特開 2022-188857 人工衛星監視装置、人工衛星監視方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022188857

(43)【公開日】2022-12-22

(54)【発明の名称】人工衛星監視装置、人工衛星監視方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B64G 3/00 20060101AFI20221215BHJP

   G06N 20/00 20190101ALI20221215BHJP

【ＦＩ】

B64G3/00

G06N20/00 130

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021097106

(22)【出願日】2021-06-10

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３１年度、国立研究開発法人科学技術振興機構、研究成果展開事業「人工衛星群のための運用支援・健全性監視サービス」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】矢入 健久

(72)【発明者】

【氏名】福島 裕介

(72)【発明者】

【氏名】リュー ジュンフイ

(72)【発明者】

【氏名】酒井 雄基

(72)【発明者】

【氏名】山口 由仁

(57)【要約】

【課題】多数の人工衛星を効率的に監視することを可能とする人工衛星監視装置を提供することを目的とすること。
【解決手段】複数の人工衛星から出力された、前記複数の人工衛星の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信する受信処理部と、受信した前記固有のフォーマットで表現された前記複数の第１データ群を、標準フォーマットで表現された、前記複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換する変換処理部と、変換された前記複数の第２データ群を画面に表示させる表示処理部と、前記複数の第２データ群に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定する判定処理部と、を有する人工衛星監視装置を提供する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の人工衛星から出力された、前記複数の人工衛星の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信する受信処理部と、
受信した前記固有のフォーマットで表現された前記複数の第１データ群を、標準フォーマットで表現された、前記複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換する変換処理部と、
変換された前記複数の第２データ群を画面に表示させる表示処理部と、
前記複数の第２データ群に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定する判定処理部と、
を有する人工衛星監視装置。

【請求項2】

前記変換処理部は、前記複数の第２データ群を分析することで前記複数の第２データ群に含まれる外れ値を検出し、検出した外れ値を削除する、
請求項１に記載の人工衛星監視装置。

【請求項3】

前記複数の第２データ群の各々は、複数の第２データを含んでおり、
前記変換処理部は、所定の演算定義情報に基づいて、前記複数の第２データ群の中から選択された１又は複数の第２データを演算することで新たな第２データを生成する、
請求項１又は２に記載の人工衛星監視装置。

【請求項4】

前記表示処理部は、指定された人工衛星に対応する前記第２データ群を分析することで、前記第２データ群に含まれる複数の第２データを種別ごとに分類し、分類された種別ごとの第２データの中から、種別ごとに少なくとも１つの第２データを選択して前記画面に表示させる、
請求項１～３のいずれか一項に記載の人工衛星監視装置。

【請求項5】

前記表示処理部は、指定された人工衛星に対応する前記第２データ群に含まれる、指定された第２データを前記画面する場合において、該第２データのグラフの表示形状を維持したまま拡大及び縮小表示を行う、
請求項１～４のいずれか一項に記載の人工衛星監視装置。

【請求項6】

前記表示処理部は、前記複数の第２データ群のうちユーザにより指定された第２データ群に含まれる第２データについて、前記ユーザにより指定された時刻に、前記ユーザにより指定された所定のタグを付与する、
請求項１～５のいずれか一項に記載の人工衛星監視装置。

【請求項7】

前記判定処理部は、前記複数の第２データ群の各々を、前記人工衛星の状態を判定する能力を有する学習済みモデルに入力することで得られる出力結果に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定する
請求項１～６のいずれか一項に記載の人工衛星監視装置。

【請求項8】

人工衛星監視装置が行う人工衛星監視方法であって、
複数の人工衛星から出力された、前記複数の人工衛星の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信するステップと、
受信した前記固有のフォーマットで表現された前記複数の第１データ群を、標準フォーマットで表現された、前記複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換するステップと、
変換された前記複数の第２データ群を画面に表示させるステップと、
前記複数の第２データ群に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定するステップと、
を含む人工衛星監視方法。

【請求項9】

複数の人工衛星から出力された、前記複数の人工衛星の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信するステップと、
受信した前記固有のフォーマットで表現された前記複数の第１データ群を、標準フォーマットで表現された、前記複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換するステップと、
変換された前記複数の第２データ群を画面に表示させるステップと、
前記複数の第２データ群に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定するステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工衛星監視装置、人工衛星監視方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

