現在の使用状況

レベル１時系列データフォーマット変換ツールは，2012年3月に初版の開発が完了し，利用可能と なっている．現在，維持・改修フェーズにある．表6にこれまでの，ISASの衛星プロジェクトへの適 用状況を示す．これまでに，ひさき，はやぶさ２衛星のデータ処理に適用され，ASTRO-H のデータ 処理の適用に向け，システムへの組み込みが進んでいる．これらのプロジェクトでは科学データベー スの処理の一部と工学データベースのデータ処理において利用されている．これらの利用実績を踏ま え，性能の向上やエラーメッセージの分かり易さの改善など，実施の使用に基づく改善活動が進んで いる．さらに，ERGへの組み込みの検討が進んでいる．

表 6  レベル１時系列データフォーマット変換ツールの適用状況

CSV版 FITS版 SPICE版

ひさき ○ ○ ○

はやぶさ２ ○ ○ (予定) ○

ASTRO-H ○ ○ −

ERG ○ ※1 − −

※1: プロジェクト側が用意するプログラムにてCDFフォーマットに変換する．

7.   まとめ

我々は，レベル１時系列データの処理を，従来に比べ少ない労力で実現するため，衛星のテレメトリ の設計を記述したSIBと出力の書式を規定するテンプレートを読み込み，１次データ処理を実現する汎 用な処理プログラム，レベル１時系列データフォーマット変換ツールを開発した．工学データベースや，

各種の学問分野の科学データベースに対応するため，CSV版，FITS版，SPICE版のパッケージを用意 した．これらは，実際の衛星プロジェクトへの適用が進んできている．レベル１時系列データフォーマ ット変換ツールは，オンメモリでデータ処理を行うことで高速に動作する．特に，FITS 版では，L1TSD テンプレートを作成することで，任意のデータ型を有する幅広いBTE書式に対応できる．

宇宙科学情報解析論文誌　第五号 41

参考文献 

1) 西村佳代子，松崎恵一，宮澤秀幸，高木亮治，山下美和子，宮野喜和，福田盛介，馬場肇，永松 弘行，山田隆弘: 「SIB2/GSTOS-1における開発状況」， 宇宙科学情報解析論文誌  第三号(2013)，

p17.

http://repository.tksc.jaxa.jp/pl/dr/AA0062302003

2) 高木亮治, 北條勝己 : 「EDISON(衛星運用工学データベースシステム)の開発」，宇宙科学情報 解析論文誌  第五号 (2015), submitted

3) Tamura, T., Baba, H, Matsuzaki, K, Miura, A, Shinohara, I., Nagase, F., Fukushi, M., Uchida, K.

– “Data Archive and Transfer System (DARTS) of ISAS”, Astronomical Data Analysis Software and Systems (ADASS) XIII, Proceedings of the conference held 12-15 October, 2003 in Strasbourg, France.

Ed. Ochsenbein, F.,Allen, M. G., and Egret, D.. ASP Conference Proceedings, Vol. 314. San Francisco:

Astronomical Society of the Pacific, (2004)., p22.

4) Wells, D. C., Greisen, E. W., and Harten, R. H., “FITS: A Flexible Image Transport System’”, Astron. Astrophysics. Supplement, 44 (1981), p363.

5) “CDF Documentation”, http://cdf.gsfc.nasa.gov/html/CDFdocs.html

6) Acton, C. H., “SPICE - An Observation Geometry System for Planetary Science Missions”, Planetary and Space Science, Vol. 44, Issue 1, (1996), p65.

7) FITSの手引き 第5.3版，国立天文台 天文データセンター 発行，2013年1月24日

8) McMahon, S. K., “Overview of the Planetary Data System”, Planetary and Space Science, Vol. 44, Issue 1, (1996), p3.

9) Yamauchi, C., “SFITSIO - A Next-Generation FITS I/O Library for C/C++ Users”, Astronomical Data Analysis Software and Systems XIX. Proceedings of a conference held October 4-8, 2009 in Sapporo, Japan. Ed. Mizumoto, Y., Morita, K., and Ohishi, M.. ASP Conference Series, Vol. 434. San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, (2010), p.469.

10) Pence, W., “CFITSIO, v2.0: A New Full-Featured Data Interface”, Astronomical Data Analysis Software and Systems VIII, ASP Conference Series, Vol. 172. Ed. Mehringer, D. M., Plante, R. L., and Roberts, D. A., (1999), p. 487.

