JP2014048163A

JP2014048163A - 対空標識

Info

Publication number: JP2014048163A
Application number: JP2012191505A
Authority: JP
Inventors: Akio Suehiro; 明生末廣; Masashi Sonobe; 雅史園部
Original assignee: Pasco Corp
Current assignee: Pasco Corp
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2014-03-17
Anticipated expiration: 2032-08-31
Also published as: JP6184066B2

Abstract

【課題】コーナーキューブリフレクタはその開口面をＳＡＲ衛星に向けないと、ＳＡＲ衛星によって検知されない。
【解決手段】対空標識２は、地表に立設される柱部４と、柱部の周囲の地表に敷設される平面部６とを有する。柱部４及び平面部６は、合成開口レーダーが発信する電磁波を反射する材料からなる。柱部４は平面部６に垂直に立設され、ＳＡＲ衛星から到来する電波を柱部４の側面と平面部６の上面とで反射して到来方向へ返す。柱部４は柱の軸に垂直な断面形状が円、又は円に比較的近い等方性を有する回転対称な形を有し、ＳＡＲ衛星がいずれの方位に位置しても到来電波を反射可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成開口レーダー（Synthetic Aperture Radar：ＳＡＲ）により検知される対空標識に関する。

地震、津波及び、豪雨による土砂災害等の自然災害では、道路や通信基盤が使用不能となって孤立集落を招くことがあり、被災状況の把握が難しくなることがある。さらに、被災地域が広範囲に及ぶと、その全容を迅速に把握することが難しくなる。このような場合には、ヘリコプターなどの航空機を用いた上空からの状況把握が有効である。

この上空からの把握手段として、地球観測衛星も用いることができる。これに関し、宇宙航空研究開発機構（ＪＡＸＡ）を含む世界の複数の宇宙機関が参加して、大規模な災害発生時に他機関の地球観測衛星のリソースも活用し災害から生じる危機の軽減等に貢献することを目的とした、通称「国際災害チャーター」と呼ばれる国際協力の枠組みがある。

地球観測衛星には可視光での撮影を行う光学衛星と、電波を地表へ向けて発信し、その反射波を分析するＳＡＲを搭載したＳＡＲ衛星とが存在する。

過去の災害では、例えば、避難場所の校庭等に、救援を要請する“ＳＯＳ”の文字やヘリコプター着陸要請のための“Ｈ”マークを大きく描くなどして、上空からの観察に対して救援サインを送り、航空機や光学衛星がこれを検知して早期救援措置に繋げられたケースがあった。

また、防災の取り組みの一環として、小学校の児童らによって大きく救援の人文字を形成するなどの訓練も行われている。

このように被災地域の上空からの観察に対して、被災者の存在や救援要求を伝えるために、地表（地面、建物等の地物が存在する場所では屋上等、地物の表面）に対空標識を設けることが有効である。

その一方、航空機による上空からの観察は悪天候時や夜間においては困難となる。また晴天であっても被災地が広域に及ぶ場合には限界がある。この点において地球観測衛星は広域を観測できるが、光学衛星では被災地域上空が雲で覆われていたり夜間であったりすると航空機と同様に地表の状況を捉えることはできない。この点、マイクロ波は可視光などに比べて波長が長いため、雲を通過する。そのため、マイクロ波帯のＳＡＲ衛星は天候の影響を受けず、また夜間においても観察を行うことができる。

特開平８−１６６２４１号公報

ＳＡＲから地表に照射された電波をＳＡＲへ反射する装置としてコーナーキューブリフレクタがある。ＳＡＲ衛星は強い反射が得られたことに基づいてコーナーキューブリフレクタを検知することができる。しかし、強い反射を返すためには、コーナーキューブリフレクタの開口面を電波の到来方向に向けて設置する必要がある。そのため、コーナーキューブリフレクタを被災地域での対空標識として用いようとした場合、被災者等は一般にＳＡＲ衛星の軌道を知らずに設置することになり、当該コーナーキューブリフレクタはたまたまその開口面が向く方向から特定のＳＡＲ衛星が電波を照射するまで検知されないことになる。最悪の場合、開口面が向く方向から電波照射する衛星が存在しなければ検知すらされない。従って、救援を迅速に行うことができない可能性があるという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、設置が簡単で、複数のＳＡＲ衛星により設置後早期に検知可能な対空標識を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る対空標識は、合成開口レーダーにより検知可能な対空標識であって、地表に立設される柱部と、前記柱部の周囲の前記地表に敷設される平面部と、を有し、前記柱部及び前記平面部は、前記合成開口レーダーが発信する電磁波を反射する材料からなる。

