JP7060646B2 - Position measurement system and speed measurement system - Google Patents

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Description

本発明は、飛翔体の位置測定システム及び速度測定システムに関する。 The present invention relates to a flying object position measuring system and a velocity measuring system.

従来、複数のＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号を捕捉することによって飛翔体の位置を算出する手法が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a method of calculating the position of a flying object by capturing satellite signals transmitted from a plurality of GNSS satellites is known (see, for example, Patent Document 1).

一方で、複数のＧＮＳＳ衛星は、通常、水平方向では飛翔体の周りに散在しているものの、鉛直方向では飛翔体の上方に偏在している。そのため、鉛直方向における飛翔体の位置測定精度が、水平方向における飛翔体の位置測定精度よりも低くなりやすいという問題がある（非特許文献１参照）。 On the other hand, a plurality of GNSS satellites are usually scattered around the projectile in the horizontal direction, but are unevenly distributed above the projectile in the vertical direction. Therefore, there is a problem that the accuracy of measuring the position of the flying object in the vertical direction tends to be lower than the accuracy of measuring the position of the flying object in the horizontal direction (see Non-Patent Document 1).

特開２０１３-２４７４０１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-247401

坂井丈泰著「ＧＮＳＳ技術入門」、東京電機大学出版局、２００３年、３６－４６ページTakeyasu Sakai, "Introduction to GNSS Technology", Tokyo Denki University Press, 2003, pp. 36-46

上述の問題は、飛翔体の位置を測定する場合のみならず、飛翔体の速度を測定する場合においても同様に生じる。 The above-mentioned problem occurs not only when measuring the position of the projectile but also when measuring the velocity of the projectile.

本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、飛翔体の鉛直方向における位置測定精度を向上可能な位置測定システム、及び飛翔体の鉛直方向における速度測定精度を向上可能な速度測定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and is a position measurement system capable of improving the position measurement accuracy of the flying object in the vertical direction and a speed measurement system capable of improving the velocity measurement accuracy of the flying object in the vertical direction. The purpose is to provide.

本発明の第１の態様に係る位置測定システムは、第１取得部と、第２取得部と、算出部とを備える。第１取得部は、ＧＮＳＳ受信機が受信した複数のＧＮＳＳ信号に基づいて算出される複数の擬似距離と、複数のＧＮＳＳ衛星それぞれの位置を示す複数の衛星位置情報とを取得する。第２取得部は、地上に配置された第１レーダと飛翔体との第１見通し距離と、第１レーダの位置を示す第１レーダ位置情報とを取得する。算出部は、複数の擬似距離、複数の衛星位置情報、第１見通し距離及び第１レーダ位置情報に基づいて、飛翔体の位置を算出する。 The position measurement system according to the first aspect of the present invention includes a first acquisition unit, a second acquisition unit, and a calculation unit. The first acquisition unit acquires a plurality of pseudo distances calculated based on a plurality of GNSS signals received by the GNSS receiver, and a plurality of satellite position information indicating the positions of the plurality of GNSS satellites. The second acquisition unit acquires the first line-of-sight distance between the first radar and the flying object placed on the ground, and the first radar position information indicating the position of the first radar. The calculation unit calculates the position of the projectile based on a plurality of pseudo distances, a plurality of satellite position information, a first line-of-sight distance, and a first radar position information.

本発明の第１の態様に係る位置測定システムにおいて、算出部は、飛翔体の下方に位置するレーダを、飛翔体の上方に位置するＧＮＳＳ衛星と同等に扱うことによって、飛翔体の位置を測定する。従って、鉛直方向における測定誤差が相殺されるため、飛翔体の鉛直方向における位置測定精度を向上させることができる。 In the position measurement system according to the first aspect of the present invention, the calculation unit measures the position of the flying object by treating the radar located below the flying object in the same manner as the GNSS satellite located above the flying object. do. Therefore, since the measurement error in the vertical direction is canceled out, the position measurement accuracy of the projectile in the vertical direction can be improved.

本発明の第２の態様に係る位置測定システムは、第１の態様に係り、第２取得部は、地上に配置された第２レーダと飛翔体との第２見通し距離と、第２レーダの位置を示す第２レーダ位置情報とを取得する。算出部は、複数の擬似距離と、複数の衛星位置情報と、第１見通し距離及び第２見通し距離の少なくとも一方と、第１レーダ位置情報及び第２レーダ位置情報の少なくとも一方とに基づいて、飛翔体の位置を算出する。 The position measurement system according to the second aspect of the present invention relates to the first aspect, and the second acquisition unit is a second line-of-sight distance between the second radar and the projectile arranged on the ground, and the second radar. The second radar position information indicating the position is acquired. The calculation unit is based on a plurality of pseudo distances, a plurality of satellite position information, at least one of the first line-of-sight distance and the second line-of-sight distance, and at least one of the first radar position information and the second radar position information. Calculate the position of the projectile.

