JP3710986B2

JP3710986B2 - ヘリコプタ検出装置とこの装置を用いた誘導飛翔体

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Publication number: JP3710986B2
Application number: JP2000075847A
Authority: JP
Inventors: 治義久野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001264440A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に低空で飛翔するヘリコプタを検出可能なヘリコプタ検出装置と、この装置を利用した誘導飛翔体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ヘリコプタにあっては、例えば山間部で山陰や木の間などの障害物を利用して、検出されにくくして飛翔することが可能であるが、このような状況にあるヘリコプタを地上から発見することは非常に困難である。
【０００３】
例えば、山間部を低空で飛翔するヘリコプタは、背景の中に埋まってしまうため、近距離であっても目視で見分けるのは大変難しい。遠方にある場合には、波長の短い電波や赤外線を利用して、レーダあるいは撮像装置により検出することになるが、波長の短い電波や赤外線は直進性が強いため、山陰にあるヘリコプタ自体を検出するのは非常に困難である。特に、赤外線は、周囲からの背景放射による雑音の影響を強く受けるため、ヘリコプタが山陰から出てきても、これを検出することは困難である。ミリ波やマイクロ波でも、目標となるヘリコプタと背景との距離が近接しているため、ビーム内の反射に大きな雑音が現れ、やはり検出が困難である。
【０００４】
一方、ヘリコプタはかなり大きな周期的な音を発生しているため、その到来方向、伝播時間を計測することで、目標の位置を検出することも考えられる。すなわち、音波は波長が長く、それ自体が回折すると共に、山間部では周囲からの雑音が少ないため、山陰であっても、ある程度近距離で速度が遅いヘリコプタの場合には標定できると予想される。特に、ヘリコプタのメインロータとテイルロータそれぞれのプロペラの枚数、回転数、回転比がヘリコプタの種類によって異なるので、到来した音波の波形特性を計測することで、ヘリコプタ自体の位置と共に、その種類までも比較的容易に検出することが可能である。
【０００５】
しかしながら、音波は伝播速度が遅いため、検出できた時点ですでに目標が移動している可能性が高い。このため、音波では、空中に停止あるいは停止に近い速度のヘリコプタの標定しかできないことになり、実用的でない。さらに、飛翔体に目標追尾装置を搭載して飛翔中のヘリコプタを検出し追尾させる必要性もあるが、一般に誘導飛翔体は音波の伝播速度よりも速いため、音波による目標検出の手法では、飛翔体を目標に誘導することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、従来より、低空で山陰等の目視線外を飛翔するヘリコプタを容易にかつ確実に検出可能なヘリコプタ検出装置の提供が強く望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、低空で山陰等の目視線外を飛翔するヘリコプタを容易にかつ確実に検出可能なヘリコプタ検出装置を提供し、さらにこのヘリコプタ検出装置を用いて目標を検出追尾することのできる誘導飛翔体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明に係るヘリコプタ検出装置は、以下のような特徴的構成を有する。
【０００９】
（１）目標のヘリコプタが存在すると推定される空間におけるヘリコプタの存在を検出するヘリコプタ検出装置であって、前記空間にレーザビームを放射して走査し、前記レーザビームの反射波を受光する光学装置と、前記光学装置の受光出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力から前記空間の走査域におけるドプラー周波数成分を検出するドプラー周波数検出手段と、このドプラー周波数検出手段の検出結果から前記ヘリコプタのロータ回転により密度が高くなる微粒子の流れに基づくドプラー周波数成分を検出することで前記ヘリコプタの存在を検出する目標検出手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
