JP7069682B2 - Correction device, system, correction method and program - Google Patents
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Description
本発明は、補正装置、システム、補正方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a correction device, a system, a correction method and a program.
非特許文献1には、複数のセンサを用いた目標探索システムが開示されている。このような目標探索システムでは、各センサから受信する目標情報を統合する必要があり、各センサに関する設置の絶対方位(例えば、真北)を合わせ込む必要がある。当該合わせ込みを実施することで、目標探索の精度を向上させることができる。センサの設置誤差の補正は、「レジストレーション誤差」の補正とも称される。 Non-Patent Document 1 discloses a target search system using a plurality of sensors. In such a target search system, it is necessary to integrate the target information received from each sensor, and it is necessary to match the absolute orientation of the installation (for example, due north) with respect to each sensor. By carrying out the adjustment, the accuracy of the target search can be improved. Correction of sensor installation error is also referred to as correction of "registration error".
なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。 The disclosure of the above prior art document shall be incorporated into this document by citation. The following analysis was made by the present inventors.
上述のように、精度向上を目的としてレジストレーション誤差の補正が行われる。ここで、通常、レジストレーション誤差の補正は、基準となるセンサに対して他のセンサの出力を合わせていくことで行われる。しかしながら、このような補正では、基準となるセンサ自身のレジストレーション誤差が補正されず残ることになる。複数のセンサによる閉じた座標系の中だけであれば、レジストレーション誤差は補正され問題が表面化することはない。しかし、例えば、地球固定座標系を持つシステムと情報の交換を行う場合には、基準となるセンサのレジストレーション誤差に関する問題が表面化する。 As described above, the registration error is corrected for the purpose of improving the accuracy. Here, the correction of the registration error is usually performed by matching the output of another sensor with the reference sensor. However, in such a correction, the registration error of the reference sensor itself is not corrected and remains. If only in a closed coordinate system with multiple sensors, the registration error will be corrected and the problem will not surface. However, for example, when exchanging information with a system having a fixed earth coordinate system, the problem of registration error of the reference sensor comes to the surface.
本発明は、レジストレーション誤差の補正値に関する精度向上に寄与する、補正装置、システム、補正方法及びプログラムを提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a correction device, a system, a correction method, and a program that contribute to improving the accuracy of the correction value of the registration error.
本発明乃至開示の第1の視点によれば、周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する、生成部と、前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、を備える、補正装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention or the disclosure, a generator that generates a reference orbit, which is an estimation of the orbit of the orbiting satellite, based on observation data from a sensor that observes the orbiting satellite, and the reference. Provided is a correction device including a correction value calculation unit that uses a trajectory element of the trajectory as a true value and calculates a registration error correction value for correcting observation data from the sensor.
本発明乃至開示の第2の視点によれば、周回衛星と、前記周回衛星を観測の対象とするセンサと、補正装置と、を含み、前記補正装置は、前記周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する、生成部と、前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、を備える、システムが提供される。 According to the second aspect of the present invention or the disclosure, the orbiting satellite, the sensor for observing the orbiting satellite, and the correction device are included, and the correction device includes the orbiting satellite for observation. To correct the observation data from the sensor by using the generator and the orbital element of the reference orbit to generate the reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor. Provided is a system including a correction value calculation unit for calculating a registration error correction value of the above.
本発明乃至開示の第3の視点によれば、補正装置において、周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成するステップと、前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出するステップと、を含む補正方法が提供される。 According to the third viewpoint of the present invention or the disclosure, in the correction device, a step of generating a reference orbit which is an estimation about the orbit of the orbiting satellite based on the observation data from the sensor whose observation target is the orbiting satellite, and A correction method including a step of calculating a registration error correction value for correcting observation data from the sensor using the orbital element of the reference orbit as a true value is provided.
本発明乃至開示の第4の視点によれば、周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する処理と、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する処理と、を補正装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
なお、このプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記録することができる。記憶媒体は、半導体メモリ、ハードディスク、磁気記録媒体、光記録媒体等の非トランジェント(non-transient)なものとすることができる。本発明は、コンピュータプログラム製品として具現することも可能である。
According to the fourth aspect of the present invention or the disclosure, a process of generating a reference orbit, which is an estimation of the orbit of the orbiting satellite, based on observation data from a sensor whose observation target is the orbiting satellite,
A program is provided in which a computer mounted on a correction device executes a process of calculating a registration error correction value for correcting observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as a true value. To.
