(57)【要約】【課題】人工衛星の搭載機器配置設計を容易にするための装置及びソフトウェアを提供することを目的とする。【解決手段】２次元表示部１１１は搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示装置に表示する。２次元表示部１１１が表示した展開図をモデル編集部１２０はキーボードやマウス等の入力装置で操作して、人工衛星モデルの搭載機器の配置等を編集する。モデル編集部１２０が編集した情報に基づき、温度計算部１４１は人工衛星が軌道を移動した場合の人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して所定の位置での人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する。そして、２次元表示部１１１は計算した人工衛星モデルの搭載機器温度を表示装置に表示する。以上を繰り返して、人工衛星の搭載機器配置設計を行う。【選択図】図１
2010086092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援装置であり、
搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示装置に表示する２次元表示部と、
前記２次元表示部が表示した展開図を入力装置を介して操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集部と、
前記モデル編集部が編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を処理装置により計算する温度計算部と、
前記温度計算部が計算した前記人工衛星モデルの搭載機器温度を結果情報として表示装置に表示する結果表示部と
を備えることを特徴とする衛星設計支援装置。
【請求項２】
前記モデル編集部は、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量を設定し、
前記温度計算部は、前記人工衛星モデルへの熱の入射量と前記発熱量とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する
ことを特徴とする請求項１に記載の衛星設計支援装置。
【請求項３】
前記モデル編集部は、太陽電池パドルを含む搭載機器の設定情報を編集するとともに、前記搭載機器の電力収支を設定し、
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記モデル編集部が設定した前記搭載機器の電力収支に基づき、前記人工衛星が前記所定の軌道を移動した場合の所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を処理装置により計算する電力収支計算部を備え、
前記結果表示部は、前記電力収支計算部が計算した電力収支を結果情報として表示する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の衛星設計支援装置。
【請求項４】
前記モデル編集部は、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の消費電力を設定し、
前記電力収支計算部は、前記搭載機器の電力収支と、前記モデル編集部が設定した消費電力とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を計算する
ことを特徴とする請求項３に記載の衛星設計支援装置。
【請求項５】
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定するためのタイムチャートを表示装置に表示する設定チャート表示部を備え、
前記モデル編集部は、前記設定チャート表示部が表示したタイムチャートを操作することにより、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定し、
前記結果表示部は、前記設定チャート表示部が表示したタイムチャートと並べて又は重ねて前記結果情報をグラフとして表示する
ことを特徴とする請求項２又は４に記載の衛星設計支援装置。
【請求項６】
前記結果表示部は、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星の３次元アニメーションと、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報とを表示する
ことを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の衛星設計支援装置。
【請求項７】
前記結果表示部は、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星とともに、前記人工衛星についての太陽光が当たっている部分と当たっていない部分とを識別可能に表示する
ことを特徴とする請求項６に記載の衛星設計支援装置。
【請求項８】
前記結果表示部は、前記結果情報をグラフとして表示する場合には、前記グラフのうち、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報を示す部分を強調して表示する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の衛星設計支援装置。
【請求項９】
前記モデル編集部は、前記搭載機器について、付加する質点の質量と付加位置、密度、面密度の少なくとも１つ以上を含む質量特性を設定し、
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記搭載機器の形状及びサイズと、前記モデル編集部が設定した質量特性とに基づき、前記人工衛星モデルの慣性能率と慣性乗積と質量と重心座標との少なくともいずれか１つ以上を含む質量特性を処理装置により計算する質量特性計算部を備え、
前記結果表示部は、前記質量特性計算部が計算した前記人工衛星モデルの質量特性を表示する
ことを特徴とする請求項１から８までのいずれかに記載の衛星設計支援装置。
【請求項１０】
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記２次元表示部が表示する搭載機器が配置された人工衛星モデルを３次元表示するとともに、前記人工衛星モデルが示す人工衛星のアクチュエータによって動作する搭載機器の動作覆域表面を表示装置に表示する３次元表示部
を備えることを特徴とする請求項１から９までのいずれかに記載の衛星設計支援装置。
【請求項１１】
前記３次元表示部は、搭載機器からの視野範囲を前記搭載機器とともに人工衛星モデルに表示する
ことを特徴とする請求項１０に記載の衛星設計支援装置。
【請求項１２】
人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援プログラムであり、
搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示する２次元表示処理と、
前記２次元表示処理で表示した展開図を操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集処理と、
前記モデル編集処理で編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する温度計算処理と、
前記温度計算処理で計算した前記人工衛星モデルの温度を結果情報として表示する結果表示処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする衛星設計支援プログラム。
【請求項１３】
