特開 2024-97606 軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、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】P2024097606

(43)【公開日】2024-07-19

(54)【発明の名称】軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、監視方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/24 20060101AFI20240711BHJP

   B64G 1/10 20060101ALI20240711BHJP

   B64G 1/66 20060101ALI20240711BHJP

【ＦＩ】

B64G1/24 200

B64G1/10

B64G1/24 400

B64G1/66 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023001180

(22)【出願日】2023-01-06

(71)【出願人】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100181135

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 隆史

(72)【発明者】

【氏名】野中 淳司

(72)【発明者】

【氏名】大塚 宏樹

(72)【発明者】

【氏名】井関 健太

(57)【要約】

【課題】軌道上物体の情報を収集する軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、監視方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】軌道上物体監視システムは、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する観測計画立案処理部を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する観測計画立案処理部
を備える軌道上物体監視システム。

【請求項2】

前記観測計画立案処理部は、
前記軌道上センサから見通せる範囲の前記観測対象を、前記観測計画の作成対象の候補として抽出し、前記見通せる範囲外の前記観測対象を、前記観測計画の作成対象の候補から除く、
請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項3】

前記観測計画立案処理部は、
前記軌道上センサの位置から太陽光が当たる前記観測対象を撮像可能であること、前記軌道上センサの撮像範囲に太陽が入らないこと、及び前記軌道上センサと前記観測対象との離隔が所定値を超えることを前記観測計画の生成の条件に含める、
請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項4】

前記観測計画立案処理部は、
前記軌道上センサが前記観測対象に衝突しないこと又は前記観測対象に過度に接近しないことを前記観測計画の生成の条件に含める、
請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項5】

前記観測計画立案処理部は、
前記観測計画の生成段階の前記軌道上センサの姿勢から、前記観測計画による観測段階の前記軌道上センサの姿勢に変更することが、前記軌道上センサの姿勢変更の能力を満たすことを前記観測計画の生成の条件に含める、
請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項6】

前記第１軌道と前記第２軌道の少なくとも何れかが、前記地球の低軌道又は中軌道の範囲に含まれる、
請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項7】

前記観測計画に従った前記軌道上センサの観測により得られた画像から前記観測対象の物体の形状を識別するための画像データを取得する識別部
を備える請求項１に記載の軌道上物体監視システム。

【請求項8】

地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する演算処理部
を備える観測計画作成装置。

【請求項9】

地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する過程
を含む、軌道上物体監視システムにおける監視方法。

【請求項10】

地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成するステップ
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、軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、監視方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

静止軌道よりも低高度の軌道を用いるメガコンステレーション（図２）などが形成され、これを構成する軌道上物体が増加する傾向にある。さらには、このようなメガコンステレーションに関係するスペースデブリも発生して、このスペースデブリが当該メガコンステレーションの軌道上物体になることがある。既知の軌道上物体であれば、その軌道情報が公開されていて、この軌道情報に基づいて軌道上物体の位置を推定できる。
ところで、この軌道情報に基づいて軌道上物体の位置を推定して衝突リスクから回避したいという要求がある。これに係り、軌道上の脅威の程度を解析するために軌道上物体の情報を収集したいという要求があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０２１５２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、地上に配置されるレーダーなどの地上の検出系を用いた観測データから得られる情報は限られていて、軌道上物体の情報を収集することは容易ではなかった。

【0005】

そこでこの発明は、上述の問題を解決することのできる軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、監視方法及びプログラム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】

【0006】

発明の第１の態様によれば、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する観測計画立案処理部を備える軌道上物体監視システムである。

【0007】

発明の第２の態様によれば、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する演算処理部を備える観測計画作成装置である。

【0008】

発明の第３の態様によれば、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する過程を含む軌道上物体監視システムにおける監視方法である。

【0009】

発明の第４の態様によれば、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成するステップをコンピュータに実行させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、これにより、軌道上物体の情報を収集する軌道上物体監視システム、観測計画作成装置、監視方法及びプログラムを提供できる、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態の軌道上物体監視システム１の構成図である。

