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ミサイル誘導とは、ミサイルや誘導爆弾を目標に誘導するさまざまな方法を指します。ミサイルの目標精度は、その有効性にとって重要な要素です。誘導システムは、誘導確率（Pg）を向上させることでミサイルの精度を向上させます。[1]
これらの誘導技術は、一般的にいくつかのカテゴリに分類できますが、最も広いカテゴリは「アクティブ」、「パッシブ」、「プリセット」誘導です。ミサイルと誘導爆弾は、一般的に同様のタイプの誘導システムを使用しますが、両者の違いは、ミサイルは搭載エンジンで駆動されるのに対し、誘導爆弾は発射機の速度と高度によって推進力を得るという点です。
歴史
無人誘導の概念は、少なくとも第一次世界大戦の頃には、飛行機爆弾を遠隔操作で標的に誘導するというアイデアから生まれました。そのアイデアは、無線誘導の父であるアーチボルド・ローが開発した最初の動力付きドローン用のシステムなどです。 [引用が必要]
第二次世界大戦では、ドイツのV兵器計画の一環として、誘導ミサイルが初めて開発されました。[2] ピジョン計画は、アメリカの行動主義者BFスキナーによるハト誘導爆弾の開発の試みでした。
高精度慣性誘導システムを搭載した最初のアメリカの弾道ミサイルは、短距離用のPGM-11レッドストーンであった。[3]
誘導システムのカテゴリー
誘導システムは、固定目標を攻撃するように設計されているか移動目標を攻撃するように設計されているかによって、異なるカテゴリに分類されます。これらの兵器は、目標到達型(GOT) 誘導システムと空間内位置到達型(GOLIS) 誘導システムの 2 つの大まかなカテゴリに分類できます。 [3] GOT ミサイルは移動目標または固定目標のどちらにも標的を絞ることができますが、GOLIS 兵器は静止またはほぼ静止した目標に限定されています。移動目標を攻撃する際のミサイルの軌道は、目標の動きによって異なります。移動目標はミサイル発射装置にとって差し迫った脅威となる可能性があります。発射装置を保護するには、目標を速やかに排除する必要があります。GOLIS システムでは、目標が移動していないため、問題はより単純です。
GOTシステム
すべてのターゲット到達システムには、3 つのサブシステムがあります。
- ターゲットトラッカー
- ミサイル追跡装置
- 誘導コンピュータ
これら 3 つのサブシステムがミサイルとランチャー間で分散される方法によって、次の 2 つの異なるカテゴリに分類されます。
- 遠隔誘導：誘導コンピュータは発射装置上に設置されています。ターゲットトラッカーも発射台上に設置されています。
- ホーミング誘導: 誘導コンピューターはミサイルとターゲット追跡装置内にあります。
リモコンガイダンス
これらの誘導システムでは通常、レーダーと、制御点とミサイル間の無線または有線リンクを使用する必要があります。つまり、軌道は無線または有線で送信される情報によって制御されます (有線誘導ミサイルを参照)。これらのシステムには次のものがあります。
- コマンドガイダンス - ミサイル追跡装置は発射台にあります。これらのミサイルは、ミサイルにすべての制御命令を送信する発射台によって完全に制御されます。2つのバリエーションがあります。
- 視線コマンド（CLOS）
- 視線外コマンド（COLOS）
- 視線ビーム誘導（LOSBR） – ターゲット追跡装置はミサイルに搭載されています。ミサイルには、発射プラットフォームがターゲットを照らすために使用しているビーム内を飛行するための方向指示機能がすでに備わっています。これは手動または自動で行うことができます。[4]
視線へのコマンド
