JP6980570B2 - Target detector and signal processing method - Google Patents

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本発明の実施形態は、目標検出装置および信号処理方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a target detection device and a signal processing method.

モノパルス測角処理方式、およびインターフェロメータ処理方式は、目標検出に際して電波の到来方向を求める信号処理方式の一例として知られている。インターフェロメータ処理は、アレイアンテナに入射した電波の位相と、アンテナ素子の素子間隔とに基づいて電波の到来方向を求める方式である。 The monopulse angle measurement processing method and the interferometer processing method are known as an example of a signal processing method for obtaining the arrival direction of radio waves at the time of target detection. The interferometer processing is a method of obtaining the arrival direction of a radio wave based on the phase of the radio wave incident on the array antenna and the element spacing of the antenna elements.

特許第5547012号公報Japanese Patent No. 5547012

Wing-Kin Ma,‘DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unkown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach’, IEEE Trans. Signal Process., vol.58, no.4, pp.2168-2180, April(2010)Wing-Kin Ma,'DOA Estimation of Quasi-Stationary Signals With Less Sensors Than Sources and Unkown Spatial Noise Covariance: A Khatri-Rao Subspace Approach', IEEE Trans. Signal Process., Vol.58, no.4, pp.2168 -2180, April (2010) JIAN LI,PETER STOICA,‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp. 1-5(2009)JIAN LI, PETER STOICA, ‘MIMO RADAR SIGNAL PROCESSING’, WILEY, pp. 1-5 (2009)

インターフェロメータ処理方式では、測角精度は、アンテナ素子の素子間隔を広くするほど向上する。しかしながらアンテナの実装スペースに制約がある飛行体などでは、素子間隔を十分に広くすることができないので、測角精度が頭打ちになる。このような環境では飛行体の誘導精度を高めるためにアクティブアンテナ等を併用せざるをえず、重量増加などの弊害がもたらされることから、対処が望まれている。 In the interferometer processing method, the angle measurement accuracy is improved as the distance between the antenna elements is widened. However, in a flying object or the like where the mounting space of the antenna is limited, the element spacing cannot be sufficiently widened, so that the angle measurement accuracy reaches a plateau. In such an environment, an active antenna or the like must be used in combination in order to improve the guidance accuracy of the flying object, which causes adverse effects such as an increase in weight, and therefore a countermeasure is desired.

目的は、実装スペースの制約下で精度の向上を図った目標検出装置および信号処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a target detection device and a signal processing method with improved accuracy within the constraints of mounting space.

実施形態によれば、目標検出装置は、目標からの電波を捕捉する複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナと、測角処理部とを具備する。測角処理部は、複数のアンテナ素子の各素子信号から目標の目標角を計算する。また、測角処理部は、各素子信号から目標の測角値を計算し、各素子信号に基づく行列演算によりアレイアンテナよりも広い開口をなす複数の仮想アンテナ素子を含む仮想アレイを形成し、測角値によりアンビギュイティを排除して、複数の仮想アンテナ素子の各素子信号から目標角を計算する。 According to the embodiment, the target detection device includes an array antenna including a plurality of antenna elements for capturing radio waves from the target, and an angle measuring unit. The angle measuring unit calculates a target target angle from each element signal of a plurality of antenna elements. In addition, the angle measurement processing unit calculates the target angle measurement value from each element signal, and forms a virtual array including a plurality of virtual antenna elements having a wider opening than the array antenna by matrix calculation based on each element signal. The ambiguity is excluded from the measured angle value, and the target angle is calculated from each element signal of the plurality of virtual antenna elements.

図1は、実施形態に係る目標検出装置4を搭載する飛行体の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of an air vehicle equipped with the target detection device 4 according to the embodiment. 図2は、目標検出装置4の一例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the target detection device 4. 図3は、受信用アンテナ部11の第1の実施形態の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of the first embodiment of the receiving antenna unit 11. 図4は、測角処理器15の処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the angle measuring device 15. 図5は、実施形態に係わる拡張アレイ形成処理により得られる仮想的なアンテナ開口の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a virtual antenna opening obtained by the expansion array forming process according to the embodiment. 図6は、受信用アンテナ部11の第2の実施形態の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a second embodiment of the receiving antenna unit 11.

