誘導装置

【課題】従来の誘導装置は目標に向けて電波を送信して、目標から直接反射してきた信号を受信することにより目標信号を検出して追尾するが、目標からの反射波が海面または地表面等のクラッタを経由したマルチパス信号を受信した場合は、目標方向と異なる方向に目標がいると認識し、目標ではなくクラッタまたはマルチパスを追尾し、誤ロックすることがあった。
【解決手段】目標からの直接反射波はＨＨ信号（水平偏波による送受信）とＶＶ信号（垂直偏波による送受信）とで電力差がなく、マルチパス信号はＨＨ信号とＶＶ信号とで電力差が生じる。この電力差に基づき信号処理することにより、目標からの直接反射信号とマルチパス信号とを弁別し、弁別後の目標からの直接反射信号を用いて誘導処理を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、この受信信号から追尾する目標信号を検出し、目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導装置は、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、この受信信号に対して目標検出処理を行なうことで目標信号を検出し、距離情報、角度情報を得て、飛しょう体を目標に向けて誘導している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２１５３９号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の誘導装置は目標に向けて電波を送信して、目標から直接反射してきた信号を受信することにより目標信号を検出して追尾するが、目標からの反射波が海面または地表面等のクラッタを経由した信号を受信した場合は、目標方向と異なる方向に目標がいると認識し、目標ではなくマルチパスやクラッタを追尾し、誤ロックすることがあった。
【０００５】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、誘導装置が目標信号を検出する際に、目標からの反射信号とマルチパスとを分離し、クラッタを抑圧することができ、正確に目標を追尾することを可能とする誘導装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の誘導装置は、送信周波数信号とローカル信号を出力する発振部と、前記送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部と、水平偏波と垂直偏波の２種の偏波を備え、同一振幅レベルの水平偏波の送信信号と垂直偏波の送信信号とを時分割で目標へ送信し、目標で反射して直接戻る目標反射信号と、目標で反射したのち海面または地表面を経由して戻るマルチパス反射信号とを受信して受信信号として出力する偏波共用アンテナと、前記送信信号と前記受信信号とを切り換える送受切換部と、前記受信信号をローカル信号で周波数変換し、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、このビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を、前記水平偏波の送信信号を水平偏波で受信した水平偏波受信信号と、前記垂直偏波の送信信号を垂直偏波で受信した垂直偏波受信信号とに分離して、前記水平偏波受信信号の電力と前記垂直偏波受信信号の電力との電力差を算出する偏波電力比較部と、前記電力差に基づき、前記受信信号を、前記目標反射信号と前記マルチパス反射信号とに弁別し、前記受信信号から前記マルチパス反射信号を除去して前記目標反射信号を出力するマルチパス判定部と、前記目標反射信号に基づき、前記目標に向けて飛しょう体を誘導するための誘導信号を出力する追尾処理部と、を備えるようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、誘導装置が目標信号を検出する際に、目標からの反射信号とマルチパスとを分離することができるので、目標を正確に追尾することを可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の係わる実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図である。１は誘導装置、２は目標、３は送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を出力する発振部、４は送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する送信部、５は送信信号と受信信号を切り換える送受切換部、６は水平偏波、垂直偏波の２種の偏波を備え、偏波切換信号（図示せず）により水平又は垂直の偏波を設定し、同一の振幅レベルにある水平偏波の送信信号と垂直偏波の送信信号とを、時分割で、空間へ送信し、目標からの反射波もしくはマルチパスの反射信号を水平と垂直の偏波面で受け、受信信号として出力する偏波共用アンテナ、７は目標もしくはマルチパスの反射信号を発振部から出力されるローカル信号で周波数変換、増幅してビデオ信号を出力する受信部、８は受信部からのビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、９はディジタル信号を垂直偏波と水平偏波で差分処理する偏波電力比較部、１０は偏波電力比較された結果から目標からの反射信号とマルチパスからの反射信号を弁別し、マルチパス信号を除去するマルチパス判定部、１１はこのマルチパス信号を除去された結果から目標信号を検出する目標検出部、１２は検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し誘導装置を目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する追尾処理部である。
