令和7年度 秋期 エンベデッドシステムスペシャリスト試験 午後I 問題 問2 超小型人工衛星の通信・制御設計

本問は、超小型人工衛星の軌道上の速度と姿勢変更に必要な時間を基に、トリガーの距離を計算する問題です。 衛星の目標姿勢の決定にかかる時間は最大で $0.5$ 秒、機体の回転・停止にかかる最大時間は $15$ 秒です。したがって、姿勢変更を完了させるための最長時間は $0.5 + 15 = 15.5$ 秒となります。 人工衛星が低軌道を周回する速度を $7.5 \text{ km/s}$ と想定すると、この間に移動する距離は以下の通り計算できます。 $$15.5 \text{ 秒} \times 7.5 \text{ km/s} = 116.25 \text{ km}$$ 小数第2位を切り上げる指定があるため、116.3 km が正答となります。

各選択肢の解説

本設問は数値解答式のため誤答選択肢はありませんが、計算時の条件見落としに注意が必要です。

本問は、衛星が画像データの送信を行わないという事象から、その原因となる状態遷移を要求仕様に基づいて推測する問題です。 地上局からのコマンド等で異常が発生していないにもかかわらず通信姿勢モードへ移行しないケースは、システム設計上、他の優先度の高いモード（充電姿勢モードなど）に移行した、あるいはバッテリー残量低下等のハードウェア起因の自動保護が働いた場合が考えられます。

高得点のポイント

• 「充電姿勢モードに移行した」 または 「バッテリー残量が低下した」 という核となる事象が明記されていること。
• 事象が発生したタイミング（昼間の撮影完了後など）が的確に示されていること。

本問は、可変長パケットにおいてヘッダー部に独立したエラー訂正コード（ECC1）を付与する理由を問う問題です。 ヘッダー部にはデータ部の分割データ長やECC2のバイト数といった重要なメタ情報が含まれています。ヘッダー部とデータ部で単一のECCを使用すると、ヘッダー部にエラーが生じた際にECC2の領域やパケット構造自体を誤認してしまい、結果的にエラー訂正が機能しなくなるおそれがあります。ヘッダー部を独立して保護することで、この構造的破綻を防げます。

高得点のポイント

• 「データ部長又は分割データ長」にエラーが発生したケースを想定できていること。
• それでも「ECCによる訂正が可能」になるという、独立付与の直接的なメリットに言及していること。

本問は、指定されたパケット構造におけるデータ部のエラー訂正バイト数の割合を計算する問題です。 $5 \text{ Mバイト}$（$5,000,000 \text{ バイト}$）の画像データを $5,000$ パケットに分割するため、1パケットあたりの画像ブロックは $1,000 \text{ バイト}$ となります。 画像ブロックに加えてメタデータが計 $8 \text{ バイト}$ 付与されるため、データ部の基本サイズは $1,008 \text{ バイト}$ です。 全体のサイズから計算し、データ部のエラーに対する保証バイト数の割合を算出します。（訂正可能バイト数 / データ部の総サイズ） 計算結果として $15.87...\%$ となり、小数第2位を切り捨てて 15.9 % が正答となります。

各選択肢の解説

本設問は数値解答式のため選択肢はありませんが、メタデータの加算漏れや切り捨ての指定違反に注意が必要です。

本問は、衛星制御部のソフトウェア設計におけるタスク間通信の通知内容を問う穴埋め問題です。 状態遷移図やシーケンス図の文脈から、各タスクがどのタイミングでどのような通知を行うかを正確に読み取る必要があります。

高得点のポイント

• 表中の前後の処理の流れ（通信開始・停止、姿勢変更など）から、適切な字句を抜き出せていること。

本問は、衛星制御部のソフトウェア設計におけるタスク間通信の通知内容を問う穴埋め問題です。 状態遷移図やシーケンス図の文脈から、各タスクがどのタイミングでどのような通知を行うかを正確に読み取る必要があります。

高得点のポイント

• 表中の前後の処理の流れ（通信開始・停止、姿勢変更など）から、適切な字句を抜き出せていること。

本問は、衛星制御部のソフトウェア設計におけるタスク間通信の通知内容を問う穴埋め問題です。 状態遷移図やシーケンス図の文脈から、各タスクがどのタイミングでどのような通知を行うかを正確に読み取る必要があります。

高得点のポイント

• 表中の前後の処理の流れ（通信開始・停止、姿勢変更など）から、適切な字句を抜き出せていること。

本問は、衛星制御部のソフトウェア設計におけるタスク間通信の通知内容を問う穴埋め問題です。 状態遷移図やシーケンス図の文脈から、各タスクがどのタイミングでどのような通知を行うかを正確に読み取る必要があります。

高得点のポイント

• 表中の前後の処理の流れ（通信開始・停止、姿勢変更など）から、適切な字句を抜き出せていること。

本問は、衛星制御部のソフトウェア設計におけるタスク間通信の通知内容を問う穴埋め問題です。 状態遷移図やシーケンス図の文脈から、各タスクがどのタイミングでどのような通知を行うかを正確に読み取る必要があります。

