JP5697734B1 - 移動体搭載電子機器制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
航空機搭載電子機器制御装置では、搭載対象の機体よりも早い更新周期で性能向上が求められる。また、航空機搭載電子機器制御装置が搭載される機体では、1つの機体で複数の役割を果たせることが求められる。複数の役割への対応は航空機搭載電子機器制御装置のカスタマイズと搭載する飛翔体等の変更で対応する。このため、航空機搭載電子機器制御装置では、各種の変更に柔軟に対応できる構造が求められる。
また、統合化した情報を基準に、パイロットが容易に操作が可能な効率的なインタフェースを提供する。
また、統合した結果に基づいて、移動体である航空機から発射した飛翔体を誘導することで、誘導の成功確率向上や目標へ近づかずに誘導を成功させる火器管制能力を向上させる。
この他、複数の役割への対応や、性能向上のために搭載対象の機体よりも早周期で搭載センサ等の機材を更新することに対応するために、各種の変更に柔軟に対応可能にする。
また、通信を活用して状況認識を向上させると同時に、電波放射により目標側から捕捉される可能性を低減させる。
図1はこの発明の実施の形態1による航空機搭載電子機器制御装置を含む航空機搭載電子機器制御システムの構成を示す図である。図1において、航空機11に搭載されている航空機搭載電子機器制御装置1は、データ融合手段2、センサ管理手段3、搭載センサ手段4、航空機データ通信手段5、飛翔体管制手段6、飛翔体データ通信手段7、パイロット・インタフェース手段8を含む。なお、各手段は処理に必要な情報やデータを格納する記憶部(図示省略)を個々に又は共有するものとして備え得る。
外部センサ・管制機構13からは、外部センサの観測情報や任務を達成するための管制情報を航空機11,11aの航空機搭載電子機器制御装置1,1aへ送信する。以下、外部センサの観測情報と管制情報を合わせて広域目標情報とする。
航空機搭載電子機器制御装置1,1aからは、データ融合手段2が生成した目標情報を外部センサ・管制機構13へ送信する。目標情報は、航空機搭載の搭載センサ手段4の各センサの観測情報を融合した結果である。目標情報には、制御情報として、目標情報に対するミサイル発射・誘導の状況等、目標に付随する情報や、航空機11,11aの位置、搭載センサの状態等、観測結果である目標情報を利用するのに必要な情報も含まれる。
この他、制御情報に応じて目標の相関・統合や管理方法を制御する。
グループ内の航空機間では、航空機搭載電子機器制御装置1,1aのデータ融合手段2間が生成した目標情報を送受(交換)する。なお、以下では説明のため、航空機11aから航空機11へ目標情報を送付する場合、受信した航空機11において、航空機11aから受信した目標情報を僚機目標情報とする(逆に、航空機11aでは、航空機11から受信した情報が僚機目標情報となる)。
外部センサ・管制機構13からは、外部センサの観測情報や管制情報を送信し、編隊内航空機11a等からは目標情報を送信する。なお、送信する目標情報は、送信先に応じて必要な情報を選択して送付することも可能である。
航空機データ通信手段5では、従来の装置と同様に、音声による編隊内航空機11a等の編隊内及び編隊と広域の施設である外部センサ・管制機構13との通信手段も有するが、説明を省略する。
飛翔体データ通信手段7は、飛翔体管制手段6の出力する誘導情報を分離飛翔体10へ出力する手段である。
ここで各センサは観測した電波等を信号処理することで、探知結果(観測情報)を得る。センサ4−Aでは、電波を送受信し、受信波に信号処理を施して探知データを得る。センサ4−Bでは、受信した光波に信号処理を施して探知データを得る。なお、観測結果だけでなく、センサの動作モードや指向方向などのセンサ諸元情報も同時に出力する。
ここではまず、入力された観測情報に基づいて相関・統合機能部2aで、観測情報から目標情報の生成を行う。対象とする観測情報は、搭載センサ4の観測情報と、航空機データ通信手段5から入力された僚機目標情報及び広域目標情報になる。
なお、以下では観測情報のうち、センサにおいて各時刻で観測した1探知のデータを「探知データ」、複数の探知データを追尾処理を利用して情報処理した結果を「航跡」とする。
航跡統合では、速度を有する場合には観測時刻による位置等の換算を行った上で、相関処理で同一と判断した情報を1つの目標に統合する。統合では、両者の観測品質(観測精度、経過時間等)の重みを付けて観測情報を生成するのが基本となる。ただし、航空機搭載センサでは、観測対象の目標の機動が早く、かつ、速度の向きの情報が重要であるため、特に観測の遅延が問題となる。このため、搭載センサ等、遅延が少ないことが自明な観測情報を選択する統合方法を採用することもある。
