JP2018144669A - Navigation system for flying object - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a navigation system for a flying object capable of accurately deriving a position and a speed of the flying object with a simple constitution using a general-purpose MPU.SOLUTION: A navigation system for a flying object to be mounted on a flying object comprises a first control unit for executing navigation processing for navigating the flying object and a second control unit having radiation resistance higher than radiation resistance of the first control unit. The second control unit determines whether or not the first control unit has stopped by monitoring predetermined processing executed by the first control unit and outputs a command signal to the first control unit for restarting the first control unit when it determines that the first control unit stopped.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、飛行体用航法装置に関する。   The present invention relates to an aircraft navigation system.

従来より、宇宙などの放射線の影響が強い環境下では、MPU(Micro-processing unit)などのプロセッサに高エネルギーの放射線が入射し、動作不能状態に陥る現象(以下、この現象をシングルイベントと称する)が生じやすいことが知られている。ロケットなどに搭載されたMPUにおいてこのようなシングルイベントが発生すると、ロケットの動作に問題が生じる。   Conventionally, in an environment such as space where the influence of radiation is strong, a phenomenon in which high-energy radiation enters a processor such as an MPU (Micro-processing unit) and falls into an inoperable state (hereinafter this phenomenon is referred to as a single event). ) Is known to occur easily. When such a single event occurs in an MPU mounted on a rocket or the like, a problem occurs in the operation of the rocket.

上記のようなシングルイベントの発生を防ぐために、耐放射線設計が施された高信頼性のMPUを使用する方法が知られている。また、放射線によるシングルイベントの発生を検出し、装置への電力供給をオン状態とオフ状態との間で切り替えることで、シングルイベントが生じた装置の機能を復帰させる方法が知られている(特許文献1参照)。また、3つ以上のMPUを用いた冗長構成を採用することで、シングルイベントの発生による影響に耐性を持たせる方法が知られている(特許文献2参照)。   In order to prevent the occurrence of a single event as described above, a method using a highly reliable MPU with radiation resistant design is known. In addition, a method is known in which the occurrence of a single event due to radiation is detected and the power supply to the device is switched between an on state and an off state to restore the function of the device in which the single event has occurred (patent) Reference 1). Also, a method is known in which a redundant configuration using three or more MPUs is employed to make it resistant to the influence of the occurrence of a single event (see Patent Document 2).

特開2006−350425号公報JP 2006-350425 A 特表2001−526809号公報JP-T-2001-526809

しかしながら、従来の技術では、放射線耐性を高くすることとコストを低下させることはトレードオフの関係にあり、高い放射線耐性を持たせるためには高価なMPUを使用する必要がある。また、シングルイベントの発生によりMPUが機能停止した場合には、地上からコマンドを送信してMPUを再起動させる必要がある。   However, in the conventional technology, there is a trade-off relationship between increasing radiation resistance and reducing cost, and it is necessary to use an expensive MPU in order to provide high radiation resistance. Further, when the MPU stops functioning due to the occurrence of a single event, it is necessary to restart the MPU by transmitting a command from the ground.

また、MPUを再起動させた場合、再起動前までの演算処理により演算および蓄積されたデータが初期化される。これにより、再起動後の演算処理により出力されるデータはそれまでのデータとの連続性が損なわれてしまうため、再起動前の正常動作状態に復帰できない。   In addition, when the MPU is restarted, the data calculated and accumulated by the arithmetic processing before the restart is initialized. As a result, the data output by the arithmetic processing after the restart loses continuity with the data up to that time, and thus cannot return to the normal operation state before the restart.

また、複数のMPUを用いた冗長構成を採用する場合、装置の構成が複雑かつ大規模化してしまうという問題がある。   In addition, when a redundant configuration using a plurality of MPUs is employed, there is a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated and large-scale.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、汎用のMPUを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することが可能な飛行体用航法装置を提供することを目的の一つとする。   The present invention has been made in consideration of such circumstances, and provides a flying object navigation apparatus capable of accurately deriving the position and speed of a flying object with a simple configuration using a general-purpose MPU. One of the purposes is to do.

本発明の一態様は、飛行体に搭載される飛行体用航法装置であって、前記飛行体を航行させるための航法処理を行う第1制御部と、前記第1制御部の放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する第2制御部であって、前記第1制御部によって実行される所定の処理を監視して前記第1制御部が停止したか否かを判定し、前記第1制御部が停止したと判定した場合、前記第1制御部を再起動させるための指令信号を前記第1制御部に出力する第2制御部と、を備える飛行体用航法装置である。   One aspect of the present invention is a flying object navigation apparatus mounted on a flying object, the first control unit performing navigation processing for navigating the flying object, and the radiation resistance of the first control part. A second control unit having high radiation resistance, wherein a predetermined process executed by the first control unit is monitored to determine whether or not the first control unit is stopped, and the first control unit When it determines with having stopped, it is a 2nd control part which outputs the command signal for restarting a said 1st control part to a said 1st control part, The aircraft navigation apparatus provided with.

本発明の一態様によれば、より放射線耐性の高い第2制御部が、第1制御部が停止したか否かを判定し、第1制御部が停止していれば再起動させるための指令信号を出力するため、汎用のMPUを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することができる。   According to one aspect of the present invention, the second control unit having higher radiation resistance determines whether or not the first control unit is stopped, and a command for restarting the first control unit if stopped. Since the signal is output, the position and speed of the flying object can be accurately derived with a simple configuration using a general-purpose MPU.

飛行体用航法装置100の構成図である。1 is a configuration diagram of an aircraft navigation system 100. FIG. 電波航法測位モジュール110の構成図である。2 is a configuration diagram of a radio navigation positioning module 110. FIG. 航法計算モジュール130の構成図である。3 is a configuration diagram of a navigation calculation module 130. FIG. 測位側MPU114aによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes by positioning side MPU114a. 測位側FPGA114bによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes by positioning side FPGA114b. 航法計算側FPGA134bによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes by the navigation calculation side FPGA134b. 航法計算側MPU134aによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of a series of processes by navigation calculation side MPU134a. 電波航法測位モジュール110および航法計算モジュール130による処理の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the process by the radio navigation positioning module 110 and the navigation calculation module 130. 測位側FPGA114bおよび航法計算側FPGA134bにより行われるMPUの停止判定処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the stop determination process of MPU performed by positioning side FPGA114b and navigation calculation side FPGA134b. 電波航法測位モジュール側MPUが停止したときの航法計算側MPU134aによる処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process by the navigation calculation side MPU134a when the radio wave navigation positioning module side MPU stops. 電波航法測位モジュール110側MPUが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of a process by each module when the radio navigation positioning module 110 side MPU stops. 航法計算モジュール側MPUが停止したときの航法計算側FPGA134bによる処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the process by the navigation calculation side FPGA134b when the navigation calculation module side MPU stops. 航法計算モジュール130側MPUが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the flow of the process by each module when the navigation calculation module 130 side MPU stops. 航法計算側MPU134aが停止していないときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of operation | movement of the navigation calculation module 130 when the navigation calculation side MPU134a has not stopped. 航法計算側MPU134aが停止しているときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of operation | movement of the navigation calculation module 130 when the navigation calculation side MPU134a has stopped. 再起動した航法計算側MPU134aが航法計算処理を再開するときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the mode of operation | movement of the navigation calculation module 130 when the restarted navigation calculation side MPU134a restarts a navigation calculation process.

以下、図面を参照し、本発明の飛行体用航法装置の実施形態について説明する。飛行体用航法装置は、ロケットや人工衛星、宇宙探査機などの飛行体に搭載される装置である。以下、飛行体は、一例として、ロケットであるものとして説明するが、上述したように人工衛星や宇宙探査機であってもよい。飛行体の一例であるロケットは、例えば多段ロケットであり、最上段には、人工衛星を格納し、それ以下の段は、最上段を切り離した後、海などに着水し、或いは地上に着地する。以下、このような装置の構成および機能について段階的に開示する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of an aircraft navigation system of the present invention will be described with reference to the drawings. The flying object navigation apparatus is an apparatus mounted on a flying object such as a rocket, an artificial satellite, or a space probe. In the following description, the flying object is described as a rocket as an example, but may be an artificial satellite or a space probe as described above. A rocket, which is an example of a flying object, is a multi-stage rocket, for example. A satellite is stored in the uppermost stage, and the lower stages are separated from the uppermost stage and then land on the sea or land on the ground. To do. Hereinafter, the configuration and function of such an apparatus will be disclosed step by step.

[飛行体用航法装置]
図1は、飛行体用航法装置100の構成図である。飛行体用航法装置100は、一以上のアンテナATと、通信装置TMとに接続される。飛行体用航法装置100は、例えば、電波航法測位モジュール110と、IMU(Inertial Measurement Unit;慣性計測装置)120と、航法計算モジュール130と、電源モジュール140とを備える。
[Aircraft navigation system]
FIG. 1 is a configuration diagram of an aircraft navigation system 100. The aircraft navigation apparatus 100 is connected to one or more antennas AT and the communication apparatus TM. The aircraft navigation apparatus 100 includes, for example, a radio navigation positioning module 110, an IMU (Inertial Measurement Unit) 120, a navigation calculation module 130, and a power supply module 140.

アンテナATは、外部から電波を受信し、受信した電波に応じた信号(以下、衛星測位信号と称する)をLNA(Low Noise Amplifier)に出力する。LNAは、アンテナATから入力された衛星測位信号を増幅する。   The antenna AT receives radio waves from the outside and outputs a signal corresponding to the received radio waves (hereinafter referred to as satellite positioning signal) to an LNA (Low Noise Amplifier). The LNA amplifies the satellite positioning signal input from the antenna AT.

