JPS6237700A

JPS6237700A - 自動追尾射撃統制方法

Info

Publication number: JPS6237700A
Application number: JP17516685A
Authority: JP
Inventors: 山田　栄作
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1985-08-09
Filing date: 1985-08-09
Publication date: 1987-02-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は全装甲車両（戦車）等における砲銃の照準を自
動的に目標に合わせるための自動追尾射撃統制方法に関
する。

〔従来の技術〕

この種の射撃統制システム（Ｆｉｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ
Ｓｙ　ｓ　ｔ　ｅｍ　、以下ＦＣ３という）は、目標捕
捉の都度車両を停止することなく、車体運動が目標射撃
性能に与える影響を最小限にするよう砲、砲塔を制御し
、もって車両の機動性を損わないようにするものである
。

このＦｅ２は、主に主砲の安定化制御装置（スタビライ
ザ）と、目標までの射程距離をレーザ測遠器を用いて計
測し、その他、車両特性、気象要因外から主砲の俯仰角
を自動的に決定し、主砲の俯仰角を上記決定した角度に
制御する装置に分けられる。

スタビライザーは戦車の走行時での射撃を可能にするた
めに、ジャイロスコープを組み込んだサーボ方式で、砲
塔を水平に保持し、かつ砲塔の水平角速度に応じて砲塔
を旋回制御する。これにより砲手が砲操作レバーを固定
しておくと、主砲は車体の運動に関係なく、一定の方向
を向くようｌこ制御される。このように、スタビライザ
ーは車体運動の角速度を打ち消して砲を安定化している
ため、戦車が不整地を走行している場合でも、希望する
方向に主砲を固定できるようｉこなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のＦｅ２は、車体運動の影響を取り除く機能が
あるため、目標が停止している場合には走行中に目標に
照準を合わせておくことは比較的容易であるが、目標が
移動している場合には砲手は目標に照準を合わせるため
に常時砲操作レバーを操作する必要がある。

特に、この照準を合わせる作業は、不整地を高速で走行
する車両の中で行なうには激しい振動のため、砲手番こ
高度な熟練を要し、また、目標までの距離はレーザ光を
照射して反射光が帰ってくるまでの時間を計測している
ので、この間は安定して照準を目標に合わせておく必要
がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、射撃目標が
移動している場合でも、自動的にその目標に追尾して照
準を合わせることができる自動追尾射撃統制方法を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、装甲又は兵装し１こ車両の照準装置が
固定されると、該車両の主砲を車両の運動にかかわらず
一定の方向に向けるように制御し、前記照１ｓ装置の照
準点と目標とが一致すると、少なくとも前記主砲の方位
を前記目標の方位と一致させる射撃統制方法において、前記照準装置の視野範囲を撮影し、該撮影した一画面分
の画像から前記目標の一部又は全部を含む所定領域の部
分画像の位置を指定し、該位置指定した時刻ｔ０におけ
る前記部分画像と所定時間経過後の時刻１．（＝１ｏ十
Δｔ）１こおける画面上の画像とのパターンマツチング
を行ない、前記目標の画面上の移動位置を検出し、続い
て前記時刻ｔ、の画面から前記移動位置に関連して切り
出した部分画像と、所定時間経過後の時刻１．（＝１゜
＋Δｔ）における画面上の画像とから同様にして前記目
標の両面上の移動位置を検出し、これを繰り返し実行す
ることにより前記目標の時系列画面上の位置を逐次検出
し、一方、該目標の検出位置が前記照準装置の照準点に
対応する画面上の所定位置にくるように前記照準装置を
制御するようにしている。

〔作用〕

砲手は照準装置の視野範囲を撮影するテレビカメラから
の映像信号ｔＣ基づいてその画像を表示するモニタテレ
ビの画面上で一旦目標の位置を指示すると、その指示さ
れた目標を時間的にずれた画面中からパターンマツチン
グ（こより捜し出し、その目標が常に照準装置の照準点
にくるように照準装置の制御を行なう。照準装置の方向
と主砲の方向とは→３・−ボ機構により一致するように
なっているので、主砲の方向は自動的に目、漂に定めら
れる。

したがって、砲手は目標が移動しても砲操作レバーを常
に操作する必要がなく、−・旦目標の位置を指定したの
ちは、射撃のタイミングを与えるだけでよい。

〔実施例〕

以下、本発明を添付図面を参照し７て詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施ψ１１を示すブロック図である
。同図１こおいて、テ１／ビカメラ４は赤外光の波長領
域に高感朋を有し、ハーフミラ−２を介して照準装置１
の視野１（）囲の風景を撮影する。また、テレビカメラ
５は可視光の波長領域に高感度を有し、ハーフミラ−２
およびミラー３を介して上記デ１／ビカメラ４と同じ視
野範囲の風景を撮影する。

