(57)【要約】【課題】側面から到来する電波を確実に排除することの可能な電波受信装置を省スペース化して提供すること。【解決手段】電波受信装置は、正面アンテナと、複数の側面アンテナと、第１検出部と、分析部と、切換部と、第２検出部と、除去部とを具備する。正面アンテナは視野に対して正面方向からの電波を捕捉する。側面アンテナは視野に対して広角方向からの電波を捕捉する。第１検出部は正面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する。分析部は検出されたパルス成分を分析して正面アンテナで受信された信号の諸元を得る。切換部は複数の側面アンテナを時分割的に切換える。第２検出部は切換えられた側面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する。除去部は得られた諸元から第２検出部で検出されたパルス成分に由来する成分を除去して視野内における諸元を抽出する。【選択図】  図３
2012137430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標から到来する電波に基づいて前記目標を一定の視野内に捕捉するために用いられる電波受信装置において、
前記視野に対して正面方向からの電波を捕捉する正面アンテナと、
前記視野に対して広角方向からの電波を捕捉する複数の側面アンテナと、
前記正面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する第１検出部と、
前記検出されたパルス成分を分析して前記正面アンテナで受信された信号の諸元を得る分析部と、
前記複数の側面アンテナを時分割的に切換える切換部と、
前記切換えられた側面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する第２検出部と、
前記得られた諸元から、前記第２検出部で検出されたパルス成分に由来する成分を除去して、前記視野内における信号の諸元を抽出する除去部とを具備する電波受信装置。
【請求項２】
前記切替部は、対象とするパルス幅内で前記複数の側面アンテナを切換える、請求項１に記載の電波受信装置。
【請求項３】
前記切替部は、対象とするパルス幅に相当する間隔で前記複数の側面アンテナを切換える、請求項１に記載の電波受信装置。
【請求項４】
目標から到来する電波に基づいて前記目標を一定の視野内に捕捉するために用いられる電波受信装置の信号処理方法において、
正面アンテナにより前記視野に対して正面方向からの電波を捕捉し、
複数の側面アンテナにより前記視野に対して広角方向からの電波を捕捉し、
前記正面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出し、
前記検出されたパルス成分を分析して前記正面アンテナで受信された信号の諸元を得て、
前記複数の側面アンテナを時分割的に切換え、
前記切換えられた側面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出し、
前記得られた諸元から、前記側面アンテナで受信された信号に基づくパルス成分に由来する成分を除去して、前記視野内における諸元を抽出する、信号処理方法。
【請求項５】
対象とするパルス幅内で前記複数の側面アンテナを切換える、請求項４に記載の信号処理方法。
【請求項６】
対象とするパルス幅に相当する間隔で前記複数の側面アンテナを切換える、請求項４に記載の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば飛しょう体に搭載される電波受信装置とその信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電波受信装置は例えば飛しょう体のシーカに適用され、移動する目標から放射される電波（レーダ波など）を捕捉しつつ飛しょう体を目標に向け誘導する。環境によってはシーカの正面方向だけでなく、側面方向を含む複数の方向から電波が到来することがある。このような状況下でも目標からの電波を視野内に確実に捉え、視野外の電波を排除できるようにすることが重要である。つまり飛しょう体の飛行方向に対して正面方向からの成分と、正面方向からの角度が大きい方向（広角方向）からの成分とを明確に識別できることが重要である。以下、広角方向からの不要成分を除去する処理を広角除去と称する。
【０００３】
広角除去処理を行い視野外からの電波を排除するために、既存の装置では正面方向をカバーするアンテナに加え、広角方向をカバーする複数の側面アンテナと側面アンテナと同数の受信器とを備える。各系統の受信器から得られた受信信号を同時に処理することで視野外の信号をレーダパルス単位で分離し、正面方向からの目標検出、分析、照合処理を可能としている。
【０００４】
