(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機を到着させるための経路であり、該宇宙機の速度又はエネルギーと該宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路を修正する機能を備えた飛行制御装置であって、
予め作成された前記基準経路を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離と、現在位置から目標位置までの実際の距離との比を算出する比算出手段と、
前記記憶手段に記憶されている前記基準経路における前記抗力加速度を、前記比算出手段によって算出された前記比で演算することによって前記基準経路を修正する修正手段と、
を備えた飛行制御装置。
【請求項２】
前記基準経路は、前記宇宙機の挙動を示す運動方程式に基づいて算出される請求項１記載の飛行制御装置。
【請求項３】
前記比算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた前記宇宙機の飛行が開始されてから前記目標位置に前記宇宙機が到着するまでの間、予め定められた時間間隔毎に前記比を算出し、
前記修正手段は、前記比算出手段が前記比を算出する毎に、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路を修正する請求項１又は請求項２記載の飛行制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の飛行制御装置を備え、
前記飛行制御装置によって修正された前記基準経路に基づいて目標位置までの飛行を行う宇宙機。
【請求項５】
大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機を到着させるための経路であり、該宇宙機の速度又はエネルギーと該宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路を修正する基準経路修正方法であって、
記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離と、現在位置から目標位置までの実際の距離との比を算出する第１工程と、
前記記憶手段に記憶されている前記基準経路における前記抗力加速度を、前記第１工程によって算出された前記比で演算することによって前記基準経路を修正する第２工程と、
を含む基準経路修正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行制御装置、宇宙機、及び基準経路修正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気を有する天体（例えば地球や火星等の惑星及び衛星等）上の目標位置である地表、水面、あるいは所定の高度へ、大気圏外すなわち宇宙空間から宇宙機を到着させるためには、宇宙機の飛行中に現在位置から目標位置までの基準となる飛行経路である基準経路が求められ、宇宙機は、該基準経路に基づいて飛行するように機体を制御する。
基準経路は、例えば、宇宙機の現在位置から目標位置までの距離であるレンジと宇宙機の速度又はエネルギーによって特定される。なお、宇宙機は、大気圏内において機体の傾きを変化させることで機体に生じる揚力を変化させ、速度を変化させる。例えば、カプセル型の宇宙機では、ガスを噴射することによって機体の傾きを変え、翼を有する宇宙機では、舵面を変化させることで、機体の傾きを変える。
【０００３】
宇宙機の飛行経路は、例えば以下に説明するような、基準軌道誘導方式、クローズドフォーム誘導法、及び実時間積分法等によって生成される。
【０００４】
基準軌道誘導方式では、図７（Ａ）に示されるように、レンジと宇宙機の速度とで基準経路を特定する。すなわち、宇宙機の速度が所定の着陸速度となると共にレンジが０となった場合、宇宙機は、目標位置に正しく到着することとなる。
具体的には、基準軌道誘導方式では、１本の基準経路と、飛行に関連するパラメータが変化したときのレンジへの影響（感度係数）を地上で予め解析し、解析結果を示したデータ（テーブルデータ）を記憶装置に記憶させる。そして、宇宙機は、該データを用いて、機体の姿勢を制御することによって基準経路からのずれを修正しながら、レンジに対応した速度で飛行を行う。
【０００５】
クローズドフォーム誘導法（非特許文献１参照）では、図７（Ｂ）に示されるように、制約条件の範囲内で、抗力加速度と宇宙機の速度（又はエネルギー）とで基準経路を特定する。
