GSC軌上ソフトウエア 小浜＠理研 [email protected] 1 MDP（GSCE）から出てくるデータ 2 DPで行われる処理 ２-１ GSCの状態監視、管理 ２-２ X線イベントデータの処理 ２-３ テレメトリ送信の処理 MDP) MAXIデータ処理システム デジタル変換処理 （ ミ A系 ッ 計算処理 シ ョ 信号処理部 ン （DP） デ ー B系 タ 処 GSC I/F 理 部 Ｊ Ｅ Ｍ SSC I/F ３７ｋｇ、１０９Ｗ サポート センサI/F RLG アナログ信号 RBM GSC-H 放射線モニタ RBM GSC-Z SSC-H SSC-Z 慣性基準装置 1553B I/F Ethernet I/F GPS-R GPS受信機 ４４ｋｇ、７９Ｗ VSCE VSCH 星姿勢系 DPモジュール構成とデータの流れ マスタ （system） サブマスタ （GSC-A,B） CPUモジュール CPUモジュール 転 送 回 路 共 有 メ モ リ スレーブ （SSC-２） CPUモジュール SSC RAM 共 有 メ モ リ CPUモジュール SSC RAM 転 送 回 路 スレーブ （SSC-１） ４ＣＰＵ並列処理 （Ｒ３０８１、２５ＭＩＰＳ） ＯＳ：ＶｘＷｏｒｋｓ SSC I/Fモジュールと スレーブCPUモジュール、 およびCOMモジュールと マスタ、サブマスタCPU モジュールは、VMEバスを 介さない専用データラインで 結ばれている。 （VMEバス負荷を減らす為） VMEバス MEM モジュール COM RAM COM モジュール イーサーネット 中速通信系 GSC I/F モジュール GSCデータ （A系、B 系） EEPROM (6MB) 転送回路 SSC I/F モジュール SSCデータ （A,B、ＨＫ系） １５５３B モジュール サポートセンサ I/F モジュール ペイロードバス 低速通信系 VSC,RLG、GPSR MDP（GSCE)から出てくるGSCEデータ フォーマット: 1word 64bits(8bytes) 各系（A,B）1969words/sec（MAX) GPS時刻対応データ（1秒周期） GPS時刻とGSCEのfree run clock とを対応つけるため GSCEは、DPを介してGPS時刻を受け取り、すぐさまDP のmet値とfree run clockの対応データを返答する。 HK(house keeping)データ（1秒、10秒、コマンド周期） GSCの現在の状態を知るために、カウントレイト、温度、 HV、設定パラメータなどを周期的に送信する。送信周期 は1秒、10秒、コマンド時のみの三種類。 X線イベントデータ（非周期） 1wordが芯線１本１イベントに対応する。イベントが発生し た芯線だけのデータを送信する通常モードと全ての芯線 データを送信する診断モードがある。 GPS時刻対応データ (1word) HK(house keeping)データ 短周期（1秒）データ (38words) カウントモニターデータ (３６words) 1秒間の各芯線のカウント数、３wordsで１カメラ分 (各11bits :c0~c5,veto1,veto2,cc,vc) RBMデータ (２words) H方向、Z方向の放射線計数率 長周期（10秒）データ (１４words) HVモニター、電源ステータス(２words) 温度モニター (１２words) ６０点：各カメラ８点、MDP 設定値データ（コマンド周期） （５６ words) 欲しいときのみコマンドを打つ。 GAIN/LDD/MODE/CAL (42words) HV設定値 (2words) Matrix 設定 (12words) X線イベントデータ (非同期) 通常モード (1word) X線1イベントに対して1本の芯線のデータを送信 診断モード (7words) X線１イベントに対して全て（6芯線＋VETO)のデータを送信 Anode ID 4bits Camera ID 4bits Header ID 4bits Free run clock 16bits Pulse height left side 14bits Pulse height right side 14bits Camera ID 0~5 A系、B系各６本 Anode ID 0~6 0~5 各芯線、6 VETO Hit pattern 8bit Free run clock 16bits 100usec 刻み(6．5秒で１周） Pulse height left side 14bits 左側のADC値 Pulse height right side 14bits 右側のADC値 Hit pattern 8bits 同時に鳴った芯線を表示 非周期 １秒周期 10秒周期 コマンド周期 DPで行うGSCの処理 GSC処理の起動の流れ GoObservation コマンド Initial mode 通常、GSCの観測条 件は観測条件ファイル を地上から転送して設 GSC観測条件一括設定コマンド or GSC initial-parameter-load コマンド 定するが、 Idle mode 観測開始 コマンド 地上からファイル転送 が行えない時を考慮し て、ハードコーティング の値を使えるようにし てある。 