JPH0367594B2 - - Google Patents

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JPH0367594B2
JPH0367594B2 JP60210719A JP21071985A JPH0367594B2 JP H0367594 B2 JPH0367594 B2 JP H0367594B2 JP 60210719 A JP60210719 A JP 60210719A JP 21071985 A JP21071985 A JP 21071985A JP H0367594 B2 JPH0367594 B2 JP H0367594B2
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receiving antenna
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Fumiaki Kondo
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、母機に搭載された送信アンテナと
ミサイルに搭載された受信アンテナを用いて目標
のドツプラ周波数遷移を検出し、ミサイルの誘導
に必要な目標とミサイルとの接近速度情報を求め
るようにしたセミアクチブレーダ誘導制御方式に
関するものである。
〔従来の技術〕
以下に従来の典型的なセミアクチブレーダ誘導
制御方式について説明する。
第6図において、1は母機となる航空機、2は
ミサイル、3は目標となる航空機である。4,
5,6はそれぞれ母機1、ミサイル2、目標3の
速度ベクトルvA,vM,vTを示し、7,8は母機1
からそれぞれ目標3およびミサイル2へ引いた
線、また9はミサイル2から目標3へ引いた線を
示す。11は地面または海面を示し、12および
13はそれぞれ母機1より送信され、上記地面ま
たは、海面11によつて反射されて、ミサイル2
に達する電波の経路の一例を示す。
ここで、図中4と7のなす角をψAT、4と8の
なす角をφAM、5と9のなす角をψMT、5と8の
なす角をφMA、6と7のなす角をψTA、6と9の
なす角をψTMとする。また14は慣性座標系にお
ける一基準線をミサイル2の重心を通るよう平行
移動したものとし、これと9のなす角をσとし、
目視線角と呼ぶ。現在のミサイルの誘導航法の主
流を占める比例航法は、この目視線角σの変化率
σ〓に比例させて、機軸と垂直方向に aM=NeVcσ〓 ……(1) の大きさの加速度を生じさせることにより、ミサ
イル2を目標3に会合せしめるものである。第6
図の15はこの加速度ベクトルaMを示す。また
式(1)のNeは実効航法定数とよばれ、Vcはミサイ
ル2と目標3の接近速度を表わす。
第7図は第6図のミサイル2に搭載して、上記
のσ〓とVcを検出する典型的な機構のブロツク図
を示す。図において、17はLO(局部発振器)で
あり、この発振周波数はミサイル2の直接波受信
アンテナ18で受信された母機1の送信アンテナ
10からの直接波とMIX(ミキサ)19により混
合され、AFC(自動周波数調整器)20により1F
(中間周波数)21に同調する。一方、ミサイル
2の反射波受信アンテナ22により受信された目
標3からの反射波は、上記LO17出力とMIX23
で混合されてIF24信号となる。上記直接波のIF
21と反射波のIF24はMIX25により混合さ
れてDA(ドツプラアンプ)26により増幅され、
更にS/N比を改善するためSG(スピードゲー
ト)27を通して接近速度信号Vcが得られる。
一方、反射波受信アンテナ22をジヤイロを搭載
する等により慣性座標系に静安定化しておき、こ
れを目標3の方向に一次遅れ特性をもたせてアン
テナ追尾装置28によりトラツキングさせると、
そのボアサイト誤差(アンテナ中心方向と目標方
向との角度誤差)εは目視線角σの変化率σ〓に近
似的に比例するので、これから得られたσ〓および
Vcを用いて(1)式のaMの大きさを決定する。(1)式
により得られたaMに基いて、ミサイル2の操舵
翼をコントロールする等により、ミサイル2の誘
