| 研究課題/領域番号 |
22K04537
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分24010:航空宇宙工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
木村 真一 東京理科大学, 理工学部電気電子情報工学科, 教授 (00358920)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | フォーメーションフライト / 超小型衛星 / 民生用固定長焦点レンズ / 放射線試験 / 熱真空光学評価試験システム / 自律的対象追尾機能 / 撮像範囲制限による高頻度計測機能 / 宇宙用超小型カメラ / 高頻度対象衛星識別画像処理 / FPGA / 宇宙環境適合性評価 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、民生用小型長焦点レンズと、提案者がこれまで開発してきた高度な画像処理能力を有する、超小型宇宙機搭載カメラと組み合わせることによって、100mで10mm以下の高精度の自律追尾機能を、500g以下という圧倒的に超小型なカメラシステムで実現することを目指す。民生用固定長焦点レンズの宇宙環境適合性評価を行うことで高分解能の相対位置計測を実現するとともに、対象衛星の運動に応じて、自在に撮像範囲を調整することで、高精度且つ高頻度の計測と、ミッションの状況監視を両立する自律画像計測技術を確立する。この技術を元に超小型な追尾カメラシステムの軌道上実証モデルの開発までを３カ年で実現する。
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| 研究実績の概要 |
2022年度は、当初計画通り、民生用固定長焦点レンズの評価とカメラシステム全体のシステム設計について実施した。
まず本研究課題において、活用を検討している焦点距離155mmおよび焦点距離50mmの2種類の民生用固定長焦点レンズに対して、コバルト60を線源とするガンマ線照射実験を行い、宇宙空間での放射線による黒化等の影響について評価を行った。その結果、5年程度のミッション期間において、問題なく塩湯出来るめどを得ることが出来た。
加えて、東京理科大学内に設定されている熱真空実験装置を整備・拡充し、軌道上での熱真空条件を維持したまま、コリメーション光を導入し、熱真空条件下での、光学特性の評価、ピントやイメージセンサのパラメータセットの調整を実現できる熱真空光学評価試験システムを実現した。空気にはわずかながら屈折率があり、真空条件下ではレンズ系の光学特性が変化する。また温度条件は、素材の膨張収縮により撮像条件に大きな影響を与える。これらの条件について適切に評価調整を実現できるシステムの整備は、本研究課題を遂行する上で極めて重要である。
さらに、熱真空光学評価試験システムを用いて、この本研究課題において、活用を検討しているレンズ系について、熱真空条件下での光学特性の評価と調整を実施し、宇宙での利活用についてのめどをつけるとともに、イメージセンサのパラメータセットの調整を実現した。
これらの評価をもとにして、カメラシステム全体のシステム設計を実施することができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題を実現する上で、最も重要な要素の一つである、民生用固定長焦点レンズについて、熱真空環境や放射線環境といった、軌道上での環境適合性についての評価を行い、軌道上での活用にめどをつけることが出来た事は非常に大きな意味がある。さらに、東京理科大学内に設定されている熱真空実験装置を整備拡充することで、熱真空条件下での光学特性を評価・調整するシステムを確立したことは、非常に大きな意味があると考えられる。このシステムは、今回利用を想定して評価を行ったレンズ系だけではなく、今後、出現する可能性のある光学系についても、同様に宇宙利用の道を開く物であり、民生用光学系の宇宙利用の道を大きく開く物である。
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| 今後の研究の推進方策 |
2022年度において、計画通りハードウエア的な成立性の確認と、システム設計を実施することが出来たので、2023年度は当初計画通り、自律的対象追尾機能、及び、撮像範囲制限による高頻度計測機能の実装という、対象物同定及び自律制御といった、ソフトウエアの開発及び実装について展開する予定である。本研究の重要な着想の一つである、FPGAを活用することで、
高頻度対象衛星識別と、視野範囲制限をリアルタイムで実現できる自律撮像範囲制限による高頻度計測機能の実現に取り組むことを考えている。また、軌道上で活用可能な限られた演算リソースの元でも実現できるよう、可能な限りシンプルで効果的な演算を実現できるよう、実証面においても工夫していくことを考えている。
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