JPH0155435B2 - - Google Patents
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- JPH0155435B2 JPH0155435B2 JP13536382A JP13536382A JPH0155435B2 JP H0155435 B2 JPH0155435 B2 JP H0155435B2 JP 13536382 A JP13536382 A JP 13536382A JP 13536382 A JP13536382 A JP 13536382A JP H0155435 B2 JPH0155435 B2 JP H0155435B2
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- target
- mirror
- optical axis
- servo drive
- angle
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—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
- 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
- G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/785—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
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はサーボ駆動架台上に搭載した光学系
を用いて目標を光学的に検出し、信号処理を施し
て連続的に目標追尾を行う光波追尾装置に関する
ものである。
を用いて目標を光学的に検出し、信号処理を施し
て連続的に目標追尾を行う光波追尾装置に関する
ものである。
まず従来の光波追尾装置について説明する。第
１図は従来の光波追尾装置を示すブロツク図であ
り、第１図において、１は図示していないレーザ
送信機によりレーザ光を目標に照射した後目標か
ら反射された反射光、２は光波センサ、３は画像
信号、４は表示器、５は画像信号処理部、６は追
尾装置の光軸、７は目標方向に対する追尾装置の
光軸の角度誤差、８はサーボ駆動架台角度、９は
加算器、１０は目標方向角度指令、１１はサーボ
駆動架台及び駆動系、１２は受信光学部でありサ
ーボ駆動架台上に固定してある。１３は受信光学
部１２の主鏡、１４は主鏡の光軸、１５は微動ミ
ラー及び駆動系、１６は微動ミラー角度偏位、１
７は光学的加算器である。
１図は従来の光波追尾装置を示すブロツク図であ
り、第１図において、１は図示していないレーザ
送信機によりレーザ光を目標に照射した後目標か
ら反射された反射光、２は光波センサ、３は画像
信号、４は表示器、５は画像信号処理部、６は追
尾装置の光軸、７は目標方向に対する追尾装置の
光軸の角度誤差、８はサーボ駆動架台角度、９は
加算器、１０は目標方向角度指令、１１はサーボ
駆動架台及び駆動系、１２は受信光学部でありサ
ーボ駆動架台上に固定してある。１３は受信光学
部１２の主鏡、１４は主鏡の光軸、１５は微動ミ
ラー及び駆動系、１６は微動ミラー角度偏位、１
７は光学的加算器である。
また第２図は各部の角度の関係を示すものであ
り、追尾系はAzimuth、Elevation軸で構成され
るが例としてElevation角について示してある。
り、追尾系はAzimuth、Elevation軸で構成され
るが例としてElevation角について示してある。
第２図において６は追尾装置の光軸、７は目標
方向に対する追尾装置光軸の角度誤差、８はサー
ボ駆動架台の角度、１４は主鏡の光軸、１６は微
動ミラーの角度偏位、１８は基準面（サーボ駆動
架台据付面）、１９は目標方向、２０は目標であ
る。
方向に対する追尾装置光軸の角度誤差、８はサー
ボ駆動架台の角度、１４は主鏡の光軸、１６は微
動ミラーの角度偏位、１８は基準面（サーボ駆動
架台据付面）、１９は目標方向、２０は目標であ
る。
次にこのように構成された従来の光波追尾装置
の動作について説明する。
の動作について説明する。
目標からの反射光１は光学センサ２で検知され
て画像信号３に変換された後、表示器４上に表示
されるとともに画像信号処理部５にて処理され目
標方向に対する追尾装置の光軸６の角度誤差７の
Azimuth（以下Azと称する）方向成分、
