特許 6703687 飛行体用航法装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6703687

(24)【登録日】2020年5月13日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】飛行体用航法装置

(51)【国際特許分類】

   B64G 1/24 20060101AFI20200525BHJP

【ＦＩ】

   B64G1/24 Z

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2017-42241(P2017-42241)

(22)【出願日】2017年3月6日

(65)【公開番号】特開2018-144669(P2018-144669A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年7月2日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２８年９月６日一般社団法人日本航空宇宙学会発行の第６０回宇宙科学技術連合講演会講演集（ＤＶＤ−ＲＯＭ）において「論文番号ＪＳＡＳＳ−２０１６−４５４８、４Ａ１２ ロケットの飛行安全管制システムの高度化開発」として公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２８年９月６日一般社団法人日本航空宇宙学会発行の第６０回宇宙科学技術連合講演会講演集（ＤＶＤ−ＲＯＭ）において「論文番号ＪＳＡＳＳ−２０１６−４５４９、４Ａ１３ 基幹ロケット高度化 航法センサＲＩＮＡ開発」として公開

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２８年９月９日函館アリーナにおいて開催された第６０回宇宙科学技術連合講演会で「講演番号４Ａ１２（ロケットの飛行安全管制システムの高度化開発）」として発表

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２８年９月９日函館アリーナにおいて開催された第６０回宇宙科学技術連合講演会で「講演番号４Ａ１３（基幹ロケット高度化 航法センサＲＩＮＡ開発）」として発表

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】000176730

【氏名又は名称】三菱プレシジョン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100181124

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 壮男

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(72)【発明者】

【氏名】砂見 幸之

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 敏史

(72)【発明者】

【氏名】浦山 淳

(72)【発明者】

【氏名】馬渕 英生

(72)【発明者】

【氏名】中山 聡

【審査官】 志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０２２０３６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０７９９０１７３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開２０１０−２６１８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６１４１７７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３１４０５７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｇ １／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体に搭載される飛行体用航法装置であって、
前記飛行体を航行させるための航法処理を行う第１制御部と、
前記第１制御部の放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する第２制御部であって、前記第１制御部によって実行される所定の処理を監視して前記第１制御部が停止したか否かを判定し、前記第１制御部が停止したと判定した場合、前記第１制御部を再起動させるための指令信号を前記第１制御部に出力する第２制御部と、
前記第２制御部に付随する記憶部と、を備え、
前記第１制御部は、
前記航法処理の処理結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記第２制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、再起動する前に前記記憶部に書き込んだ情報に基づいて、前記航法処理を再開する、
飛行体用航法装置。

【請求項2】

前記第１制御部は、ＭＰＵであり、前記第２制御部は、ＦＰＧＡである、
請求項１に記載の飛行体用航法装置。

【請求項3】

前記第１制御部は、前記所定の処理として、前記記憶部に定期的に所定の情報を書き込み、
前記第２制御部は、前記記憶部に対する所定の情報の書き込みが所定の期間ない場合、前記第１制御部が停止したと判定する、
請求項１または２に記載の飛行体用航法装置。

【請求項4】

前記第１制御部および前記第２制御部を有する電波航法測位モジュールと、
前記第１制御部および前記第２制御部を有する航法計算モジュールと、
前記飛行体に働く慣性力を検出する検出装置と、を備え、
前記電波航法測位モジュール側の前記第１制御部は、
衛星から到来する電波に基づいて前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記電波航法測位モジュール側の前記第２制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第１制御部による第１導出結果を、前記航法計算モジュールに送信し、
前記航法計算モジュール側の前記第２制御部は、
前記電波航法測位モジュール側の前記第２制御部から前記第１導出結果を受信し、
前記航法計算モジュール側の前記第１制御部は、
前記検出装置による検出結果に基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出し、
前記航法計算モジュール側の前記第２制御部により受信された第１導出結果と、前記検出装置による検出結果を用いた第２導出結果とを統合して前記飛行体の位置および速度を導出する、
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の飛行体用航法装置。

【請求項5】

前記航法計算モジュール側の前記第１制御部により導出された前記飛行体の位置および速度に関する情報を、遠隔地に送信する送信部を更に備え、
前記航法計算モジュール側の前記第２制御部は、前記航法計算モジュール側の前記第１制御部が停止した場合、前記電波航法測位モジュール側の前記第２制御部から受信した前記第１導出結果を、所定のデータ形式に変換し、
前記送信部は、前記飛行体の位置および速度に関する情報を送信する代わりに、所定のデータ形式に変換された前記第１導出結果を、前記遠隔地に送信する、
請求項４に記載の飛行体用航法装置。

