プレゼンテーション

解析レビュー会
2015/3/11
国立天文台輪講室
Nano-JASMINE解析レビュー会
1
10:00～10:40
Nano-JASMINEチームリーダ挨拶
Nano-JASMINE解析レビュー会
2
出席者のご紹介
レビューア
氏名
所属
ご専門
海老沢研(委員長)
ISAS/JAXA
X線天文学、宇宙科学アーカイブズ
山村一誠
ISAS/JAXA
赤外線天文学、恒星物理学、「あかり」衛星のデータ解析
高田唯史
NAOJ
すばる望遠鏡データ解析、Gaia GENIUS外部レビューア
相馬充
NAOJ
位置天文学・天文基準座標系・暦計算
宮下尚
サイバネット
モデル駆動技術・システム同定・ソフトウエア
Nano-JASMINEチーム
担当
氏名リスト
JASMINE検討室メンバー
郷田直輝、小林行泰、辻本拓司、矢野太平、山口正輝、白旗麻衣、原拓
自、田川寛通、手塚謙次郎、伊藤勇太、鹿島伸悟、宇都宮真
水沢地上局担当
亀谷収、浅利一善(国立天文台水沢)
東京大学バスチーム
稲守孝哉(東京大学工学系研究科中須賀研)
解析チーム
山田良透、荒井隆志(京都大学)、吉岡諭、澤上亮、多並直哉(東京海洋大
学)、穂積俊輔(滋賀大学)
その他
西亮一(新潟大、サイエンスWG)、上田暁俊, VERA関係者
Nano-JASMINE解析レビュー会
3
レビュー会趣旨
• プロジェクトの自主的なレビュー
• 打ち上げ後のデータ処理からサイエンス活動への準備態勢として、
漏れがないかの確認
• 解析チーム自身のマイルストーンとして
• 計算機・アルゴリズム・ハードウエアなど幅広い方がいらっしゃるの
で、基本的な説明から始める。Gaia(共同研究)の紹介も行う。 (午前)
• 午後は、より中身に突っ込んだ説明を行う。
• これらの説明をもとに、上記の観点からレビューを行っていただく。
• 後日、委員長にて取りまとめてご回答をいただく。
Nano-JASMINE解析レビュー会
4
議事次第
• 第一部：位置天文解析(Introduction)
1. Nano-JASMINE衛星
2. 位置天文解析の一般的な説明
3. Nano-JASMINEデータ解析の体制と、東大・Gaia DPACとの役割分担、本日
のレビュー範囲
4. Gaiaの開発体制・Gaiaで明らかになっている問題点とその対応の紹介
• 第二部：NJチームの開発状況(レビュー対象項目)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
要求とデータ処理の流れ
開発マイルストーン・JASMINE解析チームの開発組織
Nano-JASMINEにおける座標系・モデル
ソフトウエアの仕様(データ受信からカタログまで、I/F定義含む。)
検証状況
公開の準備状況
打ち上げ後のマイルストーン(運用体制、データ処理計画)
• 第三部：レビュー
Nano-JASMINE解析レビュー会
5
10:10～
第I部：位置天文解析
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
6
I-1 10:10～10:40
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
山田良透、30分
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
7
位置天文観測とは？
らせん運動
星の天球面上の位置とその時間変化を測定。
位置、固有運動、年周視差
＋特殊な動き
らせん運動からの“ずれ”
惑星系、連星系、重力レンズ効果など
距離が分かる
=>見かけの量から真の量への
変換がより信頼性高く行える
相空間内での情報が分かる
=>現象の物理プロセス理解が
深まる
星の重要な基本情報
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
8
～Dec 2015
Nano-JASMINE
Data analysis
Science using ultra
small satellite
Satellite
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
9
衛星開発:東大中須賀研との協力開始
©酒匂
2003/04/11
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
10
打ち上げに関する事情
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
2008/5/15 MOU締結(2010年打ち上げ)
2010/2/26 打ち上げ契約(2011年8月打ち上げ)
2011/9/30 打ち上げ延期(2013年11月)
2012年9月さらに遅れることが通知された(2014年6月～2014年12月)
2013/11/28 打ち上げ延期・再契約(2014年12月～2015年12月)
2014/2/3～2/23 ソチオリンピック
2014/2/24 ヤヌコビッチ政権崩壊、ロシアがクリミア半島軍事介入へ
2014年3月 fit check 予定(延期、5月、7月、9月・・・)
2014年6月ワールドカップ(ブラジル)スタジアム・インフラ未完のまま開催
2014/7/17 ウクライナ上空でマレーシア航空機撃墜
2014/9/5 ウクライナ親ロシア派と政府間で停戦合意
2015/2/15 再度停戦合意するも、戦闘再開
2015/2/14～17 ブラジルはリオのカーニバルでお休み。
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
11
launcher company at Дніпропетровськ
Eastern 3 states are
stiiiiiiiiiill unstable
kiev
Kharkiv
Luhansk
Donetsk
2014/7/17
Crimea
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
12
NJデータ解析チームの体制
開発メンバー
アドバイザ
現員
～end FY2014
日本
山田良透(京大)、吉岡諭(海洋大)、
穂積俊輔(滋賀大)
多並、澤上(海洋大)、原(NAOJ)、藤田(京大卒)、
荒井(京大)
山内(東大卒)
海外
Uwe Lammers、Jose
Hernandez(ESAC)、Lennart Lindegren,
David Hobbs, Daniel Michalik(Lund天
文台)
全般
Emmanuel Joliot, William
O’Mullane(ESAC)
AOCS
東大バスチーム、Sergei Klioner、
Alexey Btokevich (Dresden大)
モデル
宮下尚(サイバネット)
初鳥陽一(IBM)*
制御
足立修一(慶応大)
伊藤(道浦)まゆみ*(慶応
大)、小野雅裕*(JPL)
統計
石黒真樹夫、池田志郎、高橋啓(統
数研)
HW
小林行泰、白旗麻衣(NAOJ)、五十里
哲、酒匂信匡、尾崎直哉、中島(東
大)
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
旧
東大学生多数
13
Gaiaチームとの関係(1/2)
• 2007/10よりスタート、2008/5:MOU(WOM-026)
• アクセス権などの契約レベルの議論は打ち上げ日程決定後と考え
ており、まだ明確化していない。メールベースでの合意はある。
• 相手方：
• ESA研究者:Uwe Lammers、William O’Mullane, Jose Hernandez
• ESA技術者:Emannuel Joliot, Mercedes Ramos-Lerate
• 大学関係者：Lund大学、Lennart Lindegren, David Hobbs, Daniel Michalik
• Gaia側のメリット
• 当初はNJを用いたソフトウエアテストを想定していた
• 今は、Calibration (Gaia is alone!)
• HTPM (Hipparcosと共通の星を用いた固有運動の高精度化)で、明るい星は
Nano-JASMINEしか観測できない。
, GAIA-CZ-TN-ESAC-WOM-026-1
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
14
Gaiaチームとの関係(2/2)
• 日本メンバーはCU3 collaboratorとして登録されている
• 山田(京大)、吉岡(海洋大)、郷田、矢野、原(NAOJ)、穂積(滋賀大)、五十里、
酒匂(東大)、丹羽
• Gaiaのメンバー専用リソースのほとんどにアクセス出来る。
• Industry restriction (企業の作成したドキュメントは見られない)
• Gaiaチームが構築した開発環境中で、NJのソフト開発を実施
• Gaiaのソースコードは非公開だがアクセスできる。将来はGPLとなる予定。
• Gaiaのコアデータ解析の会合には2011年春以来ほぼ毎回出席
• GENIUS (EU-FP7予算:公開系、2013/10～2017/3)のfull partner
• GAIA-ITN (H2020予算：ポスドクおよび将来計画、申請中)の
academic partner
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
15
AGISについてはLL-077,
Lindegren+, A&A 538 A78
NJへのAGIS適用はMCP-001
AGISの設計とNJへの適用
Scan型衛星の共通処理
衛星固有の処理
生テレメトリからtransit
time tL etc. へ変換
GPDB
Gaia Raw data
IDT
{tL、ζL,・・}
AGIS
NJIDT
NJ Raw data
略語
AGIS : Astrometric Global Iterative Solution
IDT : Initial Data Treatment
G(or NJ) PDB : Gaia (Nano-JASMINE) Parameter DataBase
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
個別の衛星特有のパ
ラメータはDBにカプセ
ル化している。
Catalo
gue
NJPDB
16
衛星全体像
ミッション部(ペイロード)
観測装置(望遠鏡・検出器・検出器制御)
ミッションデータ処理S/W
HWとしては統合
山内、牛山、室岡、志村修論
バス部(サービスモジュール)
電源系(SAP、DC/DC、バッテリー・・)
制御系(RW・磁気トルカ―・・)
OBC
通信系(通信機・通信アンテナ)
センサー系(恒星・磁気・太陽)
熱系
構造系
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
17
仕様
33～38 kg
559mm x 559mm x 535mm
三軸安定
2年
太陽同期軌道(高度800ｋｍ) LTAN 22:34:54
2014年12月～2015年12月
5.3cm
99.5 °
1.67 m
0.5° × 0.56 °
完全空乏裏面照射型CCD
1024 × 1152pixels
ピクセルサイズ 15μm×15μm, 1.8秒角 × 1.8秒角
自転周期
100分
観測波長帯
0.6μm∼1.0μm
精度
～3 mas @ zw = 7.5
N. Gouda, Scholarpedia JASMINE
質量
大きさ
姿勢制御
ミッション期間
軌道
打ち上げ
主鏡口径
2視野の相対角
焦点距離
視野
検出器
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
18
Nano-JASMINEの観測・解析手法
• 離れた二視野を同時観測
• Global astrometry
• 星像中心の基準線通過時刻と
scan面垂直座標を測定
• 統計精度1/100 pixelオーダー
• 系統誤差1/600pixel以下
• 位置天文パラメータ、衛星姿勢、
較正パラメータを無矛盾に決め
る。
Hoyer, P.J., Hog, E., Poder, I., & Lindegren
L., A&Ap 101, 228—237(1981)
“Derivation of positions and parallaxes
