JPWO2020230252A1 - 編隊飛行制御装置、観測衛星、地上局、編隊飛行システム、砂観測システム、編隊飛行制御方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
編隊飛行制御装置(210)は、天体を周回し観測間隔時間を空けて天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する観測衛星(200)を制御する軌道制御情報を生成し出力する編隊飛行制御装置(210)であって、軌道情報取得部(211)と、軌道制御情報生成部(212)と、軌道制御情報出力部(213)とを備える。軌道情報取得部(211)は、観測順序が1つ前の前順観測衛星(200F)が観測した観測時刻、および、観測時刻における前順観測衛星(200F)の軌道を示す軌道情報を取得する。軌道制御情報生成部(212)は、軌道情報に基づいて、観測時刻における前順観測衛星(200F)と天体の地心とを結ぶ直線と地表面との交点の鉛直上方を観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する。軌道制御情報出力部(213)は、軌道制御情報を出力する。
Description
本発明は、編隊飛行制御装置、観測衛星、地上局、編隊飛行システム、砂観測システム、編隊飛行制御方法、及びプログラムに関する。
天体の地表面を広域にわたって観測し、その画像を取得する手段として、航空機、人工衛星等に搭載され、マイクロ波の送受信により地表面の観測画像を生成する合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar:SAR)がある。合成開口レーダは、分解能を向上させると、画素あたりの受信電力が低下するため、観測画像の信号雑音比(Signal to Noise ratio:SNR)が劣化する。信号雑音比を向上させるためには、送信電力を大きくすればよいが、人工衛星のように電源を太陽電池により発電された電力に依存する場合には、送信電力を大幅に増加させることは困難である。
そこで、特許文献1は、複数の人工衛星に搭載された合成開口レーダの各々が同一ターゲットを異なる入射角で観測した周波数スペクトルを合成することにより、等価的に送信周波数の帯域幅を広げ、帯域幅が広げられた割合だけ観測画像を高分解能化する技術を開示している。
しかし、特許文献1が開示する、擬似的に周波数の帯域幅を広げる技術では、画素あたりの受信電力を低下させずに分解能を高めることができても、観測画像の信号雑音比を向上させることは困難である。
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、観測画像の信号雑音比を向上させることを目的とする。
上記の目的を達成するため、本発明に係る編隊飛行制御装置は、天体を周回し観測間隔時間を空けて天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する観測衛星を制御する軌道制御情報を生成し出力する編隊飛行制御装置であって、軌道情報取得手段と、軌道制御情報生成手段と、軌道制御情報出力手段とを備える。軌道情報取得手段は、観測順序が1つ前の前順観測衛星が観測した観測時刻、および、観測時刻における前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を取得する。軌道制御情報生成手段は、軌道情報に基づいて、観測時刻における前順観測衛星と天体の地心とを結ぶ直線と地表面との交点の鉛直上方を観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する。軌道制御情報出力手段は、軌道制御情報を出力する。
本発明に係る編隊飛行制御装置は、前順観測衛星と天体の地心とを結ぶ直線と地表面との交点の鉛直上方を観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成し出力する。したがって、本発明によれば、観測衛星群を構成する全ての観測衛星が同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、観測画像の信号雑音比を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に係る編隊飛行システム1は、図1に示すように、観測衛星群200Gと通信する地上局100と、合成開口レーダを搭載したN(Nは2以上の自然数)個の観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nにより構成される観測衛星群200Gとを含む。以下、N個の観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nの各々を特に区別しない場合には、「観測衛星200」と称することがある。地上局100と観測衛星群200G、および観測衛星群200G内の隣接する観測衛星200同士は、衛星通信プロトコルに従って無線通信可能に接続されている。
本発明の実施の形態1に係る編隊飛行システム1は、図1に示すように、観測衛星群200Gと通信する地上局100と、合成開口レーダを搭載したN(Nは2以上の自然数)個の観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nにより構成される観測衛星群200Gとを含む。以下、N個の観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nの各々を特に区別しない場合には、「観測衛星200」と称することがある。地上局100と観測衛星群200G、および観測衛星群200G内の隣接する観測衛星200同士は、衛星通信プロトコルに従って無線通信可能に接続されている。
地上局100は、観測衛星群200Gに含まれる観測衛星200と通信する。本実施の形態において、地上局100は、観測衛星群200G内の観測衛星200−1に観測を指示する観測指示情報を送信し、観測衛星群200G内の観測衛星200により順次更新されながら伝達された観測内容を示す観測情報を観測衛星200−Nから受信する。観測指示情報および観測情報については後述する。
観測衛星群200Gは、観測衛星200−1、200−2、200−3,…、観測衛星200−Nの順に隣接する異なる軌道上を一定の間隔を保持して飛行するN個の観測衛星200を含む。また、観測衛星200は、前順観測衛星200Fから取得した観測情報に基づいて軌道制御情報を生成する編隊飛行制御装置210を備える。