現在、約６０００機の人工衛星が地球の軌道を周回しており、今後は更に増加する見込みである。また、これらの多数の人工衛星が正常に動作しているか否かを、専門の多数の運用者が２４時間３６５日監視している。特許文献１には、複数の人工衛星を監視する人工衛星監視制御システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１１６１４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

地球を周回する多数の人工衛星が搭載するセンサから出力される膨大なデータは、特に規格化されていないことから、人工衛星ごとに得られるデータやデータ形式が異なっており、更に各データが示す意味も異なっている。そのため、人工衛星の監視は、運用者の経験に頼っているのが現状である。今後、人工衛星に搭載されるセンサ数の増加が予測されることに加え、地球を周回する人工衛星の数も更に増加する見込みであることを考慮すると、人工衛星の監視を効率的に行うことが必要になると考えられる。

【0005】

そこで、本発明は、多数の人工衛星を効率的に監視することを可能とする人工衛星監視装置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】

【0006】

本発明の一態様に係る人工衛星監視装置は、複数の人工衛星から出力された、前記複数の人工衛星の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信する受信処理部と、受信した前記固有のフォーマットで表現された前記複数の第１データ群を、標準フォーマットで表現された、前記複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換する変換処理部と、変換された前記複数の第２データ群を画面に表示させる表示処理部と、前記複数の第２データ群に基づいて、前記複数の人工衛星の各々の状態を判定する判定処理部と、を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、多数の人工衛星を効率的に監視することを可能とする人工衛星監視装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係る人工衛星監視システムの構成例を示す図である。

【図2】欠損パターンの例を示す図である。

【図3】人工衛星監視装置のハードウェア構成例を示す図である。

【図4】人工衛星監視装置の機能ブロック構成例を示す図である。

【図5】人工衛星監視装置が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】同種の第２データを集約表示する場合の表示例を示す図である。

【図7】同種の第２データを並べて表示する場合の表示例を示す図である。

【図8】外れ値除去を行わない場合と行った場合の画面表示例を示す図である。

【図9】第２データのグラフ表示を行う際の問題点及び解決策を説明するための図である。

【図10】ダウンサンプリング処理を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。

【0010】

＜システム構成＞
図１は、本実施形態に係る人工衛星監視システム１の構成例を示す図である。人工衛星監視システム１は、人工衛星監視装置１０と、人工衛星監視装置１０に接続される端末２０と、監視対象である１又は複数の人工衛星３０と、人工衛星３０から送信される信号を受信する１又は複数のアンテナ４０と、アンテナ４０を介して人工衛星３０から送信される信号を収集する１又は複数の顧客装置５０とを含む。

【0011】

人工衛星３０は、多数のセンサを備えており、各センサで測定されたデータを送信する。人工衛星３０から送信されるデータは地上に設置されたアンテナ４０で受信され、顧客装置５０に送信される。人工衛星３０は、光学センサやレーダーセンサーなど、人工衛星３０に課されたミッションを遂行するために必要なセンサ等の機器（「ミッション機器」や「ミッション部」と呼ばれる）と、人工衛星が動作し続けるために必要な基本機能（「バス機器」や「バス部」と呼ばれる）とを含む。バス部には、例えば、地上との間でデータ送受信を行うためのアンテナ、無線装置、データレコーダー、人工衛星３０の姿勢制御を行う恒星センサ、慣性基準装置、リアクションホイール、太陽電池、バッテリー、姿勢制御や軌道修正に用いられるロケットスラスタ及び推進薬タンク等が含まれる。

【0012】

顧客装置５０は、人工衛星３０を運用する組織により管理され、当該組織が有する人工衛星３０の監視及び制御を行う。顧客装置５０は、人工衛星３０のミッション部やバス部から送信される各種データを受信し、受信した各種データの分析等を行う。本実施形態では、人工衛星３０を運用している組織は複数存在しており、人工衛星監視装置１０は、複数の組織が運用している各人工衛星３０をまとめて監視することを想定している。

【0013】

人工衛星監視装置１０は、各顧客装置５０と接続され、顧客装置５０を介して、人工衛星３０から送信される各種データを取得する。また、人工衛星監視装置１０は、収集した多数のデータをまとめて一覧表示すると共に、各種データを分析することで、各人工衛星３０が正常に動作しているか否かを監視する「健全性監視」を実現する。人工衛星監視装置１０に接続される端末２０は、顧客装置５０を管理する組織に配置されていてもよい。つまり、人工衛星３０を運用する組織の運用者（ユーザとも称する）は、各組織に居ながら、人工衛星監視装置１０の画面を参照可能であってもよい。

