JP2006300653A - Target position measuring instrument mounted on moving object - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両、船舶、航空機等の移動体に搭載されて、移動体が移動中に、目標位置を計測する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus that is mounted on a moving body such as a vehicle, a ship, or an aircraft and measures a target position while the moving body is moving.
軍需産業の分野では、目標位置計測装置搭載の偵察車両が開発されている。偵察車両は、目標位置計測装置によって敵(兵隊、戦車等)の目標位置を計測し、計測した位置の情報を、指揮所に送る処理を行う。指揮所は、目標位置情報を、戦闘機能を備えた味方のミサイル発射基地に送信する。そして、このミサイル発射基地では、受信した目標位置情報に基づいてミサイルを発射して敵を攻撃する。 In the field of military industry, reconnaissance vehicles equipped with target position measuring devices have been developed. A reconnaissance vehicle measures the target position of an enemy (a soldier, a tank, etc.) with a target position measuring device, and performs processing to send information on the measured position to a command post. The command post transmits the target position information to a friendly missile launch base with a combat function. At the missile launch base, the missile is launched based on the received target position information to attack the enemy.
偵察車両の開発にあたり、つぎのことが要請されている。 The following are required for the development of reconnaissance vehicles.
1)車両走行中に、自動的に目標位置を計測できること。 1) The target position can be automatically measured while the vehicle is running.
2)目標位置計測装置が安価であること。 2) The target position measuring device is inexpensive.
3)目標位置の計測が高精度に行われること。 3) The target position must be measured with high accuracy.
4)また、近年の戦闘の特徴の1つは、市街戦が多いということである。このため、市街地のように建物が密集している場所において、目標位置の計測を迅速に行って、出来る限り早く指揮所に情報を送れるようにすることが要請されている。 4) One of the characteristics of recent battles is that there are many city battles. For this reason, it is required to quickly measure the target position and send information to the command post as soon as possible in a densely populated place such as an urban area.
ここで、従来より行われている目標位置計測の方式について説明する。 Here, a conventional method for measuring the target position will be described.
1.基準点測角方式
基準点測角方式では、つぎのように目標位置計測部が構成され、つぎのような手順で目標位置が計測される。図1を併せ参照して説明する。
1. Reference Point Angle Measurement Method In the reference point angle measurement method, the target position measurement unit is configured as follows, and the target position is measured by the following procedure. This will be described with reference to FIG.
すなわち、車両1の目標位置計測装置は、昼間用の可視光カメラ、夜間用の赤外線カメラ、レーザ測距部、方向角測定部(エンコーダ等)、自己位置測定部(GPSセンサ等)、演算処理部から構成されている。 That is, the target position measuring device of the vehicle 1 includes a daytime visible light camera, a nighttime infrared camera, a laser distance measuring unit, a direction angle measuring unit (encoder, etc.), a self-position measuring unit (GPS sensor, etc.), and arithmetic processing. It consists of parts.
(1) まず、目標点P2を指向するように、昼間用の可視光カメラまたは夜間用の赤外線カメラを旋回させて、撮像視野内に目標点P2を捕らえる。そして、カメラの撮像視野内の目標点P2に、レーザ測距部の照準を合わせて、目標点P2に向けてレーザ光を照射する。レーザ光が車両1から出射してから目標点P2で反射されて車両1で受光するまでの時間が演算され、その演算された時間に応じた距離として、車両1から目標点P2までの距離Lが測定される。 (1) First, the visible light camera for daytime or the infrared camera for nighttime is turned so as to point at the target point P2, and the target point P2 is captured in the imaging field of view. Then, the laser ranging unit is aimed at the target point P2 in the imaging field of view of the camera, and laser light is irradiated toward the target point P2. The time from when the laser beam is emitted from the vehicle 1 until it is reflected at the target point P2 and received by the vehicle 1 is calculated, and the distance L from the vehicle 1 to the target point P2 is calculated as the distance corresponding to the calculated time. Is measured.
(2) つぎに、地図上で予め位置がわかっている基準点P1に指向するように、昼間用の可視光カメラまたは夜間用の赤外線カメラを旋回させて、撮像視野内に基準点P1を捕らえる。基準点P1は、地上に固定された建造物(煙突、鉄塔など)あるいは山(頂上)が使用される。 (2) Next, the daytime visible light camera or the nighttime infrared camera is turned so as to be directed to the reference point P1 whose position is previously known on the map, and the reference point P1 is captured in the imaging field of view. . As the reference point P1, a building (chimney, steel tower, etc.) or a mountain (top) fixed on the ground is used.
(3) 目標点P2に指向したときのカメラの旋回角と、基準点P1に指向したときのカメラの旋回角との角度差(基準点方向と目標点方向との角度差)αが、エンコーダ等の方向角測定部で測定される。 (3) The angle difference (angle difference between the reference point direction and the target point direction) α between the turning angle of the camera when directed toward the target point P2 and the turning angle of the camera when directed toward the reference point P1 is an encoder. It is measured by a direction angle measuring unit such as.
(4) 車両1の位置P0は、GPSセンサ等の自己位置測定部で測定される。演算処理部では、車両1の位置P0と、車両1から目標点P2までの距離Lと、基準点方向と目標点方向との角度差αとに基づいて、目標点P2の座標位置(X2、Y2)が計測される。 (4) The position P0 of the vehicle 1 is measured by a self-position measuring unit such as a GPS sensor. In the calculation processing unit, based on the position P0 of the vehicle 1, the distance L from the vehicle 1 to the target point P2, and the angle difference α between the reference point direction and the target point direction, the coordinate position (X2,. Y2) is measured.
2.地磁気方位方式
地磁気方位方式では、図2に示すように、基準点測角方式の基準点P1の代わりに、磁北が使用され、地磁気検出部によって磁北の方位が検出される。目標位置計測の処理手順は、基準点測角方式と同様であり、車両1の位置P0と、車両1から目標点P2までの距離Lと、磁北方向と目標点方向との角度差αとに基づいて、目標点P2の座標位置(X2、Y2)が計測される。
2. In the geomagnetic azimuth method, as shown in FIG. 2, magnetic north is used instead of the reference point P1 in the reference point angle measurement method, and the azimuth of magnetic north is detected by the geomagnetic detection unit. The processing procedure of the target position measurement is the same as that of the reference point angle measurement method, and includes the position P0 of the vehicle 1, the distance L from the vehicle 1 to the target point P2, and the angle difference α between the magnetic north direction and the target point direction. Based on this, the coordinate position (X2, Y2) of the target point P2 is measured.
3.ジャイロ方式
ジャイロ方式では、地磁気方位方式の地磁気検出部の代わりに、ジャイロが使用され、ジャイロによって磁北の方位が検出される。目標位置計測の処理手順は、基準点測角方式と同様であり、車両1の位置P0と、車両1から目標点P2までの距離Lと、磁北方向と目標点方向との角度差αとに基づいて、目標点P2の座標位置(X2、Y2)が計測される。
3. Gyro System In the gyro system, a gyro is used instead of the geomagnetic direction detection unit, and the magnetic north direction is detected by the gyro. The processing procedure of the target position measurement is the same as that of the reference point angle measurement method, and includes the position P0 of the vehicle 1, the distance L from the vehicle 1 to the target point P2, and the angle difference α between the magnetic north direction and the target point direction. Based on this, the coordinate position (X2, Y2) of the target point P2 is measured.
上述した従来の各目標位置計測方式には、つぎのような問題点がある。 The conventional target position measurement methods described above have the following problems.
1.基準点測角方式
(1)基準点P1の捕捉は、地図をみながら手動で行われる。このためカメラを旋回させて基準点P1を捕捉する処理に、多大な時間を要する。
1. Reference Point Angle Measurement Method (1) The reference point P1 is captured manually while looking at the map. For this reason, a great amount of time is required for the process of turning the camera and capturing the reference point P1.
(2)車両1が走行していると、車両1と、地上の固定物である基準点P1との相対位置が変化し、基準点方向と目標点方向との角度差αがずれてしまうため、車両走行中に計測を行うことはできない。 (2) When the vehicle 1 is traveling, the relative position between the vehicle 1 and the reference point P1, which is a fixed object on the ground, changes, and the angle difference α between the reference point direction and the target point direction shifts. Measurement cannot be performed while the vehicle is running.
(3)市街地などでは、車両1からみて基準点P1が建物に隠れてしまい、基準点P1を捕捉できないことが多い。このため候補となる基準点が複数用意しておかれる。基準点P1が捕捉できなくて別の基準点を更に手動で捕捉する場合には、更に多大な時間を要する。 (3) In an urban area or the like, the reference point P1 is often hidden from the building as viewed from the vehicle 1, and the reference point P1 cannot be captured in many cases. For this reason, a plurality of candidate reference points are prepared. If the reference point P1 cannot be captured and another reference point is manually captured, it takes much more time.
2.地磁気方位方式
(1)地磁気の検出精度は悪く、目標位置を高精度に計測することができない。
2. Geomagnetic orientation method (1) The detection accuracy of geomagnetism is poor and the target position cannot be measured with high accuracy.