目標情報生成時には、同時に生成した目標に対する(観測の)品質等を設定する。例えば、探知データ統合で追尾処理により航跡を生成する場合には、追尾フィルタの予測誤差計算により、観測中の目標の予測誤差を算出可能であり、この予測誤差を基準に品質を設定する。僚機目標情報や広域目標情報の場合は、入力元のセンサの能力に応じて品質を設定する。
航空機は機動が早いため、航空機対航空機で分離飛翔体10の発射・誘導を行う場合には、観測後の遅延が致命的となる。このため、観測後の経過時間(通信による遅延を含む)も考慮して品質を決定する(例えば、距離、方位、接近速度、微分で算出する速度等の項目別の精度や、観測項目別や観測源のセンサ別の観測からの経過時間等)。
ミッション処理は、ミッション情報生成と分離飛翔体10の制御で構成する。
ミッション情報生成では、データ融合手段2が生成した目標情報を基準に、各目標に対する分離飛翔体10の射程内外や、誘導に必要な時間等の情報を算出する。
また、誘導中の分離飛翔体10があれば、誘導対象の目標位置や分離飛翔体10の制御に必要な情報を誘導情報として生成する。ここでは、分離飛翔体10の位置(予測位置の場合も含む)と目標情報を基準に、誘導状態の切替可否等の計算等も実施し、切替指示等も誘導情報の一部として生成する。
射程内外、誘導に必要な時間等の情報、誘導情報の他、分離飛翔体10の誘導状態等も含めて、ミッション情報として算出、管理する。
分離飛翔体10の制御では、飛翔体管制手段6はパイロットが発射操作を実施した時に、データ融合手段2が生成した目標情報を基準に対象の目標を選定し、分離飛翔体10に対して、対象とする目標(方位等を含む)を指定して、発射指令を発行する。
また、誘導中の分離飛翔体10があれば、誘導情報(目標の位置等)を飛翔体データ通信手段7経由で送信する。
一方でパイロット・インタフェース手段8では、自動制御に対するモード変更等の操作やセンサ制御のオーバライド指示を可能とする。
また、センサだけで無く、分離飛翔体に対しても変更に柔軟なシステムを構築できるため、複数の役割(ミッション)に対して柔軟に対応できる航空機搭載電子機器制御装置を提供できる。
図10はこの発明の実施の形態2による航空機搭載電子機器制御装置を含む航空機搭載電子機器制御システムの構成を示す図である。図10は図1の実施の形態1の構成に対し、データ融合手段2を、データ融合手段2に目標情報算出で利用した情報を基準に飛翔体の発射や誘導の可否を判断する射撃品質付加機能を付加した射撃品質付加機能付データ融合手段14とし、飛翔体管制手段6を、飛翔体管制手段6に射撃品質付加機能付データ融合手段14の品質情報に従って飛翔体の制御を行う機能を付加した品質対応飛翔体管制手段15とした。射撃品質付加機能付データ融合手段14は、射撃品質付加機能付相関・統合機能部14a、射撃品質付加機能付目標情報管理機能部14bを含む。
分離飛翔体10の発射や誘導では、分離飛翔体10が搭載したシーカの観測結果等を使用して自律誘導で目標に飛翔するために必要な目標の観測精度等の品質要求が設定されることが一般的であり、ここでは、射撃品質付加機能付データ融合手段14の追尾フィルタ等の予測誤差を基準に、品質要求を満たすか否かで判定を行うことが基本となる。
ただし、異種センサ統合方法や通信の遅延、外部センサの能力に応じて、判定基準を調整することも可能である。
図12はこの発明の実施の形態3による航空機搭載電子機器制御装置を含む航空機搭載電子機器制御システムの構成を示す図である。図12は図10の実施の形態2の構成に対し、射撃品質付加機能付データ融合手段14を、射撃品質付加機能付データ融合手段14にグループ内の機体間で連携した飛翔体発射や誘導の可否を判断する機能を付加したグループ内連携射撃品質付加機能付データ融合手段16とし、品質対応飛翔体管制手段15を、品質対応飛翔体管制手段15にグループ内連携射撃品質付加機能付データ融合手段16が出力するグループ内連携射撃品質情報に従って飛翔体の制御を行うとともに飛翔体の誘導移管を行う機能を追加したグループ内連携品質対応飛翔体管制手段17とした。グループ内連携射撃品質付加機能付データ融合手段16は、グループ内連携射撃品質付加機能付相関・統合機能部16a、グループ内連携射撃品質付加機能付目標情報管理機能部16bを含む。
図13はこの発明の実施の形態4による航空機搭載電子機器制御装置を含む航空機搭載電子機器制御システムの構成を示す図である。図13は図1の実施の形態1の構成に対し、データ融合手段2を、データ融合手段2に飛翔情報も加えて目標情報を管理する飛翔体情報管理機能付データ融合手段18、飛翔体データ通信手段7を、飛翔体データ通信手段7に飛翔体が出力する飛翔情報を受信可能な機能を付加するとともに受信した情報を飛翔体情報管理機能付データ融合手段18へ出力する機能を付加した双方向飛翔体データ通信手段19、飛翔体管制手段6を、飛翔体管制手段6に飛翔体情報管理機能付データ融合手段18からの飛翔体情報も加えて飛翔体の制御を行う飛翔中情報対応飛翔体管制手段20とした。また、分離飛翔体10は双方向のデータ通信が可能な双方向分離飛翔体21で構成されている。飛翔体情報管理機能付データ融合手段18は、飛翔体情報管理機能付相関・統合機能部18a、飛翔体情報管理機能付目標情報管理機能部18bを含む。
