(57)【要約】【課題】複数の探知目標が探知された場合であっても、好適に追尾目標を設定する。【解決手段】航空機１は、探知方向を変更可能な光学センサ１３と、制御部１８とを備える。制御部１８は、光学センサ１３の視野１３０を複数の追尾領域１３２に分割し、光学センサ１３が複数の探知目標Ｔを視野１３０内に探知した場合に、当該複数の探知目標Ｔが複数の追尾領域１３２のうちの何れか１つのみに存在するか否かを判定し、複数の探知目標Ｔが１つの追尾領域１３２のみに存在すると判定した場合に、当該１つの追尾領域１３２のうち複数の探知目標Ｔが存在する範囲の中心を、光学センサ１３の追尾目標として設定する。【選択図】図３
2018054520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
探知方向を変更可能な探知手段と、
前記探知手段の視野を複数の追尾領域に分割する視野分割手段と、
前記探知手段が複数の探知目標を視野内に探知した場合に、当該複数の探知目標が前記複数の追尾領域のうちの何れか１つのみに存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の探知目標が１つの追尾領域のみに存在すると前記判定手段が判定した場合に、当該１つの追尾領域のうち前記複数の探知目標が存在する範囲の中心を、前記探知手段の追尾目標として設定する追尾設定手段と、
を備えることを特徴とする追尾目標設定装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記複数の探知目標が複数の追尾領域に亘って存在していると判定した場合に、当該複数の探知目標が前記探知手段とは異なる他の探知手段に捕捉されているものを含むか否かをさらに判定し、
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が前記他の探知手段に捕捉されているものを含むと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち前記他の探知手段に捕捉されていないものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする請求項１に記載の追尾目標設定装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記複数の探知目標が前記他の探知手段に捕捉されているものを含まないと判定した場合に、当該複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含むか否かをさらに判定し、
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含むと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち緊要地に向かって移動しているものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする請求項２に記載の追尾目標設定装置。
【請求項４】
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含まないと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち、前記探知手段により探知された時刻が最も早いものか、または、前記探知手段により探知できなくなる将来時刻が最も近いものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする請求項３に記載の追尾目標設定装置。
【請求項５】
前記探知手段が、航空機に搭載された光学センサまたはレーダーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の追尾目標設定装置。
【請求項６】
探知方向を変更可能な探知手段を備える追尾目標設定装置が、
前記探知手段による探知工程と、
前記探知手段の視野を複数の追尾領域に分割する視野分割工程と、
前記探知手段が複数の探知目標を視野内に探知した場合に、当該複数の探知目標が前記複数の追尾領域のうちの何れか１つのみに存在するか否かを判定する判定工程と、
前記複数の探知目標が１つの追尾領域のみに存在すると前記判定工程で判定された場合に、当該１つの追尾領域のうち前記複数の探知目標が存在する範囲の中心を、前記探知手段の追尾目標として設定する追尾設定工程と、
を実行することを特徴とする追尾目標設定方法。
【請求項７】
探知方向を変更可能な探知手段を備える追尾目標設定装置を、
前記探知手段の視野を複数の追尾領域に分割する視野分割手段、
前記探知手段が複数の探知目標を視野内に探知した場合に、当該複数の探知目標が前記複数の追尾領域のうちの何れか１つのみに存在するか否かを判定する判定手段、
前記複数の探知目標が１つの追尾領域のみに存在すると前記判定手段が判定した場合に、当該１つの追尾領域のうち前記複数の探知目標が存在する範囲の中心を、前記探知手段の追尾目標として設定する追尾設定手段、
