JP2005147678A

JP2005147678A - 監視装置

Info

Publication number: JP2005147678A
Application number: JP2003380753A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Baba; 智義馬場; Kohei Kawazoe; 浩平川添
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-11-11
Filing date: 2003-11-11
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-11
Also published as: JP4131697B2

Abstract

【課題】広範囲に渡る監視を自動的に行うことにより操作員の負担を軽減し、更に、海象状況や操作員が所望する監視の属性に応じて、効率良く監視を行う監視装置を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザレーダ装置１は水面上の物体を監視する。データベース１４には、監視に係る指示情報、海象条件、及びレーザレーダ装置１を制御するための制御情報が互いに対応付けられて格納されている。制御部５は、入力情報として、海象条件と監視に係る指示情報とを得、これら入力情報に基づいてデータベース１４から対応する制御情報を取得し、この制御情報に基づいてレーザレーダ装置１の各部を制御するための制御信号を形成し、旋回台コントローラ１０などの各制御コントローラへ出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水上浮遊物や障害物などの監視を行う監視装置に関するものである。

従来、船舶等に設置され、広範囲に渡り物体を探知する監視装置として、赤外線カメラや電波レーダ等が知られている。
また、それ自体が発熱体ではない物体を探知する際に適したものとしてレーザレーダ装置を使用した監視装置がある。
レーザレーダ装置を使用した監視装置として、例えば、特開2002−162466号公報（特許文献１）には、操作員が双眼鏡で見るのと同じように監視結果が表示されているモニタ装置を動かすと、そのモニタ装置の動作に追従してレーザレーダ装置が自動的に制御され、目標対象物を追尾する監視装置について開示されている。
特開2002−162466号公報（段落［0017］〜［0024］）

しかしながら、上記特許文献１に記載された監視装置では、目標対象物の探知や目標対象物までの距離検出は、操作員自らが装置を操作することにより行わなければならない。
したがって、結局、操作員の負担は双眼鏡によって監視を行っていたときと全く変わらず、依然として操作員の負担は軽減されていない。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、広範囲に渡る監視を自動的に行うことにより操作員の負担を軽減し、更に、海象状況や操作員が所望する監視の属性に応じて、効率良く監視を行う監視装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の監視装置は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる監視装置は、海上を監視する監視手段と、監視に係る指示情報、海象条件、及び前記監視手段を制御するための制御情報が互いに対応付けられて格納されている記憶手段と、入力情報として、海象条件と監視に係る指示情報とを得、これら入力情報に基づいて前記記憶手段から対応する制御情報を取得する取得手段と、取得された前記制御情報に基づいて前記監視手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

記憶手段には、監視に係る指示情報、海象条件、及び制御情報が互いに対応付けられて格納されている。このように、制御情報は、監視に係る指示情報、及び海象条件によって特定することができる。
ここで、監視に係る指示情報とは、どの程度の探知精度で監視を行いたいか、或いはどの程度の時間で監視を行いたいか等を指示する情報であり、例えば、探知確率、監視時間、監視幅等が挙げられる。
ここで、探知確率とは、所定の海象条件において所定の制御情報に基づき監視手段を制御した場合に、水上浮遊物を探知することができる確率である。一方、監視時間は、例えば、10km四方の領域を監視するのに要する時間である。また、監視幅は、監視範囲の水平方向の距離である。
ところで、監視、探索と一口に言っても、遭難者を探索する場合と、船舶の進行方向における障害物を監視するのとでは、要求される探知精度や監視時間が異なる。即ち、遭難者を探索する場合には、不特定な広範囲に渡り探索を行わなければならず、また、迅速に探知することが求められる。一方、船舶の進行を妨げるような障害物がないか否かを監視するような場合には、進行方向付近における監視がなされればよく、それほど広範囲に渡る監視は要求されない。
このため、監視や探索を効率良く行うためには、要求されている監視の属性に応じて監視装置を制御することが重要となる。
そこで、監視の属性を示す情報として、探知精度や監視時間、監視幅等の監視に係る指示情報を用い、この監視に係る指示情報を制御情報を特定するためのパラメータとして使用している。
また、本発明では、制御情報を特定するためのパラメータとして海象条件を使用している。これは、波が高く荒れている海で探索を行う場合と、波がほとんどなく穏やかな海で探索を行う場合を想定すればわかるように、探知確率や監視時間には海象条件が大きく関わっているからである。なお、海象条件としては、例えば、波の高さ、波の周期等が挙げられる。
また、監視手段としては、例えば、赤外線カメラ、電波レーダ装置、レーザレーダ装置等が挙げられ、監視手段は、海上を監視するものであれば、特に設置場所は問わない。即ち、船舶に設置されているか、陸上の施設に設置されているかは問わない。
また、制御情報としては、例えば、監視画角、旋回範囲、旋回速度、シャッタ開閉タイミング等が挙げられる。また、制御手段としては、例えば、監視画角を調節するズームレンズ、旋回範囲や旋回速度を制御する旋回台コントローラ、シャッタ開閉タイミングを制御する高速ゲート装置コントローラ等が挙げられる。

