JP2001116837A - 飛しょう体用高度計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 低高度であっても飛しょう体から海面までの
高度を連続的に計測できる飛しょう体用高度計測装置を
提供する。 【解決手段】 高度計測装置の送信信号の変調符号を遅
延させるために遅延ケーブルあるいは、遅延器を追加
し、さらに、高度計測機能とは、別に高度計測結果の判
定機能と再計測機能を付加して、低高度まで測定可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、海上において運
用される飛しょう体に搭載され、飛しょう体の海面から
の高度を計測するのに有効な高度計測装置に関するもの
である。

【０００２】まず、海上において運用される飛しょう体
について図８を用いて説明する。図８において、１は船
艦、１ａは地上に位置する飛しょう体の発射装置、１ｂ
は海上に位置する飛しょう体の発射装置、１ｃは空中に
位置する飛しょう体の発射装置、２は後述する目標に向
けて発射される飛しょう体、３はこの飛しょう体２に搭
載される高度計測装置、４は飛しょう体２に搭載される
目標追尾用レーダ、５は前述した飛しょう体２が目標と
する航空機目標、６は前述した飛しょう体２が目標とす
る飛しょう体目標、７は地面や海面である。飛しょう体
２は地面や海面上空を飛しょうしてくる航空機目標５ま
たは飛しょう体目標６を目標とする飛しょう体である。
まず、飛しょう体２は地上、海上、空中の発射装置１
ａ，１ｂ，１ｃにより発射され、目標に向かって高度を
下げながら地面や海面上空を飛しょうする。この間、目
標追尾用レーダ４で目標追尾を行ないながら、同時に高
度計測装置３で飛しょう体２から地面や海面７までの高
度を計測して、その高度計測結果を基に飛しょう体２の
高度制御を行なう。一方、相手目標である航空機目標５
や飛しょう体目標６は海上ではレーダで発見されないよ
うに、極力低高度で飛しょうしてくる。飛しょう体２
は、この低高度を飛しょうする目標に対処するために飛
しょう体２から地面や海面までの高度を高度計測装置３
により計測して、墜落することなく低高度を安定して飛
しょうさせることが重要となる。この発明は、上記のよ
うな飛しょう体２の高度制御を行なうために、飛しょう
体２から海面までの高度を連続的に計測する飛しょう体
用高度計測装置に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】図９は飛しょう体の構成図である。２は
飛しょう体、３は飛しょう体２に搭載される高度計測装
置、８は高度計測するために電波を空間に送信する送信
用アンテナ、１０はこの送信用アンテナから送信される
送信信号、１１は地面や海面からの反射信号、９はこの
地面や海面からの反射信号１１を受信する受信用アンテ
ナ、４は飛しょう体２に搭載される目標追尾用レーダ、
５は飛しょう体２が目標とする航空機目標、７は地面や
海面である。飛しょう体２は目標追尾用レーダ４で目標
とする航空機目標５を追尾すると同時に、高度計測装置
３の送信アンテナ５より送信信号１０を送信し、この送
信信号１０が地面や海面７により反射された反射信号１
１を受信アンテナ６で受信してこの地面や海面からの反
射信号を捉えることにより高度を計測する。図１０は従
来の方式による飛しょう体用高度計測装置の構成を示す
ブロック図である。１２は変調符号の周波数を設定する
ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓ
ｃｉｌｌｔａｒ）、１３は変調符号及び復調符号を生成
する符号発生器、１４は送信機、１５は送信機から出力
された送信信号を変調する変調器、８はその送信信号を
空間に送信する送信アンテナ、９は地面や海面からの反
射信号を受信する受信アンテナ、１６は前述の反射信号
を復調する第１の復調器、１７は復調符号を２ビット遅
らせる２ビット遅延器、１８は前述の反射信号を復調器
１６より２ビット分遅れた復調符号で復調する第２の復
調器、１９は復調器１６と復調器１８の復調信号を比較
する信号比較回路、２０はＶＣＯ１の設定周波数を制御
するための制御器である。

