JPH11139396A - Formation flying control device - Google Patents
Formation flying control deviceInfo
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- JPH11139396A JPH11139396A JP9325245A JP32524597A JPH11139396A JP H11139396 A JPH11139396 A JP H11139396A JP 9325245 A JP9325245 A JP 9325245A JP 32524597 A JP32524597 A JP 32524597A JP H11139396 A JPH11139396 A JP H11139396A
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
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- G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
- G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
- G05D1/104—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft involving a plurality of aircrafts, e.g. formation flying
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明の編隊飛行制御装置
は、旅客機を含む航空機用の飛行制御装置の技術分野に
属する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The flight control device of the present invention belongs to the technical field of a flight control device for an aircraft including a passenger aircraft.
【0002】[0002]
【従来の技術】航空機を自動的に編隊飛行させるための
飛行制御装置は、少なくとも発明者の知るかぎり公知公
用ではなく、航空機の編隊飛行はパイロットの技量に頼
って行われている。2. Description of the Related Art Flight control devices for automatically flying an aircraft are not publicly known and used, at least as far as the inventor knows. The flight of an aircraft is performed by relying on the skill of a pilot.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】エアラインと呼ばれる
民間航空機(旅客機とか貨物機とか)の世界において、
安全性を保ちながら運航コストを削減することは、航空
会社の存続に係わる大きな課題であり、各航空会社は運
航コストの削減に多大な努力を払っている。燃料費は運
航コストに占める割合が大きく、燃料費の削減はそのま
ま運航コストの削減につながるので、航空機メーカおよ
び航空会社は燃料費の削減を大きな課題としている。In the world of commercial aircraft (passenger aircraft and cargo aircraft) called airlines,
Reducing operating costs while maintaining safety is a major challenge for airlines, and each airline is making significant efforts to reduce operating costs. Since fuel costs account for a large proportion of operating costs, and reducing fuel costs directly reduces operating costs, aircraft manufacturers and airlines have made reducing fuel costs a major issue.
【0004】ところで、主翼に作用する揚力を利用して
飛行する飛行機は、主翼の左右の翼端から一対の翼端渦
を引いて飛行しており、一対の翼端渦の外側では翼端渦
が生じる誘導速度により強い吹き上げ流が存在する領域
があることが、古くから知られている。この事情は鳥に
おいても同様であり、翼端渦によって生じる吹き上げ流
を最も良く利用しているのは渡り鳥である。渡り鳥は、
エシェロン(階段状の編隊)やカギ形編隊(への字形編
隊で左右にエシェロンを組み合わせたもの)を組んで後
続の鳥は先行する鳥の吹き上げ流を利用し、飛行に費や
すエネルギーを節約しつつ長距離を渡っている。[0004] By the way, an airplane flying by using lift acting on the main wing flies by pulling a pair of wing vortices from the left and right wing tips of the main wing. It has long been known that there is a region where a strong updraft exists due to the induction speed at which the flow occurs. The same is true for birds, where migratory birds make the best use of the updraft created by the wing tip vortex. Migratory birds
Echelon (stepped formation) and key formation (combination of left and right Echelon in a U-shaped formation), the subsequent birds use the upflow of the preceding bird, saving energy to fly They are traveling a long distance.
【0005】飛行機においても、先行機の翼端渦によっ
て生じる吹き上げ流を利用して後続機が飛行すれば、後
続機は飛行に費やすエネルギーを節約して飛行すること
が可能である。東の文献(東昭「航空の革新技術」酣燈
社/1996年 pp.47-48 )によれば、航空宇宙技術研
究所等の研究で、ボーイング747「ジャンボジェッ
ト」が適正な編隊を組んで飛行すれば、後続機は十数%
の推力節減となり燃費を大幅に節減しうることが報告さ
れている。それゆえ、複数の飛行機で編隊飛行を行え
ば、先頭の一機を除いて他の全ての飛行機は省エネルギ
ー飛行を行うことができ、顕著な燃料節約となる。[0005] Even in an airplane, if the succeeding aircraft flies using the updraft generated by the wing tip vortex of the preceding aircraft, the succeeding aircraft can fly while saving energy spent on the flight. According to East literature (Tosho, "Innovation Technology for Aviation", Jintosha / 1996, pp.47-48), Boeing 747 "Jumbo Jet" formed an appropriate formation in research conducted by the Aerospace Research Institute. If you fly, more than 10%
It is reported that thrust savings can be achieved and fuel economy can be greatly reduced. Therefore, if you fly in flight with multiple planes, all but the first one will be able to fly energy-saving and save significant fuel.
【0006】ただし、上記文献によれば、先行機の吹き
上げ流を利用できるできる後続機の相対位置の範囲は、
前後方向には数百mあるが、上下方向および横方向では
ごく狭い範囲に限られている。それゆえ、後続機は先行
機に対して精密に上下左右の相対位置を保って編隊飛行
を続ける必要がある。一方、軍用機の世界では、同様の
燃費節減効果のほかに、精密に密集編隊を維持できるの
であれば、レーダに対して編隊の機数および機種を欺瞞
することが可能になり、戦術上の価値があるものと考え
られる。However, according to the above document, the range of the relative position of the succeeding machine that can use the upflow of the preceding machine is as follows:
Although it is several hundred meters in the front-back direction, it is limited to a very narrow range in the vertical and horizontal directions. Therefore, it is necessary for the succeeding aircraft to continue formation flight while maintaining the vertical, horizontal, and right relative positions with respect to the preceding aircraft. On the other hand, in the world of military aircraft, in addition to the same fuel economy saving effect, if it is possible to maintain a dense formation precisely, it will be possible to deceive the number and types of formations to radar, and tactical Considered worthwhile.
【0007】しかしながら、航空機を操縦して互いの位
置を精密に保ち、編隊飛行を維持することはパイロット
にたいへんなワークロードを強いる。たとえばアクロバ
ットチームでは、空中集合して精密に編隊を組み、密集
編隊を保ったまま各種の空中機動を行うが、ほんの二三
十分の飛行でパイロットは緊張のあまり大量の汗をかく
と聞き及んでいる。However, maneuvering the aircraft to keep each other precisely and maintain formation flight imposes a significant workload on the pilot. For example, the acrobat team gathers in the air to form a precise formation and performs various aerial maneuvers while keeping the dense formation, but after only a few thirty flights the pilot heard that he was sweating too much tension. I have.
【0008】それゆえ、編隊飛行をすることにより多大
な利益がある場合にも、パイロットに過大なワークロー
ドを強いて危険であることから、民間機では編隊飛行を
行うことは通常はない。そこで本発明は、航空機を自動
的に編隊飛行させるための飛行制御装置である編隊飛行
制御装置を提供することを解決すべき課題とする。[0008] Therefore, even when there is a great benefit to flying in formation, civil aircraft do not usually fly in formation because of the danger of imposing an excessive workload on the pilot. Therefore, an object of the present invention is to provide a formation flight control device which is a flight control device for automatically flying an aircraft in formation flight.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、発明者らは以下の手段を発明
した。 (第1手段)本発明の第1手段は、請求項1記載の編隊
飛行制御装置である。すなわち本手段は、航空機を自動
的に編隊飛行させるために航空機に搭載される飛行制御
装置であって、相対位置測定手段と誘導制御装置とを有
する。本手段では、相対位置測定手段が、他機(編隊を
組む相手である他の航空機)と自機との相対位置を計測
して相対位置データを生成し、その相対位置データに基
づいて誘導制御装置が、自機を誘導して自動操縦し、上
記相対位置を所定の範囲に制御する。それゆえ、自機は
他機に対して所定の相対位置を保って自動操縦により飛
行するので、他機と自機とで自動的に編隊飛行を維持す
ることが可能になる。Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects In order to solve the above problems, the inventors have invented the following means. (First Means) A first means of the present invention is a formation flight control device according to the first aspect. That is, the present means is a flight control device mounted on the aircraft for automatically flying the aircraft in formation flight, and includes a relative position measuring means and a guidance control device. In this means, the relative position measuring means generates relative position data by measuring a relative position between the own aircraft and another aircraft (another aircraft forming a formation), and performs guidance control based on the relative position data. The device controls the relative position within a predetermined range by guiding the self-machine and automatically controlling the relative position. Therefore, since the own aircraft flies by the automatic control while maintaining a predetermined relative position with respect to the other aircraft, it is possible to automatically maintain the formation flight between the other aircraft and the own aircraft.
【0010】同様に、本手段の編隊飛行制御装置を備え
た多数の航空機が、それぞれの他機と自機との間で編隊
飛行をすることにより、全体として大きな編隊を形成し
て自動的に編隊飛行を維持することも可能である。した
がって本手段によれば、複数の航空機を自動的に編隊飛
行させるための誘導制御装置である編隊飛行制御装置を
提供し、複数の航空機による編隊飛行の自動化を実現す
ることができるという効果がある。その結果、後続機の
燃料消費を節減したり、パイロットに過大なワークロー
ドを課すことなく密集編隊を維持したり、空中給油を容
易にしたりすることができるという効果も生じる。Similarly, a large number of aircraft equipped with the formation flight control device of the present invention form a large formation as a whole by automatically performing formation flight between each other aircraft and the own aircraft, and automatically. It is also possible to maintain formation flight. Therefore, according to this means, there is provided a formation flight control device which is a guidance control device for automatically flying a plurality of aircraft in formation, and has an effect that automation of formation flight by a plurality of aircraft can be realized. . As a result, the fuel consumption of the succeeding aircraft can be reduced, the dense formation can be maintained without imposing an excessive workload on the pilot, and the air refueling can be easily performed.
【0011】(第2手段)本発明の第2手段は、請求項
2記載の編隊飛行制御装置である。本手段では、相対位
置測定手段は、GPS測位装置、送信機、受信機、およ
びディファレンシャルGPS測位装置(D−GPS測位
装置と略記)を有する。GPS測位装置は、複数のナブ
スターGPS衛星からの測位電波を受信して自機の位置
を計測し、緯度経度および高度にあたる自機の測位デー
タを生成する(高度は電波高度計など他の手段から補助
的に提供されてもよい)。そして送信機は、この測位デ
ータを含む通信データを送信する。一方、受信機は、他
機の送信機から送信された同様の通信データを受信す
る。受信機で受信された他機からの通信データには、他
機の緯度経度および高度にあたる測位データが含まれて
いる。それゆえ、D−GPS測位装置は、この他機の測
位データと前述の自機の測位データとの差分を取って、
他機に対する自機の相対位置を算出し、相対位置データ
を生成する。この相対位置データは、第1手段の項で述
べたように誘導制御装置に提供され、誘導制御用の基本
データとされて自動操縦に供される。(Second Means) A second means of the present invention is the formation flight control device according to the second aspect. In this means, the relative position measuring means has a GPS positioning device, a transmitter, a receiver, and a differential GPS positioning device (abbreviated as D-GPS positioning device). The GPS positioning device receives positioning radio waves from a plurality of Nabster GPS satellites, measures its own position, and generates its own positioning data corresponding to latitude, longitude and altitude (the altitude is supplemented by other means such as a radio altimeter). May be provided). Then, the transmitter transmits communication data including the positioning data. On the other hand, the receiver receives the same communication data transmitted from the transmitter of another device. The communication data from the other device received by the receiver includes positioning data corresponding to the latitude, longitude, and altitude of the other device. Therefore, the D-GPS positioning device calculates the difference between the positioning data of the other device and the positioning data of the own device described above,
The relative position of the own device with respect to another device is calculated, and relative position data is generated. The relative position data is provided to the guidance control device as described in the section of the first means, is used as basic data for guidance control, and is used for automatic driving.
