(57)【要約】【課題】  衛星が姿勢を変えて地表面上の観測目標格子地点に正対した姿勢で通過しながら観測するシステムの観測方向制御計画設定において、其処に正対通過できる複数個の衛星軌道パスの中で用いる衛星軌道パスと正対通過時刻を決定する。【解決手段】  観測目標格子地点１２を位置と希望観測方向３５により指定し、観測機会２８の各時点に対して、その衛星位置から観測目標格子地点１２への観測方向９が観希望観測方向３５に近い度合いに依って、各時点が観測に適している度合いを表す観測条件適合度６０を付与し、観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５の観測機会内の最大の観測条件適合度を比較して、観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスすなわち最適軌道パス１０３と、観測条件適合度が最大となる正対通過時刻中の最適正対通過時刻１１１を得て観測方向制御計画を立案する。【選択図】  図１
2005219619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、
衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、
衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、
衛星軌道から上記観測目標格子地点に正対通過しながら観測が可能な期間中の観測機会である各時点に対して、衛星から上記観測目標格子地点への観測方向が上記希望観測方向に近い度合いに依って各時点が観測に適している度合いを表す観測条件適合度を付与し、
上記観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パスの観測機会内の最大の上記観測条件適合度を比較して、上記観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスすなわち最適軌道パスと上記観測条件適合度が最大となる正対通過時刻中の最適正対通過時刻を得て、
これらを用いて上記観測条件適合度が最大となる最適正対通過時刻で上記観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための時間に対する衛星の観測方向を設定することを特徴とする観測方向設定方法。
【請求項２】
上記観測目標格子地点の上空で予想される雲量などの気象条件に依り観測に適している度合いを再計算して得られる上記観測条件適合度を観測機会の各時点に付与することを特徴とする請求項１の観測方向設定方法。
【請求項３】
衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、
衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、
衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、
衛星の方向制御領域すなわちピッチ角とロール角を座標軸とする２次元平面上に観測目標格子地点に正対通過できる全ての衛星軌道パスの観測機会を描き、方向制御領域に垂直な方向に採った適合度軸側に各観測機会の各時点に付与した観測条件適合度をプロットし、
これを結んで適合度曲線とし、適合度曲線の高さを比較して、観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスと正対通過時刻中の正対通過時刻とを選択し、
その時刻の方向制御領域上の座標から、将にその時刻で観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくピッチ角とロール角を得て、
これらを用いて観測条件適合度が最大となる軌道パスの正対通過時刻で観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成することを特徴とする観測方向設定方法。
【請求項４】
衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、
衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、
衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、
上記観測目標格子地点を観測するための正対通過時刻とピッチ角とロール角を得て、それらの角度の回転に要するピッチ回転時間とロール回転時間を計算し、
正対通過時刻に至る迄に、観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくために、衛星の回転を開始する時刻、すなわちピッチ回転開始時刻とロール回転開始時刻、および正対通過時刻以後に衛星の方向を元に戻すための回転を開始する時刻すなわちロール戻し開始時刻とピッチ戻し開始時刻を計算し、
これらを用いて、観測条件適合度が最大となる正対通過時刻で観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成することを特徴とする観測方向設定方法。
【請求項５】
衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、
衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、
衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、
観測目標格子地点を観測するための観測方向制御計画設定において、
観測目標格子地点と希望観測方向を指定するステップと、
観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パスとその観測機会を抽出するステップと、
観測機会内の各時点の観測方向が希望観測方向に近い度合いで評価する観測条件適合度を結んだ適合度曲線を付与するステップと、
観測目標格子地点に正対通過するのに軌道パスと正対通過時刻を選択するステップと、
将にこの時刻で観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくべき最適ピッチ角と最適ロール角を計算するステップと、
その角度の回転に要する時間を計算するステップと、
正対通過時刻の前後に衛星の回転に要する時間を配置して方向制御時系列を作るステップと、
最適方向制御パラメータと方向制御時系列を組み込んで観測方向制御計画を作成するステップからの手順により観測条件適合度が最大となる軌道パスの上で正対通過時刻に観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成することを特徴とする観測方向設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、衛星が観測目標格子地点に正対した姿勢で通過しながら観測するような観測システムにおける観測方向設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球表面の画像データを取得する撮像機を搭載する複数個の空間航行体、撮像予約データに基づいて空間航行体の運用計画を立案する運用計画機、および、空間航行体の撮像機が撮像した画像データを受信する複数個の地上局から構成するシステムで、運用計画機が複数個の空間航行体の中から撮像予約データ中の撮像地点に対して最も近い距離を航行する空間航行体と撮像地点に対して最も近い距離に位置する地上局を選択して、撮像地点に対して最も近い地上局から最も近くを航行する空間航行体の撮像機に撮像指示を与える手段を有する観測システムの技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１８０４００号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の観測方向設定方法では、衛星が観測目標格子地点に正対した姿勢で通過しながら観測するシステムにおいては、観測目標格子地点が指定されたときに、其処に正対通過しながら観測が可能な衛星軌道パスは複数個あり、また、各々の衛星軌道パスの上で観測目標格子地点に正対通過可能な時点は唯一ではなく、正対通過可能な期間中の観測機会がある。
【０００５】
他方、観測の目的からみると、地図との照合に適するように観測目標格子地点の真上に近い方向から観測したい場合、観測目標格子地点に在る物の側面を観測するの適するように仰角をもって観測したい場合、あるいは、観測目標格子地点に在る物の影を観測するのに適するように或る方位角から観測したい場合などがある。
【０００６】
観測方向制御計画では、観測目標格子地点に正対通過が可能な複数個の衛星軌道パスの中から適切な衛星軌道パスを選択し、かつ、その衛星軌道パスの上で正対通過可能な期間中の観測機会の中から適切な正対通過時刻を選択して、目的に合った観測計画立案をする必要がある。
【０００７】
しかし、従来の観測方向設定方法では、観測目標格子地点に対して最も近くを通過する衛星軌道パスを選択するとし、希望観測方向｛方位角、仰角｝などの観測の条件を満たすものが実現されていないという問題がある。
【０００８】
この発明に依る観測方向設定方法は、係る課題を解決するためになされたものであり、希望観測方向｛方位角、仰角｝などの観測条件に最適な衛星軌道パスを選択する方法、その衛星軌道パスの上の観測機会の期間内で観測条件に最適な正対通過時刻中の観測時刻を計算する方法、観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度を計算する方法、および、それらの角度の回転に要する回転時間を計算して最適正対通過時刻に至るまでに方向制御を完了しておくための観測方向設定方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第1の発明の観測方向設定方法は、衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、衛星軌道から上記観測目標格子地点に正対通過しながら観測が可能な期間中の観測機会の各時点に対して、衛星から上記観測目標格子地点への観測方向が上記希望観測方向に近い度合いに依って各時点が観測に適している度合いを表す観測条件適合度を付与し、上記観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パスの観測機会内の最大の上記観測条件適合度を比較して、上記観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスすなわち最適軌道パスと上記観測条件適合度が最大となる正対通過時刻中の最適正対通過時刻を得て、これらを用いて上記観測条件適合度が最大となる最適正対通過時刻で上記観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための時間に対する方向の制御するものである。
【００１０】
