「 そ ら 」の 技 術 を 身 近 に 感 じ て

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24 時間、安全にたくさんの命を助ける
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横 路 散歩赤外線で見える世界
そ ら

そ ら空宙情報「JAXA 宇宙航空技術研究発表会」
開催案内
研究開発本部の HP が新しくなりました。

R E S E A R C H

D E V E L O P M E N T

24 時間、安全にたくさんの命を助ける

ヘリコプタを 24 時間いつでも飛ばすには赤外線カメラという眼ばたばたという独特の音に空を見上げると、頭上人間の眼は、夜間や悪天候時には視界が悪くなりを通り過ぎて行くヘリコプタが見えた・・・
滑走路が必要なく、車などでは入り込むことが困ます。でも、特殊な眼を使えば、視界を明るくすることが可能です。

難な山岳部へもひとっ飛び、空中停止（ホバリング）

人間の眼で捉えることができるのは、紫から赤まや後退飛行もこなせるといった利点から、ヘリコプでの虹で表現される光（可視光）です。しかし実際

タはパトロールや災害救助、救急対応（ドクターヘリ）には、私たちの眼では捉えることのできないたくさなどの分野で活躍しています。しかし、有視界飛行んの光が存在しています。その中のひとつ、赤より※1方式（Visual Flight Rule：VFR） で飛行しているも更に外側の光（赤外線）を利用した光学装置であため、夜間や天候不良などで前方の視界が悪い時にる「赤外線カメラ（Forward Looking Infra-Red：は飛ばすことができません。

FLIR）」を使うと、人間の眼では確認が困難な夜間でもし、24 時間どの様な天候でも安全にヘリコプタを飛ばすことができるようになれば、緊急時にいつも山の稜線や雲などを鮮明に見ることができます（図1、P.06 参照）。

でも対応でき、もっとたくさんの命を救うことが可能となります。そのためには、「“視界を補うために必必要な情報を適切に表示要な情報” を適切にパイロットに表示する技術」が比較的低高度を飛ぶヘリコプタのパイロットにあれば良いと JAXA は考えています。

とって、もっとも信用できる視覚情報は、操縦席の前方に広く開けた窓から入ってくる情報です。併せ※ 1 有視界飛行方式（VFR）：パイロットが目視で飛行する方式のこと。飛行視程が十分でない場合、VFR での飛行は行えません。水面から3,000m未満の高度をVFRで飛行する場合には、1,500m 前方まで見えることが航空法により定められています。これに対して、地上にいる管制官の指示を受けながら飛行する計器飛行方式（Instrument Flight Rule：IFR）であれば、天候などにより視界が悪い場合でも飛行が可能となりますが、飛行できる経路が限られてしまうため、緊急時などには対応しきれません。て、計器やディスプレイに表示される情報も頼りに、安全な飛行を行っています（図 2）。

FLIRやレーダー、地形のデータベースなどを組み合わせることで、目視では確認が困難な障害物や地形などを映し出します（右）。
図１02センサ情報などを統合することによる視界の強調（イメージ図）

図2

操縦席前方の大きな窓と計器類

パイロット支援技術「SAVERH」の研究
Situational Awareness and Visual Enhancer for Rescue Helicopter

JAXA では、パイロットにとって必要

図4な情報を分かりやすくディスプレイに表機体下部に搭載されたFLIR示する研究に取り組んでおり、高い「コックピットディスプレイ技術」を有しています。この技術を活かし、「夜間に山岳地のヘリポートへ安全に着陸できる」ことを最終的な目標とするパイロット支援技術（通称「SAVERH」）の研究に、島津製作所や日本電気（NEC）などと共同で取り組んでいます。※ 2
図 3 は、SAVERH で 実 証 す る シ ス テ ム の 構 成 です。JAXA 保有の実験用ヘリコプタ「MuPAL-ε（イプシロン）」に NEC 開発の「FLIR（図 4）」を搭載しバイザ部分に情報を映し出します。
図5

