JP2011099868A

JP2011099868A - 相互補完ナビゲーションシステム

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Publication number: JP2011099868A
Application number: JP2011004304A
Authority: JP
Inventors: Rosario J Milelli; ジェイ、ミレッリロザリオ; Victor F Strachan; エフ、ストラッヘンヴィクター; Charles H Volk; エイチ、フォークチャールズ; Daniel A Tazartes; エイ、タザルテスダニエル
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2011-05-19
Also published as: DE602005014169D1; EP1612514A1; IL169408A; CA2510714A1; KR20060048581A; EP1612514B1; US7058505B1; US20060106511A1; JP5517389B2; CA2510714C; JP2006017713A; KR101135782B1

Abstract

【課題】移動体における相互補完ナビゲーションシステムを提供する。
【解決手段】ネットワークコンポーネントは、第１と第２のナビゲーションコンポーネントの間の関数関係を決定。関数関係は、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントのためのナビゲーションソリューションを記述。ヘルスモニタは、第２のナビゲーションコンポーネントのためのヘルスインジケータを決定。第２のナビゲーションコンポーネントは、ヘルスインジケータが健全なことを示すとき、第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションを決定。ネットワークコンポーネントは、ヘルスインジケータが健全でないことを示すとき、第１ナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションを決定。
【選択図】図１

Description

本発明は、相互補完ナビゲーションシステムに関する。

移動体、例えば、飛行機、陸上移動車、あるいは宇宙船は、マルチセンシングシステムを備えている。センシングシステムは、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネントと１つ又は複数のセンサを備えている。一例として、ナビゲーションコンポーネントは１つ又は複数のセンサの出力を補完するように動作する。例えば、ナビゲーションコンポーネントは、姿勢、速度、及び位置などのセンサに対するナビゲーションパラメータを決定し、これらのナビゲーションパラメータに基づいてセンサの出力を補完する。ナビゲーションコンポーネントに１つ又は複数の故障があると、センサの出力は不正に補完され、間違ったナビゲーション情報が得られる。

例えば、開口合成レーダでは、レーダが移動中に一定の時間にわたって受け取られた信号を結合して像が形成される。ナビゲーションコンポーネントはセンサに対するナビゲーションパラメータを決定する。ナビゲーションコンポーネントは、センサからの信号を補完するためにナビゲーションパラメータを用いる。ナビゲーションコンポーネントが、センサのためのナビゲーションパラメータを決定できない場合、センサは、誤った信号を発し、間違った像が得られる結果となる。

他の例として、ナビゲーションコンポーネントは、ナビゲーションパラメータ、例えば、参照座標系に対する移動体の姿勢、速度、及び位置などを決定する。ナビゲーションコンポーネントが移動体のナビゲーションパラメータを計算できない場合、移動体はナビゲーションすることができない。例えば、ロケットは、ロケットの飛行経路を計算するために地球に対するロケットの位置を決定するＧＰＳ（ｇｌｏｂａｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）ユニットを用いる。ナビゲーションコンポーネントの故障が発生したとき、ロケットは飛行経路を正確に計算できなくて不測の位置へと進んでクラッシュする。

そこで、センシングシステムにおける１つ又は複数のナビゲーションコンポーネントの故障に際して、移動体上のセンシングシステムのセンサの出力を補完する必要性が存在する。本発明は、移動体における相互補完ナビゲーションシステムを提供する。

上記課題を達成するために、本発明は、それぞれ第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するように適合された第１及び第２のナビゲーションコンポーネントと、前記第１のナビゲーションコンポーネントによって前記第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する関数関係を、前記第１及び第２のナビゲーションコンポーネントの間で決定するように適合されたナビゲーションネットワークコンポーネントと、少なくとも前記第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するヘルスモニタコンポーネントと、を備えた装置であって、前記第２のナビゲーションコンポーネントは、前記ヘルスインジケータが健全な状態を示す第１の閾値より大きいか等しいときに第２のナビゲーションパラメータのためのナビゲーションソリューションを決定し、前記ナビゲーションネットワークコンポーネントは、前記ヘルスインジケータが健全でない状態を示す第１の閾値より小さいときに第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて第２のナビゲーションパラメータのためのナビゲーションソリューションを決定するものである。

また、本発明は、ナビゲーション情報を計算するための計算システムによって作り込まれた方法であって、それぞれ第１及び第２のナビゲーションコンポーネントに対応する第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するステップと、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する、第１及び第２のナビゲーションコンポーネント間の関数関係を決定するステップと、少なくとも第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するステップと、を備え、第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全状態を示す第１の閾値より大きいか等しいときに第２ナビゲーションコンポーネントによって決定され、第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示す第１の閾値より小さいときに第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいてネットワークコンポーネントによって決定されるものである。

また、本発明は、物品であって、１つ又は複数のコンピュータ読み取り可能な信号保存メディアと、第１及び第２のナビゲーションコンポーネントにそれぞれ対応する第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションパラメータを記述する第１及び第２のナビゲーションコンポーネントの間の関数関係を決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、少なくとも第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するための、１つ又は複数のメディア内の手段と、を備え、第２のナビゲーションコンポーネントのためのナビゲーションソリューションは、第２のナビゲーションコンポーネントのためのヘルスインジケータが健全な状態を示しているときに決定され、第２のナビゲーションコンポーネントのためのナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示しているときに、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて、決定されるものである。

