JP2953434B2 - 2次レーダ追尾管制における測距方法及び装置 - Google Patents

2次レーダ追尾管制における測距方法及び装置

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JP2953434B2 JP9149898A JP14989897A JP2953434B2 JP 2953434 B2 JP2953434 B2 JP 2953434B2 JP 9149898 A JP9149898 A JP 9149898A JP 14989897 A JP14989897 A JP 14989897A JP 2953434 B2 JP2953434 B2 JP 2953434B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、追尾管制における
測距に関し、特にスペクトラム拡散を用いた2次レーダ
追尾管制における測距方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、飛翔体等の移動体にトランスポン
ダを搭載し、地上の追尾管制装置において移動体を追尾
し移動体までの距離を測定する2次レーダ追尾管制方式
の測距においては、追尾管制装置は、トランスポンダへ
のアップリンクU/Lにスペクトラム拡散DS(direct
spread)方式を採用し、一方、トランスポンダは、ア
ップリンクU/Lのチップクロックをそのままダウンリ
ンクD/Lの信号にのせて追尾管制装置側に送り返す方
式を採用する測距方式が採用されている。
【0003】この測距方式では、トランスポンダはアッ
プリンクU/Lの送信信号のスペクトラム拡散用のチッ
プクロック(拡散クロック信号)を応答信号に流用し、
追尾管制装置では、アップリンクU/Lの送信チップク
ロックとダウンリンクD/Lの受信チップクロックとの
位相差から距離を算出するものである。このような測距
方式では通常スペクトラム拡散DSの拡散利得を大きく
し情報信号の秘匿性を上げるように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のスペクトラム拡
散を使用した2次レーダ追尾管制方式による測距におい
ては、秘匿性を高めるためにアップリンクU/Lのスペ
クトラム拡散DSの拡散利得を上げることが必要である
が、このために測距に流用するチップクロック(拡散ク
ロック信号)周波数を高くすることになり、チップクロ
ック周波数を高くする分アップリンクU/Lの送信周波
数帯域が広がり、また、飛翔体のトランスポンダはアッ
プリンクU/Lのチップクロックをそのままダウンリン
クD/L信号にのせて地上の追尾管制装置側に送り返す
ため、ダウンリンクD/L側の周波数帯域幅も拡大す
る。
【0005】このため従来の追尾管制装置においては、
飛翔体(トランスポンダ)の追尾用制御信号(誤差信
号)を出力する機能をも有する追尾用受信回路部の信号
対雑音比(C/N)は、ダウンリンクの周波数帯域幅の
拡大により低下することになり受信感度も低下するた
め、追尾管制装置の追尾管制能力も低下する、また、逆
に追尾管制能力を高めようとすると秘匿性能を低下させ
ることになるという問題があった。
【0006】本発明の目的は、スペクトラム拡散を使用
した2次レ−ダ追尾管制において、秘匿性能及び追尾管
制能力を最適状態として測距を可能とすることにある。
【0007】本発明の他の目的は、秘匿性能及び追尾管
制能力を最適状態として測距を行うことを可能とする追
尾管制装置及びトランスポンダを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の2次レーダ追尾
管制における測距方法は、2次レーダ追尾管制における
測距方法であって、追尾管制装置は、トランスポンダに
対する情報信号をチップクロックによりスペクトラム拡
散を行って送信するとともに、トランスポンダから受信
した測距信号の位相を前記チップクロックに基づいて検
出することにより距離を測定し、トランスポンダは、追
尾管制装置から受信したスペクトラム拡散された信号か
らチップクロックを抽出し、前記チップクロックに同期
した狭帯域信号を生成して前記測距信号として送信する
ことを特徴とする。また、前記追尾管制装置は、チップ
クロックに同期した周波数の異なる複数の正弦波信号を
基準信号として生成し前記測距信号と位相比較を行うこ
とにより距離を測定し、トランスポンダは、抽出した前
記チップクロックに同期した前記基準信号と同一周波数
及び波数の正弦波信号を測距信号として生成し周波数変
調波により送信することを特徴とする。
【0009】また、本発明の追尾管制装置は、情報信号
をチップクロックによりスペクトラム拡散を行って送信
する送信部(拡散回路部、送信回路部、追尾アンテナ)
と、前記チップクロックに同期した正弦波信号の基準信
号を生成する測距基準回路部と、トランスポンダを追尾
し正弦波信号の測距信号を受信する受信部(追尾用受信
回路部、追尾アンテナ)と、前記基準信号と測距信号と
の位相比較によりトランスポンダまでの距離を測定する
測距回路部とを有することを特徴とする。そして、前記