(2)周囲の磁場が地磁気の検出精度に影響を与えるため、周囲の磁場の影響を受けやすい場所(磁気を帯びた岩石がある場所等)では、更に目標位置の計測精度が悪化することがある。 (2) Since the surrounding magnetic field affects the detection accuracy of the geomagnetism, the measurement accuracy of the target position may be further deteriorated in places that are easily affected by the surrounding magnetic field (such as places where there are magnetic rocks). is there.
(3)車両は金属で構成されており磁気を帯びているため、地磁気検出部が車両に搭載される構成では、更に目標位置の計測精度が悪化することがある。 (3) Since the vehicle is made of metal and magnetized, the measurement accuracy of the target position may be further deteriorated in the configuration in which the geomagnetic detection unit is mounted on the vehicle.
3.ジャイロ方式
(1)光ファイバジャイロなどのジャイロは、安価であるが、磁北の方位の検出精度が悪く、目標位置を高精度に計測することができない。
3. Gyro System (1) Gyros such as optical fiber gyros are inexpensive, but the detection accuracy of the magnetic north orientation is poor and the target position cannot be measured with high accuracy.
(2)リングレーザジャイロなどのジャイロは、磁北の方位を高精度に検出することができるが、高価である。 (2) A gyro such as a ring laser gyro can detect the orientation of magnetic north with high accuracy, but is expensive.
(3)ジャイロは、車両1が走行前に地球の自転を検出するための立ち上がり時間を必要とするため、目標位置計測に時間を要し、目標位置計測を迅速に行うことができない。 (3) Since the gyroscope requires a rising time for detecting the rotation of the earth before the vehicle 1 travels, it takes time to measure the target position, and the target position cannot be measured quickly.
(4)車両1が走行を開始した後も、ジャイロの累積誤差をリセットするために、定期的に(たとえば2〜3時間毎に)、車両1を停止させる必要がある。このため車両1を走行させながら目標位置を計測することに制約がある。 (4) Even after the vehicle 1 starts running, it is necessary to stop the vehicle 1 periodically (for example, every 2 to 3 hours) in order to reset the accumulated error of the gyro. For this reason, there is a restriction in measuring the target position while the vehicle 1 is traveling.
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、上述した従来の目標位置計測方式の各問題点を解消して、
1)車両走行中に、自動的に目標位置を計測でき、
2)目標位置計測装置を安価に構成し、
3)目標位置の計測を高精度に行うようにし、
4)市街地のように建物が密集している場所において、目標位置の計測を迅速に行えるようにする、
ことを解決課題とするものである。
The present invention has been made in view of such a situation, solves each problem of the above-described conventional target position measurement method,
1) The target position can be automatically measured while the vehicle is running.
2) Configure the target position measuring device at low cost,
3) To measure the target position with high accuracy,
4) To enable quick measurement of the target position in a densely populated place such as an urban area.
This is a problem to be solved.
第1発明は、
第1の撮像手段(19)と、
第2の撮像手段(11、12)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像方向を変化させる第1の指向手段(20B)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像方向を変化させる第2の指向手段(20A)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像方向に対応する第1の角度(α)を測定する第1の角度測定手段(25B)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像方向に対応する第2の角度(β)を測定する第2の角度測定手段(25A)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像視野内に基準点(P11)が捕らえ続けられるように、第1の指向手段(20B)を制御する制御手段(40、ステップ108)と、
移動体(1)から目標点(P2)までの距離(L)を測定する距離測定手段(13)と、
移動体(1)の位置(P0)を測定する位置測定手段(27)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像視野内に目標点(P2)が捕らえられたときに測定された、第1の測定角度(α)、第2の測定角度(β)、測定距離(L)、測定位置(P0)と、基準点(P11)の位置情報とに基づいて、目標点(P2)の位置を計測する位置計測手段(40)とが
移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする。
The first invention is
First imaging means (19);
A second imaging means (11, 12);
First directing means (20B) for changing the imaging direction of the first imaging means (19);
A second directing means (20A) for changing the imaging direction of the second imaging means (11, 12);
First angle measuring means (25B) for measuring a first angle (α) corresponding to the imaging direction of the first imaging means (19);
Second angle measuring means (25A) for measuring a second angle (β) corresponding to the imaging direction of the second imaging means (11, 12);
Control means (40, step 108) for controlling the first directing means (20B) so that the reference point (P11) is continuously captured within the imaging field of view of the first imaging means (19);
Distance measuring means (13) for measuring the distance (L) from the moving body (1) to the target point (P2);
Position measuring means (27) for measuring the position (P0) of the moving body (1);
The first measurement angle (α), the second measurement angle (β), and the measurement measured when the target point (P2) is captured in the imaging field of view of the second imaging means (11, 12). A position measuring means (40) for measuring the position of the target point (P2) based on the distance (L), the measurement position (P0), and the position information of the reference point (P11) is mounted on the moving body (1). It is characterized by being.
第2発明は、第1発明において、
基準点(P11)の方向に対応する第3の角度(α′)を測定する第3の角度測定手段(28、40)と、
第3の角度(α′)に対応する撮像方向に前記第1の撮像手段(19)が指向するように、第1の指向手段(20B)を制御する制御手段(40、ステップ106)と
が更に移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
Third angle measuring means (28, 40) for measuring a third angle (α ') corresponding to the direction of the reference point (P11);
Control means (40, step 106) for controlling the first directing means (20B) so that the first imaging means (19) is oriented in the imaging direction corresponding to the third angle (α ′). Furthermore, it is mounted on the mobile body (1).
第3発明は、第1発明において、
複数の基準点(P11、P12、P13、P14)の位置情報がメモリ(41)に記憶されておかれ、
メモリ(41)に記憶された位置情報に基づいて、移動体(1)の位置(P0)の近傍の基準点(P11)を選択する処理(ステップ104、105)が行われること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
Position information of a plurality of reference points (P11, P12, P13, P14) is stored in the memory (41),
Based on the position information stored in the memory (41), processing (
第4発明は、第1発明において、
複数の基準点(P11、P12、P13、P14)が予め用意され、
前記第1の撮像手段(19)の撮像視野内に捕らえ続けるべき基準点を切り換える制御を行う制御手段(40、ステップ105)
が更に移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする。
A fourth invention is the first invention,
A plurality of reference points (P11, P12, P13, P14) are prepared in advance,
Control means (40, step 105) for performing control for switching the reference point to be kept within the imaging field of view of the first imaging means (19)
Is further mounted on the moving body (1).
第5発明は、第1発明において、
複数の移動体(1、1′)の少なくとも1つの移動体(1′)が、基準点(P1)として定められ、この基準点(P1)に定められた移動体(1′)には、自己の移動体の位置を測定する手段(27)が搭載され、
他の移動体(1)は、請求項1記載の移動体であって、
基準点(P1)に定められた移動体(1′)から、請求項1記載の移動体(1)に、基準点(P1)の位置情報が送信されること
を特徴とする。
A fifth invention is the first invention,
At least one moving body (1 ′) of the plurality of moving bodies (1, 1 ′) is defined as a reference point (P1), and the moving body (1 ′) defined at the reference point (P1) includes: A means (27) for measuring the position of its own moving body is mounted,
The other moving body (1) is the moving body according to claim 1,
The position information of the reference point (P1) is transmitted from the moving body (1 ') defined at the reference point (P1) to the moving body (1) according to claim 1.
第6発明は、第1発明において、
複数の移動体(1、1)が、請求項1記載の移動体であって、
複数の移動体(1、1)のいずれかの移動体(1)の位置測定手段(27)で測定された移動体の位置情報が、基準点(P1)の位置情報として、他の移動体(1)に送信されること
を特徴とする。
A sixth invention is the first invention,
The plurality of moving bodies (1, 1) are the moving bodies according to claim 1,
The position information of the moving body measured by the position measuring means (27) of any one of the plurality of moving bodies (1, 1) is used as the position information of the reference point (P1). It is transmitted to (1).
