JP3168192B2 - ヘリコプタ誘導制御装置 - Google Patents
ヘリコプタ誘導制御装置Info
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 9,10-anthraquinone Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3C(=O)C2=C1 RZVHIXYEVGDQDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
- G05D1/0858—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft specially adapted for vertical take-off of aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリコプタを特定
の飛行ルート、たとえば着陸点への進入着陸ルートに沿
って誘導するためのヘリコプタ誘導制御装置に関する。
の飛行ルート、たとえば着陸点への進入着陸ルートに沿
って誘導するためのヘリコプタ誘導制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型の固定翼航空機では慣性航法や電波
航法を用いた自動操縦装置を搭載しているため、航空管
制局が指定した特定の飛行ルートに沿って飛行する誘導
航法は広く採用されている。
航法を用いた自動操縦装置を搭載しているため、航空管
制局が指定した特定の飛行ルートに沿って飛行する誘導
航法は広く採用されている。
【０００３】ヘリコプタの離着陸方法は、本出願人が先
に提案した特願平８−６１４５２号でも説明したよう
に、普通Ｎ類、輸送ＴＢ級、特殊航空機Ｘ級、輸送ＴＡ
級に大別され、不時着場を確保しにくい市街地では最も
安全性が高い輸送ＴＡ級の離着陸が要求される。輸送Ｔ
Ａ級は、双発エンジンを搭載したヘリコプタが離陸時ま
たは着陸時に１個のエンジンが故障しても安全に飛行の
継続または中断を行う方法を定めており、離着陸場の大
きさによって通常方式と垂直方式に分類される。
に提案した特願平８−６１４５２号でも説明したよう
に、普通Ｎ類、輸送ＴＢ級、特殊航空機Ｘ級、輸送ＴＡ
級に大別され、不時着場を確保しにくい市街地では最も
安全性が高い輸送ＴＡ級の離着陸が要求される。輸送Ｔ
Ａ級は、双発エンジンを搭載したヘリコプタが離陸時ま
たは着陸時に１個のエンジンが故障しても安全に飛行の
継続または中断を行う方法を定めており、離着陸場の大
きさによって通常方式と垂直方式に分類される。
【０００４】ヘリコプタは機体の特性上、低高度を飛行
する場合が多いため、地上に設置された電波航法援助施
設の利用が制限されることがある。また、ヘリコプタの
飛行ルートは地形の影響を受け易いため、飛行ルートを
きめ細かく設定する必要がある。そのためパイロットが
ヘリコプタを操縦する場合、飛行計器を参照しつつ地上
の状況を肉眼で確認しながら飛行する有視界飛行方式
（VFR:Visual FlightRule）がほとんど採用されてい
る。
する場合が多いため、地上に設置された電波航法援助施
設の利用が制限されることがある。また、ヘリコプタの
飛行ルートは地形の影響を受け易いため、飛行ルートを
きめ細かく設定する必要がある。そのためパイロットが
ヘリコプタを操縦する場合、飛行計器を参照しつつ地上
の状況を肉眼で確認しながら飛行する有視界飛行方式
（VFR:Visual FlightRule）がほとんど採用されてい
る。
【０００５】近年、測地人工衛星からの電波を受信して
現在位置（緯度、経度、高度）を高精度で測定できるＧ
ＰＳ（Global Positioning System） が普及しつつあ
り、このＧＰＳ受信機をヘリコプタに搭載することによ
って有視界飛行を補助する手法が開発されている。
現在位置（緯度、経度、高度）を高精度で測定できるＧ
ＰＳ（Global Positioning System） が普及しつつあ
り、このＧＰＳ受信機をヘリコプタに搭載することによ
って有視界飛行を補助する手法が開発されている。
【０００６】たとえば文献（「ヘリコプタにおけるＧＰ
Ｓの利用」、ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ平成９年９月号３４
頁〜３９頁）では、ＧＰＳ受信機と、日本全土の３次元
地形データベースを用いて自機周辺の地図を表示するＭ
ＡＰ装置とを組み合わせて、パイロットの有視界操縦を
支援する装置が提案されている。
Ｓの利用」、ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ平成９年９月号３４
頁〜３９頁）では、ＧＰＳ受信機と、日本全土の３次元
地形データベースを用いて自機周辺の地図を表示するＭ
ＡＰ装置とを組み合わせて、パイロットの有視界操縦を
支援する装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】現行の計器飛行方式
（ＩＦＲ：Instrument Flight Rule）で飛行ルートは固
定翼機の飛行特性に適合するように設定されているた
め、ヘリコプタの飛行特性に必ずしも適合していない。
たとえば、現行の着陸進入装置（ＩＬＳ：InstrumentLa
nding System）は進入角約３°を目標とする電波を発し
ている。ヘリコプタがＩＬＳ誘導によって進入角３°で
着陸飛行しようとすると、固定翼機に比べて低速な航空
機が着陸ルートを長時間占有したり、低騒音着陸条件か
ら大きく外れる等の問題が生じている。
（ＩＦＲ：Instrument Flight Rule）で飛行ルートは固
定翼機の飛行特性に適合するように設定されているた
め、ヘリコプタの飛行特性に必ずしも適合していない。
たとえば、現行の着陸進入装置（ＩＬＳ：InstrumentLa
nding System）は進入角約３°を目標とする電波を発し
ている。ヘリコプタがＩＬＳ誘導によって進入角３°で
着陸飛行しようとすると、固定翼機に比べて低速な航空
機が着陸ルートを長時間占有したり、低騒音着陸条件か
ら大きく外れる等の問題が生じている。
【０００８】また、将来的にはヘリコプタの定期航路が
規模空港と市街地の間や市街地と市街地の間に設定され
ることが期待されているが、現状では悪天候時にはヘリ
ポートへの着陸は不可能である。これは、ヘリコプタを
特定の進入着陸ルートに沿って誘導するためのシステム
は未だ開発されていないためである。
規模空港と市街地の間や市街地と市街地の間に設定され
ることが期待されているが、現状では悪天候時にはヘリ
ポートへの着陸は不可能である。これは、ヘリコプタを
特定の進入着陸ルートに沿って誘導するためのシステム
は未だ開発されていないためである。
【０００９】本発明の目的は、これらの課題を解決して
天候の状態（視程の状態）に左右されることなくヘリコ
プタを所定の飛行ルートに沿って精度良く誘導すること
ができるヘリコプタ誘導制御装置を提供することであ
る。
天候の状態（視程の状態）に左右されることなくヘリコ
プタを所定の飛行ルートに沿って精度良く誘導すること
ができるヘリコプタ誘導制御装置を提供することであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、自機の３次元
位置を検出するための位置センサと、自機の姿勢を検出
するための姿勢センサと、自機の対気速度を検出するた
めの対気速度センサと、自機が飛行すべき飛行コースの
飛行情報を記憶するためのコース情報記憶手段と、位置
センサが出力する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢
信号、対気速度センサが出力する速度信号、およびコー
