ディープインテグレーション用ＧＰＳ／ＩＭＵクロック同期
航法システムは慣性計測ユニット、航法コンピュータ、ＧＰＳ受信機、クロックコントローラを備える。慣性計測ユニットは第１のクロックと第１のスイッチを備え、航法コンピュータは第２のクロックと第２のスイッチを備え、ＧＰＳ受信機は第３のクロックを備える。第１と第２のスイッチはクロックコントローラで制御される。このため、慣性計測ユニット、航法コンピュータ、ＧＰＳ受信機においてそれぞれ自身のクロックを使用したり、あるいは慣性計測ユニットと航法コンピュータにおいて第２のクロックを使用したり、あるいは慣性計測ユニットと航法コンピュータとＧＰＳ受信機において第３のクロックを使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は慣性計測ユニット、全地球側位システム、航法コンピュータなどを備えた航法システムにおいて使用されるクロックの同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
航法システムでは、航空機、ミサイル、潜水艦などのクラフトを航法制御、誘導するために、航行コンピュータとインタフェースする慣性計測ユニット（ＩＭＵ）と全地球側位システム（ＧＰＳ）を頻繁に利用する。操作の際、航法システムはカルマンフィルタを利用してＧＰＳトラッキングループを制御する手法をとる。これは一般にディープインテグレーションと称されている。このような航法システムの場合、トラッキングループ駆動方式の性質上、全地球側位システム、慣性計測ユニット、航法コンピュータ内の各クロック信号を高精度でアライメントする必要がある。さらに、航法コンピュータの計算性能が変化することから、位相調整機構により慣性計測ユニットのデータと全地球側位システムのデータとトラッキングループコマンドの間で時間整合を精度良く調整することが求められる。
【０００３】
本発明は航法システムのクロック同期化を行う構成に関する。さらに本発明は、これに加えまたは代わりに、慣性計測ユニットのデータ、全地球側位システムのデータ及び航法システムのトラッキングループコマンドに対し時間整合を調整するように構成される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面によれば、航法システムは慣性計測ユニット、航法コンピュータ及びクロックコントローラを備える。慣性計測ユニットと航法コンピュータにはそれぞれクロックがある。クロックコントローラは、ある場合に航法コンピュータのみをそのクロックによりクロック動作させ、他の場合に航法コンピュータと慣性計測ユニットの双方を航法コンピュータのクロックによりクロック動作させる。
【０００５】
本発明の別の側面において、航法システムは慣性計測ユニット、航法コンピュータ及びクロックコントローラを備える。慣性計測ユニットは第１のクロックと第１のスイッチを、航法コンピュータは第２のクロックと第２のスイッチを備える。第１と第２のスイッチはクロックコントローラにより制御され、第２のクロックのクロック信号が選択的に航法コンピュータのみ、あるいは航法コンピュータと慣性計測ユニットの双方に供給される。
【０００６】
本発明のさらに別の側面において、第１の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を航法コンピュータの構成要素のみに供給し、第２の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を航法コンピュータの構成要素とともに慣性計測ユニットの構成要素に供給し、第３の条件に応じてＧＰＳ受信機のクロックから出力される第２のクロック信号をＧＰＳ受信機の構成要素、航法コンピュータの構成要素及び慣性計測ユニットの構成要素に供給する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照した詳細な説明により本発明の上記及び他の特徴、効果を明らかにする。
【０００８】
図１に示す航法システム１０は航空機、ミサイル、潜水艦などのクラフトの航法制御や誘導を行うものである。航空機の場合、航法システム１０は飛行の自動制御を行い、あるいは出力をパイロットに提示してパイロットによる航空機の飛行を誘導する。
【０００９】
航法システム１０は例えば慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、全地球側位システム（ＧＰＳ）受信機１６のうち少なくとも１つを備える。図１の実施形態の場合、航法システム１０は慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及びＧＰＳ受信機１６で構成される。一般に慣性計測ユニット１２にはクロック１８が備えられ、同様に航法コンピュータ１４にはクロック２０が、ＧＰＳ受信機１６にはクロック２２が備えられる。
【００１０】
慣性計測ユニット１２には、クロック１８以外に慣性センサ、エレクトロニクスなどの構成要素がある。慣性センサとして例えば加速度計やジャイロがある。慣性計測ユニット１２のエレクトロニクスは慣性センサを制御し、慣性センサ信号を適切に処理する。航法コンピュータ１４には、クロック２０以外の構成要素としてクラフトの案内および／または制御を支援する各種機能、処理を行うためのハードウェアまたはソフトウェアなどがある。ＧＰＳ受信機１６には、クロック２２に加えて、クラフトのＧＰＳ位置を測定するための構成要素がある。
【００１１】
航法システム１０に慣性計測ユニット１２しか備えられていない場合、あるいは慣性計測ユニット１２のみが正常に機能している場合、慣性計測ユニット１２の構成要素はクロック１８のクロック信号でクロック動作する。航法システム１０に航法コンピュータ１４しか備えられていない場合、あるいは航法コンピュータ１４のみが正常に機能している場合、航法コンピュータ１４の構成要素はクロック２０のクロック信号でクロック動作する。航法システム１０にＧＰＳ受信機１６しか備えられていない場合、あるいはＧＰＳ受信機１６のみが正常に機能している場合、ＧＰＳ受信機１６の構成要素はクロック２０のクロック信号でクロック動作する。
【００１２】
しかし、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６のうち２以上のものからなる組合せが正常に機能している場合には、航法システム１０のベクトルトラッキングループはそれらに関する慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、および／またはＧＰＳ受信機１６のクロック１８、２０、２２に対し高精度の整合を要求する。そこで、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４とＧＰＳ受信機１６のうち選択された組合せのクロック機能は同期化される必要がある。