本発明の第２の態様に係る位置測定システムでは、２つのレーダのうち飛翔体に近いレーダの見通し距離、又は、２つのレーダそれぞれの見通し距離を用いることができるため、位置の測定精度をより向上させることができる。 In the position measurement system according to the second aspect of the present invention, the line-of-sight distance of the radar closer to the flying object of the two radars or the line-of-sight distance of each of the two radars can be used, so that the position measurement accuracy can be further improved. Can be improved.

本発明の第３の態様に係る速度測定システムは、第１取得部と、第２取得部と、算出部とを備える。第１取得部は、ＧＮＳＳ受信機が受信した複数のＧＮＳＳ信号それぞれのドップラー周波数を一定時間積算して得られる複数のデルタレンジを取得する。第２取得部は、地上に配置された第１レーダによって測定される飛翔体の第１見通し速度を取得する。算出部は、複数のデルタレンジ及び第１見通し速度に基づいて、飛翔体の速度を算出する。 The speed measurement system according to the third aspect of the present invention includes a first acquisition unit, a second acquisition unit, and a calculation unit. The first acquisition unit acquires a plurality of delta ranges obtained by integrating the Doppler frequencies of the plurality of GNSS signals received by the GNSS receiver for a certain period of time. The second acquisition unit acquires the first line-of-sight speed of the projectile measured by the first radar placed on the ground. The calculation unit calculates the speed of the projectile based on a plurality of delta ranges and the first line-of-sight speed.

本発明の第３の態様に係る速度測定システムにおいて、算出部は、飛翔体の下方に位置するレーダを、飛翔体の上方に位置するＧＮＳＳ衛星と同等に扱うことによって、飛翔体の速度を測定する。従って、鉛直方向における測定誤差が相殺されるため、飛翔体の鉛直方向における速度測定精度を向上させることができる。 In the speed measuring system according to the third aspect of the present invention, the calculation unit measures the speed of the flying object by treating the radar located below the flying object in the same manner as the GNSS satellite located above the flying object. do. Therefore, since the measurement error in the vertical direction is canceled out, the velocity measurement accuracy of the projectile in the vertical direction can be improved.

本発明の第４の態様に係る速度測定システムは、第３の態様に係り、第２取得部は、地上に配置された第２レーダによって測定される飛翔体の第２見通し速度を取得する。算出部は、複数のデルタレンジと、第１見通し速度及び第２見通し速度の少なくとも一方とに基づいて、飛翔体の速度を算出する。 The speed measuring system according to the fourth aspect of the present invention relates to the third aspect, and the second acquisition unit acquires the second line-of-sight speed of the projectile measured by the second radar arranged on the ground. The calculation unit calculates the speed of the projectile based on the plurality of delta ranges and at least one of the first line-of-sight speed and the second line-of-sight speed.

本発明の第４の態様に係る速度測定システムでは、２つのレーダのうち飛翔体に近いレーダの見通し速度、又は、２つのレーダそれぞれの見通し速度を用いることができるため、速度の測定精度をより向上させることができる。 In the speed measurement system according to the fourth aspect of the present invention, the line-of-sight speed of the radar closer to the flying object of the two radars or the line-of-sight speed of each of the two radars can be used, so that the speed measurement accuracy can be further improved. Can be improved.

本発明によれば、飛翔体の鉛直方向における位置測定精度を向上可能な位置測定システム、及び飛翔体の鉛直方向における速度測定精度を向上可能な速度測定システムを提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a position measurement system capable of improving the position measurement accuracy of a flying object in the vertical direction and a speed measuring system capable of improving the speed measurement accuracy of the flying object in the vertical direction.

第１実施形態に係る位置測定システムの構成を示す概略図Schematic diagram showing the configuration of the position measurement system according to the first embodiment 第１実施形態に係る解析装置の構成を示すブロック図A block diagram showing the configuration of the analysis device according to the first embodiment. 砲弾の位置測定精度の推移を示すグラフGraph showing the transition of the position measurement accuracy of the shell 第２実施形態に係る速度測定システムの構成を示す概略図Schematic diagram showing the configuration of the speed measurement system according to the second embodiment. 第２実施形態に係る解析装置の構成を示すブロック図A block diagram showing the configuration of the analysis device according to the second embodiment.

