JP4103597B2

JP4103597B2 - 誘導装置

Info

Publication number: JP4103597B2
Application number: JP2003006785A
Authority: JP
Inventors: 仁磯村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-01-15
Also published as: JP2004219245A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、その受信信号から追尾する目標信号を検出し、目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の誘導装置は、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、その受信信号に周波数演算（ＦＦＴ処理）を行ない、周波数軸上で目標信号を検出し、距離情報、角度情報を得て、飛しょう体を目標に向けて誘導している。このような誘導装置の一例として、パルスドップラ追尾方式が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２８７０８号公報パルスドップラ追尾レーダ装置
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のドップラ追尾方式の誘導装置は、ＦＦＴ処理により周波数帯域を分割し、高Ｓ／Ｎ比を得ることができるため遠距離から目標を検出して、追尾することが可能であるが、パルス幅相当の距離情報しか得ることが出来ないため、特に近距離に近づいた時に、目標信号の反射点（追尾点）が大きく変動してしまい誘導信号特性が劣化するという問題があった。また、海面や地上からのクラッタ反射電力が大きい場合、あるいは、目標が旋回／蛇行した場合、周波数軸上で目標信号とクラッタ信号を弁別することが困難であり、追尾が維持できず、会合までに目標を再補足することが困難であるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するために、目標の追尾状況に応じてドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能とし、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て目標への誘導性能を向上させ、耐クラッタ性能と旋回目標対処能力の向上を可能にするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明による誘導装置は、内部の設定により送信周波数信号と、ローカル信号を出力する局部発振部と、この送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部と、この送信信号と受信信号を切り換える送受切換部と、送信信号を空間へ送信し、目標からの反射信号を受信するアンテナ部と、目標からの反射信号を前記局部発振部から出力されるローカル信号で周波数変換、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、このビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を周波数演算するＦＦＴ処理部と、前記ＦＦＴ処理部の演算結果から追尾する目標を検出する第１の目標検出部と、前記ディジタル信号を逆周波数演算し、前記第１の目標検出部での目標検出精度より距離方向で高分解されたレンジプロファイルを演算する合成帯域部と、前記合成帯域部の演算結果から追尾する目標を検出する第２の目標検出部と、判定部からの選択結果に基づき、前記ＦＦＴ処理部と前記第１の目標検出部とにより前記目標を検出するドップラ追尾方式と前記合成帯域部と前記第２の目標検出部とにより前記目標を検出する距離追尾方式の２つの方式のいづれかの方式に切り替えて前記ディジタル信号を前記ＦＦＴ処理部あるいは前記前記合成帯域部のいずれかに出力するモード切替部と、前記モード切替部で切り替えられた方式により検出された前記目標との角度情報を検出する角度検出部と、前記角度情報に基づき飛しょう体をこの目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する誘導信号計算部と、誘導装置を搭載する飛しょう体の速度と姿勢角の慣性情報を検出する慣性情報検出部と、前記慣性情報と前記誘導装置のアンテナ首振り角からメインローブクラッタ信号の周波数を計算するクラッタ計算部と、前記目標のドップラ周波数が前記メインローブクラッタ信号の周波数から離れている場合は前記ドップラ追尾方式を継続し、前記目標のドップラ周波数が前記メインローブクラッタ信号の周波数に近づいた場合は、前記ドップラ追尾方式から前記距離追尾方式に切り替えて前記距離追尾方式を選択する選択結果を前記モード切替部に出力する判定部を備えるようにした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．（参考例）
