(57)【要約】本発明に係る空間安定装置（１０）は、移動体（１１）に搭載された搭載機器（１３）に生じる振動を抑制する制振機構部（１２）と、搭載機器（１３）の姿勢角を検出する姿勢角検出部（１４）と、移動体（１１）から搭載機器（１３）に伝達される振動の伝達特性を変更する特性変更部（１５）と、変更した伝達特性に基づき、検出した姿勢角を補正するように制振機構部（１２）を制御する姿勢補正部（１６）と、を備えるものである。これにより、効果的に振動を抑制することを可能とする。
2016135797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構手段と、
前記搭載機器の姿勢角を検出する姿勢角検出手段と、
前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更する特性変更手段と、
前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構手段を制御する姿勢補正手段と、
を備える空間安定装置。
【請求項２】
前記特性変更手段は、共振周波数が低くなるように前記伝達特性を変更する、
請求項１に記載の空間安定装置。
【請求項３】
前記特性変更手段は、共振周波数における振動のピーク値を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項１または２に記載の空間安定装置。
【請求項４】
前記特性変更手段は、共振周波数よりも低い周波数の振動を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項５】
前記特性変更手段は、振動を伝達する伝達関数のパラメータを変更することで、前記伝達特性を変更する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項６】
前記制振機構手段は、前記移動体と前記搭載機器との間に設けられた制振バネ及び制振アクチュエータを備え、
前記姿勢補正手段は、前記姿勢角を補正するように前記制振アクチュエータを駆動する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項７】
移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構手段を制御する空間安定方法であって、
前記搭載機器の姿勢角を検出し、
前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更し、
前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構手段を制御する、
空間安定方法。
【請求項８】
前記伝達特性の変更では、共振周波数が低くなるように前記伝達特性を変更する、
請求項７に記載の空間安定方法。
【請求項９】
前記伝達特性の変更では、共振周波数における振動のピーク値を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項７または８に記載の空間安定方法。
【請求項１０】
前記伝達特性の変更では、共振周波数よりも低い周波数の振動を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項７乃至９のいずれか一項に記載の空間安定方法。
【請求項１１】
前記伝達特性の変更では、振動を伝達する伝達関数のパラメータを変更することで、前記伝達特性を変更する、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の空間安定方法。
【請求項１２】
前記制振機構手段は、前記移動体と前記搭載機器との間に設けられた制振バネ及び制振アクチュエータを備え、
前記制振機構手段の制御では、前記姿勢角を補正するように前記制振アクチュエータを駆動する、
請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の空間安定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空間安定装置及び空間安定方法、特に、動揺や振動の伝搬を防ぐ制振機構を有する空間安定装置及び空間安定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空間安定装置は、航空機、車両、船舶や人工衛星等の移動体に設置したセンサやカメラ、通信アンテナ等のペイロード（搭載機器）について、移動体の動揺や振動の影響を受ける条件下においても、ペイロードの指向方向を慣性空間に対して安定させることを目的とする装置である。このような空間安定装置の性能を向上させる手法として、ペイロードの指向方向を制御する指向機構に、機体からの動揺や振動の伝搬を防ぐ制振機構を組み合わせる方法が知られている。例えば、関連する技術が、特許文献１〜６などに記載されている。なお、振動に動揺が含まれる場合があってもよく、また、動揺に振動が含まれる場合があってもよい。【０００３】
