JP3519636B2 - Radio wave seeker - Google Patents

Radio wave seeker

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばミサイルな
どの飛翔体に搭載される電波シーカに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a radio wave seeker mounted on a flying body such as a missile.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の飛翔体は、命中率を高めるために
目標を自動的に追尾する機能を備えているものが多い。
このような飛翔体の中には、いわゆる電波シーカと呼ば
れる目標追尾装置を搭載したものがある。電波シーカ
は、目標に対して電波を照射し、その反射波をもとに、
追尾レーダの原理に基づき目標情報(距離、角度など)
を得るものである。
2. Description of the Related Art In recent years, many flying objects have a function of automatically tracking a target in order to increase the hit rate.
Among such flying objects, there is one equipped with a target tracking device called a so-called radio wave seeker. The radio wave seeker radiates radio waves to the target, and based on the reflected wave,
Target information (distance, angle, etc.) based on the principle of tracking radar
Is what you get.

【0003】電波シーカにあっては、レーダビームの指
向方向を自在に変化させ、時々刻々と変化する目標の位
置に対してビームを追従させる必要がある。その際、飛
しょう中の機体の揺動によらず、レーダビームを空間に
対して安定化させることが重要である。
In the radio wave seeker, it is necessary to freely change the pointing direction of the radar beam so that the beam follows the target position which changes momentarily. At that time, it is important to stabilize the radar beam with respect to the space regardless of the swing of the airframe during flight.

【0004】レーダビームの指向方向を変化させる方法
の一つに、電波の送受信を行うアンテナをジンバル機構
に搭載し、ジンバル機構を介してアンテナを機械的に駆
動するようにした方式がある。上記方式をジンバル方式
と称する。またこのジンバル方式を採用した飛翔体にあ
っては、レーダビームの空間安定化方式の一つとして、
機体の姿勢角、ジンバル角およびレーダ測角信号に基づ
きビーム指示方向を求めるストラップダウン方式を採る
ことがある。なお、本文中における「ビーム指向角」と
は、ビーム指示方向が飛翔体の機軸となす角度を意味す
る。
One of the methods of changing the direction of the radar beam is to mount an antenna for transmitting and receiving radio waves on a gimbal mechanism and mechanically drive the antenna via the gimbal mechanism. The above method is called a gimbal method. In addition, in the flying body that adopts this gimbal method, as one of the space stabilization methods of the radar beam,
A strapdown system may be adopted in which the beam pointing direction is obtained based on the attitude angle of the airframe, the gimbal angle, and the radar angle measurement signal. The "beam directivity angle" in the text means the angle formed by the beam pointing direction and the aircraft axis.

【0005】ところで、ストラップダウン方式において
は、空間安定化を正確に行うために、機体の姿勢角を
(例えばセンサなどにより)検出するタイミング、およ
びレーダ測角信号を検出するタイミングを一致させるこ
とが重要である。また、ジンバル方式の電波シーカにあ
っては、上記二つの値の検出タイミングに、さらにジン
バル角(ビーム指向角に相当)を検出するタイミングを
一致させることが重要である。
By the way, in the strapdown system, in order to accurately perform spatial stabilization, the timing of detecting the attitude angle of the body (for example, by a sensor) and the timing of detecting the radar angle measurement signal may be matched. is important. Further, in the gimbal type radio wave seeker, it is important to match the detection timing of the above two values with the timing of detecting the gimbal angle (corresponding to the beam directivity angle).

【0006】ところが、従来の電波シーカにあっては、
機体の姿勢角、レーダ測角信号およびジンバル角をそれ
ぞれ同じサンプリングレートで検出していた。このた
め、図4に示すように各データの検出タイミングがずれ
ることがあり、このタイミングがずれるほどに空間安定
化性能は劣化するために、何らかの対策が望まれてい
た。
However, in the conventional radio wave seeker,
The attitude angle of the airframe, the radar angle measurement signal, and the gimbal angle were detected at the same sampling rate. Therefore, the detection timing of each data may shift as shown in FIG. 4, and the spatial stabilization performance deteriorates as the timing shifts. Therefore, some measure has been desired.

【0007】従来から講じられていた対策としては、セ
ンサなどのハードウェアおよび信号処理ソフトウェアに
高精度・高機能のものを使用することで、検出タイミン
グのずれを最小限に抑えるやり方がある。ところがこの
やり方では、当然ながらコスト増を招くことになる。
As a countermeasure that has been taken conventionally, there is a method of minimizing the deviation of the detection timing by using hardware such as a sensor and signal processing software with high accuracy and high function. However, this method naturally causes an increase in cost.

