JP2546299Y2 - 光学カメラジンバル制御装置 - Google Patents
光学カメラジンバル制御装置Info
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- JP2546299Y2 JP2546299Y2 JP1993067608U JP6760893U JP2546299Y2 JP 2546299 Y2 JP2546299 Y2 JP 2546299Y2 JP 1993067608 U JP1993067608 U JP 1993067608U JP 6760893 U JP6760893 U JP 6760893U JP 2546299 Y2 JP2546299 Y2 JP 2546299Y2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、航空機等に搭載される
光学カメラジンバルを制御するための光学カメラジンバ
ル制御装置に関する。
光学カメラジンバルを制御するための光学カメラジンバ
ル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】航空機に搭載する光学カメラジンバル
は、機体の動揺によって光学カメラの光軸がぶれて画像
が見にくくならないように制御する必要がある。従来の
光学カメラジンバルには、このような画像のぶれを防止
するために、スタビライザが設けられていた。このスタ
ビライザは、光軸上に角速度を検出するレートジャイロ
を設置し、検出された角速度を打ち消すような制御を行
うものである。ここで、光軸はジョイスティックにより
手動で操作することが可能であるが、操作をしない場合
は最後に向けた方向を光軸が維持するように制御され
る。
は、機体の動揺によって光学カメラの光軸がぶれて画像
が見にくくならないように制御する必要がある。従来の
光学カメラジンバルには、このような画像のぶれを防止
するために、スタビライザが設けられていた。このスタ
ビライザは、光軸上に角速度を検出するレートジャイロ
を設置し、検出された角速度を打ち消すような制御を行
うものである。ここで、光軸はジョイスティックにより
手動で操作することが可能であるが、操作をしない場合
は最後に向けた方向を光軸が維持するように制御され
る。
【０００３】しかし、レートジャイロには時間の経過と
共にゼロ点がドリフトする特性がある。このため、レー
トジャイロがドリフトすることによって光学カメラの光
軸までが動いてしまうという問題があった。さらに、光
学カメラの光軸がドリフトしないようにジンバルの角度
を制御すると、機体の動揺によって画面がぶれる結果を
招くことになる。
共にゼロ点がドリフトする特性がある。このため、レー
トジャイロがドリフトすることによって光学カメラの光
軸までが動いてしまうという問題があった。さらに、光
学カメラの光軸がドリフトしないようにジンバルの角度
を制御すると、機体の動揺によって画面がぶれる結果を
招くことになる。
【０００４】また従来の制御装置として、特開平２−１
７７７７３号公報に開示されたものがある。この従来装
置では、光学カメラの角速度検出にレートジャイロを使
用するため、ドリフトが生じる。このドリフトは周波数
が小さいため、光学カメラの操作との判別ができずに光
学カメラの光軸がドリフトし、次第に所望の方向からず
れた方向へ向いてしまうことになる。また、角速度を得
るために、角度の微分あるいは角加速度の積分を行う場
合には時間的な遅れが生じ、光軸を安定させる制御性が
劣化するという問題もあった。
７７７７３号公報に開示されたものがある。この従来装
置では、光学カメラの角速度検出にレートジャイロを使
用するため、ドリフトが生じる。このドリフトは周波数
が小さいため、光学カメラの操作との判別ができずに光
学カメラの光軸がドリフトし、次第に所望の方向からず
れた方向へ向いてしまうことになる。また、角速度を得
るために、角度の微分あるいは角加速度の積分を行う場
合には時間的な遅れが生じ、光軸を安定させる制御性が
劣化するという問題もあった。
【０００５】
【考案が解決しようとする課題】このように、従来はレ
ートジャイロのドリフトによって光学カメラの光軸が動
くため、長時間一定方向を指向し続けることができない
という問題があった。
ートジャイロのドリフトによって光学カメラの光軸が動
くため、長時間一定方向を指向し続けることができない
という問題があった。
【０００６】本考案は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、光学カメラの光軸のドリフトを防止し光学カメ
ラを一定の方向に指向し続けることができる光学カメラ
ジンバル制御装置を提供することを目的とする。
であり、光学カメラの光軸のドリフトを防止し光学カメ
ラを一定の方向に指向し続けることができる光学カメラ
ジンバル制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本考案の光学カメラジン
バル制御装置は、航空機の機体に、当該機体についての
機体姿勢角（ピッチ角θ，ロール角φ及び機首方位角
ψ）を検出する姿勢検出装置と、角速度を指令されて光
学カメラが取り付けられたジンバルを駆動するジンバル
部と、前記光学カメラの光軸を所望の方向に指向させる
角速度指令を出す操作部とが搭載されており、前記ジン
バルの角度制御を行う装置において、前記操作部によっ
て前記光学カメラの光軸が所望の方向へ向けられた時点
におけるジンバル角度と、この時点において前記姿勢検
出装置により検出された前記機体についての機体姿勢角
データとを与えられ、地面に対して維持すべき前記光軸
の角度を計算し記憶するカメラ光軸角度計算部と、記憶
されたこの維持すべき光軸の角度と、前記時点以降にお
いて前記姿勢検出装置により順次検出された機体姿勢角
データとを与えられ、目標とするジンバル角度を計算し
出力するジンバル角度計算部と、出力されたこの目標と
