飛しょう体誘導装置

【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を追尾し、誤ロックすることがあった。
【解決手段】従来は目標方向のみに電波を送信していたが、本方式では、目標方向及びクラッタ方向に角度を切換えながら電波を送信することで、目標方向及びクラッタ方向の２種類の受信信号を得ることができ、この２種類の受信信号を比較することでクラッタ信号を除去し、クラッタに誤ロックすることなく目標を正確な角度で追尾することが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標からの反射信号に合成帯域処理を行い、抽出された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（第６頁、第２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クラッタを分離することができ、正確に目標を追尾することを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、所定のパルス繰り返し周波数でパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理を行うことで抽出した目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導装置であって、前記送信パルスをパルス送信時間内で前後の２つに分離し、２つに分離した一方の送信パルスを目標方向に向けて送信し、前記目標方向からの反射信号に対して合成帯域処理を行うことで目標方向の合成帯域処理結果を取得し、２つに分離した他の送信パルスをクラッタ方向に向けて送信し、前記クラッタ方向からの反射信号に対して合成帯域処理を行うことでクラッタ方向の合成帯域処理結果を取得し、前記目標方向の合成帯域処理結果と前記クラッタ方向の合成帯域処理結果との差分をとることで目標を抽出するようにした。
【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クラッタを分離することができるため、クラッタの影響を低減して目標を正確な角度で追尾が可能となり、誘導性能が向上する。
【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に係る飛しょう体誘導装置の構成を示す図である。この発明の飛しょう体誘導装置は、所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Pulse Repetition Frequency）でパルス信号を送信し、反射信号に合成帯域処理を行うことで目標を抽出し、飛しょう体を目標に向けて誘導する。
図１において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局部発振部、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は送信信号を空間へ送信し、目標からの反射信号を受信するアンテナ部、６は送信パルス内で目標方向とクラッタ方向にアンテナ部５を制御するためのアンテナ角度制御部、７は目標２からの反射信号を局部発振部３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７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Ａ／Ｄ変換部８からのディジタル信号を目標方向からの信号とクラッタ方向からの信号に振り分けるＡ／Ｄ結果分配部、１０は振り分けられたＡ／Ｄ結果それぞれに対して合成帯域処理を実施する合成帯域処理部、１１は合成帯域処理部１０にて計算された目標方向合成帯域処理結果及びクラッタ方向合成帯域処理結果に対し、差分をとることでクラッタの除去を実施する合成帯域処理結果差分処理部、１２はクラッタの除去された合成帯域処理結果から目標の検出を行う目標検出部、１３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誘導信号計算部、１８は目標方向とクラッタ方向を切り換えるためのトリガ信号を出力するトリガ発生部である。
【０００９】
次に、図１〜図５を参照して動作を説明する。
図２（ａ）、（ｂ）は目標方向に対する放射及び反射の状況を説明する図、図３（ａ）、（ｂ）はクラッタ方向に対する放射及び反射の状況を説明する図、図４はクラッタ方向の決め方を説明する図、図５（ａ）は受信波のＡ／Ｄサンプリング状況を説明する図、図５（ｂ）〜（ｄ）は信号処理の流れを説明する図である。
図２、図３において、１は目標に向けて飛しょうする誘導装置、２は飛しょう体１が補足・追尾する目標、１４は海面または地表面、１７は母機である。
