WO2022176895A1 - 通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション - Google Patents

通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション Download PDF

Info

Publication number
WO2022176895A1
WO2022176895A1 PCT/JP2022/006107 JP2022006107W WO2022176895A1 WO 2022176895 A1 WO2022176895 A1 WO 2022176895A1 JP 2022006107 W JP2022006107 W JP 2022006107W WO 2022176895 A1 WO2022176895 A1 WO 2022176895A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
satellite
communication
surveillance
satellites
monitoring
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/006107
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
久幸 迎
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to JP2023500888A priority Critical patent/JPWO2022176895A1/ja
Priority to US18/276,040 priority patent/US20240114423A1/en
Publication of WO2022176895A1 publication Critical patent/WO2022176895A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B64G1/1007—Communications satellites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B64G1/1021—Earth observation satellites
    • B64G1/1028—Earth observation satellites using optical means for mapping, surveying or detection, e.g. of intelligence
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/10—Artificial satellites; Systems of such satellites; Interplanetary vehicles
    • B64G1/1085—Swarms and constellations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/66—Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G3/00—Observing or tracking cosmonautic vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H11/00—Defence installations; Defence devices
    • F41H11/02—Anti-aircraft or anti-guided missile or anti-torpedo defence installations or systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18513—Transmission in a satellite or space-based system
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H04B7/18519—Operations control, administration or maintenance

