空港面監視装置

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【発明の名称】	空港面監視装置
【発明者】	【氏名】近藤天平
【要約】	【課題】過密化する空港面において空港面を移動する全ての航空機及び車両の位置と識別番号を認識し、衝突の可能性がある対象物に対して衝突警報を自動的に発することにより、航空管制官の管制業務の軽減及び空港面の安全性を高めることができる空港面監視装置を提供する。【解決手段】空港面の数箇所に設置したビデオカメラ４１の画像データと画像処理による文字認識を用いて、空港面を移動する全ての航空機や車両の便名や車両番号、移動方向、及び位置を認識し、空港面探知レーダとの相関を取って表示する。また、衝突警告を空港面に自動的に発信する衝突警告送信装置６０と、発信された情報を受けて警告を発する航空機・車両搭載衝突警告受信装置６２を有している。

【特許請求の範囲】
【請求項１】（ａ）空港面を移動する航空機や車両等の目標物を探知する空港面探知レーダと、（ｂ）前記目標物を撮影するビデオカメラと、前記ビデオカメラが撮影した画像より前記目標物を抽出する目標物抽出部と、前記目標物より前記目標物の識別番号を認識する文字認識処理部と、前記目標物より前記目標物の移動方向を識別する移動方向識別処理部と、前記目標物より前記目標物の座標を求める座標情報付加部と、前記文字認識処理部、前記移動方向識別処理部、及び前記座標情報付加部とからそれぞれに出力されたデータを合成し、第１の目標物データを出力するデータ合成部と、からなる複数のパターン認識装置と、（ｃ）前記第１の目標物データを蓄積する入力バッファと、（ｄ）前記空港面探知レーダの出力に基づいて得られる第２の目標物データと前記入力バッファに蓄積された第１の目標物データの位置相関を取る位置相関処理装置と、（ｅ）前記第１の目標物データ及び前記処理相関処理装置の出力に基づく画像を表示する表示装置と、を具備してなる空港面監視装置。
【請求項２】航空機に関する情報を蓄えたデータベース及び車両に関する情報を蓄えたデータベースを具備し、前記文字認識処理部で得たデータに対応する情報を前記データベースから引き出し、その情報を前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載の空港面監視装置。
【請求項３】前記表示装置へ出力されるデータに基づいて、航空機や車両が衝突する可能性を予測し、衝突の可能性がある場合に衝突警告情報を出力する衝突予測装置と、前記衝突警告情報を入力し、空港面に前記衝突警告情報を発信する衝突警告送信装置と、航空機や車両に搭載され前記衝突警告送信装置が発信した前記衝突警告情報を受信して衝突警告を発する航空機・車両搭載衝突警告受信装置とを具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空港面監視装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、空港面の管制作業を支援する空港面監視装置に係わり、特に画像認識処理及び文字認識処理を用いて、管制作業の負荷の軽減や警報の自動化を図った空港面監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は空港面探知レーダ（Airport Surface Detecting Equipment、以下ＡＳＤＥという）を多機能化した空港面監視装置のブロック図である。符号１は空港面を探知するレーダアンテナ、２はレーダ電波を発信するための送信機、３は送信機２よって送信された電波が反射して戻ってきた電波を受信する受信機、６は送信機２または受信機３が送信または受信する電波、７はレーダアンテナ１から受信した電波と送信機２から送信する電波とを切り替えるサーキュレータ、８は受信機３が受信する受信電波である。符号９は送信機２が送信する送信電波、１０は受信機３によって受信された極座標の受信信号、１２はＡＳＤＥの受信信号１０から方位及び距離のレーダエコーの連続性を判定し目標を検出するＡＳＤＥ目標検出装置、１５はＡＳＤＥ目標検出装置１２で検出した目標の方位及び距離を示す信号である。符号１３はＡＳＤＥ検出目標にコールサイン等の識別符号を付加する識別符号付加装置、１４は空港面内を移動する航空機や車両を表示する高機能表示装置、１６は航空機の識別番号を表示するための表示データ信号である。
