JP2003215238A - 近接信管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】距離における検知角度のばらつきを抑え、信管
に起爆信号を出力するために、遅延時間設定誤差を十分
小さくする。 【解決手段】弾頭を搭載した飛翔体に搭載される近接信
管装置において、目標物体から反射されるスペクトル拡
散信号に基づく目標レベルを検知する距離相関器と、前
記目標レベルに対し、予め距離毎に一様に所定値を減算
した値で規定される第１のスレッショルドと、熱雑音及
びＳ／Ｎで規定される第２のスレッショルドを格納する
メモリと、前記メモリから目標物体との距離に対応して
読み出される前記第１のスレッショルド及び第２のスレ
ッショルドと、前記距離相関器により検知される目標レ
ベルとを比較し、前記目標レベルが、前記第１のスレッ
ショルド及び第２のスレッショルドを越える時に目標物
体の検出出力を生成する比較器を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、近接信管装置に関
し、特に弾頭を有する飛翔体に搭載され、前記飛翔体が
目標物体に接近した時に弾頭を炸裂する指令を出力する
近接信管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる近接信管装置として、例えば、特
開平７−１９８８４２号公報に記載された技術がある。
上記公報に記載された技術は、それまでは近接信管装置
を搭載した飛翔体の目標物体との相対速度に基づき弾頭
を炸裂する指令信号を生成していたのに対し、更に目標
物体との相対距離を求め、この相対距離をも考慮して弾
頭を炸裂する指令信号を生成するようにした技術であ
る。

【０００３】図１は、かかる公報に記載された近接信管
装置の概念構成を説明する図である。

【０００４】送信及び受信機能を有する装置１を有し、
所定の符号により拡散変調された電波をアンテナ２によ
り送出し、目標物体からの反射信号を受信する。

【０００５】目標検出機能部３は、アンテナ２の投射ビ
ーム内に進入した目標物体からの反射信号を所定のスレ
ッショルド値と比較し、目標物体の存在を検知する。ま
た、相対距離検出器４は、相関器を有し、この相関器に
より前記所定の符号である変調用ランダム符号と受信信
号との相関値を得て、相対距離信号を生成する。

【０００６】起爆タイミング制御部５は、目標検出機能
部３からの目標物体の存在検知信号と、距離検出器４か
らの相対距離信号と、更に外部からの相対速度情報とに
基づき弾頭へ送る起爆トリガータイミングを制御してい
る。

【０００７】ここで、相関器により前記所定の符号であ
る変調用ランダム符号と受信信号との相関値を得て、相
対距離信号を生成する原理を考察する。

【０００８】まず、上記に送信及び受信機能を有する装
置１から送信される信号は、スペクトル拡散された広帯
域信号である。このスペクトル拡散信号は次の様に生成
される。すなわち、変調波をｂ（ｔ）とし、その所要帯
域幅をＢとする。スペクトルを拡散するための信号をｃ
（ｔ）と表し、その帯域幅をＷとする。但し、Ｗ≫Ｂで
ある。上記で、スペクトルを拡散するための信号をｃ
（ｔ）は、広帯域の信号であることが必要であり、一般
に疑似雑音（ＰＮ）やＧｏｌｄ符号が利用される。

【０００９】さらに、ｃ（ｔ）は、＋１と−１の値を取
る信号である。ｂ（ｔ）とｃ（ｔ）の乗算により得られ
る信号をｓ（ｔ）とすると、ｓ（ｔ）＝ｂ（ｔ）×ｃ
（ｔ）であり、ｓ（ｔ）の帯域幅は、ｂ（ｔ）とｃ
（ｔ）のスペクトルの畳込みの結果、ほぼＷに近いスペ
クトル拡散信号が得られる。この信号ｓ（ｔ）がアンテ
ナ２から目標物体に向けて送り出される。

【００１０】目標物体から反射されて戻って来る信号ｓ
（ｔ）からｂ（ｔ）を再び求めるには、ｃ（ｔ）でｓ
（ｔ）を割れば得られるが、ｃ（ｔ）が＋１と−１の値
を取る信号であるので、ｓ（ｔ）にｃ（ｔ）を乗算すれ
ばよい。

【００１１】図２は、ｓ（ｔ）にｃ（ｔ）を乗算したと
きの相関について説明する図である。

【００１２】図２（Ｂ）は、受信信号であるｓ（ｔ）
と、送信時に用いたスペクトルを拡散するための信号ｃ
（ｔ）を参照信号とした時の、タイミングが一致してい
る場合である。図２（Ａ）は、受信信号ｓ（ｔ）と、参
照信号ｃ（ｔ）の、タイミングが不一致の場合である。

【００１３】相関の大きさ（相関利得）は、（参照信
号）×（受信信号）となり、図２（Ｃ）は、相関利得を
表している。相関利得は、参照信号と受信信号が一致し
たときに最大値（Ａの値）となる。また、１ビットずれ
ると相関利得は、最小値（Ｂの値）となる。