具体的には、クローズドフォーム誘導法では、基準経路を複数のフェーズに分割し、レンジを解析的に計算できる式で基準経路を各フェーズ毎に構成し、フェーズ毎の式を組合せることによって基準経路とする。レンジは、Ｒをレンジ、Ｖを宇宙機の速度、Ｄを抗力加速度とすると（１）式を用いて算出される。
【数１】
0005851746.tif 000002
そして、算出されたレンジと実際のレンジにずれがある場合、フェーズ毎に近似式の係数を調整することによって基準経路が修正される。
【０００６】
実時間積分法では、図７（Ｃ）に示されるように、クローズドフォーム誘導法と同様に抗力加速度と宇宙機の速度（又はエネルギー）とで基準経路を特定する。そして、実時間積分法では、運動方程式を用いて宇宙機の挙動を飛行中に算出することによって基準経路を算出し、（１）式を用いて数値積分してレンジを計算し、運動方程式を用いて基準経路を時々刻々作り直す。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ジョン  Ｃ.  ハーポールド（Jon C. Harpold）;クラウド  Ａ.  グレーブス（Claud A. Graves）、“シャトルプログラム  シャトルエントリーガイダンス（Shuttle program. Shuttle entry guidance）”、８〜９ページ，２１〜２４ページ、［online］、１９７９年、アメリカ航空宇宙局（National Aeronautics and Space Administration、NASA）、［平成２３年５月１７日検索］、インターネット＜URL：http://ntrs.nasa.gov/search.jsp?N=0&Ntk=Report-Patent-Number&Ntt=NASA-TM-79949&Ntx=mode%20matchany&Ns=Loaded-Date|1＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
基準軌道誘導方式では、宇宙機の飛行経路が基準経路からずれた場合、ずれに応じたパラメータの変化量をテーブルデータから読み出し、読み出した結果に応じて宇宙機の姿勢が制御される。このため、宇宙機が備える情報処理装置は、データの処理能力が高くなくてもよい。しかし、テーブルデータを作成するために、様々な条件に応じた解析を予め行わなければならず、事前に必要な解析が大規模となると共に、記憶装置は、膨大な量のデータを記憶しなければならない。また、基準経路も予め地上で作成され、かつ基準経路そのものの修正が行われないため、宇宙機の基準経路からのずれが大きいと、目標位置までの誤差が増加する。
【０００９】
クローズドフォーム誘導法では、設定した基準経路に沿って実際に飛行できるかどうかがポイントとなる。非特許文献１では、基準経路に沿って飛行させるための制御指令を計算する際に近似式を用いているため、基準経路からのずれ量が大きくなると目標位置までの誤差が増加する。これに対応するため、ずれ量に応じた複数の近似式を準備する必要がある。また、近似の条件として、揚力と重力とをつり合わせる平衡滑空を仮定しており、翼を有しておらず、滑空できない形状（例えばカプセル型）の宇宙機では、大きな揚力を得ることができないため適用が困難である。
【００１０】
また、実時間積分法では、時々刻々と運動方程式を解き、基準経路を更新し続けるので、精度の高い基準経路を算出することが可能となる。しかしながら、宇宙機で更新処理を行うと、宇宙機が備える情報処理装置に対する計算負荷が高く、データの処理能力の低い情報処理装置では計算に時間を要し、基準経路の更新が滞る場合がある。このような場合には、宇宙機の目標位置までの誤差が増加することとなる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理能力の高い情報処理装置を用いることなく、宇宙機の飛行中において、基準経路を現在位置から目標位置までの距離に応じて修正できる、飛行制御装置、宇宙機、及び基準経路修正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の飛行制御装置、宇宙機、及び基準経路修正方法は以下の手段を採用する。
【００１３】
すなわち、本発明に係る飛行制御装置は、大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機を到着させるための経路であり、該宇宙機の速度又はエネルギーと該宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路を修正する機能を備えた飛行制御装置であって、予め作成された前記基準経路を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離と、現在位置から目標位置までの実際の距離との比を算出する比算出手段と、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路における前記抗力加速度を、前記比算出手段によって算出された前記比で演算することによって前記基準経路を修正する修正手段と、を備える。
