JP7414566B2 - guidance device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、誘導装置に関する。 Embodiments of the present invention relate to guidance devices.
飛しょう体に搭載され、電波を利用して海面上を移動する目標を検出し、その目標に向けて飛しょう体を誘導する誘導装置においては、飛しょう体が目標に向かってほぼ鉛直方向から下降し、目標に大きく接近するにつれて、誘導装置から見た目標の全体形状が急速に拡大し、検索を行なう走査範囲から外れるために、結果として目標中の特定部位、例えば上部構造物（以下「上構」と称する）へ安定して誘導することが従来は困難であった。 A guidance device mounted on a flying vehicle uses radio waves to detect a target moving on the sea surface and guide the flying object toward the target. As the target descends and gets closer to the target, the overall shape of the target as seen from the guidance device rapidly expands and moves out of the scanning range for searching, resulting in the detection of specific parts of the target, such as the superstructure (hereinafter referred to as "upper structure"). In the past, it was difficult to stably guide the robot to the "structure".
因みに、移動していない目標に対しても高い精度を保って誘導できるような技術が提案されている（特許文献１）。 Incidentally, a technique has been proposed that allows guiding even to a non-moving target while maintaining high accuracy (Patent Document 1).
特許文献１に記載された技術は、ホバリングしているヘリコプタのように、地表から乖離した状態で移動していない目標に対して、目標と地表との距離を測定し、目標の検出高度範囲を制限して、地表で発生するクラッタの影響を排除するようにしたものである。 The technology described in Patent Document 1 measures the distance between the target and the ground surface for a target that is not moving away from the ground surface, such as a hovering helicopter, and determines the detection altitude range of the target. This is to limit the influence of clutter that occurs on the ground surface.
そのため、例えば海面上を移動する船舶などを目標とし、その略鉛直上から下降して目標に接近するような場合には、目標が海面に近い高度で位置を移動していることから、目標の形状を認識することで困難であり、適用することができないものと考えられる。 Therefore, for example, if you target a ship moving on the sea surface and approach the target by descending from almost vertically above it, the target will move at an altitude close to the sea surface. It is considered difficult to recognize the shape and therefore cannot be applied.
そこで、目的は、海面上の船舶などを目標とし、目標の船体と上部構造物（上構）を分離して認識した状態を維持して誘導することが可能な誘導装置を提供することにある。 Therefore, the purpose is to provide a guidance device that can target ships on the sea surface and guide them while maintaining a state in which the target's hull and superstructure are separated and recognized. .
本実施形態の誘導装置は、目標に向かって飛しょうする飛しょう体に搭載された誘導装置において、電波を照射し、その反射電波を受信する手段と、前記受信した反射電波により、目標の高度情報分布から目標の船体と上構とを幾何学的特徴に基づいて分離して算出する手段と、を備える。 The guidance device of this embodiment is a guidance device mounted on a flying object flying toward a target, and includes a means for emitting radio waves and receiving the reflected radio waves, and a means for emitting radio waves and receiving the reflected radio waves, and using the received reflected radio waves to determine the altitude of the target. and means for separating and calculating the target hull and upper structure based on geometric characteristics from the information distribution.
以下図面を参照して、実施形態を説明する。本実施形態では、高高度で飛しょうする飛しょう体が、海面を移動する船舶を目標として、目標近辺の上空で略鉛直下方向に方向転換し、ほぼ垂直に降下するものとする。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, it is assumed that a flying object flying at a high altitude targets a ship moving on the sea surface, changes direction substantially vertically downward in the sky near the target, and descends substantially vertically.
なお本実施形態では、目標とする船舶の形状に関して、船体と上構（上部構造物）とを分離して認識するものとする。上構は、船舶におけるブリッジ（船橋）、航空母艦におけるアイランド（艦橋、マスト、煙突等含む）等を総称するものとする。 In this embodiment, regarding the shape of the target ship, the ship body and the upper structure (upper structure) are recognized separately. The superstructure is a general term for the bridge on a ship, the island on an aircraft carrier (including the bridge, mast, chimney, etc.), etc.
［目標艦船との会合状況］
図１は、飛しょう体の目標となる船舶への会合状況を示す。図１に示すように、飛しょう体１は、高高度で略水平方向に飛しょうしたのち、海面ＳＬを移動している、船舶である目標２のほぼ直上点に達した時点で方向転換し、誘導開始点ＳＰからは垂直降下に近い形態で目標２に向かって飛しょうしつつ、目標検出と目標２へのホーミングを行う。この場合、飛しょう体１が観測する対象は、目標２を含む目標域周辺になる。
[Meeting status with target ship]
Figure 1 shows a situation in which a projectile meets a target ship. As shown in Figure 1, the projectile 1 flies in a nearly horizontal direction at a high altitude, and then changes direction when it reaches a point almost directly above the target 2, which is a ship moving on the sea surface SL. From the guidance starting point SP, the robot flies toward the target 2 in a form similar to a vertical descent while detecting the target and homing to the target 2. In this case, the object observed by the flying object 1 is around the target area including the target 2.
［飛しょう体の構成］
図２は、飛しょう体１の構成を示すブロック図である。図２に示すように飛しょう体１は、誘導制御装置３、推進装置５、および操舵装置６を搭載している。誘導制御装置３は、後述するように、目標２を検出して飛しょう体１を目標２に誘導する操舵信号を操舵装置６に出力する。推進装置５は、飛しょう体１を飛行させるための推進機構である。操舵装置６は、誘導制御装置３により算出される操舵信号に基づいて、目標２に誘導（ホーミング:homing）するために飛しょう体１の飛行を制御する。
[Configuration of projectile]
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the flying object 1. As shown in FIG. As shown in FIG. 2, the flying object 1 is equipped with a guidance control device 3, a propulsion device 5, and a steering device 6. The guidance control device 3 detects the target 2 and outputs a steering signal for guiding the flying object 1 to the target 2 to the steering device 6, as will be described later. The propulsion device 5 is a propulsion mechanism for making the flying object 1 fly. The steering device 6 controls the flight of the flying object 1 in order to guide it to the target 2 (homing) based on the steering signal calculated by the guidance control device 3 .
誘導制御装置３は、アンテナ部７、誘導処理部８、制御処理部９からなる。アンテナ部７は、目標２に対する照射電波１０の照射方向の制御（送信ビームの走査）と電波の送信を実施する。また、目標２からの反射電波１１を受信するための受信方向の制御（受信ビームの走査）と電波の受信を実施する。誘導処理部８は、送信する電波の波形生成や制御、また受信した電波の検出等の検出処理を実施し、目標２に向けてホーミングするための誘導信号を算出して制御処理部９へ出力する。制御処理部９は、誘導信号に基づいて飛しょう体１の機体を安定に飛しょうさせるための操舵信号を算出して操舵装置６へ出力する。 The guidance control device 3 includes an antenna section 7, a guidance processing section 8, and a control processing section 9. The antenna unit 7 controls the irradiation direction of the irradiated radio waves 10 toward the target 2 (scans the transmission beam) and transmits the radio waves. It also controls the receiving direction (scans the receiving beam) and receives the radio waves in order to receive the reflected radio waves 11 from the target 2. The guidance processing unit 8 performs waveform generation and control of the radio waves to be transmitted and detection processing such as detection of the received radio waves, calculates a guidance signal for homing toward the target 2, and outputs it to the control processing unit 9. do. The control processing unit 9 calculates a steering signal for making the flying object 1 fly stably based on the guidance signal, and outputs the steering signal to the steering device 6.
［アンテナ部の構成と動作］
図３は、誘導制御装置３のアンテナ部７の詳細な構成を示すブロック図である。図４は、アンテナ部７の主としてＮ個のサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)の配列構成と観測軸の方向の定義とを示す図である。以下、図３および図４を使用して、アンテナ部７での構成と動作を説明する。
[Configuration and operation of antenna section]
FIG. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the antenna section 7 of the guidance control device 3. As shown in FIG. FIG. 4 is a diagram mainly showing the arrangement configuration of N sub-array modules 12(1) to 12(N) of the antenna section 7 and the definition of the direction of the observation axis. The configuration and operation of the antenna section 7 will be described below using FIGS. 3 and 4.
