JP4538644B2

JP4538644B2 - 衛星情報自律配信衛星、衛星情報収集システム、衛星地上試験システム

Info

Publication number: JP4538644B2
Application number: JP2004259758A
Authority: JP
Inventors: 守生豊嶋; 好徳有本
Original assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Current assignee: National Institute of Information and Communications Technology
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-09-07
Also published as: JP2006076350A; US20060179456A1; US7627255B2

Description

本発明は、衛星情報自律配信衛星、衛星情報収集システム、衛星地上試験システムに関し、特に、衛星に不具合や故障が発生した以後においても、また、打ち上げ前の地上での試験においても、当該衛星の属性情報を光通信によって収集することが可能な衛星情報自律配信衛星、衛星情報収集システム、衛星地上試験システムに関する。

軌道上に打ち上げられた種々の衛星と地上局との間の通信は、通常、電波を用いて行われる。例えば、衛星からのテレメトリ・コマンド回線により、当該衛星についての種々の情報（ステータス情報又は属性情報、以下属性情報と言う）を取得している。これにより、その時点での当該衛星の状態を知ることができ、軌道上の衛星の状態の監視、解析、研究等を行うことができる。

しかし、例えば衛星に不具合（例えば、トランスポンダが使用できなくなる等の障害）が起こったり衛星が故障した場合、多くはテレメトリ・コマンド回線によっては衛星の属性情報を取得することができない。このため、衛星の不具合や故障の状態や原因については、当該不具合や故障に到るまでの状況等に基づいて、およその状態や原因を推定するに止まっている。

また、投棄・回収の対象となる対象衛星を作業衛星により回収する手段が提案されている（特許文献１参照）。そこで、故障した衛星や衛星の残滓等を別に打ち上げられた作業衛星によって回収すれば、当該故障衛星等の不具合や故障について、直接原因等を調査することができる。
特開２００４−０９８９５９号公報

衛星に不具合や故障が発生する以前において、テレメトリ・コマンド回線の通信速度が低速であるために、十分な属性情報を得ることはできなかった。特に、当該不具合や故障に到るまでの状況等について十分な属性情報を得ることができないために、衛星の不具合等の原因等についての推定ができない場合が一定割合で生じていた。また、本来は復旧が可能であろうと思われる特定の不具合について、当該不具合についての属性情報が少ない（又は無い）ために、復旧できなかったり、当該衛星を不本意な状態（軽負荷モード（LLM; Low Load Mode）の状態）で運用せざるを得なかった。

また、衛星に不具合や故障が発生した後において、トランスポンダが使用できないような不具合を起こした衛星や故障した衛星においては、多くは通信手段が絶たれ、テレメトリ・コマンド回線によっては衛星の属性情報を取得することができない。従って、それ以後の属性情報を得ることはできず、衛星の不具合等の原因等については推定することしかできないか、又は、推定することすらできなかった。この場合、過去の経験等からある程度の正確さで原因等を推定することができたとしても、あくまでも特定された原因は仮定でしかない。

一方、故障した衛星等を回収すれば、故障衛星の故障の原因等については正確に知り得るが、その費用は膨大なものになる。従って、全ての衛星に適用することはできない。また、多少の障害はあるが未だ軌道上で運用されている衛星については、回収することはできない。

以上とは別に、衛星の打ち上げ前において、地上において衛星についての種々の試験を行う。この場合、テレメトリ・コマンド回線を用いることはできないので、例えば真空室の内部に設置した衛星と外部の試験装置との間をケーブルで接続して、種々の試験データを得ている。しかし、この方法では、試験の都度に配線を行わなければならず煩わしい。また、例えば真空室等の試験装置に衛星毎に異なるケーブルの接続部を設けなければならず、負担が大きかった。

本発明は、衛星に不具合や故障が発生した以後においても当該衛星の属性情報を収集することが可能な衛星情報自律配信衛星を提供することを目的とする。

また、本発明は、衛星に不具合や故障が発生した以後においても当該衛星の属性情報を収集することが可能な衛星情報収集システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、地上において、打ち上げ前の衛星に不具合や故障が発生しているか否かを少ない負担で試験することが可能な衛星地上試験システムを提供することを目的とする。

本発明の衛星情報自律配信衛星は、衛星の衛星バスシステムと、前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える。

本発明の衛星情報収集システムは、情報収集局と、軌道上の衛星とからなる衛星情報収集システムであって、前記情報収集局は、所定の光を送信する光送信器と、前記所定の光が前記衛星で反射された反射光を受信する光受信器とからなり、前記衛星は、当該衛星の衛星バスシステムと、前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える。

本発明の衛星地上試験システムは、試験局と、打ち上げ前の衛星とからなる衛星地上試験システムであって、前記試験局は、所定の光を送信する光送信器と、前記所定の光が前記衛星で反射された反射光を受信する光受信器とからなり、前記衛星は、当該衛星の衛星バスシステムと、前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える。

