JPH05215533A - 固体の方向の決定法および決定装置 - Google Patents

固体の方向の決定法および決定装置

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JPH05215533A
JPH05215533A JP4309813A JP30981392A JPH05215533A JP H05215533 A JPH05215533 A JP H05215533A JP 4309813 A JP4309813 A JP 4309813A JP 30981392 A JP30981392 A JP 30981392A JP H05215533 A JPH05215533 A JP H05215533A
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JP
Japan
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coordinate system
solid
sensor
visual pattern
optical device
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JP4309813A
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Lach Patrick
ラシェ パトリ
Jean-Blaise Migozzi
ミゴッジ ジャン−ブレイス
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Thales Avionics SAS
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    • 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S5/163—Determination of attitude
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 所定の空間のあらゆる物体の方向を決定する
ための方法と装置を提供する。 【構成】 基本単一ビーム装置５には多数のマルチビー
ム装置１０が集まっており、このマルチビーム装置には
視準レンズ９の焦点平面内に視覚パターン８がある。視
覚パターン８の各ポイントＥは座標系の固定方向に対応
し視準の原理により方向 に平行な光線のビートを発生する。各ポイントＥは識別
される近傍にあるシンボルを有している。基本センサは
集光レンズ１２を有するＣＣＤタイプのセンサ１１の上
にまとめられている。センサ１１が方向 に平行な光線のビームをさえぎる時ポイントＥのイメー
ジおよび関連したシンボルがセンサの上に形成される。
パラメータ抽出装置７はセンサが作るイメージの内容を
分析でき、取り出されたポイントの近傍に表わされる情
報のシンボルを識別し、このシンボルによりポイントＥ
が識別され座標系の中に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は所定の空間内のあらゆ
る物体の方向を決定する方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くのシステムでは特にリアルタイムに
所定の参照フレ−ム内の固体の方向のパラメ−タをどの
ように変化させるか知ることと、この変化をどのように
追跡することができるか知る必要がある。これは特に飛
行機やヘリコプタのパイロットのヘッドセットに取り付
けられたバイサ(vaisor)システムの場合に必要である
が、このシステムは無限に投影され外側のシ−ンに置か
れたグレイティング(grating) のイメ−ジをみることが
できる。パイロットが受けるイメ−ジはヘッドセットの
動きに拘らず、キャリア（飛行機、ヘリコプタ等）の座
標系に常に対応しており、例えば兵器システムに対し整
列したタ−ゲットを示すことができるようにするためで
ある。
【０００３】電磁波による位置および方向の検出器を使
用することは周知であるが、この検出器には一番目に所
定の座標系に固定の位置を有する送信機があり、しかも
この座標系には発信機によりそれぞれに順次エネルギが
加えられる３つのワインディング(winding) があるが、
更に二番目には固体に固定されしかも固体の位置に対す
る３つのワインディングから成るセンサがあり、この送
信機のワインディングにより発生する９つの応答信号が
あるが、これらの９つの信号により固体の位置と方向と
が決定される。しかし、取り出されたすなわち発生した
電磁波は周囲に金属エレメントがあることによりかなり
の干渉を受けるが、更にこの種の検出器には訂正のため
に参照信号を供給するための補助装置の使用（フランス
特許番号第２６５５４１５号）、またはモデルがこの種
の干渉を考慮するために実施される準備段階の使用が必
要となる。
【０００４】固体の上にいくつかのマ−クを置くことを
含む光電システムもあり、この固体は放射ポイントまた
