JP7049879B2 - Control system and rocket - Google Patents
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Description
本発明は、制御システム及び飛行体に関する。 The present invention relates to control systems and flying objects.
宇宙空間を航行する飛行体は、地上から打ち上げられる。飛行体は、打ち上げまで地上に設けられた地上設備に接続され、地上設備からの制御により、打ち上げ前の点検や打ち上げ準備がされる。従って、飛行体は、地上設備に接続されるためのインターフェイス用の機器を有している。例えば、特許文献１には、地上設備とのインターフェイスとなる非飛行制御部の制御モジュールが記載されている。特許文献１の制御モジュールは、地上設備とのインターフェイスに用いるものであり、宇宙空間での飛行に用いられない。従って、特許文献１の制御モジュールは、宇宙飛行認定を必要としない汎用のハードウェアを用いて構築される。
Aircraft navigating in space are launched from the ground. The aircraft is connected to the ground equipment installed on the ground until the launch, and is inspected before the launch and prepared for the launch by the control from the ground equipment. Therefore, the air vehicle has equipment for an interface to be connected to ground equipment. For example,
特許文献１の制御モジュールのように汎用のハードウェアを用いた場合、低コストな部品で構築可能となる。しかし、宇宙空間では使用しない制御モジュールを飛行体に搭載した場合、宇宙空間では不要な部材を搭載することとなり、飛行体の重量低減に関してはデメリットとなる。従って、飛行体を適切に制御しつつ、重量の増加を抑制することが求められている。
When general-purpose hardware such as the control module of
本発明は、上述した課題を解決するものであり、飛行体を適切に制御しつつ、重量の増加を抑制する制御システム及び飛行体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a control system and an air vehicle that suppress an increase in weight while appropriately controlling the air vehicle.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る制御システムは、飛行体を制御する制御システムであって、前記飛行体に設けられて、前記飛行体を動作させるための複数の機器と、前記飛行体に設けられて、前記機器からのデータであるモニタデータを収集するデータ収集機器と、複数の前記機器と前記データ収集機器とを接続するネットワークと、を有し、前記ネットワークは、前記飛行体の地上待機時に、前記飛行体の外部に設けられる地上設備に接続され、前記飛行体の航行時に、前記地上設備から切り離され、前記機器は、前記飛行体の地上待機時に、前記ネットワークを介して、前記地上設備から、前記機器を制御するための制御コマンドを受信し、前記データ収集機器は、前記飛行体の地上待機時に、前記ネットワークを介して、前記機器から前記モニタデータを受信して、受信した前記モニタデータを、前記ネットワークを介して前記地上設備に送信し、前記飛行体の航行時に、前記ネットワークを介して、前記機器から前記モニタデータを受信して、受信した前記モニタデータを、前記ネットワークとは異なる通信経路である無線通信により、前記地上設備に送信する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the control system according to the present disclosure is a control system for controlling an air vehicle, and a plurality of control systems provided in the air vehicle for operating the air vehicle. The device, a data collecting device provided on the flying object to collect monitor data which is data from the device, and a network connecting a plurality of the devices and the data collecting device, said. The network is connected to the ground equipment provided outside the air vehicle during the ground standby of the air vehicle, is disconnected from the ground equipment when the air vehicle is navigating, and the equipment is connected to the ground equipment during the ground standby of the air vehicle. The data acquisition device receives a control command for controlling the device from the ground facility via the network, and the data acquisition device receives the monitor from the device via the network when the flying object is on the ground. Data is received, the received monitor data is transmitted to the ground equipment via the network, and when the aircraft is navigating, the monitor data is received from the device via the network and received. The monitor data is transmitted to the ground equipment by wireless communication, which is a communication path different from that of the network.
この制御システムによると、離陸後にデータ収集機器へのモニタデータの伝達する配線を、別途設けることが不要となるため、重量の増加を抑制しつつ、このようなネットワークを用いて通信を行うことで、飛行体を適切に制御することができる。 According to this control system, it is not necessary to separately provide wiring for transmitting monitor data to the data acquisition device after takeoff, so it is possible to communicate using such a network while suppressing the increase in weight. , The air vehicle can be controlled appropriately.
前記機器は、前記飛行体を動作させる動作機器と、前記動作機器を制御する制御機器と、を有しており、前記動作機器は、前記飛行体の航行時に、前記ネットワークと異なる通信経路である有線の信号線を介して、前記制御コマンドを前記動作機器に出力することで、前記動作機器を動作させることが好ましい。この制御システムによると、制御機器によって動作機器を制御することで、適切に自律航行が可能となる。 The device has an operating device for operating the flying object and a control device for controlling the operating device, and the operating device has a communication path different from that of the network when the flying object is navigating. It is preferable to operate the operating device by outputting the control command to the operating device via a wired signal line. According to this control system, by controlling the operating equipment with the control equipment, it is possible to appropriately autonomously navigate.
前記制御機器又は前記地上設備は、予め定めた周期毎に、前記動作機器及び前記データ収集機器に、前記ネットワークを介して同期信号を出力し、前記制御コマンドと前記モニタデータとは、前記同期信号が出力されるタイミングとその次の同期信号が出力されるタイミングとの間の期間に、予め定められた順番で、前記ネットワークを介して送受信されることが好ましい。この制御システムによると、予め定めた順番で、ネットワークを介して各種信号を送受信するため、各種信号を適切に送受信することができる。 The control device or the ground equipment outputs a synchronization signal to the operation device and the data acquisition device via the network at predetermined intervals, and the control command and the monitor data are the synchronization signal. Is preferably transmitted and received via the network in a predetermined order during the period between the timing at which is output and the timing at which the next synchronization signal is output. According to this control system, various signals are transmitted and received via the network in a predetermined order, so that various signals can be appropriately transmitted and received.
前記データ収集機器は、前記飛行体の地上待機時に、受信した前記モニタデータを、前記無線通信によっても、前記地上設備に送信することが好ましい。この制御システムによると、同じモニタデータをネットワークと無線通信との両方を用いて送信するため、信号を確実に送受信することができる。 It is preferable that the data acquisition device transmits the received monitor data to the ground equipment by the wireless communication during the ground standby of the flying object. According to this control system, the same monitor data is transmitted using both network and wireless communication, so that signals can be reliably transmitted and received.
前記データ収集機器は、前記飛行体内に複数設けられ、前記ネットワークは、第１データ収集機器と前記機器とに接続される第１ネットワークと、第２データ収集機器と前記機器とに接続され、前記第１ネットワークに接続されない第２ネットワークと、を有することが好ましい。この制御システムは、ネットワークとデータ収集機器を複数有することで、適切に冗長性を持たせることができる。 A plurality of the data acquisition devices are provided in the flight body, and the network is connected to the first network connected to the first data collection device and the device, and the second data collection device and the device. It is preferable to have a second network that is not connected to the first network. This control system can have appropriate redundancy by having a plurality of networks and data acquisition devices.
前記飛行体は、宇宙空間を航行するロケットであることが好ましい。この制御システムは、ロケットである飛行体を、適切に航行可能としつつ、重量の増加を抑制することができる。 The flying object is preferably a rocket navigating in outer space. This control system can suppress the increase in weight while allowing the rocket aircraft to navigate properly.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る飛行体は、前記制御システムを有する。この飛行体は、制御システムを有するため、適切に航行可能としつつ、重量の増加を抑制することができる。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the air vehicle according to the present disclosure has the control system. Since this air vehicle has a control system, it is possible to suppress an increase in weight while appropriately navigating.
本発明によれば、飛行体を適切に制御しつつ、重量の増加を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress an increase in weight while appropriately controlling the flying object.
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes a combination of the respective embodiments.
