JP2013185956A - 誘導飛しょう体及び近接目標検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 飛しょう体本体が目標に接近したことを判定する際、ＦＭ−ＣＷ信号を送信電波として用いた場合、クラッタやマルチパスまたは複数目標など、同時に複数の反射波を受信すると、目標の相対速度・相対距離を観測できなくなる。
【解決手段】本発明に係る誘導飛しょう体は、送信電波を空間に放射すると共に、目標からの反射電波を受信する送受信アンテナと、前記反射電波に基づいて目標に向け追尾させる誘導部を備え、前記誘導部は位相変調ＣＷ信号を生成する位相変調器を備え、前記送受信アンテナが当該位相変調ＣＷ信号を送信し前記目標から受信した反射電波に基づき、追尾した前記目標が近接したか否かを判断する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、近接目標検出装置を搭載し、近接した目標の検出信号によって信管を起動させる誘導飛しょう体に関する。

従来、送受信アンテナに目標追尾機能と近接信管機能を兼用させることで、誘導飛翔体構成の簡易化及び小型軽量化を可能とした誘導飛翔体の技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−９４９４０号公報

従来、飛しょう体本体が目標に接近したことを判定する際にＦＭ−ＣＷ信号を送信電波として用いた場合、クラッタやマルチパスまたは複数目標など、同時に複数の反射波を受信してしまう際は、目標の相対速度・相対距離を観測できなくなることがあるという課題があった。

また、近接信管モード時の受信アンテナのパターンをペンシルビームとし、このペンシルビームを高速走査することにより目標を検知する場合、相対速度が高くなった際はペンシルビームの向いていない角度からの目標の接近を検知できないという課題があった。

この発明に係る誘導飛しょう体は、送信電波を空間に放射すると共に、目標からの反射電波を受信する送受信アンテナと、前記反射電波に基づいて目標に向け追尾する誘導信号を出力する誘導部と、前記誘導信号に基づいて機体を操舵する操舵部を備え、前記誘導部は位相変調ＣＷ信号を生成する位相変調器を備え、前記送受信アンテナが当該位相変調器が生成した位相変調ＣＷ信号を送信し、前記目標から受信した反射電波に基づいて、追尾した前記目標が近接したか否かを判断する。

この発明に係る誘導飛しょう体によれば、送受信アンテナ及び誘導部における構成の簡易化・小型軽量化が図れるとともに、複数反射波の受信環境下でも目標の相対速度・相対距離を観測可能で、かつ目標の接近を漏れなく検知することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る誘導飛しょう体の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る誘導飛しょう体の近接目標検出時の送信信号の位相変調パターンの一例である。 この発明の実施の形態１に係る誘導飛しょう体の近接目標検出時のアンテナパターンである。

この発明による近接目標検出装置及びこの装置を搭載した誘導飛しょう体の一実施の形態を図１〜図３を参照して詳細に説明する。

図１は、実施の形態１に係る近接目標検出装置を搭載した誘導飛しょう体の一実施の形態を示す構成図である。飛しょう体本体２は推進装置２４の推力により飛しょうし、誘導部２１が目標１を補足・追尾、および誘導制御を実施し、操舵装置２５によって目標１に近づくように飛しょうする。

誘導部２１は、受信器２１１、送受信用の信号処理器２１２、位相変調器２１３ａを内蔵したことを特徴とする送信用の励振器２１３等で構成される。

ここで、送受信アンテナ２２は、アンテナ素子群２２１、能動回路２２２及び分配・比較器２２３からなり、送信電波１０を送信し目標反射電波１１を受信する。アンテナ素子群２２１は面アレー状に配置された複数のアンテナ素子で構成される。また、能動回路２２２は、各アンテナ素子に対応して接続され、それぞれ移相器を内蔵した複数の送受信モジュールで構成される。この能動回路２２２は分配・比較器２２３を介して、誘導部２１の受信器２１１並びに励振器２１３に接続されている。

このように、本実施の形態に係る誘導飛しょう体は、送受信モジュールの移相器制御による任意のアンテナパターン形成と送受信制御とにより電子走査可能なアクティブフェーズドアレイアンテナが構成される。そして、目標１への電波送受信が可能となるとともに、第１〜第３の切替器２１４〜２１６により、目標に向けてパルス送信ビームを指向して補足追尾を行う誘導モードと、目標に接近することによるエクリプスを検知して、弾頭有効範囲まで目標が近接したかを検知する近接信管モードに切り替わるように構成されている。なお、誘導モードから近接信管モードへの切り替えは信号処理器２１２において判断し、第１〜第３の切替器２１４〜２１６を制御している。

ここで、誘導モード時には、励振器２１３は目標捜索及び追尾用の一定繰り返し周期のパルスレーダ波信号を生成し、送受信アンテナ２２の分配・比較器２２３を介して電力分配され、能動回路２２２の各対応する送受信モジュールに供給される。

