(57)【要約】      （修正有）【課題】飛しょう体に搭載する推力偏向装置の要否を判定し、不要の場合は推力偏向装置を搭載しないで飛しょう体を発射する、管理運用の容易な射撃統制装置を得る。【解決手段】飛しょう体４に搭載する推力偏向装置の要否を判定し、推力偏向装置が必要であると判定した場合、前記飛しょう体４が予め搭載する前記推力偏向装置を搭載した状態で、前記飛しょう体４が発射装置３から発射する指令信号を出力し、前記推力偏向装置が不要であると判定した場合、前記飛しょう体４が予め搭載する前記推力偏向装置を切り離した状態で前記飛しょう体４が前記発射装置３から発射する指令信号を出力するようにした。【選択図】図１
2010281505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
推力方向を偏向させる推力偏向装置を着脱可能に搭載した飛しょう体を目標に向けて誘導する射撃統制装置であって、
前記飛しょう体と前記目標とが会合する予想会合位置に基き、前記推力偏向装置の要否を判定するとともに、
前記推力偏向装置が必要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離ししない非切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力し、
前記推力偏向装置が不要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離す切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力する、ことを特徴とする射撃統制装置。
【請求項２】
前記射撃統制装置は、前記目標までの距離と前記目標の高度と前記推力偏向装置の要否フラグとを関連付けた要否判定テーブルを備え、
前記要否判定テーブルから前記予想会合位置における前記推力偏向装置の要否フラグを抽出し、当該要否判定フラグに基づき前記推力偏向装置の要否を判定することを特徴とする請求項１記載の射撃統制装置。
【請求項３】
推力方向を偏向させる推力偏向装置を着脱可能に搭載した飛しょう体を目標に向けて誘導する射撃統制システムであって、
前記飛しょう体と前記目標とが会合する予想会合位置に基き、前記推力偏向装置の要否を判定するとともに、前記推力偏向装置を必要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離ししない非切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力し、前記推力偏向装置を不要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離す切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力する射撃統制装置と、
前記推力偏向装置を着脱可能に搭載した飛しょう体と、
前記射撃統制装置から前記非切断指令信号を受けた場合は、前記飛しょう体の発射時において前記推力偏向装置を把持せず、前記射撃統制装置から前記切断指令信号の発射指令を受けた場合は、前記飛しょう体の発射時において前記推力偏向装置を把持する推力偏向装置拘束装置を有する発射装置と、
を備えることを特徴とする射撃統制システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標に向けて飛しょう体を誘導する射撃統制装置に関するものである。詳しくは、推力偏向装置の要否に応じて推力偏向（ＴＶＣ：Thrust Vector Control）装置を着脱可能な飛しょう体を、目標に向けて誘導する射撃統制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
推力偏向装置は飛しょう体や航空機等に搭載され、推力の発生方向を変化させることにより推進方向以外に推力を発生させる。推力偏向装置を用い所望の方向に推力を発生させることで、飛しょう体等の姿勢制御を行うことができる。
【０００３】
推力偏向装置は一般に動翼による空力制御と併用され、推進薬が燃焼する間は飛しょう体に急激な運動を実行させることができる。この推力偏向装置は、特に、空力操舵だけでは機体制御が困難となる低動圧において、飛しょう体の応答性及び制御性を向上させるために使用される。
このように飛しょう体に予め推力偏向装置を搭載しておくことで、急な姿勢変更等の制御性が必要とされる目標に向けても誘導が可能となる。
従来、飛しょう体等の方向及び姿勢制御を行う方向・姿勢制御装置に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２１０７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
