JP2576633B2 - 合成開口レーダ装置 - Google Patents

合成開口レーダ装置

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は合成開口レーダ装置に係り、特に観測幅の変
更制御技術に関する。
(従来の技術) 周知のように、合成開口レーダ装置は航空機や人工衛
星等に搭載され、パルス圧縮技術および合成開口技術を
用いて地表面の高分解能な画像を得る映像レーダ装置で
あって、曇天や夜間でも地表を観測することが可能であ
る。
この合成開口レーダ装置は、基本的には第4図に示す
ように、送信部41と、送受切替器であるサーキュレータ
42と、アンテナ部43と、受信部44と、信号処理部45とで
構成される。
送信部41は、一定周期1/PRF(PRF:パルス繰り返し周
波数)で発生するPRFトリガ信号(第5図(1))に応
答して送信信号(第5図(2))であるチャープ信号
(直線周波数変調信号)をサーキュレータ42を介したア
ンテナ部43から地表へ向けて放射する。
地表で反射した散乱波は再びアンテナ部43で受信さ
れ、サーキュレータ42を介した受信部44で同期検波され
Iビデオ信号とQビデオ信号の2チャネルからなる受信
信号(第5図(3))が形成され、これが信号処理部45
でディジタル化処理を受け伝送系データとして送出され
る。
信号処理部45は、従来、例えば第6図に示すように、
受信信号のIビデオ信号とQビデオ信号をそれぞれ独立
に高速にA/D変換するA/D変換部61a,同61bと、このA/D変
換部(61a,61b)が出力する高速データを伝送系のデー
タ伝送速度と整合させるデータストレッチ部62と、この
データストレッチ部62の出力データに画像補正等に必要
なテレメトリデータを付加した所定フォーマットの伝送
系データを形成し出力するフォーマッタ部63とで基本的
に構成され、この伝送系データは、第5図(4)に示す
ように、1/PRFの時間内に伝送される。
即ち、従来の信号処理部は一定の量子化ビット数でも
って受信信号をディジタル化し、それをデータ伝送速度
に整合させる機能を有している。
(発明が解決しようとする課題) ところで、周知のように、合成開口レーダ装置によっ
て観測取得された画像情報は所定のユーザに配布されそ
の利用に供されるのであるが、ユーザの画像情報の利用
形態には、例えば高品質はそれ程重要ではないができる
だけ広い範囲の画像情報を必要とする、あるいは、観測
範囲は狭くても良いからできるだけ高品質の画像情報を
必要とする等各種のものがある。しかし、従来の合成開
口レーダ装置にあっては、その信号処理部が一定の量子
化ビット数でもって受信信号をディジタル化し、それを
データ伝送速度に整合させる機能を有するのみであるの
で、このようなユーザの多様な要求に応えることができ
ないという問題点がある。
ここに、観測範囲はデータ量と関係し、画質は量子化
ビット数と関係し、共に伝送系のデータ伝送速度と一定
の関係があるので、以下若干の説明を加える。
第5図(4)に示すように信号処理部の出力信号(伝
送系データ)は1/PRF時間内に伝送する必要があるか
ら、データ伝送速度をDR、A/D変換時のサンプリング周
波数をSF、パルス繰り返し周波数をPRF、量子化ビット
数をB、受信時間をΔTとすると次の式(1)の関係が
成立する。
DR≒SF・ΔT・PRF・B・2(ch) ……(1) なお、2(ch)は受信信号がIビデオ信号とQビデオ
信号とからなることを示し、サンプリング周波数SFは、
ΔFを帯域幅とすれば、 SF=k・ΔF ……(2) と表される。ここに、kはシステムマージンである。Δ
Fは光速をc、距離分解能をδとすれば、 で表される。また、受信時間ΔTは観測範囲を規定する
ものであり、第7図に示すように、観測幅がwである場
合の各種量を定めると、 と示される。なお、τは送信パルス幅である。
要するに、式(1)から明らかなように観測幅wや量
子化ビット数Bを大きくすることはデータ伝送速度DRを
大きくすることを意味するのである。しかし、データ伝
送速度は伝送系固有のものとして定められ、これに変更
を加えることは容易でない。
本発明は、このような問題点に鑑みなされたもので、
その目的は、データ伝送速度を大きくすることなくユー
ザの多様な要求に柔軟に対応できる合成開口レーダ装置
を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 前記目的を達成するために、本発明の合成開口レーダ
装置は次の如き構成を有する。
即ち、本発明の合成開口レーダ装置は、航空機や人工
衛星等の飛翔体に搭載されて地表を観測する合成開口レ
ーダ装置において、その信号処理部が、当該装置が観測
取得したレーダ信号をA/D変換クロック信号に従って高
速にA/D変換するA/D変換部と; 前記A/D変換部が出力