Definitions

  • the present disclosure relates to flight path prediction methods, ground systems, flight path models, flight path prediction devices, projectile tracking systems, projectile countermeasure systems, integrated data libraries, satellites and satellite constellations.
  • Patent Document 1 There is a technology for comprehensively monitoring a specific latitude area within the global surface of the earth using a satellite constellation (for example, Patent Document 1).
  • the surveillance information of the projectile by the surveillance satellite is transferred from the surveillance satellite to other surveillance satellites, and finally from the surveillance satellite to the response assets. must be transmitted. For that purpose, it is necessary to quickly and accurately search for trust routes.
  • the purpose of the present disclosure is to provide a communication route search method for quickly and accurately searching for communication routes for transmitting information on flying objects detected by surveillance satellites.
  • the communication route search method of the present disclosure is to transmit the flying object monitoring information acquired by the monitoring satellites of a monitoring satellite constellation including a plurality of monitoring satellites equipped with infrared monitoring devices to each orbital plane of a plurality of orbital planes through a plurality of communications.
  • Communication satellites, which are satellites, fly, and the communication satellites are cross-linked to form a communication network, which is used as a transmission path to transmit to another surveillance satellite and a response asset, before the projectile hits. searching for the shortest communication route among the communication routes of the communication satellite constellation, which is addressed by the response asset and used by an airborne object response system comprising a ground system.
  • the ground system a communication satellite ID of each communication satellite of a plurality of communication satellites forming a communication path for transmitting flying object monitoring information from the monitoring satellite to another monitoring satellite by the shortest route; the order of the communication satellite IDs of the plurality of communication satellites that should pass through the plurality of communication satellites in chronological order; a time at which the communication satellites of the plurality of communication satellites communicate with each other; a communication route search device that analyzes a model database storing a plurality of flight path models, which are a plurality of modeled flight paths, including launch position coordinates, flight direction, time-series flight distance from launch to impact, and flight altitude profile of the projectile; Equipped with The communication route searching device starting from the launch detection information of the flying object detected by the infrared monitoring device provided in the surveillance satellite, using the plurality of flight path models to select a follow-on surveillance satellite capable of monitoring the flight path at the predicted time; searching for the shortest route for transmitting information from the surveillance satellite having
  • a communication route search method for quickly and accurately searching for a communication route for transmitting flying object information detected by a surveillance satellite can be provided.
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and shows a communication route search method 471;
  • Fig. 2 is a diagram of the first embodiment, showing a configuration example of a satellite constellation forming system 600;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment and shows a configuration example of a satellite 620 of the satellite constellation forming system 600;
  • FIG. 10 is a diagram of the first embodiment, showing an example of a flight path model of a flying object 520 viewed from a certain altitude;
  • FIG. 10 is a view of the first embodiment showing an example of a flight path model of a ballistic projectile in the distance direction and the height direction;
  • FIG. 10 is a view of the first embodiment, showing a model of a flight path of a projectile that jets intermittently;
  • FIG. 2 is a diagram of the first embodiment and is a block configuration diagram of a ground system 340;
  • FIG. 12 is a diagram of the second embodiment and shows the layout of an integrated data library;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing the hardware configuration of an integrated data library;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing a satellite on which an edge server is mounted;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing a satellite equipped with an artificial intelligence computer;
  • FIG. 10 is a diagram of the second embodiment, showing a satellite constellation having an annular communication network and a mesh communication network;
  • unit may be read as “circuit”, “process”, “procedure”, “process” or “circuitry” as appropriate.
  • FIG. 1 is a diagram showing a communication route search method 471. As shown in FIG. Details of FIG. 1 will be described later.
  • Satellite constellation 610 is an integrated satellite constellation. Satellite constellation forming system 600 is sometimes referred to simply as a satellite constellation.
  • FIG. 2 is a configuration example of a satellite constellation forming system 600.
  • FIG. Satellite constellation forming system 600 comprises a computer. Although FIG. 2 shows the configuration of one computer, a computer is actually installed in each satellite 620 of the plurality of satellites that make up the satellite constellation 610 and in each of the ground facilities 700 that communicate with the satellites 620. be done. The satellites 620 of the plurality of satellites and the computers provided in the ground equipment 700 communicating with the satellites 620 work together to realize the functions of the satellite constellation forming system 600 . An example of the configuration of a computer that implements the functions of satellite constellation forming system 600 will be described below.
  • the satellite constellation forming system 600 includes satellites 620 and ground facilities 700 .
  • Satellite 620 comprises a communication device 622 that communicates with communication device 950 of ground facility 700 .
  • a communication device 622 is illustrated from among the components provided by satellite 620 .
  • the satellite constellation forming system 600 comprises a processor 910 and other hardware such as a memory 921 , a secondary storage device 922 , an input interface 930 , an output interface 940 and a communication device 950 .
  • the processor 910 is connected to other hardware via signal lines and controls these other hardware.
  • the satellite constellation forming system 600 includes a satellite constellation forming section 911 as a functional element. Functions of the satellite constellation forming unit 911 are realized by hardware or software. A satellite constellation forming unit 911 controls formation of the satellite constellation 610 while communicating with the satellite 620 .
  • FIG. 3 is an example configuration of satellite 620 of satellite constellation forming system 600 .
  • Satellite 620 includes satellite controller 621 , communication device 622 , propulsion device 623 , attitude control device 624 , power supply device 625 and monitoring device 626 .
  • components that realize various functions may be provided, but FIG. .
  • Satellite 620 in FIG. 3 is an example of surveillance satellite 100 .
  • the satellite control device 621 is a computer that controls the propulsion device 623 and the attitude control device 624, and includes a processing circuit. Specifically, the satellite control device 621 controls the propulsion device 623 and the attitude control device 624 according to various commands transmitted from the ground equipment 700 .
  • the communication device 622 is a device that communicates with the ground facility 700 . Alternatively, communication device 622 is a device that communicates with satellites 620 before and after in the same orbital plane, or satellites 620 in adjacent orbital planes. Specifically, the communication device 622 transmits various data related to its own satellite to the ground equipment 700 or other satellites 620 . The communication device 622 also receives various commands transmitted from the ground equipment 700 .
  • the propulsion device 623 is a device that gives thrust to the satellite 620 and changes the speed of the satellite 620 .
  • the attitude control device 624 controls the attitude of the satellite 620, the angular velocity of the satellite 620, and the line-of-sight direction (Line It is a device for controlling posture elements such as "Of Sight".
  • Attitude controller 624 changes each attitude element in a desired direction. Alternatively, attitude controller 624 maintains each attitude element in the desired orientation.
  • Attitude control device 624 includes an attitude sensor, an actuator, and a controller.
  • Attitude sensors are devices such as gyroscopes, earth sensors, sun sensors, star trackers, thrusters and magnetic sensors.
  • Actuators are devices such as attitude control thrusters, momentum wheels, reaction wheels and control moment gyros.
  • the controller controls the actuators according to measurement data from the attitude sensor or various commands from the ground equipment 700 .
  • the power supply 625 includes equipment such as a solar cell, a battery, and a power controller, and supplies power to each equipment mounted on the satellite 620 .
  • Monitoring device 626 is a device that monitors an object. Specifically, the monitoring device 626 is a device for monitoring or observing an object such as a space object, a flying object, or a moving object on land, sea, and air. The monitoring device 626 is also called an observation device. For example, the monitoring device 626 is an infrared monitoring device that uses infrared rays to detect an increase in temperature due to atmospheric friction when a flying object enters the atmosphere.
  • Monitoring device 626 senses the temperature of the plume or body of the projectile at launch.
  • monitoring device 626 may be a lightwave or radio wave information gathering device.
  • the monitoring device 626 may be a device that detects objects with an optical system.
  • a monitoring device 626 takes an image of an object flying at an altitude different from the orbital altitude of the observation satellite with an optical system.
  • monitoring device 626 may be a visible optical sensor.
  • the processing circuitry may be dedicated hardware or a processor executing a program stored in memory. In the processing circuit, some functions may be implemented in dedicated hardware and the remaining functions may be implemented in software or firmware. That is, processing circuitry can be implemented in hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • Dedicated hardware is specifically a single circuit, multiple circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs, FPGAs, or combinations thereof.
  • ASICs are Application Specific Integrated It is an abbreviation for Circuit.
  • FPGA is an abbreviation for Field Programmable Gate Array.
  • Satellite constellation 610 formed by satellite constellation system 600 will be described. Satellite constellation 610 is formed by ground facility 700 controlling satellites 620 .
  • a communication route search method 471 will be described with reference to FIG.
  • the communication route search method 471 transmits flying object monitoring information acquired by, for example, the monitoring satellite 100-0 of the monitoring satellite constellation 610A to another monitoring satellite, such as the monitoring satellite 100-k, using the communication satellite constellation 610B as a transmission path.
  • it is a method used by the projectile countermeasure system 370 that transmits to the countermeasure asset 332 and counters the projectile 520 with the countermeasure asset 332 before the projectile 520 lands.
  • Surveillance satellite constellation 610A includes a plurality of surveillance satellites 100 equipped with infrared monitors.
  • a group of communication satellites which are a plurality of communication satellites 200, fly in each orbital plane of a plurality of orbital planes, and the communication satellites 200 are cross-linked to form a communication network.
  • the projectile countermeasure system 370 counters the projectile 520 before impact with the countermeasure asset 332 and includes the ground system 340 .
  • the communication route search method 471 is a communication route search method for searching for the shortest communication route among communication routes of communication satellites. As shown in FIG. 1, projectile countermeasure system 370 and countermeasure asset 332 are located on earth 510 .
  • the ground system 340 has a communication route search device 470 and a model database 350 .
  • the communication route searching device 470 for example, sends flying object monitoring information from the monitoring satellite 100-0 to another monitoring satellite 100-k, and each communication satellite 200 of the plurality of communication satellites 200 forming a communication route for transmitting the shortest route. , the order of the communication satellite IDs of the plurality of communication satellites 200 that should pass through the plurality of communication satellites 200 in chronological order, and the time at which the communication satellites 200 of the plurality of communication satellites 200 communicate with each other are analyzed. .
  • the model database 350 stores multiple flight path models, which are multiple modeled flight paths, including launch position coordinates, flight direction, time-series flight distance from launch to impact, and flight altitude profile of the projectile 520. is doing.
  • the communication route search device 470 predicts the flight path using a plurality of flight path models in the model database 350, starting from the launch detection information of the flying object 520 detected by the infrared monitoring device of the surveillance satellite 100-0. Select follow-on satellites that can be monitored at the time of day.
  • the communication route searching device 470 searches for the shortest route for transmitting information from the monitoring satellite 100-0 having the infrared monitoring device that detected the launch detection information of the flying object 520 to the subsequent monitoring satellite 100-1. Based on the flying object monitoring information detected by the subsequent monitoring satellite 100-1, the communication route search device 470 uses the candidate flight path model to search for the next subsequent monitoring satellite 100-1 whose flight path can be monitored at the predicted time. choose k.
  • the communication route searching device 470 searches for the shortest route in which the succeeding monitoring satellite 100-k transmits information to the following succeeding monitoring satellite 100-k+1. Thereafter, after repeating the shortest route search for transmitting information to the surveillance satellite 100 capable of monitoring the flying object 520, the communication route searching device 470 repeats the communication route searching device 470 to the flying object 520 from the succeeding monitoring satellite 100-N, which is the last in the shortest route search. A search is made for the shortest route for transmitting information to the asset 332 that can be dealt with.
  • FIG. 4 shows an example of a flight path model of a ballistic projectile 521 viewed from a certain altitude.
  • FIG. 4 shows the launch area and impact area of the ballistic projectile 521 .
  • FIG. 5 shows an example of a flight path model of a ballistic projectile 521 in the distance direction and the height direction.
  • the horizontal axis indicates the flight distance of the ballistic projectile 521 and the vertical axis indicates the altitude of the ballistic projectile 521 .
  • FIG. 6 shows a model of a flight path of a projectile that jets intermittently.
  • FIG. 6 corresponds to FIG.
  • the abscissa indicates the flight distance of the intermittently ejected projectile
  • the ordinate indicates the altitude of the intermittently ejected projectile.
  • the accuracy of flight path prediction can be improved by assuming a typical flight path model as a provisional flight path for gliding missiles and then correcting the actual trajectory based on the measurement information from the surveillance satellites.
  • the flight path model is used to search for a communication route by selecting a follow-on surveillance satellite from which the next surveillance information can be obtained, according to the flight distance over time after the projectile is launched. Immediately after launch detection, since the distance traveled is short, there is little divergence among a plurality of flight path models, and it is easy to select the next surveillance satellite. If the flying object information obtained from the follow-on monitoring satellite is used, the flight direction of the flying object can be determined. Therefore, it is possible to eliminate non-matching flight path models and narrow the selection range of the following follow-on monitoring satellite.
  • the carefully selected flight path model is used as a provisional flight path prediction, and the result of improved accuracy based on information obtained from surveillance satellites becomes the final flight path prediction result, enabling the selection of countermeasure assets near the predicted path. .
  • FIG. 7 shows the block configuration of the ground system 340.
  • the ground system 340 includes a monitoring satellite orbit database 341 that records the orbit information of the monitoring satellites 100 for each monitoring satellite ID of each of the plurality of monitoring satellites 100, and the flight position of each of the plurality of monitoring satellites in real time. , and a monitoring satellite position analysis device 342 that leads to the
  • the orbital information of the surveillance satellites includes the following information called Kepler's orbital six elements.
