JPH05126932A - Device for detecting position of unmanned flying object - Google Patents

Device for detecting position of unmanned flying object

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JPH05126932A
JPH05126932A JP3317546A JP31754691A JPH05126932A JP H05126932 A JPH05126932 A JP H05126932A JP 3317546 A JP3317546 A JP 3317546A JP 31754691 A JP31754691 A JP 31754691A JP H05126932 A JPH05126932 A JP H05126932A
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JP
Japan
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station
code
slave
master station
stations
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Application number
JP3317546A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroharu Tanabe
弘治 田辺
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Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Original Assignee
Japan Aviation Electronics Industry Ltd
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Abstract

PURPOSE:To highly accurately detect the position of an unmanned flying object with an inexpensive device. CONSTITUTION:A master station O and slave stations P, Q, and R respectively have spectrum-spread communication equipment. The slave station R is provided in an unmanned flying object and the other stations are installed on the ground. The master station O transmits radio waves which are modulated with PN codes having codes previously assigned to the slave stations. Of the slave stations P, Q, and R, only one station has the code transmitted from the master station and only the slave station having the code detects the transmission from the master station O. Upon detecting the code, the slave station transmits the radio waves modulated with the PN code having the code of the master station O. The master station O detects the answer from the slave station and measures the distance from the station O to the slave station based on the time spent until the answer is detected after transmission. By similarly measuring the distances between the master station and other slave stations and between each slave station, the coordinates of the pilotless flying object are found by calculation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は無人飛行体の位置検出
に関し、特に慣性航法装置に見られるような時間経過に
よるドリフトがなく、測定の基準点に対して絶対位置情
報が得られるので、比較的高精度の位置測定が安価に構
築できる。例えば無人ヘリコプタによる林業、農業等に
おける薬剤散布、空中撮影、報道関係、その他有人飛行
では危険が予想される環境での用途などに利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to position detection of an unmanned aerial vehicle, and in particular, there is no drift over time as seen in inertial navigation systems, and absolute position information can be obtained with respect to a reference point for measurement. Highly accurate position measurement can be constructed at low cost. For example, it can be used for forestry with unmanned helicopters, chemical spraying in agriculture, aerial photography, news media, and other applications in environments where danger is expected in manned flight.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、無人ヘリコプタ等、無人飛行体の
飛行には、プロポによる無線操縦(ラジコン)が主であ
るが、慣性航法装置を搭載し、予めプログラムされた経
路を飛行する方式も実用化されている。この場合は無線
操縦(ラジコン)と慣性航法装置を併用することが多
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, radio-controlled maneuvers (radio control) by a propo have been mainly used for flying unmanned aerial vehicles such as unmanned helicopters, but a method of mounting an inertial navigation device and flying a preprogrammed route is also practical. Has been converted. In this case, radio control (radio control) and inertial navigation are often used together.

【0003】しかし、人間の手で操縦する無線操縦で
は、遠距離になった場合の見にくさから安全性に乏し
く、損傷する確率も高くなる。
However, in the radio control operated by human hands, the safety is poor due to the difficulty of seeing at a long distance, and the probability of damage is high.

【0004】また、慣性航法装置を搭載した場合は、無
人飛行体といえども基本的には有人飛行に使用されてい
る慣性航法装置と同じような構成が必要であり、位置精
度を上げようとすると、高価な装置となる。
When an inertial navigation system is installed, basically an unmanned aerial vehicle is required to have a structure similar to that of the inertial navigation system used for manned flight. Then, it becomes an expensive device.

