JP2691133B2 - 恒星センサ・ベースの衛星姿勢制御計画用対話式グラフィック・コンピュータ・システム - Google Patents

恒星センサ・ベースの衛星姿勢制御計画用対話式グラフィック・コンピュータ・システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は総括的に人工衛星の運動
を視覚的及び対話式態様でシミュレートするツールに関
し、詳細にいえば、人工衛星の恒星センサの視野に沿っ
た人工衛星の視点から天空を表示するコンピュータ・シ
ステムに関する。本発明はユーザが衛星の運動を対話式
に変更し、恒星センサ・ベースの姿勢制御の計画を立て
られるようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】多くの人工衛星が恒星センサを使用し
て、宇宙空間におけるその姿勢あるいは方向を決定して
いる。センサ内での恒星の位置を恒星表から得た既知の
位置と比較することによって、恒星を識別する。恒星セ
ンサの視野内にある識別された恒星の位置を使用して、
人工衛星の姿勢を決定する。恒星センサ内で最初の数個
の恒星を識別するプロセスを、「恒星捕捉」という。打
上げロケットからの分離後だけでなく、ハードウェアあ
るいはソフトウェアにエラーが生じた後にも、人工衛星
の姿勢を、以前の姿勢情報をほとんどあるいはまったく
使用せずに決定しなければならない場合に、これが必要
となる。
【０００３】多数の恒星識別アルゴリズムがあり、その
うちもっとも単純なものは未確認の恒星にもっとも近い
恒星を恒星表から探し出すものである。このアルゴリズ
ム及びその他のアルゴリズムでは、初期姿勢推定値を磁
力計や太陽センサなどの粗姿勢センサによって導いてか
ら、恒星の識別を開始することが必要である。数度以内
の精度しかないこの初期推定値の粗さのため、人工衛星
搭載ソフトウェアはある恒星を他のものと混同しやす
い。このため、明るく、大きく分離した「捕捉恒星」か
らなる小規模な恒星表を使用している。捕捉恒星が通常
３０個以下であるため、これらは恒星センサによって見
逃されやすい。
【０００４】恒星捕捉の問題は恒星センサを配置するた
めの姿勢制御を計画し、これらの恒星センサが捕捉恒星
を検出するようにすることからなっている。恒星センサ
が太陽、月あるいは地球を余り近接してポイントしない
ようにしなければならない。これは明るい物体を余り近
接して（２０゜または３０゜以内）ポイントすると、こ
れらの恒星センサが簡単に損傷を受けるからである。恒
星と混同されやすい惑星の近傍をポイントしてもならな
い。事態を複雑にするのは、人工衛星が軌道を進行する
と、地球が天空のさまざまな部分を遮ることである。
【０００５】恒星の識別が通常衛星の搭載ソフトウェア
によって行われる場合、恒星捕捉制御の計画は通常、地
上にいる解析担当者によってたてられる。この立案作業
は熟練した解析担当者にとっても、困難で、時間のかか
るものであることが実証されている。通常は、次の手法
が用いられる。入力パラメータとして衛星の推定姿勢を
使用して、コンピュータ・プログラムを実行する。恒星
センサがどこをポイントするか、また何らかの捕捉恒星
をこれらのセンサによって検出するかどうかを、プログ
ラムが決定する。検出しない場合には、入力パラメータ
として異なる姿勢の「推測」を使用して、プログラムを
再度実行する。適切な姿勢が見つかるまで、この試行錯
誤プロセスは反復される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、衛星
姿勢制御を計画するための対話式グラフィカル姿勢制御
計画ツールを提供することである。
【０００７】本発明の他の目的は、衛星の姿勢及び軌道
位置がコンピュータ・システム上で変化した場合に、恒
星トラッカがどこをポイントしているかが、ユーザに直
ちにわかるようにする対話式コンピュータ・システムを
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、恒星捕
捉制御を計画するのに必要な時間及びスキルのレベルを
削減する対話式コンピュータ・システムが提供される。
このコンピュータ・システムは地球ではなく、衛星を中
心とする天球が投影される図形表示装置を含んでいる。
表示装置の水平軸は赤経角を表し、垂直軸は赤緯角を表
す。表示装置は恒星に加えて、恒星トラッカがポイント
してはならない、地球が遮る天空の領域、月、太陽及び
惑星を中心とする「干渉領域」、ならびに恒星センサの
視野を示す。衛星の姿勢はロール角回転、ピッチ角回転
及びヨー角回転を変化させるグラフィカルなスライダ・
バーによって調節される。スライダ・バーを調節する
と、恒星トラッカは天空を横切って移動し、恒星がその
視野を通過する。それ故、恒星トラッカがどこをポイン
トしているか、これらのトラッカがいくつかの恒星を検
出するのかどうか、及びこれらが地球、月、太陽及び惑
星に近すぎるところをポイントしているのかどうかが、
ユーザに直ちに明らかになる。衛星の軌道位置は日付と
時間を変更することによって制御される。また、コンピ
ュータ・システムの押しボタンを押し、スライダ・バー
によって速度及び方向（時間を前後に）制御することに
よって、軌道のシミュレーションも実行できる。
【０００９】本発明の好ましい実施形態において、図形
表示装置は４つのメイン・ウィンドウから成っている。
最も大きなウィンドウは、表示画面の上半分を占めてい
てメイン・グラフィック・ウィンドウと呼ばれ、衛星か
ら見た天球図を表示する。この天球図は恒星、天空の地
球、太陽、月および惑星が占めている領域、ならびに恒
星トラッカの視野を画面表示する。表示装置の下半分は
３つのウィンドウが占めている。そのうちの２つは、そ
れぞれ、恒星トラッカ（すなわち、恒星センサ）ウィン
ドウと呼ばれ、どの恒星が見えるかの図形表示である。
衛星が姿勢決定のために使用する恒星は色によって、他
の恒星および惑星と区別される。残りのウィンドウはメ
イン制御パネル・ウィンドウと呼ばれる。この制御パネ
ル・ウィンドウは衛星のロール角、ピッチ角およびヨー
角を変更するための３つのグラフィカルなスライダ・バ
ーを含んでいる。さらに、この制御パネル・ウィンドウ
は、衛星軌道のシミュレーションの速さおよび向き（時
刻の前後）のための日付および時刻の各データ値を個別
に設定し入力するためのテキスト入力ウィンドウと、前
