JP4568207B2 - 電波誘導装置 - Google Patents

Description

本発明は、対ヘリコプタ誘導弾に搭載される電波誘導装置に関し、特にホバリングしているヘリコプタに対処する技術に関する。

従来、誘導弾に搭載されて、目標を捕捉および追尾する電波誘導装置が知られている。この電波誘導装置は、レーダ装置と同様に、目標に向けて電波を発射し、目標からの反射波を受信して信号処理を行うことにより目標を検出し、この検出した目標に向けて誘導弾を飛翔させるように制御する。このような電波誘導装置を用いて、低高度でホバリングしているヘリコプタを検出しようとする場合、ヘリコプタからの反射波には、目標からの反射波の他に、クラッタと呼ばれる例えば地表からの反射波が含まれる。

移動している目標からの反射波の場合は、ドップラ周波数の違いを利用して、その移動している目標からの反射波のみを抽出できる。しかしながら、目標が移動していない場合、例えばホバリングしているヘリコプタの場合は、ヘリコプタの胴体からの反射波のドップラ周波数はクラッタからの反射波のドップラ周波数と同じであるため、そのヘリコプタの胴体からの反射波のみを抽出することはできない。

このようなホバリングしているヘリコプタを検出するために、ホバリング状態であっても回転運動をしているロータ・ブレード等からの反射波を受信し、この受信された反射波のドプラ周波数に基づき目標を検出する技術が知られている。

例えば、特許文献１は、受信信号を周波数分析した後の周波数方向積分前後のＣＦＡＲ（Constant False Alarm Rate）によるヒットの有無およびＣＦＡＲヒットのあった振幅の周波数方向積分前後の変化を抽出し、周波数方向積分効果の有無により、ヘリコプタの検出を判定するレーダ装置を開示している。

また、特許文献２は、強大な地面クラッタの影響を受けることなく、ホバリングヘリコプタを安定して探知するレーダ装置を開示している。このレーダ装置は、受信機から出力されるビデオ信号からクラッタレベル算出するクラッタレベル算出装置と、算出されたクラッタレベルに基づいてホバリングヘリコプタを検出するためのドップラ周波数範囲を設定する周波数範囲設定回路とを備え、ホバリングヘリコプタ検出装置において、設定されたクラッタの大きさによって変化するドップラ周波数範囲と予め設定された検出スライサレベルおよびホバリングヘリコプタ判定基準値とに基づいてホバリングヘリコプタを検出する。

しかしながら、上述したようなホバリングしているヘリコプタを検出する技術では、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波は、振幅の大きな期間が短く、その繰り返し周期が長い信号であるため、連続的に目標を検出することができない。

上述した従来の電波誘導装置の詳細な構成および動作を図面を参照しながら説明する。図６は、従来の電波誘導装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、アンテナ１、サーキュレータ２、送信機３、受信機４、目標検出部５、追随制御部６および誘導制御部７から構成されている。なお、電波誘導装置とは別に、例えば地上に設置されたレーダ装置といった外部センサによって捕捉された目標の予測位置を表す情報を、誘導弾の発射前または飛翔中に電波誘導装置に与えるための誘導弾制御装置８が設けられている。

電波誘導装置は、誘導弾の発射直後は、外部の誘導弾制御装置８から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させ、その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、電波誘導装置自身の制御によって誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。

アンテナ１は、送信機３からサーキュレータ２を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波に対する反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ２を経由して受信機４に送る。受信機４は、アンテナ１からサーキュレータ２を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換して目標検出部５に送る。

目標検出部５は、追随制御部６から送られてくる目標ゲート信号よって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき目標を検出する。この目標検出部５で検出された目標は、目標信号として追随制御部６に送られる。この目標検出部５については、後にさらに詳細に説明する。

追随制御部６は、目標検出部５から送られてくる目標信号に基づき目標位置を推定し、その推定結果を、目標位置の推定値として誘導制御部７に送る。また、追随制御部６は、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部５に送る。この追随制御部６については、後にさらに詳細に説明する。

