JP2021099189A - Guidance device and guidance method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、誘導装置及び誘導方法に関する。 Embodiments of the present invention relate to a guiding device and a guiding method.
高速移動する被搭載移動体、例えば、飛翔体等に取り付けられた誘導装置は、地上に位置する通信機器から静止衛星経由で送信された信号から誘導情報信号を受信する。この場合、誘導装置で受信された誘導情報は、高速移動しているために発生したドップラ効果の影響(以下、ドップラ影響と称する)を受けている。このドップラ影響により誘導情報信号が劣化し得る。誘導装置は、被搭載移動体に取り付けられるために小型軽量化が望まれている。そのため、大型化することなくドップラ影響を抑制することが望まれている。 An on-board mobile body that moves at high speed, for example, a guidance device attached to a flying body or the like receives a guidance information signal from a signal transmitted via a geostationary satellite from a communication device located on the ground. In this case, the guidance information received by the guidance device is affected by the Doppler effect (hereinafter referred to as the Doppler effect) generated due to the high-speed movement. The guidance information signal may deteriorate due to the influence of this Doppler. Since the guidance device is attached to the mounted moving body, it is desired to reduce the size and weight. Therefore, it is desired to suppress the influence of Doppler without increasing the size.
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、信頼性を向上可能な誘導装置及び誘導方法を提供することである。 An object to be solved by the embodiment of the present invention is to provide a guiding device and a guiding method capable of improving reliability.
本実施形態に係る誘導装置は、被搭載移動体を目標に誘導する誘導装置であって、前記被搭載移動体の速度情報及び位置情報を推定する推定装置と、前記目標に誘導するための誘導情報信号を捕捉するアンテナと、前記速度情報及び前記位置情報に基づいてドップラ周波数の信号成分を除去した前記誘導情報信号から誘導情報を生成する受信器と、前記誘導情報に基づいて前記被搭載移動体を前記目標に誘導する制御を行う制御器と、を備える。 The guidance device according to the present embodiment is a guidance device that guides the mounted moving body to the target, and is an estimation device that estimates the speed information and the position information of the mounted moving body, and a guidance for guiding to the target. An antenna that captures an information signal, a receiver that generates guidance information from the guidance information signal from which the signal component of the Doppler frequency is removed based on the speed information and the position information, and the mounted movement based on the guidance information. It is provided with a controller that controls to guide the body to the target.
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図面は、一例であって、発明の範囲を限定するものではない。
(第1実施形態)
図1は、誘導装置100の一例を示す模式図ある。
誘導装置(又は、レーダ装置と称する場合もある)100は、高速で移動する被搭載移動体、例えば、飛翔体(以下、自機と称する場合もある)に設けられている。誘導装置100は、設置された被搭載移動体を目標、例えば、目標物体又は目標位置に誘導するための誘導情報信号を地上に位置する通信機器と静止衛星を介して通信する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The drawings are examples, and do not limit the scope of the invention.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the
The guidance device (or sometimes referred to as a radar device) 100 is provided on a mounted moving body that moves at high speed, for example, a flying body (hereinafter, may be referred to as a own machine). The
図2は、第1実施形態に係る誘導装置100の一構成例を示すブロック図である。
誘導装置100は、アンテナ1、自己位置推定装置2、誘導情報受信器3、電波シーカ4、誘導制御部5、及び操舵装置6などを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the
The
