(57)【要約】【課題】  目標対象物までの距離を認識することができ、また、雨や霧の場合でも視程以上の距離にある目標対象物を認識することができるとともに、海水温度と温度差のない目標対象物（たとえば機雷）も発見することができて、さらにこれら目標対象物に対して正確な射撃を行うことができる射撃システムを提供することを目的とする。【解決手段】  レーザレーダ２を有する標的自動追尾装置１０と、標的に向けて弾薬を発射する機関砲Ｍと、前記標的自動追尾装置１０と前記機関砲Ｍとの間の信号のやりとりを可能にするインタフェース９と、を具備することを特徴とする。【選択図】  図１
2005090846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザレーダを有する標的自動追尾装置と、標的に向けて弾薬を発射する機関砲と、前記標的自動追尾装置と前記機関砲との間の信号のやりとりを可能にするインタフェースと、を具備することを特徴とする射撃システム。
【請求項２】
レーザレーダを有する標的自動追尾装置と、前記標的自動追尾装置からの信号を機関砲に伝達するとともに、前記機関砲からの信号を前記標的自動追尾装置に伝達するインタフェースと、を具備することを特徴とする射撃システム。
【請求項３】
前記標的自動追尾装置は、レーザレーダと、該レーザレーダの監視結果を表示するモニタ装置と、前記レーザレーダを仰角の変更を含んで旋回させる旋回用架台とを有し、前記モニタ装置を目標方向に向けたとき、該モニタ装置の向きを検出して前記レーザレーダの向きがモニタ装置の向きと一致するよう前記旋回用架台を制御し、前記モニタ装置とレーザレーダの向きが一致したとき、レーザレーダの旋回を一時的にロックした後レーザレーダの走査距離を変更して目標を探索し、認識した目標が前記モニタ装置の表示画面上の中心となるよう前記旋回用架台とレーザレーダを制御して追尾するよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２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、標的を自動追尾する標的自動追尾装置からの信号を機関砲に伝達するとともに、この信号に基づいて機関砲が標的に向けて弾薬を発射する射撃システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、赤外線カメラを有する標的自動追尾装置（たとえば、特許文献１参照）と、この標的自動追尾装置からの信号を機関砲に伝達するとともに、この信号に基づいて機関砲から標的（以下、目標対象物という。）に向けて弾薬を発射する射撃システムが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２１５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、赤外線カメラはパッシブセンサのため、目標対象物までの距離の認識ができず、また、雨や霧の場合は視程以下のものしか観測できない。また温度差による検知を行っているため、たとえば夜間に長時間海面上に存在した物体はこの温度差が小さくなって検知が困難になり、目標対象物に対して正確な射撃を行うことができないといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、目標対象物までの距離を認識することができ、また、雨や霧の場合でも視程以上の距離にある目標対象物を認識することができるとともに、海水温度と温度差のない目標対象物（たとえば機雷など）も発見することができて、さらにこれら目標対象物に対して正確な射撃を行うことができる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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の発明は、レーザレーダを有する標的自動追尾装置と、標的に向けて弾薬を発射する機関砲と、前記標的自動追尾装置と前記機関砲との間の信号のやりとりを可能にするインタフェースと、を具備することを特徴とする。
このような射撃システムによれば、標的自動追尾装置からの信号がインタフェースを介して機関砲に送られるとともに、機関砲からの信号がインタフェースを介して標的自動追尾装置に送られることとなる。すなわち、標的自動追尾装置と機関砲とがインタフェースを介して結ばれ、これら標的自動追尾装置と機関砲との間で信号のやりとりが相互に行われることとなる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、レーザレーダを有する標的自動追尾装置と、前記標的自動追尾装置からの信号を機関砲に伝達するとともに、前記機関砲からの信号を前記標的自動追尾装置に伝達するインタフェースと、を具備することを特徴とする。
