JP5863427B2 - 飛しょう体の誘導システム - Google Patents

Description

本発明は、ロケットモータ、プロペラ、ダクトファン等といった推進装置により飛しょうする飛しょう体の誘導システムに関し、特に、携帯性だけでなく操作性も向上することが可能な飛しょう体の誘導システムに関する。

従来、飛しょう体の誘導方式の一つとして、ＣＬＯＳ（Command Guidance to Line Of Sight）が知られている。ＣＬＯＳでは、発射された飛しょう体が目視線（ＬＯＳ，Line of Sight）上を飛しょうするように、当該飛しょう体に対して誘導指令が送信される。初期のＣＬＯＳでは、手動で飛しょう体を誘導していたが、近年では、半自動誘導方式のＣＬＯＳ（ＳＡＣＬＯＳ，Semi-Automatic Command Guidance to Line Of Sight）が広く実用化されている。

ＳＡＣＬＯＳでは、誘導装置により飛しょう体は自動で誘導されるが、飛しょう体が飛しょうしている間、射手（オペレーター）が照準装置で目標を捕捉することになるので、半自動誘導といわれる。ＳＡＣＬＯＳは、飛しょう体のうち、持運び可能なポータブル型の発射装置で発射されるタイプ（便宜上、「ポータブル型誘導飛しょう体」と称する。）で広く用いられている。

ところで、前記ポータブル型誘導飛しょう体においては、発射装置および照準装置は、発射および誘導時に安定して設置する必要があることから、一般に、重厚な構造の三脚に取り付けられている。例えば、特許文献１では、発射装置は三脚に取り付けられており、照準装置（特許文献１では、照準設定・追跡装置）は、発射装置に一体的に取り付けられている。これにより、発射装置および照準装置は、三脚によって地面に対して安定して設置される。また、照準装置と発射装置とは別体となっていてもよく、この場合、照準装置も、安定した設置のために、発射装置と同様に三脚に取り付けられる。

特開平０５−１１８７９１号公報

ここで、照準装置は、例えば、カメラだけでなく、遠方の目標を観測するための望遠鏡等の大きな構成物を含んでおり、また、安定した設置を確保するためには、三脚もある程度の寸法および重量を有している必要がある。それゆえ、照準装置は重くかつかさばるものとなって携帯性が低下してしまう。しかしながら、近年、ポータブル型誘導飛しょう体に対しては、携帯性を向上させるためにさらなるコンパクト化が要求される傾向にある。

また、例えば数キロメートル先の目標に飛しょう体を誘導する場合、三脚で地面に安定して設置された照準装置を用いて目標を精密に照準することになる。それゆえ、照準作業に熟練を要する上に、照準作業そのものに時間がかかってしまい、操作性の向上に検討の余地がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであって、特にポータブル型の発射装置で発射される飛しょう体において、携帯性および操作性をより向上することが可能な飛しょう体の誘導システムを提供することを目的とする。

本発明に係る飛しょう体の誘導システムは、前記の課題を解決するために、推進方向を制御可能に飛しょうする飛しょう体と、前記飛しょう体を観察しながら目標を照準する照準装置と、誘導指令を生成して前記飛しょう体に送信することにより、当該飛しょう体を前記目標に向かって誘導する誘導装置と、から少なくとも構成され、前記照準装置は、射手の視線を計測する視線計測部と、飛しょう中の前記飛しょう体の飛しょう方向を検出する飛しょう方向検出部と、を備えており、前記誘導装置は、前記飛しょう方向検出部で検出される前記飛しょう方向を、前記視線計測部で計測される前記射手の視線方向に近接させるように、誘導指令を生成する誘導指令生成部と、生成された誘導指令を送信する誘導指令送信部と、を備えている構成である。

前記構成によれば、射手の視線方向を実質的に目視線（ＬＯＳ）とみなして、飛しょう方向を視線方向に近接させるように飛しょう体を誘導しているので、射手は目標を目視するだけで、実質的に飛しょう体を目視線上に飛しょうさせることが可能となる。それゆえ、射手は、三脚等の重厚な装備で照準装置を用いることなく、半自動誘導を行うことができるので、ポータブル型誘導飛しょう体の誘導システムの携帯性をより向上することができる。

また、射手が目標を直接認識しながら飛しょう体を誘導することができるため、煙幕または発光等による誘導の阻害に対して良好な耐性を発揮することが可能となる。さらに、従来の一般的なポータブル型の無誘導ロケットと比較して、射手は、発射前に精密に照準する必要がないため、照準から発射までの操作時間（リアクションタイム）を大幅に低減することが可能となる。また、視線すなわち目の動きで自動的に飛しょう体を誘導するため、その操作には熟練を必要としないので、誘導システムの操作性もより向上することができる。