（２）（１）の構成において、前記ドプラー周波数検出手段は、さらに、前記レーザビームを一定周波数で変調する変調手段と、前記増幅器の出力から前記変調手段による変調成分を抽出する復調手段とを備え、この復調手段の出力からドプラー周波数を検出することを特徴とする。
【００１１】
（３）（１）の構成において、前記光学装置は、４象限検知器により前記レーザビームの反射波を受光するようにし、前記増幅器は前記４象限検知器の各象限の受信信号をそれぞれ増幅出力することを特徴とする。
【００１２】
（４）（３）の構成において、さらに、前記増幅器の出力から前記４象限検知器の各象限受信信号の和信号及び上下、左右それぞれの差信号を生成する和・差信号抽出器を備え、前記和信号を前記ドプラー周波数検出手段に供給することを特徴とする。
【００１３】
（５）（４）の構成において、前記増幅器は、前記和信号の振幅が規定値となるように利得制御を行う利得制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
（６）（４）の構成において、さらに、前記差信号から前記目標検出手段で検出された目標の方向を検出する目標方向検出手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
（７）目標のヘリコプタが存在すると推定される空間におけるヘリコプタの存在を検出するヘリコプタ検出装置であって、前記空間にレーザビームを放射して繰り返し走査し、前記レーザビームの反射波を受光する光学装置と、前記光学装置の受光出力を増幅する増幅器と、この増幅器の出力波形を記憶する記憶手段と、この記憶手段に記憶された波形と前記増幅器の出力波形とを繰り返し走査ごとに時間軸をずらして重ね比較して相関を取る相関検出手段と、この相関検出手段から出力される相関値が最大となる時間軸上の位置からヘリコプタのロータ回転による微粒子の動きを検出することでヘリコプタの存在を検出し、前記レーザビームの送信波と受信波の変調信号の位相差から目標までの距離を算出する目標検出手段とを具備することを特徴とする。
【００１６】
（８）（７）の構成において、前記光学装置は、４象限検知器により前記レーザビームの反射波を受光するようにし、前記増幅器は前記４象限検知器の各象限の受信信号をそれぞれ増幅出力することを特徴とする。
【００１７】
（９）（８）の構成において、さらに、前記増幅器の出力から前記４象限検知器の各象限受信信号の和信号及び上下、左右それぞれの差信号を生成する和・差信号抽出器を備え、前記和信号を前記相関検出手段に供給することを特徴とする。
【００１８】
（１０）（９）の構成において、前記増幅器は、前記和信号の振幅が規定値となるように利得制御を行う利得制御手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
（１１）（９）の構成において、さらに、前記差信号から前記目標検出手段で検出された目標の方向を検出する目標方向検出手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係る誘導飛翔体は、以下のような特徴的構成を有する。
【００２１】
（１２）（１）乃至（１１）のいずれかに記載のヘリコプタ検出装置が搭載され、この装置で得られた目標情報に基づいて検出目標に向けて誘導することを特徴とする。
【００２２】
（１３）（１２）の構成において、前記ヘリコプタ検出装置の光学装置をジンバル機構に載置し、このジンバル機構により前記光学装置の指向方向を目標検出方向に追尾させることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る実施の形態を説明するに先立ち、その動作原理について説明する。
【００２４】
本発明は、レーザによりヘリコプタが引き起こす周囲環境との相違状況を検出することでヘリコプタの位置を検出する方式について提案するものである。
【００２５】