電波航法測位モジュール110は、LNAにより増幅された衛星測位信号に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。   The radio navigation positioning module 110 derives the position and velocity of the rocket based on the satellite positioning signal amplified by the LNA.

IMU120は、例えば、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)や光ファイバによって構成される三軸式加速度センサ、および三軸式ジャイロセンサを含む。IMU120は、これらのセンサによって検出された値(水平方向、垂直方向、奥行き方向の各加速度、およびピッチ、ロール、ヨーの各レートなど)を航法計算モジュール130に出力する。IMU120は、「検出装置」の一例である。   The IMU 120 includes, for example, a triaxial acceleration sensor configured by MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) or an optical fiber, and a triaxial gyro sensor. The IMU 120 outputs values detected by these sensors (horizontal, vertical, and depth accelerations, pitch, roll, and yaw rates, etc.) to the navigation calculation module 130. The IMU 120 is an example of a “detection device”.

航法計算モジュール130は、IMU120により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。また、航法計算モジュール130は、電波航法測位モジュール110により導出された位置および速度と、IMU120による検出結果を用いて導出した位置および速度とを統合してロケットの位置および速度を導出する。   The navigation calculation module 130 derives the position and velocity of the rocket based on the detection value detected by the IMU 120. In addition, the navigation calculation module 130 integrates the position and velocity derived by the radio navigation positioning module 110 and the position and velocity derived using the detection result by the IMU 120 to derive the position and velocity of the rocket.

電源モジュール140は、図示しない電源装置に接続される。電源モジュール140は、例えば、保護回路とDC−DCコンバータを備え、飛行体用航法装置100の各部に電力を供給する。   The power supply module 140 is connected to a power supply device (not shown). The power supply module 140 includes, for example, a protection circuit and a DC-DC converter, and supplies power to each part of the aircraft navigation apparatus 100.

通信装置TMは、例えば、テレメータ回線を利用して情報を地上監視装置(不図示)に送信する。地上監視装置は、例えば、ロケットが発射された(飛び立った)後のロケットの位置および速度を、テレメトリ通信によってロケットから取得する。そして、地上監視装置は、仮にロケットが落下した場合の落下地点を繰り返し推定し、落下による危険を回避するようにロケットに指示信号を送信する。また、地上監視装置は、所定時間経過してもロケットから位置および速度に関する情報を取得できない場合には、ロケットに搭載された飛行体用航法装置100を再起動させるための指令信号を送信する。通信装置TMは、「送信部」の一例である。   The communication device TM transmits information to a ground monitoring device (not shown) using, for example, a telemeter line. For example, the ground monitoring device acquires the position and speed of the rocket after the rocket is launched (takes off) from the rocket by telemetry communication. Then, the ground monitoring device repeatedly estimates a drop point when the rocket is dropped, and transmits an instruction signal to the rocket so as to avoid danger due to the fall. In addition, if the information regarding the position and speed cannot be acquired from the rocket even after a predetermined time has elapsed, the ground monitoring device transmits a command signal for restarting the navigation system 100 for an aircraft mounted on the rocket. The communication device TM is an example of a “transmission unit”.

[電波航法測位モジュール]
図2は、電波航法測位モジュール110の構成図である。電波航法測位モジュール110は、例えば、測位側インターフェース112と、測位側MPU114aと、測位側FPGA(Field-Programmable Gate Array)114bと、MPU側記憶部116aと、FPGA側記憶部116bとを備える。測位側FPGA114bは、測位側MPU114aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、FPGA側記憶部116bは、MPU側記憶部116aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。「放射線耐性を有する」とは、例えば、半導体の空乏層のギャップ幅を大きくしたり、基板上での配線同士の間隔を広くしたりするなどの処理を施すことで、これらの構成要素を実現するハードウェアに放射線に対する耐性を持たせることである。
[Radio navigation positioning module]
FIG. 2 is a configuration diagram of the radio navigation positioning module 110. The radio navigation positioning module 110 includes, for example, a positioning-side interface 112, a positioning-side MPU 114a, a positioning-side FPGA (Field-Programmable Gate Array) 114b, an MPU-side storage unit 116a, and an FPGA-side storage unit 116b. The positioning-side FPGA 114b has a radiation resistance higher than that of the positioning-side MPU 114a, and the FPGA-side storage unit 116b has a radiation resistance higher than that of the MPU-side storage unit 116a. “With radiation resistance” means that these components are realized by, for example, processing such as increasing the gap width of the semiconductor depletion layer or increasing the spacing between wirings on the substrate. It is to make the hardware to be resistant to radiation.

アンテナATからの衛星測位信号は、LNAによって増幅されて測位側インターフェース112に入力される。測位側インターフェース112は、例えば、RF(Radio Frequency)インターフェースであり、FPGAにより実現される。なお、測位側インターフェース112は、測位側FPGA114bと別体であってもよいし、一体であってもよい。   The satellite positioning signal from the antenna AT is amplified by the LNA and input to the positioning side interface 112. The positioning side interface 112 is, for example, an RF (Radio Frequency) interface and is realized by an FPGA. Note that the positioning-side interface 112 may be separate from the positioning-side FPGA 114b or may be integrated.

[電波航法測位モジュールのMPU]
測位側MPU114aは、アンテナATにより4つ以上の人工衛星から受信された電波の其々に応じた衛星測位信号に基づいて、人工衛星との相対距離(シュートレンジ)を求めることでロケットの位置を算出する。以下、この処理を「位置測位」と称する。なお、人工衛星は、準天頂衛星を含み、電波航法測位モジュール110は、準天頂衛星に対応した処理を行うことが可能であると好適である。
[MPU of radio navigation positioning module]
The positioning-side MPU 114a determines the position of the rocket by obtaining the relative distance (shoot range) from the satellite based on the satellite positioning signal corresponding to each of the radio waves received from the four or more satellites by the antenna AT. calculate. Hereinafter, this process is referred to as “position positioning”. The artificial satellite includes a quasi-zenith satellite, and the radio navigation positioning module 110 is preferably capable of performing processing corresponding to the quasi-zenith satellite.

また、測位側MPU114aは、アンテナATにより4つ以上の人工衛星から受信された電波のドップラーシフトに基づいて、人工衛星との相対速度をそれぞれ求め、衛星からの電波から導出される人工衛星の位置から相対速度ベクトルを算出する。そして、測位側MPU114aは、人工衛星の速度に基づいて、算出した相対速度ベクトルを修正し、修正した複数の相対速度ベクトルを合成して、ロケットの速度(速さおよび向きを含むベクトル)を算出する。以下、この処理を「ドップラー測位」と称する。   In addition, the positioning-side MPU 114a obtains a relative velocity with respect to each artificial satellite based on the Doppler shift of the radio waves received from four or more artificial satellites by the antenna AT, and positions the artificial satellites derived from the radio waves from the satellites. The relative velocity vector is calculated from Then, the positioning side MPU 114a corrects the calculated relative velocity vector based on the speed of the artificial satellite, and synthesizes a plurality of corrected relative velocity vectors to calculate the rocket speed (vector including speed and direction). To do. Hereinafter, this process is referred to as “Doppler positioning”.

測位側MPU114aは、位置測位により算出したロケットの位置と、ドップラー測位により算出したロケットの速度とのうち一方または双方を含むデータ(以下、衛星測位データと称する)を、測位側FPGA114bに出力する。   The positioning side MPU 114a outputs data (hereinafter referred to as satellite positioning data) including one or both of the position of the rocket calculated by position positioning and the speed of the rocket calculated by Doppler positioning to the positioning side FPGA 114b.

また、測位側MPU114aは、所定周期(例えば10[Hz])で、後述するFPGA側記憶部116bの第1所定領域にアクセスし、自装置(測位側MPU114a)が起動していることを示す情報(以下、エラーステータス情報と称する)を書き込む。FPGA側記憶部116bの第1所定領域とは、例えば、FPGA側記憶部116bに含まれるレジスタの予め決められた領域である。エラーステータス情報を記憶部に書き込むことは、「所定の処理」の一例である。   The positioning-side MPU 114a accesses a first predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b described later at a predetermined cycle (for example, 10 [Hz]), and indicates that the own apparatus (positioning-side MPU 114a) is activated. (Hereinafter referred to as error status information) is written. The first predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b is, for example, a predetermined area of a register included in the FPGA-side storage unit 116b. Writing the error status information in the storage unit is an example of “predetermined processing”.

また、測位側MPU114aは、上述した所定周期またはそれよりも長い周期で、FPGA側記憶部116bの第2所定領域にアクセスし、自装置(測位側MPU114a)が再起動するのに備えて、測位演算の結果であるロケットの位置、速度、またはこれらの途中の演算結果を含む情報(以下、起動時参照情報と称する)を書き込む。FPGA側記憶部116bの第2所定領域とは、例えば、RAM(Random Access Memory)の予め決められた領域である。例えば、測位側MPU114aが書き込む起動時参照情報には、エフェメリス、信号位相または周波数などの情報が含まれる。起動時参照情報は、「再起動時に必要となる情報」の一例である。   In addition, the positioning-side MPU 114a accesses the second predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b at the above-described predetermined period or a longer period, and prepares for positioning in order to restart itself (positioning-side MPU 114a). Information including the position and speed of the rocket, which is the result of the calculation, or the calculation result in the middle (hereinafter referred to as start-up reference information) is written. The second predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b is, for example, a predetermined area of a RAM (Random Access Memory). For example, the startup reference information written by the positioning side MPU 114a includes information such as ephemeris, signal phase, or frequency. The reference information at startup is an example of “information required at restart”.