【図2】本実施形態による衛星コンステレーションを説明するための図である。

【図3A】本実施形態の観測計画作成処理に用いるテーブルの一例である。

【図3B】本実施形態の観測計画作成処理に用いるテーブルの一例である。

【図3C】本実施形態の観測計画作成処理に用いるテーブルの一例である。

【図3D】本実施形態の観測計画作成処理に用いるテーブルの一例である。

【図4A】実施形態の観測計画作成処理のフローチャートである。

【図4B】実施形態の観測計画作成処理のフローチャートである。

【図5】第２実施形態に係る演算処理装置の構成の例を示す図である。

【図6】第２実施形態に係る演算方法における処理手順の例を示すフローチャートである。

【図7】実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施形態による軌道上物体監視システムを、図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の実施の形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

【0013】

なお、実施形態の説明において、軌道上物体監視システムの観測対象の物体の軌道、及び観測対象の物体を監視する軌道上センサの軌道の何れもが、静止軌道よりも低高度であるものとする。以下の実施形態において、観測対象の物体の軌道は第２軌道の一例であり、軌道上センサの軌道は第１軌道の一例である。

【0014】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の軌道上物体監視システム１の構成図である。図２は、実施形態に係る衛星コンステレーションを説明するための図である。

【0015】

軌道上物体監視システム１は、例えば、観測センサ部２と、衛星運用部３と、観測データ処理部４とを備える。端末装置５は、軌道上物体監視システム１における各種操作に利用するコンピュータである。

【0016】

観測センサ部２は、観測対象の物体ＯＢＪ（脅威物体）を監視するための設備を含む。観測センサ部２は、地上センサ２１と軌道上センサ２２とを含む。
地上センサ２１は、地上（地球上）に配置されたレーダーや光学望遠鏡などのセンサ設備を含む。
軌道上センサ２２は、軌道上の衛星に配置されたセンサ設備を含む。例えば、軌道上センサ２２は、軌道上の衛星（プラットフォーム）に搭載されたセンサ設備２２１を含む。例えば、このセンサ設備は、観測センサ部２の本体に係止されている。

【0017】

軌道上センサ２２のセンサ設備２２１は、カメラ又はビデオカメラなどの撮像部と光学部とを含む。センサ設備２２１の撮像部は、２次元に配列された画素を含む撮像デバイスを含む。なお、撮像デバイスの種類はこれに制限されることなく、他の構造を有するものであってもよい。
本実施形態の軌道上センサ２２のセンサ設備２２１における光学部は、一般に「望遠型レンズ」に対応する画角で撮像可能な光学特性を有するとよい。

【0018】

比較例の「広角型レンズ」又は「魚眼レンズ」に対応する画角で観測対象を撮像する場合と対比して説明する。「広角型レンズ」又は「魚眼レンズ」を用いることで、観測対象を視野の中に収めることが容易になる。その反面、その視野内の観測対象を撮像しても、観測対象が遠方になるほど画像内の像が小さくなる。つまり、その位置が検出できるとしても、形状や表面の状態を識別することが困難になる。また、「広角型レンズ」又は「魚眼レンズ」を用いて撮像された画像は、周辺部の像が歪む傾向にあるため、画像内のものの形状を識別するには、この歪みを補正するなどの処置を要する。そのため、「広角型レンズ」又は「魚眼レンズ」を用いて得られた宇宙空間内の比較的遠方の観測対象の物体ＯＢＪの画像から、観測対象の物体ＯＢＪの詳細な情報を得ることは容易ではない。

【0019】

上記の通り、本実施形態の光学特性は、「望遠型レンズ」に対応する画角を推奨する。
例えば、焦点距離１０００ｍｍの光学レンズを用いて、見通せる１０ｋｍ先を撮像した時に、３５ｍｍフィルムサイズの撮像素子に収まる範囲は、１０ｋｍ先の水平方向約３６０ｍ、垂直方向２４０ｍになる。観測対象までの距離が上記の１０ｋｍと異なる場合には、観測対象までの距離にみあって換算するとよい。観測対象の物体ＯＢＪの像の大きさが後段の処理の要求に満たない場合には、適宜焦点距離を変更したり、解析的な像の拡大処理を組み合わせたりするとよい。
また、これとともに、軌道上センサ２２の姿勢制御の精度と、撮像する際の光軸の向きの精度と安定性を確保することを提案する。
上記は、観測センサ部２側で、できるだけ観測対象の物体ＯＢＪの像の大きさを大きく捉えるための一例であるが、撮像後に画像の拡大処理、補完処理などを実施してもよい。これについては一般的な画像処理の手法を適用することができ、この処理を、後述する地上側の設備が実施してもよい。

