(57)【要約】【課題】  ドップラレーダを使用して目標を観測する誘導装置は、目標信号のドップラ周波数とアンテナメインローブによるクラッタ周波数が重なる領域において、メインローブクラッタ信号を誤検出する可能性がある。このため目標信号がメインローブクラッタ周波数範囲外から出てくる待ち受け処理をするが、待ち受け処理中は目標もしくは誘導装置を搭載した飛しょう体自身が機動をし、ビーム領域外とならない限り目標信号を検出することができない。【解決手段】  誘導装置のクラッタ実測値を使用してメインローブクラッタ電力と広がりを算出し、別途算出した目標信号電力とドップラ周波数を比較して目標の前方もしくは、後方のエネルギロスの少ない方へ誘導弾が回り込むよう、加速度指令値を計算する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛しょう体に搭載され、ドップラレーダにより目標を観測して前記目標に向けて前記飛しょう体を誘導する誘導装置であって、
前記目標で反射される反射信号の強度を算出した目標信号強度と、
当該反射信号のドップラ周波数を算出した目標ドップラ周波数と、
前記ドップラレーダのメインローブ方向の地面あるいは海面からの反射波に対して周波数に対する電力分布を観測したメインローブクラッタ電力分布と、
前記目標信号強度と前記メインローブクラッタ電力分布との比較で決まるメインローブクラッタ周波数範囲の上限周波数及び下限周波数とを用い、
算出した前記目標ドップラ周波数が前記上限周波数と前記下限周波数との間にあれば、前記目標ドップラ周波数がより近い方の周波数である前記上限周波数あるいは前記下限周波数を選択し、前記目標ドップラ周波数が選択した当該上限周波数あるいは当該下限周波数に近づく方向に前記飛しょう体を誘導して前記目標ドップラ周波数を前記メインローブクラッタ周波数範囲から分離する誘導信号を算出する処理部を、
備えたことを特徴とする誘導装置。
【請求項２】
前記処理は、観測した反射波に基づき計算したクラッタ電力最大値と、予め備える反射係数テーブルを用いて計算したクラッタ電力最大値との比較により地面あるいは海面の反射係数の補正値を算出し、前記補正値を用いて前記メインローブクラッタ電力分布を補正す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】
この発明は飛しょう体に搭載され、飛しょう体を目標に向けて誘導する誘導装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ドップラレーダを使用して目標を観測する誘導装置は、目標から反射される目標信号のドップラ周波数と飛しょう体の搭載する誘導装置の備えるアンテナのメインローブ方向の地面または海面からの反射波（以下、メインローブクラッタと称す）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）においては、目標信号がメインローブクラッタ信号に埋もれるためメインローブクラッタ信号を目標信号と誤検知してしまう可能性がある。
【０００３】
従来、メインローブクラッタ信号の誤検知を避けるため、目標信号がビーム領域に存在する場合にドップラ追尾ゲートをメインローブクラッタ周波数範囲へと離隔することを期待し待ち受ける処理とした目標追尾方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、目標信号がメインローブクラッタ周波数範囲外に出てくることを待ち受ける処理とした場合、目標または誘導装置を搭載した飛しょう体がメインローブクラッタから目標信号のドップラ周波数が出るような機動をしなければ、目標を検出できない。
この対策として、従来、誘導装置を搭載した飛しょう体側が機動することにより、目標信号のドップラ周波数がメインローブクラッタ周波数範囲から離隔する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１６８９５１報（第１８項、第１３図）
【特許文献２】特開２００１−１６５５９８報（第５項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、メインローブクラッタ領域から目標信号を分離するために飛しょう体側が機動する際の加速度計算を予め設定した値を使用するため、例えば海面の状況が良くクラッタ環境がよい場合においても必要以上のメインローブクラッタ電力を見積もることとなっていた。このため過剰な加速度を発生し、結果として射程が減少するという課題があった。
