ＭＡＸＩのデータプロセッサ－（ＤＰ）　リリース２ M.Kohama, T.Mihara, I.Sakurai (RIKEN), H.Tomida, S.Ueno, M.Matsuoka, N.Isobe, H.Katayama (NASDA), H.Negoro (Nihon univ.), N.Kawai, J.Kataoka (T.I.Tech.), A.Yoshida, K.Yamaoka (Aoyama-Gakuin univ.), H.Tsunemi and E.Miyata (Osaka univ.)

MAXI は国際宇宙ステーション (ISS) に搭載される全天 X 線監視装置である。現在 2008 年の打ち上げに向け、各パート毎に本格的な開発が進んでいる。その信号処理部であるデータプロセッサー (DP) は MAXI 全体を制御し、搭載されている２つの検出器 (GSC 、 SSC) からのデータを ISS を通して地上に送信する役目を持つ、本装置の心臓部をなす。前回 (2001 年秋 ) には基本設計に基づき製作された試作モデルその１ ( リリース１ ) について報告を行なった。今回はリリース１で判明した改良点を取り込み、ほぼ本番と同等の機能を盛り込んだ詳細設計が完了し、それに対して試作モデルその２ ( リリース２ ) が製作されたので、 DP システム全体の紹介とリリース２に対する動作確認試験について報告する。

MAXI と地上との通信関係

ルート データリレー衛星　 （静止軌道）

ISS 通信可能時間 [h/day]

　総通信レート 　 [Mbps]

　日本分（ [Mbps] ）

NASDA までの時間

アメリカ TDRS （現在５機）

　　　　　 17 　　４０－５０

１２．８％（５）

10 秒以内

日本 DRTS-W （１機）　　　　　５　　

　　　　５０ ＞５０％（＞２０）

　　数秒

　 MAXI は JEM 曝露部の No １ポートに接続され、 JEM を通じて、地上と２系統（低速系、中速系）の通信システムを用いてデータ等のやり取りを行う。　中速系：　　地上と Ethernet で結ばれており、 MAXI には最大　　６００ｋｂｐｓの送信量が割り当てられている。また、　　日本側の通信網（ ICS リンク）で 5h/day 、アメリカ側　　の通信網（ NASA リンク）で 17h/day の通信時間が　　期待される。　低速系：　　従来の衛星通信方式（ 1553B) で、 20-50kbps の通信　　量が割り当てられている。地上との通信不可の時間　　帯のデータも ICS レコーダーに蓄えられ、実験に最低　　限必要なデータのダウンリンクを行うようになっている。

実験モジュール　ＪＥＭ宇宙ステーション　ＩＳＳ

ＭＡＸＩ

ICS リンク50M ｂｐｓ5h/day

NASA リンク40-50Mbps17h/day

中速系 (Ethernet)

（ NASDA ） ↓ (RIKEN)

地上（ USER)

低速系（１５５３ B ）

図１： MAXI と宇宙ステーション（ ISS ）

MAXI システム

MAXI システムとは、 GSC や SSC 、 RBM のミッション装置（観測機器）を制御し、またデータの受信を行い、 JEM を通じて、地上との通信を行うものである。システムは３つに大分でき、それぞれミッションデータ処理部（ MDP) 、サポートシステム部、信号処理部（ DP) である。

　ミッションデータ処理部（ MDP ）：　　　　信号処理部（ DP) と RC ４２２で接続、 GSC,SSC 、 RBM と接続され、観測された生データの一次処理を行い、　　　　信号処理部にデジタル情報で送信する。また、 GSC,SSC を信号処理部（ DP ）からのコマンドを受けて直接　　　　制御する。サポートシステム部：　　　　慣性基準装置、 GPS 受信システム、星姿勢系システムからなり、 MAXI の位置情報、 UT 時刻情報を　　　　信号処理部（ DP ）に伝える。信号処理部（ DP ）：　　　　 MAXI の心臓を為し、 JEM を通じて２系統（低速系、中速系）の通信システムを通じて外界（地上）との　　　　通信を行う。ミッションデータ処理部（ MDP) 、サポートシステム部から、観測データ、 MAXI の位置情報、　　　　時間情報を受け取り、テレメトリとして地上に送信する。地上からのコマンド、スケジュール機能、及び　　　　観測データを判断して GSC 、 SSC, サポートセンサーなどを制御する。　　　　

信号処理部（ DP ）

GSC-H

RBM

GSC-Z

SSC-H

SSC-Z

RBM

ミッションデー

タ処理部

（M

DP

)

RLG

GPS-R

VSCE VSCH

GSC　 I/F

SSC　 I/F

サポートセンサ I/F

基準装置

GPS 受信機

星姿勢系

ガス比例計数管スリットカメラ（ GSC)

放射線モニタ

図２： MAXI データ処理システム

1553B 　 I/F

Ethernet　 I/F

４４ｋｇ、７９Ｗ

３７ｋｇ、１０９Ｗ

ＪＥ

Ｍサポートシステム部

X 線 CCDスリットカメラ（ SSC)

慣性 リリース２では未実装

現在、 NASDA の方で通信システムの整備が進められている。低速系に関しては地上のミッションチームまでの通信網が完成しつつある。通信衛星を通して地上に降りてきたデータは NASDA が用意した OCS というデータベースシステムに蓄えられ、そこから各ミッションチームにデータが配信される。OCS では ICS経由のデータに関して OCS はリアルタイムデータダウンリンク送信（現在接続中のデータをリアルタイムで送信）と再生ダウンリンクデータ送信（ ICS レコーダーに保存されていたデータや過去のデータを再生送信）の２つのサービスを提供している。中速系に関しては現在整備中で、ミッションチームとのデータ接続は UDP が用いられる。サービスとしてはリアルタイムデータ送信のみで、 ISS との通信が不可の時間帯のデータは得られることが出来ない。

