テルコム

地形等高線マッチング（TERCOM）は、主に巡航ミサイルに用いられる航法システムです。地形の等高線図と、機体に搭載されたレーダー高度計による飛行中の測定値を比較します。TERCOMシステムは、慣性航法システム（INS）と比較してミサイルの精度を大幅に向上させます。精度の向上により、TERCOMを搭載したミサイルは障害物に接近し、一般的に低高度で飛行できるため、地上レーダーによる探知が困難になります。

説明

光学輪郭マッチング

グッドイヤー・エアクラフト社がMGM-13メイスに搭載したATRAN（自動地形認識航法）システムは、最も初期のTERCOMシステムとして知られていました。1952年8月、航空資材司令部はグッドイヤーATRANとMGM-1マタドールの統合に着手しました。この統合により、1954年6月に生産契約が締結されました。ATRANは妨害されにくく、射線による航行距離制限もありませんでした。しかし、レーダーマップの入手状況によって航行距離は制限されていました。やがて、地形図からレーダーマップを作成することが可能になりました。

地図の作成には、航空機による経路飛行が必要でした。航空機に搭載されたレーダーは固定角度に設定され、前方の地形を水平走査しました。返送信号のタイミングから地形までの距離が示され、振幅変調（AM）信号が生成されました。この信号は光源に送られ、35mmフィルムに記録されました。フィルムは指定されたタイミングで巻き上げられ、撮影されました。このフィルムは現像・複製され、複数のミサイルに使用されました。

ミサイルでは、同様のレーダーが同じ信号を発していました。別のシステムは、フィルムのフレームを光電セルでスキャンし、同様のAM信号を発していました。スキャン中の輝度が急激に変化する点（これは簡単な電子回路で容易に検出可能）を比較することで、システムはミサイルの左右の軌道を経路探知機の軌道と比較することができました。2つの信号間の誤差が、ミサイルをプログラムされた飛行経路に戻すために必要な自動操縦装置の修正を促しました。

高度マッチング

現代のTERCOMシステムは、ミサイルが飛行する地表の高度に基づき、ミサイルのレーダー高度計で測定し、それをミサイルの航空電子機器メモリに記録された地形高度マップの測定値と比較するという異なる概念を採用しています。TERCOMの「マップ」は、選択されたサイズの正方形の連続で構成されています。より少数の大きな正方形を使用することでメモリを節約できますが、精度は低下します。このようなマップは、通常、レーダーマッピング衛星からのデータから作成されます。

レーダー高度計は、海面からの絶対高度ではなく、ミサイルと地形との距離を測定するため、データにおける重要な指標は、正方形ごとの高度変化です。ミサイルのレーダー高度計は、測定値を小さなバッファに送り込みます。バッファは、一定期間にわたって測定値を定期的に「ゲート」し、平均化して単一の測定値を生成します。バッファに保持された一連の数値は、地図に保持されているものと同様の測定値の帯を生成します。バッファ内の一連の変化は、地図の値と比較され、高度変化が一致する領域を探します。これにより、位置と方向が算出されます。誘導システムはこの情報を用いて、ミサイルの飛行経路を修正することができます。

目標地点までの巡航飛行中は、システムの精度は地形の影響を回避できる程度で十分です。そのため、これらのエリアでは地図の解像度は比較的低くても構いません。ターミナルアプローチ部分のみ高解像度が必要となり、通常は衛星測位システムで利用可能な最高解像度でエンコードされます。

テインズ

1960年代から70年代にかけての大容量記憶装置のメモリ容量は限られており、アクセス時間も遅かったため、ミサイルサイズのパッケージに保存できる地形データの量は、飛行全体を網羅するには少なすぎました。代わりに、地形情報の小さな断片が保存され、従来の慣性プラットフォームを定期的に更新するために使用されました。TERCOMと慣性航法を組み合わせたこれらのシステムは、TERCOM支援慣性航法システム（TAINS）と呼ばれることもあります。

利点

TERCOMシステムの利点は、飛行距離に依存しない精度を提供することです。慣性システムは「測位」後、ゆっくりとドリフトし、距離が長くなると精度が低下します。TERCOMシステムは飛行中に一定の測位情報を受信するため、ドリフトが発生しません。しかし、その絶対的な精度は、通常数メートル単位のレーダーマッピング情報の精度と、解像度が上昇するにつれて高度計データと地図を十分な速さで比較できるプロセッサの能力に依存します。このため、第一世代のTERCOMシステムは一般的に数百メートル単位の目標に限定され、核弾頭の使用に限定されます。通常弾頭を使用するにはさらなる精度が必要となり、追加の端末誘導システムが必要になります。

