JPS61180173A - Airframe guidiance equipment - Google Patents

Airframe guidiance equipment

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Publication number
JPS61180173A
JPS61180173A JP60021122A JP2112285A JPS61180173A JP S61180173 A JPS61180173 A JP S61180173A JP 60021122 A JP60021122 A JP 60021122A JP 2112285 A JP2112285 A JP 2112285A JP S61180173 A JPS61180173 A JP S61180173A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image data
target
synthetic aperture
aperture radar
signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP60021122A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kashiwara
柏原 擴
Kaoru Tanaka
薫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPS61180173A publication Critical patent/JPS61180173A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-precision, high-stability guiding device by providing a synthetic aperture radar, a synthetic aperture radar image processing circuit, a reference image data storage circuit, an image data comparing circuit, and a signal processing circuit. CONSTITUTION:The synthetic aperture radar image processing circuit 2 processes observation data, obtained by the synthetic aperture radar 1, on real- time basis to select and extract image data on the periphery of a target within a preset range and output image data one after another while updating them according to the flight of an airframe. The image data comparing circuit 4 compares reference image data read out of a memory 32 with image data outputted from the processing circuit 2 to output a two-dimensional difference signal, which is supplied to the signal processing circuit 5. The circuit 5 calculates the relative speed vector based upon the target on the basis of the difference signal and supplies it to a guidance controller 100 which utilizes INS (inertial navigation system). The controller 100 controls the guidance of the airframe through the INS while utilizing the signal so that the target is displayed in the center of the image at any time.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は飛翔体誘導装置、特にスポットライトモード合
成開口レーダをセンナとして飛翔体を目標に対してホー
ミング誘導せしめる飛翔体誘導装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a flying object guidance device, and more particularly to a flying object guidance device that uses a spotlight mode synthetic aperture radar as a sensor to guide a flying object in homing to a target.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

飛翔体に電波、赤外線等を利用する各種誘導装置を搭載
し所定の目標に向ってホーミング誘導するために利用さ
れるホーミング誘導装置は工く知られている。これら従
来のホーミング誘導装置はアクチブもしくにパッシブ方
式で得られた目標との相対速度ベクトルを利用しI N
 S (InertialNauigation  S
ystem、  慣性航法システム)等を利用する飛翔
体誘導制御装置を介して飛翔体を目標に誘導せしめてい
る。
2. Description of the Related Art Homing guidance devices are well known in which a flying object is equipped with various guidance devices that utilize radio waves, infrared rays, etc. and used to guide homing toward a predetermined target. These conventional homing guidance devices use the relative velocity vector with respect to the target obtained by active or passive methods.
S (Inertial Navigation S
The flying object is guided to the target via a flying object guidance and control device that utilizes an inertial navigation system (Inertial Navigation System).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながらこの種の従来のホーミング誘導装置には次
の工りな欠点がある。
However, this type of conventional homing guidance device has the following technical drawbacks.

すなわち、前述した従来のホーミング誘導装置では誘導
した飛翔体が目標に近接するにつれ相対的にセンサの検
知範囲の中で大きくなり衝突直前等目標に対する極近接
時には検知範囲一杯に拡がってしまい目標に対する誘導
のためにセンナシステムから取得する相対速度ベクトル
に大きな誤差が含まれて無意味なものとなり誘導制御系
が不安定となり正確な誘導が不可能となってし′!5と
いう欠点がある。
In other words, in the conventional homing guidance device described above, as the guided flying object approaches the target, it becomes relatively larger within the detection range of the sensor, and when it approaches the target, such as immediately before collision, it expands to the full detection range, making it difficult to guide the flying object toward the target. Therefore, the relative velocity vector obtained from the Senna system contains a large error and becomes meaningless, making the guidance control system unstable and making accurate guidance impossible! There is a drawback of 5.

また、VOR(VHF 0nni  Range)TA
CAN(TACtical  Air  Naviga
tion)、NDB(Non Directional
  rodio  Beacon)/ADF(Auto
matic  Direction  Finder)
等の無線航法装置では地上標識局の直上付近は正確な航
法情報が得られない、いわゆるブラインドコーン(bl
ind  cone)と呼ばれる領域を生じ、このため
これら無線航法装置の発する電波を利用してホーミング
誘導を行なわしめる場合には地上、標識局の直上付近で
その動作が大幅に乱されてしまうという欠点がある。
Also, VOR (VHF 0nni Range) TA
CAN (TACtical Air Navigator)
tion), NDB (Non Directional
rodio Beacon)/ADF(Auto
matic Direction Finder)
The so-called blind cone (bl
Therefore, when radio waves emitted by these radio navigation devices are used to perform homing guidance, the disadvantage is that the operation is greatly disturbed on the ground, directly above the beacon station. be.

さらに、上述した欠点を避ける手段として考えられる合
成開口レーダを誘導センサとする手法も小型の実時間画
像処理装置が無く、従って比較的小型である通常の飛翔
体に対しては殆んど実施できないという欠点がある。
Furthermore, the method of using synthetic aperture radar as an inductive sensor, which is considered as a means to avoid the above-mentioned drawbacks, does not have a compact real-time image processing device, so it is almost impossible to implement it for relatively small normal flying objects. There is a drawback.