CLOS システムは、ミサイルとターゲット間の角度座標のみを使用して衝突を確実にします。ミサイルは、発射装置とターゲット間の視線 (LOS) 内に配置され、このラインからのミサイルのずれは修正されます。非常に多くの種類のミサイルがこの誘導システムを使用しているため、通常は 4 つのグループに細分されます。追跡ユニットと航空機間の視線 (LOS) 上にミサイルが常に配置されるようにコマンドが指示される特定の種類のコマンド誘導およびナビゲーションは、コマンド トゥ ライン オブ サイト (CLOS) または 3 点誘導と呼ばれます。つまり、ミサイル キャプチャを使用して地上コントローラーからミサイルに誘導信号を送信した後、ミサイルはターゲットの LOS 上に可能な限り近づくように制御されます。より具体的には、ビーム加速度を考慮に入れて、ビーム ライダー方程式によって生成される公称加速度に追加すると、CLOS 誘導になります。したがって、ビーム ライダー加速コマンドは、追加の項を含むように変更されます。したがって、上記のビーム ライディング パフォーマンスは、ビームの動きを考慮することで大幅に改善できます。 CLOS 誘導は主に短距離防空システムや対戦車システムに使用されます。
視線への手動コマンド
ターゲット追跡とミサイル追跡および制御は、どちらも手動で行われます。オペレーターはミサイルの飛行を監視し、信号システムを使用して、ミサイルをオペレーターとターゲットの間の直線 (「視線」) に戻すように指示します。これは通常、大幅な「リード」を必要としない低速のターゲットに対してのみ有効です。MCLOS は、コマンド誘導システムのサブタイプです。船舶に対する滑空爆弾やミサイル、または低速で移動するB-17 フライングフォートレス爆撃機に対する超音速のヴァッサーフォールの場合、このシステムは機能しましたが、速度が増加すると、MCLOS はほとんどの用途ですぐに役に立たなくなりました。
視線への半手動コマンド
ターゲットの追跡は自動ですが、ミサイルの追跡と制御は手動で行われます。
視線への半自動コマンド
ターゲットの追跡は手動ですが、ミサイルの追跡と制御は自動です。MCLOS に似ていますが、一部の自動システムは、オペレーターがターゲットを追跡するだけでミサイルを視線上に配置します。SACLOS の利点は、ミサイルをユーザーの目に見えない位置から発射できることと、一般的に操作がかなり簡単であることです。これは、戦車やバンカーなどの地上ターゲットに対する最も一般的な誘導形式です。
視線への自動コマンド
ターゲット追跡、ミサイル追跡および制御は自動です。
視界外からの指揮
この誘導システムは最初に使用されたものの 1 つであり、現在でも主に対空ミサイルで使用されています。このシステムでは、ターゲット トラッカーとミサイル トラッカーを異なる方向に向けることができます。誘導システムは、両方を空間内で位置特定することで、ミサイルによるターゲットの迎撃を保証します。つまり、CLOS システムのように角度座標には依存しません。距離という別の座標が必要になります。これを可能にするには、ターゲット トラッカーとミサイル トラッカーの両方がアクティブである必要があります。これらは常に自動であり、これらのシステムではレーダーが唯一のセンサーとして使用されています。SM-2MR スタンダードは、中間段階では慣性誘導されますが、発射プラットフォームに搭載された AN/SPY-1 レーダーによって提供されるレーダー リンクを介して COLOS システムの支援を受けます。
視線ビーム走行誘導
LOSBR は、通常は無線、レーダー、レーザーなどの何らかの「ビーム」を使用し、これを標的に向け、ミサイル後部の検出器でミサイルをビームの中心に保つ。ビームライディングシステムはSACLOSであることが多いが、そうである必要はない。他のシステムでは、ビームは自動レーダー追跡システムの一部である。好例は、ベトナムで使用されたRIM-8 タロスミサイルの後期型である。レーダービームを使用してミサイルを高く弧を描いて飛行させ、その後標的の航空機の垂直面で徐々に降下させ、実際の攻撃の最後の瞬間に、より正確なSARHホーミングを使用した。これにより、敵のパイロットは、自分の航空機が捜索レーダーではなくミサイル誘導レーダーに照らされていることに最低限の警告を受ける。これは信号の性質が異なるため重要な区別であり、回避行動の合図として使用される。
LOSBRは、ビームが広がるにつれて距離が長くなるにつれて不正確になるという本質的な弱点を抱えています。この点ではレーザービームライダーの方が正確ですが、いずれも短距離であり、悪天候によってレーザーの性能が低下する可能性があります。一方、SARHはターゲットまでの距離が短くなるにつれて精度が高くなるため、2つのシステムは補完的です。[4]
