JP2006284234A

JP2006284234A - 合成開口レーダ装置

Info

Publication number: JP2006284234A
Application number: JP2005101640A
Authority: JP
Inventors: Akira Ono; 晃小野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-03-31
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-10-19

Abstract

【課題】地形種類の情報等の撮像領域の特徴に合わせて、合成開口レーダ装置の移動に伴って利得が変化することにより、撮像領域の変化に対応出来なかった。
【解決手段】システム制御部６に、地図情報１０及び利得テーブルの情報１１を有する。地図情報１０は、地形種類の情報をシステム制御部６のメモリにデータベースとして保存し、利得テーブルの情報１１は、撮像領域の特徴と受信部３の最適な利得設定値の関係をあらかじめ調査し対応表にしたものを、システム制御部６のメモリにテーブルとして保存した。合成開口レーダ装置の位置情報（緯度、経度、高度）と、電波送信方向（方位、オフナディア角）から、撮像領域の位置情報（緯度、経度）を算出し、地図情報１０から撮像領域の特徴抽出を行って、抽出した特徴に対応する最適な利得設定値を、利得テーブルの情報１１により決定し、受信部４へ利得設定を行うことにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、合成開口レーダにより画像データ等の情報を取得するレーダ装置に関するものである。

従来の合成開口レーダ装置においては、撮像領域から反射された受信信号を適切なレベルで信号処理するために、受信部にて利得制御を行っている。利得制御の方法としては、利得を固定値に設定するＭＧＣ（Manual Gain Control）や、受信信号強度の平均値から利得を自動で適当に変化させるＡＧＣ（Automatic Gain Control）がある（例えば、ＡＧＣについては非特許文献１参照。）。

"Synthetic Aperture Radar Systems and Signal"，John C.Curlander, Robert N.McDonough，John Wiley & Sons,Inc. ，1991，ｐ.271-273

従来の合成開口レーダにおいてＭＧＣにて利得を固定値に設定する場合、撮像領域の特徴に合わせて利得を指定すれば信号飽和は防ぐことができるが、各領域に合わせて指定するため、手間がかかるという欠点があった。

一方、ＡＧＣにより自動利得制御を行う場合は、受信信号の平均値から利得を自動で設定するため、面倒な設定は必要ない。しかしながら、ＡＧＣにて海域（電波の反射が小さい領域）の割合が多い領域を撮像する場合、利得は海域に合わせて設定されてしまうため、都市部等（電波の反射が大きい領域）からの信号が飽和するという問題があった。

この発明は、上述した問題を解決するためになされたもので、撮像領域の特徴に合わせて最適に利得を設定し、飽和のない画像を撮像できる合成開口レーダ装置を提供することを目的としている。

この発明の合成開口レーダ装置は、高周波パルス信号を出力する送信部と、上記送信部の出力信号を所望の撮像領域へ向けて放射し、当該領域で反射された反射波を受信するアンテナ部と、上記アンテナ部の受信信号を利得制御する受信部と、上記受信部で利得制御された受信信号を開口合成処理して観測情報を出力するデータ処理部と、を有する合成開口レーダ装置において、上記動揺センサが搭載された上記合成開口レーダ装置の観測中心の瞬時位置を、上記高周波パルス信号の送受信時に位置情報として計測する動揺センサと、上記合成開口レーダ装置の観測中心と上記アンテナ部の指向方向から決まるアンテナ部の視野領域内での地形の特徴を示す地形情報を、当該観測中心位置と指向方向に対応付けて格納した地図データベースと、地形情報に対応付けされた受信利得の情報テーブルを格納した利得情報テーブルと、上記動揺センサで計測される位置情報とアンテナ部の指向方向に基づいて上記地図データベースから対応する地形情報を抽出するとともに、抽出した地形情報に基づいて上記利得情報テーブルから対応する受信利得を抽出し、抽出した受信利得を上記受信部における利得制御目標値として設定する制御部とを備えたものである。

この発明は、撮像領域の特徴に合わせて、最適な利得を受信部に設定することで、利得設定の繰返しを周期的に行うことにより、合成開口レーダ装置の移動に伴う撮像領域の変化にも対応することが可能になるという効果が得られる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置のブロック図であリ、１は送信部、２は送受切替部、３はアンテナ部、４は受信部、５はデータ処理部、６はシステム制御部、７は動揺センサ、８は合成開口レーダの位置情報、８Ａは予定している合成開口レーダの位置情報、９は電波送信方向、９Ａは予定している電波送信方向、１０は地図情報データベースに保管された地図情報、１１は利得テーブルの情報、１２は撮像情報である。

