JP3301292B2 - Interferometric high-resolution radar device and terrain height measuring method using high-resolution radar device - Google Patents

Interferometric high-resolution radar device and terrain height measuring method using high-resolution radar device

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JP3301292B2
JP3301292B2 JP32304895A JP32304895A JP3301292B2 JP 3301292 B2 JP3301292 B2 JP 3301292B2 JP 32304895 A JP32304895 A JP 32304895A JP 32304895 A JP32304895 A JP 32304895A JP 3301292 B2 JP3301292 B2 JP 3301292B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、航空機や人工衛
星等のプラットホームに搭載された合成開口レーダ装置
(SAR:Synthetic Aperture R
adar)あるいはDBS装置(Doppler Be
am Sharpening)等の高分解能レーダ装置
により構成され、地形等の対象物を広域にわたって高精
度に測定して、災害や開発に伴う地形等の対象物の変動
を監視するために用いられる干渉型高分解能レーダ装置
及び高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方法に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a synthetic aperture radar device (SAR: Synthetic Aperture R) mounted on a platform such as an aircraft or an artificial satellite.
adar) or DBS device (Doppler Be)
am Sharpening), which is used to measure the terrain and other objects with high accuracy over a wide area and monitor the fluctuations of the terrain and other objects caused by disasters and development. The present invention relates to a resolution radar apparatus and a terrain height measurement method using a high resolution radar apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】防災上あるいは地域開発の観点から地形
の高度マップを迅速かつ正確に作成することが求められ
ている。そのために、航空機あるいは人工衛星のプラッ
トホームに高分解能レーダを搭載し、このデータに基づ
き地形の高度マップを作成することが行われる。地形デ
ータは、レーダセンサを動作させながら高度マップを形
成すべき地域の上をプラットホームが飛行することによ
って得られる。
2. Description of the Related Art From the viewpoint of disaster prevention or regional development, it is required to quickly and accurately create an altitude map of terrain. For this purpose, a high-resolution radar is mounted on an aircraft or a satellite platform, and an altitude map of the terrain is created based on this data. The terrain data is obtained by the platform flying over an area where an altitude map is to be formed while operating the radar sensor.

【0003】従来のこの種の干渉型高分解能レーダ装置
として、米国特許第4551724号に記載された、2
つの合成開口レーダ装置を航空機に搭載して構成したも
のがある。
A conventional interference type high resolution radar apparatus of this type is disclosed in US Pat. No. 4,551,724.
There is one in which two synthetic aperture radar devices are mounted on an aircraft.

【0004】この装置は、位置のあいまいさを避けるた
めに航空機の両翼に(航空機の進行方向に対して直交す
る方向に離して)それぞれ受信アンテナを設け、それぞ
れ合成開口処理を行っている。これら2つのアンテナは
進行方向に対して直交方向の同一地域をカバーするよう
に指向されている。進行方向とアンテナのビームとのな
す角度をスクイント角というが、この場合、スクイント
角は90度(進行方向と直交)である。それぞれのアン
テナのデータは、傾斜距離及びドップラー周波数の両方
について処理される。
In this device, in order to avoid position ambiguity, receiving antennas are respectively provided on both wings of the aircraft (separated in a direction perpendicular to the direction of travel of the aircraft), and each of them performs a synthetic aperture process. These two antennas are oriented so as to cover the same area in the direction orthogonal to the traveling direction. The angle between the traveling direction and the beam of the antenna is called a squint angle. In this case, the squint angle is 90 degrees (perpendicular to the traveling direction). The data for each antenna is processed for both tilt distance and Doppler frequency.

