(57)【要約】【課題】  目標の周波数が不確定であっても目標を確実に捕捉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】  実施形態の電波受信装置は、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電波受信装置において、複数の受信アンテナと、アンテナ切換部と、受信部と、信号処理部と、制御部とを具備する。アンテナ切換部は、上記複数の受信アンテナから任意のアンテナを選択する。受信部は、上記選択された受信アンテナで受信された任意の帯域の信号を検波する。信号処理部は、受信部で検波された信号を処理して上記複数のアンテナで受信された信号の諸元を得る。制御部は、上記目標を検出する検出モードにおいて、上記受信アンテナの受信帯域を連続する互いに異なる帯域に個別に設定し、上記目標の方位を探知する方探モードにおいて、上記受信アンテナの受信帯域を上記目標から到来する電波の帯域に合わせこむ。【選択図】  図４
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【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、
複数の受信アンテナと、
前記複数の受信アンテナの受信帯域を可変するアンテナ切換部と、
前記複数の受信アンテナで受信された信号を検波する受信部と、
この受信部で検波された信号を処理して前記複数のアンテナで受信された信号の諸元を得る信号処理部と、
前記目標を検出する検出モードにおいて、前記受信アンテナの受信帯域を連続する互いに異なる帯域に個別に設定し、前記目標の方位を探知する方探モードにおいて、前記受信アンテナの受信帯域を前記目標から到来する電波の帯域に合わせこむ制御部とを具備する電波受信装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記検出モードにおいて前記目標から到来する電波を検出し、前記方探モードにおいて前記諸元に基づいて前記目標の方向を算出する、請求項１に記載の電波受信装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、前記方探モードにおいて、前記諸元に基づいて、欠落するパルスを補間して目標の方向を算出する、請求項２に記載の電波受信装置。
【請求項４】
前記信号処理部は、前記欠落するパルスを、当該パルスのパルス繰り返し周期の整数倍で補間する、請求項３に記載の電波受信装置。
【請求項５】
複数の受信アンテナを備え、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、
前記複数の受信アンテナで受信された信号を検波し、
前記検波された信号を処理して前記複数のアンテナで受信された信号の諸元を得て、
前記目標を検出する検出モードにおいて、前記受信アンテナの受信帯域を連続する互いに異なる帯域に個別に設定し、前記目標の方位を探知する方探モードにおいて、前記受信アンテナの受信帯域を前記目標から到来する電波の帯域に合わせこむ、信号処理方法。
【請求項６】
前記方探モードにおいて、前記諸元に基づいて、欠落するパルスを補間して目標の方向を算出する、請求項５に記載の信号処理方法。
【請求項７】
前記欠落するパルスを、当該パルスのパルス繰り返し周期の整数倍で補間する、請求項６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。一般に、存在する電波を検出し、周波数などの諸元を求めるには、受信帯域の異なる複数のアンテナや受信器を用意し、それぞれを並列に処理する方法がある。他には、順次周波数を切換えて観測する方法もある。
【０００３】
目標からの周波数に電波受信装置の受信帯域を設定し、目標からの電波を捕捉できれば、目標の検出、分析、方探を実施することができる。しかしながら目標の周波数が不確定で、目標の周波数と受信帯域が同調できない場合には目標を検出することができない。そこで、従来は受信系（検出系、方探系、広角除去系を含む）を複数個並列に設け、広い受信帯域をカバーできるようにしている。このようにすることで目標の検出確率を高められる。しかしながら受信系の数に応じてハードウェア規模が大きくなるので、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。
【０００４】
