JP2009133558A - Control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、船舶に搭載して画像信号により目標の追尾を行う管制装置に関するものである。 The present invention relates to a control device that is mounted on a ship and tracks a target by an image signal.
従来、船舶に搭載される、砲銃を有した射出装置の照準を行う場合、テレビカメラ等により光学的に目標を追尾して、射出装置の指向角を制御する方法が良く知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when aiming an injection device equipped with a gun that is mounted on a ship, a method of optically tracking a target with a television camera or the like and controlling the directivity angle of the injection device is well known ( For example, see Patent Document 1).
従来の管制装置では、一般的に、海上において射出装置から射撃を行う際、射撃を行う対象となる目標の照準を継続して実施することになる。画像追尾を行う際には映像信号より目標の位置を画面中心からの角度として検出し、常に目標が画像の中心に存在するよう撮像器の指向制御を行い、自動追尾を実施する。 In the conventional control device, generally, when shooting from the injection device at sea, aiming of the target to be shot is continuously performed. When performing image tracking, the target position is detected from the video signal as an angle from the center of the screen, and the orientation control of the image pickup device is performed so that the target always exists at the center of the image, and automatic tracking is performed.
管制装置において自動追尾演算を行う場合、射出装置と撮像器の搭載位置関係及び目標の位置等により、目標と射出装置が同一視野内にて映像が重畳して映ることがあり、その状態で発射を行うと、射出装置から発生する火煙により画像が乱れ、画像追尾処理における目標位置検出が誤動作してしまい追尾継続性が損なわれることがある。 When automatic tracking calculation is performed in the control device, the target and the injection device may be superimposed in the same field of view, depending on the mounting position relationship between the injection device and the image pickup device, the target position, etc. If the operation is performed, the image may be disturbed by the smoke generated from the injection device, the target position detection in the image tracking process may malfunction, and tracking continuity may be impaired.
このように、射撃を行いながら画像追尾を継続するためには、発射操作を行う時刻において画像追尾の安定性を確保するような制御が必要であるが、特許文献1に記載されるような従来技術では、発射時刻において画像追尾処理を安定させることができなかった。 As described above, in order to continue the image tracking while performing the shooting, it is necessary to control to ensure the stability of the image tracking at the time when the shooting operation is performed. The technology cannot stabilize the image tracking process at the launch time.
すなわち、従来の管制装置では、射出装置の動作状態に関わらず、常に照準を正確に合わせることのみが主体となっており、発射時刻において射出装置から発生する火煙の影響を回避して画像追尾の安定性を確保することができないという問題があった。 In other words, in the conventional control device, the main aim is always to accurately aim regardless of the operating state of the injection device, and image tracking is performed while avoiding the influence of fire smoke generated from the injection device at the time of launch. There was a problem that the stability of the system could not be secured.
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、目標と射出装置が同一視野内となり、射出装置から発する火煙が目標と重畳して写りこむことが予測される場合であっても、画像追尾による目標の角度検出の位置が大きく変化しないよう制御することで、正確な目標追尾を継続することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and it is a case where the target and the injection device are in the same field of view, and it is predicted that the smoke emitted from the injection device will be reflected on the target. However, it is intended to continue accurate target tracking by controlling so that the position of target angle detection by image tracking does not change greatly.
この発明による管制装置は、撮像器の映像から目標画像を得て目標を画像追尾し、目標の距離と角度を計測する目標追尾装置と、上記目標追尾装置により得られた目標の距離と角度から目標位置を求め、求めた目標位置と、上記撮像器と射出装置の装備位置関係に基いて、上記撮像器の撮像画面の視野に射出装置及び射出装置から噴き出る火炎の画像が重畳し、目標追尾が不可となる状態を予測する射出装置位置モニタ装置とを備え、上記目標追尾装置は、上記射出装置位置モニタ装置により、目標追尾が不可となる状態が予測されると、目標の追尾を一時停止することを特徴とするものである。 The control device according to the present invention obtains a target image from an image of an image pickup device, tracks a target, and measures a target distance and angle, and a target distance and angle obtained by the target tracking device. The target position is obtained, and based on the obtained target position and the positional relationship between the image pickup device and the injection device, an image of the flame ejected from the injection device and the injection device is superimposed on the field of view of the imaging screen of the image pickup device. An injection device position monitoring device that predicts a state in which tracking is impossible, and the target tracking device temporarily performs target tracking when a state in which target tracking is impossible is predicted by the injection device position monitoring device. It is characterized by stopping.
