD(登録商標)は、Secure Digitalの略語である。CFは、CompactFlash(登録商標)の略語である。DVDは、Digital Versatile Diskの略語である。
The memory 921 is a storage device that temporarily stores data. A specific example of the memory 921 is SRAM (Static Random Access Memory) or DRAM (Dynamic Random Access Memory).
Auxiliary storage device 922 is a storage device that stores data. A specific example of the auxiliary storage device 922 is an HDD. The auxiliary storage device 922 may be a portable storage medium such as an SD (registered trademark) memory card, CF, NAND flash, flexible disk, optical disk, compact disk, Blu-ray (registered trademark) disk, or DVD. Note that HDD is an abbreviation for Hard Disk Drive. SD® is an abbreviation for Secure Digital. CF is an abbreviation for CompactFlash®. DVD is an abbreviation for Digital Versatile Disk.

入力インタフェース930は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース930は、具体的には、USB(Universal Serial Bus)端子である。なお、入力インタフェース930は、LAN(Local Area Network)と接続されるポートであってもよい。
出力インタフェース940は、ディスプレイといった表示機器941のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース940は、具体的には、USB端子またはHDMI(登録商標)(High Definition Multimedia Interface)端子である。ディスプレイは、具体的には、LCD(Liquid Crystal Display)である。
The input interface 930 is a port connected to an input device such as a mouse, keyboard, or touch panel. The input interface 930 is specifically a USB (Universal Serial Bus) terminal. The input interface 930 may be a port connected to a LAN (Local Area Network).
The output interface 940 is a port to which a cable of a display device 941 such as a display is connected. The output interface 940 is specifically a USB terminal or an HDMI (registered trademark) (High Definition Multimedia Interface) terminal. The display is specifically an LCD (Liquid Crystal Display).

通信装置950は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置950は、具体的には、通信チップまたはNIC(Network Interface Card)である。 Communication device 950 has a receiver and a transmitter. The communication device 950 is specifically a communication chip or a NIC (Network Interface Card).

地上システム130の機能を実現するプログラムは、プロセッサ910に読み込まれ、プロセッサ910によって実行される。メモリ921には、プログラムだけでなく、OS(Operating System)も記憶されている。プロセッサ910は、OSを実行しながら、プログラムを実行する。プログラムおよびOSは、補助記憶装置922に記憶されていてもよい。補助記憶装置922に記憶されているプログラムおよびOSは、メモリ921にロードされ、プロセッサ910によって実行される。なお、地上システム130の機能を実現するプログラムの一部または全部がOSに組み込まれていてもよい。 A program that implements the functions of ground system 130 is loaded into processor 910 and executed by processor 910 . The memory 921 stores not only programs but also an OS (Operating System). The processor 910 executes programs while executing the OS. The program and OS may be stored in the auxiliary storage device 922 . The programs and OS stored in the auxiliary storage device 922 are loaded into the memory 921 and executed by the processor 910 . Part or all of the program that implements the functions of the ground system 130 may be incorporated in the OS.

地上システム130は、プロセッサ910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、プログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ910と同じように、プログラムを実行する装置である。 Ground system 130 may include multiple processors in place of processor 910 . These multiple processors share program execution. Each processor, like processor 910, is a device that executes a program.

プログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ921、補助記憶装置922、または、プロセッサ910内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。 The data, information, signal values and variable values used, processed or output by the programs may be stored in memory 921 , secondary storage 922 , registers or cache memory within processor 910 .

地上システム130の各部の「部」を「処理」、「手順」、「手段」、「段階」、「サーキットリ」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また、地上システム130の各部の「部」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。「処理」、「手順」、「手段」、「段階」、「サーキットリ」あるいは「工程」は、互いに読み換えが可能である。 The "part" of each part of the ground system 130 may be read as "processing", "procedure", "means", "step", "circuitry" or "process". Also, the “part” of each part of the ground system 130 may be read as “program”, “program product” or “computer-readable recording medium recording the program”. "Process", "procedure", "means", "step", "circuitry" or "process" can be read interchangeably.

***飛翔体追跡システム500の機能概要***
図4は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の機能例を示す図である。
*** Function overview of the flying object tracking system 500 ***
FIG. 4 is a diagram showing an example of functions of the flying object tracking system 500 according to this embodiment.

飛翔体追跡システム500は、傾斜軌道を飛翔する衛星コンステレーション20により構成される。衛星コンステレーション20では、各衛星が地球周縁を指向する赤外監視装置を具備する。飛翔体追跡システム500は、飛翔体発射探知情報をトリガとして飛翔体600を監視して追跡する。飛翔体発射探知情報は、飛翔体600の発射を探知した情報である。 A flying object tracking system 500 is composed of a satellite constellation 20 that flies in an inclined orbit. In satellite constellation 20, each satellite has an infrared monitor pointing at the earth's periphery. The flying object tracking system 500 monitors and tracks the flying object 600 triggered by the flying object launch detection information. The flying object launch detection information is information that the launch of the flying object 600 has been detected.

