JPH0721400B2 - 追尾装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は砲を有する装甲車両に搭載されたテレビカメ
ラ等を用いて目標を自動的に追尾し，目標の速度を検出
する追尾装置に関するものである。

〔従来の技術〕

追尾装置は，射撃目標の空間的な位置を撮像画像上にお
いて検出することにより，砲を射撃目標方向に自動的に
向けておく為に用いられる。この装置を用いることによ
り，移動する目標であっても，自車が走行中であっても
射撃目標方向に砲を向けておくことが可能となる。

第４図は，従来の追尾装置の一実施例を示す。（１）は
砲（５）上に取付けられ，射撃目標方向の視軸線（４）
上にある目標（３）を撮像し，映像信号（６）を出力す
るテレビカメラ，（２）は射撃方向を示し，視軸線
（４）と同一方向に向けられる。（７）は，映像信号
（６）を入力とし，砲（５）と目標（３）との相対角度
を検出し，追尾偏差信号（８）を出力する画像追尾器，
（９）は，追尾偏差信号（８）を入力とし，追尾ゲイン
Ｋ（10）を乗算し，速度指令信号（11）を出力する乗算
器，（12）は，砲（５）に取り付けられ，砲の動きを検
出し，砲の空間角速度信号（13）を出力するジャイロ，
（14）は，速度指令信号（11）と空間角速度信号（13）
を入力とし，速度偏差信号（15）を出力する加算器，
（16）は，速度偏差信号（15）を入力とし，砲を駆動す
る砲駆動制御器である。

次に追尾装置の動作を説明する。

テレビカメラ（１）で目標（３）を撮像し，映像信号
（６）として目標（３）は画像追尾器（７）へ出力され
る画像追尾器（７）は，入力された映像信号（６）を用
いて視軸線（４）の位置を基準とした目標（３）の空間
位置を検出し，空間位置を追尾偏差信号（８）として乗
算器（９）へ出力する。乗算器（９）は，追尾偏差信号
（８）に追尾ゲインＫ（10）を乗算し，速度指令信号
（11）を加算器（４）へ出力する。砲（５）に取り付け
られたジャイロ（12）で検出される砲（５）の空間角速
度（13）は，加算器（14）へ入力され，空間角速度（1
3）が，速度指令信号（11）に追従する様に，加算器（1
4）より出力される速度偏差信号（15）が砲駆動制御器
（16）に入力され，砲（５）が駆動される。

砲（５）は，追尾偏差信号（８）に比例した角速度，つ
まり速度指令信号（11）で駆動され，追尾偏差信号
（８）が小さくなる方向に動作することから，視軸線
（４）方向上に目標（３）が一致する様砲が駆動される
視軸線（４）と射撃線（２）は同一方向であることから
砲（５）は自動的に目標（３）方向を向くことになる。

目標（３）が移動すると，砲駆動制御器（16）は，追尾
偏差信号（８）を小さくする方向に砲を駆動し，砲
（５）は移動する目標（３）を追いつづけることになる すなわち，以上により構成された追尾装置において，目
標（３）を自動的に追尾する追尾系が構成される。

さらに，画像追尾器（７）を第５図を用いて詳述する。
第５図は，視軸線（４）方向に目標（３）をテレビカメ
ラ（１）により撮像した映像信号（６）である。

（23）は水平方向照準レチクル，（24）は垂直方向照準
レチクル，（25）は追尾する目標であることを示す追尾
ゲートである。このとき，水平方向照準レチクル（23）
と垂直方向照準レチクル（24）の交点は射撃方向（２）
即ち，視軸線（１）の方向であり，視軸線（１）の方向
を基準とした目標（３）の空間位置が映像信号（６）よ
り追尾偏差（８）として求められる。

追尾装置は，追尾偏差（８）を小とする様動作すること
から，視軸線（１）と目標（３）は一致する。

〔発明が解決しようとしている課題〕

以上のように構成された従来の追尾装置では，移動する
目標を自動的に追尾する場合，追尾偏差は定常的に目標
の移動速度に対し，目標速度の追尾ゲイン分の１の大き
さとして現れる。また，追尾装置の動作の安定上の制約
から，追尾ゲインの大きさには制限があるため，高速に
移動する目標に対して，追尾偏差が大となる。

従来の追尾装置は，移動目標を自動追尾する場合，定常
的に追尾偏差が生じ，視軸線方向と目標との間に偏差，
即ち，照準のズレをもった追尾状態となる。射撃が可能
である照準のズレ量には制約がある為，追尾する目標速
度に限界を持つ。

この発明は，この様な従来の問題点を解決するためにな
されたものであり，追尾偏差を生じることなく，高速に
移動する目標に対しても，視軸線方向上に目標を捕ら
え，自動追尾し，目標の速度に係らず，同様な射撃の実
施を可能とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る追尾装置は，視軸線上の目標を撮像する
テレビカメラ，このテレビカメラより出力される映像信
号から追尾偏差信号を出力する画像追尾器，上記追尾偏
差信号に追尾ゲインＫを乗算する乗算器，砲の動きを検
出し，砲の空間角速度信号を出力するジャイロ，このジ
ャイロより出力される空間角速度信号から砲空間位置を
出力する積分器，砲空間位置と追尾偏差信号とから，目
標空間位置を出力する加算器，目標空間位置より目標速
度信号を出力する微分器，上記乗算器より出力される速
度指令信号と上記微分器より出力される目標速度信号及
び上記ジャイロより出力される空間角速度信号から，速
度偏差信号を出力する加算器，上記速度偏差信号の入力
を受け，砲を駆動する砲駆動制御器とを具備したもので
ある。