【0020】

衛星運用部３は、例えば、地球局３１と、衛星管制処理部３２と、画像データ処理部３３とを備える。
地球局３１は、観測センサ部２と通信するためのアンテナである。

【0021】

衛星管制処理部３２は、テレメトリ監視、コマンド生成、テレメトリ情報の受信（テレメトリ受信）、コマンドの送信（コマンド送信）などを含む衛星管制を行う。例えば、衛星管制処理部３２は、地球局３１の制御機能、一般的な衛星に対する衛星管制を行う機能を併せ持つものであってよい。

【0022】

本実施形態の衛星管制処理部３２は、後述する観測データ処理部４からの観測計画に関する要求を受け付けて、この観測計画に係るコマンドを生成して、そのコマンドを軌道上センサ２２に対して送信する。また、本実施形態の衛星管制処理部３２は、軌道上センサ２２からダウンリンクされたテレメトリ情報（テレメトリ）を、画像データ処理部３３に出力する。

【0023】

画像データ処理部３３は、軌道上センサ２２（衛星）からダウンリンクされたテレメトリ情報から、解析処理用の画像データを生成する。
実施形態の解析処理用の画像データには、上記の観測計画に係る観測対象の物体ＯＢＪの特徴抽出処理用の画像データが含まれる。

【0024】

観測データ処理部４は、例えば、監視物体カタログ管理処理部４１と、軌道情報作成処理部４２と、観測計画立案処理部４３と、脅威識別処理部４４と、記憶部４５とを備える。

【0025】

記憶部４５は、磁気記録媒体、光学的記録媒体、半導体メモリなどを含む。記憶部４５は、観測データ処理部４の処理のためのプログラム、各種データなどを保持する。上記の各種データには、例えば後述するように、カタログ化された軌道上の物体に関する関連情報、観測計画、観測対象の物体ＯＢＪの画像データに基づいた特徴情報などが含まれる。

【0026】

監視物体カタログ管理処理部４１は、軌道上の物体をカタログ化し、その物体に関する関連情報を一元管理する。例えば、監視物体カタログ管理処理部４１は、軌道上の物体に関する関連情報を、外部装置から所得してカタログ化して、記憶部４５（ＤＢ）に追加してもよい。

【0027】

監視物体カタログ管理処理部４１は、観測計画を後述する観測計画立案処理部４３から取得して、記憶部４５に追加する。
例えば、監視物体カタログ管理処理部４１は、観測計画立案処理部４３から取得した観測計画に基づいて、地上センサ２１を用いて、観測対象の物体ＯＢＪを観測する。監視物体カタログ管理処理部４１は、地上センサ２１による観測対象の物体ＯＢＪの観測結果を取得して、観測計画に係る観測対象の物体ＯＢＪの情報を追加又は更新する。

【0028】

監視物体カタログ管理処理部４１は、観測データを、軌道情報作成処理部４２に提供する。監視物体カタログ管理処理部４１は、軌道情報作成処理部４２から、観測センサ部２を含む各衛星に係る、軌道制御情報、衝突リスク評価情報などの情報を取得して、これを記憶部４５に追加する。

【0029】

例えば、監視物体カタログ管理処理部４１は、軌道情報作成処理部４２から取得した、軌道制御情報、衝突リスク評価情報などの情報を、各種処理に利用する。

【0030】

本実施形態の監視物体カタログ管理処理部４１は、観測対象の物体ＯＢＪの画像データに基づいた特徴情報を、後述する脅威識別処理部４４から取得して、記憶部４５に追加する。

【0031】

軌道情報作成処理部４２は、観測データを用いて、観測対象の物体ＯＢＪの将来の軌道を予測したり、観測対象の物体ＯＢＪにおいて過去に軌道制御が実施されたことを検知したりすることにより、衝突リスクを評価する。

