JP2008070057A - 携帯誘導装置及び飛翔体誘導方法 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯誘導装置において、複雑な信号処理装置を省略又は簡素化し、低価格となるようにする。
【解決手段】携帯誘導装置１０において、装着者の眼前に設置される表示装置１１を目視する当該装着者の視線方向を視線検出器１２により検出し、その結果得られる装着者の視線情報を、シーカ２１の首振り運動へと変換することにより、表示装置１１に、装着者の視線方向と対応した方向を向いたシーカ２１が撮像するシーカ画像を表示する。また、飛翔体２０は、２つのシーカモードを有しており、捜索モードの時には装着者の視線方向とシーカ２１の撮像方向を対応させ、視線方向を移動させることで飛翔体２０の周囲における目標を捜索する。目標を捉え、追随モードに切り替わったときには装着者の視線方向と飛翔体の進行方向が対応し、表示装置に表示される目標へ視線を合わせることにより目標を追随する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、飛翔体を目標に誘導するときに用いられる、携帯誘導装置及び飛翔体誘導方法に関する。

従来、飛翔体の誘導装置には、地上の固定目標又は地上レーダや航空機、衛星等に搭載されるレーダ等により位置が特定された地上又は海上の移動目標に向けて遠距離を自立的に飛翔する飛翔体に使用する慣性航法装置、目標から発せられる赤外線を捉えてその方向へ向けて飛翔体を誘導する赤外線誘導装置等、様々な装置がある。

しかしながら、これらの誘導装置は、飛翔体の誘導のため、目標を捉える検出器、検出器からの出力を画像化する画像処理装置、目標までの誤差を算出する演算処理装置等を備える必要がある。このため、飛翔体を誘導する性能は高いが、その信号処理は複雑となり、必然的にその機能は高度で、導入費は高価にならざるを得なかった。

ところで、近年、人が移動体を見るときの視線の移動に伴う眼球の動きをＣＣＤカメラ等で撮像し、その視線を算出する方法が開発されている。また、この視線検出手段により得られた視線と対応するようカメラの方向を制御することにより、眼球移動による像の認識と同様の画像を、撮像手段からの映像として得る手法も提案されている（例えば特許文献１を参照）。
特開平８−２２３４５５号公報

以上のように、従来の飛翔体の誘導装置では、その複雑な信号処理ゆえ、装置の機能は高度になり、その導入費は高価にならざるを得なかった。

そこで、本発明の目的は、高い誘導機能を維持したまま、従来の誘導装置における信号処理装置を省略又は簡素化し、低価格化を実現することのできる携帯誘導装置及び飛翔体誘導方法を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、装着者の眼前を覆うように装着され、飛翔体に設置されるシーカから伝送される画像を表示する表示装置と、前記画像を前記装着者が目で追うときの視線方向を検出する視線検出器と、この視線検出器で検出された視線方向を前記シーカの首振り信号に変換する信号処理器と、前記首振り信号を前記飛翔体に伝送して前記シーカを首振り制御し、前記飛翔体を前記視線方向に対応する方向に誘導する通信機とを具備することを特徴とする携帯誘導装置が提供される。

このような構成であるから、装着者の視線を検知することにより飛翔体を誘導することができる。

また、前記携帯誘導装置は、前記飛翔体のシーカモードである、前記シーカの挙動と装着者の視線を対応させる捜索モードと、飛翔体の進行方向と装着者の視線方向とを対応させる追随モードとを切り替えるロックオンスイッチを具備する。

このようにして、飛翔体を目標へ効率よく誘導する。

また、前記携帯誘導装置は、頭装着具を具備する。

このようにして、装着者の頭部に装着出来るようにする。

本発明では、装着者の視線を用いて飛翔体を誘導するため、高い誘導性能を保持したまま、信号処理装置の省略又は簡素化し、低価格化を実現することができる。したがって、本発明によれば、高い誘導性能を有し、低価格化が可能な携帯誘導装置及び飛翔体誘導方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る、装着された携帯誘導装置の構成を示す概略図である。

