JP7450790B1

JP7450790B1 - 射撃訓練装置、射撃訓練方法、及び射撃訓練プログラム

Info

Publication number: JP7450790B1
Application number: JP2023180966A
Authority: JP
Inventors: 岩間　尚雄
Original assignee: 三菱電機ディフェンス＆スペーステクノロジーズ株式会社
Priority date: 2023-10-20
Filing date: 2023-10-20
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2043-10-20

Abstract

【課題】砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置において、当該射撃訓練装置に対応する射撃管制装置における目標の捕捉及び追尾状況に応じて射撃の精度が変化することを模擬することにより、より現実的な砲射撃の訓練を実施したい。【解決手段】追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置１００は、第１弾着点生成部６と第２弾着点生成部７と弾着誤差評価部８とを備える。第１弾着点生成部６は、第１弾着点として、模擬的な誤差を含む模擬目標の位置及び速度に基づいて模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する。第２弾着点生成部７は、第２弾着点として、設定シナリオに基づく誤差を含まない模擬目標の位置及び速度に基づいて模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する。模擬目標は設定シナリオに従って移動する。弾着誤差評価部８は、第１弾着点と第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する。【選択図】図３

Description

本開示は、射撃訓練装置、射撃訓練方法、及び射撃訓練プログラムに関する。

特許文献１は、射撃訓練を模擬する射撃訓練装置を開示している。当該射撃訓練装置によれば、模擬的な射撃訓練において、目標に対してロックオン可能となった場合に、射撃に必要な主要条件が成立したものとして射撃手順を確認することができる。目標は擬似移動目標とも呼ばれる。
当該射撃訓練装置は、プロジェクタと、訓練卓と、火器の照準位置をコンピュータへ入力する手段と、ビデオ映像発生部とを備える。コンピュータは、照準位置が入力された場合にビデオ映像発生部を用いて当該照準位置及び当該照準位置の周辺のビデオ映像を発生させる。また、当該射撃訓練装置は、訓練卓の表示部にビデオ映像を表示する手段と、スクリーン上における目標の位置と照準位置とに基づいて火器の照準が目標をロックオンしたか否かを判定する手段とを備えている。プロジェクタは、目標をスクリーン上に投影する。訓練卓は火器を制御する。

特開２０００－０１８８９３号公報

特許文献１が開示している射撃訓練装置では、目標の映像をロックオンすれば以降の射撃手順を確認することができる。しかしながら、当該射撃訓練装置には、射撃管制装置による捕捉及び追尾状況により射撃の精度が変化するような仕組みはない。そのため、当該射撃訓練装置によれば、射撃管制装置の追尾センサの状況に基づく射撃精度を評価する訓練を実行することができない。即ち、特許文献１には、射撃訓練を模擬する射撃訓練装置において、当該射撃訓練装置に対応する射撃管制装置における目標観測誤差に起因する射撃精度を評価することができないという課題がある。
本開示は、砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置において、当該射撃訓練装置に対応する射撃管制装置における目標の捕捉及び追尾状況に応じて射撃の精度が変化することを模擬することにより、より現実的な砲射撃の訓練を実施することを目的とする。

本開示に係る射撃訓練装置は、
追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置であって、
設定シナリオに従って移動する模擬目標から前記追尾センサが信号を受信したものとして、前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成する目標信号発生部と、
前記目標信号から前記模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて前記模擬目標に対応する観測値を算出する目標検出部と、
算出された観測値に基づいて前記模擬目標の位置及び速度を算出する目標追尾部と、
第１弾着点として、算出された前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第１弾着点生成部と、
第２弾着点として、前記設定シナリオに基づく誤差を含まない前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第２弾着点生成部と、
前記第１弾着点と前記第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する弾着誤差評価部と
を備える。

本開示によれば、弾着誤差評価部が第１弾着点と第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する。ここで、第１弾着点は模擬的な誤差を含む模擬目標の位置及び速度に基づく弾着点である。第２弾着点は誤差を含まない模擬目標の位置及び速度に基づく弾着点である。
従って、本開示によれば、砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置において、当該射撃訓練装置に対応する射撃管制装置における目標の捕捉及び追尾状況に応じて射撃の精度が変化することを模擬することにより、射撃精度又は命中率などの評価を可能とする、より現実的な砲射撃の訓練を実施することができる。

射撃管制装置２００の構成例を示す図。追尾レーダの動作状態を示す図。実施の形態１に係る射撃訓練装置１００の構成例を示す図。目標信号の様子を示す図。弾着点の誤差を示す図。実施の形態１に係るコンピュータ１のハードウェア構成例を示す図。実施の形態１に係る射撃訓練装置１００の動作を示すフローチャート。実施の形態１の変形例に係るコンピュータ１のハードウェア構成例を示す図。

