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JP2021099189A - Guidance device and guidance method - Google Patents

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JP2021099189A
JP2021099189A JP2019231234A JP2019231234A JP2021099189A JP 2021099189 A JP2021099189 A JP 2021099189A JP 2019231234 A JP2019231234 A JP 2019231234A JP 2019231234 A JP2019231234 A JP 2019231234A JP 2021099189 A JP2021099189 A JP 2021099189A
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Japan
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signal
guidance
frequency
guidance information
information signal
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JP2019231234A
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Japanese (ja)
Inventor
正一郎 安達
Shoichiro Adachi
正一郎 安達
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Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
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Abstract

To provide a guidance device capable of improving a reliability and a guidance method.SOLUTION: A guidance device 100 for guiding a placed movable body to a target comprises: an estimation device 2 for estimating velocity information and position information of the placed movable body; an antenna 1 for capturing a guidance information signal for guiding to the target; a receiver 3 for generating guidance information from the guidance information signal from which a signal component of a Doppler frequency is removed based on the velocity information and the position information; and a controller for controlling to guide the placed movable body to the target based on the guidance information.SELECTED DRAWING: Figure 2

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.

特許第5225203号公報Japanese Patent No. 5225203 特許第5398242号公報Japanese Patent No. 5398242

James Tsui, “Digital Techniques for Wideband Receivers”, Artech House, pp229-261James Tsui, “Digital Techniques for Wideband Receivers”, Artech House, pp229-261

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.

図1は、誘導装置の一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a guidance device. 図2は、第1実施形態に係る誘導装置の一構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the guidance device according to the first embodiment. 図3は、図2に示した誘導情報受信器の一構成例を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the guidance information receiver shown in FIG. 図4は、第1実施形態に係るNCOの一構成例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of the NCO according to the first embodiment. 図5は、第1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。FIG. 5 is a flowchart showing an example of a method of guiding the mounted moving body according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態に係る誘導情報受信器の一構成例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the guidance information receiver according to the second embodiment. 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)によるI/Q検波の一例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of I / Q detection by the CPU (or DSP) when the Doppler frequency is not superimposed on the guidance information signal. 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)によるI/Q検波の一例を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of I / Q detection by the CPU (or DSP) when the Doppler frequency is superimposed on the guidance information signal.

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 guidance device 100.
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 guidance device 100 communicates a guidance information signal for guiding an installed mobile body to a target, for example, a target object or a target position, via a geostationary satellite with a communication device located on the ground.

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 guidance device 100 according to the first embodiment.
The guidance device 100 includes an antenna 1, a self-position estimation device 2, a guidance information receiver 3, a radio wave seeker 4, a guidance control unit 5, a steering device 6, and the like.

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。 Antenna 1 captures the signal. The antenna 1 captures guidance information signals transmitted from a communication device located on the ground via a geostationary satellite (artificial satellite), for example. The guidance information signal transmitted from the communication device and received by the antenna 1 of the guidance device 100 installed on the mounted moving body is affected by the Doppler effect generated because the mounted moving body is moving at high speed. (Hereafter referred to as Doppler influence). The guidance information signal received by the antenna 1 has a predetermined frequency due to the influence of the Doppler, for example, a frequency obtained by superimposing the frequency due to the influence of the Doppler (hereinafter referred to as the Doppler frequency) on the original frequency when transmitted from the communication device. Have. The antenna 1 outputs the captured signal, for example, the guidance information signal to the guidance information receiver 3. The guidance information signal captured by the antenna 1 has a predetermined frequency when it is not affected by the Doppler, for example, the original frequency when transmitted from a communication device on which the Doppler frequency is not superimposed. You may.

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-position estimation device 2 estimates the position of the own machine. The self-position estimation device 2 has speed information of its own machine (hereinafter, may be referred to as own-machine speed information or own-machine speed information signal) and own-machine position information (hereinafter, own-machine position information or own-machine position information). (Sometimes called a signal). The self-position estimation device 2 outputs the own-machine speed information signal and the own-machine position information signal to the guidance information receiver 3. The self-position estimation device 2 may be a gyro sensor device that estimates the position of the self-machine with a gyro sensor.

