JPH0718679B2

JPH0718679B2 - 音響地雷の起爆機構

Info

Publication number: JPH0718679B2
Application number: JP5134292A
Authority: JP
Inventors: 治義久野; 千穎木村
Original assignee: 東芝テスコ株式会社
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1995-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-06
Also published as: JPH05256599A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は低空を飛翔するヘリコプ
ターを地上に付設した音響地雷で撃墜する音響地雷の起
爆機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダの探知を避けるために航空機は低
空を侵入してくる。これに対して低空目標を対象とする
多種類の火器がある。通常の航空機では速度を極めて遅
くすることが出来ないので、低空の限度も限られており
ある程度の距離ではレーダによっても発見されるし、火
器により撃墜もさせられる。低空の限度も５０ｍから１
００ｍくらいである。

【０００３】しかし、ヘリコプターは例外であり速度も
遅く出来るし、地面の上に高さ零でホバリングも出来
る。また、木の間をぬって飛翔も出来る。レーダには見
えないし、また対空火器も使用出来ない場合が多い。し
かし、逆にこのような見付かりにくい侵入経路は容易に
推定も出来る。したがって、この経路に沿って５０ｍか
ら１００ｍを最大距離としてヘリコプターを認識してヘ
リコプターの方向に弾頭を破裂させるような対ヘリコプ
ター用の地雷があれば非常に有効なヘリコプター撃墜手
段となるし、また、ヘリコプターが危険のために高度を
上げれば対空火器の対象となり得る。いずれにせよ、音
響により起動する有効距離１００ｍの対ヘリコプター用
音響地雷は有効な武器である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】音響地雷は、ヘリコプ
ターの発生音響を４本ないし５本の音響受信装置（マイ
クロホン等）により受信し受信音響波の位相からヘリコ
プターの方向を出す。音響源を追尾し最接近点において
起爆する必要がある。その最接近点は角度のみでは探せ
ない、航法には比例航法があり自分の機体の角度変化率
を追尾角速度の３から４倍にすれば目標に命中すると言
う法則がある。確かに命中するが何時命中するかは分か
らない。すなわち、音響地雷の様に静止しているもので
は起爆時間が分からなかった。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、最接近点を見付ける事が出来、且つ撃墜に必要な起
爆時間に対応した時刻を与える事が出来る音響地雷の起
爆機構を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記課
題を解決するために、音響を電気信号に変換する音響受
信装置と、この音響受信装置より得られた電気信号の位
相を検出する位相検出器と、この位相検出器より検出し
た位相から追尾用角度信号を抽出すると共に追尾角速度
の最大値を抽出する演算回路と、前記音響受信装置より
得られた電気信号からドップラー周波数の最小値を検出
するドップラー周波数検出回路と、前記音響受信装置よ
り得られた電気信号から音響強度の最大値を検出するピ
ーク検出回路と、前記音響強度の最大値、前記ドップラ
ー周波数の最小値及び前記追尾角速度の最大値のうち少
なくとも１つ以上の値に対応した時刻に音響地雷を起爆
する装置とより構成し、前記音響強度の最大値、前記ド
ップラー周波数の最小値及び前記追尾角速度の最大値の
うち少なくとも１つ以上の値に対応した時刻に音響地雷
を起爆することにより、最接近点を見付けて音響地雷を
起爆することが出来、且つ撃墜に必要な起爆時間に対応
した時刻に音響地雷を起爆することが出来る。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００８】図１は本発明の一実施例を示す構成説明図
である。図中、１は音響地雷の弾頭部に設けられた弾頭
である。２は音響地雷の弾頭部に設けられた音響センサ
ーで、この音響センサー２には第１のマイクロホンＭＩ
Ｃ＃１〜第５のマイクロホンＭＩＣ＃５が接続されてい
る。３は音響地雷の起爆タイミング部４に設けられたプ
ログラムタイマーで、このプログラムタイマー３は弾頭
を爆破させるか否かの判別及びタイミングを取る。５は
音響地雷の音響処理部に設けられた緩衝器で、この緩衝
器５は音響センサー２との回路整合を図り、増幅器６へ
信号を供給する。７はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変
換器で、このＡ／Ｄ変換器７はアナログ信号を処理し易
いようにデジタル信号に変換する。８は高速フーリエ変
換器で、この高速フーリエ変換器８はレベル信号をフー
リエ変換することにより周波数信号に変換する。９はピ
ーク検出回路、１０は信管コマンド回路、１１はドップ
ラー周波数検出回路、１２は位相検出器である。１３は
ＡＺ（方位），ＥＬ（高低）演算回路で、この演算回路
１３はＡＺとＥＬの角度信号を算出して追尾制御部に送
る。