ス情報記憶手段が記憶したコース情報に基づいて、自機
のピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御
を行なって自機を飛行コースに沿って誘導するための操
縦制御装置とを備え、ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直
面内の誘導制御は、ピッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度
変化に応じた高度制御と速度制御の制御ゲインの配分率
を変化させ、対気速度Ｖが所定値Ｖａ以下である場合に
は、ピッチ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先す
る制御を行ない、ＣＰ軸に関して速度制御よりも高度制
御を優先する制御を行ない、対気速度Ｖが所定値Ｖａよ
り高い場合には、ピッチ軸に関して速度制御よりも高度
制御を優先する制御を行ない、ＣＰ軸に関して高度制御
よりも速度制御を優先する制御を行なうことを特徴とす
るヘリコプタ誘導制御装置である。
位置を検出するための位置センサと、自機の姿勢を検出
するための姿勢センサと、自機の対気速度を検出するた
めの対気速度センサと、自機が飛行すべき飛行コースの
飛行情報を記憶するためのコース情報記憶手段と、位置
センサが出力する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢
信号、対気速度センサが出力する速度信号、およびコー
ス情報記憶手段が記憶したコース情報に基づいて、自機
のピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御
を行なって自機を飛行コースに沿って誘導するための操
縦制御装置とを備え、ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直
面内の誘導制御は、ピッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度
変化に応じた高度制御と速度制御の制御ゲインの配分率
を変化させ、対気速度Ｖが所定値Ｖａ以下である場合に
は、ピッチ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先す
る制御を行ない、ＣＰ軸に関して速度制御よりも高度制
御を優先する制御を行ない、対気速度Ｖが所定値Ｖａよ
り高い場合には、ピッチ軸に関して速度制御よりも高度
制御を優先する制御を行ない、ＣＰ軸に関して高度制御
よりも速度制御を優先する制御を行なうことを特徴とす
るヘリコプタ誘導制御装置である。
【００１１】本発明に従えば、自機の飛行中にセンサが
出力する位置信号や速度信号がコース情報の内容と一致
しているか否かを判断しつつ、センサが出力する姿勢信
号に基づいて自機の姿勢を適切に保持しながらピッチ
軸、ＣＰ（コレクティブピッチ）軸、ロール軸およびヨ
ー軸の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コー
スに沿って自機を誘導することができる。
出力する位置信号や速度信号がコース情報の内容と一致
しているか否かを判断しつつ、センサが出力する姿勢信
号に基づいて自機の姿勢を適切に保持しながらピッチ
軸、ＣＰ（コレクティブピッチ）軸、ロール軸およびヨ
ー軸の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コー
スに沿って自機を誘導することができる。
【００１２】特にヘリコプタが目標着陸点に着陸する際
に、ＩＬＳを使用しなくても特定の進入着陸ルート、た
とえば低騒音着陸条件や輸送ＴＡ級着陸条件などの飛行
条件を満たすルートに沿って自機を精度良く誘導できる
ため、パイロットの負担を大幅に軽減でき、飛行の安全
性も向上する。
に、ＩＬＳを使用しなくても特定の進入着陸ルート、た
とえば低騒音着陸条件や輸送ＴＡ級着陸条件などの飛行
条件を満たすルートに沿って自機を精度良く誘導できる
ため、パイロットの負担を大幅に軽減でき、飛行の安全
性も向上する。
【００１３】
【００１４】また、ヘリコプタの飛行特性は対気速度に
よって大きく変化し、低速度域において機体の垂直推力
はＣＰ軸制御によって主に発生しているが、対気速度が
高くなってくると機体の空力特性に起因する揚力が加算
的に重畳されるため、高速度域における垂直推力は機体
のピッチ角姿勢に大きく依存するようになる。したがっ
て、対気速度Ｖがある値Ｖａより高い場合には、機体の
高度制御はＣＰ軸より機体応答ゲインが大きくなるピッ
チ軸を優先させる方が有利となる。値Ｖａは機体の種類
に応じて適宜設定でき、一般には４０ｋｔ〜６０ｋｔ程
度が採用される。
よって大きく変化し、低速度域において機体の垂直推力
はＣＰ軸制御によって主に発生しているが、対気速度が
高くなってくると機体の空力特性に起因する揚力が加算
的に重畳されるため、高速度域における垂直推力は機体
のピッチ角姿勢に大きく依存するようになる。したがっ
て、対気速度Ｖがある値Ｖａより高い場合には、機体の
高度制御はＣＰ軸より機体応答ゲインが大きくなるピッ
チ軸を優先させる方が有利となる。値Ｖａは機体の種類
に応じて適宜設定でき、一般には４０ｋｔ〜６０ｋｔ程
度が採用される。
【００１５】また本発明は、自機の３次元位置を検出す
るための位置センサと、自機の姿勢を検出するための姿
勢センサと、自機の対気速度を検出するための対気速度
センサと、自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記
憶するためのコース情報記憶手段と、位置センサが出力
する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢信号、対気速
度センサが出力する速度信号、およびコース情報記憶手
段が記憶したコース情報に基づいて、自機のピッチ軸、
ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御を行なって自
機を飛行コースに沿って誘導するための操縦制御装置
と、離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力する
ためのポイント情報入力手段と、入力されたポイント情
報に基づいて、コース情報を生成するための飛行管理装
置とを備え、飛行管理装置は、飛行ポイント間を円弧コ
ースまたは直線コースで接続し、さらに複数の直線コー
スが接続する屈曲部を２次曲線で補間修正して、垂直面
に関するコース情報を生成することを特徴とするヘリコ
プタ誘導制御装置である。
るための位置センサと、自機の姿勢を検出するための姿
勢センサと、自機の対気速度を検出するための対気速度
センサと、自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記
憶するためのコース情報記憶手段と、位置センサが出力
する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢信号、対気速
度センサが出力する速度信号、およびコース情報記憶手
段が記憶したコース情報に基づいて、自機のピッチ軸、
ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御を行なって自
機を飛行コースに沿って誘導するための操縦制御装置
と、離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力する
ためのポイント情報入力手段と、入力されたポイント情
報に基づいて、コース情報を生成するための飛行管理装
置とを備え、飛行管理装置は、飛行ポイント間を円弧コ