なお、測位側MPU114aが、エラーステータス情報および起動時参照情報のそれぞれを、FPGA側記憶部116bの所定領域に書き込む処理を行う代わりに、これらの情報を測位側FPGA114bに受け渡すことで(出力することで)、測位側FPGA114bが書き込み処理を行ってもよい。   Note that the positioning-side MPU 114a delivers (outputs) the error status information and the startup reference information to the positioning-side FPGA 114b instead of performing processing to write each of the error status information and the startup reference information in a predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b. Thus, the positioning-side FPGA 114b may perform the writing process.

[電波航法測位モジュールのFPGA]
測位側FPGA114bは、FPGA側記憶部116bの第1所定領域(レジスタの予め決められた領域)を監視することで、測位側MPU114aが停止したか否かを判定する。例えば、測位側FPGA114bは、第1所定領域にエラーステータス情報が書き込まれてから、所定期間が経過するまでに新たなエラーステータス情報が書き込まれなかった場合、測位側MPU114aが停止したと判定する。
[FPGA of radio navigation positioning module]
The positioning-side FPGA 114b determines whether or not the positioning-side MPU 114a has stopped by monitoring the first predetermined area (a predetermined area of the register) of the FPGA-side storage unit 116b. For example, the positioning-side FPGA 114b determines that the positioning-side MPU 114a has stopped when new error status information has not been written until a predetermined period has elapsed since the error status information was written in the first predetermined area.

測位側FPGA114bは、測位側MPU114aが停止したと判定した場合、測位側MPU114aを再起動させるための指令信号(以下、リブート信号を称する)を、測位側MPU114aに出力する。「再起動」とは、例えば、対象とするMPUの電源を一度オフ状態にしてから再度オン状態にすること(ハードリブート)であってもよいし、電源をオン状態にしたまま、起動したソフトウェア(プログラム)を一度終了して再度起動させること(ソフトリブート)であってもよい。   When the positioning-side FPGA 114b determines that the positioning-side MPU 114a has stopped, the positioning-side FPGA 114b outputs a command signal (hereinafter referred to as a reboot signal) for restarting the positioning-side MPU 114a to the positioning-side MPU 114a. “Restart” may be, for example, turning off the power of the target MPU once and then turning it on again (hard reboot), or software that has been started while the power is on. (Program) may be terminated once and restarted (soft reboot).

また、測位側FPGA114bは、測位側MPU114aにより出力された衛星測位データを、FPGA側記憶部116bのRAMなどに記憶させ、所定周期で衛星測位データを読み出して、航法計算モジュール130に出力する。   Further, the positioning-side FPGA 114b stores the satellite positioning data output by the positioning-side MPU 114a in the RAM of the FPGA-side storage unit 116b, reads out the satellite positioning data at a predetermined period, and outputs it to the navigation calculation module 130.

MPU側記憶部116aは、測位側MPU114aに付随する記憶装置である。「付随する」とは、その記憶装置に専らアクセスすることである。例えば、MPU側記憶部116aは、ROM(Read Only Memory)、RAM、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などにより実現される。また、MPU側記憶部116aは、HDD(Hard Disc Drive)、フラッシュメモリなどにより実現されてもよい。MPU側記憶部116aは、測位側MPU114aが参照するプログラムを記憶する他に、測位側インターフェース112に入力された測位衛星信号や、測位側MPU114aにより導出された各種演算結果(ロケットの位置または速度)などを記憶する。   The MPU side storage unit 116a is a storage device attached to the positioning side MPU 114a. “Accompanying” is to exclusively access the storage device. For example, the MPU-side storage unit 116a is realized by a ROM (Read Only Memory), a RAM, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), or the like. The MPU side storage unit 116a may be realized by an HDD (Hard Disc Drive), a flash memory, or the like. The MPU-side storage unit 116a stores a program referred to by the positioning-side MPU 114a, as well as positioning satellite signals input to the positioning-side interface 112, and various calculation results (rocket position or velocity) derived by the positioning-side MPU 114a. Memorize etc.

MPU側記憶部116aへの電力の供給は、例えば、測位側MPU114aによって制御される。例えば、測位側MPU114aは、起動している間、電源モジュール140からの電力を、MPU側記憶部116aへと供給する。   The supply of power to the MPU side storage unit 116a is controlled by, for example, the positioning side MPU 114a. For example, the positioning-side MPU 114a supplies the power from the power supply module 140 to the MPU-side storage unit 116a while being activated.

FPGA側記憶部116bは、測位側FPGA114bに付随する記憶装置である。例えば、FPGA側記憶部116bは、RAM(Random Access Memory)、レジスタにより実現される。例えば、FPGA側記憶部116bのRAMは、衛星測位データや起動時参照情報を記憶し、レジスタは、エラーステータス情報を記憶する。   The FPGA-side storage unit 116b is a storage device attached to the positioning-side FPGA 114b. For example, the FPGA side storage unit 116b is realized by a RAM (Random Access Memory) and a register. For example, the RAM of the FPGA-side storage unit 116b stores satellite positioning data and startup reference information, and the register stores error status information.

FPGA側記憶部116bへの電力の供給は、例えば、測位側FPGA114bによって制御される。例えば、測位側FPGA114bは、起動している間、電源モジュール140からの電力を、FPGA側記憶部116bへと供給する。   The supply of power to the FPGA side storage unit 116b is controlled by, for example, the positioning side FPGA 114b. For example, the positioning-side FPGA 114b supplies power from the power supply module 140 to the FPGA-side storage unit 116b while being activated.

[航法計算モジュール]
図3は、航法計算モジュール130の構成図である。航法計算モジュール130は、例えば、航法計算側MPU134aと、航法計算側FPGA134bと、MPU側記憶部136aと、FPGA側記憶部136bとを備える。航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、FPGA側記憶部136bは、MPU側記憶部136aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。
[Navigation calculation module]
FIG. 3 is a configuration diagram of the navigation calculation module 130. The navigation calculation module 130 includes, for example, a navigation calculation side MPU 134a, a navigation calculation side FPGA 134b, an MPU side storage unit 136a, and an FPGA side storage unit 136b. The navigation calculation side FPGA 134b has a higher radiation resistance than the navigation calculation side MPU 134a, and the FPGA side storage unit 136b has a higher radiation resistance than the MPU side storage unit 136a.

[航法計算モジュールのMPU]
航法計算側MPU134aは、所定期間において測位側FPGA114bにより出力された衛星測位データに含まれる速度(ドップラー測位により算出されたロケットの速度)を時間積分し、ロケットの位置を算出する。
[MPU of navigation calculation module]
The navigation calculation side MPU 134a calculates the position of the rocket by time-integrating the speed (the speed of the rocket calculated by the Doppler positioning) included in the satellite positioning data output by the positioning side FPGA 114b during the predetermined period.

また、航法計算側MPU134aは、IMU120により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。例えば、航法計算側MPU134aは、IMU120の三軸式加速度センサにより検出された加速度を積分することで速度を算出し、更に、速度を積分することで変位(位置)を算出する。   In addition, the navigation calculation side MPU 134 a derives the position and speed of the rocket based on the detection value detected by the IMU 120. For example, the navigation calculation side MPU 134a calculates the speed by integrating the acceleration detected by the triaxial acceleration sensor of the IMU 120, and further calculates the displacement (position) by integrating the speed.

また、航法計算側MPU134aは、IMU120の三軸式加速度センサと三軸式ジャイロセンサにより検出された検出値に基づいて、変位と方角のベクトルを合成することで、より正確な姿勢を算出する。   Further, the navigation calculation side MPU 134a calculates a more accurate posture by combining displacement and direction vectors based on detection values detected by the triaxial acceleration sensor and the triaxial gyro sensor of the IMU 120.

また、航法計算側MPU134aは、IMU120により検出された検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度とを統合し、ロケットの位置および速度を導出する。   The navigation calculation side MPU 134a integrates the position and velocity of the rocket derived based on the detection value and satellite positioning data detected by the IMU 120 and the position and velocity of the rocket derived by the radio navigation positioning module 110, Derive the rocket position and velocity.

例えば、航法計算側MPU134aは、例えば、カルマンフィルタを適用することで両者を統合し、ロケットの位置および速度を導出する。このとき、マルチパスの影響などにより、電波航法測位モジュール110がアンテナATで衛星の電波を受信できない状況や、後述する測位側MPU114aが再起動中である状況などを想定して、航法計算側MPU134aは、直前までの電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度を、IMU120により検出された検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度で補完する。   For example, the navigation calculation side MPU 134a integrates both by applying a Kalman filter, for example, and derives the position and velocity of the rocket. At this time, assuming that the radio navigation positioning module 110 cannot receive satellite radio waves with the antenna AT due to the influence of multipath, or the situation where the positioning side MPU 114a described later is restarting, the navigation calculation side MPU 134a Supplements the position and speed of the rocket derived by the radio navigation positioning module 110 until immediately before with the position and speed of the rocket derived based on the detection value and satellite positioning data detected by the IMU 120.

そして、航法計算側MPU134aは、導出したロケットの位置および速度に関する情報を、地上監視装置(遠隔地)に送信するための情報(以下、テレメトリデータと称する)として、航法計算側FPGA134bに出力する。   Then, the navigation calculation side MPU 134a outputs the information on the derived position and speed of the rocket to the navigation calculation side FPGA 134b as information (hereinafter referred to as telemetry data) for transmission to the ground monitoring device (remote location).

