(57)【要約】【課題】  ホバリング中のヘリコプタに対しても効果的に対処できる、電波センサを用いた誘導弾システムを得る。【解決手段】  電波センサとして、要撃管制装置１側に送受信部（１）１１及び信号処理部（１）１２を、また誘導弾側に送受信部（２）２１及び信号処理部（２）２２をそれぞれ備え、これら電波センサにより回転翼を有する対象目標を検出し、その目標情報を取得する。また、要撃管制装置１側での要撃計算の結果として対象目標との予想会合点とともに、所定のホーミング時間が確保された上方円弧状の飛翔経路情報、及びゲインを算出し、これらを誘導弾２側に指示する。さらに、誘導弾２におけるホーミング誘導計算の実行時には、操舵量に対するゲインとして、要撃管制装置１側で取得したゲインと誘導弾２側で取得したゲインとを相補的に適用し、対象目標への誘導接近中における良好な誘導精度を維持する。【選択図】  図１
2006207906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波センサを用いて取得した回転翼を有する対象目標の目標情報に基づいてこの対象目標に対する要撃を管制する要撃管制装置と、この要撃管制装置からの管制のもとで前記対象目標に向けてホーミング飛翔する誘導弾とを備えた誘導弾システムであって、
前記要撃管制装置は、
対象領域内に電波を放射するとともにその反射波を受信する第１の送受信部と、
この第１の送受信部で受信した反射波から前記回転翼を有する対象目標を検出するとともに、この検出した対象目標の目標情報として回転翼周期情報及び位置情報を取得する第１の信号処理部と、
この第１の信号処理部からの目標情報に基づいて前記対象目標に対する要撃計算を実行し、前記誘導弾に対して前記対象目標との予想会合点を指示する要撃計算部とを有し、
前記誘導弾は、
前記対象目標との予想会合点に向けて飛翔しながら電波を放射するとともにその反射波を受信する第２の送受信部と、
この第２の送受信部で受信した反射波から前記対象目標の目標情報として回転翼周期情報及び位置情報を取得する第２の信号処理部と、
前記対象目標との予想会合点及び前記第２の信号処理部からの目標情報に基づいて自身を前記対象目標に向けてホーミング誘導するための誘導計算を実行する誘導計算部と、
この誘導計算部からの誘導計算結果に基づいて自身の飛翔を制御する操舵部とを有することを特徴とする誘導弾システム。
【請求項２】
前記要撃管制装置の要撃計算部は、前記誘導弾に対してさらに前記予想会合点までの飛翔経路情報及びゲインを指示し、前記誘導弾は、この指示された飛翔経路情報及びゲインに基づいて飛翔することを特徴とする請求項１に記載の誘導弾システム。
【請求項３】
前記飛翔経路情報は、あらかじめ複数の上方円弧状の飛翔経路パターンが設定された飛翔経路パターンテーブルから選択した、前記誘導弾自身の前記対象目標に向けたホーミング誘導に必要な所定のホーミング時間の確保を可能とする飛翔経路パターンに基づいて算出することを特徴とする請求項２に記載の誘導弾システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転翼を有するヘリコプタ等の対象目標を検出しこれに対処する誘導弾システムに係り、特に超低速飛行またはホバリング中のヘリコプタに対して地上から誘導弾で対処する誘導弾システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、飛来する航空機等の目標に対して地上から誘導弾によって対処する誘導弾システムが知られている。この種の誘導弾システムは、例えば、対象の目標を検出するとともに誘導弾の発射を管制する射撃管制装置を主要部とし、さらに誘導弾ならびに誘導弾の発射装置等により構成される。また、目標の探知・検出にあたっては、電波センサや光波センサ、すなわち、例えば電波やレーザ光を用いたレーダ装置や、可視や赤外線画像装置などが用いられる。
【０００３】
一般に、電波センサは、探知距離や移動する目標検出に優れているため、遠距離における目標の検出に有利である。一方、光波センサは近距離における高精度の誘導に用いられる。従来の誘導弾システムにおいては、多種多様な目標に対処できるように、電波及び光波の両センサを備え、それぞれの特徴を生かした運用がなされている。
【０００４】
このような従来の誘導弾システムを用いて、例えば、ヘリコプタに対処する場合、目標は比較的近距離にあり、かつ飛行速度も速くないことから、光波センサにより対処することが多い。すなわち、射撃管制装置や誘導弾シーカには、例えばレーザ光を用いたレーダ装置や赤外線画像装置等の光波センサが用いられる。そして、これらセンサからの情報に基づいて、対象の目標の検出や追尾、また誘導弾の目標への誘導制御等がなされる。
