日本の大型基幹ロケットであるH3ロケットは現在運用中のH-IIAロケットの後継機として開発され、2021年度中の初号機打ち上げを目指している。H3ロケットは、打ち上げコストをH-IIAロケットから大幅に削減することを運用コンセプトとしている。三菱スペース・ソフトウエア株式会社（MSS）では、運用コンセプトの実現に向け、H3ロケットの搭載品である誘導ソフトウェア（GNS：Guidance and Navigation Software）と、運用時に使用する誘導定数自動設定ツール（GCAT：Guidance Constants Auto-configuration Tool）を開発した。本誌では、H3用に開発した誘導ソフトウェアの概要と、運用コンセプト実現のために開発した地上ソフトウェアについて紹介する。

モデルベース開発は、近年、宇宙制御システム分野でも導入され始めている。宇宙機の航法誘導制御システムのモデルベース開発には、シミュレーション可能な「モデル」で作られたGNC（Guidance Navigation Control）シミュレータが必要となる。三菱スペース・ソフトウエア株式会社では、MATLAB／SimulinkによるGNCシミュレータの開発に取り組んでおり、その計画と現在の成果を紹介する。

将来の自動運転社会において、公共交通機関に自動運転車を導入していくためには、地震等の災害発生時にも乗客に安全・安心を提供する防災機能を具備しておくことが重要である。三菱スペース・ソフトウエア株式会社（MSS）は、準天頂衛星みちびきを活用し、地震災害発生時に自動運転車の安全・安心を確保することを目的とした「走行車両緊急停止システム」及び「リアルタイム危険度通知システム」の2つのシステムを構築。それらの有効性を確認するための実証実験を行った。本稿では2020年2月に実施した実証実験の結果を報告する。

時系列データを対象とした異常検知を行う際に、異常データの事前情報が収集困難な場合や、未知の異常検知を目的として、教師なし学習による異常検知を行う場合でも、教師なし異常検知モデルに依存しない定量的な性能評価が可能となる手法を検討した。これにより、教師なし異常検知モデルのハイパーパラメータの最適化や異常判定のための閾値の設定が容易になることが期待できる。本報では、この手法について紹介するとともに、この手法を使って実際に試行した異常検知結果を示す。

国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）ではモデルベース開発手法を用いた新たな宇宙機システム設計・検証フレームワークの構築が研究され、「モデルベース開発ハンドブック」としてまとめられている。当社では、その考え方をいち早く取り入れ、火星衛星探査計画プロジェクトの提案段階からモデリングツールEA（Enterprise Architect）を用いた運用設計を進めている。本稿ではその取り組みについて紹介する。

HTV搭載小型回収カプセル（HSRC）は国際宇宙ステーション（ISS）からのサンプル回収を目的とした日本初の再突入カプセル実証機であり、2018年11月11日に地球に再突入し、南鳥島付近の海上にて無事に回収された。HSRCの開発目的の一つとして再突入カプセルの揚力誘導制御技術の実証がある。三菱スペース・ソフトウエア株式会社（MSS）はHSRCの搭載ソフトウェアのうち、揚力誘導を担う航法・誘導モジュール（NGM）の開発を国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）と共に行った。NGMの機能は大きく分けて、航法機能、誘導機能、観測データ健全性監視機能から構成される。本報では、NGMのこれらの機能の紹介及びHSRC実運用結果を基にNGMが正常に動作したことを示す。

我々は、CAE（Computer Aided Engineering）技術を用いて宇宙機の熱・構造に関する設計・開発事業を行っている。そのCAE技術における機械学習の活用について、近年産業界・学会で事例が多く紹介されている。本稿では、CAEの機械学習活用に関する調査報告と、「宇宙機開発分野のCAE」の機械学習活用の可能性について整理する。

人工衛星の熱制御方式の一つであるヒータ制御は、ヒータに供給する電力のon/offにより、温度維持を行うものである。ヒータ制御において、制御系設計に依存する給電遅れが発生するが、熱モデルでこの遅れを考慮しないことが多い。本稿では、ヒータへの給電遅れを考慮した熱モデルを用いて従来モデルとの差異を評価し、ヒータ制御の熱モデル化について考察した。

本報告書は2011年3月に宇宙航空研究開発機構（JAXA）に納入したAISシミュレータについて記載している。本工事はシミュレータの製作とJAXAが利用するための操作説明書、及びシミュレータ性能試験結果が納入品の全てであったため、設計において実施した設計解析等MSSのノウハウとなりえる成果を報告書として整理できていない状況にあった。このため将来の類似業務での活用等を考え、ここに全ての成果をまとめた報告書という形式で整理を試みた。また合わせて実際のAIS電波を受信しソフトウェアで復調することでシミュレーションの正確性も確認している。ソフトウェアでの復調・復号技術もMSSのノウハウと考える。