第1発明によれば、図4、図5、図8、図9、図16に示すように、第1の撮像手段(図4の基準点捕捉カメラ19)の撮像視野内に基準点(図8(b)のP11)が捕らえ続けられるように、第1の指向手段(図4の基準点捕捉カメラ旋回駆動部20B)が、制御手段(図16のコントローラ40)によって制御される(図5のステップ108)。
According to the first invention, as shown in FIG. 4, FIG. 5, FIG. 8, FIG. 9, FIG. 16, a reference point (figure in the imaging field of view of the first imaging means (reference
一方で、第2の撮像手段(図4の捜索、標定用可視光カメラ11あるいは捜索、標定用IRカメラ12)の撮像視野内に目標点(図9のP2)が捕らえられたときに測定された、第1の測定角度(図9のα)、第2の測定角度(図9のβ)、測定距離(図9のL)、測定位置(図9のP0)と、基準点(図9のP11)の位置情報とに基づいて、目標点(図9のP2)の位置が位置計測手段(コントローラ40)によって計測される(図5のステップ112、113、図9)。
On the other hand, it is measured when the target point (P2 in FIG. 9) is captured in the imaging field of view of the second imaging means (search, orientation visible
第2発明によれば、図4、図5、図6に示すように、基準点(図6のP11)の方向に対応する第3の角度(図6のα′)が、第3の角度測定手段(図4の地磁気方位計28、図16のコントローラ40)によって測定される(図6でα′=θ+δ、図5のステップ103)。、
そして、第3の角度(α′)に対応する撮像方向に第1の撮像手段(図4の基準点捕捉カメラ19)が指向するように、第1の指向手段(図4の基準点カメラ旋回駆動部20B)が制御手段(図16のコントローラ40)によって制御される。
According to the second invention, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, the third angle (α ′ in FIG. 6) corresponding to the direction of the reference point (P11 in FIG. 6) is the third angle. It is measured by measuring means (the
Then, the first directing means (reference point camera swivel in FIG. 4) is turned so that the first image pickup means (reference
第2発明によれば、図8(a)に示すように、基準点P11が、第1の撮像手段(図4の基準点捕捉カメラ19)の撮像視野内に自動的に捕捉される。
According to the second aspect of the invention, as shown in FIG. 8A, the reference point P11 is automatically captured in the imaging field of view of the first imaging means (reference
第3発明によれば、図4、図5、図7、図16に示すように、複数の基準点(図7のP11、P12、P13、P14)の位置情報がメモリ(図16のメモリ41)に記憶されておかれる。そして、メモリ(図16のメモリ41)に記憶された位置情報に基づいて、移動体(図7の車両1)の位置(図7のP0)の近傍の基準点(図7のP11)を選択する処理(図5のステップ104、105)が制御手段(図16のコントローラ)で行われる。
According to the third invention, as shown in FIGS. 4, 5, 7, and 16, the positional information of a plurality of reference points (P11, P12, P13, P14 in FIG. 7) is stored in the memory (
第3発明によれば、移動体(図7の車両1)の位置(図7のP0)の近傍の基準点(図7のP11)が選択されて、その基準点(図7のP11)に基づいて、目標点(図6のP2)が計測されるため、目標位置の計測を確実かつ正確に行うことができる。 According to the third aspect of the invention, a reference point (P11 in FIG. 7) near the position (P0 in FIG. 7) of the moving body (vehicle 1 in FIG. 7) is selected, and the reference point (P11 in FIG. 7) is selected. Since the target point (P2 in FIG. 6) is measured based on this, the target position can be measured reliably and accurately.
第4発明によれば、図4、図5、図7、図8、図16に示すように、複数の基準点(図7のP11、P12、P13、P14)が予め用意されておかれる。そして、第1の撮像手段(図4の基準点捕捉カメラ19)の撮像視野内に捕らえ続けるべき基準点(図8(b)の基準点P11)を切り換える制御が、制御手段(図16のコントローラ40)で行われる(図5のステップ105)。
According to the fourth invention, as shown in FIGS. 4, 5, 7, 8, and 16, a plurality of reference points (P11, P12, P13, P14 in FIG. 7) are prepared in advance. Then, control for switching the reference point (reference point P11 in FIG. 8B) to be kept within the imaging field of view of the first imaging means (reference
第4発明によれば、障害物50等(図7)によって視界が遮られるおそれのある基準点P11(図7)から、障害物50等によって視界が遮られることのない基準点P13(図7)に切り換えられて、第1の撮像手段(図4の基準点捕捉カメラ19)の撮像視野内に基準点が捕らえ続けられるため、目標位置の計測を確実かつ正確に行うことができる。
According to the fourth aspect of the invention, the reference point P13 (FIG. 7) where the view is not obstructed by the obstacle 50 or the like from the reference point P11 (FIG. 7) where the view may be obstructed by the obstacle 50 or the like (FIG. 7). ) And the reference point is continuously captured within the imaging field of view of the first imaging means (reference
第5発明によれば、図3、図4、図12に示すように、複数の移動体(図12の車両1、移動体1′)の少なくとも1つの移動体(図12の移動体1′)が、基準点(P1)として定められる。この基準点(P1)に定められた移動体(図12の移動体1′)には、自己の移動体の位置を測定する手段(図4のGPS受信機27)が搭載される。
According to the fifth invention, as shown in FIGS. 3, 4 and 12, at least one moving body (moving body 1 ′ in FIG. 12) of a plurality of moving bodies (vehicle 1 and moving body 1 ′ in FIG. 12). ) Is defined as the reference point (P1). Means (
他の移動体(図12の車両1)は、位置計測装置10(図3)が搭載された第1発明の移動体(図4の車両1)である。基準点(図12のP1)に定められた移動体(図12の移動体1′)から、第1発明の移動体(図4の車両1)に、基準点(P1)の位置情報が送られて、目標点(図12のP2)の位置計測が行われる。 The other moving body (vehicle 1 in FIG. 12) is the moving body (vehicle 1 in FIG. 4) of the first invention on which the position measuring device 10 (FIG. 3) is mounted. The position information of the reference point (P1) is sent from the moving body (moving body 1 ′ in FIG. 12) determined at the reference point (P1 in FIG. 12) to the moving body (vehicle 1 in FIG. 4) of the first invention. Then, the position of the target point (P2 in FIG. 12) is measured.
第5発明によれば、固定点を基準点を設定して基準点をメモリに予めインストールしておく必要がない。 According to the fifth aspect, there is no need to set a reference point as a fixed point and install the reference point in the memory in advance.
第6発明によれば、図3、図4に示すように、複数の移動体(図4の車両1、1)が、位置計測装置10(図3)が搭載された第1発明の移動体(図4の車両1)である。複数の移動体(図4の車両1、1)のいずれかの移動体(図4の車両1)の位置測定手段(図4のGPS受信機27)で測定された移動体の位置情報が、基準点(P1)の位置情報として、他の移動体(図4の車両1)に送信される。
According to the sixth invention, as shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of moving bodies (vehicles 1, 1 in FIG. 4) are mounted on the position measuring device 10 (FIG. 3). (Vehicle 1 in FIG. 4). The position information of the moving body measured by the position measuring means (
第6発明によれば、固定点を基準点を設定して基準点をメモリに予めインストールしておく必要がない。また、複数の移動体10を冗長的に設けることによって、目標点の位置計測を確実に行うことができる。 According to the sixth invention, there is no need to set a fixed point as a reference point and install the reference point in the memory in advance. Moreover, the position measurement of the target point can be reliably performed by providing the plurality of moving bodies 10 redundantly.
以上のように本発明によれば、つぎのような効果が得られる。 As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
1)車両1が走行しても基準点P11を常に捕らえ続けることができるため、車両走行中に、自動的に目標位置を計測できる。 1) Since the reference point P11 can always be captured even when the vehicle 1 travels, the target position can be automatically measured while the vehicle travels.
2)ジャイロ方式で高精度な計測を狙いとしたときに必須となる高価なジャイロの搭載が、本発明では必須ではないため、目標位置計測装置を安価に構成できる。 2) Since it is not essential in the present invention to mount an expensive gyroscope, which is essential when high-precision measurement is aimed at by the gyro method, the target position measuring device can be configured at low cost.
3)地磁気方位方式のように、地磁気方位計の検出結果が、目標位置の演算処理に直接反映されることがないため、目標位置の計測が高精度に行われる。 3) Unlike the geomagnetic azimuth method, the detection result of the geomagnetic azimuth meter is not directly reflected in the calculation processing of the target position, so that the target position is measured with high accuracy.
4)基準点P11を捕捉するカメラ19と、目標点P2を捕捉カメラ11、12を設けるようにし、常にカメラ19で基準点P11で捕らえ続けられるため、市街地のように建物が密集している場所において、目標位置の計測を迅速に行うことができる。
4) Since the
本発明を、基準点測角方式と対比すると、つぎのような効果が得られる。 When the present invention is compared with the reference point angle measurement method, the following effects are obtained.
(1)予め基準点が捕捉されるため、目標位置の計測を迅速に行うことができる。 (1) Since the reference point is captured in advance, the target position can be quickly measured.
(2)車両1が走行しながら目標位置を計測することができる。 (2) The target position can be measured while the vehicle 1 is traveling.
(3)基準点P1を捕捉できないときには別の基準点が自動的に捕捉されるため、目標位置の計測を迅速に行うことができる。 (3) Since another reference point is automatically captured when the reference point P1 cannot be captured, the target position can be quickly measured.
また、本発明を地磁気方位方式と対比すると、つぎのような効果が得られる。 Further, when the present invention is compared with the geomagnetic orientation method, the following effects are obtained.
(1)地磁気を検出することなく目標位置を計測できるため、目標位置の計測を高精度に行うことができる。 (1) Since the target position can be measured without detecting geomagnetism, the target position can be measured with high accuracy.
(2)周囲の磁場が目標位置計測精度に影響を与えることがないため、目標位置の計測を高精度に行うことができる。 (2) Since the surrounding magnetic field does not affect the target position measurement accuracy, the target position can be measured with high accuracy.
(3)磁気を帯びた車両が目標位置計測精度に影響を与えることがないため、目標位置の計測を高精度に行うことができる。 (3) Since the magnetized vehicle does not affect the target position measurement accuracy, the target position can be measured with high accuracy.
また、本発明をジャイロ方式と対比すると、つぎのような効果が得られる。 Further, when the present invention is compared with the gyro system, the following effects can be obtained.