飛翔体600の発射時には高温の大気が拡散するので監視が容易にできる。しかし、ポストブーストフェーズの飛翔体本体は、監視衛星120から見える立体角が小さく、温度上昇もプルームほど顕著ではない。そのため、背景となる陸域の情報が飛翔体情報に混在すると、飛翔体の識別が不能になる懸念がある。ポストブーストフェーズは、噴射が止まった後のフェーズである。
そこで、地球周縁を指向するリム観測と呼ばれる監視方法により、温度上昇した飛翔体本体を、深宇宙を背景にして監視する。
これにより、飛翔体情報がノイズに埋もれることなく飛翔体の監視が可能となる。
When the flying object 600 is launched, the high-temperature atmosphere diffuses, so monitoring can be facilitated. However, the body of the flying object in the post-boost phase has a small solid angle that can be seen from the surveillance satellite 120, and the temperature rise is not as remarkable as that of the plume. Therefore, if the background land information is mixed with the flying object information, there is a concern that the flying object cannot be identified. The post-boost phase is the phase after injection has ceased.
Therefore, by using a monitoring method called rim observation, which points toward the earth's periphery, the body of the flying object whose temperature has risen is monitored against the background of deep space.
As a result, the flying object can be monitored without the flying object information being buried in noise.

飛翔体600の位置座標(座標値)は、空間三角測量の原理により導出される。具体的には、位置座標が既知である3機の監視衛星120から同時に飛翔体600を監視する。このとき、飛翔体600の位置座標(座標値)は、各監視衛星120の視線ベクトルの方位角(視線方向)に基づいて、各監視衛星120の視線ベクトルが会合する点として解析できる。
飛翔体600からみた視線ベクトルの方位角が分散するほど、位置計測精度が向上する。
The position coordinates (coordinate values) of the flying object 600 are derived according to the principle of spatial triangulation. Specifically, the flying object 600 is simultaneously monitored by three monitoring satellites 120 whose position coordinates are known. At this time, the position coordinates (coordinate values) of the flying object 600 can be analyzed as a point where the line-of-sight vectors of the monitoring satellites 120 converge based on the azimuth (line-of-sight direction) of the line-of-sight vectors of the respective monitoring satellites 120 .
As the azimuth angle of the line-of-sight vector seen from the flying object 600 is dispersed, the position measurement accuracy is improved.

衛星管制装置は、複数の監視衛星によって探知された高温対象を示す飛翔体情報を統合して時系列的な位置情報の変化を分析する飛翔経路予測装置として機能する。これにより、飛翔体の追跡ができ、飛翔経路の予測が可能となる。
飛翔体が飛翔途中で間欠的に再噴射をして進行方向を変更しても、飛翔経路予測装置が進行方向を追跡して時系列情報を継続的に取得することにより、飛翔体に対する処置が可能となる。
The satellite control device functions as a flight path prediction device that integrates flying object information indicating high-temperature objects detected by a plurality of surveillance satellites and analyzes changes in time-series positional information. As a result, the flying object can be tracked and the flight path can be predicted.
Even if the flying object intermittently re-injects mid-flight and changes its traveling direction, the flight path prediction device tracks the traveling direction and continuously acquires time-series information, so that it is possible to take measures against the flying object. It becomes possible.

***本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の説明***
図5は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例を示す図である。
本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500は、衛星コンステレーション20により構成される。衛星コンステレーション20の各監視衛星120は、地球周縁を指向する赤外監視装置を具備する。衛星コンステレーション20は、傾斜軌道を飛翔する。
飛翔体追跡システム500では、飛翔体600の発射を探知した飛翔体発射探知情報をトリガとして飛翔体600を監視して追跡する。
飛翔体追跡システム500では、4面以上の軌道面にそれぞれ6機以上の衛星が飛翔する衛星コンステレーション20により構成されている。
各軌道の軌道高度は、900km以上2000km以下である。
また、各軌道の軌道傾斜角は、20±10度である。
また、各軌道の法線ベクトルは、経度方向に均等に分散している。
***Description of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment***
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a flying object tracking system 500 according to this embodiment.
A flying object tracking system 500 according to this embodiment is composed of a satellite constellation 20 . Each surveillance satellite 120 of satellite constellation 20 comprises an infrared surveillance device pointing toward the earth's periphery. The satellite constellation 20 flies in an inclined orbit.
The flying object tracking system 500 monitors and tracks the flying object 600 by using the flying object launch detection information that detects the launch of the flying object 600 as a trigger.
The flying object tracking system 500 comprises a satellite constellation 20 in which six or more satellites fly on four or more orbital planes.
The orbit altitude of each orbit is 900 km or more and 2000 km or less.
The orbit inclination angle of each orbit is 20±10 degrees.
Also, the normal vector of each trajectory is evenly distributed in the longitudinal direction.

