JPH045154B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、目標追尾方式に係り、特に電磁波を
反射または放射する目標を追尾する追尾方式に関
する。

電磁波を利用して目標を追尾する方式は、原理
上アクテイブ方式とパツシブ方式とに大別でき
る。アクテイブ方式は、マイクロ波帯等の電磁波
を目標に向けて発射し、目標に当たつて反射され
た反射信号を受信するものである。

パツシブ方式は、自然界に存在する物体が放射
する熱エネルギーを信号として受信するものであ
る。物体が放射する熱エネルギーはプランクの黒
体放射則により決まり、０から無限大までのすべ
ての周波数帯にわたつている。従つて、パツシブ
方式は、目標等が放射する微弱な電磁波と、その
周囲の大気及び物体が放射する微弱な電磁波を目
標が反射した反射信号とを同時に受信する方式で
ある。パツシブ方式では、受信機の受信周波数
は、目標が放射及び反射する連続した周波数帯を
受信するため、目的に応じた、任意の受信周波数
及び帯域幅に設定可能であり（実際には、マイク
ロ波乃至赤外線領域の適当な周波数帯に設定され
ることが多い）、目標が放射及び反射する電磁波
の周波数判別を、特に、必要としない。

第５図及び第６図を用いてパツシブ方式による
追尾の原理的な説明を行う。

物体はその表面温度に応じて電磁波を放射して
いる。電波領域においては、その放射電力W_Zは
次式で示される。

W_Z＝8πkT_Z／λ² ……(1) ただし、 ｋ：ボルツマン定数 T_Z：輝度温度であつて、εTで表される（ε：放
射率、Ｔ：絶対温度） λ：波長 他に電波放射源がある場合には、物体自身から
の放射と他の放射源の反射により見掛けの輝度温
度が観測される。

今、第５図のようにパツシブ追尾装置（マイク
ロ波等のラジオメータ）２０で上空から地表のみ
を見たとき、地表の見掛けの輝度温度T_Bは次式
で示される。

T_B＝（１−１／Ｌ）T_OO＋ε_b・T_b／Ｌ ＋（１−ε_b）T_SKY／Ｌ ……(2) ただし、 Ｌ：大気による減衰 T_OO：地表とパツシブ追尾装置間の平均経路温度 ε_b：地表の放射率 T_b：地表の温度 T_SKY：天空温度 同様に、パツシブ追尾装置２０で地表にある目
標（金属）のみを見たとき、目標の見掛けの輝度
温度T_Tは次式で示される。

T_T＝（１−１／Ｌ）T_OO＋ε_t・T_t／Ｌ ＋（１−ε_t）T_sky／Ｌ ……(3) ただし、 ε_t：目標の放射率 T_t：目標の温度 地表にある目標の検知は、見掛けの輝度温度変
化、すなわち、地表と目標との見掛けの輝度温度
差△Ｔによつて行なわれるので、T_BとT_Tとの差
をとると △Ｔ＝T_B−T_T＝（１／Ｌ）｛ε_b（T_b−T_sky） −ε_t（T_t−T_sky）｝ ……(4) となる。通常、地表と目標との温度はほぼ同じで
あると考えられるので、T_b＝T_tとすると(4)式は
次式のようになる。

△Ｔ（１／Ｌ）｛（ε_b−ε_t） （T_b−T_sky）｝ ……(5) (5)式において、Ｌ＞０、T_b−T_sky＞０、ε_b＞ε_t
であるから地表と目標の見掛けの輝度温度は第６
図の関係となる。ここで、パツシブ追尾装置２０
の周波数に大気の窓を選択し（大気による減衰の
少ない周波数を選択し）、また、ε_b≒0.9、ε_t≒
0.2、T_b≒290K、T_sky≒100Kとすると、(5)式は
（Ｌ＝1.2として） △Ｔ＝（１／1.2）｛（0.9 −0.2） （290−100）｝≒110K ……(6) となる。