【0014】

人工衛星３０の健全性監視は、現状、各組織に存在する運用者が、顧客装置５０を用いて人手で行っている。健全性監視は、主に、バス部から出力される各種データを運用者が監視・分析することで行われる。しかしながら、人工衛星３０は、宇宙空間という過酷な環境に存在することから、人工衛星３０から受信したデータには欠損やエラーが多い。また、ミッション部が出力するデータは、ミッション遂行のための重要なデータであることから、可能な限り欠損を避けるために地球上のあらゆるアンテナ４０で受信する一方、バス部のデータは、ミッション部のデータよりは重要度が低いものとして扱われることが多く、日本国内のアンテナ４０で受信できる期間（可視状態である期間）だけ取得するといった運用も行われている。この場合、図２のＡに示すように、人工衛星３０からの電波をアンテナ４０で受信することができない期間（不可視状態である期間）において全データが欠損することになる。また、人工衛星３０からのデータをアンテナ４０で受信可能な状態であっても、通信帯域内にミッション部のデータを収めるために、バス部のデータに受信周期を設定し、受信周期以外についてはデータを削除する（つまり、意図的に欠損させる）という運用も行われている。この場合、図２のＢに示すように、一部のデータのみが欠損することになる。そのため、健全性監視に用いられるバス部から出力される各種データは、ミッション部が出力するデータと比較して欠損が多く綺麗なデータであるとは言い難い。

【0015】

このように、人工衛星３０の監視は、欠損やエラーが多い膨大なデータに基づいて行われており、運用者の経験と勘に頼っているのが現状である。また、顧客装置５０には、データの変化を検出して警報を出力する機能も存在するが、異常の検知漏れを避けるためにデータのあらゆる変化を検出してしまい、誤検知が多発しているという問題も生じている。また、予め決められたロジックに沿って異常検知を行うことから、人工衛星３０に搭載された機器の劣化や環境変動に対応することは困難であり、未知の異常に対する対応も困難である。

【0016】

そこで、本実施形態に係る人工衛星監視装置１０は、各顧客装置５０から取得した各人工衛星３０のデータを一元的に扱えるようにすると共に、機械学習等を利用することで運用者の監視ノウハウをシステム化することで、人工衛星３０の監視をより効率的に行うことを可能にする。なお、人工衛星監視装置１０は、顧客装置５０を介して人工衛星３０のデータを取得することとしているが、本実施形態はこれに限定されない。顧客装置５０を介さずに、アンテナ４０から直接データを取得するシステム構成とすることも可能である。

【0017】

＜ハードウェア構成＞
図３は、人工衛星監視装置１０のハードウェア構成例を示す図である。人工衛星監視装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等のプロセッサ１１、メモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）及び／又はＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置１２、有線又は無線通信を行う通信ＩＦ（Interface）１３、入力操作を受け付ける入力デバイス１４、及び情報の出力を行う出力デバイス１５を有する。入力デバイス１４は、例えば、キーボード、タッチパネル、マウス及び／又はマイク等である。出力デバイス１５は、例えば、ディスプレイ、タッチパネル及び／又はスピーカ等である。

【0018】

人工衛星監視装置１０は、１又は複数の物理的なサーバ等から構成されていてもよいし、ハイパーバイザー（hypervisor）上で動作する仮想的なサーバを用いて構成されていてもよいし、クラウドサーバを用いて構成されていてもよい。複数のサーバ等で構成される場合、人工衛星監視装置１０は、人工衛星監視システムと呼ばれてもよい。

【0019】

＜機能ブロック構成＞
図４は、人工衛星監視装置１０の機能ブロック構成例を示す図である。人工衛星監視装置１０は、受信処理部１０１と、変換処理部１０２と、表示処理部１０３と、判定処理部１０４と、記憶部１０５とを含む。受信処理部１０１と、変換処理部１０２と、表示処理部１０３と、判定処理部１０４とは、人工衛星監視装置１０のプロセッサ１１が、記憶装置１２に記憶されたプログラムを実行することにより実現することができる。また、記憶部１０５は、人工衛星監視装置１０が備える記憶装置１２を用いて実現することができる。また、当該プログラムは、記憶媒体に格納することができる。当該プログラムを格納した記憶媒体は、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体（Non-transitory computer readable medium）であってもよい。非一時的な記憶媒体は特に限定されないが、例えば、ＵＳＢメモリ又はＣＤ－ＲＯＭ等の記憶媒体であってもよい。

