JP3172739B2 - Ｖｌｂｉレーダ探査法 - Google Patents
Ｖｌｂｉレーダ探査法Info
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- JP3172739B2 JP3172739B2 JP21210999A JP21210999A JP3172739B2 JP 3172739 B2 JP3172739 B2 JP 3172739B2 JP 21210999 A JP21210999 A JP 21210999A JP 21210999 A JP21210999 A JP 21210999A JP 3172739 B2 JP3172739 B2 JP 3172739B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダを用いて地
球から月や小惑星に対するリモートセンシングを行うＶ
ＬＢＩ（超長基線電波干渉計（ＶＬＢＩ（Very Long
Baseline Interferometry））レーダ探査法に関する。
球から月や小惑星に対するリモートセンシングを行うＶ
ＬＢＩ（超長基線電波干渉計（ＶＬＢＩ（Very Long
Baseline Interferometry））レーダ探査法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、地表レーダ探査法で優れているも
のとして、合成開口レーダ（ＳＡＲ（Synthetic Apert
ure Radar））による方式と、ドップラレーダ方式とが
ある（Jerry L．Eaves and Edward K． Reedy，"P
rinciple of Modern Radar"，pp．502−537，Van N
ostrand Reinhold Company．参照）。
のとして、合成開口レーダ（ＳＡＲ（Synthetic Apert
ure Radar））による方式と、ドップラレーダ方式とが
ある（Jerry L．Eaves and Edward K． Reedy，"P
rinciple of Modern Radar"，pp．502−537，Van N
ostrand Reinhold Company．参照）。
【０００３】前者のＳＡＲ方式は、航空機や、惑星軌道
上の衛星から、地球や惑星の表面をレーダ探査するもの
であり、図３に示すように、矢印１０２の方向に移動す
る航空機や衛星に搭載したアンテナ１０１から、その移
動方向とは垂直方向にアンテナビーム１０３が放射され
る。地表面上の対象物１０４に対するアンテナ追尾は行
わない。観測可能時間は、搭載機の移動速度および高度
１０５により異なり、アンテナビーム１０３内に対象物
１０４が入っている時間、すなわち搭載機がアンテナ位
置Ｐ１からアンテナ位置Ｐ２までに移動する時間とな
る。このため、アンテナ１０１の指向性が低いほど大き
な合成アンテナ（仮想アンテナ）を構築でき、合成アン
テナ長Ｌはアンテナ位置Ｐ１からアンテナ位置Ｐ２まで
の距離となる。
上の衛星から、地球や惑星の表面をレーダ探査するもの
であり、図３に示すように、矢印１０２の方向に移動す
る航空機や衛星に搭載したアンテナ１０１から、その移
動方向とは垂直方向にアンテナビーム１０３が放射され
る。地表面上の対象物１０４に対するアンテナ追尾は行
わない。観測可能時間は、搭載機の移動速度および高度
１０５により異なり、アンテナビーム１０３内に対象物
１０４が入っている時間、すなわち搭載機がアンテナ位
置Ｐ１からアンテナ位置Ｐ２までに移動する時間とな
る。このため、アンテナ１０１の指向性が低いほど大き
な合成アンテナ（仮想アンテナ）を構築でき、合成アン
テナ長Ｌはアンテナ位置Ｐ１からアンテナ位置Ｐ２まで
の距離となる。
【０００４】このＳＡＲ方式では、短パルスを多数放射
（通常１ｋＨｚ以上）することで、対象物１０４からの
後方散乱波を得るが、これらは全て空間に合成アンテナ
を構築するために用いられる。つまり、パルス１回毎に
得られた信号と、搭載機の位置とを全てのパルスについ
て合成し、合成アンテナを構築する。
（通常１ｋＨｚ以上）することで、対象物１０４からの
後方散乱波を得るが、これらは全て空間に合成アンテナ
を構築するために用いられる。つまり、パルス１回毎に
得られた信号と、搭載機の位置とを全てのパルスについ
て合成し、合成アンテナを構築する。
