(57)【要約】【課題】  従来の誘導装置は、目標に向けて垂直偏波と水平偏波の電波を送信して、目標から反射してきた信号を受信し、受信信号を偏波信号処理することでクラッタ信号の中から偏波特性の違う目標信号を検出して追尾する。しかし、海上の波が複数の周期性を含む場合には、クラッタの偏波特性があいまいとなって、偏波信号処理によるクラッタ抑圧効果が得られず、目標信号を検出できないという課題があった。【解決手段】  水平偏波及び垂直偏波を同時受信する偏波共用アンテナと偏波検出処理を有し、誘導装置が偏波信号処理によってクラッタ信号の中から目標信号を検出する際に、予めドップラ信号処理によってクラッタの周波数成分を分解してクラッタの偏波特性のあいまいさを低減する。これにより、偏波信号処理時の目標検出性能を向上することを可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ部を経由して水平偏波と垂直偏波の電波を目標に向けて送信し、前記目標と前記目標の背景物で反射された反射信号を受信してその受信信号を出力する受信部と、
前記受信信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理によりドップラ周波数成分毎に分解するドップラ信号処理部と、
前記ドップラ周波数成分の中から所定の周波数成分の受信信号を抽出し、抽出した前記受信信号を用いて偏波信号処理を行い前記目標の反射信号を検出する信号処理部と、
前記目標の反射信号に基づき飛しょう体を前記目標に向けて誘導する追尾処理部と、
を備えることを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記ドップラ周波数成分の中から低周波数成分の受信信号を抽出することを特徴とする請求項１記載の誘導装置。
【請求項３】
前記背景物は海面であることを特徴とする請求項２記載の誘導装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、この受信信号から追尾する目標信号を検出し、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】
飛しょう体を目標方向に誘導する場合、搭載した誘導装置により観測した信号の中から、目標の距離情報、速度情報、角度情報を抽出し、得られた情報から誘導信号を算出して、舵角の制御を実施する。
【０００３】
このような誘導装置の一例として、目標に向けて電波を送信し、目標からの反射信号を受信して、この受信信号に対して目標検出処理を行ない、検出した目標信号から距離情報、角度情報を得て、飛しょう体を目標に向けて誘導する誘導装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２１５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の誘導装置は目標に向けて垂直偏波と水平偏波の電波を送信して、目標から反射してきた信号を受信し、受信信号を偏波信号処理することでクラッタ信号の中から偏波特性の違う目標信号を検出して追尾するが、海上の波が複数の周期性を含む場合には、クラッタの偏波特性があいまいとなって、偏波信号処理によるクラッタ抑圧効果が得られず、目標信号を検出できないという課題がある。
【０００６】
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、誘導装置が偏波信号処理によってクラッタ信号の中から目標信号を検出する際に、あらかじめドップラ信号処理によってクラッタの周波数成分を分解してクラッタの偏波特性のあいまいさを低減することで、偏波信号処理時の目標検出性能を向上することを可能にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る誘導装置は、アンテナを経由して水平偏波と垂直偏波の電波を目標に向けて送信し、前記目標と前記目標の背景物で反射された反射信号を受信してその受信信号を出力する受信部と、前記受信信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換、Fast Fourier Transform）処理によりドップラ周波数成分毎に分解するドップラ信号処理部と、前記ドップラ周波数成分の中から所定の周波数成分の受信信号を抽出し、抽出した前記受信信号を用いて偏波信号処理を行い前記目標の反射信号を検出する信号処理部と、前記目標の反射信号に基づき飛しょう体を前記目標に向けて誘導する追尾処理部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、クラッタ信号の偏波特性の差を明確にして、偏波信号処理による目標検出性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る誘導装置を説明するための図である。