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 antenna 1, and is input from the antenna 1 based on the own speed information signal and the own position information signal input from the self-position estimation device 2. Performs signal processing on the guidance information signal. The guidance information receiver 3 calculates the Doppler frequency based on the own machine speed information signal and the own machine position information signal, and uses the calculated Doppler frequency to obtain the Doppler frequency (or the Doppler frequency) from the frequency of the guidance information signal input from the antenna 1. , The signal component of the Doppler frequency) is removed, and the guidance information signal from which the Doppler frequency has been removed is demolished to generate guidance information. The guidance information receiver 3 outputs the generated guidance information to the guidance control unit 5. The guidance information receiver 3 may demodulate the guidance information signal input from the antenna 1 to generate guidance information, and output the generated guidance information to the guidance control unit 5.

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 guidance control unit 5. Output to.

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 guidance control unit 5 controls the direction of the own machine based on the guidance information and the guidance signal. When the guidance control unit 5 determines that the own machine is located at a short distance from the target, for example, the own machine is located within the detectable distance, the guidance control unit 5 is based on the guidance signal generated by the radio wave seeker 4. Control your own machine. Further, when the guidance control unit 5 determines that the own machine is located at a long distance from the target, for example, when the own machine is located outside the detectable distance, the guidance information generated by the guidance information receiver Control your own machine based on. That is, the guidance control unit 5 transmits a signal transmitted from an external communication device when it determines that the own machine is located at a long distance from the target and when it determines that the own machine is located at a short distance from the target. It is switched between controlling (or guiding) the own machine based on the above and controlling (or guiding) the own machine based on the signal generated by the radio wave seeker 4. For example, when the guidance control unit 5 determines that the own machine is located outside the detectable distance, the guidance control unit 5 steers the own machine to guide the target based on the guidance information input from the guidance information receiver 3. A steering signal for this purpose (hereinafter, may be referred to as a long-distance steering signal) is generated, and the generated long-distance steering signal is output to the steering device 6. Further, for example, when the guidance control unit 5 determines that the own machine is located within the detectable distance, the guidance control unit 5 steers the own machine so as to guide the own machine to the target based on the guidance signal input from the radio wave seeker 4. A steering signal for this purpose (hereinafter, may be referred to as a short-distance steering signal) is generated, and the generated short-distance steering signal is output to the steering device 6.

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 steering device 6 steers the aircraft so as to guide it toward the target. The steering device 6 steers the aircraft so as to guide the aircraft toward the target based on a steering signal input from the guidance control unit 5, for example, a long-distance steering signal or a short-distance steering signal.

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 low noise amplifier 30, an image suppression mixer 31, a local oscillator 32, a filter 33, an A / D (analog / digital) converter 34, a clock generator 35, a multiplier 36A, a multiplier 36B, and an NCO. (Numerically controlled oscillator) 37, a digital filter 38, a demodulator circuit 39, and the like are provided. For example, the multiplier 36A, the multiplier 36B, the NCO 37, the digital filter 38, and the demodulation circuit 39 correspond to an FPGA (Field Programmable Gate Array). Further, for example, the multiplier 36A, the multiplier 36B, the digital filter 38, and the demodulation circuit 39 correspond to a detector that executes I / Q detection. The multiplier 36A, the multiplier 36B, and the digital filter 38 may be used as a detector.

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 low noise amplifier 30 amplifies the guidance information signal input from the antenna 1, for example, the guidance information signal which is an RF (Radio Frequency) signal, and outputs the amplified guidance information signal to the image suppression mixer 31. The image suppression mixer 31 and the local oscillator 32 frequency-convert the induction information signal input from the low-noise amplifier 30, and transmit the frequency-converted induction information signal, for example, the induction information signal which is an IF (Intermediate Frequency) signal to the filter 33. Output. The filter 33 suppresses an unnecessary waveform in the waveform of the guidance information signal, and outputs the guidance information signal in which the unnecessary waveform is suppressed to the A / D converter 34. The A / D converter 34 converts the guidance information signal input from the filter 33 into a digital signal according to the timing generated by the clock generator 35, for example, the clock frequency, and converts the guidance information signal into a digital signal. Output to the multipliers 36A and 36B.