図１に示す携帯誘導装置１０は、飛翔体を目標まで到達させるための誘導装置として用いられる。装置全体は、装着者の眼前を覆うように設置されて当該装着者に向けて画像を表示する表示装置１１と、この画像を目視する装着者の視線を検出する視線検出装置１２と、視線情報を飛翔体の誘導に必要な信号へと変換する信号処理器１３と、変換された信号を飛翔体へ伝送する携帯式通信機１４と、飛翔体のシーカモードを切り替えるロックオンスイッチ１５と、装置を装着者の頭部に装着させる頭装着具１６とから構成される。

図２は、本発明の一実施形態に係る、携帯誘導装置と飛翔体との構成を示すブロック図である。

携帯誘導装置１０の信号処理器１３において処理された信号は、携帯式通信機１４から飛翔体２０へ伝送される。飛翔体２０は、シーカ２１と信号処理器２２とを具備している。なお、携帯誘導装置と飛翔体の間で行われる通信は、有線、無線のいずれでも良い。

以下、各構成部について説明する。

表示装置１１は、不透過型であり、携帯式通信機１４及び信号処理器１３を介して伝送された、シーカ２１により撮像されたシーカ画像を表示する。

視線検出装置１２は、表示装置１１に表示されるシーカ画像を装着者が目視するとき、その眼球運動から装着者の視線方向を検出する。

信号処理器１３は、視線検出装置１２で検出された装着者の視線情報を飛翔体２０へと伝送するための処理、及びシーカ２１が撮像した画像情報を表示装置１１に表示するための処理を行う。

携帯式通信機１４は、内部に駆動電源を具備し、信号処理器１３で処理された情報を飛翔体２０へ伝送し、また、信号処理器２２で処理された情報を受信する。

ロックオンスイッチ１５は、信号処理器１３に接続される。ロックオンスイッチ１５は、装着者の操作により、表示装置１１内に目標を捉えたか否かに応じて、飛翔体２０のシーカモードを切り替える旨の信号を発する。

シーカ２１は、飛翔体２０の先端に設置されており、飛翔体２０の周囲を撮像する。

信号処理器２２は、携帯式通信機１４から伝達されてきた信号をシーカ２１に伝送するための処理、及びシーカ２１により撮像された画像情報を表示装置１１で表示させるための処理を行う。

シーカモードとは、飛翔体２０の目標への到達効率を上昇させるために設けられた機能であり、捜索モードと追随モードが存在する。捜索モードは、飛翔体２０が発射された当初から設定されており、シーカ２１により飛翔体２０の周囲を観察することができるため、装着者が目標を発見するのに役立つ。追随モードは、表示装置１１が目標を捉えたときに、ロックオンスイッチ１５の指示により捜索モードから切り替えられる。そして、表示装置１１の内部に表示された目標を注視することにより、飛翔体２０が目標方向へ進行するため、到達効率が上昇する。

図３（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、飛翔体２０のシーカモードが捜索モードであるときの装着者の視線の動きとシーカ２１の挙動の関係を示す概略図である。図３（ｂ）は、飛翔体２０のシーカモードが捜索モードであるときの表示装置１１内部の概略図である。

図３（ａ）に示されるように、シーカ２１は、表示装置１１内の装着者の視線がシーカ画像３０の中心となるように首を振る。つまり、視線方向とシーカが向いている方向は常に一致している。表示装置１１内の表示は、図３（ｂ）に示すようになっており、表示領域３１におけるシーカ画像３０の表示位置は、視線方向と一致し、装着者の視線の移動により、シーカ画像３０も同様に移動する。

図４（ａ）は、本発明の一実施形態に係る、飛翔体２０のシーカモードが追随モードであるときの装着者の視線の動きとシーカ２１の挙動の関係を示す概略図である。図４（ｂ）は、飛翔体２０のシーカモードが追随モードであるときの表示装置１１内部の概略図である。