記シミュレーションのための時刻を、前記テキスト入力
ウィンドウ内に表示されている現在時刻を基準にして、
時刻を前後に段階的に変化させる（すなわち、時間的に
前後にタイム・ステップさせる）ためのグラフィカルな
タイム・ステップ・スライダ・バーとを含んでいる。さ
らに、この制御パネル・ウィンドウには、「メニュー・
バー」もあり、これは他の機能を行うためのポップアッ
プ・メニューを表示する。
【００１０】ロール角、ピッチ角及びヨー角を変更し、
日付とデータを入力し、かつ時間を前後に段階的に変化
させることに加えて、ユーザは次の機能を実行すること
ができる。
【００１１】・ マウスまたはその他のポインティング
・デバイスを恒星に合わせ、クリックして、恒星のＩＤ
や位置及び実視等級などの識別情報を得る。
【００１２】・ 太陽、月及び惑星に合わせ、クリック
して、識別及び位置情報を得る。
【００１３】・ 定常慣性姿勢、または地球をポイント
しているローカル垂直フレームに関して一定な姿勢のい
ずれかとして、衛星の姿勢制御モードを選ぶ。
【００１４】・ 姿勢制御モードに関して一定な姿勢
を、「オフセット四元数」の形で指定する（操作員が選
択したピッチ角、ロール角及びヨー角はこの一定な姿勢
から始まる）。
【００１５】・ 「恒星食ビット」、すなわち衛星の恒
星表のどの恒星が「オン」または「オフ」であるかを指
定するデータ・ビットを指定する（「オン」の恒星は衛
星が識別できる恒星である）。
【００１６】・ オフセット四元数及び恒星食ビットを
データ・ファイルに保管し、検索する。
【００１７】・ 全天が表示される座標系を選ぶ。
【００１８】・ 各恒星トラッカの視野の寸法を変更す
る。
【００１９】・ 地球、太陽、月及び惑星によって掩蔽
される領域のサイズを指定する。
【００２０】・ システムの作動を、衛星の位置が１秒
に１度自動的に更新される「リアル・タイム」モードに
する。
【００２１】衛星の軌道はＪ２摂動項のある標準ケプラ
軌道に沿って伝搬する。あるいは、ユーザが軌道情報を
含んでいる「天体暦表」を指定することができる。太
陽、月及び惑星の位置が標準式にしたがって伝搬され
る。
【００２２】本発明の特別な特徴は軌道標準フレームと
呼ばれるもので天球を表示することである。これは衛星
の軌道面がｘ−ｙ平面と同一となる座標系である。衛星
がローカル垂直姿勢制御モードになっている場合、恒星
トラッカの視野が図形表示装置を横切って水平に移動す
る。水平線が表示装置にプロットされ、操作員に各恒星
トラッカにどの恒星が見えるかを正確に示す。この機能
は恒星捕捉制御の立案を大幅に単純化する。
【００２３】
【実施例】図面、特に図１には、コンピュータにより生
成された４つのウィンドウ１１、１２、１３、１４から
成る画面表示１０が示されている。上部に位置してい
る、もっとも大きなウィンドウ１１は、メイン・グラフ
ィック・ウィンドウであり、衛星の視点から見た天空を
画面表示している。このウィンドウ１１は恒星２１、惑
星２２、天空の領域で、地球２３、月２４および太陽２
５が占めている領域、恒星センサ２６の視野、ならび
に、グリッド・ライン２７を示している。恒星センサ２
６の視野を拡大した画面が画面表示１０のそれぞれ左下
および右下の小さいウィンドウ１２および１４、すなわ
ち、恒星センサ・グラフィック・ウィンドウ、に表示さ
れている。このウィンドウ１２および１４にはグリッド
・ライン３１および恒星３２も表示される。
【００２４】ウィンドウ１３はメイン制御パネル・ウィ
ンドウである。衛星の姿勢はグラフィカルなロール・ス
ライダ・バー４１、ピッチ・スライダ・バー４２おそび
ヨー・スライダ・バー４３によって対話式に変更され
る。マウスまたはその他のポインティング・デバイスを
使用してこれらのスライダ・バーを移動させると、天空
および恒星センサの視野の画面表示がウィンドウ１１、
１２および１４内で直ちに更新されて新しい姿勢を反映
する。スライダ・バー４１、４２および４３を移動する
と、恒星センサが天空を横切って移動するので、恒星が
視野を通過することになる。恒星センサがどこをポイン
トしているか、これらのセンサが捕捉恒星を検出するか
どうか、およびセンサがポイントしているのが地球、
月、太陽 または惑星に近すぎるのかどうかが、すぐに
明らかになる。
【００２５】衛星軌道のシミュレーションは、「ＲＵ
Ｎ」というグラフィカルな実行用の押しボタン４４を押
し、グラフィカルなタイム・ステップ・スライダ・バー
４５を、所定のタイム・ステップが設定され表示される
まで、左または右に移動してシミュレーションの速さお
よび向き（現在時刻からタイム・ステップ値だけ前後の
時刻）を制御することによって達成される。図１に表示
されているタイム・ステップは、「−５０」であり、現
在時刻から５０秒のタイム・ステップだけ逆戻りした時
刻でのシミュレーションを画面表示している。代替とし
て、日付／時間テキスト入力ウィンドウ４６内に表示さ
れているディジタル時計に似た日付／時間表示の上方お
よび下方に、それぞれ、表示されている黒色三角形の押
しボタン表示を操作して現在の日付および時間を個別に
進めたり遅らせたりすることによって、所定日時におけ
る軌道シミュレーションを画面表示することもできる。
これらの押しボタン表示およびスライダ・バー表示の操
作は、この技術分野で周知のように、マウスまたはその
他のポインティング・デバイスのような手動操作の入力
装置により行なう。メイン・メニュー・バー４７はユー
ザに、いくつかの選択肢を与えるものであり、これらは
マウスまたはその他のポインティング・デバイスをクリ
ックすることによって選択される。これらのうちの１つ
を選択すると、ポップアップ・メニューが表示され、こ
れからユーザはその他の選択を行うことができる。シミ
ュレーションの可動中、プログラムは対話状態のままで
ある。ユーザは、アニメーションの速度を変更すること
ができ、パラメータを変えることができ、かつメニュー
・バー４７の選択により得られるポップアップ・メニュ
ーから適切な選択を行うことによって恒星を識別するこ
とができる。ポップアップ・メニューは軌道パラメー
タ、日付／時間、恒星センサ・サイズ、および、その他
のパラメータの入力を可能とする。恒星および惑星はこ
れらを、マウスまたはその他のポインティング・デバイ
スによって制御されるカーソルでポイントすることによ
って識別される。恒星表、恒星センサの座標およびその
他のパラメータはファイルに格納され、これから検索さ
