JP2009162413A - 狙撃手検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により移動可能な防衛用地上ロボットシステムにおける狙撃手検知装置において、狙撃音に基づいて狙撃手の位置を高精度に特定することができるようにする。
【解決手段】走行可能な無人車１と、無人車１に搭載された全方位カメラ２及び狙撃音センサ３と、制御手段４とを備え、制御手段４は、全方位カメラ２により撮像される画像を記録手段４ｈにより常時記録し所定の時間に亘って保持させ、狙撃音センサ３により狙撃音が検知されたときに狙撃音の発生位置を特定し、記録手段４ｈにより記録された画像であって狙撃音の発生の前後に亘る所定期間に記録された画像のうちから狙撃音の発生位置及び所定期間内における無人車１の走行距離とに応じて画像を選択して再生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により移動可能な防衛用地上ロボットシステムにおいて、狙撃音に基づいて狙撃手の方向を特定する狙撃手検知装置に関する。

従来、敵性分子（テロリスト、ゲリラ・コマンドウ等）である狙撃手の潜伏可能性等の危険が存在する地帯（特に市街地）において、国際平和協力活動等における偵察や情報収集等は、人間や有人車両によって行われている。

このような偵察等において、狙撃音（銃声）がした場合には、まず、身を伏せて身を隠すことが最優先に行われており、その後、人間の感覚を頼りにして、狙撃音のした方向を警戒し、狙撃手の発見を試みることなどが行われている。

また、従来、特許文献１に記載されているように、車両に搭載されたマイクロフォンにより集音された銃声の音到来方向を計測し、測距センサ、または、地図情報や自己位置情報を基にした三角測量の原理により、人間に替わって、狙撃手の位置を算出する装置が提案されている。

特開２００５−３０８２８２公報

ところで、前述したような危険地帯における偵察等において、狙撃音がした場合に、人間の感覚により狙撃音のした方向を警戒するのでは、偵察等を行う人間にとって極めて危険である。このような状態での偵察等の活動は、偵察等を行う人間の生命が危険に晒されることになり、人命の保護が最重要とされる現代において、このような活動は避けられるべきである。

また、狙撃を受けた場合のような非常事態においては、危険を回避することが第一であるので、狙撃手を発見することは極めて困難である。狙撃手の発見を無理に試みれば、益々生命の危険が増加することとなってしまう。

そして、前述したような、狙撃手の位置を算出する装置においては、狙撃手の位置の検知精度が十分に高くないという問題がある。このような装置における狙撃手の位置の検知精度は、例えば、静止状態で２°程度、移動状態では５°程度である。すなわち、狙撃手までの距離が３００ｍである場合、静止状態では約１１ｍ、移動状態では約２６ｍの計測精度ということになる。

この程度の検知精度では、狙撃手の大凡の位置を検知してその周囲を含めて重火器により反撃する場合であれば問題ないが、狙撃手のいる部屋（窓）までを特定するには不十分である。特に、市街地においてこのような事案が発生した場合には、第一に民間人が人質となっていないかを確認することが重要であり、大凡の方向だけでなく、よりきめの細かい情報収集が必要である。特に、突入して敵を制圧する作戦においては、敵がどの部屋にいるかは、非常に重要な情報である。

そこで、本発明は、前記の実情に鑑みてなされたものであり、遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により移動可能な防衛用地上ロボットシステムにおいて、狙撃音に基づいて狙撃手の位置を高精度に特定することができる狙撃手検知装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る狙撃手検知装置は、以下の構成のいずれか一を有するものである。

〔構成１〕
走行可能となされた無人車と、この無人車に搭載された全方位カメラと、無人車に搭載された狙撃音センサと、無人車に搭載され遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により地図情報に基づいて無人車の移動を可能とするとともに全方位カメラ及び狙撃音センサを制御する制御手段とを備え、制御手段は、全方位カメラにより撮像される画像を記録手段により常時記録するとともに少なくとも所定の時間に亘って記録手段により記録された画像を保持させ、狙撃音センサにより狙撃音が検知されたときには狙撃音の発生位置を特定し、狙撃音の発生位置が特定されたときには記録手段により記録された画像であって該狙撃音の発生の前後に亘る所定期間に記録された画像のうちから特定された狙撃音の発生位置及び該所定期間内における無人車の走行距離とに応じて画像を選択し選択した画像を再生することを特徴とするものである。

〔構成２〕
構成１を有する狙撃手検知装置において、狙撃音の発生位置の特定は、狙撃音センサによる検知に基づいて無人車からの方向及び距離を特定することにより行うことを特徴とするものである。

