WO2014016989A1 - 協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムが格納された記録媒体 - Google Patents

協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムが格納された記録媒体 Download PDF

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WO2014016989A1
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directing means
directivity
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大晃 清水
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日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
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    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically
    • G—PHYSICS
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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/112—Line-of-sight transmission over an extended range

Definitions

  • the present invention relates to a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program, and in particular, applies kinematics to a pointing angle error of a second directing means in two directing means used for receiving an optical signal from an opposite station.
  • the directivity angle of the first directivity means can reach the target angle of the first directivity means.
  • the present invention relates to a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program capable of canceling a pointing angle error of a two-directional means.
  • Non-Patent Document 1 In the related technology described in “Coordinated control algorithm of on-board tracking control system in optical space communication” of Non-Patent Document 1 (Daisuke Shimizu et al., 49th Airplane Symposium), optical space communication is performed with the opposite station.
  • the first directing means for example, a gimbal
  • the second directing means installed for fine tracking on the first directing means as the directing means that enables the optical signal from the opposite station to be tracked and received.
  • FPM Fine Pointing Mechanism
  • the kinematic / geometric conversion formula of the following formula (1) is set between the pointing angle error ⁇ of the second pointing means, the pointing angle ⁇ g of the first pointing means, and the target angle ⁇ ′ g.
  • the following relationship is established.
  • ⁇ second pointing means pointing angle error
  • the directivity angle error ⁇ of the second directivity means is converted into the directivity angle error ( ⁇ ′ g ⁇ g ) of the first directivity means using the equation (1).
  • Expression (1) is calculated for each predetermined calculation cycle of a CPU (Central Processing Unit).
  • Non-Patent Document 1 As shown by the solid line l1 in Fig. 5, toward the directional angle of the first directing means from theta g the target angle of theta 'g of the first directing means rotation
  • the pointing angle error ⁇ of the second pointing means also starts to be eliminated.
  • the first directivity angle of the directing means can not reach the initial target angle a was the theta 'g, so that would calm state of being rotated until the theta "g.
  • the error of the directivity angle of the second directivity means is changed from ⁇ to '0' and is not canceled, and is ⁇ ". Therefore, the error ⁇ of the directivity angle of the second directivity means is canceled.
  • An object of the present invention is to provide a cooperative control device, a cooperative control method, and a cooperative control program that can reliably cancel the pointing angle error of the second directing means.
  • the cooperative control device, the cooperative control method, and the cooperative control program according to the present invention mainly adopt the following characteristic configuration.
  • the cooperative control apparatus is a cooperative control that controls two directional means, ie, a first directional means and a second directional means, provided as directional means used for receiving an optical signal from an opposite station.
  • a device Position information acquisition means for acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station;
  • Directivity angle generating means for calculating an angle; By applying kinematics to the directional angle error of the second directional means, the target angle based on the position information of the first directional means calculated by the directional angle generating means is set as the directional angle error of the second directional means.
  • Conversion means for converting to a target angle using the kinematics of the first directing means for removing; In a coordinated control device comprising at least The target error angle of the first directing means obtained by subtracting the target angle based on the position information of the first directing means from the target angle using the kinematics of the first directing means converted by the converting means.
  • Integrating means for integrating It is possible to remove the pointing angle error of the second directing means by adding the target error angle of the first directing means accumulated by the integrating means to the target angle based on the position information of the first directing means. Adding means for outputting as a target angle at the time of cooperative control of the first directing means; Is further provided.
  • the coordinated control method is a coordinated control in which two directional units, a first directional unit and a second directional unit, provided as a directional unit used for receiving an optical signal from the opposite station are coordinated and controlled.
  • a method A position information acquisition step of acquiring both the position information of the own station and the opposite station or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station; Using both the position information of the own station and the opposite station acquired in the position information acquisition step or the position information and the attitude information of the own station and the opposite station, the target based on the position information of the first directing means
  • a directivity angle generation step for calculating an angle;
  • the target angle based on the position information of the first pointing means calculated by the pointing angle generation step is set to the pointing angle error of the second pointing means.
  • a cooperative control method having at least A target error angle of the first directing means obtained by subtracting a target angle based on the position information of the first directing means from a target angle using the kinematics of the first directing means converted by the conversion step.
  • An integration step to integrate It is possible to add the target error angle of the first directing means accumulated in the integrating step to the target angle based on the position information of the first directing means to remove the directivity angle error of the second directing means.
  • the cooperative control program according to the present invention is characterized in that at least the cooperative control method described in (2) is implemented as a program executable by a computer.
  • the cooperative control device According to the cooperative control device, the cooperative control method, and the cooperative control program of the present invention, the following effects can be achieved.
  • kinematics is applied to the directivity angle error of the second directivity means.
  • the target angle of the first directing means is calculated. Therefore, the directivity angle of the first directivity means can be surely reached the target angle of the first directivity means, and the directivity angle error of the second directivity means can be canceled reliably.
  • FIG. 3 is a calculation flowchart for explaining an example of a calculation operation of a target angle at the time of cooperative control in the cooperative control device of FIG. 1. It is explanatory drawing for demonstrating the effect of the integration in the integrator of the cooperative control apparatus of FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of the influence of the change of the calculation cycle on the integration operation in the integrator of the cooperative control apparatus of FIG. 1, and the calculation cycle that is halved to (1/2) of the calculation cycle of the explanatory diagram of FIG. 3. Operation when set to.
  • the cooperative control device may be implemented as a cooperative control program that can be executed by a computer, or cooperative control.
  • the program may be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the first directivity is used as a directing means that enables the optical signal from the opposite station to be tracked and received.
  • directing means for example, a gimbal
  • FPM Fine Pointing Mechanism
  • the present invention obtains the directivity angle error of the first directivity means by applying kinematics to the directivity angle error of the second directivity means, and further obtains the obtained first directivity.
  • the directivity angle of the first directing means can be made to reach the target angle of the first directing means Is the main feature.
  • the present invention employs the following mechanism. First, using the position information of the own station and the opposite station, calculate the target angle based on the position information of the first directing means, and then apply kinematics to the calculated target angle based on the position information of the first directing means And it converts into the target angle using the kinematics of the 1st directing means for removing the directivity angle error of the 2nd directing means.
  • the target error angle of the first directing means obtained by subtracting the target angle based on the position information of the first directing means from the converted target angle using the kinematics of the first directing means is sequentially integrated every calculation cycle.
  • the main feature is the operation of outputting as a target angle at the time of cooperative control of the pointing means.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a block configuration of a cooperative control device according to an embodiment of the present invention.
  • the cooperative control device 100 shown in FIG. 1 is described by taking an example of performing optical space communication between the own station 1 and the opposite station 2, and the block configuration of the cooperative control device 100 on the opposite station 2 side is as follows. In the following description, only the necessary blocks are described, and other blocks are not shown.
  • the cooperative control device 100 includes a first directing means 3, a second directing means 4, a first directing means angle sensor 5, a second directing means angle sensor 6, a light receiving sensor 7, Own station position information acquisition unit 8, second controller 9, second driver 10, first controller 11, first driver 12, laser generator 13, opposite station position information acquisition unit 14, pointing angle generator based on position information 15, a converter 16, an integrator 17, and an adder 18. That is, the cooperative control apparatus 100 performs the first directivity as a directing means that enables the optical signal from the laser generator 13 of the opposite station 2 to be tracked and received when performing optical space communication with the opposite station 2.
  • means 3 for example, directing means for rough control such as gimbal
  • second directing means 4 for example, FPM: Fine Pointing Mechanism
  • the first directing means 3 and the second directing means 4 are coordinated using the calculation results of the directivity angle generator 15, the accumulator 17, and the adder 18 based on the position information. And is configured to be controlled.
  • the second directing means 4 is means for rotating a mirror that receives light for optical communication generated by the laser generator 13 on the opposite station 2 side about two axes, and the first directing means 3 is the second directing means 4. Is means for further rotating the shaft about two axes.
  • the first directing means angle sensor 5 is a means for detecting the rotation angle of the first directing means 3, and is configured using, for example, a resolver.
  • the rotation angle of the first directing means 3 detected by the first directing means angle sensor 5 is input to the first controller 11 as the current angle of the first directing means 3.
  • the second directing means angle sensor 6 is means for directly detecting the tilt (rotation angle) of the mirror in the second directing means 4 and is attached to the second directing means 4.
  • the own station position information acquisition unit 8 is a means for acquiring the position information of the own station 1 (for example, position information based on GPS (Global Positioning System)).