この発明によれば、目標と射出装置が撮像器の同一視野内となり、射出装置や射出装置から発する火煙が目標と重畳して写りこむことが予測される場合であっても、誤った目標の追尾を防止し、正確な目標追尾を継続することが可能となる。 According to the present invention, even if the target and the injection device are in the same field of view of the imager, and it is predicted that the smoke emitted from the injection device or the injection device is projected to be superimposed on the target, an incorrect target is obtained. Can be prevented, and accurate target tracking can be continued.
実施の形態1.
以下、図を用いて、この発明に係わる実施の形態1について説明する。
図1は、この発明に係る実施の形態1による管制装置の運用形態を示す図である。図において、船舶13は射出装置2と目標追尾装置30を搭載し、海面17上を航行している。目標追尾装置30はその撮像器で目標14を撮影し、目標14を画像追尾して、射出装置2の砲銃から射出物(例えば弾丸)を射出する。射出装置2の砲銃から射出された射出物は弾道16に沿って飛翔する。なお、目標追尾装置30の撮像器は視野角15を有している。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing an operation mode of a control device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the
図2は、この実施の形態1による管制装置の内部構成を示したものである。図において、点線で囲まれた部分が管制装置1であり、射出装置2に対して射撃管制を実施する。すなわち、射出装置2は管制装置により指示される角度に射出装置2の砲を追従させ、射出物を発射できる。以下、管制装置1の構成について説明する。
管制装置1は、船舶に搭載され、監視機3と、画像追尾処理器6と、追尾制御器7と、射出装置制御器8と、ジャイロ9と、表示操作盤10と、射出装置位置モニタ装置11と、占位差テーブル12を備えて構成される。また、ジャイロ9と、監視機3と、画像追尾処理器6と、追尾制御器7は、目標追尾装置30を構成する。目標追尾装置30は図の一点鎖線で囲まれた部分である。
FIG. 2 shows the internal structure of the control device according to the first embodiment. In the figure, the portion surrounded by a dotted line is the control device 1, and the shooting control is performed on the
The control device 1 is mounted on a ship, and includes a
監視機3は、目標の映像を撮像するための撮像器4と目標の距離を計測するための測距器5を備える。監視機3は、旋回及び俯仰方向に回転することが可能であり、ジャイロ9と表示操作盤10からの制御信号を受け、目標方向に指向制御される。画像追尾処理器6は、撮像された目標の映像信号を処理して目標の画面内における角度を計算し、表示操作盤10により設定された追尾領域内で目標を画像追尾する。ジャイロ9は、船舶の針路、ロール角、ピッチ角を検出し、検出結果から船舶の動揺修正を行うための制御信号を求めて、監視機3及び射出装置制御器8に入力する。表示操作盤10は、撮像器4により撮影された目標の映像を表示する。また、表示操作盤10は、監視機3の指向制御と射出装置2の
発射制御に関する操作を行う。
The
画像追尾処理器6は、撮像器4により撮像された目標の映像信号を処理して、目標の画面内における角度を計算し、表示操作盤10により設定された追尾領域内で目標を画像追尾する。追尾制御器7は、監視機3が現在指向している角度と画像追尾処理器6により得られた目標の画面内における角度とを基に、監視機3の目標指向角を指令するとともに、目標の角度を求める。占位差テーブル12は、監視機3と射出装置2の船体上の占位差情報を保存する。
The image tracking processor 6 processes the target video signal picked up by the image pickup device 4, calculates an angle within the target screen, and tracks the target within the tracking region set by the
射出装置位置モニタ装置11は、測距器5により計測された目標の距離と追尾制御器7により計測された目標の角度が入力され、目標の距離と角度に基いて目標位置を算出する。また、射出装置位置モニタ装置11は、占位差テーブル12に設定された占位差情報から射出装置装備位置を求める。射出装置位置モニタ装置11は、このようにして得られた目標位置および射出装置装備位置と、ジャイロ9の制御信号から求められる船体の動揺状態等を考慮して、撮像器4の撮像画面の視野に射出装置及び発射時における火炎の画像が重畳するか否かを監視し、目標追尾が不可となる状態を監視する。この監視結果は画像追尾処理器6に出力される。画像追尾処理器6は、射出装置位置モニタ装置11の監視結果を得て、撮像器4の撮像画面の視野に射出装置2または射出装置2から噴き出る火炎の画像が重畳し、目標追尾が不可となる状態が発生し得るか否かを予測する。このように、目標追尾が不可となる状態が予想される場合に、目標画像の追尾を一時停止する。実施の形態1による管制装置は、上記の各装置により目標を追尾し、追尾諸元をもとに射出装置2の射撃を正確に行う。
