(57)【要約】【課題】捜索海面における海域の状況を迅速に把握し、対象物を効率良く監視又は捜索することができる海上監視・捜索方法を提供する。【解決手段】高速で飛行する航空機（固定翼、回転翼）２１に搭載したレーザレーダ２２から対象物１１が存在すると思われる捜索海域１０に対して、所定の比率の矩形状のレーザ光２３を照射し、捜索海域１０における一回に取得する撮像領域（レーザ照射エリア）２４の撮像情報を取得し、この撮像上方から捜索海域１０の波の情報を取得し、前記取得した捜索海域１０の波の情報から、前記レーザレーダの捜索俯角（θ）を決定し、対象物１１を捜索する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海上に浮遊又は漂流又は走行している対象物を、捜索機に搭載したレーザレーダで監視又は捜索する海上監視・捜索方法であって、
捜索機が捜索海域に到着後、捜索海域の海面の撮像情報を取得し、
この撮像情報から、捜索海域の波の情報を取得し、
前記取得した捜索海域の波の情報から、前記レーザレーダの捜索俯角を決定し、対象物を捜索することを特徴とする海上監視・捜索方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記撮像情報が、捜索海域における捜索機の真下海域の輝度解析情報であることを特徴とする海上監視・捜索方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記撮像情報が、捜索海域のスリット領域の輝度解析情報であることを特徴とする海上監視・捜索方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
前記捜索俯角の決定と共に、捜索機の捜索高度又は捜索速度のいずれか一方又は両方を決定することを特徴とする海上監視・捜索方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
前記捜索機が、航空機であることを特徴とする海上監視・捜索方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海上に浮遊する捜索対象物を監視・捜索する海上監視・捜索方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上遭難者又は海上遭難船等は、空域からはヘリコプタや飛行機、海域では船舶により捜索される。また、目視捜索を補充するためにレーダ捜索が行われている。船舶に搭載され画像を動画として形成するレーダは、結果的には双眼鏡の目視捜索である。レーダにより走査的に静止画像を形成する技術は知られている（特許文献１）。また、得られた画像を処理する技術は知られている（特許文献２）。
【０００３】
図５及び図６に従来技術に係る海上捜索の一例を示す。
図５に示すように、捜索海域では目標物がなく、捜索する捜索海域１０は、１０ｋｍ四方を短時間で捜索する必要がある。また、捜索者等の対象物１１は小さい（例えば人間の頭の大きさは約２０ｃｍ程度）ので、捜索船１００１の自船位置を常に確認しつつレーザレーダ等の監視装置１００２によりレーザ光１００３を照射して捜索するのは、高度な技術を要する。
【０００４】
そこで、図６に示すようなレーザレーダ等の監視装置をヘリコプタ１０１１に搭載し、捜索海域１０に対して所定比率（Ｌ×Ｗ）のスリット状のレーザ光１０１２を照射することで広範囲な捜索海域１０を簡易迅速に捜索することが提案されている（特許文献３）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８８７４７号公報
【特許文献２】特開２００２−０６３５７５号公報
【特許文献３】特開２００７−２１８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、レーザレーダ監視システムによる捜索を行う場合、人物サイズの捜索目標物を検出するため、狭い画角で撮像しながら捜索範囲内を水平方向に旋回を繰り返す方式で実施していた。
船舶の場合、船舶の航行速度が比較的遅いため、従来の捜索技術で実施可能であるが、航空機（固定翼、回転翼）の場合、航行速度が非常に速いため、水平方向に旋回しながらの捜索では捜索範囲内で撮像できない箇所が多数発生し、効率的な捜索が困難である、という問題がある。
