説明

誘導装置

【課題】 自らは電波を放射せずにレーダなどの電波源からの電波を受信して、この受信信号に対して追尾する誘導装置において、継続的に電波を受信できるかどうかは電波源の挙動次第であり、目標が消失し追尾が継続できない場合がある。目標が消失した要因としては、電波源が周波数を変更し受信帯域幅外の周波数になった可能性や、レーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している可能性等が考えられるが、前者、後者を同時に捜索することが非常に困難である。
【解決手段】 SUM系受信帯域とDIF系受信帯域を別々に制御することで、異なる周波数帯域を同時に捜索することを可能とする。これにより、電波源からの電波放射状況の影響が軽減され捜索性能が向上するとともに、追尾時間が長くなることになるため、誘導性能の向上が可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は自らは電波を放射せずにレーダなどの電波源からの電波を受信して、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、この受信信号に目標検出処理を行ない、目標信号を検出し、角度情報、速度情報、距離情報を得て、飛しょう体を目標に向けて誘導している。このような誘導装置の一例として、誘導装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】特開2003−215239号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、自らは電波を放射せず、目標のレーダなどの電波源からの電波を受信しこの受信信号に対して追尾する誘導装置では、継続的に電波を受信できるか否か電波源の挙動次第であり目標が消失し追尾が継続できない場合が起こり得る。目標が消失する要因として、電波源が周波数を変更し受信帯域幅外の周波数になった可能性やレーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している可能性等が挙げられるが、目標の電波源がこのような挙動をした場合は、目標を捜索し追尾することが非常に困難となる。
【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、目標の電波源が周波数を変更し受信帯域幅外の周波数になった場合やレーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している場合であっても目標の捜索を可能として、目標を継続的に追尾して誘導する誘導装置を得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、目標が発する電波を受信して前記目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置であって、目標が発する電波を上下左右の4象現に分割したアンテナで受信するアンテナ部と、前記4象現のアンテナで各々受信した電力を加算したSUM信号と、前記4象現のアンテナのうち上下あるいは左右のアンテナで各々受信した電力を減算したDIF信号と、を出力するモノパルス比較部と、前記SUM信号を所定の周波数を有するSUM信号用ローカル信号でダウンコンバートするSUM用受信部と、前記DIF信号を所定の周波数を有するDIF信号用ローカル信号でダウンコンバートするDIF用受信部と、ダウンコンバート後の前記SUM信号とDIF信号との比に基づき前記目標に対する角度の角度誤差を算出する目標検出部と、前記角度誤差に基づき誘導信号を計算する誘導信号計算部と装置全体の動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記目標検出部が目標を検出している間は、前記SUM信号用ローカル信号の周波数と前記DIF信号用ローカル信号の周波数とを同一周波数に設定して誘導信号計算部に対して前記誘導信号を算出させ、前記目標検出部が目標を検出できない場合は、前記DIF信号用ローカル信号の周波数を前記SUM信号用ローカル信号の周波数と異なる周波数に設定して前記目標検出部に対して目標を捜索させる。
【発明の効果】
【0007】
この発明の誘導装置によれば、目標の電波源が周波数を変更し受信帯域幅外の周波数になった場合やレーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している場合であっても、目標を継続的に追尾して、目標に向けて誘導することができる。
