(57)【要約】【課題】従来の空間安定装置は、第１及び第２ペイロードの大きさ及び位置が異なる場合に、俯仰軸部の第１及び第２端部で発生する外乱トルクにアンバランスが生じ、姿勢制御部による姿勢制御が乱されて、姿勢制御の安定性が低下してしまう。【解決手段】本発明による空間安定装置は、第１及び第２ペイロード３１，３２の姿勢を示す姿勢制御部４１からの姿勢情報４１ａと、風６１の向き及び速度を示す風検出器６０からの風情報６０ａとに基づいて、第１及び第２風圧制御器５１，５２の可動片の角度を制御して、風６１によって俯仰軸部２２の第１及び第２端部２２１，２２２で発生する風圧を互いに等しくする構成である。【選択図】図１
2010064535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体（１０）に旋回方向（１）に回転可能に取り付けられた旋回軸部（２１）、及び前記旋回軸部（２１）に俯仰方向（２）に回転可能に取り付けられた俯仰軸部（２２）を有するジンバル機構（２０）と、
前記俯仰軸部（２２）に設けられ、前記旋回軸部（２１）の両側に配置された第１及び第２端部（２２１，２２２）と、
前記第１及び第２端部（２２１，２２２）に取り付けられた第１及び第２ペイロード（３１，３２）と、
前記ジンバル機構（２０）に接続され、前記旋回軸部（２１）及び前記俯仰軸部（２２）の回転を制御することで前記第１及び第２ペイロード（３１，３２）の姿勢を制御する姿勢制御部（４１）と、
前記旋回方向（１）及び前記俯仰方向（２）に回転可能に設けられた可動片（５１３）を有し、前記第１及び第２ペイロード（３１，３２）に取り付けられた第１及び第２風圧制御器（５１，５２）と、
前記移動体（１０）に取り付けられ、吹き付けられる風（６１）の向き及び速度を検出する風検出器（６０）と、
前記第１及び第２風圧制御器（５１，５２）と前記風検出器（６０）とに接続された風圧制御部（４２）と
を備え、
前記風圧制御部（４２）は、前記第１及び第２ペイロード（３１，３２）の姿勢を示す前記姿勢制御部（４１）からの姿勢情報（４１ａ）と、前記風（６１）の向き及び速度を示す前記風検出器（６０）からの風情報（６０ａ）とに基づいて、前記第１及び第２風圧制御器（５１，５２）の前記可動片（５１３）の角度を制御して、前記風（６１）によって前記俯仰軸部（２２）の前記第１及び第２端部（２２１，２２２）で発生する風圧を互いに等しくすることを特徴とする空間安定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間安定装置に関し、特に、第１及び第２ペイロードの姿勢を示す姿勢制御部からの姿勢情報と、風の向き及び速度を示す風検出器からの風情報とに基づいて、第１及び第２風圧制御器の可動片の角度を制御して、風によって俯仰軸部の第１及び第２端部で発生する風圧を互いに等しくすることで、第１及び第２ペイロードの位置及び大きさの違いによって発生する外乱トルクのアンバランスを相殺でき、姿勢制御の安定性を向上できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
社内技術で特に特許出願を行っていないため文献名は挙げていないが、従来用いられていたこの種の空間安定装置は、図３に示すように構成されている。図３は、従来の空間安定装置を示す構成図である。図において、例えば航空機、船舶、及び車輌等の移動体１０には、ジンバル機構２０が取り付けられている。このジンバル機構２０は、前記移動体１０に旋回方向１に回転可能に取り付けられた旋回軸部２１と、前記旋回軸部２１に俯仰方向２に回転可能に取り付けられた俯仰軸部２２とを有している。前記旋回軸部２１の両側には前記俯仰軸部２２の第１及び第２端部２２１，２２２が配置されており、前記第１端部２２１には第１ペイロード３１が取り付けられ、前記第２端部２２２に第２ペイロード３２が取り付けられている。前記第１及び第２ペイロード３１，３２は、例えば可視カメラ及び赤外線カメラ等によって構成されている。
【０００３】
