JP2014052138A - 防空システム - Google Patents

Abstract

【課題】目標処理に関する各ユニットの演算量及びネットワークの通信量を低減することが可能な防空システムを提供する。
【解決手段】実施形態によれば、防空システムは、それぞれ目標を観測する複数のセンサと、複数の飛翔体発射装置と、これら複数のセンサと複数の飛翔体発射装置との間を接続するネットワークとを具備し、複数のセンサの各々は、送信手段を備え、複数の飛翔体発射装置の各々は、第１の処理手段と、第２の処理手段とを備える。送信手段は、目標の観測時刻及び観測位置を含む目標情報を、複数の飛翔体発射装置へネットワークを介して送信する。第１の処理手段は、ネットワークを介して伝送される複数のセンサからの目標情報を受信し、メモリに記憶する。第２の処理手段は、第１の処理手段によりメモリに記憶された複数の目標情報のうち複数のセンサそれぞれの最新の目標情報に基づいて、現在時刻における目標の位置を予測する。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、防空システムに関する。

周知の防空システムは、目標を監視すべき領域に、飛翔体を発射する発射ユニットを複数台配置し、これら複数の発射ユニットの間を上位システムとネットワークにより接続している。そして、各発射ユニットは、上位システムからの指示を受けて、領域内に存在する目標に対する処理を行っている。

特開２００１−２４８９９８号公報

ところで、上記防空システムは、上位システムにて各発射ユニットの目標に対する演算結果を収集し、例えば多数決原理に基づいて、各発射ユニットに対する目標の割り当てを行うものであるので、ネットワークの通信量を増やす結果になり、システム全体への負荷を大きくすることとなる。

本発明の目的は、目標処理に関する各ユニットの演算量及びネットワークの通信量を低減することが可能な防空システムを提供することにある。

実施形態によれば、防空システムは、それぞれ目標を観測する複数のセンサと、目標に対し飛翔体を発射する複数の飛翔体発射装置と、これら複数のセンサと複数の飛翔体発射装置との間を接続するネットワークとを具備し、複数のセンサの各々は、送信手段を備え、複数の飛翔体発射装置の各々は、第１の処理手段と、第２の処理手段とを備える。送信手段は、目標の観測時刻及び観測位置を含む目標情報を、複数の飛翔体発射装置へネットワークを介して送信する。第１の処理手段は、ネットワークを介して伝送される複数のセンサからの目標情報を受信し、メモリに記憶する。第２の処理手段は、第１の処理手段によりメモリに記憶された複数の目標情報のうち複数のセンサそれぞれの最新の目標情報に基づいて、現在時刻における目標の位置を予測する。

第１の実施形態に係る防空システム示す概略構成図。 第１の実施形態に係る複数のセンサに備えられる管制装置の機能ブロック図。 第１の実施形態に係る複数の発射装置に備えられる管制装置の機能ブロック図。 各センサで得られる目標情報の一例を示す図。 第１の実施形態に係る各センサから目標情報を受信した際の発射装置の制御部の制御処理手順を示すフローチャート。 現在時刻の目標位置を求めるための特性図。 第２の実施形態に係る防空システム示す概略構成図。 第２の実施形態に係る複数のセンサ及び複数の発射装置に備えられる管制装置の機能ブロック図。 システムデータベースの記憶内容の一例を示す図。 第２の実施形態に係る複数の発射装置の目標範囲を示す図。 第２の実施形態の変形例として、センサに障害が発生した場合に、他の正常なセンサの目標範囲を可変設定するためのシーケンス図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る防空システム示す概略構成図である。

このシステムは、目標を観測して目標の位置、数、到来方向などの目標情報を取得する複数のセンサ１１〜１３と、目標に対して飛翔体を発射する複数の発射装置２１〜２４とをネットワークＬを介して接続する。また、複数のセンサ１１〜１３には、それぞれ管制装置１００−１〜１００−３が備えられる。さらに、複数の発射装置２１〜２４には、それぞれ管制装置２００−１〜２００−４が備えられる。

図２は、複数のセンサ１１〜１３に備えられる管制装置１００−１〜１００−３の機能ブロック図である。ここでは、管制装置１００−１を代表して説明する。管制装置１００−１は、ネットワークＬとの情報通信を担う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部１１０と、制御部１２０と、現在時刻を計時するタイマ１３０とを備える。

