(57)【要約】【課題】  空対地、空対艦の飛しょう体において、目標の大きさが未知である場合に、自分の進行方向を変えること無く、画像情報と、自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算して、弾頭の起爆タイミングを得る飛しょう体を提案する。【解決手段】  胴体と操舵翼から成り、胴体内部には、目標の画像を得るカメラと、自分の飛しょう速度を得る慣性装置と、目標を破壊する弾頭と、弾頭を起爆させる信管と、前記カメラの画像の特徴点を抽出して画素数を検出し、画素数の時間に対する変化率と、サンプリング時間と、慣性装置から得られた自分の速度情報とから、目標との相対距離を計算し、所定の起爆距離に達した時に、信管に起爆信号を送信する制御装置とを備える。【選択図】        図１
2005201513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標の画像を得るカメラと、自分の飛しょう速度を得る慣性装置と、目標を破壊する弾頭と、上記弾頭を起爆させる信管とを有する飛しょう体において、
上記カメラで撮像された画像の特徴点を抽出して、複数の特徴点の間の画素数を計測する画素数計測部と、
上記画素数計測部で計測された画素数の時間に対する変化率を計算する変化率計算部と、
上記慣性装置から得られた自分の速度情報と上記変化率計算部から得られた変化率から、目標との相対距離を計算する相対距離計算部と、
上記相対距離計算部で得られた相対距離が所定の起爆距離に達した時に、信管に起爆信号を送信する制御装置と
を備えたことを特徴とする飛しょう体。
【請求項２】
上記カメラで撮像された画像の特徴点が複数画素から成る場合に、その特徴点の画素数を計測する画素数計測部を備えたことを特徴とする請求項１記載の飛しょう体。
【請求項３】
上記変化率計算部において、
特徴点の画素数が所定の閾値を超える場合には、画像内で上記特徴点を抽出する位置をより画素数の少ない他の特徴点で計測処理を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の飛しょう体。
【請求項４】
上記制御装置において、
目標との予想会合時間を計算し、当該予想会合時間に基づいて得られる飛しょう体の操舵打ち切り時間が所定の打ち切り時間に達した時に、操舵翼に操舵打ち切りの信号を送信するアルゴリズム
を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の飛しょう体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、弾頭の起爆タイミングに係る空対地、空対艦用の飛しょう体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、空対地、空対艦の飛しょう体の弾頭の起爆タイミングを計る手段として、電波測距装置や機械的な接触型の信管等が提案されていた。
【０００３】
画像処理による測距装置では、目標の大きさが分かっていることを前提に、カメラの総画素数に対する特徴点の占める画素数の割合と、カメラの総画角とから、相対距離を計算する装置が提案されているが、これを起爆距離を検出する手段として応用できる。（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２８７１０号公報（（２）式）
【０００５】
また、画像処理による別の測距装置としては、自分の進行方向を変えることで、自分の横方向の移動距離と、自分と目標との目視角変化量とから、三角測量を行い、相対距離を計算する装置も応用できる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の画像処理による測距装置では、目標の大きさが分からない場合や、自分の進行方向が一定である場合には、相対距離が計算できず、弾頭の起爆タイミングを得ることができないという課題があった。
【０００７】
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、目標の大きさや速度が未知である場合に、自分の進行方向を変えること無く、画像情報と、自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算して、弾頭の起爆タイミングを得る飛しょう体を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による飛しょう体は、目標の画像を得るカメラと、自分の飛しょう速度を得る慣性装置と、目標を破壊する弾頭と、上記弾頭を起爆させる信管とを有する飛しょう体において、上記カメラで撮像された画像の特徴点を抽出して、複数の特徴点の間の画素数を計測する画素数計測部と、上記画素数計測部で計測された画素数の時間に対する変化率を計算する変化率計算部と、上記慣性装置から得られた自分の速度情報と上記変化率計算部から得られた変化率から、目標との相対距離を計算する相対距離計算部と、上記相対距離計算部で得られた相対距離が所定の起爆距離に達した時に、信管に起爆信号を送信する制御装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、目標の大きさや速度が未知である場合に、自分の進行方向を変えること無く、弾頭の起爆タイミングを得ることができる。
