JPS61262598A

JPS61262598A - 武器のトレ−ニングシステム

Info

Publication number: JPS61262598A
Application number: JP61065553A
Authority: JP
Inventors: リチヤード　ウエンシスラス　ラシニ
Original assignee: Schlumberger Electronics UK Ltd
Current assignee: Gemalto Terminals Ltd
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1986-11-20
Also published as: AU5525986A; DE3689867T2; IN167214B; EP0209959B1; DE3689867D1; AU587808B2; GB2174789A; EP0209959A3; EP0209959A2; CA1262822A; ATE106546T1; US4737106A; GB2174789B

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】産業上の利用分野本発明は、−武器のトレーニングシステムに係り、特に
、直接発砲式の武器のシミュレーションに係る。

従来の技術本物の火薬を発砲するための経費や危険性を伴うことな
く照準及び発砲手順について武器の操作者をトレーニン
グするシステムは、公知であり。

英国特許第１，２２８，１４３号、第１，２２８゜１４
４号及び第１，４５１，１９２号に開示されている。こ
れらのシステムにおいては、典型的に。

武器を標的に向け、トレーニングシステムに含まれて武
器と整列されたレーザのような電磁放射源を用いて、標
的の距離が測定する。その後、標的の距離（及びもし標
的が動くものであれば、その動き）を考慮して、武器の
高さ及び方位をずらすことによって武器の照準を行なう
。武器を発砲する時には、標的の測定した距離及び動き
に対して正しい量だけレーザビームを逆方向にずらし、
武器が正しく照準されていれば、その武器に与えられた
ずれが厳密に補償され、レーザビームの最終的な方向（
ビーム基準方向）が標的の方向に一致するようにされる
０次いで、レーザのエネルギを標的において検出し、標
的に当ったかどうか指示することができる。この情報は
１例えば、無線によって武器のある場所に送り返される
。或いは又。

例えば、英国特許第１，４３９，６１２号に開示された
ように、武器の場所に検出器を設置して、標的の反射板
によって反射された放射をこの検出器で受けるようにし
てもよい。

このようなシステムの特に魅力的な特徴は、標的に外れ
た場合に操作者に発砲方向情報を与えることができる点
である。この情報を与えるために、放射源で走査を行な
って標的の実際の位置を探索し、外れ距離を計算する。

走査は、例えば、英国特許第２，０３０，２７２Ｂ号に
開示されたように移動を制御できるプラットホームに放
射源を取り付けることによって行われる。この放射源は
、先ず、標的を探索するまでその方位について走査を行
ない１次いで、高さについて走査を行なって、第２の座
標を確立する。その後、距離を、測定することによって
標的の位置を最終的に確立する。別々の放射源を用いて
方位及び高さを走査することが知られているが、本質的
な検出は、１つの放射源で行われる。

発明が解決しようとする問題点レーザを基本とするシステムにおいて、目の安全を図る
べき場合には、その出力、ひいては、その最大有効距離
に上限が課せられる。典型的な最大距離は、現在の武器
の性能を完全にシミュレートするために所望される距離
よりも短い。

走査は、機械的に行なうものであるから、可動テーブル
、放射源及びこれに関連した光学系の慣性力、放射源の
丈夫さ、等々といったファクタによって走査速度が限定
される。従って、適度に照準される武器についても走査
が比較的ゆっくりとしたものとなる。走査速度を改善す
るために、多数の放射源のアレイからの戻り放射を評価
することに基づくソリッドステート走査技術が提案され
ている。不都合なことに、これらのシステムは。

出力アレイを実際的な大きさ及び個数にすべき場合に比
較的狭いアパーチャ内でしか走査することができない。

シミュレーションシステムでは、著しい外れが生じた場
合にその詳細についての情報を与えることが所望される
ので、この構成体自体を機械的に走査しなければならな
い。

問題点を解決するための手段本発明によれば、武器のトレーニングシミュレータは、
電磁放射を発生するための放射源手段と、上記放射から
指向性のビームを形成するための出力手段と、反射され
た放射を受け取る入力手段と、この受け取った放射の強
さを感知するための検出手段とを具備し、上記の出力手
段及び入力手段は、標的領域を走査するように武器上で
移動することができ、上記放射源手段及び検出手段は武
器に固定され、そして更に、上記シミュレータは、上記
放射源手段からの放射を上記出力手段及び入力手段へそ
して上記検出手段へ送るためのフレキシブルな案内手段
を具備している。

