JP2020112366A - 目標検出装置、目標検出システム、目標検出方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】目標飛翔体の高度を精度よく検出することが可能な目標検出装置を提供する。【解決手段】目標検出装置１０は、取得部１２と、比率算出部１４と、高度算出部１６とを有する。取得部１２は、燃焼エネルギーが赤外線センサによって検出されて得られたエネルギー情報を取得する。比率算出部１４は、エネルギー情報を用いて２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出する。高度算出部１６は、エネルギーの比率に基づいて、目標飛翔体９０の高度を算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、目標検出装置、目標検出システム、目標検出方法及びプログラムに関し、特に、目標飛翔体を検出する目標検出装置、目標検出システム、目標検出方法及びプログラムに関する。

飛翔体等の目標物の位置を検出する方法が提案されている。例えば、特許文献１は、異なる種類のセンサを含む複数のセンサによる観測データを用いて目標物を特定するセンサ統合システムを開示する。また、特許文献２は、目標が地上目標であると仮定した場合の目標速度を自機の移動を考慮して計算し、速度の大きさから目標の種類（航空目標、地上目標）の判別を行うための目標判別装置を開示する。

特開２０１２−１６３４９５号公報 特開２００２−１１６２４４号公報

飛翔体である目標（目標飛翔体）の位置を検出するためには、目標飛翔体の高度を精度よく検出することが必要である。これに対し、特許文献１の技術においては、センサが目標の高度を検出する方法を開示していない。また、特許文献２の技術においては、単に、目標の速度が大きい場合に航空目標と判定するのみであって、その航空目標の高度を検出するわけではない。したがって、上述の特許文献においては、目標飛翔体の高度を精度よく検出できないおそれがあった。

本開示の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、目標飛翔体の高度を精度よく検出することが可能な目標検出装置、目標検出システム、目標検出方法及びプログラムを提供することにある。

本開示にかかる目標検出装置は、目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯における前記エネルギーの比率を算出する比率算出手段と、前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段とを有する。

また、本開示にかかる目標検出システムは、目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーを、２つの波長帯において検出する赤外線センサと、前記目標飛翔体を検出する目標検出装置とを有し、前記目標検出装置は、前記エネルギーが前記赤外線センサによって検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出する比率算出手段と、前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段とを有する。

また、本開示にかかる目標検出方法は、目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得し、前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出し、前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する。

また、本開示にかかるプログラムは、目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得するステップと、前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出するステップと、前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出するステップとをコンピュータに実行させる。

本開示によれば、目標飛翔体の高度を精度よく検出することが可能な目標検出装置、目標検出システム、目標検出方法及びプログラムを提供できる。

本開示の実施の形態にかかる目標検出システムの概要を示す図である。 実施の形態１にかかる目標検出システムを示す図である。 実施の形態１にかかる目標検出システムを用いて目標飛翔体の検出を行うことを説明するための図である。 実施の形態１にかかる目標検出装置の構成を示す図である。 実施の形態１にかかる目標検出装置によって行われる目標検出方法を示すフローチャートである。 図５に示すＳ１０２の処理の前後における短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を例示する図である。 実施の形態１にかかる高度テーブル格納部に格納された高度テーブルを例示する図である。 実施の形態１にかかる目標位置情報を例示する図である。 実施の形態１にかかる種別テーブル格納部に格納された種別テーブルを例示する図である。

（本開示にかかる実施の形態の概要）
本開示の実施形態の説明に先立って、本開示にかかる実施の形態の概要について説明する。図１は、本開示の実施の形態にかかる目標検出システム１の概要を示す図である。目標検出システム１は、赤外線センサ２と、赤外線センサ２と有線又は無線で接続された目標検出装置１０とを有する。赤外線センサ２は、目標飛翔体９０における燃焼により発生するエネルギー（燃焼エネルギー）を、２つの波長帯（第１の波長帯及び第２の波長帯）において検出する。ここで、第１の波長帯は第２の波長帯と重なっておらず、第１の波長帯の波長よりも第２の波長帯の波長の方が長いとする。したがって、第１の波長帯は短波長帯であり、第２の波長帯は長波長帯であり得る。

目標検出装置１０は、例えばコンピュータである。目標検出装置１０は、取得部１２と、比率算出部１４と、高度算出部１６とを有する。取得部１２は、取得手段として機能する。取得部１２は、燃焼エネルギーが赤外線センサによって検出されて得られたエネルギー情報を取得する。比率算出部１４は、比率算出手段として機能する。比率算出部１４は、エネルギー情報を用いて２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出する。つまり、比率算出部１４は、第１の波長帯において検出された燃焼エネルギーと第２の波長帯において検出された燃焼エネルギーとの比率を算出する。高度算出部１６は、高度算出手段として機能する。高度算出部１６は、エネルギーの比率に基づいて、目標飛翔体９０の高度を算出する。