また、本発明の監視装置において、前記制御情報には船舶を制御するための船舶運行情報が含まれることを特徴とする。
このように、制御情報に船舶を制御するための船舶運行情報を含ませることにより、船舶の運行も海象条件や探索や監視の属性に適したものとすることができる。
なお、船舶運行情報としては、例えば、船速等が挙げられる。

本発明の監視装置によれば、海象条件、監視に関する指示情報、及び制御情報を互いに対応付けて記憶手段に格納しておき、入力情報として得た海象条件及監視に関する指示情報によって制御情報を特定することにより、監視の属性に応じた最適な制御情報により監視手段を制御することができるとともに、海象条件に応じた適切な監視を行うことができる。また、最適な制御情報を記憶手段から直接取得することができるため、制御情報を得るための煩雑な処理が不要となり、簡易に且つ迅速に制御を行うことができる。また、監視制御を自動的に行われるため、操作員の負担を低減させることができる。

また、本発明の監視装置によれば、制御情報には、船舶の運行情報も含まれているため、監視の属性などに応じて船舶の運行をも制御することができるので、よりいっそう制御の精度を高めることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１は、船舶に監視装置を設け、水上浮遊物の探索を行う場合における監視装置の全体構成を示すブロック図である。
同図に示すように、符号１はレーザレーダ装置（監視手段）であり、レーザ装置２とICCD（イメージインテンシファイアCCD）カメラ３とにより構成されている。
レーザ装置２は、レーザヘッド２１及び送光レンズアクチュエータ２２からなり、またICCDカメラ３は、ICCDカメラヘッド３１、高速ゲート装置３２、ズームレンズ３３からなる。これらのうち、レーザヘッド２１はレーザ電源４から電力を供給されてパルス状のレーザ光を送光レンズ（図示略）を介して前方に照射する。このときのレーザ光の照射角度は、制御部（取得手段）５からの制御信号により動作する送光レンズアクチュエータ２２により調節される。

高速ゲート装置３２は、高速ゲート装置コントローラ６が送出するシャッタ動作信号により動作し、レーザ光による反射光をICCDカメラヘッド３１に取り込むシャッタとして機能する。このときのICCDカメラ３１の監視画角は、制御部５からの制御信号により動作するズームレンズ３３で調節される。
符号７は同期回路であり、制御部５からの制御信号に基づき同期信号を形成し、レーザ電源４を介してレーザヘッド２１の動作信号を形成するとともに、高速ゲート装置コントローラ６を介して高速ゲート装置３２のシャッタ動作信号を形成する。
符号８は画像処理装置であり、ICCDカメラヘッド３１からの画像信号を所定の手順で処理し、モニタ装置９へ出力する。モニタ装置９は、ICCDカメラ３１で取り込まれ、画像処理装置８により処理された画像データを可視情報として表示画面に再生する。操作員は、表示画面に映し出される画像を観察することにより、水上浮遊物の存在の有無を確認する。

