(57)【要約】【課題】通信機能及び制御機能を喪失した人工衛星が地球に再突入する場合であって、レーダ等の観測地点が離散的であり、落下中に通信のブラックアウトが発生し、かつ地上又は海上まで帰還した際には人工衛星全体が機能を失っている場合でも、その帰還地点を精度よく特定することができる再突入位置特定装置と方法を提供する。【解決手段】ＧＰＳ信号Ｇを周期的に受信するＧＰＳ装置１２と、ＧＰＳ信号Ｇから高度Ｈと自己位置Ｐを含む通信データＤを検出し発信する発信装置１４とを備える。発信装置１４は、高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達する再突入時点Ｔ１まで休止し、再突入時点Ｔ１で起動して、その後、通信データＤを継続して発信する。【選択図】図２
2014202556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星に搭載され地球への再突入時に作動する再突入位置特定装置であって、
ＧＰＳ信号を周期的に受信するＧＰＳ装置と、
前記ＧＰＳ信号から高度を検出する高度検出回路と、
前記ＧＰＳ信号から高度と自己位置を含む通信データを検出し発信する発信装置と、を備え、
前記発信装置は、高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで休止し、再突入時点で起動して、その後、前記通信データを継続して発信する、ことを特徴とする再突入位置特定装置。
【請求項２】
前記発信装置は、
前記ＧＰＳ信号から前記通信データを演算する演算装置と、
前記通信データを地上の受信設備及び宇宙空間の中継衛星に発信する送信回路と、を有し、
前記ＧＰＳ装置と高度検出回路は、予め設定した再突入所要時間より短い時間間隔で、検出された高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで、周期的に作動し、
前記演算装置と送信回路は、前記再突入時点まで休止し、前記再突入時点で起動し、その後、前記通信データを継続して発信する、ことを特徴とする請求項１に記載の再突入位置特定装置。
【請求項３】
前記通信データは、さらに時刻、落下速度、落下方向又は落下予想位置を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の再突入位置特定装置。
【請求項４】
前記所定の再突入高度は、１２０ｋｍ又は６０〜１４０ｋｍである、ことを特徴とする請求項１に記載の再突入位置特定装置。
【請求項５】
ＧＰＳ装置によりＧＰＳ信号を周期的に受信し、高度検出回路により前記ＧＰＳ信号から高度を検出し、
検出された前記高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで発信装置を休止し、
再突入時点で発信装置を起動して、その後、通信データを継続して発信する、ことを特徴とする再突入位置特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星に搭載され地球への再突入時に作動する再突入位置特定装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球の軌道上には、スペースデブリ、軌道デブリ、等と呼ばれる宇宙ゴミが急速に増加している。
そこで、スペースデブリ（宇宙ゴミ）や人工衛星を監視するシステムとして、宇宙状況認識（ＳＳＡ：Ｓｐａｃｅ  Ｓｉｔｕａｔｉｏｎ  Ａｗａｒｅｎｅｓｓ）システムが提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
ＳＳＡシステムとは、自国の宇宙インフラの健全性を維持し、宇宙空間における他国からの脅威を認識するシステムであり、衝突予測システム、脅威認識システム、宇宙天気予報システムなどからなる。
このうち衝突予測システムは、（１）宇宙機（人工衛星等）の大気圏再突入時刻、場所の予測、（２）再突入物体とミサイル攻撃との識別、（３）宇宙機の現在位置の把握、等の機能を有している。
【０００４】
ＳＳＡシステムは、地上システムと宇宙システムで構成される。このうち地上システムは、レーダを用いたレーダ方式ＳＳＡシステムと光学望遠鏡を用いた光学方式ＳＳＡシステムとからなる。また、宇宙システムは、宇宙空間において人工衛星を用いて軌道上物体を監視するシステムである。