【０００３】符号１７はレーダエコーに基づいて空港周辺空域にある航空機の進入及び出発の管制を行う１次監視レーダ（Airport surveillance Radar、以下ＡＳＲという）及び地上からの質問装置（インタロゲータ）より符号パルスを送信し、航空機の応答装置（トランスポンダ）により特定の符号パルスで応答し、これを受信解読して識別する２次監視レーダ（Secondary Surveillance Radar、以下ＳＳＲという）、１８はＡＳＲ／ＳＳＲのレーダエコーから目標を検出するＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置、１９はＡＳＲ／ＳＳＲのレーダエコーであるＡＳＲ／ＳＳＲ受信信号、２０はＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１８によって検出された航空機の位置及びＳＳＲによる応答信号等を航空機に割り当てたコードであるビーコンコード情報である。
【０００４】符号２１は航空機の飛行ルート、便名、機体番号等のデータベースを有する飛行計画情報処理装置（Flight Data Processing、以下ＦＤＰという）、２２はＦＤＰによるデータ信号である。符号２４は全地球測位システム（Global Positioning System、以下ＧＰＳという）を搭載した車両において自己の位置と識別符号を送信する車両搭載ＧＰＳ送信機、２３は車両搭載ＧＰＳ送信機２４による位置及び識別符号を受信し検出する車両目標検出装置、２６は車両位置及び車両番号の通信電波、２５は車両の位置と車両番号を付加するための車両位置及び車両番号情報である。
【０００５】符号２７は可視カメラまたは遠赤外線カメラ等の光学式センサ、２８は光学式センサが出力する画像データ、２９は画像処理によるブラインド目標検出装置、３０はブラインド位置に移動する航空機等の目標位置信号である。符号３１は衝突予測装置、３２は衝突警報信号、３３はＳＳＲモードＳ送受信機、３４は受信信号、３５は位置標定装置、３６は標定位置及びビーコンコード信号である。
【０００６】次に動作を説明する。レーダアンテナ１は送信機２よって送信された電波を空港面内に発射する。受信機３は空港面内を移動する航空機等のレーダエコーを受信する。受信機３によって受信された極座標の受信信号１０からＡＳＤＥ目標検出装置１２により航空機を目標物として自動的に検出し、目標物の方位及び距離信号１５を出力する。
【０００７】着陸した航空機に対して識別番号を付加するためＡＳＲ／ＳＳＲ１７を用いる。ＡＳＲ／ＳＳＲ目標検出装置１８はＡＳＲ／ＳＳＲ１７による受信信号に基づいて航空機の位置及びビーコンコード情報の信号２０を出力する。但し、ＳＳＲからビーコンコードとＡＳＤＥの検出位置の相関を得るためにはＡＳＲ／ＳＳＲとＡＳＤＥの探知領域が重複している必要がある。すなわち、ＳＳＲにおいて着陸機のビーコンコードを取得し、ＳＳＲにて検出ができている間にＡＳＤＥとの相関を取り、ビーコンコードを移管する。
【０００８】ＦＤＰ２１は航空機の飛行ルート、便名等のデータベースを有し、フライトプランのデータ信号２２を出力する。
【０００９】車両は、ＡＳＤＥで検出されるが、ＦＤＰ２１から識別番号を得ることはできないため車両搭載ＧＰＳ送信機２４からＧＰＳで算出される自車両の位置と車両固有に割り当てられた車両番号を送信する。車両位置検出装置２３はその信号２６を受信し、車両位置及び車両番号情報２５を出力する。
【００１０】ＡＳＤＥレーダの死角となる領域では光学式センサを用いる。光学式センサ２７はエプロン照明灯や空港ビルに設置されレーダアンテナ１で死角となる領域を映し出し、ブラインド目標検出装置２９にて撮像画像をパターン認識する画像処理を用いて航空機を検出して空港内の経度と緯度に換算して目標位置をブラインド目標位置信号３０として出力する。
【００１１】出発航空機に識別番号を付加するためにはＳＳＲモードＳ質問信号を利用する。ＳＳＲモードＳが搭載されている航空機は、個別質問が可能であるためにＳＳＲモードＳ質問信号を与えその応答信号をＳＳＲモードＳ受信機３３で受信し、受信信号３４として位置標定装置３５に出力する。位置標定装置３５は、航空機位置及びビーコンコードを検出し、これらの信号３６を出力する。
