(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に固定設置、若しくは移動体に搭載され、観測誤差を含む一つの目標及び飛しょう体の位置、速度等の目標観測情報及び飛しょう体観測情報を取得する複数のセンサと、上記複数のセンサにより取得された目標及び飛しょう体観測情報を入力して情報融合を行うことにより、上記目標観測情報に含まれる観測誤差を低減させた目標情報を出力とする目標情報融合回路と、上記複数のセンサにより取得した飛しょう体観測情報を入力として情報融合を行うことにより、上記飛しょう体観測情報に含まれる観測誤差を低減させた飛しょう体情報を出力とする飛しょう体情報融合回路と、上記目標情報融合回路及び上記飛しょう体情報融合回路の出力から上記飛しょう体の誘導計算を行い、誘導誤差情報を出力する誘導計算回路と、上記飛しょう体の飛しょう姿勢を測定し、飛しょう体姿勢情報を出力する飛しょう体姿勢測定回路と、上記誘導計算回路及び上記飛しょう体姿勢測定回路の出力から上記飛しょう体の制御計算を行い、飛しょう体制御情報を出力する飛しょう体制御計算回路と、上記飛しょう体制御情報に基づき、上記飛しょう体の飛しょう制御を行う飛しょう体制御装置とを具備したことを特徴とする飛しょう体誘導装置。
【請求項２】
地上航法情報発信局又は航法衛星等から発信される航法情報を取得し、上記飛しょう体の位置、速度等を計測し、上記飛しょう体の位置、速度等からなる飛しょう体計測情報を出力する飛しょう体位置計測回路と、上記飛しょう体観測情報と上記飛しょう体位置計測回路の出力とを比較し、上記目標観測情報に含まれる上記各センサの観測誤差量を推定計算し、上記各センサによる各目標観測情報の推定誤差を上記目標情報融合回路に出力する観測誤差推定回路とを設け、上記目標情報融合回路は上記推定誤差により、目標情報融合時の可変重み付けを行い、情報融合処理を行う手段を有することを特徴とする請求項１記載の飛しょう体誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機、ミサイル又は砲弾等の飛しょう体を地上に固定設置、若しくは車両、艦船、航空機又は衛星等の移動体に搭載され、電波又は光波等を測定手段とするレーダ、光波センサ等のセンサの情報により、地上施設、車両、艦船、航空機、ミサイル、砲弾又は衛星等の目標に向けて誘導する飛しょう体誘導装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２（ａ）は従来の飛しょう体誘導装置の構成を示す図であり、Ｔは目標、１は目標の位置、速度等の情報を取得する目標測定手段、３は誘導計算手段、４は制御計算手段、５は飛しょう体の推進、６は飛しょう体の推進及び操舵等の結果による空力特性に応じた飛しょう体力学、７は飛しょう体の飛しょう姿勢測定手段、８は飛しょう体力学６の結果による飛しょう体空間運動、９は飛しょう体の位置、速度等の情報を取得する飛しょう体測定手段である。
【０００３】
次に上記飛しょう体誘導装置の動作について説明する。目標Ｔに向けて飛しょう体を誘導する場合、目標測定手段１により目標Ｔの位置、速度等の目標観測情報の取得及び飛しょう体測定手段９により誘導する飛しょう体の位置、速度等の飛しょう体観測情報の取得を行い、誘導計算手段３により、目標測定手段１及び飛しょう体測定手段９からの情報に基づき、誘導する飛しょう体進路の誘導誤差を求める誘導計算を行い、制御計算手段４により、誘導計算手段３からの情報及び飛しょう体の飛しょう姿勢を測定する姿勢測定手段７からの情報に基づき、飛しょう体の制御計算を行い、その情報に基づき操舵等の制御を行う。その結果、飛しょう体は推進、操舵等に応じた飛しょう体力学６により、進路方向の変更や推進等の飛しょう体空間運動８を行う。これら一連の処理を繰り返すことにより、飛しょう体を目標に向けて誘導する。
【０００４】
図２（ｂ）は図２（ａ）の構成をそれらに関与する機材に振り分けて模式的に示した図であり、Ｔは目標、Ｍは誘導する飛しょう体、Ｓは電波又は光波等を測定手段とし目標Ｔと飛しょう体Ｍの観測情報の取得及び飛しょう体Ｍの管制を行う管制センサ、１は目標測定手段、３は誘導計算手段、４は制御計算手段、７は姿勢測定手段、９は飛しょう体測定手段であり、１０１は管制センサＳによる目標Ｔの観測、１０２は目標測定手段１により取得した目標観測情報、１０４は誘導計算手段３により計算した飛しょう体Ｍの誘導誤差情報、１０５は姿勢測定手段７により測定された飛しょう体Ｍの飛しょう姿勢情報、１０６は管制センサＳによる飛しょう体Ｍの観測、１０７は飛しょう体測定手段９により取得した飛しょう体観測情報である。