【０００５】
一方、上述したＳＳＡシステムと異なり、宇宙から地球へ再突入し帰還した人工衛星の捜索を長時間可能にする装置として、特許文献１が提案されている。
【０００６】
特許文献１の「人工衛星捜索位置発信装置」は、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号を受信し自己の位置を算出する算出部と、帰還点近傍の地形情報をデジタル情報として記憶するデジタル記憶部とを備え、算出した自己の位置とデジタル地図の情報から人工衛星の帰還点がどの圏内にいるかを割り出し、さらに供給電力モード決定部で供給電力モードを設定し、電波送信の単位時間当たりの期間と送信間隔及び送信電力を制御するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】坂本規博、「欧米における宇宙状況認識の動向」、日本航空宇宙工業会、工業会活動、平成２１年５月、第６６５号、第１５頁〜第２４頁
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−５２０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
地球の軌道上には、上述したスペースデブリ（宇宙ゴミ）の他に、通信、制御の機能を喪失した人工衛星も多数存在している。
従来は、図１に示すように、このような人工衛星１を、スペースデブリと同様に、主として地上から複数の地上レーダ２で観測して人工衛星１の位置と速度を決定し、これらから軌道３を予測し、その軌道３から人工衛星１が消えた消失時点４で人工衛星１が地球に再突入したと判断していた。
【００１０】
しかし、地上レーダ２の観測地点は離散的であるため、特に人工衛星１の再突入位置が自国から離れている場合には、人工衛星１の正確な落下地点の予測は困難であり、大まかな範囲（例えば太平洋上等）が特定できるに過ぎなかった。
また、人工衛星１が落下を開始した後、地上レーダ２との通信が途絶えるブラックアウトが発生するため、落下地点の予測はさらに困難であった。
【００１１】
また、特許文献１の装置を人工衛星１に搭載した場合でも、地球に再突入後にその装置が空気抵抗等で破損するため、再突入位置の特定には有効でない。
【００１２】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、通信機能及び制御機能を喪失した人工衛星が地球に再突入する場合であって、レーダ等の観測地点が離散的であり、落下中に通信のブラックアウトが発生し、かつ地上又は海上まで帰還した際には人工衛星全体が機能を失っている場合でも、その帰還地点を精度よく特定することができる再突入位置特定装置と方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、人工衛星に搭載され地球への再突入時に作動する再突入位置特定装置であって、
ＧＰＳ信号を周期的に受信するＧＰＳ装置と、
前記ＧＰＳ信号から高度を検出する高度検出回路と、
前記ＧＰＳ信号から高度と自己位置を含む通信データを検出し発信する発信装置と、を備え、
前記発信装置は、高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで休止し、再突入時点で起動して、その後、前記通信データを継続して発信する、ことを特徴とする再突入位置特定装置が提供される。
【００１４】
前記発信装置は、
前記ＧＰＳ信号から前記通信データを演算する演算装置と、
前記通信データを地上の受信設備及び宇宙空間の中継衛星に発信する送信回路と、を有し、
前記ＧＰＳ装置と高度検出回路は、予め設定した再突入所要時間より短い時間間隔で、検出された高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで、周期的に作動し、
前記演算装置と送信回路は、前記再突入時点まで休止し、前記再突入時点で起動し、その後、前記通信データを継続して発信する。
【００１５】
前記通信データは、さらに時刻、落下速度、落下方向又は落下予想位置を含む。
【００１６】
前記所定の再突入高度は、１２０ｋｍ又は６０〜１４０ｋｍである。
【００１７】
また本発明によれば、ＧＰＳ装置によりＧＰＳ信号を周期的に受信し、高度検出回路により前記ＧＰＳ信号から高度を検出し、