【０００４】次に動作について説明する。図１０におい
て、送信機１４より出力された送信信号は、符号発生器
１３で生成された変調符号を用いて変調器１５で変調さ
れ、送信用アンテナ８より空間に放射される。地面や海
面により反射された反射信号は、受信用アンテナ９で受
信される。受信された信号は二つに分配され、一つは復
調器１６で復調され、もう一方は復調器１８で復調され
る。復調器１８では復調器１６で使用される復調符号と
比べ、２ビット遅延器９にて２ビット分遅らせた復調符
号を用いて復調される。このため復調器１６と復調器１
８では反射信号を復調して得ることのできる距離が異な
り、それぞれの距離相関の合う距離からの反射信号だけ
が復調される。この距離相関の合う距離幅はＶＣＯ１の
発振周波数により設定される。ここで、復調器１６と復
調器１８により復調される信号の距離と復調電力の関係
を図１１に示す。図１１で横軸は距離、縦軸は復調電力
を示している。イは復調器１６の復調電力特性、ロは復
調器１８の復調電力特性を示す。図１０における信号比
較回路１９では、復調器１６と復調器１８の復調電力を
比較してその結果を出力する。その出力結果を制御器２
０が受けて、復調器１６と復調器１８の復調電力が等し
くなるように、ＶＣＯ１を制御する。復調電力が等しく
なったときの復調器１６の復調電力イ、復調器１８の復
調電力ロおよび海面の位置関係を図１１に示す。復調電
力が等しくなった場合、地面や海面は復調器１６の復調
電力イと復調器１８の復調電力ロの中間点に位置するの
で、その時にＶＣＯ１で設定された周波数が高度計測結
果となる。飛しょう体から地面や海面までの高度が変化
した場合は、復調電力１６と復調電力１８の復調電力が
等しくなるようにＶＣＯ１を制御して、常に地面や海面
が復調器１６の復調電力イと復調器１８の復調電力ロの
中間にあるように地面や海面を追尾することで連続的に
変化する高度を計測する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の高度計測装置
は、電波を空間に放射して地面や海面からの反射信号を
受信することにより飛しょう体から地面や海面までの高
度を計測するものであるが、計測出来る最低高度はＶＣ
Ｏの設定可能周波数によって制限されてしまう課題があ
る。また、地面や海面からの反射信号を追尾している状
態では、地面や海面が復調器１６の復調電力イと復調器
１８の復調電力ロの中間にあるため、それぞれ二つの復
調電力が等しくつり合っているが、地面や海面からの反
射信号が無い場合でも復調器１６の復調電力イと復調器
１８の復調電力ロの二つの復調電力が等しくつり合って
いる。従来の高度計測装置は、この２つの状態を切り分
けることが出来ないため、その時の高度計測結果が有効
か無効なのか判断することが出来ないという課題があ
る。また、上記と同様に地面や海面からの反射信号得ら
れなくなった時に、復調器１６の復調電力イと復調器１
８の復調電力ロが等しくなっているため、飛しょう体か
ら地面や海面までの高度を正確に計測していない状態が
続いてしまうという課題がある。

【０００６】この発明は上記のような課題を解決するた
めに、高度計測装置の送信信号の変調符号を遅延させる
ために遅延ケーブルあるいは遅延器を追加し、さらに、
高度計測機能とは別に高度計測結果の判定機能と再計測
機能を付加した高度計測装置を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明による飛しょ
う体用高度計測装置は、送信信号経路の途中の変調器と
送信アンテナとの間に遅延ケーブルを設けた構成であ
る。

【０００８】また、第２の発明による飛しょう体用高度
計測装置は、変調符号に時間的な遅延を加えるために、
符号発生器と変調器との間に遅延器を付加した構成であ
る。

【０００９】また、第３の発明による飛しょう体用高度
計測装置は、従来よりある復調器１６の復調符号より１
ビット分遅延させた復調符号を使って受信信号を復調す
る第３の復調器を付加し、この復調器の復調信号レベル
の大きさにより高度計測結果が有効か無効なのかを判断
できるような手段を備えたものである。

