JPH1185284A - 監視装置 - Google Patents
監視装置Info
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- JPH1185284A JPH1185284A JP24657397A JP24657397A JPH1185284A JP H1185284 A JPH1185284 A JP H1185284A JP 24657397 A JP24657397 A JP 24657397A JP 24657397 A JP24657397 A JP 24657397A JP H1185284 A JPH1185284 A JP H1185284A
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- Japan
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- attitude
- spacecraft
- navigation
- navigation satellite
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 監視目標をすばやく、精度よく設定できる監
視装置が待望されていた。 【解決手段】 空間航行体、撮像機、航法衛星、航法衛
星信号受信機、姿勢検出機、姿勢変更機、計算機、及び
位置座標データベースを格納したメモリとにより構成さ
れ、監視目標の位置を位置座標データベースに格納した
メモリにより上記航法衛星の採用する座標系による位置
座標として地上から計算機に指示し、監視目標地点の位
置座標と空間航行体の位置座標及び空間航行体の姿勢情
報に基づき、撮像機の視線方向が監視目標地点を指向す
るための軌道変更量及び姿勢変更量を計算機が計算し、
軌道変更機と姿勢変更機を動作させる。
視装置が待望されていた。 【解決手段】 空間航行体、撮像機、航法衛星、航法衛
星信号受信機、姿勢検出機、姿勢変更機、計算機、及び
位置座標データベースを格納したメモリとにより構成さ
れ、監視目標の位置を位置座標データベースに格納した
メモリにより上記航法衛星の採用する座標系による位置
座標として地上から計算機に指示し、監視目標地点の位
置座標と空間航行体の位置座標及び空間航行体の姿勢情
報に基づき、撮像機の視線方向が監視目標地点を指向す
るための軌道変更量及び姿勢変更量を計算機が計算し、
軌道変更機と姿勢変更機を動作させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は地球の上空を所定
の高度で航行する空間航行体に搭載した撮像機を地上局
で運用制御して、災害発生地域や監視を要する建造物や
車両等の監視目標の画像情報を取得する監視装置に関す
るものである。
の高度で航行する空間航行体に搭載した撮像機を地上局
で運用制御して、災害発生地域や監視を要する建造物や
車両等の監視目標の画像情報を取得する監視装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の監視装置を説明するための
図であり、図において１は地球２の上空を所定の高度で
航行する人工衛星や航空機ないしは飛行船などのいわゆ
る空間航行体、３は上記空間航行体１に地球２を指向す
るように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮
像機、４は災害発生地域や監視を要する建造物や車両等
の監視目標、５は撮像機の視線である。人工衛星や航空
機などの空間航行体から地球表面の要監視対象物や災害
発生地域等を監視する従来の監視装置では、空間航行体
１が撮像機３を搭載して飛翔し、撮像機の視線５が監視
目標４を捉える範囲で撮像機３を作動することにより、
監視目標地点の画像情報を取得していた。
図であり、図において１は地球２の上空を所定の高度で
航行する人工衛星や航空機ないしは飛行船などのいわゆ
る空間航行体、３は上記空間航行体１に地球２を指向す
るように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮
像機、４は災害発生地域や監視を要する建造物や車両等
の監視目標、５は撮像機の視線である。人工衛星や航空
機などの空間航行体から地球表面の要監視対象物や災害
発生地域等を監視する従来の監視装置では、空間航行体
１が撮像機３を搭載して飛翔し、撮像機の視線５が監視
目標４を捉える範囲で撮像機３を作動することにより、
監視目標地点の画像情報を取得していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の監視装置の中
で、空間航行体として人工衛星を使用する監視装置で
は、予め人工衛星の軌道と撮像機の視野方向を解析した
上で、撮像機の視野が監視目標を捉える範囲と時刻を予
測して撮像するため、軌道解析と撮像機視野範囲の解析
の手間がかかり、緊急時や災害発生時に即応するのが難
しいという課題があった。また軌道や視野方向の予測誤
差が大きいため、監視目標を捉える精度が悪いという課
題があった。
で、空間航行体として人工衛星を使用する監視装置で
は、予め人工衛星の軌道と撮像機の視野方向を解析した
上で、撮像機の視野が監視目標を捉える範囲と時刻を予
測して撮像するため、軌道解析と撮像機視野範囲の解析
の手間がかかり、緊急時や災害発生時に即応するのが難
