(57)【要約】【課題】信号処理のハードウェア規模の増大と、信号処理による消費電力の増加とを抑制しつつ、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾することができる誘導装置を得ること。【解決手段】誘導装置５０は、着目する目標がグループ目標である場合に、グループ目標内の複数の目標間のドップラ周波数差を観測し、ドップラ周波数差が極大値又は最大値となる観測位置を逐次演算する航法演算部１７と、演算された観測位置の情報に基づいて飛しょう体１００の飛しょうコースを決める操舵信号を生成する操舵信号生成部１８とを備える。【選択図】図２
2020034289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体に搭載され、空間を飛しょうする目標を追尾し、追尾した前記目標に向けて前記飛しょう体を誘導する誘導装置であって、
着目する前記目標がグループ目標である場合に、前記グループ目標内の複数の目標間のドップラ周波数差を観測し、前記ドップラ周波数差が極大値又は最大値となる観測位置を逐次演算する航法演算部と、
演算された前記観測位置の情報に基づいて前記飛しょう体の飛しょうコースを決める操舵信号を生成する操舵信号生成部と、
を備えたことを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導装置を備えたことを特徴とする飛しょう体。
【請求項３】
複数の指向性素子アンテナが搭載され、空間に放射する送信電波の送信と、前記送信電波の目標による反射電波の受信とを行う送受共用のアンテナと、
請求項１に記載の誘導装置と、
母機から送信されるコマンド電波を受信するコマンド受信アンテナと、
備え、
送受共用の前記アンテナは、ビームを特定のアジマス角度、及び特定のエレベーション角度に指向させることができる機械式ジンバルを備えて構成されることを特徴とする飛しょう体。
【請求項４】
前記誘導装置は、前記飛しょう体から着目するグループ目標を見る目視線が前記機械式ジンバルの駆動範囲にある場合には、前記航法演算部の演算結果により前記飛しょう体を誘導することを特徴とする請求項３に記載の飛しょう体。
【請求項５】
前記誘導装置は、前記目視線が、前記機械式ジンバルの駆動範囲にない場合、前記航法演算部の演算結果により得られる飛しょうベクトルと、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理を行い、重みづけ処理後の飛しょうベクトルを用いて前記飛しょう体を誘導することを特徴とする請求項４に記載の飛しょう体。
【請求項６】
前記誘導装置は、前記航法演算部によって演算された観測位置に前記飛しょう体を誘導すると共に、前記グループ目標内の複数の目標におけるそれぞれのドップラ周波数を観測し、前記ドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能未満である場合、前記母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルを用いて前記飛しょう体を誘導することを特徴とする請求項３に記載の飛しょう体。
【請求項７】
前記誘導装置は、前記ドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能以上である場合、前記グループ目標に直線で向かう飛しょうベクトルと、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理を行い、重みづけ処理後の飛しょうベクトルを用いて前記飛しょう体を誘導することを特徴とする請求項６に記載の飛しょう体。
【請求項８】
前記誘導装置は、時間の経過と伴に、目標に直線で向かう飛しょうベクトルに対する重みづけ値を大きくすることを特徴とする請求項７に記載の飛しょう体。
【請求項９】
前記誘導装置は、前記グループ目標が個々の目標に分離可能かどうかを判定し、個々の目標に分離可能であれば、前記グループ目標の中の特定目標を追尾することを特徴とする請求項７又は８に記載の飛しょう体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛しょう体に搭載され、空間を飛しょうする目標を追尾し、追尾した目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置、及びこの誘導装置を搭載した飛しょう体に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体に搭載される誘導装置では、飛しょう体に対する相対速度が同程度で互いに近い位置に存在する複数の目標を個々に分離して追尾する能力が求められている。以下、相対速度が同程度で互いに近い位置に存在する複数の目標からなる集合体を「グループ目標」と呼ぶ。
【０００３】
下記特許文献１には、飛しょう体に搭載されるレーダが電波を送信する際に、パルス繰返し周期（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ：ＰＲＩ）の１周期の期間を複数の細分化された受信ゲートに分割し、分割された受信ゲートのそれぞれのタイミングで位相変調信号を送信し、目標からの反射信号を位相復調することでグループ目標内の複数目標を追尾する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３８２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、位相復調、ドップラ補償、狭帯域フィルタ処理、ドップラフィルタ処理、目標検出といった一連の処理を、細分化された受信ゲートの全てに対して実施する必要がある。