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発明の名称 電波誘導装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−120917(P2007−120917A)
公開日 平成19年5月17日(2007.5.17)
出願番号 特願2005−316834(P2005−316834)
出願日 平成17年10月31日(2005.10.31)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
発明者 古川 英俊
要約 課題
移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる電波誘導装置。

解決手段
目標検出部5は、間欠的に出現する目標用の目標ゲート信号で受信機4からの信号をゲートして周波数分析する第1周波数分析器101−1と、この出力から目標を検出する第1目標検出器102−1と、常に出現する代理目標用の代理目標ゲート信号で受信機からの信号をゲートして周波数分析する第2周波数分析器101−2と、この出力から代理目標を検出する第2目標検出器102−2を備え、追随制御部6は、第1目標検出器によって目標が検出されなかった場合に、目標と代理目標との相対位置関係を計算する相対位置計算器104と、計算された相対位置関係と代理目標の位置情報とに基づき目標の位置を推定し、目標位置の推定値として出力する位置計算器105とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】
アンテナから送信した送信波の反射波を該アンテナで受信する受信機と、
前記受信機からの信号に基づき目標を検出して目標信号として出力する目標検出部と、
前記目標検出部からの目標信号に基づき目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力する追随制御部と、
前記追随制御部から送られてくる目標位置の推定値に基づき誘導弾を誘導する誘導制御部と、
を備えた電波誘導装置において、
前記目標検出部は、
前記追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第1周波数分析器と、
前記第1周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第1目標検出器と、
前記追随制御部から送られてくる常に出現する代理目標に使用される代理目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第2周波数分析器と、
前記第2周波数分析器の出力に基づき代理目標を検出する第2目標検出器とを備え、
前記追随制御部は、
前記第1目標検出器によって目標が検出されなかった場合に、前記第1目標検出器で検出された目標と前記第2目標検出器で検出された代理目標との相対位置関係を計算する相対位置計算器と、
前記相対位置計算器で計算された相対位置関係と前記第2目標検出器で検出された代理目標の位置情報とに基づいて前記第1目標検出器によって検出されなかった目標の位置を推定し、目標位置の推定値として出力する位置計算器と、
を備えたことを特徴とする電波誘導装置。
【請求項2】
前記第1周波数分析器は、前記追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を時間−周波数分析する時間−周波数分析器から成ることを特徴とする請求項1記載の電波誘導装置。
【請求項3】
前記目標検出部は、
前記追随制御部から送られてくる運動中の目標に使用される目標ゲート信号によって前記受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第3周波数分析器と、
前記第3周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第3目標検出器をさらに備え、
前記追随制御部は、
目標が運動中は、第3目標検出器から送られてくる信号に基づき運動中の目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力することを特徴とする請求項2記載の電波誘導装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、対ヘリコプタ誘導弾に搭載される電波誘導装置に関し、特にホバリングしているヘリコプタに対処する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、誘導弾に搭載されて、目標を捕捉および追尾する電波誘導装置が知られている。この電波誘導装置は、レーダ装置と同様に、目標に向けて電波を発射し、目標からの反射波を受信して信号処理を行うことにより目標を検出し、この検出した目標に向けて誘導弾を飛翔させるように制御する。このような電波誘導装置を用いて、低高度でホバリングしているヘリコプタを検出しようとする場合、ヘリコプタからの反射波には、目標からの反射波の他に、クラッタと呼ばれる例えば地表からの反射波が含まれる。
【0003】
移動している目標からの反射波の場合は、ドップラ周波数の違いを利用して、その移動している目標からの反射波のみを抽出できる。しかしながら、目標が移動していない場合、例えばホバリングしているヘリコプタの場合は、ヘリコプタの胴体からの反射波のドップラ周波数はクラッタからの反射波のドップラ周波数と同じであるため、そのヘリコプタの胴体からの反射波のみを抽出することはできない。
