追尾装置
【課題】高精度で測角して追尾性能を向上させることができる追尾装置を提供する。
【解決手段】空中線６と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部１０１と、モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部１０２を備えたことを特徴とする。
【解決手段】空中線６と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部１０１と、モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部１０２を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元の目標を追尾する追尾装置に関し、特にＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar；合成開口レーダ）を用いて高精度で目標を追尾する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体に搭載され、移動しながら電波を目標に照射し、その反射波を解析して３次元の目標を追尾する追尾装置が知られている。この追尾装置では、図１４に示すように、通常アンテナ開口（実開口）によるモノパルス測角によって得られた角度値に基づき、目標を追尾している。なお、モノパルス測角の詳細については、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】吉田孝監修、「改訂 レーダ技術」、初版、社団法人電子情報通信学会、平成１５年２月１５日、ｐｐ．２６０−２６４
【非特許文献２】（ＳＡＲ方式）吉田孝監修、「改訂 レーダ技術」、初版、社団法人電子情報通信学会、平成１５年２月１５日、ｐｐ．２８０−２８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の移動体に搭載される追尾装置は、通常アンテナ開口の大きさに制約があるので、ビーム幅が広くなる。その結果、角度分解能が低くなり、測角精度を向上させるのにも限界があるので、追尾性能を向上させることができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、高精度で測角して追尾性能を向上させることができる追尾装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、第１の発明は、空中線と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部と、モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明は、空中線と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により目標を低角度分解能で所定の角度範囲に追尾する低角度分解能処理部と、低角度分解能処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長より長い合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第３の発明は、空中線と、目標の像を検出する光波センサと、光波センサで検出された像に基づいて目標を所定の角度範囲に追尾する測角処理部と、測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、第４の発明は、空中線と、外部の他センサにより所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、通常アンテナ開口によるモノパルス測角のみならず、通常アンテナ開口によるモノパルス測角によって目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明によれば、所定の合成開口長（短い合成開口長）の合成開口によるモノパルス測角によって目標を所定の角度範囲に追尾した後に、所定の合成開口長より長い合成開口長の合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１１】
また、第３の発明によれば、光波センサからの像に基づき目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１２】
また、第４の発明によれば、他センサにより目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、本発明の実施例に係る追尾装置は、飛翔体に搭載されているものとする。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、基準信号発生器１、ミキサ２、ローカル発振器３、送信増幅器４、サーキュレータ５、空中線６、受信増幅器７ａ、７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ａ、８ｂおよび８ｃ、ＡＤ変換器９ａ、９ｂおよび９ｃ、測角処理部１０ならびに誘導制御部１１を備えている。
【００１５】
基準信号発生器１は、基準信号を発生してミキサ２に送る。ミキサ２は、基準信号発生器１から送られてくる基準信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより高周波信号を生成し、送信増幅器４に送る。ローカル発振器３は、局発信号を生成してミキサ２に送る他、ミキサ８ａ、８ｂおよび８ｃにも送る。
【００１６】
送信増幅器４は、ミキサ２から送られてくる高周波信号を増幅してサーキュレータ５に送る。サーキュレータ５は、送信増幅器４から送られてくる高周波信号を空中線６に送るか、空中線６から送られてくる和信号Σを受信増幅器７ａに送るかの切り換えを制御する。
【００１７】
空中線６は、送信増幅器４からサーキュレータ５を介して送られてくる送信信号を電波に変換して空中に放射するとともに、空中から受信された電波を電気信号に変換し、和信号Σ、アジマス方向の差信号ΔＡＺおよびエレベーション方向の差信号ΔＥＬを生成する。この空中線６で生成された和信号Σは、サーキュレータ５を介して受信増幅器７ａに送られ、差信号ΔＡＺは受信増幅器７ｂに送られ、差信号ΔＥＬは受信増幅器７ｃに送られる。
【００１８】
受信増幅器７ａは、空中線６からサーキュレータ５を介して送られてくる和信号Σを低雑音増幅してミキサ８ａに送る。受信増幅器７ｂは、空中線６から送られてくる差信号ΔＡＺを低雑音増幅してミキサ８ｂに送る。受信増幅器７ｃは、空中線６から送られてくる差信号ΔＥＬを低雑音増幅してミキサ８ｃに送る。
【００１９】
ミキサ８ａは、受信増幅器７ａから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、和信号ΣとしてＡＤ変換器９ａに送る。ミキサ８ｂは、受信増幅器７ｂから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、差信号ΔＡＺとしてＡＤ変換器９ｂに送る。ミキサ８ｃは、受信増幅器７ｃから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、差信号ΔＥＬとしてＡＤ変換器９ｃに送る。
【００２０】