推力偏向装置を飛しょう体に搭載することで、急な姿勢変更等の制御性が必要とされる目標に向けて誘導が可能となる一方、目標によっては推力偏向装置を使用することなく、飛しょう体を目標に向けて誘導可能な状況も発生する。例えば、高度が高く進行方向距離が遠い位置にある目標に対しては、急な姿勢変更などの制御を行うことなく、すなわち推力偏向装置を使用することなく飛しょう体を目標に向けて誘導可能な場合がある。
このように推力偏向装置が必要とされない場面では、推力偏向装置が搭載されていない飛しょう体を発射機（ランチャー）から発射し目標に向けて誘導していくことが射撃システム全体の経済性の観点からは望ましい。
【０００６】
このため、従来、射撃統制システムとして、推力偏向装置が搭載された飛しょう体及びこの飛しょう体を発射する発射台（ランチャー）一式と、推力偏向装置が搭載されていない飛しょう体及びこの飛しょう体を発射する発射台一式とを予め用意しておき、目標に応じてこれらを使い分けることが考えられているが、このように飛しょう体を使い分けることには次のような課題があった。
１つは、発射台を複数台用意しておく必要がある点である。推力偏向装置が搭載された飛しょう体用の発射台及び推力偏向装置が搭載されていない飛しょう体用の少なくとも２台の発射台を用意しておかなければならず、仕様の異なる発射試験や設置などの準備に多くの時間とコストを要してしまうという課題があった。
１つは、２種類の飛しょう体（推力偏向装置搭載の有無）を保管しておかなければならない点である。種類が２種類あればその各々の飛しょう体について常に必要数だけ保管をしておかなければならず、運用が複雑になるという課題があった。
【０００７】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、推力偏向装置の着脱を可能とし、推力偏向装置の要否判断に応じて飛しょう体に推力偏向装置を搭載する場合と推力偏向装置を搭載しない場合とを選択可能とすることで、飛しょう体や発射装置の管理運用が容易となる射撃統制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の射撃統制装置は、推力方向を偏向させる推力偏向装置を着脱可能に搭載した飛しょう体を目標に向けて誘導する射撃統制装置であって、前記飛しょう体と前記目標とが会合する予想会合位置に基き、前記推力偏向装置の要否を判定するとともに、前記推力偏向装置が必要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離ししない非切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力し、前記推力偏向装置が不要と判定した場合は、予め前記推力偏向装置を搭載した前記飛しょう体から当該推力偏向装置を切り離す切断指令信号を出力すると共に当該飛しょう体を発射装置から発射する発射指令を出力するようにした。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の射撃統制装置によれば、飛しょう体や発射装置の管理運用が容易となり、コストを抑えて効率的に飛しょう体を目標に向けて誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る射撃統制システムの構成を説明する図である。
【図２】実施の形態１に係る射撃統制装置の動作を説明する図である。
【図３】実施の形態１に係る射撃統制装置が備える要否判定テーブルの一例である。
【図４】実施の形態１に係る射撃統制システムの発射装置に搭載された発射前の飛しょう体の（ａ）側面図、及び（ｂ）上面図である（拘束時）。
【図５】実施の形態１に係る射撃統制システムの発射装置に搭載された発射前の飛しょう体の（ａ）側面図、及び（ｂ）上面図である（非拘束時）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本実施の形態に係る射撃統制システムの一例を説明する図である。
本実施の形態の射撃統制システムは、地上、艦艇、航空機等に設置され目標を捜索し追尾する目標捜索・追尾装置１と、推力偏向装置の要否を判断した後に発射装置３に発射指令を出し、発射装置３から発射した飛しょう体４を目標５に向けて誘導する射撃統制装置２と、飛しょう体４を発射する発射台を備えた発射装置３と、推力偏向装置１０（図示せず）を有する飛しょう体４から構成される。ここで推力偏向装置とは、噴流等による推力の発生方向を変化させることにより推進方向以外に推力を発生させる装置のことをいう。
【００１２】
射撃統制装置２は、目標５との相対位置や目標の運動速度を分析する目標情報分析部２１と、誘導信号を飛しょう体４に向けて送信する誘導計算部２２と、目標と会合するまでの飛しょう経路を算出する飛しょう経路算出部２３と、初期状態で飛しょう体４に備えれらている推力偏向装置１０の要否を判定する推力偏向装置要否判定部２４から構成される。
【００１３】
次に、図１〜図３を参照し具体的な動作を説明する。
