JP2941734B2 - 移動物体の追跡システム及び方法 - Google Patents

移動物体の追跡システム及び方法

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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、移動物体
を追跡するシステムに係り、より詳細には、ターゲット
とする物体を追跡しそして交戦する非像形成のレーザベ
ースシステム及び方法と、ターゲット命中を識別する方
法とに係る。
【０００２】
【従来の技術】ロケットやミサイルのようなターゲット
とする移動物体を追跡し、その物体と一般的に交戦し、
そしてその物体を軍事上破壊又は運転不能にする目的で
追跡システムが開発され配備されている。一般に、従来
の追跡システムは、像形成追跡装置と称され、電子カメ
ラのような像形成装置を使用して、像を捕らえ、像の一
部分を選択し、そして像のフレームに対してその部分に
ロックするよう試みる。１つの追跡システムによれば、
ターゲットを収集するプロセスは、一般に、ターゲット
を探索し、大きな視野の追跡装置にターゲットを固定
し、そしてターゲットの位置の瞬時測定値を狭い視野の
追跡装置へと移行することを含む。次いで、狭い視野の
追跡装置は、ターゲットの画像を、追跡ゲートとして一
般に知られているフレームの境界に対して固定する。像
がフレームに固定された状態で、サーボループとして構
成された電子回路がエラー信号を発生し、大電力レーザ
ビーム又は他の兵器でターゲットを追跡して交戦し、タ
ーゲットを破壊するように試みる。
【０００３】従って、従来の像形成追跡装置は、一般的
に、電子カメラのような１つ以上の像形成装置を連続的
に使用して、先ず、ターゲット物体のおおよその位置を
決定し、次いで、その現在瞬時位置を決定する。更に、
ある従来型の像形成追跡装置は、ターゲットの速度情報
を決定するように試み、そしてターゲットの予想投影を
予測するように試みる。光学的にターゲットを捕らえる
兵器では、既知の従来型像形成追跡装置に個別の大電力
レーザビーム又は他の兵器交戦手段が組み合わされ、タ
ーゲットとする検出物体を破壊又は運転不能にするよう
試みる。大電力レーザビーム兵器は、像形成装置とは独
立しており、通常は、ターゲットの最適なもろいゾーン
を攻撃するために、像形成装置の処理された積と、ター
ゲットオフセット角とによって決定された計算された最
適な位置及び速度ベクトルに応答して操向される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の像形成追跡シス
テムは、ターゲットを効果的に探索するが、移動物体を
連続的に追跡しそしてそれと効果的に交戦する能力に関
して多数の制約がある。先ず、従来の像形成の解決策で
は、交戦に使用される大電力レーザビームが像形成装置
と干渉して追跡点を抹消し、ターゲット物体を見失うこ
とが分かった。レーザビームと像形成装置との干渉を減
少するために、大電力レーザビームを像形成装置からオ
フセットすることができる。しかしながら、オフセット
されたレーザビームは、追跡機構全体に付加的なエラー
を導入し、干渉問題を常に効果的に減少又は排除するも
のではない。第２に、像形成センサデータを使用してレ
ーザを効果的に指向する能力は、センサの視線及びレー
ザの視線の正確なボアサイトに基づいている。歴史的
に、ストレスのある環境条件のもとで充分なボアサイト
を維持することは困難である。第３に、従来の像形成追
跡装置は、一般に、その像形成追跡装置自体の解像度に
制限される。即ち、ターゲットが非常に小さく、像形成
追跡装置の解像度限界より低いときには、ターゲットの
位置を決定する能力が追跡装置の解像度によって制限さ
れる。従って、従来の像形成追跡装置は、一般的に、受
け入れられない大きな追跡エラーを示すことなく追跡装
置の解像度限界より小さいターゲットを追跡することが
できない。分析可能なターゲットであっても、時間に対
する追跡角度の二次及び三次導関数と、照準点オフセッ
ト角度の導関数とに比例する追跡エラーが、特に接近低
空飛行交戦の場合に受け入れられないほど大きなものと
なる。これは、効果的に追跡することのできるターゲッ
トにサイズに制約を課する。従来の大電力レーザ兵器
は、矯正しないと、その有効性が限定されず。従って、
所与の電力に対し、充分な撃墜性を得るためには長いド
ウェル時間が一般に必要とされ、従って、キープアウト
距離を短縮すると共にレーザ燃料システムを消耗するこ
とになる。
【０００５】加えて、擾乱、即ち指向又は追跡システム
の小さな擾乱或いは大電力レーザビームの伝播により、
レーザビームがターゲットから外れることがある。同様
に、光学的に非均一の大気中を通るレーザビームの伝播
により、レーザビームがターゲットからそれることもあ
る。レーザビームに対するこのような擾乱は、ターゲッ
トを追跡する従来の像形成装置が大電力レーザビームの
攻撃兵器と独立したものであるために、未検出となる傾
向がある。
【０００６】更に、ターゲットに対するレーザビームの
有効な撃墜交戦の潜在性を決定することによりレーザ兵
器追跡システムの精度を効果的に決定する必要がある。
換言すれば、所与のレーザ兵器追跡システムの有効性を
決定するために、特に、低電力レーザを用いた予めの追
跡テストにおいて移動ターゲットに対するレーザビーム
の「命中」を記録できることが望まれる。現在では、タ
ーゲットの破壊を実際に必要とせずに有効性をテストす
るために移動ミサイルターゲットに当たるレーザビーム
の瞬時位置を独立して評価することが望まれる。
【０００７】従って、エラーや干渉の問題にあまり影響
されないレーザビームで移動物体を追跡するシステム及
び方法を提供することが望ましい。
【０００８】更に、良好にボアサイトが決められた像形
成追跡装置に関わりなく大エネルギーのレーザビームで
移動物体を追跡しそしてそれにロックするレーザビーム
追跡システムを提供することが望まれる。
【０００９】又、像形成追跡装置の解決策に関わりな
く、分析不能なターゲットを含む小さなターゲットを追
跡することのできるレーザ追跡装置を提供することも要
望される。
【００１０】更に、レーザ兵器システムの撃墜有効性を
テストする目的で移動ターゲットに対するレーザビーム
の「命中」を独立して評価するシステム及び方法を提供
することも要望される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の教示によれば、
レーザエネルギーで移動物体を追跡するシステム及び方
法が提供される。このシステムは、レーザエネルギーの
ビームを発生するためのレーザ発生器と、ターゲット移
動物体を追跡するようにレーザエネルギーのビームを操
向するビーム操向器とを備えている。ビーム操向器は、
好ましくは２つの直交する方向に振動形態でレーザエネ
ルギーのビームを操向する。大電力レーザビームは、第
１のディザ周波数で第１の方向に振動すると共に、第１
のディザ周波数とは区別できる第２のディザ周波数で第
２に方向に振動する。ターゲット物体から反射したレー
ザエネルギーは望遠鏡により収集され、そして受け取っ
た反射エネルギーの量が検出器で検出される。検出され
たエネルギーは、各チャンネルに対して第１及び第２の
ディザ周波数を分離するようにフィルタされる。フィル
タされた信号は、各チャンネルに対してレーザミラー発
生器から導出された正弦波関数でそのチャンネルを乗算
することにより同期的に検出される。観察される事実と
して、ビームの図心（セントロイド）が、例えば、円筒
状ターゲットの中心線に厳密にセンタリングされたとき
は、反射電力がディザ周波数の高調波のみを含む。いず
れかの側に変位した場合には、ディザ周波数成分の大き
さがその変位に比例して増加し、いずれの側かを指示す
る信号を伴う。ターゲット中心線からのビーム図心の変
位に比例する受け取られ反射され同期的に検出された電
力から、ビーム図心がいずれの側に入るかに基づいてプ
ラス又はマイナスのいずれかの符号を有するバイアス信
号が発生される。これにより、ビーム操向器は、レーザ