このような射撃システムによれば、標的自動追尾装置からの信号がインタフェースを介して機関砲に送られるとともに、機関砲からの信号がインタフェースを介して標的自動追尾装置に送られることとなる。すなわち、標的自動追尾装置と機関砲とがインタフェースを介して結ばれ、これら標的自動追尾装置と機関砲との間で信号のやりとりが相互に行われることとなる。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記標的自動追尾装置が、レーザレーダと、該レーザレーダの監視結果を表示するモニタ装置と、前記レーザレーダを仰角の変更を含んで旋回させる旋回用架台とを有し、前記モニタ装置を目標方向に向けたとき、該モニタ装置の向きを検出して前記レーザレーダの向きがモニタ装置の向きと一致するよう前記旋回用架台を制御し、前記モニタ装置とレーザレーダの向きが一致したとき、レーザレーダの旋回を一時的にロックした後レーザレーダの走査距離を変更して目標を探索し、認識した目標が前記モニタ装置の表示画面上の中心となるよう前記旋回用架台とレーザレーダを制御して追尾するよう構成されていることを特徴とする。
このような射撃システムによれば、モニタ装置を目標方向に向けることでレーザレーダが目標対象物の方向に向き、モニタ画面上に目標対象物が表示されることとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の射撃システムによれば、以下の効果を奏する。
本発明の射撃システムではレーザレーダを有する標的自動追尾装置が用いられているので、目標対象物までの距離を認識することができ、また、雨や霧の場合でも視程以上の距離にある標的を認識することができるとともに、海水温度と温度差のない標的（たとえば機雷）も発見することができ、しかも機関砲が標的自動追尾装置からの信号により目標対象物を自動的に追尾していくようになっているので、いかなる条件の下でも目標対象物に対して正確な射撃を行うことができる。
【００１０】
また、モニタ装置を目標方向に向けることでレーザレーダを目標対象物の方向に向けることができ、双眼鏡で目標対象物を観察するのと全く同様にモニタ画面上で目標対象物を監視することが可能となる。しかも、双眼鏡の場合と異なって雨や霧や夜間でも観測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。
図１に示すように、本発明による射撃システムは、レーザレーダ２を有する標的自動追尾装置１０と、この標的自動追尾装置１０により捕捉された目標対象物に向けて弾薬を発射する機関砲Ｍと、標的自動追尾装置１０と機関砲Ｍとの間に配置されるとともに、標的自動追尾装置１０の制御回路４と機関砲Ｍとを接続するインタフェース９とを主たる要素として構成されたものである。なお、本実施形態においてこれら構成要素は同一の船舶上に配置されているものとする。
【００１２】
標的自動追尾装置１０は、レーザレーダのモニタ装置１、レーザレーダ２、レーザレーダ２を仰角の変更を含んで旋回させる旋回用架台３、全体の制御回路４、旋回用架台３の旋回制御回路５、レーザレーダ２の旋回を一時的にロックするロックオンスイッチ６、レーザレーダ２で目標対象物を追尾する指示を行う自動追尾スイッチ７、およびその自動追尾を制御する自動追尾制御回路８とを主たる要素として構成されたものである。
機関砲Ｍは上述したように目標対象物に向けて弾薬を発射するものである他、たとえば制御回路４からの信号を正しく受け取ったことや、機関砲Ｍの現在の状態（たとえば、いつでも弾薬を発射できる状態であり、かつ目標対象物を追尾中であるとか、現在は弾薬を発射できる状態にないといった情報）を信号としてインタフェース９を介して制御回路４に出力することができるよう構成されたものである。
【００１３】
インタフェース９は、標的自動追尾装置１０の制御回路４と機関砲Ｍとを、その接続部分において電気的特性や物理的特性などが適合するように接続するものであり、これにより、機関砲Ｍから信号が制御回路４に、また制御回路４からの信号が機関砲Ｍに円滑かつ速やかに流れるようになっている。制御回路４から機関砲Ｍに送られてくる情報としては、たとえばレーザレーダ２の回転角θ２，仰角ψ２、目標対象物までの距離、目標対象物の追尾情報（捕捉情報）、標的自動追尾装置１０の非作動状態、射撃指令などがある。また、図示していないジャイロ（たとえば、レーザレーダ２に設けられたジャイロ）からの信号（たとえば、方位角、ピッチ角、ヨー角、ロール角）が制御回路４から機関砲Ｍに送られるようになっており、これにより船舶の姿勢に追従して機関砲Ｍの姿勢が自動的に補正されるようになっている。
【００１４】
