JPS62155498A - 航空機に使う自動銃砲照準補正装置及び照準を合せる方法 - Google Patents

航空機に使う自動銃砲照準補正装置及び照準を合せる方法

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JPS62155498A
JPS62155498A JP61270034A JP27003486A JPS62155498A JP S62155498 A JPS62155498 A JP S62155498A JP 61270034 A JP61270034 A JP 61270034A JP 27003486 A JP27003486 A JP 27003486A JP S62155498 A JPS62155498 A JP S62155498A
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aiming
bullet
aircraft
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JP61270034A
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チャールズ・ウィンドハム・ロビンソン・ヒキン
ジーン・タイ
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Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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    • F41WEAPONS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00Aiming or laying means
    • F41G3/32Devices for testing or checking
    • F41G3/323Devices for testing or checking for checking the angle between the muzzle axis of the gun and a reference axis, e.g. the axis of the associated sighting device
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41G3/00Aiming or laying means
    • F41G3/14Indirect aiming means
    • F41G3/142Indirect aiming means based on observation of a first shoot; using a simulated shoot
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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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】 この発明は航空機の銃砲の照準の補正、更に具体的に言
えば、何個かの弾丸を発射した時、希望によっては飛行
中に、自動的に航空機の銃砲照準の補正を行なう装置に
関する。
発射体を追跡して、発射制御装置の主たる標的センサと
関連した銃砲の間の整合誤差を測定することは、新しい
ことではない。米国特許第3,136.992号には、
砲塔砲から発射された弾丸の位置を測定して、レーダー
と砲照準軸線の間の整合誤差を決定する角度及び距離追
跡レーダーが記載されている。この装置は、レーダーと
爆撃機防衛用発射制御装置の砲塔砲の間の整合状態を保
つのに非常に有効であり、大量に製造された。
然し、主たる標的センサがへラドアップ表示装置(HU
D)を見ているパイロットである場合、追跡レーダーを
使うことは、戦闘機の弾丸センサとしては殆んど価値が
ない。この場合、HUD照準基準と観測する弾丸の間の
誤差は、電磁スペクトルの可視部分又は、可視に近い部
分で測定することが不可欠である。
パイロットが実際の弾丸と模擬の弾丸の間の誤差の主た
るセンサになることを必要とする様な照準方法は、飛行
試験で試されたが、うまく行かなかった。この方式の主
な難点は、情報が表示される期間が短いことであり、パ
イロットが誤差を十分正確に見積って、照準の適当な調
節をするには何回も繰返さなければならないことであり
、この各々の繰返しにかなりの時間と大量の弾薬を消費
する。
現在実施している所では、使用状態にある戦闘機の銃砲
と照準器の間の正確で安定な整合は、かなりの地上支援
装置並びに熟練した技術者を必要とする、金も時間もか
かる方法を使わなければ、何ケ月かの期間にわたって維
持するのが困難である。航空機内の材料の差別的な熱膨
張、飛行中の航空機に作用する曲げモーメント、表示電
子回路のドリフト、発射に伴う力及びモーメント、並び
に反復的な着陸や空中戦訓練用の操縦によって起る大き
な力の乱れの為、銃と照準器の間の整合外れが起る。
銃を実際に発射してみる以外に、銃と照準器の間の整合
を検査する実際的な手段がないと言うことが、この問題
に付は加わる。実弾を地上の盛土に発射することは、戦
時には実際的でないし、平和時には非常に金も時間もか
かる。地上の標的を時たま掃射すれば、整合の大まかな
誤差は判るが、照準誤差を的外れ距離と相関させるのか
困難である為、照■の整合を検査する主たる手段として
は十分な精度かなく又は信頼性がない。
従って、最小限の時間並びに費用を用いて、航空機の銃
砲の!!4(準を合せる正確で信頼性のある方法に対す
る要望かある。
発明の目的 この為、この発明の目的は、ル″C空機自動照章捕正装
置を提供することである。
この発明の別の目的は航空機の現存の装置を最大限に利
用することが出来る自動照準補正装置を提供することで
ある。
この発明の別の目的は、最小限の時間と最小限の費用、
特に発射する弾薬を最小限にして、航空機の照準誤差を
補償することが出来る自動照準補正装置を提供すること
である。
この発明の別の目的は、航空機の銃砲の照準合せをする
改良された方法を提供することである。
この発明のその他の目的並びに利点は、以下の説明から
明らかになろう。
発明の要約 この発明では、銃砲装置及びその照準装置を持つ航空機
に使う航空機用自動銃砲照準補正装置を提供する。銃砲
装置から発射された弾丸の所定の時点に於ける位置を検
出する操縦席テレビジョン・カメラと、発射した弾丸の
予測瞬時位置を計算する基になる基準点を表わす照準記
号を照準装置の中に表示するヘッドアンプ表示装置(H
UD)とを設ける。表示処理装置を設け、これは、カメ
