JPH11308604A - ジンバル制御装置 - Google Patents
ジンバル制御装置Info
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- JPH11308604A JPH11308604A JP10115286A JP11528698A JPH11308604A JP H11308604 A JPH11308604 A JP H11308604A JP 10115286 A JP10115286 A JP 10115286A JP 11528698 A JP11528698 A JP 11528698A JP H11308604 A JPH11308604 A JP H11308604A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の装置は専ら地上に設置された状態で衛
星を追尾するように構成されたものであり、ジンバルが
航空機や船舶といった移動体に設置された場合には、動
揺や振動により目標追尾性能が著しく劣化し、天頂付近
の目標に対してはジンバルロックが発生するという課題
があった。 【解決手段】 ジャイロを用いて３軸ジンバルの慣性角
速度を検出し、空間安定化制御部において視軸の安定化
制御を実施するとともに、移動体の動揺姿勢角を検出す
る姿勢角検出器を設け、追尾制御部においては、ＸＥＬ
軸及びＥＬに軸対して目標追尾のための角速度指令を生
成する手段と、水平面に対する目標方位角を求める座標
変換手段と、この目標方位角にＡＺ軸を指向させる角速
度指令を生成する手段を備えることで、ジンバルロック
を避け全天球に渡り目標の追尾を可能とした。
星を追尾するように構成されたものであり、ジンバルが
航空機や船舶といった移動体に設置された場合には、動
揺や振動により目標追尾性能が著しく劣化し、天頂付近
の目標に対してはジンバルロックが発生するという課題
があった。 【解決手段】 ジャイロを用いて３軸ジンバルの慣性角
速度を検出し、空間安定化制御部において視軸の安定化
制御を実施するとともに、移動体の動揺姿勢角を検出す
る姿勢角検出器を設け、追尾制御部においては、ＸＥＬ
軸及びＥＬに軸対して目標追尾のための角速度指令を生
成する手段と、水平面に対する目標方位角を求める座標
変換手段と、この目標方位角にＡＺ軸を指向させる角速
度指令を生成する手段を備えることで、ジンバルロック
を避け全天球に渡り目標の追尾を可能とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機や船舶等の
移動体に設置され、全天空に渡り移動する目標に対して
撮像装置等のセンサを指向させるためのジンバル制御装
置に関する。
移動体に設置され、全天空に渡り移動する目標に対して
撮像装置等のセンサを指向させるためのジンバル制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】天頂を含めた全天球に渡り良好な制御性
能を得るためには、ジンバルロック現象を如何に回避す
るかが重要な課題であり、従来様々な提案が為されてき
た。ここでは、まずジンバルロック現象について説明す
る。図１１は一般的によく利用されるＡＺ／ＥＬマウン
ト方式のジンバルの軸構成図であり、図中１は垂直軸
（以下ＡＺ軸と記す。）、２はＡＺ軸に直交して回転可
能に支持されたふ仰軸（以下ＥＬ軸と記す。）、３は撮
像装置の視軸線（以下、単に視軸と記す。）である。ジ
ンバル機構が水平面に設置されているものとすれば、目
標追尾はＡＺ軸１を回転させてその回転角度θAZを目標
の方位角ＡＺT に合わせ、ＥＬ軸２を回転させてその回
転角度θELを目標の仰角ＥＬT に合わせることにより達
成される。図１２は直線上を移動する目標を追尾してい
るときの視軸３の様子を天頂方向より示したベクトル図
であり、矢印が視軸３の方向ベクトル（視軸ベクトル）
を、矢印方向の変化量がＡＺ軸１の角速度ωAZを表わし
ている。ωAZはθAZ＝０゜のとき最大となり、その大き
さは１／ｃｏｓθELに比例するので、仰角が上昇するに
つれωAZは増大することとなる。例えばθAZ＝０゜とし
て、仰角θEL＝０゜のときのωAZを１とすれば、仰角θ
EL＝７０゜のときはωAZ＝１／ｃｏｓ７０゜よりωAZは
約２．９倍まで増加する。さらに仰角が上昇し目標が天
頂（θEL＝９０゜）を通過する場合は、ωAZ＝１／ｃｏ
ｓ０゜となり、無限大の角速度が要求されることが解
る。これがジンバルロック現象であり、ＡＺ軸１と視軸
３が概ね平行となる場合に発生する。当然ωAZはある有
限の値に制限されるため、天頂付近の目標に対しては連
続的な追尾が不可能となる。
能を得るためには、ジンバルロック現象を如何に回避す
るかが重要な課題であり、従来様々な提案が為されてき
た。ここでは、まずジンバルロック現象について説明す
る。図１１は一般的によく利用されるＡＺ／ＥＬマウン
ト方式のジンバルの軸構成図であり、図中１は垂直軸
（以下ＡＺ軸と記す。）、２はＡＺ軸に直交して回転可
能に支持されたふ仰軸（以下ＥＬ軸と記す。）、３は撮
像装置の視軸線（以下、単に視軸と記す。）である。ジ
ンバル機構が水平面に設置されているものとすれば、目
標追尾はＡＺ軸１を回転させてその回転角度θAZを目標
の方位角ＡＺT に合わせ、ＥＬ軸２を回転させてその回
転角度θELを目標の仰角ＥＬT に合わせることにより達
成される。図１２は直線上を移動する目標を追尾してい
るときの視軸３の様子を天頂方向より示したベクトル図
であり、矢印が視軸３の方向ベクトル（視軸ベクトル）
を、矢印方向の変化量がＡＺ軸１の角速度ωAZを表わし
ている。ωAZはθAZ＝０゜のとき最大となり、その大き
さは１／ｃｏｓθELに比例するので、仰角が上昇するに
つれωAZは増大することとなる。例えばθAZ＝０゜とし
て、仰角θEL＝０゜のときのωAZを１とすれば、仰角θ
EL＝７０゜のときはωAZ＝１／ｃｏｓ７０゜よりωAZは
約２．９倍まで増加する。さらに仰角が上昇し目標が天
頂（θEL＝９０゜）を通過する場合は、ωAZ＝１／ｃｏ
ｓ０゜となり、無限大の角速度が要求されることが解
る。これがジンバルロック現象であり、ＡＺ軸１と視軸
３が概ね平行となる場合に発生する。当然ωAZはある有
限の値に制限されるため、天頂付近の目標に対しては連
続的な追尾が不可能となる。
【０００３】このジンバルロック現象を回避するための
手段として、特開平７−２０２５４１号公報に「３軸制
御空中線装置」が開示されている。図１３はこの従来装
置の３軸ジンバルの軸構成図であり、１、２は図１１に
示したＡＺ／ＥＬマウント方式におけるＡＺ軸、ＥＬ軸
と同一構成を成し、４はＥＬ軸に直交するように支持さ
れ限定した角度範囲内で回転可能な直交ふ仰軸（以下Ｘ
ＥＬ軸と記す。）である。なお、視軸３はＸＥＬ軸４に
直交して固定されている。
手段として、特開平７−２０２５４１号公報に「３軸制
御空中線装置」が開示されている。図１３はこの従来装
置の３軸ジンバルの軸構成図であり、１、２は図１１に
示したＡＺ／ＥＬマウント方式におけるＡＺ軸、ＥＬ軸
と同一構成を成し、４はＥＬ軸に直交するように支持さ
れ限定した角度範囲内で回転可能な直交ふ仰軸（以下Ｘ
ＥＬ軸と記す。）である。なお、視軸３はＸＥＬ軸４に
直交して固定されている。
【０００４】次に動作について説明する。まず、ＡＺ軸
で追尾が可能な低仰角目標においてはＸＥＬ軸４を固定
しておき、通常の２軸ジンバルと同様にＡＺ軸１及びＥ
Ｌ軸２の２軸を用いて追尾を行う。ここで目標仰角が上
昇し、ＡＺ軸の角速度ωAZが最大角速度ωAZmax に到達
した場合は、ＡＺ軸１は最大角速度ωAZmax に制限され
るが、同時にＸＥＬ軸４の駆動が開始され、ＸＥＬ軸４
とＥＬ軸２の２軸を用いて目標追尾が継続される。これ
によりＡＺ軸１の動作遅れはＸＥＬ軸４により吸収さ
れ、目標が天頂付近を通過する場合においてもジンバル
ロックの発生を避けることができる。
で追尾が可能な低仰角目標においてはＸＥＬ軸４を固定
しておき、通常の２軸ジンバルと同様にＡＺ軸１及びＥ
Ｌ軸２の２軸を用いて追尾を行う。ここで目標仰角が上
昇し、ＡＺ軸の角速度ωAZが最大角速度ωAZmax に到達
した場合は、ＡＺ軸１は最大角速度ωAZmax に制限され
るが、同時にＸＥＬ軸４の駆動が開始され、ＸＥＬ軸４
とＥＬ軸２の２軸を用いて目標追尾が継続される。これ
によりＡＺ軸１の動作遅れはＸＥＬ軸４により吸収さ
れ、目標が天頂付近を通過する場合においてもジンバル
ロックの発生を避けることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記に示した従来の装
置は、専ら地上に設置された状態で衛星を追尾するよう
に構成されたものであり、視軸を空間に対して安定化す
る手段は何ら講じられていない。したがって、ジンバル
が航空機や船舶といった移動体に設置された場合には、
動揺や振動により目標追尾性能が著しく劣化するという
課題があった。また衛星のように一定軌道を移動する目
標ではなく、例えば航空機等の不規則運動を行う目標を
追尾する場合は、天頂付近で制御方法の切換が頻繁に行
われるため滑らかな連続追尾ができなくなり、結果とし
て追尾誤差を増大させるという課題があった。さらに外
部から指示された水平面に対する角度指令や角速度指令
に追従するような用途においては、元々空間安定化機能
を有しないため機能そのものを達成できないという課題
があった。
置は、専ら地上に設置された状態で衛星を追尾するよう
に構成されたものであり、視軸を空間に対して安定化す
る手段は何ら講じられていない。したがって、ジンバル
が航空機や船舶といった移動体に設置された場合には、
動揺や振動により目標追尾性能が著しく劣化するという
課題があった。また衛星のように一定軌道を移動する目
標ではなく、例えば航空機等の不規則運動を行う目標を
追尾する場合は、天頂付近で制御方法の切換が頻繁に行
われるため滑らかな連続追尾ができなくなり、結果とし
て追尾誤差を増大させるという課題があった。さらに外
部から指示された水平面に対する角度指令や角速度指令
に追従するような用途においては、元々空間安定化機能
を有しないため機能そのものを達成できないという課題
があった。
【０００６】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、動揺する移動体上に設置されたジンバル