【0005】これら2つの処理結果、地形の同じ部分に
ついての画像が2つ得られる。これら画像には、各画素
ごとに送信波を基準とする反射波の位相が与えられる。
したがって、これら2つの画像間で相関をとりつつ位相
差を求めることにより、特定の地点についてのこれら2
つのアンテナと地形とにより形成される三角形の形状が
わかる。プラットホームの位置は既知であるから、簡単
な三角測量により地域の高度を知ることができる。
[0005] As a result of these two processes, two images of the same part of the terrain are obtained. These images are given the phase of the reflected wave with respect to the transmission wave for each pixel.
Therefore, by obtaining the phase difference while correlating between these two images, these two images for a specific point can be obtained.
You can see the shape of the triangle formed by the two antennas and the terrain. Because the position of the platform is known, the altitude of the area can be known by simple triangulation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のような地形の高
度マップを得るための従来の干渉型高分解能レーダ装置
にはいくつかの問題点がある。
There are several problems with the conventional interferometric high-resolution radar apparatus for obtaining the above-mentioned elevation map of the terrain.

【0007】第1に、観測をするためにすくなくとも2
つアンテナを搭載する必要がある。これは1つのアンテ
ナでは1種類の画像しか得られないからである。2種類
の画像がないと比較ができず、よって位相差を求めるこ
とができないからである。したがって、装置の構成が複
雑になるばかりでなく重量が増加して航空機等への搭載
が困難になる。また、2つのアンテナを設置するための
スペースも問題になる。
First, at least two observations are required.
It is necessary to mount one antenna. This is because only one type of image can be obtained with one antenna. This is because the comparison cannot be performed without the two types of images, and thus the phase difference cannot be obtained. Therefore, not only is the configuration of the device complicated, but also the weight increases, making it difficult to mount the device on an aircraft or the like. In addition, a space for installing two antennas becomes a problem.

【0008】第2に、正確な測定を行うには、プラット
ホームの正確な位置の加えて正確な姿勢を知る必要があ
る。姿勢が変化すると2つのアンテナで受信する信号間
の位相差が変化し、三角形の形状を特定する際に誤差が
生じるからである。この姿勢を示すデータのひとつとし
てロール角があるが、航空機に備えられているロール角
の測定装置の測定精度はあまり高くなく、測定高度に誤
差が生じるのを避けることはできない。この第2の課題
を解決した干渉型高分解能レーダ装置として、特表平6
−510859号公報に記載されているものがあるが、
この装置は2つの合成開口レーダ装置に加え、さらに実
際の地形の高度を測定する電波高度計を必要とする。し
たがって装置はさらに複雑となり、重量も増加してしま
う。
[0008] Second, to make accurate measurements, it is necessary to know the exact attitude of the platform in addition to the exact position. This is because, when the attitude changes, the phase difference between the signals received by the two antennas changes, and an error occurs when specifying the shape of the triangle. One of the data indicating this attitude is the roll angle. However, the measurement accuracy of the roll angle measuring device provided in the aircraft is not so high, and it is unavoidable that an error occurs in the measurement altitude. As an interferometric high-resolution radar device that solves this second problem, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Although there is one described in US Pat. No. 5,108,859,
This device requires a radio altimeter to measure the altitude of the actual terrain, in addition to the two synthetic aperture radar devices. Therefore, the device becomes more complicated and the weight increases.