また、航法計算側MPU134aは、所定周期(例えば10[ms])で、FPGA側記憶部136bの第1所定領域(例えばレジスタの予め決められた領域)にアクセスし、自装置(航法計算側MPU134a)が起動していることを示すエラーステータス情報を書き込む。   Further, the navigation calculation side MPU 134a accesses the first predetermined area (for example, a predetermined area of the register) of the FPGA side storage unit 136b at a predetermined cycle (for example, 10 [ms]), and the own apparatus (navigation calculation side MPU 134a). Write error status information indicating that) is running.

また、航法計算側MPU134aは、上述した所定周期またはそれよりも長い周期で、FPGA側記憶部136bの第2所定領域(例えばRAMの予め決められた領域)にアクセスし、自装置(航法計算側MPU134a)が再起動するのに備えて、種々の演算結果を含む起動時参照情報を書き込む。例えば、航法計算側MPU134aが書き込む起動時参照情報には、姿勢クォータニオンなどの情報が含まれる。   In addition, the navigation calculation side MPU 134a accesses the second predetermined area (for example, a predetermined area of the RAM) of the FPGA side storage unit 136b at the above-described predetermined period or a longer period, and the own apparatus (navigation calculation side) In preparation for the restart of the MPU 134a), start-up reference information including various calculation results is written. For example, the startup reference information written by the navigation calculation side MPU 134a includes information such as attitude quaternions.

なお、エラーステータス情報または起動時参照情報を、FPGA側記憶部116bの所定領域に書き込む処理は、航法計算側MPU134aの代わりに航法計算側FPGA134bが行ってもよい。   The navigation calculation side FPGA 134b may perform the process of writing the error status information or the startup reference information in the predetermined area of the FPGA side storage unit 116b instead of the navigation calculation side MPU 134a.

[航法計算モジュールのFPGA]
航法計算側FPGA134bは、電波航法測位モジュール110により出力された情報を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。また、航法計算側FPGA134bは、IMU120により出力された検出値を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。
[FPGA of navigation calculation module]
The navigation calculation side FPGA 134b acquires the information output by the radio navigation positioning module 110 and outputs the information to the navigation calculation side MPU 134a. Further, the navigation calculation side FPGA 134b acquires the detection value output by the IMU 120 and outputs it to the navigation calculation side MPU 134a.

また、航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aにより、テレメトリデータとして出力されたロケットの位置および速度に関する情報を、通信装置TMを用いて地上監視装置に送信する。   Further, the navigation calculation side FPGA 134b transmits information on the position and speed of the rocket output as telemetry data by the navigation calculation side MPU 134a to the ground monitoring device using the communication device TM.

また、航法計算側FPGA134bは、FPGA側記憶部136bの第1所定領域を監視することで、航法計算側MPU134aが停止したか否かを判定する。例えば、航法計算側FPGA134bは、第1所定領域にエラーステータス情報が書き込まれてから、所定期間が経過するまでに新たなエラーステータス情報が書き込まれなかった場合、航法計算側MPU134aが停止したと判定する。   Further, the navigation calculation side FPGA 134b determines whether or not the navigation calculation side MPU 134a has stopped by monitoring the first predetermined area of the FPGA side storage unit 136b. For example, the navigation calculation side FPGA 134b determines that the navigation calculation side MPU 134a has stopped when no new error status information has been written until the predetermined period has elapsed since the error status information was written in the first predetermined area. To do.

航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aが停止したと判定した場合、航法計算側MPU134aを再起動させるためのリブート信号を、航法計算側MPU134aに出力する。   When the navigation calculation side FPGA 134b determines that the navigation calculation side MPU 134a is stopped, the navigation calculation side FPGA 134b outputs a reboot signal for restarting the navigation calculation side MPU 134a to the navigation calculation side MPU 134a.

また、航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aを再起動させている間、電波航法測位モジュール110により衛星測位データが出力された場合、衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換し、この変換したデータをテレメトリデータとして、通信装置TMを用いて地上監視装置に送信する。所定のデータフォーマット形式とは、例えば、シリアル通信フォーマットなどの形式である。   The navigation calculation side FPGA 134b converts the satellite positioning data into a predetermined data format when the satellite navigation data is output by the radio navigation positioning module 110 while the navigation calculation side MPU 134a is restarted. The transmitted data is transmitted as telemetry data to the ground monitoring device using the communication device TM. The predetermined data format format is, for example, a format such as a serial communication format.

MPU側記憶部136aは、航法計算側MPU134aに付随する記憶装置である。例えば、MPU側記憶部136aは、ROM、RAM、EEPROMなどにより実現される。また、MPU側記憶部136aは、HDD、フラッシュメモリなどにより実現されてもよい。MPU側記憶部136aは、航法計算側MPU134aが参照するプログラムを記憶する他に、航法計算側MPU134aによる処理結果などを記憶する。   The MPU side storage unit 136a is a storage device attached to the navigation calculation side MPU 134a. For example, the MPU side storage unit 136a is realized by a ROM, a RAM, an EEPROM, or the like. Further, the MPU side storage unit 136a may be realized by an HDD, a flash memory, or the like. The MPU side storage unit 136a stores a program referred to by the navigation calculation side MPU 134a, and stores a processing result by the navigation calculation side MPU 134a.

MPU側記憶部136aへの電力の供給は、例えば、航法計算側MPU134aによって制御される。例えば、航法計算側MPU134aは、起動している間、電源モジュール140からの電力を、MPU側記憶部136aへと供給する。   The supply of power to the MPU side storage unit 136a is controlled by, for example, the navigation calculation side MPU 134a. For example, the navigation calculation-side MPU 134a supplies power from the power supply module 140 to the MPU-side storage unit 136a while being activated.

FPGA側記憶部136bは、航法計算側FPGA134bに付随する記憶装置である。例えば、FPGA側記憶部136bは、RAM、レジスタにより実現される。例えば、FPGA側記憶部136bのRAMは、電波航法測位モジュール110により出力された衛星測位データや、航法計算側MPU134aにより出力されたテレメトリデータなどを記憶し、レジスタは、エラーステータス情報を記憶する。   The FPGA-side storage unit 136b is a storage device attached to the navigation calculation-side FPGA 134b. For example, the FPGA-side storage unit 136b is realized by a RAM and a register. For example, the RAM of the FPGA side storage unit 136b stores satellite positioning data output from the radio navigation positioning module 110, telemetry data output from the navigation calculation side MPU 134a, and the register stores error status information.

FPGA側記憶部136bへの電力の供給は、例えば、航法計算側FPGA134bによって制御される。例えば、航法計算側FPGA134bは、起動している間、電源モジュール140からの電力を、FPGA側記憶部136bへと供給する。   The supply of power to the FPGA side storage unit 136b is controlled by, for example, the navigation calculation side FPGA 134b. For example, the navigation calculation-side FPGA 134b supplies the power from the power supply module 140 to the FPGA-side storage unit 136b while being activated.

[処理フロー]
以下、各モジュールの処理について説明する。図4は、電波航法測位モジュール110のMPUである測位側MPU114aによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。以下、図中において「MDL」は、モジュールを示すものとする。
[Processing flow]
Hereinafter, processing of each module will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a series of processes performed by the positioning-side MPU 114a that is the MPU of the radio navigation positioning module 110. The processing of this flowchart is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example. Hereinafter, in the figure, “MDL” indicates a module.

まず、測位側MPU114aは、測位側インターフェース112から衛星測位信号が入力されるまで待機し(ステップS100)、衛星測位信号が入力されると、測位演算処理を開始する(ステップS102)。測位演算処理とは、上述した位置測位およびドップラー測位のうち一方または双方を行うことである。測位演算処理は、「航法処理」の一例である。   First, the positioning-side MPU 114a waits until a satellite positioning signal is input from the positioning-side interface 112 (step S100), and when the satellite positioning signal is input, starts a positioning calculation process (step S102). The positioning calculation process is to perform one or both of the position positioning and the Doppler positioning described above. The positioning calculation process is an example of “navigation process”.

次に、測位側MPU114aは、測位演算処理により求めた衛星測位データ(図中A)を、測位側FPGA114bに出力する(ステップS104)。   Next, the positioning side MPU 114a outputs the satellite positioning data (A in the figure) obtained by the positioning calculation process to the positioning side FPGA 114b (step S104).

次に、測位側MPU114aは、所定期間(所定周期に応じたある期間)が経過したか否かを判定し(ステップS106)、所定期間が経過した場合、FPGA側記憶部116bの第1所定領域(レジスタ)にアクセスし、エラーステータス情報を書き込むと共に(ステップS108)、FPGA側記憶部116bの第2所定領域(RAM)にアクセスし、測位演算処理結果の一部の情報として、エフェメリス、信号位相または周波数などの情報を含む起動時参照情報を書き込む(ステップS110)。なお、エラーステータス情報の書き込みと起動時参照情報の書き込みは、それぞれ異なるタイミングで行われてもよい。これによって、本フローチャートの処理が終了する。   Next, the positioning-side MPU 114a determines whether or not a predetermined period (a period corresponding to a predetermined period) has elapsed (step S106). If the predetermined period has elapsed, the first predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b. (Register), write error status information (step S108), access to the second predetermined area (RAM) of the FPGA side storage unit 116b, and as a part of information of the positioning calculation processing result, ephemeris, signal phase Alternatively, startup reference information including information such as frequency is written (step S110). Note that the writing of the error status information and the writing of the reference information at startup may be performed at different timings. Thereby, the process of this flowchart is complete | finished.