次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below, the same or similar parts are designated by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may differ from the actual one. Therefore, the specific dimensions, etc. should be determined in consideration of the following explanation. In addition, it goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る位置測定システム１００の構成を示す概略図である。位置測定システム１００は、砲弾１０と、レーダ２０と、解析装置３０とを備える。 1. 1. 1st Embodiment FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the position measurement system 100 according to the first embodiment. The position measuring system 100 includes a cannonball 10, a radar 20, and an analysis device 30.

以下の説明では、砲弾１０の飛行中に第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４が地平線上に位置しているものとする。「ＧＮＳＳ」とは、Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍの略であり、ＧＰＳ（米国）、ＧＡＬＩＬＥＯ（欧州）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、準天頂衛星システム（日本）などの総称である。第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４は、地球を周回する人工衛星である。第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４は、鉛直方向において砲弾１０よりも上方に位置する。第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４は、第１乃至第４衛星信号Ｗ１～Ｗ４を送信する。 In the following description, it is assumed that the first to fourth GNSS satellites 201 to 204 are located on the horizon during the flight of the shell 10. "GNSS" is an abbreviation for Global Navigation Satellite System, and is a general term for GPS (US), GALILEO (Europe), GLONASS (Russia), Quasi-Zenith Satellite System (Japan), and the like. The first to fourth GNSS satellites 201 to 204 are artificial satellites orbiting the earth. The first to fourth GNSS satellites 201 to 204 are located above the shell 10 in the vertical direction. The first to fourth GNSS satellites 201 to 204 transmit the first to fourth satellite signals W1 to W4.

砲弾１０は、飛翔体の一例である。砲弾１０は、火砲から発射されて所定の弾着地点に向かって飛翔する。砲弾１０は、衛星信号受信機１１とテレメトリ送信機１２とを有する。 The shell 10 is an example of a projectile. The cannonball 10 is fired from the cannon and flies toward a predetermined impact point. The shell 10 has a satellite signal receiver 11 and a telemetry transmitter 12.

衛星信号受信機１１は、第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４それぞれから第１乃至第４衛星信号Ｗ１～Ｗ４を受信する。衛星信号受信機１１は、第１乃至第４衛星信号Ｗ１～Ｗ４それぞれの送信時刻と受信時刻に基づいて、第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４それぞれと衛星信号受信機１１との第１乃至第４擬似距離を算出する。衛星信号受信機１１は、第１乃至第４衛星信号Ｗ１～Ｗ４それぞれに含まれる航法メッセージを解読して、第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４それぞれの位置を示す第１乃至第４衛星位置情報を取得する。 The satellite signal receiver 11 receives the first to fourth satellite signals W1 to W4 from the first to fourth GNSS satellites 201 to 204, respectively. The satellite signal receiver 11 is the first to first satellite signal receivers 11 of the first to fourth GNSS satellites 201 to 204, respectively, based on the transmission time and reception time of the first to fourth satellite signals W1 to W4, respectively. 4 Calculate the pseudo distance. The satellite signal receiver 11 decodes the navigation message contained in each of the first to fourth satellite signals W1 to W4, and indicates the position of each of the first to fourth GNSS satellites 201 to 204. To get.

テレメトリ送信機１２は、衛星信号受信機１１から第１乃至第４擬似距離と第１乃至第４衛星位置情報とを取得する。テレメトリ送信機１２は、第１乃至第４擬似距離と第１乃至第４衛星位置情報とを解析装置３０に送信する。 The telemetry transmitter 12 acquires the first to fourth pseudo distances and the first to fourth satellite position information from the satellite signal receiver 11. The telemetry transmitter 12 transmits the first to fourth pseudo distances and the first to fourth satellite position information to the analysis device 30.

レーダ２０は、地上に配置される。レーダ２０は、鉛直方向において砲弾１０よりも下方に位置する。このように、レーダ２０は、鉛直方向において砲弾１０を基準として第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４の反対側に位置する。レーダ２０は、砲弾１０との見通し距離を測定する。レーダ２０としては、ドップラーレーダを用いることができるが、これに限られるものではない。 The radar 20 is placed on the ground. The radar 20 is located below the shell 10 in the vertical direction. As described above, the radar 20 is located on the opposite side of the first to fourth GNSS satellites 201 to 204 with respect to the shell 10 in the vertical direction. The radar 20 measures the line-of-sight distance from the shell 10. As the radar 20, a Doppler radar can be used, but the radar 20 is not limited to this.

