JP2001296361A - 飛しょう体の誘導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 飛しょう体の誘導装置において撮像部を搭載
したプラットホームの空間安定度を確保する。 【解決手段】 撮像部２を搭載したプラットホームと、
プラットホームに取り付けたジンバル軸と、ジンバル軸
の一方端に設けられ駆動信号に応じてジンバル軸を回転
させるトルカ５と、ジンバル軸の他方端に設けられジン
バル角度を検出するジンバル角度センサ６とを備え、ジ
ンバル機構１の近傍で機体に直接固定され機体角速度を
検出し且つ機体の慣性演算を行うレートセンサ７と、撮
像部の視野中心が目標を向くのに必要な駆動信号を生成
してトルカに駆動信号を供給する補償回路１１と、ジン
バル角度検出信号と機体の姿勢角信号との間の処理時間
のずれをそれぞれ補正するための第１遅れ補正回路９及
び第２遅れ補正回路１０と、を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、飛しょう体の空間
安定化を行う飛しょう体の誘導装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】飛しょう体の誘導装置は、図３に示すよ
うに慣性空間を基準とした飛しょう体Ｍと目標Ｔを結ぶ
線の角度即ちＬＯＳ(Line Of Sight) 角が一定になるよ
うに誘導する機能を持ち、目標Ｔを常に飛しょう体Ｍの
機体変動にかかわらず捕捉しなければならない。目標Ｔ
を捕捉する飛しょう体Ｍに装備される撮像部は、通常ジ
ンバル機構を介して機体に取り付けられたプラットホー
ム上に設けられ、このプラットホームを空間的に安定化
する機構が採用される。このプラットホームを空間的に
安定化する方式の誘導装置として、従来よりジンバル型
の誘導装置が知られている。ジンバル型の誘導装置は、
図４に示すように可動部であるプラットホーム（又はジ
ンバルフレーム）２０に、機体の角速度（レート）を検
出するレートセンサ２１を設け、このレートセンサ２１
の出力（角速度）が零になるようにジンバル軸２２に設
けられたジンバル軸駆動用トルカ２３に信号を与え、ジ
ンバルを動かすことによりプラットホーム２０を空間的
に安定化し、常に撮像部２４を一定方向に保ち、目標を
常に画像の中心に捉えるようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上記のジン
バル型誘導装置では、撮像部２４が設けられたプラット
ホーム２０は、ジンバル機構を介して機体に取り付けら
れ且つジンバル軸２２と機体のジンバル軸受間に摩擦が
あることから、機体の動揺成分がプラットホーム２０に
伝わることは避けられない。機体は微妙に変動あるいは
動揺しながら飛しょうするため、機体の変動あるいは動
揺がプラットホーム２０に影響すると、撮像部２４での
目標検出に誤差が生じ、良好に目標を追尾することがで
きなくなる恐れがある。

【０００４】また、上記のジンバル型誘導装置は、可動
部であるプラットホーム２０にレートセンサ２１を取り
付けるため、可動部の搭載スペースが大きくなり、可動
部もそれだけ重量が多くなる。そのためトルカ２３を大
きくしなければならず、高応答にするにはそれなりの高
価なトルカ２３を取り付ける必要があり、コストが高く
なってしまう。また、レートセンサ２１があるため慣性
が大きくなり、応答が遅れ、この点からもトルカ２３を
大きくしなければならなくなる。しかもレートセンサ２
１のダイナミックレンジに制限される。さらに前記のよ
うに可動部の搭載スペースが大きくなることにより、飛
しょう体の弾頭部が装甲などを通過する際、誘導装置が
大きな阻害要因となる。

