JP2002090094A - 空間安定化装置 - Google Patents
空間安定化装置Info
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- JP2002090094A JP2002090094A JP2000285483A JP2000285483A JP2002090094A JP 2002090094 A JP2002090094 A JP 2002090094A JP 2000285483 A JP2000285483 A JP 2000285483A JP 2000285483 A JP2000285483 A JP 2000285483A JP 2002090094 A JP2002090094 A JP 2002090094A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】空間安定性能および目標への追従精度の向上を
図った空間安定化装置を提供する。 【解決手段】目標方向算出器３と、目標方向の時間変化
率（すなわち速度）の算出手段としての微分器４を共に
備え、速度系および角度系によりカメラ１の駆動系を形
成する。角度系への指令としては目標方向を入力し、速
度系への入力としては直列補償コントローラ出力と目標
方向の時間変化率（すなわち速度）の和を入力する。カ
メラ１の目標に対する空間安定化処理を実施するに際し
て、まず速度系による制御により目標方向の時間変化率
に追従させ、追従精度は粗いが空間安定度の高い空間安
定を実現する。さらに、角度系を構成する直列補償コン
トローラ５の出力にも追従させる。
図った空間安定化装置を提供する。 【解決手段】目標方向算出器３と、目標方向の時間変化
率（すなわち速度）の算出手段としての微分器４を共に
備え、速度系および角度系によりカメラ１の駆動系を形
成する。角度系への指令としては目標方向を入力し、速
度系への入力としては直列補償コントローラ出力と目標
方向の時間変化率（すなわち速度）の和を入力する。カ
メラ１の目標に対する空間安定化処理を実施するに際し
て、まず速度系による制御により目標方向の時間変化率
に追従させ、追従精度は粗いが空間安定度の高い空間安
定を実現する。さらに、角度系を構成する直列補償コン
トローラ５の出力にも追従させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば飛翔体など
に搭載され、カメラなどを振動や姿勢変化によらず目標
に安定して指向させるための空間安定化装置の改良に関
する。
に搭載され、カメラなどを振動や姿勢変化によらず目標
に安定して指向させるための空間安定化装置の改良に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の空間安定化装置では、カメラから
の画像出力、カメラの機体に対する角度、および機体の
姿勢角などから目標方向を算出し、これをもとにカメラ
の駆動機構の角度系に指令を与えることで、空間安定化
を行っていた。
の画像出力、カメラの機体に対する角度、および機体の
姿勢角などから目標方向を算出し、これをもとにカメラ
の駆動機構の角度系に指令を与えることで、空間安定化
を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の空
間安定化装置では、角度系のみを使用して空間安定化を
行っていた。しかしながら角度系による空間安定化処理
は、応答速度が遅いため空間安定度に限界ある。
間安定化装置では、角度系のみを使用して空間安定化を
行っていた。しかしながら角度系による空間安定化処理
は、応答速度が遅いため空間安定度に限界ある。
【０００４】一方、角度系の内部ループとして存在する
速度系による空間安定化処理の方が、一般的には角度系
よりも応答速度が速い。このため速度系による空間安定
化のほうが空間安定度は良い。しかしながら、センサと
して角度センサしか持たない装置では速度系の指令に対
する追従精度が悪く、よって目標方向への追従精度も悪
いという不具合が有る。
速度系による空間安定化処理の方が、一般的には角度系
よりも応答速度が速い。このため速度系による空間安定
化のほうが空間安定度は良い。しかしながら、センサと
して角度センサしか持たない装置では速度系の指令に対
する追従精度が悪く、よって目標方向への追従精度も悪
いという不具合が有る。
【０００５】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、空間安定性能および目標への追従精度の向
上を図った空間安定化装置を提供することにある。
その目的は、空間安定性能および目標への追従精度の向
上を図った空間安定化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、可動機構により指向角を可変可能な例えば