図6は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500と比較するための赤道上空軌道の衛星による立体視の概念を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the concept of stereoscopic viewing by a satellite in an equatorial orbit for comparison with the flying object tracking system 500 according to the present embodiment.

静止軌道からの発射探知だけでは飛翔体の対処ができなくなり、低軌道衛星コンステレーションによる飛翔体追跡システムが待望されている。全球網羅的に常時監視体制を維持するためには、数百機の衛星が必要と言われており、コスト的に極めて高額なシステムになるおそれがある。
一方、赤道上空に数珠つなぎに衛星コンステレーションを形成することにより、中緯度帯の飛翔体追跡を10機程度の少ない衛星数で実現する衛星コンステレーションが提案されている。
しかしながら、赤道上空の衛星コンステレーションでは、複数機で同時に飛翔体監視をしたステレオペア画像から飛翔位置座標を導出するにあたり、ステレオペア画像を取得する視線ベクトルの相対角度が小さい。このため、緯度方向の計測誤差が大きくなるという課題があった。
It is no longer possible to deal with flying objects only by launch detection from geostationary orbit. Hundreds of satellites are said to be necessary to maintain a constant global surveillance system, and there is a risk that the cost of the system will be extremely high.
On the other hand, a satellite constellation has been proposed that achieves mid-latitude tracking of mid-latitude flying objects with a small number of satellites, about ten, by forming a satellite constellation in a string over the equator.
However, in satellite constellations above the equator, the relative angle of the line-of-sight vector for acquiring stereo pair images is small when deriving flight position coordinates from stereo pair images obtained by simultaneously monitoring flying objects with multiple aircraft. Therefore, there is a problem that the measurement error in the latitudinal direction increases.

図7は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500と比較するための傾斜軌道あるいは極軌道の衛星による立体視の概念を示す図である。
一方で、傾斜軌道あるいは極軌道による衛星コンステレーションによれば、視線ベクトルの相対角度が大きなステレオペア画像を取得できる。よって、空間三角測量の原理により高精度の飛翔体位置座標を導出できるという効果がある。しかし、傾斜軌道あるいは極軌道による衛星コンステレーションにより監視方式を構築するためには、100機以上の多数の衛星が必要になるという課題があった。
FIG. 7 is a diagram showing the concept of stereoscopic viewing by a satellite in an inclined orbit or a polar orbit for comparison with the flying object tracking system 500 according to the present embodiment.
On the other hand, satellite constellations with inclined orbits or polar orbits can acquire stereo pair images with large relative angles of line-of-sight vectors. Therefore, there is an effect that highly accurate flying object position coordinates can be derived by the principle of spatial triangulation. However, in order to construct a monitoring system using a satellite constellation in an inclined orbit or a polar orbit, there is a problem that a large number of satellites of 100 or more are required.

そこで、本実施の形態では、100機以下の衛星コンステレーションで中緯度帯を飛翔する飛翔体を追跡する飛翔体追跡システム500を提供する。
本実施の形態では、赤道上空軌道の衛星コンステレーションの長所を活かして、軌道高度1000km程度から地球周縁を指向する。これにより、緯度30度近傍の中緯度帯上空を飛翔する飛翔体を宇宙背景で監視する衛星コンステレーションを基本的な設計思想とした上で、軌道傾斜角を約20度傾斜させる。
Therefore, this embodiment provides a flying object tracking system 500 that tracks a flying object flying in a mid-latitude band with a satellite constellation of 100 or less.
In the present embodiment, the advantage of the satellite constellation in the equatorial orbit is utilized to direct the earth's periphery from an orbital altitude of about 1000 km. As a result, the orbital inclination angle is inclined by about 20 degrees based on the basic design concept of a satellite constellation that monitors a flying object flying over a mid-latitude band around 30 degrees latitude in the space background.

図8は、本実施の形態に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを示す図である。
図9は、本実施の形態に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを軌道傾斜角20度に傾斜した衛星コンステレーションを示す図である。
図10は、本実施の形態に係る赤道上空軌道の衛星コンステレーションを軌道傾斜角20度に傾斜した衛星コンステレーションにおける立体視の概念を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a satellite constellation in equatorial orbit according to the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a satellite constellation in which the satellite constellation in the equatorial orbit according to the present embodiment is tilted at an orbit inclination angle of 20 degrees.
FIG. 10 is a diagram showing the concept of stereoscopic vision in a satellite constellation in which the satellite constellation in the equatorial orbit according to the present embodiment is inclined at an orbital inclination angle of 20 degrees.

