JP2002162466A

JP2002162466A - 監視方法

Info

Publication number: JP2002162466A
Application number: JP2000360571A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ogata; 武緒方; Yukinori Komori; 行則小森; Tomoyoshi Baba; 智義馬場
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】船舶などにおける障害物監視には、電波レー
ダ、赤外線カメラによる監視や双眼鏡などによる目視な
どが行われているが、電波レーダは遠距離、大型の物体
には向くが、小型物体や木製やプラスチックの船舶は認
識できず、赤外線カメラはパッシブセンサのため、対象
物までの距離の認識ができない。また、雨や霧の場合は
視程以下のものしか観測できず、また温度差検知のた
め、夜間に長時間海面上に存在した物体はこの温度差が
小さくなって検知が困難になり、障害物の発見ができな
くなる。また双眼鏡などの目視観測も、雨や霧の場合は
視程以下のものしか観測できず、当然のことながら夜間
は全く観測ができなくなる。【解決手段】本発明においてはレーザレーダを用い、
レーザレーダ装置の監視結果を表示するモニタ装置を双
眼鏡の監視と同様目標の方に向け、合わせてレーザレー
ダ装置をこのモニタ装置と同じ回転角、仰角となるよう
制御し、同一方向を向いたときにレーザレーダの旋回を
ロックして監視距離を変化させ、目標物が認識されたら
今度はその目標物を追尾するよう制御する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶などにおける
障害物などの監視を、レーザレーダで行うようにした監
視方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】船舶においては、他船や障害物の監視に
電波レーダが使われ、また、水中、水底などの障害物探
知のため、ドップラーソナーなどが使われている。ま
た、電波レーダは遠距離に有る物体や大型の物体は監視
可能だが、小型物体や木製やプラスチックの船舶は認識
できないため、赤外線カメラによる監視や双眼鏡などに
よる目視などが併用されて監視が行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら赤外線カ
メラはパッシブセンサのため、対象物までの距離の認識
ができず、また、雨や霧の場合は視程以下のものしか観
測できない。また温度差検知のため、夜間に長時間海面
上に存在した物体はこの温度差が小さくなって検知が困
難になり、障害物の発見ができなくなる。また双眼鏡な
どの目視観測も、雨や霧の場合は視程以下のものしか観
測できず、当然のことながら夜間は全く観測ができな
い。

【０００４】そのため本発明においては、レーザレーダ
を用い、双眼鏡を扱うと全く同じようにして雨や霧や夜
間でも観測ができる監視方法を提供し、船舶などの航行
の安全が確保できるようにすることが課題である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため本発明において
は、レーザレーダ装置の監視結果を表示するモニタ装置
を双眼鏡の監視と同様目標の方に向け、合わせてレーザ
レーダ装置をこのモニタ装置と同じ回転角、仰角となる
よう制御し、同一方向を向いたときにレーザレーダの旋
回をロックして監視距離を変化させて目標対象物を監視
し、目標物が認識されたら今度はその目標物を追尾する
よう制御して、レーザレーダに双眼鏡と同じ機能を持た
せたものである。

【０００６】そのため本発明においては、請求項１に記
載したように、レーザレーダと、該レーザレーダの監視
結果を表示するモニタ装置と、前記レーザレーダを仰角
の変更を含んで旋回させる旋回用架台とを有し、前記モ
ニタ装置を目標方向に向けたとき、該モニタ装置の向き
を検出して前記レーザレーダの向きがモニタ装置の向き
と一致するよう前記旋回用架台を制御し、前記モニタ装
置とレーザレーダの向きが一致したとき、レーザレーダ
の旋回を一時的にロックした後レーザレーダの走査距離
を変更して目標を探索し、認識した目標が前記表示画面
上の中心となるよう前記旋回用架台とレーザレーダを制
御して追尾することを特徴とする。

【０００７】このようにすることにより、モニタ装置を
目標方向に向けることでレーザレーダを目標対象物の方
向に向けることができ、双眼鏡で目標対象物を観察する
のと全く同様にモニタ画面上で目標対象物を監視するこ
とが可能となる。しかも、双眼鏡の場合と異なって雨や
霧や夜間でも観測ができ、船舶などの航行の安全を確保
できる。