しいという課題があった。また軌道や視野方向の予測誤
差が大きいため、監視目標を捉える精度が悪いという課
題があった。
【０００４】また、従来の監視装置の中で、空間航行体
として航空機を使用する監視装置では、航空機の搭乗員
が監視目標を視認して撮像機の方向を調整するため、人
手と手間がかかるという課題があった。また監視可能領
域が航空機の飛行可能範囲に限定されるという課題があ
った。
として航空機を使用する監視装置では、航空機の搭乗員
が監視目標を視認して撮像機の方向を調整するため、人
手と手間がかかるという課題があった。また監視可能領
域が航空機の飛行可能範囲に限定されるという課題があ
った。
【０００５】この発明は上記ような課題を改善するため
になされたものであり、監視目標を撮像機の視野が捉え
るための手続きが簡略で、かつ精度よく撮像機で画像情
報を取得できる監視装置を提供している。また空間航行
体として人工衛星を使用することにより地球全体のいか
なる地域も監視可能な監視装置を提供できる。
になされたものであり、監視目標を撮像機の視野が捉え
るための手続きが簡略で、かつ精度よく撮像機で画像情
報を取得できる監視装置を提供している。また空間航行
体として人工衛星を使用することにより地球全体のいか
なる地域も監視可能な監視装置を提供できる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】第１の発明による監視装
置は地球の上空を所定の高度で航行する空間航行体に地
球を指向するように搭載され、地球表面の画像データを
取得する撮像機と、電波伝搬時間による測距用電波を発
生する、軌道上位置が既知の複数の航法衛星と、上記空
間航行体に搭載され、上記航法衛星から発する測距用電
波を受信して空間航行体の位置座標を解析する航法衛星
信号受信機と、上記空間航行体の姿勢を検出する姿勢検
出機と、上記空間航行体に搭載され、空間航行体の姿勢
を変更する姿勢変更機と、上記飛翔体に搭載され、飛翔
体の軌道を変更する航路変更機と、上記航法衛星信号受
信機から受信した上記空間航行体の位置情報と上記姿勢
検出機から受信した上記空間航行体の姿勢角度情報を解
析し、空間航行体の位置及び姿勢角度と予め飛翔計画さ
れた目標値とのずれ量を解析して上記航路変更機及び上
記姿勢変更機に対して航路及び姿勢変更用の制御信号を
発生する計算機、及び監視目標の位置を上記航法衛星の
採用する座標系による位置座標に変換して記録すると共
に上記計算機に送信する位置座標データベースを格納し
たメモリにより構成され、上記計算機が監視目標の位置
座標を制御目標値として上記航路変更機及び上記姿勢変
更機を制御するものである。
置は地球の上空を所定の高度で航行する空間航行体に地
球を指向するように搭載され、地球表面の画像データを
取得する撮像機と、電波伝搬時間による測距用電波を発
生する、軌道上位置が既知の複数の航法衛星と、上記空
間航行体に搭載され、上記航法衛星から発する測距用電
波を受信して空間航行体の位置座標を解析する航法衛星
信号受信機と、上記空間航行体の姿勢を検出する姿勢検
出機と、上記空間航行体に搭載され、空間航行体の姿勢
を変更する姿勢変更機と、上記飛翔体に搭載され、飛翔
体の軌道を変更する航路変更機と、上記航法衛星信号受
信機から受信した上記空間航行体の位置情報と上記姿勢
検出機から受信した上記空間航行体の姿勢角度情報を解
析し、空間航行体の位置及び姿勢角度と予め飛翔計画さ
れた目標値とのずれ量を解析して上記航路変更機及び上
記姿勢変更機に対して航路及び姿勢変更用の制御信号を
発生する計算機、及び監視目標の位置を上記航法衛星の
採用する座標系による位置座標に変換して記録すると共
に上記計算機に送信する位置座標データベースを格納し
たメモリにより構成され、上記計算機が監視目標の位置
座標を制御目標値として上記航路変更機及び上記姿勢変
更機を制御するものである。
【０００７】また、第２の発明による監視装置は地球の
上空を所定の高度で航行する空間航行体に地球を指向す
るように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮
像機と、電波伝搬時間による測距用電波を発生する、軌
道上位置が既知の複数の航法衛星と、上記空間航行体に
搭載され、上記航法衛星から発する測距用電波を受信し
て空間航行体の位置座標を解析する航法衛星信号受信機
と、上記空間航行体の姿勢を検出する姿勢検出機と、上
記撮像機が視野方向を変更する視野方向変更機と、上記
飛翔体に搭載され、飛翔体の軌道を変更する航路変更機
と、上記航法衛星信号受信機から受信した上記空間航行
体の位置情報と上記姿勢検出機から受信した上記空間航
行体の姿勢角度情報を受信し、空間航行体の位置及び姿
勢角度に基づき撮像機が指向する視野方向を解析し、予
め計画された上記撮像機の視野方向の目標値とのずれ量
を解析して、上記航路変更機及び上記視野方向変更機に
対して航路及び視野方向変更用の制御信号を発生する計
算機、及び監視目標の位置を上記航法衛星の採用する座
標系による位置座標に変換して記録すると共に上記計算
機に送信する位置座標データベースを格納したメモリと
により構成され、上記計算機が監視目標の位置座標を制
御目標値として航路及び視野方向変更機を制御するもの
である。
上空を所定の高度で航行する空間航行体に地球を指向す
るように搭載され、地球表面の画像データを取得する撮
像機と、電波伝搬時間による測距用電波を発生する、軌