測距基準回路部は、基準信号として複数の正弦波信号を
生成し、測距回路部は、トランスポンダから受信した複
数の正弦波信号との位相比較を行うことを特徴とする。
【0010】更に、本発明のトランスポンダは、受信し
たスペクトラム拡散された信号からチップクロックを抽
出するスペクトラム拡散受信受信部と、前記チップクロ
ックに同期する正弦波信号の測距信号を生成する応答回
路部と、前記測距信号を周波数変調により送信する送信
回路部とを有することを特徴とする。また、前記応答回
路部は、測距信号として周波数の異なる複数の正弦波信
号を生成することを特徴とする。
【0011】本発明は、追尾管制装置ではアップリンク
の送信情報をチップクロックによりスペクトラム拡散し
て送信し、移動体側のトランスポンダでは前記アップリ
ンクのチップクロックを応答信号の生成に利用し、その
位相に同期した狭帯域信号、例えば、数波の正弦波信号
でなる測距信号に変換し、ダウンリンクに送出すること
によって、地上の追尾管制装置の追尾用受信回路部の受
信周波数帯域幅を狭くするように作用し、これにより追
尾管制装置のアップリンクの充分な秘匿性を維持したま
ま、追尾受信回路部の信号対雑音比C/Nを改善し追尾
感度を向上させ追尾管制能力を向上させることを可能と
する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の2次レーダ追尾管制にお
ける測距方法、追尾管制装置及びトランスポンダの一実
施の形態を図1により説明する。図1(a)は、本実施
の形態の追尾管制装置の構成を示し、図1(b)は、本
実施の形態の飛翔体に搭載するトランスポンダの構成を
示す図である。
【0013】追尾管制装置は、図1(a)に示すように
拡散回路部1、送信回路部2、測距基準回路部3、追尾
用受信回路部4、測距回路部5及び追尾アンテナ9から
構成されており。また、飛翔体に搭載されたトランスポ
ンダは、図1(b)に示すようにスペクトラム拡散受信
回路部6、エンコーダ/デコーダ部(ENC/DEC
部)7、送信回路部8及び無指向性アンテナ10からな
り、また、ENC/DEC部7は、復合回路部7’及び
応答回路部7”を備える。
【0014】次に、本実施の形態の測距動作ないし方法
を説明する。
【0015】拡散回路部1は、送信する情報信号をNR
Z信号として入力し、また、M系列符号のようなPN符
号でなるチップクロック(C・C/L)を入力して、前
記NRZ信号を前記チップクロックC・C/Lにより拡
散して出力する。
【0016】また、測距基準回路部3は、前記NRZ信
号とチップクロックC・C/Lとを入力し、後述のトラ
ンスポンダから受信される測距信号との位相比較を行う
のための基準信号(F1、F2、M、C)及び測距タイ
ミング信号Sを生成して測距回路部5に出力する。ここ
で、基準信号(F1、F2、M、C)は、例えば4波の
正弦波信号のような狭帯域信号であり、信号Sは情報信
号(NRZ信号)の同期信号を利用して発生したタイミ
ング信号である。
【0017】送信回路部2は、拡散回路部1からのスペ
クトラム拡散された信号を2相位相変調するPSK変調
回路を備えており、PSK変調波を送信信号とし、追尾
アンテナ9よりアップリンクU/Lの送信信号として送
信する。
【0018】追尾管制装置から送信されたPSK変調波
はトランスポンダの無指向性アンテナ10により受信さ
れる。トランスポンダのスペクトラム拡散受信回路部6
は、無指向性アンテナ10からのアップリンクU/Lの
信号を受信し、チップクロックC・C/L及びNRZ信
号を復調、出力する。
【0019】ENC/DEC部7は、複合回路部7’に
おいて、アップリンクU/LのNRZ信号とチップクロ
ックC・C/Lに基づいてNRZ信号を復号、識別して
追尾管制装置からの情報信号を出力し、また、応答回路
部7”において、アップリンクU/Lのチップクロック
C・C/Lに基づいて追尾管制装置側へのダウンリンク
D/Lの応答信号を生成する。応答信号は、チップクロ
ックC・C/Lの位相情報に同期した前記基準信号とそ
れぞれ周波数が同一の4波の正弦波信号でなる測距信号
(F1’、F2’、M’、C’)である。
【0020】送信回路部8は、周波数(FM)変調回路
を備えており、応答回路部7”より出力される測距信号
(F1’、F2’、M’、C’)を混合し、周波数(F
M)変調した後、FM変調波を無指向性アンテナ10か
らダウンリンクの送信信号として送信する。
【0021】追尾用アンテナ9は、アンテナ駆動部を有
しており飛翔体を追尾し上述の拡散信号のPSK変調波
を送信するとともに、飛翔体のトランスポンダからのダ
ウンリンクD/Lの前記FM変調波を受信する。
【0022】追尾用受信回路部4は、ダウンリンクD/
Lの前記FM変調波から測距信号(F1’、F2’、
M’、C’)を復調出力するとともに、前記アンテナ駆
動部を制御する追尾用エラー電圧を出力する。
【0023】測距回路部5は、前記測距基準回路部3か
ら出力される前記基準信号(F1、F2、M、C)と追
尾用受信回路部4から出力するダウンリンクD/Lの前
記測距信号(F1’、F2’、M’、C’)との位相差
を測定して測距を行う。
【0024】次に、測距回路部5における測距動作ない
