(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
艦船に向けて海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出することを特徴とする対艦ミサイル検出方式。
【請求項２】
艦船に対して傾きをもって海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出した後、前記ウェーキの中心の方位角速度を前記艦船上から測定し、該方位角速度と前記速度および前記距離との関係から前記対艦ミサイルの前記艦船に対する傾きを算出することを特徴とする対艦ミサイル検出方式。
【請求項３】
艦船に対して傾きをもって海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出した後、他の物理量に基づいて前記対艦ミサイルの方位角速度を前記艦船上で測定し、該方位角速度と前記速度および前記距離との関係から前記対艦ミサイルの前記艦船に対する傾きを算出することを特徴とする対艦ミサイル検出方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、艦船に向けて海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルの探知、対艦距離および針路を検出する対艦ミサイル検出方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の対艦ミサイル検出方式を模式的に説明するための立面図である。図中１は海面２上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイル、例えばシースキマ対艦ミサイルであり、３はシースキマ対艦ミサイル１の後部から発生する排気煙であり、４はシースキマ対艦ミサイル１の標的となっている艦船であり、５は艦船４上に設置されたレーダ、ＥＳＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｕｐｐｏｒｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｓ：電子支援装置）、ＩＲ（赤外線）センサ等のセンサであり、６はセンサ５から送信されるレーダ波であり、７はシースキマ対艦ミサイル１上の目標検知追尾装置（図示せず）から送信されるシーカ波であり、８は海面２上に発生する水蒸気ダクトであり、８ａはその水蒸気ダクト８と上部大気との境界面である。
【０００３】
次に従来の対艦ミサイル検出方式を説明する。
図５に示すように、シースキマ対艦ミサイル１は、その目標検知追尾装置（図示せず）からのシーカ波７で艦船４を探知し、追尾しながら、その型式対応で予め設定された飛翔パターンに従って海面２上の低高度を艦船４に向けて超音速で飛翔している。このとき、艦船４側では、センサ５で上記シースキマ対艦ミサイル１の探知を試みている。即ち、センサ５がレーダである場合にはレーダ波６によりシースキマ対艦ミサイル１本体を探知する。また、センサ５がＥＳＭである場合にはシースキマ対艦ミサイル１からのシーカ波７を探知する。さらに、センサ５がＩＲセンサである場合にはシースキマ対艦ミサイル１の排気煙３を探知する。次に、センサ５でシースキマ対艦ミサイル１を探知した場合には、当該センサ５により測定したシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離や方位情報（針路）に基づいて、艦船４はシースキマ対艦ミサイル１への対処行動を実施する。
【０００４】
ところで、このようなシースキマ対艦ミサイル１が飛翔する海面２上の低高度域では、気象条件によっては海面上の数十ｍの高度まで水蒸気ダクト８という現象が発生する場合がある。この現象が発生した場合には、その境界面８ａを通して電波が内外に透過せずにそれぞれの層の中に反射してしまうという現象が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の対艦ミサイル検出方式では、上述のような構成であるので、次のような課題があった。すなわち、境界面８ａよりも高い場所に設置されたセンサ５が送信するレーダ波６が境界面８ａで反射してしまうため、水蒸気ダクト８内を飛翔するシースキマ対艦ミサイル１を捕捉することができない。また、センサ５としてのＥＳＭは水蒸気ダクト８内を飛翔するシースキマ対艦ミサイル１からのシーカ波７が境界面８ａで反射してしまうため、そのシーカ波７を捕捉することもできない。このため、従来の艦船４は海面２上の低高度を超音速で飛翔するシースキマ対艦ミサイル１を探知して対処することが困難であるという課題があった。
【０００６】
なお、艦船４に搭載されたセンサ５がＩＲセンサである場合には、上述のシースキマ対艦ミサイル１の排気煙３を捕捉することにより、水蒸気ダクト８が発生している状況下でもシースキマ対艦ミサイル１を探知することは可能であるが、このＩＲセンサでは探知したシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離や速度を精度よく測定することができず、やはり対処が困難であるという課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、水蒸気ダクトの境界面下を超音速で飛翔する対艦ミサイルを的確に探知できると共にその対艦距離や針路を精度よく測定できる対艦ミサイル検出方式を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る対艦ミサイル検出方式は、艦船に向けて海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る対艦ミサイル検出方式は、艦船に対して傾きをもって海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