ビームをターゲットにセンタリングするように操向し、
ターゲット物体を追跡する。
【００１２】本発明の追跡システムは、図心追跡モード
において各チャンネルごとに物体の中心部分を追跡する
か又は縁追跡モードにおいて縁を検出及び追跡するよう
に動作する。図心追跡モードにおいては、１つ又は両方
のチャンネルにより走査される方向に対してターゲット
物体の中央部分にレーザビームがロックされる。縁追跡
モードにおいては、収集された信号が１つ又は両方のチ
ャンネルに対し同期検出の前に微分され、縁を区別する
と共に所与のチャンネルに対しその縁にロックする。
【００１３】更に、本発明の追跡システムは、ビームエ
ネルギーの一部分を使用してターゲットの図心又は１つ
以上の縁に対してターゲット追跡し、そして更にビーム
エネルギーのかたまりをターゲット上の別々の既知のも
ろい領域に対してオフセットすることにより動作する。
このオフセットは、時間ドメイン又は空間ドメインのい
ずれにおいて行うこともできる。時間ドメインにおいて
は、追跡ループを交互に閉じそして高い周波数において
所望の量だけビームをオフセットすることによりオフセ
ットを実現することができる。空間ドメインにおいて
は、ビームを、既知の角度オフセットをもつ大きな部分
及び小さな部分に物理的に分割することによりオフセッ
トを達成することができ、ビームの低電力セグメントを
用いて追跡機能が達成される。この解決策では、本発明
の追跡システムは、追跡目的に最適なターゲットの縁又
は特徴部に対して追跡維持することができる一方、ほん
どのエネルギーを攻撃に最適なもろいゾーンにむけるこ
とができる。
【００１４】本発明の別の特徴によれば、移動ターゲッ
トに対するレーザビームの「命中」を独立して評価する
システム及び方法が提供される。このテスト方法は、タ
ーゲットミサイルの複数の帯内の得点領域を評価するこ
とを含む。各帯は、選択された数の反射ストリップを含
み、好ましくはこれらの反射ストリップを分離する吸収
ペイントが設けられている。各領域は、異なる数のスト
リップを有し、これにより、ある帯が他の帯と区別され
る。レーザエネルギーは、ミサイルターゲットから反射
され、そして攻撃領域がストリップの数及びミサイルロ
ールレートの関数として決定される。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び効果は、添
付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかとなろ
う。図１を参照すれば、追跡角度がミサイルターゲット
１２及び追跡システム１０に関して定義される。追跡角
度は、本発明の追跡システム１０を説明するのに使用さ
れる選択されたベクトルに関して定義される。ミサイル
１２のような移動ターゲットは、追跡システム１０から
瞬時距離Ｒにおいて低空飛行(fly-by)を実行するように
示されている。ターゲットミサイル１２は速度Ｖを有
し、ターゲット及びボアサイト角度は、接頭語Δで示さ
れた小さな差の角度に比して一般的に大きなものであ
る。又、図１には、追跡装置１０とミサイル１２の前端
図心とによって定められた照準点視線ベクトル１４が示
されている。追跡装置の視線ベクトル１６は、追跡装置
１０とミサイル１２の後端付近の縁−縁点とによって定
められる。又、ＨＥＬビーム軸１５及び追跡装置ボアサ
イトベクトル１７も含まれる。
【００１６】システムエラーεsys は、瞬時ＨＥＬビー
ム軸１５と選択された照準点視線ベクトル１４との間の
差として定められる。追跡エラーεtrack は、追跡装置
ボアサイトベクトル１７と追跡装置視線ベクトル１６と
の間の差として定められる。以下に述べる本発明の追跡
システム１０は、従来の像形成追跡装置においてターゲ
ットの解像度が低いことや、測定されたミサイル速度ベ
クトル又は角速度に基づくミサイルロール軸の推定が悪
いことや、特に最接近距離レンジの付近で生じる加速度
エラー率のために発生するシステムエラーεsys を減少
又は排除する。
【００１７】図示された差の角度は、追跡装置ボアサイ
トベクトル１７とＨＥＬビーム軸１５との間の角度変位
として定められるＨＥＬレーザビーム変位ΔθHEL を含
む。差の照準角度Δθaim は、追跡装置視線ベクトル１
６と照準点視線ベクトル１４との間の角度変位として定
められる。追跡装置のボアサイト変位θboreは、垂直軸
からの追跡装置ボアサイトベクトル１７の角度変位とし
て定められ、一方、ターゲット角度θtargetは、垂直軸
からの追跡装置視線ベクトル１６の角度変位として定め
られる。
【００１８】図２には、本発明の追跡システム１０が、
従来の像形成追跡装置２０と一体化されて示されてい
る。従来の像形成追跡装置２０は、ターゲット物体のお
およその位置を最初に決定するために本発明の追跡シス
テム１０と共に使用される。これにより、本発明の追跡
システム１０の大電力レーザビームは、一般的にターゲ
ットの付近であってターゲットを追跡しそしてその後に
ターゲットを攻撃するためにそれにロックするに充分な
至近点に配置することができる。従来の像形成追跡装置
２０が本発明に関連して示されているが、本発明の追跡
システム１０は、像形成追跡装置２０と共に使用されて
も像形成追跡装置２０を伴わずに使用されてもよく且つ
像形成追跡装置２０に代わって他の形態の追跡装置を使
用してもよいことを理解されたい。
【００１９】従来の像形成追跡装置２０は、図示された
ように、電子カメラ（図示せず）のような像形成装置を
備えている。像形成追跡装置２０は、広い視野内で物体
から反射されるエネルギーを検出する。像形成追跡装置
２０は、像フレーム内にターゲットを定め、そしてター
ゲット角度θtargetと、照準点の変化Δθaim とを決定
する。ターゲット角度θtargetは、追跡ループ２５から
決定されたボアサイト角度θboreと共に加算器２２に入
力される。この加算は、一般的に、追跡エラーεtrack
を定め、これは、第１フィルタ２４に入力される。照準
点変化Δθaimは、追跡エラーεtrack と共に加算器２
７を経て加算され、その和は、第２のフィルタＦ（ｓ）
２８に入力され、これはΔθHEL を導出する。この出力
ΔθHELは、第１フィルタＬ（ｓ）２４の出力と加算器
２６により加算され、レーザビーム角θHEL の推定値を
与える。像形成追跡装置２０から導出されたこの情報
は、ターゲット物体の位置のおおおその推定値を効果的
に与えることができる。
【００２０】本発明の追跡システム１０は、好ましくは
二次元のターゲット追跡を行うが、本発明の教示によれ
ば、一次元のターゲット追跡を使用することもできる。
図２に示されたように、Ｘ座標で定められた第１方向に
おいてターゲット追跡を行うために、第１サーボループ
３０ｘが設けられている。同様に、Ｙ座標で定められた
第１方向においてターゲット追跡を行うために、第２サ
ーボループ３０ｙが設けられている。第１サーボループ
３０ｘは、Ｘ座標に沿って図心又は縁追跡を与え、一
方、第２サーボループ３０ｙは、Ｙ座標に沿って図心又
は縁追跡を与える。好ましい実施形態によれば、Ｘ及び
Ｙ座標は互いに直交しており、そして好ましくは、ター
ゲット１２のロール軸に平行及び垂直に配置される。
【００２１】追跡システム１０は、更に、比較的広い視
野から散乱したレーザエネルギーを受け取る受信望遠鏡
及びバンドパスフィルタ５８を備えている。この受信望
遠鏡及びバンドパスフィルタ５８は、個々の第１及び第
２のディザ周波数をフィルタし、そしてそれに対応する
ディザ周波数信号を各々第１及び第２のサーボループ３
０ｘ及び３０ｙに通す。即ち、第１ディザ周波数を含む
信号は、望遠鏡及びバンドパスフィルタ５８を経てフィ
ルタされ、そして第１サーボループ３０ｘに通され、一
方、第２のディザ周波数は、同様に、第２のサーボルー
プ３０ｙに通される。
【００２２】又、図２には、像回転解除器(derotator)
５６も示されており、これは、ディザ発生器３２ｘ及び
３２ｙに接続される。像回転解除器５６は、適当な直線
的な組み合わせを取り上げることによってＸ及びＹ発生