観測停止 コマンド Normal mode 観測開始 DPで行うGSCの処理 GSCの状態監視、管理 宇宙ステーションの軌道、カウンターの計数率等を常に 監視し、自動的に状況に即してGSCのHVのON/OFFを 行い、GSCの安定稼動を管理する。 劣化防止処理、スケジュール処理 X線イベントデータの処理 GSCEから受信したX線イベントデータに対して、有効な データの抽出を行い、テレメトリ転送形態に加工する。 但し中速系、低速系共に異なるテレメトリ形態を持つ。 低速系送信モード、LDD、UDDの処理 テレメトリ送信処理 中速系、低速系、の通信手段の両方に対して制約（通 信量、様式）に則ったテレメトリを作成して送信を行う。 バッファー処理、データフォーマット GSCの状態監視、管理に関する処理 HKデータ：カウントモニターによるGSCの計数率監視 各カメラ（芯線）毎のカウントモニターを毎秒監視し、異常だと 判断した時に、そのカメラのHV値を０Vにする。 一定時間の後、自動的にHV値を上げていく。 continuous high count flag （カメラ毎） 一定時間以上、設定値を超えたカウント数を検出した時 integrated high count flag （カメラ毎） 一定時間積分でのカウント積分値が設定した値を超えた時 continuous low count flag （芯線毎） 一定時間以上、設定値を下回るカウント数が続いた時 HKデータ：RBMデータによる放射線計数率監視 RBMデータの積分値が設定値を超えた時、その方向のカメラ のHV値を０Vにする。 RBMデータが設定値をした回ったらHV値を上げていく。 GSCの状態監視、管理に関する処理 太陽方向監視 ISSからMAXIに送られる情報を基に、MAXIの現在向いてい る方向を計算して、各H,Z方向のカメラが太陽に対し30度（変 更可）にあるとき、その方向のカメラのHV値を０Vにする。 太陽方向から外れたときには、自動的にHVを上げる。 劣化防止領域監視 ISSの軌道情報を基に、MAXIがSAA領域にあるとき、各カメラ のHV値を０Vにする。 SAAから抜けた時には自動的にHVを上げる。 スケジュール処理（SSC,SYSTEM共通） 予め定めたスケジュールに従って、HV設定や、パラメータの 変更を行う。スケジュールは地上からのコマンドで削除や上書 きができる。 劣化防止領域監視 太陽方向監視 RBM計数率監視 on off off フラグがoff GSC HV値 0V GSC計数率監視 一定時間待つ GSC HV値 0V 条件が重なった場合は、全ての条件が回復するのを待って HV値を上げていく。 DPで行うGSCの処理 GSCの状態監視、管理 宇宙ステーションの軌道、カウンターの計数率等を常に 監視し、自動的に状況に即してGSCのHVのON/OFFを 行い、GSCの安定稼動を管理する。 劣化防止処理、スケジュール処理 X線イベントデータの処理 GSCEから受信したX線イベントデータに対して、有効な データの抽出を行い、テレメトリ転送形態に加工する。 但し中速系、低速系共に異なるテレメトリ形態を持つ。 低速系送信モード、LDD、UDDの処理 テレメトリ送信処理 中速系、低速系、の通信手段の両方に対して制約（通 信量、様式）に則ったテレメトリを作成して送信を行う。 バッファー処理、データフォーマット X線イベントデータの処理 イベント処理の流れ gscIn() GSCEから1秒分のイベントデータ（1word 64bits)取り込み GPS時刻割り込み で区切られた1秒分 のデータ GPS時刻対応データの確認、 異常データの排除 各データのheader 情報を確認して、 予期せぬ値の場合 排除 中速系イベント処理 Ehternet経由の パケット処理 Ave. 200Kbps 低速系イベント処理 １５５３B経由の パケット処理 Ave. 20Kbps テレメトリ送信処理（中速系、低速系） 中速系イベント処理 GSCEから送られたデータを殆ど加工せずにテレメトリに送信 1word 入力 新しいGPS時刻対応データが来た？ No 上限、下限閾値による、サチリイベ ント、バックグラウンドイベントの排除 LDD＜L+R＜UDD 中速系テレメトリ送信処理 Yes パケットの1秒の区切り 新しいGPS時刻対応データ が来た時 排除された時は、 排除カウンタを一つ 足して、いくつ排除 されたかがわかる ようにする。 ＊受信カウンタ ＊処理カウンタ ＊廃棄カウンタ ＊送信カウンタ １パケットは１秒分 低速系イベント処理 １ 1word 入力 GPS時刻対応データのfree run clockと 比較して1秒以内 Yes 上限、下限閾値による、サチリイベ ント、バックグラウンドイベントの排除 LDD＜L+R＜UDD No 正しい1秒以内の データを区切りと してまとめるため 閾値は中速系と 別のものを持つ事 が出来る。 ＊受信カウンタ ＊処理カウンタ ＊廃棄カウンタ ＊送信カウンタ １パケットは１秒分 リダクションモードの処理 テレメトリ送信処理 低速系イベント処理 ２ どれか一つのモードを選択 低速系リダクションモードの選択 16ビットモード 32ビットモード Camera ID 3bits 位置 9-7bits エネルギー4-6bits Camera ID 3bits Anode ID 3bits Left PH 13bits Right PH 13bits 位置、エネルギー を計算し、ビン振り 分けしたビン値を 用いる。 PHの下位1bitsを 削って、13bitsとす る。 低速系は２０ｋｂｐｓしか許容 されていないのでデータを 圧縮する必要がある。 64ビットモード Header ID Camera ID Anode ID Time Left PH Right PH Pattern 4bits 4bits 4bits 16bits 14bits 14bits 8bits 一切加工せず。GSCE のデータそのまま 低速系イベント処理 ３ １６ビットモード Left PH, Right PHから位置とエネルギーを計算して、 位置ヒストグラム、エネルギーヒストグラムの対応する ビン値を算出してデータとする。 ｐｈL ｐｈR PM = (phR-phL)/(phR+phL) 位置=a0+a1*PM-a2/(PM-a4)-a3/(PM-a5) PH = phR+phL エネルギー = b0*PH+b1*PH^2+b2*PH^3 パラメータa0~a5,b0~b2は芯線毎に定義 (足して13bit) ビン値 位置/エネルギー ヒストグラム a b c 位置 9bit (512) 8bit (256) 7bit (128) エネル ギー 4bit (16) 5bit (32) 6bit (64) Bit振り分けのパターン DPで行うGSCの処理 GSCの状態監視、管理 宇宙ステーションの軌道、カウンターの計数率等を常に 監視し、自動的に状況に即してGSCのHVのON/OFFを 行い、GSCの安定稼動を管理する。 劣化防止処理、スケジュール処理 X線イベントデータの処理 GSCEから受信したX線イベントデータに対して、有効な データの抽出を行い、テレメトリ転送形態に加工する。 但し中速系、低速系共に異なるテレメトリ形態を持つ。 低速系送信モード、LDD、UDDの処理 テレメトリ送信処理 中速系、低速系、の通信手段の両方に対して制約（通 信量、様式）に則ったテレメトリを作成して送信を行う。 バッファー処理、データフォーマット テレメトリ送信処理 各通信系の通信量制限 低速系(1553b) 中速系（Ehternet) 平均値 20kbps 200kbps 最大値 20kbps 600kbps 常に一定の通信量 UDPで送信 DPでは上記通信量を制限するために、低速系、中速系 共に十分なバッファーを持ち、突発的なデータ増に対して 通信量の制御を行う。 中速系 テレメトリ 中速系 バッファー 低速系 テレメトリ 低速系 バッファー ６００ｋｂｐｓ ２００ｋｂｐｓ ２０ｋｂｐｓ 中速系テレメトリ送信 主要な中速系テレメトリの種類 周期 サイズ(byte) 備考 DP-HK短周期 １秒 354 固定長 DP-HK長周期 １０秒 40 固定長 サポートセンサ関連 １秒 36~8292 可変長 GSCE-HK（MDPのデータ） １秒 48~32800 観測時のみ GSC-HK（各種flag,カウン タ) １秒 216 固定長 GSC-X線イベントデータ １秒 54~32808 可変長 GSC-観測条件 オンデマンド SSCE-HK １０秒 264 固定長 SSC-HK １０秒 592 固定長 SSC-X線イベントデータ オンデマンド 156~14362 68~19280 指定による モードで異なる 中速系テレメトリ送信 中速系バッファー制御 バッファーに貯められたデータの送信優先順位 10 7 ４ 3 9 6 2 8 5 １ 11 ６００ｋｂｐｓ 12 バッファー ４ 10 7 3 11 3 7 11 9 6 2 ４ 10 12 8 5 １ 各テレメトリGSC-A,GSC-B,SSC-H,SSC-Zの送信優先順位 N秒 N+1秒 N+2秒 N+3秒 1 GSC-A SSC-Z GSC-B SSC-H 2 3 4 SSC-Z GSC-B SSC-H GSC-A GSC-B SSC-H GSC-A SSC-Z SSC-H GSC-A SSC-Z GSC-B 低速系テレメトリ送信 主要な低速系テレメトリの種類 周期 サイズ (byte) 