  • the opposite station position information acquisition unit 14 is means for transmitting the position information on the own station 1 side acquired by the own station position information acquisition unit 8 on the own station 1 side to the opposite station 2 as opposite station position information.
  • the opposite station position information acquisition unit 14 on the opposite station 2 side transmits the position information of the opposite station 2 to the own station 1 as the opposite station position information.
  • the pointing angle generator 15 based on the position information uses the opposite station position information acquired from the opposite station position information acquisition unit 14 on the opposite station 2 side and the own station position information acquired by the own station position information acquisition unit 8. This is means for generating a target angle based on position information of the first directing means 3.
  • the first controller 11 outputs the target angle based on the position information of the first directing means 3 output through the adder 18 from the directivity angle generator 15 based on the position information, or the first directing means 3 by the adder 18.
  • the target angle using the kinematics of the first directing means 3 obtained by adding the target angle based on the position information and the integration result from the integrator 17 and the angle detected by the first directing means angle sensor 5 ( Phase compensation is performed, a control signal for the first directing means 3 is generated and output to the first directing means 3 via the first driver 12, and the first directing means 3 is output.
  • the light for optical communication generated from the laser generator 13 on the opposite station 2 side is incident on the mirror of the second directing means 4 and reflected to the light receiving sensor 7 (for example, a four-divided light receiving element). Will be guided.
  • the second controller 9 sets the target angle of the second directing means 4 to 0 degree, selects either the output of the light receiving sensor 7 or the output of the second directing means angle sensor 6, and then selects the second directivity A current angle that is an error in the pointing angle of the means 4 is generated, and a phase compensation is performed from the target angle of the second pointing means 4 and the current angle of the second pointing means 4 to generate a control signal for the second pointing means 4 And it is a means for directing the 2nd directing means 4 to the target angle (in this case, 0 degree
  • the converter 16 detects the mirror tilt (rotation angle) detected by the second directing means angle sensor 6, that is, the directivity angle error of the second directing means 4 and the first directing means angle sensor 5. Based on the rotation angle of the first directing means 3, in order to remove the directivity angle error of the second directing means 4, the kinematics is applied to the directivity angle error of the second directing means 4, thereby indicating the directivity by position information.
  • This is a conversion means for converting the target angle based on the position information of the first directing means 3 generated by the angle generator 15 into the target angle using the kinematics of the first directing means 3.
  • the accumulator 17 calculates the position of the first directing means 3 generated by the directivity angle generator 15 based on position information from the target angle using the kinematics of the first directing means 3 converted by the converter 16. It is an accumulating means for sequentially accumulating a target error angle obtained by subtracting the target angle based on information for each predetermined calculation cycle.
  • the adder 18 adds the integration result integrated by the integrator 17 to the target angle based on the position information of the first directing means 3 output from the directivity angle generator 15 based on the position information.
  • the first controller 11 11 is output.
  • the rotation angles of the two axes of the first directing means 3 that are the outputs of the first directing means angle sensor 5 are AZ (azimuth) axis ⁇ and EL (elevation) axis ⁇
  • directivity angle generation based on position information is performed.
  • the target angles ⁇ g and ⁇ g of the first directing means 3 generated by the vessel 15 are given by the following expressions (2) and (3).
  • the target angles ⁇ g and ⁇ g of the first directing means 3 given by the expressions (2) and (3) are referred to as “target angles based on position information” in the present embodiment.
  • variables a, b, and c are determined by the target vectors from the local station position information to the opposite station position information shown in the following equations (4) and (5), as described in Non-Patent Document 1. Defined.
  • the second controller 9 uses the output of the light receiving sensor 7 to control the second directing means 4 at 0 degrees for both axes. At the same time, it is assumed that the output of the second directing means angle sensor 6 is 0 degrees for both axes.
  • the optical axis of the light emitted from the laser generator 13 of the opposite station 2 is shifted, the mirror of the second directing means 4 is tilted, and the second directivity
  • the rotation angles of the two axes which are the outputs of the means angle sensor 6, have changed from 0 degrees to ⁇ degrees ( ⁇ 0) on the X axis and from 0 degrees to ⁇ degrees ( ⁇ 0) on the Y axis.
  • the biaxial rotation angle of the second directing means 4 (that is, the directivity angle error) can be canceled by the kinematic formulation between the first directing means 3 and the second directing means 4.
  • the target angles ⁇ ′ g and ⁇ ′ g of the first directing means 3 are given by the following equations (6) and (7) as described in Non-Patent Document 1.
  • the target angles ⁇ ′ g and ⁇ ′ g of the first directing means 3 given by the equations (6) and (7) are referred to as “target angles using kinematics” in the present embodiment.
  • the directivity angle of the first directing means 3 cannot reach the target angle, and the directivity angle error ⁇ of the second directing means 4 cannot be canceled.
  • the equation (2) The integrator 17 for integrating the target error angle obtained by subtracting the “target angles ⁇ g , ⁇ g according to position information” of the first directing means 3 given by the equation (3) is provided.
  • An adder 18 for adding the integration results of the integrator 17 to the target angles ⁇ g , ⁇ g ”based on the position information is provided.
  • the target angles ⁇ ′ a , ⁇ ′ a at the time of cooperative control of the first directing means 3 are “target angles ⁇ g , ⁇ g based on position information” as shown in the following formulas (10) and (11).
  • ⁇ ′ gsum and ⁇ ′ gsum are added by the adder 18 with the integration results ⁇ ′ gsum and ⁇ ′ gsum given by the equations (8) and (9).
  • the “target angles ⁇ ′ g and ⁇ ′ g using kinematics” of the first directing means 3 given by the equations (6) and (7) are calculated by the converter 16 shown in FIG.
  • the integration results ⁇ ′ gsum and ⁇ ′ gsum that are output and given by the equations (8) and (9) are calculated and output by the integrator 17 shown in FIG. 1, and are expressed by the equations (10) and (11).
  • the given target angles ⁇ ′ a and ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 are calculated by the adder 18 shown in FIG. 1 and output.
  • FIG. 2 is a calculation flowchart for explaining an example of a calculation operation of the target angle at the time of cooperative control in the cooperative control device 100 of FIG.
  • step S1 it is confirmed whether or not the cooperative control device 100 is turned on (step S1).
  • step S1 the power is turned on (YES in step S1)
  • step S2 the above-described equation (12) is calculated.
  • step S2 the integration results ⁇ ′ gsum and ⁇ ′ gsum in the integrator 17 are initialized (step S2).
  • step S3 the above-described equations (2) and (3) are calculated to calculate “target angles ⁇ g , ⁇ g based on position information” (step S3).
  • step S4 As a command input from the user, an instruction for cooperative control of coarse control and fine control is input, and it is confirmed whether or not the cooperative control is on (step S4). If the cooperative control is not turned on (NO in step S4), the calculation in step S5 is skipped and the process proceeds to step S6. If the cooperative control is turned on (YES in step S4), The calculation of step S5 is executed.
  • step S5 When the process proceeds to step S5, first, the above-described equations (6) and (7) are calculated to calculate “target angles ⁇ ′ g and ⁇ ′ g using kinematics”. 8) The target error obtained by subtracting “target angle ⁇ ′ g , ⁇ ′ g using kinematics” ⁇ “target angle ⁇ g , ⁇ g based on position information” by calculating Equation (9) The angle is integrated every calculation period, and thereafter, the calculations of Expressions (10) and (11) are performed, and the expressions (8) and (9) are further added to “target angles ⁇ g and ⁇ g based on position information”. Are added to calculate the target angles ⁇ ′ a , ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 (step S5).
  • step S6 the calculation related to the time shown in the following equation (13) is performed, the calculation cycle is updated (step S6), and then the process returns to step S3.
  • ⁇ t represents a time interval giving a predetermined calculation cycle.
  • the target angle of the first directing means 3 is obtained by the calculation of Expressions (10) and (11).
  • the target angles ⁇ ′ a , ⁇ ′ a at the time of cooperative control of the directing means 3 are set, and when the cooperative control is off, the target angles of the first directing means 3 are set to target angles ⁇ g , ⁇ g based on position information.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the effect of integration in the integrator 17 of the cooperative control apparatus 100 of FIG. 1.
  • the second pointing means It is assumed that only the X axis ⁇ of 4 affects the EL axis angle ⁇ of the first directing means 3.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates angle
  • the calculation cycle is from the first cycle to the sixth cycle. 6 cycles are shown.