前記ジンバル機構２０には、例えばマイクロコンピュータ等で構成された制御器４０の姿勢制御部４１が接続されており、この姿勢制御部４１は、前記旋回軸部２１及び前記俯仰軸部２２の回転を制御することで前記第１及び第２ペイロード３１，３２の姿勢を制御する。この姿勢制御部４１による制御としては、周知のように空間安定制御と目標追尾制御とが挙げられる。空間安定制御は、前記第１又は第２ペイロード３１，３２に設けられたジャイロ（図示せず）からのジャイロ信号が常にゼロとなるように前記ジンバル機構の駆動制御を行うことで、前記第１及び第２ペイロード３１，３２の空間に対する姿勢を安定させるものである。目標追尾制御とは、例えば前記第１又は第２ペイロード３１，３２等からの情報に基づいてターゲットの位置を検出し、前記前記第１又は第２ペイロード３１，３２の視軸線が常にターゲットを向くように前記ジンバル機構の駆動制御を行うものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、空間安定装置は前記移動体１０の外側に配置されているので、前記移動体１０の移動による風や自然風が空間安定装置に吹き付けられる。
上記のような従来の空間安定装置では、前記第１及び第２ペイロード３１，３２が前記ジンバル機構２０の中心に配置されていないので、前記第１及び第２ペイロード３１，３２に風が吹き付けられると、前記旋回方向１及び前記俯仰方向２に沿う外乱トルクが発生する。特に、前記第１及び第２ペイロード３１，３２の大きさ及び位置が異なる場合には、前記俯仰軸部２２の前記第１及び第２端部２２１，２２２で発生する外乱トルクにアンバランスが生じ、前記姿勢制御部４１による前記姿勢制御が乱されて、安定性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、第１及び第２ペイロードの位置及び大きさの違いによって発生する外乱トルクのアンバランスを相殺でき、姿勢制御の安定性を向上できる空間安定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る空間安定装置は、移動体に旋回方向に回転可能に取り付けられた旋回軸部、及び前記旋回軸部に俯仰方向に回転可能に取り付けられた俯仰軸部を有するジンバル機構と、前記俯仰軸部に設けられ、前記旋回軸部の両側に配置された第１及び第２端部と、前記第１及び第２端部に取り付けられた第１及び第２ペイロードと、前記ジンバル機構に接続され、前記旋回軸部及び前記俯仰軸部の回転を制御することで前記第１及び第２ペイロードの姿勢を制御する姿勢制御部と、前記旋回方向及び前記俯仰方向に回転可能に設けられた可動片を有し、前記第１及び第２ペイロードに取り付けられた第１及び第２風圧制御器と、前記移動体に取り付けられ、吹き付けられる風の向き及び速度を検出する風検出器と、前記第１及び第２風圧制御器と前記風検出器とに接続された風圧制御部とを備え、前記風圧制御部は、前記第１及び第２ペイロードの姿勢を示す前記姿勢制御部からの姿勢情報と、前記風の向き及び速度を示す前記風検出器からの風情報とに基づいて、前記第１及び第２風圧制御器の前記可動片の角度を制御して、前記風によって前記俯仰軸部の前記第１及び第２端部で発生する風圧を互いに等しくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空間安定装置によれば、前記第１及び第２ペイロードの姿勢を示す前記姿勢制御部からの姿勢情報と、前記風の向き及び速度を示す前記風検出器からの風情報とに基づいて、前記第１及び第２風圧制御器の前記可動片の角度を制御して、前記風によって前記俯仰軸部の前記第１及び第２端部で発生する風圧を互いに等しくするので、第１及び第２ペイロードの位置及び大きさの違いによって発生する外乱トルクのアンバランスを相殺でき、姿勢制御の安定性を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態の空間安定装置を示す構成図である。なお、従来の空間安定装置と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。図において、例えば航空機、船舶、及び車輌等の移動体１０には、ジンバル機構２０が取り付けられている。このジンバル機構２０は、前記移動体１０に旋回方向１に回転可能に取り付けられた旋回軸部２１と、前記旋回軸部２１に俯仰方向２に回転可能に取り付けられた俯仰軸部２２とを有している。前記旋回軸部２１の両側には前記俯仰軸部２２の第１及び第２端部２２１，２２２が配置されており、前記第１端部２２１には第１ペイロード３１が取り付けられ、前記第２端部２２２に第２ペイロード３２が取り付けられている。前記第１及び第２ペイロード３１，３２は、例えば可視カメラ及び赤外線カメラ等によって構成されている。なお、この実施の形態では、前記第１及び第２ペイロード３１，３２は、互いに大きさが異なるように構成されている。
