JP2013250121A - 情報通信装置及び情報通信方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】2つの衛星から地上局に送信される信号の情報量を削減して、通信資源の消費を減らすことができるようにする。
【解決手段】Sat1が、搭載している合成開口レーダの受信信号D1をSat2に送信し、Sat2が、搭載している合成開口レーダの受信信号D2をGst3に送信するとともに、その受信信号D2とSat1から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst3に送信し、Gst3が、Sat2から送信された受信信号D2及び圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D2及び圧縮信号D12pから、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元する。
【選択図】図1

Description

この発明は、同一の軌道を移動する2つの衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号から合成開口レーダ画像を生成する情報通信装置及び情報通信方法に関するものである。
図18は以下の非特許文献1に開示されている情報通信装置を示す構成図である。
第1の衛星であるSat1と、第2の衛星であるSat2とは同じ軌道を移動しており、Sat1は、例えば、パルス状の電波である送信信号を地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している。
Sat2についても、Sat1と同様に、例えば、パルス状の電波である送信信号を上記地表面と同じ地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している。
Sat1は、図19に示すように、無線リンクL1Gを介して、搭載している合成開口レーダの受信信号D1を地上局であるGstに送信する。
Sat2は、図19に示すように、無線リンクL2Gを介して、搭載している合成開口レーダの受信信号D2を地上局であるGstに送信する。
なお、Sat1に搭載されている合成開口レーダが信号D1を受信したのち、その信号D1の受信地点まで、Sat2が移動したタイミングで、搭載している合成開口レーダが信号D2を受信する。
これにより、Sat1,2に搭載されている合成開口レーダは、同一の地表面からの信号を受信することができる。
Gstは、Sat1から送信された合成開口レーダの受信信号D1を受信すると、その受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理(例えば、非特許文献2を参照)を実施することで、合成開口レーダ画像Im1を示す画像情報を取得する。
また、Gstは、Sat2から送信された合成開口レーダの受信信号D2を受信すると、その受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理(例えば、非特許文献2を参照)を実施することで、合成開口レーダ画像Im2を示す画像情報を取得する。
Gstは、合成開口レーダ画像Im1,Im2を示す画像情報を取得すると、図20に示すように、合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2の相関処理を実施することで、地表面を移動している目標Tgを検出する。
S.Baumgartner, G.Krieger, K−H.Bethke,"A Large Along−Track Baseline Approach for Ground Moving Target Indocation using TanDEM−X," Proceedings of International Radar Symposium(IRS),2007. 大内和夫,リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎,東京電機大学出版局,2004年1月20日.
従来の情報通信装置は以上のように構成されているので、Sat1,2とGstの間に、2つの無線リンクL1G,L2Gが用意され、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1と、Sat2に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2とは、別個の無線リンクL1G,L2Gを介してGstに送信されている。このため、多くの通信資源が費やされてしまう課題があった。
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、2つの衛星から地上局に送信される信号の情報量を削減して、通信資源の消費を減らすことができる情報通信装置及び情報通信方法を得ることを目的とする。
この発明に係る情報通信装置は、第1の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を第2の衛星に送信し、第2の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を地上局に送信するとともに、その受信信号と第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を地上局に送信し、地上局が、第2の衛星から送信された受信信号及び圧縮信号を受信し、その受信信号及び圧縮信号から、第1の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元するようにしたものである。