送信部１は送信信号を生成し、送受切替部２は送信部１で生成された送信信号とアンテナ部３からの受信信号を切替える。
アンテナ部３は撮像領域へ向けて電波送信をおこなったり、及び、撮像領域からの反射電波の受信を行う。

受信部４は撮像領域からの反射電波を受けたアンテナ部３からの受信信号の利得制御を行い撮像レベルの調整を行う機能を持っている。

データ処理部５は受信信号をＡ／Ｄ(Analog to Digital)変換し撮像情報１２を出力する。
システム制御部６は受信部４での利得設定値を算出し、動揺センサ７は、高周波パルス信号送受信時に、合成開口レーダの瞬時位置を計測する。

また、システム制御部６には、動揺センサ７から出力される合成開口レーダの位置情報（緯度、経度、高度）８と、電波送信方向（方位、オフナディア角）９と、地図情報データベースに保管された地図情報１０及び利得テーブルの情報１１が入力される。

地図情報データベースに保管された地図情報１０は、地形種類の情報（都市部、森林、平野、海、湖、砂漠等の境界）をデータベース化したものである。
図５にように、地球上の緯度、経度に対応した位置で、地形種類の情報を記憶保存しており、図５においては、図２の撮像領域に対応させて、海域と陸域をデータとして保存している例で表しており、海域を１、陸域を２として記憶していることを表示している。
また、地形種類についても同様に湖を３、平野を４、砂漠を５、都市を６、森林を７のように対応させて、表示きおくさせておくものである。

また利得テーブルの情報１０は、撮像領域の特徴及び電波送信方向と受信部４の最適な利得設定値の関係を、あらかじめ調査し対応表にしたものである。
この対応表のイメージとしては、例えば、図６にように、地形種類の情報と電波送信方向に対応して、受信部４の最適な利得設定値の関係を記憶保管しておくものである。

図２はこの発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置の運用状態図である。
合成開口レーダ装置は、移動しながら撮像領域へ向けての電波を送信し、撮像領域からの反射電波を受信する。
なお、撮像領域の地形及び電波送信方向により、反射電波の受信信号強度は異なる。

海域の割合が多い場合は、陸域の割合が多い場合に比べ、受信信号強度は小さくなる。
陸域が都市部の場合は、平野等の場合よりも受信信号強度は大きくなる。
また、合成開口レーダ装置は移動しているため、撮像領域の地形は刻々と変化する。

図３はこの発明の実施の形態１におけるシステム制御部内のブロック図であり、１３は撮像領域位置情報計算部、１４は撮像領域特徴抽出部、１５は利得設定値決定部、１６は受信部利得設定部、１７は利得設定の繰返しであり、６、８、９、１０、１１は図１の説明と同じものである。

受信部４の最適な利得設定値の算出方法は以下の通りである。
まず動揺センサ７で計測した合成開口レーダ装置の位置情報８と、電波送信方向の情報９から、撮像領域位置情報計算部１３にて撮像領域の位置情報（緯度、経度）を算出する。

次に、算出した撮像領域の位置情報（緯度、経度）と、地図情報データベースに保管された地図情報１１から撮像領域特徴抽出部１４にて、撮像領域の特徴抽出を行う。
抽出する情報としては、陸域と海域の割合、陸域の特徴（都市部,平野,森林,砂漠等）である。

抽出した撮像領域の特徴と、電波送信方向の情報９と、利得テーブルの情報１１から利得設定値決定部１５にて最適な利得設定値を決定する。
そして、受信部利得設定部１６にて受信部４へ利得設定を行う。

以上より、撮像領域の特徴に合わせて、最適な利得を受信部４に設定することができる。また、利得設定の繰返し１７を周期的に行うことにより、合成開口レーダ装置の移動に伴う撮像領域の変化にも対応することが出来る。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における合成開口レーダ装置のブロック図であり、１８は地上管制部、８Ａは予定している合成開口レーダの位置情報、９Ａは予定している電波送信方向の情報、１９はコマンドであり、１〜１２は図１と同じものである。

