(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転しながら自由飛翔する回転飛翔体と、
この回転飛翔体に設けられ、前記回転飛翔体の落下時における水平方向よりも上方の天空の赤外線を検出する赤外線検出手段と、
この赤外線検出手段により検出される放射エネルギの、前記回転飛翔体の回転角度に基づく検出値の相違から、基準位置を算出する基準位置演算手段と、
この基準位置演算手段による基準位置との比較から前記回転飛翔体の回転角を演算する回転角演算手段とを備えた
ことを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記赤外線検出手段は、回転飛翔体の回転軸直交方向に対し、回転飛翔体の後方に向かって所定角度傾いたオフセット角を有して回転飛翔体に設けられたことを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記オフセット角は、回転飛翔体の落角以下の角度に設定されていることを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記赤外線検出手段は、３〜５．５μｍおよび／または７〜１４μｍの波長の赤外線を検出してその放射エネルギを計測することを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記基準位置演算手段は、前記赤外線検出手段により検出される放射エネルギの立ち上がりと立ち下がりとの同じ放射エネルギとなる箇所を計測してその中心位置を求め、この中心位置に基づいて基準位置を算出することを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項６】
請求項３に記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記基準位置演算手段は、前記赤外線検出手段により検出される放射エネルギのピークを計測し、このピーク位置に基づいて基準位置を算出することを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記回転飛翔体は砲弾とされるとともに、この砲弾の周面には砲弾の飛翔状態を変化させるサイドスラスタが複数設けられ、かつ、前記砲弾には前記回転角演算手段からの回転角と弾道修正信号とから所定のサイドスラスタを駆動するサイドスラスタ駆動手段が設けられたことを特徴とする回転飛翔体の回転角計測装置。
【請求項８】
回転しながら自由飛翔する回転飛翔体に赤外線検出手段を設け、
この赤外線検出手段により、この回転飛翔体の落下時における水平方向よりも上方の天空で検出される赤外線に基づいて、前記回転飛翔体の周囲の放射エネルギを検出するとともに、
この放射エネルギの回転角度に基づく検出値の相違から基準位置を算出し、
この基準位置との比較から回転飛翔体の回転角を演算して回転飛翔体の回転角を計測する
ことを特徴とする回転飛翔体の回転角計測方法。
【請求項９】
請求項８に記載の回転飛翔体の回転角計測方法において、前記赤外線検出手段は、３〜５．５μｍおよび／または７〜１４μｍの波長の赤外線を検出してその放射エネルギを計測することを特徴とする回転飛翔体の回転角計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砲弾、その他の回転飛翔体における回転角を計測する回転飛翔体の回転角計測装置及びその計測方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、回転しながら自由飛翔する回転飛翔体、例えば砲弾において、その砲弾を目標弾着位置に正確に弾着させるために、砲弾の周面に複数設けられたサイドスラスタを噴射して制御するものが知られている。
この際、どのサイドスラスタを噴射して砲弾の飛翔状態を変化させるかを判断するためには、回転飛翔体である砲弾の回転角を正確に把握する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、砲弾に回転角を計測する装置を搭載する必要があるが、ミサイル等で一般的に使用されるジャイロ等では、砲弾の発射時における極めて高い加速度、すなわち、高発射Ｇに耐えるようなものにすると、極めて高価となり、実用的ではないという問題点がある。
また、地上では重力方向を計測することにより、回転角を計測することもできるが、砲弾は自由飛翔しているため、その落下過程においては、砲弾に設けた加速度計等によっては重力が感じられない、あるいは、極めて小さな重力しかかからないため、重力測定が困難となって回転角を計測することができない。