図４（ａ）に示されるように、装着者の視線の動きとシーカ２１の首振り運動は同期していない。表示装置１１内の表示は、図４（ｂ）に示すようになっており、シーカ画像３０は表示領域３１の中央に常に固定される。シーカ画像３０には、目標３２が常に表示されており、また、シーカ画像３０内には視線位置表示記号３３が重畳されている。視線位置表示記号３３は視線の移動により、シーカ画像３０内を移動し、目標３２が移動した場合にも追随できる。

次に、上記構成における動作について説明する。

図５は、携帯誘導装置１０の装着者の操作と飛翔体２０の動作との間の関係を示すシーケンス図である。

まず、携帯誘導装置１０の装着者が携帯誘導装置１０の電源を入れると（ステップＳＴ５ａ）、それに同期し、飛翔体２０の電源が入る（ステップＳＴ５ｂ）。

続いて、装着者が飛翔体２０の発射スイッチを押すことにより（ステップＳＴ５ｃ）、飛翔体２０は発射される（ステップＳＴ５ｄ）。発射直後の飛翔体２０のシーカモードは捜索モードとなっており、装着者は、飛翔体２０の周囲を確認し、目標を捜索する。

飛翔体２０が発射されると、視線検出装置１２が装着者の眼球の位置から装着者の視線方向を検出し、信号処理器１３へ伝送する。この視線情報は、信号処理器１３によってシーカ２１の首振り運動を制御する信号（以下首振り信号）へと変換され、携帯式通信機１４を介し、飛翔体２０へと伝達される。

シーカ２１は、この首振り信号が伝達されると、これに従い、装着者の視線方向と同じ方向の画像を撮影する。ここで得られたシーカの画像とこのときのシーカ２１の方向とは、飛翔体２０内の信号処理器２２により信号化され、携帯誘導装置１０へ伝送される。そして、信号処理器１３での信号の処理により、上記シーカの画像は図３（ｂ）に示す表示領域３１中のシーカ画像３０のように表示され、このときのシーカ画像３０の表示位置は、シーカ２１の方向を処理することに決定される。

表示領域３１にシーカ画像３０が表示されると、装着者は、目標発見のため、シーカ画像３０と異なる場所を目視し、目標を捜索する（ステップＳＴ５ｅ）。このときの視線方向の移動は視線検出装置１２により検出され、シーカ２１の首振り運動へと変換される（ステップＳＴ５ｆ）。この変換により、シーカ２１は装着者の視線方向の移動と同様の動きをし、装着者の視線方向と対応した方向の画像を撮影し、その画像を携帯誘導装置１０へ送る（ステップＳＴ５ｇ）。シーカ２１により撮像された画像は、表示装置１１内において、シーカ２１の方向と対応した位置に表示される（ステップＳＴ５ｈ）。このように、装着者は、表示装置１１内において視線を移動させることにより、飛翔体２０の周囲の状況をその視線の先に画像として確認できるため、目標を効率的に発見することができる。

続いて、シーカ画像３０で目標が捉えられると、装着者はロックオンスイッチ１５を押し（ステップＳＴ５ｉ）、飛翔体２０のシーカモードを捜索モードから追随モードへと切り替える旨の信号を、信号処理器１３から飛翔体２０へと伝送する。この信号により、シーカモードは追随モードへと切り替えられる（ステップＳＴ５ｊ）。これに応じて、表示装置１１に表示されるシーカ画像３０は図３（ｂ）に示す状態から、信号処理器２２の処理により、図４（ｂ）に示すように表示領域３１の中央に固定される。このシーカ画像３０の中央には目標３２と、装着者の視線方向を示す視線位置表示記号３３とが表示される（ステップＳＴ５ｋ）。

追随モードでは、装着者が、表示領域３１の中央に固定されたシーカ画像３０に捉えられた目標３２を注視すると（ステップＳＴ５ｌ）、信号処理器２２は、その視線情報を基に飛翔体２０の誘導信号を発生し、飛翔体２０を視線方向に誘導するよう、舵角信号を生成する（ステップＳＴ５ｍ）。この舵角信号により飛翔体２０は操舵され（ステップＳＴ５ｎ）、目標に到達する（ステップＳＴ５ｏ）。