器からの２つのディザ周波数信号を回転解除し、直交す
るディザ周波数信号が好ましくはターゲットロール軸に
平行及び垂直になるようにする。回転解除を行うのに必
要な角度情報は、像形成追跡装置２０から導出される。
像回転解除器５６は、その出力として、対応する直交信
号Ｕ及びＶをディザミラー駆動装置５４に与える。
【００２３】第１及び第２のサーボループ３０ｘ及び３
０ｙは、同一のサーボ制御ループであり、指定の座標に
対する信号を各々処理する。第１のサーボループ３０ｘ
を参照すれば、スイッチ４６ｘは、縁追跡微分器４４ｘ
と、図心追跡動作モードとの間を選択する。縁追跡微分
モードにおいては、追跡システム１０は、Ｘ座標に沿っ
た縁方向を与え、一方、図心追跡動作モードは、追跡シ
ステム１０がＸ座標に沿ったターゲットの中央部分を追
跡できるようにする。１つの実施形態によれば、Ｘ座標
は、ミサイルターゲット１２のロール軸として定義され
る。
【００２４】又、第１のサーボループ３０ｘには加算器
４０ｘが含まれ、これは、縁追跡微分器出力又は図心追
跡出力のいずれかを受け取る。更に、加算器４０ｘは、
光学路ループ閉止信号３８ｘを包囲されたループ経路の
一部分として受け取る。加算器４０ｘにより与えられる
和は、乗算器３４ｘに送られ、該乗算器は、第１ディザ
発生器３２ｘからの信号にこの和を乗算する。第１のデ
ィザ発生器３２ｘは、Ｘ座標に沿った振動信号のための
第１ディザ周波数を与える。乗算器３４ｘの出力は、フ
ィルタＨ（ｓ）３６ｘに通され、これは、次いで光学路
ループ閉止信号３８ｘを与える。実際には、フィルタ３
６ｘは、積分及びフィルタ動作を行う。別のフィルタＬ
Ｐ（ｓ）４２ｘは、加算器４５にバイアス出力を与え
る。
【００２５】第１のサーボループ３０ｘと同様に、第２
のサーボループ３０ｙは、縁追跡微分器４４ｙと図心追
跡動作モードとの間を切り換えるためのスイッチ４６ｙ
を含んでいる。又、加算器４０ｙ、乗算器３４ｙ、及び
第２のディザ周波数を発生するディザ発生器３２ｙも含
まれる。第１及び第２のディザ周波数は、互いに区別で
き、しかもその比を小さな全数に通分できないような約
分不能なものであるのが好ましい。フィルタＨ（ｓ）３
６ｙは、同様に、積分及びフィルタ動作を行い、これ
は、光学路ループ閉止信号３８ｙに沿って加算器４０ｙ
にフィードバックされる。更に、別のフィルタＬＰ
（ｓ）４２ｙは、加算器４０ｙから加算器４５にバイア
ス出力を与え、これは、次いで両サーボループ３０ｘ及
び３０ｙからの出力を加算する。加算器４５からの出力
は、像形成追跡装置２０の出力と共に加算器４９へ入力
として与えられる。
【００２６】図３を参照し、サーボループ３０ｘのよう
な１つのサーボループが与えられた場合に、一次元にお
いてターゲットを追跡することについて追跡システム１
０を詳細に説明する。大電力レーザビーム発生器５０
は、大電力レーザビーム６０を高速指向ミラー５２に収
束し、レーザビームをターゲット１２に向けて制御指向
する。高速指向ミラー５２は、バイアス信号５５に応答
して操向されるジンバル（図示せず）に一般的に取り付
けられたサーボ制御型の指向ミラーである。レーザビー
ム６０がターゲット１２を攻撃するか又はその非常に近
くにあるときに、レーザエネルギーがターゲット１２か
ら反射される。
【００２７】追跡システム１０は、更に、比較的広い視
野からレーザエネルギーを収集するように一般的に配置
された望遠鏡／検出器６４も備えている。この望遠鏡／
検出器６４は、充分に大きな視野を有するので、望遠鏡
／検出器６４を正確に指向させる必要はない。この望遠
鏡／検出器６４は、望遠鏡及びその焦点面に配置された
検出器を備え、望遠鏡により受け取られる全散乱エネル
ギーを検出する。望遠鏡／検出器６４は、これにより収
集された光の強度に比例する電気信号を発生する。望遠
鏡／検出器６４は、受け取られるエネルギーを大電力レ
ーザビーム６０のレーザ波長に制限するバンドパスフィ
ルタのようなフィルタを備えているのが好ましい。又、
望遠鏡／検出器６４は、特に二次元追跡に使用されると
きにディザ周波数を分離するためのバンドパスフィルタ
を有するのが好ましい。
【００２８】望遠鏡／検出器６４からの電気信号出力
は、増幅器６６を経て増幅され、そしてキャパシタＣ及
び抵抗Ｒで形成されたＲ−Ｃ回路に通される。乗算器３
４は、この電気信号を、ディザ発生器３２及び可変移相
ブロック６９により発生された振動信号と混合する。乗
算器３４の出力は、積分器及びフィルタ６８を経て送信
される。従って、所与のチャンネルのフィルタされた信
号は、これにレーザミラーディザ発生器３２から導出さ
れたコサイン信号を乗算しそして積分器及びフィルタ６
８に通すことにより同期的に検出される。積分器及びフ
ィルタ６８の出力は、ディザ発生器３２により発生され
た振動信号と加算され、それにより、バイアス信号が発
生される。このバイアス信号により、高速操向ミラー５
２は、その反射面をバイアス信号に比例するレートで、
対応する次元即ちディザ軸に沿ってそのバイアス即ちエ
ラー信号をゼロにする方向に移動させる。
【００２９】図３に示された一次元追跡構成体に関連し
て追跡システム１０の動作を以下に説明する。大電力レ
ーザビーム発生器５０は、高速指向ミラー５２からミサ
イル１２のようなターゲットに向けて大電力レーザビー
ム６０を発生する。前記したように、従来の像形成追跡
装置２０は、ターゲットのおおよその位置を決定するよ
うに最初に使用され、これにより、大電力レーザビーム
６０を一般的にターゲットミサイル１２の付近に配置す
ることができる。特に、図４を参照すれば、大電力レー
ザビーム６０は、ミサイル１２のロール軸に垂直なＹ軸
として示されたディザ軸に沿ってディザ周波数に基づい
て振動するように示されている。大電力レーザビーム６
０は、ミラー駆動信号３２に応答して振動し、振動周波
数に基づきＹ軸に沿ってミサイル１２の本体部分を通過
する。レーザビーム６０は、ミサイル本体の短い次元を
横切って周期的走査を実行するように操向され、そして
それに応答して、図４の右側に２つの検出波形７０ａ及
び７０ｂで示されたように反射エネルギー信号を発生す
る。２つの検出信号波形７０ａ及び７０ｂは、レーザビ
ーム６０の平均ビーム中心がターゲット１２の中心線に
対して片側にあるか他側にあるか（即ち、高いか低い
か）に基づいて位相が互いに１８０°異なる。従って、
ミラー駆動装置に対してこの位相を検出することによ
り、追跡システム１０は、大電力レーザビーム６０をダ
ウン方向に操向すべきかアップ方向に操向すべきかが分
かる。
【００３０】従って、本発明のレーザ追跡システム１０
は、一次元又は二次元でターゲット１２を横切って走査
し、そしてターゲットからの反射エネルギーを検出す
る。反射エネルギーは、レーザビームに対するターゲッ
トの位置を決定すると共に、レーザビームをターゲット
ミサイル１２を攻撃するように接近させるに必要なバイ
アス信号を決定するように分析される。ロックが達成さ
れると、ディザ振幅が維持値に減少される。例えば、一
例によれば、ターゲットとのスポットの１０％の位置値
で充分である。軍用の破壊目的では、ターゲットミサイ
ル１２を迅速に運転不能に又は破壊するに充分なエネル
ギーの大エネルギーレーザビームを与えることができ
る。
【００３１】図５には、望遠鏡／検出器６４の出力が示
されており、単一次元におけるディザに対して検討す
る。δは、ビーム半径の単位で測定されたターゲット中
心線からのレーザビーム中心の変位を表す。望遠鏡／検
出器６４の出力振幅は、大電力レーザビーム６０がター
ゲット１２の中心へと接近して移動するにつれて増加す
る。又、ビームがターゲットの中心にきたときに残って
いる検出信号は、δ＝０．０により示されたように周期
の１／２を一般的に示す第２高調波である。図５のグラ
フをゼロを通して続けるべき場合には、δ＝０．２、
０．４、０．８で示された曲線が再現されるが、その位
相は１８０°シフトされる。
【００３２】図６は、積分器／フィルタ６８の出力を示
すエラー特性曲線のグラフである。エラー信号は、平均
レーザビームの中心がターゲットの中心線を通過すると
きにゼロを通過しそして符号を変える。このエラー信号