本発明の目的Nゴ上述した欠点を除去した高精度。OBJECTS OF THE INVENTION N. High precision which eliminates the above-mentioned drawbacks.

高安定度の合成量ロレーダー飛翔体誘導装置を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a highly stable synthetic mass radar flying object guidance device.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の装#Lは、航空機を含む飛翔体を目標に対して
誘導する飛翔体誘導装置において、スポットライトモー
ド(spotlight mode)テ運用する合成開
口レーダと、この合成開口レーダによって取得し之観測
データをリアルタイム処理し目標付近の画像データ金あ
らかじめ設定した範囲にわたって選択抽出するとともに
飛翔体の飛翔に従い次次に画像データを更新しつつ出力
する合成開口レーダ画像処理回路と、前記目標付近の画
像データを基準画像データとして記憶する基準画像デー
タ記憶回路と、前記基準画像データと飛翔に従って次次
に更新される前記画像データとを比較しつつつこれら両
者間の差信号を得る画像データ比較回路と、前記差信号
にもとづいて前記目標との相対速度ベクトルを算出した
りえ飛翔体誘導制御装置に対する誘導信号おLび前記合
成開口レーダのアンテナ指向制御信号のほか前記合成開
口レーダ画像処理回路の画像処理範囲を目標との距離に
対応して制御する画像処理範囲制御信号を出力する信号
処理回路とを備えて構成される。
Equipment #L of the present invention is a flying object guidance device that guides flying objects, including aircraft, toward a target. A synthetic aperture radar image processing circuit that processes data in real time, selectively extracts image data in the vicinity of the target over a preset range, and outputs the image data while updating it one after another according to the flight of the projectile, and image data in the vicinity of the target. a reference image data storage circuit that stores the reference image data as reference image data; an image data comparison circuit that compares the reference image data with the image data that is successively updated in flight and obtains a difference signal between the two; A relative velocity vector with respect to the target is calculated based on the difference signal, a guidance signal L to the flying object guidance control device, an antenna pointing control signal of the synthetic aperture radar, and an image processing range of the synthetic aperture radar image processing circuit. and a signal processing circuit that outputs an image processing range control signal that controls the image processing range in accordance with the distance to the target.

〔実施例〕〔Example〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。 Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の飛翔体誘導装置の一実施例の構成を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the flying object guiding device of the present invention.

81!1図に示す実施例の構成は合成開口レーダ1゜合
成量ロレーダ画像処理回路2.基準画像データ記憶回路
39画像データ比較回路4.信号処理回路5等を備えて
構成され、′!几第1図には飛翔体誘導制御装置100
t−併記して示す。
The configuration of the embodiment shown in FIG. 81!1 is as follows: synthetic aperture radar 1° synthetic amount radar image processing circuit 2. Reference image data storage circuit 39 Image data comparison circuit 4. It is configured with a signal processing circuit 5, etc., and '! Figure 1 shows a flying object guidance control device 100.
t- is also shown.

合成開口レーダ1はアンテナ11.コヒーレントレーダ
送受信器12.レーダ旧号処理器13およびアンテナサ
ーボ系14等を備えてスポットライトモードの合成開口
レーダ(SyntheticAperture Rad
ar、  以下SARと略称するン金構成する。
The synthetic aperture radar 1 has an antenna 11. Coherent radar transceiver 12. A spotlight mode synthetic aperture radar equipped with a radar old code processor 13, an antenna servo system 14, etc.
ar, hereinafter abbreviated as SAR.

通常の8AR[、飛翔体の進行方向の側方のほぼ一定距
離の大地をほぼ一定な走査幅で走査しつつ距離および方
位方向に拡大され几2次元の観測データを取得するもの
であり、この観測データはあとで距離方向と方位方向に
圧縮され画像として再生される。
The normal 8AR scans the ground at a constant distance to the side in the direction of movement of the projectile with a constant scanning width and is expanded in the distance and azimuth directions to obtain two-dimensional observation data. The observation data is later compressed in the distance and azimuth directions and reproduced as an image.

これに反しスポットライトセードで運用するSARは送
信ビームを名城にわたりかつ連続的に照射することなく
、通常1j、5quint  (やぶにらみ)モードと
呼ばれる運用モードであらかじめ設定されたやぶにらみ
角度方向前方に目標を含む小区域を捕捉しこれを追尾す
るように搭載飛翔体を誘導する。
On the other hand, SAR operated with a spotlight shade does not irradiate the transmitting beam continuously over the entire Meijo area, but instead uses an operational mode called 1j, 5 quint (blind glare) mode to aim at the target ahead in the direction of a preset bush glare angle. guides the mounted flying object to capture and track a small area containing the area.

第2図はやぶにらみモードによる飛翔体の誘導t−:a
E!A・するためのやぶにらみ誘導説明図である。
Figure 2 Guidance of flying object by Hayabusa glare mode t-:a
E! A. It is an explanatory diagram for guiding people to stare at the bushes.

