JPH0848297A - 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム - Google Patents
無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システムInfo
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- JPH0848297A JPH0848297A JP6184692A JP18469294A JPH0848297A JP H0848297 A JPH0848297 A JP H0848297A JP 6184692 A JP6184692 A JP 6184692A JP 18469294 A JP18469294 A JP 18469294A JP H0848297 A JPH0848297 A JP H0848297A
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- signal
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- unmanned helicopter
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Landscapes
- Toys (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 １軸または２軸または３軸方向の角速度の安
定増大機能または姿勢保持機能を有する無人ヘリコプタ
遠隔飛行制御システムの離着陸時に発生する恐れのある
機体の自動振動及び地上共振現象を防止する。 【構成】 離着陸検出手段９を設けて離陸状態にあるか
着陸状態にあるかを検出し、ミキシングアンプ４または
飛行制御装置４′は、離着陸検出手段９の出力Ｓｄが離
陸状態であるとき、操縦信号Ｓｂにミキシングする信号
処理した信号Ｓｅ′のレベルをゼロまたは小さく切換え
る。他の方法として信号処理特性の異なる複数の信号処
理部を設け、それらの出力をＳｄに応じて切換え選択し
てミキシングしてもよい。離着陸検出手段９を構成する
ために、例えばヘリコプタのスキッドに自重でオン／オ
フする機械的スイッチや圧力センサを設ける。
定増大機能または姿勢保持機能を有する無人ヘリコプタ
遠隔飛行制御システムの離着陸時に発生する恐れのある
機体の自動振動及び地上共振現象を防止する。 【構成】 離着陸検出手段９を設けて離陸状態にあるか
着陸状態にあるかを検出し、ミキシングアンプ４または
飛行制御装置４′は、離着陸検出手段９の出力Ｓｄが離
陸状態であるとき、操縦信号Ｓｂにミキシングする信号
処理した信号Ｓｅ′のレベルをゼロまたは小さく切換え
る。他の方法として信号処理特性の異なる複数の信号処
理部を設け、それらの出力をＳｄに応じて切換え選択し
てミキシングしてもよい。離着陸検出手段９を構成する
ために、例えばヘリコプタのスキッドに自重でオン／オ
フする機械的スイッチや圧力センサを設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は無人ヘリコプタの遠隔飛
行制御システムに関し、特に離着陸時の自励振動による
機体破損を防止するシステムに係わる。
行制御システムに関し、特に離着陸時の自励振動による
機体破損を防止するシステムに係わる。
【０００２】
【従来の技術】現在市販されているラジコンヘリコプタ
及び農薬散布等に使用されている産業用無人ヘリコプタ
（以後総称して無人ヘリコプタと呼ぶ）には飛行中の外
乱から機首方位角を安定させるために有人ヘリコプタと
同様、機体の角速度を検出するレートセンサであるジャ
イロ（機体固定座標系において機首方位角の回転軸をヨ
ー軸と呼ぶため、当該ジャイロを単にヨーレートジャイ
ロと呼ぶ）が搭載されている。
及び農薬散布等に使用されている産業用無人ヘリコプタ
（以後総称して無人ヘリコプタと呼ぶ）には飛行中の外
乱から機首方位角を安定させるために有人ヘリコプタと
同様、機体の角速度を検出するレートセンサであるジャ
イロ（機体固定座標系において機首方位角の回転軸をヨ
ー軸と呼ぶため、当該ジャイロを単にヨーレートジャイ
ロと呼ぶ）が搭載されている。
【０００３】図１０Ａは従来の無人ヘリコプタの遠隔飛
行制御システムにおける機首方位制御系のブロック図で
あり、さらに図中のミキシングアンプ４は通常図１０Ｂ
に示すように信号処理部４ａとミキシング処理部４ｂで
構成されている。ヨーレートジャイロ３ｙで検出した機
首方位角の角速度信号（ヨーレート信号）Ｓｙはミキシ
ングアンプ４に入力され、フィルタリング処理部４ａ１
ではノイズ成分除去や機体制御に必要な周波数成分分離
のための各種フィルタリング処理が、また増幅処理部４
ａ２ではフィルタリング処理された前述の信号を所定の
ゲイン倍率で増幅する処理が、また変換処理部４ａ３で
は増幅された前述の信号を操縦信号Ｓｂとミキシングす
るための前処理がそれぞれ施され、ミキシング処理部４
