複数の宇宙機で構成される電波干渉計実現のための信号処理手法の確立

今年度は，観測対象を自然天体ではなく，人工の宇宙機として検討を進めた．今後の深宇宙探査においては，複数の宇宙機で構成される協調ミッションが注目されており，その実現に当たって重要な技術の一つが，宇宙機間の相対位置や速度を知る相対航法である．本研究では，電波（ビーコン）を用いた相対航法を提案した．提案手法では，ターゲット宇宙機がビーコンを発信し，観測機がビーコンを受信する．その受信情報からビーコンの到来方向，すなわちターゲットの方向を測定する．得られた方向の情報からターゲット宇宙機の相対位置と相対速度，すなわち相対軌道を推定することができる．今年度は数値シミュレーションと実験により，以下の２点に関して検討を行った．まず，電波の方向推定手法として，DOA(Direction Of Arrival)推定手法と呼ばれる手法の検討を行った．同手法は防衛，5G通信など，地上での利用を前提に研究されてきたものであり，複数の電波源の方向を同時に推定可能である．原理的には電波干渉計の手法を発展させたものである．本手法を宇宙機の航法へ適用することを考え，その妥当性について数値シミュレーションと実験による検証を行った．その結果，微弱なビーコンであっても方向推定が可能であり，宇宙利用可能であることが分かった．次に，角度情報のみを用いた相対航法に関する検討を行った．上記の方向推定手法により得られる角度情報のみでは，軌道を決定することは原理的に不可能であるが，観測機が適切なマヌーバにより相対速度を変更させることによって，軌道を決定することができる．この点に関して，定量的に確認を行った．

今年度は，観測対象を自然天体ではなく，人工の宇宙機として検討を進めた．今後の深宇宙探査においては，複数の宇宙機で構成される協調ミッションが注目されており，その実現に当たって重要な技術の一つが，宇宙機間の相対位置や速度を知る相対航法である．本研究では，電波（ビーコン）を用いた相対航法を提案した．提案手法では，ターゲット宇宙機がビーコンを発信し，観測機がビーコンを受信する．その受信情報からビーコンの到来方向，すなわちターゲットの方向を測定する．得られた方向の情報からターゲット宇宙機の相対位置と相対速度，すなわち相対軌道を推定することができる．今年度は数値シミュレーションと実験により，以下の２点に関して検討を行った．まず，電波の方向推定手法として，DOA(Direction Of Arrival)推定手法と呼ばれる手法の検討を行った．同手法は防衛，5G通信など，地上での利用を前提に研究されてきたものであり，複数の電波源の方向を同時に推定可能である．原理的には電波干渉計の手法を発展させたものである．本手法を宇宙機の航法へ適用することを考え，その妥当性について数値シミュレーションと実験による検証を行った．その結果，微弱なビーコンであっても方向推定が可能であり，宇宙利用可能であることが分かった．次に，角度情報のみを用いた相対航法に関する検討を行った．上記の方向推定手法により得られる角度情報のみでは，軌道を決定することは原理的に不可能であるが，観測機が適切なマヌーバにより相対速度を変更させることによって，軌道を決定することができる．この点に関して，定量的に確認を行った．