JP3898431B2 - Infrared guided flying object avoidance system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機、車両、艦艇等のプラットフォームに搭載され、当該プラットフォームを赤外線誘導式飛しょう体から防御するシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は、例えば、特許番号 第2697377号公報に示された従来の赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図であり、1は飛しょう体妨害手段、2は飛しょう***置検出手段、3はレーザビームの指向手段、4はレーザビーム光源、5は2〜4までを搭載した小型プラットフォーム、6は小型プラットフォームを曳航する防御対象のプラットフォームである。
【0003】
次に動作について説明する。防御対象プラットフォーム6を目掛けて接近する飛しょう体を、飛しょう体検出手段2が検出する。飛しょう体検出手段2は、レーザビーム指向手段3に指向方位の指示を行とともに、レーザビーム光源4に、レーザビーム発振指示を出す。この時、レーザビーム光源4は、予め決められているレーザ発振諸元のレーザビームの放射を行う。
【0004】
図8に赤外線誘導式飛しょう体のセンサ部の構造断面図である。この図に示すように、赤外線誘導式飛しょう体は、目標方位を測定するために、目標からの入射赤外線11をセンサ保護用のIRウィンド12を介して、入射光に変調をかけるためのレティクル13に導く。レティクル13で変調された入射光11は、集光レンズ14により再度、検出器15に集光される。
【0005】
次にレティクル13の動作について説明する。レティクル13とは図9に示すように、赤外線に対して透明、不透明、半透明のパターンを持った回転式のフィルタである。レティクルを使用した赤外線誘導式飛しょう体は、目標方位を極座標で測定している。図9からわかるように、レティクル13が回転すると検出器15から出力される信号は、目標像の位置に応じて変調される。信号の振幅は、目標像の視野中心からの離れ具合(即ちr座標)に比例し、また、θ座標は信号の位相情報から得られる。
【0006】
ここで、図10に示すように目標像に妨害変調光を重畳させた時、振幅及び位相情報に変化が現れ、目標方位の正確な測定が不可能になる。ただし、飛しょう体センサの電気回路は、レティクル回転に一致したバンドパスフィルタを具えているため、レティクル回転周波数と異なった妨害変調光を重畳させても、これによる信号は排除されてしまう。即ち妨害を有効にかけるためには、接近する飛しょう体が使用するレティクル回転周波数の正確な情報が不可欠であり、これに一致した妨害光の送信を行わなければならない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許番号 第2697377号公報に示す赤外線誘導式飛しょう体回避システムでは、接近する赤外線誘導式飛しょう体のレティクル諸元を知る方法はなく、したがって、妨害諸元は推定に頼らざるをえず、当該妨害諸元が誤っていた場合には、妨害は全く無効になってしまうという問題があった。
【0008】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、飛来する赤外線誘導式飛しょう体が使用しているレティクル回転周波数等の特性の諸元を特定し、その諸元に応じたレーザビームを発振し、効果的な妨害を可能とすることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる赤外線誘導式飛しょう体回避システムは、赤外線誘導式飛しょう体の位置を検出する飛しょう***置検出手段、レーザビームを発振するレーザビーム光源、このレーザビーム光源から発振されたレーザビームを、前記飛しょう***置検出手段の検出結果に基づいて指向し、前記赤外線誘導式飛しょう体のセンサ部に入射させるレーザビーム指向手段、このレーザビーム指向手段により指向され、前記センサ部のレティクルにおいて反射された前記レーザビームの反射信号を受光するレーザビーム受光器、このレーザビーム受光器で受光した反射信号から前記赤外線誘導式飛しょう体のレティクル回転周波数を分析する信号処理器、この信号処理器の分析に基づき、前記赤外線誘導式飛しょう体のレティクル回転周波数に適するように変調した妨害光を送信するレーザビーム光源を備えたものである。