観測衛星200は、図2に示すように、観測対象である天体5の周囲の軌道上を周回しながら、天体5の地表面の状況を観測する人工衛星である。観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nは、異なる軌道上を一定の間隔を保持して順次飛行する。具体的には、観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nは、それぞれ、自転軸ARと交叉し天体5の北極および南極の上空やその付近を通る極軌道PO−1,PO−2,PO−3,…,PO−Nを周回する。以下、N個の極軌道PO−1,PO−2,PO−3,…,PO−Nの各々を特に区別しない場合には、「極軌道PO」と称することがある。また、説明の対象となる観測衛星200を自観測衛星200S、自観測衛星200Sにとって飛行順序および観測順序が1つ前の観測衛星200を前順観測衛星200F、自観測衛星200Sにとって飛行順序および観測順序が1つ後ろの観測衛星200を後順観測衛星200Bと称する。例えば、図2において、観測衛星200−2が自観測衛星200Sである場合、観測衛星200−1が前順観測衛星200Fとなり、観測衛星200−3が後順観測衛星200Bとなる。
観測衛星200は、合成開口レーダを搭載し、図3に示すように、天体5の地表面に向けてマイクロ波を斜め下方に入射角θ0で照射し、マイクロ波が照射された電波照射領域RDからの反射波をとらえることにより天体5の地表面の状況を観測する。ここで、天体5は、具体的には、地球、火星、月等の惑星または衛星である。また、天体5の地心から電波照射領域RDの中心に向かう鉛直方向DVと観測衛星200から照射されたマイクロ波の入射方向DIとのなす角度が入射角θ0である。
ここで、図4を参照して、本実施の形態における観測ジオメトリについて説明する。例えば、図4に示すように、観測衛星200−1が天体5の周囲の極軌道PO−1を周回し、観測衛星200−2が天体5の周囲の極軌道PO−2を周回する。観測衛星200−1の観測時刻における観測衛星200−1と天体5の地心とを結ぶ直線SL1と地表面との交点を観測地表点PGとする。観測地表点PGは、天体5の自転によって移動する。観測衛星200−2にとって前順の観測衛星200−1の観測時刻から観測間隔時間が経過した時に、後順の観測衛星200−2と天体5の地心とを結ぶ直線SL2と地表面との交点が観測地表点PGと一致するべく、観測衛星200−2は、自己が備える編隊飛行制御装置210および軌道制御部230により軌道制御される。以下、前順観測衛星200Fの観測時刻から観測間隔時間が経過した時を、単に「観測間隔時間経過時」ということがある。
次に、観測衛星200の機能構成について説明する。観測衛星200は、図5に示すように、編隊飛行制御装置210が有する軌道情報取得部211、軌道制御情報生成部212、軌道制御情報出力部213、および、受信部220、軌道制御部230、姿勢制御部240、観測部250、観測画像解析部260、送信部270を備える。
軌道情報取得部211は、受信部220を介して前順観測衛星200Fから取得した観測情報から観測領域情報、観測角度情報、観測間隔時間情報、前順観測衛星200Fの観測時刻を示す観測時刻情報、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fの軌道情報を取得し、軌道制御情報生成部212に供給する。軌道情報取得部211は、本発明の軌道情報取得手段の一例である。
軌道制御情報生成部212は、軌道情報取得部211から取得した各種情報から、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fと天体5の地心とを結ぶ直線と天体5の地表面との交点の鉛直上方を前順観測衛星200Fの観測時刻から観測間隔時間の経過時に自観測衛星200Sが飛行するための軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する。軌道制御情報生成部212は、生成した軌道制御情報を軌道制御情報出力部213に供給する。軌道制御情報生成部212は、本発明の軌道制御情報生成手段の一例である。
軌道制御情報出力部213は、軌道制御情報生成部212から取得した軌道制御情報を軌道制御部230に出力する。軌道制御情報出力部213は、本発明の軌道制御情報出力手段の一例である。
受信部220は、無線信号を受信する受信アンテナ、受信した無線信号に対してアナログデジタル変換、復調、復号等の受信処理を実行する受信処理回路等により実現され、地上局100から送信された観測指示情報や前順観測衛星200Fから送信された観測情報を受信し、受信した観測指示情報および観測情報に受信処理を施して出力する。なお、受信部220は、地上局100から送信された観測指示情報を受信した場合、すなわち、飛行順序および観測順序が最も早い観測衛星200−1に送信されるべき観測指示情報を受信した場合には、編隊飛行制御装置210以外の構成部位に観測指示情報を供給するものとする。受信部220は、本発明の受信手段の一例である。
観測指示情報は、例えば、観測領域情報、観測角度情報、観測間隔時間情報を含む。観測領域情報は、観測対象である観測領域を示す情報である。観測衛星200は、この観測領域情報に基づいて、合成開口レーダにより観測領域にマイクロ波を照射する。観測角度情報は、観測領域に対する観測角度を示す情報である。観測角度は、具体的には、観測領域に対するマイクロ波の入射角である。観測衛星200は、この観測角度情報に応じた入射角度で、合成開口レーダによりマイクロ波を観測領域に対して照射する。観測間隔時間情報は、観測衛星200の各々が観測領域を観測する間隔時間を示す情報である。すなわち、観測間隔時間情報は、前順観測衛星200Fが観測領域を観測した後、自観測衛星200Sが同一の観測領域を観測するまでの時間である。
また、観測情報は、上述した観測指示情報、観測衛星200の観測時刻、その観測時刻における観測衛星200の軌道情報、合成画像を含む。軌道情報は、例えば、観測衛星200の軌道および運動を示す軌道要素で表される。軌道要素は、軌道長半径a、離心率e、軌道傾斜角i、昇交点赤経Ω、近点引数ω、近点通過時刻Tのパラメータ等を含む。
ここで、図6に示すように、観測衛星200が周回する軌道Oが楕円軌道である場合、軌道長半径aは、軌道Oの長軸の半分の長さである。また、離心率eは、軌道Oの絶対的な形を定義するパラメータであり、軌道Oがどれくらい扁平かを表す。軌道Oは、離心率eが小さければ円軌道に近く、離心率が大きくなるほど細長い楕円軌道になる。離心率eは、軌道Oの短軸の半分の長さを軌道短半径bとして、e=√(1−(b/a)2)で定義される。
軌道傾斜角iは、天体5の赤道面と軌道面とがなす角度である。昇交点赤経Ωは、軌道Oが天体5の赤道面を南側から北側に横切る昇交点の赤経であり、昇交点が春分点に代表される基準となる位置から天体5の自転方向にどれくらい回ったかを表す。近点引数ωは、天体5の重心から見たときに、昇交点と、天体5の重心と軌道Oが最も接近する位置である近点とがなす角度を天体5の自転方向に沿って昇交点から計ったものである。近点通過時刻Tは、天体5が近点を通過する時刻である。
合成画像は、観測衛星群200Gに含まれる観測衛星200の各々が取得した観測画像を順次画素積分して合成された画像である。
軌道制御部230は、受信部220から入力した観測指示情報、または、編隊飛行制御装置210の軌道制御情報出力部213から入力した軌道制御情報に基づいて、観測衛星200の軌道を制御する。軌道制御部230は、例えば、軌道制御情報に応じてスラスタに推薬を放射させて推進力を得ることにより、自観測衛星200Sの軌道を制御する。軌道制御部230は、自観測衛星200Sの軌道制御が完了すると、その旨を通知するための軌道制御完了信号を観測部250に出力する。軌道制御部230は、本発明の軌道制御手段の一例である。
