JP2007017307A - 距離検出装置、飛翔体妨害装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 同時に飛来する敵飛翔体までの距離を迅速に検出し、脅威度に応じた飛翔体妨害を行う。
【解決手段】 飛翔体Ｍ１，Ｍ２の探知方位情報に基づき、２台の撮像機器１２１，１２２が順次飛翔体Ｍ１，Ｍ２を共通して撮像画像の中央に捉える。各撮像機器１２１，１２２の飛翔体Ｍ１，Ｍ２を捉えた視軸の角度θ，φと、２台の撮像機器１２１，１２２間の距離Ｌとから、三角法により飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離Ｄ1,Ｄ2 を算出する。
この距離算出は、撮像機器１２１，１２２が飛翔体Ｍ１，Ｍ２を画面中央に捉え、そのときの視軸の角度θ，φから瞬時に行うことができるので、同時飛来の複数飛翔体Ｍ１，Ｍ２に対し、レーザ光照射による脅威度に則した飛翔体妨害により、航空機の被弾を的確に回避できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、飛翔体警戒装置等で探知された飛翔体の方位情報に基づき、当該飛翔体までの距離を検出する距離検出装置、及び飛翔体に妨害をかけて防御を図るとき、距離検出装置により検出された飛翔体までの距離情報に基づき、妨害をかけるべき飛翔体の優先度を得ることが可能な飛翔体妨害装置に関する。

航空機が飛翔体から攻撃をうけるとき、飛翔体による自機（航空機）に向けた誘導を妨害することにより、自機が攻撃を受けて被弾するのを回避することができる。

飛翔体の自機に向けた誘導を妨害するのに、レーザ光を照射可能な飛翔体妨害装置を自機に搭載し、レーザビームの飛翔体に向けた照射により、自機を追尾しようとしている飛翔体の赤外線シーカを飽和させる方法がある（例えば、特許文献１参照。）。

実際に、飛翔体に搭載された赤外線シーカを飽和させるためには、空間を捜索して、飛来する飛翔体を検出し、その検出した飛翔体のシーカにレーザ光の照準を合わせる必要がある。
特開２０００−６５４９７号公報

上記のように、飛翔体に搭載された赤外線シーカを飽和させて、飛翔体攻撃を回避しようとするには、ビーム幅を狭めたレーザ光を赤外線シーカに照射する必要があるが、空間を飛来する飛翔体に、ビーム幅の狭いレーザ光の照準を合わせるのは必ずしも容易ではなく、捉えた飛翔体に正確に照準を合わせるまでには所定の時間が必要とされる。

従って、自機（航空機）がもしも複数の飛翔体から同時攻撃を受けているような場合は、いずれか１つの飛翔体に対するレーザ光照射の照準合わせを行っている間に、より接近した位置から攻撃してくる他の飛翔体の被弾を受ける恐れがある。

そこで本発明は、複数の飛翔体から同時攻撃を受けたときに、より自機の近くに位置して、脅威度のより高い飛翔体から順序良く飛翔体防御可能な飛翔体妨害装置、及びその飛翔体妨害装置に採用して好適な距離検出装置を提供することを目的とする。

本発明の距離検出装置は、空間を捜索し、探知した飛翔体の方位情報を出力する探知手段と、予め基準軸上に間隔を有して設置されるとともに、個々に視軸の向きを変えて、前記探知手段で探知された１の飛翔体を共通して撮像可能な複数の撮像手段と、前記基準軸上に設置された複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段の視軸と前記基準軸との各なす角度とから前記探知した飛翔体までの距離を算出する算出手段とを具備することを特徴とする。