【０００４】
さらに、特開平４−１０４０００号公報には、回転状態にある砲弾に設けられた光ファイバージャイロにより得られた角速度から回転角を求め、同じく砲弾に設けられた画像装置からの画像信号を極座標化して前述の回転角を差し引き、画像信号をデジタル積分した後に画像認識を行って極座標の一点に砲弾を操舵する誘導砲弾の誘導方法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、特開平４−１０４０００号公報に記載の発明では、光ファイバージャイロや画像装置等の高価な構成を必要とし、装置全体が経済的でないという問題点がある。また、単に回転数を計測する方法としては、フォトセンサを回転体の回転軸に垂直に取り付け、その出力の規則性から回転数を求める方法もあるが、太陽の位置や、地面の明るさの不規則性から、基準位置を持つことができないため、回転数の計測はできるが、回転角は計測することができないものである。
【０００６】
本発明の目的は、簡易な構成で安価に回転飛翔体の回転角を計測できる計測装置及びその計測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】
本発明は、天空の赤外線放射エネルギがその仰角により異なることに着目してなされたもので、使用センサとして赤外線センサ等の赤外線検出手段を用いることにより、砲弾の高発射Ｇ等にも耐えることができ、ジャイロ等に見られるような可動部を持たない素子として、前記目的を達成しようとするものである。
【０００８】
具体的には、請求項１に記載の発明は、回転しながら自由飛翔する回転飛翔体と、この回転飛翔体に設けられ、前記回転飛翔体の落下時における水平方向よりも上方の天空の赤外線を検出する赤外線検出手段と、この赤外線検出手段により検出される放射エネルギの、前記回転飛翔体の回転角度に基づく検出値の相違から、基準位置を算出する基準位置演算手段と、この基準位置演算手段による基準位置との比較から回転飛翔体の回転角を演算する回転角演算手段とを備えた回転飛翔体の回転角計測装置である。
【０００９】
この発明によれば、回転飛翔体の回転角度は、赤外線検出手段による天空の放射エネルギの仰角に基づく違いを検出することで演算できるから、可動部のない安価な検出手段で回転角を検出できる。従って、砲弾等の高発射Ｇにも十分耐えることができ、装置全体も安価に製作できる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、赤外線検出手段が、回転飛翔体の回転軸直交方向に対し、回転飛翔体の後方に向かって所定角度傾いたオフセット角を有して回転飛翔体に設けられた装置である。
【００１１】
この発明によれば、赤外線検出手段の回転飛翔体に対する取付角度を、回転飛翔体の後方に向かって所定角度傾いた状態としたから、回転しながら所定角度で落下する回転飛翔体において、赤外線検出手段で検出する赤外線は、回転飛翔体に直交方向に設ける場合に比べ、地上からの赤外線を受信する量が少なくなり、受信する放射エネルギの外乱を少なくすることができる。
この際、請求項３に示される発明のように、赤外線検出装置のオフセット角を回転飛翔体の落角以下に設定すれば、赤外線検出手段による赤外線の検出は水平方向よりも上方の天頂方向のみの赤外線を検出することとなるから、地上からの不規則な赤外線を受信することがなく、より計測精度を高めることができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、赤外線検出手段が、３〜５．５μｍおよび／または７〜１４μｍの波長の赤外線を検出してその放射エネルギを計測する装置である。
この発明によれば、観測仰角により放射エネルギ強度が大きく異なる赤外線の波長範囲のみを検出して回転角を計測するようにしたから、より明確に天頂方向、ひいては、回転角を計測することができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、基準位置演算手段が、赤外線検出手段により検出される放射エネルギの立ち上がりと立ち下がりとの同じ放射エネルギとなる箇所を計測してその中心位置を求め、この中心位置に基づいて基準位置を算出する装置である。
【００１４】
