JP2802052B2 - 組合せられたｓａｒ単パルスおよび逆単パルス兵器誘導 - Google Patents

組合せられたｓａｒ単パルスおよび逆単パルス兵器誘導

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JP2802052B2
JP2802052B2 JP7283418A JP28341895A JP2802052B2 JP 2802052 B2 JP2802052 B2 JP 2802052B2 JP 7283418 A JP7283418 A JP 7283418A JP 28341895 A JP28341895 A JP 28341895A JP 2802052 B2 JP2802052 B2 JP 2802052B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に兵器誘導シ
ステムおよび方法に関するものであり、特に合成開口レ
ーダ（ＳＡＲ）単パルスおよび逆単パルス誘導技術を使
用する兵器を誘導するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明に関連した従来技術には、レーザ
誘導兵器システム、ビームライダ誘導技術、およびター
ゲットのレーダーの和パターン照射が発射プラットフォ
ームによって実行される誘導技術が含まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】レーザ指示／誘導兵器
は全天候で動作するわけではなく、それによって作戦効
力を制限している。また、通常の誘導方式は単一および
多数のターゲットに対する多数精密兵器放出を支援しな
い。これは、さらにそれらの作戦効力を制限する。和パ
ターンだけの照射誘導を使用する通常のシステムには、
探索装置が本当のターゲットの近くの強いＲＦ散乱体を
連続追跡し、したがってターゲットをのがすという問題
がある。したがって、本発明の目的は、単一および多数
のターゲットに対する多数の精密兵器発射を支援し、全
天候で動作する、兵器を誘導するシステムおよび方法を
提供することである。本発明の別の目的は、ＳＡＲ単パ
ルスおよび逆単パルス誘導技術を使用する兵器を誘導す
るシステムおよび方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記およびその他の目的
を満たすために、本発明は通常の空対地表兵器の全天候
精密誘導を行うシステムおよび方法を含む。本発明シス
テムおよび方法は、発射プラットフォーム上に配置され
たコヒーレントな単パルスレーダ、および兵器上に配置
された非コヒーレントな受動（受信のみ）レーダを使用
する。特に、本発明のシステムはターゲットに兵器を誘
導するＳＡＲ単パルスおよび逆単パルス兵器誘導システ
ムである。ＳＡＲ単パルス技術は、発射プラットフォー
ムによるターゲットの３次元指定および追跡を行う。逆
単パルス技術は、その受信幾何学形状を決定するために
兵器によって使用されるターゲットの半能動的誘導照射
を行う。
【０００５】システムは発射プラットフォームを具備
し、ターゲットを囲む領域の合成開口レーダ単パルスマ
ップを生成する同時的な単パルス受信能力を備えた合成
開口レーダが発射プラットフォームに配置されている。
レーダは、ターゲットの位置を指示し、ターゲット上に
中心が合わされた和並びに同時的な方位角および仰角差
の交互のパターンのシーケンスから構成された逆単パル
ス照射を送信するために使用される。システムは、発射
プラットフォームによって送信された誘導命令に応答す
る誘導システムおよび安価な非コヒーレントレーダ探索
装置とを備えた兵器を含む。兵器誘導システムおよび探
索装置は、和並びに方位角および仰角差の交互のパター
ンの反射をターゲットから受取り、これらの反射を使用
して、ターゲットに対する最適な軌道を飛行するように
ターゲットに対する方位角および仰角差パターンゼロを
捕捉して追跡する。
【０００６】ターゲットに兵器を誘導する１つの方法は
以下のステップを含む。発射プラットフォーム合成開口
レーダは、ターゲット領域のＳＡＲ単パルスマップを生
成し、そこにおけるターゲットを指定するために使用さ
れる。その後、兵器がターゲットに向かって発射され
る。発射プラットフォームレーダはまたインターリーブ
された和並びに同時的な方位角および仰角差パターン誘
導パルス列をターゲットにおいて送信するために使用さ