【0008】また別の対策としては、時間遅れフィルタ
などを使用して検出タイミングのずれを補正するやり方
がある。ところがこのやり方では、フィルタの周波数特
性により狭い範囲の揺動周波数(機体の揺れの周波数)
レンジにおいてしか、正しい時間補正を行えないという
不都合があった。
As another measure, there is a method of correcting the detection timing shift using a time delay filter or the like. However, with this method, the oscillation frequency of the narrow range (aircraft oscillation frequency) depends on the frequency characteristics of the filter.
There was the inconvenience that correct time correction could only be performed in the range.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
電波シーカには、空間安定化を行うために必要なデータ
の検出タイミングを正確に一致させることが難しく、こ
のためコストの増加を招いたり、広い範囲の揺動周波数
レンジにわたり高い空間安定化性能を確保できないとい
う不都合があった。
As described above, it is difficult for the conventional radio wave seeker to accurately match the detection timing of the data required for spatial stabilization, which leads to an increase in cost. However, there is an inconvenience that a high spatial stabilization performance cannot be secured over a wide range of oscillation frequency range.

【0010】本発明は上記事情によりなされたもので、
その目的は、幅広い動揺周波数範囲にわたって高い空間
安定化性能を確保することが可能な電波シーカを低コス
トで提供することにある。
The present invention has been made under the above circumstances,
The purpose is to provide a low-cost radio wave seeker capable of ensuring high spatial stabilization performance over a wide fluctuation frequency range.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、飛翔体に搭載される電波シーカにあって、
ビーム指向方向を可変可能なアンテナと、このアンテナ
から追尾目標に向けレーダ波を照射するレーダ送信手段
と、前記追尾目標からのレーダ反射波を受信するレーダ
受信手段と、このレーダ受信手段から与えられる受信信
号に基づき、前記ビーム指向方向と前記追尾目標とのな
す角を検出し、レーダ測角信号を出力する測角処理手段
と、前記飛翔体の機軸に対するビーム指向角を検出する
ビーム指向角検出手段と、前記飛翔体の姿勢角を検出す
る航法手段と、前記ビーム指向角と前記測角信号と前記
姿勢角とをもとに、レーダビームの空間安定化処理を行
う空間安定化処理手段とを具備し、前記測角処理手段に
おける測角信号検出のサンプリングレートをf1、前記
ビーム指向角検出手段におけるビーム指向角検出のサン
プリングレートをf2、前記航法手段における姿勢角検
出のサンプリングレートをf3としたとき、f2=m×
f1、f3=n×f1(m、nは2以上の自然数、m=
nを含む)の関係を有するようにしたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a radio wave seeker mounted on a flying body,
An antenna whose beam pointing direction is variable, a radar transmitting unit that radiates a radar wave from this antenna to a tracking target, a radar receiving unit that receives a radar reflected wave from the tracking target, and a radar receiving unit are provided. An angle measurement processing unit that detects an angle formed by the beam pointing direction and the tracking target based on a received signal and outputs a radar angle measurement signal, and a beam pointing angle detection that detects a beam pointing angle with respect to an aircraft axis of the flying object. Means, navigation means for detecting the attitude angle of the flying object, and space stabilization processing means for performing space stabilization processing of the radar beam based on the beam directivity angle, the angle measurement signal, and the attitude angle. The sampling rate for detecting the angle measurement signal in the angle measurement processing means is f1, and the sampling rate for detecting the beam directivity angle in the beam directivity angle detection means is 2, when the sampling rate of the attitude angle detection in the navigation device was f3, f2 = m ×
f1, f3 = n × f1 (m and n are natural numbers of 2 or more, m =
(including n).

【0012】このような手段を講じたことにより、測角
信号の検出頻度に対してビーム指向角、姿勢角の検出頻
度がそれぞれ整数倍となる。したがって、例えばソフト
ウェア処理により、測角信号の検出タイミングに最も近
いビーム指向角検出値、姿勢角検出値を用いて空間安定
化処理を行うことで、各データの検出タイミングのずれ
を最小限に抑えることができるようになる。すなわち、
ビーム指向角、姿勢角の検出タイミングが測角信号の検
出タイミングに対してずれた場合にも、その補正を行う
ことが可能となる。
By taking such means, the detection frequencies of the beam directivity angle and the attitude angle are each an integral multiple of the detection frequency of the angle measurement signal. Therefore, for example, by software processing, the spatial stabilization processing is performed by using the beam directivity angle detection value and the attitude angle detection value that are closest to the detection timing of the angle measurement signal, thereby minimizing the deviation of the detection timing of each data. Will be able to. That is,
Even when the detection timing of the beam directivity angle and the attitude angle deviates from the detection timing of the angle measurement signal, the correction can be performed.

