JP3985371B2 - 監視装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は対象物を監視する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の監視装置は図11のように構成される。図において、1は監視装置筐体、2は監視対象物を撮像する撮像機器、3は撮像機器から得られた映像情報を処理する信号処理機器、4は信号処理機器3で処理された映像を写し出す表示機器である。
【0003】
上記のように構成された監視装置は、例えばビルの入退室監視などに用いられている。ビルへの関係者以外の立ち入りを制限したい場合に上記監視装置が用いられ、人物等がビルに立ち入る場面を撮像機器2で直接的に撮影し、見やすいように信号処理機器3で情報を加工した後、表示機器4に映像情報を表示する。監視員がこの映像を観察し、不審者が監視対象であるビルに侵入していないか判断することで運用されていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成される監視装置においては監視対象物を監視員が認識し、監視装置を直接あるいは間接的に操作することによって画像情報を得るが、このような構成においては監視装置が監視対象物の近傍にあるか、監視装置が半径数百メートルという限られた範囲を監視対象としている場合は問題ないが、国立公園、軍事施設等、監視対象領域が半径数キロメートル以上の広範囲にわたっている場合に監視装置を数十から数百器設置する必要があり、設置した場合においてもこれらの多数の機器での監視は事実上不可能である。また、数キロメートル以上移動する車、船舶などの場合には、監視装置をあらかじめ監視対象が移動するであろうと思われる点に設置しておく必要があり、無作為に移動する監視対象に対しては事実上監視は不可能であった。
【0005】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、監視装置の一部を飛翔体に搭載することで、遠隔操作による移動監視対象の監視を可能とし、十分な高さで飛翔体が飛行することによって監視対象物が移動する場合においても継続して良好な監視作業を実現するための手段を提供するものである。
【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移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部とを具備し、上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信する第2の送信部とを具備し、上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、上記飛翔体および監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納したメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を上記地上局を介して制御する運用制御部とを具備するものである。
【0007】
第2の発明による監視装置は移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部と、上記飛翔体から渋滞の回避ルートを受信する第1の受信部とを具備し、上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信し、また、上記通信施設からの渋滞の回避ルートを上記監視対象物に送信する第2の送信部とを具備し、上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記撮像部によって取得した画像データおよび上記地理情報データベースに基づき渋滞箇所を抽出し、上記監視対象物の位置と上記渋滞箇所とから渋滞の回避ルートを割り出して、上記渋滞の回避ルートを上記地上局を経由して上記飛翔体に送信する第2の信号処理部とを具備するものである。
【0008】
第3の発明による監視装置は移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部とを具備し、上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部および赤外カメラの視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、変更された上記視野にある地球表面の赤外画像データを取得する赤外カメラと、上記監視対象物の位置と上記画像データと上記赤外画像データとを各々上記通信施設に発信する第2の送信部とを具備し、上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記監視対象物の位置データに基づき上記監視対象物を常に撮像部および赤外カメラに捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い、上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記撮像部および赤外カメラによって取得した画像データに基づき画像処理によって画像内を移動する物体の特定および火災などの監視対象物の物理的変化を認識する第2の信号処理部とを具備するものである。
【0009】
第4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単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、上記飛翔体は、移動する監視対象物を指向するレーダ装置と、飛翔体の地球上での3次元的位置を測定する位置測定装置と、地上局からの指令により上記レーダ装置の視野を変更する視野変更機と、地上局からの指令を受信する受信部と、上記レーダ装置で取得した画像情報を地上局に発信する送信部と、上記受信部を経由した地上局からの指令の実行する第1の信号処理部とを具備し、上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記レーダ装置で取得した画像データの前後の比較により抽出した監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に上記レーダ装置に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリと、鳥群・航空機などの飛行物体のレーダ反射特性を記述したデータベースを格納する第4のメモリと、上記第3のメモリに格納されたデータベースおよび第2のメモリに格納されたソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記レーダ装置の撮像視野の算出を行い上記第1のメモリに格納された地図情報のデータとあわせて表示部に監視対象物内の飛行物体の位置を表示させ上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記レーダ装置が取得したレーダ反射データを地上局を介して受信する受信手段と、上記レーダ装置によって取得したデータと上記第4のメモリに格納されたデータベースとの比較を行い移動する物体の特定をする第2の信号処理部と、上記レーダ装置から得られた画像情報および運用制御部からの情報を表示し監視者がモニタする表示部とを具備するものである。
