JP3882282B2 - 飛しょう体の誘導制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、飛しょう体が目標となす角度である目視線角の変化率である目視線角速度を誘導信号として計算して、飛しょう体を比例航法により目標と会合させるための飛しょう体の誘導制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の方法による飛しょう体の誘導制御装置の全体の構成例を示すブロック図である。図において、１はアンテナ角度と目視線角との角度誤差を計算する角度誤差計算器、２は角度誤差信号に追尾ループゲインを乗じてアンテナ追尾指令角速度を計算する追尾ループゲイン乗算器、４はジンバル上のアンテナの角速度を検出するアンテナ角速度検出器、３はアンテナ追尾指令角速度とアンテナ角速度の差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させるアンテナジンバル駆動装置、５はアンテナ角速度を積分して慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角速度積分計算器、６は角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する目視線角計算器、７は目視線角を微分計算して目視線角速度を求め誘導信号とする微分フィルタ計算器、２０は差分器である。
【０００３】
従来の方法による飛しょう体の誘導制御装置は上記のように構成され、図７に示す目視線角Ｓ１とアンテナ角度Ｓ２の差から角度誤差Ｓ３を、図６に示す角度誤差計算器１で計算する。追尾ループゲイン乗算器２において、角度誤差Ｓ３に追尾ループゲインを乗じてアンテナ追尾指令角速度Ｓ４とする。一方、アンテナ角速度をアンテナ角速度検出器４で検出する。アンテナ角速度Ｓ５とアンテナ追尾指令角速度Ｓ４との差分をアンテナジンバル駆動装置の指令とすることにより、アンテナを空間に安定化させながら目標方向に指向させる。また、アンテナ角速度Ｓ５をアンテナ角速度積分計算器５において積分しアンテナ角度計算値Ｓ７を求め、これを目視線角計算器において角度誤差Ｓ３と加算することにより目視線角計算値Ｓ９とする。目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７において微分計算し、誘導信号Ｓ１１とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような飛しょう体の誘導制御装置では、角度誤差およびアンテナ角度から求めた目視線角をそのまま微分計算するために、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合、目視線角速度計算値すなわち誘導信号にロール角速度に応じた偏差が重畳し、命中精度が劣化するという問題があった。
【０００５】
この発明はかかる問題を解決するためになされたものである、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、ロール軸まわりの運動を打ち消す座標補正計算または、ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、ロール軸まわりの運動の影響を除去し命中精度の高い誘導信号を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体の運動にともなって発生する飛しょう体の角速度を検出する検出器、上記飛しょう体角速度から飛しょう体ロール角を計算する計算器、飛しょう体ロール角に応じて角度誤差、アンテナ角速度および、目視線角速度それぞれの座標補正計算を行う計算器を持つ。
【０００７】
また、第２の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上のアンテナに搭載されているロール角速度検出器で検出したロール角速度を積分計算することにより求めたアンテナロール角に応じて角度誤差、アンテナ角速度および、目視線角速度それぞれの座標補正計算を行う計算器を持つ。
【０００８】
また、第３の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上に搭載されているアンテナの首振角および飛しょう体角速度からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度とする空間安定化指令計算器を持つ。
【０００９】
また、第４の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上に搭載されているアンテナのロール角速度検出器で検出したアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器の出力との差分により、アンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化するアンテナジンバル駆動装置を持つ。
【００１０】
また、第５の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体角速度検出器により検出した飛しょう体角速度および、アンテナロール角検出器により検出したアンテナロール角からロール空間安定化指令角速度すなわちアンテナロール角速度を計算し、このアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器の出力との差分により、アンテナをロール軸まわりに空間安定化するアンテナジンバル駆動装置を持つ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図であり、図において１は目視線角Ｓ１とアンテナ角度Ｓ２の差から角度誤差Ｓ３を計算する角度誤差計算器、２は角度誤差信号に追尾ループゲインを乗じる計算をする追尾ループゲイン乗算器、４はジンバル上のアンテナ角速度Ｓ５を検出するアンテナ角速度検出器、３はアンテナ追尾指令角速度Ｓ４とアンテナ角速度検出器出力Ｓ５との差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させるアンテナジンバル駆動装置、８は飛しょう体運動にともなって発生する飛しょう体の角速度Ｓ１２を検出する飛しょう体角速度検出器、９は飛しょう体角速度Ｓ１２から飛しょう体ロール角Ｓ１３を計算する飛しょう体ロール角計算器、１０は飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて角度誤差Ｓ３の座標補正計算を行う角度誤差座標補正計算器、１１は飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じてアンテナ角速度Ｓ５の座標補正計算を行うアンテナ角速度座標補正計算器、５は座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算するアンテナ角速度積分計算器、６は座標補正計算後の角度誤差Ｓ８およびアンテナ角度Ｓ７から目視線角Ｓ９を計算する目視線角計算器、７は目視線角を微分計算し目視線角速度Ｓ１０を計算する微分フィルタ計算器、１２は機体ロール角Ｓ１３に応じて目視線角速度Ｓ１０の座標補正計算を行い誘導信号Ｓ１１とする目視線角速度補正計算器、２０は差分器である。
