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衛星システムからみた宇宙機器・部品への要求
第23回マイクロエレクトロニクスワークショップ 23th Microelectronics Workshop 衛星システムからみた宇宙機器・部品への要求 Requirements to components & parts for space use from the satellite system point of view 三菱機株式会社 宇宙システム事業部 Mitsubishi Electric Corporation, Space Systems Division 宇宙開発利用推進室 室長 小山 浩 Office for Space Utilization and Strategy Planning General Manager Hiroshi Koyama MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 1 目次 Contents 宇宙システム開発上の課題 Issues about space system development インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 部品レベルからの革新 Revolution from parts for space use MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 高機能素子の活用 Utilization of advanced functional LSI MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 2 宇宙システム開発上の課題 Issues about space system development 宇宙基本法、宇宙基本計画 Basic space law, Basic plan for space policy 開発から利用へ from R&D to Utilization シリーズ化、量産化 series production, mass production 商用衛星市場の拡大（商用通信衛星、海外観測衛星） Enlargement of commercial satellite market QCDの向上 improvement of QCD(Quality Cost Delivery) 開発・製造負荷の低減 Reduction of development and manufacturing インテグレーション性の向上 Improvement of integration process MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 3 宇宙システム開発上の課題 Issues about space system development 宇宙システム開発のタイムライン（典型例） Timeline for space system development(typical example) 新規衛星開発のケース R&D satellite １(年度) ２ 概念設計 予備設計 概念設計 ミッション機器先行開発 基本設計 ４詳細設計 ３ ４ ５ 維持設計 Development of mission payload 設計審査 ブレッドボードモデル Bread Board Model AIT エンジニアリングモデル Engineering Model Assembly Integration & Test プロトフライトモデル Proto Flight Model フライトモデル 商用衛星のケース 打上げ 運用管制 Launch Operation AIT Flight Model Commercial Satellite 約 ２年で製造後軌道上納入 On orbit delivery within about 2 years MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 4 打上げ 運用管制 Launch Operation 宇宙システム開発上の課題 Issues about space system development AIT(Assembly Integration & Test)の標準期間 Standard time line for AIT 約４～5ヶ月 Around 4-5 Months インテグレーション Integration (Mechanical/Electrical) EMC試験 EMC Test (PFM only) 推進系リーク試験 RCS leak Test 約10ヶ月 Proto Flight Test Around 10 Months アライメント計測 Alignment measurement 初期電気性能試験 Electrical Performance Test 音響試験 Acoustic Test 正弦波振動試験 Sinusoidal Vibration Test アライメント計測 Alignment measurement MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED PFT 質量特性試験計測 Mass property Measurement 5 熱真空試験 Thermal Vacuum Test 太陽電池・アンテナ 展開試験 Solar array/Antenna deployment Test 最終機能性能試験 Final Electrical Performance Test 宇宙システム開発上の課題 Issues about space system development 今後の方向性 Future directions インテグレーション性の優れたシステムアーキテクチャの確立 Establishment of system architecture for efficient integration 開発・製造を容易にする高機能部品の開発 Development of advanced functional parts for efficient manufacturing 宇宙技術 最新民生技術の反映が重要 Space technology Utilization of recent commercial technology 民生技術 Commercial technology 高信頼性 最先端技術 High reliability Leading edge technology 故障検知・再構成 FDIR(Fault Detection, Isolation & reconfiguration) 高集積化 ©JAXA LSI ©JAXA 環境耐性 ネットワーク技術 Space Environment Network technology 短期開発・量産 試験検証手法 Verification method ©Apple ©JAXA MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 6 Short development cycle Mass production インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 地上民生分野の最新技術へ注目 Utilization of recent commercial technology 参考にすべき事例 プラグアンドプレイ USB機器（マウス、メモリ、、、） Example of next generation technology Plug & play USB interface レスポンシブスペース Responsive Space IP化、LAN インターネット、域内ネットワーク WiSAR Internet Protocol, LAN Wireless Synthetic Aperture Radar ワイヤレス Wireless MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 7 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 海外事例：米国レスポンシブルスペース Example : Responsive Space(U.S.) レスポンシブ ： 識別された要求に基づき、 ２４時間以内に必要な情報を提供する 小型衛星を活用 ： 約500㎏以下 19 Small Satellite Conference (Aug., 2005) 可能であれば200ｋｇ以下 打ち上げ費の低減、開発・製造期間の短縮を図る 特徴 ： 小型ペイロードによりより良い性能を得るため、低高度を飛行 低高度飛行のため、短寿命を許容（半年以下、可能であれば2年） 短寿命であるため、民生部品活用が可能 