信号処理部（ DP ）

　図４：信号処理部（ DP)概観図（リリース２）

信号処理部（ DP) は、 VMEバス上に４つの並列な CPUボード、GSC,SSC のインターフェイスボード、ネットワーク関連の Ethernetボード、１５５３ Bボード、サポートセンサシステムのボード、そしてソフトウエアを確保しておくメモリモジュールが設置されている。４つの CPUボードは独立に動作し、内２枚が GSC, システム制御（マスタ、サブマスタ）に使われ、残り２枚が SSC の制御（スレーブ１，スレーブ２）に使われる。　また、 VMEバス間の通信軽減の為、 Ethernet モジュールは、マスタ、サブマスタモジュールと専用ラインで接続され、 SSCインターフェイスモジュールはそれぞれスレーブモジュールと専用ラインで結ばれている。OS には、リアルタイム OS の VxWorks が使用されており、ミッション制御を迅速に行うことができる。

Ethernetモジュール

MEMモジュール

EEPROM(6MB)

SSC 　 I/Fモジュール

GSC 　 I/Fモジュール

転送回路 転送回路共有メモ

リ 共有メモ

リ

CPU モジュール CPU モジュール

CPU モジュール CPU モジュールS

SC

　

RA

M

SS

C

　

RA

M

転 送回 路COM　 RAM１５５３ Bモジュール

サポートセンサI/F 　モジュール

イーサーネット中速通信系

GSC データ（ A 系、 B 系）

SSC データ（ A,B 、ＨＫ系）

ペイロードバス低速通信系

VSC,RLG、 GPSR

VMEバス

マスタ（システム）

サブマスタ（ GSC-A,B ）

スレーブ（ SSC-H）

スレーブ（ SSC-Z ） SSC 　 I/F モジュールと

スレーブ CPU モジュール、および COM モジュールとマスタ、サブマスタ CPUモジュールは、 VMEバスを介さない専用データラインで結ばれている。（ VMEバス負荷を減らす為）

４ＣＰＵ並列処理（Ｒ３０８１、２５ＭＩＰＳ）ＯＳ：ＶｘＷｏｒｋｓ

図３：信号処理部（ DP) のデータの流れ

ＭＤＰ

GSC-IN1 秒分集めて処理へ

SSC-IN１６ライン集めて処理へ

ＧＳＣイベント処理 ＳＳＣイベント処理

ＧＳＣ保護処理

ＳＳＣ保護処理

中速系送信処理（ Ethernet ）

GSC-A （ 20段）

SSC-H （ 55段）

GSC-B （ 20段）

SSC-Z （ 55段）

７５ｋ－６００ｋｂｐｓ（平均２００ｋｂｐｓ）で通信量制限。各データ毎にバッファ (FIFO) を持っており優先順序が毎秒交代する。

FIFO が一杯の時は捨てられる。

通信

量制

限

低速系送信処理（１５５３）

１秒分がバースト的に送信

20k-50kbps で通信量制限。　各データ毎にバッファ（２ MB,FILO) を持ち、固定送信量と可変割り当てがある。可変割り当ての優先順位は毎秒交代する。

GSC-A固定分　可変割り当て

SSC-H固定分

SSC-Z固定分

GSC-A固定分全部足して割り当て通信量

全部送信できた

１５５３の回収周期に合わせて回収

+ １ｓ

+ １ｓ

+ １ｓ

+ ０ｓ

データ処理の流れ

GSC 、 SSC のデータはMDP を経由して、各 CPUで 2 次加工処理が行われる。 2 次加工処理では各通信システムに合わせたパケットの生成を行い、通信処理にデータを渡す。また、 SAA や太陽などの環境から検出器を保護するため、各検出器に対して自動的、スケジュール的に保護処理が行われる。

中速系、低速系の各通信処理では、 JEM の通信量制限に基づき、配信データのパケット化を行う。各系それぞれ、可変長パケット、固定長パケットといった特徴をもつ。中速系は FIFO 処理で、最大で 20 秒程度のバッファーを持ち、これは一つの明るい天体の通過時間に相当する。低速系は、FILO 処理で２ MB のバッファーを持ち 10 分程度のデータを保持することが可能である。

試験

MDP擬似システム　（ VME モジュール）

　任意のイベントを　任意のレイトで生成

DP

Sun中速処理

Linux低速処理

Ether

１５５３

DP シミュレータGSC 処理SSC 処理

をシミュレート 出力結果を比較

今年度春に、リリース２が納品され、現在その基本性能確認試験を行っている。試験は、 MDP を模した擬似データ発生装置を用意し、 DP に接続して行っている。基本的な機能の確認を行い、今後長期運転 試験や負荷試験を行っていく。また並行して、地上処理システムとの接続試験を行っており、これらについては根来らのポスターを見て頂きたい。MDP の試作モデルその２はまだ開発中で来年度に DP （リリース２）との接続試験を行う予定である。

今後の予定

DP リリース２試験

MDP 　製作

DP 　 PFM/FM 製作

総合試験

２００４ ２００５ ２００６ ２００７ ２００８ ２００９

打ち上

げ

CDR

DP との接続試験