JP2013517443A - 特に終末段階誘導発射体の軌道修正のための方法及びその方法を実施するための発射体 - Google Patents

Abstract

本発明は、発射体（１）がその逸脱を検出し、続いて自己修正を実施するように、発射体（１）の瞬時ターゲットコースの中心（１３）近傍で誘導し又は当該中心近傍で回転するレーザービーム（１２）を提案する。この目的を達成するために、第一レーザービーム（１１）は、発射体（１）のターゲットコース近傍の特定領域（１５）に亘り送信され、そのレーザービームが同時にタイミング工程を開始することができる。例えば、一定の回転周波数Ｑを有する更なる回転レーザービーム（１２）は、同時に領域（１５）近傍に位置する。その第二レーザービーム（１２）によって、発射体は、ターゲットコースからのその逸脱を認識し、決定された逸脱に基づいて修正を開始する。決定された逸脱の大きさは、時間計測された修正の開始に使用するために用いられる。この目的を達成するために、解放の遅延は発射体（１）に保存される。

Description

本発明は、基本的には、特に中口径範囲の終末段階誘導発射体の距離依存トリガー式のコード化に関し、好適には、発射体の偏差の量を検出するための方法としてのビーム誘導方法に関する。

特に終末段階誘導発射体は、概して軌道を修正されなければならず、又は、自分自身で軌道を修正できるようにしなければならない。これは、空力又は衝撃生成で駆動部を駆動することによって実現することができる。誘導のための情報は、発射体で、若しくは、探索ヘッドによって自律的に確認されるか、又は、別の方法として地上から送信される（ビーム誘導方法）。

特許文献１は、レーザー光に基づく回転角度位置を確認するための方法及び装置に関する。ここで、位相コード化されたレーザー光ビームは、ホログラフィック光学素子を用いて生成される。このビームは、飛翔体の付加的なホログラフィック要素によって復号化される。この工程で生成された信号は、次いで修正のために使用される。

発射体の軌道修正のための方法及び装置は、特許文献２から公知である。異なる偏差を有する場合の、共に近くに位置する単一の発射体と複数の発射体との両方の修正を可能とするため、衝突点に照準を合わせた中心誘導ビーム区分近傍に配置された少なくとも五つの成分ビーム又は区分に、誘導ビーム（レーザー）を分離することが提案された。この設計において、それぞれの誘導ビーム区分は、多様に変調されている。発射体の受信装置によって、発射体は、誘導ビーム区分の変調から、衝突点に関する修正に必要な角度位置を確認する。

特許文献３は、飛翔体の回転角度位置の確認方法を有する。この方法は、飛翔体が配置されたレーザービームの立体角に亘り移動する、レーザービームパターンの生成を具備する。このステップは、本体の回転軸線の横に位置する検出ポイントによる、飛翔体でのレーザー光の検出及び検出ポイントの関連する位置でのレーザービームパターンの取得と、ドップラーシフトに基づく瞬時回転角度位置の確認とを含む。この方法において、レーザービームパターンは、所定の周波数を有するレーザービームの、立体角に亘り移動するストライプによって生成される。

特許文献４は、回転する発射体又は飛翔体の回転角度位置の確認のための方法を記載している。この方法において、固定ステーションから送信される光ビームは、飛翔体によって受信され、飛翔体の後方の光要素によるセンサーに焦点を調整され得る。この設計において、焦点調整は、空間における飛翔体の角度位置の機能である。

この方法は、光ビームを送信するプログラムが実行される特許文献５から公知である。この目的を達成するため、発射体は、外周において光センサーを有する。

先行文献ではないが、特許文献６は、終末段階誘導砲弾の軌道修正方法に関し、特に中口径範囲の発射体又は砲弾等の軌跡を記録する発射体に関する。そこで、バースト発火（連続発火、急速個別発火）の後、分離的に個々の発射体と通信し、その間、個々の発射体のために地球磁場の方向に関する追加情報を送信することが提案された。発射体の軌跡記録は、発射体のビームライディング誘導の原理を用いて行われる。この工程において、修正パルスの正確な発射を実現するため、各発射体は、発射体に向けられた誘導ビームのみを読み取り、追加情報を使用して空間におけるその絶対的回転姿勢を決定することができる。軌跡記録は、例えば、先行技術に基づいて、砲口に誘導コイルを備える（特許文献７）発射体に送信される。例えばマイクロ波送信による別の送信の可能性が、例えば特許文献８から当業者に公知である。