【0005】図7に慣性航法装置(INS)の構成の一
例を示す。図7において、プラットホーム(安定台)1
と呼ばれる台の上に、加速度計2〜3個、ジャイロ(角
速度計)2〜3個をしかるべき向きに並べ、これらのセ
ンサからの出力を処理することによってプラットホーム
1を安定に(地表に対して水平に)保つ。それと共に自
機の進行方向、位置がコンピュータ12で計算される。
図中シューラループは、加速度によってプラットホーム
1が不要の動作をしないようにするための構成である
(Rは地球の半径)。飛行体の高さは電波高度計など、
他の手段により測定する場合もある。
FIG. 7 shows an example of the structure of an inertial navigation system (INS). In FIG. 7, the platform (stabilization platform) 1
A platform called Stable Accelerometer 2-3 and Gyro (angular velocity meter) 2-3 are arranged in the proper direction, and the outputs from these sensors are processed to stabilize the platform 1 (with respect to the ground surface). Keep it horizontal). At the same time, the computer 12 calculates the traveling direction and position of the aircraft.
In the figure, the Shula loop is a configuration for preventing the platform 1 from performing unnecessary operation due to acceleration (R is the radius of the earth). The height of the flying object is the radio altimeter,
It may be measured by other means.

【0006】以上は、プラットホーム方式の慣性航法装
置について説明したが、他の方式として、ストラップダ
ウン方式がある。これは、加速度計、ジャイロ等を機体
に直接取り付け、その出力をA/D変換し、コンピュー
タで座標変換等必要な計算をして、位置その他の情報を
得る方式である。この方式には、プラットホームのよう
な機械部分が不要で構成は比較的簡単であるが、反面、
より高精度のジャイロが要求される上、計算量も多いの
でコンピュータの負担が大きい。更に機体に取り付けて
いるから、機体の振動による影響を受けやすい。従って
ストラップダウン方式の慣性航法装置による無人ヘリコ
プタは操縦の安定に欠け、実用化された例はない。
Although the platform type inertial navigation system has been described above, the strapdown type is another type. This is a method in which an accelerometer, a gyro, etc. are directly attached to the machine body, the output thereof is A / D converted, and a computer performs necessary calculations such as coordinate conversion to obtain position and other information. This system does not require a mechanical part such as a platform and is relatively simple in configuration, but on the other hand,
A gyro with higher precision is required and the amount of calculation is large, so that the load on the computer is large. Furthermore, since it is attached to the machine body, it is easily affected by the vibration of the machine body. Therefore, an unmanned helicopter using a strapdown inertial navigation system lacks stability in maneuvering and has never been put to practical use.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上に述べたように、
従来の無人飛行体の位置計測には慣性航法装置のような
高価な装置を使っている。その中でもっとも重要な構成
部品であるジャイロは角速度を計測するセンサである
が、時間経過と供に累積されるドリフトが問題となり、
位置誤差の原因の一つになっている。また、加速度計も
初期バイアスがあると時間と共に誤差として累積され、
やはり位置誤差として現れる。したがって精度の高い位
置情報を必要とする場合は、無人飛行体といえども、か
なり高価な装置となる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above,
Conventional position measurement of unmanned air vehicles uses expensive equipment such as inertial navigation equipment. The gyro, which is the most important component among them, is a sensor that measures angular velocity, but drift that accumulates over time becomes a problem,
It is one of the causes of position error. The accelerometer also accumulates as an error over time if there is an initial bias,
After all, it appears as a position error. Therefore, when highly accurate position information is required, even an unmanned air vehicle will be a considerably expensive device.

【0008】この発明は、従来の欠点をなくし、安価で
比較的高精度の無人飛行体の位置検出装置を提供するこ
とにある。
An object of the present invention is to provide a position detecting device for an unmanned aerial vehicle that is inexpensive and relatively accurate and that eliminates the conventional drawbacks.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段は、スペクトラム拡散通信技
術を使った測距システムによる無人飛行体の位置検出装
置であって、スペクトラム拡散通信装置を複数個配置
し、前記複数のスペクトラム拡散通信装置のうちの1つ
を親局に割り当て、他を子局に割り当て、前記子局に割
り当てられた前記スペクトラム拡散通信装置のうちの1
つを前記無人飛行体に搭載し、前記親局から子局に対す
る指示を、コード別に所定の順序でトランスポンダ式で
与えることにより、すべての前記スペクトラム拡散通信
装置相互の距離を計測し、該距離から前記無人飛行体の
座標を計算により求めることを特徴とする。
Means for Solving the Problems The means provided by the present invention for solving the above-mentioned problems are a position detecting device for an unmanned aerial vehicle by a ranging system using spread spectrum communication technology. A plurality of devices are arranged, one of the plurality of spread spectrum communication devices is assigned to a master station, the other is assigned to a slave station, and one of the spread spectrum communication devices assigned to the slave station.
One is mounted on the unmanned aerial vehicle, and instructions from the master station to the slave stations are given in a transponder type in a predetermined order for each code, thereby measuring the distances between all the spread spectrum communication devices, and from the distances. The coordinates of the unmanned air vehicle are calculated.