図１１は、特許文献１に記載された関連する空間安定装置（指向制御装置用振動制御機構）９００の構成を示している。図１１に示すように、関連する空間安定装置９００は、通信アンテナなどの搭載機器９０９の指向を制御する指向制御装置９１３を載置し、コイルバネ９０３を介して揺動可能に固定部９０１に結合される制振部９０２と、制振部９０２の固定部９０１に対する位置または角度を制御する複数の非接触型アクチュエータ９０４と、制振部９０２の固定部９０１に対する変位、速度または加速度を測定する複数の非接触型センサ９０５を備えている。また、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などで実現される、各非接触型センサ９０５からの信号を６軸変位に座標変換する変位変換器９０６と、座標変換された６軸変位から６軸制御量を計算する補償器９０７と、計算された６軸制御量を各非接触型アクチュエータ９０４に分配する分配器９０８とを備えており、固定部９０１に対する制振部９０２の位置または角度が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１３２０１８号公報
【特許文献２】特開２００９−１９６７４号公報
【特許文献３】特開２０００−４６９７７号公報
【特許文献４】特開平０６−１０５１８９号公報
【特許文献５】特開平１１−３０８６０４号公報
【特許文献６】特開２００４−２０５４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１などの関連する技術では、十分に振動を抑制することができない場合があることを、本発明者は見出した。具体的には、移動体に搭載機器を搭載した場合、移動体の振動が搭載機器に伝達されて搭載機器が振動し、振動の周波数によっては共振などにより大きな揺れとなる。このため、移動体から伝達される振動をできるだけ抑える必要がある。【０００６】
しかしながら、関連する技術では、共振周波数などを含む予め所定の伝達特性を用いているため、発生する振動の周波数によっては、効果的に振動を抑制することができない場合があるという問題がある。【０００７】
本発明は、このような課題に鑑み、効果的に振動を抑制することが可能な空間安定装置及び空間安定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空間安定装置は、移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構部と、前記搭載機器の姿勢角を検出する姿勢角検出部と、前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更する特性変更部と、前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構部を制御する姿勢補正部と、を備えるものである。【０００９】
本発明に係る空間安定方法は、移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構部を制御する空間安定方法であって、前記搭載機器の姿勢角を検出し、前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更し、前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構部を制御するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、効果的に振動を抑制することが可能な空間安定装置及び空間安定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る空間安定装置の概要を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る移動体を模式的に示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係るレーダ装置のブロック構成を示す構成図である。
【図４】実施の形態１に係る空間安定装置の構成を示す構成図である。
【図５】実施の形態１に係る制御部のブロック構成を示す構成図である。
【図６】実施の形態１に係る空間安定装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態１に係る空間安定装置の振動の特性を示すグラフである。
【図８】実施の形態２に係る空間安定装置の構成を示す構成図である。
【図９】実施の形態２に係る空間安定装置のフィルタ特性を示すグラフである。
【図１０Ａ】実施の形態２に係る空間安定装置の信号の例を示す波形図である。
【図１０Ｂ】実施の形態２に係る空間安定装置の信号の例を示す波形図である。
【図１１】関連する空間安定装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施の形態の概要）