図5は、電波航法測位モジュール110のFPGAである測位側FPGA114bによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of a series of processing by the positioning-side FPGA 114b that is the FPGA of the radio navigation positioning module 110. The processing of this flowchart is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example.

まず、測位側FPGA114bは、測位側MPU114から衛星測位データ(図中A)が入力されるまで待機し(ステップS200)、衛星測位データが入力されると、これを例えばFPGA側記憶部116bのRAMに記憶させる(ステップS202)。   First, the positioning-side FPGA 114b waits until satellite positioning data (A in the figure) is input from the positioning-side MPU 114 (step S200). When the satellite positioning data is input, this is, for example, stored in the RAM of the FPGA-side storage unit 116b. (Step S202).

次に、測位側FPGA114bは、FPGA側記憶部116bのRAMから衛星測位データ(図中B)を所定周期で読み出して、これを航法計算モジュール130に出力する(ステップS204)。これによって、本フローチャートの処理が終了する。   Next, the positioning-side FPGA 114b reads the satellite positioning data (B in the figure) from the RAM of the FPGA-side storage unit 116b at a predetermined cycle, and outputs this to the navigation calculation module 130 (step S204). Thereby, the process of this flowchart is complete | finished.

図6は、航法計算モジュール130のFPGAである航法計算側FPGA134bによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。   FIG. 6 is a flowchart showing an example of a series of processing by the navigation calculation side FPGA 134b which is the FPGA of the navigation calculation module 130. The processing of this flowchart is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example.

まず、航法計算側FPGA134bは、電波航法測位モジュール110から衛星測位データ(図中B)が入力されるまで待機し(ステップS300)、衛星測位データが入力されると、これを例えばFPGA側記憶部136bのRAMに記憶させる(ステップS302)。   First, the navigation calculation side FPGA 134b waits until satellite positioning data (B in the figure) is input from the radio navigation positioning module 110 (step S300), and when the satellite positioning data is input, for example, the FPGA side storage unit It is stored in the RAM 136b (step S302).

次に、航法計算側FPGA134bは、所定周期でFPGA側記憶部136bのRAMから衛星測位データ(図中C)を読み出して、これを航法計算側MPU134aに出力する(ステップS304)。   Next, the navigation calculation side FPGA 134b reads the satellite positioning data (C in the figure) from the RAM of the FPGA side storage unit 136b at a predetermined cycle, and outputs this to the navigation calculation side MPU 134a (step S304).

次に、航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aからテレメトリデータ(図中D)が入力されたか否かを判定し(ステップS306)、テレメトリデータが入力されると、これを例えばFPGA側記憶部136bのRAMに記憶させる(ステップS308)。   Next, the navigation calculation side FPGA 134b determines whether or not telemetry data (D in the figure) is input from the navigation calculation side MPU 134a (step S306). When the telemetry data is input, for example, the FPGA side storage unit It is stored in the RAM 136b (step S308).

次に、航法計算側FPGA134bは、所定周期でFPGA側記憶部136bのRAMからテレメトリデータを読み出し、通信装置TMを用いて、読み出したテレメトリデータを地上監視装置に送信する(ステップS310)。これによって、本フローチャートの処理が終了する。   Next, the navigation calculation side FPGA 134b reads the telemetry data from the RAM of the FPGA side storage unit 136b at a predetermined cycle, and transmits the read telemetry data to the ground monitoring device using the communication device TM (step S310). Thereby, the process of this flowchart is complete | finished.

図7は、航法計算モジュール130のMPUである航法計算側MPU134aによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of a series of processes by the navigation calculation side MPU 134a which is the MPU of the navigation calculation module 130. The processing of this flowchart is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example.

まず、航法計算側MPU134aは、航法計算側FPGA134bから衛星測位データ(図中C)が入力されたか否かを判定し(ステップS400)、衛星測位データが入力されると、航法計算処理を開始する(ステップS402)。航法計算処理とは、上述した、(1)IMU120により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する処理、(2)衛星測位データに含まれる速度を時間積分することによりロケットの位置を導出する処理、(3)IMU120の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度とを統合する処理、のうち一部または全部を行うことである。航法計算処理は、「航法処理」の他の例である。   First, the navigation calculation side MPU 134a determines whether or not the satellite positioning data (C in the figure) is input from the navigation calculation side FPGA 134b (step S400), and starts the navigation calculation process when the satellite positioning data is input. (Step S402). The navigation calculation processing is the above-described (1) processing for deriving the position and speed of the rocket based on the detection value detected by the IMU 120, and (2) time integration of the speed included in the satellite positioning data. (3) a process of integrating the position and speed of the rocket derived based on the detected value of the IMU 120 and the satellite positioning data, and the position and speed of the rocket derived by the radio navigation positioning module 110; To do some or all of the above. The navigation calculation process is another example of the “navigation process”.

次に、航法計算側MPU134aは、航法計算処理の結果(ロケットの位置および速度に関する情報)を(図中D)、テレメトリデータとして航法計算側FPGA134bに出力する(ステップS404)。   Next, the navigation calculation side MPU 134a outputs the result of the navigation calculation process (information on the position and speed of the rocket) (D in the figure) to the navigation calculation side FPGA 134b as telemetry data (step S404).

次に、航法計算側MPU134aは、所定期間(所定周期に応じたある期間)が経過したか否かを判定し(ステップS406)、所定期間が経過した場合、FPGA側記憶部136bの第1所定領域(レジスタ)にアクセスし、エラーステータス情報を書き込む(ステップS408)と共に、FPGA側記憶部136bの第2所定領域(RAM)にアクセスし、航法計算処理結果の一部の情報として、姿勢クォータニオンなどの情報を含む起動時参照情報を書き込む(ステップS410)。なお、エラーステータス情報の書き込みと起動時参照情報の書き込みは、それぞれ異なるタイミングで行われてもよい。   Next, the navigation calculation-side MPU 134a determines whether or not a predetermined period (a certain period corresponding to a predetermined period) has elapsed (step S406), and when the predetermined period has elapsed, the first predetermined value in the FPGA-side storage unit 136b. Access an area (register), write error status information (step S408), access a second predetermined area (RAM) of the FPGA-side storage unit 136b, and use information such as attitude quaternion as part of the navigation calculation processing result The startup reference information including the information is written (step S410). Note that the writing of the error status information and the writing of the reference information at startup may be performed at different timings.

図8は、電波航法測位モジュール110および航法計算モジュール130による処理の流れを模式的に示す図である。図示のように、電波航法測位モジュール110のMPUである測位側MPU114aから、電波航法測位モジュール110のFPGAである測位側FPGA114bに対して、衛星測位データが出力される(図中A)。測位側FPGA114bは、衛星測位データを、所定周期(例えば10[Hz])で航法計算モジュール130のFPGAである航法計算側FPGA134bに出力する(図中B)。   FIG. 8 is a diagram schematically showing the flow of processing by the radio navigation positioning module 110 and the navigation calculation module 130. As illustrated, satellite positioning data is output from the positioning side MPU 114a, which is the MPU of the radio navigation positioning module 110, to the positioning side FPGA 114b, which is the FPGA of the radio navigation positioning module 110 (A in the figure). The positioning-side FPGA 114b outputs the satellite positioning data to the navigation calculation-side FPGA 134b that is the FPGA of the navigation calculation module 130 at a predetermined cycle (for example, 10 [Hz]) (B in the figure).

航法計算モジュール130のFPGAである航法計算側FPGA134bは、電波航法測位モジュール110から入力された衛星測位データを、航法計算モジュール130のMPUである航法計算側MPU134aに出力する(図中C)。   The navigation calculation side FPGA 134b which is the FPGA of the navigation calculation module 130 outputs the satellite positioning data input from the radio navigation positioning module 110 to the navigation calculation side MPU 134a which is the MPU of the navigation calculation module 130 (C in the figure).

航法計算側MPU134aは、航法計算側FPGA134bにより出力された衛星測位データと、IMU120により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出し、この導出結果を、テレメトリデータとして航法計算側FPGA134bに出力する(図中D)。   The navigation calculation side MPU 134a derives the position and velocity of the rocket based on the satellite positioning data output from the navigation calculation side FPGA 134b and the detected value detected by the IMU 120, and the derived result is used as telemetry data on the navigation calculation side. The data is output to the FPGA 134b (D in the figure).

航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aにより出力されたテレメトリデータを、通信装置TMを用いて地上監視装置に送信する。   The navigation calculation side FPGA 134b transmits the telemetry data output by the navigation calculation side MPU 134a to the ground monitoring device using the communication device TM.

また、測位側MPU114aは、定期的に、測位側FPGA114bに付随し、測位側FPGA114bが専らアクセスするFPGA側記憶部116bにエラーステータス情報を書き込む(図中X)。   Further, the positioning-side MPU 114a periodically writes error status information to the FPGA-side storage unit 116b that accompanies the positioning-side FPGA 114b and is exclusively accessed by the positioning-side FPGA 114b (X in the figure).

また、航法計算側MPU134aは、定期的に、航法計算側FPGA134bに付随し、航法計算側FPGA134bが専らアクセスするFPGA側記憶部136bにエラーステータス情報を書き込む(図中Y)。   Further, the navigation calculation side MPU 134a periodically writes the error status information to the FPGA side storage unit 136b which is attached to the navigation calculation side FPGA 134b and exclusively accessed by the navigation calculation side FPGA 134b (Y in the figure).