ースまたは直線コースで接続し、さらに複数の直線コー
スが接続する屈曲部を２次曲線で補間修正して、垂直面
に関するコース情報を生成することを特徴とするヘリコ
プタ誘導制御装置である。
【００１６】
【００１７】また本発明は、飛行管理装置は、飛行ポイ
ント間を円弧コースまたは直線コースで接続し、さらに
複数の直線コースが接続する屈曲部を２次曲線で補間修
正して、コース情報を生成することを特徴とする。
ント間を円弧コースまたは直線コースで接続し、さらに
複数の直線コースが接続する屈曲部を２次曲線で補間修
正して、コース情報を生成することを特徴とする。
【００１８】また、飛行ポイント間を円弧コースまたは
直線コースで接続することによって、２種類のコースだ
けで大部分のコースを定義できるため、処理が簡単にな
る。また、直線コース同士が交差する屈曲部を２次曲線
（放物線、楕円、双曲線）で補間修正することによっ
て、垂直面に関するコースの継目が物体の重力運動軌跡
に合致する曲線で規定できるため、ヘリコプタの追従性
が向上する。
直線コースで接続することによって、２種類のコースだ
けで大部分のコースを定義できるため、処理が簡単にな
る。また、直線コース同士が交差する屈曲部を２次曲線
（放物線、楕円、双曲線）で補間修正することによっ
て、垂直面に関するコースの継目が物体の重力運動軌跡
に合致する曲線で規定できるため、ヘリコプタの追従性
が向上する。
【００１９】また本発明は、自機の３次元位置を検出す
るための位置センサと、自機の姿勢を検出するための姿
勢センサと、自機の対気速度を検出するための対気速度
センサと、自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記
憶するためのコース情報記憶手段と、位置センサが出力
する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢信号、対気速
度センサが出力する速度信号、およびコース情報記憶手
段が記憶したコース情報に基づいて、自機のピッチ軸、
ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御を行なって自
機を飛行コースに沿って誘導するための操縦制御装置
と、、離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力す
るためのポイント情報入力手段と、入力されたポイント
情報に基づいて、コース情報を生成するための飛行管理
装置とを備え、ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直面内の
誘導制御は、ピッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度変化に
応じた高度制御と速度制御の制御ゲインの配分率を変化
させ、対気速度Ｖが所定値Ｖａ以下である場合には、ピ
ッチ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先する制御
を行ない、ＣＰ軸に関して速度制御よりも高度制御を優
先する制御を行ない、対気速度Ｖが所定値Ｖａより高い
場合には、ピッチ軸に関して速度制御よりも高度制御を
優先する制御を行ない、ＣＰ軸に関して高度制御よりも
速度制御を優先する制御を行なうとともに、飛行管理装
置は、飛行ポイント間を円弧コースまたは直線コースで
接続し、さらに複数の直線コースが接続する屈曲部を２
次曲線で補間修正して、垂直面に関するコース情報を生
成することを特徴とするヘリコプタ誘導制御装置であ
る。
るための位置センサと、自機の姿勢を検出するための姿
勢センサと、自機の対気速度を検出するための対気速度
センサと、自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記
憶するためのコース情報記憶手段と、位置センサが出力
する位置信号、姿勢センサが出力する姿勢信号、対気速
度センサが出力する速度信号、およびコース情報記憶手
段が記憶したコース情報に基づいて、自機のピッチ軸、
ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸制御を行なって自
機を飛行コースに沿って誘導するための操縦制御装置
と、、離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力す
るためのポイント情報入力手段と、入力されたポイント
情報に基づいて、コース情報を生成するための飛行管理
装置とを備え、ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直面内の
誘導制御は、ピッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度変化に
応じた高度制御と速度制御の制御ゲインの配分率を変化
させ、対気速度Ｖが所定値Ｖａ以下である場合には、ピ
ッチ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先する制御
を行ない、ＣＰ軸に関して速度制御よりも高度制御を優
先する制御を行ない、対気速度Ｖが所定値Ｖａより高い
場合には、ピッチ軸に関して速度制御よりも高度制御を
優先する制御を行ない、ＣＰ軸に関して高度制御よりも
速度制御を優先する制御を行なうとともに、飛行管理装
置は、飛行ポイント間を円弧コースまたは直線コースで
接続し、さらに複数の直線コースが接続する屈曲部を２
次曲線で補間修正して、垂直面に関するコース情報を生
成することを特徴とするヘリコプタ誘導制御装置であ
る。
【００２０】本発明に従えば、自機の飛行中にセンサが
出力する位置信号や速度信号がコース情報の内容と一致
しているか否かを判断しつつ、センサが出力する姿勢信
号に基づいて自機の姿勢を適切に保持しながらピッチ
軸、ＣＰ（コレクティブピッチ）軸、ロール軸およびヨ
ー軸の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コー
スに沿って自機を誘導することができる。特にヘリコプ
タが目標着陸点に着陸する際に、ＩＬＳを使用しなくて
も特定の進入着陸ルート、たとえば低騒音着陸条件や輸
送ＴＡ級着陸条件などの飛行条件を満たすルートに沿っ
て自機を精度良く誘導できるため、パイロットの負担を
大幅に軽減でき、飛行の安全性も向上する。また、ヘリ
コプタの飛行特性は対気速度によって大きく変化し、低
速度域において機体の垂直推力はＣＰ軸制御によって主
に発生しているが、対気速度が高くなってくると機体の
空力特性に起因する揚力が加算的に重畳されるため、高
速度域における垂直推力は機体のピッチ角姿勢に大きく
依存するようになる。したがって、対気速度Ｖがある値
Ｖａより高い場合には、機体の高度制御はＣＰ軸より機
体応答ゲインが大きくなるピッチ軸を優先させる方が有
利となる。値Ｖａは機体の種類に応じて適宜設定でき、
一般には４０ｋｔ〜６０ｋｔ程度が採用される。
出力する位置信号や速度信号がコース情報の内容と一致
しているか否かを判断しつつ、センサが出力する姿勢信
号に基づいて自機の姿勢を適切に保持しながらピッチ
軸、ＣＰ（コレクティブピッチ）軸、ロール軸およびヨ
ー軸の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コー
スに沿って自機を誘導することができる。特にヘリコプ
タが目標着陸点に着陸する際に、ＩＬＳを使用しなくて
も特定の進入着陸ルート、たとえば低騒音着陸条件や輸
送ＴＡ級着陸条件などの飛行条件を満たすルートに沿っ
て自機を精度良く誘導できるため、パイロットの負担を
大幅に軽減でき、飛行の安全性も向上する。また、ヘリ
コプタの飛行特性は対気速度によって大きく変化し、低
速度域において機体の垂直推力はＣＰ軸制御によって主
