DE69817457T2

DE69817457T2 - Geschlossenes Regelsystem mit gesteuerter Beziehung

Info

Publication number: DE69817457T2
Application number: DE69817457T
Authority: DE
Inventors: Darin Tucson Williams; John J. Oro Valley Clark
Original assignee: Hughes Electronics Corp
Current assignee: DirecTV Group Inc
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2018-06-13
Also published as: EP0884552A3; EP0884552B1; EP0884552A2; CA2240344C; DE69817457D1; US5967458A; CA2240344A1

Description

Technische Beschreibung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein auf einem Gyroskop basierendes Instrument, um ein Objekt, das sich relativ zu dem Erfassungs- bzw. Verfolgungsinstrument bewegt, zu verfolgen bzw. zu erfassen, und genauer auch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Isolieren des Verfolgungsinstruments von der Bewegung des Körpers, der das Instrument trägt, und zum Steuern bzw. Regeln des Erfassungsgeräts, indem das Gyroskop auf den Gegenstand bzw. das Objekt zeigt und das Instrument mit dem Gyroskop ausgerichtet wird.
Hintergrund der Erfindung
US 5.125.595 und DE 29 32 468 C1 sind als Dokumente gemäß dem Stand der Technik zitiert.
Die verschiedenen Anwendungen für Kameras, wie Videokameras für ruhende und bewegte Bilder, setzen ihre große Vermehrung fort, da technologische Verbesserungen den Weg für immer weiter ausgeweitete Benutzungen ebnen. Verschiedene technologische Fortschritte haben es Kameradesignern ermöglicht, die Größe der Kamera kontinuierlich zu reduzieren, während die Auflösung beibehalten wird oder über diejenige vergrößert wird, welche durch bedeutend größere, teurere Kameras zur Verfügung gestellt wurde. Die Größenreduktion der Kameras hat folglich zu zahlreichen Anwendungen geführt, in welchen Kameras in einem Ort bzw. an einer Stelle installiert sind und entfernt von einem anderen Ort betätigt werden. Alternativ können Kameras auch installiert und konfiguriert sein, um autonom zu arbeiten. Derartige Anwendungen erfordern oft, daß die Kamera ein Objekt verfolgt, das sich relativ zu der Kamera bewegt, so daß das Objekt im wesentlichen in dem Gesichtfeld der Kamera zentriert bleibt. Wenn sich der Gegenstand bzw. das Objekt über das Gesichtsfeld bewegt, tastet die elektronische Steuer- bzw. Regeleinrichtung die Verlagerung bzw. Verschiebung des Objekts von dem Zentrum des Blick- bzw. Gesichtsfelds ab und generiert Steuer- bzw. Regelbefehle, um die Kamera zu verlagern, um den Gegenstand in der Nähe des Zentrums des Gesichtsfeldes beizubehalten.
Zahlreiche Anwendungen existieren, welche in wünschenswerter Weise aus einer derartigen Funktionalität Nutzen ziehen könnten. Kameras, die derartige Funktionalitäten besitzen, werden oft bei Sport- oder Nachrichtenveranstaltungen verwendet, um Objekte zu verfolgen, welche für durch Betätiger kontrollierte bzw. gesteuerte Kameras schwierig glatt zu verfolgen bzw. zu erfassen sind. Beispielsweise werden oft kleine Luftschiffe, die Kameras aufweisen, bei Golfveranstaltungen angewendet, um den Flug eines Golfballes zu verfolgen, welcher bis zu oder über 300 Yard fliegt, wenn er während einem Tee-Abschlag geschlagen wurde. Sowohl die Kamera als der Golfball können sich bewegen, was es weiter kompliziert, den Golfball in dem Zentrum des Gesichtsfeldes der Kamera zu halten.
In anderen Anwendungen, wie Verteidigungs- und militärischen Anwendungen können Aufklärungsflugzeuge oder Projektile Kameras enthalten, um gewählte Gegenstände bzw. Objekte zu verfolgen und zu fotografieren. Sowohl das Aufklärungsflugzeug oder das Projektil und das Objekt können sich mit eher hohen Geschwindigkeiten bewegen und heftig manöv riert werden, was es kompliziert macht, das Objekt innerhalb des Zentrums des Gesichtsfeldes der Kamera zu halten. Die Herausforderung ist es, die Kamera von der Bewegung des Fahrzeugs zu isolieren, wenn fortgesetzt wird, stabil auf das Ziel zu zeigen.
Typischerweise ist die Kamera auf dem Aufklärungsflugzeug oder dem Projektil so festgelegt, daß das Kameragehäuse oder die Plattform entweder starr oder verlagerbar bzw. verschiebbar an dem Körper des Projektils festgelegt ist. Wenn das Kameragehäuse oder die Plattform starr an dem Körper des Projektils festgelegt ist, werden Teile der Kameraoptik innerhalb des Gehäuses oder der Plattform aufgehängt, um wenigstens zwei Freiheitsgrade zur Verfügung zu stellen. Wenn die Kameraplattform verlagerbar an dem Körper des Projektils festgelegt ist, wie beispielsweise mit kardanischen Aufhängungen, bewegt sich die Kameraplattform in wenigstens zwei Freiheitsgraden. Um die Kamera zu stabilisieren und um eine Referenz für eine Zielbewegung zur Verfügung zu stellen, ist ein Gyroskop an der Kamera festgelegt.
Es gibt zahlreiche mögliche Anordnungen, um die Kamera von der Bewegung des Projektilkörpers zu isolieren. Diese Anordnungen beinhalten eine passive Stabilisierung, wo das Winkelmoment eines großen Gyroskops physikalisch die Plattform stabilisiert, und eine aktive Stabilisierung, wo ein kleines Gyroskop oder eine andere Vorrichtung verwendet wird, um eine Inertial- bzw. Trägheitsstabilisierung zu messen, die ein Feedback bzw. eine Rückkopplung für eine Stabilisierungsschleife zur Verfügung stellt. Derartige Steuer- bzw. Regelanordnungen weisen zahlreiche Schwierigkeiten für die Steuer- bzw. Regelsysteme auf, um die Kamera zu steuern bzw. zu regeln, um das Objekt innerhalb des Zen trums des Gesichtsfeldes der Kamera beizubehalten. Eines oder beide des Objekts und das Projektils können sich mit wesentlichen Geschwindigkeiten bewegen, welche eine hohe Bandbreitensteuerung bzw. -regelung erfordern, um das Objekt innerhalb des Zentrums des Gesichtsfeldes zu halten. Zusätzlich erfahren Projektile typischerweise eine wesentliche Vibration, welche auf die Kamera übertragen werden kann und oft ein Filtern von den Steuer- bzw. Regelalgorithmen für die Kamera erfordert, um zwischen einer Bewegung des Objekts und einer Vibration zu unterscheiden, die durch den Körper des Projektils übertragen wird.