ホーミング開始位置Pで設定され友やぶにらみ角θの方
向に目標を捕捉し速度ベクトルVで目標全追尾しつつ目
標未来位itQで目標に衝突する場合全想定すると飛翔
体の軌跡は飛行航跡孔の円弧を画く。
If the target is captured in the direction of the homing start position P and the look angle θ is set, and the target is fully tracked with the velocity vector V, and the target is collided with the target future position itQ, the trajectory of the projectile will be the same as the flight track hole. Draw an arc.

第2図に示すやぶにらみ角θは形成すべきスポットライ
トの数やその他の運用条件を勘案して最適なものが設定
される。この工りなやぶにらみ誘導に工って目標との相
対速度ベクトルを取得しながら小区域のスポットに接近
するのがスポットライトモード5ARvcよる誘導の基
本であり、通常たかだか数百メートル平方程度のスポッ
ト範囲からの反射波を対象とする信号処理であるので処
理データ量も通常のSAR,あるいは全方向もしくはセ
クター走査を前提とする捜索システムに比し大幅に低減
しうるほか、スポット処理にエリデータのあいまい性(
ambiguity)の低減アンテナの小型化といった
さまざまな特徴を有する。
The glare angle θ shown in FIG. 2 is set to an optimal value in consideration of the number of spotlights to be formed and other operating conditions. The basics of guidance using Spotlight Mode 5ARvc is to approach a spot in a small area while obtaining the relative velocity vector with the target by using this glaring guidance, and the spot range is usually a few hundred meters square at most. Since signal processing targets reflected waves from sex(
It has various features such as reduced antenna size (ambiguity) and miniaturization of the antenna.

さて、合成開口レーダ1は後述する信号処理装置5から
アンテナ指向制御信号を受けながらアンテナサーボ系1
4を介してアンテナ11にやぶにらみ角度を付与し目標
を含むスポット範囲上やぶにらみ角度方向に捕捉しつつ
スポット範囲から受ける受1g信号をあらかじめ設定す
るデータレートで受信したあとこれをレーダ信号処理器
13に供給する。スポット範囲に対する送受信はコヒー
レント送受信器によって送受信のコし一しンシイを保持
しつつ実施され、送信信号はL F M (Linea
rFM)パルスを利用して所定の繰返しで送信され、レ
ーダ信号処理a13//C供給される受信信号は後述す
る画像処理範囲制御信号に工って制御される処理範囲に
わたってA/Dコンバータによってディジタル化された
あとインタフェース回路等を介して観測データとして合
成開口レーダ画像処理回路2に供給される。
Now, the synthetic aperture radar 1 receives an antenna directional control signal from a signal processing device 5, which will be described later, and uses an antenna servo system 1.
A radar signal processor receives a 1g signal received from the spot range at a preset data rate while capturing the spot range including the target in the direction of the blind look angle. 13. Transmission and reception to and from the spot range are carried out by a coherent transceiver while maintaining the coherency of transmission and reception, and the transmission signal is L F M (Linea
rFM) pulses at a predetermined repetition rate, and the received signal supplied to the radar signal processing a13//C is digitalized by an A/D converter over a processing range controlled by an image processing range control signal, which will be described later. After the data is converted into data, it is supplied to the synthetic aperture radar image processing circuit 2 as observation data via an interface circuit or the like.

第3図はスポットライトモードSARによる照射野の特
徴を示すスポットモードSAR照射野特徴図、第4図は
第3図のスポットツイトモードSAR照射野の等直距離
からの受信信号のドプラ周波数特性全説明するためのド
プラ周波数特性図である。
Figure 3 is a characteristic diagram of the spot mode SAR irradiation field showing the characteristics of the irradiation field by spotlight mode SAR, and Figure 4 shows the Doppler frequency characteristics of the received signal from the equinormal distance of the spot tweet mode SAR irradiation field in Figure 3. It is a Doppler frequency characteristic diagram for explanation.

以下に第3および第41金参照しながら第1図の実施例
について説明′f:f5i!ける。
The embodiment of FIG. 1 will be explained below with reference to Nos. 3 and 41 'f: f5i! Let's go.

スポットライトモードのSAR,として動作する合成開
口レーダ1は、第3図に示す工うにやぶにらみ角を付与
され九狭ビームの送1ビームB″fr、発射しほぼ矩形
状の小範囲スポット照射野s6照射する。スポットライ
トモードのS ARt−利用するときはこのスポット照
射野S内のあらゆる点が同時に照射される。Xl、X、
・・・・・・Xnで示す各点に飛翔体から等直距離R8
にある照射野内の反射点を示す、各反射点と飛翔体との
相対方位は時間とともに変化しスポット照射野Sは所定
の繰返し数の送信ビームを受けつつ反射波金返しこれが
所定のデータレートでレンジおよびアジムス圧縮を受は
画像データとして再生される。
The synthetic aperture radar 1, which operates as a SAR in spotlight mode, emits a single beam B''fr of a nine-narrow beam with a viewing angle shown in FIG. s6 irradiate. When using S ARt in spotlight mode, all points within this spot irradiation field S are irradiated simultaneously. Xl, X,
...Equidirect distance R8 from the flying object to each point indicated by Xn
The relative orientation between each reflection point and the flying object changes over time, and the spot irradiation field S receives a predetermined number of repetitions of the transmitted beam while the reflected wave returns at a predetermined data rate. The range and azimuth compression results are reproduced as image data.