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 NCO 37 generates a digital signal (hereinafter, may be referred to as a digital frequency signal) according to the timing generated by the clock generator 35, for example, the clock frequency. The NCO 37 calculates the angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite based on the own aircraft position information signal, and calculates the Doppler frequency based on the calculated angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite and the own aircraft speed information signal. The NCO 37 outputs a digital frequency signal corresponding to a frequency obtained by superimposing a Doppler frequency on a digital frequency set as a fixed value for I / Q detection to the multipliers 36A and 36B. The NCO 37 may output a digital frequency signal corresponding to the digital frequency to the multipliers 36A and 36B.

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 multipliers 36A and 36B, the digital filter 38, and the demodulation circuit 39 multiply the digital frequency signal input from the NCO 37 by the induction information signal, and suppress the harmonics generated in the induction information signal multiplied by the digital frequency signal. I / Q detection is executed by demodulating the induction information signal with suppressed harmonics.
The multipliers 36A and 36B digitally multiply the induction information signal by the digital frequency signal input from the NCO 37, and input the I / Q signal obtained by digitally multiplying the induction information signal by the digital frequency signal to the digital filter 38. The digital filter 38 suppresses the harmonics of the I / Q signal generated when the multipliers 36A and 36B perform digital multiplication, and outputs the suppressed I / Q signal to the demodulation circuit 39. The demodulation circuit 39 demodulates the I / Q signal to generate an induction signal, and outputs the generated induction signal to the induction control unit 5.

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。

Figure 2021099189

Figure 2021099189

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。
Figure 2021099189

Figure 2021099189

イメージ周波数は、以下の式で示される。
Figure 2021099189

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。
Figure 2021099189

Figure 2021099189
I / Q detection using NCO37 when the Doppler frequency is not superimposed on the induction information signal is performed by the following equations (1), (2), (3), (4), (5), And expressed by equation (6).
The digital signal (induction information signal) undersampled by the A / D converter 34 is represented by the following equation (1), and the digital signal (digital frequency signal) output from the NCO 37 to the multipliers 36A and 36B is It is represented by the following equation (2).
Figure 2021099189

Figure 2021099189

The signals obtained by multiplying the two digital signals represented by the formulas (1) and (2) by the multipliers 36A and 36B are shown by the following formulas (3) and (4).
Figure 2021099189

Figure 2021099189

The image frequency is expressed by the following equation.
Figure 2021099189

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.
Figure 2021099189

Figure 2021099189

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。

Figure 2021099189

Figure 2021099189

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。
Figure 2021099189

Figure 2021099189

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 / D converter 34 is superimposed is represented by the following equation (7) and is output from the NCO 37 to the multipliers 36A and 36B. The digital signal (digital frequency signal) for removing the above is represented by the following equation (8).
Figure 2021099189

Figure 2021099189

The signals obtained by multiplying the two digital signals represented by the formulas (7) and (8) by the multipliers 36A and 36B are shown by the following formulas (9) and (10).
Figure 2021099189

Figure 2021099189

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 digital filter 38, and detecting the signal. The I signal and the Q signal do not include the Doppler frequency Δf. That is, by multiplying the digital signals represented by the equations (7) and (8) and detecting them as shown by the equations (9) and (10), the Doppler frequency Δf represented by the equation (7) is superimposed. The Doppler frequency Δf of the digital signal (induction information signal) can be removed.

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 NCO 37 according to the present embodiment.
The NCO 37 includes a Doppler calculation circuit 41, an arithmetic unit 42, an N-bit full adder 43, a latch circuit 44, an arithmetic unit 45, an arithmetic unit 46, a waveform memory 47, a waveform memory 48, and the like.

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。

Figure 2021099189

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 Doppler calculation circuit 41 is input with its own speed information signal and its own position information signal. The Doppler calculation circuit 41 calculates the Doppler frequency Δf = ΔX based on the own machine speed information signal and the own machine position information signal, and outputs the calculated Doppler frequency Δf = ΔX to the calculator 42. The Doppler frequency Δf is calculated by the following equation (11).
Figure 2021099189

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 guidance device 100.