このため、特許文献１の技術を採用した場合には、信号処理のハードウェア規模が増大し、信号処理による消費電力が増加するという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、信号処理のハードウェア規模の増大、及び信号処理による消費電力の増加を抑制しつつ、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾することができる誘導装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、飛しょう体に搭載され、空間を飛しょうする目標を追尾し、追尾した目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置である。誘導装置は、着目する目標がグループ目標である場合に、グループ目標内の複数の目標間のドップラ周波数差を観測し、ドップラ周波数差が極大値又は最大値となる観測位置を逐次演算する航法演算部を備える。誘導装置は、演算された観測位置の情報に基づいて飛しょう体の飛しょうコースを決める操舵信号を生成する操舵信号生成部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る誘導装置によれば、信号処理のハードウェア規模の増大、及び信号処理による消費電力の増加を抑制しつつ、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る誘導装置を備えた飛しょう体の構成を示すブロック図
【図２】図１に示す信号処理部の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第１の図
【図４】実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第２の図
【図５】実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第３の図
【図６】実施の形態２に係る誘導装置を備えた飛しょう体の構成を示すブロック図
【図７】図６に示す信号処理部の構成を示すブロック図
【図８】実施の形態２における飛しょう体の誘導制御の説明に供するフローチャート
【図９】実施の形態２における飛しょうベクトルの重みづけ処理の説明に供する図
【図１０】実施の形態３における飛しょう体の誘導制御の説明に供するフローチャート
【図１１】本実施の形態における信号処理部の機能を具現するハードウェア構成の一例を示すブロック図
【図１２】本実施の形態における信号処理部の機能を具現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態に係る誘導装置及び飛しょう体について詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る誘導装置５０を備えた飛しょう体１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１に係る飛しょう体１００は、アンテナ２と、合成器３と、誘導装置５０と、操舵制御部１０とを備える。アンテナ２には、無指向性素子アンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが搭載される。アンテナ２は、無指向性素子アンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによってアレーアンテナを構成する。図１では、４つの無指向性素子アンテナを示しているが、一例である。無指向性素子アンテナの数は、複数であればよい。
【００１２】
また、図１に示すように、誘導装置５０は、受信部６と、信号処理部８とを有する。なお、図１では、電波の受信に関係する受信系の構成要素のみを示し、電波の送信に寄与する送信系の構成要素については、図示を省略している。
【００１３】
図２は、図１に示す信号処理部８の構成を示すブロック図である。図２に示すように、信号処理部８は、目標検出部１６と、航法演算部１７と、操舵信号生成部１８とを有する。
【００１４】
次に、実施の形態１に係る誘導装置５０を備えた飛しょう体１００の動作について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１５】
アンテナ２は、無指向性素子アンテナ２ａ〜２ｄにより、図示を省略した目標に向けて目標検出及び目標追尾のための送信電波４を空間に放射する。無指向性素子アンテナ２ａ〜２ｄは、送信電波４の目標による反射電波５を受信する。アンテナ２は、送受共用のアンテナであり、空間に放射する送信電波４の送信と、目標による反射電波５の受信とは、無指向性素子アンテナ２ａ〜２ｄによって行われる。
【００１６】
合成器３は、無指向性素子アンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれが受信する信号を合成する。合成器３にて合成された信号は、受信部６に送られる。受信部６は、合成器３の出力に基づいて、特定周波数の受信信号７を抽出する。図１には図示しないが、特定周波数の受信信号７の抽出には、増幅器、帯域通過フィルタ、周波数変換器、低域通過フィルタなどが用いられる。なお、実施の形態１において、受信部６の処理には公知の手法を用いるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００１７】
信号処理部８において、目標検出部１６は、受信信号７に基づいて目標を検出する。目標の検出には、フーリエ変換処理、周波数ゲート分割処理、ドップラ補償処理、符号復調処理、低域通過フィルタ処理などが行われる。実施の形態１では、上記特許文献１のように多数の受信ゲートを用いずに、１又は数個の受信ゲートごとに狭帯域フィルタを用いて帯域を下げ、目標のドップラ周波数を抽出することで目標検出処理を行う。なお、実施の形態１において、目標検出部１６の処理には公知の手法を用いるので、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００１８】