【００１２】
次にこの実施例について図１を用いて説明する。この飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体が比例航法を行うために必要な、目標の目視線角速度すなわち誘導信号を計算する。まず、角度誤差計算器１において、角度誤差Ｓ３を数１に示す計算式で計算する。ここで、角度誤差Ｓ３と目視線角Ｓ１およびアンテナ角度Ｓ２は、図７に示すような関係となる。
【００１３】
【数１】
【００１４】
一方、飛しょう体の運動にともなって発生する図８に示す直交ＸＹＺ軸まわりの角速度Ｓ１２を飛しょう体角速度検出器８により検出する。ここで、Ｘ軸まわりの角速度はｐ、Ｙ軸まわりの角速度はｑ、Ｚ軸まわりの角速度はｒである。飛しょう体角速度Ｓ１２から飛しょう体ロール角Ｓ１３を飛しょう体ロール角計算器９で計算する。計算式の例を数２に示す。
【００１５】
【数２】
【００１６】
飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ５それぞれの座標補正計算を行う。角度誤差座標補正計算器１０にて数３に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、座標補正後角度誤差Ｓ８を得る。アンテナ角速度座標補正計算器１１にて数４に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、座標補正計算後アンテナ角速度検出器出力Ｓ６を得る。
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】
アンテナ角速度積分計算器５で、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算する。目視線角計算器６にて数５に示す計算式により目視線角計算値Ｓ９を計算する。この目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７で微分計算することにより目視線角速度計算値Ｓ１０を求める。
【００２０】
【数５】
【００２１】
機体ロール角Ｓ１３に応じて目視線角速度計算値Ｓ１０の座標補正計算を行う。目視線角速度座標補正計算器１２にて数６に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、誘導信号Ｓ１１とする。
【００２２】
【数６】
【００２３】
以上に示したように、この発明では、従来のように角度誤差およびアンテナ角度から求めた目視線角をそのまま微分計算するのではなく、飛しょう体ロール角に応じて座標補正計算を行った上で微分計算を行うため、従来問題となっていた飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合にロール角速度に応じた偏差が誘導信号に重畳し命中精度が劣化してしまうという不都合を解決することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示すブロック図である。上記実施の形態１では角度誤差Ｓ３、アンテナ角速度Ｓ５および、目視線角速度Ｓ１０それぞれの座標補正計算を飛しょう体角速度から求めたロール角を用いて行ったが、本実施の形態では、図２に示すように、アンテナロール角速度検出器１３によりアンテナロール角速度Ｓ１４を検出し、これをアンテナロール角速度積分計算器１４で積分計算して求めたこのアンテナロール角Ｓ１５を用いて座標補正計算を行う。
【００２５】
アンテナロール角Ｓ１５に応じて角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ５それぞれの座標補正計算を行う。角度誤差座標補正計算器１０にて数７に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行う。アンテナ角速度座標補正計算器１１にて数８に示す計算式によりアンテナロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行う。
【００２６】
【数７】
【００２７】
【数８】
【００２８】
アンテナ角速度積分計算器５で、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算する。目視線角計算器６にて、数９に示す計算式により目視線角計算値Ｓ９を計算する。この目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７で微分計算することにより目視線角速度計算値Ｓ１０を求める。
【００２９】
【数９】
【００３０】
アンテナロール角Ｓ１５に応じて目視線角速度計算値Ｓ１０の座標補正計算を行う。目視線角速度座標補正計算器１２にて数１０に示す計算式によりアンテナロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行い、誘導信号Ｓ１１とする。
【００３１】
【数１０】
【００３２】
アンテナロール角Ｓ１５を用いて座標補正計算を行った上で目視線角計算値を微分計算することにより、飛しょう体ロール角を用いて座標補正計算を行う場合と同様な効果が得られ、飛しょう体がロール軸まわりに回転することにより発生するロール角速度偏差が誘導信号に重畳し命中精度が劣化してしまうという不都合を解消することができ、得られる誘導信号の精度が向上する。
