JPH10509793A - 投射物の起点の概略方向を測定するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 投射物の起点の概略方向を決定するための方法及び装置が提供される。少なくとも三つの隔置された変換器を有し、各変換器が投射物の起点で投射物のための発射火薬により発生される爆発波に遭遇し得る、少なくとも一つのセンサが、それに対応した信号を発生させるために備えられる。上記信号から、爆発波が順次に少なくとも三つの変換器のそれぞれに遭遇するときの、少なくとも三つの変換器の間の時間関係が測定される。上記時間関係から、単位照準ベクトルが投射物の起点の概略方向を向くように、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一つの単位照準ベクトルが決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 投射物の起点の概略方向を測定するための方法及び装置 【発明の属する技術分野】 本発明は、投射物、特に敵対した小火器、例えばマシンガン，ライフル及びピ ストルそして同様の他の発射装置から発するような投射物、の起点の概略方向を 測定するための方法及び装置に関するものである。 【発明の背景】 敵対した銃火の起点の探知は、流動的な戦闘ゾーンが味方と敵の銃火を容易に 地理的に識別できない、現代の高度な機動戦闘状態においては、ますます重要に なってきている。このような銃火、そしてそこから生ずる投射物の識別を行なう ために、業界では多くの努力がなされているが、これらの努力は、米国特許第５ ２４１５１８号に述べられた発明が一般に出現したとされるまでは、実際の観点 からは不成功であった。その特許は、未知の速度及び方向の超音速投射物の弾道 を測定するための方法及び装置を記述している。その装置においては、それぞれ 少なくとも三つの変換器を有する、少なくとも三つの隔置されたセンサが、セン サの近傍を通過する超音速投射物により生ぜしめられる衝撃波に遭遇して、その 衝撃波に対応する信号を発生し得る。それらの信号は、各センサから衝撃波の起 点までの単位照準ベクトルの方位及び仰角に関係のあることが分かった。その装 置は、上記信号から、各センサから衝撃波の起点までの単位照準ベクトルの包囲 及び仰角を計算し、且つ三つのセンサのそれぞれの単位照準ベクトルから、投射 物のそれぞれの局部弾道の方位及び仰角を計算するための装置、例えばコンピュ ータを備えている。もちろん、衝撃波は、投射物によって伝達され、センサの変 換器を通過する際の衝撃波の時間経過を測定することにより、その超音速投射物 の弾道を計算できることが分かった。 前述の目的のために、（変換器を含む）その装置のセンサは、超音速投射物に よって生ぜしめられる衝撃波に対して感度が高く、特にその衝撃波面及び周辺密 度線に対して感度が高い。衝撃波及び周辺密度線から、投射物の長さが、センサ を越える衝撃波及び周辺密度線の通路の時間経過から計算され得る。投射物の長 さ及び弾道を知ることによって、投射物の長さ及び投射物が発射された銃砲例え ば大砲の特性の公知の照合表から、その投射物の実際の起点（銃砲）も計算され 得る。 上記はその米国特許の非常に簡単な概要であるが、その特許の装置及び方法は 、超音速投射物の上述した特性を決定するためにのみ適用可能である、というこ とが認識されるであろう。さらに、関連したそして現代の戦場条件に適用可能な 装置及び方法が、高価で且つ少し複雑であり、戦場条件以外には適用可能ではな いかもしれない、例えば局部的な暴動，狙撃者の銃火，暗殺者の銃火等には適用 可能ではない、ということが認識されるであろう。 より簡単な方法での圧力波の方向を限定するための努力が、英国特許第ＧＢ２ ２４６８６１Ｂにて報告されており、そこには、四つの感圧変換器が、四面体の 外形となるように球面の周りに隔置されている、即ち球面上の四つの変換器の位 置が四面体の頂点を構成している。もちろん、球の大きさは、この大きさが圧力 波パターンを崩壊させることを回避するに十分小さくなければならず、他方で、 別体の四つの変換器への衝撃波の衝突の間の適度の時間遅れを備えるに十分大き くなければならないことから、比較的重要である。従って、球は、小さすぎても いけない。各変換器を通過する圧力波の到達の間の時間間隔が測定され、それは 圧力波の速度と、圧力波に対する法線の三つの方向余弦を与える。圧力波に対す る球の方位が分かると、圧力波と球の中心に対する法線により決まる角度が測定 され得ることから、四つの変換器のそれぞれに対する軸の方向余弦が計算され得 る。 しかしながら、この装置は、多くの重大な欠点を有している：例えば自動車の 屋根の上でかなり目立つ球状の外形が使用されなければならない；球が圧力波に 対して容易に隠され得る、例えば球が自動車のトランク上にあって、圧力波が自 動車の前側からやって来る；球が狙撃者の銃火によって容易に破壊され得る；そ して球が圧力波に対して向けられなければならない。