〔構成３〕
構成１を有する狙撃手検知装置において、狙撃音の発生位置の特定は、狙撃音センサによる検知に基づいて無人車からの方向を特定するとともに、全方位カメラにより撮像された画像のうちの該方向における画像を画像処理することによって行うことを特徴とするものである。

〔構成４〕
構成１乃至構成３のいずれか一を有する狙撃手検知装置において、全方位カメラ及び狙撃音センサは、無人車に搭載された昇降手段により支持されており、該昇降手段により無人車に対して上方に離間した位置に移動操作されることを特徴とするものである。

構成１を有する本発明に係る狙撃手検知装置においては、狙撃音センサにより狙撃音が検知されたときには、狙撃音の発生位置を特定し、記録手段により記録された画像であって該狙撃音の発生の前後に亘る所定期間に記録された画像のうちから特定された狙撃音の発生位置及び該所定期間内における無人車の走行距離とに応じて画像を選択し選択した画像を再生するので、狙撃を受け得るような危険地帯において、人的被害を回避しつつ、偵察、情報収集、監視及び警備活動等を行うことができ、狙撃を受けた場合には、狙撃手の位置を迅速、かつ、詳細に特定することができ、また、記録された画像により、敵火力や人数等について詳細な分析が可能である。

構成２を有する狙撃手検知装置においては、狙撃音の発生位置の特定は、狙撃音センサによる検知に基づいて無人車からの方向及び距離を特定することにより行うので、狙撃音の発生位置の特定を迅速に行うことができる。

構成３を有する狙撃手検知装置においては、狙撃音の発生位置の特定は、狙撃音センサによる検知に基づいて無人車からの方向を特定するとともに、全方位カメラにより撮像された画像のうちの該方向における画像を画像処理することによって行うので、狙撃音の発生位置の特定を迅速、かつ、正確に行うことができる。

構成４を有する狙撃手検知装置においては、全方位カメラ及び狙撃音センサは、昇降手段により無人車に対して上方に離間した位置に移動操作されるので、障害物を避けて、撮像及び狙撃音の検知を行うことができる。

すなわち、本発明は、遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により移動可能な防衛用地上ロボットシステムにおいて、狙撃音に基づいて狙撃手の方向を高精度に特定することができる狙撃手検知装置を提供することができるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る狙撃手検知装置である防衛用地上ロボットシステムの外観構成を示す斜視図である。

本発明に係る狙撃手検知装置は、例えば、狙撃手が潜伏している可能性のある危険地帯の偵察、情報収集等を、人間や有人車両に替わって行うことができる装置である。この狙撃手検知装置は、図１に示すように、走行可能となされた無人車（ＵＧＶ）１と、この無人車１に搭載された全方位カメラ２と、無人車１に搭載された狙撃音センサ３とを備えている。無人車１に搭載された全方位カメラ２及び狙撃音センサ３は、この無人車１に搭載された制御手段によって制御される。また、この制御手段は、遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により、地図情報に基づいて、無人車１の移動を可能とする。

図２は、本発明に係る狙撃手検知装置の構成を示すブロック図である。

無人車１には、図２に示すように、制御手段４が搭載されている。この制御手段４は、無人車統括制御装置４ａを有し、この無人車統括制御装置４ａにより制御される狙撃方向検知処理部４ｂ、自己位置標定処理部４ｃ、自律走行制御部４ｄ及び車両制御部４ｅを有して構成されている。また、無人車統括制御装置４ａには、地図データ管理部４ｆが接続されている。さらに、無人車統括制御装置４ａには、遠隔操作装置５との間で無線送受信を行う無線通信装置６が接続されている。

自律走行制御部４ｄには、レーザレンジファインダやカメラ等の外界センサ及びジャイロや加速度センサ等の内界センサ７が接続されている。また、車両制御部４ｅは、ステアリング、アクセル及びブレーキ等の車両制御用装置８を制御する。また、自己位置標定処理部４ｃには、人工衛星からの電波を受信して自己位置を特定するＧＰＳ９が接続されている。

この無人車１は、無人車統括制御装置４ａによる制御により、自己位置標定処理部４ｃ及び地図データ管理部４ｆからのデータに基づいて地図上における自己位置を特定し、自律走行制御部４ｄ及び車両制御部４ｅを介してセンシング、環境認識及び行動制御を行うことにより、自律走行を行うことができる。すなわち、この無人車１は、敵のいる環境下においても、運用する隊員の負荷を軽減させ、安全に走行させることが可能である。