テ１／ビカメラ４および５は、同期信号発生器６からの
回）υ（信号をこよって同期して走査を行ない、それぞ
れビデオ信号をＡＤ変換器７および８に出力し、ＡＤ変
換器７および８はそれぞれ人力するビデオ信号をその濃
度（輝度）レベルに応じて例えば１６階調の画像データ
に変換する。また、ＡＤ変換器７および８は同期信号発
生器６からの同期信号によって同期がとられているので
、画面上の同じ位置の画素をサンフリングすることにな
る。

マルチプレクサ９は、ＡＤ変換器７および８から加わる
ｊ！ｊ　酸データを交互に選択出力し、テレビカメラ４
ｊ−９よび５によって同時刻に撮影した２つの画面の画
像データを合成する。

第２図（ａ）および（ｂ）はそれぞれテレビカメラ４お
よび５によって同時刻に撮影した２つの一面の一例を示
し、この場合は可視光領域では目標物体と背景とが白レ
ベルで区別されないが、赤外光領域では目標物体の濃度
レベルが背景に対して黒レベルになったところを示す。

上記マルチプレクサ９によって合成される画面は、第２
図（Ｃ）に示すようにこの２つの画面の各画素を交互１
こ配列してなる。

このようにして画面を合成することにより、可視領域お
よび赤外領域のうち少なくとも一方の領域において目標
物体と背景とが異なったレベルで表現されれば、その合
成された画面上においても目標物体と背景との区別が可
能となる。なお、一般に、自然界の被写体では両者が同
一になることか少ないので、波長感度の異なる２台のテ
レビカメラの画面を合成して一枚の画面を作ることは屋
外の目標物体を確実に捕えるうえで大きな効果がある。

上記マルチプレクサ９からの画像データは、切替回路１
０に加えられる。切替回路１０は、入力する画像データ
を１フレ一ム分づつ第１画像メモリ１１〜１４の４つの
メモｌ　ｉこ順次振り分ける（第３図（ａ）。

（ｂ）参照）。したがって、各メモＩＪ　ｉこ記憶され
る一画面分の画像データはそれぞれ１フレ一ム時間づつ
ずれている。

さて、上記各メモリからは、後述する相関演算用画像デ
ータを画像メモリに記憶する２フレ一ム期間及び相関演
算を行なう１フレ一ム期間の計３フレーム期間遅れて画
像データが順次読み出され、ＤＡ変換器１５に加えられ
る（第３図（ｄ）参照）。ＤＡ変換器１５は入力する画
像データをアナログ信号（ビデオ信号）に変換し、これ
をモニタテレビ１６に出力し、モニタテレビ１６は入力
するビデオ信号によって照準装置１の視野範囲の風景を
その画面に映し出す。なお、この画面は、照準装置１に
入力する画面に比べて上記のように３フレ一ム期間遅れ
ているが、１フレ一ム期間は非常に短い（鴇秒）ので、
その遅れは問題にならない。

砲手は上記モニタテレビ１６の画面を見ながら、位置指
定装置１７によって画面上の３つの位置、すなわち射撃
目標位置および２つの静止物体（例えば、木、家、岩な
ど）の位置を指定する。位置指定装置１７は、例えばジ
ョイスティックの機能を果たす操作レバーを有し、この
操作レバーによって画面上に表示される十字カーソルを
移動させて上記各位置の指定を行なう。な↓３、操作レ
バーの代わりに、ライトペンを用いることもできる。

モニタテレビ１６は、上記各位置指定が行なわれると、
画面上の目標位置（ｘｏ−、ｙｏ）を示すデータ（画面
中心を座標原点点するＸ、Ｙ座標データ）を第１最大値
位置検出器１８に出力し、同様に２つの静止物体の位置
（ｐｏ、ｑｏ）、（ＴＪ、。、ν。）を示すデータをそ
れぞれ第２最大値位置検出器１９および第３最大値位置
検出器２Ｉ）（こ出力する。これらの位置データは各最
大値位置検出器の初期値となる。

いま、時刻１．の時点で上記位置指定が行なわれると、
第１最大値位置検出器１８はその初期値をそのまま第１
メモリコントローラ２１に加える。第１メモリコントロ
ーラ２１は、現在いずれの画像メモリに画像データが書
き込まれているかに関連して２つの画像メモリを適宜選
択し、人力する位置（ｘ、ｙ）を示す信号に基づいてそ
の位置を中心とする部分画像を前記選択した２つの画像
メモリから切り出すための制御信号をその２つの画像メ
モリに出力する。

