(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雲による太陽光の反射光を受光する雲検出光学系と、
上記雲検出光学系による受光光を電気信号に変換する検出器部と、
上記検出器部の出力信号を増幅する増幅部と、
上記増幅部の出力と雲量の関係を係数として予め記憶してなる雲量換算係数記憶装置と、
上記雲量換算係数記憶装置に記憶された雲量換算係数と上記増幅部の出力に基づいて雲量を計算する雲量演算部と、
上記雲検出光学系の指向方向を検出する指向方向検出器と、
衛星の３次元位置を検出する衛星位置検出器と、
上記指向方向検出器の出力と上記衛星位置検出器の出力とに基づいて上記雲検出光学系の視野である雲検出領域を算出する雲検出領域演算部と、
地上設備から送信される位置荷重係数を受信する受信機と、
上記受信機で受信した位置荷重係数を記憶する荷重係数記憶装置と、
上記雲検出領域演算部の出力に基づき上記荷重係数記憶装置から荷重係数を読み出す荷重係数読出部と、
上記荷重係数読出部から出力された上記荷重係数と上記雲量演算部から出力された上記雲量との積算に基づいて雲検出領域内の場所による観測の有効性の指標となる撮像評価係数を算出する撮像評価係数演算部と、
複数の撮像経路の候補を記憶してなる撮像経路記憶装置と、
上記撮像経路記憶装置に記憶された各撮像経路の候補と撮像評価係数から各撮像候補経路毎の評価値を求め相互比較して雲検出領域内での撮像経路を決定する相対撮像経路演算部と、
上記相対撮像経路演算部で決定された曇検出領域に対する相対撮像経路を上記雲検出領域演算部の出力を用いて実空間の座標での撮像経路に変換する撮像経路演算部と
で構成される撮像経路選定部を搭載したことを特徴とする衛星搭載撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の衛星搭載撮像装置において、
地上を撮像する撮像光学系と、
上記撮像経路選定部の出力により上記撮像光学系の指向方向を制御する撮像光学系指向駆動部と、
上記撮像光学系の受光光を電気信号に変換するための画像検出器部と、
上記画像検出器部の出力を増幅する画像増幅部と、
上記画像増幅部から出力される画像信号を記録する画像記録部と
で撮像部を構成し、上記撮像経路選定部の雲検出領域が上記撮像部の視野に対し相対的に衛星進行前方に位置するよう配置することを特徴とする衛星搭載撮像装置。
【請求項３】
雲による太陽光の反射光の反射データから雲量の分布を算出する雲量演算部と、
雲検出領域を算出する雲検出領域演算部と、
上記雲検出領域演算部で算出された雲検出領域内の位置に応じた位置荷重係数を受信し、当該位置荷重係数と上記雲量演算部で算出された雲量の分布状態との積算に基づいて、上記雲検出領域内の撮影経路毎に評価数値を算出する撮影評価係数演算部と、
上記撮影評価係数演算部で算出された評価数値と上記雲検出領域演算部で算出された雲領域の位置とに基づいて、地上の撮影経路を決定する撮影経路演算部と
を備えたことを特徴とする衛星搭載撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星に搭載し、地上を撮影する衛星搭載撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の衛星搭載撮像装置を説明する図である。
図４において、４０は雲撮影用衛星、４１は雲撮影用衛星４０の撮影視野、４２は雲撮影用衛星４０の地上受信局、４３は地上撮像用衛星、４４は地上撮像用衛星４３の撮像視野、４５は地上撮像用衛星４３の地上局、４６は雲、４７は地上撮像用衛星４３の地上撮像視野４４の中心の軌跡である。
【０００３】
次に、従来の衛星搭載撮像装置の動作について説明する。