【0010】
第5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単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、上記飛翔体は、地球上での3次元的位置を測定する位置測定装置と、地球表面に対してほぼ垂直に指向するレーザ発振装置と、このレーザ発振装置から地表に向けて発射されたレーザ光の反射を受信する受光部と、地上局からの指令を受信する受信部と、上記受信部を経由した地上局からの指令の実行しレーザ光の発振および反射光の受信の時間遅れを計測する第1の信号処理部と、飛翔体の位置座標情報および第1の信号処理部で計測した時間遅れデータを地上局に発信する送信部とを具備し、上記通信施設は、常に監視対象物を上記レーザ発振装置で垂直に捕えるように上記飛翔体を移動させる目標座標の算出とこの座標に基づいた上記レーザ発振装置の指向方向を解析し上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体の位置データに基づき上記レーザ発振装置で監視対象物領域の地表面を常に垂直に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリと、上記第1の信号処理部から取得したレーザ光の受信時間遅れデータと上記位置測定装置のデータから地表面の高さを算出する第2の信号処理部と、上記第2の信号処理部で算出された地表面高さおよび第1のメモリに格納された地理情報データベースとをあわせて表示し監視者がモニタする表示部とを具備するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1を示すものであり、図において10は地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体、11aは上記飛翔体10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部、12は上記飛翔体10に具備され地上局からの指令により上記撮像部11aの視野を変更する視野変更機、13は上記飛翔体10に具備され地上局33からの指令および監視対象物からの情報を電波にて受信する受信部、14は飛翔体10に具備され上記撮像部11aで取得した画像情報および監視対象物からの情報を地上局33に発信する第2の送信部、15は飛翔体10に具備され上記受信部13を経由した地上局33からの指令の実行する第1の信号処理部、21は監視対象物に具備されGPS(Global Positioning System)などに代表される監視対象物の地球上での3次元的位置が把握できる第1の位置測定装置、22は監視対象物に具備され監視対象物の位置および盗難などが発生した際に異常時信号を上記飛翔体10に発信できる第1の送信部、31は上記飛翔体10を地上局33を介して常に監視対象物を上記撮像部11aで捕えるよう上記飛翔体10を移動させる目標座標の算出とこの座標に基づいた上記撮像部11aの指向方向を解析運用制御する運用制御部、32は上記撮像部11aの撮像した画像データおよび監視対象物に関する情報を地上局33を介して受信し記録するレコーダ、33は上記運用制御部31と上記レコーダ32を備え上記飛翔体10と電波にて情報授受する地上局、34は地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリ、35は飛翔体10および監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部11aに捕えるよう飛翔体10の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリ、42は上記撮像部11aなどから得られた画像情報を表示し監視者がモニタする第1の表示部である。
【0012】
この発明による監視装置は図の如く構成されており、車、船舶などの移動する監視対象物に搭載された第1の位置測定装置21から第1の送信部22を経由して送信された位置情報を飛翔体10に搭載された受信部13が受信し、第1の信号処理部15、および第2の送信部14を経由し地上局33へ送られる。地上局33はこの情報を元に撮像部11aの視野を第2のメモリ35に格納されたソフトウェアから算出し、運用制御部31を介してこの情報を地上局33経由にて飛翔体10に送信する。この際、第2のメモリ35に格納されたソフトウェアの処理フローは図6の様に示される。ソフトウェアは監視対象物の3次元的位置データから、あらかじめパラメータとして格納している観測可能視野角と飛翔体10の高度から観測可能な飛翔体10の3次元的位置を算出(S1)し、飛翔体10の移動目標を算出(S2)する。飛翔体10が移動目標に到達した時点(S3)で観測カバレッジ範囲内にあるかの確認を行い(S4)、範囲内にあれば撮像角度計算を行い(S5)、第1の信号処理部15を介して視野変更機12に撮像部11aの視野を指示し、撮像部11aが監視対象物を撮像(S6)する。撮像した画像情報は第1の信号処理部15を介し第2の送信部を経て地上局33へ送られる。地上局33は運用制御部31を介し監視対象物の3次元座標に基づいて第1のメモリ34に格納された地図道路データの中から抽出したものと撮像データを合わせ込み(S7)、第1の表示部42に表示し、監視者がこの情報を見ることで遠隔監視を可能としている。この際、第1のメモリ34に格納された地図道路データはGIS(Geographical Information System)などに代表される形態の情報であり、三次元座標データと地理情報、道路経路情報をリンクさせたものなどが挙げられる。監視対象物に盗難などの異常が発生した場合、監視対象物の運用者が盗難と判断し、第1の送信部22を用い非常信号を発信し、飛翔体10の受信部13、第1の信号処理部15、第2の送信部14を経て地上局33に送られる。運用制御部31は地上局33を経由して送られた情報を第1のメモリ34に蓄えられた3次元座標で示されたGIS情報に基づき、監視対象物の位置を第1の表示部42に表示する。監視者はこの情報を受け、第1の表示部42に表示された監視対象物の位置および状況を把握することが可能となる。レコーダ32はこれらのデータを記録し、必要に応じて出力する。
【0013】
図において飛翔体10は人工衛星、航空機、気球、飛行船などが挙げられる。また地上局33としては人工衛星、航空機などの管制局、固定の通信施設などが挙げられるが、飛翔体10と交信のできる車載等の移動型地上局などでもよい。また対象となる監視物体は移動する車、船舶等以外に航空機、列車等が挙げられるが、同様にビル、家屋などの固定の物にも適用可能である。
【0014】
実施の形態2.
