JP4316772B2

JP4316772B2 - 移動体

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Publication number: JP4316772B2
Application number: JP2000141180A
Authority: JP
Inventors: 彰佐藤
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-05-15
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2020-05-15
Also published as: JP2001325245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２つの信号をそれぞれフィルタリングしてこれらを組合せるハイブリッドフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機や船舶等の移動体において、速度や加速度信号あるいは位置信号をフィルタを通すことにより特定周波数の信号として位置や姿勢制御に用いられている。このような制御を行う例として、無人ヘリコプタの自律飛行システム等において、飛行中の機体の位置及び速度を検出するためのＧＰＳセンサ及び機体の姿勢を検出するためのジャイロセンサが備わり、自己の位置や姿勢を確認するとともに指令した飛行経路に沿って飛行するようにサーボ機構等を用いて機体が駆動制御される。この場合、ＧＰＳセンサにより位置が検出されるとともにこの位置データを微分して速度データが得られる。
【０００３】
しかしながら、このＧＰＳセンサは、電波状態等の環境に影響され制御の信頼性が低下し、また計測間隔が短く（通常計測間隔約０．２秒、時間遅れ約０．４秒）、高速演算ができない。したがって、周波数の低い帯域では安定して高精度の検出ができるが、高い周波数では精度が低下する。
【０００４】
一方、ジャイロセンサは加速度を検出し、これを積分することにより速度データが得られる。しかしながら、このジャイロセンサによる速度検出データは、積分演算を行うため、誤差成分が積分されて累積し、高周波数帯域では精度がよいが低周波数帯域での精度が悪くなる。
【０００５】
そこで、ＧＰＳセンサからの速度信号をローパスフィルタを通して高精度な低周波数領域を取出し、ジャイロセンサから積分して得た速度信号をハイパスフィルタを通して高精度な高周波数領域を取出し、これらを足し合わせることにより検出周波数全域について高精度なデータを得るようにしたハイブリッドフィルタが考えられている。
【０００６】
一方、特開平５−１９３５７４号公報に、ＧＰＳとＩＮＳによるハイブリッド慣性航法フィルタにより速度を計算し、機体のホバリング時の縦方向、横方向の速度制御を行う自動飛行制御システムが開示されている。この公報記載のハイブリッド慣性航法部は、ＩＮＳ、ＧＰＳ、航法フィルタ、速度補正スムージング回路、減算器とから構成される。ＩＮＳから出力されるＩＮＳ位置及び速度信号と、ＧＰＳから出力されるＧＰＳ位置および速度信号を航法フィルタに入力し、カルマンフィルタにより速度誤差推定値を生成する。速度補正スムージング回路は、速度誤差推定値に基づいて速度誤差補正値を作成し、ＩＮＳから出力されるＩＮＳ速度信号より差し引いて慣性速度信号を生成し、制御器により設定される設定速度信号とともに速度保持制御則に出力し、ホバリング時の縦方向および横方向の速度制御を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のジャイロセンサとＧＰＳセンサを組合せたハイブリッドフィルタでは、ジャイロセンサの加速度信号から速度信号を得るための積分演算を伴うため、誤差成分の累積によりフィルタが発散し、また積分演算時間も長くなり、充分な高精度化および高速化が図られない。