れる。ユーザが「Ｓｔｏｐ」という押しボタン４８を押
すと、シミュレーションは停止する。
【００２６】当分野の技術者には、物理的なスライダ・
バー、押しボタンなどを有する特殊目的のコンピュータ
のハードウェアによって、グラフィックス制御ウィンド
ウ１３を実現できることが理解できよう。しかしなが
ら、本発明の好ましい実施例はこれらの機能をグラフィ
ックス・ウィンドウで実施し、ハードウェアのコストを
最低限のものとし、ソフトウェアに将来の融通性を提供
している。
【００２７】図２は本発明の好ましい実施例を実施する
のに必要な基本的なハードウェアを示す。コンピュータ
・ワークステーション５１は入力装置としてキーボード
５２及びマウス５３の両方、ならびに高解像度表示装置
５４を有している。適切なワークステーションの例はＩ
ＢＭ ＲＩＳＣ システム／６０００ワークステーショ
ン・コンピュータであり、これは標準的な１２８０ｘ１
０２４ピクセルの８ビット・プレーン図形表示装置を使
用している。図形表示装置はＩＢＭのＡＩＸなどのＵｎ
ｉｘ(R)オペレーティング・システムで作動するＸ−Ｗ
ｉｎｄｏｗによって管理されている（Ｘ−Ｗｉｎｄｏｗ
はＭＩＴの商標、Ｕｎｉｘ(R)はＮｏｖｅｌｌの商標、
ＲＩＳＣ Ｓｙｓｔｅｍ／６０００及びＡＩＸはＩＢＭ
の商標である）。
【００２８】図３は基本的なソフトウェアの構成を示
す。Ｘ−Ｗｉｎｄｏｗ５５はＡＩＸオペレーティング・
システム５６上で稼動し、ウィンドウ１１、１２、１
３、及び１４、スライダ・バー４１、４２、４３、及び
４５、実行ボタン４４及び停止ボタン４８などの各種の
押しボタン、ならびにメニュー・バー４７から選択され
るポップアップ・メニューを管理する。適用業務プログ
ラム５７はオペレーティング・システム５６及びウィン
ドウ管理ソフトウェア５５の上で稼動する。適用業務ソ
フトウェアはＣプログラミング言語で作成されているこ
とが好ましい。さらに、適用業務ソフトウェアは、マウ
ス及びキーボードによるユーザ入力に応じて必要な場合
に、データ・ファイル５８にアクセスする。
【００２９】以下の節では本発明の各機構または機能を
詳細に説明する。以下の事項を取り上げる。
【００３０】１）衛星の姿勢、恒星センサの向き、及び
恒星の位置の決定 ２）衛星の軌道位置、惑星の位置、及び地球が占める天
空の領域の決定 ３）天空の表示 ４）恒星センサの視野の表示 ５）恒星及び惑星の識別 ６）ローカル垂直姿勢 ７）軌道標準表示フレーム ８）四元数 ９）恒星食ビット １０）データ・ファイル １１）ソフトウェアの事象主導型構造 １２）アニメーション
【００３１】節１：衛星の姿勢、恒星センサの向き、及
び恒星の位置の決定 本節ではグラフィカルなスライダ・バーの設定によっ
て、衛星の姿勢を決定する方法を説明する。また、恒星
センサの向きの決定方法、恒星センサでの恒星の位置の
決定方法も説明する。
【００３２】衛星の姿勢及び恒星センサの向きの決定に
は、次の３つの座標が必要である。
【００３３】（１）天空及び恒星に関して固定されてい
る地球中心（ＥＣＩ）フレーム （２）衛星に関して固定されている衛星本体フレーム （３）センサに関して固定されている恒星センサ・フレ
ーム（各センサに対して１つのフレーム）
【００３４】図４に示すＥＣＩフレームは、そのｚ軸が
北極を指し、ｘ軸が春分点を指すように定義されてい
る。恒星位置は図５に示す、地球の経度と緯度に類似し
ている赤経及び赤緯の角度によって与えられる。
【００３５】「座標変換」は３ｘ３のマトリックスであ
り、ある座標フレームからのベクトルを他のものへマッ
プする。衛星の姿勢は衛星本体フレームからＥＣＩフレ
ームへの座標変換として表すことができる。この座標変
換を「姿勢マトリックス」と呼ぶ。これは衛星本体フレ
ームの座標軸を中心とした３つ組の角度として指定する
ことができる。ｘ軸を中心とする回転を「ロール」とい
い、ｙ軸を中心とする回転を「ピッチ」といい、ｚ軸を
中心とする回転を「ヨー」という。ロール角ａによって
与えられるマトリックスは以下の通りである。
【数１】
【００３６】ピッチ角ｂによって与えられるマトリック
スは以下の通りである。
【数２】
【００３７】ヨー角ｃによって与えられるマトリックス
は以下の通りである。
【数３】
【００３８】これらのロール角、ピッチ角及びヨー角に
よって与えられる姿勢マトリックスＴは、マトリックス
の積Ｔ＝ＡＢＣである。
【００３９】図１に示した３つのグラフィカルなスライ
ダ・バー４１、４２及び４３は、姿勢マトリックスを制
御する。すなわち、スライダ・バー４１はロール角を変
更し、スライダ・バー４２はピッチ角を変更し、スライ
ダ・バー４３はヨー角を変更する。スライダ・バー４
１、４２及び４３をユーザが動かすと、姿勢マトリック
スＴが上記の式にしたがって計算される。
【００４０】恒星センサの向きは次のようにして決定さ
れる。恒星センサ・フレームから衛星本体フレームへの
座標変換マトリックスを、Ｓとする。これは固定マトリ
ックスであり、センサを衛星の本体に取り付ける方法に
よって画定される。Ｕをマトリックスの積Ｕ＝ＴＳとす
る。ただし、Ｔは衛星の姿勢マトリックスである。この
場合、マトリックスＵはＥＣＩフレームに対する恒星セ
ンサの向きを画定する。これはベクトルを、恒星センサ
・フレームからＥＣＩフレームに変換する。
【００４１】マトリックスＵは恒星位置を次のように、
恒星センサの視野からＥＣＩフレームに変換する。恒星
センサの視野における恒星の位置（ｘ，ｙ）は視野の水
平軸に沿った角変位ｘと、垂直軸に沿った変位ｙによっ
て与えられる。恒星センサ・フレームのｙ軸が通常セン
サの「ボアサイト」すなわち視線であり、ｘ軸及びｚ軸
が通常それぞれ水平軸及び垂直軸であるから、恒星位置
（ｘ，ｙ）の視線ベクトルは次のようになる。
【数４】
【００４２】このベクトルは式ａ＝ＵｂによってＥＣＩ
フレームに変換される。ベクトルａ＝（ａ1，ａ2，
ａ3）T＝Ｕｂは次の式によって、赤経角及び赤緯角（ｒ
ａ，ｄｅｃ）に変換される。
【数５】
【００４３】前項は恒星表の恒星との比較のため、衛星
がどのように恒星センサにおける恒星の観測した位置
を、ＥＣＩの赤経及び赤緯位置へ変換するかを説明して
いる。しかしながら、本発明は反対の変換を行わなけれ
ばならない。すなわち、恒星表から恒星位置を与えられ
た場合、恒星センサの視野での位置を計算しなければな
らない。以下の疑似コードはこれを達成する方法を示す