するジンバル角度と、前記ジンバル部における実際のジ
ンバル角度との偏差を求め、角速度指令を前記ジンバル
部に出力する手段とを備え、 前記ジンバル部は当該ジン
バル部で検出したジンバル角速度と前記角速度指令との
偏差に基づき前記ジンバルを駆動する構成としている。
バル制御装置は、航空機の機体に、当該機体についての
機体姿勢角（ピッチ角θ，ロール角φ及び機首方位角
ψ）を検出する姿勢検出装置と、角速度を指令されて光
学カメラが取り付けられたジンバルを駆動するジンバル
部と、前記光学カメラの光軸を所望の方向に指向させる
角速度指令を出す操作部とが搭載されており、前記ジン
バルの角度制御を行う装置において、前記操作部によっ
て前記光学カメラの光軸が所望の方向へ向けられた時点
におけるジンバル角度と、この時点において前記姿勢検
出装置により検出された前記機体についての機体姿勢角
データとを与えられ、地面に対して維持すべき前記光軸
の角度を計算し記憶するカメラ光軸角度計算部と、記憶
されたこの維持すべき光軸の角度と、前記時点以降にお
いて前記姿勢検出装置により順次検出された機体姿勢角
データとを与えられ、目標とするジンバル角度を計算し
出力するジンバル角度計算部と、出力されたこの目標と
するジンバル角度と、前記ジンバル部における実際のジ
ンバル角度との偏差を求め、角速度指令を前記ジンバル
部に出力する手段とを備え、 前記ジンバル部は当該ジン
バル部で検出したジンバル角速度と前記角速度指令との
偏差に基づき前記ジンバルを駆動する構成としている。
【０００８】
【作用】ジンバル部のジンバルに取り付けられた光学カ
メラの光軸が、操作部によって所望の方向へ向けられた
後、この時点におけるジンバル角度と移動体の姿勢デー
タとがカメラ光軸角度計算部に与えられ、地面に対して
維持すべき前記光軸の角度が計算されて記憶される。ジ
ンバル角度計算部にこの維持すべき光軸の角度と、前記
光軸が所望の方向へ向けられた時点以降において姿勢検
出装置により検出された時々刻々と変化する姿勢データ
とが与えられ、目標とすべきジンバル角度が計算されて
出力される。この目標とするジンバル角度と、ジンバル
部における実際のジンバル角度との偏差が求められて、
角速度指令がジンバル部に出力され、地面に対して前記
光軸が所望の方向を維持するように前記ジンバルが駆動
される。これにより、光学カメラの光軸を所望の方向へ
向けた時点以降において、高性能の光軸安定性を持ちつ
つ前記光軸がドリフトするのが防止され、この方向を指
向し続けることができる。また、前記ジンバル部内にお
いては、当該ジンバル部で検出したジンバル角速度と前
記角速度指令との偏差に基づき前記ジンバルを駆動する
角速度制御を行っており、高い動揺補償性能を確保して
いる。
メラの光軸が、操作部によって所望の方向へ向けられた
後、この時点におけるジンバル角度と移動体の姿勢デー
タとがカメラ光軸角度計算部に与えられ、地面に対して
維持すべき前記光軸の角度が計算されて記憶される。ジ
ンバル角度計算部にこの維持すべき光軸の角度と、前記
光軸が所望の方向へ向けられた時点以降において姿勢検
出装置により検出された時々刻々と変化する姿勢データ
とが与えられ、目標とすべきジンバル角度が計算されて
出力される。この目標とするジンバル角度と、ジンバル
部における実際のジンバル角度との偏差が求められて、
角速度指令がジンバル部に出力され、地面に対して前記
光軸が所望の方向を維持するように前記ジンバルが駆動
される。これにより、光学カメラの光軸を所望の方向へ
向けた時点以降において、高性能の光軸安定性を持ちつ
つ前記光軸がドリフトするのが防止され、この方向を指
向し続けることができる。また、前記ジンバル部内にお
いては、当該ジンバル部で検出したジンバル角速度と前
記角速度指令との偏差に基づき前記ジンバルを駆動する
角速度制御を行っており、高い動揺補償性能を確保して
いる。
【０００９】
【実施例】以下、本考案に係る光学カメラジンバル制御
装置の一実施例について図面を参照して説明する。
装置の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１０】本実施例による光学カメラジンバル制御装
置の制御ブロックを図１に示す。操作部としてのジョイ
スティック１１は、図示されていない光学カメラが取り
付けられたジンバルを有するジンバル部２１のジンバル
角度であるアジマス角（方位角）ＡＺとエレベーション
角（高低角）ＥＬとを手動で操作するのに用いられ、角
速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令をそれ
ぞれ出力し、ジンバル部２１に与えることでジンバル角
度の操作を行い、光学カメラの光軸を地面に対して所望
の方向へ向けるものである。
置の制御ブロックを図１に示す。操作部としてのジョイ
スティック１１は、図示されていない光学カメラが取り
付けられたジンバルを有するジンバル部２１のジンバル
角度であるアジマス角（方位角）ＡＺとエレベーション
角（高低角）ＥＬとを手動で操作するのに用いられ、角
速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令をそれ
ぞれ出力し、ジンバル部２１に与えることでジンバル角
度の操作を行い、光学カメラの光軸を地面に対して所望
の方向へ向けるものである。
【００１１】前記ジョイスティック１１の２つの出力端
（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令を
出力する出力端）とジンバル部２１の入力端とが、スイ
ッチ１２及び１３を介してそれぞれ接続され、ジンバル
部２１の２つの出力端子２２及び２３と計算装置３１の
入力端とがそれぞれ接続されている。さらに、計算装置
３１の出力端とジンバル部２１の２つの入力端とがスイ
ッチ１２及び１３を介して接続されるようになってい
る。
（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令を