制御部１２０には、センサ１１により目標が観測された場合に、目標情報の送信先となる複数の発射装置２１〜２４を示すルーティング情報が設定される。また、制御部１２０は、目標情報送信制御部１２１を備える。目標情報送信制御部１２１は、目標情報を全発射装置２１〜２４へ送信する際に、上記タイマ１３０で計時される観測時刻情報を例えば目標情報のヘッダに付加して送信する。なお、このヘッダには、送信元となるセンサ１１の識別情報が含まれる。

図３は、複数の発射装置２１〜２４に備えられる管制装置２００−１〜２００−４の機能ブロック図である。ここでは、管制装置２００−１を代表して説明する。管制装置２００−１は、ネットワークＬとの情報通信を担う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部２１０と、制御部２２０と、複数のセンサ１１〜１３の中で最も更新間隔の長い時間をカウントするタイマ２３０と、メモリ２４０とを備える。

制御部２２０は、目標情報受信部２２１と、目標位置予測部２２２とを備える。目標情報受信部２２１は、ネットワークＬを介して伝送される複数のセンサ１１〜１３からの目標情報を通信インタフェース部２１０を介して受信し、図４（ａ）に示すように、各センサ１１〜１３別に、目標観測時刻と目標観測位置とを、時間的に対応付けてメモリ２４０に記憶する。この時間的な対応付けは、例えば各目標情報のヘッダに挿入されている起動開始後の送信順位「１」「２」「３」「４」……を表すインデックス情報をもとに行われる。

目標位置予測部２２２は、上記目標情報受信部２２１によりメモリ２４０に記憶された複数の目標情報のうち複数の発射装置２１〜２４の間で共有が確立された複数のセンサ１１〜１３それぞれの最新の目標情報に基づいて、図４（ｃ）に示すように、現在時刻「ｔｔｔ」におけるセンサ１１〜１３別の目標の位置を予測する。

次に、上記構成における動作について説明する。
図４に、各発射装置２１〜２４が受信した目標情報を示す。ここでは例として、任意の２台の発射装置２１，２２の受信例を示す。ネットワークＬ経由の目標情報は、通信の遅延等により、全情報が同時に全発射装置２１〜２４に行き渡るとは限らない。情報の伝達には多少の誤差（ばらつき）が発生することが予想される。ここで、全発射装置２１〜２４に行き渡った時刻までの目標情報を、「共有が確立された目標」とする。それ以降の目標情報には、ばらつきの発生が考えられる。

本第１の実施形態は、各発射装置２１〜２４での演算結果にばらつきが出ないように、演算には共有が確立された最新の目標情報を用いるものとする。この際、最新の共有が確立された目標情報をもとに現在時間での座標を予測する。目標情報には観測時間が付与されているので、各ユニットで予測結果は同一となる。

なお、共有が確立されたかどうかの判定は、センサの中で、もっとも更新間隔が長いセンサの更新時間に合わせる方法が有効である。

図５は、各センサ１１〜１３から目標情報を受信した際の発射装置２１の制御部２２０の制御処理手順を示すフローチャートである。

各センサ１１〜１３から送信される目標情報のヘッダには、目標観測時刻及び起動開始時点からの送信順位を表す識別番号が挿入され、ネットワークＬを介して全発射装置２１〜２４に送信される。

発射装置２１の制御部２２０は、各センサ１１〜１３から目標情報を受信すると（ステップＳＴ５ａ）、目標情報をヘッダに付加される目標観測時刻及び送信順位を表す識別番号をもとに時間的な対応付けを行ってメモリ２４０に記憶する（ステップＳＴ５ｂ）。このとき、タイマ２３０を起動しているものとする。

続いて、発射装置２１の制御部２２０は、共有が確立されたか否か、つまりタイマ２３０に、セットした最長更新時間に達したか否かの判断を行う（ステップＳＴ５ｃ）。ここで、共有が確立されていない場合（Ｎｏ）、発射装置２１の制御部２２０は共有が確立するまでステップＳＴ５ａ乃至ステップＳＴ５ｃの処理を繰り返し実行する。

一方、共有が確立された場合（Ｙｅｓ）、発射装置２１の制御部２２０はメモリ２４０に記憶された目標情報の中から最新の目標情報を決定して読み出し（ステップＳＴ５ｄ）、最新の目標情報から現在時刻の目標位置を予測する（ステップＳＴ５ｅ）。このとき、発射装置２１の制御部２２０は、図６に示すように、各センサ１１〜１３で観測された目標の位置から目標の平均速度を用いて現在時刻の目標位置を演算する。