【００１４】
本発明によれば、飛行制御装置は、大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機を到着させるための経路であり、該宇宙機の速度又はエネルギーと該宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路を修正する装置であって、宇宙機に搭載される。
なお、基準経路は、例えば宇宙機が宇宙空間から大気を有する天体へ到着する際、すなわち大気圏への突入前に、宇宙機で作成され、記憶手段に記憶される。
【００１５】
基準経路に基づいた宇宙機の飛行が開始されると、比算出手段によって、基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離と、現在位置から目標位置までの実際の距離との比が算出される。算出された比は、基準経路と実際の飛行経路との誤差を示している。
【００１６】
ここで、宇宙機の速度と宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路に基づいた、現在位置から目標位置までの距離は、Ｒを距離、Ｖを宇宙機の速度、Ｄを抗力加速度とすると（１）式を用いて算出される。なお、宇宙機の速度Ｖの替わりに宇宙機のエネルギーを用いてもよい。
【数２】
0005851746.tif 000003
すなわち（１）式は、基準経路に基づいた距離が抗力加速度の逆数に比例することを示している。
【００１７】
そして、修正手段によって、記憶手段に記憶されている基準経路における抗力加速度が、比算出手段で算出された比で演算されることによって基準経路が修正される。
具体的には、実際の距離よりも基準経路に基づいた距離の方が短い場合、すなわち比の値が１未満となる場合、抗力加速度に該比の値が乗算されることによって抗力加速度が小さくなり、上述のように基準経路に基づいた距離が抗力加速度の逆数に比例するため、基準経路に基づいた距離が長くなる。一方、実際の距離よりも基準経路に基づいた距離の方が長い場合、すなわち比の値が１を超える場合、抗力加速度に該比の値が乗算されることによって抗力加速度が大きくなり、基準経路に基づいた距離が短くなる。
【００１８】
このように、基準経路における抗力加速度が基準経路に基づいた距離と実際の距離との比で演算される、という簡単な計算方法によって、基準経路が修正されることとなる。宇宙機は、このようにして修正された基準経路に基づいて飛行することによって、目標位置へより正確に到着することが可能となる。
【００１９】
従って、本発明は、処理能力の高い情報処理装置を用いることなく、宇宙機の飛行中において、基準経路を現在位置から目標位置までの距離に応じて修正することができる。
【００２０】
また、本発明の飛行制御装置は、前記基準経路が前記宇宙機の挙動を示す運動方程式に基づいて算出されてもよい。
【００２１】
基準経路を算出する方法としては、レンジ計算が容易な簡単な式の組み合わせで予め基準経路を定義しておく方法がある。しかし、この方法では、設定した基準経路に沿って飛行するために大きな揚力を発生できることが必要となり、翼を有しておらず、滑空できない形状（例えばカプセル型）の宇宙機では、大きな揚力を得ることができないため適用が困難である。
そこで、本発明は、簡単な式では表せない、宇宙機の挙動を示す運動方程式に基づいて算出されたような基準経路にも対応可能なため、滑空できない形状の宇宙機にも適用でき、かつ基準経路の精度も高くすることができる。なお、運動方程式に基づいた基準経路の算出は、運動方程式を解く必要があり、処理能力の低い情報処理装置では算出に時間を要するが、大気圏への突入前の時間的に余裕のある状態で算出を行うことで、この問題を解消できる。
【００２２】
また、本発明の飛行制御装置は、前記比算出手段が、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた前記宇宙機の飛行が開始されてから前記目標位置に前記宇宙機が到着するまでの間、予め定められた時間間隔毎に前記比を算出し、前記修正手段が、前記比算出手段が前記比を算出する毎に、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路を修正してもよい。
