JPH10186024A

JPH10186024A - 距離測定装置

Info

Publication number: JPH10186024A
Application number: JP8340146A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Ochi; 廉夫越智; Takahiko Yoshida; 隆彦吉田
Original assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】測定精度の高い距離測定装置を得ること。【解決手段】本発明は、装置各部を制御するとともに
各種演算を行うＣＰＵ１２と、鋸波信号Ｓnの変化に応
じて周波数が変化する送信信号Ｓsを出力するＶＣＯ・
１５と、送信信号Ｓsを２分配する電力分配器１６と、
ペンシルビームＢ1〜Ｂ7を各々送信するアレイアンテナ
１１1〜１１7と、一定時間間隔で、アレイアンテナ１１
1〜１１7を順次切り換えるアンテナ切換器２０と、電力
分配器１７により分岐された他方の送信信号Ｓsと、増
幅器２１により増幅されたと受信信号Ｓrとをミキシン
グして、このミキシング結果をビート信号Ｓbとして出
力するミキサ２３とを有し、ＣＰＵ１２は、７つのビー
ト信号ＳbをＦＦＴ解析して各々得られる７つの周波数
スペクトルのうち最も大きいものに基づいて距離を求め
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、距離の測定に用い
られる距離測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋸波等で周波数変調がかけら
れた電波を電波反射体に対して送信波として送信した
後、反射波（受信波）と上記送信波とのミキシング結果
（ビート周波数）に基づいて、距離を測定するＦＭーＣ
Ｗ（Frequency Modulation - Continuous Wave）方式の
距離測定装置が知られている。この種の距離測定装置
は、一例として、弾丸、ミサイル等に装備された信管に
装着されており、該信管は、距離測定装置により測定さ
れた、自身と地面等の反射点との距離に基づいて、弾丸
等に対して発火指令を行う。

【０００３】図８は、上述した従来の距離測定装置の測
定原理を説明する図である。この図において、１は弾丸
であり、２は、弾丸１に装備された信管であり、所定の
条件が満たされると弾丸１に対して発火指令を行う。３
は、信管２の内部に設けられた距離測定装置である。

【０００４】弾丸１は、地面Ｇに対して落角θXをもっ
て飛翔する。ここで、上記落角θXとは、弾丸１の飛翔
方向線Ｊ1と地面Ｇとのなす角度をいう。また、距離測
定装置３には、複数のマイクロストリップアンテナから
なるアレイアンテナが設けられており、このアレイアン
テナは、ペンシルビームＢを弾丸１の弾軸Ｊ2方向へ送
信し、また、地面Ｇにより反射されたペンシルビームＢ
を受信する。ここで、上記ペンシルビームＢとは、鋸波
で周波数変調が掛けられ、かつ指向特性が鋭い電波をい
う。