Note that this program can be recorded on a computer-readable storage medium. The storage medium may be a non-transient such as a semiconductor memory, a hard disk, a magnetic recording medium, or an optical recording medium. The present invention can also be embodied as a computer program product.
本発明乃至開示の各視点によれば、レジストレーション誤差の補正値に関する精度向上に寄与する、補正装置、システム、補正方法及びプログラムが、提供される。 According to each viewpoint of the present invention or the disclosure, a correction device, a system, a correction method, and a program that contribute to improving the accuracy of the correction value of the registration error are provided.
初めに、一実施形態の概要について説明する。なお、この概要に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、この概要の記載はなんらの限定を意図するものではない。また、各図におけるブロック間の接続線は、双方向及び単方向の双方を含む。一方向矢印については、主たる信号(データ)の流れを模式的に示すものであり、双方向性を排除するものではない。 First, an outline of one embodiment will be described. It should be noted that the drawing reference reference numerals added to this outline are added to each element for convenience as an example for assisting understanding, and the description of this outline is not intended to limit anything. Further, the connection line between the blocks in each figure includes both bidirectional and unidirectional. The one-way arrow schematically shows the flow of the main signal (data), and does not exclude bidirectionality.
一実施形態に係る補正装置100は、生成部101と、補正値算出部102と、を含んで構成される(図1参照)。生成部101は、周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する。補正値算出部102は、基準軌道の軌道要素を真値に使用し、センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する。
The
補正装置100は、周回衛星の軌道を真値に使用してセンサによる観測データを補正するためのレジストレーション誤差(レジストレーション誤差補正値)を算出する。補正装置100による補正値の算出は、高精度な位置情報を持つ周回衛星の軌道要素を真値に使用するため、高精度な補正値を得ることができる。
The
以下に具体的な実施の形態について、図面を参照してさらに詳しく説明する。なお、各実施形態において同一構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 Specific embodiments will be described in more detail below with reference to the drawings. In each embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
[第1の実施形態]
第1の実施形態について、図面を用いてより詳細に説明する。
[First Embodiment]
The first embodiment will be described in more detail with reference to the drawings.
図2は、第1の実施形態に係る目標探索システムの概略構成の一例を示す図である。図2を参照すると、目標探索システムは、複数のセンサ10-1及び10-2と、補正装置20と、周回衛星30と、を含んで構成される。図2には、2つのセンサを図示しているが、センサの数を限定する趣旨ではないことは勿論である。システムには2以上のセンサが含まれていればよい。なお、センサ10-1、10-2を区別する特段の理由が無い場合には、単に「センサ10」と表記する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic configuration of a target search system according to the first embodiment. Referring to FIG. 2, the target search system includes a plurality of sensors 10-1 and 10-2, a
センサ10は、例えば、レーダーを用いた電波探知機である。センサ10は、ネットワーク(図示せず)を介して補正装置20に接続されている。あるいは、センサ10の内部に補正装置20が組み込まれていてもよい(センサ10自身でレジストレーション誤差補正を行ってもよい)。
The sensor 10 is, for example, a radio wave detector using a radar. The sensor 10 is connected to the
補正装置20は、センサ10のレジストレーション誤差を補正するための装置である。補正装置20は、センサ10からの観測データ(センサ出力)を取得し、各センサ10のレジストレーション誤差を補正する。補正装置20により補正された各センサ10の観測データは、他のシステム(例えば、地球固定座標系を持つシステム)に提供される。
The
図3は、補正装置20の処理構成(処理モジュール)の一例を示す図である。図3を参照すると、補正装置20は、基準軌道生成部201と、座標変換部202と、スクリーニング部203と、蓄積データ処理部204と、誤差補正値算出部205と、を含んで構成される。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a processing configuration (processing module) of the
基準軌道生成部201は、周回衛星30を観測の対象とするセンサ10からの観測データに基づき、周回衛星30の軌道に関する推定である基準軌道を生成する手段である。当該基準軌道は、レジストレーション誤差の補正に用いる。基準軌道生成部201は、周回衛星30の観測プロット(センサ10からの周回衛星30の観測データ)の各時刻における周回衛星30の基準軌道を推定する。その際、基準軌道生成部201は、センサ10からの観測データに対してラグランジュ補間(例えば、10点のラグランジュ補間)を実施することで、基準軌道を生成する。生成された基準軌道(周回衛星30の真の航跡として推定された軌道)上にて所定間隔にてサンプリングされる点が基準軌道上の軌道要素となる。
The reference
図4は、基準軌道生成部201の動作を説明するための図である。図4において、センサ10による周回衛星30の観測プロットを「×」として図示している。また、ラグランジュ補間により生成された基準軌道上に内挿された軌道要素を「△」により図示している。また、所定間隔にてサンプリングされた周回衛星30の軌道要素を「〇」により図示している。なお、図4では、観測プロットの時刻を「to」として図示し、軌道要素の時刻を「tc」として図示している。基準軌道生成部201は、図4に図示された「真の航跡」を基準軌道として生成する。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the reference
基準軌道生成部201は、以下の式(1)に基づき基準軌道を生成する。
The reference
[式1]
[Equation 1]
式(1)において、Xbaseは時刻Tにおける軌道要素の座標である。当該軌道要素の座標系は、地球固定座標系(ECEF;Earth Centered Earth Fixed)である。Xiはi番目の軌道要素の座標である。Xiの座標系も地球固定座標系である。Aiは下記の式(2)により計算される。 In equation (1), X base is the coordinates of the orbital elements at time T. The coordinate system of the orbital element is the Earth Centered Earth Fixed (ECEF). Xi is the coordinates of the i -th orbital element. The coordinate system of Xi is also a fixed coordinate system of the earth. Ai is calculated by the following equation (2).
