JP3937497B2

JP3937497B2 - Visual axis control device

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Publication number: JP3937497B2
Application number: JP07239097A
Authority: JP
Inventors: 光幸松岡; 俊明筒井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2017-03-25
Also published as: JPH10271382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば航空機等の飛翔体に搭載される撮像装置の視軸制御装置に関し、特に飛翔体が目標の直上を通過するときの視軸制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は従来の視軸制御装置の構成の一例を示す図である。図において、１は角速度指令演算器、２は俯仰角（以下ＥＬ：Ｅｌｅｖａｔｉｏｎと呼ぶ）角速度誤差演算器、３はＥＬ増幅器、４はＥＬ駆動部、５はＥＬレートジャイロ、６はＥＬ角度検出器、７は旋回角（以下ＡＺ：Ａｚｉｍｕｔｈと呼ぶ）角速度誤差演算器、８はＡＺ増幅器、９はＡＺ駆動部、１０はＡＺレートジャイロ、１１はＡＺ角度検出器、１２は撮像装置、１３は撮像装置の視軸、１４は機体情報信号、１５はＥＬ角度信号、１６はＡＺ角度信号、１７はＥＬ角速度指令信号、１８はＡＺ角速度指令信号、１９はＥＬ角速度信号、２０はＥＬ制御出力信号、２１はＥＬ制御出力増幅信号、２２はＡＺ角速度信号、２３はＡＺ制御出力信号、２４はＡＺ制御出力増幅信号、２５は定位置目標追尾指令信号である。
【０００３】
次に動作について説明する。航空機に搭載される視軸制御装置は、地上または海上の任意の一点を指向させ続ける定位置目標追尾機能を有する。まず、オペレータの操作により定位置目標追尾指令信号２５が角速度指令演算器１に送信される。撮像装置１２の視軸１３が機軸となすＥＬ／ＡＺ角度をＥＬ角度検出器６とＡＺ角度検出器１１で検出し、それぞれＥＬ角度信号１５、ＡＺ角度信号１６として角速度指令演算器１に送信する。角速度指令演算器１では、ＥＬ角度検出器６からのＥＬ角度信号１５とＡＺ角度検出器１１からのＡＺ角度信号１６および機体搭載の他装置から送信されてくる機体のヘディング角、機体の緯度・経度、機体の進行方向、機体ロール・ピッチ角、機体の高度といった機体情報信号１４から、定位置目標の緯度／経度を計算し記憶する。同時に、定位置目標追尾を行うためのＥＬ角速度とＡＺ角速度を計算し、ＥＬ角速度指令信号１７とＡＺ角速度指令信号１８として、それぞれＥＬ角速度誤差演算器２とＡＺ角速度誤差演算器７へ送信する。
【０００４】
次いでＥＬ角度の視軸制御に付いて説明すると、撮像装置１２の視軸１３のＥＬ角速度をＥＬ角速度指令と一致させるために、ＥＬ角速度誤差演算器２では、撮像装置１２の視軸１３のＥＬ角速度を慣性空間を基準として検出するＥＬレートジャイロ５からのＥＬ角速度信号１９とＥＬ角速度指令信号１７とを比較演算して、その差分をＥＬ制御出力信号２０としてＥＬ増幅器３に伝送する。ＥＬ増幅器３では、ＥＬ制御出力信号２０を任意の大きさのゲインで増幅して、その信号をＥＬ制御出力増幅信号２１としてＥＬ駆動部４に伝送する。ＥＬ駆動部４は、ＥＬ制御出力増幅信号２１を受けて、撮像装置１２の視軸１３及びＥＬレートジャイロ５を駆動する。ＥＬ角速度誤差演算器２は、撮像装置１２の視軸１３のＥＬ角速度信号１９とＥＬ角速度指令信号１７との差分がなくなるまでＥＬ制御出力信号２０を演算し続けるので、撮像装置１２の視軸１３のＥＬ角速度は所望の設定ＥＬ角速度と一致することになる。また、ＡＺ角度の視軸制御についてもＥＬ角度の視軸制御と同様である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上の様な従来の視軸制御装置においては、次のような問題点があった。航空機が一定の速度及び高度でかつ機軸と進行方向が一致した状態で、定位置目標追尾を行いながら定位置目標上空を通過していく場合を考える。航空機と定位置目標との距離が最短になる付近、すなわち撮像装置の視軸のＡＺ角度が機体進行方向と垂直になる近辺において、航空機と定位置目標との距離が短いため航空機から定位置目標を見込む俯角が大きいとき、定位置目標追尾を行うために必要なＡＺ角速度は視軸制御装置の最大角速度以上となるため、定位置目標追尾が出来なくなる。図１０はこのような問題点を説明する図である。図１０において、２６は航空機、２７は定位置目標、２８は航空機２６と定位置目標２７との距離が最短になる微小時間ｔ秒前の視軸１３のＡＺ角度、２９は航空機２６と定位置目標２７との距離が最短になった微小時間ｔ秒後の視軸１３のＡＺ角度、３０は航空機２６と定位置目標２７との距離が最短になるときのグランドレンジである。このときのＡＺ角速度は、（２９−２８）／２ｔ゜／ｓとなる。この値が、視軸制御装置の最大角速度以上のとき定位置目標追尾が出来ない。
【０００６】
ここで、具体的な数値例で説明する。視軸制御装置のＡＺ最大角速度が１２０゜／ｓとし、航空機２６が速度３６０ｋｍ／ｈ、高度３００ｍ一定で定位置目標２７との最小となるグランドレンジが１５ｍで飛行中に、定位置目標追尾を行いながら定位置目標上空を通過していくとする。グランドレンジが最小となる０．５ｓ前のＡＺ角度２８は１６．７゜、グランドレンジが最小となった０．５ｓ後のＡＺ角度２９は１６３．３゜となり、ＡＺ角速度は１４６．６゜／ｓとなる。必要なＡＺ角速度１４６．６゜／ｓに対し、視軸制御装置のＡＺ最大角速度は１２０゜／ｓであり、定位置目標追尾ができず、定位置目標２７が撮像装置１２の表示画面上から消える。
【０００７】
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためにされたもので、航空機が定位置目標上空を通過する場合、航空機と定位置目標の距離が短いときにも定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続ける視軸制御装置を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明における視軸制御装置は、角速度指令演算器からのＡＺ角速度指令信号が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかを判定し、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるように構成したものである。
【０００９】
第２の発明における視軸制御装置は、前記角速度指令最適化演算器として、目標の緯度／経度を演算し、記憶する目標位置演算／記憶器と、ＡＺ角速度が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかを判定するＡＺ角速度指令判定器と、上記ＡＺ角速度指令判定器で判定されたＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上で、（９０゜９０゜−最大俯角）が（視野角／２）以下のとき、上記目標位置演算／記憶器へＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号を送信するＡＺ角度固定判定器とを具備したものである。
【００１０】
第３の発明における視軸制御装置は、撮像装置を狭視野角で使用している時に、撮像装置の視野角を広視野角に切り替える信号が送信されてきた場合、当該撮像装置へ広視野角切替指令信号を送信し、当該撮像装置の視野角を狭視野から広視野角へ切り替える機能を具備したものである。
【００１１】
第４の発明における視軸制御装置は、角速度指令演算器からのＡＺ角速度指令信号が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかと、撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角が（視野角／２）以下かどうかと、撮像装置を狭視野角で使用時に撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角が（狭視野角／２）以上のとき撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角が（広視野角／２）以下かどうかの判定値に、ハンチングを防ぐためのヒステリシスを設けて判定し、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるように構成したものである。
【００１２】
第５の発明における視軸制御装置は、航空機が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰たとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定を解除せず、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾し続けるようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるように構成したものである。
【００１３】
第６の発明における視軸制御装置は、航空機が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰たとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定を解除し、ＡＺ角度を定位置目標方向では無く、定位置目標と−１８０゜方向へ指向させることにより定位置目標を視野角の中心にして、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるように構成したものである。
【００１４】
第７の発明における視軸制御装置は、航空機が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰したとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定を解除し、ＡＺ角度を定位置目標方向では無く、定位置目標と−１８０゜方向へ指向させることにより定位置目標を視野角の中心にして定位置目標を追尾し続け、オペレータの操作により、ＡＺ／ＥＬを目標方向へ指向させるように定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるように構成したものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明における一実施の形態を図を用いて説明する。図１は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と同一のものである。３１は角速度指令最適化演算器、３２はＡＺ／ＥＬ角度指令信号である。図２は、図１における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と同一のものである。３３は目標位置演算／記憶器、３４はＡＺ角速度指令判定器、３５はＡＺ角度固定判定器、３６は最大ＡＺ角速度超過判定信号、３７はＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号、３８はＡＺ角速度指令演算信号である。