また、この無人車１には、遠隔操縦用カメラ１０が搭載されている。この遠隔操縦用カメラ１０は、無人車１の進行方向の画像を撮像し、画像圧縮装置４ｇに送る。画像圧縮装置４ｇに送られた画像信号は、記録手段となる画像記録部４ｈにおいて記録されるとともに、無線通信装置６に送られ、遠隔操作装置５に送られる。

そして、この無人車１は、遠隔操作装置５による遠隔制御によっても走行することができる。遠隔操作装置５は、統括制御装置５ａを及びこの統括制御装置５ａにより制御される無線通信装置５ｂを有している。統括制御装置５ａには、入力操作を行うための遠隔操縦用端末５ｃが接続されている。統括制御装置５ａは、遠隔操縦用端末５ｃにより入力された操作に基づいて無線通信装置５ｂを制御し、無人車１の無線通信装置６に対して、操作信号を送信させる。無線通信装置５ｂには、無人車１の無線通信装置６より送られた画像信号を復元する画像復元装置５ｄが接続されている。画像復元装置５ｄにより復元された画像信号は、画像記録部５ｅにより記録されるとともに、表示部５ｆにより表示される。また、統括制御装置５ａには、地図データ管理部５ｇが接続されている。

この遠隔操作装置５により、表示部５ｆに表示される遠隔操縦用カメラ１０が撮像した画像及び地図データ管理部５ｇから供給される地図データに基づいて、遠隔操縦用端末５ｃにより入力操作をして、無人車１を遠隔操作することができる。

そして、無人車１には、無人車１の全周方向を同時に撮像可能な全方位カメラ２と、音響方式の狙撃音センサ３とが搭載されている。全方位カメラ２は、昼間用の可視カメラ及び／又は夜間用の赤外カメラからなり、周囲３６０°の画像を撮像可能となっている。この全方位カメラ２としては、例えば、複数のカメラを有しこれらカメラの向きが全周の撮像範囲となるように配置され撮像した画像を重ね合わせ合成する方式、あるいは、カメラを鉛直方向に配置しその先端にコーン状のミラーを配置しこのミラーを介して全周を撮像し撮像された画像の歪みを補正してパノラマ画像を作成する方式など、種々の方式のものが使用可能である。このような全方位カメラ２を用いることにより、狙撃を受けてからカメラを旋回させる必要がないため、狙撃後に直ちに隠れてしまう可能性が高い狙撃手の画像を確実に撮像することが可能となる。

全方位カメラ２により撮像された画像は、画像圧縮装置４ｇに送られ、画像記録部４ｈにおいて記録される。無人車統括制御装置４ａは、全方位カメラ２により撮像される画像を画像記録部４ｈにより常時記録し、少なくとも所定の時間に亘って画像記録部４ｈにより記録された画像を保持させる。無人車１が遠隔操作者の指示により移動し偵察、監視、または、警備活動を行っているときにも、全方位カメラ２により常時撮像がなされ、撮像された画像は、画像記録部４ｈにより常時記録される。

狙撃音センサ３は、複数のマイクロホンを有して構成され、これらマイクロホンによって狙撃音を感知するように構成されている。狙撃音センサ３が狙撃音を感知すると、音響信号が狙撃方向検知処理部４ｂに送られる。この狙撃方向検知処理部４ｂは、狙撃音センサ３の複数のマイクロホンにより感知された狙撃音に基づいて、狙撃音が発生した方向及距離を算出するように構成されている。この算出結果は、狙撃方向検知処理部４ｂから無人車統括制御装置４ａに送られる。

また、無人車統括制御装置４ａには、昇降手段となる伸縮ポール１１が接続されている。この伸縮ポール１１は、無人車１に基端部を支持されて搭載され、無人車統括制御装置４ａの制御により伸縮し、先端部を昇降させるように構成されている。全方位カメラ２及び狙撃音センサ３は、伸縮ポール１１の先端側に搭載支持されており、この伸縮ポール１１が伸長されると、無人車１に対して上方に離間した位置に移動操作（上昇）される。

全方位カメラ２及び狙撃音センサ３は、無人車１の走行に支障がない範囲で伸縮ポール１１により上昇されることにより、検知性能を高めることができる。

図３は、警備活動や移動中に狙撃を受けた状態を示す斜視図である。

ところで、建物内に潜伏したテロリストやゲリラ・コマンドウの行動パターンを分析すると、これらの敵は、むやみやたらに連続的に狙撃してくる可能性は低い。これは、敵と我の戦力の差（勢力比）を鑑みるに、敵を包囲する我の方が圧倒的に戦力は大きいことにより、敵は、目的を果たすまでは交戦に積極的ではないこと、潜入位置をわざわざ悟られる可能性があるリスクをおかすメリットが乏しいためである。このことより、建物の陰に隠れて待ち構えて偵察活動を行った場合には、敵の狙撃があった場合に敵の位置を把握するという活動は、実行できる可能性は低いといえる。むしろ、図３に示すように、警備活動や移動中に敵の射視界に入ったタイミングで、突然、予期せぬ瞬間に、狙撃Ｓを受ける可能性が高いといえる。このとき、警備活動を行っている隊員Ｐに生命の危険が生ずる。

