JP3463721B2 - 自動着陸装置の着陸点平面度検出方法 - Google Patents
自動着陸装置の着陸点平面度検出方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は月、惑星等の探査
機に搭載される自動着陸装置において、目標地点への着
陸可否の判定基準となる、着陸点の平面度を自動計測す
るための方法に関するものである。
機に搭載される自動着陸装置において、目標地点への着
陸可否の判定基準となる、着陸点の平面度を自動計測す
るための方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は例えば、アポロ計画における月着
陸時における着陸装置の構成を示すものである。図にお
いて１は月着陸船、２は月着陸船の姿勢制御装置、３は
月着陸船の位置制御装置、４は位置制御装置３に対する
宇宙飛行士からの位置制御指令装置、５は宇宙飛行士、
６は着陸地点の観測用窓、７は観測用窓に固定パタンと
して描かれた座標測定用目盛、８は着陸目標地点を示
す。
陸時における着陸装置の構成を示すものである。図にお
いて１は月着陸船、２は月着陸船の姿勢制御装置、３は
月着陸船の位置制御装置、４は位置制御装置３に対する
宇宙飛行士からの位置制御指令装置、５は宇宙飛行士、
６は着陸地点の観測用窓、７は観測用窓に固定パタンと
して描かれた座標測定用目盛、８は着陸目標地点を示
す。
【０００３】以上のように構成された従来の装置におい
ては、始めに宇宙飛行士５は、予め設定された着陸姿勢
になるよう月着陸船の姿勢制御装置２に対しコマンドを
設定し、着陸姿勢を自動的に保持させる。その後、月表
面に対し降下を開始するが、降下に際しても、予め設定
された位置・速度パタンに沿って降下するよう、月着陸
船の位置制御装置３に対しコマンドを設定し、自動降下
を行わせる。この降下パタンは、地上からの事前観測に
より設定した着陸目標地点８に誘導するためのものであ
るが、着陸目標地点８への月着陸船１の最終的な着陸可
否判断には接近後の詳細な地形観測が必要である。この
ため、降下に際しては、宇宙飛行士５は観測用窓６より
着陸目標地点８が着陸に適しているかどうか観測しつつ
降下を実施する。
ては、始めに宇宙飛行士５は、予め設定された着陸姿勢
になるよう月着陸船の姿勢制御装置２に対しコマンドを
設定し、着陸姿勢を自動的に保持させる。その後、月表
面に対し降下を開始するが、降下に際しても、予め設定
された位置・速度パタンに沿って降下するよう、月着陸
船の位置制御装置３に対しコマンドを設定し、自動降下
を行わせる。この降下パタンは、地上からの事前観測に
より設定した着陸目標地点８に誘導するためのものであ
るが、着陸目標地点８への月着陸船１の最終的な着陸可
否判断には接近後の詳細な地形観測が必要である。この
ため、降下に際しては、宇宙飛行士５は観測用窓６より
着陸目標地点８が着陸に適しているかどうか観測しつつ
降下を実施する。
【０００４】ここで、観測用窓６からの観測により着陸
目標地点８の地形が着陸に不適と宇宙飛行士５が判断し
た場合、宇宙飛行士５は新たな着陸目標地点を位置制御
装置３に対し再設定する必要がある。この目的のため、
宇宙飛行士５は観測窓６上に固定パタンとして描かれて
いる着陸点の座標測定用目盛７を利用する。位置制御装
置３は座標測定用目盛７の座標原点が着陸目標点８と一
致するように制御を行っているため、着陸目標点８を変
更するためには座標測定用目盛７においてどの地点を新
たな着陸目標点とするかを位置制御装置３に対し指示す
ればよい。このため、宇宙飛行士５は観測用窓６を通
し、着陸に適した地点を探し、観測用窓６に印された座
標測定用目盛７における新たな着陸目標点座標を計測
し、月着陸船の位置制御指令装置４に対し、新たな着陸
目標点座標を入力する。この結果、位置制御装置３は月
着陸船１を新たな着陸目標点に向かうよう制御する。本
処理を継続的に実施することにより、月着陸船１は着陸
に適した月表面上に誘導される。
目標地点８の地形が着陸に不適と宇宙飛行士５が判断し
た場合、宇宙飛行士５は新たな着陸目標地点を位置制御
装置３に対し再設定する必要がある。この目的のため、
宇宙飛行士５は観測窓６上に固定パタンとして描かれて
いる着陸点の座標測定用目盛７を利用する。位置制御装
置３は座標測定用目盛７の座標原点が着陸目標点８と一
致するように制御を行っているため、着陸目標点８を変
更するためには座標測定用目盛７においてどの地点を新
たな着陸目標点とするかを位置制御装置３に対し指示す
ればよい。このため、宇宙飛行士５は観測用窓６を通
し、着陸に適した地点を探し、観測用窓６に印された座
標測定用目盛７における新たな着陸目標点座標を計測
し、月着陸船の位置制御指令装置４に対し、新たな着陸
目標点座標を入力する。この結果、位置制御装置３は月
着陸船１を新たな着陸目標点に向かうよう制御する。本
処理を継続的に実施することにより、月着陸船１は着陸
に適した月表面上に誘導される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の月着陸装置は以
上のように構成されているため、着陸地点の着陸可否判
断は宇宙飛行士により行われており、自動着陸には使用
できない。また、画像等を地上に送信し、地上において
オペレータにより着陸可否の判断を行うことも、月、惑
星等と地上間及び地上の回線中における通信時間遅れを
考慮すると、短時間内での判断を要する着陸可否判定に
