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 - Google Patents
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Description
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。
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。
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(Line Of Sight)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。
Circuitの略称である。FPGAは、Field Programmable Gate Arrayの略称である。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
(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。
(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。
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。
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 (22)
- 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。
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