この発明によれば、赤外線検出手段による赤外線の検出を、地上からの赤外線を含む方向に回転飛翔体に対して設定しても、放射エネルギの立ち上がりと立ち下がりとにより中心位置を求めるようにしたから、地上からの不要赤外線による中心位置の検出が困難な場合であっても、放射エネルギの中心位置を求めることができ、これにより、回転飛翔体の回転角の計測することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項３に記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、前記基準位置演算手段が、前記赤外線検出手段により検出される放射エネルギのピークを計測し、このピーク位置に基づいて基準位置を算出する回転飛翔体の回転角計測装置である。
【００１６】
この発明によれば、請求項３の発明において赤外線検出手段を回転飛翔体の後方に向かって傾けて設けることによって赤外線放射エネルギのピーク値が検出できることから、このピーク値に基づいて基準位置を算出でき、従って、極めて容易に基準位置の設定をできて、装置をより簡易で安価な構成とできる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の回転飛翔体の回転角計測装置において、回転飛翔体が砲弾とされるとともに、この砲弾の周面には砲弾の飛翔状態を変化させるサイドスラスタが複数設けられ、かつ、砲弾には回転角演算手段からの回転角と弾道修正信号とから所定のサイドスラスタを駆動するサイドスラスタ駆動手段が設けられた装置である。
この発明のように、回転飛翔体を砲弾とした場合、砲弾の回転角を正確に測定でき、この測定結果に基づいてサイドスラスタを駆動できるから、砲弾の弾着位置を目標弾着位置に正確に誘導することができる。
【００１８】
請求項８の発明は、回転しながら自由飛翔する回転飛翔体に赤外線検出手段を設け、この赤外線検出手段により、この回転飛翔体の落下時における水平方向よりも上方の天空で検出される赤外線に基づいて、前記回転飛翔体の周囲の放射エネルギを検出するとともに、この放射エネルギの回転角度に基づく検出値の相違から基準位置を算出し、この基準位置との比較から回転飛翔体の回転角を演算して回転飛翔体の回転角を計測することを特徴とする回転飛翔体の回転角計測方法である。
この発明によれば、請求項１と同様に、安価に回転飛翔体の回転角を計測できる。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８に記載の回転飛翔体の回転角計測方法において、赤外線検出手段が、３〜５．５μｍおよび／または７〜１４μｍの波長の赤外線を検出してその放射エネルギを計測する方法である。
この発明によれば、請求項４と同様に、より正確な回転角を効率よく測定できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
はじめに、本発明を案出するにいたった考え方を図７ないし図１２に基づいて説明する。
図７は、シミュレーションにより求めた天空の赤外線放射エネルギの特性を示すもので、横軸には赤外線波長（μｍ）が、縦軸には放射エネルギ強度（ｍＷ／ｃｍ2／ｓｒ／μｍ）がそれぞれ示され、図の特性曲線中各曲線に近接して記載された数字は、観測仰角を示し、観測仰角０度が水平方向、９０度が天頂方向を示している。また、図７の計算条件は、センサ（検出器）高度＝１０００ｍ、地域は中緯度地方で、季節は夏、天候は快晴である。さらに、波数解像度は、５ｃｍ-1である。
【００２２】
この図から分かるように、赤外線波長領域の約３〜約５．５μｍと、約７〜約１４μｍにおいて、天頂方向の赤外線放射エネルギと水平方向の赤外線放射エネルギはその強度が異なっており、それらの中間の角度においては、それらの中間のエネルギ強度を有している。
従って、このエネルギ強度の差を計測することにより、どの様な観測仰角の角度かが計測でき、かつ、回転する飛翔体自身にこのエネルギ強度を計測する手段を設ければ、回転飛翔体自身で回転角の計測が可能となることが分かる。
【００２３】
図８及び図９には、本発明を回転飛翔体としての砲弾に適用する場合の実施形態の概略構成図が示されている。
図８において、回転飛翔体としての砲弾１０は、先端信管部に赤外線検出手段２０を備えるとともに、後部に回転飛翔体の回転を安定させる制御翼１１を備え、かつ、中間部に回転飛翔体としての砲弾１０の飛翔状態を変化させるサイドスラスタ（ロケットモータ、推進手段）１２を備えている。
【００２４】
砲弾１０は、その中心軸Ｒを回転軸として所定回転数、例えば、１０Ｈｚ＝３６００ｒｐｍ程度の回転数で旋回しながら落下してくる。この際、中心軸Ｒと地面（水平線）Ｈとは落角Ｐの角度をなして落下することとなる。一方、赤外線検出手段２０の赤外線の計測方向は、中心軸（回転軸）Ｒに対し直行する軸Ｓよりも砲弾１０の後方に向かって所定角度傾いて設定されており、この赤外線計測方向と中心軸Ｒとのなす角度がオフセット角Ｑとされている。
