JP7413003B2 - 誘導装置、飛行体、防空システム、および誘導プログラム - Google Patents

誘導装置、飛行体、防空システム、および誘導プログラム Download PDF

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Description

本発明は、誘導装置、飛行体、防空システム、および誘導プログラムに関するものである。
防空システムには、ミサイルを搭載した車両を用いたシステムがある。このような防空システムを用いる場合、ミサイルを発射するためには、車両を所望の位置に移動させる。このため、車両を展開するための時間を要する。
上記の状況に鑑み、効率的に展開できる防空システムを提供することを目的の1つとする。他の目的については、以下の記載及び実施の形態の説明から理解することができる。
以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係の一例を示すために、参考として、括弧付きで付加されたものである。よって、括弧付きの記載により、特許請求の範囲は、限定的に解釈されるべきではない。
上記目的を達成するための一実施の形態による誘導装置(120)は、飛行体(100)の推進装置(110)を制御する制御信号を生成する演算装置(124)と、制御信号を推進装置(110)に送信する通信装置(121)とを備える。演算装置(124)は、演算装置を備える飛行体が第1哨戒経路に沿って飛行するように推進装置を制御する哨戒制御信号を生成し、演算装置を備える飛行体が邀撃すべき移動体(20)の情報に基づき、演算装置を備える飛行体が移動体に向けて飛行するように推進装置を制御する邀撃制御信号を生成する。また、演算装置(124)は、邀撃制御信号を生成するとき、演算装置を備える飛行体が移動体に向けて飛行することを、演算装置を備える飛行体を除く他の複数の飛行体に通知する通知信号を生成する。
上記目的を達成するための一実施の形態による飛行体(100)は、前述の誘導装置(120)と、推進装置(110)と、検知装置(130)とを備える。検知装置(130)は、邀撃すべき移動体(20)を検知する。誘導装置(120)の演算装置(124)は、検知装置(130)が検知した移動体(20)の情報に基づき、移動体(20)を邀撃するかを判定する。
上記目的を達成するための一実施の形態による防空システム(1000)は、前述の飛行体(100)と、複数の飛行体(100)を格納する格納装置(300)と、中央制御装置(330)とを備える。中央制御装置(330)は、第1哨戒経路を飛行体に割当て、第1哨戒経路を表す情報を含む割当信号を飛行体に送信する。飛行体(100)の演算装置(124)は、割当信号に基づき、飛行体が第1哨戒経路に向けて飛行するように推進装置を制御する展開制御信号を生成する。
上記目的を達成するための一実施の形態による誘導プログラム(200)は、哨戒モジュール(210)と、邀撃モジュール(220)とを演算装置に実行させる。哨戒モジュール(210)は、演算装置を備える飛行体(100)が第1哨戒経路に沿って飛行するように飛行体の推進装置(110)を制御する哨戒制御信号を生成する。邀撃モジュール(220)は、演算装置を備える飛行体が邀撃すべき移動体(20)の情報に基づき、演算装置を備える飛行体が移動体に向けて飛行するように推進装置を制御する邀撃制御信号を生成する。また、哨戒モジュール(210)は、邀撃制御信号を生成するとき、演算装置を備える飛行体が移動体に向けて飛行することを、演算装置を備える飛行体を除く他の複数の飛行体に通知する通知信号を生成する。
上記の形態によれば、効率よく防空システムを展開することができる。
一実施の形態よる防空システムの概略図である。 一実施の形態による飛行体の構成図である。 一実施の形態による誘導装置の構成図である。 一実施の形態による誘導プログラムの構成図である。 一実施の形態における哨戒モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における哨戒モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における邀撃モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における邀撃モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における展開モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態による経路変更テーブルの構成図である。 一実施の形態において、経路変更テーブルによる飛行体の経路変更を説明するための図である。 一実施の形態において、防衛ラインに飛行体が展開される概要を説明するための図である。 一実施の形態による格納装置の構成図である。 一実施の形態による中央制御装置の構成図である。 一実施の形態による中央制御プログラムの構成図である。 一実施の形態における割当モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態による誘導プログラムの構成図である。 一実施の形態における帰投モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における邀撃モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態における邀撃モジュールによる処理を表すフローチャートである。 一実施の形態による防衛ラインを説明するための図である。
(実施の形態1)
図1に示すように、一実施の形態による防空システム1000は、複数の飛行体100(例えば、第1飛行体100-1、第2飛行体100-2、第3飛行体100-3、第4飛行体100-4)を備える。飛行体100は、防護対象10を目標20、例えば移動体から防護する。例えば、飛行体100は予め設定された防衛ライン30に沿って展開される。第1飛行体100-1は、目標20を検知すると、矢印1に示すように、目標20に向けて飛行する。第1飛行体100-1は、目標20に向けて飛行するとき、通知信号を他の飛行体100に送信する。第2飛行体100-2は、通知信号を受信すると、矢印2に示すように、第1飛行体100-1が展開されていた空間を埋めるように飛行する。さらに、第1飛行体100-1は、目標20を破壊できないとき、邀撃失敗信号を他の飛行体100に送信する。第2飛行体100-2は、邀撃失敗信号を受信すると、目標20に向けて飛行する。