(1)高価なジャイロを使用せずに高精度に目標位置計測を行うことができ、目標位置計測装置を安価にできる。 (1) The target position can be measured with high accuracy without using an expensive gyro, and the target position measuring device can be made inexpensive.
(2)車両走行前のジャイロ立ち上がり時間や、車両走行中の累積誤差リセットのための定期的な停止が不要であり、これら制約なく、車両走行中に目標位置を計測することができる。 (2) The gyro rising time before traveling the vehicle and the periodic stop for resetting the accumulated error during traveling of the vehicle are unnecessary, and the target position can be measured during traveling of the vehicle without these restrictions.
以下、図面を参照して本発明に係る移動体に搭載される目標位置計測装置の実施の形態について説明する。以下では、目標位置の計測と同義の語として「標定」を適宜、使用する。 Hereinafter, embodiments of a target position measuring apparatus mounted on a moving body according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following, “location” is used as appropriate as a term synonymous with measurement of a target position.
図3は、車両1に目標位置計測装置10が搭載された車両1の外観を斜視図にて示している。図4(a)は、目標位置計測装置10の構成を斜視図にて示している。図4(b)は、目標位置計測装置10の捜索、標定カメラ旋回駆動部20A、基準点捕捉カメラ旋回駆動部20Bの構成を斜視図にて示している。
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of the vehicle 1 in which the target position measuring device 10 is mounted on the vehicle 1. FIG. 4A shows the configuration of the target position measuring apparatus 10 in a perspective view. FIG. 4B is a perspective view showing the structure of the search of the target position measuring device 10, the orientation camera turning
これら図に示すように、車両1の車体上には、ポール18が突設されている。
As shown in these drawings, a
ポール18には、捜索、標定用可視光カメラ11、捜索、標定用IRカメラ12、レーザ測距器13を構成する送光部13a、受光部13bを備えた筐体15A、基準点捕捉カメラ19を備えた筐体15Bが、車体に対して水平方向に旋回自在に取り付けられている。また、ポール18には、GPS受信機26、地磁気方位計27が取り付けられている。
The
捜索、標定用可視光カメラ11は、可視光を捕らえる撮像素子で構成され、昼間時に、目標点P2を撮像する可視光カメラである。捜索、標定用IRカメラ12は、赤外線を捕らえる撮像素子で構成され、夜間時に目標点P2を撮像するカメラである。
The search and orientation visible
レーザ測距器13は、送光部13aと受光部13bとで構成され、送光部13aからレーザ光を出射させてから、レーザ光が目標点P2で反射されて、受光部13bで受光するまでの時間を演算処理し、その演算された時間に応じて、車両1から目標点P2までの距離Lを測定する。
The
筐体15Aは、支持台16Aに支持されている。支持台16Aには、ブラケット17Aが取り付けられている。ブラケット17Aは、アウタチューブ21Aに取り付けられている。アウタチューブ21Aは、ポール16の外側に周方向に摺動自在に設けられている。アウタチューブ21Aに外周には、ギヤ22Aが設けられている。旋回モータ24Aの駆動軸には、ギヤ26Aが設けられている。ギヤ22Aは、減速歯車23Aを介して、旋回モータ24のギヤ26Aに歯合している。旋回モータ24Aには、旋回モータ24Aの回転角度を検出する、エンコーダ等で構成された角度測定器25Aが設けられている。
The
このため旋回モータ24Aを回転させると、ポール18に対して相対的にアウタチューブ21Aが回転し、それに応じて筐体15Aが車体に対して旋回し、それに応じて、捜索、標定用可視光カメラ11、捜索、標定用IRカメラ12、レーザ測距器13の指向方向が変化される。捜索、標定用可視光カメラ11、捜索、標定用IRカメラ12、レーザ測距器13の指向方向(旋回角度)は、角度測定器25Aで測定される。
For this reason, when the turning motor 24A is rotated, the
一方、筐体15Bは、支持台16Bに支持されている。支持台16Bには、ブラケット17Bが取り付けられている。
On the other hand, the
基準点捕捉カメラ旋回駆動部20Bを構成するアウタチューブ21B、ギヤ22B、減速歯車23B、ギヤ26B、旋回モータ24Bに関しては、捜索、標定用カメラ旋回駆動部20Aと同様に構成されている(図4(b))。基準点捕捉カメラ旋回駆動部20Bを構成するこれら符号「B」を付した各構成要素については、図4(b)で説明した捜索、標定用カメラ旋回駆動部20Aを構成する符号「A」を付した同一番号の各構成要素と同一機能であるとして、その説明を省略する。すなわち、旋回モータ24Bを回転させると、ポール18に対して相対的にアウタチューブ21Bが回転し、それに応じて筐体15Bが車体に対して旋回し、それに応じて、基準点捕捉光カメラ19の指向方向が変化される。基準点捕捉光カメラ17の指向方向(旋回角度)は、角度測定器25Bで測定される。
The
角度測定器25A、25Bは、車両1の基準線m(たとえば車両1の前後方向)を基準角度(角度0゜)として旋回角度を測定する。
The
GPS受信機27は、GPS衛星から送信される絶対位置計測用信号を受信する。
The
地磁気方位計28は、磁北を検出する。
The
図16は、車両1に搭載されるコントローラ40と、コントローラ40に信号を入力させるか、若しくはコントローラ40から出力される信号に応じて動作する各機器との関係をブロック図で示している。
FIG. 16 is a block diagram showing the relationship between the
メモリ41には、車両1が稼動するエリア内のディジタル地図が記憶されている。このディジタル地図には、後述するように、複数の基準点P1(P11、P12、P13、P14…)(図7参照)の座標位置が、絶対座標系X−Y(大文字X、Y)上のデータとして記憶されている(図9参照)。複数の基準点P11、P12、P13、P14…としては、地上の固定物の特徴点(たとえば煙突の先端、山の頂上、携帯電話用基地局、鉄塔)が選択される。基準点は、周囲の障害物によって視界を遮ることがなく遠方からでも容易に視認できることが望ましい。メモリ41の記憶データは、コントローラ40によって読み出される。
The
GPS受信機27で受信された絶対位置計測用信号は、コントローラ40に入力され、絶対位置計測用信号に基づいて、車両1の絶対座標系X−Y上の現在の座標位置P0(X0、Y0)が演算される。車両1の現在の座標位置P0(X0、Y0)は、コントローラ40によって、メモリ41のディジタル地図上に書き込まれる。ディジタル地図は、モニタ43の画面上に表示される。モニタ43は、車両1に搭乗する操作手が見ることができる位置に設けられている。
The absolute position measurement signal received by the
捜索、標定用可視光カメラ11の撮像信号、捜索、標定用IRカメラ12の撮像信号は、コントローラ40に入力され、撮像信号に基づいて後述する処理が行われる。捜索、標定用可視光カメラ11、捜索標定用IRカメラ12の撮像信号に基づいてコントローラ40で生成された画像は、モニタ44の画面上に表示される。モニタ44は、車両1に搭乗する操作手が見ることができる位置に設けられている。
The image pickup signal of the search and orientation visible
基準点捕捉カメラ19の撮像信号は、コントローラ12に入力され、撮像信号に基づいて後述する処理が行われる。基準点捕捉カメラ19の撮像信号に基づいてコントローラ40で生成された画像は、モニタ45の画面上に表示される。モニタ45は、車両1に搭乗する操作手が見ることができる位置に設けられている。
The imaging signal of the reference
レーザ測距器13で測定された距離は、コントローラ40に入力され、測定距離に基づいて後述する演算処理が行われる。
The distance measured by the
地磁気方位計28で検出された磁北は、コントローラ40に入力され、検出された磁北に基づいて後述する演算処理が行われる。
The magnetic north detected by the
コントローラ40は、後述するように旋回モータ24Aを駆動制御するための駆動制御信号を生成し、旋回モータ24Aに出力する。旋回モータ24Aは、入力された駆動制御信号に基づいて回転作動される。角度測定器25Aで検出された旋回角度は、コントローラ40に入力され、後述する演算処理が行われる。なお角度測定器25Aの検出信号をフィードバック信号として、旋回モータ24Aがフィードバック制御される。
As will be described later, the
同様に、コントローラ40は、後述するように旋回モータ24Bを駆動制御するための駆動制御信号を生成し、旋回モータ24Bに出力する。旋回モータ24Bは、入力された駆動制御信号に基づいて回転作動される。角度測定器25Bで検出された旋回角度は、コントローラ40に入力され、後述する演算処理が行われる。なお角度測定器25Bの検出信号をフィードバック信号として、旋回モータ24Bがフィードバック制御される。
Similarly, the
なお、筐体15A、15Bは、手動で旋回角度を変化させることもできる。
The
第1の標定用スイッチ42は、目標点P2の位置計測の開始を指示するためのスイッチであり、スイッチ42がオン操作されると、位置計測指示信号がコントローラ40に入力され、コントローラ40は、位置計測指示信号をトリガとして、後述する位置計測処理(図5)を開始する。
The first orientation switch 42 is a switch for instructing the start of position measurement of the target point P2. When the switch 42 is turned on, a position measurement instruction signal is input to the
ロックオンスイッチ46は、後述する自動追従処理の開始を指示するためのスイッチであり、ロックオンスイッチ42がオンされると、自動追従処理指示信号がコントローラ40に入力され、コントローラ40は、自動追従指示信号をトリガとして、後述する自動追従処理(図5のステップ108)を開始する。
The lock-on switch 46 is a switch for instructing the start of an automatic follow-up process, which will be described later. When the lock-on switch 42 is turned on, an automatic follow-up process instruction signal is input to the
第2の標定用スイッチ47は、角度β、距離Lの測定を指示して、目標位置の計測処理を指示するためのスイッチである。
The
つぎに、図5のフローチャートを参照して、コントローラ40で行われる処理について説明する。以下、図6を併せ参照して説明する。
Next, processing performed by the
図6は、車両1の基準点(たとえば車体の中心位置)を原点座標とする局所座標系x−y(小文字x、y)を示している。 FIG. 6 shows a local coordinate system xy (lower case x, y) having the origin 1 as a reference point of the vehicle 1 (for example, the center position of the vehicle body).
