(57)【要約】【課題】  従来、航空機等の移動体に対して、目標物や目標物に向けて発射される飛しょう体からの避退を指示する場合、オペレータの判断により手動で避退指示を与えていたため、指示タイミングが遅れる、また最適な避退針路でない恐れがあった。【解決手段】  飛しょう体情報記憶部より読み込む飛しょう体の発射位置及び発射速度と目標情報記憶部より読み込む目標の位置と速度と針路とに基づき飛しょう体を目標に会合させる針路を算出する飛しょう体針路算出部と、目標の針路及び求めた飛しょう体の針路と移動体情報記憶部より読み込む移動体の位置とに基づき避退する移動体を判定する避退対象判定部と、避退対象の移動体の位置及び速度と飛しょう体の針路及び目標の針路とに基づき移動体の避退針路を算出する避退針路算出部と、避退針路算出部より出力される避退針路を移動体に指示する避退指示部と、を備える避退指示装置である。【選択図】  図１
2010231382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体の発射位置及び発射速度を記憶する飛しょう体情報記憶部と、
外部より取得された上記飛しょう体の目標となる物体の位置と速度と針路とを記憶する目標情報記憶部と、
外部より取得された移動体の位置及び速度を記憶する移動体情報記憶部と、
上記飛しょう体情報記憶部より読み込んだ飛しょう体の発射位置及び発射速度と、上記目標情報記憶部より読み込んだ物体の位置と速度と針路と、に基づいて飛しょう体を物体に会合させる針路を算出する飛しょう体針路算出部と、
上記飛しょう体針路算出部より出力される飛しょう体の針路及び物体の針路と、上記移動体情報記憶部より読み込んだ移動体の位置と、に基づいて、飛しょう体の針路に対する移動体の距離または物体の針路に対する移動体の距離の少なくともいずれか一方が所定の距離以下である場合、飛しょう体の針路および物体の針路より避退する移動体であると判定する避退対象判定部と、
上記避退対象判定部にて避退対象と判定された移動体の位置及び速度と、飛しょう体の針路及び物体の針路と、に基づいて、避退対象である移動体が所定時間に移動可能な位置のうち、上記飛しょう体の針路からの距離と上記物体の針路からの距離との積が最大となる位置を求めて避退針路を算出する避退針路算出部と、
上記避退針路算出部より出力される避退針路を移動体に指示する避退指示部と、
を備えることを特徴とする避退指示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機などの移動体に対して、移動体周辺を飛しょうする飛しょう体やその目標となる物体との衝突を回避するために、避退方向を指示する避退指示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、航空機では、空中衝突する可能性のある相手機が存在する場合、空中衝突回避装置を用いて、相手機との位置関係により衝突回避のための行動を指示している（例えば、特許文献１参照）。また航空機による空中衝突の例として、目標となる物体（以下、目標物）に対して味方が発射した飛しょう体または目標物自体と衝突する場合も考えられる。その場合は、目標物の速度や針路等の情報からオペレータが避退先を判断し、航空機に対して手動で避退指示を出すのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９３５３８号公報（第２−６頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、航空機に対して、目標物や目標物に対して発射される飛しょう体からの避退を指示する場合、オペレータの判断により避退方向を決定し、航空機に対して手動で指示を行っている。しかし手動による避退指示では指示タイミングが遅れ、航空機の避退が間に合わない可能性がある。
【０００５】
つまり目標物に対する飛しょう体の発射タイミングは年々早まっており、発射までの判断時間は短くなってきている。そのため、オペレータによる手動の指示では、避退が間に合わない場合も考えられる。また退避先をオペレータが指示する場合、オペレータの指示がはずれて必ずしも最適な避退針路でない、あるいは危険な場所を指定する恐れがある。
【０００６】
また従来の空中衝突回避装置は、航空機同士の異常接近に対する適用であり、衝突回避も上昇・下降の指示もしくは、旋回などの迂回動作を行うように指示するものであるため、目標物または飛しょう体との衝突から避退するための最適針路を得るものではない。
【０００７】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、オペレータの指示によらず、目標物または飛しょう体からの避退針路を自動で算出し、移動体に指示を行う避退指示装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、