【００１３】
このため、航法システム１０にはクロックコントローラ２４が設けられる。クロックコントローラ２４は、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイで構成される。クロックコントローラ２４は、例えば航法コンピュータ１４により制御され、クロック１８、２０、２２のひとつを選択し、そのクロック信号を航法システム１０に内蔵または操作用に選択される全ての構成要素（すなわち慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及び／またはＧＰＳ受信機１６）に供給する。
【００１４】
このクロック選択機能を果たすため、クロックコントローラ２４は慣性計測ユニット１２のスイッチ２６と航法コンピュータ１４のスイッチ２８に接続される。スイッチ２６には端子２６ａと２６ｂが、スイッチ２８には端子２８ａと２８ｂがある。スイッチ２６、２８は機械スイッチ、電子スイッチ、磁気スイッチなどで構成できる。ＧＰＳ受信機１６が航法システム１０に含まれる場合、クロックコントローラ２４はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生したクロック信号も受けるように接続される。
【００１５】
この配列により、クロックコントローラ２４はクロック１８、２０、２２のいずれかを選択し、そのクロック信号を、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４および／またはＧＰＳ受信機１６のうち航法システム１０に組み込まれるかまたは動作中の組合せに係る構成要素に供給する。例えば、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６が全て航法システム１０で動作している場合、クロックコントローラ２４はスイッチ２６を端子２６ｂ側に動作させ、スイッチ２８を端子２８ａ側に動作させる。このため、ＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生したクロック信号が、クロックコントローラ２４からスイッチ２６、２８を介して慣性計測ユニット１２に供給されるとともに、スイッチ２８を介して航法コンピュータ１４に供給されることになる。この形態のとき、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から供給されるクロック信号でクロック動作する。その結果、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６のクロック機能が同期化する。
【００１６】
代わりに、航法システム１０のなかで慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４のみが動作している場合には、クロックコントローラ２４はスイッチ２６を端子２６ｂ側に動作させ、スイッチ２８を２８ｂ側に動作させる。このため、クロックコントローラ２４によるスイッチ２６、２８の制御により、航法コンピュータ１４のクロック２０から慣性計測ユニット１２にクロック信号が供給される。この形態の場合、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４は航法コンピュータ１４のクロックから供給されるクロック信号でクロック動作する。その結果、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４のクロック機能が同期化する。この形態の場合、クロックコントローラ２４はクロック２２のクロック信号を通さない。
【００１７】
このように、航法コンピュータ１４においてクロック入力を切り替え可能に利用できるようにするとともに慣性計測ユニット１２において航法コンピュータ１４のクロック源を利用できるようにすることによりクロック同期化が実現される。通常時、航法コンピュータ１４はそのタイムソースとして自身の発振器（クロック２０）を使用する。しかし、慣性データとのアライメントを改善するために、慣性計測ユニット１２は航法コンピュータ１４のクロック２０でクロック動作させることができる。さらに、ディープインテグレーションを使用してＧＰＳ受信機１６のトラッキングループを適切に制御、駆動するには、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及びＧＰＳ受信機１６の各クロック機能を単一のクロック源に接続することが好ましい。この接続はＧＰＳ受信機１６のクロック２２を航法コンピュータ１４、慣性計測ユニット１２で共用することで実現される。
【００１８】
航法コンピュータ１４は、慣性計測ユニット１２が無いか故障中の場合、自身の発振器であるクロック２０を使用して動作する。慣性計測ユニット１２は有るがＧＰＳ受信機１６のディープインテグレーションが無いか実行されていない場合、航法コンピュータ１４はその発振器、クロック２０を慣性計測ユニット１２と共用する。ＧＰＳ受信機１６により提供されるディープインテグレーションが有って実行中の場合、航法コンピュータ１４はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号を使用するとともに、このクロック信号をディープインテグレーション操作のために慣性計測ユニット１２に渡す。
【００１９】
さらに、航法コンピュータ１４の計算性能を変えることから、位相調整機構により、慣性計測ユニット１２の慣性データとＧＰＳ受信機１６のＧＰＳデータと航法コンピュータ１４のトラッキングループコマンドとを正確に時間整合を調整することができる。このため、図２に示すようにクロックコントローラ２４内に設けた位相コントローラ３０によりＧＰＳ受信機１６のクロック２２から供給されたクロック信号の位相を慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４に合わせて調整する。
【００２０】
位相コントローラ３０に設けられるカウントダウンレジスタ３２にはクロック３４からｎｆＧＰＳの周波数（ここに、ｆＧＰＳはＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号の周波数であり、ｎは整数であることが好ましい）のクロック信号が入力される。ｎは代表値が１０００であるが必要な精度の位相調整を行う任意の値に設定可能である。