from simulated observations with a
scanning astrometry satellite”
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
図:CDR1資料
19
Lindegren 2010/10 Lecture
EAS publication
観測方向の動き
ミッション期間中に全天をカバー
太陽の動き
スピン軸の動き
Nano-JASMINEでは異なる運用をする可能性があ
る。LTAN依存、現在検討中。
CDR1資料
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
20
Scan則とsky coverage
黄道座標系
黄道座標
D. Michalik, IAU289
動画はhttp://www.jasmine-galaxy.org/Figure/nj-triangular.avi、
http://www.jasmine-galaxy.org/nano-ja.htmlよりリンクがあります。
NJサイエンス
21
TDI (Time Delayed Integration) モード
TDIモードで電荷を転送し、基準線通過時刻とscan面垂直座標を測定する
出力イメージ
衛星のspinに従って、星は焦点面上を移動。
そのまま撮像すると、星は手ぶれ状態。
CCDの読み出し用の転送を、
星の動きに同期させる(TDI
モード)と、出てきた画像は長
時間露光静止画像と同じ。
←CDR資料:初鳥
HIPPARCOSでは、光電管の前にスリットを置き、スリットによ
るmodulationを使って、輝度の時間変化から星の中心線
通過時刻を算出した。
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
22
アストロメトリの精度
精度=σ, 口径=D, 波長=λ, ミッション期間=t,
ミッション領域=Ω=4π, 視野面積=ΩFOV , 効率=ε
∝(λ/D)2
∝D2 t (ΩFOV/Ω)×ε
σ2=(回折限界)2 / (光子数)
σ∝λ / (D2 t1/2 ΩFOV1/2ε1/2)
星像中心のみを観測
•大きな口径
•長いミッション期間
•広い視野
•高い効率
この他に、さまざまなシステム
ノイズを除去する必要あり
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
図:Lindegren
23
誤差バジェット
ラフな評価 Nano-JASMINE ICD-D103020
項目
大きさ(mas)
観測回数
最終精度へのインパ
クト(mas)
回折
0.5×λ/D～1600
10万photon×40回
0.8
姿勢擾乱
880
〃
0.45
読み出し
6.5
40回観測
1
アルゴリズム誤差
5.6
〃
0.89
姿勢1
2.5
〃
0.40
姿勢2
3.4
〃
0.54
Basic angle
1
1
1
光行差
0.1
1
0.1
CTI
0.1
1
0.1
その他
0.1
1
0.1
2 (position)
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
24
Nano-JASMINE 撮像試験
M45
土星
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
25
αLeo（レグルス）星像拡大図
■撮像試験：
回折第一リング
回折コア
回折限界性能の
星像を確認
（縦長のコア形状は、
望遠鏡開口で決まる
仕様）
視野（0.5°x 0.5°）
＝月１個分
26
HW試験
• FM開発完了2010/10/10
• 熱試験(国立天文台 ATC 大型クリーンルーム)
• 振動試験(東大)
• 質量特性試験(宇宙研)
• 磁気試験(EMは東海大、FMは？)
• アラインメント試験(国立天文台ATC 小クリーンルーム)
• 運用訓練(東大)
• 電気系・通信系全般
• 撮像試験(東大)
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
27
HWレビュー会
• 2006/11/21 PDR BBM試験完了、EM開発開始の審査、EM開発Go
• 2009/10/01 CDR1 EM試験完了、FM開発開始の審査
• 2010/01/30 CDR2 FM開発Go
• 2010/03/22 CDR3 搭載ソフト審査
• 2011/04/12 CDR4 地上系審査
• 2012/03/28 LRR1 運用訓練に基づく打ち上げ準備完了審査
• 2014/03/05 LRR2
• LRR3 TBD
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
28
代替打ち上げを検討中(1/2)
• 2007/10/15～19 IAU248でNJ-Gaiaの解析協力に合意
• 2008/5 解析MOU
• 2011/12 Michael Perryman 氏の仲介で代替機を探すも値段不調
• 2013/6/6～7 AGIS19にて、Gaia成功後にNJのESAサポートによる打
ち上げ可能性(立ち話)
• 2013/12/19 Gaia打ち上げ成功後、メールベース議論開始
• 2014/7/7～8 CU9、ESA関係者より「正式ルートで申し入れてほしい」
• 2015/1/5 Michael Perryman氏から、必要なら再度仲介すると連絡
• 2015/1/6 「正式ルート」とのコンタクトに成功
• 2015/1/14 late 2017を受け入れ可能か打診
• 2015/1/29 受け入れ可能である旨返答
このページの記述は参考情報で、本レビューの対象ではありません。
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
29
代替打ち上げを検討中(2/2)
• 2015/3/9 ESA国際調整担当者と会談
• 2週間でESA衛星側に状況を聞く、formalなプロセスは約1年かかる。
• δコストをESAが持つためには、ヨーロッパの科学者のbenefitが必要
• これまでに築いてきたGaiaチームとの良好な関係も手伝い、Gaiaからの期
待も大きい。
• 3月最終週(3/9から2w)ころに、データアクセス権の議論が必要。
• 4/8～10でGaiaチームのmeetingに出るので、その際先方とも話をしたい。
• Gaiaからの期待
• Bright stars
• Validation
このページの記述は参考情報で、本レビューの対象ではありません。
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
30
代替打ち上げのNJ解析に対するインパクト
項目
変更
インパクト
軌道高度
800km=>600km
擾乱が大きくなる。
衛星追尾が難しくなる。
寿命は大丈夫か？
当初より600～900kmを想定。
LTAN
22:30=>6:00
検出器の付けなおし。
各種試験のやり直し。
十分な撮像データが取得できるか？
打ち上げ時期
Dec 2015=>late 2017 Gaiaのマンパワーを期待しやすくなる。
小型JASMINEの開発フェーズと重なる。
時期の確実性が上がり、PDを勧誘しやすくなる。
このページの記述は参考情報で、本レビューの対象ではありません。
I-1 Nano-JASMINE衛星の概要
31
10:40～11:05
I-2 位置天文解析の一般論
山田良透、25分
I-2 位置天文解析の一般論
32
位置天文データ解析
像
星像中心
星の位置・運動
連星
表面輝度分布
衛星の位置・動き・姿勢
光学系
地球の重力場、磁気・大気・・
変形
重力レンズ天体
𝑎𝑎：パラメータ
⃗
(四角で囲ったもの全て)
𝑏𝑏：独立変数(時刻など)
𝑓𝑓𝑖𝑖 𝑎𝑎,
⃗ 𝑏𝑏 = 𝑥𝑥𝑖𝑖 , 𝑜𝑜𝑖𝑖 = 𝑥𝑥𝑖𝑖 + 𝜀𝜀𝑖𝑖
迷光源
ノイズ源
光学系
検出器
min �
𝑎𝑎
𝑓𝑓𝑖𝑖 𝑎𝑎,
⃗ 𝑏𝑏 − 𝑜𝑜𝑖𝑖
𝜎𝜎𝑖𝑖2
2
𝑜𝑜𝑖𝑖 :観測値：各ピクセルのカウント
𝜀𝜀𝑖𝑖 ：誤差
観測値から、最小二乗法でaを求める。
I-2 位置天文解析の一般論
33
最小二乗法とモデル
• 解きたい物理現象(姿勢・軌道・星の運動)を指定しても、最小二乗
問題は定まらない。
• 物理現象を表現する「モデル」を指定して、初めて問題が定まる。
物理現象
モデル
星の運動
5パラメータでfit
衛星姿勢
姿勢Quaternionの区分的Spline関数
衛星軌道
チェビシェフ多項式による展開
星像
PSFのテンプレートを用意して主成分で展開
像面の変形
像面座標の多項式
chromaticity
色指数の一次式
・・・・
I-2 位置天文解析の一般論
34
Manageable な問題への変更
星像中心
ピクセル値
カタログ
基準星の𝛼𝛼 � 𝛿𝛿 � 𝜋𝜋 � 𝜇𝜇⃗
星の運動
連星
重力レンズ
表面輝度分布
衛星姿勢・速
度・位置、地磁
気・大気・重力
場・・・
光学系・検出器
Hipparcos era
Nano-JASMINE, Gaia, Hipparcos(new reduction)
理想形
APB-001
Y. Isasi, private communication
I-2 位置天文解析の一般論
35
正規行列および行列反転における近似
source
s1s2s3 ...
attitude
a1 a2
a3
calibration
...
c
0 0
0
0
NJ / Gaia
Source
(2.5·106 /5·109)
Filled
Sparse
Zeroes
Attitude
(7·106 / 4·107)
calibration
(~102/~106)
I-2 位置天文解析の一般論
36
HIPPARCOSで得られた知見
―衛星に作用する外部トルクと姿勢モデル―
太陽輻射圧
重力傾斜トルク
地球磁場と衛星残留磁気による磁気トルク
地球アルベドによる輻射圧
粒子の衝突
磁気トルク
ほぼダイナモ成分(internal field)で
several×10-7T、external(異常)成分
は小さい(10-7T以下)
太陽輻射圧
Constant torque.
Solar panelの-5.6μNmがほぼ全部。観測値-6.1μNm
太陽パドルを詳細にモデル化
重力傾斜トルク
球対称な地球モデルで十分
変形効果はperigeeで10μNm、1桁下。
ほかのところでは2桁～3桁下。
Ref. Hipparcos New Reduction
衝突
2mas s-1でscan速度の変化が観測
30kms-1で1.5mのところに衝突⇒1μg以下
I-2 位置天文解析の一般論
37
モデルを改良すれば精度
が良くなる例
旧解析
モデル
𝑓𝑓𝑖𝑖 𝑎𝑎,
⃗ 𝑏𝑏 = 𝑥𝑥𝑖𝑖
𝑎𝑎：モデルのパラメータ
⃗
𝑏𝑏：独立変数(時刻など)
Hipparcos catalogue@1997
FOV1
FOV2
新解析
New Reduction@2007
スピン回転は連続ではない。Micro meteorite hit
で不連続に変化する場合がある。
スピン軸指向擾乱も場合によっては無視できな
い。
二視野の相対角度の変化が見つかった。
衛星はスピン軸の周りに連続的に回転する。
回転速度は擾乱を受けるかもしれないが、スピ
ン軸そのものの擾乱はない(同じオーダーで擾乱
が存在してもデータへの影響は小さい)
qx(t) ....
another cubic ....
a cubic
polynomial polynomial
spline
二視野の相対角度は大円4～5周の間動かない。
tk−1
I-2 位置天文解析の一般論
tk
knot sequence
tk+1
t
38
ノイズのモデル化に関する検討
時間
像面位置
NAOJ水沢での星
像中心推定実験
像面位置
説明変数と誤差の相関
𝑦𝑦𝑖𝑖𝑖𝑖 = � 𝑎𝑎𝑗𝑗 𝑋𝑋𝑗𝑗 + � 𝑏𝑏𝑚𝑚 𝑍𝑍𝑖𝑖−𝑚𝑚 + 𝑤𝑤𝑖𝑖𝑖𝑖
HILSデータをもと
にしたモデル化
(慶応大、IBM)
石黒+、統数研彙報30
Proc. SPIE 2000, FAME
Yano+, PASP 821
誤差の自己相関
𝜀𝜀𝑖𝑖𝑖𝑖
I-2 位置天文解析の一般論
σ
時間
log N
像面位置
「隠れたパラメータ」を探す
Over fit / under fit
系統誤差が残ると精度が1/√Nで
良くならない。誤差白色化が必要。
誤差に相関はあるか?
共分散行列は既知か?