として機能させることを特徴とする追尾目標設定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学センサやレーダー等の探知手段により複数の探知目標を探知した場合に、この探知手段に追尾させる追尾目標を自動設定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機に搭載した光学センサやレーダー等の探知手段により探知目標を追尾し、その情報を継続的に取得する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
このような探知目標の追尾において、複数の探知目標が探知されている場合には、これら複数の探知目標のなかから何れか追尾すべき追尾目標が操作員により選択され、この追尾目標を探知手段に追尾させるのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２０９４１５号公報
【特許文献２】特許第３３３９２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、探知された複数の探知目標が同時に高速移動している場合などに、操作員による手動での追尾目標の選択が困難となり、探知目標を好適に追尾することができなくなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、複数の探知目標が探知された場合であっても、好適に追尾目標を設定できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、追尾目標設定装置であって、
探知方向を変更可能な探知手段と、
前記探知手段の視野を複数の追尾領域に分割する視野分割手段と、
前記探知手段が複数の探知目標を視野内に探知した場合に、当該複数の探知目標が前記複数の追尾領域のうちの何れか１つのみに存在するか否かを判定する判定手段と、
前記複数の探知目標が１つの追尾領域のみに存在すると前記判定手段が判定した場合に、当該１つの追尾領域のうち前記複数の探知目標が存在する範囲の中心を、前記探知手段の追尾目標として設定する追尾設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の追尾目標設定装置において、
前記判定手段は、前記複数の探知目標が複数の追尾領域に亘って存在していると判定した場合に、当該複数の探知目標が前記探知手段とは異なる他の探知手段に捕捉されているものを含むか否かをさらに判定し、
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が前記他の探知手段に捕捉されているものを含むと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち前記他の探知手段に捕捉されていないものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の追尾目標設定装置において、
前記判定手段は、前記複数の探知目標が前記他の探知手段に捕捉されているものを含まないと判定した場合に、当該複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含むか否かをさらに判定し、
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含むと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち緊要地に向かって移動しているものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の追尾目標設定装置において、
前記追尾設定手段は、前記複数の探知目標が緊要地に向かって移動しているものを含まないと前記判定手段が判定した場合に、前記複数の探知目標のうち、前記探知手段により探知された時刻が最も早いものか、または、前記探知手段により探知できなくなる将来時刻が最も近いものを、前記探知手段の追尾目標として優先して設定することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の追尾目標設定装置において、
前記探知手段が、航空機に搭載された光学センサまたはレーダーであることを特徴とする。
【００１１】
請求項６及び請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の追尾目標設定装置と同様の特徴を具備する追尾目標設定方法及び追尾目標設定プログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、探知手段が複数の探知目標を探知した場合に、当該複数の探知目標が探知手段の視野の複数の追尾領域のうちの何れか１つのみに存在するか否かが判定され、複数の探知目標が１つの追尾領域のみに存在すると判定された場合に、当該１つの追尾領域のうち複数の探知目標が存在する範囲の中心が、探知手段の追尾目標として設定される。