  • Genki Epoch (year and day) Mean Motion (m): Mean Motion (laps/day) or Semi-major Axis (km)
  • the flight position of the surveillance satellite 100 is derived from the position coordinates of the earth-fixed coordinate system WGS84 for each surveillance satellite ID.
  • the surveillance satellite position analysis device 342 can derive the time-series flight position coordinates of each surveillance satellite after the launch of the flying object. Therefore, the monitoring satellite position analysis device 342 separately determines the flight position of the flying object 520 in chronological order based on the result of flight path prediction of the flying object 520 performed by the ground system 340. , a monitoring device capable of capturing the flying object within the field of view of the monitoring device provided in the monitoring satellite 100 can be selected. The monitoring satellite position analysis device 342 selects a monitoring satellite passing near the flying object when the monitoring device of the monitoring satellite 100 points to the geocentric direction.
  • the monitoring satellite position analysis device 342 monitors the flight position of the flying object at a distance of 50 ⁇ 20 degrees in the latitudinal direction or 50 ⁇ 20 degrees in the longitude direction when the monitoring device points to the periphery of the earth and observes the rim.
  • Select a satellite The optimal field of view for rim observation varies depending on the orbital altitude of the surveillance satellite and the altitude reached by the flying object.
  • a surveillance satellite flies in an equatorial orbit or near the equator in an inclined orbit, a flying object flying from west to east over a mid-latitude zone of about 40 degrees latitude can be observed at the rim.
  • the surveillance satellite When the surveillance satellite flies in the vicinity of the northern end of the orbital plane of an inclined orbit, it can observe the rim of a flying object separated by 50 ⁇ 20 degrees in the longitude direction. Needless to say, even when the monitoring device flies in the mid-latitude zone of an inclined orbit, it is possible to monitor the rim of a flying object relatively distant by 50 ⁇ 20 degrees around the earth's center.
  • the ground system 340 includes a communication satellite orbit database 343 that records the orbit information of the communication satellites 200 for each communication satellite ID of each communication satellite 200 of the plurality of communication satellites 200, and the flight position of each communication satellite of the plurality of communication satellites 200. , and a communications satellite position analyzer 344 for real-time derivation.
  • the orbital information of the communication satellite 200 includes the following information called Kepler's orbital six elements.
  • Genki Epoch (year and day) Mean Motion (m): Mean Motion (laps/day) or Semi-major Axis (km)
  • the flight position of the communication satellite 200 is derived for each satellite ID of the communication satellite 200 using the position coordinates of the earth-fixed coordinate system WGS84.
  • the communication satellite position analysis device 344 can derive the time-series flight position coordinates of each communication satellite 200 after the launch of the flying object. Therefore, if a monitoring satellite 100 capable of monitoring the flying object 520 at a specific time is selected based on the result of the flight path prediction of the flying object 520 performed by the ground system 340, the satellite 100 can fly near the monitoring satellite 100 at that time. It becomes possible to select the communication satellite 200 to be used. Communications that fly in the vicinity of surveillance satellites flying near the equator or in the vicinity of surveillance satellites that are 50 ⁇ 20 degrees apart in the longitude direction using the time-series surveillance satellite selection results derived using the surveillance satellite position analysis device 342. Select a satellite.
  • FIG. 1 shows the conceptual configuration of the surveillance satellite constellation 610A.
  • the positions of the surveillance satellites 100 flying in each of a plurality of orbital planes are arranged in a plurality of positions. can be synchronized in each orbital plane of the orbital planes.
  • a plurality of orbital planes evenly arranged in the longitude direction of the inclined orbit constellation for example, satellites passing over the equator are synchronized in all orbits, and the flight positions of the multiple satellites are in-plane in each orbital plane. Assume they are evenly distributed.
  • a flying object flying at a constant speed from west to east passes the vicinity of each orbital plane of the surveillance satellite constellation 610A at regular time intervals.
  • the positions of the communication satellites 200 flying in each of the plurality of orbital planes are located on the respective orbital planes of the plurality of orbital planes.
  • a synchronous configuration may be used.
  • the communication satellites 200 passing over the equator are synchronized in all orbits, and the plurality of communication satellites 200 fly in each orbital plane. Assume that the positions are evenly distributed in the plane.
  • the time interval at which a flying object flying at a constant speed from west to east passes near each orbital plane of the communication satellite constellation 610B becomes constant, and the satellites flying within the specific orbital plane move at regular time intervals.
  • the in-plane phase position can also be easily predicted. This facilitates the selection of communication satellites. Therefore, there is an effect that a communication satellite can be quickly selected in a security emergency. There is an effect that the algorithm of the communication satellite position analysis device 344 can be simplified.
  • a communication route for transmitting information on flying objects detected by surveillance satellites can be quickly and It is possible to provide a communication route search method that searches accurately.
  • Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 8 to 12.
  • FIG. 1 an integrated data library 380 having a database 381, a satellite carrying an edge server 388 having a database 381, a satellite carrying an artificial intelligence computer 391, and a satellite constellation forming a hybrid constellation will be described.
  • ⁇ Integrated data library 380> With the recent diversification of threats and the diversification of monitoring systems, communication systems, and countermeasure systems, there is a need for Joint All domain Command & Control (JADC2), in which various ground centers act using a common database. rising. A ground center may be read as a domain. A commonly used database can be shared by various ground centers as a unified data library (UDL) in a cloud environment or an edge computing environment. Furthermore, a concept of a space data center based on satellite IoT has also been proposed, and it will be possible to share information in the space data center as well.
  • UDL unified data library
  • FIG. 8 shows the integrated data library 380 of the second embodiment.
  • Integrated data library 380 is a library referenced by at least one of monitoring satellite 100, communication satellite 200, and ground system 340 in the communication route search method of the first embodiment.
  • the integrated data library 380 as shown in FIG. 9 described later, Orbital information of the surveillance satellite 100; orbital information of the communication satellite 200; location information of the response asset 332; a plurality of flight path models; It comprises a database 381 storing at least one of them.
  • the plurality of flight path models are models configured using the launch position coordinates, flight direction, time-series flight distance from launch to impact, and flight altitude profile of the projectile 520, and flight paths are modeled. There are multiple models.
  • integrated data library 380 is located on the ground, although integrated data library 380 may be located on a satellite.
  • FIG. 9 shows the hardware configuration of the integrated data library 380.
  • Integrated data library 380 is a computer.
  • Integrated data library 380 comprises CPU 382 , communication device 383 and storage device 384 .
  • Storage device 384 implements database 381 .
  • Edge computing in which an edge server is arranged on the IoT side, is attracting attention as a technique for realizing a distributed architecture.
  • Edge computing in the conventional IoT, a centralized mechanism that transmits data collected by sensors to the cloud via the Internet and analyzes it was common.
  • Edge computing realizes real-time and low-load data processing by distributing data processing on the device itself or an edge server installed between the device and the cloud.
  • the increase in power consumption and countermeasures against exhaust heat have become issues.
  • increasing the power consumption of supercomputers and large-scale data centers and countermeasures against exhaust heat are serious problems.
  • At least one of the monitoring satellite 100 and the communication satellite 200 in the communication route search method of the first embodiment may be configured to have an edge server 388 having a database 381 .
  • FIG. 10 shows a configuration in which the surveillance satellite 100 or communication satellite 200 carries an edge server 388 having a database 381 . Note that the monitoring device of the monitoring satellite 100 is omitted in FIG.
  • the hardware configuration of the edge server 388 is similar to that of the integrated data library 380 in FIG.
  • Artificial intelligence is described below. Artificial intelligence may be described as AI. Artificial intelligence neural networks can be divided into supervised learning, in which a problem is optimized by inputting a teacher signal (correct answer), and unsupervised learning, which does not require a teacher signal. By pre-learning the flying object type, the propellant type, and a plurality of typical patterns of flight models as teacher models, it becomes easy and quick to infer the actually measured data obtained by detecting the launch and obtaining the trajectory information. As a result of inference, projectile path prediction and landing position estimation are performed. However, in order to predict the flight path of a flying object whose flight direction is unknown in the launch detection stage, it is necessary to track and monitor the flying object by a following surveillance satellite.
  • the launch detection information in order to transmit the launch detection information to subsequent surveillance satellites, the launch detection information must pass through a communications network formed by a constellation of communications satellites.
  • a communications network formed by a constellation of communications satellites.
  • the flight positions of the communication satellites change from moment to moment, it is necessary to search for the optimum communication route and determine the ID of the communication satellite to which the flying object information is to be exchanged and the time of transmission and reception. .
  • This situation also applies to the transfer of flying object information between surveillance satellites and communication satellites.
  • the optimum route search is carried out by the ground system, it is necessary to send commands to the surveillance satellite and the communication satellite with the time at which the flying object information is exchanged and the satellite ID.
  • the communication network for command transmission becomes an issue.
  • the communication satellite to be equipped with an AI-based analysis device, search for an optimal route on orbit, and generate commands on orbit to communicate with the communication satellites that make up the communication route.
  • an optimum route search using an algorithm known as the Dijkstra method is effective.
  • the weighting for each route does not change, but in a communication network formed by a communication satellite constellation, the weighting for each route changes at each time according to changes in flight positions of communication satellites. Therefore, for each communication satellite that searches for the optimum route while updating the orbital information, the communication satellite that receives the flying object information searches for the optimum route and transmits the flying object information to the next communication satellite. will be repeated.
  • the flying object while repeating the flight path prediction using the above machine learning and the Dijkstra method route search, the flying object is tracked and monitored, and the final landing position is inferred.
  • trajectory model Since the flight direction and distance of a projectile launched from a mobile launch pad (TEL) and not from a fixed launch pad differs from a typical flight model, the trajectory model is complemented by deep learning for actual measurement data. It is effective to
  • FIG. 11 shows a configuration in which the surveillance satellite 100 is equipped with an artificial intelligence computer 389.
  • Surveillance satellite 100 or communication satellite 200 with edge server 388 with database 381 may be configured with artificial intelligence computer 389 .
  • the artificial intelligence computer 389 autonomously determines the transmission destination of the flying object information by referring to the database 381, and transmits the flying object information to the determined transmission destination.
  • the artificial intelligence computer has the effects described in ⁇ Artificial Intelligence Computer> above.
  • FIG. 12 shows the satellite constellation 20 of the second embodiment.
  • a satellite constellation 20 formed by surveillance satellites 100 and communication satellites 200 forming a flying object tracking system that detects the launch of a flying object and tracks the flying object using the flight path prediction method described in the first embodiment.
  • the satellite constellation of FIG. 12 is configured in the second embodiment.
  • the satellite constellation of Figure 12 is as follows.
  • a plurality of communication satellites 200 equipped with communication devices for communicating with satellites ahead and behind in the same orbital plane form a communication constellation of the annular communication network 21 .
  • a surveillance satellite 100 equipped with a communication device that communicates with preceding and succeeding satellites flies between a plurality of communication satellites 200 forming a communication constellation of an annular communication network 21 .
  • FIG. 12 shows the satellite constellation 20 of the second embodiment.
  • a satellite constellation 20 formed by surveillance satellites 100 and communication satellites 200 forming a flying object tracking system that detects the launch of a flying object and tracks the flying object using the flight path prediction method described in the first embodiment.
  • the same raceway surface 23 is shown as a representative of the same raceway surface.
  • a monitoring satellite 100 and a plurality of communication satellites 200 forming a communication constellation reconstruct an annular communication network 21 or reconstruct a mesh-like communication network 22 with adjacent orbits to facilitate monitoring and communication. Form a hybrid constellation.
  • a hybrid constellation is when communication satellites that form a communication network simultaneously carry mission equipment other than communication such as observation and positioning, or satellites other than communication satellites such as observation satellites and positioning satellites use part of the communication network. Shown is a constellation that realizes multiple missions such as observation, positioning, and other non-communication missions and communication missions. Information can be exchanged between ground users and the hybrid constellation via the ring-shaped communication network 21 or the mesh communication network 22 . In addition, there is an effect that it is possible to achieve centralized data management with low latency for each satellite that constitutes the hybrid constellation and distributed computing regarded as IoT (Internet of Things). Some functions of the cloud data center, which was conventionally installed on the ground, will be installed on the satellite as a space data center.
  • IoT Internet of Things
  • the shortest route when orbital information of individual communication satellites that make up a communication satellite constellation is aggregated at a space data center and information is transmitted via an annular communication network or a mesh communication network formed by the communication satellite constellation. Exploring is reasonable. According to the conventional technology, after orbital information collection is transmitted from the satellite to the ground, it is analyzed and evaluated on the ground and transmitted to the satellite. , the burden of ground handling is reduced.
  • Circular communication network 22 Mesh communication network, 23 Orbital plane, 100 Monitoring satellite, 101 First infrared monitoring device, 102 Second infrared monitoring device, 200 Communication satellite, 332 Countermeasure assets, 340 Ground system, 341 Surveillance satellite orbit database, 342 Surveillance satellite position analysis device, 343 Communication satellite orbit database, 344 Communication satellite position analysis device, 380 Integrated data library, 381 Database, 382 CPU, 383 Communication device, 384 Storage device, 388 Edge server, 389 Artificial Intelligence Computer, 390 Flying Object Response System, 470 Communication Route Search Device, 471 Communication Route Search Method, 510 Earth, 520 Flying Object, 610 Satellite Constellation, 610A Surveillance Satellite Constellation, 610B Communication Satellite Constellation, 620 Satellite, 621 Satellite control device, 622 communication device, 623 propulsion device, 624 attitude control device, 625 power supply device, 626 monitoring device, 700 ground equipment, 910 processor, 911 satellite constellation forming unit, 921 memory, 922 auxiliary storage device

