(57)【要約】【課題】本発明が解決しようとする課題は、電波センサを用いて、遠方にある目標とその周辺に飛散する物体（デブリ）を識別する目標識別装置を提供することである。【解決手段】実施形態の目標識別装置は、前記目標とその周辺の物体から放出される赤外線を検知する光波センサと、前記目標とその周辺の物体に電波を照射し、その反射波を検知する電波センサと、前記光波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出するとともに、前記電波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出する目標検出部と、前記目標検出部で検出した各データに対して、前記目標と前記光波センサ及び前記電波センサとの距離に基づいた重みづけを行って、前記目標とその周辺の物体とを識別し、前記目標の大きさと形状及び速度ベクトルを算出する算出部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図1
2020056591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標と前記目標の周辺の物体から放出される赤外線を検知する光波センサと、
前記目標と前記目標の周辺の物体に電波を照射し、その反射波を検知する電波センサと、
前記光波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出するとともに、前記電波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出する目標検出部と、
前記目標検出部で検出した各データに対して、前記目標と前記光波センサ及び前記電波センサとの距離に基づいた重みづけを行って、前記目標とその周辺の物体とを識別し、前記目標の大きさと形状及び速度ベクトルを算出する算出部と、
を備えることを特徴とした、目標識別装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記電波センサから得られた前記反射波から、タンブリング運動をしている物体を検出し、その物体が前記目標であるとして、重みづけをすることにより、前記目標の大きさと形状及び速度ベクトルを算出することを特徴とする、請求項１に記載の目標識別装置。
【請求項３】
前記光波センサは、２波長分以上の画像を取得できることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の目標識別装置。
【請求項４】
目標及び前記目標の周辺の物体から放出される赤外線を光波センサで検知し、
前記目標及び前記目標の周辺の物体に電波を照射し、その反射波を電波センサで検知し、
前記光波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出するとともに、前記電波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを目標検出部で検出し、
前記目標検出部で検出した各データに対して、前記目標と前記光波センサ及び前記電波センサとの距離に基づいた重みづけを行って、前記目標とその周辺の物体とを識別し、前記目標の大きさと形状及び速度ベクトルを算出する
ことを特徴とする、目標識別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、目標識別装置及び、目標識別方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速で自由落下する円錐形の目標と、目標周辺に飛散する物体（デブリ）を瞬時に識別する場合、光波センサによってその目標あるいは物体から放出される赤外線を検知し、温度とサイズを計測することによって目標の識別が行われることがある。
【０００３】
この場合、目標の速度が高速であることから、まだ目標が遠方にある時点から目標とその周辺に飛散する物体（デブリ）との識別を開始する必要があるが、目標は光波センサの1画素程度のサイズに結像してしまうことがあり、識別が難しく、正解率が低くなるという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２６４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、電波センサを用いて、遠方にある目標とその周辺に飛散する物体（デブリ）を識別する目標識別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】
