JP5788943B2 - Flying object guiding apparatus and guiding method - Google Patents
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Description
本発明は、飛翔体の誘導装置および誘導方法に関し、特に、検出した飛行物体に向けて飛翔体を誘導する誘導装置および誘導方法に関する。 The present invention relates to a flying object guidance apparatus and guidance method, and more particularly, to a guidance apparatus and guidance method for guiding a flying object toward a detected flying object.
レーダーを用いて飛行物体を検出する方法が種々提案されている。レーダーを用いた検出においては、指向性を有する電波をアンテナから放射し、飛行物体において反射された反射電波をアンテナで受信して観測することによって、飛行物体の方位、仰角および距離を計測する。しかしながら、上述のレーダーを用いた検出では、電波反射率が著しく小さいステルス対応型の飛行物体を検出することは困難である。 Various methods for detecting a flying object using a radar have been proposed. In detection using a radar, a directional radio wave is radiated from an antenna, and a reflected radio wave reflected on the flying object is received and observed by the antenna, thereby measuring the azimuth, elevation angle, and distance of the flying object. However, in the detection using the above-described radar, it is difficult to detect a stealth-compatible flying object with extremely low radio wave reflectance.
そこで、特許文献1では、レーダーによる検出に加えて、赤外線シーカを用いて飛行物体から発せられる赤外線を検出し、レーダーによる検出結果と赤外線の検出結果とに基づいて飛行物体の位置情報を取得することが提案されている。また、発明者らは、特許文献2、3において、飛行物体から反射された電波を観測する代わりに、宇宙から放射された電波の受信分布の時間変化を観測することによって、飛行物体を検出することを提案した。
Therefore, in
特許文献1の技術において、赤外線シーカの検出範囲が広くないこと、赤外線シーカの検出可能距離が短いことから、赤外線シーカを用いて飛行物体から発せられた赤外線を検出するには、飛行物体のおおまかな存在範囲を予め推定しておく必要がある。しかしながら、上述のように、ステルス対応型の飛行物体をレーダーによって検出することは困難であることから、赤外線シーカを有効に用いることができない。
In the technique of
一方、特許文献2、3の技術において、電波の受信分布の時間変化に基づいて飛行物体を検出する場合、飛行物体の方位角および仰角を検出可能であるが、飛行物体までの距離が分からない。
On the other hand, in the techniques of
また、上述の特許文献においては、いずれも、飛行物体を検出するだけで、飛行物体に向けて飛翔体を誘導する方法については考慮されていない。 Further, none of the above-mentioned patent documents considers a method of guiding a flying object toward a flying object only by detecting the flying object.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、検出対象の飛行物体がレーダー電波反射率の著しく小さいステルス性を有する飛行物体であっても、飛行物体の位置を高精度に検出して飛行物体まで飛翔体を誘導することができる、飛翔体の誘導装置および誘導方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even when a flying object to be detected is a flying object having a stealth property with extremely low radar radio wave reflectivity, the position of the flying object is detected with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a flying object guiding apparatus and a guiding method capable of guiding a flying object to a flying object.
上記目的を達成するために本発明に係る飛翔体の誘導装置は、宇宙由来の電波の受信レベルの経時変化に基づいて飛行物体の位置を観測し、飛行物体の観測位置(位置観測手段からの方位角および仰角)を出力する位置観測手段と、飛行物体の位置が非電波センサにより検出できた時に飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角または飛翔体からの方位角、仰角および距離)を出力する飛翔体と、飛翔体の位置情報(誘導手段からの方位角、仰角および距離)を取得し、該取得した飛翔体の位置情報と出力された飛行物体の観測位置(位置観測手段からの方位角および仰角)とに基づいて、飛翔体を飛行物体の方向に誘導する誘導手段と、を備える。 In order to achieve the above object, the flying object guiding apparatus according to the present invention observes the position of the flying object based on the temporal change in the reception level of the radio waves derived from the universe, and observes the flying object observation position (from the position observation means). A position observation means for outputting an azimuth and an elevation angle, and when the position of the flying object can be detected by a non-radio wave sensor, the detection position of the flying object (the azimuth angle and elevation angle from the flying object or the azimuth angle and elevation angle from the flying object) The flying object that outputs the distance) and the position information of the flying object (azimuth angle, elevation angle and distance from the guiding means) are acquired, and the acquired position information of the flying object and the output observation position of the flying object (position observation) Guidance means for guiding the flying object in the direction of the flying object based on the azimuth and elevation angle from the means.