【０００５】上記構成において、今、弾丸１が、飛翔方
向線Ｊ1と弾軸Ｊ2とのなす角度（以下、姿勢角度θPと
称する）がゼロとなるような姿勢（以下、正常姿勢と称
する）で飛翔しているものとすると、距離測定装置３
は、アレイアンテナよりペンシルビームＢを地面Ｇに対
して弾丸１の弾軸Ｊ2方向へ送信する。そして、上記ペ
ンシルビームＢは、地面Ｇによって反射された後、距離
測定装置３のアレイアンテナによって受信される。この
とき、距離測定装置３は、送信したペンシルビームＢの
周波数と、受信したペンシルビームＢの周波数との差か
ら、自身から地面ＧまでのペンシルビームＢの長さ、言
い換えれば、距離Ｄを求める。そして、信管２は、距離
Ｄが予め設定されている値になると、弾丸１に対して発
火指令を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の距離
測定装置において、地面Ｇにより反射されたペンシルビ
ームＢがアレイアンテナに受信される際のＳ（Signal）
／Ｎ（Noise）比は、測定精度に重大なる影響を与え
る。すなわち、上記Ｓ／Ｎ比が一定値以下である場合に
は、距離の演算に必要な信号成分を得ることができず、
従って、距離を求めることができない。一方、Ｓ／Ｎが
一定値より大である場合には、上記信号成分を得ること
ができるので、距離を求めることができる。ここで、上
記Ｓ／Ｎ比は、図８に示すペンシルビームＢの送信電力
に比例するとともに、姿勢角度θPに反比例する。しか
しながら、従来の距離測定装置においては、小型化の要
請より上記送信電力を大きくすることができないため、
送信電力を大きくするという方法によるＳ／Ｎ比の改善
は望めない。一方、図９に示すように弾丸１が、飛翔方
向線Ｊ1と弾軸Ｊ2とが所定の姿勢角度θP（≠０）とな
るような姿勢で飛翔している場合には、ペンシルビーム
Ｂの伝搬距離が正常姿勢の場合（同図に示す２点鎖線参
照）に比して長くなるため、当然Ｓ／Ｎが悪化する。こ
のことから、従来の距離測定装置においては、送信電力
の制約および弾丸１の飛翔姿勢の影響等の理由から、測
定精度にばらつきが発生するという欠点があった。本発
明はこのような背景の下になされたもので、測定精度の
高い距離測定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、飛翔体に装備される距離測定装置において、前記飛
翔体の前方へ各々伝搬方向が異なる複数のビームを、所
定時間間隔をおいて１本づつ順次送信するとともに、地
面等により反射された前記ビームを受信して、これら受
信された前記複数のビームと前記送信された複数のビー
ムとを各々ミキシングすることにより、複数のミキシン
グ結果を前記所定間隔毎に順次得るビーム送受信手段
と、前記複数のミキシング結果の中からもっともレベル
の高いものを選択する選択手段と、前記選択手段により
選択された前記ミキシング結果に基づいて、前記飛翔体
から前記地面等までの距離を求める演算手段とを具備す
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、飛翔体に装備さ
れる距離測定装置において、前記飛翔体の前方へ各々伝
搬方向が異なる複数のビームを、所定時間間隔をおいて
１本づつ順次送信するとともに、地面等により反射され
た前記ビームを受信して、これら受信された前記複数の
ビームと前記送信された複数のビームとを各々ミキシン
グすることにより、複数のビート信号を前記所定間隔毎
に順次得るビーム送受信手段と、前記複数のビート信号
を各々高速フーリエ解析して、前記複数のビート信号の
各周波数スペクトルを各々求める解析手段と、前記解析
手段により解析された複数の周波数スペクトルの中から
最も大きいものを選択する選択手段と、前記選択手段に
より選択された周波数スペクトルに基づいて、前記飛翔
体から前記地面等までの距離を求める演算手段とを具備
することを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の距離測定装置において、前記ビーム送受信手
段は、前記飛翔体の軸線に対して直角な関係を有する平
面と、前記平面に対して所定角度傾いた関係を各々有す
る複数の斜面とを有する基盤と、前記複数のビームに各
々対応して設けられ、前記基盤の平面および前記複数の
斜面に各々貼着された複数のアンテナとを有することを
特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の距離測定装置において、前記ビーム送受信手段は、周
波数変調がかけられた送信信号を、所定間隔をおいて前
記複数のアンテナへ順次給電する給電切換手段と、前記
アンテナにより受信された前記ビームの受信信号と、前
記送信信号とをミキシングすることにより、前記ミキシ
ング結果を得るミキシング手段とを有することを特徴と
する。

【００１１】請求項５に記載の発明は、請求項３または
４に記載の距離測定装置において、前記アンテナは、複
数のマイクロストリップアンテナがアレイ配置されてな
るアレイアンテナであることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に
よる距離測定装置のアンテナ部９の外観構成を示す側面
図である。この図において、図８の各部対応する部分に
は、同一の符号を付けその説明を省略する。

【００１３】この図において、アンテナ部９は、信管２
の頂部近傍に配設されており、７本のペンシルビームＢ
1〜Ｂ7を一定間隔毎に順次送信するとともに、地面Ｇに
より反射された当該ペンシルビームを受信する。ここ
で、上記ペンシルビームＢ1以外のペンシルビームＢ2〜
Ｂ7は、ペンシルビームＢ1に対して一定角度（以下、ビ
ーム間角度θaと称する）分、傾いた状態で送信され
る。また、ペンシルビームＢ1は、弾軸Ｊ2方向へ送信さ
れる。図１には、上記ペンシルビームＢ1〜Ｂ7のうち、
ペンシルビームＢ1、Ｂ3およびＢ6が図示されている。

