(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機等に搭載され視軸の指向方向を変動可能な撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向とその変化量および前記航空機の位置、姿勢等の状態量に基づいて、前記撮像装置の視軸が所定の目標を指向するように制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置の視軸を所望の目標に向けて目標を設定するための視軸操作器と、前記航空機の状態量と前記撮像装置における視軸の指向方向に基づいて、前記航空機の移動に伴う複数の地点で前記視軸操作器によってそれぞれ設定された目標の方向を求め、求められた複数の目標方向と前記航空機の移動量から目標位置を演算する演算手段と、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したことを特徴とする視軸制御装置。
【請求項２】
航空機等に搭載され回動可能に支持された撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向、角速度等の状態量を検出する検出器と、前記撮像装置における視軸の指向方向を移動させる駆動部と、前記航空機の位置、姿勢等の状態量および前記検出器からの検出情報に基づいて、前記撮像装置が所定の目標を指向するように前記駆動部を制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置を所望の目標に向けて目標を設定するための視軸操作器と、前記視軸操作器によって前記目標が再設定されるまでの航空機の移動量を求める手段、前記検出器の検出情報および前記航空機の状態量に基づいて、前記航空機の移動に伴う複数の地点で前記視軸操作器によってそれぞれ設定された目標の方向を求める手段、およびこの求められた複数の目標方向と前記航空機の移動量と追尾誤差または演算誤差等を含む情報から目標位置を推定する演算手段と、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したことを特徴とする視軸制御装置。
【請求項３】
航空機等に搭載され視軸の指向方向を変動可能な撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向とその変化量および前記航空機の位置、姿勢等の状態量に基づいて、前記撮像装置の視軸が所定の目標を指向するように制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置の出力画像から目標を抽出し、目標の方向を出力する画像追尾装置と、前記航空機の移動に伴って前記画像追尾装置で追尾された各目標の方向と前記航空機の移動量から目標位置を求める演算手段と、前記画像追尾装置による目標の追尾が行われない場合に、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したことを特徴とする視軸制御装置。
【請求項４】
前記演算手段で求められた目標位置を記憶する記憶手段と、この記憶した目標位置に視軸を指向させる指令を出力する指令信号発生器と、この記憶した目標位置に前記撮像装置の視軸を指向させる制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載の視軸制御装置。
【請求項５】
複数の目標をラベリングする機能を保有する目標ラベル信号発生器を備え、前記記憶手段は複数の目標の位置とそれに対応するラベルを記憶する機能を具備したことを特徴とする請求項４記載の視軸制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば航空機等に搭載される撮像装置が所定の目標を補足し続けるときの視軸制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は従来の視軸制御装置の構成の一例を示す図である。図において、１は操作器、２は角速度指令演算器、３は角速度誤差演算器、４は撮像装置、５は駆動部、６はレートジャイロ、７は角度検出器、８は撮像装置の視軸、９は角度入力信号、１０は角度信号、１１は角速度指令信号、１２は角速度信号、１３は制御出力信号、１４は機体情報信号、１５は目標追尾指令信号、１６は視軸操作器、１７は目標追尾指令信号発生器、１８は目標位置演算器、１９は目標角度信号、２０は表示器、２１は表示ビデオ信号である。
【０００３】
次に動作について説明する。航空機に搭載される視軸制御装置は、オペレータの操作により任意の方向に指向させる機能と、地上または海上の任意の一点を指向させ続ける目標追尾機能を有する。
【０００４】
撮像装置４は、撮像した画像を表示ビデオ信号２１として表示器２０に送信する。表示器２０は、表示ビデオ信号２１を受信し、撮像装置４で撮像された画像を表示する。まず、オペレータは目標を発見するために、表示器２０の画像を見ながら操作器１の視軸操作器１６を操作する。オペレータの操作により、視軸操作器１６から角度入力信号９が角速度指令演算器２に送信される。角速度指令演算器２は、角度入力信号９と、撮像装置４の視軸８が機軸となす角度を検出する角度検出器７からの角度信号１０と比較し、その差分をなくすよう角速度を演算した結果をそのまま角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３に送信する。角速度誤差演算器３は、撮像装置４の視軸８の角速度を、慣性空間を基準として検出するレートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令信号１１とを比較してその差分を誤差とし、これが無くなるよう演算し、結果を制御出力信号１３として駆動部５に送信する。駆動部５は、制御出力信号１３を受信し、撮像装置４を駆動し視軸８およびレートジャイロ６の方向を変動させる。角速度誤差演算器３は、レートジャイロ６からの角速度信号１２と角速度指令演算器２からの角速度指令信号１１との差分が無くなるよう制御出力信号１３を演算し続けるため、撮像装置４の視軸８の角速度は所望の設定角速度と一致することになる。このようにして、オペレータは表示器２０の画像を見ながら操作器１の視軸操作器１６を操作することにより、任意の方向に撮像装置４の視軸８を指向させることができ、目標を発見することができる。
【０００５】