飛行体100は、図2に示すように、推進装置110と、誘導装置120と、検知装置130と、爆発装置140と、エネルギー容器150とを備え得る。誘導装置120は、推進装置110を制御し、飛行体100を所望の位置に飛行させる。検知装置130が目標20を検知すると、誘導装置120は、飛行体100が目標20に向けて飛行するように推進装置110を制御する。飛行体100が目標20の近傍に到達すると、誘導装置120は爆発装置140を起爆する。誘導装置120は、飛行体100が目標20に衝突するように推進装置110を制御してもよい。飛行体100は、例えば、無人航空機、固定翼機、回転翼機、マルチコプター(例えば3以上の回転翼111を有するマルチコプター)、ドローンなどを含む。
推進装置110は、回転翼111と、モータ112と、ロケットエンジン113とを備え得る。モータ112は、回転翼111を回転させることで、飛行体100を飛行させる。ロケットエンジン113は、推進剤、例えば圧縮空気を噴射することで、飛行体100に推力を与える。ロケットエンジン113は、目標20に向けて高速で飛行するときや、進行方向を急激に変更させるときに使用される。ロケットエンジン113は、例えば、前後左右の4方向に向けて推進剤を噴射できるように複数設けられている。ロケットエンジン113を選択的に起動することで、飛行体100は目標20に向けて飛行することができる。ロケットエンジン113は、上下方向に推進剤を噴射できるように複数設けられてもよい。推進装置110は、飛行体100に推力を与え、進行方向を制御できれば、これに限定されない。例えば、推進装置110は、ジェットエンジンを備えてもよい。
検知装置130は、目標20を検知し、検知した目標20の情報を誘導装置120に送信する。目標20の情報は、目標20までの距離、方位、高度、形状、速度などを含むことができる。検知装置130は、レーダ、光学カメラ(例えば可視光カメラ、赤外線カメラ)などを含むことができる。
爆発装置140は、火薬などを含み、誘導装置120の制御に基づき起爆する。爆発装置140が起爆することで、飛行体100の周囲にある物体、例えば目標20を破壊する。
エネルギー容器150は、推進装置110にエネルギーを供給する。エネルギー容器150は、モータ112を回転させるための電力と、ロケットエンジン113の燃料とを蓄える。エネルギー容器150は、電力と燃料とを蓄えているエネルギー貯蔵量を測定してもよい。エネルギー容器150は、例えば、燃料タンク、電池などを含む。
誘導装置120は、推進装置110と、検知装置130と、爆発装置140とを制御する。誘導装置120は、図3に示すように、通信装置121と、入出力装置122と、記憶装置123と、演算装置124とを備え得る。
通信装置121は、推進装置110と、検知装置130と、爆発装置140と、エネルギー容器150とに電気的に接続され、各々の装置と有線/無線を用いて通信を行う。通信装置121は、外部の装置、例えば他の飛行体100と通信を行う。通信装置121は、各々の装置から受信するデータを演算装置124に転送する。また、演算装置124が生成した信号を各々の装置に転送する。通信装置121は、例えば、NIC(Network Interface Card)、USB(Universal Serial Bus)などの種々のインタフェースを含む。
入出力装置122は、演算装置124が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置122は、演算装置124が処理を実行した結果を出力する。入出力装置122は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。入出力装置122は、情報が入力されないとき、取り外されてもよい。
記憶装置123は、飛行体100を誘導するための様々なデータ、例えば、誘導プログラム200を格納する。記憶装置123は、誘導プログラム200を記憶する非一時的記憶媒体(non-transitory tangible storage medium)として用いられる。誘導プログラム200は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体50に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。
演算装置124は、飛行体100を誘導するための様々なデータ処理を行う。演算装置124は、誘導プログラム200を記憶装置123から読み出し実行して、各々の装置を制御するための制御信号を生成する。例えば、演算装置124は、中央演算処理装置(CPU;Central Processing Unit)などを含む。
演算装置124により実行される誘導プログラム200は、図4に示すように、哨戒モジュール210と、邀撃モジュール220と、展開モジュール230とを備える。哨戒モジュール210に従い、演算装置124は、防衛ライン30上に設定された哨戒経路に沿って飛行するように推進装置110を制御する哨戒制御信号を生成する。例えば、哨戒経路が防衛ライン30上の所望の位置を表しているとき、演算装置124は、哨戒経路が表している位置に飛行体100がホバーリングするように、推進装置110を制御する。
邀撃モジュール220に従い、演算装置124は、飛行体100が目標20に向かい飛行するように推進装置110を制御する邀撃制御信号を生成する。また、演算装置124は、飛行体100が目標20の近傍に到達すると、爆発装置140を起爆してもよい。例えば、演算装置124は、回転翼111により生じる推進力を用いて、飛行体100を目標20に向けて飛行させる。また、演算装置124は、ロケットエンジン113を用いて、飛行体100を目標20に向けて飛行させてもよい。
展開モジュール230に従い、演算装置124は、目標20に向けて飛行した飛行体100の空間に向けて飛行体100が飛行するように推進装置110を制御する展開制御信号を生成する。例えば、演算装置124は、他の飛行体100が飛行していた第1哨戒経路に向けて飛行するように推進装置110を制御してもよい。また、演算装置124は、予め決定されていた哨戒経路に向けて飛行体100を飛行させてもよい。
(飛行体の動作)