図４において、４０はレーザレーダの制御ユニット、４１はレーザレーダの監視結果を録画するためのデジタルビデオデッキ、４２は図１に１で示したモニタ装置で、タッチパネル式になっている。４３はモニタ装置上に映し出された目標対象物を指示するためのジョイスティックなどの指示装置、４４はレーザレーダの送受光部で、４５は８５０ｎｍの波長帯の不可視極短パルスレーザ光を発する半導体レーザなどで構成したレーザヘッド、４６は送光光学系、４７は受光用のズームレンズ、４８は反射してきたレーザ光を受光するための高速ゲート付きＩＣＣＤ（イメージインテンシファイアＣＣＤ）カメラなどの高感度、底残像カメラヘッド、４９は図１に３で示したレーザレーダの旋回台部、５０は旋回台４９の旋回量などをセットするプリセットコントローラ、５１はカメラゲインを変化させたり、画像の白・黒を反転させたりする画像処理ユニット、５２はレーザの電源、５３はレーザ光の送光と受光の同期をとるための同期回路、５４はＩＣＣＤカメラヘッド４８のコントローラ、５５は、一定距離で反射してきたレーザ光のみを受光できるようＩＣＣＤカメラヘッド４８に設けた高速シャッターなどのゲートをコントロールする高速ゲート装置コントローラ、５６はレーザレーダ制御ユニット４０から送られてきた制御信号を各ユニットの制御用に変換する制御信号変換ユニット、５７はレーザレーダ制御ユニット４０と機関砲との間の信号のやりとりをするインターフェースである。
【００１５】
次に、図３を用いてレーザレーダの原理について説明する。図３において３０はレーザ、３１はカメラ、３２はコントローラ、３３はシャッター、３４は目標対象物３５の前に存在する雨・霧等の浮遊粒子である。まず図３（Ａ）のように、レーザ光がレーザ３０から目標に向けて送光されたとき、カメラ３１のシャッター３３は閉じている。そのため、目標対象物３５の前に存在する雨・霧等の浮遊粒子３４で反射された光はシャッター３３に遮られ、カメラ３１には到達しない。そして図３（Ｂ）のように光が目標対象物３５に達して反射され、（Ｃ）のようにその反射光がカメラ３１に達した瞬間だけシャッター３３を開くことにより、特定の距離にある目標対象物３５からの反射光のみを受光することができる。
【００１６】
そのためレーザレーダでは、目標対象物までの距離はこのシャッターを開けるタイミングの調節で設定することができ、また高感度のＩＣＣＤカメラを使うことで、昼夜を問わず、さらに雨・霧といった悪天候や高波の時でも、これらの影響を大幅に削減して目標対象物のみを観測することが可能となる。また、前記したように非鉄製の対象、例えば木造やプラスチック製の小型船舶などや海面浮遊物も形状まではっきりと視認することができる。
【００１７】
本発明に採用したレーザレーダ２は、双眼鏡を扱うのと全く同じようにして雨や霧や夜間でも目標対象物の観測ができるもので、レーザレーダ２の監視結果を表示するモニタ装置１を双眼鏡の監視と同様目標の方に向け、合わせてレーザレーダ２をこのモニタ装置１と同じ回転角、仰角となるよう制御し、同一方向を向いたときにレーザレーダ２の旋回をロックして監視距離を変化させ、目標対象物が認識されたら今度はその目標対象物を追尾するよう制御されている。
【００１８】
このような構成のレーザレーダ２において、今、海上の浮遊物などの目標対象物が発見されると、まずモニタ装置１を発見した目標対象物の方に向ける。すると図２に示すステップ２０で制御回路４により、このモニタ装置１の回転角θ１、仰角ψ１が検出され、それがステップ２１で自動追尾制御回路８に送られて、このモニタ装置１の回転角θ１、仰角ψ１に対応したレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２が計算される。そしてこの回転角θ２、仰角ψ２の信号が旋回制御回路５に送られ、レーザレーダ２の向きがモニタ装置１の向きと一致するよう旋回用架台３が駆動され、ステップ２２でロックオンスイッチ６が押下されたことが検出されるまでこのサイクルが続けられる。
【００１９】
こうしてレーザレーダ２がモニタ装置１と同じ方向に向けられ、オペレータが図１のロックオンスイッチ６を押下すると、ステップ２２でそれが検出され、制御回路４から信号が自動追尾制御回路８に送られてレーザレーダ２の旋回がロックされる。そして図４におけるレーザレーダの制御ユニット４０が制御信号変換ユニット５６に信号を送ってレーザレーダ２を動作させ、モニタ装置１にレーザレーダ２からの映像を表示させる。
【００２０】
こうしてレーザレーダ２が動作を開始すると、次のステップ２３における追尾目標点の認識を行うため、オペレータは図４におけるタッチパネル式モニタ４２で目標対象物までの距離を指示する。するとレーザレーダ制御ユニット４０は、この信号を制御信号変換ユニット５６に送り、同期回路５３、ＩＣＣＤカメラコントローラ５４、高速ゲート装置コントローラ５５に指示して、指定された距離でレーザレーダ２の走査が行われるようにする。
【００２１】
そして、レーザヘッド４５から発せられた光が送光光学系４６を通して目標対象物の方向に送光されると、図３で説明したように、高速ゲート付きＩＣＣＤカメラなどのカメラヘッド４８の高速ゲートが、高速ゲート装置コントローラ５５で、指定された距離の物体から反射した光のみがカメラヘッド４８に到達するようなタイミングで開閉される。
【００２２】