上記のフレキシブルな案内手段は、光ファイバによって
構成するのが好ましい、複数の放射源及びファイバによ
って間隔をあけてビームを発生し、走査によって標的領
域を完全に網羅するのが効果的である。上記入力手段の
受光ファイバは、出力ファイバよりも光学直径が大きな
ものである。

本発明の好ましい実施例においては、共通の入力手段を
共有するファイバを有したレーザ放射源が３個使用され
る。

走査については、武器に対して出力ビームを先ず方位に
ついて動かして第１の走査線を形成し、次いで、高さに
ついて１本のビーム巾より短い距離だけ動かしそして第
３に逆の方位に動かして第２の走査線を形成し、完全な
網羅を得ることにより、走査を行なうのが好ましい。受
けた放射の強さについての累積、的な位置平均値を計算
し、走査が進むにつれて標的の方位位置を確立する。一
度に１つの放射源のみを作動するのが好ましく。例えば
、放射源は、順次に作動される。各走査線中に戻り放射
の累積的な位置平均値を計算し、標的位置についての高
さ情報が形成される。例えば、単一の放射源を作動して
更に高さを走査することにより、高さについて大きな分
解能を得ることができる。

本発明の特徴及び効果を明らかにするため、添付図面を
参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

実施例第１図に示したように、公知技術による戦車１０の標的
１４に対する模擬攻撃においては、攻撃側の銃身１１に
配置された武器シミュレータから経路１２に沿って指向
性のビームとして電磁放射が放出され、若干の放射は、
標的１４に設けられた反射板１５により実質的に同じ経
路をたどって戻る。ビーム１２は、操作者が選択した銃
身の高さによって決まる距離にある模擬射的物のＷＩ撃
点を通る方向に放射される。ビーム１２が標的に当らな
い場合には、ビームが先ず方位γに走査されそして第２
に高さθに走査され、標的を探索して、外れ距離が計算
される。このようなシステムの厳密な動作は、上記の説
明から明らかとなろう。

本発明による武器シミュレータにおいては、レーザダイ
オード２０．２１及び２２によって電磁放射源が形成さ
れる。これらダイオードからの光は、光ファイバ２３，
２４及び２５によって各々送られて、ビームスプリッタ
２６から放射される。このビームスプリッタは、レンズ
２８により指向性ビーム２７を形成する。戻り光はレン
ズ２８に入り、共通の経路をたどってビームスプリッタ
２６へ送られ、この戻り入射光は、屈曲反射器２９に向
かって反射され、この反射器は、光ファイバ２００の入
力面に光を向けるように働く。この光ファイバは、入射
光を電子なだれダイオード検出器２０１に送る。レンズ
２８、スプリッタ２６及び反射器２９の特性は、光学業
界の当業者に明らかであり、ここではこれ以上説明しな
い。これらの部品は、傾斜及び回転可能なテーブル２０
２に取り付けられ、モータ２０３及び２０４を各々作動
することによってビームの高さ及び方位を変えることが
できる。レーザ源２０−２２及び検出器２０１は、テー
ブル２０２から離れて武器上に取り付けられる。テーブ
ル２０２の回転及び傾斜移動は、光ファイバの光ガイド
２３−２５及び２００の撓みによって行われる。

光ガイドの配置及び上記実施例の動作について以下に詳
細に述べる。

光ファイバ２３．２４及び２５は、それらの出力面が正
確に垂直に整列され（本質的に第２図のＺ方向から見た
第３図を参照）且つ離間されるように配置される。間隔
Ｓは、ファイバの出方面の直径ｄより小さくなるように
される。これらの出力ファイバと入力ファイバ２００と
の光学的な関係は、出力ファイバからの反射光を入力フ
ァイバで受け取るような関係で、ファイバの間隔及び光
の走行中の分散を加味するために入力ファイバ２００の
方が出力ファイバよりも直径が大きくなっている。ファ
イバは、物理的には、ビームスプリッタ及び屈曲反射器
２９かによって分離されることが明らかであろう。