レーダ２０は、解析装置３０と有線で接続されている。ただし、レーダ２０は、解析装置３０にデータを送信できればよく、解析装置３０と無線で接続されていてもよい。レーダ２０は、測定した見通し距離と、自機の位置を示すレーダ位置情報とを解析装置３０に送信する。見通し距離とは、レーダ２０から砲弾１０までの距離である。 The radar 20 is connected to the analysis device 30 by wire. However, the radar 20 may be wirelessly connected to the analysis device 30 as long as it can transmit data to the analysis device 30. The radar 20 transmits the measured line-of-sight distance and the radar position information indicating the position of the own machine to the analysis device 30. The line-of-sight distance is the distance from the radar 20 to the shell 10.

解析装置３０は、砲弾１０の軌跡を解析するための装置である。図２は、解析装置３０の構成を示す機能ブロック図である。解析装置３０は、テレメトリ受信機３１と、第１取得部３２と、第２取得部３３と、算出部３４とを備える。 The analysis device 30 is a device for analyzing the trajectory of the cannonball 10. FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the analysis device 30. The analysis device 30 includes a telemetry receiver 31, a first acquisition unit 32, a second acquisition unit 33, and a calculation unit 34.

テレメトリ受信機３１は、砲弾１０のテレメトリ送信機１２から第１乃至第４擬似距離と第１乃至第４衛星位置情報とを受信する。第１取得部３２は、テレメトリ受信機３１から第１乃至第４擬似距離と第１乃至第４衛星位置情報とを取得する。第２取得部３３は、レーダ２０から見通し距離とレーダ位置情報とを取得する。 The telemetry receiver 31 receives the first to fourth pseudo distances and the first to fourth satellite position information from the telemetry transmitter 12 of the shell 10. The first acquisition unit 32 acquires the first to fourth pseudo distances and the first to fourth satellite position information from the telemetry receiver 31. The second acquisition unit 33 acquires the line-of-sight distance and the radar position information from the radar 20.

算出部３４は、第１乃至第４擬似距離と、第１乃至第４衛星位置情報と、見通し距離と、レーダ位置情報とに基づいて、砲弾１０の位置を算出する。具体的には、下記の式（１）～（５）に基づいて砲弾１０の位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）を算出する。 The calculation unit 34 calculates the position of the shell 10 based on the first to fourth pseudo distances, the first to fourth satellite position information, the line-of-sight distance, and the radar position information. Specifically, the position coordinates (x, y, z) of the cannonball 10 are calculated based on the following equations (1) to (5).

式（１）～（５）において、Ｒａｎｇｅ１～４は第１乃至第４擬似距離であり、Ｒａｎｇｅαは見通し距離である。また、（ｘ１，ｙ１，ｚ１），（ｘ２，ｙ２，ｚ２），（ｘ３，ｙ３，ｚ３）及び（ｘ４，ｙ４，ｚ４）は第１乃至第４衛星位置座標であり、（ｘα，ｙα，ｚα）はレーダ位置座標である。また、ｓは、衛星信号受信機１１の時計の誤差によって生じる距離の誤差である。 In the formulas (1) to (5), Ranges 1 to 4 are first to fourth pseudo distances, and Range α is a line-of-sight distance. Further, (x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) and (x4, y4, z4) are the first to fourth satellite position coordinates, and (xα, yα, zα) is the radar position coordinates. Further, s is a distance error caused by an error of the clock of the satellite signal receiver 11.

Figure 0007060646000001
Figure 0007060646000001

このように、算出部３４は、砲弾１０の下方に位置するレーダ２０を、砲弾１０の上方に位置する第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４と同等に扱うことによって、砲弾１０の位置を測定する。すなわち、レーダ２０は砲弾１０の下に位置するＧＮＳＳ衛星として機能しているといってもよい。これにより、鉛直方向における測定誤差が相殺されるため、砲弾１０の鉛直方向における位置測定精度を向上させることができる。また、水平方向における測定誤差もより低減されるため、砲弾１０の水平方向における位置測定精度も向上させることができる。 In this way, the calculation unit 34 measures the position of the shell 10 by treating the radar 20 located below the shell 10 in the same manner as the first to fourth GNSS satellites 201 to 204 located above the shell 10. .. That is, it can be said that the radar 20 functions as a GNSS satellite located under the shell 10. As a result, the measurement error in the vertical direction is canceled out, so that the position measurement accuracy of the shell 10 in the vertical direction can be improved. Further, since the measurement error in the horizontal direction is further reduced, the position measurement accuracy of the shell 10 in the horizontal direction can be improved.