そのため、目標とする対象物からの反射光がカメラヘッド４８に達するから、その信号を画像処理ユニット５１で処理し、制御信号変換ユニット５６を通してレーザレーダ制御ユニット４０に送り、モニタ４２、すなわち図１におけるモニタ装置１に表示する。このとき、もし目標対象物が表示されていない場合は、目標対象物までの距離を変更し、同様の動作を繰り返す。
【００２３】
こうして追尾目標がモニタ上に捉えられると、今度はジョイスティック４３を使い、追尾目標の中心を指示する。するとステップ２４で、このモニタ４２上の追尾目標点の中心とモニタ中心とのズレΔＸ、ΔＹが検出され、その値が自動追尾制御装置８に送られる。そしてステップ２５で、この追尾目標がモニタ装置１の中心に表示するためのレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２が計算され、それが旋回制御回路５に送られてレーザレーダ装置２が旋回され、追尾目標がモニタ装置１の中心に表示される。
【００２４】
そしてここで、図１における自動追尾スイッチ７が押されると、テンプレートマッチングなどの手法を使って追尾目標の移動量が算出され、その移動量を上記したレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２として計算し、旋回制御装置５によって追尾目標を自動追尾する。
【００２５】
この自動追尾におけるテンプレートマッチングは、例えば図５の（Ａ）に示したように中心に追尾目標６０が表示されると、その追尾目標６０を含む領域６１をテンプレートとしてまず記憶する。そしてこの追尾目標が図５（Ｂ）のように６０’の位置まで移動した場合、先に記憶したテンプレートと各画素の明るさの差をとってその絶対値を全て加算し、同じ事を微少距離ずらしながら行って和が最小になるずらし量を最小二乗法などで求め、このずらし量の位置を追尾目標６０の移動量とするものであり、こうして求めた移動量を前記したようにレーザレーダ装置２の回転角θ２、仰角ψ２として計算して旋回制御回路５に送り、追尾目標を自動追尾する。
【００２６】
このようなレーザレーダを有する標的自動追尾装置１０を用いることにより、目標対象物までの距離を認識することができ、また、雨や霧の場合でも視程以上の距離にある標的を認識することができるとともに、海水温度と温度差のない標的（たとえば機雷）も発見することができ、しかも機関砲Ｍが標的自動追尾装置１０からの信号により目標対象物を自動的に追尾していくようになっているので、いかなる条件の下でも目標対象物に対して正確な射撃を行うことができる。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、標的自動追尾装置１０、インタフェース９、および機関砲Ｍが同一の船舶上に配置されたものについて説明してきたが、本発明はこのようなものに限定されるものではなく、たとえば標的自動追尾装置１０およびインタフェース９を同一の船舶上に、機関砲Ｍを陸上に配置させて使用することもできる。なおこの場合、インタフェース９と機関砲Ｍとは無線通信により信号のやりとりが行われることとなる。
これにより機関砲Ｍは船舶の姿勢の影響を受けることがない（すなわち、機関砲Ｍは動揺のない陸地に設置されることとなる）ので、機関砲Ｍの姿勢を船舶の姿勢に追従させて補正する必要が無くなる。
【００２８】
さらに、上述した実施形態では、１組の標的自動追尾装置１０が１基の機関砲Ｍを制御するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１組の標的自動追尾装置１０が２基以上の機関砲Ｍを同時に制御するように構成されたものであってもよい。
【００２９】
また、標的自動追尾装置１０からの信号を機関砲Ｍに伝達するものに代えて、たとえば標的自動追尾装置１０からの信号をサーチライトに伝達するように構成することもできる。これにより、漂流者や船舶からの海中転落者を常にサーチライトで照らすことができ、要救助者の救助活動を迅速かつ的確に行うことができる。また、密漁船や不審船を常にサーチライトで照らすことができて、これら船舶を見失うことなく追跡することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る要部構成を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明に用いた標的自動追尾装置のフロー図である。
【図３】レーザレーダの原理の説明図である。
【図４】レーザレーダ装置の概略ブロック図である。
【図５】目標追尾の方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  モニタ装置
２  レーザレーダ
３  旋回用架台
４  制御回路
５  旋回制御回路
６  ロックオンスイッチ
７  自動追尾スイッチ
８  自動追尾制御回路
９  インタフェース
Ｍ  機関砲
【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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