JPH0781695A - 目標物の位置自動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 監視員が目標物を発見して起動指令を発する
だけで、目標物の位置を自動的且つ即座に検出して表示
できる目標物の位置自動検出装置を提供する。 【構成】 起動スイッチ１２の操作で信号処理を開始す
る処理装置１１の前段に接続された注視方向検出手段Ｋ
が、航空機Ｅに搭乗した監視員Ｈの眼球および頭部の方
向を検出することにより監視員Ｈの注視方向Ｐを検出す
る。演算処理装置１１は、注視方向検出手段Ｋの出力信
号と、バンク角検知装置６、高度計７、機首方位検知装
置８および自機位置認識装置９からの出力信号とに基づ
いて、目標物Ａの位置を算出する。演算処理装置１１は
起動スイッチ２をＯＮ操作することにより起動する。演
算処理装置１１の検出結果による目標位置データはレー
ダ・スコープ１３に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば海洋上や山中
の遭難者や漂流物のような目標物を航空機内又は山上の
監視員の目視によって捜索する場合に、監視者が目標物
を発見した時点でその目標物が存在する位置を自動的に
検出できる目標物の位置自動検出装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば航空機による海洋上の目視
捜索においては、監視員が目標物を発見したとき、先ず
発煙筒を投下した後に、その目標物の航空機からの方位
と、おおよその距離とを推測して、航空機のパイロット
に報告する。パイロットはその報告に基づき航空機を操
縦して目標物を捜索する。このとき、目標物を見失った
場合には、発煙筒を目印として目標物の位置を捜索す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の目標物の捜索方法では、広大な海洋上に存
在する目標物の位置を、飛行中の航空機内において監視
員の感覚による推測で認識するので、その認識した情報
は正確度を欠く。また、目標物を見失うこともある。

【０００４】そこで、この発明は、監視員が目標物を発
見した時点でスイッチのような起動手段を瞬間的にオン
操作するだけで、目標物の位置を自動的に且つ即座に検
出して表示することのできる目標物の位置自動検出装置
を提供することを技術的課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した課題を達成する
ために、請求項１の発明に係る目標物の位置自動検出装
置は、航空機に搭乗した監視員の眼球の位置および頭部
の方向を検出することにより航空機の基準軸に対する監
視員による目標物の注視方向を検出する注視方向検出手
段と、この注視方向検出手段の出力信号と、航空機のバ
ンク角を検知するバンク角検知装置、航空機の高度を検
知する高度計、航空機の機首の方位を検知する機首方位
検知装置および自機位置認識装置からの出力信号とに基
づいて目標物の位置を算出する演算処理装置と、上記演
算処理装置を起動する起動手段とを備えている。

【０００６】請求項２の発明に係わる目標物の位置自動
検出装置は、請求項１において、上記演算処理装置の検
出結果による目標位置データの表示手段とを備えてい
る。

【０００７】請求項３の発明に係る目標物の位置自動検
出装置は、監視員の眼球の位置および頭部の方向を検出
することにより監視員による目標物の注視方向を検出す
る注視方向検出手段と、この注視方向検出手段の出力信
号と、監視員の高度および水平面内の位置を認識する監
視員位置認識装置からの出力信号とに基づいて目標物の
位置を算出する演算処理装置と、上記演算処理装置を起
動する起動手段とを備えている。

【０００８】請求項４の発明に係わる目標物の位置自動
検出装置は、監視員の頭部が向く正面方向の視野を撮影
する視野カメラと、監視員の眼球の位置により注視点を
検出するアイマークカメラと、上記視野カメラからの画
像信号による視野画像上に上記アイマークカメラからの
アイマーク座標信号による注視点マークを合成する画像
合成手段と、監視員の操作により位置固定信号を出力す
るストップ手段と、上記位置固定信号を受けた時点での
上記画像信号と上記アイマーク座標信号とを記憶する記
憶手段とを備えている。

