JP2018151083A - Navigation system and navigation method - Google Patents
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Abstract
【課題】飛しょう体の長射程化を可能とすることを目的とする。【解決手段】観測装置20が、飛しょう体100の飛行状態情報を観測する。ネットワーク装置30が、観測装置20と通信するとともに航法装置10と通信する。観測装置20の飛しょう体観測部は、飛しょう体100の角度と距離とを含む飛行状態情報63を観測し、ネットワーク装置30に送信する。また、ネットワーク装置30の情報格納部が、飛しょう体観測部から送信された飛行状態情報を情報記憶部に格納する。また、航法装置10の補正量算出部は、情報記憶部に記憶されたトラック情報62を受信し、受信したトラック情報62に基づいて、飛しょう体100の慣性航法情報の補正量を算出する。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a long range of an aurora missile. An observation device 20 observes flight state information of an aurora missile 100. The network device 30 communicates with the observation device 20 and also communicates with the navigation device 10. The aurora missile observation unit of the observation device 20 observes the flight state information 63 including the angle and distance of the aurora missile 100, and transmits the flight state information 63 to the network device 30. Further, the information storage unit of the network device 30 stores the flight state information transmitted from the aurora missile observation unit in the information storage unit. Further, the correction amount calculation unit of the navigation device 10 receives the track information 62 stored in the information storage unit, and calculates the correction amount of the inertial navigation information of the flying body 100 based on the received track information 62. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、ネットワークインフライトアライメントを実施する航法システムおよび航法方法に関する。 The present invention relates to a navigation system and a navigation method for performing network in-flight alignment.
誘導飛しょう体のフェーズには、初中期誘導フェーズと、終末誘導フェーズとがある。初中期誘導フェーズは、慣性航法による位置および速度および姿勢情報をもとに誘導飛しょうするフェーズである。終末誘導フェーズは、脅威目標との距離がある一定の条件を満たしたのちに、誘導飛しょう体に搭載されたホーミング装置により電波、すなわちレーダを照射して脅威目標をサーチおよびトラックし、その方向に誘導飛しょうするフェーズである。
誘導飛しょう体を長射程化する場合、初中期誘導フェーズの時間と距離を延伸させる必要があるが、慣性航法の誤差は時間および距離の経過とともに増大する。これにより、初中期誘導フェーズの誘導誤差が増大し、ホーミング装置が目標をサーチするために電波、すなわちレーダを照射した範囲内に脅威目標を捉えることができず、誘導弾を脅威目標に会合させることができない場合が想定される。ここで、レーダを照射した範囲内に脅威目標を捉えることをロックオンという。
The phases of the guided vehicle include an initial mid-phase guidance phase and a terminal guidance phase. The first mid-term guidance phase is a phase in which guidance flight is performed based on position, velocity, and attitude information by inertial navigation. In the terminal guidance phase, after a certain distance from the threat target meets a certain condition, the homing device mounted on the guidance flying object searches and tracks the threat target by radiating radio waves, that is, radar, in the direction It is a phase to fly to.
In order to extend the range of the guided vehicle, it is necessary to extend the time and distance of the initial medium-term guidance phase, but the inertial navigation error increases with the passage of time and distance. As a result, the guidance error of the first mid-term guidance phase increases, the homing device cannot catch the threat target within the range irradiated with radio waves, that is, the radar to search for the target, and the guided bullet is associated with the threat target. The case where it is not possible is assumed. Here, capturing a threat target within a range irradiated with radar is called lock-on.
特許文献1に示すように、時間および距離の経過とともに増大する慣性航法の誤差の改善については、従来、GPS(Global Positioning System)のような他の航法装置とハイブリッドするといった対策が講じられている。あるいは、非常に高精度なジャイロおよび加速度計といった慣性計測センサを搭載した慣性航法装置を用いるといった対策が講じられている。
As shown in
前者の他の航法装置とハイブリッドする対策は、カルマンフィルタを用いた方式であり、慣性航法の誤差を、GPS観測値を使って最小二乗的に最適に推定および補正するものである。この対策は、比較的安く価格を抑えることができることから、カーナビゲーションといった民需向けから防衛用途向けまで幅広く採用されている。
また、後者の高精度な慣性航法装置を用いる対策は、価格が非常に高価であることから、大型の民間航空機、戦闘機および護衛艦のように、かなり限られた分野でしか採用されていない。なお、高精度な慣性航法装置を使用しても誤差の増大を完全に抑えることはできず、GPSとハイブリッドして使用される場合がほとんどである。
A countermeasure to hybridize with the other navigation device of the former is a method using a Kalman filter, which estimates and corrects an error of inertial navigation optimally in a least square manner using GPS observation values. This measure is widely used from civil demand such as car navigation to defense applications because it can control the price relatively cheaply.