HMDます。ディスプレイは島津製作所が開発を進めているヘルメット型のディスプレイ（Helmet Mounted

持ち寄り、まずは問題点を抽出するための飛行実験

Display：HMD、図 5）です。HMD との比較も兼ねて、を行いました。

MuPAL-ε に設置されている実験用のディスプレイ（HDD）も使います。ディスプレイに表示するのは、視界不良時にパイロットの視界を補う「FLIR の画像」

※ 2 将来の実現が望まれているパイロット支援技術の研究はもちろん、メーカー各社の開発装置の実証試験も併せて行っています。とデータベース化した「地形の CG 画像」、進入経路を表す「トンネル型誘導表示※ 3」です。併せて、速度や高度などの基本飛行情報も表示します。
SAVERHは2008年度より3年計画で進めており、1 年目となった 2008 年度はそれぞれが有する技術を※ 3 トンネル型誘導表示：障害物があるなどの問題で、航空機を直進進入させるのが困難な場合があります。しかし、カーナビなどでも利用されている GPS（全世界測位システム）を使えば、航空機の位置を精密に知ることができ、航空機の性能の許す範囲で自由に進入経路を設定することができます。この様な進入方式の誘導で効果的なのが「トンネル型誘導表示」
です。ディスプレイ上に進入経路を示すトンネルを表示し、曲線的なコースなどの飛行も視覚的に分かりやすく誘導します。JAXA では、航空機の数秒先の位置を示すシンボルなどを加えることで、操縦をより易しくする表示システムを開発しました。

HMD
GPS- 慣性センサ
エアデータセンサなど

2008 年度の飛行試験
9 月から 10 月にかけて、救難任務を想定した空港

表示計算機

HDD

および山岳地ヘリポートへの進入着陸など、17 回の計測システム

FLIR飛行試験を行いました。民間機に FLIR および HMDを搭載して夜間を含む離着陸などの飛行を行ったの

図3

SAVERH のシステム構成は国内では初めてのことです。

03

東京消防庁が管理するヘリポートで、救急患者の搬送などに使われています。

水色の線で囲まれた
白 黒 の 画 面 が FLIRの映像です。
図7

図6

HDD への表示

東京消防庁奥多摩消防ヘリポート

10 月 14 日、東京都西多摩郡にある東京消防庁奥多摩消防ヘリポート（図 6）にて、HDD および HMDにトンネル型誘導表示を映し、着陸進入試験を行いました。図 7 は HDD の表示画面です。HDD での進図8

HMD への表示（ 試 験 後に合成）入試験では、地形の CG 画像に FLIR の映像も重ねて表示しました。図 8 は HMD の表示画面です。試験に方向と三次元地形データベースから読みとった地表より、トンネル型誘導表示によるヘリポートへの進面との交点が計算され、ターゲット位置を記録する入が可能であること、昼夜を問わず山の稜線や滑走ことができます（図 9）。

路などを FLIR で視認できることが分かりました。しかし、地形を表す CG の線と実際の稜線が一致してい04ない、表示された進入を誘導するシンボルがヘリポー

2008 年度に得られた結果を 2009 年度の試
験にどう活かすかトを隠してしまい目視できないなど、ハードウェア飛行試験の際には、2 種類のデータを取ります。ひや表示に関する様々な課題も浮き彫りになりました。

とつは「実際に飛んだ記録」です。パイロットがど救難活動を迅速に遂行するためには、救難者の位の位置でどれだけ操縦桿を動かしたか、この状態で置を正確に把握することが重要です。そこで、島津マッピング試験を行うとマーカはどのように表示さ製作所が海上自衛隊の救難任務向けに開発した技術れるか、などの客観的なデータがこれにあたります。

をベースに、遭難者の位置を記録する技術の研究開

もうひとつはパイロットによる評点やコメントなど発を進めています。10 月 28 日に上高地（長野県）です。その時画面に表示された情報によって、パイで行った飛行試験では、この技術の実証も行いまし

ロットがどれだけ適確に状況を把握できたかを質問た。まず、HMD を装着したパイロットがターゲットによって聞きだします。そうすることで、どうすれ（救難者）を発見します。そして、HMD 上に表示さばパイロットに適切な情報を与えることができるかれる LOS マーカをターゲットに合わせます。狙いをを調べることができます。ただし、主観的なデータ定めてボタンを押すと、その時点でのマーカの視線のため、複数人のデータを取得することが重要です。