実施の形態の説明及び図面において、同じ要素及び対応する要素には同じ符号を付している。同じ符号が付された要素の説明は、適宜に省略又は簡略化する。図中の矢印はデータの流れ又は処理の流れを主に示している。また、「部」を、「回路」、「工程」、「手順」、「処理」又は「サーキットリー」に適宜読み替えてもよい。

実施の形態１．
以下、本実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

＊＊＊構成の説明＊＊＊
本実施の形態は、砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置１００に関する。射撃訓練装置１００は、センサとして追尾レーダを備える射撃管制装置２００を用いた砲射撃の訓練を模擬する装置である。射撃訓練装置１００は、訓練用の模擬目標に対する捕捉追尾状況を考慮し、射撃精度の評価することができる。射撃訓練装置１００は、目標がロックオン状態となる条件を模擬する以外に、目標の信号対雑音比に応じた捕捉及び追尾精度も模擬する。追尾レーダは、目標の捕捉及び追尾を行うセンサであり、追尾センサとも呼ばれる。砲射撃の訓練は砲を管制する訓練である。砲射撃の訓練を単に訓練と表記することもある。砲射撃の訓練は射撃訓練とも呼ばれる。

図１は、射撃管制装置２００の具体例を示している。以下、射撃管制装置２００の構成要素を説明する。
アンテナ１２は、電磁波を送受信する。
アンテナ制御器１３は、アンテナ１２を駆動する。
サーキュレーター１４は、送受信信号を切り替える。
送信機１５は、レーダ送信波を生成する。
受信機１６は、目標２４からの反射波を受信する。
信号処理器１７は、受信信号に基づいて目標信号を検出し、検出した目標信号に基づいて測距及び測角によりレーダ観測値を算出する。測角方式は、具体例として追尾レーダとして一般的なモノパルス方式である。受信信号をレーダ受信信号と呼ぶこともある。
計算機１８は、算出されたレーダ観測値に基づいて目標の追尾処理を行い、追尾処理の結果に基づいて砲２２に対して指向指令を行う。
表示器１９は、射撃管制において必要な情報を表示する装置である。
操作盤２０は、射撃管制において必要な操作を行うための装置である。
砲制御器２１は、砲２２の駆動制御及び発射制御等を行う装置である。
砲２２は、射撃を実行する装置である。
ビーム２３は、追尾レーダのビームである。
目標２４は、砲射撃の訓練における目標である。

図２は、図１に示すような射撃管制装置２００が備える追尾レーダにおける送信と受信との動作状態の具体例を示している。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は信号の振幅を示している。
図２において、送信時間帯２５と、受信時間帯２６とが示されている。即ち、図２は追尾レーダの処理を行う距離範囲を示している。受信時間帯２６において、検波後における受信信号を距離分解能ごとにＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ）変換した振幅値が並んでいるものとする。また、図２において、送信パルス２７と、目標信号２８と、受信機雑音２９とが示されている。目標信号２８は、ビーム２３を反射した目標２４からの反射波に対応する信号である。
計算機１８は、目標信号２８を検出し、検出した目標信号２８に関する測距及び測角を実行することによって観測値を生成する。射撃管制装置２００は、送信及び受信を繰り返すことによって、目標２４をビーム２３内に捕捉し、目標２４に対する追尾を継続する。

射撃訓練装置１００は、射撃管制装置２００を模擬する装置であり、射撃操作に関する模擬的な砲射撃の訓練を行うことを目的とした装置である。図３は、射撃訓練装置１００の構成例を示している。射撃訓練装置１００は、コンピュータ１と、操作盤１０と、表示器１１とを備える。
射撃訓練装置１００が実行する処理を説明する。

コンピュータ１は、砲射撃の訓練全体の制御を行う汎用の計算機である。コンピュータ１は、シナリオ発生部２と、目標信号発生部３と、目標検出部４と、目標追尾部５と、第１弾着点生成部６と、第２弾着点生成部７と、弾着誤差評価部８と、画像生成部９との各々の機能を実現する。

シナリオ発生部２は、模擬目標のレーダ有効反射面積と発生位置と速度と、起動時間と、終了時間等をシナリオとしてあらかじめ設定し、設定したシナリオに従った模擬目標の位置及び速度を逐次更新しながら模擬目標の位置及び速度を示す数値情報を生成し、生成した数値情報を目標信号発生処理３に送出する。この際、シナリオ発生部２は設定シナリオに従って模擬目標の位置を逐次算出する。模擬目標は、模擬的な目標２４であり、設定されたシナリオに従って移動する。模擬目標を訓練用目標と呼ぶこともある。シナリオ発生部２が設定したシナリオは設定シナリオとも呼ばれる。
設定シナリオは、模擬目標の周囲における環境条件の変化により不要信号が発生するシナリオを示してもよい。

