(57)【要約】【課題】航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムにおいて、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成可能にする。【解決手段】観測機会特定部２２は、観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する。観測計画決定部２３は、観測範囲を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。【選択図】図１
2019127260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定部と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部と
を備える観測計画装置。
【請求項２】
前記観測機会特定部は、各特定された観測シーンによって観測される前記観測範囲内の前記領域の外である観測外領域が小さくなるように観測シーンを特定することにより、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する観測シーンを特定する
請求項１に記載の観測計画装置。
【請求項３】
前記観測機会特定部は、走査方向を変えながら、いくつの観測シーンによって前記観測範囲内の前記領域を観測可能かを計算することにより、最も少ない観測シーンの数で観測可能な走査方向を特定し、特定された走査方向において、オフナディア角を変更することにより、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する観測シーンを特定する
請求項１又は２に記載の観測計画装置。
【請求項４】
前記観測機会特定部は、前記軌道パス毎に、前記観測範囲内の前記領域を測定可能か否かを判定し、測定可能な場合に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して観測シーンを特定する
請求項１から３までのいずれか１項に記載の観測計画装置。
【請求項５】
前記観測機会特定部は、前記観測範囲内の領域を観測可能であり、かつ、前記観測要請が示す制約を満たす複数の軌道パスを特定する
請求項１から４までのいずれか１項に記載の観測計画装置。
【請求項６】
前記観測計画決定部は、各観測シーンについて設定された評価値の合計が高くなる前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の観測計画装置。
【請求項７】
前記観測計画決定部は、対象の観測シーンで観測される前記観測範囲における領域のうちの既に採用された観測シーンで観測されない領域の前記観測範囲に対する割合を未観測領域率として、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せが採用されるまで、前記評価値の高い観測シーンから順に、前記未観測領域率が基準値以上の観測シーンを採用することにより、前記観測計画を決定する
請求項６に記載の観測計画装置。
【請求項８】
前記観測計画決定部は、同時に採用することができない観測シーンの組が含まれない前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する
請求項６又は７に記載の観測計画装置。
【請求項９】
前記観測機会特定部は、走査方向の変更が可能な場合には、特定された軌道パス毎に、走査方向を変更して、変更された走査方向に応じてオフナディア角を変更し、走査方向の変更が不可能な場合には、特定された軌道パス毎に、固定された走査方向に応じてオフナディア角を変更する
請求項１から８までのいずれか１項に記載の観測計画装置。
【請求項１０】
観測機会特定部が、観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定し、
観測計画決定部が、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画方法。
【請求項１１】
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定処理と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定処理と
をコンピュータに実行させる観測計画プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、１機あるいは複数機の人工衛星と航空機といった空間航行体（以下、航行体）に搭載したセンサにより、地表面等の観測を行う観測システムのための観測計画を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１機あるいは複数機の人工衛星と航空機といった航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムでは、広範囲の観測要請が与えられた場合、観測の目的及び航行体の性能を考慮した観測計画を生成することが求められる。例えば、複数の航行体が連続して観測範囲付近を通過する際、航行体により観測可能な情報や範囲が異なる場合、どの範囲のどの情報をどの航行体により観測するかを、観測の目的及び航行体の性能に応じて決定することが求められる。