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 arithmetic unit 42 inputs the digital frequency f = X set as a fixed value for I / Q detection and the Doppler frequency Δf = ΔX calculated by the equation (11). The arithmetic unit 42 outputs the combined frequency f + Δf = X + ΔX obtained by adding the Doppler frequency Δf = ΔX to the digital frequency f = X and adding the Doppler frequency Δf = ΔX to the digital frequency f = X to the N-bit full adder 43. The combined frequency f + Δf = X + ΔX and the frequency information (frequency increment value) output from the latch circuit 44 are input to the N-bit full adder 43. The N-bit full adder 43 calculates the frequency increment value Y based on the combined frequency f + Δf = X + ΔX and the frequency information output from the latch circuit 44. The N-bit full adder 43 outputs the frequency increment value Y to the latch circuit 44. The frequency increment value Y and the reference clock fclk are input to the latch circuit 44. The latch circuit 44 outputs the sin component corresponding to the frequency increment value Y corresponding to the reference clock fclk to the arithmetic units 45 and 46. The arithmetic unit 45 is input with the sin component output from the latch circuit 44. The arithmetic unit 45 offsets the phase of the sin component output from the latch circuit 44 by π / 2, converts the sin component output from the latch circuit 44 into a cоs component, and transfers the cоs component to a predetermined address of the waveform memory 47. Record. The waveform memory 47 outputs the cоs component. For example, the waveform memory 47 outputs the cоs component to the multiplier 36A or 36B. The arithmetic unit 46 offsets the phase of the sin component output from the latch circuit 44 by π, converts the sin component output from the latch circuit 44 into a -sin component, and sends the -sin component to a predetermined address of the waveform memory 48. Record. The waveform memory 48 outputs a −sin component. For example, the waveform memory 48 outputs the −sin component to the multiplier 36A or 36B.

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 guidance device 100 receives a guidance information signal from a signal transmitted from a communication device located on the ground or the like via a geostationary satellite (B501), and estimates its own speed information signal and its own position information signal (S502). .. The guidance device 100 calculates the Doppler frequency based on the own speed information signal and the own position information signal (S503), and removes the Doppler frequency generated by the high-speed movement of the guidance information signal using the calculated Doppler frequency (S503). S504). For example, the guidance device 100 converts the guidance information signal into a digital signal. The guidance device 100 calculates the angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite based on the own aircraft position information signal, and calculates the Doppler frequency based on the calculated angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite and the own aircraft speed information signal. .. The induction device 100 generates a digital frequency signal corresponding to a frequency obtained by adding the calculated Doppler frequency to the digital frequency set as a fixed value for I / Q detection. The induction device 100 multiplies the induction information signal converted into a digital signal by a digital frequency signal corresponding to the frequency obtained by adding the Doppler frequency to the digital frequency, suppresses the harmonics of the induction information signal multiplied by the digital frequency signal, and harmonics. I / Q detection is executed by demodulating the induction information signal that suppresses the wave. By executing such I / Q detection, the guidance device 100 removes the Doppler influence of the guidance information signal, for example, the Doppler frequency from the frequency of the guidance information signal. The guidance device 100 executes control for guiding the mounted moving object to the target based on the guidance information generated based on the guidance information signal from which the Doppler frequency is removed (S505), and ends the process.

