2017/11/17 05hJST-29hJST QZSS 4衛星軌道運動アニメGIF

QZSS４衛星の軌道運動のアニメGIFを掲載しますと本ブログへのアクセスが伸びますので、なんとかデータが取得できていた11/17 05hJST-29hJSTの24時間のアニメGIFを記録します。

2017/11/17 05hJST-29hJST QZSS 4衛星軌道運動アニメGIF


10hJST過ぎの約1時間は軌道だけは表示されていますが、衛星マークが消失しています。この消失原因はいろいろと検討しましたが、良く判りません。とりあえずは興味深い現象として記録します。QZSS軌道運動の大筋は変化はあまり無いように思います。

QZSS４衛星の24時間アニメGIF(2017年11月12日UT)と3シフト時間間隔

QZSS４衛星の24時間アニメGIF(世界時UT版:2017年11月12日UT)とこの期間中の3衛星シフト時間間隔確認を記録します。


本アニメGIFは世界時の2017年11月12日の00hUT-24hUTについてアニメ化しています。日本標準時では11/12 9hJST-33hJSTに相当します。アニメループは世界時ですが、表示時刻は取得ファイル名のため日本時のままになっています。ご注意ください。

いったん2年前からデータリダクション系を日本時間で作ってきたので、連続稼動中のシステムの稼働を止めにくいため、世界時への変更作業は遅れています。

明治新政府は旧暦から新西暦への切替えを維新後の社会平時稼働状態で一気に変更したため、多くのトラブルが生じたとの有名な話があります。

いったん全システムを完全ストップさせてしまって、一から作り変える方法が一番確実なのでしょう。これはできそうもないので慎重に少しづつ変えてゆくことにします。

教訓としては世界時系でつくるのであればスマホは初期セットアップで世界時・英国地域を選ぶことが大切です。英国時では夏時間に変わるので、注意してください。PCは時系を世界時にするとWindowsでは英語・日本語入力のキーボードトラブルを起こすので、これも慎重な作業が必要です。時系は世界時であり英国時では駄目です。

基本的には使用する全デバイスやPCを英語環境にして時系を英国ではなく世界時を選ぶことに注意が必要です。日本語デバイスが多い家庭環境での実現はなかなか難しいところです。

本アニメGIFおいて、３衛星が赤道上空のQ3GEOと重なる時間のスナップショット３枚は以下のとおりです。


重なっている時刻はおよそ、10:52JST, 19:22JST, 04:12JST(28:12JST)です。
従って、時間間隔は８時間３０分、８時間５０分、６時間４０分となります。

おそらく、このまま８時間シフトにはならないと予想されます。

QZSS赤道付近24時間アニメGIF (2017/11/10JST)

2017年11月10日JSTのQZSS４機赤道付近24時間アニメGIFを記録します。
基本軌道布陣配置は以下の通り、赤がQ1, 黄がQ2, 紫がQ4の衛星軌道です。Q3は赤道にて静止しています。


以下のアニメGIFはおよそ６千倍速です。24時間を約15秒で繰り返します。


シミュレーションではなく、こうした実画像のスナップショットを24時間取り続けることは、あまり機会が無いので貴重なデータとして記録します。南北両半球の亜熱帯地域上空および赤道上空のQ3の近傍を、他のQZ衛星たちがどの程度の頻度で通過しているかの目安としては、役に立つこともあるかもしれません。

11/08-11/11 3日間6時間おきのQZSS衛星軌道布陣の日変化

QZSSみちびき４衛星の軌道配置の幾何学的布陣の日変化を一目で捉えられないかとタイル配置図を考えています。現状の一定の結論は以下のタイル配置形態です。

11/08の18hJSTから11/11の12hJSTの間の3日間分を、6時間おきのQZSS衛星軌道布陣の場合の例を記録します。


この日変化図の見方は、3日間の同じ時刻付近のタイルを横に並べ、それを縦に４段並べています。４段は６時間おきを意味します。
この図の配置では日時は以下のようになっています。

11/08_18hJST, 11/09_18hJST, 11/10_18hJST
11/08_24hJST, 11/09_24hJST, 11/10_24hJST
11/09_06hJST, 11/10_06hJST, 11/11_06hJST
11/09_12hJST, 11/10_12hJST, 11/11_12hJST