  • upward-sloping stepped straight shown by one-dot chain line l4 in FIG. 3 is a trajectory of the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, upper right shown by the solid line l1 in Fig. 3
  • This curve is the locus of the directivity angle of the first directing means 3
  • the sawtooth curve shown by the long broken line 12 in FIG. 3 is the locus of the directivity angle of the second directivity means 4.
  • the directivity angle of the second directing means 4 (that is, the directivity angle error) is ⁇
  • the directivity angle of the first directing means 3 is the same as that described above. It is assumed that ⁇ g shown in Equation (3).
  • the integration operation is performed once by the above-described formulas (7), (9), and (11) in the first cycle.
  • the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is set to an angle given by the following equation (14). That is, the integration processing result of the first period in the integrator 17 is the input directivity angle ⁇ of the second directivity means 4 and the first directivity for removing the directivity angle error ⁇ of the second directivity means 4.
  • oriented second directing means 4 is a accumulation result of the accumulator 17 to directivity angle theta g by the position information of the first directing means 3
  • the angle ⁇ will be added.
  • the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is given by the following equation (15).
  • theta 'a is the target angle at the time of cooperative control after integration of the first time after turning on the cooperative control.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”. Therefore, the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is the one-dot chain line 14 of FIG. As shown by, the angle calculated by the equation (14) remains in the first period.
  • the directivity angle of the first directing means 3 moves toward the target angle ⁇ ′ a given by the equation (16), thereby completing the calculation cycle of the third cycle.
  • the directivity angle during the cooperative control of the first directing means 3 is the target angle during the cooperative control of the first directing means 3 given by equation (16).
  • theta ' will reach the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 3, the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is canceled,' it becomes 0 '.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”. Therefore, the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is the one-dot chain line 14 of FIG. As shown by, the angle calculated by the equation (16) remains in the third period.
  • directivity angle of the first directing means 3 by moving toward the target angle theta 'a given by equation (17), terminating the operation cycle of the fifth cycle
  • the directivity angle during the cooperative control of the first directing means 3 is the target angle during the cooperative control of the first directing means 3 given by the equation (17).
  • theta ' will reach the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 3, the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is canceled,' it becomes 0 '.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”. Therefore, the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is the one-dot chain line 14 of FIG. As shown by, the angle calculated by the equation (17) remains in the fifth period.
  • the directivity angle error of the first directing means 3 obtained by applying kinematics to the directivity angle error of the second directivity means 4 to the directivity angle of the first directivity means 3 determined from the position information.
  • the first cycle formula (14) ⁇ the third cycle formula (16) ⁇ the fifth cycle of the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3. Since the calculation formula is sequentially changed according to the formula (17) and the corresponding calculation cycle, the directivity angle of the first directing means 3 is set to the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directivity means 3.
  • the second directing means 4 can cancel the directivity angle error and set it to “0”.
  • the first directing means 3 immediately responds to the rotation operation toward the target angle of the directivity angle of the first directing means 3.
  • the target angle itself is also shifted, so that the original target angle of the first directing means 3 cannot be reached, and thus the directivity angle error of the second directing means 4 cannot be canceled.
  • the problems of the prior art as described above can be solved reliably.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of the influence of the change of the calculation cycle on the integration operation in the integrator 17 of the cooperative control apparatus 100 of FIG. 1, and FIG. 4A is a graph of the calculation cycle of the explanatory diagram of FIG. FIG. 4B shows an operation when the calculation cycle is set to the same calculation cycle as that of the explanatory diagram of FIG. 3.
  • the horizontal axis of FIG. 4 indicates time, and the vertical axis indicates angle.
  • the step-like straight line indicated by the alternate long and short dash line 14 is a locus of the target angle ⁇ ′a during the cooperative control of the first directing means 3.
  • the curve indicated by the solid line 11 is a locus of the directivity angle of the first directing means 3
  • the curve indicated by the long broken line 12 is the locus of the directivity angle of the second directivity means 4.
  • FIG. 4B set to the same calculation cycle as the calculation cycle of the explanatory diagram of FIG. 3, in the first cycle and the second cycle from the time t0 to the time t2 in the case of FIG. A case where the directivity angle deviation occurs only once at time t0 is shown.
  • the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, by one of the cumulative operation at time t0 to be the beginning of the first cycle, the same as described in FIG. 3, a point in FIG. 4B As indicated by the chain line 14, the angle is given by the above-described equation (14).
  • the directivity angle at the time of cooperative control of the first directing means 3 is expressed by the equation as shown by the solid line l1 in FIG. reaches the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3 given by (14), thereby, as indicated by the long dashed line l2 in FIG. 4B, the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 Canceled to '0'.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As shown by a dashed line 14 in FIG. 4B, the angle calculated by the equation (14) remains in the first period.
  • the directivity angle of the first directing means 3 is equal to the target angle ⁇ ′ a at the time of cooperative control of the first directing means 3, as described in FIG. Therefore, in the second period section, as indicated by the solid line l1 in FIG. 4B, the directivity angle of the first directivity means 3 does not change, and the angle at time t1 is maintained as it is. Therefore, the directivity angle of the second directing means 4 remains “0”.
  • the optical axis of the light emitted from the laser generator 13 of the opposite station 2 does not shift even after the second period.
  • the directivity angle of the second directing means 4 remains “0”.
  • the above-described equations (7), (9), and (11) are used.
  • the integration operation is performed once, and the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 increases to the angle given by the above-described equation (14), as shown by the one-dot chain line 14 in FIG. 4A. . That is, the integration process result of the first 'period in the integrator 17 is the input directivity angle ⁇ of the second directing means 4, and the first directing angle error ⁇ for removing the second directing means 4 is removed.
  • the second directing means 4 is a accumulation result of the accumulator 17 to directivity angle theta g by the position information of the first directing means 3
  • the directivity angle ⁇ is added.
  • the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is given by the above-described equation (15) as in the case of FIG.
  • the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is different from the case of FIG. 3 at time t1 ′ at which the calculation period of the first ′ period ends, as shown by the long broken line l2 in FIG. 4A. It will remain at ( ⁇ / 2) without being canceled, that is, without decreasing to '0'.
  • the calculation cycle is shortened to (1/2) in the case of FIG. 3, so that as shown by the solid line l1 in FIG.
  • the directivity angle at the time of cooperative control of the first directing device 3 is the first directing device 3 given by the equation (14) in the first' cycle. once and reaches the target angle theta 'a when cooperative control.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As shown by the alternate long and short dash line 14, the angle calculated by the equation (19) remains in the second ′ period.
  • the directivity angle of the first directing means 3 is the first directivity given by the equation (19) during the section of the third 'period, as shown by the solid line 11 in FIG. 4A. keeps changing as catch up with the target angle theta 'a when cooperative control means 3.
  • the directivity angle of the first directing means 3 gradually becomes the target angle during the cooperative control of the first directing means 3. It will be to catch up with ⁇ 'a.
  • the directivity angle of the second directing means 4 is canceled and becomes '0' at time t2 'when the calculation period of the second' cycle ends, as shown by the long broken line l2 in FIG. 4A.
  • it continues to change by undershooting, and reaches the value of-( ⁇ / 2) at time t3' when the third 'cycle ends.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described equations (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 undershoots to ⁇ ( ⁇ / 2), so the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 Is given by the following equation (20) as shown by a one-dot chain line 14 in FIG. 4A, and in the case of FIG. 4B, the target angle at the time of cooperative control of the first directing means 3 given by equation (14) And the same angle.
  • the directivity angle at the time of cooperative control of the first directing means 3 is given by the equation (20).
  • target angle ⁇ at the time of cooperative control directing means 3 ' will be reaching the a, thereby, as indicated by the long dashed line l2 of Fig. 4A, the directivity angle ⁇ of the second directing means 4 is canceled,' 0 '.
  • the integration operation is further performed once according to the above-described formulas (7), (9), and (11).
  • the directivity angle of the second directing means 4 is “0”, so the target angle ⁇ ′ a during the cooperative control of the first directing means 3 is As indicated by a dashed line 14, the angle calculated by the equation (20) remains in the fourth ′ period.
  • the directivity angle of the first directing means 3 the target angle ⁇ when coordinated control of the first directing means 3' time t4 since caught up with a
  • the directivity angle of the first directing means 3 does not change, and the angle at time t4 ′ is maintained as it is. Therefore, the directivity angle of the second directing means 4 remains “0”.
