JPH0425478B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、目標探索及び追跡装置を備える統合
形の兵器制御装置であつて、砲塔を第１基準面に
垂直な軸の周りで回転自在とし、かつ砲（又は
銃）を第１基準面に平行な軸の周りで旋回可能な
らしめる砲統合制御装置に関する。

かかる形式の砲統合制御装置は種々のものが既
知であり、そのいずれにおいても目標探索及び追
跡装置を砲塔及び砲に対し分離して配置する構成
を有している。第１基準面を、砲塔の基本面であ
る船舶の甲板面とする場合、上記構成において
は、地球に対し固定された座標系において測定さ
れる、目標探索及び追跡装置に対する砲塔及び砲
の位置が、連続的に変化するアラインメント誤り
及び船舶の変形により常に変動するという問題が
起る。

この問題により冒頭に述べた形式の砲統合制御
装置は、特に有効範囲の小さい迅速に移動する目
標と戦閾している情況において、その使用が極め
て制限され、これはこの形式の砲統合制御装置の
欠点と見做さなければならない。

本発明の目的は、上記欠点を大幅に軽減し、上
記情況における有用性を大幅に増大できる砲統合
制御装置を提供するにある。

かかる目的を達成するため本発明の砲統合制御
装置は、目標探索手段を砲塔上に三軸形式で配設
し、かつ第２基準面に対し二軸形式で安定化し、
これと組合せて目標追跡手段を砲上に多軸形式で
配設する構成としたことを特徴とする。

また本発明の砲統合制御装置全体を、構造上及
び動作上完全な自立ユニツトとして構成すること
ができ、これは欠陥のある砲統合制御装置を迅速
に交換し、完全に独立して作動するユニツトを得
るために特に重要である。

特に、２つ以上の目標が殆ど同時に現れる場合
には、本発明は更に、ある特定の目標を追跡手段
が追跡、攻撃している間にも、その他の目標を探
索手段のデータに基づく脅威評価過程で評価して
いることができるという利点がある。

図面につき本発明の実施例を説明する。

図面には目標探索手段２Ａ及び目標追跡手段２
Ｂを取付けた兵器装置１を示してある。兵器装置
１の砲（又は銃）３は２つの互に垂直な軸４及び
５の周りで旋回自在であり、その場合軸４は第１
基準面６に垂直であり、かつ軸５は兵器装置１の
砲塔７における第１基準面６に平行である。船舶
に搭載された兵器装置では第１基準面６は甲板上
の砲塔基部のプラツトホームによつて形成される
ので、軸４によりトレーニング（training）にお
ける砲３の旋回運動を可能ならしめ、かつ軸５に
より所定照準角度への砲の旋回運動を可能ならし
める。

目標探索手段２Ａ及び目標追跡手段２Ｂは異な
る構成とすることができる。レーダ式構成の場合
には目標探索手段２Ａは探索アンテナ８を設けた
探索レーダで構成し、かつ目標追跡手段２Ｂは追
跡アンテナ９を設けた追跡レーダで構成すること
ができ、一方、光学式構成の場合には目標探索手
段及び目標追跡手段はそれぞれレーザ測遠器器を
設けた赤外線検出器またはテレビジヨン装置を備
えることができる。また目標探索手段２Ａ及び目
標追跡手段２Ｂを得るに当り光学手段及びレーザ
手段を組合せて使用することもできる。

図面に示した砲統合制御装置の実施例では目標
追跡手段２Ｂを砲３上に配設し、かつ２つの相互
に垂直な軸１１及び１２の周りで旋回自在とし、
その場合軸１１は軸５及び砲３の砲腔軸を通る平
面に垂直とし、かつ軸１２は軸１１及び砲３の砲
腔軸を通る平面に垂直とする。この二軸式構成に
加えて、目標追跡手段２Ｂの三軸式構成を実現す
ることもできる。

