JP4762739B2

JP4762739B2 - 送受信装置

Info

Publication number: JP4762739B2
Application number: JP2006024803A
Authority: JP
Inventors: 雄一郎福間; 和之松永; 恭史保科
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: JP2007205865A

Description

この発明は、目標に向けてＥＣＭ（Electronics Counter Measure：対電子防御活動）を目的とする電波（以下、ジャミング信号とする）を送信すると共に、目標からの反射電波を受信して目標を検出することにより、レーダとしても使用することができる送受信装置に関するものである。

目標のレーダ機能に対して自己の速度や位置を混乱させるためのＥＣＭの主な手段の一つとして、妨害電波を発し、レーダ機能を一時的に使いものにならないようにさせるジャミングという方法がある。基本的にジャミングとしては、目標レーダが発射する電波（以下、目標レーダ波とする）と同一周波数帯の妨害電波を発射することにより目標のレーダ波を検出できなくさせる、あるいは誤検出させることを狙いとしている。このような目標のレーダ機能を混乱させる目的でジャミング信号を送信するＥＣＭ機能と、その際の目標による反射波を受信して目標の検出を行うようにするレーダ機能とを共に備えた送受信装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この種の送受信装置においては、ジャミング信号を目標に向けて送信しつつ、目標による反射波を受信して、送信したジャミング信号と反射波受信信号との時間差および周波数差を算出し、自機に対する目標の相対距離および相対速度を明らかにする。この時間差を算出するため、送信したジャミング信号（以下、送信ジャミング信号とする）と反射波受信信号との相互相関関数の計算を行う。この場合、ジャミング信号としては、目標の誤検出を防ぐために振幅や位相が不規則に変化する不規則信号や符号化が施された信号が用いられている。

特開２００１−２９６３５１公報（段落番号［０００２］、図１３）

従来の送受信装置においては、上述したように、不規則信号や符号化されたジャミング信号を使用しているので、目標レーダに対しては、その受信機のノイズ電力を高めてＳＮ比を劣化させる効果、いわゆる電力妨害しか実行できない。したがって、ジャミング信号の電力が弱いと、目標レーダの機能を妨害できないという問題がある。また、目標レーダの処理そのものを混乱させて、自機速度および位置を誤検出させる欺瞞妨害ができないという問題がある。また、目標レーダ機能を混乱させるために、レーダ諸元（周波数、パルス幅、パルス繰返し周期）を目標レーダ波と同一とすると妨害効果がより高まることがあるが、目標の検出処理を実施する際に、目標レーダ波も受信した状況においては、自機のジャミング信号と目標レーダ波のレーダ諸元が同一のため、目標レーダ波との相関値が高まり、偽目標として検出する可能性がある。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、目標レーダに有効な欺瞞妨害を行えるジャミング波を生成することができる送受信装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、レーダ機能の実施時に、目標レーダ波も受信した状況であっても、相互相関計算により正確な目標検出を行うことができる送受信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る送受信装置は、目標から到来する目標レーダ波と目標により反射したジャミング信号の反射波とが混在する信号を受信する受信手段と、目標レーダ波のパルス諸元である周波数、パルス幅、パルス繰返し周期を検出する波形分析手段と、目標レーダ波のパルス諸元のうち周波数に変動を与えた新たな周波数、及び、目標レーダ波のパルス諸元と同一のパルス幅、パルス繰返し周期をパルス諸元とするジャミング信号の生成を制御する欺瞞制御手段と、ジャミング信号のパルス諸元を有するジャミング信号を生成し目標に向け発射する送信手段と、受信手段で受信された受信信号とジャミング信号とのパルス毎の相互相関関数を計算する相互相関処理手段と、相互相関関数のピーク値を検出し目標の位置を明らかにするピーク値検出手段とを備えるようにしたものである。

この発明によれば、ジャミング波を、目標レーダのレーダ諸元のパルス幅、パルス繰返し周期と同一で、周波数を微少量だけ変動させて生成しているため、目標レーダが自機の位置を検出するのを妨害するＥＣＭ効果を有効にすることができる。また、このジャミング波を用いることにより自機をレーダとして動作させた場合、受信信号に目標レーダ波が存在する状況下であっても、目標の検出を正確に行うことができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１乃至実施の形態５に共通する送受信装置の機能構成を示すブロック図である。この実施の形態１では、送受信装置のＥＣＭ機能を実施する構成について説明する。
図において、送信手段１は、後述する欺瞞制御手段８からの制御により、相手レーダ波と同一諸元（周波数、パルス幅、パルス繰返し周期）で、ただし、周波数に関しては所定の周期で微少量変動（１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度）するジャミング波形を生成し、ギガヘルツ帯の高周波に変換した後、ジャミング信号を送信アンテナ２と受信手段４１へ出力する。送信手段１からのジャミング信号は、送信アンテナ２に与えられ、電波として目標へ向けて発射される。このジャミング信号により、後述するように目標のレーダ機能、特に相対速度検出機能に混乱を与えることができる。