合成開口レーダ画像処理回路2は合成開口レーダ1の出
力、すなわち第3図に示すスポット照射野Sからの2次
元に広り九受信信号を受けそのレンジ圧縮おLびアジム
ス圧縮を図る部分であり、内蔵したレンジ圧縮回路、コ
ーナーターニング回路、アジムス圧縮回路等を備えてレ
ンジおよびアジムス方向の圧縮を実施する。
The synthetic aperture radar image processing circuit 2 is a part that receives the output of the synthetic aperture radar 1, that is, the two-dimensional received signal from the spot irradiation field S shown in FIG. 3, and performs range compression and azimuth compression of the signal. It is equipped with a built-in range compression circuit, corner turning circuit, azimuth compression circuit, etc. to perform compression in the range and azimuth directions.

レンジ圧縮回路にレーダ信号処理器13の出力する時間
領域信号iLFMの送信パルスとは時間遅延特性の逆な
分散遅延線を通す等の公知の圧縮処理を行なってレンン
圧縮を実施し、このあとコーナーターニング回路に工っ
てレンジ方向に並んだデータをアジム方向に並び替えて
からアジムス圧縮を実施する。
The transmission pulse of the time-domain signal iLFM output from the radar signal processor 13 is subjected to known compression processing such as passing through a dispersion delay line whose time delay characteristic is opposite to that of the transmission pulse of the time-domain signal iLFM outputted by the radar signal processor 13 in the range compression circuit to perform range compression. The turning circuit is modified to rearrange the data arranged in the range direction in the azimuth direction, and then azimuth compression is performed.

アジムス圧縮回路はコーナーターニング回路の出力を受
けるとこれをふ几たび周波数領域の信号に変換して次に
述べるようなアジムス圧縮を°実施する。
When the azimuth compression circuit receives the output of the corner turning circuit, it converts it into a frequency domain signal and performs azimuth compression as described below.

@3図のスポット照射野Sの等直距離反射点。@Equi-orthogonal reflection point of spot irradiation field S in Figure 3.

友とえばX、、X、、・・・・・・Xnは観点を変えれ
ば観測データサンプリング点でもあり、再生すべき画像
の分解能等を考慮して個数nが設定される。
For example, X, , X, . . .

これらの等直距離反射点からの反射信号はレンジ圧縮を
介してレンジ方向の広がりを圧縮されたのちそれぞれド
プラ周波数を介してアジムス圧縮処理を受ける。
The reflected signals from these equidistant reflection points have their spreads in the range direction compressed through range compression, and then are each subjected to azimuth compression processing through the Doppler frequency.

8g4図に示す如く等直距離反射点Xlは圧縮処理開始
時間t=Qでは正ドプラ周波数fzk有し時間とともに
飛翔体とXlとの方位角θが増大するにつれXlに対す
るドプラ周波数は減少していき、短時間に限って言えば
この減少率はほぼ直線的となる。等直距離反射点X2に
ついて言えば、Xlに対する場合よりも僅に大きい相対
方位角でそのデータが捕捉されるので時間i=QではX
lの場合エリもこのぶん低いドプラ周波数f8からXl
と同じ勾配の減少率で低下するドプラ周波数を示し、以
下等直距離反射点Xnに到るまで全く同一のドプラ周波
数特性を示す、よく知られるエラに、公知のアジムス圧
縮処理も照射野の各反射点からの受信信号周波数帯域幅
でもあるこのドプラ周波数の時間変化率全処理時間Tに
わ友って求め、その共役関数をアジムス参照関数として
これとレンジ圧縮後の信号との乗算を行なうことによっ
てアジムス圧縮を行なっているが、本実施例にあっても
基本的にはほぼ同一の手法でアジムス圧縮を実施してい
る。ただし通常の8.AP−の如く照射野を直角側方の
下部に見てこれによる零ドプラを生ずることは有り得ず
従ってこれによるドプラ周波数シフト処理等は当然不要
となる。
As shown in Figure 8g4, the equi-orthogonal reflection point Xl has a positive Doppler frequency fzk at the compression processing start time t=Q, and as the azimuth angle θ between the flying object and Xl increases with time, the Doppler frequency with respect to Xl decreases. , this rate of decrease is almost linear over a short period of time. Regarding the equi-orthogonal reflection point X2, its data is acquired at a slightly larger relative azimuth than for Xl, so that
In the case of l, Eri also has a lower Doppler frequency f8 to Xl
The known azimuth compression process also shows a Doppler frequency that decreases at the same rate of gradient decrease as The time rate of change of this Doppler frequency, which is also the frequency bandwidth of the received signal from the reflection point, is determined over the total processing time T, and its conjugate function is used as the azimuth reference function, and this is multiplied by the signal after range compression. The azimuth compression is performed using the same method, but in this embodiment, the azimuth compression is basically performed using almost the same method. However, the normal 8. It is impossible to generate zero Doppler when the irradiation field is viewed at the lower part of the right angle side as in AP-, and therefore, Doppler frequency shift processing, etc. due to this is naturally unnecessary.