In einem typischen Kamerasteuer- bzw. -regelsystem inspiziert die Kamerasteuer- bzw. -regeleinrichtung das Bild, das durch die Kamera ausgegeben wird, und ein Verfolgungselement bzw. eine Erfassungseinrichtung bestimmt die Verlagerung bzw. den Offset des Objekts in bezug auf das Zentrum des Gesichtsfeldes. Dies stellt die Position des Objekts relativ zu der Achse der Plattform oder der Kamera zur Verfügung und definiert die bevorzugte Verlagerung der Plattform oder Kamera, um das Objekt zurück in das Zentrum des Gesichtsfeldes zu bewegen. In Steuer- bzw. Regelbegriffen wird die Verlagerung bzw. der Offset in ein Verfolgungsschleifenfilter eingegeben, welches Befehle in der Form einer Rate bzw. Geschwindigkeit generiert, um die Plattform, sofern erforderlich, zu verlagern. Die Geschwindigkeit bzw. Rate beinhaltet eine Richtung und eine Geschwindigkeit zum Verlagern der Kamera. Die Verfolgungsschleife arbeitet typischerweise mit derselben Geschwindigkeit bzw. Rate wie der Kamerarahmengeschwindigkeit.
Wie oben ausgeführt, kann das Projektil eine signifikante Vibration erfahren, welche eine augenscheinliche Verlage rung des Objekts von dem Zentrum des Gesichtsfeldes der Kamera bewirkt. Da Vibrationen häufig kontinuierlich auftreten und variieren, umfassen bzw. beinhalten aktive Stabilisierungssysteme eine Stabilisierungsschleife, welche bei einer bedeutend höheren Geschwindigkeit als der Kamerarahmengeschwindigkeit arbeitet. Die Stabilisierungsschleife erhält typischerweise eine Rückmeldung von einem Bezugsbzw. Referenzgyroskop, das an der Kameraplattform festgelegt ist. Das Gyroskop beinhaltet Erfassungs- bzw. Abtastmechanismen, welche die Position des Gyroskops relativ zu dem Gyroskopgehäuse messen. Die Steuer- bzw. Regeleinheit generiert dann Befehle, um ein Drehmoment auf das Gyroskop mit einer speziellen Geschwindigkeit bzw. Rate aufzubringen, um das Objekt innerhalb des Zentrums des Gesichtsfeldes der Kamera zu halten.
Spezifischer wenden existierende Systeme verschiedene Zugänge zum Halten von Objekten innerhalb des Zentrums des Gesichtsfeldes der Kamera und Bereitstellen einer stabilen Plattform für die Kamera an. Ein derartiges System ist als das Gyroskopsystem bekannt. Dieses System verwendet eine mechanische Gyroskopstabilisierung für die Kameraplattform. Statt einer Verwendung eines kleinen oder Referenzgyroskops, um Störungen zu messen und zu korrigieren, ist die Kameraplattform selbst starr an dem Gehäuse eines großen Gyroskops so festgelegt, so daß die Plattform physikalisch Störungen widersteht. Wenn die Wirkung bzw. der Effekt des großen Gyroskops die Störungen nicht beseitigt bzw. überwiegt, bildet der Verfolgungsschleifenabschnitt bzw. Rückkopplungsschleifenabschnitt der Steuer- bzw. Regeleinheit Steuer- bzw. Regelbefehle an das Gyroskop aus, um die Kameraplattform so zu verlagern, daß das Objekt in das Zentrum des Gesichtsfeldes zurückkehrt. Das Gyroskopsystem weist keine Stabilisierungsschleife auf.
Da die Verfolgungsschleife lediglich eine Einzelschleife aufweist, ist das Gyroskop einfach und überdeckt eine hohe Bandbreite, jedoch sind diese Vorteile gegen Gewichts-, Leistungs- und Plattformstörungsbetrachtungen eingetauscht. Um das Gyroskop gegenüber Plattformstörungen zu isolieren, wird das Winkelmoment des Gyroskops durch ein Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit bzw. Spinrate oder der Masse erhöht. Ein Erhöhen des Winkelmoments erfordert jedoch einen entsprechenden Anstieg in dem Drehmoment, das erforderlich ist, um die Kamera oder die Plattform zu verlagern, um dem Objekt, das sich relativ zu der Plattform bewegt, zu folgen. Ein erhöhtes Drehmoment erfordert einen entsprechenden Anstieg in der Leistung für die Drehmomenteinheit, die Vorrichtung zum Verlagern der Kameraplattform. Zusätzlich koppeln die Plattformstörungen, die in dem Gyroskop auftreten, eine Geschoßkörperbewegung, wie Federdrehmomente, eine Inertial- bzw. Trägheitskopplung für ein Rollen um die Blick- bzw. Gesichtsfeldachse (FOV), Masse und Gleichgewicht, Reibung der Plattform und andere Störungen in die Verfolgungsschleife. Das Gyroskopssystem erfüllt nicht vollständig die Erfordernisse von Systemen, die eine hohe Stabilität und eine hohe Genauigkeit bei LOS-Geschwindigkeitsabschätzungen benötigen, insbesondere, wo der Geschoßkörper schwierigen Manövern unterliegt.
