JPH09240600A - ランデブレーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロケットに搭載されて打ち上げられる人工衛
星においては、搭載される機器の総重量を減らすことが
必要である。 【解決手段】 チェイサー衛星２からターゲット衛星１
に対して出力される相対姿勢計測用のレーザ光３０の送
出時間の一部が使用され、データ処理装置２４において
編集されたデータが送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、宇宙空間で２個の
衛星を合体させる際に必要なレーザレーダに関し、特
に、２個の衛星間のレーザを用いたデータ伝送方式に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のランデブレーダの一構成
例を示すブロック図である。

【０００３】本従来例は図５に示すように、ターゲット
衛星１１０と、ターゲット衛星１１０を追尾するチェイ
サー衛星１２０とから構成されている。

【０００４】ターゲット衛星１１０には、チェイサー衛
星１２０から照射されたレーザ光１３０を反射させるリ
フレクタ１１４と、レーザ系とは独立し、チェイサー衛
星１２０から送出されるデータ信号を受信する通信用ア
ンテナ１１５、ＲＦ系機器１１６及びデータ受信装置１
１１とが搭載されている。

【０００５】また、チェイサー衛星１２０には、ターゲ
ット衛星１１０に対して照射されるレーザ光を生成する
発光素子としてのレーザダイオード１２２と、レーザダ
イオード１２２を駆動させるためのＬＤドライバ１２３
と、ターゲット衛星１１０のリフレクタ１１４において
反射したレーザ反射光１４０を受光するアバランシェフ
ォトダイオードを含む受光部１２５と、受光部１２５に
おいて受光されたレーザ光に基づいてチェイサー衛星１
２０の姿勢を制御する姿勢制御機器１２６と、レーザ系
とは独立し、ターゲット衛星１１０に対してデータ信号
を送信するデータ処理装置１２４、ＲＦ系機器１２８及
び通信用アンテナ１２７とが搭載されており、ターゲッ
ト衛星１１０へのレーザ光１３０の照射及びレーザ反射
光１４０の受光は、光学系１２１を介して行われる。

【０００６】以下に、上記のように構成されたランデブ
レーダの動作について説明する。

【０００７】チェイサー衛星１２０によってターゲット
衛星１１０を追尾する場合、レーザダイオード１２２に
おいて生成されたレーザ光１３０が光学系１２１を介し
てターゲット衛星１１０に対して照射される。

【０００８】すると、ターゲット衛星１１０に搭載され
たリフレクタ１１４においてレーザ光１３０が反射し、
レーザ反射光１４０が光学系１２１を介してチェイサー
衛星１２０の受光部１２５において受光される。

【０００９】受光部１２５においてレーザ反射光１４０
が受光されると、チェイサー衛星１２０のターゲット衛
星１１０に対する相対姿勢情報が算出され、算出結果が
姿勢制御機器１２６に入力される。

【００１０】その後、姿勢制御機器１２６において、相
対姿勢情報の算出結果に基づいてチェイサー衛星１２０
の姿勢の制御が行われる。

【００１１】また、ターゲット衛星１１０とチェイサー
衛星１２０との間のデータ伝送においては、ターゲット
衛星１１０に搭載された通信用アンテナ１１５、ＲＦ系
機器１１６及びデータ受信装置１１１と、チェイサー衛
星１２０に搭載された通信用アンテナ、ＲＦ系機器１２
８及びデータ処理装置１２４とによって、レーザ系とは
独立して行われている。

【００１２】図６は、図５に示したランデブレーダにお
けるデータ伝送のタイミングを示す図である。

【００１３】図６に示すように、レーザ光を用いた相対
姿勢の計測時間は連続的であり、受光部１２５において
相対姿勢情報が算出され次第、姿勢制御機器１２６にお
ける転送タイミングに従って相対姿勢情報が出力され
る。

