(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工衛星に地球を指向するように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮像機と、
上記人工衛星の軌道情報と撮像機の指向方向を解析し、上記人工衛星に搭載した撮像機が監視目標を撮像できる運用条件を設定する運用計画機、
上記運用計画機で設定された運用条件に従い、上記人工衛星と情報授受して人工衛星と撮像機を運用制御し、所定の動作時刻に上記撮像機の指向方向を制御して監視目標の撮像を指示する運用管制装置、
及び上記撮像機の撮像した画像データを受信し記録するレコーダとを備えた第１の地上局と、
地球上各地の地理情報及び位置情報を記述した地理情報データベースを格納した第１のメモリ、
上記人工衛星の軌道条件や地上通過時刻及び撮像機の視野範囲の情報を記述した衛星情報データベースを格納した第２のメモリ、
監視目標を設定して撮像予約したデータを記述する撮像予約データベースを格納した第３のメモリ、
及び上記第１のメモリの格納する地理情報データベースに接続し、監視目標を探索して対象を選択する目標探索ルーチン、上記第２のメモリの格納する衛星情報データベースに接続し、目標探索ルーチンで選択した監視目標を撮像可能な人工衛星の通過時刻や撮像機の撮像可能範囲を調査し決定するための衛星情報検索ルーチン、上記第３のメモリの格納する撮像予約データベースに接続し、撮影を希望する監視目標と撮像時刻を予約登録する撮像予約登録ルーチン、を具備したソフトウェアを格納した第４のメモリを備えた第２の地上局と、
計算機、
及び上記計算機上で動作し、上記第２の地上局に接続して第４のメモリに格納されたソフトウェアの上記各ルーチンを利用して、撮影を希望する監視目標の撮像予約登録を行う第２のソフトウェアを格納した第５のメモリ、
を備えた第３の地上局と、
により構成され、
上記第１から第３の地上局は、互いに通信回線で接続され、
上記運用計画機は、上記第３のメモリの撮影予約データベースに接続し、予約登録された撮像予約状況に基づいて優先順位を設定して予約を取捨選択して、上記撮像機の動作時刻及び撮像条件を設定し、設定した運用条件を上記運用管制装置に送信する、
ことを特徴とする監視装置。
【請求項２】
人工衛星の軌道情報と当該人工衛星に搭載され地球表面の画像データを取得する撮像機の指向方向を解析し、上記人工衛星に搭載した撮像機が監視目標を撮像できる運用条件を設定する運用計画機、
上記運用計画機で設定された運用条件に従い、上記人工衛星と情報授受して人工衛星と撮像機を運用制御し、所定の動作時刻に上記撮像機の指向方向を制御して監視目標の撮像を指示する運用管制装置、
及び上記撮像機の撮像した画像データを受信し記録するレコーダとを備えた第１の地上局と、
地球上各地の地理情報及び位置情報を記述した地理情報データベースを格納した第１のメモリ、
上記人工衛星の軌道条件や地上通過時刻及び撮像機の視野範囲の情報を記述した衛星情報データベースを格納した第２のメモリ、
監視目標を設定して撮像予約したデータを記述する撮像予約データベースを格納した第３のメモリ、
及び上記第１のメモリの格納する地理情報データベースに接続し、監視目標を探索して対象を選択する目標探索ルーチン、上記第２のメモリの格納する衛星情報データベースに接続し、目標探索ルーチンで選択した監視目標を撮像可能な人工衛星の通過時刻や撮像機の撮像可能範囲を調査し決定するための衛星情報検索ルーチン、上記第３のメモリの格納する撮像予約データベースに接続し、撮影を希望する監視目標と撮像時刻を予約登録する撮像予約登録ルーチン、を具備したソフトウェアを格納した第４のメモリを備えた第２の地上局と、
計算機、
及び上記計算機上で動作し、上記第２の地上局に接続して第４のメモリに格納されたソフトウェアの上記各ルーチンを利用して、撮影を希望する監視目標の撮像予約を行う第２のソフトウェアを格納した第５のメモリ、