本開示にかかる目標検出装置１０は、上記のように、２つの波長帯における燃焼エネルギーの比率から目標飛翔体９０の高度を算出するように構成されている。したがって、本開示にかかる目標検出装置１０は、精度よく目標飛翔体９０の位置を検出することが可能となる。なお、目標検出システム１を用いても、精度よく目標飛翔体９０の位置を検出することが可能となる。また、目標検出装置１０で実行される目標検出方法、及び目標検出方法を実行するプログラムを用いても、精度よく目標飛翔体９０の位置を検出することが可能となる。

（実施の形態１）
以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

図２は、実施の形態１にかかる目標検出システム５０を示す図である。また、図３は、実施の形態１にかかる目標検出システム５０を用いて目標飛翔体９０の検出を行うことを説明するための図である。目標検出システム５０は、波長フィルタ５２と、赤外線センサ５４と、位置センサ５６と、目標検出装置１００とを有する。赤外線センサ５４及び目標検出装置１００は、それぞれ、図１に示した赤外線センサ２及び目標検出装置１０に対応する。目標検出システム５０は、目標飛翔体９０の検出（追尾等）を行う航空機２０等に搭載され得る。赤外線センサ２及び位置センサ５６と目標検出装置１００とは、有線又は無線で互いに接続され得る。

波長フィルタ５２は、例えば偏向プリズムであってもよい。波長フィルタ５２は、目標飛翔体９０の燃焼ガス９２により発生する燃焼エネルギーに対応する赤外線（赤外光）を、短波長帯の赤外光と長波長帯の赤外光とに分光する。本実施の形態では、短波長帯を３．５〜４．２μｍとし、長波長帯を４．６〜５．２μｍとする。

赤外線センサ５４は、目標飛翔体９０の燃焼ガス９２により発生するエネルギー（赤外線エネルギー）を検出する。そして、赤外線センサ５４は、波長フィルタ５２によって分光された短波長帯の赤外光及び長波長帯の赤外光のそれぞれについて、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を生成する。短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像が、燃焼ガス９２により発生するエネルギーを示すエネルギー情報に対応する。なお、赤外線センサ５４が、波長ごとに赤外光を分光して出力できる機能を備えている場合は、波長フィルタ５２（又は偏向プリズム）は、なくてもよい。

位置センサ５６は、赤外線センサ５４が搭載された機器である航空機２０の位置を検出する。ここで、用語「（航空機２０の）位置」は、航空機２０の三次元座標位置だけでなく、航空機２０の姿勢も含み得るとする。位置センサ５６は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）、電波高度計等の高度センサ、方位計、ジャイロセンサ等の姿勢角センサなどを含み得る。位置センサ５６により、航空機２０の三次元座標位置（ｘａ，ｙａ，ｚａ）、及び、姿勢角（ロール角φｒ，ピッチ角φｐ，ヨー角φｙ）を検出できる。航空機２０の三次元座標位置は、地球の中心（重心）を基準とした三次元直交座標系で表現されてもよいし、例えば、緯度、経度、高度等によって表現されてもよい。また、航空機２０にはジンバル（図示せず）が設けられていてもよい。そして、赤外線センサ５４は、ジンバルに固定されていてもよい。したがって、赤外線センサ５４の撮像方向は、ジンバル指向方向に沿った（一致した）方向であり得る。なお、ジンバル指向方向は、航空機２０を基準としたジンバルの方位角、仰角及びロール角から定められ得る。

目標検出装置１００は、例えばコンピュータであるが、コンピュータであることに限定されない。以下の実施の形態では、目標検出装置１００がコンピュータである場合について説明する。目標検出装置１００は、主要なハードウェア構成として、制御部１０２と、記憶部１０４と、通信部１０６と、インタフェース部１０８（ＩＦ；Interface）とを有する。制御部１０２、記憶部１０４、通信部１０６及びインタフェース部１０８は、データバスなどを介して相互に接続されている。

制御部１０２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。制御部１０２は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を有する。記憶部１０４は、例えばメモリ又はハードディスク等の記憶デバイスである。記憶部１０４は、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等である。記憶部１０４は、制御部１０２によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を有する。また、記憶部１０４は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を有する。記憶部１０４は、データベースを含み得る。