は、ディザの大きさに正比例し、ここでは、小さな大き
さにおいてビーム半径の単位で表される。相対エラー信
号は、ビーム中心変位がゼロを通過するときに一定のま
まである傾斜を有し、これは、サーボ制御ドメインに基
本的に「デッドゾーン」がなく、従って、静的な残留エ
ラーがないことを意味する。又、図示されたレーザビー
ムの捕獲範囲はターゲットの中心からビームの中心まで
２ビーム半径の捕獲範囲を与える。
【００３３】以上、追跡システム１０の動作を図心追跡
モードについて説明した。この概念は、好ましくは望遠
鏡の後であって且つ同期検出器の前に微分フィルタを導
入することにより、ターゲットの縁の追跡にも適用され
ることが明らかである。追跡システム１０での縁−縁及
び図心−縁追跡の例が図７に示されている。参照番号７
６は、ターゲットミサイル１２の先端部分に対する縁−
縁追跡を示している。追跡システム１０は、Ｘ座標及び
Ｙ座標の両方において縁を検出し、縁−縁検出を区別す
る。参照番号７８は、ターゲットミサイル１２の先端部
分に対する図心−縁追跡を示している。この例では、図
心検出がＹ座標において実行され、一方、縁検出がＸ座
標に沿って行われる。更に、参照番号８０は、ターゲッ
トミサイル１２の後部付近の先鋭な特徴部に対する縁−
縁追跡を示している。本発明では、縁及び図心追跡の種
々の組み合わせを行って、ターゲットとなる種々の物体
を追跡及び攻撃することができる。
【００３４】十字線を中心とする長方形領域は、大電力
ビーム６０が直交する方向において２つの異なるディザ
周波数でディザを生じるときに大電力ビーム６０の図心
（セントロイド）がたどるリサージュパターンである。
このリサージュパターンは、二次元ディザ追跡の顕著な
特徴である。実際に、二次元追跡は、２つのディザ周波
数が濃度を形成するように選択された円錐型走査を与
え、検出プロセスの均一に満たされた走査パターンは、
一定の次元をもつ二次元ターゲットに適用することがで
きる。種々のターゲット形状からの散乱信号の分析は、
各次元において、大電力レーザビーム６０をターゲット
の所望の追跡縁又は図心に係合させるに必要な対応する
エラー信号を決定するように行われる。
【００３５】縁検出を更に説明するために、図８は、平
らな長方形ストリップ及び同様の巾をもつ円筒より成る
ターゲットからの受信信号がいかに見えるかを示してい
る。ビームの視線は、ターゲット上ではなくその付近に
ある。長方形ストリップに対するターゲット応答は信号
８２で示され、一方、その縁微分応答は信号８４で示さ
れている。同様に、円筒ターゲットの縁走査は信号８６
で示され、一方、その縁微分波形は信号８８で与えられ
る。従って、微分器を追加すると、図心の検出器が縁の
検出器に変わり、それ故、上記概念を用いて、２つの一
次元ディザロック線の交点にターゲットのロック点を確
立する。図９に示すように、縁検出器からエラー信号が
導出される。
【００３６】或いは又、本発明の追跡システム１０は、
空間的又は時間的動作モードに基づいてオフセット追跡
を行うように実施することができる。図１０を参照すれ
ば、参照番号１３０及び１３２は、ターゲットの図心又
は１つ以上の縁においてターゲット追跡するためにレー
ザビームエネルギー６０の小部分６０ａを使用すると共
に、ターゲット１２の個別の既知のもろい領域にレーザ
ビームエネルギー６０のかたまり即ち大きな部分６０ｂ
を使用することを示している。従って、レーザビームの
低エネルギー部分６０ａはターゲット１２を追跡し、一
方、レーザエネルギーの大きさ部分６０ｂは、一般に、
ターゲット１２を破壊する試みにおいてターゲット１２
の所望の領域を攻撃するように所望の量だけオフセット
される。参照番号１３０で示されたように、低エネルギ
ー部分６０ａは、ターゲット１２の先端部分に対して図
心−縁を追跡し、一方、大エネルギー部分６０ｂは、タ
ーゲット１２の中央部分に向かってオフセットされてい
る。参照番号１３２は、ターゲット１２の後端付近の先
鋭な特徴部に対し低エネルギー部分６０ａでの縁−縁追
跡を示し、一方、高エネルギー部分６０ｂは、ターゲッ
ト１２の所望の中心領域に向けられる。
【００３７】所望のレーザビームオフセットを得るため
に、時間的又は空間的ドメインを使用することができ
る。時間的ドメインにおいては、追跡ループを交互に閉
じそしてレーザビームを高い周波数で所望の量だけオフ
セットすることによりオフセットを得ることができる。
従って、時間ドメインは、レーザビームがターゲット領
域と撃墜領域との間を交番できるようにする。このよう
にするときは、レーザビームがターゲット領域において
低いエネルギーレベルをもちそして撃墜領域において高
いエネルギーレベルに切り換わるのが好ましい。空間的
ドメインにおいては、レーザエネルギーの低エネルギー
部分６０ａと高エネルギー部分６０ｂとの間のオフセッ
トを、レーザビームを既知の角度オフセットで大エネル
ギー部分と小エネルギー部分に物理的に分割することに
よって得ることができ、ビームの低電力部分を用いて追
跡機能を実行するのが好ましい。この解決策では、本発
明の追跡システム１０は、追跡目的に最適なターゲット
１２の縁又は特徴部に対して追跡維持する一方、ほとん
どの使用可能なエネルギーを攻撃に最適なもろい領域に
向けることができる。時間的又は空間的ドメインのいず
れにおいても、オフセットの量は、所望の攻撃領域及び
ターゲット１２までの距離に基づいて決定することので
きる角度オフセットによって与えることができる。
【００３８】図１１は、空間的ドメインに基づきレーザ
エネルギーの分割された高エネルギー部分６０ｂ及び低
エネルギー部分６０ａを実現するのに使用できるミラー
組立体１５４を示す。ミラー組立体１５４は、支持支柱
１７０を経て凸面二次ミラー組立体１６０に一定関係で
接続された凹面一次ミラー１５６の組合せを含む。この
一次ミラー１５６は、大エネルギーレーザビーム６０を
受け入れるために中央穴１５８が形成されている。二次
ミラー組立体１６０は、該組立体１６０の中央部分にお
いて中央ミラー取付部１６８を経て位置固定された凸面
ミラー１６４を備えている。二次ミラー組立体１６０
は、更に、反射面１６４の外周に形成された環状反射面
１６２も備えている。この外側の環状反射面１６２は、
複数の可動ピストンアクチュエータ１６６により位置設
定される。１つの実施形態では４つのピストンアクチュ
エータで充分である。ピストンアクチュエータ１６６
は、外側の環状反射面１６２の向きをミラー組立体１６
０に対して変化させ、Ｘ及びＹ座標方向に適当なディザ
周波数で変調する低エネルギーレーザビーム６０ａを与
える。
【００３９】動作に際し、エネルギー６０のようなレー
ザエネルギーが一次ミラー１６６の中央の穴１５８を通
して受け取られる。レーザエネルギーは、凸面二次ミラ
ーの表面１６４で反射して、一次ミラー１５６に充満
し、該一次ミラー１５６は、エネルギーを所望の位置に
向けて収束し、大エネルギービーム６０ｂを形成する。
同時に、レーザエネルギーは、二次ミラー組立体１６０
の外側の環状反射面１６２から反射され、そして二次ミ
ラー１６４の中央部分とは独立して低エネルギービーム
６０ａとして一次ミラー１５６から反射される。ピスト
ンアクチュエータ１６６の相対的な変位により、環状の
光ビーム６０ａは、大電力ビーム６０ｂ自体の主部分か
らオフセットしたターゲット１２の異なる位置に向かっ
て集束される。更に、ピストンアクチュエータ１６６
は、変位される環状ビームの焦点に上記のようにディザ
を生じさせるように振動する。二次ミラーのディザ移動
及び傾斜オフセットは、おそらく、マイクロラジアンの
範囲であり、ひいては、他のシステム要求に合致する標
準的な無限遠焦点(afocal)望遠鏡設計を使用することが
できる。
【００４０】従って、追跡位置及びオフセットした攻撃
位置に付与されるビーム電力間に空間的又は時間的なオ
フセットを与えることにより追跡が達成される。ビーム
電力の一部分Ｐf は、空間的ドメインにおける追跡に使
用され、一方、ビームの追跡周期ＴP （このＴP は、ビ
ームが追跡位置に再到達する間の時間に等しい）の周期