ものである。
【００４４】６０１ ＤＯ ＦＯＲ すべての恒星セン
サ ６０２ マトリックスＵ＝ＴＳを計算する。ただ
し、Ｓは恒星センサ・フレームから衛星本体フレームへ
の座標変換であり、Ｔは衛星姿勢マトリックスである ６０３ ＶをＵの逆マトリックスとする ６０４ ＤＯ ＦＯＲ 恒星表のすべての恒星 ６０５ 恒星位置（ｒａ，ｄｅｃ）を読み
取る ６０６ ベクトルａ＝（ｃｏｓ（ｒａ）ｃ
ｏｓ（ｄｅｃ），ｓｉｎ（ｒａ）ｃｏｓ（ｄｅｃ），ｓ
ｉｎ（ｄｅｃ））を計算する ６０７ ベクトルｂ＝（ｂ１，ｂ２，ｂ
３）＝Ｖａを計算する ６０８ 恒星センサにおける位置（ｕ，
ｖ）を計算する。ただし、ｕ＝ａｒｃｔａｎ（ｂ１／ｂ
２），ｖ＝ａｒｃｓｉｎ（ｂ３）である ６０９ ＩＦ （ｕ，ｖ）が恒星センサの
視野内にある（たとえば、ｕ及びｖの絶対値が両方とも
恒星センサの角半径よりも小さい） ６１０ ＴＨＥＮ 視野内の位置
（ｕ，ｖ）に恒星を表示する ６１１ ＥＮＤ ＤＯ ＦＯＲ ６１２ ＥＮＤ ＤＯ ＦＯＲ
【００４５】恒星位置の赤経及び赤緯（ｒａ，ｄｅｃ）
は以下の式によって、行６０６の視線ベクトルに変換さ
れる。
【数６】
【００４６】このベクトルはマトリックスＵの逆数Ｖを
適用することによって、行６０７の恒星センサ・フレー
ムに変換される。
【数７】
【００４７】行６０８において、次の式がベクトルｂを
恒星センサの視野内の位置（ｕ．ｖ）に変換する。
【数８】
【００４８】行６０９は、恒星が実際に恒星センサの視
野内にあるかどうか、すなわちｕ及びｖの絶対値が両方
とも恒星センサの視野の角半径未満でなければならない
ことを決定するために行われるテストを示している。
【００４９】節２：衛星の軌道位置、惑星の位置、及び
地球が占める天空の領域の決定 本節では、本発明が衛星及び惑星の軌道位置を決定する
方法、ならびに地球が占める天空の領域を決定する方法
を説明する。衛星の軌道に影響を及ぼす主な要因は、膨
らみによって生じる摂動による地球の重力場である。衛
星の軌道位置を計算するのには、迅速で簡単であり、か
なり正確なアルゴリズムがある。同様なアルゴリズム
で、太陽、月及び惑星の位置を計算する。これらのアル
ゴリズムは軌道の始まりから経過した時間に基づいて軌
道位置を決定する。本発明はこれらのアルゴリズムを使
用して、衛星、太陽、月及び惑星の位置を決定する。精
度を高めるために、軌道位置をより複雑なアルゴリズム
によって計算したり、あるいは他のソース（衛星のテレ
メトリなど）から導き、「天体暦表」というファイルに
格納することができる。これらの表を本発明によって読
み取ることができるので、かつ任意の経過時間における
軌道位置が標準補間技法によって計算される。
【００５０】ＥＣＩフレームにおける衛星の軌道位置Ｐ
が与えられた場合、地球が占める天空の領域は次のよう
に決定される。衛星中心のＥＣＩ座標における位置は−
Ｐであり、衛星から見た地球の角半径は次の通りであ
る。
【数９】
【００５１】ただし、図６に示すように、Ｒは地球の半
径、ｐはベクトルＰの長さである。位置ベクトル−Ｐ及
び半径ｒは、地球が占める天空の領域を表す円を画定す
る。
【００５２】節３：天空の表示 本発明は衛星の視点からの天空を示している。衛星を中
心とした無限の半径の球とみなされる天空（天文学者は
「天球」と読んでいる）は、式（２）にしたがって平面
の表示装置に投影される。表示の水平軸は赤経を表し、
垂直軸は赤緯を表す。標準的なＸ−Ｗｉｎｄｏｗのグラ
フィック関数ＸＤｒａｗＰｏｉｎｔ、ＸＤｒａｗＬｉｎ
ｅ及びＸＦｉｌｌＰｏｌｙｇｏｎを使用して、以下の物
体を描く。
【００５３】１）グリッド・ライン。水平及び垂直なグ
リッド・ラインが描かれ、赤経角及び赤緯角がマークさ
れる。
【００５４】２）恒星。位置が恒星表に入っている恒星
は小さな白い点として描かれる。
【００５５】３）惑星。位置が節２にしたがって決定さ
れる惑星は小さな白い十字形として描かれる。
【００５６】４）太陽及び月。太陽と月は恒星センサが
ポイントしてはならない、天空の円形の領域として描か
れる。
【００５７】５）地球。地球は地球によって掩蔽される
領域を表す天空の円形の領域として描かれる。この領域
は平面表示装置への天球のマッピングによって生じる極
近傍の歪みのため、完全な円ではない。均等な間隔の点
を円上に取り、これらを式（２）にしたがって赤経角及
び赤緯角に投影することにより、この領域が描かれる。
図７ないし図９に示すように、この領域がシヌソイドに
なったり、あるいは２つの部分に分割される極の近傍
や、表示装置の縁部では、注意を払わなければならな
い。
【００５８】６）恒星センサ。恒星センサの視野は正方
形であり、ボアサイト・ベクトル、ならびに視野の水平
及び垂直軸によって決定される。ボアサイト・ベクトル
はｂ＝Ｕ（０，１，０）、ただしＵは節２で定義したマ
トリックスである。視野の水平及び垂直軸ｈ及びｖは、
ベクトル（０，１，０）の代わりにベクトル（１，０，
０）及び（０，０，１）を使用して近似することができ
る。視野は式（２）にしたがって、次の４つの角を投影
することによって、天空の表示上に描かれる。
【数１０】ｂ＋ｒｈ＋ｒｖ ｂ＋ｒｈ−ｒｖ ｂ−ｒｈ−ｒｖ ｂ−ｒｈ＋ｒｂ ただし、ｒは図１０に示すようにセンサの角半径であ
る。
【００５９】節４：恒星センサの視野の表示 本発明は恒星センサの視野の拡大図を、図１のウィンド
ウ１２及び１４に表示する。恒星の位置は恒星表から得
られ、節１に記載した方法にしたがって、ＥＣＩフレー
ムから各恒星センサの座標フレームに変換される。明る
い星は大きな点で表示され、暗い星は小さい点で表示さ
れる。衛星の恒星表に入っている恒星は白い点として表
示され、３５０００の恒星の「全天」恒星表に入ってい
る暗いグレーの点として表示される。
【００６０】節５：恒星及び惑星の識別 恒星及び惑星をマウス５３（図２）またはその他のポイ
ンティング・デバイスでポイントすることによって識別
することができる。図１１に示すように、マウス・ボタ
ンを１回押すと、対象が識別され、２回目に押すと対象
に関するすべての情報、すなわち実視等級、スペクトル
・タイプ、ならびに赤経及び赤緯が示される。識別情報
は恒星または惑星を指している矢印によって、恒星また
は惑星の隣に表示される。マウス・ボタンを３回目に押
すと、情報が表示から除去される。
【００６１】節６：ローカル垂直姿勢 恒星捕捉時に、衛星の姿勢はＥＣＩフレームに対してで