図2はこの発明の実施の形態2を示すものであり、図において10は地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体、11aは上記飛翔体10に地球を指向するように搭載され地球表面の可視光画像データを取得する撮像部、12は上記飛翔体10に具備され地上局からの指令により上記撮像部11aの視野を変更する視野変更機、13は上記飛翔体10に具備され地上局33からの指令および監視対象物からの情報を電波にて受信する第2の受信部、14は飛翔体10に具備され上記撮像部11aで取得した画像情報および監視対象物からの情報を地上局33に発信する第2の送信部、15は飛翔体10に具備され上記第2の受信部13を経由した地上局33からの指令の実行する第1の信号処理部、21は監視対象物に具備され監視対象物の地球上での3次元的位置が把握できる第1の位置測定装置、22は監視対象物に具備され監視対象物の位置および盗難などが発生した際に異常時信号を飛翔体10に発信できる第1の送信部、23は監視対象物に具備され地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体との情報の授受を行う第1の受信部、24は道路等の地理情報を監視対象物に示す第2の表示部、31は上記飛翔体10を地上局33を介して運用制御する運用制御部、32は上記撮像部11aの撮像した画像データおよび監視対象物に関する情報を地上局33を介して受信し記録するレコーダ、33は上記運用制御部31と上記レコーダ32を備え上記飛翔体10と電波にて情報授受する地上局、34は地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリ、35は飛翔体10および監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部11aに捕えるよう飛翔体10の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリ、37は第1のメモリ34の情報およびVICSなどによって提供される渋滞情報に基づきの渋滞箇所の位置を3次元座標で算出する第2の信号処理部、42は上記撮像部11aなどから得られた画像情報を表示し監視者がモニタする第1の表示部である。
【0015】
この発明による監視装置は図の如く構成されており、車、船舶などの移動する監視対象物に搭載された第1の位置測定装置21から第1の送信部22を経由して送信された位置情報を飛翔体10に搭載された第2の受信部13が受信し、第1の信号処理部15、および第2の送信部14を経由し地上局33へ送られる。地上局33はこの情報を元に監視可能な撮像部11aの視野を第2のメモリ35に格納されたソフトウェアから算出するが、この際の第2のメモリ35に格納されたソフトウェアの処理フローは図7の様に示される。ソフトウェアは監視対象物の3次元位置データから、あらかじめパラメータとして格納している観測可能視野角と飛翔体10の高度から観測可能な飛翔体10の3次元位置を算出(S1)し、飛翔体10の移動目標を算出(S2)する。飛翔体10が移動目標に到達した時点(S3)で観測カバレッジ範囲内にあるかの確認を行い(S4)、範囲内にあれば撮像角度計算を行い(S5)、第1の信号処理部15を介して視野変更機12に撮像部11aの視野を指示し、撮像部11aが監視対象物を撮像(S6)する。撮像した画像情報は第1の信号処理部15を介し第2の送信部を経て地上局33へ送られる。地上局33は運用制御部31を介し監視対象物の3次元座標に基づいて第1のメモリ34に格納された地図道路データの中から抽出したものと撮像データを合わせ込み(S7)、第1の表示部42に表示し、監視者がこの情報を見ることで遠隔監視を可能としている。この際、第1のメモリ34に格納された地図道路データはGIS(Geographical Information System)などに代表される形態の情報であり、三次元座標データと地理情報、道路経路情報をリンクさせたものなどが挙げられる。撮像部11aから得られた画像情報と第1のメモリ34に格納された地図道路データとを第2の信号処理部37が画像処理し、渋滞箇所の抽出を行う。抽出された渋滞箇所を第2の信号処理部37が位置座標に変換し、第1のメモリに蓄えられた地図情報のどこに当たるかを算出した後に道路情報から回避ルートを割り出す。割り出された回避ルートは運用制御部31、地上局33および第2の受信部13を介して第1の受信部23に送信される。監視対象物の運用者は送信された情報を第2の表示部で確認できる。また監視対象物に盗難などの異常が発生した場合、監視対象物の運用者盗難と判断し、第1の送信部22を用いて非常信号を発信し、飛翔体10の第2の受信部13、第1の信号処理部15、第2の送信部14を経て地上局33に送られる。運用制御部31は地上局33を経由して送られた情報を第1のメモリ34に蓄えられたGIS情報に基づき、監視対象物の位置を第1の表示部42に表示する。監視者はこの情報を受け、第1の表示部42に表示された監視対象物の位置および状況を把握することが可能となる。レコーダ32はこれらのデータを記録し、必要に応じて出力する。
【0016】
図において飛翔体10は人工衛星、航空機、気球、飛行船などが挙げられる。また地上局33としては人工衛星、航空機などの管制局、固定の通信施設などが挙げられるが、飛翔体10と交信のできる車載等の移動型地上局などでもよい。また監視対象物としては移動する車、船舶等以外に航空機、列車等が挙げられるが、同様にビル、家屋などの固定の物にも適用可能である。
【0017】
実施の形態3.