図１は、実施の形態に係る空間安定装置１０の概要例を示している。図１に示すように、空間安定装置１０は、移動体１１に搭載された搭載機器１３、搭載機器１３に生じる振動を抑制する制振機構部１２、搭載機器１３の姿勢角を検出する姿勢角検出部１４を備えている。さらに、空間安定装置１０は、移動体１１から搭載機器１３に伝達される振動の伝達特性を変更する特性変更部１５、変更した伝達特性に基づき、検出した姿勢角を補正するように制振機構部１２を制御する姿勢補正部１６を備えている。
【００１３】
このように、振動の伝達特性を変更して制振機構部を制御することで、様々な振動に対応することができるため、効果的に振動を抑制することが可能となる。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、図面を参照して実施の形態１について説明する。本実施の形態では、レーダ装置を搭載する移動体において、レーダ装置のアンテナの制振制御を行う例について説明する。
【００１５】
図２は、本実施の形態に係る移動体３０を模式的に示している。本実施の形態に係る移動体３０は、航空機、車両、船舶や人工衛星などであり、例えば小型航空機やヘリコプターである。移動体３０は、レーダ装置１００を搭載しており、移動しながら地表の状態等を観測する。レーダ装置１００は、一例として、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Synthetic Aperture Radar）である。合成開口レーダでは、アンテナによって得られた受信波の振幅と位相のデータ（複素データ）から、アンテナ（移動体）の位置姿勢に基づいて観測画像を再生し、地表の状態を判読する。ここでは、合成開口レーダを用いるため、特にアンテナの動揺や振動を抑える必要がある。なお、合成開口レーダに限らず、捜索レーダなどその他のレーダであってもよい。
【００１６】
レーダ装置１００は、主に、アンテナを含むアンテナ部１０１、アンテナが送受信する電波を信号処理する信号処理部１０２を備える。例えば、アンテナ部１０１は、移動体３０の機体３１下部に設置され、アンテナから機体３１下方の地表へ向けて電波を照射する。信号処理部１０２は、移動体３０の機体３１内部に設置され、アンテナを介して観測した観測画像をリアルタイムで表示する。
【００１７】
図３は、本実施の形態に係るレーダ装置１００の機能ブロックを示している。図３に示すように、本実施の形態に係るレーダ装置１００は、送信部１１０、受信部１１１、画像処理部１１２、サーキュレータ１１３、制御部１２０、アンテナ２０１、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３、アンテナセンサ１０３を備えている。例えば、アンテナ部１０１には、アンテナ２０１、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３、アンテナセンサ１０３が含まれ、信号処理部１０２には、送信部１１０、受信部１１１、画像処理部１１２、サーキュレータ１１３、制御部１２０が含まれる。
【００１８】
送信部１１０は、合成開口レーダで観測を行うための送信信号を生成する。サーキュレータ１１３は、送信部１１０が生成した送信信号をアンテナ２０１から送信し、アンテナ２０１が受信した受信信号を受信部１１１へ出力する。アンテナ駆動機構２０２は、制御部１２０の制御に応じて最適な方向や位置となるようにアンテナ２０１を駆動する。アンテナ２０１は、送信波（送信信号）を観測対象へ送信し、観測対象から反射した受信波（受信信号）を受信する。制振機構２０３は、制御部１２０の制御に応じて、アンテナ２０１に生じる動揺や振動を抑制する。
【００１９】
アンテナセンサ１０３は、アンテナ駆動機構２０２の駆動に応じて変位したアンテナ２０１の変位量を検出し、また、アンテナ２０１の動揺や振動を検出する。アンテナセンサ１０３は、アンテナ２０１の姿勢角を検出する姿勢角センサである。その他、ＧＰＳ（Global Positioning System）、速度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、レゾルバ、変位センサ、レートセンサなどでもよい。
【００２０】
受信部１１１は、アンテナ２０１が受信した受信信号に対して信号処理を行い、画像処理部１１２が処理可能な信号を生成する。画像処理部１１２は、受信部１１１が処理した受信信号に対して画像処理を行い、観測対象の検出、観測画像の生成及び表示を行う。
【００２１】
制御部１２０は、レーダ装置の各部を制御する制御部であり、アンテナセンサ１０３の検出結果や画像処理部１１２の観測結果に基づいて、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３などを制御する。制御部１２０は、アンテナ駆動機構２０２の駆動を制御するアンテナ駆動制御部であり、制振機構２０３の制振動作を制御する制振制御部でもある。
【００２２】
例えば、制御部１２０は、特定の観測対象を観測するスポットライトモードの場合、飛行経路上から常に観測対象へ向かって電波を照射するようにアンテナ駆動機構２０２を制御し、また、飛行経路に沿った領域を観測するストリップマップモードの場合、飛行経路に対して一定の角度で電波を照射するようにアンテナ駆動機構２０２を制御する。本実施の形態では、制御部１２０は、振動の共振周波数を含む伝達特性を変更し、変更した伝達特性に基づいて制振機構２０３を制御する。