を備えた第３の地上局と、
により構成され、
上記第１から第３の地上局は、互いに通信回線で接続され、
上記運用計画機は、上記第３のメモリの撮影予約データベースに接続し、予約登録された撮像予約状況に基づいて優先順位を設定して予約を取捨選択して、上記撮像機の動作時刻及び撮像条件を設定し、設定した運用条件を上記運用管制装置に送信する、
ことを特徴とする監視装置。
【請求項３】
人工衛星の軌道情報と当該人工衛星に搭載され地球表面の画像データを取得する撮像機の指向方向を解析し、上記人工衛星に搭載した撮像機が監視目標を撮像できる運用条件を設定する運用計画機と、
地球上各地の地理情報及び位置情報を記述した地理情報データベースを格納した第１のメモリと、
上記人工衛星の軌道条件や地上通過時刻及び撮像機の視野範囲の情報を記述した衛星情報データベースを格納した第２のメモリと、
監視目標を設定して撮像予約したデータを記述する撮像予約データベースを格納した第３のメモリと、
上記第１のメモリの格納する地理情報データベースに接続し、監視目標を探索して対象を選択する目標探索ルーチン、上記第２のメモリの格納する衛星情報データベースに接続し、目標探索ルーチンで選択した監視目標を撮像可能な人工衛星の通過時刻や撮像機の撮像可能範囲を調査し決定するための衛星情報検索ルーチン、上記第３のメモリの格納する撮像予約データベースに接続し、撮影を希望する監視目標と撮像時刻を予約登録する撮像予約登録ルーチン、を具備したソフトウェアを格納した第４のメモリと、
を備えた地上局と、
上記地上局に接続し、上記第４のメモリに格納されたソフトウェアの上記各ルーチンを利用して、撮影を希望する監視目標の撮像予約を行う他の地上局に接続する通信回線と、
を備え、
上記運用計画機は、上記第３のメモリの撮影予約データベースに接続し、予約登録された撮像予約状況に基づいて優先順位を設定して予約を取捨選択して、上記撮像機の動作時刻及び撮像条件を設定し、上記人工衛星との情報授受により人工衛星と撮像機を運用制御し、所定の動作時刻に上記撮像機の指向方向を制御して監視目標の撮像を指示する運用管制装置に対して、当該設定した運用条件を送信する、
ことを特徴とする監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は地球の上空を所定の高度で航行する空間航行体に搭載した撮像機を地上局で運用制御して、災害発生地域や監視を要する建造物や車両等の監視目標の画像情報を取得する監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の監視装置を説明するための図であり、図において１は地球２の上空を所定の高度で航行する人工衛星や航空機ないしは飛行船などのいわゆる空間航行体、３は地上に設置されて上記空間航行体１の運用条件を設定したり、上記空間航行体１と信号やデータなどの情報授受をする地上局、４は上記地上局３から上記空間航行体１に送信される運用制御用のコマンド等の信号、５は上記空間航行体１から上記地上局３に対して送信される観測画像情報等のデータ、６は災害発生地域や監視を要する人造建造物や車両等の監視目標である。災害が発生して所定の地域の情報が必要になったような場合、地上局３から運用制御用の信号４を上記空間航行体１に送信し、次に上記空間航行体１が上記監視目標６を観測して画像情報を取得してデータ５として地上局３に送信する。
【０００３】