39
Hipparcos衛星
可視時間(データダウンリンク)が確保できない
放射線の強いバンアレン帯を頻繁に通過する
大気のドラッグを頻繁に受ける
地磁気の影響を受ける
熱環境の変動が激しい
液体燃料が残っていて運動のモデル化が難しい
慣性モーメント・重心位置がノミナルと異なる
軌道投入失敗後は、ESAから「プロジェク
トを終了せよ」という圧力もあった
I-2 位置天文解析の一般論
40
位置天文：
解析の重要性、ミッションの特殊性
普通のミッション
プロジェクトの成功
ミッションの成功
位置天文ミッション
システムの成功
Hipparcos衛星
プロジェクトの成功
軌道投入失敗
解析の改良でより広い「システ
ム」をあとから許容可能にした
ミッションの成功
システムの成功
I-2 位置天文解析の一般論
41
11:05～11:20
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の
役割分担
山田良透、15分
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
42
運用
2015/12 2016/1
衛星・地上シス
テム動作確認
2018/1
ノミナル運用2年
地上システ
ム動作確認
2019/1
オプション運用1年
後期運用
HKデータ受信・解析
観測装置
動作確認
搭載観測装置不具合調査
科学データの受信
一次処理
解析(星像中心計算、軌道・姿勢モデルfit、AGIS run)
AGIS 不具合アドバイス
2017/11 2017/12
DPAC
水沢
東大
ミッション
2019/12
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
deorbit
2020/12
43
データ処理の流れ
Nex page
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
44
Validation,
公開
NJのデータ解析の体制と役割分担
ミッションチーム担当
本日のレビュー項目
受信：
東大、水沢、キルナ
AGISのモデル
一次処理
IDT
AGIS
{tL、ζL,・・}
internet
Gaia DPAC開発
runは日本チーム
Catalo
gue
AGIS
NJIDT
NJ Raw data
東大開発・運用
一次処理
星像:数値、時刻
姿勢:時系列
軌道:推定後時系列
NJPDB
Core processing
IDT
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
PDB
公開
45
Nano-JASMINEの解析
(P.40の各パート処理内容)
物理変換
ノイズ
IDT
物理変換
物理変換
星像𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖
(pixel値)
時系列
IDT
ー
ダ
ウ
ン
リ
ン
ク
デ
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑓𝑓 𝑢𝑢, 𝑣𝑣, 𝑓𝑓𝑚𝑚
PSFの形状
(主成分の係数𝑓𝑓𝑚𝑚 )
星像中心 𝑢𝑢, 𝑣𝑣
係数初期値
係数初期値=仮
置き値
タ
参照カ
タログ
物理変換+
モデル推定
時系列
東大
担当範囲 iteration
IDT
天体リスト
初期値
係数初期値
ミッションチーム
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
𝑢𝑢, 𝑣𝑣
AGIS
𝑘𝑘
= 𝑓𝑓 𝑎𝑎𝑖𝑖 , 𝑐𝑐𝑖𝑖 , 𝑠𝑠𝑖𝑖
Spline係数𝑎𝑎𝑖𝑖
姿勢
多項式係数𝑐𝑐𝑖𝑖 校正
5 parameter𝑠𝑠𝑖𝑖 天体
Chebyshev係数軌道
Gaia DPAC
46
東京大学の一次処理の内容
• 複数のアンテナからダウンリンクされたデータを順番に並べる
• データエラーや欠損があれば再送等を行って補完する
• データの種類によって、必要なものは工学値変換や推定等を行って、
データベースあるいはファイルで提供する。
データ
処理
形式
星像ピクセル値等
そのまま
DB
星像のTDI方向各列の時刻
GPS時刻に変換
DB
ノイズ情報
オンボードで処理されたものをそのまま
DB
姿勢quaternion
そのまま
DB
軌道
GPSデータを軌道解析の後、座標系とファ
イル形式を変換してファイル渡し
ファイル
HK
必要なものは工学値変換後提供
DB / ファイル
米原,システム検討会資料2013/1/16
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
47
IDT (Initial Data Treatment software)の構造
参照カタロ
グ(UCAC3)
MDB:source
太陽系天
体カタログ
東大DB
(星像)
クロスマッチ
星像中心推
定処理
東大DB
(姿勢)
東大座標=>
Gaia座標変換
Quaternion の
Spline係数
東大DB
(推定後軌道)
Chebysh
ev係数
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
MDB:
astroelementary
MDB:
attitude
MDB:
ephemeris
48
AGISの役割
• 衛星の仕様をPDBから読み込む
• AstroElementaryを観測とし、source、姿勢、calibrationの観測方程式
をiterativeに解く。
• AstroElementary:各星像の縦横の中心座標とクロスマッチによって得られた
星ID
• Source: 各IDに対応する星の位置天文5パラメータ
• 姿勢: 姿勢quaternion(連続関数)はspline補完されている。その係数。
• Calibration: 像面のゆがみ、放射線の影響などのモデル多項式の係数。係
数は区分的定数。
• 軌道情報は、光行差の補正に用いられている。
I-3 Nano-JASMINEデータ解析の役割分担
49
11:20～11:30
I-4 Gaiaの開発体制・Gaiaで明ら
かになっている問題点とその対
応
山田良透、10分
i-4 Gaiaの開発体制
50
http://www.cosmos.esa.int/web/gaia/dpac/consortium
Gaiaの開発体制の紹介(組織)
GST
(Gaia Science Team)
(Staring committee)
DPAC
Data Processing and Analysis Consortium
CU1
・・・
CU3
・・・
CU9
AGIS ・・・ IDT
1年ごとのマイルストーン管理
半年ごとのマイルストーン管理
各CUには約100名が所属
各人は平均2つ程度のCUに所属
∴全体で約500名
ヨーロッパ全土の大学・研究機関の研究者の組織
i-4 Gaiaの開発体制
51
Gaiaの開発体制の紹介(Documentation)
DPAC Wiki
会議の案内・会議資料共有等(メンバーが自分で更新)
LiveLink
担当者により管理される技術ドキュメント
web
担当者により管理される。”Image of the Week”、”Gaia
people”, “Gaia blog”・・・
i-4 Gaiaの開発体制
52
Gaiaの開発体制の紹介(Development)
LDAP
各サービスで共通のユーザー・パスワードが使える
svn
バージョン管理システム
Full java
Object指向言語でなければならない、無料の処理系
(Eclipse)
同じ開発環境を想定、無料・高機能な開発環境
Software common
Build.xmlのターゲット名やantのバージョン等を規定
Java Native I/F
Javaを使い慣れていないユーザーを取り込む仕組み
Ivy
Javaのライブラリをサーバーへ自動でとりに行く仕組み
NEXUS
Maven(ライブラリのバージョン管理)レポジトリ管理
mantis
Issue tracking system
外部library
derby, fits, jetty, jfreechart, jhealpix, GaiaTools(MTL-015)等多数
Junit
Test first
Hudson
Nightly run
データベース
Derby, Caché(インターシステム社)
i-4 Gaiaの開発体制
53
Gaiaの開発体制の紹介(man power / AGIS)
開発全般
ESA技術者
ESA研究者
A. Hutton
U. Lammers, (W. O’Mullane)
Gaia operation
G. Gracia, J. de Bruijne,
A. Brown
F. Mignard, L. Lindegren, U. Bastian
位置天文
データベース
大学・研究所
H. Siddiqui
J. Hernandez
AOCS
D. Hobbs
相対論
A. Butkevich, S. Klioner, A. Bombrun, H.
Steidelmuller, R. Bachchan
Science application
P. McMillan, D. Michalik
Graphics
E. Joliet
test
M. Ramos
guest
Y. Yamada
i-4 Gaiaの開発体制
54
Gaiaの現状
• 打ち上げ、19 Dec 2013
• ノミナル運用(5年)開始、19 Jul 2014
• 不具合
•
•
•
•
数本づつあるMicro スラスタ―、化学スラスターのうち各1本が使用不可
たまにVPU(Video Processing Unit、検出器データ処理部)がリセットする、
APR(Array Power Regulator)のスイッチが切れる
MPS(Micro Propulsion Subsystem)のバイアスがドリフトする
• 前回紹介した4つの不具合
問題
原因・解決策
Gaiaが暗い
地上からの観測時間を確保
鏡が曇っている
水蒸気除去の運用を定期的に行う
迷光がある
影響が少ないので放置
Basic Angleが変動している
モデル化を行う。
• その他、micro meteorite hitの頻度が予想より高く、姿勢fit精度悪い。
• 達成精度(ODAS)、0.6mas@G=15 (目標0.3mas@G=15に届かず)
i-4 Gaiaの開発体制
55
12:45～
第II部：NJチームの開発状況
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
56
12:45～13:00
II-1Nano-JASMINEの要求とデー
タ処理の流れ
山田良透, 15分
本章ではどういうデータが必要かという要求のみで、データのqualityに関する要
求はII-4でまとめる。
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
57
上位要求
• Nano-JASMINEは技術実証衛星として、日本初の位置天文衛星を
Hipparcosと同程度の精度(1masオーダー)で位置天文パラメータ(α、
δ、μα、μδ、π)を決めることを目標とする。(ICD D1020)
仕様項目
1mas出すための要求
現状値
口径
6cm
5.3cm
運用デューティー
90%
85%
姿勢安定
ランダムで1σの要求値分布則は不明
姿勢則
滑らかなスピン軸移動
角速度はStep的変化
温度安定
0.1K
0.4K(試験結果の最悪値)
• 現状の仕様を受け入れても、3mas、3mas/yr程度の精度は達成する
ことがAGISシミュレーションで確認できたので、3mas、3mas/yrを要
求とする。
YY-001
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
58
明るさと精度の関係
ここを要求値にしている
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
光子ノイズのみ
59
Magnitude distribution(参考)
V
I mag(UCAC3) .. z
G
1
21
114
2
88
369
3
278
687
4
988
1,045
5
3,000
2,569
6
8,600
12,047
7
24,700
57,593
8
68,000
184,000
9
120,000
530,000
10
350,000
1,408,000
11
1,410,000
3,276,000
12
3,710,000
13
9,310,000
5M-8M
14
22,300,000
14M-20M
54,300,000
31M-45M
60
15
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
Nano-JAMINEサイエンス
• 全天50万個の星
• 星形成領域での星の位置と固有運動
• 例えば、オリオン領域での大質量星の固有運動
• ＝＞個々の大質量星の形成場所や形成起源の研究
• 変光星の種類、種族による運動の違い。
• ＊zwバンドの有効性を活かし、ヒッパルコスでは見えなかったすこし遠くのミ
ラ型変光星の運動が見えてくる。
• 太陽系近傍の変光星、星団の固有運動を用いた近傍の銀河力学、
渦巻き構造
• 運動情報による星団の同定。星団に属する星の同定と星形成史。
• 近傍の共鳴軌道の判別＝＞天の川銀河の力学構造を反映
• 周期が6年から40年程度の明るい連星の判別と軌道要素の解明
• 北極星、アルビレオ、アルクトゥールスなど
• Gaiaのキャリブレーションとしても意義がある。
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
61
Nano-JASMINEの解析
(P.41と同じ)
物理変換
ノイズ
IDT
物理変換
物理変換
星像𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖
(pixel値)
時系列
IDT
ー
ダ
ウ
ン
リ
ン
ク
デ
𝑝𝑝𝑖𝑖𝑖𝑖 = 𝑓𝑓 𝑢𝑢, 𝑣𝑣, 𝑓𝑓𝑚𝑚
PSFの形状
(主成分の係数𝑓𝑓𝑚𝑚 )
星像中心 𝑢𝑢, 𝑣𝑣
係数初期値
係数初期値=仮
置き値
タ
参照カ
タログ
物理変換+
モデル推定
時系列
東大
担当範囲 iteration
IDT
天体リスト
初期値
係数初期値
ミッションチーム
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
𝑢𝑢, 𝑣𝑣
AGIS
𝑘𝑘
= 𝑓𝑓 𝑎𝑎𝑖𝑖 , 𝑐𝑐𝑖𝑖 , 𝑠𝑠𝑖𝑖
Spline係数𝑎𝑎𝑖𝑖
姿勢
多項式係数𝑐𝑐𝑖𝑖 校正
5 parameter𝑠𝑠𝑖𝑖 天体
Chebyshev係数軌道
Gaia DPAC
62
IDTのI/F条件
• 東大DB (入力I/F)
•
•
•
•
•
•
形式：軌道以外はMicrosoft SQL サーバー(スキーマは別途定義されている)
姿勢quaternionの時系列(2秒ごと)
軌道時系列(軌道推定後、OEM形式のファイル渡し、毎30秒ごと)
星像のピクセル値・背景値とピクセルの縦・横座標
校正光源データ(LED光源を一瞬光らせて、1024pixel積分した値。)
全画面データ(たまに画像1/4枚分程度の全画像を降ろす)
• MDB (AGISのMain データベース) (出力I/F)
• 形式：Derby (スキーマは別途定義されている)
• 推定パラメータ初期値
• 姿勢のSpline係数
• 軌道のチェビシェフ係数
• 観測ソースのリスト
• 観測=星像中心(ソースリストのIDを付与)
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
63
μas
星像中心精度(performance curve)
IDTの要求
• 要求
等級
• 東大DBの姿勢時系列データをAGISの姿勢パラメータ(Spline係数)に変換す
る。東大の座標系とAGISの座標系の変換を行う。
• 東大DBの軌道時系列データからAGISの軌道パラメータ(チェビシェフ多項式
