JP2010121913A - 射撃訓練用模擬対抗装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、標的部分の上下・左右の隠顕動作を実現することでより実戦に近い標的装置を用いた射撃訓練用模擬対抗装置を提供することにある。
【解決手段】本発明は、Ｉ／Ｆ処理回路４７からの目標追尾情報により、標準方向を表示する照準方向現示ＬＥＤ３５１及び可視レーザを目標に対して照射する可視照準器４８を有する標的部４６を上下・左右に移動する駆動機構部５０を標的装置に設けたことを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラから得られる画像情報から移動目標を自動追尾し、目標の中心に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより模擬的な対抗射撃訓練を行うことを可能とした射撃訓練用模擬対抗装置に関するものである。

従来、射撃訓練を行う場合は人間の形等を模擬した標的装置を使用するのが一般的であったが、標的部分の隠顕動作を行うために大掛かりな駆動制御機構が必要であり経済性(装置調達性)の面で問題があったとともに、標的装置の構造上訓練者が比較的容易に標的を発見できることから、実戦的な訓練を行うにあたって支障があった。

従来の標的装置では、レーザの打ち返し機構は標的部分に一体化するのが基本であるが照準機能は具備されていないために、遠隔制御により正確に訓練者に対してレーザ光を照射することは困難であった。このため、解決策として射撃(実弾)の特性とは異なる幅の広いレーザビームを照射する必要があり、実戦的訓練の模擬実現に問題があった。

従来の標的装置では、構造上大掛かりな装置となるため、標的装置の設置場所が限定されることと、消費電力の増加によるバッテリーの大型化、展開・撤収の困難さ、経済性(装置調達性)の悪化等をもたらすこととなっていた。

また、一般的な対抗射撃訓練装置では、訓練者が訓練練度を向上させるためには、対抗訓練者を準備する必要があり、運用面でも支障があった。

尚、カメラ映像を基に画像処理して目標を自動追尾し、目標に射撃を模擬したレーザ光を照射することにより模擬的な対抗射撃訓練を行う射撃訓練用模擬対抗装置が考えられるが、この場合、標的装置が小型且つ静止状態で設置されるため、訓練者が比較的遠距離において、敵（標的装置）を発見・認識することが困難であった。また、標的部分の隠顕動作機能を有していないため、より実戦的訓練を実施するのに支障があった。
特開２００５−１４７５９８号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、標的部分を人型を模擬した構造にし、マニュピュレータ機構を具備することにより、標的部分の上下・左右の隠顕動作を実現することでより実戦に近い標的装置を用いた射撃訓練用模擬対抗装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の射撃訓練用模擬対抗装置は、カメラから出力された映像データが入力され、画像処理すると共に、目標追尾情報及びモータ駆動信号を出力するＩ／Ｆ処理回路と、前記Ｉ／Ｆ処理回路からの目標追尾情報により標準方向を表示する照準方向現示ＬＥＤと、前記Ｉ／Ｆ処理回路からの目標追尾情報により可視レーザを目標に対して照射する可視照準器と、前記Ｉ／Ｆ処理回路からのレーザコードにより射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、前記Ｉ／Ｆ処理回路からのモータ駆動信号により前記プロジェクタ、前記可視照準器及び前記カメラを移動する駆動モータと、レーザ光を受光してレーザ受信信号を前記Ｉ／Ｆ処理回路に出力する受光器と、前記Ｉ／Ｆ処理回路からの表示信号により射撃と被弾を模擬する射撃・損耗現示ＬＥＤと、前記Ｉ／Ｆ処理回路からの信号により発射模擬音を出すスピーカと、を備えた標的部と、前記標的部を上下・左右に移動する駆動機構部と、前記駆動機構部、前記標的部及び無線機よりなる標的装置と、銃に装着され、射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、訓練者に装着可能で、レーザ光を受光する受光器及び無線機を有するディテクタとを具備することを特徴とするものである。

本発明の射撃訓練用模擬対抗装置は、対抗訓練者を準備することなく簡単且つ軽易に対抗訓練を実施することが可能になると共に、標的装置の複雑な隠顕動作機能（上下・左右）により、より実戦的な訓練環境を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係る射撃訓練用模擬対抗装置のシステム全体を示す系統説明図である。図１において、１１は射撃訓練用模擬対抗装置であるレーザ送受信部を有する標的装置、１２は統制部であるパソコン、１３は統制部の構成である無線機(通常は無線ＬＡＮ機器)、１４は統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、１５はディテクタが装着された訓練者である移動目標、１６はプロジェクタが装着された実銃または模擬銃、１７はレーザ光、１８はレーザ光、１９は射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データ、２０は映像データ及び被弾データ等、２１は被弾データ等である。