図１は、本実施形態に係る飛行システムの模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る飛行システム１は、飛行体１０と地上設備１２とを有している。飛行体１０は、本実施形態では、地上Ｇから打ち上げられて宇宙空間に到達し、宇宙空間を航行するロケットである。飛行体１０は、打ち上げられるまで、すなわち離陸するまでは、地上Ｇに待機しており、地上設備１２に接続されている。地上設備１２は、地上Ｇに設けられた設備であり、言い換えれば、飛行体１０の外部に設けられている。飛行体１０は、地上設備１２からの制御により、燃料の充填などの離陸準備や、離陸前の点検などがなされる。図１に示すように、飛行体１０は、離陸準備が完了したら、地上設備１２と切り離されて、地上Ｇから打ち上げられて離陸し、上空及び宇宙空間を航行する。
FIG. 1 is a schematic diagram of a flight system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
図２、図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態に係る制御システムの模式的なブロック図である。図２に示すように、飛行体１０は、制御システム１４を備えている。制御システム１４は、飛行体１０に設けられる機器の集合体であり、飛行体１０の離陸（打ち上げ）及び航行を制御する。図２に示すように、制御システム１４は、制御機器２２と、複数の動作機器２４と、第１データ収集機器３２と、第２データ収集機器３４と、第１無線通信部４２と、第２無線通信部４４と、第１ネットワーク５２と、第２ネットワーク５４と、制御ネットワーク６０と、信号線６６、６８とを有している。また、地上設備１２は、地上制御機器１２Ａを備えている。地上制御機器１２Ａは、制御システム１４と共に、システム１６を構成している。なお、制御機器２２と動作機器２４とは、飛行体を動作させるための機器２０であるということができる。
2, FIG. 3A and FIG. 3B are schematic block diagrams of the control system according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the
ここで、図２は、飛行体１０の離陸前の状態、すなわち地上Ｇに待機している状態を示しており、さらに言えば、飛行体１０の打ち上げ準備を行っている準備状態の状態を示している。図２に示すように、準備状態においては、飛行体１０が、地上設備１２に接続された状態となっている。飛行体１０は、準備状態で打ち上げ準備が完了した後、離陸前状態に切り替わり、離陸前状態に切り替わった後、地上設備１２から切り離されて離陸し、フライト状態となる。図３Ａは、離陸前状態、言い換えれば、打ち上げの準備が完了して、実際に打ち上げを開始する際の状態を示す。また、図３Ｂは、フライト状態、言い換えれば、離陸後の状態、すなわち航行している状態を示している。図３Ｂに示すように、離陸後においては、飛行体１０が、地上設備１２から切り離された状態となっている。
Here, FIG. 2 shows a state before takeoff of the
（準備状態での制御）
最初に、図２に基づき、準備状態での制御システム１４の制御について説明する。図２に示すように、第１ネットワーク５２は、飛行体１０内に設けられる有線のネットワークであり、全ての機器２０と第１データ収集機器３２とを接続している。より詳しくは、第１ネットワーク５２は、制御機器２２と、それぞれの動作機器２４と、第１データ収集機器３２とに接続されることで、制御機器２２と、動作機器２４と、第１データ収集機器３２とを相互に接続している。また、第１ネットワーク５２は、準備状態を含む離陸前においては、コネクタＣ１、Ｃ２を介して、地上制御機器１２Ａにも接続されている。すなわち、第１ネットワーク５２は、離陸前の地上待機時においては、制御機器２２と、動作機器２４と、第１データ収集機器３２と、地上制御機器１２Ａとを、相互に接続している。
(Control in the ready state)
First, the control of the
第１ネットワーク５２は、有線のネットワーク、すなわち回線であり、より詳しくは、イーサネット（登録商標）である。ただし、第１ネットワーク５２は、有線のネットワークであれば、イーサネットに限られないし、さらに言えば有線のネットワークに限られず、無線のネットワークであってよい。
The
また、図２に示すように、第２ネットワーク５４は、飛行体１０内に設けられる有線のネットワークであり、全ての機器２０と第２データ収集機器３４とを接続している。より詳しくは、第２ネットワーク５４は、制御機器２２と、それぞれの動作機器２４と、第２データ収集機器３４とに接続されることで、制御機器２２と、動作機器２４と、第２データ収集機器３４とを相互に接続している。また、第２ネットワーク５４は、準備状態を含む離陸前においては、コネクタＣ１、Ｃ２を介して、地上制御機器１２Ａにも接続されている。第２ネットワーク５４は、離陸前の地上待機時においては、制御機器２２と、動作機器２４と、第２データ収集機器３４と、地上制御機器１２Ａとを、相互に接続している。
Further, as shown in FIG. 2, the
第２ネットワーク５４は、第１ネットワーク５２に対し非接続のネットワークであり、言い換えれば、第１ネットワーク５２に対して独立している。第２ネットワーク５４は、有線のネットワーク、すなわち回線であり、より詳しくは、イーサネットである。ただし、第２ネットワーク５４は、有線のネットワークであれば、イーサネットに限られないし、さらに言えば有線のネットワークに限られず、無線のネットワークであってよい。以下、第１ネットワーク５２と第２ネットワーク５４とを区別しない場合は、ネットワーク５０と記載する。
The
図２に示すように、地上制御機器１２Ａは、地上設備１２に設けられている。地上制御機器１２Ａは、準備状態において、ネットワーク５０を介して制御システム１４に接続されており、制御システム１４を制御している。本実施形態では、地上制御機器１２Ａは、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、記憶部などを備えたコンピュータシステムである。例えば、地上制御機器１２Ａは、複数台のコンピュータ、シーケンサ、及びプログラマブルコントローラなどの装置を有する複合的なシステムであるが、１台の装置で構成されていてもよい。地上制御機器１２Ａは、飛行体１０の制御に特化されたコンピュータシステムであることが好ましい。なお、地上制御機器１２Ａは、準備状態において、制御システム１４を制御するが、離陸前状態及びフライト状態においては、制御システム１４を制御しない。
As shown in FIG. 2, the
より詳しくは、地上制御機器１２Ａは、準備状態において、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４に制御コマンドを出力して、制御機器２２及び動作機器２４に制御コマンドに基づく動作を実行させる。地上制御機器１２Ａは、所定の周期毎に、制御機器２２及び動作機器２４に制御コマンドを出力する。制御コマンドとは、制御システム１４が備える各機器（制御機器２２、動作機器２４、第１データ収集機器３２、及び第２データ収集機器３４）が実行する動作内容が記載された信号である。なお、地上制御機器１２Ａは、第１ネットワーク５２及び第２ネットワーク５４の両方を用いて制御コマンドを出力しているが、第１ネットワーク５２及び第２ネットワーク５４のいずれかを用いて制御コマンドを出力してもよい。
More specifically, in the ready state, the
制御機器２２は、飛行体１０内に設けられて、動作機器２４を制御するための機器である。本実施形態では、制御機器２２は、演算装置、すなわちＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や、記憶部などを備えたコンピュータシステムである。制御機器２２は、飛行体１０の制御に特化されたコンピュータであることが好ましい。例えば、制御機器２２は、複数台のコンピュータ、シーケンサ、及びプログラマブルコントローラなどの装置を有する複合的なシステムであるが、一台の装置で構成されていてもよい。なお、制御機器２２は、準備状態においては、航行及び離陸の制御を動作機器２４に対して行わず、後述する離陸前状態において、離陸の制御を動作機器２４に対して行い、後述するフライト状態において、航行の制御を作機器２４に対して行う。なお、制御機器２２は、準備状態において、例えば燃料の充填作業など、離陸及び航行の準備のための制御を、動作機器２４に対して行う。
The
図２に示すように、動作機器２４は、飛行体１０内に設けられて、制御コマンドで指示された動作を実行することで、飛行体１０を作動させる機器である。動作機器２４は、準備状態においては、地上制御機器１２Ａから、ネットワーク５０を介して制御コマンドを受信する。動作機器２４は、受信した制御コマンドに基づいて、飛行体１０の打ち上げ準備を実行する。動作機器２４は、所定の周期毎に受信した制御コマンドにより、所定の周期毎に動作内容を更新する。動作機器２４としては、例えば、飛行体１０の燃料を燃焼するエンジンや、飛行体１０の姿勢を制御する機器などが挙げられる。なお、図２の例では、動作機器２４は３つであったが、動作機器２４の数はそれに限られない。
As shown in FIG. 2, the operating
図２の例では、制御機器２２が１つであり、また、１つの動作を行う（１種類の）動作機器２４も、それぞれ１つである。ただし、制御システム１４は、同じ機能の制御機器２２を、複数（例えば２つ）設けてもよいし、同じ動作を行う動作機器２４を、それぞれ複数（例えば２つづつ）設けてもよい。この場合、１つの制御機器２２及び１つの動作機器２４が、通常用いられる機器となり、他の１つの制御機器２２及び他の１つの動作機器２４が、バックアップ用の機器となる。このように、機器２０（制御機器２２及び動作機器２４）は、冗長性を有してもよい。