本発明の衛星情報自律配信衛星及び衛星情報収集システムによれば、当該衛星バスシステムを動作させる第１の電源とは独立に設けられた第２の電源で動作する反射型光変調装置が設けられる。反射型光変調装置は、情報収集局から送信された所定の光の受信に応じて属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該衛星の属性情報を重畳した反射光を送信する。反射型光変調装置は、第２の電源で動作するので、衛星バスシステム又は第１の電源に不具合等が生じた後でも、情報収集局から送信した光の反射波を受信することにより、当該衛星からその不具合の状態を示す情報を含む属性情報を得ることができる。

従って、衛星の通常の運用状態（衛星に不具合や故障が発生する以前）において、データの伝送速度が十分に高速である光通信により、必要に応じて、十分な属性情報を得ることができる。これにより、当該不具合や故障に到るまでの状況等について十分な属性情報を得ることができ、衛星の不具合等の原因等についての正確な解析を行うことができる。また、本来は復旧が可能であるにもかかわらず属性情報が得られないために復旧できなかった不具合等について、十分な属性情報が得られるので、復旧することができ、また、当該衛星を軽負荷モードで運用する状態を減らすことができる。

また、衛星に不具合や故障が発生した後において、通信手段が絶たれたとしても、衛星の属性情報を取得することができる。従って、それ以後の属性情報をも得ることができ、衛星の不具合等の原因等について解析することができる。特に、不具合等の発生の過程での属性情報も得ることができるので、極めて正確な解析を行うことができる。

更に、不具合等の発生した衛星等を回収することなく、全ての衛星について、当該不具合等の発生の前後にわたって属性情報を得ることができる。また、多少の障害はあるが未だ軌道上で運用されている衛星については、回収することなく、属性情報を得ることができ、又は、これに基づいて復旧させることができる。

本発明の衛星情報自律配信衛星によれば、当該衛星バスシステムを動作させる第１の電源とは独立に設けられた第２の電源で動作する情報配信装置が設けられる。情報配信装置は、第２の電源で動作するので、衛星バスシステム又は第１の電源に不具合等が生じた後でも、当該衛星からその不具合の状態を示す情報を含む属性情報を得ることができる。

従って、前述のように、衛星の不具合や故障に到るまでの状況等について十分な属性情報を得ることができ、その正確な解析を行うことができ、属性情報が得られないために復旧できなかった不具合等について復旧することができ、当該衛星を軽負荷モードで運用する状態を減らすことができる。また、衛星に不具合や故障が発生した後において、衛星の属性情報を取得することができるので、衛星の不具合等の原因等について極めて正確な解析を行うことができる。更に、全ての衛星について、当該不具合等の発生の前後にわたって属性情報を得ることができ、また、多少の障害はあるが未だ軌道上で運用されている衛星について、属性情報を得てこれに基づいて復旧させることができる。

本発明の衛星地上試験システムによれば、反射型光変調装置により、所定の光の受信に応じて属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該衛星の属性情報を重畳した反射光を送信することができる。従って、衛星の打ち上げ前における地上での衛星の試験において、例えば真空室の内部に設置した衛星との間の光通信により種々のデータを得ることができるので、外部の試験装置との間をケーブルで接続する必要をなくし、また、例えば真空室等の試験装置に衛星毎に異なるケーブルの接続部を設ける必要をなくすことができ、更には、衛星の種類を問わず、衛星の試験データ取得のインタフェースを統一することができる。

図１は衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの構成を示す。図１の例において、衛星情報収集システムは、図２に示すように、地上に設けられた情報収集局１（以下、地上局１と言う）と、打ち上げられた軌道１００上の衛星（人工衛星）２とからなる。衛星２は、本発明に従う衛星情報自律配信衛星である。

地上局１は、光送信器１１と光受信器１４とからなる。光送信器１１は、衛星２に向けて所定の（即ち、予め定められた）光２００を送信（照射）する。所定の光２００としては、所定の波長のレーザー光２００が用いられる（以下、他の名称を用いる場合もある）。従って、図１においては、光送信器１１から照射された光がある角度で広がるように図示しているが、実際には、殆ど広がることなく直進する（実際には、図２に示すように例えば５０μラジアンのビーム広がりθを持つ）。図１は、後述する反射型光変調装置２７が、光送信器１１から照射されたレーザー光２００の進路に入ることを示している。

