JP2635418B2 - 自動追尾装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、移動する標的（例えばラジオゾンデ）を自
動追尾する自動追尾装置に関し、特にその中空線の制御
に関するものである。

［発明の背景］ 地上から放球された気象観測用ラジオゾンデからの電
波を地上に設置した受信装置で自動追尾し、当該ラジオ
ゾンデと信号の授受を行って、ラジオゾンデからの信号
を受信する装置に於いて、ラジオゾンデの正確な位置を
把握するには指向特性の異なる複数の空中線を設けて追
尾する方法が有効である。

すなわち、地上で放球された直後のラジオゾンデは蛇
行しつつほぼ垂直に比較的速い速度で上昇する。又放球
後間もないため受信装置からラジオゾンデまでの距離は
短かく、せいぜい数百メートルである。

このような位置にある移動物体の空中線からみた仰角
の変化は比較的速いため、これを自動追尾するには利得
が多少低く、かつ測角精度が多少悪くても捕捉範囲を広
くカバーできる空中線、すなわちビーム幅の広い空中線
を用いるのが有効である。また、時間の経過にともない
上昇を続けるラジオゾンデは上空に達すると気流に乗
り、しだいに水平方向に流されて受信装置から遠ざかり
（受信装置までの距離は最大約150kmになる。）受信装
置からの仰角もしだいに小さくなり、空中線からみた仰
角の変化が遅くなる。このような遠方の位置にある移動
物体を自動追尾し、その位置を正確に把握するために
は、高い利得の空中線が要求され、かつ地面の反射の影
響をさけなければならないのでビーム幅の狭い空中線が
必要となる。

［従来の技術］ ラジオゾンデの自動追尾装置の空中線の構造におい
て、２系統の空中線を設け、第１の空中線でラジオゾン
デの自動追尾を行ない、第２の空中線を上記第１の空中
線にスレーブさせて当該第２の空中線でラジオゾンデか
らのデータを受信する所謂スレーブ方式の自動追尾装置
が公知である。

スレーブ方式における追尾系の空中線（第１の空中
線）は、ラジオゾンデの捕捉を容易にするため比較的ビ
ーム幅の広い空中線が使用され、また、データ受信系の
空中線（第２の空中線）は遠方からのデータを高いS/N
で受信できるようにするために比較的ビーム幅の狭い空
中線が使用される。然しながら、追尾系の空中線におい
て、遠方のラジオゾンデの自動追尾制御のS/Nを良くす
るためには当該空中線の利得をある程度高くする必要が
あり、ビーム幅は可能な限り狭い方が望ましいこととな
る。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来の自動追尾装置の自動追尾用空中線による
と、ラジオゾンデを放球してから垂直上方に上昇してい
る間は、空中線からみて仰角の変化速度が速いため、標
的の捕捉範囲が限られた空中線により放球直後のラジオ
ゾンデを捕捉するには極めて高度に熟練されたテクニッ
クが必要となり、従来はラジオゾンデを放球する者と自
動追尾装置を操作する者との密な連携作業によって自動
追尾を行なう必要があった。

以上の問題を解決するためにビーム幅の広い空中線を
用いることも考えられるが、このようにすると、ラジオ
ゾンデが上方遠方を移動しているときの追尾精度が低く
なり（このときは、ラジオゾンデの移動距離に対して仰
角の変化が少なく、従って高い測角精度が要求され
る。）また利得が低いためS/Nも悪くなって正確な自動
追尾制御ができなくなる恐れがある。

本発明は以上の問題点を解決し、仰角変化速度の速い
とき（標的の上昇移動中）にも標的の捕捉が容易で確実
に行なうことができ、仰角変化速度が比較的遅く、かつ
仰角が水平に近くなった場合でも精度のよい自動追尾が
可能な自動追尾装置を得ることを課題とする。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため、本発明は、受波部面積の大
きい（従ってビーム幅の狭い）第１の空中線の電気軸と
受波部面積の小さい（従ってビーム幅の広い）第２の空
中線の電気軸とを共通にして雲台式架台に載置し、前記
中空線から移動する標的を望む仰角によって標的を追尾
し、標的との信号授受を行う該第２の空中線から該第１
の空中線へ切換えるようにしたものである。