通信部１０６は、目標検出装置１００が赤外線センサ５４及び位置センサ５６（及び他の装置）と通信を行うために必要な処理を行う。通信部１０６は、通信ポート、ルータ、ファイアウォール等を含み得る。インタフェース部１０８は、例えばユーザインタフェース（ＵＩ）である。インタフェース部１０８は、キーボード、タッチパネル又はマウス等の入力装置と、ディスプレイ又はスピーカ等の出力装置とを有する。インタフェース部１０８は、ユーザ（オペレータ）によるデータの入力の操作を受け付け、ユーザに対して情報を出力する。インタフェース部１０８は、後述する処理の結果として、目標飛翔体９０の位置、軌跡及び種別等を表示してもよい。

目標検出装置１００は、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を用いて、目標飛翔体９０の高度を算出する。具体的には、目標検出装置１００は、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像それぞれにおけるエネルギーの比率に応じて、目標飛翔体９０の高度Ｈを算出する。また、目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の高度Ｈに基づいて、目標飛翔体９０の位置を算出する。また、目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の位置の遷移から目標飛翔体９０の軌跡を算出する。また、目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の軌跡に基づいて、目標飛翔体９０の種別を判定する。詳しくは後述する。

図４は、実施の形態１にかかる目標検出装置１００の構成を示す図である。目標検出装置１００は、取得部１１２、画像処理部１１４、目標位置検出部１２０、目標位置記録部１３０、目標種別特定指示部１３２、目標種別推定部１４０及び目標種別出力部１５０（以下、「各構成要素」と称する）を有する。目標位置検出部１２０は、比率算出部１２２と、高度テーブル格納部１２４と、目標高度算出部１２６と、目標位置算出部１２８とを有する。目標種別推定部１４０は、目標軌跡算出部１４２と、種別テーブル格納部１４４と、目標種別判定部１４６とを有する。なお、取得部１１２、比率算出部１２２及び目標高度算出部１２６は、それぞれ、図１に示した取得部１２、比率算出部１４及び高度算出部１６に対応する。

取得部１１２、画像処理部１１４及び目標位置検出部１２０は、それぞれ、取得手段、画像処理手段及び目標位置検出手段として機能する。目標位置記録部１３０、目標種別特定指示部１３２、目標種別推定部１４０及び目標種別出力部１５０は、それぞれ、目標位置記録手段、目標種別特定指示手段、目標種別推定手段及び目標種別出力手段として機能する。比率算出部１２２、高度テーブル格納部１２４、目標高度算出部１２６及び目標位置算出部１２８は、それぞれ、比率算出手段、高度テーブル格納手段、目標高度算出手段及び目標位置算出手段として機能する。目標軌跡算出部１４２、種別テーブル格納部１４４及び目標種別判定部１４６は、それぞれ、目標軌跡算出手段、種別テーブル格納手段及び目標種別判定手段として機能する。

なお、目標検出装置１００の各構成要素は、例えば、制御部１０２の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、各構成要素は、記憶部１０４に格納されたプログラムを、制御部１０２が実行することによって実現され得る。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールすることで、各構成要素を実現するようにしてもよい。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。また、各構成要素は、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）又はマイコン等の、ユーザがプログラミング可能な集積回路を用いて実現してもよい。この場合、この集積回路を用いて、上記の各構成要素から構成されるプログラムを実現してもよい。なお、各構成要素の具体的な機能については後述する。

図５は、実施の形態１にかかる目標検出装置１００によって行われる目標検出方法を示すフローチャートである。取得部１１２は、赤外線センサ５４から、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像（エネルギー情報）を取得する（ステップＳ１００）。画像処理部１１４は、航空機２０の姿勢に応じて、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を修正する（ステップＳ１０２）。

図６は、図５に示すＳ１０２の処理の前後における短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を例示する図である。矢印Ａは修正前の短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を示し、矢印Ｂは修正後の短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像を示す。画像処理部１１４は、航空機２０の姿勢角に応じて、ジンバル指向方向が赤外線画像の中央に一致し、赤外線画像の横方向が水平方向に一致するように、赤外線画像を修正する。

