JPH0820511B2 - 相対方位測定装置 - Google Patents
相対方位測定装置Info
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- JPH0820511B2 JPH0820511B2 JP5090347A JP9034793A JPH0820511B2 JP H0820511 B2 JPH0820511 B2 JP H0820511B2 JP 5090347 A JP5090347 A JP 5090347A JP 9034793 A JP9034793 A JP 9034793A JP H0820511 B2 JPH0820511 B2 JP H0820511B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/66—Tracking systems using electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Closed-Circuit Television Systems (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は目標物と目標物追跡体と
の間の相互の方位角および仰角，即ち相対方位を光信号
を用いて測定する相対方位測定装置に関し、特に距離の
近い目標物との相対方位を高い精度で測定できる相対方
位測定装置に関する。
の間の相互の方位角および仰角，即ち相対方位を光信号
を用いて測定する相対方位測定装置に関し、特に距離の
近い目標物との相対方位を高い精度で測定できる相対方
位測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の相対方位測定装置の一つ
が人工衛星のランデブ・ドッキングにおける目標物であ
るターゲット宇宙機の方位標定用に用いるランデブ・レ
ーザ・レーダとして知られている。この相対方位測定装
置は、目標物追跡体であるチェイサ宇宙機と上記ターゲ
ット宇宙機との間の相互の方位角および仰角，即ち移動
体間の相対方位あるいは固定点から移動体に対する相対
方位を測定する。
が人工衛星のランデブ・ドッキングにおける目標物であ
るターゲット宇宙機の方位標定用に用いるランデブ・レ
ーザ・レーダとして知られている。この相対方位測定装
置は、目標物追跡体であるチェイサ宇宙機と上記ターゲ
ット宇宙機との間の相互の方位角および仰角，即ち移動
体間の相対方位あるいは固定点から移動体に対する相対
方位を測定する。
【０００３】以下、図５に示す従来技術を用いた相対方
位測定装置のブロック図、および図６に示す図５の相対
方位測定装置に使用するリフレクタ１０２の正面図を参
照して、従来の相対方位測定装置について説明する。
位測定装置のブロック図、および図６に示す図５の相対
方位測定装置に使用するリフレクタ１０２の正面図を参
照して、従来の相対方位測定装置について説明する。
【０００４】この相対方位測定装置は、上記チェイサ宇
宙機等に固定された測定部１０１と上記ターゲット宇宙
機等の目標物１に固定されたリフレクタ１０２とを含
み、測定部１０１において、目標物１と測定部１０１と
の相対方位を測定する。ここで、リフレクタ１０２は、
コーナーキューブ等からなる複数の小リフレクタ１０２
１の集合体であり、光をこの光の入射方向に反射する。
小リフレクタ１０２１は、全て同一でしかも固定の反射
率，大きさおよび形状を有する。
宙機等に固定された測定部１０１と上記ターゲット宇宙
機等の目標物１に固定されたリフレクタ１０２とを含
み、測定部１０１において、目標物１と測定部１０１と
の相対方位を測定する。ここで、リフレクタ１０２は、
コーナーキューブ等からなる複数の小リフレクタ１０２
１の集合体であり、光をこの光の入射方向に反射する。
小リフレクタ１０２１は、全て同一でしかも固定の反射
率，大きさおよび形状を有する。
【０００５】測定部１０１内の光源５は、波長８３０ｎ
ｍの光を発生するレーザ光発振器等であり、既知波長の
出射光Ｈ１を発生する。この出射光Ｈ１は光学系３の一
部をなすハーフミラー４を介してリフレクタ１０２に導
かれる。リフレクタ１０２はこの出射光Ｈ１をハーフミ
ラー４の方向に反射する。このリフレクタ１０２からの
反射光Ｈ２は、ハーフミラー４に再び導入され、さら
に、ＣＣＤ等を用いる２次元の撮像素子６に導かれる。
ｍの光を発生するレーザ光発振器等であり、既知波長の
出射光Ｈ１を発生する。この出射光Ｈ１は光学系３の一
部をなすハーフミラー４を介してリフレクタ１０２に導
かれる。リフレクタ１０２はこの出射光Ｈ１をハーフミ
ラー４の方向に反射する。このリフレクタ１０２からの
反射光Ｈ２は、ハーフミラー４に再び導入され、さら
に、ＣＣＤ等を用いる２次元の撮像素子６に導かれる。
【０００６】撮像素子６は、反射光Ｈ２を２次元のリフ
レクタ像として結像し、このリフレクタ像に対応して２
次元画像情報を有する電気信号Ｓ１を角度演算回路１０
８に供給する。なお、このリフレクタ像はリフレクタ１
０２の外形を示している。角度演算回路１０８は、この
電気信号Ｓ１から上記リフレクタ像の中心を求め、さら
に、このリフレクタ像の中心と撮像素子６の視野中心と
のずれを求めて、リフレクタ１０２を固定した目標物１