【0010】
また、飛しょう体が使用している可能性がある波長のレーザビームをすべて発振するようにしたものである。
【0011】
また、レーザビームの送信時間と反射レーザビームの受信時間の差を計測するカウンタを設けたものである。
【0012】
さらにまた、レーザビーム指向手段は、クーデ光学系又はプリズム光学系である。
【0013】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図をもとに説明する。図1はこの発明の実施の形態1を示すブロック図で、1は飛しょう体妨害手段、2は飛しょう***置検出手段、3はレーザビームの指向手段で、クーデ光学系である。4はレーザビーム光源、7は、照射したレーザ光の目標からの反射信号を受信するレーザビーム反射受光用赤外線センサ(レーザビーム受光器)である。8はレーザビーム反射受光用赤外線センサ7の赤外線センサで受信した信号を分析する信号処理部である。この信号処理部8は飛しょう***置検出手段の検出結果に基づいて、レーザビーム指向手段の指向方向を光学系駆動信号によって制御する。6は2〜4,7及び8を搭載した防御対象プラットフォームである。
【0014】
実施の形態1の動作について説明する。防御対象プラットフォーム6を目掛けて接近する飛しょう体を、飛しょう***置検出手段2が検出する。飛しょう***置検出手段2は、信号処理部8による光学系駆動信号によりレーザビーム指向手段3に指向方位の指示を行うとともに、これにより、レーザビーム光源4はレーザビーム発振を開始する。レーザビーム指向手段は、レーザビーム光源4から発振されたレーザビームを飛しょう***置検出手段2の検出結果に基づいて指向し、空間に伝播させ、赤外線誘導式(追尾式)飛しょう体のセンサ部に入射する。
【0015】
ここで図8を再度参照する。レーザビームは、目標からの入射赤外線11に重畳してセンサ部に入射する。この赤外線は、図8に示すようにレティクル13が回転するに従い、検出器15に到達したり、レティクル13で遮られたりする。レティクル13で遮られたレーザビームは、反射されて送信源の方向に戻ってくる。一般にレティクル13の回転周波数は100Hz、分割パターンは10ぐらいであるため、信号の変調周波数は1kHz程度になる。一方、レーザビームの発振パルスは数10kHzである。飛しょう***置検出手段2が飛しょう体を検出した初期段階で、単純なパルス列のレーザビームを照射すれば、レティクル13の回転周波数により変調がかかったレーザビームのパルス列の反射光が得られる。これを図2に示す。この反射パルス列の変調周波数を分析することにより、接近する赤外線誘導式飛しょう体の特性諸元であるレティクル回転周波数が特定でき、この周波数を基に妨害光の送信を行えば、有効な回避を行うことができる。
【0016】
実施の形態2.
なお、実施の形態1では、反射レーザビームの変調周波数を測定する機能のみを記述したが、図3に示すようにカウンタ9を追加して、レーザビームの送信時間と受信時間の差を計測し、目標(飛しょう体)までの距離を計測する機能を付加してもよい。この機能により、妨害が有効に効いているか効いていないかを判定することが可能になる。つまり、反射光の帰還時間が徐々に小となれば、飛しょう体が近づいてきており、妨害効果は無いが、反射光の帰還時間が徐々に大となれば、飛しょう体が遠ざかっており、妨害効果があることが判る。
【0017】
実施の形態3.
また、図8のIRウィンド12は、材質によって透過する赤外線の波長が異なる。従って、どのような種類の飛しょう体にも対応できるようにするためには、レーザビームの波長も考えられる帯域を用意しておく必要がある(これは最大3種類)。レーザ光は、波長変換技術により、源発振の周波数を任意の波長に変換することが可能であるため、図4に示すように、この技術を用いて、波長変換装置10により、考えられる波長のレーザビームを全て発振することにより、対応できる飛しょう体の種類が増える。飛しょう体が使用している可能性がある波長としては、波長2μm付近,波長3μm付近,波長4μm付近を使用する3種類がある。レーザビーム反射受光用赤外線センサ7は、カドミウム・水銀・テルルの化合物を使用すれば、全波長の受光が可能である。なお、この実施の形態3に実施の形態2のカウンタ9を追加して、妨害効果の確認機能を付加しても良い。
【0018】
実施の形態4.