使用することが難しい等の問題点があった。
上のように構成されているため、着陸地点の着陸可否判
断は宇宙飛行士により行われており、自動着陸には使用
できない。また、画像等を地上に送信し、地上において
オペレータにより着陸可否の判断を行うことも、月、惑
星等と地上間及び地上の回線中における通信時間遅れを
考慮すると、短時間内での判断を要する着陸可否判定に
使用することが難しい等の問題点があった。
【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、投光装置、カメラ、処理装置によ
り、着陸目標地点への着陸可否の判定基準となる、着陸
点の平面度を自動計測することの可能な自動着陸装置の
着陸点平面度検出方法を得ることを目的とする。
めになされたもので、投光装置、カメラ、処理装置によ
り、着陸目標地点への着陸可否の判定基準となる、着陸
点の平面度を自動計測することの可能な自動着陸装置の
着陸点平面度検出方法を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明による自動着
陸装置の着陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地
表面近傍において、地表面上の異なる３点に対し同時に
照射した投光ビーム地表照射点の２台のカメラによる観
測画像を基に、立体視の原理により各照射点位置を計算
し、更に３つの照射点が構成する平面の方程式を算出す
る処理を着陸目標点周辺上空の位置の異なる複数地点に
おいて実施し、それにより得られた複数の平面の方程式
を基に各平面の法線方向、各平面と着陸目標地点との距
離を算出、比較することにより着陸目標地点及びその周
辺の平面度を判定するようにしたものである。
陸装置の着陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地
表面近傍において、地表面上の異なる３点に対し同時に
照射した投光ビーム地表照射点の２台のカメラによる観
測画像を基に、立体視の原理により各照射点位置を計算
し、更に３つの照射点が構成する平面の方程式を算出す
る処理を着陸目標点周辺上空の位置の異なる複数地点に
おいて実施し、それにより得られた複数の平面の方程式
を基に各平面の法線方向、各平面と着陸目標地点との距
離を算出、比較することにより着陸目標地点及びその周
辺の平面度を判定するようにしたものである。
【０００８】また、第２の発明による自動着陸装置の着
陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地表面近傍に
おいて、地表面上の異なる４地点に対し同時に照射した
投光ビームの地表照射点の２台のカメラによる観測画像
を基に、立体視の原理により各照射点位置を計算し、更
に４つの照射点中より順次３点を選ぶことにより構成さ
れる計４つの平面の方程式を算出し、その算出により得
られた４つの平面の方程式を基に、各平面の法線方向、
各平面と目標着陸地点との距離を算出、比較することに
より目標着陸地点の平面度を判定するようにしたもので
ある。
陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地表面近傍に
おいて、地表面上の異なる４地点に対し同時に照射した
投光ビームの地表照射点の２台のカメラによる観測画像
を基に、立体視の原理により各照射点位置を計算し、更
に４つの照射点中より順次３点を選ぶことにより構成さ
れる計４つの平面の方程式を算出し、その算出により得
られた４つの平面の方程式を基に、各平面の法線方向、
各平面と目標着陸地点との距離を算出、比較することに
より目標着陸地点の平面度を判定するようにしたもので
ある。
【０００９】また、第３の発明による自動着陸装置の着
陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地表面近傍に
おいて、地表面上の異なる複数地点に対し同時に照射し
た複数（５ケ所以上）の地表照射点の２台のカメラによ
る観測画像を基に、立体視の原理により各照射点位置を
計算し、更に照射点中から、任意の近接する４照射点、
または互いに離れた４照射点を選択し、選択された４つ
の照射点中より順次３点を選ぶことにより構成される計
４つの平面の方程式を算出し、その算出で得られた４つ
の平面の方程式を基に、各平面の法線方向、各平面と着
陸目標地点との距離を算出、比較することにより任意の
近接部分または目標着陸地点周辺の全般的な平面度を判
定するようにしたものである。
陸点平面度検出方法は、着陸目標点周辺の地表面近傍に
おいて、地表面上の異なる複数地点に対し同時に照射し
た複数（５ケ所以上）の地表照射点の２台のカメラによ
る観測画像を基に、立体視の原理により各照射点位置を
計算し、更に照射点中から、任意の近接する４照射点、
または互いに離れた４照射点を選択し、選択された４つ
の照射点中より順次３点を選ぶことにより構成される計
４つの平面の方程式を算出し、その算出で得られた４つ
の平面の方程式を基に、各平面の法線方向、各平面と着
陸目標地点との距離を算出、比較することにより任意の
近接部分または目標着陸地点周辺の全般的な平面度を判
定するようにしたものである。
【００１０】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す図