  • the optical axis of the light emitted from the laser generator 13 of the opposite station 2 is not shifted after the fifth ′ period, and the first directing means 3 since directivity angle is caught up with the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, calculation cycle every equation (7), equation (9), repeated many times accumulated by equation (11)
  • the directivity angle of the first directing means 3 does not change. Therefore, as shown by the long broken line 12 in FIG. 4A, the directivity angle of the second directing means 4 is It remains “0”.
  • the solution to the convergence delay is the integration performed for each calculation cycle until the directivity angle of the first directing means 3 reaches the target angle ⁇ ′ during the cooperative control of the first directing means 3. This is to stop the integration operation in the device 17. That is, by stopping the integration operations, since it is unnecessary to target angle theta 'a first directing means 3 is overshoot, it is possible to eliminate the occurrence of convergence delay.
  • the directivity angle generator 15 based on the position information of the cooperative control apparatus 100 shown in FIG. 1 uses only the position information of the own station 1 and the opposite station 2 and uses the first directivity.
  • the target angle ⁇ g based on the position information of the means 3 is generated has been described, not only the position information between the own station 1 and the opposite station 2 but also the position information between the own station 1 and the opposite station 2
  • attitude information between the own station 1 and the opposite station 2 may be taken into account. That is, the local station position information acquisition unit 8 and the counter station position information acquisition unit 14 which are position information acquisition means are not only the positional information of the local station 1 and the counter station 2 but also the attitudes of the local station 1 and the counter station 2. Information may also be acquired by the attitude sensor and supplied to the directivity angle generator 15 based on position information.
  • the kinematic formula as shown in the above formula (1) By controlling to convert the directivity angle error of each of the plurality of axes of the directing means to cancel (remove) the directivity angle error into the directivity angle error of each of the multiple axes of the other directivity means, The same cooperative control as in the embodiment can be performed.
  • the directing angle error is controlled to be converted into the directivity angle error of each of the remaining directing means from the directing means to cancel (remove) the directing angle error. Cooperative control can be implemented.
  • the converter 16 and the integrator 17 make the second directivity.
  • the kinematics is applied to the pointing angle error ⁇ of the means 4 to determine the pointing angle error of the first pointing means 3, and the calculated pointing angle error of the first pointing means 3 is set as the target error angle for each calculation cycle.
  • the adder 18 since the calculating the target angle theta 'a when coordinated control of the first directing means 3, the directivity angle of the first directing means 3 first directing means 3 of reliably it is possible to reach the target angle theta 'a when coordination control can be reliably canceled directivity angle error ⁇ of the second directing means 4.
  • the rotation axis of the first directing means 3 and the second directing means 4 is not only two axes but also a rotation axis composed of a plurality of three or more axes, the first directing means 3 and the second directing means 3
  • the directional angle error can be canceled with higher accuracy.

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Abstract

　自局位置情報取得器（８）と対向局位置情報取得器（１４）とで取得した自局（１）と対向局（２）との位置情報を用いて、位置情報による指向角度生成器（１５）にて算出した第一指向手段（３）の位置情報による目標角度を、換算器（１６）にて、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した後、該目標角度から第一指向手段（３）の位置情報による目標角度を減算して得られる目標誤差角度を積算器（１７）にて積算し、さらに、積算した目標誤差角度を加算器（１８）にて第一指向手段（３）の前記位置情報による目標角度に加算して、第二指向手段（４）の指向角度誤差を除去することが可能な第一指向手段（３）の協調制御時の目標角度として出力する。これにより、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に確実に到達させ、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることが可能な協調制御装置を提供する。

Description

協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムが格納された記録媒体
　本発明は、協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムに関し、特に、対向局からの光信号の受信用に用いる二つの指向手段において、第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用して求められる第一指向手段の指向角度誤差を演算周期毎に順次積算した積算結果を用いることにより、第一指向手段の指向角度が該第一指向手段の目標角度に到達することができ、第二指向手段の指向角度誤差をキャンセルすることが可能な協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムに関する。
　非特許文献１の"光空間通信における機上搭載追尾制御系の協調制御アルゴリズム"（清水大晃ら、第４９回飛行機シンポジウム）に記載された関連技術においては、対向局と光空間通信を行う際に、対向局からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段（例えばジンバル）と該第一指向手段上に精追尾用として設置した第二指向手段（例えばＦＰＭ：Fine　Pointing　Mechanism（精追尾機構））との二つの指向手段を備えている。ここで、第二指向手段の指向角度誤差αと第一指向手段の指向角度θｇ、目標角度θ'ｇとの間には、次の式（１）の運動学的／幾何学的変換式に示す関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　なお、式（１）には、簡素化のために、１軸のみについて示している。ここで、
　α：第二指向手段指向角度誤差
　θｇ：対向局と自局との位置情報（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）により測位した位置情報）から求められる第一指向手段指向角度
　θ'ｇ：第二指向手段指向角度誤差αを第一指向手段指向角度誤差に運動学的に換算したものに対して第一指向手段指向角度θｇを加算して得られる第一指向手段目標角度
　ここで、前記非特許文献１においては、第二指向手段の指向角度誤差αを、式（１）を用いて、第一指向手段の指向角度誤差（θ'ｇ－θｇ）に換算して、第一指向手段の指向角度をθｇから目標角度θ'ｇに制御することによって、第二指向手段の指向角度誤差αをキャンセルすることができるものとしている。なお、式（１）は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のあらかじめ定めた演算周期毎に計算される。
清水大晃ら（日本電気株式会社）、"光空間通信における機上搭載追尾制御系の協調制御アルゴリズム"、第４９回飛行機シンポジウム、平成２３年１０月。
　しかしながら、前記非特許文献１に記載の技術は、図５の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段の指向角度をθｇから第一指向手段の目標角度のθ'ｇに向けて回転させ始めると、同時に、図５の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段の指向角度誤差αも解消し始めてしまう。その結果、図５の短破線ｌ３にて示すように、式（１）により、第一指向手段の目標角度が変化して、θ'ｇからθ"ｇに変わってしまう。このため、第一指向手段の指向角度は、当初の目標角度であったθ'ｇには到達することができず、θ"ｇまで回転した状態で落ち着いてしまうことになる。また、第二指向手段の指向角度の誤差についてもαから'０'になってキャンセルされることはなく、α"になってしまう。したがって、第二指向手段の指向角度の誤差αをキャンセルすることができないという問題が生じてしまう。図５は、前記非特許文献１に記載の従来の技術の課題を説明するための説明図であり、説明を簡素化するために、
　　　　α＝θ'ｇ－θｇ
として説明している。 
（本発明の目的）