目標位置検出部１２０は、目標飛翔体９０の位置を検出する（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）。このとき、比率算出部１２２は、短波長帯及び長波長帯における燃焼エネルギーの比率（エネルギー比率）を算出する（ステップＳ１０４）。ここで、燃焼エネルギーは、赤外線画像における、目標飛翔体９０の燃焼ガス９２によって発生する赤外光の輝度値に対応し得る。したがって、短波長帯における燃焼エネルギーは、短波長帯赤外線画像における目標飛翔体９０の燃焼ガス９２からの赤外光の輝度値Ｅ_Ａに対応する。同様に、長波長帯における燃焼エネルギーは、長波長帯赤外線画像における目標飛翔体９０の燃焼ガス９２からの赤外光の輝度値Ｅ_Ｂに対応する。したがって、比率算出部１２２は、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像からそれぞれ輝度値Ｅ_Ａ及び輝度値Ｅ_Ｂを取得し、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂを算出する。

次に、目標高度算出部１２６は、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂに応じて、目標飛翔体９０の高度Ｈを算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、目標高度算出部１２６は、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂと環境条件とに応じて、目標飛翔体９０の高度を算出する。さらに具体的には、目標高度算出部１２６は、高度テーブル格納部１２４に格納された高度テーブルを用いて、目標飛翔体９０の高度を算出する。ここで、環境条件とは、日時、天候、気候、風の状況等に対応し得る。

図７は、実施の形態１にかかる高度テーブル格納部１２４に格納された高度テーブルを例示する図である。図７に示す高度テーブルは、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂと条件＃１，＃２，＃３，・・・とに対応した目標飛翔体９０の高度を示している。図７に示す例では、Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂ＝０．１であり環境条件が条件＃１を満たす場合、目標飛翔体９０の高度がＨ_１１（ｍ）と算出される。また、Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂ＝０．１であり環境条件が条件＃１を満たす場合、目標飛翔体９０の高度がＨ_１２（ｍ）と算出される。また、Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂ＝０．２であり環境条件が条件＃１を満たす場合、目標飛翔体９０の高度がＨ_２１（ｍ）と算出される。なお、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂ及び環境条件がそれぞれ高度テーブルにおけるものと一致しない場合は、補間処理によって、目標飛翔体９０の高度が算出され得る。

ここで、短波長帯において検出された燃焼エネルギーと長波長帯において検出された燃焼エネルギーとの比率によって目標飛翔体９０の高度を算出する原理について説明する。短波長帯において検出された燃焼エネルギーと長波長帯において検出された燃焼エネルギーとの比率（エネルギー比率）は、目標飛翔体９０における二酸化炭素の燃焼の強さによって異なる。つまり、二酸化炭素の燃焼により発生する燃焼エネルギーは、短波長帯における燃焼エネルギーと長波長帯における燃焼エネルギーとの比率で表され得る。

そして、二酸化炭素の燃焼の強さは、大気中の酸素濃度に依存する。さらに、酸素濃度は、地表からの高度と相関がある。したがって、目標飛翔体９０の高度が変化すると、短波長帯における燃焼エネルギーと長波長帯における燃焼エネルギーとの比率が変化する。なお、環境条件に応じて高度が同じ場合でも二酸化炭素の燃焼の強さ及び酸素濃度等に変動が生じるので、環境条件に応じて高度を補正する必要がある。したがって、図７に例示した高度テーブルでは、条件＃１，＃２，＃３，・・・ごとに、高度を対応付けている。なお、図７の例では、高度テーブルにおいて条件ごとに高度を示すことで環境条件に応じて高度を補正しているが、環境条件に関する補正式を用いて高度を補正してもよい。また、目標高度算出部１２６は、図７に示したような高度テーブルを用いる方法以外の方法で、目標飛翔体９０の高度を算出してもよい。例えば、エネルギー比率と高度との関係を示した関係式を予め準備しておき、目標高度算出部１２６が、この関係式を用いて目標飛翔体９０の高度を算出してもよい。そして、その関係式を上記の条件ごとに準備してもよい。

また、図７において、同じ条件（例えば条件＃１）では、高度が高い程、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂは大きくなる。したがって、Ｈ_２１＞Ｈ_１１である。なお、エネルギー比率Ｅ_Ａ／Ｅ_Ｂが１より大きい、つまりＥ_Ａ＞Ｅ_Ｂの場合、赤外線画像において表れる赤外光は、太陽光の反射エネルギーに対応し得る。したがって、この場合、目標飛翔体９０の高度を算出するのに有効ではない。

次に、目標位置算出部１２８は、目標飛翔体９０の位置を算出する（ステップＳ１０８）。具体的には、目標位置算出部１２８は、目標飛翔体９０の高度Ｈ、ジンバル指向方向に対する目標飛翔体９０の方向（目標水平角θｅ及び目標垂直角θａ）、及び、航空機２０の三次元座標位置を用いて、目標飛翔体９０の位置を算出する。目標位置算出部１２８は、位置センサ５６から、航空機２０の三次元座標位置を取得する。

