JP3442625B2 - 近接目標検出装置及びこの装置を搭載した誘導飛翔体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばミサイル
等の誘導飛翔体に搭載され、飛翔体本体が追随中の目標
に接近したことを検出する近接目標検出装置、及びその
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、搭載した弾頭を爆発させる誘導
飛翔体の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、従来のミサイル等の誘導飛翔体
システムは、図６に示すように、目標１の方向に向け飛
翔する飛翔体本体２により構成される。

【０００３】飛翔体本体２には、これを目標１方向に向
け飛翔させる推進部２ａとともに、パルスレーダ波を送
受信する送受信アンテナ２ｂと、この送受信アンテナ２
ｂに接続され、送信部及び操舵装置を有する誘導部２ｃ
と、目標１の接近を捕らえ起爆信号を生成する近接信管
２ｄ、及びその起爆信号に起動される弾頭部２ｅ等が搭
載されている。

【０００４】そこで、飛翔体本体２の送受信アンテナ２
ｂは、誘導部２ｃからの送信電波を目標１に対し送信
し、目標１の反射電波を受信し、その受信信号は誘導部
２ｃに供給される。

【０００５】飛翔体本体２が推進部２ａの推力により目
標１方向に向け飛翔を開始した後は、誘導部２ｃは、送
受信アンテナ２ｂでの受信信号を導入し、その受信信号
に基づいて目標１位置を捕らえ、目標１を追尾しつつ目
標１との会合点に向け飛翔すべく誘導信号を生成し、誘
導部２ｃの操舵装置に供給制御するよう構成されてい
る。

【０００６】また、飛翔体本体２が、推進部２ａの推力
と誘導部２ｄの操舵装置の操作により目標１に接近した
とき、近接信管２ｄの形成したビームによる目標１の検
出信号から起爆信号を生成し、その起爆信号を弾頭部２
ｅに供給して、弾頭部２ｅの爆弾を爆発させるよう構成
された。

【０００７】なお、近接信管２ｄでの目標検出用ビーム
の形成には、光波あるいは電波が使用され、近接信管２
ｄはその光波ビームあるいは電波ビームにより、接近す
る目標１からの反射ドプラ信号を検出し起爆信号を生成
するが、その検出レベルの識別から効果的に爆発させる
ための最適なタイミングを求めていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ミサイル等の誘導飛翔体システムでは、飛翔体本体には
その目標追尾のための誘導部における送受信系と、これ
とは別に近接目標検出のための近接信管における送受信
系との２つの送受信系を別個に備えたから、構成は大と
なり、小形軽量化を阻害する要因となっていた。

【０００９】特に近年は、追尾機能向上のために一層の
小形軽量化と、システムとしての運用や装備の効率化等
の要請から、構成の簡易化等が要望されていた。

【００１０】そこでこの発明は、上記の事情に鑑みてな
されたもので、簡易な構成で、しかもより小形軽量化を
実現し得る近接目標検出装置及びこの装置を搭載した誘
導飛翔体を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による近接目標検
出装置は、飛翔体本体に搭載され、供給された送信電波
を空間に放射するとともに、その目標からの反射電波を
受信する送受信アンテナと、この送受信アンテナで受信
された目標からの反射電波に基づいて、飛翔体本体を目
標に向け追尾させる誘導手段と、前記送受信アンテナで
受信された目標からの反射電波に基づいて、前記飛翔体
本体が目標に接近したことを判定する近接目標検出手段
と、この近接目標検出手段において飛翔体本体が目標に
接近したことを判定するときはＦＭ−ＣＷ信号を送信電
波として前記送受信アンテナに供給し、前記誘導手段に
おいて飛翔体本体を目標に向け追尾させるときはパルス
信号を送信電波として前記送受信アンテナに供給する送
信部とを具備することを特徴とする。