と測定部１０１との間の相互の方位角および仰角，即ち
相対方位を算出する。
レクタ像として結像し、このリフレクタ像に対応して２
次元画像情報を有する電気信号Ｓ１を角度演算回路１０
８に供給する。なお、このリフレクタ像はリフレクタ１
０２の外形を示している。角度演算回路１０８は、この
電気信号Ｓ１から上記リフレクタ像の中心を求め、さら
に、このリフレクタ像の中心と撮像素子６の視野中心と
のずれを求めて、リフレクタ１０２を固定した目標物１
と測定部１０１との間の相互の方位角および仰角，即ち
相対方位を算出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この従来の相対方位測
定装置は、リフレクタの大きさが一定であるため、目標
物と測定部との距離が近づいた場合には、リフレクタ像
が大きくなって撮像素子の視野からはみ出すので、上記
リフレクタ像の中心を正確に求めるのが困難となり、上
記目標物と上記測定部との間の相互の方位を方位角およ
び仰角で表わす相対方位の測定精度が低下するという欠
点があった。
定装置は、リフレクタの大きさが一定であるため、目標
物と測定部との距離が近づいた場合には、リフレクタ像
が大きくなって撮像素子の視野からはみ出すので、上記
リフレクタ像の中心を正確に求めるのが困難となり、上
記目標物と上記測定部との間の相互の方位を方位角およ
び仰角で表わす相対方位の測定精度が低下するという欠
点があった。
【０００８】また、この相対方位測定装置は、上記撮像
素子の視野の全てがリフレクタ像で覆われた場合には、
上記相対方位をまったく測定できなくなるという欠点が
あった。
素子の視野の全てがリフレクタ像で覆われた場合には、
上記相対方位をまったく測定できなくなるという欠点が
あった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の相対方位測定装
置は、目標物に設けられ受けた光をこの光の入射方向に
反射光として反射するリフレクタと、前記目標物に対す
る距離および方位を変化しうる目標物追跡体に設けられ
た測定部とを備える。前記測定部が、出射光を前記リフ
レクタの方向に出射するとともに前記リフレクタから前
記出射光を反射した反射光を受ける光学系回路と、この
光学系回路からの前記反射光に応答して前記リフレクタ
の２次元像に対応する複数の画素からなる電気信号を生
じる撮像素子と、前記電気信号に応答して前記目標物と
この目標物追跡体との間の相対方位を計算する相対方位
演算部とを備える。前記リフレクタが、前記リフレクタ
の中心側ほど反射率を高くするとともに前記反射率の同
じ領域を同心円上に構成している。前記相対方位演算部
が、しきい値より大きい前記電気信号を方位信号とする
しきい値比較回路と、前記方位信号の画素の数を計数し
てこの画素の数が一定値より多くなると前記しきい値を
大きくするしきい値制御回路と、前記方位信号に対応す
る前記リフレクタの２次元像の中心を求めこのリフレク
タの２次元像の中心と前記撮像素子の視野中心とのずれ
を求めて前記目標物と前記目標物追跡体との間の相互の
方位角および仰角を計算する角度演算回路とを備えてい
る。
置は、目標物に設けられ受けた光をこの光の入射方向に
反射光として反射するリフレクタと、前記目標物に対す
る距離および方位を変化しうる目標物追跡体に設けられ
た測定部とを備える。前記測定部が、出射光を前記リフ
レクタの方向に出射するとともに前記リフレクタから前
記出射光を反射した反射光を受ける光学系回路と、この
光学系回路からの前記反射光に応答して前記リフレクタ
の２次元像に対応する複数の画素からなる電気信号を生
じる撮像素子と、前記電気信号に応答して前記目標物と
この目標物追跡体との間の相対方位を計算する相対方位
演算部とを備える。前記リフレクタが、前記リフレクタ
の中心側ほど反射率を高くするとともに前記反射率の同
じ領域を同心円上に構成している。前記相対方位演算部
が、しきい値より大きい前記電気信号を方位信号とする
しきい値比較回路と、前記方位信号の画素の数を計数し
てこの画素の数が一定値より多くなると前記しきい値を
大きくするしきい値制御回路と、前記方位信号に対応す
る前記リフレクタの２次元像の中心を求めこのリフレク
タの２次元像の中心と前記撮像素子の視野中心とのずれ
を求めて前記目標物と前記目標物追跡体との間の相互の
方位角および仰角を計算する角度演算回路とを備えてい
る。
【００１０】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明の一実施例のブロック図であ
る。また、図２は本実施例に好適な各種のリフレクタ２
を示し、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は互いに異なるリ
フレクタ２Ａ，２Ｂおよび２Ｃの正面図をそれぞれ示し
ている。
る。また、図２は本実施例に好適な各種のリフレクタ２
を示し、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は互いに異なるリ
フレクタ２Ａ，２Ｂおよび２Ｃの正面図をそれぞれ示し
ている。
【００１２】図１および図２（ａ）を併せ参照すると、
この相対方位測定装置は、目標物１の追跡体である一方