［作用］ 例えばラジオゾンデの自動追尾を例とすると、放球後
間もないラジオゾンデはビーム幅の広い（受波部面積の
小さい）第２の空中線で自動追尾する。ラジオゾンデの
上昇移動中は仰角変化速度が速いが、第２の空中線はビ
ーム幅が広いことにより目標物（ラジオゾンデ）の捕捉
範囲が広いので、ラジオデンゾは確実に捕捉される。ま
た、このときの仰角は一般に大きく、またビーム幅の広
い空中線の特性として反射電波の入射方向にサイドロー
ブが発生することは少ないので、地上での反射電波を受
信する恐れは非常に少なく、従って空中線の自動追尾動
作への引込みが確実に行なわれる。

また、ラジオゾンデが上空に達し、水平方向遠方へと
移動しているときは、中空線を第２の空中線からビーム
幅の狭い（受波部面積の大きい）第１の空中線に切換え
て自動追尾する。このとき、空中線のビーム幅が狭いこ
とにより高利得でS/Nがよく、高精度で自動追尾が行な
われる。なお、ラジオゾンデが上空水平方向遠方に移動
していくと、空中線の仰角は次第に小さくなり、サイド
ローブの存在と地上での反射電波が空中線へ入射し易い
環境となるが、第１の空中線はビーム幅が狭いことと上
記第２の空中戦から第１の空中線への切換えで上記反射
電波を受信する恐れはない。また、ビーム幅が狭いこと
により目標物（ラジオゾンデ）の捕捉範囲が狭くなる
が、ラジオゾンデが上空を水平方向に移動しているとき
には、空中線からみた仰角の変化範囲は狭いので、自動
追尾が外れることはない。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例の概要を示す構造図で、１は
架台、２はAZ軸、３は雲台、４は第１の空中線、５は第
１の受信機、６は第２の空中線、７は第２の受信機、８
は雲台、９はEL軸、10は電気軸である。また、第２図は
空中線の切換時を説明する図である。

本発明では、捕捉範囲が狭い（ビーム幅が狭い）、す
なわち受波部401の面積が広い第１の空中線４と、捕捉
範囲が広い（ビーム幅が広い）、すなわち、受波部601
の面積が狭い第２の空中線６とが、それぞれの電気軸が
共通な電気軸10となるように雲台８に設置してある。こ
こで電気軸を共通にするということは単に構造的な中心
軸を一致させるばかりでなく電気的特性の中心軸をも一
致させることである。このようにすることで第１の空中
線４と第２の空中線６とは構造的にも、また電気的特性
からも、双方が同一方向に指向し、特に構造的には、空
中線が受ける風圧面がAZ軸２及びEL軸９に対して対称面
となるので、受ける風圧がアンバランスとなることはな
い。すなわち空中線の風圧バランスが極めて良好とな
る。

雲台８はEL軸９を介して雲台３に、及び雲台３はAZ軸
２を介して架台１にそれぞれ設置されている。

次に実施例の動作を説明する。

すでに述べたように放球間もないラジオゾンデを自動
追尾するにはビーム幅の広い第２の空中線６で追尾す
る。自動追尾の方法は第２の空中線６がラジオゾンデか
ら受信した信号にもとづいて、上記ラジオゾンデと第２
の空中線６の電気軸10との間の角度誤差信号を得、当該
角度誤差信号にもとづいて雲台３を制御してAZ軸２を駆
動し、及び雲台８を制御してEL軸９を駆動することによ
り、上記角度誤差信号を零ならしめるようにすること
で、ラジオゾンデを捕捉する。

第２の空中線６で自動追尾すると同時にラジオゾンデ
との信号の授受も第２の空中線６で行い、第２の受信機
７で復調し、所定のデータを得る。

時間の経過とともに上昇を続けるラジオゾンデは気流
に乗って流されるため、空中線（単に空中線というとき
は、第１及び第２の空中線4,6の双方をいうものとす
る。）からみるラジオゾンデの高さは低くなる。すなわ
ち空中線の仰角θはしだいに小さくなる。この仰角θが
設定値になると、第２の空中線６から第１の空中線４に
切換えて自動追尾を行なう。上記とは逆に遠方から近づ
く物体を自動追尾するときには、切換えは第１の空中線
４から第２の空中線６への切換えとなる。