【０００８】
また、上記公報記載の慣性航法フィルタでは、カルマンフィルタにより速度の推定誤差を計算し、速度補正スムージング回路によりその誤差量を修正しているため、カルマンフィルタでの計算が非常に複雑で面倒になり、回路全体のプログラム構造が複雑になって計算時間も長くかかる。また、カルマンフィルタは、周波数を設定するチューニングのパラメータが多数あって、実際に使用する際に非常に手間がかかり、使用性の点で問題がある。また、この公報記載のフィルタ構造では、速度の推定計算しかできず、速度とともに位置を推定計算する場合にこれを単純に適用することができない。
【０００９】
本発明は上記従来技術を考慮したものであって、簡単な構造で周波数設定が容易にでき、高速で高精度の計算処理ができるハイブリッドフィルタの提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、第１の信号が通る第１のフィルタと、第２の信号が通る第２のフィルタと、前記第１のフィルタ通過後の信号に所定の時定数を掛けるための時定数回路と、該時定数回路通過後の信号と前記第２のフィルタ通過後の信号を加え合わせる加算器とからなり、前記第１の信号は加速度信号または速度信号であり、前記第２の信号は、第１の信号を積分した単位系の信号であり、前記第１、第２のフィルタ及び前記時定数回路の時定数は等しいことを特徴とするハイブリッドフィルタを提供する。
【００１１】
この構成によれば、例えば加速度とこれを積分した速度の信号の組合せや、速度とこれを積分した位置の信号の組合せ等の場合に、両信号を同じ時定数の簡単な一次遅れフィルタを通すことにより、非常に簡単な回路構成によって、１つの時定数を設定するだけで高速で高精度の計算処理ができ、速度や位置データの信頼性が向上し、自律飛行等に適用した場合の飛行制御精度や飛行の安全性が向上する。
【００１２】
好ましい構成例では、前記加算器からの出力信号を第１の信号として、別の第１および第２のフィルタ、時定数回路および加算器からなる２段目のハイブリッドフィルタを結合したことを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、２段のハイブリッドフィルタの組合せにより、例えば１段目でセンサからの速度と加速度の信号から速度データを算出し、この算出速度データとセンサからの位置信号からさらに精度のよい位置データを算出することができ、速度および位置ともに高精度の算出推定データが得られる。
【００１４】
さらに好ましい構成例では、前記第１の信号はジャイロセンサからの加速度信号であり、前記第２の信号はＧＰＳセンサからの位置信号を微分した速度信号であり、前記第１および第２のフィルタはローパスフィルタであることを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、高い周波数で精度が高いジャイロセンサからの加速度信号と、低い周波数で精度が高いＧＰＳセンサからの速度信号とを組合せて、同じ構成のローパスフィルタを通すことにより、全周波数帯域で高い精度の推定速度が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るハイブリッドフィルタの構成をその原理および作用とともに示す説明図である。
本実施形態は、ジャイロセンサとＧＰＳセンサからの信号をそれぞれフィルタを介して組合せるハイブリッドフィルタであり、まずその原理を説明する。
【００１７】
