JP7507953B2

JP7507953B2 - 飛翔体対処システム、防衛情報統合センターおよび通信ルート探索装置

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Publication number: JP7507953B2
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Description

本開示は、飛翔体対処システム、防衛情報統合センター、通信ルート探索装置、飛翔経路予測装置、対処アセット選択装置、赤道上空衛星システム、極軌道衛星システムおよび監視衛星に関する。

近年、超音速で滑空する飛翔体の登場により、飛翔体の打上げ検知、飛行経路追跡、あるいは着地位置の予測といった衛星による監視が期待されている。滑空段階の飛翔体を検知して追跡する手段として、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知することが有望視されている。また、滑空段階の飛翔体を赤外線で検知する手段は、低軌道周回衛星群から監視することが有望と考えられている。

特許文献１は、低軌道を周回する少ない衛星機数で地球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。

特開２００８－１３７４３９号公報

低軌道からの監視では、静止軌道からの監視と比較して、人工衛星から飛翔体までの距離が近距離となる。そのため、赤外線による検知性能を高めること－が可能となる。ＬＥＯ衛星により常時監視および通信回線維持のためには膨大な数の衛星が必要となり、さらに地球固定座標系に対してほぼ固定して見える静止衛星とは異なり、ＬＥＯ衛星は時々刻々飛翔位置が移動するため、赤外監視装置を具備した監視装置と、通信衛星群の構成およびデータ伝送方法が課題となる。

本開示は、監視装置を具備した監視衛星群を有する監視システムと通信衛星群により通信網を形成する衛星情報伝送システムとを利用して飛翔体発射を探知して対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送するとともに飛翔体に迅速かつ精度よく対処可能な、飛翔体対処システムの提供を目的とする。

本開示に係る飛翔体対処システムは、
監視装置と通信装置を備える複数の監視衛星を備える監視システムと、
通信装置を備える複数の通信衛星を備える通信システムと、
陸上と、海上と、空中との少なくともいずれかに位置して、飛翔体に対処する対処アセットを備える対処システムと、
を備え、
前記監視システムは、
前記飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、前記通信システムを経由して前記対処システムに伝送する飛翔体対処システムであって、
前記飛翔体対処システムは、
衛星情報の通信ルート探索装置と、飛翔体の飛翔経路を予測する飛翔経路予測装置と、対処アセット選択装置とを備える防衛情報統合センターを有し、
前記防衛情報統合センターは、
前記監視システムの有する監視衛星群と、前記通信システムの有する通信衛星群と、前記対処アセットに、指令コマンドを送信する。

本開示に係る飛翔体対処システムによれば、対処システムに飛翔体情報を準リアルタイムで伝送することができる。また本開示に係る飛翔体対処システムによれば、飛翔体に迅速かつ精度よく対処可能となる。

実施の形態１の図で、飛翔体対処システム１０００のシステム構成を示す図。実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の構成を示す図。実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例を示す図。実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成を示す別の図。実施の形態１の図で、極域以外で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーション６１０の例を示す図。実施の形態１の図で、防衛情報統合センター３５０から対処システム３３０への情報伝送を示す図。実施の形態１の図で、監視衛星Ａの計測した飛翔体情報の対処システム３３０への伝送を示す図。実施の形態１の図で、監視衛星Ｂの計測した飛翔体情報の対処システム３３０への伝送を示す図。実施の形態１の図で、監視衛星Ｃの計測した飛翔体情報の対処システム３３０への伝送を示す図。実施の形態１の図で、監視衛星Ｎ＋１の計測した飛翔体情報の対処システム３３０への伝送を示す図。実施の形態１の図で、飛翔経路予測装置４９０を説明する図。実施の形態１の図で、対処アセット選択装置３３３を説明する図。実施の形態１の図で、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す図。実施の形態１の図で、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す図。実施の形態１の図で、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す図。実施の形態１の図で、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す図。実施の形態１の図で、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す図。

実施の形態の説明および図面において、同じ要素および対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略または簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」または「サーキットリ」に適宜読み替えてもよい。

実施の形態１．
図１は、飛翔体対処システム１０００の構成例を示す。飛翔体対処システム１０００は、監視システム３１０と、通信システム３２０と、対処システム３３０を備える。監視システム３１０は、監視装置と通信装置を具備する複数の監視衛星１００を有する。通信システム３２０は、通信装置を具備する複数の通信衛星２００を有する。対処システム３３０は、陸上と、海上と、空中との少なくともいずれかに位置して、飛翔体に対処する１以上の対処アセット３３２を備える。図１では対処システム３３０は２つの対処アセット３３２を備えている。