光受信器１４は、所定の光２００が衛星２で反射された反射光を受信（受光）する。このために、光受信器１４は、ハーフミラー１２と、集光レンズ１３とを備える。従って、光送信器１１から照射された光は、実際は、ハーフミラー１２を介して軌道１００上の衛星２に向けて出力される。一方、衛星２で反射した反射光は、ハーフミラー１２で方向を変えられて集光レンズ１３に入射して集光されて、光受信器１４に入射する。レーザー光２００を用いることにより、地上局１と衛星２との間の距離が数百キロあっても、十分に光通信を行うことができる。なお、ハーフミラー１２及び集光レンズ１３は、光通信を行う距離が近い場合（例えば、図９の衛星間通信の場合、又は、図１０の地上試験の場合）には、省略しても良い。

衛星２は、その基本的な構成である衛星バスシステム２１とその（第１の）電源２２とからなるが、これに加えて、本発明に従って、衛星タグシステム２３とその（第２の）電源２４とを備える。衛星タグシステム２３は、独自の電源２４を備えるので、衛星バスシステム２１とは独立なシステムであって、自律的に稼動することができ、衛星バスシステム２１側に依存しないで衛星２の属性情報を収集することができる。これにより、衛星２は衛星情報自律配信衛星とされる。衛星タグシステム２３は、衛星バスシステム２１とは独立に設けられ、情報収集装置２５、光受信部（光受信器）２６、反射型光変調装置２７からなる。

この例では、衛星タグシステム２３は、衛星バスシステム２１と同様に、金属によるシールド板（図示せず）により保護される。また、衛星タグシステム２３を構成する部品は、耐放射線性を持つ部品とされるか機能冗長構成とされる。これにより、衛星タグシステム２３の耐放射線特性を強化して、信頼性を向上している。

衛星バスシステム２１は、当該衛星２の機能（ミッション）及びこれに付随する機能を実現するための各種装置（コンポーネント）であって、図３に示すように、複数のコンポーネント２１１からなる。第１の電源２２は、衛星バスシステム２１（の複数のコンポーネント２１１）を動作させ、例えば太陽電池及びこれが発電した電力を蓄電する蓄電池（バッテリ）からなる。複数のコンポーネント２１１は、図３に示すように、例えば姿勢制御系、電源系、通信系、ミッション系等からなる。なお、第１の電源２２は、実際は、複数のコンポーネント２１１の１個（電源系）である。

衛星タグシステム２３において、その（第２の）電源２４は、第１の電源２２とは独立に設けられ、例えば太陽電池及びこれが発電した電力を蓄電する蓄電池（バッテリ）からなる。第２の電源２４は、第１の電源２２より小型である。第１の電源２２及び／又は衛星バスシステム２１に故障や不都合が生じても、第２の電源２４は衛星タグシステム２３への給電を続けることができ、これにより、衛星タグシステム２３は動作を続けることができる。

情報収集装置２５は、第２の電源２４で動作し、衛星バスシステム２１とは独立に設けられ、当該衛星２の属性情報を収集して格納する。衛星２の属性情報は、例えば衛星２の識別情報と、衛星バスシステム２１の属性情報とを含む。衛星２の識別情報は、例えば当該衛星２に付与されたユニークな識別番号であり、予め共有メモリ２１２（の所定の位置）に保持される。これにより、当該衛星２の種々の情報（例えば、軌道１００、推力、機能、履歴、設計図等）を特定することができる。衛星バスシステム２１の属性情報は、例えば電圧、電流、温度、当該衛星２のステータス情報（当該衛星２の位置、速度等）等である。また、衛星バスシステム２１の属性情報は、例えばカメラで撮影された画像（例えば、気象衛星における台風の画像等）であっても良く、故障する直前のフライトデータであっても良い。

この例では、情報収集装置２５は、複数のコンポーネント２１１の各々から当該属性情報を収集する。このために、この例の情報収集装置２５は、図３に示すように、デジタル信号モニタ２５３とアナログ信号モニタ２５４とを備える。デジタル信号モニタ２５３は、衛星バスシステム２１のデジタルデータを読み取る。具体的には、衛星バスシステム２１の複数のコンポーネント２１１の共有メモリ２１２（の所定の位置）の内容を読み取る。複数のコンポーネント２１１は、自己の属性情報を共有メモリ２１２（の所定の位置）に書き込む。書き込むべき属性情報は、複数のコンポーネント２１１毎に予め定められる。複数のコンポーネント２１１の各々がメモリを備えるようにしても良い。アナログ信号モニタ２５４は、非接触型センサ２５６により衛星バスシステム２１のアナログデータを読み取る。具体的には、非接触型センサ２５６は、情報収集装置２５の一部であるが、アナログ信号観測点２１３に対応して設けられる。アナログ信号観測点２１３は、衛星バスシステム２１の複数のコンポーネント２１１において電流や温度等を読み取るべき観測点である。非接触型センサ２５６としては、電流計や熱電対等の読み取るべきデータに応じて適切な手段が用いられる。

