JP6601418B2 - 協調制御装置及び協調制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、協調制御装置及び協調制御方法に関し、特に、対向局からの光を追尾して受光するのに用いられる複数の偏向手段を協調制御する協調制御装置及び協調制御方法に関する。

協調制御装置は、対向局からの光を追尾して受光するために、第一の指向手段、例えばジンバルと、第二の指向手段、例えばＦＰＭ（Ｆｉｎｅ Ｐｏｉｎｔｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）の二つの指向手段を用いる装置において、ＦＰＭの指向角度誤差を、ジンバルの指向角度の制御によってキャンセルするのに用いられている。

例えば、特許文献１に開示されている協調制御装置は、第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用して第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する。協調制御装置は、その目標角度から、自局と対向局との位置情報等を用いて算出した第一指向手段の位置情報による目標角度を減算して目標角度誤差を得る。協調制御装置は、その目標角度誤差を積算した目標誤差角度を、第一指向手段の位置情報による目標角度に加算して、協調制御時の目標角度とする。

また、二つの指向手段の協調制御技術として、特許文献２には、精粗協調制御系の採用により、捕捉速度の向上、相互干渉の抑制、制御精度の向上を図った光空間通信装置及び方法が開示されている。

国際公開第２０１４／０１６９８９号 特開平７−３０７７０３号公報

しかしながら特許文献１及び特許文献２に開示されるような二つの指向手段による追尾制御装置では、第一指向手段の可動範囲が広く、さらにＦＰＭ等を搭載するため第一指向手段が大型に、かつ重くなり、慣性モーメントが大きくなる。よって第一指向手段が第一指向手段の目標角に到達する前に、ＦＰＭが可動範囲を超えてしまい対向局からの光を見失う恐れがある。

本発明は、追従性の悪さを補い、ＦＰＭが可動範囲を超えてしまうことを回避でき、ＦＰＭの指向角度誤差を確実にキャンセルすることができる協調制御装置及び協調制御方法を提供することを目的とする。

本発明の例示態様による協調制御装置は、固定部と回転自在に接続される第一指向手段と、第一指向手段と回転自在に接続され前記第一指向手段より慣性モーメントが小さい第二指向手段と、第二指向手段と回転自在に接続される第三指向手段と、第一指向手段の角度を検知する第一角度センサと、第二指向手段の角度を検知する第二角度センサと、第三指向手段の角度である目標角度誤差を検知する第三角度センサと、前記第二角度センサが検知した角度に基づいて前記第二指向手段の角度を制御する第二指向手段制御部と、前記第一指向手段及び前記第二指向手段の角度と前記目標角度誤差に基づいて前記目標角度誤差を前記第一指向手段の目標角度に換算する換算部と、前記第一指向手段の換算された目標角度に基づいて前記第一指向手段の角度を制御する第一指向手段制御部とを有している。

本発明の他の例示態様による協調制御方法は、固定部と回転自在に接続される第一指向手段と、第一指向手段と回転自在に接続され前記第一指向手段より慣性モーメントが小さい第二指向手段と、第二指向手段と回転自在に接続される第三指向手段と、を有する協調制御装置の協調制御方法において、前記第一指向手段の角度を検知し、前記第二指向手段の角度を検知し、前記第三指向手段の角度である目標角度誤差を検知し、前記第二指向手段の角度に基づいて前記第二指向手段の角度を制御し、前記第一指向手段及び前記第二指向手段の角度と前記目標角度誤差に基づいて前記目標角度誤差を前記第一指向手段の目標角度に換算し、前記第一指向手段の換算された目標角度に基づいて前記第一指向手段の角度を制御する。

本発明の上記例示態様によれば、追従性の悪さを補い、ＦＰＭが可動範囲を超えてしまうことを回避でき、ＦＰＭの指向角度誤差を確実にキャンセルすることができる。

図１は、一実施形態の構造的な構成を示す説明図である。 図２は、一実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。 図３は、一実施形態の協調制御の動作を示すフローチャートである。 図４は、実施形態の変形例の構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態の変形例の協調制御の動作を示す説明図である。

次に、本発明の協調制御装置及び協調制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、一実施形態の構造的な構成を示す説明図である。

