(57)【要約】【課題】  移動体に搭載し、光学的に目標を追尾しながら射出器により射出を行う場合、射出体の到着状況に応じ画像追尾位置を一時的に保持することで、射出体の映像に影響されることなく追尾継続できる方式を確立する。【解決手段】  管制装置１において、表示操作盤１０により射出器の発射を操作した場合、射出器制御器８により目標距離に応じて計算される、射出体の到着予測時刻において、画像追尾装置の目標信号検出処理を一時的に停止して目標の角度検出位置を保持し、射出体の到着後に画像追尾処理を自動で再開するようにしたため、射出体の到着時に目標と重畳する射出体の映像に乱されることなく安定した追尾及び照準の継続が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出体を射出する射出器を有した移動体に搭載し、目標の映像を撮像するための撮像器と目標までの距離を計測する測距器を備え、旋回及び俯仰方向に回転して目標方向に指向する監視機と、
上記射出器から射出された射出体が撮像器の視野角を通過する時間帯において、上記撮像器で撮像された目標の映像信号を処理することを一時中断し、射出体の目標への予測到達時刻を過ぎた後に目標の画面内における角度を計算して追尾処理する画像追尾処理器と、
上記画像追尾処理器からの撮像器の中心が指向している角度と目標の画面内における角度をもとに上記監視機の指向角を指令する追尾制御器と、
上記測距器により計測された目標までの距離と、上記追尾制御器により算出された上記監視機の指向角から射出器の指向角度を計算し、射出器に対して指向角度を指令する射出制御器と、
上記移動体の動揺角を検出し、動揺を打ち消す方向で上記監視機及び上記射出制御器を制御するジャイロと、
を備えたことを特徴とする管制装置。
【請求項２】
上記画像追尾処理器において、撮像器の視野角φ、射出体の射距離Ｒ、射出体の存速Ｖ、落角Ｆから計算される予測命中時刻Ｔ秒前から、射出体が画面内を通過する間一時中断し、予測命中時刻を過ぎた後に画像追尾処理を再開することを特徴とする請求項１記載の管制装置。
【請求項３】
当該目標の映像を撮像した画像を表示するほか、上記監視機の指向制御のための操作を行い、上記射出器に対する指向開始及び解除、発射の操作を実施するとともに、モード情報やステータス情報等を上記射出制御器へ送る表示操作盤を備えたことを特徴とする請求項１記載の管制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、移動体に搭載して画像信号により目標の追尾を行い、射出体の発射を制御する管制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体に搭載される砲銃の照準を行う場合、テレビカメラ等により光学的に目標を追尾して、砲銃の指向角を制御する方法が良く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１７４４９５公報（第１図）
【０００４】
従来技術によれば、射撃を行う際、射撃を行う対象となる目標の照準を継続して実施することになる。
画像追尾を行う際には映像信号より目標の位置を画面中心からの角度として検出し、常に目標が画像の中心に存在するよう撮像器の指向制御を行い、自動追尾を実施するのが一般的である。
【０００５】
このような自動追尾演算を行う場合、射撃後の弾丸の到着時刻に近づくと目標画像の近くに発射した弾丸の映像が重畳して映ることになる。
発射した弾丸は、弾道を確認するために強い光を発生する曳光弾を用いることが多く、そのため画像追尾処理における目標位置検出が誤った位置を検出してしまい追尾継続性が損なわれることがある。
【０００６】
このように、射撃を行いながら画像追尾を継続するためには、弾丸の到着が見込まれる時刻において画像追尾の安定性を確保するような制御が必要であるが、特許文献１に記載されるような従来技術に代表されるように、弾丸の到着時刻付近において画像追尾処理を安定させることができるような管制装置は今までのところ実現化されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の管制装置では、射出体の発射等の状態に関わらず、常に照準を正確に合わせることのみが主体となっており、射出体の到着が見込まれる時刻において画像追尾の安定性を確保するような手段がなかった。
【０００８】
