JP4202803B2 - Shooting calculation device - Google Patents

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JP4202803B2 JP2003092645A JP2003092645A JP4202803B2 JP 4202803 B2 JP4202803 B2 JP 4202803B2 JP 2003092645 A JP2003092645 A JP 2003092645A JP 2003092645 A JP2003092645 A JP 2003092645A JP 4202803 B2 JP4202803 B2 JP 4202803B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、時々刻々と変化する複数種類の物理量を夫々非同期に測定することによって得られた測定値に基づいて、砲塔の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出するための所定の演算を実行する射撃演算装置に、関する。
【0002】
【従来の技術】
ある種の装置を制御するためには、その装置の動作に関連する複数種類の物理量を夫々測定し、それらの測定値に対して所定の演算を実行することにより、制御の目標値を算出しなければならない。例えば、射撃姿勢(即ち、砲塔における砲身の姿勢)を数値制御することができる砲塔があるが、この砲塔を制御するための制御装置は、砲塔の制御の目的値として、ターゲットの未来位置において当該ターゲットに砲弾を命中させるための旋回角指令値と俯仰角指令値とを、算出しなければならない。ここで、旋回角指令値とは、砲身の、砲塔に対して設定されている垂直基準面からの角度を指定するための情報のことであり、俯仰角指令値とは、砲身の、砲塔に対して設定されている水平基準面からの角度を指定するための情報のことである。
【0003】
そして、そのような砲塔が、運動するプラットフォーム(車両や船舶等)に搭載されている場合には、これら各制御目標値を算出するために、LOS(Line of Sight:砲塔とターゲットとを結ぶ線)の旋回方位角,俯仰方位角,砲塔(プラットフォーム)からターゲットまでの直線距離,プラットフォームのロール,ピッチ,ヨー,移動速度,等の物理量が必要となる。このうち、旋回方位角,俯仰方位角,直線距離(以下、「見かけのターゲット情報」と総称する)は、プラットフォームに搭載されたレーダーによって一括して測定され、プラットフォームのロール,ピッチ,ヨー(以下、「動揺運動情報」と総称する)は、各動揺運動の方向に配置された3個のジャイロによって測定され、プラットフォームの移動速度は、プラットフォームに搭載された速度計によって測定される。このような各種物理量の測定や、測定された各物理量に基づく旋回角指令値及び俯仰角指令値の算出については、例えば、下記特許文献に開示がなされている。
【0004】
ところで、上述した各種物理量を測定するための各観測装置(見かけのターゲット情報を測定するためのレーダー,動揺運動情報を測定するためのジャイロ,プラットフォームの移動速度を測定するための速度計)としては、砲身の制御のために専用に設計されたものである必要は必ずしもなく、他の目的のために元々プラットフォームに備えられたものを流用することが可能である。
【0005】
図5は、このように、他の目的のために元々プラットフォームに備えられていた各種観測装置(レーダ[観測装置A]104,速度計[観測装置B]105,ジャイロ[観測装置C]106)を流用し、これら各種観測装置によって測定された各種物理量(レーダ104によって測定された見かけのターゲット情報,速度計105によって測定された移動速度,ジャイロ106によって測定された動揺運動情報)に基づいて砲塔の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出する射撃演算装置100の構成を示すブロック図である。図5に示されるように、レーダ(観測装置A)は、3秒周期で、見かけのターゲット情報[a]を測定して射撃演算装置100に入力し、速度計(観測装置B)は、1秒周期でプラットフォームの移動速度を測定して射撃演算装置100に入力し、ジャイロ(観測装置C)は0.1秒周期でプラットフォームの動揺運動情報[c]を測定して射撃演算装置100に入力する。射撃演算装置100内では、受信処理部101が、各観測装置からの各種物理量を受信する毎に、受信した物理量を一旦メモリ102に格納(上書き)する。このようにして夫々のタイミング及び周期でメモリ102に格納された各種物理量は、射撃演算装置100内での作動周期(0.01秒)毎に、演算処理部103によって一括して読み取られる。そして、演算処理部103は、一括して読み取った各種物理量に基づいて砲塔の旋回角指令値と俯仰角指令値を算出し、砲塔を駆動するための図示せぬ砲塔サーボ部へ通知する。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−330397号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラットフォームに元々設置されているこれら観測装置A〜Cは、夫々が独立して動作している物であるため、これらによって測定された各種物理量が射撃演算装置100に入力されるタイミング(周期)は、観測装置毎にバラバラである。このようにバラバラの時点において夫々測定された各種物理量が演算処理部103によって一括して読み出されて、それらがあたかも同時に測定されたものとして同一回の演算に用いられてしまうと、それらは、ある時点における状態を示している訳ではないので、当然に、その演算結果に誤差をもたらしてしまう。しかも、これら各物理量毎の入力周期は、射撃演算装置100の演算処理部103がこれら各物理量を一括して読み出す周期よりも遙かに長いので、演算処理部103は同じ物理量を何度も繰り返して読み出すことになるので、演算のタイミングによっては、これら物理量が古すぎるものとなってしまうことがあり、そのような場合には、算出された旋回角指令値及び俯仰角指令値が大きな誤差を包含してしまうことになる。