また、目標位置算出部１２８は、図６に示すように、赤外線画像における目標飛翔体９０の燃焼ガス９２の位置から、目標水平角θｅ及び目標垂直角θａを算出する。具体的には、目標位置算出部１２８は、赤外線画像の中心から燃焼ガス９２の位置までの水平方向の画素数に応じて、目標水平角θｅを算出する。同様に、目標位置算出部１２８は、赤外線画像の中心から燃焼ガス９２の位置まで垂直方向の画素数に応じて、目標垂直角θａを算出する。なお、赤外線センサ５４の設定（画角等）に応じて、画素数と角度との関係は、一意に定められ得る。ここで、航空機２０を基準とする三次元座標系は、北方向をＸ軸正方向とし、東方向をＹ軸正方向とし、鉛直下方向をＺ軸正方向と定められ得る。この場合、ジンバル指向方向と北方向（Ｘ軸正方向）とのズレ角（ヨー角）などから、ジンバル指向方向に対する目標水平角θｅを、北方向に対する目標水平角θｅ’に変換できる。

これにより、目標位置算出部１２８は、航空機２０を基準とする三次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）における、航空機２０から目標飛翔体９０へ向かう線（図３の線Ｌ）を一意に定めることができる。つまり、目標位置算出部１２８は、航空機２０を基準とする三次元座標系における線Ｌの式を、目標水平角θｅ’及び目標垂直角θａから一意に算出することができる。さらに、幾何学的手法により、航空機２０の三次元位置座標を用いて、航空機２０を基準とする三次元座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を、地球を基準とする三次元座標系（ｘ、ｙ、ｚ）に変換することができる。したがって、目標位置算出部１２８は、地球を基準とする三次元座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における線Ｌ’の式を、一意に算出することができる。したがって、目標位置算出部１２８は、目標飛翔体９０の高度Ｈ（ｙ＝Ｈ）から、地球を基準とする三次元座標系における目標飛翔体９０のｘ座標及びｙ座標を算出することができる。つまり、目標位置算出部１２８は、線Ｌ’の式（方程式）にｙ＝Ｈを代入することで、目標飛翔体９０のｘ座標及びｙ座標を算出することができる。

次に、目標位置記録部１３０は、目標飛翔体９０の位置を、目標位置情報に記録する（ステップＳ１１０）。図８は、実施の形態１にかかる目標位置情報を例示する図である。目標位置情報は、記憶部１０４に格納され得る。目標位置情報には、目標飛翔体９０（図８の例では目標飛翔体＃１）ごとに、目標飛翔体９０の位置が時系列で記録されている。図８の例では、時刻ｔ１（ｓ）における目標飛翔体＃１の、地球を基準とする三次元座標系（ｘ，ｙ，ｚ）における位置が（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と記録され、時刻ｔ２（ｓ）における目標飛翔体＃１の位置が（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と記録されている。なお、目標位置情報には、各時刻における目標水平角θｅ（θｅ’）、目標垂直角θａ及び高度Ｈが記録されてもよい。さらに、目標位置情報には、各時刻における航空機２０の位置が記録されてもよい。

そして、ユーザによるインタフェース部１０８の操作等に応じて目標種別特定指示部１３２が目標種別の特定を行うように指示すると（ステップＳ１１２のＹＥＳ）、目標種別推定部１４０は、目標飛翔体９０の種別を推定する（Ｓ１１４〜Ｓ１１６）。なお、目標種別特定指示部１３２が目標種別の特定を行うように指示しない場合（Ｓ１１２のＮＯ）、処理はＳ１００に戻り得る。

このとき、目標軌跡算出部１４２は、目標飛翔体９０の位置の時間経過による遷移から目標飛翔体９０の軌跡を算出する（ステップＳ１１４）。さらに具体的には、目標軌跡算出部１４２は、図８に例示した目標位置情報から目標飛翔体９０の位置の時系列上の遷移を算出することで、目標飛翔体９０の軌跡（経路）を算出する。

次に、目標種別判定部１４６は、目標飛翔体９０の軌跡に応じて、目標飛翔体９０の種別を判定する（ステップＳ１１６）。具体的には、目標種別判定部１４６は、種別テーブル格納部１４４に格納された種別テーブルを用いて、目標飛翔体９０の種別を判定する。

