JPH0262023B2 - - Google Patents
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- JPH0262023B2 JPH0262023B2 JP59103656A JP10365684A JPH0262023B2 JP H0262023 B2 JPH0262023 B2 JP H0262023B2 JP 59103656 A JP59103656 A JP 59103656A JP 10365684 A JP10365684 A JP 10365684A JP H0262023 B2 JPH0262023 B2 JP H0262023B2
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- Japan
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- fan
- flying object
- shaped antenna
- antennas
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
- G01S1/08—Systems for determining direction or position line
- G01S1/42—Conical-scan beacons transmitting signals which indicate at a mobile receiver any displacement of the receiver from the conical-scan axis, e.g. for "beam-riding" missile control
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/424—Stacked beam radar
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は、インタフエロメータ方式を利用して
互いに交叉する複数の扇形アンテナローブを形成
し、それらの扇形アンテナローブを通過する飛行
機、ロケツト、砲弾等の飛翔体を検出して、その
飛翔体の航跡を推定する飛翔体航跡推定方式に関
するものである。
互いに交叉する複数の扇形アンテナローブを形成
し、それらの扇形アンテナローブを通過する飛行
機、ロケツト、砲弾等の飛翔体を検出して、その
飛翔体の航跡を推定する飛翔体航跡推定方式に関
するものである。
従来技術と問題点
飛行機等の飛翔体をレーダにより検出すること
は周知であり、表示画面上で輝点の移動により飛
翔体の移動方向を観測することができる。又迫撃
砲等の位置を推定する為に、対迫撃砲レーダが知
られている。これは、ペンシルビームを高速で掃
引して偏平な扇形覆域を相互に間隔をおいて２〜
３個空間に形成し、発射地点が山影等により不明
な場合でも、上空に向かつて発射された砲弾が扇
形覆域を通過するので、その通過時点で発生した
反射波を受信検出して、ペンシルビームの掃引の
時間関係により砲弾の通過点座標を求め、その座
標情報から弾道曲線を推定し、その弾道曲線から
山影等に隠れている砲弾の発射点を推定するもの
である。
は周知であり、表示画面上で輝点の移動により飛
翔体の移動方向を観測することができる。又迫撃
砲等の位置を推定する為に、対迫撃砲レーダが知
られている。これは、ペンシルビームを高速で掃
引して偏平な扇形覆域を相互に間隔をおいて２〜
３個空間に形成し、発射地点が山影等により不明
な場合でも、上空に向かつて発射された砲弾が扇
形覆域を通過するので、その通過時点で発生した
反射波を受信検出して、ペンシルビームの掃引の
時間関係により砲弾の通過点座標を求め、その座
標情報から弾道曲線を推定し、その弾道曲線から
山影等に隠れている砲弾の発射点を推定するもの
である。
しかし、ペンシルビームによつて形成される扇
形覆域は２〜３個であるから、座標情報も２〜３
個となり、この少ない座標情報から弾道曲線を精
度良く求めることは困難である。又ペンシルビー
ムを高速掃引する為の構成は複雑となり、扇形覆
域を更に多くして弾道曲線の精度を向上させるこ
とは不可能に近いものであつた。従つて、高精度
な砲弾の発射位置の推定は困難であつた。
形覆域は２〜３個であるから、座標情報も２〜３
個となり、この少ない座標情報から弾道曲線を精
度良く求めることは困難である。又ペンシルビー
ムを高速掃引する為の構成は複雑となり、扇形覆
域を更に多くして弾道曲線の精度を向上させるこ
とは不可能に近いものであつた。従つて、高精度
な砲弾の発射位置の推定は困難であつた。
発明の目的
本発明は、飛翔体の航跡を簡単な構成により精
度良く推定できるようにすることを目的とするも
のである。
度良く推定できるようにすることを目的とするも
のである。
本発明は、前記目的を達成する為、インタフエ
ロメータ方式による複数の扇形アンテナローブを
互いに交叉させるようにそれぞれ所要の傾斜角で
配置した複数組のアンテナと、該アンテナにより
前記扇形アンテナローブを通過した飛翔体の反射
波を受信して飛翔体の前記扇形アンテナローブの
通過座標情報を求める信号処理部と、該信号処理
部からの座標情報をもとに三次元座標情報を形成
して前記飛翔体の航跡を推定処理する航跡推定部
とを備え、前記扇形アンテナロープ数に対応する
数の前記座標情報により前記飛翔体の航跡を推定
するものであり、インタフエロメータ方式のアン
テナを少なくとも２組設けることにより、飛翔体
の座標情報数を多くして、高精度で飛翔体の航跡
を推定することが可能となるものである。以下実
施例について詳細に説明する。
ロメータ方式による複数の扇形アンテナローブを
互いに交叉させるようにそれぞれ所要の傾斜角で
配置した複数組のアンテナと、該アンテナにより
