JP7018334B2 - 砲弾用弾着検出現示システム - Google Patents

Description

本発明は射撃標的装置に係り、特に前込め式砲弾による射撃訓練システムにおける砲弾の弾着検出、現示技術に関する。

例えば自衛官の射撃訓練システムにおける射撃標的装置では、前込め式砲弾にて砲弾が命中/外れた場所を確認するための弾着検出、及び検出結果現示が必要である。従来の前込め式砲弾用弾着検出現示装置では、模擬の前込め式砲弾が落下後、落ちた場所を観測者が目視確認し、統制者が制御用通信器にて発煙／発光などの現示指示をすることで、現示装置から発煙／発光がなされる。このように従来システムでは、観測者が前込め式砲弾の落下位置を目視にて確認しており、砲弾を発射する際に観測者は照準先の標的を見続けていなくてはならない。

なお、本発明者等は、実弾を用いて射撃訓練を行う射撃訓練システムにおいて、射撃訓練の精度並びに効率を向上させるため、弾着検出センサを用いる射撃訓練システムの発明を先に出願している（特許文献１参照）。

特開２０１７－９１８８号公報

上述の通り、従来の前込め式砲弾の弾着検出現示装置では、複数の現示器を演習場内の弾着点から離した一帯に設置し、前込み式砲弾を発射した際、着弾点を観測者が確認しているため次のような問題が発生している。弾着確認は観測者の目視確認の為、長距離の着弾場所を人の手で確認することにより、詳細な着弾場所が観測以外判別不能である。また、弾着確認箇所に砲弾が落下する為、落下地点付近に人が配置出来ず、落下位置の詳細を射手並びに統制者が確認出来ない。更に、発射時から弾着確認の軌跡把握が確認しづらいため、照準器と落下結果の反映が難しいなどの課題がある。

本発明の目的は上記の課題を解決し、前込め式砲弾用弾着検出・現示装置で砲弾の落下を明確に判別して着弾範囲を規定することが可能な前込め式砲弾用弾着検出現示システムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、前込み式砲を用いる前込め式砲弾用弾着検出現示システムであって、前込み式砲から発射される前込み式砲弾の弾着の検出を行う弾着検出器と、前込み式砲弾の弾着個所の現示を行う現示器と、前込み式砲弾の弾着個所を表示可能な表示装置とを備え、弾着検出器の弾着検出に基づき、現示器が弾着の現示を行い、表示装置が当該現示器による現示を表示する前込め式砲弾用弾着検出現示システムを提供する。

本発明によれば、弾着検出・現示装置の位置情報並びに弾着検出器の検出により、明確に着弾範囲を規定することが可能となる。

実施例１に係る前込め式砲弾用弾着検出現示システムを示す模式図である。 実施例１に係る弾着検出器・現示器の一構成例を示す図である。 実施例１に係る砲用、観測者用可視カメラの一構成例を示すブロック図である。 実施例１に係る表示装置の一構成例を示すブロック図である。 実施例１に係る表示装置の砲用可視カメラ画面の一例を示す図である。 実施例１に係る表示装置の観測者用可視カメラ画面の一例を示す図である。 実施例１に係る表示装置の現示制御画面の一例を示す図である。 実施例１に係る表示装置の発煙・発光状況表示画面の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図１－図８の図面に従い順次説明する。複数の図面において使用される同一番号は、同一物を示している。

実施例１は、前込み式砲を用いる前込め式砲弾用弾着検出現示システムであって、前込み式砲からの発射される前込み式砲弾の弾着の検出を行う弾着検出器と、前込み式砲弾の弾着個所の現示を行う現示器と、前込み式砲弾の弾着個所を表示可能な表示装置とを備え、弾着検出器の弾着検出に基づき、現示器が弾着の現示を行い、表示装置が当該現示器による現示を表示する前込め式砲弾用弾着検出現示システムの実施例である。

図１は本実施例の前込み式砲弾用弾着検出現示システムの全体を示す模式図である。同図に明らかなように、本実施例の前込め式砲弾用弾着検出現示システムにおいては、射手の手動により前込み式砲１００から発射された砲弾の弾着は、弾着の目標点に設置された弾着検出器１０５で検出される。弾着検出器１０５による弾着検出に従い、現示器１０６が発煙・発光などを行うことにより、弾着検出の現示がなされる。弾着検出のための弾着検出器１０５は弾着の目標点に設置し、複数の現示器１０６を、弾着点から離した一帯に設置する。前込め式砲１００から砲弾を発射した際、着弾点では着弾による振動、並びに砲弾の落下音・衝撃波が発生するため、弾着検出器１０５を構成するドップラーセンサ、音圧センサ、衝撃センサなどの各種のセンサで弾着検出できる。