ラ信号から発射した弾丸及び照準記号の相対位置を抽出
し、その両方の位置を表わすデータを貯蔵するビデオ処
理部分を含む。更に表示処理装置が、発射した弾丸がた
どる予測軌跡又は一連の瞬時位置を計算するディジタル
処理装置を含む。これらの計算は、航空機の運動に関す
るセンサ・データを考慮に入れる。ディジタル処理装置
は発射された弾丸の観測位置とその予測位置の間の差又
は誤差をも計算する。補正済み照準位置を計算し、ディ
ジタル処理装置は補正済み照準位置を貯蔵する持久形メ
モリを含んでいる。ディジタル処理装置は補正済み照準
位置に従って航空機の照準装置を補正する様になってい
る。
航空機のパイロットがモード選択スイッチによってこの
装置を選択した時、自動照準補正(ABC)装置が作動
される。この時、ディジタル処理装置は、ディジタル処
理装置内のプログラム・メモリに貯蔵されている適当な
ソフトウェアにブランチする。パイロットが発射された
弾丸に関連して一連の航空機の操作を行ない、補正済み
照準記号がディジタル処理装置で計算される。
この発明の別の一面では、照準記号を含む照準装置を持
つ航空機で銃砲装置の照準合せをする方法を提供する。
この方法は、銃砲装置から何個かの弾丸を発射し、照準
記号に対する発射した弾丸の位置を予測し、発射した弾
丸の実際の位置を計算し、発射した弾丸の予測位置と実
際の位置の間の誤差ベクトルを計算し、誤差ベクトルに
従って誤差を補償する様に照準装置を補正する工程を含
・む。
この発明の別の一面では、照準記号を含む照準装置を持
つ航空機で銃砲装置の焦点合せを自動的に行なう方法を
提供する。この方法は、銃砲装置から何個かの弾丸を発
射し、照準記号に対する発射した弾丸の軌跡を予測し、
発射した弾丸の実際の軌跡を決定し、発射した弾丸の予
測軌跡と実際゛の軌跡の間の誤差ベクトルを計算し、誤
差ベクトルに従って、誤差を補償する様に照準装置を補
正する工程を含む。
この発明の更に別の一面では、照準記号を含む照準装置
を持つ航空機で銃砲装置の照準合せを自動的に行なう方
法を提供する。この方法は、2回の一定の旋回操作を行
ない、各々の操作に対して次に述べる工程を行なう。即
ち、銃砲装置から何個かの弾丸を発射し、発射した弾丸
の実際の軌跡を決定し、(多数のフレームにわたる弾丸
の位置の図形中心を平均することによって)軌跡の最善
の直線を決定し、その後、2回目の操作が完了した後、
その瞬時解として最善の直線を解き、該解が航空機の照
準の実際の位置であり、この新しい照準位置を前の照準
位置の代りに用いることにより、照準装置を補正する工
程を含む。
好ましい実施例の説明 第1図には、銃砲装置とその照準装置とを持つ航空機に
使うこの発明の好ましい実施例の航空機自動銃砲照帛捕
正装置のブロック図が示されている。銃砲装置から発射
された弾丸の所定の時点に於ける位置を検出する、操縦
席のテレビジョンセンサ又はカメラCTVS  10を
設ける。発射した弾丸の予測瞬時位置を計算する為の照
/¥−基章点を表わす照準記号を表示するヘッドアップ
表示装置HUD  20を設ける。HUD 20は、組
合せ硝子22と、HUD光学系及び電子回路24とを含
む。
照準記号が記号発生器32によって表示処理装置30内
で発生される。記号発生器32が、HUD光学系及び電
子回路24に対する人力信号を発生する。照準記号の位
置が、やはり表示処理装置30内にあるディジタル処理
装置35によって制御される。
発射した弾丸及び照準記号の位置を表わすデータを抽出
して貯蔵するビデオ処理部分36を設けるが、これも表
示処理装置30の一部分である。
ディジタル処理装置35が、発射した弾丸がたどる通路
を形成する一連の瞬時点を予測するソフトウェアを含ん
でいる。この通路を予測する装置が米国特許第4,30
8,015号に記載されている。ディジタル処理装置3
5が中央処理装置CPU  34、入力/出力(I 1
0)制御装置37を含むと共に、作業メモリ33、持久
形メモリ39及びプログラム・メモリ38をも含む。プ
ログラム・メモリ38が、発射した弾丸の観測位置と予
測位置の間の差又は相対的な誤差を決定するソフトウェ
アを含む。計算された誤差から決定される補正済み照準
位置が持久形メモリ39に貯蔵される。好ましい実施例
では、補正済み照準位置が照準装置を補正する為に兵器
発射の計算で使われる。
この代りに、計算された誤差が兵器発射の計算で使われ
る。
第1図の回路は次の様に動作する。飛行中に照準を合せ
る場合、パイロットがモード選択スイッチ42て自動照
準補正装置を選択し、旋回操作をして、好ましくは曳航
弾の短い連射をする。この連射がCTVS  10によ
って感知され、ビデオ処理部分36のファームウェアに
よって発射した弾丸か追跡される。ビデオ処理部分36
の詳細は第2図及び第3図に示されており、後で説明す
る。
この発明の自動照準補正を用いない照準装置は、HUD
  20、ディジタル処理装置35及び記号発生器32
を含んでいるのか普通であり、持久形メモリ39とプロ
グラム・メモリ38にある相対誤差計算ソフトウェアと
を持っていない。照準装置の素子が一緒に作用して、パ
イロットか、記号発生器32によって発生され且つプロ
グラム・メモリ38にある兵器発射処理ソフトウェアを
使ってCPU  34からの信号によって操作される記
号を用いて、HUD  20を介して可視的に標的に目
標を定めることが出来る。こういう操作は、複数個の航
空機運動センサ40から受取ったデータを考慮に入れる
。こういう運動データが、航空機のローリング、ピッチ
ング及びヨーの速度、航空機の揚力加速度、真の航空機
の対気速度、銃の攻撃角及び相対的な空気密度を含めた
、発射時の航空機の瞬時的な物理的な状態を反映する。
こういうセンサ・データに基づいて兵器発射の計算をす
る方法が、前に引用した米国特許第4,308゜015
号に記載されている。記号発生器32からの記号が、こ
の記号をHUDの組合せ光学系22に光学的に投影する
ことにより、HUD  20を介してパイロットが見る
現実の像に重畳される。
十字440(第4図)で表わされる兵器基弗線(ADL
)がこの記号に対する基準として使われる。前に述べた
様に、多くの因子がある為、十字440は実際のADL
に対して整合外れになることがある。この整合外れは照
準光学系自体を含むことがある。実際のADLと十字4
40の位置の間の相対誤差を測定し、それを補正するこ
とにより、十字440をADLに再び整合させる様な相
対位置ぎめ装置を使うことにより、この装置全体の中の
全ての絶対的な誤差が補償される。この為、CTVS 
 10、ビデオ処理部分36、プログラム・メモリ38
にある相対誤差処理ソフトウェア及び持久形メモリ39
を追加して、誤差をゼロにする様な閉ループを形成する
CTVS  10がラスター走査方式を用いて、観測者
がHUD  20を介して見る像を表わす電子信号(ビ
デオ)を発生する。ラスター走査方式はCTVSの視野