において、全天球に渡り精度の良い目標追尾が可能であ
り、また動揺によらず安定した目標捜索駆動が行え、さ
らには手動により任意の方向に視軸を指向し空間安定さ
せることができるジンバル制御装置を得ることを目的と
する。また、目標が不規則な移動を行うような場合、あ
るいは移動体が定常的に傾斜した場合であっても支障の
ないＡＺ軸駆動が可能となる追尾制御部を得ることを目
的とする。
されたもので、動揺する移動体上に設置されたジンバル
において、全天球に渡り精度の良い目標追尾が可能であ
り、また動揺によらず安定した目標捜索駆動が行え、さ
らには手動により任意の方向に視軸を指向し空間安定さ
せることができるジンバル制御装置を得ることを目的と
する。また、目標が不規則な移動を行うような場合、あ
るいは移動体が定常的に傾斜した場合であっても支障の
ないＡＺ軸駆動が可能となる追尾制御部を得ることを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の発明によるジンバ
ル制御装置は、検出領域における目標の追尾誤差を出力
するセンサと、上記センサの視軸線を直交ふ仰軸に直交
して保持する直交ふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸周り
に上記直交ふ仰ジンバルを回転可能に支持するふ仰ジン
バルと、上記直交ふ仰軸に直交したふ仰軸周りに上記ふ
仰ジンバルを回転可能に支持する垂直ジンバルと、上記
ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記垂直ジンバルを回転
可能に支持するとともに移動体に保持される固定部とを
備えた３軸ジンバル装置において、上記直交ふ仰ジンバ
ルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する第１の駆動部と、上
記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに駆動する第２の駆動
部と、上記垂直ジンバルを上記垂直軸周りに駆動する第
３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに対する上記直交ふ仰
ジンバル回転角度を検出する第１の角度検出器と、上記
垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジンバル回転角度を検出
する第２の角度検出器と、上記固定部に対する上記垂直
ジンバル回転角度を検出する第３の角度検出器と、上記
直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸周りの角速度を検出
する第１のジャイロと、上記直交ふ仰ジンバルの上記視
軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交する軸周りの角速度
を検出する第２のジャイロと、上記垂直ジンバルの上記
垂直軸周りの角速度を検出する第３のジャイロと、上記
移動体の水平面に対する動揺姿勢角を検出する姿勢角検
出器と、上記３軸ジンバルを制御するための角速度指令
を演算する追尾制御部と、上記角速度指令と上記第１、
第２、第３のジャイロの出力に基づいて上記第１、第
２、第３の駆動部へ供給するための駆動電力を出力する
空間安定化制御部とを備え、上記追尾制御部は、上記追
尾誤差に基づてい上記直交ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバ
ルを制御するための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰軸角
速度指令を演算するとともに、上記姿勢角検出器と上記
各角度検出器の検出結果から水平面に対する上記目標の
方位角を求め、当該方位角に基づいて上記垂直ジンバル
を制御する垂直軸角速度指令を演算する機能を有するも
のである。
ル制御装置は、検出領域における目標の追尾誤差を出力
するセンサと、上記センサの視軸線を直交ふ仰軸に直交
して保持する直交ふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸周り
に上記直交ふ仰ジンバルを回転可能に支持するふ仰ジン
バルと、上記直交ふ仰軸に直交したふ仰軸周りに上記ふ
仰ジンバルを回転可能に支持する垂直ジンバルと、上記
ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記垂直ジンバルを回転
可能に支持するとともに移動体に保持される固定部とを
備えた３軸ジンバル装置において、上記直交ふ仰ジンバ
ルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する第１の駆動部と、上
記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに駆動する第２の駆動
部と、上記垂直ジンバルを上記垂直軸周りに駆動する第
３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに対する上記直交ふ仰
ジンバル回転角度を検出する第１の角度検出器と、上記
垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジンバル回転角度を検出
する第２の角度検出器と、上記固定部に対する上記垂直
ジンバル回転角度を検出する第３の角度検出器と、上記
直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸周りの角速度を検出
する第１のジャイロと、上記直交ふ仰ジンバルの上記視
軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交する軸周りの角速度
を検出する第２のジャイロと、上記垂直ジンバルの上記
垂直軸周りの角速度を検出する第３のジャイロと、上記
移動体の水平面に対する動揺姿勢角を検出する姿勢角検
出器と、上記３軸ジンバルを制御するための角速度指令
を演算する追尾制御部と、上記角速度指令と上記第１、
第２、第３のジャイロの出力に基づいて上記第１、第
２、第３の駆動部へ供給するための駆動電力を出力する
空間安定化制御部とを備え、上記追尾制御部は、上記追
尾誤差に基づてい上記直交ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバ
ルを制御するための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰軸角
速度指令を演算するとともに、上記姿勢角検出器と上記
各角度検出器の検出結果から水平面に対する上記目標の
方位角を求め、当該方位角に基づいて上記垂直ジンバル
を制御する垂直軸角速度指令を演算する機能を有するも
のである。
【０００８】第２の発明によれば、検出領域における目
標の追尾誤差を出力するセンサと、上記センサの視軸線
を直交ふ仰軸に直交して保持する直交ふ仰ジンバルと、
上記直交ふ仰軸周りに上記直交ふ仰ジンバルを回転可能
に支持するふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸に直交した
ふ仰軸周りに上記ふ仰ジンバルを回転可能に支持する垂
直ジンバルと、上記ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記
垂直ジンバルを回転可能に支持するとともに移動体に保
持される固定部とを備えた３軸ジンバル装置において、
上記直交ふ仰ジンバルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する
第１の駆動部と、上記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに
駆動する第２の駆動部と、上記垂直ジンバルを上記垂直
軸周りに駆動する第３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに
対する上記直交ふ仰ジンバル回転角度を検出する第１の
角度検出器と、上記垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジン
バル回転角度を検出する第２の角度検出器と、上記固定
部に対する上記垂直ジンバル回転角度を検出する第３の
角度検出器と、上記直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸
周りの角速度を検出する第１のジャイロと、上記直交ふ
仰ジンバルの上記視軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交
する軸周りの角速度を検出する第２のジャイロと、上記
垂直ジンバルの上記垂直軸周りの角速度を検出する第３
のジャイロと、上記移動体の水平面に対する動揺姿勢角
を検出する姿勢角検出器と、上記３軸ジンバルを制御す
るための角速度指令を演算する追尾制御部と、上記角速
度指令と上記第１、第２、第３のジャイロの出力に基づ
いて上記第１、第２、第３の駆動部へ供給するための駆
動電力を出力する空間安定化制御部とを備え、上記追尾
制御部は、外部から入力される水平面基準の捜索指令を
目標として、直交ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバルを上記
目標に追尾させるための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰
軸角速度指令を演算し、上記姿勢角検出器と上記各角度
検出器の検出結果から水平面に対する上記目標の方位角
を求め、当該方位角に基づいて垂直ジンバルを制御する
垂直軸角速度指令を演算する機能を有するものである。
標の追尾誤差を出力するセンサと、上記センサの視軸線
を直交ふ仰軸に直交して保持する直交ふ仰ジンバルと、
上記直交ふ仰軸周りに上記直交ふ仰ジンバルを回転可能
に支持するふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸に直交した
ふ仰軸周りに上記ふ仰ジンバルを回転可能に支持する垂