【００１４】受信信号は、飛翔体から目標物体までの距
離に基づく遅延を有しているので、相関が最小値Ｂとな
る距離から最大値Ａとなるまで広がる距離が存在する。

【００１５】図３は、目標物体までの目標距離によって
得られる相関が最小値Ｂとなる距離から最大値Ａとなる
までの距離まで広がる時の相関器によって得られる目標
レベルを示している。図３において、図２（Ｃ）に示す
ような理想的な相関値の変化と異なるのは、距離Ｒに受
信レベルが１／Ｒ⁴で減衰するためである。

【００１６】そして、従来装置においては、目標物体と
の距離に対応して図３に示すようなスレッショルドを設
定し、受信信号と参照信号との相関が、このスレッショ
ルド設定値及び、（熱雑音＋Ｓ／Ｎ）を超えた時に目標
物体との距離に達したと判断している。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３のような
スレッショルドの設定では、相関が最小値Ｂとなる距離
から最大値Ａとなる距離の広がりが存在し、従って近接
信管装置のアンテナが持つアンテナビームパターンの利
得低下を許容することになる。

【００１８】図４は、アンテナのビームの方向を説明す
る図である。図４において、水平方向（横軸）及び垂直
方向（縦軸）におけるメインビーム方向Ｂに対し、上記
の許容される利得低下分に相当して、メインビームの最
大利得を実現する方向Ｂから離れた角度Ａで目標を検知
することになる。

【００１９】これにより、目標検知の角度範囲は電波近
接信管装置のアンテナパターンのうち、最大利得を実現
する角度Ｂから相関利得が最大減少値となる角度Ａの範
囲となる。すなわち、近接信管装置のアンテナが持つア
ンテナビームパターンが十分に狭くないと検知角度は距
離に応じて大きくばらつくことになる。

【００２０】一般的に近接信管装置は、信号の検知から
所定の遅延時間を持って信管に起爆信号を出力するため
に、従来の装置ではこの遅延時間設定に対し検知位置の
ばらつきが生じてしまうという問題があった。

【００２１】したがって、本発明の目的は、距離におけ
る検知角度のばらつきを抑え、信管に起爆信号を出力す
るために、遅延時間設定誤差を十分小さくすることがで
きる近接信管装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の本発明の課題を達
成する近接信管装置は、第１の態様として目標物体から
反射されるスペクトル拡散信号に基づく目標レベルを検
知する距離相関器と、前記目標レベルに対し、予め距離
毎に一様に所定値を減算した値で規定される第１のスレ
ッショルドと、熱雑音及びＳ／Ｎで規定される第２のス
レッショルドを格納するメモリと、前記メモリから目標
物体との距離に対応して読み出される前記第１のスレッ
ショルド及び第２のスレッショルドと、前記距離相関器
により検知される目標レベルとを比較し、前記目標レベ
ルが、前記第１のスレッショルド及び第２のスレッショ
ルドを越える時に目標物体の検出出力を生成する比較器
を有することを特徴とする。

【００２３】上記の本発明の課題を達成する近接信管装
置は、第２の態様として、ランダム符号により生成され
たスペクトル拡散信号を送出する送信機能を有する装置
と、前記送信機能を有する装置により受信される目標物
体からの反射電波により目標物体との距離を計算する相
対距離検出器と、目標物体との距離毎に目標レベルに対
し、一様に所定値を減算した値で規定される第１のスレ
ッショルドと、熱雑音及びＳ／Ｎに対応する第２のスレ
ッショルドを格納するメモリと、目標物体から反射した
前記スペクトル拡散信号を受信する受信機能を有する装
置と、前記受信機能を有する装置により受信されたスペ
クトル拡散信号と、前記ランダム符号との相関値レベル
を求める拡散復調器と、前記拡散復調器により得られた
相関値レベルと、前記相対距離検出器により計算された
目標物体との距離に基づき前記メモリから読み出された
対応するスレッショルドを比較する比較器を有し、前記
比較器により、前記拡散復調器により得られた相関値レ
ベルが、前記第１及び第２のスレッショルドを越えた時
に目標物体の検出出力を得ることを特徴とする。

【００２４】上記の本発明の課題を達成する近接信管装
置は、第３の態様として、前記第１又は第２の態様にお
いて、前記目標物体との距離毎に目標レベルに対し、一
様に減算して第１のスレッショルドを規定される所定値
は、３ｄＢであることを特徴とする。

【００２５】本発明の特徴は、以下に図面にしたがい説
明される発明の実施の形態例から更に明らかになる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の近接信管装置の
構成例である。距離相関器１０、信号処理器２０、目標
物体との距離を検知する相対距離検出器３０及び、送信
及び受信機能を有する装置４０を有して構成される。