【００１６】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は、従来の装置と同等である。角速度指令最適化演算器３１は、目標位置演算／記憶器３３とＡＺ角速度指令判定器３４とＡＺ角度固定判定器３５とから構成される。目標位置演算／記憶器３３は、定位置目標追尾指令信号２５を受信すると、ＥＬ角度検出器６からＥＬ角度信号１５とＡＺ角度検出器１１からのＡＺ角度信号１６および機体搭載他装置からの機体情報信号１４より、定位置目標２７の緯度／経度を演算し、記憶する。同時に、機体情報信号１４と記憶した定位置目標２７の緯度／経度から、視軸１３を定位置目標２７の緯度／経度に指向させるためのＡＺ／ＥＬ角速度も演算する。ＡＺ角速度指令判定器３４は、角速度指令演算器１からのＡＺ角速度信号１８を受信し、ＡＺ角速度信号１８が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかを判定し、ＡＺ角度固定判定器３５へ最大へ最大ＡＺ角速度超過判定信号３６を送信する。ＡＺ角度固定判定器３５は、ＡＺ角速度指令判定器３４から最大ＡＺ角速度超過判定信号３６を受信し、ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上のとき、目標位置演算／記憶器３３へＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を送信する。
【００１７】
目標位置演算／記憶器３３は、ＡＺ角度固定判定器３５からＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を受信すると、ＥＬ角度検出器６からＥＬ角度信号１５とＡＺ角度検出器１１からのＡＺ角度信号１６および機体搭載他装置からの機体情報信号１４より、定位置目標２７を通る直線が垂直に機体進行方向線と交わる点の緯度／経度を、視軸１３が指向するようにＡＺ／ＥＬ角度を演算し、角速度指令演算器１へＡＺ／ＥＬ角度指令信号３２として送信する。このとき、定位置目標２７を視軸１３が指向し続けるために必要なＡＺ／ＥＬ角速度を演算し続け、ＡＺ角速度の演算結果をＡＺ角速度指令判定器３４へＡＺ角速度指令演算信号３８として送信する。ＡＺ角速度指令判定器３４は、目標位置演算／記憶器３３からＡＺ角速度指令演算信号３８を受信すると、角速度指令演算器１からのＡＺ角速度信号１８の代わりにＡＺ角速度指令演算信号３８が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかを判定し、ＡＺ角度固定判定器３５へ最大ＡＺ角速度超過判定信号３６を送信する。ＡＺ角度固定判定器３５は、ＡＺ角速度指令判定器３４からの最大ＡＺ角速度超過判定信号３６が、一旦ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上と判定されて送信されて来た後に、ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以下と判定されて送信されて来ると、すなわち、航空機が定位置目標の上空を通り過ぎると、目標位置演算／記憶器３３へのＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７の送信を中止する。
【００１８】
目標位置演算／記憶器３３は、ＡＺ角度固定判定器３５からのＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７が来なくなると、記憶しておいた定位置目標２７の緯度／経度と機体情報信号１４から、視軸１３を定位置目標２７の緯度／経度に指向させるためのＡＺ／ＥＬ角度を演算し、演算結果をＡＺ／ＥＬ角度指令信号として角速度指令演算器１へ送信する。角速度指令演算器１は、目標位置演算／記憶器３３からのＡＺ／ＥＬ角度指令信号３２を受信すると、ＡＺ／ＥＬ角度指令信号３２に応じてＥＬ角速度指令とＡＺ角速度指令を演算する。それぞれの演算結果をＥＬ角速度指令信号１７とＡＺ角速度指令信号１８として、ＥＬ角速度指令信号１７はＥＬ角速度誤差演算器２へ、ＡＺ角速度指令信号１８はＡＺ角速度誤差演算器７と角速度指令最適化演算器３１のＡＺ角速度指令判定器３４へ送信する。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００１９】
ここで、図１０を用いて具体的な数値例で説明する。図１０において、３９は最適化指令時の直上通過ｔ秒前のＥＬ角度、４０は最適化指令時の直上通過ｔ秒前のＥＬ角度である。視軸制御装置のＡＺ／ＥＬ共に最大角速度が１２０゜／ｓとし、航空機２６が速度３６０ｋｍ／ｈ、高度３００ｍ一定で定位置目標２７との最小となるグランドレンジが１５ｍで飛行中に、定位置目標追尾を行いながら定位置目標上空を通過していくとする。グランドレンジが最小となる０．５ｓ前のＡＺ角度２８は１６．７゜、グランドレンジが最小となった０．５ｓ後のＡＺ角度２９は１６３．３゜となり、ＡＺ角速度は１４６．６゜／ｓとなる。従来の装置では、必要なＡＺ角速度１４６．６゜／ｓに対し、視軸制御装置のＡＺ最大角速度は１２０゜／ｓであり、定位置目標追尾ができなかった。この発明による装置では、グランドレンジが最小となる０．５ｓ前後の間、ＡＺ角度は機体進行方向に固定され、ＡＺ角速度は０゜／ｓとなる。このとき、グランドレンジが最小となる０．５ｓ前のＥＬ角度３９は８０．５゜、グランドレンジが最小となった０．５ｓ後のＥＬ角度４０は９９．５゜となり、ＥＬ角速度は１９．０゜／ｓとなる。必要なＥＬ角速度１９．０゜／ｓに対し、視軸制御装置のＥＬ最大角速度は１２０゜／ｓであり、定位置目標追尾が可能となる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と同一のものである。４１は撮像装置視野角信号である。図４は、図３における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と、３２〜３４，３６〜３８は実施の形態１の装置と同一のものである。４２は最大俯角判定器、４３は最大俯角判定信号である。
【００２１】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２〜３４，３６〜３８は実施の形態１の装置と同等である。角速度指令最適化演算器３１は、目標位置演算／記憶器３３とＡＺ角速度指令判定器３４と最大俯角判定器４２とＡＺ角度固定判定器３５とから構成される。最大俯角判定器４２は、機体搭載他装置から機体情報信号１４、ＥＬ角度検出器６からＥＬ角度信号１５、ＡＺ角度検出器１１からＡＺ角度信号１６、撮像装置１２から撮像装置視野角信号４１を受信して、それらより航空機２６から定位置目標２７を見込む最大俯角を計算し、（９０゜−最大俯角）が（水平方向視野角／２）以下かどうかを判定し、ＡＺ角度固定判定器３５へ最大俯角判定信号４３を送信する。ＡＺ角度固定判定器３５は、ＡＺ角速度指令判定器３４から最大ＡＺ角速度超過判定信号３６、最大俯角判定器４２から最大俯角判定信号４３の両信号を受信し、ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上で、（９０゜−最大俯角）が（視野角／２）以下のとき、目標位置演算／記憶器３３へＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を送信する。以下は実施の形態１の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００２２】
実施の形態３．
図５は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と同一のものである。４４は広視野角切替指令信号である。図６は、図５における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と、３２〜３４，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と同一のものである。
【００２３】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２〜３４，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と同等である。最大俯角判定器４２は、機体搭載他装置から機体情報信号１４、ＥＬ角度検出器６からＥＬ角度信号１５、ＡＺ角度検出器１１からＡＺ角度信号１６、撮像装置１２から撮像装置視野角信号４１を受信して、それらより航空機２６から定位置目標２７を見込む最大俯角を計算し、（９０゜−最大俯角）が（水平方向視野角／２）以下かどうかを判定し、ＡＺ角度固定判定器３５へ最大俯角判定信号４３を送信する。また、最大俯角判定器４２は、撮像装置１２からの撮像装置視野角信号４１が狭視野角で、かつ（９０゜−最大俯角）が（水平方向狭視野角／２）以上のとき、（９０゜−最大俯角）が（水平方向広視野角／２）以下かどうかも判定する。このとき、（９０゜−最大俯角）が（水平方向広視野角／２）以下であれば、最大俯角判定器４２は、ＡＺ角度固定判定器３５へ撮像装置１２の視野角を広視野角に切り替える条件を付けて最大俯角判定信号４３を送信する。ＡＺ角度固定判定器３５は、ＡＺ角速度指令判定器３４から最大ＡＺ角速度超過判定信号３６、最大俯角判定器４２から最大俯角判定信号４３の両信号を受信し、ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上で、（９０゜−最大俯角）が（視野角／２）以下のとき、目標位置演算／記憶器３３へＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を送信する。このとき、最大俯角判定器４２からの最大俯角判定信号４３が、撮像装置１２の視野角を広視野角に切り替える条件付きで送信されてきた場合、撮像装置１２へ広視野角切替指令信号４４を送信し、撮像装置１２は視野角を広視野角に切り替える。以下は実施の形態１の装置及び実施の形態２の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００２４】
実施の形態４．
図５は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と同一のものである。図６は、図５における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８、２５は従来の装置と、３３，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４３は実施の形態２の装置と、３５は実施の形態３の装置と同一のものである。
【００２５】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２，３３，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４３，４１は実施の形態２の装置と、４４，３５は実施の形態３の装置と同等である。ＡＺ角速度指令判定器３４は、実施の形態１の装置と同等であるが、角速度指令演算器１からのＡＺ角速度信号１８が、視軸制御装置の最大角速度以上かどうかの判定値に、ヒステリシスを設けハンチングを防ぐ。最大俯角判定器４２は、実施の形態３の装置と同等であるが、（９０゜−最大俯角）が（視野角／２）以下かどうかの判定値にヒステリシスを設け、ハンチングを防ぐ。以下は実施の形態１〜実施の形態３の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００２６】
実施の形態５．
図５は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と同一のものである。図６は、図５における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と、３３，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４３は実施の形態２の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と同一のものである。