上記目的を達成するために本発明に係る飛翔体の誘導方法は、飛行物体の位置が非電波センサにより検出できた時に飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)を出力する飛翔体の誘導方法であって、宇宙由来の電波の受信レベルの経時変化に基づいて飛行物体の位置を観測し、飛行物体の観測位置(観測地点からの方位角および仰角)を出力し、飛翔体の位置情報(取得地点からの方位角、仰角および距離)を取得し、取得した飛翔体の位置情報と出力された飛行物体の観測位置とに基づいて、飛翔体を飛行物体の方向に誘導する。 In order to achieve the above object, the flying object guiding method according to the present invention can detect the flying object's detection position (azimuth and elevation angle from the flying object or from the flying object when the position of the flying object can be detected by the non-radio wave sensor. A method for guiding a flying object that outputs azimuth, elevation, and distance) by observing the position of a flying object based on changes over time in the reception level of radio waves derived from space, Output azimuth and elevation), acquire the position information of the flying object (azimuth angle, elevation angle and distance from the acquisition point), and based on the acquired position information of the flying object and the output observation position of the flying object , Guide the flying object in the direction of the flying object.
上述した本発明の態様によれば、検出対象の飛行物体がレーダー電波反射率の著しく小さいステルス性を有する飛行物体であっても、飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位及び仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角及び距離)を高精度に検出し、飛行物体に向けて飛翔体を誘導することができる。 According to the aspect of the present invention described above, even if the flying object to be detected is a flying object having a stealth property with extremely low radar radio wave reflectivity, the detected position of the flying object (azimuth and elevation angle from the flying object or flying object) Azimuth angle, elevation angle, and distance) can be detected with high accuracy, and the flying object can be guided toward the flying object.
(第1の実施形態)
本発明に係る第1の実施形態について説明する。本実施形態に係る飛翔体誘導装置のブロック構成図を図1に示す。図1において、飛翔体誘導装置10は、位置観測手段20、飛翔体30および誘導手段40を備える。
(First embodiment)
A first embodiment according to the present invention will be described. A block diagram of the flying object guiding apparatus according to the present embodiment is shown in FIG. In FIG. 1, the flying
位置観測手段20は、電波望遠鏡21、データベース22および比較手段23を備え、宇宙由来の電波の受信レベルの経時変化に基づいて飛行物体の位置を観測し、飛行物体の観測位置(電波望遠鏡21からの方位および仰角)を誘導手段40へ出力する。
The position observing means 20 includes a
電波望遠鏡21は、宇宙由来の電波を観測し、電波の受信レベルを天空の座標位置ごとに集計した電波レベルマップを一定の周期で出力する。本実施形態に係る電波望遠鏡21は、波長が0.03〜40mである電波を観測する。
The
データベース22は、電波望遠鏡21から入力された電波レベルマップを保持すると共に、過去に入力された複数の電波レベルマップを集約して基準レベルマップを生成して保持する。
The
比較手段23は、最新の電波レベルマップを基準レベルマップと比較し、受信レベルが低下している座標を飛行物体の観測位置(電波望遠鏡21からの方位および仰角)として出力する。宇宙の天体が放射している電波は、天空の位置座標において均一ではなく、天空の位置座標によって異なる。そのため、過去に観測した宇宙の天体の座標毎の電波受信レベル値(基準レベルマップ)をデータベース22に登録しておき、最新の電波受信レベル観測値(電波レベルマップ)の基準とすることによって、電波を遮る影を検出することができる。
The comparison means 23 compares the latest radio wave level map with the reference level map, and outputs the coordinates where the reception level is lowered as the observation position of the flying object (azimuth and elevation angle from the radio telescope 21). The radio waves radiated from the cosmic celestial bodies are not uniform in the position coordinates of the sky, and differ depending on the position coordinates of the sky. Therefore, by registering the radio wave reception level value (reference level map) for each coordinate of the celestial body observed in the past in the
本実施形態に係る比較手段23は、レベルマップ上の連続する所定範囲の座標群において最新の電波レベルマップの受信レベルが基準レベルマップの受信レベルよりも低下している場合、該座標群を飛行物体の観測位置として誘導手段40へ出力する。なお、該座標群の分布は、飛行物体の大きさ及び形状によるシルエットを反映している。