一方、目標探索手段２Ａは砲塔７に連結したコ
ラム１３上に配設し、かつ固定された第２基準面
（通常は陸地又は海面に結合されかつ砲統合制御
装置に配置される基準面）において探索運動を行
う必要がある。目標探索手段２Ａを探索レーダ及
び探索アンテナ８で構成した場合、探索アンテナ
８は三軸式構成とし、即ち探索アンテナ８を３つ
の軸１４，１５及び１６を介して砲塔上に配設す
る。軸１４は軸４に平行な回転軸であり、アンテ
ナ８と共に探索運動を可能ならしめる。軸１５は
回転軸１４によつて支持し、かつ回転軸１４上に
垂直に配設する。これにより、探索アンテナ８自
体を陸地又は海面即ち第２基準面に平行に指向さ
せることができる。軸１６は軸１５によつて支持
し、かつ軸１５上に垂直に配設して、レーダビー
ムと共に或る俯仰角で陸地又は海面及び空間を走
査するため探索アンテナ８を俯仰方向において制
限された旋回運動を行うことができるようにす
る。軸１５及び１６は、船舶のロール及びピツチ
運動に当り陸地又は海面に対する甲板面の水準
（レベル）角及び横水準（クロス・レベル）角に
対してアンテナ８に要求される安定化を行うため
に必要不可欠である。レーダ探索アンテナ８の三
軸式構成はW.M.Cady，M.B.Karelitz及びL.A.
Turner共著“Radar Scanners and Radomes”，
MIT Radiation Laboratory Series，Vol.26，
McGraw−Hill Book Co.，New York発行か
ら既知である。所要の安定化は、北極を基準とす
る単一の安定化装置１７と共に得ることができ、
この北極基準安定化装置１７は砲塔７の基部に配
設し、この安定化装置１７を用いてコンパス角、
水準角及び横水準角を決定する。単一基準プラツ
トホームを用いる上記安定化の代りに、目標探索
手段２Ａは通常船舶の中央に配置する中央安定化
装置１８を介して安定化することができ、この中
央安定化装置はその配置位置における甲板面の水
準角及び横水準角に関する粗いデータ並にコンパ
スの方向に関する明確なデータを発生する。この
粗いデータを補足するため砲塔７における安定化
装置１７は、局部安定化装置として、砲塔７と、
中央安定化装置１８の場所における船舶の部分と
の間の弾性変形作用のため依然優勢である水準角
及び横水準角に関する一層正確なデータを発生す
る。

水準角及び横水準角に関する安定化装置１７か
らの（及び安定化装置１８を使用した場合にはそ
れからの）誤差電圧を目標探索手段２Ａ用のサー
ボ制御装置１９に供給して、軸１５及び１６の周
りでのアンテナ８の俯仰探索運動を行わせるよう
にする。

目標探索手段２Ａによつて検出した目標信号は
この目標探索手段の受信機において処理してビデ
オ信号を形成するようにする。このビデオ信号は
検出目標の方位（）、レンジ又は距離（ｒ）及
び速度（ｖ）に関する情報と、可能な場合には、
検出目標の高低角（ε）に関する粗い情報とを含
んでいる。このビデオ信号は更に、目標探索手段
２Ａに接続した第１ビデオ処理ユニツト２０にお
いて処理され、第１ビデオ処理ユニツト２０では
供給されたビデオ信号を、コンパス（Ｋ）及び安
定化装置１７によつて処理されたデータを用いて
陸地又は海面に結合された座標系に変換し、かつ
多数の順次の処理過程を介して処理する。これら
順次の処理過程の主要なものは次の通りである。

供給されたビデオ信号のサンプルを得るため
のビデオ抽出、 サンプルされたビデオ信号からビデオ・クラ
スタを発生させるためのプロツト処理、 順次のアンテナ回転において得られるビデ
オ・クラスタの相関及び関連、 得られた相関及び関連の結果による目標航跡
（トラツク）の発生、 検出目標の位置、航跡（トラツク）運動、速
度及び形式から優先順位と考えられる順序で検
出目標をリスト・アツプするための脅威評価、
最後に、この評価に基づいて、 目標追跡手段２Ｂによつて開始される捕捉及
び追跡のための目標選択。

選択された目標の航跡（トラツク）発生から信
頼できる結果が得られるようになると直ちに砲統
合制御装置は捕捉状態（Ａ）となり、目標追跡手
段２Ｂ及びこれに接続した第２ビデオ処理ユニツ
ト２１が付勢される。捕捉状態（Ａ）への変更
は、第１ビデオ処理ユニツト２０から信号C₁を
供給される中央制御ユニツト２２によつて行う。
この信号C₁に応答して中央制御ユニツト２２は、
第１及び第２ビデオ処理ユニツト２０及び２１の
間を接続するためスイツチング装置２３に第１ス
イツチング信号（Ｐ）を供給する。これにより、
選択された目標の位置（距離ｒ及び方位）に関
する最新のデータを連続的に供給することが可能
となる。連続的に更新される距離及び方位値と共
に目標追跡手段２Ｂは俯仰探索走査を行う。