図１に示すように、移動目標（訓練者）１５が所持した実銃または模擬銃１６に搭載されたプロジェクタからレーザ光１７を照射することができる。また、標的装置１１に搭載されたプロジェクタからレーザ光１８を照射することができる。標的装置１１内に搭載されたカメラで撮像された映像データ２０は、常時無線系を通じて統制部無線機１３によりパソコン１２に表示される。

操作員は、パソコン１２に表示された映像を見てジョイスティック１４の操作により、パソコン１２から無線機１３を介して無線系で標的装置１１に射撃の開始指示と目標の照準位置の制御データを送信し、標的装置１１のプロジェクタから射撃を行うことができる。複数の標的装置１１からの複数の映像データに基づく複数の画面のうちの１画面については、マニュアル操作により目標の照準と射撃の制御を行うことができる。

図６は本発明の実施形態に係る統制部であるパソコン上の表示・操作画面例を示す説明図である。

また、移動目標（訓練者）１５から照射されたレーザ光１７が標的装置１１に命中した場合は、標的装置１１からの被弾データ２０が無線機１３を介して無線系でパソコン１２に送信され、パソコン１２上の画面に結果が表示される。

一方、標的装置１１のプロジェクタからのレーザ光１８が移動目標（訓練者）１５に搭載されたディテクタの受光器に命中した場合は、移動目標（訓練者）１５に搭載されたディテクタからの被弾データ２１が無線機１３を介して無線系でパソコン１２に送信され、パソコン１２上の画面に結果が表示される。

図２は本発明の実施形態に係る標的装置を示す構成説明図であり、図３は本発明の実施形態に係る標的装置の斜視図である。

図２及び図３において、２８は駆動信号、２９は制御データまたは映像データまたは被弾データ、３０は無線機、３１は制御部、３２は駆動モータ、３３はプロジェクタ、３４はカメラ、３５１は照準方向現示ＬＥＤ（発光器）、３５２は射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）、３６はスピーカ、３７は受光器、３８はバッテリー、３９はＡＣ／ＤＣ変換器、４０は映像データ、４１はレーザコード、４２は駆動信号、４３１，４３２は表示信号、４４は発射模擬音声信号、４５はレーザ受信信号、４６は標的部、４７はＩ／Ｆ処理回路、４８は可視照準器、４９は駆動信号、５０は駆動機構部である。

図２及び図３に示すように、標的装置１１の台座である制御部３１には駆動機構部５０を介して標的部４６が取り付けられる。駆動機構部５０はアーム５０１とアーム５０２の中間部に回転可能な連結部５０３が設けられ、アーム５０１の下端部は制御部３１に回転可能に取り付けられると共にアーム５０２の上端部は標的部４６に回転可能に取り付けられる。駆動機構部５０は制御部３１から駆動信号２８を受けて標的部４６を上下・左右に移動することができる。標的部４６の前面にはプロジェクタ３３、照準方向現示ＬＥＤ３５１、射撃・損耗現示ＬＥＤ３５２、スピーカ３６、受光器３７、可視照準器４８が設けられる。統制部のパソコン１２の操作により無線機１３，３０を介して制御部３１は駆動機構部５０により標的部４６の隠顕動作を行う。

すなわち、Ｉ／Ｆ処理回路４７は標的装置１１全体の制御を行う回路であり、内部に画像処理・自動追尾用のアルゴリズム実行回路が実装されている。カメラ３４から出力される映像データ４０は常時Ｉ／Ｆ処理回路４７に出力され、Ｉ／Ｆ処理回路４７においてリアルタイムに画像処理と目標追尾情報、モータ駆動信号４２に変換される。前記目標追尾情報を元に、標的部４６の前面に配置した照準方向現示ＬＥＤ３５１に現在の照準方向を点灯表示する。また、追尾中は、可視照準器４８により可視レーザを目標に対して照射する。モータ駆動信号４２は、駆動モータ３２に出力され、駆動部分と一体化したプロジェクタ３３、可視照準器４８及びカメラ３４を目標方向に旋回する。無線機３０から受信される射撃開始情報によりＩ／Ｆ処理回路４７はレーザコード４１を生成しプロジェクタ３３に出力する。