しかしながらこのような構成では正面アンテナのほか多数の側面アンテナが必要になり、受信処理系統も同じ数だけ必要になることからハードウェア規模が大きくなりやすく、スペースの制約が大きい飛しょう体に搭載するには不向きである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４０８３２号公報
【特許文献２】特開２００４−２３９７７１号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３９４８６号公報
【特許文献４】特開２０１０−１３３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
既存の電波受信装置は広角除去のための構成が大きい。飛しょう体に余裕を持って搭載するために、ハードウェア規模を縮小した電波受信装置の提供が待たれている。  
目的は、広角方向から到来する電波を確実に排除することの可能な電波受信装置を省スペース化して提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、目標から到来する電波に基づいて上記目標を一定の視野内に捕捉するために用いられる電波受信装置において、正面アンテナと、複数の側面アンテナと、第１検出部と、分析部と、切換部と、第２検出部と、除去部とを具備する。正面アンテナは、上記視野に対して正面方向からの電波を捕捉する。側面アンテナは、上記視野に対して広角方向からの電波を捕捉する。第１検出部は、上記正面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する。分析部は、上記検出されたパルス成分を分析して上記正面アンテナで受信された信号の諸元を得る。切換部は、上記複数の側面アンテナを時分割的に切換える。第２検出部は、上記切換えられた側面アンテナで受信された信号からパルス成分を検出する。除去部は、上記得られた諸元から、上記第２検出部で検出されたパルス成分に由来する成分を除去して、上記視野内における諸元を抽出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の電波受信装置を搭載する飛しょう体の一例を示す機能ブロック図。
【図２】図１に示される電波受信装置４０の一例を示す機能ブロック図。
【図３】実施形態における電波受信装置の信号処理系等を示す機能ブロック図。
【図４】実施形態の電波受信装置における処理手順を示すフローチャート。
【図５】図４の処理手順を説明するための概念図。
【図６】アンテナ切換器１４における側面アンテナの切換の例を示す図。
【図７】複数の目標パルスが受信信号に混入することを示す図。
【図８】側面アンテナを備える電波受信装置における処理の概念図。
【図９】既存の同時並列処理を行う電波受信装置を示す機能ブロック図。
【図１０】実施形態の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して実施形態につき説明する。この実施形態の電波受信装置は、例えば目標から到来する電波に基づいて目標を一定の視野内に捕捉するために用いられる。一例として、この電波受信装置は目標から放射されるレーダ波を追跡するパッシブ方式の電波シーカに適用することが可能である。  
図１は、実施形態の電波受信装置を搭載する飛しょう体の一例を示す機能ブロック図である。図１の飛しょう体１０は誘導装置２０と操舵装置３０とを備える。誘導装置２０は目標から到来する電波を捕捉し、誘導信号を出力する。操舵装置３０は誘導装置２０から与えられた誘導信号に従って飛しょう体１０の姿勢を制御し、目標に向け飛行させる。
【００１０】
誘導装置２０は、電波受信装置４０と目標追随装置５０とを備える。電波受信装置４０は複数の目標のうち１つに向け飛しょう体１０を誘導するための誘導信号を生成する。例えば電波受信装置４０は飛しょう体１０のシーカ（図示せず）の視野外に位置する目標Ｂを排除し、視野内の目標Ａに向け飛行するための誘導信号を生成する。目標追随装置５０は電波受信装置４０からの出力に基づいて誘導信号を生成し、操舵装置３０に与える。
【００１１】
図２は、図１に示される電波受信装置４０の一例を示す機能ブロック図である。電波受信装置４０は受信用アンテナ１００、受信用アンテナ群２００、受信部１２、アンテナ切換器１４、受信部１５、制御器１７、および信号処理部１６を備える。  
図２において、受信用アンテナ１００は、視野に対して正面方向からの電波を捕捉する。この電波は、例えば視野内に存在する目標のレーダから放射される電波である。受信部１２は受信用アンテナ１００の受信波を検波し、その結果を信号処理部１６の信号変換器２１に入力する。
【００１２】
受信用アンテナ群２００は複数の側面アンテナを備える。各側面アンテナは、視野に対して広角方向（視野外）からの電波を捕捉する。各側面アンテナはアンテナ切換器１４により時分割的に切換えられ、時間の経過とともにいずれか１つの側面アンテナからの受信信号が受信部１５に入力される。受信部１５は切換えられた側面アンテナの受信波を検波し、その結果を信号処理部１６の信号変換器２２に入力する。なおアンテナ切換器１４の切換タイミング、受信部１２，１５の利得調整などは制御器１７により制御される。