すなわち、第３図に示すようＥこ現在第１画像メモリ１
１に画像データが書き込まれているときには、すでに画
像データを記憶している第３、第４画像メモリが選択さ
れ、同様にして第２画像メモ１月２に画像データが書き
込まれているときには、第４、第１画像メモリが選択さ
れ、第３画像メモリ１３に画像データが書き込まれてい
るときには、第１、第２画像メモリが選択され、第４画
像メモ１１４ｊこ画像データが書き込まれているときに
は、第２、第３画像メモリが選択される（第３図（Ｃ）
参照）。

そして、その選択された２つの画像メモリから同位置の
同じ大きさの部分画像が切り出される。この部分画像の
中心位置は前記第１メモリコントローラ２１に入力する
位置であり、また部分画像は目標の一部または全部を含
むｍＸｎ画素の大きさである。

このようにして切り出された２つの部分画像のデータは
、第１相関器乙に加えられる。第１相関器ηは１コマ分
遅れた方の部分画像を１画素づつ中心点をずらしながら
両部分画像の相関を求める。

第１最大値位置検出器１８は、相関器ｎから加えられる
相関値の最大値を検出し、このときの１コマ分遅れた方
の部分画像のずれ滑を現在位置（この場合、初期位置（
ｘｏ、ｙ６））に加算し、これを新たな現在位ｉｔ　（
”　、　３’　）として出力する。

この新たな現在位ｆ（ｘ、ｙ）を示す信号は、第１メモ
リコントローラ２１に加えられる。第１メモリコントロ
ーラ２１は、前記と同５憬にしてその入力信号に基づい
て前記１コマ分遅れた画像データを記憶する画像メモリ
と、該部分画像よりも更に１コマ分遅れた画像データを
記憶する画像メモリとからそれぞれ部分画像を切り出し
、これらの部分画像のデータを第１相関器２２に加える
。

第１相関器ρは１コマ分遅れた方の部分画像を１画素づ
つ中心点をずらしながら両部分画像の相関を求め、＠１
最大値位置検出器１８は相関器ｎから加えられる相関値
を検出し、このときの１コマ分遅れた方の部分画像のず
れ量を現在位置に加算し、これを再び新たな現在位置（
ｘ、ｙ）として出力する。

以上の処理を繰り返し実行することにより目標の画面上
の位置をリアルタイムに検出することができる。

第２最大値位置検出器１９、第２メモリコントローラる
および第２相関器讃と、第３最大値位置検出器艶、第３
メモリコントローラｂおよび第３相関器がは、上記第１
最大値位置検出器１８、第１メモリコントローラ２１お
よび第１相関器ｎと同一機能を有し、初期１直入力のみ
が異なる。第２最大値位置検出器１９および第３最大値
位置検出器加によって検出される位置（ｐ、ｑ）および
位置（μ。

υ）はそれぞれ画面プレ検出回路ｎに加えられ、ここで
相関がとられた画面どうしの平行移動量（ΔＸ、Δｙ）
および座標回転角度（θ）が検出される。

すなわち、テレビカメラ４．５を車載している自車両が
、高速で走行している場合、砲塔を安定化しているサー
ボ系では吸収しきれない微小な振動（高い周波数）が残
り、撮影画面に影響する。

そこで、画面中より動かない物体の画面上での位置変化
からその画面のプレを検出し、この振動による影響をキ
ャンセルする必要がある。

いま、時刻ｔ０での静止物体の位ｔ（ｐｏ、ｑｏ）およ
び位置（ｔＬＧｙν。）と、時刻Ｌｌ（＝”ｏ＋Δｔ）
での同静止物体の位置（Ｐｔ＋ｑｔ）および位置（ｔＬ
Ｉ、υＩ）とをそれぞれ第４図（ａ）および（ｂ）に示
す。

振動の影響により画面上に生じた位置変化を（Δｐ、Δ
ｑ）、（Δμ、Δυ）とすると、次式の関係が成立し、これを座標変換の一般式１こ代入し、上式より座標回転角度θ及び平行移動量（Δ”Ｏ＋Δ３
’ｅ　）　　を求めることができる。

画面プレ検出回路２７１こよって検出された上記座標回
転角度θ及び平行移動量（ΔＸ、Δｙ）を示す信号は、
位置補正回路２８よ；よび第４メモリコントローラ２９
Ｅこ加えられる。