In addition, the latter measure using a high-precision inertial navigation system is very expensive, and is used only in a limited area such as large civil aircraft, fighters and escort ships. Even if a highly accurate inertial navigation device is used, the increase in error cannot be completely suppressed, and in most cases it is used in combination with GPS.
誘導飛しょう体が運用されるような有事においては、電波妨害機による妨害および欺瞞が実施される場合が想定される。GPSは、使用する電波は強度が非常に微弱である上に周波数およびメッセージ仕様が公表されていることから、容易に妨害および欺瞞することができ、利用できない場合が想定される。また、高精度な慣性計測センサは非常に高価であることから、1ショット品である誘導飛しょう体に搭載するには価格が見合わないといった問題がある。
なお、地上あるいは艦船より発射される誘導飛しょう体の場合、発射母体の火器管制レーダによる誘導飛しょう体のトラック情報を、データリンクにより誘導飛しょう体に伝達して慣性航法誤差の推定および補正に利用する方式が採用されている。しかし、長射程化により初中期誘導距離が延伸することにより、もともとRCS(Radar cross−section)、すなわちレーダ反射面積の小さい誘導飛しょう体の場合、ある距離以遠になるとトラックできなくなり、本方式は採用できない。
In a contingency where a guided vehicle is used, it is assumed that interference and deception by a radio jammer will be implemented. Since the radio wave used is very weak in strength and the frequency and message specifications are publicized, it can be easily disturbed and deceived and cannot be used. In addition, since a high-precision inertial measurement sensor is very expensive, there is a problem that the price is not suitable for mounting on a guided flying body that is a one-shot product.
In the case of a guided vehicle launched from the ground or a ship, the track information of the guided vehicle by the fire control radar of the launch vehicle is transmitted to the guided vehicle via a data link to estimate and correct inertial navigation errors. The method used is used. However, due to the extension of the initial mid-term guidance distance due to the longer range, the RCS (Radar cross-section), that is, in the case of a guided flying object with a small radar reflection area, cannot be tracked beyond a certain distance. Cannot be adopted.
本発明は、初中期誘導フェーズの誘導誤差の要因となる慣性航法の精度を、僚艦、僚機および味方レーダサイトの情報を統合したネットワーク装置を利用したインフライトアライメント方式により維持および改善することを目的とする。 It is an object of the present invention to maintain and improve the accuracy of inertial navigation, which causes a guidance error in the first mid-term guidance phase, by an in-flight alignment method using a network device that integrates information on consort ships, wingmen and friendly radar sites. And
本発明に係る航法システムは、飛しょう体に搭載され、前記飛しょう体の位置と速度と姿勢とを含む慣性航法情報を用いた慣性航法により前記飛しょう体を飛行させる航法装置と、前記飛しょう体の飛行状態を表す飛行状態情報を観測する観測装置と、前記観測装置と通信するとともに前記航法装置と通信するネットワーク装置とを備えた航法システムであって、
前記観測装置は、
前記飛しょう体の角度と前記飛しょう体までの距離とを含む前記飛行状態情報を観測し、観測した前記飛行状態情報を前記ネットワーク装置に送信する飛しょう体観測部を備え、
前記ネットワーク装置は、
前記飛しょう体観測部から送信された前記飛行状態情報をトラック情報として情報記憶部に格納する情報格納部を備え、
前記航法装置は、
前記情報記憶部に記憶された前記トラック情報を受信し、受信した前記トラック情報に基づいて、前記飛しょう体の前記慣性航法情報の補正量を算出する補正量算出部を備えた。
A navigation system according to the present invention is mounted on a flying object, and a navigation device that causes the flying object to fly by inertial navigation using inertial navigation information including the position, velocity, and attitude of the flying object, and the flying object. A navigation system comprising: an observation device that observes flight state information representing a flight state of a gyro; and a network device that communicates with the navigation device and communicates with the observation device;
The observation device is
The flight state information including an angle of the flying object and a distance to the flying object is observed, and the flying object observation unit transmits the observed flight state information to the network device,
The network device is:
An information storage unit that stores the flight state information transmitted from the flying object observation unit in an information storage unit as track information;
The navigation device is