【０００５】このＳＡＲ方式の場合、アンテナ直径Ｌｓ
を仮定し、観測波長をλとするとアンテナビーム幅（半
値幅）βｓは、次式（１）で表される。
を仮定し、観測波長をλとするとアンテナビーム幅（半
値幅）βｓは、次式（１）で表される。
【数１】 合成されるアンテナの長さＬｓは、搭載機と対象物との
距離をＲｓ、物理アンテナ直径をｄｘとすると、次式
（２）で表される。
距離をＲｓ、物理アンテナ直径をｄｘとすると、次式
（２）で表される。
【数２】 この制約は、アンテナビームが搭載機の進行方向に対し
垂直方向に固定されていることによる。
垂直方向に固定されていることによる。
【０００６】このときの散乱（断面積）半径δｘは、次
式（３）で表される。
式（３）で表される。
【数３】 ＳＡＲ方式の場合、散乱（断面積）半径δｘは、式
（３）から分かるように、周波数・飛行高度によらず物
理アンテナ直径ｄｘで決定される。なお、式（３）中、
Ｌｓではなく、（２・Ｌｓ）となるのは、信号が対象物
までの間を往復するためである。散乱（断面積）半径δ
ｘは分解能に相当する量である。
（３）から分かるように、周波数・飛行高度によらず物
理アンテナ直径ｄｘで決定される。なお、式（３）中、
Ｌｓではなく、（２・Ｌｓ）となるのは、信号が対象物
までの間を往復するためである。散乱（断面積）半径δ
ｘは分解能に相当する量である。
【０００７】一方、上記した地表レーダ探査法のうち、
後者のドップラレーダ方式は、大型アンテナから放射さ
れた強力なパルスの反射波から距離等を求める方式であ
り、このドップラレーダ方式では、図４に示すように、
１つの大型アンテナ２０１からチャープ信号（周波数ス
ウィープ信号）もしくはパルス信号の送信信号２０２を
出力し、小惑星２０３等に当たって戻ってきた反射波２
０４を、正確な時計を持った観測局２００の受信アンテ
ナ２０５で受信し、観測局２００のタイミング測定部２
０６で観測した送信時刻と受信時刻とを基に、比較部２
０７においてそのタイミングの比較等を行い、最終的に
観測局２００から小惑星２０３までの距離・方向ベクト
ル・大まかな大きさ（散乱断面積）を求めるようになっ
ている。
後者のドップラレーダ方式は、大型アンテナから放射さ
れた強力なパルスの反射波から距離等を求める方式であ
り、このドップラレーダ方式では、図４に示すように、
１つの大型アンテナ２０１からチャープ信号（周波数ス
ウィープ信号）もしくはパルス信号の送信信号２０２を
出力し、小惑星２０３等に当たって戻ってきた反射波２
０４を、正確な時計を持った観測局２００の受信アンテ
ナ２０５で受信し、観測局２００のタイミング測定部２
０６で観測した送信時刻と受信時刻とを基に、比較部２
０７においてそのタイミングの比較等を行い、最終的に
観測局２００から小惑星２０３までの距離・方向ベクト
ル・大まかな大きさ（散乱断面積）を求めるようになっ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した地表
レーダ探査法のうち、前者のＳＡＲ方式では、目標物の
衛星軌道上の搭載機から月等の表面を探査するため、地
球上から安定して常時観測するようなことができなかっ
た。また、このＳＡＲ方式の場合、分解能を上げるに
は、物理アンテナのサイズを小さくしなければならない
が、物理アンテナのサイズを小さくするとアンテナゲイ
ンが小さくなり、このため、地球から月のような遠方の
ものを観測しようとしても、反射波がほとんど戻ってこ
ず、観測そのものが成立しないという問題点を有してい
た。
レーダ探査法のうち、前者のＳＡＲ方式では、目標物の
衛星軌道上の搭載機から月等の表面を探査するため、地
球上から安定して常時観測するようなことができなかっ
た。また、このＳＡＲ方式の場合、分解能を上げるに
は、物理アンテナのサイズを小さくしなければならない
が、物理アンテナのサイズを小さくするとアンテナゲイ
ンが小さくなり、このため、地球から月のような遠方の
ものを観測しようとしても、反射波がほとんど戻ってこ
ず、観測そのものが成立しないという問題点を有してい
た。
【０００９】一方、後者のドップラレーダ方式は、地球
からのリモートセンシングであり、小惑星までの距離・
方向ベクトル・大まかな大きさ（散乱断面積）を求める
ことはできるものの、その表面の様子を得ることはでき
なかった。