In the example of FIG. 2, there is one
第１データ収集機器３２は、準備状態において、第１ネットワーク５２を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第１データ収集機器３２は、所定の周期毎に、モニタデータを取得する。モニタデータは、制御機器２２及び動作機器２４の状況を示すデータであり、例えば、制御機器２２が出力した制御コマンドの内容を示すデータや、動作機器２４のステータス（動作状態）を示すデータである。詳しくは後述するが、モニタデータとしては、定常モニタデータと、解析用モニタデータとがある。
The first
また、第１データ収集機器３２は、準備状態において、第１ネットワーク５２を介して、地上制御機器１２Ａに、収集したモニタデータを送信する。第１データ収集機器３２は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。地上制御機器１２Ａは、逐次取得したモニタデータにより、機器２０の状態を把握し、それに基づき、機器２０に送信する制御コマンドを決定して送信する。なお、第１データ収集機器３２は、モニタデータの収集と送付との方式は、所定の周期毎に行うものに限られず、例えばイベント駆動型など、任意の方式であってよい。また、第１データ収集機器３２は、モニタデータに基づき、収集や送信の周期を可変に設定できるようにしてもよい。
Further, the first
さらに、第１データ収集機器３２は、準備状態において、第１無線通信部４２を介した無線通信によっても、地上制御機器１２Ａに、収集したモニタデータを送信する。第１データ収集機器３２は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。すなわち、第１データ収集機器３２は、準備状態において、第１ネットワーク５２を介して、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信しつつ、無線通信を介して、同じモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する。
Further, in the ready state, the first
より詳しくは、第１無線通信部４２は、信号線６６を介して第１データ収集機器３２に接続されたアンテナと送信機とを有する装置である。第１無線通信部４２は、地上制御機器１２Ａと無線通信可能に構成されている。第１データ収集機器３２は、収集したモニタデータを、信号線６６を介して第１無線通信部４２に出力する。第１データ収集機器３２は、第１無線通信部４２に出力したモニタデータを、無線通信を介して、地上制御機器１２Ａに送信する。なお、信号線６６は、有線の回線であるが、ネットワーク５０と接続されていない。
More specifically, the first
図２に示すように、第２データ収集機器３４は、準備状態において、第２ネットワーク５４を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第２データ収集機器３４は、所定の周期毎に、逐次モニタデータを取得する。すなわち、第２データ収集機器３４は、第１データ収集機器３２と同じ機能を有する機器であり、第１データ収集機器３２と同じデータを収集する。ただし、第２データ収集機器３４は、第１データ収集機器３２と接続されておらず、第１データ収集機器３２のデータの収集経路（第１ネットワーク５２）と異なる経路である第２ネットワーク５４を介して、データを収集する。このように、第２データ収集機器３４は、第１データ収集機器３２のバックアップ用の機器であるといえる。
As shown in FIG. 2, the second
第２データ収集機器３４は、準備状態において、第２ネットワーク５４を介して、地上制御機器１２Ａに、収集したモニタデータを送信する。第２データ収集機器３４は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。ただし、第２データ収集機器３４も、第１データ収集機器３２と同様に、モニタデータの収集と送付との方式は、所定の周期毎に行うものに限られず、例えばイベント駆動型など、任意の方式であってよい。また、第２データ収集機器３４は、モニタデータに基づき、収集や送信の周期を可変に設定できるようにしてもよい。
The second
さらに、第２データ収集機器３４は、準備状態において、第２無線通信部４４を介した無線通信によっても、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。第２データ収集機器３４は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。すなわち、第２データ収集機器３４は、準備状態において、第２ネットワーク５４を介して、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信しつつ、無線通信を介して、同じモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する。
Further, the second
より詳しくは、第２無線通信部４４は、信号線６８を介して、第２データ収集機器３４に接続されたアンテナと送信機とを有する装置である。第２無線通信部４４は、地上制御機器１２Ａと無線通信可能に構成されている。第２データ収集機器３４は、収集したモニタデータを、信号線６８を介して第２無線通信部４４に出力する。第２データ収集機器３４は、第２無線通信部４４に出力したモニタデータを、無線通信を介して、地上制御機器１２Ａに送信する。なお、信号線６８は、有線の回線であるが、ネットワーク５０及び信号線６６と接続されていない。
More specifically, the second
このように、第２データ収集機器３４は、第１データ収集機器３２と同じモニタデータを収集し、そのモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する。ただし、制御機器２２及び動作機器２４が冗長性を有している場合、第１データ収集機器３２は、通常用いられる制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを取得し、第２データ収集機器３４は、第１データ収集機器３２がモニタデータを収集したものとは別の、バックアップ用の制御機器２２及び動作機器２４から、モニタデータを取得してもよい。
In this way, the second
以下、第１データ収集機器３２と第２データ収集機器３４とを互いに区別しない場合は、データ収集機器３０と記載する。そして、第１無線通信部４２と第２無線通信部４４とを互いに区別しない場合は、無線通信部４０と記載する。データ収集機器３０は、第１データ収集機器３２と第２データ収集機器３４との２つを有することで、冗長性を備えている。データ収集機器３０は、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集するといえる。そして、データ収集機器３０は、準備状態において、ネットワーク５０を介して、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信しつつ、無線通信部４０を介した無線通信により、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信するといえる。
Hereinafter, when the first
（離陸前状態での制御）
次に、図３Ａに基づき、離陸前状態での制御システム１４の制御について説明する。図３Ａは、飛行体１０の離陸前の状態を示しており、飛行体１０が自律的に離陸しようとしている状態である。
(Control before takeoff)
Next, the control of the
制御機器２２は、準備状態においては、離陸及び航行のための制御を動作機器２４に対して行っていなかったが、離陸前状態においては、動作機器２４の離陸のための制御を行う。制御機器２２は、離陸前状態において、制御ネットワーク６０を介して動作機器２４に制御コマンドを出力して、動作機器２４に制御コマンドに基づく動作を実行させる。制御機器２２は、所定の周期毎に、動作機器２４に制御コマンドを送信する。制御ネットワーク６０は、第１制御ネットワーク６２と、第２制御ネットワーク６４とを有する。第１制御ネットワーク６２は、全ての機器２０と第１データ収集機器３２とを接続するネットワークであるが、第１ネットワーク５２とは異なり、地上制御機器１２Ａとは接続可能となっておらず、地上制御機器１２Ａと接続されていないし、第１ネットワーク５２及び第２ネットワーク５４にも接続されていない。同様に、第２制御ネットワーク６４は、全ての機器２０と第２データ収集機器３４とを接続するネットワークであるが、第２ネットワーク５４とは異なり、地上制御機器１２Ａとは接続可能となっておらず、地上制御機器１２Ａと接続されていないし、第１ネットワーク５２及び第２ネットワーク５４にも接続されていない。また、第１ネットワーク６２と第２制御ネットワーク６４とも接続されていない。また、制御ネットワーク６０、すなわち第１制御ネットワーク６２と第２制御ネットワーク６４とは、ネットワーク５０及び信号線６６、６４にも接続されておらず、ネットワーク５０及び信号線６６、６４に対して独立している。すなわち、制御ネットワーク６０、すなわち第１制御ネットワーク６２と第２制御ネットワーク６４とは、互いに別々の通信経路を形成しており、ネットワーク５０及び信号線６６、６４に対しても、別の通信経路を形成している。このように、制御機器２２は、離陸前状態における動作機器２４の制御に、ネットワーク５０を用いず、別経路の制御ネットワーク６０を用いる。また、制御機器２２は、上述の準備状態における動作機器２４の制御にも、ネットワーク５０を用いず、別経路の制御ネットワーク６０を用いる。なお、制御ネットワーク６０、すなわち第１制御ネットワーク６２と第２制御ネットワーク６４とは、例えばイーサネットなどの有線の信号線、さらに言えば有線のネットワークであるが、無線のネットワークであってよい。また、第２制御ネットワーク６４は、第１制御ネットワーク６２のバックアップ用のネットワークであり、通常は、第１制御ネットワーク６２が用いられ、第２制御ネットワーク６４は用いられなくてもよい。