アンテナ1は、信号を捕捉する。アンテナ1は、例えば、静止衛星(人工衛星)を介して地上に位置する通信機器から送信された誘導情報信号を捕捉する。通信機器から発信されて高速移動する被搭載移動体に設置された誘導装置100のアンテナ1で受信される誘導情報信号は、被搭載移動体が高速移動しているために発生するドップラ効果による影響(以下、ドップラ影響と称する)を受ける。アンテナ1で受信された誘導情報信号は、このドップラ影響により所定の周波数、例えば、通信機器から送信された際の元の周波数にドップラ影響による周波数(以下、ドップラ周波数と称する)を重畳した周波数を有する。アンテナ1は、捕捉した信号、例えば、誘導情報信号を誘導情報受信器3に出力する。なお、アンテナ1で捕捉された誘導情報信号は、ドップラ影響を受けていない場合には所定の周波数、例えば、ドップラ周波数が重畳されていない通信機器から送信された際の元の周波数を有していてもよい。
自己位置推定装置2は、自機の位置を推定する。自己位置推定装置2は、自機の速度情報(以下、自機速度情報又は自機速度情報信号と称する場合もある)と、自機の位置情報(以下、自機位置情報又は自機位置情報信号と称する場合もある)とを推定する。自己位置推定装置2は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号を誘導情報受信器3に出力する。自己位置推定装置2は、ジャイロセンサで自機位置を推定するジャイロセンサ装置であってもよい。
The self-
誘導情報受信器3は、信号を受信し、受信した信号に信号処理を実行する。例えば、誘導情報受信器3は、アンテナ1で捕捉した誘導情報信号を受信し、自己位置推定装置2から入力された自機速度情報信号及び自機位置情報信号に基づいてアンテナ1から入力された誘導情報信号に信号処理を実行する。誘導情報受信器3は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号に基づいてドップラ周波数を算出し、算出したドップラ周波数を用いてアンテナ1から入力された誘導情報信号の周波数からドップラ周波数(又は、ドップラ周波数の信号成分)を除去し、ドップラ周波数を除去した誘導情報信号を復調して誘導情報を生成する。誘導情報受信器3は、生成した誘導情報を誘導制御部5に出力する。なお、誘導情報受信器3は、アンテナ1から入力された誘導情報信号を復調して誘導情報を生成し、生成した誘導情報を誘導制御部5に出力してもよい。
The guidance information receiver 3 receives the signal and executes signal processing on the received signal. For example, the guidance information receiver 3 receives the guidance information signal captured by the
電波シーカ4は、目標を探知するための電波を出力して目標を探知する。電波シーカ4は、電波で目標を探知可能な距離(以下、探知可能距離と称する場合もある)まで目標に近づいている場合、電波により目標に対する自機の角度を測角し、目標及び自機の距離を測距する。電波シーカ4は、測定した目標に対する自機の角度と目標及び自機の距離とに基づいて探知可能距離において自機を目標に誘導する誘導信号を生成し、生成した誘導信号を誘導制御部5に出力する。
The radio wave seeker 4 detects a target by outputting a radio wave for detecting the target. When the radio wave seeker 4 approaches the target to a distance where the target can be detected by radio waves (hereinafter, may be referred to as a detectable distance), the radio wave seeker 4 measures the angle of the own aircraft with respect to the target by the radio waves, and the target and the own aircraft Measure the distance of. The radio wave seeker 4 generates a guidance signal that guides the own machine to the target at a detectable distance based on the angle of the own machine with respect to the measured target, the target, and the distance of the own machine, and the generated guidance signal is used as the
誘導制御部5は、誘導情報及び誘導信号に基づいて自機の方向を制御する。誘導制御部5は、自機が目標から近距離に位置している、例えば、自機が探知可能距離内に位置していると判定した場合、電波シーカ4で生成された誘導信号に基づいて自機を制御する。また、誘導制御部5は、自機が目標から遠距離に位置している場合、例えば、自機が探知可能距離外に位置していると判定した場合、誘導情報受信器で生成した誘導情報に基づいて自機を制御する。つまり、誘導制御部5は、自機が目標に対して遠距離に位置すると判定した場合と自機が目標に対して近距離に位置すると判定した場合とで外部の通信機器から発信された信号に基づいて自機を制御(又は誘導)するか電波シーカ4で生成した信号に基づいて自機を制御(又は誘導)するかを切り替える。例えば、誘導制御部5は、自機が探知可能距離外に位置していると判定した場合、誘導情報受信器3から入力された誘導情報に基づいて自機を目標に誘導するように操舵するための操舵信号(以下、遠距離操舵信号と称する場合もある)を生成し、生成した遠距離操舵信号を操舵装置6に出力する。また、例えば、誘導制御部5は、自機が探知可能距離内に位置していると判定した場合、電波シーカ4から入力された誘導信号に基づいて自機を目標に誘導するように操舵するための操舵信号(以下、近距離操舵信号と称する場合もある)を生成し、生成した近距離操舵信号を操舵装置6に出力する。
The
操舵装置6は、自機を目標に向けて誘導するように操舵する。操舵装置6は、誘導制御部5から入力される操舵信号、例えば、遠距離操舵信号又は近距離操舵信号に基づいて自機を目標に向けて誘導するように操舵する。
The
図3は、図2に示した誘導情報受信器3の一構成例を示すブロック図である。
誘導情報受信器3は、低雑音増幅器30、イメージ抑圧ミキサ31、局部発振器32、フィルタ33、A/D(アナログ/デジタル)変換器34、クロック発生器35、乗算器36A、乗算器36B、NCO(Numerically controlled oscillator:数値制御発振器)37、デジタルフィルタ38、及び復調回路39などを備えている。例えば、乗算器36A、乗算器36B、NCO37、デジタルフィルタ38、及び復調回路39は、FPGA(Field Programmable Gate Array)に相当する。また、例えば、乗算器36A、乗算器36B、デジタルフィルタ38、及び復調回路39は、I/Q検波を実行する検波器に相当する。なお、乗算器36A、乗算器36B、及びデジタルフィルタ38を検波器としてもよい。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the guidance information receiver 3 shown in FIG.