前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記飛しょう体には発光部が設けられ、前記照準装置の前記飛しょう方向検出部は、前記発光部からの光を受光することで、前記飛しょう方向を検出する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記誘導装置の前記誘導指令生成部は、生成した前記誘導指令を、前記視線方向に向けて補正する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記飛しょう方向検出部が、射手の頭部に隣接して設けられるカメラ装置である構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記カメラ装置は、前記射手の頭部に取り付け可能に構成され、前記照準装置は、頭部に取り付けられた状態の前記カメラ装置の動きを検出するモーションセンサをさらに備え、前記誘導指令生成部は、生成した前記誘導指令を、前記モーションセンサで検出される前記カメラ装置の動きを用いて補正する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記誘導装置の前記誘導指令生成部は、予め設定される基準線に対して前記飛しょう方向がなす角度である飛しょう角と、前記基準線に対して前記射手の視線方向がなす角度である射手視線角と、を算出し、当該射手視線角と前記飛しょう角との差分である誤差角を小さくする加速度指令を、前記誘導指令として生成する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記誘導指令生成部は、前記誘導指令を視線方向に向けて補正する場合には、前記射手視線角を前記誤差角に加算した上で前記加速度指令を生成する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記照準装置が、頭部に取り付け可能な前記カメラ装置と前記モーションセンサとを備えている場合には、前記誘導指令生成部は、前記基準線に対して前記カメラ装置の照準線がなす角度と、前記照準線に対して前記視線方向がなす角度と、の和を補正角度として算出し、当該補正角度を前記誤差角に加算した上で前記加速度指令を生成する構成であってもよい。

また、前記飛しょう体の誘導システムにおいては、前記飛しょう体は推進装置を備えており、当該推進装置が、噴射ノズルから噴射物質を噴射するロケットモータ、または、回転翼によって推力を得るプロペラもしくはダクトファンであってもよい。

以上のように、本発明では、特にポータブル型の発射装置で発射される飛しょう体において、携帯性および操作性をより向上することが可能な飛しょう体の誘導システムを提供することができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る飛しょう体の誘導システムの概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図１に示す誘導システムにおける飛しょう体の誘導構成の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す飛しょう体の誘導システムにおける具体的な誘導制御の一例を示すブロック図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態２に係る飛しょう体の誘導システムにおける飛しょう体の誘導構成の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す飛しょう体の誘導システムにおける具体的な誘導制御の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係る飛しょう体の誘導システムの概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は、図４に示す誘導システムにおける飛しょう体の誘導構成の一例を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す飛しょう体の誘導システムにおける具体的な誘導制御の一例を示すブロック図である。 （ａ）は、図４に示す飛しょう体の誘導システムの変形例を示す要部ブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す飛しょう体の誘導システムにおける飛しょう体の誘導構成の一例を示す模式図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
［飛しょう体の誘導システムの構成］
本発明の実施の形態１に係る飛しょう体の誘導システム（以下、適宜「誘導システム」と略す。）の具体的な構成の一例について、図１および図２（ａ）を参照して具体的に説明する。本実施の形態に係る誘導システムは、図１に示すように、飛しょう体１０、照準装置２０Ａおよび誘導装置３０から少なくとも構成されている。

飛しょう体１０は、推進方向を制御可能に飛しょうするものであり、本実施の形態では、ロケットモータ１１、飛しょう体制御部１２、発光部１３、および誘導指令受信部１４を備えている。飛しょう体１０の具体的な構成は特に限定されないが、一般的には、柱状または棒状の外形を有し、後端側にロケットモータ１１が設けられる誘導弾を挙げることができる。当該誘導弾は、必要に応じて外部に突出する翼部を備えていてもよいし、ロケットモータ１１以外の推進機構、あるいは種々のセンサ等を備えていてもよい。ロケットモータ１１は、噴射ノズルから噴射物質を噴射して飛しょう体１０を飛しょうさせるものであれば特に限定されず、公知のものを好適に用いることができる。

飛しょう体制御部１２は、公知のマイクロコントローラ等で構成され、後述する誘導指令に基づいて飛しょう体１０の飛しょう動作等を制御する。発光部１３は、図１には具体的に示さないが、飛しょう体１０の後端部に設けられ、飛しょう中に光を発する。この光は、照準装置２０Ａにより受光されることで、誘導装置３０での誘導に利用される。本実施の形態では、例えば赤外線発光装置が用いられるが、特に限定されない。誘導指令受信部１４は、誘導装置３０から送信される誘導指令を受信するものであり、公知の受信器が用いられる。

照準装置２０Ａは、図２（ａ）に示すように、射手４０が飛しょう体１０を観察しながら目標５０を照準するものであり、本実施の形態では、カメラ部２１および視線計測部２２を備えている。カメラ部２１は、図１において破線で示すように、少なくとも飛しょう体１０の発光部１３から発せられる光を受光し、飛しょう体１０の飛しょう方向を検出する。また、カメラ部２１は、目標５０を照準するために用いられてもよい。カメラ部２１の具体的な構成は特に限定されず、従来のＣＬＯＳ方式のように光電変換機能を有するアナログ素子（フォトダイオード等）を用いて発光部１３の位置を特定する手段、あるいは、固体撮像素子（ＣＣＤ）等を用いた公知のデジタル撮像装置等を好適に用いることができる。視線計測部２２は、図２（ａ）に示すように、射手４０の視線を計測するものであり、公知の視線計測装置が用いられる。なお、照準装置２０Ａは、カメラ部２１および視線計測部２２以外で公知の種々の構成を備えているが、その説明は省略する。

誘導装置３０は、図１および図２（ａ）に示すように、誘導指令を生成して飛しょう体１０に送信することにより、当該飛しょう体１０を目標５０に向かって誘導するものであり、本実施の形態では、誘導指令生成部３１および誘導指令送信部３２を備えている。図１に示すように、誘導指令生成部３１には、照準装置２０Ａのカメラ部２１から飛しょう体１０の飛しょう方向が入力されるとともに、視線計測部２２から射手４０の視線方向が入力される。