一方、受信帯域を順次切換えていくことで目標の周波数範囲をカバーし、受信系の数を少なくするといった手法もある。この手法では受信帯域と目標の周波数が同調するまでに時間がかかり、目標の観測時間が短い飛しょう体において目標を観測する機会を逸してしまう可能性が高く、飛しょう体への応用には困難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８９８９７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目標捕捉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、目標の周波数が不確定であっても目標を確実に捕捉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、電波受信装置は、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電波受信装置において、複数の受信アンテナと、アンテナ切換部と、受信部と、信号処理部と、制御部とを具備する。アンテナ切換部は、上記複数の受信アンテナから任意のアンテナを選択する。受信部は、選択された受信アンテナで受信された任意の帯域の信号を検波する。信号処理部は、受信部で検波された信号を処理して上記複数のアンテナで受信された信号の諸元を得る。制御部は、上記目標を検出する検出モードにおいて、上記受信アンテナの受信帯域を連続する互いに異なる帯域に個別に設定し、上記目標の方位を探知する方探モードにおいて、上記受信アンテナの受信帯域を上記目標から到来する電波の帯域に合わせこむ。
【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】図２に示す分割フィルタ２２の一例を示す機能ブロック図。
【図４】受信用アンテナとアンテナ切換器１５との接続関係を示す図。
【図５】実施形態に係わる電波受信装置の処理手順を示すフローチャート。
【図６】実施形態に係わる電波受信装置における作用を説明するための図。
【図７】比較のため既存の電波受信装置における処理を説明するための図。
【図８】比較のため既存の電波受信装置を示す機能ブロック図。
【図９】受信帯域と目標からの受信波の周波数が同調していない場合を示す図。
【図１０】比較のため既存の電波受信装置による処理の他の例を示す図。
【図１１】比較のため既存の電波受信装置の他の例を示す機能ブロック図。
【図１２】比較のため既存の電波受信装置による処理の他の例を示す図。
【図１３】比較のため既存の電波受信装置の他の例を示す機能ブロック図。
【図１４】実施形態に係わる電波受信装置における処理の他の例を示す図。
【図１５】実施形態に係わる電波受信装置における処理の他の例を示す図。
【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尾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は目標６０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。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１１、アンテナ切換器１５、受信部１２、および信号処理部１３を備える。受信用アンテナ１１は目標（レーダ）からの電波を受信する。受信部１２は受信用アンテナ１１の受信波を検波する。信号処理部１３は受信波から受信波を検出、分析する。
【００１２】
受信部１２は、分割フィルタ２２と、ＲＦ受信器２１と、ＩＦ受信器２３と、制御器２４とを備える。分割フィルタ２２は、受信アンテナ１１からの信号を帯域分割する。ＲＦ受信器２１は、分割フィルタ２２からの受信波をＩＦ（中間周波数）帯に変換する。ＩＦ受信器２３は、ＩＦ帯の信号の帯域を絞って検波する。制御器２４は、分割フィルタ２２、ＲＦ受信器２１、ＩＦ受信器２３に対して測定すべき周波数を指示する。ＩＦ受信器２３の帯域を比較的狭く取ることで検波が可能となる。
【００１３】
信号処理部１３は、信号変換器３１と、検出処理器３２と、信号分析処理器３３とを備える。信号変換器３１は、検波された受信波をディジタル信号に変換する。検出処理器３２は、ディジタル信号から目標信号を検出する。信号分析処理器３３は検出された目標信号を分析して、受信用アンテナ１１で受信された信号の諸元を出力する。
【００１４】
図３は図２に示す分割フィルタ２２の一例を示す機能ブロック図である。分割フィルタ２２において、入力されたアンテナ切換器１５からのＩＦ信号は分配器４１により４つの帯域に分配される。ここではそれぞれの帯域をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとして区別する。各帯域Ａ〜Ｄはそれぞれ異なり、かつ、帯域Ａ〜Ｄにより広い帯域をカバーするようにフィルタ４２〜４５の通過帯域を設定する。
【００１５】