本発明の飛翔体妨害装置は、予め基準軸上に間隔を有して設置されるとともに、個々に視軸の向きを変えた飛翔体の撮像により、複数個の飛翔体を順次共通して撮像する複数の撮像手段と、前記基準軸上に設置された複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段の視軸と前記基準軸との各なす角度とから共通して撮像した飛翔体までの距離を順次算出する算出手段と、この算出手段で算出された各飛翔体までの距離データを比較して、各飛翔体に対する防御優先度を判定する優先度判定手段と、この優先度判定手段により判定された防御優先度に沿って、前記複数個の飛翔体に向けてレーザビームを順次照射するレーザ光照射手段とを具備することを特徴とする。

本発明の距離検出装置は、探知した飛翔体の方位情報を出力する探知手段と、この探知手段で探知された１の飛翔体を共通して撮像可能な複数の撮像手段と、これら複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段の視軸と基準軸との各なす角度から探知した飛翔体までの距離を算出する算出手段とを備え、飛来する飛翔体までの距離を、三角法により迅速に検出することができる。

本発明の飛翔体妨害装置は、複数個の飛翔体を順次共通して撮像する複数の撮像手段と、これら複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段における視軸が基準軸との各なす角度から共通して撮像した飛翔体までの距離を順次算出する算出手段と、算出された各距離データを比較して各飛翔体に対する防御優先度を判定する優先度判定手段と、この優先度判定手段により判定された防御優先度に沿って、各飛翔体に向けてレーザビームを順次照射するレーザ光照射手段を備え、複数個の飛翔体の同時攻撃を受けても、順序よく飛翔体妨害を行い、航空機が被弾するのを回避できる。

以下、本発明による飛翔体妨害装置を搭載した航空機の一実施例を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。

すなわち、図１は本発明に係る航空機の一実施例を示した構成図である。

航空機（自機）Ｋは、飛翔体妨害装置１を搭載し、その搭載された飛翔体妨害装置１は、探知器１１と、２台の撮像機器１２１，１２２と、算出回路１３と、優先度判定回路１４と、各撮像機器１２１，１２２にそれぞれ対をなして取り付けられたレーザ光照射器１５１，１５２と、効果判定回路１６とからなり、これらは伝送路１７により共通接続されて構成されている。

探知器１１は、いわゆる飛翔体警戒装置（ＭＷＳ）からなり、ＣＣＤで構成された紫外線センサが広域空間を捜索し、飛来する複数個の飛翔体Ｍ１，Ｍ２が放出する紫外線を検出する。探知器１１は、各飛翔体Ｍ１，Ｍ２が放出する紫外線を検知することにより、飛翔体Ｍ１，Ｍ２の探知方位情報を出力することができ、出力された各飛翔体Ｍ１，Ｍ２の方位情報は、伝送路１７を介して２台の撮像機器１２１，１２２に供給される。

２台の撮像機器１２１，１２２は赤外線カメラで構成され、航空機Ｋの機体に距離Ｌの間隔を隔てて据え付けられ、それぞれ視野方向すなわち視軸を上下左右に回動あるいは旋回可能に据え付けられている。

すなわち、図１に示したように、航空機Ｋが飛行する三次元の空間をＸ−Ｙ−Ｚ座標軸で表し、航空機Ｋは水平方向（Ｘ−Ｙ領域面）に飛行しているとしたとき、撮像機器１２１，１２２は、水平飛行する航空機Ｋの機体に水平方向（Ｘ軸方向）の基準軸上に距離Ｌを有して据え付けられている。

また、各撮像機器１２１，１２２の据え付け位置を結ぶ線を基準軸としたとき、各撮像機器１２１，１２２は、その基軸と視軸との間のなす角度情報を、伝送路１７を介して算出回路１３に送信するように構成されている。

個々の撮像機器１２１，１２２は、探知器１１から供給された各飛翔体Ｍ１，Ｍ２の各方位情報に基づき、それぞれの飛翔体Ｍ１，Ｍ２を選択的に捉えて追尾可能であるとともに、順次共通して飛翔体（Ｍ１あるいはＭ２）の映像を各画面中央に捉え、そのときの撮像機器１２１，１２２における視軸の角度情報を算出回路１３に供給する。

