JP2010181074A

JP2010181074A - 誘導装置

Info

Publication number: JP2010181074A
Application number: JP2009024099A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hachisu; 裕之蜂須; Kenji Shinoda; 賢司篠田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2009-02-04
Publication date: 2010-08-19
Anticipated expiration: 2029-02-04
Also published as: JP5305955B2

Abstract

【課題】至近距離で目標機を検出可能とし、弾頭起爆を可能にする誘導装置を提供する。
【解決手段】飛しょう体に搭載され、目標を追跡して飛しょう体を目標に誘導する誘導装置であって、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射波を受信するアンテナユニット８と、電波のビームを第１の角度と第１の角度より広角の第２の角度とで選択的に形成するアンテナ制御器２０と、電波を第１の送信間隔で送信する第１の送信と、電波を第１の送信間隔より短い第２の送信間隔で送信する第２の送信とを選択的に行う励振受信器９と、受信された反射波をもとに目標との相対距離を検出する距離検出器１３と、初期状態で、第１の角度のビーム及び第１の送信間隔で電波を送信させ、相対距離が所定の距離より小さくなった時点で第２の角度のビーム及び第２の送信間隔に切り換える切換制御器１５とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、飛しょう体に搭載され、自ら電波を送信して目標を追跡する誘導装置に関する。

従来の誘導装置においては、航空機等の目標機を遠方で検出できるように電波送信期間が長く設定されているため、至近距離では送信期間中となり、目標機を検出、追跡することができなかった。このため、弾頭等を起爆させるためには、至近距離で目標を検出できる専用の検出装置（近接信管）が必要であった。誘導装置は、前方方向にビームを形成するため、飛しょう体の先端部に搭載され、近接信管は、至近距離で目標機とのすれ違う際に目標機を検出するために、誘導装置の後方に搭載され、飛しょう体の横方向に目標機検出のためのビームを形成して目標の検出を行っている（例えば、特許文献１及び２を参照）。
特開平１１−９４９３９公報特開２００８−４５８６１公報

ところが、近年、目標機の高速化が進み、目標検出の遅れが課題となっている。このため、ビームの前傾化と、飛しょう体の小型軽量化が望まれている。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、至近距離で目標機を検出可能とし、弾頭起爆を可能にする誘導装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明に係る誘導装置は、飛しょう体に搭載され、目標を追跡して前記飛しょう体を前記目標に誘導する誘導装置であって、前記目標に向けて電波を送信し、前記目標からの反射波を受信するアンテナユニットと、前記電波のビームを第１の角度と前記第１の角度より広角の第２の角度とで選択的に形成するビーム形成手段と、前記電波を第１の送信間隔で送信する第１の送信と、前記電波を前記第１の送信間隔より短い第２の送信間隔で送信する第２の送信とを選択的に行う送信手段と、前記受信された反射波をもとに前記目標との相対距離を検出する検出手段と、初期状態で、前記第１の角度のビーム及び前記第１の送信間隔で電波を送信させ、前記相対距離が所定の距離より小さくなった時点で前記第２の角度のビーム及び前記第２の送信間隔に切り換える切換手段とを具備する。

したがってこの発明によれば、至近距離で目標機を検出可能とし、弾頭起爆を可能にする誘導装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る誘導装置を搭載した飛しょう体の構成を示す図である。

１は目標機、２は目標機１に向かって飛しょうする飛しょう体である。飛しょう体２は、誘導装置３、発火装置４、弾頭５、推進装置６及び操舵装置７を備える。誘導装置３は目標機１を検出して、飛しょう体２が目標機１に向かって飛しょうするための操舵信号を操舵装置７に出力する。さらに、誘導装置３は目標機１の至近距離において、弾頭５を起爆させるための起爆信号を発火装置４に出力する。

図２は、本実施形態における誘導装置３の機能ブロック図である。
誘導装置３は、アンテナユニット８、励振受信器９、目標検出器１０、角度検出器１１、操舵信号生成器１２、距離検出器１３、会合予測器１４、切換制御器１５、起爆信号生成器１６、及び目標方向演算器１７を備える。また、アンテナユニット８は、ｎ個のアンテナ素子＃１〜＃ｎと、アンテナ素子毎に接続された送受信モジュール１８と、全ての送受信モジュール１８とそれぞれ接続される高周波信号分配合成器１９と、アンテナ制御装置２０とを備える。