前記モデル編集処理では、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量を設定し、
前記温度計算処理では、前記人工衛星モデルへの熱の入射量と前記発熱量とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する
ことを特徴とする請求項１２に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１４】
前記モデル編集処理では、太陽電池パドルを含む搭載機器の設定情報を編集するとともに、前記搭載機器の電力収支を設定し、
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記モデル編集処理で設定した前記搭載機器の電力収支に基づき、前記人工衛星が前記所定の軌道を移動した場合の所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を処理装置により計算する電力収支計算処理をコンピュータに実行させ、
前記結果表示処理では、前記電力収支計算処理で計算した電力収支を結果情報として表示する
ことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１５】
前記モデル編集処理では、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の消費電力を設定し、
前記電力収支計算処理では、前記搭載機器の電力収支と、前記モデル編集処理で設定した消費電力とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を計算する
ことを特徴とする請求項１４に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１６】
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定するためのタイムチャートを表示する設定チャート表示処理をコンピュータに実行させ、
前記モデル編集処理では、前記設定チャート表示処理で表示したタイムチャートを操作することにより、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定し、
前記結果表示処理では、前記設定チャート表示処理で表示したタイムチャートと並べて又は重ねて前記結果情報をグラフとして表示する
ことを特徴とする請求項１３又は１５に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１７】
前記結果表示処理では、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星の３次元アニメーションと、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報とを表示する
ことを特徴とする請求項１２から１６までのいずれかに記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１８】
前記結果表示処理では、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星とともに、前記人工衛星についての太陽光が当たっている部分と当たっていない部分とを識別可能に表示する
ことを特徴とする請求項１７に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項１９】
前記結果表示処理では、前記結果情報をグラフとして表示する場合には、前記グラフのうち、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報を示す部分を強調して表示する
ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項２０】
前記モデル編集処理では、前記搭載機器について、付加する質点の質量と付加位置、密度、面密度の少なくとも１つ以上を含む質量特性を設定し、
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記搭載機器の形状及びサイズと、前記モデル編集処理で設定した質量特性とに基づき、前記人工衛星モデルの慣性能率と慣性乗積と質量と重心座標との少なくともいずれか１つ以上を含む質量特性を処理装置により計算する質量特性計算処理をコンピュータに実行させ、
前記結果表示処理では、前記質量特性計算処理で計算した前記人工衛星モデルの質量特性を表示する
ことを特徴とする請求項１２から１９までのいずれかに記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項２１】
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記２次元表示処理で表示する搭載機器が配置された人工衛星モデルを３次元表示するとともに、前記人工衛星モデルが示す人工衛星のアクチュエータによって動作する搭載機器の動作覆域表面を表示装置に表示する３次元表示処理
をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１２から２０までのいずれかに記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項２２】
前記３次元表示処理では、搭載機器からの視野範囲を前記搭載機器とともに人工衛星モデルに表示する
ことを特徴とする請求項２１に記載の衛星設計支援プログラム。
【請求項２３】
人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援方法であり、
表示装置が、搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示する２次元表示ステップと、
入力装置が、前記２次元表示ステップで表示した展開図を操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集ステップと、
処理装置が、前記モデル編集ステップで編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する温度計算ステップと、
表示装置が、前記温度計算ステップで計算した前記人工衛星モデルの温度を結果情報として表示する結果表示ステップと
を備えることを特徴とする衛星設計支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星の設計を行うためのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ）装置等の衛星設計支援装置に関する。特に、本発明は、人工衛星の搭載機器配置の概念設計を支援するためのＣＡＤ装置等の衛星設計支援装置に関する。本発明は、例えば、ユーザが衛星の構体形状や搭載機器の配置・形状・特性を各構体パネルからの熱収支の観点から最適化できるように支援を行うものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星の搭載機器配置設計に資することができるような熱解析方法および装置としては、例えば特許文献１に記載された形状要素を細分化して行う解析方法を用いた汎用的な解析ツールがある。
【特許文献１】特開平０４−００７６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したような汎用的な解析ツールを使うと、人工衛星モデルに搭載する搭載機器を汎用的な形状要素の定義方法に従って定義しなければならない。そのため、人工衛星モデル作成のための操作に多くの手間と時間がかかるとともに、ある程度のスキルが要求される。したがって、汎用的な解析ツールは、計算精度を得るために詳細な形状定義が必要な詳細設計段階で使用するには適しているが、詳細の決まっていない初期の概念設計段階において、大まかな計算を素早く行う目的に対しては必要以上に多くのデータ編集操作が求められ不向きである。