以上のように上記第１の実施形態によれば、各センサ１１〜１３では、目標情報に観測時刻情報を付加して複数の発射装置２１〜２４へ送信するだけでよく、各発射装置２１〜２４では、複数のセンサ１１〜１３からそれぞれ送られた目標情報のうち最新の目標情報に付加される観測時刻情報を利用して、現在時刻における目標の位置を予測することができる。

従って、各センサ１１〜１３と各発射装置２１〜２４との間で通信を行う必要がなく、また、各発射装置２１〜２４で現在時刻における目標の位置を予測でき、予測結果も同一となるので、ネットワークＬの通信量及び目標観測に関する演算量を低減できる。

また、上記第１の実施形態によれば、各発射装置２１〜２４にてメモリ２４０に記憶された複数の目標情報のうち、複数の発射装置２１〜２４の間で共有が確立された最新の目標情報に基づいて、現在時刻における目標の位置を予測するようにしているので、各発射装置２１〜２４で目標観測に関する演算結果にばらつきが出ないようにすることができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る防空システム示す概略構成図である。

このシステムは、目標を観測して目標の位置、数、到来方向などの目標情報を取得する複数のセンサ１１〜１３と、目標に対して飛翔体を発射する複数の発射装置２１〜２４とをネットワークＬを介して接続する。複数の発射装置２１〜２４には、それぞれ管制装置３００−１〜３００−４が備えられる。また、複数のセンサ１１〜１３にも、それぞれ管制装置４００−１〜４００−４が備えられる。

図８は、複数の発射装置２１〜２４に備えられる管制装置３００−１〜３００−４及び複数のセンサ１１〜１３に備えられる管制装置４００−１〜４００−３の機能ブロック図である。ここでは、管制装置３００−１を代表して説明する。管制装置３００−１は、ネットワークＬとの情報通信を担う通信インタフェース（Ｉ／Ｆ）部３３１と、制御部３３２と、メモリ３３３とを備える。

制御部３３２は、目標範囲割り当て部３３２ａと、目標範囲可変設定部３３２ｂとを備える。目標範囲割り当て部３３２ａは、メモリ３３３に予め記憶されたシステムデータベースに従って、自装置の担当領域内に存在する目標を検出処理する。目標範囲可変設定部３３２ｂは、日時や通信トラフィック、装置の障害といった予め決められた条件に基づいて、受け持つ単位分割領域を可変的に設定する。

上記システムデータベースは、図９に示すように、目標の観測領域を分割した複数の単位分割領域としての目標範囲と、目標範囲を担当する発射装置２１〜２４との対応関係を表すデータを記憶したものである。

次に、上記構成における動作について説明する。
以前は、全発射装置が全目標情報を共有し、かつ全目標と最適な発射装置との組合せを決定していた。この場合、当然ながらそれぞれの発射装置は全目標を入力する必要があり、ネットワークＬの通信量を増やし、システム全体への負荷を大きくすることとなる。また、ある発射装置に関して、その射程と比較して遠くはなれた地域の目標についての演算処理を行うことは、演算の冗長性を上げ、精度を増すという効果はあるにせよ、それは、演算装置の能力とのトレードオフの関係であり、必要以上に演算対象地域を広げることは得策ではない。

そこで、本第２の実施形態では、図１０に示すように、発射装置２１の位置を中心に、破線を最大射程で目標に対処する場合に観測を開始すべき目標位置の範囲（最大目標範囲とする）とする。実際には、必要距離に余裕分を考慮しｋ倍した値で設定する。同じく、発射装置２２と最大目標範囲を一点鎖線で示す。また、目標の位置をＴ（ア）〜Ｔ（エ）で示す。

発射装置２１についてみると、目標Ｔ（ア）、Ｔ（イ）、Ｔ（ウ）は、最大目標範囲であり、処理すべき目標であるが、目標Ｔ（エ）については、現時点では、対処しようがないため、発射装置２１では対象外としてよい。同じように、発射装置２２では、目標Ｔ（ア）、Ｔ（イ）については、対象外としてよい。このようにして、各発射装置２１〜２４が対処すべき目標を制限することで、不要な演算量を減らすことができ、計算機の能力を効率的に用いることができる。

以上のように上記第２の実施形態では、目標の観測領域を複数の目標範囲に分割してこれら目標範囲と発射装置２１〜２４とを対応付けることにより、目標範囲毎に目標に対処する発射装置２１〜２４を特定することができる。

このため、発射装置２１〜２４ごとに対処すべき目標を制限することができ、これにより目標割り当て処理などを比較的短時間で完了することができる。従って、不要な演算量を減らすことができる。