プロジェクタ３３は、レーザコード４１に基づく射撃を模擬したレーザ光を送信する。レーザ光の送信と同時に射撃動作を現示するための表示信号（点滅動作）４３２を射撃・損耗現示ＬＥＤ３５２に出力する。また、同時に射撃音を模擬した発射模擬音声信号４４をスピーカ３６に出力する。

受光器３７から出力されるレーザ受信信号４５はＩ／Ｆ処理回路４７に出力され、Ｉ／Ｆ処理回路４７内の受信回路において一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行う。命中結果は、即座に無線機３０，１３を通して統制部のパソコン１２に送り出されるとともに、命中現示のため射撃・損耗現示ＬＥＤ３５２に表示信号（常時点灯）４３２として出力する。

標的装置１１内部で使用する電源は、バッテリー３８またはＡＣ／ＤＣ変換器３９により供給される。

図７は本発明の実施形態に係る画像処理・自動追尾処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１でＩ／Ｆ処理回路４７のアルゴリズム実行回路に画像データ（映像データ）が入力される。ステップＳ２で画像データが２値化される。ステップＳ３で２値化された画像データから背景を除去し、ステップＳ４で目標を抽出する。この場合、ステップＳ５の前フレームデータを用いて背景を除去する。ステップＳ６で抽出した目標の面積・重心を算出する。ステップＳ７で算出した目標の面積・重心から目標を判定し、ステップＳ８で目標を検出しない場合にはステップ１に戻る。

ステップＳ８で目標を検出した場合には、ステップＳ１３の目標位置予測において、目標の出された位置と過去の目標位置から進行方向や速度を算出し、その値から次の画像入力までの時間までに移動する位置を予測計算する。次に、ステップＳ１４の予測位置検定において、ステップＳ１３にて算出された予測位置中心に任意の検定幅を設けることにより、その検定幅内に現在検出された目標位置が存在するか検定する。検定幅内であれば「対象目標」、検定幅外であれば「別目標」とし追尾処理には移行しない。次に、ステップＳ１５で目標の予測位置が予測範囲でなければ誤検出としてステップ１に戻る。

ステップＳ１５で目標の予測位置が予測範囲であれば、ステップＳ１６の画像中心位置誤差算出として、画像中心に対し移動目標がどのくらい離れているか（後追い誤差）算出する。次に、ステップＳ１７の見越し角算出として、ステップＳ１３により算出された進行方向及び速度から画像処理時間分のオフセット角を算出する。次に、ステップＳ９の目標指示角算出（方位／高低）において、自動追尾処理で行っている目標指示角に対し、ステップＳ１７で算出されたオフセット角を加味する。

次に、ステップＳ１０において、算出した目標指示角（方位／高低）になるように駆動モータを駆動する。ステップＳ１１で駆動した駆動モータの現在の指向角（方位／高低）を検出し、ステップＳ１２で駆動モータの現在指向角（方位／高低）が目標指示角（方位／高低）になっていない場合はステップＳ１０に戻り、駆動モータの現在指向角（方位／高低）が目標指示角（方位／高低）になっている場合はステップＳ１に戻る。

前記ステップＳ１３〜１５は誤検知防止処理ステップであり、ステップＳ１６〜９は射撃精度向上処理ステップである。

以上のように、Ｉ／Ｆ処理回路４７はカメラ３４から出力された映像データ４９から対象とする目標を自動識別して分離することにより別目標への誤検知を防止すると共に、移動し続ける対象目標に対して位置予測を行うことにより射撃精度を上げた指示角（方位／高低）のモータ駆動信号４２を駆動モータ３２に出力する。

図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す構成説明図及び斜視図である。図４（ａ），（ｂ）において、５１はプロジェクタ、５２はレーザ駆動回路、５３は引金センサ、５４はレーザダイオード、５５は光学系、５６はバッテリーである。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、プロジェクタ５１は移動目標（訓練者）１５が所持した実銃または模擬銃１６に装着され、プロジェクタ５１の引金センサ５３を操作することによりレーザ光１７を照射することができる。

プロジェクタ５１のレーザ駆動回路５２において、内部スイッチまたは外部からの通信(光または電波)に基づく初期設定信号により、個別番号（ＩＤ）の初期設定を行う。ＩＤデータは、レーザ駆動回路５２で生成されるレーザコードに付与される。