【０００４】
また、汎用的な解析ツールでは、人工衛星モデルを細分化された形状単位で扱い、搭載機器単位で扱うわけではない。そのため、汎用的な解析ツールは、搭載機器配置を試行錯誤して決定する場合には、搭載機器の追加・削除のみならず移動やサイズ変更といった編集も容易ではない。
【０００５】
さらに、人工衛星の構体は一般的にハニカムパネルで構成された多面体構造である。そのため、搭載機器が天体から受ける熱入射量は時々刻々変化する各パネルの向きと天体の位置との幾何学的関係に大きく左右される。したがって、搭載機器配置の試行錯誤を行う際にはパネル単位での熱収支バランスを考慮して、異なるパネル間に跨る配置変更を行うことが頻繁にある。このような目的において多くの解析ケースを試行するための編集作業は、一般に３次元の座標系でしか扱えない汎用解析ツールの編集機能では非常に煩雑になる。また、搭載機器の配置結果をすぐに衛星自身の位置や姿勢、天体の位置との相対関係に関連付けて配置設計に援用できるものはない。
【０００６】
本発明は、例えば、人工衛星の搭載機器配置設計を容易にするための装置及びソフトウェアを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る衛星設計支援装置は、例えば、人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援装置であり、
搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示装置に表示する２次元表示部と、
前記２次元表示部が表示した展開図を入力装置を介して操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集部と、
前記モデル編集部が編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を処理装置により計算する温度計算部と、
前記温度計算部が計算した前記人工衛星モデルの搭載機器温度を結果情報として表示装置に表示する結果表示部と
を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記モデル編集部は、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量を設定し、
前記温度計算部は、前記人工衛星モデルへの熱の入射量と前記発熱量とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する
ことを特徴とする。
【０００９】
前記モデル編集部は、太陽電池パドルを含む搭載機器の設定情報を編集するとともに、前記搭載機器の電力収支を設定し、
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記モデル編集部が設定した前記搭載機器の電力収支に基づき、前記人工衛星が前記所定の軌道を移動した場合の所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を処理装置により計算する電力収支計算部を備え、
前記結果表示部は、前記電力収支計算部が計算した電力収支を結果情報として表示する
ことを特徴とする。
【００１０】
前記モデル編集部は、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の消費電力を設定し、
前記電力収支計算部は、前記搭載機器の電力収支と、前記モデル編集部が設定した消費電力とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を計算する
ことを特徴とする。
【００１１】
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定するためのタイムチャートを表示装置に表示する設定チャート表示部を備え、
前記モデル編集部は、前記設定チャート表示部が表示したタイムチャートを操作することにより、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定し、
前記結果表示部は、前記設定チャート表示部が表示したタイムチャートと並べて又は重ねて前記結果情報をグラフとして表示する
ことを特徴とする。
【００１２】
前記結果表示部は、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星の３次元アニメーションと、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報とを表示する
ことを特徴とする。
【００１３】
前記結果表示部は、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星とともに、前記人工衛星についての太陽光が当たっている部分と当たっていない部分とを識別可能に表示する
ことを特徴とする。
【００１４】
前記結果表示部は、前記結果情報をグラフとして表示する場合には、前記グラフのうち、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報を示す部分を強調して表示する
ことを特徴とする。
【００１５】
前記モデル編集部は、前記搭載機器について、付加する質点の質量と付加位置、密度、面密度の少なくとも１つ以上を含む質量特性を設定し、
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記搭載機器の形状及びサイズと、前記モデル編集部が設定した質量特性とに基づき、前記人工衛星モデルの慣性能率と慣性乗積と質量と重心座標との少なくともいずれか１つ以上を含む質量特性を処理装置により計算する質量特性計算部を備え、
前記結果表示部は、前記質量特性計算部が計算した前記人工衛星モデルの質量特性を表示する
ことを特徴とする。
【００１６】
前記衛星設計支援装置は、さらに、
前記２次元表示部が表示する搭載機器が配置された人工衛星モデルを３次元表示するとともに、前記人工衛星モデルが示す人工衛星のアクチュエータによって動作する搭載機器の動作覆域表面を表示装置に表示する３次元表示部
を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記３次元表示部は、搭載機器からの視野範囲を前記搭載機器とともに人工衛星モデルに重畳表示する
ことを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る衛星設計支援プログラムは、例えば、人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援プログラムであり、
搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示する２次元表示処理と、
前記２次元表示処理で表示した展開図を操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集処理と、
前記モデル編集処理で編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する温度計算処理と、
前記温度計算処理で計算した前記人工衛星モデルの温度を結果情報として表示する結果表示処理と
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１９】