【００２５】
なお、落角Ｐとオフセット角Ｑとは好ましくは等しく設定され、これらの角度が等しいときには、赤外線検出手段２０の赤外線計測方向は、水平方向よりも上方すなわち天頂方向のみを計測し、水平方向より下方の赤外線を計測することがなく、地面Ｈなどから放射される不規則な赤外線放射エネルギの影響を受けることが少なくされている。
【００２６】
赤外線検出手段２０は、図９に示されるように、赤外線を集光する光学レンズ２１を備えると共に、この光学レンズ２１により集光された赤外線は光学フィルタ２２により計測に必要な波長のみ通過するようにされて、赤外線センサ２３に入力されるようになっている。センサ２３にはアンプ２４が接続され、センサ２３の出力が増幅された後、電気的フィルタ２５に入力され、信号処理に不要な周波数がカットされる。この電気的フィルタ２５からの出力は、コンピュータ２６に入力され、コンピュータ２６により後述する適宜な信号処理がなされ、回転角が求められることとなる。
【００２７】
次に、赤外線検出手段２０の赤外線計測方向の違いによる赤外線検出手段２０の出力の違いについて、図１０ないし図１２に基づいて説明する。
ここにおいて、砲弾１０の落角Ｐを６０度とした場合について説明する。
【００２８】
図１０は、赤外線検出手段２０の取り付け角を砲弾１０の回転軸Ｒに直角（９０度）にした場合の図である。この際、赤外線検出手段２０の赤外線計測方向の回転角をαとし、この赤外線検出手段２０の各回転角における水平面に対する角度、すなわち、仰角をθとすると、図１０中、砲弾１０の右横に示される曲線のように、赤外線検出手段２０の仰角θは、水平線（＝０度）より空側の＋３０度から地面側の−３０度までの範囲を計測することとなり、図１２中上方に示す特性の様な波形を出力することとなる。図１２において、本例では、天空方向の放射は、一般的にはこの図の様に極小値を示さない。一方、地表面からの信号は、地上に設けられた各種の熱源等の影響により、規則性のない特性を示すこととなる。なお、図１２は、雲のない場合のシュミレーションである。
【００２９】
図１１には、赤外線検出手段２０の取り付けオフセット角Ｑを砲弾１０の回転軸Ｒから６０度すなわち落角Ｐと等しく設定した場合の図が示されている。この場合の赤外線検出手段２０の仰角θも、砲弾１０の回転角αに伴って変化し、図１１の砲弾１０の右側に示す曲線の様に、水平方向（０度）から上方の天空である６０度の範囲のみを計測することとなる。
この場合の赤外線検出手段２０の検出波形は、図１２の下側の曲線の様な波形となり、天空の赤外線放射特性に基づき、水平方向（１８０度方向）を計測したときにピークをもつ様な出力波形となっている。
【００３０】
なお、図１２において、図１０に示されるように赤外線検出手段２０を回転軸に直角に設けた場合には、赤外線検出手段２０の出力波形は、地表からの外乱信号により、水平方向においてピーク値を持たないが、この検出される放射エネルギの立ち上がりと立ち下がりとの同じ放射エネルギとなる箇所を計測してその中心位置を求め、この中心位置をピーク値とする演算をすれば、図１１に示されるように赤外線検出手段２０を落角Ｐと同一角度にオフセットした場合と同様な扱いを行うことができる。
【００３１】
以上により、砲弾１０自体に赤外線検出手段２０を搭載し、天空の赤外線放射特性の仰角に基づく特性値の違いを計測することにより、その出力波形のピーク値、あるいは立ち上がりと立ち下がりとの演算から水平方向、ひいては、天頂方向を計測することができ、そのピーク値、すなわち、水平位置あるいは天頂位置を基準位置として回転飛翔体である砲弾１０の回転角の計測が可能となることが分かる。
【００３２】
次に、図１ないし図３に基づいて、本発明にかかる回転飛翔体の回転角計測装置及びその計測方法を、砲弾に適用した一実施形態を説明する。
ここにおいて、本実施形態の各構成部材における、前述の基本構成の説明における構成部材と同一もしくは相当構成部分には、同一もしくは相当符号を付し、説明を省略もしくは簡略にする。
【００３３】
図１は本実施形態の概略構成を示すもので、砲弾発射用の火砲側には、砲弾１０の追尾用弾道レーダ３１が設けられ、この弾道レーダ３１の出力は演算装置４０の初速計測手段４１及び弾道計測手段４２に入力される。