内のあることごとくの点をマトリクス(X、Y)でアド
レスするのに適しているから、像の中の検出されたこと
ごとくの物体はマトリクス・アドレスによって位置を定
めることが出来る。従って、十字440及び弾丸を含め
てCTVS  10が見る全ての物体は、アドレスを割
当てることが出来る。更に、このアドレスが位置を表わ
すことが出来、こういう位置が物体の位置を表わすから
、この時装置は、位置の測定(量子化)及び計算を行な
うと共に、カメラが見る物体と記号の間の位置の差を計
算する手段を持つことになる。
第2図には、人力カメラのビデオ信号が予め設定した閾
値レベルを越えたかどうかを判定することにより、カメ
ラが見た物体が存在することを検出する為のハードウェ
アを含むビデオ処理部分36の好ましい実施例の構成を
示すブロック図が示されている。CTVS  10から
のビデオ信号がビデオ受信器201で直流電圧を基準と
するようにされ、同期分離器202で映像ビデオから同
期パルス(H3P及びVSP)を分離することが出来る
様にする。映像ビデオ信号203が閾値回路204に送
られ、そこで設定された閾値より大きいビデオ信号だけ
が閾値ビデオ・パルス205を発生することが出来る。
垂直同期パルス(VSP)及び水平同期パルス(HSP
)が走査線計数器206及び画素計数器207を条件づ
けて、ビデオ・フレーム内の各々の画素の一意的な同定
又はアドレスが出来る様にする。アドレスの分解能がク
ロック発生器の周波数によって決定される。閾値ビデオ
・パルス205を受取った時、走査線及び画素計数器の
内容がY位置メモリ208及びX位置メモリ209のD
1人力に貯蔵される。これらのメモリが弾丸によるもの
と考えられる以外の複数個のビデオ信号で飽和するのを
防止する為、窓発生器240によって、任意の位置誤差
を包含する程度の幅及び高さをもつ電子式の窓又は追跡
ゲート550 (第5図)が予測弾丸位置の周りに形成
される。窓発生器240がプログラム・メモリ38 (
第1図)からのデータによって窓の境界を発生し、この
境界の中にある走査線計数器及び画素計数器の値だけを
メモリ208,209に入れることか出来る様にする。
弾丸の通路をたどる為、砲撃の間、窓の位置を連続的に
計算する。
ビデオ・パルス計数器210は各々の閾値ビデオ・パル
ス205によって前進する。計数器210の出力は、1
)各々の閾値ビデオ・パルス205に対応する走査線計
数器及び画素計数器206゜207の値を貯蔵する為に
メモリを逐次的にアドレスする為に使イつれると共に、
2)過剰の閾値ビデオ・パルス205がメモリ208.
209の飽和限界を越えない様にする為に使われる。1
対の、論理ゲート211,212か飽和限界を険出し、
ビデオ・パルス計数器210を不作動にすることにより
、計数器210がこの飽和限界の値を越えない様にする
飽和ロックを構成する。ビデオ・パルス計数器210は
、ラスクー走査が窓の境界内である時だけ、WNDW信
号により、ゲート211を介して付能される。
走査線計数器206が窓の低い方の境界を越えると、窓
発生器240がI10制御装置37(第1図)を介して
CPU  34に対して割込み信号を発生する。この為
、各々のラスクー走査に対し、閾値ビデオ・パルスの位
置、従ってCTVSの視野内の弾丸位置を表わす走査線
及び画素データがメモリ208,209から読出される
。この情報がCPU母線インターフェイス213及びI
10制御装置37を介して、相対誤差の計算の為、CP
U  34の作業メモリ33に転送される。
第3図は、窓550(第5図)の境界内で発生する事象
だけをメモリ208,209に記録させる第2図の窓発
生器240の詳しい回路図である。
窓の左、右、上及び下の境界は処理装置35によって予
め計算され、装入制御装置312の助けを借りて、レジ
スタ301乃至304に貯蔵される。
これらのレジスタ301乃至304の出力が4つの比較
器305乃至308の第1の入力に供給される。画素計
数器207の値が比較器305,306の他方の人力に
供給され、走査線計数器206の値か比較器307,3
08の他方の入力に供給される。走査線及び画素計数器
206,207の値が予め設定した窓の境界内である時
、比較器305乃至308によって適当な比較結果が出
され、その出力GTL、GTR,GTT及びGTBによ
って表わされる。即ち、左より大、右より大等である。
これらの出力信号GTL、GTR,GTT、GTBが論
理ゲート309によって論理的に組合されて、メモリ2
08,209とビデオ・パルス計数器210を付能する
為に使われる論理信号WNDWを発生する。処理時間を
最大にする為、フリップフロップ310及び313とゲ
ート311で構成された回路が、窓の下側の境界を越え
た直後に、ディジタル処理装置に割込みをする。
装入制御装置312か、ディジタル処理装置35から新
しい窓の境界を表わすDATA信号を受取った時、レジ
スタ301乃至304に装入する為のパルスを発生し、
割込み回路310,313をリセットする。
これらの回路の動作を判り易くする為、弾丸がCTVS
の視野の中央近くのどこかにあると予測される様な、ラ
スター・フレーム中の動作を説明する。ディジタル処理
装置が、この予測点を取巻く窓の成分を計算し、それを
窓発生器240に送っている。VSP及びH3Pが夫々
計数器206゜207をクリヤし、こうして新しいラス
ター・フレームの初めを設定する。ラスター走査がCT
VSの視野の天辺から始まる。計数器が計数を開始し、
その値が窓の中の値の範囲と一致しない時、窓発生器2
40は、メモリ208,209のC8入力を不作動にす
ることにより、物体を表わすあらゆる信号の記録を防止
する(ロックアウト)。
計数器206,207の値が予め計算した窓を表わす値
の範囲内である時、窓発生器240は、C8人力を骨化
することにより、メモリ208,209のロック解除を
する。これによって、前に述べた様に、これらのメモリ
によって物体の位置を記録することが出来る。ラスクー
走査が像に沿って下に進むにつれて、計数器の値がもは
や窓発生器240内にある値の許された範囲と一致しな
くなり、窓発生器240は、メモリ208,209に対
する骨脂信号を取去ることにより、メモリをロックする
。走査が窓の下側の境界を越えると、窓発生器240が
割込み(I NTRP)信号をも発生し、これがディジ
タル処理装置35に送られ、それがメモリ208,20
9からデータを取出すことが出来る様にする。メモリの
アドレス及びデータをCPU母線インターフェース21
3を介してアクセスすることにより、普通の計算機の標
章的な「読取」方法を用いて、データがこれらのメモリ
から読取られる。
窓を使って、関心のある物体を表わさず、不必要な計算
機の処理の原因となる様な外来データを除く。これは、
論理ゲート211及び212とビデオ・パルス計数器2
10で構成された飽和ロックと同じく、メモリ208.