前記扇形アンテナローブを通過した飛翔体の反射
波を受信して飛翔体の前記扇形アンテナローブの
通過座標情報を求める信号処理部と、該信号処理
部からの座標情報をもとに三次元座標情報を形成
して前記飛翔体の航跡を推定処理する航跡推定部
とを備え、前記扇形アンテナロープ数に対応する
数の前記座標情報により前記飛翔体の航跡を推定
するものであり、インタフエロメータ方式のアン
テナを少なくとも２組設けることにより、飛翔体
の座標情報数を多くして、高精度で飛翔体の航跡
を推定することが可能となるものである。以下実
施例について詳細に説明する。
発明の実施例
第１図は、本発明の実施例の要部ブロツク図で
あり、１，２は一方のインタフエロメータ方式の
アンテナ、１１，１２は他方のインタフエロメー
タ方式のアンテナ、３，１３は分岐結合器、４，
１４は送信と受信の信号を分離するサーキユレー
タ、５，１５は送信部、６，１６は変調部、７，
１７は受信部、８，１８は信号処理部、９は航跡
推定部、１０はブラウン管等からなる表示部であ
る。
あり、１，２は一方のインタフエロメータ方式の
アンテナ、１１，１２は他方のインタフエロメー
タ方式のアンテナ、３，１３は分岐結合器、４，
１４は送信と受信の信号を分離するサーキユレー
タ、５，１５は送信部、６，１６は変調部、７，
１７は受信部、８，１８は信号処理部、９は航跡
推定部、１０はブラウン管等からなる表示部であ
る。
第２図は、アンテナ１，２，１１，１２の配置
の概略説明図であり、アンテナ１，２は間隔Ｄを
おいて垂直方向に配置され、アンテナ１１，１２
はアンテナ１，２の支柱に対して角度θで傾斜し
た支柱に間隔Ｄをおいて配置されている。それに
より、一方のアンテナ１，２によつて水平面では
広く且つ垂直面では狭い偏平な扇形アンテナロー
ブが複数個相互に間隔をおいて形成され、他方の
アンテナ１１，１２によつて、一方のアンテナ
１，２による扇形アンテナローブに対して角度θ
傾斜した複数の扇形アンテナローブが相互に間隔
をおて形成される。なお、一方のアンテナ１，２
の間隔と他方のアンテナ１１，１２の間隔とを異
なるようにすることも可能である。
の概略説明図であり、アンテナ１，２は間隔Ｄを
おいて垂直方向に配置され、アンテナ１１，１２
はアンテナ１，２の支柱に対して角度θで傾斜し
た支柱に間隔Ｄをおいて配置されている。それに
より、一方のアンテナ１，２によつて水平面では
広く且つ垂直面では狭い偏平な扇形アンテナロー
ブが複数個相互に間隔をおいて形成され、他方の
アンテナ１１，１２によつて、一方のアンテナ
１，２による扇形アンテナローブに対して角度θ
傾斜した複数の扇形アンテナローブが相互に間隔
をおて形成される。なお、一方のアンテナ１，２
の間隔と他方のアンテナ１１，１２の間隔とを異
なるようにすることも可能である。
アンテナ１，２及び１１，１２の間隔Ｄは、電
波の波長をλとすると、ほぼ20λに選定すること
ができる。間隔Ｄと波長λとの関係により扇形ア
ンテナローブの相互の間隔が定まるものであり、
λ／Ｄ〔ラジアル〕の角度間隔となる。又傾斜角
度θは、アンテナ１，２による扇形アンテナロー
ブと、アンテナ１１，１２による扇形アンテナロ
ーブとの交叉角を決めるもので、航跡を推定する
べき飛翔体の種類等に応じて選定されるものであ
る。
波の波長をλとすると、ほぼ20λに選定すること
ができる。間隔Ｄと波長λとの関係により扇形ア
ンテナローブの相互の間隔が定まるものであり、
λ／Ｄ〔ラジアル〕の角度間隔となる。又傾斜角
度θは、アンテナ１，２による扇形アンテナロー
ブと、アンテナ１１，１２による扇形アンテナロ
ーブとの交叉角を決めるもので、航跡を推定する
べき飛翔体の種類等に応じて選定されるものであ
る。
第３図は、真横からみた扇形アンテナローブ・
パターンの一例を示すものであり、偏平な扇形の
アンテナロープがアンテナから放射状に一定の角
度間隔をおいて形成されている。又第４図は、ア
ンテナ１，２による扇形アンテナローブＡと、ア
ンテナ１１，１２による扇形アンテナローブＢと
が交叉していることを示すものである。各扇形ア
ンテナローブの中心線で交叉するようにすること
が望ましいが、必ずしも中心線で交叉させる必要
はない。
パターンの一例を示すものであり、偏平な扇形の
アンテナロープがアンテナから放射状に一定の角
度間隔をおいて形成されている。又第４図は、ア
ンテナ１，２による扇形アンテナローブＡと、ア
ンテナ１１，１２による扇形アンテナローブＢと
が交叉していることを示すものである。各扇形ア
ンテナローブの中心線で交叉するようにすること
が望ましいが、必ずしも中心線で交叉させる必要
はない。
アンテナ１，２，１１，１２をホーンアンテナ
とし、垂直面の開口角を約25゜、水平面の開口角
を約60゜とすると、波長10mmの場合のホーンの軸
方向の長さは約20λ即ち200mmとなり、開口部の
垂直方向の長さは、約200mmとなる。又25゜の仰角
範囲内に20個の扇形アンテナローブを形成する場
合は、 25゜／20＝360゜／2π×10／Ｄ となり、Ｄ≒460〔mm〕となる。従つて、ホーンア
ンテナの開口面の垂直方向寸法200mmに比較して
大きい間隔Ｄとなるので、給電点を垂直方向に間
隔をおいて配列することが可能となるものであ
る。
とし、垂直面の開口角を約25゜、水平面の開口角
を約60゜とすると、波長10mmの場合のホーンの軸
方向の長さは約20λ即ち200mmとなり、開口部の
垂直方向の長さは、約200mmとなる。又25゜の仰角
範囲内に20個の扇形アンテナローブを形成する場
合は、 25゜／20＝360゜／2π×10／Ｄ となり、Ｄ≒460〔mm〕となる。従つて、ホーンア
ンテナの開口面の垂直方向寸法200mmに比較して
大きい間隔Ｄとなるので、給電点を垂直方向に間
隔をおいて配列することが可能となるものであ
る。
第３図に於いて、扇形アンテナローブに対して