[式2]
[Equation 2]
式(2)において、Tは観測プロットの時刻を示す。Tiはi番目の軌道要素の時刻を示し、Tjはj番目の軌道要素の時刻を示す。 In equation (2), T indicates the time of the observation plot. T i indicates the time of the i-th orbital element, and T j indicates the time of the j-th orbital element.
なお、式(1)及び(2)では、10点のラグランジュ補間の実施を前提としているが、ラグランジュ補間の個数を限定する趣旨ではないことは勿論である。ラグランジュ補間の個数を変更した場合には、式(1)及び式(2)を適宜変更すればよい。 It should be noted that the equations (1) and (2) are premised on the implementation of 10-point Lagrange interpolation, but it is of course not intended to limit the number of Lagrange interpolations. When the number of Lagrange interpolations is changed, the equations (1) and (2) may be appropriately modified.
座標変換部202は、基準軌道を地球固定座標系からセンサ極座標系に変換する手段である。即ち、座標変換部202は、基準軌道の座標系を地球重心を原点とする三次元直交座標系からセンサ10を原点とした極座標系に変換する。
The coordinate
スクリーニング部203は、センサ10からの観測データと基準軌道を比較し、センサ10からの観測データのうち基準軌道から所定の距離離れている観測データを除外する手段である。つまり、スクリーニング部203は、センサ10から取得した観測データのスクリーニング(選別)を行う。より具体的には、スクリーニング部203は、基準軌道とセンサ10による観測データを比較し、基準軌道から大きく外れている観測データを除去する。
The
図5は、スクリーニング部203の動作を説明するための図である。図5に図示する記号(△等)の意味は図4と同じである。図5に示すように、スクリーニング部203は、基準軌道(真の航跡)から所定の距離離れた位置に「スクリーニング閾値」を設定し、当該閾値よりも外側となる観測プロットを除去する。なお、図5において、除去された観測プロットを「★」として図示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the
蓄積データ処理部204は、スクリーニング後の観測データを記憶媒体に蓄積する手段である。より具体的には、蓄積データ処理部204は、選別された観測データを記憶媒体に格納する。また、蓄積データ処理部204は、選別された新たな観測データにより当該記憶媒体に格納した観測データを適宜更新する。
The storage
誤差補正値算出部205は、基準軌道の軌道要素を真値に使用し、センサ10からの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する手段である。その際、誤差補正値算出部205は、蓄積データ処理部204により記憶媒体に蓄積された観測データを用いてレジストレーション誤差補正値を算出する。その際、誤差補正値算出部205は、センサ10を原点とする座標系の複数項目に関してレジストレーション誤差補正値を算出する。ここでは、誤差補正値算出部205によるレジストレーション誤差補正値は、距離、仰角及び中心周り3軸の座標系における補正値として以下の説明を行う。
The error correction
誤差補正値算出部205は、下記の式(3)によりセンサ10のレジストレーション誤差を算出する。
The error correction
[式3]
[Equation 3]
なお、式(3)において、Yjは、レジストレーションj回目の計算で算出されたレジストレーション誤差である。なお、初回のレジストレーション誤差Y0には、現在適用されているレジストレーション誤差が用いられる。Yjの内訳は下記の式(4)のとおりである。 In the formula (3), Y j is the registration error calculated in the jth registration calculation. The currently applied registration error is used as the initial registration error Y0 . The breakdown of Y j is as shown in the following equation (4).
