JP2010203957A - 機体歪み補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 航空機の機体の歪みによる各目標検出センサの基準軸のずれを補正するため、従来は各センサにそれぞれ姿勢角検出器を取り付け、その検出情報に基づいて基準軸のずれを補正していたが、姿勢角検出器の搭載に伴い、各センサの大型化や質量増を招いていた。
【解決手段】 加速度センサ７が検出した航空機にかかる加速度と、第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３の基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部９とを用いて、航空機の機体の歪みによる各センサの基準軸のずれを補正することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、航空機の機体の歪みに伴う、航空機に配置した複数の目標検出センサにおける基準軸のずれを補正する機体歪み補正装置に関するものである。

航空機の機体の歪みに伴う、航空機に配置した各種センサの基準軸のずれは、各種センサにそれぞれ取り付けられたジャイロや角度センサ等の姿勢角を検出する計測器によって検出し、補正する方法が知られていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１４６２６１号公報（図８及び段落番号０００５）

しかしながら、従来の補正方法においては、ジャイロや角度センサ等の姿勢角を検出する計測器を、各種センサにそれぞれ取り付けていたため、各種センサの大型化や質量の増加を招いていた。航空機は搭載スペース及び搭載質量が限られているため、上記各種センサの大型化や質量の増加は無視できない場合がある。特に、機体表面に複数個のセンサを分散配置する分散開口型センサシステムでは、上記各種センサの大型化や質量の増加は、前記分散開口型センサシステムの航空機への搭載可否を左右する問題となる。

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、航空機に配置した複数の目標検出センサについて、センサ自身の姿勢角を検出することなく、機体の歪みによるセンサ基準軸のずれを補正することを目的とする。

本発明による機体歪み補正装置は、航空機に配置した複数の目標検出センサと、前記航空機に搭載され、当該航空機の機体情報を出力する機体情報計測部と、前記航空機に搭載され、当該航空機にかかる加速度情報を出力する加速度センサと、前記航空機にかかる加速度情報と、前記各目標検出センサの基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部と、前記各目標検出センサが出力した目標情報を、前記第２の信号処理部が出力する各目標検出センサの基準軸のずれ量により補正し、当該補正した目標情報に対し前記機体情報計測部が出力した機体情報を加えて、加工された目標情報を出力する第１の信号処理部と、前記加工された目標情報を表示する表示部とを備えたものである。

本発明によれば、加速度センサが検出した航空機にかかる加速度と、各目標検出センサにおける各基準軸のずれ量との関係を保有するデータテーブルを用いることにより、各目標検出センサに個別に角度検出用センサを設けることなく、航空機の機体の歪みによる各目標検出センサの基準軸のずれを補正することが可能となる。

本発明の実施の形態１に係わる機体歪み補正装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態２に係わる機体歪み補正装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１による機体歪み補正装置の構成を示す図である。図において、機体歪み補正装置は、航空機に配置した目標検出を行う目標検出センサである第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３と、機体情報計測部５と、加速度センサ７と、第２の信号処理部９と、第１の信号処理部１１と、表示部１３とを備えて構成される。本実施の形態１の機体歪み補正装置は、航空機の機体の歪みに伴う、航空機に配置した各種目標検出センサ（第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３）の基準軸のずれを、航空機に搭載した加速度センサ７と、加速度センサ７が検出した航空機にかかる加速度と各種目標検出センサの基準軸のずれ量の関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部９とを用いて、各種目標検出センサの検出した目標情報における基準軸のずれの影響を補正することを特徴とする。