【００３３】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示すブロック図であり、図において１５はジンバル上に搭載されているアンテナの首振角Ｓ１９を検出するアンテナ首振角検出器、１６はアンテナ首振角Ｓ１９および飛しょう体角速度Ｓ１２からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度Ｓ１６とする空間安定化指令計算器である。アンテナジンバル駆動装置３で、アンテナ追尾指令角速度Ｓ４と空間安定化指令角速度Ｓ１６の差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる。アンテナ角速度補正計算器１１にて数１１に示す計算式により空間安定化指令角速度Ｓ１６すなわちアンテナ角速度を、飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて座標補正計算する。さらに、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を、アンテナ角速度積分計算器５で、積分計算して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７とする。
【００３４】
【数１１】
【００３５】
以上に示したように、角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度およびアンテナ首振角から空間安定化指令すなわちアンテナ角速度を計算することにより、実施形態１に記載の構成例と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示すブロック図であり、図において１７はロール角速度指令計算器である。ジンバル上のアンテナに搭載されているアンテナロール角速度検出器１３によりアンテナロール角速度を検出し、このアンテナロール角速度Ｓ１７とロール角速度指令計算器出力との差分によりアンテナジンバル駆動装置３でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させる。ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することが可能となる。
【００３７】
このように飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差信号およびアンテナ角速度信号に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなる。したがって、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号を得ることができる。
【００３８】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５を示すブロック図であり、図において１８はアンテナジンバルのアンテナロール角を検出するアンテナロール角検出器、１９は飛しょう体角速度とアンテナロール角からアンテナロール角速度を計算しロール空間安定化指令角速度Ｓ１８とするアンテナロール空間安定化指令計算器である。このロール空間安定化指令角速度Ｓ１８とロール角速度指令計算器出力との差分によりアンテナジンバル駆動装置３でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させる。ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することができる。
【００３９】
図５に示したように、角速度検出器およびロール角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度とアンテナ首振角および、アンテナロール首振角から、空間安定化指令すなわちアンテナ角速度および、ロール空間安定化指令すなわちアンテナロール角速度を計算することにより、実施形態４に記載の構成例と同様な効果を得ることができる。すなわち、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ１６に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下で記載されるような効果がある。
【００４１】
第１の発明によれば、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体ロール角に応じて角度誤差およびアンテナ角速度の座標補正計算をした上で目視線角を求めて微分計算を行い誘導信号とすることにより、飛しょう体ロール角速度偏差の影響を除去した誘導信号を得ることができる。
【００４２】
また、第２の発明によれば、飛しょう体ロール角ではなく、アンテナロール角速度検出器の出力を積分計算しアンテナロール角を求め、このアンテナロール角に応じて角度誤差およびアンテナ角速度の座標補正計算を行うことにより、同様の効果が得られる。
【００４３】
また、第３の発明によれば、角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度およびアンテナ首振角から空間安定化指令すなわちアンテナ角速度を計算しアンテナを空間に安定化した上で目標を追尾し、かつ、角度誤差とアンテナ角速度を飛しょう体ロール角に応じて座標補正計算することによっても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、第４の発明によれば、アンテナジンバルに搭載したアンテナロール角速度検出器によりアンテナロール角速度を検出し、このアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器出力との差分でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させ、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差およびアンテナ角速度に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号が得られる。
【００４５】
また、第５の発明によれば、角速度検出器およびロール角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度とアンテナ首振角およびアンテナロール首振角から、空間安定化指令すなわちアンテナ角速度および、ロール空間安定化指令すなわちアンテナロール角速度を計算することにより、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することができ、角度誤差およびアンテナ角速度に飛しょう体のロール運動にともなう偏差が重上しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号が得られる。
【００４６】