図４（Ａ）に示すように、アンテナ部７は、一般にＮ個のサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)を内蔵している。各サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)は、飛しょう体１の先端部に一列に配置されている。なお、図４（Ｂ）に示すように、角度観測の方向に関して、サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)が配列されている方向（矩形のモジュール１２(１)～１２(Ｎ)の短辺方向）を横方向、同横方向および正面方向と直交する方向を縦方向と定義する。 As shown in FIG. 4(A), the antenna section 7 generally includes N sub-array modules 12(1) to 12(N). Each sub-array module 12(1) to 12(N) is arranged in a line at the tip of the flying object 1. As shown in FIG. 4(B), regarding the direction of angle observation, the direction in which the sub-array modules 12(1) to 12(N) are arranged (the short direction of the rectangular modules 12(1) to 12(N)) The side direction) is defined as the horizontal direction, and the direction perpendicular to the horizontal direction and the front direction is defined as the vertical direction.
図３に示すように、代表として、サブアレイモジュール１２(１)を用いてサブアレイモジュールの内部構成を説明する。
サブアレイモジュール１２(１)は、一般にＭ個の送受信モジュール１５(１)～１５(Ｍ)を内蔵しており、それぞれの送受信モジュール１５(１)～１５(Ｍ)には、送信アンテナ１３と受信アンテナ１４とが１つずつ接続されている。したがって、各サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)は、それぞれ、Ｍ個の送信アンテナ１３(１，１)～１３(１，Ｍ)(～(１３(Ｎ，１)～(Ｎ，Ｍ)))とＭ個の受信アンテナ１４(１，１)～１４(１，Ｍ)(～(１４(Ｎ，１)～(Ｎ，Ｍ)))とを有する。
As shown in FIG. 3, the internal configuration of the sub-array module will be explained using sub-array module 12(1) as a representative.
The sub-array module 12(1) generally includes M transmitting/receiving modules 15(1) to 15(M), and each transmitting/receiving module 15(1) to 15(M) has a transmitting antenna 13 and a receiving antenna. The antennas 14 are connected one by one. Therefore, each sub-array module 12(1)-12(N) has M transmitting antennas 13(1,1)-13(1,M)(-(13(N,1)-(N,M)), respectively. ))) and M receiving antennas 14(1,1) to 14(1,M)( to (14(N,1) to (N,M))).
送受信モジュール１５(１)～１５(Ｍ)は、縦方向合成比較器２０(１)と接続される。縦方向合成比較器２０(１)には、方向性結合器１８(１)を介して送信周波数変換器１７(１)から高周波信号が与えられる。送信周波数変換器１７(１)は、サブアレイモジュール１２(１)外部の誘導処理部８から与えられる、照射電波１０の波形の基になる送信信号１６(１)を高周波の送信周波数信号に変換して方向性結合器１８(１)へ出力する。方向性結合器１８(１)はまた、受信周波数Σ変換器１９(１)と接続される。受信周波数Σ変換器１９(１)は、方向性結合器１８(１)から与えられる受信信号の受信周波数を、後述するΣ変換により受信和信号２５(１)として、サブアレイモジュール１２(１)外部の誘導処理部８へ送出する。 The transmitting/receiving modules 15(1) to 15(M) are connected to the vertical synthesis comparator 20(1). A high frequency signal is applied to the longitudinal synthesis comparator 20(1) from the transmission frequency converter 17(1) via the directional coupler 18(1). The transmission frequency converter 17(1) converts the transmission signal 16(1), which is the basis of the waveform of the irradiated radio wave 10, given from the guidance processing unit 8 outside the sub-array module 12(1), into a high-frequency transmission frequency signal. and outputs it to the directional coupler 18(1). The directional coupler 18(1) is also connected to the reception frequency Σ converter 19(1). The reception frequency Σ converter 19(1) converts the reception frequency of the reception signal provided from the directional coupler 18(1) into a reception sum signal 25(1) by Σ conversion, which will be described later, and outputs it to the outside of the sub-array module 12(1). The information is sent to the guidance processing unit 8.
さらに、縦方向合成比較器２０(１)は、受信周波数Δ変換器２１(１)と接続される。受信周波数Δ変換器２１(１)は、縦方向合成比較器２０(１)から直接与えられる受信信号の受信周波数を後述するΔ変換により受信差信号２６(１)として、サブアレイモジュール１２(１)外部の誘導処理部８へ送出する。 Furthermore, the vertical synthesis comparator 20(1) is connected to the reception frequency Δ converter 21(1). The reception frequency Δ converter 21(1) converts the reception frequency of the reception signal directly provided from the vertical synthesis comparator 20(1) into a reception difference signal 26(1) by Δ conversion, which will be described later, and converts it to the sub-array module 12(1). It is sent to the external guidance processing unit 8.
さらに、サブアレイモジュール１２(１)への制御を行なうべく、誘導処理部８はさらに、送信制御器２２、送受信切換器２３、移相量設定器２４と接続され、これらに対してそれぞれ制御信号を出力している。 Furthermore, in order to control the sub-array module 12(1), the guidance processing unit 8 is further connected to a transmission controller 22, a transmission/reception switch 23, and a phase shift amount setting device 24, and sends control signals to each of them. It is outputting.
送信制御器２２は、誘導処理部８からの制御信号により、送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ))の送信状態の入切を制御する。 The transmission controller 22 controls the transmission states of the transmission/reception modules 15(1,1) to 15(1,M)) based on the control signal from the guidance processing unit 8.
送受信切換器２３は、誘導処理部８からの制御信号により、送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)の送信状態と受信状態を切り換える。 The transmission/reception switch 23 switches between the transmission state and the reception state of the transmission/reception modules 15(1,1) to 15(1,M) in response to a control signal from the guidance processing unit 8.
移相量設定器２４は、誘導処理部８からの制御信号により、送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)に対して送信／受信時の高周波信号の通過位相を制御するための移相量データを出力する。 The phase shift amount setter 24 is used to control the passing phase of the high frequency signal during transmission/reception to the transmission/reception modules 15(1,1) to 15(1,M) based on the control signal from the guidance processing unit 8. Outputs phase shift amount data.
次に、図３により飛しょう体１から目標２に向けて照射電波１０を送出する際の誘導制御装置３での信号の流れを説明する。
誘導処理部８は、送信制御器２２を介して、すべての送信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)のうち、送信状態を許可したい送信モジュール１５を選択指定するための「送信可」または「送信不可」の制御データを転送する。
Next, the flow of signals in the guidance control device 3 when transmitting the irradiation radio waves 10 from the flying object 1 toward the target 2 will be explained with reference to FIG.
The guidance processing unit 8 sends, via the transmission controller 22, a "transmission" command to select and designate the transmission module 15 whose transmission state is to be permitted from among all the transmission modules 15(1,1) to 15(N,M). Transmit control data of "Yes" or "No sending".
次に誘導処理部８は、送受信切換器２３を介して、すべての送信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)に「送信状態」を指示する。同時に誘導処理部８は、移相量設定器２４を介して、すべての送信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)に、特定の方向に送信アンテナパターンが形成されるように、それぞれに特定の「移相量データ」を設定する。 Next, the guidance processing section 8 instructs all the transmission modules 15(1,1) to 15(N,M) to be in the "transmission state" via the transmission/reception switch 23. At the same time, the guidance processing unit 8, via the phase shift amount setter 24, so that a transmitting antenna pattern is formed in a specific direction in all the transmitting modules 15(1,1) to 15(N,M). Set specific "phase shift amount data" for each.
