JP2707872B2 - 飛しょう体の誘導装置 - Google Patents

飛しょう体の誘導装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、画像誘導方式により
誘導される飛しょう体の誘導装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8は従来の画像誘導方式により誘導さ
れる飛しょう体の構成を示す図であり、1は空気力学的
に抵抗が少なく目標検知の信号媒体となる特定波長の光
透過する光ドーム、2はドーム1を透過した信号媒
体を検出器に集光させる光学レンズ、3は所定方向の範
囲の像を結像させ得る2次元検出器、4は検出器3を冷
却するためのデュワ、5は飛しょう体のシェル、6は慣
性センサ、38は検出器3の視野を空間基準座標に対し
安定化させる機械的な2軸のジンバル機構を示す。図9
は従来の誘導装置の機能及び構成を示すブロック図であ
り、7は2次元検出器3の出力画像信号をディジタル信
号に変換するA/D変換器、8はA/D変換器7で得た
画像信号に対し装置系のばらつきを補正する補正処理回
路、9は上記2次元検出器3の検出した全視野の画像情
報を格納するフレームメモリ、10はフレームメモリ9
から読出された領域の信号について目標の抽出を行う目
標抽出処理回路、11は目標抽出処理回路10により選
択された目標の追尾を行う目標追尾処理回路、12は姿
勢角信号と追尾誤差角信号から2次元検出器3を慣性空
間上に安定化させて目標の方向に向ける指令をジンバル
機構38のトルカに与える空間安定化処理回路を示す。
【0003】従来の誘導装置は上記のように構成され図
8において、機体の動揺及び飛しょう体の運動により飛
しょう体の姿勢角が変化すると、慣性センサ6によりそ
の変化量を検出し、2次元検出器3の視野が空間的に常
に同一方向を向くように姿勢角が変化した分だけジンバ
ル機構38を駆動させる。図9において、2次元検出器
3の検知した画像信号は、一端フレームメモリ9に格納
され、目標抽出処理回路10、目標追尾処理回路11に
転送されて目標の追尾処理が行われ、追尾誤差に比例し
た誘導信号を生成するとともに、追尾誤差角を空間安定
化処理回路にフィードバックし、2次元検出器3が目標
を常に追尾するようにジンバル機構38のトルカに首振
りの指令が送られる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の画像誘導方式に
より誘導される飛しょう体の誘導装置は以上のように構
成されているので、ジンバル機構のような複雑な機械的
可動部分を有していることから、特に小型の飛しょう体
において、誘導装置の小型化・低価格化を図るうえで大
きな負担になっていたほか、飛しょう体の信頼性の向上
の妨げとなっていた。
【0005】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、センサを飛しょう体に固定させた
状態で、ジンバルと同様に電子的な追尾ループにより目
標の追尾誤差を検出して飛しょう体の誘導を行うことに
より、ジンバル機構のような機械的な可動部分をもた
ず、誘導装置の低価格化を果たし、高い信頼性を得るこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る誘導装置
は、機体に固定され所定方向の範囲の像を結像させ得る
2次元検出器と、画像メモリと、外部信号によって画像
メモリから任意のアドレスで任意の大きさの領域で信号
の読出しを行う画像読出し制御回路と、追尾処理回路
と、飛しょう体の姿勢角を検出する慣性センサと、空間
安定処理回路を具備したものである。
【0007】また、慣性センサによる飛しょう体の姿勢
角の検出信号に時間遅れを与える遅延回路を付加したも
のである。
【0008】さらに、遅延回路の遅延時間を2次元検出
器の電荷蓄積時間の2分の1と電荷蓄積後フレームメモ
リに格納されるまでの処理時間の合計から慣性センサの
処理時間を引いた値に設定するようにしたものである。
【0009】また、さらに、各フレームごとに、前フレ
ームにおける視野中心から追尾点(もしくは仮想追尾
点)までの角度を計算する回路と、遅延回路の遅延時間
を制御する回路とを付加したものである。
【0010】
【作用】この発明における誘導装置は、各フレームレー
ト毎の飛しょう体の姿勢角を慣性センサで検出し、フレ
ームメモリから追尾処理を施す処理領域を読み出す際
に、視野の変化量に相当する画素数分だけ読出しのアド
レスを変更することにより飛しょう体に機械的に固定さ
れた2次元検出器の視野を電子的な処理により空間安定
化を行うとともに、追尾処理で検出した追尾誤差を画像
読出し制御回路にフィードバックすることにより、機械
的なジンバルで動作するのと同様に電子的に追尾ループ
を形成して、誘導信号を生成する。
【0011】また、形成された空間安定ループでは、慣
性センサで検出した機体姿勢角信号と2次元検出器で検
出した画像信号の間に位相差が生じるため、画像検出と