【００２３】
本発明によれば、簡単な計算方法によって基準経路が修正されるので、基準経路に基づいた宇宙機の飛行が開始されてから目標位置に宇宙機が到着するまでの間に、予め定められた時間間隔毎に、基準経路を修正することが可能である。このため、本発明は、より精度高く宇宙機を目標位置に到着させることができる。
【００２４】
一方、本発明に係る宇宙機は、上記記載の飛行制御装置を備え、前記飛行制御装置によって修正された前記基準経路に基づいて目標位置までの飛行を行う。
【００２５】
さらに、本発明に係る基準経路修正方法は、大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機を到着させるための経路であり、該宇宙機の速度又はエネルギーと該宇宙機の抗力加速度とで特定される基準経路を修正する基準経路修正方法であって、記憶手段に記憶されている前記基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離と、現在位置から目標位置までの実際の距離との比を算出する第１工程と、前記記憶手段に記憶されている前記基準経路における前記抗力加速度を、前記第１工程によって算出された前記比で演算することによって前記基準経路を修正する第２工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、処理能力の高い情報処理装置を用いることなく、宇宙機の飛行中において、基準経路を現在位置から目標位置までの距離に応じて修正できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る宇宙機の外観図である。
【図２】本発明の実施形態に係る宇宙機が備える飛行制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基準経路を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る飛行制御装置が備えるＣＰＵにおける基準経路の作成及び修正に係る機能を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係る修正前後の基準経路を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態に係る飛行経路修正プログラムの流れを示すフローチャートである。
【図７】従来の基準経路を修正するための方法の説明に要する図であり、（Ａ）は基準軌道誘導方式を示し、（Ｂ）はクローズドフォーム誘導法を示し、（Ｃ）は実時間積分法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る飛行制御装置、宇宙機、及び基準経路修正方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る宇宙機１０の外観図である。
本実施形態に係る宇宙機１０は、所謂カプセル型の宇宙機であり、大気を有する天体（例えば地球や火星等の惑星及び衛星等）上の目標位置（地表や水面）へ、大気圏外すなわち宇宙空間から大気圏内へ突入し、到着可能とされている。
【００３０】
宇宙機１０は、大気圏内において機体の傾きを変化させることで機体に生じる揚力を変化させ、速度を変化させる。例えば、本実施形態に係る宇宙機１０のようなカプセル型では、側面等に設けられた複数のガス噴射装置１２からガスを噴射することによって機体の傾きを変える。なお、図１に示される宇宙機１０は一例であり、ガス噴射装置１２は宇宙機１０の側面以外にも設けられてもよく、ガス噴射装置１２の数も図１の例に限定されるものではない。
【００３１】
図２は、本実施形態に係る宇宙機１０が備える飛行制御装置２０に係る電気的構成を示すブロック図である。
【００３２】
本実施形態に係る宇宙機１０は、宇宙機１０全体の動作を司る演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）２２、各種プログラム及び各種データ等が予め記憶した記憶手段であるＲＯＭ（Read Only Memory）２４、ＣＰＵ２２による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）２６を備えている。
【００３３】
さらに、宇宙機１０は、機体からガスを噴射させる機能を有するガス噴射装置１２に接続され、ガス噴射装置１２を制御することによって宇宙機１０の傾きを制御する飛行制御部２８、センサ３２と接続され、センサ３２との間でデータの入出力を行うセンサ制御部３０を備えている。なお、センサ３２には、地上との間で電波の送受信を行うためのアンテナ、機体の加速度を測定する加速度センサ、機体の現在位置を測定するためのＧＰＳ（Global Positioning System）センサ等が含まれる。