基本は、レーザレーダによるマイクロバーストの検出例を参考とする。この検出例については、１９９１年４月発行の米国誌「LASER FOCUS WORLD」第１１７頁「Coherent 2-μm sources burst into wind-shear detection」に記載されている。ここに示されるマイクロバーストの例を図１に示す。図１において、（ａ）はマイクロバーストによる風の流れを示し、（ｂ）はマイクロバーストの計測点からの距離と風速との関係を示す。この検出例では、マイクロバーストが発生すると推定される領域に向けてレーザを走査し、その反射波から周囲との空気密度、圧力の違い、温度の違い、微粒子の流れ、等風性の変化を検出し、この検出結果からマイクロバーストの発生を判別しようとするものである。
【００２６】
本発明は、この検出例と同じ原理を用いるもので、ヘリコプタによる空気の流れの最速点（ヘリコプタのロータ中心）で粒子数が多いことに着目し、レーザ走査により粒子数が最大となる位置を検出することで、ヘリコプタのロータ中心を判別し、例えば誘導飛翔体の追尾中心とする。
【００２７】
但し、マイクロバースト検出では風向と風速を測定するので、ヘリコプタという目標を検出する本発明とは処理と用途が基本的に異なる。しかしながら、マイクロバーストによる下向きの風とヘリコプタのメインロータによって発生する下向きの風とは類似であるので、周囲との空気密度、圧力の違い、温度の違い、微粒子の流れ、等風性の変化を利用することで、マイクロバーストと同様の手法でヘリコプタの検出ができる。
【００２８】
以下に原理を説明する。
【００２９】
飛翔中のヘリコプタは、メインロータの回転により、風を上から下に吹き付けることで浮上している。このため、ヘリコプタの存在位置では空気の密度が周囲と異なり、温度も冷えて下がる。また、空中の微粒子が激しく下に動く現象が生じる。
【００３０】
本発明ではレーザレーダを利用する。レーザレーダでよく利用されている炭酸ガスの１０．６μｍ帯と固体半導体の２μｍ帯では、２μｍ帯の方が大気による影響が少ないので、２μｍ帯を選択する。この波長のレーザレーダは大気がある程度湿っていても、９．５ｍｍ／ｈの雨でも、乾燥していても有効に働く。すなわち、レーザレーダは通常の電波によるレーダより大気の影響が少ない。ヘリコプタ検出用として考えた場合、レーザ出力を１００〜３００Ｈｚの繰り返し周波数で変調し、帯域幅は１ＭＨｚで出力１０ｍｊとすれば、このレーザで１．５ｋｍの距離で１ｍ／ｓｅｃの風速測定が可能となり、ヘリコプタ検出用として十分な能力が得られる。
【００３１】
目標標定方式として、ドプラー検出方式と相関検出方式が考えられる。尚、いずれの方式もヘリコプタ検出は可能であるので、それぞれ単独で採用することもできる。
【００３２】
まず、ドプラー検出方式について説明する。
【００３３】
レーザでヘリコプタが存在すると推定される空間を走査する。ヘリコプタ近辺では、ロータ回転により特に微粒子の密度が高くなっている。そこで、この微粒子のレーザ反射波を受光して解析することで、微粒子のドプラー周波数を検出する。このとき、密度変化、温度変化も考慮する。
【００３４】
取得情報は微粒子の風による動きの速度である。微粒子が上下に動く場合、上下方向に垂直な方向からレーザを照射すると、ドプラーは生じない。しかしながら、現実には風が斜めに吹くので、風の角度とレーザ照射方向の角度のコサインに比例するドプラー周波数が発生する。レーザの波長を直接使用すれば、周波数が非常に高いので、少しのドプラー変化でも検出可能な大きな変移となる。ドプラーシフトを直接測定する方法は、反射波の周波数変移を測定する方法を用いる（電子情報通信学会、赤外線工学ｐ１９７参照）。
【００３５】
次に、相関検出方式について説明する。
【００３６】
この相関検出方式は、微粒子の反射波の強度、振幅について、時間軸をずらして相関検出することで、風速測定を行うものである。
【００３７】
まず、レーザでヘリコプタ周辺を走査し、送信レーザ光がヘリコプタ周辺の微粒子によって反射した光を受光し、その光電変換出力から受信波形の振幅を記憶する。次の送受信で、受信波形を前回の受信波形と時間軸をずらして重ね比較する。この送受信間隔は極めて短く、通常の風程度では微粒子はほとんど動かない。このため、通常は記憶した前回の波形と今回の波形はそのまま重なる。しかし、ヘリコプタのロータ回転により風が大きく流れれば、微粒子の動きも大きくなることから、時間軸をずらせば同じ波形が得られる。
【００３８】