【０００８】そしてレーザレーダのロックは、請求項２
に記載したように、前記レーザレーダの旋回のロック
を、モニタ装置を監視したオペレータがおこなうことを
特徴とする。

【０００９】このように、目標対象物を監視するオペレ
ータが介在してレーザレーダの旋回のロックを行うこと
により、モニタ装置を確実に目標対象物に向けることが
でき、より確実な監視が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの
発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる
説明例に過ぎない。

【００１１】図１は本発明の実施の形態を示した装置の
概略ブロック図であり、図２は本発明を用いた物体監視
方法のフロー図、図３はレーザレーダの原理の説明図、
図４はレーザレーダの構成の概略ブロック図、図５は目
標追尾の方法の説明図である。

【００１２】図１において、１はレーザレーダのモニタ
装置、２はレーザレーダ、３はレーザレーダを仰角の変
更を含んで旋回させる旋回用架台、４は全体の制御回
路、５は旋回用架台の旋回制御回路、６はレーザレーダ
の旋回を一時的にロックするロックオンスイッチ、７は
レーザレーダで目標対象物を追尾する指示を行う自動追
尾スイッチ、８はその自動追尾を制御する自動追尾制御
回路である。

【００１３】図４において、４０はレーザレーダの制御
ユニット、４１はレーザレーダの監視結果を録画するた
めのデジタルビデオデッキ、４２は図１に１で示したモ
ニタ装置で、タッチパネル式になっている。４３はモニ
タ装置上に映し出された目標物を指示するためのジョイ
スティックなどの指示装置、４４はレーザレーダの送受
光部で、４５は７８０〜８００ｎｍの波長帯の不可視極
短パルスレーザ光を発する半導体レーザなどで構成した
レーザヘッド、４６は送光光学系、４７は受光用のズー
ムレンズ、４８は反射してきたレーザ光を受光するため
の高速ゲート付きＩＣＣＤ（イメージインテンシファイ
アＣＣＤ）カメラなどの高感度、底残像カメラヘッド、
４９は図１に３で示したレーザレーダの旋回台部、５０
は旋回台４９の旋回量などをセットするプリセットコン
トローラ、５１はカメラゲインを変化させたり、画像の
白・黒を反転させたりする画像処理ユニット、５２はレ
ーザの電源、５３はレーザ光の送光と受光の同期をとる
ための同期回路、５４はＩＣＣＤカメラヘッド４８のコ
ントローラ、５５は、一定距離で反射してきたレーザ光
のみを受光できるようＩＣＣＤカメラヘッド４８に設け
た高速シャッターなどのゲートをコントロールする高速
ゲート装置コントローラ、５６はレーザレーダ制御ユニ
ット４０から送られてきた制御信号を各ユニットの制御
用に変換する制御信号変換ユニットである。

【００１４】最初に図３を用いてレーザレーダの原理に
ついて説明すると、図３において３０はレーザ、３１は
カメラ、３２はコントローラ、３３はシャッター、３４
は対象物３５の前に存在する雨・霧等の浮遊粒子であ
る。まず図３（Ａ）のように、レーザ光がレーザ３０か
ら目標に向けて送光されたとき、カメラ３１のシャッタ
ー３３は閉じている。そのため、対象物３５の前に存在
する雨・霧等の浮遊粒子３４で反射された光はシャッタ
ー３３に遮られ、カメラ３１には到達しない。そして図
３（Ｂ）のように光が対象物３５に達して反射され、
（Ｃ）のようにその反射光がカメラ３１に達した瞬間だ
けシャッター３３を開くことにより、特定の距離にある
対象物３５からの反射光のみを受光することができる。

【００１５】そのためレーザレーダでは、対象物までの
距離はこのシャッターを開けるタイミングの調節で設定
することができ、また高感度のＩＣＣＤカメラを使うこ
とで、昼夜を問わず、さらに雨・霧といった悪天候や高
波の時でも、これらの影響を大幅に削減して対象物のみ
を観測することが可能となる。また、前記したように非
鉄製の対象、例えば木造やプラスチック製の小型船舶な
どや海面浮遊物も形状まではっきりと視認することがで
きる。