独国特許出願公開第４４１６２１０号明細書 独国特許出願公開第４４１６２１１号明細書 欧州特許公開第２０８３２４３号明細書 欧州特許出願公開第２１２８５５５号明細書 国際公開第２００９／０８５０６４号 独国特許出願公開第１０２００９０２４５０８号明細書 中国特許出願公開第６９１１４３号明細書 欧州特許出願公開第１７２６９１１号明細書

本発明の目的は、効果的に機能する簡潔な軌道修正方法を明示することにある。

その目的は、請求項１に記載の特徴によって達成される。好適な実施形態は従属請求項に示される。

各発射体のビーム誘導方法の基本コンセプトに基づき、本発明は、発射体自体が偏差を検出し且つ自己修正を行う、発射体の瞬時目標コースの中心近傍の誘導平行レーザービーム又は回転平行レーザービームの考えに基づく。探索ヘッドから公知の方法が、探索ヘッドを有さないビーム誘導方法と効果的に組み合わせられている。十分に平行且つ指向性を有する光、レーダー又はマイクロ波の放射のような電磁信号の他の形態も使用されることができ、別の物と組合せることもできる。以下に、指向性を有する情報送信のためのレーザーが例示的に使用される。

この目的を達成するために、砲身を離れた後、例えばレーダー式又は光電子式のセンサーによって経路に沿って発射体が追跡され、実際の軌道が、継続的に目標軌道と比較される。ターゲットがその予想軌道から変化するため、修正が必要ともなり得、この場合において、発射体の目標軌道は、変化したターゲットの軌道を追跡するように決定される。発射体が中心円領域にあるときは目標コース上にある。目標コースからの偏差を検出した場合において、発射体がその領域の外にある場合、軌道は修正されなければならない。修正のため、発射体の中心近傍に、任意に変調された平行レーザービームが、発射体の後に送信される。

領域ターゲットのためには、標準的な修正が確かに適する。一方、比較的小さなターゲットのためには、更に正確且つ計測された修正が必要となる。この目的を達成するために、パルスドライブは、可変の強度で設計され得るか、又は一定の衝撃出力を備える一のパルスドライブ若しくは複数のパルスドライブが、ターゲットの予想される衝突時刻に対して異なる時刻に発射され得る。これらの選択の組合せも可能である。比較的小さな偏差の修正が必要な場合、一のパルスドライブ又は複数のパルスドライブは、ターゲットの計算された衝突時刻の前に短時間発射されるのみでよく、より大きな修正の場合、ドライブはそれに応じて早めに、比較的短時間又は長時間の残りの飛翔時間に発射される。

その動作が開始されるためには、第一レーザー閃光が特定領域を越えて照射され、好適には、同時に、時間カウントが開始する。第二レーザーはそれから中央円を中心に、好適には一定の回転周波数で回転する。発射体は所定の時間経過後に第二レーザーを検出する。この時間は、中央円近傍の位置又は角度に関連する。その発射体がその空間静止位置を検出した後、前記発射体がターゲットの目標コースに戻り、よってターゲットを攻撃するように少なくとも一のパルスドライブ（一以上有する場合はそれらも含む）が、センサーによって開始される。

衝突時刻に関連する修正発射時刻を計算するために、発射体は、偏差の大きさのみならず、それに応じたより早い又はより遅いパルスドライブの発射を検出する。

この目的を達成するために、発明の更なる改良において、偏差依存方式においてレーザービームがコード化された。最も簡潔な変更において、グリッド形式での明域及び暗域へのレーザービームの区分によってこれを実現し得る。発射体が中央核領域の外側の近傍に位置するとき、発射体は、例えば、そのセンサー（好適には後部センサー）を使用して外部領域よりも少ない暗線を検知する。これによって、比較的大きな偏差であると解釈される。このコード化又はビームの設定により、偏差の大きさが確認され、大きな偏差の場合、即座に修正が開始され、比較的小さな偏差の場合、それに応じてより遅く修正が開始される。偏差の確認及び修正開始のタスクのため、発射体は、関連する遅延があらかじめプログラムされ又は保存された、発射体の内部のプロセッサーを有する。