備考 DP-HK短周期 １秒 104 固定長 DP-HK長周期 １０秒 76 固定長 サポートセンサ関連 １秒 33 固定長 GSC-HK短周期 １秒 320 固定長 GSC-HK長周期 １０秒 292 固定長 8~23664 可変長 70~15220 指定による GSC-X線イベントデータ １秒 GSC-観測条件 オンデマンド SSCE-HK １０秒 256 固定長 SSC-HK １０秒 576 固定長 SSC-X線イベントデータ 552m秒 2040 可変長 低速系 X線イベントデータ(32bit モード) 低速系テレメトリ送信 低速系バッファー制御 バッファーに貯められたデータの送信優先順位 10 7 ４ 3 9 6 2 8 5 １ 11 ２０ｋｂｐｓ 12 バッファー ４ 10 7 3 11 11 7 10 ４ ３ 12 9 6 2 8 5 １ 各テレメトリGSC-A,GSC-B,SSC-H,SSC-Zの送信優先順位 N秒 N+1秒 N+2秒 N+3秒 GSC-A SSC-Z GSC-B SSC-H SSC-Z GSC-B SSC-H GSC-A GSC-B SSC-H GSC-A SSC-Z SSC-H GSC-A SSC-Z GSC-B 固定分 1 2 3 4 これまでの経緯とまとめ R1で確認したこと 中速系イベントデータ処理、中速系テレメトリ送信処理 の機能を確認。 R1からR2への大幅な変更点 低速系のヒストグラム処理を止めて、 16bit/32bit/64bitのリダクションモード処理に変更。 DPのCPUを３つから４つへ R2での追加（R1では試していない機能） 劣化防止処理関連、スケジュール処理などの GSCの自動制御処理を追加 GSC関連のファイル ファイル名 Size(byte 格納数 ) コメント 位置波高算出設定値データ ２５９６ １ 各芯線のSカーブ、エネ ルギー算出のパラメータ チャンネル境界設定値データ ４６１６ １２ 低速系１６ビットモードで 使用するヒストグラム処 理のヒストグラム条件 GSC劣化防止保護処理データ １１６ ３ 各劣化防止処理の設定 値 GSC劣化領域メッシュデータ ２３３４ １ 全軌道を４３＊９＊３層 に分けてSAA等の劣化 領域を定義 GSC-DPコマンド コマンド名 説明 処理対象 GSC観測条件一括設定 GSC観測条件の一括設定（起動時に使用） GSCデータ処理 GSC位置波高算出設定値データ設定 位置波高パラメータの設定（いつでも可） GSCデータ処理 GSCチャンネル境界設定値データ設定 チャンネル境界条件の設定（いつでも可） GSCデータ処理 GSC劣化防止保護処理データ設定 劣化防止保護処理の設定（いつでも可） GSC保護処理 GSC劣化領域メッシュデータ設定 劣化領域の設定（観測停止時のみ可） GSC保護処理 GSC観測開始・停止 観測の開始 停止 GSCデータ処理 GSCリダクションモード変更 低速系リダクションモードの変更（いつでも可） GSCデータ処理 GSC位置波高算出設定値データ要求 位置波高設定値をテレメトリで要求 GSCデータ処理 GSCチャンネル境界設定値データ要求 チャンネル境界設定値をテレメトリで要求 GSCデータ処理 GSC劣化防止保護処理データ要求 劣化防止保護処理データをテレメトリで要求 GSC保護処理 GSC劣化領域メッシュデータ要求 劣化領域メッシュデータをテレメトリで要求 GSC保護処理 GSCE設定値データ要求 GSCEの設定値をテレメトリで要求 GSCデータ処理 GSCE GSCE関連コマンド GSCデータ処理 GSC計数率監視フラグ解除 GSCの計数率監視の各フラグをOFF GSC保護処理 GSC initial parameter load デフォルト観測条件値を使用（起動時のみ） GSCデータ処理 GSC continuous low count flag enable/disable (camera 指定) Flagを enable/disable する(カメラ指定) GSC保護処理 GSC continuous low count flag enable/disable (系統指定) Flagを enable/disable する(系統指定) GSC保護処理 GSC DP異常データ出力数設定（X線イベント） 異常データ最大送信数を設定 GSCデータ処理 GSC DP異常データ出力数設定（X線イベント以外） 異常データ最大送信数を設定 GSC保護処理 GSC低速系 Lower/Upper Discriminator 設定 低速系処理の閾値を設定 GSCデータ処理 GSC中速系 Lower/Upper Discriminator 設定 中速系処理の閾値を設定 GSCデータ処理 高圧上昇中データ抑制 HV上昇中のX線イベント処理を抑制 GSCデータ処理
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