【0008】
そこで、図6に示すように、射撃演算装置100内に同期信号発生部107を設けて各観測装置A〜Cにおける物理量の送信の周期を射撃演算装置100の作動周期に同期させる方法も採られている。このような方法によれば、各観測装置A〜C及び射撃演算装置100を同期させて動かすことによって、物理量の時間的なズレをなくすことができるため、ターゲットの未来位置を算出する際の誤差を小さく抑えることができる。
【0009】
しかしながらこのような方法を採用するためには、夫々独立して製造された観測装置A〜Cを同期信号発生部107が出力する同期信号に従って測定を行うように構成し直さねばならず(即ち、再設計及び改造等をしなければならず)、莫大な費用がかかってしまう。
【0010】
本発明は、上記した従来の問題点を解決し、時々刻々と変化する複数種類の物理量を夫々非同期に測定することによって得られた測定値に基づいて、それら物理量が同時に測定された場合と比較して殆ど誤差が含まれない演算結果を得ることができる射撃演算装置の提供を、課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために案出された本発明による射撃演算装置は、以下のように構成されている。即ち、時々刻々と変化する複数種類の物理量を夫々非同期に測定することによって得られた測定値に基づいて、砲塔の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出するための所定の演算を実行する射撃演算装置であって、前記複数種類の物理量についての測定値を、夫々の測定時点において、個別に受信する受信部と、前記物理量の種類毎に、夫々、前記受信部が前記測定値を受信する度に、その測定値をその受信時点を示す時間情報に対応付けてメモリに記憶するとともに、当該測定値と当該受信時点の直前の時点を示す時間情報に対応つけて記憶されていた測定値との差分,及び、当該受信時点とその直前の時点との時間差に基づいて前記測定値の変化率を算出し、この変化率をも当該測定値に対応付けて前記メモリに記憶する第一演算部と、所定の指示が入力されたときに、前記物理量の種類毎に、前記メモリから最新の時点を示す時間情報,及びこの時間情報に対応した測定値及び変化率を読み出し、前記時間情報が示す時間から前記所定の指示の入力時点までの経過時間と前記変化率との積を前記測定値に加えることによって前記所定の指示の入力時点における推定値を算出する第二演算部と、前記物理量の各種類毎に算出された推定値に基づいて前記所定の演算を実行する第三演算部とを備えることを特徴としている。
【0012】
このように構成されると、各種類の物理量の測定値がそのまま用いられて演算が実行されるのではなく、物理量の種類毎に、測定値と、その測定値の時間に対する変化率と、その測定値を受信部が受信してから第二演算部によって読み出されるまでに経過した時間とに基づいて第二演算部が推定値を算出した後で、各種類の物理量について算出された推定値を用いて第三演算部が所定の演算を実行するので、各種類の物理量についての測定の周期及びタイミングが異なる場合であっても、第三演算部によって実行された演算の結果には、殆ど誤差が含まれない。
【0013】
なお、第一演算部及び第二演算部は、ハードウェアタイマやソフトウェアタイマのような内部時計が発生する時刻そのものを表す情報を、時間情報として用いても良いし、周期的に発生するパルスをカウントするカウンタが発生するカウンタ値を、時間情報として用いても良い。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参考にして詳細に説明する。本実施形態は、本発明による射撃演算装置を、車両に搭載された砲塔を数値制御するための目標値を算出する射撃演算装置1として実施した例である。
【0015】
図1は、このような射撃演算装置1が搭載された車両10を、模式的に示す図である。図1に示されるように、この射撃演算装置1は、プラットフォームとしての車両10に搭載された観測装置A,観測装置B,及び観測装置Cと夫々接続されており、それら観測装置から得られた複数種類の物理量についての測定値であるデータを元に、0.01秒毎の作動周期(以下、「演算周期」とする)で演算を実行し、その演算結果(目標値としての旋回角指令値及び俯仰角指令値)を、砲塔12の旋回角と俯仰角を数値制御する砲塔サーボ部11へと送信する。なお、このような射撃演算装置1は、他のどの様なプラットフォーム(船舶,飛行機等)に搭載されて用いられても良いが、本実施形態においては、図1に模式的に示したように、装甲車等の車両10に搭載されて使用されるものとする。なお、図1における破線lは、水平面に平行な線である。
【0016】
観測装置Aは、車両10とターゲットEとの間の直線距離を測定するレーダーであり、3秒周期で、直線距離の測定を行い、測定した直線距離を示す測定値[α]を射撃演算装置1へ送信する。
【0017】
観測装置Bは、車両10の移動速度を測定する速度計であって、1秒周期で、移動速度の測定を行い、測定した移動速度を示す測定値[β]を演算装置1へ送信する。
【0018】
観測装置Cは、車両10の傾斜角θを測定するジャイロであって、0.1秒周期で、傾斜角θの測定を行い、測定した傾斜角θを示す測定値[γ]を射撃演算装置1へ送信する。
【0019】
以下、図2乃至図4を用いて、この射撃演算装置1の内部構成及び動作例を説明する。
