JP2769187B2 - 角回転位置算定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、１つの軸の周りを地球の表面に対してスピ
ンする物標（object）の角回転位置（angular spin pos
ition）を算定するシステムに関する。この物標はしば
しば発射体（projectile）であって、該発射体はある一
定の標的（target）に命中するようにその進路（cours
e）を修正できるものである。

〔従来の技術〕

かようなシステムについてはオランダ国特許出願明細
書第NL−A8600710号及び第NL−A8801203号により既知で
ある。これらのシステムでは、少なくとも１つの偏波搬
送波（polarised carrier wave）が、アンテナ・ユニッ
ト及びこれにリンクする送信機ユニットにより送出され
る。物標は指向性のある受信アンテナ手段及びこれにリ
ンクする受信装置に適合させてある。物標の角回転位置
がアンテナ・ユニットに関して測定され得るようにシス
テムを配置する。従ってアンテナ・ユニットの方位（or
ientation）は１つの基準として機能する。その目的の
ために偏波搬送波は物標の周りに存在するよう留意しな
ければならない。物標の照射（illumination）のために
ペンシルビームがしばしば用いられる。もし１つの偏波
搬送波が送出されるならば、物標の角回転位置は180゜
の不確実性（uncertainty）で判定できる。この180゜の
不確実性を除去する方法は既に幾つか知られており、そ
れらのうちの或るものは上記オランダ国特許出願中にも
論じられている。だが本発明もまた、物標の角回転位置
が180゜の不確実性で判定されるシステムに適用できる
ことが分かっている。

アンテナ・ユニットに関する物標の角回転位置が測定
されているのであるから、空間に対する物標の角回転位
置を算定するためには、空間すなわち地表面に対するア
ンテナ・ユニットの方向を算定して、それを一定に保持
することも必要である。

空間に対する物標の角回転位置の算定が、２つの測定
すなわち：アンテナ・ユニットに関する物標の角回転位
置の測定；及び空間に対するアンテナ・ユニットの方向
の測定；に基づいて計算されるということは、前記シス
テムの欠点である。角回転位置の計算のために２つの測
定値が用いられるのであるから、計算の正確度は低下す
るであろう。

そればかりでなく、空間に対する物標の角回転位置の
計算のために必要とされるソフトウェアは、複雑なもの
であり従って高価である。

また、もしアンテナ・ユニットが船舶上に置かれるの
であれば、安定性のあるプラットフォームを用いてアン
テナ・ユニットはその上に設置し、それにより船が動い
ているときにも、空間（この場合は海面）に対するアン
テナ・ユニットの方向が一定に保たれるようにする。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、空間に対する物標の角回転位置を正
確に算定するシステムを求めることであり、該システム
は簡単で従って安価なアンテナ・ユニットを有し、且つ
更に簡単で従って安価なソフトウェアを有するものとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、地球の表面に対して１つの軸の周り
をスピンする物標の角回転位置を算定するシステムであ
って、搬送波を送出するため送信機ユニット及びアンテ
ナ・ユニットを有して成り、また、物標に取り付けてあ
る指向性受信アンテナ手段（directional receiving an
tenna means）を有して成り、且つ該受信アンテナ手段
にリンクして搬送波の偏波方向に関しては180゜の不確
実性のある物標の角回転位置を算定するために受信した
搬送波を処理する受信機を有して成る角回転位置算定シ
ステムにおいて、搬送波の周波数は、偏波方向が地球の
表面に少なくともほぼ垂直で且つ前記アンテナ・ユニッ
トの位置及び方位にほぼ無関係であるように選定されて
いることを特徴とする。

アンテナ・ユニットの持つビーム幅は、先ず第一にこ
の場合は地球の表面を照射し、二番目には物標を照射す
るものである。しかし地球の表面が照射されるのだか
ら、特にそれが海面である場合には、送出された搬送波
に対して平坦な導電性の金属板のように作用する。その
結果として、地表面（海面）の近くでは電界が地表面に
対して事実上垂直に展開される。この垂直偏波は、搬送
波の周波数に依存して、地表上のかなりの高度まで或る
限度内で到達する。この垂直偏波は搬送波の偏波が地表
面と相互に影響し合った結果として得られるものだから
アンテナ・ユニットの方位には関係しない。追加する条
件は搬送波の周波数を充分低くすることである。

本発明の特別な利点はアンテナ・ユニットに所要の方
位を付与するという必要性を排除したことである。これ
によりシステムには大幅な簡略化と改善とがもたらされ
る。更にまたシステムの構成を極めて安価なものとする
ことができる。

