JP2009033342A - Tracking apparatus - Google Patents

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Hiroaki Nakamura
博昭 中村
Tadashi Kuroiwa
正 黒岩
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tracking apparatus for preventing tracking performance from deteriorating due to vibration disturbance from the fuselage side. <P>SOLUTION: The tracking apparatus is provided with a first coarse movement mechanism 11 that rotates centered about an azimuth axis 10, a second coarse movement mechanism 21, supported by the first coarse movement mechanism to rotate centered about an elevation axis 20 different from the azimuth axis 10, a first fine movement mechanism 41, supported by the second coarse movement mechanism 21 to rotate centered about a first rotating axis 40, a second fine movement mechanism 51, supported by the second coarse movement mechanism 21 to rotate centered about a second rotating axis 50, in a direction which is different from that of the first rotating axis 40, and a target position recognizing means 30, supported by the first and second fine movement mechanisms 41 and 51 to output position data of a target, and suppresses tracking errors due to rotary drive of the first and second coarse movement mechanisms 11 and 21, by rotatively driving the first and second fine movement mechanisms 41 and 51. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、移動する目標に対してカメラ等の画像センサを指向させる追尾装置に関する。   The present invention relates to a tracking device that directs an image sensor such as a camera to a moving target.

近年、空港やプラントなどの大型施設、及び発電所や水道施設などのライフラインに関わる施設での保安設備、並びにITSなどの交通情報支援システムなどにおいて、ITVカメラ等を用いて対象物を追跡し、継続した監視や詳細な情報を入手するシステムが多く商品化されている。これらのシステムは、地上設置型だけでなく、プラットホームとして車両、船舶、または航空機などを想定し、小型かつ耐振性を考慮した構造によって振動・動揺に対する外乱抑圧を行っている。更に、複数の対象物を順次追尾できるように、旋回速度を高速化し、対象物への指向を短時間に行えることが重要になってきている。   In recent years, ITV cameras have been used to track objects in security facilities at large facilities such as airports and plants, security equipment at facilities related to lifelines such as power plants and water facilities, and traffic information support systems such as ITS. Many systems have been commercialized for continuous monitoring and obtaining detailed information. These systems assume not only the ground-mounted type but also vehicles, ships, aircrafts, and the like as platforms, and perform disturbance suppression against vibration / sway by a structure that is small and takes vibration resistance into consideration. Furthermore, it has become important to increase the turning speed and to direct the object in a short time so that a plurality of objects can be tracked sequentially.

しかし、このような追尾システムを車両や航空機等に搭載した場合、機体側で発生する振動が追尾システムに外乱として作用し、追尾性能に影響を及ぼす問題がある。   However, when such a tracking system is mounted on a vehicle, an aircraft, or the like, there is a problem that vibration generated on the airframe side acts as a disturbance on the tracking system and affects the tracking performance.

従来の追尾システムでは、機体側と追尾システムを防振ゴムや防振台座等を介して連結することで、振動伝達を減衰している(特許文献1参照)。また、追尾システム制御系の外乱抑圧特性を高くすることで外乱を抑圧する技術が知られている。
特開2006−349131号公報
In a conventional tracking system, vibration transmission is attenuated by connecting the airframe side and the tracking system via an anti-vibration rubber, an anti-vibration base, or the like (see Patent Document 1). In addition, a technique for suppressing disturbance by increasing the disturbance suppression characteristic of the tracking system control system is known.
JP 2006-349131 A

上記の技術においては、機体側からの振動伝達の大きさは、防振系に依存しているので、追尾システムの大きさや運用条件によって設計が制限され、十分な防振効果が得られない場合もある。また、追尾システム制御系の外乱抑圧特性を高める場合も、追尾システムが撮影装置等を搭載しているため、駆動負荷が大きくなることが多く、外乱を抑圧するための十分な制御帯域を持たせることが難しいという問題があった。   In the above technology, the magnitude of vibration transmission from the aircraft side depends on the vibration isolation system, so the design is limited by the size of the tracking system and operating conditions, and sufficient vibration isolation effect cannot be obtained There is also. Also, when increasing the disturbance suppression characteristics of the tracking system control system, the tracking system is equipped with an imaging device, etc., so the drive load is often increased and a sufficient control band for suppressing the disturbance is provided. There was a problem that it was difficult.

そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、振動外乱による追尾性能の劣化を抑制する追尾装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a tracking device that suppresses deterioration in tracking performance due to vibration disturbance.

本発明の一態様によれば、アジマス軸を中心に回転する第1の粗動機構と、前記第1の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第2の粗動機構と、この第2の粗動機構に支持され、第1の回転軸を中心に回転する第1の微動機構と、前記第2の粗動機構に支持され、前記第1の回転軸と異なる方向の第2の回転軸を中心に回転する第2の微動機構と、前記第1および第2の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する目標位置認識部と、前記第1および第2の粗動機構を回転駆動する粗動機構駆動部と、前記第1および第2の微動機構を回転駆動する微動機構駆動部と、前記第1および第2の粗動機構の角速度を検出する角速度検出部と、前記目標位置認識部から出力された位置データおよび前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記第1および第2の粗動機構に前記目標物を追尾させるための粗動機構角速度指令値を生成する粗動機構角速度指令生成部と、前記生成された粗動機構角速度指令値に基づいて前記粗動機構駆動部を制御する粗動機構駆動制御部と、前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記第1および第2の微動機構を回転駆動させるための微動機構角度指令値を生成する微動機構角度指令生成部と、前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度指令値を生成する補正角度指令生成部と、前記微動機構角度指令生成部で生成された微動機構角度指令値を前記補正指令生成部で生成された補正角度指令値によって補正した微動機構制御指令に基づいて前記微動機構駆動部を制御する微動機構駆動制御部と、を備えることを特徴とする追尾装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, the first coarse movement mechanism that rotates about the azimuth axis, and the first coarse movement mechanism that is supported by the first coarse movement mechanism and rotates about the elevation axis in a direction different from the azimuth axis. A second coarse movement mechanism, a first fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates about a first rotation axis, and is supported by the second coarse movement mechanism, and the first coarse movement mechanism A second fine movement mechanism that rotates around a second rotation axis in a direction different from the rotation axis of the first, and a target that is supported by the first and second fine movement mechanisms, images a target, and outputs position data thereof A position recognition unit; a coarse mechanism drive unit that rotationally drives the first and second coarse mechanism; a fine mechanism drive unit that rotationally drives the first and second fine mechanism mechanisms; Output from the target position recognizing unit and the angular velocity detecting unit that detects the angular velocity of the coarse movement mechanism 2. Coarse motion mechanism angular velocity command generation for generating a coarse motion mechanism angular velocity command value for causing the first and second coarse motion mechanisms to track the target based on the detected position data and the angular velocity detected by the angular velocity detection unit A coarse motion mechanism drive control unit that controls the coarse motion mechanism drive unit based on the generated coarse motion mechanism angular velocity command value, and the first based on position data output from the target position recognition unit. And a fine movement mechanism angle command generation unit for generating a fine movement mechanism angle command value for rotationally driving the second fine movement mechanism, and a correction for correcting the fine movement mechanism angle command value based on the angular velocity detected by the angular velocity detection unit. A correction angle command generation unit for generating an angle command value, and a fine movement mechanism angle command value generated by the fine movement mechanism angle command generation unit are corrected by a correction angle command value generated by the correction command generation unit. Tracking apparatus is provided for a fine movement mechanism driving control unit for controlling the fine movement mechanism driving unit based on the fine movement mechanism control command has, further comprising a.