このように、同じ波形となるように時間軸を合わせて相関をとることで、微粒子が動いたこと、すなわちヘリコプタの存在、移動と風の速度がわかる。これもドプラー方式と同様に、厳密には横方向の移動しかわからないので、上下の移動には弱い。しかしながら、現実には、ヘリコプタでは風により上下左右に微粒子が移動する。すなわちヘリコプタのロータ上部では、横方向の風の流れがあるので、検出が可能である。
【００３９】
一方、マイクロバーストは、最大風速が±２０ｍ／ｓｅｃ程度であることが明らかにされており、密度変化、微粒子変化、温度変化などヘリコプタと同条件にある。したがって、類似の方法でヘリコプタのロータ回転による風の検出が可能である。飛翔体に応用した場合には、風の検出でヘリコプタの近傍に飛翔し、近接してヘリコプタ全体が見える位置に到達すれば、画像処理等を行うことで、山影のヘリコプタにも誘導できる。
【００４０】
一例を図２に示す。図２は、山間部の谷間にホバリングしているヘリコプタＡを捜索し、このヘリコプタＡに誘導飛翔体Ｂを命中させる様子を示している。飛翔体Ｂには、本発明に係るヘリコプタ検出装置が搭載されており、この装置によりヘリコプタのロータ回転によって生じるエアロゾルや粒子の流れを検出し、その検出結果に基づいてヘリコプタＡの位置を判断し、飛翔体Ｂを誘導する。
【００４１】
すなわち、本発明は、レーザの走査により、周囲の大気と異なったヘリコプタ近辺の大気中の、密度が高くかつ速度の速いエアロゾルや粒子をドプラーと粒子密度の相関方式で検出し、その中心をヘリコプタＡのロータの中心として追尾を行う飛翔体誘導方式、ヘリコプタ標定方式としての使用も可能である。尚、レーザは連続波変調方式を用いるものとして以下に説明するが、パルス方式としても類似回路で成立する。レーザには、波長２μｍ帯の半導体レーザを利用する。
【００４２】
基本的に、ヘリコプタの概略方向と距離は、使用環境の状況、他の捜索装置からの情報などによりわかるので、これを利用する。走査時間を長くとれるのならば、これらの情報は必要ない。捜索方法は、分布して設置されたセンサからの統合情報、あるいは音響センサによって得られる情報を用いる場合もある。例えば、角度にして±１０度というような範囲の情報が得られれば、その情報で十分この方式の飛翔体を発射することができる。
【００４３】
飛翔体搭載の場合において、シーカの視野はレーザのビーム幅により定まるが、比較的狭い範囲なので、シーカは目標検出に走査が必要となる。ヘリコプタは低空で飛翔しており、上下にはあまり動かないと考えられるため、走査は主として横方向に行う。走査速度は小さくてもよいので、例えば機械的に反射鏡を回動することで走査する。走査角度は±１０度程度でよい。他にも走査方法として液晶による透過角度変更処理も利用できる。本実施形態の説明では、機械的走査の場合について述べる。
【００４４】
走査中に目標（周囲、風の流れ）を検出し、ドプラー周波数の振幅増加と反射エネルギーの増加を検出すれば、そこで反射鏡の角度を機軸から測定し、その角度だけ機軸を動かす。すなわち機軸を目標に向ける。反射鏡面はそれに応じて機軸と直角となる。この時点で飛翔体を発射する。ヘリコプタの動きは比較的遅いので、利用する航法としては定方向追尾で前方から十分命中する。航法に機体の安定は必要であるが、定航法追尾方式には特別な航法装置を必要としない利点がある。
【００４５】
その後、飛翔体は現時点のヘリコプタの方向に飛翔するが、ジャイロ搭載の場合には比例航法が可能となり、ヘリコプタが発射後に運動しても十分な対処能力を持つ。飛翔体に半導体、固体レーザを搭載し、通常のカセグレン光学系に走査光学系を付け加える。送信は連続波で行う。固体レーザの周波数は、例えば２μｍＨｏ，Ｔｍを使用する。変調は５ｍが検出できる周波数とする。
【００４６】
ドプラー検出方式を採用する場合、レーザビームをコヒーレントな状態で使用すると、信号処理が複雑となるので、ここではレーザビームを基準信号で変調する変調方式を採用する。目標を検出するには、周波数が２Ｖ／λであり、１ｍ／ｓｅｃが１ｋＨｚに相当するから、λ＝２×１／１０００＝２／１０００ｃｍが変調波長となる。直接コヒーレント波の検出も不可能ではないが、この例では測距装置で使用されている変調方式を使用する。目標移動量が少ないので測距できる。ドプラーの反射は粒子がレーザを反射することで生じるので、反射波が最大振幅でドプラー周波数が最小の点、レーザと直交する方向に流れがある点がヘリコプタのロータ位置と推定できる。
【００４７】