（２）上記（１）に係る対空標識において、前記柱部は円柱、又は複数の円柱を束ねた形状とすることができる。

（３）上記（１）又は（２）に係る対空標識において、前記平面部の上面は周辺地物に比べて反射率が高い色からなり、上空からの可視光撮影により検知可能であるものとすることができる。

（４）上記（１）又は（２）に係る対空標識において、前記平面部は前記柱部から分離可能とされ、いずれの面を上面として敷設するかを選択でき、前記平面部の一方の面は上空からの可視光撮影により検知可能な色であり、他方の面は前記一方の面と反射率が異なり前記可視光撮影にて前記一方の面と識別可能な色であるものとすることができる。

（５）上記（１）から（４）に係る対空標識において、前記柱部と前記平面部とは分離可能であり、前記平面部は柔軟性を有する材質からなり折り畳み可能であり、前記柱部は、折り畳まれた前記平面部を収納可能な空洞を有するものとすることができる。

（６）上記（１）から（５）に係る対空標識において、前記平面部は、シート状の主部と、前記主部の縁に設けられ前記主部を囲む枠部と、を有し、前記枠部は、流体を注入されて膨張し、前記平面部の縁を内側より高くするものとすることができる。

（７）本発明に係る対空標識は、前記地表に複数配置された上記（４）の対空標識からなり、それらの前記平面部の面の向きについての組み合わせのパターンにより標示内容の識別を可能とする。

本発明による対空標識は、反射波を好適に返せる電波の到来方向の範囲が広いのでＳＡＲ衛星の軌道を考慮せずに略全方位（地球観測衛星ＳＡＲは鉛直方向に電波を照射しないので、真上は除く）からの電波の到来に対して設置することができる。これにより、対空標識の設置が容易になると共に、ＳＡＲ衛星が本対空標識を検知可能な位置を通過し易いことから本対空標識が検知されるまでの時間が短くなる。

本発明の実施形態である対空標識の概略の斜視図である。本発明の実施形態である対空標識の概略の平面図である。地表に設置された対空標識と上空を通過するＳＡＲ衛星及び光学衛星とを示す模式図である。対空標識がＳＡＲ衛星からの照射波を反射する様子を示す模式図である。柱部を分解可能な対空標識の使用時における概略の垂直断面図である。柱部を分解可能な対空標識の非使用時における概略の垂直断面図である。両面で色が異なる平面部を説明する模式図である。柱部及び平面部からなる対空標識を４つ組み合わせた対空標識の模式的な平面図である。柱部の他の例を示す対空標識の概略の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）である対空標識について、図面に基づいて説明する。

図１は実施形態である対空標識２の概略の斜視図である。また、図２は対空標識２の概略の平面図である。対空標識２は柱部４と平面部６とを備える。柱部４は地表に基本的に垂直に立設される柱形状であり、平面形状（柱の軸に垂直な断面形状）は円、又は円に比較的近い等方性を有する回転対称な形とする。図１、図２に示す対空標識２では柱部４は円柱である。平面部６は柱部４の周囲の地表に敷設され、基本的に平坦な上面を形成する。例えば、平面部６の平面形状は正方形や円形などとすることができる。本実施形態では柱部４と平面部６とは分離可能であり、平面部６を地表に敷設した後、その中心付近に柱部４を設置することで対空標識２が構築される。

柱部４の表面及び平面部６の平坦な上面となる部分は、ＳＡＲが発信する電磁波を反射する材料で構成される。柱部４は例えば、金属製の筒で作ることができる。平面部６は例えば、ビニールシートなどで作ることができる。

また平面部６の少なくとも一方面は白色又は黄色であり、この面を上面として敷設することで、対空標識２は上空からの可視光撮影により検知可能である。

平面部６は平坦なシート状の主部８だけとすることもできるが、本実施形態では、主部８の縁に設けられ主部８を囲む枠部１０を備える。枠部１０は水や空気などの流体を注入して膨張させることができる。また、枠部１０にはタブ１２が取り付けられており、ペグをタブ１２に打ち込んで平面部６を地表に固定することができる。