【００１０】また、第４の発明による飛しょう体用高度
計測装置は、従来よりある復調器１６の復調符号より１
ビット分遅延させた復調符号を使って受信信号を復調す
る第３の復調器を付加し、この復調器の復調信号レベル
の大きさにより高度計測結果が有効か無効なのかを判断
し、高度計測結果が無効である場合には、高度計測を再
度実施するような手段を備えたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す飛しょう体用高度計測装置の構成図
である。２１は送信信号を遅延させる遅延ケーブルであ
る。

【００１２】次に上記のように構成された高度計測装置
の動作について説明する。送信機１４から出力された送
信信号は変調器１５にて変調され、遅延ケーブル２１の
距離分だけ遅れて送信アンテナ８より空間へ放射され、
地面や海面で反射された反射信号が受信アンテナ９にて
受信される。このとき、高度計測装置が電波を送信して
から受信するまでの時間は、遅延ケーブル分だけ長い時
間がかかって受信される。この時、復調器１６と復調器
１８で得られる距離相関特性を図２に示す。イは復調器
１６の復調電力特性、ロは復調器１８の復調電力特性を
示す。従来の方式による、計測可能な最低高度を図２
（ａ）の状態とした場合、遅延ケーブル２１を挿入する
と図２（ｂ）のようになり、高度計測可能な最低高度
は、従来の方式と比べて遅延ケーブル２１による遅延分
だけ短くなる。なお、このとき遅延ケーブル２１の遅延
量は、従来の方式での最低高度よりも短い距離に設定す
る必要がある。従来の方式で計測可能であった最低高度
をＨとした場合、本方式により計測可能となる最低高度
は、Ｈ−（変調符号の遅延分）となる。

【００１３】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２を示す高度計測装置の構成図である。２２は変調符
号を遅延させる遅延器である。

【００１４】次に上記のように構成された高度計測装置
の動作について説明する。送信機３から出力された信号
は遅延器２２にて遅延させた変調符号を用いて変調器４
にて変調されて送信アンテナ５より空間へ放射され地面
や海面で反射された反射信号が受信アンテナ９にて受信
される。このとき、受信される反射信号を復調する際の
距離相関特性は、変調符号を遅延させた分だけずれたも
のになる。この時、復調器１６と復調器１８で得られる
距離相関特性を図４に示す。イは復調器１６の復調電力
特性、ロは復調器１８の復調電力特性を示す。従来の方
式による、計測可能な最低高度を図４（ａ）の状態とし
た場合、遅延器２２を挿入すると図４（ｂ）のようにな
り、高度計測可能な最低高度は、従来の方式と比べて遅
延器１４による遅延分だけ短くなる。なお、このとき遅
延器２２の遅延量は、従来の方式での最低高度よりも短
い距離に設定する必要がある。従来の方式で計測可能で
あった最低高度をＨとした場合、本方式により計測可能
となる最低高度は、Ｈ−（変調符号の遅延分）となる。

【００１５】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３を示す高度計測装置の構成図である。２３は復調符
号を１ビット遅延させる１ビット遅延器、２４は前述の
１ビット遅延させた復調符号で復調する第三の復調器、
２５はこの第三の復調器２４により復調された信号レベ
ルを判定する判定器である。

【００１６】次に上記のように構成された高度計測装置
の動作について説明する。受信アンテナ９で受信される
地面や海面からの反射波は、内部で三分配されて復調器
１６、復調器１８および復調器２４で復調される。この
ときのそれぞれの距離相関特性を図６に示す。イは復調
器１６の復調電力特性、ロは復調器１８の復調電力特
性、ハは復調器２４の復調電力特性、ニは信号判定レベ
ルを示す。図６のように復調器２４は復調器１６で使用
する復調符号に比べて、１ビット遅延器２３により１ビ
ット遅延させた復調符号で反射信号を復調するので、復
調器２４の復調電力特性ハは、復調器１６の復調電力特
性イと復調器１８の復調電力特性ロの中間に位置する。
地面や海面を追尾している状態では、地面や海面は復調
器１６の復調電力特性イと復調器１８の復調電力特性ロ
の中間点に位置するので、復調器１６と復調器１８の復
調電力は等しくなり、地面や海面と同じように復調器１
６の復調電力特性イと復調器１８の復調電力特性ロの中
間点に位置する復調器２４の復調電力は最大となる。よ
って、復調器１６と復調器１８の復調電力が等しく、か
つ復調器２４の復調電力ハが信号判定レベルニ以上であ
ることを判定器２５にて判断することで、高度計測装置
が海面からの反射信号を捉えているかを判断して、高度
計測装置が有効か無効であるかを判定することが可能と
なる。