<構成>
[第1の実施形態]
図1は、実施形態に係る目標検出装置4を搭載する飛行体の一例を示す図である。飛行体の一例として実施形態では飛しょう体1を想定するが、航空機、あるいはドローンなどの飛行体についても適用することが可能である。
<Structure>
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an air vehicle equipped with the target detection device 4 according to the embodiment. As an example of the flying object, the flying object 1 is assumed in the embodiment, but it can also be applied to an flying object such as an aircraft or a drone.

飛しょう体1は、電波の到来方向に向け飛しょう体1を誘導する誘導装置2と、飛しょう体1の姿勢を変える操舵装置3から構成される。誘導装置2は、電波を放射する目標6に向けて飛しょう体1を誘導するための、誘導信号を出力する。ここで、目標6は電波を放射する、あるいは反射するオブジェクトであり、典型的には地上あるいは艦載のレーダ装置である。操舵装置3は、誘導信号に従って飛しょう体1の姿勢を制御し、飛しょう体1を目標6の方向へ誘導させる。 The flying object 1 is composed of a guidance device 2 that guides the flying object 1 in the direction of arrival of radio waves, and a steering device 3 that changes the attitude of the flying object 1. The guidance device 2 outputs a guidance signal for guiding the flying object 1 toward the target 6 that emits radio waves. Here, target 6 is an object that radiates or reflects radio waves, and is typically a ground-based or carrier-based radar device. The steering device 3 controls the posture of the flying object 1 according to the guidance signal, and guides the flying object 1 in the direction of the target 6.

誘導装置2は、目標検出装置4、および目標追随装置5を備える。目標検出装置4は、電波を受信し、受信した電波から目標を検出する。目標追随装置5は、検出した目標を追随するように誘導信号を生成し、誘導信号を操舵装置3へ出力する。 The guidance device 2 includes a target detection device 4 and a target follower device 5. The target detection device 4 receives a radio wave and detects a target from the received radio wave. The target tracking device 5 generates a guidance signal so as to follow the detected target, and outputs the guidance signal to the steering device 3.

図2は、目標検出装置4の一例を示す機能ブロック図である。目標検出装置4は、受信用アンテナ部11、受信器12、A/D(アナログ/デジタル)変換器13、検出処理器14、および、測角処理器15を備える。このうち受信器12は、アナログ回路を備えて構成される。また、検出処理器14および測角処理器15は、例えばプロセッサを備える。プロセッサとは、例えば、CPU(Central processing unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、Programmable Logic Device(例えばSPLD( Simple Programmable Logic Device )、CPLD( Complex Programmable Logic Device )またはFPGA( Field Programmable Gate Array )等)の回路を意味する。 FIG. 2 is a functional block diagram showing an example of the target detection device 4. The target detection device 4 includes a receiving antenna unit 11, a receiver 12, an A / D (analog / digital) converter 13, a detection processor 14, and an angle measuring processor 15. Of these, the receiver 12 is configured to include an analog circuit. Further, the detection processor 14 and the angle measuring processor 15 include, for example, a processor. The processor is, for example, a CPU (Central processing unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), a Programmable Logic Device (for example, a SPLD (Simple Programmable Logic Device), a CPLD (Complex Programmable Logic Device) or an FPGA. (Field Programmable Gate Array) etc.) means the circuit.

受信用アンテナ部11は、目標6からの電波を受信し、受信波を受信器12に導く。受信器12は、受信用アンテナ部11から出力される受信波を検波する。A/D変換器13は、検波された受信波をデジタル信号に変換する。検出処理器14は、デジタル信号を分析して目標6からの受信波を検出する。測角処理器15は、検出処理器14の出力から目標6の方向、および目標からの電波の周波数を求める。 The receiving antenna unit 11 receives the radio wave from the target 6 and guides the received wave to the receiver 12. The receiver 12 detects the received wave output from the receiving antenna unit 11. The A / D converter 13 converts the detected received wave into a digital signal. The detection processor 14 analyzes the digital signal to detect the received wave from the target 6. The angle measuring device 15 obtains the direction of the target 6 and the frequency of the radio wave from the target from the output of the detection processing device 14.