本実施形態の協調制御装置は、対向局からの光を追尾して受光するために、２重構成のジンバルである第一及び第二指向手段と、ＦＰＭである第三の指向手段を用いる装置において、ＦＰＭの指向角度誤差を、ジンバルの指向角度の制御によってキャンセルするのに用いられる。

固定部１１は、本実施形態の協調制御装置を、例えば地面や航空機の機体等に取付ける固定手段である。

第一指向手段フレーム１２は、固定部１１に対し回転軸１３によって回転自在に接続され、第一指向手段偏向部１４は、固定部１１に対して第一指向手段フレーム１２を回転軸１３周りに回転させる。また第一指向手段角度センサ１５は、固定部１１に対する第一指向手段フレーム１２の角度を測定する。

図１では簡略のため１軸の図としているが、第一指向手段フレーム１２は、固定部１１に対して２軸に回転自在に接続されていてもよい。また、第一指向手段偏向部１４は、固定部１１に対して第一指向手段フレーム１２を２軸に回転させ、第一指向手段角度センサ１５は、固定部１１に対する第一指向手段フレーム１２の角度を２軸について測定することができるように構成されていてよい。

第二指向手段フレーム１６は、第一指向手段フレーム１２に対し回転軸１３によって回転自在に接続され、第二指向手段偏向部１７は、第一指向手段フレーム１２に対して第二指向手段フレーム１６を回転軸１３周りに回転させる。また第二指向手段角度センサ１８は、第一指向手段フレーム１２に対する第二指向手段フレーム１６の角度を測定する。第二指向手段フレーム１６は、第一指向手段フレーム１２よりサイズが小さく慣性モーメントが第一指向手段フレーム１２より小さい。したがって目標角への追従性が第一指向手段より高くなっている。

第二指向手段フレーム１６は、第一指向手段フレーム１２に対して２軸に回転自在に接続されていてもよい。また、第二指向手段偏向部１７は、第一指向手段フレーム１２に対して第二指向手段フレーム１６を２軸に回転させる。第二指向手段角度センサ１８は、第一指向手段フレーム１２に対する第二指向手段フレーム１６の角度を２軸について測定することができるように構成されていてよい。

第三指向手段フレーム２０は、第二指向手段フレーム１６に固定される。第三指向手段フレーム２０には、第二指向手段フレーム１６の面に対して、例えば図１で、紙面に対し下向きに４５度傾斜した面が形成される。その傾斜面に、第三指向手段であるミラー２４が、図示しない板バネにより２軸について回転自在に接続されている。また第三指向手段偏向部２２は、第二指向手段フレーム１６に対して第三指向手段であるミラー２４を２軸に回転させる。

また第三指向手段角度センサ２３は、例えば傾斜面に対するミラー２４の角度を２軸について測定する。

また第二指向手段フレーム１６には受光センサ２５が固定されており、対向局から自局に入射したレーザー光は、第三指向手段であるミラー２４によって反射され、受光センサ２５に入射する。例えば、対向局からのレーザー光は、図１で紙面に向かって入射し、第二指向手段フレーム１６に設けられた穴２０１を通過し、ミラー２４により下方向に反射する。そのレーザー光が第二指向手段フレーム１６の裏側に取り付けられた受光センサ２５に入射する配置となっていてもよい。また受光センサ２５は、例えば４分割受光素子であり、第三指向手段であるミラー２４の角度を測定するためのセンサとしての機能を有する。

本実施形態では特許文献１に比べ、大きな差異として第二指向手段フレーム１６、第二指向手段偏向部１７、第二指向手段角度センサ１８からなる第二指向手段が追加されている。第二指向手段の役割を説明する。

例えば、第一指向手段フレーム１２の可動範囲はＡＺ軸に±１８０度、ＥＬ軸に±９０度である。第二指向手段フレーム１６の可動範囲はＡＺ軸、ＥＬ軸とも±５度である。第三指向手段であるミラー２４の可動範囲は上記の傾斜面のＸ軸まわり、Ｙ軸まわりとも±０．５度である。

第一指向手段フレーム１２は可動範囲が広く、さらにミラー２４、第三指向手段偏向部２２、第三指向手段角度センサ２３、受光センサ２５を含む第三指向手段等を搭載する関係で大型かつ重くなり、慣性モーメントが大きくなる。よって協調制御による目標角（後述する４式５式）への追従性が悪く、第一指向手段が第一指向手段の目標角に到達する前に、第三指向手段であるミラー２４が可動範囲±０．５度を超えてしまい対向局からの光を見失う場合がある。