カメラなどの撮像器を搭載した飛翔体に設けられ、前記
撮像器の空間安定を行う空間安定化装置にあって、前記
飛翔体の姿勢角を算出する機体姿勢算出器と、前記可動
機構の可動角を検出する角度検出器と、前記撮像器の指
向角と、前記撮像器が指向する目標の方向との差と、前
記機体姿勢算出器で算出された姿勢角と、前記角度検出
器で検出された可動角とから目標方向を算出する目標方
向算出器と、この目標方向算出器から出力される目標方
向と、前記角度検出器から出力される可動角との差が与
えられる直列補償コントローラと、前記目標方向算出器
から出力される目標方向を微分する微分器と、前記直列
補償コントローラの出力と前記微分器の出力との和に応
じた速度で前記撮像器を可動する速度系制御手段とを具
備することを特徴とする。
に本発明は、可動機構により指向角を可変可能な例えば
カメラなどの撮像器を搭載した飛翔体に設けられ、前記
撮像器の空間安定を行う空間安定化装置にあって、前記
飛翔体の姿勢角を算出する機体姿勢算出器と、前記可動
機構の可動角を検出する角度検出器と、前記撮像器の指
向角と、前記撮像器が指向する目標の方向との差と、前
記機体姿勢算出器で算出された姿勢角と、前記角度検出
器で検出された可動角とから目標方向を算出する目標方
向算出器と、この目標方向算出器から出力される目標方
向と、前記角度検出器から出力される可動角との差が与
えられる直列補償コントローラと、前記目標方向算出器
から出力される目標方向を微分する微分器と、前記直列
補償コントローラの出力と前記微分器の出力との和に応
じた速度で前記撮像器を可動する速度系制御手段とを具
備することを特徴とする。
【０００７】このような手段を講じたことにより、目標
方向とカメラの指向方向との差から直列補償コントロー
ラを介して得られた値に、微分器から出力される目標方
向の時間変化率（角速度）が加算され、これが速度系に
対する速度指令として与えられて空間安定化が実施され
る。すなわち、速度系と角度系とでいわば二重の空間安
定化が行われるようになる。これにより、空間安定度と
目標方向への追従精度の両方を向上させることができ、
空間安定性能および目標への追従精度の向上を図った空
間安定化装置を提供することが可能となる。
方向とカメラの指向方向との差から直列補償コントロー
ラを介して得られた値に、微分器から出力される目標方
向の時間変化率（角速度）が加算され、これが速度系に
対する速度指令として与えられて空間安定化が実施され
る。すなわち、速度系と角度系とでいわば二重の空間安
定化が行われるようになる。これにより、空間安定度と
目標方向への追従精度の両方を向上させることができ、
空間安定性能および目標への追従精度の向上を図った空
間安定化装置を提供することが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係わ
る空間安定化装置の構成を示すブロック図である。この
空間安定化装置は例えば飛翔体などに搭載されるもの
で、以下、飛翔体を「機体」と称する。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係わ
る空間安定化装置の構成を示すブロック図である。この
空間安定化装置は例えば飛翔体などに搭載されるもの
で、以下、飛翔体を「機体」と称する。
【０００９】図１において、目標に追従するカメラ１は
図示しないジンバル機構に搭載される。機体の姿勢は機
体姿勢算出器２により検知され、その出力はカメラ１の
追随誤差角と共に目標方向算出器３に入力される。また
ジンバル機構の首振り角度は角度検出器６で検出され、
その値も目標方向算出器３にフィードバックされる。
図示しないジンバル機構に搭載される。機体の姿勢は機
体姿勢算出器２により検知され、その出力はカメラ１の
追随誤差角と共に目標方向算出器３に入力される。また
ジンバル機構の首振り角度は角度検出器６で検出され、
その値も目標方向算出器３にフィードバックされる。
【００１０】目標方向算出器３の出力は２分岐され、一
方の出力は微分器４に入力されて目標方向の時間変化率
（すなわち目標の移動速度）に変換される。他方の出力
は角度検出器６の出力で減算されたうえで直列補償コン
トローラ５に入力される。
方の出力は微分器４に入力されて目標方向の時間変化率
（すなわち目標の移動速度）に変換される。他方の出力
は角度検出器６の出力で減算されたうえで直列補償コン
トローラ５に入力される。
【００１１】直列補償コントローラ５の出力は微分器４
からの速度と加算され、速度指令として速度系制御部７
に与えられる。そして、速度系制御部７の結果としての
速度の積分である首振り角度が角度検出器６により検出
される。
からの速度と加算され、速度指令として速度系制御部７
