JPH03164697A - 飛翔体の管制装置 - 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〕 本発明は飛翔体の管制装置に関し、特に無人飛行機など
の飛翔体を地上、艦上あるいは機上などから無線によシ
遠隔操縦する飛翔体の管制装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から行われている無人機の管制方式を第３図及び第
４図に示す。第３図は、飛翔体と地上の管制装置との関
係を示し、管制装置８は飛翔体の位置を追跡するアンテ
ナ７を有し、飛翔体９から発せられる電波１０をこのア
ンテナ７によって捕捉することによシ、時時刻刻変化す
る飛翔体９の位置を追跡している。一方、管制装置８を
操作するコントローラ（パイロット）は、この管制装置
８によって捕捉追跡された飛翔体９の位置情報をもとに
電波１１による飛翔体の遠隔操縦を行っている。

第４図は、第３図の管制装置８に懺示される予定の成行
軌跡と、管制装置８によって追跡される飛翔体の位置す
なわち、実際の飛行軌跡とを対比して示した図である。

管制装置８には、第４図のようなＸ−Ｙ座標平面をもっ
たプロッタ、あるいはデイスプレィ装置が配設され、飛
翔体９を誘導制御するコントローラの前面に置かれる。

一方、管制装置８によって時時刻刻捕捉追跡される飛翔
体９の実際の飛行軌跡１３にもとづく位置情報は、管制
装置８内蔵の処理装置によｆｉＸ−Ｙ座標に変換され、
前述のプロッタもしくはデイスプレィ上に表示される。

コントローラは、このプロッタあるいはデイスプレィ上
に表示された飛翔体９の位置と、予定の飛行軌跡１２と
を目視によシ比較、判断し、両者を一致させるよう飛翔
体９の操縦を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の飛翔体の管制装置では、飛翔体の位置す
なわち飛行軌跡と予定の軌跡とがずれている場合、その
補正のために飛翔体に送出する制御量の決定をコントロ
ーラが行っており、この作業負荷が太きいという欠点が
ある。さらに、この制御量の決定方法は、ある時点での
飛翔体の位置と予定位置との誤差及び飛翔体の速度など
をもとにコントローラの勘によって決められているため
、飛翔体の位置を予定に一致させるには非常に多くの経
験が必要であシ、かつ飛翔体は風等によシ影醤を受ける
ため一般に両者の一致はほとんど困難であるという欠点
がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の管制装置は、無人航空機等の飛翔体を無線で遠
隔操縦する飛翔体の管制装置において、前記飛翔体の予
定飛行軌跡を平面座標における位置及び方向をもったベ
クトルの集合として記憶する手段と、時時刻刻変化する
飛翔体の位置を捕捉する手段と、前記飛翔体の位置に関
する情報を記憶する手段と、前記飛翔体の位置に関する
情報から前記飛翔体の速度ベクトルを計算する手段と、
前記飛翔体の予定のベクトルと現在のベクトルとを比較
し前記飛翔体に対する誘導制御量を計算する手段と、前
記誘導制御量を前記飛翔体に送信する手段とを備えて構
成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の飛翔体の管制装置の一実施例の講成
図である。第１図に示す管制装置において、飛翔体の予
定飛行軌跡は、Ｘ−Ｙ座標表現のプロッタ１上に表示さ
れるとともに、データメモリ５にある一定の時間間隔で
その位置及びベクトルが記憶される。一方、飛翔体の現
在位置は、飛翔体から発せられる電波２３ｔ６る一定の
サンプリング間隔ΔＴで管制装置により時時刻刻捕捉し
、次にデータ伝送ケーブル３を介してデータ変換器４に
入力され、ここで飛翔体の時時刻刻の位置データとして
Ｘ−Ｙ座標系の値に変換される。Ｘ−Ｙ座標系に変換さ
れた飛翔体の位置データは、プロッタ１上に表示される
とともに、時時刻刻のデータとしてデータメモリ５に格
納される。さらに、このデータは、データプロセッサ６
′に入力され、このデータから飛翔体の速度ベクトルを
計算する。

さらにこの速度ベクトルと、あらかじめデータメモリ５
中に格納されている予定速度ベクトルとの比較計算を行
い、飛翔体く対する制御量Ｕが決定される。この制御量
Ｕは、データ変換器４及びデータ伝送ケーブルを経由し
て管制装置のアンテナ７を介して飛翔体に誘導信号とし
ての電波２ｂで送信される。

第２図は、第１図の実施例におけるデータメモリ５及び
データプロセッサ６で行なわれるデータ処理の説明図で
ある。

予定の飛行軌跡りは、Ｘ−Ｙ座標系において一定間隔Δ
Ｌ毎に、位置Ｋｓ　（”ｔ　＋　ｙｓ　）及び速度ベク
トルＶ１．に２及び速度ベクトル■２、・・・・・・位
置Ｋｎ及び速度ベクトル■。の集合としてデータメモリ
５に格納される。一方、アンテナ７によシ一定時間間隔
Δ１′で追跡捕捉される飛翔体の位置Ｘ（ｘ。