の係数)に変換する。GPS時刻をICRS時刻へ、4μ秒精度で変換する。
• 各星像のpixelデータとたまに取得される校正データから、星像中心を
performance curve(右上, JDB-053)で示される精度で導出する。
• 観測される星のリストを作成する。
• 星像の星同定を行い、前項のリストに書かれているIDを付ける。
• 参考
• Performance curveで与えられた星像中心精度があれば、姿勢・軌道に1分
角、100m程度のランダムな誤差を与えても、3masが達成されることが、シ
ミュレーションで確認されている。
• Performance curveは、計算値をGaiaドキュメントに示された多項式でfitした
もの。
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
64
AGIS NJの適用とIDTの要求
各点の生の誤差
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
65
達成精度(シミュレーション、stdev)
2年、9等
2年、7.5等
3年、7.5等
α精度(mas)
5.99
3.68
2.72
δ精度(mas)
5.72
3.51
2.64
π精度(mas)
7.68
4.73
3.42
μα精度(mas/yr)
11.3
6.97
3.43
μδ精度(mas/yr)
10.4
6.3
3.30
X姿勢精度(mas)
4.17
2.57
2.59
Y姿勢精度(mas)
4.96
3.05
2.98
Z姿勢精度(mas)
4.23
2.60
2.53
1h51min
2hr30min
47min
計算時間
II NJチームの開発状況 > 1 Nano-JASMINEの要求とデータ処
理の流れ
66
13:00～13:05
II-2 開発マイルストーン・
JASMINE開発チームの開発組織
山田良透、5分
II NJチームの開発状況 > 2 開発マイルストーンと組織
67
マイルストーン
今日
15/7
16/1
16/7
17/1
17/7
18/1
残開発課題の整理
残開発の実施
解析系運用訓練
公開系の準備(※)
サイクロンによる打ち上げ予定日
キャリブレーション・姿勢系詳細解析
公開系の準備(※)
ソユーズによる打ち上げ予定日
モデル駆動開発
※:web program そのものの準備は完了しているが、昨今のセキュリティー問題のため、いったんサー
バーを停止している。公開時期が決まったら、Linux、Apache、Tomcat等のバージョンを決め、公開系の構
築、移植を行う。
II NJチームの開発状況 > 2 開発マイルストーンと組織
68
NJデータ解析チームの組織(P.12と同じ)
開発メンバー
アドバイザ
現員
～end FY2014
日本
山田良透(京大)、吉岡諭(海洋大)、
穂積俊輔(滋賀大)
多並、澤上(海洋大)、原(NAOJ)、藤田(京大卒)、
荒井(京大)
山内(東大卒)
海外
Uwe Lammers、Jose
Hernandez(ESAC)、Lennart Lindegren,
David Hobbs, Daniel Michalik(Lund天
文台)
全般
Emmanuel Joliot, William
O’Mullane(ESAC)
AOCS
東大バスチーム、Sergei Klioner、
Alexey Btokevich (Dresden大)
モデル
宮下尚(サイバネット)
初鳥陽一(IBM)*
制御
足立修一(慶応大)
伊藤(道浦)まゆみ*(慶応
大)、小野雅裕*(JPL)
統計
石黒真樹夫、池田志郎、高橋啓(統
数研)
HW
小林行泰、白旗麻衣(NAOJ)、五十里
哲、酒匂信匡、尾崎直哉、中島(東
大)
II NJチームの開発状況 > 2 開発マイルストーンと組織
旧
東大学生多数
69
13:05～
II-3 Nano-JASMINEにおける座標
系とモデル
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
70
II-3-1 13:05～13:25
Nano-JASMINEにおける座標系(吉岡、20分)
• 空間座標の基準
• 何種類の座標があってどう変換するのか
• 衛星のxyzの定義(東大、Gaia)
• 時刻の基準
• SK-012, ICD 204020, http://www.gps.gov
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
71
NJにおける座標系
• 空間座標系
•
•
•
•
•
基本的にGaiaに倣う
The International Celestial Reference System (ICRS) and the BCRS
The Center-of-Mass Reference System (CoMRS)
The Scanning Reference System (SRS) .
The Field-of-View Reference Systems (FoVRS) FoVRS1&FoVRS2
Focal-Plane Reference System (FPRS)
• 時間座標系
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
72
BCRS (the Barycentric Reference System
• 太陽系重心基準座標系（一般相対論的座標）
• その空間成分がICRS (International Celestial Reference System)
• その時間成分がTCB (Barycentric Coordinate Time)
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
73
ICRS
(International Celestial Reference System)
• 原点は太陽系重心
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
74
CoMRS (Center-of-Mass Reference System)
• 衛星ともに移動する非回転座標系
• 原点は衛星の重心
• ICRSとの間の変換は、非回転の一般相対論的ローレンツ変換にな
る
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
75
SRS (Scanning Reference System)
• 衛星の機体とともに移動し、回転する座標系（機体座標系）
• 原点は衛星の重心
• 衛星の姿勢 (atttitude)はCoMRSからSRSの変換を与える
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
76
FoVRS (Field-of-View Reference Systems)
• NJの2つの視野に対応して、2つのFoVRSがある
• SRSをスピン軸の周りに ±𝛾𝛾/2 回転して得られる
𝛾𝛾: Basic Angle
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
77
FPRS (Focal-Plane Reference System)
• CCD上の焦点面を基本とした座標系
• FoVRSからの変換は打ち上げ後のキャリブレーションで決定
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
78
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
79
空間座標系の変換
• PositionはICRF (BAS-003)
• 衛星の位置を変換する必要がある。
• 機体座標は東大の座標系と異なっているので注意
• 春分点等の暦の詳細はとりあえずIDTでは関係ない。
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
80
Nano-JASMINE ICD 204020
機体座標系
Gaia座標系
東大座標系
+z軸:ハードウエアconfiguration
から決めている。結果としてス
ピン方向は−𝑧𝑧方向。
Y方向
X方向
XとYは、ほぼ視野方向にある衛
星パネル面がX方向とY方向に
なるよう、右手系で定める。
Y軸はXとZから右手系
になるよう定める。
Y方向
X軸は二視野の
丁度真ん中の方
向と定める。
X方向
Z軸は、二視野と垂直方向に、スピン
方向が+𝑧𝑧になる方向に定める。
この二つの座標系の変換quaternionは、attitude.AttitudeFromTelemetryクラス内
にQGtoUTとして定義している。
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
81
時間座標系の変換
• 時刻はTBC(Bari Centric Time, SK-012)
• GPS時刻からの変換が必要
• GaiaToolsに関数が用意されているので、これを用いて変換。
• Nano-JASMINE精度ではオフセット値の変換だけ。
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
82
TAI
International
Atomic Time
たくさんの原子時計を用いて決定した、統計的な時刻。単位はSI単位系の秒。
BIPM (International Bureau of Weights and Measures)により管理。
UT
Universal
Time(世界時)
真夜中を0時として、平均太陽日で進んでいく時刻。昔で言うグリニッジ標準時
(GMT)を詳しく再定義しなおしたもの。GMTは学術的には消滅。UT0は経度0の
場所における地球回転に基づく時刻で遠くの恒星の日収運動から観測、UT1
はUT0に地球の局運動の補正をしたもの、UT2はUT1に地球自転変動の補正
をしたもの。
UTC
Coordinated
Universal Time
世界協定時
TAIを放置すると地球の自転が遅くなるので、UT1と1棒以内の差を保ち、Taiと
の差が1秒の整数倍であるものとして定義した。JST = UTC + 9時間
TDT
Terrestial
Dynamical Time
ＴＡＩで1977年1月1日0時0分0秒を力学時で1977年1月1.0003725日とし、TTの
１日は平均海面における原子時計による秒の86400倍と定義する。
この定義により、TT-TAI=32.184sec
TDB
Barycentric
Dynamical Time
地球表面ではなく、太陽系重心中心において TT (TDT)と同様に定義された時
刻。
Geocentric
Coordinate
Time
地球の重心におけるTT。一般相対論的効果である、重力ポテンシャルによる
時計の進み方の違いを補正する。TCG - TT = Lg x (JD -2443144.5) x 86400sec,
with Lg = 6.969291e-10.
TCB
Barycentric
Coordinate
Time
太陽系重心における TB(TDB)。重力ポテンシャルによる時計の進み方の違い
を補正。
TCB - TDB = Lb x (JD -2443144.5) x 86400 s with Lb= 1.550505e-08
JD
ユリウス日
紀元-4712年1月1日から数えた日数。
MJD
Modified JD
MJD = JD - 2400000.5
GPST
GPS時刻
2011/5/27でUTC – UTC(USNO) = 4.3nsのオフセットを持つ。
TCG
TAI
TT(TDT)
UTC
TCG
GPST
GPS時刻以外はISAS松本さんの京大でのページ(2006年)、GPS時刻は国土地理院。
TCB
83
GPS時刻について
• GPS観測値は，帯域の都合で，30秒～1分間隔程度でダウンリンク
• 後処理は，6時間アークでのバッチ処理
• 軌道モデルから時間間隔は自由に選らんでプロパゲート可能
• ただし，バッチ処理という性質上，アークの切れ目では，位置情報が急に飛
ぶことになる。（直前のアークの最終値と，次のアークの初期推定値との差
があるため．）
• GPSによる位置推定の誤差範囲以内（数メートル）で，問題にはなら
ない。
• 衛星位置の座標は，ECEF。厳密に定義するのであれば，ITRF
（http://itrf.ensg.ign.fr/）と等価。
• TCG2TCB(TT2TCG(TAI2TT(GPS2TAI(nsGPS, epoch), epoch), epoch), epoch)::long
SK-012, gps.gov
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
84
時刻精度
周回角速度
100分/360度
4.63ミリ秒/秒角
約μ秒精度
精度要求数m秒角+マージン～10−4 秒角
Gaia参考値
周回角速度
6時間/360度
地球の太陽に対する公転速度 𝑣𝑣 の効果を考えると、
衛星の地球周回あたり30μ秒程度の遅れになる。
16.7ミリ秒/秒角
約10n秒精度
精度要求数μ秒角+マージン～10−6 秒角
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
85
II-3-2 13:25～13:35
Nano-JASMINEにおけるモデル(山田、10分)
General
Calibration
Model
光学計算で作成されたテンプレートの主成分展開
迷光・背景
背景レベルは定数 or 空間一次式(TBD)
検出器
後で示す効果を考慮する
ジッター
姿勢のジッターによるPSF変形を考慮する。
像面のゆがみ
適切な時定数を持つ空間2次程度の多項式
Chromaticity
色指数の一次式
放射線
等級の3次式
変更できる
IDT
PSF形状
AGIS
姿勢
区分的b-Spline
軌道
チェビシェフ多項式
星の運動
5パラメータで表現できる。
II NJチームの開発状況 > 3 Nano-JASMINEにおける座標系と
モデル
変更できない
STT ミスアラインメント基準星をもとに補正。時定数はTBD
86
13:35～
II-4 ソフトウエアの仕様と検証
137分
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 1 受信データと一
次処理
87
II-4-1 13:35～13:41
受信データと一次データ処理(山田、6分)
• 要評価項目：以下のデータのI/F定義が必要なレベルでなされてい
るか？
• 星像
• 姿勢
• 軌道
• ソースリスト
• 全画面
• ノイズ積分値
• 温度
• システム検討会資料2013/1/16(米原)
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 1 受信データと一
次処理
88
テレメ蓄積量見積もり

計算参考データ
実際のオーバーヘッドを考慮した取得
されるデータ量の見積もり



1回のサーベイにおける発生データ量
(50MB程度)はミッションデータ記憶容量
(1GB程度)に対して十分に小さい
星の分布によるデータの増減も許容できる
(最大量が連続しても20日分を保管可能)
10等級以上はミッションデータの
選択的なダウンリンクが必要
テレメバス
データ効率
202 / 218
テレメミッション
データ効率
114 / 116
一日サーベイ数
2周×6回
一日の発生
バスデータ
7.5[MB]
一日のダウンリンク
テレメデータ量*
19.9[MB]
* 一日30分の通信時間
一日の発生テレメデータ見積もり(バスも含む)
データ最大サーベイ時のスキャン経路
平均
最大
蓄積データ[9等級まで]
13.8[MB]
23.6[MB]
蓄積データ[10等級まで]
24.4[MB]
50.7[MB]
89
軌道、姿勢データ
Attitude
時刻姿勢quaternion 角速度位置
単位: GPS time と ICRF(STTはHipparcos星表をもつ).