【００１２】このように、本発明の近接目標検出装置
は、飛翔体本体に目標追尾用の送受信アンテナを備え、
送信部が、近接目標検出手段において飛翔体本体が目標
に接近したことを判定するときはＦＭ−ＣＷ信号を、ま
た誘導手段において飛翔体本体を目標に向け追尾させる
ときはパルス信号を送受信アンテナに供給するので、従
来のように近接信管用ビーム形成によるアンテナ及び受
信部を別途設けることなく構成でき、小形軽量化とシス
テムとしての簡易化が可能となると同時に、相対距離及
び相対速度の情報から目標の接近状態及び会合点を予測
計算することができる。

【００１３】また、本発明による誘導飛翔体は、飛翔体
本体に搭載され、供給された送信電波を空間に放射する
とともに、その目標からの反射電波を受信する送受信ア
ンテナと、この送受信アンテナで受信された目標からの
反射電波に基づいて、飛翔体本体を目標に向け追尾させ
る誘導手段と、前記送受信アンテナで受信された目標か
らの反射電波に基づいて、前記飛翔体本体が目標に接近
したことを判定して起爆信号を生成する近接目標検出手
段と、この近接目標検出手段で生成された起爆信号に基
づいて爆発する弾頭部と、前記近接目標検出手段におい
て飛翔体本体が目標に接近したことを判定するときはＦ
Ｍ−ＣＷ信号を送信電波として前記送受信アンテナに供
給し、前記誘導手段において飛翔体本体を目標に向け追
尾させるときはパルス信号を送信電波として前記送受信
アンテナに供給する送信部とを具備することを特徴とす
る。

【００１４】このように、本発明の誘導飛翔体は、飛翔
体本体に送受信アンテナを備え、この送受信アンテナで
受信された目標反射電波を基に目標を追尾し、併せて弾
頭部に供給する起爆信号をも生成するとともに、送信部
が近接目標検出手段において飛翔体本体が目標に接近し
たことを判定するときはＦＭ−ＣＷ信号を、また誘導手
段において飛翔体本体を目標に向け追尾させるときはパ
ルス信号を送受信アンテナに供給するので、従来必要と
した近接信管固有の送受信アンテナ及びこれに接続され
た送受信信号処理系の大部分が兼用可能となり、システ
ム構成の簡易化と、誘導飛翔体の小形化が実現可能とな
ると同時に、相対距離及び相対速度の情報から目標の接
近状態及び会合点を予測計算することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、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翔体の一実施の形
態を図１ないし図５を参照して詳細に説明する。なお、
図６に示した従来の誘導飛翔体と同一構成には同一符号
を付し、詳細な説明は省略する。

【００１６】すなわち、図１はこの発明による近接目標
検出装置を搭載した誘導飛翔体の一実施の形態を示す構
成図で、従来と同様に、飛翔体本体２が推進部２ａの推
力により目標方向に向け飛翔を開始すると、誘導部２１
からのパルスレーダ波による送信電波が送受信アンテナ
２２を介して、目標１に向け放射される。

【００１７】図２は、誘導部２１及び送受信アンテナ２
２の詳細回路を示したもので、誘導部２１は、受信器２
１１、送受信用の信号処理器２１２、送信用の励振器２
１３及び操舵装置２１４等で構成され、誘導部２１は送
受信機能を備えている。

【００１８】一方、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、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、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、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。

【００１９】従って、送受信アンテナ２２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、励振器２１３からの
送信信号を目標１方向に向け送信するとともに、目標１
からの反射電波を受信し、受信器２１１に供給する。

【００２０】そこで、誘導部２１の受信器２１１は、目
標１からの反射受信信号の供給を受け、第１の切替器２
１５を介して信号処理器２１２に供給し、目標１追尾時
は信号処理器２１２の誘導信号処理回路２１２ａに、ま
た近接信管作動時は近接信管回路２１２ｂへと切替え供
給するように構成されている。