【0004】
このようなホバリングしているヘリコプタを検出するために、ホバリング状態であっても回転運動をしているロータ・ブレード等からの反射波を受信し、この受信された反射波のドプラ周波数に基づき目標を検出する技術が知られている。
【0005】
例えば、特許文献1は、受信信号を周波数分析した後の周波数方向積分前後のCFAR(Constant False Alarm Rate)によるヒットの有無およびCFARヒットのあった振幅の周波数方向積分前後の変化を抽出し、周波数方向積分効果の有無により、ヘリコプタの検出を判定するレーダ装置を開示している。
【0006】
また、特許文献2は、強大な地面クラッタの影響を受けることなく、ホバリングヘリコプタを安定して探知するレーダ装置を開示している。このレーダ装置は、受信機から出力されるビデオ信号からクラッタレベル算出するクラッタレベル算出装置と、算出されたクラッタレベルに基づいてホバリングヘリコプタを検出するためのドップラ周波数範囲を設定する周波数範囲設定回路とを備え、ホバリングヘリコプタ検出装置において、設定されたクラッタの大きさによって変化するドップラ周波数範囲と予め設定された検出スライサレベルおよびホバリングヘリコプタ判定基準値とに基づいてホバリングヘリコプタを検出する。
【0007】
しかしながら、上述したようなホバリングしているヘリコプタを検出する技術では、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波は、振幅の大きな期間が短く、その繰り返し周期が長い信号であるため、連続的に目標を検出することができない。
【0008】
上述した従来の電波誘導装置の詳細な構成および動作を図面を参照しながら説明する。図6は、従来の電波誘導装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、アンテナ1、サーキュレータ2、送信機3、受信機4、目標検出部5、追随制御部6および誘導制御部7から構成されている。なお、電波誘導装置とは別に、例えば地上に設置されたレーダ装置といった外部センサによって捕捉された目標の予測位置を表す情報を、誘導弾の発射前または飛翔中に電波誘導装置に与えるための誘導弾制御装置8が設けられている。
【0009】
電波誘導装置は、誘導弾の発射直後は、外部の誘導弾制御装置8から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させ、その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、電波誘導装置自身の制御によって誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。
【0010】
アンテナ1は、送信機3からサーキュレータ2を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波に対する反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ2を経由して受信機4に送る。受信機4は、アンテナ1からサーキュレータ2を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換して目標検出部5に送る。
【0011】
目標検出部5は、追随制御部6から送られてくる目標ゲート信号よって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき目標を検出する。この目標検出部5で検出された目標は、目標信号として追随制御部6に送られる。この目標検出部5については、後にさらに詳細に説明する。
【0012】
追随制御部6は、目標検出部5から送られてくる目標信号に基づき目標位置を推定し、その推定結果を、目標位置の推定値として誘導制御部7に送る。また、追随制御部6は、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部5に送る。この追随制御部6については、後にさらに詳細に説明する。
【0013】
誘導制御部7は、誘導弾の発射直後は、誘導弾制御装置8から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置(図示しない)に送る。その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、追随制御部6から送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置に送る。これにより、操舵装置は、操舵翼(図示しない)を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。
【0014】
図7は、上述した目標検出部5および追随制御部6の詳細な構成を示すブロック図である。目標検出部5は、周波数分析器101および目標検出器102から構成されている。
【0015】
周波数分析器101は、クラッタの抑圧と信号対雑音比(SN比)を改善するために、追随制御部6から送られてくる目標ゲート信号よって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この周波数分析器101におけるコヒーレント積分の結果は、目標検出器102に送られる。なお、周波数分析器101におけるコヒーレント積分には、FFTがよく使用される。
【0016】