誘導信号処理回路２１２ａで生成された誘導モード時の送受信制御およびビーム制御用移相器制御信号は、第３の切替器２１６を介して能動回路２２２の送受信モジュールに供給され、各送受信モジュール内の送受切替器及び移相器を制御し、アンテナ素子群２２１で形成された補足追尾用の単一ビームは目標１を含む空間を走査し、目標１位置を補足し、追尾する。

一方、近接信管モード時には、近接信管回路２１２ｂが近接信管モード時の励振器制御信号および励振器内の位相変調器制御信号と、近接信管モード時用の送受信制御およびビーム制御用移相器制御信号をそれぞれ生成する。
近接信管モード時の励振器制御信号および励振器内の位相変調器制御信号は第２の切替回路２１５を介して励振器２１３に供給される。これを受けた励振器２１３は、励振器２１３に内蔵された位相変調器２１３ａによって、送信用位相変調ＣＷ信号を生成する。図２は、送信用位相変調ＣＷ信号の一例である。図２のように、励振器２１３は、たとえば０度と１８０度（π）で位相変調を行った近接信管モード時の送信用位相変調ＣＷ信号を生成し、送受信アンテナ２２の分配・比較器２２３に供給する。
また、近接信管回路２１２ｂで生成された近接信管モード時用の送受信制御およびビーム制御用移相器制御信号は、第３の切替器２１６を介して、送受信アンテナ２２の能動回路２２２に供給され、送受信制御するよう構成されている。

ここで、近接信管モード時用の送受信制御およびビーム制御用移相器制御信号は、能動回路２２２を制御し、平面アレイ状に配列されたアンテナ素子群２２１の中で中央部付近で２群を選択し、一方の複数のアンテナ素子群を送信用に、また送信用に選択した素子群とは別の複数のアンテナ素子を受信用となるよう切替制御する。
図３は、誘導飛しょう体の近接目標検出時のアンテナパターンの一例である。
送信用アンテナは、図３に実線で示すように広角のビーム（シーカ送信ビーム）２２ａを形成して位相変調ＣＷ信号を目標１に向け継続的に送信する。また、受信アンテナは、図３に実線で示したような広角のビーム（シーカ受信ビーム）２２ｂを形成して、送信用のビーム２２ａにより形成された空間域をもれなくカバーするように構成した。

なお、送信用アンテナは必ずしも中心でなくてもよく、受信アンテナも同心円に配置しなくてもよい。すなわち、たとえば、中心付近の１素子を送信用とし、別の１素子を受信用とすることも可能である。

つまり、近接目標検出では、面アレイ上のアンテナ素子群２２１の中の一部のアンテナ素子群で広角のビームを形成し、別の一部のアンテナ素子群からの位相変調ＣＷ送信電波からの目標１からの反射電波を、漏れなく受信するように構成したものである。

従って、近接信管モード時は、励振器２１３からの送信用位相変調ＣＷ信号が、近接信管回路２１２ｂからの近接信管モード時の送受信制御およびビーム制御用移相器制御信号により、送受信制御及び送信ビーム制御されて目標１方向を含む広角で放射される。そして、接近した目標１からの反射位相変調ＣＷ信号は受信器２１１、第１の切替器２１４を介して近接信管回路２１２ｂに供給され、ここで位相変調が復調され、起爆信号を生成し弾頭部２３に供給される。

図２に示すように位相変調のパターンを符号化し、送信した符号パターンと受信した符号パターンの照合を近接信管処理回路２１２ｂにて実施することにより、目標１からの送信波と受信波の時間差を取得でき、目標１までの距離を測定できる。
なお、図２においては一例として６ｂｉｔの符号パターンを記載したが、ｂｉｔ数および符号のパターンは、目標との相対速度や、クラッタやマルチパスなどを考慮した運用高度により適切なｂｉｔ数およびパターンを選択しても良い。

近接信管では、弾頭部２３に供給される起爆信号のタイミングが重要である。
このため、接近による会合タイミングの予測を必要とするが、予測のためには目標１と飛しょう体本体２との相対距離および距離の変化率から求められる相対速度の情報が必要となる。
本実施の形態に係る誘導飛しょう体によれば、送信波を位相変調ＣＷとしたことで、送信波と受信波の位相変調の符号パターンの比較により、相対距離およびその変化率である相対速度の観測が可能である。

このようにして、本実施の形態に係る近接信管処理では、近接信管処理回路２１２ｂにおける送受信制御及び受信信号の演算処理によって、目標１との相対距離及び相対速度の観測が可能になる。
そして、これら目標１との方向、相対距離及び相対速度の情報から目標１の接近状況及び会合タイミングを予測演算することが出来る。
近接信管処理回路２１２ｂは、この計算結果に基づいて、目標１接近を判定して、その最適距離に達したときのトリガとなる起爆信号を生成し、弾頭部２３に出力する。弾頭部２３はその起爆信号に応じて弾頭を動作させる。