精度要求:1mas => interval (30sec TBD)
Orbit
t x y z vx vy vz clock_offset covariance
OEM形式のファ
イル渡し
GPS時刻とICRF
Space separated text file.
30 seconds interval
Unit: GPS time and WGS84 (one of ECEF,
equivalent to ITRF（http://itrf.ensg.ign.fr/）
Aberration < 1mas => several 100m (pos) in SSO.
1m accuracy will be tested for small JASMINE.
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 1 受信データと一
次処理
90
星像データ・校正光源データの形式
• 星像
• ピーク探索及びピークのカウント数でthresholdを設けて切り出す。
• NAL x NACpixelの大きさに切り出した星像
• 5≦NAL≦15、9≦NAC≦25で、ピークのカウント数ごとに3段階のサイズを指定で
きる。指定は運用中に変更することができる。
• AL方向各列ごとに、TDIを行った時刻(GPS PPSとオンボードクロックより生成)
• AC方向各行ごとに、15pixel分の近似median値(背景値の関数だと仮定)
• 右上のAC位置が同時にダウンリンクされる。
• 全部を一度読みだしてオンボードで処理する
方法は、Gaiaに比較して良い(Floor van Leeuwen)
• 参照光源データ
• LED光源を一瞬光らせて、1024pixel積分した値。
• 全画面データ
• たまに画像1/4枚分程度の全画像を降ろす
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 1 受信データと一
次処理
91
II-4-2 13:41～14:55
Input: 東大DB読み込み(多並、14分)
初期解析データをIDTへ受け渡し
• 目的
東京大学のデータベース上に保存されているデータをIDT
で解析を行うために受け渡す
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
92
解析に必要なデータ
• 受け渡すデータは、星像のCCD・衛星の姿勢
• 東大のデータベース上ではデータ毎にテーブルに
分けて保存されている
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
93
読みだしと受け渡し
• 東大のデータベースから読み出し
・MS SQL Serverに読みだしたデータが保存され
ている
• IDTへの受け渡し
・解析に必要な範囲のデータを受け渡す
・範囲：DataID、特定の時間帯など
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
94
星像のテーブル
項目
用途
DataID
デーブル内の固有ID
•東大のデータベースから読 DataTimeTag
Header
み出すことが可能
ID
•読みだしたデータをコピー
し、同様のデータベースを
ローカルに作成した
• DataIDを指定し、指定し
たDataIDのテーブルの一行
を読み出し、受け渡す
SizeInfo
検索用タイムタグ
'S':小, 'D':大, 'M':可変
元データのID、固有ではな
い
画像の幅, 高さに関する情
報
VerticalPosition
星像の垂直位置
Width
画像の幅ピクセル
Height
画像の高さピクセル
BaseTimeInfo
星像の時刻
RelativeTimeInfo
相対時刻情報
NoiseInfo
CCDData
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
ノイズ情報のshort配列を
バイナリで保存
CCDデータのshort配列をバ
イナリで保存
95
姿勢のテーブル
• 東大のデータベースか
ら読み出すことが可能
項目
用途
DataID
デーブル内の固有ID
TagID
DataTimeTag
検索用タイムタグ
NJ_Attitude_q0
NJ_Attitude_q1
NJ_Attitude_q2
NJ_Attitude_q3
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
96
読みだしと受け渡し
• 読み出し
東大のデータベースから読み出すことが可能
• 受け渡し
星像のテーブルでは、DataIDを指定して受け渡す
ことが可能
時間を指定して受け渡す処理は未実装
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
検証
• データベースにアクセスして、読みだしたデータが格納したデータと、
同じものであることを確認
・読みだしたデータが格納したデータと同じものであると確認でき
ている。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 2 東大DBの読み込
み
98
II-4-3 13:55～14:10
input:参照カタログ(吉岡・小林、15分)
• 参照カタログ
• クロスマッチに利用
• AGISによる解析の際、starting valuesとしてセット
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
99
nJ Input Catalog のためのカタログの選定
Inputカタログの目的
観測星の同定初期位置の決定
位置決定解析のためのカラー補正情報
Inputカタログへの要求
zw-bandで9等級の星までがほぼコンプリート
Ｚw-bandでの等級が推定できる変動
Zw-band付近の色の情報がある
星位置精度が高い
UCACが最適と判断 (HIPPARCOS TYCHO2 USNOB1.0 GSC 2MASS)
UCAC4 113,780,093星右図位置誤差の分布
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
100
UCAC catalogとnJ input catalogの作成
UCAC (USNO CCD Astrograph Catalog) とは
位置測定を目的にUSNOが行ったCCDによる全天サーベイに基づくカタ
ログ
Hipparcos Tycho 2mass などもcatalogに結合されている
UCAC1からUCAC4までが発行されている UCAC4が現状で最終版
UCAC4でAPASS による5-bandの測光観測(B,V,g,r,i:ucac4)を結合南
天と北天で観測
UCAC3のbugfixがされている
現状のnJ input catalogは
UCAC3からコンパイルzw等級はSchmidt plate(Palomar+UK)をdigitize
した
SuperCOSMOSの測光値R,B,IのIとする(等級誤差が大きい)
観測時の位置、固有運動、B、R、I等級、Hipparcos id を記載
最終版のnJ input catalogは
UCAC4からコンパイル予定 i等級をzw等級として採用(等級誤差が少な
い)
観測時の赤経、赤緯、i等級、その他(gri等級?、変光フラグ？)
APASSがまだ終了していない mid-2015にcatalogリリースを待機中
右図はAPASSの進行状況ほぼ終了した模様
フォーマットは未定
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
101
ＮＪソースカタログデータベース
• Apache Derby RDBMS上に構築
• 現在は東京海洋大学内のPCで稼動
• 現時点ではUCAC3ベース
• I mag. < 10の星を登録
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
102
データベースに登録されている項目
• Position: 𝛼𝛼, 𝛿𝛿
• Proper motion: 𝜇𝜇𝛼𝛼, 𝜇𝜇𝛿𝛿
• B, R, I magnitude
• Hipparcos ID
• Source ID: HEALPix 空間分割を利用
HEALPix pixel ID + ピクセル内での通し番号
分割レベル=7 （総ピクセル数:196,608）
 クロスマッチにも利用
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
103
HEALPix sphere tessellation
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
104
UCAC3カタログでのソースカウント
IMAG Limit count
n (arcdeg^{-2}) n (arcmin^{-2})
N/(pi * 10min^2)
0
0
0
0
0
1
114
0.00276335
7.67597E-07
0.000241148
2
369
0.008944528
2.48459E-06
0.000780557
3
687
0.01665282
4.62578E-06
0.001453233
4
1045
0.025330708
7.03631E-06
0.002210521
5
2569
0.062272334
1.72979E-05
0.005434286
6
12042
0.291897021
8.10825E-05
0.02547282
7
57593
1.396049254
0.000387791
0.121828278
8
184709
4.477329912
0.001243703
0.390720737
9
529977
12.84659586
0.003568499
1.121076958
10 1408674
34.14613385
0.009485037
2.979812262
11 3275631
79.40100731
0.022055835
6.929044916
12 6963644
168.798118
0.046888366
14.7304144
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
105
検証
• 実際の星の分布や星像切り出しの状況を想定して、星を確実に同
定できるか？クロスマッチ部と合わせて評価を行う。
クロスマッチ部で記述
• 仕様に従ってID付けがされているか。
 確認した。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 3 参照カタログ
106
II-4-4 14:10～14:20
IDT output = AGIS input
= MDBへの書き込み(山田、10分)
• 検証
• IDEで出力したMDBがAGIS正しく読み込めることを確認する。
• AGISに手を加えて読み出しを確認することはできないので、mdbexploreを用
いて評価する。
• MIC-001, MIC-006, JH-001
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 4 MDB出力
107
Gaia main database
• http://gaia.esac.esa.int/mdbexp/
• APIはGaiaTools, GaiaMdbDmのライブラリに含まれる
• 上のURLからmdb explorerがダウンロードできる。最新バージョンは17.0.1
• これを用いると、データベースが正しく生成されているかどうかを確
認することができる。
• 確認した
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 4 MDB出力
108
DBの中身は期
待したものか？
必要なDBがで
きているか？
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 4 MDB出力
109
II-4-5 14:20～14:35
軌道・姿勢処理(山田、15分)
• 検証
• 姿勢および軌道が仕様に従って正しく変換されているか。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
110
速度差
𝜃𝜃
速度𝑣𝑣 =
𝐺𝐺𝐺𝐺
~7.45
𝑅𝑅+ℎ
× 103 m/s
G:万有引力乗数6.67 × 10−11 𝑚𝑚3 𝑘𝑘𝑘𝑘−1 𝑠𝑠 −2
M:地球質量5.97 × 1024 kg
R:地球半径6.37 × 106 m
h:軌道高度800km~8.0 × 105 𝑚𝑚
位置ずれ~ 𝑅𝑅 + ℎ sin 𝜃𝜃
速度差~𝑣𝑣 sin 𝜃𝜃
1kmの位置誤差は1m/sの速度誤差
速度精度要求は光行差が1𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚~5 × 10−9 𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟に比べて十分小さいこと、
1.5m/s=>15cm/s=>150mの位置誤差、GPSの性能で十分。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
111
CCSDS 502.0-B-2
OEM定義
• 軌道インターフェースとしてOEMを採用
• NASA – ESA間などで軌道情報を共有するフォーマット。
• 仕様はCCSDS 502.0-B-2で規定
• OEMファイルの読み込み及びMDBへの変換は、Gaiaですでに開発されてお
り、AGB-009でまとめられている。
CCSDS_OEM_VERS = 2.0
CREATION_DATE = 2012-08-21T07:32:14
ORIGINATOR = ESOC
COMMENT Orbit data are consistent with planetary ephemeris INPOP10A
META_START
OBJECT_NAME
= GAIA
OBJECT_ID
= 9999-999X
CENTER_NAME
= EARTH
REF_FRAME
= ICRF
TIME_SYSTEM
= TDB
START_TIME
= 2013-10-21T09:38:47.61599998
STOP_TIME
= 2013-10-22T09:38:47.61599998
META_STOP
この部分は繰
り返し
2013-10-21T09:38:47.61599998 -0.1496820000000000E+04 -0.7083980000000000E+04 -0.1638840000000000E+04 ・・・
2013-10-21T09:39:37.61607398 -0.1052803717005489E+04 -0.7339606544592499E+04 -0.1606037795878308E+04 ・・・
2013-10-21T09:40:29.22994123 -0.5919352873221842E+03 -0.7585914832510199E+04 -0.1568323633173177E+04 ・・・
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
112
Attitude disturbance
Disturbance
Low Frequency
Magnetic disturbance
Gravity gradient
disturbance
Solar pressure
Air drag
High frequency
Rw disturbance
Magnetic moment
Magnitude
Method
Steady
6 × 10−6 Nm
Time variable
6 × 10−8 Nm
Feed back control
Feed forward control
Management of magnetism
3 × 10−9 Nm
Feed back control using star images
Management of mass property
1 × 10−9 Nm
1 × 10−8 Nm
1 × 10−10 Nm
Rotational frequency
6 × 10−9 Nm@10Hz
Structural dumping
Management of current loop
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
113
Management of mass property
1.832
6.9 × 10−4
1.831
1 0 0
−3.5 × 10−4
1.5 × 10−4 ~1.83 × 0 1 0
0 0 1
1.830
kg / m2
Inertial moment tensor
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
114
Nano-JASMINE attitude control
1e-5rad/s
1e-3rad/s
1e-1rad/s
1e-7rad/s
MTQ、Magnetic censor
Initial attitude stabilize
requirements
STT、FOG、RW
3 axial control
Parameter estimation with
Extended Kalman Filter (Remove
DC component comes from Residual
Magnetic Moment)
CCD、RW
Feedback of mission image
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検
証 > 5 姿勢・軌道処理
115
稲守、博論
PSF by a single star
summation
LSF for xy axis
summation
5.00E-06
LSF for z axis
4.00E-06
3.00E-06
Angular Velocity Error [rad/s]
CCD 1pixel
2.00E-06
1.00E-06
0.00E+00
0
20
40
60
Targeted stability
80
100
120
140
160
Δωx
Δωy
-1.00E-06
-2.00E-06
-3.00E-06
-4.00E-06
-5.00E-06
Time[sec]
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
116
Nominal scanning law
Spin (or z) axis motion
FOV direction
One spin period
Z axis direction
Data analysis team got scanning law
code written in C# and mathematical
expression from service module
peopel, and now analyzing.
