JP2012237667A - 広域撮影制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】航空機等に搭載したレーダセンサにより広域災害における画像収集を行う際に、撮影計画外の目標を撮影する必要が後から生じた場合でもパイロットの負担を軽減するとともに迅速に撮影することができる広域撮影制御システムを提供する。
【解決手段】飛しょう体に搭載され、上空から地上を撮影するレーダ１と、飛しょう体の位置情報を自機位置情報として収集するセンサ位置情報収集部２３と、飛しょう体に搭載され、レーダ１の撮影目標の位置を示す撮影目標位置情報と飛しょう体の通過目標の位置を示す通過目標位置情報とを含む撮影計画とセンサ位置情報収集部２３により収集された自機位置情報とに基づいてレーダ１を制御する撮影制御部２６と、地上側に設置され、新たな撮影目標の撮影目標位置情報を送信する目標位置情報送信部３１と、飛しょう体に搭載され、目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報に基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する再撮影計画部２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、航空機搭載のレーダセンサを利用し、撮影計画に基づいて飛行及び目標の撮影を行う広域撮影制御システムに関する。

従来から、飛行中の航空機で収集した画像の中から建物の崩壊や土砂災害を検出する方法として、ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ、合成開口レーダ）画像を用いた災害地域の検出方法が採用されている。この方法によれば、レーダを搭載した航空機等の飛しょう体から電磁波を目標に対して照射し、反射波を受信して画像化することで目標の観測が可能である。広域災害においては災害発生場所が複数に渡るため、それらを迅速に発見することは非常に重要である。

特開平４−３１２２００号公報 特開２００３−１３０６７７号公報

しかしながら、広域災害では必然的に広範囲での画像収集を行うことになるため、予め計画した撮影範囲では画像を収集できないことがある。その場合には、手動撮影により撮影計画外目標を撮影する必要が生ずるが、所望の画像を得るためには適切な範囲のスラントレンジが存在し、パイロットは、撮影を行う目標の位置情報とレーダのスラントレンジとを考慮して航空機を操縦する必要がある。所望の画像を収集できなかった場合には、パイロットは、再び撮影を行う目標の位置情報とレーダのスラントレンジとを考慮して航空機を操縦し、撮影を行う必要があるため、画像の収集に時間を要するという問題がある。

図３は、従来の広域撮影制御システムの構成を示すブロック図である。この広域撮影制御システムは、図３に示すように、レーダ１、収集センサ制御部２ａ、及び地上処理部３により構成される。また、収集センサ制御部２ａは、画像処理部２１、画像蓄積部２２、センサ位置情報収集部２３、目標位置情報蓄積部２４、撮影制御部２６、及び表示部２７により構成される。さらに、地上処理部３は、地上に設置され、目標位置情報送信部３１と撮影計画部３２とにより構成される。なお、レーダ１と収集センサ制御部２ａとは、飛しょう体（ここでは航空機）に搭載されている。

レーダ１は、飛しょう体に搭載された合成開口レーダであり、上空から地上の観測を行うために地上に向けて電磁波を照射し、はね返ってきた信号を受信する。

収集センサ制御部２ａは、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像を収集し、必要な処理を行う。以下、収集センサ制御部２ａ内の各構成について具体的に説明する。

画像処理部２１は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像を収集する。画像蓄積部２２は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像の画像データを蓄積する。具体的には、画像蓄積部２２は、画像処理部２１に接続されており、画像処理部２１により収集されたＳＡＲ画像を蓄積する。また、画像蓄積部２２は、表示部２７との接続が図示されていないが、必要に応じて指令信号により、表示部２７に特定の画像を表示させてもよい。

センサ位置情報収集部２３は、レーダセンサ（レーダ１）のリアルタイムな位置情報を収集し、撮影制御部２６や表示部２７に送信する。この位置情報は、すなわち自機（飛しょう体）の位置情報であり、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により得ることができる。

目標位置情報蓄積部２４は、地上処理部３から無線通信により送信された撮影計画外の目標の位置情報を蓄積し、撮影制御部２６に出力する。

撮影制御部２６は、センサ位置情報収集部２３により出力された位置情報と予め入力された撮影計画とに基づいてレーダ１を制御する。例えば、撮影制御部２６は、撮影計画に含まれる撮影方向に基づいて、レーダ１の向きや角度を調整する。さらに、撮影制御部２６は、撮影計画に含まれる撮影のタイミングに基づいて、レーダ１に撮影（電磁波の送信）をさせる。

