JP6258690B2 - Flying object - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナを備える飛翔体に関する。 The present invention relates to a flying object including an antenna.
従来、ＧＰＳ受信機で受信された信号がスプーフィング信号であるか否かを判定することを目的として、航空機に２つのアンテナを設ける手法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１では、２つのアンテナそれぞれにおける受信信号に基づいて、送信者と２つのアンテナそれぞれとの擬似距離が測定される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a method of providing two antennas on an aircraft has been proposed for the purpose of determining whether a signal received by a GPS receiver is a spoofing signal (see Patent Document 1). In Patent Document 1, the pseudo distance between the transmitter and each of the two antennas is measured based on the received signals at the two antennas.
しかしながら、特許文献１の手法では、スプーフィング信号であるか否かを判別するために２つのアンテナを設ける必要がある。そのため、１つのアンテナにおける受信信号に基づいてスプーフィングやジャミングを判別したいという要請がある。 However, in the method of Patent Document 1, it is necessary to provide two antennas in order to determine whether the signal is a spoofing signal. For this reason, there is a demand for discriminating spoofing and jamming based on a received signal at one antenna.
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、１つのアンテナにおける受信信号に基づいてスプーフィングやジャミングを判別可能な飛翔体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a flying object capable of discriminating spoofing and jamming based on a reception signal from one antenna.
本発明の第１の態様に係る飛翔体は、アンテナと、ＧＮＳＳ受信部と、第１取得部と、第２取得部と、推定ドップラーシフト量算出部と、判定部とを備える。ＧＮＳＳ受信部は、アンテナに接続される。第１取得部は、ＧＮＳＳ衛星の位置及び速度を取得する。第２取得部は、アンテナの受信信号に基づいて、アンテナの位置及び速度を取得する。推定ドップラーシフト量算出部は、ＧＮＳＳ衛星及びアンテナそれぞれの位置及び速度に基づいて、ＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号の推定ドップラーシフト量を算出する。判定部は、算出された推定ドップラーシフト量に基づいて、受信信号が衛星信号であるか否かを判定する。 The flying object according to the first aspect of the present invention includes an antenna, a GNSS reception unit, a first acquisition unit, a second acquisition unit, an estimated Doppler shift amount calculation unit, and a determination unit. The GNSS receiver is connected to the antenna. The first acquisition unit acquires the position and speed of the GNSS satellite. The second acquisition unit acquires the position and speed of the antenna based on the reception signal of the antenna. The estimated Doppler shift amount calculation unit calculates the estimated Doppler shift amount of the satellite signal transmitted from the GNSS satellite based on the positions and velocities of the GNSS satellite and the antenna. The determination unit determines whether the received signal is a satellite signal based on the calculated estimated Doppler shift amount.
本発明の第１の態様に係る飛翔体によれば、推定ドップラーシフト量を利用することによって、２つのアンテナを用いることなく受信信号が衛星信号であるか否かを判定することができる。そのため、飛翔体の構成を簡素化することができる。 According to the flying object according to the first aspect of the present invention, it is possible to determine whether or not the received signal is a satellite signal without using two antennas, by using the estimated Doppler shift amount. Therefore, the configuration of the flying object can be simplified.
本発明の第２の態様に係る飛翔体は、第１の態様に係り、受信信号に基づいて受信信号の周波数を取得する受信周波数取得部を備える。判定部は、衛星信号の規格周波数と推定ドップラーシフト量の和が受信信号の周波数を含む所定の周波数範囲に入っている場合に、受信信号は衛星信号であると判定する。 The flying object according to the second aspect of the present invention relates to the first aspect, and includes a reception frequency acquisition unit that acquires the frequency of the reception signal based on the reception signal. The determination unit determines that the received signal is a satellite signal when the sum of the standard frequency of the satellite signal and the estimated Doppler shift amount is within a predetermined frequency range including the frequency of the received signal.
本発明の第２の態様に係る飛翔体によれば、規格周波数と推定ドップラーシフト量の和と受信信号の周波数を比較すればよいため、受信信号が衛星信号であるか否かを簡便に判定することができる。 According to the flying object according to the second aspect of the present invention, it is only necessary to compare the sum of the standard frequency and the estimated Doppler shift amount with the frequency of the received signal, so it is easy to determine whether the received signal is a satellite signal. can do.
本発明の第３の態様に係る飛翔体は、第１の態様に係り、受信信号の実測ドップラーシフト量を算出する実測ドップラーシフト量算出部を備える。判定部は、実測ドップラーシフト量の単位時間当たり変化量が、推定ドップラーシフト量の単位時間当たり変化量と略一致する場合に、受信信号は衛星信号であると判定する。 A flying object according to a third aspect of the present invention relates to the first aspect, and includes a measured Doppler shift amount calculation unit that calculates a measured Doppler shift amount of the received signal. The determination unit determines that the received signal is a satellite signal when the change amount per unit time of the measured Doppler shift amount substantially matches the change amount per unit time of the estimated Doppler shift amount.
本発明の第３の態様に係る飛翔体によれば、規格周波数と推定ドップラーシフト量の和が妨害信号の周波数と偶発的に一致する場合においても、衛星信号と妨害信号を見分けることができる。 According to the flying object according to the third aspect of the present invention, even when the sum of the standard frequency and the estimated Doppler shift amount coincides with the frequency of the interference signal, the satellite signal and the interference signal can be distinguished.