図3は、受信用アンテナ部11の一例を示す図である。受信用アンテナ部11は、所定の間隔dで配置されるアンテナa、アンテナb、およびアンテナcを備える、アレイアンテナである。アンテナa、アンテナb、およびアンテナcは、目標からの電波を捕捉するアンテナ素子である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the receiving antenna unit 11. Receiving antenna unit 11 includes an antenna a, antenna b, and antenna c are arranged at predetermined intervals d 0, an array antenna. The antenna a, the antenna b, and the antenna c are antenna elements that capture radio waves from the target.

このうちアンテナaとアンテナbはアジマス(AZ)軸に沿って配列されるとし、アンテナaとアンテナcがエレベーション(EL)軸に沿って配列されるとする。つまり受信用アンテナ部11は、互いに異なる(直交する)2つの軸に沿って配列される複数のアンテナ素子を備える。 Of these, it is assumed that the antenna a and the antenna b are arranged along the azimuth (AZ) axis, and the antenna a and the antenna c are arranged along the elevation (EL) axis. That is, the receiving antenna unit 11 includes a plurality of antenna elements arranged along two axes that are different (orthogonal) from each other.

目標6からの電波は受信用アンテナ部11で捕捉され、各アンテナa、b、cからの素子信号が受信器12で検波される。検波された受信波はA/D変換器13でデジタル信号に変換される。デジタル信号は検出処理器14に取り込まれる。 The radio wave from the target 6 is captured by the receiving antenna unit 11, and the element signals from the antennas a, b, and c are detected by the receiver 12. The detected received wave is converted into a digital signal by the A / D converter 13. The digital signal is taken into the detection processor 14.

受信用アンテナ部11に入射される電波は、単一の波源からとは限らない。よって検出処理器14は、周波数、変調方式などを分析して複数の波源からの電波を識別・分離し、複数の目標波として検出する。分離・識別の方法として、例えば特許文献1に記載の手法を適用可能である。分離・識別の結果に基づいて、検出処理器14は、複数の目標波のうち測角の対象とする目標波を決定する。測角対象として選定された複数の目標波は、1波ずつ測角処理器15に取り込まれる。測角処理器15は、それぞれの目標波の到来方向を計算して、目標の目標角を求める。次に、上記構成における作用を説明する。 The radio wave incident on the receiving antenna unit 11 is not limited to a single wave source. Therefore, the detection processor 14 analyzes the frequency, modulation method, etc., identifies and separates radio waves from a plurality of wave sources, and detects them as a plurality of target waves. As a method for separation / identification, for example, the method described in Patent Document 1 can be applied. Based on the result of separation / identification, the detection processor 14 determines the target wave to be angled among the plurality of target waves. The plurality of target waves selected as the angle measurement target are taken into the angle measuring device 15 one by one. The angle measuring device 15 calculates the arrival direction of each target wave to obtain the target angle of the target. Next, the operation in the above configuration will be described.

<作用>
図4は、測角処理器15の処理手順の一例を示すフローチャートである。図4において、測角処理器15は、検出処理器14にて分離・識別された目標波信号を取り込む(ステップS1)。目標波信号(複素数)を、各軸方向にxAZ、xELと表記して次式(1)のように表すことができる。
<Action>
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing procedure of the angle measuring device 15. In FIG. 4, the angle measuring device 15 captures the target wave signal separated and identified by the detection processing device 14 (step S1). The target wave signal (complex number) can be expressed as xAZ and xEL in each axial direction as shown in the following equation (1).

Figure 0006980570
Figure 0006980570

ここで、xをアンテナaからの目標波の信号(目標波信号)とし、xを、アンテナbからの目標波信号とし、xを、アンテナcからの目標波信号とする。 Here, x a is a target wave signal (target wave signal) from the antenna a, x b is a target wave signal from the antenna b, and x c is a target wave signal from the antenna c.

次に測角処理器15は、第1の測角処理を行う(ステップS2)。すなわち測角処理器15は、インターフェロメータ処理により、各軸方向ごとに目標波の到来方向を計算し、目標の測角値を計算する。インターフェロメータでは、次式(2)の関係から到来方向θを求めることができる。 Next, the angle measuring device 15 performs the first angle measuring processing (step S2). That is, the angle measuring device 15 calculates the arrival direction of the target wave for each axial direction by interferometer processing, and calculates the measured angle value of the target. In the interferometer, the arrival direction θ can be obtained from the relationship of the following equation (2).