さて、第4図に示す如き等直距離点Xl、X、。Now, equi-perpendicular points Xl, X, as shown in FIG.

・・・・・・Xn等から得られる、前述したドプラー周
波数で含むレンジ圧縮後の時間領域データはふたたび周
波数領域のデータに変換されたのちアジムス圧縮回路に
供給され第4図に示すドプラ周波数変化率と同一の一周
波数変化y4ヲ有する内蔵局部発振周波数とミクサによ
って乗算されn個のそれぞれ定周波数のドプラ周波数が
得られる。これらn個のドプラ周波数はそれぞれ一定し
た周波数ではあるが相互間の周波数差は第4図に示した
周波数差を保持している。
The time domain data obtained from Xn, etc. after range compression and including the Doppler frequency described above is converted to frequency domain data again and then supplied to the azimuth compression circuit, resulting in the Doppler frequency change shown in Figure 4. multiplied by the built-in local oscillator frequency and the mixer with one frequency change y4 equal to the rate, n respective constant frequency Doppler frequencies are obtained. These n Doppler frequencies each have a constant frequency, but the frequency difference between them maintains the frequency difference shown in FIG. 4.

次にこれらn個のドプラ周波数は所定の積分時間と周波
数帯域を有するn個のフィルタをディジタルFFT(F
ast  Fourier  Transform)回
路で構成するフィルタバンクを通して抽出される。かく
して等直距離反射点X、、X、、・・・・・・Xnによ
る受信信号はレンジ圧縮後にドプラ周波数を介してアジ
ムス圧縮を実施され、それぞれ一定周波数化された周波
数領域の画像データとじて出力される。
Next, these n Doppler frequencies are processed by digital FFT (F
(ast Fourier Transform) circuit. In this way, the received signals from the equi-orthogonal reflection points X, , X, . . . Output.

上述した内容に等直距離反射点Xl、X、、・・・・・
・Xnについてのレンジおよびアジムス圧縮について述
べたがスポット照射野Sからサンプリングする他の等直
距離反射点についても全く同様にして実施され、しかも
本実施例の場合はこれらレンジ、アジムス圧縮処理回路
の演算処理ならびに処理制御の殆んどを非ノイマン型イ
メージ・パイプライン・プロセッサを利用して実施し実
用上はぼリアルタイム処理を可能としている。
Reflection points Xl, X,...
・Although the range and azimuth compression for Most of the arithmetic processing and processing control is performed using a non-Neumann image pipeline processor, making almost real-time processing possible in practice.

非ノイマン型イメージ・パイプライン・プロセッサは画
像処理の分野向けに近時開発され7=5 LSIであり
、データフロ一方式および可変パイプライン溝底のアー
キテクチャを採用し高速処理可能かつ従来のこの種の画
像プロセッサに比し著しく小型軽量なものとなり、これ
とスポットライトモードSARとに工って全体も小型の
飛翔体に搭載しりる構成のものと成し得ている。
A non-Neumann image pipeline processor is a 7=5 LSI recently developed for the field of image processing, and it adopts a data flow one-way and variable pipeline groove bottom architecture, and is capable of high-speed processing, compared to the conventional one of this type. It is significantly smaller and lighter than an image processor, and by combining this with the spotlight mode SAR, the entire system can be mounted on a small flying object.

この非ノイマン型イメージ・パイプライン・プロセッサ
による処理時間短縮と小型軽量化とをさらに詳述すると
次のとおりである。
The reduction in processing time and reduction in size and weight achieved by this non-Neumann image pipeline processor will be described in more detail as follows.

SARに工って取得したデータから画像を再生する処理
において最も多くの処理時間を必要とするアジムスもし
くはレンジ圧縮におけるFFTによる数値演算処理時間
とじ、1024点FFTによる通常のSARの平均的1
画像処理における数値演算処理時間を考えてみる。
The numerical calculation processing time by FFT in azimuth or range compression, which requires the most processing time in the process of reproducing an image from data obtained by applying SAR, is 1 on average for normal SAR using 1024-point FFT.
Let's consider the numerical calculation processing time in image processing.

従来の手法による最高速処理の典型的例は、このエラな
1024点FFTによるデータを処理するために高精能
のミニコンレベルのコンビ為−夕に加えアレイプロセッ
サ、九とえばFloatingPoint社のAP−1
20B t−併用して高速処理化を図って約300m5
ECで処理している。
A typical example of the highest speed processing using conventional methods uses a high-precision minicomputer-level combination machine and an array processor, such as FloatingPoint's AP-9, to process the data from this erratic 1024-point FFT. 1
Approximately 300m5 when used in combination with 20Bt- for high-speed processing
It is processed by EC.