本発明の第４の態様に係る飛翔体は、第１の態様に係り、受信信号の実測ドップラーシフト量を算出する実測ドップラーシフト量算出部を備える。判定部は、実測ドップラーシフト量の推移が、推定ドップラーシフト量の推移と略一致する場合に、受信信号は衛星信号であると判定する。 A flying object according to a fourth aspect of the present invention relates to the first aspect, and includes a measured Doppler shift amount calculation unit that calculates a measured Doppler shift amount of the received signal. The determination unit determines that the received signal is a satellite signal when the transition of the measured Doppler shift amount substantially matches the transition of the estimated Doppler shift amount.
本発明の第４の態様に係る飛翔体によれば、推定ドップラーシフト量及び実測ドップラーシフト量それぞれの単位時間当たりの変化量が偶発的に一致する場合においても、衛星信号と妨害信号を見分けることができる。 According to the flying object of the fourth aspect of the present invention, it is possible to distinguish the satellite signal and the interference signal even when the estimated Doppler shift amount and the measured Doppler shift amount per unit time coincide with each other accidentally. Can do.
本発明によれば、１つのアンテナにおける受信信号に基づいてスプーフィングやジャミングを判別可能な飛翔体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a flying object capable of discriminating spoofing and jamming based on a reception signal from one antenna.
次に、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なっている場合がある。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension may be different from the actual one. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
１．第１実施形態
（測位システム１００の全体構成）
測位システム１００の全体構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、測位システム１００の全体構成を示す概略図である。
1. First Embodiment (Overall Configuration of Positioning System 100)
The overall configuration of the positioning system 100 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the positioning system 100.
測位システム１００は、砲弾１０と、火砲２０と、ＧＮＳＳ衛星３０とを備える。 The positioning system 100 includes a cannonball 10, a gun 20, and a GNSS satellite 30.
砲弾１０は、火砲２０から発射され、所望位置に向かって飛翔する。砲弾１０は、飛翔体の一例であり、秒速３００ｍ以上の高速で飛翔可能である。砲弾１０は、１つのアンテナ１１を有する。本実施形態では、砲弾１０がジャマー４０によるジャミングやスプーフィングの影響下にある場面が想定されている。そのため、アンテナ１１は、ＧＮＳＳ衛星３０からの衛星信号Ｗだけでなく、ジャマー４０からの妨害信号Ｖも受信する。ジャマー４０は、車両などの移動体に搭載されていてもよい。衛星信号Ｗと妨害信号Ｖを判別する手法については後述する。 The shell 10 is fired from the cannon 20 and flies toward a desired position. The cannonball 10 is an example of a flying object and can fly at a high speed of 300 m / s or more. The cannonball 10 has one antenna 11. In the present embodiment, it is assumed that the shell 10 is under the influence of jamming and spoofing by the jammer 40. Therefore, the antenna 11 receives not only the satellite signal W from the GNSS satellite 30 but also the interference signal V from the jammer 40. The jammer 40 may be mounted on a moving body such as a vehicle. A method for discriminating the satellite signal W and the interference signal V will be described later.
アンテナ１１は、通常、ＧＮＳＳ衛星３０以外の複数のＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号も受信する。ただし、以下においては、１つのＧＮＳＳ衛星３０から送信される衛星信号Ｗに着目して説明する。 The antenna 11 usually also receives satellite signals transmitted from a plurality of GNSS satellites other than the GNSS satellite 30. However, the following description will be made with attention paid to the satellite signal W transmitted from one GNSS satellite 30.
火砲２０は、地上又は移動体（戦車や船舶など）に配置される。火砲２０は、所望の角度で砲弾１０を発射可能である。 The artillery 20 is arranged on the ground or a moving body (tank, ship, etc.). The artillery 20 can fire the shell 10 at a desired angle.
ＧＮＳＳ衛星３０は、測位用の人工衛星である。「ＧＮＳＳ」とは、Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍの略であり、ＧＰＳ（米国）、ＧＡＬＩＬＥＯ（欧州）、ＧＬＯＮＡＳＳ（ロシア）、準天頂衛星システム（日本）などの総称である。ＧＮＳＳ衛星３０は、地球を周回する人工衛星のうち砲弾１０の飛行中に地平線上に位置する人工衛星である。ＧＮＳＳ衛星３０は、衛星信号Ｗを送信する。 The GNSS satellite 30 is a positioning artificial satellite. “GNSS” is an abbreviation for Global Navigation Satellite System, and is a general term for GPS (United States), GALILEO (Europe), GLONASS (Russia), Quasi-Zenith Satellite System (Japan), and the like. The GNSS satellite 30 is an artificial satellite located on the horizon during the flight of the cannonball 10 among the artificial satellites orbiting the earth. The GNSS satellite 30 transmits a satellite signal W.
（砲弾１０の機能構成）
次に、砲弾１０の機能構成について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る砲弾１０の機能構成を示すブロック図である。
(Functional configuration of shell 10)
Next, the functional configuration of the cannonball 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the cannonball 10 according to the first embodiment.
砲弾１０は、アンテナ１１と、ＧＮＳＳ受信部１２と、信号判別部１３とを備える。 The cannonball 10 includes an antenna 11, a GNSS receiving unit 12, and a signal determining unit 13.