これにより、複数の探知目標が探知された場合であっても、操作員の選択操作などに依らずに、好適に追尾目標を設定することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、他の探知手段が何れかの探知目標を捕捉している場合には、複数の探知目標のうち他の探知手段に捕捉されていないものが探知手段の追尾目標として優先して設定されるので、探知手段と他の探知手段とを含む探知・捕捉システム全体として、効率的に複数の探知目標を追尾することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、複数の探知目標のうち緊要地に向かって移動しているものが探知手段の追尾目標として優先して設定されるので、緊要地に向かう探知目標を追尾重要度の高いものとして、好適に追尾目標を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態における航空機の機能構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における追尾目標設定処理を説明するための図である。
【図３】追尾目標設定処理でのデータの流れを示すデータフロー図である。
【図４】光学センサの視野を示す図であって、（ａ）が２つの追尾領域に分割された状態のものであり、（ｂ）が一方の追尾領域に探知目標が存在する状態のものである。
【図５】光学センサの視野を示す図であって、両方の追尾領域に亘って探知目標が存在する状態のものである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る追尾目標設定装置を航空機に適用した場合の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
［構成］
まず、本実施形態における航空機１の構成について、図１を参照して説明する。
図１は、航空機１の機能構成を示すブロック図である。
本実施形態における航空機１は、搭載された光学センサ１３を用いて所定の探知目標Ｔ（図２等参照）の監視を行うものである。
具体的には、図１に示すように、航空機１は、当該航空機１を飛行させるための飛行機構１１のほか、光学センサ１３と、機体センサ１４と、通信部１５と、記憶部１６と、制御部１８とを備えて構成されている。
【００１８】
光学センサ１３は、探知目標を探知・追尾して継続的にその情報を取得するための探知手段であり、図示しないジンバルに載置されてその探知方向を変更可能なように航空機１の機体に設けられている。この光学センサ１３は、制御部１８からの制御指令に基づいて、航空機１の機外の画像を取得し、取得した画像情報を制御部１８に出力する。
なお、探知手段は光学センサに限定されず、例えば光学センサ１３に代えてレーダーを用いてもよい。
【００１９】
機体センサ１４は、航空機１の位置や飛行状態等を検出するための各種のセンサであり、ジャイロセンサ，速度センサ，航法センサ等を含んで構成されている。これらの機体センサ１４は、制御部１８からの制御指令に基づいて各種情報を取得し、その信号を制御部１８へ出力する。
【００２０】
通信部１５は、無線通信により通信ネットワークに接続可能であるほか、他の航空機（後述の僚機２０）との間で通信を行い、互いに各種信号を送受信可能となっている。
【００２１】
記憶部１６は、航空機１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに、作業領域としても機能するメモリである。本実施形態においては、記憶部１６は、追尾目標設定プログラム１６０と、地図データ１６１とを記憶している。
追尾目標設定プログラム１６０は、後述の追尾目標設定処理を制御部１８に実行させるためのプログラムである。
地図データ１６１は、山や河川などの地形情報に加え、道路や鉄道，建造物，田畑，緊要地などの土地の利用状態に関する情報も含めた総合的な地理情報を有するものである。
【００２２】
制御部１８は、航空機１の各部を中央制御する。具体的に、制御部１８は、飛行機構１１を駆動制御して航空機１の飛行を制御したり、光学センサ１３や機体センサ１４の動作を制御したりする他、記憶部１６に記憶されているプログラムを展開し、展開されたプログラムと協働して各種処理を実行したりする。
【００２３】
［動作］
続いて、追尾目標設定処理を実行する際の航空機１の動作について説明する。
図２は、本実施形態における追尾目標設定処理を説明するための図であり、図３は、追尾目標設定処理でのデータの流れを示すデータフロー図である。また、図４は、光学センサ１３の視野１３０を示す図であって、（ａ）が２つの追尾領域１３２に分割された状態のものであり、（ｂ）が一方の追尾領域１３２に複数の探知目標Ｔが存在する状態のものであり、図５は、光学センサ１３の視野１３０を示す図であって、両方の追尾領域１３２に亘って複数の探知目標Ｔが存在する状態のものである。
【００２４】
追尾目標設定処理は、光学センサ１３により所定の探知目標Ｔを探知し、この探知目標Ｔが複数探知されたときに、全ての探知目標Ｔを可能な限り光学センサ１３の視野１３０内に捉えつつ、それが困難な場合には光学センサ１３に追尾させるべき追尾目標を自動設定する処理である。この追尾目標設定処理は、例えば光学センサ１３を操作する操作員の操作等により当該処理の実行指示が入力されたときに、制御部１８が記憶部１６から追尾目標設定プログラム１６０を読み出して展開することで実行される。
なお、ここでは、図２に示すように、航空機１が２機の僚機２０とともに編隊を組み、その探知目標Ｔである機体前方の４機の航空機を監視飛行中であるものとする。また、各僚機２０は航空機１と略同様に構成されているものとする。
【００２５】