【００１２】識別符号付加装置１３にてこれらの信号１５、２０、２２、３０、３６中の同一目標に対し、位置相関処理、追尾処理を行い、２５からの信号をもとに識別番号付加処理を行い、高機能表示装置１４に航空機及び車両の表示を行う。識別符号付加装置１３における処理後、衝突予測処理装置３１にて航空機や車両の衝突予測を行い同時に高機能表示装置１４に表示させることも可能である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】図５に示す空港面監視装置にあっては、有視界飛行方式（Visual Flight Rules、以下ＶＦＲという）の航空機はそのビーコンコードが固有でないことがあるためにＡＳＲ／ＳＳＲのビーコンコード２０とＦＤＰ２１より航空機を識別することはできない場合がある。また、ＳＳＲモードＳの応答用機器の電源は、離陸直前に投入し、着陸直後に切断することになっているため、出発機の識別は滑走路上のみで有効であり、誘導路を移動中の出発機は識別ができない。ＳＳＲモードＳは最新式の大型航空機にのみ搭載されているために、小型の航空機や年月を経た古い型の航空機は識別することができない。さらに、レーダ等の死角になっている場所は可視カメラ等を用いた光学センサによって航空機の探知を行うが航空機の存在が分かるのみで航空機の識別はできないために識別符号を付加することはできない。このような理由により、空港面にいる航空機全てに識別番号を付加することはできず、識別番号の付加されていない航空機については管制官が直接無線交信によって識別し、管制を行うことになるために管制官の負荷が高くなるという問題がある。
【００１４】また、車両の識別は空港を走行する全ての車両に車両搭載ＧＰＳ送信機を搭載する必要がある。一般にＧＰＳ受信機はその測位誤差は１００ｍ程度あり、さらに空港を走行する車両の形状は特殊なものが多く、ＧＰＳのアンテナの取付位置で測位誤差に大きく影響するため、後付けによってアンテナを設置するのは困難である。ＡＳＤＥとＧＰＳからの測位結果の相関から識別するにしても、過密化している空港において数十ｍ程度に近接している車両の識別には、ＧＰＳ受信機の誤差を考慮すると限界がある。また、航空機や車両の衝突予測を行い、表示装置に危険な状態を表示しても、過密した空港面を管制する航空管制官は負荷が高いため、見逃す可能性が十分にあり、航空機や車両に対する指示が遅れることも有り得る。
【００１５】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、過密化する空港面において空港面を移動する全ての航空機及び車両の位置と識別番号を認識し、衝突の可能性がある対象物に対して衝突警報を自動的に発することにより、航空管制官の管制業務の軽減及び空港面の安全性を高めることができる空港面監視装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、空港面を移動する航空機や車両等の目標物を探知する空港面探知レーダと、前記目標物を撮影するビデオカメラと、前記ビデオカメラが撮影した画像より前記目標物を抽出する目標物抽出部と、前記目標物より前記目標物の識別番号を認識する文字認識処理部と、前記目標物より前記目標物の移動方向を識別する移動方向識別処理部と、前記目標物より前記目標物の座標を求める座標情報付加部と、前記文字認識処理部、前記移動方向識別処理部、及び前記座標情報付加部とからそれぞれに出力されたデータを合成し、第１の目標物データを出力するデータ合成部とからなる複数のパターン認識装置と、前記第１の目標物データを蓄積する入力バッファと、前記空港面探知レーダの出力に基づいて得られる第２の目標物データと前記入力バッファに蓄積された第１の目標物データの位置相関を取る位置相関処理装置と、前記第１及び第２の目標物データを表示する表示装置とを備え、前記位置相関処理装置において位置相関が取れた第１及び第２の目標物データは同一の目標物として表示装置に表示し、位置相関が取れなかった目標物は第１の目標物データ及び第２の目標物データをそれぞれ単独で表示装置に表示することを特徴としている。
【００１７】請求項２に記載の発明は、航空機に関する情報を蓄えたデータベース及び車両に関する情報を蓄えたデータベースを具備し、前記文字認識処理部で得た目標物データに対応する情報を前記データベースから引き出し、その情報を表示装置に表示することを特徴としている。
【００１８】請求項３に記載の発明は、前記移動方向識別処理部及び前記座標情報付加部で得た目標物データを基に、航空機や車両が衝突する可能性を予測し、衝突の可能性がある場合に衝突警告情報を出力する衝突予測装置と、前記衝突警告情報を入力し、空港面に前記衝突警告情報を発信する衝突警告送信装置と、航空機や車両に搭載され前記衝突警告送信装置が発信した前記衝突警告情報を受信して衝突警告を航空機や車両に伝達する航空機・車両搭載衝突警告受信装置とを具備し、空港面で衝突の可能性がある航空機や車両に対して自動的に衝突警告を発することを特徴としている。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による空港面監視装置を図面を参照して説明する。図１は同実施形態のブロック図である。この図において、符号４０はパターン認識装置であり、パターン認識装置４０の前を通過する航空機や車両を撮影するため可視光や赤外線等を用いた光学式のビデオカメラ４１と、得られた画像から航空機や車両を目標物として抽出する目標物抽出部４３と、目標物から機体番号や車両識別番号を認識する文字認識処理部４５と、抽出した目標物の移動方向を識別する移動方向識別処理部４６と、目標物の位置座標を付加する座標情報付加部４９と、文字認識処理部４５と移動方向識別処理部４６と座標情報付加部４９とからそれぞれに出力されたデータを同一のデータとして合成するデータ合成部５１とからなる。