ＡＤ変換器９ａは、ミキサ８ａから送られてくるアナログの和信号Σを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る和信号Σ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。ＡＤ変換器９ｂは、ミキサ８ｂから送られてくるアナログの差信号ΔＡＺを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る差信号ΔＡＺ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。ＡＤ変換器９ｃは、ミキサ８ｃから送られてくるアナログの差信号ΔＥＬを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る差信号ΔＥＬ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。なお、上述した和信号Σ（ｎ）、差信号ΔＡＺ（ｎ）および差信号ΔＥＬ（ｎ）のｎは、位置番号であり、ｎ＝1〜Ｎである。
【００２１】
測角処理部１０は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）、ＡＤ変換器９ｂから送られてくる差信号ΔＡＺ（ｎ）およびＡＤ変換器９ｃから送られてくる差信号ΔＥＬ（ｎ）に基づき測角処理を実行する。この測角処理部１０は、モノパルス測角処理部１０１と高角度分解能処理部１０２とから構成されている。
【００２２】
モノパルス測角処理部１０１は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）、ＡＤ変換器９ｂから送られてくる差信号ΔＡＺ（ｎ）およびＡＤ変換器９ｃから送られてくる差信号ΔＥＬ（ｎ）に基づき、通常アンテナ開口によるモノパルス測角処理を実行する。このモノパルス測角処理部１０１で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００２３】
高角度分解能処理部１０２は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角範囲内で、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。高角度分解能処理部１０２で得られた測角値は、測角範囲を示す情報として誘導制御部１１に送られる。
【００２４】
誘導制御部１１は、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値および高角度分解能処理部１０２から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００２５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る追尾装置の動作を説明する。まず、この追尾装置の動作の概要を説明する。図２は、通常アンテナ開口とＳＡＲの場合のモノパルスビームのアンテナパターン形状を示す。この追尾装置では、まず、破線で示す通常アンテナ開口によるアンテナパターンを用いて、誘導制御部１１で飛翔体を誘導制御することにより、目標を所定の角度範囲に追い込む。そして、目標を所定の角度範囲に追い込んだら、実線で示すＳＡＲによるビーム幅の狭いアンテナパターンで、目標を測角する。所定の角度範囲は、例えば、ＳＡＲによるΣビームが−３ｄＢだけ低下した位置の幅とすることができる。
【００２６】
次に、本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の詳細を、追尾処理を中心に、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
追尾処理では、まず、モノパルス測角処理が行われる（ステップＳ１１）。このモノパルス測角処理では、まず、送信信号の送信が行われる。すなわち、基準信号発生器１で生成された基準信号は、ローカル発振器３で発生された局発信号とミキサ２で混合されることにより高周波信号に変換され、送信増幅器４で増幅された後に、送信信号としてサーキュレータ５を介して空中線６に送られる。これにより、空中線６において、送信信号が電波に変換されて放射される。
【００２８】
この送信信号は目標で反射される。目標で反射された反射波を受信した空中線６において生成された和信号Σは、サーキュレータ５を介して受信増幅器７ａに送られ、受信増幅器７ａで低雑音増幅されてミキサ８ａに送られる。そして、ミキサ８ａでローカル発振器３からの局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ａでデジタルの和信号Σ（ｎ）に変換され、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１および高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００２９】
同様に、空中線６からの差信号ΔＡＺは、受信増幅器７ｂに送られ、受信増幅器７ｂで低雑音増幅されてミキサ８ｂに送られる。そして、ミキサ８ｂでローカル発振器３から局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ｂでデジタルの差信号ΔＡＺ（ｎ）に変換されて測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１に送られる。
【００３０】
同様に、空中線６からの差信号ΔＥＬは、受信増幅器７ｃに送られ、受信増幅器７ｃで低雑音増幅されてミキサ８ｃに送られる。そして、ミキサ８ｃでローカル発振器３から局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ｃでデジタルの差信号ΔＥＬ（ｎ）に変換されて測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１に送られる。
【００３１】
モノパルス測角処理部１０１においては、通常アンテナ開口の、空中線６の位相モノパルスデータ、すなわち、和信号Σ（ｎ）と、差信号Δ（ｎ）（差信号ΔＡＺ（ｎ）および差信号ΔＥＬ（ｎ）の総称）とを用いて、次式により誤差電圧Ｅが算出される。
【数１】
【００３２】
ここで、＊は複素共役
誤差電圧Ｅ（ｎ）と、あらかじめ取得されたアンテナパターンから求めた誤差電圧のテーブルとを比較することにより、空中線６の開口による測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）が得られる（非特許文献１参照）。測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００３３】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ１１の処理に戻って、再度、モノパルス測角処理が行われる。ステップＳ１１およびＳ１２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００３４】
ステップＳ１２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、高角度分解能処理部１０２においては、ＳＡＲ出力によって目標を高精度で追い込むために、取得データｘ（ｎ）（＝Σ（ｎ））を用いて、次式の演算が行われる。
【００３５】
角度方向の演算：
Σビーム
【数２】
【００３６】
次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、上記式（１）により得られたＥｓおよび式（２）により得られたＥｄを用いて、次式により誤差電圧εが算出される。
【数３】
【００３７】
ここで、
Ｒｅ ； 複素数の実数部
式（４）により得られた誤差電圧εと、あらかじめ取得されたアンテナパターンから求めた誤差電圧のテーブルとを比較することにより、合成開口による測角値φが得られる（非特許文献１参照）。測角値φは、移動経路を軸とした円錐状の角度であり、誘導制御部１１に送られる。誘導制御部１１は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値φの絶対値が小さくなるように制御し、当該追尾装置が搭載された飛翔体の精密な誘導制御を実行して追尾を行う。
