JP2000205794A - 弾丸位置標定装置 - Google Patents
弾丸位置標定装置Info
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- JP2000205794A JP2000205794A JP11048752A JP4875299A JP2000205794A JP 2000205794 A JP2000205794 A JP 2000205794A JP 11048752 A JP11048752 A JP 11048752A JP 4875299 A JP4875299 A JP 4875299A JP 2000205794 A JP2000205794 A JP 2000205794A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 弾丸等の高速飛翔物体の発射位置推定精度、
及び弾着位置推定精度の向上を図り、弾道、及び弾種等
を推定する弾丸位置標定装置。 【解決手段】 本装置は予め離隔設置された少なくとも
４個以上の音響センサーで、弾丸の発射音及び飛翔音及
び爆発音等を受波し、音波伝搬経路の温度及び風による
音波の屈折等を補正し、弾丸発射位置付近及び弾着位置
付近の地図データ、及び弾丸の発射音が各センサーに到
達する時間差、及び弾丸飛翔音に含まれるドップラー周
波数の変化、及び弾丸の爆発音が各センサーに到達する
時間差または、飛翔音が各センサーにて消滅した時の時
間差等を利用することで弾丸の爆発、不発に関わりなく
弾丸の発射位置推定、飛翔経路の推定、弾着点推定、爆
発高度の推定、弾種推定等を行うことを特徴とする。
及び弾着位置推定精度の向上を図り、弾道、及び弾種等
を推定する弾丸位置標定装置。 【解決手段】 本装置は予め離隔設置された少なくとも
４個以上の音響センサーで、弾丸の発射音及び飛翔音及
び爆発音等を受波し、音波伝搬経路の温度及び風による
音波の屈折等を補正し、弾丸発射位置付近及び弾着位置
付近の地図データ、及び弾丸の発射音が各センサーに到
達する時間差、及び弾丸飛翔音に含まれるドップラー周
波数の変化、及び弾丸の爆発音が各センサーに到達する
時間差または、飛翔音が各センサーにて消滅した時の時
間差等を利用することで弾丸の爆発、不発に関わりなく
弾丸の発射位置推定、飛翔経路の推定、弾着点推定、爆
発高度の推定、弾種推定等を行うことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は弾丸等の高速飛翔物
体の落下位置、及び爆発位置の推定、及び弾丸の爆発判
定、及び弾丸発射位置の推定、及び弾丸の弾道推定、及
び弾丸の弾種推定等を行うことを目的とした弾丸位置標
定装置に関するものである。
体の落下位置、及び爆発位置の推定、及び弾丸の爆発判
定、及び弾丸発射位置の推定、及び弾丸の弾道推定、及
び弾丸の弾種推定等を行うことを目的とした弾丸位置標
定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の音響を利用した音源位置推定装置
では、弾丸の発射音又は、爆発音等を複数の音響センサ
ーにより受波し、爆発音の立上がり時間差により双曲線
の特性を利用した方式で２次元での音源位置推定を行う
ことができた。
では、弾丸の発射音又は、爆発音等を複数の音響センサ
ーにより受波し、爆発音の立上がり時間差により双曲線
の特性を利用した方式で２次元での音源位置推定を行う
ことができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の音響を利用した
音源位置推定装置では、弾丸が空中で爆発した時の高度
推定及び不発弾等で弾着時に爆発音が発生しない弾丸等
において、その弾着位置を推定することが困難である。
また、弾丸発射位置推定は弾丸の発射音のみを利用した
ものであるため位置推定誤差が大きい。
音源位置推定装置では、弾丸が空中で爆発した時の高度
推定及び不発弾等で弾着時に爆発音が発生しない弾丸等
において、その弾着位置を推定することが困難である。
また、弾丸発射位置推定は弾丸の発射音のみを利用した
ものであるため位置推定誤差が大きい。
【０００４】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、弾丸の爆発、不発又は気象条件に関係なく
弾丸の発射位置推定及び弾着位置の３次元での推定を精
度良く行うこと等を目的としている。
れたもので、弾丸の爆発、不発又は気象条件に関係なく
弾丸の発射位置推定及び弾着位置の３次元での推定を精
度良く行うこと等を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】先述した課題を解決する
ために、本発明による弾丸位置標定装置は以下の手段を
有する。即ち、弾丸から発生する音波及び弾丸発射音等
の時間差を検出するために離隔設置した少なくとも４個
以上の音響センサーと、各音響センサーで受波した信号
を後に記載する信号処理部へ転送する手段と、信号処理
部により処理された信号から各音響センサー位置での敵
弾丸の発射音到達時刻を検出し、各音響センサー間での
発射音到達時間差を検出する手段と、各音響センサーに
て取得した飛翔中の弾丸から発せられる飛翔音の周波数
成分を詳細な時刻毎に識別し記憶回路に保存する手段
と、各音響センサーにて前記弾丸飛翔音が弾丸の弾着時
に消滅する時刻を正確に検出する手段と、弾丸爆発時に
発生する音波が各音響センサーに到達した時刻を正確に
検出する手段と、弾丸飛翔音の周波数成分から飛翔する
弾丸の弾種を識別する手段と、各音響センサー設置位置
での前記弾丸爆発時の爆発音到達時刻又は、弾丸飛翔音
の消滅時刻から弾丸の弾着位置を気象条件を考慮して２
次元又は、３次元で推定する手段と、前記敵弾丸発射音
の各音響センサー設置位置での発射音到達時刻から仮の
弾丸発射位置を推定する手段と、弾丸発射位置及び弾着
位置の標高等の情報を得るための地図情報取得手段と、
味方陣地に離隔設置した少なくとも３個以上の音響セン
サーで味方が発射した弾丸の発射音を受波し、各音響セ
ンサーの設置位置及び発射音到達時刻等により、味方陣
地付近の風向及び風速を計測する手段と、各音響センサ
ー付近に設置した風向風速計及び温度センサーにより気
象情報を取得する手段と、敵の弾丸発射音を前記各音響
センサーで受波し、敵弾丸発射位置推定後に敵弾丸発射
位置から各音響センサー設置位置付近までの平均風向及
び風速を計測する手段と、前記仮の弾丸発射位置又は、
弾着位置推定値又は、弾種推定又は、地図データ等か
ら、敵弾丸射撃時の射撃角度及び初速を推測し、予め計
算された弾道計算値のライブラリーから最適な弾道計算
値を選択し、各音響センサー設置位置での弾丸飛翔音の
ドップラーシフトを弾道計算値及び気象条件から算出
し、取得した弾丸飛翔音の周波数特性と比較し、誤差情
報から弾丸発射位置又は射撃角を修正し、気象条件を考
慮して弾道計算及び飛翔音のドップラーシフト値の算出
を行い再度、前記による実測値と比較し誤差が一定値以
下になるまで繰返し行い、最終的に弾丸発射位置を推定
