(57)【要約】【課題】  衛星等で使用されているテレメトリ用の伝送ラインは、一般的に帯域が狭いため、ユーザ機器が多いシステムの場合は、伝送の組合せが多くなり構成規模が増すため、運用時のデータ送信のバリエーションが限られ、伝送量に柔軟に対応できない課題がある。【解決手段】  データテーブルを搭載し、データを間引きする割合値や選択するパケットを外部から自由に設定できるようにする。設定された割合値は、間引き処理部に引用され、送信するデータの割合が変えられる構成とする。間引きする割合を外部からのテレコマンドで設定できるようにすることで、運用時におけるユーザ側のその時々の使用要求に応じて伝送量を柔軟に対応できるようになる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
衛星搭載の機器から、前記機器が取得したミッション（Ｍｉｓｓｉｏｎ）データをパケットで入力する機器データ処理部と、
前記衛星の維持管理用のＨＫ（Ｈｏｕｓｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ）データをパケットで入力するＨＫデータ処理部と、
前記機器データ処理部からの前記ミッションデータのパケットとＨＫデータ処理部からの前記ＨＫデータのパケットとを時分割で多重化してテレメトリのデータとして出力するパケット多重化回路部と、
前記テレメトリの送信フレームを構成する複数のパケットに対して、前記ミッションデータのパケットと前記ＨＫデータのパケットの割り当てを規定したパターンをテーブル化したデータテーブルと、
前記データテーブルを用いて前記テレメトリのデータを制御する制御部と、を備え、
前記ＨＫデータ処理部は、前記パターンに基づいて、前記ＨＫデータの所定のパケットを前記多重化の対象から外す間引き処理部を備え、前記パケット多重化回路部は、前記間引き処理部で間引き処理されたパケットに前記ミッションデータのパケットを挿入して多重化することを特徴とするデータ処理装置。
【請求項２】
前記間引き処理部が間引き処理に用いる前記パターンは、前記衛星が地上から受信するコマンドにより設定されることを特徴とする請求項１記載のデータ処理部。
【請求項３】
前記機器データ処理部は選択回路を備え、衛星搭載の複数の機器のいずれか１つの機器を選択して、前記選択した機器が取得したミッションデータをパケットで入力することを特徴とする請求項１記載のデータ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星や宇宙機等に搭載するデータ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星や宇宙機は地上局と信号の授受を行い運用されている。データアップリンクはテレコマンドと呼ばれ、ダウンリンクはテレメトリと呼ばれる。テレコマンドは地球から衛星に向けて伝送される信号であり、衛星搭載機器の動作状態や動作モードを設定し、また、搭載機器やミッション機器のパラメータの設定やデータのアップロード等を行う。テレメトリは衛星から地球に向かって伝送される信号の総称で、衛星や宇宙機器の状態、搭載機器の動作状態およびモード移行等を確認する。また、テレメトリはテレコマンドの実行確認を行うためにも使用する。
テレメトリは機能上において、ＨＫ（Ｈｏｕｓｅ  Ｋｅｅｐｉｎｇ）データとミッション（Ｍｉｓｓｉｏｎ）データの２種類に分類される。ＨＫデータは衛星および搭載機器の運用・維持・管理をするために必要なデータのことをいい、ミッションデータは衛星に搭載されるミッション機器が出力するデータのことをいう。ミッションデータの例としては、衛星から地球を撮像した画像の画像データが挙げられる。
【０００３】
テレメトリ用の伝送ラインは一般に帯域が狭いため、全てのテレメトリデータ（ＨＫデータとミッションデータ）を地上局へ送信することは困難である。このため衛星内のデータ処理装置ＤＨＵ（Ｄａｔａ  Ｈａｎｄｌｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、データのサブコミテーションや、パケットレベルでの間引きや、伝送するパケットの種類を選択するなどの工夫を行ないながら、予め決められたビットレートでＨＫデータとミッションデータを混合して送信を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２４７９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、データ処理装置ＤＨＵで行うパケットレベルでの間引きの割合値は組込構成となっており、予め決められた割合値でしかデータを出力することができない。