【０００５】
光波センサを用いたヘリコプタ検出システムの事例が開示されている（例えば、特許文献１、及び特許文献２参照。）。この特許文献１の事例では、レーザ光を用い、照射したレーザの反射光からドップラー周波数成分を検出し、さらにドップラー周波数からロータ回転によって密度の高くなる微粒子の流れを検出することによって、低空を飛翔するヘリに対しても、容易かつ確実な検出を可能にしている。
【０００６】
また、特許文献２の事例では、全方位または特定方位の赤外線画像を取得し、明滅する輝点の集合の変位に基づいてヘリコプタ等の目標を探知している。
【特許文献１】特開２００１−２６４４４０号公報（第８ページ、図３）
【特許文献２】特開２０００−３４６９２３号公報（第９ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、飛来する種々の目標の中から、特にヘリコプタに対処するには、目標をできる限り遠方で探知し対処できることはもとより、運用上の機動性も求められる。すなわち、電波センサの特徴を生かした、適切な規模の誘導弾システムが望まれる。しかしながら、上述のような従来の誘導弾システムでは、電波センサ及び光波センサの両センサを備えているので、ヘリコプタに対処する場合には、システム規模が過大である上に、両センサを連携させたシステムの運用も煩雑なものになるという課題があった。
【０００８】
また、電波センサは、通常移動するボディのドップラーを検出するため、超低空飛行またはホバリング中のヘリコプタを検出することが困難であった。さらに、誘導弾を目標に誘導し接近させる過程においては、ロータからの反射波がロータ自身の回転周期や周囲のクラッタの影響を受け、必ずしも良好な誘導精度を維持することが困難であった。その結果、目標への会合率が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、特にホバリング中のヘリコプタに対しても効果的に対処する、電波センサを用いた誘導弾システム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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の誘導弾システムは、電波センサを用いて取得した回転翼を有する対象目標の目標情報に基づいてこの対象目標に対する要撃を管制する要撃管制装置と、この要撃管制装置からの管制のもとで前記対象目標に向けてホーミング飛翔する誘導弾とを備えた誘導弾システムであって、前記要撃管制装置は、対象領域内に電波を放射するとともにその反射波を受信する第１の送受信部と、この第１の送受信部で受信した反射波から前記回転翼を有する対象目標を検出するとともに、この検出した対象目標の目標情報として回転翼周期情報及び位置情報を取得する第１の信号処理部と、この第１の信号処理部からの目標情報に基づいて前記対象目標に対する要撃計算を実行し、前記誘導弾に対して前記対象目標との予想会合点を指示する要撃計算部とを有し、前記誘導弾は、前記対象目標との予想会合点に向けて飛翔しながら電波を放射するとともにその反射波を受信する第２の送受信部と、この第２の送受信部で受信した反射波から前記対象目標の目標情報として回転翼周期情報及び位置情報を取得する第２の信号処理部と、前記対象目標との予想会合点及び前記第２の信号処理部からの目標情報に基づいて自身を前記対象目標に向けてホーミング誘導するための誘導計算を実行する誘導計算部と、この誘導計算部からの誘導計算結果に基づいて自身の飛翔を制御する操舵部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ホバリング中のヘリコプタに対しても効果的に対処できる、電波センサを用いた誘導弾システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明に係る誘導弾システムを実施するための最良の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明に係る誘導弾システムにおける要撃管制装置１の第１の実施例を示すブロック図である。また、図２は、本発明に係る誘導弾システムにおける誘導弾２の第１の実施例を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すとおり、この要撃管制装置１は、送受信部（１）１１、信号処理部（１）１２、及び要撃計算部１３から構成されている。送受信部（１）１１は、対象領域内に電波を放射するとともに、その反射波を受信処理して信号処理部（１）１２に送出する。信号処理部（１）１２は、受信処理された反射波から回転翼を有する例えばヘリコプタ等の対象目標を検出し、その目標情報を取得する。取得する目標情報は、対象目標の回転翼周期情報、ならびに位置情報として対象目標との距離情報及び角度情報としている。要撃計算部１３は、信号処理部（１）１２で取得した目標情報に基づき要撃計算を実行して対象目標との予想会合点を算出し、後述する誘導弾２に指示する。
