JPH06138199A - 飛しょう体の誘導制御装置 - Google Patents

飛しょう体の誘導制御装置

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JPH06138199A
JPH06138199A JP4287444A JP28744492A JPH06138199A JP H06138199 A JPH06138199 A JP H06138199A JP 4287444 A JP4287444 A JP 4287444A JP 28744492 A JP28744492 A JP 28744492A JP H06138199 A JPH06138199 A JP H06138199A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レドームボアサイトエラー補正を、アンテナ
角度に応じて行うことにより、レドームの特性に関わら
ず高精度の誘導信号を計算する誘導制御装置を得ること
を目的とする。 【構成】 アンテナ7に取り付けた角度検出器9から得
られる角度信号とフライトテーブル10による動揺角度
の偏差からボアサイトエラー特性を取得する。得られた
特性からボアサイトエラーデータ補正計算機12により
補正関数の導出を行い、運用時には得られた補正関数に
より補正信号を計算し、誤差角検出器2で計測される信
号に含まれているエラー成分を除去するものである。 【効果】 補正信号を誤差角から差し引くことにより、
レドームのボアサイトエラー特性に関わらず、高精度の
誘導信号を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、飛しょう体の誘導制
御装置に係り、特にレドームボアサイトエラー補正計算
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は従来の誘導制御装置を説明した図
である。図において、1はレドーム、2はアンテナと目
標との誤差角検出器、3は増幅器、4は補償回路、5は
電力増幅器、6は駆動モータ、7はアンテナ、8は慣性
角速度検出器である。
【0003】従来の誘導制御装置は上記のように構成さ
れ、アンテナと目標との誤差角εを、誤差角検出器2に
より検出し、この誤差角εを増幅器3で増幅し誘導信号
σT’を得る。慣性角速度検出器8によって検出される
慣性空間におけるアンテナの角速度σ’と誘導信号σ
T’との偏差ε’がほぼ零になるように角速度制御を行
い、目標を追尾する。なお、角速度制御では、偏差ε’
を受け補償回路4により補償を行い、電力増幅器5によ
って電力増幅を行い駆動モータ6を介してアンテナ7を
駆動する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
装置では、レドームボアサイトエラーに対する対策は何
ら施されていないので、誤差角εにレドームボアサイト
エラー分が加わり、誘導信号の精度が劣化するという欠
点があった。
【0005】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、アンテナの角度、電波周波数に対
応したボアサイトエラーのデータ取得およびボアサイト
エラー補正計算を行うことにより、飛しょう体の機体動
揺が大きい場合でも、個々のレドーム特性に関わらず高
精度の誘導信号を得ることを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明による飛しょう
体の誘導制御装置は、機体軸に対するアンテナ軸の角度
を検出する手段と、このアンテナ角度と誘導制御装置動
揺角度の偏差からレドームボアサイトエラーを取得し、
かつ、上記角度検出器の出力を受けて、レドームボアサ
イトエラー補正計算を行う手段を備えたものである。
【0007】また、誘導制御装置が使用する周波数を検
出し、使用する電波周波数に対応したレドームボアサイ
トエラーを取得し、かつ、アンテナ角度検出器の出力を
受けて、レドームボアサイトエラー補正計算を行う手段
を備えたものである。
【0008】
【作用】この発明による飛しょう体の誘導制御装置は、
運用を行う前に誘導制御装置をフライトテーブル等で動
揺させ、アンテナ角度と誘導制御装置動揺角度の偏差か
らレドームボアサイトエラーの取得を行った上で関数化
を行い、運用時には得られた補正関数によりレドームボ
アサイトエラーに起因する誤差の計算を行い、これをア
ンテナと目標との誤差角より差し引くことにより、機体
動揺にかかわらず高精度の誘導信号を得ることができ
る。
【0009】また、誘導制御装置が複数の電波周波数を
使用する場合において、個々の電波周波数ごとにレドー
ムボアサイトエラーのデータを取得して関数化を行い、