直ジンバルと、上記ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記
垂直ジンバルを回転可能に支持するとともに移動体に保
持される固定部とを備えた３軸ジンバル装置において、
上記直交ふ仰ジンバルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する
第１の駆動部と、上記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに
駆動する第２の駆動部と、上記垂直ジンバルを上記垂直
軸周りに駆動する第３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに
対する上記直交ふ仰ジンバル回転角度を検出する第１の
角度検出器と、上記垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジン
バル回転角度を検出する第２の角度検出器と、上記固定
部に対する上記垂直ジンバル回転角度を検出する第３の
角度検出器と、上記直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸
周りの角速度を検出する第１のジャイロと、上記直交ふ
仰ジンバルの上記視軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交
する軸周りの角速度を検出する第２のジャイロと、上記
垂直ジンバルの上記垂直軸周りの角速度を検出する第３
のジャイロと、上記移動体の水平面に対する動揺姿勢角
を検出する姿勢角検出器と、上記３軸ジンバルを制御す
るための角速度指令を演算する追尾制御部と、上記角速
度指令と上記第１、第２、第３のジャイロの出力に基づ
いて上記第１、第２、第３の駆動部へ供給するための駆
動電力を出力する空間安定化制御部とを備え、上記追尾
制御部は、外部から入力される水平面基準の捜索指令を
目標として、直交ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバルを上記
目標に追尾させるための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰
軸角速度指令を演算し、上記姿勢角検出器と上記各角度
検出器の検出結果から水平面に対する上記目標の方位角
を求め、当該方位角に基づいて垂直ジンバルを制御する
垂直軸角速度指令を演算する機能を有するものである。
【０００９】第３の発明によれば、検出領域における目
標の追尾誤差を出力するセンサと、上記センサの視軸線
を直交ふ仰軸に直交して保持する直交ふ仰ジンバルと、
上記直交ふ仰軸周りに上記直交ふ仰ジンバルを回転可能
に支持するふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸に直交した
ふ仰軸周りに上記ふ仰ジンバルを回転可能に支持する垂
直ジンバルと、上記ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記
垂直ジンバルを回転可能に支持するとともに移動体に保
持される固定部とを備えた３軸ジンバル装置において、
上記直交ふ仰ジンバルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する
第１の駆動部と、上記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに
駆動する第２の駆動部と、上記垂直ジンバルを上記垂直
軸周りに駆動する第３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに
対する上記直交ふ仰ジンバル回転角度を検出する第１の
角度検出器と、上記垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジン
バル回転角度を検出する第２の角度検出器と、上記固定
部に対する上記垂直ジンバル回転角度を検出する第３の
角度検出器と、上記直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸
周りの角速度を検出する第１のジャイロと、上記直交ふ
仰ジンバルの上記視軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交
する軸周りの角速度を検出する第２のジャイロと、上記
垂直ジンバルの上記垂直軸周りの角速度を検出する第３
のジャイロと、上記移動体の水平面に対する動揺姿勢角
を検出する姿勢角検出器と、上記３軸ジンバルを制御す
るための角速度指令を演算する追尾制御部と、上記角速
度指令と上記第１、第２、第３のジャイロの出力に基づ
いて上記第１、第２、第３の駆動部へ供給するための駆
動電力を出力する空間安定化制御部とを備え、上記追尾
制御部は、手動設定された角速度指令を直交ふ仰軸角速
度指令及びふ仰軸角速度指令として出力するとともに、
センサの視軸線を目標として、上記姿勢角検出器と上記
各角度検出器の検出結果からこの目標の水平面に対する
方位角を求め、当該方位角に基づいて垂直ジンバルを制
御するための垂直軸角速度指令を演算する機能を有する
ものである。
標の追尾誤差を出力するセンサと、上記センサの視軸線
を直交ふ仰軸に直交して保持する直交ふ仰ジンバルと、
上記直交ふ仰軸周りに上記直交ふ仰ジンバルを回転可能
に支持するふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸に直交した
ふ仰軸周りに上記ふ仰ジンバルを回転可能に支持する垂
直ジンバルと、上記ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記
垂直ジンバルを回転可能に支持するとともに移動体に保
持される固定部とを備えた３軸ジンバル装置において、
上記直交ふ仰ジンバルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する
第１の駆動部と、上記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに
駆動する第２の駆動部と、上記垂直ジンバルを上記垂直
軸周りに駆動する第３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに
対する上記直交ふ仰ジンバル回転角度を検出する第１の
角度検出器と、上記垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジン
バル回転角度を検出する第２の角度検出器と、上記固定
部に対する上記垂直ジンバル回転角度を検出する第３の
角度検出器と、上記直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸
周りの角速度を検出する第１のジャイロと、上記直交ふ
仰ジンバルの上記視軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交
する軸周りの角速度を検出する第２のジャイロと、上記
垂直ジンバルの上記垂直軸周りの角速度を検出する第３
のジャイロと、上記移動体の水平面に対する動揺姿勢角
を検出する姿勢角検出器と、上記３軸ジンバルを制御す
るための角速度指令を演算する追尾制御部と、上記角速
度指令と上記第１、第２、第３のジャイロの出力に基づ
いて上記第１、第２、第３の駆動部へ供給するための駆
動電力を出力する空間安定化制御部とを備え、上記追尾
制御部は、手動設定された角速度指令を直交ふ仰軸角速
度指令及びふ仰軸角速度指令として出力するとともに、
センサの視軸線を目標として、上記姿勢角検出器と上記
各角度検出器の検出結果からこの目標の水平面に対する
方位角を求め、当該方位角に基づいて垂直ジンバルを制
御するための垂直軸角速度指令を演算する機能を有する
ものである。
【００１０】第３の発明によるジンバル制御装置は、第
１の発明において、目標が天頂付近に存在するか否かを
判定する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天
頂領域の場合は水平面に対する目標の方位角から垂直軸
角速度指令を計算し、天頂領域と判定された場合は目標
の方位によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指
令を生成する追尾制御部を有するものである。
１の発明において、目標が天頂付近に存在するか否かを
判定する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天
頂領域の場合は水平面に対する目標の方位角から垂直軸
角速度指令を計算し、天頂領域と判定された場合は目標
の方位によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指
令を生成する追尾制御部を有するものである。
【００１１】第４の発明によるジンバル制御装置は、第
１の発明において、目標が天頂付近に存在するか否かを
判定する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天
頂領域の場合は垂直軸を目標に追尾させるような垂直軸
角速度指令を生成し、天頂領域と判定された場合は目標
の方向によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指
令を生成する追尾制御部を有するものである。
１の発明において、目標が天頂付近に存在するか否かを
判定する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天
頂領域の場合は垂直軸を目標に追尾させるような垂直軸
角速度指令を生成し、天頂領域と判定された場合は目標
の方向によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指
令を生成する追尾制御部を有するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明によ
る実施の形態１を示す構成図である。図中５はセンサで
ある撮像装置、６は撮像装置５を保持するＸＥＬジンバ
ル（直交ふ仰ジンバル）、７はＸＥＬジンバル６を回転