The
動作機器２４は、離陸前状態において、制御機器２２から、制御ネットワーク６０を介して制御コマンドを受信する。動作機器２４は、受信した制御コマンドに基づいて、飛行体１０を離陸させる。動作機器２４は、所定の周期毎に受信した制御コマンドにより、所定の周期毎に動作内容を更新する。
The operating
第１データ収集機器３２は、離陸前状態においても、第１ネットワーク５２を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第１データ収集機器３２は、所定の周期毎に、逐次モニタデータを取得する。
The first
第１データ収集機器３２は、離陸前状態において、第１無線通信部４２を介した無線通信によって、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。第１データ収集機器３２は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。さらに、第１データ収集機器３２は、離陸前状態において、第１ネットワーク５２を介して、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。すなわち、第１データ収集機器３２は、離陸前状態においてモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する際に、第１ネットワーク５２と、第１無線通信部４２を介した無線通信との両方を用いる。このように離陸前状態でも第１ネットワーク５２の通信を用い続けることで、例えば離陸直前まで、離陸中止の要否判断を、適切に行うことができる。
The first
第２データ収集機器３４は、離陸前状態においても、第２ネットワーク５４を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第２データ収集機器３４は、所定の周期毎に、逐次モニタデータを取得する。
The second
第２データ収集機器３４は、離陸前状態において、第２無線通信部４４を介した無線通信によって、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。第２データ収集機器３４は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。さらに、第２データ収集機器３４は、離陸前状態において、第２ネットワーク５４を介して、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。すなわち、第２データ収集機器３４は、離陸前状態においてモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する際に、第２ネットワーク５４と、第２無線通信部４４を介した無線通信との両方を用いる。このように、第２データ収集機器３４は、離陸前状態においても、第１データ収集機器３２と同じモニタデータを収集し、収集したモニタデータを、地上制御機器１２Ａに送信する。
The second
このように、データ収集機器３０は、離陸前状態において、ネットワーク５０と無線通信との両方により、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信するといえる。
As described above, it can be said that the
（フライト状態での制御）
次に、図３Ｂに基づき、フライト状態での制御システム１４の制御について説明する。図３Ｂは、飛行体１０の離陸後の状態を示しており、飛行体１０が自律的に航行している状態である。図３Ｂに示すように、離陸後の航行時においては、飛行体１０が、地上設備１２から切り離された状態となっている。
(Control in flight state)
Next, the control of the
図３Ｂに示すように、第１ネットワーク５２は、離陸時に、コネクタＣ１とコネクタＣ２との接続が解除されることで、地上制御機器１２Ａと切り離される。従って、第１ネットワーク５２は、フライト状態においては、制御システム１４（制御機器２２及び動作機器２４及び第１データ収集機器３２）と、地上制御機器１２Ａとの接続が解除され、制御システム１４と地上制御機器１２Ａとを非接続の状態にする。なお、第１ネットワーク５２は、フライト状態（離陸後の航行時）においても、制御機器２２と、動作機器２４と、第１データ収集機器３２との接続を維持している。
As shown in FIG. 3B, the
また、図３Ｂに示すように、第２ネットワーク５４は、離陸時に、コネクタＣ１とコネクタＣ２との接続が解除されることで、地上制御機器１２Ａと切り離される。従って、第２ネットワーク５４は、フライト状態においては、制御システム１４（制御機器２２及び動作機器２４及び第２データ収集機器３４）と、地上制御機器１２Ａとの接続が解除され、制御システム１４と地上制御機器１２Ａとを非接続の状態にする。なお、第２ネットワーク５４は、フライト状態（離陸後の航行時）においても、制御機器２２と、動作機器２４と、第２データ収集機器３４との接続を維持している。
Further, as shown in FIG. 3B, the
制御機器２２は、フライト状態においては、動作機器２４の航行のための制御を行う。制御機器２２は、フライト状態において、制御ネットワーク６０を介して動作機器２４に制御コマンドを出力して、動作機器２４に制御コマンドに基づく動作を実行させる。制御機器２２は、所定の周期毎に、動作機器２４に制御コマンドを送信する。このように、制御機器２２は、フライト状態における動作機器２４の制御にも、ネットワーク５０を用いず、別経路の制御ネットワーク６０を用いる。
The
動作機器２４は、フライト状態において、制御機器２２から、制御ネットワーク６０を介して制御コマンドを受信する。動作機器２４は、受信した制御コマンドに基づいて、飛行体１０を航行させる。動作機器２４は、所定の周期毎に受信した制御コマンドにより、所定の周期毎に動作内容を更新する。
The operating
第１データ収集機器３２は、フライト状態においても、第１ネットワーク５２を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第１データ収集機器３２は、所定の周期毎に、逐次モニタデータを取得する。
The first
第１データ収集機器３２は、フライト状態において、第１無線通信部４２を介した無線通信によって、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。第１データ収集機器３２は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。ただし、第１データ収集機器３２は、フライト状態において、収集したモニタデータを、第１ネットワーク５２を介して地上制御機器１２Ａに出力することはしない。すなわち、第１データ収集機器３２は、フライト状態においてモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する際に、第１ネットワーク５２を用いず、第２無線通信部４４を介した無線通信を用いる。
The first
第２データ収集機器３４は、フライト状態においても、第２ネットワーク５４を介して、制御機器２２及び動作機器２４からモニタデータを収集する。第２データ収集機器３４は、所定の周期毎に、逐次モニタデータを取得する。
The second
第２データ収集機器３４は、フライト状態において、第２無線通信部４４を介した無線通信によって、地上制御機器１２Ａに収集したモニタデータを送信する。第２データ収集機器３４は、収集したモニタデータを、所定の周期毎に送信する。ただし、第２データ収集機器３４も、フライト状態において、収集したモニタデータを、第２ネットワーク５４を介して地上制御機器１２Ａに出力することはしない。すなわち、第２データ収集機器３４は、フライト状態においてモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する際に、第２ネットワーク５４を用いず、第２無線通信部４４を介した無線通信を用いる。このように、第２データ収集機器３４は、フライト状態においても、第１データ収集機器３２と同じモニタデータを収集し、収集したモニタデータを、地上制御機器１２Ａに送信する。
The second
このように、データ収集機器３０は、フライト状態において、ネットワーク５０を介さず、無線通信により、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信するといえる。以上が、準備状態と離陸前状態とフライト状態とにおける、制御システム１４の動作である。
As described above, it can be said that the
（準備状態からフライト状態への切り替え）
次に、準備状態からフライト状態への切り替えについて説明する。図４は、準備状態からフライト状態への切り替えを説明するフローチャートである。図４に示すように、システム１６は、離陸前の準備状態において、地上制御機器１２Ａが、ネットワーク５０を介して動作機器２４に制御コマンドを出力して、動作機器２４を制御する（ステップＳ１０）。システム１６は、地上制御機器１２Ａによって動作機器２４を制御して、飛行体１０の打ち上げ(離陸）の準備を行う。また、システム１６は、動作機器２４を制御しつつ、データ収集機器３０により、ネットワーク５０を介して、機器２０のモニタデータを収集する。そして、データ収集機器３０は、ネットワーク５０と無線通信とを介して、収集したモニタデータを地上制御機器１２Ａに送信する。
(Switching from ready state to flight state)