【００２１】
カウントダウンレジスタ３２の入力３６には初期カウントが入力される。この初期カウントはユーザ側で設定可能である。典型的に初期カウントはシステム性能が観察されて最適の位相遅延に決定されるまで典型的には最小の位相遅延に設定される。例えば、最適位相遅延は実験室環境においてＧＰＳ受信機１６のトラッキングループにコマンドを送ってからその結果が得られるまでの関係を観測する試験ソフトウェアを実行するなどの実験的手法により決定できる。あるいは、最適位相遅延は実行時間においてソフトウェアの初期化段階中に同様の方法で設定することもできる。
【００２２】
カウントダウンレジスタ３２はこの初期値からゼロのカウント値にまでカウントダウンした際に出力パルスを出力する。クロックコントローラ２４の入力３８にＧＰＳ受信機１６のクロック２２からクロック信号が入力される。
【００２３】
このため、カウントダウンレジスタ３２の入力３８にＧＰＳ受信機１６のクロック２２からクロック信号が入力される毎に、カウントダウンレジスタ３２は入力３６の初期カウントにリセットされる。その後、カウントダウンレジスタ３２はクロック３４のクロック信号によりクロック動作して初期カウントをゼロまでカウントダウンする。ゼロにカウントダウンすると、カウントダウンレジスタ３２から出力パルスが発生し、これがクロックコントローラ２４のクロック出力になる。このようにして、ＧＰＳ受信機１６のクロック２２から入力３８に入力されたクロックパルスは初期カウントとクロック３４のクロック信号周波数ｎｆＧＰＳに対応した遅延量だけ遅延される。この遅延量だけＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号の位相が調整されることにより、慣性計測ユニット１２の慣性データとＧＰＳ受信機１６のＧＰＳデータと航法コンピュータ１４のトラッキングループコマンドとの間で正確にの時間整合が調整される。
【００２４】
以上、本発明の所定の形態について説明してきた。他の変形形態は本発明の当業者には明らかであろう。したがって上記本発明の説明は単なる例示であって、発明の最良の形態を提示することを目的とするものである。本発明の趣旨から逸脱することなく詳細の実質的変更が可能であり、特許請求の範囲内にある全ての変更形態の排他的実施は確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に基づいたクロック選択機能を備えた航法システムの概略図である。
【図２】図１のクロック選択機能における位相調整を説明する図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は慣性計測ユニット、全地球側位システム、航法コンピュータなどを備えた航法システムにおいて使用されるクロックの同期に関する。
【背景技術】
【０００２】
航法システムでは、航空機、ミサイル、潜水艦などのクラフトを航法制御、誘導するために、航行コンピュータとインタフェースする慣性計測ユニット（ＩＭＵ）と全地球側位システム（ＧＰＳ）を頻繁に利用する。操作の際、航法システムはカルマンフィルタを利用してＧＰＳトラッキングループを制御する手法をとる。これは一般にディープインテグレーションと称されている。このような航法システムの場合、トラッキングループ駆動方式の性質上、全地球側位システム、慣性計測ユニット、航法コンピュータ内の各クロック信号を高精度でアライメントする必要がある。さらに、航法コンピュータの計算性能が変化することから、位相調整機構により慣性計測ユニットのデータと全地球側位システムのデータとトラッキングループコマンドの間で時間整合を精度良く調整することが求められる。
【０００３】
本発明は航法システムのクロック同期化を行う構成に関する。さらに本発明は、これに加えまたは代わりに、慣性計測ユニットのデータ、全地球側位システムのデータ及び航法システムのトラッキングループコマンドに対し時間整合を調整するように構成される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一側面によれば、航法システムは慣性計測ユニット、航法コンピュータ及びクロックコントローラを備える。慣性計測ユニットと航法コンピュータにはそれぞれクロックがある。クロックコントローラは、ある場合に航法コンピュータのみをそのクロックによりクロック動作させ、他の場合に航法コンピュータと慣性計測ユニットの双方を航法コンピュータのクロックによりクロック動作させる。
【０００５】
本発明の別の側面において、航法システムは慣性計測ユニット、航法コンピュータ及びクロックコントローラを備える。慣性計測ユニットは第１のクロックと第１のスイッチを、航法コンピュータは第２のクロックと第２のスイッチを備える。第１と第２のスイッチはクロックコントローラにより制御され、第２のクロックのクロック信号が選択的に航法コンピュータのみ、あるいは航法コンピュータと慣性計測ユニットの双方に供給される。
【０００６】
本発明のさらに別の側面において、第１の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を航法コンピュータの構成要素のみに供給し、第２の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を航法コンピュータの構成要素とともに慣性計測ユニットの構成要素に供給し、第３の条件に応じてＧＰＳ受信機のクロックから出力される第２のクロック信号をＧＰＳ受信機の構成要素、航法コンピュータの構成要素及び慣性計測ユニットの構成要素に供給する方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照した詳細な説明により本発明の上記及び他の特徴、効果を明らかにする。
【０００８】
図１に示す航法システム１０は航空機、ミサイル、潜水艦などのクラフトの航法制御や誘導を行うものである。航空機の場合、航法システム１０は飛行の自動制御を行い、あるいは出力をパイロットに提示してパイロットによる航空機の飛行を誘導する。
【０００９】
航法システム１０は例えば慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、全地球側位システム（ＧＰＳ）受信機１６のうち少なくとも１つを備える。図１の実施形態の場合、航法システム１０は慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及びＧＰＳ受信機１６で構成される。一般に慣性計測ユニット１２にはクロック１８が備えられ、同様に航法コンピュータ１４にはクロック２０が、ＧＰＳ受信機１６にはクロック２２が備えられる。