Elevation（以下ELと称する）方向成分が算出さ
れる。この角度誤差７の信号はサーボ駆動架台角
度８のAz、ELと各々加算器９により加算され、
目標方向角度指令１０となつてサーボ駆動架台及
び駆動系１１を制御し結果としてサーボ駆動架台
上に固定されている受信光学部１２の主鏡１３の
光軸１４を目標方向に連続して指向させるよう２
→５→９→１１→１３→１７→２の追尾サーボル
ープを構成している。また上記角度誤差７の信号
は並行して受信光学部に設けられている微動ミラ
ー及び駆動源系１５には送られ角度誤差分だけ
Az及びEL軸用微動ミラーを偏位させる。この微
動ミラーは受信光学部主鏡１３の光軸上に配置さ
れ主鏡の光軸１４をミラー角度偏位１６だけ加算
器１７で光学的に補正し、結果として追尾装置の
光軸６を形成する。
て画像信号３に変換された後、表示器４上に表示
されるとともに画像信号処理部５にて処理され目
標方向に対する追尾装置の光軸６の角度誤差７の
Azimuth（以下Azと称する）方向成分、
Elevation（以下ELと称する）方向成分が算出さ
れる。この角度誤差７の信号はサーボ駆動架台角
度８のAz、ELと各々加算器９により加算され、
目標方向角度指令１０となつてサーボ駆動架台及
び駆動系１１を制御し結果としてサーボ駆動架台
上に固定されている受信光学部１２の主鏡１３の
光軸１４を目標方向に連続して指向させるよう２
→５→９→１１→１３→１７→２の追尾サーボル
ープを構成している。また上記角度誤差７の信号
は並行して受信光学部に設けられている微動ミラ
ー及び駆動源系１５には送られ角度誤差分だけ
Az及びEL軸用微動ミラーを偏位させる。この微
動ミラーは受信光学部主鏡１３の光軸上に配置さ
れ主鏡の光軸１４をミラー角度偏位１６だけ加算
器１７で光学的に補正し、結果として追尾装置の
光軸６を形成する。
ここで通常、サーボ駆動架台及び駆動系１１の
応答は目標運動に対し時間遅れ等を生じるが、こ
れに比し小型高応答性をもつ微動ミラー系により
サーボ駆動架台上の受信光学部の主鏡の光軸１４
を補正することにより運動する目標に対しても追
尾装置の光軸６の追従遅れを少なくするようにし
たものである。
応答は目標運動に対し時間遅れ等を生じるが、こ
れに比し小型高応答性をもつ微動ミラー系により
サーボ駆動架台上の受信光学部の主鏡の光軸１４
を補正することにより運動する目標に対しても追
尾装置の光軸６の追従遅れを少なくするようにし
たものである。
さらに定常状態においてはサーボ架台は受信光
学部主鏡の光軸１４を正しく目標方向に指向さ
せ、したがつて微動ミラーの角度偏位１６が零と
なるように制御されている。
学部主鏡の光軸１４を正しく目標方向に指向さ
せ、したがつて微動ミラーの角度偏位１６が零と
なるように制御されている。
しかしながらこのような構成によるとサーボ駆
動架台が受信光学部の主鏡の光軸１４を完全に目
標方向に指向させるに至つていない過渡状態では
角度誤差７が生じ、微動ミラー偏位１６は零にな
つていないために第２図に示すようにサーボ駆動
架台の指令値である目標方向角度指令１０即ち図
中７＋８は正しい目標方向を指令しておらず、こ
の追尾装置からは正しい目標方向角度値を出力す
ることはできない。更にこの系における微動ミラ
ーの応答速度は全体のサーボルーブの安定性から
制限を受けるためサーボ駆動架台の応答誤差の高
周波成分は完全に修正しきれず結果として追尾誤
差を生じるという欠点がある。
動架台が受信光学部の主鏡の光軸１４を完全に目
標方向に指向させるに至つていない過渡状態では
角度誤差７が生じ、微動ミラー偏位１６は零にな
つていないために第２図に示すようにサーボ駆動
架台の指令値である目標方向角度指令１０即ち図
中７＋８は正しい目標方向を指令しておらず、こ
の追尾装置からは正しい目標方向角度値を出力す
ることはできない。更にこの系における微動ミラ
ーの応答速度は全体のサーボルーブの安定性から
制限を受けるためサーボ駆動架台の応答誤差の高
周波成分は完全に修正しきれず結果として追尾誤
差を生じるという欠点がある。
この発明はこれらを改善するためになされたも
ので、光学センサからの角度誤差信号、サーボ駆
動架台角度及び微動ミラー角度偏位量を加算し予
測計算を施すことにより前記過渡状態においても
常に連続して正しい目標方向を算出可能にすると
共に微動ミラー駆動指令値としてサーボ駆動架台
追値サーボ誤差を用いることによりサーボ駆動架
台の指令値に対する誤差のみを補正する方式とし
結果として微動ミラー系の応答帯域幅を広げサー