次に、オペレータが目標を発見し、追尾対象の目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器１８に送信される。角度検出器７は、撮像装置４の視軸８が機軸となす角度を検出し、角度信号１０として角速度指令演算器２と目標位置演算器１８に送信する。目標位置演算器１８は、目標追尾指令信号発生器１７からの目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載の他装置から送信されてくる機体ロール・ピッチ・ヘディング角、機体緯度・経度、機体進行方向、機体高度といった機体情報信号１４から、目標の緯度／経度を演算により求めた上で、目標と視軸８とのなす角を求め、結果を目標角度信号１９として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器１８からの目標角度信号１９を受信すると、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。後は、オペレータが操作器１の視軸操作器１６を操作して任意の方向に撮像装置４の視軸８を指向させるときと同様の動作にて、目標に指向させ続けることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来の視軸制御装置においては、次のような問題点があった。目標位置を演算する場合、機体高度の基準点と目標の高度を同じ高度とみなして演算しているため、機体高度の基準点と目標の高度が異なると、演算により求める目標位置は実際の目標位置ではなく、機体高度の基準点と同じ高度の目標を見越した位置となり、この位置に視軸を指向させ続けると、所望の目標から徐々に視軸がずれていく。このため、所望の目標に視軸を指向させ続ける場合は、視軸のずれを補正して所望の目標に視軸を指向させ、目標追尾指令を発生させるという作業をオペレータが繰り返さなければならず、煩わしく困難である。
【０００７】
図１２は、このような従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。図において、２２は目標、２３は目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、２４は航空機の高度、２５は航空機の位置２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、２６は一回目の演算により求められる目標位置、２７は２３よりΔｔ秒後の航空機の位置、２８は２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、２９は２７における目標を指向する視軸が地表面と交わる点である。オペレータが、目標２２を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が発信される。このときが、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３である。目標追尾指令信号１５は発信されると、視軸８と機軸のなす角度、すなわち２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５、機体ロール・ピッチ・ヘディング角、機体の緯度・経度、機体の進行方向、航空機の高度２４から、目標２２の緯度・経度を計算する。同時に、目標２２を追尾するための角速度の計算を開始する。このとき、演算により求められる目標位置は目標２２が存在する実際の位置ではなく、目標２２を見越した位置、すなわち一回目の演算により求められる目標位置２６である。視軸８は一回目の演算により求められる目標位置２６を常に指向し続けるため、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７における視軸と機軸のなす角度２８で指向する。このとき、視軸８が地表面と交わる点は、すなわち２７における目標を指向する視軸が地表面と交わる点２９となり、所望の目標２２からずれた点を指向する。オペレータがもう一度目標２２に視軸８を指向させ続けたいときは、操作器１の視軸操作器１６を操作して視軸８を目標２２に指向させ、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により目標追尾指令信号１５を発信させなければならない。ただし、上述と同様に時間が経過すると所望の目標２２からずれた点を指向するため、オペレータは操作器１の視軸操作器１６を操作して視軸８を目標２２に指向させ、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により目標追尾指令信号１５を発信させるという作業を繰り返さなければならず、この作業は、オペレータにとって煩わしく困難である。
【０００８】
この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、航空機等に搭載される撮像装置が、緯度・経度および高度が不明な目標を補足し続けることができる視軸制御装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明における視軸制御装置は、航空機等に搭載され視軸の指向方向を変動可能な撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向とその変化量および前記航空機の位置、姿勢等の状態量に基づいて、前記撮像装置の視軸が所定の目標を指向するように制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置の視軸を所望の目標に向けて目標を設定するための視軸操作器と、前記航空機の状態量と前記撮像装置における視軸の指向方向に基づいて、前記航空機の移動に伴う複数の地点で前記視軸操作器によってそれぞれ設定された目標の方向を求め、求められた複数の目標方向と前記航空機の移動量から目標位置を演算する演算手段と、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したものである。
【００１０】
第２の発明における視軸制御装置は、航空機等に搭載され回動可能に支持された撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向、角速度等の状態量を検出する検出器と、前記撮像装置における視軸の指向方向を移動させる駆動部と、前記航空機の位置、姿勢等の状態量および前記検出器からの検出情報に基づいて、前記撮像装置が所定の目標を指向するように前記駆動部を制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置を所望の目標に向けて目標を設定するための視軸操作器と、前記視軸操作器によって前記目標が再設定されるまでの航空機の移動量を求める手段、前記検出器の検出情報および前記航空機の状態量に基づいて、前記航空機の移動に伴う複数の地点で前記視軸操作器によってそれぞれ設定された目標の方向を求める手段、およびこの求められた複数の目標方向と前記航空機の移動量と追尾誤差または演算誤差等を含む情報から目標位置を推定する演算手段と、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したものである。
【００１１】
第３の発明における視軸制御装置は、航空機等に搭載され視軸の指向方向を変動可能な撮像装置と、前記撮像装置における視軸の指向方向とその変化量および前記航空機の位置、姿勢等の状態量に基づいて、前記撮像装置の視軸が所定の目標を指向するように制御する制御手段とを備えた視軸制御装置において、前記撮像装置の出力画像から目標を抽出し、目標の方向を出力する画像追尾装置と、前記航空機の移動に伴って前記画像追尾装置で追尾された各目標の方向と前記航空機の移動量から目標位置を求める演算手段と、前記画像追尾装置による目標の追尾が行われない場合に、前記撮像装置の視軸がこの目標位置を指向するように制御する制御手段とを具備したものである。
【００１２】