【０００９】
この動作を図２〜図４に基づき説明する。
図２は、偏波共用アンテナ６の各時刻の動作モードを説明する図、図３（ａ）は誘導装置の運用状況、図３（ｂ）は誘導装置が目標を追尾する角度、図４（ａ）〜（ｄ）は、目標反射信号とマルチパス反射信号との判別を説明する図である。
図３（ａ）において、１は目標に向けて飛しょうする飛しょう体３０に備えられた誘導装置、２は誘導装置１が補足・追尾する目標である。誘導装置１は、空間に向けて送信波１０１を放射する。誘導装置１は、送信波１０１が目標２で反射した反射波のうち、誘導装置１に直接とどく目標２からの反射波（目標反射波）１０１ａ、及び、目標２で反射したのち海面または地表面１３を経由してから誘導装置１にとどくマルチパス反射波１０１ｂを受信する。この時、目標反射波の入射角はＡ（ｄｅｇ）、マルチパス反射波１０１ｂの入射角はＢ（ｄｅｇ）となる。誘導装置１は反射波の中から目標からの反射波（目標反射波）１０１ａのみを検出して入射角Ａ（ｄｅｇ）方向にいる目標２に向かって飛しょうする。
【００１０】
次に、誘導装置１が反射波の中から目標からの反射波（目標反射波）１０１ａのみを検出して入射角Ａ（ｄｅｇ）方向にいる目標２に向かって飛しょうする動作について説明する。。
誘導装置１は偏波共用アンテナ６により、水平偏波による送受信、垂直偏波による送受信を行う。
図２に、偏波共用アンテナ６の動作モードを示す。偏波共用アンテナ６は、同一の振幅レベルの水平偏波の送信信号と垂直偏波の送信信号とを時分割で送信する。目標からの反射波もしくは目標以外のクラッタからの反射信号を水平と垂直の偏波面で受けて受信信号として出力する。図２で、ＨＨ信号は水平偏波送信に対する水平偏波受信信号、ＶＶ信号は垂直偏波送信に対する垂直偏波受信信号、ＶＨ信号は垂直偏波送信に対する水平偏波受信信号、ＨＶ信号は水平偏波送信に対する垂直偏波受信信号を表す。１つのインターバルにおいて、ＨＨ信号、ＶＶ信号、ＶＨ信号、ＨＶ信号の４種類の受信信号を取得する。偏波共用アンテナ６は各インターバル（インターバル１、２、・・・）ごとに送受信角度を変えることで空間を走査して、水平偏波による送受信、垂直偏波による送受信を順次行う。これらの受信信号は、受信部７で周波数変換、増幅、位相検波し、Ａ/Ｄ変換部８でディジタル信号に変換し、偏波電力比較部９で差分処理を行ない、マルチパス判定部１１で偏波電力比較結果からマルチパス信号を弁別除去し、目標検出部１１でマルチパス除去結果から目標信号を検出して、追尾処理部１２で目標の距離、速度、角度情報を計算し誘導装置を目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する。
【００１１】
図４（ａ）は、ＶＶ信号における時間に対する受信電力の形状の一例、図４（ｂ）は、ＨＨ信号における時間に対する受信電力の形状の一例を示す図である。図４（ｃ）に、１つのインターバル中で受信したＨＨ信号とＶＶ信号とを、縦軸を受信電力、横軸を時刻として、水平偏波による送信開始時刻と垂直偏波による送信開始時刻とを同時刻として重ねて表示した図を示す。誘導装置１に搭載されている偏波共用アンテナ６により送受信された目標２からの反射波（目標反射波）１０１ａは、図４（ｃ）に示すように、ＨＨ信号とＶＶ信号との間で電力差が発生しない。一方、目標２からの反射波が海面または地表面１２を経由してきたマルチパス反射波１０１ｂは、目標での反射と海面または地表面１２での反射の２度の反射が起こっており、海面または地表面１２での反射においては、水平偏波と垂直偏波とでフレネル反射率が異なることから、ＨＨ信号とＶＶ信号との間で電力差が発生する。
【００１２】
偏波信号処理部９は、ＨＨ信号とＶＶ信号の差（電力差）を算出する。目標２からの直接反射波は図４（ｃ）に示すように電力が同じであるため、電力差が生じないが、海面や地表面１３を経由してきたクラッタ反射波はＨＨ信号とＶＶ信号との間に電力差が生じる。図４（ｄ）は、横軸に水平/垂直の両偏波による送信開始時刻からの時刻、縦軸にＨＨ信号とＶＶ信号との電力差（＝ＨＨ信号の電力-ＶＶ信号の電力）をとったときの図である。このように、ＨＨ信号とＶＶ信号とで差分処理を行うことにより、目標２からの反射波（目標反射波）１０１ａとマルチパス反射波１０１ｂとを弁別することが可能となる。