する高速データ中の任意数ビットを前記合成開口レーダ
装置による観測幅を制御すべく外部から提供される観測
幅制御信号に従って選択出力する観測幅設定部と; 前
記観測幅設定部が出力する高速データを伝送系のデータ
伝送速度と整合させるデータストレッチ部と; 前記デ
ータストレッチ部の出力データに画像補正等に必要な前
記人工衛星の姿勢制御に関する情報を提供するテレメト
リ信号を付加した所定のフォーマットの伝送系データを
形成し出力するフォーマッタ部と; 地上局から前記飛
翔体に送信され受信された観測幅指定コマンド信号をデ
コードするコマンドデコーダ部と; 前記コマンドデコ
ーダ部の出力を受けて前記A/D変換クロック信号と前記
観測幅制御信号および帯域幅制御信号を形成出力すると
ともに、前記データストレッチ部や前記フォーマッタ部
の動作制御を行う制御部と;で構成され、かつ、送信部
が、送信信号の信号帯域幅を前記帯域幅制御信号に従っ
て変更設定するように構成して; 前記データ伝送系の
データ伝送速度を増大変更することなく観測におけるレ
ンジ分解能と観測領域の大きさとの組合せ選択を所定の
内容に設定することを可能とすることを特徴とするもの
である。
(作 用) 次に、前記の如く構成される本発明の合成開口レーダ
装置の作用を説明する。
コマンドデコーダ部の出力を受けた制御部では、A/D
変換部に対しては指定の観測幅に対応した区間において
のみA/D変換動作を行わせるA/D変換クロック信号を出力
し、また観測幅設定部に対しては指定の任意数ビットを
選択させる観測幅制御信号を出力するとともに、送信部
に対し帯域幅制御信号を出力する。
ここに、コマンド信号は飛翔体が人工衛星の場合には
地上からの指令信号であり、本発明ではこのコマンド信
号を利用して観測幅の指定を行う。つまり、コマンド信
号を利用するとは、既存の伝送系のデータ伝送速度に変
更を加えない、具体的に言えば、そのデータ伝送速度を
上限として指定を行うことを意味する。従って、指定す
る観測幅が広いときは信号帯域幅は小さ目に設定され、
逆に狭い観測幅では信号帯域幅は大き目に設定されるこ
とになる。なお、レンジ分解能は信号帯域幅に反比例す
る点注意する必要がある。
以上要するに、観測幅と信号帯域幅を観測対象に合わ
せて任意に選択することができるようにしたので、デー
タ伝送速度を増大させることなく高分解能モードと広域
観測モードの切り替えができる合成開口レーダ装置を実
現でき、ユーザの多様な要求に柔軟に対応できることと
なる。
(実 施 例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る合成開口レーダ装置
の構成例を示す。この合成開口レーダ装置は、構成要素
的には第4図に示すものと同様であるが、信号処理部25
がA/D変換部1a,同1bと、観測幅設定部4と、データスト
レッチ部7と、フォーマッタ部9と、コマンドデコーダ
部13と、制御部18とで基本的に構成してある点と、送信
部26が信号処理部25と一定の関係がある点とにおいて異
なる。
コマンドデコーダ部13は、地上から送信されて来た観
測幅を指定するコマンド信号14を受けてデコードし、そ
の結果である制御信号15を制御部18へ出力する。制御部
18は、当該信号処理部全体の制御を行うもので、送信部
26からcw信号(即ち単一周波数の信号)および送信パル
スに同期するために必要なトリガ信号21が与えられ、cw
信号21に基づきA/D変換クロック信号16、観測幅制御信
号17、制御信号19,同20をそれぞれ発生し、対応する各
部へ出力する。ここに、A/D変換クロック信号16と観測
幅制御信号17の各内容はコマンドデコーダ部13からの制
御信号15の内容に従ったものとなる。
A/D変換部1aは受信信号であるIビデオ信号2を、A/D
変換部1bは受信信号であるQビデオ信号3をそれぞれ制
御部18からのA/D変換クロック信号16に従って高速にデ
ィジタル化する。ここに、A/D変換クロック信号と受信
信号の関係は第2図に示すようになる。第2図(3)は
観測幅が狭い場合、第2図(4)は観測幅が広い場合の
A/D変換クロック信号を示し、受信信号(第2図
(2))との位置関係に注目すればその意義が明らかと
なる。即ち、A/D変換部1a,同1bは従来のように受信信号
の全てについてディジタル化処理をするのではなく、受
信信号の中の観測幅に対応した部分のみの受信信号を対
象とするのである。サンプリング周波数が観測幅に応じ
て切り替えられたのである。
観測幅設定部4は、A/D変換部1aの出力データ5およ
びA/D変換部1bの出力データ6を受けて、これから観測
幅制御信号17に従って所定数ビットを選択し、その選択
したビット情報8をデータストレッチ部7へ出力する。
以後は従来と同様であって、フォーマッタ部9からは