からのリモートセンシングであり、小惑星までの距離・
方向ベクトル・大まかな大きさ（散乱断面積）を求める
ことはできるものの、その表面の様子を得ることはでき
なかった。
【００１０】この発明は上記に鑑み提案されたもので、
地球上から安定して常時観測することができ、また大規
模な合成アンテナを構築して分解能を向上するととも
に、詳細に観測物体の表面や観測物体までの距離を観測
することができるＶＬＢＩレーダ探査法を提供すること
を目的とする。
地球上から安定して常時観測することができ、また大規
模な合成アンテナを構築して分解能を向上するととも
に、詳細に観測物体の表面や観測物体までの距離を観測
することができるＶＬＢＩレーダ探査法を提供すること
を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のＶＬＢＩレーダ探査法は、大型送信アンテ
ナから白色雑音または擬似雑音拡散信号を送信して観測
物体に当て、戻ってきた後方散乱波をＶＬＢＩ受信アン
テナで受信し、送信時に記録した送信記録信号と、受信
時に記録した受信記録信号との相関処理を順次行い、地
球・観測物体間位置の変化による相関クロススペクトル
の時系列データを求め、２次元逆フーリエ変換すること
で、観測物体表面の像および観測物体までの距離を得
る、ことを特徴としている。
に、本発明のＶＬＢＩレーダ探査法は、大型送信アンテ
ナから白色雑音または擬似雑音拡散信号を送信して観測
物体に当て、戻ってきた後方散乱波をＶＬＢＩ受信アン
テナで受信し、送信時に記録した送信記録信号と、受信
時に記録した受信記録信号との相関処理を順次行い、地
球・観測物体間位置の変化による相関クロススペクトル
の時系列データを求め、２次元逆フーリエ変換すること
で、観測物体表面の像および観測物体までの距離を得
る、ことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下にこの発明の実施の形態を図
面に基づいて詳細に説明する。
面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】図１はこの発明のＶＬＢＩレーダ探査法の
構成を概略的に示す図である。図において、この発明の
ＶＬＢＩレーダ探査法は、ＶＬＢＩ観測局１０に備える
大型の送信アンテナ１から、信号発生部２で出力した白
色雑音もしくはＰＮ（擬似雑音）拡散信号を送信信号３
として放射し、観測物体（ここでは月）４に当たって戻
ってきた後方散乱波５をＶＬＢＩ観測局１０の受信アン
テナ６で受信し、送信時に送信記録部７で記録した送信
記録信号と、受信時に受信記録部８で記録した受信記録
信号との相関処理を相関処理部９で順次行い、地球・月
間位置の変化による相関クロススペクトルの時系列デー
タ（空間周波数スペクトル）を求め、２次元逆フーリエ
変換することで、月４の表面の像および月４までの距離
を得るようになっている。
構成を概略的に示す図である。図において、この発明の
ＶＬＢＩレーダ探査法は、ＶＬＢＩ観測局１０に備える
大型の送信アンテナ１から、信号発生部２で出力した白
色雑音もしくはＰＮ（擬似雑音）拡散信号を送信信号３
として放射し、観測物体（ここでは月）４に当たって戻
ってきた後方散乱波５をＶＬＢＩ観測局１０の受信アン
テナ６で受信し、送信時に送信記録部７で記録した送信
記録信号と、受信時に受信記録部８で記録した受信記録
信号との相関処理を相関処理部９で順次行い、地球・月
間位置の変化による相関クロススペクトルの時系列デー
タ（空間周波数スペクトル）を求め、２次元逆フーリエ
変換することで、月４の表面の像および月４までの距離
を得るようになっている。
【００１４】図２はこの発明のＶＬＢＩレーダ探査法の
より具体的な構成例を示す図である。図において、先ず
信号発生部２のノイズダイオード等により作られた白色
雑音もしくはＰＮ拡散信号を送信信号３として、送信ア
ンテナ１から月４に向かって発信する。この送信信号３
は、原子時計を内蔵するＶＬＢＩデータ収集装置１７お
よびデータレコーダ１７１により記録され、送信記録信
号として出力される。受信アンテナ６は、月４から戻っ
てくる後方散乱波５を受信する。この受信信号は、原子
時計を内蔵するＶＬＢＩデータ収集装置１８およびデー
タレコーダ１８１により記録され、受信記録信号として
出力される。ＶＬＢＩ相関処理装置１９は、入力された