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Astronomy & Astrophysics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radio Relay Systems (AREA)

Abstract

監視衛星の検知した飛翔体情報を伝送するための通信ルートを、迅速かつ的確に探索する通信ルート探索方法の提供を目的とする。通信ルート探索方法（４７１）では、地上システム（３４０）が、通信ルート探索装置と、モデル化された複数の飛翔経路である複数の飛翔経路モデルを格納したモデルデータベース（３５０）とを具備する。通信ルート探索装置（４７０）が、監視衛星（１００）が検出した飛翔体（２０）の発射探知情報を起点として、複数の飛翔経路モデルを使って、飛翔経路を予測時刻に監視可能な後続監視衛星を選択し、後続の監視衛星、さらに次の監視衛星へと、情報伝送する最短ルート探索を繰り返す。通信ルート探索装置（４７０）は、ルート探索を繰り返した後に、最短ルート探索における最後となる後続監視衛星から飛翔体（５２０）に対して対処可能な対処アセットへ、情報伝送する最短ルートを探索する。

Description

通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション
　本開示は、飛翔経路予測方法、地上システム、飛翔経路モデル、飛翔経路予測装置、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーションに関する。
　衛星コンステレーションを用いて地球の全球面内における特定緯度の地域を網羅的に監視する技術がある（例えば特許文献１）。
　また、弾道軌道の飛翔体については飛翔経路モデルを用いて飛翔体の経路を予測する技術がある。これに関して、近年では滑空弾と呼ばれる間欠的に噴射を繰り返す飛翔体が登場した。このような滑空弾に対処する必要がある。
　弾道飛翔体あるいは滑空弾のような飛翔体に対処するためには、監視衛星による飛翔体の監視情報を、監視衛星から他の監視衛星へ、また、最終的には監視衛星から対処アセットへと伝送する必要がある。そのためには迅速かつ的確な信ルートの探索が必要となる。
特開２００８－１３７４３９号公報
　本開示は、監視衛星の検知した飛翔体情報を伝送するための通信ルートを、迅速かつ的確に探索する通信ルート探索方法の提供を目的とする。
　本開示の通信ルート探索方法は、赤外監視装置を具備する複数の監視衛星を備える監視衛星コンステレーションの監視衛星により取得された飛翔体監視情報を、複数軌道面の各軌道面を複数の通信衛星である通信衛星群が飛翔し、通信衛星同士がクロスリンクして通信網を形成する通信衛星コンステレーションを伝送経路として、別の監視衛星と、対処アセットとに伝送し、飛翔体の着弾前に前記対処アセットで対処するとともに地上システムを備える飛翔体対処システムによって使用される、前記通信衛星群の通信ルートの中で最短通信ルートを探索する。
　本開示の通信ルート探索方法では、
　前記地上システムが、
前記監視衛星から別の監視衛星への飛翔体監視情報を最短ルートで伝送する通信経路を構成する複数の通信衛星の各通信衛星の通信衛星ＩＤと、
前記複数の通信衛星を時系列的に経由するべき前記複数の通信衛星の前記通信衛星ＩＤの順番と、
　前記複数の通信衛星の通信衛星同士が通信する時刻と、
を解析する通信ルート探索装置と、
　前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、および飛翔高度プロファイルを含む、モデル化された複数の飛翔経路である複数の飛翔経路モデルを格納したモデルデータベースと
を具備し、
　前記通信ルート探索装置が、
前記監視衛星の備える前記赤外監視装置が検出した前記飛翔体の発射探知情報を起点として、前記複数の飛翔経路モデルを使って、飛翔経路を予測時刻に監視可能な後続監視衛星を選択し、
前記飛翔体の前記発射探知情報を検出した前記赤外監視装置を持つ前記監視衛星から前記後続監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を実施し、
前記後続監視衛星が検知した飛翔体監視情報に基づき、候補となる前記飛翔経路モデルを使って、前記飛翔経路を予測時刻に監視可能な次の後続の監視衛星を選択し、
前記後続の監視衛星から前記次の後続の監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を実施し、
　以降、前記飛翔体を監視可能な監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を繰り返した後に、最短ルート探索における最後となる後続監視衛星から前記飛翔体に対して対処可能な対処アセットへ、情報伝送する最短ルートを探索する。
　本開示によれば、監視衛星の検知した飛翔体情報を伝送するための通信ルートを、迅速かつ的確に探索する通信ルート探索方法をできる。
実施の形態１の図で、通信ルート探索方法４７１を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の構成例を示す図。 実施の形態１の図で、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成例を示す図。 実施の形態１の図で、ある高度から見下ろした状態の飛翔体５２０飛翔体５２０の飛翔経路モデルの例を示す図。 実施の形態１の図で、距離方向と高さ方向とにおける弾道飛翔体の飛翔経路モデルの例を示す図。 実施の形態１の図で、間欠的に噴射を行う飛翔体の飛翔経路のモデルを示す図。 実施の形態１の図で、地上システム３４０のブロック構成図。 実施の形態２の図で、統合データライブラリの配置を示す図。 実施の形態２の図で、統合データライブラリのハードウェア構成を示す図。 実施の形態２の図で、エッジサーバを搭載する衛星を示す図。 実施の形態２の図で、人工知能計算機を搭載する衛星を示す図。 実施の形態２の図で、円環状通信網とメッシュ通信網を有する衛星コンステレーションを示す図。
　実施の形態の説明および図面において、同じ要素および対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略または簡略化する。以下の実施の形態では、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」または「サーキットリ」に適宜読み替えてもよい。
　実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
　図１は、通信ルート探索方法４７１を示す図である。図１の詳細は後述する。
　図２、図３を用いて衛星コンステレーション６１０を形成する衛星コンステレーション形成システム６００における衛星６２０と地上設備７００の例について説明する。衛星コンステレーション６１０は統合衛星コンステレーションである。衛星コンステレーション形成システム６００は、単に衛星コンステレーションと呼ばれることがある。
　図２は、衛星コンステレーション形成システム６００の構成例である。衛星コンステレーション形成システム６００は、コンピュータを備える。図２では、１つのコンピュータの構成を示しているが、実際には、衛星コンステレーション６１０を構成する複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々にコンピュータが備えられる。そして、複数の衛星の各衛星６２０、および、衛星６２０と通信する地上設備７００の各々に備えられたコンピュータが連携して、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現する。以下において、衛星コンステレーション形成システム６００の機能を実現するコンピュータの構成の一例について説明する。
　衛星コンステレーション形成システム６００は、衛星６２０と地上設備７００を備える。衛星６２０は、地上設備７００の通信装置９５０と通信する通信装置６２２を備える。図２では、衛星６２０が備える構成のうち通信装置６２２を図示している。
　衛星コンステレーション形成システム６００は、プロセッサ９１０を備えるとともに、メモリ９２１、補助記憶装置９２２、入力インタフェース９３０、出力インタフェース９４０、および通信装置９５０といった他のハードウェアを備える。プロセッサ９１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
　衛星コンステレーション形成システム６００は、機能要素として、衛星コンステレーション形成部９１１を備える。衛星コンステレーション形成部９１１の機能は、ハードウェアあるいはソフトウェアにより実現される。衛星コンステレーション形成部９１１は、衛星６２０と通信しながら衛星コンステレーション６１０の形成を制御する。
　図３は、衛星コンステレーション形成システム６００の衛星６２０の構成の一例である。衛星６２０は、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５と監視装置６２６を備える。その他、各種の機能を実現する構成要素を備えていてもよいが、図３では、衛星制御装置６２１と通信装置６２２と推進装置６２３と姿勢制御装置６２４と電源装置６２５と監視装置６２６について説明する。図３の衛星６２０は、監視衛星１００の例である。
　衛星制御装置６２１は、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御するコンピュータであり、処理回路を備える。具体的には、衛星制御装置６２１は、地上設備７００から送信される各種コマンドにしたがって、推進装置６２３と姿勢制御装置６２４とを制御する。
　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は、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。
　監視装置６２６は、物体を監視する装置である。具体的には、監視装置６２６は、宇宙物体、飛翔体、あるいは陸海空の移動体といった物体を監視あるいは観測するための装置である。監視装置６２６は、観測装置ともいう。例えば、監視装置６２６は、飛翔体が大気圏に侵入する時の大気摩擦による温度上昇を赤外線で検知する赤外線監視装置である。監視装置６２６は、飛翔体の発射時のプルームないし飛翔体本体の温度を検知する。あるいは、監視装置６２６は、光波ないし電波の情報収集装置でもよい。監視装置６２６は、物体を光学系で検知する装置でもよい。監視装置６２６は、観測衛星の軌道高度と異なる高度を飛翔する物体を光学系で撮影する。具体的には、監視装置６２６は可視光学センサであってもよい。
　衛星制御装置６２１に備わる処理回路について説明する。処理回路は、専用のハードウェアであってもよいし、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。処理回路において、一部の機能が専用のハードウェアで実現されて、残りの機能がソフトウェアまたはファームウェアで実現されてもよい。つまり、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組み合わせで実現することができる。専用のハードウェアは、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡまたはこれらの組み合わせである。ＡＳＩＣは、Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
　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の形成方法＞
　衛星コンステレーションシステム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１を参照して、通信ルート探索方法４７１を説明する。通信ルート探索方法４７１は、監視衛星コンステレーション６１０Ａの、例えば監視衛星１００－０により取得された飛翔体監視情報を、通信衛星コンステレーション６１０Ｂを伝送経路として別の監視衛星、たとえば監視衛星１００－ｋ、あるいは対処アセット３３２に伝送して飛翔体５２０の着弾前に対処アセット３３２で対処する飛翔体対処システム３７０の使用する方法である。監視衛星コンステレーション６１０Ａは、赤外監視装置を具備する複数の監視衛星１００を備えている。通信衛星コンステレーション６１０Ｂは、複数軌道面の各軌道面を複数の通信衛星２００である通信衛星群が飛翔し、通信衛星２００同士がクロスリンクして通信網を形成している。飛翔体対処システム３７０は、飛翔体５２０の着弾前に対処アセット３３２で対処するとともに地上システム３４０を備える。通信ルート探索方法４７１は、通信衛星群の通信ルートの中で最短通信ルートを探索する通信ルート探索方法である。図１に示すように、飛翔体対処システム３７０および対処アセット３３２は地球５１０に配置されている。