〔作用〕

この発明に係る追尾装置は，砲の空間位置と追尾偏差信
号とから，目標の空間位置を検出し，検出された目標空
間位置を微分することにより，目標の移動速度を検出
し，この目標速度に砲が追従する様動作する。

これにより，移動する目標に対し，その移動速度の大き
さに係らず，定常追尾偏差を生じることなく，追尾する
ことが可能となり，常に砲の射撃方向上に目標を一致さ
せながら追尾するため，照準性能及び砲の射撃性能が向
上する。

〔実施例〕

第１図は，この発明の一実施例を示す図である図中
（１）〜（16）は第２図と同一である。（17）は砲の空
間角速度（13）を入力とし，砲空間位置（18）を出力す
る積分器，（19）は追尾偏差信号（８）と砲空間位置
（18）を入力とし，目標空間位置（20）を出力する加算
器，（21）は目標空間位置（20）を入力とし，目標速度
信号（22）を出力する微分器である。

以上のように構成された追尾装置は，テレビカメラ
（１）により，目標（３）をを撮像した映像信号（６）
より，画像追尾器（７）は，視軸線（４）方向を基準と
した追尾偏差信号（８）を出力し，乗算器（９）から追
尾偏差信号（８）を追尾ゲインＫ（10）倍した速度指令
信号（11）が出力される。積分器（17）によってジヤイ
ロ（12）より出力される砲の空間角速度（13）から砲空
間位置（18）が出力され，加算器（19）は砲空間位置
（18）と追尾偏差信号（18）とから，目標空間位置（2
0）を出力し，微分器（21）は目標空間位置（20）を入
力とし，目標速度信号（22）を出力する。加算器（14）
は，目標速度信号（22）と速度指令信号（11）とジャイ
ロ（12）より出力される砲の空間角速度信号（13）を入
力とし，速度偏差信号（15）を出力し，砲駆動制御器
（16）は，速度偏差信号（15）を受け，砲（５）を駆動
する。砲は目標速度信号に等しくなる様動作し，又，視
軸線（１）方向と目標（３）のズレ量即ち，追尾偏差信
号（８）を小さくする様動作することから，視軸線
（１）上に目標（３）を捕らえながら追尾し，移動目標
に対し，目標速度に比例した定常追尾偏差を発生しない
追尾系を構成する。

次に，第２図及び第３図を用いて，目標速度検出につい
て詳述する。

第２図は，視軸線（４）上に目標（３）を捕らえた映像
信号（６）を示す。

第３図は，自車が走行等による外乱によって視軸線
（４）方向がある角度ずれた場合の映像信号（６）を示
す。

外乱により視軸線（４）がずれた量は，映像信号（６）
上において，追尾偏差（８）と等しくなる。目標の空間
位置は視軸線（４）方向，即ち，砲の空間位置に等し
く，走行等の外乱による砲の空間位置の誤差分を追尾偏
差にてキャンセルすることにより，正確な目標の空間位
置を検出でき，目標空間位置を微分することにより，移
動目標の速度を検出することが出来る。

このように構成された追尾装置では，自車が走行中であ
っても，目標速度を正確に検出することが可能であり得
られた目標速度にて砲を駆動することから，移動目標に
対し，定常追尾偏差を生じることがなく，視軸線上に目
標を捕らえておくことが可能となる。

〔発明の効果〕

この発明は，以下説明したとおり，走行等による外乱に
影響されることなく，正確に目標の速度を検出し，検出
した目標速度に一致する様砲を駆動し，目標を追尾する
為，定常追尾偏差を生じることなく，視軸線上に目標が
一致する様に捕らえておくことが可能であり，目標速度
に係らず照準のズレがない為，自車が走行中であって
も，目標が移動していても，射撃性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は，この発明による追尾装置の一実施例の構成
図，第２図は，この発明の目標照準時の映像を示す図，
第３図は，この発明の外乱により視軸線がずれた時の映
像を示す図，第４図は，従来の追尾装置を示す図，第５
図は，目標撮像時の映像と追尾偏差を示す図である。 図中（１）はテレビカメラ，（２）は射撃方向，（３）
は目標，（４）は視軸線，（５）は砲，（６）は映像信
号，（７）は画像追尾器，（８）は追尾偏差信号，
（９）は乗算器（10）は追尾ゲインK,（11）は速度指令
信号，（12）はジャイロ，（13）は空間角速度，（14）
は加算器（15）は速度偏差信号，（16）は砲駆動制御
器，（17）は積分器，（18）は砲空間位置，（19）は加
算器，（20）は目標空間位置，（21）は微分器，（22）
は目標速度信号，（23）は水平方向照準レチクル，（2
4）は垂直方向照準レチクル，（25）は追尾ゲートであ
る なお，図中，同一あるいは，相当部分は同一符号を付し
て示してある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砲を有する装甲車両に設けられ，視軸線方
   向上にある目標を撮像し，映像信号を出力する映像信号
   検出手段と，上記映像信号検出手段の出力から上記砲と
   上記目標の空間的相対角度を検出する目標追尾偏差検出
   手段と，上記砲の速度を検出する空間角速度検出手段
   と，上記空間角速度を積分し砲空間位置を検出する砲空
   間位置検出手段と，上記追尾偏差検出手段の出力と砲空
   間位置検出手段の出力とから目標の空間位置を検出する
   目標空間位置検出手段と，上記目標空間位置検出手段の
   出力を微分し，目標の速度を検出する目標速度検出手段
   と，上記目標追尾偏差検出手段の出力に追尾ゲインを乗
   算する乗算器と，上記目標速度検出手段の出力と，上記
   乗算器の出力と，上記空間角速度検出手段の出力とを加
   算する加算器と，上記加算器の出力により上記砲を駆動
   する砲駆動制御手段とを具備したことを特徴とする追尾
   装置。