ボ駆動架台の誤差補正応答特性を向上し、精密な
追尾を行うことのできる光波装置を提供するもの
である。
ので、光学センサからの角度誤差信号、サーボ駆
動架台角度及び微動ミラー角度偏位量を加算し予
測計算を施すことにより前記過渡状態においても
常に連続して正しい目標方向を算出可能にすると
共に微動ミラー駆動指令値としてサーボ駆動架台
追値サーボ誤差を用いることによりサーボ駆動架
台の指令値に対する誤差のみを補正する方式とし
結果として微動ミラー系の応答帯域幅を広げサー
ボ駆動架台の誤差補正応答特性を向上し、精密な
追尾を行うことのできる光波装置を提供するもの
である。
以上第３図に示すこの発明の一実施例について
説明する。
説明する。
第３図はこの発明の光波追尾装置を示すブロツ
ク図であり、第３図において１は目標からの反射
光、２は光波センサ、３は画像信号、４は表示
器、５は画像信号処理部、６は追尾装置の光軸、
７は角度誤差、８はサーボ駆動架台角度、９ａ，
９ｂは加算器、１１はサーボ駆動架台及び駆動
系、１２は受信光学部、１３は受信光学部の主
鏡、１４は主鏡の光軸、１５は微動ミラー及び駆
動系、１６は微動ミラー偏位、１７は光学的加算
器、２１は目標位置予測演算部、２２は目標予測
位置方向角度指令、２３はサーボ駆動架台追従誤
差、２４は制御駆動部、２５はサーボ駆動架台で
ある。
ク図であり、第３図において１は目標からの反射
光、２は光波センサ、３は画像信号、４は表示
器、５は画像信号処理部、６は追尾装置の光軸、
７は角度誤差、８はサーボ駆動架台角度、９ａ，
９ｂは加算器、１１はサーボ駆動架台及び駆動
系、１２は受信光学部、１３は受信光学部の主
鏡、１４は主鏡の光軸、１５は微動ミラー及び駆
動系、１６は微動ミラー偏位、１７は光学的加算
器、２１は目標位置予測演算部、２２は目標予測
位置方向角度指令、２３はサーボ駆動架台追従誤
差、２４は制御駆動部、２５はサーボ駆動架台で
ある。
このような構成においては目標からの反射光１
は光学センサ２において検知され画像信号３に変
換され表示器４に画像として表示される。またこ
の画像信号３は同時に画像信号処理部５において
画面内追尾等の処理を施され、目標方向に対する
追尾装置の光軸の角度誤差７のAZ、EL角成分を
算出する。
は光学センサ２において検知され画像信号３に変
換され表示器４に画像として表示される。またこ
の画像信号３は同時に画像信号処理部５において
画面内追尾等の処理を施され、目標方向に対する
追尾装置の光軸の角度誤差７のAZ、EL角成分を
算出する。
またこの画像信号３は画像信号処理部５にて処
理され、目標方向に対する追尾装置の光軸（主鏡
１３の光軸を微動ミラーで補正した光軸）の角度
ずれ、即ち角度追尾誤差信号７を生成する。
理され、目標方向に対する追尾装置の光軸（主鏡
１３の光軸を微動ミラーで補正した光軸）の角度
ずれ、即ち角度追尾誤差信号７を生成する。
次にこの角度誤差信号７に対しサーボ架台角度
８及び微動ミラー角度偏位１６（これらはそれぞ
れ主鏡光軸及び微動ミラーによる光軸補正量に対
応し、その和は追尾装置の光軸角度に対応する）
を加算器９で加算する。この加算器９の出力は目
標方向角度に対応するが、この信号を用い更に目
標位置予測演算部２１において例えば次に示すα
−βフイルタにより未来予測を行い、時々刻々の
目標方向角度２２を算出する。
８及び微動ミラー角度偏位１６（これらはそれぞ
れ主鏡光軸及び微動ミラーによる光軸補正量に対
応し、その和は追尾装置の光軸角度に対応する）
を加算器９で加算する。この加算器９の出力は目
標方向角度に対応するが、この信号を用い更に目
標位置予測演算部２１において例えば次に示すα
−βフイルタにより未来予測を行い、時々刻々の
目標方向角度２２を算出する。
α−βフイルタによる演算例
目標方向角度信号により求めた目標方向ベクト
ル観測値をＲ→、その平滑値をＲ→s、変化率をR〓sと
して未来予測値をＲ→pとすると、 Ｒ→s（ｎ）＝Ｒ→p（ｎ）＋α｛Ｒ→（ｎ）−Ｒ→p
（ｎ）｝ Rs（ｎ）＝Rs（ｎ−１） ＋β／Ｔ｛Ｒ→（ｎ）−Ｒ→p（ｎ）｝ Ｒ→p（ｎ＋１）＝Ｒ→s（ｎ）＋TR〓s（ｎ） により未来値を線形予測し、このベクトル量から
目標方向角度２２を時々刻々算出することが出来
る。
ル観測値をＲ→、その平滑値をＲ→s、変化率をR〓sと
して未来予測値をＲ→pとすると、 Ｒ→s（ｎ）＝Ｒ→p（ｎ）＋α｛Ｒ→（ｎ）−Ｒ→p
（ｎ）｝ Rs（ｎ）＝Rs（ｎ−１） ＋β／Ｔ｛Ｒ→（ｎ）−Ｒ→p（ｎ）｝ Ｒ→p（ｎ＋１）＝Ｒ→s（ｎ）＋TR〓s（ｎ） により未来値を線形予測し、このベクトル量から