飛行体100は、防護対象10を囲むように、防衛ライン30上に展開される。飛行体100は、防衛ライン30上の予め決められた展開位置まで、飛行する。飛行体100は、誘導装置120の制御により自動で展開位置に飛行してもよく、遠隔操作により展開位置に飛行してもよい。
飛行体100が展開位置に到達すると、演算装置124は哨戒モジュール210を実行する。哨戒モジュール210は、図5A、5Bに示す処理を演算装置124に実行させる。
演算装置124は、ステップS110において、目標20の情報を受信しているかを判定する。検知装置130は、目標20を検知すると、通信装置121を介して、演算装置124に目標20の情報を送信する。演算装置124は、目標20の情報を受信しているとき(ステップS110;YES)、目標20を邀撃するかを判定するために、ステップS120の処理を実行する。目標20の情報を受信していないとき(ステップS110;NO)、演算装置124はステップS150の処理を実行する。
ステップS120において、演算装置124は、受信した目標20の情報に基づき、目標20の脅威度を取得する。ここで、脅威度は、目標20が防護対象10を害する可能性を表す。この脅威度は、目標20の速度、進行方向、機種などに基づき、決定される。例えば、目標20が防護対象10に近づく方向に飛行しているとき脅威度は高い。目標20が防護対象10から遠ざかる方向に飛行しているとき脅威度は低い。また、目標20の速度が速いとき、脅威度は高くてもよい。目標20がミサイルであるとき、脅威度が高い。脅威度は、演算装置124により算出される。
ステップS130において、演算装置124は、算出した目標20の脅威度が所望の閾値以上であるかを判定する。脅威度が所望の閾値以上であるとき、演算装置124は、目標20を邀撃するため、ステップS140の処理に移行して、邀撃モジュール220を実行する。演算装置124は、邀撃モジュール220を実行するとき、他の飛行体100に哨戒経路から外れることを表す通知信号を送信する。脅威度が所望の閾値未満であるとき、演算装置124は、ステップS150の処理を実行する。
ステップS150において、演算装置124は、他の飛行体100から邀撃失敗信号を受信しているかを判定する。邀撃失敗信号を受信しているとき(ステップS150;YES)、演算装置124は、邀撃できなかった目標20に対処するため、ステップS160の処理を実行する。邀撃失敗信号を受信していないとき(ステップS150;NO)、演算装置124は図5Bに示すステップS170の処理を実行する。
図5Aに示すステップS160において、演算装置124は、邀撃できなかった目標20を自機が邀撃すべきかを判定する。例えば、演算装置124は、目標20に向けて飛行したときに、目標20に到達する予測会合点(predicted intercept point)を算出する。演算装置124は、自機から予測会合点までの距離に基づき、優先度を決定する。優先度が所望の閾値以上であるとき、演算装置124は、目標20を邀撃すべきと判定する。演算装置124は、目標20を邀撃するとき(ステップS160;YES)、ステップS140の処理に移行して、邀撃モジュール220を実行する。演算装置124は、邀撃モジュール220を実行するとき、他の飛行体100に哨戒経路から外れることを表す通知信号を送信する。目標20を邀撃しないとき(ステップS160;NO)、演算装置124は図5Bに示すステップS170の処理を実行する。
図5Bに示すステップS170において、演算装置124は、他の飛行体100が哨戒経路から外れることを表す通知信号を受信しているかを判定する。通知信号を受信しているとき(ステップS170;YES)、演算装置124は、邀撃する飛行体100の空間を埋めるように自機を飛行させるため、ステップS180において、展開モジュール230を実行する。通知信号を受信していないとき(ステップS170;NO)、演算装置124はステップS190の処理を実行する。
ステップS190において、演算装置124は、予め決定された哨戒経路に沿って自機を飛行させる。演算装置124は、図5Aに示すステップS110の処理に戻り、処理を繰り返す。哨戒経路は、例えば、防衛ライン30上の所望の位置においてホバーリングすることを表す。また、哨戒経路は、防衛ライン30に沿って、防護対象10の周りを飛行することを表してもよい。
このように、哨戒モジュール210は、所望の哨戒経路に沿って飛行体100を飛行させることができる。飛行体100は、防衛ライン30から目標20に向けて飛行するため、目標20に早く対処することができる。また、目標20が防衛ライン30の近傍に到達するまで、飛行体100は目標20への邀撃を待つことができ、防空システム1000は効率的に目標20に対処することができる。複数の飛行体100が防衛ライン30上を哨戒するため、複数の目標20に対処することができる。
邀撃モジュール220は、図6A、6Bに示す処理を演算装置124に実行させる。演算装置124は、ステップS210において、目標20の位置を取得する。目標20の位置は、検知装置130から受信する目標20の情報に含まれる。
ステップS220において、演算装置124は、自機を目標20に向けて飛行させる。演算装置124は、目標20の位置に基づき、推進装置110を制御して、飛行体100を目標20に移動させる。
ステップS230において、演算装置124は、自機から目標20までの距離が第1距離以下であるかを判定する。第1距離は、爆発装置140が爆発することで周囲の移動体を破壊できる距離を含む。自機から目標20までの距離が第1距離以下であるとき(ステップS230;YES)、ステップS240において、演算装置124は、爆発装置140を起爆する。爆発装置140が起爆することで、目標20が破壊される。自機から目標20までの距離が第1距離より大きいとき(ステップS230;NO)、演算装置124は、ステップS250の処理を実行する。
ステップS250において、演算装置124は、自機から目標20までの距離が第2距離以下であるかを判定する。第2距離は、ロケットエンジン113により飛行できる距離を含む。自機から目標20までの距離が第2距離以下であるとき(ステップS250;YES)、演算装置124は、ステップS260の処理を実行する。自機から目標20までの距離が第2距離より大きいとき(ステップS250;NO)、演算装置124は、図6Bに示すステップS270の処理を実行する。