謝辞 

レベル１時系列データフォーマット変換ツールは，日本電気株式会社，日本電気航空宇宙システム 株式会社の協力の下，ソフトウェアの開発を実施しました．また，開発にあたり，SFITSIO 開発者の 山内千里様の全面的な支援を受けるとともに，幾つかの機能提供を受けました．また，ASTRO-H プ ロジェクトの皆様に，本ツールに対する様々なフィードバックをいただきました。構想の具現化に協 力を頂いた方々に，感謝の意を表します．

1) 西村佳代子，松崎恵一，宮澤秀幸，高木亮治，山下美和子，宮野喜和，福田盛介，馬場肇，永松弘 行，山田隆弘: 「SIB2/GSTOS-1 における開発状況」， 宇宙科学情報解析論文誌 第三号(2013)， p17.

http://repository.tksc.jaxa.jp/pl/dr/AA0062302003

2) 高木亮治, 北條勝己 : 「EDISON(衛星運用工学データベースシステム)の開発」，宇宙科学情報解 析論文誌 第五号 (2015), submitted

3) Tamura, T., Baba, H, Matsuzaki, K, Miura, A, Shinohara, I., Nagase, F., Fukushi, M., Uchida, K.

– “Data Archive and Transfer System (DARTS) of ISAS”, Astronomical Data Analysis Software and Systems (ADASS) XIII, Proceedings of the conference held 12-15 October, 2003 in Strasbourg, France. Ed. Ochsenbein, F.,Allen, M. G., and Egret, D.. ASP Conference Proceedings, Vol. 314. San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, (2004)., p22.

4) Wells, D. C., Greisen, E. W., and Harten, R. H., “FITS: A Flexible Image Transport Systemʼ”, Astron. Astrophysics. Supplement, 44 (1981), p363.

5) “CDF Documentation”, http://cdf.gsfc.nasa.gov/html/CDF_docs.html

6) Acton, C. H., “SPICE - An Observation Geometry System for Planetary Science Missions”, Planetary and Space Science, Vol. 44, Issue 1, (1996), p65.

7) FITS の手引き 第5.3 版，国立天文台 天文データセンター 発行，2013 年1 月24 日

8) McMahon, S. K., “Overview of the Planetary Data System”, Planetary and Space Science, Vol. 44, Issue 1, (1996), p3.

9) Yamauchi, C., “SFITSIO - A Next-Generation FITS I/O Library for C/C++ Users”, Astronomical Data Analysis Software and Systems XIX. Proceedings of a conference held October 4-8, 2009 in Sapporo, Japan. Ed. Mizumoto, Y., Morita, K., and Ohishi, M.. ASP Conference Series, Vol. 434.

San Francisco: Astronomical Society of the Pacific, (2010), p.469.

10) Pence, W., “CFITSIO, v2.0: A New Full-Featured Data Interface”, Astronomical Data Analysis Software and Systems VIII, ASP Conference Series, Vol. 172. Ed. Mehringer, D. M., Plante, R. L., and Roberts, D. A., (1999), p. 487.

宇宙科学情報解析論文誌　第五号 43

超小型位置天文衛星 Nano-JASMINE のデータ解析 山  田  良  透*

Data analysis of Ultra small astrometry satellite Nano-JASMINE raw data Yoshiyuki YAMADA*

ABSTRACT

Nano-JASMINE is high precision astrometric satellite mission by using ultra small satellite which have developed rapidly in recent decades. Targeted accuracy is 3 milliarcsec (3 mas), or ͳǤͷ ൈ ͳͲ^ି଼rad.

For example, attitude sensor of middle sized satellite has about 1 arcsecond accuracy. On the other hand, that of ultra-small satellite has 1 arcmin accuracy. The key of achieving such high accurate observation by poor satellite instruments is the role of “data analysis”. In this document, we will report Nano-JASMINE data analysis, especially parameter selection of attitude model and its validation.

Keywords: Nano-JASMINE, Data analysis, Model 

概      要 

  Nano-JASMINEは，近年急速に進歩している超小型衛星を利用して，高精度な星の位置決定の観測

をしようという試みである．Nano-JASMINEの目指す精度は3ミリ秒角(3mas)，ͳǤͷ ൈ ͳͲ^ି଼radである．

衛星の姿勢センサーをみると，大型衛星では1秒角(1/3600度)程度が達成されるのに対して，超小型 衛星では1分角(1/60度)程度の姿勢決定精度しか持たない．大型衛星に比べると性能の低い機器を用 いた衛星で，高精度観測を達成するカギは，データ解析の役割の重要性である．Nano-JASMINEにお けるデータ解析，特に姿勢モデルのパラメータの選択に関して報告する．

記      号 

1京都大学大学院理学研究科（ ）

* 平成27年12月17日受付 (Received December 17, 2015)