【０００５】
次に各機材の機能分担と動作について説明する。管制センサＳは電波又は光波等を測定手段として目標Ｔの観測１０１を行い、目標測定手段１による目標観測情報１０２の取得、及び誘導する飛しょう体Ｍの観測１０６を行い、飛しょう体測定手段９による飛しょう体観測情報１０７の取得を行う。これらを入力情報として管制センサＳ上で誘導計算手段３により飛しょう体Ｍの目標Ｔに対する誘導誤差情報１０４を算出し、飛しょう体Ｍに送信する。飛しょう体Ｍは姿勢測定手段７による飛しょう姿勢の測定により、飛しょう姿勢情報１０５を取得し、制御計算手段４で、管制センサＳから受信した誘導誤差情報１０４及び上記飛しょう姿勢情報１０５に基づき飛しょう体の制御計算を行い、制御情報を算出し、操舵等の制御を行う。飛しょう体は制御量に応じた飛しょう体力学により、進路方向の変更や推進等の飛しょう体空間運動により目標に向かい誘導され、これら一連の処理を繰り返すことにより目標に向けて飛しょうする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の飛しょう体の誘導装置では、一つの管制センサによって飛しょう体を誘導の目標と誘導する飛しょう体を観測することにより、目標観測情報と飛しょう体観測情報を取得し、飛しょう体を誘導する。この方法では飛しょう体を誘導するための精度は、上記管制センサと目標及び飛しょう体の相対位置や地理的条件等の管制センサの置かれた環境等により左右され、その結果飛しょう体を誘導するための精度も左右される。管制センサの観測情報はその観測対象の情報の真値に観測雑音等の精度を劣化させる要素が加算され、観測誤差となり、管制センサと観測対象との間の距離が大きくなるほど観測誤差は大きくなる。つまり観測情報の精度は、管制センサと観測対象との間の距離が大きくなるほど悪くなり、つまりは飛しょう体を誘導するための精度は誘導の目標とその誘導を管制する管制センサからの距離が大きくなるほど悪くなる。さらには、誘導の目標及び誘導する飛しょう体を観測するために要する時間並びに誘導誤差情報等の飛しょう体の誘導に必要な情報の管制センサから飛しょう体への送信に要する時間は誘導の目標と誘導する飛しょう体との間の距離が大きくなるほどそれに比例して大きくなり、誘導する飛しょう体に送信する誘導誤差情報等の誘導に必要な情報の送信頻度は減少する。つまりは飛しょう体に与える情報が少なくなることにより、飛しょう体を誘導するための精度は悪くなる。従って、誘導の目標の大きさが極小であり、それが超高速で移動しており、高精度の誘導が要求され、さらには目標が超遠距離に位置しているような場合には、誘導する飛しょう体が目標に到達できるような誘導を行うことができなかった。
【０００７】
この発明は、前述したような目標が超遠距離に位置する場合に対しても誘導する飛しょう体に高頻度かつ高精度な誘導情報を提供する事により、飛しょう体の高精度な誘導を行うことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の飛しょう体誘導装置は、従来一つの管制センサによって取得していたセンサの観測誤差を含む誘導に必要な目標情報及び誘導する飛しょう体情報等を、地上に固定設置、若しくは車両、艦船、航空機又は衛星等の移動体に搭載され、電波又は光波等を測定手段とするレーダ、光波センサ等の複数のセンサにより、様々の方向、様々の位置からの観測により取得する手段と、これらの情報に含まれる観測誤差を低減させ、取得した情報をそれぞれ一つの目標情報及び飛しょう体情報に融合する手段と、融合された情報により飛しょう体の誘導計算を行い、誘導情報を提供する手段と、誘導する飛しょう体の飛しょう姿勢を測定し、飛しょう姿勢情報を提供する手段と、誘導情報と飛しょう姿勢情報から飛しょう体の制御計算を行う手段と、制御計算の出力に基づき、飛しょう体を制御し、飛しょう体を目標へ誘導する手段とを備えて構成される。
【０００９】