次に誘導処理部８は、照射電波１０の波形の基になる送信信号１６(１)～１６(Ｎ)を送信周波数変換器１７(１)～１７(Ｎ)に出力する。 Next, the guidance processing section 8 outputs the transmission signals 16(1) to 16(N), which are the basis of the waveform of the irradiated radio wave 10, to the transmission frequency converters 17(1) to 17(N).
送信周波数変換器１７(１)(～１７(Ｎ))は、入力した高周波信号を、方向性結合器１８(１)(～１８(Ｎ))を介して縦方向合成比較器２０(１)(～２０(Ｎ))に出力する。さらに縦方向合成比較器２０(１)(～２０(Ｎ))は、各サブアレイモジュール１２(１)(～１２(Ｎ))内のそれぞれＭ個の送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)(～((１５(Ｎ，１)～１５(Ｎ，Ｍ)))に高周波信号を分配する。 The transmission frequency converter 17(1) (~17(N)) transmits the input high frequency signal to the longitudinal synthesis comparator 20(1) via the directional coupler 18(1) (~18(N)). Output to (~20(N)). Furthermore, the vertical direction synthesis comparators 20(1)(~20(N)) are connected to the M transmitting/receiving modules 15(1,1)~15() in each subarray module 12(1)(~12(N)), respectively. 1,M)(~((15(N,1)~15(N,M))).
Ｍ個の各送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)(～(１５(Ｎ，１)～１５(Ｎ，Ｍ)))では、縦方向合成比較器２０(１)(～２０(Ｎ))から入力した高周波信号を、誘導処理部８から移相量設定器２４を介して設定された移相量に基づいて通過位相を制御したのち、接続されている送信アンテナ１３(１，１)(～１３(Ｎ，Ｍ))へ出力する。 In each of the M transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(1,M)(to(15(N,1) to 15(N,M))), the vertical synthesis comparator 20(1)(to After controlling the passing phase of the high frequency signal input from the guiding processor 8 based on the phase shift amount set via the phase shift amount setter 24, the high frequency signal inputted from the transmitting antenna 13(N)) connected thereto is controlled. Output to 1,1)(~13(N,M)).
こうして、すべての送信アンテナ１３(１，１)～１３(Ｎ，Ｍ))から高周波信号を空間に送出することで、照射電波１０を目標２の方向に向けて放射する。 In this way, the irradiated radio waves 10 are radiated in the direction of the target 2 by transmitting high frequency signals into space from all the transmitting antennas 13 (1, 1) to 13 (N, M)).
次に、図３を用いて、目標２からの反射電波１１を誘導制御装置３で受信する際の信号の流れを説明する。
誘導処理部８は、一定期間に照射電波１０を送出したのち、送受信切換器２３への制御信号により、すべての送受信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)に「受信状態」となるよう指示する。次に、すべての送受信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)に特定の方向に受信アンテナパターンが形成されるように、移相量設定器２４への制御信号により、それぞれ特定の移相量データを設定させる。
Next, the flow of signals when the guidance control device 3 receives the reflected radio waves 11 from the target 2 will be explained using FIG.
After transmitting the irradiation radio wave 10 for a certain period of time, the guidance processing unit 8 sets all the transmitting and receiving modules 15(1,1) to 15(N,M) in the "receiving state" by a control signal to the transmitting/receiving switch 23. instruct them to become Next, a control signal is sent to the phase shift amount setter 24 so that a receiving antenna pattern is formed in a specific direction in all the transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(N,M). Set the phase shift amount data.
この状態で、目標２から到来した反射電波１１は、すべての受信アンテナ１４(１，１)～１４(Ｎ，Ｍ)で受信され、高周波信号として送受信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)に出力される。 In this state, the reflected radio waves 11 arriving from the target 2 are received by all receiving antennas 14(1,1) to 14(N,M), and are received as high-frequency signals by the transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(N, , M).
すべての送受信モジュール１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)では、誘導処理部８から移相量設定器２４を介して設定された移相量に基づいて通過位相を制御する。 In all the transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(N,M), the passing phase is controlled based on the phase shift amount set by the guidance processing section 8 via the phase shift amount setting device 24.
ここで、あらためてサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)での動作を、サブアレイモジュール１２(１)を代表として説明する。
サブアレイモジュール１２(１)では、内部のＭ個の送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)から出力された高周波信号が、縦方向合成比較器２０(１)へ出力され、さらに縦方向合成比較器２０(１)は、Ｍ個の送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)からの高周波信号をすべて合成し、方向性結合器１８(１)を介して、受信周波数Σ変換器１９(１)へ出力する。
Here, the operations of the sub-array modules 12(1) to 12(N) will be explained again using the sub-array module 12(1) as a representative.
In the sub-array module 12(1), the high frequency signals outputted from the internal M transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(1,M) are outputted to the longitudinal direction synthesis comparator 20(1), and further The longitudinal synthesis comparator 20(1) synthesizes all the high frequency signals from the M transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(1,M), and sends them via the directional coupler 18(1). It outputs to the receiving frequency Σ converter 19(1).
受信周波数Σ変換器１９(１)は、入力した高周波信号を周波数変換し、さらにデジタル信号化したのちに受信和信号２５(１)として、誘導処理部８に伝送する。 The reception frequency Σ converter 19(1) frequency-converts the input high-frequency signal, converts it into a digital signal, and then transmits it to the guidance processing section 8 as a reception sum signal 25(1).
一方、縦方向合成比較器２０(１)は、内部のＭ個の送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ)のうち、送受信モジュール１５(１，１)～１５(１，Ｍ/２)から出力された高周波信号の合成と、送受信モジュール１５(１，１＋Ｍ/２)～１５(１，Ｍ)から出力された高周波信号の合成との差を算出し、受信周波数Δ変換器２１(１)へ出力する。 On the other hand, the vertical direction synthesis comparator 20(1) selects one of the internal M transmitting/receiving modules 15(1,1) to 15(1,M). /2) and the combination of high-frequency signals output from the transmitting/receiving modules 15(1,1+M/2) to 15(1,M), and Output to 21(1).
受信周波数Δ変換器２１(１)は、縦方向合成比較器２０(１)から入力した差となる高周波信号を周波数変換し、さらにデジタル信号化したのちに受信差信号２６(１)として、誘導処理部８に伝送する。 The reception frequency Δ converter 21 (1) converts the frequency of the difference high frequency signal input from the longitudinal direction synthesis comparator 20 (1), converts it into a digital signal, and converts it into a digital signal as a reception difference signal 26 (1). It is transmitted to the processing unit 8.
これらのサブアレイモジュール１２(１)での処理は、サブアレイモジュール１２(２)～１２(Ｎ)でも並行して実施されることで、受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)と受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)が並行して誘導処理部８へ伝送される。 These processes in the sub-array module 12(1) are also performed in parallel in the sub-array modules 12(2) to 12(N), so that the received sum signals 25(1) to 25(N) and the received difference signal 26(1) to 26(N) are transmitted to the guidance processing unit 8 in parallel.
［誘導処理部の動作］
以下、本実施形態の誘導制御装置３における動作の詳細を説明する。
まず誘導制御装置３の誘導処理部８は、アンテナ部７のサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)に対して、送信状態と受信状態を指定する。まず、誘導処理部８は、アンテナ部７に対して送信状態を指定し、各サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)に送信動作を実行させる。このときに誘導処理部８は、照射電波１０の波形の基となるデータを生成する。
[Operation of guidance processing unit]
Hereinafter, details of the operation of the guidance control device 3 of this embodiment will be explained.
First, the guidance processing section 8 of the guidance control device 3 specifies the transmission state and reception state for the subarray modules 12(1) to 12(N) of the antenna section 7. First, the guidance processing section 8 specifies the transmission state for the antenna section 7, and causes each sub-array module 12(1) to 12(N) to perform a transmission operation. At this time, the guidance processing section 8 generates data that is the basis of the waveform of the irradiated radio wave 10.