ところで、上記実施の形態ではジンバル上にアンテナを搭載した飛しょう体の誘導制御装置について述べたが、テレビカメラ等の画像処理により目標を追尾する飛しょう体の誘導制御装置にも適用できる。このような場合には、いわゆる画像ブレ等を防止することができるため、本発明の飛しょう体の誘導制御装置がさらに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態２を示すブロック図である。
【図３】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態３を示すブロック図である。
【図４】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態４を示すブロック図である。
【図５】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態５を示すブロック図である。
【図６】 従来の飛しょう体の誘導制御装置を示すブロック図である。
【図７】 従来の飛しょう体の誘導制御装置およびこの発明に関わる角度の関係を示す図である。
【図８】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の角速度の座標系を示す図である。
【符号の説明】
１ 角度誤差計算器、２ 追尾ループゲイン乗算器、３ アンテナジンバル駆動装置、４ アンテナ角速度検出器、５ アンテナ角速度積分計算器、６ 目視線角計算器、７ 微分フィルタ計算器、８ 飛しょう体角速度検出器、９ 飛しょう体ロール角計算器、１０ 角度誤差補正計算器、１１ アンテナ角速度座標補正計算器、１２ 目視線角速度座標補正計算器、１３ アンテナロール角速度検出器、１４ アンテナロール角速度積分計算器、１５ アンテナ首振角検出器、１６ 空間安定化指令計算器、１７ ロール角速度指令計算器、１８ アンテナロール角検出器、１９ アンテナロール空間安定化指令計算器、２０ 差分器、Ｓ１ 目視線角、Ｓ２ アンテナ角度、Ｓ３ 角度誤差、Ｓ４ アンテナ追尾指令角速度、Ｓ５ アンテナ角速度、Ｓ６ 座標補正計算後アンテナ角速度、Ｓ７ アンテナ角度計算値、Ｓ８ 座標補正計算後角度誤差、Ｓ９ 目視線角計算値、Ｓ１０ 目視線角速度計算値、Ｓ１１ 誘導信号、Ｓ１２ 飛しょう体角速度、Ｓ１３ 飛しょう体ロール角、Ｓ１４ アンテナロール角速度、Ｓ１５ アンテナロール角、Ｓ１６ 空間安定化指令角速度、Ｓ１７ アンテナロール角速度、Ｓ１８ ロール空間安定化指令角速度、Ｓ１９ アンテナ首振角、Ｍ 飛しょう体、Ｔ 目標、Ａ アンテナ、Ｌ１ 基準線、Ｌ２ 飛しょう体軸、Ｌ３ アンテナ軸、Ｌ４ 目視線。
【発明の属する技術分野】
この発明は、飛しょう体が目標となす角度である目視線角の変化率である目視線角速度を誘導信号として計算して、飛しょう体を比例航法により目標と会合させるための飛しょう体の誘導制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の方法による飛しょう体の誘導制御装置の全体の構成例を示すブロック図である。図において、１はアンテナ角度と目視線角との角度誤差を計算する角度誤差計算器、２は角度誤差信号に追尾ループゲインを乗じてアンテナ追尾指令角速度を計算する追尾ループゲイン乗算器、４はジンバル上のアンテナの角速度を検出するアンテナ角速度検出器、３はアンテナ追尾指令角速度とアンテナ角速度の差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させるアンテナジンバル駆動装置、５はアンテナ角速度を積分して慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角速度積分計算器、６は角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する目視線角計算器、７は目視線角を微分計算して目視線角速度を求め誘導信号とする微分フィルタ計算器、２０は差分器である。
【０００３】
従来の方法による飛しょう体の誘導制御装置は上記のように構成され、図７に示す目視線角Ｓ１とアンテナ角度Ｓ２の差から角度誤差Ｓ３を、図６に示す角度誤差計算器１で計算する。追尾ループゲイン乗算器２において、角度誤差Ｓ３に追尾ループゲインを乗じてアンテナ追尾指令角速度Ｓ４とする。一方、アンテナ角速度をアンテナ角速度検出器４で検出する。アンテナ角速度Ｓ５とアンテナ追尾指令角速度Ｓ４との差分をアンテナジンバル駆動装置の指令とすることにより、アンテナを空間に安定化させながら目標方向に指向させる。また、アンテナ角速度Ｓ５をアンテナ角速度積分計算器５において積分しアンテナ角度計算値Ｓ７を求め、これを目視線角計算器において角度誤差Ｓ３と加算することにより目視線角計算値Ｓ９とする。目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７において微分計算し、誘導信号Ｓ１１とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような飛しょう体の誘導制御装置では、角度誤差およびアンテナ角度から求めた目視線角をそのまま微分計算するために、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合、目視線角速度計算値すなわち誘導信号にロール角速度に応じた偏差が重畳し、命中精度が劣化するという問題があった。
【０００５】
この発明はかかる問題を解決するためになされたものである、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、ロール軸まわりの運動を打ち消す座標補正計算または、ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、ロール軸まわりの運動の影響を除去し命中精度の高い誘導信号を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体の運動にともなって発生する飛しょう体の角速度を検出する検出器、上記飛しょう体角速度から飛しょう体ロール角を計算する計算器、飛しょう体ロール角に応じて角度誤差、アンテナ角速度および、目視線角速度それぞれの座標補正計算を行う計算器を持つ。
【０００７】
また、第２の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上のアンテナに搭載されているロール角速度検出器で検出したロール角速度を積分計算することにより求めたアンテナロール角に応じて角度誤差、アンテナ角速度および、目視線角速度それぞれの座標補正計算を行う計算器を持つ。
【０００８】