この発明によれば、第1の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を第2の衛星に送信し、第2の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を地上局に送信するとともに、その受信信号と第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を地上局に送信し、地上局が、第2の衛星から送信された受信信号及び圧縮信号を受信し、その受信信号及び圧縮信号から、第1の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元するように構成したので、第1及び第2の衛星から地上局に送信される信号の情報量を削減して、通信資源の消費を減らすことができる効果がある。
この発明の実施の形態1による情報通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態1による情報通信装置の処理手順(情報通信方法)を示す処理フロー図である。 合成開口レーダにおける送信パルスと受信信号の関係を示す説明図である。 合成開口レーダにおける送信パルスと受信信号の関係を示す説明図である。 受信信号RxS1,RxS2を8ビットのディジタル信号として記録しているテーブルを示す説明図である。 受信信号RxS1,RxS2を8ビット×2のディジタル信号として記録しているテーブルを示す説明図である。 受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算の一例を示す説明図である。 受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算の一例を示す説明図である。 有効時間数テーブル及び有効時間テーブルの一例を示す説明図である。 有効変化数テーブル及び有効変化時間テーブルの一例を示す説明図である。 変化伝送閾値、有効変化数テーブル及び有効変化時間テーブルの一例を示す説明図である。 Sat1,2における処理手順を示す処理フロー図である。 Gst3における処理手順を示す処理フロー図である。 受信信号D1と受信信号D2の位置を合わせる信号処理SPAを示す説明図である。 受信信号D1と受信信号D2の初期位相を合わせる信号処理SPAを示す説明図である。 この発明の実施の形態2による情報通信装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態2による情報通信装置の処理手順(情報通信方法)を示す処理フロー図である。 非特許文献1に開示されている情報通信装置を示す構成図である。 合成開口レーダの受信信号D1,D2の伝送を示す説明図である。 地表面を移動している目標Tgの検出処理を示す説明図である。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による情報通信装置を示す構成図である。
図1において、第1の衛星であるSat1は送信信号(例えば、パルス状の電波)を地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号D1を受信する合成開口レーダを搭載しており、無線リンクL12を介して、その合成開口レーダの受信信号D1をSat2に送信する。
第2の衛星であるSat2はSat1と同じ軌道を移動しており、送信信号(例えば、パルス状の電波)を上記地表面と同じ地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号D2を受信する合成開口レーダを搭載しており、無線リンクL2Gを介して、その合成開口レーダの受信信号D2をGst3に送信するとともに、その受信信号D2とSat1から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst3に送信する。
なお、Sat1に搭載されている合成開口レーダが信号D1を受信したのち、その信号D1の受信地点まで、Sat2が移動したタイミングで、搭載している合成開口レーダが信号D2を受信する。
これにより、Sat1,2に搭載されている合成開口レーダは、同一の地表面からの信号を受信することができる。
地上局であるGst3はSat2から送信された受信信号D2及び圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D2及び圧縮信号D12pから、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元する。
また、Gst3はSat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理(例えば、非特許文献2を参照)を実施することで、合成開口レーダ画像Im1を生成するとともに、Sat2に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im2を生成し、その合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2の相関処理を実施することで、地表面を移動している目標Tgを検出する。
この実施の形態1では、Sat2−Gst3の間に無線リンクL2Gが用意されており、この無線リンクL2Gは、Sat2に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2及び圧縮信号D12pを収容するだけの通信帯域が必要である。
この実施の形態1では、従来例で用意されているSat1−Gst3の間の無線リンクL1Gが用意されていない。
ただし、Sat1−Gst3の間に無線リンクL1Gを用意しない代わりに、Sat1−Sat2の間に無線リンクL12が用意されており、この無線リンクL12は、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を収容するだけの通信帯域が必要である。