【００１７】実施の形態４．図７はこの発明の実施の形
態４を示す高度計測装置の構成図である。２３は復調符
号を１ビット遅延させる１ビット遅延器、２４は前述の
１ビット遅延させた復調符号で復調する第三の復調器、
２５はこの第三の復調器２４により復調された信号レベ
ルを判定する判定器、２６はこの判定器２５の出力結果
により高度計測装置をリセットさせるリセット回路であ
る。

【００１８】次に上記のように構成された高度計測装置
の動作について説明する。受信アンテナ９で受信される
地面や海面からの反射波は、内部で三分配されて復調器
１６、復調器１８および復調器２４で復調される。この
ときのそれぞれの距離相関特性を図６に示す。イは復調
器１６の復調電力特性、ロは復調器１８の復調電力特
性、ハは復調器２４の復調電力特性、ニは信号判定レベ
ルを示す。図６のように復調器２４は復調器１６で使用
する復調符号より１ビット遅延させた復調符号で受信信
号を復調する。高度追尾を行なっている時に地面や海面
は、復調器１６の復調電力特性イと復調器１８復調電力
特性ロの中間点に存在するので、復調器１６と復調器１
８の復調電力は等しくなり、復調器２４で復調される信
号は最大となる。高度計測中に復調器１６と復調器１８
の復調電力が等しいにも係わらず、復調器２４の復調電
力が小さくなった場合は、地面や海面からの反射信号を
見失ったか、あるいは地面や海面までの高度を誤まって
計測している状態であることが考えられる。よって、高
度追尾中に復調器２４の復調電力が信号判定レベルニよ
り小さくなったと判定器２５にて判定した場合は、高度
計測結果は無効であると判断して、リセット回路２６に
てリセット信号を出力することで、制御器２０でＶＣＯ
１の設定周波数を変化させて高度計測を再度実施するこ
とが可能となる。

【００１９】

【発明の効果】第１の発明によれば、変調符号の経路の
途中の変調器と送信アンテナとの間に遅延ケーブルを設
けることにより、従来の方式では測定不可能である低い
高度まで高度計測可能となる。

【００２０】また、第２の発明によれば、変調符号に時
間的な遅延を加えるために、符号発生器と変調器との間
に遅延器を付加することにより、従来の方式では測定不
可能である低い高度まで高度計測可能となる。

【００２１】また、第３の発明によれば、高度追尾を行
なう２つの復調回路の中間に、新たな復調器を追加し
て、追尾中の地面や海面からの反射信号を計測すること
により、高度計測結果が有効か無効か判断することが可
能となる。

【００２２】また、第４の発明によれば、高度追尾を行
なう２つの復調回路の中間に、新たな復調器を追加し
て、追尾中の地面や海面からの反射信号を計測すること
により、高度計測が有効か無効か判断して、無効になっ
た場合に高度計測を再度実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による高度計測装置の実施の形態１
を示す図である。