【００１４】ここで、図６に示した例においては、計測
時間が連続的なものであるが、各計測時間Ａの間にいわ
ゆるガードタイムが存在する場合においても、本従来例
を適用することは可能である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、人工衛星をロ
ケットに搭載して打ち上げる際には、ロケットの打ち上
げ能力に限界があることから、人工衛星に搭載される機
器の重量は厳しく制限されており、また、人工衛星の太
陽電池パドルの形状制限及び搭載重量制限により使用可
能な電力も制限されている。

【００１６】そのため、ロケットに搭載されて打ち上げ
られる人工衛星においては、搭載される機器の総重量を
減らすことが要求される。

【００１７】本発明は、上述したような課題に鑑みてな
されたものであって、人工衛星システムの機器構成を簡
素化し、搭載される機器の総重量を減らすことができる
ランデブレーダを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被検出衛星と、該被検出衛星に対する相対
姿勢を検出する検出衛星とからなり、データ及び相対姿
勢計測用の信号のやりとりを行うランデブレーダであっ
て、前記検出衛星は、前記被検出衛星に対するデータを
編集、出力するデータ編集装置と、該データ編集装置か
ら出力されたデータ及び相対姿勢計測用の信号を一定の
タイミングで送出する信号出力手段と、該信号出力手段
から出力され、前記被検出衛星において反射した相対姿
勢計測用の信号を受信し、前記相対姿勢を算出する受光
部と、該受光部において算出された相対姿勢に基づいて
前記検出衛星の姿勢を制御する姿勢制御機器とを有し、
前記被検出衛星は、前記検出衛星から出力されたデータ
を受信するデータ受信部と、前記検出衛星から出力され
た相対姿勢計測用の信号を反射させる反射部材とを有す
ることを特徴とする。

【００１９】また、前記データ編集装置及び前記データ
受信部は、前記検出衛星から前記データが出力されるタ
イミングのみ作動することを特徴とする。

【００２０】また、前記検出衛星は、前記データ編集装
置から出力されたデータを電波により送出する電波送信
部を有し、前記被検出衛星は、前記電波出力部から送出
された電波信号を受信し、前記データ受信部に対して出
力する電波受信部を有し、前記電波送信部からのデータ
の出力と、前記信号出力手段からのデータの出力とは同
一のタイミングで行われることを特徴とする。

【００２１】（作用）上記のように構成された本発明に
おいては、検出衛星から被検出衛星に対して出力される
相対姿勢計測用の信号の送出時間の一部が使用されてデ
ータ送信が行われるので、データを送信または受信する
ための通信用のアンテナを設ける必要がなく、搭載され
る機器の総重量が減量する。

【００２２】また、データの編集を行うデータ編集装置
及びデータを受信するデータ受信部が、検出衛星からデ
ータが出力されるタイミングのみ作動するので、衛星の
使用電力が低減される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００２４】図１は、本発明のランデブレーダの実施の
一形態を示すブロック図である。

【００２５】本形態は図１に示すように、被検出衛星で
あるターゲット衛星１と、ターゲット衛星１を追尾する
検出衛星であるチェイサー衛星２とから構成されてい
る。

【００２６】ターゲット衛星１には、チェイサー衛星２
から照射された相対姿勢計測用の信号であるレーザ光３
０を反射させる反射部材であるリフレクタ１４と、チェ
イサー衛星２から照射されたレーザ光３０を受光する光
学系１３及び受光部１２と、受光部１２において受光さ
れたレーザ光３０からチェイサー衛星２から送出された
データを受信するデータ受信装置１１とが搭載されてい
る。

【００２７】また、チェイサー衛星２には、ターゲット
衛星１に対して照射されるレーザ光を生成する発光素子
としてのレーザダイオード２２と、レーザダイオード２
２を駆動させるための信号出力手段であるＬＤドライバ
２３と、ターゲット衛星１のリフレクタ１４において反
射したレーザ反射光４０を受光するアバランシェフォト
ダイオードを含む受光部２５と、受光部２５において受
光されたレーザ光に基づいてチェイサー衛星２の姿勢を
制御する姿勢制御機器２６と、ＬＤドライバ２３に接続
され、ターゲット衛星１に対して送信するデータを編
集、出力するデータ処理装置２４とが搭載されており、
ターゲット衛星１へのレーザ光３０の照射及びレーザ反
射光４０の受光は、光学系２１を介して行われる。