上記課題を解決するため、実施形態の目標識別装置は、前記目標とその周辺の物体から放出される赤外線を検知する光波センサと、前記目標とその周辺の物体に電波を照射し、その反射波を検知する電波センサと、前記光波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出するとともに、前記電波センサで検知した結果に基づいて前記目標の大きさに関わるデータを検出する目標検出部と、前記目標検出部で検出した各データに対して、前記目標と前記光波センサ及び前記電波センサとの距離に基づいた重みづけを行って、前記目標とその周辺の物体とを識別し、前記目標の大きさと形状及び速度ベクトルを算出する算出部と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る目標識別装置の構造を表す図。
【図２】本実施形態に係る目標識別装置内の算出部に記憶される数値テーブルの一覧表の一例。
【図３】本実施形態に係る目標識別装置の作動順序を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、目標識別装置、目標識別方法について、図面に基づき説明する。
【０００９】
ここで、目標識別とは、高速で自由落下する円錐形の目標と、その周辺に飛散する物体（デブリ）とを識別することを言う。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る目標識別装置１０の一例である。
【００１１】
目標識別装置１０は、光波センサ１と電波センサ２、目標検出部３、算出部４を備える。
【００１２】
目標識別装置１０は、誘導信号算出部５及び操舵制御部６と接続され、全て一つの飛翔体に搭載されている。
【００１３】
光波センサ１は赤外線センサである。ＭＷＩＲとＬＷＩＲといった２波長分、もしくは２波長分以上の画像を取得できるものが望ましい。光波センサ１は、物体が放出する赤外線を検知し、目標検出部３に出力する。目標検出部３は、検知結果から、赤外線を放出した物体の温度を計測し、その温度分布から目標を検出する。ターゲットとなる目標が周囲の温度と異なるので、計測した温度から目標の大きさや形状を検出できる。またその目標の大きさや形状の時間変動から、目標識別装置１０と目標を結ぶ線に対してほぼ垂直な方向の移動速度を算出することが可能となる。
【００１４】
電波センサ２は、目標に電波を照射し、その反射波を検知して目標検出部３に出力する。目標検出部３は、検知結果から、ドップラの時間変動とレーダ反射断面積（Ｒａｄａｒ  ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎ：ＲＣＳ）、レーダ反射断面積の時間変動を計測し、目標を検出する。
【００１５】
ドップラの時間変動から、３次元方向の、目標識別装置１０に対する移動速度を算出できる。レーダ反射断面積から、目標の大きさや形状の特徴を捉えることができる。そしてレーダ反射断面積の時間変動に注目することで、目標の動きが分かる。目標がタンブリング運動などの周期性のある運動をすることが予めわかっているので、レーダ反射断面積の時間変動を計測してタンブリング運動などの周期性のある運動をしている部分があった場合、その部分目標であり、それ以外が周辺に飛散する物体であると識別することができる。
【００１６】
算出部４は、光波センサ１及び電波センサ２で検知し、目標検出部３で計測した各要素に重みづけを行い、目標の形状及び目標識別装置１０に対する速度ベクトルを算出する。予め記憶されているテーブルと各要素とを比較し、テーブルと近い要素の重みづけ係数を高くする。複数の手法で、計測した数値を用い、さらにノイズが小さい数値を優先させて算出することで、より正解率の高い識別を行うことが可能となる。なお、正解率とは、目標としての確からしさを数値化したものである。このようにして算出部４で算出した目標の形状及び速度ベクトルは、誘導信号装置に出力される。
【００１７】
誘導信号算出部５は、目標の形状及び速度ベクトルに基づいて、本装置が搭載されている飛翔体の方向が、目標の向かっている方向に対してどれだけずれているかを算出し、操舵制御部６に出力する。
【００１８】
操舵制御部６は、出力されたずれの値に基づいて、本装置が目標に向かうよう、翼制御を行う。
【００１９】
次に、本実施形態に係る目標識別装置１０の目標識別方法について図３のフローチャートを用いて説明する。
【００２０】
まず、光波センサ１は、目標及びその周辺の物体の赤外線を検知（Ｓ３１）し、検知結果を目標検出部３に出力する。並行して、電波センサ２は、電波を照射し、目標及びその周辺の物体から反射した電波を検知（Ｓ３２）し、結果を目標検出部３に出力する。
【００２１】
目標検出部３では、光波センサ１で計測した、目標とその周囲の温度分布から、目標を検出（Ｓ３３）する。検出した目標のサイズや移動速度に関するデータを算出部４に出力する。
【００２２】