この例のアナログ信号モニタ２５４は、Ａ／Ｄ変換器２５５を備える。これにより、アナログ信号モニタ２５４は、実際には、アナログ信号観測点２１３から読み取ったアナログデータをデジタルデータに変換して（データ収集部２５２に）出力する。

この例では、情報収集装置２５は、収集処理部２５１、データ収集部２５２を備える。収集処理部２５１は、デジタル信号モニタ２５３及びアナログ信号モニタ２５４に、一定の時間間隔でサイクリックに（繰り返し）、各々が読み取るべきデータ（属性情報）を読み取らせ、データ収集部２５２へ出力させる。なお、所定のタイミング（例えば、後述する軽負荷モードで動作していることを検出した場合）で、当該読み取りを行わせるようにしても良い。データ収集部２５２は、デジタル信号モニタ２５３及びアナログ信号モニタ２５４からのデジタルデータ（属性情報）を受信すると、当該デジタルデータをそのメモリ（図示せず）の所定の位置に保持する。なお、正常なデータは廃棄するようにしても良い。収集処理部２５１は、後述するように、光受信部２６からの所定の制御信号を受信すると、その時点でデータ収集部２５２が保持している属性情報を読み出して、反射型光変調装置２７（の変調制御部２７３）に入力する。読み出されたデータは当該メモリから消去される。

光受信部２６は、第２の電源２４で動作し、衛星バスシステム２１とは独立に設けられ、地上局１から送信された所定の光２００を受信した場合に、所定の制御信号を形成して、この例では情報収集装置２５に入力する。光受信部２６は、例えばＣＣＤ（電荷結合素子）からなる。光受信部２６は、反射型光変調装置２７に隣接して設けられ、反射型光変調装置２７に照射された光２００の僅かな広がりθ（例えば、５０μラジアン）を利用して、当該光２００を制御信号の形成に利用するものである。このように、光受信部２６は、地上局１を追尾する機能を持たないので、衛星バスシステム２１の故障等の後も小さい電力で自律的な通信を行うことができる。

反射型光変調装置２７は、第２の電源２４で動作し、衛星バスシステム２１とは独立に設けられ、地上局１から送信された所定の光２００を受信した場合に当該光２００の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する。反射型光変調装置２７は、変調信号が形成された場合に（即ち、制御信号が入力された場合に）、当該変調信号を用いて所定の光２００に属性情報を重畳した反射光を送信する。変調信号は、変調制御部２７３において、前述のように、光受信部２６における制御信号の形成に応じて、情報収集装置２５に格納された属性情報に基づいて形成される。属性情報が存在しない場合、変調信号は形成されないか、又は、所定の信号として意味の無い変調信号とされる。

反射型光変調装置２７は、入射した光を変調する空間光変調器２７１と、光の入射した方向に光を反射する光反射器（ＣＣＲ）２７２と、変調信号を空間光変調器２７１に入力する変調制御部２７３とからなる。従って、空間光変調器２７１には衛星２の属性情報（を含む情報）が入力される。これにより、地上局１から送信された光信号２００が変調されて、図１に示すように、当該光２００を送信した地上局１に返信される。この結果、地上から衛星２の属性情報を知ることができる。なお、変調制御部２７３は、情報収集装置２５の一部であっても良い。

このように、衛星タグシステム２３の通信手段として、反射型光変調装置２７を用いることにより、高消費電力でアクティブな電力送信デバイスを排除することができる。これにより、衛星バスシステム２１の故障等の後も小さい電力で自律的な通信を行うことができ、衛星２の外部からの通信を契機として受動的に属性情報を送受信することができる。また、光通信を用いることにより、無線通信の規制を受けることなく、衛星２との間の長距離の通信を行うことができ、また、高速でかつセキュアな通信を行うことができる。なお、通信プロトコルとして、地上局１の認証を行うようにすることにより、よりセキュアなものとすることができる。

例えば、地上局１から衛星２（の反射型光変調装置２７及び光受信部２６）を追尾して、常時レーザー光２００を照射することにより、連続的にリアルタイムで属性情報を得ることができる。また、一定の時間間隔でサイクリックにレーザー光２００を照射することにより、その時点での属性情報、又は、メモリに蓄積した連続した属性情報を得ることができる。また、正常な属性情報は廃棄して、異常な属性情報のみをデータ収集部２５２のメモリ（図示せず）に蓄積しておくことにより、サイクリックにレーザー光２００を照射された時点で、異常な属性情報のみを得ることができる。