の宇宙機に固定された測定部１００と他方の宇宙機であ
る目標物１に固定されたリフレクタ２とを含む。図１の
リフレクタ２としては図２（ａ）のリフレクタ２Ａを用
いている。
この相対方位測定装置は、目標物１の追跡体である一方
の宇宙機に固定された測定部１００と他方の宇宙機であ
る目標物１に固定されたリフレクタ２とを含む。図１の
リフレクタ２としては図２（ａ）のリフレクタ２Ａを用
いている。
【００１３】リフレクタ２Ａは光を入射と同方向に反射
するコーナーキューブからなる小リフレクタ２１ａ，２
１ｂ，２１ｃおよび２１ｄの集合体である。リフレクタ
２Ａは小リフレクタ２１ａないし２１ｄを六方細密充填
構造に配置している。即ち、リフレクタ２Ａは、小リフ
レクタ２１ａを最内側（中心）に配置し、ついで６個の
小リフレクタ２１ｂをその外側に、１２個の小リフレク
タ２１ｃをそれらのさらに外側に、１８個の小リフレク
タ２１ｄを最外側に配置している。つまり、内側からｎ
（ｎは２以上の整数）番目の同心円に位置する小リフレ
クタ２１ｎは６（ｎ−１）個からなる。
するコーナーキューブからなる小リフレクタ２１ａ，２
１ｂ，２１ｃおよび２１ｄの集合体である。リフレクタ
２Ａは小リフレクタ２１ａないし２１ｄを六方細密充填
構造に配置している。即ち、リフレクタ２Ａは、小リフ
レクタ２１ａを最内側（中心）に配置し、ついで６個の
小リフレクタ２１ｂをその外側に、１２個の小リフレク
タ２１ｃをそれらのさらに外側に、１８個の小リフレク
タ２１ｄを最外側に配置している。つまり、内側からｎ
（ｎは２以上の整数）番目の同心円に位置する小リフレ
クタ２１ｎは６（ｎ−１）個からなる。
【００１４】これら小リフレクタ２１ａないし２１ｄ
は、内側ほど光の反射率を高くしている。即ち、小リフ
レクタ２１ａないし２１ｄの反射率の大きさは、２１
ａ〉２１ｂ〉２１ｃ〉２１ｄの順にしている。従って、
リフレクタ２Ａは、中心ほど光の反射率が高く、また同
一の同心円上では同じ反射率を示すことになる。なお、
小リフレクタ２１ａないし２１ｄは光の反射率制御をコ
ーティング制御により行うことができる。
は、内側ほど光の反射率を高くしている。即ち、小リフ
レクタ２１ａないし２１ｄの反射率の大きさは、２１
ａ〉２１ｂ〉２１ｃ〉２１ｄの順にしている。従って、
リフレクタ２Ａは、中心ほど光の反射率が高く、また同
一の同心円上では同じ反射率を示すことになる。なお、
小リフレクタ２１ａないし２１ｄは光の反射率制御をコ
ーティング制御により行うことができる。
【００１５】測定部１００内の光源５は、波長８３０ｎ
ｍのレーザ光を発生するレーザ光発振器等により、既知
波長の出射光Ｈ１を発生する。この出射光Ｈ１は光学系
３の一部をなすハーフミラー４を介してリフレクタ２Ａ
に導かれる。リフレクタ２Ａはこの出射光Ｈ１をハーフ
ミラー４の方向に反射する。このリフレクタ２Ａからの
反射光Ｈ２は、ハーフミラー４に再び導入され、さら
に、ＣＣＤ等を用いる２次元の撮像素子６に導かれる。
撮像素子６は、反射光Ｈ２を２次元のリフレクタ像とし
て結像し、このリフレクタ像に対応するとともに複数の
画素からなる２次元画像情報の電気信号Ｓ１をしきい値
比較回路７に供給する。
ｍのレーザ光を発生するレーザ光発振器等により、既知
波長の出射光Ｈ１を発生する。この出射光Ｈ１は光学系
３の一部をなすハーフミラー４を介してリフレクタ２Ａ
に導かれる。リフレクタ２Ａはこの出射光Ｈ１をハーフ
ミラー４の方向に反射する。このリフレクタ２Ａからの
反射光Ｈ２は、ハーフミラー４に再び導入され、さら
に、ＣＣＤ等を用いる２次元の撮像素子６に導かれる。
撮像素子６は、反射光Ｈ２を２次元のリフレクタ像とし
て結像し、このリフレクタ像に対応するとともに複数の
画素からなる２次元画像情報の電気信号Ｓ１をしきい値
比較回路７に供給する。
【００１６】しきい値比較回路７としきい値制御回路８
と角度演算回路９とが、この相対方位測定装置の相対方
位演算部をなす。しきい値比較回路７は、しきい値制御
回路８から供給される変動しきい値Ｓ２と電気信号Ｓ１
とを比較し、変動しきい値Ｓ２より大きい電気信号Ｓ１
を方位信号Ｓ４として角度演算回路８に供給する。角度
演算回路８は、この方位信号Ｓ４に対応する上記リフレ
クタ像の中心を求め、さらに、このリフレクタ像の中心
と撮像素子６の視野中心とのずれを求めて、リフレクタ
２Ａを固定した目標物１と測定部１００との間の相互の
方位角および仰角，即ち相対方位を算出する。
と角度演算回路９とが、この相対方位測定装置の相対方
位演算部をなす。しきい値比較回路７は、しきい値制御
回路８から供給される変動しきい値Ｓ２と電気信号Ｓ１
とを比較し、変動しきい値Ｓ２より大きい電気信号Ｓ１
を方位信号Ｓ４として角度演算回路８に供給する。角度
演算回路８は、この方位信号Ｓ４に対応する上記リフレ
クタ像の中心を求め、さらに、このリフレクタ像の中心
と撮像素子６の視野中心とのずれを求めて、リフレクタ
２Ａを固定した目標物１と測定部１００との間の相互の
方位角および仰角，即ち相対方位を算出する。
【００１７】ここで、しきい値比較回路７は、一定の期
間ごと，例えばリフレクタ像の１フレームごとに計数し
た方位信号Ｓ４の画素数Ｓ３をしきい値制御回路９に出
力している。しきい値制御回路９は、この画素数Ｓ３が
所定値より大きいと変動しきい値Ｓ２を大きくし、逆