【００３８】
以上の処理の概念を図２に示す。図２に示すように、通常アンテナ開口によるモノパルス測角では低い精度で測角が行われるが、通常アンテナ開口によるモノパルス測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われる大開口のＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００３９】
なお、上述した実施例１に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算および空中線６の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。なお、振幅モノパルス測角については、非特許文献１を参照されたい。
【００４０】
また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図３に示したフローチャートのステップＳ１１およびＳ１４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００４１】
また、空中線６は、モノパルスビームを出力できれば、固定ビームであっても、電子走査アンテナでもよい。さらに、モノパルスビームとして、Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビームを用いたが、Δビームとしては、ΔＡＺビームまたはΔＥＬビームのいずれか一方を用いるように構成することもできる。
【実施例２】
【００４２】
図５は、本発明の実施例２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が合成開口による低角度分解能処理部１０３に置き換えられて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４３】
低角度分解能処理部１０３は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき、合成開口長を短くした小開口で、つまり、低精度で、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。低角度分解能処理部１０３で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲を示す情報として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００４４】
なお、高角度分解能処理部１０２は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角範囲内で、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき、合成開口長を長くした大開口で、つまり、高精度で、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。
【００４５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
追尾処理では、まず、低精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、低角度分解能処理部１０３においては、ＳＡＲ出力によって目標を低精度で追い込むために、ＳＡＲ処理が実行される。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、低角度分解能処理部１０３は、ステップＳ２１における処理結果に基づき、合成開口長を短くして（低精度で）、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。モノパルス測角処理で得られた測角値は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００４７】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ２１の処理に戻って、再度、上述した処理が繰り返される。ステップＳ２１〜Ｓ２３の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００４８】
ステップＳ２３において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００４９】
以上の処理の概念を図７に示す。図７に示すように、小開口のＳＡＲによるモノパルス測角では低い精度で測角が行われるが、この小開口のＳＡＲによるモノパルス測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われる大開口のＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００５０】
なお、上述した実施例２に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図６に示したフローチャートのステップＳ２２およびＳ２５では、ヌル追尾処理が実行される。
【００５１】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【実施例３】
【００５２】
図８は、本発明の実施例３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、光波センサ２０およびＡＤ変換器２１が追加され、さらに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が信号処理部１０４に置き換えられて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
光波センサ２０は、例えば可視光や赤外線を検出する撮像装置から構成されており、目標の像を検出する。この光波センサ２０により得られた目標の像を表す信号は、ＡＤ変換器２１に送られる。
【００５４】
ＡＤ変換器２１は、光波センサ２０から送られてくるアナログの信号をデジタルの信号に変換して測角処理部１０の信号処理部１０４に送る。
【００５５】
信号処理部１０４は、ＡＤ変換器２１から送られてくる画像信号に基づき、目標の位置を大まかな精度で測角する。信号処理部１０４で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲を示す情報として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００５６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５７】
追尾処理では、まず、光波センサ２０による測角が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、光波センサ２０で検出された像を表す信号は、ＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換されて測角処理部１０の信号処理部１０４に送られる。信号処理部１０４においては、ＡＤ変換器２１から送られてくる信号を処理することにより測角が行われる。信号処理１０４で得られた測角値は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００５８】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ３１の処理に戻って、再度、光波センサ２０による測角が行われる。ステップＳ３１およびＳ３２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００５９】
