JPH04292300A - Space-suspended matter detection and comminuting method - Google Patents

Space-suspended matter detection and comminuting method

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JPH04292300A
JPH04292300A JP5672791A JP5672791A JPH04292300A JP H04292300 A JPH04292300 A JP H04292300A JP 5672791 A JP5672791 A JP 5672791A JP 5672791 A JP5672791 A JP 5672791A JP H04292300 A JPH04292300 A JP H04292300A
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JP
Japan
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satellite
command
debris
space
data
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Application number
JP5672791A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuko Hirashima
平嶋 郁子
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a newly invented detecting method of a fragment and its comminuting method in response to such controversial points that these fragments suspending in space are rapidly increased along with space development, leading to their collisions with a rocket and a spacecraft. CONSTITUTION:It is composed of a space satellite 2 launched up to an orbit in the neighborhood where a lot of fragments 1 exist, a transmitting station 3 transmitting a searching radio wave 5 for fragments, a command 7 comprising also range information and a control station 4 transmitting and receiving telemetry, and this space satellite is provided with a circuit, finding range difference data from a phase difference between a command an a scattered wave, a control system, solving an equation of solid ellipse, calculating fragment position data and controlling navigation guidance and attitude so as to come close to the fragments, an image processor obtaining image data of the fragment and a laser unit for comminuting the fragment.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】この発明は宇宙空間に浮遊する破
片(Debris)を検出および粉砕する方法に関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to a method for detecting and crushing debris floating in outer space.

【0002】0002

【従来の技術】宇宙空間に浮遊する破片(Debris
)(以下破片と称す。)を検出するには従来からレーダ
が用いられた。破片には人工衛星に見られるようなトラ
ンスポンダを搭載している訳ではないので、一次レーダ
を使用しなければならない。図7は一次レーダの構成を
示したものであり、図において62はレーダ、63は送
信波、64は反射波、1は破片である。
[Prior Art] Debris floating in outer space
) (hereinafter referred to as debris), radar has traditionally been used to detect them. The debris does not carry transponders like those found in satellites, so primary radar must be used. FIG. 7 shows the configuration of the primary radar. In the figure, 62 is the radar, 63 is a transmitted wave, 64 is a reflected wave, and 1 is a fragment.

【0003】レーダ62は目標である破片に対し利得の
高いアンテナでビームを絞った電波63を照射する。こ
の電波は破片の有効断面積(Cross  Secti
on)に比例した反射波(Echo)を生じ、この散乱
波を再びレーダ62で受信する。このようなレーダの送
受信は地上設備において行なわれるため、破片の映像取
得および破片の粉砕までは行なわれていない。
[0003] The radar 62 uses a high-gain antenna to irradiate a beam of radio waves 63 onto a target fragment. This radio wave is transmitted by the effective cross-sectional area of the debris.
on), and this scattered wave is received by the radar 62 again. Since such radar transmission and reception is performed at ground facilities, image acquisition of debris and fragmentation are not performed.

【0004】0004

【数1】[Math 1]

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一次レーダの特性は上
記”数1”が適用される。この応用例では破片の存在領
域が高度200km付近より高高度の所に存在するので
、レーダの受信電力はRの4乗に比例して減衰し、微弱
なものになる。これに対しては送信電力を増強すること
とアンテナの利得を大きくすることが必要になるが、そ
れを実現するためハードウエアを大型にするので各種の
問題点が発生する。例えば送信電力の増大は送信装置の
大型化を招くが、なかでもパルスを繰り返し送信する方
法は、破片がほとんど200km付近より上の高度を軌
道運動しているので地上から200kmの間に電波のビ
ームが無効に拡がっていくため、電力を有効に使ってい
ない。また200km以上離れた破片をレーダにより検
出するだけで破片の実像についてはわからず、破片の粉
砕も行なわれていない。
[Problem to be Solved by the Invention] The above "Equation 1" is applied to the characteristics of the primary radar. In this application example, since the debris exists at a higher altitude than around 200 km, the received power of the radar is attenuated in proportion to the fourth power of R and becomes weak. To solve this problem, it is necessary to increase the transmission power and the antenna gain, but this requires increasing the size of the hardware, which causes various problems. For example, an increase in transmission power leads to an increase in the size of the transmitter, but in particular, the method of repeatedly transmitting pulses is a method that transmits radio waves within 200 km from the ground because most of the debris is orbiting at an altitude above 200 km. The power is not being used effectively because the power is being expanded ineffectively. In addition, fragments that are more than 200 km away are only detected by radar, but the actual image of the fragments is not known, and the fragments have not been crushed.