また、撮影制御部２６は、撮影計画に含まれるウェイポイントについての情報を表示部２７に出力する。ここで、ウェイポイントとは、撮影計画を実行するために自機（飛しょう体）が通過すべき地点を示すものであり、例えば緯度、経度、高度により示される。本明細書においては、ウェイポイントのことを通過目標位置として説明する場合もある。

表示部２７は、センサ位置情報収集部２３により収集された自機の位置情報（緯度、経度、高度）や、撮影制御部２６により出力されたウェイポイントについての情報を表示する。図４は、従来の広域撮影制御システムにおいて飛しょう体に搭載された表示部２７の表示例を示す図である。また、図４中のＷＰはウェイポイントを示す。図４に示すように、表示部２７は、レーダ１により目標１〜目標４の撮影を行うための撮影計画として、ＷＰ１〜ＷＰ４のウェイポイントを結ぶ飛行経路を地図とともに表示する。

地上処理部３内の目標位置情報送信部３１は、撮影計画外の目標の位置情報を設定し、無線通信により目標位置情報蓄積部２４に送信する。すなわち、飛しょう体が飛行中に当初の撮影計画に含まれていない新たな目標を撮影する必要が生じた場合に、地上のユーザは、入力装置等を介して目標位置情報送信部３１から当該目標の情報を送信する。

地上処理部３内の撮影計画部３２は、レーダ１の撮影のための撮影計画を作成し、無線通信により撮影制御部２６に送信する。すなわち、図４に示すようなウェイポイントを含む撮影計画は、撮影計画部３２により送信される。

当初の撮影計画が目標１〜目標４を撮影することであり計画に変更が無い場合には、飛しょう体のパイロットは、図４に示すような表示部２７の表示を確認し、ＷＰ１〜ＷＰ４を順に通過するように飛行すればよい。しかしながら、撮影計画外目標として目標５を撮影する必要が後から生じた場合には、パイロットは、単純にＷＰ１〜ＷＰ４を通過するだけでは足りず、目標５も撮影できるように飛行する必要がある。

撮影計画外目標として目標５を撮影する必要が後から生じた場合に、地上の目標位置情報送信部３１は、目標５の位置情報を無線通信により送信する。送信された位置情報は、目標位置情報蓄積部２４を介して撮影制御部２６に入力される。撮影制御部２６は、目標５の位置情報を表示部２７に出力する。表示部２７は、図４に示すように、目標５の位置情報に基づいて目標５の位置を地図上に表示する。

パイロットは、表示部２７に表示された撮影計画外の目標５の位置情報、レーダ１（飛しょう体）の位置情報、及びレーダ１のスラントレンジを考慮して飛しょう体を操縦し、レーダ１による目標５の撮影を行う。しかしながら、どのようなルートで飛行するかはパイロットの判断に左右されるため必ずしも目標５の画像を得るために適切なルートを飛んでいる保証は無く、所望の画像が撮れていない場合には、パイロットは、再度撮り直すために旋回等を繰り返して所望の画像が得られるまで目標５の撮影を繰り返す必要があり、時間がかかるとともに余計な負担となる。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、航空機等に搭載したレーダセンサにより広域災害における画像収集を行う際に、撮影計画外の目標を撮影する必要が後から生じた場合でもパイロットの負担を軽減するとともに迅速に撮影することができる広域撮影制御システムを提供することを課題とする。

実施形態の広域撮影制御システムは、上記課題を解決するために、飛しょう体に搭載され、上空から地上を撮影する撮影部と、前記飛しょう体の位置情報を自機位置情報として収集する位置情報収集部と、前記飛しょう体に搭載され、前記撮影部の撮影目標の位置を示す撮影目標位置情報と前記飛しょう体の通過目標の位置を示す通過目標位置情報とを含む撮影計画と前記位置情報収集部により収集された自機位置情報とに基づいて前記撮影部を制御する撮影制御部と、地上側に設置され、新たな撮影目標の撮影目標位置情報を送信する送信部と、前記飛しょう体に搭載され、前記送信部により送信された撮影目標位置情報に基づいて前記撮影計画の通過目標位置情報を更新する再撮影計画部とを備えることを特徴とする。

実施例１の形態の広域撮影制御システムの構成を示すブロック図である。 実施例１の形態の広域撮影制御システムにおいて飛しょう体に搭載された表示部の表示例を示す図である。 従来の広域撮影制御システムの構成を示すブロック図である。 従来の広域撮影制御システムにおいて飛しょう体に搭載された表示部の表示例を示す図である。