地球周縁を指向する監視はリム監視とも呼ばれる。リム監視は、宇宙を背景に飛翔体を監視できるので、噴射終了後に温度上昇した飛翔体本体を赤外監視装置で誤差に埋もれることなく監視できる。
赤道上空軌道の衛星では、地球の自転速度と衛星の周回速度が異なっていても、6機以上の数珠つなぎに隊列飛行する衛星により常時中緯度帯をリム監視できる。
赤道上空軌道の衛星コンステレーションを軌道傾斜角20度に傾斜させると、リム監視する緯度帯範囲が変動する。個別の衛星がリム監視できる範囲は図9および図10のようにドーナツ状の領域である。よって、衛星は、緯度方向のみならず、経度方向にも視線ベクトル成分をもって中緯度帯を監視できる。
Surveillance directed at the earth's periphery is also called rim surveillance. Since the rim monitoring can monitor the flying object against the background of space, the infrared monitoring device can monitor the flying object whose temperature has risen after the end of injection without being buried in errors.
With satellites in equatorial orbit, even if the rotation speed of the earth and the satellite's orbital speed are different, the rim can be constantly monitored by six or more satellites flying in a constellation.
If the satellite constellation in the equatorial orbit is tilted at an orbital inclination angle of 20 degrees, the latitudinal band range for rim monitoring will vary. The range in which individual satellites can monitor the rim is a doughnut-shaped area as shown in FIGS. Therefore, the satellite can monitor the mid-latitude band with line-of-sight vector components not only in the latitudinal direction but also in the longitudinal direction.

図11は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500において空間三角測量の原理による飛翔位置座標の導出を示す図である。 FIG. 11 is a diagram showing derivation of flight position coordinates based on the principle of spatial triangulation in the flying object tracking system 500 according to this embodiment.

本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500では、軌道高度900km以上2000km以下であって、軌道傾斜角20±10度の軌道を採用する。飛翔体追跡システム500により、例えば北緯30度程度の中緯度を飛翔する飛翔体600を追跡すれば、同時に視線ベクトルの相対角の大きな複数の視線ベクトルで飛翔体600を監視できる。よって、空間三角測量の原理により高精度で飛翔体600の飛翔位置座標を導出できるという効果がある。 The flying object tracking system 500 according to the present embodiment employs a trajectory with a trajectory altitude of 900 km or more and 2000 km or less and an orbit inclination angle of 20±10 degrees. If the flying object tracking system 500 tracks the flying object 600 flying at a mid-latitude of about 30 degrees north latitude, for example, the flying object 600 can be simultaneously monitored using a plurality of line-of-sight vectors with large relative angles. Therefore, there is an effect that the flight position coordinates of the flying object 600 can be derived with high accuracy by the principle of spatial triangulation.

空間三角測量は、位置座標既知の3点から位置座標未知の点を指向した視線ベクトルの立体角を計測して、未知の点の位置座標を導出する方法である。赤外監視装置を使う場合は、赤外監視装置の視線ベクトルと、取得データの中に含まれる飛翔体の位置から視線ベクトルの立体角を算出して、飛翔体の位置座標を導出する。
例えば、GPS(Global Positioning System)あるいは準天頂測位衛星システムで採用される地球固定座標系WGS84において衛星の飛翔位置が既知であれば、飛翔体の飛翔位置をWGS84の位置座標として導出可能となる。
Spatial triangulation is a method of deriving the position coordinates of an unknown point by measuring the solid angle of a line-of-sight vector pointing from three points with known position coordinates to a point with unknown position coordinates. When an infrared monitoring device is used, the solid angle of the line-of-sight vector is calculated from the line-of-sight vector of the infrared monitoring device and the position of the flying object included in the acquired data, and the position coordinates of the flying object are derived.
For example, if the flight position of the satellite is known in the earth-fixed coordinate system WGS84 adopted by GPS (Global Positioning System) or the quasi-zenith positioning satellite system, the flight position of the flying object can be derived as the WGS84 position coordinates.

なお、衛星数を100機以上に増やすことにより、固有の飛翔体を同時に追跡できる衛星数が増えて、対処成功確率が増加する効果、および同時に追跡可能な飛翔体数が増える効果がある。よって、衛星数が100機以上であってもよいことは言うまでもない。
また、軌道傾斜角をつける効果により、リム監視できる監視可能緯度帯が広がるので、結果として飛翔体が発射される射点の位置する監視範囲を広げることができるという効果もある。
By increasing the number of satellites to 100 or more, the number of satellites that can simultaneously track unique flying objects increases, which has the effect of increasing the probability of successful countermeasures and increasing the number of simultaneously trackable flying objects. Therefore, it goes without saying that the number of satellites may be 100 or more.
In addition, the effect of adding the orbital inclination angle widens the monitorable latitude band in which rim monitoring is possible.