【０００３】
このような航行体は、ある定められた軌道を繰り返し飛行することが多い。例えば、高度数百ｋｍ〜数千ｋｍ程度の地球周回軌道を飛行する人工衛星は、１日の間に地球を１０回以上周回し、その間の地球の自転により、地表面上のあらゆる地点の上空付近を１回以上通過する。ある定められた１周回の軌道を軌道パスという。ある一定期間内、例えば、１週間の観測計画を生成する場合、地表面上のある観測範囲の観測要請が与えられたとしても、その観測範囲を観測可能な軌道パスを、その期間内に何度も通過するので、どの軌道パスで観測するかを決定することが求められる。
【０００４】
このような航行体に搭載したセンサによる観測では、観測の目的により、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測期間と、オフナディア角範囲と等に制約が設けられる。また、航行体の性能により、動力性能と、分解能と、観測幅と、オフナディア角範囲と、最大連続観測時間と等の制約を受ける。観測の目的を達成し、かつ、航行体の性能により実現可能な観測計画を生成するためには、全ての制約を満足する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、ある観測要請が与えられた場合に、１機の航行体の観測計画を生成することについて記載がある。特許文献１では、姿勢制御により観測範囲内の１度に観測可能な領域を最大化して、観測計画が生成される。
【０００６】
特許文献２には、ある観測要請が与えられた場合に、１機あるいは複数機の航行体の観測計画を生成することについて記載がある。特許文献２では、航行体の使用率に基づいて複数の観測を複数の衛星に割り付け、観測計画が生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−９５１６２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８３９１１号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４４１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ある範囲を観測可能な軌道パス数は有限であり、観測に使用可能な航行体数は有限である。そのため、観測計画全体を効率化するため、不要な観測を低減することが求められる。しかし、従来の技術では、不要な観測が低減されない可能性がある。
１機の航行体の観測計画を生成する際、ある観測範囲を最低１回だけ観測すればよいとする。この場合、特許文献１のように、姿勢制御により観測範囲内の１度に観測可能な領域を最大化し、観測計画を生成すると、１周回目で観測されなかった領域が分散し、２周回目以降において、無駄の多い観測計画となる可能性がある。
１機または複数機の航行体の観測計画を生成する際、ある観測範囲を任意の航行体で最低１回だけ観測すればよいとする。この場合、特許文献２のように、航行体の使用率に基づいて複数の観測を複数の衛星に割り付けると、一方の航行体が観測した領域を他方の航行体が再度観測し、無駄の多い観測計画となる可能性がある。
【０００９】
この発明は、１機あるいは複数機の航行体に搭載したセンサにより地表面等の観測を行う観測システムにおいて、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る観測計画装置は、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定部と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部と
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
この発明では、観測範囲内の領域を観測する複数の観測シーンを特定し、特定された軌道パス毎に、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、組み合わせる観測シーンの数が最少となる、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する。そして、観測範囲を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。これにより、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る観測計画装置１０の構成図。
【図２】実施の形態１に係る観測計画装置１０の全体的な処理を示すフローチャート。
【図３】実施の形態１に係る観測機会特定処理を示すフローチャート。
【図４】実施の形態１に係る観測可否の判定を示す模式図。
【図５】実施の形態１に係る観測シーン数が最小となる走査方向の探索を示す模式図。
【図６】実施の形態１に係る観測シーン数が最小となるオフナディア角の探索を示す模式図。
【図７】実施の形態１に係る観測計画決定処理を示すフローチャート。