ｂで遠隔操縦装置１から送られてくる機首方位制御用の
操縦信号Ｓｂと一緒にミキシング処理した後、サーボ制
御信号Ｓｃとして出力して、最終的にテールロータ７を
制御して機首方位を安定化させるしくみになっている。
行制御システムにおける機首方位制御系のブロック図で
あり、さらに図中のミキシングアンプ４は通常図１０Ｂ
に示すように信号処理部４ａとミキシング処理部４ｂで
構成されている。ヨーレートジャイロ３ｙで検出した機
首方位角の角速度信号（ヨーレート信号）Ｓｙはミキシ
ングアンプ４に入力され、フィルタリング処理部４ａ１
ではノイズ成分除去や機体制御に必要な周波数成分分離
のための各種フィルタリング処理が、また増幅処理部４
ａ２ではフィルタリング処理された前述の信号を所定の
ゲイン倍率で増幅する処理が、また変換処理部４ａ３で
は増幅された前述の信号を操縦信号Ｓｂとミキシングす
るための前処理がそれぞれ施され、ミキシング処理部４
ｂで遠隔操縦装置１から送られてくる機首方位制御用の
操縦信号Ｓｂと一緒にミキシング処理した後、サーボ制
御信号Ｓｃとして出力して、最終的にテールロータ７を
制御して機首方位を安定化させるしくみになっている。
【０００４】しかし前述のような遠隔飛行制御システム
における機首方位制御系は飛行中の機体の安定増大には
非常に有効であるが、離着陸時において発生する大きな
機体動作（モーション）のほかさまざまな機体振動をヨ
ーレートジャイロ３ｙが角速度信号として拾ってしまう
ため、それに応じてサーボ制御信号Ｓｃが生成、出力さ
れることから、さらにこの出力されたサーボ制御信号Ｓ
ｃに従ってサーボアクチュエータ５及びリンケージ６が
動作してテールロータ７の発生推力を変動させるために
機体を不用意に揺らすこととなる。これは前述の機首方
位系に限らず全ての機体制御系にみられる現象である
が、特に機首方位制御系ではその影響が大きく、テール
ロータ７の推力変動が機体８を大きなモーメントアーム
Ｌ（図３Ａ参照）で加振する格好になり、テールブーム
Ｔを左右に揺する自励振動（共振現象）が発生する。こ
れはつまり機体振動がテールロータ推力によって増幅さ
れ、機体を強制的に振動させている状態に他ならず、従
って本来の目的である外乱からの機体安定増大機能（Ｓ
ＡＳ）として全く作用していない。
における機首方位制御系は飛行中の機体の安定増大には
非常に有効であるが、離着陸時において発生する大きな
機体動作（モーション）のほかさまざまな機体振動をヨ
ーレートジャイロ３ｙが角速度信号として拾ってしまう
ため、それに応じてサーボ制御信号Ｓｃが生成、出力さ
れることから、さらにこの出力されたサーボ制御信号Ｓ
ｃに従ってサーボアクチュエータ５及びリンケージ６が
動作してテールロータ７の発生推力を変動させるために
機体を不用意に揺らすこととなる。これは前述の機首方
位系に限らず全ての機体制御系にみられる現象である
が、特に機首方位制御系ではその影響が大きく、テール
ロータ７の推力変動が機体８を大きなモーメントアーム
Ｌ（図３Ａ参照）で加振する格好になり、テールブーム
Ｔを左右に揺する自励振動（共振現象）が発生する。こ
れはつまり機体振動がテールロータ推力によって増幅さ
れ、機体を強制的に振動させている状態に他ならず、従
って本来の目的である外乱からの機体安定増大機能（Ｓ
ＡＳ）として全く作用していない。
【０００５】この自励振動は機体の種類や構造のほかセ
ンサの取付方法によって形態が異なるが、場合によって
は振動が発散して地上共振現象を引き起こし、機体の破
損を招くなどの危険性がある。そのため通常は操縦者が
機体の状態を見ながら遠隔操縦装置１でコントロールを
行い、自励振動に到らないよう運用面でカバーしている
のが現状である。
ンサの取付方法によって形態が異なるが、場合によって
は振動が発散して地上共振現象を引き起こし、機体の破
損を招くなどの危険性がある。そのため通常は操縦者が
機体の状態を見ながら遠隔操縦装置１でコントロールを
行い、自励振動に到らないよう運用面でカバーしている
のが現状である。
【０００６】以上、検出した角速度信号で飛行中の姿勢
変化を抑制する機体制御系の安定増大機能と機体振動の
関係について説明したが、一方離着陸時において発生す
る機体振動には前述の自励振動の他にホバリング中の機
体姿勢を一定（水平）に保とうとする姿勢保持機能が原
因で起こる振動がある。これは姿勢保持機能を有する飛
行制御装置に特有の現象であり、図１１に示すように機
体８が傾斜のある地面Ｇから離陸する場合において姿勢
保持機能の作用で機体８を水平に保つようにサーボアク
チュエータ５を自動的に制御し、メインロータの回転面
（ティップパスプレーン）Ｐを水平に角度変位させる制
御（サイクリックピッチコントロール）を行うためであ
る。このようにサイクリックピッチコントロールで回転
中のメインロータに起こるフラッピング運動が振動とし
て機体全体を加振するように作用することから、特に離
陸直前のように重力と揚力が釣り合った無重力に近い状
態で、かつスキッドＬｇが地面Ｇに拘束されている条件
のもとでは少しの振動でも発散状態（地上共振現象）に