次に、このように構成された誘導装置３の動作について説明する。図３は、この誘導装置３の処理手順を示すフローチャートである。
励振受信器９は、目標機１が遠方にいる場合、所定のパルス幅の高周波信号を生成しアンテナユニット８へ出力する。アンテナユニット８から目標機１に向けて放射された電波は、目標機１に反射して再びアンテナユニット８に戻ってくる。この反射波は、アンテナユニット８で受信された後、全ての送受信モジュール１８からの出力が高周波信号分配合成器１９において合成され、Σ系として出力される（ステップＳ１ａ）。このΣ系出力は、励振受信器９を経て目標検出判定器１０にて検出判定を実施し（ステップＳ２ａ）、目標が検出された場合は距離検出器１３に出力される（ステップＳ３ａ）。距離検出器１３では、反射波の受信タイミング（送信波からの遅延時間等）から目標機１との相対距離を検出する（ステップＳ４ａ）。

一方、送受信モジュール１８のうちアンテナ面の上下、または左右の電力差を出力するΔ系出力は、目標検出判定器１０を経た後、角度検出器１１に出力される。角度検出器１１では、目標機１の方向とビーム中心方向との角度差を検出し、操舵信号生成器１２に出力する（ステップＳ５ａ）。操舵信号生成器１２は角度差の信号をもとに操舵指令信号を生成し（ステップＳ６ａ）、操舵装置７に出力する（ステップＳ７ａ）。また、角度検出器１１から角度差の信号が目標方向演算器１７に出力され、目標方向演算器１７は目標方向の算出と目標方向にビームを形成するための送受信モジュール１８に設定するための移相量の計算を実施する（ステップＳ８ａ）。この移相量データはアンテナ制御器２０を経由して全送受信モジュール１８に転送され（ステップＳ９ａ）、目標機１の方向を中心とするビームが形成される。

さらに、この誘導装置３では、後述するように、切換制御器１５により、飛しょう体を目的機１に誘導するための誘導制御モードから至近距離で目的機１を検出するための近接起爆モードに切り換える処理が行われる（ステップＳ１０ａ）。図４は、このモード切換動作を説明するための図であり、処理の詳細は後述する。

会合予測器１４には、距離検出器１３から目標機１との相対距離を表す信号と、角度検出器１１から角度差を表す信号とが入力される。会合予測器１４は、これらの情報をもとに、目標機１と飛しょう体２との最接近距離を推定する。この最接近距離に応じて、起爆信号生成器１６は起爆信号生成処理を行う（ステップＳ１１ａ）。

ここで、上記ステップＳ１０ａにおけるモード切換処理の詳細について、図５のフローチャートを参照して説明する。
図５のステップＳ１ｂにおいて、目標機１と飛しょう体２との相対距離が所定の距離以上と判定されている状態では、切換制御器１５はモードの切換信号（誘導制御モードに設定）を出力する（ステップＳ１ｂ）。切換制御器１５は、励振受信器９に対して、パルス幅制御信号（パルス幅を通常にする指示）を出力して、送信する電波のパルス幅を通常の送信期間にする（ステップＳ４ｂ）。これと同時に、アンテナ制御器１０に対して、ビーム幅制御信号（ビーム幅通常）を出力して（ステップＳ５ｂ）、全ての送受信モジュール１８を有効にして電波の受信を行う。

一方、距離検出器１３において、目標機１と飛しょう体２との相対距離が所定の距離より小さくなった段階で、切換制御器１５にモードの切換信号（誘導制御モードから近接起爆モードへの変更）を出力する（ステップＳ１ｂ）。図４に示すように、切換制御器１５は、まず励振受信器９に対して、パルス幅制御信号（パルス幅短縮指示）を出力して、送信する電波のパルス幅を短縮する（ステップＳ２ｂ）。これと同時に、アンテナ制御器１０に対して、ビーム幅制御信号（ビーム幅広角指示）を出力する（ステップＳ３ｂ）。アンテナ制御器１０はこのビーム幅制御信号を受けて、アンテナ面中央の送受信モジュール１８のみを有効にして、他の送受信モジュール１８の電源を切るなどして電波受信を無効とすることにより、形成されるビーム幅を広角度に変更する。この切換機能により、電波送信期間のために目標機１から反射される電波の受信ができなくなる期間を短縮して、至近距離での目標検出を可能とし、さらに、ビーム幅を広角度にすることで、接近して拡大する目標機１全体を覆えるようにする。

