JP2002310597A

JP2002310597A - 誘導飛しょう体及びレーダ装置

Info

Publication number: JP2002310597A
Application number: JP2001105830A
Authority: JP
Inventors: Kenzaburo Seki; 憲三郎関
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】目標物体が低高度にあり、目標物体からの直
接波とマルチパスによる反射波が混在するマルチパス環
境下においても、安定に追尾を継続して飛翔方向を制御
することのできる電波ホーミング方式の誘導飛しょう体
を得ることを目的としている。【解決手段】マルチパスによる反射波の誘導信号への
影響はＥＬ方向（垂直面方向）のみに限定される特性を
利用して、ハイパスフィルター１５、１６によって高周
波ノイズ成分のみを抽出してピークホールド回路１７、
１８によってその包絡線を取り、比較器１９によって両
者を比較してＥＬ方向の包絡線出力が一定時間以上優た
時がマルチパスの影響が出始めた時点であることを検知
して、スイッチ２１を接続させるとともに、切換えスイ
ッチ２３を補正後誘導信号側へ接続させて誘導信号へ逆
極性のノイズ成分を加算してマルチパスによる誘導信号
への影響を取り除くようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術】この発明は誘導飛しょう体および
追尾レーダ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず図２によって従来の誘導飛しょう体
について説明する。図において、２４は誘導飛しょう
体、２６は目標物体、２８は背景となる地面又は海面を
示し、（ａ）は垂直面より見た配置、（ｂ）は水平面よ
り見た配置を示す。

【０００３】上記構成において、誘導飛しょう体２４は
目標物体２６に向って送信波２５を放射し、その反射波
２７を受信して翼を操舵することにより目標物体に接近
する。

【０００４】次に従来の誘導飛しょう体の具体的な構
成、動作について説明する。図４は従来の誘導飛しょう
体のアクティブ電波ホーミング方式による機体制御の構
成図であり、１は平面状に多素子のエレメントを持つモ
ノパルスアンテナ、２は送信又は受信を選択する切換ス
イッチ、３は受信した電波のＥＬ方向（垂直面方向）成
分を増巾する受信機、４は同じくＡＺ方向（水平面方
向）成分を増巾する受信機、５は同じくＳＵＭ成分（全
加算出力）を増巾する受信機、６は送信機、７は各受信
機３、４、５の出力よりアンテナ面が指向している方向
と各受信機３、４、５が検出した方向との差異を演算し
て各方向の角度誤差を出力する角度誤差演算部、８，９
はシーカゲインと呼ばれている倍率Ｋ_Ｈ倍の増巾器、１
０はＥＬ方向及びＡＺ方向の角度誤差に応じてアンテナ
面のＥＬ方向及びＡＺ方向の指向方向を変えるアンテナ
サーボ系、１１は誘導信号と飛しょう体の機体の動きに
応じて舵角指令を出力する舵角合成演算部、１２は飛し
ょう体の加速度を検出する機体加速度検出器、１３はサ
ーボ装置とそれに機械的に結合されて可動する翼とから
なる操舵装置、１４はアンテナ首振り角検出器である。

【０００５】次に図2によって全体の動作について説明
する。飛しょう体２４は飛翔方向に対してあるビーム巾
を持った電波２５を放射し、目標物体２６からの反射波
２７を受信して、飛しょう体を目標物体へ接近させる。
図2において、（ａ）は垂直面より見た図であり、飛し
ょう体にとってはＥＬ方向に相当する。（ｂ）は水平面
より見た図であり、飛しょう体にとってはＡＺ方向に相
当する。

【０００６】図４によって飛しょう体の飛翔方向制御の
動作について説明する。アンテナ１の多数の表面素子は
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４群に区分けされており、全出力の合
成であるＡ＋Ｂ＋Ｃ＋ＤをＳＵＭ出力と呼び、受信機５
によって増幅された信号出力は目標検出から目標物体と
アンテナ面との経路角による角度、目標物体と飛しょう
体との相対速度、目標物体と飛しょう体との相対距離を
演算により求めて追尾を行わしめるために利用される。
ＥＬ方向の角度誤差はアンテナ面の上半分の信号出力か
ら下半分の信号出力を差し引いて（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋
Ｄ）＝ＥＬより求める。ＡＺ方向の角度誤差はアンテナ
面の左半分の信号出力から右半分の信号出力を差し引い
て（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）＝ＡＺより求める。角度誤差
演算部７はＥＬ方向成分信号やＡＺ方向成分信号、ＳＵ
Ｍ出力信号より必要な周波数成分を抽出して、ＥＬ方向
成分やＡＺ方向成分をＳＵＭ信号で減算して角度成分に
相当する信号としてＥＬ方向角度誤差やＡＺ方向角度誤
差信号を出力する。