図6Aに示すステップS260において、演算装置124は、ロケットエンジン113を起動する。ロケットエンジン113により、飛行体100は目標20に向けて高速で飛行するとともに、進行方向を急激に変更することができる。
図6Bに示すステップS270において、演算装置124は、自機が目標20を邀撃できるかを判定する。演算装置124は、目標20に到達する会合点を算出する。算出した会合点に基づき、演算装置124は自機が目標20を邀撃できるかを判定する。例えば、会合点までの距離が所望の距離より小さいとき、演算装置124は自機が目標20を邀撃できると判定する。演算装置124は、目標20を邀撃できると判定すると(ステップS270;YES)、図6Aに示すステップS210に戻り、処理を繰り返す。演算装置124は、目標20を邀撃できないと判定すると(ステップS270;NO)、ステップS280の処理を実行する。
演算装置124は、例えば、目標20が飛行体100の進行方向に存在しないとき、飛行体100が目標20を邀撃できないと判定してもよい。これは、飛行体100が目標20を通り過ぎたことを表すからである。また、自機から目標20までの距離を測定し、飛行してもこの距離が小さくならないとき、演算装置124は、目標20を邀撃できないと判定してもよい。
ステップS280において、演算装置124は、邀撃失敗信号を生成し、生成した邀撃失敗信号を他の飛行体100に送信する。これにより、他の飛行体100が目標20を邀撃することができる。
このように、邀撃モジュール220は、飛行体100を目標20に向けて飛行させることができる。
展開モジュール230は、他の飛行体100が目標20に飛行するとき、自機の哨戒経路を変更するために実行される。展開モジュール230は、図7に示す処理を演算装置124に実行させる。
ステップS310において、演算装置124は、哨戒経路を取得する。例えば、記憶装置123は、図8に示す経路変更テーブル231を格納する。経路変更テーブル231は、哨戒経路から外れる飛行体100に応じて、変更する哨戒経路が示されている。演算装置124は、変更する哨戒経路を取得する。
例えば、第1飛行体100-1が目標20に向けて飛行するとき、第2飛行体100-2の経路は第1哨戒経路に変更され、第3飛行体100-3の経路は第2哨戒経路に変更される。このため、図9に示すように、第1飛行体100-1は、矢印1に示すように、目標20に向けて飛行する。第2飛行体100-2の経路は、第1飛行体100-1が飛行していた第1哨戒経路に変更される。このため、第2飛行体100-2は、矢印2に示すように、第1哨戒経路に向けて飛行する。同様に、第3飛行体100-3は、矢印3に示すように、第2哨戒経路に向けて飛行する。これにより、第1飛行体100-1が防衛ライン30から離れたときに、第1飛行体100-1が飛行していた空間を埋めるように、他の飛行体100が飛行する。
他の飛行体100が目標20に飛行するときは、目標20に飛行する飛行体100を除く飛行体100が、哨戒経路を変更する。例えば、図8の経路変更テーブル231に示すように、第2飛行体100-2が目標20に向けて飛行するとき、第3飛行体100-3の経路は第2哨戒経路に変更され、第4飛行体100-4の経路は第3哨戒経路に変更される。第3飛行体100-3が目標20に向けて飛行するとき、第4飛行体100-4の経路は第3哨戒経路に変更され、第1飛行体100-1の経路は第4哨戒経路に変更される。
図7に戻り、演算装置124は、哨戒経路を取得すると、ステップS320において、哨戒経路の示す位置に向けて飛行する。これにより、飛行体100は、哨戒経路を変更する。
ステップS330において、演算装置124は、邀撃失敗信号を受信しているかを判定する。邀撃失敗信号を受信しているとき(ステップS330;YES)、演算装置124は、邀撃できなかった目標20に対処するため、ステップS340の処理を実行する。邀撃失敗信号を受信していないとき(ステップS330;NO)、演算装置124はステップS360の処理を実行する。
ステップS340において、演算装置124は、邀撃できなかった目標20を自機が邀撃すべきかを判定する。例えば、演算装置124は、目標20に向けて飛行したときに、目標20に到達する予測会合点(predicted intercept point)を算出する。演算装置124は、自機から予測会合点までの距離に基づき、優先度を決定する。優先度が所望の閾値以上であるとき、演算装置124は、目標20を邀撃すべきと判定する。演算装置124は、目標20を邀撃するとき(ステップS340;YES)、ステップS350の処理に移行して、邀撃モジュール220を実行する。目標20を邀撃しないとき(ステップS340;NO)、演算装置124は図7に示すステップS360の処理を実行する。
ステップS360において、演算装置124は、変更すべき哨戒経路の示す位置に到達したかを判定する。演算装置124は、自機の位置と、変更すべき哨戒経路の示す位置とを比較する。自機の位置から哨戒経路の示す位置までの距離が所望の閾値より小さいとき、演算装置124は、哨戒経路の示す位置に到達したと判定する。飛行体100が哨戒経路の示す位置に到達したとき(ステップS360;YES)、演算装置124はステップS370において、哨戒モジュール210を実行する。飛行体100が哨戒経路の示す位置に到達していないとき(ステップS360;NO)、演算装置124はステップS320の処理に戻り、処理を繰り返す。
このように、飛行体100が哨戒経路に向けて飛行することができ、防空システム1000を効率よく展開することができる。また、飛行体100は、他の飛行体100と協調して、防護対象10を防護することができる。
(実施の形態2)
飛行体100は、図10に示すように、格納装置300から自動で防衛ライン30に展開してもよい。格納装置300は、複数の飛行体100を格納する。ユーザが、飛行体100が防衛ライン30に展開することを指示すると、飛行体100は、矢印4に示すように、格納装置300から防衛ライン30に飛行する。格納装置300を除く構成は、実施の形態1と同様であるため、詳細な説明を省略する。
格納装置300は、図11に示すように、格納庫310と、エネルギー供給装置320と、中央制御装置330とを備える。格納庫310は、複数の飛行体100を格納する。格納庫310は、1つの飛行体100を格納する複数の格納スペースを有してもよい。各々の格納スペースは、壁により分離されていてもよい。