In einer Anstrengung, das Gyroskop zu verbessern, wendeten sich die Designer zu einer Geschwindigkeitsplattformnäherung. Die Geschwindigkeitsplattformnäherung beruht nicht auf einem gyroskopischen Moment, um die Stabilität der Kamera aufrechtzuerhalten. Eine Stabilität wird durch ein Er fassen bzw. Abtasten der Kamera- oder Plattformgeschwindigkeit aufrechterhalten, wobei die Abtastgeschwindigkeit mit der gewünschten Geschwindigkeit verglichen wird und ein Drehmoment angewandt bzw. aufgebracht wird, um jeglichen Unterschied zwischen der abgetasteten und gewünschten Geschwindigkeit zu minimieren. Da die Geschwindigkeitsplattformnäherung kein großes Gyroskop benötigt, um eine Stabilität der Plattform aufrechtzuerhalten, muß kein großes Winkelmoment überwältigt werden, und die Drehmomenteinrichtungsleistungserfordernisse zum Verlagern der Kameraplattform nehmen signifikant ab. Das Steuer- bzw. Regelsystem für die Geschwindigkeitsplattformnäherung beinhaltet eine Verfolgungsschleife und eine Stabilisierungsschleife. Die Verfolgungs- bzw. Rückkopplungsschleife arbeitet bei der Kamerarahmenaktualisierungsgeschwindigkeit, um die gewünschte Geschwindigkeit einer Plattformbewegung zu bestimmen. Die Stabilisierungsschleife arbeitet bei einer bedeutend höheren Aktualisierungsgeschwindigkeit und steuert bzw. regelt die tatsächliche Geschwindigkeit bzw. aktuelle Rate einer Plattformbewegung.
Die Geschwindigkeitsplattformsteuer- bzw. -regelnäherungen bieten, während sie zahlreiche Nachteile ansprechen, die durch das Gyroskop präsentiert sind, angesprochen werden, auch verschiedene ausgleichende Merkmale. Da die Stabilisierungs-Steuer- bzw. -Regelschleife innerhalb der Verfolgungssteuer- bzw. -regelschleife eingebaut ist, opfert die Geschwindigkeitsplattform einiges der Gyroskopbandbreiten. Weiters sind Plattformstörungen in die Steuer- bzw. Regelschleife zweimal in der Geschwindigkeitsplattformnäherung integriert, während Plattformstörungen lediglich einmal in die Steuer- bzw. Regelschleife für das Gyroskop integriert sind. Eine doppelte Integration bzw. Aufnahme tritt auf, da das Gyroskop nicht mechanisch die Plattform stabilisiert, so daß Plattformstörungen in der Form von Drehmomenten Winkelbeschleunigungen eher als Winkelgeschwindigkeiten produzieren. Jedoch werden die Störungen durch den Plattformgeschwindigkeitssensor gemessen und die Stabilisierungsschleife gelöscht. Wenn die Geschwindigkeitssensorstörungen kleiner als die Störungen an der Plattform sind, bildet die Geschwindigkeitsplattformnäherung eine ausreichende Verbesserung für ein gegebenes Gewicht und eine Leistung.
Die typische Geschwindigkeitsmessungsvorrichtung für die Geschwindigkeitsplattformnäherung ist ein kleines Gyroskop. Die meisten Plattformstörungen beeinträchtigen bzw. beeinflussen das Gyroskop nicht. Beispielsweise beeinflussen Federdrehmomente, welche die Plattform beeinflussen, nicht direkt das Gyroskop, da die Kabel und Rohre bzw. Verrohrung, welche derartige Störungen ausbilden, nicht direkt an dem Gyroskop festgelegt sind. Das Gyroskop mißt lediglich den resultierenden Effekt von derartigen Störungen. Der Effekt manifestiert sich selbst nur in einer Kopplung zweiter Ordnung durch Meßfehler.
In anfänglichen Geschwindigkeitsplattformimplementierungen wurde das Gyroskop durch eine Feder zurückgehalten und eine Ablenkung der Feder zeigte den Gehäusewinkel an, d. h. den Winkel zwischen der Gyroskopachse und einer Achse des Behälters des Gyroskops. Der Gehäusewinkel zeigte das Drehmoment an, das an das Gyroskop angelegt ist. So war die Stabilisierungsschleife eine proportionale Steuer- bzw. Regelschleife erster Ordnung, basierend auf dem Drehmoment, das an das Gyroskop angelegt ist. Kürzlich wurde die Feder, die an das Gyroskop angelenkt war, durch eine aktive Steuer- bzw. Regelschleife ersetzt, welche den Gyroskopgehäusewin kel mißt, dann das Drehmoment, das an das Gyroskop angelegt ist, bestimmt. So bestimmt das Drehmoment, das an das Gyroskop angelegt ist, die Geschwindigkeit, mit welcher sich das Gyroskop bewegt. Wenn sich das Gyroskop bewegt, um der Plattform zu folgen, stellt dies ein Maß für die Trägheitsplattformgeschwindigkeit dar.
Ein Nachteil der Geschwindigkeitsplattformnäherung ist jener, daß er drei ineinander gelegte bzw. verschachtelte Schleifen erfordert: (1) eine innerste Schleife, die das Gyroskop verlagert, um der Plattform zu folgen, (2) eine mittlere Schleife, welche die Plattformgeschwindigkeit basierend auf dem Drehmoment bestimmt, das erforderlich ist, um der Plattform zu folgen, und (3) eine äußerste Schleife, um die gewünschte Plattformbewegung basierend auf dem LOS zu dem Ziel auszubilden. Die drei ineinanderliegenden Schleifen begrenzen die Bandbreite der Geschwindigkeitsplattformnäherung und erfordern auch eine Extraunterscheidung zwischen den Plattformstörungen und der Feedbackmessung, wodurch der Effekt eines Rauschens weiter erhöht wird. Daher wird, wenn Störungen die Plattform verlagern, diese Störung als eine Fehlausrichtung zwischen dem Gyroskop und der Plattform in der Form eines Gehäusewinkels erfaßt. Das Gyroskop wird dann verlagert, um diese Fehlausrichtung zu korrigieren. Die Geschwindigkeit, die zu dem Gyroskop geleitet wird, wird als eine gemessene Plattformgeschwindigkeit abgetastet bzw. erfaßt, welche sich von der befohlenen Plattformgeschwindigkeit unterscheidet. Ein Drehmoment wird dann auf die Plattform aufgebracht bzw. angelenkt, um den Unterschied zwischen der gemessen und der befohlenen Geschwindigkeit zu eliminieren. Deshalb benötigt die Steuer- bzw. Regelschleife Zeit für eine Verarbeitung, Reststörungen werden zurück in die Verfolgungsschleife ge führt und erfordern folglich eine Korrektur. Diese Näherung wird allgemein als besser für das Gyroskop in zahlreichen Anwendungen erachtet, da sie das große Winkelmoment und die resultierende Drehmomenteinrichtungsleistung eliminiert, die erforderlich ist, um die Plattform zu verlagern.
