(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め指定された指定目標に向けて飛しょうする飛しょう体に搭載され、飛しょう中に捉えた複数の目標候補から前記指定目標を選択する目標選択装置において、
飛しょう体１０を発射させる発射装置１１は、
指定目標が存在する方向を発射装置方向基準Ａとし、この発射装置方向基準Ａを中心とする標定範囲内で地表面上に存在する指定目標と、その指定目標近傍の目標後方との各目標毎に、
発射装置１１から前記各目標までの標定距離と、
前記各目標の移動速度と、
前記各目標の発射装置方向基準の方位角度ψと、
前記各目標の画像とを計測し、
各目標毎に、
地表面上の２次元座標で表される発射装置位置基準の初期目標座標ＴＯＰ１（ｔ０ｘ１，ｔ０ｙ１）〜ＴＯＰｎ（ｔ０ｘｎ，ｔ０ｙｎ）と、
発射装置基準の目標移動速度ＴＶ１（ｔｖｘ１，ｔｖｙ１）〜ＴＶｎ（ｔｖｘｎ，ｔｖｙｎ）と、
サイズを含む画像特徴量ＩＭＧ１〜ＩＭＧｎとを、演算して求め、
（ａ）記憶手段１８であって、
前記発射装置１１からの前記各目標毎の前記初期目標座標ＴＯＰ１（ｔ０ｘ１，ｔ０ｙ１）〜ＴＯＰｎ（ｔ０ｘｎ，ｔ０ｙｎ）と、
前記目標移動速度ＴＶ１（ｔｖｘ１，ｔｖｙ１）〜ＴＶｎ（ｔｖｘｎ，ｔｖｙｎ）と、
前記画像特徴量ＩＭＧ１〜ＩＭＧｎとを、データ転送して記憶する記憶手段１８と、
（ｂ）飛しょう体の飛しょう中に、加速度および角速度を検出する慣性センサ１７と、
（ｃ）ジンバル機構部１３と、
（ｄ）シーカ１４であって、
（ｄ１）ジンバル機構部１３に支持された赤外線カメラから成る撮像部１５と、
（ｄ２）レーザ測距ユニット１６であって、
前記各目標をシーカ軸の中心となるようにジンバル機構部１３を制御して前記各目標と飛しょう中の飛しょう体との相対距離Ｒを算出し、シーカ軸が前記各目標に向くようにジンバル機構部１３を制御し、このシーカ軸方向を測距方位角ψとして出力するレーザ測距ユニット１６とを有するシーカ１４と、
（ｅ）慣性センサ１７によって検出された加速度および角速度とによって、飛しょう中の飛しょう体の現在の２次元位置座標と高度Ｈとから成る現在の３次元座標を、算出する演算手段２６と、
（ｆ）前記撮像部１５によって撮像された画像を処理して前記各目標の前記画像特徴量を抽出する画像処理演算手段２７と、
（ｇ）座標推定演算手段３０であって、
３次元座標算出手段２６によって算出された３次元座標に基づいて、発射位置から現在位置に対応する地表面での位置までの飛しょう距離Ｘを算出し、
レーザ測距ユニット１６によって算出された前記相対距離Ｒと、
前記高度Ｈとに基づいて、前記各目標毎の推定位置、
Ｘ＋√（Ｒ２−Ｈ２）
を算出し、
この推定位置に基づいて、発射装置位置基準の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）を算出する座標推定演算手段３０と、
（ｈ）記憶手段１８に記憶されるデータと、経過した時間とから、前記各目標毎の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）を更新する位置更新手段２５と、
（ｉ）前記更新された各目標毎の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）のうち、標定位置座標に最も近く、かつ画像処理演算手段２７によって抽出された画像特徴量が、指定目標の画像特徴量に最も近い画像特徴量を持つ候補を、指定目標として選択する演算手段３１と、
（ｊ）選択された指定目標を、シーカで捕捉し、誘導する手段とを含むことを特徴とする目標選択装置。
【請求項２】
画像特徴量はさらに、前記各目標の形状および温度パターンを含むことを特徴とする請求項１記載の目標選択装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、目標物を追尾する飛しょう体に搭載され、飛しょう中に捉えた複数の目標候補から予め指定された指定目標を選択する目標選択装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
飛しょう体に搭載され、複数の目標候補から指定目標を選択する従来技術として、特開平７−１８０９９６号公報に記載される方法がある。図５は、この従来の目標選択方法を示す図である。
【０００３】
飛しょう体１は、発射装置２から発射され、予め指定された指定目標に向けて飛しょうする。飛しょう体１には、目標を撮像するシーカが搭載されており、このシーカで撮像した目標に向けて飛しょうする。このときシーカ視野に、複数の目標候補が含まれる場合がある。このような場合、この従来技術では、目標候補のサイズと予め指定された指定目標のサイズとを比較することで、目標を選択している。
【０００４】