航法演算部１７は、目標検出部１６によって検出された目標がグループ目標である場合に、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾するのに適した飛しょう体１００の観測位置を演算する。操舵信号生成部１８は、演算した観測位置の情報に基づいて、飛しょう体１００の飛しょうコースを決める操舵信号９を生成する。航法演算部１７による処理の詳細については後述する。
【００１９】
操舵信号生成部１８によって生成された操舵信号９は、操舵制御部１０に送られる。操舵制御部１０は、操舵信号９に基づいて、操舵部１１ａ，１１ｂの翼を制御して、航法演算部１７によって演算された観測位置に飛しょう体１００を誘導する。飛しょう体１００は、操舵制御部１０の制御によって、最終的には誘導対象の目標に向かって飛しょうする。
【００２０】
実施の形態１に係る飛しょう体１００が想定する目標は、上述した「グループ目標」である。即ち、実施の形態１に係る飛しょう体１００は、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾すること主眼として動作することになる。
【００２１】
次に、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離して追尾するときの課題について説明する。なお、以下の説明において、飛しょう体に搭載されるレーダを、飛しょう体の発射母機に搭載される母機レーダと区別するため、飛しょう体に搭載されるレーダを「自機レーダ」と呼ぶ。
【００２２】
レーダの検出方式としては、ＰＲＩの長短によって、低パルス繰り返し（Ｌｏｗ  Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＬＰＲＦ）レーダ、中パルス繰り返し（Ｍｅｄｉｕｍ  Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＭＰＲＦ）レーダ、及び高パルス繰り返し（Ｈｉｇｈ  Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：ＨＰＲＦ）レーダがある。ＬＰＲＦレーダは、電波を送信してから受信するまでの時間が目標までの往復距離に対して十分確保されたレーダである。ＨＰＲＦレーダは、目標の検出性能を向上させ、目標の速度情報を取得するためにＰＲＦをＬＰＲＦレーダよりも早めた、即ちＰＲＩを短くしたレーダである。ＭＰＲＦレーダは、ＰＲＩがＬＰＲＦレーダよりも短く、ＨＰＲＦレーダよりも長いレーダである。
【００２３】
飛しょう体に搭載される自機レーダでは、できるだけ遠距離で目標を探知できることが望まれるので、一般的には、ＰＲＩの短いＨＰＲＦレーダが使用される。一方、ＰＲＩが短いと、自機レーダが電波を送信してから目標による反射波を待ち受けるまでの時間間隔が短くなる。従って、１ＰＲＩの時間内では、グループ目標に含まれる目標の目標数によっては、個々の目標の全てを検出し、且つ、分離して追尾するための時間が十分ではない。そのため、ＨＰＲＦレーダでは、飛しょう体と目標との間の相対距離を検出する方式ではなく、飛しょう体と目標との間の相対速度によって発生するドップラ周波数を抽出することで目標の検出を行う方式が採用される。
【００２４】
ところが、グループ目標を観測する場合、即ち相対速度が同程度で互いに近い位置に存在する複数の目標を観測する場合、個々の目標からのドップラ周波数が、ＨＰＲＦレーダの周波数分解能以上に離隔されている必要がある。しかしながら、飛しょう体が発射されて間もない遠距離の段階では、個々の目標の相対速度には殆ど差がなく、ＨＰＲＦレーダの周波数分解能未満となるので、複数目標とは認識できず、１つの集合体としてしか認識することができない。
【００２５】
このように、従来技術によるＨＰＲＦレーダでは、直目する目標がグループ目標である場合に、グループ目標内の個々の目標を分離して追尾する機能が充分ではなかった。このため、自機レーダとしてのＨＰＲＦレーダでは、グループ目標における目標分離機能に関する改善が課題となっていた。
【００２６】
次に、上記の課題を解決するために採り得る実施の形態１に係る飛しょう体１００の目標への接近経路について、図３から図５の図面を参照して説明する。図３は、実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第１の図である。図４は、実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第２の図である。図５は、実施の形態１における飛しょう体の誘導制御の説明に供する第３の図である。
【００２７】
図３の上部側には、飛しょう体の搭載母機である母機１５０と、母機１５０の移動ベクトル１５１と、母機１５０の移動軌跡１５２と、母機１５０から発射された飛しょう体１００と、飛しょう体１００の移動ベクトル１０２と、飛しょう体１００の移動軌跡１０１とが示されている。
【００２８】
また、図３の下部側には、グループ目標を成す目標２００ａ，２００ｂと、目標２００ａの移動ベクトル２０１ａと、目標２００ａの移動軌跡２０２ａと、目標２００ｂの移動ベクトル２０１ｂと、目標２００ｂの移動軌跡２０２ｂとが示されている。
【００２９】
図３において、母機１５０から飛しょう体１００が発射された瞬間では、飛しょう体１００と、目標２００ａ，２００ｂとでは、例えばほぼ向き合う関係の移動軌跡１０１，２０２ａ，２０２ｂとなっている。一方、この時点では、まだ飛しょう体１００と、目標２００ａ，２００ｂのそれぞれとの間の相対距離は遠い。このため、目標２００ａ，２００ｂのそれぞれと、飛しょう体１００との間の相対速度（ドップラ周波数）は、ほぼ同一であり、自機レーダの周波数分解能を超えていない。従って、図３の段階において、自機レーダは、目標２００ａ，２００ｂを分離することはできず、それぞれを別目標として認識することはできない。