ＧＮＳＳ受信部１２は、アンテナ１１に接続される。ＧＮＳＳ受信部１２は、アンテナ１１が受信した受信信号Ｘを取得する。受信信号Ｘは、衛星信号Ｗと妨害信号Ｖのいずれかである。ただし、ＧＮＳＳ受信部１２が受信信号Ｘを取得した時点では、受信信号Ｘが衛星信号Ｗと妨害信号Ｖのいずれであるかは不明である。 The GNSS receiver 12 is connected to the antenna 11. The GNSS receiver 12 acquires the received signal X received by the antenna 11. The received signal X is either a satellite signal W or an interference signal V. However, when the GNSS receiver 12 acquires the received signal X, it is unknown whether the received signal X is the satellite signal W or the interference signal V.
ＧＮＳＳ受信部１２は、周波数変換部１２ａと、Ａ／Ｄ変換部１２ｂと、衛星捕捉・追尾回路１２ｃとを有する。 The GNSS receiver 12 includes a frequency converter 12a, an A / D converter 12b, and a satellite capture / tracking circuit 12c.
周波数変換部１２ａは、受信信号Ｘを低雑音増幅器で増幅した後に、受信信号Ｘに基準発振器から出力される基準周波数信号を混合する。これによって、周波数変換部１２ａは、所定周波数を有する中間周波数信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部１２ｂは、中間周波数信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことによってデジタル出力信号を生成する。衛星捕捉・追尾回路１２ｃは、デジタル出力信号について周波数サーチとコード位相の検出を実行することによって受信信号Ｘを捕捉した後、デジタル出力信号についてビット同期とフレーム同期を実行することによって受信信号Ｘを同期追尾する。衛星捕捉・追尾回路１２ｃは、周波数サーチによって取得した受信信号Ｘの周波数ｆＸを後述する判定部１３ｅに通知する。衛星捕捉・追尾回路１２ｃは、受信信号Ｘの周波数ｆＸを取得する受信周波数取得部の一例である。 The frequency converter 12a amplifies the received signal X with a low noise amplifier, and then mixes the received signal X with the reference frequency signal output from the reference oscillator. Thereby, the frequency converter 12a generates an intermediate frequency signal having a predetermined frequency. The A / D conversion unit 12b generates a digital output signal by performing A / D conversion processing on the intermediate frequency signal. The satellite acquisition / tracking circuit 12c acquires the received signal X by performing frequency search and code phase detection for the digital output signal, and then performs bit synchronization and frame synchronization for the digital output signal. Tracking synchronously. Satellite acquisition and tracking circuit 12c notifies the determination unit 13e to be described later frequency f X of the received signal X obtained by frequency search. Satellite acquisition and tracking circuit 12c is an example of a reception frequency acquisition unit for acquiring a frequency f X of the received signal X.
信号判別部１３は、衛星軌道取得部１３ａと、衛星軌道情報記憶部１３ｂと、アンテナ軌道取得部１３ｃと、推定ドップラーシフト量算出部１３ｄと、判定部１３ｅとを有する。 The signal determination unit 13 includes a satellite orbit acquisition unit 13a, a satellite orbit information storage unit 13b, an antenna orbit acquisition unit 13c, an estimated Doppler shift amount calculation unit 13d, and a determination unit 13e.
衛星軌道取得部１３ａは、衛星軌道情報記憶部１３ｂに記憶された衛星軌道情報を参照して、現時点におけるＧＮＳＳ衛星３０の位置と速度を取得する。アンテナ軌道取得部１３ｃは、受信信号Ｘから送信者（ＧＮＳＳ衛星３０又はジャマー４０）の擬似距離と航法メッセージを収集した後、航法メッセージに含まれるエフェメリスからアンテナ１１の位置を測位する。また、アンテナ軌道取得部１３ｃは、アンテナ１１の位置の変動量に基づいてアンテナ１１の速度を算出する。 The satellite orbit acquisition unit 13a refers to the satellite orbit information stored in the satellite orbit information storage unit 13b and acquires the current position and velocity of the GNSS satellite 30. The antenna trajectory acquisition unit 13c collects the pseudo distance of the sender (GNSS satellite 30 or jammer 40) and the navigation message from the received signal X, and then determines the position of the antenna 11 from the ephemeris included in the navigation message. Further, the antenna trajectory acquisition unit 13 c calculates the speed of the antenna 11 based on the variation amount of the position of the antenna 11.
推定ドップラーシフト量算出部１３ｄは、ＧＮＳＳ衛星３０及びアンテナ１１それぞれの位置及び速度に基づいて、衛星信号Ｗの推定ドップラーシフト量Ｄａを算出する。推定ドップラーシフト量Ｄａは、以下の式（１）〜（３）に従って算出可能である。図３に示す通り、ｖＳはＧＮＳＳ衛星３０の移動速度であり、ｖＣはアンテナ１１の移動速度であり、ｖ１はアンテナ１１とＧＮＳＳ衛星３０を結ぶ直線上におけるＧＮＳＳ衛星３０の速度成分であり、ｖ２はアンテナ１１とＧＮＳＳ衛星３０を結ぶ直線上におけるアンテナ１１の速度成分である。また、ｆ０は衛星信号３０の規格周波数であり、Ｃは電波の伝搬速度である。
ｖ１＝ｖＳｃｏｓθ１ ・・・（２）
ｖ２＝ｖＣｃｏｓθ２ ・・・（３）
The estimated Doppler shift amount calculation unit 13d calculates the estimated Doppler shift amount Da of the satellite signal W based on the positions and velocities of the GNSS satellite 30 and the antenna 11 respectively. The estimated Doppler shift amount Da can be calculated according to the following equations (1) to (3). As shown in FIG. 3, v S is the moving speed of the GNSS satellite 30, v C is the moving speed of the antenna 11, and v 1 is the speed component of the GNSS satellite 30 on the straight line connecting the antenna 11 and the GNSS satellite 30. V 2 is the velocity component of the antenna 11 on the straight line connecting the antenna 11 and the GNSS satellite 30. F 0 is the standard frequency of the satellite signal 30, and C is the radio wave propagation speed.