なお、位相変調ＣＷ波による送信用ビームは、既に接近した距離の短い目標１を捕らえるだけであるから、送受信アンテナ２２からの送信電力は比較的小さくて良い。

以上のように、この実施の形態に係る飛しょう体は、飛しょう体本体２は、に搭載され、目標１を追随するための電波の送受信を行う送受信アンテナ２２と、この送受信アンテナ２２に対して電波を供給し、送受信アンテナ２２が受信した目標反射電波に基づいて誘導信号を生成して飛しょう体本体２を目標１に追随させる誘導部２１と、弾頭部２３および操舵装置２５を備える。
誘導部２１は、送受信アンテナ２２が受信した目標反射電波に基づいて飛しょう体本体２が目標１に接近したことを判定して起爆信号を生成する近接信号処理回路２１２ｂと、この近接信号処理回路２１２ｂで生成した起爆信号を弾頭部２３に供給するように構成される。
また、誘導部２１は、切替器２１４、２１５、２１６を設け、受信器２１１と励振器２１３を誘導時と近接信管作動時とで兼用するように構成し、励振器２１３に位相変調器を２１３ａを内蔵する構成とした。
これにより、構成部品の軽減が実現し、設計を含む製造の簡易化が可能となるとともに、複数反射波の受信環境下でも目標の相対速度・相対距離を観測可能かつ目標の接近を漏れなく検知することが可能となる。

また、上記構成によれば、送受信アンテナも誘導時と近接信管作動時とで兼用するので、構成の簡略化が可能となり、小型軽量化された誘導飛しょう体を実現することができ、簡素化された誘導飛しょう体を実現できる。

１ 目標、２ 飛しょう体本体、１０ 送信電波、１１ 目標反射電波、２１ 誘導部、２１１ 受信器、２１２ 信号処理器、２１２ａ 誘導信号処理回路、２１２ｂ 近接信号処理回路、２１３ 励振器、２１３ａ 位相変調器、２１４ 第１の切替器、２１５ 第２の切替器、２１６ 第３の切替器、２２ 送受信アンテナ、２２ａ シーカ送信ビーム、２２ｂ シーカ受信ビーム、２２１ アンテナ素子群、２２２ 能動回路、２２３ 分配・比較器、２３ 弾頭部、２４ 推進装置、２５ 操舵装置。

Claims (5)

1. 送信電波を空間に放射すると共に、目標からの反射電波を受信する送受信アンテナと、前記反射電波に基づいて目標に向け追尾する誘導信号を出力する誘導部と、前記誘導信号に基づいて機体を操舵する操舵部を備え、
   前記誘導部は位相変調ＣＷ信号を生成する位相変調器を備え、前記送受信アンテナが当該位相変調器が生成した位相変調ＣＷ信号を送信し、前記目標から受信した反射電波に基づいて、追尾した前記目標が近接したか否かを判断することを特徴とする誘導飛しょう体。
2. 前記送受信アンテナは、面アレー状に配置された複数のアンテナ素子からなるアンテナ素子群と、前記アンテナ素子の各々に対応して接続され、移相器を内蔵した複数の送受信モジュールからなる能動回路と、分配器から構成されたフェーズドアレイアンテナであり、
   ２群に分けられた前記アンテナ素子のうち、一方は送信用アンテナとして前記位相変調ＣＷ信号を送信し、他方は受信アンテナとして動作することを特徴とする請求項１記載の誘導飛しょう体。
3. 前記送受信アンテナは、目標を補足追尾する誘導モード時は一定繰り返し周期のパルスレーダ波信号を送信し、目標の近接を判断する近接信管モード時は前記誘導モード時よりも広角で前記位相変調ＣＷ信号を送信することを特徴とする請求項１、２いずれか記載の誘導飛しょう体。
4. 前記誘導部は、位相変調により符号化された前記位相変調ＣＷ信号の送信信号パターンと、受信した信号の受信信号パターンを照合することにより、目標までの相対距離および相対速度を観測することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の誘導飛しょう体。
5. 送信電波を空間に放射すると共に、目標からの反射電波を受信する送受信アンテナと、前記反射電波に基づいて目標に向け追尾させる誘導部を備え、
   前記誘導部は位相変調ＣＷ信号を生成する位相変調器を備え、前記送受信アンテナが当該位相変調器が生成した位相変調ＣＷ信号を送信し、前記目標から受信した反射電波に基づいて、追尾した前記目標が近接したか否かを判断することを特徴とする近接目標検出装置。

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