方位（）は陸地又は海面に結合された座標系
において確立されるが、目標追跡手段２Ｂの俯仰
探索走査は甲板面に結合されかつ進路（コース・
ライン）方向の座標系において行う必要がある。
これを行うため第２ビデオ処理ユニツト２１は常
に、単調に増大する高低角と共に最新の方位値を
座標変換ユニツト２４に供給するようにする。そ
して座標変換ユニツト２４は、コンパス（Ｋ）及
び安定化装置１７によつて供給される船舶の進
路、ロール、ピツチ及びヨーに関するデータか
ら、関連するトレーニング角B_n2′及び俯仰角
E_n2′を確立する。

捕捉状態（Ａ）では砲３上の目標追跡手段２Ｂ
は停止しているから、兵器装置１上に配設したこ
の兵器装置用のサーボ制御ユニツト２５が軸４及
び５の周りでの砲３及び目標追跡手段２Ｂの所要
角度運動を行わせる。この目的のため座標変換ユ
ニツト２４及びサーボ制御ユニツト２５の間にス
イツチング装置２６を設け、捕捉状態ではスイツ
チング装置２６は図示の状態となるようにする。
スイツチング装置２６は中央制御ユニツト２２に
よつて発生する第２スイツチング信号Ｑによつて
作動させて図示の状態にする。

目標が検出された場合には、第２ビデオ処理ユ
ニツト２１が中央制御ユニツト２２に制御信号
C₂を供給して第１スイツチング信号（Ｐ）の発
生を停止させる。即ち第１スイツチング信号の否
定信号（）を発生させ、スイツチング装置２３
を図示と反対の状態にする。しかし第２スイツチ
ング信号（Ｑ）の発生は維持される。従つて砲統
合制御装置は追跡状態（Ｔ）となり、目標追跡手
段２Ｂで測定した角度誤差ｆ（B_n2′）及びｆ
（E_n2′）から第２ビデオ処理ユニツト２１によ
り、砲３及び目標追跡手段２Ｂによる正しい追跡
を行わせるため兵器装置１用のサーボ制御ユニツ
ト２５に対する新たな目標位置を決定する。上記
角度誤差に対して修正された現在のトレーニング
角B_n2′及び現在の俯仰角E_n2′に基づいて、陸地
又は海面に結合された座標系への座標変換後第２
ビデオ処理ユニツト２１によつて目標の位置及び
航跡の更新が持続され、目標の航跡に関する供給
されたデータに基づいて、第２ビデオ処理ユニツ
ト２１に接続した兵器制御信号発生器２７により
照準点の時間につき信頼できる決定を行う。兵器
制御信号発生器２７が風速、気圧、弾薬の形式等
につき所要の修正を行つた後、かつ座標変換後
に、この照準点から、甲板面を基準とするトレー
ニング角B_r2′及び俯仰角E_r2′と共に砲の照準点が
得られる。

追跡中の目標が砲の射距離内に入ると、第２ビ
デオ処理ユニツト２１が中央制御ユニツト２２に
制御信号C₃を供給して、砲の照準状態（Ｄ）の
開始を指示する。中央制御ユニツト２２へ制御信
号C₃を供給することにより第２制御信号（Ｑ）
の発生が遮断され、即ち制御信号（）が発生
し、スイツチング装置２６は図示とは反対の状態
になる。その結果、兵器制御信号発生器２７の発
生した角度値B_r2′及びE_r2′が兵器装置１用のサー
ボ制御ユニツト２５に供給され、砲が軸４及び５
の周りで駆動される。

照準状態（Ｄ）に当り兵器装置１自体の運動に
起因して、砲３上の目標追跡手段２Ｂは最早や拘
束状態に保持できなくなり目標の追跡を継続する
が、これとは独立に目標追跡手段２Ｂはそれ自体
のためのサーボ制御ユニツト２８を介して軸１１
及び１２の周りで運動を行う。この運動は兵器装
置１に対して行う必要があり、これを達成するた
め座標変換ユニツト２４により角度差B_n2′−
B_r2′及びE_n2′−E_r2′を決定する。砲照準座標に関
するデータを兵器装置１用のサーボ制御ユニツト
２５を介して座標変換ユニツト２４に転送する場
合このデータはスイツチング装置２９を介して第
２制御信号（Ｑ）の遮断（）時間中のみ転送す
るようにする。