このように、この装置は、 本発明により企図される環境での使用のためには実用的ではない。 そこで、上述したような戦場条件以外において、敵の砲火からの投射物の起点 の概略方向を測定するために適用可能である、方法及び装置を提供することは、 業界にとって実質的に有利であろう。かくして、このような装置及び方法が、例 えば町や都市等におけるような接近戦での敵の狙撃者の銃火、このような状況で の犯罪者や暗殺者の銃火を位置出しするために利用され得る。敵から発射された 投射物の起点の概略方向を知ることにより、応射のために、犯罪者，狙撃者また は暗殺者の位置が、測定され得る。 【発明の概要】 本発明は、いくつかの主要な発見といくつかの補助的な発見に基づいている。 先づ第一に、少なくとも三つの隔置された変換器を有するセンサが備えられ得る と共に、各変換器が投射物の起点で投射物のための発射火薬により発生される爆 発波に遭遇することが可能であり、それらの変換器が、それに対応する信号を発 生させ得るということが分かった。かくして、超音速投射物により生ぜしめられ た衝撃波及び周辺密度線に基づいて計算を行なう、上述した米国特許の方法及び 装置とは対照的に、本発明は、例えば投射物を発射する銃砲からの銃口の爆風に より生ぜしめられる爆発波の検出に基づいている。換言すると、本発明は、上述 した米国特許のように、投射物自体からのデータに基づいておらず、例えば、投 射物例えば銃弾を発射する銃砲の銃口の爆風の爆発波から収集されたデータのみ に基づいている。 第二の主要な発見として、変換器により発生された信号が、爆発波が連続的に 三つの必要とされる変換器のそれぞれに遭遇するときの変換器の間の時間関係を 構成することが分かった。 第三の主要な発見として、これらの時間関係から、少なくとも一つのセンサか ら爆発波の起点までの少なくとも一つの単位照準ベクトルが決定され得、且つ単 位照準ベクトルが、投射物の起点の概略方向を向くことが分かった。 補助的な発見として、少なくとも二つの隔置されたセンサが在って、各センサ が単位照準ベクトルを発生されるとき、これら二つの単位照準ベクトルが、三角 法の計算によって、センサから投射物の起点への概略距離を決定するために使用 され得ることが分かった。かくして、センサから爆発波の起点の概略方向だけで なく、センサから爆発波の起点の概略距離をも取得することによって、狙撃者， 暗殺者，犯罪者等の位置が、即時で且つ有効な応射のために、非常に正確に決定 され得る。 第二の補助的な発見として、例えば複数の投射物が迅速に発射され得る狙撃者 の銃火の場合に、爆発波の起点の正確な決定のために、続いて起こる迅速に発射 される投射物からの爆発波が、最初または初期に発射された投射物の爆発波から 単位照準ベクトルを計算する際に混同されないことが重要である。このために、 最初に爆発波に遭遇する変換器によって生ぜしめられる信号と、続いて爆発波に 遭遇する変換器により生ぜしめられる信号との間に、制限時間が設定される。そ の制限時間が、迅速発射の銃砲または発射装置からの連続して発射された投射物 の間の時間より短いときには、最初の投射物に対する爆発波の起点の決定が、第 二のまたは次の投射物からの爆発波がセンサの変換器の近傍を通過する前に、完 了する。 この点に関するさらなる補助的な発見として、変換器からの信号の受信は、上 記制限時間が過ぎた後に、その信号が例えばゼロにリセットされるように、制御 される。この方法によれば、迅速な発射に遭遇したときでも、本発明の方法及び 装置が、投射物の起点への正確な概略方向を発生させ、迅速に発射する銃火によ り構成される多重爆発波により混同されない。 このようにして、広く言えば、本発明は、少なくとも三つの隔置された変換器 を有し、各変換器が投射物の起点にて投射物の発射火薬により発生される爆発波 に遭遇し得る、少なくとも一つのセンサを備えることにより構成される、投射物 の起点の概略方向を決定するための方法を提供する。少なくとも三つの変換器の 間の時間関係は、爆発波が連続して少なくとも三つの変換器のそれぞれに遭遇す るときの信号から、測定される。時間関係から、少なくとも一つのセンサから爆 発波の起点までの少なくとも一つの単位照準ベクトルが、この単位照準ベクトル が投射物の起点の概略方向を向くように、決定される。 本発明による装置は、非常に広く言えば、少なくとも三つの隔置された変換器 を有し、各変換器が投射物の起点にて投射物の発射火薬により発生される爆発波 に遭遇し得る、そしてそれに対応する信号を発生させる、少なくとも一つのセン サを含んでいる、投射物の起点の概略方向を決定するための装置である。爆発波 が連続的に少なくとも三つの変換器のそれぞれに遭遇する際に、信号から少なく とも三つの変換器の間の時間関係を測定するために、測定装置が備えられている 。 