ホーミングガイダンス
比例ナビゲーション
比例航法（「PN」または「Pro-Nav」とも呼ばれる）は、ほとんどのホーミング空中標的ミサイルで何らかの形で使用されている誘導原理（比例制御に類似）です。[5]これは、2つの物体の直接視線の方向が変わらない場合、それらの物体は衝突コース上にあるという事実に基づいています。PNでは、ミサイルの速度ベクトルは視線の回転速度（視線速度またはLOS速度）に比例した速度で同じ方向に回転する必要があります。
レーダーホーミング
アクティブホーミング
アクティブ ホーミングでは、ミサイルのレーダー システムを使用して誘導信号を生成します。通常、ミサイルの電子機器はレーダーをターゲットに直接向けたままにし、ミサイルは自身の中心線のこの「角度」を見て誘導します。レーダーの解像度はアンテナのサイズに基づいているため、小型ミサイルでは、これらのシステムは大型のターゲット、たとえば船舶や大型爆撃機を攻撃する場合のみ有効です。アクティブ レーダー システムは、対艦ミサイルや、AIM-120 AMRAAMやR-77などの「撃って忘れる」空対空ミサイル システムで広く使用されています。
セミアクティブホーミング
セミアクティブホーミングシステムは、ミサイルのパッシブレーダー受信機と、ターゲットを「照らす」別のターゲティングレーダーを組み合わせたものです。ミサイルは通常、強力なレーダーシステムを使用してターゲットを検出した後に発射されるため、同じレーダーシステムを使用してターゲットを追跡することは理にかなっています。これにより、解像度やパワーの問題を回避し、ミサイルの重量を軽減できます。セミアクティブレーダーホーミング（SARH）は、地上発射型と空中発射型の両方の対空システムで、これまでのところ最も一般的な「全天候型」誘導ソリューションです。[6]
空中発射システムの場合、発射機はレーダーと誘導ロックを維持するためにターゲットに向かって移動し続けなければならないという欠点があります。これにより、航空機を短距離の IR 誘導 (赤外線誘導) ミサイル システムの射程内に収めることができます。現在では、「全方位」IR ミサイルは正面から「撃墜」できる能力があり、これは誘導ミサイルの初期には普及していなかったことです。船舶や移動式または固定式の地上システムの場合、発射プラットフォームの速度 (および多くの場合サイズ) により、ターゲットから「逃げる」ことや敵の攻撃を失敗させるように射程を広げることが不可能であるため、これは無関係です。
SALH はSARH に似ていますが、信号としてレーザーを使用します。もう 1 つの違いは、ほとんどのレーザー誘導兵器が砲塔に取り付けられたレーザー指示装置を使用しており、発射後の発射機の機動性を高めていることです。誘導機がどの程度の機動性を発揮できるかは、砲塔の視野と、機動中にロックオンを維持するシステムの能力に依存します。空中発射のレーザー誘導兵器のほとんどは地上目標に対して使用されるため、ミサイルを誘導する指示装置は発射機である必要はなく、別の航空機または完全に別の情報源 (適切なレーザー指示装置を装備した地上の部隊など) によって指示できます。
パッシブホーミング
赤外線ホーミングは、ターゲットから発生する熱をターゲットに誘導する受動的なシステムです。通常は対空の役割でジェットエンジンの熱を追跡するために使用されますが、対車両の役割でも一定の成功を収めています。この誘導方法は「熱追尾」と呼ばれることもあります。[6]
コントラスト シーカーは、通常白黒のビデオ カメラを使用してミサイル前方の視野を撮影し、オペレーターに提示します。発射されると、ミサイルの電子機器は、画像上で垂直方向と水平方向の両方でコントラストが最も速く変化するスポットを探し、そのスポットを視界内の一定の位置に維持しようとします。コントラスト シーカーは、AGM-65 マーベリックなどの空対地ミサイルに使用されています。これは、ほとんどの地上目標が視覚的な手段でのみ識別できるためです。ただし、コントラスト シーカーは、追跡するために強いコントラストの変化があることに依存しており、従来のカモフラージュでさえ「ロックオン」できない場合があります。
再送信ホーミング