別のコード化は当業者に公知であるため、レーザー画像のパターンは、ストライプ又は線の太さとして評価もされ得る他のものに限定されるべきではない。概して当業者に公知の方法の例は、搬送波の時変コード化、分極又は信号変調も含む。

更にこの方法は、爆薬砲弾に加え、ホローチャージ発射体等においての適用も可能である。こうして、高貫通力及び高熱によっても、迫撃砲を反撃することを可能とする。

要するに、こうして発射体自体が偏差を検出し且つ自己修正を行うように、平行レーザービームを発射体の瞬時目標コースの中心近傍で誘導又は回転させることが提案された。この目的を達成するために、第一レーザービームは、発射体の目標コース近傍の特定領域に亘り送信され、このレーザービームは、同時に時間カウントを開始することができる。それから、一定回転周波数を有する第二回転レーザービームが、例えば同時に、その領域近傍に配置される。第二レーザービームを用いることによって、発射体が目標コースに対する偏差を検知し、確認された偏差に基づき修正を開始する。次いで、確認された偏差の大きさは、時間計測された修正の開始を実行するために使用される。この目的を達成するために、発射の遅延が発射体に組み込まれている。

本発明を、図面の例示的実施形態を用いて詳細に説明する。

本方法に係る発射体の基本構造である。 本方法に係る兵器の実施形態である。 本方法の略図である。 本方法の変形例を示したものである。

図１は、ここで後部に取付けられた受信窓と、後部センサー２と、センサー３と、爆薬４と、修正スラスター６としての発射要素５とを備える発射体又は飛翔体１を示す。他の構成要素と機能的に接続された搭載プロセッサーは、７の符号が付されている。

コード化によるパルスドライブ６の開始のための時間遅延は、プロセッサー７に保存される。好適には、磁場センサーが、センサー３として使用される。

例えば兵器１００に含まれるセンサー（レダー、光等）は、１０のように示され、１１及び１２は、例えば二つのレーザー装置１３、１４によって生成される二つのレーザービームを示す（図２）。

動作モードは下記の通りである。

磁場センサー３は、発射体１について原理上公知の発射体１の回転速度（回転率）と、地球磁場の方向との両方を検出する。発射体１は、それ自体、詳細には図示していない兵器の砲身を離れた後、少なくとも一つのセンサー１０によって経路を追跡され、実際の軌道は、継続的に目標軌道と比較される。偏差が確認されたときは、発射体１自身がその偏差を検知し、パルスドライブ６の開始によって修正を実行するように、任意に空間的に変調された平行レーザービーム１２が瞬時目標軌道の中心近傍に送信される。この行程中、平行ビーム１２は、後部センサー２によって検知される。

図３は、発射体の軌道に垂直な平面で平行レーザービーム１１によって形成された様々な領域１５との関連における発射体１を示す。発射体が、図中に縦ハッチングで示された中央円経路１３内にあるとき、目標コース上にある。一方、発射体が領域１３の外に位置するとき、軌道は修正されなければならない。

この目的を達成するために、第一ステップにおいて、第一レーザー閃光１１が特定の領域１５を越えて照射され、好適には、同時に時間のカウントを開始することができる。レーザー、好適には第二レーザーが、領域１６内で（矢印方向に）領域１５近傍を一定の回転周波数Ωで時刻ｔ＝０に開始する回転レーザービーム１２を送信する。例示的実施形態の右下領域１７に位置する発射体１は、時刻ｔ＝ｔ₁の後、第二レーザービームを検知する。この時刻は、中央円（１３）近傍の空間の角度α１の位置に相当する。磁場センサー３によってその空間静止位置を検出した後、発射体１は、ターゲット（詳細は図示せず）の目標コースに戻るためにパルスドライブを開始することができ、これによってターゲットを攻撃できる。