【００１４】ここで、図１に示すアンテナ部９の構成に
ついて、図２（ａ）および（ｂ）を参照して詳述する。
図２（ａ）はアンテナ部９の構成を示す平面図であり、
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ−Ａ’線視断面図で
ある。図２（ａ）に示すアンテナ部９において、１０
は、誘電体材料から構成された誘電体基盤であり、六角
錘の先端部分が裁断された切頭六角錘形状とされてい
る。

【００１５】すなわち、誘電体基盤１０は、弾軸Ｊ2に
対して９０度の位置関係を有する六角形の平面１０1
と、該平面１０1の各辺より放射状に各々延びる台形状
の斜面１０2〜１０7とを有している。また、斜面１０2
〜１０7は、平面１０1の延長面に対してビーム間角度θ
a（図１参照）分、傾いている（図２（ｂ）参照）。

【００１６】１１1は、４つのマイクロストリップアン
テナが並列接続されてなるアレイアンテナであり、誘電
体基盤１０の平面１０1に貼着されている。このアレイ
アンテナ１１1は、送信および受信アンテナとしての機
能を有しており、弾軸Ｊ2と平行なペンシルビームＢ1を
送信する一方、地面Ｇにより反射された該ペンシルビー
ムＢを受信する。

【００１７】１１2は、アレイアンテナ１１1と同一構成
とされたアレイアンテナであり、誘電体基盤１０の斜面
１０2に貼着されている。このアレイアンテナ１１2は、
ペンシルビームＢ1とのなす角度がビーム間角度θa（図
２（ｂ）参照）とされたペンシルビームＢ2を送信する
一方、地面Ｇにより反射された該ペンシルビームＢ2を
受信する。

【００１８】１１3〜１１7は、アレイアンテナ１１1と
各々同一構成とされたアレイアンテナであり、誘電体基
盤１０の斜面１０3〜１０7に各々貼着されている。これ
らアレイアンテナ１１3〜１１7は、ペンシルビームＢ1
とのなす角度がビーム間角度θaと各々されたペンシル
ビームＢ3〜Ｂ7を各々送信する一方、地面Ｇにより反射
された該ペンシルビームＢ3〜Ｂ7を各々受信する。ここ
で、アレイアンテナ１１1〜１１7の各添え字を、アンテ
ナ番号１〜７と各々定義する。

【００１９】図３は、上述した一実施形態による距離測
定装置の電気的構成を示すブロック図である。この図に
おいて、１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）であり、装置
各部を制御するとともに、距離を求めるために必要な各
種演算を行う。このＣＰＵ１２の動作の詳細について
は、後述する。１３は、メモリであり、ＣＰＵ１２にお
ける各種演算データを記憶する。上記各種演算データの
詳細については、後述する。なお、実際には、上記メモ
リ１３は、ＣＰＵ１２の内部メモリ領域である。

【００２０】１４は、鋸波発生回路であり、図４（ａ）
に示す掃引周波数がＦm（＝１／周期Ｔ（＝１ｍｓ））
であって、かつ掃引帯域幅がＢwの鋸波信号Ｓnを発生す
る。１５は、ＶＣＯ（電圧制御型発振器）であり、鋸波
信号Ｓnの変化に応じて周波数が変化する送信信号Ｓsを
出力する。この送信信号Ｓsの中心周波数はｆcとされて
いる。

【００２１】１６は、送信信号Ｓsを一方向（同図右方
向）にのみ通過させるアイソレータである。１７は、上
記送信信号Ｓsを２分配する電力分配器である。１８
は、電力分配器１７により分配された一方の送信信号Ｓ
sを電力増幅する増幅器である。１９は、サーキュレー
タであり、増幅器１８より入力される送信信号Ｓsをア
ンテナ切換器２０の端子２０aへ、また該端子２０aより
入力される受信信号Ｓrを増幅器２１へ各々伝送する。