誘導指令生成部３１は、飛しょう体１０の飛しょう方向を射手４０の視線方向に近接させるように、誘導指令を生成する。誘導指令生成部３１は、誘導装置３０が備える公知のマイクロプロセッサ（図１には図示せず）が、予め記憶されているプログラムに従って動作することにより実現される機能構成であってもよいし、公知のスイッチング素子、減算器、比較器等により構成される論理回路等であってもよい。

誘導指令送信部３２は、誘導指令生成部３１で生成された誘導指令を飛しょう体１０の誘導指令受信部１４に送信するものであり、公知の送信器が用いられる。なお、誘導装置３０は、誘導指令生成部３１および誘導指令送信部３２以外で公知の種々の構成を備えているが、その説明は省略する。

照準装置２０Ａおよび誘導装置３０は、図１には示さないが、公知のケーブル等により接続されている。これにより、照準装置２０Ａのカメラ部２１および視線計測部２２から誘導装置３０の誘導指令生成部３１に、飛しょう方向および視線方向のデータが入力される。また、図１には示さないが、本実施の形態に係る誘導システムは飛しょう体１０の発射装置も含んでいる。誘導装置３０はこの発射装置に一体的に設けられてもよいが、照準装置２０Ａは射手４０が携帯可能に設けられていることが望ましい。

また、誘導装置３０の誘導指令送信部３２と飛しょう体１０の誘導指令受信部１４とは、無線または有線で通信可能に接続されている。無線の場合には、誘導指令送信部３２および誘導指令受信部１４は、それぞれ公知の無線通信機が用いられる。有線の場合には、誘導装置３０が公知のケーブルを介して誘導指令送信部３２および誘導指令受信部１４の間で誘導指令が送受信される。ケーブルは、通常、飛しょう体１０のリール部材に巻き取られており、飛しょう体１０の飛しょうに伴ってリール部材から引き出される。

［飛しょう体の誘導方法］
前記構成の誘導システムによる飛しょう体１０の誘導方法の一例について、図１、図２（ａ）に加えて図２（ｂ）を参照して具体的に説明する。

図２（ａ）に示すように、射手４０は、飛しょう体１０の到達先である目標５０を目視しており、そのときの視線方向Ｄｅ（図中破線）は照準装置２０Ａ（図２（ａ）には符号を付さず）の視線計測部２２により計測される。また、照準装置２０Ａのカメラ部２１は、飛しょう体１０の発光部１３（図２（ａ）には図示せず）から発せられる光を受光することにより、飛しょう体１０の飛しょう方向Ｄｆ（図中点線）を検出する。本実施の形態では、これら視線方向Ｄｅおよび飛しょう方向Ｄｆは、カメラ部２１の位置を基準として水平に設定される線である基準線Ｌ０に対する角度として検出される。なお、図中一点鎖線はカメラ部２１の照準線Ｌａである。

具体的には、まず、射手４０（すなわち照準装置２０Ａ）を基準として、飛しょう体１０の進行方向をＸ軸とし、射手４０を基準として鉛直方向をＺ軸とした場合、カメラ部２１の位置を基準点として座標（Ｘ，Ｚ）＝（０，０）に設定すると、この基準点（カメラ部２１の位置）から水平方向に延伸する直線が基準線Ｌ０となる。そして、目標５０の位置を座標（Ｘ，Ｚ）＝（Ｘ_T ，Ｚ_T ）に設定し、飛しょう中の飛しょう体１０の位置を座標（Ｘ，Ｚ）＝（Ｘ_M ，Ｚ_M ）と設定する。

ここで、飛しょう体１０の進行方向は常にプラスに設定できるが、目標５０の位置は、カメラ部２１よりも高い場合もあれば低い場合もある。なお、図２（ａ）では、目標５０および飛しょう体１０がいずれもカメラ部２１よりも低い位置に示されているが、これは模式的な図示であり、目標５０および飛しょう体１０の実際の高さ（Ｚ軸方向）を反映するものではない。また、カメラ部２１は、図２（ａ）では、射手４０の頭部に近接するように示されているが、これも模式的な図示であり、カメラ部２１の位置が必ずしも射手４０の頭部に固定されるわけではなく、カメラ部２１は、射手４０の頭部に隣接する位置に設けられればよい。さらに図２（ａ）では、上下方向の誘導を表しているが、左右方向の誘導にも本発明が適用できることは言うまでもない。

カメラ部２１は、飛しょう方向Ｄｆが基準線Ｌ０に対してなす目視線角である飛しょう角σ_M を取得可能となっている。飛しょう方向Ｄｆは、図２（ａ）に示すように、射手４０の位置（すなわちカメラ部２１の座標（０，０））と飛しょう中の飛しょう体１０の位置（座標（Ｘ_M ，Ｚ_M ））とを結ぶ直線の向きに相当する。また前述したように飛しょう体１０からは発光部１３から光が発せられ、これがカメラ部２１で受光可能となっている。それゆえ、カメラ部２１は、飛しょう体１０の位置座標から飛しょう方向Ｄｆに対応する直線を取得し、この直線と基準線Ｌ０とで形成される角度を、飛しょう角σ_M として算出すればよい（σ_M ＝tan ^-1 (Ｚ_M ／Ｘ_M ) ≒Ｚ_M ／Ｘ_M ）。

