JP2010540880A - 発射体を光学的にプログラミングする方法および装置 - Google Patents

Abstract

兵器から発射される飛行中の発射体を光学的にプログラミングするシステムは、発射制御装置と制御発射体からなる。発射制御装置は光送信機を含み、発射体は起爆装置と集光器と光学センサーとを含む。送信機は光信号を飛行中の発射体へ送信して発射体に配置された起爆装置の回路をプログラミングする。

Description

本発明は、一般的には発射制御装置から発射された飛行中の発射体のプログラミングに関し、より具体的には発射体のプログラム制御のための光学的変調信号の使用に関する。

飛行中の発射体をプログラミングする従来の方法には、明らかな欠点がある。「エルリコン アヘッド」技術を使用するのは、膨大な電力を消費するという点において不利である。このシステムに使用されるプログラミング用コイルは、大きさもかさばり、かつ、重い。プログラミング信号を送信するために無線周波数（ＲＦ）（「ＮＡＭＭＯ」無線周波数）を使用すると、ＩＥＤ抑制技術からの干渉を受ける。ボフォース ラーソン（BOFORS Larson）の特許では、この技術の使用をクローズドボルト デザインに限定している。

特許文献１には、電子起爆装置を設定するためのＲＦデータ通信リンクが開示される。しかしながら、発射体のプログラミングは発射前のプログラミングのみに限定され、飛行中の発射体をプログラミングする方法は開示されていない。

特許文献２には、発射体の軌道を修正するシステムが開示される。同システムでは、修正信号をレーザー光線で送信する。修正信号はシェルに送信され、シェルはその情報を受信し、それを用いてその軌道を偏向する。しかしながら、自己誘導式のシェルの使用は大変高価であり、より高価な対象物を破壊するときにのみ使用できる。また、特許文献３には、自己誘導式発射体の光学的遠隔装置が開示される。これに開示の遠隔操作では、発射体の軌道を修正することで、発射体が対象物に命中するのを助けている。自己誘導式ではない発射体のプログラミングについては、どちらの特許にも論じられていない。

特許文献４には、飛行中の発射体要素のトリガー時間のプログラミング方法が開示される。トリガー時間は、無線周波信号を介して送信される。無線周波数の使用は、効果的な送信にとって、ＩＥＤ抑制技術との干渉など、いくつかの不都合を生じさせる。

特許文献５には、誘導伝送コイルを介して発射体の時限起爆装置にプログラミングデータを送信する方法と装置が開示される。誘導コイルは非常に嵩高であり、かつ、重い。

特許文献６には、プログラミング可能な起爆装置とプログラミング装置との間のデータ送信に電気プログラミングパルスを使用した、起爆装置のプログラミング方法とシステムが開示される。

上記先行文献で開示されるシステムでは、発射体の振動幅のため、外部のプログラミングパルス源と発射体に設けられる導体とを不変に接触状態または近接状態に維持することは困難である。また、両方法とも、兵器設計を大幅に変更する必要があり、使用途は限定されてしまう。

米国特許公開公報２００５／０１２６３７９ 米国特許第５，１０２，０６５号 米国特許第４，４０６，４３０号 米国特許第６，２１６，５９５号 米国特許第６，１７０，３７７号 米国特許第６，１３８，５４７号

本発明の目的は、指示によって発射体の信号を変調することである。

本発明の別の目的は、兵器に付随した送信機から発射体へ、変調光信号を送信できるようにすることである。

本発明のさらに別の目的は、変調光信号を用いて起爆回路をプログラミングすることである。

本発明は、変調光信号を送信する光送信機を取り付けた発射制御装置、変調光信号を集める半透明筺体（集光器）を具えた発射体、起爆装置、および、光学センサーからなる。

光送信機はプログラミング信号を（飛行中の）発射体の方向に、適切な幅と強さで放出する。

光線は、振幅が変調されて光信号を創出する。通常、プログラミング信号は、機能モードの同定と、必要に応じて、最適な機能時間を含む。対数入力によって、起爆装置の電子機器は、変調信号の入力を他の光線から識別することができる。