雲撮影用衛星４０により、撮影視野４１内の雲４６を撮影し、映像を地上受信局４２へ送り、地上受信局４２では、受信した映像をもとに、撮影した映像から撮影視野４１内の雲４６の分布を求める。地上撮像用衛星４３の地上局４５では、有効な地上撮像が出来るよう地上受信局４２から送られる雲４６の分布情報をもとに、地上撮像用衛星４３の撮像視野４４の中心の軌跡４７を求め、地上局４５から地上撮像用衛星４３の撮像視野４４を制御する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の衛星搭載撮像装置では、雲撮影用衛星４０と地上撮像用衛星４３が別々であり、地上撮像用衛星４３の雲情報による運用は、雲撮影用衛星４０の撮影視野４１内に限定され、例えば、雲撮影用衛星４０が静止衛星で、地上撮像用衛星４３が静止衛星でない場合、雲情報を活用できる地域は静止衛星の撮像領域４１内に限定される。
【０００５】
また、雲撮影用衛星４０の撮影視野４１と地上撮像用衛星４３の撮像視野４４が相互に適切な大きさの関係にないと、撮像の機会を逃したり無効な撮像を行うことになる。例えば、雲撮影用衛星４０が静止衛星の場合、雲撮影用衛星４０の撮影視野４１は地上撮像用衛星４３の撮像視野４４より広くなることが多く、地上撮像用衛星４３の撮像視野４４と同程度の大きさの雲の間の晴れ間や、晴天の中の雲などがある場合、雲撮影用衛星４０からでは撮影視野４１が広すぎ、雲の間の晴れ間や晴天の中の雲などの検出ができず、撮像の機会を逃したり無効な撮像を行うことになる。
【０００６】
曇撮影用衛星４０が静止衛星でない場合には、雲撮影用衛星４０の撮影視野４１と地上撮像用衛星４３の撮像視野４４が相互に適切な大きさの関係に設定できるが、撮影時刻が異なると、雲の状況が雲検知から撮像までに変化し、より有効な撮像が出来ない。
【０００７】
この発明は上述した従来例に係る問題点を解消するためになされたもので、衛星進行方向前方の地上付近の雲状況を観測して撮像経路を選定することにより雲の影響を避けて地上を撮像することができる衛星搭載撮像装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る衛星搭載撮像装置は、雲による太陽光の反射光を受光する雲検出光学系と、上記雲検出光学系による受光光を電気信号に変換する検出器部と、上記検出器部の出力信号を増幅する増幅部と、上記増幅部の出力と雲量の関係を係数として予め記憶してなる雲量換算係数記憶装置と、上記雲量換算係数記憶装置に記憶された雲量換算係数と上記増幅部の出力に基づいて雲量を計算する雲量演算部と、上記雲検出光学系の指向方向を検出する指向方向検出器と、衛星の３次元位置を検出する衛星位置検出器と、上記指向方向検出器の出力と上記衛星位置検出器の出力とに基づいて上記雲検出光学系の視野である雲検出領域を算出する雲検出領域演算部と、地上設備から送信される位置荷重係数を受信する受信機と、上記受信機で受信した位置荷重係数を記憶する荷重係数記憶装置と、上記雲検出領域演算部の出力に基づき上記荷重係数記憶装置から荷重係数を読み出す荷重係数読出部と、上記荷重係数読出部から出力された上記荷重係数と上記雲量演算部から出力された上記雲量との積算に基づいて雲検出領域内の場所による観測の有効性の指標となる撮像評価係数を算出する撮像評価係数演算部と、複数の撮像経路の候補を記憶してなる撮像経路記憶装置と、上記撮像経路記憶装置に記憶された各撮像経路の候補と撮像評価係数から各撮像候補経路毎の評価値を求め相互比較して雲検出領域内での撮像経路を決定する相対撮像経路演算部と、上記相対撮像経路演算部で決定された曇検出領域に対する相対撮像経路を上記雲検出領域演算部の出力を用いて実空間の座標での撮像経路に変換する撮像経路演算部とで構成される撮像経路選定部を搭載したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、地上を撮像する撮像光学系と、上記撮像経路選定部の出力により上記撮像光学系の指向方向を制御する撮像光学系指向駆動部と、上記撮像光学系の受光光を電気信号に変換するための画像検出器部と、上記画像検出器部の出力を増幅する画像増幅部と、上記画像増幅部から出力される画像信号を記録する画像記録部とで撮像部を構成し、上記撮像経路選定部の雲検出領域が上記撮像部の視野に対し相対的に衛星進行前方に位置するよう配置することを特徴とするものである。