本発明の別の一態様によれば、アジマス軸を中心に回転する第1の粗動機構と、前記第1の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第2の粗動機構と、この第2の粗動機構に支持され、第1の回転軸を中心に回転する第1の微動機構と、前記第2の粗動機構に支持され、前記第1の回転軸と異なる方向の第2の回転軸を中心に回転する第2の微動機構と、前記第1および第2の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第1および第2の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第1および第2の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、前記第1および第2の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第1および第2の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、前記レートセンサで検出された角速度並びに前記目標値算出器で算出された角度目標値を信号処理し、前記第1および第2の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分を検出する誤差成分検出器と、前記検出された誤差成分を前記第1および第2の微動機構の駆動によって抑圧するための微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第1および第2の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、を備えることを特徴とする追尾装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a first coarse movement mechanism that rotates about an azimuth axis, and an elevation axis that is supported by the first coarse movement mechanism and that is in a direction different from the azimuth axis. A second coarse movement mechanism that rotates, a first fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and that rotates about a first rotation axis, and is supported by the second coarse movement mechanism; A second fine movement mechanism that rotates around a second rotation axis in a direction different from the first rotation axis, and is supported by the first and second fine movement mechanisms, images a target, and outputs position data thereof. And the angular velocity target value of each of the first and second coarse movement mechanisms and the angle of each of the first and second fine movement mechanisms in tracking the target based on the output position data. A target value calculator for calculating a target value, and the first and second coarse motion machines A rate sensor that detects the angular velocity of the first and second coarse motion mechanism controllers that control the driving of the first and second coarse motion mechanisms based on the detected angular velocity and the target angular velocity output from the image sensor; An error component for detecting an error component in the tracking of the target of the first and second coarse movement mechanisms by performing signal processing on the angular velocity detected by the rate sensor and the angular target value calculated by the target value calculator. A detector, a suppression command generator for generating a fine movement mechanism control command value for suppressing the detected error component by driving the first and second fine movement mechanisms, and the generated fine movement mechanism control command value And a fine movement mechanism controller that controls the driving of the first and second fine movement mechanisms based on the above.

本発明によれば、追尾精度を改善することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the tracking accuracy can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1に係る追尾装置1の全体構成例を示す図である。図1に示すように、追尾装置1は、大別すると、第1の粗動機構11、第1の角速度検出手段13、第2の粗動機構21、第2の角速度検出手段23、目標位置認識手段30、第1の微動機構41、第2の微動機構51、粗動機構角速度指令生成部60、粗動機構駆動制御部70、微動機構角度指令生成部80、補正角度指令生成部90、および微動機構駆動制御部100が設けられている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing an example of the overall configuration of a tracking device 1 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the tracking device 1 is roughly divided into a first coarse movement mechanism 11, a first angular velocity detection means 13, a second coarse movement mechanism 21, a second angular velocity detection means 23, a target position. Recognizing means 30, first fine movement mechanism 41, second fine movement mechanism 51, coarse movement mechanism angular velocity command generation section 60, coarse movement mechanism drive control section 70, fine movement mechanism angle instruction generation section 80, correction angle instruction generation section 90, Further, a fine movement mechanism drive control unit 100 is provided.

第1の粗動機構11は、第1のジンバル軸10を中心に回転する。第2の粗動機構21は、第1の粗動機構11に支持され、第1のジンバル軸10と異なる方向の第2のジンバル軸20を中心に回転する。第2ジンバル軸20は自重による慣性の影響や制御性を鑑みた場合、理想的には第1のジンバル軸10と直交することが好ましい。   The first coarse movement mechanism 11 rotates around the first gimbal shaft 10. The second coarse movement mechanism 21 is supported by the first coarse movement mechanism 11 and rotates around the second gimbal shaft 20 in a direction different from that of the first gimbal shaft 10. The second gimbal shaft 20 is ideally orthogonal to the first gimbal shaft 10 in view of the influence of inertia due to its own weight and controllability.

また、第1の粗動機構11は、第1の粗動機構駆動手段12によって回転駆動され、姿勢が変更される。同様に、第2の粗動機構21は、第2の粗動機構駆動手段22によって回転駆動される。   Further, the first coarse movement mechanism 11 is rotationally driven by the first coarse movement mechanism driving means 12 and its posture is changed. Similarly, the second coarse movement mechanism 21 is rotationally driven by the second coarse movement mechanism driving means 22.

第1の粗動機構11の角速度データは、第1の角速度検出手段13によって検出される。同様に、第2の粗動機構21の角速度データは、第2の角速度検出手段23によって検出される。   The angular velocity data of the first coarse movement mechanism 11 is detected by the first angular velocity detection means 13. Similarly, the angular velocity data of the second coarse movement mechanism 21 is detected by the second angular velocity detection means 23.

目標位置認識手段30は、第1および第2の微動機構41、51に支持され、追尾の対象となる目標物の位置データを出力する。目標位置認識手段30としては、例えば工業用テレビカメラ、赤外線カメラ、CCDカメラの他、CMOSセンサカメラ等のエリアセンサも利用することができる。   The target position recognizing means 30 is supported by the first and second fine movement mechanisms 41 and 51 and outputs position data of a target to be tracked. As the target position recognizing means 30, for example, an area sensor such as a CMOS sensor camera can be used in addition to an industrial television camera, an infrared camera, and a CCD camera.

第1の微動機構41は、第2の粗動機構21に支持され、第1の回転軸40を中心に回転する。制御系を簡素化するために、第1の回転軸40は第2のジンバル軸10に平行であることが好ましい。第2の微動機構51は、第2の粗動機構21に支持され、第1の回転軸40と異なる方向の第2の回転軸50を中心に回転する。第2の回転軸50は自重による慣性の影響や制御性を鑑みた場合、理想的には第1の回転軸40と垂直であることが好ましい。   The first fine movement mechanism 41 is supported by the second coarse movement mechanism 21 and rotates around the first rotation shaft 40. In order to simplify the control system, the first rotating shaft 40 is preferably parallel to the second gimbal shaft 10. The second fine movement mechanism 51 is supported by the second coarse movement mechanism 21 and rotates around the second rotation shaft 50 in a direction different from the first rotation shaft 40. The second rotating shaft 50 is ideally perpendicular to the first rotating shaft 40 in view of the influence of inertia due to its own weight and controllability.