再送信ホーミングは、「ミサイル経由追跡」または「TVM」とも呼ばれ、コマンド誘導、セミアクティブ レーダー ホーミング、アクティブ レーダー ホーミングを組み合わせたものです。ミサイルは、ターゲットで跳ね返った追跡レーダーから送信された放射線を拾い、追跡ステーションに中継します。追跡ステーションは、コマンドをミサイルに中継します。
AIガイダンス
2017年、ロシアの兵器メーカーであるタクティカルミサイル社は、人工知能を使って自ら標的を選択するミサイルを開発中であると発表した。 [7] 2019年、アメリカ陸軍も同様の技術を開発中であると発表した。[8]
GOLISシステム
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宇宙空間の目的地への誘導システムで使用されるメカニズムが何であれ、ターゲットに関する事前設定された情報が含まれている必要があります。これらのシステムの主な特徴は、ターゲット追跡装置がないことです。誘導コンピュータとミサイル追跡装置はミサイルに搭載されています。GOLISにターゲット追跡装置がないということは、必然的にナビゲーション誘導を意味します。[6]
航法誘導とは、ターゲット トラッカーのないシステムによって実行される誘導のことです。他の 2 つのユニットはミサイルに搭載されています。これらのシステムは自己完結型誘導システムとも呼ばれますが、使用されるミサイル トラッカーにより、必ずしも完全に自律的であるとは限りません。ミサイル トラッカーの機能によって、次のように細分化されます。
- 完全に自律型 - ミサイル追跡装置が外部のナビゲーション ソースに依存しないシステムであり、次のように分類できます。
- 慣性誘導
- プリセットガイダンス
- 人工的なソースに依存 – ミサイル追跡装置が人工的な外部ソースに依存する航法誘導システム:
プリセットガイダンス
プリセット誘導は最も単純なタイプのミサイル誘導である。目標までの距離と方向から、飛行経路の軌道が決定される。発射前に、この情報はミサイルの誘導システムにプログラムされ、飛行中、ミサイルはその経路をたどるように操縦される。すべての誘導コンポーネント（加速度計やジャイロスコープなどのセンサーを含む）はミサイル内に収容されており、外部情報（無線指示など）は使用されない。プリセット誘導を使用するミサイルの例としては、V-2ロケットがある。[10]
慣性誘導
慣性誘導では、高感度測定装置を使用して、既知の位置を離れた後にミサイルに加わる加速度に基づいてミサイルの位置を計算します。初期の機械式システムはあまり正確ではなく、都市規模のターゲットに命中するためには何らかの外部調整が必要でした。現代のシステムでは、 10,000 km の範囲で数メートルの精度を誇るソリッド ステート リング レーザー ジャイロが使用され、追加の入力は不要になりました。ジャイロスコープの開発は、MX ミサイルに搭載されているAIRSで最高潮に達し、大陸間距離で 100 m 未満の精度を実現しています。多くの民間航空機は、リング レーザー ジャイロスコープを使用した慣性誘導を使用しています。これは ICBM に搭載されている機械式システムほど正確ではありませんが、かなり正確な位置を特定するための安価な手段を提供します (ボーイング 707 や 747 などのほとんどの旅客機が設計された当時、GPS は現在のように広く市販されている追跡手段ではありませんでした)。今日の誘導兵器はINS、GPS、レーダー地形マッピングを組み合わせて使用することで、現代の巡航ミサイルに見られるような極めて高いレベルの精度を達成することができます。[3]
慣性誘導は、外部からの信号がなく妨害されることがないため、戦略ミサイルの初期誘導および再突入体に最も適しています。[2]さらに、この誘導方法の精度が比較的低いことは、大型の核弾頭の場合、それほど問題になりません。
天体慣性誘導
天体慣性誘導、または恒星慣性誘導は、慣性誘導と天体航法のセンサー融合、つまり情報融合です。これは通常、潜水艦発射弾道ミサイルに採用されています。発射地点が動かないため基準として使用できるサイロベースの大陸間弾道ミサイルとは異なり、SLBMは移動する潜水艦から発射されるため、必要な航法計算が複雑になり、円形誤差の可能性が高くなります。恒星慣性誘導は、潜水艦航法システムの誤差による発射条件の不確実性や、不完全な計器の較正により飛行中に誘導システムに蓄積された可能性のある誤差から生じる小さな位置および速度の誤差を修正するために使用されます。