本発明の一実施形態に係る装置における１つ又は複数の移動体、１つ又は複数のナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント、１つ又は複数のナビゲーションシステムコンポーネント、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント、１つ又は複数のセンサ、及び１つ又は複数の外部位置デターミネーションコンポーネントを示すブロック構成図。図１に示した装置のナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネントにおける１つ又は複数のナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント、１つ又は複数のエクスペクティッドバリューコンポーネント、１つ又は複数のスタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント、１つ又は複数のリプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント、及び１つ又は複数のフレクシュラルモデルコンポーネントを示すブロック構成図。図１に示した装置におけるナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント、ナビゲーションコンポーネント、センサ、外部位置決めコンポーネント、１つ又は複数のダイナミックレバーアーム修正コンポーネント、及び、１つ又は複数のフィルタの、１つ又は複数の参照座標コンポーネントと１つ又は複数のリジッドレバーアームコンポーネントを示すブロック構成図。図１に示した装置における、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネントからナビゲーションコンポーネントに、センサに対する修正ナビゲーションパラメータを供給する代表的なプロセスを示すフローチャート。図１に示した装置における、ナビゲーションコンポーネント、ナビゲーションシステムコンポーネント、及び、センサの、１つ又は複数のヘルスインジケータを決定する代表的なプロセスを示すフローチャート。図１に示した装置における、ナビゲーションコンポーネント、ナビゲーションシステムコンポーネント、及び、センサに対する、１つ又は複数のリプレースメントナビゲーションソリューションを決定する代表的なプロセスを示すフローチャート。

図１を参照する。装置１００は、一例として、１つ又は複数の移動体１０５，１つ又は複数のナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０（以下、ナビゲーションネットワークコンポーネントとも記す）、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０、１つ又は複数のナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４、及び１つ又は複数の外部位置決めコンポーネント１５５，１６０を備えている。移動体１０５は、一例として、車両、戦車、飛行機、飛行船、あるいは宇宙船である。ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、移動体１０５の座標系を確立する。一例として、ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のための１つ又は複数のナビゲーションソリューションを決定する。一例として、移動体１０５は、１つ又は複数のセンサ１３５，１４０，１４５，１５０を備えている。ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、１つ又は複数のナビゲーションパラメタ、例えば、センサ１３５，１４０，１４５，１５０に対する姿勢、位置、及び速度を決定する。他の一例として、ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対するナビゲーションソリューションと、ナビゲーションパラメタ、例えば、センサ１３５，１４０，１４５，１５０に対する姿勢、位置、及び速度を決定する。

ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０のパラメタ（例えば、姿勢、位置、速度）を決定するために、一例として、１つ又は複数の慣性センサ、例えば、３つの線形加速度計、３つのジャイロを備えている。一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、１つ又は複数の慣性ナビゲーションシステムコンポーネントＩＮＳ（ＩｎｅｒｔｉａｌＮａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）を備えている。他の一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、熟練技術者に容易に理解されるように、１つ又は複数の慣性計測ユニットＩＭＵｓ（ＩｎｅｒｔｉａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＵｎｉｔｓ）を備えている。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、一例として、精度を変えたものを備える。例えば、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０は、高性能ナビゲーションシステムコンポーネント、例えば、毎時１海里の慣性ナビゲーションシステムコンポーネント、又は、１つ又は複数のＧＰＳユニットによって増強したナビゲーションシステムコンポーネント、そして、ナビゲーションコンポーネント１２５，１３０は、低性能ナビゲーションシステムコンポーネント、例えば、低精度慣性測定ユニットを備える。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対するナビゲーション測定データを得て、センサ１３５，１４０，１４５，１５０に対するナビゲーションパラメタ（すなわち、姿勢、位置、及び速度）を決定する。

１つ又は複数のセンサ１３５，１４０，１４５，１５０は、一例として、１つ又は複数の開口合成レーダ、１つ又は複数の光学センサ、あるいは１つ又は複数の音響センサを備える。一例として、１つ又は複数のセンサ１３５，１４０，１４５，１５０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の位置にある。他の例として、１つ又は複数のセンサ１３５，１４０，１４５，１５０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０から離れた位置にある。例えば、センサ１３５，１４０，１４５，１５０は１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の間にある。ナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４は、一例として、１つ又は複数の内蔵されたＧＰＳ慣性（ＥＧＩ：ｅｍｂｅｄｄｅｄＧＰＳ−ｉｎｅｒｔｉａｌ）ナビゲーションシステムコンポーネントを備えている。例えば、ナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４は、ノースロップグラマン（ＮｏｒｔｈｒｏｐＧｒｕｍｍａｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｅＨｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ，１８４０ＣｅｎｔｕｒｙＰａｒｋＥａｓｔ，ＬｏｓＡｎｇｅｌｅｓ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ９００６７−２１９９，（３１０）５５３−６２６２；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｏｒｔｈｒｏｐｇｒｕｍｍａｎ．ｃｏｍ）の提供しているＬＮ１００ｓを備えている。外部位置決めコンポーネント１５５，１６０は、ＧＰＳ（全地球測位システム）レシーバと重力高度計とを備えている。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０とナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、本明細書中に示すように、記録可能記憶メディア１０１を備えている（図２、図３）。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０からのナビゲーション測定データを受け取る。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、座標系、例えば、移動体１０５の第１座標系を確立するためにナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０からのナビゲーション測定データを用いる。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、座標系、例えば、第１座標系を参照して移動体１０５の参照位置を確立する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のナビゲーションソリューション、及び／又は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０に対する１つ又は複数のナビゲーションパラメタ（すなわち、姿勢、位置、及び速度）を決定するために、熟練技術者に容易に認識できるように、移動体１０５の参照位置を用いる。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０のためのナビゲーションパラメタ（すなわち、姿勢、位置、及び速度）を、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系、例えば、第１座標系に関連して決定する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系におけるセンサ１３５，１４０，１４５，１５０の変換されたナビゲーションパラメタを、出力１８２，１８４，１８６，１８８として示されるように供給する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系の姿勢を出力１９０として供給する。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のためのナビゲーションソリューションを、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系、例えば、第１座標系に関連して決定する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、出力１９２，１９４，１９６，１９８として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のナビゲーションソリューションを、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系に関連して送信する。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対するナビゲーションソリューションは、本明細書中で述べるように、１つ又は複数のスタンダードナビゲーションソリューションと、１つ又は複数のリプレースメントナビゲーションソリューションとからなる（図２）。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対するナビゲーション測定データを決定するために１つ又は複数のナビゲーションセンサを用いる。移動体１０５のためのナビゲーション測定データは、一例として、慣性測定データ、位置測定データ、空気速度測定データ、及び／又は、圧力高度測定データを含む。一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対する慣性測定データを決定するために、１つ又は複数の慣性センサを用いる。他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対する圧力高度測定データを決定するために、１つ又は複数の圧力高度センサを用いる。さらに他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対するＧＰＳ測定を決定するために、１つ又は複数のＧＰＳユニットを用いる。さらに他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対する空気速度測定を決定するために、１つ又は複数の空気速度センサを用いる。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、参照座標系、例えば、地球に関連して、移動体１０５の位置／配置を記述する移動体１０５に対するナビゲーション及び姿勢の解を決定するために、ナビゲーション測定データを用いる。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、熟練技術者に容易に理解できるように、移動体１０５に対するナビゲーション測定データに基づいて参照座標系に関連して、座標系、例えば、第１座標系を確立する。一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、熟練技術者に容易に認識できるように、座標系を確立するために、外部位置決めコンポーネント１５５からのデータ、例えば、ＧＰＳデータ、圧力高度、又は、空気データを用いる。他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対する座標系を確立するために、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０からの測定データ、及び外部位置決めコンポーネント１５５，１６０からの位置情報を用いる。さらに他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対してナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系をより高精度化するために、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０からのナビゲーション測定データを用いる。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５の姿勢を時間の関数として記述するために、移動体１０５に対する座標系とナビゲーション測定データを用いる。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系に関連してセンサ１３５，１４０，１４５，１５０の姿勢を記述するために、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０と通信を行う。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０から、ナビゲーション測定データ、例えば、センサ１３５，１４０，１４５，１５０の位置に対するナビゲーション測定データを時間の関数として取得する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のナビゲーション測定データにおける１つ又は複数のエラーを評価するために、１つ又は複数のエラー評価手段、例えば、１つ又は複数のカルマンフィルタを備えている。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、１つ又は複数のエラーの評価に基づいてナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のナビゲーション測定データを修正する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、出力１６５，１７０，１７５，１８０で示すように、修正されたナビゲーション測定データをナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に供給する。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０のナビゲーションパラメタ（すなわち、姿勢、位置、及び速度）の評価を改善するために、修正されたナビゲーション測定データを用いる。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、熟練技術者に容易に認識できるように、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０によって確立された座標系、例えば、１つ又は複数の第２座標系から、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系、例えば、第１座標系へと、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のナビゲーション測定データを変換する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０に対するナビゲーションパラメタを、出力１８２として供給する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系におけるナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する変換されたナビゲーションパラメタを、出力１８２，１８４，１８６，１８８として供給する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、座標参照系を出力１９０として供給する。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１１５との間、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１２０との間、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１２５との間、及び、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１３０との間で、１つ又は複数のレバーアーム（すなわち、３次元距離ベクトルをモデル化するために用いられるパラメタ）を評価する。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系に相対的に動くセンサ１３５，１４０，１４５，１５０の動きを決定するために、レバーアームの評価結果を用いる。

ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０、ナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４、及び、外部位置決めコンポーネント１５５，１６０から、ナビゲーション測定データを時間の関数として受け取る。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーション測定データのための時間ベースを確立する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、熟練技術者に容易に認識できるように、ナビゲーション測定データを時間ベースと同調させる。一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データとともにタイムスタンプを供給する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５のためのナビゲーション測定データを、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０の時間ベースに合わせる。例えば、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５からのタイムスタンプを、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０の時間ベースと比較する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、ナビゲーション測定データを適切な時間に合わせるために、一例として、データ内挿、及び／又はデータ外挿を用いる。他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０とナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０、及び、ナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４と外部位置決めコンポーネント１５５，１６０は、同期したクロック、例えば、クロック１６２に基づいて動作する。さらに他の一例として、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０とナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０、及び、ナビゲーションシステムコンポーネント１５２，１５３，１５４と外部位置決めコンポーネント１５５，１６０は、それぞれのナビゲーション測定データをナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０の時間ベースに同期させるために、タイミングパルスを用いる。

ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０のナビゲーションパラメタ（すなわち、姿勢、位置、及び速度）を決定する。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０の姿勢、位置、及び／又は速度に基づいて、センサ１３５，１４０，１４５，１５０の出力を補完する。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０にナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のナビゲーション測定データを供給するために、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０と通信を行う。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の修正されたナビゲーション測定データを、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０から（例えば、出力１６５，１７０，１７５，１８０を）入力として受け取る。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系に関連してセンサ１３５，１４０，１４５，１５０の位置を記述するために、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の修正されたナビゲーション測定データを用いる。例えば、ナビゲーションコンポーネント１１５は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された座標系に対するセンサ１３５の動きを決定するために、ナビゲーションコンポーネント１１５の修正されたナビゲーション測定データを用いる。

図２を参照する。ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、１つ又は複数の参照座標コンポーネント２０５、１つ又は複数のヘルスモニタコンポーネント２１０、１つ又は複数のスタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５、１つ又は複数のリプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０、及び、１つ又は複数のフレクシュラルモデルコンポーネント２２５を備えている。参照座標コンポーネント２０５は、一例として、移動体１０５の座標系を確立する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、一例として、以下で述べられるように、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０から得られたナビゲーション測定データから、状態の悪いナビゲーションコンポーネントを特定する。スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対するナビゲーションソリューションを決定する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対するリプレースメントナビゲーションソリューションを決定する。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する、１つ又は複数のダイナミックレバーアームを決定する。

スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数の有効ナビゲーションソリューションを、出力２６０，２６１，２６２，２６３として供給する。スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に出力２６０，２６１，２６２，２６３を供給する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のリプレースメントナビゲーションソリューションを、出力２６５，２６６，２６７，２６８として供給する。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のダイナミックレバーアームを、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に、出力２５９として供給する。

参照座標コンポーネント２０５は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のそれぞれから、出力２３０，２３５，２４０，２４５を入力として取得する。出力２３０，２３５，２４０，２４５は、一例として、１つ又は複数の物理パラメタ、例えば、加速度、角速度、及び温度を含む。参照座標コンポーネント２０５は、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５に、移動体１０５の姿勢情報を出力２５０として供給する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、出力２３０，２３５，２４０，２４５を入力として取得する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の出力２３０，２３５，２４０，２４５と、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の１つ又は複数のノミナルな出力との、１つ又は複数の比較を行う。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数の比較に基づいて、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５とリプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に、ナビゲーションコンポーネントヘルスインジケータを、それぞれ出力２５２、２５４として供給する。