【００１５】
また、図２に示すとおり、この誘導弾２は、送受信部（２）２１、信号処理部（２）２２、誘導計算部２３、及び操舵部２４から構成されている。送受信部（２）２１は、飛翔中に対象目標に対して電波を放射するとともに、その反射波を受信処理して信号処理部（２）２２に送出する。信号処理部（２）２２は、受信処理された反射波から対象目標の目標情報を取得する。取得する目標情報は、対象目標の回転翼周期情報、及び対象目標の距離情報及び角度情報としている。
【００１６】
誘導計算部２３は、要撃管制装置１の要撃計算部１３から指示された対象目標との予想会合点、及び信号処理部（２）２２で取得した目標情報に基づいて、自身を対象目標に向けて誘導するための誘導計算を実行する。操舵部２４は、この誘導計算部２３からの計算結果を受けとって操舵信号を生成し、自身の飛翔を制御する。
【００１７】
次に、前述の図１及び図２、ならびに図３のフローチャートを参照して、上述のように構成された本発明に係る誘導弾システムの動作を説明する。この説明においては、一例として、電波センサを用いて対象領域内に存在するヘリコプタ等の回転翼を有する対象目標を検出し、この検出した対象目標に対処するために要撃計算を実行後、誘導弾を発射して対象目標に誘導し会合させるまでの動作を取り上げている。
【００１８】
図３は、上記した場面における本発明に係る誘導弾システムの動作を説明するためのフローチャートである。まず、要撃管制装置１内の送受信部（１）１１から対象領域内に電波が放射される（ＳＴ３０１）。その反射波は、同じく送受信部（１）１１で受信される（ＳＴ３０２）。受信された反射波は、増幅、周波数変換、フィルタリング及び検波等の受信処理が施されて受信エコー信号となった後、信号処理部（１）１２に送出される（ＳＴ３０３）。
【００１９】
信号処理部（１）１２は、この受信エコー信号中から回転翼を有する対象目標を検出するために、まず受信エコー信号に対して短時間ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理等を行なう（ＳＴ３０４）。次に、このＦＦＴ処理の結果に対して、ロータからの反射による特有のドップラー周波数成分、検出したドップラー周波数の現れる時刻の周期性、及びその時刻における受信レベル等のパラメータを検定し、それぞれに所定の条件を満足している場合には、回転翼を有する対象目標を検出したと判定する（ＳＴ３０５のＹ）。一方、条件を満足していない場合には上述のＳＴ３０１のステップからの動作を繰り返す（ＳＴ３０５のＮ）。
【００２０】
対象目標を検出した場合には、これに続けて、ＳＴ３０５のステップにおいて算出したパラメータに基づいて対象目標の回転翼周期情報を取得する（ＳＴ３０６）。同時に、検出した信号に対し測距処理及び測角処理を行ない、対象目標の位置情報として、その距離情報及び角度情報を取得する。そして、これら信号処理部（１）１２で取得された対象目標の回転翼周期情報、ならびに位置情報としての距離情報及び角度情報は、目標情報として要撃計算部１３に送出される（ＳＴ３０７）。
【００２１】
要撃計算部１３は、信号処理部（１）１２からの目標情報に基づいて、対象目標に対して誘導弾２により対処する際の要撃計算を実行し、所定時刻における誘導弾２と対象目標との予想会合点を算出する（ＳＴ３０８）。算出された予想会合点は誘導弾２に送出され、誘導弾２はこれを受け入れる（ＳＴ３０９）。そして、所定時刻に要撃計算部１３から誘導弾２に対して発射を指示することによって、誘導弾２が発射される（ＳＴ３１０）。
【００２２】
この後、誘導弾２は、要撃管制装置１から指示された予想会合点に基づき、誘導計算部２３において自身をこの予想会合点に誘導するための誘導計算を継続的に実行しながら、計算結果を操舵部２４に送出する。操舵部２４は、これら計算結果を受けとって操舵信号を生成し、自身を予想会合点に向けて飛翔させる（ＳＴ３１１）。
【００２３】