【0020】

受信処理部１０１は、複数の人工衛星３０に搭載されたセンサから出力された、複数の人工衛星３０の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信する。

【0021】

本実施形態において、「第１データ群」は、１つの人工衛星３０から出力される、固有のフォーマットで表現される複数の時系列データを意味する。また、「第１データ」は、１つの人工衛星３０から出力される、固有のフォーマットで表現される１つの時系列データを意味する。すなわち、第１データは、第１データ群に含まれる複数の時系列データのうちの１つである。なお、本実施形態において、「時系列データ」を単に「データ」ということもある。

【0022】

また、受信処理部１０１は、複数の顧客装置５０から、複数の第１データ群を受信する。また、受信処理部１０１は、受信した複数の第１データ群を、第１データＤＢ１０５ａに格納する。

【0023】

変換処理部１０２は、受信処理部１０１で受信した、人工衛星３０の固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を第１データＤＢ１０５ａから取出し、標準フォーマットで表現された、複数の人工衛星の各々に対応する複数の第２データ群に変換する。また、受信処理部１０１は、標準フォーマットに変換された第２データ群を、第２データＤＢ１０５ｂに格納する。

【0024】

本実施形態において、「第２データ群」は、第１データ群に基づいて標準フォーマットに変換された後のデータ群を意味する。また、「第２データ」は、第１データに基づいて標準フォーマットに変換された後のデータを意味する。なお。「第２データ」は変数と呼ばれてもよい。

【0025】

表示処理部１０３は、変換処理部１０２で変換された複数の第２データ群を画面に表示させる。複数の第２データ群には、第２データが膨大に含まれており、かつ、記録されている期間も長期間に及ぶ。そのため、第２データ群を１つの画面に表示させても、各第２データが潰れて表示されてしまい、運用者はデータの認識が困難である。そこで、表示処理部１０３は、同種の第２データを間引いて表示させる機能や、第２データの輪郭を維持したまま拡大縮小表示する機能等を有する。

【0026】

判定処理部１０４は、第２データＤＢ１０５ｂに格納された複数の第２データ群に基づいて、複数の人工衛星の各々の状態を判定する。判定処理部１０４は、例えば、異常のある第２データを検出する能力を備えた学習済みモデルを用いて、第２データ群の中から異常のあるデータを検出することで、人工衛星３０に何らかの障害が生じているか否かを判定するようにしてもよい。また、判定処理部１０４は、第２データを参照した運用者が第２データに付与したタグ等に基づいて学習済みモデルを再学習させるようにしてもよい。

【0027】

記憶部１０５は、第１データＤＢ１０５ａ、第２データＤＢ１０５ｂ及び人工衛星３０の第２データを参照した運用者が第２データに付与したタグを格納するアノテーションＤＢ１０５ｃを記憶する。

【0028】

＜処理手順＞
図５は、人工衛星監視装置１０が行う処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0029】

受信処理部１０１は、各顧客装置５０から、複数の人工衛星３０の各々に対応する固有のフォーマットで表現された複数の第１データ群を受信する。第１データは、人工衛星３０に搭載されたセンサで計測された計測値、及び／又は、予め定義された状態値（例えば「０」はＯＦＦ、「１」はＯＮなど）等を含む。

【0030】

また、受信処理部１０１は、受信した第１データ群を、第１データＤＢ１０５ａに格納する。受信処理部１０１は、受信した第１データ群を第１データＤＢ１０５ａに格納する際、第１データ群を一意に識別可能な識別子（以下、「第１識別子」と言う。）を、第１データ群に対応づけて、第１データＤＢ１０５ａに格納することとしてもよい。例えば、受信処理部１０１が、１００個の第１データ群を受信（つまり１００台の人工衛星３０からデータを受信）する場合、各第１データ群に対して、異なる第１識別子を付与して第１データＤＢ１０５ａに格納する。当該第１識別子は、例えば、人工衛星３０を一意に識別可能な識別子であってもよい。各第１データ群に含まれる時系列データの数は異なるものであってよい。