v 1 = v S cos θ 1 (2)
v 2 = v C cos θ 2 (3)
判定部１３ｅは、算出された推定ドップラーシフト量Ｄａに基づいて、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定する。具体的には、判定部１３ｅは、衛星軌道情報記憶部１３ｂに記憶された衛星信号３０の規格周波数ｆ０と推定ドップラーシフト量算出部１３ｄによって算出された推定ドップラーシフト量Ｄａの和Ｐを算出する。次に、和Ｐが所定の周波数範囲Ｑに入っているか否かを判定する。所定の周波数範囲Ｑは、衛星捕捉・追尾回路１２ｃによって取得された受信信号Ｘの周波数ｆＸを含むように設定されていればよい。例えば、所定の周波数範囲Ｑは、受信信号Ｘの周波数ｆＸを中心とする±２０Ｈｚの範囲に設定することができる。 The determination unit 13e determines whether or not the received signal X is the satellite signal W based on the calculated estimated Doppler shift amount Da. Specifically, the determination unit 13e calculates the sum P of the estimated Doppler shift amount Da calculated by the standard frequency f 0 of the satellite signals 30 stored in the satellite orbit information storage unit 13b and the estimated Doppler shift amount calculation unit 13d To do. Next, it is determined whether or not the sum P is within a predetermined frequency range Q. The predetermined frequency range Q is may be set to include a frequency f X of the received signal X obtained by the satellite acquisition and tracking circuit 12c. For example, the predetermined frequency range Q can be set to a range of ± 20 Hz centered on the frequency f X of the received signal X.
ここで、図４は、衛星信号Ｗ及び妨害信号Ｖそれぞれのドップラーシフト量の実測値の一例を示すグラフである。図４に示すように、衛星信号Ｗのドップラーシフト量は、妨害信号Ｖのドップラーシフト量に比べて幅広く変動している。これは、上記式（１）から明らかなように、ＧＮＳＳ衛星３０がジャマー４０に比べて極めて高速で移動しているためである。図４に示す例では、時刻Ｔ１において衛星信号Ｗ及び妨害信号Ｖそれぞれのドップラーシフト量が近似しているが、その他の大部分の時間帯では両者のドップラーシフト量は異なっている。 Here, FIG. 4 is a graph showing an example of measured values of the Doppler shift amounts of the satellite signal W and the interference signal V, respectively. As shown in FIG. 4, the Doppler shift amount of the satellite signal W varies widely compared to the Doppler shift amount of the interference signal V. This is because the GNSS satellite 30 moves at a very high speed as compared with the jammer 40, as is apparent from the above equation (1). In the example shown in FIG. 4, the Doppler shift amounts of the satellite signal W and the interference signal V are approximated at the time T1, but the Doppler shift amounts of both are different in most other time zones.
判定部１３ｅは、規格周波数ｆ０と推定ドップラーシフト量Ｄａの和Ｐが所定の周波数範囲Ｑに入っている場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。一方、判定部１３ｅは、規格周波数ｆ０と推定ドップラーシフト量Ｄａの和Ｐが所定の周波数範囲Ｑに入っていない場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗではなく妨害信号Ｖであると判定する。 Determination unit 13e determines that when the sum P of the estimated Doppler shift amount Da and standard frequency f 0 is within a predetermined frequency range Q, the reception signal X is a satellite signal W. On the other hand, the determination unit 13e determines that the sum P of the estimated Doppler shift amount Da and standard frequency f 0 may not in the predetermined frequency range Q, the reception signal X is a disturbing signal V instead satellite signal W.
（衛星信号Ｗと妨害信号Ｖの判別手法）
以下、砲弾１０における衛星信号Ｗと妨害信号Ｖの判別手法について、図面を参照しながら説明する。図５は、砲弾１０における衛星信号Ｗと妨害信号Ｖの判別手法を示すフロー図である。
(Distinguishing method of satellite signal W and interference signal V)
Hereinafter, a method for discriminating the satellite signal W and the interference signal V in the shell 10 will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing a method for discriminating between the satellite signal W and the interference signal V in the shell 10.
ステップＳ１０において、アンテナ１１は、受信信号Ｘを受信する。 In step S10, the antenna 11 receives the reception signal X.
ステップＳ２０において、衛星軌道取得部１３ａは、ＧＮＳＳ衛星３０の衛星軌道情報に基づいて、ＧＮＳＳ衛星３０の位置及び速度を取得する。 In step S20, the satellite orbit acquisition unit 13a acquires the position and velocity of the GNSS satellite 30 based on the satellite orbit information of the GNSS satellite 30.
ステップＳ３０において、アンテナ軌道取得部１３ｃは、受信信号Ｘに基づいて、アンテナ１１の位置及び速度を取得する。 In step S30, the antenna trajectory acquisition unit 13c acquires the position and speed of the antenna 11 based on the received signal X.