【０００６】
本発明は係る課題を解決するためになされたもので、軌道修正のための加速度を局限し射程の減少を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の誘導装置は、飛しょう体に搭載され、ドップラレーダにより目標を観測して前記目標に向けて前記飛しょう体を誘導する誘導装置であって、前記目標で反射された反射信号の強度を算出した目標信号強度と、当該反射信号のドップラ周波数を算出した目標ドップラ周波数と、前記ドップラレーダのメインローブ方向の地面あるいは海面からの反射波に対して周波数に対する電力分布を観測したメインローブクラッタ電力分布と、前記目標信号強度と前記メインローブクラッタ電力分布との比較で決まるメインローブクラッタ周波数の上限周波数及び下限周波数とを用い、算出した前記目標ドップラ周波数が前記上限周波数と前記下限周波数との間にあれば、前記目標ドップラ周波数がより近い方の周波数である前記上限周波数あるいは前記下限周波数を選択し、前記目標ドップラ周波数が選択した当該上限周波数あるいは当該下限周波数に近づく方向に前記飛しょう体を誘導する誘導信号を算出する処理部を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の誘導装置によれば、軌道修正のための過剰な加速度を抑えて飛しょう体の射程を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
まず最初に、図７〜図１０を用いて従来の誘導装置の構成とその動作について説明する。図７は従来の誘導装置１の構成を示すブロック図である。図８は従来の誘導装置１の処理フローを示した図である。
従来の誘導装置１は、信号処理器２とアンテナ１０と送信機８と受信機９を備える。
送信機８はアンテナ１０を介して目標に向けて送信信号１１５を送信する。受信機９はアンテナ１０と介して目標から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１１６を受信信号処理部４に出力する。受信信号処理部４は目標からの受信信号１１６を処理可能な目標観測情報１００に変換し目標相対関係算出部３に出力する。
目標相対関係算出部３は、目標観測情報１００を用いて誘導装置１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１１０を算出し、目標相対関係情報１１０を誘導計算部５とメインローブクラッタ周波数範囲算出部６と送受信制御部７とに出力する。
ここで目標相対関係情報１１０とは、誘導装置１と目標との相対距離、相対角度、相対速度のことを言う。
【００１０】
誘導計算部５は目標相対関係情報１１０に基づき、目標に誘導するための加速度指令１１１を算出する。メインローブクラッタ周波数算出部６は、目標相対関係情報１１０に基づき、目標の目視線方向を中心として一定に設定メインローブ角度範囲における地面または海面の相対速度からメインローブクラッタ周波数範囲１１２を算出する。送受信制御部７は、入力した目標相対関係情報１１０およびメインローブクラッタ周波数範囲算出部６から出力されたメインローブクラッタ周波数範囲１１２をもとにドップラ追尾ゲートを設定し、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および送信波変調制御を実行する送信機制御信号１１３を生成し、送信機８に対して出力する。また送受信制御部７は受信機９に対して目標反射波の受信タイミング制御およびドップラ追尾ゲートの制御を実行する受信機制御信号１１４を生成し出力する。送信機８は、送信機制御信号１１３の情報を送信信号１１５として、アンテナ１０に送信する。アンテナ１０は、目標方向に指向し、送信機８から出力される送信信号１１５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、受信信号１１６を受信機９へ出力する。
【００１１】
このように従来の誘導装置１では、メインローブクラッタ周波数範囲算出部６がメインローブクラッタ周波数範囲１１２を設定し、送受信制御部７がメインローブクラッタ周波数範囲１１２に基づきドップラ追尾ゲートを設定して、受信信号から目標信号の検出処理を実行していた。