第２の発明の観測方向設定方法は、衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、衛星の方向制御領域すなわちピッチ角とロール角を座標軸とする２次元平面上に観測目標格子地点に正対通過できる全ての衛星軌道パスの観測機会を描き、方向制御領域に垂直な方向に採った適合度軸側に各観測機会の各時点に付与した観測条件適合度をプロットし、これを結んで適合度曲線とし、適合度曲線の高さを比較して、観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスと正対通過時刻中の正対通過時刻とを選択し、その時刻の方向制御領域上の座標から、将にその時刻で観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくピッチ角とロール角を得て、これらを用いて観測条件適合度が最大となる軌道パスの正対通過時刻で観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成するものである。
【００１１】
第３の発明の観測方向設定方法は、衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、上記観測目標格子地点を観測するための正対通過時刻とピッチ角とロール角を得て、それらの角度の回転に要するピッチ回転時間とロール回転時間を計算し、正対通過時刻に至る迄に、観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくために、衛星の回転を開始する時刻、すなわちピッチ回転開始時刻とロール回転開始時刻、および正対通過時刻以後に衛星の方向を元に戻すための回転を開始する時刻すなわちロール戻し開始時刻とピッチ戻し開始時刻を計算し、これらを用いて、観測条件適合度が最大となる正対通過時刻で観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成するものである。
【００１２】
第４の発明の観測方向設定方法は、衛星の姿勢を地表面上の観測目標格子地点に正対するように変え、その姿勢で通過しながら観測するシステムにおける観測方向設定方法において、衛星が通過する軌道の直下地点の地表上の軌跡を衛星軌道パスとし、衛星の位置と希望観測方向により観測目標格子地点を指定し、観測目標格子地点を観測するための観測方向制御計画設定において、観測目標格子地点と希望観測方向を指定するステップと、観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パスとその観測機会を抽出するステップと、観測機会内の各時点の観測方向が希望観測方向に近い度合いで評価する観測条件適合度を結んだ適合度曲線を付与するステップと、観測目標格子地点に正対通過するのに軌道パスと正対通過時刻を選択するステップと、将にこの時刻で観測目標格子地点に正対通過するように衛星の方向を変えておくべき最適ピッチ角と最適ロール角を計算するステップと、その角度の回転に要する時間を計算するステップと、正対通過時刻の前後に衛星の回転に要する時間を配置して方向制御時系列を作るステップと、最適方向制御パラメータと方向制御時系列を組み込んで観測方向制御計画を作成するステップからの手順により観測条件適合度が最大となる軌道パスの上で正対通過時刻に観測目標格子地点に正対した姿勢で通過するための方向制御時系列を作成するものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、観測目標格子地点が指定されると其処の観測目的に最も適した観測方向制御計画を立案出来る。すなわち、指定された観測目標格子地点に正対通過して観測ができる複数個の衛星軌道パスの中から観測目的に最も適した衛星軌道パスを選択し、その衛星軌道パスの上で正対通過できる期間である観測機会の中から観測目的に最も適した正対通過時刻を選択し、将にこの時刻に観測目標格子地点に正対するために衛星の方向を変えておく角度を決定し、この角度の回転に要する回転時間を計算して、将にこの正対通過時刻に観測格子地点に正対通過して観測する観測方向制御計画を立案できる。
【００１４】
このため、地図との照合に適するように観測目標格子地点の真上に近い方向から観測したい場合、観測目標格子地点に在る物の側面を観測するの適するように仰角をもって観測したい場合、あるいは、観測目標格子地点に在る物の影を観測するのに適するように或る方位角から観測したい場合など観測の目的に合わせて、観測目標格子地点に正対通過できる複数個の衛星軌道パスの中から観測目的に最も適した衛星軌道パスを選択し、その衛星軌道パスの上で正対通過できる期間である観測機会の中から観測目的に最も適した正対通過時刻を選択して、観測方向制御計画を立案できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明に係る実施の形態１について説明する。
図１と図２は実施の形態１において、衛星軌道５から地表面上の観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測が可能な期間中の観測機会２８の各時点に対して、各時点の観測方向９が方位角、仰角から成る希望観測方向３５に近い度合いを表わす観測条件適合度６０を付加し、観測目標格子地点１２に正対通過する複数個の衛星軌道パス１５（一周回分の衛星直下地点１１の軌跡）の観測機会２８の中から観測条件適合度６０が最大となる最適軌道パス１０３と最適正対通過時刻１１１の選択を説明する図である。
図３乃至図５は、本発明の適用対象である観測方向制御計画と方向制御の動作と、指定された観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測する衛星軌道パス１５及び正対通過時刻の関係を説明する図である。
【００１６】
先ず、図３において、方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻７１、ピッチ角７２、ロール角７３｝に依って立案した観測方向制御計画の方向制御時系列８０｛ピッチ回転開始時刻８１，…，正対通過時刻７１，…，待機状態復帰時刻８８｝と、これに従って方向制御するとき、衛星直下地点１１の軌跡および、衛星が方向制御して正対している地表面の正対地点２４の軌跡（この軌跡は観測目標格子地点１２を通過するように計画される）を説明する。
【００１７】
ピッチ回転開始時刻８１以前には、衛星は方向制御待機状態７９にあって観測方向は地球中心を向いており、観測方向が地表と交わる正対地点２４ａは衛星直下地点１１ａと一致している。
【００１８】
ピッチ回転開始時刻８１に、衛星はピッチ角７２の回転を始める。ピッチ回転軸７４は、衛星の右翼の方向、その回転方向は衛星の機首を揚げる方向を正とする。ピッチ角が正方向に増すにつれて正対地点２４は衛星直下地点１１より前方に移動する。ピッチ回転時間９０が経過してピッチ角７２の回転を終わった時点で、正対地点２４ｃはピッチ角７２の回転した分だけ、衛星直下地点１１ｃより前方に在る。
【００１９】
ピッチ角７２の回転を終わった時点は、ロール回転開始時刻８２でもあり、衛星はロール角７３の回転を始める。ロール回転軸７５は、衛星進行方向の衛星機体の軸とし、その回転方向は、衛星の左翼を揚げる方向を正とする。ロール角が正方向に増すにつれて、正対地点２４は衛星直下地点１１より左方に移動する。
ロール回転時間９１が経過してロール角７３の回転を終わった時点で、正対地点２４ｄはロール角７３の回転した分だけ衛星直下地点１１ｄより左方に在る。
【００２０】
ロール角７３の回転を終わった時点は、整定開始時刻８３でもあり、以後、既定の整定時間９２の間に擾乱を鎮める。整定時間９２が終わった時点で、正対地点２４ｅは衛星直下地点１１ｅの左前方に在る。
【００２１】
整定時間９２が終わった時点で、観測前の方向制御を終了し、衛星は観測方向９を指している。以後、観測領域９７の観測を終了するまで方向制御はしない。換言すれば、衛星は、正対通過時刻７１に至れば観測目標格子地点１２に正対するように、観測前の方向制御を終了している。
【００２２】
整定時間９２が終わった時点は、観測開始時刻８４でもあり、正対地点２４ｅから始まる観測領域９７の観測を開始する。観測時間は正対通過時刻７１以前の観測前方保護時間９３と正対通過時刻７１以後の観測後方保護時間９４の合計時間とする。
【００２３】
観測の開始から既定の観測前方保護時間９３が経過した時点を正対通過時刻７１とする。この時点における正対地点２４ｆは、丁度、観測目標格子地点１２と一致する。（そうなるように正対通過時刻７１、ピッチ角７２およびロール角７３を計算しておいた）。
すなわち、衛星は正対通過時刻７１において、観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測する。
【００２４】
正対地点領域１８は、衛星の衛星軌道パス１５上での位置｛緯度、経度｝が衛星直下地点１１ｆに在る時、衛星から正対通過が可能な地点の領域を、自転している地表面の上に描いたものである。観測目標格子地点１２を含めて、正対地点領域１８の中の全ての地点は、衛星直下地点１１ｆ上空に来た衛星から観測が可能である。勿論、衛星直下地点が１１ｆに至る以前に、適切なピッチ角とロール角で方向制御をしておく必要がある。例外は衛星軌道パス１５上のである１１ｆが観測目標格子地点地点になる場合であり、衛星直下地点１１ｆの上空の軌道上衛星位置４ｆに至る以前の方向制御は不要であり、ピッチ角＝０、ロール角＝０のままで、１１ｆの地点に正対通過する。
【００２５】
正対通過時刻７１から既定の観測後方保護時間９４が経過した観測終了時刻８６に正対地点は２４ｇに至る。この地点で観測領域９７は終了し、且つ、観測を終了する。
【００２６】
観測終了時刻８６は、ロール戻し回転の開始時刻でもあり、ロール角７３の戻し回転を開始する。ロール戻し時間９５（＝ロール回転時間９１）が経過してロール角７３の戻し回転を終わった時点で、正対地点２４ｈは、未だ残っているピッチ角７２の分だけ、衛星直下地点１１ｈより前方に在る。
【００２７】
ロール角の戻し回転を終わった時点は、ピッチ戻し開始時刻８７でもあり、ピッチ角７２の戻し回転を開始する。ピッチ戻し開始時刻８７から、ピッチ戻し時間９６（＝ピッチ回転時間９０）が経過してピッチ角７２の戻し回転を終わった時点で、正対地点２４ｋは衛星直下地点１１ｋと一致している。
すなわち、ピッチ戻し回転が終了したこの時点は待機状態復帰時刻８８でもある。
【００２８】
観測目標格子地点１２を指定して観測方向制御計画を立てる事は、観測目標格子地点１２に正対通過する衛星軌道パス１５と方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻７１、ピッチ角７２、ロール角７３｝を見出し、上記の方向制御時系列８０｛ピッチ回転開始時刻８１，…，正対通過時刻７１，…，待機状態復帰時刻８８｝を作成する事である。  
【００２９】
図４は、観測目標格子地点１２に正対通過する方向制御パラメータ７０が複数個（厳密に言えば連続的に）在ることを衛星軌道５上の衛星の動きと、地球１の自転による観測目標格子地点１２の動きとから説明する図である。
【００３０】
同図において、地軸２の周りを自転している地表面の上に衛星直下地点１１を取り、衛星が昇交点７から周回する間に衛星直下地点１１が描く軌跡のうち、一周回分を衛星軌道パス１５とする。衛星軌道パス１５上の衛星直下地点１１ｃと１１ｄを採り、それらの正対地点領域１８ｃと１８ｄが観測目標格子地点１２を含んでいるようにする。
衛星直下地点１１ｃで観測目標格子地点１２に正対通過するためには、パス開始点８からの衛星の進行が少ない分だけピッチ角を大きくして衛星の前方を指し、地球の自転に依る観測目標格子地点１２の回転が少ない分だけロール角を大きくして衛星の左方を指し、結果として前方左下の観測方向に在る観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測する。