図３に示すように、追尾目標設定処理が実行されると、まず制御部１８は、光学センサ１３による探知目標Ｔの探知を行う（ステップＳ１）。つまり、制御部１８は、光学センサ１３の動作を制御して、その視野（範囲）１３０内に探知目標Ｔを捕捉する。このとき、制御部１８は、各探知目標Ｔを探知した時刻を記憶部１６に記憶させておく。
【００２６】
次に、制御部１８は、光学センサ１３により複数の探知目標Ｔが探知されたか否かを判定する（ステップＳ２）。
そして、複数の探知目標Ｔが探知されていないと判定した場合（ステップＳ２；Ｎｏ）、制御部１８は、他の処理へ移行する。具体的に、この場合には、制御部１８は、例えば単一の探知目標Ｔのみが探知されたときには当該探知目標Ｔを光学センサ１３により追尾し、探知目標Ｔが探知されなかったときには上述のステップＳ１へ処理を移行する。
【００２７】
一方、ステップＳ２において、複数の探知目標Ｔが探知されたと判定した場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、制御部１８は、光学センサ１３の視野１３０を複数の追尾領域に分割する（ステップＳ３）。
具体的に、制御部１８は、光学センサ１３の視野角を分割するようにして、その視野１３０を複数の追尾領域に分割する。本実施形態においては、制御部１８は、図４（ａ）に示すように、視野１３０のうち、所定幅の周縁領域１３１を除くその内側の領域を、視軸Ａｘを含んで上下方向（エレベーション方向）に沿った面を境に、２つの追尾領域１３２，１３２（右側追尾領域１３２Ｒ、左側追尾領域１３２Ｌ）に左右方向（アジマス方向）に２等分している。
但し、視野１３０の分割態様は特に限定はされず、３つ以上の追尾領域１３２に分割されていてもよいし、上下または上下左右に分割されていてもよい。
【００２８】
次に、制御部１８は、探知された複数の探知目標Ｔの全てが、光学センサ１３の視野１３０のうち何れか１つの追尾領域１３２のみに存在するか否かを判定する（ステップＳ４）。
そして、全ての探知目標Ｔが１つの追尾領域１３２のみに存在すると判定した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、制御部１８は、図４（ｂ）に示すように、当該１つの追尾領域１３２から全ての探知目標Ｔの存在範囲Ｒを抽出し、その中心Ｃを光学センサ１３の追尾目標として設定する（ステップＳ５）。これにより、制御部１８は、光学センサ１３の視軸Ａｘを存在範囲Ｒの中心Ｃと一致させるようにして、複数の探知目標Ｔを光学センサ１３に追尾させる。
その後、制御部１８は、追尾目標の設定情報を僚機２０に送信した後、上述のステップＳ１へ処理を移行する。
【００２９】
上述のステップＳ４において、全ての探知目標Ｔが１つの追尾領域１３２のみに存在してはいない（つまり、複数の追尾領域１３２に亘って存在している）と判定した場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、制御部１８は、光学センサ１３の視野１３０のうち何れか１つの追尾領域１３２に存在する探知目標Ｔが、僚機２０の光学センサ（つまり、自機のもの以外の他の探知手段；図示省略）で捕捉・追尾されているか否かを判定する（ステップＳ６）。ここで、僚機２０が追尾目標を設定した場合には、その設定情報が当該僚機２０から送信されて記憶部１６に記憶されているものとする。
そして、何れか１つの追尾領域１３２に存在する探知目標Ｔが僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されている（その設定情報を受信済みである）、すなわち複数の探知目標Ｔが僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されているものを含むと判定した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御部１８は、僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されていない探知目標Ｔを、光学センサ１３の追尾目標として優先して設定する（ステップＳ７）。例えば図５に示すように、右側追尾領域１３２Ｒ内の２つの探知目標Ｔのみが僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されていた場合、制御部１８は、左側追尾領域１３２Ｌ内の２つの探知目標Ｔの存在範囲Ｒの中心Ｃを光学センサ１３の追尾目標として設定する。或いは、さらに左側追尾領域１３２Ｌ内の何れか１つの探知目標Ｔも僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されていた場合には、制御部１８は、捕捉されていない残る１つの探知目標Ｔを追尾目標として設定する。
その後、制御部１８は、追尾目標の設定情報を僚機２０に送信した後、上述のステップＳ１へ処理を移行する。
【００３０】