量産化、短期製造に向けたインテグレーション方式が特徴 th Responsive : provide necessary information within 24hrs from space Utilization of small satellite: satellite mass < 500kg(200kg if possible) Characteristics Injection to low altitude orbit to attain better performance with small sensors Short life time is permitted because of low altitude orbit Commercial parts can be utilized because short life time is permitted Adopt recent commercial technology to attain short term development & mass production MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 8 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration レスポンシブルスペースの 開発計画 Development plan of Responsive Space project 区分 システム System TacSat1(cancel) ・小型衛星バス ・低コスト 打上げシステム ・ネットワーク TacSat2(2006) ・通信系 CDL TacSat3(2009) TacSat4(2011) ・標準バス (標準電子機器） ・超楕円軌道対応 移動体通信 システム Standard platform equipment Common Data Link -Small satellite -Low cost launch system -Internet Protocol Network ミッション Mission Payload ・可視(70m） ・赤外(850m) ・RFペイロード -Visible(GSD 70m) -IR(GSD 850m) -RF payload Satellite for mobile communication TacSat5 ・即応打上げ、 プラグ&プレイ、 モジュール化等 (計画中） -Responsive launch -Plug & play module ・可視(1m) ・RFペイロード -Visible(GSD 1m) -RF payload NASA HP ・ハイパー スペクトル センサ ー ・移動体通信 -Mobile communication -Hyper spectrum sensor NASA HP NRL HP MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 9 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 米国レスポンシブルスペースの主要概念：6 Day Spacecraft Major concept of Responsive Space Plug & Play Quick Integration Quick Checkout 1-Day Checkout Autonomous Calibration 衛星による観測要求発生後のCall Upから軌道上運用迄 6日間で実施することを目標 衛星はモジュール化され、倉庫品として保管 必要なモジュールを要求に応じ組み合わせS/W インストール後専用ロケットで打ち上げ Satellite will be launched and operated within 6days after first call up Satellite modules are stored and after call up, appropriated modules are selected and assembled. After installation of SW, it will be launched. MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 10 19th Small Satellite Conference (Aug., 2005) インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration レスポンシブスペースにおけるインテグレーション短縮に向けた技術例（１） Example of technology for efficient integration in RS project Space Plug & Play(PnP) Avionics(SPA) ・衛星のインテグレーション＝プラグイン ・PnP に関わる各種標準を規定（右図） ・具体的な汎用インタフェースとしてＵＳＢ及び、 ＳＰＡＣＥＷＩＲＥ等を活用 ・SPA標準に適合した機器をCEB (Core Electronics Block)として開発 Space Plug and Play Avionics - Satellite integration = plug in - PnP Standards are defined as shown in the figure - USB and Space Wire are adopted as standard interface - Components that are coincides with SPA standards have been developed as Core electronics Block(CEB) 標準化規定 Standards for PnP 19th Small Satellite Conference (Aug., 2005) MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 11 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration レスポンシブスペースにおけるインテグレーション短縮に向けた技術例（2） Example of technology for efficient integration in RS project PnP衛星事例 Example of PnP Sat 2-3日でセミカスタムの衛星の設計、組み立て、テストを完了 オープンスタンダードとインタフェースを有するモジュラー型衛星を確立 各モジュールは自分自身の機能定義を保持、組み立てが完了すると 自動的に全体システムが構築される 標準機械的ＩＦの例 Example of standard mechanical interface 5cｍｘ5ｃｍのパタン 本IFに適合するよう機器を設計 –寸法: 51 x51 x 61.2 cm. –重量: 34.7 kg 7th Responsive Space Conference (April, 2009) Semicustom satellite design/assembly/test are completed within 2-3 days Modular type satellite is established that has open standard s and interfaces MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 12 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration PnP衛星事例（続き） Example of PnP Sat(cont.) 標準電気的ＩＦの例 Example of standard electrical interface 内部構造 HUB:ハブ HCB:ハイパワーサーキットブレーカー SpW:スペースワイヤールーター Standard structure HUB: Hub HCB; High power Circuit Braker SpW: Space Wire router 7th Responsive Space Conference (April, 2009) MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 13 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration PnP衛星事例（続き） Example of PnP Sat(cont.) プラグアンドプレイのため、下記の仕組みがインストールされている Followings are installed for PnP operations Self-Defining Data Sheet ・コンポーネントの特性を記載するデータシート Common Data Dictionary ・標準データの定義 Data sheet that describes components characteristics Deification of standard data ・関係ある機器への配信 ・データ内容 ・受付可能なコマンド ・インタフェース ・提供サービス内容 Data delivery for related components 7th Responsive Space Conference (April, 2009) MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 14 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration PnP衛星事例（続き） Example of PnP Sat(cont.) 