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図である。１は誘導装置、２は内部の設定により送信周波数信号とローカル信号を出力する局部発信部、３は送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部、４は送信信号と受信信号とを切り換える送受切換部、５は送信信号を送信波として空間に放射し、目標からの反射信号を受けるアンテナ部、６はアンテナ部で受信した受信信号を局部発振部からのローカル信号により周波数変換、増幅し、ビデオ信号を出力する受信部、７はビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部、８はディジタル信号を周波数演算するＦＦＴ処理部、９は周波数演算された結果から追尾する目標を検出する目標検出部Ａ、１０は追尾する目標に対する角度情報を検出する角度検出部、１１は飛しょう体を目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する誘導信号計算部、１２はモード切替部、１３は合成帯域処理部、１４は目標検出部Ｂである。
【００１１】
この動作を図１、図５、図６、図７に基づいて説明する。図５は運用図を示すもので、１は誘導装置、Ｍは誘導装置１を搭載した飛しょう体、Ｔは目標である。誘導装置１を搭載した飛しょう体Ｍは目標を補足・追尾する為に、図１の局部発振部２より出力された送信周波数信号を送信部３にて増幅して送信信号として、送受切換部４を経由してアンテナ部５から電波を送信する。目標Ｔからの反射信号をアンテナ部５にて受信し、送受切換部４を経由して、受信部６にて局部発振部２から出力されたローカル信号により周波数変換、増幅してビデオ信号を出力する。その後、Ａ／Ｄ変換部７によりディジタル信号に変換され、ＦＦＴ処理部８により周波数変換し、目標検出部Ａ９にて目標検出を実施し、角度検出部１０にて、検出された目標Ｔとの角度情報を検出し、誘導信号計算部１１にて飛しょう体Ｍを目標Ｔの追尾点に向けて誘導するための誘導信号を出力する。また、一方で合成帯域処理部１３では、Ａ／Ｄ変換部７にて変換されたディジタル信号を逆周波数演算し、距離方向に高分解されたレンジプロファイルを演算し、目標検出部Ｂ１４にて、距離方向に高分解されたレンジプロファイルから追尾する目標を検出し、角度検出部１０にて、検出された目標Ｔとの角度情報を検出し、誘導信号計算部１１にて飛しょう体Ｍを目標Ｔの追尾点に向けて誘導するための誘導信号を出力する。
【００１２】
モード切替部１２は、飛しょう体Ｍを発射する母機または地上装置からの外部指令、あるいは誘導装置１の演算結果による内部指令によって、ＦＦＴ処理部８にて周波数演算された結果から目標を検出するドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と、合成帯域処理部１３にて高距離分解されたレンジプロフィール結果から目標を検出する距離追尾方式（合成帯域処理）の２つの方式のうち、目標追尾が可能となる方式を切り替える。
【００１３】
ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）は、図６（ａ）に示すように、ＦＦＴ処理により周波数帯域を細かく分割することにより、ノイズレベルが下がり、周波数帯域の広い合成帯域処理よりも高Ｓ／Ｎ比を得ることができるため、遠距離から目標を検出して追尾することが可能である。距離追尾方式（合成帯域処理）は、図６（ｂ）に示すように、合成帯域処理により高距離分解されたレンジプロフィールが得られ、目標信号の反射点（追尾点）が安定する。また、図７に示すようなクラッタ環境下において、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）では、目標信号がクラッタ信号に埋もれてしまい目標を検出できなくなるが、距離追尾方式（合成帯域処理）では、目標信号とクラッタ信号を分離して目標検出することが可能となる。同様に、図８に示すような旋回目標に対しても、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）では図中▲２▼の場合では、目標信号がクラッタ信号に埋もれてしまい目標を検出できなくなるが、距離追尾方式（合成帯域処理）では、目標信号とクラッタ信号を分離して目標を検出すること可能であるという特徴がある。
【００１４】
このような構成をとることにより、状況に応じて目標追尾が可能となるように、母機または地上装置、あるいは誘導装置１の内部判断による指令によって、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能とし、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て、目標への誘導性能、及び、耐クラッタ性能、旋回目標対処能力を向上させることが可能となる。
【００１５】
実施の形態２．（参考例）
図２はこの発明の実施の形態２を示す構成図である。形態１の構成である図１に対して新規部分は、距離検出部１５、判定部１６である。１５は、目標検出器９にて検出した目標との相対距離をパルス幅相当の分解能で検出するもの、１６は、この相対距離に応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）の方式を選択して、モード切替部１２に切り替え指令を出力するものである。その他の構成は従来と同等である。
【００１６】