エラーステータス情報の書き込みに応じて、各記憶部の付随元であるFPGAは、MPUの停止の有無を判定する判定処理を行う。   In response to the writing of the error status information, the FPGA that is an accompanying source of each storage unit performs a determination process for determining whether or not the MPU is stopped.

図9は、測位側FPGA114bおよび航法計算側FPGA134bにより行われるMPUの停止判定処理を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、各FPGA側記憶部を監視して、各MPUが停止しているかどうかを判定する処理である。このフローチャートは、例えば、所定周期で繰り返し行われる。以下、測位側FPGA114bを例にして説明するが、航法計算側FPGA134bについても同様の処理を行ってよい。   FIG. 9 is a flowchart showing MPU stop determination processing performed by the positioning-side FPGA 114b and the navigation calculation-side FPGA 134b. The processing in this flowchart is processing for monitoring each FPGA-side storage unit and determining whether each MPU is stopped. This flowchart is repeatedly performed at a predetermined cycle, for example. Hereinafter, the positioning side FPGA 114b will be described as an example, but the same processing may be performed for the navigation calculation side FPGA 134b.

まず、測位側FPGA114bは、FPGA側記憶部116bの第1所定領域(航法計算側FPGA134bの場合、FPGA側記憶部136bの第1所定領域)にエラーステータス情報が書き込まれたか否かを判定し(ステップS500)、エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS502)。   First, the positioning-side FPGA 114b determines whether or not error status information has been written in the first predetermined area of the FPGA-side storage unit 116b (in the case of the navigation calculation-side FPGA 134b, the first predetermined area of the FPGA-side storage unit 136b) ( Step S500) When the error status information is not written, it is determined whether or not a predetermined time has passed (Step S502).

エラーステータス情報が書き込まれずに、所定時間が経過した場合、測位側FPGA114bは、測位側MPU114aが停止したと判定する(ステップS504)。例えば、測位側MPU114aおよび航法計算側MPU134aは、測位側FPGA114bおよび航法計算側FPGA134bと比べて放射線耐性が低い。そのため、ロケットが打ち上げられて上空に近づくほど放射線の影響を受けやすくなり、シングルイベントが発生しやすくなる。シングルイベントが生じて各MPUが停止した場合、エラーステータス情報の更新が途絶える。従って、上述したように、各FPGAは、エラーステータス情報の書き込みを監視して、ある一定時間以上エラーステータス情報の更新がなければ、測位側MPU114aが停止したと判定する。   When the predetermined time has elapsed without writing the error status information, the positioning-side FPGA 114b determines that the positioning-side MPU 114a has stopped (step S504). For example, the positioning side MPU 114a and the navigation calculation side MPU 134a have lower radiation resistance than the positioning side FPGA 114b and the navigation calculation side FPGA 134b. Therefore, as the rocket is launched and approaches the sky, it becomes more susceptible to radiation and single events are more likely to occur. When a single event occurs and each MPU stops, the update of error status information is interrupted. Therefore, as described above, each FPGA monitors the writing of the error status information, and determines that the positioning-side MPU 114a has stopped if the error status information has not been updated for a certain period of time.

測位側FPGA114bは、測位側MPU114aが停止したと判定した場合、測位側MPU114aを再起動させるためのリブート信号を出力する(ステップS506)。これによって、停止したと判定されたMPU(停止した蓋然性(可能性)の高いMPU)が再起動される。   If the positioning-side FPGA 114b determines that the positioning-side MPU 114a has stopped, the positioning-side FPGA 114b outputs a reboot signal for restarting the positioning-side MPU 114a (step S506). As a result, the MPU determined to have been stopped (MPU having a high probability of being stopped) is restarted.

各MPUが停止した場合、再起動して復帰するまでの間、各MPUによる処理が一時停止される。そのため、MPUが停止していない側のモジュールは、それぞれ以下の処理を行う。   When each MPU stops, the processing by each MPU is suspended until it is restarted and returned. Therefore, the modules on the side where the MPU has not stopped perform the following processing.

[電波航法測位モジュール側MPUが停止時の航法計算モジュールの処理フロー]
図10は、電波航法測位モジュール側MPUが停止したときの航法計算側MPU134aによる処理の一例を示すフローチャートである。
[Processing flow of the navigation calculation module when the MPU on the radio navigation positioning module side is stopped]
FIG. 10 is a flowchart showing an example of processing by the navigation calculation MPU 134a when the radio navigation positioning module MPU is stopped.

まず、航法計算側MPU134aは、航法計算側FPGA134bを介して、電波航法測位モジュール110から衛星測位データを受信したか否かを判定し(ステップS600)、衛星測位データを受信していなければ、さらに、所定時間が経過したか否かを判定する(ステップS602)。   First, the navigation calculation side MPU 134a determines whether or not satellite positioning data has been received from the radio navigation positioning module 110 via the navigation calculation side FPGA 134b (step S600). Then, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (step S602).

衛星測位データを受信せず、所定時間が経過した場合、航法計算側MPU134aは、電波航法測位モジュール側MPU(測位側MPU114a)が停止中であると判定する(ステップS604)。   When the satellite positioning data is not received and the predetermined time has elapsed, the navigation calculation side MPU 134a determines that the radio wave navigation positioning module side MPU (positioning side MPU 114a) is stopped (step S604).

次に、航法計算側MPU134aは、IMU120の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度とを統合する際に用いるカルマンフィルタの観測値の更新を停止する(ステップS606)。観測値とは、IMU120の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度との誤差(すなわち位置誤差と速度誤差)である。これにより、位置および速度の統合が中止される。なお、カルマンフィルタの観測値の更新は、測位側MPU114aが再起動したのに応じて、再開されてよい。   Next, the navigation calculation side MPU 134a is used when integrating the position and speed of the rocket derived based on the detection value of the IMU 120 and the satellite positioning data, and the position and speed of the rocket derived by the radio navigation positioning module 110. Update of the observed value of the Kalman filter is stopped (step S606). The observed value is an error between the position and speed of the rocket derived from the detected value of the IMU 120 and the satellite positioning data and the position and speed of the rocket derived from the radio navigation positioning module 110 (that is, position error and speed error). It is. This stops the integration of position and velocity. Note that the update of the observation value of the Kalman filter may be resumed in response to the restart of the positioning side MPU 114a.

次に、航法計算側MPU134aは、位置および速度の統合を中止した状態で航法計算処理を開始する(ステップS608)。すなわち、航法計算側MPU134aは、電波航法測位モジュール110により導出されたロケットの位置および速度を利用せずに、IMU120の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、テレメトリデータとして航法計算側FPGA134bに出力する(ステップS610)。これによって、電波航法測位モジュール110側のMPUが停止した場合であっても、停止していない航法計算モジュール130側のMPUだけでロケットの位置および速度を導出し続けることができる。   Next, the navigation calculation side MPU 134a starts the navigation calculation process in a state where the integration of position and velocity is stopped (step S608). That is, the navigation calculation side MPU 134a does not use the position and speed of the rocket derived by the radio navigation positioning module 110, but uses the information on the position and speed of the rocket derived based on the detected value of the IMU 120 as the telemetry data. The data is output to the calculation side FPGA 134b (step S610). Thus, even when the MPU on the radio navigation positioning module 110 side is stopped, the position and speed of the rocket can be continuously derived only by the MPU on the navigation calculation module 130 side that is not stopped.

図11は、電波航法測位モジュール110側MPUが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。図示の例のように、FPGA側記憶部116bのレジスタに所定時間以上エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、測位側FPGA114bは、測位側MPU114aが停止したと判定した場合、測位側MPU114aを再起動させるためのリブート信号を、測位側MPU114aに出力する(図中R)。これによって、電波航法測位モジュール110側MPUが再起動される。   FIG. 11 is a diagram schematically showing a flow of processing by each module when the radio navigation positioning module 110 side MPU is stopped. As shown in the example, when error status information is not written in the register of the FPGA side storage unit 116b for a predetermined time or more, the positioning side FPGA 114b restarts the positioning side MPU 114a when it is determined that the positioning side MPU 114a is stopped. A reboot signal for causing the signal to be output is output to the positioning side MPU 114a (R in the figure). As a result, the radio navigation positioning module 110 side MPU is restarted.

電波航法測位モジュール110側MPUが再起動される間、電波航法測位モジュール110から航法計算モジュール130に対して衛星測位データが出力されなくなる。この場合、航法計算側MPU134aは、速度および位置の統合処理を行わずに、IMU120の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、テレメトリデータとして航法計算側FPGA134bに出力する(図中D)。   While the MPU on the radio navigation positioning module 110 is restarted, the satellite navigation data is not output from the radio navigation positioning module 110 to the navigation calculation module 130. In this case, the navigation calculation side MPU 134a outputs information on the position and speed of the rocket derived based on the detection value of the IMU 120 to the navigation calculation side FPGA 134b as telemetry data without performing the speed and position integration processing (FIG. Medium D).

この際、航法計算側MPU134aは、定期的に、航法計算側FPGA134bに付随し、航法計算側FPGA134bが専らアクセスするFPGA側記憶部136bに対して、エラーステータス情報を書き込むことで(図中Y)、自機が停止していないことを航法計算側FPGA134bに通知してよい。   At this time, the navigation calculation-side MPU 134a periodically writes error status information to the FPGA-side storage unit 136b that accompanies the navigation calculation-side FPGA 134b and is exclusively accessed by the navigation calculation-side FPGA 134b (Y in the figure). The navigation calculation side FPGA 134b may be notified that the own aircraft is not stopped.

