(57)【要約】【課題】砲を備えた特殊車両において、砲の曲げ振動を考慮して砲撃の命中精度の改善を図った射撃システムを提供することを目的とする。【解決手段】砲固有振動モデル部１１ａにおいて、砲先端振動検出センサ２ａからの砲先端振動信号３２ａに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として、砲１が真直形状にあるときに有効（Ｈレベル）となる真直信号３３ａを生成し、ＡＮＤゲート１２ａ（出力手段）により、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ真直信号３３ａが有効の時に発射信号３４ａを有効として出力し、該発射信号３４ａに基づき着火して砲１から砲弾を発射する。【選択図】      図１
2008309375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発射信号に基づき着火して砲弾を発射する砲と、
前記砲の曲げ振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の検出結果に基づき前記砲の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号を生成する砲固有振動モデル部と、
砲手による砲手トリガ信号が有効で且つ前記タイミング信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力する出力手段と
を具備する射撃システム。
【請求項２】
前記砲固有振動モデル部は、前記タイミング信号として、前記砲の固有振動において該砲が真直形状にあるときに有効となる真直信号を生成する請求項１に記載の射撃システム。
【請求項３】
前記振動検出手段は、前記砲の先端部における振動を検出する砲先端振動検出手段である請求項１または請求項２に記載の射撃システム。
【請求項４】
前記振動検出手段は、前記砲の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出手段である請求項１または請求項２に記載の射撃システム。
【請求項５】
前記振動検出手段は、
前記砲の先端部における振動を検出する砲先端振動検出手段と、
前記砲の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出手段と
を備え、
前記砲固有振動モデル部は、前記砲先端振動検出手段が正常動作時には、該砲先端振動検出手段の検出結果を用いて前記タイミング信号または前記真直信号を生成すると共に、該砲先端振動検出手段の検出結果から前記砲根元角度検出手段の調整量を学習し、前記砲先端振動検出手段が故障時には、前記砲根元角度検出手段の検出結果に前記調整量を加味した結果を用いて前記タイミング信号または前記真直信号を生成する請求項１または請求項２に記載の射撃システム。
【請求項６】
前記真直信号を、前記真直信号の周期から前記発射信号が有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間だけ遅延した遅延真直信号を生成する遅延手段を更に備え、
前記出力手段は、前記砲手トリガ信号が有効で且つ前記遅延真直信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力する請求項２から請求項５のいずれかに記載の射撃システム。
【請求項７】
前記真直信号を、前記真直信号の周期から前記発射信号が有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間で且つ該着火に用いる爆薬の種類に応じた時間だけ遅延した遅延真直信号を生成する可変遅延手段を更に備え、
前記出力手段は、前記砲手トリガ信号が有効で且つ前記遅延真直信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力する請求項２から請求項５のいずれかに記載の射撃システム。
【請求項８】
前記タイミング信号または前記真直信号が所定周期内で有効となっているか否かを診断する診断手段を更に備え、
前記タイミング信号または前記真直信号が所定周期内で有効となっていないときには、前記砲手トリガ信号を前記発射信号として用いる請求項１から請求項７のいずれかに記載の射撃システム。
【請求項９】
前記振動検出手段の検出結果に基づき前記砲の曲げ振動度合いを求める演算手段と、
前記演算手段による前記砲の曲げ振動度合いを報知する報知手段と
を更に備える請求項１から請求項８のいずれかに記載の射撃システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砲を備えた特殊車両に関し、特に、砲の曲げ振動を考慮して砲撃の命中精度の改善を図った射撃システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