反射型光変調装置２７としては、以下のようなものを用いれば良い。例えば、１９９６年９月に米国ユタ州立大学において、直径２．５ｃｍ、２８ｋｇの液晶による変調器を用いた反射型光変調通信装置（システム）の実験が行われている。バルーンを用いた３４ｋｍの通信実験で伝送速度は１２００ｂｉｔ／ｓ、ＲＳ２３２Ｃと互換性のある信号でデータ伝送に成功している。スターファイア光地上局の１．５ｍ望遠鏡を用いて、出力５Ｗ、波長８１０ｎｍ、５０μラジアンのビーム広がりでレーザを伝送している（ C. M. Swenson and C. A. Steed, “Low Power FLC-based Retromodulator Communications System, ” Proc. SPIE, Vo. 2990, pp. 296-310, 1996. ）。

また、米軍によりＭＱＷ(Multiple Quantum Wells)の技術を用いた反射型光変調通信装置（システム）が提案されている。変調デバイスとしてある程度高速に変調できるＭＱＷを利用して、無人飛行機や探査機等に搭載して情報を伝送する用途が考えられている（G. C. Gilbreath, et.al., "Large-Aperture Multiple Quantum Well Modulating Retroreflector for Free-Space Optical Data Transfer on Unmanned Aerial Vehicles", Optical Engineering Vol. 40, no. 7, pp. 1348-1356, July 2001. ）。

以上のような反射型光変調装置２７は、その外観が数十ｃｍ以下と比較的小型であるので、衛星２に容易に搭載することができる。光受信部２６も同様に小型であるので、衛星２に容易に搭載することができる。

なお、反射型光変調装置２７は、周知の液晶と光反射器２７２とを組み合わせた装置であっても良い。この場合、低速であるが低消費電力で小型のものが得られる。また、周知の高速光変調器と光反射器２７２とを組み合わせた装置であっても良い。この場合、高速通信が可能である。また、この場合、入射した光の方向にそのまま光を反射できるキャッツアイの機能と、紙のように薄くフレキシブルに可変する機能を持つシート型キャッツアイのようなフレキシブルな装置を実現することができる。更に、光反射器２７２の代わりにフォトリフラクティブ（位相共役）デバイスを用いた装置であっても良い。

以上のように、本発明の衛星情報収集システムにおいては、衛星２の衛星バスシステム２１が故障した場合においても、情報収集装置２５は、当該衛星２の属性情報を収集して格納し、光受信部２６はレーザー光２００の入射に応じて制御信号を形成し、反射型光変調装置２７は、制御信号の形成に応じて情報収集装置２５に格納された属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて所定の光２００に属性情報を重畳した反射光を送信する。これにより、衛星バスシステム２１が故障した後も、衛星２の属性情報を得ることができる。

これにより、例えば不具合を起こした衛星２の状態を属性情報として得ることができ、今まで殆ど原因特定が仮定でしかなかった軌道１００上の衛星２の不具合の究明を行うことができる。また、宇宙保険のリスク要素（高頻度、巨大性、統計基盤の不安定さ）に加え、「事故が起こった際に、損害状況を実際に見ることができない」という現実を改善することができ、ラーニングカーブ（学習曲線）描画に貢献することができる。

図４は、他の衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの他の構成を示す。図４は図３に対応する図であり、衛星２の構成を示す。

図４の例において、情報収集装置２５は、複数のコンポーネント２１１の各々から、非接触の情報収集手段により当該属性情報を収集する。この例では、非接触の情報収集手段として、周知のＩＣタグ（ＲＦＩＤ）システムを備える。

即ち、複数のコンポーネント２１１の各々は、非接触の情報収集手段としてＩＣタグ２１４を備え、当該コンポーネント２１１の属性情報を当該ＩＣタグ２１４に書き込む。書き込むべき属性情報は、複数のコンポーネント２１１毎に予め定められる。ＩＣタグ２１４は、非電池型とされ、例えば周知のＩＣチップのサイズのものとされる。これにより、ＩＣタグ２１４はＩＣタグリーダ２５７からの受信電波に基づいて動作することができるので、衛星バスシステム２１の故障後も属性情報を得ることができる。情報収集装置２５は、非接触の情報収集手段としてＩＣタグリーダ２５７を備える。ＩＣタグリーダ２５７は、収集処理部２５１の指示に従って、一定の時間間隔でサイクリックに又は所定のタイミングで、複数のコンポーネント２１１の各々のＩＣタグ２１４から当該ＩＣタグ２１４に書き込まれた当該コンポーネント２１１の属性情報を読み取り、データ収集部２５２へ送る。

図５は、他の衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの他の構成を示す。図５は図３に対応する図であり、衛星２の構成を示す。

図５の例において、情報収集装置２５（の収集処理部２５１）は、衛星バスシステム２１が軽負荷（ＬＬＭ）モードで動作していることを検出した場合に、軽負荷モードで動作している衛星バスシステム２１の属性情報を収集する。このために、情報収集装置２５は、軽負荷モードの信号（ＬＬＭ信号）を検出する非接触型センサ２５８を備える。ＬＬＭ信号は、発生電力又は消費電力の異常が生じた場合に形成される。非接触型センサ２５８は、ＬＬＭ信号観測点２１５に対応して設けられ、衛星バスシステム２１を監視し、これが出力するＬＬＭ信号を検出する。ＬＬＭ信号観測点２１５は、電源系のコンポーネント２１１においてＬＬＭ信号の送出される配線上の観測点である。非接触型センサ２５８としては、例えば電磁コイル等からなる電流検出器を用いれば良い。

