JP4372754B2 - 加速度計及びgps受信器を用いた発射体案内 - Google Patents
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Description
ここで、Abは、物体座標の加速度ベクトルを表し、括弧付きH,P及びR演算子{H}T、{P}T、{R}Tは、それぞれ、機体または発射体固定座標系の回転、xbについて、ピッチ、ybについて、飛行方位または偏揺れ、zbについて、に対する物体から航行座標への正回転DCM変換ステップの転置を表し、その順序で、固定航行または地球基準の東、X、北、Y、及び上、Z軸に沿った成分を有する航行座標の機体加速度の要素として、加速度ベクトルANを得る。
ここで、オーバーキャップx、オーバーキャップy及びオーバーキャップzは、東、北及び上座標フレーム系の基本単位ベクトルである。
は、加速度計係数行列である。
は、ピッチ/飛行方位係数行列である。
は、GPS情報ベクトルであり、
は、未知の回転量である。式20cを書き換えて、
を与える。
を与える。
ここで、α1,β1及びオーバーバーM1は、上で定義されている。新たな変数α2,β2及びオーバーバーM2は、t=t2における値を表す以外、α1,β1及びオーバーバーM1と同一の構成を有する。また、オーバーバーχ2は、cosR,sinRの値を表して2つのデータサンプルにわたって変数を使用する。したがって、t=t2における解は、以前のようにつまり以下のように得られる。
を用いて伝搬する。この式では、項Pkは、状態ベクトルオーバキャップx k のフィルタにかけられた評価に関する誤差共分散である。伝達関数φk−1及びその転置行列φk−1 Tは、上で導入されている。項Qk−1は、プロセスノイズの共分散行列である。
を用いて更新される。項Hkは、項オーバーキャップx k に掛け合わされる。結果は、ykから減算される。結果は、カルマンゲインと掛け合わされて以前に評価した状態ベクトルオーバーキャップx k に加えられた観測可能な差である。
は、共分散行列Pkを更新するために使用される。行列Iは、単位行列である。その要素のすべては、1である主対角要素を除いてゼロである。単位行列の次元は、GkとHk行列の生成物に合致する。共分散行列の計算に必要な値のすべては、以前のステップから利用可能である。
Claims (20)
- 回転測定のための長手方向の軸またはx軸、ピッチ測定のためのy軸、及び偏揺れ測定のためのz軸を有する直交物体座標系を有する、打上げ後飛行中の発射体と、前記発射体は、前記x軸に沿って測定されたx軸加速度データを供給するx加速度計、前記y軸に沿って測定されたy軸加速度データを供給する加速度計、及び前記z軸に沿って測定されたz軸加速度データを供給するz加速度計を有する3軸加速度計を少なくとも有し、
地球基準航行座標の機体GPS位置及びGPS速度データを供給するためのGPSアンテナ及び受信手段と、
時間指標付けされたGPS位置及びGPS速度データを記憶し、アクセスし、物体座標から航行座標に、前記x、y及びz軸加速度データを変換するコンピュータ及びメモリ及びプログラム手段と、前記加速度データは、配列されて、前記GPS位置及び速度データと共通の時間指標を有し、
前記プログラム手段に対応可能な切換え推進手段と、
を備え、
前記プログラム手段は、対応する時間指標付けされた加速度データと、現在の位置、速度及び加速度データの各時間指標反復の地球基準航行座標について評価された発射体回転、ピッチ及び偏揺れ角度を計算して、前記発射体を予め定められた目標位置に案内する飛行制御システムに出力するためのGPS速度及び位置データとに対応可能である、
ジャイロを有しない発射体案内システム。 - 前記切換え推進手段は、前記発射体の外部に配置された1以上の制御表面を有する、請求項1の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、該案内システムからの指令に応答して前記発射体の姿勢を変更するように構成された、請求項1の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、該案内システムからの指令に応答して前記発射体の飛行経路を変更する、請求項1の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、前記発射体の内部に配置された、請求項1の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、ガス計量手段を有する、請求項5の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、ガス案内手段を有する、請求項6の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、前記発射体の先端部に配置された1以上の供給口を有する、請求項5の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、前記発射体の側面に配置された1以上の排出口を有する、請求項5の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、前記発射体の尾部に配置された1以上の排出口を有する、請求項5の発射体案内システム。
