(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標捕捉時に、当該目標方向に向けてレーザビームを照射するレーザビーム照射装置と、前記目標方向に向けて移動する移動体とを具備し、
前記移動体は、
前記レーザビーム照射装置から照射されるレーザビームの後方散乱光を検出する散乱光検出手段と、
前記移動体自身のセンサにより得られる移動体位置・速度情報と、前記散乱光検出手段による検出結果とを比較照合し、この比較照合結果に基づいてレーザビームの軌跡及び方向に対する前記移動体の移動位置及び移動方向を算出する移動位置・方向算出手段と、
前記移動位置・方向算出手段で算出される移動位置・移動方向と、前記レーザビームの軌跡及び方向とを略一致させるような前記移動体に対する誘導信号を生成する誘導信号生成手段と、
この誘導信号生成手段からの誘導信号により前記移動体の移動位置及び移動方向を変化させる移動体駆動手段と、
前記散乱光検出手段による検出結果からレーザビームの先端が検出されるか否かを判定し、先端が検出された場合に、前記目標を捕捉し、目標方向に向けて移動するように前記移動体駆動手段に対して移動方向を制御する目標追尾制御手段とを備えることを特徴とする目標追尾誘導システム。
【請求項２】
前記移動体は、目標方向に向けて飛翔する飛翔体であることを特徴とする請求項１記載の目標追尾誘導システム。
【請求項３】
目標捕捉時に、当該目標方向に向けてレーザビームを照射するレーザビーム照射装置と、前記目標方向に向けて移動する移動体とを備える目標追尾誘導システムの移動体に適用される目標追尾誘導方法において、
前記レーザビーム照射装置から照射されるレーザビームの後方散乱光を検出する第１の工程と、
前記移動体自身のセンサにより得られる移動体位置・速度情報と、前記第１の工程による検出結果とを比較照合し、この比較照合結果に基づいてレーザビームの軌跡及び方向に対する前記移動体の移動位置及び移動方向を算出する第２の工程と、
この第２の工程で算出される移動位置・移動方向と、前記レーザビームの軌跡及び方向とを略一致させるような前記移動体に対する誘導信号を生成する第３の工程と、
この第３の工程により得られる誘導信号により前記移動体の移動位置及び移動方向を変化させる第４の工程と、
前記第１の工程による検出結果から前記レーザビームの先端を検出した場合に、前記目標を捕捉し、目標方向に向けて移動するように前記移動体の移動方向を制御する第５の工程とを備えることを特徴とする目標追尾誘導方法。
【請求項４】
前記移動体は、目標方向に向けて飛翔する飛翔体であることを特徴とする請求項３記載の目標追尾誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばレーダ等による目標捕捉時に、赤外線レーザ照射装置により目標方向に向けてレーザビームを照射し、この目標方向に向けて飛翔体が飛翔する目標追尾誘導システム及び目標追尾誘導方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、飛翔体を目標に追尾させる目標追尾誘導システムにおいては、レーダ装置や光波撮像装置等による目標捕捉時に、赤外線レーザ照射装置により目標方向に向けてレーザビームを照射し、この目標方向に向けて飛翔体を飛翔させるシステムがある。
【０００３】
この種のシステムにおいて、飛翔体は、目標から放射されるレーザビーム光を受光することにより、目標を捕捉し、目標方向に向けて飛翔する。しかし、この種のシステムでは、目標の捕捉の正否が目標から放射される赤外線放射量の大小に依存しているため、目標の赤外線放射量が小さいと、捕捉できなかったり、捕捉距離が短くなるという問題が生じている。
【０００４】
この問題を解決する方法の１つに、目標に対しレーザビームを照射し、その反射光を飛翔体に搭載される赤外線シーカで検出することにより、目標を捕捉し、目標方向に向けて飛翔体を飛翔させるセミアクティブ方式がある。しかし、このセミアクティブ方式では、目標の反射光を利用するため、大出力のレーザが必要となり、赤外線レーザ照射装置自体が大型化してしまうことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように従来の目標追尾誘導システムでは、目標から放射される赤外線レーザを利用する場合に、目標の赤外線放射量が小さいと、捕捉できず、また捕捉距離が短くなるという問題が生じ、目標の反射光を利用する場合に、大出力のレーザが必要となり、赤外線レーザ照射装置自体が大型化してしまうという問題を有している。