*1 京都大学大学院理学研究科（Graduate School of Science, Kyoto University）

mas  ミリ秒角  μas  マイクロ秒角 

HILS  hardware in the loop simulator  CCD  Charge coupled device 

TDI  Time delayed integration  i  観測の index 

j  姿勢時系列の index 

a, ܽԦ  最小二乗法における推定パラメータ 

b, ܾሬԦ  独立パラメータ 

݂௜൫ܽԦǡ ܾሬԦ൯  i 番目の観測値を決める式  ݔ௜  i 番目の観測期待値 

݋௜  i 番目の観測値  ߝ௜  i 番目の観測誤差 

ࢗ௝  j 番目の姿勢 quaternion   

はじめに

日本の国立天文台を中心とするグループでは，超小型衛星を利用した という位置 天文衛星の打ち上げを予定している ．位置天文衛星と言えば， により打ち上げられた

〜 があり，同じく により打ち上げられた 〜 が運用中である．

衛星は，重量 の衛星だったが， はたった の衛星で， と 同程度の精度のカタログを出すことを目標としている．なぜそのようなことが可能になるかと言うと，

もちろん，衛星バス部の搭載機器である や通信機，オンボード処理装置などが小型化 したという事情もある．また， は光電増倍管を使っていたが，今は宇宙で を使うこと ができるようになったという事情もある．位置天文衛星では解析の占める役割が大きいことが，小さ な衛星で高精度を達成できる理由である．本稿では， 衛星のデータ解析について，な ぜ の精度が達成できるのかに係る解析技術を中心に，紹介する．

計画

位置天文観測は，星の時々刻々の位置を測定し，これより星の天球上の運動を精密に測定する天文 学である．地球が太陽の周りを公転することにより，星は天球上で小さな楕円運動をする．また，星 は銀河系の中を運動するが，連星など特別の星を除けば加速度は観測にかかるよりはるかに小さいの で，星の運動は銀河系に固定した座標で見れば等速直線運動だと思って良い．地球，あるいは地球に 近い軌道を周回する衛星から星の運動を観測すると，この見かけの楕円運動と等速直線運動の合成運 動として，星は天球上をらせん運動する．天球面上の二次元等速直線運動はある基準時刻での位置と 速度の合計 つのパラメータで，また楕円運動の位相と長半径・短半径比は星のある方向で決まるの で，楕円運動は長半径だけ表現できる．これら つパラメータを，位置天文パラメータと呼び，これ らを解くことが位置天文の目的である．

楕円運動の長半径を年周視差と呼んで，これは太陽系重心から対象とする恒星までの距離の逆数で ある．天文学において，距離を測定することは，見かけの明るさから実際のエネルギーに換算する上 で，また恒星系の 次元的な位置関係を把握するために重要である．しかし，多くは主系列星の色と 等級の関係を仮定したり，変光星の周期と光度の関係を仮定したり，様々な仮定にもとづいている．

地球の力学的な運動だけから推定される星の運動をもとに，それ以外の特別な仮定無しに距離を測定 することができることが，位置天文学の特徴である．

ところが，年周視差と距離が逆数関係にあることや，星が遠くほどたくさん存在することから，年 周視差の誤差が を越えると距離の誤差は急速に増大する ．距離 に対応する年周視差は ミリ秒角 だが， の精度である はこの に相当する．つまり，今のところ直 接測定で測られている星の距離は までと言うことである． 衛星は μ の精度を達成する 予定なので，年周視差 μ に相当する 程度の星の距離まで測定できることになる．

宇宙航空研究開発機構研究開発報告　JAXA-RR-15-006 44

1. はじめに

日本の国立天文台を中心とするグループでは，超小型衛星を利用した Nano-JASMINE という位置 天文衛星の打ち上げを予定している ¹⁾．位置天文衛星と言えば，ESA により打ち上げられた Hipparcos(1989〜1993)があり，同じく ESA により打ち上げられた Gaia(2013〜)が運用中である．

Hipparcos衛星は，重量1.4tの衛星だったが，Nano-JASMINEはたった35kgの衛星で，Hipparcosと 同程度の精度のカタログを出すことを目標としている．なぜそのようなことが可能になるかと言うと，

もちろん，衛星バス部の搭載機器であるReaction Wheelや通信機，オンボード処理装置などが小型化 したという事情もある．また，Hipparcosは光電増倍管を使っていたが，今は宇宙でCCDを使うこと ができるようになったという事情もある．位置天文衛星では解析の占める役割が大きいことが，小さ な衛星で高精度を達成できる理由である．本稿では，Nano-JASMINE衛星のデータ解析について，な ぜ3masの精度が達成できるのかに係る解析技術を中心に，紹介する．