JPH06281400A - 地 雷 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速に移動する目的に対して、その探索に要
する電源の消耗が少ない地雷を提供する。 【構成】 目標が発生する音や、目標の移動により地表
を伝搬する地表振動などを検出するセンサーと、このセ
ンサーの受信信号の強弱のレベルを検出する手段と、こ
のレベル検出手段の検出値が予め定めたレベル以上にな
ると、前記検出センサーからの信号に基づいて目標と基
準座標軸とのなす方向角を演算する手段と、この演算手
段の演算値に基づいて目標の方向、距離及び速度を測定
する電波の送受信センサーと、この電波の送受信センサ
ーの測定値に基づいて弾頭と目標の未来会合位置を予想
演算する手段と、この予測演算手段の演算結果により弾
頭をその方向へ照準して発火する手段とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヘリコプターや戦車など
の目標が接近したとき、その目標の接近方向を、空中音
波と、地表を伝搬する振動波動とにより検出すると共に
目標の未来会合位置を予測し、内蔵していた弾頭をその
方向へ照準して発火する地雷に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に地雷は目標が直上に接近したと
き、その重量や磁気などを検知して発火するようになっ
ている。ところが近年高度な技術を装備した地雷として
目標の接近を音響センサーなどで検出して電波の送受信
センサーを起動させ、目標の位置を反射電波を基に信号
処理し、目標の位置を割り出し発火させるようにしたも
のも提案されている。また、高速接近するヘリコプター
などの目標に対しては、広狭角ビーム切替えレーダー
で、半球内捜索を広角ビームで行なって、目標の概略方
向と距離を検出し、その概略方向においては狭角ビーム
で目標の位置を計測して、正確な位置を割り出した後、
弾頭を発射する技術も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】レーダー付の地雷の一
例においては、水平方向捜索は水平方向用アンテナ素子
の導波器列の選択切替えで、また、仰角方向は水平回転
する鉛直一面上に設けられた仰角方向用アンテナ素子の
導波器列の選択切替えで半球内の任意方向の目標を捜索
するものである。半球内各方向を順次切替えた送受信号
から目標抽出の信号処理時間を仰角検出用アンテナの水
平回転の所要時間のため、高速飛来するヘリコプターな
どの目標の場合、充分遠距離から目標を捜索しなければ
目標を捕捉できず、送信電力消費が大となる欠点があっ
た。このとき、広角ビームを用いて捜索点数を少なくし
ても、同一エコー信号強度を得るにはビーム幅に応じて
送信電力を大としなければならず、捜索電力の消費を大
きく減少することは出来ない。目標の捜索に必要な送信
電力は一般に距離の４乗に比例するため、高速目標に対
しては遠距離からの捜索用送信時間の増大と相まって地
雷用の電源の早期消耗を来たす問題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するため次の手段を採るものである。即ち先ずヘリコ
プターや戦車などの目標が発生する音と目標が移動する
ことにより地表を伝搬する表面振動などを検出するセン
サーと、このセンサーの受信する信号のレベルと（大き
さ）を検出する手段である。次いで、このレベル検出手
段で予め定めたレベル以上に信号レベルが増大すると
き、前記センサーからの信号に基づいて、目標と基準座
標軸とのなす方向角を演算する手段と、この演算手段の
演算値に基づいて、初期追尾方向を定め目標の方向、距
離及び速度を測定する電波の送受信センサーとである。
また、この電波の送受信センサーの測定値に基づいて、
弾頭と目標の未来会合位置を予測演算する手段と、この
予測演算手段の演算結果により弾頭をその方位へ照準し
て発火する手段とである。

【０００５】

【作用】ヘリコプター、戦車あるいは装甲車などの目標
が地雷に接近するとき、その目標が発生する音と地表を
伝搬する表面振動などをセンサーで検出する。次いでこ
のセンサーで検出した値が予め定めた第１のレベル以上
になるとはじめて方向角測定演算手段および電波の送受
信センサーの電源を入れて、引き続き音又は地雷の振動
を検知し、この検出値が第２の所定のレベル以上になる
と、この検出値に基づいて目標の方向角の演算を行な
い、次いでこの演算値に基づいて電波の送受信センサー
のアンテナの指向方向を定め、電波の送受信センサーに
より目標の水平方向角、仰角、距離及び速度を測定す
る。次いでこの電波の送受信センサーの測定値に基づい
て内蔵している弾頭と目標の未来会合位置を予測演算す
る。しかる後、演算結果により弾頭をその方向へ照準し
て発火する。

