(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の監視領域内に進入する目標となる飛行体の監視を行なう飛行目標監視システムにおいて、
前記監視領域を互いに分担し、かつ当該監視領域の内、少なくとも一部の領域を共有するように各分担領域に配置され、それぞれ方位方向及び高低方向に回動自在でかつ前記分担領域及び共有領域を視野とし、前記飛行体が視野内に入った際に、前記飛行体から発生される熱を捕捉及び追尾することで目標方向情報を得る第１及び第２の赤外線カメラ装置と、
これら第１及び第２の赤外線カメラ装置でそれぞれ得られる目標方向情報、及び前記飛行体捕捉もしくは追尾処理時に得られる前記第１及び第２の赤外線カメラ装置の方位及び高低方向への角度情報に基づいて前記飛行体の位置情報を算出する位置算出装置とを具備し、
前記第１及び第２の赤外線カメラ装置は、視野内で少なくとも前記飛行体の左右側面もしくは熱の発生元となる後部を捕捉及び追尾することを特徴とする飛行目標監視システム。
【請求項２】
さらに、全監視領域を覆うように前記第１及び第２の赤外線カメラ装置とは別の分担領域に配置される第３の赤外線カメラ装置を備え、
前記位置算出装置は、前記第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置の各々で得られる目標方向情報、及び前記飛行体捕捉もしくは追尾処理時に得られる前記第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置各々の方位及び高低方向への角度情報に基づいて前記飛行体の位置情報を算出することを特徴とする請求項１記載の飛行目標監視システム。
【請求項３】
前記第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置の各々で得られる前記飛行体の検出情報は、前記飛行体の検出位置を自装置の方位及び高低方向への傾き角度に対する角度情報に変換されて前記角度情報とともに前記位置算出装置に転送されることを特徴とする請求項１または２記載の飛行目標監視システム。
【請求項４】
前記位置算出装置は、表示器と、
前記第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置のうち前記飛行体が進入した領域に該当する赤外線カメラ装置の方位及び高低方向への傾き角度と、この傾き角度に対する前記飛行体の存在角度とを前記飛行体の３次元位置情報として前記表示器に表示する表示制御手段とをさらに備えてなることを特徴とする請求項１または２記載の飛行目標監視システム。
【請求項５】
前記表示制御手段は、前記表示器に、前記赤外線カメラ装置の方位方向への傾き角度に対応する縦の基準線と前記赤外線カメラ装置の高低方向への傾き角度に対応する横の基準線とを表示させるとともに、これら縦及び横の基準線から前記飛行体の存在角度に対応する位置に前記飛行体を示すシンボルを表示することを特徴とする請求項４記載の飛行目標監視システム。
【請求項６】
前記表示制御手段は、前記飛行体が前記第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置のうち少なくとも２つが共有する領域に進入したとき、前記表示器に対し、表示画面上で前記縦及び横の基準線、及び前記飛行体を示すシンボルを赤外線カメラ装置毎に互いに異なる表示形態で表示させることを特徴とする請求項５記載の飛行目標監視システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば空港や防衛関連施設に適用され、特に監視領域内に進入した飛行体の監視を行なう飛行目標監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、空港や防衛関連施設においては、航空機の飛行状況を監視するために、レーダを用いることが必要不可欠となっている。
【０００３】