　本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたものであり、光信号の受信用に用いる二つの指向手段において、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に確実に到達させ、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることが可能な協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムを提供することを、その目的としている。
　前述の課題を解決するため、本発明による協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムは、主に、次のような特徴的な構成を採用している。
　（１）本発明による協調制御装置は、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御装置であって、
　自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得手段と、
　前記位置情報取得手段が取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成手段と、
　前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成手段により算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段と、
を少なくとも備えた協調制御装置において、
　前記換算手段により換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算手段と、
　前記積算手段が積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算手段と、
をさらに備えていることを特徴とする。
　（２）本発明による協調制御方法は、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御方法であって、
　自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得ステップと、
　前記位置情報取得ステップが取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成ステップと、
　前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成ステップにより算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算ステップと、
を少なくとも有する協調制御方法において、
　前記換算ステップにより換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算ステップと、
　前記積算ステップが積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算ステップと、
をさらに有していることを特徴とする。
　（３）本発明による協調制御プログラムは、少なくとも前記（２）に記載の協調制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする。
　本発明の協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムによれば、以下のような効果を奏することができる。
　すなわち、対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段において、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指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段の指向角度誤差を目標誤差角度として積算した結果を用いることによって、第一指向手段の目標角度を算出することにしているので、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に確実に到達させることが可能となり、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることができる。
本発明の実施形態に係る協調制御装置のブロック構成の一例を示すブロック図である。 図１の協調制御装置における協調制御時の目標角度の演算動作の一例を説明するための演算フローチャートである。 図１の協調制御装置の積算器における積算の効果を説明するための説明図である。 図１の協調制御装置の積算器における積算動作に対する演算周期の変化による影響の一例を説明するための説明図であり、図３の説明図の演算周期の（１／２）に半減した演算周期に設定した場合の動作を示す。 図１の協調制御装置の積算器における積算動作に対する演算周期の変化による影響の一例を説明するための説明図であり、図３の説明図の演算周期と同一の演算周期に設定した場合の動作を示す。 従来の技術の課題を説明するための説明図である。
　以下、本発明による協調制御装置、協調制御方法および協調制御プログラムの好適な実施形態について添付図を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明による協調制御装置および協調制御方法について説明するが、かかる協調制御方法をコンピュータにより実行可能な協調制御プログラムとして実施するようにしても良いし、あるいは、協調制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。
（本発明の特徴）
　本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、対向局と光空間通信を行う際に、前記非特許文献１の場合と同様に、対向局からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段（例えばジンバル）と該第一指向手段上に精追尾用として設置した第二指向手段（例えばＦＰＭ：Fine　Pointing　Mechanism（精追尾機構））との二つの指向手段を備えている。ここで、本発明は、前記非特許文献１とは異なり、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指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段の指向角度誤差を積算した結果を用いて、第一指向手段の目標角度を算出することによって、第一指向手段の指向角度を第一指向手段の目標角度に到達させることを可能にすることを主要な特徴としている。
　より具体的には、本発明は次のような仕組みを採用している。まず、自局と対向局との位置情報を用いて、第一指向手段の位置情報による目標角度を算出して、さらに、算出した第一指向手段の位置情報による目標角度を、運動学を適用して、第二指向手段の指向角度誤差を除去するための第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する。
　しかる後、換算した第一指向手段の運動学を用いた目標角度から第一指向手段の位置情報による目標角度を減算した第一指向手段の目標誤差角度を演算周期毎に順次積算していく。
　さらに、前記演算周期毎に積算した目標誤差角度の積算結果に、第一指向手段の位置情報による目標角度を加算することによって、第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力するという動作を行うことを主要な特徴としている。
　而して、第二指向手段の指向角度誤差を確実にキャンセルすることができるという効果を奏することが可能になる。
（実施形態の構成例）
　次に、本発明による協調制御装置の実施形態についてその構成例を図１のブロック図を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る協調制御装置のブロック構成の一例を示すブロック図である。図１に示す協調制御装置１００は、自局１と対向局２との間で光空間通信を行う場合を例にとって説明しており、対向局２側の協調制御装置１００のブロック構成については、以下の説明において必要とするブロックのみを記載し、他のブロックについては記載を省略して示している。
　図１の自局１側に示すように、協調制御装置１００は、第一指向手段３、第二指向手段４、第一指向手段角度センサ５、第二指向手段角度センサ６、受光センサ７、自局位置情報取得器８、第二制御器９、第二ドライバ１０、第一制御器１１、第一ドライバ１２、レーザ発生器１３、対向局位置情報取得器１４、位置情報による指向角度生成器１５、換算器１６、積算器１７、および、加算器１８を少なくとも含んで構成されている。つまり、協調制御装置１００は、対向局２と光空間通信を行う際に、対向局２のレーザ発生器１３からの光信号を追尾して受光することを可能にする指向手段として、第一指向手段３（例えばジンバル等の粗制御用の指向手段）と該第一指向手段３上に精追尾用として設置した第二指向手段４（例えばＦＰＭ：Fine　Pointing　Mechanism（精追尾機構）等の精制御用の指向手段）との二つの指向手段を備え、位置情報による指向角度生成器１５と積算器１７と加算器１８との演算結果を用いて第一指向手段３と第二指向手段４とを協調させて制御するように構成されている。
　第二指向手段４は、対向局２側のレーザ発生器１３が発生した光通信用の光を受光するミラーを２軸に回転させる手段であり、第一指向手段３は、第二指向手段４をさらに２軸に回転させる手段である。第一指向手段角度センサ５は、第一指向手段３の回転角度を検出する手段であり、例えばレゾルバを用いて構成される。ここで、第一指向手段角度センサ５が検出した第一指向手段３の回転角度は、第一制御器１１に第一指向手段３の現在角度として入力される。また、第二指向手段角度センサ６は、第二指向手段４におけるミラーの傾き（回転角度）を直接検出する手段であり、第二指向手段４に取り付けられている。
　自局位置情報取得器８は、自局１の位置情報（例えば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）による位置情報）を取得する手段である。対向局位置情報取得器１４は、自局１側において自局位置情報取得器８により取得された自局１側の位置情報を対向局位置情報として対向局２に送信する手段である。対向局２側の対向局位置情報取得器１４においても同様に対向局２の位置情報を対向局位置情報として自局１に送信してくる。位置情報による指向角度生成器１５は、対向局２側の対向局位置情報取得器１４から取得した対向局位置情報と自局位置情報取得器８にて取得した自局位置情報とを用いて、第一指向手段３の位置情報による目標角度を生成する手段である。
　第一制御器１１は、位置情報による指向角度生成器１５から加算器１８をスルーして出力されてきた第一指向手段３の位置情報による目標角度、または、加算器１８により第一指向手段３の位置情報による目標角度と積算器１７からの積算結果とを加算して得られる第一指向手段３の運動学を用いた目標角度と、第一指向手段角度センサ５にて検出された角度（現在角度とする）とから、位相補償を施して、第一指向手段３の制御信号を生成し、第一ドライバ１２を経由して、第一指向手段３に出力して、第一指向手段３を目標角度に指向させるための手段である。この結果、対向局２側のレーザ発生器１３から発生された光通信用の光は、第二指向手段４のミラーに入射して、反射され、受光センサ７（例えば、４分割受光素子）に導かれることになる。
　また、第二制御器９は、第二指向手段４の目標角度を０度とし、受光センサ７の出力かまたは第二指向手段角度センサ６の出力かのいずれかを選択して、第二指向手段４の指向角度誤差である現在角度を生成し、第二指向手段４の目標角度と第二指向手段４の現在角度とから、位相補償を施して、第二指向手段４の制御信号を生成し、第二ドライバ１０を経由して、第二指向手段４に出力して、第二指向手段４を目標角度（この場合、０度）に指向させるための手段である。
　また、換算器１６は、第二指向手段角度センサ６にて検出されたミラーの傾き（回転角度）すなわち第二指向手段４の指向角度誤差と、第一指向手段角度センサ５にて検出された第一指向手段３の回転角度とに基づいて、第二指向手段４の指向角度誤差を除去するために、第二指向手段４の指向角度誤差に運動学を適用することによって、位置情報による指向角度生成器１５によって生成された第一指向手段３の位置情報による目標角度を、第一指向手段３の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段である。
　また、積算器１７は、換算器１６にて換算された第一指向手段３の前記運動学を用いた目標角度から、位置情報による指向角度生成器１５によって生成された第一指向手段３の位置情報による目標角度を減算して得られる目標誤差角度をあらかじめ定めた演算周期毎に順次積算する積算手段である。この結果、加算器１８は、位置情報による指向角度生成器１５から出力される第一指向手段３の位置情報による目標角度に、積算器１７にて積算された積算結果を加算することにより、加算した結果を、第一制御器１１の目標角度として、すなわち、第二指向手段４の指向角度誤差を除去することが可能な第一指向手段３の協調制御時の目標角度として、第一制御器１１に出力することになる。
　ここで、第一指向手段角度センサ５の出力である第一指向手段３の２軸それぞれの回転角度をＡＺ（アジマス）軸Ψ、ＥＬ（エレベーション）軸θとすると、位置情報による指向角度生成器１５にて生成される第一指向手段３の目標角度Ψｇ、θｇは、次の式（２）、式（３）によって与えられる。式（２）、式（３）によって与えられる第一指向手段３の目標角度Ψｇ、θｇを、本実施形態においては「位置情報による目標角度」と称する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　なお、変数ａ、ｂ、ｃは、前記非特許文献１において記載されているように、次の式（４）、式（５）に示す自局位置情報から対向局位置情報までの目標ベクトルによって定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　ここで、第一指向手段３の指向角度が、式（２）、式（３）で表される目標角度Ψｇ、θｇすなわち「位置情報による目標角度」に正しく指向している場合には、第二制御器９は、受光センサ７の出力を用いて、第二指向手段４を２軸とも０度に制御しているものとする。また、同時に、第二指向手段角度センサ６の出力が２軸とも０度になっているものとする。