【００２１】目標１追尾時、誘導信号処理回路２１２ａ
は、誘導モード励振制御信号及び誘導モード送受信・位
相制御信号を生成し、誘導モード励振制御信号は第２の
切替え回路２１６を介して励振器２１３に供給され、こ
れを受けた励振部２１３は、誘導モード送信パルスレー
ダ信号を生成し、送受信アンテナ２２の分配・比較器２
２３に供給する。また、誘導信号処理回路２１２ａで生
成された誘導モード送受信・位相制御信号は第３の切替
器２１７を介して、送受信アンテナ２２の能動回路２２
２に供給され、送受信制御するよう構成されている。

【００２２】従って、目標１追尾時は、励振器２１３か
らの送信パルスレーダ信号は、誘導信号処理回路２１２
ａからの誘導モード送受信・位相制御信号により、送受
信制御及び送信ビーム制御されて目標１を含む空間を走
査すべく放射され、受信された目標１反射電波は、受信
器２１１、第１の切替器２１５を介して誘導信号処理回
路２１２ａに供給され、ここで飛翔体本体２が目標１方
向に向け飛翔するよう目標追尾出力信号を生成し操舵装
置２１４に供給される。

【００２３】一方、近接信管作動時には、近接信管回路
２１２ｂが近接モード励振制御信号及び近接モード送受
信・位相制御信号をそれぞれ生成し、近接モード励振制
御信号は第２の切替え回路２１６を介して励振器２１３
に供給され、これを受けた励振器２１３は、近接モード
送信ＦＭ−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２１
２ｂで生成された近接モード送受信・位相制御信号は第
３の切替器２１７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。

【００２４】従って、近接信管作動時は、励振器２１３
からの送信ＦＭ−ＣＷ信号が、近接信管回路２１２ｂか
らの近接モード送受信・位相制御信号により、送受信制
御及び送信ビーム制御されて目標１方向に向け放射さ
れ、接近した目標１からの反射ＦＭ−ＣＷ信号は受信器
２１１、第１の切替器２１５を介して、近接信管回路２
１２ｂに供給され、ここで起爆信号を生成し弾頭部２ｅ
に供給される。

【００２５】従って、この実施の形態では、送信時の送
受信アンテナ２２、誘導・近接モード励振制御信号及び
誘導・励振モード送信位相制御信号を生成する信号処理
器２１２、及び励振器２１３によって送信部が構成さ
れ、受信時の送受信アンテナ２２、受信器２１１、及び
この受信器２１１からの受信信号を受ける信号処理器２
１２によって受信部が構成される。

【００２６】そこで、飛翔体本体２が目標１を捕らえ、
かつ推進部２ａの推力により追尾を行なうときには、励
振器２１３は目標捜索及び追尾用の一定繰り返し周期の
パルスレーダ波を生成し、送受信アンテナ２２の分配・
比較器２２３に供給されるから、分配・比較器２２３は
送受信アンテナ２２の開口部において、図３に示すよう
な目標捜索及び追尾用の単一ビームパターンを形成する
ように送信電力を分配供給し、能動回路２２２の各対応
する各送受信モジュールに供給する。

【００２７】また、このとき、誘導信号処理回路２１２
ａで生成された誘導モード送受信・位相制御信号は第３
の切替器２１７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
捜索・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位置を捕捉する。

【００２８】目標１で反射された送信繰り返しパルス信
号は、送受信アンテナ２２を介して信号処理器２１の受
信器２１１で増幅及び周波数変換された後、第１の切替
器２１５を介して誘導信号処理回路２１２ａに供給され
る。ここで従来と同様に、目標反射信号から得られる目
標１の方位及び距離等の情報から、誘導信号が生成され
操舵装置２１４に供給され、飛翔体本体２は目標１との
会合地点に向け誘導制御される。

【００２９】なお、送受信アンテナ２２による目標１の
追尾では、２個の一部重なり合ったアンテナパターンを
用いて角度誤差を検出するいわゆる振幅モノパルス方式
を採用して、目標１方向及び距離情報を得ても良い。