米空軍は、非常に高速な飛行でもルートの精度と目標追跡を維持するための精密な航法システムを求めていた。[要出典]ノースロップの電子機器開発部門であるノートロニクスは、 SM-62スナークミサイル用に、天体観測によって慣性航法の誤差を修正できる天体慣性航法システム（ANS）と、不運なAGM-48スカイボルトミサイル用の別のシステムを開発していた。後者はSR-71に採用された。[11] [要検証]
発射後、恒星測位を使用して慣性誘導システムの精度を微調整します。ミサイルの精度は、誘導システムが飛行中の任意の瞬間にミサイルの正確な位置を把握しているかどうかに依存しているため、星がその位置を計算するための固定された参照点であるという事実は、精度を向上させる非常に効果的な手段となる可能性があります。
トライデントミサイルシステムでは、これは、予想される位置にある1つの星だけを検出するように訓練された単一のカメラによって達成されました（ソビエト潜水艦のミサイルは、これを達成するために2つの別々の星を追跡したと考えられています[誰が？ ]）。カメラが正しい位置に完全に揃っていない場合は、慣性システムが正確に目標に当たっていないことを示し、修正が行われます。[12]
地上誘導
TERCOM は「地形等高線マッチング」の略で、発射地点から目標までの帯状の土地の高度マップを使用し、それを機内のレーダー高度計からの情報と比較します。より高度な TERCOM システムでは、ミサイルは目標に直接飛行するのではなく、完全な 3D マップ上の複雑なルートを飛行できます。TERCOM は巡航ミサイル誘導の一般的なシステムですが、GPSシステムや、カメラを使用して土地の領域を表示し、その画像をデジタル化し、それを機内コンピューターに保存されているシーンと比較してミサイルを目標に誘導するデジタル シーン マッチング エリア相関器で あるDSMACに取って代わられつつあります。
DSMACは堅牢性に欠けると言われており、システムの内部地図に記された目立つ建物が破壊されると（先行する巡航ミサイルなどによって）航行が妨げられる。[3]
参照
参考文献
- ^ コンスタント、ジェームズ・N.（1981年9月27日）。戦略兵器の基礎：攻撃と防衛システム。Martinus Nijhoff Publishers。ISBN 9024725453。
- ^ ab シオリス、ジョージ。ミサイル誘導および制御システム。2004
- ^ abcd Zarchan, P. (2012).戦術的および戦略的なミサイル誘導（第6版）。バージニア州レストン：アメリカ航空宇宙学会。ISBN 978-1-60086-894-8。
- ^ ab [1] 2007年1月9日アーカイブ、Wayback Machine
- ^ ヤヌシェフスキー、3ページ。
- ^ abc 「第15章 誘導と制御」。アメリカ科学者連盟。
- ^ Galeon, Dom (2017-07-26). 「ロシアは自ら考えることができるAI搭載ミサイルを開発中」Business Insider . 2022年8月2日閲覧。
- ^ ハンブリング、デイビッド（2019年8月14日）。「米軍は自ら標的を見つけるAIミサイルを開発中」。ニューサイエンティスト。 2022年8月2日閲覧。
- ^ Eshel, David (2010-02-12). 「イスラエル、ミサイル防衛計画をアップグレード」Aviation Week & Space Technology 2010-02-13閲覧。
- ^ 第15章 誘導と制御
- ^ モリソン、ビル、SR-71 寄稿者、フィードバックコラム、Aviation Week and Space Technology、2013 年 12 月 9 日、p.10
- ^ 「トライデント II D-5 艦隊弾道ミサイル」 。 2014年6月23日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズのミサイル誘導に関連するメディア