【0010】[0010]

【作用】この発明は、スペクトラム拡散通信方式をトラ
ンスポンダとして使用し、電波の伝搬時間から無人飛行
体の現在位置を計測するための装置である。
The present invention is an apparatus for measuring the current position of an unmanned air vehicle from the propagation time of radio waves using the spread spectrum communication system as a transponder.

【0011】それぞれにコード(符号)が割り当てられ
たスペクトラム拡散通信装置を地上に複数個(例えば3
個)配置し、無人飛行体に1個を搭載する。地上に配置
されたスペクトラム拡散通信装置のうち1個を親局と
し、その位置を座標の基準とする。他の装置は子局と
し、親局からの指示により動作する。
A plurality of spread spectrum communication devices (for example, 3
Place one on an unmanned air vehicle. One of the spread spectrum communication devices arranged on the ground is the master station, and its position is the coordinate reference. Other devices are slave stations and operate according to instructions from the master station.

【0012】親局(仮にO局とする)から、ある子局に
割り当てられたコードに相当するPN符号(Pseud
o noise:擬似雑音符号)で変調された電波を発
信させる。子局(仮にP局、Q局、R局とする)は全
て、その電波を受信しているのであるが、そのコードに
合致した整合フィルタを持っている子局(仮にP局とす
る)のみが、その信号を検出することができる。検出し
た子局(P局)は、ある時間後、親局(O局)の持って
いる整合フィルタのコードに相当するPN符号で変調さ
れた電波を発信する。親局(O局)では子局(P局)か
らのコードを検出するが、親局が子局(P局)向けの電
波を発信してから、親局が自局向けのコード(子局(P
局)が発信したもの)を受信するまでの時間を計測して
いるので、その計測時間から、子局(P局)までの距離
を知ることができる。もちろん、子局(P局)での特定
の遅れ時間は、予めわかっているので、この時間を考慮
に入れている。
A PN code (Pseed) corresponding to a code assigned from a master station (probably O station) to a certain slave station.
Emit radio waves modulated by o noise (pseudo noise code). All the slave stations (probably P station, Q station, and R station) receive the radio wave, but only the slave station (provisionally P station) that has a matched filter matching the code. However, the signal can be detected. After a certain time, the detected slave station (P station) emits a radio wave modulated by a PN code corresponding to the code of the matched filter of the master station (O station). The parent station (O station) detects the code from the child station (P station), but after the parent station transmits the radio wave to the child station (P station), the parent station sends the code for the own station (slave station). (P
Since the time taken to receive (the one transmitted from the station) is measured, the distance to the slave station (P station) can be known from the measured time. Of course, since the specific delay time at the slave station (P station) is known in advance, this time is taken into consideration.

【0013】このようにして、他の子局(Q局,R局)
にも順番にそれぞれのコードで発信、受信を繰返すこと
により、親局と子局との間の距離がわかる。一方、子局
相互の距離もこの方法に準じて知ることができる。こう
して求めた全ての局間の距離をもとにして、無人飛行体
(R局)の座標を計算で求めることができる。
In this way, other slave stations (Q station, R station)
Also, by repeating transmission and reception with each code in order, the distance between the master station and the slave station can be known. On the other hand, the distance between the slave stations can be known according to this method. The coordinates of the unmanned air vehicle (R station) can be calculated based on the distances between all the stations thus obtained.