ステップＳ３２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００６０】
以上の処理の概念を図１０に示す。図１０に示すように、光波センサ２０による測角では低い精度で測角が行われるが、光波センサ２０による測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われるＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００６１】
なお、上述した実施例３に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図９に示したフローチャートのステップＳ３４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００６２】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【実施例４】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が除去されて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
この追尾装置においては、高角度分解能処理部１０２に送られる測定情報および誘導制御部１１に送られる測角値は、外部の他センサからの情報が使用される。他センサとしては、地上のセンサ（レーダ、光波センサ、赤外センサ等）、別機体に搭載されたセンサ等を用いることができる。他センサから情報を用いて誘導する方法としては、通信器材を用いてアップリンクする方法、機体発射前に、飛翔経路をプログラムしておき、その飛翔経路にしたがって、所定の角度範囲まで誘導する方式等を用いることができる。
【００６５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例４に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６６】
追尾処理では、まず、他センサによる誘導が行われる（ステップＳ４１）。すなわち、他センサからの情報が誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られることにより、誘導制御部１１は、他センサからの情報に含まれる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００６７】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ４１の処理に戻って、再度、他センサによる誘導が行われる。ステップＳ４１およびＳ４２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００６８】
ステップＳ４２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００６９】
以上の処理の概念を図１３に示す。図１３に示すように、他センサによる誘導では低い精度で誘導が行われるが、他センサによる誘導によって目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われるＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００７０】
なお、上述した実施例４に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図９に示したフローチャートのステップＳ３４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００７１】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、目標を精密に追尾することが要求される追尾装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の概要を説明するための通常アンテナ開口とＳＡＲの場合のモノパルスビームのアンテナパターン形状を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例３に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例４に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図１４】従来の追尾装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 基準信号発生器
２、８ａ、８ｂ、８ｃ ミキサ
３ ローカル発振器
４ 送信増幅器
５ サーキュレータ
６ 空中線
７ａ、７ｂ、７ｃ 受信増幅器
９ａ、９ｂ、９ｃ、２１ ＡＤ変換器
１０ 測角処理部
１１ 誘導制御部
２０ 光波センサ
１０１ モノパルス測角処理部
１０２ 高角度分解能処理部
１０３ 低角度分解能処理部
１０４ 信号処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元の目標を追尾する追尾装置に関し、特にＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar；合成開口レーダ）を用いて高精度で目標を追尾する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、移動体に搭載され、移動しながら電波を目標に照射し、その反射波を解析して３次元の目標を追尾する追尾装置が知られている。この追尾装置では、図１４に示すように、通常アンテナ開口（実開口）によるモノパルス測角によって得られた角度値に基づき、目標を追尾している。なお、モノパルス測角の詳細については、非特許文献１に記載されている。
【非特許文献１】吉田孝監修、「改訂 レーダ技術」、初版、社団法人電子情報通信学会、平成１５年２月１５日、ｐｐ．２６０−２６４
【非特許文献２】（ＳＡＲ方式）吉田孝監修、「改訂 レーダ技術」、初版、社団法人電子情報通信学会、平成１５年２月１５日、ｐｐ．２８０−２８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の移動体に搭載される追尾装置は、通常アンテナ開口の大きさに制約があるので、ビーム幅が広くなる。その結果、角度分解能が低くなり、測角精度を向上させるのにも限界があるので、追尾性能を向上させることができないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、高精度で測角して追尾性能を向上させることができる追尾装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、第１の発明は、空中線と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部と、モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明は、空中線と、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により目標を低角度分解能で所定の角度範囲に追尾する低角度分解能処理部と、低角度分解能処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長より長い合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第３の発明は、空中線と、目標の像を検出する光波センサと、光波センサで検出された像に基づいて目標を所定の角度範囲に追尾する測角処理部と、測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、第４の発明は、空中線と、外部の他センサにより所定の角度範囲に追尾された目標を、空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、通常アンテナ開口によるモノパルス測角のみならず、通常アンテナ開口によるモノパルス測角によって目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１０】
