JP2669338B2 - パッシブ形地上目標攻撃弾 - Google Patents

パッシブ形地上目標攻撃弾

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JP2669338B2
JP2669338B2 JP6009710A JP971094A JP2669338B2 JP 2669338 B2 JP2669338 B2 JP 2669338B2 JP 6009710 A JP6009710 A JP 6009710A JP 971094 A JP971094 A JP 971094A JP 2669338 B2 JP2669338 B2 JP 2669338B2
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秀雄 山川
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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミサイル等により戦場
の上空へ運搬された親弾から発射れ、パラシュートに吊
り下げられて落下しながら目標を捜索し、目標との距離
が所定値以下になったときに鍛造破片等を目標に向け発
射する目標攻撃弾に関し、特に目標の捜索に電波等の放
射をしないパッシブ形の地上目標攻撃弾に関する。
【0002】
【従来の技術】地上目標攻撃弾については特開平1−2
77200などに記載されている。従来のパッシブ形地
上目標攻撃弾は、図6に示すように、撮像カメラ1で目
標を捕えると、2値化回路12で撮像カメラ1の出力の
画像101を2値化し、2値化画像112を目標画角計
算回路13で処理し、2値化目標画像14の縦または横
の画素数から目標画角θ(rad)を求める。図7は、
2値化目標画像14を含む2値化画像112を摸式的に
示す図である。この目標画像14で表わされる目標の横
幅Lは測定できないが、目標の種類が予め判れば、その
実際の寸法L(m)も既知であることが多いので、目標
までの距離Rを R=L/θ(m) の式で求めていた。上記式による距離Rは距離計算回路
5で計算する。
【0003】得られた距離Rを最大有効射程設定回路7
に予め設定した値R0 と比較器6で比較し、目標が有効
射程距離R0 内にあるか外であるかを判定し、判定信号
106を出力した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のパッシブ形地上
目標攻撃弾は、画像上の目標サイズ(画角θ)と予め知
り得る目標の寸法Lとを使って距離R求める距離計算方
法をとっている。この方法では、検索した目標が予測し
たとおり寸法Lの目標であれば、画角θさえ測定すれば
目標の距離Rは正しく測定できる。しかし、撮像した画
像から検出した物体が実際には寸法Lの予測目標とは異
なり、予測目標よりも大きい寸法L’の物体が、有効射
程距離R0 よりもさらに遠方の距離R’から撮像されて
も、寸法Lの予測目標と同一の画角θとなることもあり
得る。
【0005】すなわち、θ=L/R=L’/R’(L’
>L,R’>R) の関係が成り立つ。そこで、寸法L'の物体を寸法Lの
予測目標として検出し、距離Rを計算してしまうと、距
離の計算値R=L/θは L/θ<L’/θ であるから、距離Rは実際の目標距離R’=L’/θよ
り小さく求められてしまう。
【0006】したがって、従来のパッシブ形地上目標攻
撃弾には、有効射程距離R0 外にもかかわらず、有効射
程距離R0 内に達したと判定してしまう重大な欠点があ
った。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明が提供する手段は、可視光像または赤外線像
を得るテレビジョンカメラと、爆薬とを備え、パラシュ
ートに吊り下げられ、垂直線を中心に一定の角速度ωで
旋回することにより前記テレビジョンカメラの視野中心
軸と水平面との交点の軌跡を外から内へ向かって収束す
る渦巻形にし、前記テレビジョンカメラで地上を撮影し
て複数フレームの画像を撮影画像として時系列に取得
し、該撮影画像の処理により地上の目標を捜索し、該目
標を前記爆薬で攻撃する地上目標攻撃弾において、予め
定めた地上の一定領域の画像を地形画像として記憶して
おく地形メモリと、前記地形メモリから読み出した前記
地形画像の一部分である部分地形画像と前記テレビジョ
ンカメラで得られた前記撮影画像との相関をとる相関器
と、相連続する2つのフレームの前記撮影画像に関し共
通の前記部分地形画像との間で前記相関器でそれぞれ相
関が得られたとき該2つのフレームの撮影画像相互の間