【０００７】次に、角度誤差信号は増幅器８、９によっ
て機体の制御応答に適するようにＫＨ倍に増幅されて誘
導信号となり、機体の飛翔方向制御を行う加速度指令信
号として舵角合成演算部１１へ入力される。舵角合成演
算部１１では加速度指令信号と機体加速度検出器１２に
よる機体加速度との偏差よりピッチ／ヨー舵角及びロー
ル舵角を求めてから飛しょう体の各軸成分へ変換され、
舵角指令として各操舵装置１３へ入力される。操舵装置
１３は舵角指令に応じて舵面を駆動するサーボ装置及び
それと機械的に結合した翼より構成されている。また、
誘導信号は追尾を安定化させるためにアンテナ面を目標
物体の方向へ指向させる役割を持つアンテナサーボ系１
０へ入力される。アンテナ首振り角検出器１４により検
出されたアンテナ面の首振り角は舵角合成演算部１１へ
入力され、飛しょう体の飛翔方向を決めるための舵角演
算に使用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の誘導飛しょう体
は以上のように構成されており、実際の運用にあたって
は、誘導信号は以下に述べる要因によって変動するノイ
ズ成分を含んでいることが多く、そのために飛しょう体
の機体制御、アンテナ面の指向制御に必要以外の振動を
与える等の悪影響を及ぼすことがある。誘導信号ノイズ
を発生させる主な要因としては、図２に示す目標物体か
らの反射波が地上や海面２８にあたって跳ね返ってくる
反射波２９が目標物体からの直接反射波２７と異なる位
相でアンテナの受信パターン内に入って重畳されるマル
チパスと呼ばれる現象、飛しょう体のアンテナからの送
信波が直接地上や海面の凹凸に反射してアンテナの受信
パターン内に入ってくるクラッタ呼ばれる現象、及び、
目標物体の形状に起因して目標物体の反射面強度が変動
するグリントノイズと呼ばれる現象がある。特に、目標
物体が低高度に在る場合はクラッタとマルチパスによる
影響が大きい。クラッタによるノイズ成分は、背景自体
が移動するものでないことを利用して、送受信をドップ
ラー方式として、受信信号を移動体に絞ることにより除
去できるが、マルチパスによる影響は同一速度成分であ
るためにドップラー方式としても除去できない。マルチ
パスによる反射波は図２に示すように、マルチパスによ
る反射波と目標物体からの直接波との位相関係は、飛し
ょう体や目標物体の動きに応じて刻々変化して受信波に
重畳される。水平方向へ逸れた成分の反射波は無視でき
るほど小さいので飛しょう体と目標物体とを結ぶ垂直面
上成分が主体であるために、誘導信号はＥＬ方向のみが
影響を受け、追尾が不安定となり、アンテナ面及び機体
が異常に振動することになり、場合によっては捕捉も外
す等の問題があった。

【０００９】この発明は上記のような課題を解決し、目
標物体が低高度にあるマルチパス環境下においても、安
定に追尾を継続して飛翔方向を制御することの可能な電
波ホーミング方式の誘導飛しょう体を得ることを目的と
している。