発展して機体の破損を招く危険性があるために、やはり
操縦者が運用面でカバーしているのが現状である。
変化を抑制する機体制御系の安定増大機能と機体振動の
関係について説明したが、一方離着陸時において発生す
る機体振動には前述の自励振動の他にホバリング中の機
体姿勢を一定（水平）に保とうとする姿勢保持機能が原
因で起こる振動がある。これは姿勢保持機能を有する飛
行制御装置に特有の現象であり、図１１に示すように機
体８が傾斜のある地面Ｇから離陸する場合において姿勢
保持機能の作用で機体８を水平に保つようにサーボアク
チュエータ５を自動的に制御し、メインロータの回転面
（ティップパスプレーン）Ｐを水平に角度変位させる制
御（サイクリックピッチコントロール）を行うためであ
る。このようにサイクリックピッチコントロールで回転
中のメインロータに起こるフラッピング運動が振動とし
て機体全体を加振するように作用することから、特に離
陸直前のように重力と揚力が釣り合った無重力に近い状
態で、かつスキッドＬｇが地面Ｇに拘束されている条件
のもとでは少しの振動でも発散状態（地上共振現象）に
発展して機体の破損を招く危険性があるために、やはり
操縦者が運用面でカバーしているのが現状である。
【０００７】なお、前述のミキシングアンプ４はパルス
幅変調信号等の２種類以上の信号同士を加算もしくは合
成する場合に用いられる回路を有する飛行制御装置であ
るが、ＣＰＵ（中央処理部）を用いたディジタル信号処
理回路より構成される飛行制御装置であっても全く同様
な現象が発生し、同様な危険性が存在する。
幅変調信号等の２種類以上の信号同士を加算もしくは合
成する場合に用いられる回路を有する飛行制御装置であ
るが、ＣＰＵ（中央処理部）を用いたディジタル信号処
理回路より構成される飛行制御装置であっても全く同様
な現象が発生し、同様な危険性が存在する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、ヨ
ー軸、ピッチ軸またはロール軸方向の角速度（または角
度）の安定増大機能を有する従来の遠隔飛行制御システ
ムでは離着陸時の機体振動を運動による角速度として検
出してしまうためにどうしても機体に自励振動が起きる
欠点がある。またさらに姿勢保持機能を有する遠隔飛行
制御システムであっても同様な欠点がある。
ー軸、ピッチ軸またはロール軸方向の角速度（または角
度）の安定増大機能を有する従来の遠隔飛行制御システ
ムでは離着陸時の機体振動を運動による角速度として検
出してしまうためにどうしても機体に自励振動が起きる
欠点がある。またさらに姿勢保持機能を有する遠隔飛行
制御システムであっても同様な欠点がある。
【０００９】本発明の目的はこれら従来の欠点を排除
し、離着陸時に機体を破損させるような地上共振現象を
防止する遠隔飛行制御システムを提供することにある。
し、離着陸時に機体を破損させるような地上共振現象を
防止する遠隔飛行制御システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、遠隔操縦装置
と、その操縦電波を受信する受信装置と、角速度を検出
するためのレートセンサかもしくは当該レートセンサと
機体の加速度を検出する加速度センサを有する運動測定
装置と、前述のレートセンサもしくは運動測定装置から
の入力信号に機体の姿勢安定化または姿勢保持に必要な
信号処理を施し、かつ操縦信号とミキンシグすることに
よって生成される信号をサーボ制御信号として出力する
ミキンシグアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ
制御信号をもとに機体を制御するための駆動力を生成す
るサーボアクチュエータと、前述の駆動力を機体のメイ
ンロータもしくはテールロータに伝達するためのリンケ
ージとより成る従来の無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムに対して、新たに機体の離着陸状態を検出するた
めの手段を設け、その検出信号に基づいて機体が接地状
態であるときは前述の信号処理した信号を操縦信号にミ
キシングさせないように信号伝送ルートをオフにした
り、またミキシングさせる場合でもミキシング量を減ら
したり、また前述のレートセンサからの信号を処理する
段階で増幅処理部のゲインを落としてしまうなどの手段
を講じることによって、機体が離陸する直前及び着陸直
後に姿勢安定化または姿勢保持機能をカットしたり、さ
らにそれらの機能を抑制させることができるため自励振
動の発生をおさえ、かつ地上共振現象による機体破損を
防止することができる。
と、その操縦電波を受信する受信装置と、角速度を検出
するためのレートセンサかもしくは当該レートセンサと
機体の加速度を検出する加速度センサを有する運動測定
装置と、前述のレートセンサもしくは運動測定装置から
の入力信号に機体の姿勢安定化または姿勢保持に必要な
信号処理を施し、かつ操縦信号とミキンシグすることに
よって生成される信号をサーボ制御信号として出力する
ミキンシグアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ
制御信号をもとに機体を制御するための駆動力を生成す
るサーボアクチュエータと、前述の駆動力を機体のメイ
ンロータもしくはテールロータに伝達するためのリンケ
ージとより成る従来の無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムに対して、新たに機体の離着陸状態を検出するた
めの手段を設け、その検出信号に基づいて機体が接地状
態であるときは前述の信号処理した信号を操縦信号にミ
キシングさせないように信号伝送ルートをオフにした
り、またミキシングさせる場合でもミキシング量を減ら
したり、また前述のレートセンサからの信号を処理する
段階で増幅処理部のゲインを落としてしまうなどの手段
を講じることによって、機体が離陸する直前及び着陸直
後に姿勢安定化または姿勢保持機能をカットしたり、さ
らにそれらの機能を抑制させることができるため自励振
動の発生をおさえ、かつ地上共振現象による機体破損を
防止することができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明を遠隔飛行制御システムの機首
方位制御系へ適用した場合のハードウエア構成ブロック
図であり、図１０と対応する部分に同じ符号を付してあ
る。図１Ａ中のミキシングアンプ４の中には図１Ｂに示
されている様に、フィルタリング処理部４ａ１と、ゲイ
ン倍率の調整を行う増幅処理部４ａ２と、操縦電波受信
装置２より出力される操縦信号Ｓｂとフィルタリング及
び増幅処理されたヨーレート信号とがミキシング処理で
きるよう前処理を行うための変換処理部４ａ３より成る
信号処理部４ａと、変換処理部４ａ３の出力Ｓｅをオン
／オフするスイッチ手段４ｃと、操縦信号Ｓｂとスイッ
チ手段４ｃの出力とをミキシングするミキシング処理部
４ｂが含まれている。
方位制御系へ適用した場合のハードウエア構成ブロック
図であり、図１０と対応する部分に同じ符号を付してあ
る。図１Ａ中のミキシングアンプ４の中には図１Ｂに示
されている様に、フィルタリング処理部４ａ１と、ゲイ
ン倍率の調整を行う増幅処理部４ａ２と、操縦電波受信
装置２より出力される操縦信号Ｓｂとフィルタリング及
び増幅処理されたヨーレート信号とがミキシング処理で
きるよう前処理を行うための変換処理部４ａ３より成る
信号処理部４ａと、変換処理部４ａ３の出力Ｓｅをオン
／オフするスイッチ手段４ｃと、操縦信号Ｓｂとスイッ
チ手段４ｃの出力とをミキシングするミキシング処理部
４ｂが含まれている。
【００１２】次に各構成要素間の相互動作について説明
する。まずヨーレートジャイロ３ｙは機体の機首方位角
の角速度（ヨーレート）を検出してヨーレート信号Ｓｙ
をミキシングアンプ４へ出力する。一方ミキシングアン
プ４では入力されたヨーレート信号Ｓｙに所望のフィル
タリング処理、増幅処理、変換処理等を施す（図１Ｂ参
照）。そしてヨーレート信号Ｓｙに前述の処理を施して
得られた信号Ｓｅは、離着陸検出手段９からの検出信号
Ｓｄでオン／オフされるスイッチ手段４ｃを介してミキ
シング処理部４ｂに供給される。従って機体が地上にあ
る場合には離着陸検出信号ＳｄがＬ（低レベル）とな
り、スイッチ手段４ｃはオフに制御され、信号処理部４
ａの出力Ｓｅがミキシングされないこととなる。一方、
機体が離陸して離着陸検出信号ＳｄがＨ（高レベル）に
なれば、スイッチ手段４ｃはオンに制御され、信号処理
部４ａの出力Ｓｅが操縦信号Ｓｂとミキシングされ、サ
ーボ制御信号Ｓｃとしてサーボアクチュエータ５へ出力
されるため、結果的に飛行中は常時機首方位の安定化が
図られることになる。（Ｈ，Ｌの極性は逆でもよい。）
なお図１Ｂのスイッチ手段４ｃは信号処理部４ａの入力
側に設けてもよいし、信号処理部４ａ内の各機能ブロッ
クの間に設けてもよい。或いは図２Ａに示すように、離
着陸検出信号Ｓｄによる制御によって増幅処理部４ａ２
の増幅率をゼロまたは小さくすることもできる。
する。まずヨーレートジャイロ３ｙは機体の機首方位角
の角速度（ヨーレート）を検出してヨーレート信号Ｓｙ
をミキシングアンプ４へ出力する。一方ミキシングアン
プ４では入力されたヨーレート信号Ｓｙに所望のフィル
タリング処理、増幅処理、変換処理等を施す（図１Ｂ参
照）。そしてヨーレート信号Ｓｙに前述の処理を施して
得られた信号Ｓｅは、離着陸検出手段９からの検出信号
Ｓｄでオン／オフされるスイッチ手段４ｃを介してミキ
シング処理部４ｂに供給される。従って機体が地上にあ
る場合には離着陸検出信号ＳｄがＬ（低レベル）とな
り、スイッチ手段４ｃはオフに制御され、信号処理部４
ａの出力Ｓｅがミキシングされないこととなる。一方、
機体が離陸して離着陸検出信号ＳｄがＨ（高レベル）に
なれば、スイッチ手段４ｃはオンに制御され、信号処理
部４ａの出力Ｓｅが操縦信号Ｓｂとミキシングされ、サ
ーボ制御信号Ｓｃとしてサーボアクチュエータ５へ出力
されるため、結果的に飛行中は常時機首方位の安定化が
図られることになる。（Ｈ，Ｌの極性は逆でもよい。）