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、設備の簡素化を図った上で、移動体を確実に目標に向けて誘導させることが可能な目標追尾誘導システム及び目標追尾誘導方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る目標追尾誘導システムは、目標捕捉時に、当該目標方向に向けてレーザビームを照射するレーザビーム照射装置と、目標方向に向けて移動する移動体とを具備し、移動体は、レーザビーム照射装置から照射されるレーザビームの後方散乱光を検出する散乱光検出手段と、移動体自身のセンサにより得られる移動体位置・速度情報と、散乱光検出手段による検出結果とを比較照合し、この比較照合結果に基づいてレーザビームの軌跡及び方向に対する移動体の移動位置及び移動方向を算出する移動位置・方向算出手段とを備えるようにしたものである。
【０００８】
なお、移動体は、移動位置・方向算出手段で算出される移動位置・移動方向と、レーザビームの軌跡及び方向とを略一致させるような移動体に対する誘導信号を生成する誘導信号生成手段と、この誘導信号生成手段からの誘導信号により移動体の移動位置及び移動方向を変化させる移動体駆動手段とをさらに備えることを特徴とする。また、移動体は、レーザビームの先端を検出した場合に、目標を捕捉し、目標方向に向けて移動するように移動体駆動手段に対して移動方向を制御する目標追尾制御手段をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
すなわちこの発明では、移動体において、目標に向かってレーザビーム照射装置から照射されているレーザビームの後方散乱光を検出し、目標への誘導信号の一種として利用している。この場合、移動体は常に目標を捕捉している必要はなく、目標の捕捉はレーザビームの散乱光を利用して飛翔した後で良いことになる。これにより、従来の移動体では捕捉できなかった微少な赤外線強度を放射する目標に対しても十分対処できるシステムを構築できることになる。また、レーザビーム照射装置から照射されるレーザビームは目標方向を示せば良く、レーザビームの広がり角を大きくし、ビームの中に目標を追い込む必要はない。これは、後方散乱を検出するのに最適なビーム密度の高いレーザビームを照射することを意味し、これによりレーザビーム照射装置の小型化を図ることが可能となり、設備の簡素化に寄与できる。さらに、移動体は、目標を捕捉するまでは、目標に向かって照射されるレーザビームの軌跡を追尾すれば良く、この処理により背景クラッタ等を抑圧できる。すなわち、このシステムにおいて、移動体にはレーザビームの後方散乱光を検出するセンサを搭載しておくだけでよく、システム全体としては低コスト化を図れる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、この発明に係る目標追尾誘導システムの一実施形態を示すブロック図である。
【００１２】
図１に示すシステムは、地上設備１０と、飛翔体２０とを備えている。このうち、地上設備１０は、レーダ装置１１と、赤外線レーザ照射装置１２と、制御装置１３とを備えている。レーダ装置１１は、レーダ波を送信し、しかる後に目標Ｔに当たって反射されるレーダ反射波を受信することにより、目標Ｔの捕捉結果を制御装置１３に通知する。制御装置１３は、通知された目標Ｔの捕捉結果に基づいて、赤外線レーザ照射装置１２を駆動させる。赤外線レーザ照射装置１２は、制御装置１３からの指令情報に基づき目標Ｔ方向に向けてビーム密度の高いレーザビームＬＢを照射する。以後、制御装置１３は、図示しない発射台から飛翔体２０を発射させる。
【００１３】
飛翔体２０は、図２に示すように、アンテナ２１と、周波数変換器２２と、受信検波器２３と、システム制御部２４と、位置・速度センサ２５と、赤外線センサ２６と、姿勢駆動部２７とを備えている。
【００１４】
すなわち、飛翔体２０のアンテナ２１で受信された目標Ｔからの電波は、周波数変換器２２で中間周波数に変換された後、受信検波器２３にて目標Ｔの捕捉結果としてシステム制御部２４に供給される。システム制御部２４は、位置・速度センサ２５で検出された飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向を示す情報を入力する。赤外線センサ２６は、赤外線レーザ照射装置１２から照射されるレーザビームＬＢの後方散乱光を検出し、この検出結果を示す情報をシステム制御部２４に入力する。なお、赤外線レーザ照射装置１２から照射されるレーザビームＬＢは、高密度となるように絞り込まれているため、後方散乱光を発生する。