A correction amount calculating unit that receives the track information stored in the information storage unit and calculates a correction amount of the inertial navigation information of the flying object based on the received track information;
本発明に係る航法システムでは、飛しょう体に搭載された航法装置が、飛しょう体の位置と速度と姿勢とを含む慣性航法情報を用いた慣性航法により飛しょう体を飛行させる。また、観測装置が、飛しょう体の飛行状態情報を観測する。また、ネットワーク装置が、観測装置と通信するとともに航法装置と通信する。観測装置の飛しょう体観測部は、飛しょう体の角度と距離とを含む飛行状態情報をトラック情報として観測し、トラック情報をネットワーク装置に送信する。また、ネットワーク装置の情報格納部が、飛しょう体観測部から送信されたトラック情報を情報記憶部に格納する。また、航法装置の補正量算出部は、情報記憶部に記憶されたトラック情報を受信し、受信したトラック情報に基づいて、飛しょう体の慣性航法情報の補正量を算出する。よって、本発明に係る航法システムによれば、1ショット品である飛しょう体に不向きな高価格の慣性計測装置を使用せずに、飛しょう体の長射程化を可能とすることができる。 In the navigation system according to the present invention, the navigation device mounted on the flying object causes the flying object to fly by inertial navigation using inertial navigation information including the position, velocity, and attitude of the flying object. In addition, the observation device observes flight state information of the flying object. In addition, the network device communicates with the observation device and the navigation device. The flying object observation unit of the observation device observes flight state information including the angle and distance of the flying object as track information, and transmits the track information to the network device. In addition, the information storage unit of the network device stores the track information transmitted from the flying object observation unit in the information storage unit. The correction amount calculation unit of the navigation apparatus receives the track information stored in the information storage unit, and calculates the correction amount of the flying object inertial navigation information based on the received track information. Therefore, according to the navigation system of the present invention, it is possible to increase the range of the flying object without using a high-priced inertial measurement device that is not suitable for a flying object that is a one-shot product.
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part which is the same or it corresponds in each figure. In the description of the embodiments, the description of the same or corresponding parts will be omitted or simplified as appropriate.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る航法システム500の具体例を示す図である。図2は、本実施の形態に係る航法システム500の構成を示す図である。図1および図2を用いて、本実施の形態に係る航法システム500の構成について説明する。
航法システム500は、航法装置10と、観測装置20と、ネットワーク装置30とから構成される。
航法装置10は、飛しょう体100に搭載され、飛しょう体100の位置と速度と姿勢とを含む慣性航法情報を用いた慣性航法により、飛しょう体100を飛行させる。飛しょう体100は、具体例としては、発射母体71から発射され、脅威目標72に向かって誘導飛行する。飛しょう体100は、誘導飛しょう体ともいう。
飛しょう体100は、発射母体71からトラック1までは、発射母体71がレーダにより観測したトラック情報を発射母体71からのデータリンクにより受信できるものとする。ただし、飛しょう体100は、発射母体71からトラック1以遠の位置では、発射母体71からのレーダが届かず、発射母体71からトラック情報を受信できないものとする。
*** Explanation of configuration ***
FIG. 1 is a diagram showing a specific example of a navigation system 500 according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of navigation system 500 according to the present embodiment. The configuration of navigation system 500 according to the present embodiment will be described using FIG. 1 and FIG.
The navigation system 500 includes a
The
It is assumed that the
観測装置20は、飛しょう体100の飛行状態を表す飛行状態情報を観測する。具体的には、観測装置20は、飛しょう体100の角度と飛しょう体100までの距離とを含む飛行状態情報63を観測する。観測装置20は、飛しょう体の飛行経路の近傍を移動する移動体210あるいは飛しょう体の飛行経路の近傍に設けられた地上装置220に搭載される。これらの移動体210および地上装置220は、飛行経路を誘導飛行する飛しょう体にレーダを発信することにより、飛しょう体の飛行状態情報63を取得することができる。移動体210は、具体的には、僚機あるいは僚艦である。また、地上装置220は、具体的には、味方のレーダサイトである。
The
ネットワーク装置30は、観測装置20と通信するとともに航法装置10と通信するセンサネットワークである。ネットワーク装置30と観測装置20との通信と、ネットワーク装置30と航法装置10との通信とは、秘匿されている。観測装置20はネットワーク装置30に飛行状態情報63をアップリンクし、ネットワーク装置30は航法装置10にトラック情報62をデータリンクする。
ネットワーク装置30は、観測装置20から、飛行経路を誘導飛行する飛しょう体100の飛行状態情報63をトラック情報62として受信する。
The
The