拡張カルマンフィルタ（EKF）は、非線形システムの状態推定アルゴリズムとして広く普及している。しかしながら、EKFはチューニングが難しく、システムの非線形性が強い場合には、しばしば信頼性の低い推定値を与えることがある。これは、EKFが線形化に依存して状態の平均及び共分散を伝搬することに起因している。
1990年代になると、EKFの線形化誤差を減少させるカルマンフィルタの拡張としてUnscented Kalman Filter（UKF）が提案され、現在では、EKFに替わる非線形システムの状態推定アルゴリズムとして利用されている。
MSSにおいても、宇宙航空研究開発機構（JAXA）からの委託業務として、UKFを用いた実時間軌道推定ソフトウェアを開発する機会があり、また、これをあかつきの金星軌道投入で試行し、その有効性を明らかにすることができた。以下では、開発した実時間軌道推定ソフトウェアのUKFアルゴリズムを説明し、あかつきでの試行結果を紹介する。

衛星搭載マイクロ波放射計は、大気や地表面のマイクロ波を観測することで海面温度、水蒸気量などを計測する。当社では、マイクロ波放射計処理システムの開発・維持を担当しており、実利用に際し、観測位置情報の格納方式の簡略化や雑音の除去等の手法開発が必要となった。本稿では、マイクロ波放射計処理システムに適用した手法について説明する。

物質の温度は、単純な増加や減少といった直線的な変化だけでなく、一定値に収束するような指数関数的な変化、あるいはこれらを組み合わせた変化をすることが一般的である。そのような温度変化をモデル化する場合、直線的な変化を数式に当てはめることは比較的容易であるが、複雑な曲線的な変化を数式に当てはめることは難しい。本稿では、衛星搭載機器間の熱伝導を取り上げ、曲線的な温度変化のモデル化、最小二乗法によるパラメータの決定方法、およびその評価について示す。

本稿では、国立研究開発法人海洋研究開発機構（JAMSTEC）が進める、自律海中探査機「おとひめ」における自律航行機能の開発内容について報告する。我々は、航空宇宙分野で築いた技術を応用し、2012年度から「おとひめ」における運動制御CPUへ搭載するソフトウェア（SW）を開発している。具体的には、運動制御シミュレータ開発、運動パラメータの同定、航行・姿勢制御系の設計、搭載SW開発等を実施してきた。これらの開発内容、海域試験での適用結果等について報告する。

GNSS（Global Navigation Satellite System ：全地球測位衛星システム）は、米国のGPS（Global Positioning System） とロシアのGLONASS（Global Navigation Satellite System）、欧州のGalileo、中国のBeiDou、インドのIRNSS（Indian Regional Navigation Satellite System）、日本の準天頂衛星システム（QZSS：Quasi Zenith Satellites System）等の測位衛星システムの総称で、すでにカーナビゲーションや測量等で広く使われている。
このGNSSを用いた測位において、ユーザーのGNSS受信機の3次元座標値とその時計誤差を求めるため、4機以上のGNSS衛星からの測距信号を受信する必要がある。一方、都市部において、高層ビル等の地物の影響により衛星視界が遮られ、測距信号を受信できる衛星数は極端に減少して、高精度な測位が安定に継続できない場合が頻発する。
そこで本稿では、まず、GNSS測位における課題を抽出し、次いで、そのGNSS測位に関わる根本的な課題を解決するため、移動体向け高ロバスト2次元測位アルゴリズム（特許出願中）を提唱する。

準天頂衛星システムは、日本独自の衛星測位システム（GNSS：Global Navigation Satellite System）として、2018年4月から実用4機体制の運用が開始される予定である。準天頂衛星システムの最大の特長は、地上から見て8の字となる軌道をもつ複数の準天頂衛星群で構成し、それぞれの軌道を時間的にずらすことにより、日本およびその近海において、少なくとも1機を常に高仰角（天頂付近）に保ち、都市部や山間部においても、地物に遮られることなく天頂から補完信号と補強信号を地上に放送することが可能になることである。補完信号は、近代化GPSと互換性のある測距信号とすることで、GPSと組み合わせることにより、GPSのみの場合に比べて測位エリアと測位時間が拡大する。補強信号は、測距信号に含まれる誤差を高精度に補正する補強情報として放送し、ユーザー端末での測位計算に使用することでリアルタイムに高精度な自己位置を求めることが可能になる。
本稿では、4機体制の準天頂衛星システムの概要と準天頂衛星初号機「みちびき」を用いた利用実証用センチメータ級測位補強システム（CMAS）の評価結果について紹介する。