さらに詳細に説明すると、まず複数の目標候補から１つの目標候補を選択し、シーカ画像３から、目標候補のシーカ画像上でのサイズである目標画像サイズＡを求める。これとともに、飛しょう体１と選択した目標候補との相対距離Ｒを、たとえばレーザ測距装置によって測定する。そして、目標画像サイズＡ、相対距離Ｒ、および目標サイズの算出式：Ｒ×tan（Ａ）に基づいて、選択した目標候補のサイズを算出する。
【０００５】
そして、この選択した目標候補のサイズと予め指定された目標サイズとを比較し、その差が所定の範囲内であれば、その目標候補を目標であると判定し、所定の範囲外であれば、つぎの目標候補に対し、上記した演算を行なう。このようにして、複数の目標候補から指定目標の選択を行なう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の選択方法では、目標画像サイズＡに基づいて目標を選択するので、目標サイズの同じ目標候補が複数存在した場合には、目標画像サイズＡが等しくなり、目標を選択することができなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、目標候補の大きさが等しい場合であっても、指定目標を選択することができる目標選択装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、予め指定された指定目標に向けて飛しょうする飛しょう体に搭載され、飛しょう中に捉えた複数の目標候補から前記指定目標を選択する目標選択装置において、
飛しょう体１０を発射させる発射装置１１は、
指定目標が存在する方向を発射装置方向基準Ａとし、この発射装置方向基準Ａを中心とする標定範囲内で地表面上に存在する指定目標と、その指定目標近傍の目標後方との各目標毎に、
発射装置１１から前記各目標までの標定距離と、
前記各目標の移動速度と、
前記各目標の発射装置方向基準の方位角度ψと、
前記各目標の画像とを計測し、
各目標毎に、
地表面上の２次元座標で表される発射装置位置基準の初期目標座標ＴＯＰ１（ｔ０ｘ１，ｔ０ｙ１）〜ＴＯＰｎ（ｔ０ｘｎ，ｔ０ｙｎ）と、
発射装置基準の目標移動速度ＴＶ１（ｔｖｘ１，ｔｖｙ１）〜ＴＶｎ（ｔｖｘｎ，ｔｖｙｎ）と、
サイズを含む画像特徴量ＩＭＧ１〜ＩＭＧｎとを、演算して求め、
（ａ）記憶手段１８であって、
前記発射装置１１からの前記各目標毎の前記初期目標座標ＴＯＰ１（ｔ０ｘ１，ｔ０ｙ１）〜ＴＯＰｎ（ｔ０ｘｎ，ｔ０ｙｎ）と、
前記目標移動速度ＴＶ１（ｔｖｘ１，ｔｖｙ１）〜ＴＶｎ（ｔｖｘｎ，ｔｖｙｎ）と、
前記画像特徴量ＩＭＧ１〜ＩＭＧｎとを、データ転送して記憶する記憶手段１８と、
（ｂ）飛しょう体の飛しょう中に、加速度および角速度を検出する慣性センサ１７と、
（ｃ）ジンバル機構部１３と、
（ｄ）シーカ１４であって、
（ｄ１）ジンバル機構部１３に支持された赤外線カメラから成る撮像部１５と、
（ｄ２）レーザ測距ユニット１６であって、
前記各目標をシーカ軸の中心となるようにジンバル機構部１３を制御して前記各目標と飛しょう中の飛しょう体との相対距離Ｒを算出し、シーカ軸が前記各目標に向くようにジンバル機構部１３を制御し、このシーカ軸方向を測距方位角ψとして出力するレーザ測距ユニット１６とを有するシーカ１４と、
（ｅ）慣性センサ１７によって検出された加速度および角速度とによって、飛しょう中の飛しょう体の現在の２次元位置座標と高度Ｈとから成る現在の３次元座標を、算出する演算手段２６と、
（ｆ）前記撮像部１５によって撮像された画像を処理して前記各目標の前記画像特徴量を抽出する画像処理演算手段２７と、
（ｇ）座標推定演算手段３０であって、
３次元座標算出手段２６によって算出された３次元座標に基づいて、発射位置から現在位置に対応する地表面での位置までの飛しょう距離Ｘを算出し、
レーザ測距ユニット１６によって算出された前記相対距離Ｒと、
前記高度Ｈとに基づいて、前記各目標毎の推定位置、
Ｘ＋√（Ｒ２−Ｈ２）
を算出し、
この推定位置に基づいて、発射装置位置基準の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）を算出する座標推定演算手段３０と、
（ｈ）記憶手段１８に記憶されるデータと、経過した時間とから、前記各目標毎の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）を更新する位置更新手段２５と、
（ｉ）前記更新された各目標毎の推定位置座標ＭＴＰ１（ｍｔｘ１，ｍｔｙ１）〜ＭＴＰｎ（ｍｔｘｎ，ｍｔｙｎ）のうち、標定位置座標に最も近く、かつ画像処理演算手段２７によって抽出された画像特徴量が、指定目標の画像特徴量に最も近い画像特徴量を持つ候補を、指定目標として選択する演算手段３１と、