図３は地表２０に設置された対空標識２と上空を通過するＳＡＲ衛星２２（２２ａ，２２ｂ）及び光学衛星２４とを示す模式図である。２つのＳＡＲ衛星２２ａ，２２ｂは対空標識２から見て互いに異なる方位に位置し、また互いに異なる入射角でマイクロ波帯の照射波２６（２６ａ，２６ｂ）を照射する。ＳＡＲ衛星は地球を上昇軌道と下降軌道で周回し、衛星の進行方向に対して直角の方向の右下方、もしくは左下方に向けて電波を照射するため、２０〜４０°程度の入射角を持って撮影する。光学衛星２４は光学センサーで地表２０を撮影する。

図４は対空標識２がＳＡＲ衛星２２ａ，２２ｂからの照射波２６ａ，２６ｂを反射する様子を示す模式図である。対空標識２において柱部４の側面と平面部６の主部８上面とはどの方位に対しても直角をなしている。例えば、ＳＡＲ衛星２２ａから柱部４の軸に向かう方位に送信された照射波２６ａが主部８上面に入射すると、照射波２６ａは主部８上面で反射し、その反射波２８ａは柱部４の側面に入射する。そして柱部４の側面のうち照射波２６ａの到来した方位に略直交する領域に入射した反射波２８ａは照射波２６ａの到来した方位へ反射され、反射波３０ａを生じる。すなわち、反射波３０ａは照射波２６ａと同一の鉛直面上にある。さらに上述のように反射波２８ａを生じる主部８上面と反射波３０ａを生じる柱部４の側面とは直交しているので、反射波３０ａは当該鉛直面上にて照射波２６ａと平行で逆向きに進行する。よって、反射波３０ａはＳＡＲ衛星２２ａに到達し、その受信信号に基づいて対空標識２が検知される。

以上、照射波２６ａの反射について説明したが、方位や入射角が異なる照射波２６ｂについても同様であり、照射波２６ｂに対する対空標識２の反射波３０ｂはＳＡＲ衛星２２ｂに到達し、対空標識２が検知される。また、照射波２６ａ，２６ｂが柱部４の側面に入射した場合は、マイクロ波は上述した経路を逆に辿ってＳＡＲ衛星２２ａ，２２ｂに戻るので、この場合も対空標識２は検知される。

このように、対空標識２は、反射波をＳＡＲ衛星２２へ好適に返せる電波の到来方向の範囲が広いので、その設置に際してＳＡＲ衛星２２の軌道を考慮したり、ＳＡＲ衛星２２の軌道に合わせて設置状態を調整したりする必要がなく、設置や取り扱いが容易であり、災害時に利用し易い。また、ＳＡＲ衛星が対空標識２を検知可能な位置に巡ってくるまでの時間が短くなるので、対空標識２は早期に検知されることを期待でき、災害時の早期救援に有効である。

さらに、平面部６を反射率が高く上空からの可視光撮影により検知可能な色としていることにより、光学衛星２４により撮影された可視光画像においても対空標識２を検知することが可能となる。

対空標識２の柱部４の高さや太さ、また平面部６の面積は、ＳＡＲ衛星２２や光学衛星２４が対空標識２を検知できるように設定される。例えば、対空標識２は、Ｘ，Ｃ，ＬバンドのＳＡＲ衛星２２で地上分解能（Ground Sampled Distance：ＧＳＤ）が３ｍ級のもので検知でき、またＧＳＤが１ｍ級の光学衛星２４で検知できるように構成される。この場合、柱部４の高さは１．５〜２ｍ、太さは０．５ｍ程度、平面部６を正方形とする場合はその一辺を、また円形とする場合はその直径を各々４ｍ前後とすることができる。

対空標識２を災害時の救援サインとして利用する目的では、対空標識２は使用する際に例えば、校庭、公園などに仮設され、非使用時には収納できることが好適である。そこで、対空標識２は収納を容易とするために、既に述べたように、柱部４と平面部６とを分離可能とし、また平面部６を柔軟性を有する材質で作ることで折り畳み可能としている。図５、図６は非使用時には分解して小さくすることができる対空標識２の一例を説明する模式図であり、図５は使用時における対空標識２の概略の垂直断面図、図６は非使用時における概略の垂直断面図である。