　しかる後、対向局２と自局１とのいずれかが移動して、対向局２のレーザ発生器１３が発する光の光軸がずれて、第二指向手段４のミラーが傾き、第二指向手段角度センサ６の出力である２軸の回転角度が、Ｘ軸が０度からα度（≠０）に、Ｙ軸が０度からβ度（≠０）に変化したものとする。かかる場合には、第一指向手段３と第二指向手段４との間の運動学的定式化により、第二指向手段４の２軸の回転角度（すなわち指向角度誤差）をキャンセルすることが可能な第一指向手段３の目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇは、前記非特許文献１においても記載されているように、次の式（６）、式（７）によって与えられる。式（６）、式（７）によって与えられる第一指向手段３の目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇを、本実施形態においては「運動学を用いた目標角度」と称する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　また、前述したように、従来技術においては第一指向手段３の指向角度が目標角度に到達することができず、第二指向手段４の指向角度誤差αをキャンセルすることができなくなるという課題を解決するために、本実施形態においては、式（６）、式（７）によって与えられる第一指向手段３の「運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ」から式（２）、式（３）によって与えられる第一指向手段３の「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」を減算した目標誤差角度を積算する積算器１７を備え、さらに、第一指向手段３の「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」に対して、積算器１７の積算結果を加算する加算器１８を備えている。
　ここで、積算器１７、加算器１８における積算、加算の手順について以下に説明する。次の式（８）、式（９）に示すように、「運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ」－「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」の減算処理を、演算周期毎に実施し、減算結果を目標誤差角度として演算周期毎に積算器１７にて積算している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　一方、第一指向手段３の協調制御時の目標角度Ψ'ａ、θ'ａは、次の式（１０）、式（１１）に示すように、「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」に、式（８）、式（９）によって与えられる積算結果ΔΨ'ｇｓｕｍ、Δθ'ｇｓｕｍを加算器１８にて加算することによって得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　なお、電源オン時は、積算器１７における積算結果ΔΨ'ｇｓｕｍ、Δθ'ｇｓｕｍは、次の式（１２）に示すように初期化されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　ここで、式（６）、式（７）によって与えられる第一指向手段３の「運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ」は、図１に示す換算器１６によって演算して出力され、式（８）、式（９）によって与えられる積算結果ΔΨ'ｇｓｕｍ、Δθ'ｇｓｕｍは、図１に示す積算器１７によって演算して出力され、式（１０）、式（１１）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度Ψ'ａ、θ'ａは、図１に示す加算器１８によって演算して出力される。
（実施形態の動作の説明）
　次に、図１に示した協調制御装置１００の動作の一例について図２の演算フローチャートを用いて説明する。図２は、図１の協調制御装置１００における協調制御時の目標角度の演算動作の一例を説明するための演算フローチャートである。
　図２の演算フローチャートにおいて、協調制御装置１００が電源オンになったか否かを確認し（ステップＳ１）、電源オンになった場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、前述の式（１２）の演算を行い、積算器１７における積算結果ΔΨ'ｇｓｕｍ、Δθ'ｇｓｕｍの初期化を行う（ステップＳ２）。しかる後、前述の式（２）、式（３）の演算を行い、「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」を算出する（ステップＳ３）。
　次に、ユーザから入力された指令として、粗制御と精制御との協調制御の指示が入力されて、協調制御オンになっているか否かを確認する（ステップＳ４）。協調制御がオンになっていない場合は（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ５の演算をスキップして、ステップＳ６に移行するが、協調制御がオンになっている場合は（ステップＳ４のＹＥＳ）、ステップＳ５の演算を実行する。
　ステップＳ５に移行すると、まず、前述の式（６）、式（７）の演算を行い、「運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ」を算出し、さらに、前述の式（８）、式（９）の演算を行って、「運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ」－「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」の減算処理によって得られる目標誤差角度の演算周期毎の積算を行い、しかる後、式（１０）、式（１１）の演算を行い、「位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ」にさらに式（８）、式（９）の積算結果を加算して、第一指向手段３の協調制御時の目標角度Ψ'ａ、θ'ａを算出する（ステップＳ５）。
　次に、演算周期を次の周期に更新するために、次の式（１３）に示す時間に関する演算を行い、演算周期の更新を行った後（ステップＳ６）、ステップＳ３に復帰する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
 　ここで、Δｔは、あらかじめ定めた演算周期を与える時間間隔を示している。
　なお、図２の演算フローチャートには明確に図示していないが、協調制御オンの場合は、第一指向手段３の目標角度は、式（１０）、式（１１）の演算により求められる第一指向手段３の協調制御時の目標角度Ψ'ａ、θ'ａとし、協調制御オフの場合は、第一指向手段３の目標角度は、位置情報による目標角度Ψｇ、θｇとしている。
　次に、積算器１７において、前述の式（８）、式（９）の演算を行って、（運動学を用いた目標角度Ψ'ｇ、θ'ｇ）－（位置情報による目標角度Ψｇ、θｇ）の減算結果によって得られる目標誤差角度の演算周期毎の積算を行う効果について、図３の説明図を用いてさらに説明する。図３は、図１の協調制御装置１００の積算器１７における積算の効果を説明するための説明図であり、説明を簡素化するために、ＥＬ軸の１軸についてのみ示し、第二指向手段４のＸ軸のαのみ第一指向手段３のＥＬ軸角度θに影響するものと仮定する。
　図３の説明図において、横軸は時間を示し、縦軸は角度を示しており、かつ、図３の横軸の時間軸に示すように、演算周期としては、第一周期から第六周期までの６周期について示している。また、図３の一点鎖線ｌ４にて示す右上がりの階段状の直線は、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａの軌跡であり、図３の実線ｌ１にて示す右上がりの曲線は、第一指向手段３の指向角度の軌跡であり、図３の長破線ｌ２にて示す鋸歯状の曲線は、第二指向手段４の指向角度の軌跡である。
　ここで、初期状態にある時刻ｔ０以前においては、協調制御はオフとして、第二指向手段４の指向角度（すなわち指向角度誤差）はαであり、また、第一指向手段３の指向角度は前述の式（３）に示すθｇであるものとする。
　時刻ｔ０において、ユーザからの指示により協調制御をオンになると、第一周期において、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施し、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、次の式（１４）によって与えられる角度に設定される。つまり、積算器１７における第一周期の積算処理結果は、入力されてきた第二指向手段４の指向角度αそのものであり、第二指向手段４の指向角度誤差αを除去するための第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａを算出する加算器１８においては、第一指向手段３の位置情報による指向角度θｇに積算器１７の積算結果である第二指向手段４の指向角度αを加算することになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
 　ここでは、説明を簡素化するために、第二指向手段４の指向角度αを、次の式（１５）によって与えられるものとしている。ただし、θ'ａは協調制御をオンしてから第１回目の積算後の協調制御時の目標角度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　なお、図３の説明図に適用する演算周期として、第一周期の演算周期を終了する時刻ｔ１においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（１４）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達するような演算周期にあらかじめ定めて設定されている。これにより、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度αはキャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第二周期の開始になる時刻ｔ１においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ１においては、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、第一周期において式（１４）によって算出された角度のままになる。
　また、時刻ｔ１においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、第二周期の区間においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することはなく、時刻ｔ１における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　ここで、第二周期が終了し第三周期が開始される時刻ｔ２において、対向局２か自局１かのいずれかが移動して、対向局２のレーザ発生器１３が発する光の光軸がずれて、受光センサ７に誤差角が発生し、第二指向手段４の指向角度が'０'からαに変化したものとする。同時に、第三周期の開始になる時刻ｔ２においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施する。この結果、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、第一周期において式（１４）によって算出された角度に対して、時刻ｔ２において変化した第二指向手段４の指向角度αをさらに積算した角度に変化して、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、次の式（１６）によって与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　その結果、第三周期の区間においては、第一指向手段３の指向角度が、式（１６）にて与えられる目標角度θ'ａに向かって移動することにより、第三周期の演算周期を終了する時刻ｔ３においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（１６）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達することになり、これにより、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度αはキャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第四周期の開始になる時刻ｔ３においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ３においては、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、第三周期において式（１６）によって算出された角度のままになる。