目標検出器102は、周波数分析器101から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この目標検出器102における検出結果は、目標信号として追随制御部6に送られる。
【0017】
追随制御部6は、例えば追尾フィルタ103から構成されている。追尾フィルタ103は、目標検出器102から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、誘導制御部7に送られる。また、追随制御部6は、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部5に送る。
【特許文献1】特許第3359586号
【特許文献2】特許第2991080号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0018】
しかしながら、上述したように構成される従来の電波誘導装置では、ホバリングしているヘリコプタのように、観測回数に対して、目標の検出回数が少ない場合は、次のような問題が発生する。すなわち、目標位置の推定精度が中心極限定理に従うとすると、目標位置の分散は、検出回数に反比例する。例えば、検出回数が従来の十分の一になった場合、目標位置の分散は、十倍になる。その結果、ホバリングしているヘリコプタに対しては、目標の検出回数が著しく減少するので、目標位置の推定精度が劣化し、電波誘導装置の誘導精度が劣化するという問題がある。
【0019】
本発明の課題は、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる電波誘導装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
請求項1記載の発明は、上記課題を解決するために、アンテナから送信した送信波の反射波を該アンテナで受信する受信機と、受信機からの信号に基づき目標を検出して目標信号として出力する目標検出部と、目標検出部からの目標信号に基づき目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力する追随制御部と、追随制御部から送られてくる目標位置の推定値に基づき誘導弾を誘導する誘導制御部とを備えた電波誘導装置において、目標検出部は、追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第1周波数分析器と、第1周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第1目標検出器と、追随制御部から送られてくる常に出現する代理目標に使用される代理目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第2周波数分析器と、第2周波数分析器の出力に基づき代理目標を検出する第2目標検出器とを備え、追随制御部は、第1目標検出器によって目標が検出されなかった場合に、第1目標検出器で検出された目標と第2目標検出器で検出された代理目標との相対位置関係を計算する相対位置計算器と、相対位置計算器で計算された相対位置関係と第2目標検出器で検出された代理目標の位置情報とに基づいて第1目標検出器によって検出されなかった目標の位置を推定し、目標位置の推定値として出力する位置計算器とを備えたことを特徴とする。
【0021】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、第1周波数分析器は、追随制御部から送られてくる間欠的に出現する目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を時間−周波数分析する時間−周波数分析器から成ることを特徴とする。
【0022】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、目標検出部は、追随制御部から送られてくる運動中の目標に使用される目標ゲート信号によって受信機からの信号をゲートすることにより抽出された信号を周波数分析する第3周波数分析器と、第3周波数分析器の出力に基づき目標を検出する第3目標検出器をさらに備え、追随制御部は、目標が運動中は、第3目標検出器から送られてくる信号に基づき運動中の目標の位置を推定し、目標位置を表す推定値を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【0023】
請求項1記載の発明によれば、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、受信信号が常に得られる代理目標との2つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない場合では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたので、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる。
【0024】
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明において、第1周波数分析器を時間−周波数分析器から構成したので、時間分解能が向上し、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、瞬間的に現れる信号を検出する能力を高めることができる。したがって、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように間欠的にしか受信信号が得られない目標であっても、その検出確率を向上させることができる。