【００１０】
慣性計測ユニット１２には、クロック１８以外に慣性センサ、エレクトロニクスなどの構成要素がある。慣性センサとして例えば加速度計やジャイロがある。慣性計測ユニット１２のエレクトロニクスは慣性センサを制御し、慣性センサ信号を適切に処理する。航法コンピュータ１４には、クロック２０以外の構成要素としてクラフトの案内および／または制御を支援する各種機能、処理を行うためのハードウェアまたはソフトウェアなどがある。ＧＰＳ受信機１６には、クロック２２に加えて、クラフトのＧＰＳ位置を測定するための構成要素がある。
【００１１】
航法システム１０に慣性計測ユニット１２しか備えられていない場合、あるいは慣性計測ユニット１２のみが正常に機能している場合、慣性計測ユニット１２の構成要素はクロック１８のクロック信号でクロック動作する。航法システム１０に航法コンピュータ１４しか備えられていない場合、あるいは航法コンピュータ１４のみが正常に機能している場合、航法コンピュータ１４の構成要素はクロック２０のクロック信号でクロック動作する。航法システム１０にＧＰＳ受信機１６しか備えられていない場合、あるいはＧＰＳ受信機１６のみが正常に機能している場合、ＧＰＳ受信機１６の構成要素はクロック２０のクロック信号でクロック動作する。
【００１２】
しかし、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６のうち２以上のものからなる組合せが正常に機能している場合には、航法システム１０のベクトルトラッキングループはそれらに関する慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、および／またはＧＰＳ受信機１６のクロック１８、２０、２２に対し高精度の整合を要求する。そこで、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４とＧＰＳ受信機１６のうち選択された組合せのクロック機能は同期化される必要がある。
【００１３】
このため、航法システム１０にはクロックコントローラ２４が設けられる。クロックコントローラ２４は、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイで構成される。クロックコントローラ２４は、例えば航法コンピュータ１４により制御され、クロック１８、２０、２２のひとつを選択し、そのクロック信号を航法システム１０に内蔵または操作用に選択される全ての構成要素（すなわち慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及び／またはＧＰＳ受信機１６）に供給する。
【００１４】
このクロック選択機能を果たすため、クロックコントローラ２４は慣性計測ユニット１２のスイッチ２６と航法コンピュータ１４のスイッチ２８に接続される。スイッチ２６には端子２６ａと２６ｂが、スイッチ２８には端子２８ａと２８ｂがある。スイッチ２６、２８は機械スイッチ、電子スイッチ、磁気スイッチなどで構成できる。ＧＰＳ受信機１６が航法システム１０に含まれる場合、クロックコントローラ２４はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生したクロック信号も受けるように接続される。
【００１５】
この配列により、クロックコントローラ２４はクロック１８、２０、２２のいずれかを選択し、そのクロック信号を、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４および／またはＧＰＳ受信機１６のうち航法システム１０に組み込まれるかまたは動作中の組合せに係る構成要素に供給する。例えば、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６が全て航法システム１０で動作している場合、クロックコントローラ２４はスイッチ２６を端子２６ｂ側に動作させ、スイッチ２８を端子２８ａ側に動作させる。このため、ＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生したクロック信号が、クロックコントローラ２４からスイッチ２６、２８を介して慣性計測ユニット１２に供給されるとともに、スイッチ２８を介して航法コンピュータ１４に供給されることになる。この形態のとき、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から供給されるクロック信号でクロック動作する。その結果、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４、ＧＰＳ受信機１６のクロック機能が同期化する。
【００１６】
代わりに、航法システム１０のなかで慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４のみが動作している場合には、クロックコントローラ２４はスイッチ２６を端子２６ｂ側に動作させ、スイッチ２８を２８ｂ側に動作させる。このため、クロックコントローラ２４によるスイッチ２６、２８の制御により、航法コンピュータ１４のクロック２０から慣性計測ユニット１２にクロック信号が供給される。この形態の場合、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４は航法コンピュータ１４のクロックから供給されるクロック信号でクロック動作する。その結果、慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４のクロック機能が同期化する。この形態の場合、クロックコントローラ２４はクロック２２のクロック信号を通さない。
【００１７】
このように、航法コンピュータ１４においてクロック入力を切り替え可能に利用できるようにするとともに慣性計測ユニット１２において航法コンピュータ１４のクロック源を利用できるようにすることによりクロック同期化が実現される。通常時、航法コンピュータ１４はそのタイムソースとして自身の発振器（クロック２０）を使用する。しかし、慣性データとのアライメントを改善するために、慣性計測ユニット１２は航法コンピュータ１４のクロック２０でクロック動作させることができる。さらに、ディープインテグレーションを使用してＧＰＳ受信機１６のトラッキングループを適切に制御、駆動するには、慣性計測ユニット１２、航法コンピュータ１４及びＧＰＳ受信機１６の各クロック機能を単一のクロック源に接続することが好ましい。この接続はＧＰＳ受信機１６のクロック２２を航法コンピュータ１４、慣性計測ユニット１２で共用することで実現される。