【0032】

観測計画立案処理部４３は、軌道上の観測対象の物体ＯＢＪを観測するための計画を立案する。まず、観測計画立案処理部４３は、地上センサ２１を用いて、軌道上のどの物体を観測するかの計画を立案する。

【0033】

本実施形態の観測計画立案処理部４３は、例えば軌道上の物体を観測するために必要な撮像機会（可視時間）と撮像条件（姿勢角など）を算出し、どの軌道上センサ２２がどの物体を観測するかの計画を立案する。

【0034】

本実施形態の脅威識別処理部４４は、衛星運用部３の画像データ処理部３３から取得した画像データから軌道上物体の特徴情報を抽出する。軌道上物体の特徴情報は、監視物体カタログ管理処理部４１に提供され、記憶部４５に追加される。軌道上物体の特徴情報は、その軌道上物体の脅威の程度を識別することに利用される。

【0035】

上記のように構成された軌道上物体監視システム１は、例えば下記のように利用される。

【0036】

軌道上物体監視システム１の監視物体カタログ管理処理部４１は、観測計画に基づいて地上センサ２１を制御して、地上センサ２１により日々、軌道上の物体を観測する。監視物体カタログ管理処理部４１は、得られた観測データを、記憶部４５の監視物体カタログに収集する。

【0037】

軌道上物体監視システム１の軌道情報作成処理部４２は、収集された観測データを入力として、軌道情報作成処理により将来軌道を予測し、監視物体カタログの軌道情報を更新する。

【0038】

軌道情報作成処理部４２の軌道情報作成処理により、軌道制御が実施されたことを検知した場合、又は高い衝突リスクを検知した場合に、監視物体カタログ管理処理部４１は、監視物体カタログの軌道上物体のステータスを更新する。

【0039】

例えば、観測計画立案処理部４３は、監視物体カタログのステータスを確認し、特に関心が高い物体は軌道上センサ２２による観測を行う対象として抽出する。抽出すべきステータスは、例えば、軌道制御が実施されたことを検知したこと、又は高い衝突リスクを検知したことを示すステータスを含む。なお、観測を行う対象の抽出は、ユーザが実施してもよい。
上記の観測のため、観測計画立案処理部４３は、観測計画立案処理により観測計画を立案する。

【0040】

衛星運用部３の衛星管制処理部３２は、衛星管制処理により、観測計画から撮像コマンドを生成し、衛星にコマンド送信する。軌道上物体の撮像後、画像データ処理部３３は、ダウンリンクされたテレメトリから画像データを生成する。

【0041】

観測データ処理部４の脅威識別処理部４４は、脅威識別処理により、衛星運用部３から取得した画像データから軌道上物体の特徴情報を抽出する。監視物体カタログ管理処理部４１は、監視物体カタログの脅威ステータスを更新する。

【0042】

以上の解析の結果、何らかの回避処置が必要な場合は衛星運用者に通知する。

【0043】

図３Ａから図３Ｄは、実施形態の観測計画作成処理に用いるテーブルの一例である。

【0044】

図３Ａから図３Ｄの各図に示す表に、観測対象ＯＢＪ１からＯＢＪｎと、軌道上センサ２２の一例である軌道上センサＳＴ１からＳＴ５との関係を整理する。なお、各図に共通して、解析対象としての処理が必要か否かを、予め設定するフラグを設けている。このフラグは、「解析対象」と「非対象」で識別される。「非対象」を指定することにより、以下に示す処理が適用されない。

【0045】

図３Ａに示すテーブルは、軌道上センサＳＴ１からＳＴ５の各軌道上センサ２２から、観測対象ＯＢＪ１からＯＢＪｎの各観測対象を見通せるか否かを示す。「見通し不可」と記載されて網掛けされている組み合わせは、互いに見通せない状態にあることを示す。これに対して空欄になっている組み合わせは、見通せる位置関係にあることを示す。