When the reception level of the latest radio wave level map is lower than the reception level of the reference level map in a continuous predetermined range of coordinate groups on the level map, the
ここで、比較手段23が、データベース22に保持されている過去の電波レベルマップと最新の電波レベルマップとを比較することによって飛行物体の移動方向を推定して未来位置を推定し、推定した飛行物体の未来位置を飛行物体の観測位置(電波望遠鏡21からの方位および仰角)として出力することもできる。すなわち、電波レベルマップにおいて検出された影を新しい順に並べることによって飛行物体の移動ベクトルを算出し、移動ベクトルを用いて移動後の飛行物体の位置(飛行物体の未来位置)を推定して飛行物体の観測位置(電波望遠鏡21からの方位および仰角)として出力することもできる。
Here, the comparison means 23 compares the past radio wave level map held in the
飛翔体30は、非電波センサ31を搭載し、誘導手段40によって飛行物体の方向に無線誘導される。飛翔体30は、非電波センサ31が飛行物体の位置を検出した場合、飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)を誘導手段40へ出力する。
The
非電波センサ31としては、赤外線センサやレーザー光センサ等の非電波センサを適用することができる。非電波センサ31が赤外線センサである場合、検出対象の飛行物体から発せられた赤外線を検出した時、赤外線の検出結果を飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角)として誘導手段40へ出力する。また、非電波センサ31がレーザー光センサである場合、検出対象の飛行物体へレーザー光を照射し、飛行物体から反射されたレーザー光を検出した時、レーザー光の検出結果を飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角、仰角および距離)として誘導手段40へ出力する。
As the
誘導手段40は、飛翔体30へ電波を照射し、飛翔体30において反射された電波に基づいて飛翔体30位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)を取得するレーダー41を備える。誘導手段40は、位置観測手段20から入力された飛行物体の観測位置(電波望遠鏡からの方位および仰角)と、レーダー41によって取得した飛翔体30の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)とに基づいて、飛翔体30を飛行物体の方向に無線で誘導する。本実施形態に係る誘導手段40は、飛翔体30の進行方向が、電波望遠鏡21から飛行物体に向かう直線と一致するように、飛翔体30を無線誘導する。
The guiding
誘導手段40は、飛翔体30から飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)が入力した場合、位置観測手段20から入力された飛行物体の観測位置(電波望遠鏡からの方位および仰角)を用いる代わりに、飛翔体30から入力された飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)と、レーダー41によって取得した飛翔体30の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)とに基づいて、飛翔体30を飛行物体の方向に誘導する。なお、誘導手段40が飛翔体30が検出対象の飛行物体に最終的に衝突するように飛翔体30を誘導(ホーミング)することも可能である。
When the detection position of the flying object (azimuth angle and elevation angle from the flying object, or azimuth angle, elevation angle and distance from the flying object) is input from the
上記のように構成された飛翔体誘導装置10は、飛翔体30から飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)が入力しない場合は、宇宙由来の電波を用いて観測した飛行物体の観測位置(電波望遠鏡からの方位および仰角)に基づいて飛翔体30を飛行物体に向かう方向に誘導する。そして、上記のように構成された飛翔体誘導装置10は、飛翔体30から飛行物体の検出位置が入力した場合、飛翔体30から入力された飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)に基づいて飛翔体30を飛行物体の方向に誘導する。
When the flying
従って、本実施形態に係る飛翔体誘導装置10は、検出対象の飛行物体がレーダー電波反射率の著しく小さいステルス性を有する飛行物体であっても、飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角あるいは飛翔体からの方位角、仰角および距離)を高精度に検出して飛行物体まで飛翔体30を誘導することができる。
Therefore, the flying
さらに、上記のように構成された飛翔体誘導装置10は、飛翔体30を検出対象の飛行物体に向かって進行させると共に、該飛翔体30に向かってレーダー41から電波を照射することによって、飛行物体に対して位置が把握されていることを報知させることができる。なお、飛翔体30にGPSセンサを搭載し、GPSセンサによって取得した飛翔体30の位置情報(緯度、経度及び高度)を誘導手段40へ出力することもできる。この場合、飛翔体30に向けてレーダー41から電波を照射することは必ずしも必要ない。GPSセンサを用いることにより、誘導手段40は飛翔体30の位置情報(緯度、経度及び高度)を速やかに、且つ、容易に取得することができる。
Furthermore, the flying
ここで、近代的な航空機は一般的に、電波の逆探知装置を有する。特にレーダーによる追尾用の電波は連続して放射されるため、飛行物体が航空機の場合、レーダーの電波を受信すると航空機は自機の位置が検出され追尾(ロックオン)されているという重大な警告であると認識する。ステルス性を有する航空機は存在が暴露した場合、積極的に妨害電波を放射してレーダーによる追尾を阻止しようとする可能性がある。 Here, a modern aircraft generally has a radio wave reverse detection device. In particular, since the radio wave for tracking by the radar is continuously emitted, if the flying object is an aircraft, a serious warning that the aircraft will be detected and tracked (locked on) when the radar wave is received It is recognized that. If an aircraft with stealth is exposed, there is a possibility that it will try to prevent radar tracking by actively emitting jamming waves.