エネルギー供給装置320は、飛行体100が格納庫310に格納されているとき、飛行体100のエネルギー容器150にエネルギーを供給する。例えば、飛行体100が電力を用いるとき、エネルギー供給装置320は、飛行体100に無線または有線で電力を送信する送電装置を備えてもよい。飛行体100が燃料を用いるとき、エネルギー供給装置320は、飛行体100の燃料タンクに燃料を供給する供給口を備えてもよい。
中央制御装置330は、防衛ライン30における哨戒経路を飛行体100に割当てる。中央制御装置330は、ユーザからの入力に基づき、防衛ライン30を設定する。中央制御装置330は、ユーザからの入力に基づき、設定した防衛ライン30に飛行する飛行体100を決定する。また、中央制御装置330は、格納庫310と、エネルギー供給装置320とを制御する。
中央制御装置330は、図12に示すように、通信装置331と、入出力装置332と、記憶装置333と、演算装置334とを備え得る。通信装置331は、飛行体100と、格納庫310と、エネルギー供給装置320とに電気的に接続され、各々の装置と有線/無線を用いて通信を行う。通信装置331は、各々の装置から受信するデータを演算装置334に転送する。また、演算装置334が生成した信号を各々の装置に転送する。通信装置331は、例えば、NIC(Network Interface Card)、USB(Universal Serial Bus)などの種々のインタフェースを含む。
入出力装置332は、演算装置334が処理を実行するための情報が入力される。また、入出力装置332は、演算装置334が処理を実行した結果を出力する。例えば、入出力装置332に、防衛ライン30の情報が入力される。また、入出力装置332に、飛行体100の情報、例えば位置、残エネルギー量などが出力されてもよい。入出力装置332は、様々な入力装置と出力装置とを含み、例えば、キーボード、マウス、マイク、ディスプレイ、スピーカー、タッチパネルなどを含む。入出力装置122は、情報が入力されないとき、取り外されてもよい。
記憶装置333は、哨戒経路を飛行体100に割当てるための様々なデータ、例えば、中央制御プログラム400を格納する。記憶装置333は、中央制御プログラム400を記憶する非一時的記憶媒体(non-transitory tangible storage medium)として用いられる。中央制御プログラム400は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体60に記録されたコンピュータプログラム製品(computer program product)として提供されてもよく、または、サーバからダウンロード可能なコンピュータプログラム製品として提供されてもよい。なお、記憶媒体60は、記憶媒体50と同じでもよい。
演算装置334は、哨戒経路を飛行体100に割当てるための様々なデータ処理を行う。演算装置334は、中央制御プログラム400を記憶装置333から読み出し実行して、哨戒経路を飛行体100に割当てる。例えば、演算装置334は、中央演算処理装置(CPU;Central Processing Unit)などを含む。
演算装置334により実行される中央制御プログラム400は、図13に示すように、設定モジュール410と、割当モジュール420とを備える。設定モジュール410に従い、演算装置334は、入出力装置332から入力される防衛ライン30の情報を記憶装置333に格納する。割当モジュール420は、記憶装置333に格納された防衛ライン30の情報に基づき、哨戒経路を飛行体100に割当てる。哨戒経路を割当てられた飛行体100は、展開モジュール230を実行し、格納庫310から哨戒経路に向けて飛行する。
(格納装置の動作)
格納装置300は、飛行体100が格納庫310に格納されると、エネルギー供給装置320により飛行体100にエネルギーを供給する。例えば、格納庫310は、飛行体100の格納を検知するセンサを備える。センサが飛行体100の格納を検知すると、エネルギー供給装置320は、飛行体100からエネルギーの残量を取得して、エネルギーの残量に応じてエネルギーを飛行体100に供給する。
格納装置300の中央制御装置330は、ユーザからの入力により、防衛ライン30の情報を取得する。中央制御装置330の演算装置334が設定モジュール410を実行する。演算装置334は、例えば、入出力装置332に、防衛ライン30の情報を入力するための画面を表示する。ユーザは、表示された画面を見ながら、防衛ライン30の情報を入力する。例えば、防衛ライン30の情報は、防護対象10の位置、防衛ライン30に展開する飛行体100の数、各々の飛行体100が哨戒すべき哨戒経路、哨戒経路を変更するときに用いる経路変更テーブル231などを含む。哨戒経路は、防護対象10との相対位置で設定されてもよい。
中央制御装置330は、ユーザからの入力により、飛行体100に哨戒経路を割当てる。例えば、ユーザは、入出力装置332に、防衛ライン30における防衛指示を入力する。演算装置334は、入出力装置332に入力された防衛指示に基づき、割当モジュール420を実行する。割当モジュール420は、図14に示す処理を演算装置334に実行させる。
演算装置334は、ステップS410において、各々の飛行体100のエネルギー貯蔵量を取得する。飛行体100は、エネルギー容器150に蓄えられているエネルギー貯蔵量を測定する。演算装置334は、測定したエネルギー貯蔵量を取得する。
ステップS420において、演算装置334は哨戒経路を飛行体100に割当てる。演算装置334は、設定された防衛ライン30の情報に基づき、哨戒させる飛行体100の数(以下、哨戒数量という。)を取得する。演算装置334は、取得したエネルギー貯蔵量に基づき、格納されている飛行体100のうち、哨戒数量の飛行体100を選択する。例えば、演算装置334は、格納されている飛行体100から、エネルギー貯蔵量の大きい方から順番に、哨戒数量の飛行体100を抽出する。演算装置334は、抽出した飛行体100の各々に、防衛ライン30の情報に含まれる哨戒経路を割当てる。
ステップS430において、演算装置334は抽出した飛行体100の各々に展開モジュール230を実行させる。演算装置334は、哨戒経路を表す情報と、経路変更テーブル231を表す情報とを含む割当信号を抽出した飛行体100に送信する。飛行体100に送信する哨戒経路の情報は、割当てた哨戒経路だけでなく、防衛ライン30の情報に含まれるすべての哨戒経路を表す情報が含まれてもよい。飛行体100は、割当信号を受信すると、展開モジュール230を実行する。これにより、飛行体100は、格納庫310から哨戒経路に向けて飛行する。