さらに、雲による太陽光の反射光の反射データから雲量の分布を算出する雲量演算部と、雲検出領域を算出する雲検出領域演算部と、上記雲検出領域演算部で算出された雲検出領域内の位置に応じた位置荷重係数を受信し、当該位置荷重係数と上記雲量演算部で算出された雲量の分布状態との積算に基づいて、上記雲検出領域内の撮影経路毎に評価数値を算出する撮影評価係数演算部と、上記撮影評価係数演算部で算出された評価数値と上記雲検出領域演算部で算出された雲領域の位置とに基づいて、地上の撮影経路を決定する撮影経路演算部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、この発明の衛星搭載撮像装置を説明するための接続構成図である。
図１において、１は撮像経路選定部を示し、この撮像経路選定部１は、後述する符号２ないし１６に示す構成を有する。すなわち、雲検出領域を見る雲検出光学系２、雲検出光学系１の受光光を電気信号に変換する検出器部３、検出器部３の出力信号を増幅する増幅部４、検出器部４の出力レベルを雲量に換算するための換算係数を予め記憶しておく雲量換算係数記憶装置５、増幅部４の出力と雲量換算係数記憶装置５に記憶された係数から雲検出領域内の観測地域毎の雲量を算出する雲量演算部６、衛星の自己飛行位置を検出する衛星位置検出器７、雲検出光学系２の指向方向を検出する指向方向検出器８、衛星位置検出器７と指向方向偉出器８の出力から雲検出領域の位置座標を算出する雲検出領域演算部９を備える。
【００１１】
さらに、地上から送信される地上位置座標で標記され各観測地域毎に設定された荷重係数を受信する受信機１０、その荷重係数を記憶する荷重係数記憶装置１１、雲検出領域演算部９の出力により荷重係数記憶装置１１から各位置座標に対応する観測地域毎の荷重係数を読み出す荷重係数読出部１２、雲量演算部６による各観測地域毎の雲量とこの各観測地域に対応して荷重係数読出部１２から出力される各観測地域毎の荷重係数から各観測地域毎の撮像評価係数を算出する撮像評価係数演算部１３、雲観測領域内での複数の撮像経路候補を記憶する撮像経路記憶装置１４、撮像評価係数演算部１３の出力と撮像経路記憶装置１４に記憶された撮像経路候補から相対撮像経路を求める相対撮像経路演算部１５、相対撮像経路演算部１５の出力である相対撮像経路と雲検出領域演算部９の出力である雲検出領域の位置座標から実撮像経路を求める撮像経路演算部１６を備える。
【００１２】
また、１７は撮像部を示し、この撮像部１７は、地上を撮像する撮像光学系１８、撮像光学系１８の受光光を電気信号に変換する画像検出器部１９、画像検出器部１９の出力を増幅する画像増幅部２０、画像増幅部２０の出力を記録する画像記録部２１、撮像経路選定部１の出力により撮像光学系１８の指向方向を変化させる撮像光学系指向駆動部２２を備える。さらに、２３は上記撮像系路選定部１と上記撮像部１７を備える衛星搭載撮像装置、２４は地上設備、２５は太陽、２６は雲検知領域、２７は雲、２８は地上撮像領域である。
【００１３】
また、図２は、図１の雲量演算部６、撮像評価係数演算部１３及び相対撮像経路演算部１５の動作原理を説明する図である。