また、第1の微動機構41は、第1の微動機構駆動手段42によって回転駆動され、姿勢が変更される。同様に、第2の微動機構51は、第2の微動機構駆動手段52によって回転駆動される。   Further, the first fine movement mechanism 41 is rotationally driven by the first fine movement mechanism driving means 42 and its posture is changed. Similarly, the second fine movement mechanism 51 is rotationally driven by the second fine movement mechanism driving means 52.

第1の角速度目標値算出部61は、目標位置認識手段30から出力された位置データに基づき、目標物の追尾において第1の粗動機構11の姿勢を変更するための第1の角速度目標値を算出する。同様に、第2の角速度目標値算出部62は、目標位置認識手段30から出力された位置データに基づき、目標物の追尾において第2の粗動機構21の姿勢を変更するための第2の角速度目標値を算出する。   The first angular velocity target value calculation unit 61 is a first angular velocity target value for changing the posture of the first coarse movement mechanism 11 in tracking the target based on the position data output from the target position recognition means 30. Is calculated. Similarly, the second angular velocity target value calculation unit 62 uses the second data for changing the posture of the second coarse movement mechanism 21 in tracking the target based on the position data output from the target position recognition means 30. Calculate the angular velocity target value.

粗動機構角速度指令生成部60は、第1および第2の角速度目標値算出部61、62において算出された角速度目標値と第1および第2の角速度検出手段13、23において検出された角速度データに基づき、第1および第2の粗動機構11、21の各々に対する粗動機構角速度指令値を生成する。   The coarse motion mechanism angular velocity command generation unit 60 includes the angular velocity target value calculated by the first and second angular velocity target value calculation units 61 and 62 and the angular velocity data detected by the first and second angular velocity detection means 13 and 23. Based on the above, a coarse motion mechanism angular velocity command value for each of the first and second coarse motion mechanisms 11 and 21 is generated.

粗動機構駆動制御部70は、粗動機構角速度指令生成部60において生成された粗動機構角速度指令値に基づいて第1および第2の粗動機構駆動手段12、22の各々に対して粗動機構制御指令を発する。そして、第1および第2のサーボ制御部71、72によって第1および第2の粗動機構11、21に対するサーボ制御を個別に行う。   The coarse motion mechanism drive control unit 70 performs coarse control on each of the first and second coarse motion mechanism drive units 12 and 22 based on the coarse motion mechanism angular velocity command value generated by the coarse motion mechanism angular velocity command generation unit 60. A dynamic mechanism control command is issued. Then, the first and second servo control units 71 and 72 individually perform servo control on the first and second coarse movement mechanisms 11 and 21.

第1の角度目標値算出部81は、目標位置認識手段30から出力される位置データに基づき、目標の追尾において第1の微動機構41の姿勢を変更する第1の角度目標値を算出する。同様に、第2の角度目標値算出部82は、目標位置認識手段30から出力される位置データに基づき、目標の追尾において第2の微動機構51の姿勢を変更する第2の角度目標値を算出する。   The first angle target value calculation unit 81 calculates a first angle target value for changing the attitude of the first fine movement mechanism 41 during target tracking based on the position data output from the target position recognition means 30. Similarly, the second target angle value calculator 82 calculates a second target angle value for changing the attitude of the second fine movement mechanism 51 in target tracking based on the position data output from the target position recognition unit 30. calculate.

微動機構角度指令生成部80は、第1および第2の角度目標値算出部81、82において生成された角度目標値に基づき、第1および第2の微動機構41、51の各々に対する微動機構角度指令値を生成する。   The fine movement mechanism angle command generation unit 80 is based on the angle target values generated by the first and second angle target value calculation units 81 and 82, and the fine movement mechanism angle with respect to each of the first and second fine movement mechanisms 41 and 51. Generate a command value.

第1の補正角度算出部91は、第1の角速度検出手段13において検出された角速度データに基づき、目標物の追尾において第1の微動機構41の姿勢を変更する第1の補正角度を算出する。同様に、第2の補正角度算出部92は、第2の角速度検出手段23において検出された角速度データに基づき、目標物の追尾において第2の微動機構51の姿勢を変更する第2の補正角度を算出する。   The first correction angle calculation unit 91 calculates a first correction angle for changing the attitude of the first fine movement mechanism 41 in tracking the target based on the angular velocity data detected by the first angular velocity detection means 13. . Similarly, the second correction angle calculation unit 92 changes the posture of the second fine movement mechanism 51 in tracking the target based on the angular velocity data detected by the second angular velocity detection means 23. Is calculated.

補正角度指令生成部90は、第1および第2の補正角度算出部91、92において算出された補正角度に基づき、第1および第2の微動機構41、51の各々に対する補正角度指令値を生成する。   The correction angle command generation unit 90 generates correction angle command values for the first and second fine movement mechanisms 41 and 51 based on the correction angles calculated by the first and second correction angle calculation units 91 and 92. To do.

微動機構駆動制御部100は、微動機構角度指令生成部80において生成された微動機構角度指令値および補正角度指令生成部90において生成された補正角度指令値に基づいて微動機構制御指令値を求め、第1および第2の微動機構駆動手段42、52の各々に対して微動機構制御指令を発する。そして、第1および第2のサーボ制御部101、102によって第1および第2の微動機構41、51に対するサーボ制御を個別に行う。   The fine movement mechanism drive control unit 100 obtains a fine movement mechanism control command value based on the fine movement mechanism angle command value generated by the fine movement mechanism angle command generation unit 80 and the correction angle command value generated by the correction angle command generation unit 90. A fine movement mechanism control command is issued to each of the first and second fine movement mechanism driving means 42 and 52. Then, the first and second servo control units 101 and 102 individually perform servo control on the first and second fine movement mechanisms 41 and 51.

図2は、本実施形態に係る追尾装置1の概観図である。第1のジンバル軸10はアジマス軸(以下、「AZ軸」という。)、第2のジンバル軸20はエレベーション軸(以下、「EL軸」という。)である。追尾装置1は、これらのAZ軸、EL軸が一点において直交する2軸構造を備えた2軸旋回装置である。また、EL軸には微動機構40、50が支持され、この微動機構に目標物の位置認識を行う目標位置認識手段30が備わっている。ここでは、ジンバル機構が粗動機構11、21であり、粗動機構上には微動機構41、51が備わっている。   FIG. 2 is an overview of the tracking device 1 according to the present embodiment. The first gimbal axis 10 is an azimuth axis (hereinafter referred to as “AZ axis”), and the second gimbal axis 20 is an elevation axis (hereinafter referred to as “EL axis”). The tracking device 1 is a two-axis turning device having a two-axis structure in which the AZ axis and the EL axis are orthogonal at one point. Further, fine movement mechanisms 40 and 50 are supported on the EL axis, and the fine movement mechanism is provided with target position recognition means 30 for recognizing the position of the target. Here, the gimbal mechanisms are the coarse movement mechanisms 11 and 21, and the fine movement mechanisms 41 and 51 are provided on the coarse movement mechanism.

