JP5728342B2

JP5728342B2 - 誘導システム及び誘導方法

Info

Publication number: JP5728342B2
Application number: JP2011200775A
Authority: JP
Inventors: 小柳　隆裕; 隆裕小柳
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2031-09-14
Also published as: JP2013061128A

Description

本発明の実施形態は、移動する目標物に飛しょう体を誘導する誘導システム及び誘導方法に関する。

一般に、移動する目標物に向かって飛しょう体を誘導する誘導システムにあっては、例えば、目標物の発する赤外線やレーダー波を捕捉し追随することでその目標物に飛しょう体を誘導する技術、目標物に向かってレーザを照射し測距することにより自己位置から目標物までの位置を検出して、そのレーザに沿って飛しょう体を誘導する技術、目視又は赤外線索敵システムからの情報により飛しょう体を目標物へ指向させ、目標物捕捉後、目標物に向かって飛しょう体を誘導する技術等がある。

しかしながら、目標物の熱源が小さい場合、目標物の発する赤外線が小さくなるため、赤外線による目標物の捕捉精度が低くなる。また、目標物そのものが小さい場合、レーザによる測距精度が低くなり、飛しょう体を目標物へ誘導する精度も低くなるため、飛しょう体による目標物への対処が難しくなる。

特開２００９−２７６２８９号公報

以上のように、従来の誘導システムでは、移動する目標物の熱源が小さい場合、目標物の発する赤外線が小さくなるため、赤外線による目標物の捕捉精度が低くなる。また、目標物そのものが小さい場合、レーザによる測距精度が低くなり、飛しょう体を目標物へ誘導する精度も低くなるため、飛しょう体による目標物への対処が難しくなる。

そこで、本実施形態は、上記を鑑みてなされたもので、目標物が低熱源小目標であっても、精度よく飛しょう体を誘導することのできる誘導システム及び誘導方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本実施形態に係る誘導システムは、任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を一組以上用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導システムであって、前記指令装置同士で通信するための第１の通信手段と、前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信するための第２の通信手段と、前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行う索敵手段とを具備し、前記指令装置は、自己位置、方位及び傾斜角を検出する検出手段と、前記索敵手段及び前記検出手段でそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出す指令手段とを備える態様とする。

また、本実施形態に係る誘導方法は、任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を一組以上用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導方法であって、前記指令装置同士を相互に通信し、前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信を行い、前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行って索敵し、前記指令装置にて自己位置、方位及び傾斜角を検出し、前記索敵及び前記検出でそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出す態様とする。

本実施形態に係る誘導システムの概要を示す図である。図１に示す誘導システムの構成を示すブロック図である。図１に示す誘導システムにおいて、複数の索敵指令車及び索敵発射装置を設置するまでの流れを示すフローチャートである。図１に示す各索敵指令車の測角補正方法及び測距補正方法を示す図である。図１に示す複数の索敵指令車及び索敵発射装置による誘導処理の流れを示すフローチャートである。１つの索敵指令車及び索敵発射装置での誘導システムの概要を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係る誘導システムの概要を示す図である。この誘導システムは、索敵指令車１ｉ（ｉは１〜３）及び索敵発射装置２ｉの対を複数組備える。図１では、索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉを３組用いた場合の構成を示している。索敵指令車１ｉは互いに無線で接続可能であり、さらに無線ネットワーク通信網３を通じて外部から対空情報を得られるようになされている。

図２は、図１に示す誘導システムの具体的な構成を示すブロック図である。尚、索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉはいずれも同一構成であるので、図２では索敵指令車１１及び索敵発射装置２１について説明する。

図２において、索敵指令車１１は、目標物Ｏ、他の組の索敵指令車１２，１３及び索敵発射装置２２，２３の位置を把握する索敵部４、自己の位置、方位及び傾斜角を検出する検出部６、索敵部４で得られる情報及び検出部６で得られる情報から目標物Ｏの位置を計算し、計算された目標物Ｏの位置に基づいて索敵部４の測角及び測距を補正し、飛しょう体の発射指令を出す計算指令部７、無線ネットワーク通信網３との無線接続を行うと共に、索敵発射装置２１との有線（無線でもよい）接続を行う第１の接続部８、場所の移動、展開ための移動部Ｍ、索敵発射装置２１へ電力を供給する電力供給部Ｅを備える。