鎖線で示すように飛翔体が飛行した場合は、各扇
形アンテナローブを飛翔体が通過した時の反射波
をアンテナ１，２，１１，１２が受信することに
なる。アンテナ１，２で受信した信号は、分岐結
合器３とサーキユレータ４とを介して受信部７に
加えられ、反射波のみを増幅して信号処理部８に
加える。又アンテナ１１，１２で受信した信号に
ついても同様に、分岐結合器１３とサーキユレー
タ１４とを介して受信部１７に加えられ、反射波
のみを増幅して信号処理部１８に加える。
鎖線で示すように飛翔体が飛行した場合は、各扇
形アンテナローブを飛翔体が通過した時の反射波
をアンテナ１，２，１１，１２が受信することに
なる。アンテナ１，２で受信した信号は、分岐結
合器３とサーキユレータ４とを介して受信部７に
加えられ、反射波のみを増幅して信号処理部８に
加える。又アンテナ１１，１２で受信した信号に
ついても同様に、分岐結合器１３とサーキユレー
タ１４とを介して受信部１７に加えられ、反射波
のみを増幅して信号処理部１８に加える。
信号処理部８，１８では、扇形アンテナローブ
間の間隔と受信信号との関係により飛翔体が扇形
アンテナローブを通過した座標情報を求め、航跡
推定部９へ転送する。航跡推定部９では、２組の
座標情報から三次元座標情報を求めて、飛翔体の
航跡を推定するものである。
間の間隔と受信信号との関係により飛翔体が扇形
アンテナローブを通過した座標情報を求め、航跡
推定部９へ転送する。航跡推定部９では、２組の
座標情報から三次元座標情報を求めて、飛翔体の
航跡を推定するものである。
第３図に於いて、鎖線で示すように飛翔体が扇
形アンテナローブを通過した場合、アンテナ１，
２による扇形アンテナローブAi（ｉ＝１，２，３
…ｎ）を、第５図のａに示すように通過し、アン
テナ１１，１２による扇形アンテナローブBj（ｊ
＝１，２，３，…ｍ）を、第５図のｂに示すよう
に通過することになる。即ち、扇形アンテナロー
ブAiに於いては、Pi点を飛翔体が通過し、この
扇形アンテナローブAiに対して、角度θ傾斜し
て交叉する扇形アンテナローブBjに於いては、
QJ点を飛翔体が通過することになる。即ち、こ
の場合の飛翔体は、地上等から上昇するものであ
り、従つて、最下段の扇形アンテナローブA1か
ら順にA2，A3…を通過し、同様に最下段の扇形
アンテナローブB1から順にB2，B3，…を通過す
ることになり、扇形アンテナローブAi，Bjのそ
れぞれについての最初の受信信号は、それぞれ最
下段の扇形アンテナローブA1，B1による信号と
見做すことができ、この受信信号を基にして、そ
れ以後の受信信号と扇形アンテナローブAi，Bj
との関係が判るから、前述のように、飛翔体の上
昇過程の軌跡を求めることができる。
形アンテナローブを通過した場合、アンテナ１，
２による扇形アンテナローブAi（ｉ＝１，２，３
…ｎ）を、第５図のａに示すように通過し、アン
テナ１１，１２による扇形アンテナローブBj（ｊ
＝１，２，３，…ｍ）を、第５図のｂに示すよう
に通過することになる。即ち、扇形アンテナロー
ブAiに於いては、Pi点を飛翔体が通過し、この
扇形アンテナローブAiに対して、角度θ傾斜し
て交叉する扇形アンテナローブBjに於いては、
QJ点を飛翔体が通過することになる。即ち、こ
の場合の飛翔体は、地上等から上昇するものであ
り、従つて、最下段の扇形アンテナローブA1か
ら順にA2，A3…を通過し、同様に最下段の扇形
アンテナローブB1から順にB2，B3，…を通過す
ることになり、扇形アンテナローブAi，Bjのそ
れぞれについての最初の受信信号は、それぞれ最
下段の扇形アンテナローブA1，B1による信号と
見做すことができ、この受信信号を基にして、そ
れ以後の受信信号と扇形アンテナローブAi，Bj
との関係が判るから、前述のように、飛翔体の上
昇過程の軌跡を求めることができる。
第６図のａは送信パルスの一例を示し、送信部
５，１５からサーキユレータ４，１４及び分岐結
合器３，１３を介してアンテナ１，２及び１１，
１２にパルス信号が送られて、交叉された扇形ア
ンテナローブAi，Bjが形成される。又ｂは扇形
アンテナローブAiの飛翔体通過点Piに対応する
アンテナ１，２の受信信号、又ｃは扇形アンテナ
ローブBjの飛翔体通過点Qjに対応するアンテナ
１１，１２の受信信号の一例を示す。即ち、扇形
アンテナローブAiに於いては、直角に近い角度
で飛翔体が通過するので、通過点Piの間隔は狭く
なり、又扇形アンテナローブBjに於いては、大
きな角度で飛翔体が通過するので、通過点Qjの
間隔は広くなる。従つて、アンテナ１，２の受信
信号の時間間隔Δiaはｂに示すように短く、又ア
ンテナ１１，１２の受信信号の時間間隔Δjbはｃ
に示すように長くなる。なおTia，Tjb＝（ｉ，ｊ
＝１，２，３，…）は通過時刻を示す。又扇形ア
ンテナローブAi，Bjのそれぞれのロープ内のア
ンテナ利得は、通常のアンテナと同様に各ロープ
の中心線上に於いて最も高く、中心線から外れる
に従つて低下するものであり、それによつて、通
過点Pi，Qjに於ける受信信号は、ｂ，Ｃに示す
ように、レベルの高いパルス（各ローブの中心線
上に相当）と、その両側のレベルの低いパルスと
からなる場合を示している。例えば、通過点P1
に於いては、扇形アンテナローブA1を飛翔体が
通過する際に受信される信号を表し、通過点Ｐ２
に於いては、扇形アンテナローブA2を飛翔体が
通過する際に受信される信号を表している。同様
に、通過点Ｑ１に於いては、扇形アンテナローブ
B1を飛翔体が通過する際に受信される信号を表
し、通過点Ｑ２に於いては、扇形アンテナローブ
B2を飛翔体が通過する際に受信される信号を表
している。
５，１５からサーキユレータ４，１４及び分岐結
合器３，１３を介してアンテナ１，２及び１１，
１２にパルス信号が送られて、交叉された扇形ア
ンテナローブAi，Bjが形成される。又ｂは扇形