このため、特に衛星に搭載されるユーザ機器が多いシステムでは、各ユーザの要求に応じて柔軟にデータ伝送量を調整することが難しいという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるデータ処理装置は、衛星搭載の機器から、前記機器が取得したミッションデータをパケットで入力する機器データ処理部と、前記衛星の維持管理用のＨＫ（Ｈｏｕｓｅ Ｋｅｅｐｉｎｇ）データをパケットで入力するＨＫデータ処理部と、前記機器データ処理部からの前記ミッションデータのパケットとＨＫデータ処理部からの前記ＨＫデータのパケットとを時分割で多重化してテレメトリのデータとして出力するパケット多重化回路部と、前記テレメトリの送信フレームを構成する複数のパケットに対して、前記ミッションデータのパケットと前記ＨＫデータのパケットの割り当てを規定したパターンをテーブル化したデータテーブルと、前記データテーブルを用いて前記テレメトリのデータを制御する制御部と、を備え、前記ＨＫデータ処理部は、前記パターンに基づいて前記ＨＫデータの所定のパケットを前記多重化の対象から外す間引き処理部を備え、前記パケット多重化回路部は、前記間引き処理部で間引かれたパケットに前記ミッションデータのパケットを挿入して多重化するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、衛星に搭載された複数のユーザ機器から出力されるデータのうち、テレメトリとして地上に伝送する割合を衛星外部からのテレコマンドで設定できる。これにより、ユーザ側のその時々の使用要求、例えば必要なデータのみの出力や多種類の均一なデータ出力等に合わせた柔軟な対応が可能となり、テレメトリに割当てられた帯域を有効に活用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、図を参照しながら実施の形態１について説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係るデータ処理装置の構成を示す図である。データ処理装置１００は、衛星搭載のミッション機器ａからのミッションデータＡを入力し、その出力タイミングを制御する出力タイミング制御部１０１ａ、衛星搭載のミッション機器ｂからのミッションデータＢを入力し、その出力タイミングを制御する出力タイミング制御部１０１ｂ、ミッションデータを選択する選択回路１０２、ＨＫデータを入力しＨＫデータの間引き処理を行う間引き処理部１０３、間引き後のＨＫデータあるいは間引きを実施する前のＨＫデータとを選択する選択回路１０４、選択回路１０２が出力するミッションデータと選択回路１０４が出力するＨＫデータとを時分割に多重化するパケット多重化回路１０５、地上局からの設定コマンドを受信し、データ処理装置１００全体の制御を行うコマンド制御部１１０、データテーブル１１１、データ処理装置１００で実行するデータ処理の基準タイミングを発生するタイミング発生回路から構成される。なお、出力タイミング制御部１０１や選択回路１０２は機器データ処理部の一例であり、間引き処理部１０３や選択回路１０４はＨＫデータ処理部の一例である。また、図１では衛星に搭載されるミッション機器が２台（ミッション機器ａ、ミッション機器ｂ）の場合を記載しているが２台に限られるものではない。
【０００９】
図１において、出力タイミング制御部１０１ａは、入力したミッションデータＡ（パケットデータ）をタイミング発生回路が発生する基準タイミングに一致するように制御して出力する。同様に、出力タイミング制御部１０１ｂはミッションデータＢを基準タイミングに一致するように制御して出力する。
【００１０】
選択回路１０２は、コマンド制御部１１０からの指令により、ミッションデータ（ミッションデータＡ、あるいはミッションデータＢ）を選択しパケット多重化回路１０５に出力する。選択回路１０４は同じくコマンド制御部１１０からの指令により、入力データとして、間引き処理後のＨＫデータあるいは間引きのないＨＫデータのいずれかを選択し、パケット多重化回路１０５に出力する。
パケット多重化回路１０５は、選択回路１０２で選択された衛星搭載機器からのミッションデータ（パケットデータ）と、選択回路１０４で選択されたＨＫデータ（パケットデータ）を時分割に多重化する。
なお、多重化においては、パケット多重化回路１０５が選択回路１０２と選択回路１０４に対して基準タイミング信号を出力し、この基準タイミング信号に対して選択回路１０２と選択回路１０４が各々ミッションデータとＨＫデータを出力するようにしてもよい。  このように、パケット多重化回路１０５は物理的に異なる信号ラインを伝送されてきたミッションデータとＨＫデータを時分割で多重化し、テレメトリとしてデータ出力を行う。
コマンド制御部１１０は地上局からコマンドを受信すると、そのコマンドに応じてデータ処理装置１００の制御を行う。
【００１１】