的部分Ｔf は、時間的ドメインにおける追跡に使用され
る。時間的オフセットの場合には、攻撃位置を照射する
のに費やされる時間Ｔf は、全追跡周期又は再到達時間
ＴP より短い。空間的オフセットの場合には、追跡に使
用されるビーム電力の一部分Ｐf は、当然、効率的な攻
撃のためには、全ビーム電力ＰTotal に比して小さくな
ければならない。
【００４１】空間的オフセットにおいては、ビームセグ
メント即ちビーム片（Ｐf ）が指向追跡装置において攻
撃ビーム（ＰT −Ｐf ）から角度的に分離され、θ
offsetを変えることにより所望の追跡位置を常時追跡す
る状態で所望の攻撃位置を調整することができる。時間
的なオフセットにおいては、ビームが時間周期Ｔf の間
にその最適な追跡位置にロックされ、そして時間ＴP −
Ｔf の間に所望の攻撃照準点に対してθoffsetだけオフ
セットされる。次いで、エネルギービームは、時間Ｔf
の間に所望の追跡点に復帰し、そして切り換えられた時
間サイクルを繰り返す。
【００４２】図１２及び１３には、レーザ追跡システム
の性能を評価する目的で移動ターゲットに対する赤外線
レーザビームの命中を「採点」するのに使用するレーザ
追跡システムが示されている。追跡システムは時々エラ
ーを生じるので、レーザ追跡テストシステム１００は、
ターゲットに対するレーザの命中をテスト採点するため
の独立した方法を与える。特に、図１２を参照すると、
ミサイルターゲット１２が追跡システム１０及びレーザ
ビーム６０に関連して示されている。一般的に上記した
追跡システム１０は、大電力レーザビームを与えるが、
レーザビームの追跡及び攻撃をテストするためには、低
電力レーザビームで充分であり、一般的に好ましい。
【００４３】又、図１２には、ミサイル１２の前部が分
解図で示されている。このテスト方法によれば、得点領
域が最初に決定され、そして得点帯１０２、１０４及び
１０６のような複数の帯に分割される。これらの得点帯
１０２、１０４及び１０６の各々は、互いに他の帯のス
トリップ数とは異なる独特の数の反射ストリップを含ん
でいる。好ましい実施形態では、得点帯１０２、１０４
及び１０６の巾は、ほぼ予想されるレーザビーム巾であ
る。各帯は、所定数の反射ストリップ１１０を含み、こ
れらは、非反射領域１０８で分離されている。図示され
た例では、得点帯１０２は、３つの反射ストリップを含
み、得点帯１０４は、４つの反射ストリップを含み、そ
して得点帯１０６は、５つの反射ストリップを含む。各
帯の反射ストリップ１１０は、ミサイルの外面において
得点領域の各帯全体に赤外線吸収材を最初にペイント
し、そして反射ストリップ１１０を形成するように吸収
材のペイントを剥離する一方、非反射領域１０８を形成
するようにＩＲ吸収材ペイントの領域を残すことによっ
て形成される。反射ストリップ１１０及び非反射領域１
０８は、ミサイル１２の周囲の得点帯の周りでミサイル
のロール軸に平行に等しい間隔で形成されるのが好まし
い。反射ストリップを３つ、４つ及び５つ含む３つの得
点帯が得点領域内に示されているが、本発明の精神から
逸脱せずに異なる数の得点帯及び種々の組合せの反射ス
トリップを使用できることを理解されたい。
【００４４】レーザ追跡システムをテストする場合、レ
ーザビーム６０が所与の追跡システム動作に基づいてミ
サイル１２の得点領域に集束される。低電力のレーザビ
ーム６０がミサイル１２のロール軸に沿って集束される
と、反射した戻りエネルギーが簡単な望遠鏡１１４によ
ってピックアップされそして受け取られ、検出器１１６
に集束される。検出器１１６により検出された集束され
たエネルギーは、電気的信号として増幅器１１８に送ら
れ、増幅された信号が周波数カウンタ１２０に通され
る。周波数カウンタ１２０は、散乱レーザ光線変調周波
数を発生し、これは、好ましくはプロセッサ１２２又は
他の計算装置に通され、得点領域内のどの得点帯をレー
ザビーム６０が追跡しそしてそれを攻撃するかを決定す
る。
【００４５】レーザビーム６０が得点領域１０２、１０
４又は１０６の１つをさえぎると、反射エネルギーは、
反射ストリップ１１０の数にミサイルのロールレートを
乗算したものに等しい割合で変調される。ミサイルのロ
ールレートは、基準ストリップを監視することにより決
定されるか又はもし使用できれば独立したレーダから決
定される。基準ストリップでは、基準ストリップが独特
の長さを有し、これを用いてミサイル１２のロールレー
トがカウントされる。従って、プロセッサ１２２は、変
調された周波数を収集し、そしてそれを決定されたミサ
イルロールレートで除算して、攻撃領域内のストリップ
の数を決定し、ひいては、どの得点帯１０２、１０４又
は１０６からエネルギーが反射するかを決定する。レー
ザ追跡テストシステム１００は、所望の追跡点を特定の
得点のレーザビームの実際の位置と比較し、所与の追跡
システムのエラーを決定する。追跡テストシステム１０
０は、好都合にも、像形成追跡装置の性能を評価する独
立した手段を与え、そして大気の影響やビーム放射障害
に不感である。
【００４６】以上、特定の実施形態について本発明を説
明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
当業者であれば、上記説明及び添付図面に鑑み、本発明
の精神から逸脱せずに、他の変更がなされ得ることが明
らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ミサイルターゲットを追跡装置で追跡するため
の角度の定義を示す図である。
【図２】像形成追跡装置と組み合わせて一体化された本
発明の追跡システムを示すブロック図である。
【図３】本発明の１つの実施形態により一次元追跡を行
う追跡システムを詳細に示す図である。
【図４】ターゲットの中心線軸に沿った一次元ディザ追
跡を示すと共に、ビームの図心がターゲットの中心線を
通過するときの検出信号の位相変化を示す図である。
【図５】一次元に沿ったミサイルの中心からの種々のレ
ーザビーム変位に対する反射信号振幅を示すグラフであ
る。
【図６】多数のディザの大きさに対する相対的なエラー
を示すエラー特性曲線（ビーム図心−ターゲット中心の
変位の関数としてのエラー信号）を示すグラフである。
【図７】本発明の縁及び図心追跡の種々の考えられる組
合せによるミサイルの縁追跡を示す図である。
【図８】平らな及び円筒状のターゲットからの微分の前
後の縁検出に対する受信信号を示すグラフである。
【図９】本発明の１つの実施形態による縁検出から導出
されたエラー信号を示すグラフである。
【図１０】別の実施形態により時間的又は空間的ドメイ
ンを用いて２つのオフセットしたビーム位置で追跡する
場合を示す図である。
【図１１】別の実施形態により空間的ドメインにおいて
２つのオフセットしたビームを与えるための一次ミラー
及び作動式二次ミラー組立体を示す側面図である。
【図１２】本発明のレーザ攻撃テストに基づきテストミ
サイルを用いたレーザ追跡テストシステムを示す図であ
る。
【図１３】本発明のレーザ追跡テストシステムを示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