【００２７】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２，３３，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４１，４３は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と同等である。ＡＺ角度固定判定器３５は、実施の形態３の装置と同等であるが、ＡＺ角速度指令判定器３４からの最大ＡＺ角速度超過判定信号３６が、一旦ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以上と判定されて送信されて来た後に、ＡＺ角速度指令が視軸制御装置の最大ＡＺ角速度以下と判定されて送信されて来ても、すなわち、航空機が定位置目標の上空を通り過ぎた後も、オペレータの混乱を避けるため、目標位置演算／記憶器３３へＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を送信し続ける。以下は実施の形態１〜実施の形態４の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００２８】
実施の形態６．
図５は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と同一のものである。図６は、図５における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と、３６〜３８は実施の形態１の装置と、４３は実施の形態２の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と、３５は実施の形態５の装置と同一のものである。
【００２９】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４１，４３は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と、３５は実施の形態５の装置と同等である。目標位置演算／記憶器３３は、実施の形態１の装置と同等であるが、ＡＺ角度固定判定器３５からのＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７を受信後に、ＥＬ角度検出器６からのＥＬ角度信号１５が９０゜以上になると、記憶しておいた定位置目標２７の緯度／経度と機体情報信号１４から、ＡＺ角度は航空機２６の緯度／経度を中心に１８０゜逆向きに、ＥＬ角度は（１８０゜−航空機２６から定位置目標２７を見込む俯角）を視軸１３が指向するようにＡＺ／ＥＬ角度を演算し、角速度指令演算器１へＡＺ／ＥＬ角度指令信号３２として送信する。以下は実施の形態１〜実施の形態５の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００３０】
実施の形態７．
図７は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２５は従来の装置と、３２は実施の形態１の装置と、４１は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と同一のものである。４５は画像上下反転復帰指令信号である。図８は、図７における角速度指令最適化演算器３１の一実施の形態の構成図である。図において、１，２，７，１４〜１８，２５は従来の装置と、３６〜３８は実施の形態１の装置と、４３は実施の形態２の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と、３３は実施の形態６の装置と同一のものである。
【００３１】
つぎに動作について説明する。１〜２５の動作原理は従来の装置と、３２，３６〜３８は実施の形態１の装置と、４１，４３は実施の形態２の装置と、４４は実施の形態３の装置と、３４，４２は実施の形態４の装置と、３３は実施の形態６の装置と同等である。ＡＺ角度固定判定器３５は、実施の形態５の装置と同等であるが、オペレータの操作により画像上下反転復帰指令信号４５が送信されてきた場合、目標位置演算／記憶器３３へのＡＺ／ＥＬ角速度指令変更信号３７の送信を中止する。以下は実施の形態１〜実施の形態６の装置の動作と同様である。このようにして、ＡＺ角度を機体進行方向に固定し、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標追尾を継続させるものである。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、第１の発明によれば、角速度指令演算器からのＡＺ角速度指令信号が視軸制御装置の最大角速度以上かどうかを判定し、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、飛翔体が定位置目標上空を通過していく場合でも定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続けるという効果がある。
【００３３】
また、第２の発明では、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化する際の判定に、撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角が（視野角／２）以下かどうかの判定を追加することにより、飛翔体が定位置目標上空を通過していく場合に定位置目標を撮像装置の表示画面上により確実に表示し続けるという効果がある。
【００３４】
また、第３の発明では、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化する際の判定に、撮像装置を狭視野角で使用時に撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角（狭視野角／２）以上のとき撮像装置から定位置目標を見込む最大俯角が（広視野角／２）以下かどうかの判定を追加し、撮像装置の視野角を狭視野角から広視野角に切り替える機能を追加することにより、飛翔体が定位置目標上空を通過していく場合に定位置目標を撮像装置の表示画面上により確実に表示し続けるという効果がある。
【００３５】
また、第４の発明では、ＡＺ角度を機体進行方向に固定しＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾するようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化する際の判定に、ハンチングを防ぐためのヒステリシスを設けることにより、飛翔体が定位置目標上空を通過していく場合に定位置目標を撮像装置の表示画面上により確実に表示し続けるという効果がある。
【００３６】
また、第５の発明では、飛翔体が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰したとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定を解除せず、ＥＬ駆動のみで定位置目標を追尾し続けるようにＡＺ／ＥＬ角速度指令信号を最適化することにより、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続け、オペレータの目標認識を向上させるという効果がある。
【００３７】
また、第６の発明では、飛翔体が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰たとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定は解除するが、ＡＺ角度を定位置目標方向では無く、定位置目標と−１８０゜方向へ指向させることにより定位置目標を視野角の中心にして、定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続け、オペレータの目標認識を向上させるという効果がある。
【００３８】
また、第７の発明では、飛翔体が定位置目標上空を通過後、目標位置／演算記憶器からのＡＺ角速度指令演算信号が視軸制御装置の最大角速度以下に復帰たとき、ＡＺ角度の機体進行方向への固定は解除するが、ＡＺ角度を定位置目標方向では無く、定位置目標と−１８０゜方向へ指向させることにより定位置目標を視野角の中心にして定位置目標を追尾し続ける。しかし、オペレータの操作により、ＡＺ／ＥＬを目標方向へ指向させるように定位置目標を撮像装置の表示画面上に表示し続け、オペレータの目標認識を向上させるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による視軸制御装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による角速度指令最適化演算器の一実施の形態を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による視軸制御装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態２による角速度指令最適化演算器の一実施の形態を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３〜６による視軸制御装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３〜６による角速度指令最適化演算器の一実施の形態を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７による視軸制御装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８による角速度指令最適化演算器の一実施の形態を示す構成図である。
【図９】従来の視軸制御装置を示す構成図である。
【図１０】航空機が定位置目標の上空を通過するときに、定位置目標追尾が出来なくなることを示す図である。
【符号の説明】
１角速度指令演算器、２ＥＬ角速度誤差演算器、３ＥＬ増幅器、４ＥＬ駆動部、５ＥＬレートジャイロ、６ＥＬ角度検出器、７ＡＺ角速度誤差演算部、８ＡＺ増幅器、９ＡＺ駆動部、１０ＡＺレートジャイロ、１１ＡＺ角度検出器、１２撮像装置、１３視軸、２６航空機、２７定位置目標、３１角速度指令最適化演算器、３３目標位置演算／記憶器、３４ＡＺ角速度指令判定器、３５ＡＺ角度固定判定器、４２最大俯角判定器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a visual axis control device for an imaging device mounted on a flying object such as an aircraft, and more particularly to visual axis control when the flying object passes directly above a target.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional visual axis control device. In the figure, 1 is an angular velocity command computing unit, 2 is an elevation angle (hereinafter referred to as EL: Elevation) angular velocity error computing unit, 3 is an EL amplifier, 4 is an EL driving unit, 5 is an EL rate gyro, and 6 is an EL angle detector. , 7 is a turning angle (AZ: Azimuth) angular velocity error calculator, 8 is an AZ amplifier, 9 is an AZ drive unit, 10 is an AZ rate gyro, 11 is an AZ angle detector, 12 is an imaging device, and 13 is imaging. The visual axis of the apparatus, 14 is an airframe information signal, 15 is an EL angle signal, 16 is an AZ angle signal, 17 is an EL angular velocity command signal, 18 is an AZ angular velocity command signal, 19 is an EL angular velocity signal, 20 is an EL control output signal, 21 is an EL control output amplification signal, 22 is an AZ angular velocity signal, 23 is an AZ control output signal, 24 is an AZ control output amplification signal, and 25 is a fixed position target tracking command signal.