Eine weitere Verbesserung an der Plattformannäherung erkennt, daß die Quantifizierung einer Plattformbewegung tatsächlich der Geschwindigkeitsbefehl ist, der an das Gyroskop zur Verfügung gestellt wird. Diese Näherung ist als eine Forward- bzw. Vorwärtsschleifenimplementierung beschrieben. Die Vorwärtsschleifenimplementierung steuert bzw. regelt das Gyroskop direkt von der Verfolgungsschleife und verwendet die Stabilisierungsschleife, um die Plattform anzutreiben, um dem Gyroskop zu folgen. Dies eliminiert eine gyroskopische Eingabe hoher Frequenz und reduziert ein Rauschen, da die Gyroskopsteuerung bzw. -regelung von der Stabilisierungsschleife mit hoher Aktualisierungsgeschwindigkeit entfernt ist und zu der Verfolgungsschleife mit niedriger Geschwindigkeit bewegt wird.
Die Vorwärtsschleifennäherung stellt verschiedene Vorteile zur Verfügung. Zuerst werden die drei ineinander geschachtelten Schleifen der Geschwindigkeitsplattformnäherung auf zwei reduziert, was in eine Bandbreitenerhöhung resultiert. Zweitens wird, da eine Stabilisierung in Übereinstimmung mit dem Gyroskop-Gehäusewinkel statt einer Messung einer angenommenen bzw. abgeleiteten Geschwindigkeit stattfindet, ein ableitender bzw. derivativer Schritt aus dem Rückführungspfad eliminiert. Dies stellt sowohl eine erhöhte Bandbreite als auch ein reduziertes Rauschen zur Verfügung.
In der Vorwärtsschleifennäherung tastet die Steuer- bzw. Regelschleife Plattformstörungen zu Beginn als Änderungen in dem Gyroskopgehäusewinkel ab. Die Stabilisierungsschleife korrigiert dies direkt durch Verlagern der Plattform. Anders als bei der Geschwindigkeitsplattformnäherung, bilden jedoch Störungen nicht direkt Befehle an die Drehmomenteinrichtungen aus, um das Gyroskop zu verlagern. Es tritt eine bestimmte indirekte Kopplung auf, da die Plattformbewegungen die Eingabe zu der Verfolgungsschleife verändern. Diese Reststörungen müssen zuerst abgetastet bzw. erfaßt werden und dann durch die Verfolgungsschleife korrigiert werden. Um diesen Effekt zu begrenzen, wird die Verstärkung für die Verfolgungsschleife häufig reduziert. Weiters betrifft bzw. beeinflußt, während das mechanische Koppeln der Körpergeschwindigkeit durch die Plattform in das Gyroskop im wesentlichen vernachlässigbar ist, das mechanische Koppeln noch die Verfolgungsschleifenabschätzungen, da Teile der Verfolgungsschleifenabschätzungen in die Verfolgungsschleife rückkoppeln.
Die oben diskutierten Näherungen bzw. Zugänge beinhalten jeweils ein herausragendes Merkmal, welches auch die Endleistung von derartigen Systemen begrenzt. In jedem System treibt der Plattformausrichtungsfehler, der Unterschied zwischen dem Ziel LOS und der vorliegenden Plattformorientierung, die Verfolgungsschleife. Eine derartige Konfiguration koppelt Körperstörungen in die Verfolgungsschleife, wodurch die Gesamteffizienz von jeder Steuerungs- bzw. Regelungsnäherung begrenzt wird.
Es ist somit ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um es einer Kamera zu ermöglichen, ein Objekt, das sich relativ zu der Kamera bewegt, unter Verwendung einer auf ein Gyroskop zurückgreifenden Verfolgungsnäherung zu verfolgen, welche von einer Plattformbewegung unabhängig ist.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um es einer Kamera zu ermöglichen, automatisch ein Objekt zu verfolgen bzw. zu erfassen, das sich relativ zu der Kamera bewegt, indem das Gyroskop mit dem Objekt ausgerichtet wird und die Plattform eingestellt wird, um mit dem Gyroskop ausgerichtet zu sein.
Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, um es einer Kamera zu ermöglichen, automatisch ein Objekt zu verfolgen, das sich relativ zu der Kamera bewegt, indem ein Steuer- bzw. Regelsystem zur Verfügung gestellt wird, das eine Verfolgungsschleife bzw. Rückkopplungsschleife und eine Stabilisierungsschleife aufweist, wo die Verfolgungsschleife ein Gyroskop verlagert, um auf das Ziel abzuzielen und eine Stabilisierungsschleife eine Plattform verlagert, um mit dem Gyroskop ausgerichtet zu sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Erfindung ist auf eine Vorrichtung gerichtet, um es einem Projektil zu ermöglichen, ein Objekt zu verfolgen, wo sich das Objekt relativ zu dem Projektil bewegt. Das Projektil beinhaltet einen Körper, welcher allgemein als das Gehäuse für das Projektil definiert ist. Eine Plattform oder Kamera ist an dem Körper festgelegt und umfaßt bzw. beinhaltet eine Verfolgungs- bzw. Erfassungseinrichtung. Die Plattform ist an dem Körper festgelegt, um eine Rela tivbewegung zwischen dem Körper und der Plattform zu ermöglichen. Ein Gyroskop ist an der Plattform festgelegt, um eine Relativbewegung zwischen dem Gyroskop und der Plattform zu ermöglichen. Eine Steuer- bzw. Regeleinheit bildet Steuer- bzw. Regelbefehle, um das Gyroskop und die Plattform zu verlagern, um das Objekt zu verfolgen bzw. zu erfassen. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung verlagert zuerst das Gyroskop zu einer vorbestimmten Ausrichtung bzw. Orientierung in Übereinstimmung mit der Position des Objekts. Die Steuer- bzw. Regeleinrichtung generiert dann Steuer- bzw. Regelbefehle, um die Plattform zu verlagern, um die Plattform mit dem Gyroskop in einer vorbestimmten Ausrichtung auszurichten.