図3はこの発明の実施の形態3を示すものであり、図において10は地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体、11aは上記飛翔体10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部、11bは上記飛翔体10に具備され地球を指向するように搭載された赤外カメラ、12は上記飛翔体10に具備され地上局からの指令により上記撮像部11aおよび上記赤外カメラ11bの視野を変更する視野変更機、13は上記飛翔体10に具備され地上局33からの指令および監視対象物からの情報を電波にて受信する第2の受信部、14は飛翔体10に具備され上記撮像部11aおよび上記赤外カメラ11bで取得した画像情報および監視対象物からの情報を地上局33に発信する第2の送信部、15は飛翔体10に具備され上記第2の受信部13を経由した地上局33からの指令の実行する第1の信号処理部、21は監視対象物に具備され監視対象物の地球上での3次元的位置が把握できる第1の位置測定装置、22は監視対象物に具備され監視対象物の位置および盗難などが発生した際に異常時信号を上記飛翔体10に発信できる第1の送信部、31は上記飛翔体10を地上局33を介して運用制御する運用制御部、32は上記撮像部11aおよび上記赤外カメラ11bが撮像した画像データおよび監視対象物に関する情報を地上局33を介して受信し記録するレコーダ、33は上記運用制御部31と上記レコーダ32を備え上記飛翔体10と電波にて情報授受する地上局、34は地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリ、35は監視対象物の位置データに基づき監視対象物を追従し常に監視を維持するよう設定するソフトウェアを格納した第2のメモリ、36は監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリ、37は上記撮像部11aおよび上記赤外カメラ11bによって取得した動画データに基づき画像処理によって画像内を移動する物体の特定をする第2の信号処理部、42は上記撮像部11aおよび上記赤外カメラ11bから得られた画像情報を表示し監視者がモニタする第1の表示部である。
【0018】
この発明による監視装置は図の如く構成されており、国立公園、軍事施設等の監視対象物に具備された第1の位置測定装置21から第1の送信部22を経由して送信された位置情報を飛翔体10に搭載された第2の受信部13が受信し、第1の信号処理部15、および第2の送信部14を経由し地上局33へ送られる。地上局33はこの情報を元に監視可能な撮像部11aおよび赤外カメラ11bの視野を第2のメモリ35に格納されたソフトウェアから算出するが、この際の第2のメモリ35に格納されたソフトウェアの処理フローは図8の様に示される。ソフトウェアは監視対象物の3次元位置データから、あらかじめパラメータとして格納している観測可能視野角と飛翔体10の高度から観測可能な飛翔体10の3次元位置を算出(S1)し、飛翔体10の移動目標を算出(S2)する。飛翔体10が移動目標に到達(S3)した時点で観測カバレッジ範囲内にあるかの確認(S4)を行い、範囲内にあれば第1の信号処理部15を介して視野変更機12に撮像部11aおよび赤外カメラ11bの視野を指示(S5)し、撮像部11aおよび赤外カメラ11bが監視対象物を撮像(S6)する。撮像した画像情報は第1の信号処理部15を介し第2の送信部を経て地上局33へ送られる。地上局33は運用制御部31を介し監視対象物の3次元座標に基づいて第1のメモリ34に格納された地図道路データの中から抽出したものと撮像データを合わせ込み(S7)、第1の表示部42に表示し、監視者がこの情報を見ることで遠隔監視を可能としている。この際、第1のメモリ34に格納された地図道路データはGIS(Geographical Information System)などに代表される形態の情報であり、三次元座標データと地理情報、道路経路情報をリンクさせたものなどが挙げられる。同時に第2の信号処理部38は撮像部11aおよび赤外カメラ11bから得られた画像情報から画像処理にて移動物体を抽出(S9)し、その位置データを算出する。この情報と第3のメモリ36に蓄えられた監視領域情報に基づいて監視対象物に対する侵入物の有無を判断(S10)する。第2の信号処理部37が、侵入物を確認した場合、その位置座標を計算(S11)し、運用制御部31を介して第1の表示部に表示される。監視者は表示された情報を確認し、監視対象物の状況を確認できる。同時に火災などの状況においては、第2の信号処理部37がフロー図のS9に示される処理を行うことで監視領域内に200℃以上の領域の有無を赤外カメラ11bの画像データより検出し、火災の発生を知らせる。また監視対象物の運用者が異常発生と判断した場合においても、第1の送信部22を用い非常信号を発信し、飛翔体10の第2の受信部13、第1の信号処理部15、第2の送信部14を経て地上局33に送られる。運用制御部31は地上局10を経由して送られた情報を第1のメモリ34に蓄えられたGIS情報に基づき、監視対象物の位置を第1の表示部42に表示する。監視者はこの情報を受け、第1の表示部42に表示された監視対象物の位置および状況を把握することが可能となる。レコーダ32はこれらのデータを記録し、必要に応じて出力する。