航法システム500におけるネットワークインフライトアライメントでは、飛しょう体100の慣性航法の誤差を、センサネットワークであるネットワーク装置30経由で提供されるトラック情報62により補正する。トラック情報62には、飛しょう体の角度および距離が含まれる。発射母体71の火器管制レーダにより飛しょう体100のトラックができなくなった以降も、より強力な味方レーダサイトもしくはより飛しょう体100との距離が近い僚艦および僚機であれば、飛しょう体のトラック情報を得ることができる。
In the network in-flight alignment in the navigation system 500, the error of the inertial navigation of the flying
図3は、本実施の形態に係る航法装置10の構成を示す図である。
図3に示すように、航法装置10は、コンピュータである。航法装置10は、プロセッサ910、メモリ920、および通信装置950といったハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
航法装置10は、構成要素として、情報要求部11と、補正量算出部12と、制御部13と、記憶部14とを備える。情報要求部11と、補正量算出部12と、制御部13との機能は、ソフトウェアで実現される。記憶部14は、メモリ920により実現される。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the
As shown in FIG. 3, the
The
図4は、本実施の形態に係る観測装置20の構成を示す図である。
図4に示すように、観測装置20は、コンピュータである。観測装置20は、プロセッサ910、メモリ920、観測センサ24、および通信装置950といったハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
観測装置20は、構成要素として、飛しょう体観測部21と、記憶部23とを備える。飛しょう体観測部21の機能は、ソフトウェアで実現される。記憶部23は、メモリ920により実現される。
観測センサ24は、たとえば、レーダである。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the
As shown in FIG. 4, the
The
The
図5は、本実施の形態に係るネットワーク装置30の構成を示す図である。
図5に示すように、ネットワーク装置30は、コンピュータである。ネットワーク装置30は、プロセッサ910、メモリ920、および通信装置950といったハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
ネットワーク装置30は、構成要素として、情報格納部31と、情報抽出部32と、情報記憶部33とを備える。情報格納部31と、情報抽出部32との機能は、ソフトウェアで実現される。情報記憶部33は、メモリ920により実現される。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the
As shown in FIG. 5, the
The
以下の説明において、航法装置10と観測装置20とネットワーク装置30との各装置を、単に各装置という場合がある。各装置は、それぞれプロセッサ910、メモリ920、および通信装置950を有しているが、これらのハードウェアの機能は共通であるため、同一の符号を付して説明する。
また、航法システム500の各装置の各部とは、プロセッサにより実現される各部を意味するものとする。航法システム500の各装置は、各装置の各部の機能を実現するプログラムを補助記憶装置に記憶している。各装置のプログラムは、プロセッサ910によりメモリ920に読み込まれ、プロセッサ910によって実行される。
In the following description, each device of the
Moreover, each part of each apparatus of the navigation system 500 shall mean each part implement | achieved by a processor. Each device of the navigation system 500 stores a program for realizing the function of each part of each device in the auxiliary storage device. The program of each device is read into the memory 920 by the processor 910 and executed by the processor 910.
プロセッサ910は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ910は、具体例としては、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。 The processor 910 is an IC (Integrated Circuit) that performs arithmetic processing. Specific examples of the processor 910 are a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), and a GPU (Graphics Processing Unit).
メモリ920は、データを一時的に記憶する記憶機器である。メモリ920は、具体例としては、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)である。
なお、図示はないが、各装置は補助記憶装置を備えている。補助記憶装置は、データを保管する記憶機器である。補助記憶装置は、具体例としては、HDD(Hard Disk Drive)である。また、補助記憶装置は、SD(登録商標)(Secure Digital)メモリカード、CF(CompactFlash)、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVD(Digital Versatile Disk)といった可搬記憶媒体であってもよい。
The memory 920 is a storage device that temporarily stores data. Specific examples of the memory 920 are SRAM (Static Random Access Memory) and DRAM (Dynamic Random Access Memory).
Although not shown, each device includes an auxiliary storage device. The auxiliary storage device is a storage device that stores data. As an example, the auxiliary storage device is an HDD (Hard Disk Drive). The auxiliary storage device may be an SD (registered trademark) (Secure Digital) memory card, CF (CompactFlash), NAND flash, flexible disk, optical disk, compact disk, Blu-ray (registered trademark) disk, DVD (Digital Versatile Disk), or the like. It may be a portable storage medium.
通信装置950は、外部の装置と通信するための装置である。観測装置20は、通信装置950を介して、ネットワーク装置30にデータをアップリンクする。また、ネットワーク装置30は、通信装置950を介して、航法装置10にデータリンクする。
The
各装置は、1つのプロセッサのみを備えていてもよいし、複数のプロセッサを備えていてもよい。複数のプロセッサが各装置の各部の機能を実現するプログラムを連携して実行してもよい。 Each device may include only one processor or a plurality of processors. A plurality of processors may execute a program that realizes the function of each unit of each device in cooperation.