宇宙機へ衝突するスペースデブリの脅威は年々増加している。スペースデブリの脅威への対策を立てるにはデブリ拡散の全体像や個々のデブリ軌道情報などのデータを得ることが重要である。さらにそのデータの精度を上げることにより適切なデブリ対策を行うことができる。高精度の観測を実現するための方法として、軌道上でデブリを観測する複数衛星の立体観測システムと電波干渉計を用いた単独衛星のシステムを検討した。

宇宙からの物資回収または宇宙飛行士の帰還を考えた場合、着水／着地時に物資／宇宙飛行士を搭載したカプセルに掛かる衝撃負荷を正確に予測し、設計段階で問題ないレベルまで低減しておくことは必須の検討事項である。本稿では、着水衝撃に焦点を当て、多様な着水条件下での衝撃負荷を予測するシミュレーションについて報告する。

H-IIA/H-IIBロケット用搭載ソフトウェアを検証するためのツールの1つとして、フルソフトウェア・シミュレーション検証試験ツールがある。
搭載ソフトウェアの実物を検証できる新しいフルソフトウェア・シミュレーション検証試験ツールを共同開発したため、その進化した新ツールについて紹介する。

飛行経路シミュレーション・プログラムは、ロケットの開発と運用に必要不可欠なツールである。数値積分や最適化アルゴリズムなどの数値計算を応用したソフトウェアである。近年、計算機能力の劇的な向上により、モンテカルロ法やリアルタイム運用システムへの適用が可能となった。このような新規用途の開拓や、プログラム開発の効率化などが課題である。

本稿では、衛星搭載型の合成開口レーダー（SAR）の歴史や原理について分かり易く説明すると共に、当社が保有する独自のソリューション技術について解説し、「安全な社会」、「豊かな社会」、および「安心な社会」を実現するための貢献という３つの観点から、それらをどのように我々の暮らしに役立てて行くかという事に対して展望を述べる。

H-II Transfer Vehicle（HTV）技術実証機の運用は、日本では初めてとなる有人宇宙機へのランデブ飛行を伴うものであった。我々はこの日本初の試みに官民一丸となって挑戦し、運用準備及び運用を着実に遂行してプロジェクトを成功に導いた。本報告では、今回得た知見を今後のランデブ運用技術や有人宇宙飛行運用技術に活用していくため、我々の運用準備及び運用段階における成果について整理する。

2009年9月に打ち上げられた無人の宇宙ステーション補給機（以下、HTVという）技術実証機は、国際宇宙ステーション（以下、ISSという）にランデブ・ドッキングし、物資を補給した後にISSから離脱して大気圏に突入し燃え尽きるというミッションを達成した。
HTV運用管制システム（以下、HTVOCSという）はHTVのミッション達成のために地上の運用管制要員が使用する運用計画、運用管制及び運用訓練の機能を備えたシステムである。本稿ではHTVOCSの主要な機能を紹介する。

分散シミュレーションとは従来のスタンドアロン型のシミュレーションに分散コンピューティング技術を取り入れた手法であり、ネットワーク接続された複数のシミュレーションプログラムを連携して動作させたり、1つのシミュレーションプログラムを機能分解して複数のコンピューターに分散配置したりといった柔軟なシミュレーション構成を可能にする。本稿では分散シミュレーションに関わる要素技術とHTV（H?II Transfer Vehicle）ミッションにおける事例を紹介する。なお、事例の多くはJAXA（Japan Aerospace eXploration Agency、宇宙航空研究開発機構）業務での検討成果から取り上げた。

国際宇宙ステーションでロボットアーム運用を行うためには、様々な軌道上荷重環境下での安全性を事前に検証しなければならない。本稿では、「きぼう」ロボットアーム運用のための軌道上荷重検証への取り組みについて報告する。

つくば事業部では、月周回衛星「かぐや」に搭載された月面撮像/分光機器（LISM）データの輝度校正・幾何補正システムを開発した。本稿では、LISM画像の幾何補正手法と、「かぐや」打上げ前にCG画像を用いて行った幾何精度検証の結果および実データに対する幾何補正に関する初期解析結果について報告する。