れる。反射されたインターリーブされた和並びに同時的
な方位角および仰角差パターンは、兵器上の探索装置お
よび誘導システムによってターゲットから受取られる。
和パターンのリターンは、同時的な方位角および仰角差
パターンによって生成された収斂するゼロにロックする
ために兵器によって使用される。和パターンのリターン
はまたＳＡＲ単パルスマップを介してターゲットの連続
的な追跡を行うために発射プラットフォームによって使
用される。ゼロにロックオンされた後、ターゲットに対
する最適な軌道を兵器に飛行させる操縦命令が発生され
る。
【０００７】本発明の方法において、発射プラットフォ
ーム上のレーダは、インターリーブされた和パターンと
同時的な方位角および仰角差パターンを送信して、ター
ゲット上に中心が合わされた３次元収斂ゼロ信号を兵器
に供給する。兵器は、ターゲットに対する最適な軌道を
決定するためにこのゼロ信号を使用する。最初の地上タ
ーゲット捕捉は、ターゲット領域のイメージだけでな
く、ターゲットを含むシーン中の各画素の単パルス角度
情報もまた提供するレーダによって生成されたＳＡＲ単
パルスマップを使用して行われる。したがって、発射プ
ラットフォームのレーダアンテナのレーダアンテナ電気
ボアサイトに関して指定されたターゲット位置を非常に
正確に知ることができる。レーダアンテナ電気ボアサイ
トに関するターゲットのこの正確な知識は、同時的な方
位角および仰角パターンの収斂ゼロをターゲット上に正
確に位置させる能力を提供する。探索装置の和パターン
との同時的な方位角および仰角パターンのコンボリュー
ションが逆単パルスを生成する。
【０００８】本発明は、兵器データリンクを必要とせず
にレーザ指示方法と同じ正確さの全天候精密空対地／地
表兵器投下を実現する。また、本発明の誘導技術は、単
一および多数のターゲットに対する多数の精密兵器発射
を支援する。本発明の逆単パルス方法の使用は、和パタ
ーンだけのターゲット照射誘導技術に関する問題を解決
する。したがって、本発明は改良された作戦効力を有す
る兵器発射システムおよび方法を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点
は、以下の詳細な説明および添付図面から容易に理解さ
れるであろう。なお、同じ参照符号は同じ構造素子を示
す。図面を参照すると、図１はターゲット15にミサイル
等の兵器13を誘導する、本発明の原理によるＳＡＲ単パ
ルスおよび逆単パルス兵器誘導システム10および方法20
を示す。システム10は、発射プラットフォーム11または
兵器13を運搬する運動体11上に配置されたレーダアンテ
ナ（示されていない）を含む合成開口レーダ（ＳＡＲ）
12から構成されている。兵器13は、合成開口レーダ12に
よって送信された誘導命令に応答する、例えば受動非コ
ヒーレントレーダ探索装置14のような誘導システム14を
含む。
【００１０】合成開口レーダＳＡＲ単パルスは、ＳＡＲ
レーダアンテナの電気ボアサイトに関して３次元ターゲ
ット位置データを供給する。これは、同時単パルス受信
能力を有する発射プラットフォーム11でＳＡＲマッピン
グレーダ12を使用して達成される。ＳＡＲマッピングレ
ーダ12は、正規ＳＡＲ波形を送信するが、正規和データ
に加えて方位角および仰角単パルスデータ（差データ）
を受信する。和データと方位角および仰角単パルスデー
タの両者は、レーダアンテナの電気ボアサイトに関して
各マップ画素に対する仰角および方位角を有するＳＡＲ
マップを形成するために処理される。したがって、アン
テナ電気ボアサイトに関するレンジ、方位角および仰角
は、それぞれ指示されたターゲット15について分かって
いる。レーダアンテナの電気ボアサイトに関するターゲ
ット15の位置の情報は、ターゲット15に関する誘導照射
の誤整列を軽減する。これは同じアンテナがターゲット
15を捕捉して指示し、誘導照射を行うために使用される
ためである。ＳＡＲ単パルスは、逆単パルス照射で生成
されたゼロパターンのゼロがターゲット15に正確に中心
が位置されることができるように固定したターゲット15
を捕捉して追跡するために動作される。
【００１１】逆単パルス誘導は、ターゲット15上に中心
が合わされた交互の和パターンおよび同時（または逐
次）的方位角および仰角差パターンを有するパルス列か
ら構成されたターゲット15の照射を発射プラットフォー
ム11に行わせ、反射されたエネルギを兵器13に探索装置
14の和パターンで受信させ、角度測定値を形成するよう