また、実施の形態1では、レーザビーム指向手段をクーデ光学系としているが、図5のようにレーザビーム指向手段3をプリズム光学系としてもよい。他の実施の形態においてもレーザビーム指向手段3をプリズム光学系としてもよい。
【0019】
実施に形態5.
また、図6に示すように、防御対象プラットフォーム6と、飛しょう***置検出手段2,レーザビーム指向手段3,レーザビーム光源4,赤外線センサ7及び信号処理部8を搭載した小型プラットフォーム5に分離して配置する。例えば、小型プラットフォーム5を搭載した小艇を、防御対象プラットフォーム6を搭載した艦艇で曳航する。これにより妨害光であるレーザビームが飛しょう体のセンサの目標光になった場合でも、防御対象から離した無人の小艇等に誘導し、防衛対象が被弾するのを回避することができる。
【0020】
【発明の効果】
以上のように、この発明の赤外線誘導式飛しょう体回避システムによれば、赤外線誘導式飛しょう体の位置を検出する飛しょう***置検出手段、レーザビームを発振するレーザビーム光源、このレーザビーム光源から発振されたレーザビームを、前記飛しょう***置検出手段の検出結果に基づいて指向し、前記赤外線誘導式飛しょう体のセンサ部に入射させるレーザビーム指向手段、このレーザビーム指向手段により指向され、前記センサ部のレティクルにおいて反射された前記レーザビームの反射信号を受光するレーザビーム受光器、このレーザビーム受光器で受光した反射信号から前記赤外線誘導式飛しょう体のレティクル回転周波数を分析する信号処理器、この信号処理器の分析に基づき、前記赤外線誘導式飛しょう体のレティクル回転周波数に適するように変調した妨害光を送信するレーザビーム光源を備えたので、飛来する赤外線誘導式飛しょう体のレティクル回転周波数を特定し、その諸元に応じたレーザビームを発振して、効果的な妨害が可能となる。
【0021】
また、飛しょう体が使用している可能性がある波長のレーザビームをすべて発振するようにしたので、異なる種類の飛しょう体でも対応して反射信号から飛しょう体の特性の諸元を分析できる。
【0022】
また、レーザビームの送信時間と反射レーザビームの受信時間の差を計測するカウンタを設けたので、妨害が有効に効いているか否かを判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図2】 赤外線誘導式飛しょう体に照射するレーザビームとその反射の時間変化を表す図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態5による赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図7】 従来の赤外線誘導式飛しょう体回避システムを示すブロック図である。
【図8】 赤外線誘導式飛しょう体のセンサ部の構造断面図である。
【図9】 赤外線誘導式飛しょう体が目標標定用に使用しているレティクルの動作原理を説明する図である。
【図10】 赤外線誘導式飛しょう体の目標標定機能に妨害がかかる原理を説明する図である。
【符号の説明】
1 飛しょう体妨害手段 2 飛しょう***置検出手段
3 レーザビーム指向手段 4 レーザビーム光源
5 小型プラットフォーム 6 防御対象プラットフォーム
7 レーザビーム反射受光用赤外線センサ
8 信号処理部 9 カウンタ
10 波長変換装置 11 目標からの入射赤外線
12 IRウィンド 13 レティクル
14 集光レンズ 15 検出器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a system that is mounted on a platform of an aircraft, a vehicle, a ship, or the like and that protects the platform from an infrared guided flying body.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional infrared guided flying object avoidance system disclosed in, for example, Japanese Patent No. 2697377, where 1 is a flying object obstruction means, 2 is a flying object position detection means, 3 is a laser beam directing means, 4 is a laser beam light source, 5 is a small platform equipped with 2 to 4, and 6 is a defense target platform towing the small platform.