なお図１Ｂのスイッチ手段４ｃは信号処理部４ａの入力
側に設けてもよいし、信号処理部４ａ内の各機能ブロッ
クの間に設けてもよい。或いは図２Ａに示すように、離
着陸検出信号Ｓｄによる制御によって増幅処理部４ａ２
の増幅率をゼロまたは小さくすることもできる。
【００１３】さらにスイッチ手段４ｃにフェードイン／
フェードアウト回路を設け、信号Ｓｅのオン／オフ時に
過大な信号がミキシング処理部４ｂに入力されたり、ま
たトランジェント現象が生じないようにすることもでき
る。一方、機首方位の安定化の機能を抑制する場合には
図２Ｂに示すように互いに安定化条件の設定の異なる第
１，第２信号処理部４ａ−１，４ａ−２を設けておき、
離着陸検出信号ＳｄのＬ／Ｈに応じてスイッチ手段４ｃ
の可動接点ａを固定接点ｂまたはｃ側に切換えるように
すればよい。
フェードアウト回路を設け、信号Ｓｅのオン／オフ時に
過大な信号がミキシング処理部４ｂに入力されたり、ま
たトランジェント現象が生じないようにすることもでき
る。一方、機首方位の安定化の機能を抑制する場合には
図２Ｂに示すように互いに安定化条件の設定の異なる第
１，第２信号処理部４ａ−１，４ａ−２を設けておき、
離着陸検出信号ＳｄのＬ／Ｈに応じてスイッチ手段４ｃ
の可動接点ａを固定接点ｂまたはｃ側に切換えるように
すればよい。
【００１４】図３Ａは離着陸検出手段９を構成するため
に機械的な離着陸スイッチ９ａを機体のランディングギ
ヤ（スキッド）Ｌｇに設けた場合の一例を示したもので
ある。ただしヘリコプタは一般にロータの回転方向によ
って機体が右もしくは左側に傾いた状態でホバリングす
るため離着陸スイッチ９ａは機体の傾く側のスキッドに
取り付け、着陸時は最初に接地し、離陸時には地面から
最後に離れるようにセットするのが望ましい。さらに機
体の重量配分（重心位置）や傾斜した地面の状態により
離着陸時のスキッドが最初に接地する位置及び最後まで
地面に接地している位置が異なることがあるため、離着
陸スイッチ９ａを図３Ｂに示すようにスキッドの前後左
右に複数取り付け、各スイッチで検出された離着陸状態
を離陸時の場合と着陸時に分けて論理回路９ｅで判定処
理を行い、図４Ｂに示すように機体全体の離着陸検出信
号Ｓｄを得ることができる。このようにすると、接地面
の傾きや機体の重量配分（重心位置）の影響を受けるこ
となく正確な離着陸状態を検出することができる。
に機械的な離着陸スイッチ９ａを機体のランディングギ
ヤ（スキッド）Ｌｇに設けた場合の一例を示したもので
ある。ただしヘリコプタは一般にロータの回転方向によ
って機体が右もしくは左側に傾いた状態でホバリングす
るため離着陸スイッチ９ａは機体の傾く側のスキッドに
取り付け、着陸時は最初に接地し、離陸時には地面から
最後に離れるようにセットするのが望ましい。さらに機
体の重量配分（重心位置）や傾斜した地面の状態により
離着陸時のスキッドが最初に接地する位置及び最後まで
地面に接地している位置が異なることがあるため、離着
陸スイッチ９ａを図３Ｂに示すようにスキッドの前後左
右に複数取り付け、各スイッチで検出された離着陸状態
を離陸時の場合と着陸時に分けて論理回路９ｅで判定処
理を行い、図４Ｂに示すように機体全体の離着陸検出信
号Ｓｄを得ることができる。このようにすると、接地面
の傾きや機体の重量配分（重心位置）の影響を受けるこ
となく正確な離着陸状態を検出することができる。
【００１５】また図５に示すように離着陸検出手段９を
構成するために、圧力センサ９ｂ１〜９ｂ４を複数使用
し、その出力信号（接地圧力値）をそれぞれのコンパレ
ータ（比較器）９ｄ１〜９ｄ４に入力する。また前述の
コンパレータにはしきい値として設定圧力レベルが入力
されているため、接地圧力が設定値以下になればその圧
力センサ取付位置では機体が離陸したと判定して、論理
回路９ｅへと信号を出力する。そして論理回路９ｅでは
各コンパレータの出力信号をもとに離着陸状態を判定し
て、図５Ｂに示すように機体全体の離着陸検出信号Ｓｄ
を得ることもできる。このようにすると離着陸スイッチ
がスイッチとして機能しにくいでこぼこな地面、降雪
地、軟弱な地面などでもより正確に機体の離着陸状態を
検出することができる。
構成するために、圧力センサ９ｂ１〜９ｂ４を複数使用
し、その出力信号（接地圧力値）をそれぞれのコンパレ
ータ（比較器）９ｄ１〜９ｄ４に入力する。また前述の
コンパレータにはしきい値として設定圧力レベルが入力
されているため、接地圧力が設定値以下になればその圧
力センサ取付位置では機体が離陸したと判定して、論理
回路９ｅへと信号を出力する。そして論理回路９ｅでは
各コンパレータの出力信号をもとに離着陸状態を判定し
て、図５Ｂに示すように機体全体の離着陸検出信号Ｓｄ
を得ることもできる。このようにすると離着陸スイッチ
がスイッチとして機能しにくいでこぼこな地面、降雪
地、軟弱な地面などでもより正確に機体の離着陸状態を
検出することができる。
【００１６】以上、この発明の実施例を機首方位角の安
定化を例にして説明したが、この発明による遠隔飛行制