【0006】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、宇宙空間に浮遊する破片の位置を
容易に検出し、また破片の実像を検出することで破片の
必要性、粉砕による危険性を判断した上で破片を粉砕す
る方法を提供するものである。
[0006] The present invention has been made to solve this problem, and by easily detecting the position of debris floating in space and detecting the real image of the debris, the need for debris and pulverization can be reduced. This provides a method for crushing fragments after determining the danger.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる宇宙浮
遊物検出方法は、軌道高度200km〜250kmの高
度に人工衛星を投入し、これに受信装置あるいは送信装
置を備え、地上に送信装置及び管制装置を備え、両者を
組合せて一組の送受信システムを構成し、送受が分離さ
れているので捜索電波に連続波を容易に使うことができ
るようにしたものである。また、ほぼ同高度に人工衛星
を介在させているため、この人工衛星に航法誘導機能と
画像処理機能およびレーダ粉砕装置を持たせることによ
り、破片に接近し、破片の画像を取得し、粉砕の必要性
と危険性を判断した上で破片を粉砕することができるよ
うにしたものである。
[Means for Solving the Problems] A space floating object detection method according to the present invention involves launching an artificial satellite into an orbit at an altitude of 200 km to 250 km, equipping it with a receiving device or a transmitting device, and installing a transmitting device and a control device on the ground. The two devices are combined to form a set of transmitting and receiving systems, and since the transmitting and receiving functions are separated, continuous waves can be easily used for search radio waves. In addition, since an artificial satellite is placed at approximately the same altitude, this artificial satellite is equipped with a navigation guidance function, an image processing function, and a radar crushing device to approach the debris, obtain images of the debris, and crush the debris. This allows fragments to be crushed after determining necessity and risk.

【0008】[0008]

【作用】この発明において捜索電波は一方向のみの電波
伝ぱんにより検出が行なわれるので、”数1”のRを等
価的に縮めることができ、かつ送受が分離されているの
で、連続波を捜索に使用することができる。また検出し
た破片の位置データと人工衛星の位置および姿勢データ
をもとに人工衛星の航法誘導を行ない、ある程度の距離
まで接近した後は人工衛星に搭載したレーダ送受信器を
用いて破片との相対位置データ検出しながら接近し、至
近距離から人工衛星のカメラにより破片の画像を撮影す
ることで破片の実像を検出するものである。また人工衛
星において取得した画像データはテレメトリにより地上
へ送信され、地上において破片の粉砕の必要性、危険性
を判断した上で地上からのコマンドにより人工衛星のレ
ーザ照射による破片の粉砕が可能となる。
[Operation] In this invention, search radio waves are detected by radio wave propagation in only one direction, so R in "Equation 1" can be equivalently reduced, and since transmission and reception are separated, continuous waves can be detected. It can be used for searching. In addition, the satellite is guided by navigation based on the detected debris's position data and the satellite's position and attitude data, and once it has approached a certain distance, a radar transceiver mounted on the satellite is used to locate the satellite relative to the debris. The system detects the actual image of the debris by approaching it while detecting positional data and taking images of the debris from close range using the satellite's camera. In addition, the image data acquired by the satellite is transmitted to the ground via telemetry, and after determining the necessity and risk of crushing the debris on the ground, it is possible to crush the debris using the satellite's laser irradiation based on a command from the ground. .

【0009】[0009]

【実施例】実施例1.この発明の基本構成を図1に示す
。図中1は破片、2は人工衛星、3は送信設備、4は管
制局、5は送信設備4から送信する破片1の捜索電波、
6は破片1で散乱した後の散乱波、7は管制局から人工
衛星へのコマンド、8は人工衛星から管制局へのテレメ
トリ、9はレーザ光線である。
[Example] Example 1. The basic configuration of this invention is shown in FIG. In the figure, 1 is a fragment, 2 is an artificial satellite, 3 is a transmission facility, 4 is a control station, 5 is a search radio wave for the debris 1 transmitted from the transmission facility 4,
6 is a scattered wave after being scattered by the debris 1; 7 is a command from the control station to the satellite; 8 is telemetry from the satellite to the control station; 9 is a laser beam.