組立開始 4.28 12:54 Assembly begins at 12:54 MDT, 28 April 2009. All panels are attached as of 1:22 MDT Component mounting nearing completion... RS７会場で のPnPのデモンスト レーションのため、組立状況の リアルタイム中継を実施 約2日で組立を完了 First bus functional test, 91 minutes from order. Bus functional test was successful, and assembly has resumed. 2:55 MDT Three hours since the order. 3:54 MDT AIT demonstration of PnP satellite has been performed during the RS7. AIT has completed within about 2 days. Communication module attached. 4:38 MDT Attaching solar array. 5:23 MDT ミッションシナリオの インストール 4/29 Vibration testing has begun. 10:38 MDT 組立完了 4.30 1:37 http://rapidait.wordpress.com/ 4/29 Mission scenarios. 3:15 MDT MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 15 4/30 Packing for shipment begins at 1:37 MDT. インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration PnP衛星事例（続き） Example of PnP Sat(cont.) PnP化による衛星組立構想例 Reconfigurable satellite assembly concept based on PnP structure ©Aerospace Corp MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 16 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 海外事例：インターネット化 Example : Utilization of internet レスポンシブスペース 衛星をインタネット上 のノードと認識 地上運用設備 （運用端末）からは、 インターネットにより 衛星にアクセス 試験、運用の効率化 が可能 宇宙用ルーター CISCO社が宇宙用ルータを開発 Intelsat14に試験搭載 ©CISCO インターネットによる運用概念図 5th Responsive Space Conference (April, 2007) In Responsive Space, internet is utilized Each satellite is identified as internet node Each satellite can be accessed from ground stations(terminals) via internet MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 17 CISCO has developed IP router for space use Intelsat14 has equipped the router for onboard verification インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 海外事例：WiSAR（MacDonald Dettwiler and Associates, Ltd.） WiSARの特徴 SARアンテナにTRモジュール、太陽電池、リチウム イオン電池及び制御、モニタ機能を搭載 SARアンテナ‐バス間の電源ケーブルを削除 ワイヤレスによりレーダでの受信信号を本体側に送信 SARアンテナの展開と太陽電池アンテナの展開は兼用 アンテナの捻れ計測を実施、位相調整により補償 Self-contained active antenna node incorporates the RF circuitry of a Transmit Receive Module (TRM) with a Solar power source, Lithium-Ion cells, and control and monitoring functions. A wireless “space feed” as a means of eliminating the azimuth and elevation RF power distribution networks, including all the associated cables and harnesses on a typical SAR antenna. Deployment of the SAR Antenna using low cost solar array deployment mechanisms . Active, dynamic antenna distortion measurement and compensation system is used. 6th Responsive Space Conference (April, 2008) MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 18 観測データを RFで伝送 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 国内事例： 先進衛星構体（METI/USEF殿開発） Example : Advanced Satellite Structure Experimental Module(METI/USEF/MELCO) 先進衛星構体は電気ケーブル（ワイヤハーネス）を厚さ2～3cm程度の衛星構体パネル内 に埋め込み、広い機器取り付け面を提供し、大型の機器も自由に配置できることを目指 制御用計算機と搭載機器の間をプラグアンドプレイ（Plug & Play）性に富んだCANバスで 接続し、より自在な機器配置を可能とする これにより衛星の小型軽量化、衛星組立・試験簡素化を目指す Servis-2に搭載、実証実験中 Advanced Satellite structure experimental Module(ASM) includes wire-harness/ parts within the structure This provides wide area for equipment allocations ASM also provides plug & play capability with CAN bus This makes satellite size small and leads to efficient satellite assembly and verification ASM has been installed in SERVIS-2 spacecraft and is under evaluation SERVIS-2搭載 先進衛星構体 Advanced Satellite structure experimental Module(ASM) for SERVIS-2 MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 19 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 