(57)【要約】【課題】従来の飛翔体のレーザ誘導装置では、太陽光などによるジャミングに感応し易いという問題点があった。【解決手段】目標Ｔに照射したレーザ光ＬＴの反射光ＬＲを受信して飛翔体Ｆを誘導する装置であって、所定の基準時間に基づいてレーザ光ＬＴをパルス状に送信する光送信手段１と、飛翔体Ｆにおいて被検出光（ＬＲ）を受信する光受信手段２を備え、光受信手段２が、光送信手段１と共通の基準時間に基づいて動作制御されると共に、光送信手段１のレーザ光の送信タイミングに対応して反射光ＬＲの信号検出を間欠的に行う手段であり、レーザ光ＬＴのパルス状の送信タイミングと反射光ＬＲの間欠的な信号検出タイミングを同期化することで、ジャミングを受け難いものにして誘導機能の向上を実現した。【選択図】図１
2007003079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標に照射したレーザ光の散乱光又は反射光である被検出光を受信して飛翔体を誘導するための装置であって、所定の基準時間に基づいてレーザ光をパルス状に送信する光送信手段と、飛翔体において被検出光を受信する光受信手段を備え、光受信手段が、光送信手段と共通の基準時間に基づいて動作制御され且つ光送信手段のレーザ光の送信タイミングに対応して被検出光の信号検出を間欠的に行う手段であることを特徴とする飛翔体のレーザ誘導装置。
【請求項２】
光受信手段が、被検出光を受信する光受信回路と、基準時間に基づいてゲート信号を間欠的に生成するゲート回路と、ゲート回路のゲート信号が発生している間に取得した光受信回路の受信信号を積分し且つその積分値を閾値判定して被検出光の判定信号を得る信号処理回路を備えていることを特徴とする請求項１に記載の飛翔体のレーザ誘導装置。
【請求項３】
光送信手段が、不規則的なパターンでレーザ光を送信する手段であり、光受信手段が、光送信手段の送信パターンと同一パターンで被検出光の信号検出を行う手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の被翔体のレーザ誘導装置。
【請求項４】
光送信手段及び光受信手段が、人工衛星の送信信号を基準時間として用いるための電波受信回路を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の飛翔体のレーザ誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、レーザ光を用いてセミアクティブ方式で飛翔体の誘導制御を行うのに用いられる飛翔体のレーザ誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セミアクティブ方式のレーザ誘導装置は、例えば図３に示すように、レーザ照射機Ａから目標Ｔに向けてレーザ光ＬＴをパルス状に照射し、飛翔体Ｆに搭載した光受信手段１０１で目標Ｔからの反射光ＬＲを受信して、反射光ＬＲの判定信号に基づいて飛翔体Ｆを目標Ｔに向けて誘導制御するものである。
【０００３】
光受信手段１０１は、受信した反射光ＬＲの信号強度によって信号検知の有無を判定し得るもので、反射光ＬＲを受信する受信回路１０２と、受信回路１０２の受信信号を増幅するアンプ１０３と、アンプ１０３を経た受信信号を閾値判定して反射光ＬＲの判定信号を得る判定回路１０４を備えており、判定回路１０４で得た判定信号に基づいて飛翔体Ｆから目標Ｔまでの距離を判断することができる。
【非特許文献１】「ミサイル工学事典」原書房、１９９０年１２月１０日、ｐ．６１，４０８，４４０，４４１
【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、上記したような飛翔体のレーザ誘導装置にあっては、光受信手段が、常に受信を行うとともに受信した信号強度によって信号検知の有無を判定することから、太陽光や様々な反射光によるジャミングに感応し易いという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。