姿勢制御部240は、受信部220を介して取得した観測指示情報または観測情報に基づいて、観測衛星200の姿勢を制御する。詳述すると、姿勢制御部240は、前順観測衛星200Fから取得した観測情報(から前順観測衛星200Fの観測時刻情報を抽出し)に基づいて、前順観測衛星200Fの観測時刻における天体5に対する前順観測衛星200Fの相対姿勢を算出する。そして、姿勢制御部240は、算出した相対姿勢と同一の相対姿勢を観測間隔時間経過時に自観測衛星200Sが取るべく、リアクションホイール、コントロールモーメントジャイロ(Control Moment Gyro:CMG)、スラスタ等を制御して、自観測衛星200Sの姿勢を制御する。姿勢制御部240は、自観測衛星200Sの姿勢制御が完了すると、その旨を通知するための姿勢制御完了信号を観測部250に出力する。姿勢制御部240は、本発明の姿勢制御手段の一例である。
観測部250は、例えば、合成開口レーダにより実現され、天体5の観測領域を観測する。観測部250は、軌道制御部230からの軌道制御完了信号および姿勢制御部240からの姿勢制御完了信号を入力した後、前順観測衛星200Fの観測時刻から観測間隔時間が経過したタイミングで、対象領域にマイクロ波を照射し、その反射波を受信することにより、観測領域の状況をとらえた観測画像を生成する。観測部250は、生成した観測画像を観測画像解析部260に出力する。観測部250は、本発明の観測手段の一例である。
観測画像解析部260は、前順観測衛星200Fから取得した観測情報に含まれる前順観測衛星200Fが生成した合成画像と観測部250が生成した観測画像とを画素積分して新たな合成画像を生成する。観測画像解析部260は、生成した合成画像を送信部270に出力する。観測画像解析部260は、本発明の観測画像解析手段の一例である。
送信部270は、観測画像解析部260から入力した合成画像、自観測衛星200Sの観測時刻、その観測時刻における自観測衛星200Sの軌道情報、受信部220から入力した観測指示情報に対して符号化、変調、デジタルアナログ変換等の送信処理を実行する受信処理回路、無線信号を送信する送信アンテナ等により実現される。送信部270は、合成画像、観測時刻、軌道情報、観測指示情報に送信処理を施して観測情報として地上局100または後順観測衛星200Bに送信する。送信部270は、本発明の送信手段の一例である。
次に、編隊飛行制御装置210のハードウェア構成について説明する。編隊飛行制御装置210は、物理的には、図7に示すように、プロセッサ214、ROM(Read Only Memory)215、RAM(Random Access Memory)216、補助記憶装置217、入力装置218、出力装置219を備える。これらの各部は、バスラインBLを介して相互に電気的に接続されている。
プロセッサ214は、例えば、CPU(Central Processing Unit)をはじめとする演算装置であり、ROM215や補助記憶装置217からプログラムおよびデータをRAM216上に読み出して実行することにより、編隊飛行制御装置210の各種機能を実現する。
ROM215は、プロセッサ214が実行するプログラムやプログラム実行の際に使用するデータ等を記憶する不揮発性メモリである。ROM215は、例えば、後述する軌道制御情報生成処理に係るプログラムおよびデータを記憶する。
RAM216は、ROM215および補助記憶装置217から読み出されたプログラムやデータを一時的に保持する揮発性メモリであり、プロセッサ214の作業領域として使用される。
補助記憶装置217は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等の記憶内容が書き換え可能な不揮発性の記憶装置である。補助記憶装置217は、例えば、プロセッサ214が実行するプログラム、そのプログラム実行の際に用いられるデータ、そのプログラム実行により生成されたデータを記憶する。
入力装置218は、各種情報を外部から編隊飛行制御装置210に取り込むための入力インタフェースであり、例えば、受信部220が受信した観測情報を入力する。
出力装置219は、各種情報を編隊飛行制御装置210の外部に出力するための出力インタフェースであり、例えば、軌道制御情報を軌道制御部230に出力する。
ここで、図5に示す軌道情報取得部211は、例えば、プロセッサ214、ROM215、RAM216、入力装置218により実現される。また、軌道制御情報生成部212は、例えば、プロセッサ214、ROM215、RAM216により実現される。軌道制御情報出力部213は、例えば、出力装置219により実現される。
次に、図8に示すフローチャートを参照して、編隊飛行制御装置210の軌道制御情報生成部212が実行する軌道制御情報生成処理について説明する。この軌道制御情報生成処理は、前順観測衛星200Fの観測情報に基づいて、前順観測衛星200Fが観測した観測領域を同一の観測角度で観測するための軌道制御情報を生成する処理である。軌道制御情報生成部212は、受信部220から前順観測衛星200Fの観測情報を取得したことに応答して、軌道制御情報生成処理を開始する。
軌道制御情報生成処理を開始すると、まず、軌道制御情報生成部212は、入力装置218を介して取得した前順観測衛星200Fの観測情報から観測間隔時間情報、前順観測衛星200Fの観測時刻情報、前順観測衛星200Fの観測時刻における軌道情報を取得する(ステップS101)。
次に、軌道制御情報生成部212は、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fに対する天体5の向きを算出する(ステップS102)。例えば、軌道制御情報生成部212は、前順観測衛星200Fの観測時刻における天体5の向きを、地平座標系、赤道座標系等の固定座標系の向きに基づいて表してもよい。なお、観測対象の天体5が地球である場合、天体5の向きを経度および緯度で表すことができる。
次に、軌道制御情報生成部212は、前順観測衛星200Fの観測時刻における観測地表点PGの位置を算出する(ステップS103)。軌道制御情報生成部212は、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fと天体5の地心とを結ぶ直線SL1と地表面との交点を観測地表点PGとしてその位置を算出する(図3参照)。
続いて、軌道制御情報生成部212は、観測間隔時間経過時における観測地表点PGの位置を算出する(ステップS104)。軌道制御情報生成部212は、観測間隔時間経過時における自観測衛星200Sと天体5の地心とを結ぶ直線SL2と地表面との交点を観測地表点PGとしてその位置を算出する(図4参照)。