ここで、図３は、レーダ２０を用いることで測定誤差が改善されることを示すグラフである。図３では、砲弾の位置測定精度の推移が示されている。２点鎖線は、レーダ２０を用いなかったときの鉛直方向精度（ＶＤＯＰ；Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）である。１点鎖線は、レーダ２０を用いなかったときの水平方向精度（ＨＤＯＰ；Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｄｉｌｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）である。破線は、レーダ２０を用いたときのＶＤＯＰである。実線は、レーダ２０を用いたときのＨＤＯＰである。 Here, FIG. 3 is a graph showing that the measurement error is improved by using the radar 20. FIG. 3 shows the transition of the position measurement accuracy of the shell. The two-dot chain line is the vertical accuracy (VDOP; Vertical Division of Precision) when the radar 20 is not used. The alternate long and short dash line is the horizontal accuracy (HDOP; Horizontal Direction of Precision) when the radar 20 is not used. The broken line is the VDOP when the radar 20 is used. The solid line is HDOP when the radar 20 is used.

図３に示すように、レーダ２０を用いることによって、ＶＤＯＰ及びＨＤＯＰともに初期から低減できることが確認できた。特に、レーダ２０を用いることによって初期のＶＤＯＰを３分の１以下に低減させることができた。 As shown in FIG. 3, it was confirmed that both VDOP and HDOP can be reduced from the initial stage by using the radar 20. In particular, by using the radar 20, the initial VDOP could be reduced to one-third or less.

なお、上記第１実施形態において、砲弾１０の衛星信号受信機１１は、４つのＧＮＳＳ衛星の衛星信号を受信することとしたが、５つ以上のＧＮＳＳ衛星の衛星信号を受信してもよい。また、第１実施形態では、レーダを１つだけ用いることとしたが、２つ以上のレーダを用いてもよい。この場合、砲弾１０に最も近いレーダ、全てのレーダ、又は、任意の組み合わせのレーダのいずれかの見通し距離を用いることによって、砲弾の位置の測定精度をより向上させることができる。 In the first embodiment, the satellite signal receiver 11 of the cannonball 10 is supposed to receive the satellite signals of the four GNSS satellites, but may receive the satellite signals of five or more GNSS satellites. Further, in the first embodiment, only one radar is used, but two or more radars may be used. In this case, the accuracy of measuring the position of the shell can be further improved by using the line-of-sight distance of any of the radars closest to the shell 10, all radars, or any combination of radars.

２．第２実施形態
次に、図面を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態との相違点は、位置測定に代えて速度測定を行う点、テレメトリに代えてメモリを用いる点、及びレーダを２つ用いる点である。以下、これらの相違点について主に説明する。 2. 2. Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The difference from the first embodiment is that speed measurement is performed instead of position measurement, memory is used instead of telemetry, and two radars are used. Hereinafter, these differences will be mainly described.

図４は、第２実施形態に係る速度測定システム１００ａの構成を示す概略図である。速度測定システム１００aは、砲弾１０ａと、第１レーダ２０ａと、第２レーダ２０ｂと、解析装置３０ａとを備える。 FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the speed measurement system 100a according to the second embodiment. The velocity measuring system 100a includes a cannonball 10a, a first radar 20a, a second radar 20b, and an analysis device 30a.

砲弾１０ａは、衛星信号受信機１１ａとメモリ１３とを有する。衛星信号受信機１１ａは、第１乃至第４擬似距離に基づいて、衛星信号受信機１１の第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４それぞれに対する速度成分である第１乃至第４デルタレンジを算出する。デルタレンジとは、第１乃至第４衛星信号Ｗ１～Ｗ４それぞれのドップラー周波数を一定時間積算した量を長さの単位で表わしたものであり、擬似距離の変化率を一定時間積分した量と等価である。メモリ１３は、衛星信号受信機１１が算出した第１乃至第４デルタレンジを記憶する。メモリ１３は、着弾した砲弾１０から回収されて、解析装置３０ａに接続される。 The shell 10a has a satellite signal receiver 11a and a memory 13. The satellite signal receiver 11a calculates the first to fourth delta ranges, which are velocity components for each of the first to fourth GNSS satellites 201 to 204 of the satellite signal receiver 11, based on the first to fourth pseudo distances. The delta range expresses the amount obtained by integrating the Doppler frequencies of the first to fourth satellite signals W1 to W4 for a certain period of time in units of length, and is equivalent to the amount obtained by integrating the rate of change of the pseudo distance for a certain period of time. Is. The memory 13 stores the first to fourth delta ranges calculated by the satellite signal receiver 11. The memory 13 is recovered from the landed cannonball 10 and connected to the analysis device 30a.