Figure 0006980570
Figure 0006980570

ここで、φは2つのアンテナ間の受信信号位相差、dは2つのアンテナ素子間の間隔、λは受信信号の波長である。アンテナa、bを用いて測角する場合、または、アンテナa、cを用いて測角する場合、素子間隔はいずれもd=dとなる。 Here, φ is the phase difference of the received signal between the two antennas, d is the distance between the two antenna elements, and λ is the wavelength of the received signal. When measuring the angle using the antennas a and b, or when measuring the angle using the antennas a and c, the element spacing is d = d 0 .

次に測角処理器15は、素子間拡張処理を行う(ステップS3)。ここでは、測角処理器15は、先ず、xAZ、xELの相関行列RAZ、RELを次式(3)により求める。 Next, the angle measuring device 15 performs inter-element expansion processing (step S3). Here, angle measuring processor 15 first, x AZ, correlation matrix R AZ of x EL, obtained by following equation R EL (3).

Figure 0006980570
Figure 0006980570

式(3)におけるHは、複素共役転置を表す。ここで、Khatri−Rao積(KR積)の原理(例えば非特許文献1)から、次式(4)で示されるベクトルVAZ、VELを、各軸の仮想受信アンテナによる目標波信号とすることができる。すなわち、各軸あたりアンテナ素子の数が、元の2個から3個に拡張される。 H in equation (3) represents the complex conjugate transpose. Here, the principle of Khatri-Rao product (KR product) (e.g. Non-Patent Document 1), the vector V AZ represented by the following formula (4), the V EL, a target wave signal by a virtual receive antennas for each axis be able to. That is, the number of antenna elements per axis is expanded from the original two to three.

Figure 0006980570
Figure 0006980570

さらに、VAZ、VELを乗算して次式(5)を得る。 Further, VAZ and VEL are multiplied to obtain the following equation (5).

Figure 0006980570
Figure 0006980570

式(5)に示される3×3行列の各成分が、仮想アンテナの受信信号となる。 Each component of the 3 × 3 matrix represented by the equation (5) becomes a received signal of the virtual antenna.

図5は、実施形態に係わる拡張アレイ形成処理により得られる仮想的なアンテナ開口の一例を示す図である。式(5)はつまり、図5に示されるような9個の仮想アンテナ素子を持つ拡張アレイ(仮想受信アンテナ)が等価的に形成されることを示す。仮想アンテナ素子a〜iの位置は図5に示す通り、間隔dに対応しており、例えば仮想アンテナaと仮想アンテナcの間隔は2dとなる。従って拡張アレイのアンテナ開口は、実アレイとしての受信用アンテナ部11の開口よりも拡大される。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a virtual antenna opening obtained by the expansion array forming process according to the embodiment. Equation (5) indicates that an extended array (virtual receiving antenna) having nine virtual antenna elements as shown in FIG. 5 is equivalently formed. As shown in FIG. 5, the positions of the virtual antenna elements a to i correspond to the distance d 0 , and for example, the distance between the virtual antenna a and the virtual antenna c is 2 d 0 . Therefore, the antenna opening of the extended array is larger than the opening of the receiving antenna unit 11 as a real array.

これは、例えば非特許文献2に開示されるMIMO(Multi Input Multi Output)信号処理方式において、Nチャンネルの送信信号とMチャンネルの受信信号からN×Mの仮想アレイ信号を得る方式に相当する。通常のMIMOでは、送信して受信する信号について自動的に乗算演算が実施されるのに対し、実施形態では受信×受信の乗算演算を実施することに相当する。 This corresponds to, for example, in the MIMO (Multi Input Multi Output) signal processing method disclosed in Non-Patent Document 2, a method of obtaining an N × M virtual array signal from an N-channel transmission signal and an M-channel reception signal. In normal MIMO, a multiplication operation is automatically performed on a signal to be transmitted and received, whereas in the embodiment, it corresponds to performing a reception × reception multiplication operation.