ステップＳ４０において、推定ドップラーシフト量算出部１３ｄは、ＧＮＳＳ衛星３０及びアンテナ１１それぞれの位置及び速度に基づいて、衛星信号Ｗの推定ドップラーシフト量Ｄａを算出する。 In step S40, the estimated Doppler shift amount calculation unit 13d calculates the estimated Doppler shift amount Da of the satellite signal W based on the positions and velocities of the GNSS satellite 30 and the antenna 11.
ステップＳ５０において、判定部１３ｅは、推定ドップラーシフト量Ｄａに基づいて、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定する。具体的に、判定部１３ｅは、和Ｐ（規格周波数ｆ０+推定ドップラーシフト量Ｄａ）が所定の周波数範囲Ｑに入っている場合には受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定し、和Ｐが所定の周波数範囲Ｑに入っていない場合には受信信号Ｘは妨害信号Ｖであると判定する。 In step S50, the determination unit 13e determines whether or not the received signal X is the satellite signal W based on the estimated Doppler shift amount Da. Specifically, the determination unit 13e determines that the received signal X is the satellite signal W when the sum P (standard frequency f 0 + estimated Doppler shift amount Da) is within a predetermined frequency range Q. If P is not within the predetermined frequency range Q, it is determined that the received signal X is the interference signal V.
（特徴）
第１実施形態に係る砲弾１０は、衛星軌道取得部１３ａ（第１取得部の一例）と、アンテナ軌道取得部１３ｃ（第２取得部の一例）と、推定ドップラーシフト量算出部１３ｄと、判定部１３ｅとを備える。衛星軌道取得部１３ａは、ＧＮＳＳ衛星３０の衛星軌道情報に基づいてＧＮＳＳ衛星３０の位置及び速度を取得する。アンテナ軌道取得部１３ｃは、受信信号Ｘに基づいてアンテナ１１の位置及び速度を取得する。推定ドップラーシフト量算出部１３ｄは、ＧＮＳＳ衛星３０及びアンテナ１１それぞれの位置及び速度に基づいて、衛星信号Ｗの推定ドップラーシフト量Ｄａを算出する。判定部１３ｅは、衛星信号Ｗの規格周波数ｆ０と推定ドップラーシフト量Ｄａの和Ｐが所定の周波数範囲Ｑに入っている場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。
(Feature)
The shell 10 according to the first embodiment includes a satellite orbit acquisition unit 13a (an example of a first acquisition unit), an antenna orbit acquisition unit 13c (an example of a second acquisition unit), an estimated Doppler shift amount calculation unit 13d, and a determination. Part 13e. The satellite orbit acquisition unit 13 a acquires the position and velocity of the GNSS satellite 30 based on the satellite orbit information of the GNSS satellite 30. The antenna trajectory acquisition unit 13c acquires the position and speed of the antenna 11 based on the reception signal X. The estimated Doppler shift amount calculation unit 13d calculates the estimated Doppler shift amount Da of the satellite signal W based on the positions and velocities of the GNSS satellite 30 and the antenna 11 respectively. Determining unit 13e, when the sum P of the standard frequency f 0 of the satellite signals W estimated Doppler shift amount Da is within a predetermined frequency range Q, the reception signal X is determined to be the satellite signal W.
このように、推定ドップラーシフト量Ｄａを利用することによって、２つのアンテナを用いることなく受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定することができる。そのため、砲弾１０の構成を簡素化することができる。 As described above, by using the estimated Doppler shift amount Da, it is possible to determine whether or not the received signal X is the satellite signal W without using two antennas. Therefore, the configuration of the cannonball 10 can be simplified.
２．第２実施形態
以下において、第２実施形態に係る砲弾１０’について説明する。第１実施形態に係る砲弾１０と第２実施形態に係る砲弾１０’との相違点は、受信信号Ｘが衛星信号Ｗと妨害信号Ｖのいずれであるかを判別する手法にある。従って、以下においては、判別手法について主に説明する。
2. Second Embodiment Hereinafter, a shell 10 ′ according to a second embodiment will be described. The difference between the shell 10 according to the first embodiment and the shell 10 ′ according to the second embodiment is in a method for determining whether the received signal X is the satellite signal W or the interference signal V. Therefore, in the following, the determination method will be mainly described.
（砲弾１０’の機能構成）
図６は、第２実施形態に係る砲弾１０’の機能構成を示すブロック図である。砲弾１０’は、アンテナ１１と、ＧＮＳＳ受信部１２と、信号判別部１３’とを備える。アンテナ１１とＧＮＳＳ受信部１２の構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
(Functional configuration of cannonball 10 ')
FIG. 6 is a block diagram showing a functional configuration of a shell 10 ′ according to the second embodiment. The cannonball 10 ′ includes an antenna 11, a GNSS receiving unit 12, and a signal determining unit 13 ′. The configurations of the antenna 11 and the GNSS receiving unit 12 are as described in the first embodiment.
信号判別部１３’は、衛星軌道取得部１３ａと、衛星軌道情報記憶部１３ｂと、アンテナ軌道取得部１３ｃと、推定ドップラーシフト量算出部１３ｄと、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆと、判定部１３ｅ’とを有する。衛星軌道取得部１３ａ、衛星軌道情報記憶部１３ｂ、アンテナ軌道取得部１３ｃ及び推定ドップラーシフト量算出部１３ｄの構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。 The signal determination unit 13 ′ includes a satellite orbit acquisition unit 13a, a satellite orbit information storage unit 13b, an antenna orbit acquisition unit 13c, an estimated Doppler shift amount calculation unit 13d, an actual measurement Doppler shift amount calculation unit 13f, and a determination unit 13e. 'And have. The configurations of the satellite orbit acquisition unit 13a, the satellite orbit information storage unit 13b, the antenna orbit acquisition unit 13c, and the estimated Doppler shift amount calculation unit 13d are as described in the first embodiment.