次に動作について説明する。
図2はこの発明の実施の形態1による情報通信装置の処理手順(情報通信方法)を示す処理フロー図である。
まず、Sat1に搭載されている合成開口レーダは、Sat1が所定の位置まで移動すると、例えば、パルス状の電波である送信パルス(マイクロ波パルス)を地表面に向けて放射する。
Sat1に搭載されている合成開口レーダは、地表面に向けて放射した送信パルスのうち、その地表面に反射されて戻ってきた信号D1を受信する。
また、Sat2に搭載されている合成開口レーダは、Sat1に搭載されている合成開口レーダが信号D1を受信したのち、Sat2が上記の所定の位置まで移動すると、例えば、パルス状の電波である送信パルス(マイクロ波パルス)を地表面に向けて放射する。
Sat2に搭載されている合成開口レーダは、地表面に向けて放射した送信パルスのうち、その地表面に反射されて戻ってきた信号D2を受信する。
図3は合成開口レーダにおける送信パルスと受信信号の関係を示す説明図である。
図3では、Sat1に搭載されている合成開口レーダから放射される送信パルスはTxP1、Sat2に搭載されている合成開口レーダから放射される送信パルスはTxP2で表されている。
また、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1はRxS1、Sat2に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2はRxS2で表されている。
図3では、送信パルスTxP1,TxP2及び受信信号RxS1,RxS2を、時間と信号強度で表しているが、レンジ方向の時間又は距離、アジマス方向の時間又は距離、信号強度で表すと、図4のようになる。
送信パルスTxP1,TxP2は、合成開口レーダにおいて、搬送波に重畳されて放射される。
Sat1,2では、合成開口レーダが、観測幅Towの間、サンプリング間隔Tspで、受信信号RxS1,RxS2の信号強度Sgを順次計測する。
そして、Sat1,2は、受信信号RxS1,RxS2の信号強度Sgを、例えば、0〜255の整数で表わすことで、受信信号RxS1,RxS2を8ビットのディジタル信号D1,D2として、図5に示すようなテーブルに記録する。
あるいは、受信信号RxS1,RxS2の位相情報を表現するために、受信信号RxS1,RxS2をI成分とQ成分の二つの整数で表わし、受信信号RxS1,RxS2を8ビット×2のディジタル信号D1,D2として、図6に示すようなテーブルに記録する。
Sat1は、合成開口レーダが所定の位置で信号D1を受信すると、無線リンクL12を介して、その合成開口レーダの受信信号D1をSat2に送信する(図2のステップST1)。
Sat1は、合成開口レーダの受信信号D1をGst3に送信しないため、Sat1−Gst3の間の無線リンクL1Gが不要となるが、その代わりに、Sat1−Sat2の間の無線リンクL12が必要である。
Sat1−Sat2の間の無線リンクL12は、合成開口レーダの受信信号D1を収容するだけの通信帯域が必要である。
ただし、Sat1−Sat2の間の無線リンクL12の長さは、Sat1−Gst3の間の無線リンクL1Gの長さと比べて非常に短いため、送信電力が小さくて済む。また、Sat1−Sat2の間の無線リンクL12の場合、空間光通信による広帯域通信が容易であり、通信資源を節約することができる。
Sat2は、合成開口レーダが所定の位置で信号D2を受信すると、Sat2−Gst3の間の無線リンクL2Gを介して、その合成開口レーダの受信信号D2をGst3に送信する(ステップST2)。
また、Sat2は、その合成開口レーダの受信信号D2とSat1から送信された受信信号D1との間で符号化演算を実施する(ステップST3)。
ここで、図7及び図8は受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算の一例を示す説明図である。
図7及び図8の例では、符号化演算として、受信信号D1と受信信号D2をビット単位で排他的論理和を取っており、図7に示すように、受信信号D1と受信信号D2が等しい場合、符号化演算結果がゼロになっている。
図8の例では、最後の2個の受信信号D1,D2だけが異なっており、この場合、最後の2個の符号化演算結果が、2個の受信信号D1,D2の差の値になっている。
Sat2は、受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算を実施すると、各サンプリング時間における受信信号の中で、符号化演算結果である符号化データD12(信号強度差の値)がゼロでないエントリだけを抽出して、そのエントリの数を有効時間数テーブルに記録する。
また、符号化演算結果である符号化データD12(信号強度差の値)がゼロでないエントリのサンプリング時間と、その信号強度差の値とを有効時間テーブルに記録する。
ここで、図9は有効時間数テーブル及び有効時間テーブルの一例を示す説明図である。
図9の例では、サンプリング時間が4,5,6,9,10のとき、符号化データD12(信号強度差の値)がゼロでないため、“5”を有効時間数テーブルに記録し、サンプリング時間4,5,6,9,10のときの信号強度差の値を有効時間テーブルに記録している。
Sat2は、有効時間テーブルに記録されていない符号化データD12を削除するデータ量削減処理CPBを実施し(ステップST4)、データ量削減処理後の符号化データD12(有効時間テーブルに記録されている符号化データD12)と、そのサンプリング時間(有効時間)からなる圧縮信号D12pを生成する。
そして、Sat2は、Sat2−Gst3の間の無線リンクL2Gを介して、その圧縮信号D12pをGst3に送信する(ステップST5)。