人工衛星の設計工程においては、軌道、熱制御、電力、構造、姿勢制御など多岐の分野にわたるサブシステムについて設計が必要となる。このため、特に上流工程においては、相互に依存性の高いサブシステムについて概算でも統合的にトレードオフが行なえる設計支援ツールがあると有用であり、見通しの良いトップダウン設計の観点からも都合が良い。当社では、社内向けのシステム設計支援ツールとして、搭載機器のコンフィギュレーション設計に焦点を絞った衛星コンフィギュレーションCAD「Satellite Sketch Board」の開発を行なった。本報告では、その概要について紹介する。

わが社は、N-Iロケットでは電波誘導用地上系ソフトウェア開発を、引き続くHロケットシリーズでは搭載ソフトウェア航法誘導モジュールの開発を、宇宙航空研究開発機構殿（旧宇宙開発事業団殿を含む）より委託され実施してきた。本報告では、このうちHロケットシリーズの誘導方式について20年間の変遷を紹介する。

当社において関西事業部では1984年の関西分室開設以来25年に渡り、三菱電機通信機製作所において衛星通信事業の様々な分野に対して業務を行っている。中でもJAXA向け地上設備に関する業務はシステム設計、ハードウェア設計（アンテナ制御装置、変復調装置、監視制御装置）、ソフトウェア設計、プロジェクト業務など多岐に渡っていた。本報告では、最も長期に渡って従事してきた変復調装置の開発およびグローバルな展開を必要とした追跡管制地上ネットワーク換装（新GN）について、その開発の歴史を振り返る。

クォータニオンは、航空機などでよく用いられるオイラー角のように角速度ベクトルとの関係が非線形で特異点をもつようなことはないため、飛行数値シミュレーションでは有用な回転表現である。
一般に、オイラー角の微分方程式を解く数値シミュレーションにおいては、特異点に落ち込んでしまい、数値解が発散してしまう。
クォータニオンについては昨年度技報で「クォータニオン計算便利ノート」として鎌倉事業部矢田部より報告がなされている。本書では、この資料をもとにクォータニオン表現による剛体の運動、およびオイラー表現による剛体の運動をそれぞれ実際にMATLABで実装、数値計算を行い、両回転表現の比較について報告する。

数値計算を行うプログラムにおいて微分値を計算する場合、数値微分では桁落ちによる精度劣化を招く。導関数をコード化するのは、独立変数の数や微分の階数が増えるほど誤りを生じやすい。これらの欠点を解消する方法として、記号微分と自動微分を紹介する。これらの方法を簡単に利用できるようにするため、適切なインタフェースを持つライブラリを作成することは意義がある。本稿では、記号微分による方法を試作したC++クラス･ライブラリについても述べる。

クォータニオンは回転軸（ベクトル）と回転角（スカラー）よりなる４成分で３次元空間の回転を表現する。クォータニオン表現ではオイラー角による回転表現で生じるような特異点が存在しない。そのため、宇宙・防衛分野における飛翔体の姿勢計算には、伝統的にクォータニオンが用いられてきた。また、最近では３次元コンピューターグラフィックの分野でも物体を表示するためにクォータニオンが使用されている。クォータニオンの定義には、大別すると二つの流儀がある。そのために時々混乱が生じる。本レポートでは飛翔体の姿勢計算に有用なクォータニオンの公式を整理する。

「小型衛星における設計/解析/試験プロセスの統合効率化」研究の成果を報告する。
衛星システム設計者あるいはペイロード設計者をユーザーのターゲットとし、概念設計、基本設計フェーズにおける設計評価解析を比較的簡単に実施することにより、設計コストを低減化することを目的とする衛星設計支援システムの概念検討を行った。衛星設計の中で一般的に最も多く設計変更が繰り返される概念/基本設計フェーズにおいて、設計変更を評価する解析をスムーズに行うことは設計コスト低減の重要なポイントである。この衛星設計支援システムでは、設計者は任意の衛星システムの設計を白紙の状態から開始するのではなく、目的とするミッションの要求に合致した「標準モデル」を選択することにより、ペイロードおよび衛星システムの概念/基本設計を開始できる。標準モデルに対応する解析モデルも同時に作成されるため、設計変更に必要な評価解析も最低限の入力で行うことができる。本システムを導入することにより、概念/基本設計の大部分の作業を削減することができ、設計コストの低減が期待できる。

近年、高機能化が進むSAR（Synthetic Aperture Radar）アプリケーションの一つとして、電磁波の偏波特性と干渉特性を利用した多偏波干渉SARとよばれる、植生地域のリモートセンシング技術が注目を集めている。
本稿では、多偏波干渉SAR観測技術について紹介すると共に、植生地域の相関情報を取得することを目的として新たに考案したフィルタについて述べる。さらに、偏波干渉SAR画像解析手法を導入するに当たって注意すべき点についても示す。