道上位置が既知の複数の航法衛星と、上記空間航行体に
搭載され、上記航法衛星から発する測距用電波を受信し
て空間航行体の位置座標を解析する航法衛星信号受信機
と、上記空間航行体の姿勢を検出する姿勢検出機と、上
記撮像機が視野方向を変更する視野方向変更機と、上記
飛翔体に搭載され、飛翔体の軌道を変更する航路変更機
と、上記航法衛星信号受信機から受信した上記空間航行
体の位置情報と上記姿勢検出機から受信した上記空間航
行体の姿勢角度情報を受信し、空間航行体の位置及び姿
勢角度に基づき撮像機が指向する視野方向を解析し、予
め計画された上記撮像機の視野方向の目標値とのずれ量
を解析して、上記航路変更機及び上記視野方向変更機に
対して航路及び視野方向変更用の制御信号を発生する計
算機、及び監視目標の位置を上記航法衛星の採用する座
標系による位置座標に変換して記録すると共に上記計算
機に送信する位置座標データベースを格納したメモリと
により構成され、上記計算機が監視目標の位置座標を制
御目標値として航路及び視野方向変更機を制御するもの
である。
【０００８】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す構
成図であり、図において１は地球２の上空を所定の高度
で航行する空間航行体、３は上記空間航行体１に地球２
を指向するように搭載された撮像機、４は災害発生地や
要監視地域などの監視目標、５は上記撮像機３の視線、
６は電波伝搬時間による測距用電波を発生する、軌道上
位置が既知の航法衛星、７は上記空間航行体１に搭載さ
れ、複数の航法衛星６から発する測距用電波を受信して
空間航行体１の位置座標を解析する航法衛星信号受信
機、８は上記空間航行体１の姿勢を検出するジャイロや
スターセンサなどの姿勢検出機、９は上記空間航行体１
に搭載され、空間航行体１の姿勢を変更するスラスタや
モーメンタムホイールなどの姿勢変更機、１０は上記航
法衛星信号受信機７から受信した上記空間航行体１の位
置情報と上記姿勢検出機８から受信した上記空間航行体
１の姿勢角度情報を解析し、空間航行体１の位置及び姿
勢角度と、予め飛翔計画された目標値とのずれ量を解析
して上記姿勢変更機８に対して姿勢変更用の制御信号を
発生する計算機、１１は上記空間航行体１に搭載され、
上記空間航行体１の航路を変更する航路変更機、１２は
監視目標を含む地上各地の位置座標を上記航法衛星６の
採用する座標系に変換し、記録すると共に上記計算機１
０に送信する位置座標データベースを格納したメモリで
ある。図において航法衛星６、空間航行体１及び地球２
の上の任意の点の位置は、航法衛星６が採用する座標系
によって一意に表現できるので、航法衛星信号受信機７
による空間航行体１の位置座標と姿勢検出機８による空
間航行体１の姿勢情報を使用して、撮像機３の視線５の
起点と方向を航法衛星６が採用する座標系の位置座標と
方向ベクトルとして決定できる。監視目標４を含む地上
各地の位置情報は位置座標データベースを格納したメモ
リ１２に予め記録してあるか、または計測して座標変換
することにより上記航法衛星６の用いる座標系として表
現する。座標系の具体例としてはＷｏｒｌｄ Ｇｅｏｄ
ｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ８４と呼ばれる測地座標系など
が使用できる。
成図であり、図において１は地球２の上空を所定の高度
で航行する空間航行体、３は上記空間航行体１に地球２
を指向するように搭載された撮像機、４は災害発生地や
要監視地域などの監視目標、５は上記撮像機３の視線、
６は電波伝搬時間による測距用電波を発生する、軌道上
位置が既知の航法衛星、７は上記空間航行体１に搭載さ
れ、複数の航法衛星６から発する測距用電波を受信して
空間航行体１の位置座標を解析する航法衛星信号受信
機、８は上記空間航行体１の姿勢を検出するジャイロや
スターセンサなどの姿勢検出機、９は上記空間航行体１
に搭載され、空間航行体１の姿勢を変更するスラスタや
モーメンタムホイールなどの姿勢変更機、１０は上記航
法衛星信号受信機７から受信した上記空間航行体１の位
置情報と上記姿勢検出機８から受信した上記空間航行体
１の姿勢角度情報を解析し、空間航行体１の位置及び姿
勢角度と、予め飛翔計画された目標値とのずれ量を解析
して上記姿勢変更機８に対して姿勢変更用の制御信号を
発生する計算機、１１は上記空間航行体１に搭載され、
上記空間航行体１の航路を変更する航路変更機、１２は
監視目標を含む地上各地の位置座標を上記航法衛星６の
採用する座標系に変換し、記録すると共に上記計算機１
０に送信する位置座標データベースを格納したメモリで
ある。図において航法衛星６、空間航行体１及び地球２
の上の任意の点の位置は、航法衛星６が採用する座標系
によって一意に表現できるので、航法衛星信号受信機７
による空間航行体１の位置座標と姿勢検出機８による空
間航行体１の姿勢情報を使用して、撮像機３の視線５の
起点と方向を航法衛星６が採用する座標系の位置座標と
方向ベクトルとして決定できる。監視目標４を含む地上
各地の位置情報は位置座標データベースを格納したメモ
リ１２に予め記録してあるか、または計測して座標変換
することにより上記航法衛星６の用いる座標系として表
現する。座標系の具体例としてはＷｏｒｌｄ Ｇｅｏｄ
ｅｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ８４と呼ばれる測地座標系など
が使用できる。