に受信されたデータを処理させることによって達成され
る。同時的な方位角および仰角差パターンの伝送は、発
射プラットフォーム11によってターゲット15上に中心が
合わされるゼロパターンを生じさせる。発射プラットフ
ォーム11から和および差パターンを送信し、探索装置14
の和パターンで受信するプロセスは、探索装置14のアン
テナに関するターゲット15の方位角および仰角を導出す
る逆単パルス測定値を生成する。その後、この情報は、
ターゲット15に対する最適な軌道を決定するために兵器
誘導システム14によって使用される。発射プラットフォ
ーム11は、固定されたターゲット追跡用のＳＡＲ単パル
スマップを形成するために、或は移動しているターゲッ
ト追跡を実行するために送信された反射を使用してもよ
い。したがって、逆単パルス誘導は固定したまたは移動
しているターゲット15に対して使用されることができ
る。
【００１２】図１に示されたＳＡＲ単パルスおよび逆単
パルス兵器誘導システム10の動作中、発射プラットフォ
ーム11上の合成開口レーダ12は、ターゲット15の周囲の
領域の合成開口レーダ単パルスマップ（各画素に対する
方位角および仰角単パルスを有するＳＡＲマップ）を生
成する。システム10またはオペレータのいずれかがＳＡ
Ｒマップ中のターゲット15を自動的にまたは手動で指示
する。ターゲット15の仰角および方位角単パルスデータ
および距離データは、本発明による逆単パルス誘導を行
うターゲットの合図を決定するために使用される。発射
プラットフォーム11のナビゲーションシステムドリフト
によるターゲットエラーを減少するために、付加的なＳ
ＡＲ単パルスマップは、発射プラットフォーム11がター
ゲット15に近付くにつれて形成され、一方ターゲット15
の自動またはオペレータ補助追跡が行われる。単一のレ
ーダ12はターゲット15をマップ、指示および追跡し、タ
ーゲット15の半能動照射を実行するために使用される。
結果的に、通常合図を与えることに関連した誤整列エラ
ーは取除かれる。
【００１３】発射プラットフォーム11からの兵器13の発
射後、発射プラットフォーム11は、逆単パルス誘導を行
うためにターゲット15上に中心が合わされた和パターン
並びに同時的な方位角および仰角差の交互のパターンの
シーケンスを送信する。交互の和並びに同時的な方位角
および仰角差パターンは図２に示されている。特に、図
２は本発明において使用されるＲＦパルス送信シーケン
スを示す。インターリーブされた和および同時的な方位
角および仰角差パターンは、発射プラットフォーム11上
のレーダ12によってターゲット15で送信される。和パル
ス送信は、兵器13が方位角および仰角差パターンのゼロ
を捕捉して追跡することを助けるために使用され、また
誘導照射中のターゲット15の閉ループ追跡を支援するＳ
ＡＲ単パルスマップを形成するために発射プラットフォ
ーム11によって使用される。
【００１４】方位角および仰角差パターンは、ターゲッ
ト15上に配置された各差パターンの中心（ゼロ）を有し
て同時に送信される。これは、ゼロの中心にターゲット
15を有するターゲット15を包囲するパターンを生成す
る。ゼロを生成する１つの技術は、図３に示されている
ようにレーダアンテナの開口を４つの象限に分けて、Ｒ
Ｆ送信中に隣接した各象限の間に90°の位相シフトを与
えることによって達成される、同時的な方位角および仰
角差パターン送信によるものである。
【００１５】特に、図３は同時的な方位角および仰角差
パターン（ゼロパターン）生成を支援する本発明の１つ
のサブ開口構造を示す。アンテナ象限規定および象限相
対位相規定は図３に示されている。隣接した象限の間の
90°の相対位相は３次元ゼロパターンを生成する。アレ
イは象限に分けられ、各象限はその隣接した象限に関し
て90°位相がずれている。結果的な送信されたパターン
はその中心に３次元のゼロを有している。このゼロは、
発射プラットフォーム11上のレーダ12によってターゲッ
ト15上に位置される。
【００１６】兵器13上の受動非コヒーレントレーダ探索
装置14は、ターゲット15の交互の和並びに組合せられた
方位角および仰角差パターン照射の反射を受取る。探索
装置14は、兵器13に関するターゲット15の角度的な位置
を決定するためにこの情報を使用する。兵器13上の探索
装置14は、ターゲット15に対する最適な軌道を兵器13に
飛行させるために適切な制御翼の偏向を決定するために