この対空標識２は柱部４を構成する筒を複数段に分割でき、分割された筒の各部は入れ籠構造にして小さくすることができる。例えば、図５の対空標識２の柱部４は下段部４０、中段部４１、上段部４２の３段に分割される。各段は基本的に円筒であるが、中段部４１の外径は下段部４０の内径より小さく、また上段部４２の外径は中段部４１の内径より小さい。これにより、非使用時には下段部４０の内側に中段部４１、さらに中段部４１の内側に上段部４２が格納される入れ籠構造とされ、使用時より高さを小さくすることができる。

なお、図５、図６に示す例では、使用時に下段部４０、中段部４１、上段部４２を順に単に積み重ねて柱部４を形成できるように、下段部４０の上端側には中段部４１の下端が載せられるように内側に後退した段差４４が設けられ、同様に中段部４１の上端側には上段部４２の下端が載せられるように内側に後退した段差４４が設けられる。また、下段部４０の上端側には外径が中段部４１の内径より小さい接続部４６が設けられ、同様に中段部４１の上端側には外径が上段部４２の内径より小さい接続部４６が設けられている。各段を積み重ねたときに各接続部４６はその上の段の円筒内に挿入され、積み重ねた中段部４１、上段部４２の横ずれ、落下を防止する。

また、積み上げた下段部４０、中段部４１及び上段部４２の固定はネジ止めなど他の手段で行うこともできる。

柱部４を構成する円筒内の空洞は、非使用時に、折り畳まれた平面部６を収納するために利用することができる。これにより、非使用時の対空標識２の収納スペースの縮小を図ることができる。図６に示す例では、分解して入れ籠状態とされた柱部４の内部、つまり上段部４２内の空間に、平面部６を折り畳んだ塊４８が納められている。当該空間には、対空標識２の組み立てに必要な他の部品や道具も格納することができ、例えば、平面部６を地面に固定するペグ５０を格納することもできる。

さて、図５に示すように使用時において平面部６は地表に展開される。例えば、枠部１０に水などの液体を注入して膨らませることで、枠部１０は平面部６が風などでめくれにくくするための重りの役目を果たす。また、枠部１０が膨張することで、主部８に張力を及ぼし主部８の平坦性を増すことができる。なお、平面部６の固定のために、既に述べたように、ペグ５０を打ち込んでタブ１２を地表２０に留めることもできる。

枠部１０が膨張することにより、平面部６の縁は主部８からなる内側領域より高くなる。これにより形成される平面部６の内側の窪みには水などの液体５２を溜めることができる。その液面は平面部６が敷設される地表２０の凹凸の影響を受けず、主部８だけの場合より平坦性が増してマイクロ波の散乱が軽減され、平面部６に入射したマイクロ波はその液体表面における全反射となることが期待できるので、当該構成は対空標識２からＳＡＲ衛星２２への反射波の強度の確保に有効である。

平面部６の一方の面は既に述べたように、白色等の反射率が高く上空からの可視光撮影により検知が容易な色とされるが、他方の面は一方の面より反射率が低く上空からの可視光撮影で検知しにくい色とすることもできる。図７はこのような両面で色が異なる平面部６を説明する模式図である。図７の左側に示す（ａ）の状態は反射率が高い面を上面として設置された平面部６の斜視図であり、右側に示す（ｂ）の状態は反射率が低い面を上面として設置された平面部６の斜視図である。例えば、図７の（ａ）の状態の上面は上述したように白色や黄色とすることができる。一方、（ｂ）の状態の上面は例えば、黒色や青色とすることができる。図７の中央の両方向への矢印は、対空標識２の設置に際して、平面部６のいずれの面を上面とするかを選択することができることを表している。

ＳＡＲ衛星２２は平面部６の上面の色が違っても、対空標識２を基本的に同等に検知可能である。一方、光学衛星２４の可視光画像にて、平面部６が図７の（ａ）の状態とされた対空標識２は検知し易いが、図７の（ｂ）の状態とされた対空標識２は検知しにくい。よって、ＳＡＲ衛星２２の検知結果と光学衛星２４の画像とを照合することで、２つの状態の対空標識２を区別して検知することができる。それら２つの状態それぞれについて標示内容を予め取り決めておくことで、対空標識２により２つの意味を伝達可能である。