【００２３】
本実施の形態に係る空間安定装置２０は、移動体３０の振動や動揺に対し、アンテナ２０１の姿勢を安定させる装置であり、例えば、アンテナ２０１、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３、アンテナセンサ１０３、制御部１２０を含んでいる。
【００２４】
図４は、本実施の形態に係る空間安定装置２０の構成例を示している。図４に示すように、アンテナ駆動機構２０２は、アンテナ２０１を２軸で回転駆動する２軸ジンバル機構である。アンテナ駆動機構２０２は、制御部１２０の制御に応じて、アンテナ２０１をＥＬ（エレベーション）軸周りとＡＺ（アジマス）軸周りに回転駆動する。ＡＺ軸は、移動体３０の軌道に対し直行しており、ＥＬ軸は、ＡＺ軸に対し直行している。例えば、アンテナセンサ１０３は、アンテナ駆動機構２０２の底部（ベース部）に配置されて、アンテナ２０１及びアンテナ駆動機構２０２の姿勢を検出する。アンテナセンサ１０３は、アンテナ２０１に直接配置してもよい。
【００２５】
制振機構２０３は、機体３１とアンテナ駆動機構２０２及びアンテナ２０１との間で、アンテナ駆動機構２０２及びアンテナ２０１を支持する。機体３１が振動（Δｘ）すると、この振動が伝達されて、アンテナ駆動機構２０２及びアンテナ２０１が振動（Δｙ）する。制振機構２０３は、機体３１の振動（Δｘ）からの伝達に応じてアンテナ駆動機構２０２及びアンテナ２０１に生じる振動（Δｙ）を抑制する。
【００２６】
制振機構２０３は、アクティブ制振装置であり、制振バネ２１１と制振アクチュエータ２１２を備えている。制振バネ２１１は、一端が機体３１に固定され、他端がアンテナ駆動機構２０２（及びアンテナ２０１）に固定されている。例えば、アンテナ駆動機構２０２の底部は平面視で円形であり、制振バネ２１１は、アンテナ駆動機構２０２の底部の外周近傍で、アンテナ駆動機構２０２をバランス良く支持するように複数配置されている。制振バネ２１１は、バネ定数に応じた弾力性により、機体３１からアンテナ駆動機構２０２及びアンテナ２０１に伝達される振動を抑える。
【００２７】
制振アクチュエータ２１２は、制振バネ２１１と同様に、一端が機体３１に固定され、他端がアンテナ駆動機構２０２（及びアンテナ２０１）に固定されている。例えば、制振アクチュエータ２１２は、アンテナ駆動機構２０２の底部の外周近傍で、制振バネ２１１に対応して複数配置されている。制振アクチュエータ２１２は、制御部１２０の制御に応じて駆動し、アンテナ２０１の振動を抑える制振力を発生させる。制振力は、機体３１からアンテナ２０１に伝達される振動に対し反対方向に作用する反力である。
【００２８】
制御部１２０は、特性変更部１２１、姿勢補正部１２２を備えている。なお、本実施の形態に係る制振動作（空間安定方法）が実現できれば、他の構成でもよい。特性変更部１２１は、機体３１からアンテナ２０１に伝達されて、アンテナ２０１に生じる振動の特性（伝達特性）を変更する。本実施の形態では、特性変更部１２１は、振動の共振周波数やピーク値を変更するように、制振アクチュエータ２１２の駆動を制御する。
【００２９】
姿勢補正部１２２は、変更された振動の特性（伝達特性）により、アンテナセンサ１０３が検出したアンテナ２０１の振動を補正するように、制振アクチュエータ２１２の駆動を制御する。例えば、姿勢補正部１２２は、アンテナ２０１の目標姿勢角にアンテナセンサ１０３の検出結果を加えた信号（値）に応じて、制振アクチュエータ２１２を駆動する。
【００３０】
図５は、本実施の形態に係る空間安定装置２０に含まれる制御部１２０のさらに具体的な構成例を示している。図５に示すように、制御部１２０は、例えば、センサ処理部１３０、制御演算部１４０、ドライバ部１５０を備えている。なお、センサ処理部１３０、制御演算部１４０、ドライバ部１５０は、一つのブロックとしてもよいし、任意の数のブロックに分割してもよい。
【００３１】
センサ処理部１３０及び制御演算部１４０は、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３を駆動するための駆動信号（駆動指令値）を生成する制御部を構成するとも言える。
【００３２】
センサ処理部１３０は、アンテナセンサ１０３が検出した検出信号を処理する。例えば、センサ処理部１３０は、ノイズ除去部１３１、連成制御演算部１３２を備えている。ノイズ除去部１３１は、アンテナセンサ１０３が検出した検出信号からノイズを除去する。例えば、ノイズ除去部１３１は、ローパスフィルタなどである。
【００３３】
連成制御演算部１３２は、アンテナセンサ１０３の検出信号に基づき、アンテナ駆動機構２０２と制振機構２０３の駆動に必要な座標変換や目標値の演算を行う。目標値の演算は、アンテナ駆動機構２０２と制振機構２０３をそれぞれ単独の動作をするのではなく、両者を連成して（対応させて）制御することが好ましい。特に制振制御については、２軸ジンバルの姿勢（ＡＺ方向及びＥＬ方向の姿勢）を演算に取り込みながら目標値を生成する。