【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、構成が簡単であるとともに、プ
ラットホームの姿勢の変化により生じる測定誤差を低減
できる干渉型高分解能レーダ装置及び高分解能レーダ装
置を用いた地形高さ測定方法を提供することを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a simple configuration and an interference-type high-resolution radar device capable of reducing a measurement error caused by a change in the attitude of a platform. It is an object of the present invention to provide a terrain height measuring method using a radar device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る高分解能
レーダ装置を用いた地形高さ測定方法は、移動体に搭載
された高分解能レーダ装置により異なる観測点から地形
を観測して得られた複数の画像を比較することにより地
形高さを測定する高分解能レーダ装置を用いた地形高さ
測定方法において、第1の高分解能レーダ装置を搭載す
る第1の移動体のアンテナ位置を第1の観測点とし、第
2の高分解能レーダ装置を搭載し、第2の移動体のアン
テナ位置を第2の観測点としたとき、上記第1の観測点
と上記第2の観測点とが同じ進路上の異なる位置にあ
、測定対象である地形上の点と上記第1の観測点、上
記第2の観測点との間の距離をそれぞれ第1の距離、第
2の距離としたとき、これら第1の距離と第2の距離と
が異なるように、上記第1、第2の高分解能レーダのビ
ームを移動体の進路に対して斜めにして地形を照射し、
上記第1の観測点による第1の画像と上記第2の観測点
による第2の画像とを比較することにより地形高さを測
定するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a terrain height measuring method using a high-resolution radar apparatus, wherein the terrain height is obtained by observing terrain from different observation points using a high-resolution radar apparatus mounted on a moving body. In a terrain height measuring method using a high-resolution radar device for measuring a terrain height by comparing a plurality of images obtained, an antenna position of a first moving object on which the first high-resolution radar device is mounted is set to a first position. of the observation point, a second high-resolution radar device mounted, en of the second moving body
Assuming that the tena position is the second observation point , the first observation point
And the second observation point are located at different positions on the same path.
When the distances between the terrain point to be measured and the first observation point and the second observation point are defined as a first distance and a second distance, respectively, Irradiating the terrain with the beams of the first and second high-resolution radars oblique to the path of the moving object so that the second distance is different from the terrain;
The terrain height is measured by comparing a first image of the first observation point with a second image of the second observation point.

【0011】移動体とは、プラットホームと呼ばれ、航
空機、人工衛星等が用いられる。高分解能レーダ装置と
は、アンテナで決まる分解能よりも高い分解能を信号処
理により得るレーダ装置であり、画像レーダ装置とも呼
ばれる。たとえば、合成開口レーダ装置(SAR:Sy
nthetic Aperture Radar)ある
いはDBS装置(Doppler Beam Shar
pening)等がある。
The moving object is called a platform, and an aircraft, an artificial satellite, or the like is used. A high-resolution radar device is a radar device that obtains a resolution higher than the resolution determined by an antenna by signal processing, and is also called an image radar device. For example, a synthetic aperture radar device (SAR: Sy
nettical Aperture Radar) or DBS device (Doppler Beam Shar)
pening).

【0012】複数の画像の比較とは、実際の地形上の点
との対応をとりつつ画像を構成する画素ごとにその受信
信号の振幅あるいは位相を比較することである。画素ご
との受信信号は一般に複素信号であり振幅及び位相を有
する。比較により位相差が求められれば波長が既知であ
ることから直ちに距離の差が求められる。したがって幾
何学的原理に基づき地形の高さを求めることができる。
なお、従来の写真測量は地形までの距離でなく観測点か
らみた地形の角度を測定することにより地形の高さを求
めたが、この発明によれば地形までの距離を測定する点
で異なる。一般に角度測定の方が誤差が大きくなる。
The comparison of a plurality of images is to compare the amplitude or phase of the received signal for each pixel constituting the image while associating with the points on the actual terrain. The received signal for each pixel is generally a complex signal having an amplitude and a phase. If the phase difference is determined by comparison, the difference in distance is immediately determined because the wavelength is known. Therefore, the height of the terrain can be obtained based on the geometric principle.
In the conventional photogrammetry, the height of the terrain is obtained by measuring not the distance to the terrain but the angle of the terrain viewed from the observation point. However, according to the present invention, the difference is that the distance to the terrain is measured. Generally, the angle measurement has a larger error.

【0013】上記第1の観測点と上記第2の観測点とは
同じ進路上にある。この2点を結ぶ線分をベースライン
と言う。なお、従来例においてベースラインは進路に対
し直交していた。ビームが進路に対してなす角度がスク
イント角である。スクイント角は0〜180度である。
ビームを移動体の進路に対して斜めに向けるというの
は、スクイント角を、0度、90度、180度以外の任
意の角度にするということである。たとえば、45度、
135度に設定する。
[0013] The first observation point and the second observation point are on the same course. A line connecting these two points is called a baseline. In the conventional example, the baseline was orthogonal to the course. The angle that the beam makes with the path is the squint angle. The squint angle is 0 to 180 degrees.
To direct the beam obliquely to the path of the moving body means to set the squint angle to any angle other than 0, 90, and 180 degrees. For example, 45 degrees,
Set to 135 degrees.