第１のセンサ部１と第２のセンサ部３は、第１の目標情報２と第２の目標情報４をそれぞれ出力する目標検出センサである。機体情報計測部５は、航空機に搭載され、航空機の機体情報６を出力する。加速度センサ７は、航空機に搭載され、航空機にかかる加速度情報８を出力する。第２の信号処理部９は、加速度センサ７により計測される加速度情報８に対する、第１のセンサ部１と第２のセンサ部３の、それぞれの基準軸のずれ量の関係を、データテーブルとして保有している。第１の信号処理部１１は、第１のセンサ部１と第２のセンサ部３によりそれぞれ得られる第１の目標情報２と第２の目標情報４を、第２の信号処理部が出力する基準軸のずれ量１０により補正するとともに、補正された第１の目標情報２と第２の目標情報４について機体情報計測部５から得られる機体情報６を加えて、加工された目標情報１２を出力する。表示部１３は、第１の信号処理部１１により加工された目標情報１２を表示する。表示部１３は、例えば、ディスプレイの他、ランプ、スピーカ等を用いることができる。

ここで、第１のセンサ部１は例えば画像センサである。この場合、第１のセンサ部１が出力する第１の目標情報２は、例えば、画像情報、画像情報中に探知した目標の角度情報、目標のサイズ情報、目標の輝度情報、目標の波長情報などが挙げられる。

また、第２のセンサ部３は例えば電波センサである。この場合、第２のセンサ部３が出力する第２の目標情報４は、例えば、電波情報、電波情報中に探知した目標の角度情報、目標の距離情報、目標の速度情報、目標の加速度情報などが挙げられる。

また、機体情報６は、例えば、航空機の姿勢角情報、航空機の速度情報、航空機の高度情報などが挙げられる。機体情報計測部５は、例えば、姿勢検出計や、速度計、高度計などから構成される。

次に、本実施の形態１による機体歪み補正装置の動作について図１を用いて説明する。
第１の信号処理部１１は、第１の目標情報２と、第２の目標情報４と、機体情報６を用いて、目標が航空機に対してどのような相対関係にあるかを判定し、この判定した相対関係の情報を、加工された目標情報１２として表示部１３に出力する。
具体的に説明すれば、例えば、第１の目標情報２と、第２の目標情報４と、航空機の機体情報６とから、目標の慣性空間における動き（目標までの距離やセンサの基準軸に対する目標の角度）を算出するとともに、目標のサイズ情報、目標の輝度情報、及び目標の波長情報を加えて、目標が航空機に対して脅威となるか、航空機が回避行動を取る必要があるか、航空機にとって最適な回避行動は何かを、第１の信号処理部１１が判定する。
この場合、加工された目標情報１２は、例えば目標の距離情報、目標の角度情報に加えて、目標の脅威判定情報や、航空機の回避行動の要否情報、航空機の最適回避行動情報となる。

また、第１の信号処理部１１は、第１のセンサ部１が画像情報中に探知した目標と、第２のセンサ部３が電波情報中に探知した目標とを用いて、第１の目標情報３に含まれる目標の角度情報と、第２の目標情報４に含まれる目標の角度情報がある接近した範囲内にあることで、第１の目標情報３に含まれる目標と第２の目標情報４に含まれる目標とを同一の目標と判定する。

しかし、航空機が旋回などにより加速度を受けると、機体が歪み、航空機に配置した各種センサの基準軸がずれてしまう。
この基準軸のずれは、第１のセンサ部１が画像情報中に探知した目標の角度情報や、第２のセンサ部３が電波情報中に探知した目標の角度情報を誤らせることになり、第１の信号処理部１１がそれぞれの目標を同一の目標と判定する処理を誤らせる原因ともなる。このため、第１のセンサ部１の基準軸のずれと、第２のセンサ部３の基準軸のずれを、それぞれ補正することが重要になる。