【請求項6】

前記航法計算モジュール側の前記第２制御部は、
前記航法計算モジュール側の前記第１制御部が停止した場合、前記指令信号を前記航法計算モジュール側の前記第１制御部に出力し、
前記航法計算モジュール側の前記第１制御部が再起動するまでの間、前記検出装置による検出結果を、前記第２制御部に付随する記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第１制御部は、
前記第１導出結果と第２導出結果との統合結果のうち、少なくとも再起動時に必要となる情報を、前記記憶部に書き込み、
前記航法計算モジュール側の前記第２制御部からの指令信号を受けて再起動した後に、前記記憶部に書き込まれた前記検出結果と、再起動前に前記記憶部に書き込んだ情報と
に基づいて、前記飛行体の位置および速度を導出する処理を再開する、
請求項４または５に記載の飛行体用航法装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体用航法装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、宇宙などの放射線の影響が強い環境下では、ＭＰＵ（Micro-processing unit）などのプロセッサに高エネルギーの放射線が入射し、動作不能状態に陥る現象（以下、この現象をシングルイベントと称する）が生じやすいことが知られている。ロケットなどに搭載されたＭＰＵにおいてこのようなシングルイベントが発生すると、ロケットの動作に問題が生じる。

【0003】

上記のようなシングルイベントの発生を防ぐために、耐放射線設計が施された高信頼性のＭＰＵを使用する方法が知られている。また、放射線によるシングルイベントの発生を検出し、装置への電力供給をオン状態とオフ状態との間で切り替えることで、シングルイベントが生じた装置の機能を復帰させる方法が知られている（特許文献１参照）。また、３つ以上のＭＰＵを用いた冗長構成を採用することで、シングルイベントの発生による影響に耐性を持たせる方法が知られている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３５０４２５号公報

【特許文献2】特表２００１−５２６８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術では、放射線耐性を高くすることとコストを低下させることはトレードオフの関係にあり、高い放射線耐性を持たせるためには高価なＭＰＵを使用する必要がある。また、シングルイベントの発生によりＭＰＵが機能停止した場合には、地上からコマンドを送信してＭＰＵを再起動させる必要がある。

【0006】

また、ＭＰＵを再起動させた場合、再起動前までの演算処理により演算および蓄積されたデータが初期化される。これにより、再起動後の演算処理により出力されるデータはそれまでのデータとの連続性が損なわれてしまうため、再起動前の正常動作状態に復帰できない。

【0007】

また、複数のＭＰＵを用いた冗長構成を採用する場合、装置の構成が複雑かつ大規模化してしまうという問題がある。

【0008】

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、汎用のＭＰＵを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することが可能な飛行体用航法装置を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、飛行体に搭載される飛行体用航法装置であって、前記飛行体を航行させるための航法処理を行う第１制御部と、前記第１制御部の放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する第２制御部であって、前記第１制御部によって実行される所定の処理を監視して前記第１制御部が停止したか否かを判定し、前記第１制御部が停止したと判定した場合、前記第１制御部を再起動させるための指令信号を前記第１制御部に出力する第２制御部と、を備える飛行体用航法装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一態様によれば、より放射線耐性の高い第２制御部が、第１制御部が停止したか否かを判定し、第１制御部が停止していれば再起動させるための指令信号を出力するため、汎用のＭＰＵを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】飛行体用航法装置１００の構成図である。

【図2】電波航法測位モジュール１１０の構成図である。

【図3】航法計算モジュール１３０の構成図である。

【図4】測位側ＭＰＵ１１４ａによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】測位側ＦＰＧＡ１１４ｂによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】航法計算側ＭＰＵ１３４ａによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】電波航法測位モジュール１１０および航法計算モジュール１３０による処理の流れを模式的に示す図である。

【図9】測位側ＦＰＧＡ１１４ｂおよび航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂにより行われるＭＰＵの停止判定処理を示すフローチャートである。

【図10】電波航法測位モジュール側ＭＰＵが停止したときの航法計算側ＭＰＵ１３４ａによる処理の一例を示すフローチャートである。

【図11】電波航法測位モジュール１１０側ＭＰＵが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。

【図12】航法計算モジュール側ＭＰＵが停止したときの航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂによる処理の一例を示すフローチャートである。

【図13】航法計算モジュール１３０側ＭＰＵが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。

【図14】航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止していないときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。

【図15】航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止しているときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。

【図16】再起動した航法計算側ＭＰＵ１３４ａが航法計算処理を再開するときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照し、本発明の飛行体用航法装置の実施形態について説明する。飛行体用航法装置は、ロケットや人工衛星、宇宙探査機などの飛行体に搭載される装置である。以下、飛行体は、一例として、ロケットであるものとして説明するが、上述したように人工衛星や宇宙探査機であってもよい。飛行体の一例であるロケットは、例えば多段ロケットであり、最上段には、人工衛星を格納し、それ以下の段は、最上段を切り離した後、海などに着水し、或いは地上に着地する。以下、このような装置の構成および機能について段階的に開示する。

【0013】

［飛行体用航法装置］
図１は、飛行体用航法装置１００の構成図である。飛行体用航法装置１００は、一以上のアンテナＡＴと、通信装置ＴＭとに接続される。飛行体用航法装置１００は、例えば、電波航法測位モジュール１１０と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit；慣性計測装置）１２０と、航法計算モジュール１３０と、電源モジュール１４０とを備える。

【0014】

アンテナＡＴは、外部から電波を受信し、受信した電波に応じた信号（以下、衛星測位信号と称する）をＬＮＡ（Low Noise Amplifier）に出力する。ＬＮＡは、アンテナＡＴから入力された衛星測位信号を増幅する。