また、この発明の飛しょう体誘導装置は地上航法情報発信局又は航法衛星等から発信される航法情報を取得する手段と、飛しょう体の位置、速度等の飛しょう体計測情報を計測する手段と、複数のセンサから提供される上記飛しょう体情報と上記飛しょう体計測情報を比較し、複数のセンサから提供される上記目標情報に含まれるセンサの観測誤差推定量を推定計算する手段と、上記目標情報を融合する時に複数のセンサから提供される複数情報に上記観測誤差推定量に比例した重み付けを行い、一つの情報に情報融合を行う手段とを備えて構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１を示し、飛しょう体誘導装置の構成を示す図であり、Ｔは目標、１は目標の位置、速度等の情報を取得する目標測定手段、２は複数の情報を融合する情報融合手段、３は誘導計算手段、４は制御計算手段、５は飛しょう体の推進、６は飛しょう体の推進及び操舵等の制御の結果の空力特性による飛しょう体力学、７は飛しょう体の飛しょう姿勢測定手段、８は６の飛しょう体力学の結果による飛しょう体空間運動、９は飛しょう体の位置、速度等の情報を取得する飛しょう体測定手段、Ｎは航法情報、１０は飛しょう体においてＮから発せられる情報を受信することにより、飛しょう体の位置、速度等の情報を計測する位置計測手段、１１は９で得た情報と１０で得た同時刻の情報とを比較し、その差分から１の情報に含まれる観測誤差量を推定計算する観測誤差推定手段である。
【００１１】
次に動作について説明する。目標Ｔに向けて飛しょう体を誘導する場合、目標Ｔの位置、速度等の目標観測情報を複数のセンサの目標測定手段１による複数の取得及び誘導する飛しょう体の位置、速度等の飛しょう体観測情報を複数のセンサの飛しょう体測定手段９による複数の取得を行う。また同時に、誘導される飛しょう体では、地上航法情報発信局又は航法衛星等から発信される航法情報Ｎを受信することにより位置計測手段１０で位置計測を行い、飛しょう体の位置、速度等の飛しょう体計測情報を取得し、同時刻の飛しょう体観測情報と飛しょう体計測情報とを比較することによりその差分から推定観測誤差を算出し、各センサと目標及び飛しょう体の相対距離の比、飛しょう体観測情報と目標観測情報の時刻差並びに観測センサの特性から目標観測情報に含まれる観測誤差を推定する。上述した複数の目標観測情報と、それに含まれる推定観測誤差と、上述した複数の飛しょう体観測情報と、飛しょう体計測情報とを情報融合手段２で目標観測情報及び飛しょう体観測情報の観測誤差分の除去並びに推定観測誤差から各情報の信頼度を算出し、それに基づいた各情報の重み付け平均により情報融合し、観測誤差を大幅に低減させた目標情報と、飛しょう体情報をする。それらに基づき、誘導する飛しょう体進路の誘導誤差を求める誘導計算手段３で誘導計算を行い、誘導計算手段３からの情報及び飛しょう体の飛しょう姿勢を測定する姿勢測定手段７からの情報に基づき、飛しょう体の制御計算手段４で制御計算を行い、操舵等の制御を行う。その結果、飛しょう体は推進、操舵等の状態に応じた飛しょう体力学６により、進路方向の変更や推進等の飛しょう体空間運動８を行う。これら一連の処理を繰り返すことにより、目標に向けて、高精度な誘導情報に基づき、高精度な飛しょう体誘導を実現させる。
【００１２】
図１（ｂ）はこの発明による実施の形態１における装置の構成を示した図１の手段をそれらに関与する機材に振り分けて模式的に示した図であり、Ｔは目標、Ｍを誘導する飛しょう体、Ｓ１〜Ｓ３は電波又は光波等を測定手段とし目標Ｔと飛しょう体Ｍの観測情報の取得を行うセンサを示し、Ｎは航法情報、１は前述Ｓ１〜Ｓ３等の複数のセンサの目標観測による目標測定手段、２は飛しょう体で受信した情報の情報融合手段、３は誘導計算手段、４は制御計算手段、７は姿勢測定手段、９は前述Ｓ１〜Ｓ３等複数のセンサの飛しょう体観測による飛しょう体測定手段、１０は航法情報Ｎを受信する事による飛しょう体Ｍの位置、速度等の計測を行う位置計測手段、１１は１０位置計測の出力及び９飛しょう体計測手段の出力から各センサＳ１〜Ｓ３の観測情報に含まれる観測誤差を推定する観測誤差推定手段であり、１０１は各センサＳ１〜Ｓ３による目標Ｔの観測、１０２は目標測定１により取得した目標観測情報、情報融合２により各センサＳ１〜Ｓ３の観測情報及び観測誤差推定手段１１による推定観測誤差を融合することにより得た、目標情報及び飛しょう体情報、１０４は誘導計算手段３により計算した飛しょう体Ｍの誘導誤差情報、１０５は姿勢測定手段７により測定された飛しょう体Ｍの飛しょう姿勢情報、１０６は各センサＳ１〜Ｓ３による飛しょう体Ｍの観測、１０７は飛しょう体測定手段９により取得した飛しょう体観測情報、１０８は地上航法情報発信局又は航法衛星等から発信される航法情報、１０９は位置計測手段１０による飛しょう体の計測情報、１１０は観測推定手段１１により算出される各センサＳ１〜Ｓ３の観測情報に含まれる目標観測情報推定誤差である。