【０００５】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、レーザ光の送信タイミングと、レーザ光の散乱光又は反射光である被検出光の信号検出のタイミングとを同期化することにより、ジャミングを受け難いものにして、誘導機能の向上を実現することができる飛翔体のレーザ誘導装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の飛翔体のレーザ誘導装置は、目標に照射したレーザ光の散乱光又は反射光である被検出光を受信して飛翔体を誘導する装置であって、所定の基準時間に基づいてレーザ光をパルス状に送信する光送信手段と、飛翔体において被検出光を受信する光受信手段を備えており、光受信手段が、光送信手段と共通の基準時間に基づいて動作制御されると共に、光送信手段のレーザ光の送信タイミングに対応して被検出光の信号検出を間欠的に行う手段である構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、本発明の飛翔体のレーザ誘導装置は、より望ましい実施形態として、光受信手段が、被検出光を受信する光受信回路と、基準時間に基づいてゲート信号を間欠的に生成するゲート回路と、ゲート回路のゲート信号が発生している間に取得した光受信回路の受信信号を積分し且つその積分値を閾値判定して被検出光の判定信号を得る信号処理回路を備えていることを特徴とし、さらに、光送信手段が、不規則的なパターンでレーザ光を送信する手段であり、光受信手段が、光送信手段の送信パターンと同一パターンで被検出光の信号検出を行う手段であることを特徴とし、さらに、光送信手段及び光受信手段が、人工衛星の送信信号を基準時間として用いるための電波受信回路を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の飛翔体のレーザ誘導装置によれば、共通の基準時間に基づいて、光送信手段によるレーザ光のパルス状の送信タイミングと、光受信手段による被検出光の間欠的な信号検出のタイミングとを同期化することで、被検出光の信号検出が容易に且つ確実に行われると同時に、信号処理において被検出光以外の受信光を大幅に排除することができ、太陽光や様々な反射光によるジャミングを受け難いものとなり、誘導機能の向上を実現することができる。また、光受信手段は、受信タイミングが明確となり、上記の如くジャミングも受け難いので、高感度なものを用いることが可能になる。
【０００９】
さらに、本発明の飛翔体のレーザ誘導装置によれば、光受信回路、ゲート回路及び信号処理回路を備えた光受信手段を採用したことで、上述の効果が得られるほか、信号処理回路に信号積分型のアンプを用いることが可能となり、これによりＳＮ比を向上させてより高精度の信号処理を実現する。
【００１０】
さらに、本発明の飛翔体のレーザ誘導装置によれば、レーザ光の送信タイミングと被検出光の信号検出のタイミングとを不規則的なパターンで同期化することで、例えばレーザ光の送信タイミングが複雑なものとなり、秘匿性の向上を実現することができる。
【００１１】
さらに、本発明の飛翔体のレーザ誘導装置によれば、人工衛星の送信信号を基準時間として用いることで、どの地域でも使用可能になると共に、誘導制御のさらなる高精度化に貢献し得るものとなる。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明に係わる飛翔体のレーザ誘導装置の一実施例を説明する図である。この実施例では、目標に向けて照射したレーザ光の反射光を被検出光として用いるセミアクティブ方式のレーザ誘導装置を説明する。
【００１３】
図１（ａ）に示す飛翔体のレーザ誘導装置は、レーザ照射機Ａの光送信手段１から目標Ｔに向けてパルス状のレーザ光ＬＴを照射し、飛翔体Ｆに搭載した光受信手段２で目標Ｔからの反射光ＬＲを受信して、反射光ＬＲの判定信号に基づいて飛翔体Ｆを目標Ｔに向けて誘導制御する。
【００１４】
光送信手段１は、所定の基準時間に基づいてレーザ光ＬＴをパルス状に送信するものであって、ＧＰＳ衛星等の人工衛星が規則的に発する送信信号を基準時間として用いるようになっており、送信信号を受信する電波受信回路（例えばＧＰＳクロック）１１と、電波受信回路１１に連動する同期クロック１２と、同期クロック１２からの指令によりレーザ光ＬＴを送信するレーザ発振器１３を備えている。