なお、以下では、絶対座標系X−Y上の座標位置を、「緯度、経度」、局所座標系x−y上の座標位置を、「極座標位置」と呼び、両者を区別する。 Hereinafter, the coordinate position on the absolute coordinate system XY is referred to as “latitude, longitude”, and the coordinate position on the local coordinate system xy is referred to as “polar coordinate position”, and the two are distinguished.
車両1が走行を開始すると、第1の標定用スイッチ42がオン操作される。なお第1の標定用スイッチ42は、車両1が走行、停止のいかんにかかわらず操作手によって手動で操作されるスイッチであってもよく、車両1の走行開始に伴い自動的に操作されるスイッチであってもよい。(ステップ101)。 When the vehicle 1 starts traveling, the first orientation switch 42 is turned on. The first orientation switch 42 may be a switch that is manually operated by an operator regardless of whether the vehicle 1 is traveling or stopped, and is a switch that is automatically operated when the vehicle 1 starts traveling. It may be. (Step 101).
第1の標定用スイッチ42のオン操作に応じて、以下の位置計測処理が開始される。 The following position measurement process is started in response to the ON operation of the first orientation switch 42.
まず、GPS受信機27で受信された絶対位置計測用信号は、コントローラ40に入力され、絶対位置計測用信号に基づいて、車両1の絶対座標系X−Y上の
現在の緯度、経度P0(X0、Y0)が演算される。車両1の現在の緯度、経度P0(X0、Y0)は、コントローラ40によって、メモリ41のディジタル地図上に書き込まれる(ステップ102)。
First, the absolute position measurement signal received by the
メモリ41に記憶された全ての基準点P11、P12、P13、P14…の中から、車両1の現在の緯度、経度P0に最も近い基準点(たとえばP11)が選択される。自己の車両1の位置、最も近い基準点(P11)は、図7に示すように、モニタ43の画面上に表示される(ステップ104)。
A reference point (for example, P11) closest to the current latitude and longitude P0 of the vehicle 1 is selected from all the reference points P11, P12, P13, P14... Stored in the
地磁気方位計28で磁北が検出され、車両基準線m(たとえば車両前後方向)と磁北とがなす角度θが演算される(ステップ103)。
Magnetic north is detected by the
磁北と基準点P11の方位とがなす角度δは、基準点P11の緯度、経度(X1、Y1)に基づいて求められる。 An angle δ formed by magnetic north and the orientation of the reference point P11 is obtained based on the latitude and longitude (X1, Y1) of the reference point P11.
車両基準線mと基準点P11の方位とがなす角度α′は、車両基準線mと磁北とがなす角度θ、磁北と基準点P11の方位とがなす角度δとを加算すること(α′=θ+δ)で求められる。 The angle α ′ formed between the vehicle reference line m and the orientation of the reference point P11 is obtained by adding the angle θ formed between the vehicle reference line m and the magnetic north and the angle δ formed between magnetic north and the orientation of the reference point P11 (α ′ = Θ + δ).
そこで、旋回モータ24Bを基準角度(車両基準線m)から、角度αだけ回転させるための駆動制御信号が生成されて、旋回モータ24Bに出力される。旋回モータ24Bは、入力された駆動制御信号に基づいて、基準角度(車両基準線m)からαだけ回転作動される。これにより基準点捕捉カメラ19は、自動的に基準点P11の方向を指向し、基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に基準点P11が捕らえられる(ステップ106)。
Therefore, a drive control signal for rotating the turning motor 24B by the angle α from the reference angle (vehicle reference line m) is generated and output to the turning motor 24B. The turning motor 24B is rotated by α from the reference angle (vehicle reference line m) based on the input drive control signal. As a result, the reference
図8(a)は、基準点捕捉カメラ19が、自動的に基準点P11の方向を指向したときのモニタ45の画面上の画像を例示している。
FIG. 8A illustrates an image on the screen of the monitor 45 when the reference
同図8(a)には、たとえば煙突3の先端が基準点P11として、画面上に表示される様子が示されている。画面上には、自動追従すべき画面上の特徴点を特定するレチクル2が表示されている。
FIG. 8A shows a state in which, for example, the tip of the
そこで、操作手は、手動で筐体15Bの旋回角度を変化させて、レチクル2の中心点2cが画面上の基準点P11に一致するように、基準点捕捉カメラ19の撮像方向を微調整する。
Therefore, the operator manually changes the turning angle of the
図8(b)には、レチクル2の中心点2cが画面上の基準点P11に一致したときの画面が示されている。このようにレチクル2の中心点2cが画面上の基準点P11に一致したと、操作手が判断すると、ロックオンスイッチ46がオン操作される(ステップ107)。 FIG. 8B shows a screen when the center point 2c of the reticle 2 coincides with the reference point P11 on the screen. When the operator determines that the center point 2c of the reticle 2 matches the reference point P11 on the screen in this way, the lock-on switch 46 is turned on (step 107).
ロックオンスイッチ42がオンされると、自動追従処理指示信号がコントローラ40に入力され、コントローラ40は、自動追従指示信号をトリガとして自動追従処理を開始する。すなわち、ロックオンスイッチ46のオン操作時に、レチクル2の中心点2cによって指定された画像上の基準点P11の特徴を認識し(たとえば背景画像に対する明度差を認識し)、その特徴点としての基準点P11が常にレチクル2の中心点2cとして、基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に捕らえ続けられるように(常に図8(b)に示す状態であり続けるように)、旋回モータ24Bが駆動制御されて、基準点捕捉カメラ19の撮像方向が変化される(ステップ108)。
When the lock-on switch 42 is turned on, an automatic tracking process instruction signal is input to the
かかる自動追従処理の実行中は、現在の基準点P11が自動追従すべき対象であるか否か、つまり基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に捕らえ続けるべき基準点であるか否かが判断される。現在の基準点P11が自動追従すべき対象でないと判断した場合には、つぎの新規の基準点を選択して、基準点を切り換える。この場合の判断基準は、たとえば以下に例示するとおりである。
During the execution of the automatic tracking process, it is determined whether or not the current reference point P11 is a target to be automatically tracked, that is, whether or not it is a reference point that should be kept within the imaging field of view of the reference
1)複数の基準点P11、P12、P13、P14…の位置情報と、車両1の現在の検出位置P0とを比較して、車両1の現在の検出位置P0の近傍(最も近い)の基準点P11を順次選択する。 1) The position information of a plurality of reference points P11, P12, P13, P14... And the current detection position P0 of the vehicle 1 are compared, and the reference point near (closest) the current detection position P0 of the vehicle 1 P11 is selected sequentially.