図２（ａ）に示すように、まず、誘導装置１は、母機１７から目標情報を受信する。アンテナ角度制御部６はこの目標情報に基づき、アンテナ部５のアンテナ角度を目標方向（θ１）に設定し、送信パルスの前半部分を目標方向に向けて放射する（図２（ｂ））。アンテナ部５は、送信パルスの前半部分が目標２で反射された反射波（ここでは、目標信号という）、及び海面または地表面１４で反射されたクラッタ反射波を受信する。
次に、図３（ａ）に示すように、アンテナ角度制御部６は、アンテナ部５のアンテナ角度をクラッタ方向、即ち、目標２が有効受信角度範囲外となる方向（θ２）に設定し、送信パルスの後半部分を目標方向外に向けて放射する（図３（ｂ））。このようにして、アンテナ部５は、送信パルスの後半部分が海面または地表面１４で反射されたクラッタ反射波のみを受信する。
【００１０】
ここで、目標２が有効受信角度範囲外となるクラッタ方向（θ２）の決め方を、図４を用いて説明する。
まず、目標の検知に必要となる目標信号のレベル（Ｐ＿ｔｈ）とノイズレベル（Ｐ＿ｎ）の差から受信電力低下量（ΔＰ＝Ｐ＿ｔｈ−Ｐ＿ｎ）を算出する。次に、既知であるアンテナパターンを用いて、アンテナのピークゲインからΔＰだけゲインが低下する角度（Δθ）を求める。これにより、目標方向（θ１）からΔθだけずらすと、目標信号に対する影響がない角度となる。これをクラッタ方向（θ２＝θ１＋Δθ）とする。
【００１１】
前で説明したように、送信パルスの前半部分は目標方向に向けて放射し、後半部分はアンテナの向きを切り換えてクラッタ方向に向けて放射する（図２、図３）。このため受信した反射波も、反射波の前半部分は目標方向からの反射波であり、後半部分はクラッタ方向からの反射波となる。
Ａ／Ｄ変換部８は、図５（ａ）で示すように、反射波に対してＡ／Ｄサンプリングが２回となるサンプリングレートでＡ／Ｄを実施し、各パルスに対して目標方向及びクラッタ方向それぞれに対するＡ／Ｄサンプリング結果を１回ずつ取得する（ＡＤ＿Ｔ、ＡＤ＿Ｃ）。
【００１２】
次に、Ａ／Ｄ結果分配部９は、Ａ／Ｄサンプリング結果を目標方向に対するＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｔ（１）〜ＡＤ＿Ｔ（Ｎ））とクラッタ方向に対するＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｃ（１）〜ＡＤ＿Ｃ（Ｎ））に分配する（図５（ｂ）参照）。このとき、トリガ発生部１８が出力するトリガ信号に基づきＡ／Ｄ結果を分配して、送信パルスとの同期をとる。
次に、合成帯域処理部１０は、Ａ／Ｄ結果分配部９で分配されたＡ／Ｄサンプリング結果を目標方向に対するＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｔ（１）〜ＡＤ＿Ｔ（Ｎ））とクラッタ方向に対するＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｃ（１）〜ＡＤ＿Ｃ（Ｎ））のそれぞれに対し、合成帯域処理を実施する（図５（ｃ）参照）。これにより、周波数軸であった信号が距離軸（時間軸）の信号に変換される。
合成帯域処理結果差分処理部１１は、距離軸に変換された目標方向の合成帯域処理結果とクラッタ方向の合成帯域処理結果との差分をとる処理を行い（図５（ｄ）参照）、差分処理後の結果を目標検出部に出力する。差分処理後は、目標方向の合成帯域処理結果からクラッタ信号が除去された結果となる。
【００１３】
このように、実施の形態１の飛しょう体誘導装置は、トリガ発生部１８とアンテナ角度制御部６とＡ／Ｄ結果分配部９と合成帯域処理結果差分処理部１１を備え、トリガ発生部１８が出力するトリガ信号に基づいて、アンテナ角度制御部６とＡ／Ｄ結果分配部９とを同期連動して動作させるようにした。これにより、１つの送信パルスを送信する期間中に、アンテナの方向を目標方向とクラッタ方向とに切換える切換え動作と連動して、アンテナが受信した反射波の出力先とを切り換えるようにした。そして、合成帯域処理結果差分処理部１１が、目標方向の合成帯域処理結果とクラッタ方向の合成帯域処理結果との差分をとることで、目標方向の合成帯域処理結果からクラッタ信号を除去するようにした。
これにより、クラッタの影響を低減して目標を正確な角度で追尾が可能となり、飛しょう体の誘導性能を向上させることが可能となる。
【００１４】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２の飛しょう体誘導装置の構成図である。実施の形態１において、目標方向の合成帯域処理結果からクラッタ信号を除去するようにしたが、実施の形態２では、クラッタの存在する距離（クラッタ距離範囲）を算出し、クラッタ距離範囲以外の距離を目標検出範囲として決定する。図６において、１５は目標検出範囲計算部である。なお、実施の形態１と同一あるいは相当の構成部については同一番号を付して、その説明を省略する。