ターゲット角度情報を使用する。図４は、差パターン中
のゼロに関するゼロのロック（連続追跡）後の兵器13の
誘導システム制御を示す。
【００１７】ターゲット15の組合せられた和並びに同時
的な方位角および仰角差パターン照射は、ターゲット15
の和照射だけを使用する誘導方式と関連した問題を取除
く。和パターンだけの照射誘導では、探索装置14がター
ゲット15の近くの強いＲＦ散乱体に誤ってロックされる
問題が含まれる。本発明のシステム10および方法20にお
いて、和パターン照射は、兵器13が正しい同時的な方位
角および仰角差パターンゼロを捕捉して正確な誘導情報
を発生するようにターゲット15の位置への粗誘導を行う
ために兵器13によって使用される。
【００１８】本発明のシステム10および方法20は、艦船
および地上ベースのターゲット15に対して全天候精密兵
器誘導を実現し、その効力は晴天時のレーザ誘導兵器誘
導システムの正確度に匹敵する。本発明の全天候および
ホーミングの有効な点は、レーザ誘導兵器システム等の
全天候条件で動作することができない通常の誘導方式
や、ビームライダおよび見通し線命令システム(command
-to-line of sight system) のようなホーミングタイプ
の誘導を行なわない誘導方式にまさる異なる利点を提供
する。本発明は、兵器13が発射プラットフォーム11とタ
ーゲット15との間において見通し線に沿って飛行するこ
とを必要としないため、非ホーミング誘導システムにま
さる異なる利点を有している。したがって、本発明は弾
道タイプの兵器軌道を許容するため、推進機関のない
（滑空）兵器13により使用されることができる。また、
本発明は兵器13および探索装置14の費用を軽減し、発射
プラットフォーム11と兵器13との間における精巧なタイ
ミング同期が不要な非コヒーレントレーザ兵器探索装置
14を使用して構成されてもよい。
【００１９】本発明による組合せられたＳＡＲ単パルス
および逆単パルス誘導は、兵器ターゲット捕捉ウインド
ウ（放出バスケット）内の単一のターゲット15または多
数のターゲット15に対する多数の兵器発射を支援する。
レーダ信号は、レーザとは異なって最初の兵器衝撃と関
連した炎または煙によってそれ程分散または減衰されな
いため、単一のターゲット15に対する多数の兵器発射が
行われることができる。多数のターゲット兵器発射はそ
れ自身の周波数に各兵器13を割当て、各ターゲット15と
逆単パルス誘導照射を時分割することによって達成され
る。したがって、本発明は、ビームライダ誘導技術、タ
ーゲット誘導技術のプラットフォーム11の和パターンだ
けの照射およびレーザ誘導兵器技術にまさる著しい改良
を提供する全天候精密兵器誘導システム10および方法20
を提供する。
【００２０】説明を完全にするために、図５を参照する
と、それは本発明の原理による１つの方法20を示したフ
ローチャートである。方法20のステップは次のとおりで
ある。発射プラットフォーム11はＳＡＲ単パルスマップ
を形成し、オペレータ（またはシステム10）がターゲッ
ト15を指示する（ステップ21）。付加的なマップはター
ゲット15を追跡し、ナビゲーションエラーによるターゲ
ット位置エラーを除去するようにオプション的に形成さ
れてもよい（ステップ22）。発射プラットフォーム11
は、兵器13のターゲット捕捉ウインドウ中に兵器13を発
射する（ステップ23）。発射プラットフォーム11上のレ
ーダ12は、インターリーブされた和並びに同時的な方位
角および仰角差パターンを形成する誘導パルスを送信す
る（ステップ24）。各象限から１つづつの４つの同時的
なビームが和並びに同時的な方位角／仰角差パターンを
形成するために送信される。和パターン送信は、兵器13
上の探索装置14が３次元ゼロを確実に捕獲するために使
用され、また誘導照射中にターゲット15の閉ループ追跡
を行うために発射プラットフォーム11によって使用され
る。同時的な方位角（象限３−象限４）および仰角（象
限１−象限２）差パターンが送信され、ターゲット15上
に位置された各差パターンのゼロが３次元ゼロパターン
を生成する。隣接した象限は、隣接した象限との結合が
行われないようにするために90°の相対的な位相シフト
を有する。兵器13上のレーダ探索装置14は、その探索装
置の和パターンで反射された照射を受取り（ステップ2
5）、収斂するゼロにロックオンして連続追跡する（ス
テップ26）。ゼロにロックオン連続追跡後、兵器13上の