【図２】実施の形態１に係る誘導装置の運用を示す図である。
【図３】従来の、ドップラ信号処理を行わない誘導装置の偏波信号処理結果を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るクラッタの主偏波成分と交差偏波成分の電力比とドップラ周波数との相関特性を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る誘導装置の偏波信号処理結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図を用いてこの発明の係わる実施の形態１について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る誘導装置１を示す構成図である。誘導装置１は、発振部３と、送信部４と、送受切換部５と、偏波共用アンテナ６と、受信部７と、Ａ／Ｄ変換部８と、ドップラ信号処理部９と、偏波信号処理部１０と、目標検出部１１と、追尾処理部１２とからなる。
ここで、発振部３は、送受信周波数設定信号により、送信周波数信号及びローカル信号を送信部４に出力し、送信部４は送信周波数信号を増幅した送信信号を出力する。送受切換部５は、送信部４からの送信信号と目標２からの反射信号の切り換えを行う。偏波共用アンテナ６は、水平偏波、垂直偏波の２種の偏波方式を備え、送信部４からの送信信号を空間へ送信し、目標２での反射信号を受信する。受信部７は、目標２からの反射信号を発振部３から出力されるローカル信号で周波数変換、増幅して受信信号をＡ／Ｄ変換部８に出力する。Ａ／Ｄ変換部８は、受信部７からの受信信号をディジタル信号に変換し、ドップラ信号処理部９に出力する。ドップラ信号処理部９は、Ａ／Ｄ変換部８でＡ／Ｄ変換されたディジタル信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）処理して周波数成分に分解する。偏波信号処理部１０は、ドップラ信号処理部９でＦＦＴ処理された周波数成分毎のディジタル信号にクラッタの偏波特性に応じた偏波フィルタ処理を実施してクラッタ信号を抑圧する。目標検出部１１は、クラッタ信号が抑圧された反射信号を用いた偏波信号処理の結果から目標信号を検出する。ここで偏波信号処理は水平偏波、垂直偏波の２種の偏波方式の送信信号を空間へ送信し、目標で反射された反射信号を垂直偏波と水平偏波で合成処理することで目標信号を検出する処理であり、例えば、特許文献１や特開２００６−２４２４６８号公報などに記載された技術である。ここでは、偏波信号処理の詳細については説明を省略する。追尾処理部１２は、目標検出部１１で検出した目標信号から距離、速度、角度情報を計算し、誘導装置１を目標２に向けて誘導するための誘導信号を出力する。
【００１１】
次に、誘導装置１の動作を、図２、図３、図４及び図５に基づき説明する。
ここで、図２（ａ）は誘導装置の運用状況、図２（ｂ）はクラッタ環境下での目標反射信号を示した図である。図３は従来のドップラ信号処理を実施しない場合の偏波信号処理結果である。図４はクラッタの主偏波成分と交差偏波成分の電力比とドップラ周波数との相関特性を示した図である。図５は実施の形態１に係るドップラ信号処理を実施した場合の偏波信号処理結果を示す図である。
【００１２】
誘導装置１の運用状況を説明する図２（ａ）で、１は飛しょう体に搭載された誘導装置、２は誘導装置が捕捉・追尾する目標、１３は海面である。
本実施の形態では、特に、目標２が海面１３上を比較的低い高度で飛しょうし、誘導装置１が上方から目標２に向けて電波を送信して目標信号の他に海面（目標の背景物）からのクラッタ信号も受信するクラッタ環境下において、誘導装置１が目標２を検出し、飛しょう体を目標２に向けて誘導する動作について説明する。
【００１３】
誘導装置１は、空間に向けて送信波を放射して、目標２からの反射波を受信する。同時に、海面１３から反射されるクラッタ信号を受信する。この時、図２（ｂ）に示すとおり、海面１３から反射されるクラッタ信号の受信電力が大きいため、誘導装置１は受信信号の中から目標信号を検出することが困難である。
【００１４】
ここで、誘導装置１は、図１で説明した通り偏波共用アンテナ６を備え、偏波共用アンテナ６により、垂直偏波による送信と水平偏波による送信を行い、各送信偏波に対して垂直偏波と水平偏波の目標信号を同時に受信する。
これにより、受信部７は、目標２からの反射信号及び海面１３からのクラッタ信号の各信号として、ＶＶ信号（垂直偏波で送信した場合の垂直偏波での受信信号）、ＨＶ信号（垂直偏波で送信した場合の水平偏波での受信信号）、ＶＨ信号（水平偏波で送信した場合の垂直偏波での受信信号）及びＨＨ信号（水平偏波で送信した場合の水平偏波での受信信号）の４種類の信号を受信する。
【００１５】
受信信号は、受信部７で周波数変換、増幅、位相検波され、Ａ/Ｄ変換部８でディジタル信号に変換される。
【００１６】