単位照準ベクトルが投射物の起点の概略方向に向くように、時間関係から、少な くとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一つの単位照準ベクトル を決定するために、計算装置例えばコンピュータが備えられている。 【図面の説明】 図面の簡単な説明に対するプロローグとして、前述の米国特許第５２４１５１ ８号に詳細に説明された装置は、センサのための変換器及び上述した計算を行な うために使用されるコンピュータにセットされたパラメータの選択によって、本 発明に適合され得るということが、指摘される。従って、明瞭にするために、米 国特許第５２４１５１８号の装置及び図面の適当な部分がここで使用され、その さらなる説明のために、その特許が参照される。 図１は、前述した特許の図６と基本的に同様の、適宜のセンサの図である。 図２は、前述した特許の図７と基本的に同様の、適宜の装置の図である。 図３は、前述した特許の図１２と同様の、銃に備えられ得る、本発明装置の図 である。 図４は、前述した特許の図１３と同様の、小銃上の本発明センサの他の配置を 示す図である。 図５は、前述した特許の図１４と同様の、携帯可能な装置上に配置された本発 明センサを示す図である。 図６は、本発明による必要な計算を行なうために有用である簡単な数学的計算 を示す図である。 図７及び図８は、具体例で示されるようにな、超音波銃弾を発射するテスト結 果のトレースである。 【本発明の好適な実施例の説明】 本発明の単位照準ベクトルを発生するためにコンピュータにより行なわれる計 算の理論の多くは、米国特許第５２４１５１８号にてかなり詳細に述べられてい るので、これらの計算理論は、簡潔のためにここでは詳細には繰り返されず、そ の特許の開示は、ここに組み込まれ、参照される。しかしながら、基本的に、図 １に示されるように、各変換器６０，６１及び６２（三つが図１に示されている ）は、（以下により十分に議論される）支持部材６３に取り付けられている。変 換器は、変換器に遭遇する爆発波により生ぜしめられる変換器への圧力に対応し て、信号を生成し得る、任意の音響変換器であり得る。変換器は、光信号，音響 的音信号，電気信号等を生成し得るが、この点に関して、商業的に入手可能な圧 電性結晶がかなり便利である。例えば、図１に示された変換器は、エレクトロセ ラミックス（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ）により作製されたこのような 圧電性結晶であって、厚さ０．１２５インチで直径１インチであるが、任意の他 の所望の外形も使用され得る。結晶の表面がスコッチ ブライト（Ｓｃｏｔｃｈ Ｂｒｉｔｅ）のような研磨材により調製された後、ワイヤ６４が、結晶の各側 にハンダ付けされる。各結晶の極性は、結晶の各入力が以下に説明するように検 出電子回路に通じる同じ極性を有するように、留意される。正の電圧出力は、爆 発波による結晶の圧縮時に生ぜしめられ、結晶は、シリコンベースの接着剤のよ うな接着剤によって、支持部材６３に接着され得、好ましくは、支持部材は、通 常の衝撃吸収材料、例えばイソダンプ（Ｉｓｏｄａｍｐ）である。この材料は、 以下により詳細に説明されるように有用である、音響的に緩衝する特性を有して いる。しかしながら、このような衝撃吸収材料の使用は、必要ないが、本発明に より決定される単位照準ベクトルの精度を高めるために役立つ。敵の銃火が至近 距離から来るかもしれない都市の街路のような接近した場所においては、その精 度は必要ないかもしれず、センサまたは複数個のセンサになる変換器が、自動車 の屋根，幌，フェンダー，ドアまたはトランクのような他の表面に取り付けられ 得る。それにもかかわらず、好ましくは、変換器は、任意の車両と別体の支持部 材または変換器を支持する他の装置に取り付けられ、変換器は、公知の外形例え ば３インチ以上の辺の長さを備えた正三角形内でその支持部材に取り付けられる が、任意の公知の形状及び結晶間の任意の距離が使用され得る。しかしながら、 正三角形は、単位照準ベクトルを決定するための計算を単純化し、そのために正 三角形は好適な具体例である。 ６本のワイヤ（三つの変換器６０，６１及び６２のそれぞれから２本づつ）６ ４は、図２に示されるように、データ収集モジュールに入力され、各変換器に対 して一つのデータ収集モジュールが備えられている。モジュールは、どの変換器 が爆発波による第一のヒットを有するか、どの変換器が爆発波による第二のヒッ トを有するか、及び第一のヒットと第二のヒットの間の時間、そして第一のヒッ トと最後のヒットとの間の時間関係等、を決定する。この情報即ちその選択され た部分は、上述したように、パラレル−シリアルアダプタへのパラレルポートマ ルチプレクサのような関連する必要な電源を備えた任意の通常の装置によって、 図２に示されるように、必要とされる計算を行なうためにコンピュータに供給さ れる。例えば、この配置は、１２の８ビットパラレル入力ポートに適応可能で、 それぞれを単一の８ビット出力パラレルポートに切換える。