Zusätzliche Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen offensichtlich werden, wenn sie gemeinsam mit den beiliegenden Zeichnungen genommen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen, welche einen integralen Teil der Beschreibung darstellen, sind im Zusammenhang damit zu lesen und gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um identische Komponenten der verschiedenen Ansichten zu bezeichnen:
1 ist ein Geschoß, das eine Kamera in dem Kopf des Geschosses festgelegt bzw. montiert aufweist, wobei die Kamera durch eine Steuer- bzw. Regeleinheit in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gesteuert bzw. geregelt ist;
2 stellt die Montagekonfiguration für eine Kameraplattform dar, welche in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung gesteuert bzw. geregelt ist;
3 ist ein Diagramm des Steuer- bzw. Regelsystems zum Implementieren der untergeordneten Bezugsschleife in Übereinstimmung mit den Prinzipien der vorliegenden Erfindung
4 ist eine vereinfachte Version des Systems von 3 zum Implementieren der untergeordneten Bezugsschleife; und
5 ist ein Blockdiagramm der Betätigung bzw. des Betriebs des Verfahrens der untergeordneten Bezugsschleife.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein Geschoßsystem 10, umfassend bzw. beinhaltend ein Geschoß 14, das ein Kamerasystem 12 in dem Kopf 13 des Geschosses 14 festgelegt aufweist. Das Kamerasystem 12 ist durch eine Steuer- bzw. Regeleinheit 16 gesteuert bzw. geregelt, welche mit dem Kamerasystem 12 über Steuer- bzw. Regelsignale, die über Steuer- bzw. Regelleitungen 18 übertragen sind, kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Das Geschoßsystem 10 umfaßt auch ein Antriebssystem 11, um dem Geschoßsystem 10 Bewegung zu verleihen. Während die Erfindung hier in bezug auf das Geschoßsystem 10 beschrieben ist, wird ein Fachmann erkennen, daß die Steuerungen bzw. Regelungen für ein Betätigen bzw. Betreiben des Kamerasystems 12 eine ähnliche Anwendung aufweist wie Nachrichtenkameras, Sportveranstaltungskameras oder andere Kamerasysteme, in welchen es wünschenswert ist, ein Objekt, das sich relativ zu der Kamera bewegt, zu verfolgen bzw. zu erfassen.
2 zeigt die Montageanordnung für das Kamerasystem 12. Das Kamerasystem 12 ist starr an dem Körper 20 des Geschosses 14 festgelegt. Das Kamerasystem 12 beinhaltet eine kardanische Lagerung 22, welche an dem Körper 20 festgelegt ist und eine Bewegung in wenigstens zwei Freiheitsgraden erlaubt. Das Kamerasystem 12 umfaßt auch eine Bildebene 24. Eine Plattformachse 26 ist als senkrecht zu der Bildebene 24 definiert. Die Plattformachse 26 ist mit dem Objekt 28, das zu verfolgen bzw. zu erfassen ist, ausgerichtet. Wenn das Objekt 28 nicht mit der Plattformachse 26 ausgerichtet ist, bezieht sich der Winkel oder Fehler 30 zwischen der Plattformachse 26 und der tatsächlichen Sichtlinie (LOS) 32 des Objekts 28 auf den Fehler 30. Der Fehler 30 ist als ein Winkel gemessen, der in 2 gezeigt ist. Starr an der Plattform 34 ist ein Gyroskopgehäuse 36 festgelegt, welches ein Bezugs- bzw. Referenzgyroskop 38 aufnimmt. Das Referenzgyroskop 38 ist an dem Gyroskopgehäuse 36 unter Verwendung von Kardangelenken (nicht gezeigt) festgelegt, welche es dem Gyroskop erlauben, sich frei bei einem beliebigen und sich ändernden Winkel relativ zu dem Gehäuse zu drehen. In der Betätigung bzw. im Betrieb von konventionellen Gyroskopsystemen wird, wenn sich das Objekt 28 von der Plattformachse 26 wegbewegt, die Plattform oder Kamera 34 verlagert, um die Plattformachse 26 mit dem Objekt 28 entlang der Sichtlinie 32 wieder auszurichten. Die Gyroskopachse 40 erstreckt sich senkrecht zu dem Gyroskop 38 und ist mit der Plattformachse 26 ausgerichtet.
In dem System der vorliegenden Erfindung detektiert, um die Plattformachse 26 mit dem Objekt 28 und der Sichtlinie 32 auszurichten, eine Erfassungseinrichtung die Position des Objekts 28 innerhalb der Bildausgabe durch die Kamera 34. Die Verfolgungseinrichtung bestimmt die Position des Objekts 28 relativ zu der Plattformachse 26 und beschreibt so die gewünschte Bewegung der Plattform 34. Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung wird das Gyroskop 38 verlagert, um die Gyroskopachse 40 mit der Sichtlinie 32 auszurichten, um das Gyroskop 38 senkrecht zu dem Objekt 28 aus zurichten, was bewirkt, daß die Gyroskopachse 40 und die Sichtlinie 32 zusammenfallen. Um die Bildebene 24 mit dem Objekt 28 auszurichten, wird die Plattform oder Kamera 34 verlagert, um die Plattformachse 26 mit der Gyroskopachse 40 und somit der Sichtlinie 32 auszurichten. Auf diese Weise wird das Gyroskop 38 mit dem Objekt 28 ausgerichtet und die Plattform oder Kamera 34 wird mit dem Gyroskop 38 ausgerichtet. In bezug auf die Steuerung bzw. Regelung, die hier zu beschreiben ist, richtet die Verfolgungsschleife das Gyroskop 38 mit der Sichtlinie 32 aus und die Stabilisierungsschleife richtet die Kamera oder Plattform 34 mit dem Gyroskop 38 aus.
3 zeigt ein Steuer- bzw. Regelsystem, um das oben beschriebene Steuer- bzw. Regelverfahren zu erreichen. Die Eingabeelemente für 3 sind folgende:
a Trägheits-Ziel LOS;
g Gyroskopstörungen; und
p Plattformstörungen (skaliert basierend auf der Empfindlichkeit (p >> g)).
3 zeigt auch verschiedene Transferfunktionen, die wie folgt definiert sind:
T Erfassungseinrichtungs-Transferfunktion (nominell eine festgelegte Verzögerung);
D Feedback- bzw. Rückmeldungskompensations-Transferfunktion;
L Verfolgungsschleifen-Transferfunktion niedriger Bandbreite;
H Stabilisierungsschleifen-Transferfunktion hoher Bandbreite; und
A Gehäusewinkelmessungs-Transferfunktion (nominell eins).