可能に支持するＥＬジンバル（ふ仰ジンバル）、８はＥ
Ｌジンバル７を回転可能に支持するＡＺジンバル（垂直
ジンバル）、９はＡＺジンバル８を回転可能に支持する
固定部、１０は上記５〜９からなる３軸ジンバル装置で
あり、図１３の従来の３軸ジンバルと同一構造を成し、
ＡＺジンバル８、ＥＬジンバル７、ＸＥＬジンバル６の
回転軸としてＡＺ軸１、ＥＬ軸２、ＸＥＬ軸４を、また
ＸＥＬジンバル６に直交するように固定された撮像装置
５の視軸３を備えている。１１は第１のジャイロ、１２
は第２のジャイロ、１３は第３のジャイロである。１４
は空間安定化制御部で、ＸＥＬ軸サーボ制御部１５、Ｅ
Ｌ軸サーボ制御部１６、ＡＺ軸サーボ制御部１７より構
成される。１８は駆動部である第１のモータ、１９は駆
動部である第２のモータ、２０は駆動部である第３のモ
ータ、２１は第１の角度検出器、２２は第２の角度検出
器、２３は第３の角度検出器、２４は姿勢角検出器であ
る。２５は追尾制御部で、第１の指令生成部２６、座標
変換部２７、第２の指令生成部２８より構成されてい
る。図２は撮像装置５が出力する追尾誤差の生成過程を
説明するための説明図である。また、図３は動揺による
目標方向の変化を示したベクトル図である。
る実施の形態１を示す構成図である。図中５はセンサで
ある撮像装置、６は撮像装置５を保持するＸＥＬジンバ
ル（直交ふ仰ジンバル）、７はＸＥＬジンバル６を回転
可能に支持するＥＬジンバル（ふ仰ジンバル）、８はＥ
Ｌジンバル７を回転可能に支持するＡＺジンバル（垂直
ジンバル）、９はＡＺジンバル８を回転可能に支持する
固定部、１０は上記５〜９からなる３軸ジンバル装置で
あり、図１３の従来の３軸ジンバルと同一構造を成し、
ＡＺジンバル８、ＥＬジンバル７、ＸＥＬジンバル６の
回転軸としてＡＺ軸１、ＥＬ軸２、ＸＥＬ軸４を、また
ＸＥＬジンバル６に直交するように固定された撮像装置
５の視軸３を備えている。１１は第１のジャイロ、１２
は第２のジャイロ、１３は第３のジャイロである。１４
は空間安定化制御部で、ＸＥＬ軸サーボ制御部１５、Ｅ
Ｌ軸サーボ制御部１６、ＡＺ軸サーボ制御部１７より構
成される。１８は駆動部である第１のモータ、１９は駆
動部である第２のモータ、２０は駆動部である第３のモ
ータ、２１は第１の角度検出器、２２は第２の角度検出
器、２３は第３の角度検出器、２４は姿勢角検出器であ
る。２５は追尾制御部で、第１の指令生成部２６、座標
変換部２７、第２の指令生成部２８より構成されてい
る。図２は撮像装置５が出力する追尾誤差の生成過程を
説明するための説明図である。また、図３は動揺による
目標方向の変化を示したベクトル図である。
【００１３】次に動作について説明する。撮像装置５は
図２に示すようにＸ軸を横軸、Ｙ軸を縦軸、Ｘ軸とＹ軸
の交点を基点とし画面に直交して視軸３を有するような
検出領域の画面を撮影し、画面上に存在する目標の座標
（ΔＸ，ΔＹ）を追尾誤差として出力する。この撮像装
置５と第１のジャイロ１１と第２のジャイロ１２は、Ｙ
軸とＸＥＬ軸４が平行となり、第１のジャイロ１１がＸ
ＥＬ軸４の周りすなわちＹ軸の周りの角速度を検出し、
第２のジャイロ１２が視軸３とＸＥＬ軸４の双方に直交
した軸周りすなわちＸ軸の周りの角速度を検出するよう
にそれぞれＸＥＬジンバル６上に設置されている。一方
第３のジャイロはＡＺジンバル８に固着されＡＺ軸１の
周りの角速度を検出する。空間安定化制御部１４には各
軸独立にサーボ制御を行うＸＥＬ軸サーボ制御部１５、
ＥＬ軸サーボ制御部１６、ＡＺ軸サーボ制御部１７が設
けられており、後述する追尾制御部２５が出力するＸＥ
Ｌ軸角速度指令、ＥＬ軸角速度指令、ＡＺ軸角速度指令
と、第１のジャイロ１１、第２のジャイロ１２、第３の
ジャイロ１３の出力をそれぞれ比較・増幅して、第１の
モータ１８、第２のモータ１９、第３のモータ２０に駆
動電力を供給する。第１のモータ１８はＸＥＬジンバル
１６をＸＥＬ軸３の周りに回転させ、Ｙ軸の周りの角速
度をＸＥＬ角速度指令と一致させる。同様に第２のモー
タ１９はＥＬジンバル７をＥＬ軸２の周りに回転させ、
結果としてＸ軸の周りの角速度をＥＬ角速度指令と一致
させる。さらに第３のモータ２０はＡＺジンバル８をＡ
Ｚ軸１の周りに回転させ、ＡＺ軸１の周りの角速度をＡ
Ｚ軸角速度指令に一致させるように働く。この３つの空
間安定化ループの働きにより動揺の影響は除外され、視
軸３及びＡＺジンバル８は空間に対して安定化される。
次に視軸３を目標に追尾させるための追尾制御部２５の
動作について説明する。第１の角度検出器２１はＥＬジ
ンバル７に対するＸＥＬジンバル６の回転角度θＸＥＬ
を検出し、第２の角度検出器２２はＡＺジンバル８に対
するＥＬジンバル７の回転角度θＥＬを検出し、第３の
角度検出器２３は固定部９に対するＡＺジンバル８の回
転角度θＡＺを検出する。以後θＸＥＬ、θＥＬ、θＡ
Ｚをジンバル実角度と呼ぶ。また姿勢角検出器２４は、
３軸ジンバル装置１０が設置される移動体の動揺姿勢角
を水平面北方向を基準にヨー角ψ→ピッチ角θ→ロール
角φのオイラー角表示にて検出し、出力する。追尾制御
部２５はこのジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、θＡ
Ｚ）と動揺姿勢角（ψ、θ、φ）と撮像装置５からの追
尾誤差（ΔＸ、ΔＹ）を入力され、第１の指令生成部２
６において、数１、数２の計算を実施し、ＸＥＬ軸角速
度指令ωＸＥＬとＥＬ軸角速度指令ωＥＬを計算する。
図２に示すようにＸ軸を横軸、Ｙ軸を縦軸、Ｘ軸とＹ軸
の交点を基点とし画面に直交して視軸３を有するような
検出領域の画面を撮影し、画面上に存在する目標の座標
（ΔＸ，ΔＹ）を追尾誤差として出力する。この撮像装
置５と第１のジャイロ１１と第２のジャイロ１２は、Ｙ
軸とＸＥＬ軸４が平行となり、第１のジャイロ１１がＸ
ＥＬ軸４の周りすなわちＹ軸の周りの角速度を検出し、
第２のジャイロ１２が視軸３とＸＥＬ軸４の双方に直交
した軸周りすなわちＸ軸の周りの角速度を検出するよう
にそれぞれＸＥＬジンバル６上に設置されている。一方
第３のジャイロはＡＺジンバル８に固着されＡＺ軸１の
周りの角速度を検出する。空間安定化制御部１４には各
軸独立にサーボ制御を行うＸＥＬ軸サーボ制御部１５、
ＥＬ軸サーボ制御部１６、ＡＺ軸サーボ制御部１７が設
けられており、後述する追尾制御部２５が出力するＸＥ
Ｌ軸角速度指令、ＥＬ軸角速度指令、ＡＺ軸角速度指令
と、第１のジャイロ１１、第２のジャイロ１２、第３の
ジャイロ１３の出力をそれぞれ比較・増幅して、第１の
モータ１８、第２のモータ１９、第３のモータ２０に駆
動電力を供給する。第１のモータ１８はＸＥＬジンバル
１６をＸＥＬ軸３の周りに回転させ、Ｙ軸の周りの角速
度をＸＥＬ角速度指令と一致させる。同様に第２のモー
タ１９はＥＬジンバル７をＥＬ軸２の周りに回転させ、
結果としてＸ軸の周りの角速度をＥＬ角速度指令と一致
させる。さらに第３のモータ２０はＡＺジンバル８をＡ
Ｚ軸１の周りに回転させ、ＡＺ軸１の周りの角速度をＡ
Ｚ軸角速度指令に一致させるように働く。この３つの空
間安定化ループの働きにより動揺の影響は除外され、視
軸３及びＡＺジンバル８は空間に対して安定化される。
次に視軸３を目標に追尾させるための追尾制御部２５の
動作について説明する。第１の角度検出器２１はＥＬジ
ンバル７に対するＸＥＬジンバル６の回転角度θＸＥＬ
を検出し、第２の角度検出器２２はＡＺジンバル８に対
するＥＬジンバル７の回転角度θＥＬを検出し、第３の
角度検出器２３は固定部９に対するＡＺジンバル８の回
転角度θＡＺを検出する。以後θＸＥＬ、θＥＬ、θＡ
Ｚをジンバル実角度と呼ぶ。また姿勢角検出器２４は、
３軸ジンバル装置１０が設置される移動体の動揺姿勢角
を水平面北方向を基準にヨー角ψ→ピッチ角θ→ロール
角φのオイラー角表示にて検出し、出力する。追尾制御
部２５はこのジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、θＡ
Ｚ）と動揺姿勢角（ψ、θ、φ）と撮像装置５からの追
尾誤差（ΔＸ、ΔＹ）を入力され、第１の指令生成部２
６において、数１、数２の計算を実施し、ＸＥＬ軸角速
度指令ωＸＥＬとＥＬ軸角速度指令ωＥＬを計算する。
【００１４】
【数１】
【００１５】
【数２】
【００１６】ここで、Ｋ１、Ｋ２は追尾ゲインであり、
これにより追尾時定数が決定される。またｃｏｓθＸＥ
ＬはＸ軸とそれに対応する駆動軸であるＥＬ軸２がθＸ
ＥＬの偏角を持つことに起因して導入される調整項であ
る。このωＸＥＬ、ωＥＬを空間安定化制御部１４に与
えることにより、ΔＸ、ΔＹが最小となるようにＸＥＬ
ジンバル６、ＥＬジンバル７が駆動され、視軸３を目標
に追尾させることができる。次にＡＺジンバル９の駆動
方法について述べる。３軸ジンバル装置１０が設置され
る移動体が動揺した場合、たとえ目標が停止していたと
しても移動体からみた目標方位は動揺に応じて変化す
る。特に目標が天頂付近に存在する場合は目標方位の変
化が激しく、従来装置における制御方法では連続的な追
尾が行えなくなる。この様子を図３を用いて説明する。
図中において、Ｔは天頂に停止している目標、座標系
（Ｏｂ：Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）は移動体上の３軸ジンバル
装置１０の設置面（以下、単に設置面と呼ぶ。）に固定
された座標系であり、ＡＺ軸１はＺｂ軸に一致してい
る。設置面座標系の原点Ｏｂと目標とを結ぶ線分（目標
ベクトル）を設置面へ正射影したものを目標方位ベクト
ルと定義すれば、これとＸｂの成す角が目標方位角を与
える。ここで、Ｙｂ軸周りに移動体の動揺が加わると、
目標方位ベクトルは動揺によりＸｂ軸上にその方向を反
転させることが解る。従って、ＡＺ軸１の回転角θＡＺ
を絶えず移動体に対する目標方位角へ一致させるように
駆動する従来装置の制御方法では、この瞬時の角度変
化、すなわち無限大の角速度に追従することができず、
結果としてＡＺ軸１は往復運動を繰り返すこととなり連
続的な目標追尾は望めない。この問題を解決する手段が
座標変換部２７及び第２の指令生成部２８により提供さ
れる。すなわち、座標変換部２７においては数３の演算
により水平面に対する目標ベクトルＰ０＝〔Ｘ０、Ｙ
０、Ｚ０〕T を計算し、次いで数４により目標方位角Ａ
Ｚ０を求める。この操作により動揺の影響を除外して水