【０００９】図２は本発明に係る音響地雷の一例を示す
外観図である。図中、２１は音響地雷本体で、この音響
地雷本体２１の下端部周囲には設置固定部材２２が折畳
み自在にして取り付けられる。前記音響地雷本体２１内
には音響処理部２３、追尾制御部２４、弾頭部２５が設
けられる。

【００１０】即ち、音響地雷は、ヘリコプターの発生音
響を５本の音響受信装置例えば第１のマイクロホンＭＩ
Ｃ＃１〜第５のマイクロホンＭＩＣ＃５により受信し、
音響を電気信号に変換して音響センサー２で検出する。
この音響センサー２で検出された電気信号は緩衝器５を
介して増幅器６に供給され、この増幅器６は電気信号を
適正なレベルに増幅してＡ／Ｄ変換器７、ピーク検出回
路９、ドップラー周波数検出回路１１及び位相検出器１
２に供給する。前記Ａ／Ｄ変換器７はアナログ信号をデ
ジタル信号に変換して高速フーリエ変換器８に供給し、
この高速フーリエ変換器８はＡ／Ｄ変換器７から入力さ
れたレベル信号をフーリエ変換することにより周波数信
号に変換して演算回路１３に供給する。前記位相検出器
１２は増幅器６から入力された電気信号の位相を検出し
て演算回路１３に供給する。この演算回路１３は位相検
出器１２から入力された電気信号の位相、及び高速フー
リエ変換器８から入力された周波数信号から追尾用角度
信号θ_AZ、θ_ELを抽出して追尾制御部２４に供給すると
共に、追尾角速度の最大値ω_MAXを抽出して信管コマン
ド回路１０に供給する。前記ドップラー周波数検出回路
１１は増幅器６から入力された電気信号からドップラー
周波数の最小値ｆ_{D MIN}を抽出して信管コマンド回路１
０に供給する。前記ピーク検出回路９は増幅器６から入
力された電気信号から音響強度の最大値Ａ_MAXを抽出し
て信管コマンド回路１０に供給する。この信管コマンド
回路１０は、ピーク検出回路９から入力された音響強度
の最大値Ａ_MAX、ドップラー周波数検出回路１１から入
力されたドップラー周波数の最小値ｆ_{D MIN}、及び演算
回路１３から入力された追尾角速度の最大値ω_MAXのい
ずれか１つ或いは２つの組合わせ或いは３つ全てを使い
その変化時刻に対応したタイミング信号Ｓ１を抽出して
プログラムタイマー３に供給し、このプログラムタイマ
ー３は信管コマンド回路１０から入力されたタイミング
信号Ｓ１に基づいて起爆信号Ｓ２を音響地雷の弾頭１に
供給して音響地雷を爆破する。

【００１１】尚、プログラムタイマー３には敵味方識別
信号Ｓ３が入力され、目標物が味方のヘリコプターの場
合にはプログラムタイマー３からの起爆信号Ｓ２は出力
されない。

【００１２】又、プログラムタイマー３には指令部から
指令信号Ｓ４が供給され、タイミング信号Ｓ１の有無に
拘らず、意識的に起爆信号Ｓ２を弾頭１に供給して音響
地雷を爆破させたり、意識的に起爆信号Ｓ２が弾頭１に
供給されるのを停止するようにロックして音響地雷の爆
破を防止することができる。図３は本発明に係る追尾角
速度ω特性、ドップラー周波数ｆ_D特性、音響強度Ａ特
性の一例を示す特性図である。本実施例として２次元の
飛翔を示すが、３次元でも同様な扱いが出来る。