【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はこの発明の誘導装置の実施の形態1を示す構成図である。図1において、誘導装置1は飛しょう体等に搭載され、目標2からの反射波の信号を受信しモノパルス演算によりこれらの受信信号から電力の和(以下、SUM信号という)及び2種類の差(以下、DIF信号という)を取得し、これらSUM信号とDIF信号に基づき目標2に向けて誘導する。なお、モノパルス演算によりSUM信号とDIF信号を出力する手法については例えば特許文献2(特開2002-55160号公報)等に記載がありその詳細は省略する。
【0009】
本実施の形態の誘導装置1は、SUM信号用のローカル信号を出力するSUM系用局部発振部3と、DIF信号用のローカル信号を出力するDIF系用局部発振部4と、目標からの信号を受信するアンテナ部5、アンテナ部5で受信した4象現の信号の和と差をとることで、SUM信号及びDIF信号を生成するモノパルス比較部6と、モノパルス比較部6からのSUM信号及びDIF信号の出力を切換える受信信号切換え部7と、受信信号切換え部7からの信号をSUM系用局部発振部3から出力されるSUM系用ローカル信号で周波数変換及び増幅をしてビデオ信号を出力するSUM系用受信部8と、受信信号切換え部7からの信号をDIF系用局部発振部4から出力されるDIF系用ローカル信号で周波数変換及び増幅をしてビデオ信号を出力するDIF系用受信部9と、SUM系用受信部8からのSUM系のビデオ信号をディジタル信号に変換するSUM系用A/D変換部10と、DIF系用受信部9からのDIF系のビデオ信号をディジタル信号に変換するDIF系用A/D変換部11と、SUM系用A/D変換部10、及び、DIF系用A/D変換部11から入力されるディジタル信号に変換されたビデオ信号から目標の検出を行う目標検出部12と、検出した目標信号から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誘導信号計算部13と、誘導装置全体の動作を制御する制御部14から構成される。
【0010】
目標からの電波を受信した誘導装置1は、モノパルス比較部6が出力するSUM信号とDIF信号の比(=Re(DIF/SUM))を算出して目標への角度誤差εを取得し、この角度誤差εに基づき、飛しょう体を目標に向けて誘導する。
【0011】
次に、誘導装置1の動作について図を参照して説明する。
図2は目標の電波源の信号(以下、目標信号という)到来状況を説明する図である。また図4は、誘導装置1が目標2を追尾する追尾フローを説明する図である。
図2(a)は目標信号の周波数が受信帯域内にあって飛しょう体の誘導装置1が目標信号を検出可能な状態を示している。
初期設定では、SUM系受信帯域とDIF系受信帯域は一致するよう設定されている。モノパルス比較部6はアンテナ部5のアンテナを上下左右の4象現に分割して、各象現の電力を加算することでSUM系信号を作り出すことや上下の象現または左右の象現の電力を減算することでDIF系信号を作り出す処理を行う部分であり、アンテナ部5が受信した(S001)電波を元にモノパルス比較処理を行い、算出したSUM系信号とDIF系信号を受信信号切替部7に出力する(S002)。
受信信号切替部7の切替スイッチ7はDIF信号を受信する側に接続されており、SUM系用受信部8はSUM信号を受信し、DIF系用受信部9がDIF信号を受信する。
【0012】
SUM系用受信部8は、SUM信号をSUM系用局部発振部3が出力するSUM系用ローカル信号とミキシングすることでダウンコンバートする(S003)。SUM系用局部発振部3では、他に設けたレーダ装置等が取得した目標信号に関する事前の周波数情報(f0)に基づき、予め制御部14によって発振周波数(f0)が設定されている。
SUM系用A/D変換部10はダウンコンバート後の信号をサンプリングしデジタルデータに変換する(S004)。
【0013】
目標検出部12はSUM系用A/D変換部10が出力するA/D変換後のデータについてFFT処理を行い(S005)、目標検出処理を開始し、ドップラ周波数を算出して目標2の相対速度等を取得する(S006)。
ステップS006において目標2が検出されればこの追尾フローを継続し、目標2が検出されなければ、後で説明する捜索フロー(図5)に移行する。
【0014】
一方、DIF系用受信部9は、DIF信号をDIF系用局部発振部4が出力するDIF系用ローカル信号とミキシングすることでダウンコンバートする(S008)。DIF系用局部発振部4では、SUM系用局部発振部3と同じく、他に設けたレーダ装置等が取得した目標信号に関する事前の周波数情報(f0)に基づき、予め制御部14によって発振周波数(f0)が設定されている。
DIF系用A/D変換部11はダウンコンバート後の信号をサンプリングしデジタルデータに変換する(S009)。
目標検出部12はDIF系用A/D変換部11が出力するA/D変換後のデータについてFFT処理を行う(S010)。