はなく、ローカル垂直（ＬＶ）フレームに対して固定さ
れる。図１２に示すＬＶフレームは衛星を中心としてお
り、そのｚ軸は常に地球の中心と反対の方向を指してい
る。これは軌道１回転当たり１回転の速度で、ＥＣＩフ
レームに関して回転する。衛星の姿勢をＬＶフレームに
関して固定した場合、恒星センサは衛星が軌道を進むに
したがって天空を走査し、これによって捕捉恒星を検出
する確率を高める。ＷがＬＶフレームからＥＣＩフレー
ムへの座標変換マトリックスであり、Ｓが衛星本体フレ
ームからＬＶフレームへの座標変換マトリックスである
場合、ＷＳはＥＣＩフレームに関する衛星の姿勢マトリ
ックスとなる。衛星の姿勢と恒星センサの向きを決定す
るために、本発明は衛星の軌道位置によって異なるマト
リックスＷを計算し、マトリックスＳの代わりにマトリ
ックス積ＷＳを使用して、節１に記載した方法にしたが
う。
【００６２】マトリックスＷは次のようにして計算され
る。Ｐを所与の点における衛星の位置ベクトルとし、Ｖ
を速度ベクトルとする。Ｑをベクトルのクロス乗積Ｐｘ
Ｖとし、Ｒをベクトルのクロス乗積ＱｘＰとする。ベク
トルＰ、Ｑ及びＲが正規化されているものとする。次い
で、Ｗをカラム・ベクトルがそれぞれＲ、Ｑ及びＰであ
るマトリックスであると定義する。
【００６３】節７：軌道標準表示フレーム 本発明はユーザに、ＥＣＩフレームに加えて天空を表示
する他の座標フレームの選択肢を提供する。衛星の姿勢
がＬＶフレームに関して固定されている場合、恒星セン
サは図１３に示すように、衛星の軌道として、表示を横
切るねじれたシヌソイド経路を追随する。この場合に天
空を表示するために便利な座標フレームは、軌道標準フ
レームである。このフレームはｘｙ平面を衛星の軌道面
に一致するように回転させたＥＣＩフレームである。こ
の座標フレームにおいて、恒星センサは図１４に示すよ
うに、水平線となって表示を横切り、どの恒星が軌道の
途中で検出されるかが明らかになる。
【００６４】節８：四元数 衛星の姿勢を指定するため、本発明はロール角、ピッチ
角及びヨー角に加えて四元数を使用する。四元数は４次
元のベクトルであり、これをマトリックスの代わりに使
用して、座標変換を表すことができる。ほとんどの衛星
搭載ソフトウェアは姿勢計算のために、マトリックスの
代わりに四元数を使用している。本発明により、衛星の
姿勢を指定してから、ロール角、ピッチ角及びヨー角の
効果を考慮する初期「オフセット四元数」を入力するこ
とが可能となる。本発明はロール角、ピッチ角及びヨー
角をオフセット四元数と組み合わせて得られる四元数も
計算し、表示する。本発明を使用して姿勢制御を計画し
てから、ユーザはこの四元数を、衛星にアップリンクさ
れる姿勢制御コマンドの一部として使用することができ
る。
【００６５】節９：恒星食ビット 衛星ソフトウェアはいくつかの操作モードでは恒星表の
いくつかの恒星を無視する。これらの恒星は、図１５に
示すように、１ビットが恒星が「オン」であることを示
し、０ビットが恒星が「オフ」であり、無視しなければ
ならないことを示すビット・ストリングによってマスク
される。本発明により、ユーザがこれらのビットを入力
することが可能となり、「オフ」の恒星は無視され、表
示されないようになる。
【００６６】節１０：データ・ファイル 本発明はユーザが以下のタイプのデータを収めたファイ
ルを保管し、検索できるようにする。
【００６７】（１）恒星表 （２）天体暦表 （３）オフセット四元数 （４）恒星食ビット （５）恒星センサの数、サイズ及び向き
【００６８】節１１：ソフトウェアの事象主導型構造 本節では本発明の事象主導型構造を説明する。この事象
主導型構造は本発明の対話性に必要なものである。本発
明を実施するソフトウェアは順次実行されるステートメ
ントで構成されるのではなく、いくつかの事象が生じた
ときに実行される関数で構成されている。事象は事象待
ち行列に格納されており、図３に示すようにＸ−Ｗｉｎ
ｄｏｗソフトウェア５５によって処理される。Ｘ−Ｗｉ
ｎｄｏｗ事象ハンドリング・ソフトウェアはユーザが開
始した事象に応答し、これらの事象に該当する機能を実
行する。ユーザが開始した事象としては次のようなもの
がある。図１のロール、ピッチまたはヨー・スライダ・
バー４１、４２または４３の移動、「ＲＵＮ」または
「ＳＴＯＰ」ボタン４４または４８の押下、マウス・カ
ーソルがグラフィック・ウィンドウ内にあるときのマウ
ス・ボタンの押下、表示フレーム（ＥＣＩまたは軌道標
準）の選択、日付／時間テキスト入力ウィンドウ４６内
の黒色三角形ボタンによる新しい日付／時間テキストの
設定／入力、状態ベクトルの入力、新しい恒星食ビット
の入力、パラメータのファイルへの保管、パラメータの
ファイルからの検索、ファイルの削除、天体暦表ファイ
ルの検索、「タイム・ステップ」スライダ・バー４５の
調節、新しいオフセット四元数の入力、終了ボタンの押
下、ならびに、恒星センサのサイズの変更。これらの関
数の中には、以下で詳細に説明するように、まずメニュ
ー・バー４７からオプションを選択し、ポップアップ・
メニューからさらにオプションを選択することによっ
て、ユーザが開始するものがある。ユーザが開始した事
象に応じてＸ−Ｗｉｎｄｏｗが実行する機能としては次
のものようながある。メイン・グラフィック・ウィンド
ウ１１の再表示、恒星センサ・グラフィック・ウィンド
ウ１２および１４の再表示、姿勢マトリックスの計算、
恒星センサの向きの計算、恒星または惑星の隣への識別
テキスト（図１１に示すような）の描出、スライダ・バ
ー４１、４２および４３からのロール角、ピッチ角およ
びヨー角の読取り、衛星の位置および速度の計算、惑星
の位置の計算、惑星の描画、恒星の描画、太陽の描画、
月の描画、地球の描画、恒星センサの視野の描画、終
了、ファイルへのパラメータの保管、ファイルの削除、
ならびに、ファイルからのパラメータの検索。Ｘ−Ｗｉ
ｎｄｏｗに関する詳細情報については、D. A. Young, "
The X Window System:Programming and Applications w
ith Xt," OSF/Motif edition, Prentice-Hall, Englewo
od Cliffs, NJ (1990) を参照されたい。
【００６９】スライダ・バー４１、４２または４３の１
つを移動することは、姿勢マトリックスを計算し、恒星
センサの向きを決定し、天空及び恒星センサの視野を表