ジャイロセンサから入力された加速度信号から速度データを得るために積分回路１で演算処理する。続いて、これをハイパスフィルタ２を通過させて（ａ）に示すようにジャイロセンサの高精度成分である高い周波数帯域を演算処理により取出す。この高周波数帯域はハイパスフィルタ２の時定数Ｔ1により定まる。この積分回路１（１／ｓ）とハイパスフィルタ２（Ｔ1ｓ／（Ｔ1ｓ＋１））を結合した回路は、図中の式からも分かるように等価回路３（Ｔ1／（Ｔ1ｓ＋１））と同じである。この等価回路３は、ローパスフィルタ４（１／Ｔ1＋１）の出力に時定数回路５により時定数Ｔ1（ゲイン）を掛けた演算回路と同じである。したがって、積分回路１とハイパスフィルタ２とでそれぞれ演算処理する代わりにローパスフィルタ４を用いて演算処理することにより同じ結果が得られる。これにより、誤差成分が累積して演算結果が発散する積分回路１を用いることなく、ハイパスフィルタ２を通過させた演算結果と同じ演算処理データを得ることができる。
【００１８】
本実施形態では、このような原理に基づいて、ジャイロセンサからの加速度信号を第１の信号としてこれをローパスフィルタ４および時定数回路５により演算処理するとともに、ＧＰＳセンサの位置検出値を微分して得た速度信号を第２の信号としてローパスフィルタ６に入力させる。このローパスフィルタ６は、ジャイロセンサの加速度信号が入力されるローパスフィルタ４と同じ時定数Ｔ1を有する回路である。これにより、この時定数により定まる所定の周波数より低い周波数の速度信号がローパスフィルタ６を通過するように演算処理され、（ｂ）に示すようにＧＰＳセンサの高精度成分である低い周波数帯域が取出される。
【００１９】
このようにして同じ時定数に基づいてそれぞれ高精度の周波数成分が取出されたジャイロセンサからの第１の信号とＧＰＳセンサからの第２の信号は、加算器７で足し合わされて、（ｃ）に示すように全周波数帯域にわたって高精度で演算された推定速度データが得られる。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係る２段構造のハイブリッドフィルタの回路図である。
この実施形態は、前述の図１のフィルタ構造、すなわちジャイロセンサからの加速度信号を演算処理するローパスフィルタ４および時定数回路５と、ＧＰＳセンサからの速度信号を演算処理するローパスフィルタ６と、演算処理された信号同士を加算する加算器７からなるハイブリッドフィルタとにより１段目のハイブリッドフィルタ１２を形成し、この１段目のハイブリッドフィルタ１２の出力データである推定速度信号を第１の信号とし、ＧＰＳセンサからの位置検出信号を第２の信号として２段目のハイブリッドフィルタ１３を形成したものである。この２段目のハイブリッドフィルタ１３は、１段目のハイブリッドフィルタ１２と同様の原理に基づく同様の構成であり、同様の作用効果を有する。
【００２１】
すなわち、１段目のハイブリッドフィルタ１２からの推定速度信号を演算処理する時定数Ｔ2のローパスフィルタ５５と、このローパスフィルタ５５の出力に時定数Ｔ2（ゲイン）を掛けて演算処理する時定数回路９と、ＧＰＳセンサからの位置信号を演算処理する時定数Ｔ2のローパスフィルタ１０と、演算処理された速度信号と位置信号を加え合せる加算器１１とにより構成される。ローパスフィルタ５５と時定数回路９を通して演算処理することにより、前述のように、積分回路とハイパスフィルタを通して演算処理した結果と同じデータが得られ、したがって、速度のデータから高精度の位置のデータが求まる。また、ローパスフィルタ１０を通して位置データを演算処理することにより前述のように高精度の低周波数帯域の位置データが得られる。これらを加算器１１で加え合せることにより全周波数帯域で高精度の推定位置データが求められる。
【００２２】
図３は、上記実施形態のハイブリッドフィルタが適用される無人ヘリコプタの制御系を示すブロック構成図である。