飛翔体の発射探知情報は自衛星で取得してもよい。また、飛翔体発射探知情報をトリガとして飛翔体追跡システムで追跡をしてもよい。自衛星で発射探知する場合は地表面を指向する赤外監視装置を具備すれば、飛翔体発射時のプルームと呼ばれる高温噴霧を検知することができる。ただし網羅的に中緯度帯から発射される飛翔体の発射を探知するためには必要な衛星数が増加するという課題がある。
発射探知は、高温噴霧が広域に拡散するため、静止軌道衛星でも赤外監視可能なので、飛翔体発射探知情報を静止衛星から取得して飛翔体追跡システムによる追跡のトリガとするのが合理的である。
The launch detection information of the flying object may be acquired by the own satellite. In addition, the flying object tracking system may track the flying object using the flying object launch detection information as a trigger. In the case of launch detection with its own satellite, it is possible to detect a high-temperature spray called a plume when a flying object is launched by equipping it with an infrared monitoring device that points to the ground surface. However, there is a problem that the number of satellites required to comprehensively detect the launch of a flying object launched from the mid-latitude band increases.
Since high-temperature spray spreads over a wide area, launch detection can be infrared-monitored even with a geostationary orbit satellite. be.

<本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例1>
図12は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例1を示す図である。
<Configuration example 1 of flying object tracking system 500 according to the present embodiment>
FIG. 12 is a diagram showing configuration example 1 of a flying object tracking system 500 according to this embodiment.

飛翔体追跡システム500の構成例1では、衛星コンステレーション20が4面の軌道面に、それぞれ6機の監視衛星120が飛翔する。飛翔体追跡システム500の構成例1は、合計24機の監視衛星120で構成されている。 In configuration example 1 of the flying object tracking system 500, six surveillance satellites 120 fly on four orbital planes of the satellite constellation 20, respectively. Configuration example 1 of the flying object tracking system 500 is composed of a total of 24 monitoring satellites 120 .

図5は、飛翔体追跡システム500の構成例1を赤道上空から見た図である。
図12の右図は、飛翔体追跡システム500の構成例1を北極から見た図である。
図12の左図は、飛翔体追跡システム500の構成例1を北極から見た図において、各軌道面の衛星飛翔位置を示す図である。
FIG. 5 is a view of configuration example 1 of the flying object tracking system 500 as seen from above the equator.
The right diagram of FIG. 12 is a diagram of configuration example 1 of the flying object tracking system 500 viewed from the North Pole.
The left diagram of FIG. 12 is a diagram showing the flight positions of the satellites on each orbital plane in the configuration example 1 of the flying object tracking system 500 viewed from the North Pole.

<本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例2>
図13は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例2を北極から見た図である。
図14は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例2を赤道上空から見た図である。
<Configuration example 2 of flying object tracking system 500 according to the present embodiment>
FIG. 13 is a diagram of configuration example 2 of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment, viewed from the North Pole.
FIG. 14 is a diagram of configuration example 2 of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment as viewed from above the equator.

飛翔体追跡システム500の構成例2では、衛星コンステレーション20が6面の軌道面に、それぞれ6機の監視衛星120が飛翔する。飛翔体追跡システム500の構成例2は、合計36機の監視衛星120で構成されている。 In configuration example 2 of the flying object tracking system 500, six surveillance satellites 120 fly on six orbital planes of the satellite constellation 20, respectively. Configuration example 2 of the flying object tracking system 500 is composed of a total of 36 surveillance satellites 120 .

図13の右図は、飛翔体追跡システム500の構成例2を北極から見た図である。
図13の左図は、飛翔体追跡システム500の構成例2を北極から見た図において、各軌道面の衛星飛翔位置を示す図である。
図14は、飛翔体追跡システム500の構成例2を赤道上空から見た図である。
The right diagram of FIG. 13 is a diagram of configuration example 2 of the flying object tracking system 500 viewed from the North Pole.
The left diagram of FIG. 13 is a diagram showing the flight positions of the satellites on each orbital plane in the configuration example 2 of the flying object tracking system 500 viewed from the North Pole.
FIG. 14 is a diagram of configuration example 2 of the flying object tracking system 500 as seen from above the equator.

<本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例3>
図15は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例3を示す図である。
<Configuration example 3 of flying object tracking system 500 according to the present embodiment>
FIG. 15 is a diagram showing configuration example 3 of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment.