作動に際し、領域を走査して標的を探索することが必要
とされる。走査の始めには、垂直方向に整列されたファ
イバが第４図に位置４１．４２及び４３で示されたよう
に方位の限界４ｏにくるようにされる。一般的な形式の
走査は、他の限界４４（位置４５．４６及び４７）まで
方位について領域を横断し、次いで、高さく位置４８．
４９及び４００）について傾斜を行なって、それまで網
羅されない領域を走査しながら方位の限界４゜（位置４
０１．４．０２及び４０３）まで戻ることである。単一
の出力ファイバでの走査の一般的な機構が詳細に示され
ており、走査は、位置４０４から４０５へ方位について
行ない、次いで、高さを位置４０６まで下げ、位置４０
７まで方位を戻し、そして位置４０４まで高さを戻すよ
うに行われる。幾何学形状及びファイバの間隔から、こ
のような簡単な走査パターンで、走査すべき領域が完全
に網羅されることが明らかであろう。走査は。

６つの重畳した走査線（Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ及びＦ）に
沿って行なうものとする。方位について走査が進むにつ
れて、戻り放射の位置に関連した平均強度（Ｉ）を表わ
すヒストグラム４０８が形成される。このヒストグラム
は、方位情報のみを含むもので、便宜上横座標Ｘとして
示された進行路及び戻り路の両方を経て３つ全部の放射
源から送られて返送される戻り放射の和を効果的に表わ
している。この例示的なヒストグラム４０８は、走査領
域の中心に配置された標的４０９に対して予想されるも
のである。放射源２０．２１及び２２は、常時付勢され
るものではなく、一度に１つのみが放射を行なう。これ
らの放射源は、走査速度に比して高い速度で順次に付勢
され、これにより。

方位を本質的に完全に網羅する。これらの放射源が個々
に付勢されそして高さ及び方位が制御されるので、各走
査線Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ及びＦによる戻り放射のヒスト
グラム４０９．４１０．４１１．４１２．４１３及び４
１４が個々に構成される。走査線は高さについて離間さ
れているので、成る高さ位置情報をヒストグラムから導
出することができる。例えば、ヒストグラム４０９−４
１４は、中央の標的４６によるものである。便宜上ｙ軸
として示した走査線位置に対して各走査線の　４平均強
度値をプロットすることにより、標的の高さを表わすヒ
ストグラム４１５が形成される。このような簡単な信号
処理でも、標的の方位（Ｘ）及び高さくｙ）を単一の走
査サイクルで導出できることが明らかである。

方位の分解能は、理論的には限界がないが、実際には、
放射の周波数／帯域、収差１等々によって制限される。

高さについては、分解能が少なくとも１本の走査線であ
り、成る種のシミュレーションについてはこれで充分で
ある。高さについてこれ以上の分解能が要求される時に
は、１つの放射源のみを使用し、既知の方位において高
さの完全な走査を行なうことができる。或いは又、既知
のおおよその高さを中心とする省略走査を用いて、標的
をより正確に探索することができる。システムの制御及
び信号処理について以下に詳細に説明する。

武器の一部をシミュレーションする時には、シミュレー
ション制御器５０（第５図）がデータ収集制御器５１に
標的の位置を収集すべきであることを指示する。制御器
５１は、走査制御器５２に信号を送ることによってデー
タ収集シーケンスを指示し、第２図のテーブル２０２の
ようなテーブルを制御するアクチュエータ５３．５４を
動かして、このテーブルを方位及び高さの限界位置にも
っていき、標的アパーチャの走査を開始する準備を整え
る。走査制御器は、第６図に示す形式の信号６０．６１
を発生し、方位については方位駆動装置５５及びアクチ
ュエータ５４によりそして高さについては高さ駆動袋！
５６及びアクチュエータ５３によりテーブルを各々駆動
する。信号６０及び６１から明らかなように、テーブル
は、先ず、方位について走査するように駆動され、次い
で、高さを下げ、更に、この新たな高さで方位について
再び走査を行なった後に、高さを上げることによって最
初のスタート位置に戻る。これにより、上記の走査パタ
ーンが得られることが明らかであろう、走査中に、デー
タ収集制御器５１は、レーザシーケンサ５７に信号を送
り、レーザ２０．２１及び２２を各々付勢する波形６２
．６３及び６４を発生する。