砲を備えた特殊車両において砲撃の命中精度は重要である。地上の堅固な基礎に設置するようなものとは違い、特殊車両の砲は運動する車両上に設置される。したがって、車両が運転者の操蛇や路面の凹凸、横風または勾配などの外乱によって動揺すると、砲も同じく動揺する。また、砲が動揺すると砲撃の命中精度も劣化する。
従来技術では、サーボ制御を使って砲を動揺しないようにして、命中精度の改善を図っていた。例えば、特許第２８８２８６３号公報に開示の「サーボ制御装置」では、車体の動揺の速度信号を砲のサーボ制御のフィードフォワード信号として利用して、砲を車体動揺と逆向きに動かして、車体が動揺しても砲の姿勢が変化しないようにしていた。例えば、車体が下向きに１［deg／sec］で傾いたとすると、砲を上向きに１［deg／sec］傾けて相殺し、砲の姿勢が変化しないようにしていた。
【特許文献１】特許第２８８２８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、サーボ制御は数［Ｈｚ］の周波数帯域まで誤差無く追従するので、車体の動揺が砲に及ぼす影響は従来技術によって良好に相殺できる。しかしながら、さらに精度を改善しようとすると砲の曲げ振動が問題となり、この砲の曲げ振動はより高い固有振動周波数を持つことから、砲の曲げ振動について従来技術では対応できないという事情があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、砲を備えた特殊車両において、砲の曲げ振動を考慮して砲撃の命中精度の改善を図った射撃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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、発射信号に基づき着火して砲弾を発射する砲と、前記砲の曲げ振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の検出結果に基づき前記砲の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号を生成する砲固有振動モデル部と、砲手による砲手トリガ信号が有効で且つ前記タイミング信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力する出力手段とを具備する射撃システムを提供する。
【０００６】
本発明によれば、発射のタイミングを砲の固有振動の特定タイミングに限定できるので、発射時の砲の曲がり形状は一定となって着弾ポイントのバラツキが小さくなり、砲撃の命中精度を改善することが可能となる。
【０００７】
上記射撃システムにおいて、前記砲固有振動モデル部は、前記タイミング信号として、前記砲の固有振動において該砲が真直形状にあるときに有効となる真直信号を生成することとしてもよい。
【０００８】
このようにすることで、発射時の砲の曲がり形状を考慮する必要が無くなり、より射出制御が簡便となって、より砲撃の命中精度を高めることが可能となる。
【０００９】
上記射撃システムにおいて、前記振動検出手段は、例えば、前記砲の先端部における振動を検出する砲先端振動検出手段である。
【００１０】
このようにすることで、砲の曲げ振動の感度が最も高い位置に振動検出手段を設置しているので、より正確に砲が真直形状となるタイミングを検出することができ、より砲撃の命中精度を高めることが可能となる。
【００１１】
上記射撃システムにおいて、前記振動検出手段は、例えば、前記砲の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出手段である。
【００１２】
このようにすることで、既設の砲角度検出器を流用できるので、新たな振動検出手段が不要となり、また、砲の根元部は先端部に比べて防護された環境にあるので、振動検出手段の故障リスクを低減してより信頼性の高い射撃システムを実現できる。
【００１３】
上記射撃システムにおいて、前記振動検出手段は、前記砲の先端部における振動を検出する砲先端振動検出手段と、前記砲の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出手段とを備え、前記砲固有振動モデル部は、前記砲先端振動検出手段が正常動作時には、該砲先端振動検出手段の検出結果を用いて前記タイミング信号または前記真直信号を生成すると共に、該砲先端振動検出手段の検出結果から前記砲根元角度検出手段の調整量を学習し、前記砲先端振動検出手段が故障時には、前記砲根元角度検出手段の検出結果に前記調整量を加味した結果を用いて前記タイミング信号または前記真直信号を生成することとしてもよい。
【００１４】
このようにすることで、砲の曲げ振動の振動検出感度を高いまま維持でき、より砲撃の命中精度を高めることができると共に、高い信頼性の射撃システムを実現できる。
【００１５】