【００１３】追尾角速度ωは遠方よりヘリコプターが近
づくに従い大きくなり、頭上を通過するときには無限大
となる。これは追尾機構がマウントの理由の一つでもあ
り、また角速度の増える割合すなわち角加速度も大きく
なる。

【００１４】ドップラー周波数ｆ_Dは２次元の場合には
高度があるのでほぼ一定の周波数から頭上を過ぎると逆
位相の同一周波数となる。３次元では周波数はヘリコプ
ターの移動につれて変化するが最接近点では位相が反転
することは同じでありそれまでに周波数が低減するのも
同じである。

【００１５】音響強度Ａは２次元に広がるとすれば距離
の２乗に反比例する。耳の特性は指数的であるので強度
１０倍で２倍の強度にしかならないが、マイクロホンで
強度をとれば距離の２乗に反比例する入力がある。

【００１６】追尾角速度の最大値ω_MAX、ドップラー周
波数の最小値ｆ_{D MIN}、音響強度の最大値Ａ_MAXのいず
れの一つをとっても最接近点を示すので、この時刻に起
爆すれば角度のみの情報でヘリコプターの撃墜に最適の
時刻を与える。しかし、弾頭の威力が目標に達するまで
に時間がかかる。因みに起爆までの時間を回路の遅れを
入れて１００マイクロ秒、弾頭１の起爆から破片が５０
ｍの地点に達するまでの時間を１００ミリ秒とすれば、
秒速１００ｍのヘリコプターは最大限１０ｍ強移動す
る。

【００１７】従って、起爆時にこの方向を補正しなけれ
ば命中率が下がる。補正のためのリード角は起爆時間以
前の角速度に依存するので最大値に至るまでの角速度の
履歴より係数を掛けて発生する。従って、起爆時にはヘ
リコプターの進行方向に対して例えば１０°のリード角
を持って弾片が放射される。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、音響
強度の最大値、ドップラー周波数の最小値及び追尾角速
度の最大値のうち少なくとも１つ以上の値に対応した時
刻に音響地雷を起爆することにより、最接近点を見付け
て音響地雷を起爆することが出来、且つ撃墜に必要な起
爆時間に対応した時刻に音響地雷を起爆することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】本発明に係る音響地雷の一例を示す外観図であ
る。

【図３】本発明に係る追尾角速度ω特性、ドップラー周
波数ｆ_D特性、音響強度Ａ特性の一例を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１…弾頭、２…音響センサー、３…プログラムタイマ
ー、４…起爆タイミング部、５…緩衝器、６…増幅器、
７…Ａ／Ｄ変換器、８…高速フーリエ変換器、９…ピー
ク検出回路、１０…信管コマンド回路、１１…ドップラ
ー周波数検出回路、１２…位相検出器、１３…演算回
路、２１…音響地雷本体、２２…設置固定部材、２３…
音響処理部、２４…追尾制御部、２５…弾頭部、ＭＩＣ
＃１〜ＭＩＣ＃５…第１のマイクロホン〜第５のマイク
ロホン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｇ０１Ｓ 7/523

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】音響を電気信号に変換する音響受信装置
と、この音響受信装置より得られた電気信号の位相を検出す
る位相検出器と、この位相検出器より検出した位相から追尾用角度信号を
抽出すると共に追尾角速度の最大値を抽出する演算回路
と、前記音響受信装置より得られた電気信号からドップラー
周波数の最小値を検出するドップラー周波数検出回路
と、前記音響受信装置より得られた電気信号から音響強度の
最大値を検出するピーク検出回路と、前記音響強度の最大値、前記ドップラー周波数の最小値
及び前記追尾角速度の最大値のうち少なくとも１つ以上
の値に対応した時刻に音響地雷を起爆する装置とを具備
することを特徴とする音響地雷の起爆機構。