誘導制御部７は、誘導弾の発射直後は、誘導弾制御装置８から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置（図示しない）に送る。その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、追随制御部６から送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置に送る。これにより、操舵装置は、操舵翼（図示しない）を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。

図７は、上述した目標検出部５および追随制御部６の詳細な構成を示すブロック図である。目標検出部５は、周波数分析器１０１および目標検出器１０２から構成されている。

周波数分析器１０１は、クラッタの抑圧と信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するために、追随制御部６から送られてくる目標ゲート信号よって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この周波数分析器１０１におけるコヒーレント積分の結果は、目標検出器１０２に送られる。なお、周波数分析器１０１におけるコヒーレント積分には、ＦＦＴがよく使用される。

目標検出器１０２は、周波数分析器１０１から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この目標検出器１０２における検出結果は、目標信号として追随制御部６に送られる。

追随制御部６は、例えば追尾フィルタ１０３から構成されている。追尾フィルタ１０３は、目標検出器１０２から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、誘導制御部７に送られる。また、追随制御部６は、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部５に送る。
特許第３３５９５８６号 特許第２９９１０８０号

しかしながら、上述したように構成される従来の電波誘導装置では、ホバリングしているヘリコプタのように、観測回数に対して、目標の検出回数が少ない場合は、次のような問題が発生する。すなわち、目標位置の推定精度が中心極限定理に従うとすると、目標位置の分散は、検出回数に反比例する。例えば、検出回数が従来の十分の一になった場合、目標位置の分散は、十倍になる。その結果、ホバリングしているヘリコプタに対しては、目標の検出回数が著しく減少するので、目標位置の推定精度が劣化し、電波誘導装置の誘導精度が劣化するという問題がある。

本発明の課題は、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる電波誘導装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、上記課題を解決するために、アンテナから送信した送信波の反射波を該アンテナで受信する受信機と、受信機からの信号に基づき目標を検出して目標信号として出力する目標検出部と、目標検出部からの目標信号に基づき目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力する追随制御部と、追随制御部から送られてくる目標位置の推定値に基づき誘導弾を誘導する誘導制御部とを備えた電波誘導装置において、目標検出部は、追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第１周波数分析器と、第１周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第１目標検出器と、追随制御部から送られてくる常に出現する代理目標に使用される代理目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第２周波数分析器と、第２周波数分析器の出力に基づき代理目標を検出する第２目標検出器とを備え、追随制御部は、第１目標検出器によって目標が検出されなかった場合に、第１目標検出器で検出された目標と第２目標検出器で検出された代理目標との相対位置関係を計算する相対位置計算器と、相対位置計算器で計算された相対位置関係と第２目標検出器で検出された代理目標の位置情報とに基づいて第１目標検出器によって検出されなかった目標の位置を推定し、目標位置の推定値として出力する位置計算器とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１周波数分析器は、追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を時間−周波数分析する時間−周波数分析器から成ることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、目標検出部は、追随制御部から送られてくる運動中の目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第３周波数分析器と、第３周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第３目標検出器をさらに備え、追随制御部は、目標が運動中は、第３目標検出器から送られてくる信号に基づき運動中の目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、受信信号が常に得られる代理目標との２つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない場合では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたので、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明において、第１周波数分析器を時間−周波数分析器から構成したので、時間分解能が向上し、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、瞬間的に現れる信号を検出する能力を高めることができる。したがって、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように間欠的にしか受信信号が得られない目標であっても、その検出確率を向上させることができる。

請求項３記載の発明によれば、目標の運動状態に応じて、実施する処理を切り替えるように構成したので、例えばホバリング状態以外の状態にあるヘリコプタにも対応することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、従来の技術の欄で説明した誘導弾の構成部分に相当する部分には、従来の技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。

本発明の実施例１に係る電波誘導装置は、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、クラッタ（地表）からの反射波のように、受信信号が常に得られる目標（以下、「代理目標」という）との２つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない期間では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたものである。