分配された各帯域の信号はそれぞれフィルタ４２、フィルタ４３、フィルタ４４、フィルタ４５により個別に帯域を絞られる。フィルタ４２〜４５からの信号はそれぞれ検波器４６〜４９により検波され、帯域Ａ信号、帯域Ｂ信号、帯域Ｃ信号、帯域Ｄ信号が出力される。これらの信号のうち１つがスイッチ５０により選択的に出力される。
【００１６】
アンテナ切換器１５は、検出モードにおいては全ての受信部に対して、受信アンテナ（検出用）の出力信号を分配し、方探モードにおいては、各受信アンテナの出力信号を受け渡す。
【００１７】
図４は、受信用アンテナとアンテナ切換器１５との接続関係を示す図である。複数の受信アンテナ（受信アンテナ１〜４とする）は、目標検出モード、方探モードのそれぞれにおいて目標検出用（アンテナ１）、方探用（アンテナ２，３）、広角除去用（アンテナ４）とその機能を区分される。検出モードにおいては受信アンテナ１の受信波を例えば４系統の受信部１２の全てに入力すべく、アンテナ切換器１５を切換える。各受信部１２の受信帯域は個別に設定され、Ａ〜Ｄを合わせた帯域がカバーされるようにして同時に観測が行なわれる。方探モードにおいては、目標が検出された周波数に全ての受信部１２の帯域を同調し、方探処理および広角除去処理を行う。
【００１８】
図５は、上記構成における電波受信装置の処理手順を示すフローチャートである。図５において、検出モードが開始されると各受信アンテナ１〜４の受信周波数が個別に設定される（ステップＳ１）。ここでは図４のアンテナ切換器１５が上側に接続され、ｆ０，ｆ１，ｆ２，ｆ３（それぞれ帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに対応するとする）で周波数変換されたＩＦ信号が各受信部１２に入力される。ついで信号受信処理（ステップＳ２）、信号検出処理（ステップＳ３）が実施される。
【００１９】
次に、信号分析処理が実施され、目標の検出の有無が判定される（ステップＳ４）。ステップＳ２〜ステップＳ４の手順は目標が検出されるまで繰り返され（ステップＳ５）、繰り返しが終了すると受信周波数設定手順が実施される（ステップＳ６）。このステップでは目標を検出した周波数に全てのアンテナ１〜４の受信周波数を同調させる処理が行われる。ここでは例えば帯域Ｂに目標が検出されたとし、よって各アンテナの受信周波数はｆ１に設定される。
【００２０】
そうして、各受信アンテナ１〜４につき信号受信処理（ステップＳ７）および信号検出処理（ステップＳ８）が実施され、続いて信号分析処理（ステップＳ９）が実行される。このステップＳ９では検出された目標からの受信信号の周波数、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ）、パルス幅などを含む諸元が分析される。ステップＳ７〜ステップＳ９の手順は目標が検出されるまで、あるいは規定の回数にわたって繰り返される（ステップＳ１０）最後に、広角除去処理（ステップＳ１１）が規定の回数（例えば、検出されたパルス列分）にわたり実施され（ステップＳ１２）、正面方向以外の広角方向から到来する不要波成分が除去される。
【００２１】
図６はこの実施形態に係わる電波受信装置における作用を説明するための図である。図示するように受信帯域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを合わせた広帯域において信号観測を実施することで、受信パルス列の観測確率が高められる。例えば帯域Ａに受信パルス列が観測されたとすると、信号検出／方探モードにおいては帯域Ａにすべてのアンテナの帯域を合わせこめばよい。このように広帯域系の帯域を分割受信することにより、目標の周波数が不確定な場合でも、目標を検出して、目標が発生している帯域に全ての受信帯域を同調させて、方探を行うことが可能となる。その結果、周波数が不確実な目標と受信帯域が同調できるので、目標からの信号検出及び方探が可能となる。
【００２２】
図７は比較のため既存の電波受信装置における処理を説明するための図である。図７に示すように既存の装置においては、検出／方探用の受信帯域に目標からの受信波が同調していれば、受信信号は全て検出／方探できる。ただし、目標の周波数が不定で、受信帯域と目標の周波数が同調していないときは観測できない。このように偶発的な同調を期待する方式では目標検出の確率が低くなる。
【００２３】