マルチパス判定部１０は、ＨＨ信号とＶＶ信号とで差分処理を行った結果に基づき、目標反射波１０１ａとマルチパス反射波１０１ｂとを判別する。判別においては、例えば、ＨＨ信号の電力とＶＶ信号の電力とで差分をとり、所定の値以上となった受信信号はマルチパスの反射波であると判断する。
目標検出部１１は、マルチパス信号が除去された結果から目標信号を検出し、追尾処理部１２は検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し誘導装置を目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する
【００１３】
このように実施の形態１によれば、誘導装置１が目標２を追尾する際にマルチパスの反射波の影響を受けないため、目標を正確な角度で追尾することができ、誘導性能が向上する。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態２では、飛しょう体３０が目標２の上空真上に近い領域にいて、誘導装置１が高角度から目標２を追尾しているときに目標信号を検出する例について説明する。
図５はこの発明の実施の形態２を示す構成図であり、１４は偏波信号処理部であり、１〜１２は、実施の形態１で説明したものと同じものである。
偏波信号処理部１４は、文献（特開２００３−１８５７３３）に記載の目標検出装置であり、ＨＨ信号とＶＶ信号とＨＶ信号（あるいは、ＶＨ信号）を用いてクラッタ信号を除去する。マルチパス判定部１０は、クラッタ信号を除去した後のクラッタ除去結果と偏波電力比較部９において垂直偏波と水平偏波で差分処理した結果とを用いて、クラッタ除去結果からマルチパス反射信号を除去する。目標検出部１１は、マルチパス判定部１０が出力するマルチパス反射信号を除去した後の結果から目標信号を検出する。
【００１５】
この動作を図６〜図８に基づき説明する。
図６は、誘導装置の運用を示す図である。飛しょう体３０は目標２の上空真上に近いエリアにいて、誘導装置１が高角度から目標２を追尾している。誘導装置１が高角度から目標２を追尾する場合では、送信波１０１が海面または地表面で反射するクラッタ反射波１０１ｃの強度が強い状況となる。高角度から目標２を追尾していること以外は実施の形態１での説明と同じである。図７は、誘導装置の受信波の受信電力を示す図であり、図７（ａ）と図７（ｂ）はＨＨ信号とＶＶ信号の受信電力を示すものである。図７（ａ）、（ｂ）はクラッタの多い環境下における目標反射信号、マルチパス反射信号、クラッタの混在するＨＨ信号及びＶＶ信号である。偏波信号処理部１４は、受信信号に混在するクラッタ信号を抑圧する。図７（ａ）、図７（ｂ）において、クラッタを抑圧した結果が図７（ｃ）である。
【００１６】
偏波信号処理部１４の構成の一例を図８に示す。偏波信号処理部１４は、文献（特開２００３−１８５７３３）に記載の目標検出装置であり、観測散乱ベクトル蓄積器１４１と適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路１４２と閾値回路１４３とを備える。観測散乱ベクトル蓄積器１４１は、Ａ/Ｄ変換部８が出力するディジタル信号において、目標の各分解能セルごとに観測散乱ベクトルを格納する。適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路１４２は、注目セルの近傍の複数セルにおける散乱ベクトルからクラッタ共分散行列を推定し、共分散行列の固有値解析を行って、最も電力の大きい主成分についてはその電力を抑圧し、それ以外の成分については平均電力で正規化された電力を出力する。閾値回路１４３は、フィルタ回路の出力電力を事前に設定した閾値と比較して目標とクラッタの判別を行う。このようにして目標とクラッタとの判別を行い、受信波からクラッタを抑圧したクラッタ抑圧結果を、マルチパス判定部に出力する。
【００１７】
図７（ｄ）は、図７（ａ）と（ｂ）を用いて電力の差分処理後の結果である。マルチパス判定部１０以降が行う処理については実施の形態１と同様である。マルチパス判定部１０は、ＨＨ信号とＶＶ信号の差分処理を行うことにより、クラッタ抑圧結果からマルチパスの反射波を弁別する。このようにして、クラッタ抑圧実施後の信号からマルチパスを除去し、目標反射信号を抽出する。
【００１８】
このように実施の形態２によれば、誘導装置が目標を追尾する際に、誘導装置の目標追尾する角度によるクラッタの大小及びマルチパスの影響を受けず、目標信号のみを検出することが可能となり、耐クラッタ抑圧性能、目標検出性能及び、誘導性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る誘導装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る誘導装置の偏波共用アンテナの動作モードを説明する図である。
【図３】（ａ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置の運用を示す図である。（ｂ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置の目標を追尾する角度を示す図である。
