(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナで受信した目標からの反射波の受信信号を用いて、当該アンテナから送信したアンテナビーム内の密集目標を分離するＤＢＳ（ドップラービームシャープニング）処理を行い、目標の形状を含む目標観測情報を得るＤＢＳ処理部と、
慣性情報と上記目標観測情報から目標との相対関係を表す目標相対関係情報を算出し、当該目標相対関係情報を出力する目標相対関係算出部と、
上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報と上記目標相対関係算出部からの目標相対関係情報とを用いて、目標追尾における推定追尾誤差を算出し、出力する追尾誤差算出部と、
上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、上記アンテナから送信したアンテナビーム内の目標数を算出し、出力する目標数算出部と、
上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、目標形状を算出し、出力する形状情報算出部と、
上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、目標信号電力を算出する目標信号電力算出部と、
上記目標相対関係算出部と上記追尾誤差算出部と上記目標数算出部と上記形状情報算出部と上記目標信号電力算出部からの出力に基づいて、現状の飛しょう状態に対して最適であるスクイント角指令値を算出し、変更可否を判断した後に変更する、スクイント角設定器と、
スクイント角設定器の算出したスクイント角指令値と目標相対関係算出部の目標相対関係情報に基づき、所望のスクイント角を確保しつつ、搭載される飛しょう体を目標に誘導するための加速度指令を算出する誘導計算処理部と、
を備えた誘導装置。
【請求項２】
スクイント角設定器は、搭載される飛しょう体が母機から発射される前に入力される海面情報と、目標先見情報に基づいて、スクイント角指令値を算出することを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飛しょう体に搭載する誘導装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛しょう体に搭載され、ドップラレーダを使用して目標を観測する誘導装置が知られている。従来のこの種の誘導装置は、目標反射波（以下、目標信号と称す）のドップラ周波数と、誘導装置の備えるアンテナのメインローブ方向の海面反射波（以下、クラッタと称す）のドップラ周波数とが重なる領域（以下、ビーム領域と称す）において、目標信号がクラッタ信号に埋もれて目標信号の検出が困難となり、クラッタ信号を誤検出する可能性がある。また、誘導装置がレーダ反射面積（以下、ＲＣＳと称す）の小さいステルス艦を標的とする場合、その目標反射波信号が小さくなって、クラッタ信号を誤検出する可能性が高くなる。
【０００３】
一方、ドップラービームシャープニング（以下、ＤＢＳと称す）方式のドップラレーダを用いることによって、誘導装置に搭載されたレーダの分解能を向上させ、従来方式の誘導装置では検出が困難となる、目標反射波信号がクラッタより小さい標的及び移動速度が遅く目標信号がビーム領域に近い標的の検出が可能となる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＢＳ方式のドップラレーダを誘導装置に搭載することにより、従来方式の誘導装置では検出が困難となる、目標信号がクラッタより小さい標的及び移動速度が遅く目標信号がビーム領域に近い標的の検出が可能となる。
【０００６】
また、レーダの分解能の向上により、目標の形状を誘導装置が認識することが可能となり、アンテナビーム内の密集目標の分離が可能になるとともに、目標の脆弱部を認識可能になるという利点がある。
【０００７】
しかしながら、ＤＢＳ方式においてレーダの分解能を向上させるためには、目標方向に対して必要なスクイント角を取った上で、合成開口処理によって目標反射波信号を処理する必要がある。そのため標的に対して回り込むような飛しょう軌跡を描く必要があり、この回り込みにより標的撃墜までの時間が増加し、射程縮減及び撃墜確率低下へ繋がるという課題があった。ここで、スクイント角とは、飛しょう体の速度ベクトルと飛しょう体から見た標的となる目標方向とのなす角である。