この場合、Sat2−Gst3の間の無線リンクL2Gは、受信信号D2と圧縮信号D12pを収容する帯域が必要となるが、その圧縮信号D12pは、データ量が圧縮されたものであり、その圧縮信号D12pのデータ量が受信データD1,D2のデータ量と比べて十分に小さければ、受信信号D2だけを収容する場合の無線リンクL2Gの帯域からの増加量は少ない。
このため、従来例のように、Sat1,2が別個に受信信号D1と受信信号D2をGst3に送信する場合に必要な無線リンクL1Gと無線リンクL2Gの合計の帯域よりも、無線リンクL12と無線リンクL2Gの合計の帯域の方が小さくなる。
なお、符号化データD12(信号強度差の値)がゼロであるエントリを削除して、圧縮信号D12pのデータ量を削減しているため、符号化データD12(信号強度差の値)がゼロであるエントリの数が多い程、圧縮信号D12pのデータ量の削減効果が大きくなる。
Gst3は、Sat2から送信された受信信号D2及び圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D2及び圧縮信号D12pから、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元する。
即ち、Gst3は、Sat2から送信された圧縮信号D12pを受信すると、その圧縮信号D12pに含まれているサンプリング時間以外のサンプリング時間の符号化データD12(信号強度差の値)がゼロであると認識し、圧縮信号D12pに含まれている各サンプリング時刻の符号化データD12と、信号強度差の値がゼロの符号化データD12とをサンプリング時刻順にソートするデータ量伸長処理CPB-1を実施する(ステップST6)。
データ量伸長処理後の符号化データD12は、Sat2によりデータ量削減処理CPBが実施される前の符号化データD12と同じになる。
Gst3は、データ量伸長処理CPB-1を実施して符号化データD12を復元すると、その符号化データD12とSat2から送信された受信信号D2との間で復号演算(符号化演算の逆演算)を実施して、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元する(ステップST7)。
Gst3は、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元すると、その受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im1を生成するとともに、Sat2に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im2を生成する。
そして、Gst3は、その合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2の相関処理を実施することで、地表面を移動している目標Tgを検出する。
なお、Sat1が目標Tgを撮影している地表面と同じ地表面でSat2が目標Tgを撮影すると、移動している目標Tg以外の背景が同じであるため、2つの合成開口レーダ画像Im1,Im2の差分を抽出することにより、移動している目標Tgを検出することができる。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、Sat1が、搭載している合成開口レーダの受信信号D1をSat2に送信し、Sat2が、搭載している合成開口レーダの受信信号D2をGst3に送信するとともに、その受信信号D2とSat1から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst3に送信し、Gst3が、Sat2から送信された受信信号D2及び圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D2及び圧縮信号D12pから、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元するように構成したので、Sat1,2からGst3に送信される信号の情報量を削減して、通信資源の消費を減らすことができる効果を奏する。
なお、この実施の形態1では、受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算として、受信信号D1と受信信号D2をビット単位で排他的論理和を取るものを示したが、符号化演算後のデータ量が元の受信信号D1のデータ量より少なくなれば、他の符号化演算でもよい。
例えば、受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算として、受信信号D1と受信信号D2の差分を演算し、その差分を符号化データD12として取り扱うものが考えられる。
この場合、Gst3が、圧縮信号D12pに対するデータ量伸長処理CPB-1を実施して、符号化データD12(受信信号D1と受信信号D2の差分)を復元したのち、その符号化データD12を受信信号D2に加算することで、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元すればよい。
また、例えば、受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算として、受信信号D1を受信信号D2で割り算し、その割り算の結果を符号化データD12として取り扱うものが考えられる。
この場合、Gst3が、圧縮信号D12pに対するデータ量伸長処理CPB-1を実施して、符号化データD12(割り算の結果)を復元したのち、その割り算の結果を受信信号D2に乗算することで、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を復元すればよい。
なお、受信信号D1を受信信号D2で割り算する場合、その演算が複雑であれば、プロセッサなどで処理を行えばよい。