【００２７】距離相関器１０は、拡散信号変調器１００
及び、相関器としての拡散信号復調器１０１を有する。
拡散変調器１００は、ＦＭ搬送波（Ｂ（ｔ））１０２を
ＰＮ符号発生器１０３からのＰＮ符号（Ｃ（ｔ））１０
４により変調し、先に図２により説明したように、Ｂ
（ｔ）×Ｃ（ｔ）としてスペクトル拡散信号Ｓ（ｔ）を
生成してアンテナ２から目標物体に向けて送出する。

【００２８】一方、アンテナ２で受信された目標物体か
らの反射信号Ｓ（ｔ）は、相関器として機能する拡散復
調器１０１に入力される。反射信号Ｓ（ｔ）は、拡散復
調器１０１においてＰＮ符号発生器１０３からのＰＮ符
号（Ｃ（ｔ））１０４と乗算される。このとき、双方が
一致したときに最大相関値となり、不一致の時に最小の
相関値となる。

【００２９】図６は、拡散復調器１０１からの復調出力
である。横軸に目標物体との距離、縦軸に受信電力を示
している。図２に示したように、拡散復調器１０１から
の相関出力は、最小相関値から最大相関値に変化する三
角波形Ａ，Ｂがランダム符号の長さに対応して繰り返し
得られる。図２では、Ｒｘの距離で、２つの三角波形
Ａ，Ｂが繰り返している様子が示される。

【００３０】なお、この三角波形Ａ，Ｂは、距離Ｒに対
し、１／Ｒ⁴で減衰され歪んでいるが、目標距離に対応
して、相関器である拡散復調器１０１により得られる目
標レベルは予め予測できる。したがって、本発明は、か
かる予測を利用するものである。

【００３１】すなわち、信号処理器２０において、予め
予測できる目標距離毎の目標レベルに対し、一様に所定
値例えば、３ｄＢ減少した値をスレッショルドとして設
定し、これをメモリ２００に格納しておく。

【００３２】図６において、目標レベルに対し、３ｄＢ
減少したスレッショルドを第１のスレッショルドし、こ
れがノイズ及び熱雑音のレベルより小さくなる領域で
は、このノイズ及び熱雑音のレベルを第２のスレッショ
ルドとし、第１のスレッショルドと同様に、メモリ２０
０に格納しておく。

【００３３】信号処理器２０は、更に比較器２０１を有
している。この比較器２０１は、相対距離検出器３０よ
り検知される目標物体との相対距離をアドレスとしてメ
モリ２００から相対距離に対応するスレッショルドを読
み出し、拡散復調器１０１の出力と比較する機能を有す
る。

【００３４】ここで、相対距離検出器３０は、実施例と
して先の特開平７−１９８８４２号公報に記載された構
成が適用できる。図７は、かかる公報に記載された相対
距離検出器の概略構成を示す図である。

【００３５】符号発生器３００でランダム符号ＭＳに対
し、１ビットずつ遅れた２つの符号ＭＳ１，ＭＳ２を生
成し、それぞれ相関器３０１，３０２に送る。それぞれ
の相関器３０１，３０２では、送信及び受信機能を有す
る装置４０により受信した目標物体からの反射信号が分
配器３０３で分配され入力される。

【００３６】相関器３０１，３０２では、受信信号と符
号発生器３００からのランダム符号に対し、１ビットず
つ遅れた符号との相関をとる。各相関器からの相関出力
は、それぞれ回路３０４，３０５において、それぞれ目
標物体との相対速度差に相当するドップラー周波数成分
のみを抽出する。抽出されたドップラー周波数成分は検
波され、差分器３０６で２つの回路３０４，３０５の各
々で検波されたドップラー周波数成分の振幅の差分信号
が得られる。

【００３７】差分器３０６の出力は更に積分され、電圧
制御発振器３０７に入力される。したがって、電圧制御
発振器３０７には、積分された差分器３０６の出力即
ち、相対速度差を積分した値である相対距離に対応する
値の制御入力が与えられることになり、電圧制御発振器
３０７から目標物体との相対距離に対応するクロック周
波数が得られる。

【００３８】電圧制御発振器３０７からのクロック周波
数により、送信及び受信機能を有する装置４０に入力さ
れる符号発生器３００の出力符号を制御して、受信信号
のレベルが一定となるように制御する。同時にこの電圧
制御発振器３０７からのクロック周波数を図示しないカ
ウンタで計数することにより目標物体と飛翔体との目標
距離が得られる。この目標距離は先に説明したように、
図５における信号処理器２０のメモリの読み出しアドレ
スとされる。