【0025】
請求項3記載の発明によれば、目標の運動状態に応じて、実施する処理を切り替えるように構成したので、例えばホバリング状態以外の状態にあるヘリコプタにも対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下においては、従来の技術の欄で説明した誘導弾の構成部分に相当する部分には、従来の技術の欄で使用した符号と同じ符号を用いて説明する。
【実施例1】
【0027】
本発明の実施例1に係る電波誘導装置は、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、クラッタ(地表)からの反射波のように、受信信号が常に得られる目標(以下、「代理目標」という)との2つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない期間では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたものである。
【0028】
図1は、本発明の実施例1に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、アンテナ1、サーキュレータ2、送信機3、受信機4、目標検出部5a、追随制御部6aおよび誘導制御部7から構成されている。なお、電波誘導装置とは別に、例えば地上に設置されたレーダ装置といった外部センサによって捕捉された目標の予測位置を表す情報を、誘導弾の発射前または飛翔中に電波誘導装置に与えるための誘導弾制御装置8が設けられている。
【0029】
電波誘導装置は、誘導弾の発射直後は、外部の誘導弾制御装置8から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させ、その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、電波誘導装置自身の制御によって誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。
【0030】
アンテナ1は、送信機3からサーキュレータ2を経由して送られてくる送信信号を電波に変換し、送信波として指定方向の空間に送出するとともに、送信波に対する反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ2を経由して受信機4に送る。受信機4は、アンテナ1からサーキュレータ2を経由して送られてくる受信信号をデジタルビデオ信号に変換して目標検出部5aに送る。
【0031】
目標検出部5aは、追随制御部6aから送られてくる目標ゲート信号よって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき目標を検出し、目標信号として追随制御部6aに送る。同様に、目標検出部5aは、追随制御部6aから送られてくる代理目標ゲート信号よって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に基づき代理目標を検出し、代理目標信号として追随制御部6aに送る。この目標検出部5aについては、後にさらに詳細に説明する。
【0032】
追随制御部6aは、目標検出部5aから送られてくる目標信号に基づき目標位置を推定するとともに、代理目標信号に基づき代理目標位置を推定し、これら2つの推定により得られる目標位置の推定値と代理目標位置の推定値とから最終的な目標の位置を推定し、目標位置の推定値として誘導制御部7に送る。また、追随制御部6aは、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部5aに送るとともに、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部5aに送る。この追随制御部6aについては、後にさらに詳細に説明する。
【0033】
誘導制御部7は、誘導弾の発射直後は、誘導弾制御装置8から与えられた目標の予測位置を表す情報にしたがって、誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置(図示しない)に送る。その後、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、追随制御部6aから送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成し、操舵装置に送る。これにより、操舵装置は、操舵翼(図示しない)を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。
【0034】
図2は、上述した目標検出部5aと追随制御部6aの詳細な構成を示すブロック図である。目標検出部5aは、目標検出系を構成する第1周波数分析器101−1および第1目標検出器102−1と、代理目標検出系を構成する第2周波数分析器101−2および第2目標検出器102−2とから構成されている。
【0035】
第1周波数分析器101−1は、クラッタの抑圧と信号対雑音比(SN比)を改善するために、追随制御部6aから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第1周波数分析器101−1におけるコヒーレント積分の結果は、第1目標検出器102−1に送られる。なお、第1周波数分析器101−1におけるコヒーレント積分には、FFTがよく使用される。
