JP2012505106A - プラットフォームであって、特に海軍プラットフォームの円形ランディンググリッドへの又はからの自動ランディング／離陸を制御する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、無人飛行物体（４）がグリッド（５）の移動を追跡できず、グリッドの移動が小さい、即ち、グリッドの半径より小さい場合に、グリッドの平均位置をモニタリングすることによりランディングストラテジを適用することが可能であり、グリッドの移動が大きい、即ち、グリッドの半径より大きい場合に、グリッドの最低速度で位置決めすることによりランディングストラテジを適用することが可能であり、無人飛行物体（４）がグリッド（５）の移動を追跡することができ、グリッドの移動が小さい、即ち、グリッドの半径より小さい場合に、グリッドの平均位置に従ってランディングストラテジを適用することが可能であり、グリッドの移動が大きい、即ち、グリッドの半径より大きい場合に、ランディングのときに予測されるグリッドの位置に従うことによりランディングストラテジを適用することが可能であるように、移動を取得するステップと、平均位置を演算するステップと、位置予測を演算するステップと、最低グリッド移動速度を演算するステップと、を有することを特徴とする方法に関する。

Description

本発明は、プラットフォームであって、特に海軍プラットフォームの円形デッキンググリッドにおける無人飛行物体（ｄｒｏｎｅ）の自動デッキング又はその円形デッキンググリッドからの無人飛行物体の離陸を制御する方法及びシステムに関する。

プラットフォームであって、特に海軍プラットフォームにおいて無人飛行物体のデッキング又は離陸を制御する課題が、長年に亘って懸案になっていることが知られている。

特に、そのような制御が、例えば、荒海で、例えば、コルベット型の小さいサイズの海軍プラットフォームにおいて提供される必要があり、そのような制御は、小さいサイズであって、動きがかなり頻繁である無人飛行物体のサイズに拘わらず、提供される必要がある。

例えば、レーザ、ＧＰＳ、光学手段又は他の手段を実行するこの種の自動制御方法については、当該技術分野において提案されてきている。

それらの種々の手段は、当該技術分野における種々の提案に従っても変わり得るランディングストラテジに従って、無人飛行物体のデッキングを開始することが可能である。

従って、例えば、既に提案されている１つのランディングストラテジは、プラットフォームのデッキに対する無人飛行物体の位置を永続的にサーボ制御することである。

他のランディングストラテジは、例えば、デッキングを開始するように、波頂部等のデッキの特定の位置を予測することを有する。

他のストラテジはまた、デッキの最低移動速度においてランディングを開始することを有する。

しかしながら、現在に至るまで、特に荒海で十分に満足がいく解決方法について提案しているものは存在しない。

従って、本発明の目的は上記の課題を解決することである。

この目的を達成するように、本発明の主題は、海軍プラットフォームの円形デッキンググリッドにおける無人飛行物体の自動デッキング／円形デッキンググリッドからの無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって：
− グリッドの動きを取得するステップ；
− グリッドの平均位置を演算するステップ；
− グリッド位置予測を演算するステップ；
− グリッドの最低変位速度を演算するステップ；及び
− 無人飛行物体の位置を順に取得するステップ；
を有する方法であり、
無人飛行物体がグリッドの動きを追跡することができない場合に、及びグリッドの動きが小さい、即ち、前記グリッドの半径より小さい場合に、グリッドの平均位置を追跡することによりランディングストラテジを適用し、グリッドの動きが大きい、即ち、グリッドの半径より大きい場合に、グリッドの最低速度で位置付けることによりランディングストラテジを適用し；
無人飛行物体がグリッドの動きを追跡することができる場合に、及びグリッドの動きが小さい、即ち、前記グリッドの半径より小さい場合に、グリッドの平均位置に従ってランディングストラテジを適用し、グリッドの動きが大きい、即ち、グリッドの半径より大きい場合に、デッキングのときに予測されたグリッド位置を追跡することによりランディングストラテジを適用する；
方法である。

