JP5333821B2 - 空間安定装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動局アンテナの空間に対する姿勢を安定させる空間安定動作を行う空間安定装置に関し、特に、カメラが撮影した撮影画像内におけるターゲットの移動量を検出することで空間安定動作のドリフト量を検出し、前記ドリフト量を補正するための補正指令信号を回転駆動台の駆動部に入力するように構成することで、より確実に移動体の振動に追従できるようにしつつ、空間安定動作のドリフトによる視軸線の移動を安価な構成で防止できるようにするための新規な改良に関するものである。

従来用いられていたこの種の空間安定装置としては、例えば特許文献１等に示されている空間安定装置が用いられており、図３に示すように構成されている。図３は、従来の空間安定装置を示す構成図である。図において、航空機や車両等の移動体（図示せず）に設けられた回転駆動台２には、例えば可視カメラ、赤外線カメラ、及びレーダアンテナ等のペイロード３０が取り付けられており、ペイロード３０の視軸線３０ａは回転駆動台２の駆動部５の動作により、回転駆動台２の回転軸周りに移動可能とされている。この例では、視軸線３０ａはアジマス及びエレベーションの２軸周りに移動可能にされている。

駆動部５の動作としては、空間安定動作及び目標追尾動作が挙げられる。空間安定動作とは、慣性センサであるジャイロからのジャイロ信号が常にゼロとなるように動作することで、ペイロード３０の空間に対する姿勢を安定させるものである。これに対して、目標追尾動作とは、例えばペイロード３０等からの情報に基づいてターゲットの位置を検出し、前記視軸線３０ａが常にターゲットを向くように動作するものである。

このような空間安定装置の具体的な適用例として、例えば放送用の中継車等の移動体に前記回転駆動台２を設けるとともに、この回転駆動台２に移動局アンテナ（ペイロード３０）を取り付け、前記移動体での人の乗降による振動を打ち消すために、前記移動局アンテナの空間安定動作を行う例が挙げられる。

特開平５−２４８８７０号公報

上記のような従来の空間安定装置では、移動局アンテナの空間安定動作を行うので、例えばジャイロ信号に含まれる誤差等によって、前記移動局アンテナの視軸線３０ａがずれてしまうことがある。このドリフトによる視軸線３０ａを防止するためには、一般的に、ドリフトが極めて小さいジャイロを使用するか、又は電波強度を監視して人手により視軸線３０ａの向きを調整している。しかしながら、ドリフトの小さいジャイロは高価であり、人手による調整は煩雑である。
また、空間安定動作に代えて目標追尾動作を行うことも考えられるが、目標追尾動作では、空間安定動作に比べて処理に時間を要するので、速い外乱である前記振動に追従できないという問題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より確実に移動体の振動に追従できるようにしつつ、空間安定動作のドリフトによる視軸線の移動を安価な構成で防止できる空間安定装置を提供することである。

本発明に係る空間安定装置は、移動体に設けられた回転駆動台に移動局アンテナを取り付け、ジャイロからのジャイロ信号を用いて、前記移動局アンテナの空間に対する姿勢を安定させる空間安定動作を行う空間安定装置において、前記回転駆動台に設けられたカメラと、前記カメラに接続された画像処理手段とを備え、前記画像処理手段は、前記カメラの撮影画像から画像処理によりターゲットを抽出し、前記撮影画像内における前記ターゲットの移動量を検出することで前記空間安定動作のドリフト量を検出し、前記ドリフト量をキャンセルするための補正指令信号を前記回転駆動台の駆動部に入力する。

本発明の空間安定装置によれば、カメラが撮影した撮影画像内におけるターゲットの移動量を検出することで空間安定動作のドリフト量を検出し、前記ドリフト量を補正するための補正指令信号を回転駆動台の駆動部に入力するので、より確実に移動体の振動に追従できるようにしつつ、空間安定動作のドリフトによる視軸線の移動を安価な構成で防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による空間安定装置を示す構成図である。なお、従来の空間安定装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、例えば放送用の中継車である移動体１には、回転駆動台２が設けられており、この回転駆動台２には、移動局アンテナ３と、カメラ４と、駆動部５と、ジャイロ６とが設けられている。前記回転駆動台２は周知のジンバル構造を有しており（図３参照）、移動局アンテナ３及びカメラ４の視軸線は、前記駆動部５の動作によって前記回転駆動台２の回転軸周りに移動可能とされている。前記駆動部５は、前記ジャイロ６からのジャイロ信号６ａに基づいて、前記移動局アンテナ３及び前記カメラ４の空間安定動作を行う。すなわち、前記駆動部５は、前記移動体１での人の乗降等による振動が発生した場合でも、前記ジャイロ信号６ａが常にゼロとなるように動作することで、前記移動局アンテナ３及び前記カメラ４の空間に対する姿勢を安定させる。これにより、前記移動局アンテナ３が前記移動体１から数ｋｍ先に位置する基地局の基地局アンテナ７との間で行う電波送受信への前記振動の影響を抑えている。なお、前記移動局アンテナ３と電波送受信を行うアンテナは、他の移動体に設けられた他の移動局アンテナでもよい。