図１は、本発明の実施例１に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、アンテナ１、サーキュレータ２、送信機３、受信機４、目標検出部５ａ、追随制御部６ａおよび誘導制御部７から構成されている。なお、電波誘導装置とは別に、例えば地上に設置されたレーダ装置といった外部センサによって捕捉された目標の予測位置を表す情報を、誘導弾の発射前または飛翔中に電波誘導装置に与えるための誘導弾制御装置８が設けられている。

電波誘導装置は、誘導弾の発射直後は、外部の誘導弾制御装置８から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させ、その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、電波誘導装置自身の制御によって誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。

アンテナ１は、送信機３からサーキュレータ２を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波に対する反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ２を経由して受信機４に送る。受信機４は、アンテナ１からサーキュレータ２を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換して目標検出部５ａに送る。

目標検出部５ａは、追随制御部６ａから送られてくる目標ゲート信号よって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき目標を検出し、目標信号として追随制御部６ａに送る。同様に、目標検出部５ａは、追随制御部６ａから送られてくる代理目標ゲート信号よって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき代理目標を検出し、代理目標信号として追随制御部６ａに送る。この目標検出部５ａについては、後にさらに詳細に説明する。

追随制御部６ａは、目標検出部５ａから送られてくる目標信号に基づき目標位置を推定するとともに、代理目標信号に基づき代理目標位置を推定し、これら２つの推定により得られる目標位置の推定値と代理目標位置の推定値とから最終的な目標の位置を推定し、目標位置の推定値として誘導制御部７に送る。また、追随制御部６ａは、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部５ａに送るとともに、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部５ａに送る。この追随制御部６ａについては、後にさらに詳細に説明する。

誘導制御部７は、誘導弾の発射直後は、誘導弾制御装置８から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置（図示しない）に送る。その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、追随制御部６ａから送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置に送る。これにより、操舵装置は、操舵翼（図示しない）を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。

図２は、上述した目標検出部５ａと追随制御部６ａの詳細な構成を示すブロック図である。目標検出部５ａは、目標検出系を構成する第１周波数分析器１０１−１および第１目標検出器１０２−１と、代理目標検出系を構成する第２周波数分析器１０１−２および第２目標検出器１０２−２とから構成されている。

第１周波数分析器１０１−１は、クラッタの抑圧と信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するために、追随制御部６ａから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第１周波数分析器１０１−１におけるコヒーレント積分の結果は、第１目標検出器１０２−１に送られる。なお、第１周波数分析器１０１−１におけるコヒーレント積分には、ＦＦＴがよく使用される。

第１目標検出器１０２−１は、第１周波数分析器１０１−１から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第１目標検出器１０２−１における検出結果は、目標信号として追随制御部６ａの第１追尾フィルタ１０３−１に送られる。

第２周波数分析器１０１−２は、クラッタ対雑音比（ＣＮ比）を改善するために、追随制御部６ａから送られてくる代理目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第２周波数分析器１０１−２におけるコヒーレント積分の結果は、第２目標検出器１０２−２に送られる。なお、第２周波数分析器１０１−２におけるコヒーレント積分には、ＦＦＴがよく使用される。また、第２周波数分析器１０１−２に入力されるデジタルビデオ信号のＣＮ比が大きい場合、第２周波数分岐器１０１−２を省略することができる。

第２目標検出器１０２−２は、第２周波数分析器１０１−２から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第２目標検出器１０２−２における検出結果は、目標信号として追随制御部６ａに送られる。

追随制御部６ａは、第１追尾フィルタ１０３−１、第２追尾フィルタ１０３−２、相対位置計算器１０４、位置計算器１０５、第１スイッチ１０６−１および第２スイッチ１０６−２から構成されている。

第１追尾フィルタ１０３−１は、第１目標検出器１０２−１から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、第１スイッチ１０６−１の一方の入力端子および第２スイッチ１０６−２に送られる。

第２追尾フィルタ１０３−２は、第２目標検出器１０２−２から送られてくる代理目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って代理目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた代理目標位置の推定値は、相対位置計算器１０４および位置計算器１０５に送られる。また、第２追尾フィルタ１０３−２は、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部５ａの第２周波数分析器１０１−２に送る。