他方、パツシブ追尾装置２０の最小温度分解能
△T_nioは次式で示される。

ただし、 T_so：パツシブ追尾装置の雑音温度＝T_R＋T_A T_R：受信機雑音温度 T_A：アンテナ背景雑音温度 ａ：定数｛Dicke方式（ラジオメータの受信方式
の１例）では２｝ B_HF：高周波回路の帯域幅 Z_I：積分時間 (7)式に代表的な数値を代入してみる。

T_so＝T_R＋T_A＝（F_N−１）T_A＋T_A F_N：高周波回路損失、受信機雑音指数＝13（約
11dB） T_A：290K T_so＝13×290＝3770K ａ＝２ B_HF＝550MHz Z_I＝50ms △T_nio＝（3770×２）／√500×10⁶×50×10^-3 ≒1.5K ……(8) (6)式と(8)式から地表にある目標を上空からパツ
シブ追尾装置２０で検知可能である。

なお、パツシブ追尾装置２０で使用する受信機
としては、受信機内部で発生する雑音や受信機利
得の変動を除去できる高感度の受信方式（例えば
デイツケ方式）のものが知られている。

さて、従来、電磁波を反射又は放射する目標を
探知、捕捉するための目標追尾方式を、アクテイ
ブ方式とパツシブ方式を併用した追尾装置として
構成する場合、第４図のアクテイブ方式及びパツ
シブ方式追尾装置（以下「アクテイブ／パツシブ
追尾装置」という。）が採用されていた。第４図
の装置において、当初は遠距離における目標の探
知、捕捉を良好にするため、送受切換信号発生器
１２により送受切換器２を送信側に切換え、送信
機３より発生する電磁波（以下「電波」という。）
をアンテナ１より発射し、その後、送受切換器２
を受信側に切換える。アンテナ１より発射された
電波は目標及び背景等（以下「目標等」という。）
により反射する。反射信号の一部（以下「反射受
信信号」という。）は、アンテナ１を通して、ア
クテイブ／パツシブ切換器４によりアクテイブ側
に切換えられている経路を通りアクテイブ受信機
５に入り、信号検波等の処理を行なつた後、アク
テイブ／パツシブ切換器７を経て角度誤差検出器
８により方位角誤差、高低角誤差（以下「誤差
角」という。）を検出し、追尾信号を発生させサ
ーボ増幅器９により信号増幅を行ない、サーボ駆
動装置１０によりアンテナ軸等を目標に向けアク
テイブ方式の目標追尾を行なう。

しかし、アクテイブ方式では、近距離及び至近
距離において目標追尾をする場合、反射受信信号
のゆらぎ及び誤差角信号のゆらぎ（以下「信号の
ゆらぎ」という。）が大きくなり良好な捕捉、追
尾がなされない場合がある。

一方、パツシブ方式は目標等が放射及び反射す
る微弱な電波を受信するため、目標を探知できる
距離が短いが、信号のゆらぎが小さいため近距離
の目標追尾性能は良好である。従つて、遠距離に
てアクテイブ方式にて探知、捕捉した目標が近距
離に接近した場合、追尾方式をアクテイブ方式か
らパツシブ方式に切換え、良好な追尾特性を得る
要請がある。