【００１５】
システム制御部２４は、入力された各情報に基づいて姿勢駆動部２７に誘導信号を送り、飛翔体２０の飛翔方向を制御する。また、システム制御部２４は、飛翔位置・方向演算機能と、誘導信号生成機能と、目標追尾機能とを備えている。
【００１６】
飛翔位置・方向演算機能は、位置・速度センサ２５により検出される飛翔体２０の位置・速度情報と、赤外線センサ２６による検出結果とを比較照合し、この比較照合結果に基づいてレーザビームＬＢの軌跡及び方向に対する飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向を画像処理により演算する。
【００１７】
誘導信号生成機能は、飛翔位置・方向演算機能で算出される飛翔位置・飛翔方向と、レーザビームＬＢの軌跡及び方向とを略一致させるような誘導信号を生成する。
【００１８】
目標追尾機能は、レーザビームＬＢの先端を検出した場合に、目標Ｔを捕捉し、目標方向に向けて飛翔するように飛翔体２０の飛翔方向を制御する。
【００１９】
次に、上記構成によるシステムの動作について説明する。
いま例えば赤外線放射強度の小さい目標Ｔに対し、まず地上装置１０が搭載しているレーダ装置１１が探知・追随する。そして、制御装置１３は、レーダ装置１１から得られた目標角度情報から、赤外線レーザ照射装置１２を目標方向に指向させ、レーザビームＬＢを照射させる。目標Ｔの追随状況、レーザビームＬＢの照射状況が安定であることが確認されたら、制御装置１３は、予想命中点方向に飛翔体２０を発射させるように発射台に指示を出す。発射された飛翔体２０は、目標Ｔの赤外線放射強度が小さいため、目標Ｔを捕捉することができない。
【００２０】
そこで、飛翔体２０では、システム制御部２４において、図３のフローチャートに示すような制御処理手順を実行する。
【００２１】
この制御処理を開始すると、システム制御部２４は、まず位置・速度センサ２５により検出される飛翔位置・方向と赤外線センサ２６の検出結果により得られるレーザビームＬＢの軌跡及び方向とを比較し、この比較結果からレーザビーム方向に対する飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向を求め（ステップＳＴ１）、その方向がレーザビーム方向とほぼ一致するかその位置がレーザビームからの許容範囲の距離にあるかを判断する（ステップＳＴ２）。ここで、飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向が許容範囲内に入らなければ（ＮＯ）、飛翔位置及び飛翔方向と、レーザビームＬＢの軌跡及び方向とを略一致させるような誘導信号を生成し、この誘導信号を姿勢駆動部２７に送り、図４に示す如く、飛翔体２０をレーザビームＬＢに近づけ、飛翔方向をレーザビーム方向と略一致するように飛翔体２０の姿勢を変化させる（ステップＳＴ３）。そして、システム制御部２４は、再びステップＳＴ２の処理で飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向が許容範囲内に入るか否かの判断を行ない、許容範囲内に入ったならば（ＹＥＳ）、姿勢駆動部２７への誘導信号の送出を停止し、飛翔体２０の飛翔方向をそのまま維持させ、レーザビームＬＢの軌跡に沿って飛翔させる。
【００２２】
なお、レーザビームの先に目標Ｔが存在している場合、レーザビームＬＢは目標Ｔより先に照射されず、図５に示すようなレーザビームの軌跡が途中で終わるような画像が得られる。
【００２３】
そこで、システム制御部２４は、レーザビームＬＢの先端を検出したか否かの判断を行ない（ステップＳＴ４）、レーザビームＬＢの先端を検出するまで飛翔体２０の飛翔方向を維持したままステップＳＴ４の処理を繰り返し実行する。
【００２４】
そして、システム制御部２４は、画像処理によりレーザビームＬＢの先端を検出した場合に、目標Ｔの捕捉結果を受信検波器２３から取り込み（ステップＳＴ５）、飛翔体２０の飛翔方向と目標方向とが一致するか否かの判断を行ない（ステップＳＴ６）、一致するまで飛翔方向と、レーザビーム方向とを略一致させるような誘導信号を生成し、この誘導信号を姿勢駆動部２７に送り（ステップＳＴ７）、ステップＳＴ６及びステップＳＴ７の処理を繰り返し実行する。
【００２５】
そして、システム制御部２４は、飛翔体２０の飛翔方向と目標方向とが一致したならば（ＹＥＳ）、姿勢駆動部２７への誘導信号の送出を停止し、飛翔体２０の飛翔方向をそのまま維持させ、目標方向に向けて飛翔させる（ステップＳＴ８）。