これを衛星軌道５の上で記述すると、昇交点７から軌道上衛星位置４ｃの時点すなわち正対通過時刻７１ｃ迄に、前方左下の観測方向９ｃを指すように大きなピッチ角と大きなロール角で方向制御しておけば、観測目標格子地点１２が地球１の自転に依り回転して１２ｃの地点に至った時点で、これに正対通過しながら観測することを示す。
【００３１】
他方、衛星が衛星直下地点１１ｄで観測目標格子地点１２に正対通過するためには、パス開始点８からの衛星の進行が多い分だけピッチ角を小さくして（負の方向に大きくして）衛星の後方を指し、地球の自転に因る観測目標格子地点１２の回転が多い分だけロール角を小さくして衛星の左方を指し、結果として後方左下の観測方向に在る観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測する。
これを衛星軌道５の上で記述すると、昇交点７から軌道上衛星位置４ｄの時点すなわち正対通過時刻７１ｄ迄に、後方左下の観測方向９ｄを指すように小さな（負の方向に大きくして）ピッチ角と小さなロール角で方向制御しておけば、観測目標格子地点１２が地球１の地軸２の周りの自転に依り回転して１２ｄの地点に至った時点で、これに正対通過しながら観測することを示す。
【００３２】
以上は衛星軌道５の上の軌道上衛星位置４ｃと４ｄの２点で、互いに異なる方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻，ピッチ角，ロール角｝に依って方向制御し、指定された観測格子地点１２に正対通過しながら観測できる事を示したが、この２点に限らず、或る期間（＝観測格子地点１２の観測機会）に亘り、異なる方向制御パラメータで方向制御して  指定された観測格子地点１２に正対通過しながら観測できる。
【００３３】
図５は、２個の衛星軌道パス１５ｇ、１５ｋから指定された観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測できる事を説明する図である。
衛星軌道パス１５ｇと数日後の衛星軌道パス１５ｋ上に、衛星直下地点１１ｇと１１ｋを採り、それらの正対地点領域１８ｇと１８ｋが観測目標格子地点１２を含んでいるようにする。説明を簡単にするため、パス開始点８ｇから衛星直下地点１１ｇ迄の距離と８ｋから１１ｋ迄の距離を同一にする。
【００３４】
観測目標格子地点１２の東側を通過する衛星軌道パス１５ｇ上を進行して、衛星が衛星直下地点１１ｇに至ったとき、その正対地点領域１８ｇの中で、観測格子地点１２は衛星直下地点１１ｇの左前方に在る。
これは、ピッチ角を大きくして衛星の前方を指し、ロール角を大きくして衛星の左方を指し、結果として前方左下の観測方向に在る観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測できる事を表す。
これを衛星軌道５の上で記述すると昇交点７から軌道上衛星位置４ｇに至る迄に、上記のピッチ角とロール角で方向制御して前方左下の観測方向９ｇを指すようにしておけば、観測目標格子地点１２が地球１の自転に依り回転して１２ｇの地点に至った時点で、これに正対通過しながら観測することを示す。
【００３５】
その後の数日間に、衛星は数周回した後、観測目標格子地点１２の西側を通過する衛星軌道パス１５ｋ上を進行して、衛星が衛星直下地点１１ｋに至ったとき、その正対地点領域１８ｋの中で、観測格子地点１２は衛星直下地点１１ｋの右横方に在る。
これは、ピッチ角は極く僅かにして衛星の僅かに前方を指し、ロール角を負値にして衛星の右方を指し、結果として右横方の観測方向に在る観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測できる事を示す。
これを衛星軌道５の上で記述すると衛星は衛星軌道５を数周回した後、昇交点７から軌道上衛星位置４ｋに至る迄に、上記のピッチ角とロール角で方向制御して右横方の観測方向９ｋを指すように方向制御しておき、他方、観測目標格子地点１２は地球１の数日間の地軸２の周りの自転に依り数周回して１２に至り、更に、観測目標格子地点１２が地球１の自転に依り回転して１２ｋの地点に至った時点で、これに正対通過しながら観測することを示す。
【００３６】
以上は２個の衛星軌道パス１５ｇと１５ｋ上で、異なる方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻、ピッチ角、ロール角｝で方向制御して、指定された観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測できる事をしめしたが、一般に異なる方向制御パラメータ７０で方向制御して、複数個の衛星軌道パス１５から指定された観測目標格子地点に正対通過しながら観測できる。
【００３７】
図１に返り、観測目標格子地点１２が軌道上衛星位置４を見る方向は、軌道上衛星位置４から観測目標格子地点１２をみる観測方向９と（向きが逆になることを除けば）同一であるので、図１では同一の記号を用いて表す。
【００３８】
観測目標格子地点１２を中心にして、此の地点の水平面３８の天頂方向４１側に半球面４２を作り、観測目標格子地点１２が軌道上衛星位置４を見る方向（＝観測方向９）をこの半球面４２の上に描き、衛星方向軌跡４４とする。
衛星が衛星軌道５の上を進行するにつれて、観測方向９は、地平線４５の９ａの方向から始まり、衛星方向軌跡４４に沿って高度を上げ、９ｄの付近で高度が最高になり、その後、高度を下げて、地平線４５の９ｚの方向に沈む。
【００３９】
観測条件適合度６０は、この観測方向９が観測目標格子地点１２の希望観測方向３５（この図では、方位角３６が南西で、仰角３７がおよそ７５度としている）に近い度合いで評価し、近いとき観測条件適合度６０を高く、離れたとき観測条件適合度６０を低く評価する。
半球面４２の上で、観測条件適合度６０が等しい点を結んで得られる適合度等高線６１は、希望観測方向３５の点を頂上とする閉曲線となる。
図１では、希望観測方向３５と観測方向９の南北方向の離れを、東西方向の離れより重視するように観測条件適合度６０を評価する例示であり、この場合、観測条件適合度の等高線６１は東西方向が長い楕円に似た形となる。
【００４０】
観測待機状態で地球の中心方向に向いている観測方向９を出来るだけ前方に向けて、観測目標格子地点１２に最も早く正対通過できる時点を観測機会開始点２９とする。
逆に、衛星が観測方向９を出来るだけ後方に向けて、観測目標格子地点１２に最も遅く正対通過できる時点を観測機会終了点３１とする。
観測機会開始点２９から観測機会終了点３１の間では、観測方向９を調整して観測目標格子地点１２に正対通過できる。この期間を観測機会２８とする。
【００４１】
図１では、軌道上衛星位置４ｂの時点が観測機会開始点２９であり、軌道上衛星位置４ｅの時点が観測機会終了点３１である。
この観測機会２８の間の軌道上衛星位置４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ等の位置に在る時、半球面４２上に描いた観測方向９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅから、観測目標格子地点１２に正対通過可能である。
これらの観測方向が希望観測方向３５に近い度合いすなわち観測条件適合度６０を、適合度等高線６１の図から読み取り、観測条件適合度６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅとする。この例では｛中、高、中、低｝と変化する。
これらの観測条件適合度６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅを衛星軌道０５の観測機会２８の上に描いて、適合度曲線６２を作る。
【００４２】
図２は実施の形態１において、観測目標格子地点１２に正対通過する複数個の衛星軌道パス１５の観測機会２８の中から、観測条件適合度６０が最大となる最適軌道パス１０３と最適正対通過時刻１１１の選択を説明する図である。
【００４３】
同図において、希望観測方向３５を伴う観測目標格子地点１２に正対通過する３個の衛星軌道パスを１５ｅ、１５ｇ、１５ｈとし、これらの衛星軌道パス１５ｅ、１５ｇ、１５ｈの観測機会２８ｅ、２８ｇ、２８ｈとし、観測機会２８毎に計算した適合度曲線６２を６２ｅ、６２ｇ、６２ｈとする。
適合度曲線６２ｅ、６２ｇ、６２ｈの各々において、観測条件適合度６０が最大となる時刻を適合度最大時刻６７ｅ、６７ｇ、６７ｈ、その値を適合度最大値６６ｅ、６６ｇ、６６ｈとする。更に適合度最大値６６ｅ、６６ｇ、６６ｈの中で最大の観測機会２８を選んで観測目標格子地点１２の最適観測機会１０４とし、その衛星軌道パス１５を最適軌道パス１０３とする。
図２の例では、観測機会２８ｇの適合度最大値６６ｇが最大であるので  観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測するには観測機会２８ｇを最適観測機会１０４とし、その適合度最大時刻６７ｇを最適正対通過時刻１１１として選択する。
【００４４】
このように構成した観測方向設定方法においては、位置と希望観測方向３５に依って指定した観測目標格子地点１２に対して、正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５の中から、最適な衛星軌道パス１５すなわち最適軌道パス１０３を選択することができる。
【００４５】
更に、最適軌道パス１０３の上で観測目標格子地点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８の中から、最適な正対通過時刻７１すなわち最適正対通過時刻１１１を選択することができる。この最適軌道パス１０３の最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように立案した観測方向制御計画に従って衛星の方向制御をすれば、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に最も近い方向から観測することになる。
【００４６】
図６は実施の形態１に依る観測条件適合度６０の計算を、衛星高度が約５００ｋｍ、回帰日数５日、７９周回（すなわち、衛星軌道パスの総数＝７９）して元に還る仮想の衛星を例に採り、位置が｛北緯４１度，東経１４１度｝であり希望観測方向３５が｛方位角＝０度，仰角＝６０度｝とする観測目標格子地点１２に正対通過できる４個の衛星軌道パスの上の観測機会に適用した例を説明する図である。
【００４７】
此処で、観測目標格子地点１２に付随する希望観測方向３５は、図の右下に示すように、観測目標格子地点１２を中心点とする円内の一点で表し、その方位角３６は東方向３９からの角度、その仰角３７は、半径上で円周からの距離（円周上：仰角＝０度、中心点：仰角＝９０度）で表している。
【００４８】
この観測目標格子地点１２に正対通過できる｛パス番号１７，観測機会２８｝を引き出すと、｛パス番号１７ｆ，観測機会２８ｆ｝、｛１７ｇ，２８ｇ｝、｛１７ｈ，２８ｈ｝、｛１７ｋ，２８ｋ｝の４組が得られ、これらを図６の地図上に描くと｛衛星軌道パス１５ｆ，観測機会２８ｆ｝、｛１５ｇ，２８ｇ｝、｛１５ｈ，２８ｈ｝、｛１５ｋ，２８ｋ｝となる。
この例では、衛星軌道パス１５ｆより東側を通過する衛星軌道パスは、衛星のロール角を最大にしても（衛星の左翼側を最大限に揚げても）観測目標格子地点１２に正対通過できない。
また、衛星軌道パス１５ｋより西側を通過する衛星軌道パスは、衛星のロール角を最小にしても（衛星の右翼側を最大限に揚げても）観測目標格子地点１２に正対通過できない。
【００４９】