航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aにより出力されたテレメトリデータ、すなわち、IMU120の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、通信装置TMを用いて地上監視装置に送信する。   The navigation calculation side FPGA 134b transmits the telemetry data output by the navigation calculation side MPU 134a, that is, information on the position and speed of the rocket derived based on the detection value of the IMU 120 to the ground monitoring device using the communication device TM.

[航法計算モジュール側MPUが停止時の航法計算モジュールの処理フロー]
図12は、航法計算モジュール側MPUが停止したときの航法計算側FPGA134bによる処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、上述した図9に示すフローチャートの処理と並行して行われてよい。すなわち、航法計算側FPGA134bが、航法計算側MPU134aが停止したと判定し、リブート信号を出力する処理とは別に、以下のフローチャートの処理を行ってよい。
[Processing flow of the navigation calculation module when the MPU on the navigation calculation module is stopped]
FIG. 12 is a flowchart showing an example of processing by the navigation calculation side FPGA 134b when the navigation calculation module side MPU stops. This process may be performed in parallel with the process of the flowchart shown in FIG. That is, the navigation calculation side FPGA 134b may determine that the navigation calculation side MPU 134a has stopped, and perform the processing of the following flowchart separately from the processing of outputting the reboot signal.

まず、航法計算側FPGA134bは、電波航法測位モジュール110から衛星測位データが入力されるまで待機し(ステップS700)、衛星測位データが入力されると、衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換して、テレメトリデータを生成する(ステップS702)。   First, the navigation calculation side FPGA 134b waits until satellite positioning data is input from the radio navigation positioning module 110 (step S700). When the satellite positioning data is input, the satellite positioning data is converted into a predetermined data format. Thus, telemetry data is generated (step S702).

次に、航法計算側FPGA134bは、生成したテレメトリデータを、例えばFPGA側記憶部136bのRAMに記憶させる(ステップS704)。   Next, the navigation calculation side FPGA 134b stores the generated telemetry data in, for example, the RAM of the FPGA side storage unit 136b (step S704).

次に、航法計算側FPGA134bは、FPGA側記憶部136bのRAMからテレメトリデータを所定周期で読み出して、通信装置TMを用いて、読み出したテレメトリデータを地上監視装置に送信する(ステップS706)。これによって、航法計算モジュール130側のMPUが停止した場合であっても、停止していない電波航法測位モジュール110のMPUだけでロケットの位置および速度を導出し続けることができる。   Next, the navigation calculation side FPGA 134b reads the telemetry data from the RAM of the FPGA side storage unit 136b at a predetermined cycle, and transmits the read telemetry data to the ground monitoring device using the communication device TM (step S706). Thereby, even when the MPU on the navigation calculation module 130 side is stopped, the position and speed of the rocket can be continuously derived only by the MPU of the radio navigation positioning module 110 that is not stopped.

図13は、航法計算モジュール130側MPUが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。図示の例のように、FPGA側記憶部136bのレジスタに所定時間以上エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aが停止したと判定した場合、航法計算側MPU134aを再起動させるためのリブート信号を、航法計算側MPU134aに出力する(図中R)。これによって、航法計算モジュール130側MPUが再起動される。   FIG. 13 is a diagram schematically showing the flow of processing by each module when the MPU on the navigation calculation module 130 side is stopped. As shown in the example, when error status information is not written in the register of the FPGA-side storage unit 136b for a predetermined time or more, the navigation calculation-side FPGA 134b determines that the navigation calculation-side MPU 134a has stopped, and the navigation calculation-side MPU 134a. Is output to the navigation calculation side MPU 134a (R in the figure). As a result, the MPU on the navigation calculation module 130 side is restarted.

航法計算モジュール130側MPUが再起動される間、電波航法測位モジュール110側のMPUが停止していなければ、電波航法測位モジュール110から航法計算モジュール130へと衛星測位データが出力される。この場合、航法計算側FPGA134bは、上述したように、電波航法測位モジュール110により出力された衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換して、テレメトリデータを生成し、これを例えばFPGA側記憶部136bのRAMに記憶させる(図中T)。そして、航法計算側FPGA134bは、所定のデータフォーマット形式に変換した衛星測位データをRAMから読み出して、これを通信装置TMを用いて地上監視装置に送信する。   If the MPU on the radio navigation positioning module 110 is not stopped while the MPU on the navigation calculation module 130 side is restarted, satellite positioning data is output from the radio navigation positioning module 110 to the navigation calculation module 130. In this case, as described above, the navigation calculation side FPGA 134b converts the satellite positioning data output from the radio navigation positioning module 110 into a predetermined data format to generate telemetry data, for example, the FPGA side storage unit It is stored in the RAM 136b (T in the figure). Then, the navigation calculation side FPGA 134b reads the satellite positioning data converted into the predetermined data format from the RAM, and transmits it to the ground monitoring device using the communication device TM.

[起動時参照情報の書き込み処理]
以下、航法計算モジュール130側のMPUによる起動時参照情報の書き込み処理について説明する。図14は、航法計算側MPU134aが停止していないときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。図示の例のように、航法計算側FPGA134bは、IMU120により検出された検出値(各次元の加速度およびレート)を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。これを受けて、航法計算側MPU134aは、航法計算処理を行う。そして、航法計算側MPU134aは、シングルイベントが発生せず停止しない場合、航法計算側FPGA134bに付随するFPGA側記憶部116bのRAMに、起動時参照情報を書き込む。この場合の起動時参照情報には、例えば、上述したように姿勢クォータニオンなどの情報が含まれる。
[Write process of reference information at startup]
The startup reference information writing process by the MPU on the navigation calculation module 130 side will be described below. FIG. 14 is a diagram schematically showing the operation of the navigation calculation module 130 when the navigation calculation side MPU 134a is not stopped. As in the illustrated example, the navigation calculation side FPGA 134b acquires the detected values (acceleration and rate of each dimension) detected by the IMU 120 and outputs them to the navigation calculation side MPU 134a. In response, the navigation calculation side MPU 134a performs navigation calculation processing. Then, when a single event does not occur and the navigation calculation side MPU 134a does not stop, the navigation calculation side MPU 134a writes the startup reference information in the RAM of the FPGA side storage unit 116b attached to the navigation calculation side FPGA 134b. The startup reference information in this case includes, for example, information such as attitude quaternion as described above.

図15は、航法計算側MPU134aが停止しているときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。図示のように、航法計算側MPU134aが停止している間、航法計算側FPGA134bは、IMU120により検出された検出値を取得すると、これを出力せずに、例えばFPGA側記憶部136bのRAMに記憶させておく。これによって、MPU停止期間中にIMU120によって検出された検出値を、FPGA側記憶部136bに蓄積しておくことができる。   FIG. 15 is a diagram schematically showing the operation of the navigation calculation module 130 when the navigation calculation side MPU 134a is stopped. As shown in the figure, while the navigation calculation side MPU 134a is stopped, the navigation calculation side FPGA 134b obtains the detected value detected by the IMU 120 and does not output it, for example, stores it in the RAM of the FPGA side storage unit 136b. Let me. As a result, the detection value detected by the IMU 120 during the MPU stop period can be accumulated in the FPGA-side storage unit 136b.

図16は、再起動した航法計算側MPU134aが航法計算処理を再開するときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。図示のように、航法計算側MPU134aは、リブート信号を受けて再起動した後に、再起動前にFPGA側記憶部136bのRAMに書き込んでおいた起動時参照情報と、航法計算側FPGA134bが出力せずにFPGA側記憶部136bのRAMに蓄積したIMU120の検出値とをそれぞれ読み出して、これらの起動時参照情報とIMU120の検出値とを基に、航法計算処理を再開する。これによって、航法計算側MPU134aは、MPUが停止していた時間帯に本来すべきであったロケットの姿勢、位置、速度の更新を行うことができる。この結果、MPU復帰処理中に更新処理が停止されることで生じる姿勢角誤差、位置誤差、速度誤差を解消することができる。なお、航法計算側MPU134aは、リブート信号を受けて再起動するまでの時間帯にIMU120が検出した過去の加速度を用いるのではなく、IMU120が逐次検出した加速度(現在の加速度)と、停止時間帯にIMU120が検出した過去のレート(停止期間中にRAMに蓄積されたレート)とを用いて、航法計算処理を再開してよい。   FIG. 16 is a diagram schematically showing the operation of the navigation calculation module 130 when the restarted navigation calculation side MPU 134a resumes the navigation calculation processing. As shown in the figure, the navigation calculation side MPU 134a is restarted after receiving the reboot signal, and outputs the startup reference information written in the RAM of the FPGA side storage unit 136b before the restart and the navigation calculation side FPGA 134b. The detection values of the IMU 120 stored in the RAM of the FPGA-side storage unit 136b are read out, and the navigation calculation process is restarted based on the startup reference information and the detection values of the IMU 120. Thereby, the navigation calculation side MPU 134a can update the attitude, position, and speed of the rocket that should have been originally during the time zone when the MPU was stopped. As a result, it is possible to eliminate the attitude angle error, the position error, and the speed error caused by stopping the update process during the MPU return process. Note that the navigation calculation side MPU 134a does not use the past acceleration detected by the IMU 120 during the time period from when the reboot signal is received to restart, but the acceleration (current acceleration) sequentially detected by the IMU 120 and the stop time period. The navigation calculation process may be restarted using the past rate detected by the IMU 120 (the rate accumulated in the RAM during the stop period).