図２は実施の形態１に係るデータ処理装置が扱うコマンドのフォーマットの例を示す図である。コマンドフォーマットは、オーバヘッド部であるプライマリヘッダ（ＰＨ）１１と、ユーザが使用するユーザデータ１２からなる。ユーザデータ１２は更に、コマンドの指令先を指定する機器指定データ１３と、指示コマンドを示すコマンド１４と、指令内容を記載したコマンドデータ１５と、ユーザデータのチェック用のチェックワード１６からなる。
【００１２】
図３は、本実施の形態に係るデータテーブル１１１の例を示した図である。データテーブル１１１は、選択番号１２０と間引きパターン１２１とからなる。データテーブル１１１は間引き処理部１０３が実行するＨＫデータの間引きのパターン（間引きパターン）をテーブル化したものである。
間引きパターン１２１は、テレメトリを構成するフレームの中で、ＨＫデータとミッションデータをフレーム中のどのパケット位置に割り当てるかを示すものである。
間引きパターン１２１は「１」と「０」のデータ列からなり、データ列内の各データの位置は、テレメトリを構成するフレームにおける各パケットの位置に対応している。例えば、データ列の最初のデータは、フレームの最初のパケットの属性を表す。
属性として本実施の形態では、データ列のデータが「１」であれば、フレーム中の対応するパケット位置にはＨＫデータを割り当て、「０」であればミッションデータを割り当てるようにする。
【００１３】
次に、データ処理装置の動作について説明する。
先にも説明したように、ＨＫデータは、衛星および搭載機器の運用・維持・管理するためのデータである。例えば、人工衛星のバッテリー電圧、太陽電池発生電力、電源の電流、各部の温度、姿勢などの人工衛星の状態を示すデータであり、地上局は、衛星から送信されるテレメトリデータを解読することにより、このＨＫデータを取得する。ＨＫデータは衛星の状態を表すデータであるため、一般に、衛星は常時ＨＫデータをパケットにして送信するような設定となっている。
一方、衛星に搭載された機器は、与えられたミッションで取得したミッションデータをパケットにしてテレメトリデータとして送信する。例えば、衛星に搭載された撮像機器は、撮像した画像データをパケットにして送信する。一般に、送信するＨＫデータとパケットデータの送信割合は固定であるため、地上局は、ミッションデータをＨＫデータに優先して取得したい場合であっても、固定された送信割合で送られてくるミッションデータを待たなければならない。
【００１４】
本実施の形態ではこのような待ち状態を解消するため、地上局の作業者は、図２で示したコマンドによりコマンド制御部１１０に対して指示を行う。
具体的には、地上局の作業者はまず、コマンド１０の機器指定データ１３の欄にコマンド制御部１１０を入力する。そして、コマンド１４の欄にデータテーブル１１１を参照してテレメトリデータの割合値を指定するコマンドを入力し、コマンドデータ１４の欄にデータテーブル１１１の選択番号を記載する。
地上局はコマンド１０を衛星に対して送信する。
【００１５】
コマンド１０で指定されたコマンド制御部１１０は、コマンド１４、コマンドデータ１５に従い、ミッションデータとＨＫデータの割合値を設定する。なお、ここでは、コマンド１４に基づき選択回路１０２がミッションデータＡを選択し、ミッションデータＡとＨＫデータとをパケット多重化しテレメトリとして送信することにする。
【００１６】
図４は、データ処理装置の動作を説明するためのタイミング図である。図４は、ＨＫデータとミッション機器ａからのミッションデータが連続的に出力されている状態を示している。１フレームはパケット１〜パケット９で構成され、パケット１〜パケット９が繰り返し出力される。
地上からのコマンド１０を受けたコマンド制御部１１０は、コマンドデータ１５で指定された選択番号に基づき、データテーブル１１１から間引きパターン１２１を抽出する。例えばコマンドデータ１５が”１００１”の場合、図３の例では間引きパターンとして”００１１１００１１”を抽出する。
【００１７】
次に、コマンド制御部１１０はデータテーブル１１１から抽出した間引きパターン１２１を間引き処理部１０３に出力する。また、コマンド制御部１１０は選択回路１０４を制御し、間引き処理部１０３からの出力をパケット多重化回路１０５に出力するように回路設定する。
【００１８】
間引きパターン１２１を入力した間引き処理部１０３は、コマンド制御部１１０の外部から入力するＨＫデータと間引きパターン１２１とで乗算演算を行う。すなわち、各パケット対応で間引きパターンが「１」の時は、そのパケットではＨＫデータを出力し、間引きパターンが「０」の時は、そのパケットではＨＫデータを出力せず、データの入っていない空きパケットにする。
図４のＨＫデータの例では、ＨＫデータに間引きパターン（”００１１１００１１”）を乗算することにより、図５に示す間引き処理後のＨＫデータが得られる。図５の例ではＨＫ３、ＨＫ４、ＨＫ５、ＨＫ８、ＨＫ９のデータ（パケット）が残り、ＨＫ１、ＨＫ２、ＨＫ６、ＨＫ７のデータ（パケット）が間引きされて多重化回路１０５に出力される。