【図８】変形例１に係る観測計画装置１０の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る観測計画装置１０の構成を説明する。
観測計画装置１０は、コンピュータである。
観測計画装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信インタフェース１４とのハードウェアを備える。プロセッサ１１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。
【００１４】
プロセッサ１１は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
【００１５】
メモリ１２は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
【００１６】
ストレージ１３は、データを保管する記憶装置である。ストレージ１３は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３は、ＳＤ（登録商標，Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ，登録商標）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）といった可搬記録媒体であってもよい。
【００１７】
通信インタフェース１４は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。
【００１８】
観測計画装置１０は、機能構成要素として、受付部２１と、観測機会特定部２２と、観測計画決定部２３と、出力部２４とを備える。観測計画装置１０の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３には、観測計画装置１０の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが格納されている。このプログラムは、プロセッサ１１によりメモリ１２に読み込まれ、プロセッサ１１によって実行される。これにより、観測計画装置１０の各機能構成要素の機能が実現される。
【００１９】
ストレージ１３は、航行体情報記憶部３１の機能を実現する。
航行体情報記憶部３１には、航行体に関する航行体情報が事前に記憶される。
航行体情報には、航行体毎に、航行体種別と、観測センサ種別と、動力性能と、軌道歴とを示す情報が含まれる。航行体情報には、観測センサ毎に、観測モード種別及び観測幅が不定か否かを示す情報が含まれる。航行体情報には、観測モード種別毎に、分解能と、観測幅と、オフナディア角範囲と、最大連続観測時間と、走査方向の指定が可能か否かと、オフナディア角が固定か否かとを示す情報が含まれる。
動力性能は、ある２つの観測シーンの組合せに対して、一方の観測シーンの観測終了後から他方の観測開始までに必要な姿勢制御が完了するか否かの判定に使用する動力性能の情報である。例えば、角度とその角度の姿勢制御が完了するまでに必要な時間で表される。軌道暦は、航行体の軌道と、各地点を通過する時刻とを示す。
【００２０】
図１では、プロセッサ１１は、１つだけ示されていた。しかし、プロセッサ１１は、複数であってもよく、複数のプロセッサ１１が、各機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。
【００２１】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図２から図７を参照して、実施の形態１に係る観測計画装置１０の動作を説明する。
実施の形態１に係る観測計画装置１０の動作は、実施の形態１に係る観測計画方法に相当する。また、実施の形態１に係る観測計画装置１０の動作は、実施の形態１に係る観測計画プログラムの処理に相当する。
【００２２】
（図２のステップＳ１：受付処理）
受付部２１は、通信インタフェース１４を介して、観測要請の入力を受け付ける。受付部２１は、受け付けられた観測要請をメモリ１２に書き込む。
観測要請は、１つ以上の観測範囲を示す情報が含まれる。また、観測要請は、観測範囲毎に、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測期間と、オフナディア角範囲と、優先度指標と、未観測領域率閾値とを示す情報が含まれる。
観測範囲は、観測対象とする領域の位置情報であり、多角形の頂点の座標等で表される。航行体種別は、指定する航行体の種別を示す。観測センサ種別は、指定する観測センサの種別を示す。観測モード種別は、走査方向の指定が可能な走査方向指定観測モードであるか、オフナディア角固定観測モードであるか等を示す。観測期間は、指定する観測期間を示す。オフナディア角範囲は、指定するオフナディア角の範囲を示す。優先度指標は、観測計画を決定する際に使用する優先度をどの指標に基づき定めるかを示す。優先度指標は、複数の指標を示していてもよい。未観測領域率閾値は、観測計画を決定する際に使用する閾値を示す。
【００２３】
（図２のステップＳ２：観測機会特定処理）
観測機会特定部２２は、ステップＳ１で受け付けられた観測要請をメモリ１２から読み出す。また、観測機会特定部２２は、航行体情報を航行体情報記憶部３１から読み出す。