飛翔体対処システム１０００では、監視システム３１０の監視衛星１００が飛翔体５２０を監視して生成した飛翔体情報を通信システム３２０の通信衛星２００に伝送し、通信システム３２０が対処システム３３０に飛翔体情報を伝送する。

図１に示すように、飛翔体対処システム１０００は、衛星情報の通信ルート探索装置４７０と、飛翔体の飛翔経路を予測する飛翔経路予測装置４９０と、対処アセット選択装置３３３とを備える防衛情報統合センター３５０を備えている。防衛情報統合センター３５０は、監視システム３１０の有する監視衛星群と、通信システム３２０の有する通信衛星群と、対処アセット３３２に、指令コマンドを送信する。

図２から図４を用いて、衛星コンステレーション６１０を形成する衛星コンステレーション形成システム６００における衛星６２０と地上設備７００の例について説明する。衛星コンステレーション形成システム６００は、単に衛星コンステレーションと呼ばれることがある。

図２は、衛星コンステレーション形成システム６００の構成例である。衛星コンステレーション形成システム６００は、コンピュータを備える。図２では、１つのコンピュータの構成を示しているが、実際には、衛星コンステレーション６１０を構成する複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々にコンピュータが備えられる。そして、複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々に備えられたコンピュータが連携して、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現する。以下において、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現するコンピュータの構成の一例について説明する。

衛星コンステレーション形成システム６００は、衛星６２０と地上設備７００を備える。衛星６２０は、地上設備７００の通信装置９５０と通信する通信装置６２２を備える。図２では、衛星６２０が備える構成のうち通信装置６２２を図示している。

衛星コンステレーション形成システム６００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。

衛星コンステレーション形成システム６００は、機能要素として、衛星コンステレーション形成部９１１を備える。衛星コンステレーション形成部９１１の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。衛星コンステレーション形成部９１１は、衛星６２０と通信しながら衛星コンステレーション６１０の形成を制御する。

図３は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例である。衛星６２０は、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５とを備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えていてもよいが、図３では、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５について説明する。図３の衛星６２０は、通信装置６２２を具備する通信衛星２００の例である。

衛星制御装置６２１は、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、衛星制御装置６２１は、地上設備７００から送信される各種コマンドにしたがって、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御する。
通信装置６２２は、地上設備７００と通信する装置である。あるいは、通信装置６２２は、同一軌道面の前後の衛星６２０、あるいは、隣接する軌道面の衛星６２０と通信する装置である。具体的には、通信装置６２２は、自衛星に関する各種データを地上設備７００あるいは他の衛星６２０へ送信する。また、通信装置６２２は、地上設備７００から送信される各種コマンドを受信する。推進装置６２３、衛星６２０に推進力を与える装置であり、衛星６２０の速度を変化させる。姿勢制御装置６２４は、衛星６２０の姿勢と衛星６２０の角速度と視線方向（ＬｉｎｅＯｆＳｉｇｈｔ）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６２４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６２４は、各姿勢要素を所望の方向に維持する。姿勢制御装置６２４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といった装置である。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・ジャイロといった装置である。コントローラは、姿勢センサの計測データまたは地上設備７００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。電源装置６２５は、太陽電池、バッテリおよび電力制御装置といった機器を備え、衛星６２０に搭載される各機器に電力を供給する。

衛星制御装置６２１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、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。ＡＳＩＣは、ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔの略称である。ＦＰＧＡは、ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙの略称である。

図４は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の別例である。図４の衛星６２０では、図３の構成に加え、監視装置６２６を備える。監視装置６２６は、物体を監視する装置である。具体的には、監視装置６２６は、宇宙物体、飛翔体、あるいは陸海空の移動体といった物体を監視あるいは観測するための装置である。監視装置３６は、観測装置ともいう。例えば、監視装置６２６は、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知する赤外線監視装置である。監視装置６２６は、飛翔体の発射時のプルームないし飛翔体本体の温度を検知する。あるいは、監視装置６２６は、光波ないし電波の情報収集装置でもよい。監視装置６２６は、物体を光学系で検知する装置でもよい。監視装置６２６は、観測衛星の軌道高度と異なる高度を飛翔する物体を光学系で撮影する。具体的には、監視装置６２６は可視光学センサであってもよい。図４の衛星６２０は、監視装置６２６と通信装置６２２を具備する監視衛星１００の例である。監視衛星１００は、複数の監視装置６２６を備えていてもよい。また、監視衛星１００は、複数種類の監視装置を備えていてもよい。

＜衛星コンステレーションの形成方法＞
衛星コンステレーション形成システム６００が形成する衛星コンステレーション６１０を説明する。衛星コンステレーション６１０は地上設備７００が衛星６２０を制御することによって形成される。

