JPS60147100A - 比例航法ホ−ミング誘導方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、水中航走体のホーεフグ誘方式式の一種であ
る比例航法誘導方式に関する。

（従来技術） 従来の水中航走体のホーミング誘導方式では、水中航走
体の機軸とその水中航走体の中心から目標を見た目視線
とがなす角（誤差角）を大刀信号とし、水中航走体内部
の操　信号を発生し目標に追尾する方式が採らｎている
。この方式については、１９５５年ディー・パン・ノス
トランド（Ｄ。

ＶＡＮ　Ｎ０８ＴＲＡＮＤ　ＣＯＭＰＡＮＹ、　ＩＮＣ
，）社発行７　ｔ　・ｔ”　ｙ　Ｉ　（ＡＲＴＨＵＲ８
，ＬＯＣＫＥ）　”１！（７）技術書”ガイダンス’　
（ＧＵＩＤＡＮＣＥ）のページ４５９〜４６８　に詳細
に示されている。そして、同書には以下の如くの問題点
が指摘しである。水中航走体から見た前記誤差角をＯに
するように誘導するから、目標が水中航走体から遠ざか
る場合は目標の真後に向って追尾する。しかし、通常目
標の断面積は裏抜であると横方向に比して小さく、命中
確率が低くなってしまう。−万、目標が水中航走体に向
って来る場付は、最終追尾フェーズ（命中する直前）Ｖ
Ｃ水中航走体に過大な旋回性能が要求され、やはり命中
確率が悪くなってしまう。

そこで、この欠点を補うため従来は最終フェーズでは、
誤差角出力の最終情報金基に強制的に水中航走体を旋回
させそれ以降は誤差角を利用せずに目標の断面積がより
大きい右舷或いは左舷に線中するような誘導方式を採っ
ていた。しかし、目標の信号の８／Ｎ等が悪い条件であ
ると、前記最終情報が不確実になり、やはり命中確率が
低くなる欠点があった。

又、このような欠点を補うため飛しよう体の誘導方式で
採用されている比例航法を水中航走体のホーミング誘導
方式に適用しようとする試みがあった。その比例航法ホ
ーミング誘導方式は、　１９５８年ジョン・ウィリー−
アンドｅサンズ（Ｊ　ｏ　ｈｎＷｉｌｅｙ　＆　５ｏｎ
ｓ）社発行すチャード・ビー・ダウ（Ｒｉｃｈａｒｄ　
Ｂ　Ｄｏｗ）著の技術書１フアンダメンタルズ・オブ・
アトバーンスト・ミサイルズ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
ｓ　ｏｆ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｉｓｓｉｌｅｓ　）に
詳述されている。本書所載方式では目標自動追尾系（シ
ーカ系）がジャイロ、ジンバル等かなり複雑な機械的な
機構を必要とする。又一方目標を追尾する水中航走体の
ホーミング装置は通常音波金利用するのでその誤差角検
出器は飛しょう体で通常側われている検出器に比べて重
量がかなり重い。

そこで、ジャイロ、ジンバルに検出器全戦せる本書の方
式では、追尾系のアクチュエータが大形となり実現が容
易でなかった。そのうえ、ホーミング装置内に機械的に
動く機構を含むから、ホーミング装置自体が音′ｆｔ発
生し、受信信号のＳ／Ｎｉ劣化はせ命中精度が十分に得
られないという欠点もあった。このような欠点があるか
ら、本書の方式は殆んど利用されていない。

（発明の目的） 本発明の目的は、命中確率が高く、ジャイロ、ジンバル
等の複雑な機械的要素を必要としない水中航走体の比例
航法ホーミング誘導方式の提供にある。

（発明の構成） 本発明は、目標の目視線の角速度に比例して水中航走体
全誘導する水中航走体の比例航法ホーミング誘導方式に
おいて、目標全捕捉追尾する電気的目標追尾軸と前記水
中航走体の機軸とがなす第１の角度全検出する第１の角
度検出器と、前記水中航走体の慣性空間に対する角速度
を検出する角速度検出器と前記第ｌの角度と前記角速度
とを剛体の相対運動に関するコリオリの式に適用して前
記第１の角度が零になる方向に前記電気的目標追尾軸を
制御する電気的目標追尾軸走査部と、前記電気的目標追
尾軸と前記目標線とがなす第２の角度を検出する第２の
角度検出器と、この第２の角度に比例した信号を操舵信
号とし水中航走体を目標に誘導する制御装置とを備える
構成である。