目標信号発生部３は、設定シナリオに従って移動する模擬目標から追尾センサが信号を受信したものとして、追尾センサが模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成する。目標信号発生部３は、目標信号に対して設定シナリオが示す不要信号を含めてもよい。目標信号発生部３は、目標信号を生成する際に、射撃管制装置２００から模擬目標までの距離に応じた範囲である雑音生成範囲における受信機雑音を模擬してもよい。雑音生成範囲はどのように定められてもよい。
具体例として、目標信号発生部３は、シナリオ発生部２から模擬目標に対応する数値情報を受け取る。目標信号発生部３は、受け取った数値情報をもとに、訓練中における射撃管制用の追尾レーダによる受信信号を模擬した信号を、レーダ処理範囲のうち発生した模擬目標の近傍における振幅値として生成する。生成される受信信号には目標信号２８及び背景雑音のような不要信号が重畳される。しかしながら、重畳される信号は、計算機の負荷を軽減するためにＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ－ｔｏ－Ｎｏｉｓｅ）比を算出することに必要な距離範囲に対応する信号のみに限定される。生成された目標信号２８は目標検出部４に送出される。

まず、目標信号発生部３は、模擬目標からの反射による受信信号の振幅Ｐｒ（ｔｇｔ）を、模擬目標の大きさ及び発生位置に応じた受信電力として［数１］に従い生成する。

［数１］は一般的なレーダ方程式に従うものである。［数１］において、以下で説明する定数をあらかじめ設定しておく。
Ｐ_ｔはレーダ送信電力である。
Ｇ_ｔはレーダ送信アンテナ利得である。
Ｇ_ｒはレーダ受信アンテナ利得である。
λはレーダ送信波長である。
σ_ｔｇｔは目標のレーダ有効反射面積である。
訓練対象である射撃管制装置２００の追尾レーダの諸元にこれらのパラメータを合わせることにより、より現実的な訓練を行うことができる。

Ｒは、砲２２から模擬目標までの距離であり、訓練実施時に設定されたシナリオに従い逐次更新される。

次に、目標信号発生部３は、受信機１６における背景雑音Ｎを［数２］により生成する。Ｎは、雑音レベルの平均値を示しており、受信処理を行う距離範囲全体においてランダムに変動するものとする。ここでは、目標信号発生部３が目標２４の前後の限定された距離範囲のみ受信機雑音２９を模擬することにより、処理負荷を軽減する。

［数２］は受信機１６の熱雑音を示す一般的なレーダ方程式の一部である。［数２］において、以下で説明する定数をパラメータとしてあらかじめ設定しておく。
Ｋはボルツマン定数である。
Ｔｏは受信機温度である。
Ｂは受信機帯域幅である。
ＮＦは受信機雑音指数である。
訓練対象である射撃管制装置２００の追尾レーダの諸元にノイズレベルＮも合わせることにより、より現実的な訓練を行うことができる。

また、環境条件の変化等による不要信号の発生もシナリオに組み込み、Ｎに加算することもできる。具体例として、雨雲からの反射波又は妨害等による干渉信号を雑音の１種類として扱う。

目標検出部４は、目標信号から模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて模擬目標に対応する観測値を算出する。目標検出部４は、模擬目標に対応する信号対雑音比に応じた測距誤差及び測角誤差を含む観測値を生成してもよい。
具体例として、目標検出部４は、射撃管制用レーダによる信号検出と、模擬目標に対する測距及び測角とを模擬し、訓練中におけるレーダ観測値を逐次算出する。ここで、目標信号発生部３によって生成された目標信号Ｐｒ（ｔｇｔ）と背景雑音Ｎとの比率は信号対雑音（Ｓ／Ｎ）比とされるものである。目標検出部４は、模擬目標に対する測距において測距誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬してもよい。目標検出部４は、模擬目標に対する測角において測角誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬してもよい。

目標検出が可能な最小受信信号であるＳ／Ｎ比をＳ／Ｎ（ｍｉｎ）とする。目標信号のレベルが雑音レベルよりも十分に大きく、Ｓ／Ｎ（ｍｉｎ）以上となった場合に「目標にロックオン可能」となる。なお、Ｓ／Ｎ（ｍｉｎ）は、誤検出を避けるために、背景雑音のレベルに対して十分に余裕があるように設定される。

ただし、ロックオンの条件と、射撃管制装置２００における目標観測精度とは異なるものである。具体例として、モノパルス方式による追尾レーダにおける一般的な測角精度σΘは［数３］により示される。
なお、σΘは一般的に正規分布に従うランダムな誤差である。