【０００５】そこで本発明は、プラットホームに伝わる
機体の動揺成分を機械的空間安定化と電子的空間安定化
により抑制して、プラットホームを空間的に安定化し、
ジンバル機構を粗く設計しても電子的空間安定化によ
り、要求される空間安定度を確保しようとするものであ
る。また、可動部のレートセンサを削減し、可動部の搭
載スペースを小さくし、可動部の重量を小さくし、トル
カを小さく低価格のものにしようとするものである。さ
らに、ジンバルの慣性を低減できて高速応答ができ、こ
の点からもトルカを小さくでき、しかもレートセンサの
ダイナミックレンジに制限さないようにしようとするも
のである。また、可動部の搭載スペースを小さくできる
ことにより、飛しょう体の弾頭部が目標の装甲などを通
過する際の阻害要因が低減されるようにしようとするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明による飛しょう体の誘導装置は、撮像部が得た
画像から画像処理部により目標を識別・検出し、飛しょ
う体を誘導する誘導装置において、前記撮像部を搭載し
たプラットホームと、該プラットホームに取り付けたジ
ンバル軸と、該ジンバル軸の一方端に設けられ駆動信号
に応じてジンバル軸を回転させるトルカと、前記ジンバ
ル軸の他方端に設けられジンバル角度を検出するジンバ
ル角度センサとを備え、前記トルカに駆動信号を供給す
ることにより前記撮像部を指向制御する、飛しょう体の
機体に設けられたジンバル機構と、前記ジンバル機構の
近傍で機体に直接固定され機体角速度を検出し且つ機体
の慣性演算を行うレートセンサと、前記ジンバル角度セ
ンサと前記レートセンサの各出力に基づいて前記撮像部
の視野中心が目標を向くのに必要な駆動信号を生成して
前記トルカに駆動信号を供給する補償回路と、電子的空
間安定化を行うためにジンバル角度検出信号と機体の姿
勢角信号との間の処理時間のずれをそれぞれ補正するた
めの第１遅れ補正回路及び第２遅れ補正回路とを有する
ことを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による飛しょう体の誘導装
置の実施形態を図によって説明する。図１において、１
はジンバル機構で、該ジンバル機構１は撮像部２を搭載
したプラットホーム３と、このプラットホーム３を取り
付けたジンバル軸４と、このジンバル軸４の一方端に設
けられ駆動信号に応じてジンバル軸４を回転するトルカ
５と、前記ジンバル軸４の他方端に設けられジンバルの
角度を検出するジンバル角度センサ６を備えて成るもの
である。かかる構成のジンバル機構１は、飛しょう体の
機体（図示省略）に設けられ、前記トルカ５に駆動信号
が供給されると、前記撮像部２が指向制御されるように
なっている。７は前記ジンバル機構１の近傍で飛しょう
体の機体に直接固定され、機体の角速度（レート）を検
出し且つ機体の慣性演算を行うレートセンサである。図
２の作動ブロック図において、８は前記撮像部２から得
られた画像をもとに目標を識別・検出する画像処理部で
ある。９，１０は電子的空間安定化を行うためにジンバ
ル角度検出信号と機体の姿勢角信号との間の処理時間の
ずれを補正する第１補正回路，第２補正回路である。１
１は前記ジンバル角度センサ６と前記レートセンサ７の
各出力に基づいて前記撮像部２の視野中心が目標を向く
のに必要な駆動信号を生成して前記トルカ５に駆動信号
を供給する補償回路である。図２の作動ブロック図にお
いて、σはＬＯＳ角、θｍは機体姿勢角、θｇはジンバ
ル角、θｓは撮像部の角度、εは目標と画像中心（撮像
部の角度）のずれ、Ｊはジンバルの慣性、Ｂはジンバル
の粘性定数、Ｋはジンバルのばね定数である。

【０００８】上記のように構成された実施形態の飛しょ
う体の誘導装置の作動について説明する。図２において
撮像部２で検出される画像に基づいて、画像処理部８に
より目標を識別・検出し、飛しょう体を誘導中、一般に
機体の動揺が図１におけるプラットホーム３に伝わり撮
像部２も動揺してしまい、良好に目標を追尾できなくな
る恐れがある。本発明においては、機体の動揺がプラッ
トホーム３に伝わるのを回避し、誘導するのを次のよう
に行う。 １．機体の動揺の回避（空間安定化） 図２の作動ブロック図において、機体に固定されたレー
トセンサ７により機体の姿勢角速度（動揺）を検出し、
その信号を積分して機体姿勢角θｍを取得し、その信号
を補償回路１１に入力し、その出力をトルカ５の角度
制御ループに入力し、ジンバル機構１を制御すること
により機械的空間安定化を行い、加算器で機体姿勢角
θｍをジンバル角θｇによりキャンセルさせ、機体の動
揺を回避する。また、ジンバル角度をジンバル角度セン
サ６により検出する。そのジンバル角度検出信号と機
体の姿勢角信号との間には処理時間のずれがあるの
で、それぞれ第１遅れ補正回路９，第２遅れ補正回路１
０により、時間のずれをなくし、それぞれの遅れ補正回
路９，１０の出力を用いて機体の動揺をキャンセルさ
せ、電子的空間安定化を行う。 ２．誘導 図２の作動ブロック図において、誘導信号を生成するル
ープは、ＬＯＳ角から誘導信号までの伝達関数を考える
と、微分器としてみることができ、ＬＯＳ角を微分す
ることで誘導信号が出力され、この信号により、常
に目標方向に向って飛しょう体を誘導することができ
る。