【0014】請求項2に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記第1の移動体と上記第2の
移動体を同じものとし、上記第1の観測点を第1の時刻
における上記移動体の位置とし、上記第2の観測点を第
2の時刻における上記移動体の位置としたものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method for measuring terrain height using a high-resolution radar apparatus, the first moving body and the second moving body are the same, and the first observation point is set to the first observation point. The position of the moving object at a time is set, and the second observation point is set as the position of the moving object at a second time.

【0015】請求項3に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記高分解能レーダ装置のビー
ムを第1の部分と第2の部分とに分割し、同じ地形上の
点について、上記第1の観測点において上記第1のビー
ムで観測し、上記第2の観測点において上記第2のビー
ムで観測するものである。ビームの分割は、1つのビー
ムで2つの視点からの2種類の画像を得るために行われ
るもので、周波数軸上あるいは時間軸上で行われる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a terrain height measuring method using a high resolution radar apparatus, wherein the beam of the high resolution radar apparatus is divided into a first portion and a second portion, and a point on the same terrain is determined. , At the first observation point with the first beam, and at the second observation point with the second beam. Beam division is performed to obtain two types of images from two viewpoints with one beam, and is performed on the frequency axis or the time axis.

【0016】請求項4に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記第1の観測点及び上記第2
の観測点において、上記高分解能レーダ装置のビームを
同じ地形上の点を照射するように制御しつつ観測するも
のである。ビームの向きの制御は、ビームを分割するこ
となく、1つのビームで2つの視点からの2種類の画像
を得るために行われる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a terrain height measuring method using a high-resolution radar apparatus, wherein the first observation point and the second
At the observation point (1), the beam of the high-resolution radar device is observed while being controlled so as to irradiate a point on the same terrain. The control of the beam direction is performed to obtain two types of images from two viewpoints with one beam without dividing the beam.

【0017】請求項5に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、移動体の進路を上昇あるいは下
降する進路としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for measuring terrain height using a high-resolution radar apparatus, wherein a path of a moving body is set as a path to ascend or descend.

【0018】請求項6に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、移動体の進路に対して交差する
線上の異なる位置に配置された第1の高分解能レーダ装
置と第2の高分解能レーダ装置とを用い、上記第1の観
測点において上記第1の高分解能レーダ装置により観測
し、上記第2の観測点において上記第2の高分解能レー
ダ装置により観測するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a terrain height measuring method using a high-resolution radar apparatus, wherein the first high-resolution radar apparatus and the second high-resolution radar apparatus are arranged at different positions on a line intersecting the path of the moving body. Using a high-resolution radar device, observation is performed at the first observation point by the first high-resolution radar device, and observation is performed at the second observation point by the second high-resolution radar device.