【0010】人工衛星2は破片1の観測に適した軌道に
投入する。送信設備3より破片1の捜索電波5を送信す
る。捜索電波5が破片1に照射されると、破片の有効断
面積に応じた散乱をおこし、この散乱波6は人工衛星2
により受信される。散乱波6が人工衛星2により受信さ
れた時の検索電波送信方位角(アジマス角)及び仰角(
エレベーション角)は高精度で設定できるものとする。 送信設備3より捜索電波5を送信すると同時に管制局4
より人工衛星2へ測距情報を含むコマンド7を送信する
人工衛星2より受信した散乱波6の測距情報と受信した
コマンド7の測距情報より距離(位相差)を検出するこ
とができる。人工衛星2軌道は管制局4により正確に決
定できているので、時刻が判明すれば破片の位置は高精
度で求めることができる。また検出した破片の位置デー
タをもとに人工衛星を航行誘導し、破片に接近させ、人
工衛星に搭載している光学センサにより破片の画像デー
タを取得し、この画像データをテレメトリ8として官制
局4へ送信する。官制局4において画像データをもとに
破片1の粉砕の必要性、危険性を判断し、粉砕する場合
には粉砕実行コマンドをコマンド7に含め送信する。人
工衛星2は粉砕実行コマンドを受信すると、破片にレー
ザの照準を合わせレーザ光9を照射し破片を粉砕する。
The artificial satellite 2 is placed into an orbit suitable for observing the debris 1. A search radio wave 5 for the debris 1 is transmitted from the transmission equipment 3. When the search radio wave 5 is irradiated to the debris 1, scattering occurs according to the effective cross-sectional area of the debris, and this scattered wave 6 is transmitted to the artificial satellite 2.
received by. The search radio wave transmission azimuth angle (azimuth angle) and elevation angle (
(elevation angle) can be set with high precision. The control station 4 transmits the search radio wave 5 from the transmission equipment 3 at the same time.
The distance (phase difference) can be detected from the distance measurement information of the scattered wave 6 received from the artificial satellite 2 which transmits the command 7 including distance measurement information to the artificial satellite 2 and the distance measurement information of the received command 7. Since the orbit of the artificial satellite 2 has been accurately determined by the control station 4, once the time is known, the position of the debris can be determined with high precision. In addition, based on the position data of the detected debris, the satellite is navigated and brought close to the debris, and the optical sensor installed on the satellite acquires image data of the debris, and this image data is sent to the government as Telemetry 8 Send to 4. The government control station 4 determines the necessity and danger of crushing the fragment 1 based on the image data, and when crushing the fragment 1, sends a crushing execution command included in the command 7. When the artificial satellite 2 receives the crushing execution command, it aims the laser at the debris and irradiates the laser beam 9 to crush the debris.

【0011】コマンドの測距情報には疑似ランダム雑音
符号(Psuedo Random Noise 符号
、略称PN符号)を用い、捜索電波にも同様に疑似ラン
ダム雑音符号に変調された連続波を使用する。人工衛星
2が受信するコマンド10のPN符号と散乱波11のP
N符号の関係を図2に示す。10はコマンド、11は散
乱波の測距情報となるPN符号、12及び13はPN符
号の1ブロックを示す。14はコマンドと散乱波の間の
伝播遅延時間である。
[0011] A pseudo random noise code (PN code) is used for the ranging information of the command, and a continuous wave modulated to the pseudo random noise code is similarly used for the search radio wave. PN code of command 10 and P of scattered wave 11 received by satellite 2
The relationship between N codes is shown in FIG. 10 is a command, 11 is a PN code serving as distance measurement information of scattered waves, and 12 and 13 are one block of the PN code. 14 is the propagation delay time between the command and the scattered wave.

【0012】12、13のPN符号のブロックはi、j
、kのような疑似ランダム符号になっており、実際は図
中に示す0と1の一連の組み合わせより成立つ。0と1
の長さは、PN符号の種類を選択することによって決ま
る値であり、i、j、k・・・、aのどの文字長も同一
で、一つのブロックはこの文字を連続させ構成されてい
る。人工衛星2はこのPN符号の相関器を備えており、
コマンドのPN符号10と散乱波のPN符号11の位相
を読み取ることができる。この2つの位相差を比較すれ
ば、コマンド10と散乱波11の時間遅れ14を検出す
ることができる。
The blocks of PN codes 12 and 13 are i, j
, k, and is actually made up of a series of combinations of 0 and 1 shown in the figure. 0 and 1
The length of is a value determined by selecting the type of PN code, and the character lengths of i, j, k..., a are the same, and one block is made up of consecutive characters. . Satellite 2 is equipped with a correlator for this PN code,
The phases of the command PN code 10 and the scattered wave PN code 11 can be read. By comparing these two phase differences, the time delay 14 between the command 10 and the scattered wave 11 can be detected.