第２の空中線６から第１の空中線４へ切換えるときの
仰角θの大きさは第１の空中線４の特性により異なる
が、当該仰角θの大きさは、第２図に示すように、第１
の空中線４の第１のサイドローブａの存在する角度位置
（電気軸10の方向と第１のサイドローブａの指向方向と
の間の角度２θ）の約1/2が目安となる。すなわち当該
仰角θでは、ラジオゾンデからの電波が一旦地表ｂで反
射したのち第１の空中線４の第１のサイドローブａから
も入力し、この入力電波は直接入力電波（電気軸10の方
向から入力する電波）と位相が異なり障害になるからで
ある。

すなわち、第１の空中線４の第１のサイドローブａの
方向が反射電波の入射方向と一致するタイミング（すな
わち、電気軸10が第２図に示す関係となるタイミング）
で空中線を第２の空中線６から第１の空中線４に切換え
れば第１のサイドローブａの方向から反射電波の第１の
空中線４への入射がなくなり、第１の空中線４に切換っ
た後の自動追尾が（当該第１の空中線４のビーム幅が狭
いこともあって）極めて高精度に行なうことができる。

第１の空中線４に切換った後の当該第１の空中線４に
よる自動追尾動作は前記第２の空中線６のときと同様
で、上記ラジオゾンデを第１の空中線４が捕捉し、該第
１の空中線４で自動追尾すると同時にラジオゾンデとの
信号授受も行い、第１の受信機５で復調し所定のデータ
を得る。

以上の説明では受信機を第１の空中線と第２の空中線
にそれぞれ設けた例で説明したが受信機は１台としてそ
の入力を第１の空中線４と第２の空中線６の間で切換え
てもよい。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明は受波部面積の異なる
複数の空中線の電気軸を共通にして当該複数の空中線を
同一架台に搭載し、標的の移動位置の変化に伴って、２
つの空中線を切換えて目標物を自動追尾するようにした
ものであり、本発明によれば、 （１）第１の空中線と第２の空中線とは、いずれも標的
を追尾し、標的との信号授受を行うため、移動初期第２
の空中線で捕捉した標的は捕捉したのちも第１の空中線
で確実に追尾できる。

（２）第２の空中線での追尾動作は、第１の空中線が標
的から直接入力される電波の障害となる地上からの反射
電波の入射しない仰角のとき、該第２の空中線より第１
の空中線へ切換わり、該第１の空中線が該標的を捕捉
し、自動追尾するので高精度の追尾ができる。

（３）高精度の自動追尾により、追尾操作に高度なテク
ニックを必要とせず、また操作要員も少なくてよい。

（４）空中線が２個あっても、その駆動系は１系統でよ
いので、自動追尾装置が安価に製作できる。

等、種々の利益が得られ、その効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構造図、第２図は切換時
の仰角を説明する図である。 １……架台、２……AZ軸 3,8……雲台、４……第１の自動追尾用空中線 ６……第２の自動追尾用空中線、９……EL軸 10……電気軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−86380（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−233386（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−233381（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受波部面積の大きい第１の空中線の電気軸
   と受波部面積の小さい第２の空中線の電気軸とを共通に
   して雲台式架台に載置し、前記空中線から追尾している
   標的を望む仰角によって前記第１の空中線と第２の空中
   線を切換えるようにした自動追尾装置において、前記第
   １の空中線と第２の空中線とは、それぞれが前記標的を
   捕捉により自動追尾し、該標的との信号授受を行うこと
   ができ、上記仰角が、第１の空中線の第１のサイドロー
   ブから入射する地上からの反射電波のない上記電気軸と
   第１の空中線のサイドローブの発生方向との間の角度の
   ２分の１になったときに、自動追尾している第２の空中
   線から第１の空中線に切換え、上記標的を該第１の空中
   線が自動捕捉し、追尾するようにした自動追尾装置。