図５は、衛星コンステレーション６１０の一例として、極域以外で交差する複数の軌道面を有する衛星コンステレーション６１０の例を示す図である。監視システム３１０および通信システム３２０は、衛星コンステレーション６１０として形成される。図５の衛星コンステレーション６１０では、軌道は傾斜軌道である。

監視システム３１０は赤外線監視装置を具備する１以上の監視衛星１００を有する。監視衛星１００は、赤外線監視装置に、図１に示す飛翔体５２０の発射時プルームと、温度上昇して飛翔する飛翔体５２０とを、高温対象として検知させる。監視衛星１００は、赤外線監視装置が高温対象を検知した検知時刻と、赤外線監視装置を備える監視衛星１００の位置を示す位置情報と飛翔体の位置を示す位置情報との少なくともいずれかの位置情報とを含む情報を、飛翔体情報として送信する。

通信システム３２０の具備する複数の通信衛星００は、搭載する通信装置で、クロスリンクして通信網を形成する。
図６は、防衛情報統合センター３５０から対処システム３３０への情報伝送を示す図である。図６に示したように、防衛情報統合センター３５０は、通信ルート探索装置４７０を用いて、情報伝送をする最短ルートの通信経路を探索して、探索された通信経路を構成する通信衛星２００に情報伝送指令を送信する。

図７は、監視衛星Ａの計測した飛翔体情報を、通信衛星２００を介して対処システム３３０に伝送する図である。図７を参照する。防衛情報統合センター３５０は、監視システム３１０の有する監視衛星Ａが飛翔体５２０の発射探知をした後に、監視衛星Ａの送信した発射探知情報を、通信衛星２００を介して取得する。
防衛情報統合センター３５０は、通信システム３２０の通信衛星２００を介して、対処システム３３０に対して、飛翔体５２０の発射探知時刻と、飛翔体と監視衛星Ａとの少なくともいずれかの位置を示す位置情報とを含む情報を、飛翔体情報として伝送する。この場合、防衛情報統合センター３５０は、通信システム３２０を介して、飛翔体情報を対処システム３３０に伝送できる。

図７を参照する。防衛情報統合センター３５０は、通信ルート探索装置４７０を使用することにより、監視衛星Ａが飛翔体情報を発した位置座標から対処システム３３０の位置座標までの通信衛星群の形成する通信網の最短ルートの探索を実施して、最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信する。
また、防衛情報統合センター３５０は、対処システム３３０に対して、飛翔体の発射探知時刻と、監視衛星Ａの位置を示す位置情報と飛翔体の発射地点位置を示す位置情報との少なくともいずれかの位置情報とを含む情報を、飛翔体情報として伝送する。

図８は、監視衛星Ｂの計測した飛翔体情報を、通信衛星２００を介して対処システム３３０に伝送する図である。図８を参照する。
防衛情報統合センター３５０は、飛翔体発射後に監視衛星Ａの周辺を飛翔する監視衛星群に対して、通信システム３２０を経由して防衛センター側飛翔体情報を送信する。防衛情報統合センター３５０は、通信ルート探索装置４７０により、監視衛星Ｂの位置情報の示す位置座標から、対処システム３３０の位置座標までの通信衛星群による通信網の最短ルートの探索を実施して、最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信する。
防衛情報統合センター３５０は、通信システム３２０の通信衛星２００を介して、対処システム３３０に対して、
（１）高温対象の検知時刻、
（２）検知時刻における監視衛星Ｂの位置を示す位置座標、
（３）監視衛星Ｂの検知に基づく輝度情報、
を飛翔体情報として伝送する。

図９は、監視衛星Ｃの計測した飛翔体情報を、通信衛星２００を介して対処システム３３０に伝送する図である。図９を参照する。防衛情報統合センター３５０は、監視衛星Ｂの近傍を飛翔する監視衛星群に対して、通信システム３２０の通信衛星を経由して、防衛センター側飛翔体情報を送信する。防衛情報統合センター３５０は、監視衛星Ｃが高温対象を検知した場合に、通信ルート探索装置４７０により、監視衛星Ｃの位置座標から対処システム３３０の位置座標までの通信網の最短ルートの探索を実施して、最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信する。そして、防衛情報統合センター３５０は、通信システム３２０の通信衛星２００を介して、対処システム３３０に対して、監視衛星による高温対象の検知時刻と、検知時刻における監視衛星Ｃの位置を示す位置座標と、監視衛星Ｃの検知に基づく輝度情報を、飛翔体情報として伝送する。