ヘルスモニタコンポーネント２１０は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のヘルスインジケータを決定する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、一例として、１つ又は複数のナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５、及び１つ又は複数のエクスペクティッドバリューコンポーネント２８０を備える。ナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に関連してナビゲーションコンポーネントの動きを時間の関数として記述する、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数の関数関係（リレーションシップ）を創出する。例えば、ナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対する１つ又は複数の方程式を、ナビゲーションコンポーネント１２０，１２５を用いて、時間の関数として創出する。他の一例として、ナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５は、ナビゲーションコンポーネント１２０のナビゲーションコンポーネント１１５，１３０に対する関数関係を、時間の関数として創出する。例えば、ナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１３０を用いて、ナビゲーションコンポーネント１２０に対する１つ又は複数の方程式を時間の関数として創出する。

エクスペクティッドバリューコンポーネント２８０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の出力２３０，２３５，２４０，２４５に対する１つ又は複数の期待値を供給する。例えば、出力２３０，２３５，２４０，２４５は、位置、速度、加速度計又はジャイロスコープのドリフトエラーの見積もり値、及び、検知された加速度又は角速度を、熟練技術者に容易に認識できるように、含んでいる。一例として、エクスペクティッドバリューコンポーネント２８０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の出力２３０，２３５，２４０，２４５に対する期待値を決定するために、ナビゲーションソリューションデターミネーションコンポーネント２７５によって創出された１つ又は複数の方程式と、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５によって計算されたレバーアーム２５９を用いる。他の一例として、エクスペクティッドバリューコンポーネント２８０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の出力２３０，２３５，２４０，２４５に対して、時間の関数としての期待値を用いて事前にプログラムされている。

一例として、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のヘルスインジケータを生成するために、ＡＩＭＥ（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＩｎｔｅｇｒｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒｅｄＥｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ：自動完全性監視外挿）技術を用いる。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５に、ヘルスインジケータを出力２５２として送出する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に、ヘルスインジケータを出力２５４として送出する。他の一例として、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、出力２３０，２３５，２４０，２４５から、出力２３０，２３５，２４０，２４５に対する１つ又は複数の期待値を用いて得られた数値間の１つ又は複数の差を決定する。さらに他の一例として、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、差を定量化し、定量化した差を、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５とリプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に送る。さらに他の一例として、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、差を出力値に対する閾値と比較する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、差と閾値の比較に基づいたヘルスインジケータを供給する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント出力２３０，２３５，２４０，２４５の１つ又は複数のヘルスインジケータを、出力２５８として、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５に送る。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、どのナビゲーションコンポーネント出力２３０，２３５，２４０，２４５が、撓みモデルを計算するために信頼して用いられるかを決定するために、ヘルスインジケータを用いる。

フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、動いている移動体１０５の反応を記述するモデルを構築する。モデルは、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の全て又は何れかが行う相互間の変位を記述する。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、移動中の移動体１０５の反応を記述するためのモデルを構築するために、１つ又は複数のルール、例えば、移動体１０５のレバーアーム、コンプライアンス、又は共鳴、及び、移動体１０５の機構に関するルールを用いる。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０と、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置との間の、３次元動的移動ベクトルを記述する１つ又は複数のレバーアームパラメタを評価する。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、出力２３０，２３５，２４０，２４５（例として、物理パラメタ、例えば、加速度、角速度、及び温度）を、入力として受け取る。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、移動体１０５のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の力、トルク、偏向、及び、移動に対して１つ又は複数の評価を実行するために、出力２３０，２３５，２４０，２４５を用いる。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のダイナミックレバーアームに対する動作を決定するために、１つ又は複数の評価を用いる。

フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５からの出力２６０，２６１，２６２，２６３を、入力として受け取る。出力２６０，２６１，２６２，２６３は、一例として、ナビゲーションソリューション及び／又はナビゲーション測定データである。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、一例として、撓みモデルをより高精度化するために、撓みモデルとナビゲーションソリューション２６０，２６１，２６２，２６３の１つ又は複数の比較を実行する。一例として、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、決定論的な機構モデルを含んでいる。他の一例として、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、柔軟順応形式（ｆｌｅｘｉｂｌｅａｄａｐｔｉｖｅｆｏｒｍ）、例えば、ニューラルネットワークを含む。

フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、ヘルスモニタコンポーネント２１０からの出力２５８を、入力として受け取る。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、撓みモデルの計算又は更新に用いるのに、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のどれ、及び、スタンダードナビゲーションソリューション２６０，２６１，２６２，２６３のどれ、が充分信頼できるかを決定するために、出力２５８を用いる。フレクシュラルモデルコンポーネント２２５は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する、１つ又は複数のダイナミックレバーアームを、出力２５９として、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０に出力する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、健全性でないナビゲーションコンポーネント、例えば、ナビゲーションコンポーネント１２０に対するナビゲーションソリューションを評価するために、出力２５９と出力２６０，２６１，２６２，２６３を用いる。

リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、一例として、出力２６０，２６１，２６２，２６３を入力として受け取る。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する１つ又は複数のリプレースメントソリューション２６５，２６６，２６７，２６８を作る。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、一例として、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の出力２３０，２３５，２４０，２４５をモニタする。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つのナビゲーションコンポーネントの出力を、残りのナビゲーションコンポーネントの出力に基づいて、シミュレーションを始める。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つ又は複数の出力２３０，２３５，２４０，２４５に関する出力２３０，２３５，２４０，２４５の動きを記述するために、出力２３０，２３５，２４０，２４５の間の１つ又は複数の関数関係を構築する。例えば、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、出力２３０，２３５，２４０，２４５をモニタする１つ又は複数のニューラルネットワークを備えている。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、出力２３５，２４０、及び／又は２４５に対する出力２３０の動きを記述する１つ又は複数の関数関係を構築する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、ナビゲーションコンポーネント１１５の出力２３０をシミュレートするために、１つ又は複数の関数関係を用いる。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０が１つ又は複数の関数関係を構築するとき、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つ又は複数の関数関係を用いて得られた値と、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０からの出力２３０，２３５，２４０，２４５の値とを比較することにより、１つ又は複数の関数関係を検証する。

