JPH0253697A - 飛行体の高度制御装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は飛行体の高度制御装置に関し、−層詳細には、
海面からの高度を測定するための電波高度計を備えた飛
行体において、前記電波高度計を利用して海面の状態、
すなわぢ、波浪の状態情報を抽出し、この抽出した情報
によって波と接触することなく且つ可及的に一定低高度
に飛行高度を設定維持し得るよう構成した飛行体の高度
制御装置に関する。

［発明の背景コ 一般に、航空機等において、陸地や海面からの高度を測
定するために電波高度計が使用されている。このような
高度計により測定した高度情報を用いて海面上を超低空
で且つ一定の高度を維持して飛行する場合、飛行体の持
つ波に対する追従性能の限界から波浪の高低差が大きく
なるにつれて波頭と飛行体との高度差が小さくなり飛行
体と波との接触の危険性が増大する。

従って、−船釣にこのような場合には、所要の余裕高度
を見込んで飛行体が維持すべき設定高度を高めに設定し
ている。すなわち、海面の状態が穏やかであり波浪の高
さが小さい時には設定高度を低くし、また、海面の状態
が荒天等により荒れており波浪の高さが大きい時には設
定高度を高く選択することが必要となる。

従来、このような設定高度の調整は専任のオペレータが
海面の状態を視認して波の高低差を判断することにより
飛行高度を決定することが一般的であった。然しなから
、この方法によると主観が入り易く飛行体の維持すべき
高度の設定が不正確となり設定を誤る虞が存在し、この
ため波と飛行体とが接触事故を起こす懸念を生じている
。結局、このように視認による波の高低差の判断を利用
する飛行高度の設定方法は極めて専門的であり、通常、
海面の状態の変化に対応して最も低い高度で飛行するこ
とが不可能、であるという不都合を生じている。

［発明の目的］ 本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、電波高度計を備えた飛行体において、前記電波
高度計を利用して高度情報の他に海面における波の高低
差を示す情報を抽出し、この波の高低差を示す情報に基
づいて前記飛行体の維持すべき高度を自動的に設定する
ことを可能とする飛行体の高度制御装置を提供すること
を目的とする。

［目的を達成するための手段］ 前記の目的を達成するために、本発明は海面からの高度
を測定する電波高度計を備えた飛行体の高度制御装置に
おいて、前記電波高度計の所定時間内における高度情報
出力の最大値を保持する最大値ホールド回路と、最小値
を保持する最小値ホールド回路と、前記最大値ホールド
回路と最小値ホールド回路の差信号を増幅する差動増幅
回路と、当該差動増幅回路の出力信号に基づいて前記飛
行体の維持すべき飛行高度を算出する高度算出回路とを
具備することを特徴とする。

［実施態様］ 次に、本発明に係る飛行体の高度制御装置について好適
な実施態様を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細
に説明する。

第１図は本発明に係る高度制御装置を実施するための設
定高度算出回路ブロック図である。

同図において、参照符号２は飛行体に設置された電波高
度計における測定高度を出力する高度出力回路を示す。

高度出力回路２の出力は分岐して最大値ホールド回路４
および最小値ホールド回路６に導かれ、その最大値が最
大値ホールド回路４に、一方、最小値が最小値ホールド
回路６に保持される。これらの最大値ホールド回路４お
よび最小値ホールド回路６はリセット制御回路１０の出
力により所定の時間間隔でリセットすることが出来る。

最大値ホールド回路４および最小値ホールド回路６に保
持された高度信号の出力の最大値および最小値は差動増
幅器８に人力され、その差に応じた信号が増幅されて設
定高度算出回路１２に人力される。設定高度算出回路１
２は差動増幅器８からの最大値と最小値との差動出力信
号に応じて計測誤差により生ずる波との接触を回避する
ための余裕高度を付加して飛行体が維持すべき設定高度
を算出する。

なお、差動増幅器８の差動出力信号は、後述するように
、海面の状態、すなわち、波浪の高さを示す情報となっ
ており、この海面の状態情報に応じて設定高度算出回路
１２において飛行体の維持すべき設定高度を算出するも
のである。

本実施態様に係る飛行体の高度制御装置に関連した設定
高度算出回路ブロックは基本的には以上のように構成さ
れるものであり、次にその動作原理、作用並びに効果に
ついて説明する。

先ず、本発明に係る飛行体の高度制御装置の動作原理を
説明する。

第２図は海面上を一定高度で飛行する飛行体の層高経路
と電波高度計の関係を示す説明図であり、飛行体２０が
波高ａ、波長りの波浪特性を有する海面を放射ビーム角
θである電波高度計を用いて一定の高度を維持しつつ飛
行している状態を示す。