に発生しているが、対気速度が高くなってくると機体の
空力特性に起因する揚力が加算的に重畳されるため、高
速度域における垂直推力は機体のピッチ角姿勢に大きく
依存するようになる。したがって、対気速度Ｖがある値
Ｖａより高い場合には、機体の高度制御はＣＰ軸より機
体応答ゲインが大きくなるピッチ軸を優先させる方が有
利となる。値Ｖａは機体の種類に応じて適宜設定でき、
一般には４０ｋｔ〜６０ｋｔ程度が採用される。
【００２１】また、ヘリコプタの飛行コースを規定する
場合、パイロットや航空管制部門が主要な飛行ポイント
だけを指定することによって、飛行管理に必要なデータ
量が少なくなるため、データ処理の負荷を軽減できる。
また、飛行ポイント間の飛行コースは飛行管理装置が自
動的に生成することによって、入力すべきデータ量が少
なくても充分精度の良い飛行管理を達成できる。また、
飛行ポイント間を円弧コースまたは直線コースで接続す
ることによって、２種類のコースだけで大部分のコース
を定義できるため、処理が簡単になる。また、直線コー
ス同士が交差する屈曲部を２次曲線（放物線、楕円、双
曲線）で補間修正することによって、垂直面に関するコ
ースの継目が物体の重力運動軌跡に合致する曲線で規定
できるため、ヘリコプタの追従性が向上する。
場合、パイロットや航空管制部門が主要な飛行ポイント
だけを指定することによって、飛行管理に必要なデータ
量が少なくなるため、データ処理の負荷を軽減できる。
また、飛行ポイント間の飛行コースは飛行管理装置が自
動的に生成することによって、入力すべきデータ量が少
なくても充分精度の良い飛行管理を達成できる。また、
飛行ポイント間を円弧コースまたは直線コースで接続す
ることによって、２種類のコースだけで大部分のコース
を定義できるため、処理が簡単になる。また、直線コー
ス同士が交差する屈曲部を２次曲線（放物線、楕円、双
曲線）で補間修正することによって、垂直面に関するコ
ースの継目が物体の重力運動軌跡に合致する曲線で規定
できるため、ヘリコプタの追従性が向上する。
【００２２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る着陸ルート
の一例を示す説明図である。ヘリコプタ１が上空から目
標着陸点に向かって着陸する場合、航空管制やヘリポー
ト周囲の環境保全、ヘリコプタの飛行特性などの観点か
ら一定の着陸ルートに沿った飛行が要求される。たとえ
ば着陸態勢に入るヘリポート近傍の区間Ｌａでは輸送Ｔ
Ａ級着陸条件を満たす必要があり、上空から低空にいっ
きに降下して降下率が大きい区間ＬｂではＢＶＩ騒音な
どの騒音発生を抑制するための低騒音着陸条件を満たす
必要がある。こうした着陸ルートを規定するために、主
要な飛行ポイントＰ１〜Ｐ６が３次元座標で定められ
る。
の一例を示す説明図である。ヘリコプタ１が上空から目
標着陸点に向かって着陸する場合、航空管制やヘリポー
ト周囲の環境保全、ヘリコプタの飛行特性などの観点か
ら一定の着陸ルートに沿った飛行が要求される。たとえ
ば着陸態勢に入るヘリポート近傍の区間Ｌａでは輸送Ｔ
Ａ級着陸条件を満たす必要があり、上空から低空にいっ
きに降下して降下率が大きい区間ＬｂではＢＶＩ騒音な
どの騒音発生を抑制するための低騒音着陸条件を満たす
必要がある。こうした着陸ルートを規定するために、主
要な飛行ポイントＰ１〜Ｐ６が３次元座標で定められ
る。
【００２３】図１では典型的な着陸ルートを示してお
り、着陸ルートの進入を開始すると、ヘリコプタの進行
方向を目標着陸点に向けるための円弧コースが規定さ
れ、円弧コースの開始点および終了点が飛行ポイントＰ
１、Ｐ２として設定される。次に高度を急速に低下させ
るための直線コースが規定され、直線コースの開始点お
よび終了点が飛行ポイントＰ３、Ｐ４として設定され
る。次に降下率を小さくして着陸点上空まで低空飛行す
るための直線コースが規定され、その終了点が飛行ポイ
ントＰ５として設定される。さらに着陸点付近でホバリ
ング飛行に移行するための直線コースが規定され、その
終了点が飛行ポイントＰ６として設定される。
り、着陸ルートの進入を開始すると、ヘリコプタの進行
方向を目標着陸点に向けるための円弧コースが規定さ
れ、円弧コースの開始点および終了点が飛行ポイントＰ
１、Ｐ２として設定される。次に高度を急速に低下させ
るための直線コースが規定され、直線コースの開始点お
よび終了点が飛行ポイントＰ３、Ｐ４として設定され
る。次に降下率を小さくして着陸点上空まで低空飛行す
るための直線コースが規定され、その終了点が飛行ポイ
ントＰ５として設定される。さらに着陸点付近でホバリ
ング飛行に移行するための直線コースが規定され、その
終了点が飛行ポイントＰ６として設定される。
【００２４】ここでは着陸ルートについて説明したが、
離陸ルートについても主要な飛行ポイント設定によって
定義付けが可能である。
離陸ルートについても主要な飛行ポイント設定によって
定義付けが可能である。
【００２５】図２は、本発明の実施の一形態を示すブロ
ック図である。ヘリコプタ誘導制御装置１０は、コンピ
ュータ等で構成され、種々の入力データや各種センサの
信号に基づいて自機の３次元位置および３次元姿勢を維
持するためにピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸
の４軸制御を行なって、各軸に関する操縦コマンドを出
力し、ヘリコプタの操縦系統を管理する別の飛行制御計
算機（不図示）に向けて供給する。こうした操縦コマン
ドは、パイロットによる操縦コマンドと同等であり、ヘ
リコプタ誘導制御装置１０はパイロット操縦に代替して
自動操縦を行なう機能を有する。
ック図である。ヘリコプタ誘導制御装置１０は、コンピ
ュータ等で構成され、種々の入力データや各種センサの
信号に基づいて自機の３次元位置および３次元姿勢を維
持するためにピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸
の４軸制御を行なって、各軸に関する操縦コマンドを出
力し、ヘリコプタの操縦系統を管理する別の飛行制御計
算機（不図示）に向けて供給する。こうした操縦コマン
ドは、パイロットによる操縦コマンドと同等であり、ヘ
リコプタ誘導制御装置１０はパイロット操縦に代替して
自動操縦を行なう機能を有する。
【００２６】データ入力部１１は、計器パネル上の操作
キーや携帯記憶メディアの読取装置、通信インタフェイ
スなどで構成され、ここでは飛行ポイントの位置や飛行
条件等を含むポイント情報が入力される。飛行管理装置
１２は、入力された飛行ポイントを円弧コースまたは直
線コースで接続して、全体の飛行コースを生成する。こ
のとき複数の直線コースが接続する屈曲部を２次曲線で
補間して、飛行コースが滑らかになるように部分修正す
る。また、飛行コースに誘導するために必要な飛行条件
を規定するコース情報も生成する。
キーや携帯記憶メディアの読取装置、通信インタフェイ
スなどで構成され、ここでは飛行ポイントの位置や飛行
条件等を含むポイント情報が入力される。飛行管理装置
１２は、入力された飛行ポイントを円弧コースまたは直
線コースで接続して、全体の飛行コースを生成する。こ
のとき複数の直線コースが接続する屈曲部を２次曲線で
補間して、飛行コースが滑らかになるように部分修正す
る。また、飛行コースに誘導するために必要な飛行条件
を規定するコース情報も生成する。
【００２７】コース情報記憶部１３は、メモリや固定記
憶装置などで構成され、飛行管理装置１２が作成したコ
ース情報を記憶する。このコース情報が誘導飛行を行な
うための制御目標値として扱われる。
憶装置などで構成され、飛行管理装置１２が作成したコ
ース情報を記憶する。このコース情報が誘導飛行を行な
うための制御目標値として扱われる。
