(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標に対する発射体の弾着点を決定する方法において、
第１レーダビームを用いて目標を追随し、
前記第１レーダビームよりも幅狭な第２レーダビームを目標の上方に向け、
発射体が第２レーダビーム中に存在するのを待ち、第２レーダビームの測定データに基づいて弾着点を決定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の方法において、弾着点を決定するために、発射体の弾道データを用いることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求の範囲１又は２に記載の方法において、第１レーダビームと第２レーダビームとを、レーダ手段が接続されている単一アンテナにより発生させることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求の範囲１〜３のいずれか一項に記載の方法において、第１レーダビームをＩ帯域で動作させ、第２レーダビームをKa帯域で動作させることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求の範囲１〜４のいずれか一項に記載の方法において、発射体を船から発射させ、第１及び第２レーダビームを同じ船上で発生させることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求の範囲１〜５のいずれか一項に記載の方法において、発射体が第２レーダビーム内に存在する場合に、第２レーダビームがまず最初に捕捉ゲート内で発射体を捕捉し、次に、この捕捉ゲートよりもかなり小さい追随ゲート内で発射体を追随することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求の範囲１〜６のいずれか一項に記載の方法において、発射体の発射方向を、予想した弾着点に基づいて調整することを特徴とする方法。
【請求項８】
目標に対する発射体の弾着点を決定するシステムであって、レーダ処理ユニットと、第１レーダビームを発生する第１レーダ装置と、前記第１レーダビームよりも幅狭な第２レーダビームを発生する第２レーダ装置とを具える当該システムにおいて、
前記レーダ処理ユニットは、前記第１及び第２レーダ装置に接続されており、
このレーダ処理ユニットは、目標が第１レーダビーム内に位置するように前記第１レーダ装置を調整するように設計されており、
このレーダ処理ユニットは、第２レーダビームが目標のすぐ上に向くように第２レーダ装置を調整するように設計されており、
このレーダ処理ユニットは、発射体又は同様な飛行物体が第２レーダビームに入ると直ちにその位置を検出するように設計されており、
このレーダ処理ユニットは、検出された発射体の位置に基づいて発射体の弾着点を予想するように設計されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
目標に対する発射体の弾着点を決定するシステムであって、レーダ処理ユニットと、第１レーダビームと、この第１レーダビームよりも幅狭な第２レーダビームとを発生するように設計されたレーダ装置とを具える当該システムにおいて、
前記レーダ処理ユニットは、前記レーダ装置に接続されており、
このレーダ処理ユニットは、目標がほぼ第１レーダビーム内に位置し且つ第２レーダビームが目標のすぐ上に向けられるように前記レーダ装置を調整するように設計されており、
このレーダ処理ユニットは、発射体又は同様な飛行物体が第２レーダビームに入ると直ちにその位置を検出するように設計されており、
このレーダ処理ユニットは、検出された発射体の位置に基づいて発射体の弾着点を予想するように設計されている、
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
本発明は、目標に対する発射体の弾着点を決定する方法に関するものである。この関係で、特に、発射砲弾に関し説明する。