ドプラー検出の場合は、固体レーザ送信装置、送信変調装置、送受信光学系、ビーム指向制御機構あるいは鏡回転機構あるいは首振り機構が必要となる。飛翔体搭載の場合、シーカの現在位置追尾のためにジャイロは不要である。
【００４８】
反射波を受信する際には、ドプラー検出のための波長受信装置を用いる必要がある。ドプラー信号が最大になるように追尾する駆動系も必要とする。ドプラー信号は、ロータ周辺で最大となるが、中心部では数Ｈｚにしかならない。このため、ロータ先端が円形に分布していることを利用し、最大周波数部分の重心の追尾などが必要とされる。
【００４９】
また、受光器として４象限検知器を用い、ドプラー成分を４象限解析すれば、ピッチ、ヨーの追尾が可能となる。
【００５０】
相関検出方式では、レーザビームを送信し、反射の強度変化を記録し、その反射強度が強い場合、前回のレーザビーム走査の反射波と時間軸をずらして相関を取り、同様な操作を繰り返して、相関が継続する場合にはその点をヘリコプタとして追尾する。
【００５１】
相関検出の場合は、走査ごとの受信信号を記憶する回路と、記憶した前回の受信信号と今回の受信信号との相関を取る回路と、相関が取れたときの相関時間を維持させる回路と、相関最大方向を指向して４象限に分割する回路とが必要となる。
【００５２】
相関検出の方法としては、飛翔体の発射前に目標までの距離ゲートをかける。例えば１０ｍの距離ゲートであり、この中で距離と測定した速度分布のグラフを作成する。次の画像との相関比較を行い、時間軸をずらして重ね合わせる。同じパターンになる箇所が最大の相関となり、それだけ微粒子あるいは密度が濃い場所が動いたことになる。また、相関を取り続けると、目標の移動方向がわかる。飛翔体が飛翔する場合にも、目標近辺の相関を取れば目標の動きがわかる。
【００５３】
相関の高い点を追尾すれば飛翔体は目標に命中する。但し、移動が少なければ相関は取れない。風が２０ｍ／ｓｅｃなら、繰り返し変調周波数が３００Ｈｚの場合には３ｍｓに７ｃｍの移動の相関が必要となる。１００ｍｓなら２１０ｃｍとなり、容易に認識できる。このことから、０．１秒のデータレートでも、目標の移動が少なければ要撃は可能であると推定される。
【００５４】
飛翔体構成は、上記のセンサ部の他に、以下の構成が必要となる。
【００５５】
制御装置として、飛翔中にヘリコプタの位置は大きく変わらないので、軌道の小修正のために、推力変更可能なロケットシステムが必要となる。ロケット、機体、飛び出し安定翼を持つ必要があるが、これらは通常に用いられる装置が利用できる。
【００５６】
上記の原理に基づき、以下に本発明の実施の形態について説明する。
【００５７】
図３は本発明に係る飛翔体搭載用ヘリコプタ検出装置の構成を示すブロック図である。図３において、光学装置１１は、ジンバル機構１２によってヨー方向及びピッチ方向に回動自在に支持され、内部にレーザ送信機（ＴＸ）１１１、一対の反射鏡１１２ａ，１１２ｂ、光学系レンズ１１３、４象限光検出器１１４を備える。
【００５８】
上記レーザ送信機１１１から出射されたレーザビームは、一対の反射鏡１１２ａ，１１２ｂを介して光学系レンズ１１３で集光され、所定方向に向けて照射される。その反射ビームは、光学系レンズ１１３を介して４象限光検出器１１４に入射される。一対の反射鏡１１２ａ，１１２ｂのうちいずれか一方は、詳細は図示しないが、一定範囲で角度制御が可能となっており、この反射鏡の角度制御により送信レーザビームを走査することが可能となっている。
【００５９】
上記レーザ送信機１１１から出力されるレーザビームは、変調器１３により、基準信号発生器１４で生成される基準信号に基づいて変調される。また、４象限光検出器１１４の各象限の受光信号は増幅器１５で増幅された後、和・差信号検出器１６に供給される。この和・差信号検出器１６は、各象限の受光信号を加算して和信号Σを生成し、各象限の受信信号を加減算することで差信号Δを生成する。
【００６０】
上記和・差信号検出器１６で得られた和信号Σ及び差信号Δは目標情報検出器１７に供給される。また、和信号は復調器１８に供給される。この復調器１８は変調器１３から出力される基準信号に基づいてレーザビームに与えた変調成分を抽出するもので、その出力はドプラー検出器１９に供給される。このドプラー周波数検出器１９は、復調器１８からの変調成分に含まれる周波数誤差からドプラー周波数を検出するもので、その検出出力は目標情報検出器１７に供給される。
【００６１】