【0014】[0014]

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図1にスペ
クトラム拡散通信装置を配置した状態(座標)を示す。
図において、基準となる親局をO(x0 ,y0 ,z
0 ),地上の子局をP(x1 ,y1 ,z1 )、Q(x
2 ,y2 ,z2 )、無人飛行体の子局をR(x3 ,y
3 ,z3 )とする。
EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described. FIG. 1 shows a state (coordinates) in which the spread spectrum communication device is arranged.
In the figure, the reference master station is O (x 0 , y 0 , z
0 ), P (x 1 , y 1 , z 1 ), Q (x
2 , y 2 , z 2 ), the unmanned air vehicle's child station is R (x 3 , y
3 , z 3 ).

【0015】初め、親局OからコードPで変調された電
波を発信する[(1)で示す発振]と、それを子局Pが
検出し、固有時間τ1経過後、親局OにコードOで変調
された電波を送り返す(他の局はコードが異なるため受
信しても信号を検知することはない)。このとき、親局
はコードPを発信してから自局のコードOを受信するま
での時間T01を計測しているので、O,P間の距離L01
は、次のようにして求めることができる[(1)〜(1
5)で示す発振については図1に示す] (1)→(2) T01 =t01+τ1 +t10 =2L01/C+τ1 ∴L01
=C(T01−τ1)/2 但し、t01 :O,P間の電波伝搬時間 t10 :P,O間の電波伝搬時間(t01 =t10 ) τ1 :子局Pでの固有時間 C :光速 各文字の添字は、それぞれの局の座標の添字に対応 例:t01はO(x0,y0,z0),P(x1,y1,z1
の添字0と1に対応 他も同様 同様に (3)→(4) T02=t02+τ2+t20=2L02/C+τ2 ∴L02
=C(T02−τ2)/2
First, when a radio wave modulated by the code P is transmitted from the master station O [oscillation indicated by (1)], the slave station P detects it and, after the elapse of the characteristic time τ 1 , codes to the master station O. It sends back the radio wave modulated by O (other stations do not detect the signal even if they receive it because the code is different). At this time, since the master station measures the time T 01 from transmitting the code P to receiving the code O of the own station, the distance L 01 between O and P is L 01.
Can be obtained as follows [(1) to (1
The oscillation shown in 5) is shown in FIG. 1] (1) → (2) T 01 = t 01 + τ 1 + t 10 = 2L 01 / C + τ 1 ∴L 01
= C (T 01 −τ 1 ) / 2 where t 01 : radio wave propagation time between O and P t 10 : radio wave propagation time between P and O (t 01 = t 10 ) τ 1 : at slave station P Peculiar time C: speed of light The subscript of each letter corresponds to the subscript of the coordinate of each station. Example: t 01 is O (x 0 , y 0 , z 0 ), P (x 1 , y 1 , z 1 ).
Subscript 0 and the corresponding other similarly Similarly, 1 (3) → (4) T 02 = t 02 + τ 2 + t 20 = 2L 02 / C + τ 2 ∴L 02
= C (T 02 −τ 2 ) / 2