に、画素数Ｓ３が上記所定値より一定値以上小さいと変
動しきい値Ｓ２を小さくする。このため、しきい値比較
回路７は、画素数Ｓ３が多いときには、リフレクタ２Ａ
のリフレクタ像のすべてを方位信号Ｓ４とするのではな
く、変動しきい値Ｓ２より大きい値の電気信号Ｓ１を生
じるリフレクタ像のみを方位信号Ｓ４とする。この方位
信号Ｓ４の画素数Ｓ３の制御は、リフレクタ２Ａの光反
射率を中心の同心円ほど高く設定していることにより可
能となっている。
間ごと，例えばリフレクタ像の１フレームごとに計数し
た方位信号Ｓ４の画素数Ｓ３をしきい値制御回路９に出
力している。しきい値制御回路９は、この画素数Ｓ３が
所定値より大きいと変動しきい値Ｓ２を大きくし、逆
に、画素数Ｓ３が上記所定値より一定値以上小さいと変
動しきい値Ｓ２を小さくする。このため、しきい値比較
回路７は、画素数Ｓ３が多いときには、リフレクタ２Ａ
のリフレクタ像のすべてを方位信号Ｓ４とするのではな
く、変動しきい値Ｓ２より大きい値の電気信号Ｓ１を生
じるリフレクタ像のみを方位信号Ｓ４とする。この方位
信号Ｓ４の画素数Ｓ３の制御は、リフレクタ２Ａの光反
射率を中心の同心円ほど高く設定していることにより可
能となっている。
【００１８】目標物１と測定部１００との距離が近くな
ると、撮像素子６に結像するリフレクタ２Ａのリフレク
タ像が大きくなって方位信号Ｓ４の画素数Ｓ３が大きく
なる。しかし、しきい値制御回路９がこの画素数Ｓ３に
対応して変動しきい値Ｓ２を大きくするので、画素数Ｓ
４は上記所定値以下に制限される。この結果、撮像素子
６に結像するリフレクタ像が撮像素子６の視野からはみ
出しても、角度演算回路８に供給される方位信号Ｓ４の
リフレクタ像は、上述のとおり、リフレクタ２Ａの外側
部分のリフレクタ像を消去しており、従ってリフレクタ
像の中心を正確に求めることが可能となる。
ると、撮像素子６に結像するリフレクタ２Ａのリフレク
タ像が大きくなって方位信号Ｓ４の画素数Ｓ３が大きく
なる。しかし、しきい値制御回路９がこの画素数Ｓ３に
対応して変動しきい値Ｓ２を大きくするので、画素数Ｓ
４は上記所定値以下に制限される。この結果、撮像素子
６に結像するリフレクタ像が撮像素子６の視野からはみ
出しても、角度演算回路８に供給される方位信号Ｓ４の
リフレクタ像は、上述のとおり、リフレクタ２Ａの外側
部分のリフレクタ像を消去しており、従ってリフレクタ
像の中心を正確に求めることが可能となる。
【００１９】図２（ｂ）を参照すると、上記相対方位測
定装置に適合する別のリフレクタ２Ｂは、互いに直径の
異なる複数の円環状の小リフレクタ２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆおよび２２ｇを備える。
これらの小リフレクタ２２ａないし２２ｇは、２２ａ
〈２２ｂ〈２２ｃ〈２２ｄ〈２２ｅ〈２２ｆ〈２２ｇの
順に大きな直径の同心円に配置されており、しかも中心
側ほど反射率を高くしている。このリフレクタ２Ｂもリ
フレクタ２Ａと同じ作用をすることは明らかである。
定装置に適合する別のリフレクタ２Ｂは、互いに直径の
異なる複数の円環状の小リフレクタ２２ａ，２２ｂ，２
２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆおよび２２ｇを備える。
これらの小リフレクタ２２ａないし２２ｇは、２２ａ
〈２２ｂ〈２２ｃ〈２２ｄ〈２２ｅ〈２２ｆ〈２２ｇの
順に大きな直径の同心円に配置されており、しかも中心
側ほど反射率を高くしている。このリフレクタ２Ｂもリ
フレクタ２Ａと同じ作用をすることは明らかである。
【００２０】図２（ｃ）を参照すると、上記相対方位測
定装置に適合するさらに別のリフレクタ２Ｃは唯１個の
円形の光反射体で構成されている。このリフレクタ２Ｃ
は、中心ほど反射率を高くするとともに、反射率の同じ
領域が同心円上にくるような反射率制御処置を施してい
る。このリフレクタ２Ｃも、光の反射率に関して上記２
例と同じ機能を有する。
定装置に適合するさらに別のリフレクタ２Ｃは唯１個の
円形の光反射体で構成されている。このリフレクタ２Ｃ
は、中心ほど反射率を高くするとともに、反射率の同じ
領域が同心円上にくるような反射率制御処置を施してい
る。このリフレクタ２Ｃも、光の反射率に関して上記２
例と同じ機能を有する。
【００２１】次に、本実施例の動作についてさらに詳細
に説明する。
に説明する。
【００２２】図３は本実施例の撮像素子６が結像するリ
フレクタ２Ａのリフレクタ像を示す図である。
フレクタ２Ａのリフレクタ像を示す図である。
【００２３】撮像素子６は水平方向画素数ＮH が７１１
個，垂直方向画素数ＮV が４８５個の２次元ＣＣＤセン
サμＰＤ３５４３（日本電気（株）製）を使用できる。
リフレクタ２Ａは中心ほど出射光Ｈ１を強く反射するの
で、撮像素子６の結像するリフレクタ２Ａの２次元像
（リフレクタ像）は、像の中心ほど大きな電気信号Ｓ１
を生じる。なお、リフレクタ１を除く目標物１は出射光
Ｈ１を乱反射するので、撮像素子６の生じる電気信号Ｓ
１は、リフレクタ２Ａからのリフレクタ像を除いて変動
しきい値Ｓ２以下となっている。
個，垂直方向画素数ＮV が４８５個の２次元ＣＣＤセン
サμＰＤ３５４３（日本電気（株）製）を使用できる。