出力は、パラレル− シリアルアダプタを介して、コンピュータに供給される。センサを除いたこの配 置のすべての構成要素は、商業的に入手可能であり、当業者にとって周知である 。従って、そのさらなる説明は必要ない。 コンピュータ内ではすぐに、データは、そのデータを、爆発波の起点の概略方 向を示す単位照準ベクトルに変換するための計算に使用される。簡単に上述した ように、例えば図１に示された外形の少なくとも二つの隔置されたセンサ（図１ に示された三つ）があって、二つのそれぞれが単位照準ベクトルを生成すると、 生成された単位照準ベクトルの三角法の計算によって、センサから爆発波の起点 そして投射物の起点への概略距離も決定され得る。すべてが当業者にとって周知 である三角法の公式が、この点に関して使用され得、それに関するさらなる説明 は必要とされない。 かくして、コンピュータは、データを、各変換器及び／またはセンサから取得 し、上述した計算を行なって投射物の起点の概略方向と、少なくとも二つのセン サにより、センサから投射物の起点までの距離と、を決定する。例えば、図１に 示された配置においては、三つの変換器が好適な正三角形の形態にあって、変換 器のすべての単位照準ベクトルが爆発波の起点に向かって延びているから、ベク トルの起点は、三つの変換器の中点６６である。従って、その計算は、センサの 変換器により遭遇された爆発波から、投射物の起点の概略方向を得る。しかしな がら、これは便利であるが、二つのセンサのみが距離の計算を行なうために必要 とされる。 以上は、本発明の非常に有用で且つ好適な具体例を説明しているが、爆発波が 変換器のそれぞれに遭遇する時間を測定するための他の手段が使用され得、そし て本発明に対して重要であるのは、かなり明白に、特別の手段ではなくこれらの 手段による時間の測定であるから、爆発波が変換器のそれぞれに遭遇する時間を 測定するためにある手段が備えられるということのみが必要である。 同様に、測定された時間から投射物の概略方向または（二つのセンサの場合に ）距離を計算するための任意の手段が使用され得る。図２に示された配置はまっ たく十分であり且つ好適な具体例であるが、計算を行なうための他の配置も使用 され得る。 特に都市，町にて、そして暗殺者の銃火の条件のもとでは、非常に多数の音波 が存在し得るということが認識されよう。従って、重要なのは、装置が他の音波 を生ぜしめるバックグラウンドノイズと、投射物のための発射火薬により生ぜし められる爆発波を識別し得るということである。かくして、センサ（及び変換器 ）は、投射物のための爆発する発射火薬によって伝達される爆発波に対して感度 を有しなければならない。 このような感度を示すための通常の手段が入手可能である。例えば、変換器ま たはデータ収集モジュールまたはコンピュータは、変換器により生成される信号 が、バックグラウンドノイズに対して非常に異なるパターンに対抗して、これら の信号が爆発波と一致した公知の「指紋」パターン、例えば爆発波の立上り時及 び立下り時圧力、を有するときにのみ、コンピュータによって受信されるように 、構成され得る。他の構成によれば、爆発波に対して感度を有し且つバックグラ ウンドノイズに対して感度がない別体のセンサが、センサ（変換器）からコンピ ュータへの信号の伝送を解放しまたは中断するためのゲートとして使用され得る 。 同様に認識されるように、センサの変換器間またはセンサ間あるいは個々に一 つのセンサを構成するために配置され且つグループ化された変換器間の「クロス トーク」を最小にすることが重要である。このために、センサ／変換器が上述し た音響的材料上に取り付けられることが好ましい。しかしながら、変換器がかな りの距離で隔置される、例えば（一つのセンサを構成する）三つの変換器が自動 車の頂部にて隔置される場合に、その「クロストーク」が最小となり、それらの 条件のもとでは、特に投射物の起点の方向または（少なくとも二つのセンサが使 用されるとき）センサから投射物の起点までの距離の精度が、これらの起点がセ ンサ／変換器から遠く離れている場合ほどには、決定的ではない、都市及び町で のような接近した場所で作用されるべき時には、音響的減衰は必要ないであろう 。 爆発波が少なくとも三つの変換器のそれぞれに順次に遭遇したとき、信号から 少なくとも三つの変換器の間の時間関係を測定することに関して、通常のコンピ ュータクロックがこのために使用され得る。他の構成によれば、別体の計時装置 （多数の計時装置が業界において公知であり一般的であって、ここで説明される 必要がない）が使用され得る。 時間関係から、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一 つの単位照準ベクトルを、または少なくとも二つのセンサから、爆発波の起点の 距離を、決定することに関して、爆発波が第一の変換器を通過するとき、その圧 力が、その変換器例えば圧電装置内で信号を生成するということが認識されよう 。