例えば、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、ナビゲーションコンポーネント１１５の出力２３０をシミュレートする。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、出力２３５，２４０，２４５を時間をかけてモニタする。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、出力２３５，２４０，２４５を用いて出力２３０の動きを時間の関数として記述する、１つ又は複数の方程式、あるいは方程式のシステムを、時間の関数として出力２３５，２４０，２４５から構成する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、ある時間間隔において得られた出力２３０、例えば、出力２３０の現在値を、その時点における１つ又は複数の方程式から得られた値とを比較する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、熟練技術者に容易に認識できるように、出力２３０を出力２３５，２４０，２４５によって記述する１つ又は複数の方程式を、比較に基づいて調節する。

ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の動きを、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０によって記述する１つ又は複数の関数関係を用いることによって、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、１つ又は複数のナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の故障に際して、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のための冗長な（代理機能性を有する）ナビゲーションソリューションを提供する。例えば、ナビゲーションコンポーネント１１５の故障の場合に、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、好ましい精度を有する出力２３０の値を構成するために、出力２３０に対する１つ又は複数の関数関係を用いる。

図３を参照する。スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、一例として、１つ又は複数のリジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０，３４０、１つ又は複数の加算ノード３１８，３４８、１つ又は複数のフレクシュラルモデルコンポーネント３２０、及び、１つ又は複数のフィルタ３２５を備えている。リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するベースライン静位置を備えている。リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０は、ベースライン静位置に基づいて、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するベースライン静レバーアームを決定する。ナビゲーションコンポーネント１１５に対するベースライン静レバーアームは、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１１５との間の３次元位置距離、又はベクトルを備える。リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対する静レバーアームを決定するために参照座標コンポーネント２０５によって確立した座表系においてナビゲーションコンポーネント１１５に対するベースライン静レバーアームを投影するため、参照座標コンポーネント２０５とともに協同する。リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５の静レバーアームを、出力３１６として、加算ノード３１８に送る。

ナビゲーションコンポーネント１１５は、ナビゲーションコンポーネント１１５によって確立された座標系、例えば、第２座標系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データを決定する。ナビゲーションコンポーネント１１５は、ナビゲーションコンポーネント１１５によって確立された座標系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データを、出力２３０として、加算ノード３１８に送る。加算ノード３１８は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系、例えば、第１座標系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データを、出力２６０として生成するために、リジッドレバーアームコンポーネント３１０からの出力とナビゲーションコンポーネント１１５からの出力とを結合する。

参照座標コンポーネント３０５によって確立された座標系を参照したナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データを含んでいる出力２６０は、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０を援用することによって強化される。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体１０５の構造の撓み又は曲げを記述する移動体１０５の移動中におけるモデルを、時間の関数として含んでいる。ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の位置の評価に基づいて、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体の構造に沿ったいずれの点における相対的移動をも表現する。例えば、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０によって確立された参照位置とナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０のそれぞれとの間の時間の、関数として距離の１つ又は複数のアームパラメタを、入力として取得する。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動中における移動体１０５の反応を記述する１つ又は複数の方程式を含む。例えば、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体１０５の構造の曲がりを記述する方程式を時間の関数として含む。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体１０５の構造に沿った何れかのセンサの相対的な変位を記述する時間の関数としての方程式を生成するために、レバーアームパラメタを方程式に適用する。一例として、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体１０５の構造の曲がりを記述する時間の関数としての方程式を用いてプログラムされている。他の一例として、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、センサ１３５，１４０，１４５，１５０の相互間の変位を記述するモデルを構築するために協同する１つ又は複数のニューラルネットワークを用いる。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、移動体１０５の構造に沿ったセンサ１３５の相対的な変位を記述する時間の関数としての方程式を出力３２４として供給する。

例えば、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、１つ又は複数の付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントを備える。付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントは、移動体１０５の移動中の反応を記述するモデルを含む。付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントは、移動体１０５の移動中の反応に関連して、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０に対する位置を与えるモデルを用いる。例えば、移動中に、移動体１０５は、曲げに反応する。移動体１０５の撓みは、マスターナビゲーションコンポーネント１１０とナビゲーションコンポーネント１１５との間のレバーアーム（すなわち、３次元距離ベクトル）を変化させる。移動体１０５が曲がるとき、マスターナビゲーションコンポーネント１１０とナビゲーションコンポーネント１１５との間のレバーアームが変化する。

一例として、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、一例として、参照座標コンポーネントからの出力３２６と、ナビゲーションコンポーネント１１５からの出力３２８を、入力として受け取る。付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントは、一例として、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座表系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するダイナミックレバーアームを決定するために、出力３２６，３２８を用いる。付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントは、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するダイナミックレバーアームを加算ノード３１８に送る。加算ノード３１８は、出力２６０を生成するために、出力３１６，２３０，３２４を結合する。このようにして、加算ノード３１８は、移動中の移動体１０５に対する参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するより正確なナビゲーション測定データを含むように、出力２６０を生成する。付加的なダイナミックレバーアーム修正コンポーネントの出力３２４は、フィルタ３２５、例えば、カルマンフィルタ、を用いることにより、後述するように、よりよい精度が得られる。