【0013】これにより、従来よりも簡易なハードウェ
アおよびソフトウェアにより、幅広い動揺周波数範囲に
わたって高い空間安定化性能を確保することが可能な電
波シーカを提供することが可能となり、ひいては低コス
ト化を促すことが可能となる。
As a result, it becomes possible to provide a radio wave seeker capable of ensuring a high spatial stabilization performance over a wide fluctuation frequency range by using simpler hardware and software than before, which in turn promotes cost reduction. It becomes possible.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0015】図1は、本発明の実施の形態に係わる電波
シーカの構成を示すブロック図である。この電波シーカ
は、飛翔体Mにおける例えば弾頭部に搭載される。図1
において、レーダ送信部1からサーキュレータ2および
アンテナ3を介して、レーダ電波が目標(図示せず)に
向け照射される。目標からの反射波は、アンテナ3、サ
ーキュレータ2を介してレーダ受信部4にて受信され、
受信信号が測角処理部5に与えられる。測角処理部5で
は、与えられた受信信号よりレーダビームと目標とのな
す角(誤差角:レーダ測角信号)εが算出される。この
誤差角εは、空間安定化処理部6に与えられる。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio wave seeker according to an embodiment of the present invention. The radio wave seeker is mounted on, for example, a warhead of the flying body M. Figure 1
At, the radar wave is radiated from the radar transmitter 1 to the target (not shown) via the circulator 2 and the antenna 3. The reflected wave from the target is received by the radar receiver 4 via the antenna 3 and the circulator 2,
The received signal is given to the angle measurement processing unit 5. The angle measurement processing unit 5 calculates an angle (error angle: radar angle measurement signal) ε formed by the radar beam and the target from the received signal. This error angle ε is given to the spatial stabilization processing unit 6.

【0016】ここで、アンテナ3はジンバル駆動部7に
より駆動されるジンバル機構8に搭載されている。ジン
バル駆動部7は、例えば角度センサなどによりジンバル
機構8の回転角(ジンバル角)Gを検出し、その値を空
間安定化処理部6に与える。さらに空間安定化処理部6
には、例えば慣性航法装置などを備える航法部9から機
体姿勢角θが入力される。
Here, the antenna 3 is mounted on a gimbal mechanism 8 driven by a gimbal driving section 7. The gimbal driving unit 7 detects the rotation angle (gimbal angle) G of the gimbal mechanism 8 by using, for example, an angle sensor, and gives the value to the space stabilization processing unit 6. Further, the space stabilization processing unit 6
A body attitude angle θ is input to the navigation unit 9 from, for example, an inertial navigation device.

【0017】空間安定化処理部6は、与えられる誤差角
ε、ジンバル角G、機体姿勢角θをもとにジンバル制御
信号Gcを生成し、これをジンバル駆動部7にフィード
バックすることで、アンテナ3から放出されるレーダビ
ームの空間安定化を行うものである。すなわち、本実施
形態の電波シーカは、機体姿勢角θおよび誤差角εに基
づきビーム指示方向を求めるストラップダウン方式を採
用している。
The spatial stabilization processing unit 6 generates a gimbal control signal Gc based on the given error angle ε, gimbal angle G, and body attitude angle θ, and feeds this back to the gimbal drive unit 7 to feed the antenna. The spatial stabilization of the radar beam emitted from No. 3 is performed. That is, the radio wave seeker of the present embodiment employs a strapdown method for obtaining the beam pointing direction based on the body attitude angle θ and the error angle ε.

【0018】図2に、誤差角ε、ジンバル角G、機体姿
勢角θの関係を示す。すなわち、誤差角εは、レーダビ
ームと目標とのなす角、ジンバル角Gは、飛翔体Mの機
軸に対するレーダビーム(ボアサイト)のなす角、機体
姿勢角θは、基準軸に対する機軸のなす角としてそれぞ
れ定義される。
FIG. 2 shows the relationship among the error angle ε, the gimbal angle G, and the body attitude angle θ. That is, the error angle ε is the angle formed by the radar beam and the target, the gimbal angle G is the angle formed by the radar beam (bore sight) with respect to the machine axis of the flying object M, and the body attitude angle θ is the angle formed by the machine axis with respect to the reference axis. Respectively defined as.