また、第３の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上に搭載されているアンテナの首振角および飛しょう体角速度からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度とする空間安定化指令計算器を持つ。
【０００９】
また、第４の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、ジンバル上に搭載されているアンテナのロール角速度検出器で検出したアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器の出力との差分により、アンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化するアンテナジンバル駆動装置を持つ。
【００１０】
また、第５の発明による飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体角速度検出器により検出した飛しょう体角速度および、アンテナロール角検出器により検出したアンテナロール角からロール空間安定化指令角速度すなわちアンテナロール角速度を計算し、このアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器の出力との差分により、アンテナをロール軸まわりに空間安定化するアンテナジンバル駆動装置を持つ。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示すブロック図であり、図において１は目視線角Ｓ１とアンテナ角度Ｓ２の差から角度誤差Ｓ３を計算する角度誤差計算器、２は角度誤差信号に追尾ループゲインを乗じる計算をする追尾ループゲイン乗算器、４はジンバル上のアンテナ角速度Ｓ５を検出するアンテナ角速度検出器、３はアンテナ追尾指令角速度Ｓ４とアンテナ角速度検出器出力Ｓ５との差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させるアンテナジンバル駆動装置、８は飛しょう体運動にともなって発生する飛しょう体の角速度Ｓ１２を検出する飛しょう体角速度検出器、９は飛しょう体角速度Ｓ１２から飛しょう体ロール角Ｓ１３を計算する飛しょう体ロール角計算器、１０は飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて角度誤差Ｓ３の座標補正計算を行う角度誤差座標補正計算器、１１は飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じてアンテナ角速度Ｓ５の座標補正計算を行うアンテナ角速度座標補正計算器、５は座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算するアンテナ角速度積分計算器、６は座標補正計算後の角度誤差Ｓ８およびアンテナ角度Ｓ７から目視線角Ｓ９を計算する目視線角計算器、７は目視線角を微分計算し目視線角速度Ｓ１０を計算する微分フィルタ計算器、１２は機体ロール角Ｓ１３に応じて目視線角速度Ｓ１０の座標補正計算を行い誘導信号Ｓ１１とする目視線角速度補正計算器、２０は差分器である。
【００１２】
次にこの実施例について図１を用いて説明する。この飛しょう体の誘導制御装置は、飛しょう体が比例航法を行うために必要な、目標の目視線角速度すなわち誘導信号を計算する。まず、角度誤差計算器１において、角度誤差Ｓ３を数１に示す計算式で計算する。ここで、角度誤差Ｓ３と目視線角Ｓ１およびアンテナ角度Ｓ２は、図７に示すような関係となる。
【００１３】
【数１】
一方、飛しょう体の運動にともなって発生する図８に示す直交ＸＹＺ軸まわりの角速度Ｓ１２を飛しょう体角速度検出器８により検出する。ここで、Ｘ軸まわりの角速度はｐ、Ｙ軸まわりの角速度はｑ、Ｚ軸まわりの角速度はｒである。飛しょう体角速度Ｓ１２から飛しょう体ロール角Ｓ１３を飛しょう体ロール角計算器９で計算する。計算式の例を数２に示す。
【００１５】
【数２】
飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ５それぞれの座標補正計算を行う。角度誤差座標補正計算器１０にて数３に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、座標補正後角度誤差Ｓ８を得る。アンテナ角速度座標補正計算器１１にて数４に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、座標補正計算後アンテナ角速度検出器出力Ｓ６を得る。
【００１７】
【数３】
【数４】
アンテナ角速度積分計算器５で、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算する。目視線角計算器６にて数５に示す計算式により目視線角計算値Ｓ９を計算する。この目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７で微分計算することにより目視線角速度計算値Ｓ１０を求める。
【００２０】
【数５】
機体ロール角Ｓ１３に応じて目視線角速度計算値Ｓ１０の座標補正計算を行う。目視線角速度座標補正計算器１２にて数６に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じた座標補正計算を行い、誘導信号Ｓ１１とする。
【００２２】
【数６】
以上に示したように、この発明では、従来のように角度誤差およびアンテナ角度から求めた目視線角をそのまま微分計算するのではなく、飛しょう体ロール角に応じて座標補正計算を行った上で微分計算を行うため、従来問題となっていた飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合にロール角速度に応じた偏差が誘導信号に重畳し命中精度が劣化してしまうという不都合を解決することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示すブロック図である。上記実施の形態１では角度誤差Ｓ３、アンテナ角速度Ｓ５および、目視線角速度Ｓ１０それぞれの座標補正計算を飛しょう体角速度から求めたロール角を用いて行ったが、本実施の形態では、図２に示すように、アンテナロール角速度検出器１３によりアンテナロール角速度Ｓ１４を検出し、これをアンテナロール角速度積分計算器１４で積分計算して求めたこのアンテナロール角Ｓ１５を用いて座標補正計算を行う。
【００２５】