【0020】
図2は、この射撃演算装置1の構成を概略的に示すブロック図である。図2に示されるように、この射撃演算装置1は、時刻発生部2(内部時計に相当),受信処理部3(受信部に相当),受信後処理部4(第一演算部に相当),メモリ5,演算前処理部6(第二演算部に相当),及び演算処理部7(第三演算部に相当)とを備えている。
【0021】
時刻発生部2は、常にその内部で自律的に時刻情報[t]を生成するハードウェアタイマであり、生成した時刻情報[t]を、受信後処理部4及び演算前処理部6へ通知する。
【0022】
受信処理部3は、観測装置A〜Cから入力された測定値[α]〜[γ]を受信する回路(I/O)であり、何れかの測定値[α]〜[γ]を受信する毎に、直ちに受信後処理部4へ入力する。
【0023】
受信後処理部4は、CPU及びROMを備えた回路であって、そのROM内には、CPUによって実行される受信後処理プログラムが格納されている。なお、この受信後処理プログラムが実行されたCPUは、各測定値[α]〜[γ]に対して夫々独立して処理を行うが、説明が煩雑になるのを避けるため、ここでは測定値[α]に関する処理のみを説明する。
【0024】
受信処理部3から受信後処理部4へ測定値[α]が入力されると、受信後処理部4のCPUは、受信後処理プログラムに従って図3のフローチャートに示す処理を実行する。具体的には、受信後処理部4のCPUは、受信処理部3から測定値[α]が入力されると、時刻発生部2からその測定値[α]が入力された時刻を示す情報(受信時点を示す時間情報)[tα]を取得し(S01)、また、その測定値[α]よりも一周期前に入力されて、受信後処理部4によってメモリ5に記憶された直前の測定値[α´]及び、この直前の測定値[α´]を取得した時刻を示す情報(直前の時点を示す時間情報)[tα´]をメモリ5から取得する(S02)。そして、これらの数値に基づいて、以下の演算(1)
dα=(α−α´)/(tα−tα´) ・・・(1)
を実行することにより、単位時間あたりの変化率[dα]を計算する(S03)。その後、受信後処理部4のCPUは、受信処理部3から入力された測定値[α],S01にて取得された時間情報[tα],及び、S03にて算出した変化率[dα]を、順次メモリ5に格納(上書き)する(S04)。
【0025】
受信後処理部4のCPUは、観測装置Bから受信処理部3を介して入力された測定値[β],及び観測装置Cから受信処理部3を介して入力された測定値[γ]に対しても、同様の処理を行う。
【0026】
メモリ5は、受信後処理部4から入力されたデータ(即ち、測定値[α],時間情報[tα],変化率[dα],測定値[β],この測定値[β]を受信した時刻を示す時間情報[tβ],この測定値[β]の単位時間当たりの変化率[dβ],測定値[γ],この測定値[γ]を受信した時刻を示す時間情報[tγ],この測定値[γ]の単位時間当たりの変化率[dγ])を記憶する記憶部であり、各データは、受信後処理部4によって順次上書きされる。なお、メモリ5に記憶されたデータは、受信後処理部4及び演算前処理部6の両方によって読み取られる。
【0027】
演算前処理部6は、CPU及びROMを備えた回路であって、そのROM内には、CPUによって実行される演算前処理プログラムが格納されている。なお、この演算前処理プログラムが実行されたCPUは、メモリ5に記憶されている全てのデータ群(即ち、測定値[α],時間情報[tα]及び変化率[dα]からなるデータ群,測定値[β],時間情報[tβ]及び変化率[dβ]からなるデータ群,測定値[γ],時間情報[tγ]及び変化率[dγ]からなるデータ群)に対して同じ処理を実質的に並行に実行するが、説明が煩雑になるのを避けるため、ここでは一つのデータ群(測定値[α],時間情報[tα]及び変化率[dα])に対する処理のみを説明する。
【0028】
上述した演算周期に従って、図示せぬ上位装置からトリガ信号を受信すると(即ち、所定タイミングになると)、演算前処理部6のCPUは、この演算前処理プログラムに従って図4のフローチャートに示す処理を実行する。具体的には、まず、演算前処理部6のCPUは、時刻発生部2から現在時刻を示す情報(最新の時点を示す時間情報)[tn]を取得するとともに、受信後処理部4によってメモリ5に上書きれている測定値[α],時間情報[tα]及び変化率[dα]を読み出す(S11)。そして、以下の演算(2)
αn=α+dα(tn−tα) ・・・(2)
を実行することにより、現在の時刻[tn]における直線距離を推定した推定値[αn]を、算出する(S12)。その後、演算前処理部6のCPUは、その算出結果(推定値[αn])を演算処理部7へ通知する(S13)。演算前処理部6のCPUは、データ群(測定値[β],時間情報[tβ]及び変化率[dβ])及びデータ群(測定値[γ],時間情報[tγ]及び変化率[dγ])に対しても、実質的に並行に、上述したのと同じ処理を実行することによって、現在の時刻[tn]における移動速度の推定値[βn],及び、現在の時刻[tn]における傾斜角θの推定値[γn]を算出し、夫々演算処理部7へ通知する。
【0029】
演算処理部7は、演算前処理部6から通知された各推定値([αn],[βn],[γn])を用いて、所定の演算を実行することによって、砲塔12の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出する。なお、演算処理部7は、実際には、砲塔12の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出するためには、他のパラメータをも必要とする場合がある。例えば、測定装置の一種である赤外線測定装置によって測定される測定値(物理量)であるLOSの旋回方位角や俯仰方位角,観測装置Cとは別のジャイロによって夫々測定される測定値(物理量)であるロールやヨーである。これらの測定値についても、受信処理部4及び演算前処理部6が上述した処理を実行することによって、夫々の推定値が算出されて、それらの推定値が、演算処理部7による旋回角指令値及び俯仰角指令値の算出のためのパラメータとして用いられる。演算処理部7は、以上のようにして算出された砲塔12の旋回角指令値及び俯仰角指令値を、砲塔12の姿勢を数値制御する際における目標値として、砲塔サーボ部11へ向けて出力する。