上記射撃システムにおいて、前記真直信号を、前記真直信号の周期から前記発射信号が有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間だけ遅延した遅延真直信号を生成する遅延手段を更に備え、前記出力手段は、前記砲手トリガ信号が有効で且つ前記遅延真直信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力することとしてもよい。
【００１６】
このようにすることで、砲が真に真っ直ぐになったタイミングで砲弾が発射されることとなり、砲撃の命中精度をさらに高めることが可能となる。
【００１７】
上記射撃システムにおいて、前記真直信号を、前記真直信号の周期から前記発射信号が有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間で且つ該着火に用いる爆薬の種類に応じた時間だけ遅延した遅延真直信号を生成する可変遅延手段を更に備え、前記出力手段は、前記砲手トリガ信号が有効で且つ前記遅延真直信号が有効の時に前記発射信号を有効として出力することとしてもよい。
【００１８】
このようにすることで、砲が真に真っ直ぐになったタイミングで砲弾が発射されることとなり、種々の弾薬に対応しつつ砲撃の命中精度をさらに改善することが可能となる。
【００１９】
上記射撃システムにおいて、前記タイミング信号または前記真直信号が所定周期内で有効となっているか否かを診断する診断手段を更に備え、前記タイミング信号または前記真直信号が所定周期内で有効となっていないときには、前記砲手トリガ信号を前記発射信号として用いることとしてもよい。
【００２０】
このようにすることで、真直信号を発生する機能が故障して生成できないとき、或いは、砲が真に整定していて真直信号が有効とはならないときにも適切に対処することができ、より高い信頼性を持つ射撃システムを実現できる。
【００２１】
上記射撃システムにおいて、前記振動検出手段の検出結果に基づき前記砲の曲げ振動度合いを求める演算手段と、前記演算手段による前記砲の曲げ振動度合いを報知する報知手段とを更に備えることとしてもよい。
【００２２】
このようにすることで、砲手に対して砲の曲げ振動度合いを報知することができ、無駄な発射を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、発射のタイミングを砲の固有振動の特定タイミングに限定できるので、発射時の砲の曲がり形状は一定となって着弾ポイントのバラツキが小さくなり、砲撃の命中精度を改善できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、本発明に係る射撃システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
〔第１の実施形態〕
図１は本発明の第１の実施形態に係る射撃システムの構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは特殊車両に設置されるものであって、発射信号３４ａに基づき着火して砲弾を発射する砲１と、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ａと、砲先端振動検出センサ２ａからの砲先端振動信号３２ａに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ａを生成する砲固有振動モデル部１１ａと、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ真直信号３３ａが有効の時に発射信号３４ａを有効として出力するＡＮＤゲート（出力手段）１２ａとを備えて構成されている。
【００２６】
ここで、砲先端振動検出センサ２ａは、具体的に例えば、速度センサか、加速度センサ、また、砲１の先端部に設置されている鏡にレーザを照射したときの反射レーザにより位置、速度または加速度を検出するレーザセンサ、或いは、砲１の曲げ歪みを検出する歪みセンサ等々、種々のものを適用できる。つまり、砲先端振動検出センサ２ａは砲１の曲げ振動を検出する振動検出手段に該当しており、振動検出手段としては、図２に示すような砲１の固有振動による変形を後述する砲固有振動モデル部１１ａで推定するための物理量の時間的変化が得られればよく、その物理量として砲１の先端部の位置、速度、加速度または歪み等のいずれでもよい。
【００２７】
砲１が固有振動で変形するとは、例えば図２に示すような砲１の一次曲げモードをいう。本発明ではこのような一次曲げモードを主に取り扱い、砲固有振動モデル部１１ａにおいて、砲１が固有振動で変形する形状を推定する。
【００２８】
砲１には特殊車両の走行による路面の振動や、エンジンからの振動など、多種多様な振動外乱が作用することから、砲先端振動検出センサ２ａで検出した砲先端振動信号３２ａには、多種多様な周波数成分の雑音が含まれている。つまり、砲１の固有振動に由来する振動はこのような雑音に埋もれており、このままでは利用できない。そこで、本発明では、砲固有振動モデル部１１ａにより、雑音の中から砲１の固有振動を検出し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ａを生成する。ここで、真直信号３３ａは、砲１の固有振動において該砲１が真直形状にあるときに有効（Ｈレベル）となる信号であり、逆に、真直信号３３ａが有効（Ｈレベル）となるタイミングで砲１が真直形状にあることを示す。なお、真直信号３３ａを含めて各実施形態で現れる各信号はすべて正論理信号（該信号が有効（真値）のときにＨレベルで、無効（偽値）のときにＬレベルとなる信号）である。