【００１８】
航法コンピュータ１４は、慣性計測ユニット１２が無いか故障中の場合、自身の発振器であるクロック２０を使用して動作する。慣性計測ユニット１２は有るがＧＰＳ受信機１６のディープインテグレーションが無いか実行されていない場合、航法コンピュータ１４はその発振器、クロック２０を慣性計測ユニット１２と共用する。ＧＰＳ受信機１６により提供されるディープインテグレーションが有って実行中の場合、航法コンピュータ１４はＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号を使用するとともに、このクロック信号をディープインテグレーション操作のために慣性計測ユニット１２に渡す。
【００１９】
さらに、航法コンピュータ１４の計算性能を変えることから、位相調整機構により、慣性計測ユニット１２の慣性データとＧＰＳ受信機１６のＧＰＳデータと航法コンピュータ１４のトラッキングループコマンドとを正確に時間整合を調整することができる。このため、図２に示すようにクロックコントローラ２４内に設けた位相コントローラ３０によりＧＰＳ受信機１６のクロック２２から供給されたクロック信号の位相を慣性計測ユニット１２と航法コンピュータ１４に合わせて調整する。
【００２０】
位相コントローラ３０に設けられるカウントダウンレジスタ３２にはクロック３４からｎｆＧＰＳの周波数（ここに、ｆＧＰＳはＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号の周波数であり、ｎは整数であることが好ましい）のクロック信号が入力される。ｎは代表値が１０００であるが必要な精度の位相調整を行う任意の値に設定可能である。
【００２１】
カウントダウンレジスタ３２の入力３６には初期カウントが入力される。この初期カウントはユーザ側で設定可能である。典型的に初期カウントはシステム性能が観察されて最適の位相遅延に決定されるまで典型的には最小の位相遅延に設定される。例えば、最適位相遅延は実験室環境においてＧＰＳ受信機１６のトラッキングループにコマンドを送ってからその結果が得られるまでの関係を観測する試験ソフトウェアを実行するなどの実験的手法により決定できる。あるいは、最適位相遅延は実行時間においてソフトウェアの初期化段階中に同様の方法で設定することもできる。
【００２２】
カウントダウンレジスタ３２はこの初期値からゼロのカウント値にまでカウントダウンした際に出力パルスを出力する。クロックコントローラ２４の入力３８にＧＰＳ受信機１６のクロック２２からクロック信号が入力される。
【００２３】
このため、カウントダウンレジスタ３２の入力３８にＧＰＳ受信機１６のクロック２２からクロック信号が入力される毎に、カウントダウンレジスタ３２は入力３６の初期カウントにリセットされる。その後、カウントダウンレジスタ３２はクロック３４のクロック信号によりクロック動作して初期カウントをゼロまでカウントダウンする。ゼロにカウントダウンすると、カウントダウンレジスタ３２から出力パルスが発生し、これがクロックコントローラ２４のクロック出力になる。このようにして、ＧＰＳ受信機１６のクロック２２から入力３８に入力されたクロックパルスは初期カウントとクロック３４のクロック信号周波数ｎｆＧＰＳに対応した遅延量だけ遅延される。この遅延量だけＧＰＳ受信機１６のクロック２２から発生するクロック信号の位相が調整されることにより、慣性計測ユニット１２の慣性データとＧＰＳ受信機１６のＧＰＳデータと航法コンピュータ１４のトラッキングループコマンドとの間で正確にの時間整合が調整される。
【００２４】
以上、本発明の所定の形態について説明してきた。他の変形形態は本発明の当業者には明らかであろう。したがって上記本発明の説明は単なる例示であって、発明の最良の形態を提示することを目的とするものである。本発明の趣旨から逸脱することなく詳細の実質的変更が可能であり、特許請求の範囲内にある全ての変更形態の排他的実施は確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に基づいたクロック選択機能を備えた航法システムの概略図である。
【図２】図１のクロック選択機能における位相調整を説明する図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロックを有する慣性計測ユニットと、
クロックを有する航法コンピュータと、
クロックコントローラとを備え、
前記クロックコントローラは、ある場合には前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合には前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方を前記航法コンピュータのクロックによりクロック動作させる、
航法システム。
【請求項２】
前記クロックコントローラはクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１に記載の航法システム。
【請求項３】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを有し、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と２のスイッチを制御して、ある場合には前記航法コンピュータのみを航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合には前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させる、請求項１に記載の航法システム。
【請求項４】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は前記第２のスイッチに接続され、前記第２のスイッチは第３の端子を有し、前記第３の端子は航法コンピュータのクロックに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項３に記載の航法システム。
【請求項５】
さらにクロックを有するＧＰＳ受信機を備え、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは、さらに他の場合には、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項１に記載の航法システム。