【0031】

また、受信処理部１０１は、各顧客装置５０から、人工衛星監視装置１０がデータ変換処理、データ表示処理及びデータ判定処理を行う際に利用可能な、複数の第１データ群以外の情報（以下、「第１付加情報」という。）を受信するようにしてもよい。第１付加情報には、例えば、ミッション部のデータ及び／又はバス部のデータに関するデータ定義情報、人工衛星３０を監視する運用者が作成した人工衛星３０の運用記録並びに宇宙環境に関するデータ等が含まれていてもよい。

【0032】

ステップＳ２０で、変換処理部１０２は、複数の第１データ群を第１データＤＢ１０５ａから取出し、取り出した複数の第１データ群を標準フォーマットに変換する。また、変換処理部１０２は、標準フォーマットに変換することで生成された複数の第２データ群を、第２データＤＢ１０５ｂに格納する。

【0033】

ここで、人工衛星監視装置１０は、第１データ群ごとに、第１データ群に含まれる各第１データを標準フォーマットに変換する手法が定義された「変換定義情報」を記憶部１０５に格納しておくこととしてもよい。当該定義ファイルは、第１データ群を一意に識別可能な第１識別子と対応づけて記憶部１０５に格納されていてもよい。例えば、変換処理部１０２は、第１データＤＢ１０５ａから、標準フォーマットに変換する第１データ群と第１識別子とを取得し、取得した第１識別子に対応づけられる変換定義情報を、記憶部１０５から取得してもよい。また、変換処理部１０２は、取得した変換定義情報に基づいて、第１データ群を標準フォーマットに変換し、第２データ群を生成するようにしてもよい。第２データも、第１データと同様に、人工衛星３０に搭載されたセンサで計測された計測値、及び／又は、予め定義された状態を示す値等を含む。ただし、第２データに含まれる計測値等は、第１データと必ずしも同一値とは限られず、標準フォーマットの定義に従って他の値に置き換えられることもある。

【0034】

変換定義情報には、第１データを標準フォーマットに変換するために必要なあらゆる情報が含まれる。例えば、変換定義情報には、第１データがテキストデータである場合には、テキストデータ内における各データの区切り文字、各データの意味、使用されている文字コードなどが定義されていてもよい。また、第１データがバイナリデータである場合には、バイナリデータのフォーマット定義、各データの意味などが定義されていてもよい。

【0035】

変換処理部１０２が行う変換処理には制約はないが、例えば、バイナリデータをテキストデータに変換する処理（もしくはその逆）、データのスケールを変更する処理、データ値を標準フォーマットで定義された値に置き換える処理、１又は複数の第１データから１又は複数の新たな第２データを生成又は補間する処理（例えば、サマリデータの生成や、第１データで欠損している部分を補間した新たな第２データの生成など）などが含まれていてもよい。例えば、変換処理部１０２は、所定の演算定義情報に基づいて、複数の第２データ群の中から選択された１又は複数の第２データを演算することで新たな第２データを生成するようにしてもよい。所定の演算定義情報は、変換定義情報の一部であってもよいし、変換定義情報とは別個に定義されていてもよい。第１データには含まれない新たな第２データを生成することで、運用者は、第１データをそのまま参照することと比較して、人工衛星３０の監視をより効率的に行うことが可能になる。

【0036】

また、変換処理部１０２は、標準フォーマットへの変換処理に加えて、欠損データの修復や、外れ値を除去する処理を行うようにしてもよい。例えば、変換処理部１０２は、複数の第２データ群を分析することで複数の第２データ群に含まれる外れ値を検出し、検出した外れ値を削除するようにしてもよい。外れ値の除去にはどのようなアルゴリズムが用いられてもよいが、例えば、ｋ近傍法、局所外れ値因子法（Ｌｏｆ法）、One Class SVM（Support Vector Machine）及びＦＦＴ（Fast Fourier Transform）フィルタなどを利用することとしてもよい。また、パーセンタイル法を利用し、各第２データにおいて所定のパーセンタイル（例えば９９パーセンタイル等）に当てはまらない値を外れ値とみなすこととしてもよい。これにより、後述する第２データの表示処理及び判定処理において、外れ値が及ぼす悪影響を排除することが可能になる。