図９は、実施の形態１にかかる種別テーブル格納部１４４に格納された種別テーブルを例示する図である。図９に例示する種別テーブルでは、軌跡Ａと飛翔体Ａとが対応付けられており、軌跡Ｂと飛翔体Ｂとが対応付けられており、軌跡Ｃと飛翔体Ｃとが対応付けられている。したがって、種別テーブルは、目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報である。例えば、軌跡Ａがロフテッド軌道（大気圏外に打ち上げ垂直に落下する軌道）に対応する場合、飛翔体Ａはロフテッド軌道ミサイル（短距離弾道ミサイル等）であり得る。また、軌跡Ｂが大陸間弾道ミサイルの軌道に対応する場合、飛翔体Ｂは大陸間弾道ミサイルであり得る。ここで、軌跡Ａ，Ｂ，Ｃには、それぞれ、飛翔体Ａ，Ｂ，Ｃの軌道に対応する軌跡の特徴を示すパラメータの範囲（予め定められた閾値）が、予め対応付けられている。軌跡の特徴を示すパラメータは、例えば、最高高度、飛距離、飛行速度、燃料の燃焼時間、燃焼エネルギーの強度、発射角度（飛行角度）であり得る。なお、目標種別判定部１４６は、種別テーブル格納部１４４に格納された種別テーブルを用いて、目標飛翔体９０の種別を判定するとしたが、このような構成に限られない。例えば、各飛翔体（ロフテッド軌道ミサイル又は大陸間弾道ミサイル等）を特徴付けるような、基準となる放物曲線（上に凸）の式が予め準備されていてもよい。この場合、目標種別判定部１４６は、目標飛翔体９０の軌跡とその放物曲線の式の特性（例えば放物曲線が二次関数ｙ＝ａｘ^２＋ｂｘ＋ｃで表される場合は、各項の係数ａ，ｂ，ｃ）との比較によって、目標飛翔体９０の種別を判定してもよい。なお、この放物曲線の式（及びその特性）は、目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報である。このとき、目標種別判定部１４６は、目標飛翔体９０の軌跡と基準となる放物曲線それぞれとの差（誤差）を最小二乗法で算出し、算出された差が最も小さな放物曲線に対応する飛翔体の種別を、目標飛翔体９０と判定してもよい。なお、目標種別判定部１４６は、各放物曲線について算出された差が予め定められた閾値以上である場合は、「Ｕｎｋｎｏｗｎ（新たに発見された飛翔体）」と判定してもよい。

目標種別判定部１４６は、Ｓ１１４で算出された目標飛翔体９０の軌跡が、種別テーブルのどの軌跡（軌跡Ａ、軌跡Ｂ、軌跡Ｃ）に対応するかを判定する。具体的には、目標種別判定部１４６は、目標飛翔体９０の軌跡に対応する上記の各パラメータが、軌跡Ａ〜Ｃのどのパラメータの範囲に該当するかを判定することで、目標飛翔体９０の種別を判定する。そして、目標種別判定部１４６は、対応する軌跡に応じて、目標飛翔体９０の種別が飛翔体Ａ、飛翔体Ｂ、飛翔体Ｃのどれに対応するのかを判定する。

目標種別出力部１５０は、目標飛翔体９０の種別を出力する（ステップＳ１１８）。目標種別出力部１５０は、例えば、目標飛翔体＃１が飛翔体Ａであり、目標飛翔体＃２が飛翔体Ｂである旨を、インタフェース部１０８に表示させる。

以上説明したように、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、短波長帯赤外線画像及び長波長帯赤外線画像それぞれにおけるエネルギーの比率に応じて、目標飛翔体９０の高度Ｈを算出するように構成されている。上述したように、このエネルギーの比率は、目標飛翔体９０の地表からの高度と相関がある。したがって、上記の構成により、目標飛翔体９０の高度を精度よく検出することが可能となる。

さらに、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、エネルギーの比率と環境条件とに応じて、目標飛翔体９０の高度Ｈを算出するように構成されている。上述したように、エネルギーの比率と目標飛翔体９０の地表からの高度との関係は、天候等の環境条件によって変動し得る。したがって、環境条件を考慮することで、目標飛翔体９０の高度をさらに精度よく算出することが可能となる。

また、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の高度に基づいて、目標飛翔体９０の位置を算出するように構成されている。これにより、目標飛翔体９０の位置を精度よく算出することが可能となる。また、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の位置の遷移から目標飛翔体９０の軌跡を算出するように構成されている。これにより、目標飛翔体９０の軌跡を精度よく算出することが可能となる。