【0015】

電波航法測位モジュール１１０は、ＬＮＡにより増幅された衛星測位信号に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。

【0016】

ＩＭＵ１２０は、例えば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）や光ファイバによって構成される三軸式加速度センサ、および三軸式ジャイロセンサを含む。ＩＭＵ１２０は、これらのセンサによって検出された値（水平方向、垂直方向、奥行き方向の各加速度、およびピッチ、ロール、ヨーの各レートなど）を航法計算モジュール１３０に出力する。ＩＭＵ１２０は、「検出装置」の一例である。

【0017】

航法計算モジュール１３０は、ＩＭＵ１２０により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。また、航法計算モジュール１３０は、電波航法測位モジュール１１０により導出された位置および速度と、ＩＭＵ１２０による検出結果を用いて導出した位置および速度とを統合してロケットの位置および速度を導出する。

【0018】

電源モジュール１４０は、図示しない電源装置に接続される。電源モジュール１４０は、例えば、保護回路とＤＣ−ＤＣコンバータを備え、飛行体用航法装置１００の各部に電力を供給する。

【0019】

通信装置ＴＭは、例えば、テレメータ回線を利用して情報を地上監視装置（不図示）に送信する。地上監視装置は、例えば、ロケットが発射された（飛び立った）後のロケットの位置および速度を、テレメトリ通信によってロケットから取得する。そして、地上監視装置は、仮にロケットが落下した場合の落下地点を繰り返し推定し、落下による危険を回避するようにロケットに指示信号を送信する。通信装置ＴＭは、「送信部」の一例である。

【0020】

［電波航法測位モジュール］
図２は、電波航法測位モジュール１１０の構成図である。電波航法測位モジュール１１０は、例えば、測位側インターフェース１１２と、測位側ＭＰＵ１１４ａと、測位側ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）１１４ｂと、ＭＰＵ側記憶部１１６ａと、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂとを備える。測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂは、ＭＰＵ側記憶部１１６ａの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。「放射線耐性を有する」とは、例えば、半導体の空乏層のギャップ幅を大きくしたり、基板上での配線同士の間隔を広くしたりするなどの処理を施すことで、これらの構成要素を実現するハードウェアに放射線に対する耐性を持たせることである。

【0021】

アンテナＡＴからの衛星測位信号は、ＬＮＡによって増幅されて測位側インターフェース１１２に入力される。測位側インターフェース１１２は、例えば、ＲＦ（Radio Frequency）インターフェースであり、ＦＰＧＡにより実現される。なお、測位側インターフェース１１２は、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂと別体であってもよいし、一体であってもよい。

【0022】

［電波航法測位モジュールのＭＰＵ］
測位側ＭＰＵ１１４ａは、アンテナＡＴにより４つ以上の人工衛星から受信された電波の其々に応じた衛星測位信号に基づいて、人工衛星との相対距離（シュートレンジ）を求めることでロケットの位置を算出する。以下、この処理を「位置測位」と称する。なお、人工衛星は、準天頂衛星を含み、電波航法測位モジュール１１０は、準天頂衛星に対応した処理を行うことが可能であると好適である。

【0023】

また、測位側ＭＰＵ１１４ａは、アンテナＡＴにより４つ以上の人工衛星から受信された電波のドップラーシフトに基づいて、人工衛星との相対速度をそれぞれ求め、衛星からの電波から導出される人工衛星の位置から相対速度ベクトルを算出する。そして、測位側ＭＰＵ１１４ａは、人工衛星の速度に基づいて、算出した相対速度ベクトルを修正し、修正した複数の相対速度ベクトルを合成して、ロケットの速度（速さおよび向きを含むベクトル）を算出する。以下、この処理を「ドップラー測位」と称する。

【0024】

測位側ＭＰＵ１１４ａは、位置測位により算出したロケットの位置と、ドップラー測位により算出したロケットの速度とのうち一方または双方を含むデータ（以下、衛星測位データと称する）を、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに出力する。

【0025】

また、測位側ＭＰＵ１１４ａは、所定周期（例えば１０［Ｈｚ］）で、後述するＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第１所定領域にアクセスし、自装置（測位側ＭＰＵ１１４ａ）が起動していることを示す情報（以下、エラーステータス情報と称する）を書き込む。ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第１所定領域とは、例えば、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂに含まれるレジスタの予め決められた領域である。エラーステータス情報を記憶部に書き込むことは、「所定の処理」の一例である。

【0026】

また、測位側ＭＰＵ１１４ａは、上述した所定周期またはそれよりも長い周期で、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第２所定領域にアクセスし、自装置（測位側ＭＰＵ１１４ａ）が再起動するのに備えて、測位演算の結果であるロケットの位置、速度、またはこれらの途中の演算結果を含む情報（以下、起動時参照情報と称する）を書き込む。ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第２所定領域とは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）の予め決められた領域である。例えば、測位側ＭＰＵ１１４ａが書き込む起動時参照情報には、エフェメリス、信号位相または周波数などの情報が含まれる。起動時参照情報は、「再起動時に必要となる情報」の一例である。