目標検出範囲計算部１５は、目標方向合成帯域処理結果及びクラッタ方向合成帯域処理結果を比較し、クラッタ信号が存在する距離（クラッタ距離範囲）を算出して目標検出範囲を設定する。目標検出部１２は目標検出範囲計算部１５の結果から目標検出を行う。誘導信号計算部１３は誘導装置を目標に向けて誘導する誘導信号を求めて出力する。
【００１５】
次に、実施の形態２に係る誘導装置の動作を図７を参照して説明する。
合成帯域処理部１０が行う動作までは、実施形態１と同様である。図７は目標検出範囲計算部１５の処理の流れを示したものである。目標検出範囲計算部１５は、合成帯域処理部１０にて計算された目標方向に対する合成帯域処理結果と、クラッタ方向に対する合成帯域処理結果とを比較する（図７（ａ）参照）。クラッタ方向に対する合成帯域処理結果からクラッタ信号が存在する距離（クラッタ距離範囲）を算出し、クラッタ距離範囲以外の距離を目標検出範囲として決定する（図７（ｂ）参照）。目標検出部１２は、目標検出範囲計算部１５で決定された目標検出範囲に対して目標検出を実施する。
目標検出範囲内にクラッタ信号は存在しないため、クラッタを除去したことと同等の効果を得る。
【００１６】
このように実施の形態２によれば、クラッタ方向に対する合成帯域処理結果からクラッタ信号が存在する距離（クラッタ距離範囲）を算出するようにしたことで、目標検出部１２が目標を検出する際の目標検出範囲を狭めることができる。これにより、誘導装置１が目標２を追尾する際に、クラッタ反射波の影響を受けず目標をより正確な角度で追尾することができ、飛しょう体の誘導性能を向上させることができる。
【００１７】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３の飛しょう体誘導装置の構成図である。図８において、１６はＡ／Ｄ結果差分処理部である。実施の形態１では、目標方向の合成帯域処理後の結果からクラッタ信号を除去するようにしたが、合成帯域処理前にクラッタ信号を除去するようにしてもよい。なお、実施の形態１、２と同一あるいは相当の構成部については同一番号を付して、その説明を省略する。
Ａ／Ｄ結果差分処理部１６は、Ａ／Ｄ結果分配部９で分配されたそれぞれのＡ／Ｄ結果に対して差分をとることでクラッタの除去を実施する。Ａ／Ｄ結果差分処理部１６の結果を合成帯域処理部１０にて合成帯域処理し、その信号に対して目標検出部１２で目標検出を行い誘導信号計算部１３で誘導装置を目標に向けて誘導するための誘導信号を計算する。
【００１８】
次に、実施の形態３に係る誘導装置の動作を図９を参照して説明する。
Ａ／Ｄ結果分配部９までの動作は実施形態１で説明したものと同様である。図８はＡ／Ｄ結果分配部９以降の処理の信号処理の流れを示したものである。Ａ／Ｄ結果分配部９にて、目標方向に対するＡ／Ｄ結果とクラッタ方向に対するＡ／Ｄ結果に分配されるが、その２種類のＡ／Ｄ結果をＡ／Ｄ結果差分処理部１６にて差分をとる。Ａ／Ｄ結果は周波数軸の信号であり、これを合成帯域処理前に差分をとることで周波数軸上におけるクラッタ信号が除去されることになる。この信号に対して合成帯域処理部１０において合成帯域処理を行うことで距離軸上でクラッタ信号が除去された目標信号のみの処理結果が出力される。
【００１９】
このように実施の形態３によれば、目標と周波数的に分離されたクラッタ成分の除去が可能となるため、誘導装置１が目標２を追尾する際に、クラッタ反射波の影響を受けず、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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る飛しょう体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に係る飛しょう体誘導装置の目標方向に対する放射及び反射の状況を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る飛しょう体誘導装置のクラッタ方向に対する放射及び反射の状況を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る飛しょう体誘導装置のクラッタ方向の決め方を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る飛しょう体誘導装置の信号処理の流れを説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る飛しょう体誘導装置の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る飛しょう体誘導装置の目標検出範囲計算部の処理の流れを説明するものである。