【００１０】この発明は、アクティブ電波ホーミング方
式の誘導飛しょう体の他にパッシブ電波ホーミング方式
の誘導飛しょう体に適用することができる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第1の発明は、送信電波
に対する目標物体からの反射波を受信するモノパルスア
ンテナと、上記モノパルスアンテナの受信信号を増幅す
る受信機と、上記受信機の出力信号から目標物体に対す
る上記モノパルスアンテナのエレベーション（ＥＬ）方
向及びアジマス（ＡＺ）方向の角度誤差を計算する角度
誤差演算部と、上記角度誤差演算部の出力信号に基づき
ＥＬ方向及びＡＺ方向の誘導信号を生成する誘導信号生
成手段とを備えた誘導飛しょう体において、上記誘導信
号生成手段は、上記角度誤差演算部からの出力信号に重
畳されたるＥＬ方向のノイズを抽出するノイズ抽出手段
と、当該抽出されたノイズ成分の包絡線を生成する第
１、第２の包絡線生成手段と、上記第１、第２の包絡線
生成手段の出力レベルを比較し、その比較結果により上
記ＥＬ方向の角度誤差信号に逆極性のノイズ成分を加算
する加算手段とを具備した誘導飛しょう体である。

【００１２】第２の発明は、送信電波に対する目標物体
からの反射波を受信するモノパルスアンテナと、上記モ
ノパルスアンテナの受信信号を増幅する受信機と、上記
受信機の出力信号から目標物体に対する上記モノパルス
アンテナのエレベーション（ＥＬ）方向及びアジマス
（ＡＺ）方向の角度誤差を計算する角度誤差演算部とを
備えたレーダ装置において、上記角度誤差演算部からの
出力信号に重畳されたるＥＬ方向のノイズを抽出するノ
イズ抽出手段と、当該抽出されたノイズ成分の包絡線を
生成する第１、第２の包絡線生成手段と、上記第１、第
２の包絡線生成手段の出力レベルを比較し、その比較結
果により上記ＥＬ方向の角度誤差信号に逆極性のノイズ
成分を加算する加算手段とを具備したレーダ装置であ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態を
示す誘導飛しょう体のアクティブ電波ホーミング方式に
よる機体制御の構成図であり、１はモノパルスアンテ
ナ、２は送信又は受信を選択する切換スイッチ、３は受
信した電波のＥＬ方向（上下方向）成分を増巾する受信
機、４は同じくＡＺ方向（左右方向）成分を増巾する受
信機、５は同じくＳＵＭ成分（全加算出力）を増巾する
受信機、６は送信機、７は角度誤差演算部、８，９は倍
率Ｋ_Ｈ倍の増巾器、１０はアンテナサーボ系、１５、１
６はハイパスフィルター、１７、１８はピークホールド
回路、１９は比較器、２０はON―OFF指令回路、２１は
スイッチ、２２は加算器、２３は切換えスイッチ、１１
は舵角合成演算部、１２は機体加速度検出器、１３は操
舵装置、１４はアンテナ首振り角検出器である。

【００１４】次に上記実施例の動作を図１、図３により
説明する。図１において通常の状態にではスイッチ２１
は開放、スイッチ２３は補正前誘導信号側へ接続されて
いる。ホーミング装置が目標物体を捕捉後、追尾途中に
マルチパスの影響を受け始めると、増幅器８の出力は図
３補正前誘導信号の波形で示すようにＥＬ方向のみノイ
ズが重畳され、ＡＺ方向誘導信号にノイズは載ってこな
い。ハイパスフィルター１５，１６によって両者の高周
波ノイズ成分のみを抽出してピークホールド回路１７、
１８によってその正極のピーク値に相当する包絡線を取
り、比較器１９によって両者を比較し、ＥＬ方向の包絡
線出力が約２〜３秒以上大きい期間に比較器１９は出力
を発生してON―OFF指令回路２０を通してスイッチ２１
を接続させるとともに、切換えスイッチ２３を補正後誘
導信号側へ接続させる。

【００１５】ここで、送信波が直接地上や海面の凹凸に
反射してアンテナの受信パターン内に入ってくるクラッ
タノイズや目標物体の形状に起因して目標物体の反射面
強度が変動するグリントノイズに起因する誘導信号ノイ
ズが発生した場合は、ＥＬ方向、ＡＺ方向でランダムに
発生してごく短時間においてはその包絡線出力に差異が
発生することがあるので、比較器は差異が一定時間以上
継続した場合のみ出力を発生する機能を持つ。

【００１６】比較器１９が出力を発生している期間、即
ちマルチパスの影響が及ぼされている期間は、加算器２
２によって補正前誘導信号に逆極性のノイズ信号成分を
加算して、誘導信号よりノイズ成分を取り除き、補正後
誘導信号は図３に示すように、ＥＬ方向もＡＺ方向と同
様に角度追尾に必要な成分のみを持った波形となる。