同様に、爆発波による第二のヒットの変換器から信号が生成され、同様に、そ の爆発波による第三のヒットの変換器により信号が生成される。三つの変換器の ヒットの間の時間経過は、投射物の起点の概略方向を示す単位照準ベクトルの方 位及び仰角に比例する。変換器が図１に示すように正三角形の外形にあるとき、 ベクトルの起点は、図１の点６６に在って、従って計算はかなり単純化される。 しかしながら、計算は、幾何学的計算によるセンサに対する変換器の外形に関係 なく、行なわれ得る。例えば、自動車が、複数の変換器例えば自動車の周りに隔 置された変換器１０，２０または５０即ち一つのセンサを構成する三つの変換器 の一グループを備え得るということが、認識されるべきである。一つのセンサを 構成する三つのグループ化された変換器は、波による即時に且つ順次にヒットさ れる変換器である必要はなく、その位置によって検出された爆発波に対してより 適正である例えば第一，第五及び第十であり得る。コンピュータは、変換器のす べてまたは一部によって受けられる爆発波の解析によって、一つのセンサ（また は複数個のセンサ）を構成するように、三つ（または三つのグループの）変換器 の一グループを選択するために、容易にプログラムされ得る。 同様に、それぞれこのような単位照準ベクトルを発生させる二つの隔置された センサが在るとき、二つの発生された単位照準ベクトルから、センサから投射物 の起点までの概略距離を設定するために、三角法の計算が行なわれ得る。所望で あれば、二つ以上のセンサ、例えば図１に示すような三つのセンサがこのために 使用され得る。この場合、それぞれ三つの変換器（または変換器のグループ）を 有する少なくとも二つのセンサが正三角形の外形に在るとき、この計算は同様に 簡略化されるが、またセンサが正三角形の外形に在ってもなくても、計算が行な われ得る。 多くの小火器、例えば拳銃が、超音波投射物を発射する。もちろん、超音波投 射物は、投射物自体から衝撃波を発生せず、かくして、本発明により考慮され且 つデータ化されなければならない重要な唯一の波が、爆発波である。しかしなが ら、投射物が超音波投射物であるときには、例えば高性能小銃からの超音波投射 物も進行する投射物の近傍にて衝撃波を発生させ、その衝撃波が爆発波から識別 されなければならず、そうでなければ、装置は、誤った圧力波から計算を行なお うとしてしまう。このようにして、爆発波に対応して発生される信号と超音波投 射物の遭遇した衝撃波との識別が行なわれる。これは、バックグラウンドノイズ との識別の説明にてセンサに関連して上述したように、例えば変換器またはセン サが爆発波の「指紋」のみに感度を有するような変換器またはセンサ自体の選択 によって、または非常に特徴的な超音波投射物の圧力特性と爆発波の圧力特性と を通常の電子識別手段例えばパターンマッチングにより識別することによって、 達成され得る。 簡単に上述したように、特に狙撃者の銃火においては、自動速射式の武器が使 用され得る。速射式の武器から発生される爆発波で装置が混乱することを排除す るために、最初に爆発波に遭遇する変換器により発生される信号と、その後爆発 波に遭遇する変換器により発生される信号との間の制限時間が設定される。この 制限時間は、上述の場合と同様に、例えばコンピュータ計時クロックまたは他の 計時装置の通常のパラメータによって設定され得る。速射式武器から発射された 連続する投射物の間の時間より小さくなるように、制限時間を設定することによ って、計算を行なうための装置により動作される信号は、多数の投射物が迅速に 発射されているときであっても、単一の投射物の爆発波によって発生される信号 と同じである。例えば、通常の機関銃は、毎秒約１０個以下の投射物なる速度で のみ、即ち毎１／１０秒または毎１／１００秒あたり一つの投射物を、発射し得 る。このようにして、制限時間を、例えば７５ミリ秒以下、例えば２５ミリ秒以 下に設定することによって、本発明の計算のために使用される信号が、単一の投 射物の爆発波から発生され、このことが、受けた爆発波に関して装置の起こり得 る混乱を排除するということが、保証される。 以上議論されたと同じ理由から、装置が、連続する多数の分離した投射物の起 点を迅速に決定し得るように、「スタート」または「ゼロ」位置にリセットされ ることも必要である。これは、また計時基準にて行なわれ、現代のコンピュータ は、通常のコンピュータアナログプログラムによって、容易に上述した計算を数 ミリ秒以下で行なうことができるから、計算の周期は、非常に短い時間内にこれ らの計算が行なわれ且つ装置が「スタート」または「ゼロ」位置にリセットする ように、設定され得る。都合のよいことには、制限時間経過後に作動されるその リセットは、上述したのと同じ時間だけ、即ち速射式武器から発射される連続す る投射物の間の時間より短い時間、例えば７５ミリ秒以下だけ、計時されるが、 そのリセット時間は、より短く、例えば１０ミリ秒または数分の１ミリ秒であっ てもよい。