デメリット

当時のデータストレージと計算システムは限られていたため、発射地点を含め、ルート全体を事前に計画する必要がありました。ミサイルが予期せぬ場所から発射されたり、コースを大きく外れて飛行したりした場合、地図に含まれる地形の上空を通過することはなく、行方不明になります。INSシステムは、最初のパッチの大まかなエリアまで飛行することを可能にしますが、大きな誤差は修正できません。そのため、初期のTERCOMベースのシステムは、 GPSなどのより現代的なシステムに比べて柔軟性がはるかに低くなっていました。GPSは、任意の場所から任意の場所を攻撃するように設定でき、事前記録情報を必要としないため、発射直前に目標を指定できます。

コンピューティングとメモリの改善、そして世界規模のデジタル標高マップの利用可能性によって、TERCOM データが小さなパッチに限定されなくなり、側方監視レーダーの利用可能性によって、保存されている等高線データと比較するためにはるかに広いエリアの地形等高線データを取得できるようになり、この問題は軽減されました。

他の誘導システムとの比較

DSMAC、デジタルシーンマッチングエリア相関器

DSMACは、カメラ入力を使用して位置を特定し、ミサイルをリアルタイムで誘導できた初期のAIでした。DSMACはトマホーク ブロックII以降に使用され、第一次湾岸戦争でその性能が実証されました。このシステムは、飛行中のカメラ入力をスパイ衛星画像から計算された地図と比較することで機能しました。DSMAC AIシステムは画像のコントラストマップを計算し、それをバッファに結合して平均化しました。次に、この平均値を、スパイ衛星画像を変換して低空から見たルートとターゲットの見え方をシミュレートする大型メインフレームコンピュータで事前に計算された保存済みマップと比較しました。データは同一ではなく、季節やその他の予期しない変化や視覚効果によって変化するため、ミサイルに搭載されたDSMACシステムは、変更の有無にかかわらず、地図が同じかどうかを比較して判断する必要がありました。地図の違いをうまく除外し、残りの地図データを使用して位置を特定できました。推定座標を単純に攻撃するのではなく、目標を視覚的に識別する能力により、その精度は湾岸戦争中のGPS誘導兵器を上回りました。[ 1 ]

これらのシーン比較システムが最初に発明された1950年代から、TERCOMが広く配備された1980年代にかけて、メモリと処理能力が大幅に向上したことで、問題の本質は大きく変化しました。現代のシステムは、異なる方向から見た標的の多数の画像を保存でき、多くの場合、画像合成技術を用いて画像を計算できます。同様に、CCDなどの固体技術の導入により、ライブイメージングシステムの複雑さは大幅に軽減されました。これらの技術の組み合わせにより、デジタルシーンマッピングエリア相関器（DSMAC）が開発されました。DSMACシステムは、通常弾頭による点攻撃を可能にする終末誘導システムとしてTERCOMと組み合わせられることがよくあります。

MGM-31パーシング II、SS-12 スケールボードテンプ SM、およびOTR-23 オカは、ターミナル誘導のために、衛星または航空機によって取得されたレーダー地形図と、機内のアクティブ レーダーから受信した目標の地形に関する情報を比較する、DSMAC (デジタル相関器ユニット DCU) のアクティブ レーダー ホーミング バージョンを使用しました。

衛星ナビゲーション

巡航ミサイルを航行させるもう一つの方法は、精度が高く安価な衛星測位システムを利用することです。しかし残念ながら、衛星に依存しています。衛星が妨害（破壊など）を受けたり、衛星信号が妨害（妨害妨害など）を受けたりすると、衛星航法システムは機能しなくなります。したがって、GPS/GLONASS/BeiDou/Galileoベースの航法は、技術的に未熟な敵との紛争において有用です。一方、技術的に進歩した敵との紛争に備えるには、TAINSとDSMACを搭載したミサイルが必要です。

TERCOMナビゲーションを採用したミサイル

TERCOM システムを採用している巡航ミサイルには以下のものがあります。

参照

参考文献

  1. ^ Irani, Geoffrey B.; Christ, James P. (1994). 「トマホークシーンマッチングのための画像処理」(PDF) .ジョンズホプキンスAPLテクニカルダイジェスト. 15 (3). ジョンズホプキンス大学: 250–264 .
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