【００３０】
そこで、実施の形態１では、目標２００ａ，２００ｂを別目標として認識するため、以下の演算式に基づいて実施される回避航法によって、目標２００ａ，２００ｂへの飛しょう体１００の接近経路を制御する。
【００３１】
図４には、右手系の３次元直交座標系において、自機である飛しょう体１００と、グループ目標内の２つの目標２００ａ，２００ｂとの位置関係が示されている。
【００３２】
図４において、飛しょう体１００によって観測される、目標２００ａと目標２００ｂとの間のドップラ周波数差ΔＤは、以下の（１）式で求められる。
【００３３】
【数１】
2020034289.tif 000003
【００３４】
上記（１）式において、ｆは自機レーダの送信周波数、ｃは光速、ｖｍｅは飛しょう体１００の移動速度、ｖｈｅは目標２００ａ，２００ｂの速度である。なお、目標２００ａの速度と目標２００ｂの速度とは、同一としている。
【００３５】
ＡＺ１は、図４に示すように、飛しょう体１００と目標２００ａとを結ぶ目視線１５０ａのＸ軸を基準とするアジマス方向の角度成分であり、ＡＺ２は、飛しょう体１００と目標２００ｂとを結ぶ目視線１５０ｂのＸ軸を基準とするアジマス方向の角度成分である。図４において、これらのＡＺ１及びＡＺ２は、それぞれの目視線１５０ａ，１５０ｂのＸＹ平面への射影成分をＸＹ平面内においてＸ軸を基準として測った角度になっている。
【００３６】
また、ＥＬ１は、図４に示すように、目視線１５０ａのＸＹ平面を基準とするエレベーション方向の角度成分、ＥＬ２は、目視線１５０ｂのＸＹ平面を基準とするエレベーション方向の角度度成分である。図４において、これらのＥＬ１及びＥＬ２は、それぞれの目視線１５０ａ，１５０ｂを、それぞれの目視線１５０ａ，１５０ｂのＸＹ平面への射影成分を基準として測った角度になっている。
【００３７】
ここで、説明を単純化するため、飛しょう体１００と、目標２００ａ，２００ｂとは、それぞれが同一平面上にあると仮定する。図４の例であれば、飛しょう体１００、及び目標２００ａ，２００ｂのＺ座標が等しいことを意味する。このように仮定すると、飛しょう体１００と、目標２００ａ，２００ｂとを含む面がＸＹ平面となるので、図５に示すように、ＸＹ平面内の関係で表すことができる。
【００３８】
上記の仮定によれば、ＥＬ１＝ＥＬ２＝０°であり、ｃｏｓ（ＥＬ１）＝ｃｏｓ（ＥＬ２）＝１となる。従って、上記（１）式に示されるドップラ周波数差ΔＤの値が大きくなるのは、ｃｏｓ（ＡＺ１）と、ｃｏｓ（ＡＺ２）との差の絶対値が大きいときである。
【００３９】
図５には、飛しょう体１００が、目標２００ａ，２００ｂの移動方向に正対する位置方向に回り込んだ場合の第１の位置Ａと、目標２００ａ，２００ｂの移動方向に対して、目標２００ａ，２００ｂを真横から見る方向、別言すれば目標２００ａ，２００ｂの移動方向に直交する方向に回り込んだ場合の第２の位置Ｂとが示されている。
【００４０】
ここで、ドップラ周波数差ΔＤの値は、結局のところ、飛しょう体１００と目標２００ａとを結ぶ目視線１５０ａの長さ、即ち飛しょう体１００と目標２００ａとを結ぶ目視線１５０ａの距離の時間変化率と、飛しょう体１００と目標２００ｂとを結ぶ目視線１５０ｂの長さ、即ち飛しょう体１００と目標２００ｂとを結ぶ目視線１５０ｂの距離の時間変化率との差の絶対値に比例する。従って、ドップラ周波数差ΔＤの値は、飛しょう体１００が第１の位置Ａにいるときよりも、飛しょう体１００が第２の位置Ｂにいるときの方が大きくなる。このため、飛しょう体１００は、サイドロール航法を選択して目標２００ａ，２００ｂに接近する。サイドロール航法は、目標の進行方向に対し目標の真横から回り込む航法である。この制御は、上述した信号処理部８の航法演算部１７による演算結果に基づいて実行される。なお、実施の形態１におけるサイドロール航法においては、旋回中であっても、電波の送受信、及びそれに伴う目標の捜索は継続される。
【００４１】
実施の形態１の手法では、演算処理の都度、ドップラ周波数差ΔＤが極大値又は最大値をとるように上記（１）式で表される関数を用いて最適化する。「極大値又は最大値」の意味は、与えられた演算時間の中で行われる最適化処理において、ドップラ周波数差ΔＤが極大値が得られなくても、最大値が得られればよいとの意味である。また、関数によっては極大値が複数ある場合があり、求めた極大値が、厳密な意味での最大値とならない場合がある。このような場合においては、ドップラ周波数差ΔＤの最大値が得られなくても、極大値が得られればよい。なお、以下では、説明の簡便化のため、「極大値又は最大値」は、単に「極大値」とし、「極大化又は最大化」は、単に「極大化」として記述する。
【００４２】
最適化手法としては、例えば、ニュートン法、勾配法などが知られているが、この例に限定されない。即ち、ニュートン法及び勾配法以外の他の最適化手法を用いて、最適化処理を行ってもよい。ここでは、準ニュートン法による最適化を例に挙げて説明する。
【００４３】
まず、上記（１）式の値が極大値となるＸＹＺの各座標では、ＸＹＺの各変数による偏微分の値が０である必要がある。これは、以下の（２）式で表すことができる。
【００４４】
【数２】
2020034289.tif 000004
【００４５】
そして、準ニュートン法による最適化処理では、以下の（３−１）式から（３−３）式に示される反復式を解くことになる。
【００４６】
【数３】
2020034289.tif 000005
【００４７】
上記（３−１）式において、「∇Ｆ」は、ドップラ周波数差ΔＤの勾配ベクトルである。（３−１）式では、勾配ベクトル∇Ｆを列ベクトルで表している。「Ｈ」は、勾配ベクトル∇Ｆの列ベクトルの各要素と、勾配ベクトル∇Ｆの行ベクトルの各要素とを掛け合わせることで生成される行列である。上記（３−２）式の右辺に現れる添字「Ｔ」は転置を意味している。