【００３０】そこで、一般に、パルスレーダにより空間
を走査し、遠方の目標１を捕らえるためには、目標まで
の探知距離に見合う送信パルス電力を必要するから、相
当のパルスの時間幅及び尖頭電圧が要求される。また送
受切替えにより、送信パルス出力中は、能動回路２２２
以降の受信回路は遮断されているが、飛翔体本体２が目
標１に次第に接近し、目標１までの距離が短くなると、
目標１からの反射パルス信号は送信パルスの時間幅の中
に入ってしまい目標からの反射信号が得られない状態と
なる。

【００３１】そこで、受信器２１１は、送受信アンテナ
２２からの目標反射パルス信号が入力されなくなったこ
とを検知して切替信号を生成し、第１ないし第３の各切
替器２１５〜２１７を操作して誘導モードから近接モー
ドへと切替え、誘導信号処理回路２１２ａに代え、上述
のように、近接信管回路２１２ｂからの出力信号、すな
わち近接モード励振制御信号が励振器２１３に、また近
接モード送受信・位相制御信号が能動回路２２２に供給
される。なお、受信器２１１の切替信号は、目標反射信
号の繰り返しレーダパルス信号の受信が途絶えたことを
検知して出力されるものであり、例えばパルス整形回路
及びＣＲの時定数回路との組み合わせ回路により実現で
きる。

【００３２】このようにして、誘導モードから近接モー
ドへの切替え操作が行われると、励振器２１３は図４に
示すように三角波で周波数変換（ＦＭ）を行なったＦＭ
−ＣＷ信号を生成し、送受信アンテナ２２の分配・比較
器２２３に供給し、また近接モード送受信・位相制御信
号が送受信アンテナ２２の能動回路２２２に供給され
る。

【００３３】近接モード送受信・位相制御信号は、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を中央部とその外側周縁部とに区分し、
中央部の複数のアンテナ素子を送信用に、またその外側
のドーナツ状に配置された複数のアンテナ素子を受信用
となるよう切替え制御する。そこで中央部の送信用アン
テナは図５に点線で示すようにビーム２２ａを形成して
ＦＭ−ＣＷ信号を目標１方向に向け継続的に送信し、外
側の受信用アンテナは、図５に実線で示したような単一
ビーム（ペンシルビームパターン）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矢印Ｙ方
向に示すように繰り返し高速走査するよう構成した。

【００３４】つまり、近接目標検出では、面アレイ状の
アンテナ素子群２２１の中の外側に配列された複数のア
ンテナ素子でシャープなビームを形成して走査し、中央
部の複数のアンテナ素子によるＦＭ−ＣＷ送信電波の目
標１からの反射電波を、繰り返し高速走査のタイミング
で受信するように構成したものである。

【００３５】そこでいま、図５に示すように、受信用ア
ンテナによる高速ビーム走査により、少なくとも２方向
のＦＭ−ＣＷ受信アンテナパターンによって得られた目
標１からの各反射受信強度（振幅）は分配・比較器２２
３で相対比較され、その比較信号は誘導部２１の近接信
管処理回路２１２ｂに供給される。従って、近接信管処
理回路２１２ｂは、回路内の演算器で、両受信信号の中
間方向Ｚに対する角度差θを算出し目標１の位置方向を
得ることができる。

【００３６】近接信管では、弾頭部２ｅに供給される起
爆信号のタイミングが重要であり、接近による会合点の
予測を必要とするから、目標１と飛翔体本体２との間の
相対方位や距離等の位置関係のみならず、相対移動速度
情報も必要となるが、送信波をＦＭ−ＣＷ波としたた
め、送信波と受信波の周波数を比較することで、目標１
との相対距離及び相対速度の観測が可能である。

【００３７】このようにして、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
の観測が可能になり、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点を
予測計算することができる。この計算結果に基づいて、
近接信管処理回路２１２ｂは、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２ｅに出力するから、弾頭部２ｅはその起
爆信号に応動して爆弾を爆発させるものである。

【００３８】なお、送信ＦＭ−ＣＷ波による送信用ビー
ムは、従来の近接信管用のビームに対応するものであ
り、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。