【００１３】
次に各機材の機能分担と動作について説明する。目標Ｔを電波または光波を測定手段とした複数のセンサＳ１〜Ｓ３により目標観測１０１し、それぞれのセンサで目標測定手段１により目標観測情報１０２を取得し、飛しょう体Ｍへ送信し、飛しょう体Ｍでこれらの情報を受信する。この時、Ｓ１〜Ｓ３の数量は３機に限らず、固定施設に設置若しくは車両、艦船、航空機又は衛星等様々な移動体に設置又は搭載されたセンサにより、実現することができ、Ｓ１は地上に固定設置されたレーダの例、Ｓ２は艦船に搭載されたレーダの例、Ｓ３は航空機に搭載されたレーダの例を示している。この時同時に同センサで、飛しょう体観測１０６を行い、飛しょう体測定手段９により飛しょう体観測情報１０７を取得し、飛しょう体Ｍへ送信し、飛しょう体Ｍで受信する。また、飛しょう体Ｍでは並行して地上航法情報発信局又は航法衛星等から発信される航法情報Ｎを受信し、飛しょう体位置計測回路により実現される位置計測手段１０により、飛しょう体計測情報１０９取得する。飛しょう体計測情報１０９と飛しょう体Ｍにより受信された飛しょう体観測情報１０７は、観測誤差推定回路により実現される観測誤差推定１１で比較され、その差分より目標観測情報推定誤差１１０を取得する。
【００１４】
センサＳ１〜Ｓ３より送信され、飛しょう体Ｍにより受信された複数の目標観測情報１０２及び飛しょう体観測情報１０７は目標観測情報１１０と共に、目標情報融合回路及び飛しょう体情報融合回路によって実現される情報融合手段７によりそれぞれ１つに融合され、観測誤差を大幅に低減させた目標情報及び飛しょう体情報１０３を出力する。これらを入力情報として飛しょう体Ｍ上で誘導計算回路により実現される誘導計算手段３により飛しょう体Ｍの誘導誤差情報１０４を出力する。これと同時に飛しょう体姿勢測定回路により実現される姿勢測定手段７により飛しょう姿勢を測定し、飛しょう姿勢情報１０５を取得する。飛しょう体制御計算回路により実現され、上記誘導誤差情報１０４及び上記飛しょう姿勢情報１０５を入力として制御計算手段４で飛しょう体の制御計算を行い、制御情報を算出し、飛しょう体制御装置により操舵等の制御を行う。飛しょう体は制御量に応じた飛しょう体力学により、進路方向の変更や推進等の飛しょう体空間運動により目標に向かい誘導され、これら一連の処理を繰り返すことにより観測誤差が大幅に低減された高精度な誘導情報により高精度な誘導が行われ、目標に向けて飛しょうする。
【００１５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、目標情報及び誘導する飛しょう体の情報を複数のセンサから取得することにより、高頻度に情報の更新ができ、並びに様々な位置、様々な方向から多方向観測された情報を融合することにより、取得した目標情報及び飛しょう体情報に含まれる観測誤差を低減し、高精度な誘導情報が提供される。
【００１６】
さらには、航法情報から飛しょう体の位置情報を計測し、上記各センサの飛しょう体情報と比較・推定する事により上記各センサからの目標情報に含まれる観測誤差量を算出し、上記情報の融合に使用することにより、より高精度な誘導情報が提供でき、つまりは高精度な誘導ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明による飛しょう体誘導装置の実施の形態１における構成を示す図である。
【図２】  従来の飛しょう体誘導装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
Ｔ  目標、Ｍ  飛しょう体、Ｓ  管制センサ、Ｓ１  センサ１、Ｓ２  センサ２  Ｓ３  センサ３、Ｎ  航法情報、１  目標測定手段、２  情報融合手段、３誘導計算手段、４  制御計算手段、５  飛しょう体の推進、６  飛しょう体力学、７  姿勢測定手段、８  飛しょう体空間運動、９  飛しょう体測定手段、１０  位置計測手段、１１  観測誤差推定手段、１０１  目標観測、１０２  目標観測情報、１０３  目標情報及び飛しょう体情報、１０４  誘導誤差情報、１０５  飛しょう姿勢情報、１０６  飛しょう体観測、１０７  飛しょう体観測情報、１０８  航法情報、１０９  飛しょう体計測情報、１１０  目標観測情報推定誤差。
【図１】
0003738521.tif 000002
【図２】
0003738521.tif 000003