相対位置計算器１０４は、第１追尾フィルタ１０３−１から第２スイッチ１０６−２を介して送られてくる目標位置の推定値と、第２追尾フィルタ１０３−２から送られてくる代理目標位置の推定値とに基づき、クラッタ（地表）に対する目標の相対位置を計算する。この相対位置計算器１０４における計算結果は、位置計算器１０５に送られる。

位置計算器１０５は、第２追尾フィルタ１０３−２から送られてくる代理目標位置の推定値と相対位置計算器１０４からの計算結果とに基づき目標位置を計算して推定する。この位置計算器１０５における計算結果は、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない場合の目標位置の推定値として第１スイッチ１０６−１の他方の入力端子に送られる。

第１スイッチ１０６−１は、目標検出部５ａの第１目標検出器１０２−１で目標が検出されたか否かに応じて、第１追尾フィルタ１０３−１からの目標位置の推定値または位置計算器１０５からの目標位置の推定値のいずれかを選択して誘導制御部７に送るとともに、目標ゲート信号として目標検出部５の第１周波数分析器１０１−１に送る。この第１スイッチ１０６−１は、第１目標検出器１０２−１で目標が検出された場合は、その接点が上側（第１追尾フィルタ１０３−１の出力）に接続し、目標が検出されなかった場合は下側（位置計算器１０５の出力）に接続するように制御される。

第２スイッチ１０６−２は、目標検出部５ａの第１目標検出器１０２−１で目標が検出された場合にオンするように制御され、第１追尾フィルタ１０３−１から出力される目標の推定値を相対位置計算器１０４に送る。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係る電波誘導装置の動作を説明する。まず、誘導弾の発射直後においては、電波誘導装置は、誘導弾制御装置８から与えられた目標の予測位置を表す情報に基づいて誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。そして、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、誘導弾は、電波誘導装置の制御によって誘導される。

すなわち、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、アンテナ１は、サーキュレータ２を経由して送信機３から送信波を、図３に示すように、目標の予測位置の方向の空間に送信する。この送信波に対する反射波は、アンテナ１で受信され、サーキュレータ２を経由して受信機４に送られる。受信機４は、アンテナ１からの受信信号をデジタルビデオ信号に変換し、目標検出部５ａに送る。

目標検出部５ａにおいては、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号を処理することにより目標信号および代理目標信号を生成する。具体的には、目標検出部５ａの第１周波数分析器１０１−１は、追随制御部６ａから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対してコヒーレント積分を行って、その積分結果を第１目標検出器１０２−１に送る。第１目標検出器１０２−１は、第１周波数分析器１０１−１から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出し、この検出結果を目標信号として追随制御部６ａに送る。

また、第１目標検出器１０２−１は、目標を検出した場合（ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの間欠的な反射波による受信信号が得られた場合）は、追随制御部６ａの第１スイッチ１０６−１に信号を送って、その接点を上側に接続させるとともに、第２スイッチ１０６−２に信号を送って、その接点を閉成させる。これにより、相対位置計算器１０４は、図３に示すように、第１追尾フィルタ１０３−１から出力される目標位置の推定値Ｐ１を用いて、その内部に記憶している目標と代理目標の相対的な位置関係を更新する。この場合、目標検出部５ａの第１周波数分析器１０１−２および第２目標検出器１０２−２、追随制御部６ａの第２追尾フィルタ１０３−２、相対位置計算器１０４および位置計算器１０５は目標位置の推定に寄与せず、追随制御部６ａは、従来と同様に動作する。すなわち、第１追尾フィルタ１０３−１は、第１目標検出器１０２−１から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定し、この推定結果を、目標位置の推定値として誘導制御部７に送る。また、追随制御部６ａは、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部５ａの第１周波数分析器１０１−１に送る。

同時に、相対位置計算器１０４は、第１追尾フィルタ１０３−１から送られてくる目標位置の推定値Ｐ１と第２追尾フィルタ１０３−２から送られてくる代理目標位置の推定値Ｐ２とから、代理目標に対する目標の相対位置、具体的には、目標位置の推定値Ｐ１を（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、代理目標位置の推定値Ｐ２を（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とすると、（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）＝（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）−（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）を計算し、この計算結果を記憶しておく。