アンテナロール角Ｓ１５に応じて角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ５それぞれの座標補正計算を行う。角度誤差座標補正計算器１０にて数７に示す計算式により飛しょう体ロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行う。アンテナ角速度座標補正計算器１１にて数８に示す計算式によりアンテナロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行う。
【００２６】
【数７】
【数８】
アンテナ角速度積分計算器５で、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を積分して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７を計算する。目視線角計算器６にて、数９に示す計算式により目視線角計算値Ｓ９を計算する。この目視線角計算値Ｓ９を微分フィルタ計算器７で微分計算することにより目視線角速度計算値Ｓ１０を求める。
【００２９】
【数９】
アンテナロール角Ｓ１５に応じて目視線角速度計算値Ｓ１０の座標補正計算を行う。目視線角速度座標補正計算器１２にて数１０に示す計算式によりアンテナロール角Ｓ１５に応じた座標補正計算を行い、誘導信号Ｓ１１とする。
【００３１】
【数１０】
アンテナロール角Ｓ１５を用いて座標補正計算を行った上で目視線角計算値を微分計算することにより、飛しょう体ロール角を用いて座標補正計算を行う場合と同様な効果が得られ、飛しょう体がロール軸まわりに回転することにより発生するロール角速度偏差が誘導信号に重畳し命中精度が劣化してしまうという不都合を解消することができ、得られる誘導信号の精度が向上する。
【００３３】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３を示すブロック図であり、図において１５はジンバル上に搭載されているアンテナの首振角Ｓ１９を検出するアンテナ首振角検出器、１６はアンテナ首振角Ｓ１９および飛しょう体角速度Ｓ１２からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度Ｓ１６とする空間安定化指令計算器である。アンテナジンバル駆動装置３で、アンテナ追尾指令角速度Ｓ４と空間安定化指令角速度Ｓ１６の差分によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる。アンテナ角速度補正計算器１１にて数１１に示す計算式により空間安定化指令角速度Ｓ１６すなわちアンテナ角速度を、飛しょう体ロール角Ｓ１３に応じて座標補正計算する。さらに、座標補正計算後のアンテナ角速度Ｓ６を、アンテナ角速度積分計算器５で、積分計算して慣性空間に対するアンテナ角度Ｓ７とする。
【００３４】
【数１１】
以上に示したように、角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度およびアンテナ首振角から空間安定化指令すなわちアンテナ角速度を計算することにより、実施形態１に記載の構成例と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示すブロック図であり、図において１７はロール角速度指令計算器である。ジンバル上のアンテナに搭載されているアンテナロール角速度検出器１３によりアンテナロール角速度を検出し、このアンテナロール角速度Ｓ１７とロール角速度指令計算器出力との差分によりアンテナジンバル駆動装置３でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させる。ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することが可能となる。
【００３７】
このように飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差信号およびアンテナ角速度信号に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなる。したがって、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号を得ることができる。
【００３８】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５を示すブロック図であり、図において１８はアンテナジンバルのアンテナロール角を検出するアンテナロール角検出器、１９は飛しょう体角速度とアンテナロール角からアンテナロール角速度を計算しロール空間安定化指令角速度Ｓ１８とするアンテナロール空間安定化指令計算器である。このロール空間安定化指令角速度Ｓ１８とロール角速度指令計算器出力との差分によりアンテナジンバル駆動装置３でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させる。ロール軸まわりにアンテナジンバルを空間安定化することにより、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することができる。
【００３９】
図５に示したように、角速度検出器およびロール角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度とアンテナ首振角および、アンテナロール首振角から、空間安定化指令すなわちアンテナ角速度および、ロール空間安定化指令すなわちアンテナロール角速度を計算することにより、実施形態４に記載の構成例と同様な効果を得ることができる。すなわち、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差Ｓ３およびアンテナ角速度Ｓ１６に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下で記載されるような効果がある。
【００４１】
第１の発明によれば、飛しょう体がロール軸まわりに回転した場合においても、飛しょう体ロール角に応じて角度誤差およびアンテナ角速度の座標補正計算をした上で目視線角を求めて微分計算を行い誘導信号とすることにより、飛しょう体ロール角速度偏差の影響を除去した誘導信号を得ることができる。
【００４２】
また、第２の発明によれば、飛しょう体ロール角ではなく、アンテナロール角速度検出器の出力を積分計算しアンテナロール角を求め、このアンテナロール角に応じて角度誤差およびアンテナ角速度の座標補正計算を行うことにより、同様の効果が得られる。
【００４３】