図3は、図2に示される追尾装置1における微動機構41、51の要部拡大図である。ここでは、微動機構41、51が2軸回転機構で構成され、粗動機構のEL部に取り付けられている。各微動機構が、カメラ座標系ΣcにおけるXc軸、Yc軸を中心にそれぞれ回転することで、中心円盤部の目標位置認識手段30の角度を微小に変えることができる。   FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the fine movement mechanisms 41 and 51 in the tracking device 1 shown in FIG. Here, fine movement mechanisms 41 and 51 are constituted by a biaxial rotation mechanism and are attached to the EL portion of the coarse movement mechanism. By rotating each fine movement mechanism around the Xc axis and Yc axis in the camera coordinate system Σc, the angle of the target position recognizing means 30 of the central disk portion can be minutely changed.

図4は、追尾装置1における補正制御系の一例を示すブロック線図である。ここでは、ジンバル機構(粗動機構)の回転軸であるAZ軸およびEL軸のそれぞれが微動鏡機構(微動機構)の回転軸と1対1に関係付けられているため、1つの軸に対する制御ブロック線図として表している。以下、図4における補正制御の方法を詳細に説明する。   FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a correction control system in the tracking device 1. Here, since each of the AZ axis and the EL axis, which are the rotation axes of the gimbal mechanism (coarse movement mechanism), is associated with the rotation axis of the fine movement mirror mechanism (fine movement mechanism) on a one-to-one basis, control for one axis is performed. It is represented as a block diagram. Hereinafter, the correction control method in FIG. 4 will be described in detail.

先ず、画像センサにおいて、照準ターゲット(目標物)が認識され、その位置データが目標値生成器に出力される。   First, in the image sensor, an aiming target (target) is recognized, and its position data is output to a target value generator.

次に、目標値生成器において、画像センサでの認識結果に従って照準ターゲットを追尾するための目標値が各軸に対して生成され、ジンバル制御器に対してはジンバル機構の角速度目標値、微動鏡制御器に対しては微動鏡機構の角度目標値が出力される。   Next, in the target value generator, target values for tracking the aiming target are generated for each axis in accordance with the recognition result of the image sensor, and for the gimbal controller, the angular velocity target value of the gimbal mechanism, the fine motion mirror The angle target value of the fine movement mirror mechanism is output to the controller.

次に、ジンバル制御器において、ジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させるように粗動機構制御指令による制御が行われる。   Next, in the gimbal controller, control based on the coarse motion mechanism control command is performed so that the angular velocity data matches the angular velocity target value of the gimbal mechanism.

同時に、微動鏡制御器において、微動鏡機構の角度が角度目標値に達するように微動機構制御指令による制御が行われる。   At the same time, the fine movement controller performs control based on the fine movement mechanism control command so that the angle of the fine movement mechanism reaches the target angle value.

しかし、図4に示される補正制御系では、ジンバル機構は負荷慣性が大きいために高速駆動ができず、外乱に対する抑圧特性は低周波領域に限られてしまう。一方、微動鏡機構は負荷慣性が小さく、高速駆動が可能だが、角度目標値が画像センサの出力に基づいているため、高周波領域の制御が行われない。このため、高周波領域の外乱に対する外乱抑圧効果が低くなってしまう問題がある。   However, in the correction control system shown in FIG. 4, since the gimbal mechanism has a large load inertia, it cannot be driven at high speed, and the suppression characteristic against disturbance is limited to the low frequency region. On the other hand, the fine mirror mechanism has a small load inertia and can be driven at a high speed, but since the angle target value is based on the output of the image sensor, the high frequency region is not controlled. For this reason, there exists a problem that the disturbance suppression effect with respect to the disturbance of a high frequency area | region will become low.

そこで、図4の補正制御系を改良した補正制御系のブロック線図を図5に示す。図5においては、図4の補正制御系に誤差成分検出器および抑圧指令生成器が加えられた構成となっている。図5の補正制御系においては、図4の補正制御系の場合と同様に、ジンバル制御器でジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させる制御が行われる。しかし、微動制御の方法は図4と異なり、誤差成分検出器で粗動制御系での追尾誤差を算出し、抑圧指令生成器で追尾誤差を補正する微動制御系での微動機構制御指令値を求め、この微動機構制御指令値に基づいて微動鏡制御器による制御が行われる。以下、この制御方法の相違点について詳細に説明する。   Therefore, FIG. 5 shows a block diagram of a correction control system obtained by improving the correction control system of FIG. In FIG. 5, an error component detector and a suppression command generator are added to the correction control system of FIG. In the correction control system of FIG. 5, as in the case of the correction control system of FIG. 4, the gimbal controller performs control to match the angular velocity data with the angular velocity target value of the gimbal mechanism. However, the fine movement control method is different from that shown in FIG. 4, in which the error component detector calculates the tracking error in the coarse movement control system, and the suppression instruction generator corrects the tracking error. Obtained and controlled by the fine movement mirror controller based on this fine movement mechanism control command value. Hereinafter, the difference in this control method will be described in detail.

先ず、誤差成分検出器において、目標値生成器から画像センサに基づいて出力される角度目標値にはローパスフィルタ(LPF)、レートセンサで検出された角速度データにはハイパスフィルタ(HPF)後に積分が行われ、抑圧指令生成器にそれぞれ出力される。   First, in the error component detector, the angular target value output from the target value generator based on the image sensor is low-pass filter (LPF), and the angular velocity data detected by the rate sensor is integrated after high-pass filter (HPF). And output to the suppression command generator.

次に、抑圧指令生成器において、誤差成分検出器から出力されたローパスフィルタ(LPF)した値に対しては重み係数K、ローパスフィルタ(HPF)後に積分した値に対しては重み係数Kがそれぞれ乗算され、微動鏡機構の微動機構角度指令値および補正角度指令値として微動鏡制御器にそれぞれ出力される。 Next, in the suppression command generator, the weighting factor K L for the low-pass filter (LPF) value output from the error component detector, and the weighting factor K H for the value integrated after the low-pass filter (HPF). Are respectively outputted to the fine movement mirror controller as the fine movement mechanism angle command value and the correction angle command value of the fine movement mirror mechanism.

次に、微動鏡制御器において、微動機構角度指令値および補正角度指令値が加算され、微動鏡機構に対する制御指令(微動機構制御指令)が発せられる。尚、周波数に応じて信号処理を行うことにより、誤差成分の正確な検出を可能としているが、重み係数KおよびKは常に1対1であるとは限らないので、信号処理は微動機構角度指令値および補正角度指令値の加算処理の前に行うのが好適である。 Next, in the fine motion mirror controller, the fine motion mechanism angle command value and the correction angle command value are added, and a control command (fine motion mechanism control command) for the fine motion mirror mechanism is issued. Although the error processing can be accurately detected by performing the signal processing according to the frequency, the weighting factors K L and K H are not always 1: 1, so that the signal processing is a fine movement mechanism. It is preferable to carry out before the addition processing of the angle command value and the correction angle command value.

