JP5468502B2

JP5468502B2 - 擬似目標発生装置

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Publication number: JP5468502B2
Application number: JP2010209359A
Authority: JP
Inventors: 晋平深田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: JP2012063110A

Description

本発明の実施形態は、走査型探査機に対する擬似目標発生装置に関する。

飛しょう体の誘導装置に走査型探査機を採用しているものがある。図５は、走査型探査機を模式的に表わした図である。

図５に示すように、走査型探査機はドーム５０１の内部に、赤外線Ｂを反射する一次鏡５０２と、角度φ２だけ傾き、回転周波数ｆ２により回転しながら一次鏡５０２によって反射された赤外線を反射する二次鏡５０３と、角度φ１だけ傾き、回転周波数ｆ１により回転しながら屈折率Ｎにより二次鏡５０３によって反射された赤外線を透過するウェッジ板５０４と、ウェッジ板５０４を透過した赤外線を検知する検知器５０５と、を備える。

走査型探査機は、視野に投影された赤外線像の検知時間ｔから、飛しょう体前方のどの方向に追跡目標があるかを次の（１）式によりＸ座標を、（２）式によりＹ座標を判定する。

Ｘ＝φ２×（−ｃｏｓ２πｆ１ｔ−ｃｏｓ２πｆ２ｔ）・・・（１）
Ｙ＝φ２×（ｓｉｎ２πｆ１ｔ−ｓｉｎ２πｆ２ｔ）・・・（２）
ただし、φ２＝｛φ１×（Ｎ−１）×ｄ２｝／｛２×（ｄ１＋ｄ２）｝
ここで、ｄ１は二次鏡５０３とウェッジ板５０４との距離、ｄ２はウェッジ板５０４と検知器５０５との距離である。

飛しょう体は、このＸ座標とＹ座標を基に視野の中心に追跡目標が来るように操舵する。これに対し、追跡されている被追跡目標は擬似目標を発生して飛しょう体をそらすことを試みる。

従来の擬似目標の発生装置は、走査型探査機に変調したレーザー光を照射し、走査型探査機から反射されたレーザー光を解析し、レーザー変調光周波数を求める。このレーザー変調光周波数によりレーザー光を走査型探査機に照射する。

特開平８−１６６２１１号公報

図６は、走査型探査機がこのレーザー変調光周波数により照射されたレーザー光を検知した軌跡である。図６に示すように、軌跡６０１は走査パターンの多くの部分を占めているため、走査型探査機は追跡目標が進行方向にあると判定し、軌道を変更しない。

走査１周期のうち、レーザー光を照射している期間の走査角度の平均値が走査型探査機の追跡点となる。従って例えば、デューティー比が走査１周期の５０％である場合、走査角度のばらつきが大きくなり、平均値は０に近くなる。この場合、追跡点は視野の中心となる。従って、従来の擬似目標の発生装置により影響を受けた走査型探査機は視野の中心に追跡目標があると認識して飛翔し、軌道を変更しない。

従って、従来の擬似目標の発生装置では効果が十分でなかった。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は飛しょう体を撮像する撮像装置と、レーザー光を飛しょう体に向けて反射する反射鏡と、撮像装置が受光した飛しょう体の走査型探査機によるレーザー光の反射光を解析し、走査型探査機の走査周期と同じ周期の変調パルス周期、走査型探査機の反射パルス幅と等しい変調パルス幅、任意に定めた遅延時間にて変調指示を行う判定部と、判定部の変調指示に従って変調信号を生成する変調部と、変調信号に従ってレーザー光を発生させるレーザー光発生装置と、を備える擬似目標発生装置を提供する。

擬似目標発生装置の構成を表す図である。擬似目標発生装置の動作を示すフローチャートである。走査パターンと変調パルスの関係を示すグラフである。走査パターン上の変調パルスの検知位置を示す図である。走査型探査機を模式的に表わした図である。走査型探査機がこのレーザー変調光周波数により照射されたレーザー光を検知した軌跡である。

以下、本発明による擬似目標発生装置の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

擬似目標発生装置は、飛しょう体を撮像する撮像装置と、レーザー光を前記飛しょう体に向けて反射する反射鏡と、撮像装置が受光した飛しょう体の走査型探査機によるレーザー光の反射光を解析し、走査型探査機の走査周期と同じ周期の変調パルス周期、走査型探査機の反射パルス幅と等しい変調パルス幅、任意に定めた遅延時間にて変調指示を行う判定部と、判定部の変調指示に従って変調信号を生成する変調部と、変調信号に従ってレーザー光を発生させるレーザー光発生装置と、を備える。