【０００８】
また、スクイント角が小さい経路で飛しょうすると、標的とする目標の形状を誘導装置が認識することが不可能となり、アンテナビーム内の密集目標分離及び目標の脆弱部の認識が不可能になる。
【０００９】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、ＤＢＳ方式を使用することによって引き起こされる、目標への会合までの時間の増加による射程の縮減及び目標と会合する確率の低下を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明による誘導装置は、アンテナで受信した目標からの反射波の受信信号を用いて、当該アンテナから送信したアンテナビーム内の密集目標を分離するＤＢＳ（ドップラービームシャープニング）処理を行い、目標の形状を含む目標観測情報を得るＤＢＳ処理部と、慣性情報と上記目標観測情報から目標との相対関係を表す目標相対関係情報を算出し、当該目標相対関係情報を出力する目標相対関係算出部と、上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報と上記目標相対関係算出部からの目標相対関係情報とを用いて、目標追尾における推定追尾誤差を算出し、出力する追尾誤差算出部と、上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、上記アンテナから送信したアンテナビーム内の目標数を算出し、出力する目標数算出部と、上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、目標形状を算出し、出力する形状情報算出部と、上記ＤＢＳ処理部からの目標観測情報を用いて、目標信号電力を算出する目標信号電力算出部と、上記目標相対関係算出部と上記追尾誤差算出部と上記目標数算出部と上記形状情報算出部と上記目標信号電力算出部からの出力に基づいて、スクイント角指令値を算出するスクイント角設定器と、スクイント角設定器の算出したスクイント角指令値と目標相対関係算出部の目標相対関係情報に基づいて、所望のスクイント角を得て飛しょう体を目標に誘導するための加速度指令を算出する誘導計算処理部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、所望のスクイント角を確保する飛しょう経路に起因して、目標への会合までの時間の増加による射程の縮減及び目標と会合する確率の低下を抑えることができるので、飛しょう体をより確実に目標に誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による誘導装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１による誘導装置の運用例におけるＤＢＳ方式特有の技術課題を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１の誘導装置によるＤＢＳ方式特有の技術課題を解決するための処理フローを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１による誘導装置を用いてＤＢＳ方式特有の技術課題を解決した運用例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による誘導装置の構成を示すブロック図である。図１において、実施の形態１による誘導装置２１は、信号処理器２２と、受信機３と、送信機４と、アンテナ１０と、慣性装置７を備える。また、信号処理器２２は、送受信制御部６と、目標相対関係算出部８と、ＤＢＳ処理部５と、追尾誤差算出部２３と、目標数算出部２４と、目標形状情報算出部２５と、目標信号電力算出部２６と、スクイント角設定器２７と、誘導計算処理部２８を備える。誘導装置２１は、操舵翼およびロケットモータを備えた図示しない飛しょう体に搭載される。また、当該飛しょう体は、航空機（発射母機）に装着されて、発射母機から発射される。
【００１４】
送信機４はアンテナ１０を介して目標（図示せず）に向けて送信信号１１を送信する。受信機３はアンテナ１０を介して目標からの反射波である目標反射波を受信して所要のレベルに増幅した後、目標からの受信信号１２をＤＢＳ処理部５に出力する。慣性装置７は、誘導装置２１の慣性情報１７を目標相対関係算出部８に出力する。
【００１５】