ステップS440において、演算装置334は、飛行体100から通知信号を受信したかを判定する。演算装置334は、通知信号を受信していないとき(ステップS440;NO)、通知信号を受信するまで待つ。演算装置334は、通知信号を受信したとき(ステップS440;YES)、ステップS410の処理に戻り、処理を繰り返す。飛行体100は、哨戒経路から外れて目標20に向かって飛行するとき、通知信号を送信する。演算装置334が通知信号を受信するとき、防衛ライン30上を哨戒している飛行体100の数は減少する。このため、演算装置334は、通知信号を受信すると、ステップS410の処理に戻り、防衛ライン30上を哨戒する飛行体100を増やすために、格納庫310から飛行体100を飛行させる。
このように、格納装置300は、飛行体100を防衛ライン30に向けて飛行させることができる。また、他の飛行体100が送信する通知信号に基づき、飛行体100は防衛ライン30に向けて飛行することができる。なお、中央制御装置330は、格納装置300から分離されて設けられてもよい。
(実施の形態3)
飛行体100は、エネルギー貯蔵量が帰投限界量よりも小さいときに、自動で格納装置300に帰投してもよい。この場合、図15に示すように、誘導プログラム200Bは、哨戒モジュール210と、邀撃モジュール220と、展開モジュール230と、帰投モジュール240とを備える。誘導プログラム200Bを除く構成は、実施の形態1、2と同様であるため、詳細な説明を省略する。哨戒モジュール210と、邀撃モジュール220と、展開モジュール230とは、実施の形態1、2と同様であるため、詳細な説明を省略する。
演算装置124は、帰投モジュール240を実行することで、エネルギー貯蔵量に基づき帰投するように飛行体100を制御する。帰投モジュール240は、図16に示す処理を演算装置124に実行させる。
演算装置124は、ステップS510において、邀撃モジュール220を実行しているかを判定する。邀撃モジュール220を実行しているとき(ステップS510;YES)、演算装置124は邀撃モジュール220の処理が終了するのを待つ。これは、演算装置124が邀撃モジュール220を実行しているとき、飛行体100は、目標20を邀撃するために、目標20に向けて飛行しているからである。演算装置124は、邀撃モジュール220を実行していないとき(ステップS510;NO)、ステップS520の処理を実行する。
ステップS520において、演算装置124はエネルギー貯蔵量を取得する。エネルギー容器150は、蓄えられている電力と燃料とを表すエネルギー貯蔵量を測定する。演算装置124は、エネルギー容器150からエネルギー貯蔵量を取得する。
ステップS530において、演算装置124は、取得したエネルギー貯蔵量が帰投限界量未満かを判定する。エネルギー貯蔵量が帰投限界量以上であるとき(ステップS530;NO)、演算装置124は、飛行体100を帰投させる必要がないと判断し、ステップS510の処理に戻り、処理を繰り返す。エネルギー貯蔵量が帰投限界量未満であるとき(ステップS530;YES)、演算装置124は、飛行体100を帰投させるために、ステップS540の処理を実行する。
帰投限界量は、予め決められた値である。例えば、帰投限界量は防衛ライン30から格納装置300まで飛行できるエネルギー量に基づき設定される。飛行体100が電力、燃料など複数のエネルギーを貯蔵するとき、エネルギーごとに帰投限界量が設定されてもよい。
ステップS540において、演算装置124は、帰投するため、格納装置300に向けて飛行する。格納装置300の位置は、予め記憶装置123に格納され得る。また、ステップS540において、演算装置124は、格納装置300から格納装置300の位置を取得してもよい。演算装置124は、格納装置300の位置を取得すると、飛行体100が格納装置300に帰投するように推進装置110を制御する帰投制御信号を生成する。
また、演算装置124は、飛行体100が哨戒経路から外れることを表す通知信号を生成してもよい。演算装置124が通知信号を他の飛行体100に送信することで、他の飛行体100は哨戒経路から外れる飛行体100が存在することを知ることができる。このため、他の飛行体100は通知信号に基づき哨戒経路を変更することができる。
このように、飛行体100は、エネルギー貯蔵量に基づき、自動で格納装置300に帰投することができる。
経路変更テーブル231は、他の飛行体100が帰投するときと、他の飛行体100が邀撃するときとで異なってもよい。例えば、他の飛行体100が邀撃するときに邀撃する飛行体100の空間を埋めるように哨戒経路が変更され、他の飛行体100が帰投するときに哨戒経路が変更されなくてもよい。
ユーザが格納装置300の中央制御装置330に帰投指示を入力することで、飛行体100は帰投してもよい。例えば、中央制御装置330の入出力装置332に、ユーザが帰投指示を入力する。演算装置334は、入力された帰投指示に基づき、飛行体100に帰投することを指示するための帰投信号を生成する。飛行体100は、帰投信号に基づき、格納装置300に帰投する。
(実施の形態4)
飛行体100は邀撃に失敗したとき帰投してもよい。また、飛行体100は邀撃に失敗したとき哨戒経路に向けて飛行してもよい。この場合、邀撃モジュール220を除く構成は、実施の形態1~3と同様であるため、詳細な説明を省略する。
邀撃モジュール220は、図17A、17Bに示す処理を演算装置124に実行させる。ステップS210~S280の処理は、実施の形態1~3と同様であるため、詳細な説明を省略する。
ステップS290において、演算装置124はエネルギー貯蔵量を取得する。エネルギー貯蔵量は、エネルギー容器150により測定される。
ステップS292において、演算装置124は、取得したエネルギー貯蔵量が帰投限界量未満かを判定する。エネルギー貯蔵量が帰投限界量以上であるとき(ステップS292;NO)、演算装置124は、エネルギー貯蔵量が十分あると判断し、ステップS296の処理を実行する。エネルギー貯蔵量が帰投限界量未満であるとき(ステップS292;YES)、演算装置124は、飛行体100を帰投させるために、ステップS294の処理を実行する。
