JP2009041999A

JP2009041999A - 目標検出装置及び目標検出方法

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Publication number: JP2009041999A
Application number: JP2007205842A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Okazaki; 維明岡崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP4987613B2

Abstract

【課題】目標検出性能を向上させることができる目標検出装置を提供する。
【解決手段】アンテナユニット１により予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、目標により反射された電波を受信する。受信信号は、励振受信ユニット２により周波数変換され信号制御回路３を介してデジタル変換される。デジタル変換された受信信号は、信号処理回路４によりＦＦＴ処理により周波数スペクトラムに変換される。信号処理回路４は、変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する。この検出において、最大の信号強度が目標検出レベルを下回ると判定された場合は、最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を最大の信号強度に加算して、加算された信号強度が目標検出レベルを超えると判定された場合に、最大の信号強度を有する周波数をもとに目標を検出するようにする。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、誘導装置等に用いられ、受信信号を信号処理した結果から目標を検出する目標検出装置及び目標検出方法に関する。

従来の誘導装置における目標検出処理は、目標に向けて周期的にパルス状の電波を送信し、目標から反射して戻ってきた受信信号を所定の期間毎に高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）処理した結果から、信号強度の最大値を検出して、その受信レベルと目標検出レベルとを比較して、目標であるかどうかを判定する（例えば、特許文献１を参照。）。

あらかじめ設定したデータ取得期間内、例えば２０ｍｓ以内に、信号制御回路によりデジタル変換されたＦＦＴ処理するためのデジタルデータを取得する。デジタルデータの取得時間は、電波の送信周期及び取得データ数で異なる。ＦＦＴ処理するための取得データ数は２の階乗であり、２０ｍｓ以内に取得できるデータ数である必要がある。取得データ数を例えば２０４８個とすると、電波の送信周期が例えば６μｓのデータをＦＦＴ処理した結果の周波数分解能は約８１．４Ｈｚとなる。ＦＦＴ結果の１つのデータは、目標と誘導装置の相対速度に換算すると約１．２２ｍ／ｓの範囲の結果となる。従って、目標と誘導装置の相対速度が１２２ｍ／ｓとすると、目標からの受信信号をＦＦＴ処理した結果、目標の信号は、１２２ｍ／ｓ相当の位置に算出される。

しかしながら、目標と誘導装置の相対速度は常に連続的に変化しており、相対速度が必ずしも、ＦＦＴ結果の周波数分解能の速度の倍数に一致するとは限らない。例えば、送信周期が６μｓで、目標と誘導装置との間の距離が同じでも、相対速度が１２２ｍ／ｓから１２２．８１ｍ／ｓに変化するとＦＦＴ処理した結果は、信号結果が１２２ｍ／ｓのセルと１２３．２２ｍ／ｓのセルに分かれてしまう。このため、ＦＦＴ処理結果の最大値を検出して目標と判定していると、速度が変化することにより、信号結果の大きさが約１／２まで小さくなる場合があり、信号結果が目標と認識できる大きさと一致している場合に、安定して目標を検出することができない。
特開２００４−２１９２４５公報

上述したように、目標と誘導装置の相対速度は常に連続的に変化しているため、目標信号が隣接するセルに分かれてしまうことがある。このような場合には、目標検出レベルを超える値が検出されないため、目標を検出することができないという問題がある。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、目標検出性能を向上させることができる目標検出装置及び目標検出方法を提供することにある。連続的に目標を検出する

上記目的を達成するためにこの発明に係る目標検出装置は、予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、前記目標により反射された電波を受信する送受信手段と、前記受信された信号を周波数スペクトルに変換する変換手段と、前記変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する検出手段とを具備し、前記検出手段は、前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合は、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出し、前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を前記最大の信号強度に加算して、この加算された信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合に、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出することを特徴とする。

また、この発明に係る目標検出方法は、予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、前記目標により反射された電波を受信する送受信手段と、前記受信された信号を周波数スペクトルに変換する変換手段と、前記変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する検出手段とを具備する目標検出装置に用いられ、前記検出手段において、前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合は、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出し、前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を前記最大の信号強度に加算して、この加算された信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合に、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出することを特徴とする。