図２において、３０は図１の雲撮影領域２６の地上投影図、３１は地上投影図３０に投影された図１の雲２７の投影図、３２は地上投影図３０内の各観測地域毎に表記された雲量分布、３３は地上投影図３０に対応して図１の荷重係数読出部１２により各観測地域毎に読み出された荷重係数分布、３４は地上投影図３０に対応して図１の撮像評価係数演算部１３により各観測地位記毎に算出された撮像評価係数分布、３５は図１の撮像経路記憶装置１４に記憶された複数の撮像経路候補、３６はこれら撮像経路候補毎に各撮像経路に沿って撮像評価係数分布３５から算出した撮像評価値、３７は選択された撮像経路である。
【００１４】
さらに、図３は、図１の雲検出領域２６、撮像領域２８、図２の地上投影図３０、撮像経路３７の相互関係を示す図である。
【００１５】
次に動作について説明する。
図１において、雲検出領域２６内にある雲２７による太陽２５の反射光は、雲検出光学系２で受光され、その受光光は、検出器部３により電気信号に変換され、さらに、増幅部４により増幅される。雲量換算係数記憶装置５に予め記憶されている増幅部４の出力を雲量に換算するための換算係数と上記増幅部４の出力から雲検出領域内２６の雲量が計算される。この演算は、雲検出領域２６を構成する観測地域、例えば検出器部３を２次元ＣＣＤで構成する場合は、画素対応の領域毎に行われ、雲量演算部６の出力は雲量分布の形となる。
【００１６】
一方、地上設備２４から地上場影の重要度を場所毎の荷重係数として受信機１０に送信し、荷重係数は荷重係数記憶装置１１に記憶される。
【００１７】
衛星の３次元位置は衛星位置検出器７で検出され、雲検出光学系２の指向方向は指向方向検出器８で検出される。雲検出領域演算部９では、衛星位置検出器７の出力と指向方向検出器８の出力から光学系の視野である雲検出領域２６の地理的位置を算出する。荷重係数読出部１２では、雲検出領域２６に対応する地域の荷重係数を、荷重係数記憶装置１１に記憶されているデータから読み出す。読み出しは、雲検出領域２６内の各観測地域毎に行われ、出力は荷重係数分布の形となる。
【００１８】
上記雲量演算部６の出力と上記荷重係数読出部１２の出力は、対応する観測地域毎に撮像評価係数演算部１３で積算され、雲検知領域２６内の撮像評価係数分布が得られる。一例として、撮像評価係数としては、式（１）のような定義ができる。
撮像評価係数＝（１−雲量）×荷重係数              （１）
【００１９】
撮像経路記憶装置１４には、雲検出領域２６内での実現可能な撮像経路の候補を予め複数種類記憶されており、相対撮像経路演算部１５では、撮像経路記憶装置１４に記憶された候補経路毎に経路に沿って各観測地域毎に上記撮像評価係数を積算し、各候補経路の評価係数の積算値を比較して最大になるものを相対撮像経路に設定する。相対経路とは雲撮像領域２６に対する相対的な経路であり、実空間の経路ではない。
【００２０】
撮像経路演算部１６では、相対撮像経路演算部１５の出力である相対撮像経路と雲検出領域演算部９の出力である雲検出領域２６の位置から実空間での撮像経路を算出する。
【００２１】
従って、上記撮像経路選定部１により、雲検知領域内の雲の分布状況と予め設定した地上の地域毎の撮影優先度もとに撮像評価値を算出して撮像経路候補から撮像経路を選定するので、雲の状況と撮像優先度を総合的に考慮した最適な撮像経路を選定できる。
【００２２】
一方、撮像部１７において、撮像光学系指向駆動部２２は、撮像経路演算部１６の出力により撮像光学系１８の指向方向を変化させる。これにより、撮像光学系１８の地上撮像領域２８は、撮像経路選定部１の選定結果に従い設定される。撮像光学系１８で受光した光は、画像検出器部１９で電気信号に変換され、画像増幅部２４で増幅され、画像記録部２１に記録される。
【００２３】
図２に示すように、地上投影図３０において、雲２７は、雲の投影図３１として現われる。雲検知領域全体を構成する各観測領域毎に雲量演算部６により雲量を求めると雲量分布３２が得られる。雲量分布３２と、図１の荷重係数読出部１２により各観測地域毎に読み出された荷重係数分布３３から図１の撮像評価係数演算部１３により地上投影図３０内の各観測地域毎に撮像評価係数を算出すると、撮像評価係数分布３４が得られる。