（ｊ）選択された指定目標を、シーカで捕捉し、誘導する手段とを含むことを特徴とする目標選択装置である。
【０００９】
また本発明は、画像特徴量はさらに、前記各目標の形状および温度パターンを含むことを特徴とする。
【００１０】
現在位置と各目標位置までの相対距離とから発射位置から各目標候補までの距離が算出される。したがって、目標位置情報から得られる発射位置から指定目標までの距離と、発射位置から各目標候補までの距離とを比較することで、複数の目標候補から、指定目標を選択することができる。
【００１１】
このようにして、目標サイズでなく、位置に基づいて目標を選択することで、目標候補と指定目標とが同じ大きさの場合でも、目標を選択することができる。
【００１２】
【００１３】
目標位置情報が、目標位置だけでなく、目標の移動速度などの移動情報も含むことで、飛しょう体が発射してから目標に到達するまでの間に、目標が移動する場合であっても、高精度に指定目標を選択することができる。
【００１４】
【００１５】
指定目標だけでなく、目標候補の位置情報も予め測定して記憶しておくことで、さらに高精度に指定目標を選択することが可能となる。
【００１６】
【００１７】
目標の形状、サイズ、または温度パターンなどの画像に関する特徴を比較して指定目標を選択することで、さらに高精度に選択することができる。
【００１８】
【００１９】
目標サイズでなく、位置情報に基づいて目標を選択することで、目標候補と目標とが同じ大きさの場合でも、高精度に目標を選択することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の目標選択方法の概略を示す図であり、図２は、本発明の実施の一形態である目標選択装置１２の選択方法を示す図である。飛しょう体１０は、発射前に予め目標が指定（以下、指定目標）されており、発射装置１１から発射され、飛しょう中に前記指定目標を捉えて自動制御によって追尾し、指定目標に向けて誘導される。飛しょう体１０には、目標選択装置１２が搭載され、飛しょう中に複数の目標候補を捉えた場合、目標選択装置１２で、複数の目標候補の中から指定目標を選択する。
【００２１】
目標選択装置１２は、撮像部１５および測距ユニット１６を有するシーカ１４、シーカ１４を回動自在に保持するジンバル機構部１３、慣性センサ１７および目標標定距離記憶部１８を有し、これらを用いて飛しょう中に、目標の選択を行なう。
【００２２】
図３は、発射装置１１による目標物標定方法を説明する図である。飛しょう体１０の発射前に目標標定距離を計測し、これを目標選択装置１２の目標標定距離記憶部１８に記憶する。
【００２３】
さらに詳しく説明すると、発射装置１１は指定目標が存在する方向を発射装置方向基準Ａとし、この発射装置方向基準Ａを中心とする標定範囲内に存在する複数の目標、つまり指定目標、および指定目標近傍の目標候補のそれぞれの位置および画像を計測する。計測するデータは、
１．発射装置１１から複数目標のそれぞれまでの距離
２．複数目標それぞれの移動速度
３．複数目標それぞれの発射装置方向基準Ａの方位角度
４．複数目標それぞれの画像
である。
【００２４】
なお、たとえば上記１，２はミリ波レーダ、３，４は赤外線カメラによって計測する。
【００２５】
つぎに、計測したデータに基づいてデータ処理を行ない、以下に示すように位置情報および画像情報として、各目標ごとにデータを算出する。なお、本実施形態では、発射装置および画像目標はいずれも地表面上に存在するものとし、位置情報は２次元座標で表されるものとする。
１.発射装置位置基準の初期目標座標
TOP1(t0x1,t0y1),TOP2(t0x2,t0y2),…,TO Pn(t0xn,t0yn)
２．発射装置基準の目標移動速度
TV1(tvx1,tvy1),TV2(tvx2,tvy2),…,TV n(tvxn.tvyn)
３．画像特徴量（形状、サイズ、温度パターンなど）
IMG1,IMG2,…,IMGn
【００２６】
そして、各目標の番号と、位置情報および画像情報とを飛しょう体にデータ転送し、目標標定距離記憶部１８に記憶する。そして、指定目標の番号を転送して記憶させることで、指定目標の指定を行なう。
【００２７】
このように、データを記憶した後、飛しょう体１０を発射する。そして、飛しょう中に、以下のデータ計測を実施する。
１．複数目標それぞれと飛しょう体との相対距離Ｒ
２．飛しょう体の位置座標
３．複数目標それぞれに対する測距方位角ψ
４．複数目標それぞれの画像特徴量
【００２８】
これらのデータ計測について、図２および図４を参照してさらに詳細に説明する。
【００２９】
目標選択装置１２は慣性センサ１７を有し、この慣性センサ１７に基づいて慣性航法演算回路２６で飛しょう中の現在位置の座標を算出する。慣性センサ１７は、加速度および角速度を検出し、これらに基づいて慣性航法演算回路２６で、飛しょう中の現在の座標位置を算出する。これとともに、飛しょう中にシーカで捉えた複数目標に対して、各目標候補までの相対距離の測距を行う。