【０００９】次に位置座標を目標値とした姿勢変更量の
決定方法について図２により説明する。図において１は
空間航行体、２は地球、４は監視目標、５は撮像機の視
線、１２は位置座標データベースを格納したメモリ、１
４は座標原点、１５は座標系、１６ａは第１の目標角
度、１６ｂは第２の目標角度である。座標系として地球
重力中心を座標原点１４とし、３次元位置座標を３つの
パラメータＸ，Ｙ，Ｚで記述する座標系１５を採用する
と、座標原点１４は（０、０、０）となり、監視目標４
の位置座標は（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、空間航行体１の位
置座標は（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）としてそれぞれ一意に決
定される。撮像機の視線方向５は空間航行体１の位置座
標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と監視目標４の位置座標（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）を結ぶベクトルとなるので、撮像機の
視線５が監視目標４を指向するための目標角度は第１の
目標角度１６ａ及び際２の目標角度１６ｂとして一意に
決定される。予め空間航行体１の指向している方向は角
度検出機により計測し、計算機により解析されているの
で、第１の目標角度１６ａ及び第２の目標角度１６ｂと
の差分を求めれば、計算機が姿勢変更機に指示すべき姿
勢変更量が決定される。なおここでは姿勢変更量に関わ
る角度として２つのパラメータを用いた例を示したが、
視線ベクトルの回転成分のパラメータを加えて３つの角
度成分で扱うこともできるのは言うまでもない。
決定方法について図２により説明する。図において１は
空間航行体、２は地球、４は監視目標、５は撮像機の視
線、１２は位置座標データベースを格納したメモリ、１
４は座標原点、１５は座標系、１６ａは第１の目標角
度、１６ｂは第２の目標角度である。座標系として地球
重力中心を座標原点１４とし、３次元位置座標を３つの
パラメータＸ，Ｙ，Ｚで記述する座標系１５を採用する
と、座標原点１４は（０、０、０）となり、監視目標４
の位置座標は（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、空間航行体１の位
置座標は（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）としてそれぞれ一意に決
定される。撮像機の視線方向５は空間航行体１の位置座
標（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）と監視目標４の位置座標（Ｘ
１、Ｙ１、Ｚ１）を結ぶベクトルとなるので、撮像機の
視線５が監視目標４を指向するための目標角度は第１の
目標角度１６ａ及び際２の目標角度１６ｂとして一意に
決定される。予め空間航行体１の指向している方向は角
度検出機により計測し、計算機により解析されているの
で、第１の目標角度１６ａ及び第２の目標角度１６ｂと
の差分を求めれば、計算機が姿勢変更機に指示すべき姿
勢変更量が決定される。なおここでは姿勢変更量に関わ
る角度として２つのパラメータを用いた例を示したが、
視線ベクトルの回転成分のパラメータを加えて３つの角
度成分で扱うこともできるのは言うまでもない。
【００１０】次に計算機１０の中の処理について図３に
より説明する。図において７は航法衛星信号受信機、８
は姿勢検出機、９は姿勢変更機、１０は計算機、１２は
位置座標データベースを格納したメモリ、ｓ１は空間航
行体と撮像機視線の相対角度を与える処理１、ｓ２は撮
像機の視線ベクトルを算出する処理２、ｓ３は目標視線
ベクトルを算出する処理３、ｓ４は姿勢角の変更量を与
える処理４、ｓ５は姿勢変更角度の許容範囲を評価する
処理５、ｓ６は航路変更量を算出する処理６である。図
において計算機１０では、航法衛星信号受信機７から受
信する空間航行体の位置座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２と姿勢検
出機８から受信する空間航行体の姿勢角度φ２、θ２、
λ２と、予め計算機１０の内部に記録している空間航行
体と撮像機の視線方向の相対角度を示す、処理１により
得られる初期値に基づき、特定の瞬間の撮像機の視線ベ
クトルを処理２として算出できる。また同様にして計算
機１０では航法衛星信号受信機７から受信する空間航行
体の位置座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２と位置座標データベース
を格納したメモリ１２から受信する監視目標の位置座標
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に基づき処理３として目標視線ベクト
ルを算出できる。そこで上記撮像機の視線ベクトルと目
標視線ベクトルの差分をして、処理４として姿勢角度変
更量Δφ、Δθ、Δλを算出する。次に算出した姿勢角
度変更量が撮像機の許容範囲内であるか否かを処理５と
して判定する。この結果が許容範囲内であれば、制御パ
ラメータとして姿勢変更機９に送信し、姿勢変更機９を
動作させる。このため空間航行体１の姿勢が変わり、撮
像機３の視線５は監視目標４を指向するよう制御され
る。また空間航行体１の航路が監視目標４から遠くて、