The induction information receiver 3 includes a
低雑音増幅器30は、アンテナ1から入力された誘導情報信号、例えば、RF(Radio Frequency)信号である誘導情報信号を増幅し、増幅した誘導情報信号をイメージ抑圧ミキサ31に出力する。イメージ抑圧ミキサ31及び局部発振器32は、低雑音増幅器30から入力された誘導情報信号の周波数変換し、周波数変換した誘導情報信号、例えば、IF(Intermediate Frequency)信号である誘導情報信号をフィルタ33に出力する。フィルタ33は、誘導情報信号の波形の内の不要な波形を抑圧し、不要な波形を抑圧した誘導情報信号をA/D変換器34に出力する。A/D変換器34は、フィルタ33から入力された誘導情報信号をクロック発生器35により生成されたタイミング、例えば、クロック周波数に応じてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した誘導情報信号を乗算器36A及び36Bに出力する。
The
NCO37は、クロック発生器35により生成されたタイミング、例えば、クロック周波数に応じてデジタル信号(以下、デジタル周波数信号と称する場合もある)を生成する。NCO37は、自機位置情報信号に基づいて自機及び静止衛星の成す角度を算出し、算出した自機及び静止衛星の成す角度と自機速度情報信号とに基づいてドップラ周波数を算出する。NCO37は、I/Q検波のために固定値として設定されたデジタル周波数にドップラ周波数を重畳した周波数に相当するデジタル周波数信号を乗算器36A及び36Bに出力する。なお、NCO37は、デジタル周波数に相当するデジタル周波数信号を乗算器36A及び36Bに出力してもよい。
The
乗算器36A、36B、デジタルフィルタ38、及び復調回路39は、NCO37から入力されたデジタル周波数信号を誘導情報信号に乗算し、デジタル周波数信号を乗算した誘導情報信号に生じた高調波を抑圧し、高調波を抑圧した誘導情報信号を復調してI/Q検波を実行する。
乗算器36A及び36Bは、NCO37から入力されたデジタル周波数信号を誘導情報信号にデジタル乗算し、誘導情報信号にデジタル周波数信号をデジタル乗算したI/Q信号をデジタルフィルタ38に入力する。デジタルフィルタ38は、乗算器36A及び36Bでデジタル乗算した際に発生したI/Q信号の高調波を抑圧し、高調波を抑圧したI/Q信号を復調回路39に出力する。復調回路39は、I/Q信号を復調して誘導信号を生成し、生成した誘導信号を誘導制御部5に出力する。
The
The
誘導情報信号にドップラ周波数が重畳していない場合のNCO37を使用したI/Q検波は、以下の式(1)、式(2)、式(3)、式(4)、式(5)、及び式(6)で表される。
A/D変換器34でアンダーサンプリングされたデジタル信号(誘導情報信号)は、以下の式(1)で示され、NCO37から乗算器36A及び36Bに出力されたデジタル信号(デジタル周波数信号)は、以下の式(2)で示される。
式(1)及び式(2)で示される2つのデジタル信号を乗算器36A及び36Bで乗算した信号を以下の式(3)及び式(4)で示す。
イメージ周波数は、以下の式で示される。
式(3)及び式(4)に示すように、I信号及びQ信号のそれぞれにイメージ周波数が現れる。デジタルフィルタ(ローパスフィルタ)38によりイメージ周波数を抑圧した式(3)のI信号及び式(4)のQ信号は、それぞれ、以下の式(5)及び式(6)で示される。
The digital signal (induction information signal) undersampled by the A /
The signals obtained by multiplying the two digital signals represented by the formulas (1) and (2) by the
The image frequency is expressed by the following equation.
