| 【発明の名称】 |
誘導装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】赤坂 明
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| 【要約】 |
【課題】従来の誘導装置は、移動目標が測定手段の覆域内に入り、誘導飛しょう体と共に測定手段で捕捉できて初めて、誘導閉ループが成立する。誘導飛しょう体の飛しょう可能距離が覆域より長い場合でも撃墜地点を覆域外にはできなかった。この発明の課題は、個別の機器自身の性能を向上させずに、誘導飛しょう体の性能を最大限に引出し、撃墜地点を測定手段の覆域の外へも広げる機器構成方法を提供することにある。
【解決手段】信号形式変換手段、通信遅延差補償手段、座標変換手段、位置計算手段を付加した管制手段に、隣接する複数かつ異なる種類の測定手段のデータを供給し、誘導飛しょう体の位置測定を行う測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置の高精度な測定と撃墜用の誘導飛しょう体の発射とを可能とし、撃墜地点が覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることが可能となる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 誘導飛しょう体を移動目標へ誘導する誘導装置において、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備したことを特徴とする誘導装置。
【請求項２】 誘導飛しょう体を移動目標へ誘導する誘導装置において、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように異なる位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データと異なる位置に設置された第１の測定手段のデータの座標とを合わせるための座標変換手段、上記座標変換された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備したことを特徴とする誘導装置。
【請求項３】 誘導飛しょう体を移動目標へ誘導する誘導装置において、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように離れた位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを離れた位置に設置された第１の測定手段のデータと時刻同期を取るための通信遅延差補償手段、上記通信遅延差補償された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備したことを特徴とする誘導装置。
【請求項４】 誘導飛しょう体を移動目標へ誘導する誘導装置において、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを異なる方法で得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを異なる方法で測定された第１の測定手段のデータと同一の装置で処理を可能とするための信号形式変換手段、上記信号形式変換された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備したことを特徴とする誘導装置。
【請求項５】 誘導飛しょう体を移動目標へ誘導する誘導装置において、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置された複数の第２の測定手段と、上記複数の第２の測定手段により測定された移動目標の測定データから統一されたデータを導くための位置計算手段、位置計算された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備したことを特徴とする誘導装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば航空機やミサイル等の移動目標へ誘導飛しょう体を誘導する誘導装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の誘導装置の一例の概念を図７に示す。図７において、１は火器管制装置、２は火器管制レーダ、７は撃墜用の誘導飛しょう体、８は遠方より飛来し侵入して来る航空機やミサイル等の目標機、９は目標機と誘導飛しょう体との会合点、３１は誘導飛しょう体の飛行経路、３２は誘導飛しょう体の横方向加速度、３３は誘導飛しょう体から目標機に至る目視線、３４は見越し角で目視線３３と誘導飛しょう体の飛行経路３１とのなす角度、３５は誘導飛しょう体７を誘導するための指令信号、３６は誘導飛しょう体７の測位のための火器管制レーダ２からの送受信波、３７は目標機８の測位のための火器管制レーダ２からの送受信波、３８は目標機の飛行経路である。