は非放射ポイントまたは表面のマ−クとなるが、この固
体に対して定められた座標系Ｒｓの位置は測定空間の座
標系Ｒｏに固定された光検出器を用いることにより良く
知られており、固体の少なくとも２つの分離したマ−ク
にリンクしたいくつかの直線または曲線に対する位置が
ある。固体の方向のパラメ−タの測定におけるエラ−は
一方では座標系Ｒｏのマ−クの位置を測定することに関
する不確かさに比例し、他方ではこれらのマ−クを離す
距離に逆比例することが判る。この種のシステムは相当
な大きさの固体に良く適合するが、これはマ−ク間のス
ペ−スを大きくすることができるからであり、測定には
固体の少なくとも２つのポイントの位置を計算する必要
がある。
【０００５】
【発明の要約】この発明は参照フレ−ムＲｏに対しＲｏ
内にこの固体の位置と独立してあらゆる固体の方向を決
定する光学的な方法を行なうことにより生ずる不都合ま
たは制限を解決することである。
【０００６】より詳細には、この発明は一番目の固体に
ついて定められた１つの座標系Ｒｓの方向を、参照とな
る二番目の固体について定められた二番目の座標系Ｒｏ
に対し、次のステップからなる座標系Ｒｏの中に前記座
標系Ｒｓの位置と独立して、定めるパラメ−タを決定す
るための光学的方法を提示している：
【０００７】１ 座標系Ｒｓの既知の方向
【外６】 に平行な一番目の固体から光線の少なくとも１つのビ−
ムを投影することで、光線のビ−ムは座標系Ｒｓに対し
前記方向を定める情報を含んでいる；
【０００８】２ 二番目の固体の少なくとも１つの基本
センサに光線のビ−ムを少なくとも部分的に受けること
で、前記センサは座標系Ｒｏの既知の一方向
【外７】 から発生する光ビ−ムを取り出すことができる；
【０００９】３ 前記基本センサが受信するビ−ムに含
まれた情報を読み出すこと；
【００１０】４ 光線の前記ビ−ムを受ける基本センサ
と前記情報の読み出した結果の知識に基づく計算を行い
座標系Ｒｏに関係した座標系Ｒｓの方向のパラメ−タを
取り出すこと。
【００１１】この発明は更にこの方法を実施する装置を
提示している。
【００１２】
【実施例】最初に図１ａに示す最も基本的な場合につい
て考察するが、測定空間は座標系Ｒｏと基本ベクトル
【外８】 を有する２次元空間である。測定空間および座標系Ｒｓ
更にはベクトル
【外９】 と同一平面にある平面１に示す固体を考える。この測定
空間内の固体１の方向はＲｓ内で判っているベクトルを
Ｒｏ内で表すことができると完全に定めることができ
る。
【００１３】例えば
【外１０】 により作られる角度θs を通してＲｓ内で完全に判って
いるベクトルがあると仮定する。第一に角度θo により
座標系Ｒｏに
【外１１】 を表示することが可能であり、第二に例えば角度θo に
より
【外１２】 をＲｓ内に定めることができる情報を座標系Ｒｏに仮定
することができるならば、出された問題は完全に解決す
ることができる。同じ空間内でθs とθo を知ることに
よりＲｏに対しＲｓの方向を特徴づけるベクトル
【外１３】 と
【外１４】 との間の角度（θs −θo) を取り出すことができる。
【００１４】この発明による測定の方法は図１ｂに示す
ように上述の原理に基づいている。
【００１５】座標系
【外１５】 を有する平面１で示された一番目の固体から出発して、
互いに平行な光線のビ−ムは例えば角度θs によりＲｓ
に示すように方向
【外１６】 に投影される。この発明の本質的な特徴によれば、この
ビ−ムには例えばθs のようにＲｓ内で
【外１７】 を定めることに関する情報を含んでいる。更に一番目の
固体１と座標系
【外１８】 と同一平面の２番目の固体３を実際に有する２次元の測
定空間においてＲｏに定められるポイントＣにある基本
光センサ４は
【外１９】 の方向に到達する光線を取り出すが、このベクトルはＲ
ｏ内に例えば角度θo で完全に知られている。方向
【外２０】 と
【外２１】 とが一致すればＲｏ内の
【外２２】 に対する表示として直接しかも計算なしに得ることがで
きる。この発明の更に基本的な特性によればセンサ４に
は、取り出された光線のビ−ムの中に含まれた情報を読
み出すことができる読み出し装置がある（図示していな
い）。Ｒｏ内とＲｓ内で同時に
【外２３】 を知ることにより、計算によりＲｏに対するＲｓの方向
のパラメ−タを取り出すことができるが、これは正確に
は角度に換算される。
【００１６】特定の測定フィ−ルド内の方向と位置に拘
らず、固体の位置を定め追跡を行なうことができるよう
にするため一番目の固体１から出発する光線の多数のビ
−ムを投影することが好ましく、ビ−ムの各光線は方向
【外２４】 に平行であり各ビ−ムには情報のアイテムがあり座標系
Ｒｓに対し方向
【外２５】 を定め、更に／またはいくつかの基本センサＣｊを有し
た二番目の固体３に当てはめることができるが、このセ
ンサのそれぞれは単一方向
【外２６】 から発生するビ−ムを取り出すことができる。
【００１７】Ｒｏに対し座標系Ｒｓの方向のパラメ−タ
を取り出すための計算は取り出される多数の方向に左右
されるが、この数は基本センサＣｊの数以下である：図
１ｂの場合、単一方向を取り出すことによりベクトル