出力する出力端）とジンバル部２１の入力端とが、スイ
ッチ１２及び１３を介してそれぞれ接続され、ジンバル
部２１の２つの出力端子２２及び２３と計算装置３１の
入力端とがそれぞれ接続されている。さらに、計算装置
３１の出力端とジンバル部２１の２つの入力端とがスイ
ッチ１２及び１３を介して接続されるようになってい
る。
【００１２】ここで、ジョイスティック１１，ジンバル
部２１、機体姿勢検出装置３７及び計算装置３１が航空
機の機体に搭載されるが、このうちジンバル部２１及び
機体姿勢検出装置３７は光学カメラの基準面に合わせた
状態で取り付けられる。なお、機体姿勢検出装置３７は
航空機の操縦のために必要なものであり、航空機であれ
ば搭載されているのが普通である。
部２１、機体姿勢検出装置３７及び計算装置３１が航空
機の機体に搭載されるが、このうちジンバル部２１及び
機体姿勢検出装置３７は光学カメラの基準面に合わせた
状態で取り付けられる。なお、機体姿勢検出装置３７は
航空機の操縦のために必要なものであり、航空機であれ
ば搭載されているのが普通である。
【００１３】スイッチ１２及び１３は、ジンバル部２１
の入力端に、ジョイスティック１１の出力端又は計算装
置３１の出力端のいずれかを切り換えて接続するもの
で、スイッチ１２では接点１２ｂと、接点１２ａ又は１
２ｃとの間で接続が切り換わる。接点１２ａにはジョイ
スティック１１の角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令を出す出力端
が接続され、接点１２ｂにはジンバル部２１、接点１２
ｃには計算装置３１がそれぞれ接続されている。同様
に、スイッチ１３では接点１３ｂと、接点１３ａ又は１
３ｃとの間の接続が切り換わる。接点１３ａにはジョイ
スティック１１の角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令を出す出力端
が接続され、接点１３ｂにはジンバル部２１、接点１３
ｃには計算装置３１がそれぞれ接続されている。ここ
で、スイッチ１２及び１３の接片がそれぞれＡ方向に動
いて（スイッチ１２，１３は連動する）、接点１２ａと
１２ｂ，１３ａと１３ｂとが接続され、ジョイスティッ
ク１１とジンバル部２１とが接続された状態を、ジョイ
スティックオン状態とする。
の入力端に、ジョイスティック１１の出力端又は計算装
置３１の出力端のいずれかを切り換えて接続するもの
で、スイッチ１２では接点１２ｂと、接点１２ａ又は１
２ｃとの間で接続が切り換わる。接点１２ａにはジョイ
スティック１１の角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令を出す出力端
が接続され、接点１２ｂにはジンバル部２１、接点１２
ｃには計算装置３１がそれぞれ接続されている。同様
に、スイッチ１３では接点１３ｂと、接点１３ａ又は１
３ｃとの間の接続が切り換わる。接点１３ａにはジョイ
スティック１１の角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令を出す出力端
が接続され、接点１３ｂにはジンバル部２１、接点１３
ｃには計算装置３１がそれぞれ接続されている。ここ
で、スイッチ１２及び１３の接片がそれぞれＡ方向に動
いて（スイッチ１２，１３は連動する）、接点１２ａと
１２ｂ，１３ａと１３ｂとが接続され、ジョイスティッ
ク１１とジンバル部２１とが接続された状態を、ジョイ
スティックオン状態とする。
【００１４】また、ジンバル部２１は光学カメラの光軸
の角度及び角速度を検出する機能を有している。このジ
ンバル部２１は、スイッチ１２及び１３がジョイスティ
ックオン状態にあるときは、ジョイスティック１１から
角速度指令（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／
ｄｔ指令）を与えられて、ジンバル角度の制御を行う。
スイッチ１２及び１３がジョイスティックオフ状態にあ
るときは、ジンバル部２１が計算装置３１に接続され、
検出したジンバルの角度をフィードバックさせて角速度
指令と一致するように制御する。
の角度及び角速度を検出する機能を有している。このジ
ンバル部２１は、スイッチ１２及び１３がジョイスティ
ックオン状態にあるときは、ジョイスティック１１から
角速度指令（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角速度ｄＥＬ／
ｄｔ指令）を与えられて、ジンバル角度の制御を行う。
スイッチ１２及び１３がジョイスティックオフ状態にあ
るときは、ジンバル部２１が計算装置３１に接続され、
検出したジンバルの角度をフィードバックさせて角速度
指令と一致するように制御する。
【００１５】ジンバル部２１には、アジマス角ＡＺ及び
エレベーション角ＥＬに対してそれぞれ比較器２１ａ及
び２１ｇ，レート補償トルカ制御部２１ｂ及び２１ｈ，
トルカ２１ｃ及び２１ｉ，光学カメラが取り付けられた
ジンバル２１ｄ及び２１ｊ，角速度出力端子２１ｐ及び
２１ｑが設けられている。また、出力端子２１ｐ及び２
１ｑは比較器２１ａ及び２１ｇに接続されている。ま
た、ジンバル２１ｄ及び２１ｊより引き出された角度出
力端子２２及び２３にはそれぞれアジマス角ＡＺ及びエ
レベーション角ＥＬが得られるようになっている。
エレベーション角ＥＬに対してそれぞれ比較器２１ａ及
び２１ｇ，レート補償トルカ制御部２１ｂ及び２１ｈ，
トルカ２１ｃ及び２１ｉ，光学カメラが取り付けられた
ジンバル２１ｄ及び２１ｊ，角速度出力端子２１ｐ及び
２１ｑが設けられている。また、出力端子２１ｐ及び２
１ｑは比較器２１ａ及び２１ｇに接続されている。ま
た、ジンバル２１ｄ及び２１ｊより引き出された角度出
力端子２２及び２３にはそれぞれアジマス角ＡＺ及びエ
レベーション角ＥＬが得られるようになっている。
【００１６】機体姿勢検出装置３７は、上述したように
光学カメラの基準面に合わせて搭載され、飛行中に時々