【0015】
次に目標検出部12は、SUM系及びDIF系のFFTデータからモノパルス演算を実施し、目標の角度誤差を算出する(S011)。
具体的には、モノパルス比較器出力のSUM系信号(Σ)とDIF系信号(Δ)を使用し、ε=Re(Σ/Δ)により角度誤差(ε)を算出する。
【0016】
誘導信号計算部13は角度誤差をもとに誘導信号を計算し、飛しょう体を目標2に向けて誘導する。
目標検出部12が目標を検出している間は、上記のように図4のステップS001〜S011の工程を繰り返し、継続することで、飛しょう体を誘導することができる。
【0017】
一方、ステップS007において目標2が検出できなくなると、目標信号を捜索するため捜索フローに移行する。
【0018】
次に、追尾フローにおいて目標2が検出できないときに、目標を捜索する目標捜索方法について説明する。
目標追尾を開始した時点で目標2が検出できない原因として主に次の2つの可能性が考えられる。1つは相手目標の電波源がSUM系受信帯域幅外の周波数である可能性であり、他の1つはレーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している可能性である。
また、目標を追尾中に、今まで検出できていた目標2が検出できなくなった原因としても上記2つの可能性が考えられる。すなわち、相手目標の電波源が周波数を変更しSUM系受信帯域幅外の周波数になった可能性であり(図2(b)参照)、他の1つは、レーダのスキャン周期の影響で受信電力が低下している可能性である(図2(c)参照)。
【0019】
目標2が目標検出部12で検出できない場合の対応として、目標の電波源の周波数が変更され受信帯域外となったことが原因であると仮定すると(図2(b))、受信帯域を走査し、現在の受信帯域外の帯域で目標の電波源の周波数を捜索することが挙げられる。しかしながら、目標検出ができない真の要因が目標の電波源が電波を送信するスキャン周期が変更されたことであれば、受信帯域を走査して目標の電波源の周波数を捜索する方法では目標からの電波を検出すること難しい。
一方、スキャン周囲が変更されたことが原因であると仮定すると(図2(c))、対策として電波の積分時間を長く設定することが挙げられる。しかしながら、真の要因が目標の周波数が変更され受信帯域外となったことであれば、電波の積分時間を長く設定する方法では目標を検出することはできない。
【0020】
そこで、本実施の形態では、SUM系の受信帯域は固定、DIF系の受信帯域は可変として目標2の捜索を実施する。
図5は本実施の形態の捜索フローを説明する図である。
追尾フローにおいて目標検出ができない場合(図4のS007)、捜索フローに移行する。受信信号切替部7の切替スイッチ7をSUM信号を受信する側に接続し、DIF系のローカル信号の周波数を変更する(S101)。周波数の変更は、例えば、隣接する周波数帯域から順に、徐々に離れた周波数帯域に設定していく方法や、他に設けたレーダ装置からの情報で、変更された周波数帯域が想定される場合はその周波数を優先的に設定する等により行う。
SUM系の受信帯域は固定とし、DIF系の受信帯域のみを変更した設定で、受信した電波について(S102)モノパルス比較を行い、SUM信号とDIF信号を出力する(S103)。
【0021】
SUM系用受信部8は、固定周波数のSUM系用ローカル信号とミキシングしてダウンコンバートする(S104)。SUM系用A/D変換部10はダウンコンバートした信号をデジタルデータに変換し、目標検出部12はこのデジタルデータをFFT変換(S106)した後の信号について目標検出を行う。SUM系用受信部8と平行して、DIF系用受信部9は、先に周波数を変更(S101)したローカル信号とミキシングすることでダウンコンバートする(S108)。DIF系用A/D変換部11はデジタルデータに変換し(S109)、目標検出部12はこのデジタルデータをFFT変換(S110)した後の信号について目標検出を行う(S111)。
【0022】
目標検出部12は、SUM信号に基づいて実施した目標検出処理(S107)結果と、DIF信号に基づいて実施した目標検出処理(S111)結果において、一方の目標検出処理により目標を検出したか否かを判定する(S112)。判定の結果、目標の検出がなければ、DIF系用ローカル信号の周波数を変更する(S114)。周波数の変更は、S101のステップと同様に、例えば、隣接する周波数帯域から順に、徐々に離れた周波数帯域に設定していく方法や、他に設けたレーダ装置からの情報で、変更された周波数帯域が想定される場合はその周波数を優先的に設定する等により行う。周波数変更後にステップS102に移行し、ステップS112まで同じ処理を行う。