前記カメラ４には画像処理手段８が接続されており、前記画像処理手段８は前記カメラ４の撮影画像４ａの画像処理を行うことで、撮影画像からターゲット１０を抽出する。具体的には、前記画像処理手段８は、前記移動体１が停止されて前記移動局アンテナ３の向きが調整された後に、その時点で前記カメラ４によって撮影されている画像の中央付近に位置する物体の外形をコントラスト等から検出し、その物体をターゲット１０として抽出する。前記画像処理手段８は、前記撮影画像４ａ内におけるターゲット１０の移動量を検出することで、前記空間安定動作のドリフト量を検出し、前記ドリフト量をキャンセルするための補正指令信号８ａを前記駆動部５に入力する。なお、前記空間安定動作のドリフトは、前記ジャイロ信号６ａに含まれる誤差が蓄積された場合や、前記駆動部５の動作誤差が蓄積された場合に生じるものである。

次に、図２は、図１の画像処理手段８によるドリフト量のキャンセル動作を示す説明図である。図において、（ａ）の状態は、ターゲット１０を検出した状態を示しており、（ｂ）の状態は、前記ジャイロ信号６のドリフトにより前記回転駆動台２がドリフトして、前記ターゲット１０が前記撮影画像４ａの中央位置からずれた状態を示している。前記画像処理手段８は、（ｂ）の状態の場合に、前記撮影画像４ａ内におけるターゲット１０の移動量（ドット数）を検出することで、前記空間安定動作のドリフト量を検出する。そして、前記画像処理手段８は、（ｃ）のように、前記ターゲット１０が前記撮影画像４ａの中央位置に戻るように補正指令信号８ａを生成して、前記空間安定動作のドリフトをキャンセルする。画像処理手段８によるキャンセル動作は、前記ドリフトが前記乗降による振動に比べて遅い外乱であるので、１ｓｅｃ毎程度で行われる。

すなわち、速い外乱である前記乗降による振動を空間安定動作でキャンセルしつつ、前記空間安定動作のドリフトを目標追尾動作でキャンセルする。従って、ジャイロ６としてドリフト量が少ない高価なものを用いずに済ますことができ、より確実に移動体の振動に追従できるようにしつつ、空間安定動作のドリフトによる視軸線の移動を安価な構成で防止できる。

本発明の実施の形態１による空間安定装置を示す構成図である。 図１の画像処理手段によるドリフト量のキャンセル動作を示す説明図である。 従来の空間安定装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 移動体
２ 回転駆動台
３ 移動局アンテナ
４ カメラ
４ａ 撮影画像
５ 駆動部
６ ジャイロ
６ａ ジャイロ信号
８ 画像処理手段
８ａ 補正指令信号
１０ ターゲット

Claims (1)

1. 移動体（１）に設けられた回転駆動台（２）に移動局アンテナ（３）を取り付け、ジャイロ（６）からのジャイロ信号（６ａ）を用いて、前記移動局アンテナ（３）の空間に対する姿勢を安定させる空間安定動作を行う空間安定装置において、
   前記回転駆動台（２）に設けられたカメラ（４）と、
   前記カメラ（４）に接続された画像処理手段（８）と
   を備え、
   前記画像処理手段（８）は、前記カメラ（４）の撮影画像（４ａ）から画像処理によりターゲット（１０）を抽出し、前記撮影画像（４ａ）内における前記ターゲット（１０）の移動量を検出することで前記空間安定動作のドリフト量を検出し、前記ドリフト量をキャンセルするための補正指令信号（８ａ）を前記回転駆動台（２）の駆動部（５）に入力することを特徴とする空間安定装置。

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