【００１２】
図９は誘導飛しょう体と目標の位置関係と、目標ドップラ信号とメインローブクラッタ信号の関係を示す図である。
図９（ｂ）に示すように、目標の速度ベクトルと飛しょう体からみた目標方向のなす角度（以下アスペクト角と呼ぶ）が９０°近傍となる場合、飛しょう体のドップラレーダーのアンテナメインビーム方向に目標の速度成分がないため海面から反射するメインローブクラッタ信号の周波数成分と等価になり、またグレージングアングルおよび海面の状況によってはメインローブクラッタが目標信号強度を上回るため、目標反射波の検出が困難であった。
図１０は、従来の誘導装置におけるドップラ追尾ゲートの設定方法を示したものである。従来は、ビーム領域においてメインローブクラッタ周波数範囲内の目標信号は検出せず、ドップラ追尾ゲートをメインローブクラッタ周波数範囲外に設定し、目標信号がメインローブクラッタ周波数範囲外に出てくるのを待ち受ける処理をしていた。このため、目標または誘導装置を搭載した飛しょう体が機動し、目標信号がビーム領域外とならない限り、誘導装置は目標信号を検出できないというがあった。
誘導装置を搭載しビーム領域を回避するよう、加速度計算を実施する飛しょう体について示す。
ビーム領域を回避する軌道を飛しょう体がとる場合、初期アスペクト角でビーム回避機動の実施の可否を決定し、終了判定はメインローブクラッタ周波数と目標ドップラ周波数の関係において、目標ドップラ周波数がメインローブクラッタ周波数範囲外となった場合に終了する方法が提案されている。メインローブクラッタは、飛しょう体の具備する誘導装置のアンテナから得られる目標相対位置と、慣性装置から得られる位置および誘導計算部に記憶されている固定値から計算される。メインローブクラッタ電力計算においては、海面反射係数を固定値としてそれから計算をする。このため、海面の状況が良い（シーステートが低いことと等価である）場合においても過渡にメインローブクラッタ電力を見積もってしまうという課題が生じていた。
【００１３】
次に、本発明の実施の形態１に係る誘導装置を図を参照して説明する。
図１はこの発明に係る実施の形態１の誘導装置のブロック図であり、図２は誘導装置が実施する処理フローを示す。
【００１４】
本願発明の誘導装置は、信号処理器２ａとアンテナ１０と送信機８と受信機９を備える。
信号処理機２ａは、受信信号処理部４と送信信号処理部７と誘導計算部５と目標相対関係算出部６ａと加速度指令算出部１１からなる。実施の形態１の信号処理機２ａは、図７で説明した信号処理機２に対して目標相対関係算出部６ａと加速度指令算出部１１が新たに設けられている。なお、図７で説明した従来の誘導装置と同じ機能の構成には同一番号を付し、その説明を省略する。
誘導飛しょう体は、目標を検索する信号処理機１ａを用いて、目標のドップラ周波数と信号強度、およびメインローブクラッタの周波数範囲の広がりと信号強度を比較し、メインローブクラッタの前方（メインローブクラッタ上限周波数のことを言う）とメインローブクラッタの後方（メインローブクラッタ下限周波数のことを言う）へ、エネルギロスが少なく回り込みが可能であるように目標の前方もしくは後方へ回り込みを選択し、回り込みのための加速度指令を行う。
【００１５】
図１、２において、メインローブクラッタ周波数範囲および電力算出部６ａは、目標相対関係算出部３から目標相対関係情報１１０を入力すると、一定のアンテナビーム幅とアンテナビームの角度および誘導飛しょう体の速度ベクトルを使用し、海面から反射されるメインローブクラッタ周波数範囲を計算する。またドップラ追尾ゲートを使用して、メインローブクラッタ周波数１１２とその前後のクラッタ電力分布を観測し、計算する。
メインローブクラッタ周波数範囲および電力算出部６ａは、目標相対関係算出部３からの目標相対関係情報１１０を使用し、目標ドップラ周波数と目標信号強度を計算する。
なお目標ドップラ周波数は、飛しょう体が備える慣性装置からの速度、姿勢角等の慣性情報と目標相対関係情報１１０を使用し、目標ドップラ周波数と目標信号強度を計算することができる。
また、メインローブクラッタ周波数範囲および電力算出部６ａは、目標相対関係情報１１０に基づき、目標の目視線方向を中心として一定に設定メインローブ角度範囲における地面または海面の相対速度からメインローブクラッタ周波数範囲１１２を算出する（ステップＳ１０１）。
