(57)【要約】【課題】  従来の合成帯域処理を行う誘導装置においては、相対距離を計測することはできるが相対速度を計測することが困難であり、相対距離の変化率で算出しても時間の変動があるため、精度が低かった。【解決手段】  従来の合成帯域処理では周波数をf1〜fnに変化させ、相対速度のみを計測していたが、送信パルスの前半部分をf0、後半部分をf1〜fnとし、1つの受信波に対してＡ／Ｄサンプリングを２回実施する。その結果、f0のＡ／Ｄ結果に対してＦＦＴ処理することでドップラ周波数(相対速度)を算出し、f1〜fnのＡ／Ｄ結果に対して合成帯域処理することで相対距離を算出する。これにより、相対速度と相対距離を同時に計測することができるため、追尾・誘導精度が向上する。【選択図】  図１
2010038636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスを目標へ繰り返し送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信して目標との相対距離を算出する合成帯域処理手段と、
同一周波数の複数のパルスを上記パルス繰り返し周期で繰り返し送信し、上記パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信して前記目標との相対速度を算出するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理手段と、
前記合成帯域処理手段と前記ＦＦＴ処理手段から各々入力した前記相対距離と前記相対速度に基づき、前記目標に向けて誘導する誘導信号を計算する誘導信号計算手段と、
を備えた誘導装置であって、
前記パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスと、前記同一周波数の複数のパルスとは、それぞれ時間軸上で相前後した略同一タイミングで前記目標へ向けて送信されるものであり、
前記合成帯域処理手段と前記ＦＦＴ処理手段は、前記目標に向けて送信した前記パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスの前記目標で反射された反射信号と前記目標に向けて送信した同一周波数の複数のパルスの前記目標で反射された反射信号とを、上記パルス繰り返し周期毎に時間軸上で分離して、各々受信することを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
目標に向けて繰り返し送信する送信パルス信号のパルス前半部分の周波数ｆ0で発振する第１の局部発振器と、
前記送信パルス信号のパルス後半部分の周波数であり、パルス毎に所定の周波数間隔ずつ変化する周波数ｆｎで発振する第２の局部発振器と、
前記第１の局部発信器と前記第２の局部発信器に接続され、前記第１の局部発信器と前記第２の局部発信器の出力を時間軸上で切替えて入力し送信パルス信号を出力する送信周波数切替部と、
前記送信パルス信号を増幅して出力する送信部と、
前記送信パルス信号を空間へ放射し、目標からの反射信号を受信するアンテナ部と、
前記反射信号を前記第１の発振器及び前記第２の局部発振器から出力されるローカル信号で周波数変換しビデオ信号を出力する受信部と、
前記受信部からのビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からのディジタル信号をパルス前半の信号とパルス後半の信号とに分離して分配するＡ／Ｄ結果分配部と、
前記パルス前半の信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を実施し前記目標との相対速度を算出するＦＦＴ処理部と、
前記パルス後半の信号に対して合成帯域処理を実施し前記目標との相対距離を算出する合成帯域処理部と、
前記相対速度と前記相対距離に基づき、前記目標の距離、速度及び角度を計算し目標に向けて誘導する誘導信号を計算する誘導信号計算部と、
を備えたことを特徴とする誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置に関するものである。詳しくは、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号をＦＦＴ処理及び合成帯域処理を行うことにより目標信号を検出し、目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号に合成帯域処理を行うことで目標となる信号を検出し、目標の角度情報、速度情報、距離情報を算出して、飛しょう体を目標に向けて誘導する誘導装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１５２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の合成帯域処理では、目標との相対距離を測定することはできるが、相対距離の測定時刻と同時刻における目標との相対速度を精度良く計測することはできなかった。このため、合成帯域処理の信号に対して相対速度の補正を行うことができず、相対速度補正の精度が劣化するという問題点があった。