第１レーダ２０ａと第２レーダ２０ｂは、地上に配置されている。第１レーダ２０ａと第２レーダ２０ｂは、鉛直方向において砲弾１０ａより下方に位置する。従って、第１レーダ２０ａと第２レーダ２０ｂは、砲弾１０の下に位置するＧＮＳＳ衛星として機能しうる。 The first radar 20a and the second radar 20b are arranged on the ground. The first radar 20a and the second radar 20b are located below the shell 10a in the vertical direction. Therefore, the first radar 20a and the second radar 20b can function as GNSS satellites located under the shell 10.

第１レーダ２０ａは、砲弾１０ａまでの第１見通し距離の微分成分に相当する第１見通し速度を算出する。第１レーダ２０ａは、算出した第１見通し速度を解析装置３０ａに送信する。第２レーダ２０ｂは、砲弾１０ａまでの第２見通し距離の微分成分に相当する第２見通し速度を算出する。第２レーダ２０ｂは、算出した第２見通し速度を解析装置３０ａに送信する。 The first radar 20a calculates the first line-of-sight speed corresponding to the differential component of the first line-of-sight distance to the shell 10a. The first radar 20a transmits the calculated first line-of-sight speed to the analysis device 30a. The second radar 20b calculates the second line-of-sight speed corresponding to the differential component of the second line-of-sight distance to the shell 10a. The second radar 20b transmits the calculated second line-of-sight speed to the analysis device 30a.

本実施形態において、第１レーダ２０ａは砲弾１０ａの発射点近くに配置され、第２レーダ２０ｂは第１レーダ２０ａよりも砲弾１０ａの弾着点近くに配置されている。第１レーダ２０ａは、発射地点から発射地点と着弾地点の中間地点付近までの間、砲弾１０ａの第１見通し速度を測定する。第２レーダ２０ｂは、中間地点付近から着弾地点までの間、砲弾１０ａの第２見通し速度を測定する。第１レーダ２０ａの測定範囲と第２レーダ２０ｂの測定範囲は、中間地点付近において重複していてもよい。 In the present embodiment, the first radar 20a is arranged near the launch point of the cannonball 10a, and the second radar 20b is arranged closer to the impact point of the cannonball 10a than the first radar 20a. The first radar 20a measures the first line-of-sight speed of the shell 10a from the launch point to the vicinity of the midpoint between the launch point and the landing point. The second radar 20b measures the second line-of-sight speed of the shell 10a from the vicinity of the intermediate point to the landing point. The measurement range of the first radar 20a and the measurement range of the second radar 20b may overlap in the vicinity of the intermediate point.

解析装置３０ａは、図５に示すように、第１取得部３２ａと、第２取得部３３ａと、算出部３４ａとを備える。第１取得部３２ａは、回収されたメモリ１３から第１乃至第４デルタレンジを取得する。第２取得部３３ａは、第１レーダ２０ａからの第１見通し速度と、第２レーダ２０ｂからの第２見通し速度とを取得する。 As shown in FIG. 5, the analysis device 30a includes a first acquisition unit 32a, a second acquisition unit 33a, and a calculation unit 34a. The first acquisition unit 32a acquires the first to fourth delta ranges from the recovered memory 13. The second acquisition unit 33a acquires the first line-of-sight speed from the first radar 20a and the second line-of-sight speed from the second radar 20b.

算出部３４ａは、第１乃至第４デルタレンジと、第１見通し速度と、第２見通し速度とに基づいて、砲弾１０ａの速度を算出する。具体的に、算出部３４ａは、まず衛星信号受信機１１ａと第１ＧＮＳＳ衛星２０１とのベクトル｛ａｘ１，ａｙ１，ａｚ１｝を算出する。同様に、算出部３４ａは、衛星信号受信機１１ａと第２乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０２～２０４それぞれとのベクトル｛ａｘ２，ａｙ２，ａｚ２｝，｛ａｘ３，ａｙ３，ａｚ３｝，｛ａｘ４，ａｙ４，ａｚ４｝を算出する。次に、算出部３４ａは、下記の式（６）～（１０）に基づいて砲弾１０ａの速度