少なくとも、上記目的のために、時間関係を決定するための信号の受 信は、多数の速射された投射物の起点を迅速に決定する可能性を装置に備えさせ るために、上述のように周期的にリセットされる。 本発明の装置に関して、装置は、少なくとも三つの隔置された変換器を有し、 それぞれが投射物の起点でそれに対する発射火薬によって発生される爆発波に遭 遇し、且つ上記で説明したようにそれに対応した信号を発生させることが可能な 、少なくとも一つのセンサを有している。爆発波が順次に少なくとも三つの変換 器のそれぞれに遭遇するとき、その信号から、少なくとも三つの変換器の間の時 間関係を測定するための測定装置が備えられており、この測定装置は、上述した ように、例えばコンピュータクロックまたは他の計時装置であり得る。 時間関係から、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一 つの単位照準ベクトルを決定するための計算手段は、変換器／センサから受信し た信号及びその間の時間経過に基づいて上述した三角法の計算のためにプログラ ムされた任意の通常のコンピュータであり得る。 再び、少なくとも二つの隔置された偏差があって、それぞれが単位照準ベクト ルを発生させ得るとき、三角法の手段は、コンピュータであってもよく、コンピ ュータは、発生された単位照準ベクトルの三角法の計算によって、投射物の起点 の方位に関連して上述したと同様に、センサから投射物の起点までの概略距離を 決定する。 同様に、超音波投射物である投射物の識別を行なうための識別手段は、上述し たような手段、即ち「指紋」パターンの検出または変換器の選択、例えば圧電素 子であり得る。識別手段は、爆発波に応じて発生される信号と、超音波投射物の 遭遇される衝撃波によって発生する信号とを識別する。このような識別によって 、そうでなければ超音波投射物により発生される任意の信号が、適宜の計算例え ば起点または距離のために処理される信号から、除外される。 最初に爆発波に遭遇する変換器により発生される信号と続いて爆発波に遭遇す る変換器によって発生される信号との間の制限時間を設定するための計時手段は 、上述したように、例えば通常のコンピュータ時間クロック、または他の同様な 通常の装置であり得、特にこのようなクロックまたは装置は、制限時間が速射式 武器から発射される連続する投射物の間の時間より短く、特に７５ミリ秒より短 くなるように、設定される。 同様に、時間関係を決定するための信号の受信をリセットするために備えられ るリセット手段は、通常のコンピュータクロック、または上述したような、すべ てが業界にとって非常によく知られていて且つ容易に入手可能である、別体の装 置であり得る。少なくとも、リセット手段は、制限時間の経過後に、信号の受信 をリセットする。 以上から、短く上述した米国特許第５２４１５１８号の開示を考慮して、この 特許の装置は、その特許の装置の選択的な部分が利用されるとき、本発明の方法 の機能を実行し、且つ本発明の装置を構成するために利用され得ることが分かる 。しかしながら、重大な差異は、超音波投射物によって発生される衝撃波が計算 のために利用される上記特許に説明された方法及び装置とは異なり、本発明は、 衝撃波がデータ収集または計算から排除され、計算が爆発波に基づくように、識 別するという点である。もちろん、計算を爆発波に基づかせることにより、本発 明により、その特許の装置及び方法により決定されるパラメータ、即ち超音波投 射物の弾道，投射物の長さ，投射物の固有の起点そしてセンサからの投射物の回 避距離を決定することは不可能である。従って、本発明は、業界における実質的 な退歩であるようにみえるかもしれないが、これは事実ではない。本発明によれ ば、装置，必要な計算そして計算の複雑さが十分に低減され、本発明の装置を、 かなり低価格に且つ慣れない人でもかなり容易に操作されるようにする。さらに 、本発明は、都市及び町のような接近した地区で、効果的な精度で動作し得る。 しかしながら、たぶん最も重要な差異は、本発明が亜音速投射物、例えば低出力 の小火器の銃火の起点及び距離を決定し得る、ということである。 本発明の装置は、自動車，装甲兵員輸送車等のような車両の任意の特定部品に 配設され得るが、図３及び図４に示されるような防御のために使用される武器に 配設されてもよい。図３に示されるように、三つのセンサ１２０，１２１及び１ ２２（二つのみが距離決定のために必要である）が、音響信号処理ユニット（Ａ ＳＰＵ）と呼ばれる適宜のデータ処理ユニット１２３と共に、小銃に装着されて もよい。センサの一つは、小銃の銃身１２４に取り付けられ、一つまたは（図面 にしめられているように）二つのセンサが、格納式センサアーム１２５及び１２ ６上に取り付けられる。これは、投射物の起点の概略方向及び投射物の起点の概 略距離の双方を決定するためのセンサを備えることになる。 