第二指向手段は第一指向手段より小型軽量で慣性モーメントが第一指向手段より小さく目標角への追従性が第一指向手段より高い。また、第二指向手段は第三指向手段より可動範囲が広い。よって、第一指向手段の目標角と第一指向手段角度センサ１５の出力の差分を第二指向手段の目標角に用いて、第二指向手段を動かすことで、第一指向手段の追従性の悪さを補い、第三指向手段が可動範囲を超えてしまうことを回避できる。

なお協調制御を用いることで、第三指向手段の第三指向手段角度センサ２３の誤差角を第一指向手段または第二指向手段で除去することが考えられる。

しかしながら、例えば対向局が自局の周りをＡＺ軸方向に−１８０度から＋１８０度に動き続ける場合を考えると、対向局からの光の入射方向はＡＺ軸に−１８０度から＋１８０度に変化し、第三指向手段角度センサ２３の誤差角は常時発生する。第二指向手段では±５度の可動範囲しかないので、第三指向手段角度センサ２３の誤差角を除去することができない。

本実施形態の協調制御装置は、第三指向手段角度センサ２３の誤差角を第二指向手段でなく、可動範囲が±１８０度と広範囲の第一指向手段で除去することにより、第三指向手段角度センサ２３の誤差角が常時発生する場合でも、第一指向手段で第三指向手段角度センサ２３の誤差角を除去することができる。

図２は、第１の実施形態の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図中の矢印の向きは、一例を示すものであり、ブロック間の信号の向きを限定するものではない。他のブロック図についても同様である。

第一指向手段制御部２６は、図２に示すように、対向局位置情報取得部２６１、自局位置情報取得部２６２、指向角度生成部２６３、選択部２６４を備えている。

対向局は、光通信用の光を発生させるレーザー発生器、対向局の位置情報を、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて取得する対向局位置情報取得部を備えている。例えば、対向局の対向局位置情報取得部との無線通信により、対向局位置情報取得部２６１が対向局の位置情報を取得する。

また自局の位置情報は、自局位置情報取得部２６２で取得する。自局位置情報取得部２６２は、自局の位置情報を、例えばＧＰＳにより取得する。

指向角度生成部２６３は、対向局位置情報取得部２６１の対向局位置情報と自局位置情報取得部２６２の自局位置情報を用いて、以下の式（１）、式（２）で表される固定部１１に対する第一指向手段フレーム１２の目標角度ψ_ｇ、θ_ｇを生成する。以下、これを位置情報による目標角度と呼ぶ。
ここで、第一指向手段角度センサ１５の出力である第一指向手段フレーム１２の２軸の回転角度をＡＺ軸ψ、ＥＬ軸θとする。

ここでａ、ｂ、ｃは自局位置情報から対向局位置情報までの目標ベクトル

、

で定義される（詳細は特許文献１を参照のこと）。

選択部２６４は、指向角度生成部２６３で生成した第一指向手段フレーム１２の目標角度を選択して第一指向手段偏向部１４の目標角度とする。選択部２６４は、第一指向手段の位置情報を用いて指向角度生成部２６３が生成した目標角度ψ_ｇ、θ_ｇと、第一指向手段の運動学を用いた目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’の選択を行う。選択部２６４は、例えば、受光センサ２５で対向局からの出射光を受光している場合は、第一指向手段の運動学を用いた目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’を選択し、受光センサ２５で光を検知できない場合は、第一指向手段の位置情報を用いた目標角度ψ_ｇ、θ_ｇを選択する。

第一指向手段角度センサ１５は、例えばレゾルバであり、第一指向手段フレーム１２の回転角度を検出する。

第一指向手段制御部２６は、第一指向手段角度センサ１５で検出された第一指向手段フレーム１２の回転角度を現在角度として、位相補償を施し、第一指向手段偏向部１４の制御信号を生成する。