この動作を図２、図５に基づいて説明する。図２の構成図のうち距離検出部１５、判定部１６以外は、形態１の動作と同じである。図５の運用図において、誘導装置１を搭載した飛しょう体Ｍは目標Ｔを追尾して飛しょうする。ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）は距離追尾方式（合成帯域処理）に比べて、高いＳ／Ｎ比を得ることが出来るため遠距離からの追尾が可能であるため、最初はドップラ追尾方式（FFT処理方式）で目標を追尾する。距離追尾方式（合成帯域処理）で追尾可能な距離を基準距離とした場合、距離検出器１５で検出した目標との相対距離が基準距離以上の場合はドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）を継続し、相対距離が基準距離以下となった場合は、距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。この相対距離と基準距離の大小判定を判定部１６で行ない、モード切替部１２に切り替え指令を出力し、モード切替部１２にてドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）から距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。
【００１７】
このような構成をとることによって、目標との相対距離に応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能とし、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て、目標への誘導性能、及び、耐クラッタ性能、旋回目標対処能力を向上させることが可能となる。
【００１８】
実施の形態３．（参考例）
図３はこの発明の実施の形態２を示す構成図である。形態１の構成である図１に対して新規部分は、判定部１６、レベル検出部１７である。１７は、目標検出器９にて、検出した目標からの反射信号の受信レベルを検出するもの、１６は、この受信レベルに応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）の方式を選択して、モード切替部１２に切り替え指令を出力するものである。その他の構成は形態１と同等である。
【００１９】
この動作を図３、図５に基づいて説明する。
図３の構成図のうち判定部１６、レベル検出部１７以外は、形態１の動作と同じである。図５の運用図において、誘導装置１を搭載した飛しょう体Ｍは目標Ｔを追尾して飛しょうする。ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）は距離追尾方式（合成帯域処理）に比べて、高いＳ／Ｎ比を得ることが出来るため遠距離からの追尾が可能であるため、最初はドップラ追尾方式（FFT処理）で目標を追尾する。距離追尾方式（合成帯域処理）で追尾可能なレベルを基準レベルとした場合、レベル検出器１７で検出した受信レベルが基準レベル以下の場合はドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）を継続し、レベル検出器１７で検出した受信レベルが基準レベル以上となった場合は、距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。この受信レベルと基準レベルの大小判定を判定部１６で行ない、モード切替部１２に切り替え指令を出力し、モード切替部１２にてドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）から距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。
【００２０】
このような構成をとることによって、目標からの反射信号の受信レベルに応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能とし、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て、目標への誘導性能、及び、耐クラッタ性能、旋回目標対処能力を向上させることが可能となる。
【００２１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４を示す構成図である。形態１の構成である図１に対して新規部分は、判定部１６、慣性計算部１８、クラッタ計算部１９である。１８は飛しょう体Ｍの自機速度と姿勢角等の慣性情報を検出し、１９は、この慣性情報及び、誘導装置１のアンテナ首振角からメインローブクラッタ周波数を計算し、１６は、目標信号のドップラ周波数とメインローブクラッタ周波数の関係に応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）の方式を選択して、モード切替部１２に切り替え指令を出力するものである。その他の構成は形態１と同等である。
【００２２】
この動作を図４、図５、図８に基づいて説明する。図４の構成図のうち判定部１６、慣性情報検出部１７、クラッタ計算部１９以外は、形態１の動作と同じである。図５の運用図において、誘導装置１を搭載した飛しょう体Ｍは目標Ｔを追尾して飛しょうする。通常、目標Ｔとの距離が離れている場合は、高いＳ／Ｎ比を得ることが出来るドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）で目標を追尾する。この時、慣性情報検出部１８で飛しょう体Ｍの自機速度と姿勢角等の慣性情報を検出し、クラッタ計算部１９にて、この慣性情報と誘導装置１のアンテナ首振角から、海面や地面から反射してくるメインローブクラッタ信号の周波数を計算して、目標のドップラ信号とメインローブクラッタ信号が重なってしまい、ドップラ追尾が不可能な周波数範囲（ＦＤ１〜ＦＤ２）を設定する。