飛しょう体１から目標２に向けて照射電波１０を送出する際の信号の流れは前述した通りである。照射電波１０は、目標２をほぼ直上の地点から、目標２の高度方向の範囲を高分解能で観測できるように広帯域変調を実施した送信波形として生成され、目標２とその周辺の海面とに照射される。 The signal flow when transmitting the irradiation radio waves 10 from the flying object 1 toward the target 2 is as described above. The irradiation radio wave 10 is generated as a transmission waveform that has been subjected to broadband modulation so that the altitude range of the target 2 can be observed with high resolution from a point almost directly above the target 2, and is irradiated to the target 2 and the sea surface around it. be done.
なお、高周波信号の広帯域変調の方法については、例えば技術文献１（「High-Resolution Radar Second Edition, Donald R. Wehner, Artech House, Boston/London (March 1987)」Chapter 4:High-Range-Resolution Waveforms and Processing.）に示されているように、チャープ変調、位相変調等の一般的な方法によるものとする。 Regarding the method of wideband modulation of high-frequency signals, see, for example, Technical Document 1 ("High-Resolution Radar Second Edition, Donald R. Wehner, Artech House, Boston/London (March 1987)" Chapter 4: High-Range-Resolution Waveforms and Processing.), general methods such as chirp modulation and phase modulation are used.
誘導処理部８から生成された送信波形を基に照射電波１０が空間に照射されたのち、誘導処理部８は、各サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)に対して受信状態を指定する。受信期間中は一定のタイミングでデータをサンプルし、サンプルしたデータの復調を実施して観測波形を得る。復調の方式に関しては、前記と同様に広帯域変調の方法に合わせた復調方法を採るものとし、技術文献１に示されるような、チャープ変調、位相変調等の一般的方法によるものとする。 After the irradiation radio wave 10 is irradiated into space based on the transmission waveform generated by the guidance processing unit 8, the guidance processing unit 8 specifies the reception state for each sub-array module 12(1) to 12(N). . During the reception period, data is sampled at a fixed timing, and the sampled data is demodulated to obtain an observed waveform. As for the demodulation method, as described above, a demodulation method that is compatible with the broadband modulation method is used, and general methods such as chirp modulation and phase modulation as shown in Technical Document 1 are used.
前記の照射電波１０を送信したのちに、目標２を含む周辺の海面域からの反射電波１１を受信する動作は、飛しょう体１を目標２に向けてホーミングさせるための誘導信号を更新する期間の中でＫ回繰り返して実施し、各サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)が受信したＫ個の観測波形を統合する処理を実施することで目標２を検出する動作が実行される。 The operation of receiving the reflected radio waves 11 from the surrounding sea surface area including the target 2 after transmitting the irradiated radio waves 10 described above is a period for updating the guidance signal for homing the flying object 1 toward the target 2. The operation of detecting the target 2 is executed by repeating this process K times and integrating the K observed waveforms received by each sub-array module 12(1) to 12(N).
図５は、目標２の方向の定義について説明する図である。
図５（Ａ）は、目標２を側方から見た図であり、目標高度方向の定義と、側方から見たときの目標２の船体２ｂと上構２ｔを示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating the definition of the direction of the target 2.
FIG. 5(A) is a diagram of the target 2 viewed from the side, and shows the definition of the target altitude direction and the hull 2b and upper structure 2t of the target 2 when viewed from the side.
さらに図５（Ｂ）は目標２を上方から見た図であり、目標長方向と目標幅方向の定義と、上方から見たときの目標２の船体２ｂと上構２ｔを示している。 Furthermore, FIG. 5(B) is a diagram of the target 2 viewed from above, showing the definition of the target length direction and the target width direction, and the hull 2b and upper structure 2t of the target 2 when viewed from above.
以下、観測波形を統合する処理の動作を図６乃至図１５を用いて説明する。
図６は、誘導処理部８において目標２の観測波形を統合し、特定部位に向けてホーミングする際に実行する、一連の処理内容を示すフローチャートである。
The operation of the process of integrating observed waveforms will be described below with reference to FIGS. 6 to 15.
FIG. 6 is a flowchart showing a series of processing contents executed when the guidance processing unit 8 integrates the observed waveforms of the target 2 and performs homing toward a specific region.
誘導処理部８は、データ抽出処理Ｓ１１、データ相関処理Ｓ１２、目標観測処理Ｓ１３、観測軸制御処理Ｓ１４、目標軸ロール角判定Ｓ１５、姿勢角指令処理Ｓ１６（またはＳ特徴量抽出処理１７および誘導指令処理Ｓ１８を繰り返し実行する。 The guidance processing unit 8 performs data extraction processing S11, data correlation processing S12, target observation processing S13, observation axis control processing S14, target axis roll angle determination S15, attitude angle command processing S16 (or S feature amount extraction processing 17 and guidance command Process S18 is repeatedly executed.
データ抽出処理Ｓ１１において誘導処理部８は、目標２の形状に応じた波形データを抽出する。 In the data extraction process S11, the guidance processing unit 8 extracts waveform data according to the shape of the target 2.
図７（Ａ）は、飛しょう体１が目標２のほぼ直上から垂直に降下しながら、目標２を観測している環境を示している。図７（Ｂ）は、誘導指令信号を更新する周期内でＫ回観測を実施するうちの１回目に受信周波数Σ変換器１９(１)～１９(Ｎ)で得られる受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)の代表例、図７（Ｃ）は、同１回目に受信周波数Δ変換器２１(１)～２１(Ｎ)で得られる受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)の代表例を示す。 FIG. 7A shows an environment in which the flying object 1 is observing the target 2 while descending vertically from almost directly above the target 2. FIG. 7(B) shows the received sum signal 25(1) obtained by the receiving frequency Σ converters 19(1) to 19(N) at the first time of K observations performed within the cycle of updating the guidance command signal. ) to 25(N), and FIG. 7(C) shows the received difference signals 26(1) to 26(N) obtained by the receiving frequency Δ converters 21(1) to 21(N) at the same first time. A typical example is shown below.
なお、この受信和信号(１)～２５(Ｎ)と受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)は、前述した技術文献１に示されるような広帯域の変調と復調が実施されて、目標２に対する高分解能での観測が実現されている波形である。 The received sum signals (1) to 25(N) and the received difference signals 26(1) to 26(N) are subjected to wideband modulation and demodulation as shown in the above-mentioned technical document 1. This is a waveform that can be observed with high resolution for 2.
受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)のそれぞれにおいて、一般に使用されるように、雑音と信号を分離する検出閾値を設けて信号範囲を取り出す。さらに、別途、高度観測により得られた海面高度情報から観測波形における海面範囲の信号範囲を除去して、目標範囲のみを抽出する。こうして、１回目の観測波形におけるＲＡ１からＲＢ１の目標範囲のみのＬ個のデータを抽出して、抽出波形とする。 For each of the received sum signals 25(1) to 25(N), a detection threshold for separating noise and signal is provided to extract a signal range, as is generally used. Furthermore, separately, the signal range of the sea surface range in the observed waveform is removed from the sea surface altitude information obtained by altitude observation, and only the target range is extracted. In this way, L pieces of data only in the target range from R A1 to R B1 in the first observed waveform are extracted and used as an extracted waveform.
ここで、ＲＡ１からＲＢ１に至る間は、目標２を略直上方向から観測したときの距離で、目標２の高度方向の範囲に相当する。したがって、以下においては、Ｌ個の信号情報一つ一つを高度セルと定義する。 Here, the distance from R A1 to R B1 is the distance when the target 2 is observed from approximately directly above, and corresponds to the range of the target 2 in the altitude direction. Therefore, in the following, each piece of L signal information is defined as an advanced cell.
受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)については、受信和信号２５で目標範囲とした範囲をそのまま取り出して抽出波形とする。 Regarding the received difference signals 26(1) to 26(N), the target range of the received sum signal 25 is directly extracted and used as an extracted waveform.