送信記録信号と受信記録信号とに相関処理を施し、相関
クロススペクトルの時系列データ（空間周波数スペクト
ル）を求める。このデータには、月面までの距離情報、
月面の状態、月面での反射係数等の情報が含まれてお
り、２次元逆フーリエ変換することで、それらの情報を
入手することができる。
より具体的な構成例を示す図である。図において、先ず
信号発生部２のノイズダイオード等により作られた白色
雑音もしくはＰＮ拡散信号を送信信号３として、送信ア
ンテナ１から月４に向かって発信する。この送信信号３
は、原子時計を内蔵するＶＬＢＩデータ収集装置１７お
よびデータレコーダ１７１により記録され、送信記録信
号として出力される。受信アンテナ６は、月４から戻っ
てくる後方散乱波５を受信する。この受信信号は、原子
時計を内蔵するＶＬＢＩデータ収集装置１８およびデー
タレコーダ１８１により記録され、受信記録信号として
出力される。ＶＬＢＩ相関処理装置１９は、入力された
送信記録信号と受信記録信号とに相関処理を施し、相関
クロススペクトルの時系列データ（空間周波数スペクト
ル）を求める。このデータには、月面までの距離情報、
月面の状態、月面での反射係数等の情報が含まれてお
り、２次元逆フーリエ変換することで、それらの情報を
入手することができる。
【００１５】上記のＶＬＢＩレーダ探査法では、月４は
アンテナ追尾により観測される。また、微弱電波を受信
するため指向性の高いアンテナの方が有利である。観測
は、月４が地球自転により地球の陰に入るまで行われ
る。
アンテナ追尾により観測される。また、微弱電波を受信
するため指向性の高いアンテナの方が有利である。観測
は、月４が地球自転により地球の陰に入るまで行われ
る。
【００１６】ここで、アンテナ直径Ｌｓを仮定し、観測
波長をλとするとアンテナビーム幅（半値幅）βｓは、
次式（４）で表される。
波長をλとするとアンテナビーム幅（半値幅）βｓは、
次式（４）で表される。
【数４】 送信受信アンテナ１，６は、月４を追尾するので、合成
されるアンテナの長さＬｓは、地球の月に対する移動距
離と等価となる。
されるアンテナの長さＬｓは、地球の月に対する移動距
離と等価となる。
【００１７】このときの散乱（断面積）半径δｘは、月
４との距離をＲｓとすると、次式（５）で表される。
４との距離をＲｓとすると、次式（５）で表される。
【数５】 この式（５）から、散乱（断面積）半径δｘは、周波数
（１／λ）、物理アンテナ径Ｌｓ、月４との距離Ｒｓに
より決定されることが分かる。
（１／λ）、物理アンテナ径Ｌｓ、月４との距離Ｒｓに
より決定されることが分かる。
【００１８】ところで、月４の表面から地上の受信アン
テナ６までの距離（反射波の到達時間）は、地球の回
転、月の軌道等により変化し、各受信アンテナ６での受
信信号位相に微小な差が生じる。このため、地球上の観
測局１０の地球自転・公転による歳差・章動・光行差、
月の軌道等により発生する受信信号位相の影響を補正す
ることで、各受信信号間の相関を得ることができる。相
関処理時に月表面上の散乱（断面積）半径内の各点は、
地上局受信アンテナ６の位置との関係による遅延・遅延
変化率の違いにより、２次元上の値として分離可能であ
る。
テナ６までの距離（反射波の到達時間）は、地球の回
転、月の軌道等により変化し、各受信アンテナ６での受
信信号位相に微小な差が生じる。このため、地球上の観
測局１０の地球自転・公転による歳差・章動・光行差、
月の軌道等により発生する受信信号位相の影響を補正す
ることで、各受信信号間の相関を得ることができる。相
関処理時に月表面上の散乱（断面積）半径内の各点は、
地上局受信アンテナ６の位置との関係による遅延・遅延
変化率の違いにより、２次元上の値として分離可能であ
る。
【００１９】この分離は、ＶＬＢＩ観測局１０の送信ア
ンテナ１、受信アンテナ６の配置が広いほど高分解能で
行われる。これにより得られるのが空間周波数スペクト
ルである。この空間周波数スペクトルは、地球・月の位
置により変化する。合成アンテナは、これら位置の違い
により得られた空間周波数スペクトルを合成することで
実現される。
ンテナ１、受信アンテナ６の配置が広いほど高分解能で
行われる。これにより得られるのが空間周波数スペクト
ルである。この空間周波数スペクトルは、地球・月の位
置により変化する。合成アンテナは、これら位置の違い
