CALET

Waseda CALET Operations Center (WCOC)
における軌道上データ処理システムの開発
早大理工研, 早大重点領域研究機構A, 早大先進理工B, 早大国際教育センターC,
神奈川大工D, JAXA/ISASE, JAXA/SEUCF, 東大宇宙線研G
浅岡陽一, 鳥居祥二, 小澤俊介A, 笠原克昌, 神尾泰樹B, 下村健太B,
仁井田多絵B, Holger MotzC, 力石和樹B, 田村忠久D, 上野史郎E, 清水雄輝F,
冨田洋E, 赤池陽水G, 他CALETチーム
2014/9/19 秋の物理学会 @ 佐賀大学
19aSC-5
内容
1.
2.
3.
4.
CALET地上運用設備概要
WCOCの役割とミッション運用
JAXA/WCOC間インタフェース試験報告
まとめ
2014/9/19 秋の物理学会 @ 佐賀大学
19aSC-5
CALETデータフロー (軌道上から地上へ)
CALET Dataflow (from Orbit to Ground)
国際宇宙
ステーション
(ISS)
• 2系統の中継衛星を介して
ダウンリンク
• NASA 系が主たる経路
• JAXA で受信後、WCOC にも
全データが送信される
機器運用
Health & Status
(H&S)
ミッション運用
Science Data Quality
3
ミッション運用のイメージ
機器運用
観測状況 (CALET Status)
リアルタイム
監視 (JAXA)
ミッション運用
リアルタイム
監視 (WCOC)
運用計画
CALET
トリガ閾値変更等
時間
HV Off等
4
ミッション運用の手段
• 運用計画
– スケジュールコマンドファイル作成
– マクロコマンドファイル作成
CALET
• リアルタイム監視
– リアルタイムデータの受信
– QL による監視 ⇒ コマンド送信依頼
• 科学解析用データ処理
– Level0 データの受信 ⇒ 検証
– Level1データの作成 ⇒ 配信
フィードバック
(注) Level0: 科学解析用生データ、Level1: 科学解析用一次処理データ
5
CALET Ground System Dataflow Summary
CALET
onboard ISS
Command
Uplink File
Raw data
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
• WCOCの役割に着目して簡潔にまとめた
• それぞれの役割に対応したJAXAとのインタフェース
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
GSE: Ground Support Equipment （地上支援装置）
科学解析用データ
CALET
Level1
6
CALET Ground System Dataflow Summary
CALET
onboard ISS
Command
Uplink File
Raw data
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
7
運用計画
• 観測条件の最適化
– 主目的の高エネルギー電子のみなら十分なマージン有
• エネルギー閾値で調整可能
– 低エネルギー電子、ガンマ線等を効率的に
取得するには最適化の余地あり
• BG (トリガーレート) vs Signal (ターゲットの宇宙線)
⇒ 詳細化
（力石発表）
• 日毎の観測モード計画
– スケジュールファイルによる具体化
• 観測モードの変更
– 較正データ取得タイミング・取得量の最適化
低エネルギー
電子データ取得
ペデスタル
データ取得
(例えば)
低エネルギー
ガンマ線
データ取得
高エネルギー電子用トリガは常にON
スケジュール
ファイル：
時刻＋コマンド
の列
8
CALET Ground System Dataflow Summary
CALET
onboard ISS
Command
Uplink File
Raw data
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
9
リアルタイム監視
• JAXAからリアルタイムにCALETのパケットを受信
• 開発環境の整備は完了(前回学会報告)
– 軌道上CALET模擬データ作成
– CALETデータ処理装置 (MDC) シミュレート
• オペレーションを想定して必要なQLを準備中
– 観測状況の全体的な把握
– 不具合検知
– 詳細な状態の確認
QLモニタ画面のイメージ
Summary Display
ISS Orbit Monitor
Event Display
Histogram Monitor
⇒ 具体化
（下村発表）
Trend Display
Text Monitor
10
CALET Ground System Dataflow Summary
CALET
onboard ISS
Command
Uplink File
Raw data
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
11
Analysis Procedure
CALET
on ISS
WCOC
Level0 to Level1
GPS time correction
Pseudo energy
CALET
Level0
CALET
Level0
Raw
data
Raw data
JAXA CALET GSE
Quick Look
•
•
データクオリティ確保
ミッション運用
国際コラボレーション
Analysis Procedure
CALET
on ISS
WCOC
Level0 to Level1
GPS time correction
Pseudo energy
CALET
Level0
Raw data
CALET
Level0
科学解析用生データ
Raw
パケットを連結したデータ
data
- 時系列補正
- 欠損補完
JAXA CALET GSE
Quick Look
•
•
データクオリティ確保
ミッション運用
国際コラボレーション
科学解析の基本データ
装置較正に供する
- 温度補正
