JPH01229993A

JPH01229993A - 航法装置

Info

Publication number: JPH01229993A
Application number: JP5500788A
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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）この発明は、例えば航空撮、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、例えば航空撮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技法装置等がある。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
るものらある。一方、ＩＮＳはデータレートが高く、姿
勢変化によく追従するが、位置誤差か時間と共に発散す
るという欠点を持つ。

そこで、両者の利点を備えたＧＰＳ−Ｉ　ＮＳ複合航法
装室炉開発されつつある。この装置は高精度であり、か
つデータレートも高いという利点を持つ、しかし、Ｇ　
Ｐ　Ｓ　ｍ号という自分以外の外部電波発生源からのｆ
ス号に依存しているため、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
機能が劣化してしまう、この場合、ＩＮＳを用いた自立
航法装置としての利点が失われてしまい、システムとし
ての代願性も落ちることになる。

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ｒｔｎ発されつつある。この装置は飛行
体にｔｉｆｌ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、電波高
度計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差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指示位Ｗ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
ことができる。

しかしながら、この航法装置は自立航法系としての利点
を備えているものの、位置更新のために照合するものは
一区画内の平均高度データと；波窩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（ｉ置が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が
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磨洗装置には、畜積度でかつデ
ータレートら高く、常時連続的に自立航法装置としての
性能を発揮し得るものがなかった。

この発明は上記の課Ｕ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Ｕ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１４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
ータを入力し、両データの画像を重畳表示する表示器と
、この表示器に表示される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の各画像のずれを補正するず
れ補正手段とを具備し、前記ずれ補正手段で補正した画
像の示す位置を現在ｉｆと推定することを特徴とする。

前記ずれ補正手段で補正した補正量に基づいて前記自己
位置検出手段で得られる位置を補正する補正手段を具備
してもよい。

（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登録しておき、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。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
ジデータの各画像を表示器に重畳表示して両者のずれを
識別し、そのずれ分がなくなるように擬似レーダイメー
ジデータ及び実レーダイメージデータのどちらか一方を
補正し、この補正によって一致したときの画像の示す位
置を現在位置と推定する。さらに、自己位置検出手段で
得られる位置を補正した補正量に基づいて補正すれば、
常に高精度で現在位置を推定することができる。

〈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
Ｎ５１４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に送出するらのて゛ある。

ＰＲＩＧ１３は通常ＩＮＳ＋４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ｊ福やビーム走査速度等のレーダパラメータ、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する。そして、推
測したレーダエコーから任意のサイズの小区画毎の色、
輝度を決定して挺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ＩＱ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が、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１１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
慮して行おれる１発生したイメージデータは表示器１９
に送られ、該表示器１９に画像表示される。飛行中にお
いて、ｌＮ５１４の位置データを参照しているときのＰ
ＲＩＧ１３は刻々と擬似レーダイメージデータを推測計
算し、表示器１９の表示画像を更新していく６表示器１
９の表示画像は制御器１５を通じて画面の上下左右に移
動させることができるようになっている。

一方、レーダアンテナ１６及びレーダ受信ｆｉ１７は飛
行中の実際のレーダエコーを検出して画像出方するもの
で、このレーダエコー画像は画像変換部１８に入力され
る。この画像変換部１８は入力画像をスキャンコンバー
タによりラスクイメージに変ＩＱする。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
り、必要に応じてデータを操作することらできる。最終
的にはＰＲＩＧ１３内の擬似レーダイメージデ〜夕と同
一のフォーマットによる実レーダイメージデータになっ
ていればよい、この実レータイメージデータは表示器１
９に送られ、該表示器１９に画像表示される。

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。

止ずｌＮ５１４によって検出される現在位置を基準にし
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ＮＯｉレーダイメー
ジデータを発生する。一方、レーダアンテナ１６及びレ
ーダ受信ｖ１１７によって得られる実際のレーダエコー
を画像変換部１８に入力し、実レーダイメージデータに
変換する。このようにして得られたＵ似し−ダイメージ
データ及び実レーダイメージデータを共に表示器１９に
入力し、その両者の画像をＭ畳表示する。尚、重畳時に
両画像の色調や輝度をやや変えておけば、両者の見分け
が容易になる。

ところで、上記のように合成された画像は第２図（ａ）
（矢印２０はレーダ覆域角度を示し、実線２１は擬似レ
ーダイメージデータの画像を示し、点線２２は実レーダ
イメージデータの画像を示している）に示すようにずれ
たものとなる。これは、擬似レーダイメージデータが時
間と共に誤差が成長するｒＮｓ１４の指定位置を基準に
して生成されるからである。飛行体の操縦者は容易にこ
のずれを認諾できるので、制御器１５により両画像が丁
度型なり合うまで擬似レーダイメージデータ（実レーダ
イメージデータでもよい）を移動させ、第２図（ｂ）に
示すように両者を一致させる。

制御器１５は操縦者が動かした画像の移動量を緯度、経
度等の地Ｆｐ！、座標系での移動量に換算し、その結果
をＩ　Ｎ　Ｓ　１４の誤差として表示器１９に表示する
、あるいはｌＮ５１４にフィードバックして索端さり、
た誤差を補正する。

上記の手法によれば、発散誤差が累積されるｌＮ５１４
の位置誤差を小さくすることができるので、ｌＮ５１４
の誤差が大きくなって表示画像のずれか大きくなる度に
ずれ補正を行なうことにより、常に飛行体の位置を精度
よく検知することができる。一般（：＝　Ｉ　Ｎ　Ｓで
は約１−　ＯＮ　Ｍ　／　ｈ　ｒ（ＣＥＰ）の誤差成長
を示すから、ずれ補正を例えば０．５時間毎に行なえば
、常時０．５ＮＭ（ＣＥＰ）以下の精度を保持すること
ができる。

尚、２次元の地図表示の上に実際のレーダエコーを重ね
て、上記と同様の手法で位置を検出することら考えられ
るが、通常の地図等の表示と実際のレーダエコーの画像
とはあまりにも違っていて対応がつかず、地図からレー
ダエコ〜を推測する作業らそうとうな熟練を要し、時間
らかかる。上記実施例によればほぼ同一の２画像が表示
され、これらのずれを認識し修正するだけでよいので、
作業は簡単であり、かつ操作時間も極めて短時間でよい
。

したがって、上記構成による航法装置は、推定位置の誤
差を表示画像のずれによって簡単にＬ２識することがで
き、このずれ分の修正により簡単に推定位置を修正する
ことができ、画像比較によ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が
できる。

尚、上記実施例において、飛行中の現在位置を検出する
だけでなく、表示器１９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便って好意位置のレーダエ
コーの予習やシミュレーションに用いたりすることもで
きる。

［発明の効果コ以上のようにこの発明によれば、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図は同実施例の誤差修正手段を説明す
るための図である。１１・・・データベース、１２・・・インターフェース
、１３・・・擬似レーダイメージデータ発生部（ＰＲＩ
Ｇ）、１４・・・ｌＮ５（慣性航法装置）、１５・・・
制御器、１６・・・レーダアンテナ、１７・・・レーダ
受信撮、１８・・・画像変換部、１つ・・・表示器。拍１図第２図

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
メージデータを入力し、両データの画像を重畳表示する
表示器と、この表示器に表示される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の各画像のずれを補
正するずれ補正手段とを具備し、前記ずれ補正手段で補
正した画像の示す位置を現在位置と推定することを特徴
とする航法装置。
（２）前記ずれ補正手段で補正した補正量に基づいて前
記自己位置検出手段で得られる位置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。