アンテナローブAiの飛翔体通過点Piに対応する
アンテナ１，２の受信信号、又ｃは扇形アンテナ
ローブBjの飛翔体通過点Qjに対応するアンテナ
１１，１２の受信信号の一例を示す。即ち、扇形
アンテナローブAiに於いては、直角に近い角度
で飛翔体が通過するので、通過点Piの間隔は狭く
なり、又扇形アンテナローブBjに於いては、大
きな角度で飛翔体が通過するので、通過点Qjの
間隔は広くなる。従つて、アンテナ１，２の受信
信号の時間間隔Δiaはｂに示すように短く、又ア
ンテナ１１，１２の受信信号の時間間隔Δjbはｃ
に示すように長くなる。なおTia，Tjb＝（ｉ，ｊ
＝１，２，３，…）は通過時刻を示す。又扇形ア
ンテナローブAi，Bjのそれぞれのロープ内のア
ンテナ利得は、通常のアンテナと同様に各ロープ
の中心線上に於いて最も高く、中心線から外れる
に従つて低下するものであり、それによつて、通
過点Pi，Qjに於ける受信信号は、ｂ，Ｃに示す
ように、レベルの高いパルス（各ローブの中心線
上に相当）と、その両側のレベルの低いパルスと
からなる場合を示している。例えば、通過点P1
に於いては、扇形アンテナローブA1を飛翔体が
通過する際に受信される信号を表し、通過点Ｐ２
に於いては、扇形アンテナローブA2を飛翔体が
通過する際に受信される信号を表している。同様
に、通過点Ｑ１に於いては、扇形アンテナローブ
B1を飛翔体が通過する際に受信される信号を表
し、通過点Ｑ２に於いては、扇形アンテナローブ
B2を飛翔体が通過する際に受信される信号を表
している。
前述の通過点Pi，Qjに対応する第６図のｂ，
ｃの受信信号は、時刻t0の送信パルスを時刻t1で
受信した場合を示し、通過点までの往復時間ｔ
は、ｔ÷t1−t0となる。この受信信号は時系列信
号となるから、アンテナシステムを原点とした各
通過点Pi，Qjの距離を求めることができる。こ
れは通常のレーダシステムに於いて周知のことで
ある。即ち、或る扇形アンテナローブA1上で、
時刻t0に送信パルスがアンテナから放射された後
の時刻t1に反射波を受信したとすると、光速をｃ
とした時、アンテナ位置を原点として r1＝1/
２・（t1−t0）・ｃの半径の円弧上に通過点P1が存
在することになる。又水平面に対する扇形アンテ
ナローブの角度φ1は予め判るので、通過点P1の
座標は、水平面に対して角度φ1の面上の原点か
ら半径r1の円弧上にあることが判る。
ｃの受信信号は、時刻t0の送信パルスを時刻t1で
受信した場合を示し、通過点までの往復時間ｔ
は、ｔ÷t1−t0となる。この受信信号は時系列信
号となるから、アンテナシステムを原点とした各
通過点Pi，Qjの距離を求めることができる。こ
れは通常のレーダシステムに於いて周知のことで
ある。即ち、或る扇形アンテナローブA1上で、
時刻t0に送信パルスがアンテナから放射された後
の時刻t1に反射波を受信したとすると、光速をｃ
とした時、アンテナ位置を原点として r1＝1/
２・（t1−t0）・ｃの半径の円弧上に通過点P1が存
在することになる。又水平面に対する扇形アンテ
ナローブの角度φ1は予め判るので、通過点P1の
座標は、水平面に対して角度φ1の面上の原点か
ら半径r1の円弧上にあることが判る。
前述と同様に、ｉ番目の扇形アンテナローブに
於ける通過点は、反射波を時刻tiに受信したとす
ると、1/2・（ti−t0）・ｃの半径riの円弧上であり、
アンテナ１，２による扇形アンテナローブAiに
於ける通過点Piの半径riaと仰角φia、又アンテナ
１１，１２による扇形アンテナローブBjに於け
る通過点Qjの半径ribと仰角φibとを求めることが
できるものであり、扇形アンテナローブAi，Bj
の交叉角θを含むこれらの情報から各通過点Pi，
Qjの三次元座標を求めることができる。又各通
過点Pi，Qj間の距離と時間とにより飛翔体の速
度を求めることができる。そして、飛翔体の通過
点の三次元座標と速度とにより、飛翔体の航跡を
推定することができ、対迫撃砲レーダとして使用
した場合には、弾道曲線から発射地点を容易に推
定することが可能となる。
於ける通過点は、反射波を時刻tiに受信したとす
ると、1/2・（ti−t0）・ｃの半径riの円弧上であり、
アンテナ１，２による扇形アンテナローブAiに
於ける通過点Piの半径riaと仰角φia、又アンテナ
１１，１２による扇形アンテナローブBjに於け
る通過点Qjの半径ribと仰角φibとを求めることが
できるものであり、扇形アンテナローブAi，Bj
の交叉角θを含むこれらの情報から各通過点Pi，
Qjの三次元座標を求めることができる。又各通
過点Pi，Qj間の距離と時間とにより飛翔体の速
度を求めることができる。そして、飛翔体の通過
点の三次元座標と速度とにより、飛翔体の航跡を
推定することができ、対迫撃砲レーダとして使用
した場合には、弾道曲線から発射地点を容易に推
定することが可能となる。
このような三次元座標により航跡を求める演算
を航跡推定部９に於いて行うものであり、カルマ
ンフイルタ（Kalman filter）技術を用いて推定
を行うことができる。このカルマンフイルタ技術
は、人工衛星の軌道追跡等に利用されており、人
力する信号数を多くすることにより、フイルタ出
力精度を理的なレベルに近づけることができる。
前述の実施例に於いては、扇形アンテナローブ数
を例えば、角度25゜の範囲内に約20個形成するこ
とができるので、三次元座標数を容易に20個とす
るこができ、カルマンフイルタ技術による航跡推
定精度を充分な値とすることが可能となる。
を航跡推定部９に於いて行うものであり、カルマ
ンフイルタ（Kalman filter）技術を用いて推定
を行うことができる。このカルマンフイルタ技術
は、人工衛星の軌道追跡等に利用されており、人
力する信号数を多くすることにより、フイルタ出
力精度を理的なレベルに近づけることができる。
