JP2010019487A - 飛しょう体誘導システム - Google Patents

Abstract

【課題】 発射後、目標を捜索、捕そくし、目標に向かって誘導する飛しょう体の場合、地上・車両・艦船・航空機等に搭載された誘導管制装置からの目標情報の誤差により、飛しょう体の目標に対する捕そく性能を低下させていた。また、他のシステムのレーダ装置を利用する場合には、他システムセンサの目標に対するバイアス誤差、遅れ時間などにより、更に、目標に対する捕そく性能を低下させていた。
【解決手段】 他システムのレーダ装置を含む各装置の位置誤差、遅れ時間等の推定値に基づき、バイアス誤差を推定することにより、バイアス誤差を除いた目標位置を推定し、シーカの捜索方向を指示することにより、目標に対する捕そく性能を確保するようにした。
【選択図】 図１

Description

この発明は地上設備と飛しょう体との間で目標に関する情報の授受を行い、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に関するものである。

地上や航空機等から発射された後、目標を捜索し捕捉して追尾する飛しょう体の誘導装置では、従来、目標を捜索し捕捉手段として各種手段がとられてきた。
例えば、目標捜索中は飛しょう体速度を低下させて捜索をやり易くすると共に、予め与えられた目標捜索パターンに従って飛行せしめつつ目標捜索とを行う技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、地上や航空機等に搭載された誘導管制装置が取得した目標に関する情報（以下、目標情報という）を受信し、この目標情報に基づいて捜索範囲をある範囲にまで絞って捜索を行う技術が知られている。

特開平７−２９４１９６号公報（第２〜４頁、第１図）

しかしながら、飛しょう体速度を低下させて捜索を行う場合、速度を低下させる分だけ目標への到達時間に遅れが生じるという課題があった。
また、地上等に設けられた誘導管制装置からの目標情報に基づき目標を捜索し補足する場合、誘導管制装置が取得した目標情報の誤差が大きいと飛しょう体の捕そく性能が低下するという課題があった。

この発明は係る課題を解決することを主な目的の１つとし、複数のレーダ装置で取得した目標情報から目標位置を推定し、目標に対する捜索方向を指示することにより目標に対する捕そく性能を向上させることを目的とする。

この発明の飛しょう体誘導システムは、目標を観測し前記目標の位置と速度からなる観測値を出力する複数台のレーダ装置と、この観測値を入力し、目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導信号を算出し、算出した誘導信号を飛しょう体に対し送信する誘導管制装置とからなる飛しょう体誘導システムであって、誘導管制装置は、各レーダ装置が出力する観測値毎に、目標の平滑位置と平滑速度を算出する追尾フィルタ部と、レーダ装置毎に算出した目標の平滑位置と平滑速度の差分から、目標の位置と速度のバイアス誤差を算出する目標バイアス誤差算出部と、目標の位置と速度のバイアス誤差を格納するバイアスデータベースと、目標を観測可能なレーダ装置の観測値と、前記バイアスデータベースに格納された目標の位置と速度のバイアス誤差とに基づき、目標の位置と速度を推定し、誘導信号を算出するバイアス補正器とからなる。

この発明の飛しょう体誘導装置によれば、目標に対する捕そく性能を確保して、より精度良く目標に向けて誘導することができる。

実施の形態１．
図１は実施の形態１による飛しょう体誘導システムを説明するための図であり、１は飛しょう体、２は誘導管制装置、３は目標を捜索、捕捉し飛しょう体をこの目標に向けて誘導する本システム用に設置されたレーダ装置、４は本システムとは異なる用途で設置されている他システムセンサ、５はコマンド送信装置、６は発射機である。７、８は誘導管制装置内にあり、７はレーダ装置３及びセンサ間バイアス誤差を推定するセンサ間バイアス誤差推定器、８はバイアス補正器である。９〜１０は飛しょう体内にあり、９は捜索方向指示装置、１０はシーカ、１１は先行する目標、１２は後行する目標である。
実施の形態１の飛しょう体誘導システムは、本システム用に設けたレーダ装置３以外に、レーダ装置３とは別の場所に設置されて目標を検出可能な他システムセンサ４を備える。他システムセンサ４は、例えば、別システムの用途で設置されているレーダ装置のことをいう。そして、レーダ装置３と他システムセンサ４を統合し補完し合うすることで、目標に対する捕そく性能を向上させる。

図１において、先行する目標１１はレーダ装置３と他システムセンサ４で捕捉可能であり、後行する目標１２は他システムセンサ４のみで捕捉可能の位置にある。
実施の形態１では、この状況下において、誘導管制装置２が後行する目標１２に向けて飛しょう体１を誘導する場合について説明する。

次に、動作について説明する。
レーダ装置３と他システムセンサ４は検出可能な目標１１を補足、追尾し、目標１１の観測値を各々、誘導管制装置２に出力する。誘導管制装置２に備えられたセンサ間バイアス誤差推定器７でレーダ装置３による目標１１の観測値、他システムセンサ４による目標１１の観測値をもとに、他システムセンサ４のバイアス誤差を推定する。