【０００６】

【実施例】本発明を実施する地雷の１例を図面について
具体的に説明すると、図１において、１はヘリコプター
や戦車などの目標が発生する音を検知する音響センサー
で、このセンサーは、例えば、マイクロフォン４個から
なる音響アレーを構成し、頂点マイクロフォンを共通と
する３対のマイクロフォンに到来した音波を電気信号に
変換し、各対の電気信号の相互時間関係が音波の到来時
間差に従って変化することを利用して音響アレー原点か
ら目標への水平方向角及び仰角等を信号処理部６で演算
できるようにしたものである。２は目標が移動すること
により地表を伝搬する地表振動などを検出する振動セン
サーである。３は目標を追尾する電波の送受信センサー
で、ここには、アンテナ及び追尾演算装置などを含むも
のである。４は弾頭部、５は駆動部で、ここには、前記
電波の送受信センサー３のアンテナ及び前記弾頭部４の
追尾機構や照準機構を含むものである。６は信号処理部
で、この信号処理部には前記音響センサー１及び前記振
動センサー２からの信号を受けて目標の現在位置を算出
する方向角演算手段や前記弾頭部４に内蔵した弾頭と目
標との未来会合位置を演算する手段などを含むものであ
る。なお、７は電源部で、この電源部には前記電波の送
受信センサー３や前記駆動部５などのアンテナや照準機
構の駆動源となっているバッテリが内蔵されている。

【０００７】図２は電池に内蔵された信号処理部６に対
する主要構成手段の相互関係を示す概略の説明図であ
る。前記音響センサー１及び前記振動センサー２は目標
方向角測定部８に接続され、この目標方向角測定部８の
内部にはレベル検出手段１１（図示省略）を含むものと
し、目標方向角測定部８は駆動部５に接続され、さらに
並列に目標未来位置演算手段９に接続されている。一方
駆動部５は電波の送受信センサー３に接続され、さらに
並列に弾頭発火手段１０に接続されている。 目標未来
位置演算手段９は、駆動部５に接続されている。信号処
理部６には前記目標方向角測定部８及び目標未来位置演
算手段９が含まれるものとする。