次に動作の詳細について図４を用いて説明する。図において１から５は図３と同様であり、７は上記地上局３に設置されて上記空間航行体１の軌道条件を計算する軌道計算機、８は冊子として装丁されて上記地上局３に常備された地図、９は上記空間航行体１に地球を指向して搭載され、地球表面の画像データを取得する撮像機である。図の如く構成された従来の監視装置においては、災害等が発生するとまず地上局３に待機している作業者が該当地域を上記地図８の中から探し、該当地域を監視目標として経度、緯度情報を上記地図８から読みとる。次に作業者は上記空間航行体１が監視目標の上空を通過する時刻と軌道条件を上記軌道計算機７を用いて算出する。次に作業者は撮像機９が監視目標を指向するために適した撮像時刻と軌道条件及び撮像機の指向方向決定して運用制御信号を作成し、次に図示されていない送信機を介して信号４として空間航行体１に送信する。一方上記空間航行体１においては取得した信号４に応じて撮像機９を動作して監視目標の画像情報を取得し、次に取得した画像情報を図示されていない送信機を介してデータ５として地上局３に送信していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の監視装置では、監視目標６を作業者が地図８で探索し、緯度、経度情報を調査した後に空間航行体１の軌道と撮像機９の視野方向を軌道計算機７で解析し、更に撮像機９の視野が監視目標６を捉える範囲と時刻を作業者が予測して空間航行体に撮像指示をするため、監視目標６の探索と、空間航行体１の軌道及び撮像機９の視野範囲を解析する手間がかかり、緊急時や災害発生時に即応するのが難しいという課題があった。また撮像条件の設定を特定の地上局３のみでしか実施できないので、監視目標を選択できる作業者と作業場所が限定されるという制約があった。また監視目標６を撮像する時刻を予め予約することは従来からできたが、作業者が予約を受けた個々の撮像条件を上記の如き手順で設定するため、多数の予約が発生すると、予約してから撮像するまでに長い時間を要するという課題があった。
【０００５】
この発明は上記ような課題を改善するためになされたものであり、いつでも、どこでも、誰でも端末にアクセスするだけで監視目標の探索及び決定と、撮像機の撮像条件設定が可能となり、迅速な撮像が可能な監視装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明による監視装置は地球の上空を所定の高度で航行する空間航行体に地球を指向するように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮像機と、上記空間航行体の運用条件解析と上記撮像機の撮像条件を解析する運用計画機、上記空間航行体と情報授受して空間航行体と撮像機を運用制御する運用管制装置、及び上記撮像機の撮像した画像データを受信し記録するレコーダとを備えた第１の地上局と、地球上各地の地理情報及び位置情報を記述した地理情報データベースを格納した第１のメモリ、空間航行体の軌道条件や地上通過時刻及び撮像機の視野範囲を記述した衛星情報データベースを格納した第２のメモリ、及び監視目標を設定して撮像予約したデータを記述する撮像予約データベースを格納した第３のメモリ、上記第１から第３のメモリの格納するデータベースにアクセスして情報を処理するソフトウェアを格納した第４のメモリを備えた第２の地上局と、パーソナルコンピュータ等の計算機、及び上記第２の地上局の有するデータベースや第４のメモリにアクセスして上記計算機上で動作させるソフトウェアを格納した第５のメモリを備えた第３の地上局及び第４の地上局とにより構成され、上記第１から第４の地上局同士が互いに通信回線で接続されたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図であり、図において１は地球の上空を所定の高度で航行する空間航行体、２は地球、３は地上に設置されて上記空間航行体１の運用条件を設定したり、上記空間航行体１と信号やデータなどの情報授受をする地上局、４は上記地上局３から上空空間航行体１に送信される運用制御用のコマンド等の信号、５は上記空間航行体１から上記地上局３に対して送信される観測画像情報等のデータ、６は災害発生地域や監視を要する人造建造物や車両等の監視目標、１０は上記複数の地上局３同士を接続して信号やデータ授受の伝搬経路となる通信回線を示す。また複数の地上局の構成要素として、３ａは運用管制と撮像指示を行う第１の地上局、３ｂは地理情報や衛星軌道情報などの情報蓄積を行う第２の地上局、３ｃは監視目標設定をする第３の地上局、３ｄは監視目標設定をする第４の地上局である。