送信後、光線は発射体に設けられた半透明集光器により集められる。集光器は集められた変調光信号を屈折、および／または、反射し、光学センサーに合焦させる。センサーは、変調光信号を受けることで作動する。作動したセンサーは、起爆回路を変調する。

本発明における、前述のおよび他の目的、特徴および利点は、添付図面に示されるように、以下の詳細な説明から明らかとなろう。

添付の図面に沿って以下に記載される本発明の実施例は、本発明を説明するためのものであって、発明を限定するものではない。図中、同じ符号は同じ部材を示す。

図１は、発射体を発射する兵器、および、光信号を飛行中の発射体４０へ送信する発射制御装置 ２２を示す。 図２a-２ｄから成る図２は、飛行中の発射体４０が光信号（３２、３４）を受信する状態を示す。 図３a、３ｂから成る図３は、回転を用いて光信号を効率的に受信する状態を示す。 図４a、４ｂから成る図４は、飛行中の発射体４０の偏揺れサイクルを示す。 図５は、半透明レンズ７０を有する集光器４４の別の実施例を示す。 図６は、 飛行中の発射体４０に対する、変調光信号（３２、３４）の収束を示す。

本発明の実施例によれば、飛行中発射体４０を光学的にプログラミングする方法とシステムが提供される。本発明の明細書には、本発明の様々な実施形態を完全に理解するために、構成部材や、メカニズムなど、多くの具体例が詳細に提示されるが、当業者であれば、本発明の実施例は、これら具体的要素の一つまたは複数がなくても、或いは、他の装置、システム、組立体、方法、構成部材、材料、部品などを用いても実施できるということは理解できよう。他の例では、本発明の実施例の態様が曖昧になることを避けるために、公知の構成、材料、又は作用については、具体的に図示・記載していない。

図１は、兵器（発射機構）２０、および、発射体４０を発射する発射制御装置２２からなる兵器システム１００を説明するものである。発射制御装置２２は光送信機２６を有する。兵器２０は、送信機２６が飛行中の発射体４０に向けて光信号（３２，３４）を送っている間に発射体４０を発射する。

兵器２０の例としては、銃器、大砲、発射筒、ロケット弾ポッド、又は航空機などが挙げられる。多くの兵器は銃身２４を有する。

光送信機２６は、例えば、一つまたは複数の発光ダイオード、レーザー光源などの発光源である。光送信機２６は、紫外線領域、可視光領域、赤外線領域における、離散周波数の光信号（３２、３４）を送信できる。

本発明の一実施例では、送信機２６から発射体４０へ送られる光信号（３２、３４）は、プログラミング用のデジタル信号であり、発射制御装置２０によって変調されて、指示情報を運ぶ。指示情報は、プログラミング用のプロトコルである。通常、プログラミング信号は、機能モードと、必要に応じて、最適な機能時間を含む。

送信機２６は、プログラミング信号と一緒に同期信号を送ることができる。同期信号は、例えば、（発射体に配置された）起爆装置４８が信号から入力を受信すべき所定時間枠などの情報を運ぶ。時間枠後には、起爆装置４８はもはやいかなる信号も受信しない。それによって、起爆装置４８を無関係な信号（すなわち、発射制御装置の送信機２２から送られたのではない信号）による干渉から守ることができる。また、起爆装置４８による電力消費を減らすことにもなる。

図２は、発射体４０の様々な構成部材とそれらの機能を説明するものである。発射体４０は、機首部４２、集光器４４、一つまたは複数のセンサー４６、および電子起爆装置４８から成る。機首部４２は、略卵形（ｏｇｉｖｅ）で集光器４４が組み込まれている。集光器４４は、その基部に配置されるセンサー４６を保護する半透明筺体を有する。さらに、センサー４６は、電子起爆装置４８に取り付けられる。