【０００５】
この発明は係る問題を解決するためになされたものであり、目標信号を検出する際に相対距離と共に相対速度を同時に計測することが可能な誘導装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の誘導装置は、パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスを目標へ繰り返し送信し、パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信して目標との相対距離を算出する合成帯域処理手段と、同一周波数の複数のパルスを上記パルス繰り返し周期で繰り返し送信し、上記パルス繰り返し周期毎に得られる反射信号を受信して前記目標との相対速度を算出するＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理手段と、前記合成帯域処理手段と前記ＦＦＴ処理手段から各々入力した前記相対距離と前記相対速度に基づき、前記目標に向けて誘導する誘導信号を計算する誘導信号計算手段とを備えた誘導装置であって、前記パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスと、前記同一周波数の複数のパルスとは、それぞれ時間軸上で相前後した略同一タイミングで前記目標へ向けて送信されるものであり、前記合成帯域処理手段と前記ＦＦＴ処理手段は、前記目標に向けて送信した前記パルス毎に送信周波数が所定の周波数間隔ずつ変化する複数のパルスの前記目標で反射された反射信号と前記目標に向けて送信した同一周波数の複数のパルスの前記目標で反射された反射信号とを、上記パルス繰り返し周期毎に時間軸上で分離して、各々受信するようにした。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、相対距離と共に相対速度を同時に計測することが可能となり、相対速度による相対距離の誤差補正を行うことで、目標の追尾・誘導精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る誘導装置の構成を示す図である。
この発明の誘導装置は所定のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）でパルス信号を送信し、目標で反射された反射信号に合成帯域処理及びＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行うことで目標を抽出し、飛しょう体を目標に向けて誘導する。
図１において、１は本実施の形態の誘導装置、２は誘導装置１が追尾誘導する目標、３は制御部１５が出力する送受信周波数設定信号により送信パルス信号の前半部分にあたる送信周波数ｆ0の送信パルス信号を出力すると共に、受信部９に向けてローカル信号を出力する局部発振器Ａ、４は同じく送受信周波数設定信号により送信パルス信号の後半部分にあたる送信周波数ｆi（ｉ＝１、２、・・・、ｎ）の送信パルス信号を出力すると共に、受信部９に向けてローカル信号を出力する局部発振器Ｂである。局部発振器Ｂ４は、パルス毎に送信周波数がｆ１からｆｎまで周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルスを繰り返し送信する。
５は局部発信部Ａ３が出力する送信パルス信号と局部発信部Ｂ４が出力する送信パルス信号を切り換える送信周波数切換部であり、後に説明するように送信パルス信号の前半部分の周波数をｆ0とし、後半部分の周波数をf１〜ｆnに切り換えるものである。
６は送信パルス信号を増幅して出力する送信部、７は増幅した送信パルス信号を空間へ放射し目標からの反射信号を受信するアンテナ部、８はアンテナ部７の角度を制御するためのアンテナ角度制御部である。
９は目標２からの反射信号を、局部発振部Ａ３や局部発振部Ｂ４から出力されるローカル信号を用いて周波数変換をし増幅してビデオ信号を出力する受信部、１０は受信部９からのビデオ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部である。
１１はＡ／Ｄ変換部１０からのディジタル信号のパルス部分（以後、受信パルスという）を前半部分と後半部分に分離し、受信パルスの前半部分をＦＦＴ処理部１２に出力し、後半部分を合成帯域処理部１３に出力するＡ／Ｄ結果分配部、１２は受信パルスの前半部分に対してＦＦＴ処理を実施するＦＦＴ処理部、１３は受信パルスの後半部分に対して合成帯域処理を実施する合成帯域処理部、１４はＦＦＴ処理部１２が算出した相対速度と合成帯域処理部１３が算出した相対距離のデータに基づき目標の距離、速度、角度情報を演算し、誘導装置１を目標に向けて誘導するための誘導信号を出力する誘導信号計算部である。
