JP6385380B2 - 演算装置、制御装置およびプログラム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係る観測器のフットプリントの一例を示す図である。観測器1は、人工衛星や航空機等に搭載され、TDI型CCDにより地表面の観測を行う。図1に示すように、観測器1の視野中心のセンサ視線方向を鉛直方向から傾けて観測を行うような場合、観測器1のフットプリント140は台形状に歪む。このため、光学センサの部分によって最適なラインレートが異なり、光学センサ全体で同一のラインレートであって、光学センサの中心(以下、センサ中心という)での視点が直線状に動く場合には画角端でのMTFが劣化する結果となる。
実施の形態2に係る観測器1の制御装置の構成は実施の形態1と同様であるが、実施の形態2では、目標姿勢角速度演算部120における目標姿勢角速度の算出方法が異なる。
実施の形態1における目標姿勢角速度演算部120では、接平面写像ベクトルと接平面移動ベクトルとの誤差を光学センサの視野全体で最小になるように構成した。しかしながら、TDI型CCDによる観測を行う場合には、特定の一方向のMTF劣化が特に重要になる場合もある。そこで、本実施の形態2では、ベクトルの全方向を考慮した誤差ではなくMTF劣化を抑えたい特定の一方向の誤差を最小にする目標姿勢角速度を算出する。具体的な方法は以下の通りである。
実施の形態3に係る観測器1の制御装置100の構成は実施の形態1および2と同様であるが、実施の形態3では、目標姿勢角速度演算部120における目標姿勢角速度の算出方法が異なる。実施の形態1および2では光学センサの視野全体または特定の一方向のMTF劣化を抑制する目標姿勢角速度を算出していた。しかしながら、通常の観測において最も重要な点は光学センサの視野中心で観測を行うように設計するのが一般的である。実施の形態1および2では視野中心の光電変換素子での誤差を0にするという保証はできない。そこで、実施の形態3では光学センサの視野中心の光電変換素子での誤差を0にし、かつ、視野全体での誤差を最小にする目標姿勢角速度を算出する。具体的な方法は以下の通りである。
図7は、本発明の実施の形態4に係る制御装置の機能構成例を示す図である。実施の形態4の制御装置100は、実施の形態1から3の制御装置100と演算装置10の機能構成が異なる。実施の形態4の演算装置10は、実施の形態1から3の演算装置10が備える法線ベクトル距離演算部110および目標姿勢角速度演算部120に加え、目標姿勢角演算部130を備える。法線ベクトル距離演算部110は、観測器1から観測器1の姿勢および位置を取得すると、センサ視点距離および地表面法線ベクトルを算出し、目標姿勢角速度演算部120に送る。目標姿勢角速度演算部120は、観測器1から観測器1の姿勢、位置、速度および光学センサのラインレートを取得し、法線ベクトル距離演算部110からセンサ視点距離および地表面法線ベクトルを受け取ると、光学センサの撮影画像のMTF劣化を抑える目標姿勢角速度を算出し、目標姿勢角演算部130に送る。
Claims (8)
- 飛翔体に搭載され光学センサで走査することにより撮像対象を撮像する観測器の目標姿勢角速度を演算する演算装置であって、
前記演算装置は、
前記観測器の姿勢および前記観測器の位置に基づいて、前記観測器から前記光学センサの光電変換素子が前記撮像対象を向くセンサ視線方向が前記撮像対象の表面である撮像表面と交差するセンサ視点までの距離および前記センサ視点における前記撮像表面の接平面を定義する法線ベクトルを算出する法線ベクトル距離演算部と、
前記観測器の位置、前記観測器の速度、前記観測器の姿勢、前記光学センサのラインレート、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記観測器から前記センサ視点までの距離、および、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記法線ベクトルに基づいて、前記光学センサの1画素分の走査方向のベクトルを前記接平面に前記観測器の光学系で写像した接平面写像ベクトルと、1画素あたりの前記ラインレートにおける前記センサ視点の前記接平面での移動を示す接平面移動ベクトルとの誤差が、定めた計算精度で最小になる前記目標姿勢角速度を算出する目標姿勢角速度演算部と、
を備える演算装置。 - 前記目標姿勢角速度演算部は、前記接平面写像ベクトルおよび前記接平面移動ベクトルを表す線形連立方程式の誤差の二乗を最小化する姿勢角速度を前記目標姿勢角速度として算出する請求項1に記載の演算装置。
