JP6703687B2 - 飛行体用航法装置 - Google Patents
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Description
図1は、飛行体用航法装置100の構成図である。飛行体用航法装置100は、一以上のアンテナATと、通信装置TMとに接続される。飛行体用航法装置100は、例えば、電波航法測位モジュール110と、IMU(Inertial Measurement Unit;慣性計測装置)120と、航法計算モジュール130と、電源モジュール140とを備える。
図2は、電波航法測位モジュール110の構成図である。電波航法測位モジュール110は、例えば、測位側インターフェース112と、測位側MPU114aと、測位側FPGA(Field-Programmable Gate Array)114bと、MPU側記憶部116aと、FPGA側記憶部116bとを備える。測位側FPGA114bは、測位側MPU114aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、FPGA側記憶部116bは、MPU側記憶部116aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。「放射線耐性を有する」とは、例えば、半導体の空乏層のギャップ幅を大きくしたり、基板上での配線同士の間隔を広くしたりするなどの処理を施すことで、これらの構成要素を実現するハードウェアに放射線に対する耐性を持たせることである。
測位側MPU114aは、アンテナATにより4つ以上の人工衛星から受信された電波の其々に応じた衛星測位信号に基づいて、人工衛星との相対距離(シュートレンジ)を求めることでロケットの位置を算出する。以下、この処理を「位置測位」と称する。なお、人工衛星は、準天頂衛星を含み、電波航法測位モジュール110は、準天頂衛星に対応した処理を行うことが可能であると好適である。
測位側FPGA114bは、FPGA側記憶部116bの第1所定領域(レジスタの予め決められた領域)を監視することで、測位側MPU114aが停止したか否かを判定する。例えば、測位側FPGA114bは、第1所定領域にエラーステータス情報が書き込まれてから、所定期間が経過するまでに新たなエラーステータス情報が書き込まれなかった場合、測位側MPU114aが停止したと判定する。
図3は、航法計算モジュール130の構成図である。航法計算モジュール130は、例えば、航法計算側MPU134aと、航法計算側FPGA134bと、MPU側記憶部136aと、FPGA側記憶部136bとを備える。航法計算側FPGA134bは、航法計算側MPU134aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、FPGA側記憶部136bは、MPU側記憶部136aの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。
航法計算側MPU134aは、所定期間において測位側FPGA114bにより出力された衛星測位データに含まれる速度(ドップラー測位により算出されたロケットの速度)を時間積分し、ロケットの位置を算出する。
航法計算側FPGA134bは、電波航法測位モジュール110により出力された情報を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。また、航法計算側FPGA134bは、IMU120により出力された検出値を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。
以下、各モジュールの処理について説明する。図4は、電波航法測位モジュール110のMPUである測位側MPU114aによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。以下、図中において「MDL」は、モジュールを示すものとする。
図10は、電波航法測位モジュール側MPUが停止したときの航法計算側MPU134aによる処理の一例を示すフローチャートである。
図12は、航法計算モジュール側MPUが停止したときの航法計算側FPGA134bによる処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、上述した図9に示すフローチャートの処理と並行して行われてよい。すなわち、航法計算側FPGA134bが、航法計算側MPU134aが停止したと判定し、リブート信号を出力する処理とは別に、以下のフローチャートの処理を行ってよい。
以下、航法計算モジュール130側のMPUによる起動時参照情報の書き込み処理について説明する。図14は、航法計算側MPU134aが停止していないときの航法計算モジュール130の動作の様子を模式的に示す図である。図示の例のように、航法計算側FPGA134bは、IMU120により検出された検出値(各次元の加速度およびレート)を取得し、これを航法計算側MPU134aに出力する。これを受けて、航法計算側MPU134aは、航法計算処理を行う。そして、航法計算側MPU134aは、シングルイベントが発生せず停止しない場合、航法計算側FPGA134bに付随するFPGA側記憶部116bのRAMに、起動時参照情報を書き込む。この場合の起動時参照情報には、例えば、上述したように姿勢クォータニオンなどの情報が含まれる。
Claims (6)
- 飛行体に搭載される飛行体用航法装置であって、
前記飛行体を航行させるための航法処理を行う第1制御部と、
前記第1制御部の放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する第2制御部であって、前記第1制御部によって実行される所定の処理を監視して前記第1制御部が停止したか否かを判定し、前記第1制御部が停止したと判定した場合、前記第1制御部を再起動させるための指令信号を前記第1制御部に出力する第2制御部と、
前記第2制御部に付随する記憶部と、を備え、
前記第1制御部は、
前記航法処理の処理結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記第2制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、再起動する前に前記記憶部に書き込んだ情報に基づいて、前記航法処理を再開する、
飛行体用航法装置。 - 前記第1制御部は、MPUであり、前記第2制御部は、FPGAである、
請求項1に記載の飛行体用航法装置。 - 前記第1制御部は、前記所定の処理として、前記記憶部に定期的に所定の情報を書き込み、
前記第2制御部は、前記記憶部に対する所定の情報の書き込みが所定の期間ない場合、前記第1制御部が停止したと判定する、
請求項1または2に記載の飛行体用航法装置。 - 前記第1制御部および前記第2制御部を有する電波航法測位モジュールと、
前記第1制御部および前記第2制御部を有する航法計算モジュールと、
前記飛行体に働く慣性力を検出する検出装置と、を備え、
前記電波航法測位モジュール側の前記第1制御部は、
衛星から到来する電波に基づいて前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第1制御部による第1導出結果を、前記航法計算モジュールに送信し、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部から前記第1導出結果を受信し、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部は、
前記検出装置による検出結果に基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部により受信された第1導出結果と、前記検出装置による検出結果を用いた第2導出結果とを統合して前記飛行体の位置および速度を導出する、
請求項1から3のうちいずれか1項に記載の飛行体用航法装置。 - 前記航法計算モジュール側の前記第1制御部により導出された前記飛行体の位置および速度に関する情報を、遠隔地に送信する送信部を更に備え、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が停止した場合、前記電波航法測位モジュール側の前記第2制御部から受信した前記第1導出結果を、所定のデータ形式に変換し、
前記送信部は、前記飛行体の位置および速度に関する情報を送信する代わりに、所定のデータ形式に変換された前記第1導出結果を、前記遠隔地に送信する、
請求項4に記載の飛行体用航法装置。 - 前記航法計算モジュール側の前記第2制御部は、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が停止した場合、前記指令信号を前記航法計算モジュール側の前記第1制御部に出力し、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部が再起動するまでの間、前記検出装置による検出結果を、前記第2制御部に付随する記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第1制御部は、
前記第1導出結果と第2導出結果との統合結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第2制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、前記記憶部に書き込まれた前記検出結果と、再起動前に前記記憶部に書き込んだ情報と
に基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出する処理を再開する、
請求項4または5に記載の飛行体用航法装置。
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