【００４８】
そして、上記（３−３）式により得られる座標（ｘ^，ｙ^，ｚ^）は、上記（１）式が極大値をとるときの座標である。なお、「ｘ^」の表記は、文字「ｘ」の上部に文字「^」（ハット記号）が付されたものの代替表記である。「ｙ^」及び「ｚ^」についても同様である。また、「Ｈ−１」は「Ｈ」の逆行列である。（ｘ０，ｙ０，ｚ０）は、前回の反復計算で得られた座標である。
【００４９】
飛しょう体１００は、上記（３−３）式により得られた座標に向かって飛しょうすることになる。上記（３−１）から（３−３）式に示される反復式は、上述した航法演算部１７によって計算される。図４の例における勾配ベクトル∇Ｆの各要素は、以下の（４−１）式で表される。
【００５０】
【数４】
2020034289.tif 000006
【００５１】
上記（４−１）式の式中に現れる変数ｕ，ｖ，ｗ，ηのそれぞれは、上記（４−２）から（４−５）式のそれぞれで表される。上記（４−２）から（４−４）式に現れるｘ，ｙ，ｚは、それぞれ反復計算時点における飛しょう体１００のＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標である。上記（４−２）及び（４−３）式に現れるｘ１，ｙ１，ｚ１は、それぞれ反復計算時点における目標２００ａのＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標である。上記（４−４）及び（４−５）式に現れる（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、それぞれ反復計算時点における目標２００ｂのＸ座標、Ｙ座標及びＺ座標である。
【００５２】
なお、上記では、グループ目標内に２つの目標がある場合について説明したが、グループ目標内に３つ以上の目標がある場合にも同様な手法を用いて最適化処理を行うことができる。例えば、グループ目標内に目標１、目標２及び目標３という３つの目標がある場合、目標１と目標２との間のドップラ周波数差、目標２と目標３との間のドップラ周波数差、及び目標３と目標１との間のドップラ周波数差を求め、それらの周波数差に対して上記の最適化処理を行えばよい。この場合、信号処理部８の演算能力に応じて、全ての周波数差に対して最適化処理を行ってもよいし、何れか１つもしくは２つの周波数差に対して最適化処理を行ってもよい。
【００５３】
以上説明したように、実施の形態１では、航法演算部１７によって、ドップラ周波数差ΔＤが極大値となる観測位置が逐次演算され、当該観測位置に飛しょう体１００が誘導される。これにより、着目する目標がグループ目標である場合に、従来のドップラ周波数の計算では分離できなかったグループ目標内の複数目標を個々の目標に分離できるという効果が得られる。実施の形態１の手法は、上記特許文献１のように、細分化された受信ゲートの全てに対して、位相復調、ドップラ補償、狭帯域フィルタ処理、ドップラフィルタ処理、目標検出といった一連の処理を行う必要がない。これにより、信号処理のハードウェア規模の増大、及び信号処理による消費電力の増加を抑制することができる。
【００５４】
なお、航法演算部１７の演算処理において、上記（１）式の値は、飛しょう体１００が目標２００ａ，２００ｂに近づくほど大きくなる。このため、従来では必要とされていた誘導終末期の追尾計算が不要になるという効果が得られる。
【００５５】
また、実施の形態１では、航法演算部１７によって、ドップラ周波数差ΔＤが常に極大値をとるように最適化処理される。従って、目標２００ａ，２００ｂが急に転進して移動方向を変えても、航法演算部１７の演算処理の速度が、この変化に追従できれば、目標２００ａ，２００ｂへの自動追従が可能となる。これにより、従来では必要とされていた母機１５０からのコマンド情報が不要になるという効果が得られる。このことは、母機１５０が飛しょう体１００を発射した後も目標２００ａ，２００ｂを追尾し続ける必要がないことを意味する。これにより、いわゆる「打ちっぱなし性」が向上するので、母機１５０の生存率も向上するという効果も併せて得られる。
【００５６】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る誘導装置５０Ａを備えた飛しょう体１００Ａの構成を示すブロック図である。図６に示す実施の形態２に係る飛しょう体１００Ａでは、図１に示す実施の形態１に係る飛しょう体１００の構成において、誘導装置５０が誘導装置に５０Ａに置き換えられ、アンテナ２がアンテナ２Ａに置き換えられ、合成器３が合成器２２に置き換えられ、機械式ジンバル２３と、コマンド受信アンテナ１３とが追加されている。アンテナ２Ａでは、無指向性素子アンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが指向性素子アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄに置き換えられている。誘導装置５０Ａでは、図１に示す実施の形態１に係る誘導装置５０の構成において、コマンド受信部１４が追加されている。なお、その他の構成については、図１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一符号を付し、重複する説明は割愛する。
【００５７】
図７は、図６に示す信号処理部８Ａの構成を示すブロック図である。図７に示す実施の形態２における信号処理部８Ａでは、図２に示す実施の形態１における信号処理部８の構成において、コマンド解読部１９が追加されている。なお、その他の構成については、図１の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一符号を付し、重複する説明は割愛する。