***動作の説明***
図6を用いて、本実施の形態に係る航法システム500における航法方法510および航法処理S100について説明する。
*** Explanation of operation ***
A navigation method 510 and navigation processing S100 in the navigation system 500 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
<観測装置20の飛しょう体観測処理S10>
ステップS110において、観測装置20の飛しょう体観測部21は、飛しょう体観測処理S10を実行する。飛しょう体観測部21は、観測センサ24を用いて、飛しょう体100の角度と飛しょう体100までの距離とを含む飛行状態情報63を観測する。具体的には、飛しょう体観測部21は、観測センサ24により飛しょう体100にレーダを照射することにより、飛しょう体100の角度と、観測装置20から飛しょう体100までの距離とを含む飛行状態情報63を観測する。飛しょう体観測部21は、観測センサ24を用いて観測した飛行状態情報63をネットワーク装置30に通信装置950を介して送信する。
なお、上述したように、観測装置20は、飛しょう体100の飛行状態情報63を観測できる僚艦および僚機といった移動体210に搭載されている。あるいは、観測装置20は、飛しょう体100の飛行状態情報を観測できる地上に設けられた味方レーダサイトのような地上装置220に搭載されている。
<Flying object observation process S10 of
In step S110, the flying
As described above, the
<ネットワーク装置30の情報格納処理S20>
ステップS120において、ネットワーク装置30の情報格納部31は、情報格納処理S20を実行する。情報格納部31は、飛しょう体観測部21から送信された飛行状態情報63をトラック情報62として情報記憶部33に格納する。飛行状態情報63には、具体的には、飛行状態情報を観測した時間と、飛しょう体100の角度と、観測装置20から飛しょう体100までの距離とが含まれる。
<Information Storage Processing S20 of
In step S120, the
<航法装置10の情報要求処理S30>
ステップS130において、航法装置10の情報要求部11は、情報要求処理S30を実行する。情報要求部11は、慣性航法情報の補正量の算出に用いるトラック情報をネットワーク装置30に要求する情報要求信号61を送信する。具体例としては、情報要求部11は、慣性航法計算を実施している制御部13からの指示により、必要なトラック情報の時刻を含む情報要求信号61をネットワーク装置30に送信する。
<Information Request Process S30 of
In step S130, the information request unit 11 of the
<ネットワーク装置30の情報抽出処理S40>
ステップS140において、ネットワーク装置30の情報抽出部32は、情報抽出処理S40を実行する。情報抽出部32は、情報要求部11から情報要求信号61を受信すると、情報要求信号61に基づいて情報記憶部33からトラック情報62を抽出する。情報抽出部32は、抽出したトラック情報を、通信装置950を介して、航法装置10に送信する。具体的には、情報抽出部32は、情報要求信号61に含まれる時刻に基づいて、情報記憶部33から要求されているトラック情報62を抽出する。
<Information Extraction Processing S40 of
In step S140, the
また、情報抽出部32は、抽出したトラック情報62をフォーマット化し、フォーマット化したトラック情報62を航法装置10に送信する。具体的には、情報抽出部32は、トラック情報62を、カルマンフィルタ処理に必要な情報が過不足なく含まれるように定型フォーマットに詰めてパケット化する。図1に示すように、トラック情報62として、t,y〜,h,H,Rが定型フォーマットとして定められている。ここでは、添え字は省略する。tは、時刻である。y〜は、観測した角度および距離といった情報、すなわちトラック情報である。hは、トラック情報と飛しょう体100のPVA(Position Velocity Attitude)情報との関係式、すなわち観測方程式である。PVA情報とは、慣性航法計算に用いる位置、速度および姿勢の慣性航法情報である。Hは、hをPVA情報で偏微分したヤコビ行列、すなわち観測行列である。Rは、トラック情報の分散、すなわちトラック情報の精度である。情報抽出部32は、これらの情報を、定型フォーマットt,y〜,h,H,Rに詰めてパケット化し、航法装置10に送信する。
In addition, the
<航法装置10の補正量算出処理S50>
ステップS150において、航法装置10の補正量算出部12は、補正量算出処理S50を実行する。補正量算出部12は、ネットワーク装置30の情報記憶部33に記憶されたトラック情報62を受信する。補正量算出部12は、ネットワーク装置30の情報抽出部32により送信されたトラック情報62を受信する。補正量算出部12は、受信したトラック情報62に基づいて、飛しょう体100の慣性航法情報の補正量を算出する。
そして、制御部13は、補正量により補正された慣性航法情報を用いた慣性航法により、飛しょう体を誘導飛行させる。
<Correction amount calculation process S50 of the
In step S150, the correction
Then, the
図7を用いて、本実施の形態に係るネットワークインフライトアライメントを採用した航法装置10の補正量算出処理S50を説明する。図7では、ネットワークインフライトアライメントの具体的な処理のブロック図を示している。ネットワークインフライトアライメント処理の大部分はカルマンフィルタ処理となる。図7では、本カルマンフィルタの処理の詳細を示している。
補正量算出処理S50では、補正量算出部12は、慣性航法計算により位置、速度および姿勢であるPVA情報、すなわち慣性航法情報64の積分を行うと同時に、PVA情報の誤差共分散行列の時間更新を逐次実施する。なお、PVA情報については、位置として緯度、経度および高度を使用し、速度および姿勢の基準は局所水平系を使用するというように、ネットワークインフライトアライメントを実施する機器間で標準化あるいは規格化する。
ネットワーク装置30から提供される飛しょう体100のトラック情報62は、カルマンフィルタ処理に必要な情報が過不足なく含まれるよう定型フォーマットt,y〜,h,H,Rに詰めてパケット化されている。定型フォーマットt,y〜,h,H,Rの詳細は上述したとおりである。
The correction amount calculation process S50 of the