【００１５】
他方、光受信手段２は、光送信手段１と共通の基準時間に基づいて動作制御され、光送信手段１のレーザ光ＬＴの送信タイミングに対応して反射光ＬＲの信号検出を間欠的に行うものであって、光送信手段１と同様に、電波受信回路２１及び同期クロック２２を備えると共に、光センサを用いて反射光ＬＲを受信する光受信回路２３と、同期クロック２２を経た基準信号に基づいてゲート信号を間欠的に生成するゲート回路２４と、反射光ＬＲの受信信号とゲート信号を入力する信号処理回路２５を備えている。
【００１６】
信号処理回路２５は、ゲート回路２４のゲート信号が発生している間に取得した光受信回路２３の受信信号を積分するアンプ２６と、その積分値を閾値判定して被検出光の判定信号を得る判定回路２７を備えており、アンプ２６に信号積分型のアンプを用いることでＳＮ比を向上させ、より高精度の信号処理を可能にしている。
【００１７】
なお、光送信手段１のレーザ発振器１３には、例えばＹＡＧレーザが用いられ、レーザ発信源のほか、送信用の光学系などが含まれている。また、光受信手段２の光受信回路２３には、受信用の光学系及び光センサや、光信号を電気信号に変換する電子回路などが含まれている。
【００１８】
次に、図１（ｂ）に示す各信号のタイムチャートを用いて、上記構成を備えたレーザ誘導装置の動作を説明する。
【００１９】
レーザ照射機Ａの光送信手段１及び飛翔体Ｆの光受信手段２は、人工衛星からの規則的な送信信号を夫々の電波受信回路１１，２１で受信して、これを共通の基準時間とし、その基準時間に基づいて夫々の動作を行うこととなる。なお、図１（ｂ）では、縦の点線群が基準時間を示し、縦の各点線が一定時間毎の基準時を示す。
【００２０】
光送信手段１は、レーザ発振器１３から目標Ｔに向けてレーザ光ＬＴをパルス状に送信する。このとき、レーザ光ＬＴの送信信号Ｓ１は、基準時間に基づいて一定間隔であっても良いが、図示例の場合では、初回の基準時から経過時間ｔ１を経た時点で送信を行った後、次の基準時から経過時間ｔ２を経た時点で送信を行い、その後は、二つの経過時間ｔ１，ｔ２を交互に繰り返す送信パターンになっている。
【００２１】
光受信手段２は、目標Ｔに向けて飛翔している飛翔体Ｆにおいて、光受信回路２３で目標Ｔからの反射光ＬＲを受信して、これを受信信号Ｓ２に変換すると共に、ゲート回路２４では、光送信手段１と共通の基準時間に基づいてゲート信号Ｓ３を間欠的に生成している。このゲート信号Ｓ３は、一定の間隔又は送信信号Ｓ１の送信タイミングに対応した間隔で生成されるが、いずれの場合でも反射光ＬＲの受信信号Ｓ２の受信タイミングが含まれるように一定の幅（時間）を有している。
【００２２】
ここで、光受信回路２３は、目標Ｔからの反射光ＬＲだけでなく、太陽光などの光を受信することもある。つまり、図１（ｂ）には反射光ＬＲの受信信号Ｓ２のみを示しているが、実際の受信信号Ｓ２には経時的に反射光ＬＲ以外の信号が含まれる場合がある。
【００２３】
これに対して、当該レーザ誘導装置では、光送信手段１と光受信手段２を共通の基準時間に基づいて動作制御し、光受信手段２において上述したゲート信号Ｓ３を間欠的に生成しているので、ゲート信号Ｓ３が生じている間には必ず目標Ｔからの反射光ＬＲの受信信号Ｓ２が入力されていることになり、換言すれば、目標Ｔからの反射光ＬＲの受信タイミングに対応してゲート信号Ｓ３を間欠的に生成していることになる。
【００２４】
そこで、光受信手段２では、信号処理回路２５のアンプ２６において、受信信号Ｓ２とゲート信号Ｓ３を入力すると共に、ゲート信号Ｓ３が生じている間に取得した反射光ＬＲの受信信号Ｓ２を積分（積分信号Ｓ４）し、さらに、判定回路２７において、受信信号Ｓ２の積分値を閾値判定することにより、反射光ＬＲの判定信号Ｓ５を得る。
【００２５】
このように、レーザ誘導装置は、共通の基準時間に基づいて、光送信手段１によるレーザ光ＬＴのパルス状の送信タイミングと、光受信手段２による反射光ＬＲの間欠的な信号検出タイミングとを同期化しているので、反射光ＬＲの信号検出が容易で且つ確実なものとなる。
【００２６】