走査中に、戻り信号がもしあれば、これが電子なだれダ
イオード検出器２０１及び検出弁別器５９によって受け
取られる。検出弁別器５９からの戻り信号及び走査制御
器５２からの方位位置情報に応答して、前記したように
方位５０１における標的位置を与える位置平均値５００
が形成され。

これは更に処理するためにシミュレーション制御Ｊ４５
０へ返送される。この位置平均値は、両方の走査方向に
おける全てのレーザからの戻り信号で構成される。

高さについては、各走査線からの戻り信号に対して、別
々の位置平均値５０２，５０３，５０４．５０５．５０
６及び５０７が形成される。高さ情報は、走査制御器５
２から導出される。前記したように、位置平均値５０２
−５０７は、高さ５０８におけるおおよその標的位置を
形成するように解読される。高さについて更に精度が要
求される時には、前記の方位走査と同様に１つのレーザ
を用いて更に別の高さ走査が行われる。

効果以上の説明から、本発明の多数の重要な特徴が明らかで
ある。先ず第１に、レーザは周期的に付勢されるだけで
あるから、各個々のレーザの電力定格は、目に安全な連
続作動についての限界より大きくでき、然も、より一層
の安全性が確保される。従って１本発明では、長距離の
動作を行なうことができる。この距離は、レーザをベー
スとした照準を安全に模擬できるに充分なものである。

走査機構の機械的な特性により大きなアパーチャを網羅
することができる一方、振動に敏感なかさばるレーザ部
品は走査テーブルに取り付けられていないから、走査速
度を最大にすることができる。

曲線６５及び６６は、各々、制御信号６１及び６０に対
する方位及び高さの典型的な応答を示している。これら
の応答は、走査速度を高い速度に実質的に一定に保つよ
うにテーブルを加速したり減速したりできることを示し
ている。これにより、ファイバの出力面のみが走査され
るのであってレーザ自体が走査されるのではないから、
公知の加速限界及び制約が除去される。従って、本発明
のラスク走査は、かさのある傾斜式のプラットホームに
よって必要とされる公知のやっかいな標的に依存する走
査に取って代わることができる。この構成では、光ファ
イ・バがディフューザの作用をもたらすことがなく、光
学的に非常に正確な部分を構成することが明らかである
。

ここに提案する走査パターンの更に別の効果は、走査が
ラスク走査であることにより、標的を探索する一定の時
間（これ自体は公知の場合よりも短い）が定められるこ
とである。従来のデータ収集時間は、走査フレーム内の
標的の位置に依存するものであった。

本発明の重要な効果は、レーザを光学的に正確に位置設
定する必要がなく、都合の良い位置に配置して、例えば
、単一の電気／光学コネクタ２０５（第２図）によって
取外し可能に接続できることである。これにより、正確
に位置設定された部品に影響を与えることなく、レーザ
及び制御器の保守や改良を果たすことができる。又、可
動テーブルへ高エネルギを供給する必要がないことにも
注目されたい。組み立て中のファイバの整列に関しても
更に別の効果が得られる。というのは、本来危険のある
レーザ光線を使用する必要がなく。

絶対的に安全な可視光線源を位置２０−２２に使用すれ
ばよいからである。検出位置２０１に同様の放射源を使
用することができ、これは、放射源を交換することので
きない公知の整列機構に勝る著しい改良を与える。

コネクタ２０５の切り離しにより、光ファイバ、光学出
力及び信号処理組立体の整列状態を個別にテストできる
ことが明らかであろう、欠陥の生じた出力源及び検出器
を、光学的な整列状態に影響を与えずに交換できるとい
う重要な効果に加えて、この構成では、安全な光源のテ
ストパッケージと、光学素子２８（第１図）にインター
フェイスするビューアとによって現場で整列状態を非常
に安全にテストすることができる。これにより。