刻々と変化する機体の地面に対する姿勢角（ピッチ角
θ，ロール角φ及び機首方位角ψ）の検出を行うもの
で、検出結果を計算装置３１に出力する。
光学カメラの基準面に合わせて搭載され、飛行中に時々
刻々と変化する機体の地面に対する姿勢角（ピッチ角
θ，ロール角φ及び機首方位角ψ）の検出を行うもの
で、検出結果を計算装置３１に出力する。
【００１７】計算装置３１は、スイッチ３２〜３６、カ
メラ光軸角度計算部３８、ジンバル角度計算部３９、比
較器４０及び４１、増幅器４２及び４３を有している。
スイッチ３２では、接点３２ａは角度出力端子２３に接
続され、接点３２ｂは比較器４０に接続され、接点３２
ｃはカメラ光軸角度計算部３８に接続されている。スイ
ッチ３３では、接点３３ａは角度出力端子２２に接続さ
れ、接点３３ｂは比較器４１に接続され、接点３３ｃは
カメラ光軸角度計算部３８に接続されている。スイッチ
３４において、接点３４ａは機体姿勢検出装置３７のピ
ッチ角θを出す出力端に接続され、接点３４ｂはカメラ
光軸角度計算部３８に接続され、接点３４ｃはジンバル
角度計算部３９に接続されている。スイッチ３５では、
接点３５ａが機体姿勢検出装置３７のロール角φを出す
出力端に接続され、接点３５ｂがカメラ光軸角度計算部
３８に接続され、接点３５ｃがジンバル角度計算部３９
に接続されている。スイッチ３６では、接点３６ａは機
体姿勢検出装置３７の機首方位角ψを出す出力端に接続
され、接点３６ｂはカメラ光軸角度計算部３８に接続さ
れ、接点３６ｃはジンバル角度計算部３９に接続されて
いる。
メラ光軸角度計算部３８、ジンバル角度計算部３９、比
較器４０及び４１、増幅器４２及び４３を有している。
スイッチ３２では、接点３２ａは角度出力端子２３に接
続され、接点３２ｂは比較器４０に接続され、接点３２
ｃはカメラ光軸角度計算部３８に接続されている。スイ
ッチ３３では、接点３３ａは角度出力端子２２に接続さ
れ、接点３３ｂは比較器４１に接続され、接点３３ｃは
カメラ光軸角度計算部３８に接続されている。スイッチ
３４において、接点３４ａは機体姿勢検出装置３７のピ
ッチ角θを出す出力端に接続され、接点３４ｂはカメラ
光軸角度計算部３８に接続され、接点３４ｃはジンバル
角度計算部３９に接続されている。スイッチ３５では、
接点３５ａが機体姿勢検出装置３７のロール角φを出す
出力端に接続され、接点３５ｂがカメラ光軸角度計算部
３８に接続され、接点３５ｃがジンバル角度計算部３９
に接続されている。スイッチ３６では、接点３６ａは機
体姿勢検出装置３７の機首方位角ψを出す出力端に接続
され、接点３６ｂはカメラ光軸角度計算部３８に接続さ
れ、接点３６ｃはジンバル角度計算部３９に接続されて
いる。
【００１８】カメラ光軸角度計算部３８の入力端には、
上述のようにスイッチ３２〜３６が接続され、カメラ光
軸角度計算部３８の２つの出力端（地面に対する光軸の
アジマス角ＡＺGを出す出力端及びエレベーション角Ｅ
ＬGを出す出力端）はジンバル角度計算部３９の入力端
に接続されている。またジンバル角度計算部３９の他の
入力端には、スイッチ３４〜３６が接続されている。ジ
ンバル角度計算部３９の２つの出力端（機体を基準とし
たアジマス角ＡＺOを出す出力端及びエレベーション角
ＥＬOを出す出力端）は、それぞれ比較器４１及び４０
の入力端に接続され、比較器４０及び４１の出力端はそ
れぞれ増幅器４２及び４３の入力端に接続されている。
増幅器４２及び４３の出力端は、スイッチ１３及び１２
にそれぞれ接続されている。
上述のようにスイッチ３２〜３６が接続され、カメラ光
軸角度計算部３８の２つの出力端（地面に対する光軸の
アジマス角ＡＺGを出す出力端及びエレベーション角Ｅ
ＬGを出す出力端）はジンバル角度計算部３９の入力端
に接続されている。またジンバル角度計算部３９の他の
入力端には、スイッチ３４〜３６が接続されている。ジ
ンバル角度計算部３９の２つの出力端（機体を基準とし
たアジマス角ＡＺOを出す出力端及びエレベーション角
ＥＬOを出す出力端）は、それぞれ比較器４１及び４０
の入力端に接続され、比較器４０及び４１の出力端はそ
れぞれ増幅器４２及び４３の入力端に接続されている。
増幅器４２及び４３の出力端は、スイッチ１３及び１２
にそれぞれ接続されている。
【００１９】このような構成を備えた本実施例は、次の
ように動作する。先ず、操作者がジョイスティック１１
を用いて光学カメラの光軸を地面に対して所望の方向へ
向ける。この間、スイッチ１２及び１３はジョイスティ
ックオン状態であり、ジョイスティック１１とジンバル
部２１が接続され、計算装置３１とジンバル部２１との
接続は遮断される。ジンバル部２１は、ジョイスティッ
ク１１からの角速度指令（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角
速度ｄＥＬ／ｄｔ指令）に基づいて制御動作を行う。
ように動作する。先ず、操作者がジョイスティック１１
を用いて光学カメラの光軸を地面に対して所望の方向へ
向ける。この間、スイッチ１２及び１３はジョイスティ
ックオン状態であり、ジョイスティック１１とジンバル
部２１が接続され、計算装置３１とジンバル部２１との
接続は遮断される。ジンバル部２１は、ジョイスティッ
ク１１からの角速度指令（角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令，角
速度ｄＥＬ／ｄｔ指令）に基づいて制御動作を行う。
【００２０】次に、カメラ光軸が所望の方向へ向くと、
スイッチ１２及び１３はジョイスティックオフ状態にな
り、ジョイスティック１１とジンバル部２１との接続が
遮断され、計算装置３１がジンバル部２１に接続され
る。以降、ジンバル部２１は計算装置３１からの角速度
指令に基づいて、カメラ視軸（カメラ光軸）が地面に対
して一定の方向を維持するように制御動作を行う。
スイッチ１２及び１３はジョイスティックオフ状態にな
り、ジョイスティック１１とジンバル部２１との接続が
遮断され、計算装置３１がジンバル部２１に接続され