【０００９】

【作用】請求項１の位置自動検出装置において、監視者
が目標物、例えば遭難者を発見した時点で起動手段を瞬
間的に操作することにより起動指令を与えると、それに
より演算処理装置が信号処理を開始する。先ず、この演
算処理装置の前段に接続された注視方向検出手段が、監
視員の眼球位置の検出信号と、頭部の方向の検出信号と
により、航空機の基準軸に対する監視員の注視方向を検
出する。次に、演算処理装置において、例えば、注視方
向検出手段から入力される垂直面内の注視角度と、バン
ク角検知装置から入力されるバンク角とを加算して、監
視者が発見した目標物を航空機から見た場合の視認方位
の垂直面内の角度を算出し、この角度と、高度計から入
力される機体の高度、つまり海面からの高さを示す信号
とから、航空機の真下の海面位置から目標物までの距離
を算出する。

【００１０】更に、上記演算処理装置は、上記注視方向
検出手段からの水平面内の注視角度と機首方位検知装置
からの機首方位とに基づいて、機体から目標物を見た場
合の視認方位を検出し、自機位置認識装置から入力され
る位置データ、例えば自機の緯度および経度を示すデー
タから、上記検出した視認方位に沿って前述の算出した
距離だけ離間した位置、つまり遭難者の位置の緯度およ
び経度の位置データを求める。

【００１１】したがって、監視員が目標物を発見して起
動手段に指令を与えるだけで、目標物の位置が、例えば
その緯度および経度又は機体から目標物までの距離等に
よって、正確且つ即座に自動的に検出される。そして、
これらのデータを例えば自動検索装置に入力することに
より、遭難者の周囲を旋回しながらの自動操縦により捜
索できる。

【００１２】請求項２の位置自動検出装置においては、
遭難者の位置の緯度および経度の位置データに基づいて
目標物の位置が例えばレーダ・スコープに表示されるの
で、この表示に基づき目標物の捜索を極めて効率的且つ
確実に行うことができる。

【００１３】請求項３の位置自動検出装置においては、
監視者は例えば山の頂上に居り、この監視者が海上の遭
難者を発見した時点で起動手段を瞬間的に操作すること
により起動指令を与えると、それにより演算処理装置が
信号処理を開始する。この場合、先ず、この演算処理装
置の前段に接続された注視方向検出手段が、監視員の眼
球位置の検出信号と頭部の方向の検出信号とにより、監
視員の注視方向を検出する。次に、演算処理装置におい
て、例えば、監視者が発見した目標物に対する視認方位
の垂直面内の角度を算出し、この角度と、監視員位置認
識装置から入力される監視員の位置（山上）の高度を示
す信号とから、監視員の真下の仮想海面位置から目標物
までの距離を算出する。

【００１４】更に、上記演算処理装置は、上記注視方向
検出手段からの水平面内の注視角度に基づいて、監視員
の立っている位置から目標物を見た場合の視認方位を検
出し、監視員位置認識装置から入力される水平面内の位
置データ、例えば監視員の緯度および経度を示すデータ
から、上記検出した視認方位に沿って前述の算出した距
離だけ離間した位置、つまり遭難者の位置の緯度および
経度の位置データを求める。

【００１５】請求項４の位置自動検出装置においては、
監視者は例えば山の頂上に居り、この監視者が向かい側
の山中の遭難者を発見した時点でストップ手段を瞬間的
に操作すると、ストップ手段から記憶手段に対し位置固
定信号が出力される。記憶手段は、位置固定信号が入力
された時点での画像データを記憶する。記憶された画像
データは、例えば表示手段に入力されて、監視員が遭難
者を発見した時点での視野カメラからの視野画像とその
視野画像内での遭難者の位置を示すアイマークカメラか
らのアイマーク座標信号による注視点マークとが、表示
手段に静止画的に表示される。したがって、その後に監
視員が遭難者を見失っても、遭難者の発見場所を正確に
確認できる。