図２は本実施例の前込め式砲弾用弾着検出現示システムで用いる弾着検出器・現示器の一構成例を示すブロック図である。同図に示すように、弾着検出器１０５は、ドップラーセンサ、音圧センサ、衝撃センサなどの各種のセンサにより弾着を検出する検出部２０１、弾着検出器１０５の設置位置を検出する位置検出部２０２、これらに接続された制御部２０３、制御部に接続される通信部２０４とからなる。位置検出部２０２は、全地球測位システム（ＧＰＳ）機能などを使って弾着検出器１０５自身の位置を検出する。検出部２０１の各種センサの出力信号、並びに位置検出部２０２の検出信号はそれぞれ、制御部２０３に入力される。制御部２０３はセンサ出力データを用いて弾着を認識し、発煙・発光制御信号を生成し、通信部２０４を介して現示器１０６へ発煙・発光制御信号の通信指示、並びに表示装置１０４へ弾着検出情報を送信する。発煙・発光制御信号の送信があると、それに従い最寄りの現示器１０６が、現示部２０５のスピーカより発音、発光器にて発光を行い、発煙部２０６で発煙を行う。

弾着検出器１０５の制御部２０３は、通常のコンピュータ構成を備えた中央処理部（ＣＰＵ）などで構成可能であり、検出部２０１からの各種のセンサデータ、位置検出部２０２からの位置情報を受信し、適宜プログラム実行により演算処理を行い、処理結果やセンサデータ等を通信部２０４経由で、現示器１０６や表示装置１０４、更には図示を省略した統制装置等に送信する。制御部２０３における演算処理には、後述するような砲弾の落下衝撃力やドップラーシフトの算出などがある。また、通信部２０４は、好適には適当な周波数帯を使用する無線規格（11n、11a、11ad1、1ac、11g、11b、etc.）に基づく無線通信技術を使い、更には有線通信技術を利用して適宜実現することができる。

弾着検出器１０５、現示器１０６、可視カメラ１０１、１０３、表示装置１０４には、このような通信部２０４、２０８、３０３、４０３を使った通信機能が同様に設けられているため、これらの装置間で相互通信を行うことができる。弾着検出器１０５は弾着検出後、相互通信にて所望の現示器１０６に対し、発煙・発光制御を行うことができる。又、弾着検出器１０５での弾着検出後、相互通信にて表示装置１０４に弾着個所の現示器のデータや、可視カメラの画面データなどを送付することができる。また、現示器１０６、可視カメラ１０１、１０３、表示装置１０４には、それぞれ制御部２０７、３０２、４０２が設けられており、弾着検出部１０５の制御部２０３と同様、プログラム実行により必要な演算処理、制御を行うことができる。

図３に砲用可視カメラ１０１、観測者用可視カメラ１０３の内部ブロック構成の一例を示した。砲用可視カメラ１０１を前込め式砲１００の照準器に取り付けることにより、照準と可視カメラの照準は平行にすることができる。これにより、砲用可視カメラ１０１で照準と同様の画面の取得が可能となる。いいかえるなら、前込め式砲の照準器に取り付けられた砲用可視カメラ１０１により、射手が狙った先の範囲を広範囲のカメラにて画面表示可能となることになる。

図３に示すように、砲用、観測者用可視カメラ１０１、１０３にも通信部３０３が設けられており、表示装置１０４と相互通信を行い、可視カメラ１０１、１０３が取得した画面データを表示装置１０４で画面表示が可能となる。

一方、観測者用可視カメラ１０３を、観測者の望遠鏡の代わりに使用する、又は望遠鏡に取り付けることで、観測者の視線と観測者用可視カメラ１０３の照準が同一となる。観測者用可視カメラ１０３で観測者の目線と同様の画面の取得が可能となる。観測者用可視カメラ１０３にも通信部３０３が設けられており、表示装置１０４と相互通信を行い、取得した画面データを表示装置１０４で画面表示が可能となる。