第４の発明における視軸制御装置は、前記演算手段で求められた目標位置を記憶する記憶手段と、この記憶した目標位置に視軸を指向させる指令を出力する指令信号発生器と、この記憶した目標位置に前記撮像装置の視軸を指向させる制御手段とを備えたものである。
【００１３】
第５の発明における視軸制御装置は、複数の目標をラベリングする機能を保有する目標ラベル信号発生器を備え、前記記憶手段は複数の目標の位置とそれに対応するラベルを記憶する機能を具備したものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明における一実施の形態を図を用いて説明する。図１は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜１７，１９〜２１は従来の装置と同一のものである。１８は従来の装置を改良したものである。３０はカウンタ、３１は時間間隔信号である。
【００１５】
次に動作について説明する。１〜１７，１９〜２１の動作原理は、従来の装置と同等である。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器１８と、カウンタ３０に送信される。カウンタ３０は、目標追尾指令信号発生器１７からの目標追尾指令信号１５を受信すると、時間計測を開始し、その時間を時間間隔信号３１として目標位置演算器１８に送信する。目標位置演算器１８は、目標追尾指令信号発生器１７からの目標追尾指令信号１５を受信すると、角度検出器７からの角度信号１０と機体搭載他装置からの機体ロール・ピッチ・ヘディング角、機体緯度・経度、機体進行方向、機体高度といった機体情報信号１４を記憶するとともに、従来の装置と同様の処理により、目標を指向している視軸が機体高度の基準点と同じ高度の平面と交わる点の緯度／経度を仮の目標位置として演算により求め、またこの求められた仮の目標と視軸８とのなす角を求めた結果を目標角度信号１９として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器１８からの目標角度信号１９を受信すると、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として角速度誤差演算器３へ送信する。以下、従来の装置と同様の動作にて、演算で求められた緯度／経度を指向し続ける。
【００１６】
Δｔ秒後、目標の高度が機体高度の基準点と同じでなかった場合は、航空機の移動により、演算で求められた緯度／経度を指向する視軸と地表面との交点は、仮の目標とずれを生じている。このずれを補正するため、再度オペレータが操作器１の視軸操作器１６を操作して視軸を目標に対して指向させ、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作を行うことにより、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器１８およびカウンタ３０に送信される。目標位置演算器１８は、目標追尾指令信号１５を受信すると、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、Δｔ秒前に記憶した機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、カウンタ３０からの時間間隔信号３１から、機体の位置の変化量を演算により求める。さらに求めた機体の位置の変化量と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、Δｔ秒前に記憶した機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０と、Δｔ秒前に記憶した角度信号１０から、視軸の交点を演算により求めることで目標の緯度／経度／高度を演算により求め、また目標と機体の移動により変化する視軸８とのなす角を求めた結果を目標角度信号１９として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器１８からの目標角度信号１９を受信すると、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。以下、従来の装置と同様の動作により、目標角度信号１９に従って角速度指令演算器２が視軸の指向角速度を算出し、視軸を目標に指向させ続けることができる。
【００１７】
図２はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、２２〜２９は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３２は２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、３３は２７よりΔｔ’秒後の航空機の位置、３４は３３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度である。オペレータが目標２２を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、視軸操作器の操作により視軸を目標に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信される。このときが、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３である。目標追尾指令信号が送信されると、航空機の高度２４と、２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５から、目標２２を指向している視軸が機体高度の基準点と同じ高度の平面と交わる点、すなわち一回目の演算により求められる仮の目標位置２６として緯度／経度が求められ、一回目の演算により求められる目標位置２６を追尾し続けるよう、視軸と機軸のなす角度を演算により求め、視軸を指向する。２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７において、一回目の演算により求められる目標位置２６を追尾するよう、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２８を演算により求め、視軸を指向するが、２７における目標を指向する視軸が地表面と交わる点２９は、機体の位置が変化したため目標２２からずれている。ここでオペレータは再度、視軸操作器の操作により視軸を目標２２に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信する。これにより、航空機の高度２４と、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３から２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７への機体位置の変化量と、２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５と、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角３２から交点を演算により求めることで、目標２２の緯度／経度／高度が求められ、以後目標２２を追尾し続けるよう、視軸を指向する。２７よりΔｔ’秒後の航空機の位置３３においては、目標２２の緯度／経度／高度が求められているため、３３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度３４が演算により求められ、視軸は目標２２に指向し続ける。