上記索敵部４は、目標物Ｏの画像を撮像する撮像部４１、撮像部４１により取得した画像から目標物Ｏを捜索し、位置を検出する画像捜索検出部４２、他の索敵指令車１２，１３及び索敵発射装置２２，２３に測角及び測距情報を提供する情報提供部４５、画像捜索検出部４２により得た目標物Ｏの位置方向に撮像部４１及びレーザ測距部４６を指向させる指向部４３、指向部４３で検出される目標物Ｏまでの指向角を検出する指向角検出部４４、レーザ測距により目標物Ｏとの距離を算出するレーザ測距部４６を備える。

上記計算指令部７は、全ての索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉにより得られる目標物Ｏの指向角、自己位置、方位及び傾斜角の情報に基づいて目標物Ｏの位置を算出し、要撃計算を行う計算部７１、計算部７１により計算される目標物Ｏの位置に基づいて自己の測角及び測距を校正する校正部７２、目標物Ｏに向けて飛しょう体発射の指令を出す指令部７３を備える。

一方、上記索敵発射装置２２は、索敵指令車目標物Ｏ、他の索敵指令車１２，１３及び索敵発射装置２２，２３の位置を把握する索敵部５、発射指令に応じて飛しょう体を発射する発射部９、索敵指令車１１の第１の接続部８と接続して位置、方向、距離、プログラム飛しょう情報及び発射指令を受け取る第２の接続部１０、索敵指令車１１の牽引を受けるための牽引部Ｔ、電力を供給する電源部Ｓを具備する。上記電源部Ｓは、有線接続時に索敵指令車１１の電力供給部Ｅより供給される電力を入力して索敵発射装置２２に供給する。また、上記電源部Ｓはバッテリーを備え、無線接続時でもバッテリーに蓄積した電力を供給可能となされている。上記索敵部５は、基本的に索敵指令車１１の索敵部４と同一構成であるため、ここではその説明を省略する。

上記のように構成される誘導システムの処理の流れについて、図３を参照して説明する。

図３は、図１に示す複数の索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉをそれぞれ配置するまでの流れを示すフローチャートである。まず、各索敵指令車１ｉを数百ｍ以上離れた距離に移動、展開させる（ステップＳ１１）。展開後、索敵準備が完了したかを確認し（ステップＳ１２）、準備完了の確認後、各索敵指令車１ｉにおいて自己の位置を計測し（ステップＳ１３）、計測結果を各索敵指令車１ｉにて互いに配信する（ステップＳ１４）。各索敵指令車１ｉにおいて、互いの計測結果の受信完了を確認した場合には（ステップＳ１５）、それぞれの位置情報から相互の測角及び測距を計測し、その計測値を相互に補正する（ステップＳ１６）。

すなわち、今回の誘導システムでは、三角測量を用いて、より精密な目標物の位置を索敵する。三角測量において、特に２点の測角は最も精度を必要とする。そのため、さらに相互の測角を補正する必要がある。そこで、補正の方法として図４を示す。

図４は、図１に示す各索敵指令車１ｉの測角補正方法及び測距補正方法を示す図である。測角補正は、磁北を基準として、相互の方位角から求めることができる。また、ＧＰＳ等による位置座標から相互の直線距離を求め、レーザによる測距距離により補正を行う。図４において、索敵指令車１１は位置座標Ｐ1 を（x1, y1, h1）、磁北方向に対する測角をθ1 、索敵指令車１２までのレーザ測距距離をＬ12とする。また、索敵指令車１２は位置座標Ｐ2 ＝（x2, y2, h2）、磁北方向に対する測角をθ2 、索敵指令車１２までのレーザ測距距離をＬ21であるとする。測定指令車１１を基準とした場合、索敵指令車１２との位置座標距離Ｒ12は、

と表すことができ、索敵指令車１２の方位補正角は、
θ12 ＝θ2 −θ1 −１８０°
と表すことができる。

このように、測角及び測距補正は、各索敵指令車１ｉで計測した測角及び測距のうち相互の計測精度が高い数値を基準として補正値を求めて、各索敵指令車１ｉの計測精度の低い測角及び測距を補正する。