【００１３】
信号処理部１６は、信号変換器２１，２２、信号検出器２３，２４、信号分析器２５、および広角除去器２６を備える。  
信号処理部１６において、信号変換器２１は受信部１２の検波結果をアナログ／ディジタル変換し、受信ディジタル信号を生成する。この受信ディジタル信号は信号検出器２３に与えられる。信号検出器２３は受信用アンテナ１００で受信された信号に基づく受信ディジタル信号からパルス成分を検出する。この検出結果は信号分析器２５に与えられる。信号分析器２５は上記パルス成分を分析して受信用アンテナ１００で受信された信号の諸元を出力する。その諸元は広角除去器２６に入力される。
【００１４】
信号変換器２２は受信部１５の検波結果をアナログ／ディジタル変換し、受信ディジタル信号を生成する。この受信ディジタル信号は信号検出器２４に与えられる。信号検出器２４は側面アンテナで受信された信号に基づく受信ディジタル信号からパルス成分を検出する。
【００１５】
広角除去器２６は、受信用アンテナ１００で受信された信号の諸元から、信号検出器２４で検出されたパルス成分に由来する成分を除去して、視野内における信号の諸元を抽出する。これにより視野内（正面方向）から到来した信号の諸元のみが抽出される。なお、信号の諸元とは例えばその周波数、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ）、パルス幅などを含む。
【００１６】
図３は実施形態における電波受信装置の信号処理系等を示す機能ブロック図である。正面方向からの信号を検出するための系統（検出用）は、正面用アンテナ１００、受信部１２、信号変換器２１、信号検出器２３および信号分析器２５／広角除去器２６を備える。広角除去用の系統は、例えば６個の受信用アンテナ１，２，３，４，５，６を備え、これらはいずれもアンテナ切換器１４に接続される。アンテナ切換器１４は、受信部１５、信号変換器２２、信号検出器２４を介して信号分析器２５／広角除去器２６に接続される。
【００１７】
図４は、上記構成における処理手順を示すフローチャートである。図４において、目標から到来したレーダ波は受信用アンテナ１００にて捕捉され、受信部１２において受信処理される（ステップＳ１）。受信部１２は制御器１７の指示に基づく周波数で振幅検波・位相検波した受信信号を信号変換器２１に出力する。信号変換器２１は受信信号をＡ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換して受信ディジタル信号を出力する。
【００１８】
信号検出器２３は信号変換器２１からの受信ディジタル信号をディジタル処理し、振幅値の大きさを規定のしきい値に基づいて判定する。しきい値より大きい振幅の信号が信号（正面）として検出される。検出結果およびそのときのディジタル信号はメモリ（図示せず）に記憶される（ステップＳ２）。信号検出器２３は信号検出結果およびそのときのディジタル信号を信号分析器２５に出力する。
【００１９】
信号分析器２５は、信号検出器２３からの信号検出結果（パルス間隔、パルス幅、周波数、振幅値、位相等）及びそのときのディジタル信号から、同じ電波源からのパルス列を抽出する（ステップＳ３）。すなわち信号分析器２５は各パルスのパルス間隔（ＰＩ）が一致するパルス列を、パルス幅および周波数なども考慮して、同じ目標からのパルスとして抽出する。パルス列データ及びそのときのディジタル信号はメモリに記憶される。信号分析器２５は抽出したパルス列データおよびそのときのディジタル信号を広角除去器２６に出力する。
【００２０】
次に、受信用アンテナ群２００で受信された受信波は、制御器１７の指示によりアンテナ切換器１４で選択され、１系統の受信信号が受信部１５に入力される。受信部１５は制御器１７から指示された周波数にて受信信号を振幅検波・位相検波し、信号変換器２２に出力する（ステップＳ４）。信号変換器２２は受信信号をＡ／Ｄ変換して受信ディジタル信号を出力する。  
アンテナ切換器１４を用いることにより、側面方向からの信号の受信処理系統が１系統で足りることになる。なおアンテナ切換器１４の切換えは、対象とする目標の諸元により適応的に制御される。
【００２１】
さらに、信号検出器２４は信号変換器２２からの受信ディジタル信号をディジタル処理し、その検出結果及びそのときのディジタル信号をメモリに記憶する（ステップＳ５）。以上の手順は規定の回数（受信用アンテナ群２００のアンテナ素子の数分）だけ繰り返され（ステップＳ６）、検出結果は広角除去器２６に出力される。
【００２２】
広角除去器２６は、信号分析器２５からのパルス列データ、およびそのときのディジタル信号と、信号検出器２４からの検出結果、およびそのときのディジタル信号から広角除去処理を実施する（ステップＳ７）。
