JPWO2016063923A1 - 非協力接近に関する誘導方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の第1の実施形態に係る非協力接近に関する誘導システム1の概略構成を示す図である。まず、前提として、非協力対象であるターゲット50が地球60の上空の宇宙空間を軌道70で周回している。これに対し、本実施形態における誘導システム1は、宇宙空間に位置するチェイサー(宇宙機)10と地球上の地上局20を含んで構成される。
第2段階では、まず、複数時点における観測画像を取得する観測フェーズを実施する(ステップS31)。ここで、観測画像とは、カメラ11によって撮影された画像またはこれに所定の画像処理を施した画像を含む。本実施形態では、第2段階において、カメラ11を用いた相対航法を行う。カメラ11によって撮影された画像には複数の輝点が含まれる。これらのうちいくつかは星に対応するものであり、いくつかはデブリなどに対応するものである。
また、可観測性向上のためにマヌーバ実行を含めた期間を観測フェーズとすることも可能である。例えば、ターゲット50とチェイサー10の距離が近付くと、ターゲット50の輝点があまり大きく動かなくなる。そこで、チェイサー10がマヌーバを実行して、輝点の位置を敢えてずらし、マヌーバの量と輝点のずれた量を含めたデータに基づいて軌道推定を行うようにしてもよい。なお、後述する軌道推定演算は、マヌーバ実行を含めた期間を観測フェーズとする場合にも適用可能である。
このようにして、ターゲット50に対応する輝点が含まれる観測画像を、複数の時点にわたり取得した後、軌道要素を推定する軌道推定フェーズに移行する(ステップS32)。本実施形態では、カメラ11から多時点で取得した観測画像を複数ためてから、OBC12上でバッチ処理により軌道推定演算を行う。軌道推定フェーズは、数分から数十分で行われることが好ましいが、これに限られない。なお、従来の軌道推定演算は、リアルタイム処理で行われていたのに対し、本実施形態では、多時点の観測画像をためてからバッチ処理を行う。これにより、OBC12の負荷及び計算時間を抑えることが期待できる。
軌道6要素が推定された後、チェイサー10と地上局20との間で交信を行う(ステップS33)。このとき、チェイサー10からは、送信機13を介して、軌道推定フェーズで推定された軌道6要素を送信し、地上局20はこれを受信する。地上局20では、受信した軌道6要素を確認し、マヌーバ方法を自動ないし手動で決定する。決定されたマヌーバ方法は、地上局20からチェイサー10に送信され、チェイサー10は受信機14を介してこれを受信する。マヌーバ方法を決定する処理としては、任意の手法を採用し得る。
その後、チェイサー10は、受信したマヌーバ方法に基づいてマヌーバ処理部124が推進器15を制御することによって、マヌーバを実行し、ターゲット50に近づく(ステップS34)。なお、マヌーバとは、スラスタ等の推進力を用いて人工衛星等の宇宙機の軌道を変更または誘導する処理を含むものである。
図4は、軌道推定フェーズ(S32)における軌道推定処理の流れを示す図である。
半長径「a」(Semi-major Axis)(単位:km)
離心率「e」(Eccentricity)(単位無し)
軌道傾斜角「i」(Inclination)(単位:度)
昇交点赤経「Ω」(RAAN:Right Ascension of Ascending Node)(単位:度)
近地点離角「ω」(Argument of Perigee)(単位:度)
平均近点角「m」(Mean Anomaly)(単位:度)
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
Claims (8)
- 宇宙空間において、非協力対象であるターゲットを含む画像を撮影するカメラと、
前記カメラによって撮影された画像を複数取得する観測画像取得部と、
前記取得された複数の画像上に写る前記ターゲットの、前記画像における座標位置に基づいて、前記ターゲットの軌道を推定する軌道推定部と、
前記推定された軌道に基づいて決定されたマヌーバ方法を実行するマヌーバ処理部と、
を備える宇宙機。 - 前記観測画像取得部において画像を複数取得する処理と、前記軌道推定部において前記ターゲットの軌道を推定する処理と、前記マヌーバ処理部においてマヌーバ方法を実行する処理とを、繰り返し実行することによって、前記ターゲットに所定距離まで接近する請求項1記載の宇宙機。
- 前記マヌーバ方法は、地上局において決定されるものである、請求項1又は2記載の宇宙機。
- 前記推定された軌道に基づいてマヌーバ方法を決定するマヌーバ方法決定部をさらに備え、前記マヌーバ処理部は、前記マヌーバ方法決定部によって決定された前記マヌーバ方法を実行するものである、請求項1又は2記載の宇宙機。
- 宇宙空間において、非協力対象であるターゲットへの接近を図る宇宙機から、前記ターゲットに関する推定された軌道を、地上局で受信することと、
前記受信された前記ターゲットに関する推定された軌道に基づいて決定されたマヌーバ方法を、前記地上局から前記宇宙機に送信することと、
を含む誘導方法。 - カメラとオンボードコンピュータとを備える宇宙機において実行される誘導方法であって、
宇宙空間において、前記カメラにより、非協力対象であるターゲットを含む画像を複数取得する観測フェーズと、
前記取得された複数の画像上に写る前記ターゲットの、前記画像における座標位置に基づいて、前記ターゲットの軌道を推定する軌道推定フェーズと、
前記推定された軌道に基づいて決定されたマヌーバ方法を実行するマヌーバ実行フェーズと、
を含む誘導方法。 - 前記観測フェーズと、前記軌道推定フェーズと、前記マヌーバ実行フェーズとを、繰り返し実行することによって、前記ターゲットに所定距離まで接近する請求項6記載の誘導方法。
- 請求項6又は7に記載の誘導方法を前記オンボードコンピュータに実行させるためのプログラム。
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