As shown in the equations (3) and (4), the image frequency appears in each of the I signal and the Q signal. The I signal of the equation (3) and the Q signal of the equation (4) whose image frequency is suppressed by the digital filter (low-pass filter) 38 are represented by the following equations (5) and (6), respectively.
誘導情報信号にドップラ周波数Δfが重畳している場合のNCO37を使用したI/Q検波は、以下の式(7)、式(8)、式(9)、及び式(10)で表される。
A/D変換器34でアンダーサンプリングされたドップラ周波数Δfが重畳したデジタル信号(誘導情報信号)は、以下の式(7)で示され、NCO37から乗算器36A及び36Bに出力されるドップラ周波数Δfを除去するためのデジタル信号(デジタル周波数信号)は、以下の式(8)で示される。
式(7)及び式(8)で示される2つのデジタル信号を乗算器36A及び36Bで乗算した信号を以下の式(9)及び式(10)で示す。
式(9)は、式(3)に対応し、式(10)は、式(4)に対応している。そのため、デジタルフィルタ(ローパスフィルタ)38によりイメージ周波数を抑圧した式(9)のI信号及び式(10)のQ信号は、それぞれ、式(5)及び式(6)で示される。式(7)及び式(8)で示されるデジタル信号を式(9)及び式(10)に示すように乗算してデジタルフィルタ38によりイメージ周波数を抑圧して検波することで生成(又は算出)したI信号及びQ信号は、ドップラ周波数Δfを含まない。つまり、式(7)及び式(8)で示されるデジタル信号を式(9)及び式(10)に示すように乗算して検波することで、式(7)で示されるドップラ周波数Δfが重畳したデジタル信号(誘導情報信号)のドップラ周波数Δfを除去できる。
I / Q detection using NCO37 when the Doppler frequency Δf is superimposed on the induction information signal is represented by the following equations (7), (8), (9), and (10). ..
The digital signal (induction information signal) on which the Doppler frequency Δf undersampled by the A /
The signals obtained by multiplying the two digital signals represented by the formulas (7) and (8) by the
Equation (9) corresponds to equation (3), and equation (10) corresponds to equation (4). Therefore, the I signal of the equation (9) and the Q signal of the equation (10) whose image frequency is suppressed by the digital filter (low-pass filter) 38 are represented by the equations (5) and (6), respectively. Generated (or calculated) by multiplying the digital signals represented by the equations (7) and (8) as shown in the equations (9) and (10), suppressing the image frequency by the
図4は、本実施形態に係るNCO37の一構成例を示すブロック図である。
NCO37は、ドップラ算出回路41、演算器42、Nビットフルアダー43、ラッチ回路44、演算器45、演算器46、波形メモリ47、及び波形メモリ48などを備えている。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the
The
ドップラ算出回路41は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号が入力される。ドップラ算出回路41は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号に基づいてドップラ周波数Δf=ΔXを算出し、算出したドップラ周波数Δf=ΔXを演算器42に出力する。ドップラ周波数Δfは、以下の式(11)により算出される。
ここで、vは自機速度(自機速度情報信号)、λは電波波長、βは静止衛星と誘導装置100と成す角度である。
The
Here, v is the own speed (own speed information signal), λ is the radio wave wavelength, and β is the angle formed by the geostationary satellite and the