Die Steuer- bzw. Regelschleife von 3 beinhaltet auch zwei Steuer- bzw. Regelblöcke, die einen einzigen Integrator
darstellen und einen doppelten Integrator
darstellen. Die Ausgabe b für das Steuer- bzw. Regelsystem 46 ist eine ungefähre LOS-Raten- bzw. Geschwindigkeitsabschätzung und ist ein Winkel und ein Geschwindigkeitsbefehl.
Das Steuer- bzw. Regelsystem 46 von 3 umfaßt bzw. beinhaltet drei Steuer- bzw. Regelschleifen. In der ersten Steuer- bzw. Regelschleife 48 wird der Unterschied zwischen der Ziel LOS a und der Inertial-Plattformposition, die als der auf der Plattform basierende Zeigefehler definiert ist, in den Erfassungseinrichtungs-Transferfunktionsblock 50 eingegeben. Der Erfassungseinrichtungs-Transferfunktionsblock 50 gibt die Zeigefehlermessung aus. Die Zeigefehlermessung und die Gehäusewinkelmessung werden addiert und dem Verfolgungsfilter oder dem Verfolgungsschleifen-Transferfunktionsblock 52 eingegeben. Der Verfolgungsschleifen-Transferfunktionsblock 52 gibt den Gyroskopgeschwindigkeitsbefehl b aus. Die Gyroskopstörungen g treten in den Feedbackpfad der ersten Steuer- bzw. Regelschleife 48 ein. Befehle und Störungsdrehmomente werden auf das Gyroskop angewandt, welches als ein Integrator 54 wirkt, was in einer Änderung in der Trägheitsposition des Gyroskops resultiert. Eine zweite implizite Verfolgungsschleife 56 verwendet den Gyroskopwinkel relativ zu dem Gyroskopgehäuse, welcher der Gehäusewinkel-Transferfunktion 58 eingegeben ist. Die Gehäusewinkel-Transferfunktion 58 gibt eine Gehäusewinkelmessung aus, welche einem Kompensationsfilterblock 61 eingege ben wird. Die Gehäusewinkelmessung wird zu dem Zeigefehler addiert, was einen auf das Gyroskop bezogenen Zeigefehler, wie oben beschrieben, ausbildet, um die Verfolgungsschleife 56 zu vervollständigen. Eine dritte Schleife, die Stabilisierungsschleife 60, addiert die Trägheitsplattformposition zu der Trägheitsgyroskopposition, um den Gyroskopwinkel relativ zu dem Gehäuse zu ergeben. Der Gyroskopwinkel wird dann dem Gehäusewinkel-Transferfunktionsblock 58 eingegeben, welcher die Gehäusewinkelmessung ausgibt. Die Gehäusewinkelmessung wird dem Stabilisierungsschleifen-Transferfunktionsblock 62 eingegeben. Plattformstörungen p treten in die Stabilisierungsschleife 60 ein. Befehle und Störungsdrehmomente werden auf die Plattform angewandt, welche als ein doppelter Integrator 64 wirkt, was in einer Änderung der Trägheitsplattformposition resultiert. Die Trägheitsgyroskopposition wird dann von der Trägheitsplattformposition subtrahiert, um die Stabilisierungsschleife 60 zu vervollständigen. Die Plattformposition wird auch von der LOS-Position subtrahiert, was die äußerste Verfolgungsschleife 48 komplettiert. Die Verfolgungsschleife 56 erhält als Eingabe nur die Zeigefehler des Gyroskops 38, wobei die innere Verfolgungsschleife 56 von der Stabilisierungsschleife 60 entkoppelt wird.
4 zeigt eine bevorzugte Ausbildung des Steuer- bzw. Regelsystems 46 von 3. In dem Steuer- bzw. Regelsystem 66 von 4 werden gleiche bzw. ähnliche Eingaben, Ausgaben und Transferfunktionen unter Verwendung von gleichen Bezugszeichen aus 3 verwendet. Das Steuer- bzw. Regelsystem 46 von 3 kann weiter modifiziert werden, um das einfachere Steuersystem 66 von 4 zur Verfügung zu stellen. Spezifisch verbleibt, indem D = T/A festgelegt wird, wie dies in Block 68 gezeigt ist, nur die Verfolgungs schleife 56. Die Ausgabe des Verfolgungsfilters 52 wird von der Plattformbewegung entkoppelt. Da die Erfassungseinrichtungs- und Gehäusewinkel-Messungsvorrichtungen typischerweise gut als einfache Verzögerungen an der Erfassungseinrichtungsabtastrate modelliert sind, wird D auf eine kompensierende Verzögerung reduziert, um die Erfassungseinrichtungsausgabe von T mit der Gehäusewinkelmessung von A zu synchronisieren. Als ein Ergebnis werden die Plattformmessungen addiert und zur selben Zeit subtrahiert, so daß sie sich effektiv löschen bzw. aufzuheben. Dies löscht die Effekte der äußeren Regel- bzw. Steuerschleife 48 des Regel- bzw. Steuersystems 46, da die Plattformposition vor dem Erfassungseinrichtungs-Transferfunktionsblock 50 subtrahiert und danach durch den Gehäusewinkel-Transferfunktionsblock 58 addiert wird. Dies hinterläßt einfach den Effekt einer Zielbewegung und der Position des Gyroskops. Die Erfassungsschleife 56 und die Stabilisierungsschleife 60 werden bzw. sind entkoppelt. Als ein Ergebnis wird, wobei lediglich eine Einzelschleifenkonfiguration verbleibt, die Wirkung der Verfolgungsschleife 48 gelöscht. Wenn eine Störung die Plattform oder Kamera 34 verlagert, wird die Störung als eine Gehäusewinkelstörung ermittelt, und die Plattform wird eingestellt, um diese Störung zu kompensieren, ohne die Eingabe zu dem Verfolgungsfilter 46 zu verändern. So verhält sich die Verfolgungsschleife 56 unabhängig von der Stabilisierungsschleife 60.
Die Transferfunktion für das Steuer- bzw. Regelsystem 66 von 4 können wie folgt beschrieben werden.