The injection device position monitoring device 11 receives the target distance measured by the distance measuring device 5 and the target angle measured by the tracking controller 7, and calculates the target position based on the target distance and angle. Further, the injection device position monitor device 11 obtains the injection device equipment position from the occupation difference information set in the occupation difference table 12. The injection device position monitor device 11 takes into consideration the target position and the injection device equipment position obtained in this way, the state of shaking of the hull obtained from the control signal of the gyro 9, etc., and the field of view of the imaging screen of the imaging device 4 It is monitored whether or not the injection device and the flame image at the time of launch are superimposed on each other, and the state where the target tracking becomes impossible is monitored. This monitoring result is output to the image tracking processor 6. The image tracking processor 6 obtains the monitoring result of the injection device position monitor device 11, and the image of the flame ejected from the
次に、管制装置1の動作について説明する。
監視機3は旋回及び俯仰方向に回転することが可能であり、表示操作盤10および追尾制御器7により指示された方向に対して指向制御される。ジャイロ9は船舶の動揺角を検出して監視機3に出力し、動揺を打ち消す方向で監視機3を制御する。監視機3は、取り付けられた撮像器4により目標の映像を撮像し、また測距器5により目標までの距離を計測する。
Next, the operation of the control device 1 will be described.
The
画像追尾処理器6では、撮像器4により得られた画像をもとに背景と区別された目標信号を検出する。目標の信号を背景から区別するための範囲が光学追尾ゲートであり、画像信号の振幅の変化により目標の存在を検出する。画像追尾処理器6は、目標の追尾領域として光学追尾ゲートを設定すると、検出された光学追尾ゲート内に存在する目標の位置を、画面中心からの上下及び左右の角度として求める。
射出装置位置モニタ装置11では、船舶の動揺諸元及び撮像器4、射出装置2の甲板上の装備位置、射出装置2の指向角をもとに、撮像器4の視野内に射出装置2の砲や砲から発出する火煙が写りこむ可能性があるかどうかを監視する。
撮像器4の視野内に砲が重畳する状態において、表示操作盤10より発射信号が入力された場合は、火煙により目標画像が乱れる可能性があるため、画像追尾処理器6が画像信号から計測される目標の角度を一時的に保持する。
追尾制御器7では、監視機3の旋回及び仰角の指向角度と、画像追尾処理器6により求められた画面中心からの上下及び左右の角度より目標の存在する旋回及び俯仰角を求め、監視機3に対して指向角を指令し、常に目標が画面中心に存在するよう制御する。
また、画像追尾処理器6が画像信号から計測される目標の角度を一時的に保持した場合は、火煙が収まる所定時刻を経過するまでの間、追尾制御器7は保持された目標角度方向を追尾し続ける。
そして、射出装置位置モニタ装置11により、火煙が収まる時刻を経過した後に、画像追尾処理器6は一時的に保持された目標の角度を追尾開始点として画像追尾を再開し、光学追尾ゲート内に存在する目標の位置を再捕捉して、再捕捉した目標の位置を、画面中心からの上下及び左右の角度として求める。
The image tracking processor 6 detects a target signal distinguished from the background based on the image obtained by the image pickup device 4. The range for distinguishing the target signal from the background is the optical tracking gate, and the presence of the target is detected by a change in the amplitude of the image signal. When the optical tracking gate is set as the target tracking area, the image tracking processor 6 obtains the detected target position in the optical tracking gate as the vertical and horizontal angles from the center of the screen.