観測機会特定部２２は、読み出された観測要請が示す観測範囲と、読み出された航行体情報が示す航行体の軌道暦とに基づき、観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定する。観測機会特定部２２は、特定された軌道パス毎に、観測範囲内の領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する。観測機会特定部２２は、特定された各観測シーンについての情報をメモリ１２に書き込む。
【００２４】
（図２のステップＳ３：観測計画決定処理）
観測計画決定部２３は、ステップＳ２で特定された複数の観測シーンをメモリ１２から読み出す。観測計画決定部２３は、読み出された複数の観測シーンから、観測範囲を効率的に観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。観測計画決定部２３は、決定された観測計画をメモリ１２に書き込む。ここで、効率的とは、観測範囲全体を選択した全ての観測シーンが覆う割合を大きくし、かつ、互いの観測シーンの重なりを小さくするという意味である。
この際、観測計画決定部２３は、各観測シーンについて設定された評価値の合計が高くなり、かつ、制約を満たす観測シーンの組合せを観測計画として決定する。つまり、観測計画決定部２３は、制約付きの組合せ最適化問題を解くことにより、観測計画を決定する。
【００２５】
（図２のステップＳ４：出力処理）
出力部２４は、ステップＳ３で決定された観測計画をメモリ１２から読み出す。出力部２４は、通信インタフェース１４を介して、読み出された観測計画を表示装置又はプリンタといった出力装置に出力する。出力部２４は、観測計画を航行体に出力して、観測計画に従って航行体を動作させてもよい。
【００２６】
図３を参照して、実施の形態１に係る観測機会特定処理を説明する。
ステップＳ１０１では観測機会特定部２２は、観測要請が示す航行体種別及び観測センサ種別を示す航行体情報を航行体情報記憶部３１から読み出す。観測機会特定部２２は、観測範囲と、読み出された各航行体情報が示す軌道暦の幾何学的関係に基づき、観測範囲内の領域を観測可能な軌道パスを抽出する。例えば、観測範囲から見た場合に、航行体が地平線に隠れるか否かにより、観測範囲を観測可能か否かを判定できる。
【００２７】
観測機会特定部２２は、ステップＳ１０２からステップＳ１１２までの処理を、ステップＳ１０１で抽出された各軌道パスを対象として実行する。
【００２８】
ステップＳ１０２では観測機会特定部２２は、対象の軌道パスと、航行体情報の軌道暦が示す各地点における時刻とに基づき、観測範囲の各頂点について、通過日時及び通過時のオフナディア角を計算する。
【００２９】
ステップＳ１０３では観測機会特定部２２は、ステップＳ１０２で計算された観測範囲の各頂点通過時のオフナディア角と、観測要請が示す観測範囲のオフナディア角範囲と、航行体情報が示すオフナディア角範囲とに基づき、観測範囲を観測できるか否かを判定する。
具体的には、観測機会特定部２２は、観測範囲の頂点通過時のオフナディア角が観測要請のオフナディア角範囲内であり、かつ、観測範囲の頂点通過時のオフナディア角が航行体情報が示すオフナディア角範囲内である場合には、観測可と判定する。一方、観測機会特定部２２は、その他の場合には、観測不可と判定する。例えば、図４の（Ａ）のような場合には観測可と判定され、図４の（Ｂ）のような場合には観測不可と判定される。
観測機会特定部２２は、観測可と判定した場合には、処理をステップＳ１０４に進める。一方、観測機会特定部２２は、観測不可と判定した場合には、対象の軌道パスについての処理を終了する。
【００３０】
ステップＳ１０４では観測機会特定部２２は、航行体情報が示す対象のセンサの観測幅が不定か否かを判定する。対象のセンサとは、観測要請が示す観測センサ種別のセンサである。
対象のセンサが、光学センサのようなオフナディア角により観測幅が変化するセンサの場合には、観測幅は不定になる。一方、対象のセンサが、合成開口レーダのようなオフナディア角によらず観測幅が一定のセンサの場合には、観測幅は一定になる。
観測機会特定部２２は、観測幅が不定の場合には、処理をステップＳ１０５に進める。一方、観測機会特定部２２は、観測幅が不定でない場合には、処理をステップＳ１０８に進める。
【００３１】
ステップＳ１０５では観測機会特定部２２は、観測要請の観測モードが走査方向指定観測モードか否かを判定する。例えば、ラインセンサのような、ある方向に走査するセンサの場合、走査方向の指定が可能である。
観測機会特定部２２は、観測モードが走査方向指定観測モードである場合には、処理をステップＳ１０６に進める。一方、観測機会特定部２２は、観測モードが走査方向指定観測モードでない場合には、処理をステップＳ１０７に進める。
【００３２】
ステップＳ１０６では観測機会特定部２２は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、観測シーン数が最少となる走査方向を特定する。そして、観測機会特定部２２は、特定された走査方向で、最少の観測シーンを特定する。観測シーンが少ない方が観測計画が効率化される。観測シーンは、１機の航行体が１回の観測で観測可能な領域の位置情報であり、多角形の頂点の座標等で表される。