【００２２】上記アンテナ切換器２０は、サーキュレー
タ１９とアレイアンテナ１１1〜１１7（図２（ａ）参
照）との間に介挿されており、一定時間（例えば、１ｍ
ｓ）間隔毎に、アレイアンテナ１１1〜１１7を順次切り
換える。このアンテナ切換器２０の端子２０b1〜２０b7
には、アレイアンテナ１１1〜１１7が各々接続されてい
る。２２は、ＣＰＵ１２より切換信号Ｓkが入力される
度毎にアンテナ切換器２０を駆動するドライバである。

【００２３】２３は、ミキサであり、電力分配器１７に
より分岐された他方の送信信号Ｓsと、増幅器２１によ
り増幅された受信信号Ｓrとをミキシングして（図４
（ａ）参照）、このミキシング結果をビート信号Ｓb
（図４（ｂ）、（ｃ）参照）として出力する。すなわ
ち、上記ビート信号Ｓbの周波数は、送信信号Ｓsの周波
数と受信信号Ｓrの周波数との差である。２４は、入力
されるビート信号Ｓbを増幅する増幅器である。

【００２４】次に、上述した一実施形態による距離測定
装置の動作について図５を参照して説明する。図５は図
２に示すＣＰＵ１２の処理手順を示すフローチャートで
ある。今、図６に示すように、弾丸１が、落角θXで飛
翔しており、かつ飛翔方向線Ｊ1と弾軸Ｊ2とが所定の姿
勢角度θP（≠０）となるような姿勢で飛翔している状
態において、図２に示す鋸波発生回路１４から鋸波信号
ＳnがＶＣＯ・１５へ出力されると、ＶＣＯ・１５で
は、周波数変調が行われる。

【００２５】すなわち、ＶＣＯ・１５は、入力された鋸
波信号Ｓnの変化に対応して周波数が変化する送信信号
Ｓs（図４（ａ）参照）を出力する。そして、上記送信
信号Ｓsは、アイソレータ１６を介して電力分配器１７
へ入力された後、該電力分配器１７により２分配され
る。これにより、一方の送信信号Ｓsは、増幅器１８に
より増幅された後、サーキュレータ１９へ入力され、他
方の送信信号Ｓsは、ミキサ２３へ入力される。今の場
合、アンテナ切換器２０は、駆動されていないものとす
る。

【００２６】そして、図７に示す時刻ｔ1において、信
管２の制御部（図示略）から、距離の測定を開始すべき
ことを指示するトリガ信号がＣＰＵ１２へ入力されたと
すると、該ＣＰＵ１２は、図５に示すステップＳ１へ進
む。ステップＳ１では、ＣＰＵ１２は、内部変数ｉに０
を代入した後、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２で
は、ＣＰＵ１２は、アンテナ番号１のアレイアンテナ１
１1を選択すべくアンテナ切換信号Ｓkをドライバ２２へ
出力した後、ステップＳ３へ進む。

【００２７】これにより、ドライバ２２は、端子２０a
と端子２０b1とが接続されるように、アンテナ切換器２
０を駆動する。この結果、サーキュレータ１９とアレイ
アンテナ１１1とが接続され、アレイアンテナ１１1から
は、図６に示すペンシルビームＢ1が弾軸Ｊ2方向へ送信
される。そして、ペンシルビームＢ1は、地面Ｇの反射
点（図示略）により反射される。

【００２８】しかしながら、今、同図に示すようにペン
シルビームＢ1の伝搬距離が非常に長いため、ペンシル
ビームＢ1は伝搬途中で多大なる減衰を受ける。そし
て、地面Ｇの反射点（図示略）により反射されたペンシ
ルビームＢ1は、上記伝搬経路を同じ経路を再び伝搬し
てアレイアンテナ１１1により受信され、受信信号Ｓrと
してアンテナ切換器２０およびサーキュレータ１９を介
してミキサ２３へ入力される。