さらに、誘導弾２は飛翔開始後の所定のタイミングで送受信部（２）２１を動作させると、送受信部（２）２１からは、飛翔しながら対象目標に向けて電波が放射されるとともに、その反射波が受信処理され、受信エコー信号として信号処理部（２）２２に送出される（ＳＴ３１２）。信号処理部（２）２２は、上記した信号処理部（１）１２におけるＳＴ３０４〜ＳＴ３０５のステップと同様の動作により、対象目標の回転翼周期情報を取得する（ＳＴ３１３）。同時に、信号処理部（２）２２からの検出信号に対して測距及び測角処理を行なうことにより、対象目標の距離情報及び角度情報を取得する。そして、これら回転翼周期情報、距離情報及び角度情報は、対象目標の目標情報として誘導計算部２３に送出される（ＳＴ３１４）。
【００２４】
誘導計算部２３は、誘導弾２の飛翔開始直後から、要撃管制装置１により指示された予想会合点に自身を誘導するための誘導計算を継続的に実行し、その結果を操舵部２４に送出しているが、上記したように、送受信部（２）２１が所定のタイミングで動作を開始した以降は、この誘導計算のパラメータに信号処理部（２）２２からの目標情報もあわせて取り込み、予想会合点を修正しながら、対象目標に向けて自身をホーミング誘導するための誘導計算を継続的に実行する。
【００２５】
ここに、対象目標の距離情報及び角度情報は、対象目標の回転翼からの反射波によって得ている。このため、その取得間隔は、回転翼周期に対応した時間間隔となる。従って、誘導計算結果が操舵部２４に送出される間隔もこの回転翼周期に対応した時間間隔に依存するため、誘導計算において予想会合点を修正する際は、距離情報及び角度情報と併せ、この角度情報が取得される時間間隔、すなわち回転翼周期に対応した、操舵量に対するゲインが加味される（ＳＴ３１５）。
【００２６】
そして、この誘導計算結果が操舵部２４に送出され、誘導弾２は、対象目標に接近し、会合する（ＳＴ３１６）。
【００２７】
以上説明したように、本実施例における誘導弾システムにおいては、電波センサとして、要撃管制装置１側には送受信部（１）１１及び信号処理部（１）１２を、また誘導弾２側には送受信部（２）２１及び信号処理部（２）２２をそれぞれ備えている。同時に、これら電波センサにより回転翼を有する対象目標を検出し、その目標情報を取得している。これにより、例えば超低速飛行またはホバリング中のヘリコプタ等の目標も電波センサのみにより確実に捉えることができるとともに、適切なシステム規模を有し、運用の煩雑さを抑制した誘導弾システムを得ることができる。
【００２８】
また、検出した回転翼を有する対象目標に対して、その回転翼周期情報も取得している。この情報も併せて用いることにより、誘導弾を良好な精度で対象目標に向けて誘導し、会合させることができる。
【実施例２】
【００２９】
図４は、本発明に係る誘導弾システムにおける要撃管制装置１の第２の実施例を示すブロック図であり、図５は、本発明に係る誘導弾システムにおける誘導弾２の第２の実施例を示すブロック図である。また、図６は、この実施例における誘導弾システムの動作を説明するためのフローチャートである。この第２の実施例の各部について、図１乃至図３に示す第１の実施例の各部と同一の部分は同一の符号で示し、その説明は省略する。第２の実施例が第１の実施例と異なる点は、要撃管制装置１が誘導弾２に対して要撃計算の結果を送出する際に、対象目標との予想会合点に加え、この予想会合点までの飛翔経路情報及び操舵量に対するゲインも併せて送出するようにし、また、誘導弾２は、飛翔開始後これら要撃計算の結果に基づいて飛翔するようにした点である。以下、図４乃至図６を参照して、その相違点のみを説明する。
【００３０】
図４のブロック図において、要撃管制装置１は、図１の構成に加え、さらに飛翔経路パターンテーブル１４を備えている。この飛翔経路パターンテーブル１４には、あらかじめ複数の上方円弧状の飛翔経路パターンが設定されている。そして、要撃計算部１３は、信号処理部（１）１２で取得した目標情報、及び飛翔経路パターンテーブル１４から選択した飛翔経路パターンに基づいて要撃計算を実行し、対象目標との予想会合点に加え、予想会合点までの飛翔経路情報、及び操舵量に対するゲインを算出し、これらを誘導弾２に指示する。
【００３１】
一方、図５のブロック図において、誘導弾２の誘導計算部２３は、要撃管制装置１の要撃計算部１３から指示された、これら予想会合点、飛翔経路情報、及びゲイン、ならびに信号処理部（２）２２で取得した目標情報に基づいて、自身を対象目標に向けて誘導するための誘導計算を実行する。そして、その計算結果を操舵部２４に送出する。
【００３２】