演算装置４０は、初速計測手段４１及び弾道計測手段４２の他に、これらの初速計測手段４１及び弾道計測手段４２からの信号を受けて砲弾１０の弾道を計測する弾道演算手段４３と、この弾道演算手段４３からの信号と図示しない記憶手段に格納されている空気抵抗、気象情報などから予想弾着地を演算する予想弾着地演算手段４４と、この予想弾着地演算手段４４からの信号と同じく図示しない記憶手段に格納されている目標弾着地とから弾道修正量を演算する弾道修正量演算手段４５と、この弾道修正量演算手段４５からの信号により砲弾１０におけるサイドスラスタ１２の噴射個数及び噴射タイミングを演算するサイドスラスタ噴射個数、タイミング演算手段４６とを備えている。このサイドスラスタ噴射個数、タイミング演算手段４６からの弾道修正量信号は、送信手段３３を介して砲弾１０に送信されるようになっている。
【００３４】
砲弾１０側には、受信手段１３の他に、赤外線検出手段２０と、この赤外線検出手段２０からの信号を受けてそのピーク値、あるいは、演算により算出される中心位置から水平方向あるいはこれと直行する天頂方向、すなわち、基準位置を演算する基準位置演算手段１４と、この基準位置演算手段１４からの信号により砲弾１０の回転角を演算する回転角演算手段１５と、この回転角演算手段１５からの信号と受信手段１３を介して入力される弾道修正量信号とによってサイドスラスタ１２に駆動信号を出力するサイドスラスタ駆動装置１６と、砲弾１０の周面に複数設けられサイドスラスタ駆動装置１６からの信号で駆動されて砲弾１０の飛翔状態（弾道）を変更させるサイドスラスタ１２とを備えている。
【００３５】
このように構成された本実施形態の作用を、図２の模式図及び図３のフローチャートをも参照して説明する。
図２及び図３において、火砲３０から砲弾１０が発射されると（図３、ステップ７１）、発射された砲弾１０は、弾道レーダ３１によりその初速とその後の弾道を観測され、これらの信号は演算装置４０に入力されて初速計測手段４１及び弾道計測手段４２により初速及び弾道の計測がなされる（図３、ステップ７２，７３）。これらの初速計測手段４１，弾道計測手段４２からの出力により、弾道演算手段４３で弾道の演算がなされる（図３、ステップ７４）。
ついで、予想弾着地演算手段４４により予想弾着地の演算がなされたのち、この演算された弾着地が目標とする弾着地と等しいかどうかが判断される（図３、ステップ７５）。この演算弾着地と目標弾着地とが等しいと、弾道レーダ３１からの信号が再度取り込まれ、以下ステップ７３から７５を繰り返すこととなる。この状態では、砲弾１０は、目標通りに飛翔しているのであるから、弾道の修正は行われない。
一方、演算弾着地と目標弾着地とが等しくない場合は、弾道修正量演算手段４５で弾道修正量が演算され（図３、ステップ７６）、この修正を行うために必要なサイドスラスタ噴射個数と噴射タイミングがサイドスラスタ噴射個数、タイミング演算手段４６により演算されて弾道修正信号が形成される（図３、ステップ７７）。この弾道修正信号は、送信手段３３から送信（発信）されるとともに（図３、ステップ７８）、ステップ７３にフィードバックされ、再度ステップ７４で弾道計算がなされ、以下修正した弾道に沿って砲弾１０が飛翔しているか否かが、弾道レーダ３１からの信号で観測され、ステップ７５以後のステップが前述と同様に繰り返される。
【００３６】
砲弾１０側では、砲弾１０の発射に伴い（図３、ステップ８１）、赤外線検出手段２０により砲弾１０の周囲の天空の赤外線放射エネルギが計測される（図３、ステップ８２）と、この放射エネルギの観測仰角の相違に基づくエネルギ量の相違から、基準位置演算手段１４によってピーク値、換言すると水平位置、天頂位置などの基準位置が演算される（図３、ステップ８３）。このピーク値に基づき、回転角演算手段１５により砲弾１０の回転角が演算される（図３、ステップ８４）。ついで、受信手段１３で弾道修正信号が受信されているか否かがチェックされ（図３、ステップ８５）、受信されていないときは、ステップ８２の赤外線量計測からのステップが繰り返される。
一方、修正信号が受信されているときは、サイドスラスタ駆動装置１６によりサイドスラスタ１２の噴射が修正信号に基づいて行われ（図３、ステップ８６）、砲弾１０の飛翔状態の変更、すなわち、弾道変更が行われ、砲弾１０が目標弾着地へ向かって飛翔することとなる。また、サイドスラスタ１２の噴射が行われると、砲弾１０では、再度ステップ８２の赤外線量の計測が継続されることとなる。
【００３７】
以下、上述の手順を繰り返すことで、飛翔中の砲弾１０は、回転角を計測されながら弾道修正がなされることとなる。
【００３８】
上述のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、本実施形態では、自然界に存在する赤外線放射エネルギが、天空の仰角によってそのエネルギ量が異なることに着目することによって、可動部を有しない赤外線検出手段２０によって砲弾１０の回転角を計測できる。従って、耐Ｇ性に優れ、安価な回転角計測装置及び計測方法を提供できる。
