C&DH

電源系

通信系

センサー系

構体系

C&DH 電源系 通信系 センサー 構体系

 データハンドリング、地上局からのコマンド受信、データ送信を行う部分です。






 SEEDS(シーズ)には太陽電池が取り付けられており、システムに電力を供給しながら、バッテリーの充電を行います。 また、電源を管理しているCPUを搭載しており、電力状況を監視し、電源をアクティブ制御します。

 通信系は、地上局からのアップリンクの受信、各サブシステムへの命令伝達、CWによるハウスキーピングデータの送信、FMダウンリンクデータの送信を行います。


 SEEDS(シーズ)には、センサとして、ジャイロセンサ、地磁気センサ、温度センサ、電流センサが搭載されており、これらから得られるデータから、 宇宙に旅立ったSEEDS(シーズ)の姿勢状態等を解析します。

 CubeSatには、重さ1kg、1辺10cmの立方体に衛星を収めるという。制約があります。また、50MHz〜2000Hz、加速度10Gのロケットの振動に耐えられるよう強度解析、 及び、放射熱伝達による衛星の熱解析を行います。

マンド&データハンドリング サブシステム

C&DH Subsystem

地上局からのUplinkコマンド受信

  地上局から送られてきたコマンドを衛星がどういった命令かを判断し、それに応じた命令を各MPUにデータ転送することによって、 衛星は動作を開始します。コマンドは時間を指定することができ、ミッションを行いたい時間を入力することで、指定時間に動作することができます。 そのため、可視時間以外(例えば、地球の裏側)でもデータのハンドリングやデータダウンリンクを行うことが可能なシステムとなっています。

データハンドリング

  温度センサー、ジャイロセンサー、地磁気センサー、電流測定センサー、電圧測定センサーなどの衛星のステータスデータを取得します。 それにより、衛星がどのような状態にあるかを知ることができます。取得したデータは、その場でメモリに蓄えられ、必要時に読み出されます。 また、データのサンプリング時間を調整することも可能となっています。

地上局へのDownlinkデータ作成

  地上局から衛星データのダウンリンク命令が来たときには、メモリに蓄えられているデータを読み出したり、 現在の衛星状態をハンドリングしたデータを送信したりすることができます。

  また、データは欲しいデータ部分を指定したり、欲しいデータの種類(例えば、温度センサーデータと太陽電池電流値のデータだけをダウンリンクしたいときなど) を指定してやることによって必要なデータを効率よく取得することができるシステムとなっています。

デジトーカー

  本衛星の特徴である音声データ送信機能です。地上で録音された音声メッセージがかなた宇宙から聞こえてきます。運用情報は日本大学CubeSatの運用情報のページで公開しています。 この音声データを受信し、流れてくる音声の中には、デジトーカーを受信していただいた方のための特別な ベリカードに関するフレーズも含まれています。 ぜひ、音声データを受信して楽しんでみてください。

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ワー サブシステム

Power Subsystem

電源管理

  電源では、電力状態をCPUで把握し、その電力により充電に入ったり、充電を終了したりすることが可能となっています。 また、コマンドによって、3つのスイッチのON,OFFを切り替えることができます。地上でもCWデータから電力状況を監視し、コマンドにより、充電を始めたり、 充電を完了したりすることも可能となっています。

太陽電池パネル

  今回、SEEDS(シーズ)は姿勢制御を行わないため、太陽が衛星に対してどの角度から入射しても衛星に十分な電力を供給しなければなりません。 このことを考慮した結果、各1面に8個の太陽電池を直列に配置しました。

  そのことにより、太陽電池では、最低でも約1600 mWまで発電が可能です。

Li-ion電池

  SEEDS(シーズ)のバッテリには、公称電圧 3.7 VのLi-ion2次電池を1セル4並列搭載しています。これらは、日陰時、及び、大電力を消費するジャイロセンサ、 地磁気センサによる姿勢データのサンプリングを行う際に、太陽電池と共に電力の供給を行います。

電力シミュレーション

  SEEDS(シーズ)が命令を実行する際に、最も重要になるのがSEEDS(シーズ)の電力の状態です。SEEDS(シーズ)に搭載するジャイロセンサ、地磁気センサ、 デジトーカやFMパケット送信時は消費電力が非常に大きいため、SEEDS(シーズ)の電力が十分であるときに動作させなければなりません。 そこで、衛星の電力状態を把握するために電力シミュレーションソフトを開発しました。