る。以降、ジンバル部２１は計算装置３１からの角速度
指令に基づいて、カメラ視軸（カメラ光軸）が地面に対
して一定の方向を維持するように制御動作を行う。
【００２１】次に、ジンバル部２１及び計算装置３１に
おける動作を詳述する。
おける動作を詳述する。
【００２２】操作者が、ジョイスティック１１を用いて
カメラ光軸を地面に対して所望の方向に指向させる段階
では、上述したようにスイッチ１２及び１３はジョイス
ティックオン状態にある。この場合には、ジョイスティ
ック１１からアジマス角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令信号と、
エレベーション角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令信号とがジンバ
ル部２１に与えられる。
カメラ光軸を地面に対して所望の方向に指向させる段階
では、上述したようにスイッチ１２及び１３はジョイス
ティックオン状態にある。この場合には、ジョイスティ
ック１１からアジマス角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令信号と、
エレベーション角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令信号とがジンバ
ル部２１に与えられる。
【００２３】この場合の制御動作は、アジマス角とエレ
ベーション角とに関して同様であり、アジマス角を例に
とり説明する。
ベーション角とに関して同様であり、アジマス角を例に
とり説明する。
【００２４】アジマス角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令信号が比
較器２１ａを介してレート補償トルカ制御部２１ｂに入
力され、トルカを制御するために必要な信号が出力され
る。トルカ２１ｃがこの信号に基づいて必要なトルクを
発生させ、ジンバル２１ｄにこのトルクが与えられてジ
ンバルのアジマス角ＡＺが調節される。ジンバル２１ｄ
はトルカ２１ｃにより与えられたトルクにより駆動さ
れ、ジンバルのアジマス角速度ｄＡＺ／ｄｔが出力端子
２１ｐを介して比較器２１ａに出力される。比較器２１
ａは、この検出された角速度ｄＡＺ／ｄｔとジョイステ
ィック１１から与えられる角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令との
偏差を求め、レート補償トルカ制御部２１ｂに出力す
る。このようなフィードバック制御が行われて、ジンバ
ルのアジマス角の制御が行われる。また、アジマス角Ａ
Ｚは出力端子２２より外部及び計算装置３１に出力され
る。エレベーション角度ＥＬに関しても同様な制御が行
われ、出力端子２３からはエレベーション角度ＥＬが出
力される。
較器２１ａを介してレート補償トルカ制御部２１ｂに入
力され、トルカを制御するために必要な信号が出力され
る。トルカ２１ｃがこの信号に基づいて必要なトルクを
発生させ、ジンバル２１ｄにこのトルクが与えられてジ
ンバルのアジマス角ＡＺが調節される。ジンバル２１ｄ
はトルカ２１ｃにより与えられたトルクにより駆動さ
れ、ジンバルのアジマス角速度ｄＡＺ／ｄｔが出力端子
２１ｐを介して比較器２１ａに出力される。比較器２１
ａは、この検出された角速度ｄＡＺ／ｄｔとジョイステ
ィック１１から与えられる角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令との
偏差を求め、レート補償トルカ制御部２１ｂに出力す
る。このようなフィードバック制御が行われて、ジンバ
ルのアジマス角の制御が行われる。また、アジマス角Ａ
Ｚは出力端子２２より外部及び計算装置３１に出力され
る。エレベーション角度ＥＬに関しても同様な制御が行
われ、出力端子２３からはエレベーション角度ＥＬが出
力される。
【００２５】ジョイスティック１１による操作でカメラ
の光軸が所望の方向に指向すると、操作者はジョイステ
ィック１１から手を放し、かつスイッチ１２及び１３を
ジョイスティックオフ状態にしてジンバル部２１との接
続を遮断する。これにより、ジョイスティック１１から
の角速度指令の入力が停止される。
の光軸が所望の方向に指向すると、操作者はジョイステ
ィック１１から手を放し、かつスイッチ１２及び１３を
ジョイスティックオフ状態にしてジンバル部２１との接
続を遮断する。これにより、ジョイスティック１１から
の角速度指令の入力が停止される。
【００２６】この時点における機体姿勢角（ピッチ角
θ、ロール角φ及び機首方位角ψ）が機体姿勢検出装置
３７によって検出され、計算装置３１に与えられる。
θ、ロール角φ及び機首方位角ψ）が機体姿勢検出装置
３７によって検出され、計算装置３１に与えられる。
【００２７】計算装置３１において、ジョイスティック
オン状態の間は、スイッチ３２及び３３はそれぞれ接片
がＢ方向に動き、かつスイッチ３４〜３６はそれぞれ接
片がＣ方向に動き、接点３２ａ，３３ａと接点３２ｃ，
３３ｃとがそれぞれ接続され、接点３４ａ〜３６ａと接
点３４ｂ〜３６ｂとが接続されている（スイッチ１２，
１３，３２〜３６の切り換え動作は連動する。）。これ
により、ジンバル角（アジマス角ＡＺ及びエレベーショ
ン角ＥＬ）と機体姿勢角（ピッチ角θ、ロール角φ及び
機首方位角ψ）は全てカメラ光軸角度計算部３８に入力
される。カメラ光軸角度計算部３８は、これらの角度を
用いて地面に対するカメラの光軸角度の計算を行う。
オン状態の間は、スイッチ３２及び３３はそれぞれ接片
がＢ方向に動き、かつスイッチ３４〜３６はそれぞれ接
片がＣ方向に動き、接点３２ａ，３３ａと接点３２ｃ，
３３ｃとがそれぞれ接続され、接点３４ａ〜３６ａと接
点３４ｂ〜３６ｂとが接続されている（スイッチ１２，
１３，３２〜３６の切り換え動作は連動する。）。これ
により、ジンバル角（アジマス角ＡＺ及びエレベーショ
ン角ＥＬ）と機体姿勢角（ピッチ角θ、ロール角φ及び