次に、目標１２が他システムセンサ４のみで捕そく、追尾している場合、他システムセンサ４の目標１２の観測値を、誘導管制装置２に備えられたバイアス補正器８に出力する。バイアス補正器８により補正された他システムセンサ４の目標１２の推定位置、速度情報を飛しょう体１発射前は発射器６へ、飛しょう体発射後はコマンド送信装置５へ出力される。発射機６またはコマンド送信装置５から飛しょう体１の目標捜索方向指示装置へ目標１２の推定位置、速度情報を送信し、目標捜索方向指示装置は飛しょう体から見た目標の方向へシーカを向け、目標１２を捕そくし、追尾する。

図２はこの発明の実施の形態による誘導管制装置２に備えたセンサ間バイアス誤差推定器を説明するための図である。図２において、１３はレーダ用追尾フィルタ、１４は他システムセンサ用追尾フィルタ、１５はバイアス誤差補正器、１６は他システムセンサバイアスデータベースである。

レーダ装置３から出力された目標１１の観測値が、レーダ用追尾フィルタ１３に入力され、例えば、数１のαβフィルタなどを用いて、現在時刻の位置、速度の推定を行う。

同様に、他システムセンサ４から出力された目標１１の観測値が、他システムセンサ用追尾フィルタ１４に入力され、他システムセンサ４から誘導管制装置２への伝送遅延時間を考慮して、例えば、数２に示す固定のフィルタゲインα及びβを用いたαβフィルタなどを用いて、現在時刻の位置、速度の推定となる平滑位置、平滑速度を、予測位置及び予測速度（１サンプル前に予測した平滑位置、平滑速度）、観測位置をもとに算出する。

レーダ用追尾フィルタ１３、他システムセンサ用追尾フィルタ１４でそれぞれ推定された目標１１の位置、速度がバイアス誤差算出器１５へ入力される。各時刻の位置、速度の誤差のバイアス誤差を例えば数３のように算出して、他システムセンサバイアスデータベース１６に書き込まれる。

他システムセンサ４によって捕そく追尾された、後行の目標１２の観測値が誘導管制装置２のバイアス補正器８に入力されると、数４のようにバイアス補正計算を行う。

補正された目標推定位置を発射機６またはコマンド送信装置５を経由して飛しょう体１に備えられた目標捜索方向指示装置９に送信され、飛しょう体からみた目標相対位置を数５のように計算し、シーカを指向させる。

図３はこの発明の実施の形態による、飛しょう体、シーカ指向方向、目標の関係を説明するための図である。バイアス補正を行わない場合は、飛しょう体１からバイアス補正前シーカ指向方向１７に向けてシーカが指向されるが、バイアス誤差の影響により、目標を捕そくすること可能性が低くなる。一方、バイアス補正を行う場合は、飛しょう体１からバイアス補正後シーカ指向方向１８に向けてシーカが指向され、目標１２の捕そくの可能性を高くすることが可能となる。

このように本実施の形態によれば、レーダ装置と他システムセンサの両者で捕捉・追尾した目標に対し、レーダ装置による目標の観測値及び他システムセンサによる目標の観測値をもとに、他システムセンサのバイアス誤差を推定し、データベースに蓄えるようにしたので、以降の他システムセンサで捕捉追尾した目標に対してバイアス誤差を補正した上で飛しょう体のシーカ目標捜索方向を指示することができる。これにより、目標に対する捕そく性能を向上させることができる。

実施の形態２
図４は実施の形態２による飛しょう体誘導装置を説明するための図であり、２０は先行する飛しょう体Ａ、２１は誘導管制装置、２２は誘導管制装置内のバイアス誤差推定器、２３はコマンド送受信装置である。なお、実施の形態１と同じ構成には同一番号を付しその説明を省略する。

他システムセンサ４で捕そく追随した目標１１に対し、飛しょう体Ａ２０を発射し、飛しょう体Ａ２０により、目標１１を捕そく追尾した情報、飛しょう体Ａの位置情報を、コマンド送受信装置２３に送信し、誘導管制装置２１に出力する。誘導管制装置２１に備えられたバイアス誤差推定器２２で飛しょう体Ａ２０のシーカによる目標１１の捕そく追尾情報、飛しょう体Ａの位置情報をもとに、他システムセンサ４のバイアス誤差を推定する。

次に、目標１２が他システムセンサ４のみで捕そく、追尾している場合、他システムセンサ４の目標１２の観測値を、誘導管制装置２に備えられたバイアス補正器８に出力する。バイアス補正器８により補正された他システムセンサ４の目標１２の推定位置、速度情報を飛しょう体１発射前は発射機６へ、飛しょう体発射後はコマンド送受信装置２３へ出力される。発射機６またはコマンド送信装置５から飛しょう体１の目標捜索方向指示装置へ目標１２の推定位置、速度情報を送信し、目標捜索方向指示装置は飛しょう体から見た目標の方向へシーカを向け、目標１２を捕そくし、追尾する。