- 前記切換え推進手段は、圧縮ガスを貯蔵するチャンバと前記チャンバに圧縮ガスを供給する手段とを有する、請求項6の発射体案内システム。
- 圧縮ガスを供給する前記手段は、前記発射体の打上げ中に、高圧の打上げガスを受け入れるように配置された供給口を有し、前記供給口は、打上げ中に、打上げガスの進入を許容し、打上げ後に、前記打上げガスを保持するように構成された、請求項11の発射体案内システム。
- 前記ガス計量手段は、フィルタを有する、請求項12の発射体案内システム。
- 前記ガス案内手段は、フィルタを有する、請求項7の発射体案内システム。
- 圧縮ガスを供給する前記手段は、前記発射体の打上げ前に、高圧の打上げガスを受け入れるように配置された供給口を有し、前記供給口は、打上げ前に、打上げガスの進入を許容し、打上げ後に、前記打上げガスを保持するように構成された、請求項11の発射体案内システム。
- 圧縮ガスを供給する前記手段は、固体推進材を燃焼する燃焼装置を有する、請求項11の発射体案内システム。
- 圧縮ガスを供給する前記手段は、液体推進材を燃焼する燃焼装置を有する、請求項11の発射体案内システム。
- 圧縮ガスを供給する前記手段は、液体推進材と固体推進材の組み合わせを燃焼する燃焼装置を有する、請求項11の発射体案内システム。
- 回転測定のための長手方向の軸またはx軸、ピッチ測定のためのy軸、及び偏揺れ測定のためのz軸を有する直交物体座標系を有する、打上げ後飛行中の発射体と、前記発射体は、前記x軸に沿って測定されたx軸加速度データを供給するx加速度計、前記y軸に沿って測定されたy軸加速度データを供給する加速度計、及び前記z軸に沿って測定されたz軸加速度データを供給するz加速度計を有する3軸加速度計を少なくとも有し、
地球基準航行座標の機体GPS位置及びGPS速度データを供給するためのGPSアンテナ及び受信手段と、
時間指標付けされたGPS位置及びGPS速度データを記憶し、アクセスし、物体座標から航行座標に、前記x、y及びz軸加速度データを変換するコンピュータ及びメモリ及びプログラム手段と、前記加速度データは、配列されて、前記GPS位置及び速度データと共通の時間指標を有し、
切換え推進手段と、
を備え、
前記プログラム手段は、対応する時間指標付けされた加速度データと、現在の位置、速度及び加速度データの各時間指標反復の局所水準について評価された発射体回転、ピッチ及び偏揺れ角度を計算して、前記発射体を予め定められた目標位置に案内する飛行制御システムに出力するためのGPS速度及び位置データとに対応可能であり、
案内プログラムは、前記回転、ピッチ及び方位軸加速度データと、時間指標付けされた回転、ピッチ及び方位軸角度、時間指標付けされた現在位置及び速度を計算して、前記発射体を予め定められた目標位置に案内する飛行制御システムに出力するための採取された現在位置データとに対応可能であり、
前記切換え推進手段は、前記案内プログラムに対応可能である、
ジャイロを有しない発射体案内システム。 - ジャイロを有しない機体または発射体の案内のための発射体案内システム処理であって、前記機体は、打ち上げられて、回転測定のための長手方向の軸またはx軸、ピッチ測定のためのy軸、及び偏揺れ測定のためのz軸を有する直交座標系と、x、y及びz軸加速度を出力する3軸加速度計と、地球基準航行座標のGPS位置及びGPS速度データを供給するためのGPSアンテナ及び受信手段とを有し、
プログラムを実行して一組の状態方程式の機能として前記発射体の軌跡を計算するコンピュータ及びメモリ手段を用いて、対応するx、y及びz軸加速度データとともに、GPS位置及び速度データを受信し、指標付けし、記憶し、
前記プログラムが、前記x、y及びz軸加速度データを局所水準の航行基準系に変換し、
前記プログラムが、時間指標付けされた状態方程式を解いて前記システムの評価された状態を更新し、
局所水準の座標の時間指標付けされたピッチ、回転及び偏揺れ角度を計算し、
前記プログラムが、対応する時間指標付けされた現在位置とともに、局所水準の座標の前記時間指標付けされたピッチ、回転及び偏揺れ角度を、前記発射体を目的地に案内する飛行制御システムに出力し、
前記飛行制御システムが、切換え推進手段を制御して、前記機体または発射体を案内する、
ステップを備える発射体案内システム処理。
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