In the injection device position monitor device 11, the image of the
In the state where the gun is superimposed in the field of view of the image pickup device 4, if a fire signal is input from the
The tracking controller 7 obtains the turning and elevation angles at which the target exists from the turning angle and elevation angle of the
Further, when the image tracking processor 6 temporarily holds the target angle measured from the image signal, the tracking controller 7 keeps the target angle direction until the predetermined time when the smoke is settled elapses. Keep tracking.
Then, after the time at which the smoke is settled by the injection device position monitor device 11, the image tracking processor 6 resumes image tracking using the temporarily held target angle as the tracking start point, and within the optical tracking gate. Are re-captured, and the re-captured target positions are obtained as vertical and horizontal angles from the center of the screen.
表示操作盤10では、撮像器4による目標の画像を表示するほか、監視機3の指向制御のための操作を行い、射出装置2に対する指向開始及び解除、発射の操作を実施する発射制御操作を行う。
In the
また、射出装置制御器8では、測距器5により計測された目標距離と、追尾制御器7により求められた目標角度をもとに射出装置2に対する指向角を求めるほか、ジャイロ9により検出された船舶の動揺角にもとづいて射出装置2に対する動揺修正角を求め、射出装置2が空間上において安定した指向が可能となるよう制御する。
In addition, the injection device controller 8 obtains the directivity angle with respect to the
ここで、画像追尾処理器6における画像の状態を示す例を、図3及び図4に示す。図3は画像追尾処理器6における目標の画像例を示す図である。図4は画像追尾処理器6における目標及び射出装置2からの発射の画像例を示す図である。
Here, the example which shows the state of the image in the image tracking processor 6 is shown in FIG.3 and FIG.4. FIG. 3 is a diagram showing an example of a target image in the image tracking processor 6. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an image of a target and emission from the
図3、図4において、符号14は射出装置2から射出される射出物を会合させる対象目標、符号18は画像追尾処理における光学追尾ゲートであり、符号19は船首等の船舶の一部を示す。また、図4において、符号20が射出装置2の砲身と射出物の発射による火煙である。このように、射出装置2と目標14が、撮像器4の視野内に入るような状態で発射を行う場合、発射による火煙の映像が目標の映像と重畳するために画像追尾の外乱となりうる。
3 and 4,
このような状態に対処するため、射出装置位置モニタ装置11では、管制装置1が射出装置2に発射を指令する時点において、撮像器4の視野内にて目標の映像と射出装置の火煙が重畳することを、以下の数1〜数6に示す式により予測する。
In order to cope with such a state, in the injection device position monitor device 11, when the control device 1 commands the
図5は、船体上における監視機3と射出装置2との位置関係を示す図である。図において、Cは船舶の針路を示し、ここでは船体z軸を中心とした真北からの船体の回転角となる。Eは船舶のピッチ角で、図において船体z軸を中心とした水平面からの回転角となる。Zは船舶のロール角で、図において船体y軸を中心とした水平面からの回転角となる。
FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between the monitoring
また、上記の式におけるxd、yd、zdは監視機3の位置を基準とした船体上の射出装置2の装備位置を示す占位差であり、船首尾線をy軸とし、甲板面がx−y平面となる座標系における数値である。占位差の情報は、占位差テーブル12により射出装置位置モニタ装置11に出力される。
Further, x d , y d , and z d in the above equation are the position difference indicating the equipment position of the
