Category: General
Time: 18:13
Author: nexus
皆さま,こんにちは!
修士2年の山口です.

ここ数日は寒さも一層厳しくなり,いよいよ冬が近づいていることを感じていますが,皆さまいかがお過ごしでしょうか.

現在,NEXUSプロジェクトでは,打上後の運用に向けた練習や,ホームページの更新,開発報告書の作成など行っています.そんな中,先日は,宇宙活動法の説明会に参加してきました.この説明会では衛星打ち上げ後に申請しなければならない「宇宙物体登録」の申請方法の説明を受けました.説明会を受け,早めに申請書の作成をしたいと思っています(衛星打ち上げ直後は,色々とバタバタしそうなので...).

話は変わりますが,今回のブログでは,NEXUSの初期運用,特にカメラシステム(N-CAM)に関する部分を簡単に紹介したいと思います.

運用の流れ


NEXUSはロケットからの分離直後に自動で電源が投入され,アンテナ展開,CW放射,初期撮影などが行われます.初期撮影では,N-CAMが衛星の角速度を算出し,その角速度に応じてシャッタータイミングを自動で設定することで,衛星が1回転する間,断続的に50枚の画像を撮影します.NEXUSは自らの姿勢を制御することはできませんが,衛星の回転軸上に,ロケットや地球があれば,それらを撮影することができると考えています.

null


上図は,初期撮影の動作検証を行ったときのものです.この時に撮影された画像はあまりきれいではありませんでしたが(とても汚い...),宇宙からの画像はとてもきれいなものだと期待しています.
初期撮影の結果については,随時ホームページにて公開予定ですので,乞うご期待ください!



Category: General
Time: 23:31
Author: nexus
皆さん,こんにちは

修士2年の鈴木です.

研究室旅行も終わり早く修論を書きたいと思っている一方,まだまだやることは尽きません.

左:小野,右:中村涼太 左:山田,右:中村たける
左:中村たける,右:山口 左:菊池,右:佐藤
左:鈴木,右:山口 左:山田,中央,鈴木,右:高坂
研究室旅行中のメンバーin那須塩原&裏磐梯

さて,NEXUSは引き渡し後,主に4つのことを行っております.

・地上局の整備(ソフトウェア開発)
・HP作成
・EMでの運用練習(後輩の教育もかねて)
・開発報告書の作成

地上局
地上局は,主に(M2)菊池と(B3)藤井がメインで行っています.

菊池は先日ブログでも紹介されたSDRを用いたπ/4QPSKの受信局作成
藤井はバス系のアップリンクソフトとダウンリンクソフトの開発
バス系の地上局はSEEDS-ⅡやSPROUTのものをベースにさらに
NEXUS仕様に変更しています!

また,FSK送信機の受信局をJAMSATの今村様に協力していただき,
LimeSDRを用いた受信局を作成中です.

HP
 先日,新たに作り直したものを公開しましたが,まだまだ
修正箇所や粗探しをメンバー全員で行っている最中です.

↓↓NEXUS HP↓↓
http://sat.aero.cst.nihon-u.ac.jp/nexus/

(もし,おかしな点等ありましたらご連絡いただけると幸いです(汗 )

EMの運用練習
 直接衛星に触れていない後輩への教育や地上局の動作確認,
打ち上げ後に焦らないための準備をしております.
打ち上げまでもうすぐなので...抜かりなく行きたいと思います.

CESSに参加中の1年生もNEXUSに興味を持ち,運用練習に参加してくれています.
1年生から積極的に参加してくれるのは頼もしいです!!

開発報告書
 BBMから今までの開発の流れや行ってきた試験の内容,解析の内容
をまとめています.非常に思い出すことが一苦労で,正直,各開発段階ごとにある
程度まとまった文章があれば,良かったと思います.

これから,どんどんNEXUS BLOGを更新していくので(いずれは各システムの紹介等もする予定?)是非ご覧ください!!!

Category: General
Time: 22:09
Author: nexus
皆さま,こんにちは!
急に冷え込み,研究室は体調を崩した人が何人かいるようです.
皆様もお体にお気を付けください!
NEXUS BLOGでははじめましてとなります,地上局&QPSK復調担当の修士2年菊池です.
本日はタイトルの通り「π/4 DQPSK Decoder」の開発についてご紹介いたします.