平面を基準とした目標の方位角が得られる。
これにより追尾時定数が決定される。またｃｏｓθＸＥ
ＬはＸ軸とそれに対応する駆動軸であるＥＬ軸２がθＸ
ＥＬの偏角を持つことに起因して導入される調整項であ
る。このωＸＥＬ、ωＥＬを空間安定化制御部１４に与
えることにより、ΔＸ、ΔＹが最小となるようにＸＥＬ
ジンバル６、ＥＬジンバル７が駆動され、視軸３を目標
に追尾させることができる。次にＡＺジンバル９の駆動
方法について述べる。３軸ジンバル装置１０が設置され
る移動体が動揺した場合、たとえ目標が停止していたと
しても移動体からみた目標方位は動揺に応じて変化す
る。特に目標が天頂付近に存在する場合は目標方位の変
化が激しく、従来装置における制御方法では連続的な追
尾が行えなくなる。この様子を図３を用いて説明する。
図中において、Ｔは天頂に停止している目標、座標系
（Ｏｂ：Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）は移動体上の３軸ジンバル
装置１０の設置面（以下、単に設置面と呼ぶ。）に固定
された座標系であり、ＡＺ軸１はＺｂ軸に一致してい
る。設置面座標系の原点Ｏｂと目標とを結ぶ線分（目標
ベクトル）を設置面へ正射影したものを目標方位ベクト
ルと定義すれば、これとＸｂの成す角が目標方位角を与
える。ここで、Ｙｂ軸周りに移動体の動揺が加わると、
目標方位ベクトルは動揺によりＸｂ軸上にその方向を反
転させることが解る。従って、ＡＺ軸１の回転角θＡＺ
を絶えず移動体に対する目標方位角へ一致させるように
駆動する従来装置の制御方法では、この瞬時の角度変
化、すなわち無限大の角速度に追従することができず、
結果としてＡＺ軸１は往復運動を繰り返すこととなり連
続的な目標追尾は望めない。この問題を解決する手段が
座標変換部２７及び第２の指令生成部２８により提供さ
れる。すなわち、座標変換部２７においては数３の演算
により水平面に対する目標ベクトルＰ０＝〔Ｘ０、Ｙ
０、Ｚ０〕T を計算し、次いで数４により目標方位角Ａ
Ｚ０を求める。この操作により動揺の影響を除外して水
平面を基準とした目標の方位角が得られる。
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】数３においてＴ()は、括弧内の角度だけ座
標を回転する回転行列である。第２の指令生成部２８で
は、数５に従いＡＺ０と第３の角度検出器２３の出力で
あるθＡＺの差をとり、追尾ゲインＫ３を乗じることで
ＡＺ角速度指令ωＡＺを生成する。
標を回転する回転行列である。第２の指令生成部２８で
は、数５に従いＡＺ０と第３の角度検出器２３の出力で
あるθＡＺの差をとり、追尾ゲインＫ３を乗じることで
ＡＺ角速度指令ωＡＺを生成する。
【００２０】
【数５】
【００２１】これを空間安定化制御部１４に与えること
でＡＺジンバル８は概ねＡＺ０が示す目標方位に向けて
制御される。数５では水平面を基準とするＡＺ０と移動
体面を基準とするθＡＺを比較するので、ＡＺジンバル
８は厳密に目標に指向するわけではないが、ＸＥＬ軸４
に移動体の動揺振幅を十分吸収する可動範囲を与えれ
ば、ＸＥＬ軸４及びＥＬ軸２による目標追尾に支障を与
えることはなく、動揺により誘起されるジンバルロック
現象も同時に回避される。一方、移動目標が天頂付近を
通過する場合は、想定する目標角速度をＸＥＬ軸４の可
動範囲から適切なＡＺ軸の最大角速度ωＡＺｍａｘを定
めることにより、ＡＺ軸１の角速度不足はＸＥＬ軸４が
補うように制御され連続的な目標追尾が可能となる。こ
れは、従来装置の制御方法と同一の作用に基づくもので
ある。
でＡＺジンバル８は概ねＡＺ０が示す目標方位に向けて
制御される。数５では水平面を基準とするＡＺ０と移動
体面を基準とするθＡＺを比較するので、ＡＺジンバル
８は厳密に目標に指向するわけではないが、ＸＥＬ軸４
に移動体の動揺振幅を十分吸収する可動範囲を与えれ
ば、ＸＥＬ軸４及びＥＬ軸２による目標追尾に支障を与
えることはなく、動揺により誘起されるジンバルロック
現象も同時に回避される。一方、移動目標が天頂付近を
通過する場合は、想定する目標角速度をＸＥＬ軸４の可
動範囲から適切なＡＺ軸の最大角速度ωＡＺｍａｘを定
めることにより、ＡＺ軸１の角速度不足はＸＥＬ軸４が
補うように制御され連続的な目標追尾が可能となる。こ
れは、従来装置の制御方法と同一の作用に基づくもので
ある。
【００２２】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２に係る追尾制御部の構成を示す構成図である。図中２
５は追尾制御部であり、２９は座標変換部、３０は第１
の指令生成部、３１は第２の指令生成部である。また、
図５は捜索指令の一例を示す概念図である。
２に係る追尾制御部の構成を示す構成図である。図中２
５は追尾制御部であり、２９は座標変換部、３０は第１
の指令生成部、３１は第２の指令生成部である。また、
図５は捜索指令の一例を示す概念図である。
【００２３】図４において追尾制御部２５は、ジンバル
実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、θＡＺ）と、動揺姿勢角
（ψ、θ、φ）と、外部で設定される捜索指令（ＡＺ
ｓ、ＥＬｓ）を入力する。捜索指令は図５のように水平
面北方位を基準として一定の軌道を与え、この軌道に沿
って視軸３を駆動し目標の探知を行うものとする。ここ
で座標変換部２９は数６により捜索指令をＡＺジンバル
８からみた目標ベクトルＰｓ＝〔Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ〕T
に変換し、その後、数７、数８にて目標ベクトルＰｓを
直交座標系表示から極座標表示に変換する。
実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、θＡＺ）と、動揺姿勢角
（ψ、θ、φ）と、外部で設定される捜索指令（ＡＺ
ｓ、ＥＬｓ）を入力する。捜索指令は図５のように水平
面北方位を基準として一定の軌道を与え、この軌道に沿
って視軸３を駆動し目標の探知を行うものとする。ここ
で座標変換部２９は数６により捜索指令をＡＺジンバル
８からみた目標ベクトルＰｓ＝〔Ｘｓ、Ｙｓ、Ｚｓ〕T
に変換し、その後、数７、数８にて目標ベクトルＰｓを
直交座標系表示から極座標表示に変換する。
【００２４】
【数６】
【００２５】
【数７】
【００２６】
【数８】
【００２７】なお、数６においてＴ()は、括弧内の角度
だけ座標を回転する回転行列である。また、数７のＸＥ
Ｌｓｃ、数８のＥＬｓｃはそれぞれＸＥＬ軸４及びＥＬ
軸２に対する角度指令を与える。第１の指令生成部３０
では、これらの角度指令とジンバル実角度θＸＥＬ、θ
ＥＬの差を求め、追尾ゲインＫ１、Ｋ２乗じて数９、数
１０に示すＸＥＬ軸角速度指令ωＸＥＬとＥＬ軸角速度
指令ωＥＬを計算する。これを空間安定化制御部１４に
それぞれ与えれば、視軸３が捜索指令に追従するように
ＸＥＬジンバル６、ＥＬジンバル７が駆動される。
だけ座標を回転する回転行列である。また、数７のＸＥ
Ｌｓｃ、数８のＥＬｓｃはそれぞれＸＥＬ軸４及びＥＬ
軸２に対する角度指令を与える。第１の指令生成部３０
では、これらの角度指令とジンバル実角度θＸＥＬ、θ
ＥＬの差を求め、追尾ゲインＫ１、Ｋ２乗じて数９、数
１０に示すＸＥＬ軸角速度指令ωＸＥＬとＥＬ軸角速度
指令ωＥＬを計算する。これを空間安定化制御部１４に
それぞれ与えれば、視軸３が捜索指令に追従するように
ＸＥＬジンバル６、ＥＬジンバル７が駆動される。
【００２８】
【数９】
【００２９】
【数１０】
【００３０】一方ＡＺ軸については、捜索指令が水平面
基準で作成されるため座標変換の必要はなく、Ｋ３を追
尾ゲインとして数１１の計算によりＡＺ軸角速度指令ω
ＡＺを生成することができる。
基準で作成されるため座標変換の必要はなく、Ｋ３を追
尾ゲインとして数１１の計算によりＡＺ軸角速度指令ω
ＡＺを生成することができる。
【００３１】
【数１１】
【００３２】このωＡＺは空間安定化制御部１４に出力
され、ＡＺジンバル８は概ね捜索指令に指向するよう駆
動されることとなるが、これによる動作は実施の形態１
と同一である。本実施の形態では、一例として水平面に
平行な捜索軌跡を用いて説明したが、これに限らず水平
面に対して垂直に設定することもでき、更には天頂を通
過するようなものであってもジンバルロックを発生せず
連続した追従が可能となることは実施の形態１の説明に
より明らかである。
され、ＡＺジンバル８は概ね捜索指令に指向するよう駆
動されることとなるが、これによる動作は実施の形態１
と同一である。本実施の形態では、一例として水平面に
平行な捜索軌跡を用いて説明したが、これに限らず水平
面に対して垂直に設定することもでき、更には天頂を通
過するようなものであってもジンバルロックを発生せず
連続した追従が可能となることは実施の形態１の説明に
より明らかである。
【００３３】実施の形態３．図６は本発明による実施の
形態３に係る追尾制御部の構成を示す構成図であり、図
中の２５は追尾制御部、３２は第１の指令生成部、３３
は座標変換部、３４は第２の指令生成部である。
形態３に係る追尾制御部の構成を示す構成図であり、図
中の２５は追尾制御部、３２は第１の指令生成部、３３
は座標変換部、３４は第２の指令生成部である。
【００３４】図６に示した追尾制御部２５は、外部で設
定された手動角速度指令（ΔＸｍ、ΔＹｍ）により視軸
３の方向を変更できるよう構成されている。まず第１の
指令生成部３２はΔＸｍ、ΔＹｍを入力し、これらを単
にＸＥＬ軸角速度指令ωＸＥＬ、ＥＬ軸角速度指令ωＥ
Ｌとして空間安定化制御部１４に出力する。空間安定化
制御部１４は、第１のジャイロ及び第２のジャイロの出
力をこのωＸＥＬ、ωＥＬに一致させるようにＸＥＬジ
ンバル６とＥＬジンバル７を駆動し、よって視軸３は動
揺に対して安定化されるとともにΔＸｍ、ΔＹｍに従い
視軸方向が変更される。一方ＡＺ軸については、水平面
に対する視軸の方位角に指向するよう制御する。視軸の
水平面方位角は、ジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、
θＡＺ）と動揺姿勢角（ψ、θ、φ）から知ることがで
き、座標変換部３３において数１２に従い水平面に対す