により得られた空間周波数スペクトルを合成することで
実現される。
【００２０】地球の自転・公転（対象が月の場合、月の
公転）により、月４と地球上の観測局１０により構成さ
れる各空間における相関クロススペクトルの時系列デー
タ（空間周波数スペクトル）を求め、２次元逆フーリエ
変換することで得られる合成アンテナは、地球の自転直
径・公転直径（対象が月の場合は、月の公転直径）を持
った巨大アンテナとなる。月が地球を周回しているが、
月を固定して見ると相対的に地球が周回しており、月の
公転直径分に相当するアンテナを合成でき、その合成ア
ンテナで月を観測することになるため高分解能が得ら
れ、これにより、月を細かく見ることができる。
公転）により、月４と地球上の観測局１０により構成さ
れる各空間における相関クロススペクトルの時系列デー
タ（空間周波数スペクトル）を求め、２次元逆フーリエ
変換することで得られる合成アンテナは、地球の自転直
径・公転直径（対象が月の場合は、月の公転直径）を持
った巨大アンテナとなる。月が地球を周回しているが、
月を固定して見ると相対的に地球が周回しており、月の
公転直径分に相当するアンテナを合成でき、その合成ア
ンテナで月を観測することになるため高分解能が得ら
れ、これにより、月を細かく見ることができる。
【００２１】実際は、月の自転周期と公転周期が同じ一
恒星月（２７．３２日）であるため、常に月の同一面し
か地球に向かない。この効果により、せっかくの月の公
転による位置変化が自転により相殺され、地球の自転に
よる効果と月の秤動（緯度方向：±６度、経度方向：±
７度）により地球に向いた面が僅かに変動する効果のみ
となり、合成アンテナ直径は約９万ｋｍ程度となる。
恒星月（２７．３２日）であるため、常に月の同一面し
か地球に向かない。この効果により、せっかくの月の公
転による位置変化が自転により相殺され、地球の自転に
よる効果と月の秤動（緯度方向：±６度、経度方向：±
７度）により地球に向いた面が僅かに変動する効果のみ
となり、合成アンテナ直径は約９万ｋｍ程度となる。
【００２２】ＶＬＢＩは、遙か彼方の電波星を観測対象
とし、観測した複数局の信号の相関を取ることで地上の
観測局間の距離をｍｍ精度で測定したり、観測対象の構
造を得ることが可能な技術である。このため、非常に微
弱な電波を扱うことを前提としてＶＬＢＩシステムが構
築されている。このＶＬＢＩシステムでは、遙か彼方の
電波星からの信号を受信するのみで地上からの送信は行
わない。
とし、観測した複数局の信号の相関を取ることで地上の
観測局間の距離をｍｍ精度で測定したり、観測対象の構
造を得ることが可能な技術である。このため、非常に微
弱な電波を扱うことを前提としてＶＬＢＩシステムが構
築されている。このＶＬＢＩシステムでは、遙か彼方の
電波星からの信号を受信するのみで地上からの送信は行
わない。
【００２３】これに対し、本発明のＶＬＢＩレーダ探査
法では、地上からの送信を行い、信号発生部２からの人
工的な白色雑音もしくはＰＮ拡散信号を電波源として用
いる。このため、受信された信号（後方散乱波５）は、
ＶＬＢＩ同様低ＳＮＲ（信号対雑音比）であるが、ＳＮ
Ｒ無限大の送信記録信号を参照信号として、受信記録信
号との相関処理を相関処理部９において行うことで、微
弱な受信信号の検出を可能としている。
法では、地上からの送信を行い、信号発生部２からの人
工的な白色雑音もしくはＰＮ拡散信号を電波源として用
いる。このため、受信された信号（後方散乱波５）は、
ＶＬＢＩ同様低ＳＮＲ（信号対雑音比）であるが、ＳＮ
Ｒ無限大の送信記録信号を参照信号として、受信記録信
号との相関処理を相関処理部９において行うことで、微
弱な受信信号の検出を可能としている。
【００２４】ここで、本方式での信号対雑音比ＳＮＲを
見積もる。観測に用いる白色雑音もしくはＰＮ拡散信号
の周波数帯を８．３ＧＨｚ、送信出力５０Ｗ、帯域１２
８ＭＨｚ、送信アンテナ直径６４ｍ、アンテナ効率０．
６とすると、送信電力密度は次式（６）で表される。
見積もる。観測に用いる白色雑音もしくはＰＮ拡散信号
の周波数帯を８．３ＧＨｚ、送信出力５０Ｗ、帯域１２
８ＭＨｚ、送信アンテナ直径６４ｍ、アンテナ効率０．
６とすると、送信電力密度は次式（６）で表される。
【数６】 月までの平均距離を３．８２ｘ１０8ｍとすると、月面
でのビーム直径は２１５．６ｋｍとなり、月面での電波