処理５の結果が許容範囲内に納まらず、撮像機３の視野
範囲でカバーできない場合には、処理６として航路変更
機１１を動作させて空間航行体１の航路を監視目標４に
接近するように変更する。例えば空間航行体１として低
軌道で地球を周回する人工衛星を使用する場合には空間
航行体１の次の周回以降に監視目標４を撮像可能な最短
時間を計算すると共に、航路変更した場合に次の周回以
降に監視目標４を撮像可能な最短時間を計算する。この
結果航路変更した方が観測までのインターバルが短い場
合には適正軌道及びその軌道に投入するための軌道変更
機動作量を計算機１０が計算し、軌道変更機１３を動作
して飛翔体１の軌道を変更する。軌道変更の手段として
は軌道変更機１３としてはスラスタを用いて、軌道の近
地点でスラスタを動作して別の楕円軌道に投入するなど
の手段が採用できる。
より説明する。図において７は航法衛星信号受信機、８
は姿勢検出機、９は姿勢変更機、１０は計算機、１２は
位置座標データベースを格納したメモリ、ｓ１は空間航
行体と撮像機視線の相対角度を与える処理１、ｓ２は撮
像機の視線ベクトルを算出する処理２、ｓ３は目標視線
ベクトルを算出する処理３、ｓ４は姿勢角の変更量を与
える処理４、ｓ５は姿勢変更角度の許容範囲を評価する
処理５、ｓ６は航路変更量を算出する処理６である。図
において計算機１０では、航法衛星信号受信機７から受
信する空間航行体の位置座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２と姿勢検
出機８から受信する空間航行体の姿勢角度φ２、θ２、
λ２と、予め計算機１０の内部に記録している空間航行
体と撮像機の視線方向の相対角度を示す、処理１により
得られる初期値に基づき、特定の瞬間の撮像機の視線ベ
クトルを処理２として算出できる。また同様にして計算
機１０では航法衛星信号受信機７から受信する空間航行
体の位置座標Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２と位置座標データベース
を格納したメモリ１２から受信する監視目標の位置座標
Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１に基づき処理３として目標視線ベクト
ルを算出できる。そこで上記撮像機の視線ベクトルと目
標視線ベクトルの差分をして、処理４として姿勢角度変
更量Δφ、Δθ、Δλを算出する。次に算出した姿勢角
度変更量が撮像機の許容範囲内であるか否かを処理５と
して判定する。この結果が許容範囲内であれば、制御パ
ラメータとして姿勢変更機９に送信し、姿勢変更機９を
動作させる。このため空間航行体１の姿勢が変わり、撮
像機３の視線５は監視目標４を指向するよう制御され
る。また空間航行体１の航路が監視目標４から遠くて、
処理５の結果が許容範囲内に納まらず、撮像機３の視野
範囲でカバーできない場合には、処理６として航路変更
機１１を動作させて空間航行体１の航路を監視目標４に
接近するように変更する。例えば空間航行体１として低
軌道で地球を周回する人工衛星を使用する場合には空間
航行体１の次の周回以降に監視目標４を撮像可能な最短
時間を計算すると共に、航路変更した場合に次の周回以
降に監視目標４を撮像可能な最短時間を計算する。この
結果航路変更した方が観測までのインターバルが短い場
合には適正軌道及びその軌道に投入するための軌道変更
機動作量を計算機１０が計算し、軌道変更機１３を動作
して飛翔体１の軌道を変更する。軌道変更の手段として
は軌道変更機１３としてはスラスタを用いて、軌道の近
地点でスラスタを動作して別の楕円軌道に投入するなど
の手段が採用できる。
【００１１】なお監視目標の位置座標は、予め地上で航
法衛星受信機を用いて測定して位置座標データベースを
格納したメモリ１２に記録しておいてもよいし、ＧＩＳ
（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）などのデータベースを位置座標データベー
スを格納したメモリ１２として流用することも可能であ
る。また人工衛星からの立体視や航空写真の解析により
実測した結果を位置座標データベースを格納したメモリ
１２の座標変換機能を用いて航法衛星座標系に座標変換
して用いてもよい。また撮像機としては視覚画像を取得
する可視光学センサや合成開口レーダのようなイメージ
クレーダ、マイクロ波放射計、赤外線センサ、紫外線セ
ンサなどが使用可能である。
法衛星受信機を用いて測定して位置座標データベースを
格納したメモリ１２に記録しておいてもよいし、ＧＩＳ
（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓ
ｙｓｔｅｍ）などのデータベースを位置座標データベー
スを格納したメモリ１２として流用することも可能であ
る。また人工衛星からの立体視や航空写真の解析により
実測した結果を位置座標データベースを格納したメモリ
１２の座標変換機能を用いて航法衛星座標系に座標変換
して用いてもよい。また撮像機としては視覚画像を取得
する可視光学センサや合成開口レーダのようなイメージ
クレーダ、マイクロ波放射計、赤外線センサ、紫外線セ
ンサなどが使用可能である。
【００１２】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す構成図であり、図において１は地球２の上空
を所定の高度で航行する空間航行体、３は上記空間航行