この発明による監視装置は図の如く構成されており、災害が発生して所定の地域の情報が必要になったような場合、第３の地上局３ｃや第４の地上局３ｄで作業中の作業者は第２の地上局３ｂに蓄積された地理情報を通信回線１０を経由して参照し、監視目標６を設定し、設定情報を通信回線１０を経由して撮像予約情報として第２の地上局３ｂに蓄積する。次に第１の地上局３ａでは通信回線１０を経由して第２の地上局３ｂに蓄積された撮像予約情報を参照して、空間航行体１及び撮像機の運用計画を立て、運用制御用の信号４を上記空間航行体１に送信する。次に上記空間航行体１が上記監視目標６を観測して画像情報を取得してデータ５として地上局３に送信する。
【０００８】
図において上記空間航行体１は低軌道で地球を周回する観測衛星や静止軌道から地球を観測する気象衛星等の人工衛星や、航空機、気球ないしは飛行船等である。また撮像機９は視覚画像を取得する可視光学センサや合成開口レーダのようなイメージングレーダ、マイクロ波放射計、赤外線センサ、紫外線センサなどが使用可能である。また第１の地上局３ａとしては人工衛星や航空機の追跡管制局が候補となるが、第２の地上局３ｂ、第３の地上局３ｃ、第４の地上局３ｄとしては衛星信号受信局、地方自治体組織、企業、個人宅、野営地など計算機を通信回線１０に接続可能な条件を満足すればいずれでもよく、更に地上局は４つに限定せず数量はいくらでもよい。また第２の地上局３ｂが第１の地上局３ａや第３の地上局３ｃに包含されてもよい。
【０００９】
次に各地上局の動作の詳細について図２を用いて説明する。図において１は地球の上空を所定の高度で航行する人工衛星や航空機ないしは飛行船などの空間航行体、３ａは運用管制と撮像指示を行う第１の地上局、３ｂは地理情報や衛星軌道情報などの情報蓄積を行う第２の地上局、３ｃは監視目標設定をする第３の地上局、３ｄは監視目標設定をする第４の地上局、４は上記地上局３から上記空間航行体１に送信される運用制御用のコマンド等の信号、５は上記空間航行体１から上記地上局３に対して送信される観測画像情報等のデータ、９は上記空間航行体１に地球を指向して搭載され、地球表面の画像データを取得する撮像機、１０は上記複数の地上局３同士を接続して信号やデータ授受の伝搬経路となる通信回線、１１は上記第１の地上局３ａに設置され、上記空間航行体１の軌道情報と撮像機９の指向方向を解析し、撮像機９が任意の監視目標を撮像できる運用条件を設定する運用計画機、１２は上記第１の地上局３ａに設置され、上記空間航行体１とデータ授受し、軌道及び姿勢を制御し、かつ撮像機９に撮像指示を発信する運用管制装置、１３は上記第１の地上局３ａに設置され、上記撮像機９の撮像した画像データを受信し記録するレコーダ、１４は上記第２の地上局３ｂに設置され、地球上各地の地理情報及び位置情報を記述した地理情報データベースを格納した第１のメモリ、１５は上記第２の地上局３ｂに設置され、衛星の軌道条件、地上通過時刻、撮像機の視野範囲などを記述した衛星情報データベースを格納した第２のメモリ、１６は上記第２の地上局３ｂに設置され、監視目標を設定して撮像予約したデータを記述する撮像予約データベースを格納した第３のメモリ、１７ａは上記第２の地上局３ｂに設置され、上記地理情報データベースを格納した第１のメモリにアクセスして監視目標を探索するルーチンと、監視目標を撮像可能な衛星情報を上記衛星情報データベースを格納した第２のメモリで検索するルーチンと、撮像条件の予約を上記撮像予約データベースを格納した第３のメモリに登録するルーチンを備えた探索予約ソフトウェアを格納した第４のメモリ、１７ｂは上記第３の地上局３ｃないし第４の地上局３ｄに設置され、上記第２の地上局の備える各データベースを格納したメモリ及び第４のメモリ１７ａにアクセスして計算機で動作させる第２のソフトウェアを格納したメモリ、１８は上記第３の地上局３ｃないし第４の地上局３ｄに設置され、上記通信回線１０を経由して上記第２の地上局３ｂにアクセスするパーソナルコンピュータなどの計算機である。