【００２９】
図３に、砲固有振動モデル部１１ａの基本的な構成図を示す。同図において、砲固有振動モデル部１１ａは、帯域通過フィルタ１０１と、位相検出器１１１、ループフィルタ１１２およびＶＣＯ（電圧制御発振器）１１３を有するＰＬＬ回路１０２と、信号立ち上がりエッジ検出回路１０３とを備えて構成されている。
【００３０】
砲１の固有振動の振動周波数は、砲１の材質や形状、寸法から算出することができる。また算出不能な場合であっても、砲１を整定状態においてハンマリングして固有振動を発生させるなどして、実験的にも求めることができる。ここでは、固有振動周波数をｆn［Ｈｚ］と記すことにする。
【００３１】
このように砲１の固有振動周波数をｆnが予め分かっているので、砲１の先端部で検出した砲先端振動信号３２ａを入力すると、まず、固有振動周波数をｆnを中心とする周波数帯域を通過する帯域通過フィルタ１０１に通してノイズ成分を取り除く。帯域通過フィルタ１０１は、例えば伝達関数「４πζｆnｓ／｛ｓ２＋４πζｆnｓ＋（２πζｆnｓ）２｝」で表される。ここに、ζは通過帯域の幅を決める定数である。
【００３２】
特定周波数成分のみを精度良く抽出するには、一般にＰＬＬ（Phase-Locked Loop；位相同期ループ）回路１０２が使われる。ＰＬＬ回路１０２においては、まず位相検出器１１１でＰＬＬ入力信号とＰＬＬ出力信号の位相差を検出して位相差を出力する。位相差出力信号は、Ｈレベルの時間がＰＬＬ入力信号とＰＬＬ出力信号の位相差に比例するような矩形波信号である。
【００３３】
また、ループフィルタ１１２は、位相差出力信号Ｈレベル／Ｌレベルとなるリップルを平滑化し、最終的に位相差出力信号のＨレベルの時間に比例する直流信号を出力する。また、ＶＣＯ１１３は、入力する直流信号の電圧に比例して出力周波数が変化する可変周波数発振器である。最終的に、ＰＬＬ回路１０２からは、ＰＬＬ入力信号の振動位相に一致してＨレベル／Ｌレベルに切り替わるＰＬＬ出力信号が出力されることとなる。
そしてさらに、砲１の真直タイミングを厳密に検出するために、ＰＬＬ出力信号を信号立ち上がりエッジ検出回路１０３に通して真直信号３３ａを得る。
【００３４】
なお、砲固有振動モデル部１１ａは以上説明したような基本的動作を行うが、真直信号３３ａが有効（Ｈレベル）となるべき砲１が真直形状にあるときは、砲１の先端部の位置が振動の中心位置にあるとき、速度の絶対値が最大のとき、加速度がゼロのとき、また歪みがゼロのとき、という具合に検出する物理量によって異なるので、より実際的には、砲固有振動モデル部１１ａの入力部に検出する物理量に応じたインタフェースが必要となる。また、砲１の固有振動の１周期に砲１が真直形状となる状態は２回あり、２個のパルスが出力されることになるが、信号立ち上がりエッジ検出回路１０３等で逓倍して１個のパルスが出力されるようにしても良い。
【００３５】
次に以上説明したような構成要素を備えた本実施形態の射撃システムにおける動作について、図４のタイムチャートを参照して説明する。
まず、砲手がトリガを引くと、砲手トリガ信号３１としては図４（ａ）に示すような波形の信号が現れる。このとき、特殊車両が走行状態等にあるときは、砲１には曲げ振動が発生しており、砲固有振動モデル部１１ａにより、砲１の固有振動による変形形状が推定され、図４（ｂ）に示すような波形の真直信号３３ａが得られる。そして、ＡＮＤゲート１２ａでは、これら砲手トリガ信号３１および真直信号３３ａの論理積がとられ、図４（ｃ）に示すような波形の発射信号３４ａが出力されることになる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の射撃システムでは、砲固有振動モデル部１１ａにおいて、砲先端振動検出センサ２ａからの砲先端振動信号３２ａに基づき砲１の固有振動による変形形状をリアルタイムで推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として、砲１が真直形状にあるときに有効（Ｈレベル）となる真直信号３３ａを生成し、ＡＮＤゲート１２ａ（出力手段）により、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ真直信号３３ａが有効の時に発射信号３４ａを有効として出力し、該発射信号３４ａに基づき着火して砲１から砲弾を発射する。
【００３７】