図1の飛翔体誘導装置10において、飛行物体から照射された妨害電波によりレーダー41が飛翔体30の位置(レーダーからの方位角、仰角および距離)を実測できなくなった場合、誘導手段40は飛翔体30を飛行物体に向けて誘導する機能を喪失する。そこで、飛翔体に予め電波逆探知受信センサを配置しておくことが望ましい。飛翔体に電波逆探知受信センサを配置した時の飛翔体誘導装置のブロック構成図を図2に示す。
In the flying
図2の飛翔体誘導装置10Bは、図1の飛翔体誘導装置10に電波逆探知受信センサ32Bを追加したものである。図2に示した飛翔体誘導装置10Bの位置特定手段20Bは、図1に示した飛翔体誘導装置10の位置特定手段20と同様に動作するため、詳細な説明は省略する。以下、図1に示した飛翔体誘導装置10と異なる点を中心に説明する。
The flying object guidance device 10B of FIG. 2 is obtained by adding a radio wave reverse
電波逆探知受信センサ32Bは、非電波センサ31Bと共に飛翔体30Bに搭載され、飛行物体から照射された妨害電波を検出し、妨害電波が照射されている方向(飛翔体からの方位角および仰角)を検出する。飛翔体30Bは、電波逆探知受信センサ32Bにより妨害電波が照射されている方向(方位角および仰角)を検出した場合、妨害電波の照射方向(方位および仰角)を誘導手段40Bへ出力すると共に、誘導手段40Bによる誘導を中断して検出された妨害電波の照射方向(方位角および仰角)に向けた自立飛行を開始する。
The radio wave reverse
以上のように、図2の飛翔体誘導装置10Bは、ステルス性を有する飛行物体から妨害電波が照射された場合においても、電波逆探知受信センサ32Bによって飛行物体の検出位置(方位および仰角)を検出することができる。そして、飛翔体30Bが電波逆探知受信センサ32Bによって検出した飛行物体の方向に向けて自立飛行することにより、飛翔体30Bを安定的に飛行物体に向けて飛行させることができる。
As described above, the flying object guiding apparatus 10B of FIG. 2 determines the detection position (azimuth and elevation angle) of the flying object by the radio wave reverse
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。本実施形態に係る飛翔体誘導システムは、レーダーで検出することが困難な電波反射率が著しく小さい飛行物体を検出し、飛行物体に向けて飛翔体を誘導する。飛翔体誘導システムのシステム構成図を図3に示す。図3において、飛翔体誘導システム100は、電波望遠鏡200、飛翔体300、レーダー400、データベース500および制御装置600から成る。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described. The flying object guidance system according to the present embodiment detects a flying object with extremely low radio wave reflectance that is difficult to detect with a radar, and guides the flying object toward the flying object. FIG. 3 shows a system configuration diagram of the flying object guidance system. In FIG. 3, the flying object guidance system 100 includes a
電波望遠鏡200は、パラボラアンテナまたはフェーズドアレイアンテナ等を用いて宇宙に存在する天体から放射された電波を集め、マルチビーム受信機等を用いて集めた電波に対して高分解能の指向性ビーム合成、周波数変換および増幅等の受信処理を施す。さらに、電波望遠鏡200は、受信処理を施した電波について方位角及び仰角の座標ごとに電波の受信レベルを集計し、電波レベルマップとしてデータベース500および制御装置600へ出力する。なお、電波望遠鏡200の代わりに、電波干渉計等を用いることもできる。
The
本実施形態に係る電波望遠鏡200は、観測対象として、波長が0.03〜40mの電波を集める。波長が40m以上の電波は電離層で反射されるため、地上での観測に適さない。一方、波長が0.03m以下の電波は大気中の水分子や酸素分子によって吸収されるため、地上での観測に適さない。
The
飛翔体300は、先端に赤外線センサ310が配置された飛翔型探査機である。飛翔体300は、レーダー400によって、検出対象である飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線上に飛行するよう飛行ルートが制御され、飛行ルート上において赤外線センサ310を用いて飛行物体700から発せられた赤外線の検出を試みる。本実施形態に係る飛翔体300は、検出対象である飛行物体700のエンジン排気熱や機体と空気との摩擦熱を、赤外線センサ310によって検出する。そして、飛翔体300は、飛行物体700から発せられた赤外線を検出した場合、検出位置(飛翔体からの方位角および仰角)を制御装置600へ出力する。なお、飛翔体300を、最終的に飛行物体700に向かって自律飛行させることもできる。
The flying
レーダー400は、飛翔体300に向けて電波を照射して、その反射電波を検出することによって飛翔体300の検出位置(レーダーからの方位角、仰角および距離)を計測し、計測した飛翔体300の位置情報を制御装置600へ出力する。また、レーダー400は、制御装置600から入力された飛翔体誘導情報(飛翔体の飛行方向の制御情報)に基づいて、飛行ルートが飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線と一致するように、飛翔体300を無線で誘導する。
The
データベース500には、電波望遠鏡200から入力された電波レベルマップおよび基準レベルマップが保存される。基準レベルマップは、例えば、新しく保存した順に複数の電波レベルマップを選択し、座標ごとに受信レベルの最大値および最小値を除いた受信レベルを平均化したマップである。電波望遠鏡200から入力された最新の電波レベルマップ210の一例を図4(a)に、基準レベルマップ220の一例を図4(b)に示す。
The
制御装置600は、電波望遠鏡200から入力された最新の電波レベルマップ210と、データベース500に保存されている基準レベルマップ220と、に基づいて飛行物体700の座標位置を演算する。本実施形態に係る制御装置600は、電波望遠鏡200から最新の電波レベルマップ210が入力した場合、所定の範囲にわたって連続する座標群において、最新の電波レベルマップ210における電波の受信レベルが基準レベルマップ220における受信レベルよりも小さい時、その座標群に飛行物体700が位置していたと認定する。例えば、図4(a)の電波レベルマップ210が入力した場合、制御装置600は、データベース500に保存されている図4(b)の基準レベルマップ220の照合することによって、座標群(m,S)、(j,T)、(k,T)、(l,T)、(k,U)を、飛行物体700が位置していた観測位置(電波望遠鏡からの方位角及び仰角)と認定する。