【0030】
以上説明したように、本実施形態によると、演算処理部7において演算に用いられる各推定値([αn]〜[γn])は、各観測装置A〜Cによって夫々測定された測定値([α]〜[γ])と、その変化率([dα]〜[dγ])と、そのデータが受信処理部3(及び受信後処理部4)によって受信された時刻([tα]〜[tγ])から演算前処理部6によって演算が行われる時点の時刻[tn]までの経過時間とを基に、算出されている。即ち、ある種類の測定値([α]〜[γ])がメモリ5に書き込まれてから同じ種類の次の測定値([α]〜[γ])が上書きされるまでの間においては、演算前処理部6は、メモリ5から読み出した測定値([α]〜[γ])に、その測定値([α]〜[γ])の現在時刻[tn]までの変化量(経過時間と変化率との積)を加算して、その推定値([αn]〜[γn])を求める。従って、夫々の観測装置ごとに異なる周期で,また、射撃演算装置1の演算周期とも異なる周期でメモリ5に記憶される各測定値を、射撃演算装置1の演算周期に従って一括して読み出して演算を行っても、演算結果に含まれる各測定値の古さに因る誤差を、極力小さく抑えることができる。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の射撃演算装置によれば、時々刻々と変化する複数種類の物理量を夫々非同期に測定することによって得られた測定値に基づくにも拘わらず、それら物理量が同時に測定された場合と比較して殆ど誤差が含まれない演算結果を、得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の射撃演算装置が搭載された車両を、模式的に示す図
【図2】 本発明の射撃演算装置の概略的な構成図
【図3】 受信後処理部内のCPUが実行する処理を示すフローチャート
【図4】 演算前処理部内のCPUが実行する処理を示すフローチャート
【図5】 従来の射撃演算装置の概略的な構成図
【図6】 従来の射撃演算装置の概略的な構成図
【符号の説明】
1 射撃演算装置
2 時刻発生部
3 受信処理部
4 受信後処理部
5 メモリ
6 演算前処理部
7 演算処理部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention performs a predetermined calculation for calculating a turret turning angle command value and an elevation angle command value based on measurement values obtained by measuring asynchronously a plurality of types of physical quantities that change every moment. It relates to a shooting operation device to be executed.
[0002]
[Prior art]
In order to control a certain type of device, a plurality of types of physical quantities related to the operation of the device are measured, and a predetermined calculation is performed on those measured values to calculate a control target value. There must be. For example, there is a turret that can numerically control the shooting attitude (that is, the attitude of the gun barrel in the turret), and a control device for controlling this turret is a target value for controlling the turret at the future position of the target. The turning angle command value and the elevation angle command value for hitting the target with a shell must be calculated. Here, the turning angle command value is information for designating the angle of the gun barrel from the vertical reference plane set with respect to the turret, and the elevation angle command value is the gun turret This is information for designating the angle from the horizontal reference plane that is set.