【0012】本手段では、将来の航空機にはGPS測位
装置が標準装備されているものとすれば、相対位置測定
手段に関しては、送信機および受信機とD−GPS測位
装置とを追加装備するだけで済む。それゆえ、本手段の
編隊飛行制御装置を装備した航空機のコストおよび重量
の増大は最小限に抑制される。また、航空機の表面に追
加装備されるものは、送信機および受信機のアンテナだ
けであるので、空気抵抗の増大も最小限に抑制される。
さらに、GPS測位装置でGPS衛星からの測位電波の
位相をも検知して測位情報として利用すれば、D−GP
S測位装置では10cm以下の誤差で精密に相対位置を
測定することが可能になり、編隊飛行における相対位置
精度が向上する。According to this means, assuming that a future aircraft is equipped with a GPS positioning device as standard equipment, a transmitter and a receiver and a D-GPS positioning device are simply added as relative position measuring means. Only needs to be done. Therefore, the increase in cost and weight of the aircraft equipped with the formation flight control device of the means is minimized. Further, since only the transmitter and receiver antennas are additionally provided on the surface of the aircraft, an increase in air resistance is also minimized.
Furthermore, if the GPS positioning device detects the phase of a positioning radio wave from a GPS satellite and uses it as positioning information, the D-GP
With the S positioning device, it is possible to accurately measure the relative position with an error of 10 cm or less, and the relative position accuracy in formation flight is improved.
【0013】したがって本手段によれば、前述の第1手
段の効果に加えて、コスト、重量および空気抵抗の増大
が最小限に抑制されるうえに、高精度な相対位置の測定
が可能になるという効果がある。さらに、各GPS衛星
Sからの測位電波の位相まで測定すれば、GPS測位装
置の三次元測位精度がいっそう向上し、D−GPS測位
装置により極めて高精度な相対位置の測定が可能になる
という効果がある。その結果、編隊を組む上での他機と
自機との相対位置を、より高精度で制御することが可能
になるという効果がある。Therefore, according to this means, in addition to the effects of the first means, the increase in cost, weight and air resistance is suppressed to a minimum, and the relative position can be measured with high accuracy. This has the effect. Furthermore, if the phase of the positioning radio wave from each GPS satellite S is measured, the three-dimensional positioning accuracy of the GPS positioning device is further improved, and the D-GPS positioning device can measure the relative position with extremely high accuracy. There is. As a result, there is an effect that the relative position between the other aircraft and the own aircraft in forming a formation can be controlled with higher accuracy.
【0014】(第3手段)本発明の第3手段は、請求項
3記載の編隊飛行制御装置である。本手段では、送信機
は赤外線信号を送信する赤外線送信機であり、受信機は
他機からの同様の赤外線信号を受信する赤外線受信機で
あるから、通信データは電波ではなく赤外線信号を媒介
して電送される。赤外線は、一般に電波よりも大気中で
の減衰が速いうえに、指向性が高く電離層等で反射され
ることもないので、遠方には伝搬しにくい。また、比較
的近距離の通信に使用される赤外線信号は微弱であるの
で、近距離の通信は可能でも、遠方からは観測されにく
いという性質がある。それゆえ、赤外線送信機から発射
される赤外線信号は、遠方から探知されにくいので、電
波を使用する通信よりも本手段の赤外線信号で通信する
方が、遠方から探知されにくく、隠密性が高い。(Third Means) A third means of the present invention is a formation flight control device according to the third aspect. In this means, the transmitter is an infrared transmitter that transmits an infrared signal, and the receiver is an infrared receiver that receives a similar infrared signal from another device. Is transmitted. Infrared rays generally attenuate faster in the atmosphere than radio waves, and have high directivity and are not reflected by the ionosphere or the like. In addition, since infrared signals used for relatively short-distance communication are weak, even if short-distance communication is possible, there is a characteristic that it is difficult to observe from a long distance. Therefore, since the infrared signal emitted from the infrared transmitter is hard to be detected from a distant place, the communication using the infrared signal of the present means is harder to be detected from a distant place than the communication using radio waves, and the secrecy is high.
【0015】したがって本手段によれば、前述の第2手
段の効果に加えて、隠密性が高く軍用の用途に好適であ
るという効果をも生じる。 (第4手段)本発明の第4手段は、請求項4記載の編隊
飛行制御装置である。本手段では、相対位置測定手段
は、他機の画像データを生成するカメラ装置と、カメラ
装置からの画像データを解析して他機の方向と他機まで
の距離とを計測する画像解析装置とを有する。カメラ装
置のカメラはビデオカメラであって、機体に固定されて
いる構成も可能であるが、他機が占める可能性がある位
置をスキャンして他機を捜索することができるように、
旋回可能なターレットに搭載されている構成が望まし
い。カメラ装置の方向(例えば方位角および仰角俯角)
と、取得された画像データ中の所定点(例えば機影の面
積中心)の位置とから、他機の方向が割出される。ま
た、画像データを解析して、他機の機影から他機の機首
および尾端または垂直尾翼端、主翼の翼端等の画像デー
タ上の位置を特定することができれば、他機の機体寸法
のデータと照合することにより、他機の姿勢と他機まで
の距離を割り出すことが可能である。Therefore, according to this means, in addition to the effect of the above-described second means, there is also an effect that the covertness is high and it is suitable for military use. (Fourth Means) A fourth means of the present invention is the formation flight control device according to the fourth aspect. In this means, the relative position measuring means includes a camera device that generates image data of the other device, and an image analysis device that analyzes image data from the camera device and measures a direction of the other device and a distance to the other device. Having. The camera of the camera device is a video camera, and can be configured to be fixed to the aircraft, but it is possible to scan a position that may be occupied by another aircraft and search for another aircraft,
A configuration mounted on a pivotable turret is desirable. Camera device orientation (eg azimuth and elevation depression)
Then, the direction of the other device is determined from the position of a predetermined point (for example, the center of the area of the image) in the acquired image data. In addition, if the image data can be analyzed and the position on the image data such as the nose and tail end of the other aircraft, the vertical tail wing tip, the wing tip of the main wing, etc. can be identified from the image of the other aircraft, By collating with the dimension data, it is possible to determine the attitude of the other machine and the distance to the other machine.
【0016】なお、夜間での使用については、カメラ装
置のカメラを可視光線ビデオカメラとして航法灯や編隊
灯を画像データ中の所定点として認識するようにしても
よいし、カメラ装置のカメラを赤外線ビデオカメラにし
てもよい。軍用機の場合、夜間の低空飛行用の装備(L
ANTIRN)等の赤外線カメラや、望遠照準用のカメ
ラを本手段のカメラ装置として使用することも可能であ
る。For nighttime use, the camera of the camera device may be a visible light video camera and navigation lights and formation lights may be recognized as predetermined points in the image data. It may be a video camera. In the case of military aircraft, equipment for low altitude flight at night (L
It is also possible to use an infrared camera such as ANTIRN) or a camera for telescope aiming as the camera device of the present means.
【0017】こうして、本手段によっても他機までの位
置と他機の方向とを割り出すことが可能であるから、編
隊飛行に最低限必要な他機までの距離および方向が本手
段の相対位置測定手段により与えられる。本手段は、相
対位置測定手段として完全にパッシブなセンサ(カメラ
装置)を使用しており、アクティヴに電波や赤外線を発
射することがないので、極めて隠密性が高い。In this manner, the position to the other aircraft and the direction of the other aircraft can also be determined by the present means. Therefore, the distance and direction to the other aircraft required for formation flight can be determined by measuring the relative position of the present means. Given by means. This means uses a completely passive sensor (camera device) as a relative position measuring means and does not actively emit radio waves or infrared rays, so that it is extremely concealed.
【0018】したがって本手段によれば、前述の第1手
段の効果に加えて、他機に送信機の装備が要らない上
に、極めて高い隠密性が得られるという効果がある。 (第5手段)本発明の第5手段は、請求項5記載の編隊
飛行制御装置である。本手段では、相対位置測定手段
は、他機の所定部位に自動的に照準し他機の方向を計測
する照準装置と、この照準装置に連動して他機の所定部
位までの距離を測定する測距装置とを有する。照準装置
と測距装置とは、例えば一つのターレットに搭載されて
おり、他機の所定部位に連動して指向される。照準装置
としては、例えばビデオカメラの使用も可能であって、
例えば他機の垂直尾翼上端の航法灯に自動的に照準する
ようになっていてもよい。この場合、他機の垂直尾翼上
端の航法灯の直下の所定距離にレフレクタ(反射器)が
固定されており、照準装置の直下の同一の所定距離に測
距装置が照準装置と連装されていれば、測距装置は照準
装置に連動して自然にレフレクタに指向される。測距装
置としては、測距精度はやや劣るが短時間で確実に測距
できる反射パルス式のレーザ測距装置でもよいし、測距
精度に優れた位相測定式のレーザ測距装置などでもよ
い。Therefore, according to this means, in addition to the effect of the above-mentioned first means, there is an effect that a transmitter is not required for another device and extremely high covertness can be obtained. (Fifth Means) A fifth means of the present invention is the formation flight control device according to the fifth aspect. In this means, the relative position measuring means automatically aims at a predetermined portion of the other device and measures a direction of the other device, and measures a distance to a predetermined portion of the other device in conjunction with the aiming device. And a distance measuring device. The aiming device and the distance measuring device are mounted on, for example, one turret, and are directed in conjunction with a predetermined portion of another device. As an aiming device, for example, the use of a video camera is also possible,
For example, the navigation light at the upper end of the vertical tail of another aircraft may be automatically aimed. In this case, the reflector (reflector) is fixed at a predetermined distance directly below the navigation light at the upper end of the vertical tail of another aircraft, and the distance measuring device is connected to the aiming device at the same predetermined distance immediately below the aiming device. For example, the distance measuring device is naturally directed to the reflector in conjunction with the aiming device. As the distance measuring device, a reflection pulse type laser distance measuring device which has a slightly inferior distance measuring accuracy but can surely measure a distance in a short time may be used, or a phase measuring type laser distance measuring device having excellent distance measuring accuracy may be used. .