実測ドップラーシフト量算出部１３ｆは、受信信号Ｘのドップラーシフト量を実測する。具体的に、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆは、受信信号Ｘの周波数ｆｘと衛星信号Ｗの規格周波数ｆ０との差を求めることによって、受信信号Ｘの実測ドップラーシフト量Ｄｂを算出する。 The measured Doppler shift amount calculation unit 13f measures the Doppler shift amount of the reception signal X. Specifically, the measured Doppler shift amount calculation unit 13f, by determining the difference between the standard frequency f 0 of the frequency fx and satellite signal W of the received signal X, it calculates the actual Doppler shift amount Db of the received signal X.
判定部１３ｅ’は、衛星信号Ｗの推定ドップラーシフト量Ｄａと受信信号Ｘの実測ドップラーシフト量Ｄｂに基づいて、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定する。具体的に、まず判定部１３ｅ’は、推定ドップラーシフト量Ｄａの単位時間当たりの変化量を算出する。次に、判定部１３ｅ’は、実測ドップラーシフト量Ｄｂの単位時間当たりの変化量を算出する。単位時間は、例えば１００ミリ秒〜２００ミリ秒程度に設定することができる。「単位時間当たりの変化量」は、ドップラーシフト量のグラフの傾きに相当する（図４参照）。次に、判定部１３ｅ’は、推定ドップラーシフト量Ｄａ及び実測ドップラーシフト量Ｄｂそれぞれの単位時間当たりの変化量が略一致するか否かを判定する。本実施形態において、「略一致」とは、推定ドップラーシフト量Ｄａの単位時間当たりの変化量と実測ドップラーシフト量Ｄｂの単位時間当たりの変化量の差が１５Ｈｚ以内である場合を含む概念である。 The determination unit 13e 'determines whether the received signal X is the satellite signal W based on the estimated Doppler shift amount Da of the satellite signal W and the measured Doppler shift amount Db of the received signal X. Specifically, first, the determination unit 13e 'calculates the amount of change per unit time of the estimated Doppler shift amount Da. Next, the determination unit 13e 'calculates the amount of change per unit time of the measured Doppler shift amount Db. The unit time can be set to about 100 milliseconds to 200 milliseconds, for example. The “change amount per unit time” corresponds to the slope of the graph of the Doppler shift amount (see FIG. 4). Next, the determination unit 13e 'determines whether or not the amounts of change per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the measured Doppler shift amount Db substantially match. In this embodiment, “substantially coincidence” is a concept including a case where the difference between the change amount per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the change amount per unit time of the measured Doppler shift amount Db is within 15 Hz. .
判定部１３ｅ’は、推定ドップラーシフト量Ｄａ及び実測ドップラーシフト量Ｄｂそれぞれの単位時間当たりの変化量が略一致する場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。一方、判定部１３ｅ’は、推定ドップラーシフト量Ｄａ及び実測ドップラーシフト量Ｄｂそれぞれの単位時間当たりの変化量が略一致しない場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗではなく妨害信号Ｖであると判定する。 The determination unit 13e 'determines that the received signal X is the satellite signal W when the amount of change per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the measured Doppler shift amount Db substantially matches. On the other hand, the determination unit 13e ′ determines that the received signal X is not the satellite signal W but the interference signal V when the change amounts per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the measured Doppler shift amount Db are not substantially the same. .
（特徴）
第２実施形態に係る砲弾１０’は、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆと、判定部１３ｅ’とを有する。実測ドップラーシフト量算出部１３ｆは、受信信号Ｘの実測ドップラーシフト量Ｄｂを算出する。判定部１３ｅ’は、推定ドップラーシフト量Ｄａ及び実測ドップラーシフト量Ｄｂそれぞれの単位時間当たりの変化量が略一致する場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。
(Feature)
A shell 10 ′ according to the second embodiment includes an actually measured Doppler shift amount calculation unit 13f and a determination unit 13e ′. The measured Doppler shift amount calculation unit 13f calculates the measured Doppler shift amount Db of the received signal X. The determination unit 13e ′ determines that the received signal X is the satellite signal W when the amounts of change per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the measured Doppler shift amount Db substantially match.
このように、ドップラーシフト量の変化量、すなわち、ドップラーシフト量のグラフの傾きが衛星信号Ｗと妨害信号Ｖとで異なることを利用して、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定することができる。従って、規格周波数ｆ０と推定ドップラーシフト量Ｄａの和Ｐが妨害信号Ｖの周波数と偶発的に一致する場合（図４の時刻Ｔ１を参照）においても、衛星信号Ｗと妨害信号Ｖを見分けることができる。 As described above, whether or not the received signal X is the satellite signal W is determined using the change amount of the Doppler shift amount, that is, the fact that the slope of the graph of the Doppler shift amount is different between the satellite signal W and the interference signal V. Can be determined. Accordingly, even when the sum P of the estimated Doppler shift amount Da and standard frequency f 0 is accidentally matches the frequency of the interfering signal V (see time T1 of FIG. 4), to distinguish the satellite signal W and the interference signal V Can do.
