JP2007081054A - レーザ電源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザビーム送光装置を飛行体に搭載する場合に、レーザビーム送光装置への電力供給を人手を要さずに行なうことができ、これにより電力供給における労力の低減を図り、飛行体の総電力使用量を減少させることが可能なレーザ電源制御装置を提供する。
【解決手段】電力制御部１６において、ＧＰＳ／慣性航法装置から得られる航空機の高度情報を利用して、航空機が地上から上空へ上昇する際にその高度がデータベース１６１中の第１しきい値に達した時点、つまり目標Ｔの射程距離外に達した時点で人手を要することなく自動的に送光部１１に対する電力供給をオフし、また航空機が上空から地上へ下降する際にその高度がデータベース１６１中の第２しきい値以下になった時点、つまり目標の射程距離内に入った時点で人手を要することなく自動的に送光部１１に対する電力供給をオンするようにしている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば飛行体に搭載されるレーザビーム送光装置の電源制御を行うためのレーザ電源制御装置に関する。

従来より、航空機にあっては、撮像装置を搭載して、その撮像画像を解析することで移動目標の検出・追尾を行なうものがある。そして、検出・追尾が行なわれた移動目標に対しレーザビーム送光装置によりレーザビームを放射して移動目標の移動方向をずらして上記航空機を防御する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。

ところで、上記航空機では、レーザビーム送光装置を駆動させるために、大電力が必要となり、限られた航空機の発電量では他の搭載機器の運用を圧迫することになる。この場合、航空機の操縦者もしくは乗組員がレーザビーム送光装置の必要性を判断して、レーザビーム送光装置への電力供給のオン・オフを手動により行なう手法がある。
ＵＳ６，３６９，８８５Ｂ１。

しかしながら、上記レーザビーム送光装置への電力供給方法を、航空機の操縦者もしくは乗組員が電力供給の必要性を判断して手動により行なわれるので、航空機の操縦者もしくは乗組員の負担が大きかった。

そこで、この発明の目的は、レーザビーム送光装置を飛行体に搭載する場合に、レーザビーム送光装置への電力供給を人手を要さずに行なうことができ、これにより電力供給における労力の低減を図り、飛行体の総電力使用量を減少させることが可能なレーザ電源制御装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するために、以下のように構成される。
飛行体に搭載され、当該飛行体にて検出された移動目標に対しレーザ光を放射する光学装置と、飛行体にて得られ当該飛行体の動作状態に関する条件情報に基づいて、光学装置に対する電力供給をオン・オフする電力制御手段とを備えるようにしたものである。なお、条件情報には、飛行体の高度情報、飛行体の脚位置情報、飛行体の着地状態もしくは地上に対し水平に飛行している状態を基準とし、この基準に対する飛行体の姿勢情報のうちの少なくとも１つを用いる。

この構成によれば、飛行体の高度情報、飛行体の脚位置情報及び飛行体の姿勢情報の少なくとも１つを利用して、飛行体が地上から上空へ上昇する途中、つまり移動目標が移動できる範囲外に達した時点で人手を要することなく自動的に光学装置に対する電力供給がオフされ、また飛行体が上空から地上へ下降する途中、つまり移動目標が移動できる範囲内に入った時点で人手を要することなく自動的に光学装置に対する電力供給がオンされる。

従って、光学装置への電力供給における労力の低減を図り、飛行体の総電力使用量を減少させることが可能となり、他の搭載機器への電力の配分、さらには発電機の負荷を低減することによる燃料消費の抑制効果を生むことができる。

電力制御手段は、条件情報として、飛行体の高度情報、飛行体の脚位置情報、及び飛行体の着地状態もしくは地上に対し水平に飛行している状態を基準としてこの基準に対する飛行体の姿勢情報の任意の組み合わせを用いるとき、飛行体の高度値、飛行体の脚位置、基準に対する飛行体の姿勢角度がそれぞれしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上である場合に、光学装置に対する電力供給をオフすることを特徴とする。

この構成によれば、光学装置に対する電力供給をオフまたはオンする際に、高度情報だけでなく、飛行体の脚位置情報及び姿勢情報に基づいて、光学装置に対する電力供給のオフまたはオンが可能かどうかを判定するようにしている。このため、しきい値地点に地上があっても、飛行体の脚位置情報及び姿勢情報を用いることにより適切な電力供給のオン・オフ処理を行うことができ、これにより光学装置への電力供給における信頼性をさらに高めることができる。

光学装置は、飛行体の周囲の少なくとも一部を視野とし、この視野内に入る移動目標を画像処理して検出する撮像部と、撮像部の視野方向にレーザ光を放射するレーザ送光部とを備え、電力制御手段は、条件情報に基づいて、レーザ送光部に対する電力供給をオン・オフすることを特徴とする。

この構成によれば、レーザ送光部に対する電力供給がオフされても、撮像部により移動目標の検出・追尾が可能であるので、万一飛行体が上空を飛行中であっても、移動目標から逃げることができる。

電力制御手段は、条件情報として飛行体の高度情報を用い、飛行体が地上から上空へ上昇するとき、飛行体の高度値が第１のしきい値以上であるか否かを判定し、この第１のしきい値以上となった場合に、光学装置に対する電力供給をオフし、飛行体が上空から地上へ下降するとき、飛行体の高度値が第１のしきい値とは異なる第２のしきい値以下であるか否かを判定し、この第２のしきい値以下となった場合に、光学装置に対する電力供給をオンすることを特徴とする。

この構成によれば、飛行体の上昇・下降に対し異なる第１及び第２のしきい値を設定することで、飛行体が地上から上空へ上昇する場合については高度値が第１のしきい値以上になった時点で光学装置に対する電力供給をオフし、飛行体が上空から地上へ下降する場合については高度値が第２のしきい値以下となった時点で光学装置に対する電力供給をオンするというように、飛行体の上昇・下降ごとに最適な電力供給のオン・オフ処理を行うことができる。

以上詳述したようにこの発明によれば、レーザビーム送光装置を飛行体に搭載する場合に、レーザビーム送光装置への電力供給を人手を要さずに行なうことができ、これにより電力供給における労力の低減を図り、飛行体の総電力使用量を減少させることが可能なレーザ電源制御装置を提供することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明に係わるレーザ電源制御装置を航空機に搭載し、目標からの命中を回避する様子を示している。

航空機ＡＰは、上昇中に地上から目標Ｔを命中させられる恐れがある。そこで、航空機ＡＰは、目標Ｔに対しレーザビームを照射することにより、目標Ｔの移動方向をずらすようにしている。

図２は、この発明に係わるレーザ電源制御装置の一実施形態として、航空機ＡＰの自己防御装置に組み込まれる場合の構成を示すブロック図である。

図２に示す装置は、送光部１１と撮像部１２とに大別され、それぞれをレドームＲＤに収容する構成となっている。レドームＲＤは、ジンバル機構１３によってヨー方向及びピッチ方向に回動自在に支持される。

送光部１１は、レーザビームを放射する。撮像部１２は、視野内の目標Ｔの像を捉える。

撮像部１２において、取り込まれた目標Ｔの像は、画像処理部１４に送られ、所定の画像処理に供される。この所定の画像処理としては、撮像される画面ごとの輪郭抽出、ＲＧＢ処理等が挙げられる。この画像処理部１４の出力は、追尾信号生成部１５に送られる。

追尾信号生成部１５は、上記画像処理部１４の出力から画面間の重心移動を求め、その移動方向及び移動量に基づいて追尾信号を生成する。この追尾信号は、ジンバル機構１３に供給され、送光部１１のレーザ照射方向及び撮像部１２の視野を目標Ｔ中心に位置させる制御に供される。

ところで、この実施形態において、送光部１１の動作に必要な電力は、電力制御部１６によって選択的に供給される。電力制御部１６には、データベース１６１が設けられている。このデータベース１６１には、図３に示すように、航空機ＡＰの高度しきい値、脚位置しきい値及び姿勢しきい値と、送光部１１に対する電力供給のオン・オフ（入・切）を示す情報との対応関係を表すデータが格納されている。なお、高度値は海面０メートルを基準とした高度であり、脚位置は航空機ＡＰの車輪の上げ下げを示す値であり、姿勢は、航空機ＡＰの着地状態もしくは地上に対し水平に飛行している状態を基準とし、この基準に対する航空機ＡＰの姿勢角度値である。また、航空機ＡＰが上昇にあるときの高度しきい値と、航空機ＡＰが下降にあるときの高度しきい値はそれぞれ異なる。

そして、電力制御部１６は、航空機ＡＰのＧＰＳ／慣性航法装置（図示せず）から得られる高度情報、脚位置情報、姿勢情報がデータベース１６１に記憶されているしきい値以上であるか否か、もしくはしきい値未満であるか否かを判定し、この判定結果に基づいて、送光部１１に対する電力供給のオン・オフ制御を行う。

上記構成において、以下にその特徴となる処理動作について説明する。
図４は、航空機ＡＰの飛行パターンの例である。すなわち、離陸前の準備から離陸、上昇、巡航、下降、低高度飛行、着陸時には高度が変わることを示している。

図５は、従来の電力投入パターンである。従来は、準備時に送光部１１に対し電力を投入し着陸するまで、手動で停止させる以外に停止することはできない。これは電源投入後、レーザが安定するまでは使用できないため、常にレーザビームを発振状態にしておく必要がある。この場合、航空機ＡＰの発電量の大半が送光部１１で使用されるため、他の搭載機器の運用を圧迫することになる。

そこで、この実施形態では、電力制御部１６において送光部１１に対する電力供給のオン・オフ制御を実行する。図６は、その制御処理の１例を示す。
図７に示す準備期間において、電力制御部１６は、電源投入により送光部１１への電力供給を行ない（ステップＳＴ６ａ）、航空機ＡＰのＧＰＳ／慣性航法装置から得られる高度情報から航空機ＡＰの高度を監視し（ステップＳＴ６ｂ）、データベース１６１に記憶された上昇時のしきい値（第１しきい値）以上になるか否かの判定を行う。そして、航空機ＡＰが離陸して上昇していくことにより、高度が第１しきい値以上になった時点で（Ｙｅｓ）、電力制御部１６は脚位置が上げ、姿勢が上向きであるか否かの判定を行ない（ステップＳＴ６ｃ）、脚位置が上げ、姿勢が上向きである場合に（Ｙｅｓ）、送光部１１への電力供給をオフする（ステップＳＴ６ｄ）。

この状態では、撮像部１２のみが作動し、目標Ｔの検出・追尾処理を続行する。なお、目標Ｔのほとんどは地対空ミサイルであり、射程が短いため、航空機ＡＰが上空を巡航しているときには、送光部１１は必要とされない。

次に、航空機ＡＰが上空から地上へ下降するとき、電力制御部１６はＧＰＳ／慣性航法装置から得られる高度情報から航空機ＡＰの高度を監視し（ステップＳＴ６ｅ）、データベース１６１に記憶された下降時のしきい値（第２しきい値）以下になるか否かの判定を行う。

そして、航空機ＡＰが下降していくことにより、高度が第２しきい値以下になった時点で（Ｙｅｓ）、電力制御部１６は送光部１１への電力供給をオンする（ステップＳＴ６ｆ）。

以上のように上記実施形態では、電力制御部１６において、ＧＰＳ／慣性航法装置から得られる航空機ＡＰの高度情報を利用して、航空機ＡＰが地上から上空へ上昇する際にその高度がデータベース１６１中の第１しきい値に達した時点、つまり目標Ｔの射程距離外に達した時点で人手を要することなく自動的に送光部１１に対する電力供給をオフし、また航空機ＡＰが上空から地上へ下降する際にその高度がデータベース１６１中の第２しきい値以下になった時点、つまり目標Ｔの射程距離内に入った時点で人手を要することなく自動的に送光部１１に対する電力供給をオンするようにしている。

従って、送光部１１への電力供給における労力の低減を図り、航空機ＡＰの総電力使用量を減少させることが可能となり、他の搭載機器への電力の配分、さらには発電機の負荷を低減することによる燃料消費の抑制効果を生むことができる。

また、上記実施形態では、電力制御部１６において、送光部１１に対する電力供給をオフまたはオンする際に、ＧＰＳ／慣性航法装置から得られる航空機ＡＰの高度情報及び姿勢情報に基づいて、送光部１１に対する電力供給のオフまたはオンが可能かどうかを判定するようにしている。このため、しきい値地点に地表があるような如何なる地形にあっても、航空機ＡＰの高度情報及び姿勢情報を用いることにより送光部１１に対する適切な電力供給のオン・オフ処理を行うことができ、これにより送光部１１への電力供給における信頼性をさらに高めることができる。

また、上記実施形態では、送光部１１に対する電力供給がオフされても、撮像部１２により目標Ｔの検出・追尾が可能であるので、万一航空機ＡＰが上空を飛行中に目標Ｔが接近しても、目標Ｔから逃げる等の対処を講じることができる。

さらに、上記実施形態では、電力制御部１６において、航空機ＡＰの上昇・下降に対し異なる第１及び第２のしきい値をデータベース１６１中に設定することで、航空機ＡＰが地上から上空へ上昇する場合については高度値が第１のしきい値以上になった時点で送光部１１に対する電力供給をオフし、航空機ＡＰが上空から地上へ下降する場合については高度値が第２のしきい値以下となった時点で送光部１１に対する電力供給をオンするというように、航空機ＡＰの上昇・下降ごとに送光部１１への最適な電力供給のオン・オフ処理を行うことができる。

なお、上記実施形態では、送光部１１への電力供給のオン・オフの判断に用いられる条件情報に航空機ＡＰの高度情報、航空機ＡＰの脚位置情報、航空機ＡＰの姿勢情報を用いる例について説明した。しかしこれに限ることなく、高度情報のみ、脚位置情報のみ、姿勢情報のみであってもよく、また任意の組み合わせであってもよい。さらに、航空機ＡＰの高度情報、航空機ＡＰの脚位置情報、航空機ＡＰの姿勢情報以外の他の条件情報を用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、目標Ｔの検出・追尾に送光部１１及び撮像部１２を用いる例について説明したが、外部の目標探知装置を使用することはもちろん、送光部１１及び撮像部１２が一体構成となる光学装置を用いるようにしてもよい。

その他、航空機の種類、レーザ電源制御装置の構成、送光部への電力供給のオン・オフ制御手順等についても、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

この発明に係わるレーザ電源制御装置を航空機に搭載し、目標からの命中を回避する様子を示す図。 この発明に係わるレーザ電源制御装置の一実施形態として、航空機の自己防御装置に組み込まれる場合の構成を示すブロック図。 図２に示した電力制御部のデータベースの記憶例を示す図。 航空機の飛行パターンの例を示す図。 従来の電力投入パターンを示す図。 同実施形態における電力制御部の制御処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における電力投入パターンを示す図。

符号の説明

１１…送光部、１２…撮像部、１３…ジンバル機構、１４…画像処理部、１５…追尾信号生成部、１６…電力制御部、１６１…データベース、ＲＤ…レドーム、ＡＰ…航空機、Ｔ目標。

Claims (7)

1. 飛行体に搭載され、当該飛行体にて検出された移動目標に対しレーザ光を放射する光学装置と、
   前記飛行体にて得られ当該飛行体の動作状態に関する条件情報に基づいて、前記光学装置に対する電力供給をオン・オフする電力制御手段とを具備したことを特徴とするレーザ電源制御装置。
2. 前記電力制御手段は、前記条件情報として前記飛行体の高度情報を用いるとき、前記飛行体の高度値がしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオフし、しきい値未満となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオンすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。
3. 前記電力制御手段は、前記条件情報として前記飛行体の脚位置情報を用いるとき、前記飛行体の脚位置がしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオフし、しきい値未満となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオンすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。
4. 前記電力制御手段は、前記条件情報として前記飛行体の着地状態もしくは地上に対し水平に飛行している状態を基準とし、この基準に対する前記飛行体の姿勢情報を用いるとき、前記基準に対する前記飛行体の姿勢角度がしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオフし、しきい値未満となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオンすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。
5. 前記電力制御手段は、前記条件情報として、前記飛行体の高度情報、前記飛行体の脚位置情報、及び前記飛行体の着地状態もしくは地上に対し水平に飛行している状態を基準としてこの基準に対する前記飛行体の姿勢情報の任意の組み合わせを用いるとき、前記飛行体の高度値、前記飛行体の脚位置、前記基準に対する前記飛行体の姿勢角度がそれぞれしきい値以上であるか否かを判定し、しきい値以上である場合に、前記光学装置に対する電力供給をオフすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。
6. 前記光学装置は、前記飛行体の周囲の少なくとも一部を視野とし、この視野内に入る前記移動目標を画像処理して検出する撮像部と、前記撮像部の視野方向にレーザ光を放射するレーザ送光部とを備え、
   前記電力制御手段は、前記条件情報に基づいて、前記レーザ送光部に対する電力供給をオン・オフすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。
7. 前記電力制御手段は、前記条件情報として前記飛行体の高度情報を用い、前記飛行体が地上から上空へ上昇するとき、前記飛行体の高度値が第１のしきい値以上であるか否かを判定し、この第１のしきい値以上となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオフし、前記飛行体が上空から地上へ下降するとき、前記飛行体の高度値が第１のしきい値とは異なる第２のしきい値以下であるか否かを判定し、この第２のしきい値以下となった場合に、前記光学装置に対する電力供給をオンすることを特徴とする請求項１記載のレーザ電源制御装置。

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