図１０は、監視衛星Ｎ＋１の計測した飛翔体情報を、通信衛星２００を介して対処システム３３０に伝送する図である。図１０を参照する。
防衛情報統合センター３５０は、監視衛星Ｎの近傍を飛翔する監視衛星群に対して、通信システム３２０の通信衛星を経由して、防衛センター側飛翔体情報を送信する。防衛情報統合センター３５０は、監視衛星Ｎ＋１が高温対象を検知した場合に、通信ルート探索装置４７０により、監視衛星Ｎ＋１の位置座標から対処アセット３３２の位置座標までの通信網の最短ルート探索を実施して、最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信する。そして、防衛情報統合センター３５０は、通信システム３２０の通信衛星２００を介して、
対処システム３３０に対して、
（１）監視衛星Ｎ＋１による高温対象の検知時刻、
（２）検知時刻における監視衛星Ｎ＋１の位置を示す位置座標、
（３）監視衛星Ｎ＋１の検知に基づく輝度情報、
を飛翔体情報として伝送する。

図１１は、飛翔経路予測装置４９０を説明する図である。図１１を参照する。飛翔経路予測装置４９０は、通信システム２０の通信衛星２００を介して監視衛星１００から受信する飛翔体情報の時系列位置情報の推移に基づき、将来の時刻と位置情報により構成される飛翔経路予測情報を生成する。

図１２は、対処アセット選択装置３３３を説明する図である。図１２を参照する。図１２に示すように、対処システム３３０は、複数の対処アセット３３２を備えている。対処アセット選択装置３３３は、飛翔経路予測装置４９０の生成した飛行経路予測情報に基づき、飛翔体が通過する、あるいは到達すると予測される位置座標の近傍にある対処アセット３３２を選択して、選択した対処アセット３３２に対処行動の指令信号を送信する。対処アセット選択装置３３３から、対処アセット３３２への指令信号の伝送経路は、通信システム３２０の通信衛星２００を経由してもよいし、地上回線でもよい。

なお、防衛情報統合センター３５０の有する飛翔経路予測装置４９０が、飛翔体情報の時系列位置情報の推移に基づき、将来の時刻と位置情報とを含む飛翔経路予測情報を生成するとともに、監視衛星Ａが発射探知情報を送信した後に、高温対象を検知した監視衛星Ｂと、監視衛星Ｃと、監視衛星Ｎと、監視衛星Ｎ＋１との何れかの監視衛星が高温対象を検知した場合に、高温対象を検知した監視衛星の位置座標により、位置座標により飛翔体の移動方向を予測して、飛翔経路予測情報を生成する構成でもよい。

図１２を参照する。対処アセット選択装置３３３が、位置座標の異なる複数の対処アセット３３２の中から、飛翔経路予測装置４９０の生成した飛行経路予測情報の近傍に位置する対処アセット３３２を選択する。防衛情報統合センター３５０が対処アセット３３２に対して飛翔体情報と対処行動指令を伝送する。

図１３は、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す。図１３を参照する。通信ルート探索装置４７０は、
（１）通開始時刻、
（２）位置座標、
及び
（３）飛翔体情報を伝送する伝送先の相手の位置座標、
を入力条件とする。
通信ルート探索装置４７０は、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。
通信ルート探索装置４７０は、
（１）通信衛星飛翔位置の計画軌道に対する実軌道の予測誤差、
（２）特定位置座標を通過する予測時刻誤差、
（３）情報伝送に起因する遅延、
（４）予測誤差及び遅延時間に伴う衛星移動距離、
（５）衛星移動に伴う近傍通過衛星の相対位置変化、
をルート探索の解析対象に含めて、最短時間で飛翔体情報を伝送する最適ルートを探索する。

図１４は、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す。図１４を参照する。通信ルート探索装置４７０は、監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
（１）発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、
（２）飛翔体発射を探知した位置座標、
（３）及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件とする。
通信ルート探索装置４７０は、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。
通信ルート探索装置４７０は、視野変更を含めて飛翔体発射地点近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び当該監視ＩＤに飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する。

図１５は、防衛情報統合センター３５０の有する通信ルート探索装置４７０を示す。図１５を参照する。通信ルート探索装置４７０は、監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
（１）発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、
（２）飛翔体発射を探知した位置座標、
（３）監視衛星の視野変更範囲、
（４）及び過去に飛翔体情報を伝送した近傍通過監視衛星の中で、高温検知信号を発した監視衛星の位置座標、
（５）高温物体を検知した位置座標、
（６）監視衛星の視野変更範囲を入力条件とする。
通信ルート探索装置４７０は、飛翔体情報を伝送する衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、一連の衛星ＩＤと当該衛星が次の衛星に飛翔体情報を伝送する予報時刻を列挙したリストと、当該通信衛星群に通信指令を与えるコマンドを生成物とする。通信ルート探索装置４７０は、視野変更を含めて高温物体検知位置の近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と監視衛星ＩＤ、及び当該監視ＩＤに飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する。