一方、第１目標検出器１０２−１は、目標を検出できなかった場合（ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの間欠的な反射波による受信信号が得られなかった場合）は、追随制御部６ａの第１スイッチ１０６−１に信号を送って、その接点を下側に接続させるとともに、第２スイッチ１０６−２に信号を送って、その接点を開放させる。この場合は、目標検出部５ａの第２周波数分析器１０１−２および第２目標検出器１０２−２、追随制御部６ａの第２追尾フィルタ１０３−２、相対位置計算器１０４および位置計算器１０５を用いて目標位置の推定が行われる。

すなわち、第２周波数分析器１０１−２は、追随制御部６ａから送られてくる代理目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行って、その積分結果を、第２目標検出器１０２−２に送る。第２目標検出器１０２−２は、第２周波数分析器１０１−２から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて代理目標を検出し、この検出結果を代理目標信号として追随制御部６ａの第２追尾フィルタ１０３−２に送る。

第２追尾フィルタ１０３−２は、第２目標検出器１０２−２から送られてくる代理目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って代理目標位置を推定し、この推定結果を、図３に示すように、代理目標位置の推定値Ｐ２として相対位置計算器１０４および位置計算器１０５に送る。また、第２追尾フィルタ１０３−２は、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部５ａの第２周波数分析器１０１−２に送る。

相対位置計算器１０４は、その内部に記憶している目標と代理目標の相対的な位置関係を位置計算器１０５に送る。

位置計算器１０５は、相対位置計算器１０４から送られてくる相対位置（ΔＸ，ΔＹ，ΔＺ）と、第２追尾フィルタ１０３−２から送られてくる代理目標位置の推定値Ｐ２とから、目標位置の推定値Ｐ１を算出する。この位置計算器１０５で計算された目標位置の推定値Ｐ１が、最終的な目標位置の推定値として誘導制御部７へ送られるとともに、この最終的な目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部５ａに送られる。

なお、目標の延長線上にある代理目標の推定位置Ｐ２は、アンテナ利得が目標の方向へ最大となるように制御することにより、簡易的には、受信電力が最大となる距離から求めることができるが、第２目標検出器１０３−２において、測角処理を行い、アンテナ指向方向に対して角度誤差が小さい目標信号を選択することにより、より正確な代理目標の推定位置Ｐ２を求めることができる。

これにより、誘導制御部７は、誘導弾の発射直後は、追随制御部６ａから送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成して操舵装置に送り、操舵装置は、操舵翼（図示しない）を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。

なお、上述した実施例１に係る電波誘導装置では、１つの代理目標ゲート信号を用いたが、複数の代理目標ゲート信号を使用するように構成することもできる。また、図２に示すブロック図の各部は、ハードウェアまたはソフトウェア処理によって構成できるが、ソフトウェア処理によって構成する場合は、プロセッサを用いて、必要な時に必要な処理のみを実施するように構成することができる。

以上説明したように、本発明の実施例１に係る電波誘導装置によれば、目標を検出する部分と代理目標を検出する部分で同じ信号処理を行って、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、受信信号が常に得られる代理目標との２つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない期間では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたので、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる。また、同じ信号処理を行うように構成したので、電波誘導装置を小型化することができる。

図４は、本発明の実施例２に係る電波誘導装置の目標検出部５ｂと追随制御部６ｂの構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、実施例１に係る電波誘導装置の目標検出部５ａに含まれる第１周波数分析器１０１−１が、時間−周波数分析器１０７に置き換えられて構成されている。以下では、実施例１と相違する部分を中心に説明する。

時間‐周波数分析器１０７は、追随制御部６ｂから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、時間と周波数の同時分析（以下、「時間−周波数分析」という）を行う。