Next, switching from the ready state to the flight state will be described. FIG. 4 is a flowchart illustrating switching from the ready state to the flight state. As shown in FIG. 4, in the
システム１６は、動作機器２４を制御した後、打ち上げの準備が完了したかを判断し（ステップＳ１２）、打ち上げの準備が完了したと判断しない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、すなわち打ち上げの準備が完了しない場合、ステップＳ１０に戻り、飛行体１０の打ち上げの準備を続ける。システム１６は、打ち上げの準備が完了したと判断した場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、準備状態から離陸前状態に切り替える（ステップＳ１４）。この場合、地上制御機器１２Ａが、制御ネットワーク６０を介して、離陸前状態（フライトモード）に切り替える旨の信号を、各機器２０に対して送信する。地上制御機器１２Ａは、機器２０毎、すなわち１つの機器ごとに、打ち上げの準備が完了したかを判断し、機器２０毎に、離陸前状態に切り替える旨の信号を送信する。システム１６は、全ての機器２０が離陸前状態に切り替わる旨の信号を受信したら、制御機器２２が、ネットワーク５０を介して動作機器２４に制御コマンドを出力して、動作機器２４を制御する（ステップＳ１６）。すなわち、システム１６は、離陸前状態に切り替わった際に、動作機器２４を制御する主体を、地上制御機器１２Ａから制御機器２２に切り替える。その後、制御機器２２は、動作機器２４を制御して飛行体１０を離陸させて、離陸により、コネクタＣ１とコネクタＣ２との接続が解除されたフライト状態となる（ステップＳ１８）。制御機器２２は、離陸後には、飛行体１０の航行を制御する。すなわち、制御機器２２は、飛行体１０の打ち上げと、大気中及び宇宙空間における飛行体１０の航行とを制御する。
After controlling the operating
なお、システム１６は、離陸前であれば、離陸前状態に切り替わった後に準備状態へ戻すことを可能に設定されていてもよい。この場合、システム１６は、地上制御機器１２Ａと各機器２０とを個別に接続する配線が設けられる。すなわち、この配線は、機器２０毎に設けられることが好ましい。この配線は、ネットワーク５０に接続されず、ネットワーク５０から独立されている配線である。地上制御機器１２Ａは、機器２０を準備状態に戻す場合は、準備状態に戻す旨の緊急の信号を、この配線を介して送信する。この信号を受信した機器２０は、準備状態に戻る。準備状態からフライト状態への切り替えは、以上のように行われる。
The
（準備状態における信号の送受信のタイミング）
ここで、システム１６は、所定の周期毎に、ネットワーク５０を介して、制御コマンドやモニタデータなどの各種信号を送受信する。以下においては、各種信号の送受信のタイミングの例を説明する。
(Timing of signal transmission / reception in the ready state)
Here, the
まず、準備状態における信号の送受信について説明する。図５は、準備状態における各種信号の送受信のタイミングチャートである。図５に示すように、システム１６は、周期Ｔ中の予め定められたタイミング及び順番で、ネットワーク５０を介して、各種信号の送受信を行う。そして、システム１６は、周期Ｔ毎に、各種信号を更新して、各種信号の送受信を続ける。周期Ｔは、予め定められた期間であり、例えば１/３２秒となる。すなわち、システム１６は、３２Ｈｚの周波数で、各種信号の送受信を行っている。ただし、周期Ｔの長さは、これに限られず任意である。また、図５では、説明の便宜上、動作機器２４の数を１つとしているが、他の動作機器２４も、その動作機器２４と同じタイミングで信号の送受信を行っている。また、図５では、データ収集機器３０も１つとしているが、第１データ収集機器３２と第２データ収集機器３４との双方が、図５に示したタイミングで信号の送受信を行っている。
First, transmission / reception of signals in the ready state will be described. FIG. 5 is a timing chart for transmitting and receiving various signals in the ready state. As shown in FIG. 5, the
図５に示すように、準備状態においては、周期Ｔの最初のタイミングｔ０において、制御機器２２が、動作機器２４とデータ収集機器３０（第１データ収集機器３２及び第２データ収集機器３４）と地上制御機器１２Ａとに、ネットワーク５０を介して、同期信号Ｓ１を送信する。動作機器２４とデータ収集機器３０と地上制御機器１２Ａとは、制御機器２２からの同期信号Ｓ１を、ネットワーク５０を介して受信する。同期信号Ｓ１は、周期Ｔの始まりのタイミングを示すクロック信号である。なお、図５において、信号が破線で囲まれた機器が、信号を送信する側の機器を指しており、信号が実線で囲まれた機器が、信号を受信する側を指している。すなわち、制御機器２２は、同期信号Ｓ１が破線で囲まれているので、同期信号Ｓ１を送信する側の機器であるといえる。ただし、準備状態においては、地上制御機器１２Ａが、制御機器２２と動作機器２４とデータ収集機器３０とに、同期信号Ｓ１を送信してもよい。
As shown in FIG. 5, in the ready state, at the first timing t0 of the cycle T, the
制御機器２２は、同期信号Ｓ１を送信したら、前回周期のモニタデータの送信準備を行う。すなわち、制御機器２２は、同期信号Ｓ１を送信したら、１つ前の周期Ｔにおいて検出したモニタデータを抽出して、データ収集機器３０に送信するための準備を始める。動作機器２４は、同期信号Ｓ１を受信したら、前回周期のモニタデータの送信準備を行う。すなわち、制御機器２２は、同期信号Ｓ１を受信したら、１つ前の周期Ｔにおいて検出したモニタデータを抽出して、データ収集機器３０に送信するための準備を始める。
After transmitting the synchronization signal S1, the
地上制御機器１２Ａは、同期信号Ｓ１を受信したことをトリガとして、制御機器２２と動作機器２４とデータ収集機器３０とに、制御コマンドＳ２を送信する。すなわち、地上制御機器１２Ａは、同期信号Ｓ１を受信した後のタイミングｔ１において、制御機器２２と動作機器２４とデータ収集機器３０とに、ネットワーク５０を介して、制御コマンドＳ２を送信する。上述のように、制御コマンドＳ２は、制御システム１４が備える各機器（制御機器２２、動作機器２４及びデータ収集機器３０）が実行する動作内容が記載された信号である。さらに言えば、地上制御機器１２Ａは、制御機器２２と各動作機器２４とデータ収集機器３０と毎に、すなわち１つの機器毎に、個別の制御コマンドＳ２を生成する。地上制御機器１２Ａは、それぞれの制御コマンドＳ２を、各機器に送信する。なお、図５の例では、地上制御機器１２Ａは、全ての機器に、同じタイミングｔ２で、制御コマンドＳ２を送信しているが、制御コマンドＳ２を送信するタイミングを機器毎にずらしてもよい。
The
制御機器２２は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおける制御を実行する。すなわち、制御機器２２は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおいて受信した制御コマンドＳ２で指示された制御の実行を開始する。同様に、動作機器２４は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおける制御を実行する。すなわち、動作機器２４は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおいて受信した制御コマンドＳ２で指示された制御の実行を開始する。
When the
データ収集機器３０は、制御コマンドＳ２を受信したら、定常モニタデータＳ３を、地上制御機器１２Ａに送信する。定常モニタデータＳ３は、制御機器２２及び動作機器２４のステータスを示すデータであり、地上制御機器１２Ａが、周期Ｔ毎に定常的に確認するデータである。さらに言えば、定常モニタデータＳ３は、予め定められたパラメータの計測データであり、周期Ｔ毎に同じパラメータ（同じ箇所）を測定したデータであるといえる。従って、制御機器２２及び動作機器２４は、予め定めたパラメータの測定データである定常モニタデータＳ３を、周期Ｔ毎に検出する。
Upon receiving the control command S2, the
より詳しくは、データ収集機器３０は、制御コマンドＳ２を受信したことをトリガとして、地上制御機器１２Ａに定常モニタデータＳ３ａを送信する。定常モニタデータＳ３ａとは、データ収集機器３０が前回の周期Ｔで収集した定常モニタデータＳ３である。すなわち、データ収集機器３０は、制御コマンドＳ２の受信後のタイミングｔ２において、ネットワーク５０を介して、地上制御機器１２Ａに定常モニタデータＳ３ａを送信する。後述するように、データ収集機器３０は、タイミングｔ２より後のタイミングで、定常モニタデータＳ３を受信する。従って、データ収集機器３０が送信する定常モニタデータＳ３ａは、データ収集機器３０が前回の周期Ｔで受信した定常モニタデータＳ３となる。言い換えれば、データ収集機器３０は、受信した定常モニタデータＳ３を、次の周期Ｔにおけるタイミングｔ２で、地上制御機器１２Ａに送信する。なお、上述したように、定常モニタデータＳ３は、周期Ｔ毎に同じパラメータの計測データであるため、定常モニタデータＳ３のデータサイズは、周期Ｔ毎に同じとなる。
More specifically, the