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ミュニケーション サブシステム

Communication Subsystem

FM・CW一体型送信機

  SEEDSの送信機は武蔵野電機(株)製を使用します。 ダウンリンク周波数は、IARUによる周波数調整結果に従い437.485MHzを用います。 下記にFM・CW送信機のスペックを示します。CW送信機からは衛星の温度状態や電力系のハウスキーピングデータを送信します。 FM送信機からはジャイロセンサーや地磁気センサーのデータを送信します。

周波数

437.485 MHz

周波数偏差

±1750 Hz

CW送信出力

90 mW

FM送信出力

450 mW

FM  受信機

  SEEDS(シーズ)のFM受信機は(株)西無線研究所製を使用します。 アップリンク周波数はIARUによる周波数調整結果に従った周波数を用います。

送信モデム回路

  デジタルデータであるダウンリンクFMパケットデータをD/A変換し、アナログサウンドデータとして、FM送信機に送る回路です。 データはアマチュアパケット通信の規格であるAX.25プロトコルを使用して送信します。

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ンサー サブシステム

Sensor Subsystem

搭載センサ

  SEEDS(シーズ)には、ジャイロセンサ、地磁気センサ、温度センサ、電流測定センサ、電圧測定センサが搭載されています。

  これらのセンサから得られる情報から、熱解析や姿勢解析を行います。

ジャイロセンサ

  ジャイロセンサとは、機体の角速度を検出するセンサです。SEEDS(シーズ)にはこのジャイロセンサーが3つ搭載されており、各機体軸周りの角速度を測定します。

  これらのデータから、SEEDS(シーズ)の姿勢状態を解析していきます。

地磁気センサ

  地磁気センサとは、地磁気の状態を計測するセンサです。これらも、各機体軸の地磁気の大きさを測定します。

  地磁気は、時間によって、多少の変動はありますが、地球上の各地域の地磁気の方向と大きさが決まっています。これらから、SEEDS(シーズ)の姿勢を解析していきます。

温度センサ

  SEEDS(シーズ)では、温度センサとして、白金測温抵抗素子を用いています。この抵抗素子を14箇所(外板6面及び内部機器)に取り付け、それぞれの温度を測定します。

  これらから、得られる温度データから、SEEDS(シーズ)の熱解析をしていきます。

電流測定センサ

  電流測定センサで、SEEDS(シーズ)の太陽電池で発電することによって流れる電流を測定します。この電流測定センサは6面の外板それぞれに取り付けられており、 太陽電池の発電量に応じて発生電流の値は上下するので、この電流測定センサでも姿勢を解析していくことが可能です。

Li-ion電池レベル計測回路

  レベル計測回路は3.0V以下、3〜4V、4.0V以上によって各信号を出力をし、EPS-PIC(電源管理を行うマイコンチップ)はその信号を受け取り3.0V以下になったと判断したら FMR-PIC(SEEDS(シーズ)のコマンドを管理するマイコン)に充電命令を出力するよう命令をだします。充電モード中に電池残量が回復し電池電圧が4.0V以上になると、再びEPS-PICが、 FMR-PICに充電解除命令を出力するよう命令を出します。FMR-PICはそれを受けて、充電解除命令を出します。

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体系

Structure

デザイン  コンセプト  -Simple and Strong.-

  SEEDS(シーズ)の構造体の設計概念は、六面体を箱状に設計するのではなく、2枚の板とトラスで構成することです。

  それにより、軽量でありながら、打ち上げ時のロケットの振動に十分に耐える強度を持たせることが可能です。それに加え、六面が全て外板で覆われているのではなく、 上に述べたように2枚の板で構成していることから、内部システムのメンテナンスが容易になることが設計概念として挙げられます。

材料

主構造材料

A7075-T6

太陽電池パネル

A6061-T6

アンテナ

バネ製りん青銅

搭載機構

  • システム起動機構

      システム起動機構とは、SEEDS(シーズ)がロケットから放出された後、システムを起動するために搭載した機構です。


  • 分離機構

      今回SEEDS(シーズ)は、ロケット内に他の衛星と隣り合って収納されます。そのため、ロケットから放出される際、隣り合った衛星から離れるため分離機構を搭載しています。


  • アンテナ展開機構

      アンテナ展開機構とは、ロケット収納の際は棒状のアンテナも、10×10×10cmの立方体に収めなければなりません。 そのため、収納時の形状からロケット放出後、アンテナを必要な形状にするため、アンテナ搭載機構を搭載しました。
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