[0003]
Next, the operation will be described. The visual axis control device mounted on an aircraft has a fixed-position target tracking function that keeps an arbitrary point on the ground or the sea. First, a fixed-position target tracking command signal 25 is transmitted to the angular velocity command calculator 1 by an operator's operation. The EL / AZ angle formed by the visual axis 13 of the imaging device 12 and the axis is detected by the EL angle detector 6 and the AZ angle detector 11 and transmitted to the angular velocity command calculator 1 as the EL angle signal 15 and the AZ angle signal 16, respectively. . In the angular velocity command calculator 1, the EL angle signal 15 from the EL angle detector 6, the AZ angle signal 16 from the AZ angle detector 11, and the heading angle of the aircraft, the latitude / From the airframe information signal 14 such as longitude, airframe traveling direction, airframe roll / pitch angle, and airframe altitude, the latitude / longitude of the fixed position target is calculated and stored. At the same time, the EL angular velocity and the AZ angular velocity for performing the fixed position target tracking are calculated and transmitted to the EL angular velocity error calculator 2 and the AZ angular velocity error calculator 7 as the EL angular velocity command signal 17 and the AZ angular velocity command signal 18, respectively.
[0004]
Next, the visual axis control of the EL angle will be described. In order to make the EL angular velocity of the visual axis 13 of the imaging device 12 coincide with the EL angular velocity command, the EL angular velocity error calculator 2 performs EL of the visual axis 13 of the imaging device 12. The EL angular velocity signal 19 from the EL rate gyro 5 that detects the angular velocity with reference to the inertial space is compared with the EL angular velocity command signal 17, and the difference is transmitted to the EL amplifier 3 as an EL control output signal 20. In the EL amplifier 3, the EL control output signal 20 is amplified with a gain of an arbitrary magnitude, and the signal is transmitted to the EL drive unit 4 as the EL control output amplification signal 21. The EL drive unit 4 receives the EL control output amplification signal 21 and drives the visual axis 13 and the EL rate gyro 5 of the imaging device 12. The EL angular velocity error calculator 2 continues to calculate the EL control output signal 20 until there is no difference between the EL angular velocity signal 19 of the visual axis 13 of the imaging device 12 and the EL angular velocity command signal 17, and thus the visual axis 13 of the imaging device 12. The EL angular velocity is equal to the desired set EL angular velocity. The visual axis control for the AZ angle is the same as the visual axis control for the EL angle.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional visual axis control device as described above has the following problems. Consider a case where an aircraft passes over a fixed-position target while performing fixed-position target tracking in a state in which the aircraft is at a constant speed and altitude and the axis of movement coincides with the direction of travel. In the vicinity where the distance between the aircraft and the fixed position target is the shortest, that is, in the vicinity where the AZ angle of the visual axis of the imaging device is perpendicular to the aircraft traveling direction, the distance between the aircraft and the fixed position target is short. When the depression angle to look into is large, the AZ angular velocity necessary for performing the fixed-position target tracking is equal to or higher than the maximum angular velocity of the visual axis control device, so that the fixed-position target tracking cannot be performed. FIG. 10 is a diagram for explaining such a problem. In FIG. 10, 26 is an aircraft, 27 is a fixed position target, 28 is an AZ angle of the visual axis 13 a minute time t seconds before the distance between the aircraft 26 and the fixed position target 27 is shortest, and 29 is a fixed position with the aircraft 26. The AZ angle 30 of the visual axis 13 after a minute time t seconds when the distance to the target 27 is the shortest, 30 is a ground range when the distance between the aircraft 26 and the fixed position target 27 is the shortest. The AZ angular velocity at this time is (29−28) / 2t ° / s. When this value is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device, the fixed position target tracking cannot be performed.