【0019】照準装置の照準作用により、自動的に他機
の所定点の方向が計測され、測距装置の測距作用によ
り、自動的に他機の所定点との距離が計測される。その
結果、極座標系で他機の所定点までの相対位置が計測さ
れるので、編隊飛行に最低限必要な相対位置データが得
られ、誘導制御装置による他機との自動的な編隊飛行が
可能となる。The direction of the predetermined point of the other device is automatically measured by the aiming operation of the aiming device, and the distance to the predetermined point of the other device is automatically measured by the distance measuring operation of the distance measuring device. As a result, the relative position of the other aircraft to a predetermined point is measured in the polar coordinate system, so the minimum relative position data required for formation flight can be obtained, and automatic formation flight with other aircraft by guidance control device is possible Becomes
【0020】したがって本手段によれば、前述の第1手
段の効果に加えて、他機に送信機の装備がなくとも編隊
飛行が可能になるという効果がある。 (第6手段)本発明の第6手段は、請求項6記載の編隊
飛行制御装置である。本手段では、上下方向の位置制御
は、主にフラップを操舵して行う直接揚力制御(ダイレ
クト・リフトコントロール)によって行われ、エレベ−
タによりトリム調整が行われる。それゆえ、自機は上下
方向の位置制御にあたってピッチング運動をしないの
で、乗り心地が低下することはない。また、左右方向の
位置制御は、自機の機軸を一定の方向に保ったままわず
かにバンク角を取って横滑りさせるウィングロウ方式で
行なわれ、機軸を一定の方向に保つためにラダーにはわ
ずかの当て舵操舵が行われる。それゆえ、自機は左右方
向の位置制御にあたってヨーイング運動をしないので、
乗り心地が低下することはない。Therefore, according to this means, in addition to the effect of the above-mentioned first means, there is an effect that formation flight can be performed even if another aircraft is not equipped with a transmitter. (Sixth Means) A sixth means of the present invention is the formation flight control device according to the sixth aspect. In this means, the vertical position control is performed mainly by direct lift control (direct lift control) performed by steering the flap.
The trim adjustment is performed by the data. Therefore, the self-machine does not perform the pitching movement in the vertical position control, so that the riding comfort does not decrease. In addition, the position control in the left and right direction is performed by a wing glow method in which the aircraft's own axis is kept in a certain direction and a slight bank angle is taken to slide sideways. Is performed. Therefore, since the aircraft does not yaw when controlling the position in the left-right direction,
Ride comfort is not reduced.
【0021】[0021]
(実施例1の構成)本発明の実施例1としての編隊飛行
制御装置は、図1に示すように、航空機を自動的に編隊
飛行させるために、編隊を組む各航空機にそれぞれ搭載
される飛行制御装置である。本実施例の編隊飛行制御装
置は、編隊を組む相手である他の航空機である他機Aと
自機Bとの相対位置を計測して相対位置データを生成す
る相対位置測定手段1〜4と、生成された相対位置デー
タに基づき自機Bを誘導して自動操縦し他機Aに対する
自機Bの相対位置を所定の範囲に制御する誘導制御装置
5とから構成されている。(Structure of First Embodiment) As shown in FIG. 1, a formation flight control device according to a first embodiment of the present invention is mounted on each aircraft forming a formation in order to automatically fly an aircraft. It is a control device. The formation flight control device of the present embodiment includes relative position measuring means 1 to 4 which measure relative positions of the other aircraft A, which is another aircraft forming the formation, and the own aircraft B to generate relative position data. And a guidance control device 5 for guiding the own machine B based on the generated relative position data and automatically controlling the relative position of the own machine B with respect to the other machine A within a predetermined range.
【0022】相対位置測定手段1〜4は、GPS測位装
置1と、送信機2および受信機3と、D(ディファレン
シャル)−GPS測位装置4とから構成されている。G
PS測位装置1は、少なくとも四つのGPS衛星Sから
の測位電波を同時に受信して自機Bの三次元位置を計測
し、自機Bの占める緯度経度および高度からなる測位デ
ータを生成する。GPS測位装置1は、6チャンネルの
測位電波受信回路を備えており、そのうち少なくとも4
チャンネルはそれぞれ異なるGPS衛星Sからの測位電
波を常時受信する。ここで、各測位電波受信回路には、
各測位電波の位相をも計測する機能がある。The relative position measuring means 1 to 4 are composed of a GPS positioning device 1, a transmitter 2 and a receiver 3, and a D (differential) -GPS positioning device 4. G
The PS positioning device 1 simultaneously receives positioning radio waves from at least four GPS satellites S, measures the three-dimensional position of the own device B, and generates positioning data including the latitude, longitude, and altitude occupied by the own device B. The GPS positioning device 1 has a positioning radio wave receiving circuit of 6 channels, and at least 4
Each channel always receives positioning radio waves from different GPS satellites S. Here, in each positioning radio wave receiving circuit,
It has a function to measure the phase of each positioning radio wave.
【0023】GPS測位装置1が受信するGPS衛星S
を変更するときは、受信を止めるGPS衛星Sの識別符
号と新たに受信を始めるGPS衛星Sの識別符号とを予
め送信機2に伝送し、送信機2からの通信データTに含
ませる。それゆえ、他機Aおよび自機BのGPS測位装
置1では、常に同一のGPS衛星Sの組み合わせで三次
元測位が行われるので、D−GPS測位装置4において
大きな相対位置のジャンプは生じることがない。The GPS satellite S received by the GPS positioning device 1
Is changed, the identification code of the GPS satellite S to stop receiving and the identification code of the GPS satellite S to newly start receiving are transmitted to the transmitter 2 in advance and included in the communication data T from the transmitter 2. Therefore, in the GPS positioning devices 1 of the other device A and the own device B, three-dimensional positioning is always performed by the combination of the same GPS satellites S, and a large relative position jump may occur in the D-GPS positioning device 4. Absent.
【0024】送信機2は、微弱な電波を送信するUHF
送信機であって、前述の測位データとを含む通信データ
Tを送信する。前述のようにGPS測位装置1から測位
電波を受信するGPS衛星Sの組み合わせに変更がある
場合には、送信機2は、測位データの合間に新たなGP
S衛星Sの組み合わせを報知する符号を入れて、通信デ
ータTを送信する。なお、送信機2の送信周波数は切替
え可能になっており、編隊の先頭の飛行機が所定の周波
数ωで送信するものとすると、右後方に占位する一番目
の後続機はω+α、二番目の後続機はω+2αと、順々
に周波数を少しずつ上げていくものとする。逆に、編隊
の先頭機の左後方に占位する一番目の後続機はω−α、
二番目の後続機はω−2αと、順々に周波数を少しずつ
下げていくものとする。The transmitter 2 is a UHF transmitting a weak radio wave.
The transmitter transmits communication data T including the above-described positioning data. As described above, when there is a change in the combination of the GPS satellites S that receive the positioning radio waves from the GPS positioning device 1, the transmitter 2 transmits a new GP between the positioning data.
A code for notifying the combination of the S satellites S is inserted, and the communication data T is transmitted. Note that the transmission frequency of the transmitter 2 is switchable, and assuming that the first airplane in the formation transmits at a predetermined frequency ω, the first succeeding aircraft occupying the right rear is ω + α, and the second The succeeding machine shall gradually increase the frequency gradually to ω + 2α. Conversely, the first subsequent aircraft occupying the left rear of the formation's leading aircraft is ω-α,
It is assumed that the frequency of the second succeeding machine is gradually reduced to ω−2α in order.
【0025】受信機3は、送信機2と通信規格が合致し
たUHF受信機であって、編隊のうち直前を先行する他
機Aから送信された同様の通信データTを、百km程度
の距離から受信する感度を有している。受信機3の受信
周波数は、送信機2と同様に切替え可能であって、他機
Aの送信機2の送信周波数に手動または自動で合わせら
れて使用される。The receiver 3 is a UHF receiver whose communication standard matches that of the transmitter 2. The receiver 3 transmits similar communication data T transmitted from another device A that immediately precedes the formation to a distance of about 100 km. Has sensitivity to receive from The receiving frequency of the receiver 3 can be switched in the same manner as the transmitter 2, and is used by being manually or automatically adjusted to the transmitting frequency of the transmitter 2 of the other device A.
【0026】D−GPS測位装置4は、自機Bの受信機
3で受信された通信データTに含まれる他機Aの測位デ
ータと自機Bの測位データとの差分を取って、他機Aに
対する自機Bの相対位置を算出し、精密な相対位置デー
タを生成する。他機Aおよび自機BのGPS測位装置1
は、前述のようにGPS衛星Sからの測位電波の位相ま
で検知するので、D−GPS測位装置4による相対位置
の測位精度は、誤差が10cm以内と極めて高精度であ
る。The D-GPS positioning device 4 calculates the difference between the positioning data of the other device A and the positioning data of the own device B contained in the communication data T received by the receiver 3 of the own device B, and The relative position of the own machine B with respect to A is calculated, and precise relative position data is generated. GPS positioning device 1 of other device A and own device B
Detects the phase of the positioning radio wave from the GPS satellite S as described above, the positioning accuracy of the relative position by the D-GPS positioning device 4 is extremely high, with an error within 10 cm.
【0027】誘導制御装置5は、D−GPS測位装置4
により生成された相対位置データに基づいて自機Bを自
動操縦し、自機Bを他機Aの左右いずれかの後方の所定
位置に誘導して進入させる機能と、上記所定位置に占位
してからは他機Aに対する自機Bの相対位置を所定の範
囲に制御する機能とを有する。相対位置を所定の範囲に
制御して編隊を保つにあたり、誘導制御装置5は、上下
方向の位置制御を行う際には、主にフラップを操舵して
行う直接揚力制御(ダイレクト・リフトコントロール)
を行い、左右方向の位置制御を行う際には、バンク角を
取って横滑りさせるウィングロウを行う。誘導制御装置
5が操作するアクチュエータは、各操縦翼面(エルロ
ン、ラダー、エレベータおよびフラップなど)と、エン
ジンの推力制御とである。The guidance control device 5 is a D-GPS positioning device 4
A function of automatically controlling the own aircraft B based on the relative position data generated by the above, guiding the own aircraft B to a predetermined position behind or left of the other aircraft A, and occupying the predetermined position. And a function of controlling the relative position of the own machine B with respect to the other machine A within a predetermined range. In keeping the formation by controlling the relative position within a predetermined range, the guidance control device 5 mainly controls the flap to perform direct lift control (direct lift control) when performing vertical position control.