【００１６】本発明はこのようなレーザレーダを用い、
前記したように双眼鏡を扱うと全く同じようにして雨や
霧や夜間でも観測ができる監視方法を提供するもので、
レーザレーダ装置の監視結果を表示するモニタ装置１を
双眼鏡の監視と同様目標の方に向け、合わせてレーザレ
ーダ装置２をこのモニタ装置と同じ回転角、仰角となる
よう制御し、同一方向を向いたときにレーザレーダの旋
回をロックして監視距離を変化させ、目標物が認識され
たら今度はその目標物を追尾するよう制御するようにし
ている。

【００１７】このような構成のレーザレーダ装置におい
て、今、海上の浮遊物などの目標対象物が発見される
と、まずモニタ装置１を発見した目標対象物の方に向け
る。するとステップ２０で制御回路４により、このモニ
タ装置１の回転角θ１、仰角ψ１が検出され、それがス
テップ２１で自動追尾制御回路８に送られて、このモニ
タ装置１の回転角θ１、仰角ψ１に対応したレーザレー
ダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２が計算される。そして
この回転角θ２、仰角ψ２の信号が旋回制御回路５に送
られ、レーザレーダ２の向きがモニタ装置１の向きと一
致するよう旋回用架台３が駆動され、ステップ２２でロ
ックオンスイッチ６が押下されたことが検出されるまで
このサイクルが続けられる。

【００１８】こうしてレーザレーダ２がモニタ装置１と
同じ方向に向けられ、オペレータが図１のロックオンス
イッチ６を押下すると、ステップ２２でそれが検出さ
れ、制御回路４から信号が自動追尾制御回路８に送られ
てレーザレーダ２の旋回がロックされる。そして図４に
おけるレーザレーダの制御ユニット４０が制御信号変換
ユニット５６に信号を送ってレーザレーダを動作させ、
モニタ装置１にレーザレーダからの映像を表示させる。

【００１９】こうしてレーザレーダ装置２が動作を開始
すると、次のステップ２３における追尾目標点の認識を
行うため、オペレータは図４におけるタッチパネル式モ
ニタ４２で対象物までの距離を指示する。するとレーザ
レーダ制御ユニット４０は、この信号を制御信号変換ユ
ニット５６に送り、同期回路５３、ＩＣＣＤカメラコン
トローラ５４、高速ゲート装置コントローラ５５に指示
して、指定された距離でレーザレーダの走査が行われる
ようにする。

【００２０】そして、レーザヘッド４５から発せられた
光が送光光学系４６を通して対象物の方向に送光される
と、前記図３で説明したように、高速ゲート付きＩＣＣ
Ｄカメラなどのカメラヘッド４８の高速ゲートが、高速
ゲート装置コントローラ５５で、指定された距離の物体
から反射した光のみがカメラヘッド４８に到達するよう
なタイミングで開閉される。

【００２１】そのため、目標とする対象物からの反射光
がカメラヘッド４８に達するから、その信号を画像処理
ユニット５１で処理し、制御信号変換ユニット５６を通
してレーザレーダ制御ユニット４０に送り、モニタ４
２、すなわち図１におけるモニタ装置１に表示する。こ
のとき、もし目標対象物が表示されていない場合は、対
象物までの距離を変更し、同様の動作を繰り返す。

【００２２】こうして追尾目標がモニタ上に捉えられる
と、今度はジョイスティック４３を使い、追尾目標の中
心を指示する。するとステップ２４で、このモニタ４２
上の追尾目標点の中心とモニタ中心とのズレΔＸ、ΔＹ
が検出され、その値が自動追尾制御装置８に送られる。
そしてステップ２５で、この追尾目標がモニタ装置１の
中心に表示するためのレーザレーダ装置２の回転角θ
２、仰角ψ２が計算され、それが旋回制御回路５に送ら
れてレーザレーダ装置２が旋回され、追尾目標がモニタ
装置１の中心に表示される。

