(57)【要約】【課題】処理負荷を高めずに飛しょう体への過大な旋回加速度がかかることを回避する飛しょう体の誘導装置を提供する。【解決手段】センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を曲率半径毎に格納するリミッタ値テーブルを格納する記憶装置と、慣性航法装置から位置及び速度を入力し、記憶装置から通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、飛しょうすべき航路の曲率半径を算出し、曲率半径に対応するリミタ値をリミッタ値テーブルから読み込み、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度をリミタ値によって制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、を備える。【選択図】図１
2009150560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、
前記飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び前記飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を格納する記憶装置と、
前記位置及び前記速度及び前記通過すべき目標の座標から旋回加速度を算出し、前記旋回加速度が所定の値より大きいとき前記旋回加速度を前記リミタ値によって制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、
を備える飛しょう体の慣性誘導装置。
【請求項２】
センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、
前記飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び前記飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を曲率半径毎に格納するリミッタ値テーブルを格納する記憶装置と、
前記慣性航法装置から前記位置及び前記速度を入力し、前記記憶装置から前記通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、飛しょうすべき航路の曲率半径を算出し、前記曲率半径に対応する前記リミタ値を前記リミッタ値テーブルから読み込み、前記旋回加速度が所定の値より大きいとき前記旋回加速度を前記リミタ値によって制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、
を備える飛しょう体の慣性誘導装置。
【請求項３】
センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、
前記飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び前記飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を格納する記憶装置と、
前記位置及び前記速度及び前記通過すべき目標の座標から旋回加速度を算出し、前記旋回加速度が前記リミタ値より大きいとき前記旋回加速度を前記リミタ値に制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、
を備える飛しょう体の慣性誘導装置。
【請求項４】
センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、
前記飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び前記飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を曲率半径毎に格納するリミッタ値テーブルを格納する記憶装置と、
前記慣性航法装置から前記位置及び前記速度を入力し、前記記憶装置から前記通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、飛しょうすべき航路の曲率半径を算出し、前記曲率半径に対応する前記リミタ値を前記リミッタ値テーブルから読み込み、前記旋回加速度が前記リミタ値より大きいとき前記旋回加速度を前記リミタ値に制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、
を備える飛しょう体の慣性誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛しょう体の飛しょう姿勢を制御することにより、この飛しょう体を目標に誘導する飛しょう体の慣性誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体は山などの障害物を回避するため、あるいは最適な誘導コースを得るために、あらかじめ定められた空間上の通過すべき目標点を通過するように飛しょう航路が設定されることがある。
【０００３】
飛しょう体はこの通過すべき目標点を通過する際に旋回して飛しょう航路を修正する。この旋回の際に過大な旋回加速度が発生し、飛しょう体に負荷を与え、飛しょうが不安定になるという問題点があった。
【０００４】
この点に関し、連続する通過すべき目標点同士を結ぶ曲線をスプライン関数などを用いて算出しながら誘導する飛しょう体の誘導装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１４１８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の技術においては、スプライン関数などの関数を用いて近似曲線を算出する際の処理負荷が大きく、旋回加速度が頻繁に変更されるような複雑な飛しょう航路の場合には処理が追いつかないことがある。このため、飛しょう体があらかじめ定められた飛しょう航路を逸脱してしまうことがあるという問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、処理負荷を高めずに飛しょう体への過大な旋回加速度がかかることを回避する飛しょう体の誘導装置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】