【0013】人工衛星2と送信設備3の位置が判明して
いて、二つの符号間の時間遅れが判明しているので、図
3にこの関係を簡単な幾何モデルで表現する。図中15
はx軸、16はy軸、17、18は楕円の焦点、19は
楕円、20は楕円上の点と二つの焦点を結ぶ線分、21
は楕円上の一点、22はA点から見た破片1の方向、2
3は破片1の位置である。
Since the positions of the artificial satellite 2 and the transmitting equipment 3 are known, and the time delay between the two codes is known, this relationship is expressed by a simple geometric model in FIG. 15 in the diagram
is the x-axis, 16 is the y-axis, 17 and 18 are the foci of the ellipse, 19 is the ellipse, 20 is the line segment connecting the points on the ellipse and the two foci, 21
is a point on the ellipse, 22 is the direction of fragment 1 as seen from point A, 2
3 is the position of fragment 1.

【0014】人工衛星2の位置をB点18とし、送信設
備3の位置をA点17とすると、両者を貫く線分として
x軸15が定義できる。AB間の距離は軌道決定から判
明している。送信設備3、破片1と人工衛星2の経路の
距離は、AB間の距離に相当する時間と捜索電波5を経
て散乱波6が人工衛星2に到達する時間との差である距
離差遅延時間14に相当する距離と、AB間の距離の和
より求めることができる。この二つの距離より次の構図
が作成できる。即ち、人工衛星2と送信設備3の距離離
れた点A17と点B18を焦点とし、楕円上の一点P´
21が距離差遅延時間14に相当する距離とAB間の距
離の和になるような楕円19を描くことができる。2次
元で考えれば、破片1はこの楕円上に存在することにな
る。実際には3次元であるから破片1は、楕円19をx
軸回りに回転した時できる回転楕円体の表面上に存在す
ることがわかる。一方A点17は送信設備3を想定し、
送信設備3から破片1への捜索電波5の照射設定方位角
と仰角の二つの角度情報を得ている。したがってA点1
7より照射方向22に直線を描き、前に述べた回転楕円
体との交点P23を求めれば、このP点23が破片1の
位置となる。
If the position of the artificial satellite 2 is a point B 18 and the position of the transmitting equipment 3 is a point A 17, an x-axis 15 can be defined as a line segment passing through both. The distance between AB is known from orbit determination. The distance between the transmission equipment 3, the debris 1, and the artificial satellite 2 is determined by the distance difference delay time, which is the difference between the time corresponding to the distance between A and B and the time for the scattered wave 6 to reach the artificial satellite 2 via the search radio wave 5. It can be determined from the sum of the distance corresponding to 14 and the distance between AB. The following composition can be created from these two distances. That is, points A17 and B18, which are distant from each other between the artificial satellite 2 and the transmission equipment 3, are the focal point, and one point P' on the ellipse is set as the focal point.
An ellipse 19 can be drawn such that 21 is the sum of the distance corresponding to the distance difference delay time 14 and the distance between AB. If we think about it in two dimensions, the fragment 1 will exist on this ellipse. Since it is actually three-dimensional, the fragment 1 has an ellipse 19 x
It can be seen that it exists on the surface of a spheroid formed when it rotates around its axis. On the other hand, point A 17 assumes transmission equipment 3,
Two angle information, the azimuth angle and the elevation angle, are obtained from the transmission equipment 3 to set the irradiation angle of the search radio wave 5 to the debris 1. Therefore, point A 1
If a straight line is drawn in the irradiation direction 22 from 7 and an intersection point P23 with the spheroid mentioned above is found, this point P23 will be the position of the fragment 1.

【0015】図4に人工衛星2における距離差を検出す
る回路構成を示す。24は散乱波6の受信用アンテナ、
25はコマンド7の受信用アンテナ、26、27は受信
機、30、31は局部PN符号発生器、28、29は比
較回路、32、33は積分器及び符号追尾回路、34は
符号差の検出回路である。
FIG. 4 shows a circuit configuration for detecting distance differences in the artificial satellite 2. 24 is an antenna for receiving scattered waves 6;
25 is a reception antenna for command 7, 26 and 27 are receivers, 30 and 31 are local PN code generators, 28 and 29 are comparison circuits, 32 and 33 are integrators and code tracking circuits, and 34 is code difference detection. It is a circuit.