In the correction amount calculation process S50, the correction
補正量算出部12は、ネットワーク装置30から提供されたトラック情報62を、時刻をキーに並び替えてバッファリングし、定期的に以下の処理を実施することで慣性航法の精度を維持あるいは改善する。
(1)PVA情報とその共分散の観測時刻への内挿または外挿
(2)残差計算
(3)ゲイン計算
(4)補正量計算
(5)慣性航法情報64、すなわちPVA情報の補正
これにより、飛しょう体100が長射程化した場合でも、飛しょう体100が終末誘導フェーズになり目標サーチおよびトラック開始後に脅威目標72がロックオン可能な範囲に入るように初中期誘導フェーズにおける精度を確保することが可能となる。
The correction
(1) Interpolation or extrapolation of PVA information and its covariance to observation time (2) Residual calculation (3) Gain calculation (4) Correction amount calculation (5) Inertial navigation information 64, that is, correction of PVA information Thus, even when the flying
***他の構成***
本実施の形態では、ネットワーク装置30の情報抽出部32が、情報記憶部33から抽出したトラック情報にフォーマット化を実施して、航法装置10にデータリンクしていた。また、フォーマット化を実施するのは、情報格納部31でもよい。情報格納部31がトラック情報62を情報記憶部33に格納する際に、トラック情報62をフォーマット化してもよい。あるいは、フォーマット化を実施するのは、観測装置20でもよい。観測装置20の飛しょう体観測部21が、飛行状態情報63をネットワーク装置30にアップリンクする際に、飛行状態情報63をフォーマット化してネットワーク装置30にアップリンクしてもよい。
*** Other configurations ***
In the present embodiment, the
本実施の形態では、各装置の各部の機能がソフトウェアで実現されるとしたが、変形例として、各装置の各部の機能がハードウェアで実現されてもよい。
具体的には、図3から図5において、各装置のプロセッサ910とメモリ920に替えて、処理回路を備えていてもよい。すなわち、各装置は、処理回路および通信装置950といったハードウェアを備える。
In the present embodiment, the function of each part of each device is realized by software. However, as a modification, the function of each part of each device may be realized by hardware.
Specifically, in FIGS. 3 to 5, a processing circuit may be provided instead of the processor 910 and the memory 920 of each device. That is, each device includes hardware such as a processing circuit and a
処理回路は、各装置の各部の機能および記憶部を実現する専用の電子回路である。処理回路は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックIC、GA、ASIC、または、FPGAである。または、これらを組み合わせたものが該当する。GAは、Gate Arrayの略語である。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略語である。FPGAは、Field−Programmable Gate Arrayの略語である。 The processing circuit is a dedicated electronic circuit that realizes the function of each unit and the storage unit of each device. Specifically, the processing circuit is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, a logic IC, a GA, an ASIC, or an FPGA. Or what combined these corresponds. GA is an abbreviation for Gate Array. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. FPGA is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array.
別の変形例として、各装置の各部の機能がソフトウェアとハードウェアとの組合せで実現されてもよい。すなわち、各装置の各部の一部の機能が専用のハードウェアで実現され、残りの機能がソフトウェアで実現されてもよい。 As another modification, the function of each unit of each device may be realized by a combination of software and hardware. That is, some functions of each unit of each device may be realized by dedicated hardware, and the remaining functions may be realized by software.
航法システム500の各装置のプロセッサ910、メモリ920、および、処理回路を、総称して「プロセッシングサーキットリ」という。つまり、航法システム500の各装置の各部の機能および記憶部は、プロセッシングサーキットリにより実現される。 The processor 910, the memory 920, and the processing circuit of each device of the navigation system 500 are collectively referred to as a “processing circuit”. In other words, the functions and storage units of each unit of the navigation system 500 are realized by the processing circuitry.