【0046】

図３Ｂに示すテーブルは、前述の図３Ａに示す識別の結果を引き継ぐものである。軌道上センサＳＴ１からＳＴ５の各軌道上センサ２２と、観測対象ＯＢＪ１からＯＢＪｎの各観測対象との組み合わせた結果を示す。
例えば、図３Ｂに示すテーブルに「割当」と記載された組み合わせが、観測処理を実施することが可能か否かの解析を継続する組み合わせを示す。これに対して、「－」を付けた組み合わせは、その対象外とすることを示す。

【0047】

図３Ｃに示すテーブルは、前述の図３Ｂに示す組み合わせの割り当て結果を引き継ぐものである。軌道上センサＳＴ１からＳＴ５の各軌道上センサ２２と、観測対象ＯＢＪ１からＯＢＪｎの各観測対象との衝突の可能性について解析した結果を示す。
例えば、図３Ｃに示すテーブルに「高い」と記載された組み合わせが、衝突の可能性が高いと見込まれていることを示す。これに対して、「低い」を記載された組み合わせは、その衝突の可能性が当面ないと見込んでよいことを示す。

【0048】

図３Ｄに示すテーブルは、前述の図３Ｃに示す衝突する可能性の解析結果を引き継ぐものである。図３Ｄに示すテーブルに、軌道上センサＳＴ１からＳＴ５の各軌道上センサ２２のアジリティについて解析した結果を示す。
例えば、図３Ｄに示すテーブルに「アジリティ満足」と記載された組み合わせが、観測方向に撮像方向を向けることできることを示す。これに対して、「アジリティ不足」と記載された組み合わせは、観測方向に撮像方向を向けることできないことを示す。

【0049】

図４Ａと図４Ｂを参照して、実施形態の観測計画作成処理について説明する。
図４Ａと図４Ｂは、実施形態の観測計画作成処理のフローチャートである。図４Ａに、観測計画作成処理の概要を示す。

【0050】

図４Ａに示すように、観測データ処理部４の観測計画立案処理部４３は、軌道上物体カタログに登録された軌道上物体（複数）と、軌道上センサ２２（複数）との間の見通し可能時間（可視情報）を算出する（ＳＡ０１）。

【0051】

観測計画立案処理部４３は、閾値を超える見通し可能時間があるか否かを識別して（ＳＡ０２）、例えばその結果を図３Ａのテーブルに書き込む。観測計画立案処理部４３は、閾値を超える見通し可能時間がある場合に、ステップＳＡ０４に進める。その一方で、閾値を超える見通し可能時間がない場合には、観測計画立案処理部４３は、この場合の条件を解析対象から除いて（ＳＡ０３）、ステップＳＡ０４に進める。

【0052】

ステップＳＡ０２で肯定的に判定され、又はステップＳＡ０３の処理を終えたのち、観測計画立案処理部４３は、図３Ａのテーブルを参照して解析対象の組み合わせを決定して、幾何学的な撮像制約条件を満たして撮像可能な時間を抽出する（ＳＡ０４）。

【0053】

例えば、幾何学的な撮像制約条件として、下記のものが挙げられる。
－ 観測対象の物体ＯＢＪに太陽光が当たっていること。
－ 軌道上センサ２２の視野角内に太陽が入らないこと（つまり、逆光条件の撮影ではないこと）。
－ 観測対象の物体ＯＢＪとの距離が撮像可能な範囲内であること。
これには、例えば、観測対象に過度に接近することを制限するためと、観測対象の物体ＯＢＪの像を所望の大きさで撮像可能にするための要件を含む。

【0054】

観測計画立案処理部４３は、上記の抽出結果に基づいて観測対象の物体ＯＢＪに対して軌道上センサ２２を割り当てて（ＳＡ０５）。例えばその結果を図３Ｂのテーブルに書き込む。
例えば、観測計画立案処理部４３は、図３Ａに示すテーブルに空欄であった組み合わせについて、軌道上センサＳＴ１からＳＴ５の各軌道上センサ２２と、観測対象ＯＢＪ１からＯＢＪｎの各観測対象との組み合わせを、割り当てて、図３Ｂのテーブルを作成する。