目標方向角度２２を時々刻々算出することが出来
る。
上式でα、βは信号平滑化のための定数、（ｎ
−１）、（ｎ）、（ｎ＋１）は信号サンプリング時
点、Ｔはサンプリング間隔を示す。
−１）、（ｎ）、（ｎ＋１）は信号サンプリング時
点、Ｔはサンプリング間隔を示す。
上記目標位置予測演算部２１の役割は、雑音成
分を含み非連続的に得られる入力角度データ列
（サンプリングデータ）を用い、その時々刻々の
変化率等を検出し、それにより入力時点より次の
時点（未来）を常に予測することによつて、雑音
成分が低減された目標方向角度データ列を得るこ
とにある。
分を含み非連続的に得られる入力角度データ列
（サンプリングデータ）を用い、その時々刻々の
変化率等を検出し、それにより入力時点より次の
時点（未来）を常に予測することによつて、雑音
成分が低減された目標方向角度データ列を得るこ
とにある。
このようにして得られた目標方向角度２２は主
鏡１３に連動するサーボ駆動架台２５の駆動信号
となり、主鏡１３の光軸を目標方向角度に追従さ
せようとする。この際、追従中に生じるサーボ遅
れ等のサーボ架台追従誤差２３は主鏡１３の光軸
を目標方向からそらす原因となるので、その追従
誤差２３を微動ミラー駆動系１５に導き、微動ミ
ラーを誤差分だけ偏角させ、結果として主鏡光軸
を微動ミラー偏角分だけ補正することにより光軸
を目標方向に常に正しく向けるように受信光学部
１２は構成される。
鏡１３に連動するサーボ駆動架台２５の駆動信号
となり、主鏡１３の光軸を目標方向角度に追従さ
せようとする。この際、追従中に生じるサーボ遅
れ等のサーボ架台追従誤差２３は主鏡１３の光軸
を目標方向からそらす原因となるので、その追従
誤差２３を微動ミラー駆動系１５に導き、微動ミ
ラーを誤差分だけ偏角させ、結果として主鏡光軸
を微動ミラー偏角分だけ補正することにより光軸
を目標方向に常に正しく向けるように受信光学部
１２は構成される。
このようにしてサーボ駆動架台２５の起動時の
過渡状態における遅れ又は目標マニユーバ時の追
従遅れによる追尾装置光軸の遅れ誤差を極小化す
ることが出来るものである。また本例はパツシブ
画像追尾装置について説明したが、この発明はこ
れに限らず、レーザ光を用いたアクテイブ追尾装
置に使用でき、またこの場合は微動ミラー機構は
受信側のみならず連動して送信側にも使用した構
成とすることも可能である。
過渡状態における遅れ又は目標マニユーバ時の追
従遅れによる追尾装置光軸の遅れ誤差を極小化す
ることが出来るものである。また本例はパツシブ
画像追尾装置について説明したが、この発明はこ
れに限らず、レーザ光を用いたアクテイブ追尾装
置に使用でき、またこの場合は微動ミラー機構は
受信側のみならず連動して送信側にも使用した構
成とすることも可能である。
この発明は以上のようになつているから、微動
ミラーの応答によりサーボ駆動架台の過渡状態に
おける追従遅れ及び目標マニユーバによる追従遅
れをほゞ完全に時間遅れなしに光軸上で補正する
ことができると共に画像処理部における画面内追
尾にて算出した角度追尾誤差、及びサーボ駆動架
台角度、微動ミラー角度偏位をそれぞれ同一時刻
で取込んで目標位置角度を予測するため、目標の
マニユーバ、外乱ノイズ、サーボ架台の機構又は
光学系による誤差、ガタ等の影響を極小に押さえ
常に正しい目標位置を出力することができる利点
があり、その目標位置情報を使用する射撃指揮装
置等にとつて有力な光波追尾装置となる。
ミラーの応答によりサーボ駆動架台の過渡状態に
おける追従遅れ及び目標マニユーバによる追従遅
れをほゞ完全に時間遅れなしに光軸上で補正する
ことができると共に画像処理部における画面内追
尾にて算出した角度追尾誤差、及びサーボ駆動架
台角度、微動ミラー角度偏位をそれぞれ同一時刻
で取込んで目標位置角度を予測するため、目標の
マニユーバ、外乱ノイズ、サーボ架台の機構又は
光学系による誤差、ガタ等の影響を極小に押さえ
常に正しい目標位置を出力することができる利点
があり、その目標位置情報を使用する射撃指揮装
置等にとつて有力な光波追尾装置となる。
第１図は従来における光波追尾装置の構成を示
すブロツク図、第２図はブロツク図中の各部の角
度量の関係を示す図、第３図はこの発明による光
波追尾装置の一実施例を示すブロツク図であり、
図中１は目標からの反射光、２は光波センサ、３
は画像信号、４は表示器、５は画像信号処理部、
６は追尾装置の光軸、７は角度誤差、８はサーボ