また、目標検出部３では、電波センサ２で計測したドップラ及びレーダ反射断面積から目標を検出（Ｓ３３）する。検出した目標のサイズや移動速度、目標の運動に関するデータを算出部４に出力する。なお、この目標の運動に関するデータは、レーダ反射断面積の時間変動から算出している。ターゲットになる物体は多くの場合タンブリング運動等の周期的な運動をしているため、同様な運動をしている物体があればそれが目標であり、それ以外が目標の周辺に飛散した物体であると識別することができる。その識別の正解率は高く、レーダ反射断面積の時間変動は目標識別において重要な要素となっている。
【００２３】
算出部４では、目標検出部３から出力されたデータに、数値テーブル４１に基づいた重みづけ係数をかけることにより、目標の数値を決定する（Ｓ３４）。図２は重みづけ係数の一例である。パターンごとに、データ毎の係数が記されている。
【００２４】
パターンの決定は、目標識別装置１０と目標との距離により決定される。この距離は電波センサ２から得られる反射波から求められる。距離が長い場合は、電波センサ２のデータを優先的に使用し、距離が比較的短い場合は、光波センサ１のデータと電波センサ２のデータは同じ程度の優先度で用いる。状況によっては、無線などで接続されている他の機器からの指示に応じて、パターンが決定されても良い。
【００２５】
例えば、数値テーブル４１に記載されたパターン２の場合は、光波センサ１の各データの重みづけ係数は０．１、電波センサ２の重みづけ係数は０．９となっている。光波センサ１を用いて得られたある部分の大きさがＸｓ、電波センサ２を用いて得られた同じ部分の大きさがＸｒとすると、その大きさＸｔは以下の数式（１）により求められる。
【００２６】
（数１）  Ｘｔ＝０．１×Ｘｓ＋０．９×Ｘｒ      ・・・（１）
【００２７】
このようにしてすべての部分に対して重みづけ係数をかけることにより、より確からしい目標の大きさを求めることができる。
【００２８】
また目標識別装置１０と目標を結んだ線と垂直方向の移動速度については、光波センサ１でしか求められないため、特に重みづけは行わない。また同様に、目標識別装置１０と目標を結んだ線と並行方向の移動速度及び運動については、電波センサ２でしか求められないため、特に重みづけは行わない。
【００２９】
なお、これまで述べたデータに対する重みづけの方法は一例であり、他の方法で重みづけされても構わない。上記の場合は、計測項目に共通するデータのみについて重みづけを行っていたが、共通しないデータにおいても、重みづけをしても良い。識別したい目標の特徴が出ている項目の重みづけを大きくし、特徴が出にくい項目の重みづけを小さくすることで、識別する目標をより精度よく選び出せる。光波センサ１によって計測されたデータと、電波センサ２によって計測されたデータのうち、目標識別装置１０と目標との距離に応じてどちらか一方に重みづけを大きくする、という方法もある。重みづけ係数の決定も、目標識別装置１０と目標との距離以外の指標を用いても良い。状況に応じて、最適な方法を用いるのが良い。
【００３０】
また算出部４では、３次元方向の移動速度を求める。光波センサ１から求められた横方向の移動速度データと、電波センサ２から求められた前後方向の移動速度のデータから、３次元方向の移動速度が求められる。
【００３１】
こうして、目標の大きさ、形状、３次元方向の移動速度が求められる。最終的に算出されたこの算出データは、誘導信号算出部５に出力される。
【００３２】
誘導信号算出部５は、本装置が搭載されている飛翔体の方向が、目標の向かっている方向に対してどれだけずれているかを算出（Ｓ３５）し、操舵制御部６に出力する。
【００３３】
操舵制御部６は、出力されたずれの値に基づいて、本装置が搭載されている飛翔体が目標に向かうよう、翼制御を行う（Ｓ３６）。
【００３４】
このように、光波センサ１と電波センサ２を用いて目標及びその周辺の物体を計測し、重みづけを行って目標の大きさや形状、３次元方向の移動速度を求めることで、高い正解率で目標とその他を識別することが可能となる。また、レーダ反射断面積の時間変動を計測し、今回の目標の特徴であるタンブリング運動等の周期的な運動をしている部分を把握することで、より精度の高い識別が可能となる。
【００３５】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３６】
１    光波センサ、
２    電波センサ、
３    目標検出部、
４    算出部、
４１  数値テーブル、
５    誘導信号算出部、
６    操舵制御部、
１０  目標識別装置。
【図１】
2020056591.tif 000003
【図２】
2020056591.tif 000004
【図３】
2020056591.tif 000005