図４は、本発明に係る狙撃手検知装置を用いた警備活動や移動中に狙撃を受けた状態を示す斜視図である。

本発明に係る狙撃手検知装置においては、図４に示すように、移動中に突然狙撃Ｓを受けた場合には、その瞬間に、狙撃音センサ３により狙撃音が検知され、狙撃音の発生位置が特定される。狙撃音の発生位置が特定されたときには、画像記録部４ｈにより記録された画像であって狙撃音の発生の前後に亘る所定期間に記録された画像のうちから、特定された狙撃音の発生位置及び所定期間内における無人車１の走行距離とに応じて画像が選択され、選択した画像が再生される。すなわち、全方位カメラ３により撮像された記録画像のうち、狙撃音センサ３により探知された方向の画像を選択（切出し）して、ズームアップして無人車１の操作者に提供することができる。このとき、隊員Ｐは、無人車１を先行して走行させ、危険がないことが確認されるまで、建物の陰等に隠れていることができるので、生命の危険が生ずることがない。

無人車１の操作者は、狙撃を受けた無人車１を至急現場から離脱させ、その後、狙撃された瞬間を含む所定時間に亘る狙撃方向のズームアップ画像を観察し、画像に記録された閃光や人影等により、狙撃手の詳細な位置を特定することが可能となる。

図５は、無人車の移動経路と狙撃音検知位置との関係を示す平面図である。

狙撃音を検知した後の画像の再生においては、図５に示すように、再生画像の持続時間内における無人車１の走行距離や旋回状態に応じて、画像の選択が補正される。すなわち、無人車１が所定の移動経路上を移動しているときに、位置Ａ_０において狙撃を受け、狙撃音発生位置が、方向θ_０、距離ｄ_０と特定されたとする。このとき、狙撃の瞬間を含む前後所定の期間に亘る画像を再生する場合、再生開始の画像が撮像されたときの無人車１の位置を位置Ａ_１、再生終了の画像が撮像されたときの無人車１の位置を位置Ａ_２とする。位置Ａ_１においては、特定されている狙撃音発生位置は、方向θ_１、距離ｄ_１となり、位置Ａ_２においては、特定されている狙撃音発生位置は、方向θ_２、距離ｄ_２となる。したがって、再生画像は、位置Ａ_１における方向θ_１、距離ｄ_１の画像、位置Ａ_０における方向θ_０、距離ｄ_０の画像、位置Ａ_２における方向θ_２、距離ｄ_２の画像というように、順次、方向及び距離を変化させた画像を再生することにより、狙撃音発生位置を常に中央に捉えた画像を再生することができる。

なお、この狙撃手検知装置において、狙撃音発生位置の特定は、狙撃音センサ３による検知に基づいて無人車１からの方向及び距離を特定することにより行うことができるが、狙撃音センサ３による検知に基づいて無人車１からの方向を特定するとともに、全方位カメラ２により撮像された画像のうちの該方向における画像を画像処理することによっても行うことができる。すなわち、狙撃音発生時において狙撃音発生方向において撮像されていた被写体のうちの固定物（建物の窓枠や手摺等）を画像処理によって抽出し、狙撃音発生時の前後において撮像された画像から、画像処理によって抽出された固定物を特定することによって、狙撃音発生位置を特定することができる。

また、全方位カメラ２により撮像された画像のうちの狙撃音センサ３により特定された方向における画像の合焦位置から、被写体までの距離を算出することもできる。すなわち、撮像された画像が合焦状態であるとき、全方位カメラ２の撮像レンズの焦点距離と、この撮像レンズから焦点面までの距離とから、撮像レンズから被写体までの距離を算出することができる。

さらに、地図データに基づいて、狙撃音センサ３により特定された方向における最短の障害物（建物）の位置を狙撃音発生位置と特定してもよい。

図６は、本発明に係る狙撃手検知装置の動作を示すフローチャートである。

この狙撃手検知装置においては、図６に示すように、ステップｓｔ１で動作を開始し、ステップｓｔ２に進み、目的値、走行経路（偵察経路）を地図上に設定し、無人車１に対して動作開始指令がなされる。