【０００３】従来の誘導装置は上記の如く構成され、その動作は次の通りである。捜索中の火器管制レーダ２が遠方より飛来する目標機８を探知すると、火器管制レーダ２からの例えば目標の位置、探知時刻等の探知データに基づき火器管制装置１は目標機の飛行経路３８を予測し、適切なタイミングで誘導飛しょう体７を発射させる。火器管制装置１は、目標機８と誘導飛しょう体７との位置を共に火器管制レーダ２を用いて測定し続ける。この測定結果に基づき、火器管制装置１は誘導飛しょう体の飛行経路３１と誘導飛しょう体から目標機に向う目視線３３とのなす角（見越し角３４）を常に一定に保つ等の誘導則に従い、誘導飛しょう体７に横方向加速度３２を指示する指令信号３５を与えて誘導飛しょう体の飛行経路３１を制御し、誘導飛しょう体７が目標機８と会合するように誘導する。
【０００４】上記の動作を閉ループ制御系としてブロック図で示したのが図８である。図において、１は火器管制装置、２は火器管制レーダ、７は誘導飛しょう体、１５は相対位置（目視線）ベクトル計算手段、１６は見越し角変化率計算手段、１７は航法定数、１８は横方向速度指令値、７０は加速度比較部、７１はオートパイロット、７２は操舵装置、７３は積分要素、７４は横方向加速度実現値、７５は誘導飛しょう体の位置、８１は目標機の位置である。
【０００５】従来の誘導装置は上記の如くモデル化され、その動作は次の通りである。目標機の位置８１と誘導飛しょう体の位置７５とは火器管制レーダ２により測定され火器管制装置１に送られる。火器管制装置１では、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５により相対位置ベクトルが計算され、続いて見越し角変化率計算手段１６により見越し角変化率が計算される。誘導則として広く用いられている比例航法では、この見越し角変化率に航法定数１７を乗じた物が、誘導飛しょう体の横方向加速度の指令値１８となる。誘導飛しょう体７では、火器管制装置１から送信されてくる横方向加速度指令値１８と、搭載慣性航法装置等により測定される横方向加速度実現値７４との差が加速度比較部７０で算出され、オートパイロット７１の入力となり、操舵装置７２への操舵信号が計算される。操舵装置７２により、誘導飛しょう体７には横方向加速度が発生し、時間領域で２階積分をすれば、誘導飛しょう体の位置７５となる。これらの動作が閉ループとして連続して繰返され、目標機に会合するように、誘導飛しょう体１が誘導される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の誘導装置では、上記の様に、航空機やミサイル等の移動目標の位置と誘導飛しょう体の位置との双方を火器管制レーダで測定できて初めて、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループが成立する。また、誘導飛しょう体の発射時から目標機との会合時まで常に火器管制装置が誘導を続ける必要がある。したがって、誘導飛しょう体の発射は、目標機が火器管制レーダの覆域（探知距離）内に侵入し、閉ループが成立した後となる。したがって、たとえ誘導飛しょう体の飛しょう可能距離が火器管制レーダの覆域以上に長い場合でも、目標機の撃墜地点が火器管制レーダの覆域の外になることはあり得ず、事実上は覆域のかなり内側となり、被害が自陣に及び可能性が高い。
【０００７】かかる点に鑑み、この発明の目的は、誘導飛しょう体・火器管制レーダ・隣接する形式の異なるレーダ等の個別の機器自身の性能を向上させる必要無しに、誘導飛しょう体の性能を最大限に引出し、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点を、火器管制レーダの覆域の外へも広げられ、自陣に及ぶ被害を減らすことが可能な誘導装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明による誘導装置は、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【０００９】第２の発明による誘導装置は、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように異なる位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを異なる位置に設置された第１の測定手段のデータの座標と合わせるための座標変換手段、座標変換された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００１０】第３の発明による誘導装置は、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように離れた位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを離れた位置に設置された第１の測定手段のデータと時刻同期を取るための通信遅延差補償手段、前記通信遅延差補償された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００１１】第４の発明による誘導装置は、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを異なる方法で得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを異なる方法で測定された第１の測定手段のデータと同一の装置で処理を可能とするための信号形式変換手段、前記信号形式変換された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００１２】第５の発明による誘導装置は、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置された複数の第２の測定手段と、上記複数の第２の測定手段により測定された移動目標の測定データから統一されたデータを導くための位置計算手段、位置計算された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置の高精度な測定を第２の測定手段群により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１を示す概念図、図２はこの発明の実施の形態１を示すブロック図である。図１において、１ａは火器管制装置、２は従来どおり誘導飛しょう体の発射点近くに設置された第１の火器管制レーダ、３は誘導飛しょう体の発射点から離れた位置に設置され火器管制レーダと覆域を接する様に配置された同一型の第２の火器管制レーダ、７は誘導飛しょう体、８は目標機、９ａは目標機と誘導飛しょう体との会合点、３１ａは誘導飛しょう体の飛行経路、３２ａは誘導飛しょう体の横方向加速度、３３ａは誘導飛しょう体７から目標機８に至る目視線、３４ａは見越し角で目視線３３ａと誘導飛しょう体の飛行経路３１ａとのなす角を指し、３５ａは誘導飛しょう体を誘導するための指令信号、３６ａは誘導飛しょう体７の測位のための第１の火器管制レーダ２からの送受信波、３７ａは目標機８の測位のための第２の火器管制レーダ３からの送受信波、３８は目標機の飛行経路、５２は火器管制レーダの覆域、５３は第２の火器管制レーダの覆域である。
【００１４】図２において、１ａは火器管制装置、２は第１の火器管制レーダ、３は第２の火器管制レーダ、１１は座標変換手段、１２は通信遅延差補償手段、１５ａは相対位置（目視線）ベクトル計算手段、１６は見越し角変化率計算手段、１７ａは航法定数、１８ａは横方向加速度指令値、７は誘導飛しょう体、７０は加速度比較部、７１はオートパイロット、７２は操舵装置、７３は積分要素、７４ａは横方向加速度実現値、７５ａは誘導飛しょう体の位置、８１ａは目標機の位置である。
【００１５】次に図１を用いて動作の概念を説明する。目標機８が接近し、先ず遠方に設置された第２の火器管制レーダ３の覆域５３に達して探知される。第２の火器管制レーダ３からの例えば目標の位置、探知時刻等の探知データに基づき火器管制装置１ａは目標機８の飛行経路３８を予測し、火器管制レーダ２の覆域５２に目標機８が達する前に誘導飛しょう体７を発射させる。火器管制装置１ａは、目標機８の位置を第２の火器管制レーダ３を用いて測定し、誘導飛しょう体７の位置を火器管制レーダ２を用いて測定し続ける。この測定結果に基づき、火器管制装置１ａは誘導飛しょう体の飛行経路３１ａと誘導飛しょう体７から目標機８に向う目視線３３ａとのなす角（見越し角３４ａ）を常に一定に保つ等の誘導則に従い、誘導飛しょう体７に横方向加速度３２ａを指示する指令信号３５ａを与えて誘導飛しょう体７の飛行経路３１ａを制御し、誘導飛しょう体７が目標機８と会合するように誘導する。
【００１６】次に図２を用いて誘導の手順を説明する。誘導飛しょう体の位置７５ａは従来どおり火器管制レーダ２により測定され、その測定データは火器管制装置１ａに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの片方の入力データとして使われる。一方、目標機の位置８１ａは第２の火器管制レーダ３で測定され、その測定データは同様に火器管制装置１ａに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの他方の入力データとして使われる。但し、第２の火器管制レーダ３と第１の火器管制レーダ２の位置は遠く離れており、設置方向も異なるため、測定データに補正が必要である。先ず、レーダから火器管制装置まで測定データを通信するのに必要な時間が異なるため、通信遅延差補償手段１２を介する。次に、第２の火器管制レーダ３からのデータと火器管制レーダ２からのデータとは、異なる座標系に基づいたデータとなるため、座標変換手段１１も介する必要がある。