図１６は、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す。図１６を参照する。監視システム３１０における、複数の監視装置を具備する監視衛星１００は、有意な高温対象を検出した場合に、通信システム３２０を経由して防衛情報統合センター３５０に、検知した時刻情報と、監視衛星ＩＤと、監視装置ＩＤと、監視データを、飛翔体情報として伝送する。防衛情報統合センター３５０の具備する飛翔経路予測装置４９０が、飛翔体情報における検知時刻における当該ＩＤの監視衛星の位置情報と、進行方向と、当該ＩＤの監視装置の視線方向を導出し、監視データから高温対象輝度を抽出して高温物体を指向する視線ベクトルを導出する。

図１７は、飛翔経路予測装置４９０の処理を示す。図１７を参照する。防衛情報統合センター３５０の具備する飛翔経路予測装置４９０は、複数の監視衛星１００の飛翔体情報から導出した高温物体の視線ベクトルを地球固定座標系において時系列順に並べ、空間三角測量の原理により飛翔体の時間推移毎の位置座標を予測する。

なお、複数の飛翔体が短時間のインターバルで発射された場合に、複数の監視衛星から取得した飛翔体情報を統合して飛翔経路予測装置で経路予測した飛翔体が複数の異なる飛翔体であることを判定する構成でもよい。

監視システム３１０の複数の監視衛星１００は、平均軌道高度が等しい赤道上空軌道を飛翔する６機以上の赤道上空の監視衛星群で構成する赤道上空衛星システムを採用してもよい。赤道上空の監視衛星群は、同一軌道面の前方と後方を飛翔する監視衛星と通信クロスリンクを形成する。そして、少なくとも１機以上の赤道上空の監視衛星は、対処システム３３０または防衛情報統合センター３５０との通信クロスリンクを形成し、通信システム３２０の通信衛星２００を介在せずに、対処システム３３０または防衛情報統合センター３５０へ飛翔体情報を伝送する。

監視システム３１０の複数の監視衛星１００は、同一軌道面で平均軌道高度が等しい極軌道を飛翔する６機以上の極軌道の監視衛星群で構成する極軌道衛星システムを採用してもよい。極軌道の監視衛星群は、前方と後方を飛翔する極軌道の監視衛星と通信クロスリンクを形成する。そして、少なくとも１機以上の極軌道衛星は、対処システム３３０または防衛情報統合センター３５０との通信クロスリンクを形成し、通信システム３２０の通信衛星２００を介在せずに、対処システム３３０または防衛情報統合センター３５０へ飛翔体情報を伝送する。

また監視システム３１０の監視衛星１００は、通信システム３２０の通信衛星２００の飛翔する軌道面で、通信衛星２００と通信衛星２００との間を飛翔し、前後の通信衛星２００と通信クロスリンクを形成し、飛翔体情報を、通信システム３２０を経由して対処システム３３０または防衛情報統合センター３５０に伝送する構成でもよい。

＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
実施の形態１の飛翔体対処システム１０００によれば、監視システム３１０、通信システム３２０及び防衛情報統合センター３５０の連携によって、対処システム３３０に飛翔体情報を準リアルタイムで伝送することができる。また実施の形態１の飛翔体対処システム１０００によれば、防衛情報統合センター３５０は通信ルート探索装置４７０、飛翔経路予測装置４９０及び対処アセット選択装置３３３を備えているので、飛翔体に迅速かつ精度よく対処可能となる。

１００監視衛星、２００通信衛星、３１０監視システム、３２０通信システム、３３０対処システム、３３２対処アセット、３３３対処アセット選択装置、３５０防衛情報統合センター、４７０通信ルート探索装置、４９０飛翔経路予測装置、５１０地球、５２０飛翔体、６００衛星コンステレーション形成システム、６１０
衛星コンステレーション、６２０衛星、６２１衛星制御装置、６２２通信装置、６２３推進装置、６２４姿勢制御装置、６２５電源装置、６２６監視装置、７００地上設備、９１０プロセッサ、９１１衛星コンステレーション形成部、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、１０００飛翔体対処システム。