Figure 0007060646000002
を算出する。 The calculation unit 34a calculates the speed of the shell 10a based on the first to fourth delta ranges, the first line-of-sight speed, and the second line-of-sight speed. Specifically, the calculation unit 34a first calculates the vector { ax1 , a y1 , a z1 } between the satellite signal receiver 11a and the first GNSS satellite 201. Similarly, the calculation unit 34a is a vector {a x2, ay2, az2}, {a x3, a y3, a z3}, {a x2 , a y2 , az2 }, {a x3 , a y3 , a z3 }, {a x2, a y2, az2}, {a x3, a y3, a z3}, a x4 , a y4 , a z4 } is calculated. Next, the calculation unit 34a determines the velocity of the shell 10a based on the following equations (6) to (10).
Figure 0007060646000002
Is calculated.

式（６）～（１０）において、ｄ１～ｄ４は第１乃至第４デルタレンジである。ｄ５は、第１見通し速度又は第２見通し速度である。発射地点から中間地点の間は第１見通し速度が用いられ、中間地点から着弾地点までの間は第２見通し速度が用いられる。｛ａｘ５，ａｙ５，ａｚ５｝は、砲弾１０ａと第１レーダ２０ａとのベクトル、又は、砲弾１０ａと第２レーダ２０ｂとのベクトルである。ｃは光速であり、

Figure 0007060646000003
は衛星信号受信機１１ａの時計の誤差によって生じる誤差（時間の変化量）である。 In the formulas (6) to (10), d1 to d4 are the first to fourth delta ranges. d5 is the first line-of-sight speed or the second line-of-sight speed. The first line-of-sight speed is used between the launch point and the intermediate point, and the second line-of-sight speed is used between the intermediate point and the landing point. {A x5 , ay5 , az5 } is a vector of the cannonball 10a and the first radar 20a, or a vector of the cannonball 10a and the second radar 20b. c is the speed of light
Figure 0007060646000003
Is an error (amount of change in time) caused by an error of the clock of the satellite signal receiver 11a.

Figure 0007060646000004
Figure 0007060646000004

このように、算出部３４ａは、砲弾１０ａの下方に位置する第１レーダ２０ａと第２レーダ２０ｂのそれぞれを、砲弾１０ａの上方に位置する第１乃至第４ＧＮＳＳ衛星２０１～２０４と同等に扱うことによって、砲弾１０ａの速度を測定する。これにより、鉛直方向における測定誤差が相殺されるため、砲弾１０ａの鉛直方向における速度測定精度を向上させることができる。また、水平方向における測定誤差も低減されるため、砲弾１０ａの水平方向における速度測定精度も向上させることができる。 In this way, the calculation unit 34a treats each of the first radar 20a and the second radar 20b located below the shell 10a in the same manner as the first to fourth GNSS satellites 201 to 204 located above the shell 10a. Measures the velocity of the shell 10a. As a result, the measurement error in the vertical direction is canceled out, so that the speed measurement accuracy of the cannonball 10a in the vertical direction can be improved. Further, since the measurement error in the horizontal direction is also reduced, the speed measurement accuracy of the shell 10a in the horizontal direction can be improved.

また、算出部３４ａは、第１レーダ２０ａと第２レーダ２０ｂのうち砲弾１０に近い方のデータを用いるため、レーダを１つだけ用いる場合に比べて速度測定精度を向上させることができる。 Further, since the calculation unit 34a uses the data of the first radar 20a and the second radar 20b that are closer to the cannonball 10, the velocity measurement accuracy can be improved as compared with the case where only one radar is used.

なお、第２実施形態において、算出部３４ａは、速度を測定することとしたが、上記第１実施形態と同様に位置を測定してもよい。 Although the calculation unit 34a is determined to measure the speed in the second embodiment, the position may be measured in the same manner as in the first embodiment.

また、第２実施形態において、砲弾１０ａは、メモリ１３を有することとしたが、上記第１実施形態と同様にテレメトリ受信機１２を有していてもよい。 Further, in the second embodiment, the shell 10a has the memory 13, but may have the telemetry receiver 12 as in the first embodiment.

また、第２実施形態では、２つのレーダのうち砲弾に近い方のデータだけを用いることとしたが、上記式（１０）と同様の式を１つ追加して両方のレーダのデータを用いることとしてもよい。 Further, in the second embodiment, only the data of the two radars closer to the cannonball is used, but one of the same equations as in the above equation (10) is added and the data of both radars are used. May be.