【外２７】 と
【外２８】 の間の角度を取り出すことができ、このパラメ−タのみ
２つの同一平面座標系の方向を十分に特徴づけることが
できる。
【００１８】図２には参照座標系
【外２９】 を有する３次元測定空間に対するこの発明の拡張を示し
ており、この空間は実際には例えば航空機やヘリコプタ
のパイロットのキャビン内にある。参照Ｃｊにより個々
に識別され、Ｒｏに対し固定されているいくつかの基本
センサはこの測定空間内に配置されている。センサＣｊ
のそれぞれは光ビ−ムの光線の全てまたは一部を取り出
すことができ、前記光線は座標系Ｒｏの中で完全に識別
できる方向
【外３０】 と平行である。さらに、測定空間内で動かすことができ
る固体１は座標系
【外３１】 について定められている。この固体は例えばパイロット
のヘッドセットバイザである。この発明によれば、固体
１は周辺に１つまたはいくつかの単一ビ−ム装置５があ
り、各装置は光線のビ−ムを生ずるがこの光線は座標系
Ｒｓ内で完全に識別できる方向
【外３２】 に平行である。図２に示すように基本センサＣｊはｉと
ｊが異なる時方向
【外３３】 から生ずる光線のビ−ムの全てまたは一部を取り出すこ
とができる。この発明の１つの本質的な特徴によれば、
単一ビ−ム装置５により生じた光線の各ビ−ムには座標
系Ｒｓに対し方向
【外３４】 を定める情報がある。各基本センサ４には更に部分的に
または完全に取り出された光線のビ−ム内に含まれる情
報を読み出すための装置６がある。情報のいくつかのア
イテムは抽出装置７に送られ固体１の方向のパラメ−
タ、言い換えれば測定空間に対する座標系Ｒｓ、更に言
い換えれば座標系Ｒｏが抽出される。実際には単一ビ−
ム装置５は特定の方向に平行な光線のビ−ムを投影する
ことにより無限にイメ−ジを形成する光学システムであ
る。この方向性に関する情報は所定のビ−ムの種々の光
線の輝度変調により物理的に作られている。
【００１９】図２には好ましい実施例を示しており、こ
の例では基本単一ビ−ム装置５には多数のマルチビ−ム
装置１０が集まっており、このマルチビ−ム装置には視
準レンズ９の焦点平面内にある視覚パタ−ン８がある
が、これは視覚パタ−ンのイメ−ジが無限に投影するた
めである。視覚パタ−ン８の各ポイントＥｉは座標系Ｒ
ｓの固定方向に対応しており、更に視準の原理により方
向
【外３５】 に平行な光線のビ−トを発生する。更に、各ポイントＥ
ｉは識別される近傍にあるシンボルを有している。伝送
されまたは反射される視覚パタ−ン８は適当な光線（図
示していない）により照明されている。前述のグル−プ
分けに等しい方法で基本センサＣｊは集光レンズ１２を
有した例えばＣＣＤタイプのセンサ１１の上にまとめら
れている。
【００２０】センサ１１が方向
【外３６】 に平行な光線のビ−ムをさえぎる時、ポイントＥｉのイ
メ−ジおよびそれに関連したシンボルがセンサの上に形
成される。ポイントＥｉの焦点が集められる所のセンサ
１１のポイントＣｊに対しＲｏ内で判明ししかも方向
【外３７】 に一致した当該方向
【外３８】 がある。Ｒｏの中に
【外３９】 を表すことができる。パラメ−タ抽出装置７はセンサが
作るイメ−ジの内容を分析でき、取り出されたポイント
の近傍に表される情報のシンボルまたはアイテムを識別
する。このシンボルによりポイントＥｉが識別され
【外４０】 が座標系Ｒｓの中に表示される。Ｒｏ，Ｒｓ内の同じベ
クトルに対し一組の表示を用いる特定の数の測定を用い
ることによりＲｏに対するＲｓの方向を計算することが
容易になる。最も簡単な場合、線形的に独立なベクトル
【外４１】 ,
【外４２】 ,
【外４３】 が検出されると計算は９つの未知数を有した９つの線形
の式を解くことになる。
【００２１】他の可能な実施例では視覚パタ−ン８とこ
れに関連した視準レンズ９の組合せはホログラムにより
置き換えできるが、このホログラムは無限におかれた視
覚パタ−ンを記録することにより得られる。適当な方法
で前述の組合せを正しく置き換えるホログラムを再照射
することにより記録されたイメ−ジはコ−ド化された形
の情報で記録される。ホログラムを使用することの利点
は明らかに前述の組合せ（視覚パタ−ン、視準レンズ）
に比較した結果を蓄える空間の中にある。
【００２２】すでに記載したこの発明には従来のシステ
ムと比較すると特別な利点があるが、この利点は固体１
の位置に向かった動作を独立することにより正確性を非
常に高くすることができることである。さらに、伝送さ
れるビ−ムに含まれる情報に直接アクセスできるが、こ
のビ−ムにより非常に簡単に計算ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に基づく方向パラメ−タを２次元測定
空間で決定するための方法を示す。
【図２】この発明に基づく方法、更には３次元測定空間
内の場合に拡張した方法を実施するための装置を示す。
【符号の説明】
１ 平面 ３ 二番目の固体 ４ 基本光センサ ５ 単一ビ−ム装置 ６ 情報の読み出し装置 ７ 固体１の方向パラメ−タの抽出装置 ８ 視覚パタ−ン ９ 視準レンズ １０ マルチビ−ム装置 １１ センサ １２ 集光レンズ