【図２】 実施の形態１における復調信号の距離相関特
性を示す図である。

【図３】 この発明による高度計測装置の実施の形態２
を示す図である。

【図４】 実施の形態２における復調信号の距離相関特
性を示す図である。

【図５】 この発明による高度計測装置の実施の形態３
を示す図である。

【図６】 実施の形態３および形態４における復調信号
の距離相関特性を示す図である。

【図７】 この発明による高度計測装置の実施の形態４
を示す図である。

【図８】 海上で運用される飛しょう体の運用モデルを
示す図である。

【図９】 飛しょう体の構成を示す図である。

【図１０】 従来の高度計測装置を示す構成図である。

【図１１】 従来の方式による復調信号の距離相関特性
を示す図である。

【符号の説明】

１ 飛しょう体の発射装置、２ 飛しょう体、３ 高度
計測装置、４ 目標追尾用レーダ、５ 航空機目標、６
飛しょう体目標、７ 地面・海面、８ 送信アンテ
ナ、９ 受信アンテナ、１０ 送信信号、１１ 反射信
号、１２ ＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌ
ｅｄ Ｏｓｃｉｌｌｔａｒ）、１３ 符号発生器、１４
送信機、１５ 変調器、１６ 復調器、１７ ２ビッ
ト遅延器、１８ 復調器、１９ 信号比較回路、２０
制御器、２１ 遅延ケーブル、２２遅延器、２３ １ビ
ット遅延器、２４ 復調器、２５ 判定器、２６ リセ
ット回路、イ 復調器１６の復調電力、ロ 復調器１８
の復調電力、ハ 復調器２４の復調電力、ニ 信号判定
レベル。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飛しょう体から海面までの高度を計測す
   るための電波を空間に放射する送信アンテナと、この送
   信アンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、
   送信信号を変調する変調器と、変調用の変調符号を発生
   する符号発生器と、変調符号の周波数を設定するＶＣＯ
   （Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｏｓｃｉｌ
   ｌｔａｒ）と、海面からの反射信号を受信する受信アン
   テナと、前述の反射信号を復調する二つの復調器と、そ
   の二つの復調器によってそれぞれ復調した二つの信号を
   互いに比較する信号比較回路と、この信号比較回路の出
   力結果から上記ＶＣＯの設定周波数を制御する制御器と
   を備えた飛しょう体用高度計測装置において、上記変調
   器と送信アンテナとの間に遅延ケーブルを設けたことを
   特徴とする飛しょう体用高度計測装置。
2. 【請求項２】 飛しょう体から海面までの高度を計測す
   るための電波を空間に放射する送信アンテナと、この送
   信アンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、
   送信信号を変調する変調器と、変調用の変調符号を発生
   する符号発生器と、変調符号の周波数を設定するＶＣＯ
   と、海面からの反射信号を受信する受信アンテナと、前
   述の反射信号を復調する二つの復調器と、その二つの復
   調器によってそれぞれ復調した二つの信号を互いに比較
   する信号比較回路と、この信号比較回路の出力結果から
   上記ＶＣＯの設定周波数を制御する制御器とを備えた飛
   しょう体用高度計測装置において、上記符号発生器と変
   調器との間に変調符号を遅延させる遅延器を設けたこと
   を特徴とする飛しょう体用高度計測装置。
3. 【請求項３】 飛しょう体から海面までの高度を計測す
   るための電波を空間に放射する送信アンテナと、この送
   信アンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、
   送信信号を変調する変調器と、変調用の変調符号を発生
   する符号発生器と、変調符号の周波数を設定するＶＣＯ
   と、海面からの反射信号を受信する受信アンテナと、前
   述の反射信号を復調する二つの復調器と、その二つの復
   調器によってそれぞれ復調した二つの信号を互いに比較
   する信号比較回路と、この信号比較回路の出力結果から
   上記ＶＣＯの設定周波数を制御する制御器とを備えた飛
   しょう体用高度計測装置において、高度計測時の海面か
   らの反射信号レベルを計測するための復調器を設けたこ
   とを特徴とする飛しょう体用高度計測装置。
4. 【請求項４】 飛しょう体から海面までの高度を計測す
   るための電波を空間に放射する送信アンテナと、この送
   信アンテナに供給される送信信号を発生する送信機と、
   送信信号を変調する変調器と、変調用の変調符号を発生
   する符号発生器と、変調符号の周波数を設定するＶＣＯ
   と、海面からの反射信号を受信する受信アンテナと、前
   述の反射信号を復調する二つの復調器と、その二つの復
   調器によってそれぞれ復調した二つの信号を互いに比較
   する信号比較回路と、この信号比較回路の出力結果から
   上記ＶＣＯの設定周波数を制御する制御器とを備えた飛
   しょう体用高度計測装置において、高度計測時の海面か
   らの反射信号レベルを計測することにより、高度計測装
   置が計測した高度計測結果が有効か無効なのか判断し
   て、高度計測結果が無効の場合は、再度高度計測を実施
   させるリセット回路を設けたことを特徴とする飛しょう
   体用高度計測装置。