【0019】図3を参照して、本実施形態の電波シーカ
における作用を説明する。本実施形態においては、レー
ダによる測角信号εの検出タイミング(サンプリングレ
ート)に対して、機体姿勢角θおよびジンバル角度Gの
検出タイミングを4倍に設定している。したがって、測
角信号εの検出周期をTとすると、機体姿勢角θおよび
ジンバル角度Gの検出周期はT/4となる。
The operation of the radio wave seeker of this embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the detection timing of the body attitude angle θ and the gimbal angle G is set to four times the detection timing (sampling rate) of the angle measurement signal ε by the radar. Therefore, assuming that the detection cycle of the angle measurement signal ε is T, the detection cycle of the body posture angle θ and the gimbal angle G is T / 4.

【0020】このようにしたので、測角信号εの検出タ
イミングに対して機体姿勢角θ、ジンバル角度Gの検出
タイミングが仮にずれた場合でも、空間安定化処理部6
において測角信号εの検出タイミングに最も近い機体姿
勢角θ、ジンバル角度Gを用いることで、これらの3つ
のデータの検出タイミングのずれをほぼ0にすることが
可能となる。
Since this is done, even if the detection timing of the body posture angle θ and the gimbal angle G deviates from the detection timing of the angle measurement signal ε, the space stabilization processing unit 6
By using the airframe attitude angle θ and the gimbal angle G that are closest to the detection timing of the angle measurement signal ε, the deviation of the detection timing of these three data can be made almost zero.

【0021】この結果、本発明による電波シーカにおい
ては、例えばソフトウェアに検出タイミングの最も近い
上記各データを使用するように設定しておくことで、幅
広い揺動周波数範囲にわたって高い空間安定化性能を確
保することが可能となる。
As a result, in the radio wave seeker according to the present invention, for example, by setting the above-mentioned data whose detection timing is closest to the software to be used, high spatial stabilization performance is secured over a wide swing frequency range. It becomes possible to do.

【0022】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば上記実施形態では、測角信号ε
のサンプリングレートを機体姿勢角θおよびジンバル角
度Gのサンプリングレートに対して4倍するようにした
が、この倍率は任意である。また逆に、機体姿勢角θお
よびジンバル角度Gのサンプリングレートに対して測角
信号εのサンプリングレートを整数倍するようにしても
良い。さらには、測角信号ε、機体姿勢角θ、ジンバル
角度Gのうちサンプリングレートの最も低いものに対し
て、他の残りの二つのデータをそれぞれ任意の倍率で増
加させても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the angle measurement signal ε
The sampling rate of is multiplied by 4 with respect to the sampling rates of the body posture angle θ and the gimbal angle G, but this magnification is arbitrary. On the contrary, the sampling rate of the angle measurement signal ε may be an integral multiple of the sampling rates of the body attitude angle θ and the gimbal angle G. Further, the remaining two pieces of data may be increased at arbitrary magnifications with respect to the one having the lowest sampling rate among the angle measurement signal ε, the body posture angle θ, and the gimbal angle G.

【0023】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々の変形実施を行うことができる。
Besides, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ビ
ーム指向角と、測角信号と、姿勢角とをもとにレーダビ
ームの空間安定化処理を行う空間安定化処理手段を備え
る電波シーカにおいて、測角信号のサンプリングレート
に対して姿勢角、ビーム指向角のサンプリングレートを
それぞれ整数倍(2以上の自然数)し、測角信号に対し
て最も近い時点で検出された姿勢角、ビーム指向角を当
該測角信号とともに空間安定化処理のデータとして用い
るようにしたので、幅広い動揺周波数範囲にわたって高
い空間安定化性能を確保することが可能な電波シーカ
を、低コストで提供することが可能となる。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided the spatial stabilization processing means for performing the spatial stabilization processing of the radar beam based on the beam directivity angle, the angle measurement signal and the attitude angle. In the radio wave seeker, the posture angle detected at the closest point to the angle measurement signal is obtained by multiplying the sampling rate of the angle measurement signal by the sampling rate of the posture angle and the sampling rate of the beam directivity angle, respectively Since the beam directivity angle is used together with the angle measurement signal as data for spatial stabilization processing, it is possible to provide a radio wave seeker capable of ensuring high spatial stabilization performance over a wide fluctuation frequency range at low cost. It will be possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係わる電波シーカの構成
を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radio wave seeker according to an embodiment of the present invention.

【図2】誤差角ε、ジンバル角G、機体姿勢角θの関係
を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship among an error angle ε, a gimbal angle G, and a body attitude angle θ.