る視軸ベクトルＰｌ＝〔Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ〕T を計算
し、次いで数１３により視軸方位角ＡＺｌを求める。
定された手動角速度指令（ΔＸｍ、ΔＹｍ）により視軸
３の方向を変更できるよう構成されている。まず第１の
指令生成部３２はΔＸｍ、ΔＹｍを入力し、これらを単
にＸＥＬ軸角速度指令ωＸＥＬ、ＥＬ軸角速度指令ωＥ
Ｌとして空間安定化制御部１４に出力する。空間安定化
制御部１４は、第１のジャイロ及び第２のジャイロの出
力をこのωＸＥＬ、ωＥＬに一致させるようにＸＥＬジ
ンバル６とＥＬジンバル７を駆動し、よって視軸３は動
揺に対して安定化されるとともにΔＸｍ、ΔＹｍに従い
視軸方向が変更される。一方ＡＺ軸については、水平面
に対する視軸の方位角に指向するよう制御する。視軸の
水平面方位角は、ジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥＬ、
θＡＺ）と動揺姿勢角（ψ、θ、φ）から知ることがで
き、座標変換部３３において数１２に従い水平面に対す
る視軸ベクトルＰｌ＝〔Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ〕T を計算
し、次いで数１３により視軸方位角ＡＺｌを求める。
【００３５】
【数１２】
【００３６】
【数１３】
【００３７】ここで、Ｔ()は、括弧内の角度だけ座標を
回転する回転行列である。第２の指令生成部では、ＡＺ
ｌを用いて実施の形態１で説明した数５と同様にＡＺ角
速度指令ωＡＺを生成し空間安定化制御部１４に出力す
る。ＡＺジンバル８は概ね捜索指令に指向するよう駆動
されることとなるが、これによる動作は実施の形態１と
同一である。
回転する回転行列である。第２の指令生成部では、ＡＺ
ｌを用いて実施の形態１で説明した数５と同様にＡＺ角
速度指令ωＡＺを生成し空間安定化制御部１４に出力す
る。ＡＺジンバル８は概ね捜索指令に指向するよう駆動
されることとなるが、これによる動作は実施の形態１と
同一である。
【００３８】実施の形態４．図７は本発明による実施の
形態４に係る追尾制御部の構成図であり、一例として実
施の形態１の追尾制御部に適用している。図中２５は追
尾制御部であり、２６〜２８は実施の形態１と同一のも
のである。また、３５は第２の座標変換部、３６は判定
部、３７は切換部である。図８はＡＺジンバル８を基準
として天頂方向より見た視軸ベクトル図である。
形態４に係る追尾制御部の構成図であり、一例として実
施の形態１の追尾制御部に適用している。図中２５は追
尾制御部であり、２６〜２８は実施の形態１と同一のも
のである。また、３５は第２の座標変換部、３６は判定
部、３７は切換部である。図８はＡＺジンバル８を基準
として天頂方向より見た視軸ベクトル図である。
【００３９】実施の形態１〜３における追尾制御部で
は、目標又は視軸の水平面に対する方位角を求めること
で動揺の影響を除外しＡＺ軸１のジンバルロックを回避
したが、目標が天頂付近で不規則な運動をする場合は、
図３で示した目標方位ベクトルが急激に変化しジンバル
ロックが発生する。これを解決する手段として本実施の
形態では、図７のように新たに第２の座標変換部３５、
判定部３６、切換部３７を設けている。まず第２の座標
変換部３５では、数１４の通りジンバル実角度（θＸＥ
Ｌ、θＥＬ）を用いてＡＺジンバル８に対する視軸ベク
トルＰｌａ＝〔Ｘｌａ、Ｙｌａ、Ｚｌａ〕T を求める。
は、目標又は視軸の水平面に対する方位角を求めること
で動揺の影響を除外しＡＺ軸１のジンバルロックを回避
したが、目標が天頂付近で不規則な運動をする場合は、
図３で示した目標方位ベクトルが急激に変化しジンバル
ロックが発生する。これを解決する手段として本実施の
形態では、図７のように新たに第２の座標変換部３５、
判定部３６、切換部３７を設けている。まず第２の座標
変換部３５では、数１４の通りジンバル実角度（θＸＥ
Ｌ、θＥＬ）を用いてＡＺジンバル８に対する視軸ベク
トルＰｌａ＝〔Ｘｌａ、Ｙｌａ、Ｚｌａ〕T を求める。
【００４０】
【数１４】
【００４１】図８はここで計算された視軸ベクトルを表
わしており、は低仰角、は高仰角の場合に相当す
る。３８は判定部３６にて判定される天頂領域と非天頂
領域との境界線であり、半径Ｒは想定する目標の運動特
性とＡＺジンバル８の最大角速度からＡＺジンバル８が
追従可能な範囲として予め設定されている。目標運動の
変化が激しい場合やＡＺジンバル８の最大角速度が小さ
く抑えられている場合は半径Ｒは大きくなり、その逆の
場合は半径Ｒを小さくとることができる。判定部３６で
はこの半径Ｒと数１５で計算される視軸ベクトルの天頂
からの距離ｒを比較し、天頂領域（ｒ≦Ｒ）と非天頂領
域（ｒ＞Ｒ）を分離、判定する。
わしており、は低仰角、は高仰角の場合に相当す
る。３８は判定部３６にて判定される天頂領域と非天頂
領域との境界線であり、半径Ｒは想定する目標の運動特
性とＡＺジンバル８の最大角速度からＡＺジンバル８が
追従可能な範囲として予め設定されている。目標運動の
変化が激しい場合やＡＺジンバル８の最大角速度が小さ
く抑えられている場合は半径Ｒは大きくなり、その逆の
場合は半径Ｒを小さくとることができる。判定部３６で
はこの半径Ｒと数１５で計算される視軸ベクトルの天頂
からの距離ｒを比較し、天頂領域（ｒ≦Ｒ）と非天頂領
域（ｒ＞Ｒ）を分離、判定する。
【００４２】
【数１５】
【００４３】この判定結果を受け切換部３７が作動さ
れ、視軸３が非天頂領域にある場合は第２の指令生成部
２８の出力を選択し、ＡＺ軸角速度指令ωＡＺとして外
部に出力する。この時のＡＺジンバル８の動作は実施例
１〜３と同じである。一方ジンバルロックの可能性のあ
る天頂領域と判定された場合は、視軸３の動作に関係な
くＡＺ軸角速度指令ωＡＺを０として出力し、ＡＺジン
バル８を空間に対して静止させる。この時、ＡＺ軸角速
度指令ωＡＺは徐々に０に近づけるようにしてもよく、
また天頂領域に入った瞬間の角速度を保持することも可
能である。
れ、視軸３が非天頂領域にある場合は第２の指令生成部
２８の出力を選択し、ＡＺ軸角速度指令ωＡＺとして外
部に出力する。この時のＡＺジンバル８の動作は実施例
１〜３と同じである。一方ジンバルロックの可能性のあ
る天頂領域と判定された場合は、視軸３の動作に関係な
くＡＺ軸角速度指令ωＡＺを０として出力し、ＡＺジン
バル８を空間に対して静止させる。この時、ＡＺ軸角速
度指令ωＡＺは徐々に０に近づけるようにしてもよく、
また天頂領域に入った瞬間の角速度を保持することも可
能である。
【００４４】実施の形態５．図９は本発明の実施の形態
５に係る追尾制御部の構成図であり、一例として実施の
形態１の追尾制御部に適用している。図中２５は追尾制
御部であり、２６は実施の形態１と同一のものである。
また、３５〜３７は実施の形態４と同一のものである。
３９は第３の指令生成部である。図１０は３軸ジンバル
装置１０が傾いて設置された場合のＸＥＬ軸の可動範囲
を示した図であり、ＡＺ軸１は絶えず傾斜面に対して垂
直に保持される。
５に係る追尾制御部の構成図であり、一例として実施の
形態１の追尾制御部に適用している。図中２５は追尾制
御部であり、２６は実施の形態１と同一のものである。
また、３５〜３７は実施の形態４と同一のものである。
３９は第３の指令生成部である。図１０は３軸ジンバル
装置１０が傾いて設置された場合のＸＥＬ軸の可動範囲
を示した図であり、ＡＺ軸１は絶えず傾斜面に対して垂
直に保持される。
【００４５】図１０に示すように、例えば移動体が旋回
する等して３軸ジンバル装置１０が傾いた場合、水平面
に対する目標方位角を基にＡＺ軸１を制御すると目標仰
角によってはＸＥＬ軸４の可動角を越えてしまう可能性
がある。図９による追尾制御部２５では、これを回避す
るために第３の指令生成部３９を設け、ＡＺジンバル８
を目標に完全に追尾させるための角速度指令を生成す
る。数１６、数１７は指令生成部３９内で実施される演
算を示しており、数１６では撮像装置５が出力する追尾
誤差（ΔＸ、ΔＹ）、ジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥ
Ｌ）を用いてＡＺ軸１に対する追尾誤差ΔＡＺを計算
し、数１７では数１６で計算されたΔＡＺに追尾ゲイン
Ｋ３を乗じ角速度指令を生成している。
する等して３軸ジンバル装置１０が傾いた場合、水平面
に対する目標方位角を基にＡＺ軸１を制御すると目標仰
角によってはＸＥＬ軸４の可動角を越えてしまう可能性
がある。図９による追尾制御部２５では、これを回避す
るために第３の指令生成部３９を設け、ＡＺジンバル８
を目標に完全に追尾させるための角速度指令を生成す
る。数１６、数１７は指令生成部３９内で実施される演
算を示しており、数１６では撮像装置５が出力する追尾
誤差（ΔＸ、ΔＹ）、ジンバル実角度（θＸＥＬ、θＥ
Ｌ）を用いてＡＺ軸１に対する追尾誤差ΔＡＺを計算
し、数１７では数１６で計算されたΔＡＺに追尾ゲイン
Ｋ３を乗じ角速度指令を生成している。
【００４６】
【数１６】
【００４７】
【数１７】
【００４８】ここで、第２の座標変換部３５と判定部３
６は実施の形態４と同様の動作で天頂領域と非天頂領域
を判定する。切換部３７はこの判定結果を受け、非天頂
領域の場合は第３の指令生成部３９で生成した角速度指
令をＡＺ軸角速度指令ωＡＺとして出力し、ＡＺジンバ
ル８を目標に追尾させる。これにより、目標はＸＥＬ軸
４の可動範囲の中心に引き込まれることになる。一方ジ
ンバルロックの可能性がある天頂領域と判定された場合
は、視軸３の動作に関係なくＡＺ軸角速度指令ωＡＺを
０として出力し、ＡＺジンバル８を空間に対して静止さ
せる。この時実施の形態４と同様に、ＡＺ軸角速度指令
ωＡＺは徐々に０に近づけるようにしてもよく、また天
頂領域に入った瞬間の角速度を保持することも可能であ
る。
６は実施の形態４と同様の動作で天頂領域と非天頂領域
を判定する。切換部３７はこの判定結果を受け、非天頂
領域の場合は第３の指令生成部３９で生成した角速度指
令をＡＺ軸角速度指令ωＡＺとして出力し、ＡＺジンバ
ル８を目標に追尾させる。これにより、目標はＸＥＬ軸
４の可動範囲の中心に引き込まれることになる。一方ジ
ンバルロックの可能性がある天頂領域と判定された場合
は、視軸３の動作に関係なくＡＺ軸角速度指令ωＡＺを