Es ist aus diesen Transferfunktionen festzuhalten, daß die I/O-Antwort des Systems 46 nicht länger von der Stabilisierungsschleifen-Transferfunktion H abhängt, so daß eine Plattformbewegung nicht die LOS-Geschwindigkeitsabschätzung b beeinflußt. Die Regel- bzw. Steuerschleife 48 eliminiert effizient ein Plattformkoppeln in die LOS-Geschwindigkeitsabschätzungen b, die für eine Führung verwendet werden. Die I/O-Transferfunktion ist unabhängig von der Stabilisierungsschleifen-Transferfunktion, so daß Plattformstörungen aus der Verfolgungsschleife 56 eliminiert werden.
5 zeigt ein Flußdiagramm für die Betätigung der geschlossenen Bezugs-Steuer- bzw. Regelschleife, wie dies in 3 und 4 gezeigt ist. Die Steuerung bzw. Regelung beginnt bei Block 70, in welcher das durch die Kamera 34 aufgenommene Bild abgefragt wird, um das Objekt oder das Ziel 28 in dem Bild zu lokalisieren. Sobald das Objekt gefunden ist, wird die Position des Objekts relativ zu der Plattform gemessen. Bei Block 78 wird die Position des Gyroskops relativ zu der Plattform bestimmt. Diese Messungen werden dem Regel- bzw. Steuerblock 72 eingegeben, welcher die Position des Objekts 28 relativ zu dem Gyroskop berechnet. Sobald die Position des Objekts 28 relativ zu dem Gyroskop bestimmt ist, geht die Steuerung bzw. Regelung zu Block 74, welcher Steuer- bzw. Regelbefehle zum Ausrichten des Gyroskops 38 generiert bzw. erzeugt, so daß die Gyroskopachse 40 mit der Sichtlinie 32 ausgerichtet ist. Die Steuerung bzw. Regelung geht dann zu Block 76, welcher Steuer- bzw. Regelbefehle in Übereinstimmung mit der Position des Gyroskops relativ zu der Plattform von Block 78 generiert. Bei Block 76 wird die Kamera oder Plattform 34 dann so verlagert, daß die Plattformachse 26 zusammenfallend mit der Sichtlinie 32 ausgerichtet wird. Weiters ist festzuhalten, daß die Steuer- bzw. Regelbefehle, welche bei Block 74 ausgegeben werden, auch verwendet werden können, um Abschätzungsgeschwindigkeiten einer Zielbewegung zur Verfügung zu stellen, wie dies hier weiter beschrieben werden wird.
Ein Vorteil, welcher aus dieser Näherung bzw. diesen Zugang realisiert werden kann, kann unter Bezugnahme auf die vorliegenden Bildverarbeitungstechniken zum Verfolgen bzw. Erfassen der Bewegung des Objekts oder Ziels 28 über die Kamera 34 gesehen werden. Gegenwärtige Systeme haben typischerweise eine Schwierigkeit, genau eine teilweise Bildpunktbewegung für kleine, dunkle bzw. undeutliche Gegenstände bzw. Objekte zu messen. Messungen von Sub-Pixel- bzw. Sub-Bildpunkt-Bewegungen tendieren dazu, nicht linear zu sein. Die vorliegende Erfindung verbessert ein Unterscheiden von Teil-Bildpunkt-Bewegungen, wie dies unter Bezug auf 4 gesehen werden kann. In 4 stellt Block 65 eine Zitterfunktion dar, die strichliert dargestellt ist, welche die bevorzugte Ausrichtung der Plattform in dem Stabilitätsschleifen-Transferfunktionsblock 62 verändert. Indem die Zitterfunktion in die Stabilisierungs-Steuerbzw. -Regelschleife 60 eingebracht wird, wird die bevorzugte Ausrichtung der Plattform verändert. Dies macht die Sub-Bildpunktabschnitte der Zielposition zufällig, wodurch Meß fehler zu weißem Rauschen reduziert werden. Dieses Rauschen ist nicht mit der Zielposition korreliert und erleichtert ein Unterscheiden einer teilweisen Bildpunktposition für kleine undeutliche Ziele.
Eine anderer wichtiger Vorteil der Steuer- bzw. Regelsysteme 46 und 66 ist, daß Designer signifikant Plattformsteuerbzw. -regelerfordernisse für die Zwecke einer Führung reduzieren können. Wo Empfindlichkeitserfordernisse gelockert werden können, sind Designer durch Meßgenauigkeit und nicht durch Steuer- bzw. Regelgenauigkeit begrenzt. Gelockerte Plattformerfordernisse können durch ein Erhöhen bzw. Vergrößern des Verfolgungsinterfaces erreicht werden. Filter innerhalb der Verfolgungseinrichtung statt innerhalb der Steuer- bzw. Regelsysteme 46 und 66 nehmen häufig an, daß das Ziel in der Mitte des Gesichtsfeldes (FOV) durch die Steuer- bzw. Regelschleife verbleibt oder daß sich das Objekt über das Gesichtsfeld gemäß der Geschwindigkeit bewegt, die durch die Verfolgungsschleife 56 befohlen wird. Die Verfolgungsfilter erfordern stabile Plattformen, um eine derartige Information zu ergeben. Indem sie auf dem Gyroskopgehäusewinkel beruhen, um die erwartete Position des Objekts innerhalb der FOV-Plattform abzuschätzen, können die Stabilisierungserfordernisse gelockert werden, da die Verfolgungsfilter keine FOV-Information zur Verfügung stellen. Dies entkoppelt effizient die Verfolgungs- bzw. Erfassungseinrichtung von der Plattform.