【0019】
図において飛翔体10は人工衛星、航空機、気球、飛行船などが挙げられる。また地上局33としては人工衛星、航空機などの管制局、固定の通信施設などが挙げられるが、飛翔体10と交信のできる車載等の移動型地上局などでもよい。また監視対象物としては広範囲にわたる監視対象領域を持つ国立公園、軍事施設等が挙げられるが、同様に移動する車、船舶、航空機、列車等にも適用可能である。
【0020】
実施の形態4.
図4はこの発明の実施の形態4を示すものであり、図において10は地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体、12は上記飛翔体10に具備され地上局からの指令によりレーダ装置16の視野を変更する視野変更機、13は上記飛翔体10に具備され地上局33からの指令を電波にて受信する第2の受信部、14は飛翔体10に具備されレーダ装置16で取得した画像情報を地上局33に発信する第2の送信部、15は飛翔体10に具備され上記第2の受信部13を経由した地上局33からの指令の実行する第1の信号処理部、16は上記飛翔体10に具備され地球表面を指向するレーダ装置、17は上記飛翔体10に具備され飛翔体10のGPSに代表される地球上での3次元的位置が把握できる位置測定装置、31は常に監視対象物をレーダ装置16で捕えるよう上記飛翔体10を移動させる目標座標の算出とこの座標に基づいた上記レーダ装置16の指向方向を解析し上記飛翔体10を地上局33を介して制御する運用制御部、32は上記レーダ装置16の撮像した画像データを地上局33を介して受信し記録するレコーダ、33は上記運用制御部31と上記レコーダ32を備え上記飛翔体10と電波にて情報授受する地上局、34は地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリ、35は監視対象物の位置データに基づき監視対象物を追従し常にレーダ装置16の視野に捕えるよう設定するソフトウェアを格納した第2のメモリ、36は監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリ、37は上記レーダ装置16によって取得したデータと第4のメモリ40に格納されたデータベースとの比較を行い移動する物体の特定をする第2の信号処理部、40は鳥群・航空機などの飛行物体のレーダ反射特性を記述したデータベースを格納する第4のメモリ、42は上記レーダ装置16などから得られた画像情報を表示し監視者がモニタする第1の表示部である。
【0021】
この発明による監視装置は図の如く構成されており、運用制御部31は第2のメモリ35に格納されたソフトウェアおよび第3のメモリ36に格納された監視対象領域の定義から監視対象領域をレーダ装置16の視野に捕えることができるよう、飛翔体10の移動目標およびレーダ装置16の視野を算出する。この際の第2のメモリに格納されたソフトウェアの処理フローは図9の様に示される。ソフトウェアは監視対象領域の3次元位置データから、あらかじめパラメータとして格納している観測可能視野角と飛翔体10の高度から観測可能な飛翔体10の3次元位置を算出(S1)し、飛翔体10の移動目標を算出(S2)する。飛翔体10が移動目標に到達(S3)した時点で観測カバレッジ範囲内にあるかの確認(S4)を行い、範囲内にあれば第1の信号処理部15はこの情報を元に視野変更機12を介してレーダ装置16の視野を指示(S5)し、レーダ装置16が監視対象領域を撮像(S6)する。撮像したレーダ画像情報は第1の信号処理部15を介し位置測定装置17で取得した飛翔体10の位置情報とともに第2の送信部を経て地上局33へ送られる。地上局33は運用制御部31を介して第2の信号処理部37で処理を行い、画像データの前後のデータ比較を行い移動物体の抽出を行う(S9)。レーダ反射特性データベースとレーダ装置16で取得した移動物体のレーダ反射特性との比較をし、監視対象領域内に捕えられた物体の特定およびその位置の算出を行う(S10,S11)。運用制御部31は監視対象物の3次元座標に基づいて第1のメモリ34に格納された地図道路データと抽出したものと撮像データを合わせ込み(S7)、第1の表示部42に表示する。この際、第1のメモリ34に格納された地図道路データはGIS(Geographical Information System)などに代表される形態の情報であり、三次元座標データと地理情報、道路経路情報をリンクさせたものなどが挙げられる。監視者はこの情報を受け、監視対象領域内の物体、およびその位置を把握することが可能となる。レコーダ32は運用制御部31からの出力データを記録し、必要に応じて出力する。
【0022】
図において飛翔体10は人工衛星、航空機、気球、飛行船などが挙げられる。また地上局33としては人工衛星、航空機などの管制局、固定の通信施設などが挙げられるが、飛翔体10と交信のできる車載等の移動型地上局などでもよい。また監視対象物としては空港付近の領域の鳥害防止用監視が挙げられるが、同様に軍事施設付近領域の脅威監視にも適用可能である。
【0023】
実施の形態5.