運用時には、検出した電波周波数によりレドームボアサ
イトエラー補正関数計算をおこない、これをアンテナと
目標との誤差角より差し引くことにより、機体動揺にか
かわらず高精度の誘導信号を得ることができる。
【0010】
【実施例】
実施例1 以下、この発明の実施例を図1について説明する。図1
において、1〜8は上記従来装置と全く同一である。9
はアンテナの機体に対する角度を検出する角度検出器、
10は誘導制御装置を動揺させるためのフライトテーブ
ル、11はアンテナ角度と誘導制御装置動揺角度の偏差
からレドームボアサイトエラーのデータを取得を行うレ
ドームボアサイトエラーデータ取得装置、12はレドー
ムボアサイトエラーデータの関数化および補正計算を実
施するレドームボアサイトエラー補正計算機である。な
お、以下に示す補正関数の導出にあっては、一例とし
て、アンテナ首振角度範囲0〜60degにおいて、5
degおきの12点のレドームボアサイトエラーデータ
を基準とした場合について示すが、首振角度範囲および
データ取得間隔が変化した場合にも、本発明は適用可能
である。
【0011】図2は、図1で用いたこの発明に関する飛
しょう体と目標に関する角度関係の記号を説明する図
で、rはレドームボアサイトエラー、εはアンテナと目
標との誤差角、εTは補正後のアンテナと目標との誤差
角、λは機体に対するアンテナ角、θは慣性基準に対す
る機体角、σは慣性基準に対するアンテナ角、σTは慣
性基準に対して目標のなす角である。
【0012】図3は、レドームボアサイトエラー補正を
説明する図で、r’はボアサイトエラー補正信号であ
る。
【0013】次に、動作について説明する。この発明の
誘導制御装置では、まず、誘導制御装置をフライトテー
ブル10により動揺させ、アンテナ角度λと誘導制御装
置動揺角度λ’の偏差からレドームボアサイトエラーデ
ータ取得装置11において、アンテナ首振角度範囲0〜
60degにおける5degおきのボアサイトエラーデ
ータを取得する。取得したデータをレドームボアサイト
エラー補正計算機12に転送する。
【0014】レドームボアサイエラー補正計算機12に
おいて、レドームボアサイトエラーデータ取得装置11
で取得したレドームボアサイトエラー補正信号データ
を、周期2πの周期関数“数1”とみなすことにより、
レドームボアサイトエラー補正関数を導出する。
【0015】
【数1】
【0016】ここで、アンテナ首振角度範囲が±60d
egの場合についての補正関数を示す。この場合、レド
ームボアサイトエラーデータの取得は、アンテナ首振角
0〜60degの範囲で5degおきに行なうこととす
る。
【0017】図4は、一般的なレドームボアサイトエラ
ーデータの一例である。通常、アンテナ首振角λ=0の
時r’=0で、かつ、原点Oを中心にして、λ>0の場
合のデータと、λ<0の場合のデータが点対称となる。
したがって、ボアサイトエラーのデータ取得はλ>0に
ついてのみ行い、λ<0の部分のデータは、λ>0のデ
ータを原点Oを中心にして点対称に展開することによ
り、全角度範囲の−60〜+60degにおけるデータ
を得ることができる。
【0018】図5は、図4で示したデータをさらに展開
したものである。すなわち、首振角±60degの線で
図4で示したデータを折り返すことにより、データを拡
張して図5としている。首振角60〜120degの部
分は、0〜60degのデータをλ=60degの線を
中心にして線対称に折り返すことによりデータを得てい
る。同様に、首振角−60〜−120degの部分は、
0〜−60degのデータをλ=−60degの線を中
心にして線対称に折り返すことによりデータを得てい
る。このようにすることにより、図4で示した−60〜
+60degのデータを図5に示すように、−120〜
+120degのデータとして拡張し、データ全体を周
期関数とみなすことができる。
【0019】しかし、図5の状態のままでは、周期は4
π/3であるので、“数2”とすると、θに関して“数
1”は、図6に示すように、周期2πの周期関数“数
3”とみることができる。図6に示すような関数曲線に
おいて、角度範囲0≦θ≦π/2で、12点のデータを
取得(サンプリング)することを示している。残された
部分の角度範囲π/2<θ≦2πにおいては、取得した
12点のデータを対称に展開することにより、周期関数
曲線を求めることができることを示している。
【0020】
【数2】
【0021】
【数3】
【0022】次に、周期2πの周期関数“数3”を有限
項数のフーリエ級数“数4”とみて、係数aN ,bN
最小2乗法により求める。いま、“数5”とおくとき、
“数6”が最小になるような条件を求めることが、未定
係数aN ,bN を求めることになる。なお、xk は一定
角度ごとに取得(サンプリング)したレドームボアサイ
トエラー量r’である。