この様にして火器管制レーダ２から誘導飛しょう体の測定位置７５ａと、第２の火器管制レーダ３から目標機の測定位置８１ａとが相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａに入力された後は、次の様に従来と同じ手順で誘導がなされる。相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａにより相対位置ベクトルが計算され、続いて見越し角変化率計算手段１６により見越し角変化率が計算される。誘導則として広く用いられている比例航法では、この見越し角変化率に航法定数１７ａを乗じ、誘導飛しょう体の横方向加速度の指令値１８ａを算出する。誘導飛しょう体７では、火器管制装置１ａから送信されてくる横方向加速度指令値１８ａと、搭載慣性航法装置等により測定される横方向加速度実現値７４ａとの差が加速度比較部７０で算出され、オートパイロット７１の入力となり、操舵装置７２への操舵信号が計算される。操舵装置７２により、誘導飛しょう体７には横方向加速度が発生し、時間領域で２階積分をすれば、誘導飛しょう体の位置７５ａとなる。これらの動作が閉ループとして連続して繰返され、目標機に会合するように、誘導飛しょう体が誘導される。
【００１７】通信遅延差補償手段１２は例えば次の様な方法で実現する。第２の火器管制レーダ３の時刻ｔ１における目標機８の測定位置ベクトルがｘ１で、同じく時刻ｔ２における測定位置ベクトルがｘ２であり、これらを、火器管制レーダ２による誘導飛しょう体７の観測時刻ｔ３におけるのと同一時刻の測定位置ｘ３とするためには、例えば式（１）を用いる。この式（１）は例えばマイクロコンピュータを用いれば容易に実現できる。
【００１８】
【数１】
【００１９】座標変換手段１１は例えば次の方法で実現する。目標機８の位置を直交座標系で表した時に、火器管制レーダ２からは、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の座標に観測され、第２の火器管制レーダ３からは、（ｘ３，ｙ３，ｚ３）の座標に観測されたとする。また、第２の火器管制レーダ３での座標を、Ｘ軸方向にｘ０、Ｙ軸方向にｙ０、Ｚ軸方向にｚ０とそれぞれ平行移動し、更にＸ軸回りに角度φ、Ｙ軸回りに角度θ、Ｚ軸回りに角度ψとぞれぞれ回転すれば、火器管制レーダ２の座標に換算できる場合には、座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と座標（ｘ３，ｙ３，ｚ３）との間には式（２）の関係が成立つことが一般に知られている。この式（２）に基づいた目標機８の測定位置の変換は例えばマイクロコンピュータを用いれば容易に実現できる。
【００２０】
【数２】
【００２１】本実施の形態１では、指令信号３５ａが火器管制装置１ａから直接に誘導飛しょう体７へ送信される例を示したが、火器管制レーダ２を介して誘導飛しょう体７へ送信することも勿論可能である。本実施の形態１では、火器管制レーダが２台の場合を説明したが、３台以上の場合でも、火器管制装置１ａの入力インタフェース数を増やして、順次切替えれば同様の機能をより広い範囲で達成できることは明かである。また、誘導飛しょう体の位置測定の際には、誘導飛しょう体７にトランスポンダ等を装備すれば火器管制レーダ２の通常の覆域５２の外でも測位可能であるため、本実施の形態１では、誘導飛しょう体７の位置測定は常に一番内側の火器管制レーダ２が受持つ場合を説明したが、誘導飛しょう体が内側の火器管制レーダ２の覆域５２から出て、外側の第２の火器管制レーダ３の覆域５３へ入る時点で、目標機の位置測定を行う外側の火器管制レーダ３に切替えることも可能である。本実施の形態１では、目標機７の位置測定は常に一番外側の第２の火器管制レーダ３が受持つ場合を説明したが、目標機が外側の第２の火器管制レーダ３の覆域５３から出て、誘導飛しょう体７の位置測定を行う内側の火器管制レーダ２の覆域５２に入る場合は、測位を受持つレーダを途中で切替えればよい。
【００２２】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形態２を示す概念図、図４はこの発明の実施の形態２を示すブロック図である。図３において、１ｂは火器管制装置、２は従来どおり誘導飛しょう体の発射点近くに設置された火器管制レーダ、４は誘導飛しょう体の発射点から離れた位置に設置され火器管制レーダとは形式の異なるレーダで例えば警戒レーダ、７は誘導飛しょう体、８は目標機、９ｂは目標機と誘導飛しょう体との会合点、３１ｂは誘導飛しょう体の飛行経路、３２ｂは誘導飛しょう体の横方向加速度、３３ｂは誘導飛しょう体７から目標機８に至る目視線、３４ｂは見越し角で目視線３３ｂと誘導飛しょう体の飛行経路３１ｂとのなす角を指し、３５ｂは誘導飛しょう体を誘導するための指令信号、３６ｂは誘導飛しょう体７の測位のための火器管制レーダ２からの送受信波、３７ｂは目標機８の測位のための警戒レーダ４からの送受信波、３８は目標機の飛行経路、５２は火器管制レーダの覆域、５３は警戒レーダの覆域である。