この発明は、係る課題を解決するために成されたものであり、発射の状態より射出体の到着が見込まれる時刻において、照準する画面内に射出体の軌道が写りこむことが予測される時刻において、画像追尾による目標の角度検出の位置が大きく変化しないよう制御することで、安全で正確な射出体の発射を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の管制装置は、射出体を射出する射出体を有した移動体に搭載し、目標の映像を撮像するための撮像器と目標までの距離を計測する測距器を備え、旋回及び俯仰方向に回転して目標方向に指向する監視機と、上記射出体から射出された射出体が撮像器の視野角を通過する時間帯において、上記撮像器で撮像された目標の映像信号を処理することを一時中断し、射出体の目標への予測到着時刻を過ぎた後に目標の画面内における角度を計算して追尾処理する画像追尾処理器と、上記画像追尾処理器からの現在指向している角度と目標の画面内における角度をもとに上記監視機の指向角を指令する追尾制御器と、上記測距器により計測された目標までの距離と、上記追尾制御器により算出された目標方向の角度から射出体の指向角度を計算し、射出体に対して指向角度を指令するとともに、上記画像追尾処理器へ表示情報を送る射出制御器と、上記移動体の動揺角を検出し、動揺を打ち消す方向で上記監視機及び上記射出制御器を制御するジャイロと、操作者が入力する上記監視機の指向方向と発射タイミングに関する情報及び上記画像追尾処理器からの目標の映像情報及びカーソル情報を表示するとともに、上記監視機及び上記射出制御器へ情報を送る表示操作盤とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
目標距離に応じて計算される射出体の到着予測時刻において、画像追尾装置の目標信号検出処理を一時的に停止して目標の角度検出位置を保持し、射出体の到着後に画像追尾処理を自動で再開するようにすることによって、射出体の到着時に目標と重畳する射出体の映像に乱されることなく安定した追尾及び射出体の照準の継続が可能となるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図２は本発明による管制装置の運用状態を示しており、地上や海上における水平面が１５で、車輌や船舶などの移動体１１に搭載された監視機３により射出対象目標１２を画像追尾し、射出器２により射出体の射出を行い、射出体の軌道１７に沿って射出体が飛翔している状態を示している。なお、撮像器の視野１６は監視機における撮像器の視野角を示しているが、通常は射出対象目標１２を高精度で光学追尾するために撮像器の視野角は狭くなっており、射出体は視野角よりも高い角度を飛翔する場合が多い。
【００１２】
図１は本発明による管制装置の内部構成を示したものであり、射出体１４を射出する射出器２を有した移動体１１に搭載し、点線で囲まれた部分が管制装置１であり、射出器２に対して射出管制を実施する。すなわち、射出器２は管制装置１により指示される角度に追従させ、射出体１４を発射ができるものとなる。
【００１３】
以下、管制装置１の動作について説明する。
監視機３は旋回及び俯仰方向に回転することが可能であり、表示操作盤１０および追尾制御器７により指示された方向に対して指向制御される。ジャイロ９は移動体１１の動揺角を検出して監視機３に出力し、動揺を打ち消す方向で監視機３を制御する。監視機３に取り付けられた撮像器４により目標の映像を撮像し、また測距器５により目標までの距離を計測する。
【００１４】
画像追尾処理器６では、撮像器４により得られた画像をもとに背景と区別された目標信号を検出する。目標の信号を背景から区別するための範囲が光学追尾ゲートであり、画像信号の振幅の変化により目標の存在を検出する。検出された光学追尾ゲート内に存在する目標の位置については、画面中心からの上下及び左右の角度として求める。
【００１５】
また、射出制御器８より発射の状態を示す信号を入力した場合は、射出体１４の目標への到着が見込まれる時刻において画像信号から求められる目標の角度を一時的に保持する。なお、目標の画像は表示操作盤１０に出力する。追尾制御器７では、監視機３の旋回及び仰角の指向角度と、画像追尾処理器６により求められた画面中心からの上下及び左右の角度より目標の存在する旋回及び俯仰角を求め、監視機３に対して指向角を指令し、常に目標が画面中心に存在するよう制御する。
【００１６】
表示操作盤１０では、撮像器４により撮像された目標の映像を表示するほか、監視機３の指向制御のための操作を行い、射出器２に対する指向開始及び解除、発射の操作を実施するとともに、モード情報やステータス情報等のアーキテクチャルナ情報を上記射出制御器へ送る。
【００１７】