- 前記目標姿勢角速度演算部は、前記線形連立方程式のうち、前記光学センサの視野中心の前記光電変換素子の前記線形連立方程式の誤差を0にし、かつ、それ以外の前記光電変換素子の前記線形連立方程式の誤差の二乗を最小化する姿勢角速度を前記目標姿勢角速度として算出することを特徴とする請求項2に記載の演算装置。
- 飛翔体に搭載され光学センサで走査することにより撮像対象を撮像する観測器の目標姿勢角速度を演算する演算装置であって、
前記演算装置は、
前記観測器の姿勢および前記観測器の位置に基づいて、前記観測器から前記光学センサの光電変換素子が前記撮像対象を向くセンサ視線方向が前記撮像対象の表面である撮像表面と交差するセンサ視点までの距離および前記センサ視点における前記撮像表面の接平面を定義する法線ベクトルを算出する法線ベクトル距離演算部と、
前記観測器の位置、前記観測器の速度、前記観測器の姿勢、前記光学センサのラインレート、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記観測器から前記センサ視点までの距離、および、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記法線ベクトルに基づいて、前記光学センサの1画素分の走査方向のベクトルを前記撮像表面に前記観測器の光学系で写像した写像ベクトルと、1画素あたりの前記ラインレートにおける前記センサ視点の前記撮像表面での移動を示す移動ベクトルとの誤差が、定めた計算精度で最小になる前記目標姿勢角速度を算出する目標姿勢角速度演算部と、
を備える演算装置。 - 前記目標姿勢角速度演算部が算出した前記目標姿勢角速度に基づいて、前記観測器の目標姿勢角を演算する目標姿勢角演算部をさらに備える請求項1から4のいずれか1項に記載の演算装置。
- 請求項5に記載の演算装置と、
前記観測器の姿勢角および姿勢角速度をそれぞれ、前記目標姿勢角および前記目標姿勢角速度にする制御を行う姿勢制御部と、
を備える制御装置。 - コンピュータを
飛翔体に搭載され光学センサで走査することにより撮像対象を撮像する観測器の姿勢および前記観測器の位置に基づいて、前記観測器から前記光学センサの光電変換素子が前記撮像対象を向くセンサ視線方向が前記撮像対象の表面である撮像表面と交差するセンサ視点までの距離および前記センサ視点における前記撮像表面の接平面を定義する法線ベクトルを算出する法線ベクトル距離演算部、ならびに、
前記観測器の位置、前記観測器の速度、前記観測器の姿勢、前記光学センサのラインレート、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記観測器から前記センサ視点までの距離、および、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記法線ベクトルに基づいて、前記光学センサの1画素分の走査方向のベクトルを前記接平面に前記観測器の光学系で写像した接平面写像ベクトルと、1画素あたりの前記ラインレートにおける前記センサ視点の前記接平面での移動を示す接平面移動ベクトルとの誤差が、定めた計算精度で最小になる前記観測器の目標姿勢角速度を算出する目標姿勢角速度演算部、
として機能させるプログラム。 - コンピュータを
飛翔体に搭載され光学センサで走査することにより撮像対象を撮像する観測器の姿勢および前記観測器の位置に基づいて、前記観測器から前記光学センサの光電変換素子が前記撮像対象を向くセンサ視線方向が前記撮像対象の表面である撮像表面と交差するセンサ視点までの距離および前記センサ視点における前記撮像表面の接平面を定義する法線ベクトルを算出する法線ベクトル距離演算部、ならびに、
前記観測器の位置、前記観測器の速度、前記観測器の姿勢、前記光学センサのラインレート、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記観測器から前記センサ視点までの距離、および、前記法線ベクトル距離演算部が算出した前記法線ベクトルに基づいて、前記光学センサの1画素分の走査方向のベクトルを前記撮像表面に前記観測器の光学系で写像した写像ベクトルと、1画素あたりの前記ラインレートにおける前記センサ視点の前記撮像表面での移動を示す移動ベクトルとの誤差が、定めた計算精度で最小になる前記観測器の目標姿勢角速度を算出する目標姿勢角速度演算部、
として機能させるプログラム。
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JP2016052746A JP6385380B2 (ja) | 2016-03-16 | 2016-03-16 | 演算装置、制御装置およびプログラム |
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