JP2008275206A - 飛しょう体誘導装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】追跡目標が急激に進路を変更しても追跡を継続できる飛しょう体誘導装置提供する。
【解決手段】目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき有効航法定数Ｎ’を大きくして大きい旋回加速度を得る。また、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が減少するとき有効航法定数Ｎ’を小さくして比例航法を用いて飛しょう体を追跡目標に誘導する。目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき単調増加する非線形関数によって算出することもできる。
【選択図】図１
【解決手段】目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき有効航法定数Ｎ’を大きくして大きい旋回加速度を得る。また、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が減少するとき有効航法定数Ｎ’を小さくして比例航法を用いて飛しょう体を追跡目標に誘導する。目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき単調増加する非線形関数によって算出することもできる。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えばミサイルのような飛しょう体を移動する目標に誘導する誘導装置に関する。
飛しょう体に搭載され、飛しょう体を移動する追跡目標に誘導する誘導装置においては、従来からいわゆる比例航法が採用されている。
図３に示すように、誘導装置は追跡目標３０２と誘導装置を結ぶ直線である目視線３０４と進行方向３０３のなす角である見越し角Ｌと、目視線３０４と誘導する飛しょう体３０１において誘導装置が追跡目標を観測するための基準である空間に固定された基準線３０５のなす角である目視線角λの時間あたりの変化率λ’を計測する。
比例航法を採用する誘導装置は、目視線角λの時間当たりの変化率λ’を基準線３０５の旋回角の時間当たりの変化率γ’が比例するように、飛しょう体の旋回速度や舵角などを制御して飛しょう体を追跡目標に誘導する。
これを式に表すと、式（１）のようになる。
γ’＝Ｎλ’ ・・・ （１）
（Ｎは定数。）
ここで、旋回角の変化率γ’は飛しょう体３０１の速度ＶＭと、飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣと、見越し角Ｌの余弦に依存しているため、Ｎに関しては式（２）のように表すことができる。
（Ｎは定数。）
ここで、旋回角の変化率γ’は飛しょう体３０１の速度ＶＭと、飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣと、見越し角Ｌの余弦に依存しているため、Ｎに関しては式（２）のように表すことができる。
このとき、Ｎ’を有効航法定数と呼ぶ。すなわち、Ｎ’を一定にするように誘導装置は飛しょう体３０１の旋回速度を制御する。
しかし、相対速度ＶＣは刻々と変化するため、有効航法定数Ｎ’を一定にして飛しょう体を追跡目標に誘導することは困難である。例えば、追跡目標３０２が急激に進路を変えると、有効航法定数Ｎ’を一定にして算出される旋回加速度では加速度が不足し、追跡目標３０２に振り切られ、追尾を継続できなくなることがある。
この点に関し、飛しょう体３０１に向かって移動してくる追跡目標３０２が飛しょう体３０１から離れる方向に移動するように変化した場合に発生する飛しょう体の揺れを検知し、この揺れが発生したときに有効航法定数Ｎ’を変化させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、飛しょう体３０１の速度ＶＭと、飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣと、見越し角Ｌの余弦の組み合わせ毎にあらかじめ係数ｚを設定してメモリに格納しておき、これらの組み合わせが変化する毎に対応する係数ｚを読み出して有効航法定数Ｎ’に乗算して有効航法定数Ｎ’を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
特開昭６４−６７５９３号公報
特開昭６２−２０４３１７号公報
しかし、特許文献１に記載の技術によっては、追跡目標３０２が再度向きを変えて飛行するときには対応できず、また、追跡目標３０２が飛しょう体３０１の揺れが発生する前に急激に進路を変更した場合には追跡不能となる、という問題点があった。
また、特許文献２に記載の技術によっては、ＶＭとＶＣとＬの組み合わせは膨大な数になるため、メモリに全ての組み合わせに対応する係数ｚを格納することは不可能であり、メモリに格納されていない組み合わせが発生したときは追跡不能となる、という問題点があった。
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、追跡目標が急激に進路を変更しても追跡を継続できる飛しょう体誘導装置提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明は、比例航法を用いて飛しょう体を追跡目標に誘導する飛しょう体の誘導装置であって、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき、｜λ’｜の増加率以上の増加率により有効航法定数Ｎ’を増加させ、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が減少するとき、｜λ’｜の減少率以下の減少率により有効航法定数Ｎ’を減少させることにより、飛しょう体の旋回加速度を変化させる飛しょう体の誘導装置を提供する。