[0003]
Next, the operation will be described. The flying object detection means 2 detects the flying object approaching the
[0004]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the structure of the sensor portion of the infrared induction type flying body. As shown in this figure, an infrared guided flying object is a reticle for modulating incident light via an IR window 12 for protecting a sensor, in order to measure a target azimuth. Lead to 13. The incident light 11 modulated by the reticle 13 is again condensed on the detector 15 by the condenser lens 14.
[0005]
Next, the operation of the reticle 13 will be described. As shown in FIG. 9, the reticle 13 is a rotary filter having a pattern that is transparent, opaque, and translucent to infrared rays. An infrared guided flying object using a reticle measures the target direction in polar coordinates. As can be seen from FIG. 9, when the reticle 13 rotates, the signal output from the detector 15 is modulated in accordance with the position of the target image. The amplitude of the signal is proportional to the distance from the visual field center of the target image (ie, the r coordinate), and the θ coordinate is obtained from the phase information of the signal.
[0006]
Here, as shown in FIG. 10, when the disturbing modulated light is superimposed on the target image, changes appear in the amplitude and phase information, and accurate measurement of the target orientation becomes impossible. However, since the electric circuit of the flying object sensor includes a band-pass filter that matches the reticle rotation, even if interfering modulated light different from the reticle rotation frequency is superimposed, the signal due to this is eliminated. In other words, in order to effectively perform interference, accurate information on the reticle rotation frequency used by the approaching flying object is indispensable, and interference light transmission corresponding to this information must be performed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the infrared guidance type flying object avoidance system shown in Japanese Patent No. 2697377, there is no way to know the reticle specifications of the approaching infrared guidance type flying object. However, there was a problem that if the obstruction parameters were wrong, the obstruction was completely invalidated.
[0008]
This invention has been made to solve the above-mentioned problems, and specifies the specifications of the characteristics such as the reticle rotation frequency used by the flying infrared-guided flying object. The object is to oscillate a corresponding laser beam and enable effective interference.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An infrared guided flying object avoidance system according to the present invention includes a flying object position detecting means for detecting the position of an infrared guided flying object, a laser beam light source for oscillating a laser beam, and a laser oscillated from the laser beam light source. the beam was directed on the basis of the detection result of the flying object position detecting means, the laser beam directing means to be incident on the sensor portion of the infrared-guided flying body, is directed by the laser beam directing means, said sensor portion A laser beam receiver for receiving the reflected signal of the laser beam reflected by the reticle, a signal processor for analyzing the reticle rotational frequency of the infrared guided flying object from the reflected signal received by the laser beam receiver, and this signal based on the analysis of processor, Suitable for reticle rotation frequency of the infrared-guided flying object Those having a laser beam source which transmits modulated interference light so.
[0010]
Further, all laser beams having wavelengths that may be used by the flying object are oscillated.
[0011]
Further, a counter is provided for measuring the difference between the transmission time of the laser beam and the reception time of the reflected laser beam.
[0012]
Furthermore, the laser beam directing means is a coupe optical system or a prism optical system.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, 1 is a flying object obstructing means, 2 is a flying object position detecting means, 3 is a laser beam directing means, and is a coupe optical system.
[0014]
The operation of the first embodiment will be described. The flying object position detecting means 2 detects the flying object approaching the
[0015]
Reference is now made again to FIG. The laser beam is superimposed on the incident infrared ray 11 from the target and enters the sensor unit. The infrared rays reach the detector 15 and are blocked by the reticle 13 as the reticle 13 rotates as shown in FIG. The laser beam blocked by the reticle 13 is reflected and returns in the direction of the transmission source. In general, since the rotation frequency of the reticle 13 is 100 Hz and the division pattern is about 10, the modulation frequency of the signal is about 1 kHz. On the other hand, the oscillation pulse of the laser beam is several tens of kHz. If the laser beam of a simple pulse train is irradiated at the initial stage when the flying object position detection means 2 detects the flying object, the reflected light of the pulse train of the laser beam modulated by the rotational frequency of the reticle 13 can be obtained. This is shown in FIG. By analyzing the modulation frequency of this reflected pulse train, the reticle rotation frequency, which is the characteristic specification of the approaching infrared-guided flying object, can be specified, and if interference light is transmitted based on this frequency, effective avoidance can be achieved. It can be carried out.