【００３４】
これらＣＰＵ２２、ＲＯＭ２４、ＲＡＭ２６、飛行制御部２８、及びセンサ制御部３０は、システムバス３４を介して相互に電気的に接続されている。従って、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４及びＲＡＭ２６へのアクセス、飛行制御部２８及びセンサ制御部３０との間におけるデータの入出力等を各々行なうことができる。
なお、ＣＰＵ２２は、センサ３２に含まれる加速度センサで測定された加速度を積分することによって宇宙機１０の速度を算出する。また、ＣＰＵ２２は、加速度を２重積分した結果に基づいて、宇宙機１０の現在位置を算出することもできる。
【００３５】
本実施形態に係る宇宙機１０は、大気圏へ突入し、目標位置へ到着するための基準経路として、図３に示されるように速度と抗力加速度によって特定される基準経路を作成する。そして、宇宙機１０は、該基準経路に基づいて飛行を行うことによって、目標位置へ到着する。
【００３６】
図４は、飛行制御装置２０が備えるＣＰＵ２２における基準経路の作成及び修正に係る機能を示す機能ブロック図である。
【００３７】
ＣＰＵ２２は、基準経路作成部４０及び基準経路修正部４２を備える。
【００３８】
基準経路作成部４０は、図３に示される基準経路を、宇宙機１０の挙動を示す運動方程式に基づいて解析的に算出する。上記運動方程式は、例えば、所定の座標軸系における宇宙機１０の速度、宇宙機１０の質量、宇宙機１０に作用する力等に基づくものである。そして、基準経路作成部４０は、作成した基準経路をＲＡＭ２６へ出力し、ＲＡＭ２６に記憶させる。
【００３９】
なお、基準経路を算出する方法としては、揚力と重力とをつり合わせる平衡滑空を宇宙機が行うことを仮定して算出する方法がある。しかし、この方法では、翼を有しておらず、本実施形態に係る宇宙機１０のように、滑空できない形状の宇宙機では、大きな揚力を得ることができないため適用が困難である。そこで、基準経路作成部４０は、宇宙機１０の挙動を示す運動方程式に基づいて基準経路を算出するので、滑空できない形状の宇宙機にも適用が可能であり、かつ基準経路の精度も高くすることができる。
また、基準経路作成部４０による基準経路の作成は、大気圏へ突入する前に予め行われるため、短時間で作成する必要がない。そのため、基準経路作成部４０の機能を有するＣＰＵ２２は、必ずしも処理能力が高い演算装置である必要はない。
【００４０】
一方、基準経路修正部４２は、レンジ算出部４４、実レンジ算出部４６、比算出部４８、及び修正演算部５０を備える。
【００４１】
レンジ算出部４４は、ＲＡＭ２６に記憶されている基準経路を読み出し、該基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離であるレンジを算出する。
レンジは、Ｒをレンジ、Ｖを宇宙機１０の速度、Ｄを宇宙機１０の抗力加速度とすると（１）式を用いて算出される。
【数３】
0005851746.tif 000004
このように、（１）式は、レンジＲが抗力加速度Ｄの逆数に比例することを示している。
【００４２】
実レンジ算出部４６は、加速度センサやＧＰＳセンサ等のセンサ３２からの信号に基づいて、現在位置から目標位置までの実際の距離である実レンジを算出する。
【００４３】
比算出部４８は、レンジ算出部４４で算出された基準経路に基づいたレンジと、実レンジ算出部４６で算出された実レンジとの比（基準経路に基づいたレンジ／実レンジ）を算出する。すなわち、比算出部４８によって算出された比は、基準経路と実際の飛行経路との誤差を示している。
【００４４】
修正演算部５０は、ＲＡＭ２６に記憶されている基準経路を読み出し、該基準経路における抗力加速度を、比算出部４８によって算出された比で演算することによって基準経路を修正する。
具体的には、実レンジよりも基準経路に基づいたレンジの方が短い場合、すなわち比の値が１未満となる場合、抗力加速度に該比の値が乗算されることによって抗力加速度が小さくなり、上述のように基準経路に基づいたレンジが抗力加速度の逆数に比例するため、基準経路に基づいたレンジが長くなる。一方、実レンジよりも基準経路に基づいたレンジの方が長い場合、すなわち比の値が１を超える場合、抗力加速度に該比の値が乗算されることによって抗力加速度が大きくなり、基準経路に基づいたレンジが短くなる。
【００４５】
そして、修正演算部５０によって修正された新たな基準経路は、ＲＡＭ２６へ出力され、ＲＡＭ２６に記憶されている基準経路は、修正された新たな基準経路に更新される。