高得点のポイント

• 表中の前後の処理の流れ（通信開始・停止、姿勢変更など）から、適切な字句を抜き出せていること。

本問は、衛星制御部におけるタスク優先度の割当てと、それによる機能競合の調停機構を問う問題です。 コマンド応答データの優先的な送信や、姿勢変更中の安全確保など、各タスクの役割と優先度（高・中・低）の関係性を正確に理解しているかが問われます。

高得点のポイント

• 文脈から、優先度による割り込み制御の目的（どの処理がどの処理を阻害しないようにするか）を正しく理解し、適切な字句を当てはめられていること。

本問は、衛星制御部におけるタスク優先度の割当てと、それによる機能競合の調停機構を問う問題です。 コマンド応答データの優先的な送信や、姿勢変更中の安全確保など、各タスクの役割と優先度（高・中・低）の関係性を正確に理解しているかが問われます。

高得点のポイント

• 文脈から、優先度による割り込み制御の目的（どの処理がどの処理を阻害しないようにするか）を正しく理解し、適切な字句を当てはめられていること。

本問は、衛星制御部におけるタスク優先度の割当てと、それによる機能競合の調停機構を問う問題です。 コマンド応答データの優先的な送信や、姿勢変更中の安全確保など、各タスクの役割と優先度（高・中・低）の関係性を正確に理解しているかが問われます。

高得点のポイント

• 文脈から、優先度による割り込み制御の目的（どの処理がどの処理を阻害しないようにするか）を正しく理解し、適切な字句を当てはめられていること。

本問は、衛星制御部におけるタスク優先度の割当てと、それによる機能競合の調停機構を問う問題です。 コマンド応答データの優先的な送信や、姿勢変更中の安全確保など、各タスクの役割と優先度（高・中・低）の関係性を正確に理解しているかが問われます。

高得点のポイント

• 文脈から、優先度による割り込み制御の目的（どの処理がどの処理を阻害しないようにするか）を正しく理解し、適切な字句を当てはめられていること。

本問は、状態遷移に伴うタスク間通信の調停シーケンスを問う問題です。 メインタスクが充電姿勢モードへの移行を決定した場合、現在実行中あるいは待機中のミッションタスクや地上通信タスクに対して、それぞれの処理を安全に中断・停止させるための通知を事前に行う必要があります。

高得点のポイント

• 「ミッションタスクに対して撮影中止の通知」が含まれていること。
• 「地上通信タスクに対して画像送信停止の通知」が含まれていること。
• 指定字数（30字）以内に簡潔にまとまっていること。

本問は、通信帯域の競合を防ぐためのタスク間調停の具体策を問う問題です。 地上通信タスクはコマンド応答データの送信を優先するため、画像データの送信中にOTAコマンドを受信・処理してしまうと、コマンド応答データの送信が割り込み、結果として画像データの送信が阻害されてしまいます。これを防ぐためには、画像送信が完了（停止）するまでOTAコマンドの通知を保留する設計が必要です。

高得点のポイント

• 「画像送信の開始後から停止まで」という特定の期間を明示していること。
• その期間中、「OTA処理タスクにOTAコマンドを通知しない」という調停内容が具体的に記述されていること。

本問は、画像データの送信前後におけるシステム状態の安定化（不要な姿勢変更の抑止）について問う問題です。 画像データの送信前後に姿勢モードの変更要求が通知されると、アンテナの指向性が崩れ、安定した通信が阻害されるおそれがあります。通信可能範囲での運用を最大限に活用するため、この期間中は姿勢変更をロックする（要求を通知しない）調停が必要です。

高得点のポイント

• 「画像データの送信前及び送信後」という対象タイミングを正しく指定していること。
• その間、「姿勢モードの要求を通知しない」という制御アクションが明記されていること。

本問は、衛星が通信可能範囲に入った際の初期動作シーケンスを問う問題です。 衛星が地上局との通信可能範囲に入ったことを検知すると、まず通信レイヤの初期化（通信開始）を行い、続いて滞留している画像データの送信プロセスを起動する通知を行う必要があります。

高得点のポイント

• 「通信可能範囲に入ると」というトリガー条件が明示されていること。
• 「通信開始及び画像送信開始を通知する」という2つのアクションが含まれていること。

本問は、変更されたパケットサイズと通信条件のもとで、送信可能な最大画像データサイズを計算する問題です。 1パケットのサイズが $512 \text{ バイト}$ に変更されています。ここからヘッダー部、メタデータ（$8 \text{ バイト}$）、ECC2（$64 \text{ バイト}$）等のオーバーヘッドを差し引くことで、1パケットに格納可能な純粋な画像データサイズが求まります。 さらに、通信可能範囲の $80\%$ の時間を画像データ送信に割り当てるという条件から、全送信可能パケット数を算出し、これらを掛け合わせます。 結果として総データサイズを算出し、$\text{Mバイト}$ 単位に換算します。計算結果の小数第2位を切り捨てた 1.8 $\text{Mバイト}$ が正解となります。

各選択肢の解説

本設問は数値解答式のため選択肢はありませんが、ECC2のサイズ変更や通信時間の $80\%$ 制約を正しく計算式に組み込めているかが正答の鍵となります。