JP2001355998A

JP2001355998A - 移動体の画像誘導制御システム、及び、その画像誘導制御方法

Info

Publication number: JP2001355998A
Application number: JP2000178598A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sunaoka; 雅弘砂岡
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】移動速度が高速である場合に飛翔軌道の修正を
行う判断に遅れがないようにする。【解決手段】目標１０に対して相対的に運動する移動体
本体２０に搭載される。目標１０の時系列的実画像５１
を取得する画像センサ２１と、移動体本体２０に搭載さ
れ移動体本体２０の力学的データである飛行諸元５２を
取得する力学的センサ２２と、飛行諸元５２に基づいて
移動体本体２０に対する目標の時系列的模擬画像５７を
計算するシミュレータ３５，３５’と、移動体本体２０
に搭載され時系列的実画像５１と時系列的模擬画像５７
との差分に基づいて移動体本体２０の力学的状態を修正
する制御ユニット２５，２５’とが設けられている。計
算により求めた時系列的模擬画像５７と時系列的実画像
５１を比較して時間的に余裕を持って移動体本体の力学
的状態が修正され得る。時系列的差分は、欺瞞を確実に
明示するから、耐妨害性能に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体の画像誘導
制御システム、及び、その画像誘導制御方法に関し、特
に、妨害特性に優れた移動体の画像誘導制御システム、
及び、その画像誘導制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】飛翔体の誘導のために、画像誘導システ
ムが知られている。図４は、公知の画像誘導システムを
示している。移動体１２０は、画像センサ１２１によっ
て目標群１１０にある目標１１１〜１１３を映像信号と
して取得し、搭載コンピュータ１２３により目標１１１
〜１１３を抽出して処理し、目標１１１〜１１３を画像
情報として送受信機１２４を介して、画像誘導制御装置
１３０へデータ伝送する。画像誘導制御装置１３０は、
移動体１２０からデータ伝送された画像信号を送受信機
１３１で受信し、それを復調ユニット１３２で復調す
る。復調信号は、画像処理ユニット１３３により画像信
号に変換され、画像表示ユニット１３６へ出力表示す
る。操作員は、画像表示ユニット１３６に表示された画
像に基づいて、目標の変更、飛翔の停止等の必要な指示
をコマンド入力１３９から制御信号出力ユニット１３８
に入力操作する。制御信号出力ユニット１３８に入力さ
れたコマンドは、送受信機１３１を経由して、移動体１
２０の送受信機１２４へ送信される。移動体１２０の送
受信機１２４で受信したコマンド信号は、搭載コンピュ
ータ１２３により制御ユニット１２５へ出力できる信号
に変換処理される。移動体１２０は、制御ユニット１２
５に伝達された必要な指示入力による目標の変更、飛翔
の停止等の制御指令に従って、目標群１１０にある目標
１１１〜１１３に対して飛翔軌道を修正することにな
る。

【０００３】画像センサの情報に基づいて判断がなされ
るこのような公知の画像誘導システムにおいては、次の
ような問題点がある。第１に、移動体１２０の移動速度
が高速である場合には、画像表示ユニット１３６でモニ
タし、コマンド入力が必要であるかどうかの判断時間が
短くなるため、判断が遅れ飛翔軌道の修正ができなくな
り、又は、間に合わないということになる。第２に、指
定したい目標が１つであれば問題ないが、目標が複数あ
る目標群１１０に対する判断では、目標１１１を指定す
る必要があることに対して目標１１２が選択されている
場合、全体の目標群１１０の位置付けに関して、個々の
判別ができるぎりぎりの時刻までその個々の判断が正し
いかどうかを確認できないという問題点がある。更に、
欺瞞による目標数の増大に対して誤認率が高くなるとい
うこともあり得る。