に与えられる。そして、速度系制御部７の結果としての
速度の積分である首振り角度が角度検出器６により検出
される。
【００１２】上記構成において特徴的なのは、目標方向
算出器３と、目標方向の時間変化率（速度）の算出手段
としての微分器４を共に備え、速度系および角度系によ
りカメラ１の駆動系を形成している点にある。角度系へ
の指令としては目標方向を入力し、速度系への入力とし
ては直列補償コントローラ出力と目標方向の時間変化率
（すなわち速度）の和を入力する。
算出器３と、目標方向の時間変化率（速度）の算出手段
としての微分器４を共に備え、速度系および角度系によ
りカメラ１の駆動系を形成している点にある。角度系へ
の指令としては目標方向を入力し、速度系への入力とし
ては直列補償コントローラ出力と目標方向の時間変化率
（すなわち速度）の和を入力する。
【００１３】上記構成においては、カメラ１の目標に対
する空間安定化処理を実施するに際して、まず速度系に
よる制御により目標方向の時間変化率に追従し、追従精
度は粗いが空間安定度の高い空間安定を実現する。さら
に、角度系を構成する直列補償コントローラ５の出力に
も追従させることで目標方向への追従精度を高めること
が可能になる。
する空間安定化処理を実施するに際して、まず速度系に
よる制御により目標方向の時間変化率に追従し、追従精
度は粗いが空間安定度の高い空間安定を実現する。さら
に、角度系を構成する直列補償コントローラ５の出力に
も追従させることで目標方向への追従精度を高めること
が可能になる。
【００１４】図２と図３とを参照して本実施形態におけ
る効果を説明する。図２は、本実施形態の空間安定化装
置によるシミュレーション結果を示す図である。図３
は、従来の角度系のみによる空間安定化装置によるシミ
ュレーション結果を示す図である。いずれの図において
も、「静止目標への指向、機体振動±７５°／ｓ（５Ｈ
ｚ）」をシミュレーションの条件とした。
る効果を説明する。図２は、本実施形態の空間安定化装
置によるシミュレーション結果を示す図である。図３
は、従来の角度系のみによる空間安定化装置によるシミ
ュレーション結果を示す図である。いずれの図において
も、「静止目標への指向、機体振動±７５°／ｓ（５Ｈ
ｚ）」をシミュレーションの条件とした。
【００１５】両図において、（ａ）はカメラ１の搭載さ
れるジンバル機構のジンバル角度、および目標角度（Ｌ
ＯＳ）を示す。このうちＬＯＳ＝０であり、これはシミ
ュレーションの条件である。（ｂ）はジンバル角速度
（速度）および機体レートを示す。このうち機体レート
は５Ｈｚであり、シミュレーションの条件である。
（ｃ）はジンバル機構の駆動モータのトルクを示す。こ
こで、モータ最大トルク（VLMT）は２５０gf・cmとし
た。（ｄ）は連続値で示した画像上の目標角度すなわち
追随誤差角を示す。（ａ），（ｂ），（ｄ）のいずれの
値も慣性座標系での値である。（ｂ）は図１の速度系制
御部７の出力に、（ａ）は（ｂ）の積分値に、（ｄ）は
カメラ１からの出力にそれぞれ相当する。
れるジンバル機構のジンバル角度、および目標角度（Ｌ
ＯＳ）を示す。このうちＬＯＳ＝０であり、これはシミ
ュレーションの条件である。（ｂ）はジンバル角速度
（速度）および機体レートを示す。このうち機体レート
は５Ｈｚであり、シミュレーションの条件である。
（ｃ）はジンバル機構の駆動モータのトルクを示す。こ
こで、モータ最大トルク（VLMT）は２５０gf・cmとし
た。（ｄ）は連続値で示した画像上の目標角度すなわち
追随誤差角を示す。（ａ），（ｂ），（ｄ）のいずれの
値も慣性座標系での値である。（ｂ）は図１の速度系制
御部７の出力に、（ａ）は（ｂ）の積分値に、（ｄ）は
カメラ１からの出力にそれぞれ相当する。
【００１６】図２および図３を比較すると、まず（ａ）
のジンバル角度の振れ幅が図２において小さく、空間安
定性能が向上していることが判る。次に、（ｂ）のジン
バル角速度も図２においてほぼ０を保っており、空間安
定性能が向上していることが判る。さらに、（ｄ）の追
尾誤差角の振れ幅が図２において小さく、目標への追従
精度が向上していることが判る。
のジンバル角度の振れ幅が図２において小さく、空間安
定性能が向上していることが判る。次に、（ｂ）のジン
バル角速度も図２においてほぼ０を保っており、空間安
定性能が向上していることが判る。さらに、（ｄ）の追
尾誤差角の振れ幅が図２において小さく、目標への追従
精度が向上していることが判る。
【００１７】このように本実施形態では、目標方向とカ
メラの指向方向との差から直列補償コントローラ５を介
して得られた値に目標方向の時間変化率（角速度）を加
算し、これを速度系に対する速度指令とすることで、空
間安定化を行うようにしている。すなわち本実施形態で
は、速度系と角度系で二重の空間安定化を行うようにし