【図3】本発明の実施の形態に係わる電波シーカにおけ
る作用を説明するための図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the radio wave seeker according to the embodiment of the present invention.

【図4】従来の電波シーカにおける不具合を説明するた
めの図。
FIG. 4 is a diagram for explaining a defect in a conventional radio wave seeker.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

M…飛翔体 1…レーダ送信部 2…サーキュレータ 3…アンテナ 4…レーダ受信部 5…測角処理部 6…空間安定化処理部 7…ジンバル駆動部 8…ジンバル機構 9…航法部 ε…誤差角 G…ジンバル角 θ…機体姿勢角 Gc…ジンバル制御信号 M ... Flying body 1 ... Radar transmitter 2 ... Circulator 3 ... antenna 4 ... Radar receiver 5 ... Angle measurement processing unit 6 ... Space stabilization processing unit 7 ... Gimbal drive 8 ... Gimbal mechanism 9 ... Navigation Department ε ... error angle G ... Gimbal angle θ: Aircraft attitude angle Gc ... Gimbal control signal

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 13/00 - 13/95 F41G 7/24 G05D 1/12 Front page continuation (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01S 13/00-13/95 F41G 7/24 G05D 1/12

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 飛翔体に搭載される電波シーカにおい
て、 ビーム指向方向を可変可能なアンテナと、 このアンテナから追尾目標に向けレーダ波を照射するレ
ーダ送信手段と、 前記追尾目標からのレーダ反射波を受信するレーダ受信
手段と、 このレーダ受信手段から与えられる受信信号に基づき、
前記ビーム指向方向と前記追尾目標とのなす角を検出
し、レーダ測角信号を出力する測角処理手段と、 前記飛翔体の機軸に対するビーム指向角を検出するビー
ム指向角検出手段と、 前記飛翔体の姿勢角を検出する航法手段と、 前記ビーム指向角と、前記測角信号と、前記姿勢角とを
もとに、レーダビームの空間安定化処理を行う空間安定
化処理手段とを具備し、 前記測角処理手段における測角信号検出のサンプリング
レートをf1、 前記ビーム指向角検出手段におけるビーム指向角検出の
サンプリングレートをf2、 前記航法手段における姿勢角検出のサンプリングレート
をf3としたとき、 f2=m×f1 f3=n×f1 (m、nは2以上の自然数、m=nを含む)の関係を有
するようにしたことを特徴とする電波シーカ。
1. A radio wave seeker mounted on a flying object, an antenna having a variable beam pointing direction, radar transmitting means for radiating a radar wave from the antenna to a tracking target, and a radar reflected wave from the tracking target. Based on the reception signal given from the radar receiving means for receiving the
An angle measurement processing unit that detects an angle formed by the beam pointing direction and the tracking target, and outputs a radar angle measurement signal; a beam pointing angle detection unit that detects a beam pointing angle with respect to the aircraft axis of the flying object; A navigation means for detecting a posture angle of a body, a spatial stabilization processing means for performing a spatial stabilization process of a radar beam based on the beam directivity angle, the angle measurement signal, and the posture angle. When the sampling rate for angle measurement signal detection by the angle measurement processing means is f1, the sampling rate for beam angle detection by the beam angle detection means is f2, and the sampling rate for attitude angle detection by the navigation means is f3, A radio wave seeker characterized by having a relationship of f2 = m × f1 f3 = n × f1 (m and n are natural numbers of 2 or more and m = n is included).
【請求項2】 前記アンテナは、ジンバル機構に搭載さ
れ、 前記ビーム指向角検出手段は、前記ジンバル機構のジン
バル角を検出することで、前記ビーム指向角を検出する
ことを特徴とする請求項1に記載の電波シーカ。
2. The antenna is mounted on a gimbal mechanism, and the beam directivity angle detecting means detects the beam directivity angle by detecting a gimbal angle of the gimbal mechanism. The radio wave seeker described in.
【請求項3】 前記空間安定化処理手段は、前記飛翔体
の姿勢角と、前記ビーム指向角と、前記レーダ測角信号
とに基づきビーム指示方向を求めるストラップダウン方
式により、レーダビームの空間安定化処理を行うことを
特徴とする請求項1または2に記載の電波シーカ。
3. The space stabilization processing means uses a strapdown method to obtain a beam pointing direction based on the attitude angle of the flying object, the beam directivity angle, and the radar angle measurement signal, thereby spatially stabilizing the radar beam. The radio wave seeker according to claim 1 or 2, wherein the radio wave seeker is performed.
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