このタイル配置で、この３日間においてQZSS衛星の幾何学的な布陣や軌道は、全体として大きくは変化していないことが分かります。そのため必要であれば細かい変化を捉えることができます。

今後、QZSSが完全な８時間シフトの体制に入るのであれば、８時間おきの３段の方が良いかもしれませんが、現状では６時間おきの方が情報量が多いので、良いと思われます。

わが国の衛星で、このように集中的に多数が打上げられたことはQZSS以外には無いわけです。このQZSS衛星群が果すべき大きな役割のひとつが若い人たちの宇宙への実践的な関心を高めることと思われます。

特に子供たちから若い中高生までの宇宙技術・衛星技術・GNSS技術への関心を高めるためにも、こうした幾何学的なビジュアルな情報は重要だと思います。

衛星打ち上げ時の子供たちの様子は興味深いです。打上がる前の緊張感と打上げからロケット上昇の数分間は子供達はyoutubeのVisualに釘付け状態です。ただ引き続く映像の静かな動きがたまにしか無い軌道表示場面になってしまうと、専門家向きのものと思うものなのか、子供たちや若い人は去ってゆきます。本来は、ここからが宇宙技術・衛星技術が頑張っている勝負ところなのです。

そしてさらにQZSSの場合には、４衛星が日本列島上空の経度付近を北半球と南半球を細長い８の字で往復運動をしているわけです。QZSSは上がってからも十分面白いし、スマホでも受信できるはずの身近な衛星であるわけです。ここを大いに若い人たちにリアルタイムなりビジュアルなり幾何学的になりの情報でアピールすることが重要です。

スマホから常時アクセスできるようにすれば、食いついてくる若い人はぐんと多くなるでしょう。やはり文字情報よりもリアルタイム・ビジュアルな情報が肝心です。

こうしたビジュアル情報こそが一般国民にもQZSSはいつも頑張って国土を保全して安全を確保してくれているという実感をもたせるのではないでしょうか。大きく成功しているわが国の気象衛星同様のそうした積み重ねがQZSS計画の持続性を確保してくれるように思います。

こうした衛星の集団運動や衛星の相互の動きやその軌道などを身近な手元のスマホやパソコンで見てリアルタイムに近く確認できることは、特に子供たちの宇宙への関心を積極的に一歩実践力と人材育成力を高めることになるのではと思います。

QZSSみちびき４衛星の昨夕の布陣 (2017年11月6日16時JST)

最近の本ブログでのQZSS衛星軌道の記録はアニメGIF動画が多く、じっくりと幾何学的に円錐曲線上のQZSS４衛星の射影がどのように位置しているのかについて、おろそかになりがちだったと思いますので、昨夕午後４時(2017年11月6日16時JST)の布陣 を記録します。


最近は何事につけて計算機パワーが凄いため、運動幾何学的な分析抜きでの数値解析で結果を急ぐ傾向が強いと思います。

簡単な質問：なぜ右図のように拡大するとQ4の軌道だけが２重線になっているのでしょうか？


はやりのディープ・ラーニングにしてもUbuntu LinuxにGoogleご提供のTensorフローを突っ込んで、画像学習と認識の進化などが簡単にできてしまって、なぜテンソルのフローがAIに結びつくのかの根本がなおざりになってしまっている最近の傾向には驚きます。


QZSSの楕円軌道という円錐曲線系には、真円軌道にはない幾何学な特徴があります。もちろん真円は円錐曲線の極致ではありますが。

QZSSの楕円軌道設計について今後は外国の方々からも突っ込んだ質問がでると思います。

幾何学とは、まず視ることと、数式表現に走るまえに眺め尽くすことと学生時代に教えられたことを思い出します。

11月4日UTC QZSS軌道運動24時間ややスローアニメGIF & 最新TLE

世界時UTCの11月4日における24時間QZSS軌道運動のややスローアニメGIFを作成しましたので記録します。


このアニメGIFは300倍速（5分が1秒に対応）になっていますので、比較的正確にQZS-3GEOと重なる時刻を読み取れると思います。それから8の字軌道３衛星のシフト時間も読み取れると思います。