When performing position control in the left-right direction, a wing glow is performed in which a bank angle is set and the vehicle slides sideways. The actuators operated by the guidance control device 5 are each control surface (aileron, rudder, elevator, flap, etc.) and thrust control of the engine.
【0028】(実施例1の作用効果)本実施例の編隊飛
行制御装置では、先行する他機Aと追随する自機Bとの
間でD−GPS測位システムが形成されているので、相
対位置測定手段1〜4による測位精度は10cm以内で
ある。それゆえ、乱気流がほとんど無い成層圏における
水平定常直進飛行では、誘導制御装置5の位置制御精度
は相対位置誤差にして1m以内に保たれるものと推定さ
れる。したがって、後述の燃料費節減を目的とする編隊
飛行を実行する上でも、自動的な編隊飛行が十分な相対
位置精度で実現され、精密な編隊が維持されうる。同様
にして、本実施例の編隊飛行制御装置を備えた多数の航
空機がそれぞれの他機Aと自機Bとの間で編隊飛行をす
ることにより、全体として大きな編隊(梯形編隊または
への字型編隊)を形成して自動的に編隊飛行を維持する
ことも可能である。(Effects of Embodiment 1) In the formation flight control device of this embodiment, since the D-GPS positioning system is formed between the preceding other aircraft A and the following own aircraft B, the relative position is determined. The positioning accuracy by the measuring means 1 to 4 is within 10 cm. Therefore, in a horizontal steady straight flight in the stratosphere where there is almost no turbulence, it is estimated that the position control accuracy of the guidance control device 5 is kept within 1 m as a relative position error. Therefore, even when performing a formation flight for the purpose of saving fuel cost described later, an automatic formation flight can be realized with sufficient relative positional accuracy, and a precise formation can be maintained. Similarly, a large number of aircraft equipped with the formation flight control device of this embodiment make a formation flight between each of the other aircraft A and the own aircraft B, and as a result, a large formation (trap-shaped or (Formation formation) to automatically maintain formation flight.
【0029】したがって本実施例によれば、複数の航空
機を自動的に編隊飛行させるための誘導制御装置である
編隊飛行制御装置を提供し、パイロットに過大なワーク
ロードを課すことなしに、複数の航空機による編隊飛行
の自動化を実現することができるという効果がある。さ
らに本実施例の編隊飛行制御装置では、将来の航空機に
はGPS測位装置が標準装備されているものとすれば、
相対位置測定手段1〜4に関しては、送信機2および受
信機3とD−GPS測位装置4とを追加装備するだけで
済む。それゆえ、本実施例の編隊飛行制御装置を装備し
た航空機のコストおよび重量の増大は最小限に抑制され
る。また、航空機の表面への追加装備は送信機2および
受信機3のアンテナだけであるので、空気抵抗の増大も
最小限に抑制される。Therefore, according to the present embodiment, a formation flight control device, which is a guidance control device for automatically forming a plurality of aircrafts in formation flight, is provided, and a plurality of flight control devices are provided without imposing an excessive workload on a pilot. There is an effect that automation of formation flight by an aircraft can be realized. Further, in the formation flight control device of this embodiment, if it is assumed that a future aircraft is equipped with a GPS positioning device as a standard,
As for the relative position measuring means 1 to 4, only the transmitter 2 and the receiver 3 and the D-GPS positioning device 4 need to be additionally provided. Therefore, the increase in cost and weight of the aircraft equipped with the formation flight control device of the present embodiment is minimized. Further, since the additional equipment on the surface of the aircraft is only the antennas of the transmitter 2 and the receiver 3, an increase in air resistance is suppressed to a minimum.
【0030】したがって本実施例の編隊飛行制御装置に
よれば、前述の効果に加えて、装備費用、重量および空
気抵抗の増大が最小限に抑制されるという効果もある。 (実施例1の燃料節減効果)飛行機が通過した後には、
図2(東昭博士の御厚意により前述の文献から転載)に
示すように、主翼の両翼端から一対の翼端渦が残るの
で、その両側には吹き上げ流を生じる領域(吹上げ域)
が存在する。そこで、先行機である他機Aの翼端渦によ
って生じる吹き上げ流の領域を、後続機である自機B
(図1参照)が飛行すれば、先行機の翼端渦による吹き
上げ流を利用して、後続機は飛行に費やすエネルギーを
節約して飛行することが可能である。Therefore, according to the formation flight control device of the present embodiment, in addition to the above-mentioned effects, there is also an effect that increases in equipment cost, weight and air resistance are minimized. (Fuel saving effect of Embodiment 1) After the airplane passes,
As shown in Fig. 2 (reprinted from the above-mentioned document courtesy of Dr. Higashiaki), a pair of wing vortices remains from both wing tips of the main wing, so that a region where a blow-up flow occurs on both sides (blowing region)
Exists. Therefore, the region of the updraft generated by the wing tip vortex of the other aircraft A, which is the preceding aircraft, is changed to the own aircraft B, which is the succeeding aircraft.
If (see FIG. 1) flies, the succeeding aircraft can fly with less energy spent on the flight, utilizing the updraft flow caused by the wing tip vortex of the preceding aircraft.
【0031】例えば、前述のようにボーイング747ク
ラスの大型機が適正な相対位置で編隊を組んで飛行すれ
ば、後続機は十数%の推力節減となり、燃費を大幅に節
減することができる。それゆえ、複数の飛行機で編隊飛
行を行えば、先頭の一機を除いて他の全ての飛行機(後
続機)は省エネルギー飛行を行うことができるので、顕
著な燃料節減効果が得られる。For example, as described above, if a large Boeing 747 class aircraft flies in a formation at an appropriate relative position and flies, the following aircraft can save thirty percent of thrust, and can greatly reduce fuel consumption. Therefore, if formation flight is performed by a plurality of airplanes, all of the other airplanes (followers) except the one at the head can perform energy-saving flight, and a remarkable fuel saving effect can be obtained.
【0032】ただし、前述の東の文献によれば、先行機
Aの吹き上げ流を利用できるできる後続機Bの相対位置
の範囲は、前後方向には数百mあるが、上下方向および
横方向ではごく狭い範囲に限られている。それゆえ、後
続機Bは、先行機Aに対して精密に相対位置を保って編
隊飛行を続ける必要があるが、本実施例の編隊飛行制御
装置によれば、相対位置誤差を極めて精密に保って編隊
飛行を維持することができる。したがって、本実施例の
編隊飛行制御装置によれば、前述の燃料節減効果を十分
に享受することができるという効果がある。However, according to the above-mentioned east document, the range of the relative position of the succeeding machine B in which the upflow of the preceding machine A can be used is several hundred meters in the front-rear direction, but in the vertical and horizontal directions. Limited to a very narrow range. Therefore, it is necessary for the succeeding aircraft B to continue formation flight while maintaining a precise relative position with respect to the preceding aircraft A. However, according to the formation flight control device of this embodiment, the relative position error is maintained extremely precisely. To maintain formation flight. Therefore, according to the formation flight control device of the present embodiment, there is an effect that the fuel saving effect described above can be sufficiently enjoyed.
【0033】(実施例1の運用)本実施例の編隊飛行制
御装置を搭載した複数の大型の飛行機が編隊を組み、編
隊を維持し、編隊を解く運用法の一例として、以下の手
順での運用を例示する。本運用例では、例えば日本から
太平洋を越えて米国までの航路のように数千〜一万km
程度の飛行距離を飛行する長距離飛行において、成層圏
での水平定常直進飛行における編隊飛行を想定してい
る。(Operation of Embodiment 1) As an example of an operation method in which a plurality of large airplanes equipped with the formation flight control device of this embodiment form a formation, maintain the formation, and release the formation, the following procedure is used. The operation is exemplified. In this operation example, for example, several thousand to 10,000 km like the route from Japan to the United States over the Pacific Ocean
In long-distance flights flying about the same flight distance, formation flight in horizontal steady straight flight in the stratosphere is assumed.
【0034】本運用例での飛行シーケンスは、通常飛行
フェーズ、進入フェーズ、接近フェーズ、占位フェー
ズ、編隊維持フェーズおよび離脱フェーズから構成され
ている。この飛行シーケンスでは、編隊の先頭を行く先
行機Aは、成層圏で従来どおりの水平定常直線飛行(一
定の高度、速度および姿勢)を維持している。このよう
な先行機Aに対して、後続機Bは、自機を誘導制御して
編隊を編成、維持、離脱する自動操縦を行う。The flight sequence in this operation example includes a normal flight phase, an approach phase, an approach phase, an occupation phase, a formation maintenance phase, and a departure phase. In this flight sequence, the leading aircraft A, which is in the forefront of the formation, maintains a conventional horizontal steady straight flight (constant altitude, speed and attitude) in the stratosphere. With respect to the preceding aircraft A, the succeeding aircraft B performs automatic control for guiding, controlling the own aircraft, forming, maintaining, and leaving the formation.
【0035】第1の通常飛行フェーズは、地上の管制官
の指示によって先行機Aの左右いずれかの斜め後方で、
先行機Aと同高度で先行機Aから所定の角度方向(例え
ば後方45°)の位置に誘導されるフェーズである。こ
のフェーズでは、後続機Bは通常の自動操縦装置によっ
て先行機Aとの距離を所定距離(例えば十km程度)ま
で詰めてゆき、その間に受信機3で先行機Aからの通信
データTの受信を試みる。この受信が安定すれば、先行
機Aの相対位置測定手段1〜4と後続機Bの相対位置測
定手段1〜4との間でD−GPS測位システムが安定し
て形成されるので、先行機Aに対する相対位置が後続機
BのD−GPS測位装置4から得られるようになる。な
お、後続機Bが先行機Aの後方の左右いずれに占位する
かは、先行機Aと後続機Bとの初期の位置関係から自然
に定まるが、管制上の都合で適宜指定することができ
る。In the first normal flight phase, the vehicle is directed diagonally to the left or right of the preceding aircraft A at the command of the ground controller,
This is a phase in which the vehicle is guided from the preceding aircraft A to a position in a predetermined angular direction (for example, 45 ° rearward) at the same altitude as the preceding aircraft A. In this phase, the succeeding aircraft B reduces the distance from the preceding aircraft A to a predetermined distance (for example, about 10 km) by a normal automatic pilot device, and during that time, the receiver 3 receives the communication data T from the preceding aircraft A by the receiver 3. Try. If this reception is stabilized, a D-GPS positioning system is stably formed between the relative position measuring means 1 to 4 of the preceding machine A and the relative position measuring means 1 to 4 of the succeeding machine B. The relative position with respect to A can be obtained from the D-GPS positioning device 4 of the subsequent machine B. Note that whether the succeeding aircraft B occupies the left or right behind the preceding aircraft A is naturally determined from the initial positional relationship between the preceding aircraft A and the succeeding aircraft B, but can be appropriately specified for the convenience of control. it can.