【図４】（ａ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置が受信するＶＶ信号の受信電力を示す図である。（ｂ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置が受信するＨＨ信号の受信電力を示す図である。（ｃ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置が受信するＶＶ/ＨＨ信号の受信電力を示す図である。（ｄ）この発明の実施の形態１に係る誘導装置が受信する各偏波の受信信号の電力差分を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る誘導装置の構成を示す図である。
【図６】（ａ）この発明の実施の形態２に係る誘導装置の運用を示す図である。（ｂ）この発明の実施の形態２に係る誘導装置の目標を追尾する角度を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る誘導装置が受信する受信信号を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る偏波信号処理部の構成の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１誘導装置、２目標、３発振部、４送信部、５送受信切換部、６偏波共用アンテナ、７受信部、８Ａ／Ｄ変換部、９偏波電力比較部、１０マルチパス判定部、１１目標検出部、１２追尾処理部、１３海面または地表面、１４偏波信号処理部、３０飛しょう体、１０１送信波、１０１ａ目標からの反射波（目標反射波）、１０１ｂマルチパス反射波、１０１ｃクラッタ反射波。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信周波数信号とローカル信号を出力する発振部と、
前記送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部と、
水平偏波と垂直偏波の２種の偏波を備え、同一振幅レベルの水平偏波の送信信号と垂直偏波の送信信号とを時分割で目標へ送信し、目標で反射して直接戻る目標反射信号と、目標で反射したのち海面または地表面を経由して戻るマルチパス反射信号とを受信して受信信号として出力する偏波共用アンテナと、
前記送信信号と前記受信信号とを切り換える送受切換部と、
前記受信信号をローカル信号で周波数変換し、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、
このビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタル信号を、前記水平偏波の送信信号を水平偏波で受信した水平偏波受信信号と、前記垂直偏波の送信信号を垂直偏波で受信した垂直偏波受信信号とで分離して、前記水平偏波受信信号の電力と前記垂直偏波受信信号の電力との電力差を算出する偏波電力比較部と、
前記電力差に基づき、前記受信信号を、前記目標反射信号と前記マルチパス反射信号とに弁別し、前記受信信号から前記マルチパス反射信号を除去して前記目標反射信号を出力するマルチパス判定部と、
前記目標反射信号に基づき、前記目標に向けて飛しょう体を誘導するための誘導信号を出力する追尾処理部と、を備えることを特徴とした誘導装置。
【請求項２】
送信周波数信号とローカル信号を出力する発振部と、
前記送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部と、
水平偏波と垂直偏波の２種の偏波を備え、同一振幅レベルの水平偏波の送信信号と垂直偏波の送信信号とを時分割で空間へ送信し、目標で反射して直接戻る目標反射信号と、目標で反射したのち海面または地表面を経由して戻るマルチパス反射信号と、送信信号が海面または地表面で反射して戻るクラッタ信号とを受信して受信信号として出力する偏波共用アンテナと、
前記送信信号と前記受信信号とを切り換える送受切換部と、
前記受信信号をローカル信号で周波数変換し、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、
このビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記ディジタル信号を、前記水平偏波の送信信号を水平偏波で受信した水平偏波受信信号と、前記垂直偏波の送信信号を垂直偏波で受信した垂直偏波受信信号とで分離して、前記水平偏波受信信号の電力と前記垂直偏波受信信号の電力との電力差を算出する偏波電力比較部と、
観測散乱ベクトル蓄積器と適応型ポラリメトリックノッチフィルタ回路と閾値回路とを備えて、前記ディジタル信号において前記クラッタ信号を判別して前記クラッタ信号を抑圧したクラッタ抑圧結果を出力する偏波信号処理部と、
前記クラッタ抑圧結果と前記電力差とを用いて、前記電力差が所定の値より大きい場合にマルチパス反射信号と判断して前記クラッタ抑圧結果から前記マルチパス反射信号を除去して前記目標反射信号を出力するマルチパス判定部と、
前記目標からの反射信号に基づき、前記目標に向けて飛しょう体を誘導するための誘導信号を出力する追尾処理部と、を備えることを特徴とした誘導装置。

【図１】