- 位置補正
装置較正済データ
物理解析に供する
- 粒子選別
- 解析アルゴリズム
高次データ
物理対象毎のサブセット
やスペクトルデータ
Analysis Procedure
CALET
on ISS
WCOC
Level0 to Level1
GPS time correction
Pseudo energy
CALET
Level0
Raw data
CALET
Level0
科学解析用生データ
Raw
パケットを連結したデータ
data
- 時系列補正
- 欠損補完
JAXA CALET GSE
Quick Look
•
•
データクオリティ確保
ミッション運用
国際コラボレーション
科学解析の基本データ
装置較正に供する
- 温度補正
- 位置補正
Level1 Data Process Status:
1. データ定義とRead/Writeルー
チンの整備を行い、共同研究
者に提示した
2. 軌道上CALET模擬データを用
いて、解析プロセスの開発を
進める
⇒ Sample Data も提示済
I/F between JAXA CALET-GSE and WCOC
CALET
onboard ISS
Command
Uplink File
Raw data
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
15
JAXA/WCOC IF試験の試験セットアップ
CALET実機
データの再生
Command
Uplink File
Raw data
CALET DB
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
要求仕様：>
600kbps
Source
(リアルデータのみ転送する
Files
ため)
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
16
WCOC TASK REVIEW 資料
JAXA/WCOC IF試験：スクリーンショット例
インタフェース試験は全項目合格！
テキストサマリ
ＱＬログ
テキストモニター（１）
トレンド表示
パケット受信ログ
テキストモニター（２）,（３）
caletql1: JAXA-QL (Windows)
caletql2: WCOC-QL (SF Linux)
17
WCOC TASK REVIEW 資料
JAXA/WCOC IF試験：スクリーンショット例
インタフェース試験は全項目合格！
アドレスパターン
(MDC出力)
パケット受信ログ
時刻同期状態の
サマリー(NTP)
caletql5: WCOC-QL (SF Linux)
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WCOC TASK REVIEW 資料
JAXA/WCOC IF試験：スクリーンショット例
インタフェース試験は全項目合格！
リアルタイム通信：
要求仕様：>600kbps
実績：
1.2Mbps
アドレスパターン
(MDC出力)
パケット受信ログ
時刻同期状態の
サマリー(NTP)
caletql5: WCOC-QL (SF Linux)
細かいパケットを細かい
まま処理するためスピード
がそれほど出ていないが
要請は十分満たしている
ことが確認できた
19
WCOC作成データによる性能試験セットアップ
WCOCで準備した
プログラム＋データ
Command
Uplink File
Raw data
CALET DB
CALET
Level0
JAXA CALET GSE
Uplink
Source
Files
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
Level0
Level0 to Level1
WCOC
科学解析用データ
CALET
Level1
20
WCOC作成データによる性能試験セットアップ
WCOCで準備した
プログラム＋データ
Command
Uplink File
Raw data
CALET DB
CALET
Level0
Uplink
Source
要求仕様：>Files
600kbps
運用計画
物理ターゲット
較正データ取得
リアルデータのみ転送するため
Raw
data
Real Time 監視
Quick Look
CALET
要求仕様：一時的な最大レート
Level0 to Level1
科学解析用データ
Level0
として、>3Mbps
+ 600kbps
リアルデータ＋再生データ。
JAXA CALET GSE
WCOC
CALET
Level1
21
性能試験：軌道上模擬データ使用
• 軌道上CALET模擬データを基に、CALET-GSEが受信する
形式で作成したパケットを流す
⇒ 現実的な性能試験
– データ伝送量
– パケットレート
– データ内容
• CALET-GSEの検証
– DB登録処理が鍵
– バッファリングも活用
して、性能要求を
満たすことに成功
⇒ 本試験方法も
活用してCALET
地上システムの
最終検証を実施
する予定
実際に1.5hr かけて取得したデータ
シングルトリガー (データ収集無)
データ
伝送量
HE Trigger
= DAQ Rate
デッド
タイム率
22
まとめと展望
1. WCOCの役割
1.
2.
3.
運用計画
CALET ミッション運用
リアルタイム監視
科学解析用Level1データ作成・配信
2. WCOCの準備状況 (2014年春の学会からの進捗)
1.
2.
3.
4.
5.
JAXA CALET-GSE とのI/F試験完了
WCOC セキュリティ関連規定の整備完了
リアルタイム監視
⇒ 下村報告
運用計画
⇒ 力石報告
科学解析準備
⇒ 本報告
3. 予定
1.
2.
運用開始に向けた準備
地上システム全体の検証
CALET の全体
スケジュールと整合
本研究は、JSPS科研費 26220708 (基盤研究S 研究代表者鳥居祥二) (H26-H29) 及び私立大学
戦略的研究基盤形成支援事業（研究拠点形成）（H23-H27)による助成を受けています。
23

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