なお、砲先端振動検出センサ２ａに、砲１が真直形状にあるときに真直信号３３ａを有効（Ｈレベル）とするための入力インタフェースを持たせなくても、真直信号３３ａは、砲１の固有振動の特定タイミング（固有振動における位相）を限定するタイミング信号として機能する。つまり、砲１の固有振動は着弾ポイントのバラツキとして現れるが、発射のタイミングを砲１の固有振動の特定タイミングに限定できるので、発射時の砲１の曲がり形状は一定となって着弾ポイントのバラツキが小さくなり、砲撃の命中精度を改善することができる。また、入力インタフェースを持たせて、砲１が真直形状にあるときに真直信号３３ａを有効（Ｈレベル）となるようにした場合には、発射時の砲１の曲がり形状を考慮する必要が無くなり、より射出制御が簡便となって、より砲撃の命中精度を高めることができる。
【００３８】
また、本実施形態の射撃システムでは、振動検出手段に、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ａを採用し、砲１の曲げ振動の感度が最も高い位置に振動検出手段を設置しているので、より正確に砲１が真直形状となるタイミングを検出することができ、より砲撃の命中精度を高めることができる。
【００３９】
〔第２の実施形態〕
次に、図５は本発明の第２の実施形態に係る射撃システムの構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは特殊車両に設置されるものであって、発射信号３４ｂに基づき着火して砲弾を発射する砲１と、砲１の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出センサ２ｂと、砲根元角度検出センサ２ｂからの砲根元角度信号３２ｂに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ｂを生成する砲固有振動モデル部１１ｂと、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ真直信号３３ｂが有効の時に発射信号３４ｂを有効として出力するＡＮＤゲート（出力手段）１２ｂとを備えて構成されている。
【００４０】
ここで、砲根元角度検出センサ２ｂは、背景技術で述べたような砲１のサーボ制御において必要となる砲角度検出器を流用すればよく、当該射撃システムのために別途用意する必要はない。また、砲固有振動モデル部１１ｂについては、第１の実施形態の砲固有振動モデル部１１ａと同等であるので、説明を省略する。
【００４１】
次に上記構成要素を備えた本実施形態の射撃システムにおける動作について、図６のタイムチャートを参照して説明する。まず、砲手がトリガを引くと、砲手トリガ信号３１としては図６（ａ）に示すような波形の信号が現れる。このとき、特殊車両が走行状態等にあるときは、砲１には曲げ振動が発生しており、砲固有振動モデル部１１ｂにより、砲１の固有振動による変形形状が推定され、図６（ｂ）に示すような波形の真直信号３３ｂが得られる。そして、ＡＮＤゲート１２ｂでは、これら砲手トリガ信号３１および真直信号３３ｂの論理積がとられ、図６（ｃ）に示すような波形の発射信号３４ｂが出力されることになる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の射撃システムでは、振動検出手段に、砲１の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出センサ２ｂを採用し、第１の実施形態と比較して砲１の曲げ振動の感度がやや低下するが、既設の砲角度検出器を流用できるので、新たな振動検出手段が不要となる。また、砲１の根元部は先端部に比べて防護された環境にあるので、振動検出手段の故障リスクを低減してより信頼性の高い射撃システムを実現することができる。
【００４３】
〔変形例〕
また、第１の実施形態および第２の実施形態の変形として、振動検出手段として、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ａと、砲１の根元部における砲角度を検出する砲根元角度検出センサ２ｂとを備えた構成としても良い。
この場合、砲固有振動モデル部では、砲先端振動検出センサ２ａが正常に動作している時には、該砲先端振動検出センサ２ａ段の検出結果を用いてタイミング信号または真直信号を生成するようにし、同時に、該砲先端振動検出センサ２ａの検出結果から砲根元角度検出センサ２ｂの調整量を学習しておき、砲先端振動検出センサ２ａが故障した時には、砲根元角度検出センサ２ｂの検出結果に学習した調整量を加味した結果を用いてタイミング信号または前記真直信号を生成する。
これにより、砲１の曲げ振動の振動検出感度を高いまま維持でき、より砲撃の命中精度を高めることができると共に、高い信頼性の射撃システムを実現することができる。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