　地上システム３４０は、通信ルート探索装置４７０と、モデルデータベース３５０とを備えている。
　通信ルート探索装置４７０は、例えば、監視衛星１００－０から別の監視衛星１００－ｋへ送る飛翔体監視情報を、最短ルートで伝送する通信経路を構成する複数の通信衛星２００の各通信衛星２００の通信衛星ＩＤと、複数の通信衛星２００を時系列的に経由するべき複数の通信衛星２００の通信衛星ＩＤの順番と、複数の通信衛星２００の通信衛星２００同士が通信する時刻とを解析する。
　モデルデータベース３５０は、飛翔体５２０の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、および飛翔高度プロファイルを含む、モデル化された複数の飛翔経路である複数の飛翔経路モデルを格納している。
　通信ルート探索装置４７０は、監視衛星１００－０の備える赤外監視装置が検出した飛翔体５２０の発射探知情報を起点として、モデルデータベース３５０の有する複数の飛翔経路モデルを使って、飛翔経路を予測時刻に監視可能な後続監視衛星を選択する。
　通信ルート探索装置４７０は、飛翔体５２０の発射探知情報を検出した赤外監視装置を持つ監視衛星１００－０から後続監視衛星１００－１へ情報伝送する最短ルート探索を実施する。通信ルート探索装置４７０は、後続監視衛星１００－１が検知した飛翔体監視情報に基づき、候補となる飛翔経路モデルを使って、飛翔経路を予測時刻に監視可能な次の後続の監視衛星１００－ｋを選択する。
　そして、通信ルート探索装置４７０は、後続の監視衛星１００－ｋが次の後続の監視衛星１００－ｋ＋１へ情報伝送する最短ルート探索を実施する。
　以降、通信ルート探索装置４７０は、飛翔体５２０を監視可能な監視衛星１００へ情報伝送する最短ルート探索を繰り返した後に、最短ルート探索における最後となる後続監視衛星１００－Ｎから飛翔体５２０に対して対処可能な対処アセット３３２へ、情報伝送する最短ルートを探索する。
　図４は、ある高度から見下ろした状態の弾道飛翔体５２１の飛翔経路モデルの例を示す。図４では弾道飛翔体５２１の発射領域と着弾領域とが示されている。
　図５は、距離方向と高さ方向とにおける弾道飛翔体５２１の飛翔経路モデルの例を示す。図５では横軸は弾道飛翔体５２１の飛翔距離、縦軸は弾道飛翔体５２１の高度を示す。図６は、間欠的に噴射を行う飛翔体の飛翔経路のモデルを示す。図６は図５に対応する。図６において横軸は間欠噴射飛翔体の飛翔距離、縦軸は間欠噴射飛翔体の高度を示す。
　図２に示すように、安全保障上の脅威となる飛翔体５２０は、発射が予想される発射領域と、着弾が予想される着弾領域を予め仮定できる。このため、発射領域から着弾領域までの距離、飛翔方向、到達時間、弾道飛行の場合の軌道と到達高度など典型的な飛翔経路モデルとして設定することが可能である。近年、滑空弾と呼ばれる間欠的に噴射を繰り返す飛翔体が登場した。この滑空弾は弾道弾と比較して、飛翔経路モデルのバリエーションが増えることになる。しかし、滑空弾についても、発射時噴射終了後に大気上層部を滑空する飛翔モデルとして、着弾領域までの飛翔経路モデルを想定することが可能である。滑空弾については、間欠的な噴射により飛翔経路モデルからの逸脱があるとしても、発射から着弾までの飛翔経路のプロファイル全体と比較すれば高度方向にも水平方向にも微小な変化量である。よって滑空弾については、典型的な飛翔経路モデルを暫定飛翔経路と仮定した上で、監視衛星の計測情報により、実軌道を修正することにより、飛翔経路予測の精度を向上することができる。
　この飛翔経路の予測過程において、発射時点では飛翔経路不明の飛翔体情報を後続監視衛星で伝送するための通信ルート探索が必要となる。そこで、飛翔経路モデルを使って飛翔体発射後の時間経過に伴う飛翔距離に応じて、次の監視情報取得が可能な後続監視衛星を選択して通信ルートを探索する。発射探知直後であれば、移動距離が少ないため、複数の飛翔経路モデルの中で乖離が少なく、次の監視衛星を選択することは容易である。後続監視衛星による飛翔体情報を使えば、飛翔体の飛翔方向が判明するため、飛翔経路モデルの中で適合しないものを排除でき、次の後続監視衛星の選択範囲を狭めることができる。更に時間経過すると飛翔体５２０の飛翔距離が遠くなり、飛翔方向も精度よく把握できるため、適合する飛翔モデルが限定されていく。
この動作を繰り返した後に厳選された飛翔経路モデルを暫定飛翔経路予測とし、監視衛星の取得情報により精度向上した結果が最終的な飛翔経路予測結果となり、予測経路近傍で対処アセット選択が可能となる。
　図７は地上システム３４０のブロック構成を示す。図７を参照する。地上システム３４０は、複数の監視衛星１００の各監視衛星の監視衛星ＩＤごとに監視衛星１００の軌道情報を記録した監視衛星軌道データベース３４１と、複数の監視衛星の各監視衛星の飛翔位置を、リアルタイムに導出する監視衛星位置解析装置３４２とを具備している。
　監視衛星の軌道情報は、ケプラーの軌道６要素と呼ばれる以下の情報を含む。
元期：Ｅｐｏｃｈ（年と日）
平均運動（ｍ）：Ｍｅａｎ　Ｍｏｔｉｏｎ（周回／日）または半長径　Ｓｅｍｉ－ｍａｊｏｒ　Ａｘｉｓ（ｋｍ）
離心率（ｅ）：Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ（単位無し）
軌道傾斜角（ｉ）：Ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ（度）
昇交点赤経（Ω）：ＲＡＡＮ（Ｒｉｇｈｔ　Ａｓｃｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ａｓｃｅｎｄｉｎｇ　Ｎｏｄｅ）（度）
近地点引数（ω）：Ａｒｇｕｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｅｒｉｇｅｅ（度）
平均近点角（Ｍ　）：　Ｍｅａｎ　Ａｎｏｍａｌｙ（度）。
監視衛星１００の飛翔位置は、監視衛星ＩＤ毎に地球固定座標系ＷＧＳ８４の位置座標などで導出する。
監視衛星位置解析装置３４２によれば、飛翔体発射後の各監視衛星の時系列的な飛翔位置座標を導出できる。よって、監視衛星位置解析装置３４２によって、別途、地上システム３４０が実施する飛翔体５２０の飛翔経路予想結果に基づき、時系列的な飛翔体５２０の飛翔位置毎に、近傍を通過する監視衛星１００や、監視衛星１００の具備する監視装置の視野範囲に飛翔体を捉えることができる監視装置を選択することができる。
　監視衛星位置解析装置３４２は、監視衛星１００の監視装置が地心方向を指向する場合は、飛翔体近傍を通過する監視衛星を選択する。
監視衛星位置解析装置３４２は、監視装置が地球周辺を指向してリム観測する場合は、飛翔体の飛翔位置に対して、緯度方向に５０±２０度ないし経度方向に５０±２０度離れた監視衛星を選択すればよい。リム観測の最適な視野範囲は監視衛星の軌道高度と、飛翔体の到達高度に依存して変動する。監視衛星が赤道上空軌道を飛翔する場合や、傾斜軌道の赤道付近を飛翔する場合に、緯度４０度程度の中緯度帯上空を西から東に飛翔する飛翔体をリム観測できる。監視衛星が傾斜軌道の軌道面北端付近を飛翔する場合に、経度方向に５０±２０度離れた飛翔体をリム観測できる。なお監視装置が傾斜軌道の中緯度帯を飛翔する場合にも地心周りに５０±２０度相対的に離れた飛翔体をリム監視できることは言うまでもない。
　図７を参照する。前記地上システム３４０は、複数の通信衛星２００の各通信衛星２００の通信衛星ＩＤごとに通信衛星２００の軌道情報を記録した通信衛星軌道データベース３４３と、複数の通信衛星の各通信衛星の飛翔位置を、リアルタイムに導出する通信衛星位置解析装置３４４とを具備する。
　通信衛星２００の軌道情報としては、ケプラーの軌道６要素と呼ばれる以下の情報を含む。
元期：Ｅｐｏｃｈ（年と日）
平均運動（ｍ）：Ｍｅａｎ　Ｍｏｔｉｏｎ（周回／日）または半長径　Ｓｅｍｉ－ｍａｊｏｒ　Ａｘｉｓ（ｋｍ）
離心率（ｅ）：Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ（単位無し）
軌道傾斜角（ｉ）：Ｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ（度）
昇交点赤経（Ω）：ＲＡＡＮ　（Ｒｉｇｈｔ　Ａｓｃｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　Ａｓｃｅｎｄｉｎｇ　Ｎｏｄｅ）（度）
近地点引数（ω）：Ａｒｇｕｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｐｅｒｉｇｅｅ（度）
平均近点角（Ｍ　）　Ｍｅａｎ　Ａｎｏｍａｌｙ（度）。
通信衛星２００の飛翔位置は、通信衛星２００の衛星ＩＤ毎に地球固定座標系ＷＧＳ８４の位置座標などで導出する。
通信衛星位置解析装置３４４によれば、飛翔体発射後の各通信衛星２００の時系列的な飛翔位置座標を導出できる。よって、別途、地上システム３４０が実施する飛翔体５２０の飛翔経路予想結果に基づき、特定時刻における飛翔体５２０を監視可能な監視衛星１００を選択すれば、当該時刻において当該監視衛星１００の近傍を飛翔する通信衛星２００を選択可能となる。監視衛星位置解析装置３４２を使って導出した、時系列毎の監視衛星選択結果を用いて、赤道近傍飛翔中の監視衛星や、経度方向に５０±２０度離れた監視衛星の近傍を飛翔する通信衛星を選択すればよい。
　図１では監視衛星コンステレーション６１０Ａの概念的な構成を示しているが、監視衛星コンステレーション６１０Ａの具体的な構成では、複数の軌道面の各軌道面を飛翔する監視衛星１００の位置が、複数の軌道面のそれぞれの軌道面で同期する構成をとることができる。
　傾斜軌道コンステレーションの経度方向に均等に配置された複数の軌道面において、例えば全ての軌道で赤道上空を通過する衛星が同期しており、各軌道面内において複数衛星の飛翔位置が面内で均等配置されているとする。
　この状態であれば、西から東に一定速度で飛翔する飛翔体が監視衛星コンステレーション６１０Ａの各軌道面付近を通過する時間間隔が一定になり、一定時間間隔で特定軌道面内を飛翔する衛星が移動する面内位相位置も容易に予測できる。よって、将来監視に最適位置を飛翔する監視衛星の選択が容易になる。このため、安全保障上の緊急事態において、監視衛星を迅速に選択できるという効果がある。また監視衛星位置解析装置のアルゴリズムが簡潔にできるという効果もある。
　また図１に示す通信衛星コンステレーション６１０Ｂでは、監視衛星コンステレーション６１０Ａと同じように、複数の軌道面の各軌道面を飛翔する通信衛星２００の位置が、複数の軌道面のそれぞれの軌道面で同期する構成でもよい。傾斜軌道コンステレーションの経度方向に均等に配置された複数の軌道面において、例えば全ての軌道で赤道上空を通過する通信衛星２００が同期しており、各軌道面内において複数の通信衛星２００の飛翔位置が面内で均等配置されているとする。この場合、西から東に一定速度で飛翔する飛翔体が通信衛星コンステレーション６１０Ｂの各軌道面付近を通過する時間間隔が一定になり、一定時間間隔で特定軌道面内を飛翔する衛星が移動する面内位相位置も容易に予測できる。よって通信衛星の選択が容易になる。
このため、安全保障上の緊急事態において、通信衛星を迅速に選択できるという効果がある。通信衛星位置解析装置３４４のアルゴリズムが簡潔にできるという効果がある。
　なお、図７では、通信ルート探索装置４７０と監視衛星位置解析装置３４２とは個別であるが、通信ルート探索装置４７０が監視衛星位置解析装置３４２を具備する構成でもよい。
　また、図７では、通信ルート探索装置４７０と通信衛星位置解析装置３４４とは個別であるが、通信ルート探索装置４７０が通信衛星位置解析装置３４４を具備する構成でもよい。
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