ところで、空港などにおいては、監視すべき領域の広さが数十ｋｍ四方にも及ぶ場合があり、大送信電力のレーダが要求される。また、航空機側にトランスポンダなどの応答装置が無い機体にも十分に対応するために、レーダの送信出力を常に大きくしておく必要がある。さらに、航空機の位置情報精度を向上させるためには、レーダアンテナ自体も大型化が避けられない状況にある。このため、レーダの価格やその運用経費の増大が問題となってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、レーダを用いた監視システムでは、監視を行なうべき領域の広さや航空機の種類に応じて柔軟に対応できるようにするために、レーダの送信出力を常に大きくしておく必要があり、その結果運用経費の増大を招き、さらに、航空機の位置情報精度を向上させるために、レーダアンテナの大型化が避けられないものとなり、価格の増大を招いてしまうものとなる。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、監視を行なうべき領域の広さや監視対象となる飛行体の種類によらず、この領域内に進入した飛行体の監視を低コストでかつ精度良く行なうことを可能とし、しかも維持経費の削減も大幅に図り得る飛行目標監視システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る飛行目標監視システムは、所定の監視領域内に進入する目標となる飛行体の監視を行なう飛行目標監視システムにおいて、監視領域を互いに分担し、かつ当該監視領域の内、少なくとも一部の領域を共有するように各分担領域に配置され、それぞれ方位方向及び高低方向に回動自在でかつ分担領域及び共有領域を視野とし、飛行体が視野内に入った際に、飛行体から発生される熱を捕捉及び追尾することで目標方向情報を得る第１及び第２の赤外線カメラ装置と、これら第１及び第２の赤外線カメラ装置でそれぞれ得られる目標方向情報、及び飛行体捕捉もしくは追尾処理時に得られる第１及び第２の赤外線カメラ装置の方位及び高低方向への角度情報に基づいて飛行体の位置情報を算出する位置算出装置とを具備し、第１及び第２の赤外線カメラ装置は、視野内で少なくとも飛行体の左右側面もしくは熱の発生元となる後部を捕捉及び追尾することを特徴とする。
【０００７】
すなわちこの発明では、２台の赤外線カメラ装置が、監視を行なうべき領域中で少なくとも一部の領域を共有するように分担された領域にそれぞれ配置されるので、飛行体が監視領域に進入すれば、必ず１台の赤外線カメラ装置は飛行体の側面乃至後方を撮影できる。さらに、飛行体が共有領域に進入すれば、２台の赤外線カメラ装置で探知可能となり、各自赤外線カメラ装置で得られた検出情報を位置算出装置で演算して飛行体の現在位置を求めることができる。
【０００８】
従ってこの発明によれば、飛行体が分担領域に進入すると、その領域に該当する赤外線カメラ装置により飛行体の熱源を探知可能となることにより比較的低感度の探知素子を赤外線カメラ装置に使用しても十分な探知距離を実現でき、しかも２台の赤外線カメラ装置で得られる２つの検出情報を統合演算することで、３画測量による３次元情報を得ることができるので、レーダを用いたシステムと比べると、高精度で比較的小型でかつ安価なシステムを提供することができる。また、赤外線カメラ装置を用いて飛行体を、熱源を可視可能な側面または後方から撮影するようにすれば、飛行体を正面から探知する場合に比して、同一の装置で数倍の探知距離が確保可能であり、従来の如く目標検出位置精度を向上させるためにレーダ及びレーザを用いることなく、監視対象の飛行体の正確な位置情報を得ることが可能となる。
【０００９】
また、この発明では、さらに、全監視領域を覆うように第１及び第２の赤外線カメラ装置とは別の分担領域に配置される第３の赤外線カメラ装置を備え、位置算出装置は、第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置の各々で得られる目標方向情報、及び飛行体捕捉もしくは追尾処理時に得られる第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置各々の方位及び高低方向への角度情報に基づいて飛行体の位置情報を算出することを特徴とするので、飛行体の監視を行なう上で、信頼性の高い監視システムを構築できる。
【００１０】
また、この発明では、第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置の各々で得られる検出情報は、飛行体の検出位置を自装置の方位及び高低方向への傾き角度に対する角度情報に変換されて角度情報とともに位置算出装置に転送されることを特徴とするので、赤外線カメラ装置と位置算出装置との間を数十ｋｍ離隔しても、角度情報に変換して転送することで伝送ラインのコストアップを極力抑えることが可能となる。