目標レーダ波および目標で反射して戻って来たジャミング信号の反射波が受信アンテナ３で受信される。受信手段４２では、受信アンテナ３から得られる目標レーダ波とジャミング信号の反射波が混在する受信信号のギガヘルツ帯の高周波を、低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）へ周波数変換する。スイッチ５は、受信手段４２から得られる低周波帯の受信信号を、この送受信装置をＥＣＭ機能として動作させるときには波形分析手段７へ与え、一方、この送受信装置をレーダ機能として動作させるときにはＡ／Ｄ変換手段６２へ与えるよう動作する。

一方、受信手段４２から得られた低周波帯の受信信号が波形分析手段７に与えられた場合、波形分析手段７では、その受信信号の波形を分析し、波形の諸元を検出する。目標レーダ波の受信信号を図２に例示する。波形分析手段７では、入力された波形の諸元として、周波数、パルス幅およびパルス繰返し周期を検出する。これら検出された諸元情報は欺瞞制御手段８に出力される。欺瞞制御手段８では、波形分析手段６で取得した諸元情報に基づいて、送信手段１がジャミング信号を生成するのを制御する。すなわち、送信手段１で生成されるジャミング信号には、波形分析手段６で取得した諸元情報である、相手となる目標レーダ波の周波数、パルス幅およびパルス繰返し周期が与えられ、かつ、周波数に関しては高低の変動（変動範囲：例えば１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度）が与えられる。

送信手段１においてジャミング信号波形を生成する手順を図３に示す。まず、図３（ａ）に示すように、波形分析手段６で分析した目標レーダ波の周波数を基本として周波数に高低の変動（１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の変化を伴う）を与えた連続波形を生成する。次に、図３（ｂ）に示すように、波形分析手段６で分析した目標レーダ波のパルス幅およびパルス繰返し周期で、生成した連続波形の振幅をオン、オフすることによりパルス状信号（断続波）を、ジャミング信号として生成する。なお、各パルスは、例えば、初期位相がＭ系列等の１，０の符号に対応してゼロまたはπで始まる位相変調が施されることにより、Ｍ系列符号長を変えることにより波形周期を変えることが可能となる。このジャミング信号を生成する一連の処理は、デジタル的に行ってからデジタル・アナログ変換を行い、アナログ波形にするものであってもよい。

次に、上記のように生成されたジャミング信号を目標レーダに対して与えた場合のＥＣＭ効果について説明する。
例えば目標レーダが速度検出を行う場合には、ドップラ周波数検出を行う。この場合、目標レーダ自身が発射したレーダ波の反射波を受信して周波数分析を行うことである。しかし、目標レーダが、その反射波と同じ諸元のジャミング信号を受信した場合、そのジャミング信号を反射波であると誤認識して、当該ジャミング信号の周波数分析を行うことになる。このときのジャミング信号は上記のように周波数が微少量変動するため、目標レーダの周波数分析結果に影響を及ぼし、本来求めるべきドップラ周波数とは異なる周波数を検出することになり、目標レーダに自機の偽の速度を検出させることができる。

この実施の形態１によれば、目標レーダ波を受信して分析抽出した当該目標レーダ波の諸元に基づいて生成されるジャミング信号の周波数を所定の周期で所定量（１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の範囲で）変動させるようにしているので、目標レーダに対して自機の速度に対する有効な欺瞞妨害効果を与えることができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１では、送信手段１でジャミング信号を生成するために、波形分析手段６で分析した周波数に、高低の変動（１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の変化を伴う）を与えた連続波形を生成した後に、波形分析手段６で分析したパルス幅およびパルス繰返し周期となるように連続波形の振幅をオン、オフすることでパルス状波形を生成していた。この実施の形態２では、波形分析手段６で分析した周波数、パルス幅およびパルス繰返し周期と同一のパルス状信号を生成した後に、周波数の高低変動を伴う信号を混合することによりジャミング信号を生成する特徴を有する。