　実施の形態１の通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション及び飛翔体対処システムによれば、監視衛星の検知した飛翔体情報を伝送するための通信ルートを、迅速かつ的確に探索する通信ルート探索方法を提供できる。
　実施の形態２．
　図８から図１２を参照して実施の形態２を説明する。実施の形態２では、データベース３８１を有する統合データライブラリ３８０、データベース３８１を持つエッジサーバ３８８を搭載する衛星、人工知能計算機３９１を搭載する衛星、及びハイブリッドコンステレーションを形成する衛星コンステレーションを説明する。
＜統合データライブラリ３８０＞
　近年の脅威の多様化と、監視システム、通信システム、対処システムの多様化に伴い、各種の地上センターが、共通のデータベースを活用して行動するＪｏｉｎｔ　Ａｌｌ　ｄｏｍａｉｎ　Ｃｏｍｍａｎｄ　＆　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＪＡＤＣ２）の必要性が高まっている。
　地上センターはドメインと読み替えてもよい。共通で利用されるデータベースを、クラウド環境ないしエッジコンピューティング環境において統合データライブラリ（Ｕｎｉｆｉｅｄ　Ｄａｔａ　Ｌｉｂｒａｌｙ（ＵＤＬ））として、各種の地上センターで情報共有することが可能となる。更に衛星ＩｏＴによるスペースデータセンタ構想も提唱されており、同様に宇宙データセンタにおいて情報共有することも可能となる。
＜統合データライブラリ＞
　図８は、実施の形態２の統合データライブラリ３８０を示す。
　統合データライブラリ３８０は、実施の形態１の通信ルート探索方法における監視衛星１００と、通信衛星２００と、地上システム３４０とのうちの少なくともいずれかが参照するライブラリでありる。
　統合データライブラリ３８０は、後述の図９に示すように、
監視衛星１００の軌道情報と、
通信衛星２００の軌道情報と、
対処アセット３３２の位置情報と、
複数の飛翔経路モデルと、
のうち、少なくとも一つを格納したデータベース３８１を具備する。
ここで複数の飛翔経路モデルとは、飛翔体５２０の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり飛翔経路がモデル化された複数のモデルである。
　図８のように、統合データライブラリ３８０は地上に配置されるが、統合データライブラリ３８０は衛星に配置されてもよい。
　図９は、統合データライブラリ３８０のハードウェア構成を示す。統合データライブラリ３８０は、コンピュータである。統合データライブラリ３８０は、ＣＰＵ３８２、通信装置３８３、記憶装置３８４を備えている。記憶装置３８４は、データベース３８１を実現する。
＜クラウドコンピューティング：エッジサーバ３８８を搭載する衛星＞
　情報社会の高度化に伴う情報量の増大に伴い、消費電力の増大と排熱対策が課題となっている。特に中央集中型の仕組みでは、スーパーコンピュータ及び大規模データセンタの大電力化と排熱対策とが深刻な課題になっている。
　一方、宇宙空間では放射冷却により深宇宙に排熱できる。よって、クラウド環境を実現するためのスーパーコンピュータあるいはデータセンタを、衛星コンステレーション側に配置し、軌道上で演算処理を実施した後に、必要データのみを地上のユーザに伝送することが可能である。これにより、クラウド環境を維持し、温室効果ガス排出量を低減することにより、地上のＳＤＧｓに貢献できるという効果がある。
＜エッジコンピューティング＞
　分散型アーキテクチャを実現する手法としてＩｏＴ側にエッジサーバを配置するエッジコンピューティングが着目されている。
　従来のＩｏＴではセンサで収集したデータをインターネット経由でクラウドへ送信し、分析を行う中央集中型の仕組みが一般的であった。これに対し、エッジコンピューティングでは、デバイス本体、もしくはデバイスとクラウドとの間に設置したエッジサーバで分散してデータ処理を行う仕組みをとることで、リアルタイムかつ低負荷なデータ処理を実現する。
　また情報社会の高度化に伴う情報量の増大に伴い、消費電力の増大と排熱対策が課題となっている。特に中央集中型の仕組みではスーパーコンピュータ及び大規模データセンタの大電力化と排熱対策とが深刻な課題になっている。
　一方、宇宙空間では放射冷却により深宇宙に排熱できるので、衛星をＩｏＴにおけるデバイスと見立てて、衛星コンステレーション側にエッジサーバを配置し、軌道上で分散コンピューティング処理をした後に必要データのみを地上に伝送するのが合理的である。ハイブリッドコンステレーションによれば、円環状通信網ないしメッシュ通信網を経由して、地上設備７００にデータセンタを具備するクラウドと情報授受して、低遅延（レイテンシ）とデータの一元管理を実現できるという効果がある。
　図８において、実施の形態１の通信ルート探索方法における監視衛星１００と通信衛星２００との少なくともどちらかは、データベース３８１を持つエッジサーバ３８８を具備する構成でもよい。
　図１０は、監視衛星１００あるいは通信衛星２００が、データベース３８１を持つエッジサーバ３８８を搭載する構成を示す。なお図１０では監視衛星１００の監視装置は省略している。エッジサーバ３８８のハードウェア構成は、図９の統合データライブラリ３８０と同様の構成である。
＜人工知能計算機＞
　以下、人工知能について説明する。人工知能はＡＩと記載する場合がある。
　人工知能のニューラルネットワークは、教師信号（正解）の入力によって問題に最適化されていく教師あり学習と、教師信号を必要としない教師なし学習に分けられる。
　予め飛翔体種別、推薬種別、典型的な複数パターンの飛翔モデルを教師モデルとして学習させることにより、発射探知して軌道情報を取得した実測データの推論が、容易かつ迅速になる。推論の結果として、飛翔体経路予測と着地位置の推定を実施する。
　但し、発射探知段階において飛翔方向が不明な飛翔体の飛翔経路を予測するためには、後続する監視衛星により飛翔体に対して追跡監視を行う必要がある。また、後続の監視衛星に対して発射探知情報を送信するために、発射探知情報が、通信衛星群によって形成される通信網を経由する必要がある。
　通信衛星コンステレーションによる通信網では、通信衛星の飛翔位置が時事刻々と変化するため、最適通信ルート探索をして、飛翔体情報を授受する通信衛星のＩＤと送受する時刻とを決める必要がある。この状況は、監視衛星と通信衛星の飛翔体情報授受においても同様となる。
　最適ルート探索を地上システムで実施した場合、監視衛星と通信衛星に対して、飛翔体情報を授受する時刻と衛星ＩＤとをコマンド送信する必要がある。しかし、コマンド送信のための通信網が課題となる。
　そこで、通信衛星が、ＡＩによる解析装置を具備し、軌道上で最適ルート探索をし、通信ルートを構成する通信衛星に対して軌道上でコマンドを生成して通信することが合理的となる。
　軌道上で最適ルートを探索する手法としては、ダイクストラ法として知られるアルゴリズムによる最適ルート探索が有効である。なお静的ダイクストラ法ではルート毎の重みづけが変化しないが、通信衛星コンステレーションによって形成される通信網では通信衛星の飛翔位置の変化によって、ルート毎の重みが各時刻に変化する。そのため、軌道情報を更新しながら最適ルート探索を行う個々の通信衛星毎に、飛翔体情報を受信した通信衛星が最適ルート探索を行って次の通信衛星に飛翔体情報を送信する、という動作が繰り返されることになる。
　また、ルート探索において、幅優先探索と深度優先探索が知られている。発射探知情報については幅優先探索により迅速に通信網に飛翔体情報を伝送することが優先され、後続衛星で追跡が繰り返され、飛翔方向が概ね推定できる段階では深度優先探索を実施することが合理的である。
　飛翔体追跡システムにおいては、上記の機械学習による飛翔経路予測とダイクストラ法ルート探索を繰り返しながら、飛翔体の追跡監視を行い、最終的な着地位置の推論を実施する。
　更に、飛翔体追跡を繰り返した後に、過去の飛翔体追跡の実績に対して機械学習を行い、教師モデルとして使用した複数の飛翔体モデルとは異なる飛翔体動作の事例に対してディープラーニングを行う。これにより、飛翔体の経路に対する予測において精度の向上と予測の迅速化が可能となる。
　固定発射台から発射されず移動式発射台（ＴＥＬ）等から発射された飛翔体の飛翔方向および距離と典型的な飛翔モデルとには相違があるので、実測データに対するディープラーニングにより軌道モデルを補完することが有効である。
　図１１は、監視衛星１００が、人工知能計算機３８９を備える構成を示す。データベース３８１を具備するエッジサーバ３８８を具備する監視衛星１００あるいは通信衛星２００は、人工知能計算機３８９を具備する構成でもよい。人工知能計算機３８９は、データベース３８１を参照することにより、飛翔体情報の伝送先を自律的に決定し、決定した伝送先に飛翔体情報を送信する。人工知能計算機は上記の＜人工知能計算機＞で述べた効果を有する。
　図１２は、実施の形態２の衛星コンステレーション２０を示す。実施の形態１で述べた飛翔経路予測方法を用いて飛翔体の発射探知と飛翔体の追跡とを実施する飛翔体追跡システムを構成する監視衛星１００と通信衛星２００とが形成する衛星コンステレーション２０として、実施の形態２では図１２の衛星コンステレーションを構成する。図１２の衛星コンステレーションは以下のようである。
　同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する通信装置を具備する複数の通信衛星２００が、円環状通信網２１の通信コンステレーションを形成する。
かつ、
　前後の衛星と通信する通信装置を具備する監視衛星１００が、円環状通信網２１の通信コンステレーションを形成する複数の通信衛星２００の間を飛翔する。図１２では同一の軌道面として同一軌道面２３を代表として示した。
　監視衛星１００と、通信コンステレーションを形成する複数の通信衛星２００とは、円環状通信網２１を再構築し、または、隣接軌道とのメッシュ状通信網２２を再構築し、監視と通信とのハイブリッドコンステレーションを形成する。
　ハイブリッドコンステレーションとは、通信網を形成する通信衛星が、観測や測位など通信以外のミッション装置を同時に搭載する場合や、観測衛星や測位衛星など通信衛星以外の衛星が、通信網の一部を担う通信装置を同時に搭載する場合に形成される、観測や測位など通信以外のミッションと通信ミッションの複数ミッションを実現するコンステレーションを示す。円環状通信網２１あるいはメッシュ状通信網２２を経由して、地上ユーザとハイブリッドコンステレーションとが、情報授受が可能である。また、ハイブリッドコンステレーションを構成する各衛星と、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）と見なした分散コンピューティングとを、低遅延（レイテンシ）でデータ一元管理を実現できるという効果がある。従来、地上に設置されていたクラウドデータセンタの一部の機能を衛星にスペースデータセンタとして搭載する。そして軌道上で、ある処理を実行して、処理結果のみを地上に伝送して、地上処理の負担軽減に貢献できるという効果がある。例えば通信衛星コンステレーションを構成する個別通信衛星の軌道情報をスペースデータセンタで集約し、通信衛星コンステレーションにより形成される円環状通信網あるいはメッシュ通信網を経由して情報伝送する場合の、最短ルート探索をすることは合理的である。従来技術によれば、軌道情報収集を衛星から地上に伝送した後に、地上で解析評価して衛星に送信していたので、当該処理を宇宙空間で自律的に賄うことにより、データ量が削減され、地上処理の負担が軽減される。
　２１　円環状通信網、２２　メッシュ状通信網、２３　軌道面、１００　監視衛星、１０１　第一の赤外監視装置、１０２　第二の赤外監視装置、２００　通信衛星、３３２　対処アセット、３４０　地上システム、３４１　監視衛星軌道データベース、３４２　監視衛星位置解析装置、３４３　通信衛星軌道データベース、３４４　通信衛星位置解析装置、３８０　統合データライブラリ、３８１　データベース、３８２　ＣＰＵ、３８３　通信装置、３８４　記憶装置、３８８　エッジサーバ、３８９　人工知能計算機、３９０　飛翔体対処システム、４７０　通信ルート探索装置、４７１　通信ルート探索方法、５１０　地球、５２０　飛翔体、６１０　衛星コンステレーション、６１０Ａ　監視衛星コンステレーション、６１０Ｂ　通信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。