【００１１】
また、この発明では、位置算出装置は、表示器と、第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置のうち飛行体が進入した領域に該当する赤外線カメラ装置の方位及び高低方向への傾き角度と、この傾き角度に対する飛行体の存在角度とを表示器に表示する表示制御手段とをさらに備え、表示制御手段は、表示器に、赤外線カメラ装置の方位方向への傾き角度に対応する縦の基準線と赤外線カメラ装置の高低方向への傾き角度に対応する横の基準線とを表示させるとともに、これら縦及び横の基準線から飛行体の存在角度に対応する位置に飛行体を示すシンボルを表示することを特徴とするので、飛行体が分担領域に進入した際に、その領域に該当する赤外線カメラ装置から飛行体を見た正確な方向（方位、高低）情報を位置算出装置の監視者に提示することができる。
【００１２】
さらに、この発明では、表示制御手段は、飛行体が第１、第２及び第３の赤外線カメラ装置のうち少なくとも２つが共有する領域に進入したとき、表示器に対し、表示画面上で縦及び横の基準線、及び飛行体を示すシンボルを赤外線カメラ装置毎に互いに異なる表示形態で表示させることを特徴とするので、位置算出装置の監視者は、表示形態を見ることで、１台の表示器で２台以上の赤外線カメラ装置それぞれから見た飛行体を視認できるようになり、これにより監視者は１人で済み、システム全体としてコスト削減及び運用費用削減に有利となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明に係わる飛行目標監視システムの一実施形態における航空機捕捉時の様子を示す概略構成図であり、図２は一実施形態の信号処理系統を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すシステムでは、４台の赤外線カメラ１−１〜１−４（図１中では１−１，１−２のみを図示）を監視領域ＡＲＥＡの４隅近傍にそれぞれ配置している。これら４台の赤外線カメラ１−１〜１−４は、監視領域ＡＲＥＡを互いに分担し、しかも監視領域ＡＲＥＡの略中央部を共有するようにしており、その内部にある探知素子がそれぞれ方位方向（図１中では矢印ＥＬ方向）及び高低方向（図１中では矢印ＡＺ方向）に回動自在であり、各分担領域内に進入した航空機ＡＰの熱源となるジェット噴射装置を探知素子で検出するものである。なお、赤外線カメラ１−１〜１−４は、それぞれ航空機ＡＰの正面を見た場合には最大探知距離が約８ｋｍ四方の性能とすれば、航空機ＡＰの側面もしくは後方を見た場合には最大探知距離が数十ｋｍ四方にも及ぶ。従って、図１において、赤外線カメラ１−１、１−２は、各分担領域に進入した航空機ＡＰの左右側面を捕捉し、以後航空機ＡＰの後方を追尾するように回動することになる。
【００１５】
これら赤外線カメラ１−１〜１−４には、図２に示す如く、画像処理装置２−１〜２−４が設置されている。そして、これら画像処理装置２−１〜２−４には、それぞれ共通の統合演算装置３が接続される。なお、画像処理装置２−１〜２−４と統合演算装置３との間は、数十ｋｍ離隔されている。
【００１６】
画像処理装置２−１〜２−４は、検出した目標の画像処理を行なうものであり、対応する赤外線カメラ１−１〜１−４の目標とする航空機ＡＰ捕捉もしくは追尾時の傾き角度情報と画像処理による視野内の目標方向情報とを統合演算装置３に転送する。統合演算装置３は、４台の赤外線カメラ１−１〜１−４で得られる情報を処理することで監視領域ＡＲＥＡ内に進入した航空機ＡＰの３次元位置を算出し、後述する表示器に表示する。
【００１７】
次に、上記構成における処理動作について図３を参照して説明する。
すなわち、目標となる航空機ＡＰが位置Ａ１、つまり赤外線カメラ１−１の分担領域に来た場合、赤外線カメラ１−１が航空機ＡＰの熱源を探知する。この時、画像処理装置２−１では、赤外線カメラ１−１の高低及び方位方向への傾き角度情報と画像処理による視野内の目標方向情報（高低方向及び方位方向）を得ることができる。さらに、航空機ＡＰが前進して位置Ａ２に来た場合、赤外線カメラ１−２も航空機ＡＰの熱源を探知する。このため、同様にして赤外線カメラ１−２から見た目標方向情報が得られる。
【００１８】