今、例えば、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号に対して時間−周波数解析として、短時間フーリエ変換を実施した場合、クラッタやボバリングしているヘリコプタの胴体からの反射波は、周波数軸上で相対速度に相当するドップラー周波数を中心に幅の狭いスペクトルが、時間軸上で連続的に観測されるが、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波は、周波数軸上で相対速度に相当するドップラー周波数を中心に幅の広いスペクトルが、時間軸上で一瞬のみ観測される。このように、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波とクラッタ等からの反射波では、時間−周波数軸上の特徴が異なるため、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波を選択的に抽出することができる。この時間‐周波数分析器１０７における時間−周波数分析は、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換などによって実現することができる。時間‐周波数分析器１０７において得られた時間−周波数分析の結果を表す信号は、第１目標検出器１０２−１に送られる。

以上のように構成される本発明の実施例２に係る電波誘導装置の動作は、実施例１に係る電波誘導装置の目標検出器５ａの目標検出系において、周波数分析の代わりに時間−周波数分析が行われる点を除けば、実施例１に係る電波誘導装置の動作と同じである。

以上説明したように、本発明の実施例２に係る電波誘導装置によれば、目標の検出に時間−周波数分析を用いるように構成したので、時間分解能が向上し、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、瞬間的に現れる信号を検出する能力を高めることができる。したがって、ヘリコプタの検出確率を向上させることができる。

なお、時間−周波数分析によって得られるロータ・ブレードの検出周期を用いて、目標の確からしさを向上させるように構成することもできる。

図５は、本発明の実施例３に係る電波誘導装置の目標検出部５ｃと追随制御部６ｃの構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、実施例２に対して、目標検出部５ｃに第４スイッチ１０６−４、第３周波数分析器１０１−３、第３目標検出器１０２−３が追加され、追随制御部６ｃに第３追尾フィルタ１０３−３が追加されて構成されている。この実施例３に係る電波誘導装置では、実施例１に係る電波誘導装置と異なり、追随制御部６ｃから目標検出部５ｃへ出力されるゲート信号の数は、状況に応じて変化する。以下では、実施例２と相違する部分を中心に説明する。

目標検出部５ｃの第４スイッチ１０６−４は、ヘリコプタがホバリングしているか否かに応じて、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号を時間−周波数分析器１０７に送るか第３周波数分析器１０１−３に送るかを切り替えるように制御される。すなわち、この第４スイッチ１０６−４は、第１追尾フィルタ１０３−１からホバリング状態からランニング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、その接点が下側（第３周波数分析器１０１−３の入力）に接続され、第３追尾フィルタ１０３−３からランニング状態からホバリング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、上側（時間−周波数分析器１０７の入力）に接続される。

第３周波数分析器１０１−３は、クラッタの抑圧と信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するために、追随制御部６ｃから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機４から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第３周波数分析器１０１−３におけるコヒーレント積分の結果は、第３目標検出器１０２−３に送られる。なお、第３周波数分析器１０１−３におけるコヒーレント積分には、ＦＦＴがよく使用される。

第３目標検出器１０２−３は、第３周波数分析器１０１−３から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第３目標検出器１０２−３における検出結果は、目標信号として追随制御部６ｃの第３追尾フィルタ１０３−３に送られる。

追随制御部６ｃの第３追尾フィルタ１０３−３は、第３目標検出器１０２−３から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、第３スイッチ１０６−３の下側（第３追尾フィルタ１０３−３の出力）の入力端子に送られる。

第３スイッチ１０６−３は、ヘリコプタがホバリングしているか否かに応じて、第１スイッチ１０６−１からの目標位置の推定値または第３追尾フィルタ１０３−３からの目標位置の推定値のいずれかを選択して誘導制御部７に送る。この第３スイッチ１０６−３は、第１追尾フィルタ１０３−１からホバリング状態からランニング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、その接点が下側に接続され、第３追尾フィルタ１０３−３からランニング状態からホバリング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、上側（第１スイッチ１０６−１の出力）に接続される。

上記のように構成される本発明の実施例３に係る電波誘導装置は、ヘリコプタの運動状態がホバリング状態である場合には、第３スイッチ１０６−３および第４スイッチ１０６−４が上側に接続され、実施例２と同じ処理が実施される。