【請求項６】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを備え、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、ある場合に前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合に前記慣性計測ユニットと前記航法コンピュータの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、さらに他の場合に前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項５に記載の航法システム。
【請求項７】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は前記第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータの前記クロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項６に記載の航法システム。
【請求項８】
前記クロックコントローラは前記ＧＰＳ受信機のクロックからのクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項５に記載の航法システム。
【請求項９】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを備え、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、ある場合に前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合に前記慣性計測ユニットと前記航法コンピュータの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、さらに他の場合に、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項８に記載の航法システム。
【請求項１０】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２と第３のスイッチを制御する、請求項９に記載の航法システム。
【請求項１１】
前記位相コントローラは、第１の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックの倍数で動作するクロック源に接続され、第２の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックに接続され、第３の入力に初期カウント値が入力されるカウントダウンレジスタを備える、請求項８に記載の航法システム。
【請求項１２】
第１のクロックと第１のスイッチを有する慣性計測ユニットと、
第２のクロックと第２のスイッチを有する航法コンピュータと、
クロックコントローラと、を備え、
前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、前記第２のクロックのクロック信号を、前記航法コンピュータのみにあるいは前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方に選択的に供給する、
航法システム。
【請求項１３】
前記クロックコントローラはクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１４】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２のスイッチに接続され、前記第２のスイッチは第３の端子を有し、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１５】
さらにクロックを有するＧＰＳ受信機を備え、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御し、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てに前記ＧＰＳ受信機のクロックを選択的に供給する、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１６】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項１５に記載の航法システム。
【請求項１７】
前記クロックコントローラは前記ＧＰＳ受信機のクロックから出力されたクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１５に記載の航法システム。
【請求項１８】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２と第３のスイッチを制御する、請求項１７に記載の航法システム。
【請求項１９】
前記位相コントローラは、第１の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックの倍数で動作するクロック源に接続され、第２の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックに接続され、第３の入力に初期カウント値が入力されるカウントダウンレジスタを備える、請求項１７に記載の航法システム。
【請求項２０】
第１の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を前記航法コンピュータの構成要素のみに供給するステップと、
第２の条件に応じて前記航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を前記航法コンピュータの構成要素及び慣性計測ユニットの構成要素に供給するステップと、
第３の条件に応じてＧＰＳ受信機のクロックから出力される第２のクロック信号を前記ＧＰＳ受信機の構成要素、前記航法コンピュータの構成要素及び前記慣性計測ユニットの構成要素に供給するステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットが無いことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットの故障を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションが無いことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作およびＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