統合演算装置３では、上記２つの情報から演算処理により、正確な３次元位置情報が得られる。これを表示器に表示することで、従来のレーダにより得られる位置情報と同等の情報を得ることが可能となる。
【００１９】
また、この実施形態では、統合演算装置３に、赤外線カメラ装置１−１〜１−４のうち航空機ＡＰが進入した領域に該当する赤外線カメラ装置１−１の方位及び高低方向への傾き角度と、この傾き角度に対する航空機ＡＰの存在角度とを表示器に表示する表示制御手段を設けるようにしている。
【００２０】
ここで、上記制御過程における統合演算装置３内の表示器での表示例を図４に示す。図４において、符号４０は表示器であり、その表示画面に該当する赤外線カメラ１−１の方位方向への傾き角度に対応する縦の基準線４１と赤外線カメラ１−１の高低方向への傾き角度に対応する横の基準線４２とを表示させている。また、表示器４０は、その表示画面上にこれら縦及び横の基準線４１，４２からの航空機ＡＰの存在角度に対応する位置に航空機ＡＰを示すシンボル４３を表示している。このようにすることで、航空機ＡＰが例えば赤外線カメラ１−１の分担領域に進入した際に、赤外線カメラ１−１から航空機ＡＰを見た正確な方向（方位、高低）情報を統合演算装置３の監視者に提示することができる。
【００２１】
また、航空機ＡＰがさらに進んで赤外線カメラ１−１〜１−４が共有する領域に進入したとき、統合演算装置３内の表示制御手段は、表示器４０に対し、表示画面上で縦及び横の基準線４１，４２、及び航空機ＡＰを示すシンボル４３を赤外線カメラ１−１〜１−４毎に互いに異なる表示形態で表示させるようにもしている。この場合、表示画面を４分割して各分割画面に対応する赤外線カメラ１−１〜１−４から見た航空機ＡＰを示すシンボルを表示したり、また、各赤外線カメラ１−１〜１−４毎に、色、点滅、コンシール、下線、囲み線、フォントのうちの少なくともいずれかにより属性を変更したりすることが考えられる。
【００２２】
このようにすれば、統合演算装置３の監視者は、表示器４０の表示形態を見ることで、１台の表示器４０で４台の赤外線カメラ１−１〜１−４から見た航空機ＡＰを視認できるようになり、これにより監視者は１人で済み、システム全体としてコスト削減及び運用費用削減に有利となる。
【００２３】
以上述べたように上記実施形態では、４台の赤外線カメラ１−１〜１−４が、監視領域ＡＲＥＡ中で少なくとも一部の領域を共有するように分担された領域にそれぞれ配置されるので、航空機ＡＰが監視領域ＡＲＥＡに進入すれば、必ず１台の赤外線カメラ１−１は航空機ＡＰの側面乃至後方を撮影できる。さらに、航空機ＡＰが共有領域、つまり中央領域に進入すれば、２台乃至４台の赤外線カメラ１−１〜１−４で探知可能となり、各自赤外線カメラ１−１〜１−４で得られた検出情報を統合演算装置３で演算して航空機ＡＰの現在位置を求められる。
【００２４】
従って、航空機ＡＰが分担領域に進入すると、その領域に該当する赤外線カメラ１−１により航空機ＡＰの熱源つまりジェット噴射装置が探知可能となることにより比較的低感度の探知素子を赤外線カメラ１−１〜１−４に使用しても十分な探知距離を実現でき、しかも赤外線カメラ１−１〜１−４で得られる各検出情報を統合演算装置３で統合演算することで、３画測量による３次元情報を得ることができるので、レーダを用いたシステムと比べると、高精度で比較的小型でかつ安価なシステムを提供することができる。
【００２５】
また、赤外線カメラ１−１〜１−４を用いて航空機ＡＰを、熱源を可視可能な側面または後方から撮影するようにすれば、航空機ＡＰを正面から探知する場合に比して、同一の装置で数倍の探知距離が確保可能となる。なお、従来では、目標検出位置精度を向上させるためにレーダ及びレーザを用いて行なっていたが、この場合、設計段階で装置の大型化が避けられないばかりでなく、曇りや雨、霧等の気象条件に影響されやすく、航空機ＡＰを正確に識別することが困難となることが多かった。そこで、この発明では、雲や雨、霧の温度と航空機ＡＰのジェット噴射装置の温度との差が大幅に違うことに着目して、熱の許容範囲を航空機ＡＰに合わせて設定することにより、安価な赤外線カメラを用いて、監視対象の航空機ＡＰのみを正確に識別することが可能となる。
【００２６】
なお、赤外線カメラ１−１〜１−４は、方位及び高低方向に駆動するための駆動機構のみを設けた構成であるので、小型であり、電波の送信などの大電力を必要としないため、メンテナンスなどの維持も容易である。
【００２７】