It causes only 2-3 pixel(AC) + 0.5
pixel(AL) smearing. Amount of
smearing is similar to Gaia (LL-084),
but will be unknown value in NJ.
2011/10/4 K.Shimizu
2012/5/23 M.Yonehara
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
117
Angular momentum offset
Rad / sec
Orbital period
PSFの形状が一定の
期間が長いので、
Gaiaより有利(F. van
Leeuwen)
Torque data is noisy and non-white
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
118
Mathematical reason of angular momentum
offset
Satellite from +z directino
Spin axis moves
Z-axsis (marked as x) = spin axis
FOV2
Actual angular momentum
vector is directed to here in
inertial frame
Actual angular momentum
vector direction in body
fixed frame (Gaia)
FOV1
For simplifying control
law in NJ case.
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
In inertial frame
119
ordinate: fitting residual
10 as
1as
0
abcissa: 0～60000sec
Escape mode : When Attitude control with
image becomes unavailable, AOCS enters
escape mode. In this mode, attitude is
controlled by FOG data, and the attitude
becomes noisy than observation mode.
1as
0
15sec
knot
30sec
knot
Less escape mode
Frequently escape mode
RMSs are same if we fit only observation
mode.
0.5Hz is downlink limit.
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
LL-030
DH-007
121
Attitude disturbance
Fit whole 0 – 60000 sec
attitude.
3000 – 8000sec where
AOCS system is in
observation mode.
Use code written by David Hobbs and
Rajesh Kumar Bachchan
Knot interval expected from
observed stellar density
Attitude telemetry interval
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
122
Analysis of HILS torque data
AR(MA) model
Power spectrum of raw data
Power spectrum of fitting residual
IBM Tokyo
M. Ito (Keio Univ.)
北川源四郎「時系列解析の基礎」
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 5 姿勢・軌道処理
123
II-4-6 14:35～14:45
クロスマッチ(吉岡、10分)
NJにおけるクロスマッチ
• NJで観測された天体を既存のカタログに登録されている天体とクロ
スマッチし、同定
• ２つあるFOVの識別
• Source IDの付与  AGISによる解析で利用(BAS-020)
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 6 クロスマッチ
124
ソース・クロスマッチ（ローカル・クロスマッチ）
• セントロイドからtL (Transit time)、qL (Across scan coordinate)、等級
を受け取る
• 姿勢quaternion attを受け取る
• tl,qL,attからα,δへの変換（2つのFOVに対応して、2つの天球上の
位置）
• 2つの位置それぞれに対し、Source DBとのクロスマッチ
• クロスマッチ・アルゴリズムにはHEALPixを利用した
nearest neighbour search  同定＆FOVの決定
• 結果としてNJMatchオブジェクトを返す
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 6 クロスマッチ
125
姿勢測定誤差
• See ソフトウエアの仕様(STTキャリブレーション)
太陽系天体
• See ソフトウエアの仕様(太陽系天体)
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 6 クロスマッチ
126
シミュレーション
・実際のソースカタログを用いてクロスマッチの精度を確認
・カタログ中の星1000個を中心にsearch radius内のソースをカウント
カウントが1（search radius内に自分しかない）ならクロスマッチ成功
Count
1
2
4
8
16
32
64
128
256
10
70
124
228
292
177
81
25
3
0
search radius (arcmin)
5
2
372
792
266
164
206
42
117
2
35
0
4
0
0
0
0
0
0
0
1
952
45
3
0
0
0
0
0
0
Count
1
2
4
8
16
32
64
128
256
10
562
232
129
59
18
0
0
0
0
search radius (arcmin)
5
2
812
967
142
32
39
1
7
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
991
8
1
0
0
0
0
0
0
imag<8
imag<10
1分角程度の誤差で姿勢が決まれば、8等より明るい星について
は99%の確率でクロスマッチ可能ということになる
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 6 クロスマッチ
127
検証
• 実際の星の分布や星像切り出しの状況を想定して、星を確実に同
定できるか？参照カタログ部と合わせて評価を行う。
 姿勢の決定精度が高い場合には確実に星の同定は可能。
ただし、重星の場合の処理に関しては要検討。
さらに同定できなかった星についての処理も未実装。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 6 クロスマッチ
128
II-4-7 14:45～15:00
太陽系天体の位置計算(多並、15
分)
• 目的
星像のデータはCCDデータなので、恒星の他にも小惑星
等が観測される。
クロスマッチの際に恒星と太陽系天体の区別を行うため
に、観測時刻における太陽系天体の位置計算が必要
129
太陽系天体の位置計算
• ある時刻 tにおける太陽系天体の赤道座標(α, δ)、天体か
ら地球までの距離、視等級を計算する
• 計算に必要なパラメータ
軌道長半径a・離心率e・軌道傾斜角i・昇交点経度ω
・近日点引数Ω・平均近点角M・絶対等級Ma
130
小惑星データベースの構築
• Microsoft SQL serverで
小惑星天体の位置計算
に必要なデータベースを
構築
• 小惑星天体のカタログ
データはジェット推進研
究所の
JPL Small-Body Database
を
使用
データベース内での番号
ID
小惑星天体の名称
name
軌道長半径
a(au)
離心率
e
軌道傾斜角
i(deg)
昇交点経度
ω(deg)
近日点引数
Ω(deg)
平均近点角
M(deg)
元期
Epoch
絶対等級
Ma
• 登録されている小惑星天
体の数は約67万
131
作成したプログラム
• 太陽系天体の位置を導出するプロ
グラムを作成
• プログラムはJavaで行い、データ
ベースのアクセスはJDBCを介して
SQLで実行
132
計算誤差
• 国立天文台の暦計算室というWebサイトから計算
し、誤差を比較
• 地球との距離で0.01[au]程度の誤差が発生
• 赤道座標では10分程度の誤差が発生
• 誤差の原因を特定中
133
II-4-8 15:20～15:45
星像中心(荒井、山田、原、 15+5+5分)
• 要求
• 星像中心を1/600pixel(systematic)、1/200 pixel(statistic、等級依存)で求めら
れるか？
• 星像中心をずらす可能性がある要因について、1/600pixel(systematic)で補
正を行う。
• 検証
• 星像中心位置を上の精度で正しく求められることを、シミュレーションで確認
する。
• 2D PSFを直接扱うことは良い(F. van Leeuwen)
• 光学計算=>Spline fit=>係数を線形空間の要素と見なして主成分=>
観測値を上位20程度の主成分でfit
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
134
NJ aperture and PSF
Gaia
Nano-JASMINE
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
135
切りだし、背景推定
CCDからデー
タ読み出し
Threshold以上
のピークを探索
15×25 ウィンド
を切りだし
必要サイズ
の切り出し
median値
の計算
当初は高度な画像処理アルゴリズムによる切り出しを考えていた
が、FPGAのタイミングが合わないので、ピーク探索に変更した。た
だし、ノイズレベル(10e)の2桁上程度(1000e程度)のthresholdを想
定しているので、false detectionはない。
背景は、AD変換の電気的バイ
アス、暗電流、背景光の合成で
ある。素のmedianでよいのか処
理が必要かは、今後の課題
GPS時刻
の計算
GPS時刻は、PPSとオン
ボードクロックカウントの
内挿から算出
FPGAのため、近似
median計算である。
“等級”ごとに3段階の大きさを指定できる。
閾値とサイズはアップリンクパラメータで指
定できるので、打ち上げ後でも変更可能。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
136
星像中心位置決定法: 全体像
星像モデルデータList
星像データ
星像の特徴量List
Spline Fitting
星像の特徴量
パラメータ化
主成分分析
星像データの形状をFittingするための関数List
平均星像データ
星像の変化パターン
……
LL-022, LL-064, LL-069, LL-075, LL-078,
LL-079, LL-080, LL-088, 荒井修論
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
137
星像中心位置決定法: 星像モデルデータList
Nano-JASMINEの星像モデルデータList
……
パラメータを変えて
Nano-JASMINEの設計光学系を元に光学計算
by 国立天文台鹿島氏
星像モデルデータのパラメータ
星の温度
黒体放射モデル
T = 3k, 5k, … 19K
9 pattern
光学系の収差パターン
設計猶予内で
ランダムに
200 pattern
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
CCD上の位置
画角
3 pattern
138
星像中心位置決定法: Spline Fitting
基底関数列を設定
基底関数を設定
基底関数を一定間隔で配置
基底関数列の生成パラメータ
基底関数の数
基底関数の幅
(重なり具合
)
星像パラメータ
星像データ
最小二乗法による
Fitting
139
星像中心位置決定法: 主成分分析
星像の特徴量List
平均星像ベクトル
星像ベクトルList
残差ベクトルList
主成分分析
残差ベクトルの主成分
関数に復元
平均星像データ
関数に復元
星像の変化パターン
…
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
140
星像中心位置決定法: 中心位置決定
未知の星像の形状と中心位置をFitting
Fittingパラメータ
最小二乗法によるFittingパラメータ決定
初期値
方程式は非線形
線形近似して反復計算
Solve
近似解
星像の中心位置
iteration solve
No
収束?
Yes
中心位置決定
の中心位置
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
141
星像中心位置決定法: 評価
PSFによる星像中心位置決定法を評価する
Nano-JASMINEの星像モデルデータList
に対して
星像中心位置決定法を適用
…
各パラメータを変更した時の変化の検証
基底関数列の生成パラメータ
基底関数の数
基底関数の幅
(重なり具合
)
中心位置決定のパラメータ
用いる主成分の数
各パラメータを変えた時の
•Spline Fittingの近似精度の変化
•中心位置推定精度の変化
を検証する
目標精度での中心位置推定が可能か?