図８は既存の電波受信装置を示す機能ブロック図である。図８に示すように一つの帯域について受信用アンテナを複数設け、これに伴って受信部、信号変換器、信号検出器からなる系統を複数列設けることが考えられるが、装置規模が大きくなるという不具合がある。すなわち受信系（検出系＋方探系＋広角除去系）を複数個並列に用意して、広い受信帯域をカバーすることにより、目標からの電波を受信して、目標を検出、分析、方探することも考えられている。しかしながらこのような構成では受信系の数分だけ、受信部〜信号分析部が必要となり、飛しょう体に搭載する電波誘導制御装置では、搭載スペースが限られることになる。また、図９に示すように目標からの受信波の周波数が不定である場合、検出／方探用の１つの受信帯域に目標からの受信波が同調できていなければ目標を検出することができない。
【００２４】
図１０は、比較のため既存の電波受信装置による処理の他の例を示す図である。図１０に示すように目標の周波数範囲を分割受信することにより、目標の全ての周波数範囲で検出及び方探を行うことができ検出確率を高められる。しかしながら図１１に示すように、、受信帯域分にわたって目標検出及び方探用のハードウェアが必要となり、搭載スペースが厳しくなる。
【００２５】
図１２は、既存の電波受信装置による処理の他の例を示す図である。図１２に示すように目標の周波数が不確定な場合、受信帯域の周波数を順次切換えて信号観測を行う装置が知られている。図１３はこの種の装置の機能ブロック図を示すが、受信系の数は増やさずに、目標の周波数範囲に相当する受信帯域を順次切換えていくようにしている。このような処理では、目標からの受信波の周波数と偶発的に同調できれば全ての受信信号を検出できるので追尾を継続することができる。ただし、受信帯域を順次切換えるので、受信帯域と目標の周波数が同調するまでに時間が長くかかり、目標の観測時間が短い飛しょう体においては観測機会を逸する可能性がある。
【００２６】
これに対し実施形態では、検出モードにおいては、目標からの受信波をアンテナ切換器１５、及び分割フィルタ４２〜４５において、各受信帯域（受信帯域Ａ〜Ｄ）に分離して、各周波数毎に目標検出、分析、照合処理を実施し、目標の周波数を計測する。その後、方探モードにおいて、この検出した目標の周波数に全ての受信帯域を同調させて、目標検出、分析照合を実施するようにしている。
【００２７】
これにより、目標の受信波の周波数が不確定であっても、検出モードにおいて、目標の周波数範囲を広く観測して、目標の諸元（ＰＲＩ、周波数等）を計測できる。さらに、方探モードにおいては目標からの電波を受信可能な周波数に受信帯域を設定することができる。従って目標の周波数が不確定であっても目標を確実に捕捉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が可能となる。
【００２８】
図１４は、実施形態に係わる電波受信装置における処理の他の例を示す図である。図１４に示すように、広帯域系の帯域を分割受信することにより、目標からの電波が周波数ホッピング（グループ）しているか否かを判断することができる。その結果をもとに、方探するために広帯域信号が発生している帯域（方探用の観測帯域）に全ての受信帯域を同調させて、信号検出及び方探を行うようにする。ここでは検出モードで検出した対象とする信号のＰＲＩ（パルス繰り返し周期）の整数倍で不足しているパルスを補うようにすれば良い（図中点線囲み部分）。このようにすれば、周波数ホッピングする目標の場合にも、検出モードにおいて、全ての受信帯域の情報を考慮して、目標を検出できる。よって、周波数を切換える目標であっても、目標を検出することができる。
【００２９】
図１５は、実施形態に係わる電波受信装置における処理の他の例を示す図である。この例においても、広帯域系の帯域を分割受信することにより、目標からの電波が周波数ホッピングしているかを判断できる。図１５においては図１４に比べて、よりランダムなホッピングが示されるが、このような状態においても、広帯域信号が発生している帯域（方探用の観測帯域）に全ての受信帯域を同調させて、信号検出及び方探を行うことができる。
【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。この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、１１…受信用アンテナ、１２…受信部、１３…信号処理部、１５…アンテナ切換器、２１…ＲＦ受信機、２２…分割フィルタ、２３…ＩＦ受信機、２４…制御器、３１…信号変換器、３２…検出処理器、３３…信号分析処理器、４１…分配器、４２，４３，４４，４５…フィルタ、４６，４７，４８，４９…検波器、５０…スイッチ
【図１】
2012149993.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012149993.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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