【０００７】
よって、捜索を開始するに当たって、現状における海面状況に応じた捜索条件を迅速に取得し、漏れのない確実な捜索を行うことができる技術の出現が切望されている。
【０００８】
本発明は、前記問題に鑑み、捜索海面における海域の状況を迅速に把握し、対象物を効率良く監視又は捜索することができる海上監視・捜索方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、海上に浮遊又は漂流又は走行している対象物を、捜索機に搭載したレーザレーダで監視又は捜索する海上監視・捜索方法であって、捜索機が捜索海域に到着後、捜索海域の海面の撮像情報を取得し、この撮像情報から、捜索海域の波の情報を取得し、前記取得した捜索海域の波の情報から、前記レーザレーダの捜索俯角を決定し、対象物を捜索することを特徴とする海上監視・捜索方法にある。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記撮像情報が、捜索海域における捜索機の真下海域の輝度解析情報であることを特徴とする海上監視・捜索方法にある。
【００１１】
第３の発明は、第１又は２の発明において、前記撮像情報が、捜索海域のスリット領域の輝度解析情報であることを特徴とする海上監視・捜索方法にある。
【００１２】
第４の発明は、第１乃至３のいずれか一つの発明において、前記捜索俯角の決定と共に、捜索機の捜索高度又は捜索速度のいずれか一方又は両方を決定することを特徴とする海上監視・捜索方法にある。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記捜索機が、航空機であることを特徴とする海上監視・捜索方法にある。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、捜索開始前に捜索海域の海面状況を取得することにより、海面状況に応じた最適な捜索設定を自動取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例】
【００１６】
本発明による実施例に係る海上監視・捜索方法について、図面を参照して説明する。図１は、実施例に係る海上監視・捜索方法を実施するレーザレーダを搭載した航空機での監視・捜索方法の概略図である。図２は捜索開始前の航空機直下の海面映像とその輝度解析結果の一例を示す図である。
図１に示すように、高速で飛行する航空機（固定翼、回転翼）２１に搭載したレーザレーダ２２から対象物１１が存在すると思われる捜索海域１０に対して、所定の比率の矩形状のレーザ光２３を照射し、捜索海域１０における一回に取得する撮像領域（レーザ照射エリア）２４の撮像情報を取得する。
【００１７】
この撮像情報は、図２に示すように、捜索開始前における航空機の真下海面の撮像情報である。そして、この撮像情報を輝度解析することで、捜索幅方向（Ｗ）における輝度情報を取得する。同様にして撮像情報を複数回取得して、一画面分の海域映像を取得する。
この複数回の解析により、海面映像（１画面分、例えばｎ＝６４０×４８０画素）を取得し、各画素分輝度をｘ１、…、ｘｎとすると、海面映像の輝度平均は、下記式（１）にて取得できる。
【００１８】
【数１】
2010133802.tif 000003
【００１９】
このときの分散は、下記式（２）となり、標準偏差は分散の正の平方根で表される。
【数２】
2010133802.tif 000004
【００２０】
ここで、海面映像の状況を標準偏差により判断する。
この撮像情報から、捜索海域の波の情報を取得し、前記取得した捜索海域の波の情報から、前記レーザレーダの捜索俯角を決定し、対象物を捜索する。
【００２１】
このように、本発明によれば、捜索海域に到着した直後において、捜索開始の前に、先ず航空機の捜索海域の直下の海面映像を撮像し、その撮像情報から輝度解析し、これを複数回取得することで、複数回の輝度解析情報を取得することとなる。この結果、捜索海域直下における三次元的な海面状況を迅速に把握することができる。
そして、この捜索海域の情報から、特に航空機に搭載したレーザレーダ２２の俯角を決定することで確実な捜索を可能としている。
