| 研究課題/領域番号 |
22J14522
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
藤田 雅大 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-22 – 2024-03-31
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| キーワード | 相対航法誘導 / DOA推定 / 軌道決定 |
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| 研究実績の概要 |
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．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
観測対象を自然天体ではなく，宇宙機に絞って検討を進めているため．ただし，提案している相対航法の手法は，本計画で掲げている，複数宇宙機による電波干渉計の成立に当たって重要であり，必要不可欠な要素であると考える．なぜならば，高精度な位置制御が不要ではあるものの，粗い精度での位置推定は必要であるためである．
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続き，対象を宇宙機として検討を進める．前年度では，測角手法（DOA推定手法）と相対航法について，単独で検討および評価を行った．今年度は両者を統合して検討および評価を行い，測角から航法・誘導に至る一連の流れを，「相対電波航法」というひとまとまりの手法として確立する．
さらに，この「相対電波航法」を用いた応用検討も行う．具体的には，深宇宙における宇宙機同士のランデブードッキングおよび複数宇宙機フォーメーションの同時軌道決定を題材として，本手法の実用上での課題を抽出し，手法の改良を行う．
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