パイロット支援技術「SAVERH」の研究
Situational Awareness and Visual Enhancer for Rescue Helicopter

LOS マーカ

2008 年度の試験で判明した最も大きな課題は、必LOS マーカをマップ上のターゲットに合わせてボタンを押すことで、ターゲット位置を記録。

要だと考えられる情報を全て HMD に表示してしまうと、目視の情報がかき消されて実際の外の様子が見えなくなってしまうということです。そのため 2009

記録されたターゲット
位置

年度は、どの情報をどう表示すればパイロットが状ダムをターゲットとして記録。

況を認識しやすく、操縦が易しくなるかを 2008 年度に取得したデータを基に調べる予定です。
他にも、機体やパイロットの動きに対する情報表示の遅れの問題があります。機体やパイロットの頭の向きが動くと、ディスプレイの表示もそれに合わ松本周辺の山岳地帯せて変化します。しかし、現在のシステムではその遅 れ が 大 き く、 実 用 的 で は あ り ま せ ん。 そ こ で、2009 年 10 月から予定している飛行試験を通して、遅れを現在の半分から 1/3 程度にすべく性能改善をダムや温泉などをターゲットに試験を行いました。複雑な地形であるにも関わらず、正確に位置を特定することができました。左下の写真は、実際にパイロットが見ている HMD の映像を記録したものです。
図9

上高地でのマッピング試験図っていきます。

善しているからだと思いますが、話で聞いて想像していSAVERH を体験してみたたよりも視覚情報を得やすいと感じました。シミュレー

JAXA の事業所のひとつである「調布航空宇宙センションだと外の風景そのものが CG なため、HMD の情ター（東京）」には、研究開発用のフライトシミュレーショ

報と重ねてもあまり違和感を感じないことも大きいのかン設備があります。取材の後、実際にヘルメットを被りもしれません。

ヘリコプタ型シミュレーションに乗って SAVERH で開この技術が使えるようになることで、日夜天候を問わ発中の技術を体験させてもらいました。隣に座るパイず 24 時間安全に災害救助や緊急時にヘリコプタを飛ばロットの操縦で機体はスムーズに飛行を続け、HMD にすことができるようになれば、助けられる命が増えるか表示される情報もそれに合わせてスムーズに流れて行きもしれない・・・。そう考えると、本当に早く実現してます。2008 年度の飛行試験で明らかになった課題を改欲しい技術だな、と感じました。

【飛行技術研究センター】（左より）飯島 朋子、舩引 浩平、津田 宏果、白水 博文「実験用航空機レポート」

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今日紹介した試験の様子はもちろん、FLIR が機体にくっ付くまでの流れなど、現場にいないと知りえないコトを研究者が分かりやすく紹介しています。

05

赤外線で見える世界■ “光” とは■赤よりも外側の光 “赤外線”

太陽から降り注ぎ、私たちの住む世界を明るく

最近、街を歩いていると防犯カメラを眼にする映し出してくれている光。人間の目が捉えることことが多くなりました。犯罪は日夜にかかわらずのできるのは、可視光と呼ばれるごく限られた範起こってしまう危険性があるため、暗闇でもはっ囲の光です。他にも、ラジオやテレビの信号を送きりと見えることが肝心です。これは、赤よりもる電波、暖房機器の加熱に用いられる赤外線、皮更に外側の光である「赤外線」を利用することで膚を日焼けさせる紫外線、レントゲン写真に使わ可能となります。

れる X 線など、光には様々な種類があり、総称し暗闇の中に何があるのか気になる時、例えば懐て「電磁波」と呼ばれています（図 1）。電磁波

中電灯などを使ってその部分を照らすことで確認は、湖面に小石を落としたときに表れる波紋のよできます。近赤外線は可視光に近い性質を有してうに、波として伝わっていきます。

おり、見たい方向に近赤外線を当て、その反射を人間の眼が感知できるのは可視光だけですが、近赤外線を検知できるカメラで撮影すると、暗闇例えば鳥類などは紫よりも更に外側の光である紫の中に何があるのか確認することができます。ち外線も感知しています。そのため、同じ景色を見なみに、赤外線は人間の眼では感知できないため、ていても私たちと鳥類とでは見えている景色が異照射されても相手は気付きません。