この実施の形態1では、Sat2が、有効時間テーブルに記録されていない符号化データD12を削除するデータ量削減処理CPBとして、各サンプリング時間における受信信号の中で、符号化演算結果である符号化データD12(信号強度差の値)がゼロでないエントリだけを抽出して、符号化データD12(信号強度差の値)がゼロであるエントリを削除するものを示したが、1つ前のサンプリング時間の符号化データD12(信号強度差の値)との差分(変化値)を求め、その変化値がゼロでないエントリだけを抽出して、そのエントリの数を有効時間数テーブルに記録するとともに、その変化値がゼロでないエントリのサンプリング時間と、その変化値とを有効時間テーブルに記録するようにしてもよい。
ここで、図10は有効変化数テーブル及び有効変化時間テーブルの一例を示す説明図である。
図10の例では、サンプリング時間が4,5,6,7,9,10,11のとき、1つ前のサンプリング時間の符号化データD12(信号強度差の値)との差分(変化値)がゼロでないため、“7”を有効変化数テーブルに記録し、サンプリング時間4,5,6,7,9,10,11のときの変化値を有効変化時間テーブルに記録している。
Sat2は、有効変化時間テーブルに記録されていない変化値を削除するデータ量削減処理CPBを実施し、データ量削減処理後の変化値と、そのサンプリング時間(有効変化時間)からなる圧縮信号D12pを生成する。
なお、変化値がゼロであるエントリを削除して、圧縮信号D12pのデータ量を削減しているため、変化値がゼロであるエントリの数が多い程、圧縮信号D12pのデータ量の削減効果が大きくなる。
図10の例では、ゼロでない変化値のサンプリング時間と、その変化値とからなる圧縮信号D12pを生成しているが、上述したように、変化値がゼロであるエントリの数が多いときにデータ量の削減効果が大きくなり、逆に、変化値がゼロでないエントリの数が多くなると、大きなデータ量の削減効果が得られなくなる。
そこで、図11に示すように、変化伝送閾値を設定し(図11の例では、変化伝送閾値を“6”に設定している)、変化値の絶対値が変化伝送閾値を超えているエントリだけを抽出して圧縮信号D12pを生成するようにしてもよい。
この場合、変化値がゼロでないエントリの数が多くても、変化値の絶対値が変化伝送閾値以下のエントリは削除されるため、データ量の削減効果が大きくなる。
図11の例では、サンプリング時間(有効変化時間)が4,7,9,11のときの変化値の絶対値が“6”の変化伝送閾値を超えているため、サンプリング時間(有効変化時間)が4,7,9,11のときの変化値と、そのサンプリング時間(有効変化時間)からなる圧縮信号D12pが生成される。
この実施の形態1では、Sat2が、合成開口レーダの受信信号D2とSat1から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst3に送信するようにしているが、符号化演算を行う受信信号D1と受信信号D2の初期位相が等しい場合に、データ量の削減効果が大きくなる。
即ち、Sat1から放射された送信パルスを伝搬する搬送波の位相と、Sat2から放射された送信パルスを伝搬する搬送波の位相とが等しい場合に、データ量の削減効果が大きくなる。
しかし、符号化演算を行う受信信号D1と受信信号D2の初期位相が必ずしも等しいとは限らず、初期位相が異なる場合、データ量の削減効果が得られない。
そこで、Sat2は、図12に示すように、受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算を実施する前に、受信信号D1と受信信号D2の初期位相を合わせる信号処理SPAを実施し、信号処理後の受信信号D1’と受信信号D2’の間で符号化演算を実施するようにする。
ここで、図14は受信信号D1と受信信号D2の位置を合わせる信号処理SPAを示す説明図であり、図15は受信信号D1と受信信号D2の初期位相を合わせる信号処理SPAを示す説明図である。
図3や図4では明示的に図示されてはいないが、送信パルスTxP1,TxP1、受信信号RxS1,RxS2等の信号は、高い周波数の搬送波CRに重畳されて送受信される。
図15では、搬送波CRが明示的に図示されている。図15において、受信信号RxS1はその立上りのとき、搬送波CRが中間値から上昇するところであるが、受信信号RxS2は、最高値から下降するところである。これを受信信号RxS1と同様にしたものが、受信信号RxS2’であり、これが初期位相合わせの処理である。
信号処理SPAの処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
Gst3は、圧縮信号D12pに対するデータ量伸長処理CPB-1を実施して、符号化データD12を復元したのち、その符号化データD12とSat2から送信された受信信号D2’との間で復号演算(符号化演算の逆演算)を実施して受信信号D1’を復元すると、図13に示すように、その受信信号D1’及び受信信号D2’に対する信号逆処理SPA-1を実施して、受信信号D1と受信信号D2を復元する。
なお、この実施の形態1では、Gst3が符号化データD12を復号しているものを示したが、Sat1に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1が不要な場合には、符号化データD12を復号する必要はない。
また、この実施の形態1では、Gst3が地表面を移動している目標Tgを検出するために、合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2を生成しているものを示したが、例えば、静止している地表面の状態を取得する目的で、合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2を生成するようにしてもよい。
実施の形態2.