前記モデル編集処理では、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量を設定し、
前記温度計算処理では、前記人工衛星モデルへの熱の入射量と前記発熱量とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する
ことを特徴とする。
【００２０】
前記モデル編集処理では、太陽電池パドルを含む搭載機器の設定情報を編集するとともに、前記搭載機器の電力収支を設定し、
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記モデル編集処理で設定した前記搭載機器の電力収支に基づき、前記人工衛星が前記所定の軌道を移動した場合の所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を処理装置により計算する電力収支計算処理をコンピュータに実行させ、
前記結果表示処理では、前記電力収支計算処理で計算した電力収支を結果情報として表示する
ことを特徴とする。
【００２１】
前記モデル編集処理では、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の消費電力を設定し、
前記電力収支計算処理では、前記搭載機器の電力収支と、前記モデル編集処理で設定した消費電力とに基づき、前記所定の位置での前記人工衛星モデルの電力収支を計算する
ことを特徴とする。
【００２２】
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定するためのタイムチャートを表示する設定チャート表示処理をコンピュータに実行させ、
前記モデル編集処理では、前記設定チャート表示処理で表示したタイムチャートを操作することにより、前記人工衛星の移動開始後の時刻毎に、前記搭載機器の発熱量と消費電力との少なくともいずれかを設定し、
前記結果表示処理では、前記設定チャート表示処理で表示したタイムチャートと並べて又は重ねて前記結果情報をグラフとして表示する
ことを特徴とする。
【００２３】
前記結果表示処理では、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星の３次元アニメーションと、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報とを表示する
ことを特徴とする。
【００２４】
前記結果表示処理では、前記所定の軌道を移動する前記人工衛星とともに、前記人工衛星についての太陽光が当たっている部分と当たっていない部分とを識別可能に表示する
ことを特徴とする。
【００２５】
前記結果表示処理では、前記結果情報をグラフとして表示する場合には、前記グラフのうち、前記３次元アニメーションが示す前記所定の軌道における前記人工衛星の移動開始後所定の時刻の前記結果情報を示す部分を強調して表示する
ことを特徴とする。
【００２６】
前記モデル編集処理では、前記搭載機器について、付加する質点の質量と付加位置、密度、面密度の少なくとも１つ以上を含む質量特性を設定し、
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記搭載機器の形状及びサイズと、前記モデル編集処理で設定した質量特性とに基づき、前記人工衛星モデルの慣性能率と慣性乗積と質量と重心座標との少なくともいずれか１つ以上を含む質量特性を処理装置により計算する質量特性計算処理をコンピュータに実行させ、
前記結果表示処理では、前記質量特性計算処理で計算した前記人工衛星モデルの質量特性を表示する
ことを特徴とする。
【００２７】
前記衛星設計支援プログラムは、さらに、
前記２次元表示処理で表示する搭載機器が配置された人工衛星モデルを３次元表示するとともに、前記人工衛星モデルが示す人工衛星のアクチュエータによって動作する搭載機器の動作覆域表面を表示装置に表示する３次元表示処理
をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２８】
前記３次元表示処理では、搭載機器からの視野範囲を前記搭載機器とともに人工衛星モデルに重畳表示する
ことを特徴とする。
【００２９】
本発明に係る衛星設計支援方法は、例えば、人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援方法であり、
表示装置が、搭載機器が配置された人工衛星モデルを２次元座標系に展開した展開図を表示する２次元表示ステップと、
入力装置が、前記２次元表示ステップで表示した展開図を操作することにより、前記人工衛星モデルの搭載機器の配置と形状とサイズとの少なくともいずれかの設定情報を編集するモデル編集ステップと、
処理装置が、前記モデル編集ステップで編集した前記人工衛星モデルの搭載機器の設定情報に基づき、前記人工衛星モデルが示す人工衛星が所定の軌道を移動した場合の前記人工衛星モデルへの熱の入射量を計算して、前記所定の軌道における移動開始後所定の時刻の前記人工衛星モデルの搭載機器温度を計算する温度計算ステップと、
表示装置が、前記温度計算ステップで計算した前記人工衛星モデルの温度を結果情報として表示する結果表示ステップと
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る衛星設計支援装置によれば、２次元表示された人工衛星モデル展開図を操作することにより人工衛星の搭載機器配置設計が行え、設計結果の熱収支の確認ができる。そのため、人工衛星の搭載機器配置設計を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下の説明において、処理装置は後述するＣＰＵ９１１等である。記憶装置は後述するＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、磁気ディスク９２０等である。入力装置は後述するキーボード９０２、マウス９０３、通信ボード９１５等である。表示装置は後述するＬＣＤ９０１等である。つまり、処理装置、記憶装置、入力装置、表示装置はハードウェアである。
【００３２】
実施の形態１．
図１は、人工衛星の搭載機器配置設計を支援する衛星設計支援装置１００の機能を示す機能ブロック図である。
衛星設計支援装置１００は、表示部１１０（結果表示部）、モデル編集部１２０、軌道計算部１３０、結果計算部１４０を備える。
表示部１１０は、搭載機器が配置された人工衛星モデル（人工衛星構体モデル）を表示装置に表示する。ここで、人工衛星モデルは、人工衛星を３次元の数学モデルで表した仮想人工衛星である。また、表示部１１０は、後述する結果計算部１４０が計算した結果を表示装置に表示する。表示部１１０は、２次元表示部１１１、３次元表示部１１２、宇宙モデル表示部１１３、設定チャート表示部１１４、トランスポートダイアログ表示部１１５を備える。表示部１１０の各機能については後述する。
モデル編集部１２０は、表示部１１０が表示した搭載機器が配置された人工衛星モデルを入力装置を介して操作することにより、人工衛星モデルおよび前記人工衛星モデルに配置された搭載機器の設定情報を編集する。
軌道計算部１３０は、人工衛星モデルが示す人工衛星の位置（軌道）を軌道力学に基づき処理装置により計算する。
結果計算部１４０は、モデル編集部１２０が編集した人工衛星モデルおよび搭載機器の設定情報に基づき、人工衛星モデルの質量特性と、軌道計算部１３０が計算した軌道を人工衛星が移動した場合の、その軌道における所定の時刻の位置での人工衛星モデルの搭載機器温度、電力収支を結果情報として処理装置により計算する。結果計算部１４０は、温度計算部１４１、電力収支計算部１４２、質量特性計算部１４３を備える。結果計算部１４０の各機能については後述する。
【００３３】