演算器42は、I/Q検波のために固定値として設定されたデジタル周波数f=Xと式(11)により算出されたドップラ周波数Δf=ΔXとが入力される。演算器42は、デジタル周波数f=Xにドップラ周波数Δf=ΔXを加算し、デジタル周波数f=Xにドップラ周波数Δf=ΔXを加算した合成周波数f+Δf=X+ΔXをNビットフルアダー43に出力する。Nビットフルアダー43は、合成周波数f+Δf=X+ΔXとラッチ回路44から出力された周波数情報(周波数増分値)とが入力される。Nビットフルアダー43は、合成周波数f+Δf=X+ΔXとラッチ回路44から出力された周波数情報に基づいて、周波数増分値Yを算出する。Nビットフルアダー43は、周波数増分値Yをラッチ回路44に出力する。ラッチ回路44は、周波数増分値Y及び基準クロックfclkが入力される。ラッチ回路44は、基準クロックfclkに応じた周波数増分値Yに相当するsin成分を演算器45及び46に出力する。演算器45は、ラッチ回路44から出力されたsin成分が入力される。演算器45は、ラッチ回路44から出力されたsin成分の位相をπ/2オフセットしてラッチ回路44から出力されたsin成分をcоs成分に変換し、波形メモリ47の所定のアドレスにcоs成分を記録する。波形メモリ47は、cоs成分を出力する。例えば、波形メモリ47は、cоs成分を乗算器36A又は36Bに出力する。演算器46は、ラッチ回路44から出力されたsin成分の位相をπオフセットしてラッチ回路44から出力されたsin成分を−sin成分に変換し、波形メモリ48の所定のアドレスに−sin成分を記録する。波形メモリ48は、−sin成分を出力する。例えば、波形メモリ48は、−sin成分を乗算器36A又は36Bに出力する。
The
図5は、本実施形態に係る被搭載移動体の誘導方法の一例を示すフローチャートである。
誘導装置100は、静止衛星を介して地上等に位置する通信機器から送信された信号から誘導情報信号を受信し(B501)、自機速度情報信号及び自機位置情報信号を推定する(S502)。誘導装置100は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号に基づいてドップラ周波数を算出し(S503)、算出したドップラ周波数を用いて誘導情報信号の高速移動による生じたドップラ周波数を除去する(S504)。例えば、誘導装置100は、誘導情報信号をデジタル信号に変換する。誘導装置100は、自機位置情報信号に基づいて自機及び静止衛星の成す角度を算出し、算出した自機及び静止衛星の成す角度と自機速度情報信号とに基づいてドップラ周波数を算出する。誘導装置100は、I/Q検波のために固定値として設定されたデジタル周波数に算出したドップラ周波数を加算した周波数に相当するデジタル周波数信号を生成する。誘導装置100は、デジタル信号に変換した誘導情報信号にデジタル周波数にドップラ周波数を加算した周波数に相当するデジタル周波数信号を乗算し、デジタル周波数信号を乗算した誘導情報信号の高調波を抑圧し、高調波を抑圧した誘導情報信号を復調してI/Q検波を実行する。誘導装置100は、このようなI/Q検波を実行することにより誘導情報信号のドップラ影響、例えば、誘導情報信号の周波数からドップラ周波数を除去する。誘導装置100は、ドップラ周波数を除去した誘導情報信号に基づいて生成した誘導情報に基づいて被搭載移動体を目標に誘導する制御を実行し(S505)、処理を終了する。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method of guiding the mounted moving body according to the present embodiment.
The
本実施形態によれば、誘導装置100は、高速で移動する被搭載移動体に取り付けられ、静止衛星を介して地上などに位置する通信機器から送信された信号から誘導情報信号を捕捉して受信する。誘導装置100で受信された際に、誘導情報信号は、被搭載移動体が高速で移動することで発生するドップラ影響により所定の周波数にドップラ周波数が重畳した周波数を有する。誘導装置100は、アンテナ1と、自己位置推定装置2と、誘導情報受信器3と、電波シーカ4と、誘導制御部5と、操舵装置6とを含む。アンテナ1は、地上等に位置する通信機器から送信された信号から誘導情報信号を捕捉し、誘導情報信号を誘導情報受信器3に出力する。自己位置推定装置2は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号を推定し、誘導情報受信器3に出力する。誘導情報受信器3は、自機速度情報信号及び自機位置情報信号に基づいてアンテナ1から入力された誘導情報信号の周波数からドップラ周波数を除去し、ドップラ周波数を除去した誘導情報信号の高調波を抑圧し、高調波を抑圧した誘導情報信号を復調してI/Q検波する。誘導装置100は、このようなI/Q検波を実行することによりアンテナ1から入力された誘導情報信号の周波数からドップラ周波数を除去する。誘導装置100は、I/Q検波を実行して誘導情報を生成し、生成した誘導情報を誘導制御部5に出力する。
According to the present embodiment, the
