JPH0545094A - 飛しよう体の誘導制御方法 - Google Patents

飛しよう体の誘導制御方法

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JPH0545094A
JPH0545094A JP3200317A JP20031791A JPH0545094A JP H0545094 A JPH0545094 A JP H0545094A JP 3200317 A JP3200317 A JP 3200317A JP 20031791 A JP20031791 A JP 20031791A JP H0545094 A JPH0545094 A JP H0545094A
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Tsutomu Yamanaka
勉 山中
Takashi Shiraishi
剛史 白石
Hideki Tanaka
秀樹 田中
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ビームライディング方式において、ロケット
モータ噴煙の中を誘導レーザビームを透過させないで済
むようにする。 【構成】 飛しょう指令方向aを中心にもち且つ機体1
1を取り囲む正三角形のそれぞれの頂部に相当する部位
に機体後方から誘導レーザパルスP1,P2,P3を照射
する。誘導レーザパルスP1,P2,P3からの散乱光
1,d2,d3を機体外周の三つの受光センサ12,1
3,14でとらえ、散乱光d1,d2,d3の入射角と誘
導レーザパルスP1,P2,P3の位置関係から飛しょう
指令方向と機体11とのずれの修正に必要な軌道修正方
向Fを求めた上、インパルススラスタを作動させて飛し
ょう体4の軌道を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミサイル等の誘導飛し
ょう体の誘導制御方法とりわけビームライディング方式
の誘導制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ビームライディング方式の誘導制御方法
としては、例えば特開平2−242098号公報に示さ
れているように、誘導レーザビームと飛しょう体とのず
れの方向を機体後部のレーザレシーバで検知し、そのず
れの方向に応じて対応するインパルススラスタ等の軌道
修正手段を作動させることによって、飛しょう体が常に
誘導レーザビームの中心に沿うよう経路を修正しながら
飛しょうさせるようにしたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の方
式では、誘導レーザビームを飛しょう体の後端部に向け
て照射するようにしているため、飛しょう体が加速のた
めに後方に排出するロケットモータ噴煙の中を誘導レー
ザビームを透過させる必要がある。しかも、ロケットモ
ータの噴煙は誘導レーザビームを吸収散乱させる特性を
有しているため、誘導レーザビームを飛しょう体側に確
実に伝達するためには、 (a)強力な誘導レーザビームを照射する。
【0004】(b)誘導レーザビームを吸収散乱しにく
い特性の噴煙を排出するロケットモータを採用する。
【0005】(c)飛しょう体の飛しょう経路を初期段
階で曲げておき、ロケットモータ噴煙を終末誘導時の誘
導レーザビームを遮らない空間に排出させる。
【0006】等の種々の性能、運用上の制約を伴い、実
用化の上でなおも多くの課題を残している。
【0007】さらに飛しょう体を軽量化する目的で多段
式とすることも可能ではあるが、分離後の使用済みロケ
ットモータが誘導レーザビームを遮ることになるため
に、上記と同様に性能、運用上の課題を有している。
【0008】加えて、従来の方式では、慣性基準に対す
るロール角が計測不能であるため、より高度な誘導のた
めにロール角制御まで行おうとするとロールジャイロ等
の機器を搭載しなければならず、コストおよび重量の増
加を招くこととなって好ましくない。
【0009】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、特にロケットモータからの噴煙の影響を受
けることなくビームライディング方式を実現できるよう
にした誘導制御方法を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の飛しょう体の誘
導制御方法においては、機体外周面の等分位置に機体の