[0006]
Here, a specific numerical example will be described. The AZ maximum angular velocity of the visual axis control device is 120 ° / s, the aircraft 26 is at a speed of 360 km / h, the altitude is constant at 300 m, and the ground range that is the minimum with the fixed position target 27 is 15 m. Suppose you pass over the fixed position target while performing. The AZ angle 28 0.5 s before the ground range becomes the minimum is 16.7 °, the AZ angle 29 0.5 s after the ground range becomes the minimum becomes 163.3 °, and the AZ angular velocity is 146.6 ° / s. In contrast to the required AZ angular velocity of 146.6 ° / s, the AZ maximum angular velocity of the visual axis control device is 120 ° / s, and the fixed position target tracking cannot be performed, and the fixed position target 27 is displayed on the display screen of the imaging device 12. Disappear.
[0007]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems. When the aircraft passes over the fixed position target, the fixed position target is imaged even when the distance between the aircraft and the fixed position target is short. An object of the present invention is to obtain a visual axis control device that continues to display on the display screen of the device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The visual axis control device according to the first aspect of the present invention determines whether the AZ angular velocity command signal from the angular velocity command computing unit is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device, fixes the AZ angle in the aircraft advancing direction, and determines only by EL drive. By optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the position target, the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging apparatus.
[0009]
The visual axis control device in the second invention is: As the angular velocity command optimization calculator, a target position calculator / storer that calculates and stores a target latitude / longitude; an AZ angular velocity command determiner that determines whether the AZ angular velocity is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device; When the AZ angular velocity command determined by the AZ angular velocity command determination unit is not less than the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device and (90 ° 90 ° −maximum depression angle) is not more than (viewing angle / 2), the target position calculation is performed. / AZ fixed angle determiner that transmits AZ / EL angular velocity command change signal to memory It is equipped.
[0010]
The visual axis control device according to the third aspect of the present invention, when using the imaging device with a narrow viewing angle, When a signal for switching the viewing angle of the imaging device to a wide viewing angle has been transmitted, a wide viewing angle switching command signal is transmitted to the imaging device, and the imaging device It has a function of switching the viewing angle from a narrow viewing angle to a wide viewing angle.
[0011]
In the visual axis control device according to the fourth aspect of the present invention, whether or not the AZ angular velocity command signal from the angular velocity command calculator is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device, ) When the imaging device is used at a narrow viewing angle, the maximum depression angle at which a fixed position target is expected from the imaging device is (narrow viewing angle / 2) or more when the imaging device is used at a narrow viewing angle. Angle / 2) AZ / EL angular velocity command so that the judgment value is less than or equal to the hysteresis value to prevent hunting, and the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction and the fixed position target is tracked only by EL drive By optimizing the signal, the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging apparatus.
[0012]
According to a fifth aspect of the present invention, the visual axis control device is configured such that after the aircraft passes over the fixed position target, the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation storage unit returns to the maximum angular velocity of the visual axis control device or less. The AZ / EL angular velocity command signal is optimized so that the tracking of the fixed position target is continued only by EL drive without releasing the fixation in the aircraft traveling direction, so that the fixed position target is displayed on the display screen of the imaging device. It is configured to continue.
[0013]
According to a sixth aspect of the present invention, the visual axis control device is configured such that after the aircraft passes over the fixed position target, the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation storage unit returns to the maximum angular velocity of the visual axis control device or less. The fixed position target is imaged with the fixed position target at the center of the viewing angle by releasing the fixation in the aircraft traveling direction and directing the AZ angle to the fixed position target and -180 ° direction instead of the fixed position target direction. It is configured to continue to be displayed on the display screen of the device.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, the visual axis control device is configured such that after the aircraft passes over the fixed position target, the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation storage unit returns to the maximum angular velocity of the visual axis control device or less. The fixed position target is tracked with the fixed position target at the center of the viewing angle by releasing the fixation in the aircraft traveling direction and directing the AZ angle to the fixed position target and -180 ° direction instead of the fixed position target direction. Subsequently, the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging apparatus so that the AZ / EL is directed in the target direction by the operation of the operator.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as those of the conventional apparatus. 31 is an angular velocity command optimization computing unit, and 32 is an AZ / EL angle command signal. FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization calculator 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14-18, and 25 are the same as the conventional apparatus. 33 is a target position calculator / memory unit, 34 is an AZ angular velocity command determiner, 35 is an AZ angle fixed determiner, 36 is a maximum AZ angular velocity excess determination signal, 37 is an AZ / EL angular velocity command change signal, 38 is an AZ angular velocity command calculation Signal.
[0016]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are equivalent to the conventional apparatus. The angular velocity command optimization calculator 31 includes a target position calculator / storage unit 33, an AZ angular velocity command determination unit 34, and an AZ angle fixed determination unit 35. When the target position calculation / storage device 33 receives the fixed position target tracking command signal 25, the EL angle signal 15 from the EL angle detector 6, the AZ angle signal 16 from the AZ angle detector 11, and the airframe from the other devices mounted on the airframe. From the information signal 14, the latitude / longitude of the fixed position target 27 is calculated and stored. At the same time, the AZ / EL angular velocity for directing the visual axis 13 to the latitude / longitude of the fixed position target 27 is also calculated from the airframe information signal 14 and the stored latitude / longitude of the fixed position target 27. The AZ angular velocity command determiner 34 receives the AZ angular velocity signal 18 from the angular velocity command calculator 1, determines whether the AZ angular velocity signal 18 is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device, and supplies the maximum to the AZ angle fixed determiner 35. A maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 is transmitted to. The AZ angle fixed determiner 35 receives the maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 from the AZ angular velocity command determiner 34, and when the AZ angular velocity command is equal to or greater than the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device, the target position calculator / storage device 33 is received. An AZ / EL angular velocity command change signal 37 is transmitted.
[0017]
When the target position calculation / storage unit 33 receives the AZ / EL angular velocity command change signal 37 from the AZ angle fixed determination unit 35, the target position calculation / storage unit 33 receives the EL angle signal 15 from the EL angle detector 6 and the AZ angle signal 16 from the AZ angle detector 11. And the AZ / EL angle is calculated so that the visual axis 13 points at the latitude / longitude of the point where the straight line passing through the fixed position target 27 intersects the aircraft traveling direction line vertically from the aircraft information signal 14 from the other aircraft-mounted device The AZ / EL angle command signal 32 is transmitted to the angular velocity command calculator 1. At this time, the AZ / EL angular velocity necessary for the visual axis 13 to continue to point at the fixed position target 27 is continuously calculated, and the calculation result of the AZ angular velocity is transmitted to the AZ angular velocity command determination unit 34 as the AZ angular velocity command calculation signal 38. . When the AZ angular velocity command determination unit 34 receives the AZ angular velocity command calculation signal 38 from the target position calculation / storage unit 33, the AZ angular velocity command calculation signal 38 controls the visual axis instead of the AZ angular velocity signal 18 from the angular velocity command calculation unit 1. It is determined whether or not the maximum angular velocity of the apparatus is exceeded, and a maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 is transmitted to the AZ angle fixed determination unit 35. After the maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 from the AZ angular velocity command determiner 34 has been transmitted after the AZ angular velocity command has been determined to be greater than or equal to the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device, When the AZ angular velocity command is determined to be less than or equal to the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device, that is, when the aircraft passes over the fixed position target, the AZ / EL angular velocity command to the target position calculation / storage device 33 is transmitted. The transmission of the change signal 37 is stopped.
[0018]
When the AZ / EL angular velocity command change signal 37 from the AZ angle fixed determination unit 35 does not come, the target position calculation / storage unit 33 uses the stored latitude / longitude of the fixed position target 27 and the body information signal 14 to An AZ / EL angle for directing the visual axis 13 to the latitude / longitude of the fixed position target 27 is calculated, and the calculation result is transmitted to the angular velocity command calculator 1 as an AZ / EL angle command signal. When the angular velocity command calculator 1 receives the AZ / EL angle command signal 32 from the target position calculator / storage device 33, it calculates an EL angular velocity command and an AZ angular velocity command in accordance with the AZ / EL angle command signal 32. The calculation results are EL angular velocity command signal 17 and AZ angular velocity command signal 18, EL angular velocity command signal 17 is sent to EL angular velocity error computing unit 2, and AZ angular velocity command signal 18 is computed by AZ angular velocity error computing unit 7 and angular velocity command optimization computation. To the AZ angular velocity command determination unit 34 of the device 31. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0019]
Here, a specific numerical example will be described with reference to FIG. In FIG. 10, 39 is the EL angle t seconds before passing immediately above the optimization command, and 40 is the EL angle t seconds before passing immediately above the optimization command. The AZ / EL of the visual axis control device has a maximum angular velocity of 120 ° / s, the aircraft 26 is at a speed of 360 km / h, the altitude is constant at 300 m, and the ground range that is the minimum with the fixed position target 27 is 15 m. It is assumed that the vehicle passes over the fixed-position target while performing target tracking. The AZ angle 28 0.5 s before the ground range becomes the minimum is 16.7 °, the AZ angle 29 0.5 s after the ground range becomes the minimum becomes 163.3 °, and the AZ angular velocity is 146.6 ° / s. In the conventional apparatus, the AZ maximum angular velocity of the visual axis control device is 120 ° / s with respect to the required AZ angular velocity of 146.6 ° / s, and the fixed-position target tracking cannot be performed. In the apparatus according to the present invention, the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction and the AZ angular velocity is 0 ° / s for about 0.5 s when the ground range is minimized. At this time, the EL angle 39 before 0.5 s when the ground range becomes the minimum is 80.5 °, the EL angle 40 after 0.5 s when the ground range becomes the minimum becomes 99.5 °, and the EL angular velocity is 19. 0 ° / s. In contrast to the required EL angular velocity of 19.0 ° / s, the EL maximum angular velocity of the visual axis control device is 120 ° / s, and the fixed-position target tracking is possible.
[0020]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, and 32 is the same as the apparatus of the first embodiment. Reference numeral 41 denotes an imaging device viewing angle signal. FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization computing unit 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14-18, 25 are the same as the conventional apparatus, and 32-34, 36-38 are the same as the apparatus of the first embodiment. Reference numeral 42 denotes a maximum depression angle determiner, and 43 denotes a maximum depression angle determination signal.
[0021]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are the same as those of the conventional apparatus, and 32 to 34 and 36 to 38 are the same as those of the apparatus of the first embodiment. The angular velocity command optimization calculator 31 includes a target position calculator / storage unit 33, an AZ angular velocity command determiner 34, a maximum depression angle determiner 42, and an AZ angle fixed determiner 35. The maximum depression angle determination unit 42 receives the body information signal 14 from the other device mounted on the body, the EL angle signal 15 from the EL angle detector 6, the AZ angle signal 16 from the AZ angle detector 11, and the imaging device viewing angle signal 41 from the imaging device 12. The maximum depression angle for receiving the fixed position target 27 from the aircraft 26 is calculated from them, and it is determined whether (90 ° −maximum depression angle) is (horizontal viewing angle / 2) or less. A maximum depression angle determination signal 43 is transmitted. The AZ angle fixed determination unit 35 receives both the maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 from the AZ angular velocity command determination unit 34 and the maximum depression angle determination signal 43 from the maximum depression angle determination unit 42, and the AZ angular velocity command is received from the visual axis control device. When the angle is greater than the maximum AZ angular velocity and (90 ° −maximum depression angle) is less than (viewing angle / 2), an AZ / EL angular velocity command change signal 37 is transmitted to the target position calculation / storage device 33. The following is the same as the operation of the apparatus of the first embodiment. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0022]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, 32 is the same as the apparatus of the first embodiment, and 41 is the same as the apparatus of the second embodiment. Reference numeral 44 denotes a wide viewing angle switching command signal. FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization computing unit 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14-18, 25 are the same as the conventional apparatus, 32-34, 36-38 are the same as those of the first embodiment, and 41 is the same as the apparatus of the second embodiment. .
[0023]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are the same as those of the conventional apparatus, 32-34 and 36 to 38 are the same as those of the first embodiment, and 41 is the same as the apparatus of the second embodiment. The maximum depression angle determination unit 42 receives the body information signal 14 from the other device mounted on the body, the EL angle signal 15 from the EL angle detector 6, the AZ angle signal 16 from the AZ angle detector 11, and the imaging device viewing angle signal 41 from the imaging device 12. The maximum depression angle for receiving the fixed position target 27 from the aircraft 26 is calculated from them, and it is determined whether (90 ° −maximum depression angle) is (horizontal viewing angle / 2) or less. A maximum depression angle determination signal 43 is transmitted. The maximum depression angle determination unit 42 is (90 when the imaging device viewing angle signal 41 from the imaging device 12 is a narrow viewing angle and (90 ° −maximum depression angle) is equal to or greater than (horizontal narrow viewing angle / 2). It is also determined whether (° −maximum depression angle) is (horizontal wide viewing angle / 2) or less. At this time, if (90 ° −maximum depression angle) is equal to or less than (horizontal wide viewing angle / 2), the maximum depression angle determination unit 42 sets the viewing angle of the imaging device 12 to the wide viewing angle to the AZ angle fixed determination unit 35. A maximum depression angle determination signal 43 is transmitted with a condition for switching. The AZ angle fixed determination unit 35 receives both the maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 from the AZ angular velocity command determination unit 34 and the maximum depression angle determination signal 43 from the maximum depression angle determination unit 42, and the AZ angular velocity command is received from the visual axis control device. When the angle is greater than the maximum AZ angular velocity and (90 ° −maximum depression angle) is less than (viewing angle / 2), an AZ / EL angular velocity command change signal 37 is transmitted to the target position calculation / storage device 33. At this time, when the maximum depression angle determination signal 43 from the maximum depression angle determination unit 42 is transmitted with a condition for switching the viewing angle of the imaging device 12 to the wide viewing angle, a wide viewing angle switching command signal 44 is sent to the imaging device 12. The imaging device 12 switches the viewing angle to a wide viewing angle. The following is the same as the operation of the apparatus of the first embodiment and the apparatus of the second embodiment. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0024]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, 32 is the apparatus of the first embodiment, 41 is the apparatus of the second embodiment, and 44 is the same as the apparatus of the third embodiment. FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization computing unit 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14 to 18 and 25 are conventional devices, 33 and 36 to 38 are devices of the first embodiment, 43 is a device of the second embodiment, and 35 is a third embodiment. It is the same as this device.
[0025]
Next, the operation will be described. The operating principles 1 to 25 are conventional devices, 32, 33 and 36 to 38 are devices of the first embodiment, 43 and 41 are devices of the second embodiment, and 44 and 35 are devices of the third embodiment. Is equivalent to The AZ angular velocity command determination unit 34 is equivalent to the device of the first embodiment, but hysteresis is added to the determination value as to whether or not the AZ angular velocity signal 18 from the angular velocity command computing unit 1 is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device. Prevent installation hunting. The maximum depression angle determination device 42 is equivalent to the apparatus of the third embodiment, but provides a hysteresis to the determination value of whether (90 ° −maximum depression angle) is (viewing angle / 2) or less to prevent hunting. The following is the same as the operation of the apparatus according to the first to third embodiments. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0026]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, 32 is the apparatus of the first embodiment, 41 is the apparatus of the second embodiment, and 44 is the same as the apparatus of the third embodiment. FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization computing unit 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14 to 18 and 25 are conventional apparatuses, 33 and 36 to 38 are apparatuses of the first embodiment, 43 is an apparatus of the second embodiment, and 34 and 42 are implementations. It is the same as the apparatus of form 4.
[0027]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are the conventional apparatus, 32, 33 and 36 to 38 are the apparatus of the first embodiment, 41 and 43 are the apparatus of the second embodiment, 44 is the apparatus of the third embodiment, Reference numerals 34 and 42 are equivalent to the apparatus of the fourth embodiment. The AZ angle fixed determination device 35 is equivalent to the device of the third embodiment, but the maximum AZ angular velocity excess determination signal 36 from the AZ angular velocity command determination device 34 is once changed to the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device. Even after the AZ angular velocity command is determined to be less than or equal to the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device and transmitted after the determination is made as described above, that is, after the aircraft passes over the fixed position target. In order to avoid confusion of the operator, the AZ / EL angular velocity command change signal 37 is continuously transmitted to the target position calculation / storage device 33. The following is the same as the operation of the apparatus according to the first to fourth embodiments. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0028]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 5 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, 32 is the apparatus of the first embodiment, 41 is the apparatus of the second embodiment, and 44 is the same as the apparatus of the third embodiment. FIG. 6 is a block diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization computing unit 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14 to 18, 25 are conventional devices, 36 to 38 are devices of the first embodiment, 43 is a device of the second embodiment, and 34 and 42 are devices of the fourth embodiment. The apparatus 35 is the same as the apparatus of the fifth embodiment.
[0029]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are the conventional apparatus, 32 and 36 to 38 are the apparatus of the first embodiment, 41 and 43 are the apparatus of the second embodiment, 44 is the apparatus of the third embodiment, 34, 42 is equivalent to the apparatus of the fourth embodiment, and 35 is equivalent to the apparatus of the fifth embodiment. The target position calculation / storage unit 33 is equivalent to the apparatus of the first embodiment, but after receiving the AZ / EL angular velocity command change signal 37 from the AZ angle fixed determination unit 35, the EL angle from the EL angle detector 6 When the signal 15 reaches 90 ° or more, the AZ angle is reversed 180 ° centering on the latitude / longitude of the aircraft 26 based on the latitude / longitude of the fixed position target 27 and the aircraft information signal 14 stored, and the EL angle is The AZ / EL angle is calculated so that the visual axis 13 is oriented at (180 ° —the depression angle at which the fixed position target 27 is viewed from the aircraft 26), and transmitted to the angular velocity command calculator 1 as the AZ / EL angle command signal 32. The following is the same as the operation of the apparatus according to the first to fifth embodiments. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0030]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 7 is a block diagram of an embodiment of the present invention. In the figure, 1 to 25 are the same as the conventional apparatus, 32 is the apparatus of the first embodiment, 41 is the apparatus of the second embodiment, and 44 is the same as the apparatus of the third embodiment. 45 is an image upside down return command signal. FIG. 8 is a configuration diagram of an embodiment of the angular velocity command optimization calculator 31 in FIG. In the figure, 1, 2, 7, 14 to 18, 25 are conventional devices, 36 to 38 are devices of the first embodiment, 43 is a device of the second embodiment, and 34 and 42 are devices of the fourth embodiment. The apparatus 33 is the same as the apparatus of the sixth embodiment.
[0031]
Next, the operation will be described. The operating principles of 1 to 25 are the conventional apparatus, 32 and 36 to 38 are the apparatus of the first embodiment, 41 and 43 are the apparatus of the second embodiment, 44 is the apparatus of the third embodiment, 34, 42 is equivalent to the apparatus of the fourth embodiment, and 33 is equivalent to the apparatus of the sixth embodiment. The AZ angle fixed determination device 35 is equivalent to the device of the fifth embodiment, but when the image upside down return command signal 45 is transmitted by the operator's operation, the AZ / EL to the target position calculation / storage device 33 is transmitted. Transmission of the angular velocity command change signal 37 is stopped. The following is the same as the operation of the apparatus according to the first to sixth embodiments. In this way, the fixed position target tracking is continued by fixing the AZ angle in the aircraft traveling direction and optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target only by the EL drive.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, it is determined whether or not the AZ angular velocity command signal from the angular velocity command computing unit is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device, and the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction and only EL driving is performed. By optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to track the fixed position target, the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging device even when the flying object passes over the fixed position target. There is an effect.
[0033]
Further, in the second invention, the fixed position target is determined from the imaging device for the determination when the AZ / EL angular velocity command signal is optimized so that the fixed position target is tracked only by the EL drive while the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction. By adding a determination whether the maximum depression angle for viewing is (viewing angle / 2) or less, when the flying object passes over the fixed position target, the fixed position target is displayed on the display screen of the imaging device more reliably. There is an effect that keeps doing.
[0034]
In the third aspect of the invention, the imaging device is used for the determination when optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so that the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction and the fixed position target is tracked only by the EL drive. In addition, a determination is made as to whether or not the maximum depression angle at which a fixed position target is expected from the imaging device is (wide viewing angle / 2) or less when it is greater than or equal to the maximum depression angle (narrow viewing angle / 2) from which the imaging device expects a fixed position target when used. By adding a function to switch the viewing angle of the imaging device from a narrow viewing angle to a wide viewing angle, when a flying object passes over the fixed-position target, the fixed-position target is reliably displayed on the display screen of the imaging device. There is an effect that keeps doing.
[0035]
According to the fourth aspect of the present invention, hysteresis for preventing hunting is used in the determination when the AZ / EL angular velocity command signal is optimized so that the AZ angle is fixed in the aircraft traveling direction and the fixed position target is tracked only by EL driving. Thus, there is an effect that when the flying object passes over the fixed position target, the fixed position target is continuously displayed more reliably on the display screen of the imaging apparatus.
[0036]
In the fifth aspect of the present invention, when the flying object passes over the fixed position target and the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation storage device returns below the maximum angular velocity of the visual axis control device, the aircraft of the AZ angle. By optimizing the AZ / EL angular velocity command signal so as to keep track of the fixed position target only by EL drive without releasing the fixed in the traveling direction, the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging device. This has the effect of improving the operator's target recognition.
[0037]
In the sixth aspect of the invention, when the flying object passes over the fixed position target and the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation memory returns below the maximum angular velocity of the visual axis control device, the aircraft of the AZ angle Although the fixation in the traveling direction is released, the fixed position target is set to the center of the viewing angle by directing the AZ angle to the fixed position target, not the fixed position target direction, and to the -180 ° direction, and the fixed position target is set as the center of the viewing angle. This is effective in improving the operator's target recognition.
[0038]
In the seventh aspect of the invention, when the flying object passes over the fixed position target and the AZ angular velocity command calculation signal from the target position / calculation memory returns below the maximum angular velocity of the visual axis control device, the aircraft of the AZ angle Although the fixing in the traveling direction is released, the AZ angle is directed not to the fixed position target direction but to the fixed position target in the −180 ° direction, so that the fixed position target is continuously tracked with the fixed position target as the center of the viewing angle. . However, there is an effect that the fixed position target is continuously displayed on the display screen of the imaging apparatus so that the AZ / EL is directed in the target direction by the operation of the operator, thereby improving the operator's target recognition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a visual axis control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of an angular velocity command optimization computing unit according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram showing a visual axis control apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an embodiment of an angular velocity command optimization computing unit according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a visual axis control apparatus according to Embodiments 3 to 6 of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram showing an embodiment of an angular velocity command optimization calculator according to Embodiments 3 to 6 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a visual axis control apparatus according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing an embodiment of an angular velocity command optimization computing unit according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a conventional visual axis control device.
FIG. 10 is a diagram illustrating that the fixed position target tracking cannot be performed when the aircraft passes over the fixed position target.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Angular velocity command calculator, 2 EL angular velocity error calculator, 3 EL amplifier, 4 EL drive part, 5 EL rate gyro, 6 EL angle detector, 7 AZ angular velocity error calculating part, 8 AZ amplifier, 9 AZ drive part, 10 AZ rate gyro, 11 AZ angle detector, 12 imaging device, 13 visual axis, 26 aircraft, 27 fixed position target, 31 angular velocity command optimization calculator, 33 target position calculator / memory, 34 AZ angular velocity command determiner, 35 AZ fixed angle determiner, 42 Maximum depression angle determiner.

Claims

The turning angle AZ / elevation angle EL angle detector for detecting the turning angle AZ and the elevation angle EL of the visual axis of the imaging device mounted on the flying object, and the body information signal and the turning angle AZ / The angular velocity command calculator for calculating the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity for tracking the fixed position target from the turning angle AZ / elevation angle EL angle signal of the visual axis from the elevation angle EL angle detector, and the angular velocity command calculation When the turning angle AZ angular velocity command signal from the device exceeds a certain value, the turning angle AZ of the visual axis of the imaging device is fixed in the advancing direction, and the target is tracked only by driving the elevation angle EL of the visual axis of the imaging device. The turning angle AZ / elevation angle EL angle is calculated from the body information signal and the turning angle AZ / elevation angle EL angle signal of the visual axis, and transmitted to the angular velocity command calculator as the turning angle AZ / elevation angle EL angle command signal Angular velocity command The turning angle AZ / elevation angle EL rate gyro for detecting the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity of the visual axis of the imaging device, and the optimized turning angle AZ from the angular velocity command optimization computing unit A turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity error calculator for comparing and calculating the turning angle AZ / elevation angle EL rate gyro and the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity signal of the visual axis from the gyroscope; The turning angle AZ / elevation angle EL amplifier for amplifying the turning angle AZ / elevation angle EL control output signal from the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity error calculator with an arbitrary gain, and the turning angle AZ / elevation A visual axis control device comprising: a turning angle AZ / elevation angle EL drive unit that receives the turning angle AZ / elevation angle EL control output amplification signal from the angle EL amplifier and drives the visual axis.

As the angular velocity command optimization calculator,
A target position calculator / storer that calculates and stores the target latitude / longitude;
An AZ angular velocity command determiner that determines whether the AZ angular velocity is equal to or greater than the maximum angular velocity of the visual axis control device;
When the AZ angular velocity command determined by the AZ angular velocity command determiner is not less than the maximum AZ angular velocity of the visual axis control device and (90 ° −maximum depression angle) is not more than (viewing angle / 2), the target position calculation / storage device An AZ angle fixed determinator for transmitting an AZ / EL angular velocity command change signal to
The visual axis control device according to claim 1, comprising:

When a signal for switching the viewing angle of the imaging device to a wide viewing angle is transmitted when the imaging device is used at a narrow viewing angle, a wide viewing angle switching command signal is transmitted to the imaging device, and the imaging device The visual axis control device according to claim 2, further comprising a function of switching the viewing angle from a narrow viewing angle to a wide viewing angle.

The turning angle AZ is fixed in the advancing direction of the aircraft, and an angular velocity command optimization computing unit provided with hysteresis for preventing hunting is used as a judgment value when the target is tracked only by the elevation angle EL drive. The visual axis control device according to claim 3.

After the flying object passes directly above the target, when the turning angle AZ angular velocity command signal for tracking the fixed position target is returned to a certain value or less, the turning angle AZ is not released from being fixed in the aircraft traveling direction. 5. The visual axis control according to claim 4, further comprising an angular velocity command optimization computing unit that optimizes the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity command signal so as to keep track of the target only by the elevation angle EL drive. apparatus.

After the flying object passes directly above the target, when the turning angle AZ angular velocity command signal for tracking the fixed position target returns to a certain value or less, the turning of the turning angle AZ in the aircraft traveling direction is released, and the turning An angular velocity command optimization calculator for optimizing the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity command signal so that the angle AZ is directed to the target in the -180 ° direction and the target is continuously tracked about the viewing angle. The visual axis control device according to claim 5, wherein the visual axis control device is provided.

After the flying object passes directly above the target, when the turning angle AZ angular velocity command signal for tracking the fixed position target returns to a certain value or less, the turning of the turning angle AZ in the aircraft traveling direction is released, and the turning The angle AZ is directed to the target in the −180 ° direction to track the target with the target at the center of the viewing angle, and the turning angle AZ / elevation angle EL is directed to the target direction by the operation of the operator. 7. The visual axis control device according to claim 6, further comprising an angular velocity command optimization calculator that optimizes the turning angle AZ / elevation angle EL angular velocity command signal.