体１に地球２を指向するように搭載された撮像機、４は
災害発生地や要監視地域などの監視目標、５は上記撮像
機３の視線、６は電波伝搬時間による測距用電波を発生
する、軌道上位置が既知の航法衛星、７は上記空間航行
体１に搭載され、複数の航法衛星６から発する測距用電
波を受信して空間航行体１の位置座標を解析する航法衛
星信号受信機、８は上記空間航行体１の姿勢を検出する
ジャイロやスターセンサなどの姿勢検出機、９は上記空
間航行体１に搭載され、空間航行体１の姿勢を変更する
スラスタやモーメンタムホイールなどの姿勢変更機、１
０は上記航法衛星信号受信機７から受信した上記空間航
行体１の位置情報と上記姿勢検出機８から受信した上記
空間航行体１の姿勢角度情報を解析し、空間航行体１の
位置及び姿勢角度と、予め飛翔計画された目標値とのず
れ量を解析して上記視野方向変更機１３に対して視野方
向変更用の制御信号を発生する計算機、１１は上記空間
航行体１に搭載され、上記空間航行体１の航路を変更す
る航路変更機、１２は監視目標を含む地上各地の位置座
標を上記航法衛星６の採用する座標系に変換し、記録す
ると共に上記計算機１０に送信する位置座標データベー
スを格納したメモリ、１３は上記撮像機３に取付けら
れ、撮像機３の視線の方向を変更する視野方向変更機で
ある。
態２を示す構成図であり、図において１は地球２の上空
を所定の高度で航行する空間航行体、３は上記空間航行
体１に地球２を指向するように搭載された撮像機、４は
災害発生地や要監視地域などの監視目標、５は上記撮像
機３の視線、６は電波伝搬時間による測距用電波を発生
する、軌道上位置が既知の航法衛星、７は上記空間航行
体１に搭載され、複数の航法衛星６から発する測距用電
波を受信して空間航行体１の位置座標を解析する航法衛
星信号受信機、８は上記空間航行体１の姿勢を検出する
ジャイロやスターセンサなどの姿勢検出機、９は上記空
間航行体１に搭載され、空間航行体１の姿勢を変更する
スラスタやモーメンタムホイールなどの姿勢変更機、１
０は上記航法衛星信号受信機７から受信した上記空間航
行体１の位置情報と上記姿勢検出機８から受信した上記
空間航行体１の姿勢角度情報を解析し、空間航行体１の
位置及び姿勢角度と、予め飛翔計画された目標値とのず
れ量を解析して上記視野方向変更機１３に対して視野方
向変更用の制御信号を発生する計算機、１１は上記空間
航行体１に搭載され、上記空間航行体１の航路を変更す
る航路変更機、１２は監視目標を含む地上各地の位置座
標を上記航法衛星６の採用する座標系に変換し、記録す
ると共に上記計算機１０に送信する位置座標データベー
スを格納したメモリ、１３は上記撮像機３に取付けら
れ、撮像機３の視線の方向を変更する視野方向変更機で
ある。
【００１３】図において航法衛星６、空間航行体１及び
地球２の上の任意の点の位置は、航法衛星６が採用する
座標系によって一意に表現できるので、航法衛星信号受
信機７による空間航行体１の位置座標と姿勢検出機８に
よる空間航行体１の姿勢情報を使用して、撮像機３の視
線５の起点と方向を航法衛星６が採用する座標系の位置
座標と方向ベクトルとして決定できる。また同様に監視
目標４の位置座標も航法衛星６が採用する座標系の位置
座標として決定できる。計算機１０及び位置座標データ
ベースを格納したメモリ１２の動作は実施形態１と同様
である。
地球２の上の任意の点の位置は、航法衛星６が採用する
座標系によって一意に表現できるので、航法衛星信号受
信機７による空間航行体１の位置座標と姿勢検出機８に
よる空間航行体１の姿勢情報を使用して、撮像機３の視
線５の起点と方向を航法衛星６が採用する座標系の位置
座標と方向ベクトルとして決定できる。また同様に監視
目標４の位置座標も航法衛星６が採用する座標系の位置
座標として決定できる。計算機１０及び位置座標データ
ベースを格納したメモリ１２の動作は実施形態１と同様
である。
【００１４】本発明による監視装置では監視目標４の位
置を位置座標データベースを格納したメモリ１２で位置
座標に変換した後に地上からコマンドとして計算機１０
に送信する。次に撮像機３の視線５が監視目標４を指向
するための視野方向変更量を計算機１０を解析し、視野
方向変更機１３を動作させる。このため撮像機３の視線
５は監視目標４を指向するよう制御される。視野方向変
更機としては、光学センサで反射ミラーを回動する方式
や、センサ自体を回動する方式、または電波センサで電
気的に視野方向を変更する方式、検出器の使用部分を選
別する方式などを採用できる。また空間航行体１の航路
が監視目標４から遠くて、撮像機３の視野範囲でカバー
できない場合には、航路変更機１１を動作させて空間航
行体１の航路を監視目標４に接近するように変更する。
例えば空間航行体１として低軌道で地球を周回する人工
衛星を使用する場合には空間航行体１の次の周回以降に
監視目標４を撮像可能な最短時間を計算すると共に、航
路変更した場合に次の周回以降に監視目標４を撮像可能
な最短時間を計算する。この結果航路変更した方が観測
までのインターバルが短い場合には適正軌道及びその軌
道に投入するための軌道変更機動作量を計算機１０が計
算し、軌道変更機１３を動作して飛翔体１の軌道を変更
する。軌道変更の手段としては軌道変更機１３としては
スラスタを用いて、軌道の近地点でスラスタを動作して
別の楕円軌道に投入するなどの手段が採用できる。
置を位置座標データベースを格納したメモリ１２で位置