一方、ステップS112の判定において、一方の目標検出処理により目標を検出した場合は目標検出のあった周波数を抽出し、SUM系用局部発振部3及びDIF系用局部発振部4の周波数をこの抽出した周波数に設定する(S113)。例えば、周波数を変更したDIF系用局部発振部4が出力するDIF系用ローカル信号でダウンコンバートした信号に基づき目標を検出した場合は、SUM系用局部発振部3及びDIF系用局部発振部4の周波数をこの抽出した周波数に設定する。このタイミングで、受信信号切替部7の切替スイッチ7をDIF信号を受信する側に接続し直す。
【0023】
このようにして、SUM系用局部発振部3及びDIF系用局部発振部4の周波数を目標を検出した周波数に設定すると、再び、図4で示す追尾フローのS001のステップに移行する。
目標を検出したのち再び追尾フローに移行すると、図4のステップS001以降のフローに従い処理され、目標検出部12は角度誤差εを算出する。そして、誘導信号計算部13は角度誤差εを用いて飛しょう体を目標2に向けて誘導する誘導信号を計算する。
【0024】
このように本実施の形態の誘導装置によれば、目標2の電波放射状況の影響を軽減し捜索性能を向上することが可能となる。また、捜索性能が向上することは即ち追尾時間が長くなることになるため、誘導性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】実施の形態1における誘導装置のブロック図である。
【図2】実施の形態1における誘導装置が目標を追尾中の電波の到来状況を示す図である。
【図3】実施の形態1における誘導装置が目標を捜索中の電波の到来状況を示す図である。
【図4】実施の形態1の誘導装置が目標を追尾する追尾フローを説明する図である。
【図5】実施の形態1の誘導装置が目標を捜索する捜索フローを説明する図である。
【符号の説明】
【0026】
1 誘導装置、2 目標、3 SUM系用局部発振部、4 DIF系用局部発振部、5 アンテナ部、6 モノパルス比較部、7 受信信号切換え部、8 SUM系用受信部、9 DIF系用受信部、10 SUM系用A/D変換部、11 DIF系用A/D変換部、12 目標検出部、13 誘導信号計算部、14 地表面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
目標が発する電波を受信して前記目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置であって、
目標が発する電波を上下左右の4象現に分割したアンテナで受信するアンテナ部と、
前記4象現のアンテナで各々受信した電力を加算したSUM信号と、前記4象現のアンテナのうち上下あるいは左右のアンテナで各々受信した電力を減算したDIF信号と、を出力するモノパルス比較部と、
前記SUM信号を所定の周波数を有するSUM信号用ローカル信号でダウンコンバートするSUM用受信部と、
前記DIF信号を所定の周波数を有するDIF信号用ローカル信号でダウンコンバートするDIF用受信部と、
ダウンコンバート後の前記SUM信号とDIF信号との比に基づき前記目標に対する角度の角度誤差を算出する目標検出部と、
前記角度誤差に基づき誘導信号を計算する誘導信号計算部と
装置全体の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記目標検出部が目標を検出している間は、前記SUM信号用ローカル信号の周波数と前記DIF信号用ローカル信号の周波数とを同一周波数に設定して誘導信号計算部に対して前記誘導信号を算出させ、
前記目標検出部が目標を検出できない場合は、前記DIF信号用ローカル信号の周波数を前記SUM信号用ローカル信号の周波数と異なる周波数に設定して前記目標検出部に対して目標を捜索させることを特徴とする誘導装置。
【請求項2】
前記DIF用受信部が受信する信号を、前記SUM信号あるいは前記DIF信号に切り替えるスイッチを有する受信信号切替部を備え、
前記受信信号切替部は、前記目標検出部が目標を検出している間は前記スイッチを前記DIF信号に切り換え、前記目標検出部が目標を検出できない場合は前記スイッチを前記SUM信号に切り換えることを特徴とする請求項1記載の誘導装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2010−14433(P2010−14433A)
【公開日】平成22年1月21日(2010.1.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−172509(P2008−172509)
【出願日】平成20年7月1日(2008.7.1)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】