【図８】この発明の実施の形態３に係る飛しょう体誘導装置の構成を示す図である。
【図９】実施形態３における受信信号の処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１誘導装置、２目標、３局部発振部、４送信部、５アンテナ部、６アンテナ角度制御部、７受信部、８Ａ／Ｄ変換部、９Ａ／Ｄ結果分配部、１０合成帯域処理部、１１合成帯域処理結果差分処理部、１２目標検出部、１３誘導信号計算部、１４海面または地表面、１５目標検出範囲計算部、１６Ａ／Ｄ結果差分処理部、１７母機、１８トリガ発生部。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の繰返し周波数の送信パルスからなるパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理を行うことで検出した目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導装置であって、
前記送信パルスをパルス送信時間内で前後の２つに分離し、２つに分離した一方の送信パルスを目標方向に向けて送信し、他の送信パルスをクラッタ方向に向けて送信するアンテナ部と、
前記目標方向からの反射信号に合成帯域処理を行うことで目標方向の合成帯域処理結果を取得し、前記クラッタ方向からの反射信号に合成帯域処理を行うことでクラッタ方向の合成帯域処理結果を取得する合成帯域処理部と、
前記目標方向の合成帯域処理結果と前記クラッタ方向の合成帯域処理結果との差分をとることで目標を検出する目標検出部と、を備えることを特徴とする飛しょう体誘導装置。
【請求項２】
所定の繰返し周波数の送信パルスからなるパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理を行うことで検出した目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導装置であって、
前記送信パルスの送信時間内でアンテナの方向を、目標方向とクラッタ方向とに切り換えるアンテナ角度制御部と、
前記目標方向からの反射信号と、前記クラッタ方向からの反射信号とを分配して出力する分配部と、
前記目標方向からの反射信号に合成帯域処理を行った目標方向の合成帯域処理結果と、前記クラッタ方向からの反射信号に合成帯域処理を行ったクラッタ方向の合成帯域処理結果とを入力して、前記目標方向の合成帯域処理結果と前記クラッタ方向の合成帯域処理結果との差分をとって差分結果を出力する差分処理部と、
前記差分結果に基づき目標を検出する目標検出部と、を備えたことを特徴とする飛しょう体誘導装置。
【請求項３】
所定の繰返し周波数の送信パルスからなるパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理を行うことで検出した目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導装置であって、
前記送信パルスをパルス送信時間内で前後の２つに分離し、２つに分離した一方の送信パルスを目標方向に向けて送信し、他の送信パルスをクラッタ方向に向けて送信するアンテナ部と、
前記目標方向からの反射信号に合成帯域処理を行うことで目標方向の合成帯域処理結果を取得し、前記クラッタ方向からの反射信号に合成帯域処理を行うことでクラッタ方向の合成帯域処理結果を取得する合成帯域処理部と、
前記クラッタ方向の合成帯域処理結果からクラッタが存在する距離を算出し、前記クラッタが存在する距離以外の範囲を目標検出範囲と設定して、前記目標方向の合成帯域処理結果から目標を検出する目標検出部と、を備えることを特徴とする飛しょう体誘導装置。
【請求項４】
所定の繰返し周波数の送信パルスからなるパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理を行うことで検出した目標に向けて飛しょう体を誘導する飛しょう体誘導装置であって、
前記送信パルスをパルス送信時間内で前後の２つに分離し、２つに分離した一方の送信パルスを目標方向に向けて送信し、他の送信パルスをクラッタ方向に向けて送信するアンテナ部と、
２つに分離した一方の送信パルスを目標方向に向けて送信して前記目標方向からの反射信号を受信し、前記クラッタ方向からの反射信号を受信する受信部と、
前記目標方向からの反射信号と前記クラッタ方向からの反射信号との差分をとり、前記差分後の反射信号に合成帯域処理を行い目標を検出する目標検出部と、を備えることを特徴とする飛しょう体誘導装置。

【図１】