【００１６】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら詳述する。図１は、この発明の第１実施
例に係る目標物の位置自動検出装置の全体構成を示す概
略ブロック構成図である。航空機Ｅに搭乗する監視員Ｈ
が被るヘルメット１には、その側部にアイマークカメラ
２が、且つ上部に磁石３がそれぞれ固定されている。航
空機Ｅの監視員室の監視窓４に対し後側上方箇所に、磁
気センサ５が磁石３に対向して配設されており、この磁
気センサ５と磁石３とにより、ヘルメット１、つまり監
視員Ｈの頭部の向きを検知する。すなわち、監視員Ｈが
対象視界内を注視しながら頭部を上下方向または左右方
向に回動させた時の向きを、磁気センサ５が磁石３から
感知する磁気量等により検出する。

【００１７】上記アイマークカメラ２は、周知のもので
あって、発光器から眼球に照射した近赤外光の眼球から
の反射光を撮像素子で検出することにより、眼球の移動
に伴う眼球上の発光器の像（虚像）の移動量を検知し
て、眼球の位置を検出し、これから眼球の注視方向Ｐを
検知するものである。こうして検出された眼球の位置
と、上記磁気センサ５で検出された頭部の方向とを組み
合わせることにより、監視員Ｈの頭部の平面図である図
２（ａ）に矢印で図示するように、監視員Ｈが頭部を左
右方向に回動させた場合や、同図（ｂ）に矢印で図示す
ように、監視員Ｈが頭部を上下方向に回動させた場合に
追従して、監視員Ｈの注視方向Ｐを求めることができ
る。

【００１８】上記アイマークカメラ２および磁気センサ
５からの信号は注視方向算出手段１０に入力されて、所
定の数式にしたがって注視方向Ｐが算出される。この注
視方向算出手段１０、アイマークカメラ２および磁気セ
ンサ５により、注視方向検出手段Ｋが構成されている。

【００１９】航空機Ｅの水平線に対する傾き角度を求め
るバンク角検知装置６、航空機Ｅの海上からの飛行高さ
を求める高度計７、航空機Ｅの機首の方位を求める機首
方位検知装置８、および航空機Ｅの飛行位置の緯度およ
び経度を求める自機位置認識装置９は、何れも航空機Ｅ
に必須設備として装備されている既設の装置類である。

【００２０】コンピュータからなる演算処理装置１１
は、監視員の手元に配置されている起動スイッチ（起動
手段）１２が監視員Ｈにオン操作されることによってス
タート信号（起動指令）が入力された時点で信号処理を
開始する。この演算処理装置１１は、機体からの視認方
位を検出する視認方位検出手段１１ａ、機体真下の海面
上の位置から目標物である遭難者Ａまでの距離を算出す
る距離算出手段１１ｂ、および目標位置検出手段１１ｃ
を備えており、これらの機能については、図３のフロー
チャート並びに図４および図５を参照しながら以下に説
明する。

【００２１】図３において、演算処理装置１１は、起動
スイッチ１２のオンによりスタート信号が入力されたか
否かを常時監視している（ステップＳ１）。監視者Ｈが
目標物である遭難者Ａを発見した時点で起動スイッチ１
２をオンすると、上記演算処理装置１１がスタート信号
の入力により信号処理を開始する。先ず、演算処理装置
１１の前段に接続された注視方向算出手段１０が、アイ
マークカメラ２から入力される監視員Ｈの眼球位置の検
出信号と、磁気センサ５から入力される監視員Ｈの頭部
の方向の検出信号とにより、図４に示すよう監視員Ｈの
注視方向Ｐと機体の横軸Ｙとがなす垂直面内の注視角度
θを検出する（ステップＳ２）。