アクテイブ方式からパツシブ方式への切換え
は、予め第４図のアクテイブ／パツシブ追尾装置
内の切換信号発生器１１に設定した切換距離Rc
と、アクテイブ方式にて計測したアクテイブ／パ
ツシブ追尾装置と目標までの距離Rtとを比較し、
Rc≧Rtが満足された時、パツシブ方式に切換え
る。すなわち、アクテイブ／パツシブ切換器４，
７をパツシブ側に切換え、パツシブ受信機６を用
いた追尾を行う。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、パツシブ方式における目標等の受信信
号（以下「放射受信信号」という。）の大きさは、
天候気象等の環境条件により減衰の影響を受ける
ため、気象的悪影響下ではRc≧Rtとなつても目
標を探知、捕捉できない場合が発生する。このよ
うな状態をさけるため、Rcを小さめに設定する
ことが要求されるのでパツシブ方式による追尾効
果が減少し、その性能が十分発揮できなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、目標が反射及び放射する電磁波から
目標の角度誤差信号を得るアクテイブ方式追尾手
段及びパツシブ方式追尾手段を設けるとともに、
アクテイブ方式の追尾動作とパツシブ方式の追尾
動作とを時分割で実行することにより、パツシブ
方式による目標の探知、捕捉距離を延伸し、近距
離及び至近距離における目標追尾性能の向上を図
つた目標追尾方式を提供しようとするものであ
る。本発明の目標追尾方式は、目標が反射及び放
射する電磁波から目標の角度誤差信号を得るアク
テイブ方式追尾手段及びパツシブ方式追尾手段
と、前記アクテイブ方式追尾手段による送受信動
作とパツシブ方式追尾手段による受信動作とを切
り換えるための信号を発生するタイミング発生器
と、アクテイブ方式の前記送受信動作とパツシブ
方式の前記受信動作とを前記タイミング発生器の
信号により切り換えるアクテイブ／パツシブ切換
器と、前記パツシブ方式追尾手段で得られた目標
信号と基準信号の信号強度を比較して前記パツシ
ブ方式追尾手段による追尾動作に切り換えること
の有効性を判断する受信方式切換判別器とを備
え、 前記アクテイブ方式追尾手段の電磁波の送信か
ら次回若しくは複数回の電磁波の送信までの間に
前記タイミング発生器は、前記パツシブ方式追尾
手段に切り換えるための信号を出力して、前記ア
クテイブ方式追尾手段による角度誤差信号を得る
動作とパツシブ方式追尾手段による角度誤差信号
を得る動作とを時分割で実行させ、前記受信方式
切換判別器の判断によりアクテイブ又はパツシブ
方式による角度誤差信号のいずれか一方を用いて
アンテナを駆動することを特徴としている。

（作用） 本発明では、アクテイブ方式及びパツシブ方式
を利用する目標追尾方式（以下「アクテイブ／パ
ツシブ追尾方式」という。）におけるパツシブ方
式による目標の探知、捕捉距離を延伸し、近距離
及び至近距離における目標追尾性能の低下を減少
させるため、第１図のタイミング発生器１３を用
いて、第２図２−ａから２−ｊまでに示すよう
に、アクテイブ方式の動作及びパツシブ方式の動
作を一周期内にて時分割で実行する。これによ
り、天候気象等の環境の影響下において、パツシ
ブ追尾方式による目標を捕捉、追尾できる距離が
最適化でき最大限に延伸できることによりパツシ
ブ追尾方式の有効性が高められる。

（発明の構成） 本発明は、アクテイブ方式の動作及びパツシブ
方式の動作を一周期内にて連続して実行すること
によりパツシブ方式における目標の捕捉、追尾距
離を延伸することができることを特徴としてい
る。本発明の構成は、アンテナ１及び電波の送受
切換器２と、送信機３と、アクテイブ方式による
受信信号を受信、検波する受信機（以下「アクテ
イブ受信機」という。）５と、パツシブ方式によ
る受信信号を受信、検波する受信機（以下「パツ
シブ受信機」という。）６と、これらの両受信機
を切換え作動させるための信号を発生するタイミ
ング発生器１３と、この指示により切り換えるア
クテイブ／パツシブ切換器４と、アクテイブ受信
機５とパツシブ受信機６の出力から角度誤差信号
を検出するアクテイブ／パツシブ角度誤差検出器
１４と、パツシブ受信方式に切り換えることが有
効か否かを判断する受信方式切換判別器１５を備
えている。該受信方式切換判別器１５において
は、予め設定された基準信号Soとパツシブ受信
機の検波信号Spの大きさとを比較、判定し、た
とえばSo≦Spのときパツシブ方式追尾を実行す
る。