【0036】第2の進入フェーズは、前述の先行機Aか
ら所定の角度方向に後続機Bを誘導して、先行機Aに近
づけつつ上記所定の角度方向の進入コースに後続機Bを
乗せるフェーズである。このフェーズからは、後続機B
は本実施例の編隊飛行制御装置により、自動的に誘導制
御される。第3の接近フェーズは、前述の先行機Aから
所定の角度方向に伸びる進入コースに沿って、先行機A
から所定距離(例えば斜め後方450m)まで後続機B
を接近させるフェーズである。このフェーズの初期から
中期にかけては相対速度が数十m/s程度で比較的速く
後続機Bは先行機Aに接近するが、このフェーズの後期
では徐々に減速し、先行機Aとの相対距離(直距離)が
上記所定距離にまで詰まったら先行機Aとの相対速度を
ゼロにする。The second approach phase is a phase in which the succeeding aircraft B is guided from the preceding aircraft A in a predetermined angular direction, and the succeeding aircraft B is placed on the approach course in the predetermined angular direction while approaching the preceding aircraft A. It is. From this phase, follower B
Is automatically guided and controlled by the formation flight control device of this embodiment. In the third approach phase, along the approach course extending from the preceding aircraft A in a predetermined angular direction, the preceding aircraft A
To a predetermined distance (for example, 450 m diagonally backward)
This is the phase of approaching. From the beginning to the middle of this phase, the relative speed is relatively fast, about several tens of m / s, and the succeeding aircraft B approaches the preceding aircraft A, but gradually decelerates in the latter half of this phase, and the relative distance from the preceding aircraft A increases. When the (direct distance) becomes smaller than the predetermined distance, the relative speed with the preceding machine A is set to zero.
【0037】第4の占位フェーズは、後続機Bが先行機
Aに対して静止している状態から極めてゆるやかなS字
旋回を行い、先行機Aの後方へ所定距離(例えば300
m)だけ離れ先行機Aによる吹き上げ流を最も有効に利
用できる位置を占位するフェーズである。ここまでの各
フェーズでは、飛行状態は定常飛行または釣り合い旋回
に保たれるので、客室での乗り心地は低下することがな
い。In the fourth occupying phase, the succeeding machine B makes a very gentle S-shaped turn from the state where it is stationary with respect to the preceding machine A, and moves a predetermined distance (for example, 300) behind the preceding machine A.
m), and occupies a position where the updraft by the preceding aircraft A can be used most effectively. In each of the phases up to this point, the flight state is maintained as a steady flight or a balanced turn, so that the riding comfort in the passenger cabin does not decrease.
【0038】第5の編隊維持フェーズは、先行機Aに対
する後続機Bの相対位置を、先行機Aの後方へ上記所定
距離だけ離れ先行機Aによる吹き上げ流を最も有効に利
用できる所定範囲(例えば前後に±10m,上下左右に
±1m)に制御するフェーズである。このフェーズで
は、誘導制御装置5によって前後方向、上下方向および
左右方向の位置制御が行われて、上記所定範囲の中心部
へと後続機Bは自機を誘導制御する。In the fifth formation maintaining phase, the relative position of the succeeding aircraft B with respect to the preceding aircraft A is set to a predetermined range (for example, the distance behind the preceding aircraft A by the above-mentioned predetermined distance in which the upflow by the preceding aircraft A can be used most effectively). This is a phase in which control is performed to ± 10 m forward and backward and ± 1 m vertically and horizontally. In this phase, the guidance control device 5 performs position control in the front-rear direction, the up-down direction, and the left-right direction, and the subsequent machine B guides itself to the center of the predetermined range.
【0039】この編隊維持フェーズにおいて、前後方向
の位置制御は、主にエンジンの推力の調整によって行わ
れ、併せてエレベ−タによるトリム調整が行われる。上
下方向の位置制御は、主にフラップを操舵して行う直接
揚力制御(ダイレクト・リフトコントロール)によって
行われ、併せてエレベ−タによるトリム調整が行われ
る。それゆえ、後続機Bは上下方向の位置制御にあたっ
てピッチング運動をしないので、乗り心地が低下するこ
とはない。左右方向の位置制御は、後続機Bの機軸を一
定の方向に保ったままわずかにバンク角を取って横滑り
させるウィングロウ方式で行なわれ、機軸を一定の方向
に保つためにラダーにはわずかの当て舵操舵が行われ
る。それゆえ、後続機Bは左右方向の位置制御にあたっ
てヨーイング運動をしないので、乗り心地が低下するこ
とはない。In the formation maintaining phase, the position control in the front-back direction is mainly performed by adjusting the thrust of the engine, and the trim is adjusted by the elevator. Vertical position control is mainly performed by direct lift control (direct lift control) performed by steering a flap, and trim adjustment by an elevator is also performed. Therefore, since the succeeding aircraft B does not perform a pitching motion in controlling the position in the vertical direction, the riding comfort does not decrease. The position control in the left-right direction is performed by a wing glow method in which the aircraft of the succeeding machine B keeps the machine axis in a fixed direction and skids while taking a slight bank angle. Rudder steering is performed. Therefore, since the succeeding aircraft B does not perform a yawing motion in controlling the position in the left-right direction, the riding comfort does not decrease.
【0040】逆に、もし鋭いピッチング運動や鋭いヨー
イング運動があると、特に後部客席における乗り心地の
低下が顕著になるので、旅客機の場合には特に好ましく
ない。それゆえ、前述のように直接揚力制御およびウイ
ングロウを行って、誘導制御装置5が発揮する上下左右
方向の位置制御機能は、良好な乗り心地を保つ上で重要
である。Conversely, if there is a sharp pitching motion or a sharp yawing motion, the ride comfort particularly in the rear passenger seats becomes noticeable, which is not particularly preferable in the case of a passenger aircraft. Therefore, the position control function in the up-down and left-right directions performed by the guidance control device 5 by directly performing the lift control and the wing row as described above is important for maintaining a good ride comfort.
【0041】なお、この編隊維持フェーズにおいては、
先行機Aの翼端渦に近い側の主翼での吹き上げ流が強
く、先行機Aの翼端渦から遠い側での主翼の吹き上げ流
が弱いので、左右の主翼の揚力の釣り合いをとる(ロー
リングモーメントを相殺する)ためには、エルロンの操
舵が必要である。しかし、エルロンの舵角が大きいと空
気抵抗の増大につながるので、エルロンの舵角をとって
ローリングモーメントの相殺を図るのは好ましいことで
はない。そこで、先行機Aの翼端渦から遠い側の主翼翼
内タンクからポンプで燃料を移送し、先行機Aの翼端渦
に近い側の主翼の翼内タンクを燃料で満たして重力によ
るローリングモーメントを発生させる手段も実行可能で
ある。こうして、左右不均等な吹き上げ流中の主翼の揚
力の偏りによるローリングモーメントを一部であっても
相殺することができると、エルロンの操舵を低減もしく
は不要にすることができ、空気抵抗が減少するのでさら
なる燃料節減効果が得られる。In the formation maintenance phase,
Since the updraft flow on the wing near the wing tip vortex of the preceding aircraft A is strong, and the blast flow of the wing far from the wing tip vortex of the preceding aircraft A is weak, the lift of the left and right wings is balanced (rolling). In order to cancel the moment), aileron steering is required. However, if the steering angle of the aileron is large, the air resistance increases, so it is not preferable to take the steering angle of the aileron to offset the rolling moment. Therefore, fuel is transferred from the tank in the main wing farther from the wing tip vortex of the preceding aircraft A by a pump, and the tank in the wing closer to the wing tip vortex of the preceding aircraft A is filled with fuel, and the rolling moment due to gravity is reduced. Is also feasible. In this way, if the rolling moment due to the bias of the lift of the main wing in the unequal left and right upflow can be partially offset, the steering of the aileron can be reduced or made unnecessary, and the air resistance decreases. Therefore, a further fuel saving effect can be obtained.
【0042】第6の離脱フェーズは、先行機Aとの編隊
を解き、先行機Aから外側へ釣り合い旋回を行い、先行
機Aとの衝突の危険がなくなるまで相対距離を大きく取
って先行機Aとは異なる飛行経路に入るフェーズであ
る。このフェーズでは、編隊のうち左右の最も後方の後
続機Bから所定の時間間隔を空けて順に編隊を離脱し、
最後には編隊の先頭機である先行機Aは単独飛行を行う
ようになる。In the sixth departure phase, the formation with the preceding aircraft A is released, the vehicle turns counterbalanced from the preceding aircraft A, and the relative distance is increased until the danger of collision with the preceding aircraft A disappears. This is a phase that enters a different flight path. In this phase, from the left and right rearmost succeeding aircraft B of the formation, leave the formation in order at a predetermined time interval,
Finally, the leading aircraft A, which is the leading aircraft of the formation, will fly alone.
【0043】以上は、常時四つ以上のGPS衛星Sから
の測位電波がGPS測位装置1で受信でき、本実施例の
編隊飛行制御装置の機能に全く不具合が無かった場合の
シーケンスであるが、実運用に備えては不具合が出た場
合にも備えがなくてはならない。そこで、例えば三つ以
下のGPS衛星Sからしか測位電波が受信できず、GP
S測位装置1による正常な三次元測位が一時的にできな
くなった場合には、編隊が崩れない範囲での所定時間は
慣性航法装置によって定常飛行を継続する。そして、上
記所定時間以内に再びGPS測位装置1による三次元測
位が回復した場合には、本実施例の編隊飛行制御装置を
編隊維持フェーズで作動させ、精密な編隊飛行を再開す
る。しかし、上記所定時間以内にGPS測位装置1によ
る三次元測位が回復しなかった場合には、自動的に前述
の離脱フェーズに入って最後尾の飛行機から順に編隊を
離脱して安全距離を確保する。しかるのち、各機の間隔
が大きい編隊を保って三次元測位の回復を待つか、ある
いは編隊を解いてしまって各個で飛行を継続する。かよ
うな運用を可能にする目的で、本実施例の編隊飛行制御
装置を搭載する航空機には、慣性航法装置と複合して航
法装置が構成されているINS/GPS複合航法装置が
装備されていることが望ましい。The above is a sequence in the case where the positioning radio waves from four or more GPS satellites S can be received by the GPS positioning device 1 at all times and the function of the formation flight control device of this embodiment has no problem at all. In preparation for actual operation, it is necessary to be prepared even if a problem occurs. Therefore, for example, positioning radio waves can be received only from three or less GPS satellites S.