このとき、シーカ画像３０は表示領域３１の中央に固定されているが、シーカ２１の首振り運動そのものは固定されておらず、機体安定化に必要な動作を続ける。例えば、目標３２がシーカ画像３０の中央からずれたとする。この目標３２の移動に伴い、装着者は視線、つまり視線位置表示記号３３を動かし、目標３２と視線位置表示記号３３とが重畳するようにする。この視線位置表示記号３３の移動に応じて、シーカ２１は首を振り、目標３２と視線位置表示記号３３がシーカ画像３０の中央に位置するようにする。その後、シーカ２１は、目標３２と視線位置表示記号３３をシーカ画像３０の中央に位置したまま、徐々に首の振りを元に戻し、目標３２の位置変化が起こる以前のシーカ２１の状態に戻す。こうすることで、目標３２の移動によって飛翔体２０の進行方向が急激に変化したときに、飛翔体２０が無理な方向転換をしないようにしている。

図６は、シーカモードが捜索モードから追随モードへと移行し、飛翔体２０が目標に到達するときの信号処理器１３の処理動作を示すフローチャートである。

まず、捜索モードにおいて、視線検出器１２が視線方向を検出し、この情報を信号処理器１３へ伝送する。信号処理器１３は、視線情報をシーカ２１の首振り信号へと変換し（ステップＳＴ６ａ）、携帯式通信機１４を介し、飛翔体２０へ送信する。

上記首振り信号により制御されたシーカ２１が撮像した画像及びシーカ２１の方向は、携帯式通信機１４を介して、信号処理器１３へと伝達される。このとき信号処理器１３は、シーカによる画像が表示装置１１内で表示されるよう画像信号を処理し、また、その表示位置がシーカ２１の方向と一致するようシーカの方向に関する信号を処理する（ステップＳＴ６ｂ）。

続いて、信号処理器１３は、ロックオンスイッチ１５からの飛翔体２０のシーカモードを追随モードへ切り替える旨の信号の有無をモニタし（ステップＳＴ６ｃ）、信号があった場合には、その信号を携帯通信機１４を介し、飛翔体２０へ伝達する（ステップＳＴ６ｄ）。これに対し、飛翔体２０は、シーカ２１が撮影した画像を、表示装置１１内の中央で固定されて表示されるよう処理し、携帯誘導装置へ伝達する。信号処理器１３は、この信号が表示装置１１内において実行されるよう、信号を変換する（ステップＳＴ６ｅ）。

追随モードにおいて、信号処理器１３は、視線検出器１２により検出された視線情報を飛翔体２０の信号処理器２２が飛翔体２０の舵角信号に変換できるように処理し（ステップＳＴ６ｆ）、携帯式通信機１４を介して伝送する。このようにして、飛翔体２０は携帯誘導装置１０により誘導され、目標に到達する。

以上のように、上記実施形態では、装着者の眼前に設置される表示装置１１を目視する当該装着者の視線方向を視線検出器１２により検出し、その結果得られる装着者の視線情報を、シーカ２１の首振り運動へと変換することにより、表示装置１１に、装着者の視線方向と対応した方向を向いたシーカ２１が撮像するシーカ画像を表示する。また、飛翔体２０は、２つのシーカモードを有しており、捜索モードのときには装着者の視線方向とシーカ２１の撮像方向を対応させ、視線方向を移動させることで飛翔体２０の周囲における目標を捜索する。目標を捉えると装着者がロックオンスイッチ１５を押すことで追随モードに切り替わる。追随モードのときには、装着者の視線方向と飛翔体の進行方向とが対応し、表示装置１１に表示される目標へ視線を合わせることにより飛翔体２０は目標に追随する。