次に、図７は本発明の第３の実施形態に係る射撃システムの構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは特殊車両に設置されるものである。本実施形態に係る射撃システムは、発射信号３４ｃに基づき着火して砲弾を発射する砲１と、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ｃと、砲先端振動検出センサ２ｃからの砲先端振動信号３２ｃに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ｃを生成する砲固有振動モデル部１１ｃと、真直信号３３ｃを、該真直信号３３ｃの周期から発射信号３４ｃが有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間だけ遅延した遅延真直信号３５ｃを生成する遅延タイマ（遅延手段）１３ｃと、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ遅延真直信号３５ｃが有効の時に発射信号３４ｃを有効として出力するＡＮＤゲート（出力手段）１２ｃとを備えて構成されている。
【００４５】
ここで、砲先端振動検出センサ２ｃおよび砲固有振動モデル部１１ｃについては、第１の実施形態の砲先端振動検出センサ２ａおよび砲固有振動モデル部１１ａと同等であるので、説明を省略する。また、遅延タイマ１３ｃは一般に電子回路で使用されるものを使用すればよく、特に限定されない。
【００４６】
次に、本実施形態の射撃システムにおける動作について図８のタイムチャートを参照して説明する。まず、砲手がトリガを引くと、砲手トリガ信号３１としては図８（ａ）に示すような波形の信号が現れる。このとき、特殊車両が走行状態等にあるときは、砲１には曲げ振動が発生しており、砲固有振動モデル部１１ｃにより、砲１の固有振動による変形形状が推定され、図８（ｂ）に示すような波形の真直信号３３ｃが得られる。また、真直信号３３ｃは、遅延タイマ１３ｃによって真直信号３３ｃの周期から発射信号３４ｃが有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間だけ遅延され、図８（ｃ）に示すような波形の遅延真直信号３５ｃが得られる。そして、ＡＮＤゲート１２ｃでは、これら砲手トリガ信号３１および遅延真直信号３５ｃの論理積がとられ、図８（ｄ）に示すような波形の発射信号３４ｃが出力されることになる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の射撃システムでは、第１の実施形態の構成に対して、真直信号３３ｃを、該真直信号３３ｃの周期から発射信号３４ｃが有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間だけ遅延した遅延真直信号３５ｃを生成する遅延タイマ（遅延手段）１３ｃをさらに備え、ＡＮＤゲート１２ｃ（出力手段）により、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ遅延真直信号３５ｃが有効の時に発射信号３４ｃを有効として出力し、該発射信号３４ｃに基づき着火して砲１から砲弾を発射する。
つまり、遅延タイマ１３ｃにより、真直信号３３ｃの立ち上がりタイミングを、発射信号３４ｃが有効となってから着火されるまでの爆発時間遅れの分だけ早めるように位相を調整し、爆発時間遅れの分だけ先行した遅延真直信号３５ｃと論理積をとるので、砲１が真に真っ直ぐになったタイミングで砲弾が発射されることとなり、砲撃の命中精度をさらに高めることができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に対して遅延タイマ（遅延手段）１３ｃを付加した構成としたが、第２の実施形態または変形例に遅延タイマ（遅延手段）１３ｃを付加した構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００４９】
〔第４の実施形態〕
次に、図９は本発明の第４の実施形態に係る射撃システムの構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは特殊車両に設置されるものであって、発射信号３４ｄに基づき着火して砲弾を発射する砲１と、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ｄと、砲先端振動検出センサ２ｄからの砲先端振動信号３２ｄに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ｄを生成する砲固有振動モデル部１１ｄと、真直信号３３ｄを、該真直信号３３ｄの周期から発射信号３４ｄが有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間で且つ該着火に用いる爆薬の種類に応じた時間だけ遅延した遅延真直信号３５ｄを生成する可変遅延部（可変遅延手段）と、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ遅延真直信号３５ｄが有効の時に発射信号３４ｄを有効として出力するＡＮＤゲート（出力手段）１２ｄとを備えて構成されている。
【００５０】