ここで電波高度計は航空機等の飛行体に搭載される垂直
方向測定のためのレーダであり、地上あるいは海上に向
けて電波エネルギを放射し電波が地上あるいは海上との
間を往復する時間を測定して高度を求める測定器である
。通常、Ｆ　Ｍ　−ＣＷ方式、あるいはＡＭ−ＦＭ−Ｃ
ＷＷ方式の電波高度計が知られている（昭和５８年１２
月２５日日刊工業新聞社発行「航空電子システム」第２
０４頁乃至第２０６頁参照）。本発明に係る電波高度計
による高度情報の抽出方法は前述の既知の電波高度計の
動作をそのまま利用するものでありここではその説明は
省略する。

第２図において、飛行体２０の高度制御システムの応答
限界角周波数ωえに比較して飛行体２０と波の相対角周
波数ω、が高い場合、飛行体２０の層高経路は波の波浪
状態に応答することが出来ず電波高度計によって算出さ
れた高度情報りに対してその平均高度Ｈで飛行すること
となる。

また、電波高度計の放射ビーム角θの電波の照射面積内
の波数が１以下、すなわち、条件式）（ｊａｎ　（θ／
２）＜Ｌ／２が成立する場合で且つその時の電波高度計
の応答限界角周波数ω、が波との相対角周波数ωＳより
十分高い場合、換言すれば、条件式ω、（ω、（ω２が
成立する場合には電波高度計から出力される高度情報り
は海面の波浪の状況を忠実に再現することが出来る。

一般に、海洋波を考慮すると航空機の速度、またはそれ
以上の速度を持つ飛行体ではその高度制御システムの応
答限界角周波数ω、が飛行体２０と波との相対角周波数
ω、より低い値となり（ωえ（ω、）、また、電波高度
計の応答速度が極めて高速であることからその応答限界
角周波数ωＲも波との相対角周波数ω、よりも十分に高
い値となるので条件式ωえ（ωＳ（ωλを満足すること
が出来る。従って、航空機等の飛行体２０においては、
電波高度計の高度情報ｈ（第２図参照）は海面上の波浪
の状態、すなわち、波の高低差を忠実に再現することが
出来る。

このようにして電波高度計の高度情報りから波浪（海面
）の状態情報を抽出することが可能となるのでこれに基
づいて当該飛行体２０が維持すべき設定高度を算出する
ことが出来る。

第３図は前述の条件式ＩＪＪＡ　＜Ｑ）ｓ＜（ｔ）Ｈが
成立した場合における電波高度計の高度情報りを実線で
表し、ある時刻ｔ、からの高度情報りの最大値Ｘと最小
値Ｙの時間的変化を点線で表したものである。図から諒
解されるように、この値は実際の海面上の波浪の状態を
反転した形状に対応する値になり、波高の最大値は高度
情報りの最小値Ｙに相当し、波高の最小値は高度情報り
の最大値Ｘに相当することとなる。

第４図は第３図における電波高度計による高度情報りの
最大値Ｘと最小値Ｙとの差を表したもので、波の最大高
低差Δｈの時間的変化を示している。従って、電波高度
計による高度の測定開始時刻ｔ。から十分に多数の波が
計測可能な時間経過後（時刻ｔ１点）の最大高低差Δｈ
は飛行体２０の飛行している海域における波浪の最大高
低差を示すものとなり、これを基に所定の余裕高度を加
えて飛行体２０が維持すべき安全且つ最も低い飛行高度
を設定することが可能になる。

すなわち、本発明に係る高度制御装置は電波高度計の所
定の時間内（本実施態様においては時刻ｔ、乃至ｔ５間
）における高度情報出力の最大値および最小値をホール
ドし、この最大値と最小値の差分情報を抽出することに
より、飛行体２０の飛行している海域の波の最大高低差
を抽出し、この差分情報を基に所定の余裕高度を付加す
ることにより当該飛行体２０が波に接触することなく最
も低高度を維持出来る飛行高度を設定高度として算出す
るものである。