次に、測角処理器15は、拡張アレイ(仮想受信アンテナ)を用いて、第2の測角処理を行う(ステップS4)。すなわち測角処理器15は、インターフェロメータ処理により、各軸方向ごとに目標波の到来方向を計算し、目標の目標角を計算する。例えば仮想アンテナaと仮想アンテナcのそれぞれの受信信号を用いると、素子間隔はd=2dと、ステップS2での第1の測角処理よりも広げることができる。 Next, the angle measuring device 15 performs the second angle measuring processing using the extended array (virtual receiving antenna) (step S4). That is, the angle measuring device 15 calculates the arrival direction of the target wave for each axial direction by interferometer processing, and calculates the target angle of the target. For example, when the received signals of the virtual antenna a and the virtual antenna c are used, the element spacing is d = 2d 0 , which is wider than the first angle measurement process in step S2.

式(2)の関係から、一定の波長および位相差であれば、2つのアンテナの間隔が広いほど到来方向の変化は小さくなる。すなわち、位相差に雑音による誤差が含まれても到来方向の誤差を小さくでき、精度が上がることになる。このように第1の実施形態によれば、仮想アンテナ形成のための演算処理により、ハードウェア上の素子間隔を変えずに測角精度を向上させることができる。 From the relationship of equation (2), if the wavelength and phase difference are constant, the wider the distance between the two antennas, the smaller the change in the arrival direction. That is, even if the phase difference includes an error due to noise, the error in the arrival direction can be reduced and the accuracy is improved. As described above, according to the first embodiment, it is possible to improve the angle measurement accuracy without changing the element spacing on the hardware by the arithmetic processing for forming the virtual antenna.

AZ軸については、素子間隔2dとなる仮想アンテナaとc、dとf、gとiを用いた計算により3つの解が得られる。これらは真値としては同じ値を持つものであるので、3つの解の平均をとる等で、精度を更に高めることができる。 The AZ axis, virtual antennas a and c, d and f, are three solutions by calculation using the g and i is obtained as the element spacing 2d 0. Since these have the same true value, the accuracy can be further improved by averaging the three solutions.

EL軸についても同様に、素子間隔2dとなる仮想アンテナaとg、bとh、cとiを用いた計算により3つの解を得て、これらの3つの解の平均をとる等で、精度を更に高めることができる。 Similarly, the EL axis, in such obtain virtual antennas a and g as the element spacing 2d 0, b and h, and three solutions by calculation using the c and i, taking the average of these three solutions, The accuracy can be further improved.

素子間隔が広がると、測角可能な範囲(アンビギュイティが発生しない範囲)が狭くなるが、ステップS2の処理により目標方向の大まかな値(測角値)を求めることができているので、その結果からアンビギュイティを回避することができる。なお、KR積の原理を用いると、複数の目標が含まれている場合に偽目標が発生することがある。しかしながら第1の実施形態では、KR積の原理を適用する前の段階で検出処理器14による分離・識別処理を実施している。従って、複数の目標がいる場合でも偽目標の発生の心配がない。 As the element spacing increases, the range that can be measured (the range where ambiguity does not occur) becomes narrower, but since the rough value (measured value) in the target direction can be obtained by the processing in step S2, it is possible to obtain a rough value (measured value). Ambiguity can be avoided from the result. If the principle of KR product is used, a false target may occur when a plurality of targets are included. However, in the first embodiment, the separation / identification process is performed by the detection processor 14 before applying the KR product principle. Therefore, even if there are multiple goals, there is no concern about the occurrence of false goals.

<効果>
以上述べたように第1の実施形態によれば、実アレイとしての受信用アンテナ部11のアンテナa、b、cからの素子信号から目標の測角値を掲載し、そののちに、拡張アレイ形成処理により拡張アレイを形成する。そして、既に計算された測角値によりアンビギュイティを排除し、そのうえで、拡張アレイの仮想アンテナの各素子信号から目標角を計算するようにした。このようにしたので、実アレイよりも開口を拡張した仮想アレイ信号に基づく測角処理を実施でき、実装スペースの制約下で精度の向上を図った目標検出装置および信号処理方法を提供することが可能になる。
<Effect>
As described above, according to the first embodiment, the target angle measurement values are posted from the element signals from the antennas a, b, and c of the receiving antenna unit 11 as a real array, and then the extended array is posted. An expansion array is formed by the formation process. Then, the ambiguity was eliminated by the already calculated angle measurement value, and then the target angle was calculated from each element signal of the virtual antenna of the extended array. Since this is done, it is possible to perform angle measurement processing based on a virtual array signal having an opening wider than that of a real array, and to provide a target detection device and a signal processing method with improved accuracy under the constraint of mounting space. It will be possible.