１５は局部発振部Ａ３と局部発振部Ｂ４の送信タイミング、送信周波数切替部５の切替タイミング、Ａ/Ｄ結果分配部１１の切替タイミングの制御を行う制御部、１６は送信パルス信号と目標からの反射信号を切替える送受切替部である。
【０００９】
図２は制御部１５の構成図である。図２において、制御部１５は制御信号のタイミング等の情報を設定する制御信号部１７、送信周波数切替部への制御信号を生成する送信周波数切替部制御信号発生部１８、Ａ／Ｄ結果分配部への制御信号を生成するＡ／Ｄ結果分配部制御信号発生部１９、局部発振部Ａへの制御信号を生成する局部発振部Ａ制御信号発生部２０、局部発振部Ｂへの制御信号を生成する局部発振部Ｂ制御信号発生部２１から構成される。
局部発振部Ａ３と局部発振部Ｂ４は制御信号部１７によりタイミング制御され、同一のパルス幅（Ｔp/２）のパルス信号を所定のタイミングで連続して発振する。
【００１０】
制御部１５は、局部発振部Ａ３と局部発振部Ｂ４と送信周波数切替部５のタイミング同期を取っており、送信パルス信号のパルス幅（Ｔp）の半分のタイミングで送信周波数切替部５のスイッチを切り替える。この時、局部発振部Ａ３は周波数ｆ０の信号、局部発振部Ｂ４は周波数ｆ１〜ｆｎの信号をΔｆの間隔で繰り返し出力しており、送信部６は送信周波数切替部５で切替された送信パルス信号を入力する。
図３に、送信パルス信号の一例を示す。発振周波数ｆ0の局部発振部Ａの出力と、パルス繰り返し周期Ｔpriで発振周波数がｆ1〜ｆｎまで周波数間隔Δｆずつ変化するｎ個のパルスを出力する局部発振部Ｂの出力を、制御部１５でタイミング制御された送信周波数切替部で切替えることで生成される。
【００１１】
図４は、誘導装置１のアンテナ部７が放射する送信パルス信号と、目標２で反射された反射信号と、Ａ/Ｄ変換部１０で行う反射信号のＡ/Ｄサンプリングのタイミングを説明する図である。
図４のようにパルス幅Ｔpの送信パルス信号は、送信周波数切替部５での切替動作により、パルス前半（パルス幅Ｔp/２）の周波数は周波数ｆ０と設定され、パルス後半（パルス幅Ｔp/２）の周波数は周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルス周波数f1〜fnとして各繰り返しパルスに対して設定される。
そして、図４に示すように、送信パルス信号が目標２で反射されアンテナ部７で受信した反射信号は、その信号のパルス前半（パルス幅Ｔp/２）の周波数は周波数ｆ０、パルス後半（パルス幅Ｔp/２）の周波数は周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルス周波数f1〜fnとして受信される。
Ａ／Ｄ変換部１０は受信部９が出力するビデオ信号を所定のサンプリングレートに従いＡ/Ｄ変換する。図４にＡ／Ｄサンプリングのタイミングを反射信号の波形に合わせて矢印で示す。ここで、本実施の形態では、Ａ/ＤサンプリングはＴp/２の間隔に設定されており、Ａ／Ｄ変換部１０はＴp/２の間隔のサンプリングレートに従い受信信号をＡ/Ｄ変換する。
これにより、Ａ／Ｄ変換部１０は受信信号の１つの受信パルス中に２回Ａ/Ｄサンプリングを行うことになる。
すなわち、Ａ／Ｄ変換部１０は１回目のＡ/Ｄサンプリングで受信信号の周波数ｆ０のパルス前半に対してＡ/Ｄサンプリングを実施することになり、２回目のＡ/Ｄサンプリングで受信信号の周波数が周波数間隔Δｆずつ変化するＮ個のパルス周波数f1〜fnのパルス後半に対してＡ/Ｄサンプリングを実施する。
【００１２】
Ａ/Ｄ変換部１０が受信信号のパルス前半に対して行ったＡ/Ｄ変換結果（Ａ/Ｄ変換後データ）は、Ａ/Ｄ結果分配部１１の切替動作によりＦＦＴ処理部１２に対して出力される。
同じく、Ａ/Ｄ変換部１０が受信信号のパルス後半に対して行ったＡ/Ｄ変換結果（Ａ/Ｄ変換後データ）は、Ａ/Ｄ結果分配部１１の切替動作により合成帯域処理部１３に対して出力される。
図５は、Ａ/Ｄ結果分配部１１から出力され、ＦＦＴ処理部１２と合成帯域処理部１３の各々に入力される波形の一例である。
ＦＦＴ処理部１２はＡ/Ｄ結果分配部１１からの入力に対してＦＦＴ処理を行い、合成帯域処理部１３はＡ/Ｄ結果分配部１１からの入力に対して合成帯域処理を行う。ＦＦＴ処理によりドップラ周波数（目標との相対速度）が検出され（図６（ａ））、合成帯域処理により目標との相対距離が検出される（図６（ｂ））。
【００１３】
なお、送受切替部１６は送信時以外は受信を行うように切替を行う。送信時間は送信パルス幅によって決定され、受信時間は送信時間を除いた時間となる。
【００１４】
図７は、本実施の形態の誘導装置が行う信号処理の流れを説明する図である。