ているので、空間安定度と目標方向への追従精度の両方
を向上させることができ、その結果、空間安定性能およ
び目標への追従精度の向上を図った空間安定化装置を提
供することが可能となる。
メラの指向方向との差から直列補償コントローラ５を介
して得られた値に目標方向の時間変化率（角速度）を加
算し、これを速度系に対する速度指令とすることで、空
間安定化を行うようにしている。すなわち本実施形態で
は、速度系と角度系で二重の空間安定化を行うようにし
ているので、空間安定度と目標方向への追従精度の両方
を向上させることができ、その結果、空間安定性能およ
び目標への追従精度の向上を図った空間安定化装置を提
供することが可能となる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、空
間安定性能および目標への追従精度の向上を図った空間
安定化装置を提供することが可能となる。
間安定性能および目標への追従精度の向上を図った空間
安定化装置を提供することが可能となる。
【図１】 本発明の実施形態に係わる空間安定化装置の
構成を示すブロック図。
構成を示すブロック図。
【図２】 本発明の実施形態における空間安定化装置の
シミュレーション結果を示す図。
シミュレーション結果を示す図。
【図３】 従来の空間安定化装置のシミュレーション結
果を示す図。
果を示す図。
１…カメラ ２…機体姿勢算出器 ３…目標方向算出器 ４…微分器 ５…直列補償コントローラ ６…角度検出器 ７…速度系制御部
Claims (1)
- 【請求項１】 可動機構により指向角を可変可能な撮像
器を搭載した飛翔体に設けられ、前記撮像器の空間安定
を行う空間安定化装置であって、 前記飛翔体の姿勢角を算出する機体姿勢算出器と、 前記可動機構の可動角を検出する角度検出器と、 前記撮像器の指向角と、前記撮像器が指向する目標の方
向との差と、前記機体姿勢算出器で算出された姿勢角
と、前記角度検出器で検出された可動角とから目標方向
を算出する目標方向算出器と、 この目標方向算出器から出力される目標方向と、前記角
度検出器から出力される可動角との差が与えられる直列
補償コントローラと、 前記目標方向算出器から出力される目標方向を微分する
微分器と、 前記直列補償コントローラの出力と前記微分器の出力と
の和に応じた速度で前記撮像器を可動する速度系制御手
段とを具備することを特徴とする空間安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000285483A JP2002090094A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 空間安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000285483A JP2002090094A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 空間安定化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090094A true JP2002090094A (ja) | 2002-03-27 |
Family
ID=18769543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000285483A Pending JP2002090094A (ja) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | 空間安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090094A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5854286B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2016-02-09 | 日本電気株式会社 | 行動情報収集装置及び行動情報送信装置 |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000285483A patent/JP2002090094A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5854286B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2016-02-09 | 日本電気株式会社 | 行動情報収集装置及び行動情報送信装置 |
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