機首方位角ψ）は全てカメラ光軸角度計算部３８に入力
される。カメラ光軸角度計算部３８は、これらの角度を
用いて地面に対するカメラの光軸角度の計算を行う。
【００２８】ジョイスティックオフ状態になると、各ス
イッチ１２，１３，３２〜３６はジョイスティックオン
状態のときの反対側に切り換わり、カメラ光軸角度計算
部３８はジョイスティックオフ状態となる時点（光学カ
メラの光軸が所望の方向へ向けられた時点）でのアジマ
ス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬと、ピッチ角θ、ロ
ール角φ及び機首方位角ψとを用いてアジマス角ＡＺG
及びエレベーション角ＥＬGを計算し、記憶すると共
に、ジンバル角度計算部３９へ出力する。このアジマス
角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGは、ジョイスティッ
クオフ以降、地面に対して維持すべきカメラの光軸の角
度に相当する。
イッチ１２，１３，３２〜３６はジョイスティックオン
状態のときの反対側に切り換わり、カメラ光軸角度計算
部３８はジョイスティックオフ状態となる時点（光学カ
メラの光軸が所望の方向へ向けられた時点）でのアジマ
ス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬと、ピッチ角θ、ロ
ール角φ及び機首方位角ψとを用いてアジマス角ＡＺG
及びエレベーション角ＥＬGを計算し、記憶すると共
に、ジンバル角度計算部３９へ出力する。このアジマス
角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGは、ジョイスティッ
クオフ以降、地面に対して維持すべきカメラの光軸の角
度に相当する。
【００２９】また、ジンバル部２１から出力されたアジ
マス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬは、スイッチ３３
及び３２を介して比較器４１及び４０へそれぞれ与えら
れる。同様に、機体姿勢検出装置３７から出力されたピ
ッチ角θ、ロール角φ及び機首方位角ψは、スイッチ３
４〜３６を経てジンバル角度計算部３９に与えられる。
ジンバル角度計算部３９は、地面に対して維持すべきア
ジマス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGと、時々刻々
と変化する機体のピッチ角θ、ロール角φ及び機首方位
角ψとを用いて、機体を基準とした制御目標値となるア
ジマス角ＡＺO及びエレベーション角ＥＬOを計算し、そ
れぞれ比較器４１及び４０に出力する。
マス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬは、スイッチ３３
及び３２を介して比較器４１及び４０へそれぞれ与えら
れる。同様に、機体姿勢検出装置３７から出力されたピ
ッチ角θ、ロール角φ及び機首方位角ψは、スイッチ３
４〜３６を経てジンバル角度計算部３９に与えられる。
ジンバル角度計算部３９は、地面に対して維持すべきア
ジマス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGと、時々刻々
と変化する機体のピッチ角θ、ロール角φ及び機首方位
角ψとを用いて、機体を基準とした制御目標値となるア
ジマス角ＡＺO及びエレベーション角ＥＬOを計算し、そ
れぞれ比較器４１及び４０に出力する。
【００３０】比較器４１及び４０は、このアジマス角Ａ
ＺO及びエレベーション角ＥＬOと測定されたアジマス角
ＡＺ及びエレベーション角ＥＬとの偏差を求め、それぞ
れ増幅器４３及び４２に出力する。増幅器４３及び４２
は、それぞれの偏差に一定のゲインを乗じてスイッチ１
２及び１３に出力する。スイッチ１２及び１３は、ジョ
イスティックオフ状態になっているため、増幅器４３及
び４２からの出力はジンバル部２１に与えられる。ジン
バル部２１は、この出力を角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令及び
角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令として与えられ、この指令に基
づきカメラの光軸が地面に対してアジマス角ＡＺG及び
エレベーション角ＥＬGを維持するように制御を行う。
ＺO及びエレベーション角ＥＬOと測定されたアジマス角
ＡＺ及びエレベーション角ＥＬとの偏差を求め、それぞ
れ増幅器４３及び４２に出力する。増幅器４３及び４２
は、それぞれの偏差に一定のゲインを乗じてスイッチ１
２及び１３に出力する。スイッチ１２及び１３は、ジョ
イスティックオフ状態になっているため、増幅器４３及
び４２からの出力はジンバル部２１に与えられる。ジン
バル部２１は、この出力を角速度ｄＡＺ／ｄｔ指令及び
角速度ｄＥＬ／ｄｔ指令として与えられ、この指令に基
づきカメラの光軸が地面に対してアジマス角ＡＺG及び
エレベーション角ＥＬGを維持するように制御を行う。
【００３１】このように本実施例では、ジョイスティッ
ク１１によって光学カメラの光軸を所望の方向に向け、
その時点におけるジンバル角と機体姿勢角とから、地面
に対して光軸が維持すべきアジマス角ＡＺG及びエレベ
ーション角ＥＬGを計算して記憶し、時々刻々と変化す
る機体の姿勢角から目標とするアジマス角ＡＺO及びエ
レベーション角ＥＬOを算出する。そして、実際のアジ
マス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬとの偏差を求め、
この偏差に基づいた角速度指令をジンバル部２１に与え
てジンバル角度を制御する。これにより、ジョイスティ
ック１１をオフした後において、光学カメラの光軸がド
リフトするのを防止し所望の角度を指向させ続けること
ができる。
ク１１によって光学カメラの光軸を所望の方向に向け、
その時点におけるジンバル角と機体姿勢角とから、地面