強度は次式（７）で求められる。
でのビーム直径は２１５．６ｋｍとなり、月面での電波
強度は次式（７）で求められる。
【数７】 ここで、送信アンテナと受信アンテナ間距離を３ｋｍと
仮定する。これにより合成されるＶＬＢＩ仮想アンテナ
で受信される有効範囲（ＶＬＢＩ合成ビーム）は直径６
９００ｍであり、月面での後方散乱係数を０．０１と仮
定し、後方散乱信号を通常のＶＬＢＩの電波源と考え、
月−地球間の伝搬による減衰を考慮すると地球表面での
受信電波強度は、次式（８）となる。
仮定する。これにより合成されるＶＬＢＩ仮想アンテナ
で受信される有効範囲（ＶＬＢＩ合成ビーム）は直径６
９００ｍであり、月面での後方散乱係数を０．０１と仮
定し、後方散乱信号を通常のＶＬＢＩの電波源と考え、
月−地球間の伝搬による減衰を考慮すると地球表面での
受信電波強度は、次式（８）となる。
【数８】 この電波を直径１１ｍ、アンテナ効率０．５、システム
雑音１００Ｋのアンテナで受信し、積分時間１００秒で
通常のＶＬＢＩを行ったと仮定すると信号対雑音比ＳＮ
Ｒは、「０．０１８」となる。
雑音１００Ｋのアンテナで受信し、積分時間１００秒で
通常のＶＬＢＩを行ったと仮定すると信号対雑音比ＳＮ
Ｒは、「０．０１８」となる。
【００２５】これに対し、本方式では、送信時の送信信
号を記録し、それを参照信号として相関をとるようにし
ており、この場合のＳＮＲは、「５３．３」と大きな値
となり、大幅に改善される。
号を記録し、それを参照信号として相関をとるようにし
ており、この場合のＳＮＲは、「５３．３」と大きな値
となり、大幅に改善される。
【００２６】通常のＶＬＢＩでは、観測局で受信される
低ＳＮＲ信号どうしの相関をとるため相関振幅１０-4程
度が一般的である。これに対し、本発明のＶＬＢＩレー
ダ探査法では、相関をとる信号の一方、すなわち送信信
号がＳＮＲ無限大であるので、１０-2程度の相関振幅が
得られ、検出感度が著しく改善される。往復の正確な時
間も観測量として得られるため、表面の情報以外に月面
までの距離も正確に求められる。
低ＳＮＲ信号どうしの相関をとるため相関振幅１０-4程
度が一般的である。これに対し、本発明のＶＬＢＩレー
ダ探査法では、相関をとる信号の一方、すなわち送信信
号がＳＮＲ無限大であるので、１０-2程度の相関振幅が
得られ、検出感度が著しく改善される。往復の正確な時
間も観測量として得られるため、表面の情報以外に月面
までの距離も正確に求められる。
【００２７】ＶＬＢＩのみでは、地球上の観測局１０の
アンテナ配置により地球直径までの合成アンテナが可能
ではあるものの、月の電波放射強度変化のみからは相関
を得ることはできず、月面像を得ることは無理である。
本発明では、地球上より人工の電波を放射することでＳ
ＮＲを改善でき、電波の照射された範囲を詳しく見るこ
とができる。すなわち、送信時に記録した送信記録信号
と、受信時に記録した受信記録信号との相関を求めるこ
とで、通常のＶＬＢＩより高ＳＮＲで空間周波数スペク
トルを求め、地球・月間の様々な位置での空間周波数ス
ペクトルを２次元逆フーリエ変換することで、月表面の
像をＶＬＢＩのみの手法に比べて一層細かく得ることが
できる。そして、これら１回毎の測定結果を地球自転、
月の秤動によりアンテナが移動する軌跡上において合成
をかけ、巨大なアンテナを構築することができる。
アンテナ配置により地球直径までの合成アンテナが可能
ではあるものの、月の電波放射強度変化のみからは相関
を得ることはできず、月面像を得ることは無理である。
本発明では、地球上より人工の電波を放射することでＳ
ＮＲを改善でき、電波の照射された範囲を詳しく見るこ
とができる。すなわち、送信時に記録した送信記録信号
と、受信時に記録した受信記録信号との相関を求めるこ
とで、通常のＶＬＢＩより高ＳＮＲで空間周波数スペク
トルを求め、地球・月間の様々な位置での空間周波数ス
ペクトルを２次元逆フーリエ変換することで、月表面の
像をＶＬＢＩのみの手法に比べて一層細かく得ることが
できる。そして、これら１回毎の測定結果を地球自転、
月の秤動によりアンテナが移動する軌跡上において合成
をかけ、巨大なアンテナを構築することができる。
【００２８】また、従来技術と異なり、パルス状の繰り
返し信号もしくはチャープ信号（周波数的にスウィープ
した信号）を用いるのではなく、人工的な広帯域白色雑