目標５０は基本的に射手４０が目視する対象であるので、カメラ部２１で常にその実体を撮像しなくても、視線計測部２２により射手４０の視線を計測すれば、視線方向Ｄｅにより照準を合わせることができる。視線計測部２２は、図２（ａ）に示すように、計測された視線方向Ｄｅが基準線Ｌ０に対してなす目視線角である射手視線角σ_T を算出する（σ_T ＝tan ^-1 (Ｚ_T ／Ｘ_T ) ≒Ｚ_T ／Ｘ_T ）。これにより、目標５０の位置と基準点（カメラ部２１）とを結ぶ直線と、基準線Ｌ０とで形成される角度を実質的に取得することができる。

なお、カメラ部２１は、本実施の形態では、画角の中で最も明るい点（すなわち飛しょう体１０の発光部１３）となる位置を検出し、この位置の縦方向および横方向の角度を飛しょう方向Ｄｆとして取得してから飛しょう角σ_M を算出している。しかしながら、カメラ部２１の構成はこれに限定されず、例えば、カメラ部２１が画像を取得する構成であれば、公知の画像処理機能により、飛しょう体１０の位置座標から飛しょう方向Ｄｆに対応する直線を取得し、この直線と基準線Ｌ０とで形成される角度を、飛しょう角σ_M として算出すればよい。

このようにして取得された飛しょう角σ_M および射手視線角σ_T は、誘導装置３０に入力され、誘導装置３０の誘導指令生成部３１（図２（ａ）には図示せず）は、これらの角度の差分である誤差角εを算出する。そして、この誤差角εを小さくするように、すなわち、飛しょう方向Ｄｆと視線方向Ｄｅとが近接（最終的には、略一致するように）誘導指令を生成する。

図２（ａ）における向かって左側には、カメラ部２１で撮像された画面を模式的に示しており、カメラ部２１による照準線Ｌａがレチクル２１ａに相当し、図２（ａ）において飛しょう体１０と目標５０との位置のずれは誤差角εに相当する。図２（ａ）では、目標５０の画像はレチクル２１ａよりも下方に位置しているので、カメラ部２１は目標５０を照準していない。しかしながら、射手４０が視線を目標５０に向け続けることで、誤差角εを小さくすることができる。それゆえ、飛しょう体１０は目標５０に向かって誘導される。

ここで、誘導指令生成部３１（および飛しょう体制御部１２）による具体的な誘導指令としては特に限定されないが、図２（ｂ）に示すように、公知のＰＩＤ制御を利用して誤差角εから算出される加速度指令Ａ_ZCを好ましい一例として挙げることができる。図２（ｂ）では、誘導指令生成部３１での誘導指令（加速度指令Ａ_ZC）の生成と、飛しょう体制御部１２での飛しょう制御とを模式的に示している。

まず、前述したように、照準装置２０Ａ（図２（ｂ）には図示せず）から誘導指令生成部３１に対して射手視線角σ_T および飛しょう角σ_M が入力される。図２（ｂ）に示すブロック図では、加え合わせ点３１ａにおいて射手視線角σ_T の入力がプラス符号で示され、飛しょう角σ_M の入力がマイナス符号で示される。なお、飛しょう角σ_M は、出力側から引き出されるフィードバック経路から入力される。これにより、射手視線角σ_T と飛しょう角σ_M との差分である誤差角εが算出される。

誘導指令生成部３１では、ＰＩＤ制御ブロック３１ｂで示すように、算出した誤差角εから誘導指令である加速度指令Ａ_ZCをＰＩＤ制御により生成する。なお、ＰＩＤ制御ブロック３１ｂにおけるＫ_P は比例項、Ｋ_D ・ｓは微分項、Ｋ_I ／ｓは積分項を示し、ｓは微分記号を示す変換子である。生成した加速度指令Ａ_ZCは、誘導指令送信部３２および誘導指令受信部１４を介して飛しょう体１０に送信される（図２（ｂ）のブロック矢印）。

飛しょう体１０の飛しょう体制御部１２では、運動モデルブロック１２ａで示すように、当該飛しょう体１０の運動モデルに基づき、加速度指令Ａ_ZCに基づいて飛しょう体１０には加速度Ａ_Z が発生する。なお、ここでは説明の簡略化のため、運動モデルブロック１２ａでは飛しょう体の運動を一次遅れ系（τはシステム時定数を示す）で模擬しているが、実際の飛しょう体ではもっと複雑な伝達関数となるが、それでもＰＩＤ制御ブロック３１ｂの適切なチューニングによって本発明への適用が可能である。

飛しょう体１０に発生した加速度Ａ_Z はＺ位置算出ブロック１２ｂで示すように二回積分によって、飛しょう体１０のＺ座標の位置（Ｚ_M ）となり、さらにこのＺ位置から飛しょう角算出ブロック１２ｃで示すように飛しょう体１０のＸ座標の位置（Ｘ_M ）で除することで飛しょう角σ_M となる。したがって、飛しょう体制御部１２はＰＩＤ制御ブロック３１ｂによって誤差角εがゼロになるように、言い換えれば、この飛しょう角σ_M が射手視線角σ_T に近づくように飛しょう体１０を制御するので、その結果、飛しょう体１０は目標５０に近づくように誘導される。

なお、射手４０が目標５０から急に視線を外してしまい、すぐに元に戻す状況はあり得るが、この場合には、射手視線角σ_T が急に変化して元に戻ることになる。それゆえ、誘導指令生成部３１では、フィルタにより射手視線角σ_T のパルス状の急激な変化を除外したり、射手視線角σ_T の変化量にしきい値を設けてこれを超える場合には、直前の値をそのまま利用したりすればよい。