外側に向かって放射状の視野をもつ複数の光検出器を備
えるとともに軌道修正手段を備えた飛しょう体を所定方
向に向けて発射させ、機体の外周には飛しょう指令方向
を中心にもち且つ機体を取り囲む正多角形の頂部に相当
する部位にそれぞれ機体後方から誘導レーザパルスを照
射し、前記誘導レーザパルスからの散乱光を前記複数の
光検出器でとらえて所定の演算を行うことにより、前記
飛しょう指令方向と機軸とのずれを修正するのに必要な
飛しょう体の軌道修正方向を求め、この軌道修正方向情
報に基づいて前記軌道修正手段を作動させることにより
飛しょう体を飛しょう指令方向に誘導することを特徴と
している。
【0011】上記の軌道修正手段としては、例えば機体
の外周の円周方向に沿ってジェット式のインパルススラ
スタ(サイドスラスタ)を複数列にわたって配置する。
【0012】
【作用】この方法によると、例えば機体の外側を取り囲
む正多角形を正三角形とし、この正三角形のそれぞれの
頂部に誘導レーザパルスが照射されるものとすると、誘
導レーザパルスは機体の側部を通過するために機体後方
に噴射されるロケットモータ噴煙によって誘導レーザパ
ルスが遮られることがない。
【0013】そして、上記の誘導レーザパルスはロケッ
トモータの噴煙を受けなくても、大気中に存在する微粒
子(エアロゾル)によって吸収散乱することから、誘導
レーザパルスが光検出器の側方を通過するときに、その
誘導レーザパルスからの散乱光のうち各光検出器の方向
を指向する散乱光を各光検出器でとらえる。
【0014】一方、光検出器の受光面のどの部分で散乱
光を受光したかによって各光検出器の光軸中心(視野角
の中心線)に対する散乱光の入射角が特定され、この入
射角をもとに所定の演算を行うことで現在の飛しょう体
の機軸位置が特定され、さらには上記の正三角形の中心
すなわち飛しょう指令方向と機軸とのずれの方向が求め
られる。したがって、この情報を軌道修正手段に与えて
作動させることにより飛しょう体の機軸が飛しょう指令
方向に向けて軌道修正される。
【0015】
【実施例】図1および図2は本発明の一実施例を示す概
略説明図で、1はレーザパルス照射器2を含んでなる目
標捜索追尾装置3を有する発射機、4は発射機1から発
射されてビームライディング方式によって誘導されるミ
サイル等の誘導飛しょう体、5は目標である。
【0016】目標捜索追尾装置3の目標追尾センサ6が
目標5をとらえると、目標捜索追尾装置3は目標5に対
して追尾ビーム7を照射して目標5の追尾を開始し、時
々刻々と変化する目標5の位置、速度等を計測してそれ
らの情報を未来位置(予想会合点)計算部8に送信す
る。未来位置計算部8では上記の目標5の位置、速度等
の情報をもとに未来位置を計算し、飛しょう体誘導のた
めの誘導レーザパルスを照射すべき方向の指示をレーザ
パルス照射器2に送るとともに、発射機1に対して飛し
ょう体4を発射すべき方向の指示を与える。そして、レ
ーザパルス照射器2から飛しょう指令方向aに向けて誘
導レーザパルスP1,P2,P3が照射されるのに続いて
発射機1から飛しょう体4が発射され、飛しょう体4は
ビームライディング方式によって誘導される。
【0017】上記の誘導レーザパルス照射器2は、図3
に示すように例えばYAGレーザのレーザ発振器9とそ
の前段側に配置されたレーザパルス分配器10とから構
成されており、図1および図4にも示すように飛しょう
体4の機体直径よりも十二分に大きく且つ飛しょう指令
方向aを中心にもつ正三角形の頂部に相当する位置のそ
れぞれに誘導レーザパルスP1,P2,P3を断続的に放
射状に照射するものである。
【0018】一方、飛しょう体4の機体11の頭胴部に
は、図1および図5に示すようにその円周上の三等分位
置に2現象方式の光検出器(以下、受光センサという)
12,13,14が設けられている。この受光センサ1
2,13,14は、図8にも示すように機体外側に向か
って120度ずつの放射状の視野角Eを有するもので、
図5および図6に示すように半割状の二つの受光面15
A,15Bをもつ受光部15と集光レンズ16とから構
成されている。
【0019】そして、各受光センサ12,13,14は
その視野角E内で光をとらえた場合、受光面15A,1
5Bの光軸中心方向からの光をとらえた時には図6の
(A)に示すように双方の受光面15A,15Bの受光
量が変わらないものの、図6の(B)に示すように光軸
中心bに対してθなる角度の方向からの光をとらえた時
には一方の受光面15Aの受光量と他方の受光面15B