１０ 追跡システム １２ ミサイルターゲット １４ 照準点視線ベクトル １５ ＨＥＬビーム軸 １６ 追跡装置視線ベクトル １７ 追跡装置ボアサイトベクトル ２０ 従来の像形成追跡装置 ２２、２６、２７ 加算器 ２４ 第１フィルタ ２５ 追跡ループ ２８ 第２フィルタ ３０ｘ、３０ｙ サーボループ ３２ｘ，３２ｙ 第１ディザ発生器 ３４ｘ、３４ｙ 乗算器 ３８ｘ，３８ｙ 光学路ループ閉止信号 ４４ｘ、４４ｙ 縁追跡微分器 ４６ｘ、４６ｙ スイッチ ５０ ビーム発生器 ５２ 高速指向ミラー ５４ ディザミラー駆動装置 ５５ バイアス信号 ５６ 像回転解除器 ５８ 受信望遠鏡及びバンドパスフィルタ ６０ 大電力レーザビーム ６４ 望遠鏡／検出器 ６８ 積分器及びフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−62087（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−142397（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121698（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−312399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−26081（ＪＰ，Ａ) 米国特許5780838（ＵＳ，Ａ) 米国特許5780839（ＵＳ，Ａ) 米国特許5216236（ＵＳ，Ａ) 米国特許5198607（ＵＳ，Ａ) 米国特許3427611（ＵＳ，Ａ) 米国特許3946233（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01S 7/48 - 7/51 G01S 17/00 - 17/95 F41G 3/00 F41G 7/20 F41H 11/02

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 移動物体をレーザエネルギーで追跡する
    ための追跡システムにおいて、 レーザエネルギーのビームを発生するためのレーザ発生
    器と、 レーザエネルギーのビームを操向するためのビーム操向
    器と、 上記ビーム操向器が第１周波数に基づき第１の方向にレ
    ーザエネルギーのビームにディザを生じさせるようにす
    るための第１のディザ発生器と、 上記ビーム操向器が第２周波数に基づき第２の方向にレ
    ーザエネルギーのビームにディザを生じさせるようにす
    るための第２のディザ発生器と、 ターゲット物体から反射されたレーザエネルギーを検出
    するためのレーザエネルギー検出器と、 検出されたレーザエネルギーに応答してターゲット物体
    を追跡するように上記ビーム操向器がレーザエネルギー
    のビームを操向するためのバイアス信号を発生する手段
    とを備えたことを特徴とする追跡システム。
  2. 【請求項２】 上記ビーム操向器は、上記第１及び第２
    の両方の方向に正弦波運動でレーザエネルギーのビーム
    を振動する請求項１に記載の追跡システム。
  3. 【請求項３】 上記バイアス信号を発生する上記手段
    は、検出されたエネルギーにディザ発生周波数の１つを
    乗算するための乗算器と、該乗算器に接続されて上記バ
    イアス信号を発生するローパスフィルタ／積分器とを備
    えた請求項１に記載の追跡システム。
  4. 【請求項４】 上記バイアス信号を発生する上記手段
    は、基本及び第２高調波周波数エネルギーを通すための
    フィルタを更に備えた請求項３に記載のレーザ追跡シス
    テム。
  5. 【請求項５】 上記第１及び第２の周波数を反射信号か
    ら区別するためのフィルタを更に備えた請求項１に記載
    のレーザ追跡システム。
  6. 【請求項６】 上記第１及び第２の方向は、互いに直交
    する請求項１に記載の追跡システム。
  7. 【請求項７】 レーザエネルギーの上記操向されるエネ
    ルギーは、第１及び第２のビームに分割され、第１ビー
    ムはターゲット物体を追跡し、そして第２ビームは所望
    の領域を攻撃するように第１ビームからオフセットされ
    る請求項１に記載の追跡システム。
  8. 【請求項８】 上記第１ビームは、上記第１及び第２の
    周波数に応答してピストン作動の反射面を介して操向さ
    れ、一方、上記第２ビームは、上記所望の領域に集束さ
    れる請求項７に記載の追跡システム。
  9. 【請求項９】 レーザエネルギーの上記操向されるエネ
    ルギーは、ターゲット物体を追跡するための追跡領域
    と、ターゲットの所望の攻撃領域を攻撃するためのオフ
    セットした攻撃領域との間で切り換えられる請求項１に
    記載の追跡システム。
  10. 【請求項１０】 上記レーザエネルギービームは、追跡
    時には低いエネルギーレベルを与え、そして所望の攻撃
    領域を攻撃するときには高いエネルギーレベルを与える
    請求項９に記載のレーザ追跡システム。
  11. 【請求項１１】 移動物体をレーザエネルギーで追跡す
    るための追跡システムにおいて、 レーザエネルギーのビームを発生するためのレーザ発生
    器と、 レーザエネルギーのビームを操向しそして第１周波数に
    おいて第１の軸に沿ってビームを振動するためのビーム
    操向器と、 ターゲット物体から反射されたレーザエネルギーを検出
    するためのレーザエネルギー検出器と、 検出されたレーザエネルギーに応答してターゲット物体
    を追跡するように上記ビーム操向器がレーザエネルギー
    のビームを操向するためのバイアス信号を発生する手段
    とを備えたことを特徴とする追跡システム。
  12. 【請求項１２】 上記第１周波数を有する検出されたレ
    ーザエネルギーを通すためのフィルタ手段を更に備えた
    請求項１１に記載の追跡システム。
  13. 【請求項１３】 移動物体をレーザエネルギーで追跡す
    るための追跡システムにおいて、 レーザエネルギーを発生するためのレーザ発生器と、 上記レーザエネルギーの少なくともあるものが移動物体
    を追跡しそして上記レーザエネルギーの少なくともある
    ものが上記移動物体の所望の領域を攻撃するようにレー
    ザエネルギーを操向するための手段と、 上記操向手段が第１周波数に基づき第１の方向に追跡す
    るように上記レーザエネルギーの上記少なくともあるも
    のにディザを生じさせるための第１のディザ発生器と、 上記操向手段が第２周波数に基づき第２の方向に追跡す
    るように上記レーザエネルギーの上記少なくともあるも
    のにディザを生じさせるための第２のディザ発生器と、 ターゲット物体から反射されたレーザエネルギーを検出
    するためのレーザエネルギー検出器と、 検出されたレーザエネルギーに応答してターゲット物体
    を追跡するように上記操向手段が上記レーザエネルギー
    の上記少なくともあるものをターゲット攻撃のために操
    向するための信号を発生する手段とを備えたことを特徴
    とする追跡システム。
  14. 【請求項１４】 上記レーザエネルギーは、第１及び第
    ２のビームに分割され、その第１ビームはターゲット物
    体を追跡し、そしてその第２ビームは、物体の所望の領
    域を攻撃するように第１ビームからオフセットされる請
    求項１３に記載の追跡システム。
  15. 【請求項１５】 上記操向手段は、上記第２ビームを与
    えるための二次ミラーと固定関係に配置された一次ミラ
    ーを備え、上記ミラーは、更に、上記第１ビームを与え
    るように上記レーザエネルギーの一部分を操向するため
    の操向可能な反射面を含む請求項１４に記載の追跡シス
    テム。
  16. 【請求項１６】 上記レーザエネルギーは、ターゲット
    物体の追跡領域と攻撃領域との間で切り換えられ、上記
    レーザエネルギーは、追跡位置と、この追跡位置からオ
    フセットした攻撃位置との間で繰り返し切り換えること
    ができる請求項１３に記載の追跡システム。
  17. 【請求項１７】 移動物体をレーザエネルギーで追跡す
    る方法において、 レーザエネルギーのビームを発生し、 レーザエネルギーのビームを第１周波数に基づき第１の
    方向に振動するように操向し、 ターゲット物体から反射されたレーザエネルギーを検出
    し、 上記検出されたレーザエネルギー及び上記第１周波数に
    応答してバイアス信号を発生し、そして上記バイアス信
    号に応答してターゲット物体を追跡するようにレーザエ
    ネルギーのビームを操向する、という段階を備えたこと
    を特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 第２周波数に基づき第２の方向にレー