209の飽和を防止する為にも使われる。
第2図のブロック図に示す回路は標準的な従来の回路で
あり、当業者に容易に理解されよう。これは第3図に示
す窓発生器240も同じである。
ディジタル処理装置35にあるソフトウェアを使って、
計算による弾丸位置と測定された弾丸位置の間の相対誤
差を計算し、この誤差を使って銃砲の照準位置を補正す
る。この誤差の計算を次に第13図及び第14図につい
て詳しく説明する。補正された照準位置が、兵器発射の
計算に使う為に、持久形メモリ39に貯蔵される。
この過程が第5図及び第6図に更に例示されている。カ
メラ及びHUDの整合を考慮に入れる為に、CTVS 
 10に対するHUDの組合せ光学系」二の初期照準記
号位置が決定される。これは、照準記号の予想位置の上
に窓550を位置ぎめする処理装置の相対誤差ソフトウ
ェアを使って行なわれる。次にビデオ処理部分36がビ
デオ信号中の銃砲の十字画素位置を決定し、それをメモ
リ208.209で構成されたバッファに貯蔵する。
こういうデータか、CTVS  10に対する組合せ光
学系22上の現在の照準記号位置を計算する為に後で使
われる。フレーム5bに見られる様に、パイロットがA
BC装置を作動し、右旋回をし、曳航弾の短い連射をし
た。パイロットが引金を引いたことがディジタル処理装
置35によって検出され、弾丸軌跡アルゴリズムを用い
て、解析的な弾丸位置の計算が開始される。CTVS 
 10のカメラのことごとくのフィールド又はラスクー
走査に対し、フレーム5C乃至5fに示す様に、窓55
0が予測弾丸位置に位置ぎめされ、ビデオ処理部分36
が、CTVS  10及び組合せ光学系22に対する実
際の弾丸位置を検出し、それをバッファに貯蔵する。
第6図に見られる様に、ディジタル処理装置35はこう
いうデータを使って、弾丸位置の図形中心を計算し、こ
の図形中心を、弾丸の流れの方向に対して法線方向の理
論的な弾丸位置と比較する。
この差又は相対誤差を各々のカメラ・フィールドにわた
って平均し、連射全体に対する補正済み照準記号位置を
計算する。然し、この計算は、弾丸の軌跡に対して法線
方向の照準誤差を補正するだけである。2軸補正を行な
う為には、第9図に示す様に、反対向きの旋回が必要で
ある。これによって補正の為の一意的な解が得られる。
第1図及び第5図について説明すると、照準十字540
及び弾丸544を表わすデータをディジタル処理装置3
5にある相対誤差処理ソフトウェアで使って、第6図に
示す様に、実際の弾丸軌跡と予測軌跡の間の相対誤差を
決定する。十字640が予測弾丸通路に対する基準点で
あるから、その位置に対する補正が、相対誤差処理ソフ
トウェアを使って計算され、持久形メモリ39に貯蔵さ
れる。この自動照準補正ルーチンから外れた時、相対誤
差の計算を側路することによってループを開き、十字6
40の補正位置は持久形メモリ39内にとゾまり、この
後の全ての砲撃の計算に使われる。
第4図及び第5図には、弾丸を発射している時の航空機
の所定の旋回速度に対し、弾丸の飛行中全体の種々の時
刻に銃砲装置の照準眼鏡で見た弾丸位置を示す一連のフ
レームが示されている。フレーム4a及び5aは航空機
の兵器基準線を表わす照準記号440の観測又は感知位
置を示す。夫々フレーム4b乃至4f及びフレーム5b
乃至5fの予測弾丸ピッチ線442,542で示す様に
、予測弾丸軌跡の計算がディジタル処理装置35で行な
われるのは、この点からである。これらのフレーム(4
b−4f及び5b−5f)は、銃砲の引金を作動した時
(4b及び5b)nびにそれより後の時刻(フレーム4
cm4f及び5cm5f)に、1つの照準動作様式で、
パイロット並びにCTVS  10が銃砲光学系に見る
画像を示している。破線443,543の各セグメント
は、個々の弾丸が航空機の銃砲を離れて、CTVS  
10の各ビデオ・フレームで検出される様な、航空機の
近辺の空間を移動する時の個々の弾丸の実際の軌跡であ
る。相次ぐフレーム(4cm4f及び5cm5f)で、
弾丸は点444及び544となって現われ、これらの点
は各々の相次ぐフレームで空間内を漂動又は落下する様
に見える。これらの点の位置が、CTVS  10とビ
デオ処理部分36との組合せによって前に述べた様に検
出され、更に航空機の銃砲整合線に対する照準記号44
0(540)の相対誤差を決定する為にCPU  34
にある相対誤差処理ソフトウェアによって更に処理され
る。第4図及び第5図は実質的に同じであるが、第4図
は誤差が無視し得る時の画像を示しており、第5図はか
なりの誤差が存在する時の画像を示している。第5図は
、銃砲の引金を作動した時(5a)並びにこの後の夫々
の時刻(又はビデオ・フレーム5cm5f)に於ける電
子式の窓550の位置並びに形をも示している。
第6図は第5図の相対誤差が増加した所定のフレームを
示している。この場合を更によく示す為に拡大図で示す
様に、ディジタル処理装置35内に現在貯蔵されている
照準記号640の現在位置と、照準記号が本来あるべき
兵器基弗線の真の位置640′とを示している。(これ
らの図面で使われている照準記号が小さな十字であるこ
とに注意されたい。)破線660は、視差をなくす位に
航空機より十分前方にある時の、弾丸の図形中心の実際
の軌跡を表わす。この弾丸軌跡線660は、延長した時
、照準記号があるべき正しい位置640′と交差する。
成る場合、相対誤差がパイロット並びにCTVS  1
0から隠れることがある。これは、第7図に示す様に、
正しい照準記号の位置740′が予測弾丸軌跡線742
と一直線上に来る場合に起り得る。こういうことが起っ
た時、弾丸の図形中心は予測軌跡線742をたどり、み
