JP2016109351A

JP2016109351A - 砲管制装置

Info

Publication number: JP2016109351A
Application number: JP2014246837A
Authority: JP
Inventors: 俊行井梅; Toshiyuki Iume
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-12-05
Filing date: 2014-12-05
Publication date: 2016-06-20

Abstract

【課題】目標の航跡予測を的確かつ効果的に行って、砲による射撃の精度を向上させた砲管制装置を得る。【解決手段】目標を観測するセンサによる観測値から抽出した目標の特徴量によって対象目標を識別し、この識別された目標に対してあらかじめ蓄積された航跡データベースに基づいて、例えば旋回等の運動を考慮に入れた航跡を予測することによって、より尤度が高く確実性が向上した予測航跡を得る。そして、その予測航跡に基づいて射撃点を算出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、砲管制装置に関する。

船舶等に搭載された砲により目標に対して射撃を行う場合、対象とする射撃点に注目して砲の設定角を指示する。この際に、気象条件や砲の姿勢等に応じて、砲の設定角に対する適切な補修正が加えられる。さらに、対象の目標の動きにも対応する必要があり、例えば、旋回航行する目標に対処する場合、例えば操作員が目標の旋回パターン等の動きを予測し、その移動量を方位角及び仰角のそれぞれの方向に対する角度に変換して、手動による補修正を行う。

特開２００７-３３３２６０号公報

ところで、例えば上記した船舶の旋回パターン等、船舶の航跡については、そもそも船種等に依存して様々に異なり、また、行動場面や気象条件等によっても異なってくる。加えて、近年では船舶等の機動性も高まって、より一層、多種多様であると推測される。すなわち、対象目標の航跡を予想するにあたっては、種々の要因を考慮することが求められるが、操作員による手動の補修正に際しては、必ずしもこれらの要因を総合的に判断することが困難であり、また補修正を行う場合の処理手順も複雑であった。このため、補修正に対するバラツキを減らして目標の航跡の予測を的確かつ効果的に行い、射撃の精度を向上させることが望まれていた。

本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、目標の航跡予測を的確かつ効果的に行って、砲による射撃の精度を向上させた砲管制装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態の砲管制装置は、目標の予測航跡に基づいて、射撃の砲指令角を算出する砲管制装置であって、目標を観測するセンサ、及び気象を観測するセンサからの観測値を受けとって、それぞれの観測値の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、目標の種類、または個別の目標に対応させて、あらかじめその特徴情報と代表的な航跡とが蓄積された航跡データベースと、前記抽出された特徴量に基づいて前記目標を識別するとともに、この識別結果を含む前記特徴量、及び前記航跡データベースに基づいてこの目標の航跡を１以上予測し、予測航跡として出力する航跡予測部と、前記予測航跡から前記目標の未来位置を予測して射撃点を算出するとともに、射撃点に対する砲の設定角を算出する射撃計算部と、前記砲の設定角を、この砲の姿勢角に基づき補修正して砲指令角を算出し出力する動揺修正部とを備えたことを特徴とする。

本発明の実施形態に係る砲管制装置の構成の一例を示すブロック図。複数の予測航跡とそれらに対する射撃点を例示した説明図。図１に例示した砲管制装置１の動作を説明するためのフローチャート。

以下に、本発明の実施形態に係る砲管制装置を実施するための最良の形態について、図１〜図３を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る砲管制装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施例においては、この砲管制装置１は船舶に搭載され、同じく船舶に搭載された砲制御装置２を介して砲３に接続されているものとし、対象の目標も船舶としている。図１に例示したように、この砲管制装置１は、特徴量抽出部１０、航跡データベース２０、航跡予測部３０、射撃計算部４０、動揺修正部５０、及び操作・表示部６０から構成されている。

特徴量抽出部１０は、目標を観測するセンサ、及び気象を観測するセンサからの観測値を受けとり、それぞれのセンサでの観測値の特徴量を抽出する。目標を観測するセンサとしては、例えば、レーダ、ソナー、可視画像センサ、赤外画像センサ等であり、気象センサとしては、例えば、温湿度計、風向・風速計、潮流センサ等である。そして、これらから抽出する特徴量としては、例えば、目標の船舶の位置、速度、現在までの運動パターンとそれに伴う航跡、大きさ、形状、発生する音響及び電波の諸元等が挙げられる。また、気象・環境条件として、シーステート、潮流、風等が挙げられる。航跡データベース２０は、目標の種類毎、または個別の目標毎に、あらかじめその特徴情報と、代表的な運動パターンや行動パターン等の航跡の特徴が蓄積されたデータベースである。

航跡予測部３０は、特徴量抽出部１０で抽出した目標の特徴量と、航跡データベース２０とに基づいて目標を識別し、その航跡を予測する。ここに、航跡予測部３０は、識別部３１、及び航跡予測処理部３２を備えている。