そして、微動鏡機構が微動鏡制御器からの微動機構制御指令に基づいて回転駆動されることにより、粗動機構側で抑圧できない誤差成分を追尾誤差とし、これを微動機構側で抑圧することが可能となる。   Then, when the fine movement mirror mechanism is rotationally driven based on the fine movement mechanism control command from the fine movement mirror controller, an error component that cannot be suppressed on the coarse movement mechanism side is regarded as a tracking error, and this can be suppressed on the fine movement mechanism side. It becomes possible.

図6は、本実施形態に係る補正制御の適用有無と追尾誤差との関係を示す図である。図6において破線は補正制御を行わない場合の追尾誤差の値を示し、実線は補正制御を行った場合の追尾誤差の値を示す。したがって、粗動機構に外乱による誤差が発生した場合、目標位置認識手段30では破線で示されるような追尾誤差が発生する。これに対して、補正制御を行うことで、実線で示されるように追尾誤差が減少し、追尾精度が改善されることを表している。この追尾誤差の補正幅は、微小であっても目標物との距離が遠い場合に効果的である。   FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between the presence / absence of application of the correction control according to the present embodiment and the tracking error. In FIG. 6, the broken line indicates the tracking error value when the correction control is not performed, and the solid line indicates the tracking error value when the correction control is performed. Therefore, when an error due to disturbance occurs in the coarse movement mechanism, a tracking error as indicated by a broken line occurs in the target position recognition means 30. In contrast, by performing correction control, the tracking error is reduced as shown by the solid line, and the tracking accuracy is improved. The tracking error correction width is effective when the distance from the target is long even if it is very small.

このように本実施形態の補正制御を行うことで、粗動機構の制御では抑圧できない外乱の影響を微動機構の制御によって低減し、追尾誤差を改善することが可能となる。また、補正制御の対象を特定周波数に限定していないので、広い帯域の周波数を対象として補正制御を行うことができる。すなわち、全ての周波数の外乱を安定化させるように調整を行うことができるという効果を奏する。   As described above, by performing the correction control of the present embodiment, it is possible to reduce the influence of the disturbance that cannot be suppressed by the control of the coarse movement mechanism by the control of the fine movement mechanism, and to improve the tracking error. In addition, since the correction control target is not limited to a specific frequency, the correction control can be performed on a wide frequency band. That is, there is an effect that adjustment can be performed so as to stabilize disturbances of all frequencies.

(実施形態2)
図7は、本実施形態2に係る追尾装置1における補正制御系の一例を示すブロック線図である。本実施形態に係る補正制御系では、実施形態1の場合と同様にジンバル制御器においてジンバル機構の角速度目標値に角速度データを一致させる制御が行われる。一方、微動鏡制御器においては、誤差成分検出器と抑圧指令生成器から求められた粗動制御系での抑圧誤差を補正する微動機構制御指令値に基づいて制御が行われる。しかし、図5の補正制御系とは制御方法が異なる。以下、この制御方法の相違点について詳細に説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a correction control system in the tracking device 1 according to the second embodiment. In the correction control system according to the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the gimbal controller performs control to match the angular velocity data with the angular velocity target value of the gimbal mechanism. On the other hand, in the fine movement mirror controller, control is performed based on a fine movement mechanism control command value for correcting a suppression error in the coarse movement control system obtained from the error component detector and the suppression command generator. However, the control method is different from the correction control system of FIG. Hereinafter, the difference in this control method will be described in detail.

先ず、誤差成分検出器おいて、レートセンサで検出された角速度データを積分した値に対してフーリエ変換処理が行われ、算出された特定周波数のフーリエ係数が正弦波生成器(抑圧指令生成器)に出力される。   First, in the error component detector, a Fourier transform process is performed on the value obtained by integrating the angular velocity data detected by the rate sensor, and the Fourier coefficient of the calculated specific frequency is a sine wave generator (a suppression command generator). Is output.

次に、正弦波生成器において、誤差成分検出器で算出されたフーリエ係数に従って特定周波数成分が合成され、合成された値が補正角度指令値として微動鏡制御器に出力される。   Next, in the sine wave generator, the specific frequency component is synthesized in accordance with the Fourier coefficient calculated by the error component detector, and the synthesized value is output to the fine mirror controller as a corrected angle command value.

次に、微動鏡制御器において、画像センサから出力される位置データに基づいて求められた微動機構角度指令値と、正弦波生成器で生成された補正角度指令値を加算した値に基づいて微動鏡機構に制御指令(微動機構制御指令)が発せられる。   Next, in the fine movement mirror controller, fine movement is performed based on a value obtained by adding the fine movement mechanism angle command value obtained based on the position data output from the image sensor and the correction angle command value generated by the sine wave generator. A control command (fine movement mechanism control command) is issued to the mirror mechanism.

そして、微動鏡機構が微動鏡制御器からの微動機構制御指令に基づいて回転駆動されることにより、ジンバル機構で抑圧できない誤差成分を追尾誤差とし、これを微動鏡機構側で抑圧することが可能となる。   The fine movement mechanism is driven to rotate based on the fine movement mechanism control command from the fine movement mirror controller, so that an error component that cannot be suppressed by the gimbal mechanism is set as a tracking error, which can be suppressed on the fine movement mechanism side. It becomes.

図8は、フーリエ変換処理に基づく補正制御の具体例を示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart illustrating a specific example of correction control based on Fourier transform processing.

先ず、誤差成分検出器において、Ts[s]の時間間隔でレートセンサから出力される角速度検出値をサンプリングし、その積分値を求める(ステップ801)。   First, in the error component detector, the angular velocity detection value output from the rate sensor is sampled at a time interval of Ts [s], and the integral value is obtained (step 801).

次に、サンプリングした角速度検出値の積分値をメモリAに記録する(ステップ802)。   Next, the integrated value of the sampled angular velocity detection value is recorded in the memory A (step 802).

次に、サンプリングした角速度検出値が指定サンプル数を満たすか否かを判定する(ステップ803)。   Next, it is determined whether or not the sampled angular velocity detection value satisfies the specified number of samples (step 803).

ここで、指定サンプル数分完了している場合には、後述する3つの処理が同時に平行して行われる(ステップ804A、804B、804C)。   Here, when the specified number of samples has been completed, the following three processes are simultaneously performed in parallel (steps 804A, 804B, and 804C).

これに対し、指定サンプル数分完了していない場合には、ステップ801に戻り、指定サンプル数を満たすまでステップ801〜803の処理が繰り返される。   On the other hand, if the specified number of samples has not been completed, the process returns to step 801, and the processing of steps 801 to 803 is repeated until the specified number of samples is satisfied.

ステップ804Aでは、メモリAの記憶領域をクリアし、ステップ801へ戻る。   In step 804A, the storage area of the memory A is cleared, and the process returns to step 801.