また
https://www.celestrak.com/satcat/search.asp
による最新のTLEは以下のとおりです。

QZS-1 (MICHIBIKI)
1 37158U 10045A 17307.91646396 -.00000073 00000-0 00000+0 0 9996
2 37158 40.9419 157.2993 0748424 270.0863 83.6673 1.00288492 26155

QZS-2 (MICHIBIKI-2)
1 42738U 17028A 17308.27677532 -.00000224 00000-0 00000+0 0 9998
2 42738 44.5698 287.6681 0735442 271.4414 80.0602 1.00253469 1599

QZS-3
1 42917U 17048A 17307.57545910 -.00000347 00000-0 00000+0 0 9991
2 42917 0.0406 182.6378 0002643 61.9874 132.6186 1.00273509 813

QZS-4 (MICHIBIKI-4)
1 42965U 17062A 17306.49183372 -.00000312 00000-0 00000-0 0 9993
2 42965 40.4555 24.4480 0758318 269.8443 58.1328 1.00235339 240

TLEの各項目の意義は：
Source of the keplerian elements: AFSPC

です。



（注１）元期（年）は軌道要素データ取得年であり、元期（通年）は軌道要素データを取得した期日（月日時分秒、単位は day ）である。

（注２）摂動１は、平均運動の変化量 [rev/day^2] であり、元期からある時間経過した観測時点における方位角、仰角、及び距離を求める場合の基となる。

ご参考まで

11月2日UT QZSS軌道運動24時間アニメGIF & 最新TLE

世界時UTでの11月2日の24時間QZSS軌道運動のアニメGIFを作成しましたので記録します。


以前にImageMagickのコマンドラインによるアニメGIF作成について以下の様な記述をしました。

magick -delay 20 -loop 0 *.jpg Anime.gif

ImageMagickは以前のバージョンで機能オプション強化がなされていて、当時はmagickコマンドではなくて、convertコマンドが使用されていました。

ネットで探すと：
convert -layers optimize -delay 20 -loop 0 *.jpg Anime.gif

-layers optimizeというオプションを付けるとAnime.gifのサイズが大幅に小さくなるとの記述がありました。しかし新バージョンではconvertコマンドが使用できないので

magick -layers optimize -delay 20 -loop 0 *.jpg Anime.gif

を試してしましたが、オプションエラーになります。
そこでいろいろと探ってゆきましたら、

magick convert -layers optimize -delay 20 -loop 0 *.jpg Anime.gif

のようにmagickのあとに以前のconvertコマンドを書けば通ることが確認できました。つまり以前の便利なオプション機能はmagickのあとに以前のconvertコマンドを書けば良いわけです。

ちなみに今回のQZSS軌道24時間アニメGIFは-layers optimizeが無いと30MBを越しますからブログにはアップロードできません。しかし-layers optimizeをしますと８MBにまでスリム化できアップロードできます。両者を比べて見ていますが、ほとんど差はありません。

以上、コマンドの記述訂正も兼ねて11月2日の24時間QZSS軌道運動のアニメGIFを記録します。ここ２週間はこのような軌道配置になっているようですから、おそらくこの軌道配置でゆくのではと予想をしています。

また
https://www.celestrak.com/satcat/search.asp
による最新のTLEは以下のとおりです。

QZS-1 (MICHIBIKI)
1 37158U 10045A 17304.90882480 -.00000084 00000-0 00000+0 0 9990
2 37158 40.9401 157.3428 0748335 270.0841 77.7398 1.00289388 26127

QZS-2 (MICHIBIKI-2)
1 42738U 17028A 17305.28450985 -.00000210 00000-0 00000-0 0 9993
2 42738 44.5746 287.7087 0735735 271.3981 80.1188 1.00254348 1561

QZS-3
1 42917U 17048A 17305.53323257 -.00000348 00000-0 00000-0 0 9995
2 42917 0.0406 180.1084 0002619 64.1956 115.7088 1.00274240 679

QZS-4 (MICHIBIKI-4)
1 42965U 17062A 17305.61538322 -.00000309 00000-0 00000-0 0 9991
2 42965 40.4500 24.4517 0754106 269.5725 102.1848 1.00279621 241