【００２６】
このような処理手順により、赤外線放射強度が小さい目標Ｔに対する命中精度を向上させることが可能となる。
【００２７】
以上述べたように上記実施形態では、飛翔体２０において、目標Ｔに向かって赤外線レーザ照射装置１２から照射されているレーザビームＬＢの後方散乱光を赤外線センサ２６により検出し、システム制御部２４により赤外線センサ２６による検出結果からレーザビームＬＢの軌跡及び方向を求め、このレーザビームＬＢの軌跡及び方向と位置・速度センサ２５により検出される飛翔体２０の飛翔位置・速度情報とを比較照合して、レーザビームＬＢに対する飛翔体２０の飛翔位置及び飛翔方向を求め、このレーザビームＬＢの軌跡及び方向と飛翔位置及び飛翔方向とのずれに対応する誘導信号を生成して姿勢駆動部２７に与えることにより、飛翔体２０をレーザビームＬＢに近づけ、飛翔方向とレーザビーム方向とを略一致させるようにしている。すなわち、飛翔体２０側では常に目標Ｔを捕捉している必要はなく、目標Ｔの捕捉はレーザビームＬＢの先端を検出した際に行なえば良いことになる。
【００２８】
従って、従来の飛翔体では捕捉できなかった微少な赤外線強度を放射する目標Ｔに対しても十分対処できるシステムを構築できる。
【００２９】
また、上記実施形態では、赤外線レーザ照射装置１２から照射されるレーザビームＬＢは目標方向を示せば良く、レーザビームＬＢの広がり角を大きくし、ビームの中に目標Ｔを追い込む必要はない。このため、赤外線レーザ照射装置１２の小型化を図ることが可能となり、これにより地上設備１１の簡素化にも寄与できる。
【００３０】
さらに、上記実施形態において、飛翔体２０は、目標Ｔを捕捉するまでは、目標Ｔに向かって照射されるレーザビームＬＢの軌跡を追尾すれば良く、この処理により背景クラッタ等を抑圧できる。従って、飛翔体２０にはレーザビームＬＢの後方散乱光を検出する赤外線センサ２６を設置しておくだけでよく、その他は既存の回路を利用できるので、システム全体としては低コスト化を図れる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、飛翔体２０の受信系統のみを示しているが、飛翔体２０に送信系統も備えられていることはもちろんのことである。また、飛翔体２０の内部構成をハードウェア構成で説明したが、ソフトウェア構成であっても実施可能である。さらに、上記実施形態では、目標の捕捉にレーダ装置１１を使用する例について説明したが、光波撮像装置であってもよい。また、赤外線センサ２６としては、画像シーカのようなものであってもよい。
【００３２】
また、この発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、地上における目標追尾誘導システムについて説明しているが、地上に限定されず、宇宙空間に適用されるようにしてもよい。この場合、宇宙空間において、移動体となるロボットをごみや塵まで誘導するのに本発明を適用すれば大変便利になる。
【００３３】
この他、飛翔体の構成、飛翔体の飛翔制御の手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳述したようにこの発明によれば、設備の簡素化を図った上で、移動体を確実に目標に向けて誘導させることが可能な目標追尾誘導システム及び目標追尾誘導方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る目標追尾誘導システムの一実施形態を示す概略構成図。
【図２】上記図１に示した飛翔体の内部構成を示すブロック図。
【図３】上記図２に示したシステム制御部の制御処理動作を説明するために示すフローチャート。
【図４】上記図２に示したシステム制御部で得られるレーザビームと飛翔体との位置及び方向関係を表す画像例を示す図。
【図５】同じく上記図２に示したシステム制御部で得られるレーザビームと飛翔体との位置及び方向関係を表す画像例を示す図。
【符号の説明】
１０…地上設備、
１１…レーダ装置、
１２…赤外線レーザ照射装置、
１３…制御装置、
２０…飛翔体、
２１…アンテナ、
２２…周波数変換器、
２３…受信検波器、
２４…システム制御部、
２５…位置・速度センサ、
２６…赤外線センサ、
２７…姿勢駆動部、
Ｔ…目標。
【図１】
0003908451.tif 000002
【図２】
0003908451.tif 000003
【図３】
0003908451.tif 000004
【図４】
0003908451.tif 000005
【図５】
0003908451.tif 000006