位置補正回路あは、前記第１最大値位置検出器１８から
加わる目標の位ｆｆｔｉ（ｘ、ｙ）を、画面プレ検出回
路ごから加わる上記信号に基づいて次の変換式によって
補正後の位置Ｃｘ’、ｙ′）を求める。

なお、砲塔が十分安定化されていれば、画像に影響する
振動はわずかである。この場合は、θ＝０と考えてよく
演算を次式のように簡単にすることができる。

また、後述するように目標の位置は常に座標原点位置、
すなわち照準点にくるように照準装置が制御されるため
、座標回転角度θの目標位置に及ぼす影響は小さい。上
記簡略化した式によれば、平行移動量のみを求めればよ
いので、画面上の１点の静止物体の位置変化だけを求め
ればよい。

第４メモリコントローラ四は画面プレ検出回路ｎから加
わる信号に基づいて画像メモリから取り出す画像データ
のアドレスを変更してＤＡ変換器１５憂こ出力させる。

これにより、モニタテレビ１６の画面のブレを解消する
ことができる。

さて、位置補正回路あから出力される目標の画面上の位
置（ｘ’　、　ｙ’　）を示す信号は、その位置が常に
座標原点にくるように照準袋ａｔの方向を制御するため
の回動速度指令（座標原点のとき速度指令は０）として
加算点Ｉに加わる。

照準装置サーボ装置３１は上記回動速度指令によって照
準装置１を該照準装置１の視野内の目標が画面中央にく
るようｆこ制御する。この照準装置１の方向変化速度は
、照準装置ジャイロ３２によって検出され、上記加算点
美に速度フィードバックされる。

また、照鵡装置１の水平方向の角速度は水平角速度検出
器あによって検出され、その検出された角速度は、砲塔
３７を同速度で旋回させるための旋回速度指令として安
定化補償回路讃を介して加算点あに加わる。

砲塔サーボ装置部は上記旋回速度指令によって砲塔３７
を照準装置１の向く方位と同方向を向くように速度制御
する。この砲塔３７の方向変化速度は砲塔ジャイロあに
よ一つて検出され、上記加算点あに速度フィードバック
される。

また、自車両は走行中Ｅこその走行方向が変更されるが
、そのときの車体水平角速度は車体ジャイロ３９によっ
て検出され、その検出された角速度は、砲塔３７を自車
両の走行方向の変化にかかわらず、常に一定方向に向け
るＬ−めの指令として、上記加算点あに加えられる。

したがって、第５図に示すように、モニタテレビ１６に
よって目標を視野内に捕え（第５囚（ａ））、その目標
を位置指定装置１７で指定すると（第５図（ｂ））、上
記のように照準装置１を制御することにより、目標は自
動的に画面中央にくる（第５図（Ｃ））。

その後、目標が移動しても自動追尾するので、常に目標
は画面の中央、すなわち照準点に一致するように照準装
置１が制御される（第５図（ｄ））。

なお、照準装置の照準点を常に目標に合わせておくこと
により、照準装置に付随するし・−ザ測遠器は目標まで
の距離を常時計測することができ、その射程距離、車両
特性（両統と砲主眼鎮のパララックスや射撃時の車両の
反動、車体傾斜角等）、気象要因（気温、湿度、風向風
速、気圧）等から自動的に主砲の俯仰角を決定すること
ができる。

また、レーザ測遠器と弾道コンピュータを持たない共架
した装甲車両においては、砲手は照準装置のファインダ
にきざまれだ目盛を読み取り、主砲の俯仰角を決定する
が、このような車両ｉごおいても上記自動追尾機構によ
り、目標に対し自動的６Ｃ照準を合わせておくことがで
きるので、砲手が操作する部分を主砲の俯仰角のみとす
ることができる。

また、画像処理によるｇ標位置の認識方法は、本実施例
−こ限らず、輪郭法やその他の相関法など種々の方法を
適用することができる。

更に、２台の子）／ビカメラを用いて画面を合成する方
法や画面のプ１ノ＆ｃよる影響を防止する方法は、本発
明の一実施態様である。

〔発明の効果〕

以上説明したよう６ご本発明６（−よれば、一旦目標の
視野跪囲内り一おける位１け４・指示すると、自車両お
よび目標の双方が移動しても、その後自動的に目標に追
尾して照準を合わせることができる。