座標変換ユニツト２４の出力値は照準状態
（Ｄ）に当り目標追跡手段２Ｂのサーボ制御ユニ
ツト２８に供給する必要がある。座標変換ユニツ
ト２４及びサーボ制御ユニツト２８の間を接続す
るためスイツチング装置３０を設けて、第２スイ
ツチング信号（Ｑ）の遮断（）時間に当り座標
変換ユニツト２４からサーボ制御ユニツト２８へ
データを転送できるようにする。照準状態（Ｄ）
の開始から或る時間の後に、砲は作動状態にな
る。

また照準状態（Ｄ）に際しても目標探索手段２
Ａ及びこれに接続した第１ビデオ処理ユニツト２
０は作動状態に留る。従つて、第１ビデオ処理ユ
ニツト２０によつて行われる脅威評価に直接基づ
く追跡された目標との交戦（engagement）後、
次の目標の追跡データを第２ビデオ処理ユニツト
２１に供給してその捕捉、追跡及び照準を行うよ
うにすることができる。

捕捉状態（Ａ）から追跡状態（Ｔ）へ遷移する
場合、選択された目標が脅威評価によつて作製さ
れた優先順位リストから廃棄処分される。従つ
て、残りの目標は優先順位リストにおける順位が
一つだけ繰り上げられ、これにより第１ビデオ処
理ユニツト２０に制御信号C₂が供給される。そ
の直後、即ち目標の捕捉、追跡又は照準状態が依
然進行中である時間中には、次の目標からのデー
タが供給されるのを防止する必要がある。従つ
て、目標とうまく交戦したか（これは信号対雑音
比からもしくは視覚的に確認できる）もしくは目
標が追跡距離を超えてしまうか、又は目標追跡手
段２Ｂが依然動作モードになる場合だけ、第２ビ
デオ処理ユニツト２１が中央制御ユニツト２２に
制御信号C₄を供給するようにする。第１スイツ
チング信号（Ｐ）は制御信号C₄が発生するまで
発生しない。

トレーニングにおける砲３による旋回運動が行
われる場合、適当な処置を講じないとこの運動は
目標探索手段２Ａの運動に重畳される。これに先
立つて、サーボ制御ユニツト２５において兵器装
置１の高低トレーニングの変化（ΔB_r2′）の比率
を更新することができ、サーボ制御ユニツト２５
を用いて目標探索手段２Ａの駆動装置３１に対す
る誤差電圧を発生して目標探索手段２Ａの軸１４
の周りでの回転を変更させるようにする。目標探
索手段２Ａの回転に関する修正は省略することも
できるが、ビデオ信号の処理と共に探索アンテナ
の角速度の変動に対し所定の許容誤差を設定する
必要がある。