伝送系データ12が同期信号11に同期して出力される。な
お、テレメトリデータ22は、例えば人工衛星では、その
姿勢制御に関する情報であって、これは画像補正に必要
であることは周知の通りである。
以上は送信部26の送信信号の信号帯域幅が所定値の場
合であるが、本発明では送信信号の信号帯域幅を変更で
きるようにしてある。
即ち、制御部18は、コマンドデコーダ部13からの制御
信号15の内容に従った帯域幅切替制御信号23を形成し、
それを送信部26へ出力する。これにより、送信部26は送
信信号の信号帯域幅を周知の技術によって変更する。例
えば表面波遅延素子の変更を行うのである。
ここに、観測幅と信号帯域幅の関係は例えば第3図に
示すようになっている。第3図において、横軸は信号帯
域幅(B1〜B5)、縦軸はデータ伝送速度(DR1,DR2)、
直線w1〜同w4は選択可能な観測幅である。今、データ伝
送速度がDR1である場合、観測幅をw2に設定すると、デ
ータ伝送速度がDR1を越えない範囲の信号帯域幅として
はB1,B2,B3,B4が選択できる。一方、観測幅がw3に増加
すると、データ伝送速度がDR1を越えない範囲で選択可
能な信号帯域幅はB1,B2のみとなる。
つまり、送信部26では、広い観測幅が指定された場合
には信号帯域幅を狭くし、逆に狭い観測幅指定に対し信
号帯域幅を広くすることが可能である。レンジ分解能は
信号帯域幅に反比例するから、データ伝送系のデータ伝
送速度は変えることなく、広い観測幅では低分解能、狭
い観測幅では高分解能の画像データが取得されるように
して、観測におけるレンジ分解能と観測領域の大きさと
の組合せ選択(トレードオフ)が所定の内容に設定され
ることになる。
なお、送信部26において信号帯域幅が変更されると、
これに対応して制御部18へ出力するcw信号21も変更され
る。
(発明の効果) 以上説明したように、本発明の合成開口レーダ装置に
よれば、観測対象に合わせて観測幅と信号帯域幅を任意
に選択できるようにしたので、データ伝送速度を増大さ
せることなくレンジ分解能と観測領域を選択でき、ユー
ザの多様な要求に柔軟に対応できる合成開口レーダ装置
を提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る合成開口レーダ装置の
構成ブロック図、第2図はA/D変換クロックと受信信号
の関係を示すタイムチャート、第3図は観測幅と信号帯
域幅との関係図、第4図は合成開口レーダ装置の一般的
構成ブロック図、第5図は送受信タイムチャート、第6
図は従来の信号処理回路の構成ブロック図、第7図はジ
オメトリ図である。 1a,1b……A/D変換部、4……観測幅設定部、7……デー
タストレッチ部、9……フォーマッタ部、13……コマン
ドデコーダ部、18……制御部、26……送信部、42……サ
ーキュレータ、43……アンテナ部、44……受信部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】航空機や人工衛星等の飛翔体に搭載されて
    地表を観測する合成開口レーダ装置において、その信号
    処理部が、当該装置が観測取得したレーダ信号をA/D変
    換クロック信号に従って高速にA/D変換するA/D変換部
    と; 前記A/D変換部が出力する高速データの中の任意
    数ビットを前記合成開口レーダ装置による観測幅を制御
    すべく外部から提供される観測幅制御信号に従って選択
    出力する観測幅設定部と; 前記観測幅設定部が出力す
    る高速データを伝送系のデータ伝送速度と整合させるデ
    ータストレッチ部と; 前記データストレッチ部の出力
    データに画像補正等に必要な前記人工衛星の姿勢制御に
    関する情報を提供するテレメトリ信号を付加した所定の
    フォーマットの伝送系データを形成し出力するフォーマ
    ッタ部と; 地上局から前記飛翔体に送信され受信され
    た観測幅指定コマンド信号をデコードするコマンドデコ
    ーダ部と; 前記コマンドデコーダ部の出力を受けて前
    記A/D変換クロック信号と前記観測幅制御信号および帯
    域幅制御信号を形成出力するとともに、前記データスト
    レッチ部や前記フォーマッタ部の動作制御を行う制御部
    と; で構成され、かつ、その送信部が、送信信号の信
    号帯域幅を前記帯域幅制御信号に従って変更設定するよ
    うに構成して; 前記データ伝送系のデータ伝送速度を
    増大変更することなく観測におけるレンジ分解能と観測
    領域の大きさとの組合せ選択を所定の内容に設定するこ
    とを可能とすることを特徴とする合成開口レーダ装置。
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