以上の式により、監視機3から見える射出装置の位置として、真方位BRG(gun)、府仰角ELV(gun)を求めることができる。
図6は、監視機3と射出装置2の水平面における位置関係例を示す参考図である。図6においてx、y、zは、監視機3の位置を基準とした、安定化された空間上における射出装置2の位置を示しており、南北線をy軸とし、水平面がx-y平面となる座標系における数値である。
From the above formula, the true orientation BRG (gun) and the pre-elevation angle ELV (gun) can be obtained as the position of the injection device seen from the
FIG. 6 is a reference diagram showing an example of the positional relationship between the
さらに、監視機3により追尾している目標の真方位をBRG(tgt)、府仰角EL(tgt)とすると、以下の式(数7)を満たす場合、目標を追尾する視野内に射出装置の画像が重畳するため、発射による火煙が目標画像を乱す要因になり得ると判定することができる。
Furthermore, if the true direction of the target being tracked by the
なお、上の式においては、追尾中の目標は撮像器の視野のほぼ中心に存在するものとしており、φは視野の中心から画像追尾に影響する範囲を示すしきい値となっている。 In the above equation, it is assumed that the target being tracked is at the approximate center of the field of view of the imager, and φ is a threshold value indicating the range that affects image tracking from the center of the field of view.
このように、射出装置位置モニタ装置11は、上記数7に基いて、目標を追尾する視野内に射出装置の画像が重畳するか否かを判定する。画像追尾処理器6は、射出装置位置モニタ装置11からの判定結果を受けると、弾丸が射出装置2より発射される時点において自動で目標の画像追尾を一時中断し、火煙が収まる所定時刻を経過するまでの間、目標の位置を保持する。これにより、画像追尾処理器6において追尾角度が大きく変動することを防ぎ、火煙が収まる時刻を経過した後に画像追尾を再開することができる。
As described above, the injection device position monitor device 11 determines whether or not the image of the injection device is superimposed in the field of view for tracking the target based on the above equation (7). When the image tracking processor 6 receives the determination result from the injection device position monitor device 11, the image tracking processor 6 automatically suspends the target image tracking automatically at the time when the bullet is fired from the
以上説明した通り実施の形態1によれば、撮像器4の映像から目標画像を得て目標を画像追尾し目標の距離と角度を計測する目標追尾装置30と、目標追尾装置30により得られた目標の距離と角度から目標位置を求め、求めた目標位置と、撮像器4と射出装置2の装備位置関係に基いて、撮像器4の撮像画面の視野に射出装置2及び射出装置2から噴き出る火炎の画像が重畳し、目標追尾が不可となる状態を監視する射出装置位置モニタ装置11を備えて、目標追尾装置30が、射出装置位置モニタ装置11により、目標追尾が不可となる状態が予測されると、目標の追尾を一時停止するように構成することにより、目標と射出装置が撮像器の同一視野内となり、射出装置2や射出装置2から発する火煙が目標と重畳して写りこむことが予測される場合であっても、誤った目標の追尾を防止し、正確な目標追尾を継続することが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the
1 管制装置、2 射出装置、3 監視機、4 撮像器、5 測距器、6 画像追尾処理器、7 追尾制御器、8 射出装置制御器、9 ジャイロ、10 表示操作盤、11 射出装置位置モニタ装置、12 占位差テーブル、13 船舶、18 光学追尾ゲート、30 目標追尾装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Control apparatus, 2 injection apparatus, 3 monitoring machine, 4 imaging device, 5 range finder, 6 image tracking processor, 7 tracking controller, 8 injection apparatus controller, 9 gyro, 10 display operation panel, 11 injection apparatus position Monitor device, 12 occupational difference table, 13 ship, 18 optical tracking gate, 30 target tracking device.