の移動量を求めるフレーム間移動量計算回路と、前記移
動量から地上までの距離Rを計算する距離計算回路と、
前記爆薬を爆発させて前記目標に損害を与え得る最大有
効射程距離R0 と前記距離計算回路で計算された距離R
とを比較し、計算距離Rが最大有効射程距離R0 以下に
なったとき前記爆薬の起爆を可と判定する信号を生成す
る比較回路とを備えてなり、前記フレーム間移動量計算
回路は、前記撮影画像における前記相連続する2つのフ
レームを第N−1フレーム及び第Nフレーム(Nは2以
上の正の整数)とし、第N−1フレームで前記部分地形
画像と相関がとれ、次に第Nフレームでも該部分地形画
像と相関がとれたとき、前記部分地形画像の中心と相関
がとれた前記第N−1フレームの画素と前記第Nフレー
ムの画素との前記撮影画像上での変位量を画素数nで求
め、前記部分地形画像における1画素に相当する前記地
上での単位距離Δrと前記画素数nとの積nΔrを前記
移動量として求めることを特徴とするパッシブ形地上目
標攻撃弾である。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図
である。図2は、この実施例のパッシブ形地上目標攻撃
弾8の外観を示す斜視図である。図1において、地形メ
モリ3は、カメラ1で捜索する可能性がある一定の領域
に関する地上の地形の画像を予め記憶している。カメラ
1で地上を撮影して得た撮影画像と、地形メモリ3から
読み出した地形画像との相関を相関器2でとる。
【0009】図4は地形メモリ3に記憶してある地形画
像を摸式的に示す図である。地上において縦横の各距離
がΔrである区画に対応する画像領域が1画素をなして
いる。そして、各画素に関し、各画素の輝度が1,0.
5,1等の値で記録され、地形画像103をなしてい
る。
【0010】相関器2は、地形メモリ3に記憶されてい
る地形画像103のうちから予め定めた地域の画像(画
像サイズは縦J,横I画素とする。図5(b))を切り
出し、これをテンプレート画像20(前述の部分地形画
像に相当)と呼ぶことにする。相関器2は、このテンプ
レート画像20とカメラ1で撮影した画像101とを重
ね合せ、両画像の整合の度合、即ち相関の度合を、相関
値Ck,m として求める。
【0011】テンプレート画像20のデータ(各画素の
輝度)をPi,j (1≦i≦I,1≦j≦J)、カメラ1
の出力の撮影画像101のデータをDk,m (1≦k≦
K,1≦m≦M)とすると、相関値Ck,m
【0012】
【数1】
【0013】で求めることができる。Ck,m が最小のと
きにテンプレート画像20と撮影画像101とが一致し
たと言える。この時に両画像の相関がとれたと判断され
る。そして、テンプレート画像20の中心位置と一致す
る撮影画像101上の位置を便宜上相関点Cと呼ぶこと
にする(図5(c))。相関器2はこの相関点Cを出力
する。
【0014】いま、N−1フレームで撮影画像101と
テンプレート画像20との相関計算をし、相関点Cが撮
影画像101の中心から左へnN-1 画素の位置にあり
(図5(c))、Nフレームで相関計算をしたとき相関
点Cが右へnN 画素の位置にあったとすると、(図5
(d))、N−1フレームとNフレームとの間での相関
点Cの変位量はnN-1 +nN 画素となる。そこで、N−
1フレームとNフレームとの間に、カメラ1は地表面上
で(nN-1 +nN )Δrの距離を走査したことがわか
る。即ち、1フレーム間の走査によって地表上をカメラ
1の視野範囲が移動した距離は(nN-1 +nN )Δrの
式で求めることができる。この視野範囲の移動距離をフ
レーム間移動量Sと呼ぶことにする。フレーム間移動量
Sは、相関器2から出力される相関点Cを用いて、フレ
ーム間移動量計算回路4で求められる。地上目標攻撃弾
8は、図3に示すように上空からほぼ一定の角速度ωで
回転しながら、ゆっくり降下する。N−1フレームとN
フレーム間(即ち、1フレーム周期であり、この実施例
では1/30秒)に撮影画像101が移動した量は、角
度で表わすとω/30となる。フレーム間移動量計算回
路4で計算したフレーム間移動量Sが(nN-1 +nN
=nと表わして、S=nΔrであるとすると、距離計算
回路5では、フレーム間移動量計算回路で求めた移動距
離S=nΔrを使って、地上までの距離Rを次の式で求
める。
【0015】 R=nΔr/(ω/30)=30・nΔr/ω 最大有効射程設定回路7には、地上目標攻撃弾8に搭載
されている爆薬を爆発させて地上の目標に損害を与え得
る最大の有効射程距離R0 が予め設定されている。
【0016】比較器6は、距離計算回路5ら距離Rを受