Claims

監視装置と通信装置を備える複数の監視衛星を備える監視システムと、
通信装置を備える複数の通信衛星を備える通信システムと、
陸上と、海上と、空中との少なくともいずれかに位置して、飛翔体に対処する対処アセットを備える対処システムと、
を備え、
前記監視システムは、
前記飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、前記通信システムを経由して前記対処システムに伝送する飛翔体対処システムであって、
前記飛翔体対処システムは、
衛星情報の通信ルート探索装置と、飛翔体の飛翔経路を予測する飛翔経路予測装置と、対処アセット選択装置とを備える防衛情報統合センターを有し、
前記通信ルート探索装置は、
通信開始時刻と位置座標、及び前記飛翔体情報を伝送する伝送先の相手の位置座標を入力条件として、
前記飛翔体情報を伝送する通信衛星ＩＤ及び監視衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、前記最適ルートをなす前記通信衛星ＩＤ及び前記監視衛星ＩＤからなる一連の衛星ＩＤと、前記一連の衛星ＩＤのうちの前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星が前記一連の衛星ＩＤにおける次の前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星に前記飛翔体情報を伝送する予報時刻とを列挙したリストと、
前記通信衛星ＩＤを持つ通信衛星群に通信指令を与えるコマンドと、
を生成物とし、
最短時間で前記飛翔体情報を伝送する前記最適ルートを探索し、
前記防衛情報統合センターは、
前記監視システムの有する監視衛星群と、前記通信システムの有する通信衛星群と、前記対処アセットに、指令コマンドを送信する飛翔体対処システム。
前記複数の監視衛星のうち１以上の監視衛星は、
赤外線監視装置を備え、
前記赤外線監視装置を備える監視衛星は、
前記赤外線監視装置に、前記飛翔体の発射時プルームと、温度上昇して飛翔する前記飛翔体とを高温対象として検知させるとともに、前記赤外線監視装置が前記高温対象を検知した検知時刻と、前記赤外線監視装置を備える前記監視衛星の位置を示す位置情報と前記飛翔体の位置を示す位置情報との少なくともいずれかの位置情報とを含む情報を、前記飛翔体情報として送信する請求項１に記載の飛翔体対処システム。
前記通信システムの備える通信衛星同士は、
前記通信装置でクロスリンクして通信網を形成し、
前記防衛情報統合センターは、
情報を伝送する最短ルートの通信経路を、前記通信ルート探索装置を用いて探索し、探索された前記通信経路となる前記通信衛星に情報伝送指令を送信する、請求項１または請求項２に記載の飛翔体対処システム。
前記防衛情報統合センターは、
前記監視システムの有する監視衛星Ａが前記飛翔体の発射探知をした後に、
前記対処システムに対して、前記飛翔体の発射が探知された発射探知時刻と、
前記飛翔体と前記監視衛星Ａとの少なくともいずれかの位置を示す位置座標と
を含む情報を、前記飛翔体情報として伝送する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の飛翔体対処システム。
前記防衛情報統合センターは、
前記通信ルート探索装置により、監視衛星Ａが前記飛翔体情報を発した位置座標から前記対処システムの位置座標までの前記通信衛星群の形成する通信網の最短ルートの探索を実施して、前記最短ルートの通信経路にある前記通信衛星群に情報伝送指令を送信するとともに、前記対処システムに対して、前記飛翔体の発射探知時刻と、前記監視衛星Ａの位置を示す位置情報と前記飛翔体の発射地点位置を示す位置情報との少なくともいずれかの位置情報とを含む情報を、前記飛翔体情報として伝送する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の飛翔体対処システム。
前記防衛情報統合センターは、
飛翔体発射後に監視衛星Ａの周辺を飛翔する前記監視衛星群に対して、前記通信システムを経由して防衛センター側飛翔体情報を送信し、
前記防衛情報統合センターは、
前記通信ルート探索装置により、監視衛星Ｂの位置情報の示す位置から、前記対処システムの位置までの前記通信衛星群による通信網の最短ルートの探索を実施して、前記最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信し、
前記対処システムに対して、
高温対象の検知時刻と、
前記検知時刻における前記監視衛星Ｂの位置を示す位置座標と、
前記監視衛星Ｂの検知に基づく輝度情報とを、
前記飛翔体情報として伝送する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の飛翔体対処システム。
前記防衛情報統合センターは、