使用の前後に単一の投影パターン（第３図）を観察して
整列状態をチェックし、訓練の結果を確かめることがで
きる。熟練した技術者が観察したパターンを整列状態（
第３図）にもっていくように現場で調整を行なうことも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、公知の典型的な武器シミュレーションを示す
図、第２図は１本発明による武器シミュレータを示す図。第３図は、光ファイバの配置関係を示す図、第４図は、
走査パターンを示す図、第４ａ図は、応答ヒストグラムを示す図、第５図は、武
器シミュレーション装置を示す図、そして第６図は、第５図の装置の動作を説明するための図であ
る。１０・・・戦車　　　　１２・・・経路１４・・・標的
　　　　１５・・・反射板２０．２１．２２・・・レー
ザダイオード２３．２４．２５・・・光ファイバ２６・・・ビームスプリッタ２７・・・指向性のビーム２８・・・レンズ　　　２９・・・屈曲反射器２００・
・・光ファイバ２０１・・・電子なだれダイオード検出器２０２・・・
傾斜及び回転可能なテーブル２０３．２０４・・・モー
タ図面の浄書（内容に変更なし）Ｆｔｃ、ｉ　　” Ｆｔａ、２Ｆｔａ、３手続補正書（方式）６１．６．−９昭和　　年　　月　　日特許庁長官　宇　賀　道　部　殿　　　　　Ｏｌ、事件
の表示　　　昭和６１年特許願第６５５５３号２、発明
の名称　　　武器のトレーニングシステム３、補正をす
る者事件との関係　　出願人名　称　　シニラムバーガー　エレクトロニクス（ニー
ケイ）　リミテッド４、代理人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）電磁放射を発生するための放射源手段と、上記放
射から指向性のビームを形成するための出力手段と、反射された放射を受け取る入力手段と、この受け取った放射の強さを感知するための検出手段と
を具備し、上記の出力手段及び入力手段は、標的領域を走査するよ
うに武器上で移動することができ、上記放射源手段及び
検出手段は武器に固定され、そして更に、上記放射源手
段からの放射を上記出力手段及び入力手段へそして上記
検出手段へ送るためのフレキシブルな案内手段を具備す
ることを特徴とする武器のトレーニングシミュレータ。
（２）上記フレキシブルな案内手段は、光ファイバによ
って構成される特許請求の範囲第１項に記載の武器のト
レーニングシステム。
（３）互いに離間されたビームを発生するように複数の
放射源及び出力ファイバが配置された特許請求の範囲第
１項又は第２項に記載の武器のトレーニングシステム。
（４）上記出力ファイバより光学的直径の大きな受け取
りファイバを備えた特許請求の範囲第３項に記載の武器
のトレーニングシステム。
（５）出力手段の移動アクチュエータへ制御信号を発生
する制御手段を備えていて、最初に方位について移動を
行なって第１の走査線を形成し、次いで、高さについて
１本のビーム巾より短い距離だけ移動を行ないそして第
３に逆の方位に移動を行なって第２の走査線を形成する
ことにより、走査を確立するようにする特許請求の範囲
の前記各項いずれかに記載の武器のトレーニングシステ
ム。
（６）受け取った放射の強さの累積平均を計算する手段
を備えた特許請求の範囲の前記各項いずれかに記載の武
器のトレーニングシステム。
（７）高さ情報を形成するように、各走査線による受け
取った放射の強さの累積平均を計算する手段を備えた特
許請求の範囲第５項又は第６項に記載の武器のトレーニ
ングシステム。
（８）分解能を増大するように更に別の高さの走査を行
なう手段を備えた特許請求の範囲第７項に記載の武器の
トレーニングシステム。
（９）可動部と固定部を結合手段によって分離できる特
許請求の範囲の前記各項いずれかに記載の武器のトレー
ニングシステム。
（１０）上記結合手段は、目に安全な放射を発する別の
放射源からの放射を受け取って整列についての表示を形
成する特許請求の範囲第９項に記載の武器のトレーニン
グシステム。
（１１）上記の入力手段も目に安全な放射を受け取り、
出力手段として作用する範囲第１０項に記載の武器のト
レーニングシステム。