ＤＢＳ処理部５は、受信信号１２をＤＢＳ処理した結果である目標観測情報１６を目標相対関係算出部８に出力する。目標相対関係算出部８は、慣性情報１７と目標観測情報１６とを用いて、誘導装置２１と目標との相対関係を表す情報である目標相対関係情報１５を算出し、目標相対関係情報１５を誘導計算処理部２８と送受信制御部６とに出力する。目標相対関係情報１５は、例えば目標との相対距離、相対速度、相対位置等の情報からなる。
【００１６】
誘導計算処理部２８は、目標相対関係情報１５に基づき、目標に誘導するための加速度指令１８を算出する。送受信制御部６は、入力した目標相対関係情報１５をもとに送信波の送信タイミング制御、送信波の送信指向方向制御及び送信波変調制御を行う送信機制御信号１４を生成し、送信機４に対して出力する。また、送受信制御部６は、受信機３に対して目標反射波の受信タイミング制御を行う受信機制御信号１３を生成し出力する。
【００１７】
送信機４は、送信機制御信号１４の情報を送信信号１１として、アンテナ１０に送信信号１１を送信する。アンテナ１０は目標方向に指向し、送信機４から出力される送信信号１１を目標へ向けて照射するとともに、目標からの反射波を受信し、その受信信号１２を受信機３へ出力する。
【００１８】
ＤＢＳ処理部５は、受信信号１２をＤＢＳ処理した結果である目標観測情報１６を生成し、目標相対関係算出部８と追尾誤差算出部２３と目標数算出部２４と目標形状算出部２５と目標信号電力算出部２６に出力する。
【００１９】
目標相対関係算出部８は、慣性装置７の出力する慣性情報１７と目標観測情報１６を用いて、誘導装置２１と目標との相対関係を表す情報である目標相対関係情報１５を算出し、算出した目標相対関係情報１５を、誘導計算処理部２８と送受信制御部６と追尾誤差算出部２３とスクイント角設定器２７に出力する。
【００２０】
追尾誤差算出部２３は、目標観測情報１６と目標相対関係情報１５とを用いて目標追尾における推定追尾誤差２９を算出し、推定追尾誤差２９をスクイント角設定器２７に出力する。
【００２１】
目標数算出部２４は、ＤＢＳ処理部５の目標観測情報１６から、アンテナビーム内の目標数３０を算出し、算出した目標数３０をスクイント角設定器２７に出力する。
【００２２】
目標形状情報算出部２５は、目標観測情報１６から目標形状３１を算出し、目標形状３１をスクイント角設定器２７に出力する。
【００２３】
目標信号電力算出部２６は、目標観測情報１６から目標信号電力３２を算出し、目標信号電力３２をスクイント角設定器２７に出力する。
【００２４】
スクイント角設定器２７は、前記目標相対関係情報１５と、前記推定追尾誤差２９と、前記目標数３０と、前記目標形状３１と、前記目標信号電力３２と、後述の海面状態３３と目標先見情報３４とが入力される。スクイント角設定器２７は、これらの入力情報に基づいてスクイント角指令値３５を生成し、スクイント角指令値３５を誘導計算処理部２８に出力する。ここで、海面状態３３の情報は、誘導装置２１の搭載飛しょう体の発射前に、当該飛しょう体を装着した発射母機から誘導装置２１に入力され、スクイント角設定器２７に設定される。同様に、目標先見情報３４の情報は、誘導装置２１の搭載飛しょう体の発射前に、当該飛しょう体を装着した発射母機から誘導装置２１に入力され、スクイント角設定器２７に設定される。目標先見情報３４は、発射後も逐次データ更新が可能である。また、目標先見情報３４は、目標数、目標のＲＣＳ、目標方位角からなる。
【００２５】
誘導計算処理部２８は、スクイント角設定器２７からのスクイント角指令値３５と目標相対関係情報１５とを用いて、スクイント角指令値に基づく所望のスクイント角を確保して、誘導装置２１の搭載飛しょう体を目標に誘導するための加速度指令１８を算出する。
【００２６】
次に、実施の形態１による誘導装置２１の動作を説明する。
図２は、実施の形態１による誘導装置２１の運用例におけるＤＢＳ方式特有の技術課題を説明するための図である。図３は、実施の形態１による誘導装置２１における上記技術課題を解決するための処理フローを示す図である。図４は、実施の形態１による誘導装置２１を用いてＤＢＳ方式特有の技術課題の解決を図った運用例を説明するための図である。
【００２７】