【０００８】図３は目標方向角測定部８の詳細ブロック
図である。マイクロフォンＳ１〜Ｓ４を図５のように直
交３軸上等距離に配置したもので、その原点位置のマイ
クロフォンＳ１を図１の頭頂部の音響センサー１の内部
に設け、他のＳ２〜Ｓ４の３ケを脚部上に配置する。こ
れらの音響検知部内にはマイクロフォン出力を増大する
増幅器（図示省略）を接続し、その出力を目標方向角測
定部８に接続する。また、振動センサー２も増幅器（図
示省略）を介して前記目標方向角測定部８に接続する。
マイクロフォンＳ１及び振動センサー２の出力はレベル
検出手段１１に接続され、また並列にフィルタ１２に接
続される。フィルタ１２は遅れ時間検出手段１３に、一
方遅れ時間検出手段１３は方向角演算手段１４に接続さ
れている。また、マイクロフォンＳ２、Ｓ３およびＳ４
の増幅器出力は直接フィルタ１２へ接続される。レベル
検出手段１１からの電源入切り信号線が、フィルタ１
２、遅れ時間検出手段１３及び方向角演算手段１４へ接
続されている。ここで図５に示す、マイクロフォン列の
ものは、空中兼地上目標に適している。また、図６に示
す直交２軸上等距離および原点にマイクロフォン３ケを
配置したものは地上目標に適している。マイクロフォン
の各出力の一対の信号について、例えば相互相関関数を
利用し、そのピークとなる遅れ時間から音源方向を計算
する。図３のフィルタ１２により全てのセンサー増幅信
号から、妨害となる線スペクトルを除去し、遅れ時間検
出手段１３によりセンサー各軸一対の増幅信号Ｓ１〜Ｓ
２、Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ１〜Ｓ４など相互の音波到来時間差
（遅れ時間と称する）を検出する。時系列サンプリング
した多数のデジタル化した音圧信号より相互相関関数を
遅れ時間をパラメータとして算出する。このとき演算時
間を少なくする手段としては高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）を利用する。次いで相互相関関数のピーク値を選択
すれば、その値に対応する遅れ時間が一対のマイクロフ
ォン間の音波のその軸に対する音波到来方向角に関係す
る。この各軸の遅れ時間から音源方向を方向角演算手段
１４により計算する。図５のマイクロフォン列のとき、
方向角演算手段１４によりマイクロフォン座標系より電
波の送受信センサー３の基準座標系へ目標の方向を変換
し、さらに目標の方向を目標の水平方向角と仰角に分解
し演算する。マイクロフォンＳ１あるいは振動センサー
２の入力がレベル検出手段１１設定の第１レベル以上の
とき、レベル検出手段１１はフィルタ１２以後各手段の
電源をレベル検出手段１１からの電源入切り信号線の指
令により入れ、待機状態とする。このとき計算は実施し
ない。マイクロフォンＳ１あるいは振動センサー２から
の入力が予め設定した第２レベル（第１レベルを越える
もの）以上となるとき、フィルタ１２の入力側リレーが
接となり、フィルタを含め以降の各手段が作動状態とな
り、入力信号に応じ演算を開始する。音響センサー１の
代わりに振動センサー２を地面と絶縁し、音波を検知す
るとき、マイクロフォンの代わりに使用できる。また、
地表に図６の通り振動センサー２を配置し、地表を伝わ
る振動の伝搬波動を検知し、音波と同様にその振動源方
向角を演算することも可能である。

【０００９】本発明を実施する地雷の１例は上述のよう
に構成されたもので、図７において今、この地雷が敷設
されている上空へ例えばヘリコプター等の目標Ｈが飛来
してきたとき、先ずＡの位置で、地雷に内蔵した音響セ
ンサー１が目標の発する音波により、そのマイクロフォ
ン出力信号が予め定めた第１レベル以上となることで、
目標の接近を検知する。ここで、はじめて目標方向角測
定部８及び電波の送受信センサー３の電源を投入し待機
状態とする。ついで、目標Ｈが更に進行してきてＢ位置
に至ると、引き続き音響センサー１の、マイクロフォン
出力信号が予め定めた第２レベル以上となることを検出
すると信号処理部６に内蔵した目標方向角演算部８内の
フィルタ１２以降が作動して目標Ｈと、マイクロフォン
座標軸の３軸と目標とのなす方向角を計算する。この方
向角を電波の送受信センサーの基準座標系に変換し、さ
らに水平方向角及び仰角に分けてその初期値を電波の送
受信センサー３へ与える。以後電波の送受信センサー３
は自立して目標の位置とドップラー速度を演算し信号処
理部６へ渡す。この信号処理部６では、速度と過去の時
系列位置データから目標の進路方向を求め、目標の速度
成分を算出する。以上により、目標の接近検知区間Ａ〜
Ｂの間はマイクロフォン列による出力信号のレベル検出
のみであり、目標の位置Ｂで、はじめて方向角測定部内
の方向角演算手段が目標の方向角を計算する。従って検
知区間Ａ〜Ｂは従来の地雷の電波の送受信センサーと比
較し、電波送受波は不要となるので、この区間の電力消
費は著しく少なくてすむ。もし目標位置Ｂで捜索を開始
しようとすると、半球内各方向を広幅ビームで探索し、
目標を妨害ノイズから抽出する演算処理に要する延時間
と、仰角方向用アンテナの水平回転時間が必要で、目標
の方向を定める以前に目標が地雷の攻撃可能範囲を通過
してしまうことになる。なお、目標の方向角及び位置を
検出する電波の送受信センサー３の代わりに音響による
検出方向角の精度が必要十分に場合、指示方向へ送信方
向切替え可能な広幅の電波パルス、赤外線レーザパルス
あるいは超音波パルスを発射し、受信したエコーの到来
時間により測距し、目標の位置を算出することもでき
る。目標の位置Ｂ〜Ｃ区間は電波の送受信センサー３に
よる追尾区間であり、この区間内で命中率の高くなるよ
う地雷に近い位置で目標に対し弾頭を駆動部５が照準す
る。このとき未来会合位置として弾着所要時間を考慮し
た位置とする。即ち駆動部５による現在時点の目標位置
に対し電波の送受信センサー３の算出する次の予測時点
における目標予測位置を弾着所要時間分目標が移動した
補正予測位置とし、それを照準方向とする。弾頭部５は
電波の送受信センサー３し連動し水平方向の回転及び垂
直上下方向に回転するものとし発火時には、予測時点で
の補正予測角速度でそれぞれ回転するものとする。ただ
し予測会合時点の角速度は許容値以下となるよう発火タ
イミングを調整する。この未来会合位置及び発火タイミ
ング判断は、目標未来位置演算手段９で演算処理する。
次いで、この演算値に基づき駆動部５が照準した弾頭部
４を発射手段１０により発火する。また、攻撃にあた
り、目標がヘリコプターか戦車かと類別するため、音響
と振動スペクトル分類及び振動レベルなどを利用し、目
標の特徴により区分する。図８に地雷の作動フローチャ
ートを示す。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば戦車及び高速飛行中のヘ
リコプターなどの接近時に音響、振動センサー信号から
演算された目標の方向へ電波の送受信センサーの初期指
向方向を指示することが出来るので、電波の送受信セン
サーの捜索機能が不要となる。この結果電波の送受信セ
ンサーの捜索時の捜索機能用の送信電力が不要となり、
従来の地雷用電波の送受信センサー方式と比較し消費電
力が少なくて済む効果がある。振動、音響信号処理時間
は、電波の送受信センサーの半球内各点の計算処理時間
に比較して、処理件数が数ケのセンサー出力の微小区間
時系列であり、また、高速フーリエ変換を利用している
ので所定の繰り返し演算時間間隔内に収まり大幅に短縮
される効果がある。さらにフェーズドアレイレーダー方
式と比較する場合、数ケのセンサー及び簡易な方向角測
定システムで目標の方向を検出でき、安価で小型、軽量
でしかも消費電力が少なくてすむ地雷を作ることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する地雷の１例を示す要部概略斜
視図である。