2)メモリ41に、予め車両1からみて基準点の視界を遮ると考えられる障害物(ビルディング等)の情報(障害物の位置、高さ、幅等)を記憶しておき、複数の基準点P11、P12、P13、P14…の位置情報と、車両1の現在の検出位置P0と、障害物の情報とに基づいて、現在の基準点P11が障害物によって遮られることなく基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に入っているか、入らなくなったか(あるいは入らなくなるおそれがあるか)を判断し、障害物によって現在の基準点P11が障害物によって遮られている(あるいはそのおそれがある)と判断した時点で、障害物によって遮られることなく基準点捕捉カメラ19の撮像視野に入る新規の基準点を選択する。
2) Information (obstacle position, height, width, etc.) of obstacles (buildings, etc.) that are considered to block the field of view of the reference point when viewed from the vehicle 1 is stored in the
3)基準点捕捉カメラ19の撮像画像上の現在の基準点P11が、画像上の特徴点として認識されなくなった(あるいは認識されなくなるおそれがある)時点で、つぎの新規の基準点を選択する。
3) When the current reference point P11 on the captured image of the reference
(ステップ110)
現在の基準点P11が自動追従すべき対象であると判断した場合には(ステップ110の判断YES)、基準点捕捉カメラ19の現在の撮像方向が、角度測定器25Bで測定された角度α(車両基準線mと基準点P11の方位とがなす角度α)として、計測される(ステップ111)。
(Step 110)
If it is determined that the current reference point P11 is an object to be automatically followed (YES at Step 110), the current imaging direction of the reference
一方、現在の基準点P11が自動追従すべき対象でないと判断した場合には(ステップ110の判断NO)、新規の基準点を選択して基準点が切り換えられ(ステップ105)、その切り換えられた基準点について、同様の処理(ステップ106、107、108、110)が実行される。
On the other hand, when it is determined that the current reference point P11 is not the target to be automatically followed (NO at Step 110), a new reference point is selected and the reference point is switched (Step 105). Similar processing (
図7は、モニタ43の画面を例示した図であり、上記1)の判断基準にしたがえば、車両1が矢印で示す方向に進行している場合には、近傍の基準点として、基準点P12、P14、P11、P13の順序で基準点が順次切り換えられる。また、上記2)、3)の判断基準にしたがえば、現在の基準点P11が障害物50によって基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に捕らえられない(おそれがある)と判断されると、障害物50によって遮られることなく基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に捕らえられるつぎの基準点P13に切り換えられる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the screen of the monitor 43. According to the determination criteria of 1) above, when the vehicle 1 is traveling in the direction indicated by the arrow, a reference point is used as a reference point in the vicinity. The reference points are sequentially switched in the order of P12, P14, P11, and P13. In addition, according to the determination criteria of 2) and 3) above, if it is determined that the current reference point P11 is not captured by the obstacle 50 in the imaging field of the reference point capturing camera 19 (may be), It is switched to the next reference point P13 that is captured in the imaging field of the reference
一方で、操作手は、手動で筐体15Aの旋回角度を変化させて、捜索、標定用可視光カメラ11(昼間時)、捜索標定用IRカメラ12(夜間時)の撮像方向を調整して、目標点P2(敵の兵隊、戦車等)を捜索する。カメラ11あるいは12の撮像画像は、モニタ44の画面上で確認することができる。カメラ11あるいは12の撮像画像内(モニタ44の画面上)で、目標点P2(敵の兵隊、戦車等)を発見すると、図8(a)、(b)と同様に、撮像画像内のレチクル2の中心点2cを目標点P2に一致させるように、カメラ11、12の撮像方向を微調整する。レチクル2の中心点2cが目標点P2に一致すると、操作手は、第2の標定用スイッチ47をオン操作する。これにより捜索、標定用可視光カメラ11(昼間時)、捜索標定用IRカメラ12(夜間時)の現在の撮像方向が、角度測定器25Aで測定された角度β(車両基準線mと目標点P2の方位とがなす角度β)として、計測される(ステップ109)。第2の標定用スイッチ47のオン操作に応じて、レーザ測距器13が作動され、目標点P2に向けてレーザ光が照射される。これにより車両1から目標点P2までの距離Lが測定される(ステップ110)。
On the other hand, the operator manually changes the turning angle of the
このように第2の標定用スイッチ47がオン操作されると、それと時期を同じくして、角度β、距離Lが求められる。また、第2の標定用スイッチ47がオン操作されると、そのときの角度α(ステップ111)と、そのときの自己車両1の位置P0(ステップ102)とが得られる。また、現在の基準点P11の位置がメモリ41から読み出される。
When the
このようにして同時期に測定された各データP0、α、β、Lと、現在の基準点P11の位置情報とに基づいて、図9に示すように、目標点P2の緯度、経度(X2、Y2)が計測される(ステップ112、113)。
Based on the data P0, α, β, L measured at the same time in this way and the current position information of the reference point P11, as shown in FIG. 9, the latitude and longitude (X2) of the target point P2 are shown. , Y2) is measured (
以下、図9を併せ参照して説明すると、まず、次式(1)によって、目標点P2の極座標位置(γ、xt、yt)が演算される。 Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. 9. First, the polar coordinate position (γ, xt, yt) of the target point P2 is calculated by the following equation (1).
γ=Atan((Y1−Y0)/(X0−X1))
xt=L×cos(180゜−α−β−γ)
yt=L×sin(180゜−α−β−γ) …(1)
ただし、
P11(P1);(X1、Y1)
P0;(X0、Y0)
である(ステップ112)。
γ = Atan ((Y1−Y0) / (X0−X1))
xt = L × cos (180 ° −α−β−γ)
yt = L × sin (180 ° −α−β−γ) (1)
However,
P11 (P1); (X1, Y1)
P0; (X0, Y0)
(Step 112).
つぎに、上記(1)式に基づいて、下記(2)式によって、目標点P2の緯度、経度(X2、Y2)が演算される。 Next, based on the above equation (1), the latitude and longitude (X2, Y2) of the target point P2 are calculated by the following equation (2).
X2=X0+xt
Y2=Y0+yt …(2)
(ステップ113)
このようにして目標位置計測装置10によって敵(兵隊、戦車等)の目標位置P2(X2、Y2)が計測されると、その計測した位置の情報(緯度、経度)は、図示しない送受信機を介して指揮所に送られ、指揮所で受信される。指揮所は、受信した目標位置情報P2(X2、Y2)を、戦闘機能を備えた味方の基地、たとえば味方のミサイル発射基地に送信する。そして、このミサイル発射基地では、受信した目標位置情報P2(X2、Y2)に基づいてミサイルを発射して敵(P2)を攻撃する(ステップ113)。
X2 = X0 + xt
Y2 = Y0 + yt (2)
(Step 113)
Thus, when the target position P2 (X2, Y2) of the enemy (a soldier, a tank, etc.) is measured by the target position measuring device 10, the information (latitude, longitude) of the measured position is sent to a transceiver (not shown). Sent to the command post and received at the command post. The command post transmits the received target position information P2 (X2, Y2) to a friendly base equipped with a battle function, such as a friendly missile launch base. At the missile launch base, the missile is launched based on the received target position information P2 (X2, Y2) to attack the enemy (P2) (step 113).
上述した実施例に対しては、種々、変形、改変した実施が可能である。以下、他の実施例について説明する。 Various modifications and changes can be made to the above-described embodiments. Other embodiments will be described below.
まず、上述した実施例では、ステップ103、104、106で説明したように、地磁気方位計28の検出磁北に基づいて、基準点P11の方向に対応する角度α′を測定して、この角度α′に対応する撮像方向(基準点P11の方位)に、基準点捕捉カメラ19が指向するように、旋回モータ24Bを駆動制御して、基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に基準点P11が自動的に捕捉されるようにしているが、かかる基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に基準点P11を捕捉する動作は、自動的に行わずとも、操作手が手動で行ってもよい。
First, in the above-described embodiment, as described in
すなわち、操作手が手動で基準点捕捉カメラ19の撮像方向を調整して、基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に基準点P11を捕捉すればよい。この場合は、地磁気方位計28の配設や、旋回角度α′を算出するための演算処理の機能を省略することができる。なお、地磁気方位計28は安価な部品であり、この地磁気方位計28を設けたことによるコスト上昇は、装置全体のコストに比して極めて小さい。
That is, the operator may manually adjust the imaging direction of the reference
また、上述した実施例では、ステップ107で説明したように、レチクル2の中心点2cを画面上の基準点P11に一致させて、ロックオンスイッチ46をオン操作する処理(図8(a)、図8(b))は、操作手が手動で行うものとして説明したが、かかる処理を自動的に行わせる実施も可能である。たとえば、基準点P11の形状パターンを記憶しておき、パターン認識の手法により、画像内の記憶した形状パターンを探索することにより、レチクル2の中心位置2cに基準点P11を一致させ、自動的にロックオンさせてもよい。
In the above-described embodiment, as described in
同様に、基準点捕捉カメラ19の旋回からロックオンまでの一連の処理(ステップ103、104、106、107)を、自動的に行わせる実施も可能である。たとえば、基準点P11の形状パターンを記憶しておき、パターン認識の手法により、記憶した形状パターンが探索されるまで、基準点捕捉カメラ19を旋回させ、基準点捕捉カメラ19の撮像画像に記憶した形状パターンが捕らえられると、更にパターン認識の手法によってレチクル2の中心位置2cに基準点P11を一致させ、自動的にロックオンさせてもよい。
Similarly, a series of processing (
同様に、捜索、標定用カメラ11、12によって目標点P2を捜索する処理(捜索、標定用カメラ11、12によって目標点P2が捕らえられるまで旋回する処理)、捜索、標定用カメラ11、12の撮像画像内でレチクル2の中心点2cに目標点P2を一致させ、第2の標定用スイッチ47をオン操作する処理(ステップ109)のいずれか一方あるいは両方を自動的に行わせるようにしてもよい。
Similarly, the process of searching for the target point P2 by the search and
要するに、本発明としては、図5のステップ108の処理、つまり基準点捕捉カメラ19の撮像視野内で基準点P11を捕らえ続ける処理(常に図8(b)の状態を維持する処理)について、少なくとも自動的に行うことができるのであれば、図5に示す位置計測処理の全体を完全に自動的に行うか、あるいは一部を手動で行うかは、問わない。