そして、とくに信号処理においては、送信信号Ｓ１、受信信号Ｓ２及びゲート信号Ｓ３がきわめて短時間のパルスであると共に、ゲート信号Ｓ３が生じている間に取得した受信信号Ｓ２のみを信号処理するので、ゲート信号Ｓ３が生じている間に反射光ＬＲ以外の強力な光を受信してこれを信号処理する確率は非常に低く、これにより反射光ＬＲ以外の光を大幅に排除することができ、太陽光などによるジャミングを受け難いものとなる。
【００２７】
さらに、判定回路２７で得た判定信号Ｓ５は、飛翔体Ｆから目標Ｔまでの距離測定に用いることができる。すなわち、判定信号Ｓ５は、光送信手段１の送信信号Ｓ１に対して、レーザ照射機Ａから目標Ｔを経て飛翔体Ｆに至る距離に相当する分だけ時間的に遅れたものとなり、しかも、光送信手段１の送信信号Ｓ１が基準時に対して経過時間ｔ１，ｔ２を有するものであるから、これと同様に基準時に対して経過時間Ｔ１，Ｔ２を有する。
【００２８】
そこで、予め、光送信手段１及び光受信手段２に、基準時に対する送信信号Ｓ１の初回の経過時間ｔ１を設定し、光送信手段１において、目標Ｔに向けてレーザ光ＬＴを送信するとともにその反射光ＬＲを受信して、送信と受信の時間差及び光速Ｃに基づいて目標Ｔまでの距離Ｒｏを測定し、さらに、送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１，ｔ２が、ｔ２＝ｔ１＋Ｒｏ／Ｃとなるように設定する。これにより、送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１，ｔ２は、その時間差にレーザ照射機Ａから目標Ｔまでの距離Ｒｏの情報を含むものとなる。
【００２９】
一方、飛翔体Ｆの光受信手段２においては、判定信号Ｓ５の経過時間Ｔ１，Ｔ２の差が送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１，ｔ２の差と同じであるから、その時間差（Ｔ２−Ｔ１＝Ｒｏ／Ｃ）によってレーザ照射機Ａから目標Ｔまでの距離Ｒｏを判断することができる。
【００３０】
また、光受信手段２は、光送信手段１と共通の基準時間に基づいて動作制御され、予め設定された送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１と判定信号Ｓ５の経過時間Ｔ１との差、及び光速Ｃに基づいて、レーザ照射機Ａから目標Ｔを経て飛翔体Ｆに至る距離（Ｒｏ＋Ｒ）を判断し得るので、送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１、判定信号Ｓ５の経過時間Ｔ１、レーザ照射機Ａから目標Ｔまでの距離Ｒｏ及び光速Ｃの関係（Ｔ１−ｔ１−Ｒｏ／Ｃ＝Ｒ／Ｃ）に基づいて、目標Ｔから飛翔体Ｆまでの距離Ｒを判断することができる。
【００３１】
さらに、判定信号Ｓ５に基づいて飛翔体Ｆから目標Ｔまでの距離測定を行う別の方法として、送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１，ｔ２をｔ２＝ｔ１−２Ｒｏ／Ｃと設定することもできる。この場合にあっても、予め、光送信手段１及び光受信手段２に、送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１を設定し、光送信手段１において、レーザ照射機Ａから目標Ｔまでの距離Ｒｏを測定する。
【００３２】
一方、飛翔体Ｆの光受信手段２では、判定信号Ｓ５の経過時間Ｔ１，Ｔ２の差が送信信号Ｓ１の経過時間ｔ１，ｔ２の差と同じであり、また、判定信号Ｓ５の経過時間Ｔ１，Ｔ２の和（Ｔ１＋Ｔ２）が、予め設定した送信信号Ｓ１の初回の経過時間ｔ１と、次の経過時間ｔ２（＝ｔ１−２Ｒｏ／Ｃ）と、送信信号Ｓ１の初回の経過時間ｔ１と判定信号Ｓ５の初回の経過時間Ｔ１の差〔Ｔ１−ｔ１（＝Ｒｏ／Ｃ＋Ｒ／Ｃ）〕と、送信信号Ｓ１の次の経過時間ｔ２と判定信号Ｓ５の次の経過時間Ｔ２の差〔Ｔ２−ｔ２（＝Ｒｏ／Ｃ＋Ｒ／Ｃ）〕の和であるから、以下の式３〜５によって目標Ｔから飛翔体Ｆまでの距離Ｒを求めることができ、より利用しやすいものとなる。
Ｔ１＋Ｔ２＝２ｔ１−２Ｒｏ／Ｃ＋２Ｒｏ／Ｃ＋２Ｒ／Ｃ    …式１
Ｔ１＋Ｔ２＝２ｔ１＋２Ｒ／Ｃ                            …式２
∴Ｒ／Ｃ＝〔（Ｔ１＋Ｔ２）／２−ｔ１〕                    …式３