非接触型センサ２５８の出力は、前述のように、データ収集部２５２に入力され、そのメモリの所定の位置に保持される。収集処理部２５１は、当該所定の位置への書き込みを所定の周期で調べ、ＬＬＭ信号が書き込まれると、それ以後、前述のように、デジタル信号モニタ２５３及びアナログ信号モニタ２５４に読み取るべきデータ（属性情報）を所定の周期で読み取らせ、データ収集部２５２に送らせ所定の位置に保持させる。

この例では、情報収集装置２５において、収集処理部２５１が衛星バスシステム２１を診断する。即ち、情報収集装置２５は、衛星バスシステム２１が軽負荷モードで動作していることを検出した場合に、収集処理部２５１の診断ルーチン（図示せず）を起動する。診断ルーチンは、収集処理部２５１により起動された場合に、衛星バスシステム２１を診断し、その結果である診断情報をも（属性情報として）収集する。診断情報は、前述のように、ＬＬＭ信号が書き込まれた以後にデータ収集部２５２の所定の位置に保持されたデータからなる。

以上のように、衛星バスシステム２１が軽負荷モードで動作している場合においても、情報収集装置２５は当該衛星２の属性情報を収集して格納し、光受信部２６は制御信号を形成し、反射型光変調装置２７は、制御信号の形成に応じて情報収集装置２５に格納された属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて所定の光２００に属性情報を重畳した反射光を送信する。

図６は、他の衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの他の構成を示す。即ち、図６は、主として衛星２の側面（空間光変調器２７１、光反射器２７２及び光受信部２６の設けられた面）の構成を拡大して示す。

図６の例においては、反射型光変調装置２７は、空間光変調器２７１と光反射器２７２とからなるエレメントを、複数個、マトリクス状に並べることにより構成される。これにより、地上局１から照射された光の受光面積を大きくすることができ、当該衛星２の追尾を容易に行うことができ、より確実に属性情報を得ることができる。

図７は、他の衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの他の構成を示す。図７は図１に対応する図であり、衛星２の構成を示す。

図７の例において、反射型光変調装置２７は、地上局１から照射された所定の光２００を受信した場合に、当該光の受信強度に応じてデータ伝送速度を変更する。このために、光受信部２６の出力する信号をＡ／Ｄ変換器２８によりＡ／Ｄ変換して、その受信強度を求める。情報収集装置２５（の収集処理部２５１）は、受信強度が強い場合には距離が近いので、データ伝送速度を速くする。即ち、変調信号の変調周波数を高くする。また、情報収集装置２５（の収集処理部２５１）は、受信強度が弱い場合には距離が遠いので、データ伝送速度を遅くする。即ち、変調信号の変調周波数を低くする。これにより、データ伝送をできるだけ高速でかつ確実に行うことができる。

図８は、他の衛星情報収集システムの構成図であり、本発明の衛星情報収集システムの他の構成を示す。図８は図１に対応する図であり、衛星２の構成を示す。

図８の例において、情報配信装置２７’は、第２の電源２４で動作し、衛星バスシステム２１とは独立に設けられ、電波例えばマイクロ波帯での通信により、情報収集装置２５に格納された属性情報を含む信号を送信する。即ち、図１の例におけるレーザー光２００の照射に変えて、衛星２（の情報配信装置２７’）に向けて所定の波長のマイクロ波３００を照射するようにする。情報配信装置２７’は、ＩＣタグシステムと同様の原理で、当該マイクロ波３００の反射波に属性情報を含む信号を重畳して、当該マイクロ波３００を照射した地上局１に返信する。これにより、地上局１からのマイクロ波３００の照射により、地上局１に属性データを送信することができる。

なお、地上局１にからではなく、以下に述べる衛星２の軌道１００とは別の軌道１００上の他の衛星２’からマイクロ波３００を照射するようにしても良い。この場合、通信距離が短くて済むので、確実にマイクロ波３００での通信を行うことができる。また、レーザー光２００の照射に変えて、衛星２（の反射型光変調装置２７及び光受信部２６）に向けて準光学的に取り扱うことが可能な短波長のマイクロ波３００を照射するようにしても良い。