前述の実施例に於いては、扇形アンテナローブ数
を例えば、角度25゜の範囲内に約20個形成するこ
とができるので、三次元座標数を容易に20個とす
るこができ、カルマンフイルタ技術による航跡推
定精度を充分な値とすることが可能となる。
航跡推定部９に於いて求めた飛翔体の推定航跡
を表示部１０に表示させることができる。このよ
うな表示制御は従来周知の技術を使用することが
可能である。
を表示部１０に表示させることができる。このよ
うな表示制御は従来周知の技術を使用することが
可能である。
第７図は、前述の航跡推定部９の説明図であ
り、電子計算機により精成され、このプログラム
は三つの主要機能である(1)三次元座標算定アルゴ
リズム、(2)カルマンフイルタ・アルゴリズム、(3)
発射点算定アルゴリズム及び表示処理プログラム
から構成されている。
り、電子計算機により精成され、このプログラム
は三つの主要機能である(1)三次元座標算定アルゴ
リズム、(2)カルマンフイルタ・アルゴリズム、(3)
発射点算定アルゴリズム及び表示処理プログラム
から構成されている。
三次元座標算定アルゴリズム(1)は、信号処理部
８，１０が出力するデータ〔（ria，φia及び最下端
の扇形アンテナローブを始点として測定した当該
ローブの通過時刻Tia）及び（rjb，φjbTib）〕と、
２組のアンテナの交叉角θから水平面と鉛直線で
適当に設定され三次元直交座標系に於けるPiの座
標を算出する。その演算手順を作図的に説明する
と、 扇形アンテナローブAi上の円弧riaを水平面
へ垂直に射影する。
８，１０が出力するデータ〔（ria，φia及び最下端
の扇形アンテナローブを始点として測定した当該
ローブの通過時刻Tia）及び（rjb，φjbTib）〕と、
２組のアンテナの交叉角θから水平面と鉛直線で
適当に設定され三次元直交座標系に於けるPiの座
標を算出する。その演算手順を作図的に説明する
と、 扇形アンテナローブAi上の円弧riaを水平面
へ垂直に射影する。
Tiaに最も近いTjbに対応する扇形アンテナ
ローブBj上の円弧ribと、次にTiaに近いTj+1b
（或いはTj-1b（或いはTj-1b）のBj+ 1（或いは
Bj-1）の円弧rj+1b（或いはrj-1bを同じ水平面へ
垂直に射影する。
ローブBj上の円弧ribと、次にTiaに近いTj+1b
（或いはTj-1b（或いはTj-1b）のBj+ 1（或いは
Bj-1）の円弧rj+1b（或いはrj-1bを同じ水平面へ
垂直に射影する。
前記）で求まる二つの曲線の間に通過時刻
Tiaと等しい通過時刻が得られるであろう仮想
の扇形アンテナローブBj系ローブ上の円弧射
影に相当する曲線を内挿する。
Tiaと等しい通過時刻が得られるであろう仮想
の扇形アンテナローブBj系ローブ上の円弧射
影に相当する曲線を内挿する。
前記）の曲線と前記）の曲線との交点の
座標がPiの水平面の二次元座標を与える。この
交点と前記）の曲線までの最短距離が３番目
の座標値を与える。
座標がPiの水平面の二次元座標を与える。この
交点と前記）の曲線までの最短距離が３番目
の座標値を与える。
前記）から）の手順をｉ＝１からｎまで
繰り返し行うことにより、Piの三次元座標が求
まる。
繰り返し行うことにより、Piの三次元座標が求
まる。
又カルマンフイルタ・アルゴリズム(2)は、前述
の処理ステツプで求められた通過点Piの三次元座
標とその通過時刻Tiaとから、風、空気密度等の
変化の影響による飛翔体自身の運動変化と、測定
レーダ系及び前述の三次元座標算定過程の総合誤
差を、その自乗平均値が最小となるように、航跡
推定を行う。例えば、地上から発射された砲弾の
弾道から発射地点を推定する場合についてその機
能を説明すると、時刻Tkに於ける砲弾の水平面
からの高さをxk、垂直方向の速度xk′，垂直方向
の加速度をxk″とし、ベクトル表示を用いて、 X〓k＝xk xk′ xk″ …(1) とすると、この弾道推定システムは、 yk＝〔100〕X〓k＝＋ω …(3) と表される。ここに、 Δk＝Tk+1−Tk yk＝ステツプ(1)で求められた時刻Tkに於ける
砲弾の高さの観測値、 ｕ＝風、空気の密度等の変化による砲弾の高さ
方向の加速度、 ω＝観測レーダ系からステツプ(1)までの観測誤
差、 を示すものである。
の処理ステツプで求められた通過点Piの三次元座
標とその通過時刻Tiaとから、風、空気密度等の
変化の影響による飛翔体自身の運動変化と、測定
レーダ系及び前述の三次元座標算定過程の総合誤
差を、その自乗平均値が最小となるように、航跡
推定を行う。例えば、地上から発射された砲弾の
弾道から発射地点を推定する場合についてその機
能を説明すると、時刻Tkに於ける砲弾の水平面
からの高さをxk、垂直方向の速度xk′，垂直方向
の加速度をxk″とし、ベクトル表示を用いて、 X〓k＝xk xk′ xk″ …(1) とすると、この弾道推定システムは、 yk＝〔100〕X〓k＝＋ω …(3) と表される。ここに、 Δk＝Tk+1−Tk yk＝ステツプ(1)で求められた時刻Tkに於ける
砲弾の高さの観測値、 ｕ＝風、空気の密度等の変化による砲弾の高さ
方向の加速度、 ω＝観測レーダ系からステツプ(1)までの観測誤
差、 を示すものである。
カルマンフイルタ理論（例えば「カルマン・フ
イルター」有本卓著、産業図書（1977）発行を参
照）によれば、観測値y1，y2，…ykを得たときの
Xj（ｊ＜ｋ）の最適スムージング解X^jkは、時間
に関し逆向きの漸化式 X^jk＝X^j＋PJAjMJ+1（X^j+1 k−AjX^j−Ｂ）
…(4) によつて算出することができる。ここで、 Xj＝観測値y1，y2，…ykを得た時最適フイルタ
リングの賛定値であり、その算定式は前述の文献
等にも示されているアルゴリズムで詳細な説明は
省略する。
イルター」有本卓著、産業図書（1977）発行を参