また、上記の処理は、発射装置２１〜２４についての処理であるが、センサ１１〜１３についても同様の処理が適用可能である。

（第２の実施形態の変形例）
図１１は、第２の実施形態の変形例として、センサ１３に障害が発生した場合に、他の正常なセンサ１１の目標範囲を可変設定するためのシーケンス図である。

例えばセンサ１２は、起動中のセンサ１３の障害監視を行っている。この障害監視手段としては、起動中にセンサ１３が周期的に送信する信号を受信できるか否かをセンサ１２で監視するものか、または起動中のセンサ１３に対し周期的に監視信号を送信して、この監視信号に対しセンサ１３が返送する応答信号を受信できるか否かを監視するものが用いられる。

さて、センサ１３において障害が発生し（図１１（１））、この障害の発生がセンサ１２で検出されたとする（図１１（２））。そうするとセンサ１２は、センサ１３の目標範囲をセンサ１１に担当させるべく、センサ１１へ目標範囲変更要求を送信する（図１１（３））。

これに対しセンサ１１は、センサ１２から目標範囲変更要求を受信すると、自センサ１１の目標範囲をセンサ１３の目標範囲まで拡大する処理を開始する（図１１（４））。そして、センサ１１は、センサ１２に対し応答を送信する（図１１（５））。センサ１２はこの応答により目標範囲の引き継ぎが正しく行われた旨を認識できる。

このように、第２の実施形態の変形例によれば、一方のセンサ１３が何等かの理由により演算能力を失った場合に、他の正常なセンサ１１が自動的に障害が発生したセンサ１３の目標範囲までカバーすることで、対処目標の漏れを防ぐことができる。

なお、上記の処理は、センサ１１〜１３についての処理であるが、発射装置２１〜２４についても同様の処理が適用可能である。

また、目標範囲を、地形、センサ及び発射装置の展開位置に応じて、可変設定することで、さらなる効率化を期待できる。

（その他の実施形態）
その他、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１〜１３…センサ、２１〜２４…発射装置、１００−１〜１００−３，２００−１〜２００４…管制装置、１１０…通信インタフェース部、１２０…制御部、１２１…目標情報送信制御部、１３０…タイマ、２４０…メモリ、２２１…目標情報受信部、２２２…目標位置予測部、３３２ａ…目標範囲割り当て部、３３２ｂ…目標範囲可変設定部、Ｌ…ネットワーク。

Claims (6)

1. それぞれ目標を観測する複数のセンサと、前記目標に対し飛翔体を発射する複数の飛翔体発射装置と、これら複数のセンサと複数の飛翔体発射装置との間を接続するネットワークとを具備し、
   前記複数のセンサの各々は、
   前記目標の観測時刻及び観測位置を含む目標情報を、前記複数の飛翔体発射装置へ前記ネットワークを介して送信する送信手段を備え、
   前記複数の飛翔体発射装置の各々は、
   前記ネットワークを介して伝送される前記複数のセンサからの目標情報を受信し、メモリに記憶する第１の処理手段と、
   前記第１の処理手段により前記メモリに記憶された複数の目標情報のうち前記複数のセンサそれぞれの最新の目標情報に基づいて、現在時刻における目標の位置を予測する第２の処理手段とを備えることを特徴とする防空システム。
2. 前記第２の処理手段は、前記メモリに記憶された前記複数の目標情報のうち、前記複数の飛翔体発射装置の間で共有が確立された最新の目標情報に基づいて、現在時刻における目標の位置を予測することを特徴とする請求項１記載の防空システム。
3. 前記第２の処理手段は、共有が確立された最新の目標の平均速度を用いて、現在時刻における目標の位置を予測することを特徴とする請求項２記載の防空システム。
4. それぞれ目標を観測するセンサと、前記目標に対し飛翔体を発射する飛翔体発射装置と、これら複数のセンサ及び複数の発射装置の間を接続するネットワークとを具備し、
   前記複数のセンサ及び前記複数の飛翔体発射装置の各々は、
   前記目標の観測領域を複数に分割した単位分割領域を受け持つものとし、前記単位分割領域内に存在する目標を検出処理する処理手段を備えることを特徴とする防空システム。
5. 前記処理手段は、予め決められた条件に基づいて、受け持つ単位分割領域を可変的に設定することを特徴とする請求項４記載の防空システム。
6. 前記処理手段は、前記条件の判断に、前記センサまたは前記発射装置の障害を用い、障害が発生したセンサまたは発射装置の単位分割領域を他の正常なセンサまたは発射装置に割り当てることを特徴とする請求項５記載の防空システム。

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