であり、図において、１〜８は図４と同一である。９は
自動着陸装置、１０は探査機の姿勢制御装置、１１は慣
性航法装置、１２は探査機の位置制御装置、１３は電波
高度計、１４は加速度計、１５は３つのビーム光の照射
装置、１６は観測用カメラＡ、１７は観測用カメラＢ、
１８は画像処理装置、１９は平面度検出装置、２０は探
査機、２１は探査機のスラスタを示す。
であり、図において、１〜８は図４と同一である。９は
自動着陸装置、１０は探査機の姿勢制御装置、１１は慣
性航法装置、１２は探査機の位置制御装置、１３は電波
高度計、１４は加速度計、１５は３つのビーム光の照射
装置、１６は観測用カメラＡ、１７は観測用カメラＢ、
１８は画像処理装置、１９は平面度検出装置、２０は探
査機、２１は探査機のスラスタを示す。
【００１１】月、惑星等の探査機は周回軌道上より自動
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
【００１２】ここで、電波高度計１３からの高度情報よ
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。この際には探査機
のスラスタ２１が使用される。ここで、位置制御装置１
２は一定高度、位置を保持するための制御を実施する一
方で、加速度計１４のデータを積分することにより得ら
れる速度、位置データを基に、水平方向の位置を着陸目
標地点８の真上の点、及び着陸目標地点を中心とした前
後、左右方向一定距離の点、計５箇所に移動させる。こ
れらの位置の異なる計５箇所の各々の点においてビーム
光照射装置１５により探査機２０の直下点近傍の地表面
上に対し３個のビーム光を照射し、地表の照射点の画像
を観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１７により
観測する。
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。この際には探査機
のスラスタ２１が使用される。ここで、位置制御装置１
２は一定高度、位置を保持するための制御を実施する一
方で、加速度計１４のデータを積分することにより得ら
れる速度、位置データを基に、水平方向の位置を着陸目
標地点８の真上の点、及び着陸目標地点を中心とした前
後、左右方向一定距離の点、計５箇所に移動させる。こ
れらの位置の異なる計５箇所の各々の点においてビーム
光照射装置１５により探査機２０の直下点近傍の地表面
上に対し３個のビーム光を照射し、地表の照射点の画像
を観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１７により
観測する。
【００１３】ここでビーム光照射装置１５から照射する
ビーム光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点として
抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質を
利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の点
を抽出する画像前処理を実施し、地表面上に輝点を抽出
する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１
７の画像の各々に対し、一観測毎に３点抽出されること
になるが、三角測量の原理により各輝点の位置を求める
ためには観測用カメラＡ１６画像上の各輝点と観測用カ
メラＢ１７の画像上の各輝点の対応をとることが必要で
ある。このための対応付け処理も画像処理装置１８にて
併せて行う。
ビーム光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点として
抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質を
利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の点
を抽出する画像前処理を実施し、地表面上に輝点を抽出
する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１
７の画像の各々に対し、一観測毎に３点抽出されること
になるが、三角測量の原理により各輝点の位置を求める
ためには観測用カメラＡ１６画像上の各輝点と観測用カ
メラＢ１７の画像上の各輝点の対応をとることが必要で
ある。このための対応付け処理も画像処理装置１８にて
併せて行う。
【００１４】観測用カメラＡ１６の画像上の各輝点と観
測用カメラＢ１７の画像上の各輝点の対応がとれた後、
観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７画像上の輝
点位置は平面度検出装置１９に送られる。観測用カメラ
Ａ１６及び観測用カメラＢ１７の取り付け間隔は既知で
あるため、平面度検出装置１９においては三角測量の原
理により、観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７
で観測した同一輝点位置のデータを基に、探査機２０の
座標系において表された地表面上の各輝点位置を計算す
る。
測用カメラＢ１７の画像上の各輝点の対応がとれた後、
観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７画像上の輝
点位置は平面度検出装置１９に送られる。観測用カメラ