【QPSK送信機と受信機】
NEXUSのメインミッションの一つであるπ/4 DQPSK送信機は,株式会社アドニクスが設計・製造をしてくださいました.
詳細スペックについては,更新した新しいNEXUSのホームページをご覧ください.

QPSK送信機

では,QPSK受信機はどうするかといいますと,SDRのNuand社 BladeRF-x40を使用し(株)構造計画研究所と共同で開発を行っております.

BladeRF_x40

(株)構造計画研究所の皆様には1年間アルバイト契約をしていただき,大変お世話になりました.この場をお借りして,お礼申し上げます.

【QPSK変調とは?】
まず初めに,QPSK変調についてです,既にご存知の方はお目汚し失礼いたします.
PSK変調は,波形の位相ズレをもとにデータ伝送を行う変調方式の名称です.
QPSKは"Quadrature Phase Shift Keying"の略語で,日本語での正式名称は「四位相偏移変調」と呼ばれます.
すなわち,基本波形からπ/4ずつの位相ずれをもとに4つのパターンを識別するものになります.
通常は0か1を識別する通信の場合,1つのサンプルに1bitのデータを示しますが,QPSKではその名の通り4つのパターン(位相)を識別することで通信を行います.
このため,下記(1段目)の図のように1サンプルで2bitのデータを送信することができるようになります.
実際の通信時には下図(2段目)に示すように,これらの位相パターンを組み合わせて送信します.
これが純QPSK変調の仕組みです.

純QPSKの4パターン

純QPSKの通信の流れ

ちなみに純QPSKでは次のようなI-Qグラフを見ることができます.
左から元データ,搬送波同期後,シンボル同期後のI-Qグラフになります.

純QPSKのI-Qパターン

ここでI-Qグラフの説明を入れるとさらに長くなってしまいますので,ご興味のある方はNational Instruments様の解説ページなどをご参考ください.

【π/4 DQPSKについて】
では,QPSKとDQPSKは何が違うのでしょうか.
π/4 DQPSKは"Differential Quadrature Phase Shift Keying "の略語で,日本語では「差動四相位相偏移変調」と呼ばれ,"π/4 Shift QPSK"などと呼ばれることもあります.
これは日本語名に含まれる「差動」という文字がキーワードになります.
QPSKは先にご説明した通り,データを搬送波の位相に対応させるのに対し,DQPSKでは直前の搬送波との差分を利用してデータを送信します.
このため,π/4 DQPSKでは次のようなI-Qグラフが抽出できます.

109.4dB129.4dB130.4dB

この3つのI-Qグラフは,NEXUSから出力されたDQPSK変調波をBladeRFで受信した際のもので,左から減衰約109[dB],約129[dB],約130[dB]の波形の乱れを示しています.
現状,減衰量が約130[dB]超えると,ギリギリデコードできない状態になることが分かっています.

【今後は】
今後このソフトウェアはNEXUSのホームページにてEXE化したものを公開する予定です.
あとは,ドップラーシフトによる周波数補正・CCSDS(衛星通信プロトコル)準拠のリードソロモン符号を解読する部分をプログラム後,実装して終了です.
今しばらくお待ちください.

最後に余談ではありますが,JARLnewsなどに掲載されている下記のNEXUSの図はCinema4Dでレンダリングしています.

NEXUSの図

このソフト,なんと学生版は無料なのです!
このCGは地球の反射等をきれいに映し出すため,A0まで引き延ばしてもまだまだ余裕のあるくらいの高解像度で出力しているので,レンダリングに1枚あたり10分以上かかります.
打ち上げまでには動画版を作ろうと思うのですが,10秒作るのに300枚以上必要なので2日くらいかかるのです…
完成したら動画をアップロード致しますので,お楽しみに!

Category: General
Time: 00:48
Author: nexus
皆さんこんばんは.修士2年の小野です.

半年ぶりのブログ更新ですね...
いやぁ,衛星の引渡しが9月末だったので,10月
はブログを更新できたはずなんですが...

そうなんです,メンバーみんながブログ更新をサボッている
間に衛星を引き渡してしまって,現在は衛星の運用を行うための
地上局整備に力を注いでいるところなんです.

NEXUSではこれまで日大局が使ってきた無線機は使わず,
新しい無線機で運用することになっています.ですので,
FMの開発では新しい無線機を使って,コマンドを送るといった
検証を行ってきました.