フィルタ３２５は、加算ノード３１８からの出力２６０を、入力として受け取る。フィルタ３２５は、与えられたタイムスタンプ（すなわち、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照しているナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データ）に対する出力２６０と、与えられたタイムスタンプにおける参照座標コンポーネント２０５からのナビゲーション測定データとを比較する。フィルタ３２５は、出力２６０におけるエラーを評価する。フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照して、ナビゲーションコンポーネント１１５に対する修正されたナビゲーション測定データを、出力３３２として供給する。ナビゲーションコンポーネント１１５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照して、センサ１３５の向き、位置、速度を決定するために、出力３３２を用いる。さらに加えて、フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照しているナビゲーションコンポーネント１１５に対する修正されたナビゲーション測定データを出力３３４として、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０に送る。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するダイナミックレバーアームである出力３２４を修正するために、出力３３４を用いる。このようにして、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０、ナビゲーションコンポーネント１１５、及び、フィルタ３２５は、協同して、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系とナビゲーションコンポーネント１１５の座標系とを、反復的に揃える。

ナビゲーションコンポーネント１２０、センサ１４０、参照座標コンポーネント２０５、リジッドレバーアームモデルコンポーネント３４０、加算ノード３４８、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０、及び、出力２３５，３４６，２６１，３５４，３５８，３６２，３６４は、ナビゲーションコンポーネント１１５、センサ１３５、参照座標コンポーネント２０５、リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０、加算ノード３１８、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０、及び、出力２３０，３１６，２６０，３２４，３２８，３３２，３３４と同様のやり方で、相互にやり取りする。参照座標コンポーネント２０５、リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０，３４０、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０、及び、フィルタ３２５は、図中に示すように、１つ又は複数の記録可能信号保存メディア１０１を備えている。

さらに図３において、ナビゲーションコンポーネント１１５は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーション測定データを、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０に、出力３２８として送る。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照しているナビゲーションコンポーネント１２０に対するダイナミックレバーアームの精度を増すために、出力３２８を用いる。ナビゲーションコンポーネント１２０は、ナビゲーションコンポーネント１２０に対するナビゲーション測定データを、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０に、出力３５８として送る。フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照しているナビゲーションコンポーネント１１５に対するダイナミックレバーアームの精度を増すために、出力３５８を用いる。

フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５、及びナビゲーションコンポーネント１１５，１２０から、ナビゲーション測定データを、入力として受け取る。フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５から出力３７０、ナビゲーションコンポーネント１１５から出力２６０、及びナビゲーションコンポーネント１２０から出力２６１を、入力として受け取る。フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５、及びナビゲーションコンポーネント１１５，１２０から受け取ったナビゲーション測定データを評価する。フィルタ３２５は、エラーを修正し、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照して、修正されたナビゲーション測定データを、参照座標コンポーネント２０５に、出力３７２として送る。参照座標コンポーネント２０５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を調整するために、出力３７２を用いる。例えば、参照座標コンポーネント２０５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立されたベースライン座標系を調整するために、出力３７２を用いる。フィルタ３２５と参照座標コンポーネント２０５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系と、フィルタ３２５によって確立された座標系を揃えるために協同する。フィルタ３２５は、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系を参照して修正されたナビゲーション測定データを、参照座標コンポーネント２０５、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０、及びフレクシュラルモデルコンポーネント３２０に、出力３３２，３３４，３６２，３６４として送る。

説明のために、装置１００の代表的な実行動作の説明的描写を行う。

図２〜図４を参照する。ＳＴＥＰ４０５において、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０は、移動体１０５に対するナビゲーションソリューションを時間の関数として決定する。ＳＴＥＰ４１０において、参照座標コンポーネント２０５は、移動体１０５に対する地球を参照した座標系、例えば、第１座標系を確立するために、ナビゲーション測定データ、及び、外部位置決めコンポーネント１５５からのオプションデータを用いる。ＳＴＥＰ４１５において、参照座標コンポーネント２０５は、ナビゲーションコンポーネント１１５によって確立された座標系、例えば、第２座標系を参照するナビゲーション測定データ、及びタイムタグを、センサ１３５に対するナビゲーションコンポーネント１１５から受け取る。参照座標コンポーネント２０５は、タイムタグで記述された時間に参照座標コンポーネント２０５のナビゲーション測定データを決定するために、タイムタグを用いる。ＳＴＥＰ４２０において、参照座標コンポーネント２０５は、タイムタグで記述された時間におけるナビゲーションコンポーネント１１５のナビゲーション測定データと、タイムタグで記述された時間における参照座標コンポーネント２０５のナビゲーション測定データと、を比較する。タイムタグで記述された時間における参照座標コンポーネント２０５のナビゲーション測定データは、一例として、参照座標コンポーネント２０５とナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０の間の１つ又は複数のレバーアームによって調整された、参照座標コンポーネント２０５のナビゲーション測定データを含む。

ＳＴＥＰ４２５において、参照座標コンポーネント２０５とフィルタ３２５は、ナビゲーションコンポーネント１１５からのナビゲーション測定データにおけるエラーを評価する。ＳＴＥＰ４３０において、フィルタ３２５は、ナビゲーションコンポーネント１１５からのナビゲーション測定データにおけるエラーを修正するする。ＳＴＥＰ４３５において、フィルタ３２５は、ナビゲーションコンポーネント１１５に対する修正されたナビゲーション測定データを、ナビゲーションコンポーネント１１５によって確立された座標系（例えば、第２座標系）から、参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系（例えば、第１座標系）に変換する。ＳＴＥＰ４４０において、加算ノード３１８は、ナビゲーションネットワークプロセッサコンポーネント１１０の参照座標コンポーネント２０５によって確立された座標系におけるセンサ１３５に、ナビゲーションパラメータ、例えば、姿勢、位置、及び、速度を供給するために、第１座標系におけるナビゲーションコンポーネント１１５のための修正され、変換されたナビゲーション測定データを用いる。

図５を参照する。ＳＴＥＰ５０５において、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５からの出力２３０のナビゲーション測定データを取得する。ＳＴＥＰ５１０において、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、出力２３０のナビゲーション測定データと、出力２３０の期待ナビゲーション測定データとの間の差を決定する。例えば、ナビゲーションコンポーネント１１５の姿勢と、ナビゲーションコンポーネント１１５の期待される姿勢の差は、３度である。ＳＴＥＰ５１５において、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、差のパーセンテージに基づいて、差を定量化する。例えば、３度という値はナビゲーションコンポーネント１１５に対する許容限界内である。ＳＴＥＰ５２０において、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、定量化された差に基づいて、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するヘルスインジケータを決定する。ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５に９８％のヘルスインジケータを与える。