When normal three-dimensional positioning by the S positioning device 1 is temporarily disabled, the inertial navigation device continues the steady flight for a predetermined time within a range in which the formation does not collapse. Then, when the three-dimensional positioning by the GPS positioning device 1 is recovered again within the predetermined time, the formation flight control device of the present embodiment is operated in the formation maintenance phase, and the precise formation flight is resumed. However, if the three-dimensional positioning by the GPS positioning device 1 is not recovered within the above-mentioned predetermined time, the vehicle automatically enters the above-described departure phase and sequentially departs from the last airplane to secure a safe distance. . After that, keep the formation with a large distance between each aircraft and wait for the recovery of the three-dimensional positioning, or release the formation and continue flying with each individual. For the purpose of enabling such an operation, an aircraft equipped with the formation flight control device of the present embodiment is equipped with an INS / GPS combined navigation device having a navigation device combined with an inertial navigation device. Is desirable.
【0044】なお、以上の編隊飛行を実施するに当たっ
ては、後方から後続機Bに衝突されるのを防ぐために、
後方監視カメラを各機が備え、後続機Bの機影が大きく
なった場合には、追突警報がパイロットに提供されるこ
とが望ましい。また、先行機Aとの追突については、パ
イロットの目視により十分に衝突を防止することが可能
であるが、後方監視カメラと同様の前方監視カメラと警
報手段とを備えて、パイロットをバックアップすること
が望ましい。さらに、安全を確保する目的で、編隊中で
の相互の通話を可能にする編隊用無線通信機を各機が装
備していることが望ましい。In performing the above formation flight, in order to prevent a collision with the succeeding aircraft B from behind,
It is preferable that a rear-end surveillance camera is provided in each of the aircraft, and a rear-end collision warning is provided to the pilot when the image of the subsequent aircraft B becomes large. In the case of a rear-end collision with the preceding aircraft A, it is possible to sufficiently prevent the collision by visual observation of the pilot, but it is necessary to provide a front monitoring camera and alarm means similar to the rear monitoring camera to back up the pilot. Is desirable. Further, for the purpose of ensuring safety, it is desirable that each unit is equipped with a formation wireless communication device that enables mutual communication during the formation.
【0045】(実施例1の変形態様1)本実施例の変形
態様1として、先行機AのIMU(慣性計測ユニット)
により計測される三軸方向の加速度および三軸回りの角
加速度も、先行機Aからの通信データTに含まれる構成
も実施可能である。本変形態様によれば、拡張カルマン
フィルタ等によって先行機Aの運動を予測することがあ
る程度可能になるので、定常直線飛行以外の緩旋回等を
含む飛行状態でも、編隊飛行を維持することが可能にな
る。それゆえ、対流圏内での上昇飛行および下降飛行で
も適正な相対位置を保って編隊を組むことが可能にな
り、燃料節減効果をさらに向上させることが可能にな
る。(Modification 1 of Embodiment 1) As Modification 1 of this embodiment, the IMU (inertial measurement unit) of the preceding machine A
The configuration in which the acceleration in the three-axis direction and the angular acceleration around the three axes measured by the above are included in the communication data T from the preceding machine A is also feasible. According to this modification, the motion of the preceding aircraft A can be predicted to some extent by the extended Kalman filter or the like, so that the formation flight can be maintained even in flight conditions including gentle turning other than steady straight flight. Become. Therefore, it is possible to form a formation while maintaining an appropriate relative position even in ascending flight and descending flight in the troposphere, and it is possible to further improve the fuel saving effect.
【0046】(実施例1の変形態様2)本実施例の変形
態様2として、軍用機への装備を想定し、送信機2は、
赤外線信号を送信する赤外線送信機であり、受信機3
は、他機Aからの同様の赤外線信号を受信する赤外線受
信機である構成の編隊飛行制御装置の実施が可能であ
る。例えば、送信機2は垂直尾翼の両側面とテールコー
ンの後端面とに取り付けられ、受信機3は機首のレド−
ム直後の直上と機首の両側面とに取り付けられていても
よい。あるいは、受信機3は、LANTIRN(夜間で
の低空飛行および照準のための赤外線カメラを備えた軍
用装備)に兼用させてもよい。(Modification 2 of Embodiment 1) As Modification 2 of the present embodiment, it is assumed that equipment for a military aircraft is used.
An infrared transmitter for transmitting an infrared signal, and a receiver 3
Can be used to implement a formation flight control device having an infrared receiver for receiving a similar infrared signal from the other aircraft A. For example, the transmitter 2 is mounted on both sides of the vertical tail and the rear end of the tail cone, and the receiver 3 is mounted on the nose of the nose.
May be mounted directly above the engine and on both sides of the nose. Alternatively, the receiver 3 may be combined with LANTIRN (military equipment equipped with an infrared camera for low altitude flight and aiming at night).
【0047】本変形態様では、送信機2は赤外線信号を
送信する赤外線送信機であり、受信機3は他機Aからの
同様の赤外線信号を受信する赤外線受信機であるから、
通信データTは電波ではなく赤外線信号を媒介して伝達
される(図1参照)。赤外線は、一般に電波よりも大気
中での減衰が速いうえに、指向性が高く電離層等で反射
されることもないので、遠方には伝搬しにくい。また、
比較的近距離の通信に使用される赤外線信号は微弱であ
るので、近距離の通信は可能でも、遠方からは観測され
にくいという性質がある。手動操縦により10m程度の
距離にまで接近して編隊を組むことは小型の軍用機では
普通の空中操作であるから、送信機2の赤外線信号の出
力は数十m程度から初めて赤外線通信が可能になる程度
でよい。それゆえ、赤外線送信機から発射される赤外線
信号は遠方から探知されにくいので、実施例1のように
電波を使用する通信よりも、本変形態様のように赤外線
信号で通信する方が遠方から探知されにくく、隠密性が
高い。In this modification, the transmitter 2 is an infrared transmitter for transmitting an infrared signal, and the receiver 3 is an infrared receiver for receiving a similar infrared signal from the other device A.
The communication data T is transmitted not via radio waves but via infrared signals (see FIG. 1). Infrared rays generally attenuate faster in the atmosphere than radio waves, and have high directivity and are not reflected by the ionosphere or the like. Also,
Infrared signals used for relatively short-distance communication are weak, so that even if short-distance communication is possible, there is a property that it is difficult to observe from a long distance. Forming a formation close to a distance of about 10m by manual operation is an ordinary aerial operation for a small military aircraft, so the infrared signal output of the transmitter 2 can start infrared communication from several tens of meters for the first time. It is sufficient. Therefore, the infrared signal emitted from the infrared transmitter is hard to be detected from a distant place. Therefore, it is more difficult to detect the infrared signal from the distant place than the communication using the radio wave as in the first embodiment. It is hard to be done and has high concealment.
【0048】したがって本変形態様によれば、パイロッ
トのワークロードを軽減して編隊を組むことができるの
で、隠密性が高く、軍用機に好適であるという効果をも
生じる。また、後続機の燃料消費を節減したり、パイロ
ットに過大なワークロードを課すことなく密集編隊を維
持したり、空中給油を容易にしたりすることができると
いう効果も生じる。なお、実施例1と同様の燃費節減効
果のほかに、精密に密集編隊を維持できるのであれば、
レーダに対して軍用機の編隊の機数および機種を欺瞞す
ることが可能になり、戦術上の価値があるものと考えら
れる。Therefore, according to the present modification, the formation of the formation can be performed while reducing the workload of the pilot, so that there is an effect that the covertness is high and the aircraft is suitable for military aircraft. In addition, the fuel consumption of the succeeding aircraft can be reduced, the dense formation can be maintained without imposing an excessive workload on the pilot, and the air refueling can be easily performed. In addition, in addition to the fuel economy saving effect similar to the first embodiment, if the dense formation can be maintained precisely,
It is possible to deceive the number and type of military aircraft formation to radar, which is considered to have tactical value.
【0049】〔実施例2〕 (実施例2の構成および作用効果)本発明の実施例2と
しての編隊飛行制御装置は、図3に示すように、相対位
置測定手段61〜63と誘導制御装置5とからなり、さ
らに相対位置測定手段61〜63は、カメラ装置61と
画像解析装置62とデータベース63とから構成されて
いる。[Second Embodiment] (Structure and Operation and Effect of Second Embodiment) As shown in FIG. 3, a formation flight control device according to a second embodiment of the present invention includes a relative position measuring means 61 to 63 and a guidance control device. 5, and the relative position measuring means 61 to 63 are composed of a camera device 61, an image analyzing device 62, and a database 63.
【0050】カメラ装置61は、先行する他機Aを撮像
してその画像データを生成するCCDカメラと、CCD
カメラを旋回可能に支持しCCDカメラの方向(アジマ
スψおよびエレベーションθ)を計測する直交二軸のタ
ーレットから構成されている。ターレットは、他機Aの
存在が予想される方向をスキャンし、他機Aの画像がC
CDカメラに捕らえられると、CCDカメラの視線LO
Sを他機Aの尾灯に照準する。CCDカメラは他機Aの
画像を捕らえると、他機Aが視野FOVの中で適当な大
きさになる程度にズーミングを自動的に行う。なおカメ
ラ装置61は、捜索範囲が左右にも上下にも広くとれて
先行する他機Aを捜索するのが容易なように、レド−ム
直後の機首上面に設置されていることが望ましい。The camera device 61 includes a CCD camera that captures an image of the preceding other device A and generates image data thereof,
It consists of a two-axis orthogonal turret that supports the camera in a rotatable manner and measures the direction (azimuth ψ and elevation θ) of the CCD camera. The turret scans the direction in which the presence of the other aircraft A is expected, and the image of the other aircraft A is
When captured by a CD camera, the line of sight LO of the CCD camera
S is aimed at the tail light of the other aircraft A. When the CCD camera captures the image of the other device A, it automatically performs zooming so that the other device A becomes an appropriate size in the field of view FOV. Note that the camera device 61 is desirably installed on the upper surface of the nose immediately after the redome so that the search range is wide both left and right and up and down so that it is easy to search for the preceding other aircraft A.