【００４６】
このように、本実施形態に係る基準経路修正部４２は、基準経路における抗力加速度を基準経路に基づいたレンジと実レンジとの比で演算する、という簡単な計算方法によって、基準経路を修正する。そして、宇宙機１０は、修正された基準経路に基づいて飛行することによって、目標位置へより正確に到着することが可能となる。
【００４７】
図５は、基準経路修正部４２による修正前後の基準経路を示すグラフである。
図５に示される修正後の基準経路Ａは、基準経路に基づいたレンジと実レンジとの比の値が１未満となった場合である。一方、修正後の基準経路Ｂは、基準経路に基づいたレンジと実レンジとの比の値が１を超えた場合である。このように、図５に示されるように、修正前の基準経路と修正後の基準経路は、その形状が抗力加速度に乗算された比の値に応じた比例倍となる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＣＰＵ２２が、基準経路修正プログラムを実行することにより、上記各構成要素による処理を実現する。
図６は、基準経路修正プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、基準経路修正プログラムはＲＯＭ２４の所定領域に予め記憶されている。
【００４９】
まず、ステップ１００では、基準経路の作成を行う。基準経路は、目標位置へ向けた飛行を行う前、すなわち大気圏への突入前の宇宙空間に宇宙機１０が位置している場合に、作成される。なお、本ステップ１００の処理は、基準経路作成部４０の機能に相当する。
【００５０】
次のステップ１０２では、ステップ１００で作成した基準経路に基づいた飛行を宇宙機１０が開始するまで待ち状態となり、開始した場合にステップ１０４へ移行する。
【００５１】
次のステップ１０４では、予め定められた時間間隔が経過するまで待ち状態となり、該時間間隔が経過した場合は、ステップ１０６へ移行する。
【００５２】
次のステップ１０６では、基準経路に基づいたレンジと実レンジとの比を算出する。なお、本ステップ１０６の処理は、レンジ算出部４４、実レンジ算出部４６、及び比算出部４８の機能に相当する。
【００５３】
次のステップ１０８では、ステップ１０６で算出した比を用いて、基準経路の修正を行う。なお、本ステップ１０８の処理は、修正演算部５０の機能に相当する。
これにより、宇宙機１０は、修正後の基準経路に基づいて目標位置までの飛行を行うこととなる。
【００５４】
次のステップ１１０では、宇宙機１０が目標位置に到着したか否かを判定し、肯定判定の場合は、本プログラムを終了し、否定判定の場合は、ステップ１０４へ戻り、宇宙機１０が目標位置へ到着するまでステップ１０４からステップ１１０までの処理を繰り返す。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る宇宙機１０に備えられるＣＰＵ２２は、大気を有する天体における目標位置へ飛行中の宇宙機１０を到着させるための経路であり、宇宙機１０の速度と宇宙機１０の抗力加速度とで特定される基準経路を作成する。そして、ＣＰＵ２２は、基準経路に基づいた現在位置から目標位置までの距離であるレンジと、現在位置から目標位置までの実際の距離である実レンジとの比を算出し、基準経路における抗力加速度を、算出した比で演算することによって基準経路を修正する。
従って、本実施形態に係る宇宙機１０は、処理能力の高い情報処理装置を用いることなく、宇宙機１０の飛行中において、基準経路を現在位置から目標位置までの距離に応じて修正することができる。
【００５６】
また、本実施形態に係る基準経路は、宇宙機１０の挙動を示す運動方程式に基づいて算出されるので、滑空できない形状の宇宙機１０に適用でき、かつ基準経路の精度を高くすることができる。
【００５７】
また、本実施形態に係るＣＰＵ２２は、簡単な計算方法によって基準経路を修正するので、基準経路に基づいた宇宙機１０の飛行が開始されてから目標位置に宇宙機１０が到着するまでの間、予め定められた時間間隔毎に、基準経路を修正することが可能であり、より精度高く宇宙機１０を目標位置に到着させることができる。
【００５８】
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５９】