【００２２】
次に、捜索設定の一例を、下記「表１」に示す。
【００２３】
【表１】
2010133802.tif 000005
【００２４】
表１に示すように、標準偏差の結果より、標準偏差が小さい場合には、波が穏やか（波高が小）であると判断し、高度が一定の場合に、俯角θを小さくする。
また、標準偏差の結果より、標準偏差が中の場合には、中間の波（波高が中）であると判断し、高度が一定の場合に、俯角θを中程度にする。
また、標準偏差の結果より、標準偏差が大の場合には、波が荒い（波高が大）と判断し、高度が一定の場合に、俯角θを大きくする。
なお、この判断は一例であり、さらに波高のレベルを詳細に区別するようにして、俯角を決定することもできる。
ここで、俯角とは、図１に示すように、水平面（航空機の進行方向）と下り勾配の線とで構成される垂直面内の角度をいう。
【００２５】
さらに、高度と速度を加味する場合には、下記「表２」に示すように、所定高度よりもさらに高度Ｈを低くすると共に、速度Ｖを高速にすることもできる。
【００２６】
【表２】
2010133802.tif 000006
【００２７】
このように、航空機で遭難海域にいち早く到着した際に、先ず捜索開始に先だって、搭載したレーザレーダ２２からレーザ光２３を航空機の直下に照射して海面状況の映像を取得し、海面状況の映像から波条件を予測し、最適な捜索設定（レーザレーダの俯角（θ）、並びに航空機の高さ、航空機の速度、カメラゲイン等の諸条件）を自動取得するようにしているので、海面状況に応じた最適な捜索設定を自動取得することができる。
【００２８】
本発明にかかる撮像情報としては、アスペクト比が１：２０以上のスリット状のレーザ光２３を用いるのが特に好ましい。
ここで、スリット状のレーザ光２３のアスペクト比（Ａｓｐｅｃｔ Ｒａｔｉｏ）とは、図１に示すように、レーザ光２３のレーザ照射領域の端から端までの捜索幅（スパン）Ｗと長さＬとの割合をいう。
本発明では、アスペクト比が１：２０以上、より好ましくは１：３０以上とするのが好ましい。具体的には、一回のレーザ照射領域としてＷ＝１８０ｍの場合には、Ｌ＝１．５ｍとして、レーザ出力を４００ｍＪ／パルスとすることができる。また、Ｗ＝９０ｍの場合には、Ｌ＝１．５ｍとして、レーザ出力を２００ｍＪ／パルスと低出力のレーザ装置とすることができる。これにより、レーザ監視装置の小型化を図ることができる。
【００２９】
また、捜索又は監視の対象物１１として、例えば人間の頭部では直径が０．２ｍ、浮き輪で直径が１ｍ未満、例えば人間の胴部又は浮遊物で直径１〜５ｍ程度である。
【００３０】
ここで、対象物１１のサイズが０．２ｍ程度の場合には、レーザ光２３の照射領域としては、アスペクト比＝１：５０とするのが好ましい。
また、対象物のサイズが１．０ｍ程度の場合には、レーザ光２３の照射領域としては、アスペクト比＝１：２０とするのが好ましい。
【００３１】
また、レーザ照射領域の重なりがない場合には、捜索もれが生じるのを防ぐために、対象物１１が例えば０．２ｍの場合には、０．１ｍの誤差を許容するとして、角度誤差を０．１ｍ／５ｍ＝２％とするのが好ましい。また、対象物１１が例えば１．０ｍの場合には、０．５ｍの誤差を許容するとして、角度誤差を０．５ｍ／１２．５ｍ＝４％とするのが好ましい。
【００３２】
次に海難救助における捜索方法の一例について、図１を参照しつつ説明する。
図３は、捜索機に搭載した映像表示装置の捜索画面の一例を示す図である。
先ず、航空機２１が捜索海域に到着したら、スリット状のレーザ光２３を照射し、航空機直下の海域の撮像を行う。
次に、捜索海域の波の状況を把握した後、レーザレーダ２２の俯角（θ）を決定する。次いで、航空機の高さ、航空機の速度、カメラゲイン等の諸条件を決定し、海面状況に応じた最適な捜索設定を決定する。
【００３３】
その後、直ちに、捜索を開始する。捜索した海域の確認には、図３に示すように、画面の電子地図３０上において、捜索範囲３１を確定すると共に、捜索した航跡３２及びエリア３３を目視可能に重畳表示する。
これにより、捜索時において、常に捜索範囲内の捜索状況を目視確認することができる。
【００３４】
この結果、捜索状況を電子地図に重畳表示することにより、航空機の捜索作業員（パイロット等を含む）が捜索状況を容易に把握し、捜索範囲内の抜けのない捜索精度が高い捜索が確実にできることとなる。