図16はこの発明の実施の形態2による情報通信装置を示す構成図である。
図16において、第1の衛星であるSat11は送信信号(例えば、パルス状の電波)を地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号D1を受信する合成開口レーダを搭載しており、無線リンクL12を介して、その合成開口レーダの受信信号D1をSat12に送信するとともに、無線リンクL1Gを介して、その合成開口レーダの受信信号D1をGst13に送信する。
第2の衛星であるSat12はSat11と同じ軌道を移動しており、送信信号(例えば、パルス状の電波)を上記地表面と同じ地表面に向けて放射し、その地表面に反射された信号D2を受信する合成開口レーダを搭載しており、無線リンクL2Gを介して、その合成開口レーダの受信信号D2とSat11から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst13に送信する。
なお、Sat11に搭載されている合成開口レーダが信号D1を受信したのち、その信号D1の受信地点まで、Sat12が移動したタイミングで、搭載している合成開口レーダが信号D12を受信する。
これにより、Sat11,12に搭載されている合成開口レーダは、同一の地表面からの信号を受信することができる。
地上局であるGst13はSat11から送信された受信信号D1及びSat12から送信された圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D1及び圧縮信号D12pから、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を復元する。
また、Gst13はSat11に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理(例えば、非特許文献2を参照)を実施することで、合成開口レーダ画像Im1を生成するとともに、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im2を生成し、その合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2の相関処理を実施することで、地表面を移動している目標Tgを検出する。
この実施の形態2では、Sat11−Gst13の間に無線リンクL1Gが用意されており、この無線リンクL1Gは、Sat11に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を収容するだけの通信帯域が必要である。
また、Sat12−Gst13の間に無線リンクL2Gが用意されており、この無線リンクL2Gは、圧縮信号D12pを収容するだけの通信帯域が必要である。
また、この実施の形態2では、Sat11−Sat12の間には無線リンクL12が用意されており、この無線リンクL12は、Sat11に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を収容するだけの通信帯域が必要である。
ただし、Sat11−Sat12の間の無線リンクL12の長さは、Sat11−Gst13の間の無線リンクL1Gの長さと比べて非常に短いため、送信電力が小さくて済む。また、Sat11−Sat12の間の無線リンクL12の場合、空間光通信による広帯域通信が容易であり、通信資源を節約することができる。
また、Sat12−Gst13の間の無線リンクL2Gは、圧縮信号D12pを収容するだけの帯域があればよく、無線リンクL2Gの帯域は小さくてよい。
このため、従来例のように、Sat11,12が別個に受信信号D1と受信信号D2をGst13に送信する場合に必要な無線リンクL1Gと無線リンクL2Gの合計の帯域よりも、無線リンクL1Gと無線リンクL12と無線リンクL2Gとの合計の帯域の方が小さくなる。
次に動作について説明する。
図17はこの発明の実施の形態2による情報通信装置の処理手順(情報通信方法)を示す処理フロー図である。
まず、Sat11に搭載されている合成開口レーダは、Sat11が所定の位置まで移動すると、例えば、パルス状の電波である送信パルス(マイクロ波パルス)を地表面に向けて放射する。
Sat11に搭載されている合成開口レーダは、地表面に向けて放射した送信パルスのうち、その地表面に反射されて戻ってきた信号D1を受信する。
また、Sat12に搭載されている合成開口レーダは、Sat11に搭載されている合成開口レーダが信号D1を受信したのち、Sat12が上記の所定の位置まで移動すると、例えば、パルス状の電波である送信パルス(マイクロ波パルス)を地表面に向けて放射する。
Sat12に搭載されている合成開口レーダは、地表面に向けて放射した送信パルスのうち、その地表面に反射されて戻ってきた信号D2を受信する。
合成開口レーダにおける送信パルスと受信信号の関係は、上記実施の形態1と同様である(図3及び図4を参照)。
Sat11は、合成開口レーダが所定の位置で信号D1を受信すると、無線リンクL12を介して、その合成開口レーダの受信信号D1をSat12に送信するとともに(図17のステップST11)、無線リンクL1Gを介して、その合成開口レーダの受信信号D1をGst13に送信する(ステップST12)。
Sat11−Sat12の間の無線リンクL12の長さは、上述したように、Sat11−Gst13の間の無線リンクL1Gの長さと比べて非常に短いため、送信電力が小さくて済む。また、Sat11−Sat12の間の無線リンクL12の場合、空間光通信による広帯域通信が容易であり、通信資源を節約することができる。
また、Sat11からSat12への受信信号D1の送信は、Gst13に向けた受信信号D1の送信と同時に行うことで、送信電力も節約することができる。
Sat12は、合成開口レーダが所定の位置で信号D2を受信すると、その合成開口レーダの受信信号D2とSat11から送信された受信信号D1との間で符号化演算を実施する(ステップST13)。