最適なパラメータ設定は?
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
142
星像中心位置決定法: Spline Fittingの近似精度評価
基底関数列の生成パラメータ
基底関数の数
重なり具合
(基底関数の幅
基底関数列を生成
)
星像モデルデータ
,……
Spline Fitting
Spline Fittingの近似精度
基底関数列の生成パラメータによる
近似精度の変化
143
星像中心位置決定法: Spline Fittingの近似精度評価
基底関数列による近似精度の変化
Nano-JASMINEの星像モデルから
無作為に500個を抽出して評価
•基底関数の数の増加により
近似精度が向上
•各基底関数の数に対し
最適なパラメータが存在
基底関数の幅による近似精度の変化
•最適な基底関数の幅
は
1.1～1.4pixel
星像データの変化幅スケールと関連
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
144
星像中心位置決定法: 中心位置決定精度の評価
主成分分析
基底関数列の生成パラメータ
基底関数の数
= 31
重なり具合
= 1.4
星像モデルデータList
無作為に300個を抽出
形状Fitting関数List
主成分分析の解析範囲: 7x11 pixel
中心位置決定の解析範囲: 5x 9 pixel
中心位置を設定した星像データ
中心位置決定に用いる主成分数
= 0 … 20
中心位置決定
中心位置
中心位置決定の誤差
によって
どう変化するか?
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
145
星像中心位置決定法: 中心位置決定精度の評価
中心位置決定に用いる主成分数による中心位置決定精度の評価
Along方向
目標精度
1/600pixel
•目標精度を達成可能
•主成分数の増加により精度が向上
一定数以上は向上せず
Spline Fittingの近似限界に到達
Across方向
•数秒で解析可能
所要時間(seconds)
146
星像中心位置決定法: 中心位置決定の特性
基の星像データ
設定した中心位置
中心位置を設定した星像データ
×
の評価結果を基の星像データ
基の星像データによる精度の差
高精度に検出可能な星像データと
誤差の大きい星像データが存在する
設定した中心位置毎に分割する
設定した中心位置による精度の差
中心位置によって
検出精度に大きな差はない
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
147
星像中心をずらす要因
効果
Photon Beam Spread
Charge Diffusion
Pixel smearing
TDI smearing
Pixel smearingとTDI smearingを合わせてpixel
integrationとして記述
姿勢smearing
Read out noise
迷光
CTI
Brighter Fatter効果
基底の取り直し
追い込み法
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
148
姿勢smearing
• 撮像中の姿勢変動のためのPSFの形状変化
• 撮像時間中は、指向方向はほぼ等速直線運動する成分が
dominantであり、幅は1pixel程度、FWHMの半分程度である。
• 等速直線運動からの残差は、振幅は1/100 pixel以下で高周波であ
る。従って、中心推定への影響は1/1000 pixel以下である。
0.01 pixel
AC方向
AC方向
AL方向
軌道変位(0.5, 2.0)pix
ガウスPSFに等速直線成分を加えた
場合の中心推定精度。系統誤差成
分と統計誤差成分の合計。(藤田修
論)
AL方向
(1.0, 4.0)pix
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
149
追加スライド
Nano-JASMINE解析レビュー会
150
検出器特性
• 読み出しノイズはPoissonノイズである。Pixelに落ちる光子数は数千～数万程度な
ので、ガウス型白色ノイズだと考えてよい。
• AD値と光子数の線形性からのずれは、地上での測定でおよそ把握できているので、
読みだされた値を後処理で補正することが可能である。
ＣＣＤ出力フォーマット
(48+512+8)+(8+512+48)
ch1 + ch2
1-48 ch1 over scan region
49-560 ch1 image region
561-568 ch1 inner region
569-576 ch2 inner region
577-1088 ch2 image region
1089-1136 ch2 40over scan region
tdi方向は(48+16+512 + 512+64)= 1152 なのだが鎌田画像は 1168まである ?
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
151
測定日時：2010/09/08
測定時のCCD温度：-50℃
tdiボードid：2
ch1(画像左のチャンネル)
CTE
parallel
x=580~750: 0.999996
+/- 6.499e-007 (6.499e-005%)
x=750~920: 0.999997
+/- 7.665e-007 (7.665e-005%)
x=920~1090:0.999997
+/- 1.38e-006 (0.000138%)
serial
0.999995
+/- 1.929e-006 (0.0001929%)
GAIN
切片 = 677.337
+/- 0.3834
(0.0566%)より
2.392 +/- 0.002
ch2(画像右のチャンネル)
parallel
x=390~560:0.999998
+/- 6.202e-007 (6.202e-005%)
x=220~390: 0.999999
+/- 7.179e-007 (7.179e-005%)
x=50~170: 0.999999
+/- 7.629e-007 (7.629e-005%)
serial
0.999996
+/- 2.226e-006 (0.0002226%)
GAIN
切片 = 664.916
+/- 0.3587
(0.05395%)より
2.436 +/- 0.001
暗電流は列ごとに測定データがある
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
室岡, 2010/12/15 システム検討会資料
152
迷光
• 迷光測定は行ったが、正確な値を知ることは非常に難しい。要求値
は10−12 以下であり、実際の測定はフード部と望遠鏡に分けて、そ
れぞれが10−6 以下になっていることを確認できているに過ぎない。
• 2010年頃に丹羽、初鳥、井戸端らにより測定
井戸端、NJシステム検討会資料 2010/11/22
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
153
追加スライド
放射線の影響
Nano-JASMINE解析レビュー会
154
Brighter Fatter 効果
Antilogus+, J. Instrum.(2014)
小林、システム検討会資料2014/6/18
•
•
•
•
•
flat画像を精密に測定したところ、光量の多いflat画像の方がより平坦という結果がでるこ
とにより発見された。
元の光源の形が同じでも、明るかったり、積分時間が長いと像が拡がって測定される。
2,3ピクセルサイズの像であれば、明るい像は2,3%程度拡がる。
蓄積された電子によるクーロン反発力により、その後の蓄積が阻害されると考えられる。
図はnano-JASMINE搭載同等CCDのbrighter fatter 測定値
左図の縦軸(k)の定義
Pixel Response Function の形の変化
0から20μｍまでを図示
NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
155
LEDの発光時間を変えて測定した。蓄積され
る電荷の量によって PRFが変化する。縦軸の
値は右図参照
II
原修論
156
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
157
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
158
Pixel Response Functionの測定
ピクセルより細いビームによる撮像を、xyステージで検出器を動かしながら連続
的に撮像すると、応答関数が分かる。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
159
追加スライド
Nano-JASMINE解析レビュー会
160
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 8 星像中心推定
161
Nano-JASMINE解析レビュー会
162
追い込み法(原、7分)
II-4-9 15:45～15:52
• 要求
•衛星打ち上げ前に構築した星像モデルで要求精度を満たすことができるか?
•要求精度を満たす星像モデルを観測データの情報から再構築する
• 検証
• シミュレーションで実証
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法
163
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法他
164
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法他
165
Nano-JASMINE解析レビュー会
166
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法他
167
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法他
168
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 9 追い込み法他
169
II-4-10 15:52～16:07
Star tracker calibration(澤上、15分)
• Star trackerの精度の限界から姿勢決定に最大10分角程度
の誤差a（misalignment）が生じる。
支障をきたさないこ
とが要求
• クロスマッチでの暗い星の同定に支障をきたす可能性がある。
• IDTで暗い星の同定をおこなう前にミスアライメントを算
出するプログラムをL.Lindegren氏(LL-103)の資料をもと
に作成。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
170
ミスアライメント算出プログラム
• 目標
• ミスアライメントを1分角以内の精度で算出する。
• 特徴
• 1つの星からミスアライメントを算出することができる。
• 観測した星の位置と星のカタログ位置の差からミスアライメ
ントの算出をおこなう。
• 算出後の流れ
• 求めたミスアライメントをもとにStar trackerの姿勢を修正し
星の同定をおこなう。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
171
プログラム組込み後のIDT
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
172
ミスアライメント計算の流れ
1. Star trackerの姿勢と星の
カタログ位置を使用して、
SRS系の座標に変換する。
2. 観測した星の位置と変換
後のカタログ位置との差か
ら、Δφ*,Δζを求める。
3. 前後の視野からそれぞれ
求めたΔφ*,Δζからミスアラ
イメントを算出する。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
173
検証
• 衛星の回転軸を固定した場合
のシミュレーション。
• XY平面の上下0.5度に星を100
個配置した。
• 各星からミスアライメントを算出
し、設定したミスアライメントと
の差を求めた。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
174
検証結果
ミスアライメントのみを与えた場合（約12分角)
0.05
0.045
設定したmisalignmentとの差[arcsec]
0.04
0.035
0.03
0.025
0.02
0.015
0.01
0.005
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
star num
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
175
検証
• 実際の環境に近いように誤差を設定。
• 各星のカタログ位置ずれ：α,δに-12〜12秒角
• ミスアライメントa：約0.6分角ずつ増加
• シミュレーション1回ごとにミスアライメントを約0.6分角ずつ
増加させ差を計測した。
• 各星から求めたミスアライメントと設定値との差を平均し、
グラフ化した。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
176
検証結果
算出された差をシミュレーションごとに平均したグラフ
1
設定したmisalignmentとの差[arcsec]
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0
10
20
30
40
50
60
設定したmisalignment[arcmin]
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
177
まとめ
• カタログ位置と観測された星の位置、衛星の姿勢からミスアラ
イメントを算出することを目標とした。
• 星のカタログ位置と観測した位置との差からミスアライメントを
求めるプログラムを作成。
• 今回シミュレーションした衛星の動きでは、目標であるミスアラ
イメントを1分角以内の精度で算出できた。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
178
今後の課題
• 様々なシミュレーションが必要
• NJの動き、実際の星の位置でのシミュレーションなど。
• IDT組み込み後に適切に動作するのか確認
• クロスマッチとの連携などを確認する。
• ミスアライメント算出に使用する星の検討
• どの星をミスアライメントの算出に使用するのが適切か
検討する必要がある。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 10 STTキャリブレー
ション
179
II-4-11 16:07～16:12
その他のキャリブレーション(山田、5分)
• 要求
• 必要なキャリブレーション
• 検証
• キャリブレーションされているか？
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 11 その他のキャリ
ブレーション
180
Gaia General Calibration Model
• AGISには関数のテンプレートだけを入れる。
• 関数にどういう引数をいれて、どのパラメータを推定するのかを、実
行時configuration file(xml)で指示する。
• UL-031, LL-102, CF-004
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<XmlConcreteAstroCal xmlns:xsi=“http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance” xsi:noNamespaceSchemaLocation=“concre・・・