地上側に設置されたパソコン（本体）１４は演算処理回路を内蔵し、モニタ１５および入力手段としてキーボード１６とマウス１７を備え、メモリ１８を有している。機体側には演算処理回路を内蔵しメモリ６０を有するマイコン２０が搭載される。マイコン２０には、位置検出用のＧＰＳセンサ２１と、姿勢検出用のジャイロセンサ２２が接続される。地上側のパソコン１４と機体側のマイコン２０は、それぞれの送受信機１９，２３を介して相互にデータ通信する。
【００２３】
前述の速度指令データあるいは位置指令データからなる飛行データは、キーボード１６からの数値入力あるいはマウス１７によりモニタ１５の表示画面をクリックすることにより入力される。入力された予定飛行データに基づき予想軌跡が算出され、この予想軌跡がモニタ１５に表示される。
【００２４】
機体側では、ＧＰＳセンサ２１およびジャイロセンサ２２により、飛行中の現在時点の位置と姿勢が検出され、実際の飛行データが地上側のパソコン１４に送られる。パソコン１４は、これらの飛行データから実際の飛行軌跡の表示データを算出しこれを前述の予想軌跡とともにモニタ１５に表示する。これにより、実際の飛行軌跡と予想軌跡のずれがモニタ画面上でリアルタイムで識別できる。
【００２５】
このＧＰＳセンサ２１により機体の位置を検出して制御用の位置データおよびこれを微分した速度データを算出する場合に、本発明に係るハイブリッドフィルタを用いてジャイロセンサ２２からの加速度信号を演算処理してＧＰＳセンサからの信号と組合せることにより、前述のように高精度の速度データおよび位置データが得られる。このようにして得られた高精度の速度データおよび位置データに基づいて速度指令あるいは位置指令によるサーボ機構のフィードバック制御を行うことにより、信頼性の高い自律飛行制御ができる。
【００２６】
図４は、上記制御系を備えた自律飛行システム全体の構成図である。
無人ヘリコプタ８の機体には、駆動源である不図示のエンジン、該エンジンのスロットル系や姿勢制御系を駆動する不図示のサーボモータ、ＧＰＳセンサ２１、ＧＰＳアンテナ２１ａ、ジャイロセンサ２２、マイコン２０（図３）等が搭載され、マイコン２０（図３）には、Ｉ／Ｆ回路２４を介して通信装置（送受信機）２３が接続されている。
【００２７】
一方、地上側に設置されたパソコン１４には、ＧＰＳ衛星２５からの信号を受信するＧＰＳアンテナ２６とＧＰＳ受信機２７及び通信装置（送受信機）１９がＩ／Ｆ回路２８を介して接続されている。また、システムの安全性を確保するために、通常の送信機からなるバックアップ用送信機２９を備え、指令変更や異常発生時その他のときに、操縦者がバックアップして操縦することができる。
【００２８】
このような構成の飛行システムにおいて、前述のようにパソコン１４に入力された前後、左右、上下および回転の４つの飛行指令データに基づいて微分および積分を含む演算処理を行って、前後方向のエレベータサーボ指令、左右方向のエルロンサーボ指令、上下方向のコレクティブサーボ指令および回転方向のラダーサーボ指令を発する。
【００２９】
図５は、上記各方向のサーボ指令による駆動機構の例を示す概略構成説明図である。
主ロータ３０のロータ軸３１がアクチュエータ板３２に連結される。アクチュエータ板３２には、前２ヶ所、後１ヵ所に上下駆動のシリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃが備わる。エレベータサーボ制御は、前２つのシリンダ３３ａ，３３ｂを固定し、後のシリンダ３３ｃを駆動することにより（又はその逆により）、主ロータ３０の前後方向の角度を変化させ、前後進およびその速度を制御して行われる。エルロンサーボ制御は、前２つのシリンダ３３ａ，３３ｂを駆動して主ロータ３０の左右方向の傾きを変化させ、左右の方向およびその速度を制御して行われる。コレクティブサーボ制御は、３つのシリンダ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを同時に同じ方向に駆動してロータ軸３１内の主ロータ連結部（図示しない）を介して主ロータ３０の迎え角を矢印Ａのように変化させることにより機体を上昇または下降させて行う。ラダーサーボ制御は、テールロータ（図示しない）の回転を制御することにより行われる。