【0036】
第1目標検出器102−1は、第1周波数分析器101−1から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第1目標検出器102−1における検出結果は、目標信号として追随制御部6aの第1追尾フィルタ103−1に送られる。
【0037】
第2周波数分析器101−2は、クラッタ対雑音比(CN比)を改善するために、追随制御部6aから送られてくる代理目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第2周波数分析器101−2におけるコヒーレント積分の結果は、第2目標検出器102−2に送られる。なお、第2周波数分析器101−2におけるコヒーレント積分には、FFTがよく使用される。また、第2周波数分析器101−2に入力されるデジタルビデオ信号のCN比が大きい場合、第2周波数分岐器101−2を省略することができる。
【0038】
第2目標検出器102−2は、第2周波数分析器101−2から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第2目標検出器102−2における検出結果は、目標信号として追随制御部6aに送られる。
【0039】
追随制御部6aは、第1追尾フィルタ103−1、第2追尾フィルタ103−2、相対位置計算器104、位置計算器105、第1スイッチ106−1および第2スイッチ106−2から構成されている。
【0040】
第1追尾フィルタ103−1は、第1目標検出器102−1から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、第1スイッチ106−1の一方の入力端子および第2スイッチ106−2に送られる。
【0041】
第2追尾フィルタ103−2は、第2目標検出器102−2から送られてくる代理目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って代理目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた代理目標位置の推定値は、相対位置計算器104および位置計算器105に送られる。また、第2追尾フィルタ103−2は、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部5aの第2周波数分析器101−2に送る。
【0042】
相対位置計算器104は、第1追尾フィルタ103−1から第2スイッチ106−2を介して送られてくる目標位置の推定値と、第2追尾フィルタ103−2から送られてくる代理目標位置の推定値とに基づき、クラッタ(地表)に対する目標の相対位置を計算する。この相対位置計算器104における計算結果は、位置計算器105に送られる。
【0043】
位置計算器105は、第2追尾フィルタ103−2から送られてくる代理目標位置の推定値と相対位置計算器104からの計算結果とに基づき目標位置を計算して推定する。この位置計算器105における計算結果は、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない場合の目標位置の推定値として第1スイッチ106−1の他方の入力端子に送られる。
【0044】
第1スイッチ106−1は、目標検出部5aの第1目標検出器102−1で目標が検出されたか否かに応じて、第1追尾フィルタ103−1からの目標位置の推定値または位置計算器105からの目標位置の推定値のいずれかを選択して誘導制御部7に送るとともに、目標ゲート信号として目標検出部5の第1周波数分析器101−1に送る。この第1スイッチ106−1は、第1目標検出器102−1で目標が検出された場合は、その接点が上側(第1追尾フィルタ103−1の出力)に接続し、目標が検出されなかった場合は下側(位置計算器105の出力)に接続するように制御される。
【0045】
第2スイッチ106−2は、目標検出部5aの第1目標検出器102−1で目標が検出された場合にオンするように制御され、第1追尾フィルタ103−1から出力される目標の推定値を相対位置計算器104に送る。
【0046】
次に、上記のように構成される本発明の実施例1に係る電波誘導装置の動作を説明する。まず、誘導弾の発射直後においては、電波誘導装置は、誘導弾制御装置8から与えられた目標の予測位置を表す情報に基づいて誘導弾を目標の予測位置へ向けて飛翔させる。そして、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、それ以降は、誘導弾は、電波誘導装置の制御によって誘導される。
【0047】
すなわち、誘導弾が目標の予測位置から所定範囲に入ると、アンテナ1は、サーキュレータ2を経由して送信機3から送信波を、図3に示すように、目標の予測位置の方向の空間に送信する。この送信波に対する反射波は、アンテナ1で受信され、サーキュレータ2を経由して受信機4に送られる。受信機4は、アンテナ1からの受信信号をデジタルビデオ信号に変換し、目標検出部5aに送る。
【0048】