［数３］は、モノパルスレーダにおける一般的な測角精度を示す数式である。［数３］において、Ｋｍはモノパルススロープ定数であり、ΘＢは追尾レーダのビーム幅であり、Ｓ／Ｎは目標受信電力におけるＳ／Ｎ比である。ＫｍとΘＢの値はパラメータとしてあらかじめ設定される。Ｓ／Ｎは訓練時のシナリオに合わせて［数１］と［数２］とをもとに逐次更新される。

実際の追尾レーダでは、モノパルス測角を行うためアンテナの和パターン信号であるΣチャンネルと、測角用の差パターンであるΔチャンネルとの受信信号をもとに測角処理を行う方式が一般的である。しかしながら、本実施の形態に係る射撃訓練装置１００では、測角誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬することにより処理負荷を軽減している。

また、測距精度σＲについてもＳ／Ｎ比の関数となる。測距精度σＲは一般的に［数４］により示される。

［数４］は、パルスレーダにおける一般的な測距精度を示す数式である。［数４］において、Ｃは光速であり、τはレーダの送信パルス幅であり、Ｓ／Ｎは目標受信電力におけるＳ／Ｎ比である。
Ｃとτの定数はパラメータとしてあらかじめ設定する。Ｓ／Ｎは訓練時のシナリオに合わせて［数１］と［数２］とをもとに逐次更新される。なお、σＲは一般的に正規分布に従うランダムな誤差である。

実際の追尾レーダでは、測距を行うため目標検出された受信信号の頂点及び重心位置を算出する方式が一般的である。しかしながら、本実施の形態に係る射撃訓練装置１００では、測距誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬することにより処理負荷を軽減している。

［数３］及び［数４］より、目標がロックオン状態となった場合であっても、ロックオン状態となった時点におけるＳ／Ｎ比に応じて観測精度が異なることが分かる。図４は、ロックオン状態となった時点における目標信号の様子の具体例を示している。

図４において、横軸は時間Ｔを示しており、縦軸は信号の振幅を示している。Ｎは背景雑音の平均値を示している。Ｓ／Ｎ（ｍｉｎ）は検出可能となるレベルを示している。
信号３０と信号３１と信号３２とはそれぞれ目標からの受信信号を示している。信号３０は、目標検出部４により検出されない信号である。信号３１と信号３２とは、目標検出部４により検出される信号を示している。即ち、信号３１と信号３２とは、ロックオン状態であることを示している。なお、信号３１のＳ／Ｎ比が小さいために信号３１に対応する観測精度は相対的に悪くなる。信号３２のＳ／Ｎ比が大きいために信号３２に対応する観測精度は相対的に良好となる。

目標検出部４による模擬目標の測距及び測角の結果は、目標追尾部５に送出される。

目標追尾部５は、目標検出部４によって算出された観測値に基づいて模擬目標の位置及び速度を算出する。
具体例として、目標追尾部５は、目標検出部４から受け取った検出結果に基づいて、目標検出時における模擬目標の位置及び速度を逐次算出する。目標追尾部５により算出された模擬目標の位置及び速度は、第１弾着点生成部６に送出される。

第１弾着点生成部６は、第１弾着点として、算出された模擬目標の位置及び速度に基づいて模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する。
具体例として、第１弾着点生成部６は、射距離に対応する弾丸飛しょう時間をあらかじめ設定された数表により算出する。第１弾着点生成部６は、目標の位置及び速度と、この数表に基づく弾丸飛しょう時間とをもとに目標未来位置を算出し、算出した目標未来位置を第１弾着点とする。目標未来位置は、着弾時における模擬目標の位置である。
なお、目標未来位置を算出する際に、模擬目標の現在位置及び速度が用いられる。しかしながら、模擬目標の観測結果に誤差が含まれている場合に、含まれている誤差の影響により、目標未来位置、即ち弾着点にも誤差が含まれることになる。

第２弾着点生成部７は、第２弾着点として、設定シナリオに基づく誤差を含まない模擬目標の位置及び速度に基づいて模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する。
具体例として、第２弾着点生成部７は、シナリオ発生部２による模擬目標の位置及び速度に基づいて弾着点を計算し、誤差を含まない模擬目標の位置及び速度をもとにした第２弾着点を算出する。この際、第２弾着点生成部７は第１弾着点生成部６と同様の処理を実行する。