衛星軌道パス１５ｇを例に採ると、パス開始時刻経度テーブル１１５ｇ内に記されているように  この衛星軌道パスはパス番号１７ｇ＝第６０パスであり、回帰周期の第４日の６３，４３３秒（＝１７時３７分１３秒）に、赤道面の東経１６０．７度を通過する。
同日の６４，０５６秒（＝１７時４７分３６秒）の時点は、この時点迄に｛ピッチ角＝２５度（最大），ロール角＝２８度｝に方向制御されていれば  観測目標格子地点１２に正対通過可能な最初の時点（＝観測機会開始点２９ｇ）となる。
これより以前では、観測目標格子地点１２に正対通過できない。
同日の６４，１４１秒（＝１７時４９分０１秒）の時点は、この時点迄に｛ピッチ角＝−２５度（最小），ロール角＝２６度｝に方向制御されていれば、観測目標格子地点１２に正対通過可能な最後の時点（＝観測機会終了点３１ｇ）となる。
以後は１２に正対通過できない。
観測機会開始点２９ｇから観測機会終了点３１ｇまでの正対通過可能な期間、すなわち観測機会２８ｇは８５秒間継続する。
この観測機会２８ｇの期間内の各時点においては、ピッチ角は、２５度から−２５度の間の値、ロール角は２８度から２６度の間の値に方向制御して、観測目標格子地点１２に正対通過可能が可能である。
【００５０】
観測機会２８の期間内の各時点で観測目標格子地点１２に正対通過する観測方向９が希望観測方向３５に近い度合い、すなわち観測条件適合度６０を計算して、観測機会２８の上に描いて、適合度曲線６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｋを得る。
この例では、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５を東側斜め上の方向と指定しているので、観測目標格子地点１２の東側を通過する衛星軌道パス１５ｆ、１５ｇの適合度曲線６２ｆ、６２ｇが、西側の衛星軌道パス１５ｈ、１５ｋの適合度曲線６２ｈ、６２ｋより高く評価する。
【００５１】
またこの例では希望観測方向３５の方位角３６を真東の方向と指定しているので、観測機会２８の南寄りの時点（すなわち、観測機会開始点２９の側）と、北寄りの時点（すなわち観測機会終了点３１の側）に衛星が在る時は、観測条件適合度６０が低く、観測目標格子地点１２の東方向に衛星が在る時は、観測条件適合度６０が高く評価する。
観測機会２８の期間を通してみると、観測機会開始点２９の時点から段々と観測条件適合度６０は増加し、観測目標格子地点１２の真東となる時点で、観測条件適合度６０が最高になり、それ以後観測機会終了点３１に至るまでに、観測条件適合度６０は段々と減少する。
【００５２】
適合度曲線６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｋの各々において、観測条件適合度６０が最大となる時刻を適合度最大時刻６７ｆ、６７ｇ、６７ｈ、６７ｋおよび、その値すなわち適合度最大値６６ｆ、６６ｇ、６６ｈ、６６ｋを得る。
適合度最大値６６ｆ、６６ｇ、６６ｈ、６６ｋを比較して、適合度最大値６６が最大となる衛星軌道パス１５ｇと観測機会２８ｇを選び、観測目標格子地点１２の最適軌道パス１０３および最適観測機会１０４を得る。
また、観測機会２８ｇ上の適合度最大時刻６７ｇを選び、観測目標格子地点１２の最適正対通過時刻１１１を得る。
この例では最適正対通過時刻１１１は、回帰周期の第４日の６４，０６７秒（＝１７時４７分４７秒）であり、観測機会開始点２９ｇの１１秒後である。
この例では希望観測方向３５の方位角３６が東方向３９であるので、適合度最大時刻６７ｇにおける衛星直下地点１１ｇは、観測目標格子地点１２から東方向に描いた大円の上にある。
【００５３】
実施の形態２．
以下、図７を用いてこの発明に係る実施の形態２について説明する。
図７は、実施の形態２において、観測目標格子地点の上空で予想される雲量などの気象条件に依り観測に適している度合いを再計算して得られる観測条件適合度６０を観測機会の各時点に付与することを説明する図である。
【００５４】
同図では、希望観測方向３５は、方位角３６が約１８０度、仰角３７が約６０度（すなわち、目標格子点１２を西側の斜め上から観測したい）として、観測目標格子地点１２から見て西寄りの衛星軌道パス１５ｇで観測目標格子地点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｇの時間帯に観測目標格子地点１２の上空に雲が無い場合（図７ａ）と、同じ衛星軌道パス１５ｇの観測機会２８ｇの時間帯に、観測目標格子地点１２の上空に雲４３がかかると予想される場合（図７ｃ）と、１５ｇから数周回して（数時間後に）目標格子点１２の真上近くを通過する衛星軌道パス１５ｋの観測機会２８ｋの時間帯に観測目標格子地点１２の上空に雲が無い場合（図７ｂ）を例に採って説明する。 
【００５５】
図７ａ、図７ｃにおいて、衛星が衛星軌道５を通過する時の衛星直下地点の軌跡を衛星軌道パス１５ｇ、目標格子点１２の水平面３８の天頂方向４１側の半球面４２上に、観測目標格子地点１２から軌道上衛星位置４ｇを見る方向の軌跡を描いて、衛星方向軌跡４４ｇとする。
この例では、衛星軌道５が目標格子点１２の西寄りを北に向けて通過するので、衛星方向軌跡４４ｇは半球面４２の西側の球面上を通過する。
衛星軌道５から目標格子点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｇの上に、観測機会２８ｇの各時点における観測条件適合度６０ｇあるいは６０ｃを計算して得られる適合度曲線６２ｇあるいは６２ｃを付加する。
【００５６】
図７ａに例示するように、観測目標格子地点１２上空の気象条件が良ければ、観測条件適合度６０ｇは  実施の形態１の場合と同様に、観測方向９が観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に近い度合いで評価する。
衛星方向軌跡４４ｇは観測方向が９ｇの時、希望観測方向３５に近く（図７ａに示すように約１０度まで近づいて）を通過するのでので、図７ａの適合度曲線６２ｇの観測条件適合度６０の最高値は高くなる。
【００５７】
図７ｃに例示するように観測目標格子地点１２の上空に雲４３がかかると予想される場合、観測条件適合度６０ｃは、観測方向９が観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に近い度合いの評価（＝観測条件適合度６０ｇ）に、予測雲量の多少に依る透過係数５９を懸けた値とする。
透過係数５９としては、
・  雲がかからないと予測される時  透過係数＝１．０とし、
・  雲量が増加する、あるいは、雲の発生確率が高くなるに従って透過係数を小さくし、
・ 雲量が多く衛星から観測目標格子地点１２を見通せないと予測される時、
透過係数＝０  
とするような例が考えられる。
図７ｃでは、透過係数５９を約０．３として観測条件適合度６０ｃを再計算し、得られた適合度曲線６２ｃを観測機会２８ｇに付加している。
【００５８】
図７ｂは、衛星が目標格子点１２の真上近くを通過する例である。
衛星軌道５が目標格子点１２のほぼ真上を通過するので、衛星軌道パス１５ｋは観測目標格子地点１２の近くを通過し、衛星方向軌跡４４ｋは半球面４２の天頂方向４１近くを通過する。
【００５９】
衛星軌道５から目標格子点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｋの上に、観測機会２８ｋの各時点における観測条件適合度６０ｋを計算して得られる適合度曲線６２ｋを付加する。
衛星方向軌跡４４ｋは、観測方向が９ｋの時に希望観測方向３５も最も近づくが、それでもかなり離れて（図７ｂで、約３０度離れて）通過するので、適合度曲線６２ｋは、最高でも低く抑えられる。
【００６０】
観測目標格子地点１２を観測するのに適した衛星軌道パス１５を選択する際に、衛星軌道パス１５ｇと、１５ｇから数周回して（数時間後に）目標格子点１２に正対通過できる衛星軌道パス１５ｋを以下のように比較する。
説明を簡単にするため、この２個以外の衛星軌道パス１５は考慮しない。
【００６１】
図７ａに図示するように、衛星軌道パス１５ｇ上で観測目標格子地点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｇの時間帯に、観測目標格子地点１２の上空に雲が無いと予測されるならば、適合度曲線６２ｇと、図７ｂの適合度曲線６２ｋを比較し、適合度曲線６２ｇの方が適合度曲線６２ｋより観測条件適合度が高いので、衛星軌道パス１５ｇを最適軌道パス１０３とする。
【００６２】
図７ｃに図示するように、衛星軌道パス１５ｇの観測機会２８ｇの時間帯に、観測目標格子地点１２の上空に雲がかかると予測されるならば、透過係数５９を考慮して再計算した適合度曲線６２ｃと、図７ｂに図示するように、衛星軌道パス１５ｇから数周回して（数時間経過して）衛星軌道パス１５ｋ内の雲が無くなった時間帯の観測機会２８ｋ上の適合度曲線６２ｋを比較し、適合度曲線６２ｋの方が適合度曲線６２ｃより観測条件適合度が高いので、衛星軌道パス１５ｈを最適軌道パス１０３とする。
【００６３】
選択した観測機会２８の期間中で、最適正対通過時刻１１１の選択以降に続く、観測方向制御計画は実施の形態１と同じである。
【００６４】
このように構成した観測方向設定方法においては、位置と希望観測方向３５に依って指定した観測目標格子地点１２に対して、正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５の中から、観測方向と気象条件の両方が最適な衛星軌道パス１５すなわち最適軌道パス１０３と、最適正対通過時刻１１１を選択することができる。
【００６５】
この最適軌道パス１０３の最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように立案した観測方向制御計画に従って衛星の方向制御をすれば、気象条件が良い時間帯に、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に最も近い方向から観測することになる。
【００６６】
実施の形態３．
以下、図８乃至図１２を用いてこの発明に係る実施の形態３について説明する。 
図８は、衛星の方向制御領域４７すなわちピッチ角とロール角を座標軸とする２次元平面上に、観測目標格子地点１２に対する観測機会２８を描き、その各時点に付与した観測条件適合度６０を結んで適合度曲線６２をとし、これを用いて観測機会２８内で観測条件適合度６０が最大となる正対通過時刻７１ｊすなわち最適正対通過時刻１１１と、将にその時刻で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておくピッチ角７２ｊとロール角７３ｊすなわち最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３を求める事を説明する図である。
図９は、方向制御領域４７の上に、観測目標格子地点１２に正対通過できる全ての衛星軌道パス１５の観測機会２８に対する適合度曲線６２を描き、これらの適合度曲線６２を比較して観測条件適合度６０が最も高くなる衛星軌道パス１５を選択し、これを測目標格子地点１２を観測するための最適軌道パス１０３とする選択方法を説明する図である。
図１０と図１１は、衛星の方向制御領域４７すなわちピッチ角とロール角を座標軸とする２次元平面上に、観測目標格子地点１２に対する観測機会２８を描く事を説明する図である。
図１２は、観測目標格子地点１２の位置が指定されたとき、其処に正対通過する衛星軌道パス１５と観測機会２８を抽出する観測機会テーブル２７の構成を説明する図である。
【００６７】
先ず、方向制御領域４７上に描く観測機会２８を説明する。
