JP6586990B2 - 空間安定装置及び空間安定方法 - Google Patents

空間安定装置及び空間安定方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6586990B2
JP6586990B2 JP2017501553A JP2017501553A JP6586990B2 JP 6586990 B2 JP6586990 B2 JP 6586990B2 JP 2017501553 A JP2017501553 A JP 2017501553A JP 2017501553 A JP2017501553 A JP 2017501553A JP 6586990 B2 JP6586990 B2 JP 6586990B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
antenna
characteristic
unit
transfer characteristic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017501553A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016135797A1 (ja
Inventor
青木 一彦
一彦 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2016135797A1 publication Critical patent/JPWO2016135797A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6586990B2 publication Critical patent/JP6586990B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • F16F15/067Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs using only wound springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D19/00Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase
    • G05D19/02Control of mechanical oscillations, e.g. of amplitude, of frequency, of phase characterised by the use of electric means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/18Means for stabilising antennas on an unstable platform
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/18Means for stabilising antennas on an unstable platform
    • H01Q1/185Means for stabilising antennas on an unstable platform by electronic means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00Equipment not otherwise provided for
    • B64D47/08Arrangements of cameras

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)

Description

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。
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。
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。
特開平10−132018号公報 特開2009−19674号公報 特開2000−46977号公報 特開平06−105189号公報 特開平11−308604号公報 特開2004−205411号公報
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 関連する空間安定装置の構成を示す構成図である。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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

Claims (10)

  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
JP2017501553A 2015-02-24 2015-12-25 空間安定装置及び空間安定方法 Active JP6586990B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015033903 2015-02-24
JP2015033903 2015-02-24
PCT/JP2015/006476 WO2016135797A1 (ja) 2015-02-24 2015-12-25 空間安定装置及び空間安定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016135797A1 JPWO2016135797A1 (ja) 2018-02-08
JP6586990B2 true JP6586990B2 (ja) 2019-10-09

Family

ID=56788251

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017501553A Active JP6586990B2 (ja) 2015-02-24 2015-12-25 空間安定装置及び空間安定方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180031074A1 (ja)
EP (1) EP3264523A4 (ja)
JP (1) JP6586990B2 (ja)
WO (1) WO2016135797A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6760825B2 (ja) * 2016-11-11 2020-09-23 三菱重工業株式会社 レーダ装置及び航空機
EP3744633B1 (en) 2019-05-27 2021-12-15 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH A vibration dampening structure for a rotary wing aircraft
CN110808445B (zh) * 2019-11-09 2021-10-15 北京工业大学 一种抗振自复位卫星天线支撑杆结构
JP6775208B1 (ja) * 2020-04-06 2020-10-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 撮像装置及び撮像システム
CN112325068A (zh) * 2020-10-29 2021-02-05 江西省一互电气有限公司 一种电力设备故障检测装置和***

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2549470B2 (ja) * 1991-03-20 1996-10-30 日本無線株式会社 揺動補償型アンテナ装置
JP3541586B2 (ja) * 1996-10-24 2004-07-14 三菱電機株式会社 指向制御装置用振動制御機構
JP2002135019A (ja) * 2000-10-24 2002-05-10 Mitsubishi Electric Corp 移動体用アンテナ装置
US8874405B2 (en) * 2010-11-10 2014-10-28 Empire Technology Development Llc Shock absorption platform
JP5889119B2 (ja) * 2012-06-14 2016-03-22 三菱電機株式会社 パラレルリンク型多自由度振動絶縁装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20180031074A1 (en) 2018-02-01
EP3264523A1 (en) 2018-01-03
EP3264523A4 (en) 2018-10-24
WO2016135797A1 (ja) 2016-09-01
JPWO2016135797A1 (ja) 2018-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6586990B2 (ja) 空間安定装置及び空間安定方法
US11818463B2 (en) Counter-balancing vibrations from a vehicle for stabilizing image capture
EP1487053A1 (en) Antenna positioner with non-orthogonal axes and associated method
US7808429B2 (en) Beam steering control for mobile antennas
US20180088594A1 (en) Method for stabilizing mission equipment using unmanned aerial vehicle command and posture information
CN109073747A (zh) 一种无人飞行器及无人飞行器的避障控制方法
JP5017786B2 (ja) レーダ装置
JP2012112738A (ja) 追尾装置及び追尾方法
KR101560578B1 (ko) 영상 처리를 이용한 김발장치의 지향오차 제어 장치 및 방법
JP5907535B2 (ja) 衛星追尾アンテナシステムおよび衛星追尾アンテナ制御方法
KR101564298B1 (ko) 이중김벌 구조를 갖는 시선안정화장치의 기동성 향상을 위한 이중김벌 제어 장치 및 방법
JP4775296B2 (ja) 撮像空間安定化装置及び被写体追尾装置
KR101235692B1 (ko) 관성항법장치를 이용한 짐발의 좌표 지향 장치 및 이를 이용한 좌표 지향 방법
KR101408067B1 (ko) 항공기 장착 전자광학장비의 좌표지향성능 향상 방법
KR101366773B1 (ko) 롤 진동 억제 장치를 구비한 비행체 및 이의 구동 방법
Bisgaard et al. Input shaping for helicopter slung load swing reduction
JP6361229B2 (ja) レーダ装置及びその制御方法
JP5517564B2 (ja) 制振装置
JP6175885B2 (ja) 光空間通信システム、移動局、および、制御方法
JP6349870B2 (ja) レーダアンテナ装置
JP2008241321A (ja) Rcs制御装置
JP6780528B2 (ja) 位置保持方法および移動体
JP4963429B2 (ja) 追尾アンテナ装置、姿勢角推定方法およびそのプログラム
JP2009284458A (ja) アンテナ姿勢制御装置
JP7231298B1 (ja) 無人航空機の制御システム、及び無人航空機の制御プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170824

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190813

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190826

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6586990

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150