The
そして、制御装置600は、認定した飛行物体700の観測位置とレーダー400から入力された飛翔体300の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)とに基づいて、飛翔体300の飛行ルートを飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線上に誘導するための飛翔体誘導情報(飛翔体の飛行方向の制御情報)を生成して、レーダー400へ出力する。
Then, the
ここで、飛行物体700から発せられた赤外線の検出結果(飛翔体からの方位角及び仰角)が飛翔体300から入力した場合、制御装置600は赤外線の検出結果(飛翔体からの方位角及び仰角)に基づいて飛行物体700の座標位置(方位角及び仰角)を取得する。そして、制御装置600は、電波レベルマップに基づく飛行物体700の座標位置(方位角及び仰角)の認定から赤外線の検出結果に基づく飛行物体700の座標位置の取得に切り替え、赤外線の検出結果と飛翔体300の位置情報(方位角、仰角及び距離)とに基づいて飛翔体誘導情報を生成する。
Here, when the detection result of infrared rays (azimuth angle and elevation angle from the flying object) emitted from the flying
上記のように構成された飛翔体誘導システム100は、検出対象がレーダー電波反射率の著しく小さいステルス性を有する飛行物体700である場合においても、宇宙由来の電波を遮る性質を利用して検出することができる。そして、宇宙由来の電波による飛行物体の検出に基づいて飛翔体300を飛行物体の近くまで誘導した後、最終的には、赤外線センサ310を用いて飛行物体から発せられた赤外線を検出することにより、高い精度で飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角及び仰角)を取得することができる。
The flying object guidance system 100 configured as described above performs detection using the property of blocking radio waves derived from space even when the detection target is a flying
次に、本実施形態に係る飛翔体誘導システム100の動作手順について説明する。以下、飛行物体700を検出する場合の動作手順について説明する。本実施形態に係る飛翔体誘導システム100の動作フロー図を図5に、レーダー400により飛翔体300を飛行物体700に向けて誘導している状態を図6に示す。なお、図6に、レーダー400が計測した飛翔体300を実線300で、飛行ルートが飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線と一致している場合の理想的な飛翔体300’を一点鎖線300’で示す。
Next, the operation procedure of the flying object guidance system 100 according to the present embodiment will be described. Hereinafter, an operation procedure when the flying
図5において、電波望遠鏡200は、一定の周期で天空座標毎の宇宙由来の電波の受信レベルを集計することによって電波レベルマップ210を生成し、生成した電波レベルマップ210をデータベース500および制御装置600へ出力する(ST201)。
In FIG. 5, the
一方、先端に赤外線センサ310が配置された飛翔体300が飛行物体700に向かって飛行している。飛翔体300は、赤外線センサ310を用いて飛行物体700から発せられる赤外線を監視している(ST301)。そして、赤外線センサ310の検出範囲内に飛行物体700が入ることによって赤外線センサ310が飛行物体700から発せられた赤外線を検出した場合(ST302のYES)、赤外線の検出結果を制御装置600へ出力する(ST303)。
On the other hand, the flying
さらに、レーダー400は、飛翔体300に向けて電波を照射してその反射電波を検出することによって飛翔体300の位置を計測し、計測した飛翔体300の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)を制御装置600へ出力する(ST401)。ここで、レーダー400は飛翔体300の位置情報として、レーダー400から飛翔体300までの水平距離HDおよび垂直距離VDと、電波望遠鏡200、レーダー400および計測した飛翔体300を頂点とする三角形における飛翔体300を頂点とする水平角度Hγおよび垂直角度Vγと、を制御装置600へ出力する。
Furthermore, the
制御装置600は、飛翔体300から赤外線の検出結果が入力されていない状況において(ST601のNO)、ST201において電波望遠鏡200から入力された最新の電波レベルマップ210と、データベース500に保存されている基準レベルマップ220と、に基づいて飛行物体700の座標位置を認定する(ST602)。ここで、制御装置600は、飛行物体700の座標位置として、水平俯角Hαおよび垂直俯角Vαを認定する。
The
制御装置600は、ST401においてレーダー400から入力された飛翔体300の位置情報(方位角、仰角および距離)と飛行物体700の観測位置(電波望遠鏡からの方位角および仰角)とを用いて理想的な飛翔体300’(飛行ルートがス飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線と一致)の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)を演算する(ST604)。
レーダー400は、理想的な飛翔体300’の位置情報として、レーダー400から理想的な飛翔体300’までの水平距離HAおよび垂直距離VAを演算する。ここで、電波望遠鏡200−レーダー400間の距離が水平距離HCおよび垂直距離VCである場合、正弦定理により、レーダー400から理想的な飛翔体300’までの水平距離HAおよび垂直距離VAは、下記の式(1)で表される。すなわち、
水平距離HA÷sin(水平俯角Hα)=水平距離HC÷sin(水平角度Hγ)
垂直距離VA÷sin(垂直俯角Vα)=垂直距離VC÷sin(垂直角度Vγ)…(1)式
ここで、水平角度Hγおよび垂直角度Vγはレーダー400が計測した飛翔体300の位置情報(レーダーからの方位角および仰角)、水平俯角Hαおよび垂直俯角Vαは制御装置600が認定した飛行物体700の観測位置(電波望遠鏡からの方位角および仰角)である。
The
Horizontal distance HA ÷ sin (horizontal depression angle Hα) = horizontal distance HC ÷ sin (horizontal angle Hγ)