照）によれば、観測値y1，y2，…ykを得たときの
Xj（ｊ＜ｋ）の最適スムージング解X^jkは、時間
に関し逆向きの漸化式 X^jk＝X^j＋PJAjMJ+1（X^j+1 k−AjX^j−Ｂ）
…(4) によつて算出することができる。ここで、 Xj＝観測値y1，y2，…ykを得た時最適フイルタ
リングの賛定値であり、その算定式は前述の文献
等にも示されているアルゴリズムで詳細な説明は
省略する。
Ｂ＝ ０
０
１
Pj＝（M-1 j＋C′W-1C-1）
MJ+1＝AjPjAj′＋BUB′
Ｃ＝〔100〕
Ｕ＝（ｕ−）の自乗平均値で、この場合は弾
道、弾種等で実験的に決められるスカラー量、 Ｗ＝（ｗ−）の自乗平均値で観測システムに
固有なスカラー量であり、設計で定まる一定値、 ＝ｕの平均値で実験的に決められるスカラー
量、 ＝ｗの平均値で設計で定まる一定値、 前述のように、カルマンフイルタ・アルゴリズ
ムを用い、アンテナロープを砲弾が貫通した数に
等しい個数の観測値からシステム雑音の影響を低
減した砲弾の鉛直方向の位置、速度、加速度が算
定できる。
道、弾種等で実験的に決められるスカラー量、 Ｗ＝（ｗ−）の自乗平均値で観測システムに
固有なスカラー量であり、設計で定まる一定値、 ＝ｕの平均値で実験的に決められるスカラー
量、 ＝ｗの平均値で設計で定まる一定値、 前述のように、カルマンフイルタ・アルゴリズ
ムを用い、アンテナロープを砲弾が貫通した数に
等しい個数の観測値からシステム雑音の影響を低
減した砲弾の鉛直方向の位置、速度、加速度が算
定できる。
水平方向の位置、速度、加速度についも同様な
アルゴリズムを用いて算定することができるもの
である。
アルゴリズムを用いて算定することができるもの
である。
発射点算定アルゴリズム及び表示処理プログラ
ム(3)は、前記(1)，(2)のステツプで求まつた扇形ア
ンテナローブ最下端の通過点Piに於ける垂直、水
平方向の位置、速度、加速度から、砲弾等の飛翔
体の水平面に対する通過角度、通過速度、通過加
速度を算定し、これらのデータと関連地形データ
とを用いて、外挿演算により発射点を決定する。
又以上算定した総てのデータを適当な表示様式に
変換して、オペレータに表示する為の処理を行
い、表示部１０に出力する。
ム(3)は、前記(1)，(2)のステツプで求まつた扇形ア
ンテナローブ最下端の通過点Piに於ける垂直、水
平方向の位置、速度、加速度から、砲弾等の飛翔
体の水平面に対する通過角度、通過速度、通過加
速度を算定し、これらのデータと関連地形データ
とを用いて、外挿演算により発射点を決定する。
又以上算定した総てのデータを適当な表示様式に
変換して、オペレータに表示する為の処理を行
い、表示部１０に出力する。
発明の効果
以上説明したように、本発明は、インタフエロ
メータ方式による複数の扇形アンテナローブAi，
Bjを互いに交叉させるように所要の傾斜角θで
複数組のアンテナ１，２及び１１，１２を配置
し、扇形アンテナローブAi，Bjを通過した飛翔
体を検出して、信号処理部８，１８に於いて通過
点Pi，Qjの座標を求め、航跡推定部９に於いて
三次元座標を求めて、飛翔体の航跡を推定するも
のであり、多数の扇形アンテナローブを形成する
ことが可能となるので、飛翔体の通過点を多数検
出することができ、これにより航跡推定精度を向
上させることができる。又飛翔体の通過点情報を
多数得ることができるので、カルマンフイルタ技
術により精度の良い航跡推定を行わせることがで
きる利点がある。又アンテナシステムは比較的簡
単であり、且つ小型化できるので、可搬型とする
ことも可能である。従つて、飛行機やロケツト或
いは各種の砲弾の航跡推定に適用して、高精度な
航跡推定を行わせることができる。
メータ方式による複数の扇形アンテナローブAi，
Bjを互いに交叉させるように所要の傾斜角θで
複数組のアンテナ１，２及び１１，１２を配置
し、扇形アンテナローブAi，Bjを通過した飛翔
体を検出して、信号処理部８，１８に於いて通過
点Pi，Qjの座標を求め、航跡推定部９に於いて
三次元座標を求めて、飛翔体の航跡を推定するも
のであり、多数の扇形アンテナローブを形成する
ことが可能となるので、飛翔体の通過点を多数検
出することができ、これにより航跡推定精度を向
上させることができる。又飛翔体の通過点情報を
多数得ることができるので、カルマンフイルタ技
術により精度の良い航跡推定を行わせることがで
きる利点がある。又アンテナシステムは比較的簡
単であり、且つ小型化できるので、可搬型とする
ことも可能である。従つて、飛行機やロケツト或
いは各種の砲弾の航跡推定に適用して、高精度な
航跡推定を行わせることができる。
第１図は本発明の実施例の要部ブロツク図、第
２図はアンテナの概略説明図、第３図は扇形アン
テナローブの説明図、第４図は交叉した扇形アン
テナローブの説明図、第５図は扇形アンテナロー
ブの飛翔体通過点の説明図、第６図は送信パルス
と受信パルスとの説明図、第７図は航跡推定部の
説明図である。 １，２は一方のインタフエロメータ方式のアン
テナ、１１，１２は他方のインタフエロメータ方
式のアンテナ、３，１３は分岐結合器、４，１４
は送信と受信の信号を分離するサーキユレータ、
５，１５は送信部、６，１６は変調部、７，１７
は受信部、８，１８は信号処理部、９は航跡推定
部、１０はブラウン管等からなる表示部である。
２図はアンテナの概略説明図、第３図は扇形アン
テナローブの説明図、第４図は交叉した扇形アン
テナローブの説明図、第５図は扇形アンテナロー
ブの飛翔体通過点の説明図、第６図は送信パルス
と受信パルスとの説明図、第７図は航跡推定部の
説明図である。 １，２は一方のインタフエロメータ方式のアン
テナ、１１，１２は他方のインタフエロメータ方
式のアンテナ、３，１３は分岐結合器、４，１４
は送信と受信の信号を分離するサーキユレータ、
５，１５は送信部、６，１６は変調部、７，１７