【００１０】
運用管制と撮像指示を行う第１の地上局３ａにおいては、運用計画機１１が上記空間航行体１の軌道情報と撮像機９の指向方向を解析し、空間航行体１に搭載した撮像機９が任意の監視目標を撮像できる運用条件を設定する。次に運用管制装置１２は上記運用計画機１１が設定した運用条件を信号４として上記空間航行体１に送信し、空間航行体１の軌道及び姿勢を制御すると共に、上記撮像機９に対する撮像指示を発信する。上記空間航行体１は上記運用管制装置から受信した信号４に基づき運用制御されると共に、搭載する撮像機９で監視目標の撮像情報を取得してデータ５として上記第１の地上局３ａに送信する。次に第１の地上局３ａが具備するレコーダ１３において伝送されたデータ５を受信し、記録する。
【００１１】
一方第２の地上局３ｂは情報蓄積をしており、通信回線１０を経由して他の地上局からデータを参照したり、データを書き込むことが可能となっている。第２の地上局３ｂが備える第１のメモリ１４に格納された地理情報データベースにおいて地球上各地の地理情報及び位置情報を記録している。上記地理情報データベースは、地上各地の地理情報を位置情報と共に記述したものであり、データベース化された地図情報でもよいし、ＧＩＳ（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）などのデータベースを使用することも可能である。この際位置情報は航法衛星で利用しているＷｏｒｌｄ  Ｇｅｏｄｅｔｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ８４と呼ばれる測地座標系の位置座標であるか、または緯度／経度情報でもよい。更に監視予定地については予め航法衛星を用いて位置座標を測定して上記地理情報データベースに記録しておいてもよいし、人工衛星や航空機から空間三角測量により実測した結果を地理情報データベースに記録しておいてもよい。また第２のメモリ１５に格納された衛星情報データベースは空間航行体１の軌道条件や地上通過時刻及び撮像機の視野範囲を記録している。また第３のメモリ１６に格納された撮像予約データベースは監視目標を設定して撮像予約したデータを記録している。更にソフトウェアを格納した第４のメモリ１７ａには地理情報データベースを格納した第１のメモリ１４にアクセスして監視目標を探索するルーチンと、監視目標を撮像可能な衛星情報を第２のメモリ１５に格納された衛星情報データベースで検索するルーチンと、撮像条件の予約を第３のメモリ１６に格納された撮像予約データベースに登録するルーチンを具備する探索予約ソフトウェアを格納している。
【００１２】
次に第３の地上局３ｃや第４の地上局３ｄにおいて監視目標設定をする手順について説明する。作業者はパーソナルコンピュータ等の計算機１８を動作させて、第５のメモリに格納されたソフトウェアを利用して、通信回線１０を経由して第２の地上局３ｂにアクセスする。次に第２の地上局３ｂの具備する第４のメモリに格納された探索予約ソフトウェアを上記計算機１８にダウンロードする。次に探索予約ソフトウェアの具備する監視目標探索ルーチンを利用して上記地理情報データベースを格納した第１のメモリ１４にアクセスし、監視目標を探索して対象を選択する。監視目標の探索方法としては、視覚イメージとして地図をめくるように場所を探索するサブルーチンと、キーワード検索して探索するサブルーチン、及び緯度と経度の組合せで探索するサブルーチンを具備した監視目標探索ルーチンをプログラムする。探索して監視目標６が決定した後に、計算機１８の具備するポインティングデバイスで画面上の決定した場所をダブルクリックして該当箇所が選択される。次に探索予約ソフトウェアの具備する衛星情報検索ルーチンを利用して衛星情報データベースを格納した第２のメモリ１４にアクセスし、上記目標探索ルーチンで選択した監視目標を撮像可能な空間航行体１の通過時刻や撮像機９の撮像可能範囲を調査し決定する。