図４に本実施例の表示装置１０４の内部ブロック構成の一例を示した。表示装置１０４は弾着検出器１０５、現示器１０６、２つの可視カメラ１０１、１０３と通信部４０３を介して相互通信を行うことにより、各構成品からのデータを画面上に表示する事が可能となる。又、検出器１０５を使用しない場合において、該当エリアへ砲弾が落下したことを確認した際、落下個所の観測者が手元に置かれた表示装置１０４を操作制御して、検出確認結果の表示や発煙／発光現示を行うことも可能である。

以上説明した各種の構成要素を前提に、本実施例の前こめ式砲弾用弾着検出現示システムの操作説明を（1）準備と、（2）訓練に分けて行うと次のようになる。
＜操作説明＞
（1）準備
(a) 弾着検出器１０５、現示器１０６を必要数、前込め砲弾の落下エリア周辺に配置する。
(b) 砲用可視カメラ１０１を前込め式砲１００の照準器に取り付ける。
(c) 観測者可視カメラ１０３を観測者１０２の照準具に取り付ける。
(d) 各種構成品の電源供給を行う。
(e) 各種構成品の通信部間で通信を行い、表示装置１０４で相互通信が出来ることを確認する。

（2）訓練
(f)統制者１０７が前込め式砲弾の落下座標を指示する。
(g) 砲手が前込め式砲１００を発射する。
(h) 前込め式砲弾が弾着検出器１０５の検出エリア内で落下し、音・衝撃が発生することで、弾着検出器１０５が弾着を認識し、該当する現示器１０６へ発煙・発光制御の通信指示並びに表示装置１０４へ検出箇所を送信する。
(i) 弾着検出器１０５を使用しない場合において、落下個所の観測者１０２が、該当エリアへ砲弾が落下したことを確認する。
(j) 砲用可視カメラ１０１並びに観測者用可視カメラ１０３が取得した画像を表示装置１０４へ送信する。
(k) 表示装置１０４の画面上に、砲用可視カメラ１０１並びに観測者用可視カメラ１０３が取得した画像が表示される。
(l)統制者１０７が表示装置１０４の画面上で落下地点を確認し、確認検出結果を表示装置１０４に表示し、発煙／発光現示を現示器１０６へ送信する。
(m) 現示器１０６が発煙・発光制御通信指示が届くことで、現示器１０６の発煙部２０６と現示部２０５にて薬筒の発煙、回転灯などの発光を行う。

図５、図６にそれぞれ、本実施例の前込め式砲弾用弾着検出現示システムの表示装置１０４の画面上に表示される砲用可視カメラ１０１、並びに観測者用可視カメラ１０３のカメラ画面の一例を示した。図５においては、前込み式砲５０１と、砲弾の軌跡５０２が弾着印と共に表示される。上述したように、砲用可視カメラ１０１を前込め式砲１００の照準器に取り付けることにより、照準器の照準と砲用可視カメラ１０１の照準は平行になり、前込み式砲１００の照準器で射手が狙った先の範囲と同様の画面を広範囲のカメラにて取得・表示が可能となる。図６においては、砲弾の軌跡６０２が弾着印、発光印と共に表示されている。このように観測者１０２の視線と観測者用可視カメラ１０３の照準が同一となるため、観測者用可視カメラ１０３で観測者１０２の目線と同様の画面の取得・表示が可能となる。

先に説明したように、弾着検出器１０５の制御部２０３であるＣＰＵにおいてプログラム実行することにより、種々のデータ処理が可能であり、例えば、弾着に伴う衝撃並びに周波数の計算等も実行することができる。そのための必要算出式の一例を示すと（式１）、（式２）の通りとなる。
＜落下衝撃力（Ｎ）＞
Ｆ＝ｍ／ｔ√２ｇｈ ・・・ （式１）

ここで、弾の質量ｍ、落下高さｈ、衝突時間ｔ

＜ドップラーシフト（Ｈｚ）＞
ｆｄ＝（２ｖｆｔ）／（Ａ－Ｂ）・・・ （式２）

ここで、砲弾移動による周波数の変化分ｆｄ、通過速度ｖ、反射波の周波数ｆｔ、
Ａ－Ｂ間の移動距離（Ａ－Ｂ）

次に、図７、図８にそれぞれ、本実施例の前込め式砲弾用弾着検出現示システムにおける表示装置の現示制御画面、発煙・発光状況表示画面の一例を示した。図７の現示制御画面例においては、設置された複数の現示器の位置、並びに発煙印、発光印が画面表示される。図８の発煙・発光状況表示画面においては、弾着検出器１０５の弾着検出に基づき発煙・発光指示される現示器（No.4）に発煙印、発光印が表示された発煙・発光状況が画面表示される。このように、本実施例の前込め式砲弾用弾着検出現示システムによれば、弾着検出した際、発煙／発光現示を正確に行うことができ、弾着検出・現示装置から表示装置が弾着の検出箇所や情報を受信し、画面上で表示することが可能となる。