先進衛星構体の構造 Structure of Advanced Satellite Structure Experimental Module 先進構体活用により 余剰スペースが発生 ペイロード機器搭載等 に利活用可能 Free spaces resulted from adoption of ASM can be utilized to allocate payloads equipments and etc. Interface module Embedded electronics Harness CFRO case Access cover MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 20 インテグレーション性の向上 Improvement of efficiency for space system integration 宇宙システムのインテグレーション性向上に向けては地上民生技術の活用が重要 システム構築、インテグレーションの効率化、簡素化に向け下記地上民生技術に着目 プラグ・アンド・プレイ技術 ネットワーク技術（インターネット、LAN) ワイヤレス技術 SERVIS-2衛星にインテグレーションの簡素化を目的とした衛星先進構体を搭載、評価中 上記技術に対応した機器実現に向け、官民でのロードマップ策定、戦略的な開発、軌道上 実証が必要 To improve efficiency of space system integration, utilization of commercial technology is important Following recent commercial technologies are essential Plug and play technology Network technology(Internet, LAN) Wireless technology Advanced Satellite Structure Experimental Module is under evaluation in SERVIS-2 project Toward realization of equipments that include above technologies, strategic load map definition/development /on orbit demonstration are required MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 22 部品レベルからの革新 Revolution from parts for space use 宇宙システムにとって 機器の（超）小型化 機能集約による開発効率化 は永続的課題 その実現には 電子機器に関してはFPGA/IPコア活用、高密度実装化 機械(機構）系部位に関してはMEMS技術活用 が大きなポイント To the space systems, followings are permanent issues - Miniaturization of components - Improvement of development process by multifunctional devices To resolve above issues following considerations are important - Utilization of FPGA/IP core for electronic elements - Utilization of MEMS technology for mechanical elements MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 23 部品レベルからの革新 Revolution from parts for space use 海外事例：Tacsat21、 シリコンサテライト Example : Tecsat21, Silicon Satellite Tacsat21 部品レベルから宇宙システムの変革を計画 MEMS、分散開口アンテナ技術等、高度技術を採用 シリコンサテライト すべての衛星機能をLSI技術で 実現 ©Aerospace Corp. ©MIT Tacsat21 - Revolution of space system was planned from parts level development - Advanced technologies were adopted such as MEMS, sparse array antenna and etc. MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 24 Silicon Satellite - All satellite functions are realized using LSI technologies 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology MEMS(Micro Electro Mechanical System)はLSI加工技術を活用し、製造 マイクロギアのような単純な構造から、光学MEMS、RF‐MEMS等、高度なMEMSへ進化 研究フェーズ 光学 MEMS 1987 マイクロ ギア 応用フェーズ マイク ロセン RF MEMS サ マイクロ メカニズム マイクロ モーター マイクロ アクチュエータ バイオ MEMS パワー MEMS MEMS(Micro Electro Mechanical System) is manufactured using LSI technology Starting from simple MEMS device such as micro gear, complex MEMS devices have been developed such as optical MEMS, RF MEMS and etc. MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 25 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 代表的な民生MEMS技術 Typical MEMS devices for civil use MEMS回転センサ 小型ミラーデバイス MEMS rate sensor MEMS rate sensor MEMS Mirror device MEMS加速度／ 角速度センサ RF MEMS IR Sensor MEMSスイッチ RF MEMS switch MEMS acceleration sensor MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 非冷却 赤外イメージセンサ 26 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 宇宙システムにおけるMEMS開発事例（RF-MEMS) Example : MEMS development for space use RFスイッチ群の簡素化を目標 METI/USEF 殿、SERVIS-2衛星にRF-MEMSを 搭載、軌道上実証中 能動的な稼働部を含むRF-MEMSスイッチを 選定、スイッチの切替回数寿命、通過損失の 経時変化を評価中 現状のRFスイッチ群 RF MEMS can be used for simplification of RF switch box for communication satellites RF-MEMS experiment unit is installed in SERVIS-2 satellite and is under evaluation SERVIS-2搭載RF-MEMS実験装置 SERVIS-2 RF-MEMS experimental unit RF-MEMSスイッチを8EA搭載（信号発生部、電源部を含む） ©USEF MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED Followings are included in the experimental unit - 8 RF-MEMS switches, signal generator, power system 27 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology SERVIS-2搭載RF-MEMSスイッチの性能、構造と動作 Characteristic of RF-MEMS switch Driving Electrode Absorption Electrode ©第50回宇宙科学技術連合講演会 Driving Electrode Characteristics of RF-MEMS switch Frequency S-band Input power < 12dBm Output voltage 0-5V Electrostatic power Absorption Electrode ©電子情報通信学会2006年ソサイエティ大会 MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 28 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 機器小型化の観点からは、慣性センサへのMEMS適用が有望 なお、現行精度は一般宇宙用に比べ安定度が劣る。