かけの誤差はない。この場合、予測軌跡線742及び実
際の弾丸軌跡線760が一致する。
第8図、第9図及び第10図には、相対誤差を決定する
相異なる3つの方法が示されている。この発明の好まし
い実施例には、これらの方法の内の任意の1つ又は更に
多くをプログラムすることが出来る。第8図はパイロッ
トが右旋回をした後、左旋回をし、その後右旋回をする
と言うことを行なう時の繰返し形刃法である。各々の旋
回で、一連の弾丸が発射され、相対誤差が計算される。
最初の旋回では、予測弾丸軌跡線842及び実際の弾丸
軌跡線860が一致する。誤差は検出されず、補正も行
なわれない(これは第7図に示した隠れる場合を例示す
る為の初めである)。2番目の旋回で、実際の弾丸軌跡
線860′と予測弾丸軌跡線842′の間の相対誤差が
はっきり示されている。計算された相対誤差の値862
′だけ、実際の弾丸軌跡線860′に対して垂直に照準
記号を新しい位置840′へ移動させることにより、最
初の補正が行なわれる。3番目の旋回で、実際の弾丸軌
跡線842と予測弾丸軌跡線860′の間の相対誤差が
はっきりと示されており、照準記号を実際の弾丸軌跡線
842に対して垂直に相対誤差の値862′たけ新しい
位置840′へ移動することにより、2回目の補正が行
なわれる。誤差が無視し得る値になるまで、この過程が
繰返される。実際には、2回の旋回しか必要としない。
第9図は、航空機が最初の旋回をし、相対誤差を計算し
、照準記号の位置を第8図について述べた様に、実際の
弾丸軌跡線に対して垂直に動かすことにより、照準記号
の位置を補正する非繰返し形方法を示す。この後、最初
の旋回に対して垂直の2回目の旋回をし、そこで今述べ
たのと同様に、照準記号の位置を補正する。この結果、
非繰返し形の解となり、2回目の旋回に対する補正が完
了することによって、照準合わせが行われる。
2番目の非繰返し形方法が第10図に示されている。こ
の時、航空機は最初の旋回をし、弾丸を発射し、実際の
弾丸軌跡線を決定して貯蔵する。
次に航空機は1回目の旋回とは異なる2回目の旋回をし
、弾丸を発射し、再び実際の弾丸軌跡線を決定する。次
の式 %式% によって定義される2つの実際の弾丸軌跡線の共通解を
相対誤差処理ソフトウェアで解くと、この共通解が正し
い照準記号の位置1040’を決定する。この方法では
、照準記号の最初の位置1040を知る必要はない。最
初の照準記号の位置1040と正しい照準記号の位置1
040’ の間の相対誤差ではなく、銃砲装置に対する
照準記号1040′の正しい位置を計算する。
第10図には平均化作用も示されている。これは、i、
1+1.i+2・・・、及びj、  j+1.  j+
2・・・で示した弾丸の実際の軌跡に沿った多数の点で
、弾丸の図形中心を解くことによって行なうことが出来
る。これらの解は第4図及び第5図に示す様な多数のビ
デオ・フレームに対して可能である。サンプルの数が多
ければ多い程、相対誤差処理ソフ]・ウェアは、弾丸の
実際の軌跡線1060.1060’の更に正確な解が得
られる。
この発明の好ましい実施例にプログラムし得る別の非繰
返し形の解法が第11図並びに第12図に示されており
、この時、誤差補正過程の間、航空機は任意の選ばれた
一定の操作で飛ばす必要がある。この方法は、航空機の
操作に基づいて、弾丸の図形中心の位置及び時刻を予測
し、それをこの装置で測定並びに計算された実際の弾丸
の図形中心位置及び時刻と比較する。毎回、例えば時刻
t1に対し、実際の弾丸位置1171と千M1弾丸位置
1181とを比較し、ベクトルの形の相対誤差1191
を決定する。
111対誤差ベクトル1191,1192.1193・
・・を平均し、その合成誤差ベクトル1190を使って
、!+!準位置1140を補正することが出来る。平均
化はこの方法で必要ではないが、利用することが出来、
それによって一層良い解が得られる。
第13図及び第14図は、補正済み照準位置を計算する
為にCPU  34によって使われる相対誤差処理ソフ
トウェアの機能的なフローチャートを併せて構成してい
る。照準装置は、ノ<イロ・ソトかモード選択スイッチ
42を用いてABCモードを選択した時、自動照準補正
(ABC)ルーチンにする。この時、ディジタル処理装
置35か、プログラム・メモリ38に貯蔵されているA
BCソフトウェア・ルーチンにブランチする。主な一連
の事象が第13図のフローチャートに示されている。
ブロック1301に入った時、ブロック1302で示す
様に、装置がABCに対して初期設定される。これが第
14図のフローチャートの部分によつて更に詳しく示さ
れている。前に計算した照準位置をブロック1402で
示す様に、持久形メモリ(NVM)から読取り、それを
使って、ブロック1403で示す様に、照準十字の予想
位置を計算し、その上に窓を位置ぎめする。窓が予想照
型位置の上に位置ぎめされた時、ディジタル処理装置3
5はCTVSのラスターが窓を走査するのを待ち、ブロ
ック1404で示す様に割込み(lNTRP)を発生す
る。そうした時、ブロック1405で示す様に、ビデオ
処理部分36のメモリ208.209からデータから読
取られる。新しく測定された照準位置の中心をブロック
1406で示す様に計算し、後で使う為に、作業メモリ
33に貯蔵する。次に、ブロック1407で示す様に、
操作計数器(MCTR)をゼロにクリアする。
こういう事象の進行中、パイロットが、第13図のブロ
ック1303で示す様に、好ましい実施例で述べた航空
機の操作を実行する。第11図及び第12図に示した非
繰返し形の解法を使う場合、1回の操作しか必要でない
ことに注意されたい。