受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算は、上記実施の形態1と同様であるため詳細な説明を省略する。
次に、Sat12は、受信信号D1と受信信号D2の間の符号化演算結果である符号化データD12に対するデータ量削減処理CPBを実施し(ステップST14)、データ量削減処理後の符号化データD12からなる圧縮信号D12pを生成する。
データ量削減処理CPBは、上記実施の形態1と同様であるため詳細な説明を省略する。
Sat12は、圧縮信号D12pを生成すると、無線リンクL2Gを介して、その圧縮信号D12pをGst13に送信する(ステップST15)。
この場合、Sat2−Gst3の間の無線リンクL2Gは、圧縮信号D12pを収容するだけの帯域が必要となるが、圧縮信号D12pは、データ量が圧縮されたものであり、その圧縮信号D12pのデータ量が受信データD2のデータ量と比べて十分に小さければ、無線リンクL2Gの帯域がかなり小さくなる。
このため、従来例のように、Sat11,12が別個に受信信号D1と受信信号D2をGst13に送信する場合に必要な無線リンクL1Gと無線リンクL2Gの合計の帯域よりも、無線リンクL1Gと無線リンクL12と無線リンクL2Gとの合計の帯域の方が小さくなる。
Gst13は、Sat11から送信された受信信号D1及びSat12から送信された圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D1及び圧縮信号D12pから、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を復元する。
即ち、Gst13は、Sat12から送信された圧縮信号D12pを受信すると、図1のGst3と同様の方法で、その圧縮信号D12pに対するデータ量伸長処理CPB-1を実施する(ステップST16)。
データ量伸長処理後の符号化データD12は、Sat12によりデータ量削減処理CPBが実施される前の符号化データD12と同じになる。
Gst13は、データ量伸長処理CPB-1を実施して符号化データD12を復元すると、その符号化データD12とSat11から送信された受信信号D1との間で復号演算(符号化演算の逆演算)を実施して、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を復元する(ステップST17)。
Gst13は、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を復元すると、その受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im2を生成するとともに、Sat11に搭載されている合成開口レーダの受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im1を生成する。
そして、Gst13は、その合成開口レーダ画像Im1と合成開口レーダ画像Im2の相関処理を実施することで、地表面を移動している目標Tgを検出する。
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、Sat11が、搭載している合成開口レーダの受信信号D1をSat2及びGst13に送信し、Sat12が、搭載している合成開口レーダの受信信号D2とSat11から送信された受信信号D1との冗長部分を削除している圧縮信号D12pをGst13に送信し、Gst13が、Sat11から送信された受信信号D1及びSat12から送信された圧縮信号D12pを受信し、その受信信号D1及び圧縮信号D12pから、Sat12に搭載されている合成開口レーダの受信信号D2を復元するように構成したので、Sat11,12からGst13に送信される信号の情報量を削減して、通信資源の消費を減らすことができる効果を奏する。
実施の形態3.
上記実施の形態1,2では、Sat1とSat2(Sat11とSat12)が同じ軌道を移動しており、搭載している合成開口レーダが同一の地表面に反射された信号を受信するものを示したが、Sat1(Sat11)の合成開口レーダが信号を受信する際の位置と、Sat2(Sat12)の合成開口レーダが信号を受信する際の位置とがずれる場合がある。
位置がずれた場合、受信信号D1と受信信号D2が大きく異なり、データ量の削減効果が得られなくなる。
そこで、この実施の形態3では、Sat2(Sat12)が受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算を実施する前に、合成開口レーダにより信号D1が受信された際のSat1(Sat11)の位置と、合成開口レーダにより信号D2が受信された際のSat2(Sat12)の位置とに基づいて、その受信信号D1と受信信号D2の位置補正処理を実施することで、その位置ずれを補正する(図14を参照)。位置補正処理の処理自体は公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
これにより、位置補正処理後の受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算が実施される。
受信信号D1と受信信号D2の位置補正処理を実施すること以外は、上記実施の形態1,2と同様であるため説明を省略する。
以上で明らかなように、この実施の形態3によれば、Sat2(Sat12)が受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算を実施する前に、合成開口レーダにより信号D1が受信された際のSat1(Sat11)の位置と、合成開口レーダにより信号D2が受信された際のSat2(Sat12)の位置とに基づいて、その受信信号D1と受信信号D2の位置補正処理を実施するように構成したので、受信位置にずれが生じている場合でも、大きなデータ量の削減効果を得ることができる。
実施の形態4.