また、第２の発明によれば、所定の合成開口長（短い合成開口長）の合成開口によるモノパルス測角によって目標を所定の角度範囲に追尾した後に、所定の合成開口長より長い合成開口長の合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１１】
また、第３の発明によれば、光波センサからの像に基づき目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【００１２】
また、第４の発明によれば、他センサにより目標を所定の角度範囲に追尾した後に、合成開口によるモノパルス測角により測角を行うので、角度精度を向上させることができ、その結果、追尾性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、本発明の実施例に係る追尾装置は、飛翔体に搭載されているものとする。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、基準信号発生器１、ミキサ２、ローカル発振器３、送信増幅器４、サーキュレータ５、空中線６、受信増幅器７ａ、７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ａ、８ｂおよび８ｃ、ＡＤ変換器９ａ、９ｂおよび９ｃ、測角処理部１０ならびに誘導制御部１１を備えている。
【００１５】
基準信号発生器１は、基準信号を発生してミキサ２に送る。ミキサ２は、基準信号発生器１から送られてくる基準信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより高周波信号を生成し、送信増幅器４に送る。ローカル発振器３は、局発信号を生成してミキサ２に送る他、ミキサ８ａ、８ｂおよび８ｃにも送る。
【００１６】
送信増幅器４は、ミキサ２から送られてくる高周波信号を増幅してサーキュレータ５に送る。サーキュレータ５は、送信増幅器４から送られてくる高周波信号を空中線６に送るか、空中線６から送られてくる和信号Σを受信増幅器７ａに送るかの切り換えを制御する。
【００１７】
空中線６は、送信増幅器４からサーキュレータ５を介して送られてくる送信信号を電波に変換して空中に放射するとともに、空中から受信された電波を電気信号に変換し、和信号Σ、アジマス方向の差信号ΔＡＺおよびエレベーション方向の差信号ΔＥＬを生成する。この空中線６で生成された和信号Σは、サーキュレータ５を介して受信増幅器７ａに送られ、差信号ΔＡＺは受信増幅器７ｂに送られ、差信号ΔＥＬは受信増幅器７ｃに送られる。
【００１８】
受信増幅器７ａは、空中線６からサーキュレータ５を介して送られてくる和信号Σを低雑音増幅してミキサ８ａに送る。受信増幅器７ｂは、空中線６から送られてくる差信号ΔＡＺを低雑音増幅してミキサ８ｂに送る。受信増幅器７ｃは、空中線６から送られてくる差信号ΔＥＬを低雑音増幅してミキサ８ｃに送る。
【００１９】
ミキサ８ａは、受信増幅器７ａから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、和信号ΣとしてＡＤ変換器９ａに送る。ミキサ８ｂは、受信増幅器７ｂから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、差信号ΔＡＺとしてＡＤ変換器９ｂに送る。ミキサ８ｃは、受信増幅器７ｃから送られてくる受信信号とローカル発振器３から送られてくる局発信号とを混合することにより中間周波信号を生成し、差信号ΔＥＬとしてＡＤ変換器９ｃに送る。
【００２０】
ＡＤ変換器９ａは、ミキサ８ａから送られてくるアナログの和信号Σを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る和信号Σ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。ＡＤ変換器９ｂは、ミキサ８ｂから送られてくるアナログの差信号ΔＡＺを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る差信号ΔＡＺ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。ＡＤ変換器９ｃは、ミキサ８ｃから送られてくるアナログの差信号ΔＥＬを直交デジタル（Ｉ，Ｑ）信号から成る差信号ΔＥＬ（ｎ）に変換して測角処理部１０に送る。なお、上述した和信号Σ（ｎ）、差信号ΔＡＺ（ｎ）および差信号ΔＥＬ（ｎ）のｎは、位置番号であり、ｎ＝1〜Ｎである。
【００２１】
測角処理部１０は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）、ＡＤ変換器９ｂから送られてくる差信号ΔＡＺ（ｎ）およびＡＤ変換器９ｃから送られてくる差信号ΔＥＬ（ｎ）に基づき測角処理を実行する。この測角処理部１０は、モノパルス測角処理部１０１と高角度分解能処理部１０２とから構成されている。
【００２２】
モノパルス測角処理部１０１は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）、ＡＤ変換器９ｂから送られてくる差信号ΔＡＺ（ｎ）およびＡＤ変換器９ｃから送られてくる差信号ΔＥＬ（ｎ）に基づき、通常アンテナ開口によるモノパルス測角処理を実行する。このモノパルス測角処理部１０１で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００２３】
高角度分解能処理部１０２は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角範囲内で、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。高角度分解能処理部１０２で得られた測角値は、測角範囲を示す情報として誘導制御部１１に送られる。
【００２４】
誘導制御部１１は、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値および高角度分解能処理部１０２から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００２５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る追尾装置の動作を説明する。まず、この追尾装置の動作の概要を説明する。図２は、通常アンテナ開口とＳＡＲの場合のモノパルスビームのアンテナパターン形状を示す。この追尾装置では、まず、破線で示す通常アンテナ開口によるアンテナパターンを用いて、誘導制御部１１で飛翔体を誘導制御することにより、目標を所定の角度範囲に追い込む。そして、目標を所定の角度範囲に追い込んだら、実線で示すＳＡＲによるビーム幅の狭いアンテナパターンで、目標を測角する。所定の角度範囲は、例えば、ＳＡＲによるΣビームが−３ｄＢだけ低下した位置の幅とすることができる。
【００２６】
次に、本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の詳細を、追尾処理を中心に、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２７】