続く図８は、誘導指令信号を更新する周期内でＫ回観測を実施するうちの代表するｋ回目の観測を示す。２回目以降の抽出は、１回目の抽出範囲と合わせるため、飛しょう体１の降下時の移動速度ＶＭと観測時間間隔ＴＰを使用して、受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)、受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)ともに、次式で示すＲＡｋ～ＲＢｋの範囲を取り出して抽出波形とする。すなわち、
ＲＡｋ＝ＲＡ１－ＶＭ・ＴＰ・(ｋ－１) (ｋ＝２…Ｋ)
ＲＢｋ＝ＲＢ１－ＶＭ・ＴＰ・(ｋ－１) (ｋ＝２…Ｋ)
となる。
Subsequently, FIG. 8 shows the representative k-th observation among the K observations performed within the cycle of updating the guidance command signal. For the second and subsequent extractions, in order to match the extraction range for the first time, the received sum signal 25(1) to 25( N ) and received difference signals 26(1) to 26(N), the range of R Ak to R Bk shown by the following equation is extracted and used as an extracted waveform. That is,
R Ak = R A1 -V M・T P・(k−1) (k=2…K)
R Bk = R B1 -V M・T P・(k−1) (k=2…K)
becomes.
次にデータ相関処理Ｓ１２を図９および図１０を用いて説明する。 Next, data correlation processing S12 will be explained using FIGS. 9 and 10.
図９は、Ｎ個のサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)での受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)を、観測順序で並べたＫ回分の抽出波形を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing extracted waveforms for K times in which received sum signals 25(1) to 25(N) from N subarray modules 12(1) to 12(N) are arranged in observation order.
図９において、サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)での各抽出波形は、同じ高度セルで纏められて、次式の観測ベクトルを得る。すなわち、
Ｘｋ(ｉ)＝［ｘ１，ｘ２，…，ｘＮ］Ｔ (ｋ＝１…Ｋ)(ｉ＝１…Ｌ)
となる。
In FIG. 9, the extracted waveforms from sub-array modules 12(1) to 12(N) are combined in the same altitude cell to obtain an observation vector expressed by the following equation. That is,
X k (i)=[x 1 , x 2 ,..., x N ] T (k=1...K)(i=1...L)
becomes.
この式は、ｋ回目の観測における抽出波形のｉ番目のデータをベクトルとしたものである。次にこのベクトルと、ベクトル自身の共役転置ベクトルとの乗算によって以下の観測行列を算出する。すなわち、
Σｋｋ(ｉ)＝Ｘｋ(ｉ)・Ｘｋ(ｉ)Ｈ (ｋ＝１…Ｋ)(ｉ＝１…Ｌ)
図９では、前記行列をＸＩｋとして示している。Ｋ回の観測が終了した段階で、全期間で得られた前記の観測行列を、行列の同じ要素同士（ＸＩ１～ＸＩＫ）で平均することで、以下の観測相関行列を得る。
This formula uses the i-th data of the extracted waveform in the k-th observation as a vector. Next, the following observation matrix is calculated by multiplying this vector by the conjugate transposed vector of the vector itself. That is,
Σ kk (i)=X k (i)・X k (i) H (k=1...K)(i=1...L)
In FIG. 9, the matrix is shown as XIk. At the stage where K observations are completed, the following observation correlation matrix is obtained by averaging the above-mentioned observation matrices obtained over the entire period between the same elements (XI1 to XIK) of the matrix.
この観測相関行列の算出を、抽出範囲の各高度セルＬ個についてそれぞれ実施する。 This calculation of the observed correlation matrix is performed for each of the L altitude cells in the extraction range.
同様に、図１０は、Ｎ個のサブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)での受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)を、観測順序で並べたＫ回分の抽出波形を示す図である。 Similarly, FIG. 10 is a diagram showing K times of extracted waveforms in which received difference signals 26(1) to 26(N) in N subarray modules 12(1) to 12(N) are arranged in observation order. It is.
図１０において、サブアレイモジュール１２(１)～１２(Ｎ)での各抽出波形は、同じ観測タイミングで纏められて、次式の観測ベクトルを得る。すなわち、
Ｄｋ(ｉ)＝［δ１，δ２，…，δＮ］Ｔ (ｋ＝１…Ｋ)(ｉ＝１…Ｌ)
となる。
In FIG. 10, the extracted waveforms from sub-array modules 12(1) to 12(N) are combined at the same observation timing to obtain an observation vector expressed by the following equation. That is,
D k (i)=[δ 1 , δ 2 ,..., δ N ] T (k=1...K)(i=1...L)
becomes.
この式は、ｋ回目の観測における抽出波形のｉ番目のデータをベクトルとしたものである。次にこのベクトルと、受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)のベクトルの共役転置ベクトルとの乗算によって、以下の観測行列を算出する。すなわち、
Δｋｋ(ｉ)＝Ｄｋ(ｉ)・Ｘｋ(ｉ)Ｈ (ｋ＝１…Ｋ)(ｉ＝１…Ｌ)
図１０では、前記行列をΔＩｋとして示している。Ｋ回の観測が終了した段階で、全期間で得られた前記の観測行列を、行列の同じ要素同士（ΔＩ１～ΔＩＫ）で平均することで、以下の観測相関行列を得る。
This formula uses the i-th data of the extracted waveform in the k-th observation as a vector. Next, the following observation matrix is calculated by multiplying this vector by the conjugate transposed vector of the vector of the received sum signals 25(1) to 25(N). That is,
Δ kk (i)=D k (i)・X k (i) H (k=1...K)(i=1...L)
In FIG. 10, the matrix is shown as ΔIk. At the stage where K observations have been completed, the following observation correlation matrix is obtained by averaging the above-mentioned observation matrices obtained over the entire period using the same elements (ΔI1 to ΔIK) of the matrix.
この観測相関行列の算出を、抽出範囲の各高度セルＬ個についてそれぞれ実施する。 This calculation of the observed correlation matrix is performed for each of the L altitude cells in the extraction range.
次に、図１１を用いて、観測相関行列を得たあとの目標観測処理Ｓ１３について説明する。
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、各高度セルＬ個について、受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)の観測相関行列を使用し、角度θmを次式でθ1～θMまで順次変化させて、図１１（Ｃ）に示す角度変数θmに対する電力特性を算出する。以下は高度セルｉ番目の電力特性Ｐi(θm)を算出する式である。これは、技術文献２（「アクティブアンテナ技術（菊間信良 著、株式会社オーム社、平成１５年１０月１０日第１版第１刷発行）、４．２項 高分解能到来方向推定 ｐ．１２６－ｐ．１２９。」）のビームフォーマ法の技術に相当する。
Next, the target observation process S13 after obtaining the observation correlation matrix will be described using FIG. 11.
As shown in FIGS. 11(A) and 11(B), for each L altitude cell, the observed correlation matrix of the received sum signals 25(1) to 25(N) is used, and the angle θ m is calculated using the following formula. The power characteristics are calculated with respect to the angle variable θ m shown in FIG. 11(C) by sequentially changing it from θ 1 to θ M. The following is a formula for calculating the power characteristic P i (θ m ) of the i-th altitude cell. This is explained in Technical Document 2 ("Active Antenna Technology (author: Nobuyoshi Kikuma, Ohmsha Co., Ltd., 1st edition, 1st printing published on October 10, 2003), Section 4.2 High-resolution Direction of Arrival Estimation, p. 126- p. 129)) corresponds to the beamformer method technology.
前記の処理により、図４と図１１の横方向の角度観測でビーム走査を順次実施したときの、高度セルｉでの電力特性が得られる。 Through the processing described above, the power characteristics at the altitude cell i when beam scanning is sequentially performed in the horizontal angle observation shown in FIGS. 4 and 11 are obtained.