図５は、弾着点の誤差の具体例を示している。図５では、時刻ｔ１と時刻ｔ２と時刻ｔ３との各々において移動する模擬目標と、時刻ｔ３において射撃を行った場合における弾着点とを示している。図５おいて、砲３３は射撃を行う砲を示している。目標位置３４は、誤差を含まない目標位置、即ち目標真値を示している。目標観測値３５は、目標追尾部５による目標観測値を示している。弾道３６は、目標位置３４に基づいて射撃を実施した場合における弾道を示している。弾道３７は、目標観測値３５に基づいて射撃を実施した場合における弾道を示している。弾着点３８は、目標真値に対応する弾着点、即ち第２弾着点を示している。弾着点３９は、観測値に対応する弾着点、即ち第１弾着点を示している。誤差４０は、弾着点の誤差、即ち弾着点３８と弾着点３９との差異を示している。
目標位置は模擬目標の位置である。目標位置には誤差が含まれていることも誤差が含まれていないこともある。目標真値は、模擬目標の真の位置であり、シナリオが示す模擬目標の位置である。

弾着誤差評価部８は、第１弾着点と第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する。
具体例として、弾着誤差評価部８は、第１弾着点生成部６により算出された弾着点と、第２弾着点生成部７により算出された弾着点とを比較し、比較した結果に基づいて訓練における弾着誤差を算出する。弾着誤差評価部８は、具体例として、平均値又は標準偏差のような統計値に基づいて射撃精度を計算するほか、模擬目標に対する命中率も算出することにより訓練を評価する。

弾着誤差の平均値をｍとすると、ｍは［数５］により算出される。

［数５］において、ｎは発射弾数を示し、ｘｒ_ｉは誤差を含む弾着位置を示し、ｘｔ_ｉは誤差を含まない弾着位置を示す。これにより、弾着位置が特定の方向にずれているか否かを評価することができる。なお、ここでは弾着位置を１次元即ち直線上で表記しているが、弾着位置が平面又は３次元空間内である場合であっても同様に弾着誤差を算出することができる。

次に、弾着誤差の標準偏差をＳとすると、Ｓは［数６］により算出される。

［数６］において、ｎは発射弾数を示し、ｘｒ_ｉは誤差を含む弾着位置を示し、ｘ_ｍは平均弾着位置を示す。これにより、弾着位置のばらつきの度合いを評価する。

さらに、命中率をＰとすると、Ｐは［数７］により算出される。

［数７］において、Ｎ１は有効弾数、即ち弾着誤差が一定のしきい値以下となった弾の数を示し、Ｎ２は全発射弾数を示す。

画像生成部９は、目標信号発生部３による目標信号と、模擬目標及び弾着点の位置等を表示器１１に表示するための画像信号を生成する。
具体例として、画像生成部９は、表示画像に対応する画像信号を生成する。表示画像は、追尾センサが模擬目標から受信した信号に対応する画像であって、表示器１１に表示する画像である。

操作盤１０は、砲射撃の訓練において必要な操作を可能とするための装置である。砲射撃の訓練を実施する者は、砲射撃の訓練中に操作盤１０を操作する。操作盤１０は、目標を検出及び観測するためのレーダ制御と、射撃管制用の砲制御とを行うためのスイッチ類を具備する。

表示器１１は、砲射撃の訓練に必要な表示を行うための装置である。具体例として、表示器１１は砲射撃の訓練の状況を表示する。
表示器１１は、目標信号及び検出の状態、及び射撃管制の状態を示す表示を行うための表示画面を具備する。

図６は、本実施の形態に係るコンピュータ１のハードウェア構成例を示している。射撃訓練装置１００は複数のコンピュータから成ってもよい。

コンピュータ１は、本図に示すように、プロセッサ５１と、メモリ５２と、補助記憶装置５３と、入出力ＩＦ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）５４と、通信装置５５等のハードウェアを備えるコンピュータである。これらのハードウェアは、信号線５９を介して適宜接続されている。

プロセッサ５１は、演算処理を行うＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）であり、かつ、コンピュータが備えるハードウェアを制御する。プロセッサ５１は、具体例として、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）、又はＧＰＵ（ＧｒａｐｈｉｃｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）である。
コンピュータ１は、プロセッサ５１を代替する複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサはプロセッサ５１の役割を分担する。

メモリ５２は、典型的には揮発性の記憶装置であり、具体例としてＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）である。メモリ５２は、主記憶装置又はメインメモリとも呼ばれる。メモリ５２に記憶されたデータは、必要に応じて補助記憶装置５３に保存される。

補助記憶装置５３は、典型的には不揮発性の記憶装置であり、具体例として、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、又はフラッシュメモリである。補助記憶装置５３に記憶されたデータは、必要に応じてメモリ５２にロードされる。
メモリ５２及び補助記憶装置５３は一体的に構成されていてもよい。