第一指向手段偏向部１４は、第一指向手段制御部２６からの制御信号に基づいて第一指向手段フレーム１２を目標角度に指向させる。

第二指向手段角度センサ１８は、例えばレゾルバであり、第二指向手段フレーム１６の回転角度を検出する。

第二指向手段制御部２７は、第一指向手段フレーム１２の目標角と第一指向手段角度センサ１５の出力の差分を第二指向手段フレーム１６の目標角度とする。第二指向手段制御部２７は、第二指向手段角度センサ１８で検出された第二指向手段フレーム１６の回転角度を現在角度として、位相補償を施し、第二指向手段偏向部１７の制御信号を生成する。

第二指向手段偏向部１７は、第二指向手段制御部２７からの制御信号に基づいて第二指向手段フレーム１６を目標角度に指向させる。

第二指向手段偏向部１７が目標角度に指向すると、対向局のレーザー発生器から発生した光通信用の光は、第三指向手段であるミラー２４に入射し、ミラー２４によって反射され、受光センサ２５に導かれる。

また、第三指向手段フレーム２０には、ミラーの傾き（回転角度）を直接検出する第三指向手段角度センサ２３も取り付けられている。
第三指向手段制御部２８は、第三指向手段であるミラー２４の目標角度を０度とし、現在角度を、受光センサ２５の出力か、第三指向手段角度センサ２３の出力か、のいずれかを選択して位相補償を施し、第三指向手段偏向部２２の制御信号を生成する。

第三指向手段偏向部２２は、第三指向手段制御部２８からの制御信号に基づいて第三指向手段であるミラー２４を目標角度（この場合０度）に指向させる。

換算部２９は、第一指向手段フレーム１２と第三指向手段であるミラー２４の間の運動学的定式化により、第三指向手段であるミラー２４の２軸の回転角度をキャンセルする第一指向手段フレーム１２の目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’の演算を行う。目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’は、以下の式（３）、式（４）で表される。目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’を、運動学を用いた目標角度と呼ぶ。

ここで、

α、βは、第三指向手段角度センサ２３または受光センサ２５の出力であるミラー２４の２軸の回転角度であり、Ｘ軸の回転角度がα、Ｙ軸の回転角度がβである。Ｘ軸、Ｙ軸はミラーの取り付け面内の直交する２軸である。またψ_ｇ、θ_ｇは、第一指向手段角度センサ１５の出力である第一指向手段フレーム１２の２軸の回転角度であり、ＡＺ軸の回転角度がψ_ｇ、ＥＬ軸の回転角度がθ_ｇである。また、ψ_ｇｉｎ、θ_ｇｉｎは、第二指向手段角度センサ１８の出力である第二指向手段フレーム１６の２軸の回転角度であり、ＡＺ軸の回転角度がψ_ｇｉｎ、ＥＬ軸の回転角度がθ_ｇｉｎである。ここで、第二指向手段角度センサ１８の出力である第二指向手段フレーム１６の２軸の回転角度をＡＺ軸ψ_ｇｉｎ、ＥＬ軸θ_ｇｉｎとする。ＡＺ軸、ＥＬ軸は、例えば図１で回転軸１３の軸と、それと直交する軸である。またａ、ｂ、ｃは、前述のように自局位置情報から対向局位置情報までの目標ベクトル［ａｂｃ］^ＴのＸ，Ｙ，Ｚの各要素であり、

である。

式（３）（４）の導出を説明する。固定部１１に固定された固定手段固定座標系Σ_ｇｂから第一指向手段フレーム１２によりψ_ｇ、θ_ｇ回転後の第一指向手段座標系Σ_ｇへの回転座標変換は、オイラーの座標変換を用いて、

と表記できる。第一指向手段座標系Σ_ｇから第二指向手段フレーム１６によりψ_ｇｉｎ、θ_ｇｉｎ回転後の第二指向手段座標系Σ_ｇｉｎへの回転座標変換は、オイラーの座標変換を用いて、

と表記できる。自局位置情報から対向局位置情報までの目標ベクトルが第一指向手段フレーム１２、第二指向手段フレーム１６を回転させて第二指向手段座標系Σ_ｇｉｎで

となる場合を考える。この時、第三指向手段であるミラー２４の回転α、βにより、目標ベクトル^ｇｉｎＰ_ｔがずれた場合、目標ベクトル^ｇｉｎＰ_ｔ’は以下の式で表される。