誘導情報受信器3は、A/D変換器34と、乗算器36A及び36Bと、NCO37と、デジタルフィルタ38と、復調回路39とを含む。A/D変換器34は、誘導情報信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した誘導情報信号を乗算器36A及び36Bに出力する。NCO37は、自機位置情報信号に基づいて自機及び静止衛星の成す角度を算出し、算出した自機及び静止衛星の成す角度と自機速度情報信号に基づいてドップラ周波数を算出する。NCO37は、I/Q検波のための固定値として設定されたデジタル周波数に自機及び静止衛星の成す角度と自機速度情報信号と基づいて算出したドップラ周波数を加算したデジタル周波数信号を乗算器36A及び36Bに出力する。乗算器36A及び36Bは、所定の周波数にドップラ周波数を重畳した誘導情報信号とデジタル周波数にドップラ周波数を重畳したデジタル周波数信号を乗算してI/Q信号を生成し、ドップラ周波数成分を除去したI/Q信号をデジタルフィルタ38に入力する。デジタルフィルタ38は、乗算器36A及び36Bから入力されたI/Q信号の高調波を抑圧し、高調波を抑圧したI/Q信号を復調回路39に出力する。復調回路39は、I/Q信号を復調して誘導情報を生成し、生成した誘導情報を誘導制御部5に出力する。誘導制御部5は、誘導情報に基づいて自機の方向を制御する操舵信号を生成し、生成した操舵信号を操舵装置6に出力する。操舵装置6は、操舵信号に基づいて自機を目標に誘導するように操舵する。そのため、誘導装置100は、ドップラ影響による誘導情報信号の劣化を抑制することができる。また、本実施形態によれば、アナログ回路等を用いずに、例えば、FPGA内のデジタル回路によりドップラ影響を抑制するために誘導装置100を小型軽量化することが可能である。そのため、誘導装置100は、小型軽量化することが可能で且つ信頼性を向上することができる。
The induction information receiver 3 includes an A /
次に、他の実施形態に係る磁気ディスク装置について説明する。他の実施形態において、前述の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
(第2実施形態)
第2実施形態に係る誘導装置100は、誘導情報受信器3がCPU(Central Processing Unit){DSP(Digital Signal Processor)又は処理装置}300を備えている点が前述した第1実施形態の誘導装置100と相違する。
図6は、第2実施形態に係る誘導情報受信器3の一構成例を示すブロック図である。
誘導情報受信器3は、低雑音増幅器30、イメージ抑圧ミキサ31、局部発振器32、フィルタ33、A/D変換器34、クロック発生器35、及びCPU(又はDSP)300などを備えている。
Next, the magnetic disk apparatus according to another embodiment will be described. In another embodiment, the same parts as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
(Second Embodiment)
The
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the guidance information receiver 3 according to the second embodiment.
The induction information receiver 3 includes a
A/D変換器34は、フィルタ33から入力された誘導情報信号をクロック発生器35により生成されたタイミングに応じてデジタル信号に変換し、デジタル信号に変換した誘導情報信号をCPU(又はDSP)300に出力する。
The A /
CPU300は、A/D変換器34からデジタル変換された誘導情報信号が入力される。CPU(又はDSP)300は、ソフトウェアにより誘導情報信号にI/Q検波を実行する。例えば、CPU(又はDSP)300は、ソフトウェアによるI/Q検波において、ドップラ周波数が重畳した誘導情報信号の周波数からドップラ周波数を除去して、ドップラ周波数を除去した誘導情報信号を復調する。CPU(又はDSP)300は、ソフトウェアによりI/Q検波して誘導情報信号を出力する。
The
図7は、誘導情報信号にドップラ周波数が重畳していない場合のCPU(又はDSP)300によるI/Q検波の一例を示す模式図である。図7には、時間軸を示している。図7において、時間軸の矢印の先端側に進むに従って時間が経過する。また、図7には、周波数軸を示している。図7において、周波数軸の矢印の先端側に向かうに従って周波数が大きくなる。言い換えると、周波数の軸の矢印の先端側と反対側に向かうに従って周波数が小さくなる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of I / Q detection by the CPU (or DSP) 300 when the Doppler frequency is not superimposed on the guidance information signal. FIG. 7 shows the time axis. In FIG. 7, time elapses as it advances toward the tip of the arrow on the time axis. Further, FIG. 7 shows a frequency axis. In FIG. 7, the frequency increases toward the tip of the arrow on the frequency axis. In other words, the frequency decreases toward the opposite side of the arrow on the frequency axis.