Ａ１６及び観測用カメラＢ１７の取り付け間隔は既知で
あるため、平面度検出装置１９においては三角測量の原
理により、観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７
で観測した同一輝点位置のデータを基に、探査機２０の
座標系において表された地表面上の各輝点位置を計算す
る。
【００１５】ところで、平面の方程式は一般に式（１）
により表される。このため、上記３点を通る平面の方程
式は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）
に代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求め
ることができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線
ベクトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着
陸点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と各平面と
の間の距離は式（２）により与えられる。求められた３
つの平面の法線ベクトルを各々（ａ１，ｂ１，ｃ１），
（ａ２，ｂ２，ｃ２），・・・，（ａ５，ｂ５，ｃ
５）、また、求めれた５つの平面と着陸目標点との距離
を各々Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌ５とすると、着陸目標点
近傍の平面度が探査機２０の着陸に適しているかどうか
は式（３）により判定できる。
により表される。このため、上記３点を通る平面の方程
式は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）
に代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求め
ることができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線
ベクトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着
陸点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と各平面と
の間の距離は式（２）により与えられる。求められた３
つの平面の法線ベクトルを各々（ａ１，ｂ１，ｃ１），
（ａ２，ｂ２，ｃ２），・・・，（ａ５，ｂ５，ｃ
５）、また、求めれた５つの平面と着陸目標点との距離
を各々Ｌ１，Ｌ２，・・・，Ｌ５とすると、着陸目標点
近傍の平面度が探査機２０の着陸に適しているかどうか
は式（３）により判定できる。
【００１６】
【数１】
【００１７】
【数２】
【００１８】
【数３】
【００１９】実施の形態２．図２はこの発明の実施の形
態２を示す図であり、図において１〜２１は図１と同一
である。２２は４つのビーム光の照射装置を示す。
態２を示す図であり、図において１〜２１は図１と同一
である。２２は４つのビーム光の照射装置を示す。
【００２０】月、惑星等の探査機は周回軌道上より自動
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
【００２１】ここで、電波高度計１３からの高度情報よ
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。探査機２０は位置
維持制御を行いつつ、着陸目標地点８上空の地表面近く
においてビーム光照射装置２１により探査機２０の真下
点近傍の地表面上に対し４個のビーム光を照射し、照射
点の画像を観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７により観測する。
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。探査機２０は位置
維持制御を行いつつ、着陸目標地点８上空の地表面近く
においてビーム光照射装置２１により探査機２０の真下
点近傍の地表面上に対し４個のビーム光を照射し、照射
点の画像を観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７により観測する。
【００２２】ここでビーム光照射装置１５から照射する
スポット光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ
１７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点とし
て抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質
を利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の
点を抽出する画像前処理を実施し、地表面上の輝点を抽
出する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ
１７の画像の各々に対し、４つ抽出されることになる
が、三角測量の原理により各輝点の位置を求めるために
は観測用カメラＡ１６の画像上の各輝点と観測用カメラ
Ｂ１７の画像上の各輝点の対応づけの処理が必要であ
る。このための対応付け処理も画像処理装置１８にて併
せて実施する。