（発明の実施例） 次に不発明の一実施例を図面を参照して説明する。

５− 第１図は、ある空間に固定した基準座標軸を基準とした
不発明に関連する水中航走体と目標とに関する角度関係
を示す図、第２図は本発明の一実施例の基本的な構成を
示すブロック図である。

第２図に示す水中航走体の比例航法ホーミング誘導方式
は、次のような構成をとっている。

誤差角検出器は、目標の方向を示す目標線単位ベクトル
σと目標を追尾する電気的目標追尾軸（音波のビーム軸
を電気的に走査して目標を捕捉追尾する装置はシーカと
称されるので、この電気的目標追尾軸は以後電気的シー
カ軸と称する）の方向を示す単位ベクトルλとの誤差角
ベクトル６１を検出する。増幅器２のゲインはに１であ
る。制御装置５は操力乞装置４と角速度検出器３とから
なる。

角速度検出器３は水中航走体の慣性空間に対する角速度
−を検出する。操舵装置４は、増幅器２の出力Ｉ（７１
と角速度検出器３の出力；とを受け、水中航走体６を旋
回せしめ、誤差角８１　が零となるように水中航走体６
を誘導する。電気的シーカ軸制御部９は、誤差角検出器
７と電気的シーカ軸走６一 丘部８とからなる。誤差角検出器７は水中航走体機軸単
位ベクトル０と電気的／−力細軸単位ベクトルとの誤差
角ベクトルε２を検出する。電気的シーカ軸走査部８は
誤差角ベクトルε２及び角速度検出器３の出力−とを入
力として電気的シーカ軸を水中航走体機軸に一致するよ
うに制御する。

当該−熟的シー力軸単位ベクトルフは、矢に示すベクト
ル微分方程式を解くことにより得られる。

まず、λをθに一致させるように了と７との差分ベクト
ル６２（誤差角検出器７の出力）に比例した角速度で電
気的ンーカ軸を回転させることは、次の式（ｉｔで示さ
しる慣性空間に苅する町速度偲で１を回転させることで
ある。

；＝Ｇ（プ×１） ＝０（λ×（θ−λ）　）　（１） ＝Ｑ（λ×ε２） ここでＧは定数、×はベクトル積をそｎぞれ表わす。

まｆｃ＃とλとについては・迫等的に次式が成立する。

ここで、ｄｔ　］　１ｎｃｒｔｊａｌは慣性空間に関す
る時間微分を現す。

（１）、　（２）式より、 ＝Ｇ（θ−（λ・θ）λ１３） ここで、λ≧θなる条件では、 次遅れで追従することになる。

一万、剛体の相対運動に関するコリオ！Ｊ（Ｃｏｒｊｏ
ｌｉｓ）の関係式よシ。

角速度ベクトルを現す。（３）、　（５）から、水中航
走体の機軸系で表わされる電気的シーカ軸単位ベクトル
λを表わす微分方程式は次のようになる。

＝Ｇ（ｇｚ−（λ・ε２）λ１−＃×λここで、水平航
走体が目標を追尾している状態では、 ・・）（λ・・・）λ　（７） なる関係が成立する。そこで、（６）弐全書き直すと次
式のようになる。

さらに、（８）式を水中航走体の機軸成分で表わすと次
のようになる。

ここで。

９− λ、λ９．λ２　・・・・・・・・・電気的シーカ軸単
位ベクトルλの水中航走体 ｘ、、　ｙ、およびＺＢ軸成 分。

Ｐ、　Ｑ、　Ｒ・・・・−・・−・・・水中航走体の慣
性空間に対する角速度ペクト ルーの水中航走体軸ＸＢ。

ＹＢおよびＺＢ酸成分 ’　２　ｘｅ　ε２ｙ、ε２□・・・・・・・・・電気
的シーカ軸単位ベクトルλと水中航走体 軸単位ベクトルθとの 差分ベクトルε２の水中 航走体軸ＸＢ、ＹＢおよび ｚ、成分。