【００２８】位置センサ１４は、ＧＰＳやＤＧＰＳなど
で構成され、自機の３次元位置、たとえば経度、緯度、
高度を計測して位置信号を出力する。対気速度センサ１
５は、自機の対気速度を計測して速度信号を出力する。
姿勢センサ１６は、ジャイロスコープなどで構成され、
自機の３次元姿勢、すなわちピッチ角、ヨー角、ロール
角を計測して姿勢信号を出力する。
で構成され、自機の３次元位置、たとえば経度、緯度、
高度を計測して位置信号を出力する。対気速度センサ１
５は、自機の対気速度を計測して速度信号を出力する。
姿勢センサ１６は、ジャイロスコープなどで構成され、
自機の３次元姿勢、すなわちピッチ角、ヨー角、ロール
角を計測して姿勢信号を出力する。
【００２９】次に誘導計算装置２０において、コース情
報で設定された目標値とセンサ計測値との誤差を算出し
て、誤差を少なくするように４軸コマンドを生成する。
ルーチン２１は、コース情報の目標速度値と対気速度セ
ンサ１５の速度信号との間の速度誤差を計算する。ルー
チン２２は、コース情報の目標高度値と位置センサ１４
の高度信号との間の高度誤差を計算する。ルーチン２３
は、速度誤差および高度誤差にＰＩＤ(Proportional, I
ntegral and Differential) 制御演算を施して、両者の
重み計算を行なってピッチコマンドを出力する。ルーチ
ン２４は、速度誤差および高度誤差にＰＩＤ制御演算を
施して、両者の重み計算を行なってＣＰコマンドを出力
する。
報で設定された目標値とセンサ計測値との誤差を算出し
て、誤差を少なくするように４軸コマンドを生成する。
ルーチン２１は、コース情報の目標速度値と対気速度セ
ンサ１５の速度信号との間の速度誤差を計算する。ルー
チン２２は、コース情報の目標高度値と位置センサ１４
の高度信号との間の高度誤差を計算する。ルーチン２３
は、速度誤差および高度誤差にＰＩＤ(Proportional, I
ntegral and Differential) 制御演算を施して、両者の
重み計算を行なってピッチコマンドを出力する。ルーチ
ン２４は、速度誤差および高度誤差にＰＩＤ制御演算を
施して、両者の重み計算を行なってＣＰコマンドを出力
する。
【００３０】ルーチン２５は、コース情報の目標方位角
値と姿勢センサ１６のヨー角信号との間の方位角誤差を
計算する。ルーチン２６は、方位角誤差にＰＩＤ制御演
算を施して、ヨーコマンドを出力する。
値と姿勢センサ１６のヨー角信号との間の方位角誤差を
計算する。ルーチン２６は、方位角誤差にＰＩＤ制御演
算を施して、ヨーコマンドを出力する。
【００３１】ルーチン２７は、コース情報の目標水平位
置値と位置センサ１４の経度信号および緯度信号との間
の水平位置誤差を計算する。ルーチン２８は、コース情
報に円弧コースの曲率が規定されている場合に、この曲
率から旋回ロール角を計算する。ルーチン２９は、水平
位置誤差および旋回ロール角にＰＩＤ制御演算を施し
て、ロールコマンドを出力する。
置値と位置センサ１４の経度信号および緯度信号との間
の水平位置誤差を計算する。ルーチン２８は、コース情
報に円弧コースの曲率が規定されている場合に、この曲
率から旋回ロール角を計算する。ルーチン２９は、水平
位置誤差および旋回ロール角にＰＩＤ制御演算を施し
て、ロールコマンドを出力する。
【００３２】ルーチン２７、２８は、直線コースから円
弧コースへ接続する飛行ポイントまたは円弧コースから
直線コースへ接続する飛行ポイントを通過する際に、飛
行ポイントでの飛行情報に規定された曲率データに対応
したフィードフォワード入力値を生成する機能を有す
る。
弧コースへ接続する飛行ポイントまたは円弧コースから
直線コースへ接続する飛行ポイントを通過する際に、飛
行ポイントでの飛行情報に規定された曲率データに対応
したフィードフォワード入力値を生成する機能を有す
る。
【００３３】図３は、ピッチ軸およびＣＰ軸の処理ルー
チンを示すブロック図である。ピッチ軸およびＣＰ軸
は、機体の進行方向および主ロータ軸方向を含む垂直面
内の運動ベクトルを制御する。
チンを示すブロック図である。ピッチ軸およびＣＰ軸
は、機体の進行方向および主ロータ軸方向を含む垂直面
内の運動ベクトルを制御する。
【００３４】まずピッチ軸に関して、図２のルーチン２
１が出力する速度誤差ΔＶおよびルーチン２２が出力す
る高度誤差ΔＨは、ルーチン２３のＰＩＤ演算部２３
ａ、２３ｂで所定の演算が行なわれた後、重み演算部２
３ｃによってｋ×ΔＨ＋（１−ｋ）×ΔＶを計算してピ
ッチコマンドＱｐを出力する。重み比率ｋは、０から１
までの範囲で変化する。
１が出力する速度誤差ΔＶおよびルーチン２２が出力す
る高度誤差ΔＨは、ルーチン２３のＰＩＤ演算部２３
ａ、２３ｂで所定の演算が行なわれた後、重み演算部２
３ｃによってｋ×ΔＨ＋（１−ｋ）×ΔＶを計算してピ
ッチコマンドＱｐを出力する。重み比率ｋは、０から１
までの範囲で変化する。
【００３５】同様に、速度誤差ΔＶおよび高度誤差ΔＨ
は、ルーチン２４のＰＩＤ演算部２４ａ、２４ｂで所定
の演算が行なわれた後、重み演算部２４ｃによってｋ×
ΔＶ＋（１−ｋ）×ΔＨを計算してＣＰコマンドＱｃを
出力する。重み比率ｋは、０から１までの範囲で変化す
る。
は、ルーチン２４のＰＩＤ演算部２４ａ、２４ｂで所定
の演算が行なわれた後、重み演算部２４ｃによってｋ×
ΔＶ＋（１−ｋ）×ΔＨを計算してＣＰコマンドＱｃを
出力する。重み比率ｋは、０から１までの範囲で変化す
る。
【００３６】図４は、速度誤差ΔＶおよび高度誤差ΔＨ
の重み比率ｋの変化を示すグラフである。縦軸は重み比
率ｋであり、横軸は対気速度Ｖである。重み演算部２３
ｃの動作は、図４（ａ）に示すように、a)０≦Ｖ≦４０
ｋｔのとき、重み比率ｋ＝０でピッチコマンドＱｐ＝Δ
Ｖとなり、b)４０ｋｔ＜Ｖ＜６０ｋｔのとき、重み比率
ｋは対気速度Ｖに比例し、Ｑｐ＝ｋ×ΔＨ＋（１−ｋ）
×ΔＶとなり、c)６０ｋｔ≦Ｖのとき、ｋ＝１でＱｐ＝
ΔＨとなる。
の重み比率ｋの変化を示すグラフである。縦軸は重み比
率ｋであり、横軸は対気速度Ｖである。重み演算部２３
ｃの動作は、図４（ａ）に示すように、a)０≦Ｖ≦４０
ｋｔのとき、重み比率ｋ＝０でピッチコマンドＱｐ＝Δ
Ｖとなり、b)４０ｋｔ＜Ｖ＜６０ｋｔのとき、重み比率
ｋは対気速度Ｖに比例し、Ｑｐ＝ｋ×ΔＨ＋（１−ｋ）
×ΔＶとなり、c)６０ｋｔ≦Ｖのとき、ｋ＝１でＱｐ＝
ΔＨとなる。
【００３７】重み演算部２４ｃの動作は、図４（ｂ）に
示すように、a)０≦Ｖ≦４０ｋｔのとき、重み比率ｋ＝
０でＣＰコマンドＱｃ＝ΔＨとなり、b)４０ｋｔ＜Ｖ＜
６０ｋｔのとき、重み比率ｋは対気速度Ｖに比例し、Ｑ
ｃ＝ｋ×ΔＶ＋（１−ｋ）×ΔＨとなり、c)６０ｋｔ≦
Ｖのとき、ｋ＝１でＱｃ＝ΔＶとなる。
示すように、a)０≦Ｖ≦４０ｋｔのとき、重み比率ｋ＝
０でＣＰコマンドＱｃ＝ΔＨとなり、b)４０ｋｔ＜Ｖ＜
６０ｋｔのとき、重み比率ｋは対気速度Ｖに比例し、Ｑ
ｃ＝ｋ×ΔＶ＋（１−ｋ）×ΔＨとなり、c)６０ｋｔ≦
Ｖのとき、ｋ＝１でＱｃ＝ΔＶとなる。
【００３８】図５は、ヘリコプタの飛行特性の測定結果
を示すグラフである。横軸は対気速度Ｖで、縦軸は垂直
方向速度である。実線グラフは、ピッチ軸操縦を行なう
サイクリックスティック入力の増分δｙに対する垂直方
向速度の３秒後の変化を示す。破線グラフは、ＣＰ軸操
縦を行なうコレクティブピッチスティック入力の増分δ
ＣＰに対する垂直方向速度の３秒後の変化を示す。
を示すグラフである。横軸は対気速度Ｖで、縦軸は垂直
方向速度である。実線グラフは、ピッチ軸操縦を行なう
サイクリックスティック入力の増分δｙに対する垂直方
向速度の３秒後の変化を示す。破線グラフは、ＣＰ軸操
縦を行なうコレクティブピッチスティック入力の増分δ
ＣＰに対する垂直方向速度の３秒後の変化を示す。
【００３９】これらのグラフを見ると、対気速度Ｖが５