変調光信号３０は、最適な送信となるような適切な幅と強さで発射体４０の方向に送信される。図２（ｂ）および２（ｃ）に示すように、この送信された変調光信号（３２、３４）は発射体４０の飛行経路と交差し、信号が集光器４４によって集められるようになっている。集光器４４は、変調光信号（３２，３４）を屈折、反射し、また光学センサー４６に合焦させる。センサー４６は、変調光信号（３２，３４）を他の信号から識別し、回路を作動する。作動した回路４６は、対数入力応答により図２（ｄ）に示す起爆装置４８の電子回路を変調応答する。

図３は、発射体４０が光信号（３２，３４）を最適に受信できる位置をとるための、飛行中の発射体４０の可変回転角度を示す。回転は発射体駆動帯に作用する銃身の溝―溝間平坦部によって引き起こされる。図３（ａ）は、集光器４４が直接光信号３２、および、中間面５０から反射する反射光信号３４を受け取れるような位置における、発射体４０の機首部４２に配置された集光器４４の分解図を示す。図３（ｂ）は、反射光信号３４のみを受け取れるような位置の、集光器４４の分解図を示す。この位置では、発射体４０の回転軸６０は垂直面に対して、集光器４４が直接光信号３２を受信できないような傾斜角を有する。

図４は、飛行中の発射体４０の変化する偏揺れサイクルを説明するものである。図４（ａ）は、偏揺れによって発射体４０がどのように垂直軸線を中心として回転するかを説明するものである。発射体の偏揺れは、様々な公知の機械的要因によって引き起こされる。偏揺れによって、発射体４０を光信号（３２，３４）をより効果的に受信できような位置に置くことができる。図４（ｂ）は、光信号３０の送信が冗長信号により、いかにして最適化されるかを示すものである。送信機２６は受信を最適化するために過剰の光信号を放出する。誘発された回転により、光信号送信と干渉し得る太陽光を自然にスクリーニングすることもできる。発射体の回転と同じ速度で繰り返される冗長信号を組み込むことによって、直接太陽光は遮断され、信号処理が改善される。

図５に示す、本発明の別の実施例では、集光器４４は発射体４０の機首部４２のどの位置にでも設けることができる。集光器４４は送信された直接信号３２、または反射信号３４の収集を最適化する半透明レンズ７０を組み込むこともできる。

図６に示すように、送信機２６は発射体経路へ直接光を送信すし得るような幾何学的位置とビーム拡散１１０を有するように合焦配置される。図６は、さらに、信号強度距離９０を示す。この距離を超えると送信機２６の強度は減少し、変調光信号と飛行中の発射体は交差しない。変調光信号は、有効信号受信圏８０にて、発射体経路と交差し有効な信号受信が行われる。この有効信号受信圏８０は、信号強度や信号幅などのパラメーターを変更することによって調節できる。変調光信号の送信は、発射後赤外線透過共鳴８２、ガン・ジャンプや衝撃波効果８３、閃光・火薬残留物到達圏８４、電池の立ち上がり時間８６、発射体の偏揺れ頻度、など複数の因子に依存する。

以上本発明の実施例につき、説明・記載したが、本発明はこれらに限定されるものではないことは明らかである。請求項に記載される、本発明の精神と範囲から逸脱しない範囲で、当業者にとっては明らかな改良、変更、バリエーション、置き換え、均等物は多く存在する。

Claims (27)