【００２９】上記受信信号Ｓrのレベルは、伝搬途中に
おけるペンシルビームＢ1の減衰が大きいため、非常に
小さい値である。ここで、ミキサ２３に入力された上記
受信信号Ｓrと上述した送信信号Ｓsとの各波形を図４
（ａ）に示す。この図に示すように受信信号Ｓrは、送
信信号Ｓsに対して時間差Δｔだけ遅延している。

【００３０】上記時間差Δｔは、送信信号Ｓsがアレイ
アンテナ１１1と地面Ｇの反射点とを往復する時間に等
しいので、高速をｃ、アレイアンテナ１１1と上記反射
点との距離をＫとすると、次の（１）式で表される。 Δｔ＝２Ｋ／ｃ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）そして、ミキサ２３により受信信号Ｓrと送信信号Ｓsと
がミキシングされると、図４（ｂ）および（ｃ）に示す
２つの周波数状態を有するビート信号Ｓbが生成され
る。

【００３１】そして、上記ビート信号Ｓbは、増幅器２
４により増幅された後、ＣＰＵ１２へ入力される。そし
て、図５に示すステップＳ３では、ＣＰＵ１２は、入力
されたビート信号Ｓbより得られるビート波形データＤn
（今の場合、ｎ＝１）をメモリ１３へ書き込んだ後、ス
テップＳ４へ進む。ステップＳ４では、ＣＰＵ１２は、
前回、メモリ１３へ書き込んだビート波形データＤnを
メモリ１３から読み出す。今の場合、前回のビート波形
データＤnが書き込まれていないので、ＣＰＵ１２は、
いずれの処理をも行うことなく、ステップＳ５へ進む。

【００３２】ステップＳ５では、ＣＰＵ１２は、前回の
ビート波形データＤnから得られるビート信号Ｓbの波形
をＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析することにより、該
波形に含まれる周波数スペクトルを求め、この解析結果
をＦＦＴ解析データＤFn（今の場合、ｎ＝１）としてメ
モリ１３へ書き込む。しかしながら、今の場合、解析す
べき前回のビート波形データＤnが存在しないため、Ｃ
ＰＵ１２はいずれの処理をも行うことなく、ステップＳ
６へ進む。

【００３３】ステップＳ６では、ＣＰＵ１２は、ステッ
プＳ５において求めたＦＦＴ解析データＤF1をメモリ１
３へ書き込んだ後、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７
では、ＣＰＵ１２は、内部変数ｉを１インクリメント
（今の場合、ｉ＝１）した後、ステップＳ８へ進む。ス
テップＳ８では、ＣＰＵ１２は、内部変数ｉの値が７で
あるか否かを判断する。今の場合、内部変数ｉ＝１であ
るため、ＣＰＵ１２は、ステップＳ８の判断結果を「Ｎ
Ｏ」としてステップＳ２へ戻る。

【００３４】ステップＳ２では、ＣＰＵ１２は、アンテ
ナ番号２（図７参照）のアレイアンテナ１１2を選択す
べくアンテナ切換信号Ｓkをドライバ２２へ出力した
後、ステップＳ３へ進む。これにより、ドライバ２２
は、端子２０aと端子２０b2とが接続されるように、ア
ンテナ切換器２０を駆動する。この結果、サーキュレー
タ１９とアレイアンテナ１１2とが接続され、アレイア
ンテナ１１2からは、図６に示すペンシルビームＢ2が弾
軸Ｊ2方向へ送信される。そして、ペンシルビームＢ2
は、地面Ｇの反射点Ｐにより反射される。

【００３５】今の場合、ペンシルビームＢ2の伝搬距離
が上述したペンシルビームＢ1の伝搬距離に比して短い
ため、ペンシルビームＢ2が伝搬途中に受ける減衰は、
ペンシルビームＢ1のそれより小である。そして、反射
点Ｐにより反射されたペンシルビームＢ2は、上記伝搬
経路と同じ経路を再び伝搬してアレイアンテナ１１2に
より受信され、受信信号Ｓrとしてアンテナ切換器２０
およびサーキュレータ１９を介してミキサ２３へ入力さ
れる。