    ザエネルギーのビームを操向し、そして上記検出された
    信号をフィルターして第１及び第２の周波数を分離する
    という段階を更に備えた請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 移動物体をレーザエネルギーで追跡す
    る方法において、 レーザエネルギーのビームを発生し、 レーザエネルギーのビームを第１周波数に基づき第１軸
    に沿って振動するように操向し、 レーザエネルギーのビームを第２周波数に基づき第２軸
    に沿って振動するように操向し、 ターゲット物体から反射されたレーザエネルギーを検出
    し、 上記検出されたレーザエネルギーに応答して信号を発生
    し、 上記第１周波数を第２周波数から区別するように上記信
    号をフィルタし、そして上記レーザエネルギーのビーム
    でターゲット物体を追跡しそしてターゲット物体を攻撃
    するように上記フィルタされた信号に応答して上記レー
    ザエネルギーのビームを操向する、という段階を備えた
    ことを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】 上記レーザエネルギーのビームを第１
    及び第２のビームに分割し、その第１ビームで上記ター
    ゲット物体を追跡し、そしてその第１ビームからオフセ
    ットした第２ビームで所望の攻撃領域を攻撃するという
    段階を更に備えた請求項１９に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 上記第１ビームは、上記第２ビームよ
    りもエネルギーレベルが低い請求項２０に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 上記レーザエネルギーのビームは、追
    跡領域と、追跡領域からオフセットした攻撃領域との間
    で切り換えられ、上記レーザエネルギーのビームは、上
    記ターゲットを追跡し、そして時分割式に上記攻撃領域
    に切り換えられる請求項１９に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 スピンするターゲットに対するレーザ
    追跡装置の得点をテストするシステムにおいて、 スピンするターゲットの得点領域に設けられた複数の得
    点帯であって、独特の数の反射ストリップを各々含んで
    いる複数の得点帯と、 上記スピンするターゲットを攻撃するように試みるレー
    ザエネルギーのビームをレーザ追跡装置から放射するた
    めのレーザエネルギー源と、 上記得点帯内の反射ストリップから反射された反射レー
    ザエネルギーを検出する手段と、 上記反射ストリップから受け取られた反射エネルギーの
    周波数を検出する手段と、 上記スピンするターゲットのロールレートを決定する手
    段と、 どの得点帯がレーザビームにより攻撃されたかをロール
    レート及び周波数の関数として決定する手段とを備えた
    ことを特徴とするシステム。
  24. 【請求項２４】 スピンするターゲットに対するレーザ
    追跡装置の得点をテストする方法において、 スピンするターゲットの得点領域に複数の得点帯を設
    け、各得点帯は、独特の数の反射ストリップを含み、 上記スピンするターゲットを攻撃するように試みるレー
    ザエネルギーのビームをレーザ追跡装置から放射し、 上記スピンするターゲットの上記得点帯内の反射ストリ
    ップから反射された反射レーザエネルギーを検出し、 上記反射ストリップから受け取られた反射エネルギーの
    周波数を検出し、 上記スピンするターゲットのロールレートを決定し、そ
    してどの得点帯がレーザビームにより攻撃されたかをロ
    ールレート及び決定された周波数の関数として決定す
    る、という段階を備えたことを特徴とする方法。
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780838A (en) 1996-04-02 1998-07-14 Trw Inc. Laser crossbody tracking system and method
US5936229A (en) * 1996-04-02 1999-08-10 Trw Inc. Tracking means for distant ballistic missile targets comprising means for tracking largest radius of curvature
US5900620A (en) * 1997-08-27 1999-05-04 Trw Inc. Magic mirror hot spot tracker
US6066842A (en) * 1996-10-11 2000-05-23 Trw Inc. Laser along-body tracker (SABOT III)
US5955724A (en) * 1996-10-11 1999-09-21 Trw Inc. Laser along-body tracker comprising laser beam dithering
EP0892240A2 (en) * 1997-07-14 1999-01-20 TRW Inc. Forward engagement missile defense system
US5973309A (en) * 1997-08-27 1999-10-26 Trw Inc. Target-tracking laser designation
US5939706A (en) * 1997-12-03 1999-08-17 Trw Inc. Adaptive focal plane for high contrast imaging
US6014922A (en) 1997-12-11 2000-01-18 Trw Inc. Short range/intermediate range laser defense against chemical and biological weapons
US6700108B2 (en) 2001-11-01 2004-03-02 Northrop Grumman Corporation Means for protecting optical focal plane sensor arrays against excessive irradiation
US7943914B2 (en) * 2003-05-30 2011-05-17 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration, Inc. Back illumination method for counter measuring IR guided missiles
US7978313B2 (en) * 2008-05-30 2011-07-12 The Boeing Company Systems and methods for targeting directed energy devices
JP2010127818A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp レーザー照射装置
DE102011009459B4 (de) 2011-01-26 2015-08-20 Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zum Abwehren eines angreifenden Flugkörpers
KR20140144611A (ko) * 2013-06-11 2014-12-19 삼성테크윈 주식회사 대상 이동체 무력화 시스템 및 그의 동작 방법
KR101674045B1 (ko) * 2014-08-26 2016-11-08 국방과학연구소 3차원 벡터표현기법 기반 전자 나침반을 이용한 개인병사용 표적위치 추적시스템 및 그 작동방법