以上の説明においては、図１において説明したように、情報収集局１が地上に設けられたもの（地上局１）である場合について説明した（図２の場合）。しかし、情報収集局１は、図９に示すように、衛星２の軌道１００とは別の軌道１０１上の他の衛星２’に設けられていても良い（衛星局であっても良い）。他の衛星２’は、軌道上メンテナンスシステム（ＯＭＳ）のメンテナンス衛星（診断衛星）であっても良く、又は、フォーメーションフライト（複数の衛星２による連帯飛行）衛星の１個であっても良い。

他の衛星２’がメンテナンス衛星である場合、軌道上メンテナンスシステムにおいて、（故障した）衛星２又は更に別の軌道１０２上の他の（故障していない）衛星２’’の識別情報及び属性情報をリモートで得ることができるので、軌道上診断を可能とし、かつ、実効あるものとすることができる。また、別の軌道１０１上の他の衛星２’がフォーメーションフライト衛星の１個である場合、フォーメーションを組む衛星２及び衛星２’’の属性情報として位置情報を得ることができるので、フォーメーションフライト衛星同士の衝突回避制御を確実に行うことができ、また、協調したフォーメーション位置の最適制御を行うことができる。この場合、フォーメーションフライト衛星の各々に本発明の機能を備えることにより、相互の位置情報を共有し、完全なフォーメーションフライトを可能とすることができる。なお、地上局１でフォーメーションフライト衛星の全ての属性情報を監視することによっても、同様のフライトを実現することができる。

以上の説明においては、衛星２が打ち上げられた後について説明した。しかし、本発明は、図１０に示すように、衛星２が打ち上げ前であっても適用することができる。

即ち、本発明は、衛星地上試験システム（地上チェックアウト装置（ＡＧＥ）４）にも適用することができる。例えば、衛星地上試験システムを、試験局１’と、打ち上げ前の衛星２と、地上チェックアウト装置４とで構成する。試験局１’は、地上チェックアウト装置４に接続され、衛星２から得たその属性情報を地上チェックアウト装置４に送る。試験局１’は、地上局１に相当する。即ち、地上局１と同様の構成とされる。衛星２は、打ち上げ前の衛星２（図１の衛星２）である。

この例において、試験局１’は真空室３の透明窓３１を通して、衛星２に対して所定の光（レーザー光）２００を照射する。光受信部２６は、試験局１’から送信された所定の光２００を受信した場合に、所定の制御信号を形成して反射型光変調装置２７に入力する。このために、図１０に示すように、例えば真空室３の内部において、衛星２は、真空室３の外部の試験局１’に対向する位置に設置され、地上試験のための所要の動作をさせられる。

これにより、衛星２の地上チェックアウト装置４において、機械的なワイヤ配線を不要とすることができるので、試験局１’及び真空室３等の実験設備をどの衛星２にも共通的に使用することができる。更に、このように当該光通信の通信インタフェースを共通化することに加えて、そのプロトコルを共通化することにより、衛星２毎に新規に開発していた地上チェックアウト装置４を統一することができる。

以上、本発明をその実施の形態に従って説明したが、本発明は、その主旨の範囲において種々の変形が可能である。例えば、本発明は、軌道１００上の衛星２や打ち上げ前の衛星２に限らず、一般の宇宙船にも適用することができる。また、軌道上の宇宙ステーションや惑星上に建設された宇宙ステーションにも適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、衛星情報自律配信衛星及び衛星情報収集システムにおいて、衛星の通常の運用状態において、高速な光通信により十分な属性情報を得ることができるので、当該不具合や故障に到るまでの状況等についての正確な解析を行うことができ、また、不具合等を復旧することができる可能性を高めることができる。また、衛星に不具合や故障が発生した後においても、衛星の属性情報を取得することができるので、衛星の不具合等の原因等について極めて正確な解析を行うことができる。更に、不具合等の発生した衛星等を回収することなく、全ての衛星について、当該不具合等の発生の前後にわたって属性情報を得ることができる。また、多少の障害はあるが未だ軌道上で運用されている衛星については、回収することなく、属性情報を得ることができ、又は、これに基づいて復旧させることができる。

本発明によれば、衛星地上試験システムにおいて、例えば真空室の内部に設置した衛星との間の光通信により種々のデータを得ることができるので、外部の試験装置との間をケーブルで接続したり、試験装置に衛星毎に異なるケーブルの接続部を設ける必要をなくすことができ、衛星の種類を問わず試験データ取得のインタフェースを統一することができる。

本発明の衛星情報収集システム構成図である。本発明の衛星情報収集システム説明図である。本発明の衛星情報収集システム説明図である。本発明の衛星情報収集システム説明図である。本発明の衛星情報収集システム説明図である。本発明の他の衛星情報収集システム構成図である。本発明の他の衛星情報収集システム構成図である。本発明の他の衛星情報収集システム構成図である。本発明の他の衛星情報収集システム説明図である。本発明の衛星地上試験システム構成図である。