【0027】

なお、測位側ＭＰＵ１１４ａが、エラーステータス情報および起動時参照情報のそれぞれを、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの所定領域に書き込む処理を行う代わりに、これらの情報を測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに受け渡すことで（出力することで）、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂが書き込み処理を行ってもよい。

【0028】

［電波航法測位モジュールのＦＰＧＡ］
測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第１所定領域（レジスタの予め決められた領域）を監視することで、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したか否かを判定する。例えば、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、第１所定領域にエラーステータス情報が書き込まれてから、所定期間が経過するまでに新たなエラーステータス情報が書き込まれなかった場合、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定する。

【0029】

測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定した場合、測位側ＭＰＵ１１４ａを再起動させるための指令信号（以下、リブート信号を称する）を、測位側ＭＰＵ１１４ａに出力する。「再起動」とは、例えば、対象とするＭＰＵの電源を一度オフ状態にしてから再度オン状態にすること（ハードリブート）であってもよいし、電源をオン状態にしたまま、起動したソフトウェア（プログラム）を一度終了して再度起動させること（ソフトリブート）であってもよい。

【0030】

また、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａにより出力された衛星測位データを、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのＲＡＭなどに記憶させ、所定周期で衛星測位データを読み出して、航法計算モジュール１３０に出力する。

【0031】

ＭＰＵ側記憶部１１６ａは、測位側ＭＰＵ１１４ａに付随する記憶装置である。「付随する」とは、その記憶装置に専らアクセスすることである。例えば、ＭＰＵ側記憶部１１６ａは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）などにより実現される。また、ＭＰＵ側記憶部１１６ａは、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、フラッシュメモリなどにより実現されてもよい。ＭＰＵ側記憶部１１６ａは、測位側ＭＰＵ１１４ａが参照するプログラムを記憶する他に、測位側インターフェース１１２に入力された測位衛星信号や、測位側ＭＰＵ１１４ａにより導出された各種演算結果（ロケットの位置または速度）などを記憶する。

【0032】

ＭＰＵ側記憶部１１６ａへの電力の供給は、例えば、測位側ＭＰＵ１１４ａによって制御される。例えば、測位側ＭＰＵ１１４ａは、起動している間、電源モジュール１４０からの電力を、ＭＰＵ側記憶部１１６ａへと供給する。

【0033】

ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂは、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに付随する記憶装置である。例えば、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタにより実現される。例えば、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのＲＡＭは、衛星測位データや起動時参照情報を記憶し、レジスタは、エラーステータス情報を記憶する。

【0034】

ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂへの電力の供給は、例えば、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂによって制御される。例えば、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、起動している間、電源モジュール１４０からの電力を、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂへと供給する。

【0035】

［航法計算モジュール］
図３は、航法計算モジュール１３０の構成図である。航法計算モジュール１３０は、例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａと、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂと、ＭＰＵ側記憶部１３６ａと、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂとを備える。航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有し、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂは、ＭＰＵ側記憶部１３６ａの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有する。

【0036】

［航法計算モジュールのＭＰＵ］
航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、所定期間において測位側ＦＰＧＡ１１４ｂにより出力された衛星測位データに含まれる速度（ドップラー測位により算出されたロケットの速度）を時間積分し、ロケットの位置を算出する。

【0037】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＩＭＵ１２０により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する。例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＩＭＵ１２０の三軸式加速度センサにより検出された加速度を積分することで速度を算出し、更に、速度を積分することで変位（位置）を算出する。

【0038】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＩＭＵ１２０の三軸式加速度センサと三軸式ジャイロセンサにより検出された検出値に基づいて、変位と方角のベクトルを合成することで、より正確な姿勢を算出する。

【0039】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＩＭＵ１２０により検出された検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度とを統合し、ロケットの位置および速度を導出する。

【0040】

例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、例えば、カルマンフィルタを適用することで両者を統合し、ロケットの位置および速度を導出する。このとき、マルチパスの影響などにより、電波航法測位モジュール１１０がアンテナＡＴで衛星の電波を受信できない状況や、後述する測位側ＭＰＵ１１４ａが再起動中である状況などを想定して、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、直前までの電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度を、ＩＭＵ１２０により検出された検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度で補完する。

【0041】

そして、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、導出したロケットの位置および速度に関する情報を、地上監視装置（遠隔地）に送信するための情報（以下、テレメトリデータと称する）として、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する。

【0042】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、所定周期（例えば１０［ｍｓ］）で、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第１所定領域（例えばレジスタの予め決められた領域）にアクセスし、自装置（航法計算側ＭＰＵ１３４ａ）が起動していることを示すエラーステータス情報を書き込む。

【0043】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、上述した所定周期またはそれよりも長い周期で、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第２所定領域（例えばＲＡＭの予め決められた領域）にアクセスし、自装置（航法計算側ＭＰＵ１３４ａ）が再起動するのに備えて、種々の演算結果を含む起動時参照情報を書き込む。例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが書き込む起動時参照情報には、姿勢クォータニオンなどの情報が含まれる。

【0044】

なお、エラーステータス情報または起動時参照情報を、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの所定領域に書き込む処理は、航法計算側ＭＰＵ１３４ａの代わりに航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂが行ってもよい。