【0055】

観測計画立案処理部４３は、観測計画を精査する（ＳＡ０６）。これの詳細は、後述する。
観測計画立案処理部４３は、精査されたのちの観測計画を出力する（ＳＡ０７）。

【0056】

以上の手順により、観測計画立案処理部４３は、軌道上センサ２２を用いて実施可能な観測計画を生成できる。

【0057】

なお、上記の図４Ａに示すように、ステップＳＡ０５の処理を終えたのち、ステップＳＡ０６の「観測計画を精査する」処理を実施する。このステップＳＡ０６の「観測計画を精査する」処理を以下の手順で実施するとよい。

【0058】

図４Ｂに、図４Ａの観測計画作成処理における「観測計画を精査する」処理（ステップＳＡ０６）のより詳細な一例を示す。

【0059】

観測計画立案処理部４３は、図３Ｂのテーブルを参照して解析対象の組み合わせを決定して、観測対象に選んだ軌道上物体と軌道上センサ２２との衝突確率を算出する（ＳＢ６１）。

【0060】

観測計画立案処理部４３は、衝突確率は閾値以下であるか否かを識別して（ＳＢ６２）、例えばその結果を図３Ｃのテーブルに書き込む。衝突確率が閾値以下である場合、観測計画立案処理部４３は、撮像ポインティング角を算出する（ＳＢ６３）。撮像ポインティング角とは、基準の方向から撮像対象を指向する方向を規定するための角度のことである。撮像ポインティング角を制御することにより、衛星の姿勢を変えることができる。

【0061】

観測計画立案処理部４３は、図３Ｃのテーブルを参照して解析対象の組み合わせを決定して、撮像条件が、軌道上センサ２２なる衛星としてのアジリティを満たすか否かを識別して（ＳＢ６４）、例えばその結果を図３Ｄのテーブルに書き込む。撮像条件が、軌道上センサ２２なる衛星としてのアジリティを満たす場合には、観測計画立案処理部４３は、以上の各種条件を満たす撮像機会を観測計画に追加する（ＳＢ６５）。

【0062】

観測計画立案処理部４３は、全ての撮像機会についての解析を終えたか否かを識別して（ＳＢ６６）、全ての撮像機会についての処理を終えた場合に、一連の処理を終了する。

【0063】

なお、上記のステップＳＢ６２において否定的な判定になった場合には、衝突に至る可能性が見込まれる。そこで、観測計画立案処理部４３は、この撮像条件を棄却して（ＳＢ６７）、ステップＳＢ６９に進める。

【0064】

また、上記のステップＳＢ６４において否定的な判定になった場合には、衛星の性能を超える条件になる。そこで、観測計画立案処理部４３は、この撮像条件を棄却して（ＳＢ６８）、ステップＳＢ６９に進める。

【0065】

なお、衛星の性能とは、衛星の敏捷性、動力性能などの運動特性が含まれる。
つまり、軌道上センサ２２による観測に要求される撮像時間までに、その軌道上センサ２２（衛星）の基準姿勢から、要求される撮像姿勢に姿勢を変えて、観測対象の物体ＯＢＪの方に振り向けるか否か、また、要求される撮像時間を終えてから次のイベントまでに、要求される撮像姿勢から、その軌道上センサ２２（衛星）の基準姿勢に姿勢を戻せるか否か、などの運動特性が規定される。このように要求される姿勢になるように、姿勢の変更が完了するか否かが問われることになる。

【0066】

つまり、観測計画立案処理部４３は、観測計画の生成段階の軌道上センサ２２の姿勢から、観測計画による観測段階の軌道上センサ２２の姿勢に変更することが、軌道上センサ２２の姿勢変更の能力を満たすことを観測計画の生成の条件に含めることにより、軌道上センサ２２の運動能力の範囲で無理なく観測するための観測計画を生成できる。