符号の説明

１情報収集局（地上局又は衛星局）
２衛星（人工衛星）
１１光送信器
１２ハーフミラー
１３集光レンズ
１４光受信器
２１衛星バスシステム
２２第１の電源
２３衛星タグシステム
２４第２の電源
２５情報収集装置
２６光受信部
２７反射型光変調装置

Claims

衛星の衛星バスシステムと、
前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、
前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、
前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える
ことを特徴とする衛星情報自律配信衛星。
前記反射型光変調装置は、光の入射した方向に光を反射する光反射器と、入射した光を変調する空間光変調器とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記反射型光変調装置は、前記光反射器と空間光変調器とからなるエレメントを、複数個マトリクス状に並べてなる
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記反射型光変調装置は、前記所定の光を受信した場合に、当該光の受信強度に応じてデータ伝送速度を変更する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記衛星の属性情報は、前記衛星の識別情報と、前記衛星バスシステムの属性情報とを含む
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記情報収集装置は、前記衛星バスシステムのデジタルデータを読み取るデジタル信号モニタと、非接触型センサにより前記衛星バスシステムのアナログデータを読み取るアナログ信号モニタとを備える
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記衛星バスシステムは、複数のコンポーネントからなり、
前記情報収集装置は、前記複数のコンポーネントの各々から当該属性情報を収集する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記情報収集装置は、前記複数のコンポーネントの各々から、非接触の情報収集手段により当該属性情報を収集する
ことを特徴とする請求項７記載の衛星情報自律配信衛星。
前記複数のコンポーネントの各々は、前記非接触の情報収集手段としてＩＣタグを備え、当該コンポーネントの属性情報を当該ＩＣタグに書き込み、
前記情報収集装置は、前記非接触の情報収集手段としてＩＣタグリーダを備え、前記複数のコンポーネントの各々のＩＣタグから当該ＩＣタグに書き込まれた当該コンポーネントの属性情報を読み取る
ことを特徴とする請求項８記載の衛星情報自律配信衛星。
前記情報収集装置は、前記衛星バスシステムが軽負荷モードで動作していることを検出した場合に、前記軽負荷モードで動作している前記衛星バスシステムの属性情報を収集する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記情報収集装置は、前記衛星バスシステムを診断する診断処理部を備え、前記衛星バスシステムが軽負荷モードで動作していることを検出した場合に、前記診断処理部を起動し、
前記診断処理部は、前記情報収集装置により起動された場合に、前記衛星バスシステムを診断し、その結果である診断情報を収集する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
前記情報収集装置は、軽負荷モードの信号を検出する非接触型センサを備え、
前記非接触型センサが、前記衛星バスシステムを監視し、これが出力する前記軽負荷モードの信号を検出する
ことを特徴とする請求項１０又は１１記載の衛星情報自律配信衛星。
衛星バスシステムが軽負荷モードで動作している場合及び前記衛星バスシステムが故障した場合においても、前記情報収集装置は当該衛星の属性情報を収集して格納し、前記光受信部は前記制御信号を形成し、
前記反射型光変調装置は、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する
ことを特徴とする請求項１記載の衛星情報自律配信衛星。
情報収集局と、軌道上の衛星とからなる衛星情報収集システムであって、
前記情報収集局は、
所定の光を送信する光送信器と、
前記所定の光が前記衛星で反射された反射光を受信する光受信器とからなり、
前記衛星は、
当該衛星の衛星バスシステムと、
前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、
前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、
前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える
ことを特徴とする衛星情報収集システム。
試験局と、打ち上げ前の衛星とからなる衛星地上試験システムであって、
前記試験局は、
所定の光を送信する光送信器と、
前記所定の光が前記衛星で反射された反射光を受信する光受信器とからなり、
前記衛星は、
当該衛星の衛星バスシステムと、
前記衛星バスシステムを動作させる第１の電源と、
前記第１の電源とは独立に設けられた第２の電源と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、当該衛星の属性情報を収集して格納する情報収集装置と、
前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、所定の光を受信した場合に、所定の制御信号を形成する光受信部と、
前記第２の電源で動作し、前記衛星バスシステムとは独立に設けられ、前記所定の光を受信した場合に当該光の反射波に変調信号を重畳することにより変調された反射光を送信する反射型光変調装置であって、前記制御信号の形成に応じて前記情報収集装置に格納された前記属性情報に基づいて変調信号が形成された場合に、当該変調信号を用いて前記所定の光に前記属性情報を重畳した反射光を送信する反射型光変調装置とを備える
ことを特徴とする衛星地上試験システム。
前記衛星は、前記試験局に対向する位置に設置され、
前記反射型光変調装置は、光の入射した方向に光を反射する光反射器と、入射した光を変調する空間光変調器とからなる
ことを特徴とする請求項１５記載の衛星地上試験システム。