また、第３の発明によれば、角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度およびアンテナ首振角から空間安定化指令すなわちアンテナ角速度を計算しアンテナを空間に安定化した上で目標を追尾し、かつ、角度誤差とアンテナ角速度を飛しょう体ロール角に応じて座標補正計算することによっても同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、第４の発明によれば、アンテナジンバルに搭載したアンテナロール角速度検出器によりアンテナロール角速度を検出し、このアンテナロール角速度とロール角速度指令計算器出力との差分でアンテナジンバルをロール軸まわりに空間安定化させ、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することにより、角度誤差およびアンテナ角速度に飛しょう体ロール運動にともなう偏差が重畳しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号が得られる。
【００４５】
また、第５の発明によれば、角速度検出器およびロール角速度検出器をアンテナジンバル上に搭載することをしなくても、飛しょう体角速度とアンテナ首振角およびアンテナロール首振角から、空間安定化指令すなわちアンテナ角速度および、ロール空間安定化指令すなわちアンテナロール角速度を計算することにより、飛しょう体のロール運動からアンテナジンバルを分離することができ、角度誤差およびアンテナ角速度に飛しょう体のロール運動にともなう偏差が重上しなくなり、ロール角に応じた座標補正計算を行わなくてもロール軸まわりの飛しょう体運動の影響を除去した命中精度の高い誘導信号が得られる。
【００４６】
ところで、上記実施の形態ではジンバル上にアンテナを搭載した飛しょう体の誘導制御装置について述べたが、テレビカメラ等の画像処理により目標を追尾する飛しょう体の誘導制御装置にも適用できる。このような場合には、いわゆる画像ブレ等を防止することができるため、本発明の飛しょう体の誘導制御装置がさらに効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態２を示すブロック図である。
【図３】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態３を示すブロック図である。
【図４】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態４を示すブロック図である。
【図５】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の実施の形態５を示すブロック図である。
【図６】 従来の飛しょう体の誘導制御装置を示すブロック図である。
【図７】 従来の飛しょう体の誘導制御装置およびこの発明に関わる角度の関係を示す図である。
【図８】 この発明による飛しょう体の誘導制御装置の角速度の座標系を示す図である。
【符号の説明】
１ 角度誤差計算器、２ 追尾ループゲイン乗算器、３ アンテナジンバル駆動装置、４ アンテナ角速度検出器、５ アンテナ角速度積分計算器、６ 目視線角計算器、７ 微分フィルタ計算器、８ 飛しょう体角速度検出器、９ 飛しょう体ロール角計算器、１０ 角度誤差補正計算器、１１ アンテナ角速度座標補正計算器、１２ 目視線角速度座標補正計算器、１３ アンテナロール角速度検出器、１４ アンテナロール角速度積分計算器、１５ アンテナ首振角検出器、１６ 空間安定化指令計算器、１７ ロール角速度指令計算器、１８ アンテナロール角検出器、１９ アンテナロール空間安定化指令計算器、２０ 差分器、Ｓ１ 目視線角、Ｓ２ アンテナ角度、Ｓ３ 角度誤差、Ｓ４ アンテナ追尾指令角速度、Ｓ５ アンテナ角速度、Ｓ６ 座標補正計算後アンテナ角速度、Ｓ７ アンテナ角度計算値、Ｓ８ 座標補正計算後角度誤差、Ｓ９ 目視線角計算値、Ｓ１０ 目視線角速度計算値、Ｓ１１ 誘導信号、Ｓ１２ 飛しょう体角速度、Ｓ１３ 飛しょう体ロール角、Ｓ１４ アンテナロール角速度、Ｓ１５ アンテナロール角、Ｓ１６ 空間安定化指令角速度、Ｓ１７ アンテナロール角速度、Ｓ１８ ロール空間安定化指令角速度、Ｓ１９ アンテナ首振角、Ｍ 飛しょう体、Ｔ 目標、Ａ アンテナ、Ｌ１ 基準線、Ｌ２ 飛しょう体軸、Ｌ３ アンテナ軸、Ｌ４ 目視線。
Claims (5)
- 飛しょう体から目標を見込む角度の変化率である目視線角速度に比例した上下方向（ピッチ（ｐ））および左右方向（ヨー（ｙ））の制御加速度を発生させ、それによって飛しょう体を目標に会合させるように制御する誘導制御装置において、上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分の目視線角とアンテナ角度から角度誤差を計算する角度誤差計算手段と、前記の角度誤差に基づく信号に追尾ループゲインを乗じアンテナ追尾指令角速度を計算する手段と、アンテナ追尾指令角速度とアンテナ角速度の差によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる手段と、飛しょう体角速度から飛しょう体ロール角を計算する手段と、飛しょう体ロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある角度誤差およびアンテナ角速度それぞれの座標補正計算をする手段と、この計算手段による座標補正計算後のアンテナ角速度を積分し慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角度計算手段と、座標補正計算後の角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する手段と、この目視線角計算手段で計算した目視線角から目視線角速度を計算する微分フィルタ計算手段と、飛しょう体ロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある目視線角速度の座標補正計算を行い上下および左右方向の目視線角速度を求め誘導信号とする手段とを具備したことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