飛しょう体の発射位置及び発射速度を記憶する飛しょう体情報記憶部と、
外部より取得された上記飛しょう体の目標となる物体の位置と速度と針路とを記憶する目標情報記憶部と、
外部より取得された移動体の位置及び速度を記憶する移動体情報記憶部と、
上記飛しょう体情報記憶部より読み込んだ飛しょう体の発射位置及び発射速度と、上記目標情報記憶部より読み込んだ物体の位置と速度と針路と、に基づいて飛しょう体を物体に会合させる針路を算出する飛しょう体針路算出部と、
上記飛しょう体針路算出部より出力される飛しょう体の針路及び物体の針路と、上記移動体情報記憶部より読み込んだ移動体の位置と、に基づいて、飛しょう体の針路に対する移動体の距離または物体の針路に対する移動体の距離の少なくともいずれか一方が所定の距離以下である場合、飛しょう体の針路および物体の針路より避退する移動体であると判定する避退対象判定部と、
上記避退対象判定部にて避退対象と判定された移動体の位置及び速度と、飛しょう体の針路及び物体の針路と、に基づいて、避退対象である移動体が所定時間に移動可能な位置のうち、上記飛しょう体の針路からの距離と上記物体の針路からの距離との積が最大となる位置を求めて避退針路を算出する避退針路算出部と、
上記避退針路算出部より出力される避退針路を移動体に指示する避退指示部と、
を備えることを特徴とする避退指示装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、オペレータの指示によらず目標物または飛しょう体から避退するための最適な針路を自動で算出し、移動体に指示を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１における避退指示装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１における飛しょう体針路算出部１０４の処理の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１における避退対象判定部１０５の処理の一例を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１における避退針路算出部１０６の処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における避退指示装置の構成図である。１００は実施の形態１における避退指示装置である。また、１０１は飛しょう体の発射位置及び発射速度などの情報を記憶する飛しょう体情報記憶部、１０２は飛しょう体の目標となる物体、つまり目標物の位置や速度や針路などの情報を記憶する目標情報記憶部、１０３は飛しょう体の針路または目標物の針路周辺を移動している移動体の位置や速度などの情報を記憶する移動体情報記憶部、１０４は飛しょう体情報記憶部１０１より読み込んだ飛しょう体の発射位置及び発射速度と目標情報記憶部１０２より読み込んだ目標物の位置と速度と針路とに基づいて、目標物と飛しょう体との会合位置および飛しょう体を物体に会合させる針路を算出する飛しょう体針路算出部、１０５は飛しょう体針路算出部１０４より出力される飛しょう体の針路及び目標物の針路と移動体情報記憶部１０３より読み込んだ移動体の位置に基づいて飛しょう体の針路または目標物の針路より避退する移動体を判定する避退対象判定部、１０６は避退対象判定部１０５にて判定された移動体の位置及び速度と飛しょう体の針路及び目標物の針路とに基づいて移動体の避退針路を算出する避退針路算出部、１０７は避退針路算出部１０６より出力される避退針路を移動体に指示する避退指示部、である。
【００１２】
また、１０８は目標物の位置や速度や針路などの情報を測定するセンサ、１０９は移動体を識別する移動体識別子や移動体の位置、速度などの移動体情報を移動体より受信する受信部、１１０は飛しょう体の目標となる目標物、１１１は移動体、１１２は測位可能なセンサであり、飛しょう体の発射位置を出力するセンサである。
【００１３】
図１において、飛しょう体針路算出部１０４は、飛しょう体情報記憶部１０１及び目標情報記憶部１０２と接続している。避退対象判定部１０５は、飛しょう体針路算出部１０４及び移動体情報記憶部１０３と接続している。避退針路算出部１０６は、避退対象判定部１０５と接続している。避退指示部１０７は、避退針路算出部１０６と接続している。
【００１４】
また避退指示装置１００は、受信部１０９を経由し移動体情報記憶部１０３を通して移動体１１１と接続し、移動体１１１は避退指示部１０７を通して避退指示装置１００と接続する。なお、避退指示装置１００は複数の航空機と接続することも可能である。
【００１５】
実施の形態１における運用について、図１を参照しながら説明する。避退指示装置１００は、センサ１０８等で得られた目標物１１０に関する情報、例えば位置や速度や針路などの情報を記憶する目標情報記憶部１０２を有する。