【0067】

ステップＳＢ６７とステップＳＢ６８の何れかの処理を終えた場合、観測計画立案処理部４３は、撮像条件を変更して（ＳＢ６９）、ステップＳＢ６１からの処理を進める。

【0068】

上記の手順によって、観測計画立案処理部４３は、候補の観測計画を精査して、好適な観測計画を決定できる。

【0069】

上記の実施形態によれば、軌道上物体監視システム１の観測計画立案処理部４３は、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサ２２によって、その静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って地球を周回する観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測するための観測計画を生成する。これにより、軌道上物体監視システム１は、軌道上物体の情報を収集する。例えば、軌道上物体監視システム１は、観測対象の物体ＯＢＪに近い軌道上センサ２２（衛星）を用いて、観測対象の物体ＯＢＪを撮像することで、その姿の詳細を把握することが可能になる。また、軌道上の位置関係から、撮像機会（可視時間）と撮像条件（姿勢角など）を好適な条件にした観測計画を立案することが可能になる。

【0070】

さらに、軌道上の物体の観測計画において、検出対象の物体の可視時間、検出対象の物体を見込むポインティング角、観測機会と条件を指定する撮像コマンドを定めることができる。

【0071】

観測経過に基づいて得られた検出対象の物体の画像（衛星画像）に基づいて、軌道上の脅威の程度、検出対象の物体が既知のものか否か、より具体的には検出対象の物体がスペースデブリであるのか、それとも現用の衛星であるのかなどについての分析に利用される情報を提供できる。

【0072】

このような観測が可能になることで、軌道上に存在する観測対象として定めた物体の監視と、その脅威性の判定が容易になる。

【0073】

（第２実施形態）
実施形態の軌道上物体監視システム１における観測対象の物体ＯＢＪの識別処理の一例について説明する。
前述の図１に示したように、観測データ処理部４の脅威識別処理部４４は、脅威識別処理により、衛星運用部３から取得した画像データから軌道上物体の特徴情報を抽出する。
脅威識別処理部４４は、例えば、観測対象の物体ＯＢＪの形状の識別結果に基づいて、前記観測対象の物体ＯＢＪの種別を推定するとよい。

【0074】

脅威識別処理部４４は、前記観測対象の物体ＯＢＪの形状の識別結果に基づいて、前記観測対象の物体ＯＢＪの脅威の程度を推定するとよい。このような識別を良好に行えるようにするには、少なくとも軌道上センサ２２と観測対象の物体ＯＢＪとの位置関係が、軌道上センサ２２によって観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測可能な範囲内に設定されているとよい。例えば高度の条件としては、第１軌道の高度と第２軌道の高度との差が、軌道上センサ２２によって観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測可能な範囲内に設定されているとよい。また、軌道上センサ２２と観測対象の物体ＯＢＪとが併進する位置関係になる場合の条件としては、第１軌道上の位置と第２軌道上の位置との差が、軌道上センサ２２によって観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測可能な範囲内に設定されているとよい。逆にこの範囲外になる場合には、観測対象の物体ＯＢＪの像が小さくなったり、解像度が不足したりすることがある。

【0075】

このような識別処理に基づいた条件を満たすように、軌道上物体監視システム１の観測計画を生成するとよい。

【0076】

ここで得られた画像情報に基づいた識別処理に、人工知能による画像識別の技術を適用してもよいことは言うまでもない。

【0077】

（第３実施形態）
図５と図６とを参照して、より簡素に構成した態様について説明する。
図５は、実施形態に係る観測計画作成装置６１０の構成の例を示す図である。図５に示す構成で、観測計画作成装置６１０は、演算処理部６１１（観測計画立案処理部）を備える。
係る構成で、演算処理部６１１は、軌道上物体監視システム１（図１）の軌道上センサ２２（図１）によって、静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って地球を周回する観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測するための観測計画を生成する。

【0078】

図６は、実施形態に係る監視方法における処理手順の例を示すフローチャートである。図６に示す監視方法は、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサ２２によって、静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って地球を周回する観測対象の物体ＯＢＪの形状を観測するための観測計画を生成すること（ステップＳ６１０）を含む。これによって、軌道上物体の情報を収集できる。

【0079】

図７は、少なくとも１つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
図７に示す構成で、コンピュータ７００は、ＣＰＵ７１０と、主記憶装置７２０と、補助記憶装置７３０と、インタフェース７４０と、不揮発性記録媒体７５０とを備える。

【0080】

上記の観測計画作成装置６１０と軌道上物体監視システム１のうち何れか１つ以上又はその一部が、コンピュータ７００に実装されてもよい。その場合、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。各装置と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って通信を行うことで実行される。