引金センサ５３により引金を引いたことを検出すると、検出信号がレーザ駆動回路５２に出力される。

レーザ駆動回路５２において生成されたレーザコードはレーザ駆動信号としてレーザダイオード５４に出力される。レーザ駆動信号が入力されてレーザダイオード５４より出力されるレーザ出力光は光学系５５の光学レンズにより集光され外部に放射される。プロジェクタ５１の内部回路に必要な電源はバッテリー５６より供給される。

図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るディテクタを示す構成説明図、前面図及び後面図である。図５（ａ），（ｂ）において、６１は受光器、６２はレーザ受光回路、６３は制御回路、６４は無線機、６５はブザー、６６は発光器、６７はバッテリー、６８は初期設定データである。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、受光器６１は移動目標（訓練者）１５の胴体に着用された訓練用衣服の前面及び後面にそれぞれ複数個取付けられると共に、頭部のヘルメットの前部及び後部にそれぞれ取付けられる。移動目標（訓練者）１５の胴体に着用された訓練用衣服にはレーザ受光回路６２、制御回路６３、無線機６４、ブザー６５、発光器６６、バッテリー６７が装着される。

受光器６１は標的装置１１より照射されたレーザ光を受信する。受光器６１は受信されたレーザ光に基づいてレーザ受光信号をレーザ受光回路６２に出力する。レーザ受光回路６２は入力されるレーザ受光信号に対して一定の閾値を超えた信号を抽出し命中の判定を行う。命中の結果は制御回路６３に出力される。

制御回路６３において命中結果の被弾データ２１を即座に無線機６４を介して無線系で統制部であるパソコン１２に送信すると共に、命中現示のためブザー６５に対してブザー鳴動信号を出力して鳴動し、同時に、発光(点灯)信号を発光器６６に出力して発光する。ディテクタの内部回路に必要な電源はバッテリー６７により供給される。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施形態に係る射撃訓練用模擬対抗装置のシステム全体を示す系統説明図である。 本発明の実施形態に係る標的装置を示す構成説明図である。 本発明の実施形態に係る標的装置の斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るプロジェクタを示す構成説明図及び斜視図である。 （ａ），（ｂ）は本発明の実施形態に係るディテクタを示す構成説明図、前面図及び後面図である。 本発明の実施形態に係る統制部であるパソコン上の表示・操作画面例を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る画像処理・自動追尾処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。

符号の説明

１１…標的装置、１２…統制部であるパソコン、１３…統制部の構成である無線機(通常は無線ＬＡＮ機器)、１４…統制部の構成であるジョイスティック(またはマウス)、１５…ディテクタが装着された訓練者である移動目標、１６…プロジェクタが装着された実銃または模擬銃、３０…無線機、３１…制御部、３２…駆動モータ、３３…プロジェクタ、３４…カメラ、３５１…照準方向現示ＬＥＤ（発光器）、３５２…射撃・損耗現示ＬＥＤ（発光器）、３６…スピーカ、３７…受光器、３８…バッテリー、３９…ＡＣ／ＤＣ変換器、４６…標的部、４７…Ｉ／Ｆ処理回路、４８…可視照準器、５０…駆動機構部。

Claims (1)

1. カメラから出力された映像データが入力され、画像処理すると共に、目標追尾情報及びモータ駆動信号を出力するＩ／Ｆ処理回路と、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からの目標追尾情報により標準方向を表示する照準方向現示ＬＥＤと、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からの目標追尾情報により可視レーザを目標に対して照射する可視照準器と、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からのレーザコードにより射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からのモータ駆動信号により前記プロジェクタ、前記可視照準器及び前記カメラを移動する駆動モータと、
   レーザ光を受光してレーザ受信信号を前記Ｉ／Ｆ処理回路に出力する受光器と、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からの表示信号により射撃と被弾を模擬する射撃・損耗現示ＬＥＤと、
   前記Ｉ／Ｆ処理回路からの信号により発射模擬音を出すスピーカと、
   を備えた標的部と、
   前記標的部を上下・左右に移動する駆動機構部と、
   前記駆動機構部、前記標的部及び無線機よりなる標的装置と、
   銃に装着され、射撃を模擬したレーザ光を送出するプロジェクタと、
   訓練者に装着可能で、レーザ光を受光する受光器及び無線機を有するディテクタと
   を具備することを特徴とする射撃訓練用模擬対抗装置。

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