また、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、目標飛翔体９０の軌跡に基づいて、目標飛翔体９０の種別を判定するように構成されている。これにより、目標飛翔体９０の種別の判定を、より精度よく行うことが可能となる。さらに、実施の形態１にかかる目標検出装置１００は、目標の軌跡と目標の種別とを対応付けた種別テーブルを用いて、目標飛翔体の種別を判定するように構成されている。種別テーブルを用いることで、より精度よく且つ効率的に、目標飛翔体の種別を判定することが可能となる。

（変形例）
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述したフローチャートにおいて、各処理（ステップ）の順序は、適宜、変更可能である。また、複数ある処理（ステップ）のうちの１つ以上は、省略されてもよい。例えば、図５のＳ１１２の処理はなくてもよい。また、Ｓ１０２の処理は、Ｓ１０６の処理の後でもよい。

また、上述した実施の形態においては、目標検出システム５０の全ての構成要素が航空機２０に搭載されているとしたが、このような構成に限られない。つまり、目標検出システム５０の各構成要素は、物理的に一体でなくてもよい。例えば、赤外線センサ５４及び位置センサ５６が航空機２０に搭載され、目標検出装置１００が地上に設けられていてもよい。この場合、目標検出装置１００は、赤外線センサ５４及び位置センサ５６と無線により通信を行い得る。また、この場合、目標検出装置１００の１つ以上の構成要素が、航空機２０に設けられていてもよい。

また、上述した実施の形態においては、目標検出システム５０が航空機２０に搭載されるとしたが、このような構成に限られない。実施の形態１にかかる目標検出システム５０が搭載される機器は、航空機に限られない。目標飛翔体９０の燃焼ガス９２を検知可能であれば、任意の装置（地上を走行する車両等）に、本実施の形態にかかる目標検出システムを適用することができる。

また、上述した実施の形態においては、目標位置算出部１２８が、地球を基準とする三次元座標系における目標飛翔体９０の位置座標（ｘ，ｙ，ｚ）を算出する（Ｓ１０８）としたが、このような構成に限られない。目標位置算出部１２８は、目標飛翔体９０の位置が一意に特定できる任意のデータを算出してもよい。この場合、目標位置記録部１３０は、目標飛翔体９０の位置を一意に特定できる任意のデータを記録してもよい。例えば、目標位置記録部１３０は、各時刻における、目標飛翔体９０の高度（Ｓ１０６で算出）、目標飛翔体９０の目標水平角及び目標垂直角、航空機２０の位置及び姿勢等のデータを記録してもよい。また、この場合、目標軌跡算出部１４２は、目標種別の特定指示があったときに（Ｓ１１２のＹＥＳ）、これらのデータを用いて、各時刻における、地球を基準とする三次元座標系における目標飛翔体９０の位置を算出してもよい。