識別部３１は、特徴量抽出部１０で抽出した目標の特徴量に基づいて航跡データベースを検索し、目標の船舶の種類を識別する。あるいは船舶の固体識別を行ってもよい。また、航跡予測処理部３２は、識別部３１の識別結果に基づいてさらに航跡データベース２０を検索し、併せて特徴抽出部１０で抽出した気象・環境条件等も考慮しつつ、目標とする船舶の航跡を１航跡、あるいは複数航跡予測して、これらを予測航跡として出力する。

射撃計算部４０は、航跡予測部３０からの各予測航跡から目標の未来位置を予測して射撃点を算出するとともに、射撃点に対する砲の設定角を算出する。ここに、射撃計算部４０は、未来位置計算部４１、射撃計算処理部４２、及び射撃計算諸元テーブル４３を備えている。

未来位置計算部４１は、各予測航跡に対して、砲弾の飛しょう時間等を考慮して目標の未来位置計算を行い、射撃点を算出する。射撃計算処理部４２は、算出した射撃点に対する砲の設定角を含む射撃諸元を算出する。本実施例においては、射撃計算処理部４２における射撃計算は、射撃計算諸元テーブル４３を用いて実行されるものとしている。射撃計算諸元テーブル４３は、気象条件等も加味されてあらかじめ設定された射撃諸元計算用のテーブルである。

また、この射撃計算処理部４２における砲の設定角を含む射撃諸元の算出は、射撃計算諸元テーブル４３によらずに、所定の弾道計算式に基づいて算出するように構成することができる。弾道計算式により算出する場合には、例えば、射撃計算諸元テーブル４３には含まれないパラメータ要素等も盛り込むことができ、上述した航跡の予測と相俟って、射撃精度をより向上させることが可能である。

上記した航跡予測部３０から出力される予測航跡、及びそれらに対して射撃計算部４０で算出した射撃点の一例を、図２に示す。図２は、複数の予測航跡とそれらに対する射撃点とを例示した説明図である。この事例では、目標の船舶が旋回する場面の航跡を、異なる旋回開始時刻及び旋回率で複数パターン予測し、そのそれぞれについて射撃点を算出した場合を例示している。そして、算出した射撃点に対しては、この後段で砲の設定角を含む射撃諸元が算出されるが、本実施例においては、その前に、複数の予測航跡及び射撃点に対する操作員の選択操作を可能にしている。

すなわち、本実施例では、図２に例示した予測航跡及び射撃点を、後述する操作・表示部６０に一旦グラフィカルに画面表示し、この表示に基づいて操作員等が行う予測航跡の選択結果の操作を操作・表示部６０から受け取って、以降の射撃諸元の算出を実行するように構成されている。このように構成することによって、操作員等による状況判断の要素を取り込むことができる。

動揺修正部５０は、射撃計算部４０で算出された砲の設定角を、砲の動揺分を見込んで砲３の姿勢角に基づき補修正し、砲指令角として出力する。姿勢角については、例えば自船に搭載されたジャイロセンサ等、姿勢情報を取得する各種センサ等による観測データを用いることができる。

操作・表示部６０は、航跡予測部３０から出力される予測航跡を含む各種の情報を画面表示するとともに、操作員が行う予測航跡の選択操作等を含む各種の操作を受け付けて、装置内の各部に転送する。

次に、前出の図１及び図２、ならびに図３のフローチャートを参照して、上述のように構成された本実施例の砲管制装置１の動作について説明する。

まず、砲管制装置１が動作を開始し、目標を観測する各種の観測センサ、及び気象センサから観測データが送られてくると、特徴量抽出部１０は、これらの観測データを受けとり（ＳＴ３０１）、これらの観測データから目標を特徴づける特徴量を抽出する。抽出される特徴量としては、目標の位置、速度、航跡等に加え、目標固有の大きさ、形状、発生する音響及び電波の諸元等が含まれる。また、風、潮流、シーステート等の気象データも、現況情報として抽出される。これら抽出された特徴量は、航跡予測部３０に送出される（ＳＴ３０２）。

次いで、航跡予測部３０内の識別部３１において、目標の種類が識別される。すなわち、識別部３１は、特徴量抽出部１０で抽出された特徴量に基づいて航跡データベース２０を検索し、目標の種類を特定する。なお、航跡データベース２０中に個別の目標毎の特徴量が蓄積されている場合には、検索結果として、個別の船舶を識別することもできる（ＳＴ３０３）。

次いで、航跡予測処理部３２において、識別された目標に対して、その航跡が予測される。すなわち、航跡予測処理部３２は、識別部３１からの識別結果に基づいて、さらに航跡データベース２０を検索し、蓄積された航跡に気象・環境条件等も考慮に入れて、目標の航跡（複数航跡）を予測する。そして予測結果は、予測航跡として射撃計算部４０に送出される（ＳＴ３０４）。