【０００７】
この目的を達成するために本発明は、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度をリミタ値によって制限することにより、飛しょう航路を滑らかにし、旋回時に飛しょう体にかかる旋回加速度を低減する飛しょう体の誘導装置を提供する。
【０００８】
具体的には、本発明はセンサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を曲率半径毎に格納するリミッタ値テーブルを格納する記憶装置と、慣性航法装置から位置及び速度を入力し、記憶装置から通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、飛しょうすべき航路の曲率半径を算出し、曲率半径に対応するリミタ値をリミッタ値テーブルから読み込み、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度をリミタ値によって制限した旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、を備える飛しょう体の慣性誘導装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、演算装置に演算負荷をかけずに飛しょう航路を滑らかにし、旋回時に飛しょう体にかかる旋回加速度を低減することが可能となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による飛しょう体の誘導装置の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。なお、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１１】
＜実施形態の詳細＞
＜第１の実施形態＞
図１は本実施形態の飛しょう体の慣性誘導装置１（以下、慣性誘導装置１と呼ぶ。）の構成を示した概要図である。図１に示すように慣性誘導装置１は、センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置１０と、飛しょう体があらかじめ定められた通過すべき目標点（以下、通過目標点という。）の座標及び前記飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を格納する記憶装置３０と、演算処理を行って旋回方向と旋回加速度を示す旋回加速度指令値をオートパイロット装置４０に出力する旋回加速度演算装置２０と、を備える。
【００１２】
慣性航法装置１０は飛しょう体の加速度を検知する加速度センサ１１と、加速度の変化率を検知するレートセンサ１２とを備える。慣性航法装置１０は加速度センサ１１とレートセンサ１２の出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して旋回速度演算装置２０に出力する。
【００１３】
記憶装置３０はあらかじめ定められた通過目標の座標である通過目標座標３１と、リミッタ値テーブル３２を格納する。リミッタ値テーブル３２はあらかじめ定められたリミタ値Ｌを格納する。このリミタ値は例えば曲率半径毎の許容される最大の旋回加速度の値とすることができる。
【００１４】
図２はリミッタ値テーブル３２の値をプロットしたグラフである。図２に示す曲線５０のように、曲率半径ｒが大きくなるにつれてリミタ値Ｌが小さくなるように、リミタ値を定めて格納する。
【００１５】
次に、本実施形態の飛しょう体の慣性誘導装置１の動作について説明する。慣性誘導装置１は慣性航法装置１０から位置及び速度を入力し、記憶装置３０から通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、飛しょうすべき航路の曲率半径を算出し、曲率半径ｒに対応するリミタ値Ｌをリミッタ値テーブル３２から読み込み、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度をリミタ値Ｌによって制限した旋回加速度指令値を出力する。
【００１６】
図３は慣性誘導装置１が誘導する飛しょう体の飛しょう航路を模式的に表した図である。一点鎖線ｋ１は従来の誘導装置による飛しょう体の飛しょう航路である。一点鎖線ｋ１に示すように、従来は通過目標を通過する際に急激に飛しょう航路が変更され、過大な旋回加速度が生じていた。本実施形態の慣性誘導装置１は実線ｋ２のように、飛しょう航路を滑らかな曲線に修正することにより、過大な旋回加速度の発生を抑制する。
【００１７】
図４は慣性誘導装置１の動作を表したフローチャートである。以下、図３と合わせて説明する。図４に示すように、ステップＳ４０１において、慣性誘導装置１は次の通過目標の座標を記憶装置３０から読み込む。例えば、飛しょう体６０が通過目標Ａにあるとき、慣性誘導装置１は通過目標Ｂの座標を記憶装置３０から読み込む。
【００１８】
ステップＳ４０２において、慣性誘導装置１は慣性航法装置１０から飛しょう体６０の位置及び速度を入力し、旋回角度θ１を算出する。θ１は飛しょう体６０の進行方向Ｘ１と線分ＡＢとのなす角である。
【００１９】
ステップＳ４０３において、慣性誘導装置１は通過目標Ｂに移動するための速度ベクトルを算出する。ステップＳ４０４において、慣性誘導装置１は現在の速度ベクトルと旋回後の速度ベクトルとの差を算出する。ステップＳ４０５において、慣性誘導装置１はステップＳ４０４において算出した差に基づいて飛しょう体を旋回させるための加速度指令値を算出する。