次に、図６のフローチャートにおいて、ＳＴ３０７のステップまでの一連の動作に続き、要撃管制装置１の要撃計算部１３は、信号処理部（１）１２からの目標情報に基づいて、対象目標に対して誘導弾２により対処する際の要撃計算を実行し、まず、所定時刻における誘導弾２と対象目標との予想会合点を算出する。また、対象目標の回転翼の周期に依存してその位置情報が取得されることから、誘導弾２が対象目標の位置の変化に適切に追随できるように、目標情報中の回転翼周期情報に基づいて誘導弾２の操舵量に対する最適なゲインを算出する。
【００３３】
さらに、要撃計算部１３は、誘導弾２が自身を対象目標にホーミング誘導するのに必要なホーミング時間を設定し、このホーミング時間を確保可能な予想会合点までの飛翔経路パターンを、対象目標の位置情報や誘導弾２の飛翔速度をパラメータとして、飛翔経路パターンテーブル１４から選択する。そして、選択した飛翔経路パターンに基づいて、予想会合点までの飛翔経路情報を算出する。
【００３４】
ここで、この飛翔経路は、上方円弧状でしかも所定のホーミング時間を確保されたものとして設定されている。このため、対象目標との位置関係や誘導弾２の飛翔速度等の条件によっては、例えば無効舵等による経路制御や速度制御の要素を含めたものとなっている（ＳＴ６０８）。
【００３５】
このようにして算出された予想会合点、飛翔経路情報、及びゲインは誘導弾２に送出され、誘導弾２はこれを受け入れる（ＳＴ６０９）。
【００３６】
この後、誘導弾２が発射され（ＳＴ３１０）、誘導弾２の誘導計算部２３は、指示された飛翔経路に沿って自身を予想会合点に誘導するための誘導計算を継続的に実行しながら、その計算結果を操舵部２４に送出する。操舵部２４は、これら計算結果を受けとって操舵信号を生成し、指示された飛翔経路に沿って自身を予想会合点に向け飛翔させる（ＳＴ６１１）。
【００３７】
さらに、所定のタイミングで送受信部（２）２１が動作を開始した後は、ＳＴ３１５のステップにおいて、誘導弾２自身を対象目標に向けてホーミング誘導するための誘導計算が継続的に実行される。この計算に際しては、操舵量に対するゲインとして、ＳＴ３１３のステップで取得した対象目標の回転翼周期情報から得たゲインと、ＳＴ６０９のステップで受け入れたゲインとが相補的に適用され、計算結果は、操舵部２４に送出される。
【００３８】
以上説明したように、本実施例においては、要撃管制装置１側での要撃計算の結果として対象目標との予想会合点とともに、飛翔経路情報、及びゲインを算出し、これらを誘導弾２側に指示している。この飛翔経路情報による飛翔経路パターンは、特に、誘導弾２の送受信部（２）２１の動作中におけるクラッタの影響を受けにくい、上方円弧状としている。同時に、この飛翔経路情報は、誘導弾２を対象目標にホーミング誘導するのに必要なホーミング時間が確保されたものとなっている。
【００３９】
さらに、ホーミング誘導のための誘導計算実行時には、操舵量に対するゲインとして、要撃管制装置１側で取得したゲインと誘導弾２側で取得したゲインとを相補的に適用し、適切な操舵量を得ることによって誘導弾２を良好な精度で予想会合点にホーミング誘導している。
【００４０】
これにより、第１の実施例における効果に加え、電波センサに対するクラッタの影響を軽減するとともに、誘導弾を対象目標に誘導し接近させる過程においても良好な誘導精度を維持することができ、対象目標への会合率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る誘導弾システムにおける要撃管制装置１の第１の実施例を示すブロック図。
【図２】本発明に係る誘導弾システムにおける誘導弾２の第１の実施例を示すブロック図。
【図３】本発明に係る誘導弾システムの第１の実施例における動作を説明するためのフローチャート。
【図４】本発明に係る誘導弾システムにおける要撃管制装置１の第２の実施例を示すブロック図。
【図５】本発明に係る誘導弾システムにおける誘導弾２の第２の実施例を示すブロック図。
【図６】本発明に係る誘導弾システムの第２の実施例における動作を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
【００４２】
１１  送受信部（１）
１２  信号処理部（１）
１３  要撃計算部
１４  飛翔経路パターンテーブル
２１  送受信部（２）
２２  信号処理部（２）
２３  誘導計算部
２４  操舵部
【図１】
2006207906.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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