飛翔体追跡システム500の構成例3では、衛星コンステレーション20に含まれる複数の軌道面の各軌道面を構成する監視衛星120が、前後を飛翔する衛星と通信し、円環状通信網700を形成する。 In configuration example 3 of the flying object tracking system 500, the monitoring satellites 120 forming each orbital plane of a plurality of orbital planes included in the satellite constellation 20 communicate with satellites flying in front and behind to form an annular communication network 700. do.

軌道高度が1000km以上あれば、同一軌道面に6機以上の衛星が均等位相で飛翔し、前後の衛星と通信することにより、円環状通信網700を形成することができる。
円環状通信網700により同一軌道面の衛星情報は共有できる。よって、円環状通信網700におけるいずれかの監視衛星120が、地上システム130、あるいは、同一軌道上にない衛星と通信できれば、同一軌道面の全ての衛星情報を代表して伝送することが可能となる。
飛翔体追跡システム500では、取得した飛翔体情報を迅速に伝送するために、円環状通信網700を経由して地上システム130あるいは他衛星に衛星情報伝送するのが合理的である。
If the orbital altitude is 1000 km or more, six or more satellites fly in the same orbital plane with equal phases, and by communicating with preceding and succeeding satellites, an annular communication network 700 can be formed.
Satellite information in the same orbital plane can be shared by the annular communication network 700 . Therefore, if any of the monitoring satellites 120 in the toroidal communication network 700 can communicate with the ground system 130 or satellites that are not on the same orbit, it will be possible to transmit information on behalf of all satellites on the same orbital plane. Become.
In the flying object tracking system 500, in order to quickly transmit the obtained flying object information, it is rational to transmit the satellite information to the ground system 130 or another satellite via the annular communication network 700. FIG.

<本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例4>
図16は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例4を示す図である。
<Configuration example 4 of flying object tracking system 500 according to the present embodiment>
FIG. 16 is a diagram showing configuration example 4 of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment.

飛翔体追跡システム500の構成例4では、複数の軌道面のうち法線ベクトルの経度方向成分が異なる軌道面同士において、軌道面同士の交点近傍を通過する監視衛星120間で衛星情報を伝送する。 In the configuration example 4 of the flying object tracking system 500, satellite information is transmitted between the surveillance satellites 120 passing near the intersection of the orbital planes in which the longitudinal component of the normal vector differs among the plurality of orbital planes. .

同一軌道高度を飛翔し、法線ベクトルの経度方向成分が異なる2軌道面間では、軌道面の交点が2点形成される。よって、円環状通信網の保有する衛星情報を、軌道面の交点近傍を通過する衛星同士が代表して通信することにより、2軌道面で衛星情報を共有できるという効果がある。衛星コンステレーションを構成する全ての軌道面が他の軌道面との交点のいずれかと2軌道面間の通信を形成する。これにより、必ずしも全ての交点において網羅的に通信をしていなくても、衛星コンステレーションを形成する全ての衛星が衛星情報を共有できるという効果がある。
また、交点近傍であれば、相対距離も限定的であるので通信装置がコンパクト軽量にできるという効果がある。また電波通信であれば固定アンテナで通信できるという効果がある。
Two points of intersection of the orbital planes are formed between two orbital planes that fly at the same orbital altitude and have different longitudinal components of normal vectors. Therefore, the satellite information held by the annular communication network is communicated by the satellites passing near the intersection of the orbital planes on behalf of each other, so that the satellite information can be shared between the two orbital planes. All orbital planes that make up the satellite constellation form a communication between the two orbital planes with any of their intersections with other orbital planes. As a result, there is an effect that all satellites forming the satellite constellation can share satellite information even if communication is not exhaustively performed at all intersections.
Moreover, since the relative distance is limited in the vicinity of the intersection, there is an effect that the communication device can be made compact and lightweight. In addition, there is an effect that radio communication can be performed using a fixed antenna.

<本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例5>
図17は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500の構成例5を示す図である。
<Configuration example 5 of flying object tracking system 500 according to the present embodiment>
FIG. 17 is a diagram showing configuration example 5 of the flying object tracking system 500 according to the present embodiment.

飛翔体追跡システム500の構成例5では、法線ベクトルの経度方向成分が対向する軌道面間で、赤道上空近傍を通過する衛星間で衛星情報を伝送する。法線ベクトルの経度方向成分が対向するとは、法線ベクトルの経度方向成分が向き合っていることである。 In configuration example 5 of the flying object tracking system 500, satellite information is transmitted between satellites passing near the equator between orbital planes in which the longitudinal component of the normal vector is opposed. That the longitudinal direction components of the normal vector face each other means that the longitudinal direction components of the normal vector face each other.