例えば、空間（地表面）に関してアンテナ・ユニット
の方位を定める手段は必要でない。その結果、物標の角
回転位置を計算するためにその方位を処理するソフトウ
ェアは必要でない。従ってシステムの運用は更に迅速か
つ正確なものになる。

特に、本発明によるときは、アンテナ ユニットを船
舶上に配置する場合、それを安定化する手段を必要とし
ないので、安定形プラットフォームに要する全経費を節
減することができる。

本発明の特別な実施例の場合は、搬送波の送信用とし
て、乗物上に既に存在する通信アンテナを使用すること
さえ可能である。それは、本発明によれば、アンテナ
ユニットは任意の特別な要求を満足するを要しないこと
による。船舶上の場合は、このような通信アンテナは通
常シングル ワイヤである。さらに、本発明システム
は、より広い送信アンテナ ビームにより、複数の物標
を同時に照射し、地面に対するそれらの方位を決定する
ことができるという利点を有する。

電界の垂直方向および磁界の水平方向は、周波数が低
くなる程またはアンテナ ユニットを地表面に近く配置
する程、地面上でさらに遠くに到達する。したがって、
少なくとも１つの搬送波の周波数は、例えば、50kHzの
オーダーのような低い値に選定するを可とする。搬送波
の偏波方向は、電界の方向、磁界の方向または双方の組
合せをベースにして、物標の受信システムにより決定す
ることができる。ここでは、受信アンテナ手段は例えば
２つのダイポール アンテナにより形成し、受信システ
ムを電界に対する物標の方位決定要として適するよう形
成している。電界は地面に垂直に配置されるので、磁界
は地面に平行となり、その結果、電磁界の磁界成分に対
する物標の方位を決定することもできる。この目的のた
め、受信アンテナ手段は例えば、２つのループ アンテ
ナを具える。さらに、物標の方位を決定するため、偏波
電磁界の双方の成分を組合せて使用することができる。
この目的のため、物標は相互に垂直でない配置の少なく
とも１つのダイボール アンテナおよび少なくとも１つ
のループ アンテナを具えるを可とする。

〔実施例〕

以下図面により本発明を説明する。

第１図において、発射体１は、発射体１の角回転位置
を決定する必要がある地表面２上に存在する。この場
合、地面２は海面としているが、ある程度湿った地面で
あってもよい。船舶３は線５を介してアンテナ ユニッ
ト６とリンクさせた送信機ユニット４を具える。アンテ
ナ ユニット６は任意の位置において船舶上に装着で
き、かつ任意の方位（オリエンテーション）を有するシ
ングルワイヤ状とし、送信機システム４はω_０の周波数
を有する搬送波を受信するに適するよう構成する。アン
テナ ユニット６は、第１に搬送波が下方に地面２まで
達し、第２に搬送波が地面２の上方に高く到達し、かく
して物標１が搬送波の電磁界内に存在するような形式の
ものとする。また、第３に、搬送波の周波数を例えば約
50kHzのようにかなり低い値とすることにより、偏波方
向が知られていない偏波搬送波をアンテナ ユニットか
ら送信していても、搬送波を船舶から任意の距離におい
て垂直偏波形とすることができる。

上述のような状態は、搬送波周波数が充分低い場合に
は、地面が平坦な導電プレートとして機能するという事
実に起因する。この場合、搬送波の電界成分７は垂直方
向を有し、磁界成分８は水平方向を有する。偏波は、搬
送波の周波数を低くし、アンテナ ユニットの地面に対
する距離を減少させるにしたがって、さらに地面２より
上方に達する。また、水平または垂直偏波の確度は使用
電磁界において±３゜である。

アンテナ ユニット６は特に簡単かつ廉価な形式、す
なわち、シングル ワイヤとする。この場合は、一般に
システムの場合のように、その上にアンテナ ユニット
を設置すべき安定形プラットフォームを使用するを要せ
ず、したがって、アンテナ ユニットは船のローリング
運動の結果、絶えず方位を変えることになる。さらに、
このアンテナ ユニットは、アンテナ ユニットの長さ
を制限できるという利点をもたせ、偏波搬送波を送信す
るには不適当である。この場合には、アンテナ ユニッ
ト６を既に船舶上にある通信アンテナとする。

