JPH01229910A

JPH01229910A - 航法装置

Info

Publication number: JPH01229910A
Application number: JP5500688A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Kobayashi; 一三小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、例えば航空機、ヘリコプタ等の飛行体に用
いられる航法装置に関する。

（従来の技術）現在、例えば航空機等の飛行体に搭載される航法装置と
しては、ｌＮ５（慣性航法装置）等の自立航法装置、衛
星等を利用した電波航法装置等がある。電波航法装置は
一般にデータレートが低い、使用可能領域が侠い等の欠
点を持つが、ＧＰＳ（グローバル・ボジショニング・シ
ステム）のように測位精度が全世界に渡って達成できる
ものもある。一方、ＩＮＳはデータレートが高く、姿勢
変１ヒによく追従するが、位置誤差が時間と共に完敗す
るという欠点を持つ。

そこで、両者の利点を備えたＧＰＳ−ＩＮＳ複合航法装
置が開発されつつある。この装置は高清度て゛あり、か
つチー　タレ−１へら高いという利点を持つ。しかし、
ＧＰＳ信号という自分以外の外部電波発生源からの信号
に（衣存しているため、妨害、ジャミング、システム故
障またはＧＰＳ衛星管理者の意図等により簡単にその機
能か劣化してしまう。この場合、ＩＮＳを用いた自立航
法装置としての利点か失われてしまい、システムとして
のは顆性も；にちることになる。

一方、上記のような欠点を克服すべく、地形高度照合方
式の航法装置が開発されつつある。この装置は飛行体に
搭載され、地形の小区画メツシュに対する高度データ（
地形高度データ）を予め登録しておき、を波高変針によ
る対地高度測定値と気圧高度計から登録されている地形
高度データを苓し引いた対地高度推定値とを比較（フィ
ルタリング）しながら地形高度データのベース内を探索
し、これによって位置の最適推定を行なうものである。

探索域の限定にはＩＮＳ指示（〃１を参照する。このよ
うな位置推定によりＩＮＳの航法誤差を推定することか
できる。

しかしながら、この航法装置は自立益法系としての利点
を備えているものの、位置更新のために照合する乙のは
一区画内の平均高度データと電波高度計による飛行体直
下の対地高度測定値だけである。このように非常に情報
量が少ないため、間違った位置を推定してしまったり、
推定位！かなかなか見つからない等、精度が地形や飛行
条件に左右され、常時連続的に性能を発揮することかで
きない。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来の航法装置には、高精度でかつデ
ータレートも高く、常時連続的に自立航法装置としての
性能を発揮し得るものがなかった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、高精度でかつデータレートら高く、常時連続的に自立
航法装置としての性能を発揮することのできる航法装置
を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するためにこの発明に係る航法装置は、
予め地表、高度のデータを小区画毎に登録するデータベ
ースと、内部処理によって自己の位置を検出する自己位
置検出手段と、二の手段で検出される位置を基準にして
その周辺の地表、高度のデータを前記データベースから
読み出し、読み出したデータから擬似レーダイメージデ
ータを発生する擬似レーダイメージデータ発生手段と、
実際のレーダエコーを測定するレーダ装置と、このレー
ダ装置で測定されるレーダエコーから実レーダイメージ
データを生成する実レーダイメージデータ生成手段と、
前記擬似レーダイメージデータ及び実レータイメージデ
ータを比較し、両者の最も近似する部分を現在位置と推
定する位置推定手段とを具備して構成され、必要により
前記位置推定手段で得られた現在位置と自己位置検出手
段で得られた位置との差に基づいて前記自己位置検出手
段の出力を補正する補正手段を具備して構成される。

（作用）上記構成による航法装置では、予めデータベースに地表
、高度のデータを小区画毎にｔ録しておき、自己位置検
出手段の内部処理によって自己の位置を検出し、この検
出位１を基準にしてその周辺の地表、高度のデータを前
記データベースから読み出し、読み出したデータから擬
似レーダイメージデータを発生する。一方、レーダ装置
により実際のレーダエコーを測定し、この測定したレー
ダエコーから実レーダイメージデータを生成する。そし
て、前記擬似レーダイメージデータ及び実レーダイメー
ジデータを比較し、両者の壺ら近似する部分を現在位置
と推定する。必要により、前記位置推定手段で得られた
現在位置と自己位置検出手段で得°られた位置との差に
基づいて前記自己位置検出手段の出力を補正すれば、さ
らに精度を向上させることができる。