符号１０は、旋回台コントローラであり、制御部５からの制御信号に基づき旋回台１１の回動を制御することにより、レーザレーダ装置１を垂直軸回り（パン）及び水平軸回り（ティルト）に回動させ、所望の旋回範囲、旋回速度に調節する。
符号１２は、制御部５からの制御信号に基づいて船舶を制御する船舶制御部である。
符号１３は、操作員が海象条件を入力する入力部（入力手段）である。
符号１４は、海象条件、当該監視装置の各部を制御するための制御情報、及び船舶運行情報が互いに対応付けられて格納されているデータベース（記憶手段）である。なお、当該データベース１４に格納されている内容の詳細については後述する。
制御部５は、入力部１３から入力された海象条件に基づいて、データベース１４から該当する制御パターン（制御情報及び船舶運行情報）を取得し、この制御パターンに基づいて所定の制御信号に変換し、各部コントローラ、即ち、同期回路７、高速ゲート装置コントローラ６、送光レンズアクチュエータ２２、ズームレンズ３３、旋回台コントローラ１０、船舶制御部１４に対してそれぞれ送出する。
上述したような構成からなる監視装置におけるレーザレーダ装置１の基本的な動作については、例えば、特開2002-162466の段落「0014」から段落「0015」に示されている。

次に、データベース１４に格納されている内容の詳細について説明する。
データベース１４には、探知確率、監視時間、監視幅（監視に係る指示情報）、海象条件、及びレーザレーダ装置１を制御するための制御パターンが互いに対応付けられて格納されている。
データベース１４に格納されているこれらの情報は、予め以下のようなシミュレーションを行い、そのシミュレーション結果を分析して得たものである。
具体的には、探知目標物を海上の所定の位置に固定し、船舶を探知目標物の方角へ徐々に進行させながら、所定の制御パターンでレーザレーダ装置１を制御した場合における目標探知物の視認回数、視認時間、目標探知物までの距離等の情報をシミュレーションにより取得する。そして、制御パターン、海象条件をそれぞれ変えながら、上記シミュレーションを繰り返し行うことにより、様々な条件状況下における視認回数等のデータを収集する。なお、ここで制御パターンとは、レーザレーダ装置１の旋回速度、旋回範囲、監視画角、監視範囲、並びに船舶の速度の組み合わせからなる。

そして、収集したデータを所定の計算式、関数により解析することにより、最終的に、探知確率−監視時間特性テーブル、探知確率−監視幅特性テーブルを制御パターン毎に求める。ここで、探知確率−監視時間特性テーブルの一例を図２に示す。また、探知確率−監視幅特性テーブルの一例を図３に示す。ここで、探知確率とは、所定の海象条件において所定の制御情報に基づき監視手段を制御した場合に、水上浮遊物を探知することができる確率である。また、監視時間は、例えば、10km四方の領域を監視するのに要する時間である。また、監視幅は、監視範囲の水平方向の距離である。
そして、図２、図３に示した各種特性テーブルを海象条件毎に多数作成し、データベース１４に格納する。

次に、本実施形態にかかる監視装置の動作について説明する。
まず、操作員は、監視開始時において、入力部１３（図１参照）から現在の海象条件を入力する。次に、監視に係る指示情報として、例えば、探知確率「80%」と入力する。
これにより、入力部１３から制御部５へこれらの入力情報が伝達される。制御部５は、入力情報として「探索確率80%」と「海象条件」を得ると、これらの入力情報に対応する制御情報をデータベース１４から取得する。
具体的には、入力された海象条件に一致する特性テーブルを抽出する。この結果、探知確率−監視時間特性テーブル（図２参照）と、探知確率−監視幅特性テーブル(図３参照)の２つの特性テーブルが抽出される。そして、探知確率−監視時間特性テーブルにおいては、探索確率80%における監視時間が最も短い制御パターンを、一方、探知確率−監視幅特性テーブルにおいては、探索確率80％における監視幅が最も小さい制御パターンを選択する。これにより、例えば、図２に示す探知確率−監視時間特性テーブルにおいては、制御パターンＤが、図３に示す探知確率−監視幅特性テーブルにおいては、制御パターンＡが選択される。