さらに、第１図においては、発射体として機能する物
標１はターゲット９に的中させるよう発射されたものと
する。ターゲットのコースは追跡手段10を用いて地上か
ら追跡する。この目的のため、Ｋバンドで作動可能のモ
ノパルス レーダ追跡ユニットまたは遠赤外線領域で作
動可能なパルス式レーザ追跡手段を使用することができ
る。発射体１のコース（軌道）は同等のターゲット追跡
手段11によって追跡することもできる。コンピュータ12
は、ターゲット追跡手段10により決定された供給ターゲ
ット位置の情報およびターゲット追跡手段11により決定
された供給ターゲット位置から、どのような発射体のコ
ース修正が必要かを決定する。また、任意のコース修正
を行うため、発射体１はガス放出ユニット13を具える。
発射体はその軸のまわりを回転するので、コース修正に
は、発射体が正しい位置をとる時間にガス放出ユニット
を作動させることが必要である。

正しい位置を決定するため、送信機ユニット４および
アンテナ ユニット６により送信される搬送波を使用す
る。コンピュータ12は発射体位置における搬送波の偏波
電磁界パターンに関して、ガス放出が行われるべき発射
体の所要角回転位置_ｇを決定する。

本発明によるときは、この値_ｇの決定は地面に対す
るアンテナの瞬時位置および方位に無関係である。これ
は船舶の動きを修正する必要がないことを意味する。か
くして、安定形プラットフォームに関する必要性を回避
して、アンテナ ユニット６を船に直接取付けることが
可能となる。計算された_ｇは送信機14により送信する
ようにする。この送信機はアンテナ ユニット６を使用
する。発射体に内蔵した受信機15は受信アンテナ手段16
を介して、送信機14により伝送される値_ｇを受信す
る。受信された値_ｇは線17を介して比較器18に供給す
るようにする。受信アンテナ手段16内に含まれる２つの
方向性アンテナのアンテナ信号を供給される受信システ
ム19は、受信アンテナ手段における電磁界に関する発射
体の瞬時位置_ｍ（ｔ）を決定する。前記瞬時位置_ｍ
（ｔ）は、搬送波の電界成分７が垂直方向を有し、磁界
成分８が水平方向を有するため、地表面に対して決めら
れる。瞬時値_ｍ（ｔ）は線20を介して比較器18に供給
され、条件_ｍ（ｔ）＝_ｇが満足されたとき、比較器
18から信号を導出し、ガス放出ユニット13を作動させ、
この瞬間にコース修正が行われる。その後は、第２のコ
ース修正を必要とする場合、この全プロセスが繰返され
る。

第２図および第３図は受信アンテナ手段16の一部を形
成する２つの垂直配置方向性アンテナ21および22を示
す。受信アンテナ手段はＢフィールドアンテナまたはＥ
フィールド アンテナにより形成するを可とする。ま
た、垂直でなく並列に配置するを可とする１つのＥフィ
ールド アンテナおよび１つのＢフィールド アンテナ
を使用することもできる。第２図に示すように、２つの
Ｂフィールド アンテナにより形成した場合は、電磁界
の磁界成分が検出され、また、第３図に示すように、
２つのＥフィールド アンテナとした場合は電磁界の電
界成分が検出される。また、１つのＢフィールド ア
ンテナと１つのＥフィールドアンテナを使用する場合
は、フィールド成分の１つの副成分とフィールド成分
の１つの副成分が検出される。フィールド成分およ
びは、いわゆるマクスウエルの関係により関連づけら
れるので、成分またはの少なくとも１つあるいは
成分の１つの副成分および成分の１つの副成分の少な
くとも１つの測定で十分である。

（副）成分を測定するには、ループ アンテナを使
用することができ、（副）成分を測定するには、ダイ
ポール アンテナを使用することができる。いま、ルー
プ アンテナの１つにx,y,z座標系を結合し、発射体の
伝搬方向をｚ軸に平行とする。この場合、送信機14に
より送信される磁界成分はループ アンテナの場所に
おいて大きさおよび方向（_０）を有する。ここで、
_０は送信機ユニット４を原点とし、x,y,z座標系の原
点を端点（エンド ポイント）とするベクトルである。
発射体の角回転位置を決定するための基準としては、ｘ
軸と磁界成分との間の角_ｍ（ｔ）を使用する。これ
は、_ｍ（ｔ）がｘ軸と地面との間の角を表わすことを
意味する。磁界成分（_０）は成分（_０）（ｚ
軸に平行）および成分（_０）⊥（ｚ軸に垂直）に分
解することができ（第４図参照）、成分（_０）⊥の
みが２つのループ アンテナに誘導電圧を発生すること
ができる。船舶の両サイド上の領域に対しては
（_０）は常に地面に平行である。（_０）の大きさ
のみが_０の関数として変化するが、このことは位置決
定に関して重要ではない。