音もしくはＰＮ符号による拡散信号を用いて計測を行う
ため、パルスの発生周期等による曖昧さがない。
返し信号もしくはチャープ信号（周波数的にスウィープ
した信号）を用いるのではなく、人工的な広帯域白色雑
音もしくはＰＮ符号による拡散信号を用いて計測を行う
ため、パルスの発生周期等による曖昧さがない。
【００２９】なお、上記の説明では、観測物体を月であ
るとして説明したが、小惑星やその他の物体であっても
よい。
るとして説明したが、小惑星やその他の物体であっても
よい。
【００３０】以上述べたように、この発明のＶＬＢＩレ
ーダ探査法では、地上のＶＬＢＩシステムを用いるの
で、地球上から安定して常時観測することができ、ま
た、観測物体の公転・地球の自転を利用して大規模な合
成アンテナを構築できるので、高分解能を得ることがで
きる。さらに、送信時に人工的に作られた白色雑音もし
くはＰＮ拡散信号を送信信号として記録し、受信信号と
の相関処理を行うので、従来のＶＬＢＩと異なり相関を
とる信号の一方はＳＮＲが無限大となり、詳細に観測物
体の表面や観測物体までの距離を観測することができ
る。
ーダ探査法では、地上のＶＬＢＩシステムを用いるの
で、地球上から安定して常時観測することができ、ま
た、観測物体の公転・地球の自転を利用して大規模な合
成アンテナを構築できるので、高分解能を得ることがで
きる。さらに、送信時に人工的に作られた白色雑音もし
くはＰＮ拡散信号を送信信号として記録し、受信信号と
の相関処理を行うので、従来のＶＬＢＩと異なり相関を
とる信号の一方はＳＮＲが無限大となり、詳細に観測物
体の表面や観測物体までの距離を観測することができ
る。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のＶＬＢ
Ｉレーダ探査法によれば、地上のＶＬＢＩシステムを用
いるので、地球上から安定して常時観測することがで
き、また、観測物体の公転・地球の自転・地球の公転を
利用して大規模な合成アンテナを構築できるので、高分
解能を得ることができる。さらに、送信時に人工的に作
られた白色雑音もしくはＰＮ拡散信号を送信信号として
記録し、受信信号との相関処理を行うので、従来のＶＬ
ＢＩと異なり相関をとる信号の一方はＳＮＲが無限大と
なり、詳細に観測物体の表面や観測物体までの距離を観
測することができる。
Ｉレーダ探査法によれば、地上のＶＬＢＩシステムを用
いるので、地球上から安定して常時観測することがで
き、また、観測物体の公転・地球の自転・地球の公転を
利用して大規模な合成アンテナを構築できるので、高分
解能を得ることができる。さらに、送信時に人工的に作
られた白色雑音もしくはＰＮ拡散信号を送信信号として
記録し、受信信号との相関処理を行うので、従来のＶＬ
ＢＩと異なり相関をとる信号の一方はＳＮＲが無限大と
なり、詳細に観測物体の表面や観測物体までの距離を観
測することができる。
【図１】この発明のＶＬＢＩレーダ探査法の構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】この発明のＶＬＢＩレーダ探査法のより具体的
な構成例を示す図である。
な構成例を示す図である。
【図３】合成開口レーダ（ＳＡＲ）方式の説明図であ
る。
る。
【図４】ドップラレーダ方式の説明図である。
１ 送信アンテナ ２ 信号発生部 ３ 送信信号 ４ 月 ５ 後方散乱波 ６ 受信アンテナ ７ 送信記録部 ８ 受信記録部 ９ 相関処理部 １０ 観測局 １７ データ収集装置 １７１ データレコーダ １８ データ収集装置 １８１ データレコーダ １９ 相関処理装置
Claims (1)
- 【請求項１】 大型送信アンテナから白色雑音または擬
似雑音拡散信号を送信して観測物体に当て、戻ってきた
後方散乱波をＶＬＢＩ受信アンテナで受信し、送信時に
記録した送信記録信号と、受信時に記録した受信記録信
号との相関処理を順次行い、地球・観測物体間位置の変
化による相関クロススペクトルの時系列データを求め、
２次元逆フーリエ変換することで、観測物体表面の像お
よび観測物体までの距離を得る、ことを特徴とするＶＬ