[式4]
[Equation 4]
式(4)において、RRGは、距離方向のレジストレーション誤差である(図6参照)。RRGは、距離方向のレジストレーション誤差であるため、その単位は、例えば、メートル(m)である。図6に示すRは、センサ10から真の目標(周回衛星30)までの距離を示す。図6に示すRmは、センサ10が観測した目標までの距離を示す。図6に示す△RRGは、距離方向におけるレジストレーション誤差を示す。従って、R=Rm+△RRGの関係が成り立つ。 In equation (4), RRG is the registration error in the distance direction (see FIG. 6). Since RRG is a registration error in the distance direction, its unit is, for example, meters (m). R shown in FIG. 6 indicates the distance from the sensor 10 to the true target (orbiting satellite 30). R m shown in FIG. 6 indicates the distance to the target observed by the sensor 10. ΔRG shown in FIG. 6 indicates a registration error in the distance direction. Therefore, the relationship of R = R m + ΔR RG is established.
式(4)において、φRGは、仰角方向のレジストレーション誤差である(図7参照)。φRGの単位は、例えば、デグリー(deg)である。図7に示すφは、センサ10を基準とした真の目標に対する仰角である。図7に示すφmは、センサ10が観測した目標の仰角である。△φRGは、仰角方向のレジストレーション誤差である。従って、φ=φm+△φRGの関係が成り立つ。 In equation (4), φ RG is the registration error in the elevation angle direction (see FIG. 7). The unit of φRG is, for example, a deg. Φ shown in FIG. 7 is an elevation angle with respect to a true target with respect to the sensor 10. Φ m shown in FIG. 7 is the elevation angle of the target observed by the sensor 10. ΔφRG is a registration error in the elevation angle direction. Therefore, the relationship of φ = φ m + Δφ RG is established.
このように、誤差補正値算出部205は、センサ10を原点とするセンサ極座標系における、周回衛星30までの距離及び周回衛星30に対する仰角に関するレジストレーション誤差補正値を算出する。
In this way, the error correction
式(4)において、δXRG、δYRG、δZRGは、それぞれ、X軸、Y軸、Z軸方向のレジストレーション誤差である(図8参照)。δXRG等の単位は、例えば、デグリー(deg)である。このように、誤差補正値算出部205は、3軸からなる地球固定座標系において、当該3軸に関するレジストレーション誤差補正値を算出する。
In the formula (4), δX RG , δY RG , and δZ RG are registration errors in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively (see FIG. 8). The unit such as δX RG is, for example, a deg. In this way, the error correction
誤差補正値算出部205は、上記式(3)により算出したレジストレーション誤差を用いてセンサ10からの観測データを補正する。例えば、図6に示すように、真の目標位置R、観測プロットの位置Rm、レジストレーション誤差△RRGとの間には、R=Rm+△RRGの関係が成り立つので、△RRGを算出することで観測プロットの位置Rmを補正することができる。
The error correction
式(3)において、Pは下記の式(5)として表現される。 In the formula (3), P is expressed as the following formula (5).
[式5]
なお、Piは観測プロットiの観測誤差共分散行列である。当該行列は、地球固定座標系にて計算される。
[Equation 5]
Note that P i is an observation error covariance matrix of the observation plot i. The matrix is calculated in the Earth fixed coordinate system.
式(3)におけるLj-1は、下記の式(6)により計算される。 L j-1 in the formula (3) is calculated by the following formula (6).
[式6]
[Equation 6]
式(6)において、
は観測プロットiに対する基準位置である。当該基準位置は、地球固定座標系の位置である。また、
はレジストレーション誤差(基準値)Yj-1により補正された観測プロットiの位置である。当該位置は、地球固定座標系の位置である。
In equation (6)
Is the reference position with respect to the observation plot i. The reference position is the position of the earth fixed coordinate system. also,
Is the position of the observation plot i corrected by the registration error (reference value) Y j-1 . The position is the position of the earth fixed coordinate system.
誤差補正値算出部205は、レジストレーション誤差Yで補正後の観測プロットiの位置を下記の式(7)により算出する。当該位置は、地球固定座標系の位置である。
The error correction
[式7]
[Equation 7]
式(7)において、Γ1は以下の式(8)により得られる。 In equation (7), Γ 1 is obtained by the following equation (8).