このように、本発明では、射手４０の視線方向Ｄｅを実質的に目視線（ＬＯＳ）とみなして、飛しょう方向Ｄｆを視線方向Ｄｅに近接させるように飛しょう体１０を誘導している。それゆえ、射手４０は目標５０を目視するだけで、実質的に飛しょう体１０を目視線上に飛しょうさせることが可能となる。したがって、射手４０は、飛しょう体１０を視線追尾することが可能となるので、三脚等の重厚な装備で照準装置２０Ａを用いることなく、半自動誘導を行うことができる。その結果、特に飛しょう体１０がポータブル型の発射装置で発射されるタイプであれば、その携帯性をより向上することができる。

また、一般にＣＬＯＳ方式で誘導される飛しょう体は、シーカを備える必要がないため、煙幕または発光等といった各種の妨害手段あるいは使用環境に由来する誘導の阻害に耐性を有することが知られているが、本発明においては、ＣＬＯＳ方式において、射手４０が目標５０を直接認識しながら飛しょう体１０を誘導することができるため、さまざまな誘導の阻害に対してより一層良好な耐性を発揮することが可能となる。また、シーカ等の複雑で高価な機器を搭載する必要がないため、飛しょう体１０の構成そのものを簡素化かつ低コスト化することが可能となる。

さらに、従来の一般的なポータブル型の無誘導ロケット等と比較して、射手４０は、重厚な照準装置等を用いて発射前に精密に照準する必要がない。そのため、照準から発射までの操作時間（リアクションタイム）を大幅に低減することが可能となる。それゆえ、照準操作が簡素化できるだけでなく飛しょう体１０を迅速に発射することも可能となるので、当該誘導システムの操作性および運用性をより一層向上することができる。

［変形例］
本実施の形態では、前記飛しょう体として、噴射ノズルから噴射物質を噴射するロケットモータ１１を備える構成を例示しているが、本発明はこれに限定されず、公知の各種推進装置により飛しょうするものであればよい。例えば、他の飛しょう体の例としては、回転翼によって推力を得るプロペラもしくはダクトファンを備える構成を挙げることができる。

あるいは飛しょう体１０としては、推進装置を備えない構成であってもよい。すなわち、本発明における飛しょう体１０は、推力により飛しょうする構成だけでなく、滑空して飛しょうする構成も含まれる。このような構成の飛しょう体１０は推進装置が無くても操舵翼を備えていれば、滑空している限り本実施の形態で説明した通りの誘導が可能である。滑空して飛しょうするタイプの飛しょう体１０としては、例えば、グライダー、誘導爆発体等が挙げられる。このように、本発明における飛しょう体１０は、推進方向を制御可能に飛しょうするものであればよく、その具体的な構成は特に限定されない。

また、本実施の形態では、誘導装置３０の誘導指令生成部３１は、基準線Ｌ０に対して射手４０の視線方向Ｄｅがなす角度である射手視線角σ_T を算出し、この射手視線角σ_T と飛しょう体１０の飛しょう角σ_M との差分である誤差角εを小さくする加速度指令Ａ_ZCを、誘導指令として生成している。しかしながら本発明はこの構成に限定されず、誘導指令とした他のデータを生成して飛しょう体１０を誘導してもよい。例えば、飛しょう体１０および目標５０のそれぞれの座標を利用して誘導指令を生成してもよい。

また、本実施の形態では、飛しょう体１０の後端部に発光部１３が設けられており、照準装置２０Ａは、発光部１３からの光を受光して飛しょう方向Ｄｆを検出しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、ミリ波、超短波等の光以外の電磁波を検出することで飛しょう方向Ｄｆを検出してもよい。また、飛しょう体１０が備える各種センサ（例えば、ジャイロスコープ等）の検出値を利用して飛しょう方向Ｄｆを算出する構成であってもよい。この場合、飛しょう体１０から検出値を送信する送信部が別途設けられていればよい。

また、飛しょう体１０から光以外の電磁波を受信したり、センサ等の検出値を受信したりする場合には、照準装置２０Ａは、カメラ部２１に代えて電波を受信するアンテナ部、検出値を送受信する通信機等を備えていればよい。したがって、本発明における照準装置２０Ａは、飛しょう中の飛しょう体１０の飛しょう方向Ｄｆを検出可能とする飛しょう方向検出部を備えていればよく、飛しょう方向検出部としては、カメラ部２１であってもよいしアンテナ部であってもよいし通信機等であってもよい。

また、本実施の形態では、飛しょう方向検出部であるカメラ部２１で飛しょう角σ_M を算出し、視線計測部２２で射手視線角σ_T を算出しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、照準装置２０Ａが図示されない目視線角算出部を備えており、カメラ部２１および視線計測部２２から入力されるデータから飛しょう角σ_M および射手視線角σ_T を算出し、これら算出結果を誘導指令生成部３１に入力する構成であってもよい。あるいは、前記目視線角算出部は、飛しょう角σ_M および射手視線角σ_T を算出するのではなく、直接誤差角εを算出する構成であってもよい。さらには、飛しょう角σ_M および射手視線角σ_T は誘導指令生成部３１で算出されてもよい。

なお、本発明においては、射手４０は、瞬間的に視線をそらすような場合を除いて常に目標５０を目視することになる。それゆえ、射手４０の視線を視線計測部２２で計測していれば、精密に照準しなくても飛しょう体１０を好適に誘導することができる。したがって、カメラ部２１は飛しょう体１０からの光を受光できるものであればよく、照準のために目標５０を撮像する必要はない。それゆえ、照準装置２０Ａには、カメラ部２１で撮像された画像を表示する表示部は備えていなくてもよい。もちろん、必要に応じて照準装置２０Ａがフラットパネルディスプレイ等の公知の表示部を備えていてよいことはいうまでもない。