誘導システム14は兵器13の飛行制御システムに操縦命令
を送って、ターゲット15に対する最適な軌道をそれに飛
行させる（ステップ27）。
【００２１】以上、ＳＡＲ単パルスおよび逆単パルス誘
導技術を使用する兵器を誘導する新しい改良されたシス
テムおよび方法を説明してきた。上記の実施例は、本発
明の原理の適用を表わす多数の特定の実施例のいくつか
の単なる例示に過ぎないことを理解すべきである。明ら
かに、当業者は本発明の技術的範囲を逸脱することなく
種々およびその他の構造を容易に実現することが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理によるＳＡＲ単パルスおよび逆単
パルス兵器誘導システムおよび方法を示した概略図。
【図２】本発明において使用される発射プラットフォー
ムＲＦパルス伝送シーケンスを示した図。
【図３】本発明の原理による同時的な方位角および仰角
差パターン生成を支持するために使用されるサブ開口構
成技術を示した概略図。
【図４】ゼロロック後の兵器の誘導システム制御を示し
た概略図。
【図５】本発明の原理による方法のフローチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーク・アイ・ランダー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90024、ロサンゼルス、モラガ・ドライ ブ 2813 (72)発明者 ハワード・ナスバウム アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90049、ロサンゼルス、カシミア・テラ ス 516 (56)参考文献 特開 昭61−180173（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F41G 7/24 G01S 13/88 G01S 13/90

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発射プラットフォームと、 この発射プラットフォーム上に配置され、ターゲットを
    囲む領域の合成開口レーダ単パルスマップを生成し、タ
    ーゲットの位置を示し、ターゲット上に中心が合わされ
    た和と、同時的な方位角および仰角差との交互のパター
    ンのシーケンスを含む逆単パルス照射を送信する合成開
    口レーダと、 発射プラットフォームによって送信された誘導命令に応
    答し、和並びに組合せられた方位角および仰角差の交互
    のパターンの反射をターゲットから受取り、これらの反
    射を使用してターゲットに対する最適な軌道を飛行する
    ようにターゲットに対する方位角および仰角差パターン
    ゼロを捕捉して追跡する兵器誘導システムおよび非コヒ
    ーレントレーダ探索装置によって特徴付けられた兵器と
    を具備していることを特徴とするターゲットに兵器を誘
    導する合成開口レーダ単パルスおよび逆単パルス兵器誘
    導システム。
  2. 【請求項２】 誘導システムは、受動非コヒーレントレ
    ーダ探索装置であることを特徴とする請求項１記載のシ
    ステム。
  3. 【請求項３】 レーダは４つの象限にレーダアンテナ開
    口を分けて、それぞれ隣接する象限の間に90°の位相シ
    フトを送信中に与えることによって同時的な方位角およ
    び仰角差パターンを生成することを特徴とする請求項１
    記載のシステム。
  4. 【請求項４】 合成開口レーダを使用して、ターゲット
    領域の合成開口レーダ単パルスマップを生成し、ターゲ
    ットを指定し、 ターゲットに向かって兵器を発射し、 合成開口レーダを使用して、インターリーブされた和並
    びに同時的な方位角および仰角差パターン誘導パルス列
    をターゲットに対して送信し、 兵器上の探索装置および誘導システムにおいて、反射さ
    れたインターリーブされた和並びに同時的な方位角およ
    び仰角差パターンをターゲットから受取り、 和パターンを使用して収斂するゼロにロックし、 ゼロにロックオンした後、ターゲットに対する最適な軌
    道を兵器に飛行させる操縦命令を発生するステップを含
    んでいることを特徴とするターゲットに兵器を誘導する
    方法。
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