次に、ステップｓｔ３では、無人車１が走行を開始し、自律走行により障害物を回避しつつ、指令された経路を走行する。

ステップｓｔ４では、無人車１において、全方位カメラ２により周囲環境が常時撮像されて画像が記録され、狙撃音センサ３により狙撃音の発生の有無が常時検知される。このとき、全方位カメラ２及び狙撃音センサ３は、伸縮ポール１１により、無人車１の走行に支障がない範囲で上昇される。また、全方位カメラ２により撮像された画像は、遠隔操作装置５の表示部５ｆに表示される。

次に、ステップｓｔ５において、狙撃音が検知されたか否かが判別される。狙撃音が検知されていなければステップｓｔ３に戻り、狙撃音が検知されたならばステップｓｔ６に進む。

ステップｓｔ６においては、狙撃音発生位置の方向を探知する。このとき、狙撃音発生位置までの距離も特定して、狙撃音発生位置を特定する。

次のステップｓｔ７では、全方位カメラ２により撮像されて記録されている画像から、狙撃音発生方向として特定された方向の画像を選択し、ズームアップして再生する。この画像は、遠隔操作装置５の表示部５ｆに表示される。このとき、再生画像の持続時間内における無人車１の走行距離や旋回状態に応じて、画像の選択を補正する。

次のステップｓｔ８では、緊急脱出モードとなり、無人車１は、地図データに基づいて、狙撃音発生方向に対する遮蔽空間（建物の陰等）のうちの最も近い場所まで高速で退避する。

次のステップｓｔ９では、ＧＰＳ情報や内界センサ（ジャイロや加速度センサ）により常時標定されている無人車１の自己位置に基づいて、狙撃音発生位置を地図データ上にプロットした情報を生成し、遠隔操作装置５に送る。

次のステップｓｔ１０では、全方位カメラ２により撮像され記録された画像であって狙撃音発生方向として特定された方向の画像として選択された画像により、狙撃音発生の瞬間を含む前後の状態について、より詳細な分析を行うことができる。

そして、ステップｓｔ１１において、動作を終了し、ステップｓｔ１に戻る。

本発明に係る狙撃手検知装置である防衛用地上ロボットシステムの外観構成を示す斜視図である。 本発明に係る狙撃手検知装置の構成を示すブロック図である。 警備活動や移動中に狙撃を受けた状態を示す斜視図である。 本発明に係る狙撃手検知装置を用いた警備活動や移動中に狙撃を受けた状態を示す斜視図である。 無人車の移動経路と狙撃音検知位置との関係を示す平面図である。 本発明に係る狙撃手検知装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 無人車
２ 全方位カメラ
３ 狙撃音センサ
４ 制御手段
１１ 昇降手段

Claims (4)

1. 走行可能となされた無人車と、
   前記無人車に搭載された全方位カメラと、
   前記無人車に搭載された狙撃音センサと、
   前記無人車に搭載され、遠隔操縦及び自律走行を融合した半自律走行により地図情報に基づいて前記無人車の移動を可能とするとともに、前記全方位カメラ及び前記狙撃音センサを制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記全方位カメラにより撮像される画像を記録手段により常時記録するとともに、少なくとも所定の時間に亘って前記記録手段により記録された画像を保持させ、
   前記狙撃音センサにより狙撃音が検知されたときには、前記狙撃音の発生位置を特定し、
   前記狙撃音の発生位置が特定されたときには、前記記録手段により記録された画像であって該狙撃音の発生の前後に亘る所定期間に記録された画像のうちから、特定された前記狙撃音の発生位置及び該所定期間内における前記無人車の走行距離とに応じて画像を選択し、選択した画像を再生する
   ことを特徴とする狙撃手検知装置。
2. 前記狙撃音の発生位置の特定は、前記狙撃音センサによる検知に基づいて前記無人車からの方向及び距離を特定することにより行う
   ことを特徴とする請求項１記載の狙撃手検知装置。
3. 前記狙撃音の発生位置の特定は、前記狙撃音センサによる検知に基づいて前記無人車からの方向を特定するとともに、前記全方位カメラにより撮像された画像のうちの該方向における画像を画像処理することによって行う
   ことを特徴とする請求項１記載の狙撃手検知装置。
4. 前記全方位カメラ及び前記狙撃音センサは、前記無人車に搭載された昇降手段により支持されており、該昇降手段により、前記無人車に対して上方に離間した位置に移動操作される
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の狙撃手検知装置。

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