すなわち第1の実施形態によれば、飛行体のような、アンテナの実装スペースに制約のある環境においても、KR積の原理を用いた演算により、実際のアンテナ素子配置よりも広いアンテナ間隔の仮想アンテナを設定することができる、このように仮想アンテナ素子を増やすことで、ハードウェア規模を拡大することなしに、より高い精度で目標角を求めることが可能になる。 That is, according to the first embodiment, even in an environment where the mounting space of the antenna is limited, such as a flying object, a virtual antenna spacing wider than the actual antenna element arrangement is performed by calculation using the principle of KR product. Antennas can be set. By increasing the number of virtual antenna elements in this way, it is possible to obtain the target angle with higher accuracy without expanding the hardware scale.

[第2の実施形態]
図6は、受信用アンテナ部11の第1の実施形態の一例を示す図である。図3では各方向にそれぞれ2個のアンテナ素子を配列したが、これに限らず、図6に示されるように3個以上のアンテナ素子を並べてもよい。
[Second Embodiment]
FIG. 6 is a diagram showing an example of the first embodiment of the receiving antenna unit 11. In FIG. 3, two antenna elements are arranged in each direction, but the present invention is not limited to this, and three or more antenna elements may be arranged as shown in FIG.

図3との比較で例えばd=d+dとなる間隔(配置)であれば、狭い素子間隔となる素子を用意することで、アンビギュイティの発生することなしに測角可能な範囲を拡大することができる。 If the interval (arrangement) is, for example, d 0 = d 1 + d 2 in comparison with FIG. 3, by preparing an element having a narrow element interval, the angle can be measured without causing ambiguity. Can be expanded.

この時の各軸の相関行列Rxxおよび仮想アンテナの受信信号Vは、式(6)に示される。 The correlation matrix Rxx for each axis at this time and the received signal V of the virtual antenna are shown in the equation (6).

Figure 0006980570
Figure 0006980570

ここで、Nは各軸上に配列されたアンテナの素子数である。各素子の間隔は任意である。図6は、例としてN=3とした場合の素子配置に相当する。アンテナ素子を増やすことで、仮想アンテナを使った測角では同時に求まる測角値の数を増すことができる、従って精度をさらに上げることができる。これらのことから、第2の実施形態によっても、実装スペースの制約下で精度の向上を図った目標検出装置および信号処理方法を提供することが可能となる。 Here, N is the number of antenna elements arranged on each axis. The spacing between each element is arbitrary. FIG. 6 corresponds to the element arrangement when N = 3 as an example. By increasing the number of antenna elements, it is possible to increase the number of angle measurement values that can be obtained at the same time in angle measurement using a virtual antenna, and therefore the accuracy can be further improved. From these facts, it is possible to provide the target detection device and the signal processing method which improved the accuracy under the constraint of the mounting space also by the 2nd Embodiment.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示するものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

1…飛しょう体、2…誘導装置、2d…素子間隔、3…操舵装置、4…目標検出装置、5…目標追随装置、6…目標、11…受信用アンテナ部、12…受信器、13…A/D変換器、14…検出処理器、15…測角処理器、a〜i…仮想アンテナ素子。 1 ... Flying body, 2 ... Guidance device, 2d 0 ... Element spacing, 3 ... Steering device, 4 ... Target detection device, 5 ... Target tracking device, 6 ... Target, 11 ... Reception antenna unit, 12 ... Receiver, 13 ... A / D converter, 14 ... detection processor, 15 ... angle measuring device, a to i ... virtual antenna element.