上記構成による目標検出装置及び目標検出方法では、受信信号を周波数軸上に周波数スペクトラムに変換し、この周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する。この検出において、最大の信号強度が目標検出レベルを下回ると判定された場合は、最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を最大の信号強度に加算して、加算された信号強度が目標検出レベルを超えると判定された場合に、最大の信号強度を有する周波数をもとに目標を検出するようにする。これにより、目標の相対速度が変動した場合でも連続して目標を検出することが可能となる。

したがってこの発明によれば、目標検出性能を向上させることができる目標検出装置及び目標検出方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、この発明に係る目標検出装置を備えた誘導装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
誘導装置は、目標検出装置１０と、誘導制御回路５とを備える。目標検出装置１０は、アンテナユニット１と、励振受信ユニット２と、信号制御回路３と、信号処理回路４とを備える。アンテナユニット１は、目標への電波の送受信を行うアンテナモジュールと、励振受信ユニット２から電波の送受信を行う送受信回路とを有する。励振受信ユニット２は、信号制御回路３から設定された電波の送信周期で電波を発振させる発振回路と、アンテナユニット１に電波を送信する送信回路と、アンテナユニット１が受信した電波を周波数変換し信号制御回路３へ送信する周波数変換回路とを有する。

信号制御回路３は、誘導制御回路５から電波の送信周期を受信し励振受信ユニット２へ電波の送信周期の設定する送信周期指令回路と、励振受信ユニット２で周波数変換した電波を受信しＡ／Ｄ変換し信号処理回路へ送信するＡ／Ｄ回路及びＡ／Ｄ変換したデジタル信号を信号処理回路４に送信する時間を設定する送信ディレイクロック回路とを有する。

信号処理回路４は、信号制御回路３から受信したデジタル信号にＦＦＴ処理を行うＦＦＴ処理回路と、ＦＦＴ処理によって得られた周波数スペクトラムにより目標検出を行い、目標検出位置から目標位置を特定し目標位置データを誘導制御回路５へ送信する目標検出回路とを有する。

誘導制御回路５は、信号処理回路４から受信した目標位置データを現在位置に補正する目標位置補正回路と、目標位置へ向かって飛しょうするための飛しょう経路計算と風などの外乱からの機体制御を行う空間安定化回路、目標位置から次の電波の送信周期を決め信号制御回路３へ送信する送信周期設定回路とを有する。

次に、このように構成された誘導装置における目標検出動作について説明する。
図２は、目標検出装置１０の処理手順とその処理内容を示すフローチャートである。
図２において、電波送信周期設定で、誘導制御回路５の送信周期設定回路から信号制御回路３の送信周期指令回路に電波の送信周期が送られ、その送信周期で励振受信ユニット２が電波を発振させアンテナユニット１へ電波を送信する（ステップＳ２ａ）。アンテナユニット１は、目標へ向けて電波を送信し（ステップＳ２ｂ）、アンテナユニット１は目標から反射した電波を受信する（ステップＳ２ｃ）。

励振受信ユニット２は、アンテナユニット１により受信された電波を受信し、周波数変換して電波の周波数を下げる（ステップＳ２ｄ）。信号制御回路３は、励振受信ユニット２から電波を受信しＡ／Ｄ変換してアナログ信号をデジタル信号へ変換する（ステップＳ２ｅ）。信号処理回路４は、受信したデジタル信号をＦＦＴ処理する（ステップＳ２ｆ）。

上記ステップＳ２ｇのＦＦＴ処理において、通常は、受信信号の信号強度の最大値を用いて目標検出を行う。例えば、図３に示すように、目標信号が１つの周波数セルに集中し、信号レベル（Ｖ_２）が目標検出レベル（Ｖ_ＡＣＱ）を超えている場合には、目標信号として検出できる。しかしながら、図４に示すように、目標信号が複数の周波数セルに分かれてしまった場合は、信号レベル（Ｖ_２）が目標検出レベル（Ｖ_ＡＣＱ）を下回ってしまい、目標信号として検出することができない。