し方法について説明する。測距回路部5の基本的動作と
しては、測距基準回路部3からの正弦波信号の基準信号
と追尾用受信回路部4から出力される正弦波信号の測距
信号を入力し、両者の位相比較を行いその位相差から追
尾管制装置とトランスポンダ間の距離を測定する。
【0025】特に、本実施の形態では、前記基準信号及
び測距信号は、何れも4波の正弦波信号(F1、F2、
M、C)及び(F1’、F2’、M’、C’)を使用す
るように構成している。基準信号(F1、F2、M、
C)及び測距信号(F1’、F2’、M’、C’)の正
弦波信号の周波数の関係は、4波の各正弦波信号は互い
に順次異なる周波数であり、また、基準信号と測距信号
の対応する正弦波信号同士の周波数は同一に設定されて
いる。
【0026】測距回路部5においては、正弦波信号F
1’、F2’、M’及びC’と正弦波信号F1、F2、
M及びCとをそれぞれ信号Sのタイミングにおいて位相
比較してそれぞれの位相差から距離情報を生成する。こ
こでそれぞれの正弦波信号同士の位相差の検出出力はそ
れぞれ異なった値となる。これは同一伝搬経路を経由し
てきた信号は何れも同一遅延を受けるので、それぞれは
信号の周波数に応じて位相差が異なることによる。従っ
て、より周波数の高い信号同士の位相差を小さなレンジ
範囲の距離情報とし、また、より周波数の低い信号同士
の位相差を大きなレンジ範囲の距離情報として、各周波
数に対応する位相差に基づく演算を行ことにより単一正
弦波信号を用いたものより高い精度で距離を測定するこ
とを可能とする。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、スペクトラム拡散を使
用した2次レ−ダ追尾管制の測距において、ダウンリン
クへの応答信号の送信を狭帯域信号により行うものであ
るから、ダウンリンクの周波数帯域幅が拡大しないの
で、ダウンリンクの追尾用受信回路部の信号対雑音比
(C/N)が低下することがなく高い受信感度を保つこ
とができるために、追尾管制装置の追尾管制能力を充分
確保することが可能である。
【0028】このために、チップクロック(拡散クロッ
ク信号)を必要な周波数に高めることを可能とし、アッ
プリンクのスペクトラム拡散の拡散利得を上げて送信情
報等の秘匿性を高めることができる。
【0029】このように本発明によれば、秘匿性能及び
追尾管制能力を最適状態として測距を行うことができる
システム、追尾管制装置及びトランスポンダを構成する
ことが可能である。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 拡散回路部 2 送信回路部 3 測距基準回路部 4 追尾用受信回路部 5 測距回路部 6 スペクトラム拡散受信回路部 7 エンコード/デコード回路部(ENC/DEC部) 7’ 復合回路部 7” 応答回路部 8 送信回路部 9 追尾アンテナ 10 無指向性アンテナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次レーダ追尾管制における測距方法で
    あって、 追尾管制装置は、トランスポンダに対する情報信号をチ
    ップクロックによりスペクトラム拡散を行って送信する
    とともに、前記チップクロックに同期した周波数の異な
    る複数の正弦波信号を基準信号として生成し、トランス
    ポンダから受信した測距信号との位相比較を行うことに
    よりトランスポンダまでの距離を測定し、 トランスポンダは、追尾管制装置から受信したスペクト
    ラム拡散された信号からチップクロックを抽出し、前記
    チップクロックに同期した前記基準信号と同一周波数及
    び波数の正弦波信号を測距信号として生成し、追尾管制
    装置に送信することを特徴とする2次レーダ追尾管制に
    おける測距方法。
  2. 【請求項2】 2次レーダ追尾管制における追尾管制装
    置であって、 情報信号をチップクロックによりスペクトラム拡散を行
    ってトランスポンダに送信する送信部と、前記チップク
    ロックに同期した周波数の異なる複数の正弦波信号の基
    準信号を生成する測距基準回路部と、トランスポンダを
    追尾しトランスポンダから受信した周波数の異なる複数
    の正弦波信号の測距信号を受信する受信部と、前記基準
    信号と測距信号との位相比較によりトランスポンダまで
    の距離を測定する測距回路部とを有することを特徴とす
    る2次レーダ追尾管制における追尾管制装置。
  3. 【請求項3】 2次レーダ追尾管制におけるトランスポ
    ンダであって、 追尾管制装置から受信したスペクトラム拡散された信号
    からチップクロックを抽出するスペクトラム拡散受信回
    路部と、前記チップクロックに同期する周波数の異なる
    複数の正弦波信号の測距信号を生成する応答回路部と、
    前記測距信号を追尾管制装置に送信する送信回路部とを
    有することを特徴とする2次レーダ追尾管制におけるト
    ランスポンダ。
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