送信手段１においてジャミング信号波形を生成する手順を図４に示す。
まず、図４（ａ）に示すように、波形分析手段６で分析した周波数、パルス幅およびパルス繰返し周期と同一のパルス状の正弦波信号を生成する。また、図４（ｂ）に示すように、目標レーダ波と同一の周波数に所定の周期で高低に微少量変動（１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の変化を伴う）が与えられた連続波形のアナログ信号を別途生成する。次に、ミキサ等でパルス状の正弦波信号とこの連続波形のアナログ信号を混合する。このことにより、図４（ｃ）に示すように、波形分析手段６で分析したパルス幅およびパルス繰返し周期で、かつ周波数に微少量変動を伴ったパルス状信号が、ジャミング信号として生成される。

この実施の形態２によれば、ジャミング信号は、目標レーダ波と周波数、パルス幅およびパルス繰返し周期が同一のパルス状の正弦波信号を生成し、この正弦波信号と別に上記周波数を所定の周期で所定量変動させた連続波形のアナログ信号を生成し、パルス状の正弦波信号と連続波形のアナログ信号とを混合することにより生成されるようにしたので、アナログ信号同士を用いてジャミング信号を容易に作成することができ、波形生成機能の低コスト化を図ることができる。

実施の形態３．
この実施の形態３では、上記実施の形態１および実施の形態２で説明したＥＣＭ機能を与えることのできるジャミング信号を用いてレーダ機能を実施する場合について説明する。
図１において、受信手段４１では、周波数の変動する送信ジャミング信号である、ギガヘルツ帯の高周波を、低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）に周波数変換する。Ａ／Ｄ変換手段６１では、その低周波帯の送信ジャミング信号をアナログ・デジタル変換して相互相関処理手段９に出力する。一方、ジャミング信号を送信している状態において、スイッチ５を切り替えると、受信手段４で得られた低周波帯の受信信号がＡ／Ｄ変換手段６２に与えられる。Ａ／Ｄ変換手段６２では、この低周波帯の受信信号をアナログ・デジタル変換して相互相関処理手段９に出力する。相互相関処理手段９では、Ａ／Ｄ変換手段６１から入力されるデジタル変換された送信ジャミング信号とＡ／Ｄ変換手段６２から入力されるデジタル変換された受信信号との相互相関関数の計算を行って相関値を求める。この相互相関処理では、送信ジャミング信号と受信信号との相互相関関数を計算する。相関値は、例えば受信信号を固定したまま参照信号（送信ジャミング信号）を時間方向へ刻々とずらしつつ、受信信号と参照信号との各積をとり、その和を計算することで求められる。また、相互相関関数は、送信ジャミング信号と受信信号をそれぞれフーリエ変換し、互いの積を求めてクロスパワースペクトルを求め、その結果を逆フーリエ変換することによっても求めることができる。ピーク値検出手段１０では、こうして得られた相関値のピーク値を検出し、目標との距離や速度を明らかにする。

ここで用いているジャミング信号は、実施の形態１で述べたように、受信した目標レーダ波とパルス幅およびパルス繰返し周期は同一ではあるが、周波数には１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度の変動を所定の周期で持たせたものである。相互相関処理手段９は、送信ジャミング信号と、送信ジャミング信号の目標による反射波と目標レーダ波が混在する受信信号とを使用して相互相関の計算を行い、目標検出を行う。したがって、目標レーダ波が混在する受信信号に対して送信ジャミング信号との相互相関処理を行った場合、ジャミング信号は目標レーダ波と周波数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚ程度異なっているため、送信ジャミング信号と目標レーダ波との相関は発生せず、目標レーダ波との相関が目立つといったような誤検出は起こらない。一方、ジャミング信号の反射波に対しては、周波数に特徴を持たせているため、相関値を得ることができる。したがって、受信信号に目標レーダ波が混在していても、目標を誤検出することは無い。

この実施の形態３によれば、目標により反射したジャミング信号の反射波と目標レーダ波とが混在する受信信号に対して、送信ジャミング信号と相互相関を行う際に、反射波と送信ジャミング信号の周波数の変動に基づいて相関値を算出することにより目標の検出を行うようにしたので、ジャミング信号の反射波に目標レーダ波が混在している場合であっても、送信ジャミング信号との相関値を得ることができるため、目標の位置を正確に検出することができる。