そこで、本実施の形態１では、加速度センサ７が例えば航空機の胴体に設置されて、航空機にかかる加速度を検出し、検出した加速度を航空機にかかる加速度情報８として、第２の信号処理部９に出力する。第２の信号処理部９は、航空機にかかる加速度情報８と、加速度情報８の値にそれぞれ対応した航空機に搭載した第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３のそれぞれの基準軸のずれ量との関係を、予めデータテーブルとして保有している。第２の信号処理部９は、航空機にかかる加速度情報８と予め設定されたデータテーブルとを用いて、加速度情報８にそれぞれ対応した第１のセンサ部と第２のセンサ部の基準軸のずれ量を推定し、この推定値結果を基準軸のずれ量１０として第１の信号処理部１１に出力する。ここで、データテーブルは、加速度情報８の計測値に対応して第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３の各基準軸のずれ量を示すテーブルとして構成される。このずれ量としては、例えば目標角度のずれ量として与えられる。なお、データテーブルには加速度情報８の値が離散的に与えられているので、複数の加速度情報８の値を用いた内挿補間演算によって、第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３の各基準軸のずれ量を求めることができる。

第１の信号処理部１１は、第２の信号処理部９から出力される基準軸のずれ量１０を用いて、第１の目標情報２と第２の目標情報４を補正する。また、第１の信号処理部１１は、この補正された第１の目標情報２と第２の目標情報４を用いて、第１のセンサ部１と第２のセンサ部３でそれぞれ探知した目標が同一の目標か否かを判定する。これによって、航空機の機体の歪みに伴う、航空機に配置した各種センサの基準軸のずれを補正して、第１の目標情報３に含まれる目標と第２の目標情報４に含まれる目標とを、比較的簡単な歪み補正によって、比較的正確に同一判定することができる。

以上説明した通り、本実施の形態１による機体歪み補正装置は、航空機に配置した複数の目標検出センサと、前記航空機に搭載され、当該航空機の機体情報を出力する機体情報計測部と、前記航空機に搭載され、当該航空機にかかる加速度情報を出力する加速度センサと、前記航空機にかかる加速度情報と、前記各目標検出センサの基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部と、前記各目標検出センサが出力した目標情報を、前記第２の信号処理部が出力する各目標検出センサの基準軸のずれ量により補正し、当該補正した目標情報に対し前記機体情報計測部が出力した機体情報を加えて、加工された目標情報を出力する第１の信号処理部と、前記加工された目標情報を表示する表示部とを備えたことを特徴とする。これによって、各目標検出センサに個別に角度検出用センサを設けることなく、航空機の機体の歪みによる各目標検出センサの基準軸のずれを補正することが可能となる。

実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２による機体歪み補正装置の構成を示す図である。図において、機体歪み補正装置は、航空機に配置した目標検出を行う目標検出センサである第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３と、機体情報計測部５と、加速度センサ７と、第２の信号処理部９と、第１の信号処理部１１と、表示部１３と、歪みセンサ１４を備えて構成される。本実施の形態２の機体歪み補正装置は、航空機の機体の歪みに伴う、航空機に配置した各種目標検出センサ（第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３）の基準軸のずれを、航空機に搭載した加速度センサ７と、航空機の歪みを計測する歪みセンサ１４と、加速度センサ７が検出した航空機にかかる加速度と歪みセンサ１４の計測した航空機の歪みと各種目標検出センサの基準軸のずれ量の関係とをデータテーブルとして保有する第２の信号処理部９とを用いて、各種目標検出センサの検出した目標情報における基準軸のずれの影響を補正することを特徴とする。図において、第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３と、機体情報計測部５と、加速度センサ７と、第１の信号処理部１１と、表示部１３は、上記実施の形態１で説明した機体歪み補正装置と同様の構成である。

本実施の形態２では、歪みセンサ１４は、例えば航空機の両翼の付け根に設置され、機体の代表的な歪みを検出し、第２の信号処理部９に航空機の歪み情報１５として出力する。第２の信号処理部９は、航空機にかかる加速度情報８と、航空機の歪み情報１５と、航空機に搭載した第１のセンサ部１及び第２のセンサ部４のそれぞれの基準軸のずれ量の関係とを、予めデータテーブルとして保有する。また、第２の信号処理部９は、航空機にかかる加速度情報８と航空機の歪み情報１５とデータテーブルを用いて、第１のセンサ部と第２のセンサ部の基準軸のずれ量を推定し、基準軸のずれ量１０として第１の信号処理部１１に出力する。ここで、データテーブルは、加速度情報８と歪み情報１５の計測値に対応して、第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３の各基準軸のずれ量を示すテーブルとして構成される。このずれ量としては、例えば目標角度のずれ量として与えられる。なお、データテーブルには加速度情報８と歪み情報１５の値が離散的に与えられているので、複数の加速度情報８と歪み情報１５の値を用いた内挿補間演算によって、第１のセンサ部１及び第２のセンサ部３の各基準軸のずれ量を求めることができる。