Vertical distance VA ÷ sin (vertical depression angle Vα) = vertical distance VC ÷ sin (vertical angle Vγ) (1) equation Here, the horizontal angle Hγ and the vertical angle Vγ are the position information of the flying
従って、レーダー400から理想的な飛翔体300’までの水平距離HAおよび垂直距離VAは、式(2)で演算される。すなわち、
水平距離HA=水平距離HC÷sin(水平角度Hγ)×sin(水平俯角Hα)
垂直距離VA=垂直距離VC÷sin(垂直角度Vγ)×sin(垂直俯角Vα)…(2)式
制御装置600は、レーダー400から入力された水平距離HDが、計算した理想的な飛翔体300’までの水平距離HAよりも大きい場合、飛翔体300の飛行ルートを左側へ補正する飛翔体誘導情報を生成してレーダー400へ出力する。一方、水平距離HDが水平距離HAよりも小さい場合、飛翔体300の飛行ルートを右側へ補正する飛翔体誘導情報を生成してレーダー400へ出力する。
Therefore, the horizontal distance HA and the vertical distance VA from the
Horizontal distance HA = Horizontal distance HC ÷ sin (horizontal angle Hγ) × sin (horizontal depression angle Hα)
Vertical distance VA = Vertical distance VC ÷ sin (vertical angle Vγ) × sin (vertical depression angle Vα) (2) Formula The
また、制御装置600は、レーダー400から入力した垂直距離VDが、計算した理想的な飛翔体300’までの垂直距離VAよりも大きい場合、飛翔体300の飛行ルートを上方へ補正する飛翔体誘導情報を生成してレーダー400へ出力する。一方、垂直距離VDが垂直距離VAよりも小さい場合、飛翔体300の飛行ルートを下方へ補正する飛翔体誘導情報を生成してレーダー400へ出力する(ST605)。
In addition, when the vertical distance VD input from the
レーダー400は、制御装置600から入力された飛翔体誘導情報に基づいて、飛翔体300の飛行ルートが飛行物体700と電波望遠鏡200とを結ぶ直線と一致するように、飛翔体300の飛行方向を無線で誘導する(ST402)。
The
そして、飛翔体300の赤外線センサ310の検出範囲内に飛行物体700が入った時、赤外線センサ310は飛行物体700から発せられた赤外線を検出し(ST302のYES)、赤外線センサの検出結果(飛翔体からの方位角および仰角)を制御装置600へ出力する(ST303)。
When the flying
そして、制御装置600は、飛翔体300から赤外線の検出結果が入力された場合(ST601のYES)、ST602における電波レベルマップ210に基づく飛行物体700の観測位置と、飛翔体300から入力された赤外線の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角)に基づく飛行物体700の検出位置を比較し、同じ飛行物体700を検出していることを確認する。(ST603)。制御装置600は、ST604において、ST401においてレーダー400から入力された飛翔体300の位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)と、ST603において取得した飛行物体700の座標位置(飛翔体からの方位角および仰角)とに基づいて、理想的な飛翔体300’の位置情報を演算する。
Then, when an infrared detection result is input from flying object 300 (YES in ST601),
以上のように、本実施形態に係る飛翔体誘導システム100は、検出対象がレーダー電波反射率の著しく小さいステルス性を有する飛行物体700である場合においても、宇宙由来の電波を遮る性質を利用して検出することができる。さらに、宇宙由来の電波により飛行物体の検出した位置情報(飛翔体からの方位角および仰角)に基づいて飛翔体300を飛行物体700の近くまで誘導し、最終的に、赤外線検出による高い精度での飛行物体700の位置(飛翔体からの方位角および仰角)を取得することができる。
As described above, the flying object guidance system 100 according to the present embodiment uses the property of blocking radio waves derived from space even when the detection target is a flying
なお、飛翔体300を飛行物体700に向けて誘導すると共に飛翔体300に向けてレーダー400から電波を照射することにより、飛行物体700に対して位置が把握されていることを報知させることができる。
In addition, by guiding the flying
ここで、上述の実施形態では、飛行物体の位置を高精度に取得するために、赤外線センサ310によって飛行物体700から発せられた赤外線を検出したが、これに限定されない。赤外線センサ310を搭載した飛翔体300を適用する代わりに、例えば、レーザー光センサを搭載した飛翔体を適用することもできる。この場合の飛翔体誘導システムのシステム構成図を図7に示す。
Here, in the above-described embodiment, infrared rays emitted from the flying
図7の飛翔体誘導システム100Bは、レーザー光センサ320Bを搭載した飛翔体300Bを飛行物体700Bに向けて飛行させる。制御装置600Bは、電波望遠鏡200Bから入力された最新の電波レベルマップ210Bおよびデータベース500Bに保存されている基準レベルマップ220Bに基づいて飛行物体の位置を観測し、観測した飛行物体700Bの観測位置(電波望遠鏡からの方位角および仰角)および計測した飛翔体300Bの位置情報(レーダーからの方位角、仰角および距離)に基づいて飛翔体300Bを飛行物体700Bの方向に誘導する。
The flying object guidance system 100B of FIG. 7 makes the flying
そして、飛行物体700Bがレーザー光センサ320Bの検出範囲内に入ることによってレーザー光センサ320Bが飛行物体700Bから反射されたレーザー光を検出した場合、制御装置600Bは、電波レベルマップ210Bに基づく飛行物体700Bの観測位置(方位および仰角)と、レーザー光センサ320Bの検出位置(飛翔体からの方位角、仰角および距離)に基づく飛行物体700Bの検出位置を比較して、飛翔体300Bが電波望遠鏡で観測された飛行物体を追跡していることを確認する。
When the flying