図5はこの発明の実施の形態5を示すものであり、図において10は地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体、13は上記飛翔体10に具備され地上局33からの指令を電波にて受信する第2の受信部、14は飛翔体10に具備され第1の信号処理部に記録されたレーザ発振装置18からレーザが発射された時間とその反射光を受光した時間の情報を地上局33に発信する第2の送信部、15は飛翔体10に具備され上記第2の受信部13を経由した地上局33からの指令の実行およびレーザ発振装置18からレーザが発射された時間とその反射光を受光した時間を記録する第1の信号処理部、17は上記飛翔体10に具備され飛翔体10の地球上での3次元的位置が把握できるGPSに代表される位置測定装置、18は上記飛翔体10に具備され地球表面に対してほぼ垂直に指向するレーザ発振装置、19はレーザ発振装置18から地表に向けて発射されたレーザ光を受信する受光部、31は常にレーザ発振装置を観測領域の地球表面に対して垂直に捕えるよう上記飛翔体10を移動させる目標座標を解析し上記飛翔体10を地上局33を介して制御する運用制御部、32は第2の信号処理部で算出された地表面の高さを記録するレコーダ、33は上記運用制御部31と上記レコーダ32を備え上記飛翔体10と電波にて情報授受する地上局、34は地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリ、35は監視対象物の位置データに基づき監視対象物を追従し常に監視を維持するよう設定するソフトウェアを格納した第2のメモリ、36は監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリ、37は上記レーザ発振装置18および上記受光部19によって取得したレーザ光の受信遅れデータと前記第2の位置測定装置17のデータから地表面の高さを算出する第2の信号処理部、42は監視者がモニタする第1の表示部である。
【0024】
この発明による監視装置は図の如く構成されており、第2のメモリ35に格納されたソフトウェアを用いて観測を実施する。この際の第2のメモリに格納されたソフトウェアの処理フローは図10の様に示される。第2のメモリ35に格納されたソフトウェアは第3のメモリ36に格納されている監視対象領域の定義から、観測可能な飛翔体10の3次元位置を算出(S1)し、飛翔体10の移動目標を算出(S2)する。飛翔体10が移動目標に到達(S3)した時点で観測カバレッジ範囲内にあるかの確認(S4)を行い、範囲内にあれば監視を開始する。飛翔体10はレーザ発振装置からレーザ光を射出し、海面などで反射したレーザ光を受光部19で受ける(S5)。この時第1の信号処理部15において発振した時刻、および反射光を受信した時刻、および位置測定装置からの情報をまとめて第2の送信部13を介して地上局33に送信する(S6)。地上局33は運用制御部31を介してこれらのデータを第2の信号処理部37で処理を行い、海面の高さなどを算出する(S7)。運用制御部31は監視を行った領域の3次元座標に基づいて第1のメモリ34に格納された地図道路データと監視データを合わせ込み(S8)、第1の表示部42に表示する。この際、第1のメモリ34に格納された地図道路データはGIS(Geographical Information System)などに代表される形態の情報であり、三次元座標データと地理情報、道路経路情報をリンクさせたものなどが挙げられる。監視者はこの情報を受け、監視対象領域内の波高(津波)などを把握することが可能となる。レコーダ32はこれらのデータを記録し、必要に応じて出力する。
【0025】
図において飛翔体10は人工衛星、航空機、気球、飛行船などが挙げられる。また地上局33としては人工衛星、航空機などの管制局、固定の通信施設などが挙げられるが、飛翔体10と交信のできる車載等の移動型地上局などでもよい。また監視対象物としては港湾施設付近の海面高さ監視が挙げられるが、同様に陸域での地殻変動監視にも適用可能である。
【0026】
【発明の効果】
第1の発明は、広範囲にわたって移動する監視対象物を監視員が追従することなく遠隔からの監視することが可能になり、かつ監視対象物の現状および位置情報の確認が可能となる。
また、広範囲にわたって移動する監視対象物を遠隔からでも監視対象物から発せられる情報などによって盗難などの非常事態に際して監視対象物の状況把握および位置追跡が監視者側で可能となる。
【0027】
第2の発明は、広範囲にわたって移動する監視対象物を遠隔からでも監視対象物の現状および位置情報の確認が可能となり、かつ監視対象物に対して渋滞等を回避する適切な移動ルートなどの情報を示すことが可能となる。
【0028】
第3の発明は、遠隔からでも監視対象領域への侵入、火災などに関する情報が監視者側で取得することが可能となる。
【0029】
第4の発明は、遠隔からでも監視対象領域に接近する飛行物体の監視、および脅威に関する情報が監視者側で取得することが可能となる。
【0030】
第5の発明は、遠隔からでも海面の波高監視などを行い、異常な海面高さの変化を感知することで波高などに関する情報が監視者側で取得することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1における構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態2における構成図である。
【図3】 この発明の実施の形態3における構成図である。
【図4】 この発明の実施の形態4における構成図である。