【0016】アンテナ24は散乱波6を受信し、受信機
26において受信した搬送波よりビデオ出力を得る。こ
の出力は送信設備3と管制局4が持っているのと同じP
N符号より構成される局部PN符号発生器30の出力と
比較され、相関の強さが比較回路28で検出され、符号
のアクイジションの設定及び符号の追尾が積分器及び符
号追尾回路32によって行なわれる。同様にアンテナ2
5はコマンド7を受信し、受信機27、比較回路29、
積分器及び符号追尾回路33、局部PN符号発生器31
により、前述の散乱と同様の処理を行なう。両方の符号
について、アクイジションを達成した後の局部PN符号
発生器30、31は受信符号と常に同一の位相を示すの
で、そのPN符号を符号差検出回路34に入力すること
により、コマンド7と散乱波6の間の位相差、即ち距離
差を検出することができる。
Antenna 24 receives scattered waves 6 and a receiver 26 obtains a video output from the received carrier wave. This output is the same P that the transmitting equipment 3 and the control station 4 have.
It is compared with the output of a local PN code generator 30 composed of N codes, the strength of the correlation is detected by a comparison circuit 28, and code acquisition setting and code tracking are performed by an integrator and code tracking circuit 32. . Similarly antenna 2
5 receives the command 7, and includes a receiver 27, a comparison circuit 29,
Integrator and code tracking circuit 33, local PN code generator 31
This performs the same processing as the scattering described above. For both codes, the local PN code generators 30 and 31 after acquisition always show the same phase as the received code, so by inputting the PN code to the code difference detection circuit 34, the command 7 and the scattered The phase difference between the waves 6, ie the distance difference, can be detected.

【0017】図5は破片1の位置検出アルゴリズムをま
とめたものである。35は検出時刻、36は散乱波コマ
ンドの距離差データ、37は管制局の位置データ、38
は送信設備の位置データ、39はGPSRにより得られ
た人工衛星の位置データ、40は捜索電波の照射方位角
および仰角データ、41は官制局と人工衛星の距離を送
信設備から人工衛星の距離に補正する補正データ、42
は送信設備と人工衛星の距離データ、43は補正データ
41により補正された後の距離差データ、44は立体楕
円方程式、45は破片の位置データである。
FIG. 5 summarizes the algorithm for detecting the position of the fragment 1. 35 is the detection time, 36 is the distance difference data of the scattered wave command, 37 is the position data of the control station, 38
is the position data of the transmitting equipment, 39 is the position data of the artificial satellite obtained by GPSR, 40 is the azimuth angle and elevation angle data of the search radio wave, and 41 is the distance between the government station and the artificial satellite, which is the distance from the transmitting equipment to the artificial satellite. Correction data to be corrected, 42
43 is distance difference data corrected by the correction data 41, 44 is a three-dimensional ellipse equation, and 45 is debris position data.

【0018】45の破片位置を検出するためには、42
の送信設備から人工衛星への距離データと、43の送信
設備から人工衛星までの距離と送信設備から破片を経由
した人工衛星までの距離との距離差データと、40の送
信設備における捜索電波の照射方向が必要である。これ
ら三つのデータが演算で使用される時は、検出指定時刻
35が指定値として決められ、特定な時刻におけるデー
タによる演算が行なわれる。人工衛星2の位置はGPS
Rにより得られた人工衛星の位置データ39と検出時刻
35により求められる。このデータと管制局4の位置デ
ータ37と送信設備3の位置データ38から、管制局4
と人工衛星2の距離を送信設備3から人工衛星2の距離
に補正する補正データ41と、送信設備3から人工衛星
2への距離データ42が得られる。散乱波6とコマンド
7の距離差データ36は、41の補正データにより送信
設備3から人工衛星2までの距離と送信設備3から破片
を経由した人工衛星までの距離との距離差データ43に
補正される。送信設備3から人工衛星2への距離データ
42と補正後の距離差データ43により立体楕円の方程
式44が得られ、この立体楕円の方程式44と捜索電波
5の照射方位角及び仰角データ40により決まる直線と
の交点である破片の位置45を得ることができる。
In order to detect the position of 45 fragments, 42
Distance data from the 43 transmitting facilities to the satellite, distance difference data between the distance from the 43 transmitting facilities to the satellite and the distance from the transmitting facility to the satellite via the debris, and search radio wave data at the 40 transmitting facilities. The direction of irradiation is required. When these three data are used in a calculation, the designated detection time 35 is determined as the designated value, and the calculation is performed using data at a specific time. The position of satellite 2 is GPS
It is obtained from the position data 39 of the artificial satellite obtained by R and the detection time 35. From this data, the position data 37 of the control station 4, and the position data 38 of the transmitting equipment 3, the control station 4
Correction data 41 for correcting the distance of the artificial satellite 2 to the distance from the transmitting equipment 3 to the artificial satellite 2, and distance data 42 from the transmitting equipment 3 to the artificial satellite 2 are obtained. The distance difference data 36 between the scattered wave 6 and the command 7 is corrected to the distance difference data 43 between the distance from the transmitting equipment 3 to the artificial satellite 2 and the distance from the transmitting equipment 3 to the artificial satellite via the debris using the correction data 41. be done. A three-dimensional ellipse equation 44 is obtained from the distance data 42 from the transmitting equipment 3 to the artificial satellite 2 and the corrected distance difference data 43, and is determined by this three-dimensional ellipse equation 44 and the azimuth and elevation angle data 40 of irradiation of the search radio wave 5. The location 45 of the fragment, which is the point of intersection with the straight line, can be obtained.