表示部１１０の各機能について説明する。上述したように、表示部１１０は、２次元表示部１１１、３次元表示部１１２、宇宙モデル表示部１１３、設定チャート表示部１１４、トランスポートダイアログ表示部１１５を備える。
２次元表示部１１１、３次元表示部１１２、宇宙モデル表示部１１３はそれぞれ人工衛星モデルと搭載機器を編集するためのグラフィカル編集ウィンドウを表示する。つまり、衛星設計支援装置１００は、３つのグラフィカル編集ウィンドウを備える。
また、設定チャート表示部１１４は、時刻毎の設定をするとともに、時刻毎の結果情報を確認するための画面を表示する。さらに、トランスポートダイアログ表示部１１５は、計算の実行、一時停止、続行、終了を制御するための画面を表示する。
【００３４】
図２は、２次元表示部１１１が表示するグラフィカル編集ウィンドウを示す図である。
２次元表示部１１１が表示するグラフィカル編集ウィンドウを搭載機器配置モデル編集画面と呼ぶ。２次元表示部１１１は、人工衛星モデルが備える衛星構体パネル１を２次元座標系に展開した展開図と、各パネルに配置された搭載機器２の取付面の２次元投影図を表示する。
モデル編集部１２０は、２次元表示部１１１が表示する搭載機器配置モデル編集画面において、市販のワードプロセッサ・ソフトウェアや表計算ソフトウェア等に搭載されている図形編集機能と同様に、搭載機器２の２次元投影図の追加、コピー、削除、移動、サイズ変更、特性編集等をマウス操作やキーボード入力によるカット＆ペーストおよびドラッグ＆ドロップによって行うことができる。なお、特性には、衛星構体パネルや各搭載機器に形状モデルの密度（密度、面密度）や付加する質点質量、付加位置等の質量特性が含まれる。モデル編集部１２０は、例えば、破線部４に示すように、あるパネルから他のパネルへ搭載機器をドラッグ＆ドロップにより移動させることができる。また、搭載機器配置モデル編集画面で編集された結果は、後述する３次元表示部１１２が表示する３次元衛星モデル編集画面における３次元の人工衛星モデルに反映される。また、モデル編集部１２０は、搭載機器配置モデル編集画面ではヒートパイプ３を配置することもでき、搭載機器２間をヒートパイプ３で連結することにより、搭載機器２間の熱伝導結合を定義することができる。また、２次元表示部１１１は、後述する結果計算部１４０が計算した温度計算結果を、各搭載機器の温度に対応した色により搭載機器配置モデル編集画面に表示することができる。
【００３５】
図３は、３次元表示部１１２が表示するグラフィカル編集ウィンドウを示す図である。図４は、人工衛星モデルに搭載されたセンサやアンテナを模擬する搭載機器の視野範囲３１や、太陽電池パドルやアンテナの動作覆域表面３２をモデル表示した表示例を示す図である。
３次元表示部１１２が表示するグラフィカル編集ウィンドウを３次元衛星モデル編集画面と呼ぶ。３次元表示部１１２は、搭載機器を含めた人工衛星モデル全体を３次元モデルのまま表示する。３次元表示部１１２は、人工衛星モデルが備える衛星構体パネルを半透明または線画で表示することができる。そのため、内部の搭載機器配置状態を透視することが可能であり、２次元表示部１１１が表示した２次元の搭載機器配置モデル編集画面で編集した結果について搭載機器相互の占有空間の干渉がないか等を確認することができる。
また、図４に示すように、３次元表示部１１２は、入力装置によりボタン押下等の所定の操作をされると、センサやアンテナを模擬する搭載機器の視野範囲３１や、太陽電池パドルやアンテナの動作覆域表面３２を自動的にモデル表示できる。なお、動作覆域表面３２のことをエンベロープともいう。図４では、３次元表示部１１２は、センサ３４からの視野範囲３１を表示し、人工衛星モデルが示す人工衛星の搭載機器がアクチュエータによって動作する場合の覆域表面、すなわち太陽電池パドル３３やアンテナが回転や往復運動などを行なった場合に掃く空間の外周面（動作する範囲）を動作覆域表面３２として表示している。モデル編集部１２０は、搭載機器配置モデル編集画面や３次元衛星モデル編集画面で設定された搭載機器のサイズや配置から覆域表面を計算する。そのため、ユーザはセンサ３４やアンテナ、太陽電池パドル３３等との干渉がないか確認しながら搭載機器配置を設計することができる。なお、視野範囲３１の長さは現実には非常に長いか無限長が正しいが、表示の目的は衛星構体自身あるいは搭載機器によるセンサ視野内への干渉がないかを確認することであるから、表示上は図４に示すように適当な長さの有限長で良い。また、図４では円錐形状で表したが、当然ながらセンサの種類により四角錐など他の形状になる場合もあり、さらにアクチュエータによって掃引を行うようなセンサの場合においては視野形状によって掃かれる全領域の外周面を表示してもよい。
モデル編集部１２０は、３次元表示部１１２が表示する３次元衛星モデル編集画面からも搭載機器の選択、移動、サイズ変更、特性編集が可能である。また、３次元衛星モデル編集画面で編集された結果は、２次元表示部１１１が表示する搭載機器配置モデル編集画面における２次元の人工衛星モデルに反映される。つまり、搭載機器配置モデル編集画面と３次元衛星モデル編集画面との編集結果は相互に反映される。
また、３次元表示部１１２は、後述する結果計算部１４０が計算した温度計算結果を、各搭載機器の温度に対応した色により３次元衛星モデル編集画面に表示することができる。
なお、２次元表示部１１１が表示する搭載機器配置モデル編集画面における搭載機器と３次元表示部１１２が表示する３次元衛星モデル編集画面における搭載機器との対応関係を、例えば、色やハッチング、番号を各画面に表示して示してもよい。また、搭載機器の名称を各画面に表示するとしてもよい。また、搭載機器にカーソルを合わせた場合に、その搭載機器の名称等が表示されるようにしてもよい。
【００３６】
図５は、質量特性表示画面を示す図である。
２次元表示部１１１と３次元表示部１１２とは、モデル編集部１２０がボタンを押下する等の所定の操作を行うことにより、独立したダイアログとして質量特性表示画面を表示する。
質量特性表示画面には、各搭載機器等の質量特性を集計した人工衛星モデル全体の質量特性が表示される。図５に示す質量特性表示画面では、質量、慣性テンソル、重心位置を質量特性として表示している。ユーザは、質量特性表示画面を確認することにより衛星全体の質量バランスも考慮に入れながら搭載機器配置を設計することができる。
なお、上記説明では、質量特性表示画面を独立したダイアログとして表示するとしたが、他のウィンドウの一部に表示してもよい。
【００３７】
図６は、宇宙モデル表示部１１３が表示するグラフィカル編集ウィンドウを示す図である。
宇宙モデル表示部１１３が表示するグラフィカル編集ウィンドウを宇宙モデル編集画面と呼ぶ。宇宙モデル表示部１１３は、天体の形状、位置、軌道、影領域、および衛星の形状、位置、姿勢、太陽電池パドルの形状、配置、回転をユーザの定義に基づいて３次元モデルアニメーションで表示する。ただし、衛星の表示スケールは惑星に対して大きな値に設定することができ、惑星全体がウィンドウに収まるように表示を行っても、解析には何ら影響を与えることなく衛星を目視で確認できるサイズで表示できる。この画面には、対応する入力インターフェース画面（図示していない）があり、天体や衛星、軌道モデルの追加、削除、特性編集、サイズ・姿勢変更が可能である。
【００３８】
図７は、設定チャート表示部１１４が表示する画面を示す図である。
設定チャート表示部１１４が表示する画面をタイムチャートウィンドウと呼ぶ。設定チャート表示部１１４は、タイムチャート配置エリア６１とグラフエリア６２，６３とを備える。グラフエリア６２，６３は、電力収支を表示する電力収支グラフエリア６２と、搭載機器温度を表示する搭載機器温度グラフエリア６３とを備える。なお、タイムチャート配置エリア６１、グラフエリア６２，６３では、左から右へ向かって時刻が経過するものとする。