スポット光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ
１７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点とし
て抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質
を利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の
点を抽出する画像前処理を実施し、地表面上の輝点を抽
出する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ
１７の画像の各々に対し、４つ抽出されることになる
が、三角測量の原理により各輝点の位置を求めるために
は観測用カメラＡ１６の画像上の各輝点と観測用カメラ
Ｂ１７の画像上の各輝点の対応づけの処理が必要であ
る。このための対応付け処理も画像処理装置１８にて併
せて実施する。
【００２３】観測用カメラＡ１７の画像上の各輝点と観
測用カメラＢ１７画像上の各輝点の対応がとれた後、観
測用カメラＡ１７及び観測用カメラＢ１７の画像上の輝
点位置は平面度検出装置１９に送られる。観測用カメラ
Ａ１６及び観測用カメラＢ１７の取り付け間隔は既知で
あるため、平面度検出装置１９においては三角測量の原
理により、観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７
で観測した同一輝点位置のデータを基に、探査機２０の
座標系において表された地表面上の各輝点位置を計算す
る。
測用カメラＢ１７画像上の各輝点の対応がとれた後、観
測用カメラＡ１７及び観測用カメラＢ１７の画像上の輝
点位置は平面度検出装置１９に送られる。観測用カメラ
Ａ１６及び観測用カメラＢ１７の取り付け間隔は既知で
あるため、平面度検出装置１９においては三角測量の原
理により、観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７
で観測した同一輝点位置のデータを基に、探査機２０の
座標系において表された地表面上の各輝点位置を計算す
る。
【００２４】ところで、平面の方程式は一般に式（１）
により表される。このため、３点を通る平面の方程式
は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）に
代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求める
ことができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線ベ
クトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着陸
点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と平面との間
の距離は式（２）により与えられる。ここで、４つの輝
点をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとこの４点より、Ａ−Ｂ−
Ｃ，Ｂ−Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｄ−Ａ，Ｄ−Ａ−Ｂの様に、順次
３点を選ぶことにより、異なる４つの平面の方程式を得
ることができる。上記組み合わせに対し、求めた４つの
平面の法線ベクトルを各々（ａ１，ｂ１，ｃ１），（ａ
２，ｂ２，ｃ２），（ａ３，ｂ３，ｃ３），（ａ４，ｂ
４，ｃ４）、また、求められた４つの平面と着陸目標点
との距離を各々Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とすると、着陸
目標点近傍の平面度が探査機２０の着陸に適しているか
どうかは式（４）により判定できる。
により表される。このため、３点を通る平面の方程式
は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）に
代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求める
ことができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線ベ
クトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着陸
点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と平面との間
の距離は式（２）により与えられる。ここで、４つの輝
点をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとするとこの４点より、Ａ−Ｂ−
Ｃ，Ｂ−Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｄ−Ａ，Ｄ−Ａ−Ｂの様に、順次
３点を選ぶことにより、異なる４つの平面の方程式を得
ることができる。上記組み合わせに対し、求めた４つの
平面の法線ベクトルを各々（ａ１，ｂ１，ｃ１），（ａ
２，ｂ２，ｃ２），（ａ３，ｂ３，ｃ３），（ａ４，ｂ
４，ｃ４）、また、求められた４つの平面と着陸目標点
との距離を各々Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４とすると、着陸