は受信部、８，１８は信号処理部、９は航跡推定
部、１０はブラウン管等からなる表示部である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも２個以上のアンテナを所定間隔に
配置して干渉を生ぜしめ、同時に複数の扇形アン
テナローブを形成し、該アンテナにより該扇形ア
ンテナローブを通過した飛翔体の反射波を受信し
て該飛翔体の該扇形アンテナローブの通過座標情
報を求め、該座標情報をもとに二次座標情報を形
成して該飛翔体の航跡を測定することを特徴とす
る飛翔体航跡推定方式。 ２ 所定間隔をおいて配置された少なくとも２個
以上のアンテナの組を少なくとも２組以上それぞ
れ所要の傾斜角で配置して同時に複数の扇形アン
テナローブを互いに交叉させるように形成させ、
該アンテナにより該扇形アンテナローブを通過し
た飛翔体の反射波を受信して該飛翔体を該扇形ア
ンテナローブの通過座標情報を求める信号処理部
を設け、該信号処理部からの座標情報をもとに三
次元座標情報を形成して該飛翔体の航跡を測定す
ることを特徴とする飛翔体航跡推定方式。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103656A JPS60249074A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 飛翔体航跡推定方式 |
| EP85105275A EP0162351B1 (en) | 1984-05-24 | 1985-04-30 | Method of estimating trajectories and apparatus therefor |
| DE8585105275T DE3576860D1 (de) | 1984-05-24 | 1985-04-30 | Verfahren und anordnung zur bahnvermessung. |
| KR1019850002958A KR900003171B1 (ko) | 1984-05-24 | 1985-05-01 | 항적추정 방법과 그 장치 |
| US06/736,779 US4751511A (en) | 1984-05-24 | 1985-05-22 | Method and apparatus for estimating trajectory |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59103656A JPS60249074A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 飛翔体航跡推定方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249074A JPS60249074A (ja) | 1985-12-09 |
| JPH0262023B2 true JPH0262023B2 (ja) | 1990-12-21 |
Family
ID=14359820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59103656A Granted JPS60249074A (ja) | 1984-05-24 | 1984-05-24 | 飛翔体航跡推定方式 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4751511A (ja) |
| EP (1) | EP0162351B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60249074A (ja) |
| KR (1) | KR900003171B1 (ja) |
| DE (1) | DE3576860D1 (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4008395C2 (de) * | 1990-03-16 | 1999-05-06 | Daimler Benz Aerospace Ag | Sensorik für die aktive Panzerung |
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| US5214433A (en) * | 1992-06-17 | 1993-05-25 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Two-stage target tracking system and method |
| US5381156A (en) * | 1993-04-15 | 1995-01-10 | Calspan Corporation | Multiple target doppler tracker |
| US6225942B1 (en) | 1999-07-30 | 2001-05-01 | Litton Systems, Inc. | Registration method for multiple sensor radar |
| EP1295149A2 (en) * | 2000-04-24 | 2003-03-26 | Lockheed Martin Mission Systems | Passive coherent location system and method |
| IL152710A0 (en) * | 2000-05-09 | 2003-06-24 | Advanced Navigation & Position | Vehicle surveillance system |