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一番目の固体について定められた１つの
    座標系Ｒｓの方向を、参照となる二番目の固体について
    定められた二番目の座標系Ｒｏに対し、次のステップか
    らなる座標系Ｒｏの中に座標系Ｒｓの位置と独立して、
    定めるパラメ−タを決定するための光学的方法： １ 座標系Ｒｓの既知の方向 【外１】 に平行な前記一番目の固体から光線の少なくとも１つの
    ビ−ムを投影することで、光線の前記ビ−ムは座標系Ｒ
    ｓに対し前記方向を定める情報を含んでいる； ２ 前記二番目の固体の少なくとも１つの基本センサに
    光線のビ−ムを少なくとも部分的に受けることで、前記
    センサは座標系Ｒｏの既知の一方向 【外２】 から発生する光ビ−ムを取り出すことができる； ３ 前記基本センサが受信するビ−ムに含まれた情報を
    読み出すこと； ４ 光線の前記ビ−ムを受ける基本センサと前記情報の
    読み出した結果の知識に基づく計算を行い座標系Ｒｏに
    関係した座標系Ｒｓの方向のパラメ−タを取り出すこ
    と。
  2. 【請求項２】 一番目の固体について定められた１つの
    座標系Ｒｓの方向を、参照となる二番目の固体について
    定められた二番目の座標系Ｒｏに対し、次のものから成
    る座標系Ｒｏの中に座標系Ｒｓの位置と独立して、定め
    るパラメ−タを決定するための光学装置： １ 前記一番目の固体の周囲にありしかも座標系Ｒｓの
    既知の方向 【外３】 に平行な光線のビ−ムを形成する少なくとも１つの単一
    ビ−ム装置で、前記の光線のビ−ムには座標系Ｒｓに対
    して前記方向 【外４】 を定める情報を含んでいる； ２ 前記座標系Ｒｏに対して固定されしかも座標系Ｒｏ
    の中で既知の方向 【外５】 から発生する光線の全部または一部のビ−ムを取り出す
    ことができる少なくとも１つの基本センサ； ３ 取り出された光線のビ−ムの中に含まれた情報を読
    み出すための装置； ４ 座標系Ｒｏに関連した座標系Ｒｓの方向のパラメ−
    タを取り出すための装置。
  3. 【請求項３】 前記単一ビ−ム装置が無限にイメ−ジを
    形成する光学システムである請求項２に記載の光学装
    置。
  4. 【請求項４】 いくつかの単一ビ−ム装置が視準レンズ
    の焦点面内にある視覚パタ−ンを構成する多数のマルチ
    ビ−ム装置に分類される請求項２に記載の光学装置。
  5. 【請求項５】 前記視覚パタ−ンが座標系Ｒｓの固定方
    向に対応する多数のポイントＥｉから成る請求項４に記
    載の光学装置で、前記情報が前記ポイントＥｉのそれぞ
    れの近くに置かれており識別を行なうことを特徴とす
    る。
  6. 【請求項６】 前記視覚パタ−ンが光を伝えることを特
    徴とする請求項４に記載の光学装置。
  7. 【請求項７】 前記視覚パタ−ンが光を反射することを
    特徴とする請求項４に記載の光学装置。
  8. 【請求項８】 前記マルチビ−ム装置が無限に置かれた
    前記視覚パタ−ンのイメ−ジを記録することにより得ら
    れるホログラムから成ることを特徴とする請求項４に記
    載の光学装置。
  9. 【請求項９】 多数の基本センサが多数の基本センサユ
    ニットに分類されており、それぞれのセンサユニットが
    収束レンズに取り付けられていることを特徴とする請求
    項２に記載の光学装置。
JP4309813A 1991-10-25 1992-10-26 固体の方向の決定法および決定装置 Pending JPH05215533A (ja)

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FR9113219A FR2683036B1 (fr) 1991-10-25 1991-10-25 Procede et dispositif de determination de l'orientation d'un solide.
FR9113219 1991-10-25

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JPH05215533A true JPH05215533A (ja) 1993-08-24

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ID=9418335

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JP4309813A Pending JPH05215533A (ja) 1991-10-25 1992-10-26 固体の方向の決定法および決定装置

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US (1) US5313054A (ja)
EP (1) EP0539264B1 (ja)
JP (1) JPH05215533A (ja)
CA (1) CA2081274A1 (ja)
DE (1) DE69211287T2 (ja)
FR (1) FR2683036B1 (ja)
TW (1) TW213977B (ja)

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