以下、広域撮影制御システムの実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

以下、実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、実施例１の広域撮影制御システムの構成を示すブロック図である。本実施例の広域撮影制御システムは、図１に示すように、レーダ１、収集センサ制御部２ｂ、及び地上処理部３により構成される。また、収集センサ制御部２ｂは、画像処理部２１、画像蓄積部２２、センサ位置情報収集部２３、目標位置情報蓄積部２４、再撮影計画部２５、撮影制御部２６、及び表示部２７により構成される。さらに、地上処理部３は、地上に設置され、目標位置情報送信部３１と撮影計画部３２とにより構成される。

すなわち、図３で説明した従来のシステムと異なる点は、収集センサ制御部２ｂが再撮影計画部２５を備えている点である。なお、レーダ１と収集センサ制御部２ｂとは、従来のシステムと同様に飛しょう体（ここでは航空機）に搭載されている。

レーダ１は、本発明の撮影部の一例であり、飛しょう体に搭載され、上空から地上を撮影する。本実施例におけるレーダ１は、地上に対し電磁波を照射し、その反射波を受信することによりＳＡＲ画像を撮影する合成開口レーダである。

収集センサ制御部２ｂは、レーダ１により撮影されたＳＡＲ画像を収集し、必要な処理を行う。以下、収集センサ制御部２ｂ内の各構成について具体的に説明する。

画像処理部２１は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像を収集する。画像蓄積部２２は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像の画像データを蓄積する。具体的には、画像蓄積部２２は、画像処理部２１に接続されており、画像処理部２１により収集されたＳＡＲ画像を蓄積する。また、画像蓄積部２２は、表示部２７との接続が図示されていないが、必要に応じて指令信号により、表示部２７に特定の画像を表示させてもよい。

センサ位置情報収集部２３は、本発明の位置情報収集部の一例であり、飛しょう体の位置情報を自機位置情報として収集する。すなわち、センサ位置情報収集部２３は、ＧＰＳ等を利用してレーダセンサ（レーダ１）のリアルタイムな位置情報を収集し、撮影制御部２６や表示部２７に送信する。

目標位置情報蓄積部２４は、地上処理部３から無線通信により送信された撮影計画外の目標の位置情報（撮影目標位置情報）を蓄積し、再撮影計画部２５に出力する。

再撮影計画部２５は、飛しょう体に搭載され、後述する目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報に基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する。具体的には、再撮影計画部２５は、目標位置情報蓄積部２４により蓄積された撮影目標位置情報に基づいて、実行中の撮影計画の中断、修正、付加の判断を行い、撮影計画外の目標を撮影するために飛しょう体を操縦するためのウェイポイントを計算して通過目標位置情報を更新し、更新した通過目標位置情報に基づくウェイポイントを撮影制御部２６及び表示部２７に出力する。

撮影制御部２６は、飛しょう体に搭載され、レーダ１の撮影目標の位置を示す撮影目標位置情報と飛しょう体の通過目標の位置を示す通過目標位置情報とを含む撮影計画と、センサ位置情報収集部２３により収集された自機位置情報とに基づいてレーダ１を制御する。ここで、初期段階の撮影計画は、後述する撮影計画部３２により生成される。

例えば、撮影制御部２６は、自機位置情報と撮影計画とに基づいて自機の位置や進行方向、撮影目標との距離等を把握することができるため、撮影方向を決定してレーダ１の向きや角度を調整することができ、さらに撮影のタイミングを決定してレーダ１に撮影（電磁波の送信）をさせることができる。

また、撮影制御部２６は、撮影計画に含まれるＷＰ（ウェイポイント）の情報（通過目標位置情報）を表示部２７に出力する。これにより、撮影計画を実行するために自機（飛しょう体）が通過すべき地点（緯度、経度、高度等）が表示部２７に示されるので、パイロットはそれにしたがって航空機を操縦する。

表示部２７は、センサ位置情報収集部２３により収集された自機の位置情報（緯度、経度、高度）や、撮影制御部２６により出力されたウェイポイントについての情報を表示する。

地上処理部３内の目標位置情報送信部３１は、本発明の送信部の一例であり、地上側に設置され、飛しょう体が飛行中に当初の撮影計画に含まれていない新たな目標を撮影する必要が生じた場合に、当該新たな撮影目標の撮影目標位置情報を送信する。すなわち、目標位置情報送信部３１は、地上のユーザの操作等により撮影計画外の目標の位置情報を設定し、無線通信により目標位置情報蓄積部２４に送信する。

地上処理部３内の撮影計画部３２は、レーダ１の撮影のための撮影計画を作成し、無線通信により撮影制御部２６に送信する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。最初に、撮影計画部３２は、レーダ１の撮影のための撮影計画を作成し、無線通信により撮影制御部２６に送信する。ここで、撮影計画は、撮影目標として目標１〜４の位置を撮影目標位置情報として有しており、さらに目標１〜４の撮影を行うために必要な通過目標の位置（ウェイポイントＷＰ１〜４）を示す通過目標位置情報を有しているものとする。