次に、制御部５は、制御パターンＡと制御パターンＤとをモニタ装置９に表示させるとともに、参考情報として、探知確率80%における制御パターンＡの監視時間と監視幅、同様に探知確率80%における制御パターンＤの監視時間と監視幅とを表示させる。
操作員は、表示された内容を検討し、好ましい方の制御パターンを選び、入力部１２から指示する。これにより選択された制御パターンの情報は制御部５へ伝達され、制御部５は選ばれた制御パターンに基づいて、各部を制御するための制御信号を形成する。
具体的には、制御パターンは、旋回速度、旋回範囲、監視画角、高速ゲート装置の開閉タイミング、船舶運行条件からなる。従って、制御部５は、旋回速度及び旋回範囲に基づいて制御信号を形成し、これを旋回台コントローラ１０へ出力する。また、監視画角に基づいて形成した制御信号をズームレンズ３３へ出力する。また、高速ゲート装置３２の開閉タイミングに基づいて形成した制御信号を高速ゲート装置コントローラ６へ出力する。また、船舶運行条件に基づいて形成した制御信号を船舶制御部１２に対して出力する。

これにより、旋回台コントローラ１０、ズームレンズ３３、高速ゲート装置コントローラ６、船舶制御部１２のそれぞれが制御信号に基づいて制御対象を制御する。これにより、入力情報に応じた最適な制御が行われることになる。この結果、監視の属性に応じた適切な制御パターンにより監視を行うことができる。

なお、上述した実施形態においては、入力情報として探知確率を入力したが、これに限らず、探知確率、監視幅、監視時間のいずれか、或いはこれらの組み合わせの情報を入力情報として入力することも可能である。
また、上記実施形態では、探知確率を入力した場合、２つの特性テーブルから制御パターンを抽出していたが、予め優先させる特性テーブルを設定しておくことにより、自動的に優先する特性テーブルによって特定される制御パターンにより制御を行うようにしても良い。
また、操作員が海象条件を入力部１２から入力していたが、これに代わって、海象条件を探知するセンサを船舶に設けることにより、このセンサから自動的に海象条件が入力されるような構成とすることも可能である。これにより、操作員の負担が軽減される。
また、レーザレーダ装置を用いた監視装置について説明したが、これに限らず、電波レーダや赤外線カメラ等を使用した監視装置についても同様に適用することができる。
また、制御パターンに船舶の運行情報が含まれている場合について説明したが、船速が固定されている場合には、船速と監視に係る指示情報と海象条件とにより制御パターンを特定するようにしても良い。
また、上述した実施形態においては、船舶に監視装置が設けられている場合について述べたが、監視装置は陸上に設置されていても良い。この場合には、上述した制御パターンから船舶に関する情報を考慮に入れずに制御を行うようにすればよい。
また、本発明の監視装置を車体に搭載することも可能である。この場合には、前方における障害物を効率的に探索したりすることが可能となる。

以上、説明したように、本発明の監視装置によれば、海象条件、監視に関する指示情報、及び制御パターンを互いに対応付けてデータベースに格納しておき、入力情報として得た海象条件及監視に関する指示情報によって制御パターンをデータベース１４から取得し、監視装置の各部をこの制御パターンに基づいて制御することにより、監視の属性に応じた適切な監視を実現することができる。
また、適切な制御情報をデータベース１４から直接得ることができるため、制御パターンを得るための煩雑な処理が不要となり、簡易に且つ迅速に制御を行うことができる。また、監視制御を自動的に行われるため、操作員の負担を低減させることができる。

船舶に監視装置を設け、水上浮遊物の探索を行う場合における監視装置の全体構成を示すブロック図である。探知確率−監視時間特性テーブルの一例を示す図である。探知確率−監視幅特性テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１レーザレーダ装置
２レーザ装置
３ ICCDカメラ
４レーザ電源
５制御部
６高速ゲート装置コントローラ
７同期回路
８画像処理装置
９モニタ装置
１０旋回台コントローラ
１１旋回台
２１レーザヘッド
２２送光レンズアクチュエータ
３１ ICCDカメラヘッド
３２高速ゲート装置
３３ズームレンズ

Claims

海上を監視する監視手段と、
監視に係る指示情報、海象条件、及び前記監視手段を制御するための制御情報が互いに対応付けられて格納されている記憶手段と、
入力情報として、海象条件と監視に係る指示情報とを得、これら入力情報に基づいて前記記憶手段から対応する制御情報を取得する取得手段と、
取得された前記制御情報に基づいて前記監視手段を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする監視装置。
前記制御情報には船舶を制御するための船舶運行情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載の監視装置。