他の構成において、図４は、図３とは異なり、許容可能であるがあまり望まし くない実施形態を示しており、三つ（距離の決定のためには二つのみが必要であ る）のセンサ１３０，１３１及び１３２が、小銃の銃身１３３に取り付けられて いる。明らかに、爆発はがセンサのラインに沿ってまたはセンサのラインに非常 に接近して来ると、データ処理ユニット１３４（ＡＳＰＵ）による本発明の距離 計算は可能ではない。 図５は、センサ１４０，１４１及び１４２を有するポータブルユニットが、例 えば防御軍兵が狙撃者または暗殺者の方位を決定し得るように、備えられている 、他の応用例を示している。 もちろん、センサまたは変換器の取付の構成は、これらが、このような配置の 実地の適用を考慮しながら、配置される特別の装備に、依存する。センサまたは 変換器が、動力車両例えば自動車に取り付けられるとき、それらは車両の表面に 取り付けられ且つ、標準的な高ヒステリシスの衝撃遮断技術及び材料を使用して 、車両に誘導されるノイズから物理的に隔離されるべきである。例えば、任意の 方向からの爆発波が検出され得るように、複数の変換器が自動車の屋根及び他の 部品に取り付けられるとき、複数の変換器は、計算に混乱を引き起こし得る。こ れを避けるために、このような取付においては、コンピュータは、選択された数 の変換器またはそれからのデータのみ、例えば投射物の起点を決定するための最 初の三つの「ヒット」のみそして起点及び距離を決定するための最初の六つの「 ヒット」のみが、計算のためにアドレスされるように、ゲート制御され得る。し かしながら、上述したように、一つのセンサを構成するためにグループ化された 変換器は、連続するヒットを必要とせず、一つのセンサにグループ化するために より長い距離に基づいて、例えば第三，第十及び第十二のヒットの変換器が、選 択され得る。作動される変換器またはこれらの変換器からコンピュータにより受 信されるデータは、関連した特定の変換器に関して確認され、自動車上の特定の 配置は公知である。従って、計算のための選択された変換器の間の距離は、上述 したように、公知である。 ＡＳＰユニットは、以上説明したように、（三つのセンサの場合には）投射物 の起点及び距離を確立するために、必要な通常の計時回路，識別回路及びコンピ ュータアルゴリズムを含んでいる。 このようにして、本発明は、爆発する発射火薬の爆発波から投射物の起点及び ／または距離を決定する非常に正確で且つ容易に達成され得る手段及び方法を備 える。装置は、以上説明したように、商業的に入手可能な構成要素から構成され ていて、広い範囲の応用に対して広い種類の外形に組み立てられ得る。上述した 特別の条件のために必要な装置は、建造するために比較的安価であり、動作が容 易である。従って、本発明は、業界において十分な進歩を備えている。 上述した計算は、本発明の計算が上述したようにかなり単純化され得ることか ら、上述した米国特許に述べられたアナログによって行なわれ得、以下は、適宜 のアナログを生成するための単純化された計算を示している。 センサは爆発波の起点から十分に遠く離れており、センサに隔置された変換器 は、爆発波の前縁が変換器の近傍で平面波として取り扱われ得るように、十分に 小さいと、仮定される。Ｕ₁，Ｕ₂及びＵ₃は、各変換器のそれぞれからの入射爆 発面に垂直なベクトルである。これらのベクトルのそれぞれの長さは、各変換器 から平面への距離である。爆発面が個々の変換器に達するためにかかる時間は、 それぞれｔ₁，ｔ₂及びｔ₃である。かくして： 【数１】 となる。 Ｕ₁，Ｕ₂及びＵ₃が平行であることに注目すると、これらの単位ベクトルのそ れぞれが等しい。この単位ベクトルはｕと名づけられ、その大きさは、「センサ 単位照準ベクトル」である。図６を参照することにより、以下の関係式 【数２】 が成り立つことが認められる。 項Δｔ₁₂，Δｔ₁₃及びΔｔ₂₃は、変換器１及び２の到着時間差（ｔ₁−ｔ₂）等 である。Ｖ_S は、音速である。ｓ₁₂，ｓ₁₃及びｓ₂₃は、変換器の間隔ベクトルで ある。すべての変換器がＸ−Ｙ平面内に位置するような座標システムを選択する ことによって、間隔ベクトルの何れもｚ成分を有さない。かくして、これらの方 程式の二つのみが、解かれなければならない。最初の二つが選択される。以下の 項は、単位照準ベクトルの導かれた成分であり、コンピュータ計算のための簡略 化されたアナログ量として使用される。 【数３】 【具体例】 図７は、銃口から３フィート且つ側方に１フィートにセットされたＰＣＢリニ ア変換器により捉えられた爆発波のトレースである。縦座標は、変換器から発生 される電圧であり、横座標は、ミリ秒での時間である。 図８は、変換器が銃口から３０フィート且つ側方に０フィートに、即ち銃口の 方向にセットされている点を除いて、同様の図である。 図７から分かるように、最初の二つのピークは、銃口から約ゼロタイムにあっ て、超音波銃弾の衝撃波を示している。上述したように識別されなければならな いのは、これら二つの非常に明確なピークである。 しかしながら、図８に示すように、二つのピークの衝撃波は検出されず、爆発 波のみが殆どゼロタイムにて検出される。