【0051】画像解析装置62は、画像解析用のソフト
ウェアを持つ演算処理装置であって、カメラ装置61か
らの画像データを解析して他機Aの方向と他機Aまでの
距離とを計測する。一方、データベース63は、機種別
に航法灯(航空灯または飛行機灯ともいう)の位置を記
憶したランダムアクセス可能な記憶装置であって、画像
解析装置62に他機Aの機種が手動または自動で入力さ
れると、画像解析装置62に他機Aの航法灯の位置を伝
達する。画像解析装置62は、他機Aの各航法灯(衝突
防止灯、両舷の翼端灯、尾灯など)の視野FOV中の位
置と整合する他機Aの相対姿勢(アジマスψA,エレベー
ションθA,ロール角φA ) を推定して、各航法灯間の角
度から他機Aまでの距離rを測定する。The image analysis device 62 is an arithmetic processing device having software for image analysis, and analyzes image data from the camera device 61 to measure the direction of the other device A and the distance to the other device A. . On the other hand, the database 63 is a randomly accessible storage device that stores the positions of navigation lights (also referred to as aeronautical lights or airplane lights) for each model, and the model of the other machine A is manually or automatically input to the image analyzer 62. Then, the position of the navigation light of the other aircraft A is transmitted to the image analysis device 62. The image analysis device 62 calculates the relative attitude (azimuth ψA, elevation θA) of the other aircraft A that matches the position in the field of view FOV of each of the navigation lights (anti-collision lights, wing-end lights on both sides, tail lights, etc.) of the other aircraft A. , Roll angle φA) is estimated, and the distance r to the other aircraft A is measured from the angle between the navigation lights.
【0052】他機Aの相対姿勢の推定には、拡張カルマ
ンフィルタなどを使用する演算方法がすでに確立されて
いる。また、他機Aの相対姿勢を精密に推定するために
は、同一平面上にない四点を捕らえることが必要である
ので、必要に応じて飛行機に不動光方式の航法灯を付加
することが望ましい。なお、本実施例の編隊飛行制御装
置を使用する際には、日中でも航法灯を点灯して飛行す
るようにする。A calculation method using an extended Kalman filter or the like has already been established for estimating the relative attitude of the other device A. In addition, in order to accurately estimate the relative attitude of the other aircraft A, it is necessary to capture four points that are not on the same plane. desirable. When using the formation flight control device of this embodiment, the navigation lights are turned on even during the day to fly.
【0053】誘導制御装置5の構成および作用は、前述
の実施例1と同様であり、本実施例の編隊飛行制御装置
の運用方法も実施例1のそれとほぼ同様である。したが
って、本実施例の編隊飛行制御装置によれば、実施例1
と同様に、パイロットに過大なワークロードを課すこと
なく、自動的に編隊を組み、相対位置を適正な範囲に保
って編隊を維持し、編隊から別れることが可能になると
いう効果がある。その結果、長距離を運航する民間の大
型航空機の場合であれば、先行機Aの翼端渦の吹き上げ
流(図2参照)を利用することにより、先頭の一機を除
いて編隊の全ての飛行機が燃料消費を節減することがで
きるという効果がある。The configuration and operation of the guidance control device 5 are the same as those of the first embodiment, and the operation method of the formation flight control device of this embodiment is also substantially the same as that of the first embodiment. Therefore, according to the formation flight control device of the present embodiment, the first embodiment
Similarly to the above, there is an effect that it is possible to form a formation automatically without imposing an excessive workload on a pilot, to maintain a formation while maintaining a relative position within an appropriate range, and to be able to separate from the formation. As a result, in the case of a large commercial aircraft operating over long distances, all of the formation except for the first one is used by using the updraft flow of the wing tip vortex of the preceding aircraft A (see FIG. 2). The effect is that the airplane can save fuel.
【0054】(実施例2の各種変形態様)本実施例の変
形態様として、画像解析装置62が航法灯に頼らないで
他機Aの相対姿勢および他機Aとの距離rを推定する編
隊飛行制御装置の実施も可能である。本変形態様では、
画像解析装置62が、拡張カルマンフィルタ等の演算手
段によって画像データを解析し、他機Aの機影から他機
Aの機首および尾端または垂直尾翼端、主翼の翼端等の
画像データ上の位置を特定する。そして画像解析装置6
2は、データベース63に記録されている他機Aの機体
寸法のデータと照合することにより、他機Aの相対姿勢
と他機Aまでの距離rとを割り出す。(Various Modifications of Embodiment 2) As a modification of this embodiment, a formation flight in which the image analysis device 62 estimates the relative attitude of the other aircraft A and the distance r to the other aircraft A without relying on the navigation lights. Implementation of the control device is also possible. In this variation,
The image analysis device 62 analyzes the image data by means of arithmetic means such as an extended Kalman filter and the like, and from the image of the other aircraft A on the image data such as the nose and tail end of the other aircraft A or the vertical tail tip, the wing tip of the main wing, etc. Identify the location. And the image analysis device 6
In step 2, the relative attitude of the other device A and the distance r to the other device A are determined by checking the data of the body size of the other device A stored in the database 63.
【0055】本変形態様によっても、前述の実施例2と
同様の効果が得られる。なお、運用方法については、日
中は上記変形態様に示すように画像解析装置62を作動
させ、夜間には前述の実施例2に示したように画像解析
装置62を作動させてもよい。あるいは、日中でも夜間
でも使用できるように、実施例2の可視光CCDカメラ
を赤外線カメラで置換する変形態様も可能である。軍用
機の場合、夜間の低空飛行用の装備(LANTIRN)
等の赤外線カメラや、望遠照準用のカメラをカメラ装置
61として使用することも可能である。According to this modification, the same effect as in the second embodiment can be obtained. Regarding the operation method, the image analysis device 62 may be operated during the daytime as shown in the above-described modified embodiment, and the image analysis device 62 may be operated at nighttime as described in the second embodiment. Alternatively, a modification is possible in which the visible light CCD camera of the second embodiment is replaced with an infrared camera so that the camera can be used day or night. In the case of military aircraft, equipment for low altitude flight at night (LANTIRN)
It is also possible to use an infrared camera such as that described above or a camera for telescope aiming as the camera device 61.
【0056】また、本変形態様の編隊飛行制御装置は、
軍用機への適用により特段の効果を挙げることができ
る。すなわち、本変形態様の編隊飛行制御装置は、実施
例1と異なって送信機2を持たないうえに、相対位置測
定手段として完全にパッシブなセンサ(カメラ装置6
1)を使用しており、航法灯を点灯しなければアクティ
ヴに電波や赤外線を発射することがない。したがって、
本変形態様の編隊飛行制御装置によれば、極めて高い隠
密性が得られるという効果がある。Further, the formation flight control device according to the present modified embodiment includes:
Special effects can be obtained by applying to military aircraft. That is, unlike the first embodiment, the formation flight control device of the present modified embodiment does not have the transmitter 2 and has a completely passive sensor (camera device 6) as relative position measuring means.
Since 1) is used, radio waves and infrared rays are not emitted actively unless the navigation lights are turned on. Therefore,
According to the formation flight control device of this modification, there is an effect that extremely high covertness can be obtained.
【0057】〔実施例3〕 (実施例3の構成および作用効果)本発明の実施例3と
しての編隊飛行制御装置は、図4に示すように、相対位
置測定手段71〜74と誘導制御装置5とから構成され
ている。相対位置測定手段71〜74は、直交二軸のタ
ーレット73と、ターレット73に所定の間隔を空けて
平行に連装されているCCDカメラ71および測距装置
72と、これら71〜73を制御する照準測距制御装置
74とからなる。すなわち、相対位置測定手段71〜7
4は、他機Aの所定部位に自動的に照準し他機Aの所定
部位の方向を計測する照準装置71+73と、照準装置
71+73に連動して他機Aの所定部位までの距離を測
定する測距装置72とを有する。Third Embodiment (Structure and Operation and Effect of Third Embodiment) As shown in FIG. 4, a formation flight control device according to a third embodiment of the present invention includes a relative position measuring means 71 to 74 and a guidance control device. And 5. The relative position measuring means 71 to 74 include a turret 73 having two orthogonal axes, a CCD camera 71 and a distance measuring device 72 connected in parallel with the turret 73 at a predetermined interval, and a sight for controlling these 71 to 73. And a distance measurement control device 74. That is, relative position measuring means 71 to 7
Reference numeral 4 denotes an aiming device 71 + 73 that automatically aims at a predetermined portion of the other device A to measure the direction of the predetermined portion of the other device A, and measures a distance to the predetermined portion of the other device A in conjunction with the aiming devices 71 + 73. And a distance measuring device 72.
【0058】照準装置71+73は、直交二軸のターレ
ット73とターレット73に支持されているCCDカメ
ラ71とからなり、照準測距制御装置74によって制御
されている。CCDカメラ71は、ターレット73によ
って視野を移しながら、照準測距制御装置74の画像認
識機能によって、他機Aの所定部位にある航法灯Nを捜
索する。目的とする航法灯NがCCDカメラ71の視野
に入ると、照準測距制御装置74によってターレット7
3が操作され、CCDカメラ71の視線LOSは航法灯
Nに向けられる(航法灯NがCCDカメラ71の視野の
中央に捕らえる)。この状態で、ターレット73の各軸
の角度ψ,θが照準測距制御装置74によって計測され
ることにより、他機Aの航法灯Nの方向が計測される。The aiming device 71 + 73 comprises a turret 73 having two orthogonal axes and a CCD camera 71 supported by the turret 73, and is controlled by an aiming distance measurement control device 74. The CCD camera 71 searches for a navigation light N at a predetermined portion of the other aircraft A by the image recognition function of the aiming and ranging control device 74 while shifting the field of view by the turret 73. When the target navigation light N enters the field of view of the CCD camera 71, the turret 7 is
3 is operated, and the line of sight LOS of the CCD camera 71 is directed to the navigation light N (the navigation light N is captured in the center of the field of view of the CCD camera 71). In this state, the angles ψ and θ of the axes of the turret 73 are measured by the aiming distance measurement control device 74, so that the direction of the navigation light N of the other aircraft A is measured.
【0059】測距装置72は、アイセーフ・パルスレー
ザ測距装置であって、CCDカメラ71と所定距離を空
けて平行にターレット73に支持されている。測距装置
72は、照準装置71+73によって他機Aの航法灯N
に照準が定まってからレーザパルスの照射を始め、他機
Aの航法灯Nの直下に設置されている反射板Rまでの距
離を測定する。反射板Rは、入射した光線を入射方向に
反射するレトロリフレクタであって所定の面積の薄い板
状をしており、その中心部がCCDカメラ71と測距装
置72との間隔に相当する間隔を空けて航法灯Nの直下
に設置されている。測距装置72から発射されたアイセ
ーフ・レーザのパルス光は、反射板Rに反射されて測距
装置72に戻るので、測距装置72は成層圏であれば1
0km以上の遠方から反射板Rまでの直距離rを測定す
ることができる。The distance measuring device 72 is an eye-safe pulse laser distance measuring device, and is supported by a turret 73 in parallel with the CCD camera 71 at a predetermined distance. The ranging device 72 uses the aiming device 71 + 73 to control the navigation light N of the other aircraft A.