【００２３】また、図４においては、１ｂは火器管制装置、２は火器管制レーダ、４は警戒レーダ、１１は座標変換手段、１２は通信遅延差補償手段、１３は信号形式変換手段、１５ａは相対位置（目視線）ベクトル計算手段、１６は見越し角変化率計算手段、１７ｂは航法定数、１８ｂは横方向加速度指令値、７は誘導飛しょう体、７０は加速度比較部、７１はオートパイロット、７２は操舵装置、７３は積分要素、７４ｂは横方向加速度実現値、７５ｂは誘導飛しょう体の位置、８１ｂは目標機の位置である。
【００２４】次に図３を用いて動作の概念を説明する。目標機８が接近し、先ず遠方に設置された警戒レーダ４の覆域５４に達して探知される。警戒レーダ４からの例えば目標の位置、探知時刻等の探知データに基づき火器管制装置１ｂは目標機８の飛行経路３８を予測し、火器管制レーダ２の覆域５２に目標機８が達する前に誘導飛しょう体７を発射させる。火器管制装置１ｂは、目標機７の位置を警戒レーダ４を用いて測定し、誘導飛しょう体７の位置２火器管制レーダ２を用いて測定し続ける。この測定結果に基づき、火器管制装置１ｂは誘導飛しょう体７の飛行経路３１ｂと誘導飛しょう体７から目標機８に向う目視線３３ｂとのなす角（見越し角３４ｂ）を常に一定に保つ等の誘導則に従い、誘導飛しょう体７に横方向加速度３２ｂを指示する指令信号３５ｂを与えて誘導飛しょう体７の飛行経路３１ｂを制御し、誘導飛しょう体７が目標機８と会合するように誘導する。
【００２５】次に図４を用いて誘導の手順を説明する。誘導飛しょう体の位置７５ｂは従来どおり火器管制レーダ２により測定され、その測定データは火器管制装置１ｂに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの片方の入力データとして使われる。一方、目標機の位置８１ｂは警戒レーダ４で測定され、その測定データは同様に火器管制装置１ｂに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの他方の入力データとして使われる。但し、警戒レーダ４と火器管制レーダ２は形式の異なるレーダであるため、出力信号フォーマットも異なり、信号形式の変換が必要になる。また、これらレーダの位置は遠く離れており、設置方向も異なるため、測定データに補正が必要である。そこで先ず、警戒レーダ４からの異なる信号フォーマットの目標機位置８１ｂのデータは、信号形式変換手段１３に入力される。次に、レーダから火器管制装置まで測定データを通信するのに必要な時間が異なるため、式（１）に基づく処理を行うマイクロコンピュータ等から成る通信遅延差補償手段１２を介する。最後に、警戒レーダ４からのデータと火器管制レーダ２からのデータとは、異なる座標系に基づいたデータとなっているため、式（２）に基づく処理を行うマイクロコンピュータ等から成る座標変換手段１１も介する必要がある。この様にして火器管制レーダ２から誘導飛しょう体の測定位置と、警戒レーダ４から目標機の測定位置とが、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａに入力された後は、次の様に従来と同じ手順で誘導がなされる。相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａにより相対位置ベクトルが計算され、続いて見越し角変化率計算手段１６により見越し角変化率が計算される。誘導則として広く用いられている比例航法では、この見越し角変化率に航法定数１７ｂを乗じたものが、誘導飛しょう体の横方向加速度の指令値１８ｂとなる。誘導飛しょう体７では、火器管制装置１ｂから送信されてくる横方向加速度指令値１８ｂと、搭載慣性航法装置等により測定される横方向加速度実現値７４ｂとの差が加速度比較部７０で算出され、オートパイロット７１の入力となり、操舵装置７２への操舵信号が計算される。操舵装置７２により、誘導飛しょう体７には横方向加速度が発生し、時間領域で２階積分をすれば、誘導飛しょう体の位置７５ｂとなる。これらの動作が閉ループとして連続して繰返され、目標機に会合するように、誘導飛しょう体が誘導される。
【００２６】信号形式変換手段１３は例えば次の方法で実現する。一般にレーダの出力信号フォーマットには統一規格が無いため、例えば、火器管制レーダ２では出力信号はデータが時刻→Ｘ座標→Ｙ座標→Ｚ座標→距離→方位→仰角の繰返しになっており、警戒レーダ４ではデータが仰角→方位→距離→Ｚ座標→Ｙ座標→Ｘ座標→時刻の繰返しになっている場合などが考えられる。その時は例えば、ファーストイン／ラストアウトのスタックメモリ使って、一旦、警戒レーダ４のデータを仰角→方位→距離→Ｚ座標→Ｙ座標→Ｘ座標→時刻の順にスタックメモリに蓄え、逆に時刻→Ｘ座標→Ｙ座標→Ｚ座標→距離→方位→仰角の順序で読出して容易にデータの順序を変換できる。