【００５８】
次に、実施の形態２で追加されたコマンド受信部１４及び信号処理部８Ａ内のコマンド解読部１９の動作について説明する。
【００５９】
コマンド受信部１４は、母機１５０から送信されるコマンド電波１２を、コマンド受信アンテナ１３を介して受信する。コマンド受信部１４は、コマンド電波１２に含まれるコマンド１５を抽出する。コマンド解読部１９は、コマンド受信部１４から送られるコマンド１５を補助情報として用いる。
【００６０】
一般的に、目標の空間分解能及び周波数分解能は、自機レーダよりも母機レーダの方が高い。このため、自機レーダにおいて、グループ目標内の複数目標を個々の目標として分離できない場合でも、母機レーダにおいては、グループ目標内の複数目標を個々の目標に分離できる場合がある。この場合、母機からは、母機が検出した目標数、グループ目標と飛しょう体１００Ａとの間の相対速度などの情報がコマンド１５として送られてくる。実施の形態２は、このコマンド１５に含まれる情報を活用するものである。なお、コマンド１５を補助情報として活用する方法の詳細については、後述する。
【００６１】
実施の形態１では、進行方向に対し目標の真横から回り込むようなサイドロール航法を採用した上で、複数目標間のドップラ周波数差ΔＤが極大値をとるように飛しょう体１００の位置を誘導していた。これにより、従来のＨＰＲＦレーダでは分離できなかったグループ目標内の複数目標を個々の目標に分離できることを説明した。
【００６２】
ここで、実施の形態１では、飛しょう体１００が回り込むサイドロール範囲、即ち飛しょう体１００からグループ目標を見る目視線の範囲に制限は設けられていなかった。このことは、極端に言えば、真後ろに位置するグループ目標からの反射電波５も受信できることを意味していた。このため、実施の形態１では、アンテナ２を構成する素子アンテナは、無指向性素子アンテナ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとしていた。
【００６３】
しかしながら、一般的に、無指向性の素子アンテナは、指向性の素子アンテナよりも、アンテナ正面方向の利得である指向性利得が低いので、目標検出可能距離が短くなるという欠点がある。そこで、実施の形態２では、目標検出距離の延伸化を図るため、アンテナ２を構成する素子アンテナは、前述の通り、指向性素子アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとしている。
【００６４】
一方、指向性を有する素子アンテナは、利得が高くなる分、ビーム幅が狭くなるので、グループ目標をビーム幅内に捉え続けることが難しくなる。そこで、実施の形態２では、指向性素子アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを備えたアンテナ２Ａのビームを特定のアジマス角度、及び特定のエレベーション角度に指向させることができる機械式ジンバル２３を備える構成としている。
【００６５】
なお、機械式ジンバル２３には、駆動範囲に関して、角度の制限がある。極端な例で言えば、飛しょう体１００Ａの真後ろには、アンテナ２Ａの指向面を向けることはできない。一般的に、機械式ジンバル２３の駆動範囲は、−６０°〜＋６０°程度の範囲である。そこで、実施の形態２では、飛しょう体１００Ａから着目するグループ目標を見る目視線が、機械式ジンバル２３の駆動範囲を超える場合には、航法演算部１７による演算結果に加え、母機１５０から送られてくるコマンド１５による指示を利用する実施形態とする。具体的には、図８に示すフローチャートに基づいて、飛しょう体１００Ａの経路を制御する。図８は、実施の形態２における飛しょう体１００Ａの誘導制御の説明に供するフローチャートである。
【００６６】
図８において、信号処理部８は、着目するグループ目標内の複数の目標間のドップラ周波数差ΔＤを観測する（ステップＳ１１）。信号処理部８は、ドップラ周波数差ΔＤを極大化する方向へ飛しょう体１００Ａを誘導する（ステップＳ１２）。信号処理部８は、目視線がアンテナ２の機械式ジンバル２３の駆動範囲にあるか否かを判定する（ステップＳ１３）。目視線が機械式ジンバル２３の駆動範囲にある場合（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、信号処理部８は、航法演算部１７の演算結果により飛しょう体１００Ａを誘導する（ステップＳ１４）。以降、ステップＳ１１に戻り、上記の処理を繰り返す。
【００６７】
一方、目視線が機械式ジンバル２３の駆動範囲にない場合（ステップＳ１３，Ｎｏ）、母機からのコマンド誘導による飛しょうベクトルを用いて重みづけ処理を行う（ステップＳ１５）。以降、ステップＳ１１に戻り、上記の処理を繰り返す。
【００６８】
ステップＳ１５の処理については、更に図９を用いて説明する。図９は、実施の形態２における飛しょうベクトルの重みづけ処理の説明に供する図である。
【００６９】
図９において、「ａ→」は、航法演算部１７の演算結果により得られる飛しょうベクトルである。「ｂ→」は、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルである。「ｃ→」は、ステップＳ１５の重みづけ処理によって得られる飛しょうベクトルである。なお、「ａ→」の表記は、文字「ａ」の上部に文字「→」（ベクトル記号）が付されたものの代替表記である。「ｂ→」及び「ｃ→」についても同様である。
【００７０】
図９に示されるように、飛しょうベクトルｃ→は、ｃ→＝（１−ｔ）ａ→＋ｔｂ→で表すことができる。ｔは、０以上１以下の実数である。ｔ＝０の場合は、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルを使用しないこと、換言すれば航法演算部１７の演算結果により得られる飛しょうベクトルのみで飛しょうすることを意味する。これとは逆に、ｔ＝１の場合は、航法演算部１７の演算結果により得られる飛しょうベクトルを使用しないこと、換言すれば母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルのみで飛しょうすることを意味する。