３．第３実施形態
以下において、第３実施形態に係る砲弾１０”について説明する。第２実施形態に係る砲弾１０’と第３実施形態に係る砲弾１０”との相違点は、受信信号Ｘが衛星信号Ｗと妨害信号Ｖのいずれであるかを判別する手法にある。従って、以下においては、判別手法について主に説明する。
3. Third Embodiment Hereinafter, a shell 10 ″ according to a third embodiment will be described. The difference between the shell 10 ′ according to the second embodiment and the shell 10 ″ according to the third embodiment is that the received signal X is a satellite. There is a method for discriminating between the signal W and the interference signal V. Therefore, in the following, the determination method will be mainly described.
（砲弾１０”の機能構成）
図７は、第３実施形態に係る砲弾１０”の機能構成を示すブロック図である。砲弾１０”は、アンテナ１１と、ＧＮＳＳ受信部１２と、信号判別部１３”とを備える。アンテナ１１とＧＮＳＳ受信部１２の構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。
(Functional configuration of shell 10 ")
FIG. 7 is a block diagram illustrating a functional configuration of a shell 10 ″ according to the third embodiment. The shell 10 ″ includes an antenna 11, a GNSS receiving unit 12, and a signal determining unit 13 ″. The configuration of the GNSS receiver 12 is as described in the first embodiment.
信号判別部１３”は、衛星軌道取得部１３ａと、衛星軌道情報記憶部１３ｂと、アンテナ軌道取得部１３ｃと、推定ドップラーシフト量算出部１３ｄと、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆと、判定部１３ｅ”とを有する。衛星軌道取得部１３ａ、衛星軌道情報記憶部１３ｂ、アンテナ軌道取得部１３ｃ及び推定ドップラーシフト量算出部１３ｄの構成は、上記第１実施形態において説明した通りである。また、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆの構成は、上記第２実施形態において説明した通りである。 The signal determination unit 13 ″ includes a satellite orbit acquisition unit 13a, a satellite orbit information storage unit 13b, an antenna orbit acquisition unit 13c, an estimated Doppler shift amount calculation unit 13d, an actually measured Doppler shift amount calculation unit 13f, and a determination unit 13e. ”. The configurations of the satellite orbit acquisition unit 13a, the satellite orbit information storage unit 13b, the antenna orbit acquisition unit 13c, and the estimated Doppler shift amount calculation unit 13d are as described in the first embodiment. The configuration of the measured Doppler shift amount calculation unit 13f is as described in the second embodiment.
判定部１３ｅ”は、衛星信号Ｗの推定ドップラーシフト量Ｄａと受信信号Ｘの実測ドップラーシフト量Ｄｂに基づいて、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定する。具体的に、判定部１３ｅ”は、推定ドップラーシフト量Ｄａの推移と実測ドップラーシフト量Ｄｂの推移を取得する。次に、判定部１３ｅ”は、推定ドップラーシフト量Ｄａの推移と実測ドップラーシフト量Ｄｂの推移が略一致するか否かを判定する。本実施形態において、「略一致」とは、推定ドップラーシフト量Ｄａと実測ドップラーシフト量Ｄｂの差が１５Ｈｚ以内で推移する場合を含む概念である。 The determination unit 13e ″ determines whether or not the received signal X is the satellite signal W based on the estimated Doppler shift amount Da of the satellite signal W and the measured Doppler shift amount Db of the received signal X. Specifically, the determination is performed. The unit 13e ″ acquires the transition of the estimated Doppler shift amount Da and the transition of the measured Doppler shift amount Db. Next, the determination unit 13e ″ determines whether or not the transition of the estimated Doppler shift amount Da and the transition of the measured Doppler shift amount Db substantially match. In this embodiment, “substantially match” means the estimated Doppler shift. This is a concept including a case where the difference between the amount Da and the measured Doppler shift amount Db changes within 15 Hz.
判定部１３ｅ”は、推定ドップラーシフト量Ｄａの推移と実測ドップラーシフト量Ｄｂの推移が略一致する場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。一方、判定部１３ｅ”は、推定ドップラーシフト量Ｄａの推移と実測ドップラーシフト量Ｄｂの推移が略一致しない場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗではなく妨害信号Ｖであると判定する。 When the transition of the estimated Doppler shift amount Da and the transition of the measured Doppler shift amount Db substantially match, the determination unit 13e ″ determines that the received signal X is the satellite signal W. On the other hand, the determination unit 13e ″ determines the estimated Doppler shift. If the transition of the shift amount Da and the transition of the measured Doppler shift amount Db do not substantially match, it is determined that the received signal X is not the satellite signal W but the interference signal V.
（特徴）
第３実施形態に係る砲弾１０”は、実測ドップラーシフト量算出部１３ｆと、判定部１３ｅ”とを有する。判定部１３ｅ”は、推定ドップラーシフト量Ｄａの推移と実測ドップラーシフト量Ｄｂの推移が略一致する場合、受信信号Ｘは衛星信号Ｗであると判定する。
(Feature)
The bullet 10 ″ according to the third embodiment includes an actually measured Doppler shift amount calculation unit 13f and a determination unit 13e ″. The determination unit 13e ″ determines that the received signal X is the satellite signal W when the transition of the estimated Doppler shift amount Da and the transition of the measured Doppler shift amount Db substantially coincide.