【００１８】
実施の形態２．
図３は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１，３〜１７，１９〜２１は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と同一のものである。２は従来の装置を、１８は実施の形態１の装置を改良したものである。３５は目標位置推定器、３６は目標位置推定情報信号、３７は推定目標角度信号である。
【００１９】
次に動作について説明する。演算遅れ、機体搭載他装置からの機体情報信号１４に含まれる誤差や時間遅れ、および視軸８の指向誤差等により、演算により求められた視軸と実際の視軸８の間に誤差が有るとき、実施の形態１の装置ではΔｔ秒前後の視軸において交点が求まらない場合が生じるため、目標の位置を演算で求められない。そのような場合でも目標の位置を演算で求め、視軸８を指向できるようにする。１，３〜１７，１９〜２１の動作原理は従来の装置と、３０〜３１の動作原理は実施の形態１の装置と同一のものである。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、実施の形態１の装置において目標発見時に操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作を行ったときと同一の処理を行ない、目標の緯度／経度を演算により求め、視軸を目標の緯度／経度に向けて指向するとともに、目標位置演算器１８は機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０を記憶し、カウンタ３０は、時間計測を開始する。Δｔ秒後、目標の高度が機体高度の基準点と同じでないことに起因するずれを補正するため、再度オペレータが操作器１の視軸操作器１６を操作して目標の追尾を指令した場合、実施の形態１の装置においてΔｔ秒後に再度目標の追尾を指令した場合と同様の処理を行い、目標位置演算器１８にて緯度／経度／高度を演算により求め、目標に視軸を指向する。
【００２０】
しかし、演算遅れ、機体搭載他装置からの機体情報信号１４に含まれる誤差や時間遅れ、または視軸８の指向誤差等により、演算により求められた視軸と実際の視軸８の間に誤差があるとき、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置における視軸と、Δｔ秒後の航空機の位置における視軸は交点を持たない場合が生じ、その場合は目標の位置が演算により求めることができない。この場合、目標位置演算器１８は、目標角度信号１９の送信を行わず、演算により求めた機体の位置の変化量と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、Δｔ秒前の記憶した機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０と、Δｔ秒前の記憶した角度検出器７からの角度信号１０とからなる目標位置推定情報信号３６を、目標位置推定器３５に送信する。目標位置推定器３５は、目標位置推定情報信号３６を受信すると、目標位置推定情報信号３６から、現在の目標を指向する視軸とΔｔ秒前の目標を指向する視軸を二直線とし、この二直線を最短距離で結ぶ線分の中点を演算により求め、この位置を目標の緯度／経度／高度とみなして目標の推定位置とし、目標と視軸８とのなす角を求めた結果を目標角度信号１９として、角速度指令演算器２に送信する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器１８からの目標角度信号１９を受信せずに、目標位置推定器３５からの推定目標角度信号３７を受信すると、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。以下、従来の装置と同様の動作により、推定目標角度信号３７に従って角速度指令演算器２が視軸の指向角速度を算出し、常に視軸を目標に指向させ続けることができる。
【００２１】
図４はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、２２〜２９は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のもの、３２〜３４は実施の形態１の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。３８は２３における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸、３９は２７における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸、４０は３８と３９を最短距離で結ぶ線分、４３は推定目標位置である。目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３において、視軸操作器の操作により２３において視軸を目標に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信することで、航空機の高度２４と、２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５から、目標位置を演算により求めるが、演算遅れ、機体搭載他装置からの機体情報信号に含まれる誤差や時間遅れ、または視軸の指向誤差等により、演算に用いる視軸は実際の視軸と誤差が有る場合があり、２３における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸３８を用いて目標位置の演算が行われる。結果、一回目の演算により求められる目標位置２６の緯度／経度が演算により求められ、その点を追尾し続けるよう演算し続け、視軸を指向させる。２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７において、一回目の演算により求められる目標位置２６を追尾するよう、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２８を演算により求め、視軸を指向させるが、２７における目標を指向する視軸が地表面と交わる点２９は、機体の位置が変化したため目標２２からずれている。ここでオペレータが再度、視軸操作器の操作により視軸を目標２２に指向させ、追尾を指令する。Δｔ秒前に追尾を指令したときと同様に、演算遅れ、機体搭載他装置からの機体情報信号に含まれる誤差や時間遅れ、または視軸の指向誤差等により、演算に用いる視軸は実際の視軸と誤差が有る場合があり、２７における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸３９を用いて演算を行うこととなり、２３における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸３８と交点を持たないため、目標位置が求められない。そこで、２３における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸３８と、２７における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸３９のなす二直線を最短距離で結ぶ線分４０の中点を演算により求め、この位置を目標の緯度／経度／高度とみなして推定目標位置４３として、この推定目標位置４３を追尾し続けるよう、視軸を指向する。２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７からさらにΔｔ’秒後、２７よりΔｔ’秒後の航空機の位置３３においては、機体の位置が変化しても、推定目標位置４３の緯度／経度／高度が演算により求められているため、視軸は推定目標位置４３に指向し続ける。