【0019】図6は人工衛星、送信設備、官制局の送受
信システムにより破片の位置を検出した後、人工衛星の
自律的航法誘導機能により破片に接近し、破片の画像デ
ータを取得およびテレメトリ送信し、官制局より破片の
粉砕を実行するコマンドが送信された場合破片にレーザ
光線を照射するまでの処理の流れを示したものである。 図において46は追尾コマンド、47は軌道制御マヌー
バの時刻、制御方法、制御量を設定する搭載ソフトウエ
アの処理、48は人工衛星と破片の相対位置データ、4
9は軌道制御の実施、50は第一接近完了ステータス、
51は姿勢センサによる姿勢データ、52はレーダ座標
系における破片の相対姿勢データ、53はアクチュエー
タによる姿勢制御、54はレーダによる破片の検出およ
び破片への接近航法誘導、55は最終接近完了ステータ
ス、56は破片の画像処理、57は画像データのテレメ
トリ、58は破片の粉砕実行コマンド、59はレーザー
照準制御、60は照準一致、61はレーザー照射を示す
[0019] Figure 6 shows that after the position of the debris is detected by the satellite, the transmission equipment, and the transmission/reception system of the government agency, the autonomous navigation and guidance function of the satellite approaches the debris, acquires image data of the debris, and transmits telemetry. , which shows the flow of processing up to irradiating laser beams on the fragments when a command to crush the fragments is sent from the government bureau. In the figure, 46 is a tracking command, 47 is on-board software processing that sets the time, control method, and control amount of orbit control maneuver, 48 is relative position data of the satellite and debris, 4
9 is orbit control execution, 50 is first approach completion status,
51 is attitude data from an attitude sensor, 52 is relative attitude data of the debris in the radar coordinate system, 53 is attitude control by an actuator, 54 is detection of debris by radar and approach navigation guidance to the debris, 55 is final approach completion status, 56 57 indicates image processing of the fragments, 57 telemetry of image data, 58 a command to execute the pulverization of the fragments, 59 laser aiming control, 60 aiming coincidence, and 61 laser irradiation.

【0020】45の破片位置データを検出した後、官制
局より追尾コマンド45を送信すると人工衛星の搭載ソ
フトウエアにおいて、35の検出時刻、39の人工衛星
位置データ、45の破片の位置データにより相対位置デ
ータ48の計算と人工衛星が破片に接近するための軌道
制御マヌーバの時刻、方法、制御量の計算47を行なう
。47に従って軌道制御49が実施される。破片を人工
衛星に搭載したレーダが十分検出できる相対位置まで接
近すると、第一接近完了ステータス50がオンとなる。 第一接近完了ステータス50がオンになると、人工衛星
のレーダ座標系における破片の方向(相対姿勢)を算出
し、レーダの感度軸を破片に向けるよう姿勢制御53が
実施される。レーダが破片をとらえるとさらに画像を撮
るのに適した位置および姿勢まで航法制御と姿勢制御5
4が実施される。画像を撮るのに適した位置および姿勢
になると最終接近完了ステータス55がオンとなり、破
片の画像処理56が行なわれる。破片の画像データはテ
レメトリ57として官制局へ送信され、官制局において
破片の粉砕の必要性、危険性を画像データより判断する
。管制局より粉砕実行を指示するコマンド58が送信さ
れ、人工衛星が受信した場合、人工衛星の搭載ソフトウ
エアによりレーザ照準を破片に合わせる制御59が行な
われ、照準一致ステータス60がオンになった時レーザ
照射61が行なわれる。
After detecting the fragment position data of 45, when a tracking command 45 is sent from the government control station, the satellite's onboard software uses the detection time of 35, the satellite position data of 39, and the fragment position data of 45 to determine the relative position. Calculation of position data 48 and calculation 47 of the time, method, and control amount of orbit control maneuver for the artificial satellite to approach the debris are performed. Orbit control 49 is performed according to 47. When the debris approaches a relative position where the radar mounted on the satellite can sufficiently detect it, the first approach completion status 50 is turned on. When the first approach completion status 50 is turned on, attitude control 53 is performed to calculate the direction (relative attitude) of the debris in the radar coordinate system of the artificial satellite and direct the sensitivity axis of the radar toward the debris. Once the radar detects the debris, navigation control and attitude control are carried out to the appropriate position and attitude to take further images5.
4 will be implemented. When the position and attitude are suitable for taking an image, the final approach completion status 55 is turned on, and image processing 56 of the fragments is performed. The image data of the fragments is transmitted as telemetry 57 to the government bureau, and the government bureau determines the necessity and danger of crushing the fragments based on the image data. When a command 58 instructing the execution of crushing is transmitted from the control station and received by the satellite, the onboard software of the satellite performs control 59 to align the laser sight to the debris, and when the sight match status 60 turns on. Laser irradiation 61 is performed.