Claims (8)

目標からの電波を捕捉する複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナと、
前記複数のアンテナ素子の各素子信号から前記目標の目標角を計算する測角処理部とを具備し、
前記測角処理部は、
前記各素子信号から前記目標の測角値を計算し、
前記各素子信号に基づく行列演算により、前記アレイアンテナよりも広い開口をなす複数の仮想アンテナ素子を含む仮想アレイを形成し、
前記測角値によりアンビギュイティを排除して、前記複数の仮想アンテナ素子の各素子信号から前記目標角を計算する、目標検出装置。
An array antenna equipped with multiple antenna elements that capture radio waves from the target,
It is provided with an angle measuring unit that calculates the target angle of the target from each element signal of the plurality of antenna elements.
The angle measuring unit is
The target angle measurement value is calculated from each element signal, and the target angle measurement value is calculated.
By matrix calculation based on each element signal, a virtual array including a plurality of virtual antenna elements having an opening wider than that of the array antenna is formed.
A target detection device that calculates the target angle from each element signal of the plurality of virtual antenna elements by eliminating ambiguity by the angle measurement value.
前記アレイアンテナは、第1の間隔で配列されるアンテナ素子群と、前記第1の間隔とは異なる第2の間隔で配列されるアンテナ素子群とを含む、請求項1に記載の目標検出装置。 The target detection device according to claim 1, wherein the array antenna includes an antenna element group arranged at a first interval and an antenna element group arranged at a second interval different from the first interval. .. さらに、前記仮想アレイを形成する処理の前に、前記複数のアンテナ素子の各素子信号から前記目標を識別する検出処理部を具備し、
前記測角処理部は、前記目標を識別後の前記各素子信号に基づく行列演算により前記仮想アレイを形成する、請求項1または2のいずれか1項に記載の目標検出装置。
Further, before the process of forming the virtual array, a detection processing unit for identifying the target from the element signals of the plurality of antenna elements is provided.
The target detection device according to claim 1 or 2, wherein the angle measuring unit forms the virtual array by a matrix operation based on each element signal after identifying the target.
前記測角処理部は、インターフェロメータ処理方式により前記測角値および前記目標角を計算する、請求項1に記載の目標検出装置。 The target detection device according to claim 1, wherein the angle measuring unit calculates the measured value and the target angle by an interferometer processing method. 目標からの電波を捕捉する複数のアンテナ素子を備えるアレイアンテナに接続されるプロセッサにより実行される信号処理方法であって、
前記プロセッサが、
前記複数のアンテナ素子の各素子信号から前記目標の測角値を計算し、
前記各素子信号に基づく行列演算により、前記アレイアンテナよりも広い開口をなす複数の仮想アンテナ素子を含む仮想アレイを形成し、
前記測角値によりアンビギュイティを排除して、前記複数の仮想アンテナ素子の各素子信号から前記目標の目標角を計算する、信号処理方法。
A signal processing method performed by a processor connected to an array antenna with multiple antenna elements to capture radio waves from a target.
The processor
The target angle measurement value is calculated from each element signal of the plurality of antenna elements.
By matrix calculation based on each element signal, a virtual array including a plurality of virtual antenna elements having an opening wider than that of the array antenna is formed.
A signal processing method for calculating a target angle of a target from each element signal of the plurality of virtual antenna elements by eliminating ambiguity by the angle measurement value.
前記アレイアンテナは、第1の間隔で配列されるアンテナ素子群と、前記第1の間隔とは異なる第2の間隔で配列されるアンテナ素子群とを含む、請求項5に記載の信号処理方法。 The signal processing method according to claim 5, wherein the array antenna includes an antenna element group arranged at a first interval and an antenna element group arranged at a second interval different from the first interval. .. 前記プロセッサは、前記仮想アレイを形成する処理の前に、前記複数のアンテナ素子の各素子信号から前記目標を識別し、
前記目標を識別後の前記各素子信号に基づく行列演算により前記仮想アレイを形成する、請求項5または6のいずれか1項に記載の信号処理方法。
The processor identifies the target from each element signal of the plurality of antenna elements before the process of forming the virtual array.
The signal processing method according to any one of claims 5 or 6, wherein the virtual array is formed by a matrix operation based on each element signal after the target is identified.
前記プロセッサは、インターフェロメータ処理方式により前記測角値および前記目標角を計算する、請求項5に記載の信号処理方法。 The signal processing method according to claim 5, wherein the processor calculates the measured angle value and the target angle by an interferometer processing method.
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