[式8]
[Equation 8]
Γ1は、センサ10の位置を示す。当該位置は、地球固定座標系の位置である。 Γ 1 indicates the position of the sensor 10. The position is the position of the earth fixed coordinate system.
式(7)において、Γ2は以下の式(9)により得られる。 In equation (7), Γ 2 is obtained by the following equation (9).
[式9]
[Equation 9]
式(9)において、
はセンサ10の緯度であり、
はセンサ10の経度である。
In equation (9)
Is the latitude of sensor 10
Is the longitude of the sensor 10.
式(7)において、
はレジストレーション誤差Yで補正した後の観測プロットiの位置を示す。当該位置は、センサ直交座標系の位置である。
は、下記の式(10)により得られる。
In equation (7)
Indicates the position of the observation plot i after correction with the registration error Y. The position is the position of the sensor Cartesian coordinate system.
Is obtained by the following equation (10).
[式10]
[Equation 10]
式(10)において、
は回転レジストレーション誤差であり、下記の式(11)により得られる。
In equation (10)
Is a rotation registration error, which is obtained by the following equation (11).
[式11]
[Equation 11]
式(10)において、
は距離と仰角のレジストレーション誤差補正後の観測プロットiの位置(センサ直交座標系)であり、下記の式(12)により得られる。
In equation (10)
Is the position (sensor orthogonal coordinate system) of the observation plot i after correcting the registration error of the distance and the elevation angle, and is obtained by the following equation (12).
[式12]
[Equation 12]
式(12)において、Rciは観測プロットiのレジストレーション誤差補正後の距離であり、以下の式(13)により得られる。 In the formula (12), R ci is the distance after the registration error correction of the observation plot i, and is obtained by the following formula (13).
[式13]
[Equation 13]
式(12)において、φciは観測プロットiのレジストレーション誤差補正後の仰角であり、以下の式(14)により得られる。 In the formula (12), φ ci is the elevation angle of the observation plot i after registration error correction, and is obtained by the following formula (14).
[式14]
[Equation 14]
式(12)、(13)、(14)における、Ri、θi、φiは、それぞれ、観測プロットiの距離、観測プロットiの方位角、観測プロットiの仰角である。これらは、センサ極座標系のパラメータである。 In equations (12), (13), and (14), R i , θ i , and φ i are the distance of the observation plot i, the azimuth angle of the observation plot i, and the elevation angle of the observation plot i, respectively. These are the parameters of the sensor polar coordinate system.
式(3)において、Bj-1は下記の式(15)により得られる。
[式15]
In the formula (3), B j-1 is obtained by the following formula (15).
[Equation 15]
式(15)において、
は、以下の式(16)により得られる。
In equation (15)
Is obtained by the following equation (16).
[式16]
[Equation 16]
式(16)の左から1番目の項目は、下記の式(17)により得られる。 The first item from the left of the formula (16) is obtained by the following formula (17).
[式17]
[Equation 17]
式(16)の左から2番目の項目は、下記の式(18)により得られる。 The second item from the left of the formula (16) is obtained by the following formula (18).
[式18]
[Equation 18]
式(16)の左から3番目の項目は、下記の式(19)により得られる。 The third item from the left of the formula (16) is obtained by the following formula (19).
[式19]
[Equation 19]
式(16)の左から4番目の項目は、下記の式(20)により得られる。 The fourth item from the left of the formula (16) is obtained by the following formula (20).
[式20]
[Equation 20]
式(16)の左から5番目の項目は、下記の式(21)により得られる。 The fifth item from the left of the formula (16) is obtained by the following formula (21).
[式21]
[Equation 21]
なお、繰り返し計算における算出された結果の収束度合を示すRMS(Root Mean Square)変化率は、以下の式(22)により表せる。 The RMS (Root Mean Square) change rate, which indicates the degree of convergence of the calculated result in the iterative calculation, can be expressed by the following equation (22).
[式22]
[Equation 22]
式(22)において、レジストレーションj回目におけるRMS値σjは、下記の式(23)により得られる。 In the formula (22), the RMS value σj at the jth registration is obtained by the following formula (23).
[式23]
[Equation 23]
なお、式(23)における、
のそれぞれは、観測プロットiに対する基準位置
を3軸表現としたものである。
同様に、
のそれぞれは、レジストレーション誤差(基準値)Yjにより補正された観測プロットiの位置を3軸表現としたものである。また、nは計算対象の観測プロット数である。
In addition, in the formula (23),
Each of the reference positions with respect to the observation plot i
Is expressed in three axes.