「部」を「工程」または「手順」または「処理」に読み替えてもよい。また、「部」の機能をファームウェアで実現してもよい。 “Part” may be read as “process” or “procedure” or “processing”. Further, the function of “unit” may be realized by firmware.
***本実施の形態の効果の説明***
以上のように、本実施の形態に係る航法システム500は、初中期誘導フェーズの誘導誤差の要因となる慣性航法の精度を、僚艦、僚機および味方レーダサイトの情報を統合したセンサネットワークを利用したインフライトアライメント方式により維持および改善することを目的とする。本実施の形態に係る航法システム500によれば、GPS利用のインフライトアライメントの場合に懸念される妨害および欺瞞に対する脆弱性を克服することができる。
また、本実施の形態に係る航法システム500によれば、慣性計算の精度を向上するために、1ショット品である誘導飛しょう体に不向きな高価格慣性計測装置を使用せずとも、誘導飛しょう体の長射程化を可能とする技術および航法装置を構成することができる。
また、本実施の形態に係る航法システム500では、飛しょう体の位置、速度および姿勢情報と、センサネットワークの情報とを所定のフォーマットにより標準化あるいは規格化する。したがって、本実施の形態に係る航法システム500によれば、飛しょう体に搭載されたソフトウェアアルゴリズムを変更することなく、あらゆるセットワーク上のセンサによる飛しょう体のトラック情報に対応することが可能となる。
また、本実施の形態に係る航法システム500によれば、センサネットワーク上の僚間通信は秘匿されているため、GPSのように妨害および欺瞞を懸念することなく、飛しょう体の慣性装置の精度向上を図ることができる。
*** Explanation of effects of this embodiment ***
As described above, the navigation system 500 according to the present embodiment uses the sensor network that integrates the information of the consort ships, the consort planes, and the ally radar site for the accuracy of the inertial navigation that causes the guidance error in the first mid-term guidance phase. It aims to maintain and improve by in-flight alignment method. According to navigation system 500 according to the present embodiment, it is possible to overcome the vulnerability to obstruction and deception, which is a concern in the case of in-flight alignment using GPS.
In addition, according to the navigation system 500 according to the present embodiment, in order to improve the accuracy of inertia calculation, it is possible to perform guided flight without using a high-priced inertial measurement device that is not suitable for a guided flying object that is a one-shot product. It is possible to configure a technology and a navigation device that can increase the range of the glaze.
In navigation system 500 according to the present embodiment, the flying object position, velocity and attitude information and sensor network information are standardized or standardized in a predetermined format. Therefore, according to the navigation system 500 according to the present embodiment, it is possible to cope with the track information of the flying object by the sensors on any set work without changing the software algorithm mounted on the flying object. Become.
Further, according to the navigation system 500 according to the present embodiment, since the communication between the comrades on the sensor network is concealed, the accuracy of the inertial device of the flying object can be obtained without worrying about disturbance and deception like GPS. Improvements can be made.
上述した実施の形態では、航法システムの各装置の各部が独立した機能ブロックとして航法システムを構成している。しかし、上述した実施の形態のような構成でなくてもよく、航法システムの各装置の構成は任意である。航法システムの各装置の機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、任意である。これらの機能ブロックを、他のどのような組み合わせ、あるいは任意のブロック構成で、航法システムの各装置を構成しても構わない。 In the embodiment described above, each part of each device of the navigation system constitutes the navigation system as an independent functional block. However, the configuration may not be as in the above-described embodiment, and the configuration of each device of the navigation system is arbitrary. The functional blocks of each device of the navigation system are arbitrary as long as the functions described in the above-described embodiments can be realized. You may comprise each apparatus of a navigation system by these functional blocks by what kind of other combination or arbitrary block configurations.
実施の形態1について説明したが、この実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、1つの部分を実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物および用途の範囲を制限することを意図するものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
Although
The above-described embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, and uses, and various modifications can be made as necessary. .