また、ジャイロなどを用いる従来技術に比べて、極めて小型に出来、砲弾１０への適用も容易に出来る。
さらに、赤外線検出手段２０の計測方向にオフセット角Ｑを設ければ、ノイズの多い地上方向の赤外線を計測することなく赤外線放射エネルギを計測できるから、より簡易な構成で基準値としてのピーク値を認識でき、この点からも安価に提供できる。この際、オフセット角Ｑを落角Ｐに等しいかそれより小さく、換言すると、オフセット角Ｑを落角Ｐ以下の角度（オフセット角Ｑ≦落角Ｐ）に設定すれば、赤外線検出手段２０は地面方向の赤外線を全く計測しないから、より精度を上げることが出来る。
【００３９】
一方、オフセット角Ｑを落角Ｐより大きく（オフセット角Ｑ＞落角Ｐ）設定しても、前述のように、放射エネルギの立ち上がりと立ち下がりとの等しい値の中心地をピーク値として演算するようにすれば、回転角の計測は可能であるが、その演算機構を設定する分コスト的に不利である。
【００４０】
次に、図４には、本発明の理論を確認するための第１の試験装置５０が示されている。
第１の試験装置５０は、支持脚５１に支持された支持台５２を備え、この支持台５２上には、回転体５３が水平面に対して落角Ｐだけ傾斜した回転軸Ｒに対して回転自在に支持されている。この回転体５３の上部には、赤外線検出手段２０が設けられ、この赤外線検出手段２０のセンサ計測方向は、回転軸Ｒに対して落角Ｐに等しいオフセット角Ｑを有するようにされている。
この際、赤外線検出手段２０は本来の赤外線センサの代わりに、放射温度計を用い、本装置で使用する波長帯の温度を計測できるようにされている。また、この装置では落角Ｐ＝オフセット角Ｑ＝６０度に設定し、最も赤外線放射エネルギの大きい水平方向より上の天空方向を計測するようにした。
【００４１】
このようにして計測した結果が、図５に示されている。この図５によれば、水平方向にピーク値を持つことが分かる。なお、この図５の計測条件は、天候が晴れであるが、天候が曇りの場合でも、雲底による散乱エネルギはあるが、水平方向にピーク値を持つことは同様であり、このピーク値を基準として回転角を計測できるのも同様である。
【００４２】
図６には、本発明の赤外線検出手段２０として、非冷却型の赤外線センサを用いた第２の試験装置６０が示されている。
第２の試験装置６０は基台６１を備え、この基台６１には支持腕６２を介して本体６３が所定角度、すなわち、落角Ｐに等しい角度、具体的には６０度、傾斜して固定されている。この本体６３には、その下部に非冷却型赤外線センサからなる赤外線検出手段２０が設けられるとともに、上部に回転体６４が回転可能に取り付けられている。回転体６４内には、回転軸Ｒ対し落角Ｐと等しい角度（＝６０度）に設定されたオフセット角Ｑの方向から入射される赤外線を、丁度赤外線検出手段２０に向けて反射するミラー６５が設けられている。すなわち、ミラー６５は、回転軸Ｒに対して３０度傾斜して設けられ、回転体６４と一体に回転するようにされている。
本体６３には、ブラケット６６を介して駆動モータ６７が取り付けられ、この駆動モータ６７の回転がベルト６８を介して回転体６４に伝達されるようになっている。
【００４３】
このように構成された本装置において、回転体６４の回転数を１０回転／秒、落角Ｐ＝オフセット角Ｑ＝６０度になるように設定して回転角に対するセンサ出力を計測した。
その結果、赤外線検出手段２０により検出した赤外線放射エネルギは、回転角が水平方向（１８０度）より少し手前の角度、すなわち、１６０度近辺で最低値を示し、天頂方向（３６０度）の少し手前の３４０度近辺で最高値を示す１０Ｈｚのサイン波を示した。この際、赤外線検出手段２０の出力は、上述のようにセンサ測定方向水平時にピークを持たず、多少の位相遅れを示した。この位相遅れは、赤外線検出手段２０及び図示しない電気回路の位相遅れによるものである。この赤外線検出手段２０及び電気回路の位相遅れは、回転数により決まるものであるから、補正可能であり、問題となることはない。
【００４４】
このような本実施装置によれば、現状では、安価ではあるが、感度が必ずしも高くはない非冷却型の赤外線センサを用いても、回転体６４の回転角の計測が十分可能であり、より安価な装置を提供できる。
また、装置全体ではなく、ミラー６５を含む回転体６４の部分を回転させて各方位の赤外線を計測するようにしたから、回転機構を小型化でき、かつ、赤外線検出手段２０の部分が回転しないため、信号及び電源線がよじられることがなく、この点からも装置の構造を簡易にできる。