ステップ804Bでは、サンプリングした角速度検出値をメモリAとは別の記憶領域であるメモリBへ代入し、ステップ805Bへ進む。   In step 804B, the sampled angular velocity detection value is substituted into memory B, which is a storage area different from memory A, and the process proceeds to step 805B.

次に、メモリBに格納された角速度積分値に対してフーリエ級数展開を行う(ステップ805B)。ここで、特定周波数周期をTとすると、サンプリング時間とサンプル数の関係は、下記の数式(1)で示される。
Next, Fourier series expansion is performed on the angular velocity integral value stored in the memory B (step 805B). Here, if the specific frequency period is T, the relationship between the sampling time and the number of samples is expressed by the following formula (1).

角速度積分値をe(t)とすると、フーリエ級数展開は、下記の数式(2)で示される。
When the angular velocity integral value is e (t), the Fourier series expansion is expressed by the following mathematical formula (2).

ここで、a,a,a,b,b,b,eは、フーリエ係数であり、各特定周波数の次数倍成分の大きさと位相を表す。 Here, a 1 , a 2 , a n , b 1 , b 2 , b n , and e 0 are Fourier coefficients and represent the magnitude and phase of the order multiple component of each specific frequency.

次に、各m次のフーリエ係数を、下記の式(3)により求める(ステップ806B)。
Next, each m-th order Fourier coefficient is obtained by the following equation (3) (step 806B).

角速度積分値e(t)は離散的な情報として得られるため、離散フーリエ係数は、下記の数式(4)で示される。
Since the angular velocity integral value e (t) is obtained as discrete information, the discrete Fourier coefficient is expressed by the following mathematical formula (4).

また、上記の数式(3)は、1サンプル前までに得られたフーリエ係数に、k時点の観測情報により得られたフーリエ係数の変化分を逐次加算していく演算式として変形することができ、下記の数式(5)で示される。
Also, the above mathematical formula (3) can be modified as an arithmetic expression in which the Fourier coefficient obtained from the observation information at time k is sequentially added to the Fourier coefficient obtained one sample before. Is expressed by the following mathematical formula (5).

そして、数式(5)により、角速度積分値の特定成分をサイン(sin)成分とコサイン(cos)成分に分離抽出し、フーリエ係数テーブルAを更新する(ステップ807B)。尚、フーリエ係数テーブルの更新は、T時間刻みで行われる。   Then, the specific component of the angular velocity integral value is separated and extracted into a sine (sin) component and a cosine (cos) component by Equation (5), and the Fourier coefficient table A is updated (step 807B). The Fourier coefficient table is updated every T time.

また、ステップ804Cでは、フーリエ係数テーブルAの値を係数テーブルBに代入して正弦波生成器(抑圧指令生成器)へ出力し、ステップ805Cへ進む。ここで、フーリエ係数テーブルをAの値をBに代入するのは、角速度積分値のサンプリング保持およびフーリエ級数展開を並列して処理するためである。   In Step 804C, the value of the Fourier coefficient table A is substituted into the coefficient table B and output to the sine wave generator (suppression command generator), and the process proceeds to Step 805C. Here, the reason why the value of A in the Fourier coefficient table is substituted for B is to perform sampling holding of the angular velocity integral value and Fourier series expansion in parallel.

次に、正弦波生成器(抑圧指令生成器)において、フーリエ係数に対応した特定周波数の倍数成分の正弦波を生成し、この正弦波を合成する(ステップ805C)。   Next, a sine wave generator (suppression command generator) generates a sine wave having a multiple of a specific frequency corresponding to the Fourier coefficient, and synthesizes this sine wave (step 805C).

次に、合成波に対してゲイン係数Kが乗算した値に基づいて補正角度指令値を求める(ステップ806C)。すなわち、フーリエ変換処理によって抽出されたジンバル機構側での誤差角を微動鏡機構の駆動によって補正するための補正角度指令値に変換する。   Next, a correction angle command value is obtained based on the value obtained by multiplying the composite wave by the gain coefficient K (step 806C). That is, the error angle on the gimbal mechanism side extracted by the Fourier transform process is converted into a correction angle command value for correcting by driving the fine movement mirror mechanism.

次に、補正角度指令値に目標器算出器で算出された角度目標値を加算して微動機構制御指令値を生成し、微動鏡制御器に出力する(ステップ807C)。   Next, the fine angle mechanism control command value is generated by adding the angle target value calculated by the target calculator to the corrected angle command value, and is output to the fine mirror controller (step 807C).

そして、微動鏡制御器において、微動機構角度指令値に基づいて微動鏡機構が駆動される(ステップ808C)。   Then, in the fine movement mirror controller, the fine movement mirror mechanism is driven based on the fine movement mechanism angle command value (step 808C).

このように微動鏡機構の駆動を制御することにより、ジンバル機構で抑圧できない追尾誤差を抑圧できる。尚、特定周波数成分において、有意に現れる次数が予め分かっている場合には、数式(5)のmを、その特定周波数成分に限定することで、フーリエ係数テーブルのサイズを小さくすることが可能である。「有意に現れる次数」の具体例としては、ヘリ搭載の場合のローター周波数、飛行機搭載の場合のエンジンの周波数等の搭載側で発生する周波数が挙げられる。また、構造共振による特定周波数(構造共振周波数)も同様である。   By controlling the driving of the fine mirror mechanism in this way, tracking errors that cannot be suppressed by the gimbal mechanism can be suppressed. In addition, when the order that appears significantly in a specific frequency component is known in advance, the size of the Fourier coefficient table can be reduced by limiting m in Equation (5) to the specific frequency component. is there. Specific examples of “significantly appearing orders” include frequencies generated on the mounting side, such as a rotor frequency when the helicopter is mounted and an engine frequency when the helicopter is mounted. The same applies to a specific frequency (structural resonance frequency) due to structural resonance.

また、本実施形態に係る補正制御系は、外乱抑圧の対象を特定周波数に特化している。すなわち、特定周波数の倍数波を指標として調整するので、実施形態1の場合と異なり、特異的なピークとなる周波数に対しても最大限抑圧することができるという効果を奏する。   Further, the correction control system according to the present embodiment specializes the target of disturbance suppression to a specific frequency. That is, since a multiple wave of a specific frequency is adjusted as an index, unlike the case of the first embodiment, there is an effect that the frequency that becomes a specific peak can be suppressed to the maximum.