目標検出部5aにおいては、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号を処理することにより目標信号および代理目標信号を生成する。具体的には、目標検出部5aの第1周波数分析器101−1は、追随制御部6aから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対してコヒーレント積分を行って、その積分結果を第1目標検出器102−1に送る。第1目標検出器102−1は、第1周波数分析器101−1から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出し、この検出結果を目標信号として追随制御部6aに送る。
【0049】
また、第1目標検出器102−1は、目標を検出した場合(ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの間欠的な反射波による受信信号が得られた場合)は、追随制御部6aの第1スイッチ106−1に信号を送って、その接点を上側に接続させるとともに、第2スイッチ106−2に信号を送って、その接点を閉成させる。これにより、相対位置計算器104は、図3に示すように、第1追尾フィルタ103−1から出力される目標位置の推定値P1を用いて、その内部に記憶している目標と代理目標の相対的な位置関係を更新する。この場合、目標検出部5aの第1周波数分析器101−2および第2目標検出器102−2、追随制御部6aの第2追尾フィルタ103−2、相対位置計算器104および位置計算器105は目標位置の推定に寄与せず、追随制御部6aは、従来と同様に動作する。すなわち、第1追尾フィルタ103−1は、第1目標検出器102−1から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定し、この推定結果を、目標位置の推定値として誘導制御部7に送る。また、追随制御部6aは、目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部5aの第1周波数分析器101−1に送る。
【0050】
同時に、相対位置計算器104は、第1追尾フィルタ103−1から送られてくる目標位置の推定値P1と第2追尾フィルタ103−2から送られてくる代理目標位置の推定値P2とから、代理目標に対する目標の相対位置、具体的には、目標位置の推定値P1を(X1,Y1,Z1)、代理目標位置の推定値P2を(X2,Y2,Z2)とすると、(ΔX,ΔY,ΔZ)=(X1,Y1,Z1)−(X2,Y2,Z2)を計算し、この計算結果を記憶しておく。
【0051】
一方、第1目標検出器102−1は、目標を検出できなかった場合(ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの間欠的な反射波による受信信号が得られなかった場合)は、追随制御部6aの第1スイッチ106−1に信号を送って、その接点を下側に接続させるとともに、第2スイッチ106−2に信号を送って、その接点を開放させる。この場合は、目標検出部5aの第2周波数分析器101−2および第2目標検出器102−2、追随制御部6aの第2追尾フィルタ103−2、相対位置計算器104および位置計算器105を用いて目標位置の推定が行われる。
【0052】
すなわち、第2周波数分析器101−2は、追随制御部6aから送られてくる代理目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行って、その積分結果を、第2目標検出器102−2に送る。第2目標検出器102−2は、第2周波数分析器101−2から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて代理目標を検出し、この検出結果を代理目標信号として追随制御部6aの第2追尾フィルタ103−2に送る。
【0053】
第2追尾フィルタ103−2は、第2目標検出器102−2から送られてくる代理目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って代理目標位置を推定し、この推定結果を、図3に示すように、代理目標位置の推定値P2として相対位置計算器104および位置計算器105に送る。また、第2追尾フィルタ103−2は、代理目標位置の推定値によって示される代理目標が抽出されるような信号を代理目標ゲート信号として目標検出部5aの第2周波数分析器101−2に送る。
【0054】
相対位置計算器104は、その内部に記憶している目標と代理目標の相対的な位置関係を位置計算器105に送る。
【0055】
位置計算器105は、相対位置計算器104から送られてくる相対位置(ΔX,ΔY,ΔZ)と、第2追尾フィルタ103−2から送られてくる代理目標位置の推定値P2とから、目標位置の推定値P1を算出する。この位置計算器105で計算された目標位置の推定値P1が、最終的な目標位置の推定値として誘導制御部7へ送られるとともに、この最終的な目標位置の推定値によって示される目標が抽出されるような信号を目標ゲート信号として目標検出部5aに送られる。
【0056】
なお、目標の延長線上にある代理目標の推定位置P2は、アンテナ利得が目標の方向へ最大となるように制御することにより、簡易的には、受信電力が最大となる距離から求めることができるが、第2目標検出器103−2において、測角処理を行い、アンテナ指向方向に対して角度誤差が小さい目標信号を選択することにより、より正確な代理目標の推定位置P2を求めることができる。
【0057】
これにより、誘導制御部7は、誘導弾の発射直後は、追随制御部6aから送られてくる目標位置の推定値、図示しないセンサで検出された誘導弾の位置情報および姿勢情報を用いて、誘導弾を目標へ向けて飛翔させるための誘導信号を生成して操舵装置に送り、操舵装置は、操舵翼(図示しない)を制御して誘導弾を目標位置に向けて飛翔させる。