０として出力し、ＡＺジンバル８を空間に対して静止さ
せる。この時実施の形態４と同様に、ＡＺ軸角速度指令
ωＡＺは徐々に０に近づけるようにしてもよく、また天
頂領域に入った瞬間の角速度を保持することも可能であ
る。
【００４９】なお、上記実施の形態１から５において、
センサとして撮像装置を用いた例を示したが、必ずしも
これに限らなくても良く、例えば、レーダアンテナ装置
のような他のセンサを用いても良い。
センサとして撮像装置を用いた例を示したが、必ずしも
これに限らなくても良く、例えば、レーダアンテナ装置
のような他のセンサを用いても良い。
【００５０】
【発明の効果】第１の発明によれば、空間安定化制御部
において第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定
化ループを組むことにより、視軸及びＡＺジンバルを空
間に対して安定化することができ、かつ追尾制御部にお
いてはＸＥＬ軸とＥＬ軸を用いて目標追尾を実施させ、
姿勢角検出器の検出結果に基づいてＡＺ軸は絶えず目標
の水平面に対する方位角に指向するように制御するの
で、動揺環境下においてもジンバルロックが発生せず全
天球にわたり連続的な目標追尾が可能となる。
において第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定
化ループを組むことにより、視軸及びＡＺジンバルを空
間に対して安定化することができ、かつ追尾制御部にお
いてはＸＥＬ軸とＥＬ軸を用いて目標追尾を実施させ、
姿勢角検出器の検出結果に基づいてＡＺ軸は絶えず目標
の水平面に対する方位角に指向するように制御するの
で、動揺環境下においてもジンバルロックが発生せず全
天球にわたり連続的な目標追尾が可能となる。
【００５１】第２の発明によれば、空間安定化制御部に
おいて第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定化
ループを組むことにより、視軸及びＡＺジンバルを空間
に対して安定化することができ、追尾制御部においては
水平面基準の捜索指令に追従するようＸＥＬ軸とＥＬ軸
を駆動し、ＡＺ軸は絶えず目標の水平面に対する方位角
に指向するように制御するので、動揺環境下においても
安定した目標捜索が可能となり、かつジンバルロックも
防止できるという効果がある。
おいて第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定化
ループを組むことにより、視軸及びＡＺジンバルを空間
に対して安定化することができ、追尾制御部においては
水平面基準の捜索指令に追従するようＸＥＬ軸とＥＬ軸
を駆動し、ＡＺ軸は絶えず目標の水平面に対する方位角
に指向するように制御するので、動揺環境下においても
安定した目標捜索が可能となり、かつジンバルロックも
防止できるという効果がある。
【００５２】第３の発明によれば、空間安定化制御部に
おいて第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定化
ループを組み、手動角速度指令をＸＥＬ軸、ＥＬ軸に与
えるようにしたので、動揺に対して視軸が安定化される
とともに、追尾制御部では、ＡＺ軸を絶えず目標の水平
面に対する方位角に指向するように制御するので、全天
球に渡り視軸方向の変更が可能となるという効果があ
る。
おいて第１、第２、第３のジャイロを用いて空間安定化
ループを組み、手動角速度指令をＸＥＬ軸、ＥＬ軸に与
えるようにしたので、動揺に対して視軸が安定化される
とともに、追尾制御部では、ＡＺ軸を絶えず目標の水平
面に対する方位角に指向するように制御するので、全天
球に渡り視軸方向の変更が可能となるという効果があ
る。
【００５３】第４の発明によれば、追尾制御部に視軸が
天頂領域にあるか否かを判定する手段と、この判定結果
によりＡＺ角速度指令を切換える手段を付加して、非天
頂領域ならばＡＺ軸を水平面に対する目標方位角に指向
させ、天頂領域であればＡＺ軸を停止させるようにすれ
ば、天頂付近に存在し不規則に移動する目標に対しても
ジンバルロックが防止することができるという効果があ
る。
天頂領域にあるか否かを判定する手段と、この判定結果
によりＡＺ角速度指令を切換える手段を付加して、非天
頂領域ならばＡＺ軸を水平面に対する目標方位角に指向
させ、天頂領域であればＡＺ軸を停止させるようにすれ
ば、天頂付近に存在し不規則に移動する目標に対しても
ジンバルロックが防止することができるという効果があ
る。
【００５４】第５の発明によれば、追尾制御部に視軸が
天頂領域にあるか否かを判定する手段と、この判定結果
によりＡＺ角速度指令を切換える手段を付加して、非天
頂領域ならばＡＺ軸を目標に追尾させ、天頂領域であれ
ばＡＺ軸を停止させるようにすれば、移動体が傾いた場
合でもジンバルロックが発生しないという効果がある。
天頂領域にあるか否かを判定する手段と、この判定結果
によりＡＺ角速度指令を切換える手段を付加して、非天
頂領域ならばＡＺ軸を目標に追尾させ、天頂領域であれ
ばＡＺ軸を停止させるようにすれば、移動体が傾いた場
合でもジンバルロックが発生しないという効果がある。
【図１】 本発明による実施の形態１を示す構成図であ
る。
る。
【図２】 撮像装置５が出力する追尾誤差の生成過程を
説明するための説明図である。
説明するための説明図である。
【図３】 動揺による目標方向の変化を示した概念図で
ある。
ある。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る追尾制御部の構
成を示す構成図である。
成を示す構成図である。
【図５】 捜索指令の一例を示す概念図である。
【図６】 本発明による実施の形態３に係る追尾制御部
の構成を示す構成図である。
の構成を示す構成図である。
【図７】 本発明による実施の形態４に係る追尾制御部
の構成図である。
の構成図である。
【図８】 ＡＺジンバル８を基準として天頂方向より見
た視軸ベクトル図である。
た視軸ベクトル図である。
【図９】 本発明による実施の形態５に係る追尾制御部
の構成図である。
の構成図である。
【図１０】 ３軸ジンバル装置１０が傾いて設置された
場合のＸＥＬ軸の可動範囲を示した図である。
場合のＸＥＬ軸の可動範囲を示した図である。
【図１１】 従来のＡＺ／ＥＬマウント方式の軸構成図
である。
である。
【図１２】 目標を追尾しているときの視軸３の様子を
天頂方向より示したベクトル図である。
天頂方向より示したベクトル図である。
【図１３】 従来の３軸ジンバルの軸構成図である。
１ ＡＺ軸、２ ＥＬ軸、３ 視軸、４ ＸＥＬ軸、５
撮像装置、６ ＸＥＬジンバル、７ ＥＬジンバル、
８ ＡＺジンバル、９ 固定部、１０ ３軸ジンバル装
置、１１ 第１のジャイロ、１２ 第２のジャイロ、１
３ 第３のジャイロ、１４ 空間安定化制御部、１５
ＸＥＬ軸サーボ制御部、１６ ＥＬ軸サーボ制御部、１
７ ＡＺ軸サーボ制御部、１８ 第１のモータ、１９
第２のモータ、２０ 第３のモータ、２１ 第１の角度
検出器、２２ 第２の角度検出器、２３ 第３の角度検
出器、２４ 姿勢角検出器、２５ 追尾制御部、２６
第１の指令生成部、２７ 座標変換部、２８ 第２の指
令生成部、２９ 座標変換部、３０ 第１の指令生成
部、３１ 第２の指令生成部、３２ 第１の指令生成
部、３３ 座標変換部、３４ 第２の指令生成部、３５
第２の座標変換部、３６ 判定部、３７ 切換部、３
８ 天頂領域と非天頂領域との境界線、３９ 第３の指
令生成部。
撮像装置、６ ＸＥＬジンバル、７ ＥＬジンバル、
８ ＡＺジンバル、９ 固定部、１０ ３軸ジンバル装
置、１１ 第１のジャイロ、１２ 第２のジャイロ、１
３ 第３のジャイロ、１４ 空間安定化制御部、１５
ＸＥＬ軸サーボ制御部、１６ ＥＬ軸サーボ制御部、１
７ ＡＺ軸サーボ制御部、１８ 第１のモータ、１９
第２のモータ、２０ 第３のモータ、２１ 第１の角度
検出器、２２ 第２の角度検出器、２３ 第３の角度検
出器、２４ 姿勢角検出器、２５ 追尾制御部、２６
第１の指令生成部、２７ 座標変換部、２８ 第２の指
令生成部、２９ 座標変換部、３０ 第１の指令生成
部、３１ 第２の指令生成部、３２ 第１の指令生成
部、３３ 座標変換部、３４ 第２の指令生成部、３５
第２の座標変換部、３６ 判定部、３７ 切換部、３
８ 天頂領域と非天頂領域との境界線、３９ 第３の指
令生成部。
Claims (5)
- 【請求項１】 検出領域における目標の追尾誤差を出力
するセンサと、上記センサの視軸線を直交ふ仰軸に直交
して保持する直交ふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸周り
に上記直交ふ仰ジンバルを回転可能に支持するふ仰ジン
バルと、上記直交ふ仰軸に直交したふ仰軸周りに上記ふ
仰ジンバルを回転可能に支持する垂直ジンバルと、上記
ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記垂直ジンバルを回転
可能に支持するとともに移動体に保持される固定部とを
備えた３軸ジンバル装置において、上記直交ふ仰ジンバ
ルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する第１の駆動部と、上
記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに駆動する第２の駆動
部と、上記垂直ジンバルを上記垂直軸周りに駆動する第
３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに対する上記直交ふ仰
ジンバル回転角度を検出する第１の角度検出器と、上記
垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジンバル回転角度を検出
する第２の角度検出器と、上記固定部に対する上記垂直
ジンバル回転角度を検出する第３の角度検出器と、上記
直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸周りの角速度を検出
する第１のジャイロと、上記直交ふ仰ジンバルの上記視
軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交する軸周りの角速度