次に、目標物（ここでは飛しょう体とする）Ｏを索敵し、目標物Ｏへ飛しょう体を発射し誘導する処理の流れについて、図５を参照して説明する。

図５は、図１に示す索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉによる誘導処理の流れを示すフローチャートである。まず、目標情報を受信する（ステップＳ２１）。目標情報により要撃計算できるか判定する（ステップＳ２２）。要撃計算できる場合、ステップＳ２１４へ進む。要撃計算できない場合、目標物Ｏを追随中か確認する（ステップＳ２３）。追随中の場合、ステップＳ２９へ進む。追随していない場合、目標方向情報の有無を確認する（ステップＳ２４）。目標方向情報がある場合、目標方面を捜索する（ステップＳ２６１）。目標方向情報がない場合、さらに対空情報の有無を確認する（ステップＳ２５）。対空情報がある場合、目標方面を捜索し（ステップＳ２６２）、対空情報がない場合、索敵指令車１ｉの全周を捜索する（ステップＳ２６３）。目標物Ｏを捕捉した場合、その目標物Ｏを追随する（ステップＳ２７，Ｓ２８）。同時に、捕捉した目標物Ｏの方位角情報を各索敵指令車１ｉに配信する（ステップＳ２９）。目標物Ｏを捕捉できない場合、ステップＳ２１へ戻る。ここで、目標情報により要撃計算できるか判定する（ステップＳ２１０）。要撃計算できる場合、ステップＳ２１４へ進む。要撃計算できない場合、レーザ測距を試みる（ステップＳ２１１）。ここで、レーザ測距の完了を確認する（ステップＳ２１２）。レーザ測距が完了しない場合、ステップＳ２１へ戻る。レーザ測距が完了した場合、目標距離情報を各索敵指令車１ｉに配信する（ステップＳ２１３）。その後、複数の目標情報から補正した三角測量により目標物Ｏの位置及び方向を算出し、要撃計算を行う（ステップＳ２１４）。

発射準備完了後、目標画像を表示しながら、発射許可を待つ（ステップＳ２１５，Ｓ２１６）。発射許可が出ない場合、ステップ２１へ戻る。発射許可が出た場合、飛しょう体へ飛しょうプログラムを送り、発射指令を出し（ステップＳ２１７）、プログラム飛しょうにより目標物Ｏへ飛しょう体を発射する（ステップＳ２１８）。このとき、空中捕捉するための制限時間を設け（ステップＳ２１９）、もし、制限時間以内に目標物Ｏを空中捕捉できた場合、飛しょう体で追随、ホーミングし、目標物Ｏに飛しょう体を直撃させて一連の処理を終了させる（ステップＳ２２０，Ｓ２２１）。もし、制限時間以内に目標物Ｏを空中捕捉できなかった場合、飛しょう体を自爆させて一連の処理を終了させる（ステップＳ２２２）。

以上のように、上記実施形態に係る誘導システムでは、複数組の索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉが相互に測定位置、測角、測距を行って三角測量で目標位置を算出する上で、互いの測定結果に基づいてそれぞれの測定結果の補正を行うようにしているので、個々の測定精度が向上することになり、その結果、目標物Ｏの熱源が小さい場合であっても、また、目標物Ｏそのものが小さい場合であっても、精度よく飛しょう体を捕捉し追尾して誘導することが可能となる。さらに、多数の索敵指令車１ｉ及び索敵発射装置２ｉを展開すれば、よりいっそうの計測精度向上も期待することができる。さらに、自機で目標物Ｏを捕捉及びレーザ測距できない場合であっても、他の索敵指令車１ｉからの目標情報より要撃計算を行い、飛しょう体を発射することが可能となる。

図６は、他の実施形態として、一組の索敵指令車１及び索敵発射装置２で実現する場合の誘導システムの概要を示す図である。尚、図６において図１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは重複する説明を省略する。

この実施形態における誘導システムでは、索敵指令車１と索敵発射装置２それぞれに設置した検出部６により相互の位置情報及び目標物Ｏの位置情報を取得する。この構成では、先の実施形態の場合と比較して目標捕捉精度が低下するものの、レーザ測距による捕捉精度が低い目標物Ｏについても、索敵指令車１、索敵発射装置２及び対空情報それぞれの位置情報、測角及び測距情報に基づいて三角測量で目標位置を算出して誘導するので、飛しょう体を高精度に誘導することが可能となる。