【0045】

［航法計算モジュールのＦＰＧＡ］
航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、電波航法測位モジュール１１０により出力された情報を取得し、これを航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する。また、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、ＩＭＵ１２０により出力された検出値を取得し、これを航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する。

【0046】

また、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａにより、テレメトリデータとして出力されたロケットの位置および速度に関する情報を、通信装置ＴＭを用いて地上監視装置に送信する。

【0047】

また、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第１所定領域を監視することで、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止したか否かを判定する。例えば、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、第１所定領域にエラーステータス情報が書き込まれてから、所定期間が経過するまでに新たなエラーステータス情報が書き込まれなかった場合、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止したと判定する。

【0048】

航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止したと判定した場合、航法計算側ＭＰＵ１３４ａを再起動させるためのリブート信号を、航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する。

【0049】

また、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａを再起動させている間、電波航法測位モジュール１１０により衛星測位データが出力された場合、衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換し、この変換したデータをテレメトリデータとして、通信装置ＴＭを用いて地上監視装置に送信する。所定のデータフォーマット形式とは、例えば、シリアル通信フォーマットなどの形式である。

【0050】

ＭＰＵ側記憶部１３６ａは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａに付随する記憶装置である。例えば、ＭＰＵ側記憶部１３６ａは、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどにより実現される。また、ＭＰＵ側記憶部１３６ａは、ＨＤＤ、フラッシュメモリなどにより実現されてもよい。ＭＰＵ側記憶部１３６ａは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが参照するプログラムを記憶する他に、航法計算側ＭＰＵ１３４ａによる処理結果などを記憶する。

【0051】

ＭＰＵ側記憶部１３６ａへの電力の供給は、例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａによって制御される。例えば、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、起動している間、電源モジュール１４０からの電力を、ＭＰＵ側記憶部１３６ａへと供給する。

【0052】

ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂは、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに付随する記憶装置である。例えば、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂは、ＲＡＭ、レジスタにより実現される。例えば、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭは、電波航法測位モジュール１１０により出力された衛星測位データや、航法計算側ＭＰＵ１３４ａにより出力されたテレメトリデータなどを記憶し、レジスタは、エラーステータス情報を記憶する。

【0053】

ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂへの電力の供給は、例えば、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂによって制御される。例えば、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、起動している間、電源モジュール１４０からの電力を、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂへと供給する。

【0054】

［処理フロー］
以下、各モジュールの処理について説明する。図４は、電波航法測位モジュール１１０のＭＰＵである測位側ＭＰＵ１１４ａによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。以下、図中において「ＭＤＬ」は、モジュールを示すものとする。

【0055】

まず、測位側ＭＰＵ１１４ａは、測位側インターフェース１１２から衛星測位信号が入力されるまで待機し（ステップＳ１００）、衛星測位信号が入力されると、測位演算処理を開始する（ステップＳ１０２）。測位演算処理とは、上述した位置測位およびドップラー測位のうち一方または双方を行うことである。測位演算処理は、「航法処理」の一例である。

【0056】

次に、測位側ＭＰＵ１１４ａは、測位演算処理により求めた衛星測位データ（図中Ａ）を、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに出力する（ステップＳ１０４）。

【0057】

次に、測位側ＭＰＵ１１４ａは、所定期間（所定周期に応じたある期間）が経過したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、所定期間が経過した場合、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第１所定領域（レジスタ）にアクセスし、エラーステータス情報を書き込むと共に（ステップＳ１０８）、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第２所定領域（ＲＡＭ）にアクセスし、測位演算処理結果の一部の情報として、エフェメリス、信号位相または周波数などの情報を含む起動時参照情報を書き込む（ステップＳ１１０）。なお、エラーステータス情報の書き込みと起動時参照情報の書き込みは、それぞれ異なるタイミングで行われてもよい。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

【0058】

図５は、電波航法測位モジュール１１０のＦＰＧＡである測位側ＦＰＧＡ１１４ｂによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。

【0059】

まず、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４から衛星測位データ（図中Ａ）が入力されるまで待機し（ステップＳ２００）、衛星測位データが入力されると、これを例えばＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのＲＡＭに記憶させる（ステップＳ２０２）。

【0060】

次に、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのＲＡＭから衛星測位データ（図中Ｂ）を所定周期で読み出して、これを航法計算モジュール１３０に出力する（ステップＳ２０４）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

【0061】

図６は、航法計算モジュール１３０のＦＰＧＡである航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。

【0062】

まず、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、電波航法測位モジュール１１０から衛星測位データ（図中Ｂ）が入力されるまで待機し（ステップＳ３００）、衛星測位データが入力されると、これを例えばＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに記憶させる（ステップＳ３０２）。

【0063】

次に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、所定周期でＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭから衛星測位データ（図中Ｃ）を読み出して、これを航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する（ステップＳ３０４）。

【0064】

次に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａからテレメトリデータ（図中Ｄ）が入力されたか否かを判定し（ステップＳ３０６）、テレメトリデータが入力されると、これを例えばＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに記憶させる（ステップＳ３０８）。