【００２４】
図１の撮像経路記憶装置１４に記憶された複数の撮像経路候補３５毎に各撮像経路に沿って撮像評価係数分布３４を積算すると、各撮像経路候補３５毎の撮像評価値３６が得られ、この撮像評価値を相互比較することにより撮像経路３７が選定できる。この例では、雲検知領域の地上投影図３０を５×５に分割しているが、一般的には、ｍ×ｎに分割でき、個々の領域の広さは地上撮像領域２８の大きさに対して調整可能である。また、撮像経路候補３５を衛星進行方向に平行直線としているが、斜め方向や曲線も設定可能である。
【００２５】
また、図３に示されるように、撮像装置２３には、撮像経路選定部１が搭載されており、撮像経路選定部１の雲検知領域２６の地上投影領域２８は、撮像装置２３に搭載される撮像部１７の地上撮像領域２８に対し、相対的に衛星進行方向前方に位置する。地上撮像領域２８は、衛星進行に伴い、撮像経路選定部１により選定された撮像経路３７に従い雲検知領域２６の地上投影領域２８を通過する。
【００２６】
従って、撮像経路選定部１の雲検出領域２６が撮像部１７の視野に対し相対的に衛星進行前方に位置し、撮像経路選定部１により選定した撮像経路に従い撮像光学系１８を指向するので、撮像予定領域の雲の状況を撮像直前に把握でき、撮像時の雲による遮蔽状況を精度よく予測でき、雲の影響と撮像優先度をともに考慮した撮像が可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、雲検知領域内の雲の分布状況と予め設定した地上の地域毎の撮影優先度もとに撮像評価値を算出することにより撮像経路候補から撮像経路を選定する撮像経路選定部を有するので、雲の状況と撮像優先度を総合的に考慮した最適な撮像経路を選定でき、衛星進行方向前方の地上付近の雲状況を観測して撮像経路を選定することにより雲の影響を避けて地上を撮像することができる。
【００２８】
また、撮像経路選定部の雲検出領域が撮像部の視野に対し相対的に衛星進行前方に位置し、撮像経路選定部により選定した撮像経路に従い撮像光学系を指向するので、撮像予定領域の雲の状況を撮像直前に把握でき、撮像時の雲による遮蔽状況を精度よく予測でき、雲の影響と撮像優先度をともに考慮した撮像が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による衛星搭載撮像装置の系統構成図である。
【図２】  この発明による衛星搭載撮像装置の動作原理の説明図である。
【図３】  この発明による衛星搭載撮像装置の雲検知領域と撮像領域の関係を示す説明図である。
【図４】  従来例による衛星搭載撮像装置の説明図である。
【符号の説明】
１  撮像経路選定部、２  雲検出光学系、３  検出器部、４  増幅部、５  雲量換算係数記憶装置、６  雲量演算部、７  衛星位置検出器、８  指向方向検出器、９  雲検出領域演算部、１０  受信器、１１  荷重係数記憶装置、１２  荷重係数読出部、１３  撮像評価係数演算部、１４  撮像経路記憶装置、１５  相対撮像経路演算部、１６  撮像経路演算部、１７  撮像部、１８  撮像光学系、１９  画像検出器部、２０  画像増幅部、２１  画像記録部、２２  撮像光学系指向駆動部、２３  衛星搭載撮像装置、２４  地上設備、２５  太陽、２６  雲検出領域、２７  雲、２８  地上撮像領域。
【図１】
0004020179.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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