ＢＩレーダ探査法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21210999A JP3172739B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Ｖｌｂｉレーダ探査法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21210999A JP3172739B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Ｖｌｂｉレーダ探査法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001042030A JP2001042030A (ja) | 2001-02-16 |
| JP3172739B2 true JP3172739B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=16617036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21210999A Expired - Lifetime JP3172739B2 (ja) | 1999-07-27 | 1999-07-27 | Ｖｌｂｉレーダ探査法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3172739B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106855643A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-16 | 中国人民解放军63921部队 | 基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101458610B1 (ko) | 2013-07-18 | 2014-11-11 | 한국 천문 연구원 | Ｖｃｓ의 지연추적과 프린지 회전에 대한 상관처리방법 |
| WO2018231515A1 (en) * | 2017-06-14 | 2018-12-20 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Satellite tomography of rain and motion via synthetic aperture |
| CN111308413B (zh) * | 2019-12-03 | 2022-03-18 | 中国人民解放军63921部队 | 一种大地测量vlbi射电源天区覆盖评价方法 |
| CN113029161B (zh) * | 2021-03-10 | 2024-04-19 | 中国科学院上海天文台 | 基于互相关谱合成的空间vlbi信号增强方法及系统 |
| CN113281078B (zh) * | 2021-06-10 | 2023-10-27 | 中国科学院上海天文台 | 用于多目标vlbi测轨验证的通用信号仿真方法 |
| JP7325863B1 (ja) | 2022-03-24 | 2023-08-15 | 株式会社光電製作所 | 無線装置、地上局装置 |
| CN115575916A (zh) * | 2022-10-21 | 2023-01-06 | 平湖空间感知实验室科技有限公司 | 近地小行星地基雷达探测目标筛选方法、系统和电子设备 |
-
1999
- 1999-07-27 JP JP21210999A patent/JP3172739B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106855643A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-06-16 | 中国人民解放军63921部队 | 基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法 |
| CN106855643B (zh) * | 2016-12-23 | 2018-10-12 | 中国人民解放军63921部队 | 基于逆同波束干涉测量技术实现月球旋转测量的方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001042030A (ja) | 2001-02-16 |
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