具体的には、図５に示すように、観測機会特定部２２は、走査方向を変えながら、いくつの観測シーンで観測可能な範囲全体を観測可能かを計算する。図５の（Ａ）では、走査方向を軌道パスと平行にした場合を示しており、観測可能な範囲全体を観測するには５つの観測シーンが必要である。これに対して、図５の（Ｂ）では、走査方向を観測可能な範囲の長手方向に沿った方向にした場合を示しており、観測可能な範囲全体を観測するには３つの観測シーンだけが必要である。これにより、観測機会特定部２２は、最も少ない観測シーンで観測可能な走査方向を特定する。
そして、図６に示すように、観測機会特定部２２は、特定された走査方向で、最も少ない観測シーンで観測可能な範囲全体を観測する観測シーンを特定する。例えば、観測機会特定部２２は、特定された走査方向と垂直方向における観測可能な範囲の一方の端から順に観測シーンを割り当てることにより、最も少ない観測シーンで観測可能な範囲全体を観測する観測シーンを特定する。図６の（Ａ）は観測シーン数が最少でない場合を示しており、図６の（Ｂ）は観測シーン数が最少である場合を示している。図６に示すように、観測シーン数が最少でない場合には、観測シーンが観測可能な範囲からはみ出す範囲が大きくなる。
【００３３】
ステップＳ１０７では観測機会特定部２２は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、最少の観測シーンを特定する。最少の観測シーンを特定する方法は、ステップＳ１０６と同じである。
なお、図６に示すように、オフナディア角により観測する範囲が変わる。この場合には、オフナディア角により観測幅が変化することを考慮する必要がある。例えば、光学センサの場合、軌道パスから離れている方が、観測幅は広くなるので、観測幅の変化を考慮することにより、観測シーンの数を適切に計算することができる。
【００３４】
ステップＳ１０８では観測機会特定部２２は、観測要請の観測モードがオフナディア角固定観測モードか否かを判定する。例えば、合成開口レーダのビーム区分のような、オフナディア角が固定されている場合には、オフナディア角固定観測モードである。
観測機会特定部２２は、観測モードがオフナディア角固定観測モードである場合には、処理をステップＳ１０９に進める。一方、観測機会特定部２２は、観測モードがオフナディア角固定観測モードでない場合には、処理をステップＳ１１０に進める。
【００３５】
ステップＳ１０９では観測機会特定部２２は、固定されたオフナディア角に対応する観測シーンを特定する。
【００３６】
ステップＳ１１０では観測機会特定部２２は、観測可能な範囲と、航行体情報が示す観測幅とに基づき、最少の観測シーンを特定する。最少の観測シーンを特定する方法は、ステップＳ１０６と同じである。
【００３７】
観測機会特定部２２は、ステップＳ１０６とステップＳ１０７とステップＳ１０９とステップＳ１１０とのいずれかで特定された各観測シーンを対象として、ステップＳ１１１とステップＳ１１２との処理を実行する。
【００３８】
ステップＳ１１１では観測機会特定部２２は、航行体情報が示す最大連続観測時間に基づき、対象の観測シーンを走査方向に分割する。つまり、観測機会特定部２２は、最大連続観測時間毎に対象の観測シーンを走査方向に分割する。なお、１つの観測シーンで観測可能な場合には、分割する必要はない。
【００３９】
ステップＳ１１２では観測機会特定部２２は、対象の観測シーンについての観測シーン属性情報を計算する。観測シーン属性情報は、観測範囲番号と、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測開始日時と、観測終了日時と、軌道パス番号と、分解能と、オフナディア角と、排他観測シーンとが含まれる。排他観測シーンは、対象の観測シーンを採用した場合に、観測不可となる観測シーンを示す。
具体的には、観測機会特定部２２は、観測範囲番号と、航行体種別と、観測センサ種別と、観測モード種別と、観測開始日時と、観測終了日時と、軌道パス番号と、分解能と、オフナディア角とについては、ステップＳ１０１からステップＳ１１０で特定された情報と、対象のセンサについての航行体情報が示す情報とを用いる。
観測機会特定部２２は、対象の観測シーン以外の軌道パスが同一の観測シーンを判定対象として、排他観測シーンか否かを以下のように判定する。観測機会特定部２２は、航行体情報の動力性能と、観測シーンの観測開始日時及び観測終了日時と、オフナディア角とに基づき、一方の観測シーンの観測終了後から他方の観測開始までに必要な姿勢制御が完了するか否かを判定する。完了しないと判定した場合、判定対象の観測シーンは、排他観測シーンになる。なお、動力性能の他に、センサの再起動時間と、観測モードの切替時間と等も制約となり得る。
【００４０】
図７を参照して、実施の形態１に係る観測計画決定処理を説明する。
上述した通り、観測計画決定部２３は、制約付きの組合せ最適化問題を解くことにより、観測計画を決定する。ここでは、観測計画決定部２３は、観測要請が示す優先度指標を評価値として、評価値が高くなる観測シーンの組合せを特定する。また、観測計画決定部２３は、未観測領域率を制約として、制約を満たす観測シーンの組合せを特定する。ここで、対象の観測シーンで観測される観測範囲における領域のうちの既に採用された観測シーンで観測されない領域が未観測領域であり、観測シーン全体の面積に対する未観測領域の面積の割合が未観測領域率である。