【0037】

また、変換処理部１０２は、受信処理部１０１で受信された第１付加情報を、人工衛星監視装置１０が認識可能な標準フォーマット形式の情報（以下、「第２付加情報」と言う。）に変換するようにしてもよい。この場合、変換定義情報には、第１付加情報を第２付加情報に変換するために必要なあらゆる情報が含まれていてもよい。

【0038】

ステップＳ３０で、表示処理部１０３は、変換処理部１０２で変換された複数の第２データ群を画面に表示させる。このとき、表示処理部１０３は、第２付加情報のうち少なくとも一部の情報を利用して、第２データ群を画面に表示させるようにしてもよい。また、表示処理部１０３は、指定された人工衛星３０に対応する第２データ群を分析することで、第２データ群に含まれる複数の第２データを任意個数の種別ごとに分類し、種別ごとに分類された第２データを、種別ごとに並べて端末２０の画面に表示させるようにしてもよい。また、表示処理部１０３は、分類された種別ごとの第２データの中から、種別ごとに少なくとも１つの第２データを選択して端末２０の画面に表示させるようにしてもよい。データの種別は、第２データを構成する時系列データの大域的及び／又は局所的な類似度に基づいて分類してもよい。第２データを種別ごとに分類する方法は任意であるが、例えば、第２データ群を、時系列データのクラスタリングを行う既存のアルゴリズム（例えば、「K-shape法」、「Dynamic time warpingとk-medoids法を組み合わせた方法」及び「スペクトラルクラスタリング (spectral clustering)」 等）を利用して分類することとしてもよい。

【0039】

図６は、同種の第２データを集約表示する場合の表示例を示す図である。図６のＡは、例えば、指定された人工衛星３０から出力される３８１個の第２データを、種別順に並べて全て１画面にグラフ表示させた場合の表示例を示している。このように、数百の第２データを類似度順に整列し、縦方向に並べて表示させることで、運用者は、数百もの第２データの動きを１つのパターンとして捉えることができ、普段とは異なる状態が存在することを容易に認識することが可能になる。

【0040】

図６のＢは、３８１個の第２データについて、グラフ表示させた場合の形状が類似する（つまり、データの挙動が類似する）第２データを、同一種類の第２データとして分類し、更に、同一種類の複数の第２データの中から表示させる第２データを１つ選択することで、３８１個の第２データを３２個に集約して表示させた場合の例を示している。同様に図６のＣは、３２個の第２データについて上記と同様の処理を行い、３２個の第２データを８個に集約して表示させた場合の例を示している。図６のＢは、図６のＡと比較して、第２データの形状がある程度把握可能である。更に、図６のＣは、図６のＢと比較して、第２データの形状を一目で把握することができる。このように、挙動が類似する第２データを集約して表示することで、運用者は、人工衛星３０の動作状態を容易に理解することが可能になる。

【0041】

また、表示処理部１０３は、分類された種別ごとの複数の第２データの中から、指定された種別に属する複数の第２データを抽出して端末２０の画面に表示させるようにしてもよい。

【0042】

図７のＡは、同一種別に属する９つの第２データを並べて表示させた場合の例を示しており、図７のＢは、他の同一種別に属する５つの第２データを並べて表示させた場合の例を示している。このように、挙動が類似する複数の第２データを並べて表示することで、運用者は、同一種別に属する複数のセンサの各々の出力をより詳細に比較することが可能になる。また、運用者は、複数のセンサの各々の出力をより詳細に比較することで、第２データ間の微細な相違点を把握することが可能になる。

【0043】

前述した通り、変換処理部１０２は、標準フォーマットへの変換処理を行う際に、外れ値を除去する処理を行うようにしてもよい。図８は、外れ値除去を行わない場合と行った場合の画面表示例を示す図である。図８のＡは、外れ値が残った状態で第２データをグラフ表示した場合の例を示し、図８のＢは、外れ値が除去された第２データをグラフ表示した場合の例を示す。図８に示すように、外れ値が除去されることで、グラフの縦方向の余白が削減され、グラフの形状がより鮮明になることから、運用者は、人工衛星３０の挙動をより正確に把握することが可能になる。表示制御部１０３は、図６及び図７の表示例についても、外れ値除去を行った後の第２データを表示させるようにしてもよい。

【0044】

また、表示処理部１０３は、指定された人工衛星に対応する第２データ群に含まれる、指定された第２データを端末２０の画面する場合において、第２データのグラフの表示形状を維持したまま拡大及び縮小表示を行うようにしてもよい。