尚、本発明は上記の実施形態のそのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、微動機構は2軸回転機構に限らず、チルト、パン、ズームの3軸の可能性もある。また、撮像面の変化が2自由度であればよいので、角度ではなく変位で撮像面を変えることも考えられる。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。すなわち、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. For example, the fine movement mechanism is not limited to the biaxial rotation mechanism, and there is a possibility of three axes of tilt, pan, and zoom. In addition, since it is sufficient that the change of the imaging surface is two degrees of freedom, it is conceivable to change the imaging surface by displacement instead of angle. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. That is, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

本発明の実施形態1に係る追尾装置の全体構成例を示す図。The figure which shows the example of whole structure of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る追尾装置の概観図。1 is an overview diagram of a tracking device according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る追尾装置の微動機構の要部拡大図。The principal part enlarged view of the fine movement mechanism of the tracking apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1に係る補正制御系を示すブロック線図。1 is a block diagram showing a correction control system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る補正制御系を示すブロック線図。1 is a block diagram showing a correction control system according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施形態1に係る補正制御の適用有無と追尾誤差との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the presence or absence of application of the correction control which concerns on Embodiment 1 of this invention, and a tracking error. 本発明の実施形態2に係る補正制御系のブロック線図。The block diagram of the correction | amendment control system which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態2に係る補正制御系の処理の具体例を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a specific example of processing of the correction control system according to the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…第1のジンバル軸(AZ軸)、11…第1の粗動機構、
12…第1の粗動機構駆動手段、13…第1の角速度検出手段、
20…第2のジンバル軸(EL軸)、21…第2の粗動機構、
22…第2の粗動機構駆動手段、23…第2の角速度検出手段、
30…目標位置認識手段、
40…第1の微動回転軸、41…第1の微動機構、
50…第2の微動回転軸、51…第2の微動機構、
60…粗動機構角速度指令生成部、70…粗動機構駆動制御部、
80…微動機構角度指令生成部、90…補正角度指令生成部、
100…微動機構駆動制御部。
10 ... 1st gimbal axis (AZ axis), 11 ... 1st coarse movement mechanism,
12: First coarse movement mechanism driving means, 13: First angular velocity detecting means,
20 ... second gimbal axis (EL axis), 21 ... second coarse movement mechanism,
22 ... second coarse movement mechanism drive means, 23 ... second angular velocity detection means,
30: Target position recognition means,
40: first fine rotation shaft, 41: first fine movement mechanism,
50 ... second fine movement rotating shaft, 51 ... second fine movement mechanism,
60: Coarse motion mechanism angular velocity command generation unit, 70: Coarse motion mechanism drive control unit,
80 ... fine movement mechanism angle command generation unit, 90 ... correction angle command generation unit,
100: Fine movement mechanism drive control unit.

Claims (10)