（実施の形態２）
本実施の形態２に係る飛しょう体の誘導システムは、基本的な構成は前記実施の形態１に係る誘導システムと同様であるが、誘導装置３０の誘導指令生成部３１では、生成した誘導指令を視線方向Ｄｅに向けて補正する点が異なっている。以下、本実施の形態に係る誘導システムの一例について、図３（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。

図３（ａ）に示すように、本実施の形態に係る誘導システムは、前記実施の形態１に係る誘導システムと同様に、飛しょう体１０を目標５０に向かって誘導するが、前記実施の形態１と異なる点は、目標５０が図中ブロック矢印Ｍの方向に移動していることにある。すなわち、飛しょう体１０は、停止している目標５０ではなく移動中の目標５０に向かって飛しょうする。そのため、状況によっては飛しょう体１０が、その発射時の目標５０の位置まで到達したときには、目標５０が既に移動済みであってその位置に存在しない場合もあり得る。

そこで、本実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、ＰＩＤ制御ブロック３１ｂで生成した加速度指令Ａ_ZC（図３（ｂ）には図示せず）に、視線補正ゲインブロック３１ｃで示される補正値Ｋを加え合わせ点３１ｄで加える補正を行う。補正値Ｋは、射手視線角σ_T に基づいて加速度指令Ａ_ZCを補正するための値であり、加速度指令Ａ_ZCに目標５０の移動距離を見越した値を付与するものである。それゆえ、この補正値Ｋを加速度指令Ａ_ZCに加えたものは補正加速度指令Ａ_ZCC として生成され、飛しょう体１０に送信される。これにより、飛しょう体１０に送信される誘導指令には、目標５０の移動距離を見越して移動方向に誘導位置をずらした角度である見越し角（lead angle）が与えられる。それゆえ、目標５０が移動している場合であっても、飛しょう体１０を目標５０に到達させやすくすることができる。

このように、本実施の形態では、誘導指令生成部３１は、生成した前記誘導指令を視線方向Ｄｅに向けて補正する構成となっており、具体的には、射手視線角σ_T を用いて誤差角εを補正することで得られる補正加速度指令Ａ_ZCC を生成する構成となっている。それゆえ、移動している目標５０に良好に飛しょう体１０を誘導させることができるので、飛しょう体１０の誘導精度をより一層向上させることができる。

（実施の形態３）
［飛しょう体の誘導システムの構成］
本実施の形態３に係る飛しょう体の誘導システムは、基本的な構成は前記実施の形態１または２に係る誘導システムと同様であるが、照準装置２０Ｂがモーションセンサをさらに備えており、カメラ部２１を射手４０の頭部に固定可能になっている点が異なっている。以下、本実施の形態に係る誘導システムの一例について、図４および図５（ａ）を参照して具体的に説明する。

図４および図５（ａ）に示すように、本実施の形態に係る誘導システムは、基本的に前記実施の形態１の誘導システムと同様の構成を有しているが、照準装置２０Ｂはモーションセンサ２３を備えているとともに、頭部取付部材２４により射手４０の頭部に取り付け可能に構成されている。モーションセンサ２３は、本実施の形態では、公知の三次元加速度センサ等により構成されており、射手４０の頭部に固定された照準装置２０Ｂの動きを検出して誘導装置３０の誘導指令生成部３１に入力する。なお、図５（ａ）では、説明の便宜上、カメラ部２１、視線計測部２２、およびモーションセンサ２３から誘導装置３０へのデータの入力を１つの矢印で図示している。

本実施の形態では、頭部取付部材２４は、図５（ａ）に模式的に示すように、射手４０が頭部に被るヘルメット、当該ヘルメットに取り付けられるベルト部材、当該ベルト部材に取り付けられ、カメラ部２１およびモーションセンサ２３を固定可能とする固定部材等から構成されているが、これに限定されない。

また本実施の形態では、モーションセンサ２３はカメラ部２１に一体化されていればよく、例えば、独立したモーションセンサ２３がカメラ部２１の外部に固定される構成であってもよいし、モーションセンサ２３がカメラ部２１に内蔵されえている構成であってもよい。さらに、カメラ部２１、モーションセンサ２３および視線計測部２２が全て一体化されて射手４０の頭部に取り付け可能に構成されてもよい。この場合、照準装置２０Ｂの携帯性がより向上する。

［飛しょう体の誘導方法］
前記構成の誘導システムにより飛しょう体１０の誘導方法の一例について、図４、図５（ａ）に加えて図５（ｂ）を参照して具体的に説明する。

本実施の形態の誘導方法は、前記実施の形態２に係る誘導システムの誘導方法と同様であり、目標５０がブロック矢印Ｍ方向に移動している場合に、見越し角を与えるように加速度指令Ａ_ZC（図５（ｂ）には図示せず）を補正して補正加速度指令Ａ_ZCC を生成して、飛しょう体１０に送信する。ここで、本実施の形態では、射手４０の頭部に取り付けられたカメラ部２１の動きをモーションセンサ２３で検出することができるので、図５（ａ）に示すように、射手４０の首の動きは、基準線Ｌ０に対してカメラ部２１の照準線Ｌａがなす角度であるカメラ振れ角σ_C としてモーションセンサ２３で検出されて誘導指令生成部３１に入力される。