上述した砲統合制御装置の動作は完全に自動的
である。しかし、砲統合制御装置における一つ乃
至数個の段階的変化は手動で行うこともできる。
例えば、第１ビデオ処理ユニツト２０によつて発
生するデータは表示装置へ供給して視覚的に分析
することができる。目標選択後、関連するデータ
をスイツチング装置２３の手動操作によつて第２
ビデオ処理ユニツト２１へ転送することができ
る。また制御信号C₄は観察（光学追跡装置を介
して直接又は表示装置を介して間接的）によつて
手動で得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の砲統合制御装置の側面図と、そ
の実施例のブロツク図とを示した図である。 １…兵器装置、２Ａ…目標探索手段、２Ｂ…目
標追跡手段、３…砲、４，５…相互垂直軸、６…
第１基準点、７…砲塔、８…探索アンテナ、９…
追跡アンテナ、１０…レーザ測遠器、１１，１２
…相互垂直軸、１３…コラム、１４，１５，１６
…三軸、１７…北極基準安定化装置、１８…中央
安定化装置、１９…サーボ制御ユニツト、２０…
第１ビデオ処理ユニツト、２１…第２ビデオ処理
ユニツト、２２…中央制御ユニツト、２３…スイ
ツチング装置、２４…座標変換ユニツト、２５…
サーボ制御ユニツト、２６…スイツチング装置、
２７…兵器制御信号発生器、２８…サーボ制御ユ
ニツト、２９，３０…スイツチング装置、３１…
駆動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１基準面に垂直な軸４の周りで回転自在な
   砲塔７を有する砲３と共に使用する砲塔合制御装
   置であつて、 該砲統合制御装置上に装着した砲３は、該第１
   基準面に平行な軸５の周りで回転自在であり、 該砲統合制御装置は、目標追跡手段２Ｂとこれ
   に接続した第２ビデオ処理ユニツト２１とを具
   え、 該目標追跡手段２Ｂは砲３上に装着され、かつ
   複数の相互に垂直な軸１１，１２の周りで回転自
   在であり、また 前記第２ビデオ処理ユニツト２１は、第１基準
   面に結合する座標系で規定される制御データを生
   成するよう作動し、 該制御データはサーボ制御ユニツト２８に与え
   られて、目標追跡手段２Ｂの向きを定めるように
   して成る砲統合制御装置において、 該砲制御装置には更に、目標探索手段２Ａと、
   これに接続した第１ビデオ処理ユニツト２０とを
   設けて、以て目標追跡手段２Ｂが目標を捕捉する
   ために使用すべき目標データを供給し、 該目標探索手段２Ａは、３つの互いに垂直な軸
   １４，１５，１６を持つ砲塔上に装着してあり、
   そのうちの１つの軸１５は探索アンテナ８を第２
   基準面に平行な方向に向けるためのものとし、も
   う１つの軸１６は第２基準面に垂直な角度での運
   動をするためのものとし、 前記第１ビデオ処理ユニツト２０は、目標探索
   手段２Ａより貰う検出された目標信号から、第２
   基準面に結合する３次元座標系で規定される目標
   パラメータを生成するよう作動し、かつ前記第２
   ビデオ処理ユニツト２１に供給するために追跡す
   べき特定の目標に係わる目標パラメータを選択す
   るよう作動することを特徴とし、また 前記第２ビデオ処理ユニツト２１は、現実の目
   標方位角の値に相応する俯仰方向走査データを得
   るために、前記第１ビデオ処理ユニツト２０によ
   つて選択され供給される目標パラメータを、連続
   的に受信し処理するように構成され、かつ該走査
   データを座標変換ユニツト２４によつて前記制御
   デー２に変換するように構成されていることを特
   徴とする砲統合制御装置。 ２ 中央制御ユニツト２２が、砲統合制御装置
   を、次の３つのモードの内の１つによつて操作す
   るように作動することを特徴とし、その３つのモ
   ードとは 〔ア〕 第１番目のモード（Ｐ，Ｑ）：一目標追
   跡手段２Ｂが砲３上で拘束された位置にあり、
   かつ、俯仰方向走査のために、中央制御ユニツ
   ト２２は、前記制御データの供給されている砲
   サーボ制御ユニツト２５によつて砲塔７及び砲
   ３を駆動させるようにしたモード、 〔イ〕 第２番目のモード（，Ｑ）：−目標追
   跡手段２Ｂから目標で反響したレーダ信号を受
   け取つて、第２ビデオ処理ユニツト２１が中央
   制御ユニツト２２のために目標検出信号C₂を
   発生させ、かつ目標で反響したレーダ信号の供
   給後にサーボ制御データを発生させる時に開始
   するモードであつて、該制御データは前記座標
   変換ユニツト２４によつて第１基準面に結合す
   る座標系に変換され、前記砲サーボ制御ユニツ
   ト２５に供給されて、以て砲３が追跡運動を行
   うようにさせるモード、 〔ウ〕 第３番目のモード（，）：−第２ビ
   デオ処理ユニツト２１が、目標追跡手段２Ｂか
   ら貰う目標で反響した信号に基づいて、砲が発
   射範囲内にあることを示す信号C₃を発生させ
   る時に開始し、該信号は中央制御ユニツト２２
   に供給されるようにしたモード、 という３つのモードであり、茲で第３番目のモー
   ドにおいては、中央制御ユニツト２２が 〔ウ−１〕 目標の軌道に関するデータを第２ビ
   デオ処理ユニツト２１から受け取るように、か
   つ第１基準面に結合する座標系で規定される実
   時間の照準点データ及び関連の発射データを生
   成するように、また砲発射制御情報を砲サーボ
   制御ユニツト２５に与えるように、発射制御発
   生器２７を接続させ、更に 〔ウ−２〕 座標変換ユニツト２４によつて処理
   され、砲サーボ制御ユニツト２５の発射データ
   用として訂正を施された目標追跡手段制御デー
   タへと変換された、第２ビデオ処理ユニツト２
   １からの角度誤差信号に応答して、サーボ制御
   ユニツト２８に追跡運動を実行させ、以て目標
   追跡手段２Ｂの位置を砲及び砲塔の運動とは無
   関係に維持させる ようにしてあることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の砲統合制御装置。