算出回路１３は、優先度判定回路１４及び効果判定回路１６とともに、記憶素子やＣＰＵを有するコンピュータで構成され、記憶素子には各撮像機器１２１，１２２間の距離Ｌのデータが予め記憶されている。

そこで、算出回路１３は、その記憶された２台の撮像機器１２１，１２２間の距離Ｌの値と、いずれか１の飛翔体（Ｍ１またはＭ２）を撮像画面の中央に捉えたときの各視軸と基準軸Ｒとのなす角度情報を各撮像機器１２１，１２２から受け、以下説明するように、いわゆる三角法による距離測定により、順次当該１の飛翔体（Ｍ１及びＭ２）までの距離を算出する。

すなわち、基準軸Ｒ上に距離Ｌだけ離れて設置された撮像機器１２１，１２２は、探知器１１から供給される飛翔体Ｍ１及びＭ２の各方位情報に基づき、赤外線カメラの視軸の向きを制御し、当該飛翔体Ｍ１及びＭ２が放出する赤外線を視野内に捕捉し、撮像画面の中央位置に捉えたとき、図２に示したように、そのときの基準軸Ｒと各視軸とのなす角度θ，φの角度データを算出回路１３に順次供給する。

算出回路１３は、各撮像機器１２１，１２２から、飛翔体Ｍ１及びＭ２を捉えたときの各撮像機器１２１，１２２における基準軸Ｒとのなす角度θ，φの観測データの供給を受けて、撮像機器１２１から飛翔体Ｍ１（及びＭ２）までの距離Ｄ1M1 (及びＤ1M2 )を、以下説明するように、三角法により順次算出し、優先度判定回路１４に供給する。

すなわち、図２に示したように、距離Ｌ隔てた撮像機器１２１，１２２が、基準軸Ｒとのなす角度θ，φで飛翔体Ｍ１（あるいはＭ２）を捉えたとものとする。

飛翔体Ｍ１（あるいはＭ２）を通る直線が基準軸Ｒと垂直に交差する交点をＰとしたとき、交点Ｐから撮像機器１２１及び撮像機器１２２までの距離をそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２となる。

そこで、交点ＰとＭ１（あるいはＭ２）までの距離ｄM1(あるいはｄM2 )は、下記式（１）により表される。

ｄM1(ｄM2 )＝Ｌ・ｔａｎθ・ｔａｎφ／（ｔａｎθ＋ｔａｎφ） （１）
従って、撮像機器１２１から、たとえば飛翔体Ｍ１までの距離Ｄ1M1は、下記（２）式により求めることができる。

Ｄ1M1＝ｄM1／ｓｉｎθ （２）
なお、撮像機器１２２から飛翔体Ｍ１までの距離Ｄ2M1は、同様にして、下記（３）により求めることができる。

Ｄ2M1＝ｄM1／ｓｉｎφ （３）
このようにして、各撮像機器１２１，１２２は、探知器１１からの飛翔体Ｍ１，Ｍ２の方位情報に基づき、飛翔体Ｍ１及び飛翔体Ｍ２を撮像画面中央に捉え、そのときの各基準軸Ｒとのなす角度θ，φを算出回路１３に供給するので、算出回路１３は、各撮像機器１２１，１２２における飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離Ｄ1M1,Ｄ1M2、Ｄ2M1,Ｄ2M2 を順次算出して、優先度判定回路１４に供給する。

優先度判定回路１４は、算出回路１３から供給された各飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離Ｄ1M1,Ｄ1M2 及びＤ2M1,Ｄ2M2 から、異なる飛翔体との間の距離を比較し、より距離の短い方の飛翔体から順に、自機（航空機Ｋ）における脅威度が大であると判定し、判定した脅威度に沿った順位情報をレーザ光照射器１５１，１５２に供給する。

レーザ光照射器１５１，１５２は、それぞれ撮像機器１２１，１２２に対応して連結構成され、照射されるレーザ光の光軸方向が、対応する撮像機器１２１，１２２の各視軸方向に一致して平行するように構成されている。

撮像機器１２１，１２２は、探知器１１からの飛翔体探知方位情報の供給を受け、その方位情報に基づき、飛翔体Ｍ１，Ｍ２を追尾するように構成されているので、優先度判定回路１４からの判定結果に基づく、より距離の短い飛翔体から順に、撮像機器１２１，１２２の視軸方向が向くように制御する。

このように、撮像機器１２１，１２２は、優先度判定回路１４からの判定結果に基づき、妨害すべき順序で、該当する飛翔体のシーカに向けてレーザ光の光軸方向を制御するので、撮像機器１２１，１２２と一体に連結構成されたレーザ光照射器１５１，１５２は、該当する飛翔体の赤外線シーカに合わせてレーザ光を照射することができる。

また、図では、詳細構成を示していないが、この実施例のレーザ光照射器１５１，１５２は、それぞれ受光器を備え、照射したレーザ光の飛翔体Ｍ１，Ｍ２からの反射光を受光し、光電変換した後、伝送路１７を介して効果判定器１６に供給する。

レーザ光照射器１５１，１５２から照射されたレーザ光が、飛翔体Ｍ１，Ｍ２の赤外線シーカに当たって反射され、反射レーザ光がレーザ光照射器１５１，１５２の受光器で検出されたとき、効果判定器１６は、その反射光を基に赤外線シーカの種別を識別することができ、その識別結果は伝送路１７を介して該当するレーザ光照射器１５１，１５２に送信される。

従って、レーザ光照射器１５１，１５２は、効果判定器１６における識別結果のフィードバック制御により、飛翔体Ｍ１，Ｍ２に対する妨害が適切に行われ、自機（航空機Ｋ）に向けた誘導追尾が正しく行われないようにすることができる。

上記のように、この実施例の航空機Ｋによれば、搭載された飛翔体妨害装置１が、飛来する飛翔体までの距離を迅速に測定可能な距離検出装置を装着したので、航空機Ｋがたとえ複数飛翔体による同時攻撃を受けたとしても、脅威度の高い飛翔体から順に飛翔体妨害を施すので、飛翔体の自機に向けた誘導妨害を有効に果たして、自機が飛翔体に被弾するのを回避できる。

なお、上記実施例の説明において、自機（航空機Ｋ）と飛来する飛翔体Ｍ１，Ｍ２との間の距離を検出するとき、撮像機器１２１，１２２を結ぶ直線を基準軸Ｒとし、撮像機器１２１，１２２が各飛翔体Ｍ１，Ｍ２を捉えた方向での、視軸と基準軸Ｒとのなす角度θ，φから、三角法により、各飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離Ｄ1M1，Ｄ1M2、Ｄ2M1，Ｄ2M2 を算出する旨説明したが、基準軸ＲをＸ軸方向とし、Ｘ−Ｙ方向を水平面、Ｘ−Ｚ方向を鉛直面とするＸ−Ｙ−Ｚ座標からなる３次元の空間内で、各撮像機器１２１，１２２から飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの方位ベクトルを水平面、及び鉛直面にそれぞれ投影し、同じく投影された各撮像機器１２１，１２２における視軸の角度θ，φから、同様に、三角法により飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離を算出することができる。

そこで、飛翔体Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を各撮像機器１２１，１２２が捉えたとき、各撮像機器１２１，１２２の視軸が飛翔体Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を捉えた角度θ，φのＸ−Ｙ−Ｚ座標における水平面及び垂直面への投影値から、同じく三角法により飛翔体Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）までの距離を算出する手順を、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。

図３（ａ）及び（ｂ）は、三次元のＸ−Ｙ−Ｚ座標内において、各撮像機器１２１，１２２の視軸が基準軸Ｒに対するなす角度θ，φで飛翔体Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）を捉えたとしたときの投影図で、図３（ａ）は、水平面（Ｘ−Ｙ面）に飛翔体Ｍの位置を投影した図（すなわち、航空機Ｋを真上から見て水平面に投影した投影図）、図３（ｂ）は、鉛直面（Ｘ−Ｚ面）に飛翔体Ｍの位置を投影した図（すなわち、航空機Ｋを正面から見て鉛直面に投影した投影図）である。

図３（ａ）において、撮像機器１２１の飛翔体Ｍに向けた視軸と基準軸Ｒとのなす角度をθa、撮像機器１２２における同じく飛翔体Ｍに向けた視軸と基準軸Ｒとのなす角度をφa、飛翔体Ｍを通る直線が基準軸Ｒと垂直に交差する交点をＰaとしたとき、交点Ｐaと飛翔体Ｍまでの距離Ｄa は、三角法により、下記（５）式で表される。

Ｄa ＝Ｌ・ｔａｎθa・ｔａｎφa ／（ｔａｎθa ＋ｔａｎφa ） (５)
従って、撮像機器１２１から飛翔体Ｍまでの距離Ｄ1a は次の（６）式で求められる。

Ｄ1a ＝Ｄa ／ｓｉｎθa (６)
次に、図３（ｂ）において、撮像機器１２１の飛翔体Ｍに向けた視軸と基準軸Ｒとのなす角度をθe、撮像機器１２２における同じく飛翔体Ｍに向けた視軸と基準軸Ｒとのなす角度をφe、飛翔体Ｍを通る直線が基準軸Ｒと垂直に交差する交点をＰeとしたとき、交点Ｐe と飛翔体Ｍまでの距離Ｄ1e は、三角法により、下記（７）式で表される。

Ｄe ＝Ｌ・ｔａｎθe・ｔａｎφe ／（ｔａｎθe ＋ｔａｎφe ） (７)
そこで、撮像機器１２１から飛翔体Ｍまでの実距離長さＤ1 は、飛翔体Ｍの位置の水平面に投影されたときの撮像機器１２１から飛翔体Ｍまでの距離Ｄ1a と、この距離Ｄ1a と直交し、飛翔体Ｍの位置を垂直面に投影されたときの水平面からの距離Ｄeとで形成される三角形の長辺の長さであるから、撮像機器１２１から飛翔体Ｍまでの実距離長さＤ1 は、下記（８）式により求められる。

Ｄ1 ＝√（Ｄ1a² ＋Ｄｅ² ） （８）
上記説明は、撮像機器１２１から飛翔体Ｍまでの距離検出について説明したが、撮像機器１２２から飛翔体Ｍまでの距離検出も、同様にして算出できる。

なお、上記説明の実施例では、距離Ｌだけ隔てた２台の撮像機器１２１，１２２により、たとえば撮像機器１２１から飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離Ｄ1,Ｄ2 を検出したが、撮像機器をさらに追加し、３台以上の撮像機器を適宜組み合わせることによって、同一飛翔体Ｍ１，Ｍ２に対し複数の距離測定値が得られるから、距離検出の精度をより高めることができる。

また、上記実施例の説明では、飛翔体Ｍ１，Ｍ２に対する脅威度を、自機（航空機Ｋ）までの距離に基づいて判定し、妨害すべき相手飛翔体の順位を決定し、その決定した順位に沿い、２つのレーザ光照射器１５１，１５２が一致して、同一の相手飛翔体に対してレーザビームを照射する旨説明したが、妨害する相手飛翔体に対する順位が確保されれば、２つのレーザ光照射器１５１，１５２が飛翔体を個別に妨害するようにしても良い。

また、各撮像機器１２１，１２２から各飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離と、２つの撮像機器１２１，１２２間の距離Ｌを比較したとき、一般に、距離Ｌの長さは、撮像機器１２１，１２２から飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離の長さと比べて著しく短い。

従って、上記実施例の説明では、各撮像機器１２１，１２２と飛翔体Ｍ１，Ｍ２との距離をそれぞれ算出し、算出された各距離データにより、防御優先度を判定する旨説明したが、いずれか一方の撮像機器と飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの算出結果を他の撮像機器と飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離に援用することもできる。

また、上記実施例の説明において、撮像機器１２１，１２２とレーザ光照射器１５１，１５２とは機能上区別しつつも連動して動作する旨説明したが、航空機に搭載される飛翔体妨害装置においては、いわゆる追尾照準器として両者が一体構成として機能動作しても良い。

また、上記実施例の説明では、自機（航空機Ｋ）は探知器を搭載している旨説明したが、探知器を母機のような他の航空機に搭載されたり、あるいは地上に設置されたレーダ装置に探知器の役割を持たせることもできる。

上記説明のように、この実施例の航空機Ｋは、同時に複数個飛来する飛翔体Ｍ１，Ｍ２までの距離（Ｄ１，Ｄ２）算出を迅速に行い、その算出結果に基づき脅威度を比較判定し、妨害用のレーザ光の照射操作を、飛翔体Ｍ１，Ｍ２の自機（航空機Ｋ）に対する脅威度が大の飛翔体から順に実行することができるので、従来のように、うっかりすると脅威度が小さい飛翔体に対するレーザ光の照射を先に行ってしまい、より脅威度の大なる飛翔体からの攻撃を受けてしまうような不具合を回避することができる。

本発明による飛翔体妨害装置を搭載した航空機の一実施例を示した概略構成図である。 図１に示した飛翔体妨害装置における距離検出方法を説明した説明図である。 図１に示した飛翔体妨害装置における他の距離検出方法を説明した説明図である。

符号の説明

１ 飛翔体妨害装置
１１ 探知器（探知手段）
１２１，１２２ 撮像機器（撮像手段）
１３ 算出回路（算出手段）
１４ 優先度判定回路（優先度判定手段）
１５１，１５２ レーザ光照射器（レーザ光照射手段）
１６ 効果判定回路（効果判定手段）
１７ 伝送路
Ｄ1，Ｄ2 飛翔体までの距離
Ｋ 航空機
Ｌ 撮像機器間の距離
Ｍ1,Ｍ2 飛翔体

Claims (4)

1. 空間を捜索し、探知した飛翔体の方位情報を出力する探知手段と、
   予め基準軸上に間隔を有して設置されるとともに、個々に視軸の向きを変えて、前記探知手段で探知された１の飛翔体を共通して撮像可能な複数の撮像手段と、
   前記基準軸上に設置された複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段の視軸と前記基準軸との各なす角度とから前記探知した飛翔体までの距離を算出する算出手段と
   を具備することを特徴とする距離検出装置。
2. 予め基準軸上に間隔を有して設置されるとともに、個々に視軸の向きを変えた飛翔体の撮像により、複数個の飛翔体を順次共通して撮像する複数の撮像手段と、
   前記基準軸上に設置された複数の撮像手段間の距離と、各撮像手段の視軸と前記基準軸との各なす角度とから共通して撮像した飛翔体までの距離を順次算出する算出手段と、
   この算出手段で算出された各飛翔体までの距離データを比較して、各飛翔体に対する防御優先度を判定する優先度判定手段と、
   この優先度判定手段により判定された防御優先度に沿って、前記複数個の飛翔体に向けてレーザビームを順次照射するレーザ光照射手段と
   を具備することを特徴とする飛翔体妨害装置。
3. 空間を捜索し、探知した飛翔体の方位情報を前記複数の撮像手段に供給する探知手段を具備し、
   前記複数の撮像手段は、前記飛翔体の方位情報に基づき視軸の向きを変えるように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の飛翔体妨害装置。
4. 前記レーザ光照射手段により照射されたレーザビームの前記飛翔体からの反射光を受信して、当該飛翔体に対する妨害効果の程度を判定する効果判定手段を具備することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の飛翔体妨害装置。
   
   
   

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