なお^ｇｉｎ［ ］は第二指向手段座標系Σ_ｇｉｎであることを示す。

ここで、固定手段固定座標系Σ_ｇｂで観測した式（１３）の目標ベクトル

は、第一指向手段の回転角度ψ_ｇ、θ_ｇおよび第二指向手段２０の回転角度ψ_ｇｉｎ、θ_ｇｉｎにて第三指向手段の回転角度α，βに動かす新たな目標ベクトルであり、以下で導出される。なお^ｇｂ［ ］は固定手段固定座標系Σ_ｇｂであることを示す。

なお^ｇ［ ］は第一指向手段座標系Σ_ｇであることを示す。

ここで、

ここで、Ａ_１Ａ_２Ａ_３は式（８）（９）（１０）で表される。
式（１５）（１６）より、

式（１７）よりａ’ｂ’ｃ’を求めると、式（５）式（６）式（７）が求まる。
ここで、式（１４）にてα、β＝０とする第一指向手段３の新たな回転角度ψ_ｇ、θ_ｇをψ_ｇ’、θ_ｇ’とすると、

式（１８）の両辺に^ginＣ_ｇ ^Ｔを掛けると、

式（１９）をψ_ｇ’、θ_ｇ’について解くと式（３）、式（４）が導出できる。

次に本実施形態の協調制御装置の協調制御の動作について説明する。図３は一実施形態の協調制御の動作を示すフローチャートである。

まず、各指向手段の角度に基づいて各指向手段制御部は、各指向手段の角度制御を行う（ステップＳ１）。第一指向手段制御部２６は、第一指向手段角度センサ１５で検出された第一指向手段フレーム１２の回転角度を現在角度とし位相補償を施し、第一指向手段偏向部１４の制御信号を生成する。第二指向手段制御部２７は、第二指向手段角度センサ１８で検出された第二指向手段フレーム１６の回転角度を現在角度とし位相補償を施し、第二指向手段偏向部１７の制御信号を生成する。第三指向手段制御部２８は、現在角度を、受光センサ２５の出力か、第三指向手段角度センサ２３の出力か、のいずれかを選択して、位相補償を施し、第三指向手段偏向部２２の制御信号を生成する。第三指向手段制御部２８は、受光センサ２５の出力を用いて第三指向手段であるミラー２４を２軸とも０度を目標角度として制御している。

換算部２９は、第三指向手段の第三指向手段角度センサ２３の誤差角を第一指向手段で除去する協調制御を開始するか判断する（ステップＳ２）。

協調制御を開始する場合、換算部２９は、第三指向手段であるミラー２４及び第二指向手段フレーム１６、第一指向手段フレーム１２の角度を検出する（ステップＳ３）。このとき第三指向手段角度センサ２３の出力である２軸の回転角度がＸ軸α（≠０）、Ｙ軸β（≠０）となったとする。換算部２９は、第三指向手段であるミラー２４の目標角度誤差α、βを、上述の式（３）（４）を用いて演算する。換算部２９は、この演算に第二指向手段の第二指向手段角度センサ１８の出力ψ_ｇｉｎ、θ_ｇｉｎ、第一指向手段の第一指向手段角度センサ１５の出力ψ_ｇ、θ_ｇも用いる。このことにより、換算部２９は、第一指向手段の目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’に換算する（ステップＳ４）。そして第一指向手段制御部２６は、目標角度に換算部２９の結果ψ_ｇ’、θ_ｇ’を用い、第一指向手段フレーム１２のＡＺ軸目標角度をψ_ｇからψ_ｇ’に切り替える。また第一指向手段制御部２６は、第一指向手段フレーム１２のＥＬ軸目標角度をθ_ｇからθ_ｇ’に切替える。そして第一指向手段制御部２６は、第一指向手段偏向部１４の制御信号を生成する（ステップＳ５）。第一指向手段偏向部１４は、第一指向手段制御部２６からの制御信号に基づいて第一指向手段フレーム１２を目標角度に指向させ、第三指向手段であるミラー２４の２軸の回転角度Ｘ軸α、Ｙ軸βがキャンセルされる。対向局や自局が高速で移動した、または揺れが大きくなった等の原因によって、対向局からの光が第三指向手段の受光センサ２５で検出できなくなる場合がある。この場合には、第一指向手段制御部２６は、第一指向手段フレーム１２のＡＺ軸目標角度をψ_ｇ’からψ_ｇに切り替える。また、第一指向手段制御部２６は、第一指向手段フレーム１２のＥＬ軸目標角度をθ_ｇ’からθ_ｇに切替える（ステップＳ６）。