ｙ）は、現在値Ｘｔ及びそれよシ１サンプル周期前の値
Ｘｔ−ｔ”データメモリ５に記憶される。このＸｔ及び
Ｘト、を用いて、データプロセッサ６によシ飛翔体の速
度ベクトルＸｔが計算される。

飛翔体の飛行軌跡を予定の飛行軌跡に一致させるために
は、現在の飛翔体の速度ベクトルと予定の速度ベクトル
とを比較し、両者の位置、方向及び大きさを一致させる
ようにすればよい。

飛翔体の位置、方向因子は、飛翔体のロール角φ及びヨ
ー角９でるり、ベクトルの大きさ、すなわち速度を決定
する因子はピッチ角θ及びエンジンの出力Ｔである。し
たがって、予定の速度ベクトル及び現在の速度ベクトル
を比較し、両者の差から飛翔体に対するロール角φ、ヨ
ー角ψ、ピッチ角θ及びエンジン出力Ｔを決定し、この
結果を飛翔体に対する誘導制御信号としてフィードバッ
クし、軌跡のずれを極小にすることが本発明の基本的特
徴である。

次に、両ベクトルから飛翔体に対する制御量（φ、ψ、
θ、Ｔ）を計算する手法について述べる。

位置データＸ、、、及びＸ、よシ、ある時刻ｔでの飛翔
体の速度ベクトルＸｔを計算した後、Ｘｔベクトルの位
置（Ｘｔ−１＋Ｙｉ−ｔ）との次の（１）式で示す距離
ｊ１ ’　”　　（Ｘｔ−１−Ｘｍ）２＋　０’１−１−　ｙ
ｍ）２−”・（１）の値が最小になる予定軌跡の位置Ｋ
ｍ（ｘｍ、ｙｍ）及びベクトルｖｍを求める。

次にＸｔベクトルと■□ベクトルとのなす角Ａを求める
。Ｘｔベクトルと■□ベクトルとのなす角Ａは、ベクト
ルのスカラ積（Ｘｔ、ｖｍ）ヲ用いて、によシ求めるこ
とができる。

さらにＸｔベクトルと■□ベクトルとの差はＤ＝　１Ｘ
ｔＩ　−ｌＶｍｌ　　　　　　　−−−−（３）により
求めることができる。

以上で、両ベクトルの位置の差、方向の差、及び大きさ
の差が求められる。

最後に、これらの量から飛翔体に対する制御量（φ、ψ
、θ、Ｔ）を定数ａｔ−ｃｓを用いて以下の（４）　、
　（５１式のように決定する。

〔φ〕＝Ｃ１〔θ）＋Ｃ２（Ｊ）　　　・・・・・・・
・・・・・（４）ψ θ （Ｔ　）　＝　Ｃａ　（Ｄ　）　　　　　　　　・・・
・旧・団・（５）このようにしてデータプロセッサ上で
決定されたφ、ψ、θ、Ｔの飛翔体にフィードバックさ
れる。

以上の過程を時間△Ｔごとに行う仁とにより、飛翔体の
飛行軌跡を予定した飛行軌跡に一致させることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、飛翔体のもつベクトルと
予定のベクトルとを比較し、この両者の差を飛翔体に対
する誘導制御信号として使用することによシ、飛翔体を
予定のコース通ＤＫ飛行させることができ、コントロー
ラの負荷を大幅に軽減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の飛翔体の管制装置の一実施例の構成図
、第２図は、第１図の実施例におけるデータ処理過程の
説明図、第３図は従来の飛翔体の管制装置の構成図、第
４図は第３図の管制装置のＸ−Ｙプロッタに示される予
定の飛行軌跡と実際の飛行軌跡とを対比して示す説明図
である。 １・・・プロッタ、２ａ、２ｂ・・・電波、３・・・デ
ータ伝送ケーブル、４・・・データ変換器、５・・・デ
ータメモリ、６・・・データプロセッサ、７・・・アン
テナ、８・・・管制装置、９・・・飛翔体、１０．１１
・・・電波、１２・・・予定の飛行軌跡、１３・・・実
際の飛行軌跡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無人航空機等の飛翔体を無線で遠隔操縦する飛翔体の管
   制装置において、前記飛翔体の予定飛行軌跡を平面座標
   における位置及び方向をもったベクトルの集合として記
   憶する手段と、時時刻刻変化する飛翔体の位置を捕捉す
   る手段と、前記飛翔体の位置に関する情報を記憶する手
   段と、前記飛翔体の位置に関する情報から前記飛翔体の
   速度ベクトルを計算する手段と、前記飛翔体の予定のベ
   クトルと現在のベクトルとを比較し前記飛翔体に対する
   誘導制御量を計算する手段と、前記誘導制御量を前記飛
   翔体に送信する手段とを備えて成ることを特徴とする飛
   翔体の管制装置。