現在は,地上局のアンテナを新調して設備をぜんぶ本番と
同じにして,本物の衛星を運用する練習をしています.
とはいっても,地上局ソフトの方はまだ昔のままですが...

ソフトの方も早急に準備しなければなりませんね‼

Category: General
Time: 17:17
Author: nexus
皆さま,こんにちは!
はじめまして,電源系担当の修士1年山田です.

昨年度からNEXUSプロジェクトに参加しています.よろしくお願いします!


前回の更新にもありましたが,NEXUSはEMが完成し,一通りの環境試験を行こない,
CDR,安全審査Phase2を通過しました.

現在は,FMに向けたソフトウェアの統合,長期運用試験の準備,環境試験の準備等を
並行して行っています.これらの詳細は後日紹介する予定です.


今回からは,前回の更新にもあった通り,EMで実施した各環境試験の詳細を紹介しようと思います!


【振動試験】
最初に行ったのは,振動試験です.振動試験の目的は
ロケット打ち上げ時の振動に衛星が耐えられるかどうか」を検証することです.
ロケット側から与えられた振動条件を満たすような振動を,衛星に与え,構造の破壊が起きないか,電子機器の不具合が生じないかを確認する試験です.

今回はEMでの試験なので,実際の振動レベルよりも少し大きいレベルの振動を与え,衛星が破損しないか,電子機器が不具合を生じないかを確認しました.


具体的には以下の3種類の試験を行いました.

・正弦波振動試験
・ランダム振動試験
・サインバースト試験


また,それぞれの試験の前後に「モーダルサーベイ試験」という,試験を行いました.
これは,比較的低い加速度レベルの振動を与え,衛星の固有振動数を探る試験です.各試験の前後で「モーダルサーベイ試験」を行い,固有振動数が変化していないか確認することで,目視で確認できない,衛星内部の構造が破損していないかを確認します.

昨年12月15日に振動試験を,東京都立産業技術センターで実施しましたが,
サインバースト試験で試験機の不具合が起きてしまい,予定の時間内にすべての試験を
行うことが出来なかったため,12月28日に再度,試験を実施しました.

null null


その結果,電子機器の不具合は生じないことが確認できたのですが,ネジ類の緩み止めが甘く,ネジが数か所緩んでしまったため,再度試験を行うことに...

ネジ類の緩み止めを,高強度のものに変更し,今年の2月14に再試験を,IMV東京テストラボで実施しました.
その結果,各試験での固有振動数の変化もなく,ネジ類の緩みも発生していなかったので,
無事,NEXUSは振動試験を通過することができました!!

null null


紆余曲折ありましたが,これで,NEXUSは「ロケット打ち上げ時の振動に耐えられる」ことが確認できたので,安心して宇宙に打ち上げることが出来ます!

自分も含め,ほとんどのメンバーが,初めての振動試験だったので,最初は不安もありましたが,なんとか,EMの振動試験を通過したので,一同ホッとしました.


次回は衝撃試験について,学部4年の中村壮児君,よろしくお願いします!

Category: General
Time: 00:39
Author: nexus
こんばんは!
お久しぶりです!!

電源&受信系担当の新修士2年 鈴木です.

衛星開発や就活に忙しい時期になりました.

以前の更新からまた時間が経ってしまいました.
10か月ぶりの更新です(笑)

この期間中に様々な進展がありました.

NEXUSは,アンテナを4本にするか,5本にするかを
アンテナ試験やビームパターンの解析を行いながら議論してきました.
その結果からアンテナの本数は4本に決定しました.
5本の場合の展開のリスクやメリットやデメリットを考えると,
4本にする方がよいという結論に至りました.

アンテナの本数が決定したことで,EM製作に入りましたが....
直ぐにうまくはいきませんでした.

基板と構造の干渉が大きな問題となりました.そもそも,干渉した
部分もあれば,振動や衝撃で,揺れた時のことを考えたらどうなの?
というところもあり,何度も修正しました.

10月頃,ようやくEMが完成しました!

null


そこから,宮崎先生のブログにも挙げられているように

安全審査に関わる試験(振動や衝撃)等を行いました.
紆余曲折ありましたが今月中旬頃,無事安全審査PhaseⅡを
通過しました!!!

熱真空槽試験も帝京大学さんの施設をお借りし行いました.
帝京大学の河村先生や生徒の方々には大変お世話になりました.
環境試験の詳しい内容は,後日更新させていただきます.