同様に、各高度セルについて、受信差信号２６(１)～２６(Ｎ)と受信和信号２５(１)～２５(Ｎ)の観測相関行列を使用して、角度θmを次式でθ1～θMまで順次変化させて、図１１（Ｄ）に示す角度変数θmに対する測角特性を算出する。以下は、高度セルｉ番目の測角特性εi(θm)を算出する式である。 Similarly, for each altitude cell, using the observation correlation matrix of the received difference signals 26(1) to 26(N) and the received sum signals 25(1) to 25(N), the angle θ m can be calculated using the following equation. 1 to θ M to calculate the angle measurement characteristics for the angle variable θ m shown in FIG. 11(D). The following is a formula for calculating the angle measurement characteristic ε i (θ m ) of the i-th altitude cell.
前記の処理により、図４と図１１の角度観測（縦方向）でモノパルス測角を順次実施したときの高度セルｉでの測角特性が得られる。 Through the above processing, the angle measurement characteristics at altitude cell i when monopulse angle measurement is sequentially performed in the angle observation (vertical direction) of FIGS. 4 and 11 are obtained.
得た電力特性Ｐi(θm)を使用して、一定の検出閾値以上の電力値が得られている角度範囲を求め、その最小角度θS1iと最大角度θS2iを求める。 Using the obtained power characteristic P i (θ m ), an angular range in which a power value greater than a certain detection threshold is obtained is determined, and its minimum angle θ S1i and maximum angle θ S2i are determined.
さらに最小角度θS1iと最大角度θS2iの範囲に対応する測角特性を抽出する。この抽出した測角特性を直線近似し、そのときの傾きＡiと切片Ｂiから以下の測角特性の代表値を求める。 Furthermore, angle measurement characteristics corresponding to the range of the minimum angle θ S1i and the maximum angle θ S2i are extracted. The extracted angle measurement characteristics are linearly approximated, and the following representative values of the angle measurement characteristics are determined from the slope A i and the intercept B i at that time.
以上の角度情報を使用して次式で示される角度を算出する。この角度は、図４と図１１に示すアンテナ部７における角度観測（横方向）と、図５と図１１に示す目標２の目標長方向とが成す角度に近似的に一致する。これを次式で示す目標ロール角Φiとする。 The above angle information is used to calculate the angle expressed by the following equation. This angle approximately corresponds to the angle formed by the angular observation (lateral direction) at the antenna unit 7 shown in FIGS. 4 and 11 and the target length direction of the target 2 shown in FIGS. 5 and 11. This is defined as the target roll angle Φ i expressed by the following equation.
次に、観測軸制御処理Ｓ１４について説明する。観測軸制御処理Ｓ１４においては、目標観測処理２９で得られた各電力特性、測角特性のうち、電力特性の角度幅、すなわち、
ΔθＳｉ＝θＳ２ｉ－θＳ１ｉ (ｉ＝１…Ｌ)
が最大となる高度セル(ｉ＝ＬＭＡＸ)における目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)を使用して、アンテナの角度観測（横方向）と目標長方向とを整合させるための処理を実施する。
Next, observation axis control processing S14 will be explained. In the observation axis control process S14, among the power characteristics and angle measurement characteristics obtained in the target observation process 29, the angular width of the power characteristics, that is,
Δθ Si =θ S2i -θ S1i (i=1...L)
Using the target roll angle Φ i (i=L MAX ) at the altitude cell (i=L MAX ) where is the maximum, perform processing to match the antenna angle observation (lateral direction) and the target longitudinal direction do.
具体的には、目標軸ロール角判定処理Ｓ１５において、ゼロに近い規定値ΔΦと目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)の絶対値とを比較して、目標ロール角Φｉが規定値ΔΦを超えているか否かを判定する。 Specifically, in the target axis roll angle determination process S15, a specified value ΔΦ close to zero is compared with the absolute value of the target roll angle Φ i (i=L MAX ), and the target roll angle Φ i is determined to be the specified value ΔΦ. Determine whether or not it exceeds.
目標ロール角Φｉが規定値ΔΦを超えていると判定した場合、姿勢角指令処理Ｓ１６に移行する。姿勢角指令処理Ｓ１６においては、目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)をロール姿勢角を制御するための指令値として制御処理部９に出力し、制御処理部９がロール姿勢角を変更する操舵信号を操舵部６に出力する。 If it is determined that the target roll angle Φ i exceeds the specified value ΔΦ, the process moves to attitude angle command processing S16. In attitude angle command processing S16, the target roll angle Φ i (i=L MAX ) is output to the control processing unit 9 as a command value for controlling the roll attitude angle, and the control processing unit 9 changes the roll attitude angle. A steering signal is output to the steering section 6.
誘導処理部８では、再び、データ抽出処理Ｓ１１に戻り、あらたな目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)を算出しながら、目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)が規定値ΔΦ未満となるまで、姿勢角指令処理Ｓ１６を継続して実行する。これにより、アンテナの角度観測（横方向）と目標長方向との整合を実現する。 The guidance processing unit 8 returns to the data extraction process S11 again, and while calculating a new target roll angle Φ i (i=L MAX ), determines that the target roll angle Φ i (i=L MAX ) is less than the specified value ΔΦ. The attitude angle command processing S16 is continuously executed until the attitude angle command processing S16 is reached. This achieves matching between the angle observation (lateral direction) of the antenna and the target length direction.
アンテナの角度観測（横方向）と目標長方向が整合した段階、すなわち、目標ロール角Φｉ(ｉ＝ＬＭＡＸ)が規定値ΔΦ未満となったと目標軸ロール角判定処理Ｓ１５で判定した時点で、特徴量抽出処理Ｓ１７に移行する。図１２から図１４を使用して特徴量抽出処理Ｓ１７を説明する。 At the stage when the angle observation (lateral direction) of the antenna and the target length direction match, that is, when it is determined in the target axis roll angle determination process S15 that the target roll angle Φ i (i=L MAX ) has become less than the specified value ΔΦ. , the process moves to feature extraction processing S17. The feature amount extraction process S17 will be explained using FIGS. 12 to 14.
図１２は、高度セルとして目標２の船体２ｂ付近(高度セルｉ＝ｂ)を選択したときの、電力特性Ｐｂ(θｍ)（図１２（Ｃ））と測角特性εｂ(θｍ)（図１２（Ｄ））を示している。 FIG. 12 shows the power characteristic P b (θ m ) (FIG. 12 (C)) and the angle measurement characteristic ε b (θ m ) (FIG. 12(D)).
特徴量抽出処理Ｓ１７に移行する段階においては、その前に必要に応じて繰り返し実行した姿勢角指令処理Ｓ１６により、目標ロール角がほぼゼロに近くなっているため、図４に示したアンテナの角度観測（横方向）は、図５に示した目標２の目標長方向にほぼ一致していることになる。 At the stage of transitioning to the feature quantity extraction process S17, the target roll angle has become almost zero due to the attitude angle command process S16 repeatedly executed as necessary before that, so the antenna angle shown in FIG. The observation (lateral direction) almost coincides with the target length direction of target 2 shown in FIG.
したがって、電力特性Ｐｂ(θｍ)で検出閾値以上の電力値が得られている角度範囲
(θｂ１～θｂ２)は、目標２の目標長に対応する。すなわち、目標２の船体付近の高度セルｂでの推定目標長ＬＲｂを以下の式
ＬＲｂ≒Ｈ(ｂ)・tan(θｂ２－θｂ１) (θｂ２＞θｂ１)
により算出する。式中、Ｈ(ｂ)は高度セルｉ＝ｂに対応する具体的な高度数値である。
Therefore, the angular range in which the power value greater than the detection threshold is obtained in the power characteristic P b (θ m )
(θ b1 -θ b2 ) corresponds to the target length of target 2. In other words, the estimated target length LR b at altitude cell b near the hull of target 2 is calculated using the following formula:
LR b ≒H(b)・tan(θ b2 −θ b1 ) (θ b2 >θ b1 )
Calculated by In the formula, H(b) is a specific altitude value corresponding to altitude cell i=b.