【００３０】
このような４方向についての飛行速度データに基づくサーボ指令値の算出方法を図６〜図９を参照して以下に説明する。図６はデータ処理の制御信号図、図７は無人ヘリコプタの斜視図、図８および図９はそれぞれ無人ヘリコプタが前進しながら右旋回している状態を示す側面図と後面図である。
【００３１】
この飛行制御系は、上記４種類の速度指令値を積分して位置指令値を算出し、同速度指令値を微分して係数を掛けることによって姿勢指令値を算出し、これらの指令値を目標値として、該目標値と無人ヘリコプタに搭載されたＧＰＳセンサ２１およびジャイロセンサ２２によって検出された機体の位置と速度および姿勢の各検出値との差分を算出し、この差分を制御指令値（サーボ指令値）として機体に搭載されたサーボモータに送信し、サーボモータによって前記差分が０になるように機体の速度と姿勢を制御する。
【００３２】
さらに詳細な計算方法は以下のとおりである。
図７に示すように、前後の速度指令値をｖx、左右の速度指令値をｖy、上下の速度指令値をｖz、回転の速度指令値を回転角速度ωとする。
【００３３】
上述のように４種類の速度指令値ｖ_x，ｖ_y，ｖ_z，ωがパソコン１４に入力されると、これらの速度指令値はローパスフィルタ３４を通過して目標速度ｖ_x ^*，ｖ_y ^*，ｖ_z ^*，ω^*として設定され、これらの目標速度ｖ_x ^*，ｖ_y ^*，ｖ_z ^*，ω^*は地球座標に変換された後に時間積分される。このように目標速度を時間積分することにより無人ヘリコプタ８の地球座標における前後、左右,上下（高度）および回転方向（方位角）の目標位置ｘ^*，ｙ^*，ｚ^*，Ψ^*がそれぞれ次式によって求められる。なお、方位角Ψ^*は無人ヘリコプタ８の機体の姿勢を示すパラメータである。
【００３４】
ｘ^*＝∫ｖ_x ^*ｄｔ
ｙ^*＝∫ｖ_y ^*ｄｔ
ｚ^*＝∫ｖ_z ^*ｄｔ
Ψ^*＝∫ω^*ｄｔ
また、目標速度ｖ_x ^*，ｖ_y ^*，ｖ_z ^*，ω^*を時間微分することにより無人ヘリコプタ８の目標姿勢を示すパラメータとしてピッチ角θおよびロール角φが求められる。
【００３５】
ここで目標ピッチ角θ^*と目標ロール角φ^*の計算方法を図８および図９に基づいて説明する。
【００３６】
１）ピッチ角θ：
図示のように無人ヘリコプタ８の機体に作用する推力をＴ、機体の質量をｍ、重力加速度をｇとすると上下方向の力の釣合いから次式が成立する。なお、ピッチ角θは、無人ヘリコプタの機首が上がる方向を正とする。
【００３７】
ｍｇ＝Ｔｃｏｓ（−θ） …（１）
また、機体に作用する慣性力はｍ・ｄｖ_x／ｄｔとなるため、前後方向の力の釣合いから次式が成立する。
【００３８】
ｍ・ｄｖ_x／ｄｔ＝Ｔｓｉｎ（−θ） …（２）
上記（１）、（２）式より次式が導かれる。
ｔａｎ（−θ）＝（ｄｖ_x／ｄｔ）／ｇ
ここで、θが微小であるとするとｔａｎ（−θ）＝−θとみなすことができるため、ピッチ角θは次式によって求められる。
θ＝−（ｄｖ_x／ｄｔ）／ｇ …（３）
【００３９】
２）ロール角φ：
上下方向の力の釣合いから次式が成立する。
ｍｇ＝Ｔｃｏｓφ …（４）
また、機体に作用する遠心力はｍｖ_xωとなるため、左右方向の力の釣合いから次式が成立する。
【００４０】
ｍｖ_xω＝Ｔｓｉｎφ …（５）
上記（４）、（５）式より次式が導かれる。
ｔａｎφ＝ｖ_xω／ｇ
ここで、φが微小であるとするとｔａｎφ＝φとみなすことができるため、ロール角φは次式によって求められる。
φ＝ｖ_xω／ｇ …（６）
【００４１】