ここで、可変遅延部は、砲弾の着火に用いる弾薬の種類を検出する弾薬種類検出装置１４と、弾薬の種類に応じた爆発遅延時間が予め登録されており、弾薬種類検出装置１４からの弾薬種類検出信号３６に応じた爆発遅延時間Ｔ２を出力する爆発遅延時間記憶部１５と、真直信号３３ｄの周期Ｔ１を求める間隔算出器１６と、真直信号３３ｄの周期Ｔ１から爆発遅延時間Ｔ２を差し引いた遅延時間Ｔ３を出力する減算器１７と、遅延時間Ｔ３だけ真直信号３３ｄを遅延する遅延タイマ１３ｄとを備えた構成である。また、砲先端振動検出センサ２ｄおよび砲固有振動モデル部１１ｄについては、第１の実施形態の砲先端振動検出センサ２ａおよび砲固有振動モデル部１１ａと同等であるので、説明を省略する。
【００５１】
次に、本実施形態の射撃システムにおける動作について図１０のタイムチャートを参照して説明する。まず、砲手がトリガを引くと、砲手トリガ信号３１としては図１０（ａ）に示すような波形の信号が現れる。このとき、特殊車両が走行状態等にあるときは、砲１には曲げ振動が発生しており、砲固有振動モデル部１１ｄにより、砲１の固有振動による変形形状が推定され、図１０（ｂ）に示すような波形の真直信号３３ｄが得られる。
【００５２】
また、真直信号３３ｄは、遅延タイマ１３ｄによって真直信号３３ｄの周期Ｔ１から発射信号３４ｄが有効となってから着火されるまでの時間Ｔ２を差し引いた時間Ｔ３だけ遅延され、図１０（ｃ）に示すような波形の遅延真直信号３５ｄが得られる。そして、ＡＮＤゲート１２ｄでは、これら砲手トリガ信号３１および遅延真直信号３５ｄの論理積がとられ、図１０（ｄ）に示すような波形の発射信号３４ｄが出力されることになる。こうして、図１０（ａ）および（ｅ）に示すように、砲１が真に真っ直ぐになった（真直信号３３ｄの）タイミングで砲弾を発射することができる。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態の射撃システムでは、第１の実施形態の構成に対して、真直信号３３ｄを、該真直信号３３ｄの周期から発射信号３４ｄが有効となってから着火されるまでの時間を差し引いた時間で且つ該着火に用いる爆薬の種類に応じた時間だけ遅延した遅延真直信号３５ｄを生成する可変遅延部をさらに備え、ＡＮＤゲート１２ｄ（出力手段）により、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ遅延真直信号３５ｄが有効の時に発射信号３４ｄを有効として出力し、該発射信号３４ｄに基づき着火して砲１から砲弾を発射する。
【００５４】
つまり、遅延タイマ１３ｄにより、真直信号３３ｄの立ち上がりタイミングを、発射信号３４ｄが有効となってから着火されるまでの弾薬の種類に応じた爆発時間遅れの分だけ早めるように位相を調整し、該爆発時間遅れの分だけ先行した遅延真直信号３５ｄと論理積をとるので、砲１が真に真っ直ぐになったタイミングで砲弾が発射されることとなり、種々の弾薬に対応しつつ砲撃の命中精度をさらに改善することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に対して可変遅延部を付加した構成としたが、第２の実施形態または変形例に可変遅延部を付加した構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
〔第５の実施形態〕
次に、図１１は本発明の第５の実施形態に係る射撃システムの構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは、発射信号３４ｅに基づき着火して砲弾を発射する砲１と、砲１の先端部における振動を検出する砲先端振動検出センサ２ｃと、砲先端振動検出センサ２ｅからの砲先端振動信号３２ｅに基づき砲１の固有振動による変形形状を推定し、該固有振動における所定位相のタイミング信号として真直信号３３ｅを生成する砲固有振動モデル部１１ｅと、砲手による砲手トリガ信号３１が有効で且つ真直信号３３ｅが有効の時に有効となる信号を出力するＡＮＤゲート１２ｅと、真直信号３３ｅが所定周期内で有効となっているか否かを診断するパルス間隔診断器（診断手段）１８と、パルス間隔診断器１８により真直信号３３ｅが所定周期内で有効となっていないと判断されたときに、ＡＮＤゲート１２ｅの出力の代わりに砲手トリガ信号３１を発射信号３４ｅとして用いる切替機１９とを備えて構成されている。
【００５７】
ここで、砲先端振動検出センサ２ｅ、砲固有振動モデル部１１ｅおよびＡＮＤゲート１２ｅについては、第１の実施形態の砲先端振動検出センサ２ａ、砲固有振動モデル部１１ａおよびＡＮＤゲート１２ａと同等であるので、構成および動作説明を省略する。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の射撃システムでは、第１の実施形態において、真直信号３３ｅを発生する機能が故障して真直信号３３ｅを生成できないときの対策、或いは、砲１が真に整定していて真直信号３３ｅが有効（Ｈレベル）とはならないときの対策として、真直信号３３ｅのチェック機能を備えており、真直信号３３ｅのパルス間隔をパルス間隔診断器１８（診断手段）によってモニタし、パルス間隔が所定の値の範囲にない場合には、真直信号３３ｅを使用することなく、砲手トリガ信号３１をそのまま発射信号３４ｅとして用いる。これにより、より高い信頼性を持つ射撃システムを実現できる。