【0016】次に、子局P,Q間は(5)→(6)→
(7)の順序で発振して行なう。まず親局Oから子局P
にコードPで発信し、子局Pはそれを検知したときは、
子局QのコードQを発信する。子局QはコードQを検知
し、親局OへコードOを発信する。したがって T012=t01+τ1+t12+τ2+t20=(T01−τ1)/2+τ1+L12 /C+τ2+(T02−τ2)/2 ∴L12=C{T012−(T01+T02)/2−(τ1+τ2)/2} この場合、OP間[(1)→(2)]、OQ間[(3)
→(4)]のときと区別する必要があるため、2通りの
方法がある。1つは図1のように既にOP間、OQ間は
終っており、子局P及びQにとっては自局のコードを受
信するのは2回目となっているので、それを判断するこ
とで同じコードを使っても(5)→(6)→(7)と順
序を区別できる。2つ目の方法は、図2のように、全て
コードを変えてしまう。この方法では信頼性は向上する
が、整合フィルタの数が多くなる。他の距離も同様にし
て (8)→(9) L03=C(T03−τ3)/2 (10)→(11)→(12) L13=C{T031−(T03+T01)/2−(τ3+τ1)/2} (13)→(14)→(15) L23=C{T032−(T03+T02)/2−(τ3+τ2)/2} と求められる。この操作を一巡したあとは、O,P,Q
は固定しているので、(8)〜(15)の発振を繰返す
だけでよい。
Next, between the slave stations P and Q, (5) → (6) →
Oscillation is performed in the order of (7). First, from parent station O to child station P
When the slave station P detects that,
The code Q of the slave station Q is transmitted. The slave station Q detects the code Q and transmits the code O to the master station O. Therefore, T 012 = t 01 + τ 1 + t 12 + τ 2 + t 20 = (T 01 −τ 1 ) / 2 + τ 1 + L 12 / C + τ 2 + (T 02 −τ 2 ) / 2 ∴L 12 = C {T 012 − ( T 01 + T 02 ) / 2- (τ 1 + τ 2 ) / 2} In this case, between OPs [(1) → (2)] and between OQs [(3)
Since there is a need to distinguish it from the case of (4)], there are two methods. One is the end of OP and OQ as shown in FIG. 1, and it is the second time for slave stations P and Q to receive their own code. Even if the code is used, the order can be distinguished as (5) → (6) → (7). The second method changes all codes as shown in FIG. This method improves reliability but increases the number of matched filters. Similarly for other distances, (8) → (9) L 03 = C (T 03 −τ 3 ) / 2 (10) → (11) → (12) L 13 = C {T 031 − (T 03 + T 01 ) / 2- (τ 3 + τ 1 ) / 2} (13) → (14) → (15) L 23 = C {T 032 − (T 03 + T 02 ) / 2− (τ 3 + τ 2 ) / 2 } Is required. After completing this operation, O, P, Q
Is fixed, it is only necessary to repeat the oscillations of (8) to (15).