入出力ＩＦ５４は、入力装置及び出力装置が接続されるポートである。入出力ＩＦ５４は、具体例として、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）端子である。入力装置は、具体例として、キーボード及びマウスである。出力装置は、具体例として、ディスプレイである。

通信装置５５は、レシーバ及びトランスミッタである。通信装置５５は、具体例として、通信チップ又はＮＩＣ（ＮｅｔｗｏｒｋＩｎｔｅｒｆａｃｅＣａｒｄ）である。

射撃訓練装置１００の各部は、他の装置等と通信する際に、入出力ＩＦ５４及び通信装置５５を適宜用いてもよい。

補助記憶装置５３は射撃訓練プログラムを記憶している。射撃訓練プログラムは、射撃訓練装置１００が備える各部の機能をコンピュータに実現させるプログラムである。射撃訓練プログラムは、メモリ５２にロードされて、プロセッサ５１によって実行される。射撃訓練装置１００が備える各部の機能は、ソフトウェアにより実現される。

射撃訓練プログラムを実行する際に用いられるデータと、射撃訓練プログラムを実行することによって得られるデータ等は、記憶装置に適宜記憶される。射撃訓練装置１００の各部は記憶装置を適宜利用する。記憶装置は、具体例として、メモリ５２と、補助記憶装置５３と、プロセッサ５１内のレジスタと、プロセッサ５１内のキャッシュメモリとの少なくとも１つから成る。なお、データという用語と情報という用語とは同等の意味を有することもある。記憶装置は、コンピュータ１と独立したものであってもよい。
メモリ５２及び補助記憶装置５３の機能は、他の記憶装置によって実現されてもよい。

射撃訓練プログラムは、コンピュータが読み取り可能な不揮発性の記録媒体に記録されていてもよい。不揮発性の記録媒体は、具体例として、光ディスク又はフラッシュメモリである。射撃訓練プログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。

＊＊＊動作の説明＊＊＊
射撃訓練装置１００の動作手順は射撃訓練方法に相当する。また、射撃訓練装置１００の動作を実現するプログラムは射撃訓練プログラムに相当する。

図７は、射撃訓練装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。図７を参照して射撃訓練装置１００の動作を説明する。

（ステップＳ１０１）
シナリオ発生部２は、設定シナリオとして訓練のシナリオを生成する。

（ステップＳ１０２）
目標信号発生部３は、設定シナリオに従って模擬目標に対応する目標信号を生成する。

（ステップＳ１０３）
目標検出部４は、ステップＳ１０２において生成された目標信号から模擬目標を検出する。

（ステップＳ１０４）
目標追尾部５は、ステップＳ１０３において検出された模擬目標に基づいて模擬目標を追尾する。

（ステップＳ１０５）
第１弾着点生成部６は、ステップＳ１０４における追尾結果に基づいて第１弾着点を算出する。

（ステップＳ１０６）
第２弾着点生成部７は、設定シナリオに基づいて第２弾着点を算出する。

（ステップＳ１０７）
弾着誤差評価部８は、算出された第１弾着点と第２弾着点とに基づいて弾着誤差を評価する。

（ステップＳ１０８）
画像生成部９は、表示器１１に表示する画像に対応する画像信号を生成する。

＊＊＊実施の形態１の効果の説明＊＊＊
以上のように、射撃訓練装置１００は、射撃訓練装置１００に対応する射撃管制装置２００において目標を観測する追尾センサの観測結果と、追尾センサの信号処理とを模擬機能として組み込むことにより、射撃管制装置２００による目標の捕捉及び追尾の状態を模擬的に再現する。そのため、射撃訓練装置１００は、模擬目標がロックオン状態である条件を考慮するだけでなく、模擬目標に対応する目標信号のＳ／Ｎ比に応じた観測値（距離及び角度）を生成し、生成した観測値に基づいて、射撃管制により発射された弾丸の弾着点を計算する。当該観測値には測距誤差及び測角誤差が含まれ得る。また、射撃訓練装置１００は、誤差を含まない真の目標位置に対して発射された弾丸の弾着点を計算する。
従って、射撃訓練装置１００は、射撃手順の確認のみならず、計算した２つの着弾点を比較することにより、射撃精度を評価することができる。これにより、射撃精度に対する目標観測誤差の影響を考慮することができる。また、本実施の形態によれば、より現実的な砲射撃の訓練を実施することができる。さらに、本実施の形態では追尾センサ信号処理模擬の処理負荷を軽減しているため、汎用の計算機により射撃訓練装置１００を実現することが可能となる。

また、射撃訓練装置１００は、追尾センサによる目標捕捉及び追尾を良好な状態にするための信号処理の設定操作を操作盤１０に組み込むことにより、より良好な射撃を行うための訓練に資することも可能となる。