このような場合に、本発明は次のように目標検出処理を行う。ＦＦＴ処理結果で検出された信号強度の最大値が目標検出レベルを下回ると判定された場合は、最大値を示す周波数セルに隣接する周波数セルの値の信号強度を最大の信号強度に加えて、最大値（ピーク）とする。このとき、隣接する周波数セルのうち大きい方の信号強度の値を最大の信号強度に加算するようにする。そして、この加算された信号強度が目標検出レベルを超えた場合に、目標が検出されたとしてその位置を計算する。このようにすることで、目標の相対速度がずれて、ＦＦＴ結果が２つの周波数セルに分かれて検出された場合にも、目標信号を安定して検出できる。

例えば、図４に示すように、目標信号が２つの周波数セルに分かれた場合には、信号レベル（Ｖ´_２）が目標検出レベル（Ｖ_ＡＣＱ）を下回ってしまい、目標を検出できないおそれがある。そこで、本発明では、目標信号（Ｖ´_２）と目標信号（Ｖ´_２）に隣接する目標信号（Ｖ´_３）とを加算して、目標信号合成値（Ｖ´_４）を求め、この目標信号合成値（Ｖ´_４）と目標検出レベル（Ｖ_ＡＣＱ）とを比較するようにする。このようにすることで、目標信号合成値（Ｖ´_４）が目標検出レベル（Ｖ_ＡＣＱ）を上回り、安定して目標を検出することが可能となる。

以上述べたように上記実施形態では、アンテナユニット１により予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、目標により反射された電波を受信する。受信信号は、励振受信ユニット２により周波数変換され信号制御回路３を介してデジタル変換される。デジタル変換された受信信号は、信号処理回路４によりＦＦＴ処理により周波数スペクトラムに変換される。信号処理回路４は、変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する。この検出において、最大の信号強度が目標検出レベルを下回ると判定された場合は、最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を最大の信号強度に加算して、加算された信号強度が目標検出レベルを超えると判定された場合に、最大の信号強度を有する周波数をもとに目標を検出するようにしている。

したがって上記実施形態によれば、目標の相対速度が変動した場合でも連続して目標を検出することができ、目標検出性能を向上させることが可能となる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明に係る目標検出装置の一実施形態を示す機能ブロック図。図１に示す誘導装置の目標検出処理の手順とその内容を示すフローチャート。目標検出受信信号の最大（ピーク）の求める手法を示す図。目標検出受信信号の最大（ピーク）の求める手法を示す図。

符号の説明

１０…目標検出装置、１…アンテナユニット、２…励振受信ユニット、３…信号制御回路、４…信号処理回路、５…誘導制御回路。

Claims

予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、前記目標により反射された電波を受信する送受信手段と、
前記受信された信号を周波数スペクトルに変換する変換手段と、
前記変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する検出手段と
を具備し、
前記検出手段は、
前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合は、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出し、
前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を前記最大の信号強度に加算して、この加算された信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合に、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出することを特徴とする目標検出装置。
前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数のうち大きい方の信号強度を前記最大の信号強度に加算することを特徴とする請求項１記載の目標検出装置。
予め設定された周期で目標に向けて電波を送信し、前記目標により反射された電波を受信する送受信手段と、前記受信された信号を周波数スペクトルに変換する変換手段と、前記変換された周波数スペクトラムにおける最大の信号強度と予め決められた目標検出レベルとを比較することにより目標を検出する検出手段とを具備する目標検出装置に用いられ、
前記検出手段において、
前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合は、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出し、
前記最大の信号強度が前記目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数の信号強度を前記最大の信号強度に加算して、この加算された信号強度が前記目標検出レベルを超えると判定された場合に、前記最大の信号強度を有する周波数をもとに前記目標を検出することを特徴とする目標検出方法。
前記最大の信号強度が予め決められた目標検出レベルを下回ると判定された場合は、前記最大の信号強度に隣接する周波数のうち大きい方の信号強度を前記最大の信号強度に加算することを特徴とする請求項３記載の目標検出方法。