図15はこの発明の実施の形態5による航空機搭載電子機器制御装置を含む航空機搭載電子機器制御システムの構成を示す図である。図15は図1の実施の形態1の構成に対し、データ融合手段2を、データ融合手段2に分離飛翔体のセンサやイロットの視軸方向も含めて目標情報として管理するとともに、分離飛翔体の発射や誘導の可否に加えて飛翔体の制御方法を出力する飛翔体制御方法指定機能付データ融合手段22とし、飛翔体管制手段6及び飛翔体データ通信手段7を、飛翔体データ通信手段7に飛翔体のセンサの観測位置を飛翔体制御方法指定機能付データ融合手段22に出力するとともに飛翔体制御方法指定機能付データ融合手段22の指示に従って分離飛翔体の制御を行う統合制御対応飛翔体管制手段23とし、パイロット・インタフェース手段8を、パイロット・インタフェース手段8にパイロットの視軸方位を飛翔体制御方法指定機能付データ融合手段22に出力する機能を付加した視軸方向指示機能付パイロット・インタフェース手段24とした。飛翔体制御方法指定機能付データ融合手段22は、飛翔体制御方法指定機能付相関・統合機能部22a、飛翔体制御方法指定機能付目標情報管理機能部22bを含む。また、ここでは分離飛翔体10を、ミサイルシーカが目標を捕捉したことを発射前にパイロットが確認し、発射後の誘導が不要な撃ち放しのミサイルとし、航空機搭載電子機器制御装置1で飛翔体データ通信手段7を含まない例で説明する。
Claims (4)
- 移動体に搭載される移動体搭載電子機器制御装置であって、
前記移動体に搭載された搭載センサ手段及び移動体データ通信手段から入力される探索対象の目標の観測に係る観測情報を相関・統合して目標情報を生成すると共に前記目標情報を一元管理するデータ融合手段と、
前記目標情報に従い所定のセンサ制御ルールを基準に前記搭載センサ手段の制御方法を決定し制御対象のセンサの観測制御を行うセンサ管理手段と、
前記センサ管理手段により制御される少なくとも1つのセンサを設け前記目標を観測し前記観測情報を前記データ融合手段に出力する前記搭載センサ手段と、
移動体グループ内の移動体間及び目標の観測及び移動体の管制を行う管制機構と移動体間で前記観測情報を含む情報の通信を行う前記移動体データ通信手段と、
前記データ融合手段の出力する目標情報に従い移動体が搭載した飛翔体の制御情報、及び前記飛翔体の飛行中には誘導情報を出力する飛翔体管制手段と、
前記飛翔体管制手段の出力する誘導情報を飛行中の前記飛翔体へ送信する飛翔体データ通信手段と、
前記データ融合手段の出力する前記目標情報を表示又は音声により運用者に知らせると共に前記運用者の操作による操作情報を前記データ融合手段に入力するマンマシンインタフェース手段と、
を備え、
前記データ融合手段が、目標情報生成で使用した観測精度および経過時間に関する品質情報を基準に飛翔体の発射、誘導の可否を判断した射撃品質を前記目標情報に含め、
前記飛翔体管制手段が、前記データ融合手段の前記射撃品質を含む目標情報に従って飛翔体の制御、誘導を行う、
ことを特徴とする移動体搭載電子機器制御装置。 - 前記データ融合手段が、さらに前記移動体データ通信手段を介して得られる移動体グループ内の他の移動体からの射撃品質を含む目標情報を基準に移動体グループ内の飛翔体の発射、誘導の可否を判断したグループ内連携射撃品質を前記目標情報に含め、
前記飛翔体管制手段が、前記データ融合手段の前記グループ内連携射撃品質を含む目標情報に従って飛翔体の制御、誘導を行うと共に、移動体グループ内の他の移動体の飛翔体の誘導移管を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の移動体搭載電子機器制御装置。 - 前記飛翔体データ通信手段が、飛翔体が出力する飛翔体情報を受信し前記データ融合手段へ出力し、
前記データ融合手段が、飛翔体情報も加えて目標情報の一元管理を行い、
前記飛翔体管制手段が、前記データ融合手段からの飛翔体情報も加えて飛翔体の制御、誘導を行う、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の移動体搭載電子機器制御装置。 - 前記マンマシンインタフェース手段が、運用者の視軸方位を前記データ融合手段に出力し、
前記データ融合手段が、運用者の視軸方位も含めて目標情報を管理するとともに運用者の視軸方位と目標情報に基づく飛翔体の制御方法を出力し、
前記飛翔体管制手段が、前記データ融合手段からの飛翔体の制御方法に従って飛翔体の制御を行う、
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の移動体搭載電子機器制御装置。
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