【０００４】移動速度が高速である場合に飛翔軌道の修
正を行う判断に遅れがないことが望まれ、更に、複数目
標に関して個々に余裕を持って判断することができるこ
とが求められ、更には、欺瞞による目標数の増大に対し
て誤認率が高くならないことが好ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、移動
速度が高速である場合に飛翔軌道の修正を行う判断に遅
れがない移動体の画像誘導制御システム、及び、その画
像誘導制御方法を提供することにある。本発明の他の課
題は、移動速度が高速である場合に飛翔軌道の修正を行
う判断に遅れがなく、更に、複数目標に関して個々に余
裕を持って判断することができる移動体の画像誘導制御
システム、及び、その画像誘導制御方法を提供すること
にある。本発明の更に他の課題は、移動速度が高速であ
る場合に飛翔軌道の修正を行う判断に遅れがなく、更
に、複数目標に関して個々に余裕を持って判断すること
ができ、更には、欺瞞による目標数の増大に対して誤認
率が高くならない移動体の画像誘導制御システム、及
び、その画像誘導制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中に現れ
る技術的事項には、括弧（）つきで、番号、記号等が添
記されている。その番号、記号等は、本発明の実施の複
数・形態又は複数の実施例のうちの少なくとも１つの実
施の形態又は複数の実施例を構成する技術的事項、特
に、その実施の形態又は実施例に対応する図面に表現さ
れている技術的事項に付せられている参照番号、参照記
号等に一致している。このような参照番号、参照記号
は、請求項記載の技術的事項と実施の形態又は実施例の
技術的事項との対応・橋渡しを明確にしている。このよ
うな対応・橋渡しは、請求項記載の技術的事項が実施の
形態又は実施例の技術的事項に限定されて解釈されるこ
とを意味しない。

【０００７】本発明による移動体の画像誘導制御システ
ムは、目標（１０）に対して相対的に運動する移動体本
体（２０）と、移動体本体（２０）に搭載され目標（１
０）の時系列的実画像（５１）を取得する画像センサ
（２１）と、移動体本体（２０）に搭載され移動体本体
（２０）の力学的データである飛行諸元（５２）を取得
する力学的センサ（２２）と、飛行諸元（５２）に基づ
いて移動体本体（２０）に対する目標の時系列的模擬画
像（５７）を計算するシミュレータ（３５，３５’）
と、移動体本体（２０）に搭載され時系列的実画像（５
１）と時系列的模擬画像（５７）との差分に基づいて移
動体本体（２０）の力学的状態を修正する制御ユニット
（２５，２５’）とを含む。

【０００８】計算により求めた時系列的模擬画像（５
７）と時系列的実画像（５１）を比較して時間的に余裕
を持って移動体本体の力学的状態が修正され得る。時系
列的差分は、欺瞞を確実に明示するから、耐妨害性能に
優れる。

【０００９】差分を形成する比較器（３６）が追加され
る。比較器（３６）は、時系列的模擬画像（５７）と時
系列的実画像（５１）とを並べて表示することができ
る。この場合、差分は視認される。比較器（３６）は、
移動体本体の外側に搭載されている。又は、比較器（３
６）は移動体本体（２０）に搭載され、この場合、比較
器（３６）は差分を制御ユニット（２５）に出力する。

【００１０】本発明による移動体の画像誘導制御方法
は、目標（１０）の時系列的実画像（５１）を取得する
こと、飛翔体（２０）の力学的諸元を検出すること、力
学的諸元に基づいて目標（１０）の時系列的相対的模擬
画像（５７）を計算すること、時系列的実画像（５１）
と時系列的相対的模擬画像（５７）との差分に基づいて
飛翔体（２０）の飛行経路を修正することとを含む。

【００１１】差分は、時系列的実画像（５１）の内で時
間的に後行する画像部分であり、且つ、時系列的実画像
の内で時間的に先行して存在することがない画像部分で
ある。このような画像部分は、欺瞞である可能性が高
い。時系列的実画像（５１）と時系列的相対的模擬画像
（５７）とを画面に並べて表示することを更に含み、こ
の場合差分は視認される。修正することは、飛翔体の外
側で遠隔操作により実行される。

【００１２】画像センサの情報により判断するのではな
く、搭載センサにより得られた飛行諸元データをもと
に、本来であれば見えるべき情報をシミュレーションに
よって擬似的に作り出すことで、画像センサからの情報
と比較しやすくし、判断及びコマンドを容易に行うこと
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
移動体の画像誘導制御システムの実施の形態は、遠隔制
御に関していて、目標群に向かう移動体に対して、画像
誘導判別装置が設けられている。その移動体又は移動体
本体２０は、図１に示されるように、目標群１０に向か
って制御される飛翔体である。移動体２０は、画像セン
サ２１を備えている。画像センサ２１は、移動体２０の
前方にある目標１１〜１３が含まれている目標群１０と
その背景とを目標的画像信号５１として生成し、目標的
画像信号５１を搭載コンピュータ２３へ出力する。目標
的画像信号５１は、時系列的信号として得られる。