すなわち擬似目標発生装置は、レーザー光の変調周波数を走査周波数とし、レーザー光の変調パルス幅を反射パルス幅と等しくなるように、レーザー光のデューティー比を決める。

この諸元により影響された走査型探査機には無作為に定まる位置に擬似目標が発生し、この擬似目標の方向に飛しょう体は軌道を変更する。

図１は、本実施形態の擬似目標発生装置１００の構成を表す図である。図１に示すように、擬似目標発生装置１００は、走査型探査機を搭載する飛しょう体Ｍに追跡される被追跡目標に搭載され、ジンバル機構１０２に支持されるドーム１０３の内部に、撮像装置であるカメラ１０４と、レーザー光を反射する反射鏡１０８と、を備える。

さらに、擬似目標発生装置１００は、カメラ１０４が出力した画像データを入力し、飛しょう体Ｍが被追跡目標に向かって来るかを判定し、飛しょう体Ｍの走査型探査機による反射光を解析する判定部１０５と、判定部１０５の指示に従って変調信号を生成する変調部１０６と、この変調信号に従ってレーザー光Ｒ１を発生させるレーザー光発生装置１０７と、を備える。

判定部１０５は、演算装置であるＣＰＵと、記憶装置であるＲＯＭ、ＲＡＭと、Ｄ／Ａコンバータ、Ａ／Ｄコンバータ、を含む。

レーザー光発生装置１０７は、増幅器を備え、変調部１０６が変調した変調信号を増幅してレーザー光を発生させ、飛しょう体Ｍに照射する。

判定部１０５は、飛しょう体Ｍが被追跡目標に向かって来るかを次のように判定する。まず、判定部１０５は、カメラ１０４によって撮像した第１のフレームの画像から飛しょう体Ｍを識別し、Ｌ１とラベリングする。次に、判定部１０５はカメラ１０４によって撮像した第２のフレームから飛しょう体Ｍを識別し、Ｌ２とラベリングする。判定部１０５は、Ｌ１とＬ２の位置の変化を算出し、飛しょう体Ｍの進行方向を算出する。

判定部１０５は、飛しょう体Ｍの走査型探査機によって反射されたレーザー光から、走査周波数と反射パルス幅を求める。判定部１０５は、反射されたレーザー光をサンプリングし、単位時間当たりの反射数から走査周波数を算出する。また、反射光のパルス幅の時間を測定することにより反射パルス幅を求める。

図２は、擬似目標発生装置１００の動作を示すフローチャートである。図２に示すように、ステップ２０１において、擬似目標発生装置１００はレーザー光を走査型探査機に照射する。このレーザー光は連続光であってもよいし、適宜変調されていてもよい。

ステップ２０２において、擬似目標発生装置１００は飛しょう体Ｍの走査型探査機によって反射された反射レーザー光を受光する。すなわち、カメラ１０４が反射レーザー光を受光し、電気信号に変換して判定部１０５に出力する。

ステップ２０３において、擬似目標発生装置１００は判定部１０５により反射レーザー光から走査周波数及び反射パルス幅を算出する。

ステップ２０４において、擬似目標発生装置１００は走査周波数を変調周波数とし、反射パルス幅を変調パルス幅として、変調部１０６に変調の指示を出力する。変調部１０６は、指示された変調周波数と変調パルス幅と任意に定めた遅延時間により変調信号を生成する。変調部１０６は、この変調信号をレーザー光発生装置１０７に出力する。

変調パルス幅は、走査周波数から求めた走査の周期である走査周期の１周期の５％以下であることが望ましい。５％を超えると走査型探査機は飛しょう体Ｍが目標に向かって飛しょうしていると判定する確率が高くなるからである。反射パルス幅が、閾値である走査周期の１周期の５％を超える場合は、変調パルス幅を走査周期の１周期の５％以下としてレーザー光発生装置１０７に出力する。

ステップ２０５において、擬似目標発生装置１００はレーザー光発生装置１０７により変調信号を増幅して変調パルスのレーザー光を発生させ、反射鏡１０８を介して飛しょう体Ｍの走査型探査機に照射する。

ステップ２０６において、擬似目標発生装置１００は飛しょう体Ｍが被追跡目標に向かう飛しょうコースからそれたかを判定する。擬似目標発生装置１００は飛しょう体Ｍが被追跡目標に向かう飛しょうコースからそれた場合処理を終了し、それていない場合ステップ２０７に進む。