次に、軌道制御情報生成部212は、自観測衛星200Sの目標軌道および遷移軌道を算出する(ステップS105)。自観測衛星200Sの目標軌道は、自観測衛星200Sが観測間隔時間経過時にステップS104で算出した観測地表点PGの鉛直上方を通過するための軌道である。ここで、目標軌道の算出において、観測地表点PGの鉛直上方における自観測衛星200Sの高度には自由度が残されている。目標軌道における自観測衛星200Sの高度については、例えば、自観測衛星200Sの現在飛行中の高度、前順観測衛星200Fが観測地表点PGの鉛直上方を通過した際の高度、地上局100をはじめとする外部装置から入力した高度等を用いることが考えられる。また、目標軌道における速度ベクトルは、前順観測衛星200Fが観測地表点PGの鉛直上方を通過した際の天体5に対する相対速度ベクトルが用いられてもよい。
続いて、軌道制御情報生成部212は、自観測衛星200Sを現在の軌道から目標軌道に至るまでの遷移軌道を算出する。軌道制御情報生成部212は、例えば、動物の群行動を探索手法に応用した最適化手法の一つである粒子群最適化法(Particle Swarm Optimization:PSO)を用いて、消費される推薬量が最小となるべく遷移軌道を算出する。
軌道制御情報生成部212は、ステップS105の処理を実行した後、目標軌道および遷移軌道を示す軌道制御情報を生成し、軌道制御情報出力部213に供給して(ステップS106)、軌道制御情報生成処理を終了する。
以上に述べたように、本実施の形態に係る編隊飛行制御装置210は、前順観測衛星200Fの観測時刻における観測地表点PGの位置および観測間隔時間経過時の観測地表点PGの位置を算出し、観測間隔時間経過時において自観測衛星200Sが観測間隔時間経過時の観測地表点PGの鉛直上方を通過するための目標軌道および遷移軌道を示す軌道制御情報を生成する。自観測衛星200Sは、生成された軌道制御情報に基づいて軌道制御される。これにより、観測衛星群200Gを構成する全ての観測衛星200が同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができる。各観測衛星200が取得した観測画像を順次画素積分した合成画像を生成することにより、観測画像の信号雑音比を向上させることができる。
(実施の形態2)
上述した実施の形態1では、観測衛星群200Gに含まれる観測衛星200は、天体5の北極および南極の上空やその付近を通る極軌道POを飛行するものとして説明した。しかし、実際の運用では、天体5の極域を観測対象としない場合がある。そこで、実施の形態2では、観測衛星200が天体5の極域を通らない非極軌道を周回する例について説明する。なお、説明の重複を避けるため、以下では実施の形態1との相違点のみを説明する。
上述した実施の形態1では、観測衛星群200Gに含まれる観測衛星200は、天体5の北極および南極の上空やその付近を通る極軌道POを飛行するものとして説明した。しかし、実際の運用では、天体5の極域を観測対象としない場合がある。そこで、実施の形態2では、観測衛星200が天体5の極域を通らない非極軌道を周回する例について説明する。なお、説明の重複を避けるため、以下では実施の形態1との相違点のみを説明する。
本実施の形態では、図9に示すように、観測衛星200−1,200−2,…,200−Nは、天体5の自転軸ARと交わらず北極および南極の上空やその付近を通らない非極軌道NPO−1,NPO−2,…,NPO−Nをそれぞれ周回する。
以上、実施の形態2に係る編隊飛行システム1においても、観測衛星群200Gに含まれる全ての観測衛星200は同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、各観測衛星200が取得した観測画像を順次画素積分して得られる合成画像の信号雑音比を向上させることができる。本実施の形態に係る編隊飛行システム1は、観測対象が低緯度領域である場合には特に有効である。
(実施の形態3)
実施の形態1および実施の形態2では、地上局100は、観測衛星群200G内の飛行順序および観測順序が最も早い観測衛星200−1に観測指示情報を送信し、観測衛星群200G内の観測衛星200により順次更新されながら伝達された観測情報を飛行順序および観測順序が最も遅い観測衛星200−Nから受信するものとして説明した。しかし、実施の形態3では、観測衛星群200Gを構成する観測衛星200の各々が地上局100と通信する例を説明する。なお、以下では実施の形態1および実施の形態2との相違点のみを説明する。
実施の形態1および実施の形態2では、地上局100は、観測衛星群200G内の飛行順序および観測順序が最も早い観測衛星200−1に観測指示情報を送信し、観測衛星群200G内の観測衛星200により順次更新されながら伝達された観測情報を飛行順序および観測順序が最も遅い観測衛星200−Nから受信するものとして説明した。しかし、実施の形態3では、観測衛星群200Gを構成する観測衛星200の各々が地上局100と通信する例を説明する。なお、以下では実施の形態1および実施の形態2との相違点のみを説明する。
実施の形態3に係る編隊飛行システム1は、図10に示すように、観測衛星群200Gを構成する観測衛星200の各々と通信する地上局100と、地上局100から受信した観測指示情報に基づいて指示された観測領域を観測し、観測画像を含む観測情報を地上局100に送信するN個の観測衛星200−1,200−2,200−3,…,200−Nからなる観測衛星群200Gとを含む。
実施の形態3に係る編隊飛行システム1は、実施の形態1および実施の形態2とは異なり、地上局100には、図11に示すように編隊飛行制御装置110が搭載される一方、観測衛星群200Gを構成する観測衛星200の各々には、編隊飛行制御装置210が搭載されない。
実施の形態3に係る地上局100は、図11に示すように、機能的には、編隊飛行制御装置110が有する軌道情報取得部111、軌道制御情報生成部112、軌道制御情報出力部113、および、地上送信部120、地上受信部130、観測画像記憶部140、観測画像解析部150を備える。
軌道情報取得部111は、外部から観測領域情報、観測角度情報、観測間隔時間情報、前順観測衛星200Fの観測時刻を示す観測時刻情報、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fの軌道情報を取得し、軌道制御情報生成部112に供給する。
軌道制御情報生成部112は、軌道情報取得部111から取得した各種情報から、前順観測衛星200Fの観測時刻における前順観測衛星200Fと天体5の地心とを結ぶ直線と天体5の地表面との交点の鉛直上方を観測間隔時間経過時に自観測衛星200Sが飛行するための軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する。軌道制御情報生成部112は、生成した軌道制御情報を軌道情報取得部111から取得した各種情報とともに軌道制御情報出力部113に供給する。
軌道制御情報出力部213は、軌道制御情報生成部212から取得した軌道制御情報を含む各種情報を地上送信部120に出力する。
地上送信部120は、軌道制御情報出力部213から入力した軌道制御情報および軌道情報取得部111が取得した観測領域情報、観測角度情報、観測間隔時間情報を観測指示情報として観測衛星200に送信する。地上送信部120は、本発明の地上送信手段の一例である。