【００３４】
連成制御演算部１３２は、観測モード、機体の姿勢や移動量、アンテナの姿勢や変位量などに基づき目標値を決定する。連成制御演算部１３２は、ＡＺ（アジマス）制御パラメータとして、ＡＺ目標角度、ＡＺ角度、ＡＺ角速度を生成し、ＥＬ（エレベーション）制御パラメータとして、ＥＬ目標角度、ＥＬ角度、ＥＬ角速度を生成し、制振制御パラメータとして、制振目標値、制振制御量を生成する。例えば、連成制御演算部１３２の出力が、図４の目標姿勢角とアンテナセンサ１０３を組み合わせた信号（値）に対応するともいえる。
【００３５】
制御演算部１４０は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御器や位相進み遅れ制御器、最適制御器などにより、各目標値に追従する制御を行う。制御演算部１４０は、ＡＺ制御部１４１、ＥＬ制御部１４２、制振制御部１４３を備えている。
【００３６】
ＡＺ（アジマス）制御部１４１は、入力されるＡＺ目標角度、ＡＺ角度、ＡＺ角速度に基づいて、アンテナ２０１がＡＺ目標角度まで移動するように、アンテナ２０１をアジマス方向に駆動するためのＡＺ駆動指令値を生成する。ＥＬ（エレベーション）制御部１４２は、入力されるＥＬ目標角度、ＥＬ角度、ＥＬ角速度に基づいて、アンテナ２０１がＥＬ目標角度まで移動するように、アンテナ２０１をエレベーション方向に駆動するためのＥＬ駆動指令値を生成する。
【００３７】
制振制御部１４３は、入力される制振目標値、制振制御量に基づいて、アンテナ２０１が制振目標値まで移動するように、アンテナ２０１を制振駆動するための制振指令値を生成する。例えば、制振制御部１４３が、図４の特性変更部１２１、姿勢補正部１２２に対応するともいえる。
【００３８】
ドライバ部１５０は、アンテナ駆動機構２０２、制振機構２０３を駆動する駆動信号を生成する。ドライバ部１５０は、モータドライバ１５１、制振ドライバ１５２を備えている。モータドライバ１５１は、アンテナ駆動機構２０２を駆動するための駆動部である。
【００３９】
モータドライバ１５１は、入力されるＡＺ駆動指令値に基づいてＡＺ駆動電圧を生成し、生成したＡＺ駆動電圧をアンテナ駆動機構２０２（アジマス用モータ）へ供給する。モータドライバ１５１は、入力されるＥＬ駆動指令値に基づいてＥＬ駆動電圧を生成し、生成したＥＬ駆動電圧をアンテナ駆動機構２０２（エレベーション用モータ）へ供給する。
【００４０】
制振ドライバ１５２は、制振機構２０３を駆動するための駆動部である。制振ドライバ１５２は、入力される制振指令値に基づいて、アンテナ２０１を駆動する制振駆動電圧を生成し、制振駆動電圧を制振機構２０３の制振アクチュエータ２１２へ供給する。
【００４１】
次に、図６及び図７を用いて、本実施の形態に係る制振動作（空間安定方法）について説明する。なお、以下の動作は、主に特性変更部１２１及び姿勢補正部１２２により行われるものとして説明するが、制御部１２０のうち任意の構成により実現されてもよい。
【００４２】
図６に示すように、制御部１２０の特性変更部１２１は、伝達特性を取得し（Ｓ１０１）、取得した伝達特性を変更する（Ｓ１０２）。
【００４３】
例えば、特性変更部１２１は、図７に示すような伝達特性３００を取得する。伝達特性は、振動の周波数に対する振動の伝達率Δｙ／Δｘを示している。特性変更部１２１は、予め記憶部などに記憶された特性の情報を取得してもよいし、移動体３０、制振機構２０３、アンテナ２０１などの構成に応じて特性を求めてもよい。例えば、制振機構２０３の制振バネ２１１のバネ定数などから伝達特性（伝達関数）を特定してもよい。
【００４４】
特性変更部１２１は、取得した伝達特性３００を、伝達特性３０１〜３０３のように変更する。伝達特性３０１〜３０３のいずれかの特性に変更してもよいし、伝達特性３０１〜３０３を組み合わせた特性に変更してもよい。例えば、特性変更部１２１は、伝達関数のパラメータを変更することで、特性を変更する。
【００４５】
伝達特性３０１の例では、共振周波数ｆ１におけるピーク値が下がるように制御する。伝達特性３０１の場合、最も大きな振動の発生を抑えることができる。伝達特性３０２の例では、共振周波数ｆ１が共振周波数ｆ２に下がるように制御する。伝達特性３０２の場合、共振周波数ｆ２に下げることで、共振周波数ｆ２より高い周波数の振動の発生を抑えることができる。伝達特性３０３の例では、共振周波数ｆ１より低い周波数における特性が下がるように制御する。伝達特性３０３の場合、揺れ始めにおける振動の発生を抑えることができる。
【００４６】