図２は、射撃統制装置の動作を示すフロー図である。図３は、推力偏向装置の要否判定に用いる要否判定テーブルの一例である。
図１を参照し、射撃統制システム全体の動作を説明する。
図１において、目標捜索・追尾装置１は飛しょう体４の発射前の時点において飛しょう体４の目標５を捜索し、目標５の観測情報を目標情報１０１として出力する。
目標捜索・追尾装置１は目標５を追尾し、射撃統制装置２に向けて目標情報１０１を継続して送信する。なお、目標捜索・追尾装置１は例えばレーダ装置であり、レーダにより目標情報１０１を取得する。
射撃統制装置２は、目標捜索・追尾装置１から入力した目標情報１０１に基き、飛しょう体４に搭載されている推力偏向装置１０の要否を判定し、その結果を発射装置３に出力する。
発射装置３は射撃統制装置２で判定した推力偏向装置１０の要否結果に基づき、推力偏向装置１０を開放して推力偏向装置１０を搭載したままの状態の飛しょう体４を発射し、あるいは、推力偏向装置１０を把持して推力偏向装置１０を発射装置３側に残して分離した飛しょう体４を発射する。
【００１４】
次に、図２、３を参照し、射撃統制装置２の詳細動作について説明する。
目標情報分析部２１は、目標情報１０１に基いて目標５に対する目標相対位置１０２、目標運動速度１０３を算出し、その結果を誘導計算部２２と飛しょう経路算出部２３に出力する。
なお、射撃統制装置２の位置（自己位置）は射撃統制装置２に設置されたＧＰＳ等の測位手段（図示せず）により取得されている。
【００１５】
次に、飛しょう経路算出部２３は、目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて、予想会合点計算及び方位角/経路角計算を実行する。予想会合点計算では目標相対位置１０２と目標運動速度１０３と自己位置情報に基づき目標と会合する予想会合点の計算を行い、その結果を推力偏向装置要否判定部に出力する。方位角/経路角計算では予想会合点の情報と目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて、飛しょう経路の算出を行い、飛しょう経路（方位角/経路角）の情報を推力偏向装置要否判定部に出力する。
推力偏向装置要否判定部２４は、飛しょう経路算出部２３から飛しょう経路情報（予想会合点と飛しょう経路）１０４を受けて推力偏向装置の要否判定を行い、要否判定に基づく指令信号１０６（切断指令信号１０６ａ、又は非切断指令信号１０６ｂ）を発射装置に出力する。
【００１６】
ここで、推力偏向装置要否判定部２４が実行する要否判定について説明する。
【００１７】
図３は、推力偏向装置要否判定部２４が備える要否判定テーブルをグラフ化した一例である。横軸が進行方向距離、縦軸が高度を示す。
要否判定テーブルは、自場所から目標までの距離（進行方向距離）と目標の高度と目標がその位置（前記進行方向距離と高度）にあるときの前記推力偏向装置の要否フラグとが関連付けされたテーブルである。目標までの進行方向距離と高度をパラメータとして推力偏向装置が必要な領域と不要な領域とが要否フラグにより区分されており、記憶装置（図示せず）内にデータとして格納されている。推力偏向装置が必要な領域及び不要な領域は、予めシミュレーションにより計算されている。図３は、予め定めた３次元座標軸に対する方位角、経路角が０度（横方向距離が０ｍ）の例を示しているが、方位角、経路角をパラメータとした複数の要否判定テーブルを格納しており、必要に応じて記憶装置から抽出できる。
【００１８】
推力偏向装置要否判定部２４は、飛しょう経路算出部２３から入力した飛しょう経路情報１０４の飛しょう経路（方位角、経路角）に対応する要否判定テーブルを記憶装置から抽出し、この要否判定テーブルの飛しょう経路情報１０４の予想会合点における推力偏向装置の要否結果を取得することで、推力偏向装置の要否を判定する。
判定の結果、推力偏向装置が不要であるときは「不要」を意味する切断指令信号１０６ａを発射装置３に送信する。また、推力偏向装置が必要であるときは、「必要」を意味する非切断指令１０６ｂを送信する。
このようにして推力偏向装置要否判定部２４は推力偏向装置１０の要否判定を行い、その結果を発射装置３及び誘導計算部２２に出力する。
【００１９】
次に、飛しょう経路算出部２３が、目標相対位置１０２、目標運動速度１０３に基づき飛しょう経路情報１０４を算出する方法について説明する。
【００２０】
飛しょう経路情報１０４の算出方法として、例えば以下の２通りの方法が挙げられる。
（１）事前に実施した運動計算結果のデータベースを使用する方法、
（２）逐次最適な飛翔経路を算出する方法。
上記（１）、（２）の飛しょう経路の算出方法について、以下説明する。
【００２１】
（１）事前に実施した運動計算結果のデータベースを使用する方法
射撃統制装置２は、目標の運動速度、目標相対位置（発射装置３との相対位置）をパラメータとして飛しょう経路情報１０４を予めシミュレーション等により算出し、目標運動速度や目標相対位置等ごとに整理、分類してデータベース１１０（図示せず）に備えておく。