一方、測角特性εｂ（θｍ）の直線近似結果はほぼ傾きがゼロとなり、その平均値は、目標２の高度セルｉ＝ｂでの目標幅の中心線、すなわち図５に示す目標幅方向での目標軸のオフセット角に対応する。 On the other hand, the linear approximation result of the angle measurement characteristic ε b (θ m ) has a slope of almost zero, and the average value is the center line of the target width at altitude cell i=b of target 2, that is, the target width shown in FIG. Corresponds to the offset angle of the target axis in the direction.
すなわち、目標２の船体付近の高度セルｂで推定される目標軸の、飛しょう体１のアンテナから見たオフセット角Δψｂを得る。 That is, the offset angle Δψ b of the target axis estimated by the altitude cell b near the hull of the target 2 as seen from the antenna of the flying object 1 is obtained.
同様に、図１３は、高度セルとして目標２の上構２ｔ付近（ｉ＝ｔ）を選択したときの、電力特性Ｐt(θｍ)（図１２（Ｃ））と測角特性εt(θｍ)（図１２（Ｄ））を示しており、それぞれの結果から、目標２の上構２ｔ付近について推定される目標長ＬＲｔと目標軸のオフセット角Δψtを以下の式
ＬＲｔ≒Ｈ(ｂ)・tan(θｔ２－θｔ１) (θｔ２＞θｔ１)
により算出する。
Similarly, FIG. 13 shows the power characteristic P t (θ m ) (FIG. 12(C)) and the angle measurement characteristic ε t ( θ m ) (Fig. 12(D)), and from each result, the target length LR t and the offset angle Δψ t of the target axis estimated for the vicinity of the upper structure 2t of target 2 can be calculated using the following formula.
LR t ≒H(b)・tan(θ t2 −θ t1 ) (θ t2 >θ t1 )
Calculated by
特徴量抽出処理Ｓ１７の後、誘導処理部８では誘導指令処理Ｓ１８を実行する。
図１４（Ａ）は、誘導指令処理Ｓ１８において、目標２の船体２ｂ付近と上構２ｔ付近とで推定した目標長と目標軸をそれぞれ使用して、目標特定点、すなわちホーミングにより誘導すべき目標２の特定部位の指定を行う処理のサブルーチンのフローチャートである。
After the feature amount extraction process S17, the guidance processing section 8 executes the guidance command process S18.
FIG. 14(A) shows a target specific point, that is, a target to be guided by homing, using the target length and target axis estimated near the hull 2b and superstructure 2t of target 2 in guidance command processing S18. 2 is a flowchart of a subroutine of a process for specifying a specific part 2;
目標２の船体２ｂ付近で推定される目標軸のオフセット角Δψｂを算出し（Ｓ２１）、上構２ｔ付近で推定される目標軸のオフセット角Δψtを算出して（Ｓ２２）、それらの軸間角度差を算出する（Ｓ２３）。このとき、図１４（Ｃ）に示すように、通常船舶のようなほぼ左右が対称な形状の目標２においては、船体２ｂの推定目標軸と上構２ｔの推定目標軸とで軸間角度差に有意な差は生じない。一方、図１４（Ｂ）に示すように、航空母艦のような船舶では、上構２ｔの推定目標軸が船体２ｂの推定目標軸に対して非対称な位置に設置されており、軸間角度差に有意な差が生じる。 The offset angle Δψ b of the target axis estimated near the hull 2b of target 2 is calculated (S21), the offset angle Δψ t of the target axis estimated near the superstructure 2t is calculated (S22), and the offset angle Δψ t of the target axis estimated near the superstructure 2t is calculated (S22). An angular difference between them is calculated (S23). At this time, as shown in FIG. 14(C), for a target 2 that is generally symmetrical in shape, such as a ship, there is an angular difference between the estimated target axis of the hull 2b and the estimated target axis of the upper structure 2t. There is no significant difference. On the other hand, as shown in FIG. 14(B), in a ship such as an aircraft carrier, the estimated target axis of the upper structure 2t is installed at an asymmetric position with respect to the estimated target axis of the hull 2b, and the angular difference between the axes A significant difference occurs.
前記の特徴を活用して、軸間角度差が予め設定した規定値以上であるか否かにより、軸間角度差に有意な差が生じる否かを判定する（Ｓ２４）。 Utilizing the above feature, it is determined whether or not there is a significant difference in the inter-axle angle difference based on whether the inter-axle angle difference is equal to or greater than a preset specified value (S24).
軸間角度差が規定値以上であって、有意な差があると判定した場合には、観測対象としている目標２が航空母艦であるものとして、事前に得ている航空母艦の形状情報と観測から推定される目標長に基づいて飛行甲板上の重要位置等を特定点として指定する（Ｓ２５）。 If the angle difference between the axes is greater than the specified value and it is determined that there is a significant difference, it is assumed that target 2 to be observed is an aircraft carrier, and it is estimated from the shape information of the aircraft carrier obtained in advance and the observation. Important positions on the flight deck are designated as specific points based on the target length determined (S25).
また、前記の特徴を活用して、軸間角度差が規定値未満であり、有意な差がないと判定した場合には、観測対象としている目標２は通常の船舶であるものとして、一般に船橋等の重要部位が設置されている、前方から１／３程度の位置を特定点として指定する（Ｓ２６）。 In addition, by utilizing the above-mentioned characteristics, if it is determined that the inter-axle angle difference is less than the specified value and there is no significant difference, the observation target 2 is assumed to be a normal ship, and generally the bridge A position approximately 1/3 from the front where important parts such as the following are installed is designated as a specific point (S26).
最後に図１５により、目標２上に指定された特定点に対してホーミングするのに必要となる誘導指令角の算出について説明する。 Finally, with reference to FIG. 15, calculation of the guidance command angle required for homing to a specific point specified on the target 2 will be explained.
目標２の特定点に向けてホーミングするため、観測しているアンテナ座標での特定点方向を指定する。目標２の上に設定した特定点に対して、横方向観測軸との角度差を誘導横指令角とし、また、縦方向観測軸との角度差を誘導縦指令角とする。 In order to home to a specific point of target 2, specify the direction of the specific point in the observed antenna coordinates. With respect to a specific point set on the target 2, the angular difference with the horizontal direction observation axis is set as the guidance horizontal command angle, and the angular difference with the vertical direction observation axis is set as the guidance vertical command angle.
図４で説明した角度観測の縦横各方向と、図５で説明した目標幅方向および目標長方向とがほぼ整合していることから、前記の誘導横指令角と誘導縦指令角を、そのまま特定点への誘導に使用できる。 Since the vertical and horizontal directions of the angle observation explained in Fig. 4 are almost consistent with the target width direction and target length direction explained in Fig. 5, the above-mentioned guided lateral command angle and guided vertical command angle can be directly specified. Can be used to guide to a point.
具体的には、目標２の特定点へのホーミングに向けて、この誘導横指令角と誘導縦指令角を制御処理部９へ出力する。制御処理部９においては、この角度を吸収する制御、すなわち一般の比例航法または経路角指令等により飛しょう体１を制御する操舵信号を生成し、操舵装置６へ出力することで、目標２の設定した特定点へのホーミングを実現する。 Specifically, the guidance lateral command angle and the guidance vertical command angle are output to the control processing section 9 for homing to a specific point of the target 2. The control processing unit 9 generates a steering signal to control the flying object 1 using control to absorb this angle, that is, general proportional navigation or a path angle command, and outputs it to the steering device 6 to achieve the goal 2. Realizes homing to a set specific point.
図１４の誘導指令処理Ｓ１８のサブルーチンを一旦終了すると、図６のメインルーチンルーチンにおいてもデータ抽出処理Ｓ１１からの処理に戻り、以後同様の動作を繰り返し実行することにより、飛しょう体１が目標２の特定点に到達するまで、ホーミングを継続する。 Once the subroutine of guidance command processing S18 in FIG. 14 is finished, the main routine routine in FIG. Homing continues until a specific point is reached.