示する機能の実行をトリガする事象の例である。ロール
角、ピッチ角、ヨー角、姿勢マトリックス、衛星状態ベ
クトル、現在の日付及び時間、タイム・ステップ、惑星
の位置などのパラメータは、すべての機能がアクセスで
きるデータ構造に格納される。
【００７０】図１６は図１に示すスライダ・バー４１、
４２もしくは４３の１つを移動する事象に対するソフト
ウェアの論理を説明する流れ図である。事象が検出され
ると、ロール角、ピッチ角及びヨー角が機能ブロック６
１で読み取られ、データ構造に格納される。次いで、姿
勢マトリックス及び恒星センサの向きが機能ブロック６
２で計算され、データ構造に格納される。最後に、天空
及び恒星センサの視野が機能ブロック６３で表示され
る。
【００７１】図１に示す「ＲＵＮ」押しボタン４４を押
すことは、衛星、惑星、太陽及び月の軌道位置を計算す
る機能に加えて、これらの機能の実行をトリガする事象
である。図１７は「ＲＵＮ」押しボタン４４を押す事象
に対するソフトウェアの論理を説明する流れ図である。
この事象が検出されると、データ構造内の現在の日付及
び時間にタイム・ステップが追加され、惑星、太陽及び
月の位置が現在の日付及び時間に基づいて機能ブロック
６５で計算される。衛星の位置及び速度が、現在の日付
及び時間、ならびにデータ構造に格納されている軌道パ
ラメータに基づいて機能ブロック６６で計算される。姿
勢マトリックス及び恒星センサの向きが機能ブロック６
７で計算される。これらの機能の各々は、ドローイング
機能などの他の機能が使用するために、計算された新し
いパラメータ（すなわち、惑星の位置、衛星の位置、姿
勢マトリックスなど）をデータ構造に格納する。天空と
恒星センサの視野が、データ構造内のデータをパラメー
タを使用して機能ブロック６８で描かれ、表示される。
最後に、ＷｏｒｋＰｒｏｃが機能ブロック６９で出さ
れ、アニメーションという次のステップが実行される。
【００７２】図１８はパラメータ、この場合には、恒星
センサのサイズを入力する事象のためのソフトウェアの
論理を説明する流れ図である。これはメイン・メニュー
・バー４７からＭｉｓｃオプションを選択し、その後、
ポップアップ・メニューからＡｎｇｕｌａｒ Ｓｉｚｅ
ｓオプションを選択することによって行われる。これに
よって、図１９に示すＡｎｇｕｌａｒ Ｓｉｚｅｓウィ
ンドウが表示され、これはユーザが希望する値を入力で
きるようにする。図１８で事象が検出されると、新しい
値が機能ブロック７０でデータ構造に格納され、グラフ
ィックス・ウィンドウが機能ブロック７１で再表示され
る。恒星センサのサイズの新しい値によって、異なる恒
星センサの視野が描かれる。
【００７３】図２０はマウス・カーソルを恒星に合わ
せ、恒星を識別するためにマウス・ボタンを押す事象に
対するソフトウェアの論理を説明する流れ図である。こ
の事象が検出されると、マウス・カーソルにもっとも近
いと思われる恒星を、機能ブロック７２において恒星表
から探し、恒星識別情報を識別（ＩＤ）情報のリストに
機能ブロック７３で追加し、表示する。このリストはメ
イン・データ構造に格納されている。図１１に示すよう
に、ＩＤ情報のリストを含むグラフィックスが機能ブロ
ック７４で再描画される。
【００７４】シミュレーションのステップ間で、図３に
示すＸ−Ｗｉｎｄｏｗソフトウェア５５はスライダ・バ
ーの移動、ウィンドウのサイズ変更、または軌道パラメ
ータの変更などの発生するその他の事象を処理すること
ができる。これはシミュレーションの各ステップ後にＷ
ｏｒｋＰｒｏｃというＸ−Ｗｉｎｄｏｗ事象を出すこと
によって達成される。ＷｏｒｋＰｒｏｃは事象待ち行列
が空になるまで待機してから、シミュレーションの次の
ステップを開始する。「ＳＴＯＰ」押しボタン４８を押
すと、ＸＷｏｒｋＰｒｏｃが事象待ち行列から除去さ
れ、これによってシミュレーションが停止する。
【００７５】節１２：アニメーション 本節では、事象主導型構造に加えて、対話性に重要なも
のであるグラフィックス・アニメーションを、本発明が
達成する方法を説明する。アニメーションはカラー・テ
ーブル２重バッファリングという周知の技法を使用して
達成される。この技法は次のような働きをする。図形表
示装置のカラー・テーブルは概念上２つのバッファに分
割される。一方のバッファが可視であり、再描画される
他方のバッファが隠されているように定義されている。
グラフィックスの描画が完了すると、カラー・テーブル
は再定義され、今まで隠されていたバッファが可視とな
り、今まで可視だったものが隠されるようになる。
【００７６】図２１はカラー・テーブルを４ビット（１
６色）図形表示装置に定義する方法を示す。テーブルの
値Ｘは「１」または「０」のいずれかである。それ故、
４色が黒、４色が白、などと定義される。黒色のインデ
ックスは００００、０００１、００１０及び００１１で
ある。白色のインデックスは０１００、０１０１、０１
１０及び０１１１である。どのビットが図形描画操作で
変更されるのかを制御するカラー・テーブル・マスク
は、２進値００１１に設定されるので、最下位ビットの
みが変更される。この定義により、第１のバッファ（高
位ビット）は可視となり、第２のバッファは隠され、図
形の描画は第２のバッファだけに影響を及ぼす。第２の
バッファに対する図形の描画が完了すると、カラー・テ
ーブルの定義が図２２のものに変更される。ドローイン
グ・マスクはこれで１１００になるので、第１のバッフ
ァが再描画されるものとなり、第２のバッファは可視と
なる。
【００７７】この技法にしたがうことにより、本発明に
より、明確でフリッカのないアニメーション・シーケン
スが作り出される。本発明は３ビットのバッファ（バッ
ファ当たり８色）を使用するので、合計６ビット（６４
色）が図形表示装置には必要である。（ＲＩＳＣ Ｓｙ
ｓｔｅｍ／６０００の標準図形表示装置は８ビットすな
わち２５６色を有している。）
【００７８】操作例 衛星解析担当者は本発明を使用して、次のように姿勢制
御の計画をたてる。まず、衛星の推定位置及び姿勢を入
力して、恒星センサが天空のどこをポイントしているの
か、また捕捉恒星がどこにあるのかを調べる。次いで、
図１に示すロール、ピッチ及びヨー・スライダ・バー４
１、４２及び４３を使用して、衛星の姿勢を調節して、
恒星センサをこれらの恒星に近付ける。恒星センサがこ
れらの恒星のうちいくつかを検出でき、かつ地球、太
陽、月または惑星による干渉がない姿勢が見つかる場