砲弾を発射する場合、例えば、砲弾が落下する又は命中する位置と前に予想した点、すなわち、予想した命中点（ＰＨＰ）とを比較するために、この位置を確認することが重要である。このようにすることにより、後続の砲弾の発射方向を調整することができ、この処置はイン・アクション・キャリブレーション（ＩＡＣ：行動中の弾道癖の校正）として知られている。更に、砲弾が目標からはずれる距離の指示、いわゆるミス・ディスタンス・インディケーション（ＭＤＩ）を行うこともしばしば重要となる。
一般には、探索用レーダシステムにより弾着点を決定する。特に、海の環境に適用する場合、砲弾が海水に当り、爆発する瞬時の砲弾位置が測定される。この爆発により海水の柱又は飛散を上方に生ぜしめる。陸上では砲弾の爆発により塵の雲を生ぜしめる。海水の飛散又は塵の雲は探索用レーダにより記録でき、従って弾着点を決定することができる。
このような方法には、海水の飛散がレーダのディスプレイ上に比較的不充分にしか見えないという欠点がある。目標は通常、海水の飛散に比べ極めて強いエコーを生じる為、海水の飛散により生じるレーダエコーは目標により生じるレーダエコーによりしばしば覆い隠されてさえしまう。砲弾の弾着が目標に接近して生じる場合には、レーダの分解能の制限及びレーダシステムのダイナミックレンジの制限の為に、目標と海水の飛散との間や、これら飛散間を識別できなくなる。更に、ＴＷＴ（進行波管）送信機が設けられた従来技術の探索用レーダシステムは長いパルスを放出する。このレーダシステムは、受信したエコーを処理する場合に、時間サイドローブを生ぜしめ、これらサイドローブが距離分解能を減少させる。探索用レーダシステムには、目標及び海水飛散の測定の更新速度が比較的遅いという他の欠点がある。更に、別々の砲弾により複数の飛散が生じる場合には、単一の飛散に関係する測定を探索用レーダの各旋回当り調整するのが困難である。その理由は、部分的には、必ずしも全ての飛散が同じ強さのレーダエコーを生じるものではないという事実があるためである。
しかし、艦船には一般に追随用レーダシステムも設けられており、このレーダシステムは通常、特に空中目標の追随に適した、短いパルスを発生する送信機を有している。これにより、分解能は良好となる。更に、追随用レーダの更新速度はかなり速くなる。本発明の目的は、既に入手可能な追随用レーダシステムを用いることにより上述した欠点を回避することにある。
本発明は、目標に対する発射体の弾着点を決定する方法において、
第１レーダビームを用いて目標を追随し、
第２レーダビームを目標の上方に向け、
発射体が第２レーダビーム中に存在するのを待ち、第２レーダビームの測定データに基づいて弾着点を決定する、
ことを特徴とする。
本発明方法の有利な例では、例えば、アンテナ寸法を同じにして送信周波数を高くすることにより第２レーダビームを第１レーダビームよりも幅狭とすることを特徴とする。このようにすることにより、既知の影像効果に対する第２レーダビームの感応性を砲弾のエコーに比べて減少させる。影像効果は、目標のエコーが地表から反射され、反射されたエコーが真の目標エコーと干渉してレーダアンテナで受信された場合に生じる。その結果、砲弾の高度計測定が妨害されるか或いは使用不可能にさえなる。本発明の他の利点は、砲弾の方位角、仰角及び距離をより一層正確に決定しうるということである。本発明の更なる利点は、砲弾を第２レーダビームで照射するも、目標を第２レーダビームで照射せず、これにより目標が妨害エコーを発生しないように、レーダ装置を構成することができるということである。
以下、本発明を図面につき詳細に説明する。図中、
図１は、本発明の方法を適用しうる形態を示し、
図２は、本発明の方法を実行する追随用コンピュータを線図的に示し、
図３は、図１の形態を目標の位置で詳細に示す。
図１は、アンテナ３が設けられた追随用レーダ装置２と、砲システム４とが装着されている船１を示す。砲システム４は地表（水面）目標６の方向に砲弾（発射体）５を発射する。砲システム４は例えば、口径が７６mmのものとすることができる。この砲システムは、追随用レーダ装置２に接続された追随用コンピュータ９からデータを受けうる発射制御用コンピュータ８によって制御されるも、必ずしもこのようにする必要はない。アンテナ３が設けられた追随用レーダ装置２は第１レーダビーム１０と第２レーダビーム１１とを発生し、地表目標６に向けられる。第２レーダビーム１１は第１レーダビーム１０よりも高い周波数帯域で作用し、従ってより狭帯域にするのが好ましい。このようにすることにより、第２ビームにおける影像効果に対する感応性を実際上無くす。最も適切な周波数帯域として、第１ビームに対しＩ帯域（８GHz〜9.5GHz）を選択し、第２ビームに対しKa帯域（34.5GHz〜35.5GHz）を選択し、ビーム幅は、第２レーダビーム１１を地表目標により生ぜしめられるエコーに感応しないようにする約８ミリラジアンとする。第１及び第２レーダビームが単一アンテナ３により発生される為、これらビームの移動が結合される。しかし、第２ビームを第１ビームに対し旋回させうるようにして、ある程度の独立性を持たせるように、アンテナを設計することもできる。しかし、必ずしもこのようにする必要はない。単一アンテナを設ける好適例以外に、２つの独立して動作する追随用レーダを用い、一方を第１レーダビームの発生用とし、他方を第２レーダビームの発生用とすることもできる。しかし、上記好適例の方が廉価となる。その理由は、この好適例は１つのみのアンテナしか有していない為である。
第２及び第１ビームは、時分割原理に応じて交互に発生させて、これら双方のビームを１つの送信機及びアンテナによって発生せしめうるようにすることができる。
図２は、図１に示す艦船の発射制御機構を詳細に示す。移動目標の検出に適したレーダ処理ユニット１２は追随用レーダ装置２から目標データを受け、これらのデータに基づいて、追随用レーダ装置を正確な位置に整列させる。レーダ処理ユニット１２は更に、各目標の追随を行う追随用コンピュータ９に接続されている。この追随用コンピュータは発射制御用コンピュータ８を制御するように設計されている。或いはまた、追随用コンピュータにより供給されるデータに基づいて処理するオペレータを介して発射制御用コンピュータ８を制御することができる。
図３は、地表目標６の位置での図１の形態を詳細に示す。この図３には、砲弾の弾道７を存在せしめうる範囲７Ａ及び７Ｂをも示している。砲弾は点１３で第２レーダビーム１１に入り、点１４でこの第２レーダビームから出る。点１４から開始して、弾着点を弾道データと３次元で局部的に測定した砲弾の位置とに基づいて予想する。弾道データは例えば、射表や砲弾の最終速度及び最終加速度に基づいて予想された弾着角度１５を有する。次に、目標６に対するはずれ距離を、測定した目標位置及び予想した弾着点とに基づいて決定する。本例では、この弾着点が目標６と一致し、予想したはずれ距離はゼロである。他の砲弾の弾道７Ａ及び７Ｂに対するはずれ距離を寸法ライン１６及び１７で示してある。
本例では、追随用レーダ２がレーダ処理ユニット１２に接続され、このレーダ処理ユニットが追随用コンピュータ９に接続されている。第１レーダビーム１０を用いることにより、本例では３００ｍの長さを有する第１追随ゲート１８内で地表目標６が追随される。第１レーダビームは地表目標の位置で２５０ｍの幅を有する。本例では、地表目標６と船１との間の距離は８０００ｍである。第２レーダビーム１１は、例えば追随用コンピュータ９からの動作信号に基づいて地表目標６の上方に、本例では目標距離に応じて0.5度と1.0度との間で向けられる。本例では、第２レーダビームは地表目標６の位置で約６０ｍの幅を有する。第１レーダビームは地表目標６を追随し続けるのに充分広い。前に発射された砲弾５は、図３では点１３で示す所定の時間点で第２レーダビーム中に現れる。この場合、終速は例えば、約３００〜５００ｍ／秒であり、弾着角度１５は例えば、約１６度である。追随用コンピュータ９に接続されたレーダ処理ユニット１２は、地表目標の付近における第２レーダビーム１１に対する捕捉ゲート１９内で、ドップラースペクトル成分に基づく従来既知の方法で目標エコーを記録及び選択することにより砲弾を検出する。