データベース１１０に格納されるデータ形式としては、シミュレーションにより算出した飛しょう経路１０４毎に、会合位置と会合可否が関連付けされ格納されている。目標との会合がシミュレーションできないときには「会合不可」を関連付けして格納する。
飛しょう経路算出部２３は、このデータベース１１０を参照することで、飛しょう経路を算出する。飛しょう経路算出部２３は、目標情報分析部２１から目標相対位置１０２と目標運動速度１０３を入力すると、目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に関連付けされた飛しょう経路のデータをデータベース１１０から関連データを抽出する。このようにして予想会合点までの飛しょう経路情報１０４を取得し、推力偏向装置要否判定部２４にその結果を出力する。
この（１）のデータベース１１０を使用する方法では、目標情報を随時反映することはできないが、飛しょう経路１０４を短時間で算出することができるという利点がある。
【００２２】
（２）逐次最適な飛しょう経路を算出する方法
飛しょう経路算出部２３は飛しょう経路情報１０４を、飛しょう体４の運動方程式及び最適化アルゴリズムを用いて、逐次計算する。このようにして予想会合点までの飛しょう経路１０４を取得して、推力偏向装置要否判定部２４にその結果を出力する。
この（２）の逐次算出する方法は、（１）のデータベースを使用する方法と比較して、射撃統制装置２に搭載される計算機の演算性能により要否判定に時間がかかる可能性があるが、目標情報を随時反映することができるという利点がある。
【００２３】
いずれの方法にせよ、飛しょう経路算出部２３は目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて予想会合点までの飛しょう経路情報１０４を算出し、推力偏向装置要否判定部２４に対し出力する。
【００２４】
誘導計算部２２は、推力偏向装置の要否結果を受けて誘導計算を行い、誘導計算結果１０７を出力し発射指令を行う。
誘導計算部２２は、推力偏向装置要否判定部２４から推力偏向装置の要否結果（指令信号１０６）を入力すると、推力偏向装置１０の有無及び目標情報分析部２１からの目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて誘導計算を開始する。
具体的には、推力偏向装置が「不要」（指令信号１０６＝切断指令信号１０６ａ）である場合には、推力偏向装置１０を飛しょう体４に搭載しない条件のもと、目標情報分析部２１からの目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて誘導計算を開始する。推力偏向装置拘束が「必要」（指令信号１０６＝非切断指令信号１０６ｂ）である場合には、推力偏向装置１０を飛しょう体４に搭載する条件のもと、目標情報分析部２１からの目標相対位置１０２と目標運動速度１０３に基づいて誘導計算を開始する。
誘導計算部２２は、誘導計算結果１０７である誘導信号を飛しょう体４に向けて随時送信する。また、誘導計算部２２は発射装置３に対して発射指令１０８を出力する。
【００２５】
発射装置３は、推力偏向装置要否判定部２４から指令信号１０６を入力すると、推力偏向装置１０の要否に応じて発射装置３が備える推力偏向装置拘束装置３１に対して動作指示を行う。
また、発射装置３は、誘導計算部２２から発射指令１０８を入力すると、飛しょう体４の発射動作を開始させる。
【００２６】
ここで、推力偏向装置拘束装置３１の動作について説明する。
【００２７】
図４と図５は、発射装置３に搭載された発射前の飛しょう体４の側面図（ａ）及び上面図（ｂ）である。推力偏向装置拘束装置３１は発射装置３内に装備されており、発射装置３に発射準備された飛しょう体４において、予め飛しょう体４に搭載されている推力偏向装置１０を把持し、または開放する（把持しない）機構を有する。  
【００２８】
図４は、発射装置３が推力偏向装置要否判定部から切断指令信号１０６ａ（指令信号１０６＝切断指令信号１０６ａ）を入力したときの推力偏向装置拘束装置３１の動作を説明する図である。
切断指令信号１０６ａは、推力偏向装置１０が不要、すなわち推力偏向装置１０を飛しょう体４から切り離すことを指令する信号である。発射装置３は切断指令信号１０６ａを入力すると、推力偏向装置拘束装置３１に対し飛しょう体４の推力偏向装置１０を拘束する動作指示を行う。
飛しょう体４には予め推力偏向装置１０が搭載されている。推力偏向装置１０はリング等により一体化されており、飛しょう体４本体とはボルト等で接続されている。なお、ボルトは着脱可能な取付け部品の一例である。
また、推力偏向装置拘束装置３１はネジ状の溝の付いた回転保持構造を有しており、駆動動力（図示せず）等により図４（ｂ）の回転矢印方向に回転駆動されることで、先端が幅狭になったくさび形状を有する推力偏向装置拘束装置３１の根元部分である幅広部分が推力偏向装置１０を拘束可能な構造となっている。