する手段と、飛翔弾丸の対気速度が音速以上の場合は、
前記各音響センサーで弾丸による衝撃波を受波し、衝撃
波到達時刻を其々検出する手段と、検出された衝撃波到
達時刻又は、前記仮の弾丸発射位置又は、弾着位置推定
値又は、気象データ又は、地図データ等を利用して弾丸
の弾道及び発射位置を推定する手段とを有することを特
徴とする。
ために、本発明による弾丸位置標定装置は以下の手段を
有する。即ち、弾丸から発生する音波及び弾丸発射音等
の時間差を検出するために離隔設置した少なくとも４個
以上の音響センサーと、各音響センサーで受波した信号
を後に記載する信号処理部へ転送する手段と、信号処理
部により処理された信号から各音響センサー位置での敵
弾丸の発射音到達時刻を検出し、各音響センサー間での
発射音到達時間差を検出する手段と、各音響センサーに
て取得した飛翔中の弾丸から発せられる飛翔音の周波数
成分を詳細な時刻毎に識別し記憶回路に保存する手段
と、各音響センサーにて前記弾丸飛翔音が弾丸の弾着時
に消滅する時刻を正確に検出する手段と、弾丸爆発時に
発生する音波が各音響センサーに到達した時刻を正確に
検出する手段と、弾丸飛翔音の周波数成分から飛翔する
弾丸の弾種を識別する手段と、各音響センサー設置位置
での前記弾丸爆発時の爆発音到達時刻又は、弾丸飛翔音
の消滅時刻から弾丸の弾着位置を気象条件を考慮して２
次元又は、３次元で推定する手段と、前記敵弾丸発射音
の各音響センサー設置位置での発射音到達時刻から仮の
弾丸発射位置を推定する手段と、弾丸発射位置及び弾着
位置の標高等の情報を得るための地図情報取得手段と、
味方陣地に離隔設置した少なくとも３個以上の音響セン
サーで味方が発射した弾丸の発射音を受波し、各音響セ
ンサーの設置位置及び発射音到達時刻等により、味方陣
地付近の風向及び風速を計測する手段と、各音響センサ
ー付近に設置した風向風速計及び温度センサーにより気
象情報を取得する手段と、敵の弾丸発射音を前記各音響
センサーで受波し、敵弾丸発射位置推定後に敵弾丸発射
位置から各音響センサー設置位置付近までの平均風向及
び風速を計測する手段と、前記仮の弾丸発射位置又は、
弾着位置推定値又は、弾種推定又は、地図データ等か
ら、敵弾丸射撃時の射撃角度及び初速を推測し、予め計
算された弾道計算値のライブラリーから最適な弾道計算
値を選択し、各音響センサー設置位置での弾丸飛翔音の
ドップラーシフトを弾道計算値及び気象条件から算出
し、取得した弾丸飛翔音の周波数特性と比較し、誤差情
報から弾丸発射位置又は射撃角を修正し、気象条件を考
慮して弾道計算及び飛翔音のドップラーシフト値の算出
を行い再度、前記による実測値と比較し誤差が一定値以
下になるまで繰返し行い、最終的に弾丸発射位置を推定
する手段と、飛翔弾丸の対気速度が音速以上の場合は、
前記各音響センサーで弾丸による衝撃波を受波し、衝撃
波到達時刻を其々検出する手段と、検出された衝撃波到
達時刻又は、前記仮の弾丸発射位置又は、弾着位置推定
値又は、気象データ又は、地図データ等を利用して弾丸
の弾道及び発射位置を推定する手段とを有することを特
徴とする。
【０００６】
【作用】次に、本発明による弾丸位置標定装置の作用を
説明する。弾丸の発射及び爆発時等の音波を音響センサ
ーで受波し、Ａ／Ｄ変換器を介して後に記載する信号処
理部へ転送し、音波の立上がり時刻を計測する回路を其
々４系統以上備え、各系統間での音波到達時間差を利用
して音源位置を３次元（緯度、経度、標高）又は、２次
元で推定することができる。
説明する。弾丸の発射及び爆発時等の音波を音響センサ
ーで受波し、Ａ／Ｄ変換器を介して後に記載する信号処
理部へ転送し、音波の立上がり時刻を計測する回路を其
々４系統以上備え、各系統間での音波到達時間差を利用
して音源位置を３次元（緯度、経度、標高）又は、２次
元で推定することができる。
【０００７】また、飛翔中の弾丸から発生する弾丸飛翔
音又は単一周波数の音源が時間により周波数が連続して
変化する様な音波を音響センサーで受波し、取得した信
号からＦＦＴを実施するにあたって帯域外の周波数成分
を除去するためにバンドパスフィルターを通過させ、フ
ィルタリングした信号をＡ／Ｄ変換器を介してメモリ回
路に保存すると共に、次の要領でＦＦＴを実施する。Ｆ
ＦＴ実施にあたっては処理対象とする信号ｆ（Ｘ）の周
波数をｆ０±１０００（Ｈｚ）とした場合、サンプリン
グを２×（ｆ０＋１０００）（Ｈｚ）程度で実施し、デ
ータ数Ａｐポイント毎に適当な窓関数を施し、周波数分
解能ｆについて、 ｆ≦（ｆ０＋１０００）／（Ａｐ） となる様なＦＦＴサイズを用い、データ以外にはゼロを
挿入してＦＦＴを実施する。但し、２回目以降のＦＦＴ
はデータ数（Ａｐ−Ｂｐ）ポイントを前データと重複さ
せ新たに取得したＢｐポイントのデータと合わせてＡｐ
ポイントとしてＦＦＴを実施する（但し、Ａｐ＞Ｂｐか
つＡｐ及びＢｐは処理対象とする信号の時間−周波数変
化に対して最適値を使用する）。この様にして信号ｆ
（Ｘ）の全時間についてＦＦＴを実施する。この方法は
時間−周波数変化を解析する場合の周波数分解能を向上
させることを目的とする。通常、サンプリング間隔が一
定の場合、サンプル数が倍になれば周波数分解能は倍に
なるが、窓関数の時間幅が増加するため時間−周波数変
化がある場合、細かい時間毎の周波数変化を調べること
が出来なくなる。しかし、上記方法では周波数分解能に
対してはＡｐポイント分のデータを使用し、時間分解能
に対してはＢｐポイント分のデータを使用するので高分
解能での時間−周波数解析が可能となる。但し、当該方
法は単一周波数の音源がドップラー効果等により時間−
周波数変化がＦＦＴ分解能以下で連続的に変化している
場合等の解析に際し有効となる。また、時間により周波
数のレベルが変化している場合は以下の理由から補正が
必要となる。例えば、信号ｇ（Ｘ）の周波数が時間と共
に変化し信号のレベルが一定の場合、窓関数が施された
信号ｇ（Ｘ）の時間軸上での窓関数の中心付近の周波数
がＦＦＴ実施後の周波数領域でのレベルが最大となり、
窓の中心を時間方向にシフトしていけば窓の中心付近に
存在する信号ｇ（Ｘ）の周波数が最大レベルとなるの
で、時間シフト毎の周波数を解析出来る。しかし、各時
刻毎の周波数のレベルが図６の様に変化している信号ｆ
（Ｘ）の場合、窓の中心の信号が最大レベルとはならな
い。このため信号ｆ（Ｘ）に窓関数を施してＦＦＴを実
施した場合、図６に示す周波数ｆＭ以上では窓中心の周
波数に対して最大レベルとなる周波数は低めに、ｆＭ以
下では高めとなる。これは時間−レベル変化が急である
程窓中心の周波数とＦＦＴ後の最大レベル周波数のずれ
が大きくなる。このため信号ｆ（Ｘ）に窓関数Ｗ（Ｘ）
を施す場合、窓関数の中心に存在する信号ｆ（Ｘ）が最
大レベルとなる様に関数ＷＦ（Ｘ）を信号ｆ（Ｘ）に掛
ければ、常に窓関数Ｗ（Ｘ）の時間軸での中心付近で３
つの関数の積ｆ（Ｘ）Ｗ（Ｘ）ＷＦ（Ｘ）のレベルが最
大となるため、信号ｆ（Ｘ）をＦＦＴした場合、窓関数
Ｗ（Ｘ）の時間軸での中心付近のｆ（Ｘ）による周波数
のレベルが最大となる。また、周波数のレベルを調べる
には関数ＷＦ（Ｘ）を外して再度同一の時間領域でＦＦ