上記実施の形態1〜3では、Gst3(Gst13)が、受信信号D1,D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施することで、合成開口レーダ画像Im1,Im2を生成しているものを示したが、Sat1(Sat11)が受信信号D1を画像情報に変換する画像再生処理を実施するとともに、Sat2(Sat12)が受信信号D2を画像情報に変換する画像再生処理を実施し、それらの画像情報を受信信号D1,D2として取り扱うようにしてもよい。
この場合、Sat2(Sat12)が、受信信号D1と受信信号D2の間で符号化演算を実施する際、受信信号D1から変換された画像情報と受信信号D2から変換された画像情報の間で符号化演算を実施して、その符号化データD12に対するデータ量削減処理CPBを実施することになるが、画像情報に変換してから比較を行うと、データ値が等しいエントリが増加するため、データ量の削減効果が大きくなることが期待される。
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
1 Sat(第1の衛星)、2 Sat(第2の衛星)、3 Gst(地上局)、11 Sat(第1の衛星)、12 Sat(第2の衛星)、13 Gst(地上局)。

Claims (6)

  1. 地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第1の衛星と、
    上記第1の衛星と同じ軌道を移動しており、上記地表面と同じ地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第2の衛星と、
    上記第1及び第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号から合成開口レーダ画像を生成する地上局とを備えた情報通信装置において、
    上記第1の衛星は、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記第2の衛星に送信し、
    上記第2の衛星は、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記地上局に送信するとともに、上記受信信号と上記第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を上記地上局に送信し、
    上記地上局は、上記第2の衛星から送信された受信信号及び圧縮信号を受信し、上記受信信号及び上記圧縮信号から、上記第1の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元する
    ことを特徴とする情報通信装置。
  2. 地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第1の衛星と、
    上記第1の衛星と同じ軌道を移動しており、上記地表面と同じ地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第2の衛星と、
    上記第1及び第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号から合成開口レーダ画像を生成する地上局とを備えた情報通信装置において、
    上記第1の衛星は、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記第2の衛星及び上記地上局に送信し、
    上記第2の衛星は、搭載している合成開口レーダの受信信号と上記第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を上記地上局に送信し、
    上記地上局は、上記第1の衛星から送信された受信信号及び上記第2の衛星から送信された圧縮信号を受信し、上記受信信号及び上記圧縮信号から、上記第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元する
    ことを特徴とする情報通信装置。
  3. 第2の衛星は、搭載している合成開口レーダにより信号が受信された際の上記第2の衛星の位置と、第1の衛星に搭載されている合成開口レーダにより信号が受信された際の上記第1の衛星の位置とに基づいて、搭載している合成開口レーダの受信信号と上記第1の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号との位置補正処理を実施し、位置補正処理後の受信信号の間で冗長部分を削除している圧縮信号を地上局に送信することを特徴とする請求項1または請求項2記載の情報通信装置。
  4. 第1及び第2の衛星は、搭載している合成開口レーダの受信信号を画像情報に変換する画像再生処理を実施し、上記画像情報を受信信号として取り扱うことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の情報通信装置。
  5. 地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第1の衛星と、
    上記第1の衛星と同じ軌道を移動しており、上記地表面と同じ地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第2の衛星と、
    上記第1及び第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号から合成開口レーダ画像を生成する地上局とを備えた情報通信装置の情報通信方法において、
    上記第1の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記第2の衛星に送信する第1の信号送信処理ステップと、
    上記第2の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記地上局に送信するとともに、上記受信信号と上記第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を上記地上局に送信する第2の信号送信処理ステップと、
    上記地上局が、上記第2の衛星から送信された受信信号及び圧縮信号を受信し、上記受信信号及び上記圧縮信号から、上記第1の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元する信号復元処理ステップと
    を備えていることを特徴とする情報通信方法。
  6. 地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第1の衛星と、
    上記第1の衛星と同じ軌道を移動しており、上記地表面と同じ地表面に反射された信号を受信する合成開口レーダを搭載している第2の衛星と、
    上記第1及び第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号から合成開口レーダ画像を生成する地上局とを備えた情報通信装置の情報通信方法において、
    上記第1の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号を上記第2の衛星及び上記地上局に送信する第1の信号送信処理ステップと、
    上記第2の衛星が、搭載している合成開口レーダの受信信号と上記第1の衛星から送信された受信信号との冗長部分を削除している圧縮信号を上記地上局に送信する第2の信号送信処理ステップと、
    上記地上局が、上記第1の衛星から送信された受信信号及び上記第2の衛星から送信された圧縮信号を受信し、上記受信信号及び上記圧縮信号から、上記第2の衛星に搭載されている合成開口レーダの受信信号を復元する信号復元処理ステップと
    を備えていることを特徴とする情報通信方法。
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