また、上記和信号Σは相関検出器２０に直接供給されると共に、可変遅延器２１を介して相関検出器２０に供給される。可変遅延器２１の遅延量は遅延量制御器２２によって掃引制御される。上記相関検出器２０は、直接供給される和信号Σと可変遅延器２１によって遅延された和信号Σとの相関をとるもので、その相関検出結果は目標情報検出器１７に供給される。上記遅延量制御器２２は、相関検出器２０の相関検出結果を監視して、相関ピーク位置で遅延量制御を停止する。
【００６２】
上記目標情報検出器１７は、ドプラー周波数検出器１９で検出されたドプラー周波数から風速を求め、和信号Σ及び差信号Δから目標方向を検出し、相関検出結果から目標までの距離を検出するものである。
【００６３】
上記ジンバル機構１２は、ヨー、ピッチの２つのジンバル軸を備え、それぞれのジンバル軸の回転はヨージンバル制御器１２１とピッチジンバル制御器１２２によって制御される。また、各ジンバル軸にはヨーレートジャイロ１２３、ピッチレートジャイロ１２４が取り付けられる。ヨージンバル制御器１２１とピッチジンバル制御器１２２は目標情報検出器１７で得られる目標方向とヨーレートジャイロ１２３、ピッチレートジャイロ１２４によって得られる角度情報に基づいて各ジンバル軸の角度を制御する。
【００６４】
上記構成において、以下にその特徴となる処理動作について説明する。
【００６５】
レーザ送信機１１１では、半導体レーザを変調器１３によって直接変調することで、送信レーザビームの変調出力を得る。ドプラー周波数は送信波に対する変調信号と反射波受信信号から取り出される変調信号成分との周波数差から検出できる。また、レーザビームに対する変調周波数に相当する波長及び送信波と反射波の変調信号の位相差から目標までの距離が算出できる。
【００６６】
距離を算出するために、変調周波数は、最初に１ＭＨｚで変調し（波長３００ｍ相当）、受信後は１０ＭＨｚで変調する（波長３０ｍ相当）。距離測定は位相が６０度測定できれば５ｍで識別できる。目標誘導には５ｍで十分である。
【００６７】
光学装置１１はヨー、ピッチの２軸のジンバル軸を持つジンバル機構１２上に載置され、目標捜索方向に向けられ、目標検出後は目標方向に向けられて目標を追尾する。
【００６８】
受信信号は光学系レンズ１１３の焦点面にある４象限検知器１１４で受信される。各象限の受信信号は増幅器１５で増幅された後、和・差信号抽出器１６に供給され、和信号Σ及び差信号Δが生成される。
【００６９】
ここで、和信号、すなわち各象限の受信信号の総和からＡＧＣ信号を生成し、増幅器１５にフィードバックして受信信号の強度調整を行う。またＡＧＣ信号は、左右、上下の差の信号を基準化するのに使用する。
【００７０】
目標情報検出器１７において、差信号Δから目標方向が算出される。この目標方向の情報は光学装置１１の指向方向制御の駆動に使用される。
【００７１】
また、和信号Σは相関検出のために２分され、一方はそのまま相関検出器２０に入力され、他方は可変遅延器２１で所定時間遅らせて相関検出器２０に入力される。可変遅延器２１において、最初は徐々に遅らせ、１００ｍで１マイクロ秒に相当する時間で走査する。相関検出器２０では、入力された２信号を掛け合わせ、最大の振幅の時間を検出し、相関を取る。振幅が最大となる時間から目標の距離がわかる。この時間で走査を止めて相関を取るように遅延量を制御する。常に相関が取れれば、目標はその距離に存在する。
【００７２】
以上のことから明らかなように、ドプラー検出方式と相関検出方式から目標ヘリコプタの方向、距離及びロータの風の強さが検出でき、飛翔体の誘導装置として利用できる。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、低空で飛翔するヘリコプタを容易にかつ確実に検出可能なヘリコプタ検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関係するマイクロバーストの例を示す図。
【図２】本発明に係るヘリコプタ検出装置を搭載した誘導飛翔体がヘリコプタを検出し追尾する様子を示す図。
【図３】本発明に係るヘリコプタ検出装置の実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…光学装置
１１１…レーザ送信機
１１２ａ，１１２ｂ…反射鏡
１１３…光学系レンズ
１１４…４象限検知器
１２…ジンバル機構
１２１…ヨージンバル制御器