【００５９】
なお、本実施形態では、第１の実施形態の構成に対して診断手段を付加した構成としたが、第２の実施形態、変形例、第３の実施形態または第４の実施形態に診断手段を付加した構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００６０】
〔第６の実施形態〕
図１２は本発明の第６の実施形態に係る射撃システムの部分構成図である。同図において、本実施形態の射撃システムは、上述した第１の実施形態、変形例、第３の実施形態、第４の実施形態および第５の実施形態に、砲先端振動検出センサ２ｆからの砲先端振動信号３２ｆに基づき砲１の曲げ振動度合いを求めるＲＭＳ演算器（演算手段）２０と、ＲＭＳ演算器２０による砲１の曲げ振動度合いを報知する振動レベル表示灯（報知手段）２１とを更に備えて構成されている。
【００６１】
ここで、ＲＭＳ演算器２０は、砲先端振動信号３２ｆの二乗の時間平均をとり、これを砲１の曲げ振動度合い信号３８として出力する。振動レベル表示灯２１は、曲げ振動度合い信号３８に応じた振動レベルを段階的に点灯表示する。なお、報知手段としては、他にも音声出力やメッセージ表示出力等々、種々の構成が考えられる。
【００６２】
このように、本実施形態の射撃システムでは、砲１の振動レベルの大小を視覚的に表示するディスプレイ機能を備えたので、砲手に対して振動レベルの大小を報知することができ、無駄な発射を抑制することができる。
なお、本実施形態と同様に、第２の実施形態の構成に対してＲＭＳ演算器（演算手段）２０および振動レベル表示灯（報知手段）２１を付加した構成としても、同様の効果を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る射撃システムは、戦車（キャタピラ装備）や装輪戦闘車（キャタピラ無し）等の装甲戦闘車両など、砲を備えた特殊車両に適用することができる。特に、装輪戦闘車の場合には、戦車よりも軽量化が図られており、砲もより細い構造のものが使用されるため、砲の曲げ振動の問題が顕著であることから、本発明による砲の曲げ振動を考慮した砲撃の命中精度の改善効果もより顕著に現れることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る射撃システムの構成図である。
【図２】砲１の一次曲げモードを説明する説明図である。
【図３】砲固有振動モデル部１１ａの基本的な構成図である。
【図４】第１の実施形態の射撃システムにおける各信号のタイムチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る射撃システムの構成図である。
【図６】第２の実施形態の射撃システムにおける各信号のタイムチャートである。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る射撃システムの構成図である。
【図８】第３の実施形態の射撃システムにおける各信号のタイムチャートである
【図９】本発明の第４の実施形態に係る射撃システムの構成図である。
【図１０】第４の実施形態の射撃システムにおける各信号のタイムチャートである。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る射撃システムの構成図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態に係る射撃システムの部分構成図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  砲
２ａ，２ｃ〜２ｆ  砲先端振動検出センサ
２ｂ  砲根元角度検出センサ
１１ａ〜１１ｅ  砲固有振動モデル部
１２ａ〜１２ｅ  ＡＮＤゲート（出力手段）
１３ｃ，１３ｄ  遅延タイマ（遅延手段；可変遅延手段）
１４  弾薬種類検出装置（可変遅延手段）
１５  爆発遅延時間記憶部（可変遅延手段）
１６  間隔算出器（可変遅延手段）
１７  減算器（可変遅延手段）
１８  パルス間隔診断器（診断手段）
１９  切替機
２０  ＲＭＳ演算器（演算手段）
２１  振動レベル表示灯（報知手段）
３１  砲手トリガ信号
３２ａ，３２ｃ〜３２ｆ  砲先端振動信号
３２ｂ  砲根元角度信号
３３ａ〜３３ｅ  真直信号
３４ａ〜３４ｅ  発射信号
３５ｃ３５ｄ，遅延真直信号
３６  弾薬種類検出信号
１０１  帯域通過フィルタ
１０２  ＰＬＬ回路
１０３  信号立ち上がりエッジ検出回路
１１１  位相検出器
１１２  ループフィルタ
１１３  ＶＣＯ（電圧制御発振器）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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