図7の飛翔体誘導システム100Bにおいても、飛行物体700Bが宇宙由来の電波を遮る性質を利用して、レーダー電波反射率の著しく小さい飛行物体700Bの観測位置(電波望遠鏡からの方位および仰角)を検出することができる。そして、宇宙由来の電波による飛行物体700Bの観測位置に基づいて飛翔体300Bを飛行物体700Bの近くまで誘導した後、最終的には、レーザー光センサ320Bを用いて飛行物体700Bから反射されたレーザー光の方位角、仰角および距離を検出することにより、高い精度で飛行物体700Bの検出位置(飛翔体からの方位、仰角および距離)を取得することができる。
Also in the flying object guidance system 100B of FIG. 7, the observation position (azimuth and elevation angle from the radio telescope) of the flying
本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and design changes and the like within a range not departing from the gist of the present invention are included in the present invention.
10、10B 飛翔体誘導装置
20、20B 位置特定手段
21、21B 電波望遠鏡
22、22B データベース
23、23B 比較手段
30、30B 位置実測手段
31、32B 非電波センサ
32B 電波逆探知受信センサ
40、40B 誘導手段
41、41B レーダー
100、100B 飛翔体誘導システム
200、200B 電波望遠鏡
210、210B 電波レベルマップ
220、220B 基準レベルマップ
300、300B 飛翔体
310 赤外線センサ
320B レーザー光センサ
400、400B レーダー
500、500B データベース
600、600B 制御装置
700、700B 飛行物体
10, 10B Flying
Claims (14)
前記飛行物体の位置が非電波センサにより検出できた時に飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角または飛翔体からの方位角、仰角および距離)を出力する飛翔体と、
前記飛翔体の位置情報(誘導手段からの方位角、仰角および距離)を取得し、該取得した飛翔体の位置情報と前記出力された飛行物体の観測位置(位置観測手段からの方位角および仰角)とに基づいて、前記飛翔体の飛行ルートが前記飛行物体と前記位置観測手段とを結ぶ直線上となるように誘導する誘導手段と、
を備える飛翔体の誘導装置。 Position observing means for observing the position of the flying object based on the temporal change in the reception level of radio waves derived from space and outputting the observation position of the flying object (azimuth and elevation angle from the position observing means);
A flying object that outputs a detection position of the flying object (azimuth angle and elevation angle from the flying object or azimuth angle, elevation angle and distance from the flying object) when the position of the flying object can be detected by a non-radio wave sensor;
The position information of the flying object (azimuth angle, elevation angle and distance from the guiding means) is acquired, and the acquired position information of the flying object and the output observation position of the flying object (azimuth angle and elevation angle from the position observation means) ) And a guiding means for guiding the flight route of the flying object to be on a straight line connecting the flying object and the position observing means,
A flying body guidance device comprising:
宇宙由来の電波を観測し、電波の受信レベルを天空の座標位置ごとに集計した電波レベルマップを一定の周期で出力する電波望遠鏡と、
出力された電波レベルマップを保持すると共に、複数の前記電波レベルマップを集約して基準レベルマップを生成するデータベースと、
最新の電波レベルマップを前記基準レベルマップと比較し、受信レベルが低下している座標を飛行物体の観測位置(電波望遠鏡からの方位角および仰角)として出力する比較手段と、
を備える請求項1記載の飛翔体の誘導装置。 The position observation means includes
A radio telescope that observes radio waves derived from space and outputs a radio wave level map that summarizes the radio wave reception level for each coordinate position in the sky;
A database that holds the output radio wave level map and generates a reference level map by aggregating a plurality of the radio wave level maps;
Comparing means for comparing the latest radio wave level map with the reference level map and outputting coordinates where the reception level is lowered as the observation position of the flying object (azimuth and elevation angle from the radio telescope);
The flying body guiding device according to claim 1, comprising:
の誘導装置。 The flying object guiding apparatus according to claim 2, wherein the radio telescope observes a radio wave having a wavelength of 0.03 to 40 m.