【００２３】
すなわち、正面の受信用アンテナ１００からの受信波から検出したパルス列の各パルスの振幅値と、側面アンテナでの同時刻の受信波の振幅値とが比較される。側面アンテナ側の振幅値が大きい場合には、側面方向からの受信波と判定して、そのパルスを含むパルス列を目標対象のパルス列から排除する。その結果、残ったパルス列が目標対象として抽出される。その抽出結果、およびその時のディジタル信号はメモリされる。以上の手順は規定の回数（検出したパルス数分）だけ繰り返され（ステップＳ８）、正面方向にある目標のパルス列が抽出される。
【００２４】
図５は、図４の処理手順を説明するための概念図である。ここでは４系統の側面アンテナを仮定する。正面アンテナ１００で受信された信号からパルス分析処理により目標Ａ、目標Ｂの諸元を示す２つのパルス列が抽出される。４系統の側面アンテナ１，２，３，４は時分割的に切換えられ、例えば側面アンテナ４の受信信号にピークが立った位置と、目標Ｂの諸元に示されるパルスの位置とが一致したとする。そうすると広角除去処理により目標Ｂのパルスが広角入射信号であると判断され、対象目標から排除される。
【００２５】
図６はアンテナ切換器１４における側面アンテナの切換の例を示す図である。図６（ａ）は、対象とするパルス幅内で全ての方位、すなわち全ての側面アンテナを切換える方式である。これは１パルス内で全方位の側面アンテナを切換えて受信することに相当する。図６（ｂ）は、対象とするパルス幅相当で切換える方式である。これは、１パルス相当間隔で側面アンテナを切換えて受信することに相当する。
【００２６】
図７は複数の目標パルスが受信信号に混入することを示す図である。図７において、電波受信装置のアンテナのメインローブの中心方向に目標Ａからのパルス（レーダ波＃１）が検出され、メインローブの端方向に目標Ｂからのパルス（レーダ波＃２）が検出されたとする。このような状況下（目標Ａの受信信号と目標Ｂの受信信号とを振幅値などで区別できない）においてはレーダ波＃１とレーダ波＃２との区別が困難になる場合がある。
【００２７】
図８は側面アンテナを備える電波受信装置における処理の概念図である。側面アンテナを用いることで、レーダ波＃１（目標Ａ）とレーダ波＃２（目標Ｂ）が混在する場合でも、正面方向からのレーダ波＃１だけを抽出することができる。この処理には正面アンテナの受信波と側面アンテナの受信波とを同時に比較し、その結果を用いればよい。しかしながらこのようなパルス間での同時処理を行うには図９に示すように側面アンテナの数と同数の受信処理系（受信部１５、信号変換器２２、信号検出器２４）が必要となり、スペースの制約の厳しい飛しょう体に搭載することは難しい。
【００２８】
これに対しこの実施形態では、アンテナ切換器１４により複数の受信用アンテナの切換を行なうことで受信部以降の処理系等を１つに統一することが可能になる。従って広角方向から到来する電波を確実に排除することの可能な電波受信装置を省スペース化することが可能となる。
【００２９】
［変形例］
図１０は、実施形態の変形例を示す図である。図１０においては複数の側面アンテナ１，２，３，４のうち影響の少ないもの同士、すなわち互いの相関の少ない側面アンテナ同士の出力を合成し、この合成された受信信号を用いて広角除去を行うようにしている。つまり正面アンテナの受信信号と側面アンテナの合成受信信号との振幅を比較し、側面アンテナの合成受信信号の振幅が大きいデータを排除するようにする。このようにすることで側面アンテナの切換え種類を減らすことができ、側面アンテナによる観測機会を増やすとともにゲインを稼ぐことが可能になる。
【００３０】
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
１０…飛しょう体、２０…誘導装置、３０…操舵装置、４０…電波受信装置、５０…目標追随装置、１００…受信用アンテナ、２００…受信用アンテナ群、１，２，３，４，５，６…受信用アンテナ、１２…受信部、１４…アンテナ切換器、１５…受信部、１６…信号処理部、１７…制御器、２１，２２…信号変換器、２３，２４…信号検出器、２５…信号分析器、２６…広角除去器
【図１】
2012137430.tif 000003
【図２】
2012137430.tif 000004
【図３】
2012137430.tif 000005
【図４】
2012137430.tif 000006
【図５】
2012137430.tif 000007
【図６】
2012137430.tif 000008
【図７】
2012137430.tif 000009
【図８】
2012137430.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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