Similarly,
Each of the above is a three-axis representation of the position of the observation plot i corrected by the registration error (reference value) Y j . Further, n is the number of observation plots to be calculated.
第1の実施形態に係る補正装置20の動作を纏めると図9に示すフローチャートのとおりとなる。
The operation of the
補正装置20は、周回衛星30に関する基準軌道を生成する(ステップS101)。補正装置20は、基準軌道を地球固定座標系からセンサ極座標系に変換する(ステップS102)。補正装置20は、センサ10からの観測データに関するスクリーニングを実施する(ステップS103)。補正装置20は、スクリーニング後の観測データを記憶媒体に格納し、蓄積データの更新を行う(ステップS104)。補正装置20は、レジストレーション誤差補正値を算出する(ステップS105)。
The
続いて、第1の実施形態に係る補正装置20のハードウェア構成について説明する。
Subsequently, the hardware configuration of the
図10は、補正装置20のハードウェア構成の一例を示す図である。補正装置20は、所謂、情報処理装置(コンピュータ)により構成可能であり、図10に例示する構成を備える。例えば、補正装置20は、内部バスにより相互に接続される、CPU(Central Processing Unit)21、メモリ22、入出力インターフェイス23及び通信手段であるNIC(Network Interface Card)24等を備える。
FIG. 10 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the
なお、図10に示す構成は、補正装置20のハードウェア構成を限定する趣旨ではない。補正装置20は、図示しないハードウェアを含んでもよいし、必要に応じてNIC24を備えていなくともよい。あるいは、補正装置20に含まれるCPU等の数も図10の例示に限定する趣旨ではなく、例えば、複数のCPUが補正装置20に含まれていてもよい。
The configuration shown in FIG. 10 is not intended to limit the hardware configuration of the
メモリ22は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、補助記憶装置(ハードディスク等)である。 The memory 22 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an auxiliary storage device (hard disk or the like).
入出力インターフェイス23は、図示しない表示装置や入力装置のインターフェイスとなる手段である。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ等である。入力装置は、例えば、キーボードやマウス等のユーザ操作を受け付ける装置である。
The input /
補正装置20の機能は、上述の処理モジュールにより実現される。当該処理モジュールは、例えば、メモリ22に格納されたプログラムをCPU21が実行することで実現される。また、そのプログラムは、ネットワークを介してダウンロードするか、あるいは、プログラムを記憶した記憶媒体を用いて、更新することができる。さらに、上記処理モジュールは、半導体チップにより実現されてもよい。即ち、上記処理モジュールが行う機能は、何らかのハードウェアにおいてソフトウェアが実行されることによって実現できればよい。
The function of the
以上のように、第1の実施形態に係る補正装置20は、式(6)等に示されるように、周回衛星30の軌道要素を真値に使用してセンサ10による観測データを補正するレジストレーション誤差を算出する。その結果、センサ10に対する高精度なレジストレーション誤差(高精度な補正値)が得られる。つまり、高精度な位置情報を持つ周回衛星の軌道要素を真値に使用し、レジストレーション誤差を算出することにより、高精度な補正値を得ることができる。また、当該補正値の算出は、センサ10ごとに個別に実施可能であるので、対象となる全てのセンサ10に対して高精度なレジストレーション誤差補正が実施可能となる。
As described above, the
また、通常のレジストレーション誤差補正では、レジストレーション誤差が発生する全ての軸に対し補正していないという問題がある。つまり、航空機等を対象とするセンサにおいては、2次元での補正を実施することが多く、距離及び方位の2項目に対して補正を実施することになる。対して、周回衛星等を対象とするセンサにおいては、座標系として地球固定座標系を使用する場合が多く、観測プロットの情報も3次元となる。従って、3次元に対する補正を実施する必要があり、2次元での2項目だけでは十分なレジストレーション誤差の補正が実施できないことになる。このような問題に対し、第1の実施形態に係る補正装置20は、レジストレーション誤差補正の対象を距離、仰角及び中心周り3軸等の複数項目とすることで対処している。
Further, in the normal registration error correction, there is a problem that the correction is not performed for all the axes in which the registration error occurs. That is, in a sensor for an aircraft or the like, two-dimensional correction is often performed, and correction is performed for two items of distance and direction. On the other hand, in sensors targeting orbiting satellites and the like, the earth fixed coordinate system is often used as the coordinate system, and the information on the observation plot is also three-dimensional. Therefore, it is necessary to perform correction for three dimensions, and it is not possible to sufficiently correct the registration error with only two items in two dimensions. The
また、通常のレジストレーション誤差補正では、レジストレーション誤差補正値の精度が低いという問題がある。つまり、一般的に計測毎に取得した観測プロットだけを使用してレジストレーション誤差(誤差の補正値)を算出するため、算出に必要な観測プロットが得られない場合があり、繰り返し計算が収束しないことがある。その結果、精度が低いレジストレーション誤差補正値が算出されることになる。このような問題に対し、第1の実施形態に係る補正装置20は、対象となる周回衛星30から得られた観測プロットを蓄積し、当該蓄積された観測プロットを用いてレジストレーション誤差補正値を算出することで対処している。