図５は、上記ステップＳ１１ａにおける起爆信号生成処理の手順を示すフローチャートである。
近接起爆モードとなった後、会合予測器１４は、目標機１と飛しょう体２とが最接近する時刻（会合時間）を予測し（ステップＳ１ｃ）、この会合時間が発火装置４の起爆遅延時間と弾頭５の破片が飛散する時間を考慮した時刻に達した段階で（ステップＳ２ｃ）、目標機１と飛しょう体２との最接近距離が所定の値（直撃距離）以上になると判定（非直撃判定）された場合に（ステップＳ３ｃ）、起爆信号生成器１６に起爆指令を出力する。起爆信号生成器１６は、起爆タイマ（図示せず）により会合時刻までのカウントダウンを開始し（ステップＳ４ｃ）、起爆タイマがゼロになると（ステップＳ５ｃ）、発火装置４に対して発火信号を出力する（ステップＳ６ｃ）。この機能により、目標機１と飛しょう体２が直撃しない場合にのみ、発火信号を出力して近接信管機能の役割を果たすことができ、誘導装置としての機能と近接信管としての機能を兼備できるようになる。なお、発火装置４と弾頭５を通常弾頭、指向性弾頭、リサリティーエンハンサ等の各形態にした場合の起爆遅延時間を設定することで、各種弾頭に適用可能となる。

以上述べたように、上記実施形態によれば、飛しょう体の先端に位置して前方にビームを形成する誘導装置において、至近距離で目標機を検出することが可能となるため、ビーム前傾化の課題が解決できるとともに、近接信管の機能を具備することにより近接信管の搭載を不要とすることができ、飛しょう体の小型軽量化及び低価格化の実現できる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の一実施形態に係る誘導装置を搭載した飛しょう体の構成を示す図。本実施形態に係る誘導装置の機能ブロック図。本実施形態に係る誘導装置の目標検出処理の手順を示すフローチャート。本実施形態に係る誘導装置のモード切換動作を説明するための図。本実施形態に係る誘導装置のモード切換処理の手順を示すフローチャート。本実施形態に係る誘導装置の起爆信号生成処理の手順を示すフローチャート。

１…目標機、２…飛しょう体、３…誘導装置、４…発火装置、５…弾頭、６…推進装置、７…操舵装置、８…アンテナユニット、９…励振受信器、１０…目標検出器、１１…角度検出器、１２…操舵信号生成器、１３…距離検出器、１４…会合予測器、１５…切換制御器、１６起爆信号生成器、１７…目標方向演算器、＃１〜＃ｎ…アンテナ素子、１８…送受信モジュール、１９…高周波信号分配合成器、２０…アンテナ制御装置。

Claims

飛しょう体に搭載され、目標を追跡して前記飛しょう体を前記目標に誘導する誘導装置であって、
前記目標に向けて電波を送信し、前記目標からの反射波を受信するアンテナユニットと、
前記電波のビームを第１の角度と前記第１の角度より広角の第２の角度とで選択的に形成するビーム形成手段と、
前記電波を第１の送信間隔で送信する第１の送信と、前記電波を前記第１の送信間隔より短い第２の送信間隔で送信する第２の送信とを選択的に行う送信手段と、
前記受信された反射波をもとに前記目標との相対距離を検出する検出手段と、
初期状態で、前記第１の角度のビーム及び前記第１の送信間隔で電波を送信させ、前記相対距離が所定の距離より小さくなった時点で前記第２の角度のビーム及び前記第２の送信間隔に切り換える切換手段と
を具備することを特徴とする誘導装置。
前記アンテナユニットは、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子毎に設けられる送受信モジュールとを備え、
前記ビーム形成手段は、前記第１の角度のビーム形成時はアンテナ面全ての送受信モジュールを有効にし、前記第２の角度のビーム形成時はアンテナ面中央部の送受信モジュールのみを有効にすることを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
前記飛しょう体と前記目標機との会合を予測する会合予測手段と、
前記会合予測手段により前記飛しょう体が前記目標機に直撃しないと予測された場合に、弾頭起爆信号を生成する起爆信号生成手段と
をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の誘導装置。