モデル編集部１２０は、タイムチャート配置エリア６１で、開始時刻（人工衛星の移動開始時刻）から終了時刻（人工衛星の移動終了時刻）までの人工衛星の指向性、マヌーバ（姿勢変更）、搭載機器の消費電力、発熱量、太陽電池パドルやアンテナなどのアクチュエータで動作する搭載機器の指向性や回転、あるいは往復運動などを開始時刻以後の時刻ステップ毎に（開始時刻からの経過時間毎に）ユーザにそれぞれ個別に定義（設定）させる。ここで、例えば、消費電力モード１は消費電力○○、消費電力モード２は消費電力○×というように、消費電力を設定した消費電力モードを予め複数用意しておき、時刻毎に消費電力モードを割り当てして消費電力を設定してもよい。これにより、消費電力の設定が容易に行える。同様に、発熱量等その他の設定項目についても予め複数のモードを用意しておき、時刻毎にモードを割り当てして発熱量を設定してもよい。図７では、一例として、消費電力を初めはＭＯＤＥ１に設定し、次にＭＯＤＥ２に切り替えるようにしている（ＭＯＤＥ１，２には所定の消費電力が設定されている）。同様に、発熱量を初めはＭＯＤＥ５に設定し、次にＭＯＤＥ６に切り替えるようにしている。
設定チャート表示部１１４は、後述する結果計算部１４０が計算を開始すると、現在計算中の時刻を示す時刻表示カーソル６４を移動して現在計算している時刻を示す。また、モデル編集部１２０は、時刻表示カーソル６４が示す位置に配置されている定義（消費電力モード、発熱量モード、マヌーバ等の定義）に従って人工衛星のマヌーバ実行や消費電力値等を設定して結果計算部１４０の入力とする。そして、モデル編集部１２０は、同様に定義を宇宙モデル編集画面の３次元グラフィック表示に反映する。つまり、マヌーバ実行による人工衛星の姿勢変更等を宇宙モデル編集画面の３次元グラフィック表示に反映する。
設定チャート表示部１１４は、グラフエリア６２，６３に、搭載機器温度や搭載機器の熱収支あるいは電力収支の計算結果（結果情報）をグラフ表示する。設定チャート表示部１１４は、現在計算中の時刻の計算結果をグラフの時刻表示カーソル６４の位置にプロットとして追加する。つまり、図７では、時刻毎の設定情報の下に、その時刻の計算結果が並んで表示される。これにより、ユーザは容易に設定と結果とを対比することができる。さらに、このとき、宇宙モデル表示部１１３が表示する宇宙モデル編集画面の３次元モデルアニメーションが表している状態は、時刻表示カーソル６４の指し示す時刻の状態である。そのため、ユーザは直ちに衛星の位置や姿勢、天体との相対関係、チャートで設定した消費電力モード、発熱量モードと、計算結果との相互関係を知ることができる。
また、計算終了後あるいは計算の一時停止中であっても時刻表示カーソル６４を移動させると宇宙モデル表示部１１３が表示する宇宙モデル編集画面の３次元モデルアニメーションがその時刻の状態（フレーム）を表示する。そのため、計算中の時刻（直近に計算した時刻）の結果のみならず、既に計算された結果のある時刻における人工衛星と天体との幾何学的関係がどうであったかを後から確認することも可能である。また、このときの各搭載機器の温度は、２次元表示部１１１が表示する搭載機器配置モデル編集画面や３次元表示部１１２が表示する３次元衛星モデル編集画面に表示された搭載機器の色表示によっても知ることができる。特に、２次元表示部１１１が表示する搭載機器配置モデル編集画面においては、搭載機器の配置と構体パネルごとの搭載機器の温度分布の関係を一度に把握することが可能であり、さらに２次元表示しているため印刷して文書化する際にも都合がよい。
【００３９】
図８は、トランスポートダイアログ表示部１１５が表示するトランスポートダイアログを示す図である。
トランスポートダイアログは、再生ボタン７１、一時停止ボタン７２、停止ボタン７３を備える。モデル編集部１２０は、入力装置により、これらボタンを操作して計算の実行、一時停止、続行、終了を制御することができる。
実行中は、時間ステップ７７に設定された時間Δｔから得られる式「ｔｉ＝ｔｉ−１＋Δｔ」に基づいて計算ステップ毎の時刻が生成される。この値に基づいて搭載機器温度や電力収支の計算が行われる。ここでｔｉ−１は１ステップ前の時刻である。つまり、結果計算部１４０は、Δｔ時間毎の搭載機器温度や電力収支の計算を行う。
また、開始時刻、終了時刻、時間ステップについてもそれぞれ入力インターフェース（入力画面）を備えており、これらを設定することにより、ユーザは計算時の積分時間ステップと、計算の開始および終了時刻を設定することができる。
なお、衛星は複数機同時に配置することによって、同時に解析を行うことができる。また、トランスポートダイアログは、モードレスのダイアログであり、表示中に他のウィンドウを操作することが可能である。さらに、上記では時刻ステップ毎に逐次計算するものとして示したが、予め１度計算した結果を再生する場合のインターフェースとしても使用できることはいうまでもない。
【００４０】
次に、軌道計算部１３０について説明する。
軌道計算部１３０は、処理装置により軌道計算を行う。軌道計算には、天体の位置計算と衛星の位置計算とが必要である。天体の位置は、必要に応じて固定位置を指定してもよいし、位置の時刻暦をテーブルに予め保存しておき、これを読み込んでもよい。このほかの手段として、アメリカ航空宇宙局（ＮＡＳＡ）のジェット推進研究所（ＪＰＬ）が一般公開している天体暦を用いることもできる。この方法は、天体位置をチェビシェフ多項式で表すための係数列テーブルデータを予めファイルに保存しておき、任意の時刻の天体位置を補間によって求める方法であり、精度のよい天体暦として良く知られている。もちろんこれらの複数の手段からユーザが任意に選択できるようにしても構わない。衛星の位置は、摂動理論に基づく軌道力学に基づいて計算する。永年項のみ考慮した簡易な式が知られているほか、例えば北アメリカ航空宇宙防衛司令部（ＮＯＲＡＤ）が標準一般摂動理論に基づく一連のアルゴリズム（ＳＧＰ、ＳＧＰ４、ＳＤＰ４、ＳＧＰ８、ＳＤＰ８）を公表しており、それらを用いても構わない。また、目的の必要性に応じて摂動を行わずに常に同一の軌道上を周回する軌道を用いてもよい。もちろん複数の軌道計算方法を用意してユーザが任意に選択できるようにしても構わない。
【００４１】
次に、結果計算部１４０の各機能について説明する。結果計算部１４０は、モデル編集部１２０が編集した搭載機器の設定情報と、軌道計算部１３０が計算した軌道情報とに基づき、（１）搭載機器の温度計算、（２）電力収支計算、（３）質量特性計算を行う。上述したように、結果計算部１４０は、（１）（２）（３）の各計算を行う温度計算部１４１、電力収支計算部１４２、質量特性計算部１４３を備える。
【００４２】
（１）搭載機器の温度計算
温度計算部１４１は、処理装置により搭載機器の温度計算を行う。図９は、搭載機器の温度計算の流れを示すフローチャートである。
（Ｓ１−Ｓ４：形態係数算出ステップ）
温度計算のためには、まず、各構体パネル面への母天体（地球）からの熱放射や太陽光反射、太陽からの熱放射による熱入力を算出する必要がある。そこでまず、温度計算部１４１は、各構体パネル面と太陽や天体との間でお互いがどの程度可視であるかを示す形態係数を処理装置により計算する。温度計算部１４１は、例えば、数１により形態係数を計算する。つまり、温度計算部１４１は、例えば、人工衛星モデルが備える各衛星構体パネルから母天体を見た時の形態係数を、図１０に示す情報を数１に適用し数値積分によって計算する。
【数１】
2010086092.tif 000003
（Ｓ５：熱放射入力計算ステップ）
温度計算部１４１は、例えば、数１により求めた形態係数に基づき、数２から軌道における熱放射入力を計算する。
【数２】
2010086092.tif 000004
（Ｓ６）