【００２７】本実施の形態２では、指令信号３５ｂが火器管制装置１ｂから直接に誘導飛しょう体７へ送信される例を示したが、火器管制レーダ２を介して誘導飛しょう体７へ送信することも勿論可能である。本実施の形態２では、警戒レーダが１台の場合を説明したが、２台以上の場合でも、火器管制装置１ｂの入力インタフェース数を増やして、順次切替えれば同様の機能をより広い範囲で達成できることは明かである。また、誘導飛しょう体の位置測定の際には、誘導飛しょう体７にトランスポンダ等を装備すれば火器管制レーダ２の通常の覆域５２の外でも測位可能であるため、本実施の形態２では、誘導飛しょう体７の位置測定は常に一番内側の火器管制レーダ２が受持つ場合を説明したが、誘導飛しょう体が内側の火器管制レーダ２の覆域５２から出て、外側の警戒レーダ４の覆域５４へ入る時点で、目標機の位置測定を行う外側の警戒レーダ４に切替えることも可能である。本実施の形態２では、目標機７の位置測定は常に一番外側の警戒レーダ４が受持つ場合を説明したが、目標機が外側の警戒レーダ４の覆域５４から出て、誘導飛しょう体７の位置測定を行う内側の火器管制レーダ２の覆域５２に入る場合は、測位を受持つレーダを途中で切替えればよい。
【００２８】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形態３を示す概念図、図６はこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。図５において、１ｃは火器管制装置、２は従来どおり誘導飛しょう体の発射点近くに設置された火器管制レーダ、４は誘導飛しょう体の発射点から離れた位置に設置され火器管制レーダとは形式の異なるレーダで例えば警戒レーダ、５は同様な第２の警戒レーダ、６も同様な第３の警戒レーダ、７は誘導飛しょう体、８は目標機、９ｃは目標機と誘導飛しょう体との会合点、３１ｃは誘導飛しょう体の飛行経路、３２ｃは誘導飛しょう体の横方向加速度、３３ｃは誘導飛しょう体７から目標機８に至る目視線、３４ｃは見越し角で目視線３３ｃと誘導飛しょう体の飛行経路３１ｃとのなす角を指し、３５ｃは誘導飛しょう体を誘導するための指令信号、３６ｃは誘導飛しょう体７の測位のための火器管制レーダ２からの送受信波、３７ｃは目標機８の測位のための警戒レーダからの送受信波、３８は目標機の飛行経路、５２は火器管制レーダの覆域、５６は３台の警戒レーダ４、５、６から成る警戒レーダ群の覆域である。
【００２９】また、図６においては、１ｃは火器管制装置、２は火器管制レーダ、４は警戒レーダ、１１は座標変換手段、１２は通信遅延差補償手段、１３は信号形式変換手段、１４は位置計算手段、１５ａは相対位置（目視線）ベクトル計算手段、１６は見越し角変化率計算手段、１７ｃは航法定数、１８ｃは横方向加速度指令値、７は誘導飛しょう体、７０は加速度比較部、７１はオートパイロット、７２は操舵装置、７３は積分要素、７４ｃは横方向加速度実現値、７５ｃは誘導飛しょう体の位置、８１ｃは目標機の位置である。
【００３０】次に図５を用いて動作の概念を説明する。目標機が接近し、先ず遠方に設置された警戒レーダ４、第２の警戒レーダ５、第３の警戒レーダ６からなる警戒レーダ群の覆域５６に達して探知される。警戒レーダ群からの例えば目標の位置、探知時刻等の探知データを組合せて火器管制装置１ｃは目標機７の飛行経路９８を予測し、火器管制レーダ２の覆域５２に目標機８が達する前に誘導飛しょう体７を発射させる。火器管制装置１ｃは、目標機８の位置は警戒レーダ群を用いて測定し、誘導飛しょう体７の位置は火器管制レーダ２を用いて測定し続ける。この測定結果に基づき、火器管制装置１ｃは誘導飛しょう体７の飛行経路３１ｃと誘導飛しょう体７から目標機８に向う目視線３３ｃとのなす角（見越し角３４ｃ）を常に一定に保つ等の誘導則に従い、誘導飛しょう体７に横方向加速度３２ｃを指示する指令信号３５ｃを与えて誘導飛しょう体７の飛行経路３１ｃを制御し、誘導飛しょう体７が目標機８と会合するように誘導する。この時、警戒レーダ群の覆域５６とは、３台の警戒レーダ４、５、６のそれぞれの覆域が相互に重複して出来上ったものであり、目標機に関するそれら複数の測定データを組合わせることにより、目標機７の位置測定誤差を小さくして誘導飛しょう体７の誘導精度を向上することができる。
【００３１】次に図６を用いて誘導の手順を説明する。誘導飛しょう体の位置７５ｃは従来どおり火器管制レーダ２により測定され、その測定データは火器管制装置１ｃに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの片方の入力データとして使われる。一方、目標機の位置８１ｃは、警戒レーダ４、第２の警戒レーダ５、第３の警戒レーダ６からなる警戒レーダ群で測定され、その測定データは同様に火器管制装置１ｃに送られ、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａの他方の入力データとして使われる。但し、警戒レーダと火器管制レーダは形式の異なるレーダであるため、出力信号フォーマットも異なり、信号形式の変換が必要になる。また、これらレーダの位置は遠く離れており、設置方向も異なるため、測定データに補正が必要である。更に、複数の警戒レーダの測定値の組合せから目標機の位置を割出す処理も必要となる。そこで先ず、警戒レーダからの異なる信号フォーマットの目標機の測定データは、スタックメモリ等から成る信号形式変換手段１３に入力される。第２に、レーダから火器管制装置まで測定データを通信するのに必要な時間が異なるため、式（１）に基づく処理を行うマイクロコンピュータ等から成る通信遅延差補償手段１２を介する。第３に、警戒レーダからのデータと火器管制レーダからのデータとは、異なる座標系に基づいたデータとなっているため、式（２）に基づく処理を行うマイクロコンピュータ等から成る座標変換手段１１も介する。最後は、複数のレーダの測定値から、目標機の位置を少ない誤差で算出する位置計算手段１４を通る。この位置計算手段としては、例えば、空間内の１点の位置は３点からの距離だけで決定できるので、測距誤差に比較して大きな誤差を持つ測角データを使わずに、少ない誤差で目標機の位置８１ｃを特定することができる。この様にして火器管制レーダ２から誘導飛しょう体の測定位置と、警戒レーダ群から目標機の測定位置とが、相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａに入力された後は、次の様に従来と同じ手順で誘導がなされる。相対位置（目視線）ベクトル計算手段１５ａにより相対位置ベクトルが計算され、続いて見越し角変化率計算手段１６により見越し角変化率が計算される。誘導則として広く用いられている比例航法では、この見越し角変化率に航法定数１７ｃを乗じたものが、誘導飛しょう体の横方向加速度の指令値１８ｃとなる。誘導飛しょう体７では、火器管制装置１ｃから送信されてくる横方向加速度指令値１８ｃと、搭載慣性航法装置等により測定される横方向加速度実現値７４ｃとの差が加速度比較部７０に入力され、オートパイロット７１の入力となり、操舵装置７２への操舵信号が計算される。操舵装置７２により、誘導飛しょう体７には横方向加速度が発生し、時間領域で２階積分をすれば、誘導飛しょう体の位置７５ｃとなる。これらの動作が閉ループとして連続して繰返され、目標機に会合するように、誘導飛しょう体が誘導される。
【００３２】位置計算手段１１は例えば次の様に実現する。目標機８の警戒レーダ４からの距離がｒ４、同じく第２の警戒レーダ５からの距離がｒ５、同じく第３の警戒レーダ６からの距離がｒ６であり、警戒レーダ４の設置位置の座標が（ｘ４，ｙ４，ｚ４）、同じく第２の警戒レーダ５の設置位置の座標が（ｘ５，ｙ５，ｚ５）、同じく第３の警戒レーダ６の設置位置の座標が（ｘ６，ｙ６，ｚ６）である時には、目標機８の位置を表す座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、式（３）の連立方程式の解として与えられる。この式（３）はマイクロコンピュータを用いて容易に解く事ができる。
【００３３】
【数３】
【００３４】本実施の形態３では、警戒レーダが３台の場合を説明したが、２台以上の場合に共通に適用できる。本実施の形態３では、指令信号３５ｃが火器管制装置１ｃから直接に誘導飛しょう体７へ送信される例を示したが、火器管制レーダ２を介して誘導飛しょう体７へ送信することも勿論可能である。また、誘導飛しょう体の位置測定の際には、誘導飛しょう体７にトランスポンダ等を装備すれば火器管制レーダ２の通常の覆域５２の外でも測位可能であるため、本実施の形態３では、誘導飛しょう体７の位置測定は常に一番内側の火器管制レーダ２が受持つ場合を説明したが、誘導飛しょう体が内側の火器管制レーダ２の覆域５２から出て、外側の警戒レーダ群の覆域５６へ入る時点で、目標機の位置測定を行う外側の警戒レーダ群のいずれかの警戒レーダに切替えることも可能である。本実施の形態３では、目標機７の位置測定は常に外側の警戒レーダ群が受持つ場合を説明したが、目標機８が外側の警戒レーダ群の覆域５６から出て、誘導飛しょう体７の位置測定を行う内側の火器管制レーダ２の覆域５２に入る場合は、測位を受持つレーダを途中で切替えればよい。本実施の形態３では、警戒レーダ群の覆域５６がすべて重複している領域内のみを目標機８が飛行する場合を説明したが、一部の警戒レーダの覆域が重複している領域を飛しょうする場合にも勿論適用でき、また、全く重複していない領域に目標機が入った場合には、位置計算手段の伝達関数を１に切替えて用いるようにすれば、実施の形態２と等価になり、このままの装置構成で適用可能である。
【００３５】以上説明したように、実施の形態１、２、３では測定手段としては全て電波を利用するレーダを用いて誘導装置を構成する場合を例として説明したが、光波を用いた測定手段によっても、あるいは光波を用いた測定手段と電波を用いた測定手段とを組合わせても同様な誘導装置を構成することも可能である。また、同様に実施の形態１、２、３では空中の移動目標を対象とした誘導装置の構成例を説明したが、水中の移動目標を対象とした測定手段として音波を利用するソナーを用い、誘導飛しょう体の代りに誘導水雷を用いた同様な誘導装置を構成することも可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれば、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させ、その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００３７】第２の発明によれば、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように異なる位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを異なる位置に設置された第１の測定手段のデータの座標と合わせるための座標変換手段、座標変換を済ませた第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させる。その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００３８】第３の発明によれば、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように離れた位置に配置されて上記移動目標の位置等の測定データを得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを離れた位置に設置された第１の測定手段のデータと時刻同期を取るための通信遅延差補償手段、通信遅延差補償を済ませた第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させる。その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００３９】第４の発明によれば、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置されて上記移動目標の位置等の測定データを異なる方法で得る第２の測定手段と、上記第２の測定手段により測定された移動目標の測定データを異なる方法で測定された第１の測定手段のデータと同一の装置で処理を可能とするための信号形式変換手段、信号形式変換を済ませた第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させる。その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及ぶ可能性を下げることを可能とする。
【００４０】第５の発明によれば、発射された誘導飛しょう体の位置を測定する第１の測定手段と、測定可能覆域の一部が上記第１の測定手段の測定可能覆域と重複するように配置された複数の第２の測定手段と、上記複数の第２の測定手段により測定された移動目標の測定データから統一されたデータを導くための位置計算手段、位置計算された第２の測定手段による移動目標の測定データに基づき移動目標の移動経路を予測して誘導飛しょう体を発射させる発射手段、上記第１の測定手段により測定された誘導飛しょう体の測定データに基づき上記移動目標に会合するように誘導飛しょう体を誘導制御する制御手段を有する管制手段とを具備することにより、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に移動目標が入る前に、その位置の測定を第２の測定手段により可能とし、誘導飛しょう体の誘導のための閉ループを成立させる。その結果、航空機やミサイル等の移動目標が、誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域に入る前に撃墜用の誘導飛しょう体の発射が可能となり、誘導飛しょう体による移動目標の撃墜地点が誘導飛しょう体の位置測定を行う第１の測定手段の覆域の外側にまで広がり、被害が自陣に及び可能性を下げることを可能とする。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０１３
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月７日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】宮田 金雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１０８５９９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２３日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２７４０６０ |
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