【0017】このようにして得られた各局間の距離を基
に、その局の座標を求めてみる。座標を決めるため、O
(x0,y0,z0)を原点とし、P(x1,y1,z1)を
与える。今、x0=y0=z0=O , x1,y1,z1
既知とすると L01=(x1 2+y1 2+z1 21/202=(x2 2+y2 2+z2 21/203=(x3 2+y3 2+z3 21/212={(x2−x12+(y2−y12+(z2−z121/223={(x3−x22+(y3−y22+(z3−z221/213={(x3−x12+(y3−y12+(z3−z121/2 これより x12+y12+z12=(L01 2+L02 2−L12 2)/2 x23+y23+z23=(L02 2+L03 2−L23 2)/2 x13+y13+z13=(L01 2+L03 2−L13 2)/2 更に、図3を参照し X1(y12−y21)+Y1(x21−x12)+Z1(x12−x21)=0 X2(y23−y32)+Y2(x32−x23)+Z2(x23−x32)=0 X3(y13−y31)+Y3(x31−x13)+Z3(x13−x31)=0 Xi 2+Yi 2+Zi 2=ri 2 (i =1,2,3) 式〜からx2,y2,z2,x3,y3,z3,を求めれ
ばよいが、説明を簡単にするため、一般性を失わない範
囲で次のようにする。図4を参照し x1=L01,y1=0,z1=0,z2=0 とおけば式〜より x2=(L01 2+L02 2−L12 2)/(2L01) x3=(L01 2+L03 2−L13 2)/(2L01) y2=(L01 2−L02 2−L12 2)/[2{(2r1+L01)(2r1−L01)}1/2] 但し、 r1=(L011202)/[4{S1(S1−L01)(S1−L12) (S1−L02)}1/2] S1=(L01+L12+L02)/2 y3={2L01 2(L02 2+L03 2−L23 2)−(L01 2+L02 2−L12 2) (L01 2+L03 2−L13 2)}{(2r1+L01)(2r1−L01)}1/2 /{2L01 2(L01 2−L02 2−L12 2)} z3=(L03 2−x3 2−y3 21/2 となり、座標が求められる。
Based on the distances between the stations thus obtained, the coordinates of the stations will be calculated. O to determine the coordinates
With (x 0 , y 0 , z 0 ) as the origin, P (x 1 , y 1 , z 1 ) is given. Now, assuming that x 0 = y 0 = z 0 = 0 , x 1 , y 1 , z 1 is known, L 01 = (x 1 2 + y 1 2 + z 1 2 ) 1/2 L 02 = (x 2 2 + y 2 2 + z 2 2 ) 1/2 L 03 = (x 3 2 + y 3 2 + z 3 2 ) 1/2 L 12 = {(x 2 −x 1 ) 2 + (y 2 −y 1 ) 2 + (z 2 -z 1) 2} 1/2 L 23 = {(x 3 -x 2) 2 + (y 3 -y 2) 2 + (z 3 -z 2) 2} 1/2 L 13 = {(x 3 -x 1) 2 + (y 3 -y 1) 2 + (z 3 -z 1) 2} 1/2 from this x 1 x 2 + y 1 y 2 + z 1 z 2 = (L 01 2 + L 02 2 -L 12 2 ) / 2 x 2 x 3 + y 2 y 3 + z 2 z 3 = (L 02 2 + L 03 2 -L 23 2 ) / 2 x 1 x 3 + y 1 y 3 + z 1 z 3 = (L 01 2 + L 03 2 -L 13 2 ) / 2 further, with reference to FIG. 3 X 1 (y 1 z 2 -y 2 z 1) + Y 1 (x 2 z 1 -x 1 z 2) + Z 1 (x 1 y 2− x 2 y 1 ) = 0 X 2 (y 2 z 3 −y 3 z 2 ) + Y 2 (x 3 z 2 −x 2 z 3 ) + Z 2 (x 2 y 3 −x 3 y 2 ) = 0 X 3 (y 1 z 3 −y 3 z 1 ) + Y 3 ( x 3 z 1 −x 1 z 3 ) + Z 3 (x 1 y 3 −x 3 y 1 ) = 0 X i 2 + Y i 2 + Z i 2 = r i 2 (i = 1,2,3) x 2, y 2, z 2 , x 3, y 3, z 3, may be obtained. However, for simplicity of description, to the extent that without loss of generality to the following. Referring to FIG. 4, if x 1 = L 01 , y 1 = 0, z 1 = 0, z 2 = 0, then x 2 = (L 01 2 + L 02 2 −L 12 2 ) / (2L 01 ) x 3 = (L 01 2 + L 03 2 -L 13 2) / (2L 01) y 2 = (L 01 2 -L 02 2 -L 12 2) / [2 {(2r 1 + L 01) (2r 1 -L 01 )} 1/2 ] where r 1 = (L 01 L 12 L 02 ) / [4 {S 1 (S 1 -L 01 ) (S 1 -L 12 ) (S 1 -L 02 )} 1/2] S 1 = (L 01 + L 12 + L 02) / 2 y 3 = {2L 01 2 (L 02 2 + L 03 2 -L 23 2) - (L 01 2 + L 02 2 -L 12 2) ( L 01 2 + L 03 2 -L 13 2)} {(2r 1 + L 01) (2r 1 -L 01)} 1/2 / {2L 01 2 (L 01 2 -L 02 2 -L 12 2)} z 3 = (L 03 2 −x 3 2 −y 3 2 ) 1/2 , and the coordinates are obtained.