【0023】
【数4】
【0024】
【数5】
【0025】
【数6】
【0026】すなわち、“数7”という偏微分方程式を
立てて、これからaN ,bN を求めると“数8”を得
る。
【0027】
【数7】
【0028】
【数8】
【0029】レドームボアサイトエラー補正関数におい
ては、アンテナ首振角度0〜60degの範囲で、5d
egおきの12点のデータを4倍に拡張しているので、
M=48である。したがって、“数8”は、“数9”の
ようになる。
【0030】
【数9】
【0031】一方、レドームボアサイトエラーデータx
1 〜x48について、“数10”なる対称性があるので、
未定係数aN ,bN のうち、“数11”に示すようにa
N の全項およびbN の偶数項がすべて0になる。
【0032】
【数10】
【0033】
【数11】
【0034】したがって、レドームボアサイトエラー補
正関数は、“数12”のようにbNの奇数項のみで求め
ることができる。
【0035】
【数12】
【0036】“数12”におけるθは、周期2πの周期
関数化を行うために、アンテナ首振角λの1.5倍とな
っているため、θとλの関係を示す式“数2”を用いて
“数12”を書き換えると“数13”を得る。なお、係
数bN は“数14”で求められる。なお、“数14”
は、データの対称性とsin関数の対称性により“数1
5”のようになる。
【0037】
【数13】
【0038】
【数14】
【0039】
【数15】
【0040】求めた補正関数“数13”をレドームボア
サイトエラー補正計算機11に常駐させ、誤差角検出器
2によって検出される誤差角εに含まれているレドーム
ボアサイトエラーrの成分を除去した誤差角信号εTを
つくり、増幅器3を通して増幅し、個々のレドームの特
性に関わらず項精度の誘導信号σT’を得ることができ
る。
【0041】実施例2 一方、実施例2では、誘導制御装置が使用する複数の電
波周波数に対応したレドームボアサイトエラー補正計算
を行なうことのできる計算機を備えることを特徴とした
飛しょう体の誘導制御装置について述べる。
【0042】同一のレドームであっても、レドームを透
過させる電波の周波数によって、電波の屈折率が変化す
るため、レドームボアサイトエラー特性も変化する。し
たがって、飛しょう体の誘導制御装置が複数の電波周波
数を持ち、これを状況により可変させるような運用を行
なう場合には、ここで述べるような、電波周波数に対応
したレドームボアサイト補正計算を行なう必要がある。
この方式においても実施例1と同等な効果を得ることが
できる。
【0043】図7は実施例2を説明する図である。図7
において、1〜12は実施例1で示した装置と全く同一
である。13は誘導制御装置が運用時に使用する電波
(レーダ)周波数である。電波周波数fは、レドームボ
アサイトエラーデータ補正計算機11に入力される。
【0044】図8は電波周波数ごとのレドームボアサイ
トエラー特性と補正計算を説明する図である。図におい
て、14は電波周波数8GHzの時のボアサイトエラー
特性例を示し、15〜17はそれぞれ電波周波数9〜1
1GHzにおけるボアサイトエラー特性例を示す。18
は、ボアサイトエラーデータx3 が電波周波数に応じて
変化する様子を示している。19は一例としてデータx
3 について、電波周波数fとの関係を図示したものであ
る。なお、ここでの電波周波数fは、実施例2の説明を
容易にするために例示したものであり、本発明による手
法は、任意の電波周波数帯域において適用できることは
いうまでもない。
【0045】次に動作について説明する。この発明の誘
導制御装置では、まず、飛しょう体運用時に使用する周
波数帯域の電波環境下において、誘導制御装置をフライ
トテーブル10により動揺させ、アンテナ角度λと誘導
制御装置動揺角度λ’の偏差からレドームボアサイトエ
ラーデータ取得装置11において、電波周波数fごとの
レドームボアサイトエラー補正信号r’を取得する。取
得したデータをレドームボアサイトエラー補正計算機1
2に転送する。
【0046】取得したボアサイトエラーデータを、レド
ームボアサイトエラー補正計算機12において、図8の
19に例示したように、あるアンテナ首振角θのもと
に、電波周波数fとボアサイトエラーr’の関係で求
め、この関係を最小2乗法などにより有理関数で近似す
る。
【0047】ここで、すべてのアンテナ首振角における
電波周波数fとボアサイトエラーr’の関係が、2次の
有理関数で近似できる場合のレドームボアサイトエラー
補正関数について示す。
【0048】実施例1では、単一の周波数下でのレドー
ムボアサイトエラーデータから、直接、補正関数を導出
する方式について示したが、ここでは、あるアンテナ首
振角における電波周波数fとボアサイトエラーr’の関
係を示す2次式から補正関数を導出する。