（発明の実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

本発明によるアクテイブ方式及びパツシブ方式
追尾装置のブロツク図を示す第１図及び装置の状
態と信号の波形を示す第２図を参照する。

アンテナ１を目標物体に向け、時刻T₀で送受
切換信号発生器１２の指示信号２−ａにより送受
切換器２を２−ｂのように送信側に切り換え、送
信機３より時刻T₁で２−ｃのごとく電波を発射
する。その後、送受切換信号発生器１２の指示信
号２−ａにより時刻T₂で送受切換器２を２−ｂ
のように受信側に切り換える。アクテイブ／パツ
シブ切換器４は、時刻T₀からT₀＋T_oの１周期を
時刻T₃で時分割するためのタイミング発生器１
３の指示２−ｄにより、２−ｅのごとくアクテイ
ブ受信機５側に初期値が設定されており、反射受
信信号２−ｆはアクテイブ受信機５に入り、目標
信号が検波されて、アクテイブ／パツシブ角度誤
差検出器１４にて目標の位置を示す角度誤差信号
２−ｇが出力される。

電波発射後一定時間Td経過後、タイミング発
生器１３の指示によりアクテイブ／パツシブ切換
器４を２−ｅのようにパツシブ受信機６側に切り
換えることにより、放射受信信号２−ｈがパツシ
ブ受信機６に入り、目標信号が検波され、角度誤
差検出器１４にて目標の位置を示す角度誤差信号
２−ｉが出力される。パツシブ受信機内にて検波
された目標信号Spは受信方式切換判別器１５に
入力され、予め設定された基準値Soと比較、判
定され、Sp強度がSoに比し十分大であればパツ
シブ方式による角度誤差検出器１４の出力である
角度誤差信号２−ｉをサーボ増幅器９にて増幅
し、サーボ駆動装置１０に入力することにより角
度誤差が最小となるようにアンテナ１を駆動して
目標の追尾を行なう。受信方式切換判別器１５に
おける判定がSoに比してSpの強度が弱い場合は、
保持されているアクテイブ方式の角度誤差信号２
−ｇをサーボ増幅器９にて増幅し、サーボ駆動装
置１０に入力することによりアンテナ１を駆動し
て角度誤差が最小となるような目標追尾を行な
う。

以上説明したような構成にすることにより、天
候気象等の環境条件の変化がある状況では明確に
把握できにくいパツシブ方式による最大距離にお
ける目標の捕捉、追尾ができるため、近距離及び
至近距離における目標に対する追尾点を安定化す
ることができ追尾装置の有効性が維持できる。

なお、第３図に示す目標追尾装置１６の配置に
おいて、パツシブ方式による最大捕捉、追尾距離
は、約20Km／時間で走行する目標（自動車）１７
の場合、晴天時は約150ｍ、曇天時は約100ｍであ
つた。

（実施例の効果の説明） 上記実施例は、以上に説明したように、アンテ
ナ１と送信機３とアクテイブ受信機５とパツシブ
受信機６とアクテイブ／パツシブ角度誤差検出器
１４とタイミング発生器１３と受信方式切換判別
器１５を組み合わせることにより、アクテイブ方
式による目標の捕捉、追尾をするための動作を実
施するとともに、パツシブ受信機の目標検波信号
の大小を判別する受信方式切換判別器１５の判定
によつて目標追尾方式をアクテイブ方式かパツシ
ブ方式かに切り換えるため、天候気象等の環境条
件の変化に拘わらず、常に与えられた条件におい
て、最大距離において安定したパツシブ追尾方式
が提供でき、その構成も簡単で、従来の追尾装置
への組み込みも容易であり、真目標における電波
妨害にも何等影響を受けない安定した追尾を可能
とする。また、本構成をとることにより、状況に
応じてアクテイブ方式のみの追尾またはパツシブ
方式のみの追尾という応用も可能である。