【００４１】
ステップＳ２０１では観測計画決定部２３は、ステップＳ２で特定された観測シーンの一覧を観測シーンリストとする。そして、観測計画決定部２３は、優先度指標に基づき各観測シーンの優先度を算出し、優先度の高い順に観測シーンリストをソートする。
優先度指標は、優先度を一意に算出可能な指標を示す。例えば、優先度指標は時刻である。この場合、観測開始日時または観測終了日時順に優先度が付与される。また、例えば、優先度指標は観測シーンに含まれる人口である。この場合、人口の情報が別途入力され、観測シーンと重畳して観測シーンに含まれる人口を算出して優先度が付与される。さらに、優先度指標は時刻と人口との２つでもよい。この場合、時刻と人口とのそれぞれに基づき付与された優先度に重み付けして優先度が付与される。
【００４２】
ステップＳ２０２では観測計画決定部２３は、ポインタをソートした観測シーンリストの先頭に配置し、ポインタが指定している観測シーンを対象とする。
【００４３】
ステップＳ２０３では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンが保留状態であるか否かを判定する。保留状態は、後述するステップＳ２０６及びステップＳ２１１で設定される。
観測計画決定部２３は、保留状態である場合には、処理をステップＳ２０４に進める。ステップＳ２０４では観測計画決定部２３は、ポインタを１つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。一方、観測計画決定部２３は、保留状態でない場合には、処理をステップＳ２０５に進める。
【００４４】
ステップＳ２０５では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンについての未観測領域率を計算する。そして、観測計画決定部２３は、計算された未観測領域率が、観測要請が示す未観測領域率閾値以上であるか否かを判定する。
観測計画決定部２３は、未観測領域率が未観測領域率閾値未満である場合には、処理をステップＳ２０６に進める。ステップＳ２０６では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンを保留状態として、ポインタを１つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。一方、観測計画決定部２３は、未観測領域率が未観測領域率閾値以上である場合には、処理をステップＳ２０７に進める。ステップＳ２０７では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンを観測計画に採用し、対象の観測シーンを観測シーンリストから削除する。
【００４５】
ステップＳ２０８では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンによって観測される観測範囲内の領域を未観測領域から削除する。ステップＳ２０９では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンに対する排他観測シーンを観測シーンリストから削除する。対象の観測シーンが採用されたので、排他観測シーンを採用することはできないためである。
【００４６】
ステップＳ２１０では観測計画決定部２３は、観測範囲が複数のエリアに分かれている場合に、対象の観測シーンが観測するエリアに未観測領域が残っているか否かを判定する。
観測計画決定部２３は、未観測領域が残っていない場合には、処理をステップＳ２１１に進める。ステップＳ２１１では観測計画決定部２３は、対象の観測シーンと同じエリアを観測する観測シーンを全て保留状態にする。一方、観測計画決定部２３は、未観測領域が残っている場合には、処理をステップＳ２１２に進める。
なお、観測計画決定部２３は、未観測領域が残っているか否かをある閾値により判定してもよい。
【００４７】
ステップＳ２１２では観測計画決定部２３は、観測範囲全体に未観測領域が残っているか否かを判定する。
観測計画決定部２３は、未観測領域が残っていない場合には、処理をステップＳ２１３に進める。ステップＳ２１３では観測計画決定部２３は、未観測領域をリセットした上で、ポインタを先頭に戻して、処理をステップＳ２０３に戻す。つまり、全ての観測範囲について観測可能な観測計画が完成したため、観測計画決定部２３は、処理をステップＳ２０３に戻して、１度観測した領域を再度観測する観測計画を作成する。一方、観測計画決定部２３は、未観測領域が残っている場合には、処理をステップＳ２１４に進める。ステップＳ２１４では観測計画決定部２３は、ポインタを１つ進め、次に優先度が高い観測シーンを対象とする。
【００４８】
ステップＳ２１５では観測計画決定部２３は、ポインタが観測シーンリストの最後か否かを判定する。
観測計画決定部２３は、ポインタが観測シーンリストの最後でない場合には、処理をステップＳ２０３に進める。一方、観測計画決定部２３は、ポインタが観測シーンリストの最後の場合には、処理をステップＳ２１６に進める。ステップＳ２１６では観測計画決定部２３は、観測シーンリストの先頭から保留状態の観測シーンを採用する。