【００１６】
このようにして、メインローブクラッタ周波数範囲１１２と、メインローブクラッタ電力分布と、目標ドップラ周波数、および目標信号強度が算出される。
【００１７】
目標ドップラ周波数がメインローブクラッタ周波数範囲の外である場面では、この目標信号を追尾して目標に対して飛しょう体を誘導する。一方、慣性情報を用いて算出する目標ドップラ周波数がメインローブクラッタ周波数範囲内に入るときは、以下の回避処理を行う。
【００１８】
加速度指令算出部１１は、これらのメインローブクラッタ周波数範囲１１２とメインローブクラッタ電力分布と目標ドップラ周波数および目標信号強度とを用いて、真に目標が検出不可能なメインローブクラッタ周波数範囲を決定する（Ｓ１０２）。
【００１９】
図３にメインローブクラッタ周波数、メインローブクラッタ電力、目標ドップラ周波数、目標信号電力の関係を示す。
まず目標信号強度とクラッタ電力を比較し、誘導装置が目標検出に必要なメインローブクラッタ周波数範囲を設定する。
そのメインローブクラッタ周波数範囲と目標ドップラ周波数ｆｄから、例えば以下の計算を実行する。
【００２０】
【数１】
2009264986.tif 000003
【００２１】
目標ドップラ周波数ｆｄは、目視線角と目標速度ベクトルのなす角であり、アスペクト角により依存する。
よって、加速度指令算出部１１は、Δｆｈ＞Δｆｌの場合には、目標後方へ回り込むことが目標前方に回り込むよりもメインローブクラッタ周波数から目標ドップラ周波数が離隔するに必要な、アスペクト角変化量が少なくて済むため、エネルギロスを減じるため目標後方へ回り込むことを選択する。
加速度指令算出部１１は、Δｆｈ＜Δｆｌの場合も同様の考え方により、目標前方へ回り込むことを選択する。
【００２２】
目標の前方もしくは後方へ回り込み、ドップラーゲートを設置し、目標検出処理を実施する（Ｓ１０３）。
ドップラ周波数が、メインローブクラッタ周波数から出現し、目標が検出できたら（Ｓ１０４）、目標追尾処理を開始し（Ｓ１０５）、比例航法を実施する（Ｓ１０６）。
【００２３】
係るメインローブクラッタ周波数算出部により、目標の前方もしくは後方へ回り込むための選択し、それを実行する加速度指令算出部１１における処理内容の一例を述べる。
【００２４】
【数２】
2009264986.tif 000004
【００２５】
式１の第一項は、目標の前方もしくは後方へ回り込むための加速度指令計算項であり、第二項は目標へ誘導するための比例航法項である。
目標ドップラ周波数は、誘導装置が捜索を開始するまでにメインローブクラッタ周波数範囲から離隔している必要があるため、サーチ開始距離と初期相対距離の比によって、これを係数とし、加速度指令値の大小を決定する。
ΔＶｈもしくはΔＶｌとｔｇｏの比は相対速度の変化率に等しいため、これを加速度指令値の大小を決定する。
【００２６】
このように本実施の形態では、メインローブクラッタ周波数範囲と目標ドップラ周波数ｆｄの関係から目標に対して飛しょう体が加速する方向を得て、目標検出処理を行うようにした。これにより、エネルギーロスを抑えて飛しょう体の射程を延ばすことができる。
【００２７】
実施の形態２．
次に、図４〜図６を用いて、この発明の実施の形態２に係る誘導装置を説明する。
図４はこの発明に係る実施の形態２の誘導装置の処理フロー図である。図５は、海面反射係数の補正値を計算する処理を説明するものである。図６はそれら処理の流れを示している。
【００２８】
メインローブクラッタ周波数算出部により計算される、メインローブクラッタ電力計算式は、式２のように計算される。
【００２９】
【数３】
2009264986.tif 000005
【００３０】
ここで反射係数は、誘導装置の記憶装置に保存してあり、アンテナのグレージング角によって算出される。
反射係数は、特に海面のように表面状態が変化する場合、その特性値は変化することとなる。よってクラッタへの誤ロックオンを避けるため、反射係数は表面状態の悪い場合を想定し設定されることとなる。
しかし海面状態が想定より良好な場合、クラッタ電力を過剰に見積もることとなり、その結果、実施の形態１で使用するＳＣ比が実際よりも悪くなってしまう。そのためメインローブクラッタ周波数範囲として設定される領域が広がるため、目標の前方、もしくは後方へ大きく回りこむ必要となる。
【００３１】