上述した対空標識２はそれぞれを識別できる距離と持たせて複数個を配列して、その集合を一つの対空標識として利用することもできる。例えば、対空標識群を構成する対空標識２の個数や配置パターン（対空標識の配置位置、平面部６の面の向き、及びこれらの組み合わせ）に応じて異なる標示内容を伝達可能となる。図８は４つの対空標識２からなる対空標識６０の模式的な平面図である。対空標識６０は対空標識２を２×２のマトリクス状に配置した構成を有する。対空標識６０を構成する各対空標識２は両面の色が異なる平面部６を備え、対空標識６０はそれらの平面部６の面の向きについての組み合わせのパターンにより標示内容の識別を可能とする。例えば、４つの対空標識２の平面部６の色の明暗の違いにより１６通りの標示内容が可能である。

また、対空標識２を常設しない場合は、緊急時に設置することになるため、緊急時に一度撮影したのみでは見落としてしまう可能性がある。このため、対空標識２の設置箇所、設置配置を予め決めておき、設置していない状態の画像と設置した状態の画像とを平時に設置箇所単位で撮影しておくことにより、緊急時での標識設置による観測画像との比較において、対空標識２の抽出精度を向上させることができ、強いては早期検知、早期救援が可能となる。

図９は柱部４の他の例を示す対空標識２の概略の斜視図である。上述の対空標識２では柱部４は円柱であったが、複数本（円に比較的近い等方性を有する回転対称な形という意味では３本以上）の同じ太さの円柱をそれらの軸が円周上に並ぶように束ねることが好ましい。図９は柱部４の例として同じ太さの６本の円柱６２をそれらの軸が円周上に並ぶように束ねた形状を示している。なお、図９では円周上に円柱を並べ、その内部に円柱が存在していないが、必要となる筒の数と横風などに対する設置強度との兼ね合い等により、内部に円柱を配置することも可能である。

また、対空標識２を常設とする場合には、平面部６は柔軟性を有する材質である必要はなく、例えば、堅く地表２０の凹凸の影響を受けず平坦性を確保し易い材質で作ることができ、例えば、金属板で平面部６を作ることができる。

２対空標識、４柱部、６平面部、８主部、１０枠部、１２タブ、２０地表、２２，２２ａ，２２ｂＳＡＲ衛星、２４光学衛星、４０下段部、４１中段部、４２上段部、４４段差、４６接続部、５０ペグ、６０対空標識、６２円柱。

Claims

合成開口レーダーにより検知可能な対空標識であって、
地表に立設される柱部と、
前記柱部の周囲の前記地表に敷設される平面部と、
を有し、
前記柱部及び前記平面部は、前記合成開口レーダーが発信する電磁波を反射する材料からなること、を特徴とする対空標識。
請求項１に記載の対空標識において、
前記柱部は円柱、又は複数の円柱を束ねた形状であること、を特徴とする対空標識。
請求項１又は請求項２に記載の対空標識において、
前記平面部の上面は周辺地物に比べて反射率が高い色からなり、上空からの可視光撮影により検知可能であること、を特徴とする対空標識。
請求項１又は請求項２に記載の対空標識において、
前記平面部は前記柱部から分離可能とされ、いずれの面を上面として敷設するかを選択でき、
前記平面部の一方の面は上空からの可視光撮影により検知可能な色であり、他方の面は前記一方の面と反射率が異なり前記可視光撮影にて前記一方の面と識別可能な色であること、
を特徴とする対空標識。
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の対空標識において、
前記柱部と前記平面部とは分離可能であり、
前記平面部は柔軟性を有する材質からなり折り畳み可能であり、
前記柱部は、折り畳まれた前記平面部を収納可能な空洞を有すること、
を特徴とする対空標識。
請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の対空標識において、
前記平面部は、
シート状の主部と、
前記主部の縁に設けられ前記主部を囲む枠部と、
を有し、
前記枠部は、流体を注入されて膨張し、前記平面部の縁を内側より高くすること、
を特徴とする対空標識。
前記地表に複数配置された請求項４に記載の対空標識からなり、それらの前記平面部の面の向きについての組み合わせのパターンにより標示内容の識別を可能とする対空標識。