を検出する第２のジャイロと、上記垂直ジンバルの上記
垂直軸周りの角速度を検出する第３のジャイロと、上記
移動体の水平面に対する動揺姿勢角を検出する姿勢角検
出器と、上記３軸ジンバルを制御するための角速度指令
を演算する追尾制御部と、上記角速度指令と上記第１、
第２、第３のジャイロの出力に基づいて上記第１、第
２、第３の駆動部へ供給するための駆動電力を出力する
空間安定化制御部とを備え、上記追尾制御部は、上記追
尾誤差に基づてい上記直交ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバ
ルを制御するための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰軸角
速度指令を演算するとともに、上記姿勢角検出器と上記
各角度検出器の検出結果から水平面に対する上記目標の
方位角を求め、当該方位角に基づいて上記垂直ジンバル
を制御する垂直軸角速度指令を演算する機能を有するこ
と特徴とするジンバル制御装置。 - 【請求項２】 検出領域における目標の追尾誤差を出力
するセンサと、上記センサの視軸線を直交ふ仰軸に直交
して保持する直交ふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸周り
に上記直交ふ仰ジンバルを回転可能に支持するふ仰ジン
バルと、上記直交ふ仰軸に直交したふ仰軸周りに上記ふ
仰ジンバルを回転可能に支持する垂直ジンバルと、上記
ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記垂直ジンバルを回転
可能に支持するとともに移動体に保持される固定部とを
備えた３軸ジンバル装置において、上記直交ふ仰ジンバ
ルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する第１の駆動部と、上
記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに駆動する第２の駆動
部と、上記垂直ジンバルを上記垂直軸周りに駆動する第
３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに対する上記直交ふ仰
ジンバル回転角度を検出する第１の角度検出器と、上記
垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジンバル回転角度を検出
する第２の角度検出器と、上記固定部に対する上記垂直
ジンバル回転角度を検出する第３の角度検出器と、上記
直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸周りの角速度を検出
する第１のジャイロと、上記直交ふ仰ジンバルの上記視
軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交する軸周りの角速度
を検出する第２のジャイロと、上記垂直ジンバルの上記
垂直軸周りの角速度を検出する第３のジャイロと、上記
移動体の水平面に対する動揺姿勢角を検出する姿勢角検
出器と、上記３軸ジンバルを制御するための角速度指令
を演算する追尾制御部と、上記角速度指令と上記第１、
第２、第３のジャイロの出力に基づいて上記第１、第
２、第３の駆動部へ供給するための駆動電力を出力する
空間安定化制御部とを備え、上記追尾制御部は、外部か
ら入力される水平面基準の捜索指令を目標として、直交
ふ仰ジンバル及びふ仰ジンバルを上記目標に追尾させる
ための直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰軸角速度指令を演
算し、上記姿勢角検出器と上記各角度検出器の検出結果
から水平面に対する上記目標の方位角を求め、当該方位
角に基づいて垂直ジンバルを制御する垂直軸角速度指令
を演算する機能を有すること特徴とするジンバル制御装
置。 - 【請求項３】 検出領域における目標の追尾誤差を出力
するセンサと、上記センサの視軸線を直交ふ仰軸に直交
して保持する直交ふ仰ジンバルと、上記直交ふ仰軸周り
に上記直交ふ仰ジンバルを回転可能に支持するふ仰ジン
バルと、上記直交ふ仰軸に直交したふ仰軸周りに上記ふ
仰ジンバルを回転可能に支持する垂直ジンバルと、上記
ふ仰軸に直交した垂直軸周りに上記垂直ジンバルを回転
可能に支持するとともに移動体に保持される固定部とを
備えた３軸ジンバル装置において、上記直交ふ仰ジンバ
ルを上記直交ふ仰軸周りに駆動する第１の駆動部と、上
記ふ仰ジンバルを上記ふ仰軸周りに駆動する第２の駆動
部と、上記垂直ジンバルを上記垂直軸周りに駆動する第
３の駆動部と、上記ふ仰ジンバルに対する上記直交ふ仰
ジンバル回転角度を検出する第１の角度検出器と、上記
垂直ジンバルに対する上記ふ仰ジンバル回転角度を検出
する第２の角度検出器と、上記固定部に対する上記垂直
ジンバル回転角度を検出する第３の角度検出器と、上記
直交ふ仰ジンバルの上記直交ふ仰軸周りの角速度を検出
する第１のジャイロと、上記直交ふ仰ジンバルの上記視
軸線と上記直交ふ仰軸の両者に直交する軸周りの角速度
を検出する第２のジャイロと、上記垂直ジンバルの上記
垂直軸周りの角速度を検出する第３のジャイロと、上記
移動体の水平面に対する動揺姿勢角を検出する姿勢角検
出器と、上記３軸ジンバルを制御するための角速度指令
を演算する追尾制御部と、上記角速度指令と上記第１、
第２、第３のジャイロの出力に基づいて上記第１、第
２、第３の駆動部へ供給するための駆動電力を出力する
空間安定化制御部とを備え、上記追尾制御部は、手動設
定された角速度指令を直交ふ仰軸角速度指令及びふ仰軸
角速度指令として出力するとともに、センサの視軸線を
目標として、上記姿勢角検出器と上記各角度検出器の検
出結果からこの目標の水平面に対する方位角を求め、当
該方位角に基づいて垂直ジンバルを制御するための垂直
軸角速度指令を演算する機能を有すること特徴とするジ
ンバル制御装置。 - 【請求項４】 目標が天頂付近に存在するか否かを判定
する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天頂領
域の場合は水平面に対する目標の方位角から垂直軸角速
度指令を計算し、天頂領域と判定された場合は目標の方
位によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指令を
生成する追尾制御部を有することを特徴とする請求項１
記載のジンバル制御装置。 - 【請求項５】 目標が天頂付近に存在するか否かを判定
する天頂領域判定手段を設け、この判定結果が非天頂領
域の場合は垂直軸を目標に追尾させるような垂直軸角速
度指令を生成し、天頂領域と判定された場合は目標の方
向によらず一定の角速度値を与える垂直軸角速度指令を
生成する追尾制御部を有することを特徴とする請求項１
記載のジンバル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10115286A JPH11308604A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | ジンバル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10115286A JPH11308604A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | ジンバル制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308604A true JPH11308604A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14658911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10115286A Pending JPH11308604A (ja) | 1998-04-24 | 1998-04-24 | ジンバル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11308604A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244893A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Nec Corp | 撮像空間安定化装置及び被写体追尾装置 |
| JP2008293091A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ジンバル装置 |
| JP2008293093A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ジンバル装置 |
| JP2009200949A (ja) * | 2008-02-22 | 2009-09-03 | Toshiba Corp | 移動体画像追尾装置及び方法 |
| JP2012170004A (ja) * | 2011-02-16 | 2012-09-06 | National Institute Of Information & Communication Technology | ３軸望遠鏡の駆動角度制御方法 |
| JP2016536886A (ja) * | 2013-11-05 | 2016-11-24 | レイセオン カンパニー | ２軸ジンバルに対する天底／天頂慣性ポインティング支援 |
-
1998
- 1998-04-24 JP JP10115286A patent/JPH11308604A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008293091A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ジンバル装置 |
| JP2008293093A (ja) * | 2007-05-22 | 2008-12-04 | Tamagawa Seiki Co Ltd | ジンバル装置 |
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