第５図は受信システム19の概要図である。第６図に示
すシステム19の実施例において、送信機は周波数ω_０を
有する偏波搬送波よりなる電磁界を送出するものとすれ
ば、磁界成分⊥（_０）は次式のように定義すること
ができる。

また、ループ アンテナ21を通る磁束φ₂₁は次式のよう
に定義される。

φ₂₁（a sinω₀t）・Ｓ・cos_ｍ（ｔ） …（２） この式において、Ｓはループ アンテナ21の面積に等し
い。また、ループ アンテナ22を通る磁束φ₂₂は次式で
表わされる。

φ₂₂（a sinω₀t）・Ｓ・sin_ｍ（ｔ） …（３） そこで、ループ アンテナ21内の誘導電圧は次のように
なる。

ここで、∈は使用するループ アンテナ21および22に従
属する定数である。発射体の回転速度 は角周波数ω_０よりはるかに小であるから次のような近
似式が成立する。

V_ind21＝−∈(ａω₀cosω₀t)ω₀t・Ｓ・cos_ｍ(ｔ) ＝（A cosω₀t）・cos_ｍ（ｔ） …（５） 同様に、ループ アンテナ22に対しては、 V_ind22＝（A cosω₀t）・sin_ｍ（ｔ） …（６） また、（５）式および（６）式から、 かくして、_ｍ（ｔ）は180゜の不確実性をもって決定
することができる。180゜の不確実性を除去するため、
いわゆるテスト コース修正を行うことができる。ここ
で、_ｍ（ｔ）は既知であるものとすれば、送信機ユニ
ット４はコース修正を行う値_ｇを生成する。この目的
のため、送信機14により_ｇの値を送信し、結果とし
て、発射体がコース修正を実施する場合は、ターゲット
追跡手段10,11を使用して、修正を_ｇの方向または
_ｇ＋180゜の方向のいずれで行うかを設定し、その後に
適正なコース修正を行うことができる。

しかし、テスト コース修正を行わないで180゜不確
実性を回避することも可能である。これがため、送信機
14も次式で示すような電磁波Ｅを送信する。

Ｅ（ｔ）＝Ｇ（ｔ）cosω₁t 〔ただし、Ｇ（ｔ）＝Ｄ・（１−βω₀t）〕 この式において、Ｄは定数、βは変調の深さである。し
たがって、０＜β＜１、またω_１》ω_０である。この実
施例の場合、周波数ω_１はFM変調され、_ｇに関する情
報を含む。かくして、電磁波はcosω₀tで変調され、し
たがって、アンテナ ユニット６により送信される信号
の位相情報を含む。受信アンテナ手段16は信号Ｅ（ｔ）
を受信するためのアンテナ23を具える。アンテナ23は基
準ユニット24とリンクさせる。前記基準ユニット24は受
信信号Ｅ（ｔ）から次式のような基準信号U_refを発生す
る。

U_ref＝C cosω₀t …（８） ここで、Ｃは基準ユニット24の特定実施例に従属する定
数である。U_ref信号は線25を介して混合器26および27に
供給する。また、信号V_ind21（ｔ）も線28を介して混合
器26に供給する。前記混合器26の出力信号は線29を介し
て低減通過フィルタ30に供給する。前記フィルタ30の出
力信号U₃₀（ｔ） は次式で表わされる。

同じようにして、信号V_ind22（ｔ）を線31を介して混合
器27に供給し、前記混合器27の出力信号を線32を介して
低域通過フィルタ33に供給する。低域通過フィルタ33の
出力信号U₃₃（ｔ）は次のようになる。

式（９）および（10）から、所定のU₃₀（ｔ）およびU₃₃
（ｔ）に対して_ｍ（ｔ）を決めることは簡単である。
この目的のため、信号U₃₀（ｔ）およびU₃₃（ｔ）を線34
および35を介して三角法ユニット36に供給する。前記ユ
ニット36はこれらの信号に応じて_ｍ（ｔ）を発生す
る。三角法ユニット36は、例えばテーブル ルック ア
ップ ユニットとして機能させることができる。また、
前記三角法ユニットをあるアルゴリズムを介して
_ｍ（ｔ）を生成するコンピュータとして機能させるよう
にすることもできる。