に対して光軸が維持すべきアジマス角ＡＺG及びエレベ
ーション角ＥＬGを計算して記憶し、時々刻々と変化す
る機体の姿勢角から目標とするアジマス角ＡＺO及びエ
レベーション角ＥＬOを算出する。そして、実際のアジ
マス角ＡＺ及びエレベーション角ＥＬとの偏差を求め、
この偏差に基づいた角速度指令をジンバル部２１に与え
てジンバル角度を制御する。これにより、ジョイスティ
ック１１をオフした後において、光学カメラの光軸がド
リフトするのを防止し所望の角度を指向させ続けること
ができる。
【００３２】ここで、カメラ光軸角度計算部３８が求め
る地面に対するアジマス角ＡＺG及びエレベーション角
ＥＬGと、ジンバル角計算部３９が求める機体を基準と
したアジマス角ＡＺO及びエレベーション角ＥＬOは、次
のようにして算出することができる。
る地面に対するアジマス角ＡＺG及びエレベーション角
ＥＬGと、ジンバル角計算部３９が求める機体を基準と
したアジマス角ＡＺO及びエレベーション角ＥＬOは、次
のようにして算出することができる。
【００３３】先ず、ジンバルのアジマス角ＡＺ及びエレ
ベーション角ＥＬのとり方を図２に示す。航空機の機体
５１の機首下部に、ジンバル部２１が取り付けられ、機
体５１内部に計算装置３１と機体姿勢検出装置３７が搭
載されている。ジンバル部２１のジンバルのアジマス角
ＡＺは、機首方向６１を０度にとり、矢印Ｅの方向を
（＋）に、矢印Ｆの方向を（−）にとる。エレベーショ
ン角ＥＬは、機体５１の水平面６３を０度にとり、これ
より矢印Ｈの方向を（＋）に矢印Ｇの方向を（−）にと
る。
ベーション角ＥＬのとり方を図２に示す。航空機の機体
５１の機首下部に、ジンバル部２１が取り付けられ、機
体５１内部に計算装置３１と機体姿勢検出装置３７が搭
載されている。ジンバル部２１のジンバルのアジマス角
ＡＺは、機首方向６１を０度にとり、矢印Ｅの方向を
（＋）に、矢印Ｆの方向を（−）にとる。エレベーショ
ン角ＥＬは、機体５１の水平面６３を０度にとり、これ
より矢印Ｈの方向を（＋）に矢印Ｇの方向を（−）にと
る。
【００３４】ジョイスティック１１をオフさせた時点に
おける地面に対するカメラの光軸の単位ベクトル（ａ，
ｂ，ｃ）は、次の（１）式のように表される。ここで、
アジマス角ＡＺ1，エレベーション角ＥＬ1，ピッチ角θ
1，ロール角φ1，機首方位角ψ1は、それぞれジョイス
ティック１１をオフさせた瞬間における角度とする。
おける地面に対するカメラの光軸の単位ベクトル（ａ，
ｂ，ｃ）は、次の（１）式のように表される。ここで、
アジマス角ＡＺ1，エレベーション角ＥＬ1，ピッチ角θ
1，ロール角φ1，機首方位角ψ1は、それぞれジョイス
ティック１１をオフさせた瞬間における角度とする。
【数１】
【００３５】この（１）式からカメラ光軸の単位ベクト
ル（ａ，ｂ，ｃ）が求まり、次の（２）式及び（３）式
を用いることによって、地面に対して向けるべきカメラ
の光軸（アジマス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬG）
が求まる。
ル（ａ，ｂ，ｃ）が求まり、次の（２）式及び（３）式
を用いることによって、地面に対して向けるべきカメラ
の光軸（アジマス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬG）
が求まる。
【数２】
【００３６】カメラ光軸角度計算部３８に、このアジマ
ス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGと、絶えず変化す
る機体５１のピッチ角θ、ロール角φ、機首方位角ψと
が入力される。これらの角度を、次の（４）式に代入す
る。
ス角ＡＺG及びエレベーション角ＥＬGと、絶えず変化す
る機体５１のピッチ角θ、ロール角φ、機首方位角ψと
が入力される。これらの角度を、次の（４）式に代入す
る。
【数３】
【００３７】この（４）式を次の（５）式に代入するこ
とで、光軸の単位ベクトル（Ａ，Ｂ，Ｃ）が求まる。こ
の単位ベクトル（Ａ，Ｂ，Ｃ）より、次の（６）式及び
（７）式を用いて目標とすべきアジマス角ＡＺOとエレ
ベーション角ＥＬOとが求まる。
とで、光軸の単位ベクトル（Ａ，Ｂ，Ｃ）が求まる。こ
の単位ベクトル（Ａ，Ｂ，Ｃ）より、次の（６）式及び
（７）式を用いて目標とすべきアジマス角ＡＺOとエレ
ベーション角ＥＬOとが求まる。
【数４】
【数５】
【００３８】上述した実施例は一例であり、本考案を限
定するものではない。例えば、制御ブロックの構成は図
１に示されたものと異なっていてもよく、またカメラの
光軸を所望の方向へ向ける際にジョイスティック以外の
手段を用いてもよい。
定するものではない。例えば、制御ブロックの構成は図
１に示されたものと異なっていてもよく、またカメラの
光軸を所望の方向へ向ける際にジョイスティック以外の
手段を用いてもよい。
【００３９】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の光学カメ
ラジンバル制御装置は、光学カメラの光軸が所望の方向
へ向けられた後、この時点におけるジンバル角度と移動
体の姿勢データとから地面に対して維持すべき光軸の角
度が計算され、この維持すべき光軸の角度と、光軸が所
望の方向へ向けられた時点以降における姿勢データとか
ら目標となるジンバル角度が計算され、この目標値と実
際のジンバル角度との偏差に基づく角速度指令によりジ
ンバルが駆動されるため、光学カメラの光軸を所望の方
向へ向けた時点以降において、該光軸がドリフトするの
が防止され、この方向を指向させ続けることが可能であ
る。また、前記ジンバル部内においては、当該ジンバル
部で検出したジンバル角速度と前記角速度指令との偏差
に基づき前記ジンバルを駆動する角速度制御を行ってお
り、高い動揺補償性能を確保できる。
ラジンバル制御装置は、光学カメラの光軸が所望の方向
へ向けられた後、この時点におけるジンバル角度と移動
体の姿勢データとから地面に対して維持すべき光軸の角