座標に変換した後に地上からコマンドとして計算機１０
に送信する。次に撮像機３の視線５が監視目標４を指向
するための視野方向変更量を計算機１０を解析し、視野
方向変更機１３を動作させる。このため撮像機３の視線
５は監視目標４を指向するよう制御される。視野方向変
更機としては、光学センサで反射ミラーを回動する方式
や、センサ自体を回動する方式、または電波センサで電
気的に視野方向を変更する方式、検出器の使用部分を選
別する方式などを採用できる。また空間航行体１の航路
が監視目標４から遠くて、撮像機３の視野範囲でカバー
できない場合には、航路変更機１１を動作させて空間航
行体１の航路を監視目標４に接近するように変更する。
例えば空間航行体１として低軌道で地球を周回する人工
衛星を使用する場合には空間航行体１の次の周回以降に
監視目標４を撮像可能な最短時間を計算すると共に、航
路変更した場合に次の周回以降に監視目標４を撮像可能
な最短時間を計算する。この結果航路変更した方が観測
までのインターバルが短い場合には適正軌道及びその軌
道に投入するための軌道変更機動作量を計算機１０が計
算し、軌道変更機１３を動作して飛翔体１の軌道を変更
する。軌道変更の手段としては軌道変更機１３としては
スラスタを用いて、軌道の近地点でスラスタを動作して
別の楕円軌道に投入するなどの手段が採用できる。
【００１５】
【発明の効果】第１の発明によれば、人工衛星の軌道や
航空機の飛行経路の解析や、撮像機の視野方向を地上で
解析する必要がないので、監視目標を撮像機の視野が捉
えるための手続きが簡略であり、災害発生時や緊急事態
に対応して即座にデータを取得できるという効果があ
る。また監視目標の位置を直接制御系の目標値とするの
で誤差要因が少なく、精度よく撮像機で画像情報を取得
できるという効果がある。また空間航行体として人工衛
星を使用することにより地球全体のいかなる地域も監視
可能な監視装置を提供できるという効果がある。
航空機の飛行経路の解析や、撮像機の視野方向を地上で
解析する必要がないので、監視目標を撮像機の視野が捉
えるための手続きが簡略であり、災害発生時や緊急事態
に対応して即座にデータを取得できるという効果があ
る。また監視目標の位置を直接制御系の目標値とするの
で誤差要因が少なく、精度よく撮像機で画像情報を取得
できるという効果がある。また空間航行体として人工衛
星を使用することにより地球全体のいかなる地域も監視
可能な監視装置を提供できるという効果がある。
【００１６】また、第２の発明によれば、監視目標を撮
像機の視野が捉えるための手続きが簡略で、精度よく撮
像機で画像情報を取得でき、いかなる地域も監視可能な
監視装置を提供できるという点は実施形態１と同様であ
るが、これに加えて空間航行体自体の姿勢を変更するの
に比較して少ない労力で視野変更が可能となるという効
果がある。また撮像機を複数具備することで、同時に複
数の監視目標を撮像可能となるという効果がある。
像機の視野が捉えるための手続きが簡略で、精度よく撮
像機で画像情報を取得でき、いかなる地域も監視可能な
監視装置を提供できるという点は実施形態１と同様であ
るが、これに加えて空間航行体自体の姿勢を変更するの
に比較して少ない労力で視野変更が可能となるという効
果がある。また撮像機を複数具備することで、同時に複
数の監視目標を撮像可能となるという効果がある。
【図１】 この発明による監視装置の実施の形態１を示
す構成図である。
す構成図である。
【図２】 この発明の実施形態１による監視装置で位置
座標を目標値として姿勢変更量を決定する方法を示す図
である。
座標を目標値として姿勢変更量を決定する方法を示す図
である。
【図３】 この発明の実施形態１による監視装置で計算
機の中の処理について示す図である。
機の中の処理について示す図である。
【図４】 この発明による監視装置の実施の形態２を示
す構成図である。
す構成図である。
【図５】 従来の監視装置を示す図である。
１ 空間航行体、２ 地球、３ 撮像機、４ 監視目
標、５ 撮像機の視線、６ 航法衛星、７ 航法衛星信
号受信機、８ 姿勢検出機、９ 姿勢変更機、１０ 計
算機、１１ 航路変更機、１２ メモリ、１３ 視野方
向変更機、１４座標原点、１５ 座標系、１６ 目標角
度。
標、５ 撮像機の視線、６ 航法衛星、７ 航法衛星信
号受信機、８ 姿勢検出機、９ 姿勢変更機、１０ 計
算機、１１ 航路変更機、１２ メモリ、１３ 視野方
向変更機、１４座標原点、１５ 座標系、１６ 目標角
度。
Claims (2)
- 【請求項１】 地球の上空を所定の高度で航行する空間
航行体に地球を指向するように搭載され、地球表面の画
像データを取得する撮像機と、電波伝搬時間による測距
用電波を発生する、軌道上位置が既知の複数の航法衛星
と、上記空間航行体に搭載され、上記航法衛星から発す
る測距用電波を受信して空間航行体の位置座標を解析す
る航法衛星信号受信機と、上記空間航行体の姿勢を検出
する姿勢検出機と、上記空間航行体に搭載され、空間航
行体の姿勢を変更する姿勢変更機と、上記飛翔体に搭載
され、飛翔体の軌道を変更する航路変更機と、上記航法
衛星信号受信機から受信した上記空間航行体の位置情報
と上記姿勢検出機から受信した上記空間航行体の姿勢角
度情報を解析し、空間航行体の位置及び姿勢角度と予め
飛翔計画された目標値とのずれ量を解析して上記航路変
更機及び上記姿勢変更機に対して航路及び姿勢変更用の
制御信号を発生する計算機、及び監視目標の位置を上記