本発明の他の特徴に従って、無人飛行物体の自動デッキング／離陸を制御する方法及びシステムは次の特徴の１つを有する。
− プラットフォームの及び無人飛行物体の運動速度及び姿勢条件を制御するステップと、無人飛行物体が実際にはグリッドに対して鉛直方向にあることを調べるステップと、及び無人飛行物体にデッキング命令を与えるように、グリッドがその降下を終了したときに予測されるグリッドの位置が、実際には無人飛行物体の下に位置付けられていることを調べるステップとを有する。
− 実際のデッキングフェーズの前に、プラットフォームの近くからの接近を実行するようにプラットフォームの平均変位ヘッディング（ｈｅａｄｉｎｇ）に従って、接近軌道が全体的に方向付けられる接近フェーズにより後続される、プラットフォームの後ろの所定の地理的点における前記無人飛行物体とプラットフォームとの間の合致フェーズを有する。
− 無人飛行物体に対して離陸命令を与える前に、プラットフォームの姿勢条件を調べるステップを有する。
− プラットフォームについてロールアンドピッチ（ｒｏｌｌ ａｎｄ ｐｉｔｃｈ）予測を演算することと、離陸のために必要な時間中にプラットフォームについてのそれらのロールアンドピッチ予測が所定の限界閾値の範囲内にあることを調べることを有する姿勢条件を制御するステップを有する。

他の特徴に従って、本発明の他の主題は上記方法を実行するシステムである。

本発明は、単に例示として与えられ、添付図を参照する以下の詳細説明により十分に理解することができる。

海軍プラットフォーム及び無人飛行物体の接近軌道を示す側面図である。 海軍プラットフォーム及び無人飛行物体の接近軌道を示す平面図である。 無人飛行物体のデッキングを示す図である。 本発明に従った自動デッキング方法の状態図である。 本発明に従った制御方法の実施により得られるデッキングの衝撃シミュレーションを示す図である。 本発明に従った制御方法の実施により得られるデッキングの衝撃シミュレーションを示す図である。 本発明に従った自動離陸方法を示す状態図である。

図１、２及び３は、海軍プラットフォームの円形デッキンググリッドへの無人飛行物体の自動デッキング（ｄｅｃｋｉｎｇ）を制御する方法を示している。

このプラットフォームは、例えば、それらの図において参照番号１で示され、従って、従来の方法で、無人飛行物体がランディングしたときに、例えば、無人飛行物体を所定位置に維持するための銛を受け入れるのに適切なグリッドを備えた、参照番号２で示されたデッキングゾーンを有する。

実際には、本発明に従った制御方法は、プラットフォームについての地理的位置情報に照らしてプラットフォームの近くのフィールドに無人飛行物体を移動させるステップと、続いて、例えば、プラットフォームのデッキンググリッドに全く安全にその無人飛行物体をランディングさせるように、デッキング光センサ方式の運動センサにより、プラットフォームに無人飛行物体を速度に関連して自動的に案内するステップを有する。

このために、プラットフォームの位置及び速度の測定が、無人飛行物体の接近軌道を与えるように処理され、次いで、プラットフォームの慣性計測によりハイブリダイゼーションされたプラットフォーム／無人飛行物体の位置角度誤差測定が、無人飛行物体についての最終的なデッキング軌道を与えるように処理される。

その演算される軌道は、プラットフォームの上部構造物の周囲の安定した空気循環速度を確立するように、しかしまた、その視覚的安全性制御が飛行長のためのヘリコプターについての視覚的安全性制御と同じであるように、ヘリコプターのデッキングについて演算される軌道と類似している。

その演算される軌道は、従って、プラットフォームのデッキに対する無人飛行物体の位置についての継続中のサーボ制御についてだけのものではなく、実際には、デッキの一般運動についての特定点における無人飛行物体の位置決めであって、その場合には、適合される位置、速度及び姿勢条件の待機についてのものである。

そしてまた、デッキングについて波頂部の予測についてだけのものでもない。

実際には、デッキの位置及び姿勢の短期的予測のみが、上記条件がランディング時に満足されることを調べることを可能にし、無人飛行物体のランディング装置の強化が、対応する速度にも耐えられることを可能にする。