導が行われる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
以上のように従来の方式はミサイル2の受信す
る目標3からの反射波と母機1からの直接波のド
ツプラ周波数遷移を検出して、ミサイル2と目標
3の接近速度を求めるものであつたが、これには
低高度の目標に対してクラツタ障害を受けるとい
う問題点がある。以下にこれについて説明する。
第8図a,bにそれぞれ典型的な送信アンテナ1
0および反射波受信アンテナ22のアンテナエン
ベロープを示す。ここで、縦軸はアンテナゲイン
DB、横軸はアンテナ中心からの角度を示す。2
9および31はメインローブと呼ばれ、30およ
び32はサイドローブと呼ばれる。アンテナ中心
軸まわりの回転に対してアンテナエンベロープ
は、典型的には一定であるが、一部変形させて用
いる場合もある。目標3を追尾している状態にお
いては、母機1の送信アンテナ10およびミサイ
ル2の反射波受信アンテナ22は共に目標3の方
向を向いている。このとき送信アンテナ10から
の送信波は目標3によつて反射されるだけでな
く、地面または海面11の到る処から反射され、
この反射波も反射波受信アンテナ22に受信され
る。これをクラツタと呼ぶ。クラツタはその電波
の通る経路によりそれぞれ異なつたドツプラ周波
数遷移を受けるので、これがある帯域にわたつて
分布することになる。この様子を第9図に示す。
図はミサイルの誘導シミユレーシヨンにおける一
時点についてクラツタパワーの計算を行つたもの
で、送信波の波長は10GHzとしている。縦軸はク
ラツタパワーDBM、横軸はドツプラ周波数遷移
(KHz)である。33がクラツタパワーで、反射
波受信アンテナ22のメインローブ31(第8図
b)により受信される34は特にメインローブク
ラツタと呼ぶ。35は同じメインローブ31によ
り同時に受信される目標3の信号レベルである。
第9図からわかるようにクラツタパワーが大きい
と目標の信号がクラツタの中に埋もれてしまい、
第7図の回路によるVcの検出が行えなくなる。
特に、目標3がミサイル2より低高度にある場合
は、ミサイル1の反射波アンテナ22が下方を向
くことになるので、クラツタパワーが大きくなり
目標の追尾が行えなくなる。
この発明は上記のような従来のものの問題点を
除去するためになされたもので、低高度の目標の
追尾が行えるようにして、誘導精度を向上するこ
とを目的とするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るセミアクチブレーダ誘導制御方
式は、目標のドツプラ周波数遷移と等しくなる周
波数遷移を示すクラツタ経路に対応する反射波受
信アンテナの入射角度を求める演算手段と、上記
反射波受信アンテナのエンベロープを制御する制
御手段とを備え、上記入射角度に対応する反射波
受信アンテナのサイドローブゲインを小さくする
ようにしたものである。
また、この発明の別発明に係るセミアクチブレ
ーダ誘導制御方式は目標のドツプラ周波数遷移と
等しくなる周波数遷移を示すクラツタ経路に対応
する送信アンテナの出射角度を求める演算手段
と、上記送信アンテナのエンベロープを制御する
制御手段とを備え、上記出射角度に対応する送信
アンテナのサイドローブゲインを小さくするよう
にしたものである。
〔作用〕
この発明においては、演算手段で求めた入射角
度に対応する反射波受信アンテナのサイドローブ
ゲインを小さくすることにより、クラツタの影響
を排除することができ、目標のドツプラ周波数遷
移を容易に検出することができるようになる。
また、この発明の別発明においては、演算手段
で求めた出射角度に対応する送信アンテナのサイ
ドローブゲインを小さくすることにより、ミサイ
ルの反射波受信アンテナに与えるクラツタの影響
を排除することができ、ミサイルの種類によらず
目標のドツプラ周波数遷移を容易に検出すること
ができるようになる。
〔実施例〕
以下、この発明の原理と一実施例について説明
する。第2図a,b,cは第9図と同じ条件のも
とに、第8図bの反射波受信アンテナのサイドロ
ーブ32の左から順に1番目(第1サイドロー
ブ),2番目(第2サイドーブ),3番目以降のゲ
インを無限小とした場合のクラツタを示したもの