０ｋｔ以下では、破線が実線を上回り、コレクティブピ
ッチスティック入力による上昇推力が支配的になるた
め、ＣＰ軸制御による高度制御の方が機体応答ゲインは
大きくなり、より効率的な制御が可能になることが判
る。対気速度Ｖが５０ｋｔより高くなると、実線がほぼ
比例的に増加して破線を上回り、サイクリックスティッ
ク入力による上昇推力が支配的になるため、ピッチ軸制
御による高度制御の方が機体応答ゲインは格段に大きく
なり、より効率的な制御が可能になることが判る。
０ｋｔ以下では、破線が実線を上回り、コレクティブピ
ッチスティック入力による上昇推力が支配的になるた
め、ＣＰ軸制御による高度制御の方が機体応答ゲインは
大きくなり、より効率的な制御が可能になることが判
る。対気速度Ｖが５０ｋｔより高くなると、実線がほぼ
比例的に増加して破線を上回り、サイクリックスティッ
ク入力による上昇推力が支配的になるため、ピッチ軸制
御による高度制御の方が機体応答ゲインは格段に大きく
なり、より効率的な制御が可能になることが判る。
【００４０】したがって、対気速度Ｖがある値Ｖａ（図
５では５０ｋｔ弱）より高い場合には、機体の高度制御
はＣＰ軸より機体応答ゲインが大きくなるピッチ軸を優
先させる方が有利となる。
５では５０ｋｔ弱）より高い場合には、機体の高度制御
はＣＰ軸より機体応答ゲインが大きくなるピッチ軸を優
先させる方が有利となる。
【００４１】こうした制御内容の切換を行なうために、
図４で示したように、対気速度Ｖの大きさに応じて速度
誤差ΔＶおよび高度誤差ΔＨの重み比率ｋを変化させ
て、ピッチコマンドＱｐおよびＣＰコマンドＱｃを決定
している。
図４で示したように、対気速度Ｖの大きさに応じて速度
誤差ΔＶおよび高度誤差ΔＨの重み比率ｋを変化させ
て、ピッチコマンドＱｐおよびＣＰコマンドＱｃを決定
している。
【００４２】図６は、離散的な飛行ポイントから連続的
な飛行コースを生成する手法を示す説明図であり、図６
（ａ）は水平面を示し、図６（ｂ）は垂直面を示す。飛
行ポイントＰ０〜Ｐ３が指定されると、飛行ポイントの
間を円弧コースまたは直線コースで接続する。円弧コー
スは、２つの接点座標と円弧半径、円弧中心および円弧
中心角が決まれば一意的に定まる。直線コースは、線分
両端の座標が決まれば一意的に定まる。
な飛行コースを生成する手法を示す説明図であり、図６
（ａ）は水平面を示し、図６（ｂ）は垂直面を示す。飛
行ポイントＰ０〜Ｐ３が指定されると、飛行ポイントの
間を円弧コースまたは直線コースで接続する。円弧コー
スは、２つの接点座標と円弧半径、円弧中心および円弧
中心角が決まれば一意的に定まる。直線コースは、線分
両端の座標が決まれば一意的に定まる。
【００４３】図７は、直線コース同士が交差する屈曲部
を２次曲線で補間して、飛行コースをなめらかに修正す
る手法を説明する。ここで、飛行ポイントＰ０〜Ｐ３の
高度情報をＨ０〜Ｈ３とし、飛行ポイントＰ１、Ｐ２の
速度情報をＶ１、Ｖ２とし、飛行ポイントＰ０、Ｐ１で
定まる直線コースＭ０の地上距離をＤＰとし、飛行ポイ
ントＰ１、Ｐ２で定まる直線コースＭ１の地上距離をＤ
Ｌとし、飛行ポイントＰ２、Ｐ３で定まる直線コースＭ
２の地上距離をＤＮとし、飛行ポイントＰ１からの飛行
距離をＤとする。２次曲線としては放物線を採用し、飛
行ポイントＰ１近傍の放物線Ｕ１が直線コースＭ１と接
する位置までの距離をＲａとし、飛行ポイントＰ２近傍
の放物線Ｕ２が直線コースＭ１と接する位置までの距離
をＲｃとする。
を２次曲線で補間して、飛行コースをなめらかに修正す
る手法を説明する。ここで、飛行ポイントＰ０〜Ｐ３の
高度情報をＨ０〜Ｈ３とし、飛行ポイントＰ１、Ｐ２の
速度情報をＶ１、Ｖ２とし、飛行ポイントＰ０、Ｐ１で
定まる直線コースＭ０の地上距離をＤＰとし、飛行ポイ
ントＰ１、Ｐ２で定まる直線コースＭ１の地上距離をＤ
Ｌとし、飛行ポイントＰ２、Ｐ３で定まる直線コースＭ
２の地上距離をＤＮとし、飛行ポイントＰ１からの飛行
距離をＤとする。２次曲線としては放物線を採用し、飛
行ポイントＰ１近傍の放物線Ｕ１が直線コースＭ１と接
する位置までの距離をＲａとし、飛行ポイントＰ２近傍
の放物線Ｕ２が直線コースＭ１と接する位置までの距離
をＲｃとする。
【００４４】a)飛行距離Ｄが０からＲａまでの領域ａに
おいて飛行コースは放物線Ｕ１となり、b)飛行距離Ｄが
Ｒａから（ＤＬ−Ｒｃ）までの領域ｂにおいて飛行コー
スは直線コースＭ１となり、c)飛行距離Ｄが（ＤＬ−Ｒ
ｃ）からＤＬまでの領域ｃにおいて飛行コースは放物線
Ｕ２となる。
おいて飛行コースは放物線Ｕ１となり、b)飛行距離Ｄが
Ｒａから（ＤＬ−Ｒｃ）までの領域ｂにおいて飛行コー
スは直線コースＭ１となり、c)飛行距離Ｄが（ＤＬ−Ｒ
ｃ）からＤＬまでの領域ｃにおいて飛行コースは放物線
Ｕ２となる。
【００４５】そこで距離Ｒａを計算すると、Ｒａ＝（直
線コースＭ１の傾きＳ１−直線コースＭ０の傾きＳ０）
／（２×昇降率の時間変化率）×Ｖ１∧2となる。「∧
2」は２乗を意味する。なお、距離ＲａがＤＬの半分よ
り大きいときはＤＬ／２とする。次に距離Ｒｃを計算す
ると、Ｒｃ＝（直線コースＭ２の傾きＳ２−直線コース
Ｍ１の傾きＳ１）／（２×昇降率の時間変化率）×Ｖ２
∧2となる。なお、距離ＲｃがＤＬの半分より大きいと
きはＤＬ／２とする。
線コースＭ１の傾きＳ１−直線コースＭ０の傾きＳ０）
／（２×昇降率の時間変化率）×Ｖ１∧2となる。「∧
2」は２乗を意味する。なお、距離ＲａがＤＬの半分よ
り大きいときはＤＬ／２とする。次に距離Ｒｃを計算す
ると、Ｒｃ＝（直線コースＭ２の傾きＳ２−直線コース
Ｍ１の傾きＳ１）／（２×昇降率の時間変化率）×Ｖ２
∧2となる。なお、距離ＲｃがＤＬの半分より大きいと
きはＤＬ／２とする。
【００４６】次に直線コースＭ１の高度Ｚは、Ｚ＝Ｈ１
＋（直線コースＭ１の傾き）×Ｄで表せる。放物線Ｕ１
の高度Ｚは、Ｚ＝ａ１×Ｄ∧2＋ｂ１×Ｄ＋ｃ１で表
せ、係数ａ１＝（Ｓ１−Ｓ０）／（２×Ｒａ）、係数ｂ
１＝Ｓ１−２×ａ１×Ｒａ、係数ｃ１＝Ｈ１＋Ｓ１×Ｒ
ａ−ａ１×Ｒａ∧2−ｂ１×Ｒａとなる。放物線Ｕ２の
高度Ｚは、Ｚ＝ａ２×Ｄ∧2＋ｂ２×Ｄ＋ｃ２で表せ、
係数ａ２＝（Ｓ２−Ｓ１）／（２×Ｒｃ）、係数ｂ２＝
Ｓ２−２×ａ２×（ＤＬ−Ｒｃ）、係数ｃ２＝Ｈ２＋Ｓ
１×（ＤＬ−Ｒｃ）−ａ２×（ＤＬ−Ｒｃ）∧2−ｂ２
×（ＤＬ−Ｒｃ）となる。
＋（直線コースＭ１の傾き）×Ｄで表せる。放物線Ｕ１
の高度Ｚは、Ｚ＝ａ１×Ｄ∧2＋ｂ１×Ｄ＋ｃ１で表
せ、係数ａ１＝（Ｓ１−Ｓ０）／（２×Ｒａ）、係数ｂ
１＝Ｓ１−２×ａ１×Ｒａ、係数ｃ１＝Ｈ１＋Ｓ１×Ｒ
ａ−ａ１×Ｒａ∧2−ｂ１×Ｒａとなる。放物線Ｕ２の
高度Ｚは、Ｚ＝ａ２×Ｄ∧2＋ｂ２×Ｄ＋ｃ２で表せ、
係数ａ２＝（Ｓ２−Ｓ１）／（２×Ｒｃ）、係数ｂ２＝
Ｓ２−２×ａ２×（ＤＬ−Ｒｃ）、係数ｃ２＝Ｈ２＋Ｓ
１×（ＤＬ−Ｒｃ）−ａ２×（ＤＬ−Ｒｃ）∧2−ｂ２
×（ＤＬ−Ｒｃ）となる。
【００４７】こうして放物線Ｕ１、直線コースＭ１およ
び放物線Ｕ２から成る飛行コースの高度を算出すること
ができる。下記の表１は、飛行ポイントおよび飛行情報
の具体例を示すリストである。
び放物線Ｕ２から成る飛行コースの高度を算出すること
ができる。下記の表１は、飛行ポイントおよび飛行情報
の具体例を示すリストである。
【００４８】
【表１】
【００４９】１４個の飛行ポイントＰ０〜Ｐ１３につい
て名前、Ｘ座標、Ｙ座標および高度から成る３次元座
標、対気速度、コースの種類が規定され、特に円弧コー
スの場合は円弧半径、円弧中心、中心角が規定されてい
る。
て名前、Ｘ座標、Ｙ座標および高度から成る３次元座
標、対気速度、コースの種類が規定され、特に円弧コー
スの場合は円弧半径、円弧中心、中心角が規定されてい
る。
【００５０】図７は、飛行ポイントおよび飛行コースを
３次元的に表示したグラフである。右上グラフが地上投