追尾処理では、まず、モノパルス測角処理が行われる（ステップＳ１１）。このモノパルス測角処理では、まず、送信信号の送信が行われる。すなわち、基準信号発生器１で生成された基準信号は、ローカル発振器３で発生された局発信号とミキサ２で混合されることにより高周波信号に変換され、送信増幅器４で増幅された後に、送信信号としてサーキュレータ５を介して空中線６に送られる。これにより、空中線６において、送信信号が電波に変換されて放射される。
【００２８】
この送信信号は目標で反射される。目標で反射された反射波を受信した空中線６において生成された和信号Σは、サーキュレータ５を介して受信増幅器７ａに送られ、受信増幅器７ａで低雑音増幅されてミキサ８ａに送られる。そして、ミキサ８ａでローカル発振器３からの局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ａでデジタルの和信号Σ（ｎ）に変換され、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１および高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００２９】
同様に、空中線６からの差信号ΔＡＺは、受信増幅器７ｂに送られ、受信増幅器７ｂで低雑音増幅されてミキサ８ｂに送られる。そして、ミキサ８ｂでローカル発振器３から局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ｂでデジタルの差信号ΔＡＺ（ｎ）に変換されて測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１に送られる。
【００３０】
同様に、空中線６からの差信号ΔＥＬは、受信増幅器７ｃに送られ、受信増幅器７ｃで低雑音増幅されてミキサ８ｃに送られる。そして、ミキサ８ｃでローカル発振器３から局発信号と混合されることにより周波数変換された後、ＡＤ変換器９ｃでデジタルの差信号ΔＥＬ（ｎ）に変換されて測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１に送られる。
【００３１】
モノパルス測角処理部１０１においては、通常アンテナ開口の、空中線６の位相モノパルスデータ、すなわち、和信号Σ（ｎ）と、差信号Δ（ｎ）（差信号ΔＡＺ（ｎ）および差信号ΔＥＬ（ｎ）の総称）とを用いて、次式により誤差電圧Ｅが算出される。
【数１】
【００３２】
ここで、＊は複素共役
誤差電圧Ｅ（ｎ）と、あらかじめ取得されたアンテナパターンから求めた誤差電圧のテーブルとを比較することにより、空中線６の開口による測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）が得られる（非特許文献１参照）。測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値ψ（ＡＺ、ＥＬ）に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００３３】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ１１の処理に戻って、再度、モノパルス測角処理が行われる。ステップＳ１１およびＳ１２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００３４】
ステップＳ１２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ１３）。すなわち、高角度分解能処理部１０２においては、ＳＡＲ出力によって目標を高精度で追い込むために、取得データｘ（ｎ）（＝Σ（ｎ））を用いて、次式の演算が行われる。
【００３５】
角度方向の演算：
Σビーム
【数２】
【００３６】
次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ１４）。すなわち、上記式（１）により得られたＥｓおよび式（２）により得られたＥｄを用いて、次式により誤差電圧εが算出される。
【数３】
【００３７】
ここで、
Ｒｅ ； 複素数の実数部
式（４）により得られた誤差電圧εと、あらかじめ取得されたアンテナパターンから求めた誤差電圧のテーブルとを比較することにより、合成開口による測角値φが得られる（非特許文献１参照）。測角値φは、移動経路を軸とした円錐状の角度であり、誘導制御部１１に送られる。誘導制御部１１は、モノパルス測角処理部１０１から送られてくる測角値φの絶対値が小さくなるように制御し、当該追尾装置が搭載された飛翔体の精密な誘導制御を実行して追尾を行う。
【００３８】
以上の処理の概念を図２に示す。図２に示すように、通常アンテナ開口によるモノパルス測角では低い精度で測角が行われるが、通常アンテナ開口によるモノパルス測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われる大開口のＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００３９】
なお、上述した実施例１に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算および空中線６の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。なお、振幅モノパルス測角については、非特許文献１を参照されたい。
【００４０】
また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図３に示したフローチャートのステップＳ１１およびＳ１４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００４１】
また、空中線６は、モノパルスビームを出力できれば、固定ビームであっても、電子走査アンテナでもよい。さらに、モノパルスビームとして、Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビームを用いたが、Δビームとしては、ΔＡＺビームまたはΔＥＬビームのいずれか一方を用いるように構成することもできる。
【実施例２】
【００４２】
図５は、本発明の実施例２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が合成開口による低角度分解能処理部１０３に置き換えられて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４３】
低角度分解能処理部１０３は、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき、合成開口長を短くした小開口で、つまり、低精度で、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。低角度分解能処理部１０３で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲を示す情報として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００４４】
なお、高角度分解能処理部１０２は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角範囲内で、ＡＤ変換器９ａから送られてくる和信号Σ（ｎ）に基づき、合成開口長を長くした大開口で、つまり、高精度で、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。
【００４５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例２に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００４６】