【００２２】
実施の形態３．
図５は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１，３〜２１は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、２，３５〜３７は実施の形態２の装置と同一のものである。４１は画像追尾処理器、４２は画像追尾位置信号である。１８は実施の形態２の装置を改良したものである。
【００２３】
次に動作について説明する。オペレータが一度目標に視軸を向け、追尾を指示するだけでも、以降自動的に目標に追尾し、かつ追尾後に目標が遮蔽物等に隠れても、目標方向を指向し続けるようにする。１，３〜２１の動作原理は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、３５〜３７は実施の形態２の装置と同一のものである。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が目標位置演算器１８と、カウンタ３０に送信される。カウンタ３０は、目標追尾指令信号発生器１７からの目標追尾指令信号１５を受信すると、時間計測を開始し、時間間隔信号３１を目標位置演算器１８に送信する。画像追尾処理器４１は、表示ビデオ信号２１を受信すると、画像から目標を抽出し、以降その目標を継続的に画像追尾しながら、画像内の目標と視軸との誤差を画像追尾位置信号４２として、目標位置演算器１８に送信する。目標位置演算器１８は、画像追尾処理器４１からの画像追尾位置信号４２を受信すると、画像追尾処理器４１からの画像追尾位置信号４２と角度検出器７からの角度信号１０とから目標の位置を演算により求めた上で、目標と視軸８とのなす角を求め、結果を目標角度信号１９として、角速度指令演算器２に送信するとともに、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７からの角度信号１０と、画像追尾処理器４１からの画像追尾位置信号４２とを記憶する。角速度指令演算器２は、目標位置演算器１８からの目標角度信号１９を受信すると、目標追尾を行うための角速度を演算し、その結果を角速度指令信号１１として速度誤差演算器３へ送信する。以降、画像追尾処理器４１の送信する画像追尾位置信号４２に従って目標角度信号１９を演算し続けることで、画像追尾している目標に対し、視軸を指向し続ける。
【００２４】
目標位置演算器１８は、カウンタ３０から送信される時間間隔信号３１を調べ、Δｔ秒になったところで、目標位置推定器３５とともに、カウンタ３０から受信した時間間隔信号３１と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、Δｔ秒前に記憶した機体搭載他装置からの機体情報信号１４と、角度検出器７から受信した角度信号１０と、Δｔ秒前に記憶した角度信号１０と、画像追尾処理器４１から受信した画像追尾位置信号４２と、Δｔ秒前に記憶した画像追尾位置信号４２とから、実施の形態２において目標追尾指令信号１５が２回目に目標位置演算器１８に送信されたときと同様の動作により、目標の緯度／経度／高度を演算により求める。画像追尾処理器４１は、目標が遮蔽物に隠れる等により表示ビデオ信号２１から目標を追尾できない場合、目標位置演算器１８への画像追尾位置信号４２の送信を停止する。目標位置演算器１８は、画像追尾処理器４１から画像追尾位置信号４２の送信が停止すると、演算により求めた緯度／経度／高度からなる目標位置から目標と視軸８とのなす角を求めた結果を目標角度信号１９として角速度指令演算器２に送信する。以下、従来の装置と同様の動作により、目標角度信号１９または推定目標角度信号３７に従って角速度指令演算器２が視軸の指向角速度を算出し、常に視軸を目標に指向させ続けることができる。
【００２５】
図６はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、２２〜２５，２７は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のもの、３２は実施の形態１に装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。４５は目標が障害物により遮られ見えないときの航空機の位置、４６は再度目標が見えたときの航空機の位置、４７は４５における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、４８は４６における目標を指向する視軸と機軸のなす角度。オペレータが目標２２を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、視軸操作器の操作により視軸を目標に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信される。このときが、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３である。目標追尾指令信号が送信されると、表示ビデオ信号から画像追尾処理により目標が抽出され、目標方向に視軸を指向し続ける。２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７においても、表示ビデオ信号から画像追尾処理により目標が抽出され、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度３２が演算により求められ、目標を視軸が指向している。ここで、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３から、２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７への位置の変化量と、航空機の高度２４と、２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５と、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度３２とから交点を演算により求めることで、目標２２の緯度／経度／高度が目標位置として求められる。
【００２６】