【0065】

次に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、所定周期でＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭからテレメトリデータを読み出し、通信装置ＴＭを用いて、読み出したテレメトリデータを地上監視装置に送信する（ステップＳ３１０）。これによって、本フローチャートの処理が終了する。

【0066】

図７は、航法計算モジュール１３０のＭＰＵである航法計算側ＭＰＵ１３４ａによる一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定周期で繰り返し行われる。

【0067】

まず、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂから衛星測位データ（図中Ｃ）が入力されたか否かを判定し（ステップＳ４００）、衛星測位データが入力されると、航法計算処理を開始する（ステップＳ４０２）。航法計算処理とは、上述した、（１）ＩＭＵ１２０により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出する処理、（２）衛星測位データに含まれる速度を時間積分することによりロケットの位置を導出する処理、（３）ＩＭＵ１２０の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度とを統合する処理、のうち一部または全部を行うことである。航法計算処理は、「航法処理」の他の例である。

【0068】

次に、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、航法計算処理の結果（ロケットの位置および速度に関する情報）を（図中Ｄ）、テレメトリデータとして航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する（ステップＳ４０４）。

【0069】

次に、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、所定期間（所定周期に応じたある期間）が経過したか否かを判定し（ステップＳ４０６）、所定期間が経過した場合、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第１所定領域（レジスタ）にアクセスし、エラーステータス情報を書き込む（ステップＳ４０８）と共に、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第２所定領域（ＲＡＭ）にアクセスし、航法計算処理結果の一部の情報として、姿勢クォータニオンなどの情報を含む起動時参照情報を書き込む（ステップＳ４１０）。なお、エラーステータス情報の書き込みと起動時参照情報の書き込みは、それぞれ異なるタイミングで行われてもよい。

【0070】

図８は、電波航法測位モジュール１１０および航法計算モジュール１３０による処理の流れを模式的に示す図である。図示のように、電波航法測位モジュール１１０のＭＰＵである測位側ＭＰＵ１１４ａから、電波航法測位モジュール１１０のＦＰＧＡである測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに対して、衛星測位データが出力される（図中Ａ）。測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、衛星測位データを、所定周期（例えば１０［Ｈｚ］）で航法計算モジュール１３０のＦＰＧＡである航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する（図中Ｂ）。

【0071】

航法計算モジュール１３０のＦＰＧＡである航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、電波航法測位モジュール１１０から入力された衛星測位データを、航法計算モジュール１３０のＭＰＵである航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する（図中Ｃ）。

【0072】

航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂにより出力された衛星測位データと、ＩＭＵ１２０により検出された検出値に基づいて、ロケットの位置および速度を導出し、この導出結果を、テレメトリデータとして航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する（図中Ｄ）。

【0073】

航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａにより出力されたテレメトリデータを、通信装置ＴＭを用いて地上監視装置に送信する。

【0074】

また、測位側ＭＰＵ１１４ａは、定期的に、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂに付随し、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂが専らアクセスするＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂにエラーステータス情報を書き込む（図中Ｘ）。

【0075】

また、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、定期的に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに付随し、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂが専らアクセスするＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂにエラーステータス情報を書き込む（図中Ｙ）。

【0076】

エラーステータス情報の書き込みに応じて、各記憶部の付随元であるＦＰＧＡは、ＭＰＵの停止の有無を判定する判定処理を行う。

【0077】

図９は、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂおよび航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂにより行われるＭＰＵの停止判定処理を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、各ＦＰＧＡ側記憶部を監視して、各ＭＰＵが停止しているかどうかを判定する処理である。このフローチャートは、例えば、所定周期で繰り返し行われる。以下、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂを例にして説明するが、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂについても同様の処理を行ってよい。

【0078】

まず、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂの第１所定領域（航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂの場合、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂの第１所定領域）にエラーステータス情報が書き込まれたか否かを判定し（ステップＳ５００）、エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

【0079】

エラーステータス情報が書き込まれずに、所定時間が経過した場合、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定する（ステップＳ５０４）。例えば、測位側ＭＰＵ１１４ａおよび航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂおよび航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂと比べて放射線耐性が低い。そのため、ロケットが打ち上げられて上空に近づくほど放射線の影響を受けやすくなり、シングルイベントが発生しやすくなる。シングルイベントが生じて各ＭＰＵが停止した場合、エラーステータス情報の更新が途絶える。従って、上述したように、各ＦＰＧＡは、エラーステータス情報の書き込みを監視して、ある一定時間以上エラーステータス情報の更新がなければ、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定する。

【0080】

測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定した場合、測位側ＭＰＵ１１４ａを再起動させるためのリブート信号を出力する（ステップＳ５０６）。これによって、停止したと判定されたＭＰＵ（停止した蓋然性（可能性）の高いＭＰＵ）が再起動される。

【0081】

各ＭＰＵが停止した場合、再起動して復帰するまでの間、各ＭＰＵによる処理が一時停止される。そのため、ＭＰＵが停止していない側のモジュールは、それぞれ以下の処理を行う。