After the aim is set, the laser pulse irradiation is started, and the distance to the reflector R installed immediately below the navigation light N of the other aircraft A is measured. The reflecting plate R is a retro-reflector that reflects an incident light beam in the incident direction, has a thin plate shape with a predetermined area, and has a center portion having an interval corresponding to an interval between the CCD camera 71 and the distance measuring device 72. It is installed just below the navigation light N with a space. The pulse light of the eye-safe laser emitted from the distance measuring device 72 is reflected by the reflector R and returns to the distance measuring device 72. Therefore, if the distance measuring device 72 is a stratosphere, 1
The direct distance r from a distance of 0 km or more to the reflector R can be measured.
【0060】照準測距制御装置74は、他機Aの所定部
位(反射板R)までの直距離rと、同部位(航法灯N)
への方向を示すアジマスψおよびエレベーションθと
を、誘導制御装置5に伝達する。誘導制御装置5は、実
施例1のそれとほぼ同一であって、極座標系での距離r
および二つの角度ψ,θが与えられ、INS(慣性航法
装置)から自機Bの姿勢が与えられれば、他機Aと自機
Bとの相対位置を算出することができる。相対位置が算
出されたならば、誘導制御装置5は実施例1と同様の作
用をして自動的に編隊飛行を行うことができる。The aiming and ranging control device 74 calculates the direct distance r to a predetermined portion (reflector R) of the other device A and the same portion (navigation light N).
The azimuth 示 す and the elevation を indicating the direction to are transmitted to the guidance control device 5. The guidance control device 5 is substantially the same as that of the first embodiment, and the distance r in the polar coordinate system is
And the two angles ψ and θ, and the attitude of the own aircraft B from the INS (inertial navigation device), the relative position between the other aircraft A and the own aircraft B can be calculated. If the relative position is calculated, the guidance control device 5 can perform formation flight automatically by performing the same operation as in the first embodiment.
【0061】したがって、本実施例の編隊飛行制御装置
によれば、前述の実施例1と同様に、パイロットに過大
なワークロードをかけることなしに、自動的に編隊飛行
を行うことが可能になるという効果がある。 (実施例3の付記)ここで、図4では航法灯Nを他機A
の垂直尾翼Vの上端に設置された衝突防止灯としたが、
燃料節減を目的として編隊飛行を行う場合には、他機A
の尾端部に設置されている尾灯を照準装置71+73で
捕らえるようにする方がよい。もちろん、尾灯の直下に
は反射板Rが備えられていることが、遠距離からの測距
を可能にするうえで望ましい。また、反射板Rの代わり
に、精密なレトロリフレクタであるコーナーキューブを
採用してもよい。Therefore, according to the formation flight control device of the present embodiment, it is possible to automatically perform the formation flight without applying an excessive workload to the pilot, as in the first embodiment. This has the effect. (Supplementary note of Embodiment 3) Here, in FIG.
Anti-collision light installed at the upper end of the vertical tail V
When flying in formation to save fuel,
It is better to catch the taillight installed at the tail end of the camera with the aiming device 71 + 73. Of course, it is desirable that the reflector R is provided immediately below the taillight in order to enable distance measurement from a long distance. Further, instead of the reflection plate R, a corner cube which is a precise retro reflector may be employed.
【0062】一方、同一機種の軍用機同士で編隊を組む
場合には、作戦行動中は航法灯Nを点灯できないことが
多いので、照準測距制御装置74に画像解析機能を付与
し、夜間であれば編隊灯に照準できるようにしておくこ
とが望ましい。逆に日中であれば、他機Aの胴体の所定
部位(例えば国籍マークの中心)に照準するようにして
もよい。また、レーザレーダに捕捉されにくいように、
反射板Rは装備せずにいることが望ましい場合もありう
る。On the other hand, when a formation is made up of military aircraft of the same model, the navigation light N cannot be turned on during the operation in many cases. If possible, it is desirable to be able to aim at formation lights. Conversely, during the daytime, the user may aim at a predetermined portion of the fuselage of the other device A (for example, the center of the nationality mark). Also, so that it is hard to be captured by laser radar,
It may be desirable that the reflector R is not provided.
【0063】軍用機同士であっても、空中給油を目的と
して編隊飛行を行う場合には、給油機である他機Aに
は、航法灯である尾灯またはそれに類する目標灯火を装
備しておくことが望ましい。In the case of military aircraft, when performing a formation flight for the purpose of refueling in the air, the other aircraft A, which is a refueling aircraft, should be equipped with a taillight which is a navigation light or a similar target light. Is desirable.
【図1】 実施例1としての編隊飛行制御装置の構成を
示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a formation flight control device according to a first embodiment.
【図2】 翼端渦による吹き上げ域を示す模式図FIG. 2 is a schematic diagram showing a blow-up area caused by a wing tip vortex.
【図3】 実施例2としての編隊飛行制御装置の構成を
示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a formation flight control device as a second embodiment;
【図4】 実施例3としての編隊飛行制御装置の構成を
示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a formation flight control device as a third embodiment;
1+2+3+4:実施例1の相対位置測定手段 1:GPS測位装置 2:送信機 3:受信機 4:ディファレンシャルGPS測位装置(D−GPS測
位装置) 5:誘導制御装置 61+62+63:実施例2の相対位置測定手段 61:カメラ装置 62:画像解析装置 63:機
種別データベース 71+72+73+74:実施例3の相対位置測定手段 71+73:照準装置 71:CCDカメラ 73:ターレット 72:レーザパルス測距装置 74:照準測距制御装置 A:他機(先行機) B:自機(後続機) S:GPS衛星 T:通信データ LOS:視線 FOV:視野 DB:データベース L:レーザ光線 N:航法灯 R:反射板 V:
垂直尾翼 r:他機Aまでの直距離 ψ:他機Aへの相対方位角(アジマス) θ:他機Aへの相対仰角(エレベ−ション) ψA ,θA ,φA :他機Aの相対姿勢角1 + 2 + 3 + 4: Relative position measuring means of Example 1 1: GPS positioning device 2: Transmitter 3: Receiver 4: Differential GPS positioning device (D-GPS positioning device) 5: Guidance control device 61 + 62 + 63: Relative position measurement of Example 2 Means 61: Camera device 62: Image analysis device 63: Model-specific database 71 + 72 + 73 + 74: Relative position measurement device of the third embodiment 71 + 73: Aiming device 71: CCD camera 73: Turret 72: Laser pulse ranging device 74: Aiming ranging control device A: Other aircraft (preceding aircraft) B: Own aircraft (succeeding aircraft) S: GPS satellite T: Communication data LOS: Line of sight FOV: Field of view DB: Database L: Laser beam N: Navigation light R: Reflector V:
Vertical tail r: Direct distance to other aircraft A ψ: Relative azimuth angle to other aircraft A (azimuth) θ: Relative elevation angle to other aircraft A (elevation) ψA, θA, φA: Relative attitude of other aircraft A Corner
Claims (6)
航空機に搭載される飛行制御装置であって、 他機(編隊を組む相手である他の航空機)と自機との相
対位置を計測し、相対位置データを生成する相対位置測
定手段と、 該相対位置データに基づき該自機を誘導して自動操縦
し、該相対位置を所定の範囲に制御する誘導制御装置
と、を有することを特徴とする、編隊飛行制御装置。1. A flight control device mounted on an aircraft for automatically flying the aircraft in formation, which measures a relative position between another aircraft (another aircraft with which the formation is formed) and its own aircraft. And a relative position measuring means for generating relative position data; and a guidance control device for guiding the own aircraft based on the relative position data to automatically control the relative position within a predetermined range. A formation flight control device.
を計測し、該自機の測位データを生成するGPS測位装
置と、 該測位データを含む通信データを送信する送信機と、 前記他機から送信された同様の通信データを受信する受
信機と、 該受信機で受信された該通信データに含まれる該他機の
測位データと該自機の測位データとの差分を取って該他
機に対する該自機の相対位置を算出し、前記相対位置デ
ータを生成するディファレンシャルGPS測位装置とを
有する、 請求項1記載の編隊飛行制御装置。2. The GPS device according to claim 1, wherein said relative position measuring means receives positioning radio waves from a plurality of GPS satellites, measures a position of the own device, and generates positioning data of the own device. A transmitter for transmitting communication data including the communication data, a receiver for receiving the same communication data transmitted from the other device, a positioning data of the other device included in the communication data received by the receiver, and 2. The formation flight control device according to claim 1, further comprising: a differential GPS positioning device that calculates a relative position of the own device with respect to the other device by calculating a difference from the positioning data of the device and generates the relative position data. 3.
線送信機であり、 前記受信機は、前記他機からの同様の赤外線信号を受信
する赤外線受信機である、 請求項2記載の編隊飛行制御装置。3. The formation according to claim 2, wherein the transmitter is an infrared transmitter that transmits an infrared signal, and the receiver is an infrared receiver that receives a similar infrared signal from the other device. Flight control device.
離とを計測する画像解析装置とを有する、 請求項1記載の編隊飛行制御装置。4. A relative position measuring means, comprising: a camera device for generating image data of the other device; and an image analyzer for analyzing the image data to measure a direction of the other device and a distance to the other device. The formation flight control device according to claim 1, comprising a device.
測する照準装置と、 該照準装置に連動して該他機の所定部位までの距離を測
定する測距装置とを有する、 請求項1記載の編隊飛行制御装置。5. A sighting device for automatically sighting a predetermined portion of the other device and measuring a direction of the other device, wherein the relative position measuring means is linked to the sighting device to a predetermined portion of the other device. The formation flight control device according to claim 1, further comprising a distance measurement device that measures a distance of the flight.
を行う際には、主にフラップを操舵して行う直接揚力制
御(ダイレクト・リフトコントロール)を行い、左右方
向の位置制御を行う際には、バンク角を取って横滑りさ
せるウィングロウを行う、 請求項1記載の編隊飛行制御装置6. The guide control device performs direct lift control (direct lift control) mainly by steering a flap when performing position control in the vertical direction, and performs position control in the left and right direction. 2. The formation flight control device according to claim 1, wherein a wing glow for skidding by taking a bank angle is performed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325245A JPH11139396A (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Formation flying control device |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP9325245A JPH11139396A (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Formation flying control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11139396A true JPH11139396A (en) | 1999-05-25 |
Family
ID=18174661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9325245A Pending JPH11139396A (en) | 1997-11-10 | 1997-11-10 | Formation flying control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11139396A (en) |
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