【0058】
なお、上述した実施例1に係る電波誘導装置では、1つの代理目標ゲート信号を用いたが、複数の代理目標ゲート信号を使用するように構成することもできる。また、図2に示すブロック図の各部は、ハードウェアまたはソフトウェア処理によって構成できるが、ソフトウェア処理によって構成する場合は、プロセッサを用いて、必要な時に必要な処理のみを実施するように構成することができる。
【0059】
以上説明したように、本発明の実施例1に係る電波誘導装置によれば、目標を検出する部分と代理目標を検出する部分で同じ信号処理を行って、受信信号が間欠的にしか得られない目標と、受信信号が常に得られる代理目標との2つを検出し、間欠的にしか受信信号が得られないために目標を検出できない期間では、代理目標の位置から目標の位置を推定するようにしたので、ホバリングしているヘリコプタのように移動していない目標に対しても誘導精度を劣化させないで誘導弾を誘導できる。また、同じ信号処理を行うように構成したので、電波誘導装置を小型化することができる。
【実施例2】
【0060】
図4は、本発明の実施例2に係る電波誘導装置の目標検出部5bと追随制御部6bの構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、実施例1に係る電波誘導装置の目標検出部5aに含まれる第1周波数分析器101−1が、時間−周波数分析器107に置き換えられて構成されている。以下では、実施例1と相違する部分を中心に説明する。
【0061】
時間‐周波数分析器107は、追随制御部6bから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、時間と周波数の同時分析(以下、「時間−周波数分析」という)を行う。
【0062】
今、例えば、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号に対して時間−周波数解析として、短時間フーリエ変換を実施した場合、クラッタやボバリングしているヘリコプタの胴体からの反射波は、周波数軸上で相対速度に相当するドップラー周波数を中心に幅の狭いスペクトルが、時間軸上で連続的に観測されるが、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波は、周波数軸上で相対速度に相当するドップラー周波数を中心に幅の広いスペクトルが、時間軸上で一瞬のみ観測される。このように、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波とクラッタ等からの反射波では、時間−周波数軸上の特徴が異なるため、ヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波を選択的に抽出することができる。この時間‐周波数分析器107における時間−周波数分析は、短時間フーリエ変換やウェーブレット変換などによって実現することができる。時間‐周波数分析器107において得られた時間−周波数分析の結果を表す信号は、第1目標検出器102−1に送られる。
【0063】
以上のように構成される本発明の実施例2に係る電波誘導装置の動作は、実施例1に係る電波誘導装置の目標検出器5aの目標検出系において、周波数分析の代わりに時間−周波数分析が行われる点を除けば、実施例1に係る電波誘導装置の動作と同じである。
【0064】
以上説明したように、本発明の実施例2に係る電波誘導装置によれば、目標の検出に時間−周波数分析を用いるように構成したので、時間分解能が向上し、ホバリングしているヘリコプタのロータ・ブレードからの反射波のように、瞬間的に現れる信号を検出する能力を高めることができる。したがって、ヘリコプタの検出確率を向上させることができる。
【0065】
なお、時間−周波数分析によって得られるロータ・ブレードの検出周期を用いて、目標の確からしさを向上させるように構成することもできる。
【実施例3】
【0066】
図5は、本発明の実施例3に係る電波誘導装置の目標検出部5cと追随制御部6cの構成を示すブロック図である。この電波誘導装置は、実施例2に対して、目標検出部5cに第4スイッチ106−4、第3周波数分析器101−3、第3目標検出器102−3が追加され、追随制御部6cに第3追尾フィルタ103−3が追加されて構成されている。この実施例3に係る電波誘導装置では、実施例1に係る電波誘導装置と異なり、追随制御部6cから目標検出部5cへ出力されるゲート信号の数は、状況に応じて変化する。以下では、実施例2と相違する部分を中心に説明する。
【0067】
目標検出部5cの第4スイッチ106−4は、ヘリコプタがホバリングしているか否かに応じて、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号を時間−周波数分析器107に送るか第3周波数分析器101−3に送るかを切り替えるように制御される。すなわち、この第4スイッチ106−4は、第1追尾フィルタ103−1からホバリング状態からランニング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、その接点が下側(第3周波数分析器101−3の入力)に接続され、第3追尾フィルタ103−3からランニング状態からホバリング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、上側(時間−周波数分析器107の入力)に接続される。