別の態様として、比較的小さなターゲットのため、正確且つ計測された修正を行うための備えを設ける。簡潔な設計において、可変な強度のパルスドライブ６を通してこれを実現することができる。別の可能性としては、一定の衝撃出力を備えるパルスドライブが、予想されるターゲットへの衝突時刻に対して様々な時刻に発射される。

こうして、この改良に基づき、比較的小さな偏差の場合、パルスドライブ６は、予想されるターゲットへの衝突時刻の直前にのみ発射する。一方、比較的大きな偏差の場合、比較的短い又は長い残りの飛行時間の、早期に発射させる。

この目的を達成するため、レーザービーム１２は付加的にコード化されている。

コード化は、レーザービーム１２の線（図４）、点（図３）又はその２つの組合せ等によって行うことができる。図４は、別の偏差依存式位置検知を示す。回転レーザービーム１２は、（偏差に亘って）非対称に照射され、（すなわち、目標軌道近傍を径方向に変化する方法、例えば、外縁に向かう方向、又は、図示されているように中心に向かう方向に照射される）グリッド１８によって明域と暗域１９、２０とに分離される。発射体１が中央核領域の外側の近傍にあるとき、発射体１は、例えば後部センサー２で、二本から三本の暗線を検知する。しかしながら、発射体１が外域に位置している場合、更に多くの暗線（例えば五本）が検知される。このように、コード化によって、発射体１は、小さな偏差の場合は、後で修正を実行できるのに対し、大きな偏差の場合、より早く又は即座に修正を開始しなければならい。この情報は、例えば前の同一状況との比較から、プロセッサー７に保存されており、すなわち、関連する遅延は、対応させてプロセッサー７にあらかじめプログラムされている。

この方法の用途は、発射体又は中口径範囲の砲弾に限られず、むしろ口径に無関係である。

Claims (10)

1. 特に兵器のセンサー（１０）による、特に発射体（１）の偏差の検出後の、特に終末段階誘導式の前記発射体（１）の軌道修正の方法であって、
   同時に時間カウントの開始をトリガーすることもできる前記発射体（１）の目標コースの周囲の特定領域（１５）に亘る第一レーザービーム（１１）をトリガーするステップと、
   前記領域（１５）近傍に一定の回転周波数（Ω）で付加的回転レーザービーム（１２）を送信するステップと、
   前記発射体（１）によって第二レーザービーム（１２）を検出するステップと、
   目標コースに対する前記発射体（１）の偏差を確認するステップと、
   確認された偏差に基づいて修正を開始するステップとを有する方法。
2. 回転レーザービーム（１２）が時刻ｔ＝０で開始され、時刻ｔ＝ｔ₁の後、発射体（１）が第二レーザービーム（１２）を検知することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 大きな偏差の場合、前記修正がより早く又は即座に開始されるのに対し、比較的小さな偏差の場合、前記修正をより遅い時刻に行い得ることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一つに記載の方法。
4. 確認された偏差に応じた前記修正の開始のための遅延が、前記発射体（１）に保存されていることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 回転レーザービーム（１２）が、コード化されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の方法。
6. コード化が、線（１９、２０）、点又はその二つの組合せ等によって行われ得ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の方法。
7. 回転レーザービーム（１２）が、例えば外縁に向かう方向又は中心（１３）に向かう方向に実施され得るように、目標軌道近傍を径方向に変化する非対称な方法で照射されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の方法。
8. 少なくとも、レーザービーム（１１、１２）を受信できる後部センサー（２）と、爆薬（４）と、修正スラスター（６）としての発射要素（５）と、目標コースからの前記発射体（１）の偏差を確認するためのプロセッサー（７）とを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一つに記載の方法を実施するための発射体（１）。
9. 付加的な磁場センサー（３）が、前記発射体（１）の回転速度（回転率）と、前記発射体（１）に対する磁場の方向との両方を検出することを特徴とする請求項８に記載の発射体。
10. 遅延が、プロセッサー（７）にあらかじめプログラムされ又は保存されており、該プロセッサーを用いて、確認された偏差の大きさに応じた関連する時刻に修正が開始されることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれか一つに記載の発射体。

Images