以上、説明したように換算部２９が、式（３）、式（４）により、第一指向手段フレーム１２と第三指向手段であるミラー２４の間の運動学的定式化から、第一指向手段の目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’に換算する。そして、第一指向手段制御部２６が、目標角度ψ_ｇ’、θ_ｇ’に基づいて第一指向手段偏向部１４の制御信号を生成し、第一指向手段偏向部１４が、第一指向手段制御部２６からの制御信号に基づいて第一指向手段フレーム１２を制御する。このことにより、第三指向手段であるミラー２４の２軸の回転角度をキャンセルすることができる。

上述の実施形態では、協調制御装置は不揮発性メモリ（不図示）に記憶されているプログラムを実行することで協調制御等の機能を実現することができる。この場合、協調制御装置が実行するプログラムはコンピュータ読取り可能な非一時的な記録媒体に記憶してもよく、通信回線を介してサーバからダウンロードするようにしてもよい。また、協調制御装置は内部にコンピュータシステムを有している。また、その処理手順はプログラム形式でコンピュータ読取り可能な記録媒体によって記憶されている。コンピュータシステムが当該プログラムを読み出して実行することにより協調制御等を実現することができる。尚、「コンピュータシステム」とはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、メモリ、周辺機器などのハードウェア、オペレーティングシステム（ＯＳ）などのソフトウェアを包含する。

また、上述のフローチャートに表された協調制御を実現するプログラムをコンピュータ読取り可能な記録媒体に記録して、当該プログラムをコンピュータシステムが読み込んで実行するようにしてもよい。「コンピュータ読取り可能な非一時的な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどの書込可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの可搬記録媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置を意味する。

また、上述のプログラムは本発明に係る協調制御の一部を実現するものであってもよい。或いは、上述のプログラムはコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組合せで本発明の機能を実現するような差分プログラム（又は、差分ファイル）としてもよい。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

例えば図４に示すように、換算部２９は、換算した目標角度への角度制御の完了を判断する完了判断部２９１を備えてもよい。この場合、図５に示すように、図３のステップＳ５に続き、第三指向手段の角度キャンセルが完了したかを判断し（ステップＳ１０）、キャンセルが完了したと判断した場合、図３のステップＳ６の処理に移る。ステップＳ１０においては、完了判断部２９１は、例えば、所定時間経過したら強制的に完了と判断してもよい。また、第三指向手段の角度を検出して角度が所定の角度範囲内になったか否かを判断するとしてもよい。このような構成により、対向局からの光がずれて第三指向手段の角度がキャンセルされた場合、速やかに協調制御を完了することができる。

また例えば上記実施形態では第三指向手段制御部２８から換算部２９が第三指向手段の角度を検知しているが、換算部２９が第三指向手段角度センサ２３及び受光センサ２５のいずれか一方のセンサから直接第三指向手段の角度を検知してもよい。

また例えば上記実施形態では指向角度生成部２６３は、自局と対向局の位置情報のみを用いて第一指向手段の目標角度を生成しているが、位置情報に自局および対向局の姿勢を加味してもよい。

また上記実施形態では第一指向手段、第二指向手段、第三指向手段の回転軸は２軸を前提にしている。しかし、本発明は２軸に限定されず、３軸以上の複数軸からなる場合でも、指向角度誤差をキャンセルしたい指向手段から運動学的定式化により別の指向手段の指向角度に換算することで本発明を適用できる。

この出願は、２０１５年１月５日に出願された日本出願特願２０１５−００００７７を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

１１ 固定部
１２ 第一指向手段フレーム
１４ 第一指向手段偏向部
１５ 第一指向手段角度センサ
１６ 第二指向手段フレーム
１７ 第二指向手段偏向部
１８ 第二指向手段角度センサ
２０ 第三指向手段フレーム
２２ 第三指向手段偏向部
２３ 第三指向手段角度センサ
２４ ミラー
２５ 受光センサ
２６ 第一指向手段制御部
２６１ 対向局位置情報取得部
２６２ 自局位置情報取得部
２６３ 指向角度生成部
２６４ 選択部
２７ 第二指向手段制御部
２８ 第三指向手段制御部
２９ 換算部