地上受信部130は、地上送信部120から送信された観測指示情報の応答として観測衛星200から送信された観測情報を受信する。観測情報は、観測指示情報を受信した観測衛星200が取得した観測画像を含む。地上受信部130は、観測衛星200から受信した観測情報を観測画像記憶部140に供給する。
観測画像記憶部140は、地上受信部130から取得した観測情報に含まれる観測画像を記憶し、その観測画像を観測画像解析部150に供給する。
観測画像解析部150は、観測画像記憶部140から取得した同一の観測領域をとらえた観測画像を順次画素積分して合成画像を生成する。
実施の形態3に係る観測衛星200は、図12に示すように、機能的には、受信部220、軌道制御部230、姿勢制御部240、観測部250、送信部270を備える。
受信部220は、地上局100から送信された観測指示情報を受信し、各構成部位に供給する。
軌道制御部230は、受信部220から取得した観測指示情報に含まれる軌道制御情報に基づいて、例えば、スラスタに推薬を放射させて推進力を得ることにより、自観測衛星200Sの軌道を制御する。軌道制御部230は、自観測衛星200Sの軌道制御が完了すると、軌道制御完了信号を観測部250に出力する。
姿勢制御部240は、観測指示情報に基づいて、前順観測衛星200Fの観測時刻における天体5に対する前順観測衛星200Fの相対姿勢を算出する。そして、姿勢制御部240は、算出した相対姿勢と同一の相対姿勢を観測間隔時間経過時に自観測衛星200Sが取るべく、自観測衛星200Sの姿勢を制御する。姿勢制御部240は、自観測衛星200Sの姿勢制御が完了すると、姿勢制御完了信号を観測部250に出力する。
観測部250は、軌道制御部230からの軌道制御完了信号および姿勢制御部240からの姿勢制御完了信号を入力した後、観測間隔時間経過時に、天体5の観測領域にマイクロ波を照射し、その反射波を受信することにより、観測領域の状況をとらえた観測画像を生成する。観測部250は、生成した観測画像を送信部270に出力する。
送信部270は、観測部250から入力した観測画像および受信部220から入力した観測指示情報に対して符号化、変調、デジタルアナログ変換等の送信処理を実行する受信処理回路、無線信号を送信する送信アンテナ等により実現される。送信部270は、観測画像および観測指示情報に送信処理を施して観測情報として地上局100に送信する。
以上、実施の形態3に係る編隊飛行システム1は、実施の形態1および実施の形態2とは異なり、地上局100に編隊飛行制御装置110が搭載され、観測衛星200の各々に軌道制御情報を含む観測指示情報を送信する。地上局100は、この観測指示情報に応答して観測衛星200から送信された観測情報を受信し、この観測情報に含まれる観測画像を順次画素積分することにより合成画像を生成する。したがって、実施の形態3に係る編隊飛行システム1においても、観測衛星群200Gに含まれる全ての観測衛星200は同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、地上局100が取得した観測画像を順次画素積分して得られる合成画像の信号雑音比を向上させることができる。
(実施の形態4)
実施の形態1〜3では、観測指示情報や観測情報を、地上局100と観測衛星200との間または観測衛星200間で直接送受信しているが、中継機器を介して各情報を送受信してもよい。
実施の形態1〜3では、観測指示情報や観測情報を、地上局100と観測衛星200との間または観測衛星200間で直接送受信しているが、中継機器を介して各情報を送受信してもよい。
実施の形態4に係る編隊飛行システム1は、図13に示すように、天体5の自転周期と同じ周期で公転し、地上局100と観測衛星200との間または観測衛星200間のデータ送受信を中継する静止中継衛星300を備える。実施の形態4に係る編隊飛行システム1によれば、例えば、図13に示す観測衛星200−1と観測衛星200−2のように、両衛星の位置が大きく隔たり通信不能である場合であっても、静止中継衛星300により観測情報の送受信が可能となる。
また、図14に示すように、観測衛星200−1と観測衛星200−2との間のデータ送受信を天体5に設置された単一または複数の地上局100を介して行ってもよい。
実施の形態4に係る編隊飛行システム1においても、観測衛星群200Gに含まれる全ての観測衛星200は同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、観測画像を順次画素積分して得られる合成画像の信号雑音比を向上させることができる。
(実施の形態5)
上記の実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1を、天体5の地表面を覆う砂の状況を観測する砂観測システムに適用してもよい。
上記の実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1を、天体5の地表面を覆う砂の状況を観測する砂観測システムに適用してもよい。
実施の形態5に係る砂観測システム2は、図15に示すように、上記の実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1、変化検出部410、地表情報記憶部420、出力インタフェース430を備える。
地表情報記憶部420に記憶される地表情報には、例えば、地表を観測した画像や地表の位置に関連付けられた数値データを含めることができる。地表情報記憶部420は、本発明の地表情報記憶手段の一例である。本実施の形態では、地表情報を編隊飛行システム1によって得られる合成画像とした例について説明する。
編隊飛行システム1は、実施の形態1〜4のいずれかの方法によって画素積分を行った合成画像を変化検出部410に供給する。変化検出部410は、編隊飛行システム1から取得した合成画像と同じ領域を観測した過去の合成画像を地表情報記憶部420から抽出し、編隊飛行システム1から取得した合成画像と地表情報記憶部420から抽出した合成画像とを比較して差分を検出し、変化のあった箇所を出力インタフェース430に供給する。また、編隊飛行システム1から取得した合成画像は、地表情報記憶部420により記憶される。変化検出部410は、本発明の変化検出手段の一例である。
実施の形態5に係る砂観測システム2においても、観測衛星群200Gに含まれる全ての観測衛星200は同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、観測画像を順次画素積分して得られる合成画像の信号雑音比を向上させることができる。
(実施の形態6)
次に、天体5に存在する砂山の形状を推定する砂観測システム2について説明する。実施の形態6に係る砂観測システム2は、図16に示すように、実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1、入力インタフェース510、合成画像記憶部520、画像参照部530、三次元地形推定部540、土壌情報判別部550、土壌情報記憶部560、出力インタフェース570、を備える。