また、上述した実施の形態においては、波長フィルタ５２が中赤外光を分光するとし、短波長帯を３．５〜４．２μｍとし、長波長帯を４．６〜５．２μｍとした。しかしながら、短波長帯を近赤外光の波長帯０．８〜３．５μｍまでさらに拡大し、長波長帯を遠赤外光の波長帯５．２〜１２μｍまでさらに拡大することで、目標飛翔体９０の高度の算出精度をより向上させることができる。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、
前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯における前記エネルギーの比率を算出する比率算出手段と、
前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段と
を有する目標検出装置。
（付記２）
前記高度算出手段は、前記エネルギーの比率と環境条件とに基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
付記１に記載の目標検出装置。
（付記３）
前記目標飛翔体の高度に基づいて、前記目標飛翔体の位置を算出する位置算出手段
をさらに有する付記１又は２に記載の目標検出装置。
（付記４）
前記目標飛翔体の位置の遷移から前記目標飛翔体の軌跡を算出する目標軌跡算出手段
をさらに有する付記３に記載の目標検出装置。
（付記５）
前記目標飛翔体の軌跡に基づいて、前記目標飛翔体の種別を判定する目標種別判定手段
をさらに有する付記４に記載の目標検出装置。
（付記６）
前記目標種別判定手段は、目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報を用いて、前記目標飛翔体の種別を判定する
付記５に記載の目標検出装置。
（付記７）
目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーを、２つの波長帯において検出する赤外線センサと、
前記目標飛翔体を検出する目標検出装置と
を有し、
前記目標検出装置は、
前記エネルギーが前記赤外線センサによって検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、
前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出する比率算出手段と、
前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段と
を有する
目標検出システム。
（付記８）
前記高度算出手段は、前記エネルギーの比率と環境条件とに基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
付記７に記載の目標検出システム。
（付記９）
前記目標検出装置は、
前記目標飛翔体の高度に基づいて、前記目標飛翔体の位置を算出する位置算出手段
をさらに有する
付記７又は８に記載の目標検出システム。
（付記１０）
前記目標検出装置は、
前記目標飛翔体の位置の遷移から前記目標飛翔体の軌跡を算出する目標軌跡算出手段
をさらに有する
付記９に記載の目標検出システム。
（付記１１）
前記目標検出装置は、
前記目標飛翔体の軌跡に基づいて、前記目標飛翔体の種別を判定する目標種別判定手段
をさらに有する
付記１０に記載の目標検出システム。
（付記１２）
前記目標種別判定手段は、目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報を用いて、前記目標飛翔体の種別を判定する
付記１１に記載の目標検出システム。
（付記１３）
目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得し、
前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出し、
前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
目標検出方法。
（付記１４）
前記エネルギーの比率と環境条件とに基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
付記１３に記載の目標検出方法。
（付記１５）
前記目標飛翔体の高度に基づいて、前記目標飛翔体の位置を算出する
付記１３又は１４に記載の目標検出方法。
（付記１６）
前記目標飛翔体の位置の遷移から前記目標飛翔体の軌跡を算出する
付記１５に記載の目標検出方法。
（付記１７）
前記目標飛翔体の軌跡に基づいて、前記目標飛翔体の種別を判定する
付記１６に記載の目標検出方法。
（付記１８）
目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報を用いて、前記目標飛翔体の種別を判定する
付記１７に記載の目標検出方法。
（付記１９）
目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得するステップと、
前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出するステップと、
前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出するステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。

１，５０ 目標検出システム
２，５４ 赤外線センサ
１０，１００ 目標検出装置
１２，１１２ 取得部
１４，１２２ 比率算出部
２０ 航空機
５０ 目標検出システム
５２ 波長フィルタ
５６ 位置センサ
９０ 目標飛翔体
９２ 燃焼ガス
１００ 目標検出装置
１１４ 画像処理部
１２０ 目標位置検出部
１２４ 高度テーブル格納部
１２６ 目標高度算出部
１２８ 目標位置算出部
１３０ 目標位置記録部
１３２ 目標種別特定指示部
１４０ 目標種別推定部
１４２ 目標軌跡算出部
１４４ 種別テーブル格納部
１４６ 目標種別判定部
１５０ 目標種別出力部

Claims (10)

1. 目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、
   前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯における前記エネルギーの比率を算出する比率算出手段と、
   前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段と
   を有する目標検出装置。
2. 前記高度算出手段は、前記エネルギーの比率と環境条件とに基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
   請求項１に記載の目標検出装置。
3. 前記目標飛翔体の高度に基づいて、前記目標飛翔体の位置を算出する位置算出手段
   をさらに有する請求項１又は２に記載の目標検出装置。
4. 前記目標飛翔体の位置の遷移から前記目標飛翔体の軌跡を算出する目標軌跡算出手段
   をさらに有する請求項３に記載の目標検出装置。
5. 前記目標飛翔体の軌跡に基づいて、前記目標飛翔体の種別を判定する目標種別判定手段
   をさらに有する請求項４に記載の目標検出装置。
6. 前記目標種別判定手段は、目標の軌跡と当該目標の種別とを対応付けた種別情報を用いて、前記目標飛翔体の種別を判定する
   請求項５に記載の目標検出装置。
7. 目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーを、２つの波長帯において検出する赤外線センサと、
   前記目標飛翔体を検出する目標検出装置と
   を有し、
   前記目標検出装置は、
   前記エネルギーが前記赤外線センサによって検出されて得られたエネルギー情報を取得する取得手段と、
   前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出する比率算出手段と、
   前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する高度算出手段と
   を有する
   目標検出システム。
8. 目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得し、
   前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出し、
   前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
   目標検出方法。
9. 前記エネルギーの比率と環境条件とに基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出する
   請求項８に記載の目標検出方法。
10. 目標飛翔体における燃焼により発生するエネルギーが赤外線センサによって２つの波長帯において検出されて得られたエネルギー情報を取得するステップと、
    前記エネルギー情報を用いて、前記２つの波長帯におけるエネルギーの比率を算出するステップと、
    前記エネルギーの比率に基づいて、前記目標飛翔体の高度を算出するステップと
    をコンピュータに実行させるプログラム。

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