なります。

赤外線の反射ではなく、物体が発する赤外線を利用する方法もあります。私たちの周りにある物

γ線

高い

高い

短い

体からは必ず、その温度に対応した赤外線が放射されています。この放射される赤外線の強度からX線温度分布を割り出し映像化することでも、そこに紫外線何があるのかを確認することができます（図 2）。

可視光線
赤外
線

近赤外線

■赤外線カメラの航空宇宙での利用

中赤外線

赤外線が発見されたのは 1800 年のことです。

遠赤外線
エネルギー

温 度

波 長

低い

低い

長い

マイクロ波

電波

図1

06

光（電磁波）の種類

図2

赤外線カメラの画像

横 路
散歩
眼に見える光が無いのに温度計の温度が上昇するという現象によってその存在が確認されました。
今号では、赤外線カメラを搭載した飛行実験を紹介していますが、防衛用途では昔から使用されており、海上保安庁の機体にも搭載されています。
最近では、小型のものがビジネス機などに搭載されて夜間の離着陸に使われるようになってきてい図3

宇宙往還機の再突入時の温度分布ます。
航空機や宇宙機を設計する際に欠かせない風洞試験でも、赤外線カメラが活躍しています。宇宙の温度に見合った赤外線を放射しているため、赤往還機などが大気圏へ再突入する際、非常に大き外線を観測することで、その存在を確認することな空力加熱を受け、機体は熱せられます。この空ができます。図 4 は JAXA の赤外線天文衛星「あ力加熱を精度良く推算するため、風洞試験の計測かり」が捉えたオリオン座方向の宇宙の様子です。

法として赤外線カメラが使われています（図 3）。

この様に、赤外線を使うと可視光では見ることの宇宙には肉眼では確認できない温度の低い天体できない世界が見えてきます。

がたくさんあります。それらの天体は、やはりそ図 4 「あかり」が捉えたオリオン座

07

JAXA 宇宙航空技術研究発表会【開催案内】JAXA が取り組んでいる宇宙航空技術について、広く一般の皆さんにも知っていただくことを目的に今年も「JAXA 宇宙航空技術研究発表会」を開催いたします。JAXA における代表的な技術・研究の概要を紹介すると共に、注目すべき研究成果を発表します。JAXA が進める最先端の宇宙航空技術に触れにぜひお越しください。
日時 2009 年 11 月 26 日（木） 10：00 〜 16：45
会場 日本科学末来館 7F（みらい CAN ホール、会議室）
東京都江東区青海 2 丁目 41 番地※事前登録は必要ありません。直接会場までお越しください。
※聴講は無料です。当日、会場にて前刷集を配布いたします。
※プログラムなどの詳細は当本部の HP をご覧いただくか、下記窓口へお問い合わせください。
お問合せ窓口

宇宙航空研究開発機構
研究開発本部 研究推進部 広報
TEL：0422-40-3960 FAX：0422-40-3281
http://www.ard.jaxa.jp/

去年の発表風景研究開発本部の HP が新しくなりました。

“見やすさ” と “探しやすさ” をアップ。

JAXA 研究開発本部は、宇宙航空の “基礎・基盤となる技術” と “これから必要になる先進的な技術”の研究開発に取り組んでいます。当本部の HP では、現在取り組んでいる最新の活動とこれまでに取り組んできた様々な活動を紹介しています。
安全・安心に航空機・宇宙機が飛ぶために。生活に役立つ人工衛星が活躍するために・・・。大切になってくるのは、土台となる技術の研究開発です。決して派手ではないけれど、縁の下の力持ち！！！ 秋の夜長に、わたしたちの頑張りをじっくり覗き込んでもらえたら嬉しいです。

空と宙 2009 年 9 月発行 No.32［発行］宇宙航空研究開発機構 研究開発本部 〒 182-8522 東京都調布市深大寺東町 7 丁目 44 番地 1
電話：0422-40-3000（代表） FAX：0422-40-3281
ホームページ http://www.ard.jaxa.jp/【禁無断複写転載】『空と宙』からの複写もしくは転載を希望される場合は、研究推進部広報までご連絡ください。
リサイクル適正への表示：紙へリサイクル可