【００１７】以上のように、電波ホーミング装置を有す
る誘導飛しょう体が、低高度目標対処時等のホーミング
装置の電波にとってマルチパスの環境下にあっても安定
に飛翔方向を制御することが可能である。

【００１８】また、誘導飛しょう体に限らず、地上に設
置される目標捕捉追尾レーダに適用して、低高度の目標
物体を捕捉追尾するようなマルチパス環境下において
も、安定に目標を捕捉して追尾する地上レーダ装置を得
ることができる。

【００１９】以上の発明の実施例においては、本来誘導
飛しょう体に付属している構成品の情報を処理すること
で対処することができるため、計算機を搭載した誘導飛
しょう体においてはアナログディジタル変換回路の追加
およびプログラム変更のみで実現でき、安価でしかも信
頼性の高い電波ホーミング誘導飛しょうを実現すること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、目標物
体が低高度にあり、目標物体からの直接波とマルチパス
による反射波が混在するマルチパス環境下においても、
安定に制御することのできる安価でしかも信頼性の高い
誘導飛しょう体および追尾レーダ装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるアクティブ電波ホーミング誘
導飛しょう体の機体制御系統図である。

【図２】誘導飛しょう体の電波ホーミングの関係を示
す説明図である。

【図３】この発明の動作を説明する説明図でる。

【図４】従来のアクティブ電波ホーミング誘導飛しょ
う体の機体制御系統図である。

【符号の説明】

１モノパルスアンテナ、２切換スイッチ、３
受信機、４受信機、５受信機、６送信機、
７角度誤差演算部、８増巾器、９増巾器、
１０アンテナサーボ系、１１舵角合成演算部、
１２機体加速度検出器、１３操舵装置、１４
アンテナ首振り角検出器１５ハイパスフィルター、１６ハイパスフィルタ
ー、１７ピークホールド回路、１８ピークホー
ルド回路、１９比較器、２０ ON―OFF指令回
路、２１スイッチ、２２加算器、２３切換
えスイッチ、２４誘導飛しょう体、２５送信
波、２６目標物体、２７目標波、２８地面又
は海面、２９反射波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送信電波に対する目標物体からの反射波
を受信するモノパルスアンテナと、上記モノパルスアン
テナの受信信号を増幅する受信機と、上記受信機の出力
信号から目標物体に対する上記モノパルスアンテナのエ
レベーション（ＥＬ）方向及びアジマス（ＡＺ）方向の
角度誤差を計算する角度誤差演算部と、上記角度誤差演
算部の出力信号に基づきＥＬ方向及びＡＺ方向の誘導信
号を生成する誘導信号生成手段とを備えた誘導飛しょう
体において、上記誘導信号生成手段は、上記角度誤差演
算部からの出力信号に重畳されたるＥＬ方向のノイズを
抽出するノイズ抽出手段と、当該抽出されたノイズ成分
の包絡線を生成する第１、第２の包絡線生成手段と、上
記第１、第２の包絡線生成手段の出力レベルを比較し、
その比較結果により上記ＥＬ方向の角度誤差信号に逆極
性のノイズ成分を加算する加算手段とを具備したことを
特徴とする誘導飛しょう体。
【請求項２】送信電波に対する目標物体からの反射波
を受信するモノパルスアンテナと、上記モノパルスアン
テナの受信信号を増幅する受信機と、上記受信機の出力
信号から目標物体に対する上記モノパルスアンテナのエ
レベーション（ＥＬ）方向及びアジマス（ＡＺ）方向の
角度誤差を計算する角度誤差演算部とを備えたレーダ装
置において、上記角度誤差演算部からの出力信号に重畳
されたるＥＬ方向のノイズを抽出するノイズ抽出手段
と、当該抽出されたノイズ成分の包絡線を生成する第
１、第２の包絡線生成手段と、上記第１、第２の包絡線
生成手段の出力レベルを比較し、その比較結果により上
記ＥＬ方向の角度誤差信号に逆極性のノイズ成分を加算
する加算手段とを具備したことを特徴とするレーダ装
置。