【００１４】移動体本体２０は、搭載センサ２２を備え
ている。搭載センサ２２は、移動体２０の飛行諸元パラ
メータ５２を計測する。飛行諸元パラメータ５２は、姿
勢角信号、角加速度信号、位置信号、速度信号、誘導信
号、誘導角度指令信号、画像センサ角度信号等の各種信
号である。飛行諸元パラメータ５２は、搭載コンピュー
タ２３に入力する。搭載コンピュータ２３は、画像セン
サ２１で取得した目標的画像信号５１と搭載センサ２２
で取得した飛行諸元データ５２の両情報を同時的に合成
して、同時的合成画像データ５３として遠隔伝送するた
めに送受信機２４へ同時的合成画像データ５３を出力す
る。

【００１５】移動体２０の送受信機２４は、搭載コンピ
ュータ２３の出力である同時的合成画像データ５３を長
距離伝送できるよう変調し、その変調同時的合成画像デ
ータ５４を画像誘導判別装置３０が備える送受信機３１
へ伝送する。画像誘導判別装置３０の送受信機３１は、
移動体２０から送信された変調同時的合成画像データ５
４を受信してその受信信号を復調ユニット３２へ出力す
る。復調ユニット３２は、目標的画像信号５１と飛行諸
元データ５２に変調同時的合成画像データ５４から復元
する。目標的画像信号５１は画像処理ユニット３３へ出
力され、飛行諸元パラメータ５２は位置情報処理ユニッ
ト３４へ出力される。

【００１６】画像処理ユニット３３は、入力された目標
的画像信号５１を目標的イメージデータ５５に変換し、
それを合成画像表示ユニット３６へ出力する。位置情報
処理ユニット３４は、移動体２０の飛行諸元パラメータ
５２をもとに移動体の飛翔状態を計算し、その結果であ
る飛翔状態信号５６と初期データ３７と照合することに
より、模擬画像を作成するために必要となる相対関係を
明確化する前処理を行い、相対関係前処理信号５７を画
像シミュレータ３５へ出力する。

【００１７】画像シミュレータ３５は、位置情報処理ユ
ニット３４から入力された飛翔状態信号５６に基づい
て、画像処理ユニット３３の出力画像である目標的イメ
ージデータ５５と概ね同等の疑似イメージデータ５７を
生成し、それを合成画像表示ユニット３６へ出力する。
疑似イメージデータ５７は、時系列的模擬画像として生
成される。合成画像表示ユニット３６は、画像処理ユニ
ット３３から出力された目標的イメージデータ５５と画
像シミュレータ３５から出力された疑似イメージデータ
５７とを合成して、それらの比較が可能である形式でそ
れの画面に表示する。合成画像表示ユニット３６は、比
較器である。比較器は、視認による比較と差分計算によ
る比較を行うことができる。

【００１８】合成画像表示ユニット３５に合成表示され
た合成イメージデータの差異を視認することにより、移
動体２０の飛翔状況があらかじめ予測した飛翔状況と一
致しているか否か、又は、異常が発生しているか否か、
異常があればコマンドを入力することによって回避すべ
きか否かの判断を迅速かつ容易に行うことが可能とな
る。

【００１９】画像誘導判別装置３０は、コマンド入力３
８を備えている。画像誘導判別装置３０は、成画像表示
ユニット３６の表示の差異から得られた判断結果を直接
に外部からコマンド５８として入力するために使用され
る。制御信号出力ユニット３９は、コマンド入力３８か
ら出力されたコマンド５８を指令信号５９に変換し、そ
れを送受信機３１へ出力する。送受信機３１は、指令信
号５９を長距離伝送できるように指令信号５９を変調し
て、その変調信号６０を移動体２０の送受信機２４へ伝
送する。