１２２…ピッチジンバル制御器
１２３…ヨーレートジャイロ
１２４…ピッチレートジャイロ
１３…変調器
１４…基準信号発生器
１５…増幅器
１６…和・差信号抽出器
１７…目標情報検出器
１８…復調器
１９…ドプラー周波数検出器
２０…相関検出器
２１…可変遅延器
２２…遅延制御器

Claims

目標のヘリコプタが存在すると推定される空間におけるヘリコプタの存在を検出するヘリコプタ検出装置であって、
前記空間にレーザビームを放射して走査し、前記レーザビームの反射波を受光する光学装置と、
前記光学装置の受光出力を増幅する増幅器と、
この増幅器の出力から前記空間の走査域におけるドプラー周波数成分を検出するドプラー周波数検出手段と、
このドプラー周波数検出手段の検出結果から前記ヘリコプタのロータ回転により密度が高くなる微粒子の流れに基づくドプラー周波数成分を検出することで前記ヘリコプタの存在を検出する目標検出手段とを具備することを特徴とするヘリコプタ検出装置。
前記ドプラー周波数検出手段は、さらに、前記レーザビームを一定周波数で変調する変調手段と、前記増幅器の出力から前記変調手段による変調成分を抽出する復調手段とを備え、この復調手段の出力からドプラー周波数を検出することを特徴とする請求項１記載のヘリコプタ検出装置。
前記光学装置は、４象限検知器により前記レーザビームの反射波を受光するようにし、前記増幅器は前記４象限検知器の各象限の受信信号をそれぞれ増幅出力することを特徴とする請求項１に記載のヘリコプタ検出装置。
さらに、前記増幅器の出力から前記４象限検知器の各象限受信信号の和信号及び上下、左右それぞれの差信号を生成する和・差信号抽出器を備え、
前記和信号を前記ドプラー周波数検出手段に供給することを特徴とする請求項３に記載のヘリコプタ検出装置。
前記増幅器は、前記和信号の振幅が規定値となるように利得制御を行う利得制御手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のヘリコプタ検出装置。
さらに、前記差信号から前記目標検出手段で検出された目標の方向を検出する目標方向検出手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のヘリコプタ検出装置。
目標のヘリコプタが存在すると推定される空間におけるヘリコプタの存在を検出するヘリコプタ検出装置であって、
前記空間にレーザビームを放射して繰り返し走査し、前記レーザビームの反射波を受光する光学装置と、
前記光学装置の受光出力を増幅する増幅器と、
この増幅器の出力波形を記憶する記憶手段と、
この記憶手段に記憶された波形と前記増幅器の出力波形とを繰り返し走査ごとに時間軸をずらして重ね比較して相関を取る相関検出手段と、
この相関検出手段から出力される相関値が最大となる時間軸上の位置からヘリコプタのロータ回転による微粒子の動きを検出することでヘリコプタの存在を検出し、前記レーザビームの送信波と受信波の変調信号の位相差から目標までの距離を算出する目標検出手段とを具備することを特徴とするヘリコプタ検出装置。
前記光学装置は、４象限検知器により前記レーザビームの反射波を受光するようにし、前記増幅器は前記４象限検知器の各象限の受信信号をそれぞれ増幅出力することを特徴とする請求項７に記載のヘリコプタ検出装置。
さらに、前記増幅器の出力から前記４象限検知器の各象限受信信号の和信号及び上下、左右それぞれの差信号を生成する和・差信号抽出器を備え、
前記和信号を前記相関検出手段に供給することを特徴とする請求項８に記載のヘリコプタ検出装置。
前記増幅器は、前記和信号の振幅が規定値となるように利得制御を行う利得制御手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のヘリコプタ検出装置。
さらに、前記差信号から前記目標検出手段で検出された目標の方向を検出する目標方向検出手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のヘリコプタ検出装置。
請求項１乃至１１のいずれかに記載のヘリコプタ検出装置が搭載され、この装置で得られた目標情報に基づいて検出目標に向けて誘導することを特徴とする誘導飛翔体。
前記ヘリコプタ検出装置の光学装置をジンバル機構に載置し、このジンバル機構により前記光学装置の指向方向を目標検出方向に追尾させることを特徴とする請求項１２に記載の誘導飛翔体。