【００２２】次に、演算処理装置１１の視認方位検出手
段１１ａが、注視方向算出手段１０から入力された注視
角度θと、機体Ｅの水平線ＨＲに対する角度、つまりバ
ンク角度を検知するバンク角検知装置６から入力された
バンク角Φとを加算して、監視者Ｈが発見した目標物で
ある遭難者Ａを航空機Ｅから見た場合の水平線に対する
視認方位の垂直面内角度（θ＋Φ）を算出する（ステッ
プＳ３）。

【００２３】続いて、同演算処理装置１１の機体真下か
らの距離算出手段１１ｂが、視認方位検出手段１１ａか
ら入力される視認方位の垂直面内角度（θ＋Φ）と、高
度計７から入力される海洋面からの機体の高さの信号と
から、航空機Ｅの真下の海洋面位置から遭難者Ａまでの
距離を演算する（ステップＳ４）。すなわち、図４に示
すように、機体の高さをｈとしたとき、航空機Ｅの真下
の海洋面位置から遭難者Ａまでの距離Ｌを、Ｌ＝ｈ／ｔ
ａｎ（θ＋Φ）の演算により求める。

【００２４】つぎに、同演算処理装置１１の視認方位検
出手段１１ａは、先ず、機首方位検知装置８から入力さ
れる機首方位β、すなわち、基準方位（例えば北）に対
する機体前後軸Ｘの角度と、注視方向算出手段１０から
入力される図５に示した監視員Ｈの注視方向Ｐと機首方
向とがなす水平面内のずれ角αとから、機体Ｅから遭難
者Ａを見た場合の視認方位（α＋β）を検出する。さら
に、目標位置検出手段１１ｃは、自機位置認識装置９か
ら入力される位置データが示す緯度および経度の位置か
ら、上記検出した遭難者Ａの視認方位（α＋β）に沿っ
て距離算出手段１１ｂで求めた距離Ｌだけ離間した位
置、つまり遭難者Ａの位置の緯度および経度の位置デー
タを求める演算を行う（ステップＳ５）。

【００２５】したがって、監視員Ｈが遭難者Ａを発見し
て起動スイッチ１１を押圧操作するだけで、遭難者Ａの
位置の緯度および経度並びに機体から遭難者までの距離
や遭難者Ａに対する機首の変更角度α等のデータが、正
確且つ即座に自動的に検出される。そして、これらのデ
ータに基づいて遭難者Ａの位置がレーダ・スコープ１３
に表示される（ステップＳ６）。さらに、上述の目標位
置データが自動検索装置１４に入力される（ステップＳ
７）ことにより、遭難者の周囲を旋回しながらの自動操
縦により捜索することができる。このように、目標位置
検出手段１１ｃからの位置データがそのまま機体Ｅの操
縦用データとして利用できるので、上記レーダ・スコー
プ１３を省略してもよい。

【００２６】図６〜図８はこの発明の第２実施例を示
す。図７において、監視者Ｈは定点、例えば山の頂上に
居り、この頂上にポスト６１を立設し、このポスト６１
に磁気センサ５を固定する。ポスト６１には、方位計６
２および基準方位線６３が設けられており、この方位計
６２を見て、ポスト６１の方位Ｑ、つまり基準方位線６
３の方向を知り、これを基準方位とする。

【００２７】図６に示すように、この第２実施例におけ
る注視方向検出手段Ｋは、アイマークカメラ２により検
出された監視員Ｈの眼球の位置と、ヘルメット１に固定
された磁石３および上記磁気センサ５により検出された
監視員Ｈの頭部の方向とに基づき、監視員Ｈによる遭難
者Ａの注視方向Ｐを検出する。この注視方向Ｐは、図７
の基準方位Ｑを基準とした方位である。図６に示した演
算処理装置１１における視認方位検出手段１１ａは、注
視方向Ｐに基準方位Ｑを加えて、視認方位、つまり注視
方向Ｐを東西南北で表示した絶対方位を出力する。例え
ば、図７の基準方位Ｑが北Ｎに対してβ１の角度をな
し、注視方向Ｐが基準方位Ｑに対してα１の角度をなし
ているとき、視認方位は、α１＋β１となる。