Ｔを実施すれば元の信号ｆ（Ｘ）に対する周波数のレベ
ルを求めることが出来る。従って、周波数分解能を低下
させずに、（Ｂｐ／２）／（ｆ０＋１０００）秒毎の周
波数一時間解析を行うことが出来る。この様にして砲弾
飛翔音中に存在するドップラー周波数変化を示す時間的
及び周波数的に変化する信号の特徴部をラインとして検
出する手段と、検出したラインに最小二乗近似を施す手
段と、検出したラインから周波数の時間変化及び信号ｆ
（Ｘ）の消滅時刻を計測する手段とを有する。しかしな
がら窓関数の時間幅内ではＦＦＴにより時間情報は失わ
れてしまうため窓関数の時間幅内のどの時刻で信号ｆ
（Ｘ）が消滅したかを計測することは上記方法では不可
能である。そのため前記手段により検出したラインを参
考として、ライン消滅時刻付近の信号に数種類の正規直
交基底であるウェーブレットのライブラリーから適切な
ウェーブレットを選択し、信号ｆ（Ｘ）にウェーブレッ
ト変換
音又は単一周波数の音源が時間により周波数が連続して
変化する様な音波を音響センサーで受波し、取得した信
号からＦＦＴを実施するにあたって帯域外の周波数成分
を除去するためにバンドパスフィルターを通過させ、フ
ィルタリングした信号をＡ／Ｄ変換器を介してメモリ回
路に保存すると共に、次の要領でＦＦＴを実施する。Ｆ
ＦＴ実施にあたっては処理対象とする信号ｆ（Ｘ）の周
波数をｆ０±１０００（Ｈｚ）とした場合、サンプリン
グを２×（ｆ０＋１０００）（Ｈｚ）程度で実施し、デ
ータ数Ａｐポイント毎に適当な窓関数を施し、周波数分
解能ｆについて、 ｆ≦（ｆ０＋１０００）／（Ａｐ） となる様なＦＦＴサイズを用い、データ以外にはゼロを
挿入してＦＦＴを実施する。但し、２回目以降のＦＦＴ
はデータ数（Ａｐ−Ｂｐ）ポイントを前データと重複さ
せ新たに取得したＢｐポイントのデータと合わせてＡｐ
ポイントとしてＦＦＴを実施する（但し、Ａｐ＞Ｂｐか
つＡｐ及びＢｐは処理対象とする信号の時間−周波数変
化に対して最適値を使用する）。この様にして信号ｆ
（Ｘ）の全時間についてＦＦＴを実施する。この方法は
時間−周波数変化を解析する場合の周波数分解能を向上
させることを目的とする。通常、サンプリング間隔が一
定の場合、サンプル数が倍になれば周波数分解能は倍に
なるが、窓関数の時間幅が増加するため時間−周波数変
化がある場合、細かい時間毎の周波数変化を調べること
が出来なくなる。しかし、上記方法では周波数分解能に
対してはＡｐポイント分のデータを使用し、時間分解能
に対してはＢｐポイント分のデータを使用するので高分
解能での時間−周波数解析が可能となる。但し、当該方
法は単一周波数の音源がドップラー効果等により時間−
周波数変化がＦＦＴ分解能以下で連続的に変化している
場合等の解析に際し有効となる。また、時間により周波
数のレベルが変化している場合は以下の理由から補正が
必要となる。例えば、信号ｇ（Ｘ）の周波数が時間と共
に変化し信号のレベルが一定の場合、窓関数が施された
信号ｇ（Ｘ）の時間軸上での窓関数の中心付近の周波数
がＦＦＴ実施後の周波数領域でのレベルが最大となり、
窓の中心を時間方向にシフトしていけば窓の中心付近に
存在する信号ｇ（Ｘ）の周波数が最大レベルとなるの
で、時間シフト毎の周波数を解析出来る。しかし、各時
刻毎の周波数のレベルが図６の様に変化している信号ｆ
（Ｘ）の場合、窓の中心の信号が最大レベルとはならな
い。このため信号ｆ（Ｘ）に窓関数を施してＦＦＴを実
施した場合、図６に示す周波数ｆＭ以上では窓中心の周
波数に対して最大レベルとなる周波数は低めに、ｆＭ以
下では高めとなる。これは時間−レベル変化が急である
程窓中心の周波数とＦＦＴ後の最大レベル周波数のずれ
が大きくなる。このため信号ｆ（Ｘ）に窓関数Ｗ（Ｘ）
を施す場合、窓関数の中心に存在する信号ｆ（Ｘ）が最
大レベルとなる様に関数ＷＦ（Ｘ）を信号ｆ（Ｘ）に掛
ければ、常に窓関数Ｗ（Ｘ）の時間軸での中心付近で３
つの関数の積ｆ（Ｘ）Ｗ（Ｘ）ＷＦ（Ｘ）のレベルが最
大となるため、信号ｆ（Ｘ）をＦＦＴした場合、窓関数
Ｗ（Ｘ）の時間軸での中心付近のｆ（Ｘ）による周波数
のレベルが最大となる。また、周波数のレベルを調べる
には関数ＷＦ（Ｘ）を外して再度同一の時間領域でＦＦ
Ｔを実施すれば元の信号ｆ（Ｘ）に対する周波数のレベ
ルを求めることが出来る。従って、周波数分解能を低下
させずに、（Ｂｐ／２）／（ｆ０＋１０００）秒毎の周
波数一時間解析を行うことが出来る。この様にして砲弾
飛翔音中に存在するドップラー周波数変化を示す時間的
及び周波数的に変化する信号の特徴部をラインとして検
出する手段と、検出したラインに最小二乗近似を施す手
段と、検出したラインから周波数の時間変化及び信号ｆ
（Ｘ）の消滅時刻を計測する手段とを有する。しかしな
がら窓関数の時間幅内ではＦＦＴにより時間情報は失わ
れてしまうため窓関数の時間幅内のどの時刻で信号ｆ
（Ｘ）が消滅したかを計測することは上記方法では不可
能である。そのため前記手段により検出したラインを参
考として、ライン消滅時刻付近の信号に数種類の正規直
交基底であるウェーブレットのライブラリーから適切な
ウェーブレットを選択し、信号ｆ（Ｘ）にウェーブレッ
ト変換
【０００８】
【数１】
【０００９】を施しライン消滅時刻付近の信号のノイズ
成分を除去する手段を有する。ここで、ψφ（Ｘ）はウ
ェーブレット関数であり、ウェーブレットのライブラリ
ーから最適なウェーブレットを選択しウェーブレット変
換を行うことで信号ｆ（Ｘ）から効率良くノイズ除去を
行う。また、ラインの周波数一時間変化に対応する関数
ψξ（Ｘ）を作成しノイズ除去された信号ｆα（Ｘ）と
関数ψξ（Ｘ）の相互相関をサンプリング間隔毎に求
め、ライン消滅時刻を正確に計測する回路をＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの４系統以上備え、各系統間でのライン消滅時間
差から音源が消滅した位置を正確に推定することができ
る。
成分を除去する手段を有する。ここで、ψφ（Ｘ）はウ
ェーブレット関数であり、ウェーブレットのライブラリ
ーから最適なウェーブレットを選択しウェーブレット変
換を行うことで信号ｆ（Ｘ）から効率良くノイズ除去を
行う。また、ラインの周波数一時間変化に対応する関数
ψξ（Ｘ）を作成しノイズ除去された信号ｆα（Ｘ）と
関数ψξ（Ｘ）の相互相関をサンプリング間隔毎に求
め、ライン消滅時刻を正確に計測する回路をＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄの４系統以上備え、各系統間でのライン消滅時間
差から音源が消滅した位置を正確に推定することができ
る。
【００１０】また、前記ＦＦＴ等の方法により得た弾丸
飛翔音の周波数特性を予めメモリー回路に記憶された弾
丸飛翔音のライブラリデータと比較し、周波数特性が最
も類似しているデータを選択する手段を有し、弾丸の弾
種を推定することができる。
飛翔音の周波数特性を予めメモリー回路に記憶された弾
丸飛翔音のライブラリデータと比較し、周波数特性が最
も類似しているデータを選択する手段を有し、弾丸の弾
種を推定することができる。
【００１１】また、前記飛翔中の弾丸から発生する弾丸