出した後、前記ウェーキの中心の方位角速度を前記艦船上から測定し、該方位角速度と前記速度および前記距離との関係から前記対艦ミサイルの前記艦船に対する傾きを算出することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る対艦ミサイル検出方式は、艦船に対して傾きをもって海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルを検出する対艦ミサイル検出方式において、前記対艦ミサイルの型式に応じて異なる速度と前記対艦ミサイルの衝撃波により海面上に発生しかつ前記対艦ミサイルの型式に応じて異なるウェーキの幅とを想定した上で、該ウェーキの幅に対応する視野角を前記艦船上から測定し、該視野角と前記速度および前記ウェーキの幅との関係から前記艦船と前記対艦ミサイルとの距離を算出した後、他の物理量に基づいて前記対艦ミサイルの方位角速度を前記艦船上で測定し、該方位角速度と前記速度および前記距離との関係から前記対艦ミサイルの前記艦船に対する傾きを算出することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１は海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルの衝撃波により航跡（ウェーキ）が海面に発生する様子を説明するための俯瞰図であり、図２（ａ）および図２（ｂ）はこの発明の実施の形態１による対艦ミサイル検出方式を説明するための立面図および平面図である。なお、この実施の形態１の構成要素のうち、図５で示した検出方式の構成要素と共通するものについては、同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００１２】
図中９はシースキマ対艦ミサイル１が超音速で飛翔することによりシースキマ対艦ミサイル１の後方にシースキマ対艦ミサイル１を頂点として発生するマッハコーンであり、このマッハコーン９より前方には音が伝わらない。シースキマ対艦ミサイル１の衝撃波はマッハコーン９よりやや広がった円錐面に形成され、海面２を叩くことによってウェーキ１０が発生する。
【００１３】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、マッハコーン９の頂点の開き角（マッハ角）θは、シースキマ対艦ミサイル１の飛翔マッハ数をＭとすると、次の式（１）によって決定される。
ｓｉｎθ＝１／Ｍ  ・・・・・・・・・・（１）
【００１４】
従って、シースキマ対艦ミサイル１の進行方向（針路の延長上）から見たウェーキ１０の幅ｄは次の式（２）で示すシースキマ対艦ミサイル１の飛翔マッハ数Ｍと飛翔高度ｈの関数になる。
ｄ＝ｆ（ｈ，Ｍ）  ・・・・・・・・・・（２）
【００１５】
このウェーキ１０はシースキマ対艦ミサイル１が海面２上の低高度を超音速で飛翔している間、継続的に発生しているので、このウェーキ１０を光学センサ等で検出することにより、シースキマ対艦ミサイル１の飛来と判断することができる。
【００１６】
ここで、一般にシースキマ対艦ミサイルでは飛翔マッハ数Ｍ、飛翔高度ｈおよび飛翔パターンがミサイルの型式毎に定まっているので、今対峙している脅威側が保有している対艦ミサイルの型式の情報を事前に掴んでおき、上記の式（２）で示すウェーキ１０の幅ｄを予め関数化またはデータベース化しておけば、図２（ｂ）に示すようにシースキマ対艦ミサイル１が実際に飛来したときに艦船４からウェーキ１０の幅ｄに対する視野角αを測定することにより、艦船４からウェーキ１０までの距離Ｌを次の式（３）により求めることができる。
Ｌ＝ｆ（ｈ，Ｍ）／α＝ｄ／α  ・・・・・・・・・・（３）
【００１７】
なお、シースキマ対艦ミサイル１とウェーキ１０との距離が艦船４からシースキマ対艦ミサイル１までの距離に比べて極めて短いので、上記距離Ｌは実質的に艦船４からシースキマ対艦ミサイル１までの距離に等しいものとみなしても誤差は小さいものと考えられる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、シースキマ対艦ミサイル１のウェーキ１０を検出することにより、シースキマ対艦ミサイル１が水蒸気ダクト８内を飛翔している場合でも、シースキマ対艦ミサイル１の飛来を従来の検出方式より的確に探知することができるので、シースキマ対艦ミサイル１への対処を迅速に行うことができる。
【００１９】
また、この実施の形態１によれば、光学センサ等でシースキマ対艦ミサイル１のウェーキ１０の幅ｄに対する視野角αを測定することにより、水蒸気ダクト８の境界面下を超音速で飛翔するシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌを精度よく測定することができる。
【００２０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による対艦ミサイル検出方式を説明するための平面図である。なお、この実施の形態２の構成要素のうち、実施の形態１の構成要素と共通するものについては、同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００２１】
この実施の形態２では、シースキマ対艦ミサイル１が艦船４に対して傾きφをもって飛来する場合に、実施の形態１と同様に、飛翔マッハ数Ｍ、飛翔高度ｈおよびウェーキ１０の幅ｄを事前に想定して、ウェーキ１０の幅ｄに対する視野角αを測定して上述の式（３）からシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌを求めた上で、艦船４から見たウェーキ１０の中心位置での方位角速度ωを測定することにより、次の式（４）から傾きφ、すなわちシースキマ対艦ミサイル１の針路を求めることができる。
φ＝（ωＬ）／Ｍ  ・・・・・・・・・・（４）
【００２２】