Claims (13)

  1. 　赤外監視装置を具備する複数の監視衛星を備える監視衛星コンステレーションの監視衛星により取得された飛翔体監視情報を、複数軌道面の各軌道面を複数の通信衛星である通信衛星群が飛翔し、通信衛星同士がクロスリンクして通信網を形成する通信衛星コンステレーションを伝送経路として、別の監視衛星と、対処アセットとに伝送し、飛翔体の着弾前に前記対処アセットで対処するとともに地上システムを備える飛翔体対処システムによって使用される、前記通信衛星群の通信ルートの中で最短通信ルートを探索する通信ルート探索方法であって、
    　前記地上システムが、
    前記監視衛星から別の監視衛星への飛翔体監視情報を最短ルートで伝送する通信経路を構成する複数の通信衛星の各通信衛星の通信衛星ＩＤと、
    前記複数の通信衛星を時系列的に経由するべき前記複数の通信衛星の前記通信衛星ＩＤの順番と、
    　前記複数の通信衛星の通信衛星同士が通信する時刻と、
    を解析する通信ルート探索装置と、
    　前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、および飛翔高度プロファイルを含む、モデル化された複数の飛翔経路である複数の飛翔経路モデルを格納したモデルデータベースと
    を具備し、
    　前記通信ルート探索装置が、
    前記監視衛星の備える前記赤外監視装置が検出した前記飛翔体の発射探知情報を起点として、前記複数の飛翔経路モデルを使って、飛翔経路を予測時刻に監視可能な後続監視衛星を選択し、
    前記飛翔体の前記発射探知情報を検出した前記赤外監視装置を持つ前記監視衛星から前記後続監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を実施し、
    前記後続監視衛星が検知した飛翔体監視情報に基づき、候補となる前記飛翔経路モデルを使って、前記飛翔経路を予測時刻に監視可能な次の後続の監視衛星を選択し、
    前記後続の監視衛星から前記次の後続の監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を実施し、
    　以降、前記飛翔体を監視可能な監視衛星へ情報伝送する最短ルート探索を繰り返した後に、最短ルート探索における最後となる後続監視衛星から前記飛翔体に対して対処可能な対処アセットへ、情報伝送する最短ルートを探索する通信ルート探索方法。
  2. 　請求項１に記載の通信ルート探索方法を使用する飛翔体対処システムの備える地上システム。
  3. 　前記地上システムは、
    　前記複数の監視衛星の各監視衛星の監視衛星ＩＤごとに前記監視衛星の軌道情報を記録した監視衛星軌道データベースと、
    　前記複数の監視衛星の各監視衛星の飛翔位置を、リアルタイムに導出する監視衛星位置解析装置と、
    を具備する請求項２に記載の地上システム。
  4. 　前記地上システムは、
    前記複数の通信衛星の各通信衛星の通信衛星ＩＤごとに前記通信衛星の軌道情報を記録した通信衛星軌道データベースと、
    　前記複数の通信衛星の各通信衛星の飛翔位置を、リアルタイムに導出する通信衛星位置解析装置と、
    を具備する請求項２または請求項３に記載の地上システム。
  5. 　請求項１に記載の通信ルート探索方法を使用する飛翔体対処システムの使用する監視衛星コンステレーションであって、
    　複数の軌道面の各軌道面を飛翔する監視衛星の位置が、
    前記複数の軌道面のそれぞれの軌道面で同期する監視衛星コンステレーション。
  6. 　請求項１に記載の通信ルート探索方法を使用する飛翔体対処システムの使用する通信衛星コンステレーションであって、
    　複数の軌道面の各軌道面を飛翔する通信衛星の位置が、
    前記複数の軌道面のそれぞれの軌道面で同期する通信衛星コンステレーション。
  7. 　前記地上システムは、
    　前記通信ルート探索装置が前記監視衛星位置解析装置を具備する請求項３に記載の地上システム。
  8. 　前記地上システムは、
    　前記通信ルート探索装置が前記通信衛星位置解析装置を具備する請求項４に記載の地上システム。
  9. 請求項１に記載の通信ルート探索方法を使用する飛翔体対処システム。
  10. 　請求項１に記載の通信ルート探索方法における、前記監視衛星と、前記通信衛星と、前記地上システムとのうちの少なくともいずれかが参照するライブラリであり、
    前記監視衛星の軌道情報と、
    前記通信衛星の軌道情報と、
    前記対処アセットの位置情報と、
    前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり飛翔経路がモデル化されたモデルである複数の飛翔経路モデルと、
    のうち、少なくとも一つを格納したデータベースを具備するライブラリである、統合データライブラリ。
  11. 　請求項１に記載の通信ルート探索方法における前記監視衛星と前記通信衛星とのうちいずれかの衛星は、
    前記監視衛星の軌道情報と、
    前記通信衛星の軌道情報と、
    前記対処アセットの位置情報と、
    前記飛翔体の発射位置座標、飛翔方向、発射から着弾までの時系列飛翔距離、及び飛翔高度プロファイルを用いて構成されるモデルであり飛翔経路がモデル化されたモデルである複数の飛翔経路モデルと、
    のうち、少なくとも一つを格納したデータベースを具備するエッジサーバを具備する衛星。
  12. 　前記データベースを具備する前記エッジサーバを具備する前記衛星は、
    　前記データベースを参照することにより飛翔体監視情報の伝送先を自律的に決定し、決定した伝送先に前記飛翔体監視情報を送信する人工知能計算機を具備する請求項１１に記載の衛星。
  13. 請求項１に記載の通信ルート探索方法によって、飛翔体の発射探知と飛翔体の追跡とを実施する飛翔体追跡システムを構成する監視衛星と通信衛星とが形成する衛星コンステレーションであって、
    　同一軌道面の進行方向前後の衛星と通信する通信装置を具備する複数の衛星が、円環状通信網の通信コンステレーションを形成し、
    かつ、
    　前後の衛星と通信する通信装置を具備する監視衛星が、前記通信コンステレーションを形成する前記複数の通信衛星の間を飛翔し、
    　前記監視衛星と、前記通信コンステレーションを形成する前記複数の通信衛星とは、前記円環状通信網を再構築し、または、隣接軌道とのメッシュ状通信網を再構築し、監視と通信とのハイブリッドコンステレーションを形成する衛星コンステレーション。
PCT/JP2022/006107 2021-02-19 2022-02-16 通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション WO2022176895A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023500888A JPWO2022176895A1 (ja) 2021-02-19 2022-02-16
US18/276,040 US20240114423A1 (en) 2021-02-19 2022-02-16 Communication route search method, ground system, surveillance satellite constellation, communication satellite constellation, flying object coping system, unified data library, satellite, and satellite constellation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-024774 2021-02-19
JP2021024774 2021-02-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022176895A1 true WO2022176895A1 (ja) 2022-08-25