【0082】

［電波航法測位モジュール側ＭＰＵが停止時の航法計算モジュールの処理フロー］
図１０は、電波航法測位モジュール側ＭＰＵが停止したときの航法計算側ＭＰＵ１３４ａによる処理の一例を示すフローチャートである。

【0083】

まず、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂを介して、電波航法測位モジュール１１０から衛星測位データを受信したか否かを判定し（ステップＳ６００）、衛星測位データを受信していなければ、さらに、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６０２）。

【0084】

衛星測位データを受信せず、所定時間が経過した場合、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、電波航法測位モジュール側ＭＰＵ（測位側ＭＰＵ１１４ａ）が停止中であると判定する（ステップＳ６０４）。

【0085】

次に、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＩＭＵ１２０の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度とを統合する際に用いるカルマンフィルタの観測値の更新を停止する（ステップＳ６０６）。観測値とは、ＩＭＵ１２０の検出値および衛星測位データに基づいて導出したロケットの位置および速度と、電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度との誤差（すなわち位置誤差と速度誤差）である。これにより、位置および速度の統合が中止される。なお、カルマンフィルタの観測値の更新は、測位側ＭＰＵ１１４ａが再起動したのに応じて、再開されてよい。

【0086】

次に、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、位置および速度の統合を中止した状態で航法計算処理を開始する（ステップＳ６０８）。すなわち、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、電波航法測位モジュール１１０により導出されたロケットの位置および速度を利用せずに、ＩＭＵ１２０の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、テレメトリデータとして航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する（ステップＳ６１０）。これによって、電波航法測位モジュール１１０側のＭＰＵが停止した場合であっても、停止していない航法計算モジュール１３０側のＭＰＵだけでロケットの位置および速度を導出し続けることができる。

【0087】

図１１は、電波航法測位モジュール１１０側ＭＰＵが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。図示の例のように、ＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのレジスタに所定時間以上エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、測位側ＦＰＧＡ１１４ｂは、測位側ＭＰＵ１１４ａが停止したと判定した場合、測位側ＭＰＵ１１４ａを再起動させるためのリブート信号を、測位側ＭＰＵ１１４ａに出力する（図中Ｒ）。これによって、電波航法測位モジュール１１０側ＭＰＵが再起動される。

【0088】

電波航法測位モジュール１１０側ＭＰＵが再起動される間、電波航法測位モジュール１１０から航法計算モジュール１３０に対して衛星測位データが出力されなくなる。この場合、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、速度および位置の統合処理を行わずに、ＩＭＵ１２０の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、テレメトリデータとして航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに出力する（図中Ｄ）。

【0089】

この際、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、定期的に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに付随し、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂが専らアクセスするＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂに対して、エラーステータス情報を書き込むことで（図中Ｙ）、自機が停止していないことを航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに通知してよい。

【0090】

航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａにより出力されたテレメトリデータ、すなわち、ＩＭＵ１２０の検出値に基づいて導出したロケットの位置および速度に関する情報を、通信装置ＴＭを用いて地上監視装置に送信する。

【0091】

［航法計算モジュール側ＭＰＵが停止時の航法計算モジュールの処理フロー］
図１２は、航法計算モジュール側ＭＰＵが停止したときの航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂによる処理の一例を示すフローチャートである。この処理は、上述した図９に示すフローチャートの処理と並行して行われてよい。すなわち、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂが、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止したと判定し、リブート信号を出力する処理とは別に、以下のフローチャートの処理を行ってよい。

【0092】

まず、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、電波航法測位モジュール１１０から衛星測位データが入力されるまで待機し（ステップＳ７００）、衛星測位データが入力されると、衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換して、テレメトリデータを生成する（ステップＳ７０２）。

【0093】

次に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、生成したテレメトリデータを、例えばＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに記憶させる（ステップＳ７０４）。

【0094】

次に、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭからテレメトリデータを所定周期で読み出して、通信装置ＴＭを用いて、読み出したテレメトリデータを地上監視装置に送信する（ステップＳ７０６）。これによって、航法計算モジュール１３０側のＭＰＵが停止した場合であっても、停止していない電波航法測位モジュール１１０のＭＰＵだけでロケットの位置および速度を導出し続けることができる。

【0095】

図１３は、航法計算モジュール１３０側ＭＰＵが停止したときの各モジュールによる処理の流れを模式的に示す図である。図示の例のように、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのレジスタに所定時間以上エラーステータス情報が書き込まれなかった場合、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止したと判定した場合、航法計算側ＭＰＵ１３４ａを再起動させるためのリブート信号を、航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する（図中Ｒ）。これによって、航法計算モジュール１３０側ＭＰＵが再起動される。

【0096】

航法計算モジュール１３０側ＭＰＵが再起動される間、電波航法測位モジュール１１０側のＭＰＵが停止していなければ、電波航法測位モジュール１１０から航法計算モジュール１３０へと衛星測位データが出力される。この場合、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、上述したように、電波航法測位モジュール１１０により出力された衛星測位データを所定のデータフォーマット形式に変換して、テレメトリデータを生成し、これを例えばＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに記憶させる（図中Ｔ）。そして、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、所定のデータフォーマット形式に変換した衛星測位データをＲＡＭから読み出して、これを通信装置ＴＭを用いて地上監視装置に送信する。