TLEの各項目の意義は：
Source of the keplerian elements: AFSPC


11月4日UTC QZSS軌道運動24時間ややスローアニメGIF & 最新TLE

世界時UTCの11月2日における24時間QZSS軌道運動のややスローアニメGIFを作成しましたので記録します。
このアニメGIFは300倍速（5分が1秒に対応）になっていますので、比較的正確にQZS-3GEOと重なる時刻を読み取れると思います。それから8の字軌道３衛星のシフト時間も読み取れると思います。

また最新のTLEは

QZS-1 (MICHIBIKI)
1 37158U 10045A 17307.91646396 -.00000073 00000-0 00000+0 0 9996
2 37158 40.9419 157.2993 0748424 270.0863 83.6673 1.00288492 26155

QZS-2 (MICHIBIKI-2)
1 42738U 17028A 17308.27677532 -.00000224 00000-0 00000+0 0 9998
2 42738 44.5698 287.6681 0735442 271.4414 80.0602 1.00253469 1599

QZS-3
1 42917U 17048A 17307.57545910 -.00000347 00000-0 00000+0 0 9991
2 42917 0.0406 182.6378 0002643 61.9874 132.6186 1.00273509 813

QZS-4 (MICHIBIKI-4)
1 42965U 17062A 17306.49183372 -.00000312 00000-0 00000-0 0 9993
2 42965 40.4555 24.4480 0758318 269.8443 58.1328 1.00235339 240


TLEの各項目の意義は：
Source of the keplerian elements: AFSPC

です。
QZS-4 (MICHIBIKI-4)について和訳対応すると以下の通りです：
１行目
1 42965U 17062A 17306.49183372 -.00000312 00000-0 00000-0 0 9993
a bbbbbb ccdddeee ffgggggggggggg hhhhhhhhhh iiiiiiii jjjjjjj k llllm
２行目
2 42965 40.4555 24.4480 0758318 269.8443 58.1328 1.00235339 240
m nnnnn oooooooo pppppppp qqqqqqq rrrrrrrr ssssssss tttttttttt uuuuuv
a　行番号（以下1行目） m　行番号（以下２行目）
b　衛星固有の識別番号 行番号（1行目）n　衛星固有の識別番号
c　衛星打ち上げ年（西暦下２桁） o　軌道傾斜角(インクリ)[deg]
d　打ち上げの通し番号 p　昇交点赤経RAAN[deg]
e　同時打ち上げ衛星の識別
　A : 単独、　 B : 複数 q　離心率
f　元期 年（西暦下２桁） r　近地点引数 [deg]
g　元期 通年 [day] s　平均近点離角 [deg]
h　平均運動１階微分rev/day^2 t　平均運動 MA [rev/day]
i　平均運動２階微分rev/day^3
j　大気抵抗・輻射係数
K　歴タイプ　　　　　　　　　　　　　u　周回番号
l　エレメント番号　　　　　　　　　　v　チェックサム
m　チェックサム

●元期（年）は軌道要素データ取得年です。元期（通年）は軌道要素データを取得した期日（月日時分秒、単位は day ）です。

●平均運動１階微分 [rev/day^2] は元期からの観測経過時点における方位角、仰角、及び距離を求めるために必要です。

ご参考まで

です。ご参考まで

どこで8の字軌道のすり替えが起きている＞ナビ・テロ監視の重要性

以下のアニメGIFは昨日11/01のQZSS宇宙機４機の飛翔状況から作成したものです。

３機の衛星が８の字軌道を飛翔しており、QZS-3号機は赤道上空で静止しています。

残りの３機はそれぞれの８の字軌道を飛翔していますが、メビウスの輪のように軌道を飛び移っているように見えます。

いったいどこで、どのタイミングで8の字軌道のすり替えが起きているのでしょうか？


こうしたトリックをおこすことによる新しいナビゲーション・テロは、宇宙セグメントでも地上受信系セグメントでもソフトウェア的な混乱を引き起こすことは不可能ではないので、くれぐれも３衛星が混線しないように、８の字軌道上の飛翔宇宙機の区別には何らかの新型の認証受信技術が必要と思われます。