第６図は基準ユニット24の一実施例を示す。アンテナ
信号Ｅ（ｔ）は線37を介して帯域フィルタ38に供給す
る。帯域フィルタ38はほぼω_１の周波数を有する信号の
みを通過させ、したがって、信号Ｂ（ｔ）は通過させな
い。ついで、信号Ｅ（ｔ）は線39を介して、AM復調器40
に供給され、線25上にU_refを得る。前記基準ユニットは
さらにFM復調器41およびビット復調器42を具える。その
場合には、信号Ｅ（ｔ）は情報チャネルとしても使用さ
れる。情報はFM復調され、信号Ｅ（ｔ）とともに伝送さ
れる。これは発射体の修正を行うべき所要角_ｇを受信
して信号Ｅ（ｔ）からFM復調し、ビット復調することを
可能にする。この場合には、基準ユニット24はそれ自体
で_ｇを決定するため、第１図の受信機15はこれを必要
としない。

第７図は基準ユニット24の特別の実施例を示す。この
実施例の場合、アンテナ23の仕事は双方のアンテナ21お
よび22により代替される。これがため、基準ユニット24
は第６図示帯域フィルタ38と同一機能を有する２つ帯域
フィルタ38Aおよび38Bを具える。帯域フィルタ38Bの出
力信号は90゜移相器43に供給し、前記移相器の出力信号
は線44を介して加算ユニット46に供給する。90゜移相器
43の存在により、信号は加算された際、相互に補足し合
い、一定振幅を有する出力信号が得られる。加算ユニッ
ト46の出力信号は第６図に関し前述したように線39上の
信号に等しい。前記加算回路46の出力信号は第６図に関
して前述したと同じようにしてAM復調器40、FM復調器41
およびビット復調器42により処理されるようにする。

第２図において、方向性アンテナは２つのループ ア
ンテナとして示してあるが、２つの垂直配置ダイポール
アンテナを使用することもでき、その場合には、電磁
界のＢフィールドの代わりにＥフィードが測定される。
ここで、Ｅフィールドは地面に対し垂直であるので、発
射体の角回転位置は地面に対し直接測定される。ダイポ
ール アンテナは前のループ アンテナの面に垂直に配
置するを可とする（第３図参照）。

第３図はＢフィールドのみならず、Ｅフィールドをも
示している。この場合には、第２図に示すようなＢフィ
ールドの代わりに、Ｅフィールドが発射体の瞬時角位置
′_ｍ（ｔ）測定のための基準として機能する。この目
的のため、第１ダイポール アンテナをｘ軸と平行に配
置し、第２ダイポール アンテナをｙ軸と平行に配置す
る。

ダイポール アンテナにおけるＥフィールドは（
_０）によりあらわされる（第３図）。Ｅフィールドは第
８図に示すように、２つの成分（_０）および
（_０）⊥に区別でき、（_０）⊥成分のみがダイポ
ール アンテナ内で電圧を発生する。

（_０）⊥フィールド成分は次のように表わすこと
ができる。

（_０）⊥＝ａ′cosω₀t …（11） ｘ軸と平行なダイポール アンテナ内の電圧Ｖ′₂₁は次
のように表わされる。

Ｖ′₂₁＝（_０）⊥cos′_ｍ（ｔ）・h_x …（13） ここで、h_xはダイポール アンテナの長さ、また′_ｍ
（ｔ）はｘ軸と（_０）⊥との間の角で、この角はｘ
軸と（_０）間の角に等しい。同じように、ｙ軸に沿
うダイポール アンテナ内の電圧Ｖ′₂₂は、 Ｖ′₂₂＝（_０）⊥sin′_ｍ（ｔ）・h_y …（14） ここで、h_yはｙ軸に沿うダイポール アンテナの長さで
ある。式（11），（13）および（14）を組合せると、次
式が得られる。

Ｖ′₂₁＝ａ′h_xcosω₀t・cos′_ｍ（ｔ） …（15） Ｖ′₂₂＝ｂ′h_ycosω₀t・sin′_ｍ（ｔ） …（16） 式（12）および（13）の場合と同じように、角′
_ｍ（ｔ）は、式（８）の基準信号を用いて式（15）およ
び（16）から決めることができる。かくして、Ｅフィー
ルドが既知であるので、発射体の瞬時位置が決定され
る。

第９図はダイポール アンテナの特殊な実施例を示
す。第９図示発射体47は２対のひれ状部（安定板）48A,
48B,49Aおよび49Bを有する。ひれ状部48A,48B、同様に
ひれ状部49A,49Bはそれぞれ正反対の位置に配置し、ま
た一方では、48Aおよび49A、他方では48Bおよび49Bをそ
れぞれ垂直に配置する。かくすれば、ひれ状部48Aおよ
び48Bはともに第１ダイポール アンテナ21を形成し、
ひれ状部49Aおよび49Bは前記ダイポール アンテナ21と
垂直な第２ダイポール アンテナ22を形成する。また、
この場合、ひれ状部はデータ信号を受信するアンテナと
しても機能する。信号Ｖ′₂₁,V′₂₂,′_ｍ（ｔ）,U_ref
および_ｇは第７図に関して上述したと同様に、ひれ状
部により決定することができる。