【００２０】符号４２はビデオカメラ４１より出力された画像データあり、符号４４は目標物抽出部４３で抽出した目標物をデジタル化した画像デジタルデータである。符号４７は機体番号または車両識別番号情報である。符号４８は移動方向識別処理部４６で処理した移動方向情報である。符号５０は座標情報付加部で処理した座標位置情報である。符号５２は目標物に関する情報をデータ合成部５１で同一のデータ合成した目標物情報である。符号５３は複数のパターン認識装置４０からの情報を蓄積し、必要に応じて目標物識別情報５４を出力する入力バッファである。符号６３はＡＳＤＥの処理にあるＡＣＰ（Azimuth Count Pulse、以下ＡＣＰという）、ＡＲＰ（Azimuth Reference Pulse、以下ＡＲＰという）であり、符号６４はＡＣＰ／ＡＲＰ６３より出力され、目標物識別情報５４を出力するタイミングを取る信号である。
【００２１】符号５５はＡＳＤＥ目標検出装置１２より出力された目標物の方位及び距離信号１５と目標物識別情報５４との位置相関を取り、これらのデータを合成する位置相関処理装置である。符号５６は位置相関処理装置５５で相関が取れた目標物について追尾処理を行う追尾処理装置である。符号５７は車両識別番号に対応する車両に関する情報（所属会社名や車型等）をデータベース化して記録した車両データベース（以下データベースをＤＢという）である。符号５９はＦＤＰ２１と車両ＤＢ５７の情報５８から追尾処理が終了した目標物に対して識別符号を付加する識別符号付加装置である。
【００２２】図２は同実施形態の空港内のレイアウト図である。この図において、符号４０は上述したパターン認識装置である。パターン認識装置４０は誘導路、滑走路及び空港内の道路の交差点やランプ周辺を出入りする航空機や車両の全体像がビデオカメラ４１の撮影視野内に収まるように数カ所に設置する。このような設置を行うことにより空港内の要所に存在する航空機や車両を撮影することができる。また、航空機の機体側面には各国における機体の登録番号を示す機体番号を記されており、車両にはアルファベットや数字等からなる車両固有の識別番号が記されいる。ビデオカメラ４１は、撮影視野内に存在する航空機や車両の機体番号や識別番号を十分に読み取り、判別できる程度の解像度を有する。図３は同実施形態の高機能表示装置１４における画面の表示例である。
【００２３】次に、図１を参照して、動作を説明する。パターン認識装置４０の前を通過する航空機や車両をビデオカメラ４１により撮影し、画像データ４２を出力する。画像データ４２は目標物抽出部４３に入力し、デジタルのデータに変換する。変換したデジタルデータに画像処理を施してデータ中の航空機や車両を目標物領域として抽出し、その結果を目標情報として付加し、画像デジタルデータ４４として、文字認識処理部４５、移動方向識別処理部４６、及び座標情報付加部４９へそれぞれ出力する。
【００２４】文字認識処理部４５では、画像デジタルデータ４４の目標物領域からさらに航空機の機体番号や車両の車両識別番号の領域を抽出する。次にその領域には機体番号や車両識別番号が存在するので、それらの番号はアルファベットや数字で記されているなどの法則を基に画像処理によるパターン認識処理を用いてその領域に記されている機体番号や車両識別番号を認識する。識別した情報は機体番号または車両識別番号情報４７としてデータ合成部５１へ出力する。また、移動方向識別処理部４６は、画像デジタルデータ４４の目標物領域の画像上の位置と、記憶しておいた直前の画像上の位置と、パターン認識装置４０の設置位置及び方向とから目標物の移動方向を識別する。識別した情報は移動方向情報４８としてデータ合成部５１へ出力する。また、座標情報付加部４９は、画像デジタルデータ４４の目標物領域の中心座標を求め、パターン認識装置４０の設置位置及び方向とから、目標物の位置座標を求める。求めた情報は座標位置情報５０としてデータ合成部５１へ出力する。なお、文字認識処理部４５、移動方向識別処理部４６、及び座標情報付加部４９は同時進行で処理を行う。