（発明の他の実施例、他の用途への転用例の説
明） なお、上記実施例ではアクテイブ方式の動作に
おける電波の送信から次回の電波の送信の前まで
の間にパツシブ方式の動作を行なう方法で説明し
たが、アクテイブ方式の動作を２回以上行なつた
後パツシブ動作を行なう方法も同様の効果を奏す
る。また、パツシブ方式による捕捉、追尾が可能
となつた後もアクテイブ方式とパツシブ方式とを
併用することも電波妨害また偽似目標の散布等の
状況下では同様の効果を奏する。

本方式による追尾装置は角度誤差信号を利用す
ることで誘導弾及び類似の構造を有する砲弾の誘
導方式の中にあつても同様の効果を奏する。

また、上記実施例ではアクテイブ受信機とパツ
シブ受信機を分けて構成した説明をしたが、受信
機はアクテイブ方式とパツシブ方式を共有しても
同様の効果がある。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の目標追尾方式に
よれば、目標が反射及び放射する電磁波から目標
の角度誤差信号を得るアクテイブ方式追尾手段及
びパツシブ方式追尾手段を設けるとともに、アク
テイブ方式の追尾動作とパツシブ方式の追尾動作
とを時分割で実行するようにしたので、パツシブ
方式による目標の探知、捕捉距離を延伸し、近距
離及び至近距離における目標追尾性能の向上を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る目標追尾方式の一実施例
を示す構成図、第２図は第１図の各部信号波形の
一例を示す説明図、第３図はパツシブ方式におけ
る最大目標追尾距離を確認するための試験法を示
す説明図、第４図は従来の目標追尾方式の構成
図、第５図はパツシブ方式追尾の原理説明図、第
６図は地表と目標との輝度温度差を示す説明図で
ある。 １……アンテナ、２……送受切換器、３……送
信機、４……アクテイブ／パツシブ切換器、５…
…アクテイブ受信機、６……パツシブ受信機、７
……アクテイブ／パツシブ切換器、８……角度誤
差検出器、９……サーボ増幅器、１０……サーボ
駆動装置、１１……切換信号発生器、１２……送
受切換信号発生器、１３……タイミング発生器、
１４……アクテイブ／パツシブ角度誤差検出器、
１５……受信方式切換判別器、１６……目標追尾
装置、１７……目標（自動車）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 目標が反射及び放射する電磁波から目標の角
   度誤差信号を得るアクテイブ方式追尾手段及びパ
   ツシブ方式追尾手段と、前記アクテイブ方式追尾
   手段による送受信動作とパツシブ方式追尾手段に
   よる受信動作とを切り換えるための信号を発生す
   るタイミング発生器と、アクテイブ方式の前記送
   受信動作とパツシブ方式の前記受信動作とを前記
   タイミング発生器の信号により切り換えるアクテ
   イブ／パツシブ切換器と、前記パツシブ方式追尾
   手段で得られた目標信号と基準信号の信号強度を
   比較して前記パツシブ方式追尾手段による追尾動
   作に切り換えることの有効性を判断する受信方式
   切換判別器とを備え、 前記アクテイブ方式追尾手段の電磁波の送信か
   ら次回若しくは複数回の電磁波の送信までの間に
   前記タイミング発生器は、前記パツシブ方式追尾
   手段に切り換えるための信号を出力して、前記ア
   クテイブ方式追尾手段による角度誤差信号を得る
   動作とパツシブ方式追尾手段による角度誤差信号
   を得る動作とを時分割で実行させ、前記受信方式
   切換判別器の判断によりアクテイブ又はパツシブ
   方式による角度誤差信号のいずれか一方を用いて
   アンテナを駆動することを特徴とする目標追尾方
   式。