目標が雲などの遮蔽物に隠れてしまい、画像追尾処理により目標を追尾できなくなったとき、すなわち目標が障害物により遮られ見えないときの航空機の位置４５においては、画像追尾処理による視軸の目標への指向をやめ、演算により求めた目標位置に対して視軸を指向するよう４５における目標を指向する視軸と機軸のなす角度４７を演算により求め、視軸を指向し続ける。目標を覆っていた遮蔽物が無くなったとき、すなわち再度目標が見えたときの航空機の位置４６においては、記憶した目標位置、すなわち目標の緯度／経度／高度から４６における目標を指向する視軸と機軸のなす角度４８を演算により求め、視軸を指向しているため、視界内に目標を再度捕らえることができる。
【００２７】
実施の形態４．
図７は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１，３〜２１は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、２，３５〜３７は実施の形態２の装置と、４１〜４２は実施の形態３の装置と同一のものである。４９は目標座標信号、５０は記憶目標座標信号、５１は目標位置復帰指令信号発生器、５２は目標位置復帰指令信号、５３は目標位置記憶器、４４は推定目標座標信号である。１８は実施の形態３の装置を改良したものである。
【００２８】
次に動作について説明する。目標を追尾中に、オペレータが視軸を別の方向に指向しても、前回視軸を指向していた目標に再び視軸を指向できるようにする。１〜２１の動作原理は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、２，３５〜３７は実施の形態２の装置と、４１〜４２は実施の形態３の装置と同一のものである。オペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が送信され、実施の形態３と同様の動作を行うことで、目標を追尾するよう視軸を指向するとともに、目標位置演算器１８および目標位置推定器３５は、演算により求めた目標の緯度／経度／高度を、目標座標信号４９または推定目標座標信号４４として目標位置記憶器５３に送信する。目標位置記憶器５３は目標座標信号４９を受信すると、それを目標位置として緯度／経度／高度を記憶する。また、目標座標信号４９を受信せずに推定目標座標信号４を受信すると、それを目標位置として緯度／経度／高度を記憶する。
【００２９】
次に、オペレータが視軸操作器１６を操作して角度入力信号９を角速度指令演算器２に送信し、視軸を別の箇所に指向したとする。このとき、視軸は追尾を指令した目標から外れている。ここで、オペレータが再度、追尾を指令した目標へ、再度追尾を行うため、目標位置復帰指令信号発生器５１を操作すると、目標位置復帰指令信号５２を目標位置記憶器５３に送信する。目標位置記憶器５３は、目標位置復帰指令信号５２を受信すると、記憶した目標位置である緯度／経度／高度を記憶目標座標信号５０として目標位置演算器１８に送信する。目標位置演算器１８は記憶目標座標信号５０で受信すると、記憶目標座標信号５０と、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４とから、目標と視軸８のなす角を求め、目標角度信号１９として角速度指令演算器２に送信する。以下、従来の装置と同様の動作により、追尾を指令した目標に再度視軸を指向し続けることができる。
【００３０】
図８はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。図において、２２〜２５，２７は従来の装置を搭載した航空機の運用のときと同一のもの、３２は実施の形態１に装置を搭載した航空機の運用のときと同一のものである。５４は新たな目標を見つけたときの航空機の位置、５５は目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、５６は引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、５７は５４における新たな目標と機軸のなす角度、５８は５５における元の目標と機軸のなす角度である。オペレータが目標２２を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、視軸操作器の操作により視軸を目標に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信される。このときが、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３である。Δｔ秒後、２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７において、目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置２３から、２３よりΔｔ秒後の航空機の位置２７への位置の変化量と、航空機の高度２４と、２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度２５と、２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度３２とから交点を演算により求めることで、目標２２の緯度／経度／高度が求められ、目標位置記憶器に目標位置として記憶する。ここで、オペレータが新たな目標を発見し、視軸操作器を操作して視軸を指向したとする。このときが、新たな目標を見つけたときの航空機の位置５４である。視軸操作により、５４における新たな目標と機軸のなす角度５７は、記憶された目標２２の位置を指向するよう演算された視軸と機軸のなす角度と異なっており、目標２２からはずれている。次に、オペレータは目標２２をもう一度視野に入れるため、目標位置復帰指令を指示したとする。これが目標位置復帰指令を指示したときの航空機の位置５５である。このとき、記憶された目標２２の位置を指向するよう、５５における元の目標と機軸のなす角度５８が演算により求められ、視軸を指向する。これにより、再度目標２２に視軸を指向し続けることができる。さらに、航空機が目標２２上空を飛び越え、目標２２に視軸を指向できなくなった後、目標２２に向かうよう飛行方向を変え、目標位置復帰指令を指示したとする。これが、引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置５６である。このときも同様に、目標位置復帰指令により、記憶された目標２２の位置を指向するよう、５６における元の目標と機軸のなす角度５９が演算により求められ、視軸を指向する。これにより、視界内に再度目標２２を捕え続けることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図９は、この発明の一実施の形態の構成図である。図において、１〜２１は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、２，３５〜３７は実施の形態２の装置と、４１〜４２は実施の形態３の装置と、４９〜５２，４４は実施の形態４の装置と同一のものである。６０は目標ラベル信号発生器、６１は目標ラベル信号である。５３は実施の形態３の装置を改良したものである。
【００３２】