度が計算され、この維持すべき光軸の角度と、光軸が所
望の方向へ向けられた時点以降における姿勢データとか
ら目標となるジンバル角度が計算され、この目標値と実
際のジンバル角度との偏差に基づく角速度指令によりジ
ンバルが駆動されるため、光学カメラの光軸を所望の方
向へ向けた時点以降において、該光軸がドリフトするの
が防止され、この方向を指向させ続けることが可能であ
る。また、前記ジンバル部内においては、当該ジンバル
部で検出したジンバル角速度と前記角速度指令との偏差
に基づき前記ジンバルを駆動する角速度制御を行ってお
り、高い動揺補償性能を確保できる。
【図１】本考案の一実施例による光学カメラジンバル制
御装置の制御ブロック図である。
御装置の制御ブロック図である。
【図２】同光学カメラジンバル制御装置を機体に搭載し
た場合のアジマス角とエレベーション角とを示した斜視
図である。
た場合のアジマス角とエレベーション角とを示した斜視
図である。
１１ ジョイスティック １２，１３，３２〜３６ スイッチ ２１ ジンバル部 ２１ａ，２１ｇ，４０，４１ 比較器 ２１ｂ，２１ｃ レート補償トルカ制御部 ２１ｃ，２１ｉ トルカ ２１ｄ，２１ｊ ジンバル ２２，２３ 出力端子 ３１ 計算装置 ３７ 機体姿勢検出装置 ３８ カメラ光軸角度計算部 ３９ ジンバル角度計算部 ４２，４３ 増幅器 ５１ 機体
Claims (1)
- 【請求項１】 航空機の機体に、当該機体についての機
体姿勢角（ピッチ角θ，ロール角φ及び機首方位角ψ）
を検出する姿勢検出装置と、角速度を指令されて光学カ
メラが取り付けられたジンバルを駆動するジンバル部
と、前記光学カメラの光軸を所望の方向に指向させる角
速度指令を出す操作部とが搭載されており、前記ジンバ
ルの角度制御を行う光学カメラジンバル制御装置におい
て、 前記操作部によって前記光学カメラの光軸が所望の方向
へ向けられた時点におけるジンバル角度と、この時点に
おいて前記姿勢検出装置により検出された前記機体につ
いての機体姿勢角データとを与えられ、地面に対して維
持すべき前記光軸の角度を計算し記憶するカメラ光軸角
度計算部と、 記憶されたこの維持すべき光軸の角度と、前記時点以降
において前記姿勢検出装置により順次検出された機体姿
勢角データとを与えられ、目標とするジンバル角度を計
算し出力するジンバル角度計算部と、 出力されたこの目標とするジンバル角度と、前記ジンバ
ル部における実際のジンバル角度との偏差を求め、角速
度指令を前記ジンバル部に出力する手段とを備え、 前記ジンバル部は当該ジンバル部で検出したジンバル角
速度と前記角速度指令との偏差に基づき前記ジンバルを
駆動する ことを特徴とする光学カメラジンバル制御装
置。」
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993067608U JP2546299Y2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 光学カメラジンバル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1993067608U JP2546299Y2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 光学カメラジンバル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0732646U JPH0732646U (ja) | 1995-06-16 |
| JP2546299Y2 true JP2546299Y2 (ja) | 1997-08-27 |
Family
ID=13349827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1993067608U Expired - Lifetime JP2546299Y2 (ja) | 1993-11-25 | 1993-11-25 | 光学カメラジンバル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2546299Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141557A (ja) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | カメラスタビライザ |
| JP5293118B2 (ja) * | 2008-11-27 | 2013-09-18 | 富士通株式会社 | 制御装置 |
| JP6448427B2 (ja) * | 2015-03-19 | 2019-01-09 | 三菱電機株式会社 | 施設名称重畳装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3819745A1 (de) * | 1988-06-10 | 1989-12-14 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung von auf mikrobiellem wege hergestelltem riboflavin in form von sprueh- oder mikrogranulaten |
| JPH02177773A (ja) * | 1988-12-28 | 1990-07-10 | Kawaju Gifu Eng Kk | ビデオカメラの安定化装置 |
| JPH0417599U (ja) * | 1990-06-01 | 1992-02-13 |
-
1993
- 1993-11-25 JP JP1993067608U patent/JP2546299Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0732646U (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |