JP3959819B2 - 視軸制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば航空機等に搭載される撮像装置のための、複数の目標を補足し続けるときの視軸制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２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は操作器、２は角速度指令演算器、３は角速度誤差演算器、４は撮像装置、５は駆動部、６はレートジャイロ、７は角度検出器、８は撮像装置の視軸、９は角速度入力信号、１０は角度信号、１１は角速度指令信号、１２は角速度信号、１３は制御出力信号、１４は機体情報信号、１５は目標追尾指令信号、４４は視軸操作器、４５は目標追尾指令信号発生器、４６は目標位置演算器、４７は演算により求めた目標位置信号、４８は表示器、４９は表示ビデオ信号である。
【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、オペレータの操作により任意の方向に指向させる機能と、地上または海上の任意の一点を指向させ続ける目標追尾機能を有する。
【０００４】
撮像装置４は、撮像した画像を表示ビデオ信号４９として表示器４８に送信する。表示器４８は、表示ビデオ信号４９を受信し、撮像装置４で撮像された画像を表示する。まず、オペレータは目標を発見するために、表示器４８の画像を見ながら操作器１の視軸操作器４４を操作する。オペレータの操作により、視軸操作器４４から角速度入力信号９が角速度指令演算器２に送信される。角速度指令演算器２は、目標位置演算器４６から演算により求めた目標位置信号４７が送信されてこない場合は、角速度入力信号９をそのまま角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３に送信する。角速度誤差演算器３は、撮像装置４の視軸８の角速度を、慣性空間を基準として検出するレートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令信号１１とを比較してその差分を誤差とし、これが無くなるよう演算し、結果を制御出力信号１３として駆動部５に送信する。駆動部５は、制御出力信号１３を受信し、撮像装置４の視軸８及びレートジャイロ６を駆動する。角速度誤差演算器３は、レートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令演算器２からの角速度指令信号１１との差分が無くなるよう制御出力信号１３を演算し続けるため、撮像装置４の視軸８の角速度は所望の設定角速度と一致することになる。このようにして、オペレータは表示器４８の画像を見ながら操作器１の視軸操作器４４を操作することにより、任意の方向に撮像装置４の視軸８を指向させることができ、目標を発見することができる。
【０００５】
次に、オペレータが目標を発見し、追尾対象の目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６に送信される。角度検出器７は、撮像装置４の視軸８が機軸となす角度を検出し、角度信号１０として角速度指令演算器２と目標位置演算器４６に送信する。目標位置演算器４６は、目標追尾指令信号発生器４５からの目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載の他装置から送信されてくる機体ヘディング角、機体ロール・ピッチ角、機体緯度・経度、機体進行方向、機体高度といった機体情報信号１４から、目標の緯度／経度を演算により求め、結果を演算により求めた目標位置信号４７として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７を受信すると、視軸操作器４４からの角速度入力信号９を無視し、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７から、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。後は、目標追尾指令信号１５が角速度指令演算器２に送信されないときと同様の動作にて、地上または海上の任意の一点を指向させ続けることができる。
【０００６】
【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。目標として緯度／経度を一点しか記憶できないため、複数の目標が存在した場合、一つ目の目標の緯度／経度を記憶した後に二つ目の目標の緯度／経度を記憶すると、一つ目の目標の緯度／経度の記憶は消される。このため、オペレータは二つ目の目標から一つ目の目標に視軸８を指向させるときには、オペレータの記憶により操作器１の視軸操作器４４を操作して視軸８を指向させなければならない。このとき、撮像装置４を搭載した航空機等が進行した分の目標の相対位置のずれを予測しなければならない等、オペレータの操作では一つ目の目標に再び視軸８を指向させることが煩わしく困難である。
【０００７】
図１３は、このような従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。図において、１６は一つ目の目標、１７は二つ目の目標、１８は一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置、１９は二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置、２０は二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置、２１は一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置、２２は一つ目の目標１６にオペレータの操作により再び視軸８を指向させたときの航空機の位置である。オペレータが、一つ目の目標１６を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、目標追尾指令信号１５が発信される。目標追尾指令信号１５が発信されると、視軸８と機軸のなす角度、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、機体の高度から、一つ目の目標１６の緯度／経度を計算し記憶する。同時に、一つ目の目標１６を追尾するための角速度の計算を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置１８である。視軸８は、オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見するために視軸８を動かす直前まで、一つ目の目標１６を指向し続ける。このときが、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９である。オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、二つ目の目標１７の追尾を開始する。このときが、二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置２０である。ここで、記憶する目標の緯度／経度は、一つ目の目標１６の緯度／経度から二つ目の目標１７の緯度／経度に変更される。視軸８は、オペレータの操作により一つ目の目標１６に指向するために視軸８を動かす直前まで、二つ目の目標１７を指向し続ける。オペレータがもう一度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときは、オペレータの記憶により操作器１の視軸操作器４４を操作して視軸８を指向させなければならない。このとき、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９から、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１までの、航空機が進行した分の一つ目の目標１６の相対位置のずれを予測しなければならない等、オペレータの操作では一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させることが煩わしく困難であり、また多くの時間を費やす。このため、一つ目の目標１６にオペレータの操作により再び視軸８を指向させたときの航空機の位置２２は、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１から離れた位置となる。
【０００８】
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なされたもので、航空機等に搭載される撮像装置が、複数の目標を補足し続けることができる視軸制御装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明による視軸制御装置は、視軸が任意の目標を指向した後、他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、記憶しておいた元の目標の緯度／経度を中心に視軸を自動走査させることにより元の目標の発見を容易にし、かつ、記憶しておいた元の目標の緯度／経度と再度発見したときの目標の緯度／経度から目標の速度を算出し、再度他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、再度発見したときの目標の緯度／経度から予測した目標の緯度／経度までを結ぶ線を中線として視軸を自動走査させることにより、元の目標の発見を容易にし、複数の目標を補足し続けることができるように構成したものである。
すなわち、この発明による視軸制御装置は、航空機等に搭載され目標を捜索／追尾する撮像装置において、撮像装置の視軸を操作するための視軸操作器４４と、目標の追尾を開始させる指令信号を発生する目標追尾指令信号発生器４５と、目標に対してラベル付けを行うための信号を発生する目標ラベル信号発生器５０と、一度追尾した目標に再び視軸を指向させるための指令信号を発生する目標位置復帰指令信号発生器５１と、上記視軸操作器４４と目標追尾指令信号発生器４５と目標ラベル信号発生器５０と目標位置復帰指令信号発生器５１を含有する操作器１と、撮像装置からのビデオ信号を表示する表示器４８と、撮像装置の視軸の角度を、装置を基準として検出する角度検出器７と、撮像装置の視軸の角速度を慣性空間を基準として検出するレートジャイロ６と、同一機体に搭載の他装置からの姿勢角や緯度／経度といった機体情報と上記角度検出器からの角度情報により目標の位置を演算する目標位置演算器４６と、上記目標ラベル信号発生器５０からの目標のラベル情報と上記目標位置演算器４６からの目標の位置情報を記憶する目標位置記憶器２４と、上記視軸操作器４４からの角速度情報と上記目標位置記憶器２４からの目標位置情報と他装置からの機体情報と上記角度検出器７の角度情報により撮像装置の視軸を制御するための角速度を演算する角速度指令演算器２ｅと、上記レートジャイロ６からの角速度情報と上記角速度指令演算器２ｅからの角速度指令情報の差分を演算する角速度誤差演算器３と、上記角速度誤差演算器３からの出力により撮像装置の視軸及び上記レートジャイロ６を駆動する駆動部５と、目標のラベル情報に応じて、上記目標追尾指令信号発生器４５からの前回の目標追尾指令信号と最新の目標追尾指令信号の時間間隔及び上記目標追尾指令信号発生器４５からの最新の目標追尾指令信号と上記目標位置復帰指令信号発生器５１からの目標位置復帰指令信号の時間間隔を計測するカウンタ３４と、を具備し、
上記角速度指令演算器２ｅは、上記カウンタ３４からの情報と上記目標位置記憶器２４からの情報により目標の速度を算出して目標の位置を予測し、上記目標位置記憶器２４からの記憶しておいた目標の位置と予測した目標の位置を結ぶ線を駆動中線として、慣性空間において視軸が左右に自動走査するよう角速度を計算することを特徴とする。
【００１４】
【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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と同一のものである。２３は目標ラベル信号、２４は目標位置記憶器、２５は追尾する目標位置信号、２６は目標位置復帰指令信号、５０は目標ラベル信号発生器、５１は目標位置復帰指令信号発生器である。２ａは従来の角速度指令演算器２を改良した角速度指令演算器である。
【００１５】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は、従来の装置と同等である。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６に送信される。このとき、オペレータは操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを設定しておく。目標位置演算器４６は、目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載他装置からの機体情報信号１４から、目標の緯度／経度を演算により求め、結果を演算により求めた目標位置信号４７として、目標位置記憶器２４に送信する。目標位置記憶器２４は、演算により求めた目標位置信号４７を受信すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルと位置を記憶する。同時に、記憶した目標の位置を追尾する目標位置信号２５として、角速度指令演算器２ａに送信する。角速度指令演算器２ａは、目標位置記憶器２４からの追尾する目標位置信号２５を受信すると、視軸操作器４４からの角速度入力信号９を無視し、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、目標位置記憶器２４からの追尾する目標位置信号２５から、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。以下従来の装置と同様の動作により、視軸８を目標に指向させ続けることができる。オペレータが別の目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作によって別のラベルを設定する。これにより、目標位置記憶器２４が取り込む目標ラベル信号２３が変化し、目標位置記憶器２４は新しい目標のラベルと位置を記憶する。以下最初の目標のときと同様の動作により、視軸８を目標に指向させ続けることができる。このようにして、複数の目標に対してラベリングを可能とし、複数の目標の緯度／経度を記憶できるようにする。
【００１６】
ここで、最初に発見した目標から順番にラベルをＡ、Ｂ、Ｃとして三つの目標の緯度／経度を記憶し、撮像装置４の視軸８は目標Ｃを指向しているとする。オペレータが再び目標Ａに視軸８を指向させたいときは、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルをＡに設定し、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を目標位置記憶器２４に送信する。目標位置記憶器２４は、目標位置復帰指令信号２６を受信すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３を取り込み、記憶している目標Ａ、Ｂ、Ｃの位置の中から、目標ラベル信号２３に対応する目標Ａの位置を、追尾する目標位置信号２５として角速度指令演算器２ａに送信する。以下新しい目標を追尾するときと同様の動作により、撮像装置４の視軸８を目標Ａに指向させることができる。次に、オペレータが目標Ｂあるいは目標Ｃに視軸８を指向させたいときも同様である。
【００１７】
図２はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２２は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。２８は一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８が指向したときの航空機の位置である。オペレータが、一つ目の目標１６を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、目標追尾指令信号１５が発信される。目標追尾指令信号１５が発信されると目標位置演算器４６は、視軸８と機軸のなす角度、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、機体の高度から、一つ目の目標１６の緯度／経度を計算し、目標位置記憶器２４は、目標ラベル信号２３に応じてＡとラベリングして記憶する。同時に、角速度指令演算器２は、一つ目の目標１６を追尾するための角速度の計算を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置１８である。視軸８は、オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見するために視軸８を動かす直前まで、一つ目の目標１６を指向し続ける。このときが、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９である。オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、二つ目の目標１７の追尾を開始する。このときが、二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置２０である。ここで、従来の装置では記憶できる目標の緯度／経度が一つしかないため、記憶する目標の緯度／経度は、一つ目の目標１６の緯度／経度から二つ目の目標１７の緯度／経度に変更されていたが、この発明における装置では二つ目の目標１７の緯度／経度をＢとラベリングして記憶し、一つ目の目標１６の緯度／経度の記憶は保持される。視軸８は、オペレータが一つ目の目標１６を指向するために操作器１を操作する直前まで、二つ目の目標１７を指向し続ける。このときが、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１である。オペレータがもう一度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときは、操作器１の操作により、追尾する目標のラベルをＡに設定して目標位置復帰指令信号２６を発信する。装置は、目標ラベル信号２３に対応する一つ目の目標１６の緯度／経度と、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載の他装置から送信されてくる機体情報信号１４から、一つ目の目標１６の追尾を行うための角速度を計算し、一つ目の目標１６の追尾を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８が指向したときの航空機の位置２８である。このようにして、任意の目標に再び視軸８を指向させることが短時間で簡単にかつ確実にできる。
【００１８】
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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｂは角速度指令演算器２ａを改良したものである。
【００１９】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同等である。オペレータが、任意の目標から記憶済みの別の目標の位置に視軸８を指向させても、その目標の速度が速かったり、あるいは目標の位置を記憶してから十分な時間が経過した後であった場合、目標が撮像装置４の視野内に入らない場合が生じる。この様な場合でも目標を容易に再発見できるようにする。オペレータが、任意の目標から記憶済みの別の目標の位置に視軸８を指向させたいとき、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを記憶済みの別の目標のラベルに設定し、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を目標位置記憶器２４に送信する。このとき、目標位置復帰指令信号２６を角速度指令演算器２ｂにも同時に送信する。角速度指令演算器２ｂは、目標位置復帰指令信号２６を受信すると、目標位置記憶器２４から送信されてくる追尾する目標位置信号２５から、記憶しておいた目標の位置を中心に視軸８が自動走査するよう角速度を計算し、角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、容易に目標を再発見することができる。
【００２０】
図４はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３０は一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野、３１は緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標、３２は視軸８の自動走査による捜索範囲、３３は一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置である。
一つ目の目標１６を発見してその緯度／経度を記憶してから、二つ目の目標１７を追尾後、記憶しておいた一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させるまで、ｔ秒が経過したとする。この間に、一つ目の目標１６は、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１となり、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野３０の範囲外となる。このとき、記憶しておいた一つ目の目標１６の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査し、その捜索範囲が視軸８の自動走査による捜索範囲３２となる。これにより、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野３０の範囲外にいる、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１は撮像装置４にて捉えることができ、再び視軸８を指向させることができる。このときが、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置３３である。このようにして、記憶しておいた緯度／経度に目標がいなくても、再び目標に視軸８を指向させることが短時間で簡単にできる。
【００２１】
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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｃは角速度指令演算器２ｂを改良したものである。３４はカウンタ、３５は目標追尾指令間隔信号、３６は目標追尾復帰指令間隔信号である。
【００２２】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同等である。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６とカウンタ３４に送信される。このとき、オペレータは操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを設定しておく。目標ラベル信号２３は、目標位置記憶器２４とカウンタ３４に送信できるようにしておく。カウンタ３４は、目標追尾指令信号１５を受信すると目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて時間計測を開始する。オペレータが、一旦別の任意の目標に視軸８を指向させた後、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により記憶済みの目標の位置に視軸８を復帰させたとき、目標の進行により記憶済みの位置とは異なる位置にて目標を再発見した場合、再度操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５を目標位置演算器４６とカウンタ３４に送信する。カウンタ３４は、目標追尾指令信号１５を受信すると再度目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて前回入力された目標追尾指令信号１５と今回入力された目標追尾指令信号１５の時間間隔を記憶し、更に時間計測を開始する。目標位置記憶器２４は、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３と目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７を受信し、目標のラベルと位置を記憶する。この際、既に記憶していた目標の位置データは消去せず、前回の目標の位置として記憶し続ける。
【００２３】
オペレータが、再度別の任意の目標に視軸８を指向させた後この目標に視軸８を復帰させたいとき、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を角速度指令演算器２ｃと目標位置記憶器２４とカウンタ３４に送信する。カウンタ３４は、目標位置復帰指令信号２６を受信すると目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて記憶しておいた目標追尾指令信号１５の時間間隔を目標追尾指令間隔信号３５として角速度指令演算器２ｃへ送信する。また、目標のラベルに応じた最新の目標追尾指令信号１５と目標位置復帰指令信号２６の時間間隔を目標追尾復帰指令間隔信号３６として角速度指令演算器２へ送信する。目標位置記憶器２４は、再度，目標位置復帰指令信号２６を受信すると、目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて記憶している前回の目標の位置と最新の目標の位置を、それぞれ前回の目標位置信号５２と最新の目標位置信号５３として角速度指令演算器２ｃに送信する。角速度指令演算器２は、再度，目標位置復帰信号２６を受信すると、カウンタ３４からの目標追尾指令間隔信号３５と目標追尾復帰指令間隔信号３６と、目標位置記憶器２４からの前回の目標位置信号５２及び最新の目標位置信号５３と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０を受信する。
【００２４】
以下、角速度指令演算器２ｃの動作について説明する。目標位置記憶器２４からの前回の目標位置信号５２及び最新の目標位置信号５３で示される２点の時間間隔がカウンタ３４からの目標追尾指令間隔信号３５として送信されてくるため、目標の速度が算出可能となる。この速度で、記憶している最新の目標の位置を起点とし、目標追尾復帰指令間隔信号３６による時間だけ進んだ点の位置を計算する。この点の位置を指向するための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００２５】
図６は、上述したこの発明の実施の形態３の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００２６】
図７はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３７は目標位置演算器４６の計算により求められる目標の速度、３８は一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させたときの航空機の位置、３９は目標位置記憶器２４が再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後の一つ目の目標である。一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置３３において、オペレータの操作により、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１の緯度／経度を再び記憶する。このときの緯度／経度を最新の目標の緯度／経度とし、一つ目の目標１６における記憶済みの緯度／経度を前回の目標の緯度／経度として記憶する。前回の目標の緯度／経度の記憶時から最新の目標の緯度／経度の記憶時までの時間ｔ秒はカウンタ３４にて計測される。これらの情報から、計算により求められる目標の速度３７が算出できる。この後、別の目標に視軸８を指向させ、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に三度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいとき、オペレータの操作により目標ラベル信号２３と目標位置復帰指令信号２６を発信する。再び緯度／経度を記憶してから、三度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときまでの時間ｔ´秒は、カウンタ３４にて計測される。最新の目標の緯度／経度を起点として、計算により求められる目標の速度３７で、ｔ´秒後の目標の緯度／経度を算出し、かつ、この緯度／経度に視軸８を指向させるための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から算出し、一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させることができる。このときが、一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させたときの航空機の位置３８であり、視軸８は再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後の一つ目の目標３９を指向する。このようにして、速度のある目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００２７】
実施の形態４．
図１４は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｄは角速度指令演算器２ｃを改良したものである。
【００２８】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同等である。実施の形態３の装置での角速度指令演算器２ｄは、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この位置を指向するための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信している。このため、目標が等速直線運動で進行していれば予測した目標の位置に目標が存在するが、目標が等速直線運動で進行していなければ予測した目標の位置に目標は存在しない。この発明による装置での角速度指令演算器２ｄは、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この位置を中心に視軸８が自動操作するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００２９】
図８は、上述したこの発明の実施の形態４の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００３０】
図９はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと、３７〜３９は実施の形態３の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。４０は予測した目標の緯度／経度に視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野、４１は再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲、４２は予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲である。予測した目標の緯度／経度に視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野４０は、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１に覆いきれていないが、予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲４２は、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１を覆うことができる。このようにして、等速直線運動をしていない目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００３１】
実施の形態５．
図１５は、この発明の実施の形態５の構成図である。図において、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｅは角速度指令演算器２ｄを改良したものである。
【００３２】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同等である。実施の形態４の装置での角速度指令演算器２は、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この点の位置を中心に視軸８が自動走査するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信している。このため、予測した目標の位置を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲内に目標が存在する場合は発見できるが、予測した目標の位置を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲内に目標が存在しない場合は発見できない。この発明による装置の角速度指令演算器２は、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、記憶している位置から予測した目標の位置を結ぶ線を中線として視軸８が自動走査するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００３３】
図１０は、上述したこの発明の一実施の形態の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００３４】
図１１はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと、３７〜３９は実施の形態３の装置を搭載した航空機の運用のときと、４１、４２は実施の形態４の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。４３は記憶している緯度／経度から予測した目標の緯度／経度を結ぶ線を中線として視軸８を自動走査させたときの捜索範囲である。予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲４２は、目標が再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１及びその周辺に存在する場合、目標を発見できるが、急激な速度の変更により、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１より大きく外れた場所に存在した場合、目標を発見できない。この場合、記憶している緯度／経度から予測した目標の緯度／経度を結ぶ線を中線として視軸８を自動走査させることにより、捜索範囲が拡大され、目標を発見することができる。このようにして、急激な速度の変更を行う目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、視軸が任意の目標を指向した後、他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、記憶しておいた元の目標の位置を中心に視軸を自動走査させることにより元の目標の発見を容易にし、かつ、記憶しておいた元の目標の位置と再度発見したときの目標の位置から目標の速度を算出し、再度他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、再度発見したときの目標の位置から予測した目標の位置までを結ぶ線を中線として視軸を自動走査させることにより、元の目標の発見を容易にし、複数の目標を補足し続けることができ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における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【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における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図５】 この発明の実施の形態３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における装置の動作フロー図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図８】 この発明の実施の形態４における装置の動作フロー図である。
【図９】 この発明の実施の形態４における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５における装置の動作フロー図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図１２】 従来の視軸制御装置を示す構成図である。
【図１３】 従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４による視軸制御装置を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５による視軸制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 操作器、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 角速度指令演算器、３ 角速度誤差演算器、４ 撮像装置、５ 駆動部、６ レートジャイロ、７ 角度検出器、８ 視軸、３４ カウンタ、４４ 視軸操作器、４５ 目標追尾指令信号発生器、４６ 目標位置演算器、４８ 表示器、５０ 目標ラベル信号発生器、５１ 目標位置復帰指令信号発生器。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば航空機等に搭載される撮像装置のための、複数の目標を補足し続けるときの視軸制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２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は操作器、２は角速度指令演算器、３は角速度誤差演算器、４は撮像装置、５は駆動部、６はレートジャイロ、７は角度検出器、８は撮像装置の視軸、９は角速度入力信号、１０は角度信号、１１は角速度指令信号、１２は角速度信号、１３は制御出力信号、１４は機体情報信号、１５は目標追尾指令信号、４４は視軸操作器、４５は目標追尾指令信号発生器、４６は目標位置演算器、４７は演算により求めた目標位置信号、４８は表示器、４９は表示ビデオ信号である。
【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、オペレータの操作により任意の方向に指向させる機能と、地上または海上の任意の一点を指向させ続ける目標追尾機能を有する。
【０００４】
撮像装置４は、撮像した画像を表示ビデオ信号４９として表示器４８に送信する。表示器４８は、表示ビデオ信号４９を受信し、撮像装置４で撮像された画像を表示する。まず、オペレータは目標を発見するために、表示器４８の画像を見ながら操作器１の視軸操作器４４を操作する。オペレータの操作により、視軸操作器４４から角速度入力信号９が角速度指令演算器２に送信される。角速度指令演算器２は、目標位置演算器４６から演算により求めた目標位置信号４７が送信されてこない場合は、角速度入力信号９をそのまま角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３に送信する。角速度誤差演算器３は、撮像装置４の視軸８の角速度を、慣性空間を基準として検出するレートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令信号１１とを比較してその差分を誤差とし、これが無くなるよう演算し、結果を制御出力信号１３として駆動部５に送信する。駆動部５は、制御出力信号１３を受信し、撮像装置４の視軸８及びレートジャイロ６を駆動する。角速度誤差演算器３は、レートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令演算器２からの角速度指令信号１１との差分が無くなるよう制御出力信号１３を演算し続けるため、撮像装置４の視軸８の角速度は所望の設定角速度と一致することになる。このようにして、オペレータは表示器４８の画像を見ながら操作器１の視軸操作器４４を操作することにより、任意の方向に撮像装置４の視軸８を指向させることができ、目標を発見することができる。
【０００５】
次に、オペレータが目標を発見し、追尾対象の目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６に送信される。角度検出器７は、撮像装置４の視軸８が機軸となす角度を検出し、角度信号１０として角速度指令演算器２と目標位置演算器４６に送信する。目標位置演算器４６は、目標追尾指令信号発生器４５からの目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載の他装置から送信されてくる機体ヘディング角、機体ロール・ピッチ角、機体緯度・経度、機体進行方向、機体高度といった機体情報信号１４から、目標の緯度／経度を演算により求め、結果を演算により求めた目標位置信号４７として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７を受信すると、視軸操作器４４からの角速度入力信号９を無視し、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７から、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。後は、目標追尾指令信号１５が角速度指令演算器２に送信されないときと同様の動作にて、地上または海上の任意の一点を指向させ続けることができる。
【０００６】
【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。目標として緯度／経度を一点しか記憶できないため、複数の目標が存在した場合、一つ目の目標の緯度／経度を記憶した後に二つ目の目標の緯度／経度を記憶すると、一つ目の目標の緯度／経度の記憶は消される。このため、オペレータは二つ目の目標から一つ目の目標に視軸８を指向させるときには、オペレータの記憶により操作器１の視軸操作器４４を操作して視軸８を指向させなければならない。このとき、撮像装置４を搭載した航空機等が進行した分の目標の相対位置のずれを予測しなければならない等、オペレータの操作では一つ目の目標に再び視軸８を指向させることが煩わしく困難である。
【０００７】
図１３は、このような従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。図において、１６は一つ目の目標、１７は二つ目の目標、１８は一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置、１９は二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置、２０は二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置、２１は一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置、２２は一つ目の目標１６にオペレータの操作により再び視軸８を指向させたときの航空機の位置である。オペレータが、一つ目の目標１６を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、目標追尾指令信号１５が発信される。目標追尾指令信号１５が発信されると、視軸８と機軸のなす角度、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、機体の高度から、一つ目の目標１６の緯度／経度を計算し記憶する。同時に、一つ目の目標１６を追尾するための角速度の計算を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置１８である。視軸８は、オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見するために視軸８を動かす直前まで、一つ目の目標１６を指向し続ける。このときが、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９である。オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、二つ目の目標１７の追尾を開始する。このときが、二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置２０である。ここで、記憶する目標の緯度／経度は、一つ目の目標１６の緯度／経度から二つ目の目標１７の緯度／経度に変更される。視軸８は、オペレータの操作により一つ目の目標１６に指向するために視軸８を動かす直前まで、二つ目の目標１７を指向し続ける。オペレータがもう一度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときは、オペレータの記憶により操作器１の視軸操作器４４を操作して視軸８を指向させなければならない。このとき、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９から、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１までの、航空機が進行した分の一つ目の目標１６の相対位置のずれを予測しなければならない等、オペレータの操作では一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させることが煩わしく困難であり、また多くの時間を費やす。このため、一つ目の目標１６にオペレータの操作により再び視軸８を指向させたときの航空機の位置２２は、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１から離れた位置となる。
【０００８】
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なされたもので、航空機等に搭載される撮像装置が、複数の目標を補足し続けることができる視軸制御装置を得ることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明による視軸制御装置は、視軸が任意の目標を指向した後、他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、記憶しておいた元の目標の緯度／経度を中心に視軸を自動走査させることにより元の目標の発見を容易にし、かつ、記憶しておいた元の目標の緯度／経度と再度発見したときの目標の緯度／経度から目標の速度を算出し、再度他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、再度発見したときの目標の緯度／経度から予測した目標の緯度／経度までを結ぶ線を中線として視軸を自動走査させることにより、元の目標の発見を容易にし、複数の目標を補足し続けることができるように構成したものである。
すなわち、この発明による視軸制御装置は、航空機等に搭載され目標を捜索／追尾する撮像装置において、撮像装置の視軸を操作するための視軸操作器４４と、目標の追尾を開始させる指令信号を発生する目標追尾指令信号発生器４５と、目標に対してラベル付けを行うための信号を発生する目標ラベル信号発生器５０と、一度追尾した目標に再び視軸を指向させるための指令信号を発生する目標位置復帰指令信号発生器５１と、上記視軸操作器４４と目標追尾指令信号発生器４５と目標ラベル信号発生器５０と目標位置復帰指令信号発生器５１を含有する操作器１と、撮像装置からのビデオ信号を表示する表示器４８と、撮像装置の視軸の角度を、装置を基準として検出する角度検出器７と、撮像装置の視軸の角速度を慣性空間を基準として検出するレートジャイロ６と、同一機体に搭載の他装置からの姿勢角や緯度／経度といった機体情報と上記角度検出器からの角度情報により目標の位置を演算する目標位置演算器４６と、上記目標ラベル信号発生器５０からの目標のラベル情報と上記目標位置演算器４６からの目標の位置情報を記憶する目標位置記憶器２４と、上記視軸操作器４４からの角速度情報と上記目標位置記憶器２４からの目標位置情報と他装置からの機体情報と上記角度検出器７の角度情報により撮像装置の視軸を制御するための角速度を演算する角速度指令演算器２ｅと、上記レートジャイロ６からの角速度情報と上記角速度指令演算器２ｅからの角速度指令情報の差分を演算する角速度誤差演算器３と、上記角速度誤差演算器３からの出力により撮像装置の視軸及び上記レートジャイロ６を駆動する駆動部５と、目標のラベル情報に応じて、上記目標追尾指令信号発生器４５からの前回の目標追尾指令信号と最新の目標追尾指令信号の時間間隔及び上記目標追尾指令信号発生器４５からの最新の目標追尾指令信号と上記目標位置復帰指令信号発生器５１からの目標位置復帰指令信号の時間間隔を計測するカウンタ３４と、を具備し、
上記角速度指令演算器２ｅは、上記カウンタ３４からの情報と上記目標位置記憶器２４からの情報により目標の速度を算出して目標の位置を予測し、上記目標位置記憶器２４からの記憶しておいた目標の位置と予測した目標の位置を結ぶ線を駆動中線として、慣性空間において視軸が左右に自動走査するよう角速度を計算することを特徴とする。
【００１４】
【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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と同一のものである。２３は目標ラベル信号、２４は目標位置記憶器、２５は追尾する目標位置信号、２６は目標位置復帰指令信号、５０は目標ラベル信号発生器、５１は目標位置復帰指令信号発生器である。２ａは従来の角速度指令演算器２を改良した角速度指令演算器である。
【００１５】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は、従来の装置と同等である。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６に送信される。このとき、オペレータは操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを設定しておく。目標位置演算器４６は、目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載他装置からの機体情報信号１４から、目標の緯度／経度を演算により求め、結果を演算により求めた目標位置信号４７として、目標位置記憶器２４に送信する。目標位置記憶器２４は、演算により求めた目標位置信号４７を受信すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルと位置を記憶する。同時に、記憶した目標の位置を追尾する目標位置信号２５として、角速度指令演算器２ａに送信する。角速度指令演算器２ａは、目標位置記憶器２４からの追尾する目標位置信号２５を受信すると、視軸操作器４４からの角速度入力信号９を無視し、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、目標位置記憶器２４からの追尾する目標位置信号２５から、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。以下従来の装置と同様の動作により、視軸８を目標に指向させ続けることができる。オペレータが別の目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作によって別のラベルを設定する。これにより、目標位置記憶器２４が取り込む目標ラベル信号２３が変化し、目標位置記憶器２４は新しい目標のラベルと位置を記憶する。以下最初の目標のときと同様の動作により、視軸８を目標に指向させ続けることができる。このようにして、複数の目標に対してラベリングを可能とし、複数の目標の緯度／経度を記憶できるようにする。
【００１６】
ここで、最初に発見した目標から順番にラベルをＡ、Ｂ、Ｃとして三つの目標の緯度／経度を記憶し、撮像装置４の視軸８は目標Ｃを指向しているとする。オペレータが再び目標Ａに視軸８を指向させたいときは、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルをＡに設定し、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を目標位置記憶器２４に送信する。目標位置記憶器２４は、目標位置復帰指令信号２６を受信すると、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３を取り込み、記憶している目標Ａ、Ｂ、Ｃの位置の中から、目標ラベル信号２３に対応する目標Ａの位置を、追尾する目標位置信号２５として角速度指令演算器２ａに送信する。以下新しい目標を追尾するときと同様の動作により、撮像装置４の視軸８を目標Ａに指向させることができる。次に、オペレータが目標Ｂあるいは目標Ｃに視軸８を指向させたいときも同様である。
【００１７】
図２はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２２は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。２８は一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８が指向したときの航空機の位置である。オペレータが、一つ目の目標１６を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、目標追尾指令信号１５が発信される。目標追尾指令信号１５が発信されると目標位置演算器４６は、視軸８と機軸のなす角度、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、機体の高度から、一つ目の目標１６の緯度／経度を計算し、目標位置記憶器２４は、目標ラベル信号２３に応じてＡとラベリングして記憶する。同時に、角速度指令演算器２は、一つ目の目標１６を追尾するための角速度の計算を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置１８である。視軸８は、オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見するために視軸８を動かす直前まで、一つ目の目標１６を指向し続ける。このときが、二つ目の目標１７に視軸８を指向させる直前の航空機の位置１９である。オペレータの操作により二つ目の目標１７を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の操作により、二つ目の目標１７の追尾を開始する。このときが、二つ目の目標１７の緯度／経度を記憶するときの航空機の位置２０である。ここで、従来の装置では記憶できる目標の緯度／経度が一つしかないため、記憶する目標の緯度／経度は、一つ目の目標１６の緯度／経度から二つ目の目標１７の緯度／経度に変更されていたが、この発明における装置では二つ目の目標１７の緯度／経度をＢとラベリングして記憶し、一つ目の目標１６の緯度／経度の記憶は保持される。視軸８は、オペレータが一つ目の目標１６を指向するために操作器１を操作する直前まで、二つ目の目標１７を指向し続ける。このときが、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させる直前の航空機の位置２１である。オペレータがもう一度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときは、操作器１の操作により、追尾する目標のラベルをＡに設定して目標位置復帰指令信号２６を発信する。装置は、目標ラベル信号２３に対応する一つ目の目標１６の緯度／経度と、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載の他装置から送信されてくる機体情報信号１４から、一つ目の目標１６の追尾を行うための角速度を計算し、一つ目の目標１６の追尾を開始する。このときが、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８が指向したときの航空機の位置２８である。このようにして、任意の目標に再び視軸８を指向させることが短時間で簡単にかつ確実にできる。
【００１８】
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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｂは角速度指令演算器２ａを改良したものである。
【００１９】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同等である。オペレータが、任意の目標から記憶済みの別の目標の位置に視軸８を指向させても、その目標の速度が速かったり、あるいは目標の位置を記憶してから十分な時間が経過した後であった場合、目標が撮像装置４の視野内に入らない場合が生じる。この様な場合でも目標を容易に再発見できるようにする。オペレータが、任意の目標から記憶済みの別の目標の位置に視軸８を指向させたいとき、操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを記憶済みの別の目標のラベルに設定し、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を目標位置記憶器２４に送信する。このとき、目標位置復帰指令信号２６を角速度指令演算器２ｂにも同時に送信する。角速度指令演算器２ｂは、目標位置復帰指令信号２６を受信すると、目標位置記憶器２４から送信されてくる追尾する目標位置信号２５から、記憶しておいた目標の位置を中心に視軸８が自動走査するよう角速度を計算し、角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、容易に目標を再発見することができる。
【００２０】
図４はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３０は一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野、３１は緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標、３２は視軸８の自動走査による捜索範囲、３３は一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置である。
一つ目の目標１６を発見してその緯度／経度を記憶してから、二つ目の目標１７を追尾後、記憶しておいた一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させるまで、ｔ秒が経過したとする。この間に、一つ目の目標１６は、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１となり、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野３０の範囲外となる。このとき、記憶しておいた一つ目の目標１６の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査し、その捜索範囲が視軸８の自動走査による捜索範囲３２となる。これにより、一つ目の目標１６の緯度／経度に再び視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野３０の範囲外にいる、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１は撮像装置４にて捉えることができ、再び視軸８を指向させることができる。このときが、一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置３３である。このようにして、記憶しておいた緯度／経度に目標がいなくても、再び目標に視軸８を指向させることが短時間で簡単にできる。
【００２１】
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、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｃは角速度指令演算器２ｂを改良したものである。３４はカウンタ、３５は目標追尾指令間隔信号、３６は目標追尾復帰指令間隔信号である。
【００２２】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と同等である。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器４６とカウンタ３４に送信される。このとき、オペレータは操作器１の目標ラベル信号発生器５０の操作により、目標のラベルを設定しておく。目標ラベル信号２３は、目標位置記憶器２４とカウンタ３４に送信できるようにしておく。カウンタ３４は、目標追尾指令信号１５を受信すると目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて時間計測を開始する。オペレータが、一旦別の任意の目標に視軸８を指向させた後、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により記憶済みの目標の位置に視軸８を復帰させたとき、目標の進行により記憶済みの位置とは異なる位置にて目標を再発見した場合、再度操作器１の目標追尾指令信号発生器４５の操作により、目標追尾指令信号１５を目標位置演算器４６とカウンタ３４に送信する。カウンタ３４は、目標追尾指令信号１５を受信すると再度目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて前回入力された目標追尾指令信号１５と今回入力された目標追尾指令信号１５の時間間隔を記憶し、更に時間計測を開始する。目標位置記憶器２４は、操作器１の目標ラベル信号発生器５０からの目標ラベル信号２３と目標位置演算器４６からの演算により求めた目標位置信号４７を受信し、目標のラベルと位置を記憶する。この際、既に記憶していた目標の位置データは消去せず、前回の目標の位置として記憶し続ける。
【００２３】
オペレータが、再度別の任意の目標に視軸８を指向させた後この目標に視軸８を復帰させたいとき、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号２６を角速度指令演算器２ｃと目標位置記憶器２４とカウンタ３４に送信する。カウンタ３４は、目標位置復帰指令信号２６を受信すると目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて記憶しておいた目標追尾指令信号１５の時間間隔を目標追尾指令間隔信号３５として角速度指令演算器２ｃへ送信する。また、目標のラベルに応じた最新の目標追尾指令信号１５と目標位置復帰指令信号２６の時間間隔を目標追尾復帰指令間隔信号３６として角速度指令演算器２へ送信する。目標位置記憶器２４は、再度，目標位置復帰指令信号２６を受信すると、目標ラベル信号２３を取り込み、目標のラベルに応じて記憶している前回の目標の位置と最新の目標の位置を、それぞれ前回の目標位置信号５２と最新の目標位置信号５３として角速度指令演算器２ｃに送信する。角速度指令演算器２は、再度，目標位置復帰信号２６を受信すると、カウンタ３４からの目標追尾指令間隔信号３５と目標追尾復帰指令間隔信号３６と、目標位置記憶器２４からの前回の目標位置信号５２及び最新の目標位置信号５３と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０を受信する。
【００２４】
以下、角速度指令演算器２ｃの動作について説明する。目標位置記憶器２４からの前回の目標位置信号５２及び最新の目標位置信号５３で示される２点の時間間隔がカウンタ３４からの目標追尾指令間隔信号３５として送信されてくるため、目標の速度が算出可能となる。この速度で、記憶している最新の目標の位置を起点とし、目標追尾復帰指令間隔信号３６による時間だけ進んだ点の位置を計算する。この点の位置を指向するための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００２５】
図６は、上述したこの発明の実施の形態３の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００２６】
図７はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３７は目標位置演算器４６の計算により求められる目標の速度、３８は一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させたときの航空機の位置、３９は目標位置記憶器２４が再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後の一つ目の目標である。一つ目の目標１６に再び視軸８を指向させたときの航空機の位置３３において、オペレータの操作により、緯度／経度の記憶時からｔ秒後の一つ目の目標３１の緯度／経度を再び記憶する。このときの緯度／経度を最新の目標の緯度／経度とし、一つ目の目標１６における記憶済みの緯度／経度を前回の目標の緯度／経度として記憶する。前回の目標の緯度／経度の記憶時から最新の目標の緯度／経度の記憶時までの時間ｔ秒はカウンタ３４にて計測される。これらの情報から、計算により求められる目標の速度３７が算出できる。この後、別の目標に視軸８を指向させ、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に三度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいとき、オペレータの操作により目標ラベル信号２３と目標位置復帰指令信号２６を発信する。再び緯度／経度を記憶してから、三度一つ目の目標１６に視軸８を指向させたいときまでの時間ｔ´秒は、カウンタ３４にて計測される。最新の目標の緯度／経度を起点として、計算により求められる目標の速度３７で、ｔ´秒後の目標の緯度／経度を算出し、かつ、この緯度／経度に視軸８を指向させるための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から算出し、一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させることができる。このときが、一つ目の目標１６に三度視軸８を指向させたときの航空機の位置３８であり、視軸８は再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後の一つ目の目標３９を指向する。このようにして、速度のある目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００２７】
実施の形態４．
図１４は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｄは角速度指令演算器２ｃを改良したものである。
【００２８】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同等である。実施の形態３の装置での角速度指令演算器２ｄは、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この位置を指向するための角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信している。このため、目標が等速直線運動で進行していれば予測した目標の位置に目標が存在するが、目標が等速直線運動で進行していなければ予測した目標の位置に目標は存在しない。この発明による装置での角速度指令演算器２ｄは、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この位置を中心に視軸８が自動操作するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００２９】
図８は、上述したこの発明の実施の形態４の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００３０】
図９はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと、３７〜３９は実施の形態３の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。４０は予測した目標の緯度／経度に視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野、４１は再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲、４２は予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲である。予測した目標の緯度／経度に視軸８を指向させたときの撮像装置４の視野４０は、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１に覆いきれていないが、予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲４２は、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１を覆うことができる。このようにして、等速直線運動をしていない目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００３１】
実施の形態５．
図１５は、この発明の実施の形態５の構成図である。図において、３〜１５、４４〜４９は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同一のものである。角速度指令演算器２ｅは角速度指令演算器２ｄを改良したものである。
【００３２】
つぎに動作について説明する。３〜１５、４４〜４９の動作原理は従来の装置と、１、２３〜２６、５０、５１は実施の形態１の装置と、３４〜３６、５２、５３は実施の形態３の装置と同等である。実施の形態４の装置での角速度指令演算器２は、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、この点の位置を中心に視軸８が自動走査するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信している。このため、予測した目標の位置を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲内に目標が存在する場合は発見できるが、予測した目標の位置を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲内に目標が存在しない場合は発見できない。この発明による装置の角速度指令演算器２は、目標の速度を算出することにより、視軸８を指向させたい目標の位置を予測し、記憶している位置から予測した目標の位置を結ぶ線を中線として視軸８が自動走査するよう角速度を機体情報信号１４と角度信号１０から計算し、角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。このようにして、視軸８を指向させたい目標が、記憶しておいた位置から違う場所に進行していても、簡単な操作で目標を再発見することができる。
【００３３】
図１０は、上述したこの発明の一実施の形態の動作についての説明を、フロー図で表した図である。図において、縦軸は上から下に時間の経過を、横軸はオペレータの指令に対する各構成品間の信号の流れを示す。
【００３４】
図１１はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、１６〜２１は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと、２８は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと、３０〜３３は実施の形態２の装置を搭載した航空機の運用のときと、３７〜３９は実施の形態３の装置を搭載した航空機の運用のときと、４１、４２は実施の形態４の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。４３は記憶している緯度／経度から予測した目標の緯度／経度を結ぶ線を中線として視軸８を自動走査させたときの捜索範囲である。予測した目標の緯度／経度を中心に視軸８を自動走査させたときの捜索範囲４２は、目標が再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１及びその周辺に存在する場合、目標を発見できるが、急激な速度の変更により、再び緯度／経度を記憶してからｔ´秒後に一つ目の目標１６が存在すると予想される範囲４１より大きく外れた場所に存在した場合、目標を発見できない。この場合、記憶している緯度／経度から予測した目標の緯度／経度を結ぶ線を中線として視軸８を自動走査させることにより、捜索範囲が拡大され、目標を発見することができる。このようにして、急激な速度の変更を行う目標であっても、三度目標に視軸８を指向させることが自動的に簡単にできる。
【００３９】
【発明の効果】
この発明によれば、視軸が任意の目標を指向した後、他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、記憶しておいた元の目標の位置を中心に視軸を自動走査させることにより元の目標の発見を容易にし、かつ、記憶しておいた元の目標の位置と再度発見したときの目標の位置から目標の速度を算出し、再度他の目標に視軸を指向させている間に元の目標が移動しても、再度発見したときの目標の位置から予測した目標の位置までを結ぶ線を中線として視軸を自動走査させることにより、元の目標の発見を容易にし、複数の目標を補足し続けることができ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における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【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における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図５】 この発明の実施の形態３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における装置の動作フロー図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図８】 この発明の実施の形態４における装置の動作フロー図である。
【図９】 この発明の実施の形態４における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５における装置の動作フロー図である。
【図１１】 この発明の実施の形態５における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図１２】 従来の視軸制御装置を示す構成図である。
【図１３】 従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４による視軸制御装置を示す構成図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５による視軸制御装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 操作器、２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ 角速度指令演算器、３ 角速度誤差演算器、４ 撮像装置、５ 駆動部、６ レートジャイロ、７ 角度検出器、８ 視軸、３４ カウンタ、４４ 視軸操作器、４５ 目標追尾指令信号発生器、４６ 目標位置演算器、４８ 表示器、５０ 目標ラベル信号発生器、５１ 目標位置復帰指令信号発生器。
Claims (1)
- 航空機等に搭載され目標を捜索／追尾する撮像装置において、撮像装置の視軸を操作するための視軸操作器と、目標の追尾を開始させる指令信号を発生する目標追尾指令信号発生器と、目標に対してラベル付けを行うための信号を発生する目標ラベル信号発生器と、一度追尾した目標に再び視軸を指向させるための指令信号を発生する目標位置復帰指令信号発生器と、上記視軸操作器と目標追尾指令信号発生器と目標ラベル信号発生器と目標位置復帰指令信号発生器を含有する操作器と、撮像装置からのビデオ信号を表示する表示器と、撮像装置の視軸の角度を、装置を基準として検出する角度検出器と、撮像装置の視軸の角速度を慣性空間を基準として検出するレートジャイロと、同一機体に搭載の他装置からの姿勢角や緯度／経度といった機体情報と上記角度検出器からの角度情報により目標の位置を演算する目標位置演算器と、上記目標ラベル信号発生器からの目標のラベル情報と上記目標位置演算器からの目標の位置情報を記憶する目標位置記憶器と、上記視軸操作器からの角速度情報と上記目標位置記憶器からの目標位置情報と他装置からの機体情報と上記角度検出器の角度情報により撮像装置の視軸を制御するための角速度を演算する角速度指令演算器と、上記レートジャイロからの角速度情報と上記角速度指令演算器からの角速度指令情報の差分を演算する角速度誤差演算器と、上記角速度誤差演算器からの出力により撮像装置の視軸及び上記レートジャイロを駆動する駆動部と、目標のラベル情報に応じて、上記目標追尾指令信号発生器からの前回の目標追尾指令信号と最新の目標追尾指令信号の時間間隔及び上記目標追尾指令信号発生器からの最新の目標追尾指令信号と上記目標位置復帰指令信号発生器からの目標位置復帰指令信号の時間間隔を計測するカウンタと、を具備し、
上記角速度指令演算器は、上記カウンタからの情報と上記目標位置記憶器からの情報により目標の速度を算出して目標の位置を予測し、上記目標位置記憶器からの記憶しておいた目標の位置と予測した目標の位置を結ぶ線を駆動中線として、慣性空間において視軸が左右に自動走査するよう角速度を計算することを特徴とする視軸制御装置。
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