更に、２つのクラフトの、即ち、プラットフォーム及び無人飛行物体の相対的距離は、重要なランディングフェーズにおいて、非ＧＰＳ技術であって、例えば、光学的技術により、従って、永続的に有効に且つ高信頼性を有して、モニタリングされる。

実際には、無人飛行物体のリカバリ（ｒｅｃｏｖｅｒｙ）は、図１、２及び３に示す一般の３つのフェーズに分割される。

それらのフェーズは、合致、接近及びランディングのフェーズである。

無人飛行物体のプラットフォームとの合致フェーズは、所定点の上方における無人飛行物体の地理的定置航法座標系（ｆｉｘ ＮＥＤ（Ｎｏｒｔｈ Ｅａｓｔ Ｄｏｗｎ））の固定点、例えば、ＧＰＳ点において無人飛行物体を位置付けるためのフェーズである。

この点は、推定された合致時間にプラットフォームの近くで安全な高度に位置付けられるものである。この点は、図１及び２においてはＥ１で示されている。

接近は、無人飛行物体がデッキを相対風方向に入れることが可能であるシーケンスである。

プラットフォームについての平均測位情報が、点Ｅ１からの２つのクラフトの位置合わせにより、無人飛行物体についての設定点接近軌道を規定するように用いられる。

その接近軌道は、例えば、このプラットフォームの近くからの接近がプラットフォームのヘリコプター格納庫の方に向かうようにするように、プラットフォームの平均ヘッディング（ｈｅａｄｉｎｇ）に従って全体的に方向付けられる。

その場合、無人飛行物体の軌道は、無人飛行物体／プラットフォームのペアリングのために許容された風限界の範囲内にある場合には、プラットフォームの後方への無限の風の方に最終的には方向付けられる。そうでない場合、風規約（ｗｉｎｄ ｃｏｎｔｒａｃｔ）は、プラットフォームのブリッジ及び船のルートがそれらの風限界を遵守して変更しなければならない航空命令により遂行されない。

この接近軌道は、図１及び２に示している点Ｅ２を通り、無人飛行物体は距離及び高度がプラットフォームに収斂する。

無人飛行物体がプラットフォームに継続して接近している場合、その無人飛行物体は、プラットフォームに位置付けられた光学角度誤差測定手段の視野内に入り、この視野は、図１及び２において参照番号３で示されている。

そのデッキングのための無人飛行物体の正確な案内のフェーズが次いで、開始される。

無人飛行物体はその場合、角度誤差測定センサを構成する光学角度誤差測定手段の制御下で、デッキングについての動的条件、特に、デッキと無人飛行物体との間の相対的速度及び姿勢角度が満足されるかどうかを調べるように、位置設定点Ｗ、Ｔ１及びＴ２の各々において計画されている待機フェーズにより、それらの位置設定点Ｗ、Ｔ１及びＴ２を順序付ける。

実行されるランディングストラテジは、その場合には、プラットフォームの動き及び無人飛行物体の動力学に依存する。

従って、無人飛行物体がグリッドの動きを追跡することができない場合には、及びグリッドの動きが小さい、即ち前記グリッドの半径より小さい場合には、グリッドの平均位置の追跡に基づいてランディングストラテジが適用され、他方、グリッドの動きが大きい、即ち、グリッドの半径より大きい場合には、グリッドの最低速度での位置合わせに基づいてランディングストラテジが適用される。

無人飛行物体がグリッドの動きを追跡することができる場合には、及びグリッドの動きが小さい、即ちグリッドの半径より小さい場合には、グリッドの平均位置に従ってランディングストラテジが適用され、グリッドの動きが大きい、即ちグリッドの半径より大きい場合には、デッキングのときに予測されるグリッド位置に従うことに基づいてランディングストラテジが適用される。

無人飛行物体がＴ２にあり、次の条件が同時に満たされる場合には、垂直降下の命令が与えられる。
１）動的速度及び姿勢条件が満たされ、それらは主に、無人飛行物体の重心の高さ及びランディングギアの抵抗に依存する。
２）無人飛行物体は、光学的角度誤差測定センサを構成する手段によりそのグリッドに対して垂直に測定される。
３）無人飛行物体が垂直降下を終了したときに、即ち、例えば、５秒以内に、無人飛行物体の下のグリッドの位置が予測される。

グリッドの動きを観測し、ランディングストラテジを決定するように、プラットフォームの平均擬似慣性固定（ｍｅａｎ ｐｓｅｕｄｏ−ｉｎｅｒｔｉａｌ ｆｉｘ）の範囲内でグリッドの動きを抽出する原理が用いられ、グリッドの位置の短期間予測は、プラットフォームの速度で進む擬似慣性固定におけるグリッドの位置を予測するように、まさに安定的な振動フィルタの係数を推定する技術を用いることによって物理的なシステムの挙動を統計的に特定する従来の信号所定技術を用いる。

その振動フィルタの係数の数値条件付けは決定力があり、プラットフォームの動きのランダム成分が与えられる場合には、上記技術は、デッキングが正確に実行されることを確認するのに十分である数秒間の高信頼性予測を可能にする。

上記の全ての手段については、当該技術分野で知られているため、以下でも詳細には説明しない。

図３に示しているように、これは、プラットフォーム１のデッキの上方であって、特にプラットフォームのデッキンググリッド５の上方に、参照番号４で示している無人飛行物体を移動させることを可能にする。

一旦ランディングされると、デッキに無人飛行物体を固定するための、例えば、デッキンググリッドにおける銛のような手段がアクティブにされる。

これについては、例えば、図４に示されていて、その図４において、無人飛行物体であって、特に自動案内手段に送られる種々の命令が、点Ｅ１に無人飛行物体自体を位置付けるようにステップ１０で命令し、点Ｅ２に無人飛行物体自体を位置付けるようにステップ１１で命令し、点Ｗに無人飛行物体自体を位置付けるようにステップ１２で命令し、そのような位置の制御は、ステップ１３においてＧＰＳから光学角度誤差測定センサに切り換えることが理解できる。

無人飛行物体は次いで、ステップ１４に示されているように、Ｔ１に移動し、続いて、ステップ１５における待機フェーズの後、ステップ１６においてＴ２に降下し、ステップ１７における待機フェーズの後、例えば、銛のような固定手段を開始する前に、ステップ１８においてデッキにランディングする。

１６５°（前方１５°）のうねりを伴う５つの海の条件で実施された５０回のデッキングのデッキング軌道及び衝撃シミュレーションを、モンテカルロシミュレーション掃引の形で示している。

図５及び６は、５０回のデッキングシミュレーションのうち３９回が最初の試みで成功したことを示している。

１１回のデッキングは、最初のランディングではグリッドの傍らにあり、この場合、無人飛行物体は、離陸が必要であり、デッキングを再試行する。

フルスケール試験が開始し、この制御方法の信頼性を確認した。

同様に、本発明に従った方法は、無人飛行物体に離陸命令を与える前に、プラットフォームの姿勢条件を調べるステップも有する。

この制御ステップは、プラットフォームについてロールアンドピッチ予測を演算するステップと、離陸のために必要な時間中、ロールアンドピッチ予測は図７に示しているような所定の限界閾値の範囲内にあり、又は参照番号２０で示されている開始ステップの後に、無人飛行物体が、自動離陸をステップ２２で開始する前に、無人飛行物体はステップ２１においてスタンバイ状態にあり、その後に、無人飛行物体は、ステップ２３において任務を実行するとみなされることを調べるステップと、を有する。

従って、無人飛行物体が大き過ぎる角度で離陸しないようにし、そして予期せぬ水平方向速度を前提としないように、離陸のときにプラットフォームの姿勢条件により自動離陸が条件付けされる。

離陸の原理は、その場合には、離陸命令後に、点Ｅ１にあることと、離陸のために必要な時間中に許可された閾値の範囲内でプラットフォームのロールアンドピッチ姿勢の連続的な予測の後にのみ、離陸命令が発せられることを認識していることとを有する。