飛翔音中に存在するドップラー周波数変化を示す時間的
及び周波数的に変化する信号の特徴部をラインとして検
出する手段と、検出したラインに対して最小二乗近似処
理を施す手段とをＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４系統以上について
其々行い、各系統でのライン（ドップラーシフト曲線）
と前記弾丸の弾着推定位置又は、発射推定位置又は、弾
種推定又は、地図データ等から、推定弾種での射撃角度
を予測して、予め計算された弾道計算値のライブラリー
から適切な弾道計算値を選択し、其々の位置に設置され
た音響センサーで取得される弾丸飛翔音の周波数−時間
変化を気象条件を考慮して算出し、其々の音響センサー
で取得された弾丸飛翔音の周波数−時間変化と弾道計算
から算出した計算値とを比較し、誤差の値を参考として
弾丸発射位置又は射撃角度を修正し弾道計算を実施す
る。さらにデータを比較検証し、誤差が一定値以下にな
るまで反復計算処理を実施し弾丸の発射位置を精度良く
推定することができる。
飛翔音中に存在するドップラー周波数変化を示す時間的
及び周波数的に変化する信号の特徴部をラインとして検
出する手段と、検出したラインに対して最小二乗近似処
理を施す手段とをＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４系統以上について
其々行い、各系統でのライン（ドップラーシフト曲線）
と前記弾丸の弾着推定位置又は、発射推定位置又は、弾
種推定又は、地図データ等から、推定弾種での射撃角度
を予測して、予め計算された弾道計算値のライブラリー
から適切な弾道計算値を選択し、其々の位置に設置され
た音響センサーで取得される弾丸飛翔音の周波数−時間
変化を気象条件を考慮して算出し、其々の音響センサー
で取得された弾丸飛翔音の周波数−時間変化と弾道計算
から算出した計算値とを比較し、誤差の値を参考として
弾丸発射位置又は射撃角度を修正し弾道計算を実施す
る。さらにデータを比較検証し、誤差が一定値以下にな
るまで反復計算処理を実施し弾丸の発射位置を精度良く
推定することができる。
【００１２】また、味方陣地に設置した少なくとも３個
以上の音響センサーで味方が発射した弾丸の発射音を受
波し、各音響センサーの設置位置及び発射音到達時刻に
より味方陣地付近の風向及び風速を計測する手段と、各
音響センサー付近に設置した風向風速計及び温度センサ
ーにより気象情報を取得する手段と、敵の弾丸発射音を
前記各音響センサーで受波し、弾丸発射位置推定後に敵
弾丸発射位置から味方陣地付近までの平均風向及び風速
を計測する手段とを備えることで、観測地域の風向及び
風速測定を行い、弾丸発射位置推定精度及び弾着位置推
定精度を向上することができる。
以上の音響センサーで味方が発射した弾丸の発射音を受
波し、各音響センサーの設置位置及び発射音到達時刻に
より味方陣地付近の風向及び風速を計測する手段と、各
音響センサー付近に設置した風向風速計及び温度センサ
ーにより気象情報を取得する手段と、敵の弾丸発射音を
前記各音響センサーで受波し、弾丸発射位置推定後に敵
弾丸発射位置から味方陣地付近までの平均風向及び風速
を計測する手段とを備えることで、観測地域の風向及び
風速測定を行い、弾丸発射位置推定精度及び弾着位置推
定精度を向上することができる。
【００１３】また、弾丸発射位置及び弾着位置付近の地
図データを取得する手段を有し、弾丸発射位置及び弾着
位置付近の標高データ等を把握することで、弾丸発射位
置推定精度及び弾着位置推定精度を向上することができ
る。
図データを取得する手段を有し、弾丸発射位置及び弾着
位置付近の標高データ等を把握することで、弾丸発射位
置推定精度及び弾着位置推定精度を向上することができ
る。
【００１４】弾丸対気速度が音速以上の場合は、弾丸に
よる衝撃波が発生するために飛翔音によるドップラーシ
フトを検出する方式での弾道推定は困難である。このた
め前記各音響センサーにより弾丸による衝撃波を受波
し、衝撃波到達時刻を検出し、各音響センサー間の衝撃
波到達時間差又は、弾丸発射音による弾丸発射位置推定
値又は、弾丸飛翔音消滅時刻又は、弾丸爆発音到達時刻
又は、気象データ又は、地図データ等から弾丸の弾道及
び発射位置推定を行う。また、弾丸対気速度が音速前後
の過渡期で弾丸対気速度が音速を挟んで増加又は、減少
する場合においては前記双方の方式により弾道及び発射
位置推定を行う。
よる衝撃波が発生するために飛翔音によるドップラーシ
フトを検出する方式での弾道推定は困難である。このた
め前記各音響センサーにより弾丸による衝撃波を受波
し、衝撃波到達時刻を検出し、各音響センサー間の衝撃
波到達時間差又は、弾丸発射音による弾丸発射位置推定
値又は、弾丸飛翔音消滅時刻又は、弾丸爆発音到達時刻
又は、気象データ又は、地図データ等から弾丸の弾道及
び発射位置推定を行う。また、弾丸対気速度が音速前後
の過渡期で弾丸対気速度が音速を挟んで増加又は、減少
する場合においては前記双方の方式により弾道及び発射
位置推定を行う。
【実施例】次に、本発明による弾丸位置標定装置の一実
施例を図面を参照しながら説明する。
施例を図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は本発明による弾丸位置標定装置の一
実施例に係わるブロック図を示し、図５はセンサー部１
［１］〜センサー部４［４］と弾丸の爆発点の位置関係
を示した図であり、図１及び図５を参照しながらその原
理を説明する。図５において、Ｓ１〜Ｓ４はセンサー部
１［１］〜センサー部４［４］の設置位置を、Ｐは弾丸
の爆発（弾着）位置を示す。センサー部１［１］〜セン
サー部４［４］により観測されたデータは各センサー部
の信号処理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４
５］にて其々、バンドパスフィルター通過後Ａ／Ｄ変換
されディジタル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１
６］、［２６］、［３６］、［４６］により信号処理部
［５］へ送出する。信号処理部の受信機［５１ａ］〜受
信機［５１ｄ］により受信されたデータは其々信号処理
回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転送さ
れ、弾着した弾丸が爆発した場合は、爆発音の立上がり
時刻が計測され、各系統間での爆発音到達時間差及び気
象情報取得回路［５４］からの気象データを利用し演算
回路［５３］により弾着位置を推定する。また、弾丸発
射時の音波も同様にして計測し、弾丸発射位置の推定も
行う。
実施例に係わるブロック図を示し、図５はセンサー部１
［１］〜センサー部４［４］と弾丸の爆発点の位置関係
を示した図であり、図１及び図５を参照しながらその原
理を説明する。図５において、Ｓ１〜Ｓ４はセンサー部
１［１］〜センサー部４［４］の設置位置を、Ｐは弾丸
の爆発（弾着）位置を示す。センサー部１［１］〜セン
サー部４［４］により観測されたデータは各センサー部
の信号処理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４
５］にて其々、バンドパスフィルター通過後Ａ／Ｄ変換
されディジタル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１
６］、［２６］、［３６］、［４６］により信号処理部
［５］へ送出する。信号処理部の受信機［５１ａ］〜受
信機［５１ｄ］により受信されたデータは其々信号処理
回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転送さ
れ、弾着した弾丸が爆発した場合は、爆発音の立上がり
時刻が計測され、各系統間での爆発音到達時間差及び気
象情報取得回路［５４］からの気象データを利用し演算
回路［５３］により弾着位置を推定する。また、弾丸発
射時の音波も同様にして計測し、弾丸発射位置の推定も
行う。
【００１６】次に弾丸の飛翔音が消滅した時の時間差を
利用した弾着地点の推定法について図１に示すブロック
図を参照して説明する。但し、この方法は弾着した弾丸
が不発の場合に有効であり、弾丸の爆発及び不発の判定
は演算回路［５３］にて行う。各センサー部の音響セン
サー［１２］、［２２］、［３２］、［４２］により観
測された弾丸の飛翔音データは信号処理回路［１５］、
［２５］、［３５］、［４５］にて其々、バンドパスフ
ィルター通過後Ａ／Ｄ変換されディジタル信号をＲＦ帯
に変換後、送信機［１６］、［２６］、［３６］、［４
６］により信号処理部［５］へ送出する。信号処理部の
受信機［５１ａ］〜受信機［５１ｄ］により受信された
データは信号処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２
［５２ｄ］へ転送され、前記手法でＦＦＴを実施し、変
換された周波数領域のデータから飛翔音のドップラーシ
フトを示す曲線を抽出するフィルターを施し、記憶回路
［５５］に保存する。保存されたデータのドップラーシ
フト曲線を参考として、前記手法によりウェーブレット
変換を実施して音響センサー［１２］、［２２］、［３
２］、［４２］にて観測された音波からノイズ成分を除
去し、前記手法により弾丸による飛翔音の消滅時刻を其
々計測し、各音響センサー間の飛翔音消滅時間差を検出
し、地図データ及び気象情報取得回路［５４］からの気
象データを考慮して演算回路［５３］にて飛翔音消滅位
置を算出する。
利用した弾着地点の推定法について図１に示すブロック
図を参照して説明する。但し、この方法は弾着した弾丸
が不発の場合に有効であり、弾丸の爆発及び不発の判定
は演算回路［５３］にて行う。各センサー部の音響セン
サー［１２］、［２２］、［３２］、［４２］により観
測された弾丸の飛翔音データは信号処理回路［１５］、
［２５］、［３５］、［４５］にて其々、バンドパスフ
ィルター通過後Ａ／Ｄ変換されディジタル信号をＲＦ帯
に変換後、送信機［１６］、［２６］、［３６］、［４
６］により信号処理部［５］へ送出する。信号処理部の
受信機［５１ａ］〜受信機［５１ｄ］により受信された
データは信号処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２
［５２ｄ］へ転送され、前記手法でＦＦＴを実施し、変
換された周波数領域のデータから飛翔音のドップラーシ
フトを示す曲線を抽出するフィルターを施し、記憶回路
［５５］に保存する。保存されたデータのドップラーシ
フト曲線を参考として、前記手法によりウェーブレット
変換を実施して音響センサー［１２］、［２２］、［３
２］、［４２］にて観測された音波からノイズ成分を除
去し、前記手法により弾丸による飛翔音の消滅時刻を其
々計測し、各音響センサー間の飛翔音消滅時間差を検出
し、地図データ及び気象情報取得回路［５４］からの気
象データを考慮して演算回路［５３］にて飛翔音消滅位
置を算出する。
【００１７】また、弾着した弾丸の爆発または不発に関
りなく、各音響センサーにて取得された弾丸飛翔音は、
信号処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］
により周波数解析され、記憶回路［５５］に格納された
弾丸飛翔音のライブラリーデータと比較され弾丸の弾種
推定が実施される。
りなく、各音響センサーにて取得された弾丸飛翔音は、
信号処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］
により周波数解析され、記憶回路［５５］に格納された
弾丸飛翔音のライブラリーデータと比較され弾丸の弾種
推定が実施される。
【００１８】前記弾丸の弾着時の爆発音到達時間差また
は、弾丸飛翔音の消滅時間差を利用した位置推定方法に
関して図５を参照して説明する。前述した様にＳ１〜Ｓ
４は各音響センサーの位置を示し、それらの座標をＳ
１：（Ｘ０，Ｏ，Ｚ１），Ｓ２：（Ｏ，−Ｙ０，
Ｚ２），Ｓ３：（Ｏ，Ｙ０，Ｚ３），Ｓ４：（−Ｘ０，
Ｏ，Ｚ４）とし、Ｐを弾着位置、その座標をＰ：（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）、またＳ１〜Ｓ４の各音響センサーから弾着位
置Ｐまでの距離をＰＳ１＝ｒ１，ＰＳ２＝ｒ２，ＰＳ３
＝ｒ３，ＰＳ４＝ｒ４、音速をＣとした場合、以下４個
の方程式が導かれる。
は、弾丸飛翔音の消滅時間差を利用した位置推定方法に
関して図５を参照して説明する。前述した様にＳ１〜Ｓ
４は各音響センサーの位置を示し、それらの座標をＳ
１：（Ｘ０，Ｏ，Ｚ１），Ｓ２：（Ｏ，−Ｙ０，
Ｚ２），Ｓ３：（Ｏ，Ｙ０，Ｚ３），Ｓ４：（−Ｘ０，
Ｏ，Ｚ４）とし、Ｐを弾着位置、その座標をＰ：（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）、またＳ１〜Ｓ４の各音響センサーから弾着位
置Ｐまでの距離をＰＳ１＝ｒ１，ＰＳ２＝ｒ２，ＰＳ３
＝ｒ３，ＰＳ４＝ｒ４、音速をＣとした場合、以下４個
の方程式が導かれる。
【００１９】
【数２】ｒ１２＝（Ｘ０−Ｘ）２＋（−Ｙ）２＋（Ｚ−
Ｚ１）２ ｒ２２＝Ｘ２＋（Ｙ０＋Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ２）２ ｒ３２＝Ｘ２＋（Ｙ０−Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ３）２ ｒ４２＝（Ｘ０＋Ｘ）２＋（−Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ４）２
Ｚ１）２ ｒ２２＝Ｘ２＋（Ｙ０＋Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ２）２ ｒ３２＝Ｘ２＋（Ｙ０−Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ３）２ ｒ４２＝（Ｘ０＋Ｘ）２＋（−Ｙ）２＋（Ｚ−Ｚ４）２
【００２０】また、Ｒ１２＝ｒ１−ｒ２、Ｒ１３＝ｒ１
−ｒ３、Ｒ１４＝ｒ１−ｒ４、Ｒ２３＝ｒ２−ｒ３、Ｒ
２４＝ｒ２−ｒ４、Ｒ３４＝ｒ３−ｒ４とすると、６個
の方程式を導くことができ、これらの方程式に実際に観
測された飛翔音消滅時間差または、爆発音到達時間差 Ｓ１２＝（ｒ１−ｒ２）／Ｃ，Ｓ１３＝（ｒ１＝ｒ３）
／Ｃ Ｓ１４＝（ｒ１−ｒ４）／Ｃ，Ｓ２３＝（ｒ２−ｒ３）
／Ｃ Ｓ２４＝（ｒ２−ｒ４）／Ｃ，Ｓ３４＝（ｒ３−ｒ４）
／Ｃ より、各音響センサー間の差分の距離 Ｒ１２＝Ｓ１２・Ｃ， Ｒ１３＝Ｓ１３・Ｃ， Ｒ１４
＝Ｓ１４・Ｃ Ｒ２３＝Ｓ２３・Ｃ， Ｒ２４＝Ｓ２４・Ｃ， Ｒ３４
＝Ｓ３４・Ｃ を算出し、図１に示す演算回路［５３」にて連立方程式
を解法し、仮の弾着位置Ｐａ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が求
められ、気温および風の影響等を補正して弾着位置Ｐｘ
（Ｘα，Ｙａ，Ｚα）を推定する。
−ｒ３、Ｒ１４＝ｒ１−ｒ４、Ｒ２３＝ｒ２−ｒ３、Ｒ
２４＝ｒ２−ｒ４、Ｒ３４＝ｒ３−ｒ４とすると、６個
の方程式を導くことができ、これらの方程式に実際に観
測された飛翔音消滅時間差または、爆発音到達時間差 Ｓ１２＝（ｒ１−ｒ２）／Ｃ，Ｓ１３＝（ｒ１＝ｒ３）
／Ｃ Ｓ１４＝（ｒ１−ｒ４）／Ｃ，Ｓ２３＝（ｒ２−ｒ３）
／Ｃ Ｓ２４＝（ｒ２−ｒ４）／Ｃ，Ｓ３４＝（ｒ３−ｒ４）
／Ｃ より、各音響センサー間の差分の距離 Ｒ１２＝Ｓ１２・Ｃ， Ｒ１３＝Ｓ１３・Ｃ， Ｒ１４
＝Ｓ１４・Ｃ Ｒ２３＝Ｓ２３・Ｃ， Ｒ２４＝Ｓ２４・Ｃ， Ｒ３４
＝Ｓ３４・Ｃ を算出し、図１に示す演算回路［５３」にて連立方程式
を解法し、仮の弾着位置Ｐａ（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が求
められ、気温および風の影響等を補正して弾着位置Ｐｘ
（Ｘα，Ｙａ，Ｚα）を推定する。
【００２１】図２は弾丸位置標定装置の一実施例に係わ
るものであり、以降図２を参照して弾丸発射位置推定の
原理を説明する。図中の［１］〜［４］はセンサー部１
〜センサー部４を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた部分
は弾着地、Ｐ１−Ｐ２は弾丸の弾道を示しＰ２を弾着位
置とする。また、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は弾丸の軌跡上の任
意の点である。いま、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた部分を
長方形とした場合、Ａ点近くの任意の位置にセンサー部
１［１］を、Ｂ点近くの任意の位置にセンサー び延長したものをＹ軸、また、Ｘ軸とＹ軸の交点から鉛
直方向に伸びる直線をＺ軸として、弾丸がＰ１から飛翔
してＫ１、Ｋ２、Ｋ３を通過してＰ２に弾着した場合を
例にとり説明する。
るものであり、以降図２を参照して弾丸発射位置推定の
原理を説明する。図中の［１］〜［４］はセンサー部１
〜センサー部４を示す。Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた部分
は弾着地、Ｐ１−Ｐ２は弾丸の弾道を示しＰ２を弾着位
置とする。また、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３は弾丸の軌跡上の任
意の点である。いま、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに囲まれた部分を
長方形とした場合、Ａ点近くの任意の位置にセンサー部
１［１］を、Ｂ点近くの任意の位置にセンサー び延長したものをＹ軸、また、Ｘ軸とＹ軸の交点から鉛
直方向に伸びる直線をＺ軸として、弾丸がＰ１から飛翔
してＫ１、Ｋ２、Ｋ３を通過してＰ２に弾着した場合を
例にとり説明する。
【００２２】弾丸が空気中を音速未満で飛翔した場合は
弾丸頭部の空気が振動し音波が発生し、この音波を弾丸
飛翔経路下の任意の地上で観測した場合、その音波の周
波数は観測点と弾丸の進行方向との角度および弾丸の速
度等により変化する。いま、弾丸がＰ１から飛翔してＫ
１、Ｋ２、Ｋ３を通過してＰ２点に弾着した場合、図２
に示すセンサー部１［１］〜センサー部４［４］で観測
される音波の周波数はドップラー効果により、Ｋ１点＞
Ｋ２点＞Ｋ３点の様に観測されるが、観測される周波数
および単位時間毎の周波数変化率はセンサー部１［１］
〜センサー部４［４］と砲弾の進行方向の角度によりそ
れぞれ異なって観測される。また、Ｋ１点で発生した音
波がセンサー部１［１］〜センサー部４［４］に到達す
る時間は其々の音響センサーまでの距離および気温、風
向及び風速等により変化する。図３は弾丸［９０］がＫ
１点を通過した時の弾丸［９０］の角度及びセンサー部
１［１］との距離を示したもので、以下図３を参照して
センサー部１［１］で観測される飛翔音の周波数及び音
波到達時間について説明する。いまＸ，Ｙ，Ｚ座標上に
おいて弾丸［９０］がＰ１点からＫ１点を通過しＰ２点
に弾着した場合の弾丸［９０］の軌跡をＰ１点とＰ２点
を結ぶ破線とし、簡単のためこの破線はＸ，Ｚ平面上に
あるものとし、弾丸［９０］の軌跡上の一点をＫ１点、
その座標を（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）、Ｋ１点での弾丸の軌
跡の接線とＸ軸のなす角をγ（°）とする。また、セン
サー部１［１］の設置点をＳ１点、その座標を（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）、Ｋ１点で発生した音波の周波数をＦ
０（Ｈｚ）、Ｋ１点での弾丸［９０］の 両直線がなす角度をβ（°）、弾丸［９０］の速度をＶ
ｓ（ｍ／Ｓ）、図３中の気温をＴ（℃）とした場合、弾
丸［９０］がＫ１点を通過した時に発生した音波Ｆ
０（Ｈｚ）がセンサー部１［１］で観測される時の周波
数ｆ（Ｈｚ）および音波到達時間ＳＴ（Ｓｅｃ）は下記
の様になる。
弾丸頭部の空気が振動し音波が発生し、この音波を弾丸
飛翔経路下の任意の地上で観測した場合、その音波の周
波数は観測点と弾丸の進行方向との角度および弾丸の速
度等により変化する。いま、弾丸がＰ１から飛翔してＫ
１、Ｋ２、Ｋ３を通過してＰ２点に弾着した場合、図２
に示すセンサー部１［１］〜センサー部４［４］で観測
される音波の周波数はドップラー効果により、Ｋ１点＞
Ｋ２点＞Ｋ３点の様に観測されるが、観測される周波数
および単位時間毎の周波数変化率はセンサー部１［１］
〜センサー部４［４］と砲弾の進行方向の角度によりそ
れぞれ異なって観測される。また、Ｋ１点で発生した音
波がセンサー部１［１］〜センサー部４［４］に到達す
る時間は其々の音響センサーまでの距離および気温、風
向及び風速等により変化する。図３は弾丸［９０］がＫ
１点を通過した時の弾丸［９０］の角度及びセンサー部
１［１］との距離を示したもので、以下図３を参照して
センサー部１［１］で観測される飛翔音の周波数及び音
波到達時間について説明する。いまＸ，Ｙ，Ｚ座標上に
おいて弾丸［９０］がＰ１点からＫ１点を通過しＰ２点
に弾着した場合の弾丸［９０］の軌跡をＰ１点とＰ２点
を結ぶ破線とし、簡単のためこの破線はＸ，Ｚ平面上に
あるものとし、弾丸［９０］の軌跡上の一点をＫ１点、
その座標を（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）、Ｋ１点での弾丸の軌
跡の接線とＸ軸のなす角をγ（°）とする。また、セン
サー部１［１］の設置点をＳ１点、その座標を（Ｘｓ，
Ｙｓ，Ｚｓ）、Ｋ１点で発生した音波の周波数をＦ
０（Ｈｚ）、Ｋ１点での弾丸［９０］の 両直線がなす角度をβ（°）、弾丸［９０］の速度をＶ
ｓ（ｍ／Ｓ）、図３中の気温をＴ（℃）とした場合、弾
丸［９０］がＫ１点を通過した時に発生した音波Ｆ
０（Ｈｚ）がセンサー部１［１］で観測される時の周波
数ｆ（Ｈｚ）および音波到達時間ＳＴ（Ｓｅｃ）は下記
の様になる。
【００２３】
【数３】 （Ｌ２，Ｍ２，Ｎ２）とすると、両直線がなす角度β
（°）は、 β＝Ｃｏｓ−１（Ｌ１・Ｌ２＋Ｍ１・Ｍ２＋Ｎ１・Ｎ
２） また、Ａ＝Ｘｐ−Ｘｓ，Ｂ＝Ｙｐ−Ｙｓ，Ｃ＝Ｚｐ−Ｚ
ｓ，Ｄ＝−Ｃｏｓγ，Ｅ＝Ｏ，Ｆ＝Ｓｉｎｙ
（°）は、 β＝Ｃｏｓ−１（Ｌ１・Ｌ２＋Ｍ１・Ｍ２＋Ｎ１・Ｎ
２） また、Ａ＝Ｘｐ−Ｘｓ，Ｂ＝Ｙｐ−Ｙｓ，Ｃ＝Ｚｐ−Ｚ
ｓ，Ｄ＝−Ｃｏｓγ，Ｅ＝Ｏ，Ｆ＝Ｓｉｎｙ
【００２４】次に、図２に於いて弾丸がＰ１点からＰ２
点まで飛翔した時の音波をセンサー部２［２］とセンサ
ー部３［３］で観測した場合の周波数の変化を図４の
Ｅ、Ｆに示す。但し、センサー部２［２］で観測される
音波の周波数特性はＥまた、センサー部３［３］で観測
される音波の周波数特性はＦである。
点まで飛翔した時の音波をセンサー部２［２］とセンサ
ー部３［３］で観測した場合の周波数の変化を図４の
Ｅ、Ｆに示す。但し、センサー部２［２］で観測される
音波の周波数特性はＥまた、センサー部３［３］で観測
される音波の周波数特性はＦである。
【００２５】この様な音波観測位置の違いによる周波数
特性の特徴また、弾丸による飛翔音の到達時間差等を利
用しての弾丸発射位置推定方法を図１に示すブロック図
を参照して説明する。弾丸発射位置推定を行う前に予
め、ＧＰＳ［１３］、［２３］、［３３］、［４３］に
より各センサー部の位置情報及び気温等のデータを送信
機［１６］、［２６］、［３６］、［４６］で信号処理
部へ送出する。信号処理部［５］の受信機［５１ａ］〜
受信機［５１ｄ］で受信したデータは信号処理回路２
［５２ａ］〜［５２ｄ］を経由して演算回路［５３］に
入力される。
特性の特徴また、弾丸による飛翔音の到達時間差等を利
用しての弾丸発射位置推定方法を図１に示すブロック図
を参照して説明する。弾丸発射位置推定を行う前に予
め、ＧＰＳ［１３］、［２３］、［３３］、［４３］に
より各センサー部の位置情報及び気温等のデータを送信
機［１６］、［２６］、［３６］、［４６］で信号処理
部へ送出する。信号処理部［５］の受信機［５１ａ］〜
受信機［５１ｄ］で受信したデータは信号処理回路２
［５２ａ］〜［５２ｄ］を経由して演算回路［５３］に
入力される。
【００２６】センサー部１［１］〜センサー部４［４］
により実際に観測された飛翔音データは各センサー部の
信号処理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４５］
にて其々、バンドパスフィルター通過後、Ａ／Ｄ変換さ
れ、ディジタル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１
６］、［２６］、［３６］、［４６］により信号処理部
［５］へ送出する。信号処理部［５］の受信機［５１
ａ］〜受信機［５１ｄ］により受信されたデータは信号
処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転
送され、前述の方法でＦＦＴを実施し、変換された周波
数領域のデータから飛翔音中に含まれるドップラーシフ
トを示す曲線を抽出するフィルターと、抽出データの平
滑化を行うために最小二乗近似を施し、記憶回路［５
５］に保存する。このようにして得られたドップラーシ
フトデータと前記、弾丸発射音による弾丸発射位置推定
値又は、弾着位置推定値又は、気象データ又は、地図デ
ータ等を利用し、演算回路［５３］にて最終的に弾丸発
射位置を推定し、送信機［５７］により操作部［６］へ
出力する。操作部［６］の受信機［６８］にて受信され
たデータは、インターフェイス回路［６６］、計算機
［６５］を経由しディスプレイ［６４］に表示される。
により実際に観測された飛翔音データは各センサー部の
信号処理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４５］
にて其々、バンドパスフィルター通過後、Ａ／Ｄ変換さ
れ、ディジタル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１
６］、［２６］、［３６］、［４６］により信号処理部
［５］へ送出する。信号処理部［５］の受信機［５１
ａ］〜受信機［５１ｄ］により受信されたデータは信号
処理回路２［５２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転
送され、前述の方法でＦＦＴを実施し、変換された周波
数領域のデータから飛翔音中に含まれるドップラーシフ
トを示す曲線を抽出するフィルターと、抽出データの平
滑化を行うために最小二乗近似を施し、記憶回路［５
５］に保存する。このようにして得られたドップラーシ
フトデータと前記、弾丸発射音による弾丸発射位置推定
値又は、弾着位置推定値又は、気象データ又は、地図デ
ータ等を利用し、演算回路［５３］にて最終的に弾丸発
射位置を推定し、送信機［５７］により操作部［６］へ
出力する。操作部［６］の受信機［６８］にて受信され
たデータは、インターフェイス回路［６６］、計算機
［６５］を経由しディスプレイ［６４］に表示される。
【００２７】次に弾丸対気速度が音速以上の場合の弾道
及び発射位置推定法について図１に示すブロック図を参
照して説明する。センサー部１［１］〜センサー部４
［４］により観測された衝撃波は各センサー部の信号処
理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４５］にて其
々、バンドパスフィルター通過後Ａ／Ｄ変換されディジ
タル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１６］、［２
６］、［３６］、［４６］により信号処理部［５］へ送
出する。信号処理部の受信機［５１ａ］〜受信機［５１
ｄ］により受信されたデータは其々信号処理回路２［５
２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転送され、衝撃波
到達時刻を検出し、検出された衝撃波到達時刻又は、前
記仮の弾丸発射位置又は、弾着位置推定値又は、気象デ
ータ又は、地図データ等を利用して演算回路［５３］に
て弾丸の弾道及び発射位置を推定する。
及び発射位置推定法について図１に示すブロック図を参
照して説明する。センサー部１［１］〜センサー部４
［４］により観測された衝撃波は各センサー部の信号処
理回路［１５］、［２５］、［３５］、［４５］にて其
々、バンドパスフィルター通過後Ａ／Ｄ変換されディジ
タル信号をＲＦ帯に変換後、送信機［１６］、［２
６］、［３６］、［４６］により信号処理部［５］へ送
出する。信号処理部の受信機［５１ａ］〜受信機［５１
ｄ］により受信されたデータは其々信号処理回路２［５
２ａ］〜信号処理回路２［５２ｄ］へ転送され、衝撃波
到達時刻を検出し、検出された衝撃波到達時刻又は、前
記仮の弾丸発射位置又は、弾着位置推定値又は、気象デ
ータ又は、地図データ等を利用して演算回路［５３］に
て弾丸の弾道及び発射位置を推定する。
【００２８】
【発明の効果】前述した様に音波により敵弾丸の発射位
置及び弾着位置を弾丸の爆発または不発に関わりなく推
定する事が出来る為、霧や雨等の天候でもこの発明によ
る効果を得る事が出来る。また、当システムにより取得
されたデータから砲弾の種類や気温、天候等による弾道
の解析、統計等の情報を得る事が出来る。
置及び弾着位置を弾丸の爆発または不発に関わりなく推
定する事が出来る為、霧や雨等の天候でもこの発明によ
る効果を得る事が出来る。また、当システムにより取得
されたデータから砲弾の種類や気温、天候等による弾道
の解析、統計等の情報を得る事が出来る。
【図１】 この発明による弾丸位置標定装置に関する一
実施例のブロック図である。
実施例のブロック図である。
【図２】 弾着地付近の各センサー部設置例及び、この
発明による弾着位置及び弾丸発射位置推定方法を説明す
るための略図である。
発明による弾着位置及び弾丸発射位置推定方法を説明す
るための略図である。
【図３】 任意の地点で弾丸頭部により発生する音波を
観測した場合の周波数を説明する略図である。
観測した場合の周波数を説明する略図である。
【図４】 弾丸飛翔時に発生した音波を任意の２地点で
観測した場合の周波数特性比較図である。
観測した場合の周波数特性比較図である。
【図５】 この発明による弾丸位置標定装置に関する位
置推定方法を説明するための略図である。
置推定方法を説明するための略図である。
【図６】 レベルが変化する信号に窓関数を施した場合
の時間軸中心と最大信号レベル位置を説明するための略
図である。
の時間軸中心と最大信号レベル位置を説明するための略
図である。
１ センサー部１ ２ センサー部２ ３ センサー部３ ４ センサー部４ ５ 信号処理部 ６ 操作部 １２、２２、３２、４２ 音響センサー １３、２３、３３、４３ ＧＰＳ １４、２４、３４、４４ 風向風速計 １５、２５、３５、４５ 信号処理回路 ５２ａ〜５２ｄ 信号処理回路２ ５３ 演算回路 ５５ 記憶回路 ６４ ディスプレイ ６５ 計算機 ６６ インターフェイス回路 ９０ 弾丸
Claims (1)
- 【請求項１】 弾丸から発生する音波及び弾丸発射音等
の時間差を検出するために離隔設置した少なくとも４個
以上の音響センサーと、各音響センサーで受波した信号
を後に記載する信号処理部へ転送する手段と、信号処理
部により処理された信号から各音響センサー位置での敵
弾丸の発射音到達時刻を検出し、各音響センサー間での
発射音到達時間差を検出する手段と、各音響センサーに
て取得した飛翔中の弾丸から発せられる飛翔音の周波数
成分を詳細な時刻毎に識別し記憶回路に保存する手段
と、各音響センサーにて前記弾丸飛翔音が弾丸の弾着時
に消滅する時刻を正確に検出する手段と、弾丸爆発時に
発生する音波が各音響センサーに到達した時刻を正確に
検出する手段と、弾丸飛翔音の周波数成分から飛翔する
弾丸の弾種を識別する手段と、各音響センサー設置位置
での前記弾丸爆発時の爆発音到達時刻又は、弾丸飛翔音
の消滅時刻から弾丸の弾着位置を気象条件を考慮して２
次元又は、３次元で推定する手段と、前記敵弾丸発射音
の各音響センサー設置位置での発射音到達時刻から仮の
弾丸発射位置を推定する手段と、弾丸発射位置及び弾着
位置の標高等の情報を得るための地図情報取得手段と、
味方陣地に離隔設置した少なくとも３個以上の音響セン
サーで味方が発射した弾丸の発射音を受波し、各音響セ
ンサーの設置位置及び発射音到達時刻等により、味方陣
地付近の風向及び風速を計測する手段と、各音響センサ
ー付近に設置した風向風速計及び温度センサーにより気
象情報を取得する手段と、敵の弾丸発射音を前記各音響
センサーで受波し、敵弾丸発射位置推定後に敵弾丸発射
位置から各音響センサー設置位置付近までの平均風向及
び風速を計測する手段と、前記仮の弾丸発射位置又は、
弾着位置推定値又は、弾種推定又は、地図データ等か
ら、敵弾丸射撃時の射撃角度及び初速を推測し、予め計
算された弾道計算値のライブラリーから最適な弾道計算
値を選択し、各音響センサー設置位置での弾丸飛翔音の
ドップラーシフトを弾道計算値及び気象条件から算出
し、取得した弾丸飛翔音の周波数特性と比較し、誤差情
報から弾丸発射位置又は射撃角を修正し、気象条件を考
慮して弾道計算及び飛翔音のドップラーシフト値の算出
を行い再度、前記による実測値と比較し誤差が一定値以
下になるまで繰返し行い、最終的に弾丸発射位置を推定
する手段と、飛翔弾丸の対気速度が音速以上の場合は、
前記各音響センサーで弾丸による衝撃波を受波し、衝撃
波到達時刻を其々検出する手段と、検出された衝撃波到
達時刻又は、前記仮の弾丸発射位置又は、弾着位置推定
値又は、気象データ又は、地図データ等を利用して弾丸
の弾道及び発射位置を推定する手段とを有することを特
徴とした弾丸位置標定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048752A JP2000205794A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 弾丸位置標定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11048752A JP2000205794A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 弾丸位置標定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000205794A true JP2000205794A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=12812026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11048752A Pending JP2000205794A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 弾丸位置標定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000205794A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-01-18 JP JP11048752A patent/JP2000205794A/ja active Pending
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