【００２９】
側面方向からの図４（ａ）のように、推力偏向装置拘束装置３１が推力偏向装置１０を拘束している状態では、推力偏向装置拘束装置３１の根元部分が飛しょう体４の推進方向に関して推力偏向装置１０を拘束し、推力偏向装置１０が発射装置３から抜けない構造となっている。
【００３０】
発射装置３が射撃統制装置２から発射指令１０８を受信すると、飛しょう体４の推進装置が点火され、発射装置３から飛しょう体４が分離し飛しょう体４が発射される。
この際、推力偏向装置１０が推力偏向装置拘束装置３１により拘束されていた場合には、飛しょう体４本体と推力偏向装置１０とを固定していたボルトが飛しょう体の推進力により切断され、飛しょう体４と推力偏向装置１０とは分離されて飛しょう体４単体（すなわち、推力偏向装置１０が搭載されていない状態）で飛しょうする。
このようにして、飛しょう体４は推力偏向装置１０が分離された状態で目標に向けて飛しょうする。
【００３１】
ここで推力偏向装置拘束装置３１は一体化されており、駆動部を発射装置３のキャニスタの外側に設置できることから、メンテナンス性に優れる。また、故障時にも飛しょう体の一方のみが拘束されるといった問題が無く、火工品も使用していないことから安全性も高い。
【００３２】
なお、推力偏向装置拘束装置３１は、円形をしておりキャニスタの外側に空洞が存在するため、推力偏向装置１０が推進装置のブラストから受ける影響が小さく、推力偏向装置１０の再利用が可能となる。
【００３３】
一方、図５は、発射装置３が推力偏向装置要否判定部から非切断指令信号１０６ｂ（指令信号１０６＝非切断指令信号１０６ｂ）を入力したときの推力偏向装置拘束装置３１の動作を説明する図である。
非切断指令信号１０６ｂは、推力偏向装置１０が必要、すなわち推力偏向装置１０を飛しょう体４から切り離ししないことを指令する信号であり、発射装置３は非切断指令信号１０６ｂ（推力偏向装置１０が必要）を入力すると、推力偏向装置拘束装置３１に対し、飛しょう体４の推力偏向装置１０を開放する（拘束しない）動作指示を行う。
推力偏向装置拘束装置３１は、ネジ状の溝のついた回転保持構造を有しており、推力偏向装置１０を拘束するときとは逆の回転方向に回転駆動されることで、図５（ａ）、（ｂ）に示すように端が幅狭になったくさび形状を有する推力偏向装置拘束装置３１の先端部分が推力偏向装置１０に当り、推力偏向装置１０を開放して、推力偏向装置１０を発射装置３に拘束しない状態にすることができる。
【００３４】
発射装置３が射撃統制装置２から発射指令１０８を受信すると、飛しょう体４の推進装置が点火され、発射装置３から飛しょう体４が分離し飛しょう体４が発射される。
この際、推力偏向装置拘束装置３１は推力偏向装置１０を開放しているので、飛しょう体４は推力偏向装置１０を搭載したままの状態で発射し、飛しょうする。
このようにして、飛しょう体４は推力偏向装置１０を搭載した状態のまま目標に向け、誘導計算部２２からの誘導信号に応じて飛しょうする。
【００３５】
以上のように本発明の射撃統制装置は、推力偏向装置１０の要否を判定し、推力偏向装置１０が不要と判断した場合は発射時点で推力偏向装置１０を飛しょう体４から切離しをする。これにより、推力偏向装置１０の無駄をなくし、コストを抑えて効率的に飛しょう体を目標に向けて誘導することができる。また、推力偏向装置１０が必要と判断した場合は推力偏向装置を飛しょう体に搭載したままの状態で発射する。これにより、会合にあたり制御性が要求される目標に向けて飛しょう体を精度よく誘導することができる。
【００３６】
本発明の推力偏向装置を備えた飛しょう体４は、推力偏向装置１０の要/不要のいずれの場合にも対応できるため、飛しょう体の管理運用が容易となる。
また、本発明の発射装置は、推力偏向装置１０の要/不要のいずれの場合にも対応できるため、発射装置は一仕様でよく、発射試験や設置などの準備が容易となる。
【符号の説明】
【００３７】
１  目標捜索・追尾装置、２  射撃統制装置、３  発射装置、４  飛しょう体、５  目標、１０  推力偏向装置、２１  目標情報分析部、２２  誘導計算部、２３  飛しょう経路算出部、２４  推力偏向装置要否判定部、３１  推力偏向装置拘束装置、４０  キャニスタ、１０１  目標情報、１０２  目標相対位置、１０３  目標運動速度、１０４  飛しょう経路情報、１０４ａ  推力偏向装置１０を使用する場合の飛しょう経路、１０４ｂ  推力偏向装置を使用しない場合の飛しょう経路、１０６  指令信号、１０６ａ  切断指令信号、１０６ｂ  非切断指令信号、１０７  誘導計算結果、１０８  発射指令、１１０  データベース。
【図１】
2010281505.tif 000003
【図２】
2010281505.tif 000004
【図３】
2010281505.tif 000005
【図４】
2010281505.tif 000006
【図５】
2010281505.tif 000007