リフレクタ２Ａは中心ほど出射光Ｈ１を強く反射するの
で、撮像素子６の結像するリフレクタ２Ａの２次元像
（リフレクタ像）は、像の中心ほど大きな電気信号Ｓ１
を生じる。なお、リフレクタ１を除く目標物１は出射光
Ｈ１を乱反射するので、撮像素子６の生じる電気信号Ｓ
１は、リフレクタ２Ａからのリフレクタ像を除いて変動
しきい値Ｓ２以下となっている。
【００２４】上記リフレクタ像の中心座標をＦ（Ｈ，
Ｖ）とする。この中心座標Ｆ（Ｈ，Ｖ）の水平座標Ｈお
よび垂直座標Ｖは、角度演算回路８がしきい値比較回路
７からの方位信号Ｓ４を得て、（１）式および（２）式
でそれぞれ求める。
Ｖ）とする。この中心座標Ｆ（Ｈ，Ｖ）の水平座標Ｈお
よび垂直座標Ｖは、角度演算回路８がしきい値比較回路
７からの方位信号Ｓ４を得て、（１）式および（２）式
でそれぞれ求める。
【００２５】
【００２６】
【００２７】ここで、Ｎは変動しきい値Ｓ２より大きい
電気信号Ｓ１の画素数であり、ＨｉおよびＶｉは、上記
Ｎ個の画素のうちｉ番目の画素の水平座標および垂直座
標である。リフレクタ像が撮像素子６の視野の中心にあ
ると、Ｈ＝ＮH ／２となり、Ｖ＝ＮV ／２となる。
電気信号Ｓ１の画素数であり、ＨｉおよびＶｉは、上記
Ｎ個の画素のうちｉ番目の画素の水平座標および垂直座
標である。リフレクタ像が撮像素子６の視野の中心にあ
ると、Ｈ＝ＮH ／２となり、Ｖ＝ＮV ／２となる。
【００２８】撮像素子６のＮH ×ＮV 個の画素に対する
水平画角をθH ，垂直画角をθV とすると、リフレクタ
２Ａの撮像素子６に対する方位角θAZおよび仰角θ
ELは、それぞれ（３）式および（４）式で表わされる。
水平画角をθH ，垂直画角をθV とすると、リフレクタ
２Ａの撮像素子６に対する方位角θAZおよび仰角θ
ELは、それぞれ（３）式および（４）式で表わされる。
【００２９】 θAZ＝（Ｈ−ＮH ／２）・θH …（３） θEL＝（Ｖ−ＮV ／２）・θV …（４） 角度演算回路８は、これら方位角θAZおよび仰角θELを
計算し、これら方位角θAZおよび仰角θELを目標物１の
測定部１００に対する相対方位とする。
計算し、これら方位角θAZおよび仰角θELを目標物１の
測定部１００に対する相対方位とする。
【００３０】図４は本実施例のしきい値比較回路７，角
度演算回路８およびしきい値制御回路９からなる相対方
位演算回路の詳細ブロック図である。
度演算回路８およびしきい値制御回路９からなる相対方
位演算回路の詳細ブロック図である。
【００３１】しきい値比較回路７のアナログ／デジタル
変換器（Ａ／Ｄ）７１は、撮像素子６からの電気信号Ｓ
１を画素ごとにデジタル値の画素信号Ｓ７１に変換す
る。この画素信号Ｓ７１は、比較器７２によりしきい値
制御回路９内のしきい値制御器９１からの変動しきい値
Ｓ２と比較され、変動しきい値Ｓ２より大きい信号が方
位信号Ｓ７２としてメモリ７３に格納される。メモリ７
３は方位信号Ｓ７２をリフレクト像の水平座標と水平座
標とを組にして格納している。この方位信号Ｓ７２は、
角度演算回路８により方位信号Ｓ４として読み出され、
図３を参照して説明したとおり、相対方位の演算用デー
タとして使用される。
変換器（Ａ／Ｄ）７１は、撮像素子６からの電気信号Ｓ
１を画素ごとにデジタル値の画素信号Ｓ７１に変換す
る。この画素信号Ｓ７１は、比較器７２によりしきい値
制御回路９内のしきい値制御器９１からの変動しきい値
Ｓ２と比較され、変動しきい値Ｓ２より大きい信号が方
位信号Ｓ７２としてメモリ７３に格納される。メモリ７
３は方位信号Ｓ７２をリフレクト像の水平座標と水平座
標とを組にして格納している。この方位信号Ｓ７２は、
角度演算回路８により方位信号Ｓ４として読み出され、
図３を参照して説明したとおり、相対方位の演算用デー
タとして使用される。
【００３２】しきい値制御回路９のデータ数カウンタ９
２は、メモリ７３に格納されている方位信号Ｓ７２の画
素数Ｓ３をリフレクタ像の１フレームごとに計数する。
しきい値制御器９１は、データ数カウンタ９２からの画
素数Ｓ３に応答し、画素数Ｓ３が所定値（例えば、３０
００）より大きいと変動しきい値Ｓ２を大きくし、逆
に、画素数Ｓ３が上記所定値より予め定めた一定値以上
小さいと変動しきい値Ｓ２を小さくする。
２は、メモリ７３に格納されている方位信号Ｓ７２の画
素数Ｓ３をリフレクタ像の１フレームごとに計数する。
しきい値制御器９１は、データ数カウンタ９２からの画
素数Ｓ３に応答し、画素数Ｓ３が所定値（例えば、３０
００）より大きいと変動しきい値Ｓ２を大きくし、逆
に、画素数Ｓ３が上記所定値より予め定めた一定値以上
小さいと変動しきい値Ｓ２を小さくする。
【００３３】ここで、比較器７２，角度演算回路８，し
きい値制御器９１およびデータ数カウンタ９２は、ハー
ドウェアとしてマイクロプロセッサを使用すると、変動
しきい値Ｓ２や画素数Ｓ３の数値を容易に変えることが
できるので、この相対方位測定装置における相対方位測
定の精度の変更等が容易になる。
きい値制御器９１およびデータ数カウンタ９２は、ハー
ドウェアとしてマイクロプロセッサを使用すると、変動
しきい値Ｓ２や画素数Ｓ３の数値を容易に変えることが
できるので、この相対方位測定装置における相対方位測
定の精度の変更等が容易になる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、目標物に