[0003]
When such a turret is mounted on a moving platform (vehicle, ship, etc.), in order to calculate these control target values, LOS (Line of Light: line connecting the turret and the target) ) Turning azimuth angle, elevation azimuth angle, linear distance from turret (platform) to target, platform roll, pitch, yaw, moving speed, and other physical quantities are required. Among them, the turning azimuth angle, the elevation azimuth angle, and the linear distance (hereinafter collectively referred to as “apparent target information”) are collectively measured by the radar mounted on the platform, and the platform roll, pitch, yaw , Which is collectively referred to as “rocking motion information”), is measured by three gyros arranged in the direction of each rocking motion, and the moving speed of the platform is measured by a speedometer mounted on the platform. The measurement of various physical quantities and the calculation of the turning angle command value and the elevation angle command value based on the measured physical quantities are disclosed in, for example, the following patent documents.
[0004]
By the way, as each observation device for measuring various physical quantities mentioned above (a radar for measuring apparent target information, a gyro for measuring shaking motion information, a speedometer for measuring the moving speed of the platform) It is not always necessary to be specially designed for the control of the gun barrel, and it is possible to use what was originally provided for the platform for other purposes.
[0005]
FIG. 5 shows various observation devices (radar [observation device A] 104, speedometer [observation device B] 105, gyro [observation device C] 106) originally provided in the platform for other purposes. Turret based on various physical quantities measured by these various observation devices (apparent target information measured by the radar 104, moving speed measured by the speedometer 105, and shaking motion information measured by the gyro 106) It is a block diagram which shows the structure of the shooting arithmetic device 100 which calculates the turning angle command value and the elevation / elevation angle command value. As shown in FIG. 5, the radar (observation apparatus A) measures the apparent target information [a] at a cycle of 3 seconds and inputs it to the shooting calculation apparatus 100, and the speedometer (observation apparatus B) is 1 The moving speed of the platform is measured in a cycle of seconds and input to the shooting calculation device 100, and the gyro (observation device C) measures the shaking motion information [c] of the platform in a cycle of 0.1 seconds and inputs it to the shooting calculation device 100. To do. In the shooting operation apparatus 100, the reception processing unit 101 temporarily stores (overwrites) the received physical quantity in the memory 102 every time it receives various physical quantities from each observation apparatus. The various physical quantities stored in the memory 102 at the respective timings and cycles in this way are collectively read by the arithmetic processing unit 103 every operation cycle (0.01 seconds) in the shooting arithmetic device 100. Then, the arithmetic processing unit 103 calculates the turret turning angle command value and the elevation angle command value based on the various physical quantities read together and notifies the turret servo unit (not shown) for driving the turret.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-330397
[Problems to be solved by the invention]
However, since these observation devices A to C originally installed on the platform are each independently operating, timings (periods) at which various physical quantities measured by these are input to the shooting calculation device 100. ) Is different for each observation device. In this way, when various physical quantities measured at the time of falling apart are collectively read out by the arithmetic processing unit 103 and used in the same calculation as if they were measured at the same time, Since the state at a certain point in time is not shown, naturally, an error is caused in the calculation result. In addition, the input cycle for each of these physical quantities is much longer than the cycle in which the arithmetic processing unit 103 of the shooting arithmetic device 100 reads these physical quantities at once, so that the arithmetic processing unit 103 repeats the same physical quantity over and over again. Depending on the timing of computation, these physical quantities may become too old.In such a case, the calculated turning angle command value and elevation angle command value may have a large error. It will be included.
[0008]
Therefore, as shown in FIG. 6, a method is also employed in which a synchronization signal generator 107 is provided in the shooting operation device 100 to synchronize the transmission period of the physical quantity in each of the observation devices A to C with the operation cycle of the shooting operation device 100. ing. According to such a method, it is possible to eliminate a temporal shift of the physical quantity by moving each of the observation apparatuses A to C and the shooting calculation apparatus 100 in synchronization with each other, and thus an error in calculating the future position of the target. Can be kept small.
[0009]
However, in order to adopt such a method, the observation apparatuses A to C manufactured independently must be reconfigured to perform measurement in accordance with the synchronization signal output from the synchronization signal generator 107 (that is, It must be redesigned and remodeled, etc.), which entails enormous costs.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems and compares them with the case where the physical quantities are simultaneously measured based on the measurement values obtained by measuring each of a plurality of types of physical quantities that change every moment asynchronously. Thus, an object of the present invention is to provide a shooting calculation device that can obtain a calculation result that includes almost no error.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The shooting operation device according to the present invention devised to solve the above problems is configured as follows. That is, a predetermined calculation for calculating the turret turning angle command value and the elevation angle command value is executed based on the measured values obtained by asynchronously measuring a plurality of types of physical quantities that change every moment. A shooting calculation device, wherein the measurement values for the plurality of types of physical quantities are individually received at each measurement time point, and the reception units receive the measurement values for each type of the physical quantities. Each time the measurement value is stored in the memory in association with the time information indicating the reception time point, and the measurement value stored in association with the time information indicating the measurement value and the time point immediately before the reception time point. And a change rate of the measurement value based on the difference between the reception time point and the time difference between the reception time point and the immediately preceding time point, and the change rate is also stored in the memory in association with the measurement value. And When a specific instruction is input, for each type of physical quantity, time information indicating the latest time point is read from the memory, and a measurement value and a change rate corresponding to the time information are read, and from the time indicated by the time information A second computing unit that calculates an estimated value at the input time of the predetermined instruction by adding a product of an elapsed time until the input time of the predetermined instruction and the rate of change to the measurement value; and each type of the physical quantity And a third calculation unit that executes the predetermined calculation based on the estimated value calculated every time.