この方法を実行するシステムは、その場合、例えば、グリッドの動き等のデータを取得し、例えば、このグリッドの平均位置を演算し、グリッド位置及びグリッドの最低移動速度を予測するための特定数の手段を有する。

そのシステムはまた、無人飛行物体の位置を取得する手段と、全く安全にその無人飛行物体がデッキングする／離陸するようにするように、無人飛行物体に、特に、自動案内手段への指示命令を送信する手段と、を有する。

データ取得慣性ユニット、ＧＰＳシステム、光学等に基づくそれらの手段は従来の構造を有するために、それについては、以下で詳細には説明しない。

それらの手段は、上記の種々のステップを実行するコンピュータプログラムが組み込まれた何れかの適切な構造を有することが可能である。

Claims (6)

1. 海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって、
   前記グリッドの移動を取得するステップと、
   前記グリッドの平均位置を演算するステップと、
   前記グリッドの位置予測を演算するステップと、
   前記グリッドの最低移動速度を演算するステップと、
   前記無人飛行物体が前記グリッドの前記移動を追跡できない場合に、及び前記グリッドの前記移動が小さい、即ち、前記グリッドの半径より小さい場合に、前記グリッドの前記平均位置に従うことによりランディングストラテジを適用し、他方、前記グリッドの前記移動が大きい、即ち、前記グリッドの半径より大きい場合に、前記グリッドの最低速度で位置決めすることによりランディングストラテジを適用して、並びに
   前記無人飛行物体が前記グリッドの前記移動を追跡できる場合に、及び前記グリッドの前記移動が小さい、即ち、前記グリッドの半径より小さい場合に、前記グリッドの前記平均位置に従うランディングストラテジを適用し、他方、前記グリッドの前記移動が大きい、即ち、前記グリッドの半径より大きい場合に、デッキングのときに予測された前記グリッド位置に従うことによりランディングストラテジを適用して、
   順に前記無人飛行物体の位置を取得するステップと、
   を有する方法。
2. 請求項１に記載の海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって、前記プラットフォーム及び前記無人飛行物体の動的速度及び姿勢条件を制御するステップと、前記無人飛行物体が前記グリッドに対して実際に鉛直方向にあることを調べるステップと、前記無人飛行物体にデッキング命令を発するように、前記グリッドが前記無人飛行物体の降下を終了したときに予測される前記グリッドの位置が実際に前記無人飛行物体の下に位置付けられることを調べるステップと、を有する、方法。
3. 請求項１又は２に記載の海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって、前記プラットフォームの後方から接近を実行するように前記プラットフォームの平均移動ヘッディングに従って接近軌道が全体的に方向付けられる接近フェーズにより後続される、実際のデッキングフェーズの前の、前記無人飛行物体と前記プラットフォームの後ろの所定の地理的点における前記プラットフォームとの間の合致フェーズを有する、方法。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって、前記無人飛行物体に離陸命令を与える前に、前記プラットフォームの姿勢条件を調べるステップを有する、方法。
5. 請求項４に記載の海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御する方法であって、前記姿勢条件を制御する前記ステップは、前記プラットフォームについてのロールアンドピッチ予測を演算するステップと、前記無人飛行物体が離陸するために必要な時間中に、前記プラットフォームについての前記ロールアンドピッチ予測が所定の限界閾値の範囲内にあることを調べるステップと、を有する、方法。
6. 海軍プラットフォームの円形デッキンググリッド上への無人飛行物体の自動デッキング又は該円形デッキンググリッドからの該無人飛行物体の自動離陸を制御するシステムであって、請求項１乃至５の何れか一項に記載の方法を実施するように、前記グリッドの移動を取得する手段と、前記グリッドの平均位置を演算する手段と、前記グリッドの位置予測を演算する手段と、前記グリッドの最低移動速度を演算する手段と、前記無人飛行物体の位置を取得する手段と、前記プラットフォームの姿勢条件を調べる手段と、を有するシステム。

Images