の受光量とが異なり、この受光量変化と光の入射角との
間に相関があることから、この受光量変化を光電変換し
て図2の信号処理器17にて処理することにより入射角
θ(θ1,θ2,θ3)を出力するようになっている。
【0020】また、前記飛しょう体4は図1および図5
に示すように機体円周方向に数列にわたって配設された
軌道修正手段としての多数のインパルススラスタ18を
備えている。これらのインパルススラスタ18はその一
つ一つが独立した火工品あるいはガスボトルタイプのジ
ェット式のもので、個別に点火作動させることで小型ロ
ケットモータとして機能するものである。
【0021】以上のようなシステムにおいては、図1に
示すように飛しょう中の飛しょう体4の外側を飛しょう
指令方向aを中心にもつとともに飛しょう体4を内包す
る正三角形のそれぞれの頂部に相当する部位を誘導レー
ザパルスP1,P2,P3が断続的に通過する。
【0022】そして、図7に示すように大気中を伝播す
るレーザ光は、一搬に大気中に存在する微粒子(エアロ
ゾル)eにより吸収散乱して強度が減衰するので、各誘
導レーザパルスP1,P2,P3が各受光センサ12,1
3,14の視野角E内を通過する際に、その誘導レーザ
パルスP1,P2,P3からの散乱光dのうち各受光セン
サ12,13,14の方向を指向する強度の大きい散乱
光d1,d2,d3を図5に示すように各受光センサ1
2,13,14でとらえる。つまり、本実施例では、大
気中での吸収散乱によってレーザ光の強度が著しく減衰
することは、同時にレーザ光路周辺の散乱ビームの強度
が強いことを意味するものと解してこの性質を積極的に
利用したものである(なお、上記の現象は例えば、「T
HE INFRARED HANDBOOK」,Env
ironmental Research Insti
tute of Michigan,1985(Rev
isd Edition)等で説明されている)。
【0023】上記のように各誘導レーザパルスP1
2,P3からの散乱光d1,d2,d3を各受光センサ1
2,13,14がとらえると、図6のほか図8に示すよ
うに各受光センサ12,13,14の二つの受光面15
A,15B同士の受光量の差と散乱光d1,d2,d3
入射角θとの間に相関があることから、各受光センサ1
2,13,14の光軸中心をbとすると、各光軸中心b
と各誘導レーザパルスP1,P2,P3の散乱光d1
2,d3とのなす角度すなわちそれぞれの受光センサ1
2,13,14に対する入射角θ1,θ2,θ3が求めら
れる。
【0024】そして、図2の円周角算出回路部19では
上記の各入射角θ1,θ2,θ3の値をもとに(1),
(2)式の演算を行って、図8に示す散乱光d1,d2
士およびd2,d3同士の角度θ12,θ23を求める。
【0025】ここで、θFOVは各受光センサ12,1
3,14の視野角Eそのもので既知の値であるから、上
記の入射角θ1,θ2,θ3の値が特定されれば角度
θ12,θ23が求められる。
【0026】 θ12=θ1+θFOV/2+θFOV/2−θ =θ+θFOV−θ3 ‥‥‥‥‥(1) θ23=θFOV/2−θ1+θFOV/2+θ2 =θFOV−θ1+θ2 ‥‥‥‥‥(2) 上記の角度θ12,θ23が求められたならば、図2の航法
計算回路部20では、慣性位置として飛しょう体4の現
在の位置を算出する。すなわち、図9に示すように前述
した角度θ12,θ23のほか正三角形の各頂点に相当する
誘導レーザパルスP1,P2,P3の位置が既知であるこ
とから、所定の演算を行うことにより飛しょう体4の機
軸位置Mが求められ、飛しょう指令方向(各誘導レーザ
パルスP1,P2,P3の位置を頂点とする正三角形の中
心位置)aに対して飛しょう体4の機軸Mを一致させる
のに必要な軌道修正方向、すなわち例えば受光センサ1
3がとらえた散乱光d2に対して角度ψをもった軌道修
正方向Fが求められる。
【0027】こうして軌道修正方向Fが求められると、
さらに航法計算回路部20では図10に示すように例え
ば受光センサ13の光軸中心bをロール方向の機体基準
軸とした場合に、その機体基準軸bに対する上記の軌道
修正方向Fの角度φをψ−θ1によって求める。
【0028】そこで、機体基準軸bを基準とした軌道修
正方向Fが求められると、航法計算回路部20では、前
述した複数のインパルススラスタ18のなかから機体1
1を軌道修正方向Fに修正するのに必要ないずれかのイ
ンパルススラスタ18を特定し、そのインパルススラス
タ18を点火作動させる。その結果、飛しょう体4はイ