[0012]
When configured in this way, the measurement value of each type of physical quantity is not used as it is, but calculation is performed, but for each type of physical quantity, the measurement value, the rate of change of the measurement value with respect to time, After the second calculation unit calculates the estimated value based on the time elapsed from when the measurement value was received by the receiving unit until it was read by the second calculation unit, the estimated value calculated for each type of physical quantity was Since the third calculation unit uses the third calculation unit to perform a predetermined calculation, even if the measurement period and timing for each type of physical quantity are different, the result of the calculation executed by the third calculation unit is almost error-free. Is not included.
[0013]
The first calculation unit and the second calculation unit may use information representing the time itself generated by the internal clock, such as a hardware timer or software timer, as time information, or periodically generated pulses. A counter value generated by the counter to count may be used as time information.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment is an example in which the shooting calculation device according to the present invention is implemented as a shooting calculation device 1 that calculates a target value for numerically controlling a turret mounted on a vehicle.
[0015]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a vehicle 10 on which such a shooting calculation device 1 is mounted. As shown in FIG. 1, the shooting calculation device 1 is connected to an observation device A, an observation device B, and an observation device C mounted on a vehicle 10 as a platform, and obtained from these observation devices. Based on data that is measured values for multiple types of physical quantities, calculations are performed at an operation cycle of 0.01 seconds (hereinafter referred to as “calculation cycle”), and the calculation results (turning angle command as a target value) Value and elevation / elevation angle command value) are transmitted to the turret servo unit 11 that numerically controls the turning angle and elevation angle of the turret 12. Note that such a shooting calculation device 1 may be used by being mounted on any other platform (ship, airplane, etc.). In this embodiment, as schematically shown in FIG. Suppose that it is mounted and used in vehicles 10, such as an armored car. In addition, the broken line l in FIG. 1 is a line parallel to the horizontal plane.
[0016]
The observation device A is a radar that measures the linear distance between the vehicle 10 and the target E, measures the linear distance at a cycle of 3 seconds, and uses the measured value [α] indicating the measured linear distance as a shooting arithmetic device. Send to 1.
[0017]
The observation device B is a speedometer that measures the moving speed of the vehicle 10, measures the moving speed at a cycle of 1 second, and transmits a measured value [β] indicating the measured moving speed to the computing device 1.
[0018]
The observation device C is a gyro that measures the inclination angle θ of the vehicle 10, measures the inclination angle θ at a period of 0.1 second, and calculates a measured value [γ] indicating the measured inclination angle θ as a shooting arithmetic device. Send to 1.
[0019]
Hereinafter, an internal configuration and an operation example of the shooting operation apparatus 1 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the shooting operation apparatus 1. As shown in FIG. 2, the shooting calculation device 1 includes a time generation unit 2 (corresponding to an internal clock), a reception processing unit 3 (corresponding to a reception unit), and a post-reception processing unit 4 (corresponding to a first calculation unit). , A memory 5, an operation preprocessing unit 6 (corresponding to a second operation unit), and an operation processing unit 7 (corresponding to a third operation unit).
[0021]
The time generation unit 2 is a hardware timer that always autonomously generates time information [t] therein, and notifies the generated time information [t] to the post-reception processing unit 4 and the pre-calculation processing unit 6. .
[0022]
The reception processing unit 3 is a circuit (I / O) that receives the measurement values [α] to [γ] input from the observation devices A to C, and receives any of the measurement values [α] to [γ]. Every time it is done, it is immediately input to the post-reception processing unit 4.
[0023]
The post-reception processing unit 4 is a circuit including a CPU and a ROM, and a post-reception processing program executed by the CPU is stored in the ROM. Note that the CPU on which this post-reception processing program has been executed performs processing independently for each of the measured values [α] to [γ]. However, in order to avoid complicated explanation, the measured values are not shown here. Only the processing related to [α] will be described.