【0045】

図９は、第２データのグラフ表示を行う際の問題点及び解決策を説明するための図である。図９のＡに示す第２データのグラフのうち四角枠Ｗ１０（例えば所定の１ヵ月）を拡大表示する場合を考える。ここで、第２データは、例えば１分周期など短い周期で収集されたデータであり、仮に１ヵ月分のデータを拡大表示する場合であっても、膨大なデータ数であるものとする。また、本実施形態では、表示処理部１０３は、グラフ描画時の処理負荷を削減するために、第２データをダウンサンプリングすることでデータ数を削減し、ダウンサンプリング後の第２データを描画するものとする。

【0046】

このとき、単純に第２データを単純にダウンサンプリングして表示させると、第７のＢに示すように、元の波形とは異なる波形で表示されてしまう場合がある。そこで、表示処理部１０３は、第２データのグラフの表示形状を維持したまま拡大及び縮小表示を行う。例えば、表示処理部１０３は、元の波形の見た目を保持しながら第２データ表示するために、所定のサンプリング間隔で第２データの最大値及び最小値を取出し、取り出した値を組み合わせることで第２データを描画するようにしてもよい。より具体的には、表示処理部１０３は、表示する第２データについて、所定のサンプリング周期（Δｔ）で第２データの最大値を取得し、更に、Δｔ／２時間ずらしたサンプリング周期（Δｔ）で第２データの最小値を取得し、取得した最大値及び最小値を順に結ぶことでグラフを描画するようにしてもよい。

【0047】

図１０は、ダウンサンプリング処理を説明するための図である。図１０において、時間Ｔ１～Ｔ１０のうち隣り合う２つの時間の間隔はΔｔ／２であるとする。表示処理部１０３は、第２データＧについて、Ｔ１を開始時間として所定のサンプリング周期（Δｔ）で第２データの最大値を取得する。つまり、表示処理部１０３は、図１０のＡに示すように、時間Ｔ１～Ｔ３、Ｔ３～Ｔ５、Ｔ５～Ｔ７及びＴ７～Ｔ９における第２データの最大値を取得する。同様に、表示処理部１０３は、第２データＧについて、時間Ｔ１からΔｔ／２後の時間であるＴ２を開始時間として所定のサンプリング周期（Δｔ）で第２データの最小値を取得する。つまり、表示処理部１０３は、時間Ｔ２～Ｔ４、Ｔ４～Ｔ６、Ｔ６～Ｔ８及びＴ８～Ｔ１０における第２データの最小値を取得する。続いて、表示処理部１０３は、図１０のＢに示すように、サンプリング周期（Δｔ）で取得した最大値を、各サンプリング周期の中心時間にプロット（つまり、時間Ｔ１～Ｔ３の最大値Ｍ１は、時間Ｔ２にプロット）し、サンプリング周期（Δｔ）で取得した最小値を、各サンプリング周期の中心時間にプロット（つまり、時間Ｔ２～Ｔ４の最小値Ｓ１は、時間Ｔ３にプロット）する。続いて、表示制御部１０３は、プロットした点を時刻順に線分で結ぶ（図１０のＢにおける点線Ｈ）ことで、ダウンサンプリングした第２データのグラフを描画する。これにより、端末２０の画面に第２データを拡大表示した場合であっても、波形の形状が維持されることから、運用者は、より正確に人工衛星３０の状態を把握することが可能になる。また、運用者が、端末２０の画面にて第２データが表示される範囲を、マウス操作及びタッチ操作等で拡大又は縮小する操作を行った場合に、第２データの波形の形状が変化してしまうことで、どの範囲を拡大又は縮小していたのか分からなくなってしまうという問題を抑制することが可能になる。

【0048】

また、表示処理部１０３は、複数の第２データ群のうち運用者により指定された第２データ群に含まれる第２データについて、運用者からタグの入力を受け付け、受け付けたタグをアノテーションＤＢ１０５ｃに格納するようにしてもよい。より具体的には、表示処理部１０３は、第２データを表示する画面にて、運用者からタグを付与する第２データの指定、付与するタグの内容及び時刻の指定を受け付けるようにしてもよい。また、表示処理部１０３は、運用者から入力を受け付けた第２データを示す情報と、時刻を示す情報と、付与されたタグの内容とを対応づけて、アノテーションＤＢ１０５ｃに格納するようにしてもよい。