第３の条件は前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記慣性計測ユニットの慣性データ、前記ＧＰＳ受信機のＧＰＳデータ及び前記航法コンピュータにより提供されるトラッキングループコマンドの時間整合を調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットが無いことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットの故障を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションが無いことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３の条件はＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の条件は慣性計測ユニットの故障、前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記第３の条件は前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項１】
クロックを有する慣性計測ユニットと、
クロックを有する航法コンピュータと、
クロックコントローラとを備え、
前記クロックコントローラは、ある場合には前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合には前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方を前記航法コンピュータのクロックによりクロック動作させる、
航法システム。
【請求項２】
前記クロックコントローラはクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１に記載の航法システム。
【請求項３】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを有し、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と２のスイッチを制御して、ある場合には前記航法コンピュータのみを航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合には前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させる、請求項１に記載の航法システム。
【請求項４】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は前記第２のスイッチに接続され、前記第２のスイッチは第３の端子を有し、前記第３の端子は航法コンピュータのクロックに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項３に記載の航法システム。
【請求項５】
さらにクロックを有するＧＰＳ受信機を備え、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは、さらに他の場合には、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項１に記載の航法システム。
【請求項６】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを備え、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、ある場合に前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合に前記慣性計測ユニットと前記航法コンピュータの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、さらに他の場合に前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項５に記載の航法システム。
【請求項７】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は前記第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータの前記クロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項６に記載の航法システム。
【請求項８】
前記クロックコントローラは前記ＧＰＳ受信機のクロックからのクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項５に記載の航法システム。
【請求項９】
前記慣性計測ユニットは第１のスイッチを備え、前記航法コンピュータは第２のスイッチを備え、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、ある場合に前記航法コンピュータのみを前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、他の場合に前記慣性計測ユニットと前記航法コンピュータの双方を前記航法コンピュータのクロックでクロック動作させ、さらに他の場合に、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てを前記ＧＰＳ受信機のクロックでクロック動作させる、請求項８に記載の航法システム。
【請求項１０】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２と第３のスイッチを制御する、請求項９に記載の航法システム。
【請求項１１】
前記位相コントローラは、第１の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックの倍数で動作するクロック源に接続され、第２の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックに接続され、第３の入力に初期カウント値が入力されるカウントダウンレジスタを備える、請求項８に記載の航法システム。
【請求項１２】
第１のクロックと第１のスイッチを有する慣性計測ユニットと、
第２のクロックと第２のスイッチを有する航法コンピュータと、
クロックコントローラと、を備え、