また、上記実施形態では、赤外線カメラ１−１〜１−４にそれぞれ設置された画像処理装置２−１〜２−４は、航空機ＡＰの検出位置を自装置の方位及び高低方向への傾き角度に対する角度情報に変換して角度情報とともに統合演算装置３に転送するようにしているので、赤外線カメラ１−１〜１−４と統合演算装置３との間を数十ｋｍ離隔しても、角度情報に変換して転送することで伝送ラインのコストアップを極力抑えることが可能となる。
【００２８】
一方、上記実施形態において、統合演算装置３は、表示器４０と、航空機ＡＰが進入した領域に該当する赤外線カメラ１−１の方位及び高低方向への傾き角度と、この傾き角度に対する航空機ＡＰの存在角度とを表示器４０に表示する表示制御手段とをさらに備え、表示制御手段は、表示器４０に、赤外線カメラ１−１の方位方向への傾き角度に対応する縦の基準線４１と赤外線カメラ１−１の高低方向への傾き角度に対応する横の基準線４２とを表示させるとともに、これら縦及び横の基準線４１，４２から航空機ＡＰの存在角度に対応する位置に航空機ＡＰを示すシンボル４３を表示するようにしているので、航空機ＡＰが分担領域に進入した際に、その領域に該当する赤外線カメラ１−１から航空機ＡＰを見た正確な方向（方位、高低）情報を統合演算装置３の監視者に提示することができる。
【００２９】
さらに、上記実施形態において、表示制御手段は、航空機ＡＰが赤外線カメラ１−１〜１−４のうち少なくとも２つが共有する領域に進入したとき、表示器４０に対し、表示画面上で縦及び横の基準線４１，４２、及びシンボル４３を赤外線カメラ１−１〜１−４毎に互いに異なる表示形態で表示させるようにしているので、統合演算装置３の監視者は、表示形態を見ることで、１台の表示器４０で赤外線カメラ１−１〜１−４それぞれから見た航空機ＡＰを視認できるようになり、これにより監視者は１人で済み、システム全体としてコスト削減及び運用費用削減に有利となる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、監視領域ＡＲＥＡに４台の赤外線カメラ１−１〜１−４を配置する例について説明したが、少なくとも２台の赤外線カメラ１−１，１−２を監視領域ＡＲＥＡ内の少なくとも一部の領域を共有する分担領域にそれぞれ配置するようにすれば、航空機ＡＰが監視領域ＡＲＥＡに進入した際に、必ず１台の赤外線カメラ１−１は航空機ＡＰの側面乃至後方を撮影でき、さらに共有領域に進入すれば、２台の赤外線カメラ１−１、１−２で探知可能となり、各自赤外線カメラ１−１，１−２で得られた検出情報を統合演算装置３で演算して航空機ＡＰの３次元位置を求めることができる。
【００３１】
また、全監視領域ＡＲＥＡを覆うように赤外線カメラ１−１，１−２とは別の分担領域に赤外線カメラ１−３を配置すれば、航空機ＡＰの監視を行なう上で、信頼性の高い監視システムを構築できる。つまり、この発明では、３台の赤外線カメラ１−１〜１−３を用いれば、監視システムとしては、十分に好適したものとなる。
【００３２】
その他、監視領域の形、航空機ＡＰの種類、赤外線カメラの配置方法や表示器への表示方法等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、監視を行なうべき領域の広さや監視対象となる飛行体の種類によらず、また、位置精度向上のためにレーダ及びレーザを用いることもなく、この領域内に進入した飛行体の監視を低コストでかつ精度良く行なうことを可能とし、しかも維持経費の削減も大幅に図り得る飛行目標監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる飛行目標監視システムの一実施形態における航空機捕捉時の様子を示す概略構成図。
【図２】同実施形態の信号処理系統を示すブロック図。
【図３】同実施形態のシステム構成における航空機捕捉及び追尾の動作を説明するために示す図。
【図４】同実施形態の表示器における表示例を示す図。
【符号の説明】
１−１〜１−４…赤外線カメラ、
２−１〜２−４…画像処理装置、
３…統合演算装置、
４０…表示器、
４１…縦の基準線、
４２…横の基準線、
４３…シンボル、
ＡＰ…航空機、
ＡＲＥＡ…監視領域。
【図１】
0003625409.tif 000002
【図２】
0003625409.tif 000003
【図３】
0003625409.tif 000004
【図４】
0003625409.tif 000005