<DataSpace>
<Axis id=“0” label=“CcdRow” origin=“0” min=“1” max=“1” delta=“1” coordcls=“gaia.cu1.tools.satellite.calibration.astro.・・・
・・・
</DataSpace>
<FuncsCollection>
<Func id="0" calcls="gaia.cu1.tools.satellite.calibration.astro.model.L0" description="1"/>
・・・
</FuncsCollection>
<ALEffectsCollection>
<Effect id=“0” diag=“false” description=“AL large-scale” dep=“*,*,1,*,-” funcs=“0,1,2” constraints=“gaia.cu3.agis.algo.gis.calibration.・・・
</ALEffectsCollection>
</XmlConcreteAstroCal>
181
Calibration Model(1/2)
Geometric calibration model
N=1024: AC pixel数
f:FOV (0または1)
r:多項式の次数
j:キャリブレーションの時間区間
k:同上, long interval
m:AC index
μ:AC pixel座標(連続値)
t:観測時刻
Δηrfj, Δζrfj:パラメータ(large scale)
δηkm: small scale
L*: Legendre多項式
Time granularity:初期にはShort(j)はspin period, long(k)は6ヶ月ではじめてみる。
AC granularity m:2, 7, 12程度
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 11 その他のキャリ
ブレーション
182
Calibration(2/2)
Chromaticity
CTI effects
W:effective wave number
index:時間変化はk(long)で起こると仮定
Z:magnitude
最初は線形でやってみる。
(Gaiaでは等級の3次式)
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 11 その他のキャリ
ブレーション
183
IDTで、およびAGISでのキャリブレーション
IDTでの処方箋
General Calibration Model
Field angle
座標の3次式
座標の高々2次式
chromaticity
PSFのテンプレートとして Effective wave lengthの1次式
異なる色のものを入れて
おく
CTI
PSF fittingの後処理とし
てCTI効果を入れる
等級の1～3次式、LL-022, LL-069,
LL-075
LL-102
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 11 その他のキャリ
ブレーション
184
II-4-12 16:12～16:17
Bright star解析の準備状況(山田、5分)
• 要求
• 1等級の星まで3masでパラメータが求められる
• 検証
• サチったセルとその隣接セルを除いた場合の光子数評価としては、-1等級
まで求められることが確かめられた。(矢野)
• 今後の課題
•
•
•
•
サチったセルを作った場合の撮像データは取得している。
これをもとに、溢れた電荷がどちらにどう流れるかのモデルを構築。
PSF fittingでの精度評価は今後
切りだしアルゴリズムの評価も必要。
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 12 Bright star解析
185
一番簡単な処方箋：
この3行は使わない
飽和pixel
飽和pixelから電荷が溢れたpixel
TDI direction
使える
Saturated pixel
切りだしプログラムの動作要確認
使える
飽和pixel数< 15 (z=2) ならOK。
それ以上の場合、詳細シミュ
レーションが必要
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 12 Bright star解析
186
ラフな精度評価
単純に光子数での統計精度推定
(Windowサイズ未最適化)
PSF推定でどの精度が出るか要評価
切りだし動作確認済み
II NJチームの開発状況 > 4 仕様と検証 > 12 Bright star解析
187
II-5 16:17～16:25
II-5 end to endの精度検証
山田,8分
II NJチームの開発状況 > 5 end to endの精度検証
188
検証状況
要求：目標の精度が達成するか。
AGISの動作検証を行った条件
姿勢ノイズ
10分角程度の白色ノイズ
セントロイド
Performance curveに従う誤差
軌道ノイズ
100m程度の誤差、モデル化誤差は無い
IDTの動作検証を行った条件
I/F条件を満たす
確認(観測、ソース、軌道、姿勢、参照カタログ
セントロイドの精度要求を満たす
確認
ID付け
False detectionの確率は十分低い
ノイズの白色性
必ずしも白色ではない
II NJチームの開発状況 > 5 end to endの精度検証
189
AGISLab
• Gaiaチームが持っている検証環境
• 相対論効果やBAM変動など様々な効果がどのように出るのか簡易的に確
認することが目的。
• 主にLundのグループが数名で開発。
• 実装レベルではAGISとは独立。
• シミュレーション+解析を行う。
• AGISと異なり、単一PCでしか動作しない。Multi Coreは対応。
• シミュレーションと解析を連続して行う。
• もともとはシミュレーションはCU2、解析はCU3のタスクである。
• シミュレーションのノイズは主に白色ノイズである。
• 同じMDBから出発した場合、AGISとAGISLabの出力結果が一致することは確
認している。
• シミュレーションデータをMDB出力する機能を有する。(NJ用に追加)
II NJチームの開発状況 > 5 end to endの精度検証
190
姿勢則
NA
Nominal Attitude
スピン軸の方向が天球面状で連続的に三角波的に変化
することを想定した姿勢
PA
Physical Attitude
スピン軸の三角波の直線部分の動きを、制御則に従って、
x軸・y軸の角速度で矩形波的な
HILS A
HILS Attitude
Physical attitudeに擾乱や擾乱回復の制御を加えたもの。
角速度
z軸移動
NA(青・赤の線)
HILS A
PA(薄緑の線)
Nano-JASMINE解析レビュー会
191
MDBExpl
orerによ
る確認
3.手で生成したデータとIDTの
実行。IDTのI/F確認。
星3つ
③
NJIDT
実データ
AGIS
MDB
カタログ
⑤
MOC
データ
HILSA+α
②
④
4.AGISLabのシミュレーション機
能+データ形式変換+ホワイトノ
イズレベルでのNJIDT動作確認
PA
5.フルシミュレーション。
NA
2.AGISLabのデータ生成機能とAGISシ
ミュレーション。NJPDBとAGISの整合性。
①
AGISLab
NJPDB
1.AGISLabのシミュレーション機能を用いる。
NJ自身のfeasibility(白色ノイズレベル)の確認
と、NJPDBのvalidation。
Nano-JASMINE解析レビュー会
192
今後の課題
• 非白色ノイズを取り入れたダイレクトシミュレーション
• キャリブレーションブロックに関するシミュレーション
• 姿勢モデルの詳細検討
• 姿勢モデルに含まれるパラメータでfittingがどこまで改善できるか
• 非白色性が悪影響を与えないのか
• モデル駆動ソフトウエアの構築(要予算)
II NJチームの開発状況 > 5 end to endの精度検証
193
II-6 16:25～16:30
II-6 公開系の準備状況
山田、5分
II NJチームの開発状況 > 6 公開系の準備状況
194
公開系の要求とその検証方法
• 要求
• 以下の値を公開する。
カタログID、星の種類を表す文字列、位置天文5パラメータ(赤経、赤緯、年
周視差、固有運動(経度方向)、固有運動(緯度方向))、5パラメータの精度、
V等級とその出典、変光の度合い、Z等級とその精度、
• その他、proximity flag(PSFがFWHMの2倍以上広がった天体)、bright star
proximity frag(ある半径内に検出器をサチらせる明るい星がある)、diffuse
object flagの要望がある。
• 主要なカタログ(Hipparcos、2MASS等)とのIDのクロスマッチを公開する。
• 検証・評価
• データベースにこれらの値を書き込むプログラム及び読み込むプログラム
をメーカー開発で開発した。
• これらにアクセスするためのweb インターフェースをメーカー開発で開発し
た。
• 一度検証を行ったが、現在セキュリティー上の理由でサーバーを停止して
いる。長期間の維持管理方法が問題となる。
II NJチームの開発状況 > 6 公開系の準備状況
195
データ公開の準備状況
II NJチームの開発状況 > 6 公開系の準備状況
196
Publication Policy
• FM-039を参照。
• 公開は半年のデータ、2年のデータ、3年のデータで行う。
• 解析には1ヶ月程度を想定。
• データ解析チームは公開日前から生データを扱うことになるが、公
開日以前に論文を投稿してはいけない。
II NJチームの開発状況 > 6 公開系の準備状況
197
II-7 16:30～16:45
II-7 打ち上げ後の解析体制・
作業計画とマイルストーン
吉岡、15分
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
198
作業計画・マイルストーン
• 未実装部分の組み込み(連休明け)
• End to endのシミュレーション(6月末)
• Operation Rehearsal(2015/7/21～7/24)
• 何をもってうまく行っていると判断するかの確認
• クロスマッチ、中心推定精度・・・
• 2015/12/1 打ち上げ
• ～2016/1/1 初期運用(1ヶ月)
• チェックアウトデータをもとにIDTの検証
• 科学運用の検証
• ルーチンの運用に入る。頻度：要バスとの調整
• 2016/9/1 2016/8/1までのデータで公開(1st release)
• 2018/3/1 2018/2/1までのデータで公開(ノミナル運用の成果)
• 2019/3/1 2019/2/1までのデータで公開(後期運用を含む成果)
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
199
体制
開発メンバー
ミッションチーム
Gaia協力者
山田良透(京大)、吉岡
諭(海洋大)、穂積俊輔
(滋賀大),＋天文台院生
＋各大学院生
Uwe Lammers、Jose
Hernandez(ESAC), Lennart
Lindegren, David Hobbs,
Daniel Michalik(Lund天文
台)
HW
小林行泰, 白旗麻衣
(NAOJ),
AOCS
山田
Sergei Klioner, Alexey
Btokevich (Dresden大)
モデル
山田
？
統計
山田
運用
○
バスチー
ム
アドバイザ
Emmanuel Joliot,
William
O’Mullane(ESAC),
五十里+α
稲守+α
足立修一(慶応大),
宮下尚(サイバネッ
ト),
石黒真樹夫、池田
志郎、高橋啓(統
数研),
○
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
支援員数名を雇用
200
今後の課題(1/4) コード検証
• 測光変換式の作成(山口)
• UCAC3の3バンド(SuperCosmosのB, R, I)⇔zWバンド
• クロスマッチにおける重星検知、未同定天体処理
• 姿勢系のシミュレーションによる姿勢挙動の把握(FvL)
• Input (STT, FOG, ミッション望遠鏡)に不整合があった時
• 微粒子ヒットへの応答
• 重星を姿勢制御からはじく機構とはじき損ねたときの挙動
• 太陽系天体の誤差の要因特定
• キャリブレーションモデルの確認
• End to endの精度検証の詳細化
• どういうケースを尽くすべきか議論が必要。
FvL: Floor van Leeuwen氏からの指摘
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
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今後の課題(2/4) コード改良
• 姿勢推定のウエイトが一方の視野に偏らないようにする処方箋(FvL)
• 打ち上げ後のPSF推定(FvL)
• 追い込み法の数学的位置づけの明確化と検証
• 2D星像中心アルゴリズムの組み込み[穂積]
• 基本的な推定はできているが、IDTに組み込めていない
• 様々な要因を後処理するか前処理するか
• STTキャリブレーションの組み込み[吉岡]
• 太陽系天体のクロスマッチの組み込み[吉岡]
• サチった星の精度評価の詳細化
• サチったセルを作った場合の撮像データは取得している。
• これをもとに、溢れた電荷がどちらにどう流れるかのモデルを構築。
• PSF fittingでの精度評価は今後
• 切りだしアルゴリズムの評価も必要。
• IDU (FvL) の検討
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
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今後の課題(3/4) 予算と契約
• データ公開系およびデータベースの維持管理方法
• 開発体制の維持
• 実行環境の整備
• AGISの実行はデスクトップで数時間
• 2D星像を用いたIDTの実行速度がノートで実観測の1/3程度かかっている。
フル並列化可能なので、ノートの10倍程度の計算パワーを確保すれば、2
年の観測が1ヶ月で処理可能。
• Gaiaとのデータアクセス権に関する議論・契約
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
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今後の課題(4/4) モデル
• モデル
データモデル
IDTで出来るか？
AGISで出来ること
Observation
セントロイド処理の改良
5パラメータモデルに合わないものは
はじく
Calibration
〃
General Calibration Model
Attitude
出来ない
Splineが持っているノード間隔等のパ
ラメータの範囲での調整
Ephemeris
前推定を高精度化して
Chebyshev係数に反映
Chebyshevのインターバルを短くする。
• 姿勢モデルを変える (システム同定モデル、ベイズ等）
• AGISでの改良は原理的には可能だがhard taskである。
• ノード間隔は、observation の数で制約される。(ベイズではない)
• 国内にはモデル駆動技術があるので、お金で解決できる。
II NJチームの開発状況 > 7 打ち上げ後のマイルストーン
204
17:00～18:00
第III部：レビュー
司会：海老沢(60分)
III 評価
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