本例では、この検出を、レーダ送信パルスのバーストの発射及び各バースト当り生じる可能性のあるエコーの検出により実現する、捕捉ゲート１９内で、距離及びドップラースペクトル成分が少なくともほぼ同じであるエコーが少なくとも２回順次に検出された場合、擬似警報率を充分低くして砲弾が検出される。本例では、捕捉ゲート１９の近似長さは１０００ｍである。次に、レーダ処理ユニット１２において、追随ゲート２０を砲弾エコーの位置に、すなわち点１３に、距離で固定することにより砲弾を追随する。従って、追随ゲート２０は砲弾エコーと一緒に移動する。本例では、レーダ処理ユニット１２が砲弾位置及び速度の測定値を追随用コンピュータ９に供給する。この時点で砲弾位置が３次元で分る。更に、砲弾は目標に極めて接近したものとなる。第２レーダビームの目標エコーと、砲弾に関する弾道データとに基づいて、砲弾の弾着点に関して予想することができる。充分な信号対雑音比の砲弾測定値が当該追随ゲート中で受けられない瞬時１４では、レーダ処理ユニット１２は砲弾測定を停止する。この瞬時で砲弾は、通常砲弾が目標又は海水に命中する地点よりも２００ｍ又は３００ｍ前で第２レーダビームを出ること明らかである。順次に発射された数個の砲弾を検出する好適例では、レーダ処理ユニットは、後続の砲弾が同じ距離及びドップラースペクトル成分を以て２度検出されると（この時点でこの砲弾は追随状態に入っている）、直ちに砲弾測定を停止する。次に、追随用コンピュータ９が、もはや追随されていない砲弾の未来弾道を予想する。追随用コンピュータをこの目的のために構成すれば、複数の砲弾を同時に追随することもできる。
弾着点に関する予想は点１４から補外法を用いて行うことができる。この予想は、発射時の初速度と砲弾の弾道データとにのみ基づいた予想よりもはるかに正確である。その理由は、砲弾位置がその弾道の最終段階で分るためである。砲弾をその全弾道中追随する必要はない。この場合、追随用コンピュータは計算した弾着点と予想した命中点との間の差を、これらの相違時間の妥当性、いわゆる、ＩＡＣデータを考慮して発射制御用コンピュータ８に行動中の弾道癖の校正のために供給する。発射制御用コンピュータは、これに基づいて、後続の砲弾の発射方向を再調整しうる。更に、同様にこれらの相対時間の妥当性を考慮して、計算した弾着点を目標６と一緒にディスプレイユニット上に表示して、はずれ距離表示（ＭＤＩ）を可能にすることができる。
本発明による方法の適用は上述した形態のものに限定されず、他の砲弾口径、レーダビームに対する他の送信周波数、異なるように選択した追随ゲート及び捕捉ゲート、等にも適しているものである。発射体にはミサイルをも含みうる。実施例は艦船の形態に関するものであるが、本発明方法は陸上の形態にも適用しうる。
第１及び第２レーダビームをそれぞれ第１及び第２レーダ装置により発生させることもできる。この場合、第１レーダビームは目標を追随する作用をし、第２レーダビームは目標のすぐ上に向ける。この場合、第２レーダビームは、第１レーダビームに関係する追随データに基づいて方位角において制御しうる。このようにすることにより、第２レーダビームを比較的簡単なレーダにより発生せしめうるようになる。
可能な実施例では、第１及び第２レーダビームが単一レーダビームを有し、その主ローブを、少なくとも砲弾エコーに対する影像効果が実質的に目に見えないように或いは全く存在しないように、目標の上方に向ける。これは、レーダ周波数を適切に選択することにより達成しうる。目標は依然としてレーダビームの主ローブの下側部分又はサイドローブ中に存在する為、目標を検出及び追随しうる。このことは、目標が通常、砲弾よりもはるかに強いエコーを生じる為に可能となる。この場合、同じ単一レーダビームを用いて上述したように砲弾を検出したり、弾着点を予想したりすることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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