【００２０】
ステップＳ４０６において、慣性誘導装置１は速度ベクトルと通過目標Ａ及びＢの座標から曲率半径ｒ１を算出する。ステップＳ４０７において、慣性誘導装置１は曲率半径ｒ１に対応するリミタ値Ｌをリミッタ値テーブル３２から読み出す。
【００２１】
ステップＳ４０８において、慣性誘導装置１は加速度指令値がリミタ値Ｌより大きいか判定する。加速度指令値がリミタ値Ｌよりも大きいとき、慣性誘導装置１はステップＳ４０９に進み、加速度指令値がリミタ値Ｌよりも大きくないとき、慣性誘導装置１はステップＳ４１０に進む。
【００２２】
ステップＳ４０９において、慣性誘導装置１は加速度指令値をリミタ値によって制限した制限加速度指令値を算出し出力する。例えば、加速度指令値が１００であり、リミタ値が８０であった場合には制限加速度指令値として８０を出力する。なお、リミタ値が割合のとき、例えば０．８のときは加速度指令値にリミタ値を乗算し、制限加速度指令値として８０を出力する。
【００２３】
ステップＳ４１０において、慣性誘導装置１は加速度指令値をそのまま制限加速度指令値として出力する。
【００２４】
ステップＳ４１１において、慣性誘導装置１は制限加速度指令値を旋回加速度指令値としてオートパイロット装置４０に出力し、ステップＳ４０１に戻る。
【００２５】
次に、飛しょう体６０が通過目標Ｂに到達したとき、上記のフローを繰り返すが、ＢＣ間の距離、飛しょう体の進行方向Ｘ２と線分ＢＣのなす角θ２、速度ベクトルがそれぞれ変化しているため、曲率半径がｒ２となる。
【００２６】
この場合、慣性誘導装置１はｒ２に対応したリミタ値Ｌを読み出して加速度指令値を制限する。
【００２７】
図５は旋回加速度と時間の関係を示したグラフである。点線にて表した曲線５０は従来の誘導装置による旋回加速度を示している。曲線５０に示すように通過目標において過大な旋回加速度が飛しょう体にかかっている。
【００２８】
実線にて表した曲線５１は本実施形態の慣性誘導装置１による旋回加速度を示している。曲線５１に示すように本実施形態の慣性誘導装置１によれば通過目標を通過する際にも、旋回加速度が値５０１から値５０２及び値５０３に制限され、過大な旋回加速度が飛しょう体にかかっていない。
【００２９】
＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態の飛しょう体の慣性誘導装置１は、リミタ値Ｌを格納するリミッタ値テーブル３２と、演算を行う旋回加速度演算装置２０と、を備え、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度をリミタ値Ｌによって制限する。このため、本実施形態の慣性誘導装置１は、旋回加速度演算装置２０に演算負荷をかけずに飛しょう航路を滑らかにし、旋回時に飛しょう体にかかる旋回加速度を低減することが可能となるという効果がある。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
本実施形態の慣性誘導装置１の構成は第１の実施形態の誘導装置とリミッタ値テーブル３２の構成が異なる以外、同様である。
【００３１】
すなわち、本実施形態の慣性誘導装置１は、センサの出力から飛しょう体の位置及び速度を算出して出力する慣性航法装置と、飛しょう体が通過すべき目標点の座標及び飛しょう体の旋回加速度を制限するリミタ値を格納する記憶装置と、旋回加速度指令値を出力する旋回加速度演算装置と、を備える。
【００３２】
本実施形態においては、リミッタ値テーブルには一つの旋回加速度をリミタ値Ｌとして格納する。
【００３３】
次に、本実施形態の飛しょう体の慣性誘導装置１の動作について説明する。本実施形態において、慣性誘導装置１は慣性航法装置１０から位置及び速度を入力し、記憶装置３０から通過すべき目標点の座標を読み込み、旋回加速度を計算し、リミタ値Ｌをリミッタ値テーブル３２から読み込み、旋回加速度がリミタ値Ｌより大きいとき旋回加速度をリミタ値Ｌに制限した旋回加速度指令値を出力する。
【００３４】
すなわち、本実施形態の慣性誘導装置１の動作は、第１の実施形態の慣性誘導装置１の動作からステップＳ４０６を省略し、単一のリミタ値により旋回加速度を制限するものである。
【００３５】
例えば、加速度指令値が１００のときでも９０のときでもリミタ値が８０の場合は旋回加速度指令値として８０を出力する。
【００３６】
＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態の飛しょう体の慣性誘導装置１は、旋回加速度が所定の値より大きいとき旋回加速度を単一のリミタ値Ｌによって制限する。このため、本実施形態の慣性誘導装置１は、演算負荷をさらに低減して旋回時に飛しょう体にかかる旋回加速度を低減することが可能となるという効果がある。
【００３７】
＜本発明の具体化における可能性＞
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】飛しょう体の誘導装置の構成を示した概要図である。
【図２】リミッタ値テーブルの値をプロットしたグラフである。
【図３】誘導装置が誘導する飛しょう体の飛しょう航路を模式的に表した図である。
【図４】誘導装置の動作を表したフローチャートである。
【図５】旋回加速度と時間の関係を示したグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１：慣性誘導装置、
１０：慣性航法装置、
１１：加速度センサ、
１２：レートセンサ、
２０：旋回加速度演算装置、
３０：記憶装置、
３１：通過目標座標、
３２：リミッタ値テーブル、
４０：オートパイロット装置。
【図１】
2009150560.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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