御システムはその他の機体制御系であるピッチ制御系
（主に機体の縦運動（ピッチング）に関する制御系）や
ロール制御（主に機体の横運動（ローリング）に関する
制御系）にも適用することができる。図６は本発明を機
首方位系に加えてピッチ系とロール系にも適用した場合
のハードウエア構成ブロック図を示したもので、図１０
及び図１と対応する部分に同じ符号を付してある。図６
Ｂに示すように機体の離着陸状態に応じて各制御系のス
イッチ手段を自動的にオン／オフすることができる。
定化を例にして説明したが、この発明による遠隔飛行制
御システムはその他の機体制御系であるピッチ制御系
（主に機体の縦運動（ピッチング）に関する制御系）や
ロール制御（主に機体の横運動（ローリング）に関する
制御系）にも適用することができる。図６は本発明を機
首方位系に加えてピッチ系とロール系にも適用した場合
のハードウエア構成ブロック図を示したもので、図１０
及び図１と対応する部分に同じ符号を付してある。図６
Ｂに示すように機体の離着陸状態に応じて各制御系のス
イッチ手段を自動的にオン／オフすることができる。
【００１７】またこの発明による遠隔飛行制御システム
はＣＰＵを用いたディジタル信号処理回路を用いて実現
することもできる。図７は機体の角速度や姿勢角、機首
方位角、速度、加速度などの運動状態を測定するストラ
ップダウン方式の運動測定装置３′を使用し、ＣＰＵを
使用した飛行制御装置４′を持つ遠隔飛行制御システム
の構成ブロック図である。図中において運動測定装置
３′から出力された機体のピッチ軸、ロール軸、ヨー軸
に対応する角速度信号Ｓｐ，Ｓｒ，Ｓｙや各軸方向の加
速度信号は図７Ｂに示されるＡ／Ｄコンバータ４ａ４を
介してＣＰＵ４ａ５に取り込まれ、各種のフィルタリン
グ処理、増幅処理等が施されてからＤ／Ａコンバータ４
ａ６を介して変換処理部４ａ７へ出力される。途中ＣＰ
Ｕ４ａ５は離着陸検出信号ＳｄをＡ／Ｄコンバータ４ａ
４から読み込んでいるため信号Ｓｄの状態によって前述
の各種処理が施された信号をそのままＤ／Ａコンバータ
４ａ６へ出力したり、また出力を停止するように動作す
る。さらに変換処理部４ａ７の処理によって、その出力
信号はミキシング処理可能なように変換されているた
め、ミキシング処理部４ｂで操縦信号Ｓｂとミキシング
されて対応するサーボ制御信号Ｓｃｐ，Ｓｃｒ，Ｓｃｙ
としてサーボアクチュエータ５，５Ｍへ出力される。
はＣＰＵを用いたディジタル信号処理回路を用いて実現
することもできる。図７は機体の角速度や姿勢角、機首
方位角、速度、加速度などの運動状態を測定するストラ
ップダウン方式の運動測定装置３′を使用し、ＣＰＵを
使用した飛行制御装置４′を持つ遠隔飛行制御システム
の構成ブロック図である。図中において運動測定装置
３′から出力された機体のピッチ軸、ロール軸、ヨー軸
に対応する角速度信号Ｓｐ，Ｓｒ，Ｓｙや各軸方向の加
速度信号は図７Ｂに示されるＡ／Ｄコンバータ４ａ４を
介してＣＰＵ４ａ５に取り込まれ、各種のフィルタリン
グ処理、増幅処理等が施されてからＤ／Ａコンバータ４
ａ６を介して変換処理部４ａ７へ出力される。途中ＣＰ
Ｕ４ａ５は離着陸検出信号ＳｄをＡ／Ｄコンバータ４ａ
４から読み込んでいるため信号Ｓｄの状態によって前述
の各種処理が施された信号をそのままＤ／Ａコンバータ
４ａ６へ出力したり、また出力を停止するように動作す
る。さらに変換処理部４ａ７の処理によって、その出力
信号はミキシング処理可能なように変換されているた
め、ミキシング処理部４ｂで操縦信号Ｓｂとミキシング
されて対応するサーボ制御信号Ｓｃｐ，Ｓｃｒ，Ｓｃｙ
としてサーボアクチュエータ５，５Ｍへ出力される。
【００１８】なお、図７ＢのＣＰＵ４ａ５の演算処理フ
ローチャートのメインルーチンの一例を図８Ａに、サブ
ルーチンの一例を図８Ｂに示す。
ローチャートのメインルーチンの一例を図８Ａに、サブ
ルーチンの一例を図８Ｂに示す。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は離着陸
検出手段９を設け、レートセンサ３もしくは運動測定装
置３′で検出された離着陸時の機体振動が機体を安定化
させるためのサーボ制御信号として出力されないよう
に、またさらに姿勢を保持させるためのサーボ制御信号
として出力されないように操縦信号Ｓｂとミキシング処
理する以前の段階で信号成分のレベルをゼロまたは小さ
く制御することによって機体の自励振動を防止し、地上
共振現象による機体破損を防止できる効果が得られる。
検出手段９を設け、レートセンサ３もしくは運動測定装
置３′で検出された離着陸時の機体振動が機体を安定化
させるためのサーボ制御信号として出力されないよう
に、またさらに姿勢を保持させるためのサーボ制御信号
として出力されないように操縦信号Ｓｂとミキシング処
理する以前の段階で信号成分のレベルをゼロまたは小さ
く制御することによって機体の自励振動を防止し、地上
共振現象による機体破損を防止できる効果が得られる。
【図１】Ａはこの発明を無人ヘリコプタの機首方位制御
系へ適用した実施例の構成を示すブロック図、ＢはＡの