【００３５】
そして、目的の対象物１１を探知した場合には、対象物１１の真上において回転翼の航空機の場合にはホバリングして、目標の識別を実施する。そして、直ちに、救出可能な場合には、救出する。また、固定翼の航空機の場合には、その場で旋回し、救出の回転翼の航空機又は捜索船の到着を待つ。
一方、天候状態等により救出不可能な場合には、その場で旋回して、捜索船の到着を待って救出する。
【００３６】
図４は、本発明の海上監視・捜索方法を実施するレーザ監視装置の全体構成を示すブロック図である。図４に示すように、レーザ監視装置は、レーザレーダ１０１、レーザレーダ制御部１０２、制御装置１０３及び表示装置（表示手段）１０４を備えて構成されている。
【００３７】
前記レーザレーダ１０１は、送光部（送光手段）１１１、受光部（撮像手段）１１２を備えて構成されている。
前記送光部１１１は、例えば、スリット状のレーザ光２３を発するレーザ発振器１２１、レーザ発振器１２１から発せられたレーザ光２３を対象物へ照射させる送光レンズ１２２、該送光レンズ１２２の角度を調整するための送光レンズアクチュエータ（図示略）を主な要素として備えている。
前記レーザ発振器１２１は、例えば、半導体レーザなどの小型のレーザであり、後述するレーザレーダ制御部１０２内のレーザ電源１０２−６から電源供給をうけ、パルス状のレーザ光を出射する。また、送光レンズアクチュエータは、後述するレーザレーダ制御部１０２から供給される制御信号に基づいて、送光レンズ１２２の位置を調整する。これにより、送光レンズ１２２に入射されるレーザ光の角度を調整し、所望の範囲に、レーザ光を射出させることを可能としている。
【００３８】
前記受光部１１２は、例えば、ズームレンズ１３１、シャッタ装置１３２、及びＩＣＣＤ（イメージインテンシファイアＣＣＤ）カメラヘッド１３３を備えて構成されている。ズームレンズ１３１は、前記送光部１１１から発せられ、対象物１１により反射された反射光を集光して、シャッタ装置１３２に導く。該シャッタ装置１３２は、後述するレーザレーダ制御部１０２内に設けられたシャッタ装置制御部１０２−４により駆動されるものであり、ズームレンズ１３１により導かれた光をＩＣＣＤカメラヘッド１３３に取り込むシャッタとして機能する。ＩＣＣＤカメラヘッド１３３は、取り込んだ光を電気信号に変換して画像信号を生成し、この画像信号をレーザレーダ制御部１０２内の信号処理装置（画像処理手段）１０２−５へ出力する。このようなレーザレーダ１０１は、旋回台１４０によりその回転角及び俯角が所望の角度に調節される構造となっている。この俯角の指示情報は前述した捜索海域の直下における海面の状況により決定する。
【００３９】
前記レーザレーダ制御部１０２は、制御装置１０３から供給される各種制御信号に基づいて、前記レーザレーダ１０１の送光部１１１、受光部１１２、及びレーザレーダ１０１の回転角などを調整する旋回台１４０を制御する。前記レーザレーダ制御部１０２は、例えば、旋回台駆動部１０２−１、同期回路１０２−２、制御信号変換装置１０２−３、シャッタ装置制御部１０２−４、信号処理装置１０２−５、及びレーザ電源１０２−６等を備えている。
【００４０】
前記制御装置１０３は、レーザレーダ１０１を制御するための各種制御信号を生成し、生成した各種制御信号をレーザレーダ制御部１０２に出力するとともに、レーザレーダ制御部１０２から供給される監視結果を表示装置１０４へ出力する。
前記表示装置１０４は、制御装置１０３から入力される監視結果を表示する表示モニタ（図示略）を備えている。
【００４１】
上述したレーザレーダ制御部１０２及び制御装置１０３は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるコンピュータシステムを内蔵している。後述の各種機能を実現するための一連の処理過程は、プログラムの形式でＨＤ又はＲＯＭ等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能を実現させる。
【００４２】
次に、本実施例に係る監視装置の作用について説明する。