- 飛しょう体から目標を見込む角度の変化率である目視線角速度に比例した上下方向（ピッチ（ｐ））および左右方向（ヨー（ｙ））の制御加速度を発生させ、それによって飛しょう体を目標に会合させるように制御する誘導制御装置において、上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分の目視線角とアンテナ角度から角度誤差を計算する角度誤差計算手段と、前記の角度誤差に基づく信号に追尾ループゲインを乗じアンテナ追尾指令角速度を計算する手段と、アンテナ追尾指令角速度とアンテナ角速度の差によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる手段と、アンテナロール角速度検出器で検出したアンテナロール角速度からアンテナロール角を計算する手段と、アンテナロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある角度誤差およびアンテナ角速度それぞれの座標補正計算をする手段と、この計算手段による座標補正計算後のアンテナ角速度を積分し慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角度計算手段と、座標補正計算後の角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する手段と、この目視線角計算手段で計算した目視線角から目視線角速度を計算する微分フィルタ計算手段と、アンテナロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある目視線角速度の座標補正計算を行い上下および左右方向の目視線角速度を求め誘導信号とする手段とを具備したことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
- 飛しょう体から目標を見込む角度の変化率である目視線角速度に比例した上下方向（ピッチ（ｐ））および左右方向（ヨー（ｙ））の制御加速度を発生させ、それによって飛しょう体を目標に会合させるように制御する誘導制御装置において、上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分の目視線角とアンテナ角度から角度誤差を計算する角度誤差計算手段と、前記の角度誤差に基づく信号に追尾ループゲインを乗じアンテナ追尾指令角速度を計算する手段と、アンテナ首振角および飛しょう体角速度からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度とする手段と、アンテナ追尾指令角速度と空間安定化指令角速度の差によりアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる手段と、飛しょう体角速度から飛しょう体ロール角を計算する手段と、飛しょう体ロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある角度誤差および空間安定化指令角速度すなわちアンテナ角速度それぞれの座標補正計算をする手段と、この計算手段による座標補正計算後の空間安定化指令角速度すなわちアンテナ角速度を積分して慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角度計算手段と、座標補正計算後の角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する手段と、この目視線角計算手段により計算された目視線角から目視線角速度を計算する微分フィルタ計算手段と、飛しょう体ロール角に応じて上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分ある上記目視線角速度の座標補正計算を行い上下および左右方向の目視線角速度を求め誘導信号とする手段とを具備したことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
- 飛しょう体から目標を見込む角度の変化率である目視線角速度に比例した上下方向（ピッチ（ｐ））および左右方向（ヨー（ｙ））の制御加速度を発生させ、それによって飛しょう体を目標に会合させるように制御する誘導制御装置において、上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分の目視線角とアンテナ角度から角度誤差を計算する角度誤差計算手段と、前記の角度誤差に基づく信号に追尾ループゲインを乗じアンテナ追尾指令角速度を計算する手段と、アンテナ追尾指令角速度とアンテナ角速度の差およびロール角速度指令計算器出力とアンテナロール角速度の差からアンテナを空間に安定化させながら目標に指向させる手段と、アンテナ角速度を積分して慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角度計算手段と、角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する手段と、この目視線角計算手段により計算された目視線角を微分計算して上下および左右方向の目標の目視線角速度を求め誘導信号とする微分フィルタ計算手段とを具備したことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
- 飛しょう体から目標を見込む角度の変化率である目視線角速度に比例した上下方向（ピッチ（ｐ））および左右方向（ヨー（ｙ））の制御加速度を発生させ、それによって飛しょう体を目標に会合させるように制御する誘導制御装置において、上下方向（ピッチ（ｐ））と左右方向（ヨー（ｙ））の２軸分の目視線角とアンテナ角度から角度誤差を計算する角度誤差計算手段と、前記の角度誤差に基づく信号に追尾ループゲインを乗じアンテナ追尾指令角速度を計算する手段と、飛しょう体の運動にともなって発生する飛しょう体の角速度を検出する手段と、アンテナ首振角および飛しょう体角速度からアンテナ角速度を計算し空間安定化指令角速度とする手段と、アンテナロール角および飛しょう体角速度からロール空間安定化指令角速度を計算する手段と、アンテナ追尾指令角速度と空間安定化指令角速度の差およびロール空間安定化指令角速度とロール角速度指令計算器出力の差からアンテナを空間に安定化させた上で目標に指向させる手段と、空間安定化指令角速度すなわちアンテナ角速度を積分して慣性空間に対するアンテナ角度を計算するアンテナ角度計算手段と、角度誤差およびアンテナ角度から目視線角を計算する手段と、この目視線角計算手段により計算された目視線角を微分計算して上下および左右方向の目標の目視線角速度を求め誘導信号とする微分フィルタ計算手段とを具備したことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
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