合、希望する恒星捕捉制御が行われたことになる。コン
ピュータ・システムによって計算された四元数が、衛星
にアップリンクされる姿勢制御コマンドの一部として使
用される。
【００７９】ユーザはマウス・カーソルを検出される捕
捉恒星に合わせ、識別情報を取得することもできる。さ
らに、ユーザは軌道シミュレーションを実行し、これら
の恒星の１つが恒星センサの視野に現れたときにこれを
停止することによって、これらの恒星の各々が検出され
る時間を決定することができる。
【００８０】本発明を使用して衛星姿勢制御を計画する
には、図１に示す制御ウィンドウ１３のメニュー・バー
４７からＶｅｈｉｃｌｅオプションを選択する。図２３
はＶｅｈｉｃｌｅオプションを選択することによって開
かれるＳａｔｅｌｉｔｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｅｌｅｃ
ｔｉｏｎウィンドウの例を示す。現在ロードされている
ロケットの名前がこのウィンドウのタイトル・バーに表
示され、リストでも強調表示される。新しいロケットを
ロードするには、その名前をリストから選択する。ウィ
ンドウはメニュー・バーからＣｌｏｓｅオプションを選
択することによって閉じられる。次に、メニュー・バー
からＰａｒｍｓオプションを選択してから、図２４に示
すポップアップ・メニューに表示されるＳｔａｔｅ Ｖ
ｅｃｔｏｒ ＆ Ｅｐｏｃｈオプションを選択すること
によって、天体暦のソースを選択する。ユーザは元期に
おける選択した衛星の状態ベクトル及び日付時間を入力
し、ウィンドウを閉じる。ユーザは次いで、メイン・メ
ニューからＰａｒｍｓオプションを再度選択し、Ａｔｔ
ｉｔｕｄｅオプションを選択することによって、姿勢モ
ード（ＡＣＳモード）及びオフセット四元数を選択し
て、図２５に示すＡｔｔｉｔｕｄｅウィンドウを表示す
る。ユーザは次に同じ態様で、図１６に示すような恒星
食ビットを含む他のパラメータを入力する。
【００８１】ユーザが各種のパラメータを入力すると、
シミュレーションの開始日及び時間を、図１に示す制御
ウィンドウ１３の日付／時間テキスト・ウィンドウ４６
に入力し、「ＲＵＮ」というボタン４４を押して、衛星
の軌道を伝搬する。ユーザはスライド・バー４５を使用
して、伝搬の速度及び方向を制御する。あるいは、日付
時間テキスト・ウィンドウ４６の上下にある三角形のボ
タンを押し、個別に時間を増加させて、伝搬を段階的に
変化させることもできる。
【００８２】本発明を使用して、他の恒星センサ・ベー
スの問題を解決することができる。これらの問題として
は次のようなものがある。
【００８３】（１）本発明は恒星及び惑星の他に、人工
衛星を表示することができる。この機能は地球が通信を
ブロックしていないときに、ユーザが通信衛星との接続
時間を決定することを可能とする。
【００８４】（２）回転プラットフォーム上の恒星セン
サがカバーしている帯状の天空を表示することによっ
て、本発明を恒星スキャナ・タイプの恒星センサととも
に使用することができる。
【００８５】（３）本発明を使用して、衛星搭載望遠鏡
の表示時間の計画をたてることができる。たとえば、地
球、月あるいは太陽の干渉を受けずに６０分の間露光す
るために、所与の準星がハッブル宇宙望遠鏡に見える時
期を決定するために使用することができる。
【００８６】（４）本発明はより複雑な姿勢制御（旋回
や、制御された回転など）、あるいは一連の挙動を行う
機能を与えることができる。
【００８７】（５）本発明を衛星のテレメトリ・データ
と直接インタフェースさせて、衛星の現在の姿勢状態の
視覚的表示を提供することができる。
【００８８】本発明を単一の好ましい実施例に関して説
明したが、当分野の技術者には本発明を特許請求の範囲
の精神及び範囲内の改変を行って実施できることが認識
されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】４つのグラフィック・ウィンドウを示すコンピ
ュータ表示を示す図である。
【図２】本発明を実施する際に使用されるハードウェア
の基本構成要素を示すブロック図である。
【図３】本発明を実施する際に使用されるソフトウェア
の基本ユニットを示すブロック図である。
【図４】地球中心慣性（ＥＣＩ）フレームの図である。
【図５】赤経角及び赤緯角を示す図４の図である。
【図６】衛星から見た地球の角半径を示す幾何学図であ
る。
【図７】地球が占めている天空の領域を示している、図
１に示したメイン・ウィンドウの図である。
【図８】極近傍でシヌソイドになる、地球が占めている
領域を示している、図１に示したメイン・ウィンドウの
図である。
【図９】縁部で２つの部分に分割された地球が占めてい
る領域を示している、図１に示したメイン・ウィンドウ
の図である。
【図１０】天空の表示に描かれた恒星センサの視野を示
している、図１に示したメイン・ウィンドウの図であ
る。
【図１１】恒星の識別を示している、図１に示したメイ
ン・ウィンドウの図である。
【図１２】衛星のローカル垂直（ＬＶ）フレームを示す
図である。
【図１３】天空のＥＣＩ表示上の恒星センサが追随する
経路を示している、図１に示したメイン・ウィンドウの
図である。
【図１４】天空の軌道標準表示上の恒星センサが追随す
る水平経路を示している、図１に示したメイン・ウィン
ドウの図である。
【図１５】恒星食ビットを示すブロック図である。
【図１６】ユーザがロール、ピッチないしヨーに対する
スライダ・バーを調節した場合の表示のアニメーション
を行うために実施される事象主導型論理を示す流れ図で
ある。
【図１７】ユーザが「ＲＵＮ」ボタンを押した場合に実
施される事象主導型論理を示す流れ図である。
【図１８】ユーザが恒星センサのサイズに関するパラメ
ータを入力した場合に実施される事象主導型論理を示す
流れ図である。
【図１９】ユーザが入力した恒星センサのサイズに関す
るパラメータ及び関連するパラメータを受け取る角度ポ
ップアップ・メニューの図である。
【図２０】ユーザがマウス・カーソルを恒星に合わせ、
マウス・ボタンを押して、恒星識別データを獲得すると
きに実施される事象主導型論理の流れ図である。
【図２１】４ビット図形表示装置用のドローイング・マ
スクとカラー・テーブル定義を示す表の図である。
【図２２】第２のバッファへの図形の描画が完了した場
合に変更されたドローイング・マスク及びカラー・テー
ブル定義を示す表の図である。