目標点近傍の平面度が探査機２０の着陸に適しているか
どうかは式（４）により判定できる。
【００２５】
【数４】
【００２６】実施の形態３．図３において、１〜２１は
図１と同一である。２３は５つ以上のビーム光の照射装
置を示す。
図１と同一である。２３は５つ以上のビーム光の照射装
置を示す。
【００２７】月、惑星等の探査機は周回軌道上より自動
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
着陸装置９により着陸目標地点８まで誘導される。この
際、自動着陸装置９内の探査機の姿勢制御装置１０は慣
性航法装置１１より得られる姿勢、姿勢レートデータを
基に、予め設定されていた着陸姿勢になるよう探査機の
スラスタ２１による姿勢制御を実施する。また、探査機
の位置制御装置１２は電波高度計１３より得られる月、
惑星等の表面までの高度情報、及び加速度計１４のデー
タを積分することにより得られる速度、位置データを基
に、着陸目標地点８迄、予め設定されていた飛行経路に
沿って飛行するよう探査機のスラスタ２１による位置制
御を行う。
【００２８】ここで、電波高度計１３からの高度情報よ
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。探査機２０は高度
維持制御を行いつつ、着陸目標地点８上空の地表面近く
においてビーム光照射装置２１により探査機２０の真下
点近傍の地表面上に対し５個以上のビーム光を照射さ
せ、照射点の画像を観測用カメラＡ１６、及び観測用カ
メラＢ１７により観測する。
り探査機が着陸目標地点８近傍の高度数十ｍ程度に達し
たと判断された時点において、電波高度計１３からの
月、惑星表面までの高度データ及び加速度計のデータを
積分する事により得られる横方向の速度、位置情報を基
に、一定高度及び横方向位置を保持するための位置制御
を位置制御装置１２により実施する。探査機２０は高度
維持制御を行いつつ、着陸目標地点８上空の地表面近く
においてビーム光照射装置２１により探査機２０の真下
点近傍の地表面上に対し５個以上のビーム光を照射さ
せ、照射点の画像を観測用カメラＡ１６、及び観測用カ
メラＢ１７により観測する。
【００２９】ここでビーム光照射装置１５から照射する
ビーム光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点として
抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質を
利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の点
を抽出する画像前処理を実施することにより、地表面上
の輝点を抽出する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測
用カメラＢ１７の画像の各々に対し、５つ以上抽出され
ることになるが、三角測量の原理により各輝点の位置を
求めるためには観測用カメラＡ１６の画像上の各輝点と
観測用カメラＢ１７の画像上の各輝点の対応づけの処理
が必要である。このための対応付け処理も画像処理装置
１８にて併せて実施する。対応付け処理が終了した観測
用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７の画像上の輝点
位置は平面度検出装置１９に送られる。
ビーム光は観測用カメラＡ１６、及び観測用カメラＢ１
７にて観測した場合、周囲の地表面と比べ、輝点として
抽出しうる十分な明るさをもつものとする。この性質を
利用し、画像処理装置１８においては一定輝度以上の点
を抽出する画像前処理を実施することにより、地表面上
の輝点を抽出する。輝点は観測用カメラＡ１６及び観測
用カメラＢ１７の画像の各々に対し、５つ以上抽出され
ることになるが、三角測量の原理により各輝点の位置を
求めるためには観測用カメラＡ１６の画像上の各輝点と
観測用カメラＢ１７の画像上の各輝点の対応づけの処理
が必要である。このための対応付け処理も画像処理装置
１８にて併せて実施する。対応付け処理が終了した観測
用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１７の画像上の輝点
位置は平面度検出装置１９に送られる。
【００３０】観測用カメラＡ１６及び観測用カメラＢ１
７の取り付け間隔は既知であるため、平面度検出装置１
９においては三角測量の原理により、観測用カメラＡ１
６及び観測用カメラＢ１７で観測した同一輝点位置のデ
ータを基に、探査機２０の座標系において表された地表
面上の任意の３つの輝点位置を計算する。
７の取り付け間隔は既知であるため、平面度検出装置１
９においては三角測量の原理により、観測用カメラＡ１
６及び観測用カメラＢ１７で観測した同一輝点位置のデ
ータを基に、探査機２０の座標系において表された地表
面上の任意の３つの輝点位置を計算する。
【００３１】ところで、平面の方程式は一般に式（１）
により表される。このため、３点を通る平面の方程式
は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）に
代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求める
ことができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線ベ
クトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着陸
点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と平面との間
の距離は式（２）により与えられる。ここで、輝点位置
として互いに近接する４点を選べば選択した区域の詳細
な平面度が、互いに離れた４点を選べば４点により囲ま
れる区域の全般的な平面度が実施の形態２と同一の手法
により、法線ベクトル、設定した目標点と各平面との距
離情報を基に、式（４）により評価できる。
により表される。このため、３点を通る平面の方程式
は、計算された３つの地表面上の輝点位置を式（１）に
代入し、係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを定めることにより求める
ことができる。ここで、（ａ，ｂ，ｃ）は平面の法線ベ
クトルとなる。また、探査機２０の座標系からみた着陸
点座標を（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、着陸点と平面との間
の距離は式（２）により与えられる。ここで、輝点位置
として互いに近接する４点を選べば選択した区域の詳細
な平面度が、互いに離れた４点を選べば４点により囲ま
れる区域の全般的な平面度が実施の形態２と同一の手法
により、法線ベクトル、設定した目標点と各平面との距
離情報を基に、式（４）により評価できる。
【００３２】ところで、上記説明ではこの発明を月、惑
星等の探査機における自動着陸装置において利用する場
合を述べたが、自機に比べ面積が大きな宇宙機に対する
ランデブー及び地球上における垂直離着陸機等に対して
も利用できることはいうまでもない。
星等の探査機における自動着陸装置において利用する場
合を述べたが、自機に比べ面積が大きな宇宙機に対する
ランデブー及び地球上における垂直離着陸機等に対して
も利用できることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】第１の発明による自動着陸装置、着陸点
平面度検出方法によれば、着陸点近傍上空にて移動し、
数点において観測データを採取することにより、着陸可
否の判断基準となる、着陸目標地点及びその周辺の平面
度判定用のデータが自動的に得られるため、月、惑星探
査機等における自動着陸装置に使用して極めて有効であ
る。
平面度検出方法によれば、着陸点近傍上空にて移動し、
数点において観測データを採取することにより、着陸可
否の判断基準となる、着陸目標地点及びその周辺の平面
度判定用のデータが自動的に得られるため、月、惑星探
査機等における自動着陸装置に使用して極めて有効であ
る。
【００３４】また、第２の発明による自動着陸装置、着
陸点平面度検出方法によれば、着陸点近傍上空の１点に
おいて観測データを採取することにより、着陸可否の判
断基準となる、着陸目標地点及びその周辺の平面度判定
用のデータが自動的に得られるため、月、惑星探査機等
における自動着陸装置に使用して極めて有効である。
陸点平面度検出方法によれば、着陸点近傍上空の１点に
おいて観測データを採取することにより、着陸可否の判
断基準となる、着陸目標地点及びその周辺の平面度判定
用のデータが自動的に得られるため、月、惑星探査機等
における自動着陸装置に使用して極めて有効である。
【００３５】第３の発明による自動着陸装置、着陸点平
面度検出方法によれば、着陸点近傍上空の１点において
観測データを採取することにより、着陸可否の判断基準
となる、着陸目標地点及びその周辺の平面度判定用のデ
ータを必要な精度、範囲にて自動的に得られるため、
月、惑星探査機等における自動着陸装置に使用して極め
て有効である。
面度検出方法によれば、着陸点近傍上空の１点において
観測データを採取することにより、着陸可否の判断基準
となる、着陸目標地点及びその周辺の平面度判定用のデ
ータを必要な精度、範囲にて自動的に得られるため、
月、惑星探査機等における自動着陸装置に使用して極め
て有効である。
【図１】 この発明による自動着陸装置における着陸点
平面度検出方法の実施の形態１を示す図である。
平面度検出方法の実施の形態１を示す図である。
【図２】 この発明による自動着陸装置における着陸点
平面度検出方法の実施の形態２を示す図である。
平面度検出方法の実施の形態２を示す図である。
【図３】 この発明による自動着陸装置における着陸点
平面度検出方法の実施の形態３を示す図である。
平面度検出方法の実施の形態３を示す図である。
【図４】 従来の着陸装置を示す図である。
１ 月着陸船、２ 月着陸船の姿勢制御装置、３ 月着
陸船の位置制御装置、４ 宇宙飛行士の位置制御指令装
置、５ 宇宙飛行士、６ 着陸地点の観測用窓、７ 座
標測定用目盛、８ 着陸目標地点、９ 自動着陸装置、
１０ 探査機の姿勢制御装置、１１ 慣性航法装置、１
２ 探査機の位置制御装置、１３ 電波高度計、１４
加速度計、１５ 照射装置、１６ 観測用カメラＡ、１
７ 観測用カメラＢ、１８ 画像処理装置、１９ 平面
度検出装置、２０ 探査機、２１スラスタ、２２ 照射
装置、２３ 照射装置。
陸船の位置制御装置、４ 宇宙飛行士の位置制御指令装
置、５ 宇宙飛行士、６ 着陸地点の観測用窓、７ 座
標測定用目盛、８ 着陸目標地点、９ 自動着陸装置、
１０ 探査機の姿勢制御装置、１１ 慣性航法装置、１