【００２８】以下に、上記のように構成されたランデブ
レーダの動作について説明する。

【００２９】チェイサー衛星２によってターゲット衛星
１を追尾する場合、レーザダイオード２２において生成
されたレーザ光３０が光学系２１を介してターゲット衛
星１に対して照射される。

【００３０】すると、ターゲット衛星１に搭載されたリ
フレクタ１４においてレーザ光３０が反射し、レーザ反
射光４０が光学系２１を介してチェイサー衛星２の受光
部２５において受光される。

【００３１】受光部２５においてレーザ反射光４０が受
光されると、チェイサー衛星２のターゲット衛星１に対
する相対姿勢情報が算出され、算出結果が姿勢制御機器
２６に入力される。

【００３２】その後、姿勢制御機器２６において、相対
姿勢情報の算出結果に基づいてチェイサー衛星２の姿勢
の制御が行われる。

【００３３】また、ターゲット衛星１とチェイサー衛星
２との間に伝送されるデータにおいては、ＬＤドライバ
２３に接続されたデータ処理装置２４において編集さ
れ、レーザダイオード２２から出力されるレーザ光３０
とともに送出される。

【００３４】図２は、図１に示したランデブレーダにお
けるデータ伝送のタイミングを示す図である。

【００３５】チェイサー衛星２からターゲット衛星１に
対して送出されるレーザ光３０は図２に示すように、相
対姿勢情報を計測するための時間Ａとデータ伝送時間Ｂ
とを有しており、データ伝送時間Ｂにおいて、ターゲッ
ト衛星１側に送信すべきテレメトリ、コマンド及び姿勢
制御情報等必要なデータが送信される。

【００３６】なお、図２に示すタイミングは、ＬＤドラ
イバ２３において生成され、データ処理装置２４とのデ
ータのやり取り等も制御される。

【００３７】チェイサー衛星２からターゲット衛星１に
対してレーザ光３０が照射されると、照射されたレーザ
光３０が光学系１３を介して受光部１２において受光さ
れ、データ受信装置１１に対して出力される。

【００３８】すると、データ受信装置１１において、デ
ータ伝送時間Ｂにおけるターゲット衛星１側に送信され
たテレメトリ、コマンド及び姿勢制御情報等の必要なデ
ータが同期抽出される。

【００３９】この際、消費電力を低減するため、チェイ
サー衛星２側のデータ処理装置２４及びターゲット衛星
１側のデータ受信装置１１をデータ伝送時間Ｂのみ作動
させ、計測時間Ａにおいては作動させずに他の最低限必
要な回路部分のみを作動させるいわゆるパワーストロー
ブ方式を用いる。

【００４０】（他の実施の形態）図３は、本発明のラン
デブレーダの実施の一形態を示すブロック図である。

【００４１】本形態は図３に示すように、被検出衛星で
あるターゲット衛星１０と、ターゲット衛星１０を追尾
する検出衛星であるチェイサー衛星２０とから構成され
ている。

【００４２】ターゲット衛星１０には、チェイサー衛星
２０から照射された相対姿勢計測用の信号であるレーザ
光３０を反射させる反射部材であるリフレクタ１４と、
チェイサー衛星２０から送出されるデータ信号を受信す
る電波受信部である通信用アンテナ１５、ＲＦ系機器１
６及びデータ受信装置１１とが搭載されている。

【００４３】また、チェイサー衛星２０には、ターゲッ
ト衛星１０に対して照射されるレーザ光を生成する発光
素子としてのレーザダイオード２２と、レーザダイオー
ド２２を駆動させるための信号出力手段であるＬＤドラ
イバ２３と、ターゲット衛星１０のリフレクタ１４にお
いて反射したレーザ反射光４０を受光するアバランシェ
フォトダイオードを含む受光部２５と、受光部２５にお
いて受光されたレーザ光に基づいてチェイサー衛星２０
の姿勢を制御する姿勢制御機器２６と、ＬＤドライバ２
３に接続され、ターゲット衛星１０に対して送信するデ
ータを編集、出力するデータ処理装置２４と、データ編
集装置２４から出力されたデータをターゲット衛星１０
に対して電波により送出する電波送出部であるＲＦ系機
器２８及び通信用アンテナ２７とが搭載されており、タ
ーゲット衛星１０へのレーザ光３１の照射及びレーザ反
射光４０の受光は、光学系２１を介して行われる。

【００４４】以下に、上記のように構成されたランデブ
レーダの動作について説明する。

【００４５】チェイサー衛星２０によってターゲット衛
星１０を追尾する場合、レーザダイオード２２において
生成されたレーザ光３０が光学系２１を介してターゲッ
ト衛星１０に対して照射される。

【００４６】すると、ターゲット衛星１０に搭載された
リフレクタ１４においてレーザ光３０が反射し、レーザ
反射光４０が光学系２１を介してチェイサー衛星２０の
受光部２５において受光される。

【００４７】受光部２５においてレーザ反射光４０が受
光されると、チェイサー衛星２０のターゲット衛星１０
に対する相対姿勢情報が算出され、算出結果が姿勢制御
機器２６に入力される。

【００４８】その後、姿勢制御機器２６において、相対
姿勢情報の算出結果に基づいてチェイサー衛星２０の姿
勢の制御が行われる。

【００４９】また、ターゲット衛星１０とチェイサー衛
星２０との間に伝送されるデータにおいては、ＬＤドラ
イバ２３に接続されたデータ処理装置２４において編集
され、レーザダイオード２２から出力されるレーザ光３
０とともに送出される。

【００５０】さらに、ターゲット衛星１０とチェイサー
衛星２０との間のデータ伝送においては、ターゲット衛
星１０に搭載された通信用アンテナ１５、ＲＦ系機器１
６及びデータ受信装置１１と、チェイサー衛星２０に搭
載された通信用アンテナ、ＲＦ系機器２８及びデータ処
理装置２４とによって電波を用いても行われる。

【００５１】ここで、データ処理装置２４がＬＤドライ
バ２３に接続されているため、ターゲット衛星１０とチ
ェイサー衛星２０との間のデータ伝送においては、レー
ザ光３０の照射と連動して行われる。

【００５２】図４は、図３に示したランデブレーダにお
けるデータ伝送のタイミングを示す図である。

【００５３】チェイサー衛星２０からターゲット衛星１
０に対するレーザ光３１及びデータの伝送においては図
２に示すように、相対姿勢情報を計測するためにレーザ
光３１が照射される時間Ａとデータ伝送時間Ｂとが存在
しており、データ伝送時間Ｂにおいて、データ処理装置
２４にて編集された、テレメトリ、コマンド及び姿勢制
御情報等に必要なデータがレーザ光３１によりターゲッ
ト衛星１０側に送信される。

【００５４】また、同様に、データ伝送時間Ｂにおい
て、データ処理装置２４にて編集された、テレメトリ、
コマンド及び姿勢制御情報等に必要なデータがＲＦ系機
器２８及び通信用アンテナ２７を介してターゲット衛星
１０側に送信される。

【００５５】チェイサー衛星２０からターゲット衛星１
０に対してレーザ光３０が照射されると、照射されたレ
ーザ光３０が光学系１３を介して受光部１２において受
光され、データ受信装置１１に出力される。

【００５６】すると、データ受信装置１１において、デ
ータ伝送時間Ｂにてターゲット衛星１０側に送信された
テレメトリ、コマンド及び姿勢制御情報等の必要なデー
タが同期抽出される。