【００７１】
以上の説明のように、ステップＳ１５の処理では、航法演算部１７の演算結果により得られる飛しょうベクトルと、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理が行われる。信号処理部８は、重みづけ処理後の飛しょうベクトルを用いて飛しょう体１００Ａを誘導する。
【００７２】
以上説明したように、実施の形態２では、飛しょう体から着目するグループ目標を見る目視線が機械式ジンバルの駆動範囲にある場合には、航法演算部の演算結果により飛しょう体を誘導することとした。これにより、実施の形態１の効果を享受しつつ、目標検出距離の延伸化を図ることができる。
【００７３】
また、実施の形態２では、飛しょう体から着目するグループ目標を見る目視線が機械式ジンバルの駆動範囲にない場合には、航法演算部の演算結果により得られる飛しょうベクトルと、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理を行い、重みづけ処理後の飛しょうベクトルを用いて飛しょう体を誘導することとした。これにより、目標の空間分解能及び周波数分解能の高い母機レーダの情報を活用した追尾が可能となり、追尾の継続性を高めることができる。
【００７４】
実施の形態３．
例えば図４のシチュエーションにおいて、母機１５０から飛しょう体１００Ａが発射された当初は、飛しょう体１００Ａと目標２００ａ，２００ｂとの間の相対距離が離れており、それぞれの相対速度も同程度である。このため、目標２００ａと２００ｂとを分離して検出することができない場合が多く想定される。このような場合、実施の形態１及び実施の形態２では、ドップラ周波数差ΔＤが極大値をとるように飛しょう体１００Ａを誘導することとしていた。なお、これらの誘導方法以外にも、母機からのコマンド誘導により飛しょうすることも考えられる。
【００７５】
その一方で、飛しょう体１００Ａが目標２００ａ，２００ｂに近づくにつれ、飛しょう体１００Ａから目標２００ａを見る目視線と、飛しょう体１００Ａから目標２００ｂを見る目視線との間の差が大きくなるという事実がある。このため、飛しょう体１００Ａが目標２００ａ，２００ｂに近づくにつれ、これら目標間のドップラ周波数差が大きく観測されるようになる。
【００７６】
このとき、例えばドップラ周波数差を観測した後に、それぞれの目標２００ａ，２００ｂのドップラ周波数を観測してみる。ここで、観測した目標２００ａ，２００ｂのそれぞれドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能以上であるとする。「周波数分解能以上である」とは、それぞれのドップラ周波数が区別できるということを意味する。この場合、自機レーダでは、計測した目標２００ａ，２００ｂのそれぞれのドップラ周波数が、グループ目標内の異なる目標の反射から得られたものであるということが判明する。従って、これ以降は、ドップラ周波数を極大化するための回避航法から、目標２００に向かって直線的に飛しょうする航法にシフトして行くという考え方が生まれる。
【００７７】
実施の形態３は、上記の考え方に基づいて飛しょう体１００Ａを誘導するものであり、詳細なフローを図１０に示す。図１０は、実施の形態３における飛しょう体１００Ａの誘導制御の説明に供するフローチャートである。
【００７８】
図１０において、信号処理部８は、着目するグループ目標内の複数の目標間のドップラ周波数差ΔＤを観測する（ステップＳ２１）。図４のシチュエーションであれば、目標２００ａのドップラ周波数と、目標２００ｂドップラ周波数との間の周波数差が計測される。
【００７９】
信号処理部８は、ドップラ周波数差ΔＤが極大化する方向へ飛しょう体１００Ａを誘導する（ステップＳ２２）。信号処理部８は、着目するグループ目標内の複数の目標におけるそれぞれのドップラ周波数を観測する（ステップＳ２３）。図４のシチュエーションであれば、目標２００ａのドップラ周波数と、目標２００ｂドップラ周波数とが計測される。
【００８０】
信号処理部８は、ステップＳ２３で観測されたドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能以上であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２３で観測されたドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能未満である場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、目標の分離ができていないことを意味する。このため、飛しょう体１００Ａは、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルで飛しょうする（ステップＳ２５）。以降、ステップＳ２１に戻る。
【００８１】
一方、ステップＳ２３で観測されたドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能以上である場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、信号処理部８は、着目する目標に対して直線で向かう飛しょうベクトルを用いて重みづけ処理を行う（ステップＳ２６）。この処理では、着目する目標に直線で向かう飛しょうベクトルと、航法演算部１７の演算結果より求められる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理が行われる。信号処理部８は、重みづけ処理した飛しょうベクトルを用いて飛しょう体１００Ａを誘導する。