ミキシングアンプ４の一例を示すブロック図。
系へ適用した実施例の構成を示すブロック図、ＢはＡの
ミキシングアンプ４の一例を示すブロック図。
【図２】図１Ａのミキシングアンプ４の他の例を示すブ
ロック図。
ロック図。
【図３】Ａは離着陸検出手段を構成するために、離着陸
スイッチを機体のランディングギヤ（スキッド）に設け
た場合のヘリコプタの正面図、Ｂは離着陸スイッチをス
キッドの前後左右の４点に設けた場合のスキッドの底面
図。
スイッチを機体のランディングギヤ（スキッド）に設け
た場合のヘリコプタの正面図、Ｂは離着陸スイッチをス
キッドの前後左右の４点に設けた場合のスキッドの底面
図。
【図４】Ａは図３Ｂの離着陸検出手段９の一例を示すブ
ロック図、Ｂはその波形図。
ロック図、Ｂはその波形図。
【図５】Ａは図３Ｂの離着陸検出手段９の他の例を示す
ブロック図、Ｂはその要部の波形図。
ブロック図、Ｂはその要部の波形図。
【図６】Ａは本発明を全ての機体制御系へ適用した場合
の実施例を示すブロック図、ＢはＡのミキシングアンプ
４の一例を示すブロック図。
の実施例を示すブロック図、ＢはＡのミキシングアンプ
４の一例を示すブロック図。
【図７】Ａは本発明の他の実施例を示すブロック図、Ｂ
はＡの飛行制御装置４′の一例を示すブロック図。
はＡの飛行制御装置４′の一例を示すブロック図。
【図８】図７ＢのＣＰＵの演算処理の一例を示すフロー
チャート。
チャート。
【図９】図８Ａのサーボ制御信号加算演算出力処理Ｓ5
の一例を示すフローチャート。
の一例を示すフローチャート。
【図１０】Ａは従来の無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムのブロック図、ＢはＡのミキシングアンプ４の一
例を示すブロック図。
ステムのブロック図、ＢはＡのミキシングアンプ４の一
例を示すブロック図。
【図１１】サイクリックピッチコントロールによりヘリ
コプタのメインロータのティップパスプレーンが水平に
保持される状態を示す図。
コプタのメインロータのティップパスプレーンが水平に
保持される状態を示す図。
Claims (7)
- 【請求項１】 操縦信号を無線電波に乗せて無人ヘリコ
プタへ送信する遠隔操縦装置と、 前記無人ヘリコプタに搭載され、前記遠隔操縦装置から
送信される操縦電波を受信検出して、操縦信号を出力す
る操縦電波受信装置と、 前記無人ヘリコプタの機体の１軸または２軸または３軸
方向の回転角速度を検出するためのレートセンサかもし
くは当該レートセンサと機体の加速度を検出する加速度
センサを有する運動測定装置と、前述のレートセンサも
しくは運動測定装置からの入力信号に機体の姿勢安定化
または姿勢保持に必要な信号処理を施し、その信号処理
した信号を前記操縦電波受信装置の出力（操縦信号）に
ミキシングしてサーボ制御信号として出力するミキシン
グアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ制御信号
を入力して機体を制御するための駆動力を生成するサー
ボアクチュエータと、前述のサーボアクチュエータの出
力（駆動力）を前記機体のテールロータまたはメインロ
ータに伝達するリンケージと、 を少なくとも具備した無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムにおいて、 新たに前記機体が離陸状態にあるか着陸状態にあるかを
検出する離着陸検出手段を付加し、 前記離着陸検出手段の出力が離陸状態であるとき、前記
信号処理した信号をそのまま前記操縦信号にミキシング
し、また着陸状態であるときは前記ミキシングすべき信
号処理した信号のレベルをゼロまたは小さくする機能を
前記ミキシングアンプまたは飛行制御装置に設けたこと
を特徴とする、 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。 - 【請求項２】 操縦信号を無線電波に乗せて無人ヘリコ
プタへ送信する遠隔操縦装置と、 前記無人ヘリコプタに搭載され、前記遠隔操縦装置から
送信される操縦電波を受信検出して、操縦信号を出力す
る操縦電波受信装置と、 前記無人ヘリコプタの機体の１軸または２軸または３軸
方向の回転角速度を検出するためのレートセンサかもし
くは当該レートセンサと機体の加速度を検出する加速度
センサを有する運動測定装置と、前述のレートセンサも
しくは運動測定装置からの入力信号に機体の姿勢安定化
または姿勢保持に必要な信号処理を施し、その信号処理
した信号を前記操縦電波受信装置の出力（操縦信号）に
ミキシングしてサーボ制御信号として出力するミキシン
グアンプまたは飛行制御装置と、前述のサーボ制御信号
を入力して機体を制御するための駆動力を生成するサー
ボアクチュエータと、前述のサーボアクチュエータの出
力（駆動力）を前記機体のテールロータまたはメインロ
ータに伝達するリンケージと、 を少なくとも具備した無人ヘリコプタの遠隔飛行制御シ
ステムにおいて、 新たに前記機体が離陸状態にあるか着陸状態にあるかを