図２において、発射母機５１は誘導装置２１を搭載した飛しょう体５２を装着し、発射する。飛しょう体５２は、発射母機５１から発射された後、固定及び低速移動中の目標５３に向けて飛しょうする。固定及び低速移動体６０は、目標５３の近傍に位置している。飛しょう体５２は、飛しょう体５２と目標５３との相対距離５５において、飛しょう体の速度ベクトル５４、スクイント角５６を有して、ＤＢＳ処理を行う場合の飛しょう経路５８を飛しょうする。また、飛しょう経路５７はＤＢＳ処理を行わない場合の通常の経路である。また、誘導装置２１のアンテナビーム５９は、目標５３と固定及び低速移動体６０を照射している。
【００２８】
通常の飛しょう体は、母機５１から射出された飛しょう体５２が、飛しょう経路５７を通って目標５３に誘導される。しかしながらＲＣＳが小さく目標反射波信号が小さくなる目標５３もしくは固定及び低速移動中の目標６０は、その検出が困難となって、クラッタ信号を誤検出し、目標に会合しない可能性が高くなる。また、アンテナビーム５９内の密集目標（目標５３もしくは固定及び低速移動中の目標６０）の分離は困難であるため、飛しょう体５２が誘導されるべき指定した目標５３ではない物体（固定及び低速移動中の目標６０）に、誘導される可能性もある。
【００２９】
一方、ＤＢＳ処理を行う誘導装置２１を搭載した飛しょう体５２は、高分解能化により目標分離及びクラッタ信号抑制が可能であるため、指定した目標５３に対しての誘導は可能である。しかしながら、飛しょう経路５８を通って目標５３に誘導されるため、標的に対して回り込むような飛しょう軌跡を描く必要があり、標的撃墜までの時間増加による射程縮減及び撃墜確率低下へ繋がるというＤＢＳ方式特有の技術課題がある。また、スクイント角が小さい経路で飛しょうすると分解能が小さくなるため、目標の形状を誘導装置が認識することが不可能となり、アンテナビーム内の密集目標分離及び目標の脆弱部の認識が不可能になるという問題がある。従来の誘導装置では、ＤＢＳ処理結果から目標相対距離算出部が出力した目標相対関係情報のみに基づいて飛しょう体の誘導を実施していた。
【００３０】
これに対し、実施の形態１の誘導装置２１は、図３の処理フローを用いることにより、ＤＢＳ方式を使用した場合に引き起こされる、標的撃墜までの時間増加による射程縮減及び撃墜確率低下といったＤＢＳ方式特有の技術課題を、改善することができる。
【００３１】
図３において、誘導装置２１は、次のステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理を行う。
まず、ステップＳ１０１において、ＤＢＳ処理部５は、受信機３より出力された受信信号に対してＤＢＳ処理を実施し、目標観測情報１６を出力する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０２において、目標相対関係算出部８が、慣性装置７から出力された慣性情報とＤＢＳ処理部５から出力された目標観測情報とを用いて、飛しょう体５２と目標との目標相対関係情報１５を算出する。
【００３３】
続いて、ステップＳ１０３において、追尾誤差算出部２３が、ＤＢＳ処理部５から出力された目標観測情報と目標相対関係算出部８から出力された目標相対関係情報とを用いて目標追尾における推定追尾誤差２９を算出する。
【００３４】
次に、ステップＳ１０４において、目標数算出部２４が、ＤＢＳ処理部５から出力された目標観測情報からアンテナビーム内の目標数３０を算出する。
【００３５】
次に、ステップＳ１０５において、形状情報算出部２５が、ＤＢＳ処理部５から出力された目標観測情報から目標形状３１を算出する。
【００３６】
次いで、ステップＳ１０６において、目標受信信号電力算出部２６が、ＤＢＳ処理部５から出力された目標観測情報から目標信号電力３２を算出する。
【００３７】
次に、ステップＳ１０７において、Ｓ１０２からＳ１０６までの処理結果、発射前に設定される海面状態及び発射前もしくは発射後に発射母機等から得られる目標情報を用いて、スクイント角設定器２７は、その内部に保存されているスクイント角設定テーブルの情報から、現状の飛しょう状態に対して最適であるスクイント角を抽出する。また、スクイント角設定器２７は、抽出したスクイント角と現状のスクイント角を比較し、スクイント角を小さい値（角度）に変更可能であると判断した場合には、次のステップＳ１０８に進み、スクイント角変更不可能である場合はスクイント角指令値３５の変更は実施せずステップＳ１０９に進む。
【００３８】
さらに、ステップＳ１０８において、スクイント角設定器２７は、スクイント角指令値３５を、スクイント角設定テーブルから抽出したスクイント角に変更する。
【００３９】