　また、時刻ｔ３においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、第四周期の区間においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することはなく、時刻ｔ３における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　ここで、第四周期が終了し第五周期が開始される時刻ｔ４において、対向局２か自局１かのいずれかが移動して、対向局２のレーザ発生器１３が発する光の光軸がずれて、受光センサ７に誤差角が発生し、第二指向手段４の指向角度が'０'からαに変化したものとする。同時に、第五周期の開始になる時刻ｔ４においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施する。この結果、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、第三周期において式（１６）によって算出された角度に対して、時刻ｔ２において変化した第二指向手段４の指向角度αをさらに積算した角度に変化して、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、次の式（１７）によって与えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　その結果、第五周期の区間においては、第一指向手段３の指向角度が、式（１７）にて与えられる目標角度θ'ａに向かって移動することにより、第五周期の演算周期を終了する時刻ｔ５においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（１７）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達することになり、これにより、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度αはキャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第六周期の開始になる時刻ｔ５においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ５においては、図３の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図３の一点鎖線ｌ４にて示すように、第五周期において式（１７）によって算出された角度のままになる。
　また、時刻ｔ５においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、第六周期の区間においては、図３の実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することはなく、時刻ｔ５における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　以上に詳細に説明したように、位置情報によって求まる第一指向手段３の指向角度に、第二指向手段４の指向角度誤差に運動学を適用して求められる第一指向手段３の指向角度誤差を演算周期毎に順次積算することによって、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに関して、第一周期の式（１４）→第三周期の式（１６）→第五周期の式（１７）と該当する演算周期に応じて順次演算式を変化させることにしているので、第一指向手段３の指向角度を、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達させることができ、第二指向手段４指向角度誤差をキャンセルさせて'０'にすることが可能になる。
　すなわち、従来技術の協調制御方法においては、課題を説明した図５に示したように、第一指向手段３の指向角度の目標角度に向かう回転動作に応じて、直ちに、第一指向手段３の目標角度そのものもずれてしまって、本来の第一指向手段３の目標角度に到達することができず、而して、第二指向手段４の指向角度誤差をキャンセルさせることができなくなるという課題があったが、積算動作を導入した本実施形態においては、かくのごとき従来技術の課題を確実に解決することができる。
　次に、図１の協調制御装置の積算器における積算動作に対する演算周期の変化による影響について、図４を用いてさらに説明する。図４は、図１の協調制御装置１００の積算器１７における積算動作に対する演算周期の変化による影響の一例を説明するための説明図であり、図４Ａは、図３の説明図の演算周期の（１／２）に半減した演算周期に設定した場合の動作を示し、図４Ｂは、図３の説明図の演算周期と同一の演算周期に設定した場合の動作を示している。
　なお、図４の説明図においても、図３の説明図の場合と同様、説明を簡素化するために、ＥＬ軸の１軸についてのみ示している。また、図４の横軸は時間を示し、縦軸は角度を示している。また、図４の説明図においては、図３の説明図の場合と同様、一点鎖線ｌ４にて示す階段状の直線は、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａの軌跡であり、実線ｌ１にて示す曲線は、第一指向手段３の指向角度の軌跡であり、長破線ｌ２にて示す曲線は、第二指向手段４の指向角度の軌跡である。
　図３の説明図の演算周期と同一の演算周期に設定した図４Ｂの場合については、図３の場合の時刻ｔ０から時刻ｔ２までの第一周期、第二周期において、第二指向手段４の指向角度ずれが、時刻ｔ０における１回のみ発生した場合を示している。かかる場合には、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、第一周期の開始になる時刻ｔ０における１回の積算動作によって、図３における説明と同様、図４Ｂの一点鎖線ｌ４にて示すように、前述の式（１４）によって与えられる角度になる。
　しかる後、第一周期の演算周期を終了する時刻ｔ１においては、図３における説明と同様、図４Ｂの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（１４）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達し、これにより、図４Ｂの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度αはキャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第二周期の開始になる時刻ｔ１においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ１においては、図３における説明と同様、図４の長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図４Ｂの一点鎖線ｌ４にて示すように、第一周期において式（１４）によって算出された角度のままになる。
　また、時刻ｔ１においては、図３における説明と同様、図４Ｂの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、第二周期の区間においては、図４Ｂの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することはなく、時刻ｔ１における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　なお、図４Ｂの場合は、前述したように、図３における説明とは異なり、第二周期の区間以降においても、対向局２のレーザ発生器１３が発する光の光軸がずれることがないので、図４Ｂの実線ｌ１にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　次に、図４Ａの場合は、前述したように、図３の演算周期の（１／２）の周期に半減した場合を示しており、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの区間は、図３および図４Ｂの場合の第一周期、第二周期の二つの演算周期に対して、時刻ｔ０'から時刻ｔ４'までの４つの区間に区分されて、第一'周期から第四'周期までの四つの演算周期に区切られている。
　ここで、初期状態にある時刻ｔ０'以前においては、図３や図４Ｂの場合と同様、協調制御はオフとして、第二指向手段４の指向角度（すなわち指向角度誤差）はαであり、また、第一指向手段３の指向角度は前述の式（３）に示すθｇであるものとする。
　時刻ｔ０'において、ユーザからの指示により協調制御をオンになると、第一'周期において、図３や図４Ｂの場合と同様、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施し、図４Ａの一点鎖線ｌ４にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、前述の式（１４）によって与えられる角度まで上昇する。つまり、積算器１７における第一'周期の積算処理結果は、入力されてきた第二指向手段４の指向角度αそのものであり、第二指向手段４の指向角度誤差αを除去するための第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａを算出する加算器１８においては、第一指向手段３の位置情報による指向角度θｇに積算器１７の積算結果である第二指向手段４の指向角度αを加算することになる。なお、説明を簡素化するために、図３の場合と同様第二指向手段４の指向角度αを、前述の式（１５）によって与えられるものとしている。
　第一'周期の演算周期を終了する時刻ｔ１'においては、演算周期が図３の場合の（１／２）に短縮されているので、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（１４）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達することができず、第一指向手段３の目標角度θ'ａの半分の次の式（１８）の角度に留まってしまう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 　これにより、第二指向手段４の指向角度αは、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第一'周期の演算周期を終了する時刻ｔ１'においては、図３の場合とは異なり、キャンセルされることなく、すなわち、'０'まで減少することなく、（α／２）に留まることになる。
　同時に、第二'周期の開始になる時刻ｔ１'においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ１'においては、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は（α／２）に留まっているので、協調制御時の第一指向手段３の目標角度θ'ａは、図３の場合とは異なり、図４Ａの一点鎖線ｌ４にて示すように、次の式（１９）によって与えられ、図４Ｂの場合においては式（１４）によって与えられていた第一指向手段３の協調制御時の目標角度を超えてオーバシュートしてしまうことになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　第二'周期の演算周期を終了する時刻ｔ２'においては、演算周期が図３の場合の（１／２）に短縮されているので、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一'周期、第二'周期の２つの演算周期を終了した時点で、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、第一'周期において式（１４）によって与えられていた第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに一旦到達することになる。
　これにより、第二'周期の演算周期を終了する時刻ｔ２'においては、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度（α／２）は、キャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第三'周期の開始になる時刻ｔ２'においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ２'においては、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図４Ａの一点鎖線ｌ４にて示すように、第二'周期において式（１９）によって算出された角度のままになる。
　ここで、時刻ｔ２'においては、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついていない状態にあるので、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第三'周期の区間の間、式（１９）によって与えられている第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いつくように変化し続ける。その結果、第三'周期が終了する時刻ｔ３'において、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、漸く、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いつくことになる。
　これにより、第二指向手段４の指向角度は、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二'周期の演算周期を終了する時刻ｔ２'においては、キャンセルされて、'０'になったが、第三'周期の区間においては、さらにアンダシュートして変化し続け、第三'周期が終了する時刻ｔ３'においては、－(α／２)の値にまで達する。