次に、撮影制御部２６は、目標１〜４の位置と、通過目標であるウェイポイントＷＰ〜４の位置を表示部２７に表示させる。それと同時に、センサ位置情報収集部２３は、収集した自機位置情報を表示部２７に表示させる。したがって、表示部２７は、図４に示すように、目標１〜４とＷＰ１〜４との位置や自機の位置情報、さらにＷＰ１〜４を結ぶ航路を地図上に表示させる。ただし、この時点において、撮影計画は目標５についての情報を有しておらず、目標５の位置は表示部２７に表示されていないものとする。

パイロットは、表示部２７の表示を見ながらＷＰ１〜４を結ぶ航路にしたがって飛しょう体を操縦する。また、撮影制御部２６は、撮影計画と自機位置情報とに基づいてレーダ１を制御する。レーダ１は、上空から地上の画像を撮影する。画像処理部２１は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像を収集する。さらに、画像蓄積部２２は、レーダ１により受信された信号に基づくＳＡＲ画像の画像データを蓄積する。

ここで、飛しょう体が飛行中に当初の撮影計画に含まれていない新たな目標５を撮影する必要が生じたとする。この場合において、地上のユーザは、入力装置等を操作することにより、目標位置情報送信部３１から新たな撮影目標５の撮影目標位置情報を無線通信により送信する。

目標位置情報蓄積部２４は、地上処理部３内の目標位置情報送信部３１から無線通信により送信された撮影計画外の目標の位置情報（撮影目標位置情報）を蓄積し、再撮影計画部２５に出力する。

再撮影計画部２５は、目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報に基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する。具体的には、新たな撮影目標として目標５の位置情報が撮影目標位置情報として目標位置情報蓄積部２４に蓄積されているため、再撮影計画部２５は、当該撮影目標位置情報に基づいて、実行中の撮影計画の中断、修正、付加の判断を行い、撮影計画外の目標５を撮影するために飛しょう体を操縦するためのウェイポイントを計算して通過目標位置情報を更新し、更新した通過目標位置情報に基づくウェイポイントを撮影制御部２６及び表示部２７に出力する。

なお、再撮影計画部２５は、予め設定されたレーダ１が撮影を行うために適切とされる撮影目標までの距離範囲と目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報とに基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する。すなわち、再撮影計画部２５は、新たな撮影目標である目標５までの距離（スラントレンジ）が適切な範囲に入るようにウェイポイント５〜７を設定して航路を生成する。

図２は、本実施例の広域撮影制御システムにおいて飛しょう体に搭載された表示部２７の表示例を示す図である。図２に示すように、表示部２７は、新たな撮影目標である目標５の位置を地図上に表示するとともに、目標５を撮影するためのウェイポイントＷＰ５〜ＷＰ７及びそれらのウェイポイントを結ぶ飛行経路を表示する。

パイロットは、更新された撮影計画に基づいて新たに表示された表示部２７の表示を見ながらＷＰ５〜７を結ぶ航路にしたがって飛しょう体を操縦する。これにより、パイロットは従来のようにスラントレンジを考慮した飛行経路を自ら考える必要が無く、パイロットの操縦に関する負担は軽減される。

また、撮影制御部２６は、撮影計画と自機位置情報とに基づいてレーダ１を制御する。レーダ１は、上空から地上の画像を撮影する。なお、本実施例においてはレーダ１を合成開口レーダとして説明したが、光学画像を撮影するカメラを撮影部としてレーダ１の代わりに適用することも可能である。光学画像を撮影する場合においても撮影目標までの適切な距離範囲は存在するため、再撮影計画部２５は、予め設定された撮影部（カメラ）が撮影を行うために適切とされる撮影目標までの距離範囲と目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報とに基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する。

なお、再撮影計画部２５は、撮影計画の通過目標位置情報を更新する際に自機位置情報を考慮に入れてもよい。この場合において、センサ位置情報収集部２３は、収集した自機位置情報を再撮影計画部２５に出力する。再撮影計画部２５は、目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報のみならず、さらにセンサ位置情報収集部２３により収集された自機位置情報に基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新する。

具体的には、新たな撮影目標として目標５の位置情報が撮影目標位置情報として目標位置情報蓄積部２４に蓄積されているため、再撮影計画部２５は、当該撮影目標位置情報と自機位置情報とに基づいて、実行中の撮影計画の中断、修正、付加の判断を行い、撮影計画外の目標５を撮影するために飛しょう体を操縦するためのウェイポイントを計算して通過目標位置情報を更新し、更新した通過目標位置情報に基づくウェイポイントを撮影制御部２６及び表示部２７に出力する。