さらに、視線計測部２２で計測される視線方向Ｄｅとカメラ部２１の照準線Ｌａとの差分は、カメラ部２１に対する射手４０の視線の動きである。それゆえ、この視線の動きに対応する角度をモーションセンサ２３および視線計測部２２の検出結果から得ることができる。具体的には、誘導指令生成部３１は、照準線Ｌａに対して視線方向Ｄｅがなす角度である視線ずれ角ε_C を照準装置２０Ｂの検出結果から算出することができる。

そして、図５（ａ）に示すように、カメラ振れ角σ_C と視線ずれ角ε_C との和であるσ_TC（説明の便宜上、射手視線角σ_T と区別するために「射手動作角」と称する。）は、実質的に、射手視線角σ_T と同じであるとみなすことができる。それゆえ、図５（ｂ）に示すように、前記実施の形態２における視線補正ゲインブロック３１ｃ（射手視線角σ_T で補正）の代わりに、射手動作角σ_TCで補正する動作補正ゲインブロック２３ａで加速度指令Ａ_ZCを補正する。

このように、本実施の形態では、照準装置２０Ｂのうち少なくともカメラ部２１が射手４０の頭部に取り付けられ、さらにカメラ部２１の動き（すなわち射手４０の頭部の動き）を検出可能とするモーションセンサ２３を備えている。それゆえ、誘導装置３０の誘導指令生成部３１では、モーションセンサ２３で検出されるカメラ部２１（あるいは照準装置２０Ｂ）の動きを用いて誘導指令を補正することができる。

特に本実施の形態では、誘導指令生成部３１は、基準線Ｌ０に対してカメラ部２１の照準線Ｌａがなす角度（カメラ振れ角σ_C ）と、この照準線Ｌａに対して視線方向Ｄｅがなす角度（視線ずれ角ε_C ）と、の和を補正角度（射手動作角σ_TC）として算出し、この補正角度に基づく補正値Ｋを加速度指令Ａ _ZC に加算して補正加速度指令Ａ_ZCC を生成している。これにより、射手４０が目標５０を目視するだけで、頭部の動きと視線の動きとから見越し角を含む誘導指令を生成することができるので、飛しょう体１０を高精度かつ容易に誘導することができる。

しかも、カメラ部２１、視線計測部２２およびモーションセンサ２３といった照準装置２０Ｂの要部構成（あるいは照準装置２０Ｂそのもの）を頭部に取り付けることになるので、照準装置２０Ｂの携帯性が向上し、それゆえ誘導システム全体の携帯性をより一層向上することができる。さらに、誘導装置３０も射手４０の身体の一部に装着可能となっていたり、図示しない発射装置に一体的に設けられたりすれば、携帯性をさらに一層向上することができる。

なお、本実施の形態では、モーションセンサ２３はカメラ振れ角σ_C を算出し、誘導指令生成部３１が視線ずれ角ε_C を算出しているが、本発明はこれに限定されず、例えば、照準装置２０Ｂが図示されない目視線角算出部を備えており、モーションセンサ２３および視線計測部２２から入力されるデータからカメラ振れ角σ_C および視線ずれ角ε_C を算出し、これら算出結果を誘導指令生成部３１に入力する構成であってもよい。

［変形例］
本実施の形態では、前記実施の形態１または２における射手視線角σ_T を、射手動作角σ_TC（σ_TC＝σ_C ＋ε_C ）として取得して飛しょう体１０の誘導に用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、カメラ部２１の照準線Ｌａを実質的に目視線（ＬＯＳ）とみなしてもよい。この場合、視線計測部２２は特に必要なくなる。この変形例について、図６（ａ），（ｂ）を参照して具体的に説明する。

図６（ａ）に示すように、照準装置２０Ｃは、視線計測部２２を備えず、カメラ部２１とモーションセンサ２３と表示部２５とを備えており、カメラ部２１およびモーションセンサ２３からの検出値を誘導指令生成部３１に入力可能となっている。なお、図６（ａ）では、飛しょう体１０、目標５０等の記載は省略している。この構成では、照準装置２０Ｃは、射手４０の頭部を動かすことのみで、目標５０を照準することが可能な構成となっている。

このときの誘導方法は、基本的に前記実施の形態１と同様であるが（図２（ｂ）参照）、誤差角ε_A は、飛しょう角σ_M とカメラ振れ角σ_C （照準線Ｌａのなす角）と差分となる。それゆえ、誘導指令生成部３１は、飛しょう方向Ｄｆを照準線Ｌａの方向に近接させる誘導指令を生成して、飛しょう体１０に送信すればよいことになる。図６（ｂ）に示すように、照準装置２０Ｃは、例えばヘッドマウントディスプレイ等の表示部２５を備えているので、射手４０が図中ブロック矢印Ｎの方向（うなずく方向）に頭部を移動させれば、図中向かって左側の模式画面に示すように、表示部２５では、照準線Ｌａに対応するレチクル２１ａが下側の目標５０に向かって移動するように表示される。したがって、射手４０は、頭部を動かすだけで目標５０を照準することができる。

このように、本実施の形態においては、誘導指令生成部３１は、飛しょう方向Ｄｆを照準装置２０Ｃ（カメラ部２１）の照準線Ｌａ方向に近接させる誘導指令を生成可能に構成されてもよい。この場合、視線方向Ｄｅの計測は不要であるので、図６（ａ）に示すように、照準装置２０Ｃは視線計測部２２を備えていない構成であってもよい。