【００１６】
また避退指示装置１００は、目標物１１０に対して飛しょうする飛しょう体に関する位置や速度などの情報を記憶する飛しょう体情報記憶部１０１を有する。ここで飛しょう体の位置とは、飛しょう体の発射位置のことである。飛しょう体の発射位置と離れていなければ、飛しょう体の発射位置は避退指示装置１００の存在位置としてもよい。この飛しょう体の位置は、例えば測位可能なセンサ１１２より出力され、飛しょう体情報記憶部１０１に記憶される。また飛しょう体の速度とは、飛しょう体の発射速度のことであり、飛しょう体の性能に基づき予め記憶させておけばよい。
【００１７】
更に避退指示装置１００は、受信部１０９が移動体１１１より受信する移動体識別子および移動体の位置や速度などの情報を記憶する移動体情報記憶部１０３を有する。
【００１８】
この実施の形態１を適用する一例として、艦船が避退指示装置１００を搭載しており、移動体１１１である航空機に避退指示を出力する場合を考える。艦船が目標物１１０に対して飛しょう体を発射する場合、避退指示装置１００にある飛しょう体針路算出部１０４は、目標情報記憶部１０２に記憶される目標物１１０の位置や速度や針路などの情報を読み込むとともに、飛しょう体情報記憶部１０１に記憶される飛しょう体の位置や速度などの情報を読み込み、飛しょう体と目標物１１０との会合位置と飛しょう体の針路を算出する。
【００１９】
図２は、飛しょう体針路算出部１０４の処理の一例を示す図である。図２のうち、２０１は避退指示装置１００を搭載する艦船、２０２は艦船２０１より発射される飛しょう体、２０３は飛しょう体２０２が目標物１１０に会合する位置を表す会合位置、２０４は目標物１１０の針路、２０５は飛しょう体２０２の針路である。
【００２０】
飛しょう体針路算出部１０４は、目標情報記憶部１０２より目標物１１０の位置と速度と針路を読み込む。例えば、飛しょう体針路算出部１０４は、センサ１０８により測定される目標物１１０の現在の位置と速度と針路、またはセンサ１０８により測定された目標物１１０の最新の位置と速度と針路などを読み込む。また飛しょう体針路算出部１０４は、飛しょう体情報記憶部１０１より飛しょう体の発射位置や発射速度を読み込む。
【００２１】
ここで説明を簡単にするために、以降の処理は２次元平面を用いた処理で説明する。実際の飛しょう体２０２や目標物１１０の動きは３次元空間での動きである。そこで、例えば高さを一定とした２次元平面に飛しょう体２０２や目標物１１０の動き（位置や速度や針路など）を射影させた情報で処理を行うようにする。こうして、避退対象となる移動体は、目標物の針路または飛しょう体の針路を２次元平面上に射影した針路に基づいて判定することになる。これにより３次元空間で計算する場合と比較して計算処理が簡単になる。
【００２２】
目標物１１０及び飛しょう体２０２は直進して進むと仮定する。目標物１１０の位置は、Ｘ座標をｘｔ、Ｙ座標をｙｔとし、目標物１１０の速度をＶｔ、針路をθtとする。一方、飛しょう体２０２の発射位置は、Ｘ座標をｘｉ、Ｙ座標をｙｉとする。また飛しょう体２０２の発射速度Ｖｉとする。この場合、飛しょう体２０２がとるべき針路θiと目標物１１０に会合するまでの時間Ｔ（以下、会合時間Ｔとよぶ）は、以下の式より算出することが可能である。
【００２３】
【数１】
2010231382.tif 000003
【００２４】
上記の連立方程式を解けば、目標物１１０と飛しょう体２０２との会合位置２０３、および飛しょう体２０２の針路θiが決定する。飛しょう体針路算出部１０４にて決定される飛しょう体の針路２０５に関する情報は、目標物の針路２０４に関する情報とともに避退対象判定部１０５に出力される。
【００２５】
図３は、避退対象判定部１０５の処理の一例を示す図である。図３において目標物１１０と艦船２０１の周辺を移動している移動体は１１１ａ〜１１１ｃで表している。
【００２６】
移動体１１１ａ〜１１１ｃは、自らの位置および速度などを示す移動体情報と自らの識別を表す移動体識別子を艦船２０１に向かって送信する。艦船２０１に搭載された受信部１０９は、移動体１１１ａ〜１１１ｃから受信した移動体情報と移動体識別子を避退指示装置１００へ出力する。避退指示装置１００の移動体情報記憶部１０３は、受信部１０９より出力された移動体情報と移動体識別子を対応付けて記憶する。
【００２７】
避退対象判定部１０５には、飛しょう体針路算出部１０４から出力される目標物の針路２０４と飛しょう体の針路２０５が入力される。また避退対象判定部１０５は、移動体情報記憶部１０３より移動体情報と移動体識別子を読み込む。次に、各移動体（１１１ａ〜１１１ｃ）の移動体情報に含まれる位置情報を用いて、目標物の針路２０４から見た各移動体の距離、および飛しょう体の針路２０５から見た各移動体の距離を算出する。そして、目標物の針路２０４に対する距離または飛しょう体の針路２０５に対する距離の少なくともいずれか一方が所定の距離以下である場合、その移動体を危険状態にある避退対象、つまり飛しょう体の針路および物体の針路より避退する移動体であると判定する。図３の例では、飛しょう体の針路２０５から見た移動体１１１ａの距離が所定の距離以下であるため、移動体１１１ａを避退対象と判定する場合を示している。