ダイポール アンテナ，ループ アンテナもしくはひ
れ状部アンテナは必ずしも垂直に配置するを要しないこ
と明らかであり、また、２つ以上のアンテナを使用する
こともできる。したがって、例えば、６つのひれ状部を
60゜の角で取付けるようにすることもできる。

垂直配置でない１つのダイポール アンテナと１つの
ループ アンテナを使用する場合にも、物標の瞬時角回
転位置を決定することができる。１つのダイポール ア
ンテナ21をループ アンテナ22と平行（ｘ軸と平行）に
配置した場合は、前述の場合と同様に、 Ｖ′₂₁（ａ′h_xcosω₀t・cos′_ｍ（ｔ） …（17） V_ind22＝A cosω₀t・cos′_ｍ（ｔ） …（18） とは垂直に位置するため、 ′_ｍ（ｔ）＝90゜−_ｍ（ｔ） …（19） 上式（19）を式（17）に代入すると、 Ｖ′₂₁＝ａ′h_xcosω_０（ｔ）・sin_ｍ（ｔ） …（20） この場合にも、ａ′,h_xおよびＡは既知であるので、式
（20）および式（18）をベースにして、上述のように
_ｍ（ｔ）の値を決定することができる。

角回転位置を決定する他の方法は、フェーズ ロック
搬送波および非偏波搬送波の２つを重畳させて送信する
方法で、この場合の磁界の状況は第４図に示すとおりで
ある。

第１搬送波は周波数ｎω′_０を有し、第２搬送波は周
波数（ｎ＋１）ω′_０（ただし、ｎ＝1,2,…）を有す
る。この場合、磁界成分⊥（_０）は次のように表わ
すことができる。

⊥（_０）＝（a sin nω′₀t＝b sin（ｎ＋１）ω′
₀t） ループ アンテナ21を通る磁束φ₂₁は次のように表わす
ことができる。

φ₂₁＝（a sin nω′₀t＋b sin（ｎ＋１）ω′₀t）・ Ｏ・cos_ｍ（ｔ） …（21） ここで、Ｏはループ アンテナ21の表面積（surface）
である。また、ループ アンテナ22を通る磁束φ₂₂は次
のように表わされる。

φ₂₂＝a sin nω′₀t＋b sin（ｎ＋１）ω′₀t）・ Ｏ・sin_ｍ（ｔ） …（22） また、ループ アンテナ21内の誘導電圧は、 ただし、∈は使用されるループ アンテナ21および22に
従属する定数である。

しかしながら、ここで、発射体の回転速度 は角周波数ωに比し相当小であるので、次のような近似
式が成立する。

V_ind21＝−∈（anω′₀cosnω′₀t＋ｂ（ｎ＋１） ω′₀cos（ｎ＋１）ω′₀t）・Ｏ・cos_ｍ（ｔ） ＝（A cosnω′₀t）＋B cos（ｎ＋１）ω₀t）・ cos_ｍ（ｔ） …（24） 同様に、ループ アンテナ22に対して、 V_ind22＝（A cosnω₀t＋B cos（ｎ＋１）ω′₀t）・ sin_ｍ（ｔ） …（25） 受信システム19（第５図参照）においては、誘導電圧V
_ind21およびV_ind22が基準ユニット24に供給され、基準
ユニット24は信号V_ind21およびV_ind22により、次式のよ
うな基準信号V_refを発生する。

V_ref＝C cos nω₀t …（26） ただし、Ｃは基準ユニット24の特定実施例に従属する定
数である。このような基準ユニットの一実施例について
は第10図に関し後述することにする。

信号V_refは線25を介して混合器26および27に供給され
る（第５図参照）。また、混合器26には線28を介して信
号V_ind（ｔ）をも供給するようにする。前記混合器26の
出力信号は線29を介して低域フィルタ30に供給する。こ
の場合、低域フィルタ30の出力信号U₃₀（ｔ） は次のようになる。

同様にして、混合器27には線31を介して信号V
_ind22（ｔ）を供給するようにし、前記混合器27の出力
信号を線32を介して低域フィルタ33に供給する。かくす
れば、低域フィルタ33の出力信号U₃₃（ｔ）は次のよう
になる。