【００３９】図８は、発明の理解の為に、上記図５の実
施例の動作を処理フローとして纏めたものである。以下
にこの処理フローについて説明する。

【００４０】図８において、予め目標から得られる信号
レベルを距離毎に計算する（処理工程Ｐ１）。次いで、
計算により得られた目標の信号レベルに対し、一様に所
定レベル（通常３ｄＢ）減少させた値を第１のスレッシ
ョルドとする（処理工程Ｐ２）。この第１のスレッショ
ルドを信号処理器のメモリ２００に記憶しておく（処理
工程Ｐ３）。さらに、（熱雑音＋Ｓ／Ｎ）のレベルを第
２のスレッショルドとして、信号処理器のメモリ２００
に記憶しておく（処理工程Ｐ４）。

【００４１】アンテナ２から目標の反射電波を受信し
（処理工程Ｐ５）、相対距離検出器３０により目標の距
離を計算する（処理工程Ｐ６）。求められた目標の距離
をアドレス信号として信号処理器２０のメモリ２００に
記憶された第１、第２のスレッショルドを読み出し、拡
散復調器１０１により得られた受信レベルと比較する
（処理工程Ｐ７）。

【００４２】これにより、受信レベルが第１及び第２の
スレッショルドを越えた場合に、該当の目標距離におい
て、目標物体が検知されたことを示す検出信号を信号処
理機から出力する（処理工程Ｐ８）。この検出出力は起
爆タイミングとして用いられる。

【００４３】

【発明の効果】以上図面に従い、実施の形態例を説明し
たように、本発明により目標レベルに対し、３ｄＢ程度
の差を持って検出できる。したがって、図４において、
検知位置Ｃに示されるように、距離によるアンテナの検
知角度のばらつきが抑えられた近接信管装置が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】特開平７−１９８８４２号公報に記載された近
接信管装置の概念構成を説明する図である。

【図２】ｓ（ｔ）にｃ（ｔ）を乗算したときの相関につ
いて説明する図である。

【図３】目標物体までの目標距離によって得られる相関
が最小値Ｂとなる距離から最大値Ａとなる距離まで広が
る時の相関器によって得られる目標レベルを説明する図
である。

【図４】アンテナのビームの方向を説明する図である。

【図５】本発明の近接信管装置の構成例である。

【図６】拡散復調器１０１からの復調出力である。

【図７】特開平７−１９８８４２号公報に記載された相
対距離検出器の概略構成を示す図である。

【図８】図５の実施例の動作処理フローである。

【符号の説明】

２ アンテナ １０ 距離相関器 １００ 拡散変調器 １０１ 拡散復調器 １０２ ＦＭ搬送波 １０３ ＰＮ符号発生器 ２０ 信号処理器 ２００ メモリ ２０１ 比較器 ３０ 相対距離検出器 ４０ 送信及び受信機能を有する装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾頭を搭載した飛翔体に搭載される近接信
   管装置において、 目標物体から反射されるスペクトル拡散信号に基づく目
   標レベルを検知する距離相関器と、 前記目標レベルに対し、予め距離毎に一様に所定値を減
   算した値で規定される第１のスレッショルドと、熱雑音
   及びＳ／Ｎで規定される第２のスレッショルドを格納す
   るメモリと、 前記メモリから目標物体との距離に対応して読み出され
   る前記第１のスレッショルド及び第２のスレッショルド
   と、前記距離相関器により検知される目標レベルとを比
   較し、前記目標レベルが、前記第１のスレッショルド及
   び第２のスレッショルドを越える時に目標物体の検出出
   力を生成する比較器を有することを特徴とする近接信管
   装置。
2. 【請求項２】弾頭を搭載した飛翔体に搭載される近接信
   管装置において、 ランダム符号により生成されたスペクトル拡散信号を送
   出する送信機能を有する装置と、 前記送信機能を有する装置により受信される目標物体か
   らの反射電波により目標物体との距離を計算する相対距
   離検出器と、 目標物体との距離毎に目標レベルに対し、一様に所定値
   を減算した値で規定される第１のスレッショルドと、熱
   雑音及びＳ／Ｎに対応する第２のスレッショルドを格納
   するメモリと、 目標物体から反射した前記スペクトル拡散信号を受信す
   る受信機能を有する装置と、 前記受信機能を有する装置により受信されたスペクトル
   拡散信号と、前記ランダム符号との相関値レベルを求め
   る拡散復調器と、 前記拡散復調器により得られた相関値レベルと、前記相
   対距離検出器により計算された目標物体との距離に基づ
   き前記メモリから読み出された対応するスレッショルド
   を比較する比較器を有し、 前記比較器により、前記拡散復調器により得られた相関
   値レベルが、前記第１及び第２のスレッショルドを越え
   た時に目標物体の検出出力を得ることを特徴とする近接
   信管装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２において、 前記目標物体との距離毎に目標レベルに対し、一様に減
   算して第１のスレッショルドを規定する所定値は、３ｄ
   Ｂであることを特徴とする近接信管装置。