法線ベクトルの経度方向成分が対向する軌道面の組み合わせでは、軌道面の交点が赤道上空に2点形成される。よって、円環状通信網700の保有する衛星情報を、赤道上空近傍を通過する衛星同士が代表して通信することにより、2軌道面で衛星情報を共有できるという効果がある。
交点近傍であれば、相対距離も限定的であるので通信装置がコンパクト軽量にできるという効果がある。また、電波通信であれば固定アンテナで通信できるという効果がある。
また、法線ベクトルの経度方向成分が対向する軌道面の組み合わせでは、赤道上空近傍を通過する際の衛星の進行方向と姿勢が予め既知である。よって、電波通信であれば固定アンテナで通信でき、光通信でも光軸合わせがし易いという効果があり、低コスト化ができるという効果がある。
In a combination of orbital planes having opposite longitudinal components of normal vectors, two points of intersection of the orbital planes are formed above the equator. Therefore, the satellite information held by the ring-shaped communication network 700 is communicated by the satellites passing near the equator on behalf of each other, so that there is an effect that the satellite information can be shared in two orbital planes.
Since the relative distance is limited in the vicinity of the intersection, there is an effect that the communication device can be made compact and lightweight. In addition, there is an effect that radio communication can be performed using a fixed antenna.
Further, in a combination of orbital planes in which the longitudinal component of the normal vector is opposite, the advancing direction and attitude of the satellite when passing near the equator are known in advance. Therefore, radio communication can be performed using a fixed antenna, and optical communication can be easily aligned with the optical axis, resulting in cost reduction.

図18は、本実施の形態に係る飛翔体追跡システム500における衛星情報の伝送例を示す図である。
(1)監視衛星120が、飛翔体情報あるいは発射探知情報といった衛星情報を取得
(2)同一軌道面間通信による衛星情報の伝送
(3)軌道間通信による衛星情報の伝送
(4)(2)とは異なる軌道面における同一軌道面間通信による衛星情報の伝送
(5)地上との通信により地上システムへ衛星情報を伝送
FIG. 18 is a diagram showing an example of satellite information transmission in the flying object tracking system 500 according to this embodiment.
(1) Monitoring satellite 120 acquires satellite information such as flying object information or launch detection information (2) Transmission of satellite information by inter-orbit communication (3) Transmission of satellite information by inter-orbit communication (4) (2) Transmission of satellite information by communication between the same orbital plane in a different orbital plane (5) Transmission of satellite information to the ground system through communication with the ground

***本実施の形態の効果の説明の補足***
本実施の形態では、赤道上空軌道によるリム監視システムにおいて飛翔体位置座標導出における緯度方向精度が低いという課題を解決するため、20度程度の傾斜軌道の最小機数(24機以上)で空間三角測量できる飛翔体追跡システムを提案した。
本実施の形態に係る飛翔体追跡システムにより、以下のような効果を実現できる。
・赤道上空軌道におけるリム監視システムの衛星コンステレーションの軌道面の法線ベクトルを20度程度傾斜させて、緯度方向の移動量を利用して空間三角測量における視線ベクトルの立体角を確保。
・衛星総数24機(軌道面4面、各軌道面6機)、36機(軌道面6面、各軌道面6機)といった限定的な衛星数で、中緯度帯を西から東に飛翔する飛翔体追跡システムを実現。
・同一軌道面の前後衛星と通信し円環状通信網を形成することで、監視および通信を一体化して通信運用をシンプル化。
・法線ベクトルの異なる軌道面間通信を、軌道の交点付近通過時に近傍通信することにより、無指向性ないし固定アンテナによる通信を実現。
・円環状通信網と交点近傍通信により飛翔体情報を迅速かつ容易に伝送。
*** Supplementary explanation of the effects of the present embodiment ***
In this embodiment, in order to solve the problem of low latitudinal accuracy in deriving the position coordinates of a flying object in a rim monitoring system based on an equatorial orbit, a space triangulation system is proposed with a minimum number of aircraft (24 or more) in an inclined orbit of about 20 degrees. A surveyable projectile tracking system is proposed.
The flying object tracking system according to this embodiment can achieve the following effects.
・Incline the normal vector of the satellite constellation of the rim monitoring system in the equatorial orbit by about 20 degrees, and secure the solid angle of the line-of-sight vector in spatial triangulation using the amount of latitudinal movement.
・Limited number of satellites: 24 (4 orbital planes, 6 each orbital plane), 36 (6 orbital planes, 6 each orbital plane), flying from west to east in the middle latitude zone Implemented a flying object tracking system.
・Simplify communication operations by integrating monitoring and communication by forming an annular communication network by communicating with the preceding and following satellites in the same orbital plane.
・Communication between orbital planes with different normal vectors is achieved by close communication when passing near the intersection of the orbits, enabling communication with omnidirectional or fixed antennas.
・Flying object information can be transmitted quickly and easily through a ring-shaped communication network and near-intersection communication.