このように、ドップラーシフト量の推移、すなわち、ドップラーシフト量の推移グラフの形状を確認することによって、受信信号Ｘが衛星信号Ｗであるか否かを判定することができる。従って、推定ドップラーシフト量Ｄａ及び実測ドップラーシフト量Ｄｂそれぞれの単位時間当たりの変化量が偶発的に一致する場合（図４の時刻Ｔ２を参照）においても、衛星信号Ｗと妨害信号Ｖを見分けることができる。 In this way, whether or not the received signal X is the satellite signal W can be determined by checking the transition of the Doppler shift amount, that is, the shape of the transition graph of the Doppler shift amount. Accordingly, the satellite signal W and the interference signal V can be distinguished even when the amount of change per unit time of the estimated Doppler shift amount Da and the measured Doppler shift amount Db coincides with each other (see time T2 in FIG. 4). Can do.
１０ 砲弾
１１ アンテナ
１２ ＧＮＳＳ受信部
１３ 信号判別部
１３ａ 衛星軌道取得部
１３ｂ 衛星軌道情報記憶部
１３ｃ アンテナ軌道取得部
１３ｄ 推定ドップラーシフト量算出部
１３ｅ 判定部
２０ 火砲
３０ ＧＮＳＳ衛星
４０ ジャマー
１００ 測位システム
Ｗ 衛星信号
ｆ０ 衛星信号の規格周波数
Ｖ 妨害信号
Ｘ 受信信号
ｆＸ 受信信号の周波数
Ｄａ 推定ドップラーシフト量
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Cannonball 11 Antenna 12 GNSS receiving part 13 Signal discriminating part 13a Satellite orbit acquisition part 13b Satellite orbit information storage part 13c Antenna orbit acquisition part 13d Estimated Doppler shift amount calculation part 13e Determination part 20 Gun 30 GNSS satellite 40 Jammer 100 Positioning system W Satellite Signal f 0 Standard frequency of satellite signal V Interference signal X Received signal f X Received signal frequency Da Estimated Doppler shift amount
Claims (2)
前記アンテナに接続されるＧＮＳＳ受信部と、
ＧＮＳＳ衛星の位置及び速度を取得する第１取得部と、
前記アンテナの受信信号に基づいて、前記アンテナの位置及び速度を取得する第２取得部と、
前記ＧＮＳＳ衛星及び前記アンテナそれぞれの位置及び速度に基づいて、前記ＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号の推定ドップラーシフト量を算出する推定ドップラーシフト量算出部と、
前記受信信号の実測ドップラーシフト量を算出する実測ドップラーシフト量算出部と、
前記推定ドップラーシフト量と前記前記実測ドップラーシフト量とに基づいて、前記受信信号が前記衛星信号であるか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記実測ドップラーシフト量の単位時間当たり変化量が、前記推定ドップラーシフト量の単位時間当たり変化量と略一致する場合に、前記受信信号は前記衛星信号であると判定する、
飛翔体。 An antenna,
A GNSS receiver connected to the antenna;
A first acquisition unit for acquiring the position and velocity of the GNSS satellite;
A second acquisition unit for acquiring a position and a velocity of the antenna based on a reception signal of the antenna;
An estimated Doppler shift amount calculation unit that calculates an estimated Doppler shift amount of a satellite signal transmitted from the GNSS satellite based on the position and velocity of each of the GNSS satellite and the antenna;
An actual Doppler shift amount calculation unit for calculating an actual Doppler shift amount of the received signal;
A determination unit that determines whether the received signal is the satellite signal based on the estimated Doppler shift amount and the measured Doppler shift amount;
With
The determination unit determines that the received signal is the satellite signal when the change amount per unit time of the measured Doppler shift amount substantially matches the change amount per unit time of the estimated Doppler shift amount.
Flying object.
前記アンテナに接続されるＧＮＳＳ受信部と、
ＧＮＳＳ衛星の位置及び速度を取得する第１取得部と、
前記アンテナの受信信号に基づいて、前記アンテナの位置及び速度を取得する第２取得部と、
前記ＧＮＳＳ衛星及び前記アンテナそれぞれの位置及び速度に基づいて、前記ＧＮＳＳ衛星から送信される衛星信号の推定ドップラーシフト量を算出する推定ドップラーシフト量算出部と、
前記受信信号の実測ドップラーシフト量を算出する実測ドップラーシフト量算出部と、
前記推定ドップラーシフト量と前記前記実測ドップラーシフト量とに基づいて、前記受信信号が前記衛星信号であるか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記判定部は、前記実測ドップラーシフト量の推移が、前記推定ドップラーシフト量の推移と略一致する場合に、前記受信信号は前記衛星信号であると判定する、
飛翔体。 An antenna,
A GNSS receiver connected to the antenna;
A first acquisition unit for acquiring the position and velocity of the GNSS satellite;
A second acquisition unit for acquiring a position and a velocity of the antenna based on a reception signal of the antenna;
An estimated Doppler shift amount calculation unit that calculates an estimated Doppler shift amount of a satellite signal transmitted from the GNSS satellite based on the position and velocity of each of the GNSS satellite and the antenna;
An actual Doppler shift amount calculation unit for calculating an actual Doppler shift amount of the received signal;
A determination unit that determines whether the received signal is the satellite signal based on the estimated Doppler shift amount and the measured Doppler shift amount;
With
The determination unit determines that the received signal is the satellite signal when the transition of the measured Doppler shift amount substantially matches the transition of the estimated Doppler shift amount.
Flying object.
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