Weiters kann diese Näherung bzw. dieser Zugang über ein Steuern bzw. Regeln des Kamerasystems 12 ausgedehnt werden, um ein Objekt 28 zu verfolgen. Diese Information kann verwendet werden, um die LOS-Geschwindigkeit der Bewegung des Objekts 28 abzuschätzen. Der Gyroskopzeigefehler wird ver wendet, um die LOS-Geschwindigkeitsabschätzung abzuleiten. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 5 Block 74 auch eine Abschätzung betreffend die Ziel-LOS-Geschwindigkeit zur Verfügung stellen. Unter Verwendung von auf das Gyroskop bezogenen Messungen statt von auf die Plattform bezogenen Messungen können signifikante Verbesserungen für ein Abschätzen von Geschwindigkeiten einer Zielbewegung realisiert werden. Eine Zielbewegung wird manchmal durch Integrieren von Gyroskopbefehlen abgeschätzt und eine Kopfgeschwindigkeitskorrektur wird angewandt, welche den Unterschied zwischen dem Gyroskop und der Plattformgeschwindigkeit zur Verfügung stellt. Die Korrektur wird von dem Gyroskopgehäusewinkel abgeleitet. Indem die unterstützende bzw. untergeordnete Bezugsnäherung, wie hier beschrieben, verwendet wird, kann der Kopfgeschwindigkeitskorrekturterm weggelassen werden, indem auf die ein Gyroskop bezogenen Zeigefehler zurückgegriffen wird. Der Gehäusewinkeleingabe wird dann eine statische Korrektur, welche am Beginn und am Ende des Intervalls addiert wird, wird jedoch nicht integriert, wodurch eine Rauschakkumulation reduziert wird. Weiters werden, indem der auf dem Gyroskop basierende Zeigefehler, welcher hier beschrieben wurde, verwendet wird, die Plattformstörungsausdrücke bzw. -terme nicht getrennt werden. Die Ausdrücke werden zusammengesammelt und vor der Eingabe in die Abschätzungsfilter addiert, so daß sich die Fehler betreffend jeden Term aufheben.
Aus dem Vorhergehenden kann ersehen werden, daß die geschlossene Bezugssteuerung bzw. -regelung, die hier beschrieben ist, signifikant die Plattformstörungen und die Körperbewegungskopplung in die Bestimmung von LOS-Geschwindigkeitsabschätzungen reduziert. Indem das Gyroskop 38 mit dem Objekt 28 ausgerichtet wird und dann die Kamera oder die Plattform 34 mit dem Gyroskop 38 ausgerichtet wird, resultiert eine signifikante Verbesserung bei der Steuerung bzw. Regelung der abgeschätzten LOS-Geschwindigkeit. Dies entkoppelt effizient die Verfolgungsschleife von der Stabilisierungsschleife und den Steuer- bzw. Regelalgorithmus für ein Abschätzen der LOS-Geschwindigkeit.
Obwohl die Erfindung unter speziellem Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausbildungen derselben beschrieben wurde, können Variationen und Modifikationen daran innerhalb des Rahmens der folgenden Ansprüche durchgeführt werden.

Claims

Vorrichtung (10), um einem Projektil zu ermöglichen, ein Objekt (28) zu verfolgen bzw. zu erfassen, umfassend: einen Körper (20), welcher allgemein als das Projektil (14) definiert ist; eine Plattform (34), welche an dem Körper (20) festgelegt ist und eine Verfolgungs- bzw. Erfassungseinrichtung beinhaltet, wobei die Plattform (34) bewegbar an dem Körper (20) festgelegt ist, so daß sich der Körper (20) und die Plattform (34) relativ zueinander bewegen; ein Gyroskop (38), welches an der Plattform (34) festgelegt ist, wobei das Gyroskop (38) an der Plattform (34) festgelegt ist, um eine Relativbewegung zwischen dem Gyroskop (38) und der Plattform (34) zu ermöglichen; und eine Regel- bzw. Steuereinrichtung bzw. einen Controller (46) zum Erzeugen von Regel- bzw. Steuerbefehlen, um das Gyroskop (38) und die Plattform (34) zu verschieben bzw. zu verlagern, um das Objekt zu verfolgen, wo das Gyroskop (38) zuerst verschoben wird, um das Objekt (28) zu verfolgen, und die Plattform (34) dann verschoben wird, um die Plattform (34) mit dem Gyroskop (38) auszurichten.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, worin die Regel- bzw. Steuereinrichtung (46) einen geschlossenen Regelkreis verwendet, um das Gyroskop (38) und die Plattform (34) zu positionieren, und eine Verfolgungsschleife bzw. -rückkopplungsschleife (56), um das Gyroskop (38) zu positionieren, und eine Stabilisierungsschleife (60) beinhaltet, um die Plattform (34) zu positionieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, worin die Regel- bzw. Steuerbefehle, welche durch die Regel- bzw. Steuereinrichtung (46) erzeugt werden, das Gyroskop (38) zu einer bevorzugten Orientierung in Bezug auf das Objekt (28) ver schieben und die Regel- bzw. Steuerbefehle, welche durch die Steuereinrichtung (46) erzeugt werden, die Plattform (34) zu einer bevorzugten Orientierung in Bezug auf das Gyroskop (38) verschieben.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, worin die Regel- bzw. Steuereinrichtung (46) eine Position des Objekts (28) relativ zu der bevorzugten Orientierung des Gyroskops (38) bestimmt, um die Regel- bzw. Steuerbefehle zu erzeugen.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, worin die Regel- bzw. Steuereinrichtung (46) einen Gyroskopgeschwindigkeitsbefehl bzw. Gyroskopratenbefehl ausgibt, um einen Winkel (30) zwischen dem Objekt (28) und der bevorzugten Orientierung des Gyroskops (38) zu minimieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, worin das Gyroskop (38) in einem Gehäuse (36) aufgenommen ist, welches starr bzw. fest an der Plattform (34) festgelegt ist, so daß sich das Gyroskop (38) relativ zu dem Gehäuse (36) und der Plattform (34) bewegt.
Verfahren zum Regeln bzw. Steuern einer Kamera, welche auf einem Körper eines Projektils montiert ist, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Gyroskops, welches an der Kamera festgelegt wird und in wenigstens zwei Freiheitsgraden relativ zu der Kamera verschiebbar bzw. verlagerbar ist; Anordnen des Objekts innerhalb eines Blick- bzw. Betrachtungsfelds einer Bildausgabe durch die Kamera; Bestimmen einer Verschiebung bzw. Verlagerung des Gyroskops relativ zu dem Objekt; Bestimmen einer Verschiebung bzw. Verlagerung des Objekts in Bezug auf ein Zentrum des Blickfelds, Bereitstellen einer Position des Objekts relativ zu der Kamera; Erzeugen von Befehlssignalen, um das Gyroskop zu einer vorbestimmten Orientierung in Bezug auf das Objekt zu verschieben; und Erzeugen von Befehlssignalen, um die Kamera zu einer vorbestimmten Orientierung in Bezug auf das Gyroskop zu verschieben.