【００１０】
実施の形態１．
図１、図２はこの発明の実施の形態１の構成図であり、１は飛しょう体、２は胴体、３は操舵翼、４はカメラ、５は慣性装置、６は制御装置、７は弾頭、８は信管、９は信号ケーブルである。図３はこの発明の実施の形態１を説明するための説明図であり、１０は目標、１１は特徴点、アは時刻ｔでの相対距離、イは時刻ｔ＋１での相対距離、ウは総画角、エは時刻ｔでの特徴点の画角、オは時刻ｔ＋１での特徴点の画角である。
【００１１】
図１において、飛しょう体１は、操舵翼３により目標に向け飛しょうするが、カメラ４が目標を補足した後には、図２に示すように、制御装置６において、目標の画像をビデオキャプチャにより、距離が変わっても同一物であると判断できる形状を持ったもの、あるいは、周囲の形状から特異点として認識できるような画像上での特徴点の抽出を行い、その複数の特徴点の間を占める画素数を画素数計測部で計測する。
【００１２】
変化率計算部は画素数計測部で計測された画素数の時間に対する変化率を計算する。
更に、計測した画素数の変化率とサンプリング時間、及び慣性装置５から得る自分の飛しょう速度とから、相対距離計算部は相対距離を計算する。
【００１３】
なお、特徴点が単なる点でなく、４画素以上の画素数から成る場合には、複数の特徴点の代わりに、一つの特徴点の画素数を計測することにより、計測した画素数の変化率とサンプリング時間、及び慣性装置５から得る自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算することができ、同様の目的効果を達成できる。
【００１４】
ここで、図３と数式を用いて、相対距離の計算方法について説明する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ、時刻ｔ、時刻ｔ＋１での飛しょう体１と目標１０との幾何学的関係を示した説明図である。図３において、時刻ｔ、時刻ｔ＋１における、２つの特徴点１１の占める画素数の変化率と、相対距離の変化率は、２つの特徴点１１の画角の変化率に対して、それぞれ、数１、数２のように表わせる。
【００１５】
【数１】
2005201513.tif 000003
【００１６】
【数２】
2005201513.tif 000004
【００１７】
よって、特徴点１１の占める画素数の変化率と、相対距離の変化率との間には、数３のような関係が成り立つ。
【００１８】
【数３】
2005201513.tif 000005
【００１９】
よって、時刻ｔ＋１での相対距離の変化量は、相対距離と、特徴点１１の占める画素数の変化率とから、数４のように表せる。
【００２０】
【数４】
2005201513.tif 000006
【００２１】
他方で、時刻ｔ＋１での相対距離の変化量は、数５のように表せる。
【００２２】
【数５】
2005201513.tif 000007
【００２３】
今、計測のサンプリング時間を短くすると、飛しょう体１と目標１０の相対速度の変化量は微小であり、又、目標１０の速度は飛しょう体１の飛しょう速度に比べ十分小さいため、数５は数６のように近似できる。
【００２４】
【数６】
2005201513.tif 000008
【００２５】
数４、数６より、時刻ｔ＋１での相対距離は、特徴点１１の占める画素数の変化率とサンプリング時間、及び自分の飛しょう速度とから、数７のように表せる。
【００２６】
【数７】
2005201513.tif 000009
【００２７】
以上説明したように、飛しょう体１の制御装置では、目標の大きさが未知である場合でも、時間刻みで相対距離を計算することができる。再び図２において説明を続けると、図において、相対距離が計算できると、設定した起爆距離との比較を行い、相対距離が設定した起爆距離に達した場合には、信管８に起爆信号を送信し、弾頭を起爆させる。
【００２８】
以上をまとめると、この発明の実施の形態１では、目標の大きさが未知である場合に、自分の進行方向を変えること無く、画像情報と、自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算して、弾頭の起爆タイミングを得ることができる。