例えば、上記実施形態では、宇宙機１０を宇宙空間から大気圏へ突入させ、地表又は水面に到着させる場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、宇宙機１０を発射させた後、例えば、何らかのトラブル等によってミッションを中断し、宇宙空間へ到達させることなく宇宙機１０を地表又は水面に到着させる場合に用いられてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、基準経路を宇宙機１０の速度と宇宙機１０の抗力加速度とで特定される基準経路とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、基準経路を宇宙機１０のエネルギーと宇宙機１０の抗力加速度とで特定される基準経路とする形態としてもよい。エネルギーは、速度が有するエネルギーと位置エネルギーとの和であるため、グラフの横軸を宇宙機１０の速度とするよりもエネルギーとする方が基準経路をより高精度とすることができる。なお、基準経路を宇宙機１０のエネルギーと宇宙機１０の抗力加速度とで特定する場合は、（１）式において、宇宙機の速度Ｖの替わりに宇宙機のエネルギーＥが用いられる。
【００６１】
また、上記実施形態では、宇宙機１０をカプセル型の宇宙機とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、宇宙機１０を、翼を有する宇宙機とする形態としてもよい。この形態に係る宇宙機１０では、翼に備えられている舵面を変化させることで、機体の傾きを変え、機体の速度を変化させる。
【００６２】
また、上記実施形態では、ＣＰＵ２２が比算出部４８及び修正演算部５０の機能を有する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＣＰＵ２２とは異なる演算装置を比算出部４８及び修正演算部５０の機能を有する演算装置とし、飛行制御装置２０に備える形態としてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、宇宙機１０に備えられたＣＰＵ２２が基準経路を作成する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＣＰＵ２２では基準経路を作成せず、例えば地球上の設備で基準経路を作成し、宇宙機１０へ送信する等、宇宙機１０以外の設備によって作成される形態としてもよい。
【００６４】
また、比算出部４８によって算出された比の値をＲＡＭ２６に保存しておき、修正演算部５０の処理と同様の処理を飛行制御部２８で実行可能とさせることで、飛行制御部２８でＲＡＭ２６に記憶されている基準経路と比の値を読み出し、飛行制御部２８で乗算して基準経路の修正を行うとのように、必要な部分のみに時々刻々修正を加えることとしてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、記憶装置としてＲＯＭ２４とＲＡＭ２６を有する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、それぞれ異なる記憶装置を使用したり、１つ、あるいは３つ以上の記憶装置で両者の機能を実現する形態としてもよい。
【００６６】
また、上記実施形態では、基準経路の作成を大気圏への突入前等に１回だけ実施する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば大気圏の飛行中にも基準経路の作成を繰り返し行って、基準経路が１つ作成され次第、記憶装置に記憶された基準経路を置き換え、基準経路を作成している間は、上記のレンジの比による修正法を使用する、といったように、実時間積分法やその他の基準経路作成方法とを併用する形態としてもよい。
【００６７】
また、上記実施形態では、レンジの比を抗力加速度に常に単純に乗算する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、修正を実施する期間（速度、エネルギー、レンジ、及び抗力加速度等）を限定する、レンジの比に一旦演算（上下限制限やその他の既定の関数による演算）を加えてから抗力加速度に乗算する、あるいはこれらを組合せ、飛行期間を複数のフェーズに区切って、フェーズ毎にレンジの比に異なる演算を加えた後に抗力加速度に乗算する、といった処理を行う形態としてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態で説明した基準経路修正プログラムの処理の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１０    宇宙機
２０    飛行制御装置
４２    基準経路修正部
４８    比算出部
５０    修正演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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