複合航法系等の採用が有効 Adoption of MEMS to inertial sensor is beneficial for miniaturization of components However, present characteristic of MEMS gyro/accelerometer is not good as existing mechanical sensors and adoption of hybrid navigation system is required. ジャイロ(Gyro) 従来(例） MEMS(例） 外形： 約20cmx30cmx15cm 加速度計(Accelerometer) 従来(例） MEMS(例） 外形： 約20cmx20cmx10cm MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 29 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 慣性センサの性能 Characteristics of inertia sensor ジャイロバイアス安定性 宇宙用姿勢制御 Gyro bias stability Inertial Grade Quality Low Inertial Quality Tactical Grade Quality Automotive etc deg/hr deg/hr deg/hr deg/hr For attitude control of space systems ＜０．１ ０．１～１ １～１００ ← 現状のMEMS １００～１０００ Present MEMS 加速度センサバイアス安定性 Accelerometer bias stability Inertial Grade Quality Low Inertial Quality Tactical Grade Quality Automotive etc MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED μG ｍG ｍG ｍG 30 １０～１００ ０．１～１ １～１０ ← 現状のMEMS Present MEMS １０～１０００ 部品レベルからの革新 MEMS技術の活用 Utilization of MEMS technology 【参考】宇宙用の複合航法系 Hybrid Navigation System for Space Use 異なった特性を有する航法機器を複合化し，各機器間にて相補的情報交換を行うことにより， 各センサの誤差の推定・除去，耐故障性のあるシステムを構築することができる 慣性航法装置 Inertia Sensors ジャイロ 加速度計 Gyro ＋○ - ＋○ - ＋○ - ＋ ○ - 位置 速度 姿勢 姿勢角速度 Velocity Position Attitude Rate Acc. カルマン・フィルタ Kalman 位置誤差推定値 Filter 速度誤差推定値 姿勢誤差推定値 姿勢角速度誤差推定値 加速度計誤差推定値 ジャイロ誤差推定値 GPS受信機 GPS Receiver スタートラッカ Star Tracker GPS-INS-STAR複合航法系：GPS、スタートラッカにより精度を、MEMSにより帯域を確保 GPS-INS-STAR Hybrid Navigation System : Accuracy is assured by GPS and STT, bandwidth is assured by MEMS inertia sensor MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 31 部品レベルからの革新 高機能素子の活用 Utilization of advanced functional LSI 最新の携帯電話機能 通信（送受信、音声、データ） インターネット接続 GPS 画像修得・保存・伝送 メモリ 表示．． 携帯電話の内部構造 iPhone-3G 衛星に必要な一連の機能有り Recent functions of mobile phone Communication(voice, data, image) Internet GPS Camera Mass memory Display, Man-machine IF,,, Almost all functions required for satellite are included in mobile phone MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED ©http://eetimes.jp/article/20309 32 部品レベルからの革新 高機能素子の活用 Utilization of advanced functional LSI 宇宙用高機能素子の例 例：リモートターミナルユニット CANバス用のリモートターミナル 容易な機器インテグレーションを可能とする Example of advanced devices FPGA+IP Core 放射線耐性を有するFPGAにSOC （System On Chip)デザインのIPコアを 移植 ©AAC Microtec Remote Terminal Unit for CAN Bus ©Aeroflex Gailser 例：LEONチップ SPARCプロセッサ機能に汎用IF機能を追加 （Serial/1553B/Space Wire/CAN/UART/LVDS/PCI/Ethernet/DIO） LEON chip SPARC processor + multi IF MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 33 例：モーションコントロールチップ モータ制御用のトルク、速度、位置制御機能を 集積化 ©AAC Microtec Motion Control chip for CAN Bus 部品レベルからの革新 高機能素子の活用 Utilization of advanced functional LSI マイクロ機器の分野はわが国の得意分野でありLSI技術と共に、MEMS機器の開発・ 活用は戦略的意義を有する また、わが国においては“民生⇒宇宙“の流れに 沿った開発が有効であり、民生分野の 先端素子のトレンド把握・活用が重要 衛星開発の簡素化・効率化につながるシステムLSI技術、MEMS技術を保有することが 重要。戦略的な開発、軌道上実証による実用化を期待 The field of the micro equipment is front end filed in Japan. Development and the use of the LSI technology /MEMS equipments have a strategic meaning. In Japan, development along the flow of “civil to space” is effective. For this reason, understanding of state-ofthe-art technologies in the civil field are important. It is important to have system LSI/MEMS technologies that leads to the simplification and the efficiency improvement of the satellite development. Strategic development and in-space demonstrations are expected. MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION PROPRIETARY INFORMATION ANY AND ALL UNAUTHORIZED REPRODUCTION OR DISCLOSURE STRICTLY PROHIBITED 34