この場合、第13図のフローチャートの流れは、破線1
317で示す様になる。操作自体並びに引金の握りはソ
フトウェア・プログラムの一部分てはない。この為、操
作を表わすブロック1303及び引金の握りを表わすブ
ロック1305が、フローチャートでは破線で示されて
いる。ブロック1303で表わす操作は、引金の握りよ
り前の任意の時に行なうことが出来、この為、ブロック
1303はブロック1305より前のどこに置いてもよ
い。
次に第13図ついて説明すると、フレーム(ラスター)
計数器をブロック1304で示す様にゼロにクリアし、
装置はパイロットが弾丸を発射(引金を握る)するのを
待つ。弾丸の連射が行なわれ、航空機に対する見積った
瞬時弾丸位置が、ブロック1306で示す様に、その時
航空機が実行している操作に対して計算される。窓の位
置が、ブロック1307で示す様に、1番目のビデオ・
フレームに対する弾丸の予想位置に従って計算され、計
算された境界がビデオ処理部分36の窓発生器240に
装入される。窓が弾丸の予想位置の上に位置ぎめされた
時、ディジタル処理装置は次にCTVSのラスターが窓
を走査するのを待ち、ブロック1308で示す様に、割
込み(I NTRP)を発生する。そうした時、ビデオ
処理部分のバッファを構成しているメモリ208,20
9に貯蔵されたデータを、ブロック1309で示す様に
、ディジタル処理装置が読取る。ブロック1310で示
す様に、このラスター・フレームに対する弾丸の図形中
心を計算し、プロ、ツク1317で示す様に、このフレ
ームに対する相対誤差を計算して作業メモリ33に貯蔵
する。
この時ディジタル処理装置は、航空機の操作のこの部分
に対する相対誤差を処理する為のデータを侍っている。
然し、弾丸はこの後に続く多数のフレームで依然として
見ることが出来、短い期間の間航空機をこの操作状態に
保つことは容易である。従って、ソフトウェアがそれに
対応して繰返す様にすることにより、多数のビデオ・フ
レームにわたってデータを細か<シ、平均を求めること
か出来る。この為、ブロック1312で試験を行なって
、装置が予定数のビデオ・フレームにわたって繰返した
かどうかを判定する。そうしていなければ、装置は次の
ビデオ・フレームを繰返す様にする。そうする前に、ブ
ロック1313で示す様に、フレーム計数器を増数する
装置が予定数のビデオ・フレームを繰返し、毎回データ
を貯蔵する。完了した時、フレーム計数器が1312で
最大カウントに等しい時、装置は、ブロック1314で
示す様に、最初の操作が完了したことを検出する。貯蔵
データを再生し、最初の走査の全てのフレームに対して
平均し、ブロック1315で示す様に、一時的に貯蔵す
る。ブロック1316で示す様に、走査計数器を増数し
、ブロック1304で示す様に、ビデオ・フレーム、計
数器をゼロにし、ブロック1303て示す様に、装置は
パイロットが2回目の操作を実行し、ブロック1305
で示す様に、引金を握るのを待つ。
非繰返し形の解法(第11図及び第12図)を使う場合
、1回の操作しか必要としない。この場合、第13図の
フローチャートは破線1317で示す様になる。照阜記
号の更新(又は補正済み)位置を計算し、ブロック13
20で示す様に、持久形メモリに貯蔵し、兵器発射の解
を計算するのに使う。
繰返し形解法では、2回目の操作を実行し、各々のビデ
オ・フレームに対するデータを収集する間、1回目の操
作に対して上に述べた順序を繰返す。この場合も、フレ
ーム計数器が最大値に等しい時、ディジタル処理装置は
ループから出て、ブロック1314で示す様に、1回目
の操作に対する試験をする。今回、結果はノーであり、
2回目の操作の進行中であることを知らせる。ブロック
1318で示す様に、フレーム・データを貯蔵装置から
再生し、2回目の操作の全てのフレームに対して平均す
る。1回目の走査に対して前に貯蔵されているデータを
ブロック1319で示す様に貯蔵装置から取出し、2回
目の操作に対して今収集したばかりのデータと共に使っ
て、ブロック1320で示す様に、照準記号の更新(補
正済み)位置を計算する。その結果が持久形メモリ39
に貯蔵され、兵器発射の解を計算する為に使われる。
これによってABCルーチンが終り、ディジタル処理装
置は装置の実行に出て行く。
現在この発明の好ましい実施例と考えられるものについ
て、航空器用自動銃砲照準補正装置並びに銃砲を自動的
に照準合せをする方法を説明したが、当業者に、この発
明の範囲内で、こ\に説明した実施例に種々の変更を加
えることが出来ることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の航空機自動照準補正猪首の好ましい
実施例のブロック図、 第2図は第1図の表示処理装置のビデオ処理部分の細部
を示すブロック図、 第3図は第2図のビデオ処理部分の窓発生器の細部を示
すブロック図、 第4図は装置のみかけの誤差がない時、照準器の1つの
動作モードでパイロットが照f、器の光学系に見る画像
を示す図、 第5図は予測弾丸軌跡と実際の弾丸軌跡の間に相対誤差
が存在する時、第4図と同じ照準器の同じ動作モードで
、パイロットが照準器の光学系に見る画像を示す図、 第6図は第5図の所定のフレーム(例えば5d)の相対
誤差を更に詳しく示す図、 第7図は照準記号の正確な位置が予測弾丸軌跡線の延長
上にある時に起り得る隠れた相対誤差を示す図、 第8図は照準誤差を補正する繰返し形方法を用いた時に
行なわれる補正を示す図、 第9図は照準誤差を補正する第1の非繰返し形方法を示
す図、 第10図は照準誤差を補正する第2の非繰返し形方法を