（実施例）以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその構成を示すもので、データベース１１には
地表・高度データ、例えば国土地理院で作成しているよ
うな小区画地表毎の高度データ、森林、田畑、市街地、
河川等の地表の種別、タワー、ビール等の建造物及びそ
の材料の種別を示す種別データが登録され、さらにこれ
らの種別データそれぞれに対し、飛行体に搭載されるレ
ーダの種類に応じた電波反射率や赤外線放射率等の比率
データが登録される。尚、比率データは後述の擬似レー
ダイメージデータ発生部（ＰＲＩＧ）１３に登録するよ
うにしてもよい。

インターフェース１２はｌＮ５１４からの位置情報を受
取り、その位置周辺の高度・地表データをデータベース
１１から読み出してＰＲＩＧ１３に送出したり、またｌ
Ｎ５１９の指定位置とは全く別の任意の位置周辺の高度
・地表データをＰＲＩＧ１３に送出するものである。

ＰＲＴＧ１３は通常ｌＮ５１４の現在位置データを基準
として送られてきた高度・地表データを基に、ビーム走
査幅やビーム走査速度等のレータパラメータを考慮に入
れ、各地表に対応する電波反射率や赤外線放射率等の比
率データを用いて地表のレーダエコーを推測計算し、任
意のサイズの小区画毎の色、輝度を決定して擬似レーダ
イメージデータを発生するものである。但し、搭載レー
ダがスラントレンジで画像を出す場合には、データベー
ス１１内の高度データ及び下記の対地高度測定値によっ
て、グランドレンジのデータをスラントレンジのデータ
に変換する処理を、レーダエコーの推測計算の前または
後に行なう必要がある。対地高度は飛行体に搭載された
電波高度計の測定値によるか、または気圧高度計の測定
値から考慮している地形の高度データ（データベース１
１内のデータ）を差し引いて得られる。上記データ変換
処理は飛行体のピッチ角、ロール角も考慮して行われる
。

発生したイメージデータはＰＲＩＧ１３内のフレームメ
モリにストアされる（比較計算ｌｌ！１１８にストアし
てもよい）。

一方、レーダアンテナ１５及びレーダ受ｍ　Ｒ１６は飛
行中の実際のレーダエコーを検出して画像出力するもの
で、このレータエコー画像は画像変換部１７に入力され
る。この画像変換部１７は入力画１象をスキャンコンバ
ータによりラスクイメージに変換し、さらにアナログ／
デジタル（Ａ、／Ｄ）変換してデジタルデータ化した後
、ＰＲＩＧ１３内の擬似レーダイメージデータと同一の
フォーマ・７１へによる実レータイメージデータに変換
するものである。

この実レータイメージデータは画像変換部１７内のフレ
ームメモリにストアされる（比較計算機１８にス１−ア
してもよい）。

比較計算機１８はＰＲＩＧ１３からの擬似し一タイメー
ジデータと画像変換部１７からの実レーダイメージデー
タとをフレームメモリ内の一部または全部を使って比較
し、この比較結果から真の現在位置を推定するもので、
比較タイミングは制御器１つによって制御される。この
比較計算機１８で推定された現在位置はｌＮ５１４にフ
ィードバックされ、誤差補正に供される。

上記構成において、以下第２図を参照してその動作につ
いて説明する。

第２図は位置推定手段の概念を示すブロック図である。

まずｌＮ５１４によって検出される現在位！（ブロック
ａ）を基準にして、その周辺の地表高度データをデータ
ベース１１から読み出し、ＰＲＩＧ１３に入力して擬似
レーダイメージデータを発生する（ブロックｂ）。一方
、レーダアンテナ１５及びレーダ受信１ｆｉ１６によっ
て得られる実際のレーダエコーを画像変換部１７に入力
し、実レーダイメージデータに変換する（ブロックＣ）
。