影の平面図で、左上グラフが北南方向の水平距離と高度
の関係を示す北南側面図で、右下グラフが東西方向の水
平距離と高度の関係を示す東西側面図である。
３次元的に表示したグラフである。右上グラフが地上投
影の平面図で、左上グラフが北南方向の水平距離と高度
の関係を示す北南側面図で、右下グラフが東西方向の水
平距離と高度の関係を示す東西側面図である。
【００５１】各飛行ポイントＰ０〜Ｐ１３が表１の３次
元座標に対応してプロットされ、飛行ポイントの間は円
弧コースまたは直線コースで接続される。また直線コー
ス同士が交差する屈曲部は２次曲線で補間している。約
１５００ｆｔで南南西方向に水平飛行しているヘリコプ
タ１が着陸ルートの進入を開始すると、飛行ポイントＰ
１で南方向に進行方向を変えて、飛行ポイントＰ２で左
旋回を開始し、飛行ポイントＰ３で直線飛行に戻って飛
行ポイントＰ４からほぼ東方向に進行し、飛行ポイント
Ｐ５で右旋回を開始しながら高度も下げ、途中の飛行ポ
イントＰ６を通過して飛行ポイントＰ７で高度約１００
０ｆｔの西向き水平飛行になり、途中の飛行ポイントＰ
８を通過して飛行ポイントＰ９で再び高度を下げ、飛行
ポイントＰ１１までの区間は低騒音着陸条件を満たす飛
行条件で降下し、さらに飛行ポイントＰ１３までの区間
は輸送ＴＡ級着陸条件を満たす飛行条件で降下し、飛行
ポイントＰ１３で高度１８ｆｔのホバリングに移行す
る。さらに、徐々に高度を下げれば着地が完了する。
元座標に対応してプロットされ、飛行ポイントの間は円
弧コースまたは直線コースで接続される。また直線コー
ス同士が交差する屈曲部は２次曲線で補間している。約
１５００ｆｔで南南西方向に水平飛行しているヘリコプ
タ１が着陸ルートの進入を開始すると、飛行ポイントＰ
１で南方向に進行方向を変えて、飛行ポイントＰ２で左
旋回を開始し、飛行ポイントＰ３で直線飛行に戻って飛
行ポイントＰ４からほぼ東方向に進行し、飛行ポイント
Ｐ５で右旋回を開始しながら高度も下げ、途中の飛行ポ
イントＰ６を通過して飛行ポイントＰ７で高度約１００
０ｆｔの西向き水平飛行になり、途中の飛行ポイントＰ
８を通過して飛行ポイントＰ９で再び高度を下げ、飛行
ポイントＰ１１までの区間は低騒音着陸条件を満たす飛
行条件で降下し、さらに飛行ポイントＰ１３までの区間
は輸送ＴＡ級着陸条件を満たす飛行条件で降下し、飛行
ポイントＰ１３で高度１８ｆｔのホバリングに移行す
る。さらに、徐々に高度を下げれば着地が完了する。
【００５２】再び図２を参照して、表１に示した飛行ポ
イントＰ０〜Ｐ１３に関する飛行情報がデータ入力部１
１から入力されると、飛行管理装置１２は飛行ポイント
間を円弧コースまたは直線コースで接続するとともに、
屈曲部は２次曲線で補間して連続的な飛行コースを生成
する。さらに飛行管理装置１２は、飛行コースに対応す
る連続的な飛行情報を生成して、時々刻々と変化する誘
導飛行制御の目標値を出力する。
イントＰ０〜Ｐ１３に関する飛行情報がデータ入力部１
１から入力されると、飛行管理装置１２は飛行ポイント
間を円弧コースまたは直線コースで接続するとともに、
屈曲部は２次曲線で補間して連続的な飛行コースを生成
する。さらに飛行管理装置１２は、飛行コースに対応す
る連続的な飛行情報を生成して、時々刻々と変化する誘
導飛行制御の目標値を出力する。
【００５３】特に、直線コースから円弧コースへ接続す
る飛行ポイント（たとえば図７のＰ２、Ｐ５）や円弧コ
ースから直線コースへ接続する飛行ポイント（たとえば
図７のＰ３、Ｐ７）を通過する際には、各飛行ポイント
での飛行情報に規定された円弧半径データに対応したフ
ィードフォワード入力値をロール軸制御コマンドに加算
することによって、フィードバック制御に起因する飛行
コースずれを未然に解消できる。
る飛行ポイント（たとえば図７のＰ２、Ｐ５）や円弧コ
ースから直線コースへ接続する飛行ポイント（たとえば
図７のＰ３、Ｐ７）を通過する際には、各飛行ポイント
での飛行情報に規定された円弧半径データに対応したフ
ィードフォワード入力値をロール軸制御コマンドに加算
することによって、フィードバック制御に起因する飛行
コースずれを未然に解消できる。
【００５４】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、自
機の飛行中にセンサが出力する位置信号や速度信号がコ
ース情報の内容と一致しているか否かを判断しつつ、セ
ンサが出力する姿勢信号に基づいて自機の姿勢を適切に
保持しながらピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸
の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コースに
沿って自機を誘導することができる。その結果、パイロ
ットの負担を大幅に軽減でき、飛行の安全性も向上す
る。
機の飛行中にセンサが出力する位置信号や速度信号がコ
ース情報の内容と一致しているか否かを判断しつつ、セ
ンサが出力する姿勢信号に基づいて自機の姿勢を適切に
保持しながらピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸
の４軸制御を行なうことによって、所定の飛行コースに
沿って自機を誘導することができる。その結果、パイロ
ットの負担を大幅に軽減でき、飛行の安全性も向上す
る。
【００５５】また、ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直面
内の誘導制御則を対気速度に応じて変化させることによ
って、効率的な誘導制御を実施できる。
内の誘導制御則を対気速度に応じて変化させることによ
って、効率的な誘導制御を実施できる。
【００５６】また、飛行ポイント間を円弧コースまたは
直線コースで接続し、直線コース同士が交差する屈曲部
を２次曲線で補間することによって、垂直面に関するコ
ースの継目が物体の重力運動軌跡に合致する曲線で規定
できるため、ヘリコプタの追従性が向上する。
直線コースで接続し、直線コース同士が交差する屈曲部
を２次曲線で補間することによって、垂直面に関するコ
ースの継目が物体の重力運動軌跡に合致する曲線で規定
できるため、ヘリコプタの追従性が向上する。
【００５７】
【図１】本発明に係る着陸ルートの一例を示す説明図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施の一形態を示すブロック図であ
る。
る。
【図３】ピッチ軸およびＣＰ軸の処理ルーチンを示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図４】速度誤差ΔＶおよび高度誤差ΔＨの重み比率ｋ
の変化を示すグラフである。
の変化を示すグラフである。
【図５】ヘリコプタの飛行特性の測定結果を示すグラフ
である。
である。
【図６】離散的な飛行ポイントから連続的な飛行コース
を生成する手法を示す説明図であり、図６（ａ）は水平
面を示し、図６（ｂ）は垂直面を示す。
を生成する手法を示す説明図であり、図６（ａ）は水平
面を示し、図６（ｂ）は垂直面を示す。
【図７】飛行ポイントおよび飛行コースを３次元的に表
示したグラフである。
示したグラフである。
１ ヘリコプタ １０ ヘリコプタ誘導制御装置 １１ データ入力部 １２ 飛行管理装置 １３ コース情報記憶部 １４ 位置センサ １５ 対気速度センサ １６ 姿勢センサ ２０ 誘導計算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 孝明 岐阜県各務原市川崎町２番地 株式会社 コミュータヘリコプタ先進技術研究所内 (56)参考文献 特開 平６−72389（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−254897（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−149295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B64C 13/18 B64C 27/04 G08G 5/00