追尾処理では、まず、低精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２１）。すなわち、低角度分解能処理部１０３においては、ＳＡＲ出力によって目標を低精度で追い込むために、ＳＡＲ処理が実行される。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ２２）。すなわち、低角度分解能処理部１０３は、ステップＳ２１における処理結果に基づき、合成開口長を短くして（低精度で）、合成開口によるモノパルス測角処理を実行する。モノパルス測角処理で得られた測角値は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００４７】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ２１の処理に戻って、再度、上述した処理が繰り返される。ステップＳ２１〜Ｓ２３の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００４８】
ステップＳ２３において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ２４）。ステップＳ２４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００４９】
以上の処理の概念を図７に示す。図７に示すように、小開口のＳＡＲによるモノパルス測角では低い精度で測角が行われるが、この小開口のＳＡＲによるモノパルス測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われる大開口のＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００５０】
なお、上述した実施例２に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図６に示したフローチャートのステップＳ２２およびＳ２５では、ヌル追尾処理が実行される。
【００５１】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【実施例３】
【００５２】
図８は、本発明の実施例３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、光波センサ２０およびＡＤ変換器２１が追加され、さらに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が信号処理部１０４に置き換えられて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
光波センサ２０は、例えば可視光や赤外線を検出する撮像装置から構成されており、目標の像を検出する。この光波センサ２０により得られた目標の像を表す信号は、ＡＤ変換器２１に送られる。
【００５４】
ＡＤ変換器２１は、光波センサ２０から送られてくるアナログの信号をデジタルの信号に変換して測角処理部１０の信号処理部１０４に送る。
【００５５】
信号処理部１０４は、ＡＤ変換器２１から送られてくる画像信号に基づき、目標の位置を大まかな精度で測角する。信号処理部１０４で得られた測角値は誘導制御部１１に送られるとともに、測角範囲を示す情報として高角度分解能処理部１０２に送られる。
【００５６】
次に、上記のように構成される本発明の実施例３に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００５７】
追尾処理では、まず、光波センサ２０による測角が行われる（ステップＳ３１）。すなわち、光波センサ２０で検出された像を表す信号は、ＡＤ変換器２１でデジタル信号に変換されて測角処理部１０の信号処理部１０４に送られる。信号処理部１０４においては、ＡＤ変換器２１から送られてくる信号を処理することにより測角が行われる。信号処理１０４で得られた測角値は、誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られる。誘導制御部１１は、低角度分解能処理部１０３から送られてくる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００５８】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ３２）。ステップＳ３２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ３１の処理に戻って、再度、光波センサ２０による測角が行われる。ステップＳ３１およびＳ３２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００５９】
ステップＳ３２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ３４）。ステップＳ３４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００６０】
以上の処理の概念を図１０に示す。図１０に示すように、光波センサ２０による測角では低い精度で測角が行われるが、光波センサ２０による測角により目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われるＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００６１】
なお、上述した実施例３に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図９に示したフローチャートのステップＳ３４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００６２】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【実施例４】
【００６３】
図１１は、本発明の実施例４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。この追尾装置は、実施例１に係る追尾装置から、受信増幅器７ｂおよび７ｃ、ミキサ８ｂおよび８ｃならびにＡＤ変換器９ｂおよび９ｃが除去されるとともに、測角処理部１０のモノパルス測角処理部１０１が除去されて構成されている。以下では、実施例１に係る追尾装置と同一の構成要素には、実施例１で使用した符号と同一の符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
この追尾装置においては、高角度分解能処理部１０２に送られる測定情報および誘導制御部１１に送られる測角値は、外部の他センサからの情報が使用される。他センサとしては、地上のセンサ（レーダ、光波センサ、赤外センサ等）、別機体に搭載されたセンサ等を用いることができる。他センサから情報を用いて誘導する方法としては、通信器材を用いてアップリンクする方法、機体発射前に、飛翔経路をプログラムしておき、その飛翔経路にしたがって、所定の角度範囲まで誘導する方式等を用いることができる。
【００６５】
次に、上記のように構成される本発明の実施例４に係る追尾装置の動作を、追尾処理を中心に、図１２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６６】
追尾処理では、まず、他センサによる誘導が行われる（ステップＳ４１）。すなわち、他センサからの情報が誘導制御部１１および高角度分解能処理部１０２に送られることにより、誘導制御部１１は、他センサからの情報に含まれる測角値に基づき、当該追尾装置が搭載された飛翔体の誘導制御を実行する。