同一時刻の姿勢角情報で画像を読み出すように、姿勢角
信号を2次元検出器の電荷蓄積時間の2分の1と電荷蓄
積後フレームメモリに格納されるまでの処理時間の合計
から慣性センサの処理時間を引いた値だけ遅延させて空
間安定化特性を向上させる。
【0012】さらに、2次元検出器の電荷の蓄積方法
が、画素によって時間差を生じて蓄積しているタイプの
場合、処理を行う領域の位置(機軸からの角度)により
上記時間差が異なるため、視野中心から仮想追尾点まで
の角度に応じ、遅延時間を制御する。
【0013】
【実施例】
実施例1 以下、この発明の一実施例を図について説明する。図1
はこの発明における誘導装置の構成の一部を示してお
り、図8に示す従来の誘導装置のようなジンバル構造を
持たず2次元検出器3が機械的に飛しょう体のシェル5
に固定されていることを示している。図2から図4は、
この発明の誘導装置の機能及び構成の例をそれぞれ示す
ブロック図であり、7は2次元検出器3の出力画像信号
をディジタル信号に変換するA/D変換器、8はA/D
変換器7により得た画像信号に対し装置系のばらつきを
補正する補正処理回路、9は上記2次元検出器3の検出
した全視野の画像情報を格納するフレームメモリ、10
は目標抽出処理回路、11は目標追尾処理回路、12は
空間安定化処理回路、13はフレームメモリ9から読み
出す画像信号のアドレスを制御する読出しアドレス制御
回路、14は慣性センサ6で検出した飛しょう体の姿勢
角信号、15は空間安定化処理回路12から出力される
仮想追尾点角度信号、16は目標追尾処理回路で検出し
た追尾誤差角信号、17は誘導信号、18は遅延回路、
19は遅延回路18の遅延時間を制御する遅延時間制御
回路を示す。また、図5は2次元検出器3が得た画像に
おける角度の定義を示す図であり、20は2次元検出器
3の視野、21は視野の中心(機軸)、22は目標、2
3は視野内の目標の角度、24は追尾処理エリア、25
は飛しょう体、26は慣性基準座標軸、27は仮想追尾
点、28は慣性基準座標軸からの仮想追尾点の角度、2
9は目視線角度を示す。また、図6は代表として図4の
構成に相当する制御ブロック図であり、30は積分、3
1は2次元検出器の蓄積時間、32はフレームメモリ9
から読み出された画像信号に対する信号処理時間、33
はホーミングヘッドゲイン、34は誘導信号フィルタ、
35は遅延回路18の遅延時間を示す。さらに、図7は
2次元検出器の電荷の蓄積がラインごとに順次行われる
タイプの検出器の電荷蓄積及び電荷転送のタイミングを
示す図であり、36は2次元検出器の各水平ラインごと
の電荷蓄積時間、37は2次元検出器3の各水平ライン
ごとの電荷転送時間を示す。
【0014】前記のように構成された誘導装置におい
て、2次元検出器3の出力画像信号は、A/D変換器7
によりディジタル信号に変換され、補正処理回路8によ
り画像補正を施されたのちフレームメモリ9に格納され
る。フレームメモリ9からの読出しに際し、全視野(全
データ)20のうち、目標22を含む限定された領域
(追尾処理エリア)24を読み出す必要があり、そのた
めに慣性センサ6により飛しょう体25の姿勢角14を
検出し、空間安定化処理回路12にて空間安定化ループ
を形成して、飛しょう体25の姿勢角14の変化によら
ず、慣性基準座標軸26に対し常に空間的に安定化した
点(仮想追尾点)27を計算し、仮想追尾点角度信号1
5として読出しアドレス制御回路13に出力し、読出し
アドレス制御回路13にて仮想追尾点27を中心に追尾
処理エリア24を設定し、そのアドレスでフレームメモ
リ9からデータを読み出す。また、追尾処理エリア24
の画像信号について、目標抽出処理回路10及び目標追
尾処理回路11にて追尾誤差角度16を検出し、これを
空間安定処理回路12における仮想追尾点27の演算に
フィードバックをかけることにより、従来のジンバル構
造と同様の追尾ループを形成し、検出した追尾誤差角信
号16から誘導信号17を算出することができる。
【0015】また、図3、図6に示された構成におい
て、画像信号は2次元検出器3における電荷の蓄積時間
(及びデータの転送時間)31の遅れを生じているた
め、遅延回路18にて慣性センサ6の処理時間を引いた
時間を遅延時間35として与え、同一時刻の姿勢角情報
でフレームメモリ9からの画像の読出しを行えるように
調整する。
【0016】さらに、図4に示された構成において、垂
直ラインの画素について電荷転送線路を共有させている
タイプの検出器では、図7に示すように電荷転送37が
水平ラインごとに順次行われる必要があるため電荷蓄積
時間36も水平ラインごとに順次行われ、検出器の上端
の画素の電荷蓄積時間36aと下端の画素の電荷蓄積時
間36bでは電荷が蓄積された時刻が異なることにな
り、同一の遅延時間35で画像の読出しを行うと、仮想
追尾点27の位置によって時間調整の誤差が生じ空間安
定化特性の劣化を招く。したがって、仮想追尾点27の
角度信号を各フレームごとに遅延時間制御回路19に転
送し、仮想追尾点27の位置に応じた遅延時間35を遅
延回路18で与えるように制御する。