次に、天体5に存在する砂山の形状を推定する砂観測システム2について説明する。実施の形態6に係る砂観測システム2は、図16に示すように、実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1、入力インタフェース510、合成画像記憶部520、画像参照部530、三次元地形推定部540、土壌情報判別部550、土壌情報記憶部560、出力インタフェース570、を備える。
推定対象の砂山を指定する推定対象情報は、入力インタフェース510によって取得される。入力インタフェース510における砂山の指定方法としては、任意の方法を採用し得る。砂山の指定方法は、例えば、地図を表示し、地図上の図形またはその図形を含む矩形を対象領域として指定する形式でもよいし、緯度および経度によって対象領域を指定する形式でもよい。入力インタフェース510は、対象領域を示す推定対象情報を画像参照部530および土壌情報判別部550に供給する。
編隊飛行システム1は、実施の形態1〜4のいずれかの方法によって画素積分を行った合成画像を合成画像記憶部520に格納する。画像参照部530は、入力インタフェース510を介して取得した推定対象情報が示す推定対象の領域が含まれる合成画像を合成画像記憶部520から抽出し、三次元地形推定部540に供給する。合成画像には、合成開口レーダを搭載する観測衛星200の観測方向であるマイクロ波に代表される電波の照射方向を示す電波照射方向情報が含まれているものとする。合成画像記憶部520は、本発明の合成画像記憶手段の一例である。また、画像参照部530は、本発明の画像参照手段の一例である。
土壌情報判別部550は、土壌情報記憶部560に記憶されている土壌情報から、入力インタフェース510から供給された推定対象情報が示す推定対象の砂山の土壌情報を抽出し、三次元地形推定部540に供給する。なお、土壌情報記憶部560は、天体5上のすべての土壌情報を予め記憶していてもよいし、インターネットを介して必要な土壌情報を適宜取得してもよい。また、土壌情報は、例えば、砂山の土壌が砂であるとか砂利であるとかの情報である。
三次元地形推定部540は、合成画像、電波入射方向情報、土壌情報を用い、合成画像に画像処理を施して得られた推定対象の三次元地形の推定結果を示す三次元地形推定情報を生成し、出力インタフェース570に供給する。三次元地形推定部540は、本発明の三次元地形推定手段の一例である。
三次元地形推定部540は、例えば、図17に示すように、地形判定部541、山高さ推定部542、地形推定部543を備える。
地形判定部541は、画像参照部530から取得した合成画像の画素値の明暗および合成画像に含まれる電波照射方向情報に基づいて、合成画像における明暗が円錐形状の山に起因するものと判定する。地形判定部541は、例えば、平面と円錐と光照射方向をモデル化した三次元地形モデルを内部に保持しており、画像参照部530から取得した合成画像を三次元地形モデルで自動的に表現する。なお、地形判定部541は、山の形状を円錐だけでなく、例えば四角錐でモデル化することにより、合成画像における明暗に起因する形状をより精密に判定してもよい。また、電波照射方向情報は、合成画像から自動的に生成することができれば、合成画像に予め含まれている必要はない。
地形判定部541は、合成画像における明暗が山に起因するものと判定した場合、明暗を形成している円錐の領域の大きさに基づいて円錐の底面半径Rを算出し、山高さ推定部542に供給する。山高さ推定部542は、地形判定部541から取得した円錐の底面半径Rと推定対象の土壌情報が示す土壌の種類に応じて定まる安息角θRに基づいて円錐の高さHを算出し、地形推定部543に供給する。安息角θRは、砂山が崩れないで安定しているときの斜面と水平面とのなす最大角度であり、粒子の大きさ、粒子の形状等に応じて決まる。さらに、地形判定部541は、円錐底面の中心座標、底面半径R等を示す座標情報を地形推定部543に供給する。
地形推定部543は、地形判定部541から取得した各種情報と、山高さ推定部542から取得した円錐の高さHと底面半径Rとに基づいて円錐地形を推定する。このように、地形推定部543は、地形判定部541が山と判定した領域を平面上に位置する円錐でモデル化した三次元地形推定情報を生成し、出力インタフェース570に供給する。
図18は、地形判定部541に供給される合成画像と実際の地形の一例を示す画像である。この例では、入射角θ0と安息角θRとの関係は、θR<θ0となる。
この場合、山が実際の平面位置よりも観測衛星200に近い位置に表示されるフォアショートニング現象とマイクロ波の照射源側と反対側の斜面が印影部となるレーダシャドウ現象が発生する。図18の上図は、合成画像であり、図18の下図は、合成画像におけるX1−X2断面に相当する実際の地形の断面SCを示す断面図である。上図の合成画像は、明部PB、中間部PI、暗部PDに区分され、3階調の明度で表現されている。地形判定部541は、中間部PIを平面部と判定し、電波照射方向および扇形の明部PBに基づいて、扇形の明部PBを含む領域を円錐と判定する。暗部PDは、いわゆるレーダシャドウ部で、照射レーダの影となって地表面を観測できない領域である。下図の断面SCでは、測定不能領域となる。明部PBは、フォアショートニング現象によって、最も標高が高い山頂が電波照射源側に移動している。一方、平面上の電波照射方向の鉛直方向の位置情報は変化しない。そこで、山高さ推定部542は、電波照射領域である扇形の明部PBの最大幅を円錐の底面直径Dと測定し、その半値を円錐の底面半径Rとする。また、地形判定部541は、扇形の明部PBが電波照射方向の鉛直方向の最大幅となる線分Y1−Y2上に円錐の頂点が存在すると仮定する。
図19は、地形推定部543が円錐と認識したモデルの模式図である。この模式図は、円錐の底面半径Rと安息角θRと円錐の高さHの関係を示している。図19の下図は、円錐頂点を含む断面SCを示す。山高さ推定部542は、円錐の高さHを、数式H=R×tanθRにより算出し、地形推定部543に供給する。
明部PBは、頂点が図19の上図のX1−X2線上に位置する半径Rの扇形に修正される。これにより、フォアショートニングが修正される。同様に、暗部PDaは、その頂点がX1−X2線上に位置する半径Rの扇形として修正される。また、暗部PDcは、中間部PIに属する一部の暗部PDとして認識され、暗部PDaとは明度が異なる領域として表現される。暗部PDbは、暗部PDaと暗部PDcの境界線であり、明部PBの扇型の弧と暗部PDbとにより半径Rの円となる。これにより、従来測定が出来なかったレーダシャドウ部の地形情報を得ることができる。
図20は、地形判定部541が取得する合成画像と実際の地形の一例を示す図である。この例では、入射角θ0と安息角θRとの関係は、θR>θ0となる。
この場合、観測画像上で上下が反転し白くつぶれるレイオーバ現象が発生する。図20の上図は、合成画像であり、図20の下図は、合成画像におけるX1−X2断面に相当する実際の地形の断面SCを示す断面図である。
