フォーメーションフライングを利用した自律分散型超小型衛星群システムの研究

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本研究は,軌道上で100機規模の大規模フォーメーションフライトミッションを行う際の技術課題を,誘導および情報管理の観点で整理して,大規模フォーメーションフライトを実現するひとつのアーキテクチャを構築しようとするものである.大規模フオーメーションフライトは,小型衛星による広域同時観測や大型衛星の代替といった従来の小規模フォーメーションフライトにもあったメリットに加えて,航法・分散コンピューティング・データ保存・補給・修理等の各種サービスをメンバー衛星に提供する軌道上インフラストラクチャーとしての可能性を開くものである.大規模なフォーメーションフライトを実現する際の大きな問題に,衛星間通信網の構築があるが,軌道運動を伴う本系では,隊形管理手法との相互作用を十分考慮する必要がある.そこで隊形管理と情報管理の相互関係を明確化し,大規模フォーメーションフライトに適した隊形管理手法および情報管理手法を導くことを目的として研究を行ってきた.隊形管理に関しては,小さい情報量で宇宙機の運動経路を記述できるインパルス誘導則および連続推力誘導則を導出した.また,情報管理に関しては,各メンバー衛星を分散システムにおけるエージェントとして捉え,自律分散的な手法で衛星間クロスリンク通信網(アドホックネットワーク)を構成した.一般にアドホックネットワークはトポロジーの把握が困難であり,大規摸なネットワークを形成するのは難しいとされているが,ここではダイナミクス情報を利用することにより、運用に必要となる情報同期および通信経路制御を実現できることを示した.また,ここで提案した隊形管理・情報同期手法を利用したシステム全体の最適化・頑強化の手法を例示することで,本アーキテクチャの,システム最適化・頑強化に対する潜在能力の高さを明らかにした.以上の成果は,大規模フォーメーションフライトアーキテクチャの設計指針になるとともに,新たな宇宙インフラストラクチャーの将来像をも示唆するものである.