航法衛星の採用する座標系による位置座標に変換して記
録すると共に上記計算機に送信する位置座標データベー
スを格納したメモリとにより構成され、上記計算機が監
視目標の位置座標を制御目標値として上記航路変更機及
び上記姿勢変更機を制御することを特徴とする監視装
置。 - 【請求項２】 地球の上空を所定の高度で航行する空間
航行体に地球を指向するように搭載され、地球表面の画
像データを取得する撮像機と、電波伝搬時間による測距
用電波を発生する、軌道上位置が既知の複数の航法衛星
と、上記空間航行体に搭載され、上記航法衛星から発す
る測距用電波を受信して空間航行体の位置座標を解析す
る航法衛星信号受信機と、上記空間航行体の姿勢を検出
する姿勢検出機と、上記撮像機が視野方向を変更する視
野方向変更機と、上記飛翔体に搭載され、飛翔体の軌道
を変更する航路変更機と、上記航法衛星信号受信機から
受信した上記空間航行体の位置情報と上記姿勢検出機か
ら受信した上記空間航行体の姿勢角度情報を受信し、空
間航行体の位置及び姿勢角度に基づき撮像機が指向する
視野方向を解析し、予め計画された上記撮像機の視野方
向の目標値とのずれ量を解析して、上記航路変更機及び
上記視野方向変更機に対して航路及び視野方向変更用の
制御信号を発生する計算機、及び監視目標の位置を上記
航法衛星の採用する座標系による位置座標に変換して記
録すると共に上記計算機に送信する位置座標データベー
スを格納したメモリとにより構成され、上記計算機が監
視目標の位置座標を制御目標値として航路及び視野方向
変更機を制御することを特徴とする監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24657397A JP3606018B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24657397A JP3606018B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1185284A true JPH1185284A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3606018B2 JP3606018B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=17150435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24657397A Expired - Fee Related JP3606018B2 (ja) | 1997-09-11 | 1997-09-11 | 監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3606018B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103186145A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 天津市亚安科技股份有限公司 | 确定监控系统前端设备基准方向的方法及装置 |
| CN103970145A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-06 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种对空间失控目标的自主逼近方法 |
| CN108984963A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-11 | 北京电子工程总体研究所 | 一种地球红外背景辐射仿真方法及系统 |
| CN113879565A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-01-04 | 长光卫星技术有限公司 | 一种卫星在轨自主立体成像姿态规划方法 |
-
1997
- 1997-09-11 JP JP24657397A patent/JP3606018B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103186145A (zh) * | 2011-12-28 | 2013-07-03 | 天津市亚安科技股份有限公司 | 确定监控系统前端设备基准方向的方法及装置 |
| CN103970145A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-06 | 上海宇航系统工程研究所 | 一种对空间失控目标的自主逼近方法 |
| CN108984963A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-11 | 北京电子工程总体研究所 | 一种地球红外背景辐射仿真方法及系统 |
| CN113879565A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-01-04 | 长光卫星技术有限公司 | 一种卫星在轨自主立体成像姿态规划方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3606018B2 (ja) | 2005-01-05 |
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