【図5】 この発明の実施の形態5における構成図である。
【図6】 実施の形態1におけるソフトウェア処理フロー図である。
【図7】 実施の形態2におけるソフトウェア処理フロー図である。
【図8】 実施の形態3におけるソフトウェア処理フロー図である。
【図9】 実施の形態4におけるソフトウェア処理フロー図である。
【図10】 実施の形態5におけるソフトウェア処理フロー図である。
【図11】 従来の監視装置における構成図である。
【符号の説明】
1 監視装置筐体、2 撮像機器、3 信号処理機器、4 表示機器、10 飛翔体、11a 撮像部、11b 赤外カメラ、12 視野変更機、13 第2の受信部、14 第2の送信部、15 第1の信号処理部、16 レーダ装置、17 第2の位置測定装置、18 レーザ発振装置、19 受光部、21 第1の位置測定装置、22 第1の送信部、23 第1の受信部、24 第2の表示部、31 運用制御部、32 レコーダ、33 地上局、34 第1のメモリ、35 第2のメモリ、36 第3のメモリ、37 第2の信号処理部、42 第1の表示部。
Claims (7)
- 移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、
上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部とを具備し、
上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信する第2の送信部とを具備し、
上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、上記飛翔体および監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納したメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を上記地上局を介して制御する運用制御部とを具備したことを特徴とする監視装置。 - 移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、
上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部と、上記飛翔体から渋滞の回避ルートを受信する第1の受信部とを具備し、
上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信し、また、上記通信施設からの渋滞の回避ルートを上記監視対象物に送信する第2の送信部とを具備し、
上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記撮像部によって取得した画像データおよび上記地理情報データベースに基づき渋滞箇所を抽出し、上記監視対象物の位置と上記渋滞箇所とから渋滞の回避ルートを割り出して、上記渋滞の回避ルートを上記地上局を経由して上記飛翔体に送信する第2の信号処理部とを具備したことを特徴とする監視装置。 - 移動する監視対象物と、地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、
上記監視対象物は、監視対象物の位置を測定する第1の位置測定部と、上記監視対象物の位置を上記飛翔体に送信する第1の送信部とを具備し、
上記飛翔体は、上記通信施設からの指令および上記第1の送信部からの上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する第2の位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部および赤外カメラの視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、変更された上記視野にある地球表面の赤外画像データを取得する赤外カメラと、上記監視対象物の位置と上記画像データと上記赤外画像データとを各々上記通信施設に発信する第2の送信部とを具備し、
上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記監視対象物の位置データに基づき上記監視対象物を常に撮像部および赤外カメラに捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い、上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記撮像部および赤外カメラによって取得した画像データに基づき画像処理によって画像内を移動する物体の特定および火災などの監視対象物の物理的変化を認識する第2の信号処理部とを具備したことを特徴とする監視装置。 - 地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、
上記飛翔体は、移動する監視対象物を指向するレーダ装置と、飛翔体の地球上での3次元的位置を測定する位置測定装置と、地上局からの指令により上記レーダ装置の視野を変更する視野変更機と、地上局からの指令を受信する受信部と、上記レーダ装置で取得した画像情報を地上局に発信する送信部と、上記受信部を経由した地上局からの指令の実行する第1の信号処理部とを具備し、