検出する離着陸検出手段を付加し、 信号処理特性の異なる複数の信号処理部を有し、前記離
着陸検出手段の出力に応じて前記複数の信号処理部の出
力を切換え選択して前記操縦信号にミキシングする機能
を前記ミキシングアンプまたは飛行制御装置に設けたこ
とを特徴とする、 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。 - 【請求項３】 請求項１または２において、前記離着陸
検出手段は、ヘリコプタのスキッドもしくは機体側に取
付けられ、離着陸によってオン／オフする機械的スイッ
チを有することを特徴とする無人ヘリコプタの遠隔飛行
制御システム。 - 【請求項４】 請求項３において、前記離着陸検出手段
は、ヘリコプタのスキッドの前後左右の４箇所もしくは
複数箇所に取付けられ、離陸時オン→オフ（またはその
逆）、着陸時オフ→オン（またはその逆）となる第１乃
至第４スイッチを有し、離陸時それら全てのスイッチが
オン→オフ（またはその逆）に切り換わったとき高レベ
ル（または低レベル）の状態判断となり、着陸時それら
スイッチの１つが最初にオフ→オン（またはその逆）に
切り換わったとき低レベル（または高レベル）の状態判
断となる検出信号を出力することを特徴とする無人ヘリ
コプタの遠隔飛行制御システム。 - 【請求項５】 請求項１または２において、前記離着陸
検出手段は、ヘリコプタのスキッドに取付けられ、機体
重量により押圧される圧力センサを有することを特徴と
する無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム。 - 【請求項６】 請求項５において、前記離着陸検出手段
は、ヘリコプタのスキッドの接地面に複数もしくは全面
に渡って取付けられ、機体重量により押圧される前記圧
力センサを有し、それら圧力センサの検出出力をそれぞ
れしきい値と比較し、離陸時全ての圧力センサの検出出
力がしきい値以下となった時高レベル（または低レベ
ル）、着陸時それら圧力センサの１つが最初にしきい値
を越えた時低レベル（または高レベル）となる検出信号
を出力することを特徴とする無人ヘリコプタの遠隔飛行
制御システム。 - 【請求項７】 請求項１または２において、離着陸モー
ドによって前記ミキシングすべき信号処理した信号と前
記操縦信号をミキシングする場合、オン／オフ切換時に
ミキシングすべき信号処理した信号をフェードイン／フ
ェードアウトさせることを特徴とする無人ヘリコプタの
遠隔飛行制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6184692A JP2955699B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6184692A JP2955699B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0848297A true JPH0848297A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2955699B2 JP2955699B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=16157709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6184692A Expired - Fee Related JP2955699B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 無人ヘリコプタの遠隔飛行制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2955699B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100351377B1 (ko) * | 1998-03-27 | 2002-09-10 | 후다바 덴시 고교 가부시키가이샤 | 원격제어 헬리콥터용 자이로 장치 |
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| CN102029075A (zh) * | 2009-09-29 | 2011-04-27 | 双叶电子工业株式会社 | 无线控制发信器、无线控制发信器的操纵信号的传送方法 |
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-
1994
- 1994-08-05 JP JP6184692A patent/JP2955699B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (33)
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|---|---|
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