すなわち、本実施の形態２では、航空機にかかる加速度情報８に、航空機の歪み情報１５を加えることで、より正確に第１のセンサ部１と第２のセンサ部３の基準軸のずれ量を推定することができる。

なお、本実施の形態２においては、第２の信号処理部９が、歪みセンサ１４からの歪み情報１５を用いて、基準軸のずれ量１０を第１の信号処理部１１に出力する点を除き、上記実施の形態１で説明した機体歪み補正装置と同様に動作する。

以上説明した通り、本実施の形態２による機体歪み補正装置は、航空機に配置した複数の目標検出センサと、前記航空機に搭載され、当該航空機の機体情報を出力する機体情報計測部と、前記航空機に搭載され、当該航空機にかかる加速度情報を出力する加速度センサと、前記航空機に搭載され、当該航空機の歪み情報を検出する歪みセンサと、前記航空機にかかる加速度情報と、前記航空機の歪み情報と、前記各目標検出センサの基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部と、前記各目標検出センサが出力した目標情報を、前記第２の信号処理部が出力する各目標検出センサの基準軸のずれ量により補正し、当該補正した目標情報に対し前記機体情報計測部が出力した機体情報を加えて、加工された目標情報を出力する第１の信号処理部と、前記加工された目標情報を表示する表示部と、を備えたことを特徴とする。これによって、各目標検出センサに個別に角度検出用センサを設けることなく、航空機の機体の歪みによる各目標検出センサの基準軸のずれを、実施の形態１に比してより正確に補正することが可能となる。

１ 第１のセンサ部、３ 第２のセンサ部、５ 機体情報計測部、７ 加速度センサ、９ 第２の信号処理部、１１ 第１の信号処理部、１３ 表示部、１４歪みセンサ。

Claims (2)

1. 航空機に配置した複数の目標検出センサと、
   前記航空機に搭載され、当該航空機の機体情報を出力する機体情報計測部と、
   前記航空機に搭載され、当該航空機にかかる加速度情報を出力する加速度センサと、
   前記航空機にかかる加速度情報と、前記各目標検出センサの基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部と、
   前記各目標検出センサが出力した目標情報を、前記第２の信号処理部が出力する各目標検出センサの基準軸のずれ量により補正し、当該補正した目標情報に対し前記機体情報計測部が出力した機体情報を加えて、加工された目標情報を出力する第１の信号処理部と、
   前記加工された目標情報を表示する表示部と、
   を備えた機体歪み補正装置。
2. 航空機に配置した複数の目標検出センサと、
   前記航空機に搭載され、当該航空機の機体情報を出力する機体情報計測部と、
   前記航空機に搭載され、当該航空機にかかる加速度情報を出力する加速度センサと、
   前記航空機に搭載され、当該航空機の歪み情報を検出する歪みセンサと、
   前記航空機にかかる加速度情報と、前記航空機の歪み情報と、前記各目標検出センサの基準軸のずれ量との関係をデータテーブルとして保有する第２の信号処理部と、
   前記各目標検出センサが出力した目標情報を、前記第２の信号処理部が出力する各目標検出センサの基準軸のずれ量により補正し、当該補正した目標情報に対し前記機体情報計測部が出力した機体情報を加えて、加工された目標情報を出力する第１の信号処理部と、
   前記加工された目標情報を表示する表示部と、
   を備えた機体歪み補正装置。

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