前記監視衛星Ｂの近傍を飛翔する監視衛星群に対して、前記通信システムを経由して前記防衛センター側飛翔体情報を送信し、
前記防衛情報統合センターは、
監視衛星Ｃが高温対象を検知した場合に、前記通信ルート探索装置により、前記監視衛星Ｃの位置座標から対処システムの位置座標までの通信網の最短ルートの探索を実施して、前記最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信し、
前記対処システムに対して、
前記監視衛星Ｃによる前記高温対象の検知時刻と、
前記検知時刻における前記監視衛星Ｃの位置を示す位置座標と、
前記監視衛星Ｃの検知に基づく輝度情報とを、
前記飛翔体情報として伝送する請求項６に記載の飛翔体対処システム。
前記防衛情報統合センターは、
監視衛星Ｎの近傍を飛翔する監視衛星群に対して、前記通信システムの前記通信衛星を経由して、前記防衛センター側飛翔体情報を送信し、
前記防衛情報統合センターは、
監視衛星Ｎ＋１が高温対象を検知した場合に、前記通信ルート探索装置により、監視衛星Ｎ＋１の位置座標から前記対処システムの位置座標までの通信網の最短ルートの探索を実施して、前記最短ルートの通信経路にある通信衛星群に情報伝送指令を送信し、
前記対処システムに対して、
前記監視衛星Ｎ＋１による前記高温対象の検知時刻と、
前記検知時刻における前記監視衛星Ｎ＋１の位置を示す位置座標と、
前記監視衛星Ｎ＋１の検知に基づく輝度情報とを、
前記飛翔体情報として伝送する請求項７に記載の飛翔体対処システム。
前記飛翔経路予測装置は、
前記監視システムから受信する前記飛翔体情報の時系列位置情報の推移に基づき、将来の時刻と位置情報とを含む飛翔経路予測情報を生成する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の飛翔体対処システム。
前記対処アセット選択装置は、
前記飛翔経路予測装置の生成した前記飛翔経路予測情報に基づき、飛翔体に対処するべき対処アセットを選択して、選択した前記対処アセットに、対処行動を指令する指令信号を送信する請求項９に記載の飛翔体対処システム。
前記飛翔経路予測装置は、
前記飛翔体情報の時系列位置情報の推移に基づき、将来の時刻と位置情報とを含む飛翔経路予測情報を生成するとともに、前記監視衛星Ａが発射探知情報を送信した後に、前記監視衛星Ｂと、前記監視衛星Ｃと、前記監視衛星Ｎと、前記監視衛星Ｎ＋１とのいずれかの監視衛星が前記高温対象を検知した場合に、前記高温対象を検知した前記監視衛星の位置座標により、飛翔体の移動方向を予測して、飛翔経路予測情報を生成する請求項８に記載の飛翔体対処システム。
前記対処システムは、
複数の対処アセットを備えており、
前記複数の対処アセットのそれぞれは、
位置座標が異なり、
前記対処アセット選択装置は、
前記複数の対処アセットの中から、前記飛翔経路予測装置の生成した前記飛翔経路予測情報の近傍に位置する対処アセットを選択し、
前記防衛情報統合センターは、
選択された前記対処アセットに、防衛センター側飛翔体情報と対処行動指令とを伝送する請求項１０に記載の飛翔体対処システム。
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の飛翔体対処システムの備える防衛情報統合センター。
請求項１に記載の飛翔体対処システムの備える通信ルート探索装置であって、
通信衛星飛翔位置の計画軌道に対する実軌道の予測誤差、
特定位置座標を通過する予測時刻誤差、
情報伝送に起因する遅延、
予測誤差及び遅延時間に伴う衛星移動距離、
衛星移動に伴う近傍通過衛星の相対位置変化
をルート探索の解析対象に含めて、最短時間で前記飛翔体情報を伝送する最適ルートを探索する通信ルート探索装置。
請求項６に記載の飛翔体対処システムの備える通信ルート探索装置であって、
監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、飛翔体発射を探知した位置座標、及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件として、
前記飛翔体情報を伝送する通信衛星ＩＤ及び監視衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、前記最適ルートをなす前記通信衛星ＩＤ及び前記監視衛星ＩＤからなる一連の衛星ＩＤと、前記一連の衛星ＩＤのうちの前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星が前記一連の衛星ＩＤにおける次の前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星に前記飛翔体情報を伝送する予報時刻とを列挙したリストと、
前記通信衛星ＩＤを持つ通信衛星群に通信指令を与えるコマンドと、
を生成物とするとともに、