である。

従って、（９）式において、電気的シーカ軸の走査に必
要な成分λｙ、λ２は、水中航走体に固定された角速度
検出器３の出力Ｐ、　Ｑ　及びＲ並びに誤差角検出器７
の出力ｔ２Ｘｍε２ｙ、及びε２ｚを入力として（９）
式を解くことに、１得られる。

１０− 第３図は微分演算子Ｓを用いた伝達関数の形で表現しｆ
ｃ第２図の実施例のブロック図である。本図を参照して
第２図に示す系が比例航法をするホーミング誘導方式に
なることを説明する。本図において、１０はゲインＫｌ
　の増幅器、１１は一般御装置、１２は一般にゲインに
２１時定数′ｒ２　の−中航走体の機体運動、１３は（
４）式より明らかなようにゲインＧ１時定数Ｔ３　＝　
１／Ｇ　の−次遅ｃ形れぞれ表わす。

第３図において目視１ｑσなる入力に対する水中航走体
の慣性空間に対する角速度δ（−りなる出力の伝達関数
をＧ（Ｓ）とすると次式のようになる。

る角速度一定の目視線角速度が入力すると、出力となる
。

また、水中航走体の経路角をｒとすると、定常状態では である。こｎら、（ｎ）、　（１２）式から、水中航走
体　゛の運動方程式は。

と表わされるから、第２図の実施例は比例航法による水
中航走体のホーミング誘導が可能でめることがわかる。

第４図は第２図の実施例における電気的シーカ軸制御部
９を（９）式に示される微分方程式に従って実現する一
例の構成を示すブロック図である。ま　２ス（９）式に
おけるλｙを得る手順について述べる。

水中航走体機軸に固定された角速度検出器３の出力の１
つであるＰと積分器３０の出力λ２とを掛算器２５によ
り乗算し、出力Ｐλ２を得る。また。

積分器１８の出力λｘｋ角速度検出器３の出力の１つで
必るＲとを掛算器２０により乗算し１反転増幅器２１に
より符号を反転して出力−λ８・几を得る。また、誤差
角検出器７の出力の１つでめるｇ２ｙをゲインＧの増幅
器２２で増幅して出力を得る。このようにして得たＰλ
２．−λｘＲ及びＧε２ｙを加算器２３により加算し、
積分器２４ＶＣより積分してλｙが得ら扛る。電気的シ
ーカ軸制御に必要なもう一万の出力λ２　も同様にこの
゛電気的シーカ軸制御部９により得られる。

（発明の効果） 不発明では、以上説明したように、比例航法が可能であ
るから、最終追尾フェーズで特殊な制御信号を出す必要
がない。そこで、本発明の誘導方式を用いた水中航走体
は命中精度がよい。また。

この発明では従来の比例航法誘導方式では欠くことので
きないジャイロ、ジンバル等の複雑な機械系が自動追尾
系にないから、自動追尾系の構成を著しく簡素にできる
。まｆｃ１本発明に２いては、１３− 電気的シーカ軸は、目標を追尾するとともに水中航走体
機軸に一致する工う制御されているから、機軸から見た
電気的シーカ軸の走査が小さい角度範囲内で行われる。

そこで、電気的シーカ軸の走査によって、指向性パター
ンのビーム幅の拡が９やサイドローブの増大が起らない
。従って、指向性パターンの乱ｎが少なく、目標の追尾
が精度よく行えるという効果もある。このように１本発
明によれば、命中確率が高く、ジャイロ、ジンバル等の
複雑な機械的要素を必要としない水中航走体の比例航法
ホーミング誘導方式が提供できる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 目標の目視線の角速度に比例して水中航走体を誘導する
   水中航走体の比例航法ホーミング誘導方式において、目
   標を捕捉追尾する電気的目標追尾軸と前記水中航走体の
   機軸とがなす第１の角度を検出する第１の角度検出器と
   、前記水中航走体の慣性空間に対する角速度を検出する
   角速度検出器と、前記第１の角度と前記角速度とを剛体
   の相対連動に関するコリオリの式に適用して前記第１の
   角度が零になる方向に前記電気的目標追尾軸を制御する
   電り的目標追尾軸走査部と、前記電気的目標追尾軸と前
   記目視線とがなす第２の角度を検出する第２の角度検出
   器と、この第２の角度に比例した信号を操舵信号とし水
   中航走体を目標に誘導する制御装置とを備える水中航走
   体の比例航法ホーミング誘導方式。