なお、本実施の形態では、追尾レーダをセンサとする射撃訓練装置を説明しているが、光学照準器をセンサとする射撃訓練装置に対して本実施の形態を適用することが可能である。また、砲の射撃管制以外にも、ミサイルの射撃管制に対応する訓練装置に対して本実施の形態を適用することが可能である。

さらに、シナリオに設定された目標条件及び環境条件は、外部からの制御、即ち教官等による操作を通じて訓練中に変更することも可能である。そのため、本実施の形態によれば射撃訓練の自由度を上げることも可能である。

＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
図８は、本変形例に係るコンピュータ１のハードウェア構成例を示している。
コンピュータ１は、プロセッサ５１、プロセッサ５１とメモリ５２、プロセッサ５１と補助記憶装置５３、あるいはプロセッサ５１とメモリ５２と補助記憶装置５３とに代えて、処理回路５８を備える。
処理回路５８は、コンピュータ１が備える各部の少なくとも一部を実現するハードウェアである。
処理回路５８は、専用のハードウェアであってもよく、また、メモリ５２に格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。

処理回路５８が専用のハードウェアである場合、処理回路５８は、具体例として、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）又はこれらの組み合わせである。
コンピュータ１は、処理回路５８を代替する複数の処理回路を備えてもよい。複数の処理回路は、処理回路５８の役割を分担する。

コンピュータ１において、一部の機能が専用のハードウェアによって実現されて、残りの機能がソフトウェア又はファームウェアによって実現されてもよい。

処理回路５８は、具体例として、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせにより実現される。
プロセッサ５１とメモリ５２と補助記憶装置５３と処理回路５８とを、総称して「プロセッシングサーキットリー」という。つまり、射撃訓練装置１００の各機能構成要素の機能は、プロセッシングサーキットリーにより実現される。

＊＊＊他の実施の形態＊＊＊
実施の形態１について説明したが、本実施の形態のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、本実施の形態を部分的に実施しても構わない。その他、本実施の形態は、必要に応じて種々の変更がなされても構わず、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施されても構わない。
なお、前述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本開示と、その適用物と、用途の範囲とを制限することを意図するものではない。フローチャート等を用いて説明した手順は適宜変更されてもよい。

以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。

（付記１）
追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置であって、
設定シナリオに従って移動する模擬目標から前記追尾センサが信号を受信したものとして、前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成する目標信号発生部と、
前記目標信号から前記模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて前記模擬目標に対応する観測値を算出する目標検出部と、
算出された観測値に基づいて前記模擬目標の位置及び速度を算出する目標追尾部と、
第１弾着点として、算出された前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第１弾着点生成部と、
第２弾着点として、前記設定シナリオに基づく誤差を含まない前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第２弾着点生成部と、
前記第１弾着点と前記第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する弾着誤差評価部と
を備える射撃訓練装置。

（付記２）
前記射撃訓練装置は、さらに、
前記設定シナリオに従って前記模擬目標の位置を逐次算出するシナリオ発生部
を備える付記１に記載の射撃訓練装置。

（付記３）
前記射撃訓練装置は、さらに、
砲射撃の訓練を実施する者が砲射撃の訓練中に操作する操作盤と、
砲射撃の訓練の状況を表示する表示器と
を備える付記１又は２に記載の射撃訓練装置。

（付記４）
前記射撃訓練装置は、さらに、
前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号に対応する画像であって、前記表示器に表示する画像である表示画像に対応する画像信号を生成する画像生成部
を備える付記３に記載の射撃訓練装置。

（付記５）
前記設定シナリオは、前記模擬目標の周囲における環境条件の変化により不要信号が発生するシナリオを示し、
前記目標信号発生部は、前記目標信号に対して前記設定シナリオが示す不要信号を含める付記１から４のいずれか１項に記載の射撃訓練装置。

（付記６）
前記目標信号発生部は、前記目標信号を生成する際に、前記射撃管制装置から前記模擬目標までの距離に応じた範囲である雑音生成範囲における受信機雑音を模擬する付記１から５のいずれか１項に記載の射撃訓練装置。

（付記７）
前記目標検出部は、前記模擬目標に対する測距及び測角を模擬し、前記模擬目標に対する測距において測距誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬し、前記模擬目標に対する測角において測角誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬する付記１から６のいずれか１項に記載の射撃訓練装置。