また、データ収集機器３０は、タイミングｔ２において、無線通信部４０による無線通信を介しても、地上制御機器１２Ａに定常モニタデータＳ３ａを送信する。すなわち、データ収集機器３０は、タイミングｔ２において、ネットワーク５０（図５中の実線矢印）と無線通信（図５中の破線矢印）とを介して、地上制御機器１２Ａに定常モニタデータＳ３ａを送信する。なお、データ収集機器３０は、ネットワーク５０での送信と無線通信での送信とを、同じタイミングとしているが、異なるタイミングとしてもよい。
Further, the
地上制御機器１２Ａは、データ収集機器３０から送信された定常モニタデータＳ３ａを取得し、取得した定常モニタデータＳ３ａに基づき、次の周期Ｔにおける制御コマンドＳ２を生成する。
The
データ収集機器３０は、定常モニタデータＳ３ａを送信した後のタイミングｔ３において、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４に、データ要求信号Ｓ３Ｐを送信する。データ要求信号Ｓ３Ｐは、制御機器２２及び動作機器２４に、定常モニタデータＳ３を送信させるトリガとなる信号である。なお、データ収集機器３０は、全ての機器２０（制御機器２２及び動作機器２４）に、同じタイミングｔ３で、データ要求信号Ｓ３Ｐを送信しているが、データ要求信号Ｓ３Ｐを送信するタイミングを機器２０毎にずらしてもよい。
The
制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ３Ｐを受信したことをトリガとして、ネットワーク５０を介して、データ収集機器３０に、定常モニタデータＳ３ｂを送信する。より詳しくは、制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ３Ｐを受信したことをトリガとして、それぞれ予め定められたタイミングで、定常モニタデータＳ３ｂを送信する。すなわち、定常モニタデータＳ３ｂをデータ収集機器３０に送信するタイミングは、機器２０毎に異なる。図５の例では、タイミングｔ５で制御機器２２が送信し、その後で動作機器２４が送信しているが、予め定められたタイミングで送信されれば、定常モニタデータＳ３ｂを送信する順番は、任意である。例えば、制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ３Ｐをそれぞれ異なるタイミングで受信し、受信したことをトリガとして定常モニタデータＳ３ｂを送信することで、それぞれ異なるタイミングで定常モニタデータＳ３ｂを送信してもよい。ここで、定常モニタデータＳ３ｂは、前回の周期Ｔで測定された定常モニタデータＳ３であり、今回の周期Ｔで同期信号Ｓ１の送受信後に、制御機器２２及び動作機器２４が送信準備を行った定常モニタデータＳ３である。
The
データ収集機器３０は、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４から、定常モニタデータＳ３ｂを順次受信する。データ収集機器３０は、次の周期Ｔのタイミングｔ２において、受信した定常モニタデータＳ３ｂを、地上制御機器１２Ａに送信する。従って、地上制御機器１２Ａは、２つ前の周期Ｔで測定された定常モニタデータＳ３を受信するといえる。
The
地上制御機器１２Ａは、定常モニタデータＳ３ｂがデータ収集機器３０に受信された後のタイミングｔ５において、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４に、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信する。データ要求信号Ｓ４Ｐは、制御機器２２及び動作機器２４に、解析用モニタデータＳ４を送信させるトリガとなる信号である。なお、地上制御機器１２Ａは、全ての機器２０（制御機器２２及び動作機器２４）に、同じタイミングｔ６で、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信しているが、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信するタイミングを機器毎にずらしてもよい。さらに言えば、地上制御機器１２Ａは、全ての機器２０のうち、どの機器２０に対してデータ要求信号Ｓ４Ｐを送信するか、任意に決定してもよく、この場合、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信する機器２０は、全ての機器２０のうち少なくとも１つであるといえる。
The
解析用モニタデータＳ４は、制御機器２２及び動作機器２４のステータスを示すデータであるが、定常モニタデータＳ３と異なるデータであり、地上制御機器１２Ａが、飛行体１０の運用完了後（航行終了後）に確認するデータである。すなわち、解析用モニタデータＳ４は、地上制御機器１２Ａが周期Ｔ毎に確認するデータでは無く、後の解析のために用いるデータである。解析用モニタデータＳ４の内容は、予め定められたパラメータの計測データでなく、周期Ｔ毎にパラメータが異なる場合がある。また、解析用モニタデータＳ４は、周期Ｔ毎に計測されない場合もある。解析用モニタデータＳ４としては、例えば、航行中の技術データなどが挙げられる。さらに言えば、解析用モニタデータＳ４は、技術評価を行って機体設計にフィードバックさせるためのデータであるといえる。準備状態における解析用モニタデータＳ４は、試験データであり、後述のフライト状態における解析用モニタデータＳ４は、機器２０の点検結果を示すデータである。
The analysis monitor data S4 is data indicating the status of the
制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ４Ｐを受信したことをトリガとして、ネットワーク５０を介して、地上制御機器１２Ａに、解析用モニタデータＳ４ｂを送信する。より詳しくは、制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ４Ｐを受信したことをトリガとして、それぞれ予め定められたタイミングで、解析用モニタデータＳ４ｂを送信する。すなわち、解析用モニタデータＳ４ｂを地上制御機器１２Ａに送信するタイミングは、機器２０毎に異なる。図５の例では、タイミングｔ６で制御機器２２が送信し、その後で動作機器２４が送信しているが、予め定められたタイミングで送信されれば、解析用モニタデータＳ４ｂを送信する順番は、任意である。例えば、制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ４Ｐをそれぞれ異なるタイミングで受信し、受信したことをトリガとして解析用モニタデータＳ４ｂを送信することで、それぞれ異なるタイミングで解析用モニタデータＳ４ｂを送信してもよい。ここで、解析用モニタデータＳ４ｂは、前回の周期Ｔまでに測定（取得）が完了した解析用モニタデータＳ４であり、今回の周期Ｔで同期信号Ｓ１の送受信後に、制御機器２２及び動作機器２４が送信準備を行った解析用モニタデータＳ４である。
The
このように、準備状態において、モニタデータのうちの定常モニタデータＳ３は、データ収集機器３０に収集されて、データ収集機器３０から地上制御機器１２Ａに送信される。一方、準備状態において、モニタデータのうちの解析用モニタデータＳ４は、データ収集機器３０を経由せず、機器２０から直接、地上制御機器１２Ａに送信される。
As described above, in the ready state, the stationary monitor data S3 among the monitor data is collected by the
地上制御機器１２Ａは、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４から、解析用モニタデータＳ４ｂを順次受信する。従って、地上制御機器１２Ａは、１つ以上前の周期Ｔまでに測定された（測定が完了した）解析用モニタデータＳ４を受信するといえる。なお、地上制御機器１２Ａは、次の周期Ｔの制御コマンドＳ２の生成に、受信した解析用モニタデータＳ４を用いない。解析用モニタデータＳ４は、飛行体１０の運行が完全に終わった後などに、次の運行などの解析のために用いられる。また、上述したように、解析用モニタデータＳ４は、周期Ｔ毎に異なるパラメータとなる場合がある。従って、解析用モニタデータＳ４のデータ量は、周期Ｔ毎に異なる場合がある。
The
地上制御機器１２Ａが解析用モニタデータＳ４を受信したら、周期Ｔは終了し、次の周期Ｔが開始する。次の周期Ｔ以降も、同様の順番で信号の送受信が行われる。すなわち、システム１６は、準備状態において、予め定めた周期Ｔ毎に、動作機器２４及びデータ収集機器３０に、ネットワーク５０を介して同期信号Ｓ１を出力する。そして、制御コマンドＳ２とモニタデータとは、同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０と、その次の周期Ｔの同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０との間の期間に、予め定められた順番で、ネットワーク５０を介して送受信されている。システム１６は、予め定めた順番やタイミングで、ネットワーク５０を介して各種信号を送受信するため、各種信号を適切に送受信することができる。
When the
（フライト状態における信号の送受信のタイミング）
次に、フライト状態における信号の送受信について説明する。図６は、フライト状態における各種信号の送受信のタイミングチャートである。
(Timing of signal transmission / reception in flight status)
Next, transmission and reception of signals in the flight state will be described. FIG. 6 is a timing chart for transmitting and receiving various signals in a flight state.