【００１９】
次に、パケット多重化回路１０５は、選択回路１０２で選択されたミッションデータＡと選択回路１０４で選択されたＨＫデータとを時分割に多重化する。このときパケット多重化回路１０５は、ＨＫデータの空きパケットに対応したミッションデータＡのパケット、すなわち時間軸で、ＨＫデータの空きパケットと同じ時間にあるミッションデータＡのパケットを、ＨＫデータの空きパケットに挿入することにより、ミッションデータＡとＨＫデータとを多重化する。
図５で示した例では、パケット多重化回路１０５において、間引きされて空きパケットとなっているＨＫ１、ＨＫ２、ＨＫ６、ＨＫ７のパケットに、ミッションデータＡのＡ１、Ａ２、Ａ６、Ａ７が各々挿入され、多重化されてテレメトリとして出力される。図６は、多重化回路１０５が出力するテレメトリの一例である。
【００２０】
このようにしてパケット多重化回路１０５は、データテーブル１１１内のコマンド１０で指定された間引きパターン１２１に従い、ＨＫデータとミッションデータとを時分割で多重化して送信するようにした。
【００２１】
地上局の作業者は、データテーブル１１１の選択番号を選択することでＨＫデータとミッションデータの混合比を容易に変えることができる。例えば画像等のミッションデータが優先されるときは、ミッションデータの混合比を変えることで、優先するデータを入手することができる。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、データテーブル１１１に記載の間引きパターンに基づき、ＨＫデータとミッションデータとを可変の混同比で混同して送信するようにしたが、ミッションデータは送信せず、ＨＫデータのみをテレメトリで送信する場合も想定される。
【００２３】
図７は実施の形態２におけるデータ処理装置の構成を示す図である。図７において実施の形態１と同等の構成には同一番号を付している。
図７において選択回路１０４は間引き処理部１０３を選択せず、ＨＫデータをそのままパケット多重化回路１０５に出力するようにした。これにより、テレメトリとしてミッションデータは送信せず、ＨＫデータのみを送信することが可能となる。
【００２４】
実施の形態３．
実施の形態１では、データテーブル１１１に記載の間引きパターンに基づき、ＨＫデータとミッションデータとを可変の混同比で混同して送信するようにしたが、ミッションデータを多重化してテレメトリデータとして送信する場合も想定される。
【００２５】
図８は実施の形態３におけるデータ処理装置の構成を示す図である。図８において実施の形態１と同等の構成には同一番号を付している。
図８において選択回路１０４には、衛星搭載のミッション機器ｃからのミッションデータＣが入力される。ミッションデータＣは、実施の形態１と同様にデータテーブル１１１に格納された間引きパターンに基づき間引き処理され、ミッションデータＡと多重化される。これにより、ミッションデータのみを多重化してテレメトリとして送信することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１に係るデータ処理装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１に係るデータ処理装置が扱うコマンドのフォーマットの例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係るデータテーブルの例を示した図である。
【図４】実施の形態１に係るデータ処理装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【図５】実施の形態１に係る間引き処理部が出力する間引き処理後のＨＫデータの例である。
【図６】実施の形態１に係る多重化回路が出力するテレメトリの一例である。
【図７】実施の形態２に係るデータ処理装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態３に係るデータ処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  １１  プライマリヘッダ、１２  ユーザデータ、１３  指定機器データ、１４  コマンド、１５  コマンドデータ、１６  チェックワード、１００  データ処理装置、１０１  出力タイミング制御部、１０２  選択回路、１０３  間引き処理部、１０４  選択回路、１０５  パケット多重化回路、１１０  コマンド制御部、１１１  データテーブル、１２０  選択番号、１２１  間引きパターン
【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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