【００２０】送受信機２４は、受信した変調信号６０を
指令信号５９に復調し、指令信号５９を搭載コンピュー
タ２３へ出力する。搭載コンピュータ２３は、入力され
た指令信号５９をもとに移動体２０の制御を行う制御信
号６１に変換し、制御ユニット２５へ出力する。制御ユ
ニット２５は、移動体２０に対して飛翔経路の変更・修
正、目標の変更・修正、飛翔の停止等の制御駆動信号６
２を駆動用搭載機器（図示されず）に出力する。

【００２１】図２は、駆動用搭載機器による移動体の駆
動制御方法を示している。比較画像７０は、目標群１０
に向かって移動体が飛翔しているときに得られ合成画像
表示ユニットにより表示されている表示例を示してい
る。ここでは、画像シミュレータ３５で生成した疑似イ
メージデータ５７（模擬画像）を画面の左側に、画像セ
ンサ２１で取得した目標的画像信号５１に基づく目標的
イメージデータ５５（実画像）をその画面の右側に表示
している。移動体２０が目標としている画像の追尾中心
は、ここでは擬似的に×印の中心点で示している。表示
される時系列比較画像７０は、比較画像７１から比較画
像７６へ時間的に経過した画像の集まりである。

【００２２】模擬画像は、初期データをもとにシミュレ
ーションにより生成しているため、初期データに含まれ
ていない目標は表示されない。このため、模擬画像と実
画像は、新たに追加された目標や消失した目標の差異が
画像として示されることになる。ここに示された実画像
では、真ん中に菱形状のイメージ（例示：欺瞞物体）７
７が存在するが、このイメージが初期データに追加され
た目標であれば、シミュレーションにより得られた模擬
画像との比較によって、模擬画像と実画像との差である
差異（差分）情報を容易に検出することができる。実取
得画像だけで判断する場合には、中心の菱形状の目標も
正しい目標として認識してしまうが、このような比較画
像による差異情報を積極的に活用することにより、想定
された目標だけを容易に識別することができる。時間的
順序を追って差異が判断されるため、最終的に判断しな
ければならない時点に到達する前に、余裕を持って正し
い標的を認識しその標的に向かう制御を正しく実行する
ことができる。

【００２３】図３は、本発明による移動体の画像誘導制
御システムの実施の他の形態を示している。この実施の
形態の制御は、自立制御である。本実施の形態が、既述
の実施の形態と異なる点は、画像誘導判別装置３０の一
部分が移動体本体２０に搭載されていて、遠隔制御では
なく、移動体本体２０の中で既述の実施の形態と全く同
じ制御が実行される自立制御であることである。自律型
であるから、図１の遠距離通信用の送受信機２４と送受
信機３１と復調ユニット３２とは不要であり、完全自動
制御であるからコマンド入力３８と制御信号出力ユニッ
ト３９とは不要である。移動体本体２０には、判別処理
ユニット８１が追加されている。

【００２４】移動体２０の画像処理ユニット３３’は、
画像センサ２１で取得した目標群１０に含まれる各目標
１１〜１３及びその背景情報を含んだ目標的画像信号５
１が入力され、目標抽出処理が行われる。位置情報処理
ユニット３４’には、搭載センサ２２が取得した飛行諸
元データ５２が入力される。飛行諸元パラメータ５２か
ら抽出された画像生成に必要なパラメータデータは、画
像シミュレータ３５’に入力する。初期データ３７’に
は、あらかじめ設定された目標１１〜１３の情報または
初期に求めた目標１１〜１３の情報がメモリに設定され
ている。画像シミュレータ３５’、位置情報処理ユニッ
ト３４’から出力される飛翔状態信号５６をもとに相対
位置計算を行うとともに初期データ３７’から予測され
る画像データを生成し、判別処理ユニット８１に出力す
る。判別処理ユニット８１は、画像処理ユニット３３’
で処理された実画像データと画像シミュレータ３５’に
よる模擬画像データを比較判定し、新たに発生した疑似
目標を抽出し除去するとともに指定された目標を選別確
認して飛翔経路の変更・修正、目標の変更・修正、飛翔
の停止等の必要な制御信号を制御ユニット２５’へ出力
する。

【００２５】このように、判別すべき画像に対して、移
動中の飛行諸元に基づいて予測した画像を生成し組み合
わせて表示して比較照合しているので、予期せぬ目標や
追尾系の誤認を自動的・自律的に排除することができ
る。