また、同様にして無人ヘリコプタ８が右移動しながら右旋回している場合のピッチ角θとロール角φはそれぞれ次式によって求められる。
θ＝ｖ_yω／ｇ …（７）
φ＝（ｄｖ_y／ｄｔ）／ｇ …（８）
【００４２】
ここで、ホバリング（停止）状態での釣り合い姿勢角をθ₀，φ₀とすると、結局、（３），（６），（７），（８）式よりピッチ角θとロール角φは次式によって求められる。
θ＝θ₀−（ｄｖ_x／ｄｔ）／ｇ＋ｖ_yω／ｇ…（９）
φ＝φ₀＋（ｄｖ_y／ｄｔ）／ｇ＋ｖ_xω／ｇ…（１０）
【００４３】
したがって、目標ピッチ角θ^*と目標ロール角φ^*は目標速度ｖ_x ^*，Ｖ_y ^*ω^*を用いて次式によって求められる。
θ^*＝θ₀ ^*−（ｄｖ_x ^*／ｄｔ）／ｇ＋ｖ_y ^*ω^*／ｇ…（９）’
φ^*＝φ₀ ^*＋（ｄｖ_y ^*／ｄｔ）／ｇ＋ｖ_x ^*ω^*／ｇ…（１０）’
【００４４】
他方、図４に示すＧＰＳ衛星２５からの信号は無人ヘリコプタ８に設置された前記ＧＰＳアンテナ２１ａ及びＧＰＳセンサ２１と地上に設置されたＧＰＳアンテナ２６及びＧＰＳ受信機２７によって受信され、無人ヘリコプタ８の地球座標における位置（緯度と経度及び高度）と速度（水平速度と左右速度及び鉛直速度）が検出され、これらは方位変換されて機体座標での値が求められ、さらにアンテナ補正（ＧＰＳアンテナ２１ａが無人ヘリコプタ８の機体重心位置に設置されていないための補正）されて機体の重心位置（前後方向位置ｘ、左右方向位置ｙ及び上下方向位置ｚ）と機体重心速度（前後方向速度ｖ_x、左右方向速度ｖ_y及び上下方向速度ｖ_z）の検出データが得られる。
【００４５】
また、無人ヘリコプタ８に設置された前記ジャイロセンサ２２によって機体の姿勢（ピッチ角θ、ロール角φ、方位角Ψ及び方位角速度ω）が検出される。
【００４６】
上記検出データｘ，ｙ，ｚ，ｖ_x，ｖ_y，ｖ_z，θ，φ，Ψ，ωは通信装置１９，２３による通信によってパソコン１４に送信され、パソコン１４においては、前記目標値ｘ^*，ｙ^*，ｚ^*，ｖ_x ^*，ｖ_y ^*，ｖ_z ^*，θ^*，φ^*，Ψ^*，ω^*と検出データｘ，ｙ，ｚ，ｖ_x，ｖ_y，ｖ_z，θ，φ，Ψ，ωとの差分（誤差）Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｖ_x，Δｖ_y，Δｖ_z，Δθ，Δφ，ΔΨ，Δωが次式によって求められる。
【００４７】
Δｘ＝ｘ^*−ｘ
Δｙ＝ｙ^*−ｙ
Δｚ＝ｚ^*−ｚ
Δｖ_x＝ｖ_x ^*−ｖ_x
Δｖ_y＝ｖ_y ^*−ｖ_y
Δｖ_z＝ｖ_z ^*−ｖ_z
Δθ＝θ^*−θ
Δφ＝φ^*−φ
ΔΨ＝Ψ^*−Ψ
Δω＝ω^*−ω
【００４８】
上式によって差分（誤差）Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｖ_x，Δｖ_y，Δｖ_z，Δθ，Δφ，ΔΨ，Δωが求められると、これらを制御指令（エレベータサーボ指令（前後方向）、エルロンサーボ指令（左右方向）、コレクティブサーボ指令（上下方向）及びラダーサーボ指令（回転方向））として機体に搭載されたサーボモータに送信し、サーボモータによって前記差分Δｘ，Δｙ，Δｚ，Δｖ_x，Δｖ_y，Δｖ_z，Δθ，Δφ，ΔΨ，Δωが０になるように機体の速度と姿勢がフィードバック制御され、これによって無人ヘリコプタ８は所定のコースに沿って飛行する。
なお、上記実施形態は無人ヘリコプタについて説明したが、本発明はこれに限定されず、船舶や航空機等の各種移動体の制御系で用いるフィルタとして適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、例えば加速度とこれを積分した速度の信号の組合せや、速度とこれを積分した位置の信号の組合せ等の場合に、両信号を同じ時定数の簡単な一次遅れフィルタを通すことにより、非常に簡単な回路構成によって、１つの時定数を設定するだけで高速で高精度の計算処理ができ、速度や位置データの信頼性が向上し、自律飛行等に適用した場合の飛行制御精度や飛行の安全性が向上する。