本発明によれば、追跡目標が急旋回して｜λ’｜が大きくなっても飛しょう体３０１を十分な旋回加速度により旋回させて追跡目標に誘導することが可能となり、｜λ’｜が小さくなったときには有効航法定数Ｎ’の増加に伴って発生する雑音の悪影響を最小限にとどめて飛しょう体を追跡目標に誘導することができるという効果がある。
以下、本発明による画像誘導装置の一実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
＜本実施形態の概要＞
本実施形態の飛しょう体誘導装置は、誘導する飛しょう体３０１において誘導装置が追跡目標を観測するための基準である基準線３０５と、飛しょう体３０１と追跡目標３０２を結ぶ直線とのなす角である目視線角λの時間当たりの変化率である目視線変化率λ’を算出する追尾装置と；目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき、｜λ’｜の増加率以上の増加率によって有効航法定数Ｎ’を増加させ、｜λ’｜が減少するとき、｜λ’｜の減少率以下の減少率によって有効航法定数Ｎ’を減少させる有効航法定数算出部と；有効航法定数Ｎ’から飛しょう体３０１の旋回加速度を算出する旋回速度算出部と；を備える。
本実施形態の飛しょう体誘導装置は、誘導する飛しょう体３０１において誘導装置が追跡目標を観測するための基準である基準線３０５と、飛しょう体３０１と追跡目標３０２を結ぶ直線とのなす角である目視線角λの時間当たりの変化率である目視線変化率λ’を算出する追尾装置と；目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき、｜λ’｜の増加率以上の増加率によって有効航法定数Ｎ’を増加させ、｜λ’｜が減少するとき、｜λ’｜の減少率以下の減少率によって有効航法定数Ｎ’を減少させる有効航法定数算出部と；有効航法定数Ｎ’から飛しょう体３０１の旋回加速度を算出する旋回速度算出部と；を備える。
すなわち、本実施形態の飛しょう体誘導装置は、｜λ’｜が大きくなるほど有効航法定数Ｎ’を大きくし、｜λ’｜が小さくなった場合には有効航法定数Ｎ’を小さくする。
＜本実施形態の詳細＞
図１は、本実施形態の飛しょう体誘導装置１００の構成を示す概要図である。図１に示すように、飛しょう体誘導装置１００は、目標追跡装置１０１と、有効航法定数算出部１０２と、旋回加速度算出部１０３と、と備える。
図１は、本実施形態の飛しょう体誘導装置１００の構成を示す概要図である。図１に示すように、飛しょう体誘導装置１００は、目標追跡装置１０１と、有効航法定数算出部１０２と、旋回加速度算出部１０３と、と備える。
目標追跡装置１０１は、例えば、追跡目標３０２を撮像する撮像装置と、この撮像装置を搭載したジンバル機構と、このジンバル機構の回転角を検知する回転角センサと、飛しょう体３０１の加速度を検知する加速度センサと、追跡目標３０２の速度を追跡目標３０２が反射した電磁波のドップラー効果から検知する追跡目標速度センサと、回転角センサからの出力から見越し角Ｌと目視線変化率λ’を算出し、加速度センサと追跡目標速度センサの各出力から飛しょう体３０１の速度ＶＭと飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣとを算出する演算装置とを備える。
有効航法定数算出部１０２は、例えばプロセッサなどの演算装置を備える。なお、目標追跡装置１０１の演算装置が有効航法定数算出部１０２の演算装置を兼ねるように構成することも可能である。
旋回加速度算出部１０３は、例えばプロセッサなどの演算装置を備える。なお、目標追跡装置１０１の演算装置が旋回加速度算出部１０３の演算装置を兼ねるように構成することも可能である。
次に、有効航法定数算出部１０２の動作について説明する。有効航法定数算出部１０２は、目標追跡装置１０１が出力した見越し角Ｌと目視線変化率λ’と飛しょう体３０１の速度ＶＭと飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣを入力し、有効航法定数Ｎ’を算出する。
有効航法定数算出部１０２は、例えば目視線変化率の絶対値から、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき単調増加する非線形関数を用いて、｜λ’｜から有効航法定数Ｎ’を算出する。この非線形関数は、例えば目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜の実数乗に比例する関数を用いることができる。
具体的に説明する。式（２）はＮについて整理すると次の式（３）のようになる。
ここで、有効航法定数Ｎ’を次の式（４）により求める。
Ｎ’＝Ｃ・｜λ’｜ｋ ・・・ （４）
Ｃは定数である。また、ｋは実数であり、例えば０．２から４のうち最適な値を任意に選択できる。有効航法定数算出部１０２は、有効航法定数Ｎ’を変化させてＮを算出する。
Ｃは定数である。また、ｋは実数であり、例えば０．２から４のうち最適な値を任意に選択できる。有効航法定数算出部１０２は、有効航法定数Ｎ’を変化させてＮを算出する。