である。これらから各サイドローブがそれぞれ特
定の周波数領域のクラツタに寄与していることが
わかる。ここで、第6図に示すクラツタ経路1
2,13を通るクラツタ周波数遷移dcおよび経
路7,8を通る目標信号の周波数遷移dTを計算
すると次のようになる。
dc=1/λ[(vAcosψA+vMcosψM) −(vAcosφAM−vMcosφMA)] ……(2) dT=1/λ[(vAcosψAT+vTcosψTA +vTcosψTM+vMcosψMT) −(vAcosφAM−vMcosφMA) ……(3) (2)式および(3)式よりdcdTとなるのは次の条
件が満たされる場合である。
vAcosψA+vMcosψM= vAcosψAT+vMcosψMT +vT(cosψTA+cosψTM ……(4) 第3図において、母機1およびミサイル2の速
度ベクトルvA,vMとそれぞれの局所水平方向3
6,37のなす角をそれぞれγA,γM(これらは経
路角と呼ばれる)とする。図から容易に次の関係
が導かれる。
hAcot(ψA+γA)−hMcot(ψM+γM) =xM−xA ……(5) (4)式および(5)式において、vA,vM,vT,ψAT
ψMT,ψTA,ψTM,hA,hM,γA,γM,xM−xAのすべ
ての値がわかつていれば、(4)式および(5)式を同時
に満たすψA,ψM,すなわち、クラツタ経路12,
13に対応する送信アンテナ10の出射角度およ
び反射波受信アンチナ22の入射角度を決定する
ことができる。求まつたψMの値を第8図bの横
軸にとり、対応する位置のサイドローブを小さく
するようにアンテナエンベロープをアダプチブに
変形することにより、目標信号のドツプラ周波数
遷移近傍のクラツタパワーを減少させれば、第4
図に示すように目標信号を明瞭に検出することが
できる。アンテナエンベロープのアダプチブ制御
方式としては例えば次のものが知られている。
(1) サイドローブキヤンセラ (2) Power−Inversion (Howell−
Applebaum)方式アダプチブアンテナ (3) LMS(widrow)方式アダプチブアンテナ (4) Sample Matrix Inversion方式アダプチブ
アンテナ 理論的にはこれらの方式を用いいて時々刻々最
適なエンベロープとなるようアンテナを制御する
ことも考えられるが、ミサイルに搭載するような
小型のもので実行するのは困難である。しかし、
ロールスタビライズ方式のミサイル(機軸まわり
に回転しないようミサイルを制御する方式)にお
いては下方を向く部分は限られており、かつ本発
明においては下方に向くサイドローブの一部を抑
制すれば、目的を達成でき、またその場合のアン
テナエンベロープのパターンも数通り用意してお
けば十分なので、比較的容易に実行できる。
前記したようにψMの値を決定するにはvA,vM
vT等の値を知らなければならない。これについて
は母機1からすべて観測する方法、ミサイル2か
らの情報を一部利用する方法等が考えられるが、
一実施例においてはすべて母機1から観測する方
法について述べる。
以下に本発明の一実施例について説明する。第
1図において38,39,40,41はそれぞれ
母機1に搭載されたレートジヤイロ,加速度計,
高度計,α−β計であり、これらのセンサ出力を
第1の演算処理部42で演算処理することによ
り、vA,γA,xA、yA、hAが得られる。また、目
標追尾アンテナ10(送信アンテナ10と同一)
から目標3に向けた送信波の反射波の位相ずれを
検出するレーダ距離計43により目標の距離がわ
かり、またアンテナ角度制御系44によりアンテ
ナ角度制御を行うときアンテナの角度から目標の
方向がわかるので、これらの情報と上記のvA
xA,yA,hAの情報を第2の演算処理部45で演
算処理することによりψAT,ψTA,vT,xT,yT,hT
が得られる。同様にして母機1に搭載したミサイ
ル追尾アンテナ46のレーダ距離計47およびア
ンテナ角度制御系48よりミサイル2の距離と方
向がわかり、これと上記のvA,xA,yA,hAの情
報を第3の演算処理部49で処理することにより
φAM,φMAvM,γM,xM,yM,hMが求まる。更に第