したがって、人の視線情報を基に飛翔体を誘導する、目標判別のための複雑な画像処理装置及び目標までの方向の誤差の算出装置等を省略できるようになり、従来の飛翔体誘導装置での高い誘導性能を保持したまま、信号処理装置の省略又は簡素化ができ、低価格な携帯誘導装置を提供することが可能になる。

なお、この発明は上記実施携帯に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ロックオンスイッチ１５は捜索モードから追随モードへと、一度しかシーカモードの切り替えを行っていないが、スイッチをもう一度押すことにより、再度捜索モードとすることも可能である。

また、上記実施形態では、表示装置をディスプレイ型としたが、投影型であっても同様に実施可能である。

また、上記実施形態では、ロックオンスイッチ１５と携帯通信機１４とは有線で信号処理器１３と接続されているとしたが、無線で接続されていても同様に実施可能である。

その他、信号処理器での信号処理の過程や、飛翔体の構造等についてもこの発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

本発明の一実施形態に係る、装着された携帯誘導装置の構成を示す概略図。 本発明の一実施形態に係る、携帯誘導装置と飛翔体との構成を示すブロック図。 捜索モードにおける装着者の視線の動きとシーカの挙動との関係、及び表示装置に表示される画像を示す模式図。 追随モードにおける装着者の視線の動きとシーカの挙動との関係、及び表示装置に表示される画像を示す模式図。 本発明の一実施形態に係る、携帯誘導装置の装着者の操作と飛翔体の動作との間の関係を示すシーケンス図。 シーカモードが捜索モードから追随モードへと移行し、飛翔体が目標に到達するときの信号処理器の処理動作を示すフローチャート。

符号の説明

１０…携帯誘導装置、１１…表示装置、１２…視線検出装置、１３…信号処理器、１４…携帯式通信機、１５…ロックオンスイッチ、２０…飛翔体、２１…シーカ、２２…信号処理器、３０…シーカ画像、３１…表示装置表示領域、３２…目標、３３…視線位置表示記号

Claims (6)

1. 装着者の眼前を覆うように装着され、飛翔体に設置されるシーカから伝送される画像を表示する表示装置と、
   前記画像を前記装着者が目で追うときの視線方向を検出する視線検出器と、
   この視線検出器で検出された視線方向を前記シーカの首振り信号に変換する信号処理器と、
   前記首振り信号を前記飛翔体に伝送して前記シーカを首振り制御し、前記飛翔体を前記視線方向に対応する方向に誘導する通信機と
   を具備することを特徴とする携帯誘導装置。
2. 前記飛翔体が、前記シーカの指向方向と前記装着者の視線方向とを対応させる捜索モードと、前記飛翔体の進行方向と前記装着者の視線方向とを対応させる追随モードとを備える場合に、
   前記捜索モードと前記追随モードとを切り替える切り替えスイッチを具備することを特徴とする請求項１に記載の携帯誘導装置。
3. さらに、自装置を前記装着者の頭部に装着し保持する頭装着具を具備することを特徴とする請求項１に記載の携帯誘導装置。
4. 前記通信機は、この通信機に駆動電力を供給する駆動電源を具備することを特徴とする請求項1に記載の携帯誘導装置。
5. 眼前を覆うように装着者に装着された表示装置に、飛翔体に設置されたシーカが撮像した画像を表示し、
   前記画像を前記装着者が目で追うときの視線方向を検出し、
   前記検出された視線方向を前記シーカの首振り信号に変換し、
   前記首振り信号を前記飛翔体に伝送して前記シーカを首振り制御し、前記飛翔体を前記視線方向に対応する方向に誘導することを特徴とする飛翔体誘導方法。
6. 前記飛翔体が、前記シーカの指向方向と前記装着者の視線方向とを対応させる捜索モードと、前記飛翔体の進行方向と前記装着者の視線方向とを対応させる追随モードとを備える場合に、
   前記捜索モードと前記追随モードとを前記装着者の操作により切り替えることを特徴とする請求項５に記載の飛翔体誘導方法。

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