上述のステップＳ６において、何れか１つの追尾領域１３２に存在する探知目標Ｔが僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されていない（すなわち、複数の探知目標Ｔが僚機２０の光学センサで捕捉・追尾されているものを含ない）と判定した場合（ステップＳ６；Ｎｏ）、制御部１８は、光学センサ１３の視野１３０のうち何れか１つの追尾領域１３２に存在する探知目標Ｔが、緊要地に向かっているか否かを判定する（ステップＳ８）。具体的に、制御部１８は、光学センサ１３で取得した情報等から各探知目標Ｔの位置や移動方位を求め、これを地図データ１６１と照らし合わせて当該探知目標Ｔが緊要地に向かっているかを判定する。或いは、探知目標Ｔが例えば弾道飛行している場合などには、制御部１８は、光学センサ１３で取得した情報等や地図データ１６１に基づいて、まず各探知目標Ｔの予想到達地点を推定する。そして、制御部１８は、各探知目標Ｔの予想到達地点と、そこから最も近い緊要地との間の距離を算出し、この距離に基づいて各探知目標Ｔが緊要地に向かうか否かを判定してもよい。
そして、何れか１つの追尾領域１３２に存在する探知目標Ｔが緊要地に向かっている（すなわち、複数の探知目標Ｔが緊要地に向かって移動しているものを含む）と判定した場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、制御部１８は、この緊要地に向かう探知目標Ｔを、光学センサ１３の追尾対象として優先して設定する（ステップＳ９）。
その後、制御部１８は、追尾目標の設定情報を僚機２０に送信した後、上述のステップＳ１へ処理を移行する。
【００３１】
上述のステップＳ８において、複数の探知目標Ｔが緊要地に向かって移動しているものを含まないと判定した場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、制御部１８は、光学センサ１３により探知された時刻が最も早い探知目標Ｔか、または、探知不能となる将来時刻が最も近い探知目標Ｔを、光学センサ１３の追尾目標として優先して設定する（ステップＳ１０）。このとき、各探知目標Ｔの探知不能となる（光学センサ１３では探知できなくなる）将来時刻は、各探知目標Ｔの位置・速度・移動方位や、光学及び電波反射特性変化、自機からの離隔距離等に基づいて推定される。
【００３２】
次に、制御部１８は、追尾目標設定処理を終了させるか否かを判定し（ステップＳ１１）、終了させないと判定した場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、上述のステップＳ１へ処理を移行する。一方、例えば操作員による終了操作を受けるなどして、追尾目標設定処理を終了させると判定した場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部１８は、追尾目標設定処理を終了させる。
【００３３】
［効果］
以上のように、本実施形態によれば、光学センサ１３が複数の探知目標Ｔを探知した場合に、当該複数の探知目標Ｔが光学センサ１３の視野１３０の複数の追尾領域１３２のうちの何れか１つのみに存在するか否かが判定され、複数の探知目標Ｔが１つの追尾領域１３２のみに存在すると判定された場合に、当該１つの追尾領域１３２のうち複数の探知目標Ｔの存在範囲Ｒの中心Ｃが、光学センサ１３の追尾目標として設定される。
これにより、複数の探知目標Ｔが探知された場合であっても、操作員の選択操作などに依らずに、好適に追尾目標を設定することができる。
【００３４】
また、僚機２０の光学センサが何れかの探知目標Ｔを捕捉している場合には、複数の探知目標Ｔのうち僚機２０の光学センサに捕捉されていないものが光学センサ１３の追尾目標として優先して設定されるので、自機の光学センサ１３と僚機２０の光学センサとを含む探知・捕捉システム全体として、効率的に複数の探知目標Ｔを追尾することができる。
【００３５】
また、複数の探知目標Ｔのうち緊要地に向かって移動しているものが光学センサ１３の追尾目標として優先して設定されるので、緊要地に向かう探知目標Ｔを追尾重要度の高いものとして、好適に追尾目標を設定することができる。
【００３６】
［変形例］
なお、本発明を適用可能な実施形態は、上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３７】
例えば、上記実施形態では、追尾目標設定処理において、複数の探知目標Ｔが１つの追尾領域１３２のみに存在するかの判定及びそれに基づく追尾目標設定（ステップＳ４，Ｓ５）と、複数の探知目標Ｔが他の探知手段で捕捉されているものを含むかの判定及びそれに基づく追尾目標設定（ステップＳ６，Ｓ７）と、複数の探知目標Ｔが緊要地に向かっているものを含むかの判定及びそれに基づく追尾目標設定（ステップＳ８，Ｓ９）とが、この順番に実行されることとしたが、これらの順番は特に限定されない。
【００３８】
また、本発明に係る追尾目標設定装置を航空機に適用した場合について説明したが、本発明は、車両や船舶等の他の移動体に対しても好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１          航空機
１３        光学センサ
１３０    視野
１３２    追尾領域
Ａｘ      視軸
１６        記憶部
１６０    追尾目標設定プログラム
１８        制御部
２０        僚機
Ｔ          探知目標
Ｒ          存在範囲
【図１】
2018054520.tif 000003
【図２】
2018054520.tif 000004
【図３】
2018054520.tif 000005
【図４】
2018054520.tif 000006
【図５】
2018054520.tif 000007