2の演算処理部45で得られた情報と第3の演算
処理部49で得られた情報を第4の演算処理部5
0で演算処理することによりψTM,ψMTが求まる。
上記第1〜第4の演算処理部42,45,49,
50で得られた値を用いて前記の(4)式と(5)式を同
時に満たすψMの値を第5の演算処理部51で求
める。求まつたψMの値を母機1の送信器52で
ミサイル2に送信する。ミサイル2の受信器53
はこの信号を受取り、このψMの値に従つて、ア
ンテナエンベロープ制御機構54により反射波受
信アンテナ22のサイドローブゲインを抑制する
ように制御することにより、所望の目的を達成す
ることができる。なお、上記第1〜第5の演算処
理部42,45,49,50,51により本願の
演算手段が、またアンテナエンベロープ制御機構
54により制御手段が構成されている。
ところで、上記実施例では、前記した(4)式およ
び(5)式を同時に満たすψA,ψMの内ψMを用いてミ
サイル2の反射波受信アンテナ22のサイドロー
ブゲインを制御したが、同様な原理により、もう
一方のψA,すなわち、クラツタ経路12,13
に対応する送信アンテナ10の出射角度を用い
て、この値を第8図aの横軸にとり、対応する位
置のサイドローブを小さくするように送信アンテ
ナ10のアンテナエンベロープをアダプチブに変
形することにより、目標信号のドツプラ周波数遷
移近傍のクラツタパワーを減少させても、第4図
に示すように目標信号を明瞭に検出することがで
きる。
第5図にこの方式による一実施例を示す。図
中、第1図に示す実施例と同一符号は同一構成要
素であり、この方式では第5の演算処理部51で
第1〜第4の演算処理部42,45,49,50
で求めた値にもとづきψAを求めている。そして、
求まつたψAの値に従つて、この方式の制御手段
を構成するアンテナエンベロープ制御機構55に
より母機1の目標追尾アンテナ10(送信アンテ
ナ10と同一)のサイドローブゲインを抑制する
ことにより、所望の目的を達成することができ
る。また、この方式によると、ミサイル2に搭載
されたアンテナのエンベロープは制御する必要が
ないので、ミサイルの種類(例えばロールスタビ
ライズ方式)等に制限されることがなく、また、
送信アンテナ10およびアンテナエンベロープ制
御機構55等は母機1に搭載されるので、回転や
設置スペース等の問題もなくなる。
なお、上記各実施例では、母機1、ミサイル
2、目標3が2次元の垂直面内にある場合につい
て説明した。一般の3次元の場合にも正確な同様
のロジツクを考えることはできるが、近似的な2
次元の面を考えて上記のロジツクに従つても差支
えない。
また、3次元の場合には(4)式と(5)式を満たす
ψM,ψAの方向は弧を描くことになるが、その場
合でも2次元のモデルで定まる方向の周辺のサイ
ドローブを小さくすることで、十分な効果が期待
できる。また、第1図,第5図の回路によれば母
機からの情報のみでVcを計算できるように考え
られるが、(1)式による誘導には十分な精度を要す
るので、第7図の回路が必要となる。また、ψM
ψAの値の決定のために必要なvA,vM,vT,ψAT
ψMT,ψTA,ψTM,hA,hM,γA,γM,xM−xAの値を
すべて母機1上の搭載機器により求めたが、例え
ばvM,hM等情報の一部の検出をミサイル2の搭
載機器により行い、これを母機1に送信してもよ
い。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によるセミアクチブレ
ーダ誘導体制御方式は、目標のドツプラ周波数遷
移と等しくなる周波数遷移を示すクラツタ経路に
対応する反射波受信アンテナの入射角度を求める
演算手段と、上記反射波受信アンテナのエンベロ
ープを制御する制御手段とを備え、上記入射角度
に対応する反射波受信アンテナのサイドローブゲ
インを小さくするようにしたことにより、目標の
ドツプラ周波数遷移近傍の周波数遷移を有するク
ラツタパワーを抑制するように反射波受信アンテ
ナのエンベロープを適応的に変化させることがで
きるので、低高度の目標でも追尾が行えるように
なり、誘導精度が大幅に向上するという効果があ
る。
また、この発明の別発明によるセミアクチブレ