RU2619373C1 (ru) * 2015-12-30 2017-05-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ защиты объектов от оптико-электронных систем наведения
US10996336B2 (en) 2016-01-05 2021-05-04 Raytheon Company System for coherent imaging in dynamic engagements
US10401499B2 (en) 2016-03-16 2019-09-03 Raytheon Company Laser beam projection system with dynamic phase compensation
US10502951B2 (en) 2016-06-07 2019-12-10 Raytheon Company High-performance beam director for high-power laser systems or other systems
US11604261B2 (en) 2019-02-06 2023-03-14 Lockeed Martin Corporation Extended laser active ranging system, method and computer readable program product
CN111044989B (zh) * 2019-12-30 2020-10-30 中国人民解放军火箭军工程大学 一种激光诱骗干扰设备诱偏效果外场评估系统
WO2022225598A1 (en) * 2021-04-23 2022-10-27 Raytheon Company Target tracking system
KR102670038B1 (ko) * 2021-12-01 2024-05-28 엘아이지넥스원 주식회사 레이저 빔 표적 특성 분석 시스템 및 방법
CN115325937B (zh) * 2022-10-11 2023-02-07 光量信息科技(宁波)有限公司 一种基于硅光电倍增管的反光靶点中心快速自动定位方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427611A (en) 1962-08-15 1969-02-11 Litton Industries Inc Laser system
US3946233A (en) 1969-03-20 1976-03-23 Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh Weapon system for the detection of and use against stationary or moving objects
US5198607A (en) 1992-02-18 1993-03-30 Trw Inc. Laser anti-missle defense system
US5216236A (en) 1991-02-19 1993-06-01 National Research Council Of Canada Optical tracking system
US5780839A (en) 1996-04-02 1998-07-14 Trw Inc. Laser crossbody and feature curvature tracker
US5780838A (en) 1996-04-02 1998-07-14 Trw Inc. Laser crossbody tracking system and method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3811748A (en) * 1971-01-27 1974-05-21 Rockwell International Corp Optical scanner
US4047816A (en) * 1976-06-18 1977-09-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Attitude determination using two transmitter/receiver stations and skewed reflectors
US4063819A (en) * 1976-08-27 1977-12-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force High energy laser pointing and tracking system utilizing beam angle/focus dither method of operation
US4123165A (en) * 1977-05-31 1978-10-31 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Attitude determination using two color, dual-sweeping laser system
US4123651A (en) * 1977-07-13 1978-10-31 United Technologies Corporation Apparatus and method for speckle tracking
FR2477695A1 (fr) * 1980-03-07 1981-09-11 Giravions Dorand Procede et appareillage de commande de tir sur cible reelle
US4401886A (en) * 1981-03-23 1983-08-30 The Boeing Company Electromagnetic beam acquisition and tracking system
US4516853A (en) * 1982-03-31 1985-05-14 United Technologies Corporation Laser radar adaptive tracking system
US5253033A (en) * 1990-12-03 1993-10-12 Raytheon Company Laser radar system with phased-array beam steerer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3427611A (en) 1962-08-15 1969-02-11 Litton Industries Inc Laser system
US3946233A (en) 1969-03-20 1976-03-23 Messerschmitt-Bolkow-Blohm Gmbh Weapon system for the detection of and use against stationary or moving objects
US5216236A (en) 1991-02-19 1993-06-01 National Research Council Of Canada Optical tracking system
US5198607A (en) 1992-02-18 1993-03-30 Trw Inc. Laser anti-missle defense system
US5780839A (en) 1996-04-02 1998-07-14 Trw Inc. Laser crossbody and feature curvature tracker
US5780838A (en) 1996-04-02 1998-07-14 Trw Inc. Laser crossbody tracking system and method

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