Negai☆″開発ではシステム技術ごとに系をつくり、
全体を見ながらも部分的に開発をしていきます。

黒木研究室ではおおまかに6つの系統にわかれ、開発しています。
そのうち、衛星本体開発をおこなっているのは5系統です。
各系の技術や機能を紹介します。
 
 
全体システム 統合化制御系 ミッション系
通信系 電源系 構造系

 全体システム

  Negai☆″の主要諸元
 
衛星サイズ   10cm立方
質量   約1kg
CPU   PIC16F877(FPGAで構成)
太陽電池   GaAs(効率27.5%)
二次電池   Ni-MH
充電制御方式   PPT(最大電力追従)
通信速度   downlink 1200bps
uplink 1200bps


  システムダイアグラム
 
 
 
 
 C&DH 〜統合化制御系〜

  システムダイアグラム
 
  ソフトコアCPUとハードウェアの融合

  MCPU(ソフトコアCPU) −PIC16F877と同等
 
  全体アーキテクチャ   RISC型,ハーバード型,内部3重化
  動作周波数   20MHz(使用FPGAに依存)
  命令長   14ビット(2ビットのError Correction Codeを付加)
  命令数   35
  命令実行サイクル   1サイクル(4クロック)
  プログラムメモリ   8Kワード(8K×14)
  データメモリ   368バイト(368×8)
  入出力ピン数   33
 
 

 Misson 〜ミッション系〜

  ミッション系の役割
 
 地球画像の撮像および圧縮 ・画像情報
 −画素数 :30万画素
 −画像サイズ:VGA/QVGA
 −圧縮方法:JPEG

  画像圧縮
 
JPEGのアルゴリズムを採用

圧縮率
 ・研究室内の画像 :15%以下
 ・単色画像 :約1%


地球画像は黒(宇宙)と青(地球)の2色

10%以下の圧縮率が見込める。
 

元画像(153,600Byte)
 

圧縮データ復元後の画像
(圧縮データ:13,432Byte)

  FPGA内にシステムを構成
 

 
 

 Communication 〜通信系〜

  通信系の役割
 
  ・画像やセンサーなどのテレメトリデータの送信
  ・地上局からのコマンドの受信

  システムの概要
 

通信系全体構成図

  主要諸元
 
項目 アップリンク ダウンリンク
中心周波数 VHF
(144MHz帯)
UHF
(430MHz帯)
変調方式 AFSK-FM CW AFSK-FM
通信プロトコル Ax.25 モールス信号 Ax.25
通信速度 1200[bps] 50[wpm] 1200[bps]
送信出力 可変 0.1[W] 0.4[W]
搭載アンテナ利得 10~12[dB] 0[dB] 0[dB]

  アンテナ
 
アンテナ 周波数[MHz] SWR(実測値)
送信 ダイポールアンテナ 438 1.21
受信 モノポールアンテナ 146 1.6

回線設計を行った結果、十分にマージンが確保されていることを確認した。
 
 

 Power 〜電源系〜

  電源システム
 
 ・充電制御 PPT(Peak Power Track)制御
 
  衛星への照射量は刻々と変化
光の照射量により、最大出力点が変化  

図 太陽光の照射               図 太陽電池のV-I特性
 

 ・過電流保護回路
 
  □ SEL(Single Event Latch-up)対策

  □ ソフトウェアに依存しない、ハードウェアで構成(マイコン不使用)
 

図 過電流保護回路概念図
 
 

 Structure 〜構造系〜

  構造開発手順
 
 @ Pro/ENGINEERによるCADモデリング
 A CADデータを元に製造業者に発注
 B 完了
 
  

  機器配置
 

  機器部品
 


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