以上の実施の形態1では、飛翔体追跡システムおよび監視衛星といった各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。各システムおよび各装置の構成は、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。
また、実施の形態1のうち、複数の部分あるいは実施例を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、1つの部分あるいは実施例を実施しても構わない。その他、これらの実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態1では、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任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
In the first embodiment described above, the configurations of each system and each device such as the flying object tracking system and the surveillance satellite may not be the configurations of the above-described embodiments. The configuration of each system and each device may be any configuration as long as the functions described in the above embodiments can be realized.
Further, it is also possible to combine a plurality of parts or examples of the first embodiment. Alternatively, one portion or example of this embodiment may be implemented. In addition, these embodiments may be implemented in any combination as a whole or in part.
That is, in Embodiment 1, it is possible to freely combine each embodiment, modify any component of each embodiment, or omit any component from each embodiment.

なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示の範囲、本開示の適用物の範囲、および本開示の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。 The above-described embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present disclosure, the scope of application of the present disclosure, and the range of applications of the present disclosure. Various modifications can be made to the above-described embodiments as required.

20 衛星コンステレーション、120 監視衛星、121 通信装置、122 監視装置、123 推進装置、124 姿勢制御装置、125 衛星制御装置、126 電源装置、130 地上システム、132 衛星管制装置、500 飛翔体追跡システム、600 飛翔体、700 円環状通信網、910 プロセッサ、921 メモリ、922 補助記憶装置、930 入力インタフェース、940 出力インタフェース、950 通信装置。 20 satellite constellation, 120 surveillance satellite, 121 communication device, 122 surveillance device, 123 propulsion device, 124 attitude control device, 125 satellite control device, 126 power supply device, 130 ground system, 132 satellite control device, 500 flying object tracking system, 600 flying object, 700 circular communication network, 910 processor, 921 memory, 922 auxiliary storage device, 930 input interface, 940 output interface, 950 communication device.

Claims (6)

各衛星が地球周縁を指向する赤外監視装置を具備し、傾斜軌道を飛翔する衛星コンステレーションにより構成され、飛翔体の発射を探知した飛翔体発射探知情報をトリガとして飛翔体を監視して追跡する飛翔体追跡システムであって、
前記衛星コンステレーションが、軌道高度900km以上2000km以下で、かつ軌道傾斜角が20±10度であって、法線ベクトルが経度方向に均等に分散した4面以上の軌道面にそれぞれ6機以上の衛星が飛翔する飛翔体追跡システム。
Each satellite is equipped with an infrared monitoring device that points to the earth's periphery, and consists of a satellite constellation that flies in an inclined orbit. A projectile tracking system that
The satellite constellation has an orbital altitude of 900 km or more and 2000 km or less, an orbital inclination of 20±10 degrees, and six or more satellites on each of four or more orbital planes with normal vectors evenly distributed in the longitudinal direction. A flying object tracking system in which satellites fly.
前記衛星コンステレーションが4面の軌道面に、それぞれ6機の衛星が飛翔する、合計24機の衛星で構成されている、請求項1に記載の飛翔体追跡システム。 2. The projectile tracking system of claim 1, wherein said satellite constellation comprises a total of 24 satellites, with 6 satellites in each of 4 orbital planes. 前記衛星コンステレーションが6面の軌道面に、それぞれ6機の衛星が飛翔する、合計36機の衛星で構成されている、請求項1に記載の飛翔体追跡システム。 2. The projectile tracking system of claim 1, wherein said satellite constellation comprises 36 satellites in total, with 6 satellites in each of 6 orbital planes. 前記衛星コンステレーションに含まれる複数の軌道面の各軌道面を構成する衛星が、前後を飛翔する衛星と通信し、円環状通信網を形成する請求項1に記載の飛翔体追跡システム。 2. The flying object tracking system according to claim 1, wherein satellites forming each orbital plane of a plurality of orbital planes included in said satellite constellation communicate with satellites flying forward and backward to form an annular communication network. 前記複数の軌道面のうち法線ベクトルの経度方向成分が異なる軌道面同士において、前記軌道面同士の交点近傍を通過する衛星間で衛星情報を伝送する請求項4に記載の飛翔体追跡システム。 5. The flying object tracking system according to claim 4, wherein, among the plurality of orbital planes, satellite information is transmitted between satellites passing near intersections of the orbital planes having different longitudinal components of normal vectors. 前記複数の軌道面のうち法線ベクトルの経度方向成分が対向する軌道面同士において、赤道上空近傍を通過する衛星間で衛星情報を伝送する請求項4に記載の飛翔体追跡システム。 5. The flying object tracking system according to claim 4, wherein, among the plurality of orbital planes, satellite information is transmitted between satellites passing near the equator in orbital planes having opposite longitudinal components of normal vectors.
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