【００８２】
なお、前述したように、飛しょう体１００Ａと目標との間の距離が小さくなればなるほど、目標間のドップラ周波数差が大きく観測されるようになる。このため、時間の経過と伴に、目標に対して直線で向かう飛しょうベクトルに対する重みづけ値を大きくして行くことが好ましい実施形態となる。
【００８３】
信号処理部８は、個々の目標に分離可能かどうかを判定する（ステップＳ２７）。個々の目標に分離可能でなければ（ステップＳ２７，Ｎｏ）、ステップＳ２１の処理に戻り、上記の処理を繰り返す。一方、個々の目標に分離可能であれば（ステップＳ２７，Ｙｅｓ）、グループ目標の中の特定目標を追尾する（ステップＳ２８）。以降、ステップＳ２７に戻り、上記の処理を繰り返す。
【００８４】
以上説明したように、実施の形態３によれば、ドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能以上である場合、グループ目標に対して直線で向かう飛しょうベクトルと、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルとの間で重みづけ処理を行い、重みづけ処理後の飛しょうベクトルを用いて飛しょう体を誘導することとした。また、ドップラ周波数が自機レーダの周波数分解能未満である場合、飛しょう体は、母機からのコマンド誘導により得られる飛しょうベクトルで飛しょうすることとした。これらの処理により、無駄な回避航法を回避できるので、目標との会合時間の短縮化を図ることができる。また、無駄な回避航法を回避できるので、燃料消費を削減することができる。これにより、飛しょう体の射程の延伸化を図ることができる。
【００８５】
最後に、実施の形態１から３に係る誘導装置５０，５０Ａの機能を実現するためのハードウェア構成について、図１１及び図１２の図面を参照して説明する。図１１は、実施の形態１における信号処理部８及び実施の形態２，３における信号処理部８Ａ（以下、「本実施の形態の信号処理部」と呼ぶ）の機能を具現するハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図１２は、本実施の形態における信号処理部の機能を具現するハードウェア構成の他の例を示すブロック図である。
【００８６】
本実施の形態における信号処理部の機能を実現する場合には、図１１に示すように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。
【００８７】
プロセッサ３００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。また、メモリ３０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）を例示することができる。
【００８８】
メモリ３０２には、本実施の形態における信号処理部の機能を実行するプログラム及びプロセッサ３００によって参照されるテーブルが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行し、メモリ３０２に格納されたテーブルをプロセッサ３００が参照することにより、上述した処理を行うことができる。プロセッサ３００による演算結果は、メモリ３０２に記憶することができる。
【００８９】
また、図１１に示すプロセッサ３００及びメモリ３０２は、図１２のように処理回路３０３に置き換えてもよい。処理回路３０３は、単一回路、複合回路、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。なお、上述した信号処理部における一部の処理を処理回路３０３で実施し、処理回路３０３で実施しない処理をプロセッサ３００及びメモリ３０２で実施してもよい。
【００９０】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００９１】
２，２Ａ  アンテナ、２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  無指向性素子アンテナ、３，２２  合成器、４  送信電波、５  反射電波、６  受信部、７  受信信号、８，８Ａ  信号処理部、９  操舵信号、１０  操舵制御部、１１ａ，１１ｂ  操舵部、１２  コマンド電波、１３  コマンド受信アンテナ、１４  コマンド受信部、１５  コマンド、１６  目標検出部、１７  航法演算部、１８  操舵信号生成部、１９  コマンド解読部、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ  指向性素子アンテナ、２３  機械式ジンバル、５０，５０Ａ  誘導装置、１００，１００Ａ  飛しょう体、１０１，１５２，２０２ａ，２０２ｂ  移動軌跡、１０２，１５１，２０１ａ，２０１ｂ  移動ベクトル、１５０  母機、１５０ａ，１５０ｂ  目視線、２００ａ，２００ｂ  目標、３００  プロセッサ、３０２  メモリ、３０３  処理回路、３０４  インタフェース。
【図１】
2020034289.tif 000007
【図２】
2020034289.tif 000008
【図３】
2020034289.tif 000009
【図４】
2020034289.tif 000010
【図５】
2020034289.tif 000011
【図６】
2020034289.tif 000012
【図７】
2020034289.tif 000013
【図８】
2020034289.tif 000014
【図９】
2020034289.tif 000015
【図１０】
2020034289.tif 000016
【図１１】
2020034289.tif 000017
【図１２】
2020034289.tif 000018