そこで実施の形態２において、アンテナにより海面または地面へ電波を照射し、その反射波により計算されるクラッタ電力分布と、誘導装置の記憶装置に保存されている反射係数テーブルにより計算されるクラッタ電力を比較し、それにより補正された海面反射係数によりメインローブクラッタ算出範囲を算出するものとし、メインローブクラッタ周波数範囲を局限することが可能である。
【００３２】
ここでは実施の形態１と異なる内容について説明する。
まず、飛しょう体のアンテナにより海面、または地面に対し電波を照射する。発明の一例として、グレージング角を０°、１０°、２０°、３０°に変化させるものとする。よって、電波を照射する回数はグレージングアングルを変化させる回数と同一であり、ここでは４回となる。（図６（１））
ただし目標信号が入らないよう、アンテナ水平面の首振り角は０°とする。
【００３３】
次に、各グレージングアングルついて、メインローブ中心となるドップラ周波数を算出し、そこが中心となるようドップラ追尾ゲートを設定して、クラッタ電力最大値を計算する（図６（２））。
【００３４】
飛しょう体の記憶装置に保存してある反射係数テーブルを使用してクラッタ電力の最大値を算出する。
【００３５】
海面または地面に電波を照射し、その反射波によって計算したクラッタ電力最大値と、飛しょう体の記憶装置に保存してある反射係数テーブルを使用して計算したクラッタ電力最大値を比較して、反射係数の補正値を算出する。
【００３６】
【数４】
2009264986.tif 000006
【００３７】
式３で示すように、グレージング角を変化させ、あるグレージング角でのクラッタ周波数計算部と、アルグレージング角での誘導装置のアンテナにより実測したクラッタ電力の差分を反射係数の補正値とする。
その補正値を使用して、飛しょう体の記憶装置に保存してある反射係数テーブルデータを補正する（図５および図６（３））。
【００３８】
これにより、実施の形態２の誘導装置は、海面または地面の実クラッタ環境に応じて反射係数を補正し、クラッタ電力計算を適正化することでメインローブクラッタ電力分布、ひいてはメインローブクラッタ周波数分布も適正化することとなり、実施の形態１における目標の前方、もしくは後方への回り込みで生じるエネルギロスを局限することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施の形態１に係る誘導装置のブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る誘導装置の処理フローである。
【図３】実施の形態１におけるメインローブクラッタ周波数、メインローブクラッタ電力、目標ドップラ周波数、目標信号電力の関係を示す図である。
【図４】実施の形態２に係る誘導装置の処理フローである。
【図５】実施の形態２における海面反射係数の補正値を計算する処理を説明する図である。
【図６】実施の形態２におけるクラッタ電力計算補正を説明する図である。
【図７】従来の誘導装置の構成を示すブロック図である。
【図８】従来の誘導装置の処理フローを説明する図である。
【図９】従来の誘導飛しょう体と目標の位置関係と目標ドップラ信号とメインローブクラッタ信号の関係を示す図である。
【図１０】従来の誘導装置におけるドップラ追尾ゲートの設定方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  誘導装置、２  信号処理機、３  目標相対関係算出部、４  受信信号処理部、５  誘導計算部、６  メインローブクラッタ周波数範囲算出部、６ａ  メインローブクラッタ周波数範囲および電力分布算出部、７  送受信制御部、８  送信機、９  受信機、１０  アンテナ、１１  加速度指令算出部
【図１】
2009264986.tif 000007
【図２】
2009264986.tif 000008
【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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【図８】
2009264986.tif 000014
【図９】
2009264986.tif 000015
【図１０】
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