【0021】[0021]

【発明の効果】この発明は、以下に記載されるような効
果を奏する。
[Effects of the Invention] The present invention has the following effects.

【0022】宇宙空間に浮遊する破片が周回している付
近に人工衛星の軌道を設定し、測距情報を含むコマンド
を官制局から人工衛星へ、同様に捜索電波を送信設備か
ら破片へ送信することにより一方向の電波伝播検出の組
み合わせによって破片の位置を求めるため、破片への双
方向の電波伝播による受信電力密度を表す前記”数1”
においてR4 の項が大きくなり無効に電波が拡がって
しまう軌道高度においても、破片の位置検出が容易にで
きる。
[0022] The orbit of an artificial satellite is set in the vicinity of orbiting debris floating in outer space, and commands including ranging information are sent from the government station to the artificial satellite, and search radio waves are similarly transmitted from the transmission equipment to the debris. Therefore, the position of the debris is determined by a combination of unidirectional radio wave propagation detection, so the above-mentioned "Equation 1" which represents the received power density due to bidirectional radio wave propagation to the debris is used.
Even at orbital altitudes where the R4 term becomes large and the radio waves spread ineffectively, the position of the debris can be easily detected.

【0023】さらに人工衛星の航法誘導機能と画像処理
機能により至近距離からの破片の画像を撮ることができ
、この画像データより破片の実体、破片を粉砕する必要
性、破片を粉砕する際の危険性を判断した上でレーザ光
線により破片を粉砕することができる。
Furthermore, the satellite's navigation guidance function and image processing function make it possible to take images of debris from a close distance, and from this image data, the actual nature of the debris, the necessity of crushing the debris, and the dangers of crushing the debris can be determined. Once the nature of the debris has been determined, the debris can be pulverized using a laser beam.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】この発明の基本構成である。FIG. 1 shows the basic configuration of the present invention.

【図2】コマンド散乱波のPN符号の関係を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between PN codes of command scattered waves.

【図3】送信設備と人工衛星と破片との幾何学モデルを
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a geometric model of transmission equipment, an artificial satellite, and debris.

【図4】人工衛星において距離差を検出する回路構成を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a circuit configuration for detecting distance differences in an artificial satellite.

【図5】破片位置検出アルゴリズムを示す図である。FIG. 5 shows a fragment location detection algorithm.

【図6】人工衛星の自律的航法誘導機能により破片に接
近し、破片の画像データを取得するまでの処理のながれ
を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing the flow of processing from approaching debris using the autonomous navigation and guidance function of the artificial satellite to acquiring image data of the debris.