続いて、ステップＳ１０９において、誘導計算処理部２８は、スクイント角指令値３５と目標相対関係算出部８が出力した目標相対関係情報１５とを用いて、飛しょう体５２を目標５３に誘導するための加速度指令１８を算出し、飛しょう体５２の機体運動を制御するための誘導計算を行う。
【００４０】
次に、実施の形態１の誘導装置２１によりＤＢＳ方式特有の技術課題の解決を図った運用例を説明する。図４において、発射母機５１は、誘導装置２１を搭載した飛しょう体５２を発射する。飛しょう体５２は、発射母機５１から発射された後、固定及び低速移動中の目標５３に向けて、飛しょう経路６１または小さい値へのスクイント角変更後の飛しょう経路６２を飛しょうする。発射母機５１は、飛しょう体５２の誘導装置２１に、海面状態及び目標先見情報６３を送信する。母機５１から射出された飛しょう体５２は、飛しょう経路６１を通って目標５３に対して誘導される。図３の処理フローによりスクイント角を小さい値に変更可能であると判断されると、誘導装置２１は飛しょう経路６２のように飛しょう体５２の経路を変更する。また、発射母機５１から送信される目標情報６３は逐次更新され、飛しょう体５２の誘導装置２１は更新された最新情報を用いて、スクイント角の再設定を実施する。
【００４１】
かくして、スクイント角を確保する飛しょう経路に起因する、標的撃墜までの時間増加による射程縮減及び撃墜確率低下を低減することができる。また、飛しょう体５２をより確実に目標５３に誘導することができる。
【００４２】
以上説明した通り、実施の形態１による誘導装置２１は、アンテナ１０で受信した目標からの反射波の受信信号を用いて、当該アンテナ１０から送信したアンテナビーム内の密集目標を分離するＤＢＳ処理を行い、目標の形状を含む目標観測情報１６を得るＤＢＳ処理部５と、慣性情報１７と上記目標観測情報１６から目標との相対関係を表す目標相対関係情報１５を算出し、当該目標相対関係情報１５を出力する目標相対関係算出部８と、上記ＤＢＳ処理部５からの目標観測情報１６と上記目標相対関係算出部８からの目標相対関係情報１５とを用いて、目標追尾における推定追尾誤差２９を算出し、出力する追尾誤差算出部２３と、上記ＤＢＳ処理部５からの目標観測情報１６を用いて、上記アンテナ１０から送信したアンテナビーム内の目標数を算出し、出力する目標数算出部２４と、上記ＤＢＳ処理部５からの目標観測情報１６を用いて目標形状を算出し、出力する形状情報算出部２５と、上記ＤＢＳ処理部５からの目標観測情報１６を用いて、目標信号電力を算出する目標信号電力算出部２６と、上記目標相対関係算出部８と上記追尾誤差算出部２３と上記目標数算出部２４と上記形状情報算出部２５と上記目標信号電力算出部２６からの出力に基づいて、スクイント角指令値を算出するスクイント角設定器２７と、スクイント角設定器２７の算出したスクイント角指令値３５と目標相対関係算出部８の目標相対関係情報１５に基づいて、所望のスクイント角を得て飛しょう体５２を目標に誘導するための加速度指令１８を算出する誘導計算処理部２８とを備えたことを特徴とする。
【００４３】
かくして、従来方式の誘導装置２１では検出が困難であった目標信号がクラッタより小さい標的及び移動速度が遅く目標信号がビーム領域に近い標的の検出が可能となる。さらに、目標の形状を誘導装置が認識することが可能となるので、アンテナビーム内の密集目標に対して分離が可能となり、目標の脆弱部を認識可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
３  受信機、４  送信機、５  ＤＢＳ処理部、６  送受信制御部、７  慣性装置、８  目標相対関係算出部、１０  アンテナ、２１  誘導装置、２２  信号処理器、２３  追尾誤差算出部、２４  目標数算出部、２５  目標形状情報算出部、２６  目標信号電力算出部、２７  スクイント角設定器、２８  誘導信号処理部、５１  発射母機、５２  飛しょう体、５３  目標、５７  ＤＢＳ処理を実施しない飛しょう経路、５８  ＤＢＳ処理を実施するための飛しょう経路、６０  目標ではない目標近傍にいる固定及び低速移動体、６１  スクイント角変更前の飛しょう経路、６２  スクイント角変更後の飛しょう経路。
【図１】
0006350229.tif 000002
【図２】
0006350229.tif 000003
【図３】
0006350229.tif 000004
【図４】
0006350229.tif 000005