検出された前記高度が所定の再突入高度に達する再突入時点まで発信装置を休止し、
再突入時点で発信装置を起動して、その後、通信データを継続して発信する、ことを特徴とする再突入位置特定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明の装置と方法によれば、ＧＰＳ信号から高度と自己位置を含む通信データを検出し発信する発信装置を備え、前記発信装置は、高度が所定の再突入高度（例えば１２０ｋｍ又は６０〜１４０ｋｍ）に達する再突入時点まで休止し、再突入時点で起動して、その後、前記通信データを継続して発信するので、この通信データを例えば地上の受信設備及び宇宙空間の中継衛星で受信することにより、自国内に設置されているレーダ等の観測地点が離散的であっても、人工衛星の再突入時点と再突入位置を確定できる。
【００１９】
また、発信装置の機能が停止するまで、通信データを継続して発信するので、人工衛星の再突入時点と再突入位置からその落下速度、落下方向又は落下予想位置を継続して予測できる。従って、落下中に通信のブラックアウトが発生し、かつ地上又は海上まで帰還した際には人工衛星全体が機能を失っている場合でも、その帰還地点を精度よく特定することができる。
【００２０】
さらに、高度が所定の再突入高度に達する再突入時点までは、発信装置は休止しているので、電力消費の少ない運転（省エネモード）が可能となり、長期間の稼働が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術の説明図である。
【図２】本発明による再突入位置特定装置の構成図である。
【図３】本発明による再突入位置特定方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
図２は、本発明による再突入位置特定装置１０の構成図である。
この図に示すように、本発明による再突入位置特定装置１０は、人工衛星１に搭載され地球への再突入時に作動する装置であり、ＧＰＳ装置１２、高度検出回路１５、発信装置１４、及び電源回路２０を備える。
【００２４】
ＧＰＳ装置１２は、ＧＰＳ信号Ｇを周期的に受信する。
高度検出回路１５は、ＧＰＳ信号Ｇから高度Ｈを検出する。
【００２５】
発信装置１４は、例えばコンピュータ（ＰＣ）であり、ＧＰＳ信号Ｇから高度Ｈと自己位置Ｐを含む通信データＤを検出し発信する。また、この発信装置１４は、高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達する再突入時点Ｔ１まで休止し、再突入時点Ｔ１で起動して、その後、通信データＤを継続して発信する。
【００２６】
通信データＤは、高度Ｈと自己位置Ｐの他に、さらに時刻、落下速度、落下方向又は落下予想位置を含むことが好ましい。
また、所定の再突入高度Ｈ１は、再突入が確実となる高度Ｈであり、好ましくは１２０ｋｍ又は６０〜１４０ｋｍである。
【００２７】
電源回路２０は、ＧＰＳ装置１２、高度検出回路１５及び発信装置１４に必要な電力を供給する。
【００２８】
図２において、発信装置１４は、演算装置１６及び送信回路１７を有する。
演算装置１６は、ＧＰＳ信号Ｇから通信データＤを演算する。
送信回路１７は、通信データＤを地上の受信設備５（図３参照）及び宇宙空間の中継衛星６（図３参照）に発信する。
【００２９】
演算装置１６により、高度Ｈと自己位置Ｐは、ＧＰＳ信号Ｇから計算する。落下速度と落下方向は、ＧＰＳ信号Ｇの受信時刻と高度Ｈ及び自己位置Ｐの変化から計算する。さらに、落下予想位置は、落下速度と落下方向から高度Ｈが０（地上）になる時点における自己位置Ｐとして計算する。
これらの計算は、再突入後、再突入位置特定装置１０が損傷又は電力不足により機能を停止するまで、継続して実施するのがよい。
【００３０】
ＧＰＳ装置１２と高度検出回路１５は、予め設定した再突入所要時間Δｔより短い時間間隔Δｔ１で、検出された高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達する再突入時点Ｔ１まで、周期的に作動する。
人工衛星１が再突入後、地上まで落下するのに要する時間は、通常１５〜３０分間である。従って、再突入所要時間Δｔは１５〜３０分間に設定し、時間間隔Δｔ１は１５分以内、好ましくは１〜１５分の範囲で設定するのがよい。