数２による計算結果を利用して、温度計算部１４１は、軌道における熱入力を数３に従って数値積分により計算する。ここで、発熱量は、設定チャート表示部１１４が表示したタイムチャートウィンドウで設定した値である。
【数３】
2010086092.tif 000005
【００４３】
（２）電力収支計算
電力収支計算部１４２は、処理装置により衛星の電力収支計算を行う。
電力収支計算部１４２は、例えば、数４に従い衛星の電力収支計算を行う。ここで、消費電力は、設定チャート表示部１１４が表示したタイムチャートウィンドウで設定した値である。
【数４】
2010086092.tif 000006
【００４４】
（３）質量特性計算
質量特性計算部１４３は、処理装置により衛星の質量特性計算を行う。ここで、質量特性とは、慣性能率と慣性乗積の各項から成る慣性テンソル、質量、重心座標である。衛星全体の質量特性は、構体や搭載機器を含む衛星の全構成要素の合成によって得られる。
質量特性計算部１４３は、例えば、数５、数６に従い質量特性計算を行う。なお、要素の質量は、例えば表面積×面密度から計算する。
【数５】
2010086092.tif 000007
【数６】
2010086092.tif 000008
【００４５】
以上のように、結果計算部１４０が計算した結果（結果情報）を表示部１１０が表示装置に表示する。そして、ユーザは、表示部１１０が表示装置に表示した結果を確認しながら、再度搭載機器の配置等の設計（編集）を行う。つまり、ユーザは、衛星設計支援装置１００を用いて、搭載機器の配置等の編集と計算とを繰り返し行う。つまり、衛星設計支援装置１００は、搭載機器配置設計をするための対話式グラフィカルツールである。この際、衛星設計支援装置１００を用いて搭載機器の配置等の設計を行うことで、以下のような効果がある。
衛星設計支援装置１００によれば、搭載機器の配置設計において、ユーザは各機器の搭載パネルや配置、有効面積（放熱面積）、ヒータによる加熱量を設定し、各搭載機器温度が、衛星の運用期間中を通じて軌道上を移動中にそれぞれの温度許容範囲から逸脱することがないことをタイムチャートウィンドウのグラフや、搭載機器の色表示を見て確認することができる。なお、温度許容範囲を超えた場合には、所定の色で表示することや、点滅表示させることにより警告することも可能である。
また、衛星設計支援装置１００によれば、搭載機器の配置設計において、ユーザは太陽電池パドルの定格発生電力やバッテリ容量、搭載機器の消費電力等を設定し、バッテリの放電深度（ＤＯＤ）が、衛星の運用期間中を通じて許容上限以上にならないことをタイムチャートウィンドウのグラフを見て確認することができる。
さらに、衛星設計支援装置１００によれば、搭載機器の配置設計において、ユーザは構体や各搭載機器の形状や質量特性を設定し、重心座標の基準点からのずれ量や質量、慣性能率が許容範囲内から逸脱していないことを、質量表示を見て確認することができる。
つまり、衛星設計支援装置１００によれば、軌道上を移動中の衛星の各搭載機器の温度変化を計算し、かかる計算結果に対する構体パネル面上の搭載機器配置の影響を、時々刻々変化する衛星の位置や姿勢、天体位置との幾何学的な相対関係と直感的に関連付けて把握できる。
【００４６】
以上をまとめると次のようになる。
衛星設計支援装置１００は、天体の位置と、放射強度またはアルベド（太陽光反射率）、複数の平面によって構成される衛星構体の形状、サイズ、姿勢、および搭載機器の形状、サイズとそれらの熱収支特性を定義・編集できるモデル編集部１２０と、
前記衛星構体モデルの展開図を自動的に２次元座標系上に配置および表示するとともに、各パネル上に配置された搭載機器をパネル上に投影表示することによって、３次元の搭載機器配置や形状を２次元展開パネル上でのカット＆ペーストによっても編集できる表示部１１０（２次元表示部１１１）と、
軌道力学に基づいて任意の時刻の衛星位置を算出する軌道計算部１３０と、
かかる衛星位置計算結果と衛星の姿勢、衛星軌道の母天体位置、および母天体が投じる太陽光の影領域の相対的な幾何学関係に基づいて、母天体の赤外放射強度やアルベド、太陽放射による各衛星構体パネル面への熱の入射量を算出する機能と、かかる熱の入射量の計算結果と前記搭載機器配置や搭載機器の熱収支特性に基づいて各搭載機器の温度を算出する機能を有する結果計算部１４０（温度計算部１４１）と、
そのときの天体や天体が投じる太陽光の影の範囲、および衛星を３次元アニメーション表示する表示部１１０（宇宙モデル表示部１１３）と、
前記搭載機器温度の計算結果を視覚的に表示する表示部１１０（２次元表示部１１１、３次元表示部１１２、設定チャート表示部１１４）と
を有することを特徴とする。
【００４７】
また、モデル編集部１２０は、太陽電池パドルを含む各搭載機器の電力収支や回転を定義・編集でき、
結果計算部１４０は、衛星位置計算結果と衛星の姿勢、天体位置、および天体が投じる太陽光の影領域の相対的な幾何学関係に基づいて、太陽電池表面への太陽光の入射量を算出するとともに、かかる太陽光の入射量の計算結果と太陽電池面の配置や回転、形状、サイズ、太陽電池パドルを含む各搭載機器の電力収支に基づいて衛星全体の電力収支を算出する電力収支計算部１４２有し、
表示部１１０（設定チャート表示部１１４）は、前記電力収支の計算結果を視覚的に表示できる
ことを特徴とする。
【００４８】
さらに、モデル編集部１２０（熱収支特性編集部）は、各搭載機器の発熱量を複数のモード毎に設定でき、
モデル編集部１２０（タイムチャート編集部）は、表示部１１０（設定チャート表示部１１４）の表示に基づき、搭載機器温度計算の時間軸における計算区間内で、任意かつ１つ以上の時間区間において前記発熱量モードを選択でき、
結果計算部１４０（温度計算部１４１）は、搭載機器の温度計算を行う際に、搭載機器への熱入力に前記発熱量モードで指定された発熱量を加算して用いる
ことを特徴とする。
【００４９】
また、さらに、モデル編集部１２０（電力収支特性編集部）は、各搭載機器の消費電力を複数のモード毎に設定でき、
結果計算部１４０（電力収支計算部１４２）は、前記消費電力モード毎に搭載機器の消費電力を集計して総消費電力を算出し、
モデル編集部１２０（タイムチャート編集部）は、表示部１１０（設定チャート表示部１１４）の表示に基づき、衛星の電力収支計算の時間軸における計算区間内で、任意かつ１つ以上の時間区間において前記消費電力モードを選択でき、
結果計算部１４０（電力収支計算部１４２）は、衛星の電力収支計算を行う際に、前記消費電力モードで指定された総消費電力を用いる
ことを特徴とする。
【００５０】
また、表示部１１０（設定チャート表示部１１４）は、
モードを設定するタイムチャートを視覚的に表示するとともに、計算結果をグラフに出力し、
前記タイムチャートと前記グラフは時間軸を揃えて上下に並列表示されるとともに、前記タイムチャートと前記グラフの時間軸上の特定位置を示す時刻表示カーソルを有するとともに、３次元アニメーションで表示中のフレームの時間軸上の位置と前記時刻表示カーソルの時間軸上の位置が一致している
ことを特徴とする。
【００５１】
さらに、モデル編集部１２０は、各搭載機器の質量特性を定義・編集でき、
結果計算部１４０は、搭載機器配置と各搭載機器の質量特性すなわち各軸周りの慣性能率、慣性乗積、質量、重心座標に基づいて衛星全体の少なくとも１項目以上の質量特性を算出し、
結果計算部１４０は、前記衛星全体の質量特性の少なくとも１項目を表示する
ことを特徴とする。
【００５２】
また、さらに、モデル編集部１２０は、搭載機器がアクチュエータによって動作する時の動作覆域表面を自動的に作成でき、
表示部１１０（３次元表示部１１２）は、生成した前記覆域モデルを当該搭載機器と共に衛星モデル上に重畳表示できる
ことを特徴とする。
【００５３】
また、表示部１１０（３次元表示部１１２）搭載機器からの視野範囲を当該搭載機器と共に衛星モデル上に重畳表示できる