【００２９】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２の構成図であり、４、５、６、８、９は図１と同じものである。図５はこの発明の実施の形態２を説明するための説明図であり、１０、１１は図３と同じもの、１２はカメラ画像、１３はより狭い範囲の特徴点、キは特徴点１１の画素数、クは特徴点１３の画素数である。図６はこの発明の実施の形態２を説明するための説明図であり、ケは実際の相対距離、コは相対距離の計算結果である。
【００３０】
図４において、この発明の実施の形態２では、実施の形態１と同様に、カメラ４で撮影した画像をもとに、制御装置６において、画素数の変化率とサンプリング時間、及び慣性装置５から得る自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算するが、飛しょう体１が目標に接近して、目標の特徴点の占める画素数がカメラ４の総画角に対して余裕が無くなった場合には、図５に示すように、特徴点を１１から１３へと変更する。特徴点の画素数においては、キからクへと変更され、計測する特徴点が総画素数カから溢れることは無くなる。これにより、図６（ａ）から図６（ｂ）に示すように、会合直前でも、相対距離の相対距離が精度良く計算できるようになる。
【００３１】
以上をまとめると、この発明の実施の形態２では、制御装置内部の、特徴点を抽出して追尾する機能において、特徴点の画素数に所定の閾値を設け、これを超える場合には、追尾点をより狭い範囲に変更して画角溢れを防止することにより、会合直前まで相対距離を精度良く計算できる。
【００３２】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３の構成図であり、３、４、５、６、８、９は図１と同じものである。図８はこの発明の実施の形態３を説明するための説明図であり、１は図１と同じもの、１０は図３と同じもの、サは飛しょう経路、シは機軸、スは空力迎角である。
【００３３】
図７において、この発明の実施の形態３では、実施の形態１と同様に、カメラ４で撮影した画像をもとに、制御装置６において、画素数の変化率とサンプリング時間、及び慣性装置５から得る自分の飛しょう速度とから、相対距離を計算するが、同時に、数８により、目標との予想会合時間も計算する。
【００３４】
【数８】
2005201513.tif 000010
【００３５】
飛しょう体１が目標に接近して、予想会合時間に基づいて得られる飛しょう体の操舵打ち切り時間が所定の打ち切り時間に達した時に、操舵翼に対して操舵打ち切り信号を送信し、飛しょう体１の着弾時の空力迎角を低減させる。これにより、図８（ａ）から図８（ｂ）に示すように、飛しょう体１の機軸シは飛しょう体１の経路サと重なり、飛しょう体１の目標内部への食い込み貫通する性能が向上する。
【００３６】
以上をまとめると、この発明の実施の形態３では、制御装置内部に、予想会合時間を計算して、所定の操舵打ち切り時間に達した時点で、操舵翼に対して操舵打ち切り信号を送信することで、飛しょう体の空力迎角は低減し、着弾時の目標内部への食い込み貫通する性能が向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１を説明する説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態２を説明する説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２を説明する説明図である。
【図７】この発明の実施の形態３を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態３を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  飛しょう体、  ２  胴体、  ３  操舵翼、  ４  カメラ、  ５  慣性装置、  ６  制御装置、  ７  弾頭、  ８  信管、  ９  信号ケーブル、  １０  目標、  １１  特徴点、  １２  カメラ画像、  １３  特徴点、  ア  相対距離、  イ  相対距離、  ウ  総画角、  エ  画角、  オ  画角、  カ  総画素数、  キ  画素数、  ク  画素数、  ケ  相対距離、  コ  計算結果、  サ  飛しょう経路、  シ  機軸、  ス  空力迎角。
【図１】
2005201513.tif 000011
【図２】
2005201513.tif 000012
【図３】
2005201513.tif 000013
【図４】
2005201513.tif 000014
【図５】
2005201513.tif 000015
【図６】
2005201513.tif 000016
【図７】
2005201513.tif 000017
【図８】
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