示す図、 第11図は照準誤差を補正する為に成る期間を 。 □い、第、、)非繰返し形方法を示神 第12図は第11図の一部分を更に詳しく示す図、 第13図は照準誤差を計算する工程のフローチャート、 第14図は第13図のフローチャートの一部分の拡大図
である。 主な符号の説明 10:操縦席テレビジョン・カメラ 20;へラドアップ表示装置 30:表示処理装置 35:ディジタル処理装置 42;モード選択スイッチ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)銃砲装置及びその照準装置を持つ航空機に使う自動
    銃砲照準補正装置に於て、 前記銃砲装置から発射された弾丸の瞬時位置を予測する
    為の基準点を表わす照準信号を前記照準装置の中に表示
    するヘッドアップ表示装置と、該弾丸の瞬時位置を検出
    する弾丸センサと、該弾丸センサによって検出された前
    記弾丸及び照準記号の相対位置を表わすデータを処理並
    びに貯蔵するビデオ処理部分、及び前記照準記号を発生
    する記号発生器を含み、前記照準記号を発生して位置ぎ
    めする表示処理装置と、 前記照準補正装置を作動する手段と、 前記表示処理装置にあって、前記作動手段に応答して、
    前記弾丸の瞬時位置を予測すると共に、前記弾丸の予測
    位置及び検出された位置の間の誤差を計算すると共に、
    この計算による誤差を補償する様に前記照準記号の位置
    を調節する様になっているディジタル処理装置とを有す
    る自動銃砲照準補正装置。 2)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、前記ディジタル処理装置が前記照準記号の調
    節済み位置を貯蔵する持久形メモリを含んでいる自動銃
    砲照準補正装置。 3)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、更に前記ディジタル処理装置が前記照準記号
    の調節済み位置に応答して前記銃砲装置に対する兵器発
    射の計算を行なう自動銃砲照準補正装置。 4)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、更に前記ディジタル処理装置が前記計算され
    た誤差に応答して、前記銃砲装置に対する兵器発射の計
    算を行なう自動銃砲照準補正装置。 5)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、前記航空機が該航空機の瞬時運動を表わすデ
    ータを前記ディジタル処理装置に供給するセンサを含ん
    でおり、前記処理装置は前記運動データに応答して、前
    記弾丸の予測瞬時位置の計算に該運動データを織込む自
    動銃砲照準補正装置。 6)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、前記弾丸センサが操縦席テレビジョン・カメ
    ラを有し、該カメラは前記ヘッドアップ表示装置に於け
    る検出された弾丸の位置及び照準記号の位置を表わす信
    号を前記ビデオ処理部分に送出す手段を含んでいる自動
    銃砲照準補正装置。 7)特許請求の範囲6)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、前記ビデオ処理部分が、受取ったカメラ信号
    から、前記照準記号及び前記弾丸の位置を抽出して分離
    する手段を含んでいる自動銃砲照準補正装置。 8)特許請求の範囲7)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、前記ビデオ処理部分が、前記弾丸の予測瞬時
    位置を実質的に中心とする予定の電子窓を発生する手段
    を含んでおり、該窓は、前記カメラ信号の内、前記窓の
    境界の外部にある部分を排除し、 この為、前記受取ったカメラ信号を処理する為にビデオ
    処理部分に必要な時間及びメモリが減少する様にした自
    動銃砲照準補正装置。 9)特許請求の範囲1)に記載した自動銃砲照準補正装
    置に於て、少なくとも若干の弾丸が前記弾丸センサによ
    って光学的に検出可能な曳航弾である自動銃砲照準補正
    装置。 10)銃砲装置及び照準装置を持つ航空機に使う自動銃
    砲照準補正装置に於て、 前記銃砲装置から発射された弾丸の瞬時位置を予測する
    為の基準点を表わす照準記号を前記照準装置内に表示す
    るヘッドアップ表示装置と、前記ヘッドアップ表示装置
    に於ける前記弾丸の瞬時位置及びそれに対する前記照準
    記号の位置を検出する操縦席テレビジョン・カメラと、 該操縦席テレビジョン、カメラによって検出された前記
    弾丸及び前記照準記号の相対位置を表わすデータを抽出
    し、分離し且つ貯蔵するビデオ処理部分を含んでいて、
    前記照準記号を発生し且つ位置ぎめする表示処理装置と
    、 前記自動銃砲照準補正装置を作動する手段と、前記表示
    処理装置にあって、前記作動手段に応答して、前記弾丸
    の瞬時位置を予測すると共に、該弾丸の予測位置及び検
    出された位置の間の誤差を計算すると共に、該計算され
    た誤差を補償する様に前記照準記号の位置を調節する様
    になっているディジタル処理装置と、 該ディジタル処理装置にあって、前記照準記号の調節済
    み位置を貯蔵する持久形メモリとを有し、前記航空機は
    該航空機の運動を表わすデータを前記ディジタル処理装