図１０において、衛星軌道５に対して静止している仮想的な地表面の上に衛星直下方向点１０を取り、衛星が昇交点７（その通過時刻を回帰開始時刻９９とする）から周回する間に衛星直下方向点１０が描く軌跡を衛星直下点軌跡６とする。
他方、自転している地表面の上に衛星直下地点１１を取り、衛星が昇交点７から周回する間に衛星直下地点１１が描く軌跡のうち、一周回分を衛星軌道パス１５とする。
或る衛星軌道パス１５ｇの終了点は、後続の衛星軌道パス１５ｈのパス開始点８となり、衛星軌道パスは順次継続して行く。
数日間（＝回帰日数）が経過すると、衛星軌道パス１５ｚの終了点は再び最初の衛星軌道パス１５ｇのパス開始点８（＝昇交点の直下点２２）に還って来て、以後これを繰り返す。
【００６８】
観測目標格子地点１２は、観測位置指定の精度（例：５０ｋｍ）で決まる角度間隔（例：０．５度）で経線と緯線を引いた時の交点である。
観測対象の地点を、これらの観測目標格子地点１２のうちの１個として指定する。
【００６９】
観測方向９を変えるために衛星のピッチ角７２とロール角７３を変え得る領域を方向制御領域４７、ピッチ角座標軸を４９、ロール角座標軸を５０とし、ピッチ角７２は衛星の機首を揚げる方向を正、ロール角７３は衛星の左翼を揚げる方向を正とする。
ピッチ角７２とロール角７３の各々を最小値から最大値まで変えて得られる観測方向９の領域を静止している仮想的な地表面の上に描いて、正対可能方向領域１９とする。
地球１の自転に因って正対可能方向領域１９内に来ている地表点に、軌道上衛星位置４は正対通過可能すなわち観測可能となる。
自転している地表面の上で、軌道上衛星位置４から正対通過が可能な領域を正対可能地点領域１８と呼ぶ。
【００７０】
衛星は、或る目標格子点１２を左前方下に見ながら正対通過できる。あるいは正対通過時刻７１を少し遅らせて、同じ観測目標格子地点１２を右後方下に見ながら正対通過することもできる。
指定された観測目標格子地点１２に正対通過するように方向制御する為の３個のパラメータ｛正対通過時刻７１，ピッチ角７２，ロール角７３｝、すなわち、方向制御パラメータ７０をこの方向制御領域４７に描いた軌跡を観測機会２８と呼ぶ。
【００７１】
図１０において、時刻が回帰開始時刻９９から正対通過時刻７１ｂまで経過する間に、観測目標格子地点１２に在った地表点は地球の自転によって１２ｂまで至る。
他方、衛星は、昇交点７から軌道上衛星位置４ｂの位置まで進む間にピッチ角を最大にしてできるだけ前方の地表点に正対できるようにし、かつ、ロール角を或る値にして観測方向を９ｂにしておき、正対通過時刻７１ｂの軌道上衛星位置４ｂにおいて、観測目標格子地点１２ｂに正対通過する（そうなるように正対通過時刻７１ｂとロール角７３ｂを計算しておく）。
この衛星軌道パス１５ｇ上で正対通過時刻７１ｂ以前には、観測目標格子地点１２に正対できない。
従って、この方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻７１ｂ、ピッチ角７２ｂ＝最大ピッチ角、ロール角７３ｂ｝を方向制御領域４７の上に描いた２９を観測機会開始点とする。
【００７２】
図１１において、時刻が回帰開始時刻９９から正対通過時刻７１ｅまで経過する間に、観測目標格子地点１２に在った地表点は地球の自転によって１２ｅまで至る。
他方、衛星は、昇交点７から軌道上衛星位置４ｅの位置まで進む間にピッチ角を最小（負の方向に最大）にしてできるだけ後方の地表点に正対できるようにし、かつ、ロール角を或る値にして観測方向を９ｅにしておき、正対通過時刻７１ｅの軌道上衛星位置４ｅにおいて、観測目標格子地点１２ｅに正対通過する（そうなるようにピッチ角７２ｅとロール角７３ｅを計算しておく）。
この衛星軌道パス１５ｇ上で正対通過時刻７１ｅ以後では、観測目標格子地点１２に正対できない。従って、この方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻７１ｅ、ピッチ角７２ｅ＝最小ピッチ角、ロール角７３ｅ｝を方向制御領域４７の上に描いた３１を、観測機会終了点とする。
正対通過時刻７１ｂと７１ｅの間の正対通過時刻７１において、観測目標格子地点１２に正対通過するピッチ角７２とロール角７３を計算して、それを方向制御領域４７の上に描くと、観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んだ直線上に概ね載っている。
すなわち、観測目標格子地点１２に正対通過できる方向制御パラメータ７０の集合（＝観測機会２８）は、方向制御領域４７の上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んだ直線上に概ね載っている。
【００７３】
図８に返り、ピッチ角７２とロール角７３を最小値から最大値まで変えるときに作る２次元領域である方向制御領域４７の上で、観測機会２８の各時点の方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻７１、ピッチ角７２、ロール角７３｝の第２、第３のパラメータで指定する座標点（ピッチ角７２，ロール角７３）を描いて、（同じ記号の）観測機会２８を得る。
観測目標格子地点１２に正対通過できる方向制御パラメータ７０の集合（＝観測機会２８）は、方向制御領域４７の上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んだ直線上に概ね載っている。
前述のように、この観測機会２８は、観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んだ直線上に概ね載っている。
【００７４】
他方、時刻対ピッチ角平面４６は、時刻とピッチ角７２で作る２次元領域とする。
観測機会開始点２９の方向制御パラメータ７０ｂ｛正対通過時刻７１ｂ、ピッチ角７２ｂ＝最大ピッチ角、ロール角７３ｂ｝の第１、第２のパラメータで指定する座標点（正対通過時刻７１ｂ＝最大ピッチ角，ピッチ角７２ｂ）を、時刻対ピッチ角平面４６の上に採り観測機会開始点２９を得る。
観測機会終了点３１の方向制御パラメータ７０ｅ｛正対通過時刻７１ｅ、ピッチ角７２ｅ＝最小ピッチ角、ロール角７３ｅ｝、第１、第２のパラメータで指定する座標点（正対通過時刻７１ｅ，ピッチ角７２ｅ＝最小ピッチ角）を、図１４の時刻：ピッチ角平面４６の上に採り、（同じ記号の）観測機会終了点３１を得る。
【００７５】
観測機会２８の方向制御パラメータ７０の第１、第２のパラメータで指定する座標点（正対通過時刻７１，ピッチ角７２）を、この時刻対ピッチ角平面４６の上に描いて、正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１を得る。
方向制御領域４７の上の観測機会２８が概ね直線になるのと同じように、正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１は、時刻対ピッチ角平面４６上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んだ直線上に概ね載っている。
換言すれば、観測目標格子地点１２が指定された時に、其処に正対通過するための方向制御パラメータ７０の全体を得るには、箇々の方向制御パラメータ７０を計算するのではなく、観測機会２８の観測機会開始点２９と観測機会終了点３１の２点だけを計算しておき、その他の時点は方向制御領域４７の上、および時刻対ピッチ角平面４６の上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結ぶ直線上の時点の座標から得る。
【００７６】
衛星軌道５の上の観測機会開始点２９と観測機会終了点３１の中間の２点で、観測目標格子地点１２に正対通過するための方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻、ピッチ角、ロール角｝を計算して、方向制御領域４７の上の観測機会２８と、時刻対ピッチ角平面４６の上の正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１を３次曲線で近似すれば、観測機会２８と正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１をより正確に表すことが可能であるが、説明を簡潔にするため、両方を直線で近似して説明する。
【００７７】
観測目標格子地点１２に正対通過できる時点の集合が方向制御領域４７と時刻対ピッチ角平面４６の上では、前述のように観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結ぶ直線の上に在ることを利用して、観測目標格子地点１２に対して正対通過できる全ての時点の方向制御パラメータ７０を求める代わりに、図１２に図示する観測機会テーブル２７を用いて（その作成方法は、関連出願５３６７０１ＪＰ０１「観測方向制御計画設定方法」に依る）観測目標格子地点１２に正対通過することができる衛星軌道パス１５（複数個）のパス番号１７、および、観測機会２８の観測機会開始点２９の方向制御パラメータ｛正対通過時刻７１ｂ、ピッチ角７２ｂ、ロール角７３ｂ｝と観測機会終了点３１の方向制御パラメータ｛正対通過時刻７１ｅ、ピッチ角７２ｅ、ロール角７３ｅ｝を引き出し、他の方向制御パラメータは、この２点すなわち観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結ぶ直線上の時点の座標から得る。
【００７８】
図８の方向制御領域４７の面に垂直な方向を  観測条件適合度６０の適合度座標４８とする。
この方向制御領域４７の上の観測機会２８の各時点に、その時点の方向制御パラメータ７０で方向制御して得られる観測方向９が、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に近い度合いを表す観測条件適合度６０を計算して適合度軸４８の方向の直線上にプロットし、それらを結んで  適合度曲線６２を得る。
【００７９】
観測機会内部点３２ｊを例に採ると、その方向制御パラメータ７０ｊ｛正対通過時刻７１ｊ、ピッチ角７２ｊ、ロール角７３ｊ｝の中の第１のパラメータである正対通過時刻７１ｊに依り  衛星軌道５上の軌道上衛星位置４ｊを計算し、第２、３のパラメータであるピッチ角７２ｊのピッチ角回転とロール角７３ｊのロール角回転に依る方向制御をする場合の観測方向９ｊを計算する。
この観測方向９ｊを維持したままで進行して正対通過時刻７１ｊに観測目標格子地点１２に正対通過するとき  観測方向９ｊが希望観測方向３５に近い度合い、すなわち、観測条件適合度６０ｊを計算する。
この観測条件適合度６０ｊを方向制御領域４７の上の３２ｊの上で適合度軸４８の方向の直線上にプロットする。
この操作を、観測機会開始点２９の観測条件適合度６０ｂから観測機会終了点３１の観測条件適合度６０ｅまで行って、方向制御領域４７の上の観測機会２８に対する適合度曲線６２を得る。
【００８０】
以上の方向制御領域４７の上に適合度曲線６２を付加した観測機会２８を描く方法を元にして、以下に、実施の形態３において、観測目標格子地点１２が指定された時、其処に正対通過する複数個の衛星軌道パス１５の中から最適な衛星軌道パス１５すなわち最適軌道パス１０３を選択する選択し、最適な方向制御パラメータ７０すなわち｛最適正対通過時刻１１１、最適ピッチ角１１２、最適ロール角１１３｝を選択する方法を説明する。
【００８１】