また、車長が砲手を兼江−・ｒることか可能で、砲塔部
分【こ乗る人泣σ）削減よ５よび車両の小型化を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）および（ｂ）はそれぞれ波長感度の異なる２台のテ
レビカメラによって同時刻に撮影した２つの画面の一例
を示す図、第２図（Ｃ）は第２図（ａ＞と（ｔｌ）の画
面を合成した図、第３図（ａ）・−（ｄ）はそれ・び、
（１４第１図の４つの画像メモリに入出力する画像デー
タのタイミングチャート、第４図（ａ）および（ｂ）は
画面ブレの影響を防止する方法を説明するために用いた
図、第５図（ａ）〜（ｄ）は本発明Ｅこよって変化する
照準装置の視野範囲の風景の一例を示す図である。１・・・照準装置、２・・・ハーフミラ−１３・・・ミ
ラー、４．５・・・テレビカメラ、６・・・同期信号発
生器、７゜８・・・ＡＤ変換器、９・・・マルチプレク
サ、１０・・・切替回路、１１・・・＠１画像メモリ、
１２・・・第２画像メモリ、１３・・・第３画像メモリ
、１４・・・第４画像メモリ、１：Ｓ・・・ＤＡ変換器
、１６・・・モニタテレビ、１７・・・位置指定装置、
１８・・・第１最大値位置検出器、１９・・・第２泪・
大値位！検出器、加・・・第３最大値位置検出器、２ト
・・第１メモリコントローラ、ｎ・・・第１相関器、ｎ
・・・第２メモリコントロー・ン、Ｕ・・・第２相関器
、怒・・・第３メモリコントロ・−ラ、が・・・第３相
関器、２７・・・画面プレ検出回路、路・・・位置補正
回路、２＋）・第・朱メモリコントローラ、３１・・・
照準装置−））−−−ボ装置、３５”・・・照準装置ジ
ャイ０．３３・・・水平角速度検出器、あ・・・安定化
補償回路、３６・・・砲塔サーボ装置、３７・・・砲塔
、関・・・砲塔ジャイロ、３９・・・車体ジャイロ。出願人代理人　　木　村　高　久（ｂ）図（ｄ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）装甲又は兵装した車両の照準装置が固定されると
、該車両の主砲を車両の運動にかかわらず一定の方向に
向けるように制御し、前記照準装置の照準点と目標とが
一致すると、少なくとも前記主砲の方位を前記目標の方
位と一致させる射撃統制方法において、前記照準装置の視野範囲を撮影し、該撮影した一画面分
の画像から前記目標の一部又は全部を含む所定領域の部
分画像の位置を指定し、該位置指定した時刻ｔ＿０にお
ける前記部分画像と所定時間経過後の時刻ｔ＿１（＝ｔ
＿０＋Δｔ）における画面上の画像とのパターンマッチ
ングを行ない、前記目標の画面上の移動位置を検出し、
続いて前記時刻ｔ＿１の画面から前記移動位置に関連し
て切り出した部分画像と、所定時間経過後の時刻ｔ＿２
（＝ｔ＿１＋Δｔ）における画面上の画像とから同様に
して前記目標の画面上の移動位置を検出し、これを繰り
返し実行することにより前記目標の時系列画面上の位置
を逐次検出し、一方、該目標の検出位置が前記照準装置
の照準点に対応する画面上の所定位置にくるように前記
照準装置を制御することを特徴とする自動追尾射撃統制
方法。
（２）前記照準装置の視野範囲の撮影は、暗視を含む可
視光領域及び赤外光領域にそれぞれ高感度を有する２台
のテレビカメラによって同時撮影し、２枚の画面を各画
素が交互に配列されるように合成して１枚の画面を得る
特許請求の範囲第（１）項記載の自動追尾射撃統制方法
。
（３）前記目標の一部又は全部を含む所定領域の部分画
像の位置の指定とともに、同画面中の静止している被写
体の部分画像の位置を指定し、該位置指定した時刻ｔ＿
０における前記被写体の部分画像と所定時間経過後の時
刻ｔ＿１（＝ｔ＿０＋Δｔ）における画面上の画像との
パターンマッチングを行ない、前記被写体の画面上の変
化量を検出し、続いて前記時刻ｔ＿１の画面から前記移
動位置に関連して切り出した部分画像と所定時間経過後
の時刻ｔ＿２（＝ｔ＿１＋Δｔ）における画面上の画像
とから同様にして前記被写体の画面上の変化量を検出し
、これを繰り返し実行することにより前記被写体の時刻
ｔ＿ｎの画面に対する時刻ｔ＿ｎ＿＋＿１（＝ｔ＿ｎ＋
Δｔ）の画面上の変化量を検出し、この変化量に基づい
て時刻ｔ＿ｎ＿＋＿１の画面の画像位置を修正する特許
請求の範囲第（１）項記載の自動追尾射撃統制方法。