このようにして得られた擬似レーダイメージデータ及び
実レーダイメージデータを比較計ｊ［１ｉ１８に入力し
、その両者を比較する。ここで、擬似レーダイメージデ
ータは実レーダイメージデータより広い領域をカバーし
ており、この領域内で最も実レークイメージデータに近
い領域（場所）を、色や輝度の分布の差を求めることに
よって検出する。このとき、例えば各画素単位の色や輝
度データ等を比較し、比較領域内の最小２乗誤差が最小
となる領域を実レーダイメージデータと一致したとみな
し、その基準となる位置を真の現在位置データとみなず
くブロックｄ）。擬似レーダイメージデータをス１〜ア
したフレームメモリ内に有効な位１データがない場合に
は、データベース１１からさらに広い領域のデータを読
み出して比較すればよい。

以上でｌＮ５１４からの現在位置を基準として周辺を探
索し、最適な位置推定をしたことになるが、推定した位
置とｌＮ５１４の検出した位置と、１２）差をｌＮ５１
４の位置検出誤差として外部に出力する、またはｌＮ５
１４にフィードバックして誤差補正を行なう。第２図に
おいて、実線は（ｉ置データを補正する場合、点線はｌ
Ｎ５１４のｔｉ構を補正する場りを示している。

上記のように推定したデータベース１１上での位置と真
の位置との理想的な場合の誤差はほとんどデータベース
１１の登録データの小区画サイズ及び精度によるが、こ
れは例えば１００ｒｒＬ〜３００ｍ程度であり、ＩＮＳ
では一般にＩＮＭ、、′Ｈの発散誤差があることを考え
るとこの精度は極めて高いといえる。また、観測データ
なるレータエコーの覆域白情報を全て曲用してデータベ
ース１１の登録データと比較し、現在位！を推定するの
で、従来の地形高度照合館法装置と異なり、情報量か極
めて多くかつ初期捕捉が容易で、誤った場所を推定する
確率が低く、さらに−度捕捉した陸の追従も容易で、見
失う確率も非常に低くなる。

したかって、上記構成による航法装置は、推定位置の誤
差かデータベースの登録データの小区画サイズ及び精度
によるので極めて高精度であり、レーダエコーの覆域白
情報を全て便用して登録データと比較して現在位置を推
定するのでデータレートら極めて高く、さらにＩＮＳの
検出位置を基準にしているので常時連続的に自立航法装
置としての性能を発揮することかできる。

尚、上記実施例において、第１図に示すように表示９２
０を１ｆ加して、該表示器２０に実レーダ画像を表示し
たり、擬似レーダイメージデータを使って（′ｆ：意位
開位置−ダエコーの予習やレミュレーションに用いたり
することもできる。

［発明の効果］以上のようにこの発明によれば、高精度でかつデータレ
−Ｌ１〜も高く、常時連続的に自立航法装置としての性
能を発揮することのできる航法装置を提供することがで
きる、

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る航法装置の一実施例を示すブロ
ック構成図、第２図は同実施例の位置推定手段の概念を
説明するためのブロア２図である。１１・・・データベース、１２・・・インターフェース
、１３・・・擬似レータイメージデータ発生部（ＰＲＩ
Ｇ）、１４・・・ｌＮ５（慣性航法装置）、１５・・・
レーダアンテナ、１Ｇ・・・レーダ受は機、１７・・・
衝程変換部、１８・・・比較計算機、１９・・・制御器
、２０・・・表示器。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）予め地表、高度のデータを小区画毎に登録するデ
ータベースと、内部処理によって自己の位置を検出する
自己位置検出手段と、この手段で検出される位置を基準
にしてその周辺の地表、高度のデータを前記データベー
スから読み出し、読み出したデータから擬似レーダイメ
ージデータを発生する擬似レーダイメージデータ発生手
段と、実際のレーダエコーを測定するレーダ装置と、こ
のレーダ装置で測定されるレーダエコーから実レーダイ
メージデータを生成する実レーダイメージデータ生成手
段と、前記擬似レーダイメージデータ及び実レーダイメ
ージデータを比較し、両者の最も近似する部分を現在位
置と推定する位置推定手段とを具備する航法装置。
（２）前記位置推定手段で得られた現在位置と自己位置
検出手段で得られた位置との差に基づいて前記自己位置
検出手段の出力を補正する補正手段を具備する請求項１
記載の航法装置。