CPU300は、A/D変換器34から入力された誘導情報信号を2のN乗、例えば、2048のデータ列に変換する。CPU300は、2のN乗のデータ列の誘導情報信号にFFT(Fast Fourier Transform)処理を実行して(P101)、2のN乗のデータ列の誘導情報信号を時間領域から周波数領域に変換する。ここでFFT処理は、レンジ数に応じて決定されるFFTポイント数とA/D変換器34におけるクロック周波数、例えば、クロック発生器35で発生されるクロック周波数と同一のサンプリング周波数とで実行される。CPU300は、FFT処理により、A/D変換器34から入力された2のN乗のデータ列の誘導情報信号のブロック化処理を実行する。
The
CPU300は、周波数領域の誘導情報信号の周波数成分で必要な帯域(又は受信帯域)、例えば、f1±α以外の振幅を0(ゼロ)で埋める0(ゼロ)埋め処理を実行する(P102)。言い換えると、CPU300は、周波数領域の誘導情報信号の周波数成分で不要な成分の振幅を0(ゼロ)で埋める。例えば、CPU300は、ゼロ埋め処理により、ブロック化されたデジタル信号である誘導情報信号の周波数成分の通過周波数帯域以外の振幅をゼロにする。
The
CPU300は、不要な成分を0で埋めた周波数領域の誘導情報信号の周波数成分を中心周波数、例えば、f1の周波数分だけ周波数軸の矢印の先端側と反対側にシフトする周波数シフト処理を実行する(P103)。例えば、CPU300は、ゼロ埋め処理を実行した誘導情報信号の周波数成分の受信帯域の中心周波数が0Hzになるように、周波数シフト処理を実行する。
The
CPU300は、図7のP103で示した周波数シフト処理を実行した周波数領域の誘導情報信号にIFFT(Inverse Fast Fourier Transform:逆FFT)を実行することにより時間領域のI/Q信号を生成する(P104)。
The
図8は、誘導情報信号にドップラ周波数が重畳している場合のCPU(又はDSP)300によるI/Q検波の一例を示す模式図である。図8には、時間軸を示している。図8において、時間軸の矢印の先端側に進むに従って時間が経過する。また、図8には、周波数軸を示している。図8において、周波数軸の矢印の先端側に向かうに従って周波数が大きくなる。言い換えると、周波数の軸の矢印の先端側と反対側に向かうに従って周波数が小さくなる。 FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of I / Q detection by the CPU (or DSP) 300 when the Doppler frequency is superimposed on the guidance information signal. FIG. 8 shows the time axis. In FIG. 8, the time elapses as it advances toward the tip of the arrow on the time axis. Further, FIG. 8 shows a frequency axis. In FIG. 8, the frequency increases toward the tip of the arrow on the frequency axis. In other words, the frequency decreases toward the opposite side of the arrow on the frequency axis.
CPU300は、A/D変換器34から入力された誘導情報信号を2のN乗、例えば、2048のデータ列に変換する。CPU300は、2のN乗のデータ列の誘導情報信号にFFT処理を実行して(P201)、2のN乗のデータ列の誘導情報信号を時間領域から周波数領域に変換する。
The
CPU300は、周波数領域の誘導情報信号の周波数成分で必要な帯域にドップラ周波数を重畳した受信帯域、例えば、f1±α+Δf以外の振幅を0(ゼロ)で埋める(又は、抑圧する)(P202)。言い換えると、CPU300は、周波数領域の誘導情報信号の周波数成分で不要な成分の振幅を0(ゼロ)で埋める(又は、抑圧する)。例えば、CPU300は、周波数領域の誘導情報信号の周波数成分でベースバンド以外の振幅を0で埋める又は抑圧する。CPU300は、例えば、自機速度情報信号及び自機位置情報信号と前述した式(11)とに基づいてドップラ周波数を算出する。
The
CPU300は、不要な成分を0で埋めた周波数領域の誘導情報信号の周波数成分を中心周波数+ドップラ周波数、例えば、f1+Δf分だけ周波数軸の矢印の先端側と反対側にシフトする周波数シフト処理を実行する(P203)。例えば、CPU300は、ゼロ埋め処理を実行した誘導情報信号の周波数成分で必要な帯域にドップラ周波数を重畳した受信帯域の中心周波数が0Hzになるように、周波数シフト処理を実行する。
The
CPU300は、図8のP203で示した周波数シフト処理を実行した周波数領域の誘導情報信号にIFFTを実行することによりドップラ周波数を除去した時間領域のI/Q信号を生成する(P204)。
The
第2実施形態によれば、誘導情報受信器3は、CPU(又はDSP)300を有する。CPU(又はDSP)300は、ソフトウェアにより誘導情報信号にI/Q検波を実行する。例えば、CPU(又はDSP)300は、ソフトウェアによるI/Q検波処理において、ドップラ周波数が重畳した誘導情報信号の周波数からドップラ周波数を除去する。そのため、誘導装置100は、ドップラ影響による誘導情報信号の劣化を抑制することができる。また、本実施形態によれば、アナログ回路等を用いずに、例えば、FPGA内のデジタル回路によりドップラ影響を抑制するために誘導装置100を小型軽量化することが可能である。そのため、誘導装置100は、小型軽量化することが可能で且つ信頼性を向上することができる。
According to the second embodiment, the guidance information receiver 3 has a CPU (or DSP) 300. The CPU (or DSP) 300 executes I / Q detection on the guidance information signal by software. For example, the CPU (or DSP) 300 removes the Doppler frequency from the frequency of the guidance information signal on which the Doppler frequency is superimposed in the I / Q detection process by software. Therefore, the
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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 some embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…アンテナ、2…自己位置推定装置、3…誘導情報受信器、4…電波シーカ、5…誘導制御部、6…操舵装置。 1 ... Antenna, 2 ... Self-position estimation device, 3 ... Guidance information receiver, 4 ... Radio wave seeker, 5 ... Guidance control unit, 6 ... Steering device.