以上、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。

１ｉ…索敵指令車、２ｉ…索敵発射装置、３…無線ネットワーク通信網、４，５…索敵部、４１…撮像部、４２…画像捜索検出部、４３…指向部、４４…指向角検出部、４５…情報提供部、４６…レーザ測距部、６…検出部、７…計算指令部、７１…計算部、７２…校正部、７３…指令部、８…第１の接続部、９…発射部、１０…第２の接続部、Ｍ…移動部、Ｔ…牽引部、Ｅ…電力供給部、Ｓ…電源部、Ｏ…目標物。

Claims

任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を複数用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導システムであって、
前記指令装置同士で通信するための第１の通信手段と、
前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信するための第２の通信手段と、
前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行う索敵手段と
を具備し、
前記指令装置は、自己位置、方位及び傾斜角を検出する検出手段と、前記索敵手段及び前記検出手段でそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出す指令手段とを備えることを特徴とする誘導システム。
前記発射装置及び指令装置の各組で得られる目標情報を互いに共有すると共に、各測定結果に基づいて互いに補正し合うことを特徴とする請求項１記載の誘導システム。
前記索敵手段は、
目標物の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像から前記目標物を捜索する捜索手段と、
前記捜索手段により得られた目標物に前記撮像手段を指向させる指向手段と、
前記指向手段で検出する目標物までの指向角を検出する指向角検出手段と
前記目標物との距離をレーザにより測距するレーザ測距手段と、
を具備することを特徴とする請求項１記載の誘導システム。
前記目標物の位置計算は、
前記指令装置及び発射装置に設置する索敵手段より得られる目標物への指向角と、前記検出手段より得られる前記指令装置の自己位置、方位及び傾斜角との情報に基づいて前記目標物の位置を算出し、
前記算出される目標物の位置に基づいて要撃計算を行い、
前記算出される目標物の位置に基づいて前記指令装置の測角及び測距を補正すること
を特徴とする請求項１記載の誘導システム。
任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を複数用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導方法であって、
前記指令装置同士を相互に通信し、
前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信を行い、
前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行って索敵し、
前記指令装置にて自己位置、方位及び傾斜角を検出し、前記索敵及び前記検出でそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出すことを特徴とする誘導方法。
任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を一組用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導システムであって、
前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信するための通信手段と、
前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行う索敵手段と
を具備し、
前記発射装置は、自己位置、方位及び傾斜角を検出する第１検出手段を備え、
前記指令装置は、自己位置、方位及び傾斜角を検出する第２検出手段と、前記索敵手段と前記第１検出手段と前記第２検出手段とでそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出す指令手段とを備えることを特徴とする誘導システム。
前記索敵手段は、
目標物の画像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段により得られた画像から前記目標物を捜索する捜索手段と、
前記捜索手段により得られた目標物に前記撮像手段を指向させる指向手段と、
前記指向手段で検出する目標物までの指向角を検出する指向角検出手段と
前記目標物との距離をレーザにより測距するレーザ測距手段と、
を具備することを特徴とする請求項６記載の誘導システム。
前記目標物の位置計算は、
前記指令装置及び発射装置に設置する索敵手段より得られる目標物への指向角と、前記第１検出手段及び第２検出手段より得られる前記発射装置及び前記指令装置それぞれの自己位置、方位及び傾斜角との情報に基づいて前記目標物の位置を算出し、
前記算出される目標物の位置に基づいて要撃計算を行い、
前記算出される目標物の位置に基づいて前記指令装置の測角及び測距を補正すること
を特徴とする請求項６記載の誘導システム。
任意の位置に配置され、飛しょう体を発射する発射装置及び前記発射装置を制御する指令装置の組を一組用意し、前記指令装置からの発射指令に基づいて前記発射装置から発射される飛しょう体を目標物へ誘導する誘導方法であって、
前記組となっている発射装置及び指令装置間で通信を行い、
前記指令装置及び発射装置それぞれで少なくとも前記目標物の位置を把握し、測角及び測距を行って索敵し、
前記発射装置が自己位置、方位及び傾斜角を検出し、
前記指令装置が自己位置、方位及び傾斜角を検出し、
前記指令装置が前記索敵と前記発射装置及び前記指令装置での検出とでそれぞれ得られる情報から三角測量によって前記目標物の位置を計算し、
前記指令装置が前記計算された目標物の位置に基づいて前記測角及び測距を補正し、
前記指令装置が要求に応じて前記飛しょう体の発射指令を出すことを特徴とする誘導方法。