    置に供給するセンサをも含んでおり、前記ディジタル処
    理装置は該運動データに応答して、前記弾丸の予測瞬時
    位置の計算並びに前記銃砲装置に対する兵器発射の計算
    に前記運動データを織込む様になっている自動銃砲照準
    補正装置。 11)特許請求の範囲10)に記載した自動銃砲照準補
    正装置に於て、前記ビデオ処理部分が、前記弾丸の予測
    瞬時位置を実質的に中心とする予定の電子窓を定める手
    段を含んでおり、該窓が前記カメラ信号の内、前記窓の
    境界の外側にある部分を排除し、 この為、信号処理の為にビデオ処理部分が必要とする時
    間とメモリが減少する様にした自動銃砲照準補正装置。 12)照準記号を含む照準装置を持つ航空機で銃砲装置
    の照準を合せる方法に於て、 前記銃砲装置から何個かの弾丸を発射し、 前記照準記号に対して発射した弾丸の位置を予測し、 前記照準記号に対する発射した弾丸の実際の位置を検出
    し、 発射した弾丸の予測位置及び実際の位置の間の差を表わ
    す誤差ベクトルを計算し、 該誤差ベクトルに従って前記差を補償する様に前記照準
    装置を補正する工程を含む方法。 13)特許請求の範囲12)に記載した方法に於て、発
    射した弾丸の位置を予測する工程が、前記航空機の瞬時
    運動を表わすデータを織込むことを含む方法。 14)特許請求の範囲13)に記載した方法に於て、発
    射した弾丸の実際の位置を検出する工程が、複数個の発
    射した弾丸の図形中心を計算することを含み、前記誤差
    ベクトルを計算する工程が、前記計算した図形中心を前
    記照準記号に対して計算した予測図形中心と比較するこ
    とを含む方法。 15)特許請求の範囲14)に記載した方法に於て、前
    記計算された図形中心を比較する工程が、計算された図
    形中心の複数個の瞬時位置の各々を夫々の図形中心の瞬
    時予測位置と比較することを含む方法。 16)特許請求の範囲15)に記載した方法に於て、前
    記照準装置を補正する工程が、 前記複数個の瞬時位置に対して前記比較を平均し、 該比較の平均に比例する量だけ、前記誤差ベクトルを減
    らす様な向きに、前記照準記号の位置を動かすことを含
    む方法。 17)照準記号を含む照準装置を持つ航空機で銃砲装置
    を自動的に照準合せする方法に於て、前記銃砲装置から
    何個かの弾丸を発射し、 前記照準記号に対する発射した弾丸の軌跡を予測し、 発射した弾丸の実際の軌跡を決定し、 発射した弾丸の予測軌跡及び実際の軌跡の間の差を表わ
    す誤差ベクトルを計算し、 該誤差ベクトルに従って前記差を補償する様に前記照準
    装置を補正する工程を含む方法。 18)特許請求の範囲17)に記載した方法に於て、前
    記航空機が飛行中であり、前記発射した弾丸の実際の軌
    跡を検出する工程が、 各々の発射した弾丸の個々の位置を検出し、複数個の個
    々の弾丸の図形中心を計算し、 該図形中心の軌跡を計算し、 該図形中心の計算による軌跡を前記照準記号に対して計
    算した予測軌跡とを比較する工程を含む方法。 19)特許請求の範囲18)に記載した方法に於て、発
    射した弾丸の軌跡を予測する工程が、航空機の瞬時運動
    を表わすデータを織込むことを含む方法。 20)特許請求の範囲17)に記載した方法に於て、前
    記航空機が飛行中であり、前記誤差ベクトルを決定する
    工程が、一連の飛行中の反復的な解を求め、各々の解は
    、実際の軌跡を予測軌跡と比較することによって、前記
    誤差ベクトルの対応する成分を決定する方法。 21)特許請求の範囲20)に記載した方法に於て、発
    射した弾丸の軌跡を予測する工程が、航空機の瞬時運動
    を表わすデータを織込むことを含む方法。 22)特許請求の範囲21)に記載した方法に於て、前
    記照準装置を補正する工程が、各々の反復的な解に対し
    、対応する誤差ベクトルの成分に比例する量だけ、前記
    誤差ベクトルを減少する様な向きに前記照準記号の位置
    を動かすことを含む方法。 23)特許請求の範囲17)に記載した方法に於て、何
    個かの弾丸を発射する工程が、発射した弾丸を検出し易
    くする為に何個かの曳航弾を発射することを含む方法。 24)特許請求の範囲17)に記載した方法に於て、前
    記航空機が飛行中であり、前記誤差ベクトルを計算する
    工程が、 一方の方向に第1の一定の旋回操作を行ない、該第1の
    旋回操作に基づいて第1の誤差成分を計算し、 前記第1の旋回操作に対して大体垂直な第2の一定の旋
    回操作を行ない、 該第2の旋回操作に基づいて第2の誤差成分を計算し、 前記第1及び第2の成分を組合せて前記誤差ベクトルを
    構成することを含む方法。 25)特許請求の範囲21)に記載した方法に於て、発
    射した弾丸の軌跡を予測する工程が、航空機の瞬時運動
    を表わすデータを織込むことを含む方法。 26)特許請求の範囲25)に記載した方法に於て、前
    記照準装置を補正する工程が、前記誤差ベクトルの各々
    の成分に比例する量だけ、前記誤差ベクトルを減らす様
    な向きに前記照準記号の位置を動かすことを含む方法。
JP61270034A 1985-11-15 1986-11-14 航空機に使う自動銃砲照準補正装置及び照準を合せる方法 Pending JPS62155498A (ja)

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