Claims (3)
上記目標追尾装置により得られた目標の距離と角度から目標位置を求め、求めた目標位置と、上記撮像器と射出装置の装備位置関係に基いて、上記撮像器の撮像画面の視野に射出装置及び射出装置から噴き出る火炎の画像が重畳し、目標追尾が不可となる状態を監視する射出装置位置モニタ装置とを備え、
上記目標追尾装置は、上記射出装置位置モニタ装置により、目標追尾が不可となる状態が予測されると、目標の追尾を一時停止することを特徴とした管制装置。 A target tracking device that obtains a target image from the image of the image pickup device, tracks the target image, and measures a target distance and angle;
The target position is obtained from the target distance and angle obtained by the target tracking device, and the injection device is placed in the field of view of the imaging screen of the imager based on the determined target position and the positional relationship between the imager and the injection device. And an injection device position monitoring device that superimposes an image of a flame ejected from the injection device and monitors a state where target tracking is impossible,
The target tracking device is characterized by temporarily stopping tracking of a target when a state in which target tracking is impossible is predicted by the injection device position monitoring device.
目標の映像を表示し、表示画面内で目標の追尾領域が設定入力されるとともに、射出装置の発射制御に関する操作を行う表示操作盤と、
船舶に搭載され、目標の映像を撮像する撮像器と目標の距離を計測する測距器を有し、上記ジャイロと表示操作盤からの制御信号を受けて目標方向に指向する監視機と、
上記撮像器により撮像された目標の映像信号を処理して目標の画面内における角度を計算するとともに、上記表示操作盤により設定された追尾領域内で目標を画像追尾する画像追尾処理器と、
上記監視機が現在指向している角度と画像追尾処理器により得られた目標の画面内における角度を基に、上記監視機の目標指向角を指令するとともに、目標の角度を求める追尾制御器と、
上記測距器により計測された目標の距離と、上記追尾制御器により算出された目標の角度と、上記ジャイロからの制御信号から、上記射出装置の指向角度を計算し、上記射出装置に対して指向角度を指令する射出装置制御器と、
上記監視機と射出装置の船体上の占位差情報を保存する占位差テーブルと、
上記測距器により計測された目標の距離と上記追尾制御器により算出された目標の角度から目標位置を求め、求めた目標位置と、占位差テーブルに設定された占位差情報から得られる射出装置装備位置と、ジャイロの制御信号から求められる船体の動揺状態とに基いて、上記撮像器の撮像画面の視野に上記射出装置及び発射時における火炎の画像が重畳するか否かを監視する射出装置位置モニタ装置と、
を備えた管制装置。 A gyro that detects the course, roll angle, and pitch angle of the ship and outputs a control signal;
A display operation panel for displaying an image of the target, setting and inputting a target tracking area in the display screen, and performing an operation related to launch control of the injection device,
A monitor that is mounted on a ship, has an imager that captures an image of a target, and a distance meter that measures the distance of the target, and receives a control signal from the gyro and the display operation panel, and directs in a target direction
An image tracking processor that processes the target video signal imaged by the imager and calculates an angle in the target screen, and image-tracks the target in the tracking area set by the display operation panel;
A tracking controller for instructing a target directional angle of the monitoring device and obtaining a target angle based on an angle at which the monitoring device is currently directed and an angle in a target screen obtained by an image tracking processor; ,
From the target distance measured by the distance measuring device, the target angle calculated by the tracking controller, and the control signal from the gyro, the directivity angle of the injection device is calculated, and with respect to the injection device An injection device controller that commands a directional angle;
A position difference table for storing position difference information on the hull of the monitoring device and the injection device;
The target position is obtained from the target distance measured by the distance measuring device and the target angle calculated by the tracking controller, and obtained from the obtained target position and the occupation difference information set in the occupation difference table. Based on the position of the injection device and the state of motion of the hull obtained from the gyro control signal, it is monitored whether the image of the injection device and the flame at the time of launch are superimposed on the field of view of the imaging screen of the imager. An injection device position monitoring device;
Control device with
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