図７に示すように、Ａ/Ｄ変換部が変換したＡ／Ｄサンプリング結果は、Ａ／Ｄ結果分配部１０により受信信号のパルス前半部分のＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｆ（fo_1）〜ＡＤ＿Ｆ（fo_n））と、パルス後半部分のＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｂ（f1）〜ＡＤ＿Ｂ（fｎ））に分配される。
ＦＦＴ処理部１２は、パルス前半部分のＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｆ（fo_1）〜ＡＤ＿Ｆ（fo_n））を用いてＦＦＴ処理することでドップラ周波数(相対速度)を算出する。
一方、合成帯域処理部１３は、パルス後半部分のＡ／Ｄ結果（ＡＤ＿Ｂ（f1）〜ＡＤ＿Ｂ（fｎ））を集積し、合成帯域処理することで相対距離を算出する。なお、合成帯域処理の内容については、例えば、文献（特開２００５-３０８７２３）等に記載がありここでは説明を省略する。
【００１５】
このように本実施の形態の誘導装置１は、パルス幅（Ｔp）の送信パルス信号のパルスを時間軸で前半部と後半部に分け、その前半部（パルス幅Ｔp/２）については信号周波数を周波数ｆ０と設定し、後半部（パルス幅Ｔp/２）については信号周波数を周波数間隔Δｆで変化するＮ個のパルス周波数f1〜fnとして各繰り返しパルスに対して設定した。そして、受信した受信信号のパルスについても前半部と後半部に分け、受信したパルスの前半部に対してＦＦＴ処理することでドップラ周波数(相対速度)を算出し、受信パルスの後半部分に対して合成帯域処理することで相対距離を算出するようにした。
【００１６】
このような処理を行うことにより、本実施の形態の誘導装置１は、目標信号を検出する際に相対速度と相対距離を同時に計測することができる。計測した相対速度を用いて、相対距離の誤差を補正することで、目標の追尾・誘導精度が向上することができる。
【００１７】
実施の形態２．
実施の形態１では、パルス幅Ｔp、パルス繰り返し周期Ｔpriの送信パルス信号を同一のパルス幅（Ｔp/２）の前半部、後半部に分割し、また、Ａ/Ｄサンプリングの間隔をＴp/２とすることで、受信信号の１つの受信パルス中に２回Ａ/Ｄサンプリングを行うようにし、その各々の結果をＦＦＴ処理部と合成帯域処理部にするようにした。しかしながら、前半部、後半部のパルス幅は同一（Ｔp/２）と限るわけではなく、Ａ/Ｄサンプリングの間隔もＴp/２に限るわけではない。
【００１８】
実施の形態２の誘導装置の構成は、実施の形態１で説明した図１と同じであり、実施の形態２ではＡ/Ｄサンプリング間隔を実施の形態１のＴp/２から短くする。
実施の形態２の一例として、Ａ/Ｄサンプリングの間隔をＴp/４とし受信信号の１つの受信パルス中に４回Ａ/Ｄサンプリングを行うようにしてもよい。
このようにサンプリング回数を増やすことにより、目標信号の電力低下を低減することができる。
【００１９】
実施の形態２として、更に、パルス前半部、後半部の各パルス幅を例えばＴp/４、３Ｔp/４のように異なるパルス幅としてもよい。
これにより、ＦＦＴ処理あるいは合成帯域処理のいずれかの処理における電力低下を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１の誘導装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態１の制御部の構成を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１の送信パルス信号の波形の一例である。
【図４】本発明の実施の形態１の送信波、受信波、受信波のA/Dサンプリング状況を説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１のＦＦＴ処理部及び合成帯域処理部１３の入力波形の一例である。
【図６】本発明の実施の形態１のＦＦＴ処理後及び合成帯域処理後の波形の一例である。
【図７】本発明の実施の形態１の誘導装置が行う信号処理の流れを説明する図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  誘導装置、２  目標、３  局部発振部Ａ、４  局部発振部Ｂ、５  送信周波数切替部、６  送信部、７  アンテナ部、８  アンテナ角度制御部、９  受信部、１０  Ａ／Ｄ変換部、１１  Ａ／Ｄ結果分配部、１２  ＦＦＴ処理部、１３  合成帯域処理部、１４  誘導信号計算部  １５  制御部  １６  送受切替部
【図１】
2010038636.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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