一方、ヘリコプタの運動状態がランニング状態である場合は、第３スイッチ１０６−３および第４スイッチ１０６−４が下側に接続され、第３周波数分析器１０１−３、第３目標検出器１０２−３および第３追尾フィルタ１０３−３による処理が行われる。すなわち、目標検出部５ｃでは、追随制御部６ｃから出力される目標ゲート信号に基づいて、クラッタの抑圧と信号対雑音比（ＳＮ比）を改善するために、第３周波数分析器１０１−３によるコヒーレント積分が行われ、この積分結果が第３目標検出器１０２−３に送られる。

第３目標検出器１０２−３では、第３周波数分析器１０１−３からの信号を用いて、目標の検出が行われ、この検出結果が追随制御部６ｃの第３追尾フィルタ１０３−３に送られる。追随制御部６ｃでは、第３目標検出器１０２−３から送られてくる検出結果を用いて、追尾フィルタ１０３−３による目標の位置の推定が行われ、この推定結果が、目標位置の推定値として、第３スイッチ１０６−３を介して誘導制御部７に送られる。

以上説明したように、本発明の実施例３に係る電波誘導装置によれば、ヘリコプタの運動状態（ホバリング状態またはランニング状態）に応じて、実施する処理を切り替えるように構成したので、ホバリング状態以外のヘリコプタにも対応することができる。

本発明に係る電波誘導装置は、対ヘリコプタ誘導弾に適用可能である。

本発明の実施例１に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係る電波誘導装置の動作を説明するための図である。 本発明の実施例２に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 本発明の実施例３に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。 従来の電波誘導装置の構成を示すブロック図である。 従来の電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ アンテナ
２ サーキュレータ
３ 送信機
４ 受信機
５ 目標検出部
６ 追随制御部
７ 誘導制御部
８ 誘導弾制御装置
１０１−１ 第１周波数分析器
１０１−２ 第２周波数分析器
１０１−３ 第３周波数分析器
１０２−１ 第１目標検出器
１０２−２ 第２目標検出器
１０２−３ 第３目標検出器
１０３−１ 第１追尾フィルタ
１０３−２ 第２追尾フィルタ
１０３−３ 第３追尾フィルタ
１０４ 相対位置計算器
１０５ 位置計算器
１０６−１ 第１スイッチ
１０６−２ 第２スイッチ
１０６−３ 第３スイッチ
１０６−４ 第４スイッチ
１０７ 時間‐周波数分析器

Claims (3)

1. アンテナから送信した送信波の反射波を該アンテナで受信する受信機と、
   前記受信機からの信号に基づき目標を検出して目標信号として出力する目標検出部と、
   前記目標検出部からの目標信号に基づき目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力する追随制御部と、
   前記追随制御部から送られてくる目標位置の推定値に基づき誘導弾を誘導する誘導制御部と、
   を備えた電波誘導装置において、
   前記目標検出部は、
   前記追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第１周波数分析器と、
   前記第１周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第１目標検出器と、
   前記追随制御部から送られてくる常に出現する代理目標に使用される代理目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第２周波数分析器と、
   前記第２周波数分析器の出力に基づき代理目標を検出する第２目標検出器とを備え、
   前記追随制御部は、
   前記第１目標検出器によって目標が検出されなかった場合に、前記第１目標検出器で検出された目標と前記第２目標検出器で検出された代理目標との相対位置関係を計算する相対位置計算器と、
   前記相対位置計算器で計算された相対位置関係と前記第２目標検出器で検出された代理目標の位置情報とに基づいて前記第１目標検出器によって検出されなかった目標の位置を推定し、目標位置の推定値として出力する位置計算器と、
   を備えたことを特徴とする電波誘導装置。
2. 前記第１周波数分析器は、前記追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を時間−周波数分析する時間−周波数分析器から成ることを特徴とする請求項１記載の電波誘導装置。
3. 前記目標検出部は、
   前記追随制御部から送られてくる運動中の目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第３周波数分析器と、
   前記第３周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第３目標検出器をさらに備え、
   前記追随制御部は、
   目標が運動中は、第３目標検出器から送られてくる信号に基づき運動中の目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力することを特徴とする請求項２記載の電波誘導装置。

Images