図１、図２、図６を参照する。ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０に対するナビゲーションソリューションを決定する。ＳＴＥＰ６０５において、ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０からナビゲーション測定データを受け取る。ＳＴＥＰ６１０において、ヘルスモニタコンポーネント２１０は、ナビゲーションコンポーネント１１５が健全性であり、ナビゲーションコンポーネント１２０が健全性でない、ということを決定する。ＳＴＥＰ６１５において、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、ナビゲーションコンポーネント１１５のナビゲーションソリューションを決定する。ＳＴＥＰ６２０において、スタンダードナビゲーションソリューションコンポーネント２１５は、ナビゲーションソリューションを、ナビゲーションコンポーネント１１５に、出力２６０として供給する。ＳＴＥＰ６２５において、フレクシュラルモデルコンポーネント３２０は、健全性なナビゲーションコンポーネント、例えば、ナビゲーションコンポーネント１１５によって測定された物理パラメタを取得する。ＳＴＥＰ６３０において、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５から、健全性でないナビゲーションコンポーネント、例えば、ナビゲーションコンポーネント１２０に対するダイナミックレバーアームを、取得する。ＳＴＥＰ６３５において、リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、ナビゲーションコンポーネント１１５（つまり、健全性なナビゲーションコンポーネント）と、ナビゲーションコンポーネント１２０（つまり、健全性でないナビゲーションコンポーネント）と、ナビゲーションコンポーネント１１５に対するナビゲーションソリューションと、ナビゲーションコンポーネント１２０に対する物理パラメタと、ナビゲーションコンポーネント１２０に対するダイナミックレバーアームとの間の関数関係に基づいて、ナビゲーションコンポーネント１２０に対するリプレースメントナビゲーションソリューションを決定する。リプレースメントナビゲーションソリューションコンポーネント２２０は、リプレースメントナビゲーションソリューションを出力２６５として供給する。

装置１００は、一例として、１つ又は複数の電気コンポーネント、ハードウエア、及び、コンピュータソフトウエアのようなコンポーネントを、複数含む。多くのこのようなコンポーネントが、装置１００に結合でき、又は分配できる。装置１００の代表的なコンポーネントは、熟練技術者に容易に認識できるように、種々のプログラム言語のいずれかによって書かれた、又は作り込まれた、セット及び／又は一連のコンピュータ命令を用いて、及び／又は備えている。

一例として、装置１００は、コンピュータによって読み取り可能の１つ又は複数の信号保存メディアを用いている。コンピュータによって読み取り可能の信号保存メディアは、発明の１つ又は複数の実施形態の１つ又は複数の部分を実行するために、ソフトウエア、ファームウエア、及び／又は、アセンブリ言語を記憶している。装置１００のためのコンピュータによって読み取り可能の信号保存メディアの例は、ナビゲーションネットワークコンポーネント１１０、ナビゲーションコンポーネント１１５，１２０，１２５，１３０、フレクシュラルモデルコンポーネント２２５、参照座標コンポーネント２０５、リジッドレバーアームモデルコンポーネント３１０，３４０、及び、フィルタ３２０が備えている記録可能信号保存メディア１０１である。装置１００のためのコンピュータによって読み取り可能の信号保存メディアは、一例として、１つ又は複数の磁気的、電気的、光学的、バイオ的、及び、原子的なデータ記憶メディアを備えている。例えば、コンピュータによって読み取り可能の信号保存メディアは、フロッピーディスク、磁気テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、及び、電気的メモリを備えている。他の一例として、コンピュータによって読み取り可能の信号保存メディアは、装置１００を含む、又は装置１００と結合したネットワーク、例えば、１つ又は複数の電話回線、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、インターネット、及び、無線ネットワークによって伝達する変調キャリア信号を含む。

ここで記述したステップや操作は、代表例のみである。これらのステップや操作について、この発明の精神から外れることなく、多くの変形例があり得る。例えば、各ステップは異なる順番で実行してもよく、ステップが加えられたり、削られたり、修正されたりしてもよい。

発明の代表的な実施形態が説明され記述されたが、この発明の精神から離れることなく種々の変形、追加、除去などを行うことができるのは、関連技術に熟練した人々にとって明白であり、従って、これらは、特許請求の範囲で規定された発明の範囲内にある。

１００装置
１０１メディア
１０５移動体
１１０ナビゲーションネットワークコンポーネント
１１５，１２０，１２５，１３０ナビゲーションコンポーネント
１３５，１４０，１４５，１５０センサ
１５５，１６０外部位置決めコンポーネント
１５２，１５３，１５４ナビゲーションシステム
２１０ヘルスモニタコンポーネント
３２５フィルタ
３１０，３４０レバーアーム（モデル）コンポーネント