【００３０】
シーカ１４は、ジンバル機構部１３に支持される撮像部１５と測距ユニット１６とを有する。撮像部１５は、たとえば赤外線カメラであり、撮像された画像は、画像処理演算部２７で画像処理され、形状、サイズ、温度パターンなどの画像特徴量が抽出される。ジンバル制御演算回路２８は、画像処理演算回路２７で抽出された複数の目標候補から１つを選択し、この選択した目標候補がシーカ軸の中心となるように、ジンバル機構部１３を制御する。測距ユニット１６は、レーザ測距装置であり、シーカ軸上にある対象物までの相対距離を測距する。つまり、選択された目標候補までの相対距離Ｒが測距される。測距データは、目標候補座標推定演算回路３０に与えられる。また、シーカ軸が目標候補に向くようにジンバル機構部が制御されたとき、このときのシーカ軸方向が、測距方位角ψとして目標候補座標推定演算回路３０に与えられる。なお測距方位角ψは、図４における水平方向のずれ角である。
【００３１】
つぎに図１を参照して、目標候補座標の推定について説明する。
慣性航法演算により、飛しょう体１０の現在の３次元座標が算出される。つまり、地表面に対応するＸＹ２次元座標と、高度Ｈが得られる。目標候補座標推定演算回路３０では、これに基づいて、発射位置から、現在位置に対応する地表面での位置までの飛しょう距離Ｘを算出する。また、測距ユニット１６からは、飛しょう体１０の現在位置から目標候補までの相対距離Ｒが得られ、ジンバル機構部１３からは測距方位角ψが得られる。ここでは、説明の簡略化のため測距方位角ψを０として、目標候補推定位置のＸ方向についての算出式で考える。
【００３２】
すると、目標候補推定位置算出式：Ｘ＋√（Ｒ2−Ｈ2）
より、目標候補推定位置（Ｘ方向）が算出される。このようにして、各目標候補に対して、発射装置位置基準の目標候補位置推定座標
MTP1(mtx1,mty1),MTP2(mtx2,mty2),…,MTPn(mtxn,mtyn)
が算出される。
【００３３】
また、これとともに目標標定距離記憶部１８に記憶されるデータに基づき、目標標定位置処理部２５によって、標定時から現在までの時間と移動速度とから移動分を算出し、指定目標および各目標候補の目標標定位置を更新する。
TP1(tx1,ty1),TP2(tx2,ty2),TPn(txn,tyn)
【００３４】
そして、目標選択演算回路３１は、目標候補座標推定演算回路３０からの発射点基準の各目標候補位置推定座標と、目標標定位置処理部２５からの更新した指定目標および各目標候補の標定位置座標とを比較する。さらに、各目標候補の画像特徴量と、指定目標の画像特徴量とを比較する。このようにして、更新後の指定目標の標定位置座標に最も近く、かつ指定目標の画像特徴量に最も近い画像特徴量をもつ目標候補を、指定目標として選択する。
【００３５】
このようにして、指定目標を選択した後は、この選択された目標をシーカで捕捉し、誘導する。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、目標サイズでなく、位置情報に基づいて目標を選択することで、目標候補と指定目標とが同じ大きさの場合でも、高精度に目標を選択することができる。
【００３７】
目標位置情報が、目標位置だけでなく、目標の移動速度などの移動情報も含むことで、飛しょう体が発射してから目標に到達するまでの間に、目標が移動する場合であっても、高精度に指定目標を選択することができる。
【００３８】
指定目標だけでなく、目標候補の位置情報も予め測定して記憶しておくことで、より高精度な指定目標の選択が可能となる。
【００３９】
サイズ、さらには目標の形状、温度パターンなどの画像に関する特徴を比較して指定目標を選択することで、さらに正確に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の目標選択方法の概略を説明する図である。
【図２】目標選択装置１２によるの目標選択方法を示す図である。
【図３】発射前に実施する目標標定を説明する図である。
【図４】飛しょう中に実施する目標候補位置推定を推定する図である。
【図５】従来の目標選択方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０  非しょう体
１１  発射装置
１２  目標選択装置
【図１】
0003597785.tif 000002
【図２】
0003597785.tif 000003
【図３】
0003597785.tif 000004
【図４】
0003597785.tif 000005
【図５】
0003597785.tif 000006