前述したように、所定のU₃₀（ｔ）およびU₃₃（ｔ）の場
合、式（27）および（28）から、容易に_ｍ（ｔ）を決
定することができる。

第10図は２つの重畳され、フェーズ ロックされた搬
送波を送信する場合に適用可能な基準ユニット24の実施
例を示す。図示基準ユニット24は副基準ユニット50およ
びフェーズ ロック ループユニット51により形成す
る。副基準ユニット50はV_ind21（ｔ）およびV
_Ind22（ｔ）から信号 を生成し、また、フェーズ ロック ループ ユニット
51は信号U_ref′により上述の信号U_ref＝（AB/2）cos n
ω_０′ｔを生成する。前記副基準ユニット50は、それぞ
れ信号V_ind21（ｔ）およびV_ind22（ｔ）を２乗する２つ
の２乗ユニット52および53を具える。したがって、２乗
ユニット52は次の信号U₅₂（ｔ）を発生する。

U₅₂（ｔ）＝V² _ind21（ｔ）＝A²sin² _ｍ（ｔ）（1/2＋1/2cos2nω′₀t）＋ ＋AB sin^{2 ｍ}（ｔ）（1/2cosω′₀t＋1/2cos（2n＋１）ω′₀t）＋ ＋B²sin² _ｍ（ｔ）（1/2＋1/2cos（2n＋２）ω′₀t） …（29） また、２乗ユニット53は次の信号U₅₃（ｔ）を発生す
る。

U₅₃（ｔ）＝V² _ind22（ｔ）＝A²cos² _ｍ（ｔ）（1/2＋1/2cos2nω′₀t）＋ ＋AB cos² _ｍ（ｔ）（1/2cosω′₀t＋1/2cos（2n＋１）ω′₀t）＋ ＋B²sin² _ｍ（ｔ）（1/2＋1/2cos（2n＋２）ω′₀t） …（30） ２乗ユニット52および53の出力信号はそれぞれ線54およ
び55を介して帯域フィルタ56および57に供給する。前記
帯域フィルタ56および57はω_０に等しいか、ほぼ等しい
周波数を有する信号のみを通過させる。したがって、帯
域フィルタ56はその出力に次の信号U₅₆（ｔ）を導出す
る。

U₅₆（ｔ）＝AB sin² _ｍ（ｔ）・1/2cosω′₀t…（31） 式（31）においても、 と仮定している。同様にして、帯域フィルタ57はその出
力に次のような信号を供給する（式（30）参照）。

U₅₇（ｔ）＝AB cos² _ｍ（ｔ）・1/2cosω′₀t…（32） 信号U₅₆（ｔ）およびU₅₇（ｔ）はそれぞれ線58および59
を介して加算ユニット60に供給し、前記加算ユニットの
出力から次のような加算信号を導出させる。

信号U_ref′（ｔ）は線61を介してフェーズ ロック ル
ープ ユニット51に供給するようにする。前記ユニット
51の入力信号U_ref′（ｔ）は線61を介して混合器62に供
給する。また、混合器62の第２入力信号としては、ω′
_０に等しいか、ほぼ等しい周波数を有する信号のみを通
過させる帯域フィルタ63の次式で表わされるような出力
信号U₆₃（ｔ）を線62を介して供給するものとする。

U₆₃（ｔ）＝D cosωｔ …（34） ただし、Ｄはランダム定数である。かくすれば、混合器
62の出力信号は次式のようになる。

この信号U₆₂（ｔ）は線65を介してループ フィルタ66
に供給するようにする。ループ フィルタ66は次式で表
わされるような出力信号U₆₆（ｔ）を導出する。

U₆₆（ｔ）＝Ｅ（ω′_０−ω） …（36） ただし、Ｅは使用するフィルタに従属する定数である。
信号U₆₆（ｔ）は線67を介してVCOユニット68に供給す
る。前記VCOユニット68は次式で表わされるような出力
信号を導出する。

U₆₈（ｔ）＝K cos（ω″_０＋kE（ω′_０−ω））ｔ …
（37） この式において、ω″₀,kおよびＫは定数である。ただ
し、ω″_０＝ω′₀nである。信号U₆₈（ｔ）は線69を介
して分周器（ｎ）70に供給する。かくすれば、分周器の
出力信号は次式のように表わすことができる。

この出力信号U₇₀（ｔ）は線71を介して、ω′_０に等し
いか、ほぼ等しい周波数を有する信号のみを通過させる
帯域フィルタ63に供給する。帯域フィルタ63の出力信号
は、 の場合、次式のように表わされる。

上式（39）を式（34）と比較すると、Ｄ＝K;ω＝ω_０′
であることが分かる。かくして、VCOユニット68の出力
信号（式（37）参照）に関して、次式が真であることが
証明された。