【００５０】
また、時定数は、ジャイロセンサとＧＰＳの周波数特性により簡単に予測することができ周波数のチューニング時間が大幅に少なくなる。また、加速度センサのデータから速度データを推定するにあたり、積分演算を行っていないので、誤差成分の累積によりフィルタが発散するおそれがなく、信頼性の高いハイブリッドフィルタが得られる。また、フィルタ構成が簡単であるため、加速度センサやＧＰＳセンサに誤差が生じた場合に、これらの誤差によるフィルタ出力値を簡単に計算することができ、制御系への対処がし易くなる。これにより、誤差に対して迅速的確に対応しながら飛行制御を行い、高精度で信頼性の高い自律飛行システムが実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るハイブリッドフィルタの構成および原理説明図。
【図２】本発明の別の実施形態の回路図。
【図３】本発明が適用される無人ヘリコプタの飛行制御系の構成図。
【図４】本発明に係る自律飛行システム全体の構成図。
【図５】サーボ指令による駆動機構の例を示す概略構成説明図。
【図６】データ処理の制御信号図。
【図７】無人ヘリコプタの斜視図。
【図８】無人ヘリコプタが前進しながら右旋回している状態を示す側面図。
【図９】無人ヘリコプタが前進しながら右旋回している状態を示す後面図。
【符号の説明】
１：積分回路、２：ハイパスフィルタ、３：等価回路、
４：ローパスフィルタ、５：時定数回路、６：ローパスフィルタ、
７：加算器、８：無人ヘリコプタ、９：時定数回路、
１０：ローパスフィルタ、１１：加算器、
１２：１段目のハイブリッドフィルタ、
１３：２段目のハイブリッドフィルタ、１４：パソコン、１５：モニタ、
１６：キーボード、１７：マウス、１８：メモリ、１９：通信装置、
２０：マイコン、２１：ＧＰＳセンサ、２２：ジャイロセンサ、
２３：通信装置、２４：Ｉ／Ｆ回路、２５：ＧＰＳ衛星、
２６：ＧＰＳアンテナ、２７：ＧＰＳ受信機、２８：Ｉ／Ｆ回路、
２９：バックアップ用送信機、３０：主ロータ、３１：ロータ軸、
３２：アクチュエータ板、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ：シリンダ、
３４：ローパスフィルタ、５５：ローパスフィルタ、６０：メモリ。

Claims

第１の信号が通る第１のフィルタと、第２の信号が通る第２のフィルタと、前記第１のフィルタ通過後の信号に所定の時定数を掛けるための第１の時定数回路と、該第１の時定数回路通過後の信号と前記第２のフィルタ通過後の信号を加え合わせる第１の加算器とからなるハイブリッドフィルタを備え、このハイブリッドフィルタからの出力に基づいて空中を飛行する移動体であって、
前記第１の信号は、ジャイロセンサからの加速度信号であり、
前記第２の信号は、ＧＰＳセンサからの位置信号を微分した速度信号であり、
前記第１、第２のフィルタ及び前記時定数回路の時定数は等しく、
前記第１および第２のフィルタはローパスフィルタである
ことを特徴とする移動体。
前記ハイブリッドフィルタは、
前記第１の加算器通過後の信号が通る前記第１のフィルタと同等の第３のフィルタと、
前記位置信号が通る前記第２のフィルタと同等の第４のフィルタと、
前記第３のフィルタ通過後の信号に所定の時定数を掛けるための第２の時定数回路と、
この第２の時定数回路通過後の信号と前記第４のフィルタ通過後の信号を加え合わせる第２の加算器と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の移動体。