ーダ誘導制御方式は、目標のドツプラ周波数遷移
と等しくなる周波数遷移を示すクラツタ経路に対
応する送信アンテナの出射角度を求める演算手段
と、上記送信アンテナのエンベロープを制御する
制御手段とを備え、上記出射角度に対応する送信
アンテナのサイドローブゲインを小さくするよう
にしたことにより、上記と同様な効果が得られる
とともに、ミサイルの種類に制限されることなく
適用することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の要部を示すブロ
ツク図、第2図a,b,cおよび第3図はこの発
明の原理を説明するための図、第4図はこの発明
によるクラツタパワーと目標信号とを示す図、第
5図はこの発明の他の実施例の要部を示すブロツ
ク図、第6図はこの方式による母機とミサイルと
目標との典型的な位置関係を示す概略図、第7図
は同方式におけるVcおよびσ〓の検出機構の一例
を示すブロツク図、第8図a,b,は送信アンテ
ナおよび反射波受信アンテナの典型的なアンテナ
エンベロープを示す図、第9図は従来方式による
クラツタパワーと目標信号とを示す図である。 1……母機、2……ミサイル、3……目標、1
0……送信アンテナ、11……地面又は海面、1
2,13……クラツタ経路、18……直接波受信
アンテナ、22……反射波受信アンテナ、42,
45,49,50,51……演算処理部(演算手
段)、54,55……アンテナエンベロープ制御
機構(制御手段)。なお、図中同一符号は同一ま
たは相当部分を示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 母機に塔載された送信アンテナで高速に移動
    する目標に向けて電波を照射するとともに、ミサ
    イルに塔載された反射波受信アンテナと直接波受
    信アンテナで上記目標からの反射波と母機からの
    直接波を受信して目標のドツプラ周波数遷移を検
    出し、誘導に必要な目標とミサイルとの接近速度
    情報を求めることにより、ミサイルを誘導して目
    標を自動的に追尾するようにしたセミアクチブレ
    ーダ誘導制御方式において、上記目標のドツプラ
    周波数遷移と等しくなる周波数遷移を示すクラツ
    タ経路に対応する反射波受信アンテナの入射角度
    を求める演算手段と、上記反射波受信アンテナの
    エンベロープを制御する制御手段とを備え、上記
    入射角度に対応する反射波受信アンテナのサイド
    ローブゲインを小さくするようにしたことを特徴
    とするセミアクチブレーダ誘導制御方式。 2 母機に搭載された送信アンテナで高速に移動
    する目標に向けて電波を照射するとともに、ミサ
    イルに搭載された反射波受信アンテナと直接波受
    信アンテナで上記目標からの反射波と母機からの
    直接波を受信して目標のドツプラ周波数遷移を検
    出し、誘導に必要な目標とミサイルとの接近速度
    情報を求めることにより、ミサイルを誘導して目
    標を自動的に追尾するようにしたセミアクチブレ
    ーダ誘導制御方式において、上記目標のドツプラ
    周波数遷移と等しくなる周波数遷移を示すクラツ
    ク経路に対応する送信アンテナの出射角度を求め
    る演算手段と、上記送信アンテナのエンベロープ
    を制御する制御手段とを備え、上記出射角度に対
    応する送信アンテナのサイドローブゲインを小さ
    くするようにしたことを特徴とするセミアクチブ
    レーダ誘導制御方式。
JP60210719A 1985-09-24 1985-09-24 セミアクチブレ−ダ誘導制御方式 Granted JPS6269179A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009028464A1 (ja) 2007-08-27 2009-03-05 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho 動力伝達装置

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