In short, the present invention includes at least the process of
また、上述した実施例では、複数の基準点P11、P12、P13、P14…を予め用意し、基準点捕捉カメラ19の撮像視野内に捕らえ続けるべき基準点を切り換える制御を行うようにしている(ステップ110、105)が、1つの基準点を基準点捕捉カメラ19によって捕捉することにし、基準点の切り換え処理を省略してもよい。
In the above-described embodiment, a plurality of reference points P11, P12, P13, P14... Are prepared in advance, and control is performed to switch the reference points that should continue to be captured within the imaging field of the reference point capturing camera 19 (
また、上述した実施例では、1台の基準点捕捉カメラ19を前提として説明したが、基準点捕捉カメラ19を複数設けて、各基準点捕捉カメラ19、19…で、各基準点P11、P12、P13、P14…をそれぞれ捕捉する実施も可能である。かかる構成をとると、基準点の切り換え処理(ステップ105)が省略されることになり、新規の基準点に向けて再度指向させる処理(ステップ106)、再度、新規の基準点にレチクル2を合わせる処理(ステップ107)が不要となる。
In the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that one reference
目標点P2を演算する処理(ステップ112)を開始する時点で、撮像画像内に基準点が捕らえられており、対応する角度測定器25Bによって角度αが測定されている基準点捕捉カメラ19を、各基準点捕捉カメラ19、19…の中から選択すればよい。たとえば、図7に示すように、各基準点捕捉カメラ19、19…の中で、基準点P11用の基準点捕捉カメラ19の撮像視野内には、障害物50に邪魔されて基準点P11が捕捉されていないときには、他の基準点P13用の基準点捕捉カメラ19を選択して、対応する角度測定器25Bで測定されている角度αに基づいて、目標点P2を演算する処理(ステップ112)を行えばよい。
At the time of starting the process of calculating the target point P2 (step 112), the reference
また、上述した実施例では、単数であれ、複数であれ、基準点P1(P11、P12、P13、P14)は、地上の固定物であるとして説明したが、図12に例示するように、基準点P1は、車両、航空機、ヘリコプタ、船舶等の移動体1′であってもよい。この移動基準点P1としての移動体1′には、自己の移動体の位置を測定する手段、たとえばGPSセンサあるいは慣性航法装置(ジャイロ)等が搭載される。GPSセンサは、図4(b)に示すGPS受信機27で受信された絶対位置計測用信号に基づいて、自己の移動体1′の絶対位置(緯度、経度)を計測するセンサである。慣性航法装置は、移動体1′の初期位置から、ジャイロの測定加速度を積分することによって、逐次の移動体1′の位置を演算する装置である。
In the above-described embodiments, the reference point P1 (P11, P12, P13, P14), whether singular or plural, is described as being a fixed object on the ground. However, as illustrated in FIG. The point P1 may be a moving body 1 ′ such as a vehicle, an aircraft, a helicopter, or a ship. A means for measuring the position of the moving body, for example, a GPS sensor or an inertial navigation device (gyro) is mounted on the moving body 1 ′ as the movement reference point P1. The GPS sensor is a sensor that measures the absolute position (latitude, longitude) of its own moving body 1 ′ based on the absolute position measurement signal received by the
移動体1′から、車両1に、移動基準点P1の位置情報が送信されて、車両1で移動基準点P1の位置情報が受信される。そして、この移動基準点P1の位置情報に基づいて、車両1では、目標点P2を演算する処理(ステップ112)が行われる。 The position information of the movement reference point P 1 is transmitted from the moving body 1 ′ to the vehicle 1, and the position information of the movement reference point P 1 is received by the vehicle 1. Based on the position information of the movement reference point P1, the vehicle 1 performs a process (step 112) for calculating the target point P2.
移動体1′は、複数設けてもよい。また移動体1′の位置情報を受信すべき車両1についても複数、設けてもよい。 A plurality of moving bodies 1 ′ may be provided. A plurality of vehicles 1 that should receive the position information of the moving body 1 ′ may also be provided.
また、車両1は、航空機、ヘリコプタ、船舶等の車両以外の移動体であってもよい。 Further, the vehicle 1 may be a moving body other than a vehicle such as an aircraft, a helicopter, or a ship.
また、上述した実施例では、車両1が1台で稼動している場合を想定して説明したが、複数台の車両1、1…を稼動させて、目標点P1の位置情報を、複数の車両1、1…から指揮所に送信するシステムであってもよい。 In the above-described embodiment, the case where the vehicle 1 is operated by one unit has been described. However, a plurality of vehicles 1, 1,... The system which transmits to the command post from the vehicles 1, 1.
また、この場合、複数の車両1、1…のうちのいずれかの車両1の位置情報P0を、基準点P1の位置情報として、他の車両1に送信してもよい。 In this case, the position information P0 of any one of the plurality of vehicles 1, 1,... May be transmitted to other vehicles 1 as the position information of the reference point P1.
このように車両1から、他の車両1に、基準点P1の位置情報が送信されて、他の車両1で基準点P1の位置情報が受信される。そして、この基準点P1の位置情報に基づいて、他の車両1では、目標点P2を演算する処理(ステップ112)が行われる。 Thus, the position information of the reference point P1 is transmitted from the vehicle 1 to the other vehicle 1, and the position information of the reference point P1 is received by the other vehicle 1. Based on the position information of the reference point P1, the other vehicle 1 performs a process of calculating the target point P2 (step 112).
また、上記車両1、1…は、航空機、ヘリコプタ、船舶等の車両以外の移動体であってもよい。 Further, the vehicles 1, 1... May be moving bodies other than vehicles such as airplanes, helicopters, and ships.
上述した実施例では、説明の便宜のため、目標点P2の位置情報を2次元の情報(緯度、経度)として取得する場合を想定して説明したが、もちろん目標点P2の位置情報を3次元の情報(緯度、経度、高度)として取得する実施も可能である。 In the above-described embodiments, for the sake of convenience of explanation, the description has been made assuming that the position information of the target point P2 is acquired as two-dimensional information (latitude, longitude), but of course the position information of the target point P2 is three-dimensional. It is also possible to obtain the information (latitude, longitude, altitude).
図13は、筐体15Aを俯仰方向に揺動させる捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20C、筐体15Bを俯仰方向に揺動させる基準点捕捉カメラ俯仰駆動部20Dを斜視図にて示している。
FIG. 13 is a perspective view showing a search and orientation camera elevation drive unit 20C for swinging the
捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20Cの構成について説明する。 A configuration of the search and orientation camera elevation drive unit 20C will be described.
筐体15Aには水平軸21Cが固定されている。水平軸21Cは、支持台16Cに回転自在に設けられている。水平軸21Cの外周には、ギヤ22Cが設けられている。
A
捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20Cを構成するギヤ22C、減速歯車23C、ギヤ26C、俯仰モータ24Cに関しては、図4(b)で説明した捜索、標定用カメラ旋回駆動部20Aと同様に構成されている。捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20Cを構成するこれら符号「C」を付した各構成要素については、図4(b)で説明した捜索、標定用カメラ旋回駆動部20Aを構成する符号「A」を付した同一番号の各構成要素と同一機能であるとして、その説明を省略する。すなわち、俯仰モータ24Cを回転させると、水平軸21Cが回転し、それに応じて筐体15Aが車体に対して俯仰し、それに応じて、捜索、標定用カメラ11、12、レーザ測距器13の指向方向が変化される。捜索、標定用カメラ11、12、レーザ測距器13の指向方向(俯仰角度)は、角度測定器25Cで測定される。
The gear 22C, the
基準点捕捉カメラ俯仰駆動部20Dを構成する水平軸21D、ギヤ22D、減速歯車23D、ギヤ26D、俯仰モータ24Dに関しては、図13で説明した捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20Cと同様に構成されている。基準点捕捉カメラ俯仰駆動部20Dを構成するこれら符号「D」を付した各構成要素については、捜索、標定用カメラ俯仰駆動部20Cを構成する符号「C」を付した同一番号の各構成要素と同一機能であるとして、その説明を省略する。すなわち、俯仰モータ24Dを回転させると、水平軸21Dが回転し、それに応じて筐体15Bが車体に対して俯仰し、それに応じて、基準点捕捉カメラ19の指向方向が変化される。基準点捕捉カメラ19の指向方向(俯仰角度)は、角度測定器25Dで測定される。
The horizontal shaft 21D, the gear 22D, the reduction gear 23D, the gear 26D, and the
このようにカメラ11、12、19に、旋回方向に加えて俯仰方向の自由度が付加されたため、図5の処理を行うにあたり、カメラ11、12、19を旋回させる処理(ステップ106、107、108、109)を行う際には、カメラ11、12、19を俯仰させる処理が付加される。
As described above, since the
図10、図11は、カメラ11、12、19を俯仰させる処理が付加された場合の目標点P2の緯度、経度、高度(X2、Y2、Z2)を計測するステップ112、113に対応する処理を説明する図で、図9に対応する図である。
10 and 11 show processes corresponding to
同時期に測定された各データP0、α、β、Lと、現在の基準点P11の位置情報とに基づいて、図10、図11に示すように、目標点P2の緯度、経度、高度(X2、Y2、Z2)が計測される。 Based on the data P0, α, β, L measured at the same time and the current position information of the reference point P11, as shown in FIGS. 10 and 11, the latitude, longitude, altitude ( X2, Y2, Z2) are measured.
まず、次式(3)によって、目標点P2の極座標位置(γ、xt、yt、zt)が演算される。 First, the polar coordinate position (γ, xt, yt, zt) of the target point P2 is calculated by the following equation (3).