【００３６】今の場合、上述したペンシルビームＢ2の
減衰量が少ないため、上記受信信号Ｓrのレベルは、ペ
ンシルビームＢ1に対応する受信信号Ｓrに比して大きい
値である。そして、受信信号Ｓrは、ミキサ２３により
送信信号Ｓsとミキシングされる。この結果、ミキサ２
３からは、ビート信号Ｓbが出力され、該ビート信号Ｓb
は、増幅器２４により増幅された後、ＣＰＵ１２へ入力
される。

【００３７】そして、図５に示すステップＳ３では、Ｃ
ＰＵ１２は、入力されたビート信号Ｓbより得られるビ
ート波形データＤn（今の場合、ｎ＝２）をメモリ１３
へ書き込んだ後、ステップＳ４へ進む。ステップＳ４で
は、ＣＰＵ１２は、前回、メモリ１３へ書き込んだビー
ト波形データＤ1をメモリ１３から読み出した後、ステ
ップＳ５へ進む。

【００３８】ステップＳ５では、ＣＰＵ１２は、前回の
ビート波形データＤ1から得られるビート信号Ｓbの波形
をＦＦＴ解析することにより、該波形に含まれる周波数
スペクトルを求めた後、ステップＳ６へ進む。今の場
合、上記周波数スペクトルとしては、主に図４（ｂ）に
示す周波数Ｆ1の周波数スペクトルと、周波数Ｆ2の周波
数スペクトルとが得られる。ステップＳ６では、ＣＰＵ
１２は、上記周波数Ｆ1および周波数Ｆ2の周波数スペク
トルのうち、時間幅の広い周波数Ｆ1の周波数スペクト
ルのデータをＦＦＴ解析データＤF1としてメモリ１３へ
書き込んだ後、ステップＳ７へ進む。

【００３９】ステップＳ７では、ＣＰＵ１２は、内部変
数ｉを１インクリメント（今の場合、ｉ＝２）した後、
ステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、ＣＰＵ１２
は、今内部変数ｉ＝２であるため、判断結果を「ＮＯ」
としてステップＳ２へ戻る。

【００４０】以下、ＣＰＵ１２は、ステップＳ８におい
て内部変数ｉ＝７となるまで、上述したステップＳ２〜
ステップＳ８の処理を繰り返す。すなわち、図７に示す
時刻3において、図３に示すアンテナ切換器２０により
アンテナ番号３のアレイアンテナ１１3が選択されるこ
とにより（ステップＳ２）、該アレイアンテナ１１3か
らは、ペンシルビームＢ3が送信される。

【００４１】そして、上述した動作と同様にして、該ペ
ンシルビームＢ3に対応するビート波形データＤ3がメモ
リ１３に書き込まれた後（ステップＳ４）、前回書き込
まれたビート波形データＤ2がＦＦＴ解析される（ステ
ップＳ５）。そして、このＦＦＴ解析された結果がＦＦ
Ｔ解析データＤF2としてメモリ１３に書き込まれた後
（ステップＳ６）、内部変数ｉが１インクリメント（今
の場合、内部変数ｉ＝３）される（ステップＳ７）。そ
して、ＣＰＵ１２は、ステップＳ８へ進み、内部変数ｉ
が３であるため同判断結果を「ＮＯ」として、ステップ
Ｓ２へ戻る。

【００４２】ここで、上記ステップＳ２〜ステップＳ８
が繰り返された処理結果を図７に示す。この図に示すよ
うに、時刻ｔ4の直後においては、アンテナ番号４のア
レイアンテナ１１4が選択された後、ビート波形データ
Ｄ4がメモリ１３に書き込まれた後、ＦＦＴ解析データ
ＤF3がメモリ１３に書き込まれる。そして、時刻ｔ5の
直後においては、アンテナ番号５のアレイアンテナ１１
5が選択された後、ビート波形データＤ5がメモリ１３に
書き込まれた後、ＦＦＴ解析データＤF4がメモリ１３に
書き込まれる。