【図２３】図１に示した表示のメイン・メニュー・バー
のロケット・オプションによって開かれたSatellite Ve
hicle Selection選択ウィンドウの図である。
【図２４】ユーザがパラメータを入力するためのState
Vector and Epochウィンドウの図である。
【図２５】ユーザがパラメータを入力するためのAttitu
deウィンドウの図である。
【符号の説明】
１０ 表示 １１ ウィンドウ １２ ウィンドウ １３ ウィンドウ １４ ウィンドウ ２１ 恒星 ２２ 惑星 ２３ 地球 ２４ 月 ２５ 太陽 ２６ 恒星センサ ２７ グリッド・ライン ３１ グリッド・ライン ３２ 恒星 ４１ スライダ・バー ４２ スライダ・バー ４３ スライダ・バー ４４ 押しボタン ４５ スライダ・バー ４６ 押しボタン ４７ メイン・メニュー ４８ 押しボタン ５１ ワークステーション ５２ キーボード ５３ マウス ５４ 表示装置
フロントページの続き (72)発明者 トーマス・ビー・グリーニング アメリカ合衆国20952 メリーランド州 ノース・ベセスダ グロスブナー・プレ ース10401 (56)参考文献 特開 平３−27079（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−108603（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−225314（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】衛星から見た天球の星図を画面表示するメ
    イン・グラフィック・ウィンドウと、衛星のロール角、
    ピッチ角およびヨー角を変更するためのグラフィカル・
    スライダ・バー、グラフィカルな「ＲＵＮ」および「Ｓ
    ＴＯＰ」ボタンならびに日付／時間データを入力するた
    めのテキスト入力ウィンドウを画面表示するメイン制御
    パネル・ウィンドウとを含む図形表示装置と、 ユーザが開始した事象を対話式の態様で実行するために
    該事象に応じたウィンドウ表示機能をサポートしている
    オペレーティング・システム上で作動するコンピュータ
    であって、前記オペレーティング・システムと前記ウィ
    ンドウ表示機能上で適用業務プログラムを実行して、姿
    勢マトリックスを計算し、少なくとも１つの恒星センサ
    の向きを決定し、かつ天空と恒星センサの視野の表示を
    計算するコンピュータと、 前記テキスト入力ウィンドウに日付／時間データを入力
    したり、前記グラフィカル・スライダ・バー表示を選択
    移動したり、前記「ＲＵＮ」及び「ＳＴＯＰ」ボタン表
    示を操作したりするためのポインティング・デバイスを
    含む手動操作型入力装置とを有し、 前記ウィンドウ表示機能が、ユーザの入力に応答し、前
    記「ＲＵＮ」ボタンの操作時に前記適用業務プログラム
    と対話して、前記メイン・グラフィック・ウィンドウ
    に、天空を横切る恒星センサの運動および恒星センサの
    視野を通過するときの恒星の運動を示す画面表示を生成
    して、衛星の軌道の任意の時点で恒星センサがポイント
    している場所の画面表示を即時にユーザに提示できる、
    衛星姿勢制御の計画をたてるための対話式グラフィカル
    姿勢制御計画コンピュータ・システム。
  2. 【請求項２】画面表示の水平（ｘ）軸が赤経角を表し、
    垂直（ｙ）軸が赤緯角を表す天球を前記メイン・グラフ
    ィック・ウィンドウに表示し、衛星の軌道が天球のｘ−
    ｙ平面と同一である軌道標準座標フレームにおける天球
    の表示を、前記適用業務プログラムが計算し、前記ウィ
    ンドウ表示機能が前記図形表示装置を横切って水平に移
    動する恒星センサの視野を画面表示する請求項１記載の
    対話式グラフィカル姿勢制御計画コンピュータ・システ
    ム。
  3. 【請求項３】前記図形表示装置が衛星上の各恒星センサ
    に対応して１つまたは複数の恒星センサ・ウィンドウを
    含んでおり、このウィンドウが対応する恒星センサの視
    野およびその恒星センサに見える恒星を拡大表示する請
    求項２記載の対話式グラフィカル姿勢制御計画コンピュ
    ータ・システム。
  4. 【請求項４】前記メイン制御パネル・ウィンドウは、ポ
    インティング・デバイスの操作の下に、衛星の画面表示
    軌道を時間的に前後に移動させるタイム・ステップ・ス
    ライダ・バー表示を含む請求項２記載の対話式グラフィ
    カル姿勢制御計画コンピュータ・システム。
  5. 【請求項５】地球が隠蔽する天空の領域と、恒星センサ
    がポイントしてはならない月、太陽及び惑星を中心とす
    る「干渉領域」とを、恒星の他に、前記メイン・グラフ
    ィック・ウィンドウが示す請求項２記載の対話式グラフ
    ィカル姿勢制御計画コンピュータ・システム。
  6. 【請求項６】前記コンピュータが恒星および惑星のデー
    タを記述しているテーブルを含むデータ・ファイルを格
    納しており、前記データ・ファイルに前記ウィンドウ機
    能がアクセス可能であり、前記ウィンドウ表示機能が、
    前記メイン・グラフィック・ウィンドウに表示中の恒星
    または惑星の前記ポインティング・デバイスからの選択
    に応答して、前記テーブルにアクセスして、恒星または
    惑星の識別情報を表示する請求項５記載の対話式グラフ
    ィカル姿勢制御計画コンピュータ・システム。
  7. 【請求項７】前記データ・ファイルが衛星のいろいろな
    パラメータを記憶しており、前記メイン制御パネル・ウ
    ィンドウがポインティング・デバイスにより選択できる
    オプション形式のメニュー・バーの画面表示を含んでお
    り、該メニュー・バーの選択に応答してウィンドウ表示
    機能がポップアップ・メニューを表示し、該ポップアッ
    プ・メニューがユーザが選択した場合に、前記データ・
    ファイルに格納される衛星のパラメータを含む選択をユ
    ーザがさらに入力できるようにする請求項６記載の対話
    式グラフィカル姿勢制御計画コンピュータ・システム。
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