【００２６】実施の先の形態では、視認により直接判断
を行うために十分な情報を提供している。移動体２０へ
の必要な指令操作をコマンド入力３８に与えることが可
能である。入力される指令操作としては、移動体２０に
対して飛翔経路の変更・修正、目標の変更・修正、飛翔
の停止等の制御指令が例示される。コマンド入力３８の
指令は、制御信号出力ユニット３９、送受信機３１、送
受信機２４を経由して、移動体２０の搭載コンピュータ
２３へ伝達され、飛翔経路の変更・修正、目標の変更・
修正、飛翔の停止等の制御指令として、制御ユニット２
５へ出力される。このようにして、移動体２０の遠隔制
御を行うことが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明による移動体の画像誘導制御シス
テム、及び、その画像誘導制御方法は、実画像と模擬画
像の時系列差分により余裕を持って正しい目標を知るこ
とができ、更に、時間的余裕を持って飛行経路の修正・
変更を行うことができる。

【００２８】実取得画像データとリアルタイムで取得し
ている飛行諸元をもとに初期設定画面に対する画像をシ
ミュレーションして比較を行うことにより、比較判別を
容易に行うことができる。移動中の目標判別方法とし
て、初期データまたは初期値をもとに飛行諸元による画
像補正を的確に実施することにより、対妨害性に優れ、
誤認率を大幅に低減することができる。更に、遠隔制御
方式でも自立方式でも同じ制御を実行することができ、
両方式の選択が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による移動体の画像誘導制御シ
ステムの実施の形態を示すシステムブロック図である。

【図２】図２は、視認制御を示す画像である。

【図３】図３は、本発明による移動体の画像誘導制御シ
ステムの実施の他の形態を示すシステムブロック図であ
る。

【図４】図４は、公知装置を示すシステムブロック図で
ある。

【符号の説明】

１０…目標２０…移動体本体（飛翔体）２１…画像センサ２５，２５’…制御ユニット３５，３５’…シミュレータ３６…比較器５１…時系列的実画像５２…飛行諸元５７…時系列的模擬画像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標に対して相対的に運動する移動体本体
と、前記移動体本体に搭載され前記目標の時系列的実画像を
取得する画像センサと、前記移動体本体に搭載され前記移動体本体の力学的デー
タである飛行諸元を取得する力学的センサと、前記飛行諸元に基づいて前記移動体本体に対する前記目
標の時系列的模擬画像を計算するシミュレータと、前記移動体本体に搭載され前記時系列的実画像と前記時
系列的模擬画像との差分に基づいて前記移動体本体の力
学的状態を修正する制御ユニットとを含む移動体の画像
誘導制御システム。
【請求項２】前記差分を形成する比較器を更に含む請求
項１の移動体の画像誘導制御システム。
【請求項３】前記比較器は前記時系列的実画像と前記時
系列的模擬画像とを並べて表示する表示器を備えている
請求項２の移動体の画像誘導制御システム。
【請求項４】前記比較器は前記移動体本体の外側に搭載
されている請求項３の移動体の画像誘導制御システム。
【請求項５】前記比較器は前記移動体本体に搭載され、前記比較器は前記差分を前記制御ユニットに出力する請
求項２の移動体の画像誘導制御システム。
【請求項６】目標の時系列的実画像を取得すること、飛
翔体の力学的諸元を検出すること、前記力学的諸元に基づいて前記目標の時系列的相対的模
擬画像を計算すること、前記時系列的実画像と前記時系列的相対的模擬画像との
差分に基づいて前記飛翔体の飛行経路を修正することと
を含む移動体の画像誘導制御方法。
【請求項７】前記差分は、前記時系列的実画像の内で時
間的に後行する画像部分であり、且つ、前記時系列的実
画像の内で時間的に先行して存在することがない画像部
分である請求項６の移動体の画像誘導制御方法。
【請求項８】前記前記時系列的実画像と前記時系列的相
対的模擬画像とを画面に並べて表示することを更に含
み、前記差分は視認される請求項７の移動体の画像誘導制御
方法。
【請求項９】前記修正することは、前記飛翔体の外側で
実行される請求項８の移動体の画像誘導制御方法。
【請求項１０】前記差分は視認される請求項９の移動体
の画像誘導制御方法。