ことを特徴とする。
【００５４】
つまり、衛星設計支援装置１００によれば、人工衛星の搭載機器の搭載機器配置を設計するのに必要な時間やスキルを軽減するＣＡＤ装置およびソフトウェアが提供される。
すなわち、衛星設計支援装置１００は、３次元衛星構体モデルの各パネルを自動的に２次元座標系上に展開配置するとともに、各パネル上に配置された搭載機器をパネル上に投影表示することによって、３次元の搭載機器の配置や形状を２次元展開パネル上でのカット＆ペーストによって編集できる２次元モデル編集インターフェースを備えている。さらに、衛星設計支援装置１００は、軌道力学に基づく軌道上の衛星位置計算も実行でき、母天体の放射やアルベド（反射）、太陽による各構体パネル面への時々刻々変化する熱入射量に基づいて、ユーザが設定した前記搭載機器配置や搭載機器の特性に対する搭載機器の熱収支や温度を計算する機能を備えている。天体や衛星の位置や姿勢、天体による太陽光の影領域の変化、太陽電池パドルの回転の様子は３次元グラフィクスで表示され、搭載機器温度の計算結果は同時にグラフ表示されるため、ユーザは時々刻々変化する構体パネル面の方向と太陽の影の範囲および天体との位置関係と、搭載機器温度との関係を直感的に把握しながら、搭載機器の配置設計を容易に確認することができる。
【００５５】
次に、実施の形態における衛星設計支援装置１００のハードウェア構成について説明する。
図１１は、衛星設計支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図である。
図１１に示すように、衛星設計支援装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード９０２、マウス９０３、通信ボード９１５、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置等の記憶装置でもよい。
【００５６】
ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０は、不揮発性メモリの一例である。ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。
【００５７】
磁気ディスク装置９２０又はＲＯＭ９１３等には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００５８】
プログラム群９２３には、上記の説明において「表示部１１０」、「モデル編集部１２０」、「軌道計算部１３０」、「結果計算部１４０」等として説明した機能を実行するソフトウェアやプログラムやその他のプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、上記の説明において「搭載機器温度」、「電力収支」、「質量特性」等の情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「ファイル」や「データベース」の各項目として記憶される。「ファイル」や「データベース」は、ディスクやメモリ等の記録媒体に記憶される。ディスクやメモリ等の記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示等のＣＰＵ９１１の動作に用いられる。抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・出力・印刷・表示のＣＰＵ９１１の動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
また、上記の説明におけるフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、その他光ディスク等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００５９】
また、上記の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。また、「〜装置」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」、「〜手段」、「〜機能」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。さらに、「〜処理」として説明するものは「〜ステップ」であっても構わない。すなわち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線等のハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、ＲＯＭ９１３等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、上記で述べた「〜部」としてコンピュータ等を機能させるものである。あるいは、上記で述べた「〜部」の手順や方法をコンピュータ等に実行させるものである。
【００６０】
つまり、衛星設計支援装置１００は、衛星設計支援プログラム、衛星設計支援方法と読み替えてもよい。衛星設計支援プログラムである場合には、衛星設計支援装置１００が備える「〜部」は「〜処理」と読み替え、衛星設計支援方法である場合には、衛星設計支援装置１００が備える「〜部」は「〜ステップ」と読み替えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】衛星設計支援装置１００の機能を示す機能ブロック図。
【図２】搭載機器配置モデル編集画面の画面構成と使用状況の一例を示す図。
【図３】３次元衛星モデル編集画面の画面構成と使用状況の一例を示す図。
【図４】搭載機器の視野および動作覆域表面の３次元衛星モデル編集画面への表示状況の一例を示す図。
【図５】質量特性計算結果の表示画面の一例を示す図。
【図６】宇宙モデル編集画面の画面構成と使用状況の一例を示す図。
【図７】タイムチャートウィンドウの画面構成と使用状況の一例を示す図。
【図８】トランスポートダイアログの画面構成と使用状況の一例を示す図。
【図９】搭載機器温度の計算フローを示す図。
【図１０】形態係数の計算式の補足説明図。
【図１１】衛星設計支援装置１００のハードウェア構成の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６２】
１  衛星構体パネル、２  搭載機器、３  ヒートパイプ、３１  視野範囲、３２  動作覆域表面、３３  太陽電池パドル、３４  センサ、５１  母天体、５２  衛星、５３  衛星軌道、５４  母天体影領域、６１  タイムチャート配置エリア、６２  電力収支グラフエリア、６３  搭載機器温度グラフエリア、６４  時刻表示カーソル、６５  編集モード表示エリア、７１  再生ボタン、７２  一時停止ボタン、７３  停止ボタン、７４  計算開始時刻設定インターフェース、７５  計算終了時刻設定インターフェース、７６  時刻表示／設定インターフェース、７７  時間ステップ設定インターフェース、９１  構体パネル面、９２  太陽、９３  母天体表面、１００  衛星設計支援装置、１１０  表示部、１１１  ２次元表示部、１１２  ３次元表示部、１１３  宇宙モデル表示部、１１４  設定チャート表示部、１１５  トランスポートダイアログ表示部、１２０  モデル編集部、１３０  軌道計算部、１４０  結果計算部、１４１  温度計算部、１４２  電力収支計算部、１４３  質量特性計算部、１５０  結果表示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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