【００２５】データ合成部５１では機体番号または車両識別番号情報４７、移動方向情報４８、及び座標位置情報を１つの情報に合成して、目標物情報５２として入力バッファ５３へ出力する。複数のパターン認識装置４０から出力する目標物情報５２をパターン認識装置４０毎に整理して入力バッファ５３に蓄積する。入力バッファ５３はＡＣＰ／ＡＲＰ６３のトリガ信号６４と同期を取り、目標物識別情報５４を順次出力する。
【００２６】位置相関処理装置５５は、目標識別情報５４を入力バッファ５３より入力して得た航空機や車両の目標物のデータに対してＡＳＤＥ目標検出装置１２で検出された目標物の方位及び距離信号１５との相関を解析して同一であるものに対して機体番号や車両識別番号等のタグを付加する。相関を解析した結果、同一の目標物が見つからなかった場合、すなわち、ＡＳＤＥ目標検出装置１２からの情報のみだった場合か、またはパターン認識装置４０からの情報のみだった場合は、それぞれ単独の情報のみで処理を続行する。
【００２７】タグを付加した航空機や車両は、追尾処理装置５６で移動方向情報を用いて追尾処理を行い、誘導路や滑走路、空港内道路やランプ上を出入りする目標物のカウントを行うことで数量の把握をする。次に、各目標に付加されているタグは機体番号や車両識別番号であり、管制官が通常用いている識別情報ではないために、航空機であれば便名に、車両であれば会社名や車両名等に変換して表示する。識別符号付加装置５９で各目標物に付加されているタグをキーワードとしてＦＤＰ２１や車両ＤＢ５７より目標物の便名または車両名等を検索して一致するものがあれば目標物に付加されているタグに検索した結果を追加して表示データ信号１６とする。検索した結果ＦＤＰ２１や車両ＤＢ５７にキーワードに指定したタグに対応する登録事項が見つからなかった場合はタグに追加処理は行わず、表示データ信号１６とする。表示データ信号１６は、高機能表示装置１４に表示する。図３は高機能表示装置１４に表示データ１６を表示したイメージ図である。
【００２８】また、表示データ信号１６は衝突予測装置３１に入力し、各目標物の移動方向を解析して衝突予測処理を行い、衝突の可能性があると判断した場合は衝突警報信号３２として高機能表示装置１４に表示データ信号１６の表示結果に重ね合わせて表示する。
【００２９】次に図４を参照して、他の実施形態を説明する。図４において、符号６０は衝突警告送信装置であり、符号６２は各航空機及び車両に搭載した航空機・車両搭載衝突警告受信装置である。
【００３０】次に動作を説明する。衝突予測装置３１で航空機や車両等が衝突の可能性があるという判断がされ、衝突警報信号３２が出力された場合、衝突警告送信装置６０は衝突警報信号３２を入力し、衝突警告情報６１として空港面にその情報を自動的に発信する。衝突警告情報６１には衝突の可能性があると判断された航空機の機体番号または車両の車両識別番号と、衝突する可能性があると判断された相手の航空機の型式または車両の車種等と、相手の相対方位と、相手までの相対距離が含まれる。衝突警告情報６１を受信した全ての航空機・車両搭載衝突警告受信装置６２は、受信した情報の中に自機の機体番号または自車両の車両識別番号が含まれていないかを判別し、含まれていればその情報を音などでパイロットや運転手に伝達する。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、空港面を移動する全ての航空機や車両を探知し、さらに識別符号を付加した状態で高機能表示装置に表示できるという効果が得られる。また、全ての航空機を表示できるために、航空管制官は航空機と直接無線で交信をして識別するという作業を行わないで済むため管制業務を行う際の負荷を低減できるという効果が得られる。
【００３２】また、請求項２の発明によれば、航空管制官に分かりやすい、航空機の便名や車両名といった表現の識別符号で高機能表示装置に表示できるため、表示を見ながら管制業務を行う際の負荷を低減できるという効果が得られる。
【００３３】また、請求項３の発明によれば、航空管制官が高機能表示装置に表示された衝突警報を見逃すことなどによって対応が遅れても衝突の可能性がある航空機や車両に対して警告を自動的に伝達することができるという効果が得られる。

【出願人】	【識別番号】０００００４２３７【氏名又は名称】日本電気株式会社
【出願日】	平成９年（１９９７）１１月２７日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】高橋詔男（外４名）
【公開番号】	特開平１１－１６０４２４
【公開日】	平成１１年（１９９９）６月１８日
【出願番号】	特願平９－３２６６５１