【0018】次に、本発明の距離測定に使うスペクトラ
ム拡散通信装置の具体例を示す。図5にスペクトラム拡
散通信装置を使った距離測定の構成図を示す。図の親局
において、PN符号(Pseudo random:擬
似雑音符号)発生器1で作られたコード(符号)で搬送
波発生器2から送られた搬送波を変調器3において変調
し、変調波を生成する。変調波は送受切換器4を通り、
アンテナ5から送信される。それと同時に、PN符号発
生器1の動作開始で時間間隔測定器11をスタートさせ
時間を計測し始める。一方、子局においては、親局から
の変調波を電波で受信する。受信された変調波は受信状
態に切換えられている送受切換器4を通り、局部発振器
6で生成された局部発振信号をミキサ7で混合され、復
調され、整合フィルタ8に入る。もし、この整合フィル
タ8に入力される信号が自分のもっている整合フィルタ
のパターンと同じ符号であれば、合致した瞬間にパルス
状の信号が整合フィルタ8の出力端子から得られる。こ
のパルスは波形整形回路9で波形整形され、制御回路1
0を通じてPN符合発生器1を動作させる。PN符号発
生器1が動作し、コードを生成すると、親局のときと同
様の働きで、アンテナ5から必要なコードを含んだ電波
が発振される。子局が電波を発生しコードを送信しよう
とする相手局は、親局の場合もあるし、また子局の場合
もある。
Next, a specific example of the spread spectrum communication device used for distance measurement of the present invention will be shown. FIG. 5 shows a block diagram of distance measurement using a spread spectrum communication device. In the master station shown in the figure, a carrier wave sent from the carrier wave generator 2 is modulated by a modulator 3 with a code (code) made by a PN code (Pseudo random code) generator 1 to generate a modulated wave. .. The modulated wave passes through the duplexer 4,
It is transmitted from the antenna 5. At the same time, the operation of the PN code generator 1 is started and the time interval measuring device 11 is started to start measuring the time. On the other hand, the slave station receives the modulated wave from the master station as a radio wave. The received modulated wave passes through the transmission / reception switch 4 which is switched to the reception state, the local oscillation signal generated by the local oscillator 6 is mixed by the mixer 7, demodulated, and enters the matched filter 8. If the signal input to the matched filter 8 has the same sign as the matched filter pattern that it has, a pulsed signal is obtained from the output terminal of the matched filter 8 at the moment of matching. The waveform of this pulse is shaped by the waveform shaping circuit 9, and the control circuit 1
The PN code generator 1 is operated through 0. When the PN code generator 1 operates and generates a code, the antenna 5 oscillates a radio wave including a necessary code by the same operation as that of the master station. The partner station to which the slave station generates a radio wave and tries to transmit the code may be the master station or the slave station.

【0019】ここでもし、受信した信号が自局の符号で
ないときは、整合フィルタ8に出力が現われず、当該受
信局は応答しないことになる。
Here, if the received signal is not the code of the own station, no output appears in the matched filter 8 and the receiving station does not respond.

【0020】一方、子局からの応答を受けた親局は、送
受切換器4で受信側に信号を通し、ミキサ7及び局部発
振器6で復調した後、復調信号を整合フィルタ8に通
す。そこで自局の符号であることを検知し、検知信号を
波形整形回路9で整形した後、先ほどの時間間隔測定器
11をストップさせる。これで親局が電波を発信してか
ら子局が応答し、再び親局が受信するまでの時間が測れ
ることになる。既に述べたように、それぞれの子局の個
有時間がわかっているのでそれらを考慮し、子局までの
距離を計算で求めることができることになる。同様にし
て、順次に親、子局間で上述の操作が行なわれる。
On the other hand, the master station receiving the response from the slave station passes the signal to the receiving side by the transmission / reception switch 4, demodulates it by the mixer 7 and the local oscillator 6, and then passes the demodulated signal to the matched filter 8. Therefore, after detecting that it is the code of its own station, the detected signal is shaped by the waveform shaping circuit 9, and then the time interval measuring device 11 is stopped. With this, it is possible to measure the time from when the master station transmits the radio wave to when the slave station responds and when the master station receives again. As already mentioned, since the individual times of the respective slave stations are known, it is possible to consider them and calculate the distance to the slave station. Similarly, the above operation is sequentially performed between the parent station and the child station.