Claims

それぞれ第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するように適合された第１及び第２のナビゲーションコンポーネントと、
前記第１のナビゲーションコンポーネントによって前記第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する関数関係を、前記第１及び第２のナビゲーションコンポーネントの間で決定するように適合されたナビゲーションネットワークコンポーネントと、
少なくとも前記第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するヘルスモニタコンポーネントと、を備えた装置であって、
前記第２のナビゲーションコンポーネントは、前記ヘルスインジケータが健全な状態を示す第１の閾値より大きいか等しいときに第２のナビゲーションパラメータのためのナビゲーションソリューションを決定し、
前記ナビゲーションネットワークコンポーネントは、前記ヘルスインジケータが健全でない状態を示す第１の閾値より小さいときに第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて第２のナビゲーションパラメータのためのナビゲーションソリューションを決定することを特徴とする装置。
前記ヘルスインジケータによって用いられる閾値は、健全な状態に対応するものと健全でない状態に対応するものとでは異なっている請求項１に記載の装置。
前記第１及び第２のナビゲーションコンポーネントに追加され、各々がそれぞれナビゲーションパラメータを決定するために適応される複数のナビゲーションコンポーネントと、
１つ又は複数のナビゲーションコンポーネントによって各ナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する関数関係を、前記複数のナビゲーションコンポーネントの間で決定するように適応されるナビゲーションネットワークコンポーネントと、
前記複数のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するヘルスモニタコンポーネントと、をさらに備え、
前記各ナビゲーションコンポーネントは、対応するヘルスインジケータが健全な状態を示しているときにその対応するナビゲーションパラメータを決定し、
前記ナビゲーションネットワークコンポーネントは、あるナビゲーションコンポーネントのヘルスインジケータが健全でない状態を示しているときに異なるナビゲーションコンポーネントによってあるナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて、あるナビゲーションコンポーネントに付随するあるナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションを決定する請求項１に記載の装置。
第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントのためのレバーアームソリューションを決定するレバーアームコンポーネントをさらに備え、
前記ナビゲーションネットワークコンポーネントは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示しているときに、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述するレバーアームソリューションに基づいて、第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションを決定する請求項１に記載の装置。
前記レバーアームコンポーネントは、第２のナビゲーションコンポーネントの物理的パラメータを取得し、その物理的パラメータに基づいて第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定する請求項４に記載の装置。
前記レバーアームコンポーネントは、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するダイナミックレバーアームソリューションを決定する請求項４に記載の装置。
ナビゲーション情報を計算するための計算システムによって作り込まれた方法であって、
それぞれ第１及び第２のナビゲーションコンポーネントに対応する第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するステップと、
第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する、第１及び第２のナビゲーションコンポーネント間の関数関係を決定するステップと、
少なくとも第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するステップと、を備え、
第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全状態を示す第１の閾値より大きいか等しいときに第２ナビゲーションコンポーネントによって決定され、
前記第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示す第１の閾値より小さいときに第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいてネットワークコンポーネントによって決定されることを特徴とする方法。
第１及び第２のナビゲーションコンポーネントに追加するナビゲーションコンポーネントに対応する複数のそれぞれのナビゲーションパラメータを決定するステップと、
各々が１つ又は複数のナビゲーションコンポーネントによって各々のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する関数関係を、複数のナビゲーションコンポーネントの間で決定するステップと、
前記複数のナビゲーションコンポーネントの健全性を決定するステップと、をさらに備え、
前記ナビゲーションソリューションは、対応するヘルスインジケータが健全な状態を示しているときに、その対応するナビゲーションパラメータに基づいてナビゲーションコンポーネントに対して決定され、
前記ナビゲーションソリューションは、異なるナビゲーションコンポーネントのヘルスインジケータが健全な状態を示す異なるナビゲーションコンポーネントによってあるナビゲーションコンポーネントの動きを記述する前記関数関係に基づいて、健全でない状態を示す対応するヘルスインジケータを有するあるナビゲーションコンポーネントに対して決定される請求項７に記載の方法。
第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定するステップをさらに備え、
前記ナビゲーションネットワークコンポーネントは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示すとき、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述するレバーアームソリューションに基づいて第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションを決定する請求項７に記載の方法。
前記レバーアームソリューションを決定するステップは、第２のナビゲーションコンポーネントの物理的パラメータを取得するステップと、その物理パラメータに基づいて第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定するステップと、を含む請求項９に記載の方法。
前記レバーアームソリューションを決定するステップは、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するダイナミックレバーアームソリューションを決定するステップを含む請求項９に記載の方法。
追加のナビゲーションコンポーネントに対する複数のレバーアームソリューションを決定するステップをさらに含み、前記レバーアームソリューションは対応するヘルスインジケータが健全な状態を示しているときにナビゲーションコンポーネント間において動的に評価される請求項７に記載の方法。
物品であって、
１つ又は複数のコンピュータ読み取り可能な信号保存メディアと、
第１及び第２のナビゲーションコンポーネントにそれぞれ対応する第１及び第２のナビゲーションパラメータを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、
第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションパラメータを記述する第１及び第２のナビゲーションコンポーネントの間の関数関係を決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、
少なくとも第２のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するための、１つ又は複数のメディア内の手段と、を備え、
前記第２のナビゲーションコンポーネントのためのナビゲーションソリューションは、第２のナビゲーションコンポーネントのためのヘルスインジケータが健全な状態を示しているときに決定され、
前記第２のナビゲーションコンポーネントのためのナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示しているときに、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述する関数関係に基づいて、決定されるものである。
第１及び第２のナビゲーションコンポーネントに加えるナビゲーションコンポーネントに対応する複数のそれぞれのナビゲーションパラメータを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、
他のナビゲーションコンポーネントによって各ナビゲーションコンポーネントに対するナビゲーションソリューションを記述する、複数のナビゲーションコンポーネントの間の関数関係を決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、
前記複数のナビゲーションコンポーネントに対するヘルスインジケータを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段と、をさらに備え、
前記ナビゲーションソリューションは、対応するヘルスインジケータが健全な状態を示す第１の閾値よりも等しいか大きいその対応するナビゲーションパラメータに基づいてナビゲーションコンポーネントに対して決定され、
前記ナビゲーションソリューションは、異なるナビゲーションコンポーネントのヘルスインジケータが健全な状態を示す異なるナビゲーションコンポーネントによってあるナビゲーションコンポーネントの動きを記述する前記関数関係に基づいて、健全でない状態を示す第１の閾値よりも小さい対応するヘルスインジケータを有するあるナビゲーションコンポーネントに対して決定される請求項１３に記載の物品。
第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段を更に備え、
前記第２のナビゲーションパラメータに対するナビゲーションソリューションは、ヘルスインジケータが健全でない状態を示すとき、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントの動きを記述するレバーアームソリューションに基づく請求項１３に記載の物品。
前記レバーアームソリューションを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段は、第２のナビゲーションコンポーネントの物理パラメータを取得するため、及び、物理パラメータに基づいて第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段を含む請求項１５に記載の物品。
前記レバーアームソリューションを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段は、第１のナビゲーションコンポーネントによって第２のナビゲーションコンポーネントに対するレバーアームソリューションを決定するための１つ又は複数のメディア内の手段を含む請求項１５に記載の物品。