Claims (5)
前記被搭載移動体の速度情報及び位置情報を推定する推定装置と、
前記目標に誘導するための誘導情報信号を捕捉するアンテナと、
前記速度情報及び前記位置情報に基づいてドップラ周波数の信号成分を除去した前記誘導情報信号から誘導情報を生成する受信器と、
前記誘導情報に基づいて前記被搭載移動体を前記目標に誘導する制御を行う制御器と、を備える、誘導装置。 It is a guidance device that guides the mounted moving object to the target.
An estimation device that estimates the speed information and position information of the mounted moving body, and
An antenna that captures the guidance information signal for guiding to the target, and
A receiver that generates guidance information from the guidance information signal from which the signal component of the Doppler frequency is removed based on the speed information and the position information.
A guidance device including a controller that controls to guide the mounted moving body to the target based on the guidance information.
前記受信器は、前記位置情報に基づいて前記静止衛星と成す角度を算出し、前記角度及び前記速度情報に基づいて前記ドップラ周波数を算出する、請求項1に記載の誘導装置。 The antenna captures the guidance information signal from the transmission signal of the geostationary satellite, and the antenna captures the guidance information signal.
The guidance device according to claim 1, wherein the receiver calculates an angle formed with the geostationary satellite based on the position information, and calculates the Doppler frequency based on the angle and the velocity information.
前記処理装置は、前記誘導情報信号を周波数領域の第1信号に変換するFFT処理を実行し、前記第1信号の周波数成分において必要な帯域に前記ドップラ周波数を重畳した受信帯域以外の振幅を抑圧するゼロ埋め処理を実行し、前記第1信号の周波数成分を前記受信帯域の中心周波数に前記ドップラ周波数を加算した第1周波数分だけシフトするシフト処理を実行し、前記シフト処理を実行した前記第1信号を時間領域の第2信号に戻す逆FFT処理を実行する、請求項2に記載の誘導装置。 The receiver has a processing device that removes a signal component of the Doppler frequency from the guidance information signal.
The processing device executes FFT processing for converting the guidance information signal into the first signal in the frequency domain, and suppresses an amplitude other than the reception band in which the Doppler frequency is superimposed on the band required for the frequency component of the first signal. The zero-filling process is executed, the shift process for shifting the frequency component of the first signal by the first frequency obtained by adding the Doppler frequency to the center frequency of the reception band is executed, and the shift process is executed. The guidance device according to claim 2, wherein the reverse FFT process for returning one signal to the second signal in the time domain is executed.
被搭載移動体の速度情報及び位置情報を推定し、
前記被搭載移動体を目標に誘導するための誘導情報信号を捕捉し、
前記速度情報及び前記位置情報に基づいてドップラ周波数の信号成分を除去した前記誘導情報信号から誘導情報を生成し、
前記誘導情報に基づいて前記被搭載移動体を前記目標に誘導する、誘導方法。 It is a guidance method applied to a guidance device that guides the mounted moving object to a target.
Estimate the speed information and position information of the mounted moving object,
The guidance information signal for guiding the mounted moving body to the target is captured, and the guidance information signal is captured.
Guidance information is generated from the guidance information signal from which the signal component of the Doppler frequency is removed based on the speed information and the position information.
A guidance method for guiding the mounted moving body to the target based on the guidance information.
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