【0017】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0018】ジンバル機構のような複雑な機械的可動部
分を有すること無く、2次元検出器を機体に固定させて
電子的な処理により空間安定化と目標追尾のループを実
現できるため、飛しょう体の誘導装置の小型化・低価格
化が図れるうえ、信頼性が向上する。
【0019】また、2次元検出器により検出した目標の
画像信号と慣性センサにより検出した機体姿勢角信号の
位相をあわせることにより、空間安定化特性が向上す
る。
【0020】さらに、時間調整を行う遅延回路において
仮想追尾点の位置に応じて遅延時間の制御を行うことに
より、2次元検出器の広視野のどの位置で目標を検出し
ても、安定した空間安定化特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の誘導装置の一部を示す断面図であ
る。
【図2】この発明の機能及び構成を示すブロック図であ
る。
【図3】この発明の他の実施例の機能及び構成を示すブ
ロック図である。
【図4】この発明の他の実施例の機能及び構成を示すブ
ロック図である。
【図5】この発明の2次元検出器が得た画像における角
度の定義を示す図である。
【図6】この発明の制御ブロック図である。
【図7】この発明の構成要素である2次元検出器の1実
施例についての電荷蓄積及び電荷転送のタイミングを示
す図である。
【図8】従来の誘導装置の一部を示す断面図である。
【図9】従来の誘導装置の機能及び構成を示すブロック
図である。
【符号の説明】 1 光学ドーム、2 光学レンズ、3 2次元検出器、
4 デュワ、5 シェル、6 慣性センサ、7 A/D
変換器、8 補正処理回路、9 フレームメモリ、10
目標抽出処理回路、11 目標追尾処理回路、12
空間安定化処理回路、13 読出しアドレス制御回路、
14 姿勢角信号、15 仮想追尾点角度信号、16
追尾誤差角信号、17 誘導信号、18 遅延回路、1
9 遅延時間制御回路、20 2次元検出器の視野、2
1 視野の中心(機軸)、22目標、23 視野内の目
標の角度、24 追尾処理エリア、25 飛しょう体、
26 慣性基準座標軸、27 仮想追尾点、28 慣性
基準座標軸からの仮想追尾点の角度、29 目視線角
度、30 積分、31 2次元検出器の蓄積時間、32
信号処理時間、33 ホーミングヘッドゲイン、34
誘導信号フィルタ、35 遅延回路の遅延時間、36
2次元検出器の各水平ラインごとの電荷蓄積時間、3
7 2次元検出器の各水平ラインごとの電荷転送時間、
38 ジンバル機構。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像誘導飛しょう体の誘導装置におい
    て、機体に固定され所定方向の範囲の像を結像させ得る
    2次元検出器と、前記検出器の出力画像信号をディジタ
    ル信号として格納するフレームメモリと、前記フレーム
    メモリから設定された処理エリアに相当する視野領域の
    信号を抽出するように上記フレームメモリからデータを
    読出すアドレスを制御する読出しアドレス制御回路と、
    飛しょう体の姿勢角を検出する慣性センサと、この慣性
    センサの姿勢角情報により処理エリアを空間安定化させ
    るように読出しアドレス制御回路に指令する空間安定化
    処理回路とを有し、上記2次元検出器の視野のうち追尾
    処理を施す処理エリアを上記慣性センサにより検出した
    飛しょう体の姿勢角の変化量に相当する画素数分だけフ
    レームメモリからの読出しアドレスを変更して信号を読
    出すことにより処理エリアの視野を空間基準座標に対し
    安定化させる空間安定化ループを形成するとともに、処
    理エリアの中心を仮想追尾点とし、仮想追尾点からの目
    標の誤差を追尾誤差として追尾誤差を0にするように、
    処理エリアの読出しアドレスを制御する追尾ループを形
    成したことを特徴とする飛しょう体の誘導装置。
  2. 【請求項2】 慣性センサによる飛しょう体の姿勢角の
    検出信号に時間遅れを与える遅延回路を有し、フレーム
    メモリからの読出しアドレスの変更に際し遅延時間分前
    の情報を使用することを特徴とする請求項第1項記載の
    飛しょう体の誘導装置。
  3. 【請求項3】 遅延回路の遅延時間をセンサの電荷蓄積
    時間の2分の1と電荷蓄積後フレームメモリに格納され
    るまでの処理時間の和から慣性センサの処理時間を引い
    た値に設定することを特徴とする請求項第2項記載の飛
    しょう体の誘導装置。
  4. 【請求項4】 各フレームごとに遅延回路の遅延時間を
    制御する回路を有し、視野中心から仮想追尾点までの角
    度に応じ、遅延時間を制御することを特徴とする請求項
    第2項記載の飛しょう体の誘導装置。
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