以上説明した実施例１の前込め式砲弾用弾着検出現示システムを用いることにより、本システムを使って訓練された一連の射撃技能の向上を図ることができる。弾着検出・現示装置にて砲弾の落下を検出することが可能のため、弾着検出器で検出範囲を設定することで、着弾範囲内での射撃技能向上に繋がる。また、弾着確認箇所が、弾着検出・現示装置の位置情報並びに検出器の検出機能にて、精度よく落下場所を取得出来るため、地図上での落下地点並びに弾着検出・現示装置から、どの程度離れて落下したかを取得可能となり、指揮者の距離把握の向上に繋がることができる。更に、照準器の方向と同軸で可視カメラを取り付けることにより、照準並びに落下地点が判別可能となり、指導者が指揮者並びに射手の射撃地点の指導が可能となる。また更に、観測者が目標地点に可視カメラを向けることにより、落下地点が判別可能となるため、風等の影響での落下地点の差異が画面上で判別可能となる。更にまた、弾着確認箇所を表示装置で表示することが可能なため、射撃結果の動画を確認する事で、訓練中の射撃指導がより効果的となる。又更に、弾着検出・現示装置にて着弾範囲で検出した際、発煙／発光現示を行うことが可能となり、視覚的に着弾位置が判別可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

更に、上述した各構成、機能、制御部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。すなわち、処理部の全部または一部の機能は、プログラムに代え、例えば、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの集積回路などにより実現してもよい。

１００、５０１ 前込み式砲
１０１ 砲用可視カメラ
１０２ 観測者
１０３ 観測者用可視カメラ
１０４ 表示装置
１０５ 弾着検出器
１０６ 現示器
１０７ 統制者
２０１ 検出部
２０２ 位置検出部
２０３、２０７，３０２、４０２ 制御部
２０４、２０８、３０３、４０３ 通信部
２０５ 現示部
２０６ 発煙部
３０１ 撮影部
４０１ 表示部
５０２、６０２ 軌跡

Claims (5)

1. 訓練のための砲弾用弾着検出現示システムであって、
   発射された砲弾の弾着の検出を行う弾着検出器と、
   前記発射された砲弾の弾着個所の現示を行う現示器と、
   前記発射された砲弾の弾着個所を表示可能な表示装置と、を備え、
   前記弾着検出器の弾着検出に基づき、前記現示器が弾着の現示を行い、前記表示装置が当該現示器による現示を表示する、
   ことを特徴とする砲弾用弾着検出現示システム。
2. 請求項１に記載の砲弾用弾着検出現示システムであって、
   前記弾着検出器は、位置検出部を含み、更に弾着を検出するドップラーセンサ、音圧センサ、あるいは衝撃センサのうち少なくとも１つのセンサを含む、
   ことを特徴とする砲弾用弾着検出現示システム。
3. 請求項２に記載の砲弾用弾着検出現示システムであって、
   前記現示器は、前記弾着検出器の弾着検出に基づき発煙を行う発煙部と、発光を行う現示部とを含む、
   ことを特徴とする砲弾用弾着検出現示システム。
4. 請求項３に記載の砲弾用弾着検出現示システムであって、
   前記砲弾を発射する砲の照準器に取り付けられた砲手用可視カメラと、観測者用可視カメラを更に備え、
   前記砲手用可視カメラ、あるいは前記観測者用可視カメラの撮影映像を前記表示装置に表示する、
   ことを特徴とする砲弾用弾着検出現示システム。
5. 請求項４に記載の砲弾用弾着検出現示システムであって、
   前記弾着検出器と、前記現示器と、前記表示装置、前記砲手用可視カメラ、及び前記観測者用可視カメラはそれぞれ無線による通信部を備えており、当該通信部を用いて相互通信可能である、
   ことを特徴とする砲弾用弾着検出現示システム。

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