【0021】整合フィルタ8に関しては、スペクトラム
拡散通信技術の分野では周知の技術であるが、図6に一
例の概念を簡単に示す。図6(a)及び(c)は整形フ
ィルタ8の平面図である。図6(b)は図6(a)のフ
ィルタの入出力波形、図6(d)及び(e)は図6
(c)のフィルタの入出力波形である。図は模式的な説
明図であり、実際には図6(a)及び(c)のくし型電
極などはもっと数が多く、したがって受信側の出力波形
も図より鋭いパルス状の波形になることはもちろんであ
る。本方式により、無人飛行体の位置を知ることができ
る。
The matched filter 8 is a well-known technique in the field of spread spectrum communication technique, but the concept of an example is briefly shown in FIG. 6A and 6C are plan views of the shaping filter 8. 6B is an input / output waveform of the filter of FIG. 6A, and FIGS. 6D and 6E are FIG.
It is an input / output waveform of the filter of (c). The figure is a schematic explanatory view. Actually, the number of comb-shaped electrodes and the like in FIGS. 6A and 6C is larger, and therefore the output waveform on the receiving side is also a pulse-like waveform that is sharper than the figure. Of course. With this method, the position of the unmanned air vehicle can be known.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は無人飛
行体の位置検出にジャイロ、加速度計を使った慣性航法
装置のような高価なシステムを使うことなく、しかも絶
対測定ができ、ドリフトがないので簡単で比較的精度の
高いシステムを提供することができる。
As described above, according to the present invention, absolute measurement and drift can be performed without using an expensive system such as an inertial navigation system using a gyro and an accelerometer for detecting the position of an unmanned air vehicle. Therefore, a simple and relatively accurate system can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の無人飛行体の位置検出に使用するスペ
クトラム拡散通信装置を配置した状態(座標)及び、装
置間の送・受信の順序とコードの種類を表わす図。
FIG. 1 is a diagram showing a state (coordinates) in which a spread spectrum communication device used for position detection of an unmanned aerial vehicle of the present invention is arranged, and an order of transmission / reception between the devices and types of codes.

【図2】コードの種類が、全て異なる場合における図1
に対応する図。
FIG. 2 is a diagram when the types of codes are all different.
Figure corresponding to.

【図3】各装置(局)間の距離から、各装置(局)の座
標を計算で求めるための補助的な図。
FIG. 3 is an auxiliary diagram for calculating the coordinates of each device (station) from the distance between each device (station).

【図4】装置(局)の座標を求める場合、説明をわかり
やすくするための一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example for facilitating the explanation when obtaining the coordinates of a device (station).

【図5】本発明で使うスペクトラム拡散通信装置による
距離測定(トランスポンダ的な使い方)の構成の一例を
示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of distance measurement (transponder-like usage) by the spread spectrum communication device used in the present invention.

【図6】図5の構成要素の一つである整合フィルタの概
念図。
FIG. 6 is a conceptual diagram of a matched filter which is one of the constituent elements of FIG.

【図7】従来の無人飛行体(有人の場合も同様)に使用
されている慣性航法装置の概要を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing an outline of an inertial navigation device used in a conventional unmanned aerial vehicle (the same applies to manned vehicles).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スぺクトラム拡散通信技術を使った測
距システムによる無人飛行体の位置検出装置において、
スペクトラム拡散通信装置を複数個配置し、前記複数の
スペクトラム拡散通信装置のうちの1つを親局に割り当
て、他を子局に割り当て、前記子局に割り当てられた前
記スぺクトラム拡散通信装置のうちの1つを前記無人飛
行体に搭載し、前記親局から子局に対する指示を、コー
ド別に所定の順序でトランスポンダ式で与えることによ
り、すべての前記スペクトラム拡散通信装置相互の距離
を計測し、該距離から前記無人飛行体の座標を計算によ
り求めることを特徴とする無人飛行体の位置検出装置。
1. A position detecting device for an unmanned aerial vehicle by a distance measuring system using a spread spectrum communication technology,
A plurality of spread spectrum communication devices are arranged, one of the plurality of spread spectrum communication devices is assigned to a master station, the other is assigned to a slave station, and the spectrum spread communication device assigned to the slave station is One of them is mounted on the unmanned aerial vehicle, and instructions from the master station to the slave station are given in a transponder manner in a predetermined order for each code to measure the distance between all the spread spectrum communication devices, A position detecting device for an unmanned air vehicle, wherein coordinates of the unmanned air vehicle are calculated from the distance.
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