【0081】

観測計画作成装置６１０がコンピュータ７００に実装される場合、その各部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置７３０に記憶されている。ＣＰＵ７１０は、プログラムを補助記憶装置７３０から読み出して主記憶装置７２０に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。

【0082】

また、ＣＰＵ７１０は、プログラムに従って、観測計画作成装置６１０の処理のための記憶領域を主記憶装置７２０に確保する。観測計画作成装置６１０と他の装置との通信は、インタフェース７４０が通信機能を有し、ＣＰＵ７１０の制御に従って動作することで実行される。観測計画作成装置６１０とユーザとのインタラクションは、インタフェース７４０が表示装置及び入力デバイスを備え、ＣＰＵ７１０の制御に従って各種画像の表示を行い、ユーザ操作を受け付けることで実行される。

【0083】

なお、観測計画作成装置６１０が行う処理の全部又は一部を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。

【0084】

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

【0085】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0086】

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限られない。

【0087】

（付記）
［１］一態様は、地球を周回するように静止軌道よりも低高度の第１軌道を飛行する軌道上センサによって、前記静止軌道よりも低高度の第２軌道に沿って前記地球を周回する観測対象の物体の形状を観測するための観測計画を生成する観測計画立案処理部を備える軌道上物体監視システムである。

【0088】

［２］上記［１］に記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記観測計画立案処理部は、前記軌道上センサから見通せる範囲の前記観測対象を、前記観測計画の作成対象の候補として抽出し、前記見通せる範囲外の前記観測対象を、前記観測計画の作成対象の候補から除くとよい。

【0089】

［３］上記［１］又は［２］に記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記観測計画立案処理部は、前記軌道上センサの位置から太陽光が当たる前記観測対象を撮像可能であること、前記軌道上センサの撮像範囲に太陽が入らないこと、及び前記軌道上センサと前記観測対象との離隔が所定値を超えることを前記観測計画の生成の条件に含めるとよい。

【0090】

［４］上記［１］から［３］の何れかに記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記観測計画立案処理部は、前記軌道上センサが前記観測対象に衝突しないこと又は前記観測対象に過度に接近しないことを前記観測計画の生成の条件に含めるとよい。

【0091】

［５］上記［１］から［４］の何れかに記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記観測計画立案処理部は、前記観測計画の生成段階の前記軌道上センサの姿勢から、前記観測計画による観測段階の前記軌道上センサの姿勢に変更することが、前記軌道上センサの姿勢変更の能力を満たすことを前記観測計画の生成の条件に含めるとよい。

【0092】

［６］上記［１］から［５］の何れかに記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記第１軌道と前記第２軌道の少なくとも何れかが、前記地球の低軌道又は中軌道の範囲に含まれるとよい。

【0093】

［７］上記［１］から［６］の何れかに記載の軌道上物体監視システムは、前記観測計画に従った前記軌道上センサの観測により得られた画像から前記観測対象の物体の形状を識別するための画像データを取得する識別部を備えるとよい。

【0094】

［８］上記［７］に記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記識別部は、前記観測対象の物体の形状の識別結果に基づいて、前記観測対象の種別を推定するとよい。

【0095】

［９］上記［７］又は［８］に記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記識別部は、前記観測対象の物体の形状の識別結果に基づいて、前記観測対象の脅威の程度を推定するとよい。

【0096】

［１０］上記［１］から［９］に記載の軌道上物体監視システムにおいて、前記軌道上センサと前記観測対象の物体の位置関係が、前記軌道上センサによって前記観測対象の物体の形状を観測可能な範囲に設定されているとよい。

【符号の説明】

【0097】

１ 軌道上物体監視システム、
２ 観測センサ部、
３ 衛星運用部、
４ 観測データ処理部、
２２ 軌道上センサ、
４１ 監視物体カタログ管理処理部、
４２ 軌道情報作成処理部、
４３ 観測計画立案処理部、
４４ 脅威識別処理部（識別部）、
４５ 記憶部、
６１０ 観測計画作成装置、
６１１ 演算処理部。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】