視野変更を含めて飛翔体発射地点近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と前記監視衛星ＩＤ、及び前記監視衛星ＩＤに前記飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する通信ルート探索装置。
請求項７または請求項８に記載の飛翔体対処システムの備える通信ルート探索装置であって、
監視衛星の発射探知信号を通信開始指令として、
前記発射探知信号を発した監視衛星の位置座標、飛翔体発射を探知した位置座標、監視衛星の視野変更範囲、及び過去に前記飛翔体情報を伝送した近傍通過監視衛星の中で、高温検知信号を発した監視衛星の位置座標、高温物体を検知した位置座標、及び監視衛星の視野変更範囲を入力条件として、
前記飛翔体情報を伝送する通信衛星ＩＤ及び監視衛星ＩＤを数珠繋ぎにした最適ルートを探索し、前記最適ルートをなす前記通信衛星ＩＤ及び前記監視衛星ＩＤからなる一連の衛星ＩＤと、前記一連の衛星ＩＤのうちの前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星が前記一連の衛星ＩＤにおける次の前記衛星ＩＤを持つ前記通信衛星と前記監視衛星とのいずれかの衛星に前記飛翔体情報を伝送する予報時刻とを列挙したリストと、
前記通信衛星ＩＤを持つ通信衛星群に通信指令を与えるコマンドと、
を生成物とするとともに、
視野変更を含めて高温物体検知位置の近傍を監視可能な近傍通過監視衛星ＩＤを探索して、飛翔体情報伝送時刻と前記監視衛星ＩＤ、及び前記監視衛星ＩＤに前記飛翔体情報を伝送するまでの最適ルート探索を実施する通信ルート探索装置。
複数の監視装置を具備する監視衛星が有意な高温対象を検出した場合に、
前記通信システムを経由して前記防衛情報統合センターに検知した時刻情報と監視衛星ＩＤと監視装置ＩＤと監視データを前記飛翔体情報として伝送し、
前記防衛情報統合センターの具備する前記飛翔経路予測装置が、
前記飛翔体情報における検知時刻における前記監視衛星ＩＤを持つ監視衛星の位置情報と、進行方向と、前記監視装置ＩＤを持つ監視装置の視線方向を導出し、
前記監視データから高温対象輝度を抽出して高温物体を指向する視線ベクトルを導出する請求項１に記載の飛翔体対処システム。
前記飛翔経路予測装置が、
複数の監視衛星の前記飛翔体情報から導出した高温物体の視線ベクトルを地球固定座標系において時系列順に並べ、空間三角測量の原理により飛翔体の時間推移毎の位置座標を予測する請求項１７に記載の飛翔体対処システム。
前記監視システムは、
平均軌道高度が等しい赤道上空軌道を飛翔する６機以上の赤道上空の監視衛星群を有し、前記赤道上空の監視衛星群は、
同一軌道面の前方と後方を飛翔する監視衛星と通信クロスリンクを形成し、
少なくとも１機以上の赤道上空の監視衛星は、
前記対処システムまたは前記防衛情報統合センターとの通信クロスリンクを形成し、前記通信システムを介在せずに、前記対処システムまたは前記防衛情報統合センターへ前記飛翔体情報を伝送する、請求項１に記載の飛翔体対処システム。
前記監視システムは、
同一軌道面で平均軌道高度が等しい極軌道を飛翔する６機以上の極軌道の監視衛星群を有し、
前記極軌道の監視衛星群は、
前方と後方を飛翔する極軌道の監視衛星と通信クロスリンクを形成し、
少なくとも１機以上の極軌道衛星は、
前記対処システムまたは前記防衛情報統合センターとの通信クロスリンクを形成し、前記通信システムを介在せずに、前記対処システムまたは前記防衛情報統合センターへ前記飛翔体情報を伝送する、請求項１に記載の飛翔体対処システム。
前記監視システムの前記監視衛星は、
前記通信システムの通信衛星の飛翔する軌道面で、通信衛星と通信衛星との間を飛翔し、前後の通信衛星と通信クロスリンクを形成し、前記飛翔体情報を、通信システムを経由して前記対処システムまたは前記防衛情報統合センターに伝送する請求項１に記載の飛翔体対処システム。
監視装置と通信装置を備える複数の監視衛星を備える監視システムと、
通信装置を備える複数の通信衛星を備える通信システムと、
陸上と、海上と、空中との少なくともいずれかに位置して、飛翔体に対処する対処アセットを備える対処システムと、
を備え、
前記監視システムは、
前記飛翔体を監視して生成した飛翔体情報を、前記通信システムを経由して前記対処システムに伝送する飛翔体対処システムであって、
前記飛翔体対処システムは、
衛星情報の通信ルート探索装置と、飛翔体の飛翔経路を予測する飛翔経路予測装置と、対処アセット選択装置とを備える防衛情報統合センターを有し、
前記防衛情報統合センターは、
前記監視システムの有する監視衛星群と、前記通信システムの有する通信衛星群と、前記対処アセットに、指令コマンドを送信し、
前記監視システムの前記監視衛星は、
前記通信システムの通信衛星の飛翔する軌道面で、通信衛星と通信衛星との間を飛翔し、前後の通信衛星と通信クロスリンクを形成し、前記飛翔体情報を、通信システムを経由して対処システムまたは防衛情報統合センターに伝送する飛翔体対処システム。