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 guidance device 100 is attached to a mounted mobile body that moves at high speed, and captures and receives a guidance information signal from a signal transmitted from a communication device located on the ground or the like via a geostationary satellite. To do. When received by the guidance device 100, the guidance information signal has a frequency in which the Doppler frequency is superimposed on a predetermined frequency due to the influence of the Doppler generated by the moving body to be mounted moving at high speed. The guidance device 100 includes an antenna 1, a self-position estimation device 2, a guidance information receiver 3, a radio wave seeker 4, a guidance control unit 5, and a steering device 6. The antenna 1 captures the guidance information signal from the signal transmitted from the communication device located on the ground or the like, and outputs the guidance information signal to the guidance information receiver 3. The self-position estimation device 2 estimates its own speed information signal and its own position information signal, and outputs them to the guidance information receiver 3. The guidance information receiver 3 removes the Doppler frequency from the frequency of the guidance information signal input from the antenna 1 based on the own machine speed information signal and the own machine position information signal, and the harmonic of the guidance information signal from which the Doppler frequency is removed. Is suppressed, and the induction information signal with suppressed harmonics is demodulated for I / Q detection. The guidance device 100 removes the Doppler frequency from the frequency of the guidance information signal input from the antenna 1 by executing such I / Q detection. The guidance device 100 executes I / Q detection to generate guidance information, and outputs the generated guidance information to the guidance control unit 5.

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 / D converter 34, multipliers 36A and 36B, an NCO 37, a digital filter 38, and a demodulation circuit 39. The A / D converter 34 converts the guidance information signal into a digital signal, and outputs the converted guidance information signal to the multipliers 36A and 36B. The NCO 37 calculates the angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite based on the own aircraft position information signal, and calculates the Doppler frequency based on the calculated angle formed by the own aircraft and the geostationary satellite and the own aircraft speed information signal. The NCO37 multiplies the digital frequency signal set as a fixed value for I / Q detection by adding the digital frequency signal calculated based on the angle formed by the own machine and the stationary satellite and the own machine speed information signal to the multiplier 36A. And output to 36B. The multipliers 36A and 36B generate an I / Q signal by multiplying an induction information signal in which the Doppler frequency is superimposed on a predetermined frequency and a digital frequency signal in which the Doppler frequency is superimposed on the digital frequency to generate an I / Q signal, and remove the Doppler frequency component. The / Q signal is input to the digital filter 38. The digital filter 38 suppresses the harmonics of the I / Q signals input from the multipliers 36A and 36B, and outputs the suppressed I / Q signals to the demodulation circuit 39. The demodulation circuit 39 demodulates the I / Q signal to generate guidance information, and outputs the generated guidance information to the guidance control unit 5. The guidance control unit 5 generates a steering signal for controlling the direction of the own machine based on the guidance information, and outputs the generated steering signal to the steering device 6. The steering device 6 steers the aircraft so as to guide the aircraft to the target based on the steering signal. Therefore, the guidance device 100 can suppress the deterioration of the guidance information signal due to the influence of the Doppler. Further, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the induction device 100 in order to suppress the influence of Doppler by, for example, a digital circuit in the FPGA without using an analog circuit or the like. Therefore, the guidance device 100 can be made smaller and lighter, and its reliability can be improved.

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 guidance device 100 according to the second embodiment is the guidance device of the first embodiment described in that the guidance information receiver 3 includes a CPU (Central Processing Unit) {DSP (Digital Signal Processor) or processing device} 300. Different from 100.
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 low noise amplifier 30, an image suppression mixer 31, a local oscillator 32, a filter 33, an A / D converter 34, a clock generator 35, a CPU (or DSP) 300, and the like.

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 / D converter 34 converts the guidance information signal input from the filter 33 into a digital signal according to the timing generated by the clock generator 35, and converts the guidance information signal into a digital signal into a CPU (or DSP). Output to 300.

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 CPU 300 receives a digitally converted guidance information signal from the A / D converter 34. 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 by software, and demodulates the guidance information signal from which the Doppler frequency has been removed. The CPU (or DSP) 300 detects I / Q by software and outputs an induction information signal.

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 CPU 300 converts the guidance information signal input from the A / D converter 34 into a data string of 2 to the Nth power, for example, 2048. The CPU 300 executes FFT (Fast Fourier Transform) processing on the guidance information signal of the 2 Nth power data string (P101), and converts the guidance information signal of the 2 Nth power data string from the time domain to the frequency domain. .. Here, the FFT process is executed with the number of FFT points determined according to the number of ranges and the clock frequency in the A / D converter 34, for example, the same sampling frequency as the clock frequency generated in the clock generator 35. .. The CPU 300 executes the block processing of the guidance information signal of the 2 Nth power data string input from the A / D converter 34 by the FFT process.