【０００９】
前記ジンバル機構２０には、例えばマイクロコンピュータ等で構成された制御器４０の姿勢制御部４１が接続されており、この姿勢制御部４１は、前記旋回軸部２１及び前記俯仰軸部２２の回転を制御することで前記第１及び第２ペイロード３１，３２の姿勢を制御する。
【００１０】
前記第１及び第２ペイロード３１，３２の上部には、第１及び第２風圧制御器５１，５２が取り付けられており、これら第１及び第２風圧制御器５１，５２には、前記制御器４０の風圧制御部４２が接続されている。前記移動体１０には風検出器６０が取り付けられており、この風検出器６０は、前記ジンバル機構２０の近傍に配置され、吹き付けられる風６１の向き及び速度を検出する。前記風圧制御部４２は、前記第１及び第２ペイロード３１，３２の姿勢を示す前記姿勢制御部４１からの姿勢情報４１ａと、前記風６１の向き及び速度を示す前記風検出器６０からの風情報６０ａとに基づいて、前記第１及び第２風圧制御器５１，５２の動作を制御する。
【００１１】
次に、図２は、図１の第１風圧制御器５１を示す斜視図である。図において、第１風圧制御器５１には、風圧制御旋回軸５１０、断面コ字状の枠体５１１、風圧制御俯仰軸５１２、及び板状の可動片５１３が設けられている。前記風圧制御旋回軸５１０は、前記第１ペイロード３１に前記旋回方向１に回転可能に取り付けられており、前記枠体５１１はこの風圧制御旋回軸５１０に固定されている。前記風圧制御俯仰軸５１２は、前記可動片５１３の両端に設けられており、前記枠体５１１に前記俯仰方向２に回転可能に支持されている。前記風圧制御部４２は、前記風圧制御旋回軸５１０と前記風圧制御俯仰軸５１２との回転を制御することで、前記可動片５１３の角度を制御する。前記可動片５１３の平面部５１３ａが風６１に対して垂直に近づくほど、第１風圧制御器５１で発生する風圧が大きくされる。前記第２風圧制御器５２の構成も第１風圧制御器５１の構成と同じである。
【００１２】
前記風圧制御部４２は、前記姿勢情報４１ａと前記風情報６０ａとに基づいて、前記第１及び第２風圧制御器５１，５２の前記可動片５１３の角度を制御することで、前記風６１によって前記俯仰軸部２２の前記第１及び第２端部２２１，２２２で発生する風圧を互いに等しくする。すなわち、前記風圧制御部４２は、前記姿勢情報４１ａと前記風情報６０ａとに基づいて、前記第１及び第２ペイロード３１，３２に対してどの方向にどの程度の風圧が作用しているかを個々に算出し、算出した風圧のアンバランスを相殺するように、前記可動片５１３の角度を制御して前記第１及び第２風圧制御器５１，５２で発生する風圧を制御する。これにより、第１及び第２ペイロード３１，３２の大きさの違いによって発生する外乱トルクのアンバランスを相殺でき、姿勢制御の安定性を向上できる。
【００１３】
なお、実施の形態では、第１及び第２ペイロード３１，３２の大きさの違いによって外乱トルクにアンバランスが発生する場合を説明したが、第１及び第２ペイロード３１，３２の位置の違いによっても外乱トルクにアンバランスが発生する。すなわち、
第１端部２２１と旋回軸部２１との間の距離と、第２端部２２２と旋回軸部２１との間の距離との違いによっても外乱トルクにアンバランスが発生する。この場合でも同様に、前記第１及び第２風圧制御器５１，５２の前記可動片５１３の角度を制御することで、外乱トルクのアンバランスを相殺できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態の空間安定装置を示す構成図である。
【図２】図１の第１風圧制御器を示す斜視図である。
【図３】従来の空間安定装置を示す構成図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  旋回方向
２  俯仰方向
１０  移動体
２０  ジンバル機構
２１  旋回軸部
２２  俯仰軸部
２２１，２２２  第１及び第２端部
３１，３２  第１及び第２ペイロード
４１  姿勢制御部
４１ａ  姿勢情報
４２  風圧制御部
５１，５２  第１及び第２風圧制御器
５１３  可動片
６０  風検出器
６０ａ  風情報
６１  風
【図１】
2010064535.tif 000003
【図２】
2010064535.tif 000004
【図３】
2010064535.tif 000005