上記実施の形態１では、システム制御部６にて利得設定値を決定していたが、実施の形態２では図４に示す様に、事前に地上にて利得設定値を決定する。
予定している合成開口レーダ装置の位置情報８Ａ、予定している電波送信方向の情報９Ａ、地図情報データベースに保管された地図情報１０及び利得テーブルの情報１１から、地上管制部１８により、実施の形態１と同様な方法で最適な利得設定値を決定する。
この際、合成開口レーダ装置の移動を考慮し、複数の予定している合成開口レーダ装置の位置情報８Ａについて、複数の利得設定値を決定する。

次に、決定した複数の利得設定値を、コマンド１９によりシステム制御部６へ送信する。
そして、動揺センサ７からの合成開口レーダの位置情報８が、予定している合成開口レーダ装置の位置情報８Ａと等しくなった時に、対応する利得設定値を選定し、受信部４へ利得設定を行う。

以上より、合成開口レーダ装置の移動に伴う撮像領域の変化を考慮し、撮像領域の特徴に合わせた最適な利得を受信部４に設定することができる。実施の形態２では、事前に地上にて処理を行うため、システム制御部６のリアルタイム処理の負荷を減らすことが出来る。

この発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置のブロック図である。この発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置の運用状態図ある。この発明の実施の形態１におけるシステム制御部内のブロック図である。この発明の実施の形態２における合成開口レーダ装置のブロック図である。この発明の実施の形態１、２における地図情報データベースを説明するための図である。この発明の実施の形態１、２における利得テーブルの情報を説明するための図である。

符号の説明

１送信部、２送受切替部、３アンテナ部、４受信部、５データ処理部、６システム制御部、７動揺センサ、８合成開口レーダの位置情報、８Ａ予定している合成開口レーダの位置情報、９電波送信方向の情報、９Ａ予定している電波送信方向の情報、１０地図情報、１１利得テーブルの情報、１２撮像情報、１３撮像領域位置情報計算部、１４撮像領域特徴抽出部、１５利得設定値決定部、１６受信部利得設定部、１７利得設定の繰返し、１８地上管制部、１９コマンド。

Claims

高周波パルス信号を出力する送信部と、上記送信部の出力信号を所望の撮像領域へ向けて放射し、当該領域で反射された反射波を受信するアンテナ部と、上記アンテナ部の受信信号を利得制御する受信部と、上記受信部で利得制御された受信信号を開口合成処理して観測情報を出力するデータ処理部と、を有する合成開口レーダ装置において、
上記動揺センサが搭載された上記合成開口レーダ装置の観測中心の瞬時位置を、上記高周波パルス信号の送受信時に位置情報として計測する動揺センサと、
上記合成開口レーダ装置の観測中心と上記アンテナ部の指向方向から決まるアンテナ部の視野領域内での地形の特徴を示す地形情報を、当該観測中心位置と指向方向に対応付けて格納した地図データベースと、
地形情報に対応付けされた受信利得の情報テーブルを格納した利得情報テーブルと、
上記動揺センサで計測される位置情報とアンテナ部の指向方向に基づいて上記地図データベースから対応する地形情報を抽出するとともに、抽出した地形情報に基づいて上記利得情報テーブルから対応する受信利得を抽出し、抽出した受信利得を上記受信部における利得制御目標値として設定する制御部と、
を備えた合成開口レーダ装置。
上記制御部は、
上記合成開口レーダの緯度、経度、高度から成る位置情報と、方位、オフナディア角から成る電波送信方向とから、陸域と海域の割合、陸域の特徴（都市部,平野,森林,砂漠等）を抽出できる撮像領域位置情報計算部と、
上記撮像領域位置情報計算部と地図情報からのデータを受ける撮像領域特徴抽出部と、
上記撮像領域特徴抽出部と電波送信方向と利得テーブルの情報からの信号を受ける利得設定値決定部と、
上記利得設定値決定部からのデータを受け、利得設定の繰返しを行って、上記撮像領域位置情報計算部までを繰り返す受信部利得設定部と、
を具備することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ装置。
合成開口レーダの位置情報が予定している位置情報と等しくなった時に、予定している電波送信方向と、地図情報と、利得テーブルの情報からの情報を受けて対応する利得設定値を選定し、上記制御部へコマンドを送る地上に設定された地上管制部を有することを特徴とする請求項１または請求項２記載の合成開口レーダ装置。