| EP1384094A2 (en) * | 2001-05-04 | 2004-01-28 | Lockheed Martin Corporation | Altitude estimations system and method cross reference to related applications |
| WO2003007012A2 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada As Represented By The Minister Of National Defence | Apparatus and method of tracking objects in flight |
| EP1754081A2 (en) * | 2004-05-26 | 2007-02-21 | Interactive Sports Games A/S | A method of and an apparatus for determining information relating to a projectile, such as a golf ball |
| WO2010086414A2 (en) | 2009-01-29 | 2010-08-05 | Interactive Sports Games A/S | An assembly comprising a radar and an imaging element |
| JP5032312B2 (ja) | 2004-07-02 | 2012-09-26 | トラックマン・アクティーゼルスカブ | 発射された発射体の実際の方向と、所定の方向と、の間の偏差を、測定する方法及び装置 |
| EP1698380B9 (en) * | 2005-03-03 | 2010-07-21 | Interactive Sports Games A/S | Determination of spin parameters of a sports ball |
| US9645235B2 (en) | 2005-03-03 | 2017-05-09 | Trackman A/S | Determination of spin parameters of a sports ball |
| US10393870B2 (en) | 2005-03-03 | 2019-08-27 | Trackman A/S | Determination of spin parameters of a sports ball |
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| US9265097B2 (en) * | 2010-07-01 | 2016-02-16 | Goji Limited | Processing objects by radio frequency (RF) energy |
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| RU2490662C2 (ru) * | 2011-01-11 | 2013-08-20 | Открытое акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" | Способ радиолокационного обнаружения целей и устройство для его реализации |
| KR101072485B1 (ko) * | 2011-06-24 | 2011-10-11 | 한국해양연구원 | 해상시설물에 설치되는 상용 레이더를 이용한 3차원 레이더 장치 |
| EP2605036B1 (en) | 2011-12-16 | 2019-10-23 | Trackman A/S | A method and a sensor for determining a direction-of-arrival of impingent radiation |
| US9316733B2 (en) * | 2012-01-04 | 2016-04-19 | Farrokh Mohamadi | W-band, ultra-wide band (UWB) trajectory detector |
| RU2486542C1 (ru) * | 2012-01-12 | 2013-06-27 | Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели |
| RU2492504C1 (ru) * | 2012-04-18 | 2013-09-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели |
| RU2506607C2 (ru) * | 2012-04-18 | 2014-02-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" | Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели |
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| RU2524399C1 (ru) * | 2013-05-13 | 2014-07-27 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") | Способ обнаружения малоразмерных подвижных объектов |
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Family Cites Families (9)
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