また,3月8日には,CDRがありました.
共同開発をしているJAMSATやJAXAの方々等,たくさんの意見を頂きました.
FMに向けて,検証項目の洗い出しができ,自分たちでは気付かなかったことなど
発見もあり,有意義な時間となりました.

で,現在はというと...
・FMに向けたソフト開発
・長期運用のための準備
・FM製作準備


といったところです.FMはEMでの経験を活かし,大幅な遅れがないよう
開発を進めていきたいと思います!!

一人でブログを書こうとするとネタも尽きてしまうので,今後は回していこうと思います.

次回は,M1の山田君お願いします!!

ps:現在,NEXUSには,M2が5人,M1が1人,B4が3人,B3が2人と体制が変わっております.
   こちらも後日紹介していきます.
   前PMだった鈴木(通称:BOBさん)が卒業し,現在ではPMを山口に引き継ぎました.

Category: General
Time: 16:11
Author: nexus
こんにちは

M2の鈴木です

最近気温が高く夏みたいな日が続いていますね

そんな中先日,日大の校舎でJAMSATの方々の力を借りつつアンテナの特性試験を行いました.

null null
null null

この試験では,衛星に搭載するアンテナの指向性の特性を確認し,
回線設計で問題ないかを検証する試験です.

試験をしてみて,衛星の筐体自体がやはり,電波放射に影響を与えていることが視覚的にも
感じ取れたのでかなり有意義な試験だったと思います.

現在は試験データの解析を進めており,

まだ,試験しきれていない分の試験を近々行っていきたいなぁと思っています.

試験に参加してくださった皆様
暑い中大変ありがとうございました.



Category: General
Time: 01:10
Author: nexus
こんにちは

M2の鈴木です

昨日JAXA筑波宇宙センターで,Phase0/1の安全審査を行ってきました!

現在のNEXUSの学生メンバーで初の安全審査ということもあり
なかなかドキドキでした.(写真は研究室のBlogにあるので省略します)

Phase0/1の審査では,打ち上げや地上作業で起こり得るハザードをちゃんと識別できているかという
点が審査のポイントになっています.

今回の審査では一部を除いて,無事終えることが出来たと少しホットしています.

今後は,識別したハザードの対処がちゃんとできているかをEM等を使って検証するという段階になるので
気を抜けませんね...

安全審査以外で言いますと,アンテナ関連の試験の準備を進めたり

アンテナ試験用筐体

引き続きEPSの真空試験を続けてるといった感じで

一歩一歩着実に抜けが無いよう進めていきたいです!

Category: General
Time: 16:08
Author: nexus
こんにちは

M2の鈴木です

先日EPSの試験で電源の電圧を変圧させるためのレギュレータの温度が
高温になる可能性があり、厳しいのではないかという議論になり、現在真空槽を用いた
真空環境試験を行っています。

真空槽で頑張る人たち 真空槽試験装置
宇宙空間は地上とは異なり空気がない言わば”真空”環境です。

地上で動くものは空気による対流によって放熱をするという設計が良くされますが
宇宙空間ではこの対流による放熱ができません。
そのため、基板に熱を逃がすとか、金属パーツに熱を逃がすなどの対策が必要になってきます。

このような宇宙環境や、打ち上げの環境を模擬して行う試験を環境試験といいます。

今後もたくさんの環境試験を行って行くと思うので、
開発の過程は随時更新していきたと思います。

04/22: EPS試験

Category: General
Time: 18:16
Author: nexus
こんにちは
M2の鈴木です。

今日のNEXUSはJAMSATの方の力を借りながら
EPSの試験を行っています。
EPS試験EPS試験

EPSは衛星の中でも最重要と言っても過言ではないサブシステムなので
慎重に開発しなければならないです。
ちなみに現在のEPSは電圧のドロップとの戦いです(汗

衛星等様々なものの設計にいえる事かとは思いますが
設計は最悪値状態(一番悪い状態)を考慮した上で行わなければなりません。
通常状態で設計を進めた場合トラブルが起きたときに対応できなくなってしまうからです。
いかに最悪な条件を考えつつ設計するかが重要です。
そういった設計・開発をちゃんと進めていきたいと思います。

来週には安全審査がありNEXUSの開発でも重要な場になるかと思いますので
万全の状態で審査に挑みたいと思います。