【００２８】
図４は、避退針路算出部１０６の処理の一例を示す図である。例えば、移動体１１１ａが避退行動をとる場合、直進移動と考えられるため、飛しょう体針路算出部１０４にて算出した会合時間Ｔにおける移動体１１１ａの移動可能範囲は、移動体１１１ａの位置を中心とし、移動体１１１ａの速度と会合時間Ｔとの積で表される距離を半径とした２０６で示される円周上となる。
【００２９】
移動体１１１ａが安全と考えられる針路は、目標物の針路２０４及び飛しょう体の針路２０５から離れる方向である。そこで、移動可能範囲２０６の円周上のある一点（位置）と目標物の針路２０４との距離をＤｔ、また飛しょう体の針路２０５との距離をＤｉとして、以下評価関数Ｆを計算する。
【００３０】
【数２】
2010231382.tif 000004
【００３１】
上記評価関数Ｆの値を最大とする円周上の位置を求め、避退対象の移動体１１１ａの現在の位置と求めた位置を結んだ方向を、移動体１１１ａのとるべき避退針路とする。
【００３２】
避退指示部１０７は、避退針路算出部１０６より入力される避退針路および避退針路をとるべき移動体１１１ａの移動体識別子と対応付けて各移動体１１１ａ〜１１１ｃに送信する。移動体１１１ａ〜１１１ｃは、移動体識別子と避退針路を受信し、移動体識別子により自らの避退針路であるか否かを判断するとともに、移動体識別子が自らの識別子と一致した場合は、避退針路に基づき避退行動をとる。
【００３３】
これにより、オペレータの指示によらず目標物または飛しょう体から避退するための最適な針路を自動で算出し、移動体に指示を行うことが可能となる。
【００３４】
なお、目標物１１０の針路は時々刻々と変化する可能性があるので、移動体の移動可能範囲２０６は、会合時間Ｔよりも短い単位時間Ｔｏを用いて、移動体の速度と単位時間Ｔｏとの積に基づき避退方向を求めてもよい。その場合、例えば、目標情報や飛しょう体情報や移動体情報は単位時間ごとに更新させる。そして飛しょう体の針路２０５及び避退対象の移動体１１１の避退針路を単位時間ごとに算出し、移動体１１１に避退針路の指示を行うものとしてもよい。
【００３５】
これにより、避退指示装置１００が単位時間ごとに避退方向を算出して指示を出力する場合、時間経過に対してより正確な避退方向を移動体に指示することが可能となる。
【００３６】
また、上記処理は２次元平面による処理であるが、３次元空間による処理を行っても良い。例えば、飛しょう体針路算出部１０４は３次元空間における飛しょう体の針路を求める。避退対象判定部１０５は、３次元空間における目標物の針路と飛しょう体の針路とを用いて移動体との距離を算出し、所定の距離以下である移動体を避退対象の移動体と判定してもよい。そして避退針路算出部１０６は、例えば移動体の速度と会合時間Ｔとの積を半径とした球面を移動可能範囲とし、移動可能範囲のある一点と目標物の針路との距離、また飛しょう体の針路との距離より評価関数Ｆを計算する。そして評価関数Ｆの値を最大とする球面上の点を求め、避退対象の移動体の位置と求められた点を結んだ方向を移動体のとるべき避退針路としてもよい。
【００３７】
この場合、２次元平面での処理と比較して、より正確に避退対象である移動体を判定できるとともに、その移動体に対してより３次元空間での避退針路を指示することができる。
【００３８】
なお上記実施の形態はあくまで一例であり、本発明が本形態例に限定されるものでない。例えば、艦船２０１に対する移動体１１１として船舶などでもよい。また艦船２０１や移動体１１１は陸上を移動する車両としてもよいし、艦船２０１は空中を移動する航空機としてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  避退指示装置
１０１  飛しょう体情報記憶部
１０２  目標情報記憶部
１０３  移動体情報記憶部
１０４  飛しょう体針路算出部
１０５  避退対象判定部
１０６  避退針路算出部
１０７  避退指示部
１０８  センサ
１０９  受信部
１１０  目標物
１１１  移動体
１１２  センサ
２０１  艦船
２０２  飛しょう体
２０３  会合位置
２０４  目標物の針路
２０５  飛しょう体の針路
２０６  移動可能範囲
【図１】
2010231382.tif 000005
【図２】
2010231382.tif 000006
【図３】
2010231382.tif 000007
【図４】
2010231382.tif 000008