次いで、射撃計算部４０の未来位置計算部４１において、予測航跡のそれぞれに対して射撃点が算出される。すなわち、未来位置計算部４１は、目標までの砲弾の飛しょう時間等を考慮しつつ、各予測航跡に対する目標の未来位置計算を行って射撃点を算出する。そして、算出された射撃点は、直前の動作ステップで導出された予測航跡とともに、操作・表示部６０に送出される（ＳＴ３０５）。操作・表示部６０は、これらの予測航跡及び射撃点を、例えば図２の説明図のようなグラフィカルな画面にして表示する（ＳＴ３０６）。

次いで、操作・表示部６０において、操作員等が行う予測航跡に対する選択操作が受けつけられる。すなわち、本実施例においては、目標の航跡予測結果に対して、例えば現況下における尤度に基づく判断や確認等、操作員等による状況判断の要素等を反映できるように、操作・表示部６０は、上記したように画面表示された予測航跡（複数）に対する選択操作を受けつける。受けつけられた選択結果は、射撃計算処理部４２に送出される（ＳＴ３０７）。

次いで、射撃計算処理部４２において、射撃計算が実行される。すなわち、射撃計算処理部４２は、選択された予測航跡の射撃点に対する砲の設定角を含む射撃諸元を算出する。この算出にあたっては、本実施例では、あらかじめ気象条件等も加味されて設定された射撃計算用のテーブルである、射撃計算諸元テーブル４３に基づいて算出している。算出された砲の設定角を含む射撃諸元は、動揺修正部５０に送出される（ＳＴ３０８）。

次いで、動揺修正部５０において、砲の設定角に対する動揺修正が実行される。すなわち、動揺修正部５０は、射撃計算部４０で算出された砲の設定角に対して、砲３の動揺分を相殺するように、その姿勢角に基づいて補修正を行う。砲３の姿勢角については、例えば、自船に搭載されたジャイロセンサ等からの姿勢情報を用いる（ＳＴ３０９）。

そして、補修正された砲の設定角は、砲３に対する砲指令角として、砲制御装置２に送出され、さらに砲３に送られる（ＳＴ３１０）。この後は、動作の終了が指示されるまで、上述した動作ステップを繰り返す（ＳＴ３１１）。

以上説明したように、本実施例においては、目標を観測するセンサによる観測値から抽出した目標の特徴量によって対象目標を識別し、この識別された目標に対してあらかじめ蓄積された航跡データベースに基づいて、例えば旋回等の運動を考慮に入れた航跡を予測している。そして、その航跡の予測結果に基づいて射撃点を算出している。

このため、予測された航跡は、例えば操作員等による手動の補修正を伴った予測航跡に比較して、より尤度が高く確実性が向上したものとなり、算出された射撃点についても、誤差要因がより一層低減されたものとなる。従って、対象目標の航跡予測を的確かつ効果的に行って、砲による射撃精度を向上させた砲管制装置を得ることができる。

なお、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。例えば、上述した実施形態では、対象を船舶とした事例を示したが、これを航空機等とすることもできる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１砲管制装置
２砲制御装置
３砲
１０特徴量抽出部
２０航跡データベース
３０航跡予測部
３１識別部
３２航跡予測処理部
４０射撃計算部
４１未来位置計算部
４２射撃計算処理部
４３射撃計算諸元テーブル
５０動揺修正部
６０操作・表示部

Claims

目標の予測航跡に基づいて、射撃の砲指令角を算出する砲管制装置であって、
目標を観測するセンサ、及び気象を観測するセンサからの観測値を受けとって、それぞれの観測値の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
目標の種類、または個別の目標に対応させて、あらかじめその特徴情報と代表的な航跡とが蓄積された航跡データベースと、
前記抽出された特徴量に基づいて前記目標を識別するとともに、この識別結果を含む前記特徴量、及び前記航跡データベースに基づいてこの目標の航跡を１以上予測し、予測航跡として出力する航跡予測部と、
前記予測航跡から前記目標の未来位置を予測して射撃点を算出するとともに、この射撃点に対する砲の設定角を算出する射撃計算部と、
前記砲の設定角を、この砲の姿勢角に基づき補修正して砲指令角を算出し出力する動揺修正部と
を備えたことを特徴とする砲管制装置。
さらに、前記航跡予測部から出力される予測航跡、及びこの予測航跡に対して前記射撃計算部で算出される射撃点を表示するとともに、これら表示結果に基づいて操作員が行う前記予測航跡を選択する操作を受け付ける操作・表示部を備え、前記射撃計算部は、前記選択された予測航跡に対して射撃計算を行うことを特徴とする請求項１に記載の砲管制装置。
前記射撃計算部は、あらかじめ設定された射撃計算諸元テーブルに基づいて砲の設定角を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砲管制装置。
前記射撃計算部は、弾道計算式に基づいて砲の設定角を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砲管制装置。