例えば、図２の表示例におけるウェイポイントＷＰ５〜７は、目標１〜４の撮影が終了していることを前提とした飛行経路となっているが、目標１〜４を撮影している途中で新たな目標５の撮影目標位置情報が地上から送信されることも考えられる。そのような場合に、再撮影計画部２５は、撮影目標位置情報と自機の位置情報とに基づいて、自機の現在位置から未撮影の目標を効率よく撮影するためのウェイポイントを柔軟に決定し、通過目標位置情報を更新する。図２の例でいえば、目標４，５が未撮影である場合に、再撮影計画部２５は、ＷＰ４からＷＰ１に戻らずに、一気に目標４，５を撮影できるようなウェイポイントを新たに設定することができる。

その後、再撮影計画部２５は、更新した撮影計画を撮影制御部２６と表示部２７とに出力する。表示部２７は、新たな撮影目標である目標５の位置を地図上に表示するとともに、更新されたウェイポイント及びウェイポイントを結ぶ飛行経路を表示する。撮影制御部２６は、再撮影計画部２５により更新された撮影計画と自機位置情報とに基づいてレーダ１を制御する。レーダ１は、上空から地上の画像を撮影する。

上述のとおり、実施例１の形態に係る広域撮影制御システムによれば、航空機等の飛しょう体に搭載したレーダ１により広域災害における画像収集を行う際に、撮影計画外の目標（ここでは目標５）を撮影する必要が後から生じた場合でも、再撮影計画部２５が迅速且つ適切に撮影計画を更新するのでパイロットの負担を軽減するとともに迅速に撮影することができる。

また、再撮影計画部２５は、予め設定されたレーダ１が撮影を行うために適切とされる撮影目標までの距離範囲と目標位置情報送信部３１により送信された撮影目標位置情報とに基づいて撮影計画の通過目標位置情報を更新するので、パイロットが撮影に最適な目標までの距離を考慮して航路を考える必要が無く、パイロットの負担軽減と時間の短縮に寄与する。特に撮影部にレーダを適用する場合には、撮影に最適な範囲のスラントレンジが存在するため、適切な通過目標位置（ウェイポイント）を決定することは無駄な撮り直しを回避するためにも重要であり、時間短縮に対する再撮影計画部２５の効果は大きい。

また、本実施例の広域撮影制御システムは、再撮影計画部２５が自機位置情報も考慮に入れて撮影計画における通過目標位置情報を更新するので、未撮影の目標を効率よく撮影するために適切なウェイポイントを柔軟に決定することができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ レーダ
２ａ，２ｂ 収集センサ制御部
３ 地上処理部
２１ 画像処理部
２２ 画像蓄積部
２３ センサ位置情報収集部
２４ 目標位置情報蓄積部
２５ 再撮影計画部
２６ 撮影制御部
２７ 表示部
３１ 目標位置情報送信部
３２ 撮影計画部
ＷＰ１〜ＷＰ７ ウェイポイント

Claims (4)

1. 飛しょう体に搭載され、上空から地上を撮影する撮影部と、
   前記飛しょう体の位置情報を自機位置情報として収集する位置情報収集部と、
   前記飛しょう体に搭載され、前記撮影部の撮影目標の位置を示す撮影目標位置情報と前記飛しょう体の通過目標の位置を示す通過目標位置情報とを含む撮影計画と前記位置情報収集部により収集された自機位置情報とに基づいて前記撮影部を制御する撮影制御部と、
   地上側に設置され、新たな撮影目標の撮影目標位置情報を送信する送信部と、
   前記飛しょう体に搭載され、前記送信部により送信された撮影目標位置情報に基づいて前記撮影計画の通過目標位置情報を更新する再撮影計画部と、
   を備えることを特徴とする広域撮影制御システム。
2. 前記撮影部は、地上に対し電磁波を照射し、その反射波を受信することによりＳＡＲ画像を撮影する合成開口レーダであることを特徴とする請求項１記載の広域撮影制御システム。
3. 前記再撮影計画部は、予め設定された前記撮影部が撮影を行うために適切とされる撮影目標までの距離範囲と前記送信部により送信された撮影目標位置情報とに基づいて前記撮影計画の通過目標位置情報を更新することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の広域撮影制御システム。
4. 前記再撮影計画部は、さらに前記位置情報収集部により収集された自機位置情報に基づいて前記撮影計画の通過目標位置情報を更新することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の広域撮影制御システム。

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