【００２３】そしてここで、図１における自動追尾スイ
ッチ７が押されると、テンプレートマッチングなどの手
法を使って追尾目標の移動量が算出され、その移動量を
上記したレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２と
して計算し、旋回制御装置５によって追尾目標を自動追
尾する。

【００２４】この自動追尾におけるテンプレートマッチ
ングは、例えば図５の（Ａ）に示したように中心に追尾
目標６０が表示されると、その追尾目標６０を含む領域
６１をテンプレートとしてまず記憶する。そしてこの追
尾目標が図５（Ｂ）のように６０’の位置まで移動した
場合、先に記憶したテンプレートと各画素の明るさの差
をとってその絶対値を全て加算し、同じ事を微少距離ず
らしながら行って和が最小になるずらし量を最小二乗方
などで求め、このずらし量の位置を追尾目標６０の移動
量とするものであり、こうして求めた移動量を前記した
ようにレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２とし
て計算して旋回制御回路５に送り、追尾目標を自動追尾
する。

【００２５】このようにすることにより、近距離の障害
物やプラスチック船など、電波レーダで観測できないも
のも観測が可能となり、また前記したように、レーザレ
ーダはたとえ夜であっても、また雨や霧、及び波などで
見えにくい対象物があってもそれに影響されることなく
対象物からの反射光のみを観測することができ、しかも
双眼鏡で観測するのと同様にモニタ装置１が目標対象物
の方を向いてレーザレーダ装置２が追尾して行くから、
船舶の安全航行に大きく貢献することができる。

【００２６】またレーザレーダの光源に使用するレーザ
は、前記したように不可視光の波長帯の光を使うため、
相手に気づかれずに観測するなどの用途にも使用可能で
ある。

【００２７】

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、レーザ
レーダ装置の監視結果を表示するモニタ装置を双眼鏡の
監視と同様目標の方に向け、合わせてレーザレーダ装置
をこのモニタ装置と同じ回転角、仰角となるよう制御す
るようにしたから、双眼鏡で目標対象物を観察するのと
全く同様にモニタ画面上で目標対象物を監視することが
可能となる。しかも、双眼鏡の場合と異なって雨や霧や
夜間でも観測ができ、船舶などの航行の安全を確保で
き、大きな効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概
略ブロック図である。

【図２】本発明を用いた物体監視方法のフロー図であ
る。

【図３】レーザレーダの原理の説明図である。

【図４】レーザレーダ装置の概略ブロック図である。

【図５】目標追尾の方法の説明図である。

【符号の説明】

１モニタ装置２レーザレーダ３旋回用架台４制御回路５旋回制御回路６ロックオンスイッチ７自動追尾スイッチ８自動追尾制御回路

フロントページの続き (72)発明者馬場智義長崎市深堀町五丁目717番１号三菱重工業株式会社長崎研究所内Ｆターム(参考） 2F112 AD01 BA03 CA20 DA13 DA15 DA32 EA05 FA03 FA12 FA21 FA45 5J084 AA01 AA05 AB02 AB08 AC03 AD01 AD05 BA03 BA34 BA50 BB03 BB35 CA03 CA20 CA34 CA55 CA67 CA69 CA70 DA01 DA04 DA07 EA07 EA21 EA23 EA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザレーダと、該レーザレーダの監視
結果を表示するモニタ装置と、前記レーザレーダを仰角
の変更を含んで旋回させる旋回用架台とを有し、前記モ
ニタ装置を目標方向に向けたとき、該モニタ装置の向き
を検出して前記レーザレーダの向きがモニタ装置の向き
と一致するよう前記旋回用架台を制御し、前記モニタ装
置とレーザレーダの向きが一致したとき、レーザレーダ
の旋回を一時的にロックした後レーザレーダの走査距離
を変更して目標を探索し、認識した目標が前記表示画面
上の中心となるよう前記旋回用架台とレーザレーダを制
御して追尾することを特徴とする監視方法。
【請求項２】前記レーザレーダの旋回のロックを、モ
ニタ装置を監視したオペレータがおこなうことを特徴と
する請求項１に記載した監視方法。