地形判定部541は、中間部PIを平面部と判定し、電波照射方向および三日月形の明部PBに基づいて、三日月形の明部PBを含む領域を円錐と判定する。明部PBは、いわゆるレイオーバ部で、観測衛星200に対し標高が高い領域が平面部よりも近くなるために画像が白くつぶれて地表面を観測できない領域である。明部PBは、レイオーバ現象によって最も標高が高い、白丸で示された頂上PTが電波照射源側に移動する。特徴的なのは、頂上PTが画面上では円錐領域を逸脱した平面部まで移動することにある。一方、平面上の電波照射方向の鉛直方向の位置情報は変化しない。そこで、山高さ推定部542は、電波照射領域である三日月形の明部PBの最大幅を円錐の底面直径Dとし、その半値を円錐の底面半径Rとする。あるいは、山高さ推定部542は、暗部PDの直径を計測し、その半値を円錐の底面半径Rとする。なお、地形判定部541は、三日月形の明部PBの電波照射方向の鉛直方向の最大幅となるY1−Y2線上に円錐の頂点が存在すると仮定する。あるいは、地形判定部541は、円形の暗部PDの中心を円錐の頂点と仮定する。
図21は、地形推定部543が円錐と認識したモデルの模式図である。この模式図は、円錐の底面半径Rと安息角θRと円錐高さHの関係を示している。図21の下図は、円錐頂点を含む断面SCを示す。山高さ推定部542は、円錐の高さHを、数式H=R×tanθRにより算出し、地形推定部543に供給する。
また、明部PBは、頂点が図21の上図のX1−X2線上に位置する半径Rの扇形に修正される。これにより、レイオーバが修正される。同様に、暗部PDは、頂点が図X1−X2線上となる半径Rの扇形として修正される。地形推定部543は、このような修正を施した後、三次元地形推定情報を生成する。
上記の機能を用いた用途の一例として、土壌採掘現場の採掘量を把握したい場合は、砂観測システム2は、採掘前に取得した合成画像に基づいて生成された三次元地形推定情報と、採掘後に取得した合成画像に基づいて生成された三次元地形推定情報とを比較して、差分を採掘量とすればよい。また、砂観測システム2は、採掘する土壌の成分や比重などが予め分かっている場合には、採掘重量を推定することもできる。
以上に述べたように、実施の形態6に係る砂観測システム2は、実施の形態1〜4に係る編隊飛行システム1を備えており、観測衛星群200Gに含まれる全ての観測衛星200は同一の観測領域を同一の観測角度で観測することができ、観測画像を順次画素積分して得られる合成画像の信号雑音比を向上させることができる。さらに、砂観測システム2は、電波照射方向に起因する観測画像における特徴的な現象が発生した場合であっても、三次元地形推定部540により、実際の地形に近い地形推定情報を生成することが可能である。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変形および応用が可能である。
上記の実施の形態では、観測衛星200は、合成開口レーダを用いて観測対象の天体5に地表面を観測した。しかし、観測衛星200は、合成開口レーダに替えて、または、これと共に、高解像度の光学センサを搭載することにより、天体5の地表面を観測してもよい。
上記の実施の形態において、例えば編隊飛行制御装置210の軌道制御情報生成部212が実行する軌道制御情報生成処理に係るプログラムは、あらかじめROM215に記憶されていた。しかしながら、本発明は、これに限定されず、上記の各種処理を実行させるための動作プログラムを、既存の汎用コンピュータや、フレームワーク、ワークステーション等に実装することにより、上記の実施の形態に係る編隊飛行制御装置210に相当する装置として機能させてもよい。
このようなプログラムの提供方法は任意であり、例えば、コンピュータが読取可能な記録媒体(フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)−ROM、DVD(Digital Versatile Disc)−ROM)等に格納して配布してもよいし、インターネットをはじめとするネットワーク上のストレージにプログラムを格納しておき、これをダウンロードさせることにより提供してもよい。
また、上記の処理をOS(Operating System)とアプリケーションプログラムとの分担、または、OSとアプリケーションプログラムとの協働によって実行する場合には、アプリケーションプログラムのみを記録媒体やストレージに格納してもよい。また、搬送波にプログラムを重畳し、ネットワークを介して配信することも可能である。例えば、ネットワーク上の掲示板(Bulletin Board System:BBS)に上記プログラムを掲示し、ネットワークを介してプログラムを配信してもよい。そして、このプログラムを起動し、OSの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上記の処理を実行するべく設計してもよい。
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
1…編隊飛行システム、2…砂観測システム、5…天体、100…地上局、110…編隊飛行制御装置、111…軌道情報取得部、112…軌道制御情報生成部、113…軌道制御情報出力部、120…地上送信部、130…地上受信部、140…観測画像記憶部、150…観測画像解析部、200,200−1,200−2,200−3,200−N…観測衛星、200B…後順観測衛星、200F…前順観測衛星、200S…自観測衛星、200G…観測衛星群、210…編隊飛行制御装置、211…軌道情報取得部、212…軌道制御情報生成部、213…軌道制御情報出力部、214…プロセッサ、215…ROM、216…RAM、217…補助記憶装置、218…入力装置、219…出力装置、220…受信部、230…軌道制御部、240…姿勢制御部、250…観測部、260…観測画像解析部、270…送信部、300…静止中継衛星、410…変化検出部、420…地表情報記憶部、430…出力インタフェース、510…入力インタフェース、520…合成画像記憶部、530…画像参照部、540…三次元地形推定部、541…地形判定部、542…山高さ推定部、543…地形推定部、550…土壌情報判別部、560…土壌情報記憶部、570…出力インタフェース、a…軌道長半径、b…軌道短半径、i…軌道傾斜角、Ω…昇交点赤経、ω…近点引数、θ0…入射角、θR…安息角、AR…自転軸、BL…バスライン、DI…入射方向、D…円錐の底面直径、DV…鉛直方向、H…円錐の高さ、NPO−1,NPO−2,NPO−N…非極軌道、O…軌道、PO−1,PO−2,PO−3,PO−N…極軌道、PG…観測地表点、PB…明部、PI…中間部、PD,PDa,PDb,PDc…暗部、PT…頂上、R…円錐の底面半径、RD…電波照射領域、SC…地形の断面、SL1,SL2…直線。
Claims (13)
- 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する観測衛星を制御する軌道制御情報を生成し出力する編隊飛行制御装置であって、
観測順序が1つ前の前順観測衛星が観測した観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を取得する軌道情報取得手段と、
前記軌道情報に基づいて、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す前記軌道制御情報を生成する軌道制御情報生成手段と、