（付記８）
前記目標検出部は、前記模擬目標に対応する信号対雑音比に応じた測距誤差及び測角誤差を含む観測値を生成する付記７に記載の射撃訓練装置。

１コンピュータ、２シナリオ発生部、３目標信号発生部、４目標検出部、５目標追尾部、６第１弾着点生成部、７第２弾着点生成部、８弾着誤差評価部、９画像生成部、１０操作盤、１１表示器、１２アンテナ、１３アンテナ制御器、１４サーキュレーター、１５送信機、１６受信機、１７信号処理器、１８計算機、１９表示器、２０操作盤、２１砲制御器、２２砲、２３ビーム、２４目標、２５送信時間帯、２６受信時間帯、２７送信パルス、２８目標信号、２９受信機雑音、３０，３１，３２信号、３３砲、３４目標位置、３５目標観測値、３６，３７弾道、３８，３９弾着点、４０誤差、５１プロセッサ、５２メモリ、５３補助記憶装置、５４入出力ＩＦ、５５通信装置、５８処理回路、５９信号線、１００射撃訓練装置、２００射撃管制装置。

Claims

追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬する射撃訓練装置であって、
設定シナリオに従って移動する模擬目標から前記追尾センサが信号を受信したものとして、前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成する目標信号発生部と、
前記目標信号から前記模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて前記模擬目標に対応する観測値を算出する目標検出部と、
算出された観測値に基づいて前記模擬目標の位置及び速度を算出する目標追尾部と、
第１弾着点として、算出された前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第１弾着点生成部と、
第２弾着点として、前記設定シナリオに基づく誤差を含まない前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第２弾着点生成部と、
前記第１弾着点と前記第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する弾着誤差評価部と
を備える射撃訓練装置。
前記射撃訓練装置は、さらに、
前記設定シナリオに従って前記模擬目標の位置を逐次算出するシナリオ発生部
を備える請求項１に記載の射撃訓練装置。
前記射撃訓練装置は、さらに、
砲射撃の訓練を実施する者が砲射撃の訓練中に操作する操作盤と、
砲射撃の訓練の状況を表示する表示器と
を備える請求項１又は２に記載の射撃訓練装置。
前記射撃訓練装置は、さらに、
前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号に対応する画像であって、前記表示器に表示する画像である表示画像に対応する画像信号を生成する画像生成部
を備える請求項３に記載の射撃訓練装置。
前記設定シナリオは、前記模擬目標の周囲における環境条件の変化により不要信号が発生するシナリオを示し、
前記目標信号発生部は、前記目標信号に対して前記設定シナリオが示す不要信号を含める請求項１又は２に記載の射撃訓練装置。
前記目標信号発生部は、前記目標信号を生成する際に、前記射撃管制装置から前記模擬目標までの距離に応じた範囲である雑音生成範囲における受信機雑音を模擬する請求項１又は２に記載の射撃訓練装置。
前記目標検出部は、前記模擬目標に対する測距及び測角を模擬し、前記模擬目標に対する測距において測距誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬し、前記模擬目標に対する測角において測角誤差発生モデルにより捕捉追尾の外乱を模擬する請求項１又は２に記載の射撃訓練装置。
前記目標検出部は、前記模擬目標に対応する信号対雑音比に応じた測距誤差及び測角誤差を含む観測値を生成する請求項７に記載の射撃訓練装置。
追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬するコンピュータである射撃訓練装置が、
設定シナリオに従って移動する模擬目標から前記追尾センサが信号を受信したものとして、前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成し、
前記目標信号から前記模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて前記模擬目標に対応する観測値を算出し、
算出された観測値に基づいて前記模擬目標の位置及び速度を算出し、
第１弾着点として、算出された前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出し、
第２弾着点として、前記設定シナリオに基づく誤差を含まない前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出し、
前記第１弾着点と前記第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する射撃訓練方法。
追尾センサを備える射撃管制装置を用いた砲射撃の訓練を模擬するコンピュータである射撃訓練装置が実行する射撃訓練プログラムであって、
設定シナリオに従って移動する模擬目標から前記追尾センサが信号を受信したものとして、前記追尾センサが前記模擬目標から受信した信号を模擬的に目標信号として生成する目標信号発生処理と、
前記目標信号から前記模擬目標に対応する信号を検出し、検出した信号に基づいて前記模擬目標に対応する観測値を算出する目標検出処理と、
算出された観測値に基づいて前記模擬目標の位置及び速度を算出する目標追尾処理と、
第１弾着点として、算出された前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第１弾着点生成処理と、
第２弾着点として、前記設定シナリオに基づく誤差を含まない前記模擬目標の位置及び速度に基づいて前記模擬目標に対して砲射撃を実施した場合における弾着点を算出する第２弾着点生成処理と、
前記第１弾着点と前記第２弾着点とに基づいて弾着誤差を算出する弾着誤差評価処理と
を前記射撃訓練装置に実行させる射撃訓練プログラム。