【０００９】

【発明の効果】以上の説明で判るように本発明による飛
しょう体の誘導装置によれば、機体が動揺したとき、ジ
ンバルのばね反力、粘性等により撮像部に動揺を与えな
いようにジンバル角を制御して、常に撮像している方向
を保持し、機械的空間安定化を図ることができる。さら
に電子的空間安定化を機械的空間安定化と組み合わせる
ことにより、空間安定化が向上し、ジンバル機構を粗く
設計しても、要求される空間安定度を確保できる。

【００１０】また、本発明による飛しょう体の誘導装置
は、レートセンサを機体に固定し、ジンバル角度センサ
をジンバル軸に備えているので、可動部の部品点数が削
減され、可動部の搭載スペースを小さくできて重量を軽
減でき、従ってトルカは小型で低価格のものにできる。

【００１１】さらに、本発明による飛しょう体の誘導装
置は、可動部にレートセンサが少ないので、ジンバルの
慣性を低減できて高速応答ができ、この点からもトルカ
を小型にでき、しかもレートセンサのダイナミックレン
ジに制限されない。

【００１２】また、本発明による飛しょう体の誘導装置
は、可動部の搭載スペースを小さくできることにより、
飛しょう体の弾頭部が目標の装甲などを通過する際の阻
害要因が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による飛しょう体の誘導装置の概略斜視
図である。

【図２】本発明による飛しょう体の誘導装置の作動ブロ
ック図である。

【図３】飛しょう体の誘導装置の機能の説明図である。

【図４】従来の飛しょう体の誘導装置の概略斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ ジンバル機構 ２ 撮像部 ３ プラットホーム ４ ジンバル軸 ５ トルカ ６ ジンバル角度センサ ７ レートセンサ ８ 画像処理部 ９ 第１遅れ補正回路 １０ 第２遅れ補正回路 １１ 補償回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相原 光貴 岐阜県各務原市川崎町１番地 川崎重工業 株式会社岐阜工場内 Ｆターム(参考） 5H301 AA06 AA10 BB16 CC07 CC08 GG09 GG14 GG16 HH02 QQ08 5J084 AA01 AB01 AC06 AD05 BA34 CA65 DA02 DA07 EA23 EA27 FA01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像部が得た画像から画像処理部により
   目標を識別・検出し、飛しょう体を誘導する誘導装置に
   おいて、 前記撮像部を搭載したプラットホームと、該プラットホ
   ームに取り付けたジンバル軸と、該ジンバル軸の一方端
   に設けられ駆動信号に応じてジンバル軸を回転させるト
   ルカと、前記ジンバル軸の他方端に設けられジンバル角
   度を検出するジンバル角度センサとを備え、前記トルカ
   に駆動信号を供給することにより前記撮像部を指向制御
   する、飛しょう体の機体に設けられたジンバル機構と、 前記ジンバル機構の近傍で機体に直接固定され機体角速
   度を検出し且つ機体の慣性演算を行うレートセンサと、 前記ジンバル角度センサと前記レートセンサの各出力に
   基づいて前記撮像部の視野中心が目標を向くのに必要な
   駆動信号を生成して前記トルカに駆動信号を供給する補
   償回路と、 電子的空間安定化を行うためにジンバル角度検出信号と
   機体の姿勢角信号との間の処理時間のずれをそれぞれ補
   正するための第１遅れ補正回路及び第２遅れ補正回路
   と、 を有することを特徴とする飛しょう体の誘導装置。