ステップS294において、演算装置124は、帰投するため、格納装置300に向けて飛行する。格納装置300の位置は、予め記憶装置123に格納され得る。演算装置124は、格納装置300の位置を取得すると、飛行体100が格納装置300に帰投するように推進装置110を制御する帰投制御信号を生成する。
エネルギー貯蔵量が帰投限界量以上であるとき(ステップS292;NO)、ステップS296において、演算装置124は、防衛ライン30上を哨戒している飛行体100の数が哨戒数量未満かを判定する。哨戒している飛行体100の数が哨戒数量より小さいとき(ステップS296;YES)、演算装置124は、ステップS298に移行して、展開モジュール230を実行し、防衛ライン30上の哨戒経路に向けて飛行する。哨戒している飛行体100の数が哨戒数量以上のとき(ステップS296;NO)、演算装置124は、ステップS294を実行して、飛行体100を格納装置300に帰投させる。
ステップS298において、演算装置124は、展開モジュール230を実行して、飛行体100を哨戒経路に向けて飛行させる。哨戒経路は、格納装置300から取得される。格納装置300の中央制御装置330は、通知信号を受信すると、飛行体100を哨戒経路に向けて飛行させる。飛行させる飛行体100が格納庫310に格納されていないとき、中央制御装置330は、飛行体100が向かうべき哨戒経路を記憶する。
このように、飛行体100は、邀撃に失敗したとき、格納装置300または哨戒経路に向けて飛行することができる。
(変形例)
防衛ライン30は、防護対象10を目標20から防護するように設けられ、図18に示すように、所望の2点を結ぶ線状に設けられてもよい。所望の2点を結ぶ線上に、飛行体100が哨戒する哨戒経路が設けられる。
哨戒経路は、位置とその位置を通過する時刻とが設定されてもよい。この場合、誘導装置120は、飛行体100が哨戒経路に設定された時刻に、設定された位置を通過するように推進装置110を制御する。
哨戒経路は、防衛ライン30上を哨戒する飛行体100の数に応じて、決定されてもよい。例えば、哨戒経路は、飛行体100が防衛ライン30上を等間隔に飛行するように、設定されてもよい。この場合、誘導装置120は、防衛ライン30上の飛行体100の数に応じて哨戒経路を決定する。このため、誘導装置120は、格納装置300から防衛ライン30に向けて飛行した飛行体100の数を記憶し、通知信号を受信することで、哨戒している飛行体100の数を更新する。また、誘導装置120の演算装置124は、図7に示すステップS370において、哨戒経路に到達したことを示す哨戒開始信号を生成し、他の飛行体100に送信する。他の飛行体100は、哨戒開始信号を受信すると、哨戒している飛行体100の数を更新し、哨戒経路を変更する。
誘導装置120の演算装置124は、図5Aに示すステップS110において、他の飛行体100が検知した目標20の情報に基づき、邀撃すべきかを判定してもよい。例えば、演算装置124は、他の飛行体100から目標20の情報を受信しているとき(ステップS110;YES)、ステップS120の処理を実行する。他の飛行体100から目標20の情報を受信していないとき(ステップS110;NO)、演算装置124はステップS150の処理を実行する。目標20の情報は、格納装置300などの外部装置から受信してもよい。
誘導装置120の演算装置124は、図5Aに示すステップS120において、格納装置300から脅威度を取得してもよい。この場合、飛行体100の検知装置130が検知した目標20の情報は、格納装置300の中央制御装置330に送信される。中央制御装置330は、目標20の情報に基づき、脅威度を算出する。算出した脅威度は、中央制御装置330から飛行体100の誘導装置120に送信される。
防護対象10は、移動体であってもよい。防護対象10が移動体のとき、哨戒経路は、防護対象10との相対位置で定義される。例えば、防護対象10は、慣性装置、例えばGPS(Global Positioning System)受信機を備え、自機の位置を測定する。飛行体100は、測定された防護対象10の位置を防護対象10から取得することで、哨戒経路を更新する。
以上において説明した実施の形態および変形例は一例であり、機能を阻害しない範囲で変更してもよい。また、各実施の形態および変形例で説明した構成は、機能を阻害しない範囲で、任意に変更してもよく、または/および、任意に組み合わせてもよい。例えば、飛行体100は、爆発装置140を省略してもよい。この場合、邀撃モジュール220は、ステップS230~S240を省略することができる。また、飛行体100はロケットエンジン113を省略してもよい。この場合、邀撃モジュール220は、ステップS250~S260を省略することができる。
各実施の形態に記載の誘導装置は、例えば以下のように把握される。
第1の態様に係る誘導装置は、飛行体(100)の推進装置(110)を制御する制御信号を生成する演算装置(124)と、制御信号を推進装置(110)に送信する通信装置(121)とを備える。演算装置(124)は、飛行体(100)が第1哨戒経路に沿って飛行するように推進装置(110)を制御する哨戒制御信号を生成する。演算装置(124)は、飛行体(100)が邀撃すべき移動体(20)の情報に基づき、飛行体(100)が移動体(20)に向けて飛行するように推進装置(110)を制御する邀撃制御信号を生成する。演算装置(124)は、邀撃制御信号を生成するとき、飛行体(100)が移動体に向けて飛行することを通知する通知信号を生成する。
誘導装置は、効率よく防空システムを展開することができる。誘導装置は、飛行体が第1哨戒経路に沿って飛行するように制御し、飛行体が移動体に向けて飛行するように制御する。このため、飛行体を第1哨戒経路に飛行させることで、防空システムを展開することができる。また、誘導装置が通知信号を生成することで、他の飛行体と協調して、防護対象を防護することができる。
第2の態様に係る誘導装置は、第1の態様に係る誘導装置であって、演算装置(124)が、通知信号に基づき、飛行体(100)が第1哨戒経路から第2哨戒経路に向けて飛行するように推進装置(110)を制御する展開制御信号を生成することを特徴とする。
演算装置が通知信号に基づき哨戒経路を変更することで、飛行体が哨戒経路から外れることで生じた防衛ラインの隙間を、哨戒している飛行体が埋めることができる。