２ 探査機の位置制御装置、１３ 電波高度計、１４
加速度計、１５ 照射装置、１６ 観測用カメラＡ、１
７ 観測用カメラＢ、１８ 画像処理装置、１９ 平面
度検出装置、２０ 探査機、２１スラスタ、２２ 照射
装置、２３ 照射装置。
Claims (3)
- 【請求項１】 着陸目標点周辺の地表面近傍において３
本の投光ビームを地表面上の異なる３点に対し同時に照
射し、２台のカメラにより投光ビーム地表照射点を観測
する第１のステップ、上記２台のカメラによる投光ビー
ム照射点の観測画像を基に、立体視の原理により各照射
点位置を計算し、更に３つの照射点が構成する平面の方
程式を算出する第２のステップ、着陸目標点周辺上空近
傍の位置の異なる複数地点にて上記第１、第２のステッ
プと同様の処理を実施し、得られた複数の平面の方程式
を基に各平面の法線方向、各平面と着陸目標地点との距
離を算出、比較することにより着陸目標地点及びその周
辺の平面度を検出し、着陸可否を判定する第３のステッ
プとを有することを特徴とする自動着陸装置の着陸点平
面度検出方法。 - 【請求項２】 着陸目標点周辺の地表面近傍において４
本の投光ビームを地表面上の異なる４点に対し同時に照
射し、２台のカメラにより投光ビーム地表照射点を観測
する第１のステップ、上記２台のカメラによる投光ビー
ム照射点の観測画像を基に、立体視の原理により各照射
点位置を計算し、更に４つの照射点中より順次３点を選
ぶことにより構成される、計４つの平面の方程式を算出
する第２のステップ、上記第２のステップで得られた４
つの平面の方程式を基に、各平面の法線方向、各平面と
着陸目標地点との距離を算出、比較することにより着陸
目標地点の平面度を検出し、着陸可否を判定する第３の
ステップとを有することを特徴とする、自動着陸装置の
着陸点平面度検出方法。 - 【請求項３】 着陸目標点周辺の地表面近傍において複
数（５ケ所以上）の投光ビームを地表面上の異なる複数
点に対し同時に照射し、２台のカメラにより投光ビーム
地表照射点を観測する第１のステップ、上記２台のカメ
ラによる投光ビーム照射点の観測画像を基に、立体視の
原理により各照射点位置を計算する第２のステップ、上
記第２のステップの計算後、平面度検出を実施したい対
象領域に対応し、任意の近接する４照射点、または互い
に離れた４照射点を選択し、選択した４つの照射点中よ
り順次３点を選ぶことにより構成される、計４つの平面
の方程式を算出する、第３のステップ、上記第３のステ
ップで得られた４つの平面の方程式を基に、各平面の法
線方向、各平面と着陸目標地点との距離を算出、比較す
ることにより任意の近接部分または、着陸目標地点周囲
の全般的な平面度を検出し、着陸可否を判定する第４の
ステップとを有することを特徴とする、自動着陸装置の
着陸点平面度検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270996A JP3463721B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 自動着陸装置の着陸点平面度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09270996A JP3463721B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 自動着陸装置の着陸点平面度検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09280856A JPH09280856A (ja) | 1997-10-31 |
| JP3463721B2 true JP3463721B2 (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=14062008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09270996A Expired - Fee Related JP3463721B2 (ja) | 1996-04-15 | 1996-04-15 | 自動着陸装置の着陸点平面度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3463721B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4253239B2 (ja) * | 2003-10-07 | 2009-04-08 | 富士重工業株式会社 | 画像認識を用いた航法装置 |
| CN109292099B (zh) * | 2018-08-10 | 2020-09-25 | 顺丰科技有限公司 | 一种无人机着陆判断方法、装置、设备及存储介质 |
| DE112019006697T5 (de) * | 2019-01-18 | 2021-10-07 | Koito Manufacturing Co., Ltd. | Flugzeugprojektionsgerät |
-
1996
- 1996-04-15 JP JP09270996A patent/JP3463721B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09280856A (ja) | 1997-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |