JP2009250584A - 飛しょう体誘導システム - Google Patents

Abstract

【課題】 パッシブ誘導を行う飛しょう体において、従来技術の誘導方式ではレーダーのメインビームに沿った非効率な誘導経路となったり、終末誘導が可能になった時点で所要誘導距離を確保できない可能性があった。
【解決手段】 母機２にコマンド送信装置１２を、飛しょう体１にコマンド受信装置１３を追加し、無線回線１４により母機と目標物３の位置情報を送信する。この情報を用いれば、ミサイル１は、目標物３から放射されているレーダのメインビーム４の方向を推定可能となる。これにより、いつでも飛しょう体１をメインビーム上に誘導可能となるので、中期誘導まではロフトなどの効率的な軌道をとることができ、サイドローブを捉えて終末誘導を行う場合と比べて長い誘導距離を確保することも可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、飛しょう体を目標物へ向けて誘導する飛しょう体誘導システムに関するものである。

誘導飛しょう体の誘導方式のうち、目標となるレーダーサイトより発信されるレーダー波を受信してその発信源に向かって自らを誘導する方式をパッシブレーダー誘導と呼ぶ。パッシブレーダー誘導方式の飛しょう体は、地対空ミサイル（ＳＡＭ）サイトや警戒監視レーダー、航空交通管制（ＡＴＣ）一次／二次レーダー、気象レーダーなどあらゆるレーダーを目標とすることができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−１９０６９３号公報

しかしながら、パッシブレーダー誘導は目標からのレーダー波を受信、誘導するため、目標が途中でレーダー波の送信を止めた場合、目標への誘導が行えなくなり、結果として命中精度が大きく下がってしまう。
また、パッシブレーダー誘導方式では目標物までの距離の可観測性が一般的に低い。パッシブレーダー誘導方式では、ある瞬間の観測値だけでは電波の到来方向が分かるだけであり、目標までの距離を計測することはできない。

このように、目標物からの到来電波を捉えてその発射源に向けて誘導するパッシブ誘導飛しょう体（以下、このようなパッシブレーダー誘導を行う誘導飛しょう体をパッシブ誘導飛しょう体、あるいは単に、飛しょう体という）においては、目標物の放射電波が停止されたり放射電波の捕捉を失うと目標物の方向や位置、距離を推定できなくなるという課題があった。
また、飛しょう体を慣性誘導する場合には目標物からの電波のメインビームから外れた経路を取ることができるが、目標物に会合するための終末誘導は目標物から発せられる電波のサイドローブを捕捉可能な領域に到達した時点から開始されるため、当初取得していた目標物の位置座標の誤差が大きい場合には、所要となる誘導距離を確保できないという課題があった。

本発明は係る課題を解決するためになされたもので、飛しょう体を目標物からの電波のメインビーム上に誘導可能とし、目標物に対してより長い誘導距離を確保できる飛しょう体誘導システムを提供することを目的とする。

この発明による飛しょう体誘導システムは、目標が母機に対して発する電波を受信し、前記目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導システムであって、前記母機に備えられ、前記母機の位置を計算する母機位置計算部と、前記母機の位置と前記目標が位置する推定位置座標とを送信する送信部とを備えた母機誘導装置と、前記飛しょう体に備えられ、前記母機誘導装置からの前記母機の位置と前記推定位置座標とを受信する受信部と、前記電波を受信して前記目標の方向を表す目標方向情報を取得するシーカと、前記飛しょう体の位置を計算する飛しょう体位置計算部とを備える飛しょう体誘導装置と、からなり、前記飛しょう体誘導装置は、前記母機の位置と前記推定位置座標とから前記目標が発する電波のメインビーム方向を算出し、前記飛しょう体の位置を、当該メインビーム方向と前記推定位置座標とから求めた当該メインビーム上に誘導して、当該メインビームを受信する前記シーカが出力する目標方向情報に基づき誘導信号を出力するようにした。

この発明によれば、飛しょう体を目標物からの電波のメインビーム上に誘導可能とし、目標物に対してより長い誘導距離を確保できるので、目標物への誘導精度を向上させることができる。

実施の形態１.
図１は、本実施の形態１に係る飛しょう体誘導システム１００の構成を示す図である。
飛しょう体誘導システムは、母機２に搭載される母機誘導装置５０と、飛しょう体１に搭載の飛しょう体誘導装置６０とからなる。

図１において、母機誘導装置５０は、慣性装置（母機）８と航法計算装置（母機）９と電波シーカ（母機）１０と目標座標計算部１１と送信装置１２からなる。
母機２において、航法計算装置（母機）９は、慣性センサ等で構成される慣性装置（母機）８が取得したデータを用いて母機２の自己位置を常に計算する。航法計算装置（母機）９はＧＰＳを慣性装置（母機）８が取得したデータと合わせて複合航法処理を行っても良い。備えて電波シーカー１０は目標物３から放射される電波の到来方向を検知する。目標座標計算部１１は、電波シーカ１０による電波の到来方向の情報と、慣性装置（母機）８による自己位置座標と、予めデータベースとして所有する地表面の高度情報（Digital Elevation Map）３０に基づき、目標物３の目標座標を計算する。
なお、この目標物３の目標座標は、目標物３に関して事前に収集して保有する目標座標を用いてもよい。また、目標物の目標座標は、目標の推定位置座標の一例である。

飛しょう体誘導装置６０は、母機２の送信装置１２からの信号を受信する受信装置１３と、慣性センサ等から構成される慣性装置（飛しょう体）１５と、慣性装置（飛しょう体）１５が取得したデータに基づき自己位置を算出する航法計算装置（飛しょう体）１６と、電波シーカ（飛しょう体）１７からなる。航法計算装置（飛しょう体）１６はＧＰＳを備えて、慣性装置（飛しょう体）１５が取得したデータとともに複合航法処理をおこなってもよい。

図２は、飛しょう体が目標３へ誘導される飛しょうパターンの一例を示した図である。図２では、母機２から発射された飛しょう体１が目標物３に向けて、飛しょう経路６あるいは飛しょう経路７により誘導される様子が示されている。
飛しょう経路６は、飛しょう体１が目標物３が発するメインビームに常に輻射される場合の、飛しょう体１の飛しょう経路を表している。この場合、飛しょう体１は飛しょう体１が備える電波シーカ１７が取得する目標方向の情報をもとに誘導が行われる。目標物３が発するメインビームを追尾することから、飛しょう経路６はメインローブ追尾の飛しょう経路ということができる。
飛しょう経路７は、飛しょう体１が目標物３に誘導される初中期の段階（初中期誘導）では、飛しょう体１が備える慣性装置（飛しょう体）１５が取得する自己位置データと目標物の位置情報に基づき誘導を行い、飛しょう体１が目標物３が発する電波のサイドローブを補足可能な領域５に入った時点で電波シーカ（飛しょう体）１７からの目標方向の情報をもとに誘導を行う場合の、飛しょう経路を表している。初中期誘導では慣性装置からの情報に基づき誘導を行うことから慣性誘導時の飛しょう経路ということができる。

飛しょう経路６については、先に説明したように、目標物３の放射電波が停止されたり放射電波の捕捉を失うと目標物３の方向や位置、距離を推定できなくなり、正確な誘導が行えなくなる。また、母機２の飛行経路によっては非効率な誘導経路となる場合がある。
また、飛しょう経路７については、目標物３に会合するための終末誘導は目標物から発せられる電波のサイドローブを捕捉可能な領域５に到達した時点から開始されるため、当初取得していた目標物３の位置座標の誤差が大きい場合には、所要となる誘導距離を確保できずに、誘導が行えない場合がある。

図３は、本実施の形態の誘導方式を説明する図である。母機２から発射した飛しょう体１は飛しょう経路１９により目標物３に誘導される。
ここで、母機２は目標物３が発する電波により常に追尾を受けており、目標物３が発する電波のメインビームが常に母機２に向けられている状況を想定する。
図３において飛しょう体１が母機２から発射すると、母機２は、航法計算装置９が計算した自己位置と目標座標計算部１１が算出した目標物３の位置座標を、送信装置１２により、飛しょう体１に向けて送信する。なお、目標物３の位置座標は、目標座標計算部１１が算出した座標に限られるものではなく、例えば、目標物３に関して事前に収集して保有する目標座標であってもよい。また、母機２は受信する目標物３からの電波がメインローブであるか否かを判断する判断部を備え、メインローブである場合に航法計算装置９が計算した自己位置と目標座標計算部１１が算出した目標物３の位置座標を飛しょう体１に向けて送信するようにしてもよい。あるいは、母機２は受信する目標物３からの電波がメインローブであるか否かを判断した判断結果を飛しょう体１に向けて送信し、飛しょう体１において、母機２がメインローブを受信しているときに母機２から送信されるデータは有効であると判断して誘導信号の算出に使用するようにしてもよい。
飛しょう体１は、受信装置１３により、送信装置１２が送信する母機２の位置と目標物３の位置座標を受信する。
飛しょう体１は、母機２の位置と目標物３の位置座標に基づき、目標物３が発する電波のメインビームの方向を知ることができる。
これより本実施の形態の飛しょう体１は、メインビーム上に飛しょう体を誘導することが可能となる。
飛しょう経路７で示した慣性誘導時の飛しょう経路と比較すると、飛しょう経路７では、飛しょう体１が目標物３が発する電波のサイドローブを補足可能な領域５に入った時点で電波シーカ（飛しょう体）１７からの目標方向の情報をもとに誘導を行うので、所要となる誘導距離を確保できずに、誘導が行えない場合があった。本実施の形態の飛しょう体１は、サイドローブの補足を待たずに、自らの飛しょう体１の位置と目標物３の位置座標とメインビームの方向に基づき、メインビーム上に、自らの飛しょう体１を誘導することが可能となる。

目標物３が発する電波のメインビーム上に位置すると、飛しょう体１のシーカ１７はこのメインビームを受信して、目標方向の情報を取得する。そして、飛しょう体の航法計算装置１６はこのシーカ１７からの目標方向の情報に基づき誘導信号を出力する。

このように、本実施の形態の飛しょう体誘導システムでは、飛しょう経路１９に示したように、初中期誘導では射程延伸のためにロフトなどの効率的な軌道をとり、所要終末誘導距離１８に到達する前にメインビーム上に戻って飛しょう体のパッシブシーカー１７による自律誘導に移行するような飛しょう経路に沿って、飛しょう体１を誘導することが可能となる。
これにより、飛しょう経路の制約が減り、射程の延伸効果が期待できる上、十分な距離の誘導距離を確保できるので、目標物への誘導制度を向上させることができる。

なお、飛しょう体１が母機２から飛しょう中に受取るデータを基に飛しょう体１を誘導するには、誘導目標を終末誘導に入る前後で変化させる必要がある。
これに対しては、例えば、目標物３を中心とする所要終末誘導距離の球面と、メインビーム４との交点、すなわち母機２と目標物３とを結ぶ直線との交点を仮想目標２０とすると、時々刻々位置を変化させる仮想目標２０を誘導飛しょう体１の初中期誘導時の目標とすればよい。なお、仮想目標２０の座標は式（１）により計算される。仮想目標の速度は、位置座標の時間差分によって計算できる．

飛しょう体１の誘導方法には比例航法などを用いればよく、誘導飛しょう体１の機体の姿勢角ピッチおよびヨー方向の加速度指令値は、例えば式（２）により計算される。式（２）の結果に基づき飛しょう体１の操舵装置が制御される．

仮想目標への誘導から，目標物３への誘導の切り替えは，飛しょう体１が仮想目標に十分に近づき目標物からのメインビームを捕捉した時点などにすればよい．所要終末誘導距離の範囲内に入ってもメインビームを捉えられない場合などは，サイドローブを捕捉して誘導を行う方法に切り替えても良い．

実施の形態１に係る飛しょう体誘導システムにおいて、母機と飛しょう体に搭載された誘導装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る飛しょう体誘導システムにおいて、目標物に誘導される飛しょう体の飛しょうパターンの一例を示した図である。 実施の形態１に係る飛しょう体誘導システムおいて、無線回線を用いて誘導を行う誘導方式を説明する図である。 実施の形態１に係る飛しょう体誘導システムおいて、仮想目標位置を説明する図である。

符号の説明

１ 誘導飛しょう体、２ 母機（航空機）、３ 目標物、４ 目標物からの電波メインビーム、５ 目標物からの電波サイドローブ捕捉可能領域、６ メインローブ追尾の飛しょう経路、７ 慣性誘導時の飛しょう経路、８慣性装置（母機）、９ 航法計算装置（母機）、１０ 電波シーカー（母機）、１１ 目標座標計算部、１２ 送信装置、１３ 受信装置、１４ 無線回線、１５ 慣性装置（飛しょう体）、１６ 航法計算装置（飛しょう体）、 １７ 電波シーカー、１８ 所要終末誘導距離、１９ 本発明を利用した場合の飛しょう経路、２０ 仮想目標、５０ 母機２に搭載の母機誘導装置、６０ 飛しょう体１に搭載の飛しょう体誘導装置、１００ 飛しょう体誘導システム

Claims (2)

1. 目標が母機に対して発する電波を受信し、前記目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導システムであって、
   前記母機に備えられ、前記母機の位置を計算する母機位置計算部と、前記母機の位置と前記目標が位置する推定位置座標とを送信する送信部とを備えた母機誘導装置と、
   前記飛しょう体に備えられ、前記母機誘導装置からの前記母機の位置と前記推定位置座標とを受信する受信部と、前記電波を受信して前記目標の方向を表す目標方向情報を取得するシーカと、前記飛しょう体の位置を計算する飛しょう体位置計算部とを備える飛しょう体誘導装置と、
   からなり、
   前記飛しょう体誘導装置は、前記母機の位置と前記推定位置座標とから前記目標が発する電波のメインビーム方向を算出し、前記飛しょう体の位置を、当該メインビーム方向と前記推定位置座標とから求めた当該メインビーム上に誘導して、当該メインビームを受信する前記シーカが出力する目標方向情報に基づき誘導信号を出力することを特徴とする飛しょう体誘導システム。
2. 前記母機誘導装置は、前記電波を受信して前記目標の方向を表す目標方向情報を取得するシーカを備え、当該目標方向情報と前記母機の位置から前記目標の推定位置座標を算出することを特徴とする請求項１記載の飛しょう体誘導システム。

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