ステップ２０７において、擬似目標発生装置１００は判定部１０５により、変調パルスの遅延時間を変更し、ステップ２０５に戻る。

図３は、走査パターンと変調パルスの関係を示すグラフである。図３に示すように、グラフ３０１は走査パターンのＸ座標の変化を、グラフ３０２は走査パターンのＹ座標の変化を示す。走査パターンの１周期はＷ０である。

擬似目標発生装置１００は判定部１０５により反射レーザー光から反射周波数を求め、走査１周期の時間間隔を求める。また、擬似目標発生装置１００は判定部１０５により変調パルス幅Ｗ１を算出する。

擬似目標発生装置１００は、走査周期Ｗ０と同じ周期の変調パルス周期Ｗ２、反射パルス幅と等しい変調パルス幅Ｗ１、遅延時間ｔ１にて変調パルスのレーザー光をレーザー光発生装置１０７により発生させ、飛しょう体Ｍの走査型探査機に照射する。

図４は、走査パターン上の変調パルスの検知位置を示す図である。図４に示すように、検知位置４０１に変調パルスを飛しょう体Ｍの走査型探査機が検知した場合、飛しょう体Ｍは変調パルスを視野の中心に移動させるために、飛しょうコースを変更する。従って、飛しょう体Ｍは被追跡目標に向かう飛しょうコースからそれることとなる。

ここで、飛しょう体Ｍの走査型探査機がたまたま変調パルスを検知位置４０２において検知したとする。この場合、飛しょう体Ｍは飛しょうコースを変更しない。従って、擬似目標発生装置１００は変調パルスの遅延時間ｔ１を変更し、変調パルスの走査パターン上での検知位置をずらす。従って、飛しょう体Ｍは被追跡目標に向かう飛しょうコースからそれることとなる。

以上述べたように、本実施形態の擬似目標発生装置１００は、ジンバル機構１０２に支持されるドーム１０３の内部に、撮像装置であるカメラ１０４と、レーザー光を反射する反射鏡１０８と、カメラ１０４が出力した画像データを入力し、飛しょう体Ｍが被追跡目標に向かって来るかを判定し、飛しょう体Ｍの走査型探査機による反射光を解析する判定部１０５と、判定部１０５の指示に従って変調信号を生成する変調部１０６と、この変調信号に従ってレーザー光を発生させるレーザー光発生装置１０７と、を備える。擬似目標発生装置１００は、走査周期Ｗ０と同じ周期の変調パルス周期Ｗ２、反射パルス幅と等しい変調パルス幅Ｗ１、遅延時間ｔ１にて変調パルスのレーザー光を発生させ、反射鏡１０８を介して飛しょう体Ｍの走査型探査機に照射する。

従って、擬似目標発生装置１００は飛しょう体Ｍを効果的に被追跡目標に向かう飛しょうコースからそれさせることが可能となるという効果がある。

本発明の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。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同様に、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ものである。

１０２：ジンバル機構、
１０４：カメラ、
１０５：判定部、
１０６：変調部、
１０７：レーザー光発生装置、
１０８：反射鏡。

Claims

飛しょう体を撮像する撮像装置と、
レーザー光を前記飛しょう体に向けて反射する反射鏡と、
前記撮像装置が受光した前記飛しょう体の走査型探査機による前記レーザー光の反射光を解析し、前記走査型探査機の走査周期と同じ周期の変調パルス周期、前記走査型探査機の反射パルス幅と等しい変調パルス幅、任意に定めた遅延時間にて変調指示を行う判定部と、
前記判定部の前記変調指示に従って変調信号を生成する変調部と、
前記変調信号に従ってレーザー光を発生させるレーザー光発生装置と、
を備える擬似目標発生装置。
前記判定部は、
前記撮像装置が撮像した前記飛しょう体の画像から前記飛しょう体が被追跡目標の方向に向かっていると判定したとき、前記遅延時間を変更する請求項１記載の擬似目標発生装置。
前記判定部は、
前記反射パルス幅の前記走査周期に対する割合が閾値を超える場合、前記変調パルス幅の前記走査周期に対する割合が前記閾値以下になるように前記反射パルス幅を変更して判定部に変調指示を行う請求項１記載の擬似目標発生装置。
前記判定部は、
前記反射パルス幅が前記走査周期の５％を超える場合、前記変調パルス幅を前記走査周期の５％以下にして判定部に変調指示を行う請求項１記載の擬似目標発生装置。