図５に飛しょう体Ａ２０からコマンド送受信装置２３に送信される目標１１の捕そく追尾情報の例を示す。捜索から追尾に移行した時刻から方位方向、高低角方向に目標の情報が振られており、これは他システムセンサをもとにした飛しょう体Ａ２０が目標１１を捜索した方向と、飛しょう体Ａ２０のシーカが目標１１を追尾した方向の差と見なせ、バイアス誤差推定器２２では、これを他システムセンサバイアス誤差として、推定することが可能となる。

図６はこの発明の実施の形態による誘導管制装置２１に備えた方位誤差推定器２２を説明するための図であり、２４はシーカ捜索終了／追尾開始時目標位置算出器、２５はバイアス誤差補算出器、８は図１の説明と同様、１６は図２の説明と同様、２２は図４の説明と同じものである。

図５のシーカ捜索終了時及び追尾開始時の目標方位角度、高低角度をもとに、シーカ捜索終了／追尾開始時目標位置算出器２４により、数６、数７のように飛しょう体からみた捜索終了時と追尾開始時の各目標位置が算出される。

次に、シーカ捜索終了／追尾開始時目標位置算出器２４内で各目標位置を機体座標から慣性座標に変換する。

バイアス誤差算出器２５により、慣性座標上の捜索終了時の目標位置と追尾開始時の目標位置との差のバイアス誤差を数１０のように計算し、他システムセンサデータベース１６に保存される。

後からくる目標１２に対して、実施の形態１と同様のバイアス誤差の補正を行うことにより、図３に示すように、飛しょう体１からバイアス補正後シーカ指向方向１８に向けてシーカが指向され、目標１２の捕そくの可能性を高くすることが可能となる。

実施の形態１による飛しょう体誘導装置を説明するための図である。 実施の形態１によるセンサ間バイアス誤差推定器を説明するための図である。 実施の形態１及び実施の形態２によるシーカの指向方向を説明するための図である。 実施の形態２による飛しょう体誘導装置を説明するための図である。 実施の形態２による飛しょう体から送信される目標角度情報を説明するための図である。 実施の形態２によるバイアス誤差推定器を説明するための図である。

符号の説明

１ 飛しょう体、 ２ 誘導管制装置、 ３ レーダ装置、 ４ 他システムセンサ、 ５ コマンド送信装置、 ６ 発射機、 ７ センサ間バイアス誤差推定器、 ８ バイアス補正器、 ９ 目標捜索方向指示装置、 １０ シーカ、 １１ 目標、 １２ 目標、 １３ レーダ用追尾フィルタ、 １４ 他システムセンサ用追尾フィルタ、 １５ バイアス誤差算出部、 １６ 他システムセンサバイアスデータベース、１７ バイアス補正前シーカ指向方向、１８ バイアス補正後シーカ指向方向、２０ 飛しょう体Ａ、２１ 誘導管制装置、２２ 方位誤差推定器、２３ コマンド送受信装置、２４ シーカ捜索終了／追尾開始時目標位置算出器、２５ バイアス誤差補算出器。

Claims (2)

1. 目標を観測し前記目標の位置と速度からなる観測値を出力する複数台のレーダ装置と、前記観測値を入力し、前記目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導信号を算出し当該誘導信号を前記飛しょう体に対し送信する誘導管制装置とからなる飛しょう体誘導システムであって、
   前記誘導管制装置は、各レーダ装置が出力する観測値毎に、前記目標の平滑位置と平滑速度を算出する追尾フィルタ部と、
   前記レーダ装置毎に算出した前記目標の平滑位置と平滑速度の差分から、前記目標の位置と速度のバイアス誤差を算出する目標バイアス誤差算出部と、
   前記目標の位置と速度のバイアス誤差を格納するバイアスデータベースと、
   目標を観測可能なレーダ装置の観測値と、前記バイアスデータベースに格納された前記目標の位置と速度のバイアス誤差とに基づき、当該目標の位置と速度を推定し、前記誘導信号を算出するバイアス補正器とからなることを特徴とする飛しょう体誘導システム。
2. 目標を観測し前記目標の位置と速度からなる観測値を出力するレーダ装置と、前記観測値を入力し、飛しょう体を目標に向けて誘導する誘導信号を算出して当該誘導信号を飛しょう体に対して送信する誘導管制装置と、目標を捜索追尾するシーカを備えた飛しょう体とからなる飛しょう体誘導システムであって、
   前記飛しょう体は、前記誘導信号に基づき誘導される際の目標方位角度と前記シーカで目標を追尾する際の目標方位角度を前記誘導管制装置へ送信し、
   前記誘導管制装置は、前記誘導される際の目標方位角度と前記追尾する際の目標方位角度との差に基づき、前記レーダ装置が観測する観測値のバイアス誤差を算出し、前記バイアス誤差に基づき前記誘導信号を補正することを特徴とする飛しょう体誘導システム。

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