また、第２実施形態では、レーダを２つ用いることとしたが、上記第１実施形態と同様にレーダを１つだけ用いてもよいし、３つ以上のレーダを用いてもよい。３つ以上のレーダを用いる場合、砲弾１０に最も近いレーダ、全てのレーダ、又は、任意の組み合わせのレーダのいずれかの見通し速度を用いることによって、砲弾の速度測定精度をより向上させることができる。 Further, in the second embodiment, two radars are used, but as in the first embodiment, only one radar may be used, or three or more radars may be used. When using three or more radars, the speed measurement accuracy of the shell can be further improved by using the line-of-sight speed of the radar closest to the shell 10, all radars, or any combination of radars. ..

１０ 砲弾
１１ 衛星信号受信機
１２ テレメトリ送信機
１３ メモリ
２０ レーダ
３０ 解析装置
３１ テレメトリ受信機
３２ 第１取得部
３３ 第２取得部
３４ 算出部
１００ 位置測定システム
２０１～２０４ ＧＮＳＳ衛星 10 Cannonball 11 Satellite signal receiver 12 Telemetry transmitter 13 Memory 20 Radar 30 Analytical device 31 Telemetry receiver 32 1st acquisition unit 33 2nd acquisition unit 34 Calculation unit 100 Position measurement system 201-204 GNSS satellite

Claims (2)

ＧＮＳＳ受信機が搭載されており、火砲から発射されて所定の着弾地点に向かって飛翔する砲弾の位置測定システムであって、
前記ＧＮＳＳ受信機が受信した複数のＧＮＳＳ信号に基づいて算出される複数の擬似距離と、複数のＧＮＳＳ衛星それぞれの位置を示す複数の衛星位置情報とを取得する第１取得部と、
地上に配置された複数のレーダそれぞれと前記砲弾との距離である複数の見通し距離と、前記複数のレーダそれぞれの位置を示す複数のレーダ位置情報とを取得する第２取得部と、
前記複数の擬似距離と、前記複数の衛星位置情報と、前記複数の見通し距離のうち前記砲弾に最も近いレーダの見通し距離と、前記複数のレーダ位置情報のうち前記砲弾に最も近いレーダのレーダ位置情報とに基づいて、前記砲弾の位置を算出する算出部と、
を備え、
前記算出部は、前記複数の擬似距離と前記衛星位置情報と前記砲弾の位置との関係を示す複数の式と、前記見通し距離と前記レーダ位置情報と前記砲弾の位置との関係を示す式とからなる連立方程式に基づいて前記砲弾の位置を算出する、
位置測定システム。 It is equipped with a GNSS receiver and is a position measurement system for shells that are fired from a gun and fly toward a predetermined landing point.
A first acquisition unit that acquires a plurality of pseudo distances calculated based on a plurality of GNSS signals received by the GNSS receiver and a plurality of satellite position information indicating the positions of the plurality of GNSS satellites.
A second acquisition unit that acquires a plurality of line-of-sight distances, which are the distances between each of the plurality of radars arranged on the ground and the shell, and a plurality of radar position information indicating the positions of the plurality of radars.
The plurality of pseudo distances, the plurality of satellite position information, the line-of-sight distance of the radar closest to the shell among the plurality of line-of-sight distances, and the radar position of the radar closest to the shell among the plurality of radar position information. A calculation unit that calculates the position of the shell based on the information,
Equipped with
The calculation unit includes a plurality of equations showing the relationship between the plurality of pseudo distances, the satellite position information, and the position of the shell, and an equation showing the relationship between the line-of-sight distance, the radar position information, and the position of the shell. Calculate the position of the shell based on the simultaneous equations consisting of
Positioning system. 前記第１取得部と、前記第２取得部と、前記算出部と、テレメトリ受信機とを有する解析装置を備え、
前記砲弾は、前記複数の擬似距離と、前記複数の衛星位置情報とを前記テレメトリ受信機に送信するテレメトリ送信機を有し、
前記第１取得部は、前記テレメトリ受信機を介して、前記複数の擬似距離と、前記複数の衛星位置情報とを前記テレメトリ送信機から取得する、
請求項１に記載の位置測定システム。
An analysis device having the first acquisition unit, the second acquisition unit, the calculation unit, and a telemetry receiver is provided.
The shell has a telemetry transmitter that transmits the plurality of pseudo-distances and the plurality of satellite position information to the telemetry receiver.
The first acquisition unit acquires the plurality of pseudo distances and the plurality of satellite position information from the telemetry transmitter via the telemetry receiver.
The position measuring system according to claim 1.
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