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 CPU 300 executes a 0 (zero) filling process for filling a band (or reception band) required for the frequency component of the induction information signal in the frequency domain, for example, an amplitude other than f1 ± α with 0 (zero) (P102). In other words, the CPU 300 fills the amplitude of an unnecessary component with the frequency component of the guidance information signal in the frequency domain with 0 (zero). For example, the CPU 300 zero-fills the amplitude of the frequency component of the induction information signal, which is a blocked digital signal, other than the passing frequency band.

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 CPU 300 executes a frequency shift process that shifts the frequency component of the induction information signal in the frequency domain in which unnecessary components are filled with 0 to the center frequency, for example, the frequency of f1 to the side opposite to the tip side of the arrow on the frequency axis. (P103). For example, the CPU 300 executes the frequency shift process so that the center frequency of the reception band of the frequency component of the guidance information signal that has been subjected to the zero padding process is 0 Hz.

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 CPU 300 generates an I / Q signal in the time domain by executing an IFFT (Inverse Fast Fourier Transform: inverse FFT) on the guidance information signal in the frequency domain on which the frequency shift process shown in P103 of FIG. 7 is executed (P104). ).

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 CPU 300 converts the guidance information signal input from the A / D converter 34 into a data string of 2 to the Nth power, for example, 2048. The CPU 300 executes FFT processing on the guidance information signal of the 2 Nth power data string (P201), and converts the guidance information signal of the 2 Nth power data string from the time domain to the frequency domain.

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 CPU 300 fills (or suppresses) the reception band in which the Doppler frequency is superimposed on the frequency component of the induction information signal in the frequency domain, for example, the amplitude other than f1 ± α + Δf with 0 (zero) (P202). In other words, the CPU 300 fills (or suppresses) the amplitude of an unnecessary component with the frequency component of the guidance information signal in the frequency domain with 0 (zero). For example, the CPU 300 fills or suppresses the amplitude other than the baseband with 0 in the frequency component of the guidance information signal in the frequency domain. The CPU 300 calculates the Doppler frequency based on, for example, the own speed information signal, the own position information signal, and the above-mentioned equation (11).

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 CPU 300 executes a frequency shift process that shifts the frequency component of the induction information signal in the frequency domain in which unnecessary components are filled with 0 to the center frequency + Doppler frequency, for example, f1 + Δf to the side opposite to the tip side of the arrow on the frequency axis. (P203). For example, the CPU 300 executes the frequency shift process so that the center frequency of the reception band in which the Doppler frequency is superimposed on the frequency component of the guidance information signal for which the zero padding process has been executed becomes 0 Hz.

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 CPU 300 generates an I / Q signal in the time domain in which the Doppler frequency is removed by executing an IFFT on the guidance information signal in the frequency domain in which the frequency shift process shown in P203 of FIG. 8 is executed (P204).

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 guidance device 100 can suppress the deterioration of the guidance information signal due to the influence of the Doppler. Further, according to the present embodiment, it is possible to reduce the size and weight of the induction device 100 in order to suppress the influence of Doppler by, for example, a digital circuit in the FPGA without using an analog circuit or the like. Therefore, the guidance device 100 can be made smaller and lighter, and its reliability can be improved.

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)

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、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.
前記アンテナは、静止衛星の送信信号から前記誘導情報信号を捕捉し、
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.
前記受信器は、前記誘導情報信号を検波するための周波数信号に前記ドップラ周波数を重畳したデジタル信号を生成する発振器と、前記誘導情報信号に前記発振器で生成される前記デジタル信号を乗算して前記誘導情報を検波する検波器とを有する、請求項2に記載の誘導装置。 The receiver comprises an oscillator that generates a digital signal in which the Doppler frequency is superimposed on a frequency signal for detecting the guidance information signal, and the guidance information signal multiplied by the digital signal generated by the oscillator. The guidance device according to claim 2, further comprising a detector that detects guidance information. 前記受信器は、前記誘導情報信号から前記ドップラ周波数の信号成分を除去する処理装置を有し、
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.
被搭載移動体を目標に誘導する誘導装置に適用される誘導方法であって、
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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