【００６７】
次いで、目標は所定の角度範囲内であるかどうかが調べられる（ステップＳ４２）。ステップＳ４２において、目標は所定の角度範囲内でないことが判断されると、ステップＳ４１の処理に戻って、再度、他センサによる誘導が行われる。ステップＳ４１およびＳ４２の繰り返し実行により、目標は、次のＳＡＲによる高精度での追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれる。
【００６８】
ステップＳ４２において、目標が所定の角度範囲内に入ったことが判断されると、すなわち、目標がＳＡＲによる高精度の追尾が可能な所定の角度範囲に追い込まれると、次いで、高精度ＳＡＲ処理が行われる（ステップＳ４３）。ステップＳ４３の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１３の処理と同じである。次いで、ＳＡＲによるモノパルス測角処理が行われる（ステップＳ４４）。ステップＳ４４の処理は、上述した図３に示すフローチャートのステップＳ１４の処理と同じである。
【００６９】
以上の処理の概念を図１３に示す。図１３に示すように、他センサによる誘導では低い精度で誘導が行われるが、他センサによる誘導によって目標を所定の角度範囲内に追い込んだ後に行われるＳＡＲによるモノパルス測角では、高い精度で測角が行われる。
【００７０】
なお、上述した実施例４に係る追尾装置では、合成開口の位相モノパルス演算を行うように構成したが、これらの代わりに振幅モノパルス測角を行うように構成することもできる。また、測角を行わずに、Ｅｄ／Ｅｓの絶対値のレベルを低減するように追尾するヌル追尾方式を採用するように構成することもできる。この場合、図９に示したフローチャートのステップＳ３４では、ヌル追尾処理が実行される。
【００７１】
また、空中線６としては、モノパルスビーム（Σビーム、ΔＡＺビームおよびΔＥＬビーム）でなく、Σビームのみを出力できるものを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、目標を精密に追尾することが要求される追尾装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の実施例１に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の概要を説明するための通常アンテナ開口とＳＡＲの場合のモノパルスビームのアンテナパターン形状を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施例１に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施例２に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例３に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例３に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図１１】本発明の実施例４に係る追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例４に係る追尾装置の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例４に係る追尾装置で行われる処理の概念を示す図である。
【図１４】従来の追尾装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
１ 基準信号発生器
２、８ａ、８ｂ、８ｃ ミキサ
３ ローカル発振器
４ 送信増幅器
５ サーキュレータ
６ 空中線
７ａ、７ｂ、７ｃ 受信増幅器
９ａ、９ｂ、９ｃ、２１ ＡＤ変換器
１０ 測角処理部
１１ 誘導制御部
２０ 光波センサ
１０１ モノパルス測角処理部
１０２ 高角度分解能処理部
１０３ 低角度分解能処理部
１０４ 信号処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中線と、
前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部と、
前記モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項２】
空中線と、
前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により目標を低角度分解能で所定の角度範囲に追尾する低角度分解能処理部と、
前記低角度分解能処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる前記所定の合成開口長より長い合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項３】
空中線と、
目標の像を検出する光波センサと、
前記光波センサで検出された像に基づいて目標を所定の角度範囲に追尾する測角処理部と、
前記測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項４】
空中線と、
外部の他センサにより所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項１】
空中線と、
前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる通常アンテナ開口によるモノパルス測角により、目標を所定の角度範囲に追尾するモノパルス測角処理部と、
前記モノパルス測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項２】
空中線と、
前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる所定の合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により目標を低角度分解能で所定の角度範囲に追尾する低角度分解能処理部と、
前記低角度分解能処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる前記所定の合成開口長より長い合成開口長を有する合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項３】
空中線と、
目標の像を検出する光波センサと、
前記光波センサで検出された像に基づいて目標を所定の角度範囲に追尾する測角処理部と、
前記測角処理部により所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【請求項４】
空中線と、
外部の他センサにより所定の角度範囲に追尾された目標を、前記空中線からのモノパルスビームを用いて行われる合成開口によるモノパルス測角により高角度分解能で追尾する高角度分解能処理部と、
を備えたことを特徴とする追尾装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−３０４３２１（Ｐ２００８−３０４３２１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５１７００（Ｐ２００７−１５１７００）
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月７日（２００７．６．７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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