【００３９】以上のように、この実施の形態では、飛翔
体本体２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翔体
本体２を目標４に追随させる誘導部２１と、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翔体本体
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２ｅに供給するよ
うに構成し、切替器２１５〜２１６を設け、受信器２１
１と励振器２１３を誘導時と近接信管作動時とで兼用す
るように構成したので、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った。

【００４０】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、小形軽量化された誘導飛翔体を実現
することができ、簡素化された誘導飛翔体を実現でき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明のように、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翔体は、誘
導飛翔体単独で目標追尾飛翔と近接信管機能とを有し、
かつ送受信アンテナ及び誘導部における構成の簡易化・
小形軽量化とともに、相対距離及び相対速度の情報から
目標の接近状態及び会合点の予測計算が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による誘導飛翔体の一実施の形態を示す
構成図である。

【図２】図１に示した誘導飛翔体の送受信アンテナ及び
誘導部の詳細構成を示す回路図である。

【図３】図１に示した誘導飛翔体の目標追尾時のアンテ
ナパターン図である。

【図４】図１に示した誘導飛翔体の近接目標検出時の送
信信号波形図である。

【図５】図１に示した誘導飛翔体の近接目標検出時のア
ンテナパターン図である。

【図６】従来の誘導飛翔体の構成を示すシステム構成図
である。

【符号の説明】

１ 目標 ２ 飛翔体本体 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 ２１４ 操舵装置 ２１５，２１６，２１７ 切替器 ２２ 送受信アンテナ ２２１ アンテナ素子群 ２２２ 能動回路 ２２３ 分配・比較器 ２ａ 推進部 ２ｅ 弾頭部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−79116（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−62399（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−221799（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−340100（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−166398（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−103400（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 F42C 13/04 H01Q 3/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飛翔体本体に搭載され、供給された送信
   電波を空間に放射するとともに、その目標からの反射電
   波を受信する送受信アンテナと、 この送受信アンテナで受信された目標からの反射電波に
   基づいて、飛翔体本体を目標に向け追尾させる誘導手段
   と、 前記送受信アンテナで受信された目標からの反射電波に
   基づいて、前記飛翔体本体が目標に接近したことを判定
   する近接目標検出手段と、 この近接目標検出手段において飛翔体本体が目標に接近
   したことを判定するときはＦＭ−ＣＷ信号を送信電波と
   して前記送受信アンテナに供給し、前記誘導手段におい
   て飛翔体本体を目標に向け追尾させるときはパルス信号
   を送信電波として前記送受信アンテナに供給する送信部
   とを具備することを特徴とする近接目標検出装置。
2. 【請求項２】 前記ＦＭ−ＣＷ信号は、前記送受信アン
   テナ内で区分された送信アンテナ及び受信アンテナでそ
   れぞれ送信及び受信されることを特徴とする請求項１記
   載の近接目標検出装置。
3. 【請求項３】 飛翔体本体に搭載され、供給された送信
   電波を空間に放射するとともに、その目標からの反射電
   波を受信する送受信アンテナと、 この送受信アンテナで受信された目標からの反射電波に
   基づいて、飛翔体本体を目標に向け追尾させる誘導手段
   と、 前記送受信アンテナで受信された目標からの反射電波に
   基づいて、前記飛翔体本体が目標に接近したことを判定
   して起爆信号を生成する近接目標検出手段と、 この近接目標検出手段で生成された起爆信号に基づいて
   爆発する弾頭部と、前記近接目標検出手段において飛翔体本体が目標に接近
   したことを判定するときはＦＭ−ＣＷ信号を送信電波と
   して前記送受信アンテナに供給し、前記誘導手段におい
   て飛翔体本体を目標に向け追尾させるときはパルス信号
   を送信電波として前記送受信アンテナに供給する送信部
   とを具備することを特徴とする誘導飛翔体。
4. 【請求項４】 前記ＦＭ−ＣＷ信号は、前記送受信アン
   テナ内で区分された送信アンテナ及び受信アンテナでそ
   れぞれ送信及び受信されることを特徴とする請求項３記
   載の誘導飛翔体。