図６に示すように、フライト状態において、制御機器２２は、タイミングｔ０において、制御機器２２が、動作機器２４とデータ収集機器３０とに、それぞれの制御ネットワーク６０を介して、同期信号Ｓ１を送信する。すなわち、制御機器２２は、フライト状態における信号の送信に、ネットワーク５０を使用せず制御ネットワーク６０を使用する。
As shown in FIG. 6, in the flight state, the
制御機器２２は、同期信号Ｓ１を送信したら、前回周期のモニタデータの送信準備を行う。すなわち、制御機器２２は、同期信号Ｓ１を送信したら、１つ前の周期Ｔにおいて検出したモニタデータを抽出して、データ収集機器３０に送信するための準備を始める。動作機器２４は、同期信号Ｓ１を受信したら、前回周期のデータの送信準備を行う。すなわち、制御機器２２は、同期信号Ｓ１を受信したら、１つ前の周期Ｔにおいて検出したモニタデータを抽出して、データ収集機器３０に送信するための準備を始める。
After transmitting the synchronization signal S1, the
データ収集機器３０は、同期信号Ｓ１を受信したことをトリガとして、前回の周期Ｔで収集したモニタデータを、地上制御機器１２Ａに送信する。データ収集機器３０は、同期信号Ｓ１を受信した後のタイミングｔ２において、無線通信部４０による無線通信で、地上制御機器１２Ａに定常モニタデータＳ３ａを送信する。
The
また、フライト状態においては、後述するように、データ収集機器３０が、解析用モニタデータＳ４を取得している。データ収集機器３０は、定常モニタデータＳ３ａを送信した後のタイミングｔ２ａにおいて、無線通信部４０による無線通信で、地上制御機器１２Ａに解析用モニタデータＳ４ａを送信する。地上制御機器１２Ａは、データ収集機器３０から無線通信で送信された定常モニタデータＳ３ａと解析用モニタデータＳ４ａとを、取得する。
Further, in the flight state, as will be described later, the
データ収集機器３０は、定常モニタデータＳ３ａ及び解析用モニタデータＳ４ａを送信した後のタイミングｔ３において、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４に、データ要求信号Ｓ３Ｐを送信する。制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ３Ｐを受信したら、準備状態と同様のそれぞれのタイミング（タイミングｔ４以降）で、ネットワーク５０を介して、データ収集機器３０に、定常モニタデータＳ３ｂを送信する。データ収集機器３０は、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４から、定常モニタデータＳ３ｂを順次受信する。
The
データ収集機器３０は、定常モニタデータＳ３ｂを受信した後のタイミングｔ５において、ネットワーク５０を介して、制御機器２２及び動作機器２４に、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信する。データ収集機器３０は、全ての機器２０（制御機器２２及び動作機器２４）に、同じタイミングｔ６で、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信しているが、データ要求信号Ｓ４Ｐを送信するタイミングを機器毎にずらしてもよい。
The
制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ４Ｐを受信したことをトリガとして、ネットワーク５０を介して、データ収集機器３０に、解析用モニタデータＳ４ｂを送信する。より詳しくは、制御機器２２及び動作機器２４は、データ要求信号Ｓ４Ｐを受信したことをトリガとして、準備状態と同様のそれぞれのタイミングで、解析用モニタデータＳ４ｂを送信する。このように、フライト状態における解析用モニタデータＳ４ｂの送信タイミングは、準備状態と同じである。しかし、フライト状態においては、解析用モニタデータＳ４ｂの送信先が、準備状態と異なり、データ収集機器３０となる。なお、データ収集機器３０は、このタイミングで取得した解析用モニタデータＳ４ｂを、次の周期Ｔのタイミングｔ２ａにおいて、地上制御機器１２Ａに送信する。
The
また、制御機器２２は、タイミングｔ４ａにおいて、動作機器２４に、それぞれの制御ネットワーク６０を介して、制御コマンドＳ２を送信する。タイミングｔ４ａは、定常モニタデータＳ３ｂを送信したタイミングｔ４と、解析用モニタデータＳ４ｂを送信するタイミングとの間のタイミングである。ただし、タイミングｔ４ａは、同期信号Ｓ１の送信のタイミングｔ０より後であれば、任意のタイミングでよい。
Further, the
動作機器２４は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおける制御を実行する。すなわち、動作機器２４は、制御コマンドＳ２を受信したら、今回の周期Ｔにおいて受信した制御コマンドＳ２で指示された制御の実行を開始する。
Upon receiving the control command S2, the operating
データ収集機器３０が解析用モニタデータＳ４ｂを受信したら、周期Ｔは終了し、次の周期Ｔが開始する。次の周期Ｔ以降も、同様の順番で信号の送受信が行われる。すなわち、システム１６は、フライト状態においても、予め定めた周期Ｔ毎に、動作機器２４及びデータ収集機器３０に、ネットワーク５０を介して同期信号Ｓ１を出力する。そして、制御コマンドＳ２とモニタデータとは、同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０と、その次の周期Ｔの同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０との間の期間に、予め定められた順番で、ネットワーク５０を介して送受信されている。
When the
また、準備状態及びフライト状態も両方において、各種信号は、タイミングｔ１からタイミングｔ７のそれぞれのタイミングにおいて、送信されている。すなわち、システム１６は、ネットワーク５０を用いて信号の送受信を行う際に、各種信号の送信の順番及びタイミングを予め定めており、各種信号の送信の順番及びタイミングを、周期Ｔ毎に同じとしている。さらに、ネットワーク５０は、固有のプロトコルが用いられている。従って、ネットワーク５０を用いて通信する際に、信号の種類が多くなり過ぎることが抑制されて、確実に必要な信号の送受信が可能となる。
Further, in both the ready state and the flight state, various signals are transmitted at each timing from timing t1 to timing t7. That is, when the
なお、離陸前状態においては、定常モニタデータＳ３ａと解析用モニタデータＳ４ａとを、無線通信に加え、ネットワーク５０で行う点以外は、図６と同様に信号の送受信が行われる。ネットワーク５０で定常モニタデータＳ３ａと解析用モニタデータＳ４ａとを送信するタイミングは、それぞれタイミングｔ４とタイミングｔ６とであることが好ましい。
In the pre-takeoff state, signals are transmitted and received in the same manner as in FIG. 6, except that the steady-state monitor data S3a and the analysis monitor data S4a are performed by the
以上説明したように、本実施形態に係る制御システム１４は、飛行体１０を制御する制御システムであって、複数の機器２０と、データ収集機器３０と、ネットワーク５０とを有する。機器２０は、飛行体１０に設けられて、飛行体１０を動作させる。データ収集機器３０は、飛行体１０に設けられて、機器２０からのデータであるモニタデータを収集する。ネットワーク５０は、複数の機器２０とデータ収集機器３０とを接続するネットワークである。ネットワーク５０は、飛行体１０の地上待機時において、飛行体１０の外部に設けられる地上設備１２に接続され、飛行体１０の航行時に、地上設備１２から切り離される。機器２０は、飛行体１０の地上待機時において、ネットワーク５０を介して、地上設備１２から、機器２０を制御するための制御コマンドＳ２を受信する。データ収集機器３０は、飛行体１０の地上待機時において、ネットワーク５０を介して、機器２０からモニタデータを受信して、受信したモニタデータを、ネットワーク５０を介して地上設備１２に送信し、飛行体１０の航行時において、ネットワーク５０を介して、機器２０からモニタデータを受信して、受信したモニタデータを、ネットワーク５０とは異なる通信経路である無線通信により、地上設備１２に送信する。
As described above, the
ここで、飛行体１０は、離陸前の地上待機時には、地上設備１２によって、離陸の準備のための制御がなされる。従って、飛行体１０は、地上設備１２と有線通信するためのインターフェイスを備える必要がある。しかし、飛行体１０は、離陸後の航行時には、地上設備１２と切り離されるため、自身で自律的に制御を行う。そのため、地上設備１２と有線通信するためのインターフェイスは、離陸後には不要となる。それに対し、本実施形態に係る制御システム１４は、地上設備とのインターフェイスとして、ネットワーク５０を備える。ネットワーク５０は、離陸前においては、飛行体１０の機器２０及びデータ収集機器３０と、地上設備１２とに接続される。そして、離陸前において、ネットワーク５０は、地上設備１２からの制御コマンドを、機器２０まで伝達する。そして、離陸前において、ネットワーク５０は、機器２０のモニタデータを、データ収集機器３０まで伝達し、データ収集機器３０が収集したモニタデータを、地上設備１２まで伝達する。さらに、離陸後においては、ネットワーク５０は、機器２０のモニタデータを、データ収集機器３０まで伝達する。
Here, the
このように、本実施形態に係るネットワーク５０は、離陸前は、モニタデータと制御コマンドとの通信に用いられ、さらに、離陸後においても、データ収集機器３０へのモニタデータの伝達に用いられる。従って、このネットワーク５０は、地上設備とのインターフェイス以外の機能も保持することとなり、離陸後も用いられる。従って、本実施形態に係る制御システム１４は、離陸後にデータ収集機器３０へのモニタデータの伝達する配線を、別途設けることが不要となり、重量の増加を抑制することができる。さらに、このようなネットワーク５０を用いて通信を行うことで、飛行体１０を適切に制御することができる。従って、本実施形態に係る制御システム１４によると、飛行体１０を適切に制御しつつ、重量の増加を抑制することができる。
As described above, the