設けられたリフレクタをその中心ほど光の反射率が高く
しかも反射率の同じ領域が同心円上にくるように構成す
るとともに、測定部の撮像素子に結像する上記リフレク
タの像が大きくなると相対方位計算のための処理しきい
値を自動的に大きくするので、上記目標物と測定部との
距離が近づいても上記リフレクタの像が上記撮像素子の
視野からはみ出すことがなく、上記目標物と測定物との
間の相対方位の測定精度の低下や測定不能という事態を
回避できるという効果を有する。
設けられたリフレクタをその中心ほど光の反射率が高く
しかも反射率の同じ領域が同心円上にくるように構成す
るとともに、測定部の撮像素子に結像する上記リフレク
タの像が大きくなると相対方位計算のための処理しきい
値を自動的に大きくするので、上記目標物と測定部との
距離が近づいても上記リフレクタの像が上記撮像素子の
視野からはみ出すことがなく、上記目標物と測定物との
間の相対方位の測定精度の低下や測定不能という事態を
回避できるという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】本実施例に適する各種のリフレクタ２を示し、
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は互いに異なるリフレクタ
２Ａ，２Ｂおよび２Ｃの正面図をそれぞれ示す。
（ａ），（ｂ）および（ｃ）は互いに異なるリフレクタ
２Ａ，２Ｂおよび２Ｃの正面図をそれぞれ示す。
【図３】本実施例の撮像素子６が結像するリフレクタ２
Ａのリフレクタ像を示す図である。
Ａのリフレクタ像を示す図である。
【図４】本実施例のしきい値比較回路７，角度演算回路
８およびしきい値制御回路９からなる相対方位演算回路
の詳細ブロック図である。
８およびしきい値制御回路９からなる相対方位演算回路
の詳細ブロック図である。
【図５】従来技術を用いた相対方位測定装置のブロック
図である。
図である。
【図６】図５の相対方位測定装置に使用するリフレクタ
１０２の正面図である。
１０２の正面図である。
１ 目標物 ２，２Ａ〜２Ｃ，１０２ リフレクタ ３ 光学系 ４ ハーフミラー ５ 光源 ６ 撮像素子 ７ しきい値比較回路 ８，１０８ 角度演算回路 ９ しきい値制御回路 ２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｇ，１０２１ 小リフ
レクタ ７１ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ） ７２ 比較器 ７３ メモリ ９１ しきい値制御器 ９２ データ数カウンタ １００，１０１ 測定部
レクタ ７１ アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ） ７２ 比較器 ７３ メモリ ９１ しきい値制御器 ９２ データ数カウンタ １００，１０１ 測定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ
Claims (5)
- 【請求項１】 目標物に設けられ受けた光をこの光の入
射方向に反射光として反射するリフレクタと、前記目標
物に対する距離および方位を変化しうる目標物追跡体に
設けられた測定部とを備え、 前記測定部が、出射光を前記リフレクタの方向に出射す
るとともに前記リフレクタから前記出射光を反射した反
射光を受ける光学系回路と、この光学系回路からの前記
反射光に応答して前記リフレクタの２次元像に対応する
複数の画素からなる電気信号を生じる撮像素子と、前記
電気信号に応答して前記目標物とこの目標物追跡体との
間の相対方位を計算する相対方位演算部とを備え、 前記リフレクタが、前記リフレクタの中心側ほど反射率
を高くするとともに前記反射率の同じ領域を同心円上に
構成しており、 前記相対方位演算部が、しきい値より大きい前記電気信
号を方位信号とするしきい値比較回路と、前記方位信号
の画素の数を計数してこの画素の数が一定値より多くな
ると前記しきい値を大きくするしきい値制御回路と、前
記方位信号に対応する前記リフレクタの２次元像の中心
を求めこのリフレクタの２次元像の中心と前記撮像素子
の視野中心とのずれを求めて前記目標物と前記目標物追
跡体との間の相互の方位角および仰角を計算する角度演
算回路とを備えることを特徴とする相対方位測定装置。 - 【請求項２】 前記リフレクタが、六方細密充填構造を
なす複数の小リフレクタで構成されていることを特徴と
する請求項１記載の相対方位測定装置。 - 【請求項３】 前記リフレクタが、円環状であるととも
に同心円に配設された複数の小リフレクタで構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の相対方位測定装
置。 - 【請求項４】 前記リフレクタが、一体の円形リフレク
タで構成されていることを特徴とする請求項１記載の相
対方位測定装置。 - 【請求項５】 前記しきい値比較回路が、前記電気信号
をデジタル形式に変換するアナログ／デジタル変換器
と、前記しきい値より大きいデジタル形式の前記電気信
号を前記方位信号とする比較器と、前記方位信号を画素
ごとに前記リフレクタ像の水平座標と垂直座標との組で