一方、本実施例においてuLsI構氏のマイクロプロセ
ッサである非ノイマン型イメージ・パイプライン・プロ
セッサは基本的に5MIPS(MegaInstrut
ion  Per  5econd)のインストラクシ
ョン処理能力を有し、同一処理内容全実行するのにほぼ
60m5ECで済み、このような大幅な処理時間の短縮
によって運用上はぼ画像の実時間処理が可能となり、さ
らに物理的形状、容積の著しい小型化によって実用上す
べての飛翔体に搭載、装備を可能としている。
On the other hand, in this embodiment, the non-Neumann image pipeline processor, which is the uLsI microprocessor, is basically a 5MIPS (MegaInstrument)
ion per 5 seconds), and it takes about 60m5EC to execute all the same processing contents.This significant reduction in processing time makes it possible to process real-time images of images in real time, and it also requires physical processing. The significant reduction in size and volume makes it possible to mount and equip practically all flying vehicles.

こうして出力される同一スポットからの画像データは飛
翔体の飛翔とともに絶えず更新されて出力レ画像データ
比較回路4に供給されるが、・この画像データは目標全
中心とする数百メートル平方程度を画像処理範囲とし、
を几この目標は飛翔当初画像上にあって誘導接近の対象
となるものが選ばれる。スポットライトモードSAR,
l−j工く知られるように、空中の目標を捜索しこれを
追跡する機能、あるいは地上の特定の目標をスポット照
射しつつ正しい航法を保持する機能、もしくはミサイル
等の最適誘導といった種種の機能を有するが、これらい
ずれの機能を利用する場合であれ運用初期にまず所望の
目標を設定し、この目標を中心とした近傍数百メートル
程度の範囲のデータを目標付近画像データとして合成開
口レーダ画像処理回路2から基準画像データ記憶回路3
に供給せしめるL5手操作制御する。
The image data outputted from the same spot in this way is constantly updated as the flying object flies and is supplied to the output image data comparison circuit 4. As the processing range,
This target is selected as the one that is on the image at the beginning of the flight and is the target of the guided approach. Spotlight mode SAR,
As is commonly known, various functions such as the ability to search for and track targets in the air, the ability to maintain correct navigation while spot-irradiating a specific target on the ground, or the optimal guidance of missiles, etc. However, when using any of these functions, a desired target is first set in the initial stage of operation, and data from a range of several hundred meters around this target is converted into a synthetic aperture radar image as near-target image data. From the processing circuit 2 to the reference image data storage circuit 3
L5 is manually controlled.

基準画像データ記憶回路3に目標設定メモリセレクタ3
1およびメモ!j32t−備えて構成され、目標設定メ
モリセレクタ31は上述した手操作制御による目標付近
画像データ供給と同時に動作しこのデータを格納すべき
メモリ32のアドレスとメモリサイズに関するコマンド
を出力しメモリ32に目標付近画像データを格納せしめ
これを基準画像データとして記憶する1本実施例におい
ては運用当初手操作制御に工って目標付近画像データを
メモリ32に供給して論るが、運用目的によって目標が
既知の場合にはあらかじめ当該目標を含む画像データを
メモリ32に格納して訃いても一同に差支えない。
A target setting memory selector 3 is provided in the reference image data storage circuit 3.
1 and notes! The target setting memory selector 31 operates at the same time as supplying image data near the target by manual control as described above, outputs a command regarding the address and memory size of the memory 32 in which this data is to be stored, and sets the target in the memory 32. In this embodiment, image data near the target is supplied to the memory 32 using manual control at the beginning of operation, but depending on the purpose of operation, the target may be known. In this case, there is no problem even if the image data including the target is stored in the memory 32 in advance.

さて、画像データ比較回路4はメモリ31から読出し几
基準画像データと、合成開口レーダ画像処理回路2から
飛翔体の飛翔に従い次次に更新されて出力する画像デー
タとを公知のマツプマツチングの手法で比較し2次元の
差信号を出力しこれt−信号処理回路5に供給する。
Now, the image data comparison circuit 4 compares the reference image data read from the memory 31 and the image data successively updated and output from the synthetic aperture radar image processing circuit 2 according to the flight of the flying object using a known map matching method. It outputs a two-dimensional difference signal and supplies it to the t-signal processing circuit 5.

信号処理回路5はこの差信号にもとづいて目標との相対
速度ベクトルを算出しlN8t−利用する飛翔体誘導制
御装置100に誘導信号として供給する。飛翔体誘導制
御装置100Uこうして供給される誘導信号を利用しつ
つ目標を常に画像中心に表示するようにINS’に介し
て飛翔体を誘導制御する。この場合、信号処理回路5μ
ま九差信号を零とする方向に合成量ロレーダエのアンテ
ナ11の指向方向を制御するアンテナ指向制御信号を発
生しこれをアンテナサーボ系14に供給しアンテナ11
0指向制御を行なわしめる。信号処理回路5はさらに、
入力した差信号から目標との距離成分を抽出し九りえこ
の距離成分データにもとづいて画像処理範囲制御信号を
発生しこれを合成開口レーダlのレーダ信号処理器13
に供給する。
The signal processing circuit 5 calculates a relative velocity vector with respect to the target based on this difference signal, and supplies it as a guidance signal to the flying object guidance control device 100 that utilizes IN8t. The flying object guidance control device 100U uses the guidance signals thus supplied to guide and control the flying object via the INS' so that the target is always displayed at the center of the image. In this case, the signal processing circuit 5μ
An antenna directional control signal is generated to control the directional direction of the antenna 11 of the composite amount Loredae in the direction that makes the difference signal zero, and this signal is supplied to the antenna servo system 14 to control the antenna 11.
Performs zero pointing control. The signal processing circuit 5 further includes:
The distance component to the target is extracted from the input difference signal, and based on the distance component data of Kurie, an image processing range control signal is generated, and this signal is sent to the radar signal processor 13 of the synthetic aperture radar l.
supply to.