なお、シースキマ対艦ミサイル１が艦船４に対して傾きφをもって飛来するため、艦船４に向けたウェーキ１０の幅はｄ・ｃｏｓφとなるが、実質的にシースキマ対艦ミサイル１が艦船４に向けて飛翔していることからφは極めて微小であり、ウェーキ１０の幅はｄと近似して上記式（３）に適用して視野角αを求めても支障がないものと考えられる。また、傾きφは例えば図３に示すように艦船４の艦首−艦尾方向の法線に対する傾きとして表すことができるが、この図３における傾きφは表示上の便宜から大きく示されている。
【００２３】
以上のように、この実施の形態２によれば、視野角αを測定してシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌを求めた上で、方位角速度ωを測定することにより、シースキマ対艦ミサイル１が艦船４に対して傾きφをもって水蒸気ダクト８内を飛来する場合でもシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌおよび針路を精度よく測定することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による対艦ミサイル検出方式を説明するための平面図である。なお、この実施の形態３の構成要素のうち、実施の形態１等の構成要素と共通するものについては、同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
【００２５】
この実施の形態３では、シースキマ対艦ミサイル１が艦船４に対して傾きφをもって飛来する場合に、実施の形態１と同様に、飛翔マッハ数Ｍ、飛翔高度ｈおよびウェーキ１０の幅ｄを事前に想定して、ウェーキ１０の幅ｄに対する視野角αを測定して上述の数式（３）からシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌを求める他、ウェーキ１０の方位角速度ωを計測する代わりに、従来の検出方式に従ってセンサ５のＩＲセンサによりミサイル探知方位データ、例えばシースキマ対艦ミサイル１の方位角速度ωを求め、これら両方のデータの相関をとることで測定データの精度を高めるようにしている。
【００２６】
すなわち、まずセンサ５のＩＲセンサによりシースキマ対艦ミサイル１の排気煙３を従来の検出方式に従って検出して、その方位角（傾きφ）、方位角速度ωを測定する。一方、光学センサ等でシースキマ対艦ミサイル１のウェーキ１０を実施の形態１と同様に観測して、距離および方位角（傾きφ）を測定した後、両データの相関をとって対艦距離Ｌおよび傾きφ、すなわちシースキマ対艦ミサイル１の針路を上記式（４）から求めることができる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態３によれば、シースキマ対艦ミサイル１のウェーキ１０から求めた対艦距離データとセンサ５のＩＲセンサにより従来のミサイル探知方位データの相関をとったことにより、シースキマ対艦ミサイル１が艦船４に対して傾きφをもって水蒸気ダクト８内を飛来する場合でもシースキマ対艦ミサイル１の対艦距離Ｌおよび針路を精度よく測定することができる。
【００２８】
この実施の形態３では、センサ５のＩＲセンサにより他の物理量としての赤外線を発生する排気煙３を捕捉したが、他の赤外線の発生源としてシースキマ対艦ミサイル１の先端の空力加熱領域を捕捉対象としてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、対艦ミサイルのウェーキを検出することにより、従来の検出方式よりも的確に対艦ミサイルの飛来を探知することができ、また光学センサ等で対艦ミサイルのウェーキの幅に対する視野角を測定することにより、水蒸気ダクトの境界面下を超音速で飛翔する対艦ミサイルの対艦距離を精度よく測定することができるので、当該対艦ミサイルの対処を迅速に行うことができるという効果がある。
【００３０】
この発明によれば、視野角を測定して対艦ミサイルの対艦距離を求めた上で、方位角速度を測定することにより、対艦ミサイルが艦船に対して傾きをもって水蒸気ダクト内を飛来する場合でも対艦ミサイルの対艦距離および針路を精度よく測定することができるので、当該対艦ミサイルの対処を迅速に行うことができるという効果がある。
【００３１】
この発明によれば、対艦ミサイルのウェーキから求めた対艦距離データとセンサのＩＲセンサにより従来のミサイル探知方位データの相関をとったことにより、対艦ミサイルが艦船に対して傾きをもって水蒸気ダクト内を飛来する場合でも対艦ミサイルの対艦距離および針路を精度よく測定することができるので、当該対艦ミサイルの対処を迅速に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】海面上の低高度を超音速で飛翔する対艦ミサイルの衝撃波によりウェーキが海面に発生する様子を説明するための俯瞰図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はこの発明の実施の形態１による対艦ミサイル検出方式を説明するための立面図および平面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による対艦ミサイル検出方式を説明するための平面図である。
【図４】この発明の実施の形態３による対艦ミサイル検出方式を説明するための平面図である。
【図５】従来の対艦ミサイル検出方式を模式的に説明するための立面図である。
【符号の説明】
１  シースキマ対艦ミサイル、２  海面、３  排気煙、４  艦船、５  センサ、６  レーダ波、７  シーカ波、８  水蒸気ダクト、８ａ  境界面、９  マッハコーン、１０  ウェーキ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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