前記軌道制御情報を出力する軌道制御情報出力手段と、を備える、
編隊飛行制御装置。 - 前記軌道制御情報生成手段は、前記天体の北極および南極の付近を通る極軌道を飛行する前記観測衛星の前記軌道制御情報を生成する、
請求項1に記載の編隊飛行制御装置。 - 前記軌道制御情報生成手段は、前記天体の北極および南極の付近を通らない非極軌道を飛行する前記観測衛星の前記軌道制御情報を生成する、
請求項1に記載の編隊飛行制御装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の編隊飛行制御装置と、
前記前順観測衛星から観測内容を示す観測情報を受信する受信手段と、
前記軌道制御情報に基づいて、軌道を制御する軌道制御手段と、
前記観測情報に基づいて、前記観測時刻における前記前順観測衛星の前記天体に対する相対姿勢を算出し、前記観測間隔時間の経過時に前記前順観測衛星の前記相対姿勢と同一の姿勢を取るべく制御する姿勢制御手段と、
前記観測間隔時間の経過時に、前記前順観測衛星と同一の前記天体における観測対象を観測する観測手段と、
前記観測手段による観測内容を含む観測情報を観測順序が1つ後の後順観測衛星に送信する送信手段と、を備える、
観測衛星。 - 前記観測衛星は、合成開口レーダを有し、
前記観測手段は、前記合成開口レーダを用いて前記観測対象を観測する、
請求項4に記載の観測衛星。 - 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する複数の観測衛星の各々に観測を指示する観測指示情報を送信する地上局であって、
観測順序が1つ前の前順観測衛星に送信した観測指示情報から前記前順観測衛星が観測する観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を算出し、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する編隊飛行制御装置と、
前記軌道制御情報を含む観測指示情報を観測順序が1つ後の後順観測衛星に送信する地上送信手段と、を備える、
地上局。 - 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測し、観測内容を示す観測情報を伝送する複数の衛星から構成される観測衛星群と、
観測を指示する観測指示情報を送信し、前記衛星から観測内容を示す観測情報を受信する地上局と、を含む編隊飛行システムであって、
前記衛星または前記地上局は、観測順序が1つ前の前順観測衛星に送信した観測指示情報から前記前順観測衛星が観測する観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を算出し、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する編隊飛行制御装置を備える、
編隊飛行システム。 - 前記複数の衛星の間、または、前記衛星と前記地上局との間の通信を中継する静止中継衛星を含む、
請求項7に記載の編隊飛行システム。 - 前記複数の衛星が取得した観測画像を画素積分して合成画像を生成する観測画像解析手段を含む、
請求項7または8に記載の編隊飛行システム。 - 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測し、観測内容を示す観測情報を伝送する複数の衛星から構成される観測衛星群と、観測を指示する観測指示情報を送信し、前記衛星から観測内容を示す観測情報を受信する地上局と、観測順序が1つ前の前順観測衛星に送信した観測指示情報から前記前順観測衛星が観測する観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を算出し、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する編隊飛行制御装置と、を含む編隊飛行システムと、
前記天体の地表情報を記憶する地表情報記憶手段と、
前記編隊飛行システムから供給される、前記複数の衛星が取得した観測画像を画素積分して生成された合成画像と、前記地表情報記憶手段が記憶する前記合成画像と同じ領域の地表情報を比較し、変化があった箇所を検出する変化検出手段と、
前記変化があった箇所を出力する出力インタフェースと、を備える、
砂観測システム。 - 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測し、観測内容を示す観測情報を伝送する複数の衛星から構成される観測衛星群と、観測を指示する観測指示情報を送信し、前記衛星から観測内容を示す観測情報を受信する地上局と、観測順序が1つ前の前順観測衛星に送信した観測指示情報から前記前順観測衛星が観測する観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を算出し、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する編隊飛行制御装置と、を含む編隊飛行システムと、
前記複数の衛星が取得した観測画像を画素積分して生成された合成画像を記憶する合成画像記憶手段と、
推定対象の砂山を指定する推定対象情報を入力する入力インタフェースと、
前記推定対象情報に応じて、前記合成画像記憶手段から前記砂山が含まれる合成画像を抽出する画像参照手段と、
前記画像参照手段により抽出された合成画像を画像処理して前記砂山を識別し、前記砂山の三次元地形推定情報を生成する三次元地形推定手段と、
前記三次元地形推定情報を出力する出力インタフェースと、を含む、
砂観測システム。 - 天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する観測衛星を制御する軌道制御情報を生成し出力する編隊飛行制御方法であって、
前記天体を周回し前記観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測する前記観測衛星群を構成する複数の前記観測衛星のうち、観測順序が1つ前の前順観測衛星が観測した観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を取得し、
前記軌道情報に基づいて、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する、
編隊飛行制御方法。 - コンピュータを、
天体を周回し観測間隔時間を空けて前記天体の地表面を順次観測する観測衛星群を構成する複数の観測衛星のうち、観測順序が1つ前の前順観測衛星が観測した観測時刻、および、前記観測時刻における前記前順観測衛星の軌道を示す軌道情報を取得する軌道情報取得手段、
前記軌道情報に基づいて、前記観測時刻における前記前順観測衛星と前記天体の地心とを結ぶ直線と前記地表面との交点の鉛直上方を前記観測間隔時間の経過時に飛行する軌道および位相を示す軌道制御情報を生成する軌道制御情報生成手段、
前記軌道制御情報を出力する軌道制御情報出力手段、として機能させる、
プログラム。
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