【００５７】また、チェイサー衛星２０の通信用アンテ
ナ２７からテレメトリ、コマンド及び姿勢制御情報等の
必要なデータが出力されると、通信用アンテナ１５及び
ＲＦ系機器１６を介してデータ受信装置１１において伝
送データが受信される。

【００５８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果を奏する。

【００５９】請求項１に記載のものにおいては、検出衛
星から被検出衛星に対して出力される相対姿勢計測用の
信号の送出時間の一部を使用してデータ送信を行う構成
としたため、データを送信または受信するための通信用
のアンテナを設ける必要がなくなり、搭載される機器の
総重量の減量を図ることができる。

【００６０】請求項２に記載のものにおいては、データ
の編集を行うデータ編集装置及びデータを受信するデー
タ受信部が、検出衛星からデータが出力されるタイミン
グのみ作動する構成としたため、衛星の使用電力の低減
を図ることができる。

【００６１】請求項３に記載のものにおいては、検出衛
星から被検出衛星に対するデータの送信を電波によって
行うとともに、検出衛星から被検出衛星に対して出力さ
れる相対姿勢計測用の信号の送出時間の一部を使用して
行う構成としたため、システムの冗長構成が実現可能と
なり、例えば電波送受信手段において故障が生じた場合
においてもデータ伝送を継続的に行うことができる。

【００６２】また、２系統の情報を、例えばデータ受信
部で一致検出することにより、受信データ品質を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のランデブレーダの実施の一形態を示す
ブロック図である。

【図２】図１に示したランデブレーダにおけるデータ伝
送のタイミングを示す図である。

【図３】本発明のランデブレーダの実施の他の形態を示
すブロック図である。

【図４】図３に示したランデブレーダにおけるデータ伝
送のタイミングを示す図である。

【図５】従来のランデブレーダの一構成例を示すブロッ
ク図である。

【図６】図５に示したランデブレーダにおけるデータ伝
送のタイミングを示す図である。

【符号の説明】

１，１０ ターゲット衛星 ２，２０ チェイサー衛星 １１ データ受信装置 １２，２５ 受光部 １３，２１ 光学系 １４ リフレクタ １５，２７ 通信用アンテナ １６，２８ ＲＦ系機器 ２２ レーザダイオード ２３ ＬＤドライバ ２４ データ処理装置 ２６ 姿勢制御機器 ３０ レーザ光 ４０ レーザ反射光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被検出衛星と、該被検出衛星に対する相
   対姿勢を検出する検出衛星とからなり、データ及び相対
   姿勢計測用の信号のやりとりを行うランデブレーダであ
   って、 前記検出衛星は、 前記被検出衛星に対するデータを編集、出力するデータ
   編集装置と、 該データ編集装置から出力されたデータ及び相対姿勢計
   測用の信号を一定のタイミングで送出する信号出力手段
   と、 該信号出力手段から出力され、前記被検出衛星において
   反射した相対姿勢計測用の信号を受信し、前記相対姿勢
   を算出する受光部と、 該受光部において算出された相対姿勢に基づいて前記検
   出衛星の姿勢を制御する姿勢制御機器とを有し、 前記被検出衛星は、 前記検出衛星から出力されたデータを受信するデータ受
   信部と、 前記検出衛星から出力された相対姿勢計測用の信号を反
   射させる反射部材とを有することを特徴とするランデブ
   レーダ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のランデブレーダにおい
   て、 前記データ編集装置及び前記データ受信部は、前記検出
   衛星から前記データが出力されるタイミングのみ作動す
   ることを特徴とするランデブレーダ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のランデブレーダにおい
   て、 前記検出衛星は、前記データ編集装置から出力されたデ
   ータを電波により送出する電波送信部を有し、 前記被検出衛星は、前記電波出力部から送出された電波
   信号を受信し、前記データ受信部に対して出力する電波
   受信部を有し、 前記電波送信部からのデータの出力と、前記信号出力手
   段からのデータの出力とは同一のタイミングで行われる
   ことを特徴とするランデブレーダ。