以上詳述した如く本実施形態によれば、海面上の船舶などを目標とし、目標の船体と上構を分離して認識した状態を維持して誘導することが可能となる。 As described in detail above, according to the present embodiment, it is possible to target a ship on the sea surface and guide the target while maintaining a state in which the target's hull and upper structure are separated and recognized.
また、本実施形態では、アンテナ部７において、アレイアンテナのメインビームを目標本体の長軸方向の範囲を含んで走査するデジタルビームフォーミングの形態を採るモノとしたので、アダプティブアンテナとしての最適化アルゴリズムの適用が容易となり、誘導処理部８での演算処理をより高速化できる。 In addition, in this embodiment, the antenna section 7 adopts a digital beamforming mode in which the main beam of the array antenna is scanned including the range in the long axis direction of the target body, so the optimization algorithm as an adaptive antenna is used. can be easily applied, and the calculation processing in the guidance processing section 8 can be made faster.
さらに、本実施形態では、目標２の船体２ｂの形状の長手方向と直交する幅方向を、モノパルス測角を用いた観測により推定するようにしたので、飛しょう体１のアンテナ部７から見た目標２の進行方向の傾きを効率的に算出できる。 Furthermore, in this embodiment, the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the shape of the hull 2b of the target 2 is estimated by observation using monopulse angle measurement. 2 can be efficiently calculated.
加えて、本実施形態では、アンテナ部７の送受信角度と目標２の進行方向とに応じて飛しょう体１のロール角を制御するようにしたので、ロール角の制御後に目標２の船体２ｂと上構２ｔの形状や位置を認識する際の演算処理量を軽減できる。 In addition, in this embodiment, the roll angle of the projectile 1 is controlled according to the transmission/reception angle of the antenna unit 7 and the traveling direction of the target 2, so that after controlling the roll angle, the hull 2b of the target 2 and the The amount of calculation processing required when recognizing the shape and position of the upper structure 2t can be reduced.
また、本実施形態では、アンテナ部７の定義上の横方向を目標２の船体２ｂの形状と合わせることで、船体２ｂの長手方向の長さと中心軸位置とを推定するものとして、形状の認識に要する演算処理量を軽減できる。 In addition, in this embodiment, by matching the defined lateral direction of the antenna section 7 with the shape of the hull 2b of the target 2, the longitudinal length and center axis position of the hull 2b are estimated, and the shape recognition It is possible to reduce the amount of calculation processing required.
さらに、本実施形態では、目標２の船体２ｂの推定中心軸と上構２ｔの推定中心軸とのオフセット角の大小により、目標２の種類を判定するようにしたため、特に上構２ｔが船体２ｂの推定中心軸から偏在している形状の船舶を簡易かつ確実に判定することができる。 Furthermore, in this embodiment, the type of target 2 is determined based on the magnitude of the offset angle between the estimated central axis of the hull 2b of the target 2 and the estimated central axis of the upper structure 2t. It is possible to easily and reliably determine ships whose shapes are unevenly distributed from the estimated central axis of the ship.
加えて、本実施形態では、特に上構２ｔが船体２ｂの推定中心軸から偏在している形状の船舶であるか否かの判定結果によって、飛しょう体１を誘導する目標２中の特定点を制御するようにしたので、誘導対象に合わせて、より効率的に飛しょう体１を運用できる。 In addition, in this embodiment, the specific point in the target 2 to guide the projectile 1 is determined based on the determination result of whether the ship has a shape in which the upper structure 2t is unevenly located from the estimated center axis of the hull 2b. Since it is possible to control the flying object 1, the flying object 1 can be operated more efficiently depending on the target to be guided.
なお本実施形態では、海面上の船舶を目標２とした飛しょう体１が目標近辺の上空で垂直降下する際の、飛しょう体１に搭載された誘導制御装置３での動作について説明したが、本実施形態は、海面上の船舶を目標として限定するものではなく、例えば地表面上の車両等を目標とする場合にも適用可能である。 In this embodiment, the operation of the guidance control device 3 mounted on the flying object 1 when the flying object 1, which has a ship on the sea surface as its target, descends vertically in the sky near the target, has been described. The present embodiment is not limited to a ship on the sea surface as a target, but can also be applied to a case where a vehicle on the ground surface is targeted, for example.
また、飛しょう体１が略鉛直方向に沿って垂直降下する場合に限らず、目標２が移動する平面に対して、水平方向の飛しょうも含んで斜めに下降する場合の動作にも同様に適用可能であるものとする。 In addition, the same applies not only when the projectile 1 descends vertically along a substantially vertical direction, but also when it descends diagonally, including horizontal flight, with respect to the plane on which the target 2 moves. shall be applicable.
以上、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。 Although the embodiment of the present invention has been described above, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This novel embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included within the scope and gist of the invention, as well as within the scope of the invention described in the claims and its equivalents.
１…飛しょう体、２…目標（船舶）、２ｂ…船舶本体、２ｔ…上構、
３…誘導制御装置、５…推進装置、６…操舵装置、７…アンテナ部、
８…誘導処理部、９…制御処理部、１０…照射電波、１１…反射電波、
１２(１)～１２(Ｎ)…サブアレイモジュール、
１３(１，１)～１３(Ｎ，Ｍ)…送信アンテナ、
１４(１，１)～１４(Ｎ，Ｍ)…受信アンテナ、
１５(１，１)～１５(Ｎ，Ｍ)…送受信モジュール、１６(１)～１６(Ｎ)…送信信号、
１７(１)～１７(Ｎ)…送信周波数変換器１７、１８(１)～１８(Ｎ)…方向性結合器、
１９(１)～１９(Ｎ)…受信周波数Σ変換器、２０(１)～２０(Ｎ)…縦方向合成比較器、
２１(１)～２１(Ｎ)…受信周波数Δ変換器、２２…送信制御器、２３…送受信切換器、
２４…移相量設定器、２５(１)～２５(Ｎ)…受信和信号、
２６(１)～２６(Ｎ)…受信差信号、ＦＬ…飛しょうライン、
ＳＬ…海面、ＳＰ…誘導開始点。
1... Projectile object, 2... Target (ship), 2b... Ship body, 2t... Superstructure,
3... Guidance control device, 5... Propulsion device, 6... Steering device, 7... Antenna section,
8... Guidance processing section, 9... Control processing section, 10... Irradiated radio wave, 11... Reflected radio wave,
12(1) to 12(N)...Sub array module,
13(1,1) to 13(N,M)...transmission antenna,
14(1,1) to 14(N,M)...receiving antenna,
15(1,1) to 15(N,M)...transmission/reception module, 16(1) to 16(N)...transmission signal,
17(1) to 17(N)...Transmission frequency converter 17, 18(1) to 18(N)...Directional coupler,
19(1) to 19(N)...Reception frequency Σ converter, 20(1) to 20(N)...Vertical direction synthesis comparator,
21(1) to 21(N)...Reception frequency Δ converter, 22...Transmission controller, 23...Transmission/reception switch,
24... Phase shift amount setter, 25(1) to 25(N)... Received sum signal,
26(1) to 26(N)...Reception difference signal, FL...Flight line,
SL...Sea surface, SP...Guidance starting point.
Claims (7)
広帯域変調を施した送信波形の照射電波を生成する手段と、
前記目標近辺の上空から前記照射電波を照射し、その反射電波を受信する手段と、
前記受信した反射電波により、前記広帯域変調により得られる分解能での前記目標の高度情報分布から目標の船体と上構とを幾何学的特徴に基づいて分離して算出する手段と、
を備える誘導装置。 A guidance device that is mounted on a flying object and causes the flying object to fly toward a target ,
means for generating irradiation radio waves having a transmission waveform subjected to broadband modulation;
means for emitting the irradiation radio waves from the sky near the target and receiving the reflected radio waves;
means for separating and calculating the target's hull and upper structure based on geometric characteristics from the altitude information distribution of the target at the resolution obtained by the broadband modulation using the received reflected radio waves;
A guidance device comprising:
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