【図7】従来の一次レーダの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a conventional primary radar.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  破片 2  人工衛星 3  送信設備 4  官制局 5  捜索電波 6  散乱波 7  コマンド 8  テレメトリ 9  レーザ光線 10  コマンドのPN符号 11  散乱波のPN符号 12  コマンドのPN符号1ブロック13  散乱波
のPN符号1ブロック 14  コマンドと散乱波との間の伝播遅延時間15 
 X軸 16  Y軸 17  楕円の焦点A点 18  楕円の焦点B点 19  楕円 20  楕円の二つの焦点を結ぶ線分 21  楕円上の一点 22  A点から見た破片の方位 23  破片の位置 24  散乱波の受信アンテナ 25  コマンド受信アンテナ 26  散乱波用受信機 27  コマンド用受信機 28  散乱波用比較回路 29  コマンド用比較回路 30  散乱波用局部PN符号発生器 31  コマンド用局部PN符号発生器32  散乱波
用積分器および符号追尾回路33  コマンド用積分器
および符号追尾回路34  符号差の検出回路 35  検出時刻 36  散乱波とコマンドの距離差データ37  官制
局の位置データ 38  送信設備の位置データ 39  GPSRにより得られた人工衛星の位置データ
40  捜索伝播の照射方向 41  補正データ 42  送信設備と人工衛星の距離データ43  補正
データにより補正された後の距離差データ44  立体
楕円方程式 45  破片の位置データ 46  追尾コマンド 47  軌道制御マヌーバの時刻・方法・制御量の計算
48  破片と人工衛星の相対位置データ49  軌道
制御 50  第一接近完了ステータス 51  人工衛星の姿勢データ 52  レーダ座標系における破片の相対姿勢データ5
3  姿勢制御 54  レーダによる航法誘導および姿勢制御55  
最終接近完了ステータス 56  画像処理 57  画像データテレメトリ 58  粉砕実行コマンド 59  レーザ照準制御 60  照準一致ステータス 61  レーザ照射
1 Fragment 2 Artificial satellite 3 Transmission equipment 4 Government station 5 Search radio wave 6 Scattered wave 7 Command 8 Telemetry 9 Laser beam 10 Command PN code 11 Scattered wave PN code 12 Command PN code 1 block 13 Scattered wave PN code 1 block 14 Propagation delay time between command and scattered wave 15
X axis 16 Y axis 17 Focal point A of the ellipse 18 Focal point B of the ellipse 19 Ellipse 20 A line segment connecting the two foci of the ellipse 21 A point on the ellipse 22 Orientation of the fragment as seen from point A 23 Position of the fragment 24 Scattered waves Receiving antenna 25 Command receiving antenna 26 Receiver for scattered waves 27 Receiver for commands 28 Comparing circuit for scattered waves 29 Comparing circuit for commands 30 Local PN code generator for scattered waves 31 Local PN code generator for commands 32 For scattered waves Integrator and code tracking circuit 33 Command integrator and code tracking circuit 34 Sign difference detection circuit 35 Detection time 36 Distance difference data between scattered waves and commands 37 Government station position data 38 Transmission equipment position data 39 Obtained by GPSR Satellite position data 40 Irradiation direction of search propagation 41 Correction data 42 Distance data between the transmitting equipment and the satellite 43 Distance difference data after being corrected by correction data 44 Three-dimensional ellipse equation 45 Fragment position data 46 Tracking command 47 Orbit Calculation of time, method, and control amount for control maneuver 48 Relative position data between debris and satellite 49 Orbit control 50 First approach completion status 51 Satellite attitude data 52 Relative attitude data of debris in radar coordinate system 5
3 Attitude control 54 Radar navigation guidance and attitude control 55
Final approach completion status 56 Image processing 57 Image data telemetry 58 Crushing execution command 59 Laser aiming control 60 Aiming match status 61 Laser irradiation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  地表の管制局より宇宙浮遊物が軌道上
にある付近に投入された人工衛星へ測距情報を含むコマ
ンドを送信し、同時に測距情報を含むコマンドとは別の
周波数のビームを浮遊物を検出しようとする方向に照射
し、この明ビームに宇宙浮遊物が照射された時発生する
宇宙浮遊物の持つ固有な電波の有効断面積に応じた散乱
波を人工衛星により受信し、人工衛星において前記のコ
マンドと前記の散乱波の間の位相差より求められる距離
差のデータと、別に管制局で得られている人工衛星の位
置データと、送信局におけるビーム照射方向を入力とし
演算することにより宇宙浮遊物の位置を検出し、またこ
の検出位置データをもとに人工衛星を航行誘導し宇宙浮
遊物に接近させ、さらに最終的接近時には人工衛星に搭
載したレーダ送受信器により至近距離まで接近し、宇宙
浮遊物の画像を人工衛星に搭載している光学センサによ
り取得およびこの画像データを官制局へ送信し、地上の
官制局において宇宙浮遊物粉砕の必要性と危険性を判断
し、その場合には官制局より人工衛星へコマンドが送信
され、この場合人工衛星が宇宙浮遊物にレーザを照射し
粉砕するようにしたことを特徴とする宇宙浮遊物検出お
よび粉砕方法。
[Claim 1] A command containing ranging information is transmitted from a control station on the ground surface to an artificial satellite inserted near a space floating object in orbit, and at the same time a beam of a frequency different from that of the command containing ranging information is transmitted. is irradiated in the direction in which a floating object is to be detected, and when a space floating object is irradiated with this bright beam, the satellite receives scattered waves corresponding to the effective cross-sectional area of the unique radio waves of the space floating object. , the distance difference data obtained from the phase difference between the command and the scattered waves on the satellite, the position data of the satellite obtained separately from the control station, and the beam irradiation direction at the transmitting station are input. The position of the space floating object is detected by calculation, and based on this detected position data, the satellite is guided to approach the space floating object, and upon final approach, the satellite's radar transmitter/receiver is used to bring it closer to the space object. Obtain images of space floating objects using an optical sensor mounted on the satellite, transmit this image data to a government bureau, and have the ground-based government bureau determine the necessity and risk of crushing space floating objects. In this case, a command is sent from a government bureau to an artificial satellite, and in this case, the artificial satellite irradiates the space floating object with a laser to crush it.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117068404A (en) * 2023-10-16 2023-11-17 北京国宇星辰科技有限公司 Space debris laser intelligent positioning and driving system and intelligent positioning and driving method

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