【００３３】
図２は、本発明に係わる飛翔体のレーザ誘導装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３４】
図示のレーザ誘導装置は、先の実施例では飛翔体Ｆに光受信手段２の全構成を搭載していたのに対して、飛翔体Ｆが母機（あるいはランチャー）Ｍに発射可能に装着してあり、母機Ｍに、光受信手段２を構成する電波受信回路（例えばＧＰＳクロック）２１を備えると共に、飛翔体Ｆに、光受信手段２を構成する光受信回路２３と、ゲート回路２４と、アンプ２６及び判定回路２７から成る信号処理回路２５を備え、さらに、先の実施例の同期クロック（２２）に代えて発振回路３２を備えている。
【００３５】
この場合、飛翔体Ｆの運用時間が短時間（例えば数十秒）であれば、発振回路３２は、高精度の水晶発振器（例えば、ＯＣＸＯ：Ｏｖｅｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｘｔａｌ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を内蔵したものを用いることができ、母機Ｍと飛翔体Ｆを分離可能に接続するコネクタ５０を介して電波受信回路２１に接続してあり、母機Ｍから飛翔体Ｆを発射する前に初期化される。
【００３６】
上記実施例の場合には、光受信手段２を母機Ｍ側と飛翔体Ｆ側に分けたことで、飛翔体Ｆ側の構造を簡素化することができ、また、母機Ｍに複数の飛翔体Ｆを搭載している場合には、各飛翔体Ｆに対して共通の電波受信回路２１を用いることができる。
【００３７】
さらに、上記実施例の場合、光送信手段１は、先の実施例と同様に地上等に設置するレーザ照射機（仮想線で示す）Ａに備えても良いし、図中に仮想線で示すように母機Ｍに搭載しても良い。光送信手段１を母機Ｍに搭載した構成にすれば、光送信手段１の電波受信回路（１１）と光受信手段２の電波受信回路１１を共通のものにすることができ、構造のさらなる簡素化を実現することができる。
【００３８】
なお、上記各実施例のレーザ誘導装置は、例えば所定の地上局からの送信信号を基準時間として用いることも可能であるが、人工衛星の送信信号を共通の基準時間として用いることで、どの地域でも使用することが可能となる。
【００３９】
さらに、上記各実施例では、光送信手段１が、二つの経過時間ｔ１，ｔ２を設定してレーザ光ＬＴを送信するものとしたが、経過時間の設定数をより多くすることで不規則的な送信パターンを形成すると共に、光受信手段２において、光送信手段１の送信パターンと同一のパターンで反射光ＬＲの信号検出を行う構成、すなわちレーザ光ＬＴの送信タイミングと反射光ＬＲの信号検出のタイミングとを不規則的なパターンで同期させる構成とすれば、パターンの複雑化に伴って秘匿性がより一層高められる。
【００４０】
さらに、上記実施例では、目標Ｔに向けて送信したレーザ光ＬＴの反射光ＬＲを受信して誘導制御を行う場合を例示したが、当該レーザ誘導装置は、例えば、目標Ｔに向けて送信したレーザ光の散乱光を被検出光として受信するビームライダー方式の誘導制御にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係わる飛翔体のレーザ誘導装置の一実施例を示す説明図（ａ）及び各信号を説明するタイムチャート（ｂ）である。
【図２】本発明に係わる飛翔体のレーザ誘導装置の他の実施例を示す説明図である。
【図３】従来の飛翔体のレーザ光誘導装置を示す説明図（ａ）及び各信号を説明するタイムチャート（ｂ）である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｆ          飛翔体
ＬＲ        反射光（被検出光）
ＬＴ        レーザ光
Ｔ          目標
１          光送信手段
２          光受信手段
２３        光受信回路
２４        ゲート回路
２５        信号処理回路
１１  ２１  電波受信回路
【図１】
2007003079.tif 000003
【図２】
2007003079.tif 000004
【図３】
2007003079.tif 000005