目標のドップラ信号とメインローブクラッタ信号の周波数が、図８（ａ）の▲１▼に示すように離れている場合（目標のドップラ信号がＦＤ１〜ＦＤ２の範囲外の場合）は、周波数軸上で目標信号とメインローブクラッタ信号を分離可能なドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）を継続する。目標が旋回して図８（ａ）の▲２▼に示すように、目標のドップラ信号がメインローブクラッタ信号の周波数に近づいた場合（目標のドップラ信号がＦＤ１〜ＦＤ２の範囲内の場合）は、図８（ｂ）の▲２▼に示すように、距離方向で目標信号とメインローブクラッタ信号を分離可能な距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。このように、目標のドップラ周波数とメインローブクラッタ周波数（ＦＤ１〜ＦＤ２）の関係から目標検出可能な処理方式を判定部１６で判断し、モード切替部１２に切り替え指令を出力し、モード切替部１２にてドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）から距離追尾方式（合成帯域処理）に切り替える。
【００２３】
このような構成をとることによって、目標のドップラ周波数とメインローブクラッタ周波数の関係に応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能とし、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て、目標への誘導性能、及び、耐クラッタ性能、旋回目標対処能力を向上させることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
本願発明によれば、目標のドップラ周波数とメインローブクラッタ周波数の関係に応じて、ドップラ追尾方式（ＦＦＴ処理）と距離追尾方式（合成帯域処理）を切り替えることを可能することにより、遠距離から目標を検出して追尾することが可能で、かつ、近距離では高距離分解能を得て、目標への誘導性能、及び、耐クラッタ性能、旋回目標対処能力が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による誘導装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】この発明による誘導装置の実施の形態２を示す図である。
【図３】この発明による誘導装置の実施の形態３を示す図である。
【図４】この発明による誘導装置の実施の形態４を示す図である。
【図５】誘導装置の運用を示す図である。
【図６】ＦＦＴ処理、合成帯域処理の結果を示す図である。
【図７】クラッタ環境下での信号処理結果を示す図である。
【図８】目標が旋回した場合の信号処理結果を示す図である。
【符号の説明】
１誘導装置、２局発発信機、３送信部、４送受信切替部、５アンテナ部、６受信部、７Ａ／Ｄ変換部、８ＦＦＴ処理部、９目標検出部Ａ、１０角度検出部、１１誘導信号計算部、１２モード切替部、１３合成帯域処理部、１４目標検出部Ｂ、１５距離検出部１６判定部、１７レベル検出部、１８慣性情報検出部、１９クラッタ計算部。

Claims

内部の設定により送信周波数信号と、ローカル信号を出力する局部発振部と、この送信周波数信号を増幅し送信信号を出力する送信部と、この送信信号と受信信号を切り換える送受切換部と、送信信号を空間へ送信し、目標からの反射信号を受信するアンテナ部と、目標からの反射信号を前記局部発振部から出力されるローカル信号で周波数変換、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、このビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記ディジタル信号を周波数演算するＦＦＴ処理部と、前記ＦＦＴ処理部の演算結果から追尾する目標を検出する第１の目標検出部と、前記ディジタル信号を逆周波数演算し、前記第１の目標検出部での目標検出精度より距離方向で高分解されたレンジプロファイルを演算する合成帯域部と、前記合成帯域部の演算結果から追尾する目標を検出する第２の目標検出部と、判定部からの選択結果に基づき、前記ＦＦＴ処理部と前記第１の目標検出部とにより前記目標を検出するドップラ追尾方式と前記合成帯域部と前記第２の目標検出部とにより前記目標を検出する距離追尾方式の２つの方式のいづれかの方式に切り替えて前記ディジタル信号を前記ＦＦＴ処理部あるいは前記前記合成帯域部のいずれかに出力するモード切替部と、前記モード切替部で切り替えられた方式により検出された前記目標との角度情報を検出する角度検出部と、前記角度情報に基づき飛しょう体をこの目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する誘導信号計算部と、誘導装置を搭載する飛しょう体の速度と姿勢角の慣性情報を検出する慣性情報検出部と、前記慣性情報と前記誘導装置のアンテナ首振り角からメインローブクラッタ信号の周波数を計算するクラッタ計算部と、前記目標のドップラ周波数が前記メインローブクラッタ信号の周波数から離れている場合は前記ドップラ追尾方式を継続し、前記目標のドップラ周波数が前記メインローブクラッタ信号の周波数に近づいた場合は、前記ドップラ追尾方式から前記距離追尾方式に切り替えて前記距離追尾方式を選択する選択結果を前記モード切替部に出力する判定部を備えたことを特徴とした誘導装置。