目標探索ルーチンでは該当監視目標を撮像するための空間航行体１の通過時刻や指向角度情報を一覧表示する。更に探索予約ソフトウェアの具備する撮像予約登録ルーチンを利用して撮像予約データベースを格納した第３のメモリ１５にアクセスして、撮像を希望する監視目標と撮像時刻を予約登録する。第３の地上局３ｃや第４の地上局３ｄにおける一連の監視目標設定手続きは、あたかも航空機の搭乗予約する際のフライト便検索と同様の手続きであり、計算機１８を用いて所望の撮像条件を設定した後に、撮像予約データベースを格納した第３のメモリにアクセスして予約情報を登録する。なお計算機１８は電話回線や衛星回線などの通信回線１０と接続していれば、砂漠やジャングル、海上等の建屋の存在しない条件下でも利用可能である。また第５のメモリ１７ｂが予め第４のメモリ１７ａに格納された探索予約ソフトウェアを格納していてもよい。
【００１３】
次に第１の地上局３ａの具備する運用計画機１１が通信回線１０を経由して第２の地上局３ｂにアクセスし、撮像予約データベースを格納した第３のメモリ１６及び衛星情報データベースを格納した第２のメモリ１５にアクセスして、撮像予約状況を把握し、空間航行体１に搭載した撮像機９を動作させる時刻及び撮像条件を計画及び決定する。この際撮像予約データベースに登録された複数の予約を同時に実現できない場合は優先順位を設定して予約の取捨選択を実施する。次に運用計画機１１は決定した空間航行体１の運用条件及び撮像条件を運用管制装置１２に送信する。運用管制装置１２では受信した空間航行体１の運用条件及び撮像条件に基づき空間航行体１に運用制御用の信号を送信し、所定の時刻に空間航行体１や撮像機９の指向方向を制御して監視目標の撮像を実施する。取得された画像情報は空間航行体１から第１の地上局３ａに設置されたレコーダ１３に送信される。レコーダ１３は通信回線１０に接続されているので、地理情報データベースを格納した第１のメモリ１４に取得した画像データを登録すると共に、撮像予約したユーザに対して画像データを送信する。
【００１４】
【発明の効果】
この発明によれば、監視目標を迅速に設定できるという効果がある。また監視目標を撮像機の視野が捉えるための衛星軌道や撮像条件を調査する作業を人手を介して実施する必要がないので、作業が省力化され、迅速な撮像が可能な監視が可能となり、災害発生時や緊急事態に対応して即座にデータを取得できるという効果がある。また各家庭や企業等に設置された計算機にアクセスするだけで監視目標の探索及び決定と、撮像機の撮像条件設定が可能となり、作業が身近でかつ直感的になるという効果がある。また通信回線さえ確保されていれば、地球上のいかなる地域からでも撮像予約が可能なので、未開地域等で緊急に近隣状況を知る必要がある場合などに即座に的確な情報を入手可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による監視装置の実施の形態を示す構成図である。
【図２】  この発明による監視装置の動作を説明する図である。
【図３】  従来の監視装置を示す図である。
【図４】  従来の監視装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  空間航行体、２  地球、３  地上局、４  信号、５  データ、６  監視目標、７  軌道計算機、８  地図、９  撮像機、１０  通信回線、１１  運用計画機、１２  運用管制装置、１３  レコーダ、１４  地理情報データベースを格納した第１のメモリ、１５  衛星情報データベースを格納した第２のメモリ、１６撮像予約データベースを格納した第３のメモリ、１７  ソフトウェアを格納したメモリ、１８  計算機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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