前記誘導手段は、前記飛翔体から前記飛翔体の位置情報(緯度、経度および高度)を取得する、
請求項1乃至6のいずれか1項記載の飛翔体の誘導装置。 The flying object further includes a GPS sensor, and outputs position information (latitude, longitude, and altitude) of the flying object acquired by the GPS sensor,
The guiding means obtains position information (latitude, longitude and altitude) of the flying object from the flying object;
The flying object guiding apparatus according to any one of claims 1 to 6.
宇宙由来の電波の受信レベルの経時変化に基づいて飛行物体の位置を観測し、飛行物体の観測位置(観測地点からの方位角および仰角)を出力し、
前記飛翔体の位置情報(取得地点からの方位角、仰角および距離)を取得し、該取得した飛翔体の位置情報と前記出力された飛行物体の観測位置とに基づいて、前記飛翔体の飛行ルートが前記飛行物体と前記位置観測手段とを結ぶ直線上となるように誘導する、
飛翔体の誘導方法。 A flying object guidance method for outputting a flying object detection position (azimuth angle and elevation angle from a flying object or azimuth angle, elevation angle and distance from a flying object) when the position of the flying object can be detected by a non-radio wave sensor. ,
Observe the position of the flying object based on the time-dependent change in the reception level of radio waves derived from space, and output the observation position of the flying object (azimuth and elevation angle from the observation point)
The position information (azimuth angle, elevation angle and distance from the acquisition point) of the flying object is acquired, and the flight of the flying object is based on the acquired position information of the flying object and the output observation position of the flying object. route induced to a straight line connecting the said position monitoring means and said flying object,
How to guide the flying object.
複数の前記電波レベルマップを集約して基準レベルマップを生成し、
最新の電波レベルマップを前記基準レベルマップと比較し、受信レベルが低下している座標を飛行物体の観測位置(観測地点からの方位角および仰角)として出力する、
請求項11記載の飛翔体の誘導方法。 Observe radio waves derived from space, and output a radio wave level map that summarizes the radio wave reception level for each coordinate position in the sky,
A plurality of the radio wave level maps are aggregated to generate a reference level map,
Compare the latest radio wave level map with the reference level map, and output the coordinates where the reception level is lowered as the observation position of the flying object (azimuth and elevation angle from the observation point).
The flying object guiding method according to claim 11.
前記飛行物体の観測位置と前記飛翔体の位置情報とに基づいて、前記飛翔体を前記飛行物体の方向に誘導する、
請求項11または12記載の飛翔体の誘導方法。 Irradiating the flying object with radio waves, acquiring position information (azimuth angle, elevation angle and distance from the acquisition point) of the flying object based on the radio waves reflected by the flying object;
Based on the observation position of the flying object and the position information of the flying object, the flying object is guided in the direction of the flying object.
The method for guiding a flying object according to claim 11 or 12.
前記飛行物体から妨害電波が照射されている場合、
前記取得した飛翔体の位置情報(取得地点からの方位角、仰角および距離)と前記出力された飛行物体の観測位置(観測地点からの方位角および仰角)とに基づく誘導を中断し、前記電波逆探知受信センサによって検出した妨害電波が到来する方位角および仰角に基づいて飛行物体の検出位置(飛翔体からの方位角および仰角)を取得し、該取得した飛行物体の検出位置に基づいて前記飛翔体を飛行物体に向けて自立飛行させる、
請求項11乃至13のいずれか1項記載の飛翔体の誘導方法。 The flying object further includes a radio wave reverse detection receiving sensor that detects an interference radio wave emitted from the flying object,
When jamming radio waves are radiated from the flying object,
The guidance based on the acquired position information (azimuth angle, elevation angle and distance from the acquisition point) and the output observation position (azimuth angle and elevation angle from the observation point) of the flying object is interrupted, and the radio wave A detection position of the flying object (azimuth angle and elevation angle from the flying object) is acquired based on the azimuth angle and elevation angle at which the jamming wave detected by the reverse detection reception sensor arrives, and Let the flying object fly independently toward the flying object,
The flying object guiding method according to any one of claims 11 to 13.
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