[0016]
In the first embodiment, only the function of measuring the modulation frequency of the reflected laser beam has been described. However, as shown in FIG. 3, a counter 9 is added to measure the difference between the transmission time and the reception time of the laser beam. A function for measuring the distance to the target (flying object) may be added. This function makes it possible to determine whether the interference is effective or not. In other words, if the reflected light return time gradually decreases, the flying object is approaching and there is no interference effect, but if the reflected light feedback time is gradually increased, the flying object is moving away. It can be seen that there is an interfering effect.
[0017]
Embodiment 3 FIG.
Further, the IR window 12 in FIG. 8 has different wavelengths of infrared rays to be transmitted depending on the material. Therefore, in order to be able to deal with any type of flying object, it is necessary to prepare a band in which the wavelength of the laser beam can be considered (this is a maximum of three types). Since the laser light can convert the frequency of the source oscillation to an arbitrary wavelength by the wavelength conversion technique, as shown in FIG. By oscillating all the laser beams, the types of flying objects that can be handled increase. There are three types of wavelengths that may be used by the flying object, using wavelengths near 2 μm, wavelengths near 3 μm, and wavelengths near 4 μm. The infrared sensor 7 for receiving and reflecting a laser beam can receive light of all wavelengths by using a compound of cadmium, mercury, and tellurium. Note that the counter 9 of the second embodiment may be added to the third embodiment to add a function for confirming the interference effect.
[0018]
In the first embodiment, the laser beam directing means is a coupe optical system, but the laser beam directing means 3 may be a prism optical system as shown in FIG. In other embodiments, the laser beam directing means 3 may be a prism optical system.
[0019]
Embodiment 5
Further, as shown in FIG. 6, the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the infrared guided flying object avoidance system of the present invention, the flying object position detecting means for detecting the position of the infrared guided flying object, the laser beam light source for oscillating the laser beam, and the laser beam the laser beam oscillated from the light source, directed on the basis of the detection result of the flying object position detecting means, the laser beam directing means to be incident on the sensor portion of the infrared-guided flying body, directed by the laser beam directing means A laser beam receiver for receiving the reflected signal of the laser beam reflected by the reticle of the sensor unit, and analyzing the reticle rotational frequency of the infrared guided flying object from the reflected signal received by the laser beam receiver signal processor, based on the analysis of the signal processor, reticle times of the infrared-guided flying object Since it has a laser beam light source that transmits interfering light modulated to suit the frequency, the reticle rotation frequency of the flying infrared guided flying object is specified, and the laser beam is oscillated according to the specifications, and the effect Disruption is possible.
[0021]
In addition, since all laser beams of wavelengths that the flying object may use are oscillated, the characteristics of the flying object's characteristics can be analyzed from the reflected signal for different types of flying objects. it can.
[0022]
In addition, since a counter for measuring the difference between the transmission time of the laser beam and the reception time of the reflected laser beam is provided, it is possible to determine whether or not the interference is effective.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an infrared guided flying object avoidance system according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a time change of a laser beam irradiated on an infrared induction flying object and its reflection.
FIG. 3 is a block diagram showing an infrared guided flying object avoidance system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing an infrared guided flying object avoidance system according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an infrared guided flying object avoidance system according to
FIG. 6 is a block diagram showing an infrared guided flying object avoidance system according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a conventional infrared guided flying object avoidance system.
FIG. 8 is a structural cross-sectional view of a sensor portion of an infrared induction type flying body.
FIG. 9 is a diagram for explaining the principle of operation of a reticle used by the infrared guidance type flying object for target orientation.
FIG. 10 is a diagram for explaining the principle that the target orientation function of the infrared guided flying object is disturbed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Flying object obstruction means 2 Flying object position detection means 3 Laser beam directing means 4 Laser beam light source 5
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