[0024]
When the measurement value [α] is input from the reception processing unit 3 to the post-reception processing unit 4, the CPU of the post-reception processing unit 4 executes the process shown in the flowchart of FIG. 3 according to the post-reception processing program. Specifically, when the measurement value [α] is input from the reception processing unit 3, the CPU of the post-reception processing unit 4 receives information indicating the time when the measurement value [α] is input from the time generation unit 2 ( (Time information indicating the reception time point) [tα] is acquired (S01), and the previous measurement that is input one cycle before the measured value [α] and stored in the memory 5 by the post-reception processing unit 4 Information indicating the value [α ′] and the time when the immediately previous measurement value [α ′] was acquired (time information indicating the immediately previous time point) [tα ′] is acquired from the memory 5 (S02). Based on these numerical values, the following calculation (1)
dα = (α−α ′) / (tα−tα ′) (1)
Is executed to calculate the rate of change [dα] per unit time (S03). Thereafter, the CPU of the post-reception processing unit 4 uses the measurement value [α] input from the reception processing unit 3, the time information [tα] acquired in S01, and the change rate [dα] calculated in S03. Then, they are sequentially stored (overwritten) in the memory 5 (S04).
[0025]
The CPU of the post-reception processing unit 4 converts the measurement value [β] input from the observation device B via the reception processing unit 3 and the measurement value [γ] input from the observation device C via the reception processing unit 3. The same processing is performed for this.
[0026]
The memory 5 receives data (that is, measured value [α], time information [tα], rate of change [dα], measured value [β], and measured value [β]) input from the post-reception processing unit 4. Time information [tβ] indicating time, rate of change [dβ] per unit time of this measurement value [β], measurement value [γ], time information [tγ] indicating time when this measurement value [γ] is received, This is a storage unit for storing the change rate [dγ] per unit time of the measured value [γ], and each data is sequentially overwritten by the post-reception processing unit 4. Note that the data stored in the memory 5 is read by both the post-reception processing unit 4 and the pre-calculation processing unit 6.
[0027]
The calculation preprocessing unit 6 is a circuit including a CPU and a ROM, and a calculation preprocessing program executed by the CPU is stored in the ROM. It should be noted that the CPU on which this pre-calculation program has been executed is a group of all data stored in the memory 5 (that is, a data group consisting of measured value [α], time information [tα], and rate of change [dα], The same processing is performed on the data group consisting of measurement value [β], time information [tβ] and rate of change [dβ], and data group consisting of measurement value [γ], time information [tγ] and rate of change [dγ]). Although executed substantially in parallel, only processing for one data group (measurement value [α], time information [tα], and change rate [dα]) will be described here in order to avoid complicated explanation. .
[0028]
When a trigger signal is received from a host device (not shown) according to the calculation cycle described above (that is, when a predetermined timing is reached), the CPU of the calculation preprocessing unit 6 executes the processing shown in the flowchart of FIG. 4 according to the calculation preprocessing program. To do. Specifically, first, the CPU of the pre-calculation processing unit 6 acquires information indicating the current time (time information indicating the latest time point) [tn] from the time generating unit 2, and the post-reception processing unit 4 stores the memory. The measurement value [α], the time information [tα] and the change rate [dα] overwritten in 5 are read (S11). And the following calculation (2)
αn = α + dα (tn−tα) (2)
Is executed to calculate an estimated value [αn] obtained by estimating the straight line distance at the current time [tn] (S12). Thereafter, the CPU of the calculation preprocessing unit 6 notifies the calculation processing unit 7 of the calculation result (estimated value [αn]) (S13). The CPU of the calculation preprocessing unit 6 includes a data group (measurement value [β], time information [tβ] and change rate [dβ]) and a data group (measurement value [γ], time information [tγ] and change rate [dγ]. ]) Substantially in parallel, by executing the same processing as described above, the estimated value [βn] of the moving speed at the current time [tn] and the current time [tn] An estimated value [γn] of the inclination angle θ is calculated and notified to the arithmetic processing unit 7 respectively.
[0029]
The arithmetic processing unit 7 performs a predetermined calculation using each estimated value ([αn], [βn], [γn]) notified from the calculation preprocessing unit 6, thereby turning the turret 12 turning angle command. Value and elevation / elevation angle command value are calculated. Note that the arithmetic processing unit 7 may actually require other parameters in order to calculate the turning angle command value and the elevation angle command value of the turret 12. For example, LOS turning azimuth and elevation azimuth, which are measurement values (physical quantities) measured by an infrared measurement apparatus which is a kind of measurement apparatus, and measurement values (physical quantities) measured by a gyro different from the observation apparatus C It is a roll or yaw. With respect to these measured values, the reception processing unit 4 and the pre-calculation processing unit 6 execute the above-described processing, whereby respective estimated values are calculated, and these estimated values are converted into turning angle commands by the arithmetic processing unit 7. It is used as a parameter for calculating the value and the elevation angle command value. The arithmetic processing unit 7 outputs the turning angle command value and the elevation angle command value of the turret 12 calculated as described above to the turret servo unit 11 as a target value when the attitude of the turret 12 is numerically controlled. To do.