観測目標格子地点１２が希望観測方向３５を伴って指定されると、先ず図１２の観測機会テーブル２７を参照して、観測目標格子地点１２の位置｛観測格子地点緯度１３ａ、観測格子地点経度１４ａ｝に正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５ｆ、１５ｇ、１５ｈ、１５ｋおよび、各衛星軌道パスの２８ｆ、２８ｇ、２８ｈ、２８ｋを引き出す。
【００８２】
図９の方向制御領域４７の上にこれらの観測機会２８ｆ、２８ｇ、２８ｈ、２８ｋを描く。
各観測機会２８の観測機会開始点２９から観測機会終了点３１までの各時点の観測条件適合度６０を計算して、適合度軸４８の方向の直線上にプロットし、それらを結んで  各衛星軌道パス１５ごとの適合度曲線６２を得る。
【００８３】
同図では、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５は、方位角３６が約１８０度、仰角３７が約６０度とし（すなわち、目標格子点１２を西側の斜め上から観測したい）として、目標格子点１２から見て西寄りの衛星軌道パス１５ｋ（図９ａ）と、目標格子点１２の真上近くを通過する衛星軌道パス１５ｈ（図９ｂ）の２個を例に採って説明する。 
【００８４】
図９ａにおいて、衛星が衛星軌道５を通過する時の衛星直下地点の軌跡を衛星軌道パス１５ｋ、目標格子点１２の水平面３８の天頂方向４１側の半球面４２上に、観測目標格子地点１２から軌道上衛星位置４ｋを見る方向の軌跡を描いて、衛星方向軌跡４４ｋとする。この例では、衛星軌道５が目標格子点１２の西寄りを北に向けて通過するので、衛星方向軌跡４４ｋは半球面４２の西側の球面上を通過する。
衛星軌道５から目標格子点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｋを方向制御領域４７の上に描いて、観測機会２８ｋの各時点における観測条件適合度６０ｋを計算して適合度軸４８の方向の直線上にプロットし、それらを結んで適合度曲線６２ｋを得る。
衛星方向軌跡４４ｋは観測方向が９ｋの時、希望観測方向３５に近く（図９ａに示すように約１０度まで近づいて）を通過するのでので、図９ｃの適合度曲線６２ｋの観測条件適合度６０の最高値は高くなる。
【００８５】
図９ｂは、衛星が目標格子点１２の真上近くを通過する例である。
衛星軌道５が目標格子点１２のほぼ真上を通過するので、衛星軌道パス１５ｈは観測目標格子地点１２の近くを通過し、衛星方向軌跡４４ｈは半球面４２の天頂方向４１近くを通過する。
【００８６】
衛星軌道５から目標格子点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８ｈを方向制御領域４７の上に描いて、観測機会２８ｈの各時点における観測条件適合度６０ｈを計算して適合度軸４８の方向の直線上にプロットし、それらを結んで適合度曲線６２ｈを得る。
衛星方向軌跡４４ｈは、観測方向が９ｈの時に希望観測方向３５も最も近づくが、それでもかなり離れて（図９ｂで、約３０度離れて）通過するので、適合度曲線６２ｈは、最高でも低く抑えられる。
【００８７】
同様にして、他の２個の衛星軌道パス１５ｆ、１５ｇの観測機会２８ｆ、２８ｇに対する適合度曲線６２ｆ、６２ｇを、方向制御領域４７上に得る。
【００８８】
観測目標格子地点１２を観測するのに適した衛星軌道パス１５を選択と、最適な方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻，ピッチ角，ロール角｝の選択は以下のようにして行う。
適合度曲線６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｋを比較して、観測条件適合度６０を最も高くできる衛星軌道パス１５を選択して最適軌道パス１０３とし、その観測機会２８を最適観測機会１０４とする。
最適な方向制御パラメータ７０は、最適軌道パス１０３の適合度曲線６２が最も高い時点の方向制御パラメータ７０を選択し、最適方向制御パラメータ１１０｛最適正対通過時刻１１１，最適ピッチ角１１２，最適ロール角１１３｝とする。
図９ｃの例では、適合度曲線６２ｋが観測条件適合度６０を最も高く出来るので、該当の衛星軌道パス１５ｋを、観測目標格子地点１２に対する最適軌道パス１０３とし、かつ観測機会２８ｋを最適観測機会１０４として選択する。
【００８９】
また、適合度曲線６２ｋが最大となる時点から最適方向制御パラメータ１１０｛最適正対通過時刻１１１，最適ピッチ角１１２，最適ロール角１１３｝は、最適ピッチ角１１２は、最大ピッチ角×（−１／５）、最適ロール角１１３は最大ロール角×（−７／１０）となる。
勿論、｛最適ピッチ角１１２，最適ロール角１１３｝の点は最適観測機会１０４の上にある。
【００９０】
最適正対通過時刻１１１は、図８に返って、時刻対ピッチ角平面４６の上に、最適観測機会１０４に対する正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１を描き、ピッチ角７２ｊ＝最適ピッチ角１１２に対する正対通過時刻７１ｊを読みとって、最適正対通過時刻１１１とする。
【００９１】
このように構成した観測方向設定方法においては、位置と希望観測方向３５に依って指定した観測目標格子地点１２に対して、正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５の中から、最適な衛星軌道パス１５すなわち最適軌道パス１０３を選択することができる。
【００９２】
更に、最適軌道パス１０３の上で観測目標格子地点１２に正対通過できる期間中の観測機会２８の中から、最適な方向制御パラメータ７０すなわち｛最適正対通過時刻１１１，最適ピッチ角１１２，最適ロール角１１３｝を選択することができる。
【００９３】
この最適軌道パス１０３の上で最適正対通過時刻１１１に至る以前に、最適ピッチ角１１２でピッチ角回転をし、最適ロール角１１３でロール角回転をするように立案した観測方向制御計画に従って衛星の方向制御をすれば、将に最適正対通過時刻１１１で、観測目標格子地点１２の希望観測方向３５に最も近い方向から正対通過しながら観測することになる。
【００９４】
実施の形態４．
図１３は、実施の形態４において、方向制御時系列８０を計算する方法を説明する図であり、その概略は、観測目標格子地点１２に正対通過するための最適観測機会１０４上の最適正対通過時刻１１１を図１３ａの時刻対ピッチ角平面４６上で得て、将にその時刻で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度すなわち最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３を図１３ｂの方向制御領域４７上で得て  最適方向制御パラメータ１１０とする。それらの角度の回転に要する時間すなわちピッチ回転時間９０とロール回転時間９１をそれぞれ図１３ｃのピッチ角対ピッチ回転時間グラフ５２と図１３ｄのロール角対ロール回転時間グラフ５３に依って得て、最適正対通過時刻１１１以前に、衛星の回転を開始する時刻、すなわちピッチ回転開始時刻８１とロール回転開始時刻８２、および最適正対通過時刻１１１以後に、衛星の方向を元に戻すための回転を開始する時刻、すなわち、ロール戻し開始時刻８６とピッチ戻し開始時刻８７を計算し、方向制御時系列８０を得る。
【００９５】
以下、詳細に説明する。
観測目標格子地点１２に正対通過するための最適軌道パス１０３の最適観測機会１０４＝｛観測機会開始点２９，観測機会終了点３１｝を元にして、観測機会開始点２９の方向制御パラメータ７０ｂ｛正対通過時刻７１ｂ，ピッチ角７２ｂ，ロール角７３ｂ｝の中の第１、第２のパラメータで指定する座標点（７１ｂ，７２ｂ）を図１３ａの時刻対ピッチ角平面４６の上に採り（同じ記号の）観測機会開始点２９を得、観測機会終了点３１の方向制御パラメータ７０ｅ｛正対通過時刻７１ｅ，ピッチ角７２ｅ，ロール角７３ｅ｝の中の第１、第２のパラメータで指定する座標点（７１ｅ，７２ｅ）を時刻対ピッチ角平面４６の上に採り（同じ記号の）観測機会終了点３１を得る。
時刻対ピッチ角平面４６の上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んで、正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１を得る。
【００９６】
同様に、観測機会開始点２９の方向制御パラメータ７０ｂ｛正対通過時刻７１ｂ，ピッチ角７２ｂ，ロール角７３ｂ｝の中の第２、第３のパラメータで指定する座標点（７２ｂ，７３ｂ）を図１３ａの方向制御領域４７の上に採り（同じ記号の）観測機会開始点２９を得、観測機会終了点３１の方向制御パラメータ７０ｅ｛正対通過時刻７１ｅ，ピッチ角７２ｅ，ロール角７３ｅ｝の中の第２、第３のパラメータで指定する座標点（７２ｅ，７３ｅ）を方向制御領域４７の上に採り（同じ記号の）観測機会終了点３１を得る。
方向制御領域４７の上で観測機会開始点２９と観測機会終了点３１を結んで最適観測機会１０４を得る。
【００９７】
実施の形態１あるいは実施の形態３で得られた最適正対通過時刻１１１を図１３ａの時刻対ピッチ角平面４６の時間軸上に描き、この最適正対通過時刻１１１に於ける正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１上の点も（同じ記号の）１１１とする。
図１３ｂの最適観測機会１０４上に、この５１上の最適正対通過時刻１１１に対応する（すなわち、ピッチ角７２が等しい）点を取り、観測機会内部点３２ｊとする。
この観測機会内部点３２ｊの点の（ピッチ角，ロール角）は、将に最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度すなわち最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３である。
【００９８】
図１３ｃは、ピッチ角７２とピッチ回転時間９０の関係を説明する図である。
衛星の或る軸回りの回転力は一定とすると、角加速度が一定、角速度は時間に比例して増加、回転角は時間の２乗に比例して増加し、比例定数は回転力とこの軸の廻りの慣性モーメントで決まる。
換言すれば、ピッチ回転時間９０はピッチ角７２の平方根の比例して増加する。
この関係を図１３ｃのピッチ角対ピッチ回転時間グラフ５２に示す。
このピッチ角対ピッチ回転時間グラフ５２を用いて、図１３ｂの最適観測機会１０４上の観測機会内部点３２ｊの点で求めた最適ピッチ角１１２を回転するに必要なピッチ回転時間９０ｊを計算する。
【００９９】
図１３ｄは、ロール角７３とロール回転時間９１の関係を説明する図である。
図１３ｃの場合と同様にして、ロール回転時間９１はロール角７３の平方根の比例して増加する。この関係をロール角対ロール回転時間グラフ５３に示す。
このロール角対ロール回転時間グラフ５３を用いて、図１３ｂの最適観測機会１０４上の観測機会内部点３２ｊの点で求めた最適ロール角１１３を回転するに必要なロール回転時間９１ｊを計算する。
【０１００】
図１３ａに於いて、最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するための方向制御時系列８０を以下の手順で作成する。
【０１０１】
方向制御時系列８０の前半は、最適正対通過時刻１１１より先行する部分であり、時刻を遡る方向に作成する。
すなわち、
・最適正対通過時刻１１１から既定の観測前方保護時間９３だけ前を観測開始時刻８４とする。
・更に既定の整定時間９２だけ前を整定開始時刻８３とする。
・更にロール回転時間９１ｊだけ前をロール回転開始時刻８２とする。
・更にピッチ回転時間９０ｊだけ前をピッチ回転開始時刻８１とする。
【０１０２】
方向制御時系列８０の後半は、最適正対通過時刻１１１に後続する部分であり、時刻が経過する方向に作成する。