第3の態様に係る誘導装置は、第1の態様に係る誘導装置であって、演算装置(124)が、通知信号に基づき、飛行体(100)が第1哨戒経路に向けて飛行するように推進装置(110)を制御する展開制御信号を生成することを特徴とする。
飛行体が通知信号に基づき第1哨戒経路に向けて飛行することで、飛行体が哨戒経路から外れることで生じた防衛ラインの隙間を、哨戒していない飛行体が埋めることができる。
第4の態様に係る誘導装置は、第1の態様に係る誘導装置であって、演算装置(124)が、飛行体(100)のエネルギー貯蔵量が帰投限界量より小さいとき、飛行体(100)が帰投するように推進装置(110)を制御する帰投制御信号を生成することを特徴とする。
これにより、飛行体は自動で帰投することができる。
第5の態様に係る飛行体は、第1の態様に係る誘導装置と、推進装置(110)と、邀撃すべき移動体(20)を検知する検知装置(130)とを備える。
飛行体は、検知装置の検知に基づき、移動体を邀撃することができる。
第6の態様に係る飛行体は、第5の態様に係る飛行体であって、推進装置(110)が回転翼(111)を備えるように、構成されている。
第7の態様に係る飛行体は、第5の態様に係る飛行体であって、推進装置(110)がロケットエンジン(113)を備えるように、構成されている。
これにより、飛行体は移動体に向けて高速で飛行するとともに、進行方向を急激に変更することができる。
第8の態様に係る防空システムは、第5の態様に係る飛行体と、格納庫(310)と、中央制御装置(330)とを備える。中央制御装置(330)は、飛行体(100)に第1哨戒経路を割当てる。
これにより、飛行体は、格納装置から防衛ラインに飛行して、防衛ライン上で哨戒し、移動体を邀撃することができる。
第9の形態に係る誘導プログラムは、哨戒モジュール(210)と、邀撃モジュール(220)とを演算装置(124)に実行させる。
誘導プログラムにより、防空システムを効率よく展開することができる。また、飛行体は、他の飛行体と協調して、防護対象を防護することができる。
1 矢印
2 矢印
3 矢印
4 矢印
10 防護対象
20 目標
30 防衛ライン
50 記憶媒体
60 記憶媒体
100 飛行体
110 推進装置
111 回転翼
112 モータ
113 ロケットエンジン
120 誘導装置
121 通信装置
122 入出力装置
123 記憶装置
124 演算装置
130 検知装置
140 爆発装置
150 エネルギー容器
200 誘導プログラム
210 哨戒モジュール
220 邀撃モジュール
230 展開モジュール
231 経路変更テーブル
240 帰投モジュール
300 格納装置
310 格納庫
320 エネルギー供給装置
330 中央制御装置
331 通信装置
332 入出力装置
333 記憶装置
334 演算装置
400 中央制御プログラム
410 設定モジュール
420 割当モジュール
1000 防空システム

Claims (9)

  1. 飛行体の推進装置を制御する制御信号を生成する演算装置と、
    前記制御信号を前記推進装置に送信する通信装置と
    を備え、
    前記演算装置は、
    前記演算装置を備える前記飛行体が第1哨戒経路に沿って飛行するように前記推進装置を制御する哨戒制御信号を生成し、
    前記演算装置を備える前記飛行体が邀撃すべき移動体の情報に基づき、前記演算装置を備える前記飛行体が前記移動体に向けて飛行するように前記推進装置を制御する邀撃制御信号を生成し、
    前記邀撃制御信号を生成するとき、前記演算装置を備える前記飛行体が前記移動体に向けて飛行することを、前記演算装置を備える前記飛行体を除く他の複数の前記飛行体に通知する通知信号を生成する
    誘導装置。
  2. 前記演算装置は、前記通知信号に基づき、前記飛行体が第2哨戒経路から前記第1哨戒経路に向けて飛行するように前記推進装置を制御する展開制御信号を生成する
    請求項1に記載の誘導装置。
  3. 前記演算装置は、
    前記通知信号に基づき、前記飛行体が前記第1哨戒経路に向けて飛行するように前記推進装置を制御する展開制御信号を生成し、
    前記飛行体が前記第1哨戒経路に到達したとき、前記哨戒制御信号を生成する
    請求項1または2に記載の誘導装置。
  4. 前記演算装置は、
    前記飛行体のエネルギー貯蔵量が帰投限界量より小さいとき、前記飛行体が帰投するように前記推進装置を制御する帰投制御信号を生成する
    請求項1から3のいずれか1項に記載の誘導装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の誘導装置と、
    前記推進装置と、
    邀撃すべき前記移動体を検知する検知装置と
    を備え、
    前記演算装置は、
    前記検知装置が検知した前記移動体の情報に基づき、前記移動体を邀撃するかを判定する
    飛行体。
  6. 前記推進装置は、回転翼を備える
    請求項5に記載の飛行体。
  7. 前記推進装置は、ロケットエンジンを備える
    請求項5または6に記載の飛行体。
  8. 請求項5から7のいずれか1項に記載の飛行体と、
    複数の前記飛行体を格納する格納庫と、
    中央制御装置と
    を備え、
    前記中央制御装置は、
    前記第1哨戒経路を前記飛行体に割当て、
    前記第1哨戒経路を表す情報を含む割当信号を前記飛行体に送信し、
    前記飛行体の前記演算装置は、
    前記割当信号に基づき、前記飛行体が前記第1哨戒経路に向けて飛行するように前記推進装置を制御する展開制御信号を生成する
    防空システム。
  9. 演算装置を備える飛行体が第1哨戒経路に沿って飛行するように前記飛行体の推進装置を制御する哨戒制御信号を生成する哨戒モジュールと、
    前記演算装置を備える前記飛行体が邀撃すべき移動体の情報に基づき、前記演算装置を備える前記飛行体が前記移動体に向けて飛行するように前記推進装置を制御する邀撃制御信号を生成する邀撃モジュールと
    前記演算装置に実行させ、
    前記哨戒モジュールは、前記邀撃制御信号を生成するとき、前記演算装置を備える前記飛行体が前記移動体に向けて飛行することを、前記演算装置を備える前記飛行体を除く他の複数の前記飛行体に通知する通知信号を生成することを含む
    誘導プログラム。
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