γ=Atan((Y1−Y0)/(X0−X1))
xt=Lh×cos(180゜−α−βh−γ)
yt=Lh×sin(180゜−α−βh−γ)
zt=Lv×sin(βv)
…(3)
ただし、
P11(P1);(X1、Y1、Z1)
P0;(X0、Y0、Z0)
βh;x−y座標系で測定される角度β
βv;x−z座標系で測定される角度β
Lh=L×cos(βh)
Lv=L×cos(βv)
である(ステップ112)。
γ = Atan ((Y1−Y0) / (X0−X1))
xt = Lh × cos (180 ° −α−βh−γ)
yt = Lh × sin (180 ° −α−βh−γ)
zt = Lv × sin (βv)
... (3)
However,
P11 (P1); (X1, Y1, Z1)
P0; (X0, Y0, Z0)
βh; angle β measured in the xy coordinate system
βv; angle β measured in xz coordinate system
Lh = L × cos (βh)
Lv = L × cos (βv)
(Step 112).
つぎに、上記(3)式に基づいて、下記(4)式によって、目標点P2の緯度、経度、高度(X2、Y2、Z2)が演算される。 Next, based on the above equation (3), the latitude, longitude and altitude (X2, Y2, Z2) of the target point P2 are calculated by the following equation (4).
X2=X0+xt
Y2=Y0+yt
Z2=Z0+zt
…(4)
(ステップ113)
このようにして目標位置計測装置10によって敵(兵隊、戦車等)の目標位置P2(X2、Y2、Z2)が計測される。
X2 = X0 + xt
Y2 = Y0 + yt
Z2 = Z0 + zt
(4)
(Step 113)
In this way, the target position measuring device 10 measures the target position P2 (X2, Y2, Z2) of the enemy (a soldier, a tank, etc.).
上述した実施例では、車両1の車体に対する筐体15A、15Bの高さが不変の構造であるとして説明したが、図14に示すように、ポール32を複数段の伸縮ロッドを備えた構造とし、ポール32を伸縮させることによって、車体に対する筐体15A、15Bの高さを変化させてもよい。このように構成すると、各カメラ11、12あるいは19で目標点P2あるいは基準点P1を捕らえ易い高さに調整することができる。
In the above-described embodiment, it has been described that the height of the
また、上述した実施例では、1本のポール18に両筐体15A、15Bが設けられた構造であるとして説明したが、図15に示すように、2本のポール33、34のそれぞれに筐体15A、15Bを設けるように構成してもよい。なお、GPS受信機27、地磁気方位計28については、一方のポール34に設けられる。このように各ポール33、34毎に筐体15A、15Bを振り分けた構造とすることで、ポール33、34の構造を単純化することができる。
In the above-described embodiment, the case where the two
以上の説明では、車両1が軍需産業の分野で利用されることを想定して説明しが、本発明の利用分野はかかる分野に限定されるわけではない。 In the above description, it is assumed that the vehicle 1 is used in the field of the munitions industry, but the field of use of the present invention is not limited to such a field.
本発明は、以下に例示する利用が可能である。 The present invention can be used as exemplified below.
1)警察、警備用の車両1に、目標位置計測装置10を搭載して、捜査対象(車両、人間等)の位置を計測する。 1) The target position measuring device 10 is mounted on the police and security vehicle 1 to measure the position of the investigation target (vehicle, human, etc.).
2)災害時、海難時、遭難時等における救助用のヘリコプタ、航空機、船舶に、目標位置計測装置10を搭載して、救助対象(人間、船舶、車両等)の位置を計測する。たとえば、海難時には、灯台を基準点P1として使用することができる。 2) The target position measuring device 10 is mounted on a rescue helicopter, aircraft, or ship in the event of a disaster, marine accident, or disaster, and the position of a rescue target (human, ship, vehicle, etc.) is measured. For example, at the time of a marine accident, the lighthouse can be used as the reference point P1.
1 車両 11 捜索、標定用可視光カメラ 12 捜索、標定用IRカメラ 13 レーザ測距器 19 基準点捕捉カメラ 24A、24B 旋回モータ 25A、25B 角度測定器 27 GPS受信機 28 地磁気方位計 4 0 コントローラ 41 メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
第2の撮像手段(11、12)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像方向を変化させる第1の指向手段(20B)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像方向を変化させる第2の指向手段(20A)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像方向に対応する第1の角度(α)を測定する第1の角度測定手段(25B)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像方向に対応する第2の角度(β)を測定する第2の角度測定手段(25A)と、
前記第1の撮像手段(19)の撮像視野内に基準点(P11)が捕らえ続けられるように、第1の指向手段(20B)を制御する制御手段(40、ステップ108)と、
移動体(1)から目標点(P2)までの距離(L)を測定する距離測定手段(13)と、
移動体(1)の位置(P0)を測定する位置測定手段(27)と、
前記第2の撮像手段(11、12)の撮像視野内に目標点(P2)が捕らえられたときに測定された、第1の測定角度(α)、第2の測定角度(β)、測定距離(L)、測定位置(P0)と、基準点(P11)の位置情報とに基づいて、目標点(P2)の位置を計測する位置計測手段(40)とが
移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする移動体に搭載される目標位置計測装置。 First imaging means (19);
A second imaging means (11, 12);
First directing means (20B) for changing the imaging direction of the first imaging means (19);
A second directing means (20A) for changing the imaging direction of the second imaging means (11, 12);
First angle measuring means (25B) for measuring a first angle (α) corresponding to the imaging direction of the first imaging means (19);
Second angle measuring means (25A) for measuring a second angle (β) corresponding to the imaging direction of the second imaging means (11, 12);
Control means (40, step 108) for controlling the first directing means (20B) so that the reference point (P11) is continuously captured within the imaging field of view of the first imaging means (19);
Distance measuring means (13) for measuring the distance (L) from the moving body (1) to the target point (P2);
Position measuring means (27) for measuring the position (P0) of the moving body (1);
The first measurement angle (α), the second measurement angle (β), and the measurement measured when the target point (P2) is captured in the imaging field of view of the second imaging means (11, 12). A position measuring means (40) for measuring the position of the target point (P2) based on the distance (L), the measurement position (P0), and the position information of the reference point (P11) is mounted on the moving body (1). A target position measuring device mounted on a moving body.
第3の角度(α′)に対応する撮像方向に前記第1の撮像手段(19)が指向するように、第1の指向手段(20B)を制御する制御手段(40、ステップ106)と
が更に移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする請求項1記載の移動体に搭載される目標位置計測装置。 Third angle measuring means (28, 40) for measuring a third angle (α ') corresponding to the direction of the reference point (P11);
Control means (40, step 106) for controlling the first directing means (20B) so that the first imaging means (19) is oriented in the imaging direction corresponding to the third angle (α ′). The target position measuring device mounted on the moving body according to claim 1, further mounted on the moving body (1).
メモリ(41)に記憶された位置情報に基づいて、移動体(1)の位置(P0)の近傍の基準点(P11)を選択する処理(ステップ104、105)が行われること
を特徴とする請求項1記載の移動体に搭載される目標位置計測装置。 Position information of a plurality of reference points (P11, P12, P13, P14) is stored in the memory (41),
Based on the position information stored in the memory (41), processing (steps 104 and 105) for selecting a reference point (P11) in the vicinity of the position (P0) of the mobile body (1) is performed. A target position measuring device mounted on the moving body according to claim 1.
前記第1の撮像手段(19)の撮像視野内に捕らえ続けるべき基準点を切り換える制御を行う制御手段(40、ステップ105)
が更に移動体(1)に搭載されていること
を特徴とする請求項1記載の移動体に搭載される目標位置計測装置。 A plurality of reference points (P11, P12, P13, P14) are prepared in advance,
Control means (40, step 105) for performing control for switching the reference point to be kept within the imaging field of view of the first imaging means (19)
Is further mounted on the moving body (1). The target position measuring device mounted on the moving body according to claim 1.
他の移動体(1)は、請求項1記載の移動体であって、
基準点(P1)に定められた移動体(1′)から、請求項1記載の移動体(1)に、基準点(P1)の位置情報が送信されること
を特徴とする請求項1記載の移動体に搭載される目標位置計測装置。 At least one moving body (1 ′) of the plurality of moving bodies (1, 1 ′) is defined as a reference point (P1), and the moving body (1 ′) defined at the reference point (P1) includes: A means (27) for measuring the position of its own moving body is mounted,
The other moving body (1) is the moving body according to claim 1,
The position information of the reference point (P1) is transmitted from the mobile body (1 ') defined as the reference point (P1) to the mobile body (1) according to claim 1. Target position measurement device mounted on a moving body of
複数の移動体(1、1)のいずれかの移動体(1)の位置測定手段(27)で測定された移動体の位置情報が、基準点(P1)の位置情報として、他の移動体(1)に送信されること
を特徴とする請求項1記載の移動体に搭載される目標位置計測装置。 The plurality of moving bodies (1, 1) are the moving bodies according to claim 1,
The position information of the moving body measured by the position measuring means (27) of any one of the plurality of moving bodies (1, 1) is used as the position information of the reference point (P1). The target position measuring device mounted on the mobile body according to claim 1, wherein the target position measuring device is transmitted to (1).
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