次に動作について説明する。１，３〜２１の動作原理は従来の装置と、３０〜３１は実施の形態１の装置と、２，３５〜３７は実施の形態２の装置と、４１〜４２は実施の形態３の装置と、４９〜５２，４４は実施の形態４の装置と同一のものである。実施の形態３の装置では、１つ目の目標を追尾中に、２つ目の目標を追尾を指示した場合、それまで追尾していた１つ目の目標の位置の記憶が消されてしまうため、１つ目の目標に再び視軸を指向させるときは、オペレータの記憶により視軸操作器１６を操作して視軸を指向させなければならなかった。この発明においては、複数の目標を補足し続け、容易に任意の１目標に視軸を指向できるようにする。オペレータが目標にオペレータが目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標追尾指令信号発生器１７の操作により、目標追尾指令信号１５が送信され、実施の形態３と同様の動作を行うことで、目標を追尾するよう視軸を指向し続けるとともに、目標位置演算器１８および目標位置推定器３５は、演算により求めた目標の緯度／経度／高度を、目標座標信号４９または推定目標座標信号４４として目標位置記憶器５３に送信する。このとき、オペレータは操作器１の目標ラベル信号発生器６０の操作により、目標のラベルを設定しておく。目標位置記憶器５３は目標座標信号４９を受信すると、目標ラベル信号発生器６０からの目標ラベル信号６１を取り込み、目標のラベルとその位置である緯度／経度／高度を記憶する。また、目標座標信号４９を受信せずに推定目標座標信号４４を受信すると、目標ラベル信号発生器６０からの目標ラベル信号６１を取り込み、目標のラベルとその位置である緯度／経度／高度を記憶する。オペレータが別の目標を発見し、追尾する目標と判断すると、操作器１の目標ラベル信号発生器６０の操作によって別のラベルを設定する。これにより目標位置記憶器５３の取り込む目標ラベル信号６１が変化し、目標位置記憶器５３は新しい目標のラベルと位置を記憶する。以下、最初の目標のときと同様の動作により、視軸を目標に指向させ続けることができる。このようにして、複数の目標に対してラベリングを可能とし、複数の目標の緯度／経度／高度を記憶できるようにする。
【００３３】
ここで、最初に発見した目標から順番にラベルをＡ，Ｂ，Ｃとして三つの目標の緯度／経度を記憶し、撮像装置４の視軸８は目標Ｃを指向しているとする。オペレータが再び目標Ａに視軸８を指向させたいときは、操作器１の目標ラベル信号発生器６０の操作により、目標のラベルをＡに設定し、操作器１の目標位置復帰指令信号発生器５１の操作により、目標位置復帰指令信号５２を目標位置記憶器５３に送信する。目標位置記憶器５３は、目標位置復帰指令信号５２を受信すると、操作器１の目標ラベル信号発生器６０からの目標ラベル信号６１を取り込み、記憶している目標Ａ，Ｂ，Ｃの位置の中から、目標ラベル信号６１に対応する目標Ａの位置を、追尾する記憶目標座標信号５０として目標位置演算器１８に送信する。目標位置演算器１８は記憶目標座標信号５０を受信すると、記憶目標座標信号５０と、角度検出器７からの角度信号１０と、機体搭載他装置からの機体情報信号１４とから、目標と視軸８とのなす角を求め、目標角度信号１９として角速度指令演算器２に送信する。以下、従来の装置と同様の動作により、撮像装置４の視軸８を目標Ａに指向させることができる。次に、オペレータが目標Ｂあるいは目標Ｃに視軸８を指向させたいときも同様である。
【００３４】
図１０はこの発明における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。６２は目標（Ａ）、６３は目標（Ｂ）、６４は目標（Ａ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、６５は６４からΔｔ秒後の航空機の位置、６６は目標（Ｂ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、６７は６６からΔｔ’秒後の航空機の位置、６８は引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、６９は目標（Ａ）を指定して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、７０は６４における航空機の高度、７１は６６における航空機の高度、７２は６４における目標（Ａ）と機軸のなす角度、７３は６５における目標（Ａ）と機軸のなす角度、７４は６６における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７５は６７における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７６は６８における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７７は６９における目標（Ａ）と機軸のなす角度である。
オペレータが目標（Ａ）６２を発見し、これを追尾する目標と判断した場合、視軸操作器の操作により視軸を目標に向け、目標追尾指令信号発生器の操作により目標追尾指令信号を送信される。このときが、目標（Ａ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置６４である。Δｔ秒後、６４からΔｔ秒後の航空機の位置６５において、目標（Ａ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置６４から、６４からΔｔ秒後の航空機の位置６５への位置の変化量と、６４における航空機の高度７０と、６４における視軸と機軸のなす角度７２と、６５における目標（Ａ）と機軸のなす角度７３とから交点を演算により求めることで、目標（Ａ）６２の緯度／経度／高度が求められ、目標位置記憶器に目標位置として、Ａと定義した目標ラベルとともに記憶する。ここで、オペレータが新たな目標（Ｂ）６３を発見し、視軸操作器を操作して視軸を指向したとする。このときが、目標（Ｂ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置６６である。Δｔ’秒後、６６からΔｔ’秒後の航空機の位置６７において、目標（Ｂ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置６６から、６６からΔｔ’秒後の航空機の位置６７への位置を変化量と、６６における航空機の高度７１と、６６における視軸と機軸のなす角度７４と、６７における目標（Ｂ）と機軸のなす角度７５とから交点を演算により求めることで、目標（Ｂ）６３の緯度／経度／高度が求められ、目標位置記憶器に目標位置として、Ｂと定義した目標ラベルとともに記憶する。ここで、航空機が目標（Ｂ）６３上空を飛び越え、目標（Ｂ）６３に視軸を指向できなくなった後、目標（Ｂ）６３に向かうよう飛行方向を変え、目標位置復帰指令を指示したとする。これが、引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置６８である。このとき、目標位置復帰指令により、記憶された目標（Ｂ）６３の位置を指向するよう、６８における目標（Ｂ）と機軸のなす角度７６が演算により求められ、視軸を指向する。これにより、視界内に再度目標（Ｂ）６３を捕らえ続けることができる。また、オペレータが目標（Ａ）を選択し、目標位置復帰指令を操作したとする。これが目標（Ａ）を指定して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置６９である。このとき、目標位置復帰指令により、記憶された目標（Ａ）６２の位置を指向するよう、６９における目標（Ａ）と機軸のなす角度７７が演算により求められ、視軸を指向する。これにより、視界内に再度目標（Ａ）６２を捕え続けることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、高度が機体高度の基準点と同じでない目標に対しても、目標からずれることなく視軸を指向し続けることができるという効果がある。