すなわち、
・最適正対通過時刻１１１から既定の観測後方保護時間９４だけ後を観測終了時刻８５とする。これは、ロール戻し開始時刻８６でもある。
・更にロール戻し時間９５（＝ロール回転時間９１ｊ）だけ後をロール戻し終了時刻とする。これは、ピッチ戻し開始時刻８７でもある。
・更にピッチ戻し時間９６（＝ピッチ回転時間９０ｊ）だけ後をピッチ戻し終了時刻とする。これは、待機状態復帰時刻８８でもある。
【０１０３】
以上を纏めて、方向制御時系列８０＝｛ピッチ回転開始時刻８１，ロール回転開始時刻８２，整定開始時刻８３，観測開始時刻８４，観測時刻＝最適正対通過時刻１１１，観測終了時刻８６，ピッチ戻し開始時刻８７，待機状態復帰時刻８８｝を作成する。
【０１０４】
図１４は、作成した方向制御時系列８０に従って方向制御するとき、最適軌道パス１０３上の衛星直下地点１１と衛星が方向制御して正対している地表面の正対地点２４の軌跡（この軌跡は観測目標格子地点１２を通過する）を説明する図である。
【０１０５】
ピッチ回転開始時刻８１以前で、衛星が方向制御待機状態７９にある時は観測方向は地球中心を向いており、観測方向が地表と交わる正対地点２４ａは衛星直下地点１１ａと一致している。
【０１０６】
ピッチ回転開始時刻８１に、衛星は最適ピッチ角１１２の回転を始める。このピッチ回転開始時刻８１では、正対地点２４ｂは衛星直下地点１１ｂと一致している。
【０１０７】
ピッチ回転軸７４は、衛星の右翼の方向とし、その回転方向は、衛星の機首を揚げるような方向を正としており、ピッチ角が正方向に増すにつれて、正対地点２４は衛星直下地点１１より前方の地表点を指すようになる。
ピッチ回転時間９０ｊが経過して最適ピッチ角１１２の回転を終わった時、正対地点２４ｃは、衛星最適ピッチ角１１２の回転した分だけ、衛星直下地点１１ｃより前方に在る。
【０１０８】
ピッチ角回転を終わった時はロール回転開始時刻８２でもあり、衛星は最適ロール角１１３の回転を始める。
ロール回転軸７５は、衛星進行方向の衛星機体の軸とし、その回転方向は、衛星の左翼を揚げる方向を正としており、ロール角が正方向に増すにつれて、正対地点２４は衛星直下地点１１より左方の地表点を指すようになる。
ロール回転時間９１ｊが経過して、最適ロール角１１３の回転を終わった時、正対地点２４ｄは、最適ロール角１１３の回転した分だけ、衛星直下地点１１ｄより左方に在る。
【０１０９】
ロール角回転を終わった時は整定開始時刻８３でもあり、衛星は既定の整定時間９２の間に擾乱を鎮める。整定時間９２が経過した時（＝観測開始時刻８４）、衛星は観測前の方向制御を終了し、観測方向９の方向を指している。
【０１１０】
ロール角７３の回転を終わった時点は整定開始時刻８３でもあり、以後、既定の整定時間９２の間に擾乱を鎮める。整定時間９２が終わった時点で衛星は観測方向９を指し、正対地点２４ｅは衛星直下地点１１ｅの左前方に在る。
この時点で、観測前の方向制御を終了している、しかし、正対地点２４ｅが観測目標格子地点１２を指している訳ではない。
衛星は、最適正対通過時刻１１１に至れば観測目標格子地点１２に正対するように、観測前の方向制御を終了していおり、以後、観測領域９７の観測を終了するまで方向制御をしない。
【０１１１】
整定時間９２が終わった時点は、観測開始時刻８４でもあり、正対地点２４ｅから始まる観測領域９７の観測を開始する。
観測時間は正対通過時刻７１以前の観測前方保護時間９３と、正対通過時刻７１以後の観測後方保護時間９４の合計時間とする。
【０１１２】
観測開始時刻８４に、正対地点２４ｅから始まる観測領域９７の観測を開始し、既定の観測前方保護時間９３が経過して、最適正対通過時刻１１１の時点における正対地点２４ｆは、丁度、観測目標格子地点１２と一致する。（そうなるように最適正対通過時刻１１１、地表点イベント時刻列１１２および、最適ロール角１１３を計算しておいた）。
すなわち、衛星は  最適正対通過時刻１１１において、観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測する。
【０１１３】
最適正対通過時刻１１１から既定の観測後方保護時間９４が経過した観測終了時刻８６に、正対地点は２４ｇに至る。
この地点で観測領域９７は終了し、且つ、観測も終了する。
【０１１４】
観測終了時刻８６は、ロール戻し回転の開始時刻でもあり、ロール角の戻し回転を開始する。
ロール戻し時間９５（＝ロール回転時間９１ｊ）が経過してロール角の戻し回転を終わった時点で、正対地点２４ｈは、未だ残っている衛星最適ピッチ角１１２の分だけ、衛星直下地点１１ｈより前方に在る。
【０１１５】
ロール角の戻し回転を終わった時点は、ピッチ戻し開始時刻８７でもあり、ピッチ角の戻し回転を開始する。
ピッチ戻し開始時刻８７から、ピッチ戻し時間９６（＝ピッチ回転時間９０ｊ）が経過してピッチ角の戻し回転を終わった時点で、正対地点２４ｍは衛星最適ピッチ角１１２の分だけ戻っており  衛星直下地点１１ｍと一致している。
すなわち、ピッチ戻し回転が終了した時点は、待機状態復帰時刻８８でもある。
【０１１６】
このように構成した観測方向設定方法においては、位置と希望観測方向３５に依って指定した観測目標格子地点１２に対して正対通過できる最適軌道パス１０３の上で、最適正対通過時刻１１１に観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度すなわち最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３を得ることができる。
【０１１７】
更に、それらの角度の回転に要する時間すなわちピッチ回転時間９０とロール回転時間９１を得て、最適正対通過時刻１１１の以前に実施すべき方向制御時系列８０の前半部分｛ピッチ回転開始時刻、ロール回転開始時刻、整定開始時刻、観測開始時刻、観測時刻＝最適正対通過時刻１１１｝、および、方向制御時系列８０の後半部分｛観測時刻＝最適正対通過時刻１１１、観測終了時刻＝ロール戻し開始時刻、ピッチ戻し開始時刻、待機状態復帰時刻｝を作成することができる。
【０１１８】
この最適軌道パス１０３の最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過する方向制御時系列８０に基づいて立案した観測方向制御計画に従って衛星の方向制御をすれば、観測目標格子地点１２を希望観測方向３５に最も近い方向から観測することができる。
【０１１９】
実施の形態５．
図１５と図１６は、実施の形態５において、観測目標格子地点１２と希望観測方向３５を指定して、観測条件適合度６０を最大にして正対通過しながら観測するための観測方向制御計画設定フローチャートの例を説明する図であり、図１７は、仮想の衛星が１２｛北緯：４１度，東経：１４１度｝の地点を東側から観測したい時に、この観測方向制御計画設定を適用した例を説明する図である。
【０１２０】
図１５において、観測目標格子地点の指定ステップ１３１では、観測目標格子地点１２の位置｛緯度β，経度λ｝と希望観測方向３５｛方位α，仰角η｝を指定する。
【０１２１】
観測機会の抽出ステップ１３２では、仮想の衛星の観測機会テーブル２７（図１２）を参照して、指定された観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測できる衛星軌道パス１５とその観測機会２８を抽出する。
図４で説明したように、観測目標格子地点１２に正対通過できる衛星軌道パス１５は複数個ある。
かつ、これらの観測機会２８上の方向制御パラメータ７０｛正対通過時刻、ピッチ角、ロール角｝で方向制御しておけば、観測目標格子地点１２に正対通過できる。換言すれば、観測目標格子地点１２に正対通過できる方向制御パラメータ７０は多くある（厳密に云えば、連続的に在る）。
【０１２２】
以下の手順で、希望観測方向３５に最も近い観測方向から観測するための最適軌道パス１０３、最適観測機会１０４、および最適方向制御パラメータ１１０｛最適正対通過時刻１１１，最適ピッチ角１１２，最適ロール角１１３｝を計算する。
【０１２３】
適合度曲線の付与ステップ１３３では、観測目標格子地点１２に正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５の観測機会２８上の各時点における観測条件適合度６０を計算して、適合度曲線６２を描く。
【０１２４】
観測条件適合度の計算式ステップ１３４は、観測条件適合度６０の計算式の例である。
観測目標格子地点１２を原点とし、その地点での水平面３８（図１）上の東方向３９、北方向４０及び天頂方向４１を座標系にして、観測方向の単位ベクトルｖと希望観測方向の単位ベクトルｕを得る。
両者の差を取って、方向差ベクトル｛ｄx，ｄy，ｄz｝を得る。
観測条件適合度の計算式１３４は、この方向差ベクトルの大きさが０（零）の時に関数値が最大になり、方向差ベクトルの大きさが増加するに従って関数値が低下する型の指数関数を用いる計算式の例である。
此処では、方向差ベクトルの南北方向の差が増すと観測条件適合度６０を低く評価する因子である重視度合ＪSNを加味した例を示している。
【０１２５】
このような観測条件適合度の計算式ステップ１３４に依って、観測機会２８の観測機会開始点２９から観測機会終了点３１迄のΔ秒間隔（例えば１秒間隔）の各時点における観測条件適合度６０を計算し、それらを結んで該観測機会２８に観測機会開始点２９する適合度曲線６２を得る。
この計算手順を観測目標格子地点１２に正対通過できる全ての衛星軌道パス１５に適用して、衛星軌道パス１５ごとに、その観測機会２８に適合度曲線６２を付与する。
【０１２６】
最適正対通過時刻の計算ステップ１３５では、観測目標格子地点１２を観測できる候補の衛星軌道パス１５の観測機会２８毎に、適合度最大値６６と適合度最大時刻６７を計算する。
更に、観測機会２８毎の適合度最大値６６を相互に比較して、適合度最大値６６が最大となる適合度最大時刻６７を最適正対通過時刻１１１とし、これらが得られる観測機会２８を最適観測機会１０４、衛星軌道パス１５を最適軌道パス１０３とする。
換言すれば、衛星が前記の最適軌道パス１０３を進行しながら、最適観測機会１０４の期間の最適正対通過時刻１１１で観測する時、観測目標格子地点１２をその希望観測方向３５に最も近い観測方向から観測できる。
【０１２７】
以下の手順で、最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星を方向制御する角度と、その回転を始める時刻を計算する。
【０１２８】
図１６において、最適方向制御パラメータの計算ステップ１３６では、方向制御領域４７上の最適観測機会１０４と  時刻対ピッチ角平面上の正対通過時刻対ピッチ角グラフ５１を用いて、最適正対通過時刻１１１から、最適観測機会１０４上の｛最適ピッチ角１１２、最適ロール角１１３｝を計算する。これらの角度は、将に最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度である。
【０１２９】
回転時間の計算ステップ１３７では、ピッチ角対ピッチ回転時間グラフ５２を用いて最適ピッチ角１１２のピッチ回転時間９０を、ロール角対ロール回転時間グラフ５３を用いて最適ロール角１１３のロール回転時間９１を計算する。
【０１３０】
方向制御時系列の作成ステップ１３８では、最適正対通過時刻１１１と｛ピッチ回転時間９０、ロール回転時間９１、整定時間９２、観測前方保護時間９３、観測後方保護時間９４｝を用いて、観測目標格子地点１２をその希望観測方向３５に最も近い観測方向から観測する為の方向制御時系列８０｛ピッチ回転開始時刻、ロール回転開始時刻、整定開始時刻、観測開始時刻、観測時刻＝最適正対通過時刻１１１、ロール戻し開始時刻、ピッチ戻し開始時刻、待機状態復帰時刻｝を作成する。
