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公開番号2024115607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-27
出願番号2023021317
出願日2023-02-15
発明の名称衛星制御パラメータ導出装置、方法およびプログラム
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人
主分類B64G 3/00 20060101AFI20240820BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】デブリ除去衛星の好ましい軌道を少ないコストで決めることができる衛星制御パラメータ導出装置を提供する。
【解決手段】軌道最適化手段75は、回収対象の候補となるデブリの軌道および危険度、並びに、現在のデブリ除去衛星の軌道および当該軌道におけるデブリ除去衛星の姿勢を入力として、所定の目的関数の決定とデブリ除去衛星の軌道最適化とを行い、デブリ除去衛星の制御パラメータである軌道切り替えの日時、軌道切り替え時の各回におけるデブリ除去衛星の速度変化、および、任意の時点における回収対象デブリの位置を導出する。コマンド生成手段78は、制御パラメータに基づいて、デブリ除去衛星に対するコマンドを生成する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
回収対象の候補となるデブリの軌道および危険度、並びに、現在のデブリ除去衛星の軌道および当該軌道における前記デブリ除去衛星の姿勢を入力として、所定の目的関数の決定と前記デブリ除去衛星の軌道最適化とを行い、前記デブリ除去衛星の制御パラメータである軌道切り替えの日時、軌道切り替え時の各回における前記デブリ除去衛星の速度変化、および、任意の時点における回収対象デブリの位置を導出する軌道最適化手段と、
前記制御パラメータに基づいて、前記デブリ除去衛星に対するコマンドを生成するコマンド生成手段とを備える
ことを特徴とする衛星制御パラメータ導出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記所定の目的関数は、
前記デブリ除去衛星の落下地点から陸地までの距離を表す目的関数、
前記デブリ除去衛星の軌道切り替え時の各回における前記デブリ除去衛星の速度変化の大きさの総和を表す目的関数、および、
回収対象デブリの危険度の総和を表す目的関数
である
請求項１に記載の衛星制御パラメータ導出装置。
【請求項３】
前記軌道最適化手段は、
回収対象の候補となるデブリの観測時刻と当該観測時刻における前記回収対象の候補となるデブリの位置に基づいて、前記回収対象の候補となるデブリの軌道を推定する
請求項１に記載の衛星制御パラメータ導出装置。
【請求項４】
前記軌道最適化手段は、
各時刻における前記デブリ除去衛星の位置および姿勢に基づいて、現在の前記デブリ除去衛星の軌道および当該軌道における前記デブリ除去衛星の姿勢を推定する
請求項１に記載の衛星制御パラメータ導出装置。
【請求項５】
前記コマンドを前記デブリ除去衛星に送信する送信手段を備える
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項に記載の衛星制御パラメータ導出装置。
【請求項６】
コンピュータが、
回収対象の候補となるデブリの軌道および危険度、並びに、現在のデブリ除去衛星の軌道および当該軌道における前記デブリ除去衛星の姿勢を入力として、所定の目的関数の決定と前記デブリ除去衛星の軌道最適化とを行い、前記デブリ除去衛星の制御パラメータである軌道切り替えの日時、軌道切り替え時の各回における前記デブリ除去衛星の速度変化、および、任意の時点における回収対象デブリの位置を導出し、
前記制御パラメータに基づいて、前記デブリ除去衛星に対するコマンドを生成する
ことを特徴とする衛星制御パラメータ導出方法。
【請求項７】
コンピュータに、
回収対象の候補となるデブリの軌道および危険度、並びに、現在のデブリ除去衛星の軌道および当該軌道における前記デブリ除去衛星の姿勢を入力として、所定の目的関数の決定と前記デブリ除去衛星の軌道最適化とを行い、前記デブリ除去衛星の制御パラメータである軌道切り替えの日時、軌道切り替え時の各回における前記デブリ除去衛星の速度変化、および、任意の時点における回収対象デブリの位置を導出する軌道最適化処理、および、
前記制御パラメータに基づいて、前記デブリ除去衛星に対するコマンドを生成するコマンド生成処理
を実行させるための衛星制御パラメータ導出プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、衛星制御パラメータ導出装置、衛星制御パラメータ導出方法、および、衛星制御パラメータ導出プログラムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
スペースデブリとは、地球の周りを高速で周回する機能していない人工物体である。以下、スペースデブリを単に、デブリと記す。運用中の人工衛星にデブリが衝突した場合には、その人工衛星の機能が停止する可能性もある。従って、デブリの除去は、急務になっている。
【０００３】
デブリの除去方法には、能動的デブリ除去（ＡＤＲ：Active Debris Removal ）と受動的デブリ除去（Passive Debris Removal）とがある。現存するデブリを素早く除去するには、ＡＤＲが重要である。ＡＤＲで主流となっている方法は、デブリ除去衛星をデブリに接近させ、デブリ除去衛星にデブリを捕獲させ、そのままデブリ除去衛星を大気圏に再突入させる方法である。この方法は、以下のような処理を含む。
（１）デブリ除去衛星が、自身の軌道を切り替え、回収対象デブリに接近する。
（２）デブリ除去衛星が、回収対象デブリを捕獲する。
（３）デブリ除去衛星が、捕獲した回収対象デブリに最も近い他の回収対象デブリに接近するために、自身の軌道を切り替える。
（４）回収対象デブリがなくなるまで、上記の（２）、（３）を繰り返す。
（５）デブリ除去衛星が、捕獲した複数のデブリとともに大気圏に再突入する。
【０００４】
小さなデブリは、大気圏内で燃え尽きる。デブリ除去衛星は、大気圏内で燃え尽きるか、あるいは、地球上に落下する。また、大きなデブリは、大気圏内で燃え尽きず、地球上に落下する可能性がある。デブリ除去衛星や大きなデブリの落下地点が、陸地から離れた海等になるように、デブリ除去衛星を制御する必要がある。
【０００５】
デブリ除去衛星やＡＤＲは、例えば、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
国際公開第２０２１／２３０１７１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回収対象デブリの選定や、回収対象デブリに接近するための軌道および大気圏に再突入するための軌道の選定では、以下の３つの評価項目を同時に満足させる必要がある。
【０００８】
（１）デブリの落下地点を、陸地からできる限り遠い場所とする。
（２）落下地点に正確に到達させ、かつ、デブリ除去衛星の推進剤をできる限り節約する。
（３）危険性の高いデブリを、より多く除去する。
【０００９】
上記の３つの評価項目それぞれの最良解を導く解析手法およびその手法に対応したツールが存在する。しかし、上記の３つの評価項目それぞれに、高度な専門性や経験を有する人材が必要である。
【００１０】
また、上記の３つの評価項目は、１つの評価項目を改善すると他の評価項目が悪化するというトレードオフの関係になっている。そのため、前述の選定を行うためには、３つの評価項目を総合的に評価して、３つの評価項目のバランスをとる必要がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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