以上が本発明に係る飛行体の高度制御装置の動作原理の
説明であり、次に本実施態様についての作用並びに効果
について説明する。

第１図の設定高度算出回路ブロック図において、電波高
度計の高度出力回路２からの高度出力信号は最大値ホー
ルド回路４および最小値ホールド回路６に加えられ、今
回サンプリングされた高度情報りが前回までに最大値ホ
ールド回路４に保持された値より大きい場合には今回サ
ンプリングされた高度情報りが最大値ホールド回′ｖ＆
４にホールドされ、最小値ホールド回路６は前回までに
保持された最小値を維持する。またこれと反対に、今回
サンプリングされた高度情報りが前回までに最小値ホー
ルド回路６に保持された値より小さい場合には今回サン
プリングされた高度情報りが最小値ホールド回路６にホ
ールドされ、最大値ホールド回路４は前回までに保持さ
れた最大値を維持する。

従って、最大値ホールド回路４および最小値ホールド回
路６は、リセット制御回路１０によりその保持内容がリ
セットされるまで常に過去の高度情報りの最大値および
最小値を出力し、第３図の最大値Ｘ、最小値Ｙ（点線）
のようになる。最大値ホールド回路４および最小値ホー
ルド回路６のホールド値は差動増幅器８に人力され、そ
の差分情報が増幅され、第４図に示す最大高低差Δｈが
出力される。従って、リセット制御回路１０による最大
値ホールド回路４、最小値ホールド回路６のリセント間
隔が波の波数を所定回数、例えば、１０００回計測する
ことの可能な時間間隔とすることにより、飛行海域の波
浪の情報を正確に抽出することが出来る。差動増幅器８
の差分情報は前記のように飛行海域における波浪の最大
高低差Δｈを表しており、この差分情報は設定高度算出
回路１２に加えられ、当該差分情報に基づいて飛行体２
０が維持すべき設定高度が算出される。

なお、設定高度算出回路１２では、前述したように、波
浪の状態、すなわち、波の最大高低差Δｈを基に、飛行
体２０が波に接触しないで安全に飛行出来る余裕高度を
付加して維持すべき設定高度を算出するものであり、海
面が穏やかで波が小さい時には余裕高度を小さくし、荒
天等により波が大きい時には余裕高度を大きくするつそ
して、算出された設定高度に余裕高度を付加して設定高
度を算出するものである。例えば、図示しない記憶装置
等に波の高低差と設定高度の対応関係を予め経験、シミ
ュレーション等に基づいて格納しておき差動増幅器８の
出力信号である波の最大高低差Δｈに応じて対応する設
定高度を自動的に求め得るように構成することが出来る
。

また、リセット制御回路１０により所定時間毎に最大値
ホールド回路４、最小値ホールド回路６をリセットする
ことにより、飛行海域の移動に伴う海面の状態の変化を
リアルタイムに抽出することによって、常に海面の状態
に対応して飛行体２０に設定すべき高度を最適な高度に
保持することが可能となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、所定時間内における波
の最大高低差を自動的に検出し、標準飛行高度に当該高
低差を考慮した高度を加算して洋上の飛行高度を決定し
ている。

このため、主観によらず、海面の状況、換言すれば、波
浪の状態に応じて飛行体が維持すべき高度の設定を自動
的に行うことが可能となる。

従って、洋上を海面の状況に応じて最適の高度を維持し
ながら超低空の飛行を行うことが可能となる効果を奏す
る。

以上、本発明について好適な実施態様を挙げて説明した
が、本発明はこの実施態様に限定されるものではな（、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並び
に設計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高度制御装置に採用される電気回
路ブロック図、 第２図は洋上を一定高度で飛行する飛行体の層高経路と
当該飛行体に搭載される電波高度計の関係を示す説明図
、 第３図は電波高度計によって測定される高度情報の時間
的変化を示す説明図、 第４図は電波高度計によって測定される高度情報の最大
値と最小値の差分情報の時間的変化を示す説明図である
。 ２・・・高度出力回路　　４・・・最大値ホールド回路
６・・・最小値ホールド回路 ８・・・差動増幅器　　　１０・・・リセット制御回路
１２・・・設定高度算出回路 ２０・・・飛行体 Ｈ・・・平均高度 θ・・・放射ビーム角

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）海面からの高度を測定する電波高度計を備えた飛
   行体の高度制御装置において、前記電波高度計の所定時
   間内における高度情報出力の最大値を保持する最大値ホ
   ールド回路と、最小値を保持する最小値ホールド回路と
   、前記最大値ホールド回路と最小値ホールド回路の差信
   号を増幅する差動増幅回路と、当該差動増幅回路の出力
   信号に基づいて前記飛行体の維持すべき飛行高度を算出
   する高度算出回路とを具備することを特徴とする飛行体
   の高度制御装置。