続いて、アンテナセンサ１０３は、アンテナの姿勢を検出し（Ｓ１０３）、制御部１２０の姿勢補正部１２２は、アンテナの姿勢を補正する（Ｓ１０４）。姿勢補正部１２２は、図７のように変更された伝達特性により、アンテナ２０１の姿勢を補正するように制御する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態では、移動体に搭載されたアンテナの制振機構に対し、伝達特性を変更して、アンテナの姿勢を補正することとした。これにより、伝達特性が固定されている場合と比べて、より効果的に振動を抑制することができる。伝達特性のピーク値や共振周波数、低周波数帯の伝達率を変更することで、移動体からアンテナに伝達される振動を大幅に抑えることができる。移動体によって振動は異なり、例えば、大型航空機ではゆっくり長い周期で振動するのに対し、小型航空機やヘリコプターでは細かく短い周期で振動する。本実施の形態のように、伝達特性を変更することで、これらの様々な振動を抑制することができる。
【００４８】
（実施の形態２）
以下、図面を参照して実施の形態２について説明する。本実施の形態では、実施の形態１に加えて、さらに能動的姿勢変化に基づいて制振制御を行う例について説明する。
【００４９】
図８は、本実施の形態に係る空間安定装置２０の構成を示している。図８に示すように、空間安定装置２０は、実施の形態１の構成に加えて、機体センサ１０４、能動的姿勢変化抽出部１６０を備えている。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００５０】
機体センサ１０４は、機体３１に配置されて、機体３１の姿勢（ロール、ピッチ、ヨーの変位）や振動などを検出する。機体センサ１０４は、アンテナセンサ１０３と同様に、姿勢角センサであり、例えば、ＧＰＳ、速度センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、レゾルバ、変位センサ、レートセンサなどでもよい。
【００５１】
能動的姿勢変化抽出部１６０は、移動体の姿勢角から能動的な姿勢変化を抽出し、これを制振機構の目標姿勢角に設定する（加える）。能動的姿勢変化とは、移動体が左右方向や上下方向に旋回するなど、軌道を変更することにより、積極的に姿勢が大きく変化することであり、振動や動揺による変化を含まない。例えば、能動的姿勢変化抽出部１６０は、ローパスフィルタで構成することができる。
【００５２】
図９は、能動的姿勢変化抽出部１６０であるローパスフィルタの周波数特性の一例である。能動的姿勢変化抽出部１６０は、カットオフ周波数ｆｃよりも高い周波数の信号を遮断し、カットオフ周波数ｆｃよりも低い周波数の信号を通過させる。機体３１の振動成分を除去するため、カットオフ周波数ｆｃは、機体３１の振動より低い周波数である。
【００５３】
例えば、機体センサ１０４が図１０Ａに示すような検出信号を生成し、能動的姿勢変化抽出部１６０であるローパスフィルタに入力する。図１０Ａのように、検出信号は高周波の振動成分を含んでいる。例えば、移動体は、レーダによる観測と旋回を繰り返し、観測では一定の姿勢となり、旋回では大きく姿勢が揺れる。そうすると、能動的姿勢変化抽出部１６０は、ローパスフィルタにより検出信号から高周波の振動成分を除去し、図１０Ｂに示すような姿勢変化抽出信号を生成する。
【００５４】
図８では、目標姿勢角に、アンテナセンサ１０３が検出した検出信号、能動的姿勢変化抽出部１６０が抽出した姿勢変化抽出信号を加えて、制御部１２０に入力する。制御部１２０は、アンテナセンサ１０３が検出した検出信号と、能動的姿勢変化抽出部１６０が抽出した姿勢変化抽出信号に基づいて、制振機構２０３を制御する。
【００５５】
関連する技術では、制振機構の目標姿勢角を予め与えるのみであるため、軌道変更等で移動体の姿勢角が大きく変わる際に、制振機構の姿勢角が不安定になったり、動作範囲の限界に近付いたりするという問題がある。
【００５６】
そこで、本実施の形態では、移動体の姿勢角を検出する手段と、移動体の姿勢角から能動的な姿勢変化を抽出する手段とを備え、当該手段で抽出した姿勢角を制振機構の目標姿勢角に設定する（加える）。
【００５７】
これにより、軌道変更等の移動体の能動的な姿勢変化の際に、その姿勢変化に追従して補正を行うため、制振機構の姿勢角を不安定にすることなく、動揺・振動の伝搬を防ぐことができる。したがって、軌道変更を含む全移動経路において、ペイロードの指向方向を慣性空間に対して安定させることができる。
【００５８】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【００５９】
例えば、上記実施の形態では、移動体に搭載したアンテナの振動を抑制する例について説明したが、センサやカメラなど、移動体に搭載するその他の搭載機器の振動を抑制してもよい。
【００６０】
上記実施の形態における各構成は、ハードウェア又はソフトウェア、もしくはその両方によって構成され、１つのハードウェア又はソフトウェアから構成してもよいし、複数のハードウェア又はソフトウェアから構成してもよい。実施の形態における各機能（各処理）を、ＣＰＵやメモリ等を有するコンピュータにより実現してもよい。例えば、記憶装置（記憶媒体）に実施の形態における制御方法を行うための制御プログラムを格納し、各機能を、記憶装置に格納された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより実現してもよい。
【００６１】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００６２】