実施の形態４．
上記実施の形態１および実施の形態２では、ジャミング信号の周波数を変動させることについて述べたが、この実施の形態４では、さらにパルス繰返し周期も変動させることを特徴について説明する。
欺瞞制御手段８では、波形分析手段７で取得した目標レーダ波の諸元情報に基づいて、送信手段１で生成するジャミング信号の周波数とパルス繰返し周期に同一周期の変動を与えるよう制御する。すなわち、目標レーダ波と同じ周波数と同じパルス繰返し周期にそれぞれ変動を与えたものとなる。この場合のパルス繰返し周期の変動範囲は、例えば１μｓ〜１ｍｓ程度とし、予めデータベース化されているものとする。

パルス繰返し周期に所定の周期の変動を与えたときの相関の状況を図５に示す。
従来のようにパルス繰返し周期が一定である場合、これをピーク値検出手段１０で検出される相関ピーク値で見ると、図５（ｂ）に示すように、相関ピーク値は周期的に現れることになる。しかし、ジャミング信号のパルス繰返し周期を図５（ａ）のように変動させると、パルスの周期性が変更されることにより不規則な信号となる。この波形に対して、相互相関処理手段９により相互相関を計算すると、このときの相関ピーク値は、図５（ｃ）に示すように、パルス繰返し周期を変動させない場合の相関ピーク値（実線）に対して破線で示すように周期性が変化して現れる。この送受信装置をレーダとして機能させた場合、欺瞞制御手段８から図１の破線で示すようにパルス繰返し周期の変動に応じた補正制御を行う。これにより、相互相関処理手段９では計算する相互相関値のピークの周期を元のように変更する。得られる相関ピーク値は図５（ｃ）の実線で示すように真の位置を表すことになり、パルス繰返し周期を変動させても、真の目標の相関ピークは同一の位置に発生するため、目標の検出を正確に行えるようにすることができる。

この実施の形態４によれば、ジャミング信号の周波数に加え、パルス繰返し周期も同じ周期で変動させるようにし、相互相関処理手段で計算する相互相関値のピークの周期を元の値に戻すので、目標の検出を正確に行うことができる。

実施の形態５．
実施の形態４では、ジャミング信号の周波数の変動周期とパルス繰返し周期の変動周期とを一致させることを前提として説明したが、この実施の形態５では、これらの変動周期を独立にする。互いの変動周期を独立にした場合、ジャミング信号の不規則性が高まるので、目標の検出を更に正確に行うことができる。

この発明の実施の形態１乃至実施の形態４に共通する送受信装置の機能構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係る相手レーダ波の例を示す説明図である。この発明の実施の形態１に係るジャミング信号に周波数変動を与える方法を示す説明図である。この発明の実施の形態２に係るジャミング信号に周波数変動を与える方法を示す説明図である。この発明の実施の形態４に係るジャミング信号のパルス繰返し周期の変動による相関の状況を示す説明図である。

符号の説明

１送信手段、２送信アンテナ、３受信アンテナ、５スイッチ、７波形分析手段、８欺瞞制御手段、９相互相関処理手段、１０ピーク値検出手段、４１，４２受信手段、６１，６２Ａ／Ｄ変換手段。

Claims

目標から到来する目標レーダ波と目標により反射したジャミング信号の反射波とが混在する信号を受信する受信手段と、
上記目標レーダ波のパルス諸元である周波数、パルス幅、パルス繰返し周期を検出する波形分析手段と、
上記目標レーダ波のパルス諸元のうち周波数に変動を与えた新たな周波数、及び、上記目標レーダ波のパルス諸元と同一のパルス幅、パルス繰返し周期をパルス諸元とするジャミング信号の生成を制御する欺瞞制御手段と、
上記ジャミング信号のパルス諸元を有する上記ジャミング信号を生成し目標に向け発射する送信手段と、
上記受信手段で受信された受信信号と上記ジャミング信号とのパルス毎の相互相関関数を計算する相互相関処理手段と、
上記相互相関関数のピーク値を検出し目標の位置を明らかにするピーク値検出手段と
を備えたことを特徴とする送受信装置。
上記欺瞞制御手段は、上記目標レーダ波のパルス諸元のうち周波数とパルス繰返し周期に、同一の所定の周期で変動を与えた新たな周波数、パルス繰返し周期及び、上記目標レーダ波のパルス諸元と同一のパルス幅をパルス諸元とする上記ジャミング信号の生成を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送受信装置。
上記欺瞞制御手段は、上記目標レーダ波のパルス諸元のうち周波数とパルス繰返し周期に、独立の所定の周期で変動を与えた新たな周波数、パルス繰返し周期及び、上記目標レーダ波のパルス諸元と同一のパルス幅をパルス諸元とする上記ジャミング信号の生成を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の送受信装置。