前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御して、前記第２のクロックのクロック信号を、前記航法コンピュータのみにあるいは前記航法コンピュータと前記慣性計測ユニットの双方に選択的に供給する、
航法システム。
【請求項１３】
前記クロックコントローラはクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１４】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２のスイッチに接続され、前記第２のスイッチは第３の端子を有し、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１５】
さらにクロックを有するＧＰＳ受信機を備え、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御し、前記慣性計測ユニット、前記航法コンピュータ及び前記ＧＰＳ受信機の全てに前記ＧＰＳ受信機のクロックを選択的に供給する、請求項１２に記載の航法システム。
【請求項１６】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２のスイッチを制御する、請求項１５に記載の航法システム。
【請求項１７】
前記クロックコントローラは前記ＧＰＳ受信機のクロックから出力されたクロック信号の位相を制御する位相コントローラを備える、請求項１５に記載の航法システム。
【請求項１８】
前記第１のスイッチは第１と第２の端子及び第１の出力を有し、前記第２のスイッチは第３と第４の端子及び第２の出力を有し、前記第１の端子は前記慣性計測ユニットのクロックに接続され、前記第２の端子は第２の出力に接続され、前記第３の端子は前記航法コンピュータのクロックに接続され、前記第４の端子は前記クロックコントローラに接続され、前記ＧＰＳ受信機のクロックは前記クロックコントローラに接続され、前記クロックコントローラは前記第１と第２と第３のスイッチを制御する、請求項１７に記載の航法システム。
【請求項１９】
前記位相コントローラは、第１の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックの倍数で動作するクロック源に接続され、第２の入力が前記ＧＰＳ受信機のクロックに接続され、第３の入力に初期カウント値が入力されるカウントダウンレジスタを備える、請求項１７に記載の航法システム。
【請求項２０】
第１の条件に応じて航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を前記航法コンピュータの構成要素のみに供給するステップと、
第２の条件に応じて前記航法コンピュータのクロックから出力される第１のクロック信号を前記航法コンピュータの構成要素及び慣性計測ユニットの構成要素に供給するステップと、
第３の条件に応じてＧＰＳ受信機のクロックから出力される第２のクロック信号を前記ＧＰＳ受信機の構成要素、前記航法コンピュータの構成要素及び前記慣性計測ユニットの構成要素に供給するステップと、
を含む方法。
【請求項２１】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットが無いことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットの故障を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションが無いことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作およびＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２０記載の方法。
【請求項２５】
第３の条件は前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
さらに、前記慣性計測ユニットの慣性データ、前記ＧＰＳ受信機のＧＰＳデータ及び前記航法コンピュータにより提供されるトラッキングループコマンドの時間整合を調整するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットが無いことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の条件は前記慣性計測ユニットの故障を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションが無いことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第３の条件はＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１の条件は慣性計測ユニットの故障、前記第２の条件は前記慣性計測ユニットの正常動作および前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの非実行を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記第３の条件は前記ＧＰＳ受信機のディープインテグレーションの実行を含む、請求項３２に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公表番号】特表２００７−５０５３１７（Ｐ２００７−５０５３１７Ａ）
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２６２４９（Ｐ２００６−５２６２４９）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９２１０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２６６６２
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月８日（２００７．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／０２９２１０
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０２６６６２
【国際公開日】平成１７年３月２４日（２００５．３．２４）
【出願人】（５００５７５８２４）ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド (1,504)
【Ｆターム（参考）】
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