　同時に、第四'周期の開始になる時刻ｔ３'においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ３'においては、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は－（α／２）までアンダシュートしているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図４Ａの一点鎖線ｌ４にて示すように、次の式（２０）によって与えられ、図４Ｂの場合において式（１４）によって与えられていた第一指向手段３の協調制御時の目標角度と同一の角度になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　第四'周期の演算周期を終了する時刻ｔ４'においては、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の協調制御時の指向角度は、式（２０）によって与えられる第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達することになり、これにより、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度αはキャンセルされて、'０'になる。
　同時に、第五'周期の開始になる時刻ｔ４'においては、さらに、前述の式（７）、式（９）、式（１１）によって積算動作を１回実施するが、時刻ｔ４'においては、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'になっているので、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａは、図４Ａの一点鎖線ｌ４にて示すように、第四'周期において式（２０）によって算出された角度のままになる。
　また、時刻ｔ４'においては、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、第五'周期の区間においては、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することはなく、時刻ｔ４'における角度がそのまま維持される。したがって、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　なお、図４Ａの場合も、図４Ｂの場合と同様、第五'周期の区間以降において、対向局２のレーザ発生器１３が発する光の光軸がずれることがなく、第一指向手段３の指向角度が第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いついているので、演算周期毎に式（７）、式（９）、式（１１）により何回積算を繰り返しても、図４Ａの実線ｌ１にて示すように、第一指向手段３の指向角度は変化することがなく、したがって、図４Ａの長破線ｌ２にて示すように、第二指向手段４の指向角度は'０'のままである。
　以上のように、図３の演算周期の（１／２）の周期に半減した場合、図４Ａに示すように、協調制御をオンにした直後の第一'周期（時刻ｔ０'から時刻ｔ１'までの演算周期）内において、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに到達することができず、第二指向手段４の指向角度αをキャンセルすることができなくなる。その結果、以降の演算周期において、積算の影響を受けて、第一指向手段３の目標角度θ'ａのオーバシュートが発生してしまい、図３の演算周期と同一の周期の図４Ｂの場合に比し、第一指向手段３の指向角度が第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに追いつき、第二指向手段４の指向角度がキャンセルされて'０'の状態が維持される状態に達するまでの収束が遅くなってしまう。
　かくのごとき収束遅延の解決策は、第一指向手段３の指向角度が、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'に到達するまでの間、演算周期毎に実施されていた積算器１７における積算動作を停止することである。つまり、積算動作を停止することによって、第一指向手段３の目標角度θ'ａがオーバシュートすることがなくなるので、収束遅延の発生を解消させることができる。
　なお、以上の実施形態の説明においては、図１に示した協調制御装置１００の位置情報による指向角度生成器１５において、自局１と対向局２との位置情報のみを用いて、第一指向手段３の位置情報による目標角度θｇを生成している場合を説明したが、自局１と対向局２との位置情報のみではなく、自局１と対向局２との位置情報に対して、さらに、自局１と対向局２との姿勢情報を加味するようにしても良い。つまり、位置情報取得手段である自局位置情報取得器８および対向局位置情報取得器１４は、自局１と対向局２との位置情報のみではなく、自局１と対向局２との姿勢情報も姿勢センサにより合わせて取得し、位置情報による指向角度生成器１５に供給するようにしても良い。
　また、以上の実施形態の説明においては、指向手段の回転軸が２軸の場合を前提にして説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。すなわち、３軸以上の複数軸からなっている場合であっても良く、図１に示した協調制御装置１００の換算器１６において、例えば前述の式（１）に示したような運動学的定式化により、指向角度誤差をキャンセル（除去）しようとする指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差からもう一方の指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差に換算するように制御することによって、前述の実施形態と全く同様の協調制御を実施することができる。
　また、以上の実施形態の説明においては、指向手段が、第一指向手段３、第二指向手段４の２つの指向手段からなっている場合を前提にして説明したが、本発明は、かかる場合のみに限るものではない。すなわち、指向手段が、３つ以上の複数の指向手段からなっている場合であっても良く、図１に示した協調制御装置１００の換算器１６において、例えば前述の式（１）に示したような運動学的定式化により、指向角度誤差をキャンセル（除去）しようとする指向手段から残りの指向手段それぞれの指向角度誤差に換算するように制御することによって、前述の実施形態と全く同様の協調制御を実施することができる。
（実施形態の効果の説明）
　以上に詳細に説明したように、本実施形態においては、次のような効果が得られる。
　すなわち、対向局２からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段３と第二指向手段４との二つの指向手段において、換算器１６および積算器１７により、第二指向手段４の指向角度誤差αに運動学を適用して第一指向手段３の指向角度誤差を求め、さらに、求められた第一指向手段３の指向角度誤差を目標誤差角度として演算周期毎に積算した結果を用いることによって、加算器１８により、第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａを算出することにしているので、第一指向手段３の指向角度を第一指向手段３の協調制御時の目標角度θ'ａに確実に到達させることが可能となり、第二指向手段４の指向角度誤差αを確実にキャンセルすることができる。
　また、第一指向手段３の位置情報による目標角度θｇを生成する際に、自局１と対向局２との位置情報のみならず、自局１と対向局２との姿勢情報も加味した情報を用いたり、第一指向手段３および第二指向手段４の回転軸として２軸のみならず３軸以上の複数軸からなる回転軸を用いたり、指向手段として第一指向手段３、第二指向手段４の二つの指向手段のみならず三つ以上の複数の指向手段を用いたりすることにより、より高精度に、指向角度誤差をキャンセルすることができる。
　以上、本発明の好適な実施形態の構成を説明した。しかし、かかる実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であることが、当業者には容易に理解できよう。
　この出願は、２０１２年７月２４日に出願された日本出願特願２０１２－１６３５３９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。
１　　　自局
２　　　対向局
３　　　第一指向手段
４　　　第二指向手段
５　　　第一指向手段角度センサ
６　　　第二指向手段角度センサ
７　　　受光センサ
８　　　自局位置情報取得器
９　　　第二制御器
１０　　第二ドライバ
１１　　第一制御器
１２　　第一ドライバ
１３　　レーザ発生器
１４　　対向局位置情報取得器
１５　　位置情報による指向角度生成器
１６　　換算器
１７　　積算器
１８　　加算器
１００　協調制御装置
ｌ１　　実線
ｌ２　　長破線
ｌ３　　短破線
ｌ４　　一点鎖線

Claims (10)

  1. 　対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御装置であって、
    　自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得手段と、
    　前記位置情報取得手段が取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成手段と、
    　前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成手段により算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算手段と、
    　前記換算手段により換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算手段と、
    　前記積算手段が積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算手段と、
    を備えている協調制御装置。
  2. 　前記積算手段は、あらかじめ定めた周期の演算周期毎に前記積算手段により前記第一指向手段の前記目標誤差角度の積算動作を実施することを特徴とする請求項１に記載の協調制御装置。
  3. 　前記第一指向手段の指向角度が、前記第一指向手段の前記協調制御時の目標角度に到達するまでの間、前記積算手段における積算動作を停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の協調制御装置。
  4. 　前記第一指向手段および前記第二指向手段の回転軸は、２軸以上の複数軸からなり、前記換算手段において、前記第一指向手段および前記第二指向手段の二つの指向手段のうち、前記指向角度誤差を除去しようとする前記第二指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差を、前記第一指向手段の複数軸それぞれの指向角度誤差に運動学的定式化により換算することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の協調制御装置。
  5. 　前記指向手段が、前記第一指向手段、前記第二指向手段の二つの指向手段ではなく、３つ以上の複数の指向手段からなり、前記換算手段において、前記複数の指向手段のうち、前記指向角度誤差を除去しようとする指向手段の指向角度誤差を残りの指向手段それぞれの指向角度誤差に運動学的定式化により換算することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の協調制御装置。
  6. 　対向局からの光信号の受信用に用いる指向手段として備えた第一指向手段と第二指向手段との二つの指向手段を協調させて制御する協調制御方法であって、
    　自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を取得する位置情報取得ステップと、
    　前記位置情報取得ステップが取得した前記自局と前記対向局との位置情報あるいは該位置情報および自局と前記対向局との姿勢情報の双方を用いて、前記第一指向手段の位置情報による目標角度を算出する指向角度生成ステップと、
    　前記第二指向手段の指向角度誤差に運動学を適用することによって、前記指向角度生成ステップにより算出した前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去するための前記第一指向手段の運動学を用いた目標角度に換算する換算ステップと、
    　前記換算ステップにより換算された前記第一指向手段の前記運動学を用いた目標角度から前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度を減算して得られる前記第一指向手段の目標誤差角度を積算する積算ステップと、
    　前記積算ステップが積算した前記第一指向手段の前記目標誤差角度を、前記第一指向手段の前記位置情報による目標角度に加算して、前記第二指向手段の指向角度誤差を除去することが可能な前記第一指向手段の協調制御時の目標角度として出力する加算ステップと、
    を有している協調制御方法。
  7. 　前記積算ステップは、あらかじめ定めた周期の演算周期毎に前記積算ステップにより前記第一指向手段の前記目標誤差角度の積算動作を実施することを特徴とする請求項６に記載の協調制御方法。
  8. 　前記第一指向手段の指向角度が、前記第一指向手段の前記協調制御時の目標角度に到達するまでの間、前記積算ステップにおける積算動作を停止することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の協調制御方法。
  9. 　前記指向手段が、前記第一指向手段、前記第二指向手段の二つの指向手段ではなく、３つ以上の複数の指向手段からなり、前記換算ステップにおいて、前記複数の指向手段のうち、前記指向角度誤差を除去しようとする指向手段の指向角度誤差を残りの指向手段それぞれの指向角度誤差に運動学的定式化により換算することを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の協調制御方法。
  10. 　請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の協調制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施していることを特徴とする協調制御プログラムが格納された記録媒体。
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