格納するメモリとを備え、 前記しきい値制御回路が、前記メモリに格納されている
前記画素の数を前記リフレクタ像の１フレーム単位に計
数するデータ数カウンタと、前記データ数カウンタの計
数した画素の数が予め定めた所定値より多くなると前記
しきい値を大きくするとともにこの画素の数が前記所定
値より一定値以上小さくなると前記しきい値を小さくす
るしきい値制御器とを備えることを特徴とする請求項１
記載の相対方位測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5090347A JPH0820511B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 相対方位測定装置 |
| US08/229,704 US5541726A (en) | 1993-04-19 | 1994-04-19 | Relative azimuth measuring method and apparatus |
| FR9404640A FR2704654A1 (fr) | 1993-04-19 | 1994-04-19 | Appareil et procédé de mesure d'azimut relatif. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5090347A JPH0820511B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 相対方位測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300844A JPH06300844A (ja) | 1994-10-28 |
| JPH0820511B2 true JPH0820511B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=13996002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5090347A Expired - Lifetime JPH0820511B2 (ja) | 1993-04-19 | 1993-04-19 | 相対方位測定装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5541726A (ja) |
| JP (1) | JPH0820511B2 (ja) |
| FR (1) | FR2704654A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5877854A (en) * | 1998-02-02 | 1999-03-02 | International Technologies (Lasers) Ltd. | Azimuth alignment system |
| FR2854454B1 (fr) * | 2003-04-30 | 2005-06-03 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif d'alignement laser, comprenant des ensembles de catadioptres, et procede d'utilisation de ce dispositif |
| US8767040B2 (en) | 2012-01-11 | 2014-07-01 | Google Inc. | Method and system for displaying panoramic imagery |
| EP2682776B1 (de) * | 2012-07-07 | 2017-06-28 | Airbus DS Electronics and Border Security GmbH | Verfahren zur Detektion von gepulster Laserstrahlung sowie bildgebender Laserwarner |
| US9995572B2 (en) * | 2015-03-31 | 2018-06-12 | World Vu Satellites Limited | Elevation angle estimating device and method for user terminal placement |
| US10415960B2 (en) | 2015-04-06 | 2019-09-17 | Worldvu Satellites Limited | Elevation angle estimating system and method for user terminal placement |
| US10012503B2 (en) | 2015-06-12 | 2018-07-03 | Worldvu Satellites Limited | Elevation angle estimating device and method for user terminal placement |