【００４９】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る観測計画装置１０は、観測範囲内の領域を観測する複数の観測シーンを特定し、観測範囲全体を観測可能な観測シーンの組合せを観測計画として決定する。これにより、広範囲の観測要請が与えられた場合に、効率的な観測計画を生成することが可能になる。また、実施の形態１に係る観測計画装置１０は、制約が与えられた場合には、制約を満たす観測計画を生成することが可能である。
【００５０】
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、各機能構成要素がソフトウェアで実現された。しかし、変形例１として、各機能構成要素はハードウェアで実現されてもよい。この変形例１について、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００５１】
図８を参照して、変形例１に係る観測計画装置１０の構成を説明する。
各機能構成要素がハードウェアで実現される場合には、観測計画装置１０は、プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３とに代えて、電子回路１５を備える。電子回路１５は、各機能構成要素と、メモリ１２と、ストレージ１３との機能とを実現する専用の回路である。
【００５２】
電子回路１５としては、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、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が想定される。
各機能構成要素を１つの電子回路１５で実現してもよいし、各機能構成要素を複数の電子回路１５に分散させて実現してもよい。
【００５３】
＜変形例２＞
変形例２として、一部の各機能構成要素がハードウェアで実現され、他の各機能構成要素がソフトウェアで実現されてもよい。
【００５４】
プロセッサ１１とメモリ１２とストレージ１３と電子回路１５とを処理回路という。つまり、各機能構成要素の機能は、処理回路により実現される。
【００５５】
以上をまとめると、次のようになる。
観測計画装置は、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定部と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定部とを備える。
【００５６】
前記観測機会特定部は、前記観測範囲内の領域を観測可能であり、かつ、前記観測要請が示す制約を満たす複数の軌道パスを特定する。
【００５７】
前記観測機会特定部は、各軌道パスについて、走査方向とオフナディア角との少なくともいずれかを変更して、少ない数で前記領域を観測する観測シーンを特定する。
【００５８】
前記観測計画決定部は、各観測シーンについて設定された評価値の合計が高くなる前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。
【００５９】
前記観測計画決定部は、対象の観測シーンで観測される前記観測範囲における領域のうちの既に採用された観測シーンで観測されない領域の前記観測範囲に対する割合を未観測領域率として、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せが採用されるまで、前記評価値の高い観測シーンから順に、前記未観測領域率が基準値以上の観測シーンを採用することにより、前記観測計画を決定する。
【００６０】
前記観測計画決定部は、同時に採用することができない観測シーンの組が含まれない前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。
【００６１】
観測計画方法は、
観測機会特定部が、観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定し、
観測計画決定部が、前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する。
【００６２】
観測計画プログラムは、
観測要請が示す観測範囲と航行体の軌道暦とに基づき前記観測範囲内の領域を観測可能な複数の軌道パスを特定し、特定された軌道パス毎に、前記領域を観測する１つ以上の観測シーンを特定する観測機会特定処理と、
前記観測範囲を観測可能な前記観測シーンの組合せを観測計画として決定する観測計画決定処理とをコンピュータに実行させる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  観測計画装置、１１  プロセッサ、１２  メモリ、１３  ストレージ、１４  通信インタフェース、１５  電子回路、２１  受付部、２２  観測機会特定部、２３  観測計画決定部、２４  出力部、３１  航行体情報記憶部。
【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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