【図２】本発明の地雷に内蔵された信号処理部に対する
各技術手段の接続関係の１例を示すブロック図である。

【図３】音源や振動源の方向測定システムを説明するブ
ロック図である。

【図４】一般に使用されている追尾レーダーシステムを
説明するブロック図である。

【図５】図３の場合の音響センサーの１例を示すマイク
ロフォンの配置を示す説明図である。

【図６】音響センサーの平面用配置を示す説明図であ
る。

【図７】本発明地雷を敷設した場合の目標との関係を示
す説明図である。

【図８】本発明地雷の作動状態を示すフローチャート図
である。

【符号の説明】

１ 音響センサー ２ 振動センサー ３ 電波の送受信センサー ４ 弾頭部 ５ 駆動部 ６ 信号処理部 ７ 電源部 ８ 目標方向角測定部 ９ 目標未来位置演算手段 １０ 弾頭発火手段 １１ レベル検出手段 １２ フィルタ １３ 遅れ時間検出手段 １４ 方向角演算手段 １５ 信号送受部 １６ 追尾装置 １７ 妨害ノイズ除去部 １８ 検出信号出力部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘリコプターや、戦車などの目標が、発
   生する音及び目標が移動することにより、地表を伝搬す
   る表面振動などを検出するセンサーと、このセンサーの
   受信する信号の強弱のレベルを検出する手段と、このレ
   ベル検出手段で予め定めたレベル以上に信号レベルが増
   大したとき、前記検出センサーからの信号に基づいて、
   目標と基準座標軸とのなす方向角を演算する手段と、こ
   の演算手段の演算値に基づいて、目標の方向、距離及び
   速度を測定する電波の送受信センサーと、この電波の送
   受信センサーの測定値に基づいて、弾頭と、目標の未来
   会合位置を予測演算する手段と、この予測演算手段の演
   算結果により、弾頭を、その方向へ照準して発火する手
   段とを備えたことを特徴とする地雷。