【０１３１】
観測方向制御計画の作成ステップ１３９では、１３８迄のステップで計算した最適方向制御パラメータ１１０とその方向制御時系列８０を用いて、（方向制御パラメータ値，方向制御開始時刻）の対、すなわち、（最適ピッチ角１１２，ピッチ回転開始時刻８１）、（最適ロール角１１３，ロール回転開始時刻８２）、（−，整定開始時刻８３）、（−，観測開始時刻８４）、（−，観測時刻＝最適正対通過時刻１１１）、（最適ロール角１１３，ロール戻し開始時刻）、（最適ピッチ角１１２，ピッチ戻し開始時刻８７）、（−，待機状態復帰時刻８８）の系列を組み込んで、観測方向制御計画を作成する。
【０１３２】
図１７は、衛星高度が約５００ｋｍ、回帰日数５日、７９周回（すなわち、衛星軌道パスの総数＝７９）して元に還る仮想の衛星と、地点観測目標格子地点１２｛北緯４１度，東経１４１度｝を希望観測方向３５｛方位角＝０度，仰角＝６０度｝から観測したい場合を例に採り、観測方向制御計画の作成結果を説明する図である。
仮想の衛星の観測機会テーブル２７（図１２）を参照して、この観測目標格子地点１２に正対通過できる｛パス番号１７，観測機会２８｝を引き出し、地図上に描くと｛衛星軌道パス１５ｆ，観測機会２８ｆ｝、｛１５ｇ，２８ｇ｝、｛１５ｈ，２８ｈ｝、｛１５ｋ，２８ｋ｝となる。
【０１３３】
各観測機会２８に対して計算した適合度曲線６２は、６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｋとなる。
此処で観測目標格子地点１２に最も近い衛星軌道パスである１５ｈの６２ｈが低い評価を受けるのは、観測目標格子地点１２を東側からの観測する希望観測方向３５となっているのに対して、１５ｈが１２の西側を通過する結果である。
各観測機会２８の観測条件適合度６０が最大となる適合度最大時刻６７と適合度最大値６６はそれぞれ、｛６７ｆ，６６ｆ｝、｛６７ｇ，６６ｇ｝、｛６７ｈ，６６ｈ｝、｛６７ｋ，６６ｋ｝となる。
【０１３４】
これらの適合度最大値６６を比較して、最適軌道パス１０３は１５ｇ、最適正対通過時刻１１１は第４日の６４，０５６秒（１７時４７分４７秒）、この時刻に観測目標格子地点１２に正対通過するための最適ピッチ角１１２は２５度、最適ロール角１１３は２８度を得る。
【０１３５】
適合度最大時刻６７ｇの衛星直下地点１１ｇは、希望観測方向３５の方位角３６が０度（真東）であるので、観測目標格子地点１２から真東に引いた大円（緯線ではない）の上にある。
【０１３６】
最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３を回転するに要する時間を計算して、最適正対通過時刻１１１から遡って方向制御時系列８０の前半を作成すると、この仮想の衛星の方向制御の開始時刻すなわちピッチ回転開始時刻８１は第４日の６４，０３８秒（１７時４７分１８秒）である事を得る。
【０１３７】
換言すれば、この仮想の衛星は衛星軌道パス１５ｇ（＝最適軌道パス１０３）を進行中の第４日６４，０３８秒にピッチ回転を始めて、機首を１８度揚げ、その後ロール回転をして左翼を２８度揚げておけば、第４日の６４，０５６秒（＝最適正対通過時刻１１１）に観測目標格子地点１２に正対通過しながら、希望観測方向３５に最も近い観測方向９から観測ができる事になる。
【０１３８】
この１５ｇの観測機会２８ｇ上の他の時点（例えば観測機会終了点３１ｇの時点）でも、観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測ができるが、その観測条件適合度６０は、最適正対通過時刻１１１の観測条件適合度６０（＝適合度最大値６６ｇ）より低い。
また、１５ｇ以外の衛星軌道パス１５の観測機会２８、例えば、衛星軌道パス１５ｈの観測機会２８ｈ上の時点でも、観測目標格子地点１２に正対通過しながら観測ができるが、その観測条件適合度６０は、１５ｇの最適正対通過時刻１１１の観測条件適合度６０（＝適合度最大値６６ｇ）より低い。
【０１３９】
このように構成した観測方向設定方法においては、前以て計算した観測機会テーブル２７を参照して、位置と希望観測方向３５に依って指定した観測目標格子地点１２に正対通過できる複数個の衛星軌道パス１５と観測機会２８を引き出して、観測方向９が希望観測方向３５に近い度合いで評価する観測条件適合度の計算式１３４を用いて、複数個の衛星軌道パス１５の観測機会２８に付与する適合度曲線６２を計算して、観測目標格子地点１２に正対通過する最適軌道パス１０３を選択し、その最適軌道パス１０３の上での最適正対通過時刻１１１を計算することができる。
【０１４０】
更に、将に最適正対通過時刻１１１で観測目標格子地点１２に正対通過するように衛星の方向を変えておく角度すなわち最適ピッチ角１１２と最適ロール角１１３と、それらの角度の回転に要する時間すなわちピッチ回転時間９０とロール回転時間９１を得て、観測目標格子地点１２に正対通過する最適な方向制御時系列８０｛ピッチ回転開始時刻，ロール回転開始時刻，整定開始時刻，観測開始時刻，観測時刻＝最適正対通過時刻１１１，観測終了時刻＝ロール戻し開始時刻，ピッチ戻し開始時刻，待機状態復帰時刻｝を作成することができる。
【０１４１】
この方向制御時系列８０に基づいて立案した観測方向制御計画に従って衛星の方向制御をすれば、観測目標格子地点１２を希望観測方向３５に最も近い方向から観測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】実施の形態１における観測条件適合度の概念図であり、衛星軌道上の観測機会内の各時点が、観測格子点の希望観測方向に近い度合いを説明する図である。
【図２】観測格子地点に対して正対通過できる複数個の衛星軌道パス上の観測機会の中から、観測条件適合度が最大となる衛星軌道パスすなわち最適軌道パスと最適正対通過時刻の選択を説明する図である。
【図３】衛星が観測格子点に正対して通過するための方向制御時系列の概念図である。
【図４】一つ衛星軌道パス１５の上で、指定した観測格子点１２に対して正対通過できる時点が複数個（正確には無限個）ある事を説明する図である。
【図５】指定した観測格子点に対して正対通過できる複数の衛星軌道パスがある事を説明する図である。
【図６】観測条件適合度の計算を一つの観測格子地点に正対通過する４個の衛星軌道パスの観測機会に適用した例を説明する図である。
【図７】実施の形態２における観測条件適合度に雲量の予想値を付加と、最適な方向制御パラメータ｛最適正対通過時刻，最適ピッチ角，最適ロール角１１３｝の選択を説明する図である。
【図８】実施の形態３における方向制御領域の上の観測機会に観測条件適合度の付与を説明する図である。
【図９】方向制御領域の上の複数個の衛星軌道パスの観測機会の適合度曲線を描き  最適な衛星軌道パスすなわち最適軌道パスと最適正対通過時刻、最適ピッチ角、最適ロール角の選択を説明する図である。
【図１０】観測機会の開始点を説明する図である。
【図１１】観測機会の終了点を説明する図である。
【図１２】観測格子点を指定して、其処に正対通過できる衛星軌道パスおよび観測機会の開始点と終了点の方向制御パラメータを引き出す観測機会テーブルを説明する図である。
【図１３】実施の形態４において、方向制御時系列の計算方法を説明する図である。
【図１４】作成した方向制御時系列に従って方向制御するとき、衛星軌道パス上の衛星位置と  衛星が方向制御して正対している地表面の正対地点の軌跡（この軌跡は観測格子地点を通過する）を説明する図である。
【図１５】図９とともに、実施の形態５において、観測機会内の時点の観測条件適合度を計算する過程を示すフローチャートであり、観測格子点と希望観測方向を指定して  其処に正対通過する複数個の衛星軌道パスと観測機会の中から、最適な衛星軌道パスと正対通過時刻を選択する過程を説明する図である。
【図１６】図８とともに、観測機会内の時点の観測条件適合度を計算する過程を示すフローチャートであり、最適な衛星軌道パスと正対通過時刻を指定されて、その時刻で観測格子地点に正対通過する方向制御時系列を作成する過程を説明する図である。
【図１７】観測目標格子地点と希望観測方向を指定して、観測条件適合度が最大にする観測方向制御計画設定を適用した例を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  地球、２  地軸  ３  赤道、  ４  軌道上衛星位置、  ５  軌道、  ６  衛星直下点軌跡、  ７  昇交点、  ８  パス開始地点、  ９  観測方向、  １０  衛星直下点、  １１  衛星直下地点、  １２  観測目標格子地点、  １３  観測格子地点緯度、  １４  観測格子地点経度、  １５  衛星軌道パス、  １７  パス番号、  １８  正対可能地点領域、  １９  正対可能方向領域、  ２２  昇交点直下点、  ２４  正対地点、２７  観測機会テーブル、２８  観測機会、  ２９  観測機会開始点、  ３１  観測機会終了点、  ３２  観測機会内部点、  ３５  希望観測方向、  ３６  方位角、  ３７  仰角、  ３８  水平面、  ３９  東方向、  ４０  北方向、  ４１  天頂方向、  ４２  半球面、  ４３  雲、  ４４  衛星方向軌跡、  ４５  地平線、  ４６  時刻対ピッチ角平面、  ４７  方向制御領域、  ４８  適合度座標、  ４９  ピッチ角座標、  ５０  ロール角座標、  ５１  正対通過時刻対ピッチ角グラフ、  ５２  ピッチ角対ピッチ回転時間グラフ、  ５３  ロール角対ロール回転時間グラフ、  ５９  透過係数、  ６０  観測条件適合度、  ６１  適合度等高線、  ６２  適合度曲線、  ６４  適合度曲面、  ６６  適合度最大値、  ６７  適合度最大時刻、  ７０  方向制御パラメータ、  ７１  正対通過時刻、  ７２  ピッチ角、  ７３  ロール角、  ７４  ピッチ回転軸、  ７５  ロール回転軸、  ７９  方向制御待機状態、  ８０  方向制御時系列、  ８１  ピッチ回転開始時刻、  ８２  ロール回転開始時刻、  ８３  整定開始時刻、  ８４  観測開始時刻、  ８５  観測終了時刻、  ８６  ロール戻し開始時刻、  ８７  ピッチ戻し開始時刻、  ８８  待機状態復帰時刻、  ９０  ピッチ回転時間、  ９１  ロール回転時間、  ９２  整定時間、  ９３  観測前方保護時間、  ９４  観測後方保護時間、  ９５  ロール戻し時間、  ９６  ピッチ戻し時間、  ９７  観測領域、  ９９  回帰開始時刻、  １０１  地軸、  １０３  最適軌道パス、  １０４  最適観測機会、  １１０  最適方向制御パラメータ、  １１１  最適正対通過時刻、  １１２  最適ピッチ角、  １１３  最適ロール角、  １１５  パス開始時刻経度テーブル、  １１７  方向制御期間前半、  １１８  観測期間、  １１９  方向制御期間後半、  １３１  観測格子地点の指定、  １３２  観測機会の抽出、  １３３  適合度曲線の付与、  １３４  観測条件適合度の計算式、  １３５  最適正対通過時刻の計算、  １３６  最適方向制御パラメータの計算、  １３７  回転時間の計算、  １３８  方向制御時系列の作成、  １３９  観測方向制御計画の作成。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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