上記通信施設は、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体および上記レーダ装置で取得した画像データの前後の比較により抽出した監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に上記レーダ装置に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリと、鳥群・航空機などの飛行物体のレーダ反射特性を記述したデータベースを格納する第4のメモリと、上記第3のメモリに格納されたデータベースおよび第2のメモリに格納されたソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記レーダ装置の撮像視野の算出を行い上記第1のメモリに格納された地図情報のデータとあわせて表示部に監視対象物内の飛行物体の位置を表示させ上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記レーダ装置が取得したレーダ反射データを地上局を介して受信する受信手段と、上記レーダ装置によって取得したデータと上記第4のメモリに格納されたデータベースとの比較を行い移動する物体の特定をする第2の信号処理部と、上記レーダ装置から得られた画像情報および運用制御部からの情報を表示し監視者がモニタする表示部とを具備したことを特徴とする監視装置。 - 地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体と、上記飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設からなる監視装置において、
上記飛翔体は、地球上での3次元的位置を測定する位置測定装置と、地球表面に対してほぼ垂直に指向するレーザ発振装置と、このレーザ発振装置から地表に向けて発射されたレーザ光の反射を受信する受光部と、地上局からの指令を受信する受信部と、上記受信部を経由した地上局からの指令の実行しレーザ光の発振および反射光の受信の時間遅れを計測する第1の信号処理部と、飛翔体の位置座標情報および第1の信号処理部で計測した時間遅れデータを地上局に発信する送信部とを具備し、
上記通信施設は、常に監視対象物を上記レーザ発振装置で垂直に捕えるように上記飛翔体を移動させる目標座標の算出とこの座標に基づいた上記レーザ発振装置の指向方向を解析し上記飛翔体を地上局を介して制御する運用制御部と、上記飛翔体と情報授受する地上局と、地球上各地の地理情報および道路情報を記述した地理情報データベースを格納した第1のメモリと、上記飛翔体の位置データに基づき上記レーザ発振装置で監視対象物領域の地表面を常に垂直に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納した第2のメモリと、監視対象物の領域を定義する情報を格納した第3のメモリと、上記第1の信号処理部から取得したレーザ光の受信時間遅れデータと上記位置測定装置のデータから地表面の高さを算出する第2の信号処理部と、上記第2の信号処理部で算出された地表面高さおよび第1のメモリに格納された地理情報データベースとをあわせて表示し監視者がモニタする表示部とを具備したことを特徴とする監視装置。 - 地球の上空を所定の高度で航行する単独若しくは複数の飛翔体を備え、移動する地上の監視対象物を監視する監視装置において、
上記飛翔体は、
上記飛翔体が送信する上記飛翔体の位置データと上記監視対象物の位置データと上記飛翔体の撮像部が撮像する画像データを受信する地上局と、上記飛翔体および上記監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納したメモリと、上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を上記地上局を介して制御する運用制御部と、を具備する地上の通信施設が、上記飛翔体に向けて送信する指令および上記監視対象物が上記飛翔体に向けて送信する監視対象物の位置を受信する受信部と、
飛翔体の位置を測定する位置測定装置と、
上記指令を実行する信号処理部と、
上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、
変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、
上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信する第2の送信部と、を具備することを特徴とする監視装置。 - 地球の上空を航行する単独若しくは複数の飛翔体と情報授受する固定または移動型の通信施設を備え、移動する地上の監視対象物を監視する監視装置において、
上記通信施設は、
上記通信施設からの指令および上記監視対象物が上記飛翔体に向けて送信する上記監視対象物の位置を受信する受信部と、飛翔体の位置を測定する位置測定装置と、上記指令を実行する信号処理部と、上記指令により撮像部の視野を変更する視野変更部と、変更された上記視野にある地球表面の画像データを取得する撮像部と、上記監視対象物の位置と上記撮像部で取得した画像データとを各々上記通信施設に発信する送信部とを具備する飛翔体との間で、上記飛翔体の位置データと上記監視対象物の位置データと上記画像データを授受する地上局と、
上記飛翔体および監視対象物の位置データに基づき監視対象物を常に撮像部に捕えるよう飛翔体の移動目標座標および撮像視野を算出するソフトウェアを格納したメモリ部と、
上記ソフトウェアを用いて上記飛翔体の移動目標座標および上記撮像部の撮像視野の算出を行い上記飛翔体を上記地上局を介して制御する運用制御部と、
を具備したことを特徴とする監視装置。
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