非常によく似た８の字楕円軌道を飛翔する測位衛星群によるナビの実用化は、QZSSが世界でも初めての挑戦ですので、逆にいえば、その新側面を突いた新しいナビゲーション・テロ攻撃の対象にもなり得ます。こうした側面でも十分な考慮を払う必要があるでしょう。

現在の８の字３軌道はインクリで４°赤道経度で２°程度の間隔を明けるように構成しているようです。こうした間隔を明けることで、軌道の幾何学的な混線はある程度抑えることは可能でしょう。軌道のすりかえ・なりすましまで、こうした手法で可能かどうか叡智を集める必要を感じています。

また３衛星間隔について、当方はこれまで単純に８時間シフトが良いと思ってきましたが、単純なシフト間隔では、衛星のすり替えによるなりすまし受信も実現し易いと思われるため、３衛星シフト間隔をある特定の巨大素数比による24時間(恒星時)の３分割にするなど、すり替えのボロが出やすい仕組みの間隔にすることなどが考えられます。

QZSS軌道群の一層のチューンアップが進展しています。

QZS-4軌道投入後の以前のページ
http://blog.goo.ne.jp/qzss/e/7422a17643d5e750a66c35b3397ad257
にて、ご紹介した10月18日のQZSS軌道群の以下の赤道付近拡大図は


本日10月23日午前までに特に静止衛星QZS-3の他の軌道に対する位置関係が変化してきているので記録します。


そして赤道付近拡大図は：


つまり８の字３軌道はQZS-1とQZS-4のズレはさらに小さくなり、またQZS-3 GEOの配置場所は８の字３軌道の中から少し外側になってきています。

GPSに代表される、GNSSは一般に地球全体を包むように配置するので、軌道の微妙な変化を捉えるのは難しいです。

しかしQZSSの場合には複数の軌道を、重ねるように組み合わせを行う衛星運用管制となりうるので、こうした微妙なチューンアップによる変化を数値解析差分的な手法だけでなく、幾何学的にも容易に比較視認できます。人間の視力の直感的能力を活かした比較が可能ということは別次元の高精度の調整も可能になるわけです。

静止衛星軌道では0.1°以内への軌道追い込みが可能とのことのようです。これをRNSSたるQZSSに実現できれば、宇宙セグメント側としては重要な特徴点となるのではと思います。大いに期待したいところです。

2017/10/23 09:30JST

QZS-1 (MICHIBIKI)
1 37158U 10045A 17295.49355035 -.00000154 00000-0 00000+0 0 9992
2 37158 40.9347 157.4804 0748178 270.0549 278.2562 1.00292233 26039

QZS-2 (MICHIBIKI-2)
1 42738U 17028A 17294.31283090 -.00000251 00000-0 00000+0 0 9999
2 42738 44.5921 287.8594 0736968 271.2333 80.2510 1.00257559 1454

QZS-3
1 42917U 17048A 17294.56329221 -.00000360 00000-0 00000-0 0 9996
2 42917 0.0405 212.1235 0002156 37.5193 110.3611 1.00274126 569

QZS-4 (MICHIBIKI-4)
1 42965U 17062A 17292.65981802 -.00000347 00000-0 00000-0 0 9997
2 42965 40.4629 24.6343 0767631 269.9136 105.8170 1.00433791 113

静止衛星と楕円軌道３衛星が重なるShot時刻は？

昨日の当ブログページ：
QZSS楕円軌道３機はまだ８時間シフトではない!?

ではアニメGIF動画から時刻を読んでいただくという失礼なことをしておりました。一種の動視力検査となってしまったようです。申し訳ありませんでした。

では、静止衛星QZS-3と楕円軌道３衛星が重なるShot時刻の原画像でお示ししましょう。


つまり10月19日には、05:49, 12:19, 21:04の各JST付近において静止衛星QZS-3と楕円軌道３衛星が重なるエベントが起きていました。この３エベントの間の時間は6:30, 8:45, 8:45となっています。

８時間シフトではありませんが、6:30, 8:45, 8:45はコンビニの夜間・午前・午後シフトに似ていることが分かります。７年間孤軍奮闘のQZS-1君には少し短くして、新人のQZS-2君とQZS-4君には少し頑張ってもらおうというような、ご配慮かもしれませんね。

日本的かつ人間的な配慮といえそうですね。