Family

ID=82930515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/006107 WO2022176895A1 (ja) 2021-02-19 2022-02-16 通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240114423A1 (ja)
JP (1) JPWO2022176895A1 (ja)
WO (1) WO2022176895A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7499962B2 (ja) 2021-05-27 2024-06-14 三菱電機株式会社 統合データライブラリ装置、飛翔体対処システム、飛翔経路予測方法および通信ルート探索方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126876A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Mitsubishi Electric Corp 観測衛星群管制システム、観測衛星、地上局、及び観測衛星群管制方法
JP2008137439A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 監視衛星
WO2020261481A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星
JP2021070342A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008126876A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Mitsubishi Electric Corp 観測衛星群管制システム、観測衛星、地上局、及び観測衛星群管制方法
JP2008137439A (ja) * 2006-11-30 2008-06-19 Mitsubishi Electric Corp 監視衛星
WO2020261481A1 (ja) * 2019-06-27 2020-12-30 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション、地上設備および人工衛星
JP2021070342A (ja) * 2019-10-29 2021-05-06 三菱電機株式会社 衛星コンステレーション

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7499962B2 (ja) 2021-05-27 2024-06-14 三菱電機株式会社 統合データライブラリ装置、飛翔体対処システム、飛翔経路予測方法および通信ルート探索方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022176895A1 (ja) 2022-08-25
US20240114423A1 (en) 2024-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109358497B (zh) 一种基于b样条函数的卫星路径规划和预测控制的跟踪方法
WO2022176889A1 (ja) 飛翔体対処システム、衛星統合指令センター、対処地上センター、通信ルート探索装置、飛翔経路予測装置、対処アセット選択装置、赤道上空衛星システム、赤道上空衛星、極軌道衛星システム、極軌道衛星、傾斜軌道衛星システム、傾斜軌道衛星、統合データライブラリ、および、衛星コンステレーション
Lagona et al. Autonomous trajectory optimisation for intelligent satellite systems and space traffic management
Albert et al. UAV path planning using MILP with experiments
WO2022176891A1 (ja) 飛翔体対処システム、監視地上センター、対処地上センター、通信ルート探索装置、飛翔経路予測装置、対処アセット選択装置、赤道上空衛星システム、赤道上空衛星、極軌道衛星システム、極軌道衛星、傾斜軌道衛星システム、および、傾斜軌道衛星
WO2022176895A1 (ja) 通信ルート探索方法、地上システム、監視衛星コンステレーション、通信衛星コンステレーション、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、衛星及び衛星コンステレーション
JP7394801B2 (ja) 滑空飛翔体追跡方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、および、地上システム
JP7394802B2 (ja) 滑空飛翔体識別方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、および、地上システム
JP2024045779A (ja) 飛翔経路予測装置、対処アセット選択装置、赤道上空衛星システム、極軌道衛星システムおよび監視衛星
WO2022176894A1 (ja) 飛翔経路予測方法、地上システム、飛翔体の飛翔経路モデル、飛翔経路予測装置、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システム、統合データライブラリ、監視衛星及び衛星コンステレーション
JPWO2022176889A5 (ja)
JPWO2022176891A5 (ja)
Garvey et al. An autonomous unmanned aerial vehicle system for sensing and tracking
JP2024032957A (ja) ハイブリッドコンステレーション、ハイブリッドコンステレーション形成方法、衛星情報伝送システム、地上システム、ミッション衛星、および、地上設備
JP7499940B2 (ja) 飛翔経路モデル選択方法、飛翔体追跡システム、飛翔体対処システムおよび地上システム
WO2022137622A1 (ja) 通信衛星システム、地球側制御設備、地上設備、人工衛星、通信地上センター及び伝送ルート探索装置
WO2022176893A1 (ja) 統合衛星コンステレーションの形成方法、統合データライブラリ及び統合衛星コンステレーション
JP7507953B2 (ja) 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
JPWO2022176894A5 (ja)
JP7407764B2 (ja) 飛翔体追跡システム、飛翔経路予測方法、監視衛星、および、地上設備
WO2022176892A1 (ja) 飛翔体対処システム、監視地上センター、対処地上センター、通信ルート探索装置、飛翔経路予測装置及び対処アセット選択装置
JP7499962B2 (ja) 統合データライブラリ装置、飛翔体対処システム、飛翔経路予測方法および通信ルート探索方法
WO2023062732A1 (ja) 通信衛星システム、エッジコンピューティングシステム、および主衛星
JP7504281B2 (ja) 飛翔位置導出方法、飛翔体追跡システム、地上システムおよび飛翔体対処システム
Hussain et al. Real-Time Resident Space Object Surveillance Using Distributed Satellite Systems

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22756213

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2023500888

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18276040

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22756213

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1