このようにして、いくつかの場合には 、識別は、決定的であるが、他の場合には、決定的ではない。 図７において、爆発波は、約７５０ミリ秒であり、図８においては、僅かに０ ミリ秒より大きく、変換器が銃弾の直進路にはないとき（図７）と直進路にある とき（図８）の時間差を示している。 図７または図８の双方のいずれの場合にも、爆発波が非常に確認可能な「指紋 」を有しており、これに基づいて、上述した識別が、亜音速投射物の起点及び距 離が決定され得るように、行なわれ得るということが分かるであろう。 従って、上記計算の単位ｕから、単位照準ベクトルの方位及び仰角が、単純に 且つ容易に上述した米国特許に述べられた方法で、計算され得ることが分かるで あろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． （Ａ） 少なくとも三つの隔置された変換器を有し、各変換器が投射物の 起点で投射物のための発射火薬により発生される爆発波に遭遇し得ると共にそれ に対応した信号を発生させる、少なくとも一つのセンサを備え、 （Ｂ） 上記信号から、爆発波が順次に少なくとも三つの変換器のそれぞれに 遭遇するときの、少なくとも三つの変換器の間の時間関係を測定し、 （Ｃ） 上記時間関係から、単位照準ベクトルが投射物の起点の概略方向を向 くように、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一つの単 位照準ベクトルを決定する、 ことを特徴とする、投射物の起点の概略方向を決定するための方法。 ２． 少なくとも二つの隔置されたセンサが在って、各センサが、上記単位照準 ベクトルを発生し得ると共に、発生された単位照準ベクトルの三角法によって、 センサから投射物の起点までの概略方向を決定する、ことを特徴とする、請求項 １の方法。 ３． 投射物が、超音波投射物であって、爆発波に対応して発生される信号と、 超音波投射物の遭遇する衝撃波により発生される信号との識別が、行なわれるこ とを特徴とする、請求項１の方法。 ４． 最初に爆発波に遭遇する変換器により発生される信号と、次に爆発波に遭 遇する変換器により発生される信号との間に、制限時間が設定されることを特徴 とする、請求項１の方法。 ５． 制限時間が、速射式武器から発射される連続する投射物の間の時間より短 いことを特徴とする、請求項１の方法。 ６． 制限時間が、７０ミリ秒より大きくないことを特徴とする、請求項５の方 法。 ７． 時間関係を決定するための信号の受信が、周期的にリセットされることを 特徴とする、請求項４の方法。 ８． 信号の受信が、制限時間の経過後にリセットされることを特徴とする、請 求項７の方法。 ９． 時間関係及び単位照準ベクトルが、コンピュータにより計算されることを 特徴とする、請求項１の方法。 １０． （Ａ） 少なくとも三つの隔置された変換器を有し、各変換器が投射物 の起点で投射物のための発射火薬により発生される爆発波に遭遇し得ると共にそ れに対応した信号を発生させる、少なくとも一つのセンサと、 （Ｂ） 上記信号から、爆発波が順次に少なくとも三つの変換器のそれぞれに 遭遇するときの、少なくとも三つの変換器の間の時間関係を測定するための測定 手段と、 （Ｃ） 上記時間関係から、単位照準ベクトルが投射物の起点の概略方向を向 くように、少なくとも一つのセンサから爆発波の起点までの少なくとも一つの単 位照準ベクトルを決定するための計算手段と、 を含んでいることを特徴とする、投射物の起点の概略方向を決定するための装置 。 １１． 少なくとも二つの隔置されたセンサが在って、各センサが、上記単位照 準ベクトルを発生し得ると共に、発生された単位照準ベクトルの三角法によって 、センサから投射物の起点までの概略方向を決定するための三角法手段が備えら れている、ことを特徴とする、請求項１０の装置。 １２． 投射物が、超音波投射物であって、爆発波に対応して発生される信号と 、超音波投射物の遭遇する衝撃波により発生される信号とを識別するための識別 手段が備えられていることを特徴とする、請求項１０の装置。 １３． 最初に爆発波に遭遇する変換器により発生される信号と、次に爆発波に 遭遇する変換器により発生される信号との間に、制限時間を設定するための計時 手段が備えられていることを特徴とする、請求項１０の装置。 １４． 制限時間が、速射式武器から発射される連続する投射物の間の時間より 短いことを特徴とする、請求項１０の装置。 １５． 制限時間が、７０ミリ秒より大きくないことを特徴とする、請求項１４ の装置。 １６． 時間関係を決定するための信号の受信をリセットするためのリセット手 段が備えられていることを特徴とする、請求項１３の装置。 １７． リセット手段が、制限時間の経過後に、信号の受信をリセットすること を特徴とする、請求項１６の装置。 １８． 時間関係及び単位照準ベクトルが、コンピュータにより計算されること を特徴とする、請求項１０の装置。