【0097】

［起動時参照情報の書き込み処理］
以下、航法計算モジュール１３０側のＭＰＵによる起動時参照情報の書き込み処理について説明する。図１４は、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止していないときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。図示の例のように、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、ＩＭＵ１２０により検出された検出値（各次元の加速度およびレート）を取得し、これを航法計算側ＭＰＵ１３４ａに出力する。これを受けて、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、航法計算処理を行う。そして、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、シングルイベントが発生せず停止しない場合、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂに付随するＦＰＧＡ側記憶部１１６ｂのＲＡＭに、起動時参照情報を書き込む。この場合の起動時参照情報には、例えば、上述したように姿勢クォータニオンなどの情報が含まれる。

【0098】

図１５は、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止しているときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。図示のように、航法計算側ＭＰＵ１３４ａが停止している間、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂは、ＩＭＵ１２０により検出された検出値を取得すると、これを出力せずに、例えばＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに記憶させておく。これによって、ＭＰＵ停止期間中にＩＭＵ１２０によって検出された検出値を、ＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂに蓄積しておくことができる。

【0099】

図１６は、再起動した航法計算側ＭＰＵ１３４ａが航法計算処理を再開するときの航法計算モジュール１３０の動作の様子を模式的に示す図である。図示のように、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、リブート信号を受けて再起動した後に、再起動前にＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに書き込んでおいた起動時参照情報と、航法計算側ＦＰＧＡ１３４ｂが出力せずにＦＰＧＡ側記憶部１３６ｂのＲＡＭに蓄積したＩＭＵ１２０の検出値とをそれぞれ読み出して、これらの起動時参照情報とＩＭＵ１２０の検出値とを基に、航法計算処理を再開する。これによって、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、ＭＰＵが停止していた時間帯に本来すべきであったロケットの姿勢、位置、速度の更新を行うことができる。この結果、ＭＰＵ復帰処理中に更新処理が停止されることで生じる姿勢角誤差、位置誤差、速度誤差を解消することができる。なお、航法計算側ＭＰＵ１３４ａは、リブート信号を受けて再起動するまでの時間帯にＩＭＵ１２０が検出した過去の加速度を用いるのではなく、ＩＭＵ１２０が逐次検出した加速度（現在の加速度）と、停止時間帯にＩＭＵ１２０が検出した過去のレート（停止期間中にＲＡＭに蓄積されたレート）とを用いて、航法計算処理を再開してよい。

【0100】

以上説明した実施形態によれば、電波航法測位モジュール１１０または航法計算モジュール１３０が、ロケットを航行させるための航法処理を行うＭＰＵと、ＭＰＵの放射線耐性よりも高い放射線耐性を有するＦＰＧＡであって、ＭＰＵによって実行されるエラーステータス情報の書き込みを監視してＭＰＵが停止したか否かを判定し、ＭＰＵが停止したと判定した場合、ＭＰＵを再起動させるためのリブート信号をＭＰＵに出力するＦＰＧＡを備えることにより、汎用のＭＰＵを用いた簡易な構成で飛行体の位置および速度を精度良く導出することができる。

【0101】

また、上述した実施形態によれば、各モジュールのＭＰＵが、ＦＰＧＡ側の記憶装置に、再起動時に必要となる情報として起動時参照情報を記憶させ、再起動後にこの起動時参照情報を読み出して処理を再開するため、データの連続性を確保した再復帰処理を行うことができる。

【0102】

また、上述した実施形態によれば、各モジュールにおいて、放射線耐性が比較的低いＭＰＵと放射線耐性が高いＦＰＧＡが協調動作するため、飛行体用航法装置１００を簡素な構成とすることができる。

【0103】

なお、上述した実施形態では、各モジュールにおいて、ＦＰＧＡが、ＭＰＵによってＦＰＧＡ側の記憶部に書き込まれるエラーステータス情報を監視することで、ＭＰＵが停止したか否かを判定したがこれに限られない。例えば、ＭＰＵが、自機内部で生じた各種データのエラー訂正処理の回数などをカウントし、このカウントした回数が閾値を超えた場合、ＦＰＧＡに、再起動を依頼する信号を出力してよい。この場合、ＦＰＧＡは、出力された再起動の依頼信号に応じてＭＰＵにリブート信号を出力する。再起動を依頼する信号の出力は、「所定の処理」の他の例である。

【0104】

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0105】

ＡＴ…アンテナ、１００…飛行体用航法装置、１１０…電波航法測位モジュール、１１２…測位側インターフェース、１１４ａ…測位側ＭＰＵ、１１４ｂ…測位側ＦＰＧＡ、１１６ａ…ＭＰＵ側記憶部、１１６ｂ…ＦＰＧＡ側記憶部、１２０…ＩＭＵ、１３０…航法計算モジュール、１３４ａ…航法計算側ＭＰＵ、１３４ｂ…航法計算側ＦＰＧＡ、１３６ａ…ＭＰＵ側記憶部、１３６ｂ…ＦＰＧＡ側記憶部、１４０…電源モジュール、ＴＭ…通信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】