この構成により、再突入時点Ｔ１までは、ＧＰＳ装置１２と高度検出回路１５のみが、時間間隔Δｔ１で周期的に作動するので、電力消費の少ない運転（省エネモード）が可能となり、長期間の稼働が可能となる。
【００３１】
演算装置１６と送信回路１７は、再突入時点Ｔ１まで休止して電力消費を最小に維持する。また演算装置１６と送信回路１７は、再突入時点Ｔ１で起動し、その後、通信データＤを継続して発信する。
再突入時点Ｔ１の後は、ＧＰＳ装置１２及び発信装置１４の全体が作動するので、電力消費は多くなる。この状態は、再突入後、再突入位置特定装置１０（特に送信回路１７）が損傷又は電力不足により機能を停止するまで、継続して実施される。
【００３２】
地上には受信設備５（例えば地上レーダ）が複数設置されている。また宇宙空間にも中継衛星６が複数存在する。
従って、送信回路１７が通信データＤを継続して発信すると、地上の受信設備５及び宇宙空間の中継衛星６が通信データＤを受信し、通信データＤに含まれる高度Ｈ、自己位置Ｐ、時刻、落下速度、落下方向又は落下予想位置から正確な落下予想位置を逐次予測することができる。
【００３３】
図３は、本発明による再突入位置特定方法の説明図である。
この再突入位置特定方法は、上述した再突入位置特定装置１０の発信装置１４（例えばコンピュータ）に記憶されたプログラムである。
【００３４】
本発明による再突入位置特定方法は、Ｓ１〜Ｓ３の各ステップからなる。
ステップＳ１では、ＧＰＳ装置１２によりＧＰＳ信号Ｇを周期的に受信し、高度検出回路１５によりＧＰＳ信号Ｇから高度Ｈを検出する。
ステップＳ２では、検出された高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達する再突入時点Ｔ１まで発信装置１４を休止する。
ステップＳ３では、検出された高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達した再突入時点Ｔ１で発信装置１４を起動して、その後、発信装置１４により高度Ｈと自己位置Ｐを含む通信データＤを検出し継続して発信する。
【００３５】
上述した本発明の装置と方法によれば、ＧＰＳ信号Ｇから高度Ｈと自己位置Ｐを含む通信データＤを検出し発信する発信装置１４を備え、発信装置１４は、高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１（例えば１２０ｋｍ又は６０〜１４０ｋｍ）に達する再突入時点Ｔ１まで休止し、再突入時点Ｔ１で起動して、その後、通信データＤを継続して発信するので、この通信データＤを例えば地上の受信設備５（例えば地上レーダ）及び宇宙空間の中継衛星６で受信することにより、自国内に設置されているレーダ等の観測地点が離散的であっても、人工衛星１の再突入時点Ｔ１と再突入位置を確定できる。
【００３６】
また、通信データＤを機能が停止するまで、継続して発信するので、人工衛星１の再突入時点Ｔ１と再突入位置からその落下速度、落下方向又は落下予想位置を継続して予測できるので、落下中に通信のブラックアウトが発生し、かつ地上又は海上まで帰還した際には人工衛星１全体が機能を失っている場合でも、その帰還地点を精度よく特定することができる。
【００３７】
さらに、高度Ｈが所定の再突入高度Ｈ１に達する再突入時点Ｔ１までは、発信装置１４は休止しており、ＧＰＳ装置１２と高度検出回路１５のみが、時間間隔Δｔ１で周期的に作動するので、電力消費の少ない運転（省エネモード）が可能となり、長期間の稼働が可能となる。
【００３８】
なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｄ  通信データ、Ｇ  ＧＰＳ信号、
Ｈ  高度、Ｈ１  再突入高度、
Ｐ  自己位置、Ｔ１  再突入時点、
Δｔ  再突入所要時間、Δｔ１  時間間隔、
１  人工衛星、２  地上レーダ、
３  軌道、４  消失時点、
５  受信設備、６  中継衛星、
１０  再突入位置特定装置、１２  ＧＰＳ装置、
１４  発信装置（コンピュータ）、１５  高度検出回路、
１６  演算装置、１７  送信回路、２０  電源回路
【図１】
2014202556.tif 000003
【図２】
2014202556.tif 000004
【図３】
2014202556.tif 000005