上述し友画像処理範囲制御信号は飛翔体が目標に接近す
るのに対応し画像表示における距離レンジを常に一定の
状態に設定するレンジゲート信号であり、レーダ信号処
理器13はこの信号を受けつつコヒーレントレーダ送受
信器12を介して入力する受信データの処理範囲を制御
し表示画像の距離レンジを一定に保持せしめる。
The friend image processing range control signal mentioned above is a range gate signal that always sets the distance range in the image display to a constant state as the flying object approaches the target, and the radar signal processor 13 receives this signal and The processing range of received data input via the coherent radar transceiver 12 is controlled to maintain a constant distance range of the displayed image.

以上のようにして、スポットライトモードt−利用する
合成開口レーダによって、やぶにらみ誘導制御を前提と
する飛翔体の安定かつ正確な誘導が実用上はぼリアルタ
イムで実施することができる。
As described above, by using the synthetic aperture radar using the spotlight mode t-, stable and accurate guidance of a flying object based on glare guidance control can be carried out practically in real time.

本発明はセンナとしてスポットライトモードの合成開口
レーダを利用し、また著しく小型軽量化を図りft高速
プロセッサによって実用上はぼリアルタイムで画像処理
を行ない、あらかじめ設定し几目標付近の基準画像デー
タと飛翔に従い更新される画像データとを比較しつつ飛
翔体を誘導する点に基本的な特徴を有するものであり、
第1図に示す実施例の変形も種種考えられる。
The present invention utilizes a synthetic aperture radar in spotlight mode as a sensor, is significantly smaller and lighter, and performs image processing in practically real time using a high-speed ft processor. The basic feature is that the flying object is guided while comparing the image data updated according to the
Various modifications of the embodiment shown in FIG. 1 are possible.

たとえば、本実施例においては、著しく小型軽量化を図
った高速プロセッサとしてL8I構成の非ノイマン型イ
メージ・パイプライン・プロセッサを利用しているが、
これはほぼ同様な形状、容積でかつほぼ同等な機能を有
する他のプロセッサと置換しても同様に実施しうろこと
は明らかである。
For example, in this embodiment, a non-Neumann image pipeline processor with an L8I configuration is used as a high-speed processor that is significantly smaller and lighter.
It is clear that this can be implemented in the same way even if the processor is replaced with another processor having substantially the same shape and volume and having substantially the same functions.

ま几、合成開口レーダ画像処理回路2において、スポッ
トの各反射点からの受信信号のドプラ周波数抽出は受信
信号と同一のドプラ周波数傾斜を有する局部発振周波数
と受信信号とヲミクシングしたうえディジタルFFT’
i利用するフィルタバンクを介して選択抽出するという
方法金とっているが、これは同等な機能を有する他のド
プラ周波数抽出手段と置換しても一同に差支えない。
In the synthetic aperture radar image processing circuit 2, Doppler frequency extraction of the received signal from each reflection point of the spot is performed by mixing the received signal with a local oscillation frequency having the same Doppler frequency slope as the received signal, and then performing digital FFT'.
Although the method of selective extraction via the filter bank used is expensive, it may be replaced with other Doppler frequency extraction means having an equivalent function.