| NL2024966B1 (en) * | 2020-02-21 | 2021-10-06 | Fnv Ip Bv | Apparatus and method for measuring locations on an object |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1918087A (en) * | 1932-05-13 | 1933-07-11 | Columbus Auto Brass Company | Reflecting device |
| US3861807A (en) * | 1972-08-17 | 1975-01-21 | Charles Lescrenier | Position locating and maintaining method and means |
| US3910533A (en) * | 1973-06-15 | 1975-10-07 | Nasa | Spacecraft docking and alignment system |
| US4834531A (en) * | 1985-10-31 | 1989-05-30 | Energy Optics, Incorporated | Dead reckoning optoelectronic intelligent docking system |
| FR2602057B1 (fr) * | 1986-07-22 | 1988-11-04 | Matra | Procede et dispositif de mesure de distance par voie optique |
| FR2627290B1 (fr) * | 1988-02-12 | 1991-01-25 | Matra | Systeme de reperage et de mesure par voie optique pour vehicule spatial |
| FR2643723B1 (fr) * | 1989-02-24 | 1991-07-26 | Sodern | Dispositif de determination de la direction du centre energetique d'un objet lumineux |
| FR2643769B1 (fr) * | 1989-02-28 | 1991-06-14 | Aerospatiale | Dispositif de restitution de mouvement rapide par observation de mire retroreflechissante et procede pour la mise en oeuvre du dispositif |
| SE8904235D0 (sv) * | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Saab Space Ab | Anordning foer moejliggoerande av naermande och sammanfoerande av tvaa foeremaal, saerskilt rymdfarkoster |
| US5109345A (en) * | 1990-02-20 | 1992-04-28 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Closed-loop autonomous docking system |
| JP2564963B2 (ja) * | 1990-03-29 | 1996-12-18 | 三菱電機株式会社 | ターゲット及びこれを用いた三次元位置姿勢計測システム |
| JP2667924B2 (ja) * | 1990-05-25 | 1997-10-27 | 東芝テスコ 株式会社 | 航空機ドッキングガイダンス装置 |
| JP2669223B2 (ja) * | 1991-10-14 | 1997-10-27 | 三菱電機株式会社 | ランデブードッキング用光学センサー装置 |
| US5334848A (en) * | 1993-04-09 | 1994-08-02 | Trw Inc. | Spacecraft docking sensor system |
-
1993
- 1993-04-19 JP JP5090347A patent/JPH0820511B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-19 US US08/229,704 patent/US5541726A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-04-19 FR FR9404640A patent/FR2704654A1/fr active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2704654B1 (ja) | 1997-03-07 |
| US5541726A (en) | 1996-07-30 |
| JPH06300844A (ja) | 1994-10-28 |
| FR2704654A1 (fr) | 1994-11-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19961029 |