【００２８】図６の距離算出手段１１ｂは、上記注視方
向算出手段１０から入力される注視方向Ｐが水平面ＨＲ
となす角度θと、高度計７から監視員位置認識装置９Ａ
を経て入力される海洋面から監視員Ｈの位置までの高さ
ｈとから、図８に示すように、監視者Ｈの真下の海洋面
位置から遭難者Ａまでの距離Ｌを、Ｌ＝ｈ／ｔａｎθの
演算により求める。上記高度計７の代わりに、監視員Ｈ
が居る山頂の高度を地図などで求めて監視員位置認識装
置９Ａに予め入力しておいてもよい。

【００２９】ついで、図６に示した演算処理装置１１に
おける目標位置検出手段１１ｃは、監視員位置認識装置
９Ａから入力される水平面内の位置データが示す緯度お
よび経度の値から、上記検出した遭難者Ａの視認方位
（α１＋β１）に沿って、距離算出手段１１ｂで求めた
距離Ｌだけ離間した位置、つまり遭難者Ａの位置の緯度
および経度の位置データを求める演算を行う。こうして
遭難者Ａの位置が正確に求められる。得られた遭難者Ａ
の位置データは、例えば無線通信により、救助用の船に
設置されたレーダ・スコープのような表示手段に表示さ
れ、遭難者Ａの救助に利用される。

【００３０】なお、上記各実施例において、目標物の位
置は、緯度，経度に限られず、特定の定地点からの距離
および方位によって表わしてもよい。

【００３１】図９〜図１１はこの発明の第３実施例を示
す。図１１において、監視者Ｈは第２実施例と同様に定
点、例えば山の頂上に居り、この監視者Ｈの頭部には、
図１０に示すようにアイカメラ２０が固定されている。
このアイカメラ２０はやはり周知のものであって、図９
および図１０に示すように、監視員Ｈの頭部が向く正面
方向の視野を撮影して視野画像信号を出力する視野カメ
ラ２１と、眼球突出部に近赤外光を照射してその眼球突
出部からの反射光の座標位置を撮像素子で検出すること
により、視野カメラ２１で撮影した視野画像内における
監視員Ｈの注視点を示すアイマーク座標信号を出力する
アイマークカメラ２とを備えている。

【００３２】そして、画像合成手段１５は、視野カメラ
２１からの視野画像信号とアイマークカメラ２からのア
イマーク座標信号とを合成して後述のＣＲＴからなる表
示装置１７の画面に表示できるよう信号処理する。他
方、この画像合成手段１５で処理された画像信号は、記
憶装置１６においてビデオテープのような記憶媒体に記
憶されるとともに、表示装置１７の画面に、視野画像信
号による視野画像上にアイマーク座標信号による注視点
マークを光点として表示する。したがって、表示装置１
７には、監視員Ｈの正面の視野画像とこの視野画像にお
ける監視員Ｈの注視点マークが常に表示されている。

【００３３】監視員が目標物である遭難者Ａを発見した
時点でストップ手段１８の起動スイッチ（図示せず）を
オンすると、ストップ装置１８から記憶装置１６に対し
ストップ信号（位置固定信号）が出力される。記憶装置
１６は、ストップ信号を入力した時点で記憶動作を停止
するとともにその停止直前に記憶した画像信号を連続的
に表示装置１７に対し出力する。それにより、表示装置
１７には、監視員Ｈが遭難者Ａを発見した時点での視野
画像とその視野画像内での遭難者Ａの位置を光点で示す
注視点マークとが静止画像として表示される。

【００３４】したがって、その後に監視員Ｈが遭難者Ａ
を見失っても、発見した時点での視野画像と注視点マー
クとを見ながら無線通信で救助隊員等に遭難者の発見場
所を正確に連絡できる。また、表示装置１７の表示画面
をプリンタ１９によりプリントアウトして保管すれば、
ストップ装置１８による記憶装置１６の停止動作を解除
し、監視員Ｈによる遭難者の捜索を再び開始できる。