なお、本発明は前記実施の形態の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態や複数の変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、目標に向かって誘導装置により誘導する飛しょう体の分野に広く好適に用いることができる。

１０ 飛しょう体
１１ ロケットモータ
１２ 飛しょう体制御部
１３ 発光部
２０Ａ〜２０Ｃ 照準装置
２１ カメラ部（飛しょう方向検出部、カメラ装置）
２２ 視線計測部
２３ モーションセンサ
３０ 誘導装置
３１ 誘導指令生成部
３２ 誘導指令送信部
４０ 射手
５０ 目標
Ａ_ZC 加速度指令（誘導指令）
Ｌ０ 基準線
Ｌａ 照準線
Ｄｅ 視線方向
Ｄｆ 飛しょう方向
ε 誤差角（差分）
σ_M 飛しょう角
σ_T 射手視線角

Claims (5)

1. 推進方向を制御可能に飛しょうする飛しょう体と、
   前記飛しょう体を観察しながら目標を照準する照準装置と、
   誘導指令を生成して前記飛しょう体に送信することにより、当該飛しょう体を前記目標に向かって誘導する誘導装置と、
   から少なくとも構成され、
   前記照準装置は、
   射手の視線を計測する視線計測部と、
   飛しょう中の前記飛しょう体の飛しょう方向を検出する飛しょう方向検出部と、
   頭部に取り付けられた状態の前記飛しょう方向検出部の動きを検出するモーションセンサと、を備え、
   前記飛しょう方向検出部は、射手の頭部に隣接して設けられ、当該頭部に取り付け可能に構成されるカメラ装置であり、
   前記誘導装置は、
   前記視線計測部で計測される前記射手の視線方向を目視線とみなして、前記飛しょう方向検出部で検出される前記飛しょう方向を前記視線方向に近接させるように、誘導指令を生成する誘導指令生成部と、
   生成された誘導指令を送信する誘導指令送信部と、
   を備えており、
   前記誘導装置の前記誘導指令生成部は、予め設定される基準線に対して前記飛しょう方向がなす角度である飛しょう角と、前記基準線に対して前記射手の視線方向がなす角度である射手視線角と、を算出し、当該射手視線角と前記飛しょう角との差分である誤差角を小さくする加速度指令を、前記誘導指令として生成し、
   さらに、前記目標が移動中に前記飛しょう体が飛しょうしている場合には、前記誘導指令生成部は、前記モーションセンサで検出される前記カメラ装置の動きを用いて、生成した前記誘導指令を、目標の移動距離を見越した補正値を付与するように補正することを特徴とする、
   飛しょう体の誘導システム。
2. 前記飛しょう体には発光部が設けられ、
   前記照準装置の前記飛しょう方向検出部は、前記発光部からの光を受光することで、前記飛しょう方向を検出することを特徴とする、
   請求項１に記載の飛しょう体の誘導システム。
3. 前記飛しょう体は推進装置を備えており、当該推進装置が、噴射ノズルから噴射物質を噴射するロケットモータ、または、回転翼によって推力を得るプロペラもしくはダクトファンであることを特徴とする、
   請求項１または２のいずれか１項に記載の飛しょう体の誘導システム。
4. 推進方向を制御可能に飛しょうする飛しょう体と、
   前記飛しょう体を観察しながら目標を照準する照準装置と、
   誘導指令を生成して前記飛しょう体に送信することにより、当該飛しょう体を前記目標に向かって誘導する誘導装置と、
   から少なくとも構成され、
   前記照準装置は、
   射手の視線を計測する視線計測部と、
   飛しょう中の前記飛しょう体の飛しょう方向を検出する飛しょう方向検出部と、
   頭部に取り付けられた状態の前記飛しょう方向検出部の動きを検出するモーションセンサと、
   を備え、
   前記飛しょう方向検出部は、射手の頭部に隣接して設けられ、当該頭部に取り付け可能に構成されるカメラ装置であり、
   前記誘導装置は、
   前記視線計測部で計測される前記射手の視線方向を目視線とみなして、前記飛しょう方向検出部で検出される前記飛しょう方向を前記視線方向に近接させるように、誘導指令を生成する誘導指令生成部と、
   生成された誘導指令を送信する誘導指令送信部と、
   を備えており、
   前記誘導装置の前記誘導指令生成部は、予め設定される基準線に対して前記飛しょう方向がなす角度である飛しょう角と、前記基準線に対して前記射手の視線方向がなす角度である射手視線角と、を算出し、当該射手視線角と前記飛しょう角との差分である誤差角を小さくする加速度指令を、前記誘導指令として生成するとともに、
   さらに、前記目標が移動中に前記飛しょう体が飛しょうしている場合には、前記誘導指令生成部は、前記モーションセンサで検出される前記カメラ装置の動きとして、前記基準線に対して前記カメラ装置の照準線がなす角度と、前記照準線に対して前記視線方向がなす角度と、の和である補正角度を算出し、
   当該補正角度に基づく前記目標の移動距離を見越した補正値を前記加速度指令に加算することにより、前記誘導指令として補正加速度指令を生成することを特徴とする、
   飛しょう体の誘導システム。
5. 前記飛しょう体は推進装置を備えており、当該推進装置が、噴射ノズルから噴射物質を噴射するロケットモータ、または、回転翼によって推力を得るプロペラもしくはダクトファンであることを特徴とする、
   請求項４に記載の飛しょう体の誘導システム。

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