JP6413588B2

JP6413588B2 - 誘導装置

Info

Publication number: JP6413588B2
Application number: JP2014206978A
Authority: JP
Inventors: 小林　弘幸; 弘幸小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2034-10-08
Also published as: JP2016075614A

Description

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、こ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。

高分解能なレーダを実現するレーダ装置として合成開口処理があり、その１つにＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening）がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。ＤＢＳ処理は、誘導装置に搭載した複数のアンテナまたは移動もしくは可動するアンテナを用いて、アンテナの各位置における受信データを空間的に合成することにより、等価的にアンテナ開口を拡大して高い分解能のレーダ画像を得る信号処理方法である。ＤＢＳ処理により得られる高分解能なレーダ画像のデータを空間的に表示したものをＤＢＳ画像と呼ぶ。

特開２０１３−１３７２５３号公報

Merrill Skolnik，"RADAR HANDBOOK Third Edition，"McGrawHill (2008)，pp.5.24-5.36.

ＤＢＳ処理を用いた誘導装置は、目標に向けて電波を送信し、目標から直接反射してきた信号を受信することにより、目標信号を検出して追尾する。目標がＤＢＳ処理により認識できる形状を持っている場合、目標形状に応じた複数の検出セルにて目標信号を検出する。従来の誘導装置は、この複数の検出セルのうち目標信号の電力がピークとなる位置を追尾点としていたので、目標信号を検出するフレーム毎に目標における追尾点が大きく変動し、追尾が安定せず、目標への誘導性能が低下するという問題があった。

この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、目標における追尾点の変動を抑制し、目標の追尾及び誘導精度を向上することを目的にするものである。

この発明による誘導装置は、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、送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する送信部と、送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を出力する局部発振部と、上記アンテナ部で受けた目標からの反射信号を、上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し、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、上記受信部から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、上記Ａ／Ｄ変換部で変換されたディジタル信号についてＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening）処理を行い、所定信号強度以上の信号の検出セルを得るＤＢＳ処理部と、上記ＤＢＳ処理部により得られた複数の検出セルに基づいて目標の形状を認識し、認識した形状から目標種別を特定し、予め設定された目標の種別データテーブルから特定した目標種別に対応する目標の脆弱部を抽出する脆弱部特定処理部と、上記脆弱部特定処理部により特定された脆弱部を追尾点として目標を検出する目標検出部と、検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し誘導装置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とを備えたものである。

この発明によれば、誘導装置が目標を追尾する際に、追尾点が目標の形状に依存した点になるため追尾点の変動が押さえられ、追尾が安定し、目標の誘導性能がより向上する。

実施の形態１による誘導装置の構成を示す図である。実施の形態１による誘導装置の動作を示す図である。

実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の係わる実施の形態１の誘導装置について説明する。
図１は、実施の形態１による誘導装置の構成を示す図である。図１において、実施の形態１による誘導装置１は、アンテナ部３と、送信部４と、局部発振部５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、ＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening）処理部８と、脆弱部特定処理部９と、目標検出部１０と、誘導信号計算部１１から構成され、目標２に向けて飛しょう体を誘導するように制御する。

アンテナ部３は、送信部４から出力される送信信号を空間へ送信し、目標２からの反射信号を受信して、受信部６に出力する。送信部４は、送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する。局部発振部５は、送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を出力する。受信部６は、目標２からの反射信号を得て、局部発振部５から出力されるローカル信号で周波数変換し、増幅して目標２のビデオ信号を出力する。Ａ／Ｄ変換部７は、受信部６から出力される目標２のビデオ信号をディジタル信号に変換する。ＤＢＳ処理部８は、Ａ／Ｄ変換部７にてＡ／Ｄ変換された目標２のディジタル信号についてＤＢＳ処理を実施する。ＤＢＳ処理部８は、誘導装置に搭載した複数のアンテナを用いて、アンテナの各位置における受信データを空間的に合成することにより、等価的にアンテナ開口を拡大して高い分解能のレーダ画像を得る。

脆弱部特定処理部９は、ＤＢＳ処理部８によるＤＢＳ処理結果から脆弱部を特定する。目標検出部１０は、脆弱部特定処理部９にて特定された脆弱部を目標として検出する。誘導信号計算部１１は、目標検出部１０にて検出した目標信号から、距離、速度、角度情報を計算し、誘導装置１を目標２に向けて誘導するための誘導信号を出力する。

次に、実施の形態１による誘導装置の動作について説明する。
図２は誘導装置の動作について説明する図であり、（ａ）（ｂ）は目標対象を特定したときの脆弱部特定処理部９の動作の概要を示した図、（ｃ）（ｄ）は目標対象を特定できないときの脆弱部特定処理部９の動作の概要を示した図である。

図２（ａ）において、ＤＢＳ処理部８は、目標２のディジタル信号から、例えば１つ目のフレーム♯１で図中の検出セル５０に示す所定信号強度以上の信号を得る。同様に、図２（ｂ）において、ＤＢＳ処理部８は、目標２のディジタル信号から、例えば２つ目のフレーム♯２で図中の検出セル５０に示す所定信号強度以上の信号を得る。ここで、脆弱部特定処理部９は、目標２の複数の検出セル５０の分布形状を認識し、認識した形状に基づいて予め記録された種別データテーブルにより対象物を特定して、特定した対象物の脆弱部を抽出して追尾セル５１を決定する。