ンパルススラスタ18の推力により軌道修正方向Fに移
動してその機軸Mが飛しょう指令方向aと一致する方向
に軌道修正される。
【0029】このような動作を、各受光センサ12,1
3,14が誘導レーザパルスP1,P2,P3からの散乱
光d1,d2,d3をとらえるごとに順次繰り返すことに
よって、飛しょう体4は飛しょう指令方向aに沿って誘
導されながら目標5に向かって飛しょうする。
【0030】ここで、前記実施例では誘導レーザパルス
を三つとしているが四つ以上であってもよい。また、軌
道修正手段としてはインパルススラスタ(サイドスラス
タ)のほか通常の空力操舵式のものを用いてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、飛しょう
体の機体の外側であって且つ機体を取り囲む正多角形の
頂部に相当する部位にそれぞれ機体の後方から誘導レー
ザパルスを照射するようにしたことにより、従来のよう
に飛しょう体が発生するロケットモータ噴煙のなかを誘
導レーザパルスを透過させる必要もなければ、飛しょう
体の飛しょう経路を曲げる必要もないので、強力なレー
ザ照射源を必要とするなどの性能、運用上の制約を伴う
ことがない。
【0032】また、ロールジャイロ等を搭載することな
しに飛しょう体が慣性基準に対するロール角を検出する
ことができるため、コストや重量の増加を招くことなく
信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す全体システムの概略説
明図。
【図2】飛しょう体の軌道修正制御系のブロック回路
図。
【図3】レーザパルス照射器の構成を示す説明図。
【図4】誘導レーザパルスの照射形態を示す説明図。
【図5】飛しょう体の機体の要部拡大図。
【図6】受光センサ(光検出器)の原理を示す説明図。
【図7】誘導レーザパルスと散乱光との関係を示す説明
図。
【図8】軌道修正方向算出のための原理を示す説明図。
【図9】軌道修正方向算出のための原理を示す説明図。
【図10】軌道修正方向算出のための原理を示す説明
図。
【符号の説明】
1…発射機 2…誘導レーザパルス照射器 4…飛しょう体 5…目標 11…機体 12,13,14…光検出器(受光センサ) 18…軌道修正手段としてのインパルススラスタ a…飛しょう指令方向 d1,d2,d3…散乱光 F…軌道修正方向 M…機軸 P1,P2,P3…誘導レーザパルス θ1,θ2,θ3…入射角

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機体外周面の等分位置に機体の外側に向
    かって放射状の視野をもつ複数の光検出器を備えるとと
    もに軌道修正手段を備えた飛しょう体を所定方向に向け
    て発射させ、 機体の外周には飛しょう指令方向を中心にもち且つ機体
    を取り囲む正多角形の頂部に相当する部位にそれぞれ機
    体後方から誘導レーザパルスを照射し、 前記誘導レーザパルスからの散乱光を前記複数の光検出
    器でとらえて所定の演算を行うことにより、前記飛しょ
    う指令方向と機軸とのずれを修正するのに必要な飛しょ
    う体の軌道修正方向を求め、 この軌道修正方向情報に基づいて前記軌道修正手段を作
    動させることにより飛しょう体を飛しょう指令方向に誘
    導することを特徴とする飛しょう体の誘導制御方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5878977A (en) * 1996-09-30 1999-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Offset detection apparatus and flying object guiding system using the apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5878977A (en) * 1996-09-30 1999-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Offset detection apparatus and flying object guiding system using the apparatus

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