以上説明した実施形態によれば、電波航法測位モジュール110または航法計算モジュール130が、ロケットを航行させるための航法処理を行うMPUと、MPUの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有するFPGAであって、MPUによって実行されるエラーステータス情報の書き込みを監視してMPUが停止したか否かを判定し、MPUが停止したと判定した場合、MPUを再起動させるためのリブート信号をMPUに出力するFPGAを備えることにより、汎用のMPUを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することができる。   According to the embodiment described above, the radio navigation positioning module 110 or the navigation calculation module 130 is an MPU that performs navigation processing for navigating a rocket, and an FPGA that has a radiation resistance higher than the radiation resistance of the MPU. Monitoring the writing of error status information executed by the MPU to determine whether or not the MPU has stopped. If it is determined that the MPU has stopped, the FPGA that outputs a reboot signal to the MPU to restart the MPU By providing, the position and speed of the flying object can be accurately derived with a simple configuration using a general-purpose MPU.

また、上述した実施形態によれば、各モジュールのMPUが、FPGA側の記憶装置に、再起動時に必要となる情報として起動時参照情報を記憶させ、再起動後にこの起動時参照情報を読み出して処理を再開するため、データの連続性を確保した再復帰処理を行うことができる。   Further, according to the above-described embodiment, the MPU of each module stores the startup reference information as information required at the time of restart in the storage device on the FPGA side, and reads the startup reference information after the restart. Since the process is resumed, a re-restoration process that ensures data continuity can be performed.

また、上述した実施形態によれば、各モジュールにおいて、放射線耐性が比較的低いMPUと放射線耐性が高いFPGAが協調動作するため、飛行体用航法装置100を簡素な構成とすることができる。   Further, according to the above-described embodiment, in each module, the MPU having a relatively low radiation resistance and the FPGA having a high radiation resistance operate in a coordinated manner. Therefore, the flying object navigation apparatus 100 can have a simple configuration.

なお、上述した実施形態では、各モジュールにおいて、FPGAが、MPUによってFPGA側の記憶部に書き込まれるエラーステータス情報を監視することで、MPUが停止したか否かを判定したがこれに限られない。例えば、MPUが、自機内部で生じた各種データのエラー訂正処理の回数などをカウントし、このカウントした回数が閾値を超えた場合、FPGAに、再起動を依頼する信号を出力してよい。この場合、FPGAは、出力された再起動の依頼信号に応じてMPUにリブート信号を出力する。再起動を依頼する信号の出力は、「所定の処理」の他の例である。   In the embodiment described above, in each module, the FPGA determines whether or not the MPU has stopped by monitoring error status information written in the storage unit on the FPGA side by the MPU. However, the present invention is not limited to this. . For example, the MPU may count the number of times of error correction processing of various data generated in its own device, and if the counted number exceeds a threshold value, a signal for requesting restart may be output to the FPGA. In this case, the FPGA outputs a reboot signal to the MPU in response to the output restart request signal. The output of a signal for requesting restart is another example of “predetermined processing”.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using embodiment, this invention is not limited to such embodiment at all, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various deformation | transformation and substitution Can be added.

AT…アンテナ、100…飛行体用航法装置、110…電波航法測位モジュール、112…測位側インターフェース、114a…測位側MPU、114b…測位側FPGA、116a…MPU側記憶部、116b…FPGA側記憶部、120…IMU、130…航法計算モジュール、134a…航法計算側MPU、134b…航法計算側FPGA、136a…MPU側記憶部、136b…FPGA側記憶部、140…電源モジュール、TM…通信装置 AT ... antenna, 100 ... aircraft navigation device, 110 ... radio navigation positioning module, 112 ... positioning side interface, 114a ... positioning side MPU, 114b ... positioning side FPGA, 116a ... MPU side storage unit, 116b ... FPGA side storage unit 120 ... IMU, 130 ... Navigation calculation module, 134a ... Navigation calculation side MPU, 134b ... Navigation calculation side FPGA, 136a ... MPU side storage unit, 136b ... FPGA side storage unit, 140 ... Power supply module, TM ... Communication device

Claims (7)

飛行体に搭載される飛行体用航法装置であって、
前記飛行体を航行させるための航法処理を行う第1制御部と、
前記第1制御部の放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する第2制御部であって、前記第1制御部によって実行される所定の処理を監視して前記第1制御部が停止したか否かを判定し、前記第1制御部が停止したと判定した場合、前記第1制御部を再起動させるための指令信号を前記第1制御部に出力する第2制御部と、
を備える飛行体用航法装置。
A navigation device for an aircraft mounted on an aircraft,
A first control unit that performs navigation processing for navigating the flying object;
Whether or not the second control unit has a radiation resistance higher than that of the first control unit, and the first control unit is stopped by monitoring a predetermined process executed by the first control unit. A second control unit that outputs a command signal for restarting the first control unit to the first control unit when it is determined that the first control unit is stopped;
Aircraft navigation device comprising:
前記第1制御部は、MPUであり、前記第2制御部は、FPGAである、
請求項1に記載の飛行体用航法装置。
The first control unit is an MPU, and the second control unit is an FPGA.
The aircraft navigation apparatus according to claim 1.
前記第2制御部に付随する記憶部を更に備え、
前記第1制御部は、
前記航法処理の処理結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記第2制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、再起動する前に前記記憶部に書き込んだ情報に基づいて、前記航法処理を再開する、
請求項1または2に記載の飛行体用航法装置。
A storage unit associated with the second control unit;
The first controller is
Of the processing results of the navigation processing, at least information necessary for restarting is written in the storage unit,
After restarting in response to a command signal from the second control unit, restarting the navigation process based on the information written in the storage unit before restarting,
The aircraft navigation system according to claim 1 or 2.
前記第1制御部は、前記所定の処理として、前記記憶部に定期的に所定の情報を書き込み、
前記第2制御部は、前記記憶部に対する所定の情報の書き込みが所定の期間ない場合、前記第1制御部が停止したと判定する、
請求項3に記載の飛行体用航法装置。
The first control unit periodically writes predetermined information to the storage unit as the predetermined process,
The second control unit determines that the first control unit is stopped when the predetermined information is not written to the storage unit for a predetermined period.
The aircraft navigation apparatus according to claim 3.
前記第1制御部および前記第2制御部を有する電波航法測位モジュールと、
前記第1制御部および前記第2制御部を有する航法計算モジュールと、
前記飛行体に働く慣性力を検出する検出装置と、を備え、
前記電波航法測位モジュール側の前記第1制御部は、
衛星から到来する電波に基づいて前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第1制御部による第1導出結果を、前記航法計算モジュールに送信し、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部から前記第1導出結果を受信し、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部は、
前記検出装置による検出結果に基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部により受信された第1導出結果と、前記検出装置による検出結果を用いた第2導出結果とを統合して前記飛行体の位置および速度を導出する、
請求項1から4のうちいずれか1項に記載の飛行体用航法装置。
A radio navigation positioning module having the first control unit and the second control unit;
A navigation calculation module having the first control unit and the second control unit;
A detection device for detecting an inertial force acting on the flying object,
The first controller on the radio navigation positioning module side is:
Deriving the position and velocity of the aircraft based on radio waves coming from the satellite,
The second control unit on the radio navigation positioning module side is
The first derivation result by the first control unit on the radio navigation positioning module side is transmitted to the navigation calculation module,
The second control unit on the navigation calculation module side is
Receiving the first derivation result from the second control unit on the radio navigation positioning module side;
The first control unit on the navigation calculation module side is:
Based on the detection result by the detection device, the position and velocity of the flying object are derived,
Integrating the first derivation result received by the second control unit on the navigation calculation module side and the second derivation result using the detection result by the detection device to derive the position and velocity of the flying object;
The aircraft navigation apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部により導出された前記飛行体の位置および速度に関する情報を、遠隔地に送信する送信部を更に備え、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が停止した場合、前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部から受信した前記第1導出結果を、所定のデータ形式に変換し、
前記送信部は、前記飛行体の位置および速度に関する情報を送信する代わりに、所定のデータ形式に変換された前記第1導出結果を、前記遠隔地に送信する、
請求項5に記載の飛行体用航法装置。
A transmission unit for transmitting information on the position and velocity of the flying object derived by the first control unit on the navigation calculation module side to a remote place;
The second control unit on the navigation calculation module side receives the first derivation result received from the second control unit on the radio navigation positioning module side when the first control unit on the navigation calculation module side stops. , Convert to a predetermined data format,
The transmitting unit transmits the first derivation result converted into a predetermined data format to the remote place instead of transmitting information on the position and velocity of the flying object.
The navigation apparatus for an aircraft according to claim 5.
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が停止した場合、前記指令信号を前記航法計算モジュール側の前記第1制御部に出力し、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が再起動するまでの間、前記検出装置による検出結果を、前記第2制御部に付随する記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部は、
前記第1導出結果と第2導出結果との統合結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、前記記憶部に書き込まれた前記検出結果と、再起動前に前記記憶部に書き込んだ情報とに基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出する処理を再開する、
請求項5または6に記載の飛行体用航法装置。
The second control unit on the navigation calculation module side is
When the first control unit on the navigation calculation module side stops, the command signal is output to the first control unit on the navigation calculation module side,
Until the first control unit on the navigation calculation module side restarts, the detection result by the detection device is written in the storage unit attached to the second control unit,
The first control unit on the navigation calculation module side is:
Of the integration results of the first derivation result and the second derivation result, at least information necessary for restarting is written in the storage unit,
Based on the detection result written in the storage unit and the information written in the storage unit before restarting after receiving a command signal from the second control unit on the navigation calculation module side and restarting Resume the process of deriving the position and velocity of the vehicle,
The navigation apparatus for an aircraft according to claim 5 or 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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