次に、ドップラ信号処理部９は、ディジタル信号に変換後の信号を入力して、周波数成分毎に分解する。
偏波信号処理部１０は、周波数成分毎に分解後の信号を入力し、偏波フィルタ処理により海面からのクラッタ信号を抑圧して、目標検出部１１に出力する。
目標検出部１１は、偏波信号処理結果から目標信号を検出し、追尾処理部１２は目標信号から目標までの距離、速度及び角度情報を抽出して、飛しょう体を目標２に向けて誘導するための誘導信号を出力する。
【００１７】
ここで、ドップラ信号処理部９が反射信号を周波数成分毎に分解し、偏波信号処理部１０がこの波数成分毎に分解された信号を用いて偏波フィルタ処理により海面からのクラッタ信号を抑圧する動作について説明する。
【００１８】
誘導装置１に搭載されている偏波共用アンテナ６により送受信される目標２からの反射信号は、一般に目標２が多様な面から構成されることから、ＶＶ信号とＨＨ信号の振幅レベルが大きいと共に、送信偏波と受信偏波が直交しているＨＶ信号とＶＨ信号の振幅レベルも比較的大きな値となる（図３（ａ）の目標反射信号参照）。
一方、海面１３から反射されるクラッタ信号は、ランダムな波の散乱成分を含むため、目標反射信号と同様に、ＶＶ信号とＨＨ信号の振幅レベルが大きくなると共に、ＨＶ信号とＶＨ信号の振幅レベルも比較的大きな偏波特性を示す（図３（ａ）のクラッタ信号参照）。
このため、図３（ｂ）に示すように、目標反射信号とクラッタ信号の偏波特性に有意差が無いため、偏波信号処理を実施しても目標反射信号とクラッタ信号の受信電力比は改善されない。
【００１９】
ここで、海面からのクラッタの主偏波成分（ＶＶ信号、ＨＨ信号）と交差偏波成分（ＨＶ信号、ＶＨ信号）の電力比は、ドップラ周波数に対し相関特性を有する傾向にある。
図４は、クラッタの主偏波成分と交差偏波成分の電力比とドップラ周波数との相関特性の概略を示す図である。このように、ドップラ周波数が高いほどランダムな波の散乱成分を多く含むため、送信偏波と直交する交差偏波成分が大きくなる傾向がある。
【００２０】
そこで、本実施の形態の誘導装置１は、ドップラ信号処理部９において目標反射信号とクラッタ信号の各反射信号（ＶＶ信号、ＨＨ信号、ＨＶ信号、ＶＨ信号）を周波数成分毎に分解し、次に、偏波信号処理部１０がこの波数成分毎に分解された信号の中から、ドップラ周波数の比較的低い周波数領域にある信号を抽出する。ドップラ周波数の比較的低い周波数領域にあるクラッタ信号は、先に説明したようにランダムな波の散乱成分が小さく、送信偏波と直交する交差偏波成分が小さくなる傾向がある。
【００２１】
図５は、偏波信号処理部１０が、ドップラ信号処理部９で周波数成分毎に分解された反射信号のうち比較的低い領域にある反射信号を抽出して、偏波信号処理を行った結果の一例である。
このように、目標２からの反射信号については、ＶＶ信号とＨＨ信号の振幅レベルが大きいと共にＨＶ信号とＶＨ信号の振幅レベルも比較的大きな値を示す一方、海面からのクラッタ信号については、ＶＶ信号とＨＨ信号に対して、ＨＶ信号とＶＨ信号の振幅レベルを抑圧することができる（図５（ａ）参照）。
【００２２】
偏波信号処理部１０は、このように偏波フィルタ処理を行うことにより海面からのクラッタ信号を抑圧し、この結果を目標検出部に出力する。
目標検出部１１は、偏波信号処理部１０から有意差の示された目標反射信号とクラッタ信号の偏波特性の結果を得て、従来通り、目標検出処理を行ない、検出した目標信号から距離情報、角度情報を得て、飛しょう体を目標に向けて誘導する。
【００２３】
以上のように本実施の形態の誘導装置１は、ドップラ信号処理部９と偏波信号処理部１０を備え、ドップラ信号処理部９で周波数成分毎にクラッタ信号を分解し、偏波信号処理部１０で各周波数成分毎に偏波フィルタ処理を実施することにより、目標反射信号とクラッタ信号の受信電力比を改善することができる。
【００２４】
上記構成をとることによって、誘導装置１が目標２を追尾する際に、クラッタ信号を抑圧して目標信号を検出することにより、クラッタ環境下でも安定した目標追尾が可能となり、飛しょう体の誘導性能を向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態ではクラッタ信号として海面からのクラッタ信号を例に説明したが、クラッタは海面からのものに限るものではなく、ドップラ周波数に対しクラッタの主偏波成分と交差偏波成分の電力比が相関特性を有するものであれば、本発明は効力を奏する。
【符号の説明】
【００２６】
１ 誘導装置、２ 目標、３ 発振部、４ 送信部、５ 送受信切換部、６ 偏波共用アンテナ、７ 受信部、８ Ａ／Ｄ変換部、９ ドップラ信号処理部、１０ 偏波信号処理部、１１ 目標検出部、１２ 追尾処理部、１３ 海面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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