[0030]
As described above, according to the present embodiment, the estimated values ([αn] to [γn]) used for the calculation in the calculation processing unit 7 are measured values ([[ α] to [γ]), the rate of change ([dα] to [dγ]), and the time ([tα] to [tγ] when the data is received by the reception processing unit 3 (and the post-reception processing unit 4). ]) To the time [tn] at which the calculation is performed by the calculation preprocessing unit 6. That is, during a period from when a certain type of measurement value ([α] to [γ]) is written to the memory 5 until the next measurement value ([α] to [γ]) of the same type is overwritten, The calculation preprocessing unit 6 adds the measured value ([α] to [γ]) read from the memory 5 to the change amount (elapsed time) of the measured value ([α] to [γ]) up to the current time [tn]. And the rate of change) are added to obtain an estimated value ([αn] to [γn]). Therefore, each measurement value stored in the memory 5 at a different period for each observation apparatus and at a different period from the calculation period of the shooting calculation apparatus 1 is read and calculated in a batch according to the calculation period of the shooting calculation apparatus 1. Even if it performs, the error resulting from the age of each measured value included in the calculation result can be suppressed as small as possible.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the shooting arithmetic device of the present invention, the physical quantities are measured simultaneously although they are based on the measurement values obtained by asynchronously measuring a plurality of types of physical quantities that change every moment. As a result, it is possible to obtain a calculation result that includes almost no error compared to the case where it is performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a vehicle equipped with a shooting operation device of the present invention. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a shooting operation device of the present invention. FIG. 3 is executed by a CPU in a post-reception processing unit. FIG. 4 is a flowchart showing processing executed by the CPU in the pre-computation processing unit. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a conventional shooting calculation device. FIG. 6 is a schematic diagram of a conventional shooting calculation device. Configuration diagram [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shooting arithmetic unit 2 Time generation part 3 Reception processing part 4 Post-reception processing part 5 Memory 6 Pre-processing part 7 Calculation processing part

Claims (2)

時々刻々と変化する複数種類の物理量を夫々非同期に測定することによって得られた測定値に基づいて、砲塔の旋回角指令値及び俯仰角指令値を算出するための所定の演算を実行する射撃演算装置であって、
前記複数種類の物理量についての測定値を、夫々の測定時点において、個別に受信する受信部と、
前記物理量の種類毎に、夫々、前記受信部が前記測定値を受信する度に、その測定値をその受信時点を示す時間情報に対応付けてメモリに記憶するとともに、当該測定値と当該受信時点の直前の時点を示す時間情報に対応つけて記憶されていた測定値との差分,及び、当該受信時点とその直前の時点との時間差に基づいて前記測定値の変化率を算出し、この変化率をも当該測定値に対応付けて前記メモリに記憶する第一演算部と、
所定の指示が入力されたときに、前記物理量の種類毎に、前記メモリから最新の時点を示す時間情報,及びこの時間情報に対応した測定値及び変化率を読み出し、前記時間情報が示す時間から前記所定の指示の入力時点までの経過時間と前記変化率との積を前記測定値に加えることによって前記所定の指示の入力時点における推定値を算出する第二演算部と、
前記物理量の各種類毎に算出された推定値に基づいて前記所定の演算を実行する第三演算部とを備える
ことを特徴とする射撃演算装置。
Shooting calculation that executes a predetermined calculation to calculate the turning angle command value and elevation angle command value of the turret based on the measured values obtained by asynchronously measuring a plurality of types of physical quantities that change every moment A device,
A receiving unit that individually receives measurement values for the plurality of types of physical quantities at each measurement time point; and
For each type of physical quantity, each time the receiving unit receives the measurement value, the measurement value is stored in a memory in association with time information indicating the reception time, and the measurement value and the reception time The change rate of the measurement value is calculated based on the difference between the measurement value stored in association with the time information indicating the time point immediately before the time point and the time difference between the reception time point and the time point immediately before the reception value. A first calculation unit that also stores a rate in the memory in association with the measurement value;
When a predetermined instruction is input, for each type of physical quantity, time information indicating the latest time point is read from the memory, and a measurement value and a change rate corresponding to the time information are read, and from the time indicated by the time information A second computing unit that calculates an estimated value at the input time of the predetermined instruction by adding a product of an elapsed time until the input time of the predetermined instruction and the rate of change to the measurement value;
A shooting operation device comprising: a third operation unit that executes the predetermined operation based on an estimated value calculated for each type of the physical quantity.
前記時点としての時刻を示す前記時間情報を発生する内部時計を更に備えることを特徴とする請求項1記載の射撃演算装置。The shooting operation apparatus according to claim 1, further comprising an internal clock that generates the time information indicating the time as the time point.
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