この出願は、２０１５年２月２４日に出願された日本出願特願２０１５−０３３９０３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。
【符号の説明】
【００６３】
１０      空間安定装置
１１      移動体
１２      制振機構部
１３      搭載機器
１４      姿勢角検出部
１５      特性変更部
１６      姿勢補正部
２０      空間安定装置
３０      移動体
３１      機体
１００    レーダ装置
１０１    アンテナ部
１０２    信号処理部
１０３    アンテナセンサ
１０４    機体センサ
１１０    送信部
１１１    受信部
１１２    画像処理部
１１３    サーキュレータ
１２０    制御部
１２１    特性変更部
１２２    姿勢補正部
１３０    センサ処理部
１３１    ノイズ除去部
１３２    連成制御演算部
１４０    制御演算部
１４１    ＡＺ（アジマス）制御部
１４２    ＥＬ（エレベーション）制御部
１４３    制振制御部
１５０    ドライバ部
１５１    モータドライバ
１５２    制振ドライバ
１６０    能動的姿勢変化抽出部
２０１    アンテナ
２０２    アンテナ駆動機構
２０３    制振機構
２１１    制振バネ
２１２    制振アクチュエータ
【図１】
2016135797.tif 000003
【図２】
2016135797.tif 000004
【図３】
2016135797.tif 000005
【図４】
2016135797.tif 000006
【図５】
2016135797.tif 000007
【図６】
2016135797.tif 000008
【図７】
2016135797.tif 000009
【図８】
2016135797.tif 000010
【図９】
2016135797.tif 000011
【図１０Ａ】
2016135797.tif 000012
【図１０Ｂ】
2016135797.tif 000013
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月24日(2017.8.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構手段と、
前記搭載機器の姿勢角を検出する姿勢角検出手段と、
前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更する特性変更手段と、
前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構手段を制御する姿勢補正手段と、
を備える空間安定装置。
【請求項２】
前記特性変更手段は、共振周波数が低くなるように前記伝達特性を変更する、
請求項１に記載の空間安定装置。
【請求項３】
前記特性変更手段は、共振周波数における振動のピーク値を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項１または２に記載の空間安定装置。
【請求項４】
前記特性変更手段は、共振周波数よりも低い周波数の振動を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項５】
前記特性変更手段は、振動を伝達する伝達関数のパラメータを変更することで、前記伝達特性を変更する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項６】
前記制振機構手段は、前記移動体と前記搭載機器との間に設けられた制振バネ及び制振アクチュエータを備え、
前記姿勢補正手段は、前記姿勢角を補正するように前記制振アクチュエータを駆動する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の空間安定装置。
【請求項７】
移動体に搭載された搭載機器に生じる振動を抑制する制振機構手段を制御する空間安定方法であって、
前記搭載機器の姿勢角を検出し、
前記移動体から前記搭載機器に伝達される振動の伝達特性を変更し、
前記変更した伝達特性に基づき、前記検出した姿勢角を補正するように前記制振機構手段を制御する、
空間安定方法。
【請求項８】
前記伝達特性の変更では、共振周波数が低くなるように前記伝達特性を変更する、
請求項７に記載の空間安定方法。
【請求項９】
前記伝達特性の変更では、共振周波数における振動のピーク値を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項７または８に記載の空間安定方法。
【請求項１０】
前記伝達特性の変更では、共振周波数よりも低い周波数の振動を抑えるように前記伝達特性を変更する、
請求項７乃至９のいずれか一項に記載の空間安定方法。
【国際調査報告】
2016135797.tif 000015
2016135797.tif 000016