また、機器２０は、飛行体１０を動作させる動作機器２４と、動作機器２４を制御する制御機器２２と、を有している。動作機器２４は、飛行体１０の航行時において、ネットワーク５０と異なる通信経路である有線の制御ネットワーク６０を介して、制御コマンドＳ２を前記動作機器２４に出力することで、動作機器２４を動作させる。この制御システム１４は、離陸後においては、制御機器２２によって動作機器２４を制御することで、適切に自律航行が可能となる。さらに、制御機器２２は、モニタデータの伝達に用いるネットワーク５０と異なる通信経路で、動作機器２４を制御する。この制御システム１４は、制御が複雑となる自律航行において、専用の配線で制御を行うことで、より正確な航行制御が可能となる。
Further, the
また、制御機器２２又は地上設備１２は、予め定めた周期Ｔ毎に、動作機器２４及びデータ収集機器３０に、ネットワーク５０を介して同期信号Ｓ１を出力する。制御コマンドＳ２とモニタデータとは、同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０とその次の同期信号Ｓ１が出力されるタイミングｔ０との間の期間に、予め定められた順番で、ネットワーク５０を介して送受信される。制御システム１４は、予め定めた順番で、ネットワーク５０を介して各種信号を送受信するため、各種信号を適切に送受信することができる。特に、飛行体１０が宇宙空間を航行する場合、高い安全性が要求されるため、制御やモニタリングのための信号を、確実に送受信する必要が、特に高くなる。このような場合に、予め定めた順番で、ネットワーク５０を介して各種信号を送受信することで、信号を確実に送受信することができ、安全性を高めることができる。
Further, the
また、データ収集機器３０は、飛行体１０の地上待機時において、受信したモニタデータを、無線通信によっても地上設備１２に送信する。この制御システム１４は、モニタデータを地上設備１２に送信する際に、ネットワーク５０と無線通信との両方を使用する。すなわち、制御システム１４は、同じモニタデータを、ネットワーク５０と無線通信との両方を用いて送信する。従って、この制御システム１４は、ネットワーク５０から送信されたモニタデータと無線通信で送信されたモニタデータを照合することで、ネットワーク５０と無線通信とが適切に送信可能な状態になっているかを確認することができる。従って、この制御システム１４によると、信号を確実に送受信することができる。
Further, the
また、データ収集機器３０は、飛行体１０内に複数設けられる。ネットワーク５０は、第１ネットワーク５２と第２ネットワーク５４とを有する。第１ネットワーク５２は、第１データ収集機器３２と機器２０とに接続される。第２ネットワーク５４は、第２データ収集機器３４と機器２０とに接続され、第１ネットワーク５２に接続されない。この制御システム１４は、ネットワークとデータ収集機器を複数有することで、適切に冗長性を持たせることができる。なお、データ収集機器３０は、必ずしも複数設けられなくてもよく、同様に、ネットワーク５０も、必ずしも複数設けられなくてもよい。
Further, a plurality of
また、飛行体１０は、宇宙空間を航行するロケットである。そして、飛行体１０は、制御システム１４を備える。従って、この飛行体１０は、適切に航行可能となりつつ、重量の増加を抑制することができる。
Further, the flying
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are not limited by the contents of the embodiments. Further, the above-mentioned components include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, that is, those in a so-called equal range. Furthermore, the components described above can be combined as appropriate. Further, various omissions, replacements or changes of the components can be made without departing from the gist of the above-described embodiment.
１０ 飛行体
１２ 地上設備
１２Ａ 地上制御機器
１４ 制御システム
１６ システム
２０ 機器
２２ 制御機器
２４ 動作機器
３０ データ収集機器
３２ 第１データ収集機器
３４ 第２データ収集機器
４０ 無線通信部
４２ 第１無線通信部
４４ 第２無線通信部
５０ ネットワーク
５２ 第１ネットワーク
５４ 第２ネットワーク
６０ 信号線
Ｓ１ 同期信号
Ｓ２ 制御コマンド
Ｓ３ 定常モニタデータ
Ｓ４ 解析用モニタデータ
10
Claims (6)
前記ロケットに設けられて、前記ロケットを動作させるための複数の機器と、
前記ロケットに設けられて、前記機器からのデータであるモニタデータを収集するデータ収集機器と、
複数の前記機器と前記データ収集機器とを接続する有線のネットワークと、を有し、
前記ネットワークは、前記ロケットの地上待機時に、前記ロケットの外部に設けられる地上設備と前記データ収集機器とを直接接続し、前記ロケットの航行時に、前記地上設備から切り離され、
前記機器は、前記ロケットの地上待機時に、前記ネットワークを介して、前記地上設備から、前記機器を制御するための制御コマンドを受信し、
前記データ収集機器は、前記ロケットの地上待機時に、前記ネットワークを介して、前記機器から前記モニタデータを受信して、受信した前記モニタデータを、前記ネットワークを介して前記地上設備に送信し、前記ロケットの航行時に、前記ネットワークを介して、前記機器から前記モニタデータを受信して、受信した前記モニタデータを、前記ネットワークとは異なる通信経路である無線通信により、前記地上設備に送信する、
制御システム。 A control system that controls a rocket
A plurality of devices provided on the rocket for operating the rocket , and
A data collection device installed on the rocket to collect monitor data, which is data from the device,
It has a wired network that connects a plurality of the devices and the data collection device, and has.
The network directly connects the ground equipment provided outside the rocket and the data acquisition device during the ground standby of the rocket , and is separated from the ground equipment during the navigation of the rocket .
When the rocket is on the ground, the device receives a control command for controlling the device from the ground equipment via the network.
The data collecting device receives the monitor data from the device via the network when the rocket is on the ground, and transmits the received monitor data to the ground facility via the network. When the rocket is navigating, the monitor data is received from the device via the network, and the received monitor data is transmitted to the ground equipment by wireless communication which is a communication path different from the network.
Control system.
前記動作機器は、前記ロケットの航行時に、前記ネットワークと異なる通信経路である有線の信号線を介して、前記制御コマンドを前記動作機器に出力することで、前記動作機器を動作させる、請求項１に記載の制御システム。 The device includes an operating device for operating the rocket and a control device for controlling the operating device.
The operating device operates the operating device by outputting the control command to the operating device via a wired signal line which is a communication path different from that of the network when the rocket is navigating. The control system described in.
前記ネットワークは、第１データ収集機器と前記機器とに接続される第１ネットワークと、第２データ収集機器と前記機器とに接続され、前記第１ネットワークに接続されない第２ネットワークと、を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の制御システム。 A plurality of the data acquisition devices are provided in the rocket .
The network has a first network connected to the first data collecting device and the device, and a second network connected to the second data collecting device and the device but not connected to the first network. The control system according to any one of claims 1 to 4.
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