Claims (6)

1. 固定部と二軸に回転自在に接続される第一指向手段と、
   前記第一指向手段と二軸に回転自在に接続され前記第一指向手段より慣性モーメントが小さい第二指向手段と、
   前記第二指向手段と二軸に回転自在に接続され可動範囲が前記第二指向手段より狭い第三指向手段と、
   前記第一指向手段の二軸の角度を検知する第一角度センサと、
   前記第二指向手段の二軸の角度を検知する第二角度センサと、
   前記第三指向手段の二軸の角度である二軸の目標角度誤差を検知する第三角度センサと、
   前記第一指向手段の目標角度と前記第一角度センサの出力の差分を前記第二指向手段の目標角度に用いて前記第二角度センサが検知した二軸の角度に基づいて前記第二指向手段の二軸の角度を制御する第二指向手段制御手段と、
   前記第一指向手段及び前記第二指向手段の二軸の角度と前記二軸の目標角度誤差に基づいて前記二軸の目標角度誤差を前記第一指向手段の二軸の目標角度に換算する換算手段と、
   前記第一指向手段の換算された二軸の目標角度に基づいて前記第一指向手段の二軸の角度を制御する第一指向手段制御手段部と、
   を有する協調制御装置。
2. 前記第二指向手段制御手段は、前記第一指向手段の可動範囲である第一の角度範囲より狭く前記第三指向手段の可動範囲である第三の角度範囲より広い第二の角度範囲で前記第二指向手段の角度を制御する請求項１に記載の協調制御装置。
3. 前記換算手段が換算した前記第一指向手段の目標角度に基づいて前記第一指向手段の角度制御を指示する指示手段を有する請求項１又は２に記載の協調制御装置。
   
4. 前記換算手段は、換算した前記第一指向手段の目標角度への角度制御の完了を判断する完了判断手段を有する請求項１から３のいずれかに記載の協調制御装置。
   
5. 固定部と二軸に回転自在に接続される第一指向手段と、
   前記第一指向手段と二軸に回転自在に接続され前記第一指向手段より慣性モーメントが小さい第二指向手段と、
   前記第二指向手段と二軸に回転自在に接続され可動範囲が前記第二指向手段より狭い第三指向手段と、
   を有する協調制御装置の協調制御方法において、
   前記第一指向手段の二軸の角度を検知し、
   前記第二指向手段の二軸の角度を検知し、
   前記第三指向手段の二軸の角度である二軸の目標角度誤差を検知し、
   前記第一指向手段の二軸の目標角度と前記第一指向手段の二軸の角度の差分を前記第二指向手段の目標角度に用いて前記第二指向手段の二軸の角度に基づいて前記第二指向手段の二軸の角度を制御し、
   前記第一指向手段及び前記第二指向手段の二軸の角度と前記二軸の目標角度誤差に基づいて前記二軸の目標角度誤差を前記第一指向手段の二軸の目標角度に換算し、
   前記第一指向手段の二軸の目標角度に基づいて前記第一指向手段の二軸の角度を制御する、
   協調制御方法。
6. 固定部と二軸に回転自在に接続される第一指向手段と、
   前記第一指向手段と二軸に回転自在に接続され前記第一指向手段より慣性モーメントが小さい第二指向手段と、
   前記第二指向手段と二軸に回転自在に接続され可動範囲が前記第二指向手段より狭い第三指向手段と、
   を有する協調制御装置のコンピュータに、前記第一指向手段の二軸の角度を検知する処理と、
   前記第二指向手段の二軸の角度を検知する処理と、
   前記第三指向手段の二軸の角度である二軸の目標角度誤差を検知する処理と、
   前記第一指向手段の二軸の目標角度と前記第一指向手段の二軸の角度の差分を前記第二指向手段の目標角度に用いて前記第二指向手段の二軸の角度に基づいて前記第二指向手段の二軸の角度を制御する処理と、
   前記第一指向手段及び前記第二指向手段の二軸の角度と前記二軸の目標角度誤差に基づいて前記二軸の目標角度誤差を前記第一指向手段の二軸の目標角度に換算する処理と、
   前記第一指向手段の二軸の目標角度に基づいて前記第一指向手段の二軸の角度を制御する処理と、を実行させる協調制御プログラム。

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