Further, in the normal registration error correction, there is a problem that the accuracy of the registration error correction value is low. In other words, since the registration error (correction value of error) is generally calculated using only the observation plot acquired for each measurement, the observation plot required for the calculation may not be obtained, and the iterative calculation does not converge. Sometimes. As a result, a registration error correction value with low accuracy is calculated. For such a problem, the
上記の説明により、本発明の産業上の利用可能性は明らかであるが、本発明は、複数センサによる周回衛星及びデブリ監視システムや、ミサイル防衛における複数センサによる監視システムといった技術分野に好適に適用可能である。 Although the industrial applicability of the present invention is clear from the above description, the present invention is suitably applied to technical fields such as a multi-sensor orbiting satellite and debris monitoring system and a multi-sensor monitoring system in missile defense. It is possible.
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、以下には限られない。
[付記1]
周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する、生成部と、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、
を備える、補正装置。
[付記2]
前記補正値算出部は、前記センサを原点とする座標系の複数項目に関して前記レジストレーション誤差補正値を算出する、好ましくは付記1の補正装置。
[付記3]
前記補正値算出部は、
前記センサを原点とする極座標系における、前記周回衛星までの距離及び前記周回衛星に対する仰角に関する前記レジストレーション誤差補正値を算出する、好ましくは付記2の補正装置。
[付記4]
前記補正値算出部は、
3軸からなる地球固定座標系において、前記3軸に関する前記レジストレーション誤差補正値を算出する、好ましくは付記2又は3の補正装置。
[付記5]
前記センサからの観測データを蓄積する、記憶媒体をさらに備え、
前記補正値算出部は、前記記憶媒体に蓄積された観測データを用いて前記レジストレーション誤差補正値を算出する、好ましくは付記1乃至4のいずれか一に記載の補正装置。
[付記6]
前記センサからの観測データと前記基準軌道を比較し、前記センサからの観測データのうち前記基準軌道から所定の距離離れている観測データを除外する、スクリーニング部をさらに備える、好ましくは付記1乃至5のいずれか一に記載の補正装置。
[付記7]
前記生成部は、前記センサからの観測データに対してラグランジュ補間を実施することで、前記基準軌道を生成する、好ましくは付記1乃至6のいずれか一に記載の補正装置。
[付記8]
周回衛星と、
前記周回衛星を観測の対象とするセンサと、
補正装置と、
を含み、
前記補正装置は、
前記周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する、生成部と、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、
を備える、システム。
[付記9]
補正装置において、
周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成するステップと、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出するステップと、
を含む補正方法。
[付記10]
周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する処理と、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する処理と、
を補正装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラム。
なお、付記8~付記10の形態は、付記1の形態と同様に、付記2の形態~付記7の形態に展開することが可能である。
Some or all of the above embodiments may also be described, but not limited to:
[Appendix 1]
A generator that generates a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
A correction value calculation unit that calculates a registration error correction value for correcting observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as a true value.
A correction device.
[Appendix 2]
The correction value calculation unit calculates the registration error correction value for a plurality of items in the coordinate system with the sensor as the origin, preferably the correction device according to Appendix 1.
[Appendix 3]
The correction value calculation unit is
The correction device of
[Appendix 4]
The correction value calculation unit is
The correction device according to
[Appendix 5]
Further equipped with a storage medium for accumulating observation data from the sensor,
The correction device according to any one of Supplementary note 1 to 4, wherein the correction value calculation unit calculates the registration error correction value using the observation data stored in the storage medium.
[Appendix 6]
It further comprises a screening unit that compares the observation data from the sensor with the reference orbit and excludes the observation data from the sensor that is a predetermined distance away from the reference orbit, preferably appendices 1 to 5. The correction device according to any one of.