さらに信号処理回路5から出力される誘導信号はINS
を利用する飛翔体誘導装置100に利用するものとじて
いるが、この飛翔体誘導装置100はINS以外の誘導
装置金利用するものであっても同様に実施しうろことに
明らかであり、以上はすべて本発明の主旨を損なうこと
なく容易に実施し9るものである。
Furthermore, the induction signal output from the signal processing circuit 5 is INS
However, it is clear that this flying object guidance device 100 can be implemented in the same manner even if the flying object guidance device 100 uses guidance devices other than INS. All of these can be easily implemented without departing from the spirit of the invention.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した如く本発明に工れば、航空機金倉む飛翔体
を目標に対して誘導せしめる飛翔体誘導装置において、
スポットライトモードで運用する合成開口レーダをセン
サとして利用し非ノイマン型イメージ・パイプライン・
プロセッサに工って実用上はぼリアルタイムでの画像処
理を行ない、やぶにらみ誘4t−前提として、あらかじ
め設定した目標付近の基準画像データと飛翔に従って更
新される画像データとを比較しつつ搭載飛翔体を誘導す
ることにLす、従来のホーミング誘導装置では衝突直前
等の極近接時もしくは各遣航法装置上に近接時において
不可避な大誤差雑音の受信を根本的に排除し得て安定性
と正確性とを著しく改善しうる小型かつ軽量な飛団体誘
導装置が実現できるという効果がある。
As explained above, if the present invention is implemented, a flying object guiding device for guiding a flying object such as an aircraft to a target,
A synthetic aperture radar operated in spotlight mode is used as a sensor to create a non-Neumann image pipeline.
In practical terms, the processor is used to perform image processing in real time, and as a premise of the 4T, the onboard flying object is compared with preset reference image data near the target and image data that is updated as it flies. It is possible to fundamentally eliminate the unavoidable large error noise received by conventional homing guidance devices when they are very close to each other, such as immediately before a collision, or when they are close to each navigation device, resulting in stability and accuracy. This has the effect of realizing a small and lightweight flying object guidance device that can significantly improve performance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の飛翔体誘導装置の一実施例の構成を示
すブロック図、ftJ2図にやぶにらみモードによる飛
翔体の誘導を説明するためのやぶにらみ誘導説明図、第
3図はスポットライトモード5AR(合成開口レーダ)
による照射野の特徴を示すスポットライトモードSAR
照射野特徴図、第4図は第3図のスポットライトモード
8ARR射1Fの等直距離点からの受信信号のドプラ周
波数特性を説明する几めのドプラ周波数特性図である。 1・・・・・・合成開口レーダ、2・・・・・・合成開
口レーダ画像処理回路、3・・・・・・基準画像データ
記憶回路、4・・・・・・画像データ比較回路、5・・
・・・・信号処理回路、11・・・・・・アンテナ、1
2・・・・・・コヒーレントレーダ送受信器、13・・
・・・・レーダ信号処理器、14・・・・・・アンテナ
サーボ系、31・・・・・・目標設定メモリセレクタ、
32・・・・・・メモ!J、100・・・・・・飛翔体
誘導制御装置。 $2図 83区 84 図
Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the flying object guidance device of the present invention, ftJ2 is a blind glare guidance explanatory diagram for explaining the guidance of a flying object in the blind glare mode, and Figure 3 is a spotlight Mode 5AR (synthetic aperture radar)
Spotlight mode SAR showing the characteristics of the irradiation field by
Irradiation field characteristic diagram, FIG. 4 is a detailed Doppler frequency characteristic diagram illustrating the Doppler frequency characteristic of the received signal from the equi-orthogonal distance point of the spotlight mode 8ARR radiation 1F of FIG. 3. 1... Synthetic aperture radar, 2... Synthetic aperture radar image processing circuit, 3... Reference image data storage circuit, 4... Image data comparison circuit, 5...
...Signal processing circuit, 11...Antenna, 1
2... Coherent radar transceiver, 13...
... Radar signal processor, 14 ... Antenna servo system, 31 ... Target setting memory selector,
32...Memo! J, 100... Flying object guidance control device. $2 Figure 83 Ward 84 Figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 航空機を含む飛翔体を目標に対して誘導する飛翔体誘導
装置において、スポットライトモード(spotlig
ht mode)で運用する合成開口レーダと、この合
成開口レーダによって取得した観測データをリアルタイ
ム処理し目標付近の画像データをあらかじめ設定した範
囲にわたって選択抽出するとともに飛翔体の飛翔に従い
次次に画像データを更新しつつ出力する合成開口レーダ
画像処理回路と、前記目標付近の画像データを基準画像
データとして記憶する基準画像データ記憶回路と、前記
基準画像データと飛翔に従って次次に更新される前記画
像データとを比較しつつこれら両者間の差信号を得る画
像データ比較回路と、前記差信号にもとづいて前記目標
との相対速度ベクトルを算出したうえ飛翔体誘導制御装
置に対する誘導信号および前記合成開口レーダのアンテ
ナ指向制御信号のほか前記合成開口レーダ画像処理回路
の画像処理範囲を目標との距離に対応して制御する画像
処理範囲制御信号を出力する信号処理回路とを備えて成
ることを特徴とする飛翔体誘導制御装置。
In a flying object guidance device that guides flying objects including aircraft toward a target, a spotlight mode (spotlig
Synthetic aperture radar operated in ht mode) and the observation data acquired by this synthetic aperture radar are processed in real time to selectively extract image data near the target over a preset range, and to sequentially extract image data according to the flight of the projectile. a synthetic aperture radar image processing circuit that updates and outputs the output; a reference image data storage circuit that stores image data near the target as reference image data; and the image data that is successively updated in accordance with the reference image data and flight. an image data comparison circuit that obtains a difference signal between the two while comparing the difference signals; and an image data comparison circuit that calculates a relative velocity vector with respect to the target based on the difference signal, and also provides a guidance signal to the flying object guidance control device and an antenna of the synthetic aperture radar. A flying object characterized by comprising a signal processing circuit that outputs an image processing range control signal that controls the image processing range of the synthetic aperture radar image processing circuit in accordance with the distance to the target in addition to the directional control signal. Guidance control device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7898457B2 (en) 2006-03-31 2011-03-01 Qinetiq Limited System and method for processing imagery from synthetic aperture systems
US20120250935A1 (en) * 2009-12-18 2012-10-04 Thales Method for Designating a Target for a Weapon Having Terminal Guidance Via Imaging

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