10 航法装置、11 情報要求部、12 補正量算出部、13 制御部、14,23 記憶部、20 観測装置、21 飛しょう体観測部、24 観測センサ、30 ネットワーク装置、31 情報格納部、32 情報抽出部、33 情報記憶部、61 情報要求信号、62 トラック情報、63 飛行状態情報、64 慣性航法情報、100 飛しょう体、210 移動体、220 地上装置、71 発射母体、72 脅威目標、500 航法システム、510 航法方法、S10 飛しょう体観測処理、S20 情報格納処理、S30 情報要求処理、S40 情報抽出処理、S50 補正量算出処理、S100 航法処理、910 プロセッサ、920 メモリ、950 通信装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記観測装置は、
前記飛しょう体の角度と前記飛しょう体までの距離とを含む前記飛行状態情報を観測し、観測した前記飛行状態情報を前記ネットワーク装置に送信する飛しょう体観測部を備え、
前記ネットワーク装置は、
前記飛しょう体観測部から送信された前記飛行状態情報をトラック情報として情報記憶部に格納する情報格納部を備え、
前記航法装置は、
前記情報記憶部に記憶された前記トラック情報を受信し、受信した前記トラック情報に基づいて、前記飛しょう体の前記慣性航法情報の補正量を算出する補正量算出部を備えた航法システム。 A navigation device that is mounted on a flying object and that causes the flying object to fly by inertial navigation using inertial navigation information including the position, velocity, and attitude of the flying object, and a flight that represents the flight state of the flying object A navigation system comprising an observation device that observes state information, and a network device that communicates with the navigation device and communicates with the observation device,
The observation device is
The flight state information including an angle of the flying object and a distance to the flying object is observed, and the flying object observation unit transmits the observed flight state information to the network device,
The network device is:
An information storage unit that stores the flight state information transmitted from the flying object observation unit in an information storage unit as track information;
The navigation device is
A navigation system comprising a correction amount calculation unit that receives the track information stored in the information storage unit and calculates a correction amount of the inertial navigation information of the flying object based on the received track information.
前記飛しょう体の前記飛行状態情報を観測できる移動体に搭載された請求項1に記載の航法システム。 The observation device is
The navigation system according to claim 1, wherein the navigation system is mounted on a moving body capable of observing the flight state information of the flying body.
前記飛しょう体の前記飛行状態情報を観測できる地上に設けられた地上装置に搭載された請求項1に記載の航法システム。 The observation device is
The navigation system according to claim 1, wherein the navigation system is mounted on a ground device provided on the ground where the flight state information of the flying object can be observed.
前記慣性航法情報の補正量の算出に用いる前記トラック情報を前記ネットワーク装置に要求する情報要求信号を送信する情報要求部を備え、
前記ネットワーク装置は、
前記情報要求部から前記情報要求信号を受信すると、前記情報要求信号に基づいて前記情報記憶部から前記トラック情報を抽出し、抽出した前記トラック情報を前記航法装置に送信する情報抽出部を備え、
前記補正量算出部は、
前記情報抽出部により送信された前記トラック情報を受信する請求項1から4のいずれか1項に記載の航法システム。 The navigation device is
An information requesting unit for transmitting an information request signal for requesting the network device for the track information used for calculating the correction amount of the inertial navigation information;
The network device is:
When receiving the information request signal from the information request unit, the information extraction unit extracts the track information from the information storage unit based on the information request signal, and transmits the extracted track information to the navigation device,
The correction amount calculation unit
The navigation system according to claim 1, wherein the track information transmitted by the information extraction unit is received.
抽出した前記トラック情報をフォーマット化し、フォーマット化した前記トラック情報を前記航法装置に送信する請求項5に記載の航法システム。 The information extraction unit includes:
The navigation system according to claim 5, wherein the extracted track information is formatted and the formatted track information is transmitted to the navigation device.
前記観測装置の飛しょう体観測部は、前記飛しょう体の角度と前記飛しょう体までの距離とを含む前記飛行状態情報を観測し、観測した前記飛行状態情報を前記ネットワーク装置に送信し、
前記ネットワーク装置の情報格納部は、前記飛しょう体観測部から送信された前記飛行状態情報をトラック情報として情報記憶部に格納し、
前記航法装置の補正量算出部は、前記情報記憶部に記憶された前記トラック情報を受信し、受信した前記トラック情報に基づいて、前記飛しょう体の前記慣性航法情報の補正量を算出する航法方法。 A navigation device that is mounted on a flying object and that causes the flying object to fly by inertial navigation using inertial navigation information including the position, velocity, and attitude of the flying object, and a flight that represents the flight state of the flying object In a navigation method of a navigation system comprising: an observation device that observes state information; and a network device that communicates with the navigation device and communicates with the observation device.
The flying object observation unit of the observation device observes the flight state information including the angle of the flying object and the distance to the flying object, and transmits the observed flight state information to the network device.
The information storage unit of the network device stores the flight state information transmitted from the flying object observation unit in an information storage unit as track information,
The correction amount calculation unit of the navigation device receives the track information stored in the information storage unit, and calculates a correction amount of the inertial navigation information of the flying object based on the received track information. Method.
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