【0049】

タグの内容はどのような内容であってもよいが、例えば、人工衛星３０の状態を運用者が判定した結果であってもよい。例えば、「異常がある可能性が高い」といったタグや「正常である可能性が高い」といったタグであってもよい。

【0050】

また、表示処理部１０３は、第２データ群の中から、運用者によりタグが付与された第２データと類似する挙動を示す第２データを抽出し、抽出した第２データについても、運用者により付与された当該タグと同一のタグを付与するようにしてもよい。類似する挙動を示す第２データは、例えば、タグが付与された第２データとの間の類似度を示す値が所定の値以上である第２データであってもよい。

【0051】

また、表示処理部１０３は、複数の第２データを、教師無し学習アルゴリズムを利用して分類し、分類された単位で第２データ群を端末２０の画面に表示し、当該画面を参照した運用者から、人工衛星３０の状態を運用者が判定した結果を示すタグの入力を受け付けるようにしてもよい。また、表示処理部１０３は、運用者から入力を受け付けたタグを、アノテーションＤＢ１０５ｃに格納するようにしてもよい。これにより、人工衛星３０の状態を運用者が判定した結果を示すタグを、効率的に収集することが可能になる。

【0052】

ステップＳ４０で、判定処理部１０４は、複数の第２データ群の各々を、人工衛星３０の状態を判定する能力を有する学習済みモデルに入力することで得られる出力結果に基づいて、複数の人工衛星３０の各々の状態を判定する。表示処理部１０３は、判定処理部１０４で判定された複数の人工衛星３０の各々の状態を、端末２０の画面に表示させる。判定処理部４０は、第２付加情報のうち少なくとも一部の情報を利用して、複数の人工衛星３０の各々の状態を判定するようにしてもよい。

【0053】

なお、当該学習済みモデルは、例えば、運用者により「異常がある可能性が高い」又は「正常である可能性が高い」とのタグが付与された第２データを教師データとしてモデルを学習させることで生成可能である。例えば、判定処理部１０４は、アノテーションＤＢ１０５ｃから、運用者により「異常がある可能性が高い」又は「正常である可能性が高い」とのタグが付与された第２データを抽出し、当該タグが付与された時刻を中心とする所定範囲の時刻のデータを抽出することで教師データを複数生成し、生成された当該複数の教師データでモデルを学習させることで、学習済みモデルを生成するようにしてもよい。

【0054】

また、判定処理部１０４は、学習済みモデルを、人工衛星３０毎に生成するようにしてもよいし、各人工衛星３０に共通の学習済みモデルを生成するようにしてもよい。

【0055】

また、判定処理部１０４は、学習済みモデルを学習させるための教師データを生成した後に、アノテーションＤＢ１０５ｃに追加された、タグが付与された第２データから追加の教師データを生成し、当該追加の学習用データを用いて、学習済みモデルを追加学習させるようにしてもよい。

【0056】

運用者が付与したタグに基づいてモデルを学習させることで、従来は運用者の経験と勘に頼っていた人工衛星３０の監視を、より正確に漏れなく行うことが可能になる。また、各人工衛星３０に共通の学習済みモデルを作成した場合、ある人工衛星３０に対する監視ノウハウを、他の人工衛星３０にも展開することが可能になる。

【0057】

＜まとめ＞
以上説明した実施形態によれば、人工衛星監視装置１０は、各人工衛星３０から出力された、固有フォーマットで表現されたデータを標準フォーマットに変換し、標準フォーマットに変換されたデータを画面表示すると共に、当該データを用いて各人工衛星３０の状態を判定するようにした。これにより、多数の人工衛星を効率的に監視することが可能になる。

【0058】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態で説明したフローチャート、シーケンス、実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0059】

１…人工衛星監視システム、１０…人工衛星監視装置、１１…プロセッサ、１２…記憶装置、１３…通信ＩＦ、１４…入力デバイス、１５…出力デバイス、２０…端末、３０…人工衛星、４０…アンテナ、５０…顧客装置、１０１…受信処理部、１０２…変換処理部、１０３…表示処理部、１０４…判定処理部、１０５…記憶部、１０５ａ…第１データＤＢ、１０５ｂ…第２データＤＢ、１０５ｃ…アノテーションＤＢ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】