【００３５】なお、表示装置１７はアイカメラ２０を装
備した監視員Ｈの傍ではなく、例えば救助隊員側に設置
して、上記記憶手段１６から無線通信で表示装置に表示
させてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る目標物の
位置自動検出装置によれば、監視員が目標物を発見した
時点で起動スイッチを操作するだけで、目標物の位置デ
ータを、正確且つ迅速に自動的に検出することができ
る。従って、遭難者などの目標物の捜索を、効率的且つ
確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る目標物の位置自動検
出装置の全体を示す概略ブロック構成図である。

【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、同装置の監視者の
頭部を示す概略平面図および概略側面図である。

【図３】同装置の動作を示すフローチャートである。

【図４】機体と目標物との関係を示す概略正面図であ
る。

【図５】機体と目標物との関係を示す概略平面図であ
る。

【図６】この発明の第２実施例に係る目標物の位置自動
検出装置の全体を示す概略ブロック構成図である。

【図７】同装置の監視者の頭部を示す概略平面図であ
る。

【図８】監視員と目標物との関係を示す概略正面図であ
る。

【図９】この発明の第３実施例に係る目標物の位置自動
検出装置の全体を示す概略ブロック構成図である。

【図１０】同装置の監視者の頭部を示す斜視図である。

【図１１】監視員と目標物との関係を示す概略正面図で
ある。

【符号の説明】

２…アイマークカメラ、５…磁気センサ、６…バンク角
検知装置、７…高度計、８…機首方位検知手段、９…自
機位置認識装置、１９Ａ…監視員位置認識装置、１０…
注視方向算出手段、１１…演算処理装置、１２…起動ス
イッチ（起動手段）、１３…レーダ・スコープ（表示手
段）、１６…記憶装置（記憶手段）、１７…表示装置
（表示手段）、１８…ストップ装置（ストップ手段）、
２０…アイカメラ、２１…視野カメラ、Ａ…遭難者（目
標物）、Ｅ…航空機、Ｋ…注視方向検出手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機に搭乗した監視員の眼球の位置お
   よび頭部の方向を検出することにより航空機の基準軸に
   対する監視員による目標物の注視方向を検出する注視方
   向検出手段と、 この注視方向検出手段の出力信号と、航空機のバンク角
   を検知するバンク角検知装置、航空機の高度を検知する
   高度計、航空機の機首の方位を検知する機首方位検知装
   置および自機位置認識装置からの出力信号とに基づいて
   目標物の位置を算出する演算処理装置と、 上記演算処理装置を起動する起動手段とを備えてなる目
   標物の位置自動検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記演算処理装置の
   検出結果による目標位置データの表示手段とを備えてな
   る目標物の位置自動検出装置。
3. 【請求項３】 監視員の眼球の位置および頭部の方向を
   検出することにより監視員による目標物の注視方向を検
   出する注視方向検出手段と、 この注視方向検出手段の出力信号と、監視員の高度およ
   び水平面内の位置を認識する監視員位置認識装置からの
   出力信号とに基づいて目標物の位置を算出する演算処理
   装置と、 上記演算処理装置を起動する起動手段とを備えてなる目
   標物の位置自動検出装置。
4. 【請求項４】 監視員の頭部が向く正面方向の視野を撮
   影する視野カメラと、 監視員の眼球の位置により注視点を検出するアイマーク
   カメラと、 上記視野カメラからの画像信号による視野画像上に上記
   アイマークカメラからのアイマーク座標信号による注視
   点マークを合成する画像合成手段と、 監視員の操作により位置固定信号を出力するストップ手
   段と、 上記位置固定信号を受けた時点での上記画像信号と上記
   アイマーク座標信号とを記憶する記憶手段とを備えた目
   標物の位置自動検出装置。