先ず、捜索・監視時において、制御装置１０３は、スリット状のレーザ光２３を所定のタイミングで出射させるために必要となる同期制御信号、所定のタイミングで出射したレーザ光が所定の物体に到達し、反射された反射光のみを受光部１１２が備えるＩＣＣＤカメラヘッド１３３に取り込むためのシャッタ駆動信号などを生成し、これらをレーザレーダ制御部１０２に出力する。
【００４３】
前記制御装置１０３から出力された前記同期制御信号及びシャッタ駆動信号は、レーザレーダ制御部１０２内の制御信号変換装置１０２−３を経由して、同期回路１０２−２、シャッタ装置制御部１０２−４へそれぞれ供給される。
同期回路１０２−２は、入力された同期制御信号に基づいて、レーザ光の送光と受光の同期を取るための同期信号を生成し、この同期信号をレーザ電源１０２−６及びシャッタ装置制御部１０２−４に出力する。
レーザ電源１０２−６は、同期回路１０２−２から供給された同期信号に基づいて、レーザレーダ制御部１０２が備えるレーザ発振器１２１の動作信号を生成し、この動作信号に基づいてレーザ発振器１２１を駆動する。これにより、所定のタイミングでレーザ発振器１２１からスリット状のパルスレーザ光２３が発せられることとなる。
一方、シャッタ装置制御部１０２−４は、制御装置１０３から入力されたシャッタ駆動信号及び同期回路１０２−２から入力された同期信号に基づいて、レーザレーダ１０１が備える受光部１１２のシャッタ装置１３２を駆動する。
【００４４】
これにより、まず、レーザ電源１０２−６によりレーザ発振器１２１が駆動されることにより、所定のタイミングでパルスレーザ光がレーザ発振器１２１から出射される。このレーザ光は、送光レンズ１２２により所定の範囲を有する照射領域に拡張されて、外部へ出射されスリット状のレーザ光２３をレーザ照射領域に照射する。更に、照射領域内に存在する対象物１１により反射されたレーザ光が受光部１１２に導かれることとなる。この場合において、上述のシャッタ装置制御部１０２−４が前記シャッタ駆動信号に基づいてシャッタ装置１３２を駆動することにより、対象物によって反射されてきたレーザ光のみをＩＣＣＤカメラヘッド１３３に取り込むことが可能となる。
【００４５】
そして、ＩＣＣＤカメラヘッド１３３により取り込まれた光の情報は、電気信号である画像信号に変換されて、レーザレーダ制御部１０２内の信号処理装置１０２−５に出力される。信号処理装置１０２−５からの信号は、制御信号変換装置１０２−３を経由して制御装置１０３へ入力される。制御装置１０３は、入力された信号を表示装置１０４に出力する。これにより、対象物１１などが可視情報として、表示装置１０４の表示モニタに鮮明に（輝度が高く）表示されることとなる。この結果、表示モニタに表示された画像を乗組員等が確認することにより、照射領域に存在した物体の形状や大きさなどの情報を取得することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明に係る海上監視・捜索方法は、捜索開始前に捜索海域の海面状況を取得することにより、海面状況に応じた最適な捜索設定を自動取得することができ、航空機を用いた空からの迅速な監視を行うことに用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例に係るレーザレーダを搭載した航空機での監視・捜索方法の概略図である。
【図２】捜索開始前の航空機直下の海面映像とその輝度解析結果の一例を示す図である。
【図３】捜索機に搭載した映像表示装置の捜索画面の一例を示す図である。
【図４】レーザ監視方法を実施するレーザ監視装置の全体構成を示すブロック図である。
【図５】従来の船舶による捜索の一例を示す図である。
【図６】従来の船舶による捜索の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  捜索海域
１１  対象物
２１  航空機
２２  レーザレーダ
２３  レーザ光
２４  撮像領域
【図１】
2010133802.tif 000007
【図２】
2010133802.tif 000008
【図３】
2010133802.tif 000009
【図４】
2010133802.tif 000010
【図５】
2010133802.tif 000011
【図６】
2010133802.tif 000012