【0049】レドームボアサイトエラーxk が2次式
“数16”で表わすことができているので、これを“数
14”に代入することにより“数14”は電波周波数f
の関数“数17”で表わすことができる。この“数1
7”をさらに展開すると“数18”を得る。
【0050】
【数16】
【0051】
【数17】
【0052】
【数18】
【0053】“数18”から求められるbN を係数に持
つ補正関数“数19”により電波周波数fに応じたレド
ームボアサイトエラーr’を求めることができる。
【0054】
【数19】
【0055】“数19”におけるθは、実施例1に示し
たように周期2πの周期関数化を行なうために、アンテ
ナ首振角λの1.5倍となっているため、θとλの関係
を示す式“数2”を用いて“数19”を書き換えると
“数20”を得る。
【0056】
【数20】
【0057】上記に示した補正関数“数20”を、レド
ームボアサイトエラー補正計算機11に常駐させ、誘導
制御装置が使用する電波周波数に応じて、誤差角検出器
2によって検出される誤差角εに含まれているレドーム
ボアサイトエラーrの成分を除去した誤差角信号εTを
つくり、増幅器3を通して増幅し、個々のレドームの特
性および使用電波周波数の変化に関わらず高精度の誘導
信号σT’を得ることができる。
【0058】ところで、上記に示す2つの実施例の説明
においては、この発明をアンテナがジンバル上に設置さ
れ機械的にアンテナの角度が変化する場合について述べ
たが、アンテナが機体に固定された状態で電波ビームが
電子的に走査される方式の誘導制御装置に利用できるこ
とはいうまでもない。
【0059】
【発明の効果】以上のように、本発明は、レドームのボ
アサイトエラー量の補正計算を行ない、アンテナと目標
の誤差角から補正信号を差し引くことにより、レドーム
の特性に関わらず高精度の誘導信号を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の飛しょう体の誘導制御装
置の構成を示すブロック図である。
【図2】この発明に係る飛しょう体と目標の関係を示す
図である。
【図3】この発明に係るレドームのボアサイトエラーを
示す図である。
【図4】この発明に係るレドームのボアサイトエラーの
データを示す図である。
【図5】この発明に係るレドームのボアサイトエラーの
データ展開を示す図である。
【図6】この発明に係るレドームのボアサイトエラー補
正関数を説明する図である。
【図7】この発明の実施例2の飛しょう体の誘導制御装
置の構成を示すブロック図である。
【図8】この発明に係るレドームのボアサイトエラーの
データ展開を示す図である。
【図9】従来の飛しょう体の誘導制御装置の一構成例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
1 レドーム 2 誤差角検出器 3 増幅器 4 補償回路 5 電力増幅器 6 駆動モータ 7 アンテナ 8 慣性角速度検出器 9 角度検出器 10 フライトテーブル 11 レドームボアサイトエラーデータ取得装置 12 レドームボアサイトエラーデータ補正計算機
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01Q 1/28 7037−5J

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 慣性空間におけるアンテナの角速度を検
    出する慣性角速度検出器と、機体に対するアンテナ角度
    を検出する角度検出器と、上記アンテナと目標の誤差角
    を検出する検出器と、上記検出器の誤差角信号を増幅す
    る増幅器と、上記増幅器の出力と上記角速度検出器との
    偏差を増幅し補償する補償回路と、上記補償回路の出力
    を電力増幅する電力増幅器と、上記電力増幅器の出力に
    より上記アンテナを駆動する駆動モータと、上記角度検
    出器の出力と誘導制御装置動揺角度の偏差からレドーム
    ボアサイトエラーを取得し、かつ、上記角度検出器の出
    力を受けレドームボアサイトエラーの補正計算を行うボ
    アサイトエラー補正計算機とを備えたことを特徴とする
    飛しょう体の誘導制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項第1項に記載の飛しょう体の誘導
    制御装置において、誘導制御装置が使用する電波周波数
    を検出し、使用する電波周波数に対応したレドームボア
    サイトエラー補正計算を行うことのできる計算機を備え
    たことを特徴とする飛しょう体の誘導制御装置。
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