【００４３】そして、時刻ｔ6の直後においては、アン
テナ番号６のアレイアンテナ１１6が選択された後、ビ
ート波形データＤ6がメモリ１３に書き込まれた後、Ｆ
ＦＴ解析データＤF5がメモリ１３に書き込まれる。そし
て、時刻ｔ7以降においては、アンテナ番号７のアレイ
アンテナ１１7が選択された後、ビート波形データＤ7が
メモリ１３に書き込まれた後、ＦＦＴ解析データＤF6が
メモリ１３に書き込まれる。また、時刻ｔ7の直後にお
ける図５に示すステップＳ７では、内部変数ｉが７とな
る。

【００４４】従って、時刻ｔ7の直後におけるステップ
Ｓ８では、ＣＰＵ１２は、判断結果を「ＹＥＳ」として
ステップＳ９へ進む。これにより、上述したステップＳ
１〜ステップＳ８の繰り返しサイクルにおける１サイク
ル目が終了する。この１サイクルに要する時間は、図４
（ａ）に示す送信信号Ｓsの１周期Ｔ（＝１ｍｓ）にア
ンテナ番号７を乗じた値、すなわち７ｍｓとされてい
る。

【００４５】ステップＳ９では、ＣＰＵ１２は、上述し
た１サイクルにおいて得られたＦＦＴ解析データＤF1〜
ＤF7をメモリ１３から読み出す。次いで、ＣＰＵ１２
は、上記ＦＦＴ解析データＤF1〜ＤF7の中から、最も周
波数スペクトルが大きいものを選択する。言い換えれ
ば、ＣＰＵ１２は、アレイアンテナ１１1〜１１7におけ
るペンシルビームＢ1〜Ｂ7の各受信信号Ｓrのうち、も
っともレベルの高いものを選択する。今、ＦＦＴ解析デ
ータＤF2が最も周波数スペクトルが大きいデータである
ものとすると、ＣＰＵ１２は、上記ＦＦＴ解析データＤ
F2を選択した後、ステップＳ１０へ進む。

【００４６】ステップＳ１０では、ＣＰＵ１２は、上記
ＦＦＴ解析データＤF2に基づいて、該ＦＦＴ解析データ
ＤF2に対応する図６に示す距離Ｄを求める。この距離Ｄ
は、ペンシルビームＢ2がアレイアンテナ１１2（図３参
照）から反射点Ｐまで伝搬した距離である。

【００４７】すなわち、ＣＰＵ１２は、まずＦＦＴ解析
データＤF2から図４（ｂ）に示す周波数Ｆ1を求めた
後、次の（２）式へ該周波数Ｆ1、いずれも既値である
光速ｃ、掃引周波数Ｆmおよび掃引帯域幅Ｂwを各々代入
することにより、距離Ｄを求める。Ｄ＝ｃ・Ｆ1／２・Ｆm・Ｂw ・・・・・・・・・・・・・・・・（２）次に、ＣＰＵ１２は、上記距離Ｄのデータを信管２の制
御部（図示略）へ出力した後、ステップＳ１へ戻り、２
サイクル目（図７：時刻ｔ8以降参照）の処理を行う。

【００４８】以上説明したように、上述した一実施形態
による距離測定装置によれば、ＦＦＴ解析データＤF1〜
ＤF7のうち、最も周波数スペクトルの大きいデータに基
づいて、距離Ｄを求めているので、測定精度を高くする
ことができるという効果が得られる。

【００４９】以上、本発明の一実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの一実施形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述
した一実施形態による距離測定装置においては、図２
（ａ）に示す７本のアレイアンテナ１１1〜１１7を用い
た例について説明したが、これに限定されることなくコ
スト、容積等を考慮してアレイアンテナの本数は何本で
あってもよい。

【００５０】また、上述した一実施形態による距離測定
装置においては、図２（ａ）に示す切頭六角錘形状の誘
電体基盤１０を用いた例について説明したが、これに限
定されることなく、誘電体基盤１０の形状はいかなるも
のであってもよい。例えば、誘電体基盤１０の形状とし
ては、切頭三角錘等の切頭多角錘や、切頭円錐等を採用
してもよい。要するに、誘電体基盤１０は、図２（ｂ）
に示す弾軸Ｊ2と平行なペンシルビームと、該ペンシル
ビームに対して所定角度傾いたペンシルビームが放射で
きるような形状であればよいのである。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、複数の
ビームから得られる複数のミキシング結果のうち最もレ
ベルの高いものに基づいて、距離を求めているので、従
来の１本のビームに基づいて距離を求める距離測定装置
に比して、測定精度を高くすることができるという効果
が得られる。