アジマス軸を中心に回転する第1の粗動機構と、
前記第1の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第2の粗動機構と、
この第2の粗動機構に支持され、第1の回転軸を中心に回転する第1の微動機構と、
前記第2の粗動機構に支持され、前記第1の回転軸と異なる方向の第2の回転軸を中心に回転する第2の微動機構と、
前記第1および第2の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する目標位置認識部と、
前記第1および第2の粗動機構を回転駆動する粗動機構駆動部と、
前記第1および第2の微動機構を回転駆動する微動機構駆動部と、
前記第1および第2の粗動機構の角速度を検出する角速度検出部と、
前記目標位置認識部から出力された位置データおよび前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記第1および第2の粗動機構に前記目標物を追尾させるための粗動機構角速度指令値を生成する粗動機構角速度指令生成部と、
前記生成された粗動機構角速度指令値に基づいて前記粗動機構駆動部を制御する粗動機構駆動制御部と、
前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記第1および第2の微動機構を回転駆動させるための微動機構角度指令値を生成する微動機構角度指令生成部と、
前記角速度検出部で検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度指令値を生成する補正角度指令生成部と、
前記微動機構角度指令生成部で生成された微動機構角度指令値を前記補正指令生成部で生成された補正角度指令値によって補正した微動機構制御指令に基づいて前記微動機構駆動部を制御する微動機構駆動制御部と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
A first coarse movement mechanism that rotates about an azimuth axis;
A second coarse movement mechanism that is supported by the first coarse movement mechanism and rotates about an elevation axis in a direction different from the azimuth axis;
A first fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates about the first rotation axis;
A second fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates around a second rotation axis in a direction different from the first rotation axis;
A target position recognition unit that is supported by the first and second fine movement mechanisms, images a target, and outputs position data;
A coarse mechanism driving section for rotationally driving the first and second coarse mechanisms;
A fine movement mechanism drive unit for rotationally driving the first and second fine movement mechanisms;
An angular velocity detector that detects angular velocities of the first and second coarse movement mechanisms;
Based on the position data output from the target position recognition unit and the angular velocity detected by the angular velocity detection unit, a coarse movement mechanism angular velocity command value for causing the first and second coarse movement mechanisms to track the target is obtained. A coarse motion mechanism angular velocity command generation unit to generate;
A coarse mechanism drive control unit for controlling the coarse mechanism drive unit based on the generated coarse mechanism angular velocity command value;
A fine movement mechanism angle command generation unit that generates a fine movement mechanism angle command value for rotationally driving the first and second fine movement mechanisms based on the position data output from the target position recognition unit;
A correction angle command generation unit that generates a correction angle command value for correcting the fine movement mechanism angle command value based on the angular velocity detected by the angular velocity detection unit;
A fine movement mechanism that controls the fine movement mechanism drive unit based on a fine movement mechanism control command obtained by correcting the fine movement mechanism angle command value generated by the fine movement mechanism angle command generation unit with a correction angle command value generated by the correction command generation unit. A drive control unit;
A tracking device comprising:
前記粗動機構角速度指令生成部は、前記目標位置認識部から出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第1および第2の粗動機構の各々の角速度目標値を算出し、前記角速度検出部において検出された角速度と前記角速度目標値との差を小さくするための前記粗動角速度指令値を生成することを特徴とする請求項1に記載の追尾装置。   The coarse movement mechanism angular velocity command generation unit calculates an angular velocity target value of each of the first and second coarse movement mechanisms in tracking the target based on the position data output from the target position recognition unit, The tracking device according to claim 1, wherein the coarse motion angular velocity command value for reducing a difference between the angular velocity detected by the angular velocity detecting unit and the angular velocity target value is generated. 前記補正角度指令生成部は、前記角速度検出部において検出された角速度に基づいて前記微動機構角度指令値を補正する補正角度を各々算出し、この補正角度に基づいて前記補正角度指令値を生成することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の追尾装置。   The correction angle command generation unit calculates a correction angle for correcting the fine movement mechanism angle command value based on the angular velocity detected by the angular velocity detection unit, and generates the correction angle command value based on the correction angle. The tracking device according to claim 1 or 2, wherein 前記微動機構制御指令は、前記微動機構角度指令値に前記補正角度指令値を加算した値に基づいて生成されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の追尾装置。   The tracking according to any one of claims 1 to 3, wherein the fine movement mechanism control command is generated based on a value obtained by adding the correction angle command value to the fine movement mechanism angle command value. apparatus. アジマス軸を中心に回転する第1の粗動機構と、
前記第1の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第2の粗動機構と、
この第2の粗動機構に支持され、第1の回転軸を中心に回転する第1の微動機構と、
前記第2の粗動機構に支持され、前記第1の回転軸と異なる方向の第2の回転軸を中心に回転する第2の微動機構と、
前記第1および第2の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、
前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第1および第2の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第1および第2の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、
前記第1および第2の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、
前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第1および第2の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、
前記レートセンサで検出された角速度並びに前記目標値算出器で算出された角度目標値を信号処理し、前記第1および第2の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分を検出する誤差成分検出器と、
前記検出された誤差成分を前記第1および第2の微動機構の駆動によって抑圧するための微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、
前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第1および第2の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
A first coarse movement mechanism that rotates about an azimuth axis;
A second coarse movement mechanism that is supported by the first coarse movement mechanism and rotates about an elevation axis in a direction different from the azimuth axis;
A first fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates about the first rotation axis;
A second fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates around a second rotation axis in a direction different from the first rotation axis;
An image sensor that is supported by the first and second fine movement mechanisms, images a target, and outputs position data;
Based on the output position data, the angular velocity target value of each of the first and second coarse movement mechanisms and the angular target value of each of the first and second fine movement mechanisms in tracking the target are calculated. A target value calculator;
A rate sensor for detecting an angular velocity of the first and second coarse movement mechanisms;
A coarse motion mechanism controller for controlling the driving of the first and second coarse motion mechanisms based on the detected angular velocity and the angular velocity target value output from the image sensor;
An error component for detecting an error component in the tracking of the target of the first and second coarse movement mechanisms by performing signal processing on the angular velocity detected by the rate sensor and the angular target value calculated by the target value calculator. A detector;
A suppression command generator for generating a fine movement mechanism control command value for suppressing the detected error component by driving the first and second fine movement mechanisms;
A fine movement mechanism controller for controlling the driving of the first and second fine movement mechanisms based on the generated fine movement mechanism control command value;
A tracking device comprising:
前記誤差成分検出器が、前記目標値算出器で算出された角度目標値を低周波数信号処理した第1の信号処理値および前記レートセンサから出力された角速度を高周波数信号処理した後に積分した第2の信号処理値を前記誤差成分として検出し、
前記抑圧指令生成器が、前記誤差成分検出器で検出された第1および第2の信号処理値の各々に所定の重み係数を乗算した後に加算し、前記誤差成分を前記第1および第2の微動機構の駆動によって抑圧する前記微動機構制御指令を生成することを特徴とする請求項5に記載の追尾装置。
The error component detector integrates a first signal processing value obtained by low-frequency signal processing of the angle target value calculated by the target value calculator and an angular velocity output from the rate sensor after high-frequency signal processing. 2 signal processing values are detected as the error component,
The suppression command generator multiplies each of the first and second signal processing values detected by the error component detector by a predetermined weight coefficient and adds the result, and the error component is added to the first and second error components. The tracking device according to claim 5, wherein the fine movement mechanism control command to be suppressed by driving the fine movement mechanism is generated.
前記第1および第2の信号処理値に乗算される前記重み係数が異なることを特徴とする請求項6に記載の追尾装置。   The tracking device according to claim 6, wherein the weighting factors multiplied by the first and second signal processing values are different. アジマス軸を中心に回転する第1の粗動機構と、
前記第1の粗動機構に支持され、前記アジマス軸と異なる方向のエレベーション軸を中心に回転する第2の粗動機構と、
この第2の粗動機構に支持され、第1の回転軸を中心に回転する第1の微動機構と、
前記第2の粗動機構に支持され、前記第1の回転軸と異なる方向の第2の回転軸を中心に回転する第2の微動機構と、
前記第1および第2の微動機構に支持され、目標物を撮像し、その位置データを出力する画像センサと、
前記出力された位置データに基づいて前記目標物の追尾における前記第1および第2の粗動機構の各々の角速度目標値並びに前記第1および第2の微動機構の各々の角度目標値を算出する目標値算出器と、
前記第1および第2の粗動機構の角速度を検出するレートセンサと、
前記検出された角速度並びに前記画像センサから出力された角速度目標値に基づいて前記第1および第2の粗動機構の駆動を制御する粗動機構制御器と、
前記レートセンサで検出された角速度を積分した後にフーリエ変換処理を行って特定周波数に対応するフーリエ係数を求め、前記第1および第2の粗動機構の前記目標物の追尾における誤差成分として検出する誤差成分検出器と、
前記検出されたフーリエ係数に対応する前記特定周波数の倍数成分の正弦波に基づいて前記誤差成分を前記第1および第2の微動機構の駆動によって抑圧するための補正角度指令値を生成し、この補正角度指令値に前記目標値算出器で算出された角度目標値を加算して微動機構制御指令値を生成する抑圧指令生成器と、
前記生成された微動機構制御指令値に基づいて前記第1および第2の微動機構の駆動を制御する微動機構制御器と、
を備えることを特徴とする追尾装置。
A first coarse movement mechanism that rotates about an azimuth axis;
A second coarse movement mechanism that is supported by the first coarse movement mechanism and rotates about an elevation axis in a direction different from the azimuth axis;
A first fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates about the first rotation axis;
A second fine movement mechanism that is supported by the second coarse movement mechanism and rotates around a second rotation axis in a direction different from the first rotation axis;
An image sensor that is supported by the first and second fine movement mechanisms, images a target, and outputs position data;
Based on the output position data, the angular velocity target value of each of the first and second coarse movement mechanisms and the angular target value of each of the first and second fine movement mechanisms in tracking the target are calculated. A target value calculator;
A rate sensor for detecting an angular velocity of the first and second coarse movement mechanisms;
A coarse motion mechanism controller for controlling the driving of the first and second coarse motion mechanisms based on the detected angular velocity and the angular velocity target value output from the image sensor;
After the angular velocity detected by the rate sensor is integrated, a Fourier transform process is performed to obtain a Fourier coefficient corresponding to a specific frequency, which is detected as an error component in the tracking of the target of the first and second coarse movement mechanisms. An error component detector;
Based on a sine wave of a multiple component of the specific frequency corresponding to the detected Fourier coefficient, a correction angle command value for suppressing the error component by driving the first and second fine movement mechanisms is generated. A suppression command generator for generating a fine movement mechanism control command value by adding the angle target value calculated by the target value calculator to the correction angle command value;
A fine movement mechanism controller for controlling the driving of the first and second fine movement mechanisms based on the generated fine movement mechanism control command value;
A tracking device comprising:
前記補正角度指令値が、前記正弦波の合成波に所定のゲイン係数を乗算して生成されることを特徴とする請求項8に記載の追尾装置。   The tracking device according to claim 8, wherein the correction angle command value is generated by multiplying a composite wave of the sine wave by a predetermined gain coefficient. 前記誤差成分検出器が、前記特定周波数に対応したフーリエ係数を予めフーリエ係数テーブルとして記憶していることを特徴とする請求項8または請求項9に記載の追尾装置。   The tracking device according to claim 8 or 9, wherein the error component detector stores a Fourier coefficient corresponding to the specific frequency as a Fourier coefficient table in advance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011151790A (en) * 2009-12-09 2011-08-04 Honeywell Internatl Inc Noncontact data transfer from mobile system
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