通常は、有効航法定数Ｎ’は３乃至６が用いられる。Ｎ’の値を大きくすると各装置の雑音の悪影響が出てくる。Ｎ’の値が小さいと追跡目標３０２が急旋回した場合に飛しょう体３０１の旋回加速度が不足する。
有効航法定数算出部１０２が、｜λ’｜が増加するとき単調増加する非線形関数を用いて算出した有効航法定数Ｎ’の例を図２に示す。図２において、縦軸２０１は有効航法定数Ｎ’であり、横軸２０２は｜λ’｜である。
図２に示すグラフ２０３のように、有効航法定数算出部１０２は目視線変化率の絶対値｜λ’｜が増加するとき、｜λ’｜の増加率以上の増加率によって有効航法定数Ｎ’を増加させ、目視線変化率の絶対値｜λ’｜が減少するとき、目視線変化率の絶対値｜λ’｜の減少率以下の減少率によって有効航法定数Ｎ’を減少させる。
なお、ｋの値は一定にしても、見越し角Ｌと飛しょう体３０１の速度ＶＭと飛しょう体３０１と追跡目標３０２との相対速度ＶＣの値によって変化させてもよい。
旋回加速度算出部１０３は、有効航法定数算出部１０２が出力した有効航法定数Ｎ’から航法定数Ｎを求め、式（１）を用いて飛しょう体３０１の旋回加速度を算出し、この旋回加速度を姿勢制御の制御信号である加速度指令信号に変換して舵角制御装置や推進力制御装置に出力する。
航法定数Ｎは有効航法定数Ｎ’が大きくなると増加するため、有効航法定数Ｎ’が大きくなると飛しょう体３０１の旋回加速度が大きくなる。
＜本実施形態の効果＞
以上述べたように、本実施形態の飛しょう体誘導装置１００は、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき有効航法定数Ｎ’を大きくして大きい旋回加速度を得る。また、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が減少するとき有効航法定数Ｎ’を小さくして従来の比例航法により誘導を行なう。このため、追跡目標が急旋回しても飛しょう体３０１を追跡目標に誘導することが可能となり、雑音の悪影響を最小限にとどめて飛しょう体３０１を追跡目標に誘導することができるという効果がある。
以上述べたように、本実施形態の飛しょう体誘導装置１００は、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が増加するとき有効航法定数Ｎ’を大きくして大きい旋回加速度を得る。また、目視線変化率λ’の絶対値｜λ’｜が減少するとき有効航法定数Ｎ’を小さくして従来の比例航法により誘導を行なう。このため、追跡目標が急旋回しても飛しょう体３０１を追跡目標に誘導することが可能となり、雑音の悪影響を最小限にとどめて飛しょう体３０１を追跡目標に誘導することができるという効果がある。
＜本発明の具体化における可能性＞
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１００：飛しょう体誘導装置、
１０１：目標追跡装置、
１０２：有効航法定数算出部、
１０３：旋回加速度算出部。
１０１：目標追跡装置、
１０２：有効航法定数算出部、
１０３：旋回加速度算出部。
Claims (3)
- 基準線と、飛しょう体と追跡目標を結ぶ直線とのなす角の変化率である目視線変化率を算出する目標追跡装置と；
前記目視線変化率の絶対値が増加するとき、前記目視線変化率の絶対値の増加率以上の増加率によって有効航法定数を増加させ、
前記目視線変化率の絶対値が減少するとき、前記目視線変化率の絶対値の減少率以下の減少率によって有効航法定数を減少させる有効航法定数算出部と；
前記有効航法定数から飛しょう体の旋回加速度を算出する旋回速度算出部と；
を備える飛しょう体誘導装置。 - 基準線と、飛しょう体と追跡目標を結ぶ直線とのなす角の変化率である目視線変化率を算出する目標追跡装置と；
前記目視線変化率の絶対値から、前記目視線変化率の絶対値が増加するとき単調増加する非線形関数によって有効航法定数を算出する有効航法定数算出部と；
前記有効航法定数から飛しょう体の旋回加速度を算出する旋回速度算出部と；
を備える飛しょう体誘導装置。 - 前記非線形関数が、前記目視線変化率の絶対値の実数乗に比例する関数であることを特徴とする、請求項２記載の飛しょう体誘導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007116854A JP2008275206A (ja) | 2007-04-26 | 2007-04-26 | 飛しょう体誘導装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP (1) | JP2008275206A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013253760A (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 誘導装置 |
| CN104394324A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-03-04 | 成都理想境界科技有限公司 | 特效视频生成方法及装置 |
| US9212870B2 (en) | 2010-08-23 | 2015-12-15 | Mbda Uk Limited | Guidance method and apparatus |
-
2007
- 2007-04-26 JP JP2007116854A patent/JP2008275206A/ja active Pending
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