【００５２】請求項２に記載の発明によれば、複数のビ
ームから得られる複数のビート信号の複数の周波数スペ
クトルのうち最も大きいものに基づいて、距離を求めて
いるので、請求項１に記載の発明と同様にして、従来の
距離測定装置に比して測定精度を高くすることができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による距離測定装置にお
けるアンテナ部９が装備された信管２等の構成を示す一
部裁断側面図である。

【図２】図１に示すアンテナ部９の構成を示す平面図
および断面図である。

【図３】本発明の一実施形態による距離測定装置の電
気的構成を示すブロック図である。

【図４】同一実施形態による距離測定装置の動作原理
を説明する波形図である。

【図５】図３に示すＣＰＵ１２の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の一実施形態による距離測定装置の動
作を説明する図である。

【図７】同一実施形態による距離測定装置の動作を説
明する図である。

【図８】従来の距離測定装置の動作を説明する図であ
る。

【図９】従来の距離測定装置の欠点を説明する図であ
る。

【符号の説明】

９アンテナ部１０誘電体基盤１０1 平面１０2〜１０7 斜面１１1〜１１7 アレイアンテナ１２ＣＰＵ１３メモリ１４鋸波発生回路１５ＶＣＯ２０アンテナ切換器２３ミキサＢ1〜Ｂ7 ペンシルビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】飛翔体に装備される距離測定装置におい
て、前記飛翔体の前方へ各々伝搬方向が異なる複数のビーム
を、所定時間間隔をおいて１本づつ順次送信するととも
に、地面等により反射された前記ビームを受信して、こ
れら受信された前記複数のビームと前記送信された複数
のビームとを各々ミキシングすることにより、複数のミ
キシング結果を前記所定間隔毎に順次得るビーム送受信
手段と、前記複数のミキシング結果の中からもっともレベルの高
いものを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された前記ミキシング結果に基
づいて、前記飛翔体から前記地面等までの距離を求める
演算手段とを具備することを特徴とする距離測定装置。
【請求項２】飛翔体に装備される距離測定装置におい
て、前記飛翔体の前方へ各々伝搬方向が異なる複数のビーム
を、所定時間間隔をおいて１本づつ順次送信するととも
に、地面等により反射された前記ビームを受信して、こ
れら受信された前記複数のビームと前記送信された複数
のビームとを各々ミキシングすることにより、複数のビ
ート信号を前記所定間隔毎に順次得るビーム送受信手段
と、前記複数のビート信号を各々高速フーリエ解析して、前
記複数のビート信号の各周波数スペクトルを各々求める
解析手段と、前記解析手段により解析された複数の周波数スペクトル
の中から最も大きいものを選択する選択手段と、前記選択手段により選択された周波数スペクトルに基づ
いて、前記飛翔体から前記地面等までの距離を求める演
算手段とを具備することを特徴とする距離測定装置。
【請求項３】前記ビーム送受信手段は、前記飛翔体の軸線に対して直角な関係を有する平面と、
前記平面に対して所定角度傾いた関係を各々有する複数
の斜面とを有する基盤と、前記複数のビームに各々対応して設けられ、前記基盤の
平面および前記複数の斜面に各々貼着された複数のアン
テナとを有することを特徴とする請求項１または２に記
載の距離測定装置。
【請求項４】前記ビーム送受信手段は、周波数変調がかけられた送信信号を、所定間隔をおいて
前記複数のアンテナへ順次給電する給電切換手段と、前記アンテナにより受信された前記ビームの受信信号
と、前記送信信号とをミキシングすることにより、前記
ミキシング結果を得るミキシング手段とを有することを
特徴とする請求項３に記載の距離測定装置。
【請求項５】前記アンテナは、複数のマイクロストリ
ップアンテナがアレイ配置されてなるアレイアンテナで
あることを特徴とする請求項３または４に記載の距離測
定装置。