1. 発射制御装置から発射される飛行中の発射体を光学的にプログラミングする方法であって、
   ａ）前記発射制御装置に取り付けられた送信機から前記発射体へ変調光信号を送信する段階；
   ｂ）前記発射体に取り付けられた集光器によって前記変調光信号を集める段階；
   ｃ）前記発射体に配置されるセンサーにより、該センサーを起動する前記変調光信号を、前記集光器から受信する段階；および、
   ｄ）起動された前記センサーによって起爆回路を変調する段階
   からなる方法。
2. 前記変調光信号は、特定のビーム幅、強さ、および周波数で送信される、請求項１に記載の方法。
3. 前記送信機と前記センサーは、紫外線領域、可視光領域、赤外線スペクトルのいずれかにおける離散周波数で機能する、請求項１に記載の方法。
4. 前記変調光信号は、振幅と周波数の少なくともどちらかにおいて変調される、請求項１に記載の方法。
5. 前記変調光信号は、機能モードと最適機能時間の少なくともどちらか一つを含むプログラミング用プロトコルからなる、請求項１に記載の方法。
6. 前記集光器は半透明材料で形成される、請求項１に記載の方法。
7. 前記集光器は、前記送信機からの直接および反射変調光信号を集める、請求項１に記載の方法。
8. 前記集光器は、前記変調光信号を屈折、反射し、前記光学センサーに合焦させる、請求項１に記載の方法。
9. 前記起爆回路は、対数入力を用いて前記変調光信号を他の光線から識別する、請求項１に記載の方法。
10. 発射制御装置から発射される飛行中の発射体を光学的にプログラミングする方法であって、
    ａ）前記発射制御装置に取り付けられた送信機から前記発射体へ変調光信号を送信する段階；
    ｂ）前記発射体に配置され、半透明材料で形成される集光器によって前記変調光信号を集める段階；
    ｃ）前記発射体に配置されるセンサーにより、該センサーを起動する前記変調光信号を、前記集光器から受信する段階；および、
    ｄ）起動された前記センサーによって起爆回路を変調する段階
    からなる方法。
11. 前記変調光信号は、特定のビーム幅、強さ、および周波数で送信される、請求項１０に記載の方法。
12. 前記送信機と前記センサーは、紫外線領域、可視光領域、赤外線スペクトルのいずれかにおける離散周波数で機能する、請求項１０に記載の方法。
13. 前記変調光信号は、振幅と周波数の少なくともどちらかにおいて変調される、請求項１０に記載の方法。
14. 前記変調光信号は、機能モードと最適機能時間の少なくともどちらか一つを含むプログラミング用プロトコルからなる、請求項１０に記載の方法。
15. 前記発射体は、半透明筺体で形成される、請求項１０に記載の方法。
16. 前記半透明筺体は、前記センサーを保護する、請求項１５に記載の方法。
17. 前記集光器は、前記送信機からの直接および反射変調光信号を集める、請求項１０に記載の方法。
18. 前記集光器は、前記変調光信号を屈折、反射し、前記光学センサーに合焦させる、請求項１０に記載の方法。
19. 前記起爆回路は、対数入力を用いて前記変調光信号を他の光線から識別する、請求項１０に記載の方法。
20. 発射制御装置から発射される飛行中の発射体を光学的にプログラミングするシステムであって、
    ａ）前記発射制御装置に取り付けられ、前記発射体へ変調光信号を送信する送信機；
    ｂ）前記発射体に配置され、前記変調光信号を集めるための、半透明材料で形成される集光器；
    ｃ）前記発射体に配置されて、前記集光器から前記変調光信号を受信し、かつ、前記変調光信号により起動されるセンサー；および、
    ｄ）起動された前記センサーによって変調される起爆回路
    からなるシステム。
21. 前記送信機と前記センサーは、紫外線領域、可視光領域、赤外線スペクトルのいずれかにおける離散周波数で機能する、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記発射体は、半透明筺体で形成される、請求項２０に記載のシステム。
23. 前記センサーは、前記筐体に配置され、それにより保護される、請求項２０に記載のシステム。
24. 前記集光器は、所定の方向を向いた別体の半透明材料で形成され得る、請求項２０に記載のシステム。
25. 前記集光器は、前記送信機からの直接および反射変調光信号を集める、請求項２０に記載のシステム。
26. 前記集光器は、前記変調光信号を屈折、反射し、前記光学センサーに合焦させる、請求項２０に記載のシステム。
27. 前記起爆回路は、対数入力を用いて前記変調光信号を他の光線から識別する、請求項２０に記載のシステム。

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