V_ref＝U₆₈（ｔ）＝K cos nω′₀t …（40）_ｍ （ｔ）は、V_refにより前述のように地面に対して計
算することができる。

その位置およびオリエンテーションが決まっていない
送信アンテナから送信される搬送波により物標の角回転
位置を決定するには、多くの可能性が存在すること明ら
かである。さらに、送信搬送波は必ずしも偏波送信アン
テナにより送信するを要しない。したがって、上述の発
射体のコース修正のための角回転位置の決定はその一例
にすぎない。

【図面の簡単な説明】

第１図はシステムの送信機およびアンテナ ユニットを
船舶上に配置するようにしたシステムの特殊な実施例を
示す図、 第２図は電磁界内に配置した２つの垂直配置ループ ア
ンテナの概要図、 第３図は電磁界内に配置した２つの垂直配置ダイポール
アンテナの概要図、 第４図はループ アンテナの場所における磁界を示す
図、 第５図は発射体の角回転位置を決定するため発射体内に
内蔵させた受信システムの概要図、 第６図は第５図示基準ユニットの第１実施例のブロック
図、 第７図は第５図示基準ユニットの第２実施例のブロック
図、 第８図はダイポール アンテナの場所における電界を示
す図、 第９図はダイポール アンテナを有する発射体の実施例
を示す図、 第10図は第５図示基準ユニットの特殊な実施例を示す図
である。 1,47……発射体 ２……地面 ３……船舶 ４……送信機ユニット ６……アンテナ ユニット ７……電界成分 ８……磁界成分 ９……ターゲット（目標） 10,11……ターゲット追跡手段 12……コンピュータ（計算手段） 13……ガス放出ユニット 14……送信機 15……受信機 16……受信アンテナ手段 18……比較器 19……受信システム 21,22……方向性アンテナ 23……アンテナ 24……基準ユニット 26,27,62……混合器 30,33……低域通過フィルタ 36……三角法ユニット 38,38A,38B,56,57,63……帯域フィルタ 40……AM復調器 41……FM復調器 42……ビット復調器 43……90゜移相器 46,60……加算ユニット 48A,48B,49A,49B……ひれ状部（安定板） 50……副基準ユニット 51……フェーズ ロック ループ ユニット 52,53……２乗ユニット 66……ループ フィルタ 68……VCOユニット 70……分周器

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地球の表面に対して、１つの軸の周りをス
   ピンする物標（１）の角回転位置を算定するシステムで
   あって、 搬送波を送出するため送信機ユニット（４）及びアンテ
   ナ・ユニット（６）を有して成り、また、 物標（１）に取り付けてある指向性受信アンテナ手段
   （16）を有して成り、且つ該受信アンテナ手段（16）に
   リンクして、搬送波の偏波方向に関しては180度の不確
   実性のある物標の角回転位置を算定するために、受信し
   た搬送波を処理する受信機（15）を有して成る角回転位
   置算定システムにおいて、 搬送波の周波数は、偏波方向が地球の表面に少なくとも
   ほぼ垂直で且つアンテナ・ユニット（６）の位置及び方
   位にほぼ無関係であるように選定されていることを特徴
   とする角回転位置算定システム。
2. 【請求項２】請求項１に記載のシステムにおいて、搬送
   波の周波数は50キロヘルツ程度のものであることを特徴
   とする角回転位置算定システム。
3. 【請求項３】請求項１に記載のシステムにおいて、アン
   テナ・ユニット（６）は運搬手段に機械的に接続してあ
   ることを特徴とする角回転位置算定システム。
4. 【請求項４】請求項３に記載のシステムにおいて、運搬
   手段は船舶であることを特徴とする角回転位置算定シス
   テム。
5. 【請求項５】請求項３又は請求項４に記載のシステムに
   おいて、上記アンテナ・ユニット（６）は実行的には運
   搬手段にしっかり固定して接続されていることを特徴と
   する角回転位置算定システム。
6. 【請求項６】請求項３又は請求項４に記載のシステムに
   おいて、上記アンテナ・ユニット（６）は動かし易く且
   つ撓み易い針金を具備していることを特徴とする角回転
   位置算定システム。
7. 【請求項７】送信用及び受信用の通信アンテナを含む通
   信システムが上記運搬手段に設けられているときの、請
   求項３又は請求項４に記載のシステムにおいて、該通信
   アンテナは上記アンテナ・ユニット（６）としても機能
   するものであることを特徴とする角回転位置算定システ
   ム。