この際、ミラー６５を用いない場合は、信号線等をスリップリングや電波で外部に出力しなければならず、構造上複雑となって不利である。
【００４５】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は、本発明に含まれるものである。
【００４６】
例えば、赤外線検出手段２０は、前述の温度計、非冷却型赤外線センサ素子に限らず、赤外線を検出できる手段であればいかなるものでもよく、その名称は問わない。
また、回転飛翔体としては、砲弾１０に限らず、回転しながら飛翔するものなら如何なるものでもよい。
さらに、砲弾１０の弾道を変更するサイドスラスタ１２は、通常火薬式のものが用いられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、如何なる駆動形式のものでもよく、かつ、その名称も不問であり、スラストモータ、推進手段など如何なるものでもよい。要するに、駆動指令により作動して、回転飛翔体の飛翔状態を変更できる手段であればよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、赤外線検出手段を用い、観測仰角により異なる放射エネルギ量を示す赤外線を検出して回転飛翔体の回転角を検出するようにしたから、赤外線検出手段として可動部を持たない、耐Ｇ特性の高い素子を使用することができ、安定して安価に回転角を計測できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１の実施形態における作用を示す模式図である。
【図３】図３は、図１の実施形態における作用を示すフロー図である。
【図４】図４（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の理論を確認するための第１の試験装置を示す概略構成図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図である。
【図５】図５は、図４の試験装置により測定した回転角と温度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、本発明の理論を確認するための第２の試験装置を示す一部を切欠いた概略構成図である。
【図７】図７は、本発明を案出するきっかけとなった赤外線放射エネルギ強度と観測仰角との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の回転飛翔体として砲弾に適用した一実施形態を示す概略構成図である。
【図９】図９は、図８の実施形態に用いられる赤外線検出手段の一例を示す概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の回転飛翔体として砲弾に適用した他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１１】図１１は、本発明の回転飛翔体として砲弾に適用したさらに他の実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】図１２は、図１０及び図１１の各実施形態における回転角と放射エネルギとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  砲弾
１２  サイドスラスタ
１３  受信手段
１４  基準位置演算手段
１５  回転角演算手段
１６  サイドスラスタ駆動装置
２０  赤外線検出手段
３０  火砲
３１  弾道レーダ
３３  送信手段
４０  演算装置
４１  初速計測手段
４２  弾道計測手段
４３  弾道演算手段
４４  予想弾着地演算手段
４５  弾道修正量演算手段
４６  サイドスラスタ噴射個数、タイミング演算手段
５０  第１の試験装置
６０  第２の試験装置
【図１】
0003813744.tif 000002
【図２】
0003813744.tif 000003
【図３】
0003813744.tif 000004
【図４】
0003813744.tif 000005
【図５】
0003813744.tif 000006
【図６】
0003813744.tif 000007
【図７】
0003813744.tif 000008
【図８】
0003813744.tif 000009
【図９】
0003813744.tif 000010
【図１０】
0003813744.tif 000011
【図１１】
0003813744.tif 000012
【図１２】
0003813744.tif 000013