駆動架台角度、９は加算器、１０は目標方向角度
指令、１１はサーボ駆動架台及び駆動系、１２は
受信光学部、１３は受信光学部の主鏡、１４は主
鏡の光軸、１５は微動ミラー及び駆動系、１６は
微動ミラー角度偏位、１７は光学的加算器、１９
は目標方向、２０は目標、２１は目標位置予測演
算部、２２は目標予測位置方向角度指令、２３は
サーボ駆動架台追従誤差、２４は制御駆動部、２
５はサーボ駆動架台である。なお図中、同一ある
いは相当部分には同一符号を付して示してある。
すブロツク図、第２図はブロツク図中の各部の角
度量の関係を示す図、第３図はこの発明による光
波追尾装置の一実施例を示すブロツク図であり、
図中１は目標からの反射光、２は光波センサ、３
は画像信号、４は表示器、５は画像信号処理部、
６は追尾装置の光軸、７は角度誤差、８はサーボ
駆動架台角度、９は加算器、１０は目標方向角度
指令、１１はサーボ駆動架台及び駆動系、１２は
受信光学部、１３は受信光学部の主鏡、１４は主
鏡の光軸、１５は微動ミラー及び駆動系、１６は
微動ミラー角度偏位、１７は光学的加算器、１９
は目標方向、２０は目標、２１は目標位置予測演
算部、２２は目標予測位置方向角度指令、２３は
サーボ駆動架台追従誤差、２４は制御駆動部、２
５はサーボ駆動架台である。なお図中、同一ある
いは相当部分には同一符号を付して示してある。
Claims (1)
- １ 主鏡とそれの角度偏位によつて前記主鏡の光
軸を光学的に補正する微動ミラー及び駆動系とを
有する受信光学部と、この受信光学部を搭載する
サーボ駆動架台と、目標からの反射光を画像信号
に変換する光学センサと、この光学センサにより
変換された画像信号をもとにして目標方向に対す
る追尾装置の光軸の角度誤差を算出する画像信号
処理器と、上記微動ミラーの角度偏位量と、上記
サーボ駆動架台の角度及び上記画像信号処理器か
らの角度誤差信号とを用いて目標の位置を予測す
る目標位置予測演算部とを備え上記サーボ駆動架
台の角度と上記目標位置予測演算部により得られ
る目標予測位置情報との角差を用いて上記サーボ
駆動架台を上記受信光学部の主鏡の光軸が目標方
向に指向するように駆動制御するとともに上記微
動ミラーを上記サーボ駆動架台の追従遅れ分だけ
偏位させその偏位量により上記主鏡の光軸を補正
するように構成したことを特徴とする光波追尾装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13536382A JPS5926081A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 光波追尾装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13536382A JPS5926081A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 光波追尾装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5926081A JPS5926081A (ja) | 1984-02-10 |
| JPH0155435B2 true JPH0155435B2 (ja) | 1989-11-24 |
Family
ID=15149982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13536382A Granted JPS5926081A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 光波追尾装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5926081A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116520693B (zh) * | 2023-04-12 | 2024-02-20 | 北京理工大学 | 基于几何模型分析的框架角约束变权系数自适应制导方法 |
-
1982
- 1982-08-03 JP JP13536382A patent/JPS5926081A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5926081A (ja) | 1984-02-10 |
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