【0068】
第3周波数分析器101−3は、クラッタの抑圧と信号対雑音比(SN比)を改善するために、追随制御部6cから送られてくる目標ゲート信号によって、受信機4から送られてくるデジタルビデオ信号をゲートし、このゲートによって抽出された信号に対して、コヒーレント積分を行う。この第3周波数分析器101−3におけるコヒーレント積分の結果は、第3目標検出器102−3に送られる。なお、第3周波数分析器101−3におけるコヒーレント積分には、FFTがよく使用される。
【0069】
第3目標検出器102−3は、第3周波数分析器101−3から送られてくるコヒーレント積分の結果に基づいて目標を検出する。この第3目標検出器102−3における検出結果は、目標信号として追随制御部6cの第3追尾フィルタ103−3に送られる。
【0070】
追随制御部6cの第3追尾フィルタ103−3は、第3目標検出器102−3から送られてくる目標信号に対して、平滑処理および予測処理を行って目標位置を推定する。これら平滑処理および予測処理によって得られた目標位置の推定値は、第3スイッチ106−3の下側(第3追尾フィルタ103−3の出力)の入力端子に送られる。
【0071】
第3スイッチ106−3は、ヘリコプタがホバリングしているか否かに応じて、第1スイッチ106−1からの目標位置の推定値または第3追尾フィルタ103−3からの目標位置の推定値のいずれかを選択して誘導制御部7に送る。この第3スイッチ106−3は、第1追尾フィルタ103−1からホバリング状態からランニング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、その接点が下側に接続され、第3追尾フィルタ103−3からランニング状態からホバリング状態に変化した旨の信号が送られてきた場合に、上側(第1スイッチ106−1の出力)に接続される。
【0072】
上記のように構成される本発明の実施例3に係る電波誘導装置は、ヘリコプタの運動状態がホバリング状態である場合には、第3スイッチ106−3および第4スイッチ106−4が上側に接続され、実施例2と同じ処理が実施される。
【0073】
一方、ヘリコプタの運動状態がランニング状態である場合は、第3スイッチ106−3および第4スイッチ106−4が下側に接続され、第3周波数分析器101−3、第3目標検出器102−3および第3追尾フィルタ103−3による処理が行われる。すなわち、目標検出部5cでは、追随制御部6cから出力される目標ゲート信号に基づいて、クラッタの抑圧と信号対雑音比(SN比)を改善するために、第3周波数分析器101−3によるコヒーレント積分が行われ、この積分結果が第3目標検出器102−3に送られる。
【0074】
第3目標検出器102−3では、第3周波数分析器101−3からの信号を用いて、目標の検出が行われ、この検出結果が追随制御部6cの第3追尾フィルタ103−3に送られる。追随制御部6cでは、第3目標検出器102−3から送られてくる検出結果を用いて、追尾フィルタ103−3による目標の位置の推定が行われ、この推定結果が、目標位置の推定値として、第3スイッチ106−3を介して誘導制御部7に送られる。
【0075】
以上説明したように、本発明の実施例3に係る電波誘導装置によれば、ヘリコプタの運動状態(ホバリング状態またはランニング状態)に応じて、実施する処理を切り替えるように構成したので、ホバリング状態以外のヘリコプタにも対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【0076】
本発明に係る電波誘導装置は、対ヘリコプタ誘導弾に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】本発明の実施例1に係る電波誘導装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例1に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図3】本発明の実施例1に係る電波誘導装置の動作を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例2に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図5】本発明の実施例3に係る電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図6】従来の電波誘導装置の構成を示すブロック図である。
【図7】従来の電波誘導装置の目標検出部と追随制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【0078】
1 アンテナ
2 サーキュレータ
3 送信機
4 受信機
5 目標検出部
6 追随制御部
7 誘導制御部
8 誘導弾制御装置
101−1 第1周波数分析器
101−2 第2周波数分析器
101−3 第3周波数分析器
102−1 第1目標検出器
102−2 第2目標検出器
102−3 第3目標検出器
103−1 第1追尾フィルタ
103−2 第2追尾フィルタ
103−3 第3追尾フィルタ
104 相対位置計算器
105 位置計算器
106−1 第1スイッチ
106−2 第2スイッチ
106−3 第3スイッチ
106−4 第4スイッチ
107 時間‐周波数分析器




 

 


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