【００３６】
また、第２の発明では、演算遅れ、機体搭載他装置からの機体情報信号に含まれる誤差や時間遅れ、または視軸の指向誤差等が生じても、視軸を目標近くに指向し続けることができるという効果がある。
【００３７】
また、第３の発明では、目標追尾指令を一度指示するだけで高度が機体高度の基準点と同じでない目標に対して、目標からずれることなく視軸を指向し続けられるという効果がある。
【００３８】
また、第４の発明では、目標追尾を指令し、目標に視軸を指向しているときに、オペレータが視軸方向を操作して他目標に視軸を指向させても、目標位置復帰指令を指示することで、再度元の目標に視軸を指向することで、オペレータは元の目標を容易に視界に入れることができるという効果がある。
【００３９】
また、第５の発明では、複数の目標のそれぞれをラベリングし、ラベリングされた複数の目標の位置を記憶できるよう目標ラベル信号発生器と目標の位置とそれに対応するラベルを記憶する目標位置記憶器を追加することにより、複数の目標を捕捉し続けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による視軸制御装置を示す構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による視軸制御装置を示す構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態２における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による視軸制御装置を示す構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態３における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図７】  この発明の実施の形態４による視軸制御装置を示す構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態４における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図９】  この発明の実施の形態５による視軸制御装置を示す構成図である。
【図１０】  この発明の実施の形態５における装置を搭載した航空機の運用上の利点を説明する図である。
【図１１】  従来の視軸制御装置を示す構成図である。
【図１２】  従来の装置を搭載した航空機の運用上の問題点を説明する図である。
【符号の説明】
１  操作器、２  角速度指令演算器、３  角速度誤差演算器、４  撮像装置、５  駆動部、６  レートジャイロ、７  角度検出器、８  視軸、９  角度入力信号、１０  角度信号、１１  角速度指令信号、１２  角速度信号、１３  制御出力信号、１４  機体情報信号、１５  目標追尾指令信号、１６  視軸操作器、１７  目標追尾指令信号発生器、１８  目標位置演算器、１９  目標角度信号、２０  表示器、２１  表示ビデオ信号、２２  目標、２３  目標を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、２４  航空機の高度、２５  ２３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、２６  演算により求められる目標位置、２７  ２３よりΔｔ秒後の航空機の位置、２８  ２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、２９  ２７における目標を指向する視軸が地表面と交わる点、３０カウンタ、３１  時間間隔信号、３２  ２７における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、３３  ２７よりΔｔ’秒後の航空機の位置、３４  ３３における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、３５  目標位置推定器、３６  目標位置推定情報信号、３７  推定目標角度信号、３８  ２３における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸、３９  ２７における目標を指向する視軸に誤差を含んだ視軸、４０  視軸３８と視軸３９なす二直線が最短距離で結ぶ線分、４１  画像追尾処理器、４２  画像追尾位置信号、４３  推定目標位置、４４  推定目標座標信号、４５  目標が障害物により遮られ見えないときの航空機の位置、４６  再度目標が見えたときの航空機の位置、４７  ４５における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、４８  ４６における目標を指向する視軸と機軸のなす角度、４９  目標座標信号、５０  記憶目標座標信号、５１  目標位置復帰指令信号発生器、５２  目標位置復帰指令信号、５３  目標位置記憶器、５４  新たな目標を見つけたときの航空機の位置、５５  目標位置復帰指令を指示したときの航空機の位置、５６  引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、５７５４における新たな目標と機軸のなす角度、５８  ５５における元の目標と機軸のなす角度、５９  ５６における元の目標と機軸のなす角度、６０  目標ラベル信号発生器、６１  目標ラベル信号、６２  目標（Ａ）、６３  目標（Ｂ）、６４  目標（Ａ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、６５  ６４からΔｔ秒後の航空機の位置、６６  目標（Ｂ）を発見し追尾を指令したときの航空機の位置、６７  ６６からΔｔ’秒後の航空機の位置、６８  引き返して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、６９  目標（Ａ）を指定して目標復帰指令を指示したときの航空機の位置、７０  ６４における航空機の高度、７１  ６６における航空機の高度、７２  ６４における目標（Ａ）と機軸のなす角度、７３  ６５における目標（Ａ）と機軸のなす角度、７４  ６６における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７５  ６７における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７６  ６８における目標（Ｂ）と機軸のなす角度、７７  ６９における目標（Ａ）と機軸のなす角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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