Claims (3)
- 【請求項１】 自機の３次元位置を検出するための位置
センサと、 自機の姿勢を検出するための姿勢センサと、 自機の対気速度を検出するための対気速度センサと、 自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記憶するため
のコース情報記憶手段と、 位置センサが出力する位置信号、姿勢センサが出力する
姿勢信号、対気速度センサが出力する速度信号、および
コース情報記憶手段が記憶したコース情報に基づいて、
自機のピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸
制御を行なって自機を飛行コースに沿って誘導するため
の操縦制御装置とを備え、 ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直面内の誘導制御は、ピ
ッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度変化に応じた高度制御
と速度制御の制御ゲインの配分率を変化させ、対気速度
Ｖが所定値Ｖａ以下である場合には、ピッチ軸に関して
高度制御よりも速度制御を優先する制御を行ない、ＣＰ
軸に関して速度制御よりも高度制御を優先する制御を行
ない、 対気速度Ｖが所定値Ｖａより高い場合には、ピッチ軸に
関して速度制御よりも高度制御を優先する制御を行な
い、ＣＰ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先する
制御を行なうことを特徴とするヘリコプタ誘導制御装
置。 - 【請求項２】 自機の３次元位置を検出するための位置
センサと、 自機の姿勢を検出するための姿勢センサと、 自機の対気速度を検出するための対気速度センサと、 自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記憶するため
のコース情報記憶手段と、 位置センサが出力する位置信号、姿勢センサが出力する
姿勢信号、対気速度センサが出力する速度信号、および
コース情報記憶手段が記憶したコース情報に基づいて、
自機のピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸
制御を行なって自機を飛行コースに沿って誘導するため
の操縦制御装置と、 離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力するため
のポイント情報入力手段と、 入力されたポイント情報に基づいて、コース情報を生成
するための飛行管理装置とを備え、 飛行管理装置は、飛行ポイント間を円弧コースまたは直
線コースで接続し、さらに複数の直線コースが接続する
屈曲部を２次曲線で補間修正して、垂直面に関するコー
ス情報を生成することを特徴とするヘリコプタ誘導制御
装置。 - 【請求項３】 自機の３次元位置を検出するための位置
センサと、 自機の姿勢を検出するための姿勢センサと、 自機の対気速度を検出するための対気速度センサと、 自機が飛行すべき飛行コースの飛行情報を記憶するため
のコース情報記憶手段と、 位置センサが出力する位置信号、姿勢センサが出力する
姿勢信号、対気速度センサが出力する速度信号、および
コース情報記憶手段が記憶したコース情報に基づいて、
自機のピッチ軸、ＣＰ軸、ロール軸およびヨー軸の４軸
制御を行なって自機を飛行コースに沿って誘導するため
の操縦制御装置と、 、 離散的な飛行ポイントにおける飛行情報を入力するため
のポイント情報入力手段と、 入力されたポイント情報に基づいて、コース情報を生成
するための飛行管理装置とを備え、 ピッチ軸およびＣＰ軸を含む垂直面内の誘導制御は、ピ
ッチ軸およびＣＰ軸に関し、速度変化に応じた高度制御
と速度制御の制御ゲインの配分率を変化させ、対気速度
Ｖが所定値Ｖａ以下である場合には、ピッチ軸に関して
高度制御よりも速度制御を優先する制御を行ない、ＣＰ
軸に関して速度制御よりも高度制御を優先する制御を行
ない、 対気速度Ｖが所定値Ｖａより高い場合には、ピッチ軸に
関して速度制御よりも高度制御を優先する制御を行な
い、ＣＰ軸に関して高度制御よりも速度制御を優先する
制御を行なうとともに、 飛行管理装置は、飛行ポイント間を円弧コースまたは直
線コースで接続し、さらに複数の直線コースが接続する
屈曲部を２次曲線で補間修正して、垂直面に関するコー
ス情報を生成することを特徴とするヘリコプタ誘導制御
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08244399A JP3168192B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | ヘリコプタ誘導制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08244399A JP3168192B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | ヘリコプタ誘導制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000272592A JP2000272592A (ja) | 2000-10-03 |
| JP3168192B2 true JP3168192B2 (ja) | 2001-05-21 |
Family
ID=13774683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08244399A Expired - Fee Related JP3168192B2 (ja) | 1999-03-25 | 1999-03-25 | ヘリコプタ誘導制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3168192B2 (ja) |
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| JP2009061878A (ja) | 2007-09-05 | 2009-03-26 | Toyota Motor Corp | 走行制御装置 |
| KR101379092B1 (ko) | 2012-04-09 | 2014-03-28 | 한국항공우주산업 주식회사 | 고도 오차 기반의 속도 제어 모듈 및 그 속도 제어 모듈을 이용한 고도 오차 기반의 속도 제어 방법 |
| KR101621781B1 (ko) | 2014-09-22 | 2016-05-17 | 국방과학연구소 | 자동 착륙을 위한 플레어 경로 생성 방법 |
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| CN111158397B (zh) * | 2020-01-14 | 2023-08-22 | 一飞智控(天津)科技有限公司 | 一种无人机集群飞行路径的跟随控制系统、方法、无人机 |
-
1999
- 1999-03-25 JP JP08244399A patent/JP3168192B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000272592A (ja) | 2000-10-03 |
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