[Appendix 7]
The correction device according to any one of Supplementary note 1 to 6, wherein the generation unit generates the reference trajectory by performing Lagrange interpolation on the observation data from the sensor.
[Appendix 8]
Orbiting satellite and
Sensors for observation of the orbiting satellite and
With the correction device,
Including
The correction device is
A generator that generates a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
A correction value calculation unit that calculates a registration error correction value for correcting observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as a true value.
The system.
[Appendix 9]
In the correction device
A step to generate a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
The step of calculating the registration error correction value for correcting the observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as the true value, and
Correction method including.
[Appendix 10]
Based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite, the process of generating the reference orbit, which is an estimation of the orbit of the orbiting satellite, and
The process of calculating the registration error correction value for correcting the observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as the true value, and
A program that causes the computer installed in the compensator to execute.
It should be noted that the forms of the appendices 8 to 10 can be expanded into the forms of the
なお、引用した上記の非特許文献の開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。 The disclosure of the above-mentioned non-patent documents cited shall be incorporated into this document by citation. Within the framework of the entire disclosure (including the scope of claims) of the present invention, it is possible to change or adjust the embodiments or examples based on the basic technical idea thereof. Further, various combinations or selections of various disclosure elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or embodiment, each element of each drawing, etc.) within the framework of all disclosure of the present invention. Is possible. That is, it goes without saying that the present invention includes all disclosure including claims, various modifications and modifications that can be made by those skilled in the art in accordance with the technical idea. In particular, with respect to the numerical range described in this document, any numerical value or small range included in the range should be construed as being specifically described even if not otherwise described.
10、10-1、10-2 センサ
20、100 補正装置
21 CPU
22 メモリ
23 入出力インターフェイス
24 NIC
30 周回衛星
101 生成部
102 補正値生成部
201 基準軌道生成部
202 座標変換部
203 スクリーニング部
204 蓄積データ処理部
205 誤差補正値算出部
10, 10-1, 10-2
22 Memory 23 I /
30
Claims (10)
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、
を備える、補正装置。 A generator that generates a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
A correction value calculation unit that calculates a registration error correction value for correcting observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as a true value.
A correction device.
前記センサを原点とする極座標系における、前記周回衛星までの距離及び前記周回衛星に対する仰角に関する前記レジストレーション誤差補正値を算出する、請求項2の補正装置。 The correction value calculation unit is
The correction device according to claim 2, which calculates the registration error correction value regarding the distance to the orbiting satellite and the elevation angle with respect to the orbiting satellite in the polar coordinate system with the sensor as the origin.
3軸からなる地球固定座標系において、前記3軸に関する前記レジストレーション誤差補正値を算出する、請求項2又は3の補正装置。 The correction value calculation unit is
The correction device according to claim 2 or 3, which calculates the registration error correction value for the three axes in the earth fixed coordinate system including the three axes.
前記補正値算出部は、前記記憶媒体に蓄積された観測データを用いて前記レジストレーション誤差補正値を算出する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の補正装置。 Further equipped with a storage medium for accumulating observation data from the sensor,
The correction device according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction value calculation unit calculates the registration error correction value using the observation data stored in the storage medium.
前記周回衛星を観測の対象とするセンサと、
補正装置と、
を含み、
前記補正装置は、
前記周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成する、生成部と、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する、補正値算出部と、
を備える、システム。 Orbiting satellite and
Sensors for observation of the orbiting satellite and
With the correction device,
Including
The correction device is
A generator that generates a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
A correction value calculation unit that calculates a registration error correction value for correcting observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as a true value.
The system.
周回衛星を観測の対象とするセンサからの観測データに基づき、前記周回衛星の軌道に関する推定である基準軌道を生成するステップと、
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出するステップと、
を含む補正方法。 In the correction device
A step to generate a reference orbit, which is an estimate of the orbit of the orbiting satellite, based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite.
The step of calculating the registration error correction value for correcting the observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as the true value, and
Correction method including.
前記基準軌道の軌道要素を真値に使用し、前記センサからの観測データを補正するためのレジストレーション誤差補正値を算出する処理と、
を補正装置に搭載されたコンピュータに実行させるプログラム。 Based on the observation data from the sensor that observes the orbiting satellite, the process of generating the reference orbit, which is an estimation of the orbit of the orbiting satellite, and
The process of calculating the registration error correction value for correcting the observation data from the sensor by using the orbital element of the reference orbit as the true value, and
A program that causes the computer installed in the compensator to execute.
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