けると、最大有効射程距離R0 と比較して、 R>R0 であれば 有効射程外 R≦R0 であれば 有効射程内 と判定し、判定信号106を弾頭の点火トリが回路に出
力する。
【0017】地形メモリ3に記憶させる地形画像103
は、予め撮像し取得する。この地形画像103におい
て、1画素に対応する区画の距離Δrは、撮像時の分解
能に応じて定められ、分解能が複数であるときには各分
解能ごとに異なる値のΔrが地形メモリに記憶されてい
る。このΔrは、地形画像103とともに相関器2へ読
み出される。また、地上までの距離Rの計算値は、角速
度ωのバラツキの範囲内、すなわち 30・nΔr/(ω+Δω)≦R≦30・nΔr(ω−
Δω) で求めることができる。
【0018】
【発明の効果】 以上に説明したように本発
明は、カメラで撮影した画像と予め記憶した地上画像と
相関をとり、最も相関を与える画像のフレーム間変位量
nを検出し、これに対応する地上移動距離nΔrから目
標までの距離Rを求めているので、距離Rが最大有効射
程距離R0 の内か外かの判定が確実であり、有効射程外
にもかかわらず有効射程内に達したと誤って判断するこ
とを防ぐ。本発明にはこのような効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。
【図2】図1の実施例のパッシブ形地上目標攻撃弾の外
観を示す斜視図。
【図3】図1の実施例による目標捜索方法を示す概念
図。
【図4】図1の実施例における地形メモリに記憶される
地形画像を示す模式図。
【図5】相続くフレーム間の相関点Cの移動量を示す
図。
【図6】従来のパッシブ形地上目標攻撃弾の構成を示す
ブロック図。
【図7】2値化画像の例を示す概念図。
【符号の説明】
1 カメラ 2 相関器 3 地形メモリ 4 フレーム間移動量計算回路 5 距離計算回路 6 比較器 7 最大有効射程設定回路 12 2値化回路 13 目標画角計算回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可視光像または赤外線像を得るテレビジ
    ョンカメラと、爆薬とを備え、パラシュートに吊り下げ
    られ、垂直線を中心に一定の角速度ωで旋回することに
    より前記テレビジョンカメラの視野中心軸と水平面との
    交点の軌跡を外から内へ向かって収束する渦巻形にし、
    前記テレビジョンカメラで地上を撮影して複数フレーム
    の画像を撮影画像として時系列に取得し、該撮影画像の
    処理により地上の目標を捜索し、該目標を前記爆薬で攻
    撃する地上目標攻撃弾において、 予め定めた地上の一定領域の画像を地形画像として記憶
    しておく地形メモリと、前記地形メモリから読み出した
    前記地形画像の一部分である部分地形画像と前記テレビ
    ジョンカメラで得られた前記撮影画像との相関をとる相
    関器と、相連続する2つのフレームの前記撮影画像に関
    し共通の前記部分地形画像との間で前記相関器でそれぞ
    れ相関が得られたとき該2つのフレームの撮影画像相互
    の間の移動量を求めるフレーム間移動量計算回路と、前
    記移動量から地上までの距離Rを計算する距離計算回路
    と、前記爆薬を爆発させて前記目標に損害を与え得る最
    大有効射程距離R0 と前記距離計算回路で計算された距
    離Rとを比較し、計算距離Rが最大有効射程距離R0
    下になったとき前記爆薬の起爆を可と判定する信号を生
    成する比較回路とを備えてなり、 前記フレーム間移動量計算回路は、前記撮影画像におけ
    る前記相連続する2つのフレームを第N−1フレーム及
    び第Nフレーム(Nは2以上の正の整数)とし、第N−
    1フレームで前記部分地形画像と相関がとれ、次に第N
    フレームでも該部分地形画像と相関がとれたとき、前記
    部分地形画像の中心と相関がとれた前記第N−1フレー
    ムの画素と前記第Nフレームの画素との前記撮影画像上
    での変位量を画素数nで求め、前記部分地形画像におけ
    る1画素に相当する前記地上での単位距離Δrと前記画
    素数nとの積nΔrを前記移動量として求めることを特
    徴とするパッシブ形地上目標攻撃弾。
  2. 【請求項2】 前記距離計算回路は、前記撮影画像のフ
    レーム周期をTf とするとき、 R=nΔr÷(ωTf ) なる式で前記距離Rを計算することを特徴とする請求項
    1に記載のパッシブ形地上目標攻撃弾。
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