また、射出制御器８では、射出体１４の軌道特性を関数あるいは、変換テーブルを使用して、入力される射距離に対応した出力を求めるものであり、この出力として、射出体１４の飛しょう時間と、射出器２の仰角方向の指向角と、射出体１４の到着時における射出体１４の落角と存速が求められるものである。例えば、射距離が前回と比べて大きな値で入力されると、射出器２の仰角方向の指向角を前回に比べて大きな値で求められるものである。
【００１８】
射出制御器８の処理により、測距器５により計測された目標距離と、追尾制御器７により求められた目標角度をもとに射出器２に対する指向角を求めるほか、ジャイロ９により検出された移動体１１の動揺角にもとづいて射出器２に対する動揺修正角を求め、射出器２が空間上において安定した指向が可能となるよう制御する。
【００１９】
また、射出器２に対して発射の信号を出力した場合は、画像追尾処理器６に対して発射の状態を示す情報として、予測される射出体１４の飛しょう時間と射出体１４の落角及び存速を出力するものである。
【００２０】
ここで、画像追尾処理器６における画像の状態を示す例を図３及び図４に示す。
図３において１２が射出対象目標、１３が画像追尾処理における光学追尾ゲートである。
また、図４において１２が射出対象目標、１３が画像追尾処理における光学追尾ゲート、１４が射出体である。
【００２１】
このように、射出体１４の到着時刻に近づくと射出体１４の映像が目標の映像と重畳するために画像追尾の外乱となりうるが、このような状態に対処するため、射出器２に発射を指令した場合、予測される命中時刻における射出体１４の落角及び存速より、視野内を射出体１４が通過する時間帯を以下の（１）式により予測する。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
ここで、φは撮像器４の視野角、Ｒは射距離、Ｖは射出体１４の存速、Ｆは落角であり、目標は撮像器の視野のほぼ中心に存在するものとしており、予測命中時刻のＴ秒前から射出体１４が画面内を通過することを示している。この状態を示したのが図５であり、射出対象目標１２に対して射出体１４の軌道１７に沿って射出体１４が飛翔する様子を側方から見たものである。射出体１４は撮像器の視野角１６を横切るように、上方から落角１８でもって射出体１４が突入する。
【００２４】
画像追尾処理器６では、射出体１４が撮像器４の視野角を通過する時間帯において自動で目標の画像追尾を一時中断し、目標の位置を保持することにより追尾角度が大きく変動することを防ぎ、予測命中時刻を過ぎた後に画像追尾を再開する。また、近距離の射出を行う際は直線軌道になることを考慮し、発射直後から射出体１４の到着時まで目標の画像追尾を一時中断することにより追尾角度が大きく変動することを防ぐことが可能であることは言うまでもない。なお、以上の説明において、車輌による移動体１１を例として説明しているが船舶及び飛翔物に適用可能であることはいうまでもない。
【００２５】
以上のように、表示操作盤から射出器の発射を操作した場合、目標距離に応じて計算される射出体の到着予測時刻において、画像追尾装置の目標信号検出処理を一時的に停止して目標の角度検出位置を保持し、射出体の到着後に画像追尾処理を自動で再開するようにすることによって、射出体の到着時に目標と重畳する射出体の映像に乱されることなく安定した追尾及び射出器の照準の継続が可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による構成を示すための図である。
【図２】この発明の実施の形態１による運用状態を示すための図である。
【図３】画像追尾処理器６における目標の画像を示す例である。
【図４】画像追尾処理器６における目標及び射出体の画像を示す例である。
【図５】射出体の到着の状態を側方から見た図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  管制装置、２  射出器、  ３  監視機、  ４  撮像器、  ５  測距器、  ６  画像追尾処理器、  ７  追尾制御器、  ８  射出制御器、  ９  ジャイロ、  １０  表示操作盤、  １１  移動体、  １２  射出対象目標、  １３  光学追尾ゲート、  １４  射出体
１５  地面、  １６  撮像器の視野、  １７  射出体の軌道、  １８  射出体の落角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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