例えば脆弱部特定処理部９は、次の順序で脆弱部を抽出する。
まず、検出セル５０の中より端（前端または後端）のセルを選択し、その端のセルを速度方向より前端と後端に分別する。そして、前端と後端のセルより目標２の概略全長を算出する。
次に、目標２の概略全長に基づいて種別データテーブルとの照合を行い、概略全長から該当する目標種別を特定する。
さらに、種別データテーブルとの照合により、目標種別に該当する脆弱部の前端と後端の距離を得て、該当する前端と後端の距離から脆弱部のセルを特定し、特定した脆弱部のセルを追尾セル５１（追尾点）として、目標の追尾を行う。

ただし、目標２の検出セル５０の形状が種別データテーブルと一致せず、目標対象を特定できない場合は、検出セル５０の重心点を追尾セルとする。図２（ｃ）（ｄ）は目標対象を特定できないときの脆弱部特定処理部９の動作の概要を示したものである。
図２（ｃ）（ｄ）において、脆弱部特定処理部９は、ＤＢＳ処理部８により得られた全ての検出セル５０の配置に基づいて重心を計算し、重心点を算出して追尾セル５２を決定する。

例えば図２（ｃ）において、ＤＢＳ処理部８は、目標２のディジタル信号から、例えば１つ目のフレーム♯１で図中の検出セル５０に示す所定信号強度以上の信号を得る。同様に、図２（ｄ）において、ＤＢＳ処理部８は、目標２のディジタル信号から、例えば２つ目のフレーム♯２で図中の検出セル５０に示す所定信号強度以上の信号を得る。
脆弱部特定処理部９は、まず、検出セル５０の中より端（前端または後端）のセルを選択し、その端のセルを速度方向より前端と後端に分別する。そして、前端と後端のセルより目標２の概略全長を算出する。
次に、脆弱部特定処理部９は、目標２の概略全長に基づいて種別データテーブルとの照合を行い、概略全長から該当する目標種別を特定できないことを確認した後、得られた全ての検出セル５０の重心点を算出して追尾セル５２を求める。この求めた追尾セル５２（追尾点）について目標の追尾を行う。

以上説明した通り、実施の形態１による誘導装置は、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３と、送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する送信部４と、送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を出力する局部発振部５と、上記アンテナ部３で受けた目標からの反射信号を、上記局部発振部５から出力されるローカル信号で周波数変換し、増幅してビデオ信号を出力する受信部６と、上記受信部６からのビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７と、上記Ａ／Ｄ変換部７で変換されたディジタル信号についてＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening）処理を行い、所定信号強度以上の信号の検出セルを得るＤＢＳ処理部８と、上記ＤＢＳ処理部８により得られた複数の検出セルに基づいて目標の形状を認識し、認識した形状から目標種別を特定し、予め設定された目標の種別データテーブルから特定した目標種別に対応する目標の脆弱部を抽出する脆弱部特定処理部９と、上記脆弱部特定処理部９により特定された脆弱部を追尾点として目標を検出する目標検出部１０と、検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し誘導装置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１１を備える。

このような構成を採ることによって、誘導装置１が目標２を追尾する際に、脆弱部特定処理部９により抽出される脆弱部を追尾点とすることで、追尾点が目標２の形状に依存した一点もしくは変動範囲が集約された点となるため、追尾点の変動が押さえられ、追尾が安定し、従来に比べて目標２の誘導性能がより向上する。また、脆弱部を追尾点とすることにより、目標２の存在位置に会合する確率が向上するという効果が得られる。

また、脆弱部特定処理部９において目標種別を特定できず、脆弱部を抽出できなかった場合であっても、脆弱部特定処理部９にて重心点を求め、求めた重心点を追尾点とすることで、重心点は電力ピーク点よりも追尾点の変動が小さいので追尾が安定することから、従来に比べて目標２の誘導性能がより向上する。

１誘導装置、２目標、３アンテナ部、４送信部、５局部発振部、６受信部、７Ａ／Ｄ変換部、８ＤＢＳ処理部、９脆弱部特定処理部、１０目標検出部、１１誘導信号計算部、５０検出セル、５１追尾セル、５２追尾セル。

Claims

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、
送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する送信部と、
送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を出力する局部発振部と、
上記アンテナ部で受けた目標からの反射信号を、上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し、増幅してビデオ信号を出力する受信部と、
上記受信部から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、
上記Ａ／Ｄ変換部で変換されたディジタル信号についてＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening）処理を行い、所定信号強度以上の信号の検出セルを得るＤＢＳ処理部と、
上記ＤＢＳ処理部により得られた複数の検出セルに基づいて目標の形状を認識し、認識した形状から目標種別を特定し、予め設定された目標の種別データテーブルから特定した目標種別に対応する目標の脆弱部を抽出する脆弱部特定処理部と、
上記脆弱部特定処理部により特定された脆弱部を追尾点として目標を検出する目標検出部と、
検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し誘導装置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と
を備え、
上記脆弱部特定処理部は、上記目標種別を特定できず脆弱部を抽出できなかった場合に、上記目標の重心点を求め、求めた重心点を追尾点とする
誘導装置。