【0019】請求項7に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、移動体に搭載された干渉型高分解能レーダ装置にお
いて、高周波信号を出力する送信機と、送受信ビームが
上記移動体に対して斜めに向けられ、上記送信機から高
周波信号を地表に照射するとともに、地表からの反射信
号を受信する送受信アンテナと、上記送受信アンテナか
ら反射信号を受けて受信処理を行う受信機と、上記送受
信ビームの方向のレンジ分解能を改善するパルス圧縮部
と、上記パルス圧縮部の出力を送受信ビーム内の位置に
応じて分割して第1の信号と第2の信号として出力する
信号分割部と、上記第1の信号、第2の信号をそれぞれ
受け、上記送受信ビームの方向と交差する方向のクロス
レンジ分解能を改善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ
得る第1、第2の画像再生部と、上記第1の画像再生部
により得られた第1の観測点からの高分解能レーダ画像
と、上記第2の画像再生部により得られた第2の観測点
からの高分解能レーダ画像と干渉させて地形の高さ情報
を得る干渉処理部と、地形の高さを測定する基準となる
平面上に上記送受信アンテナのビームが照射されたとし
たときの反射点を仮想反射点とし、上記移動体の位置に
基づき計算することにより上記仮想反射点の高さ情報を
得る仮想反射点干渉処理部と、上記干渉処理部の出力と
上記仮想反射点干渉処理部の出力とを比較することによ
り地形の高さを求める高度差算出部とを備えたものであ
る。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an interferometric high-resolution radar apparatus mounted on a moving body, wherein a transmitter for outputting a high-frequency signal and a transmission / reception beam are oblique to the moving body. A transmitter / receiver antenna that is directed and irradiates a high frequency signal to the ground from the transmitter and receives a reflected signal from the ground, a receiver that receives a reflected signal from the transmitter / receiver and performs reception processing, and a direction of the transmitted / received beam. A pulse compression section for improving the range resolution of the signal, a signal division section for dividing an output of the pulse compression section in accordance with a position in a transmission / reception beam, and outputting the divided signals as a first signal and a second signal; A first signal and a second signal that respectively receive a signal and a second signal, improve cross-range resolution in a direction intersecting the direction of the transmission / reception beam, and obtain high-resolution radar images, respectively. An image reproducing unit, a high-resolution radar image from a first observation point obtained by the first image reproducing unit, and a high-resolution radar from a second observation point obtained by the second image reproducing unit An interference processing unit that obtains terrain height information by interfering with an image, and a reflection point when the beam of the transmission / reception antenna is irradiated on a plane serving as a reference for measuring the terrain height as a virtual reflection point, A virtual reflection point interference processing unit that obtains height information of the virtual reflection point by calculating based on the position of the moving body, and comparing an output of the interference processing unit with an output of the virtual reflection point interference processing unit. And an altitude difference calculator for calculating the height of the terrain.

【0020】仮想反射点は、たとえば水平面上の点であ
り、移動体の位置及び高度が分かれば観測点と仮想反射
点との間の相対的位置関係は計算で求めることができ
る。仮想反射点を導入することにより高度差算出の際の
精度は向上する。
The virtual reflection point is, for example, a point on a horizontal plane. If the position and altitude of the moving body are known, the relative positional relationship between the observation point and the virtual reflection point can be obtained by calculation. By introducing the virtual reflection point, the accuracy in calculating the altitude difference is improved.

【0021】請求項8に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、上記信号分割部に、送受信ビーム内の分割位置に対
応する周波数に対して低い周波数を通過させ、上記第1
の信号として出力する低域通過フィルタと、高い周波数
を通過させて上記第2の信号として出力する高域通過フ
ィルタとを備えたものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the interference type high resolution radar apparatus, the signal division unit passes a frequency lower than a frequency corresponding to a division position in a transmission / reception beam, and
, And a high-pass filter that passes a high frequency and outputs the second signal.

【0022】請求項9に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、上記信号分割部に、送受信ビームを第1の部分と第
2の部分に分割するときに、上記パルス圧縮部からの信
号を、上記移動体の移動に伴い上記第1の部分が地形の
一点を通過するために必要な時間に対応する時間だけ遅
延させて上記第2の信号として出力する遅延手段を備
え、上記信号分割部は上記第1の信号として上記パルス
圧縮部からの信号をそのまま出力するものである。
According to a ninth aspect of the present invention, when the transmission / reception beam is divided into a first part and a second part by the signal division unit, the signal from the pulse compression unit is transmitted to the signal division unit. A delay unit that delays by a time corresponding to a time required for the first portion to pass through one point of the terrain with the movement of the moving body and outputs the delayed signal as the second signal; The signal from the pulse compression section is output as it is as the first signal.

【0023】請求項10に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、上記移動体の移動に伴い、上記送受信ビームが同
じ地形上の点を照射するように上記送受信アンテナの指
向方向を制御するアンテナ制御装置を備えたものであ
る。
An antenna control apparatus for controlling the directivity of the transmitting / receiving antenna such that the transmitting / receiving beam illuminates a point on the same terrain as the moving body moves. It is provided with.

【0024】請求項11に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、上記移動体の上昇あるいは下降速度を検出する上
昇降下速度計を備え、上記高度差算出部は、上記上昇降
下速度計の出力に基づき上記干渉処理部の出力と上記仮
想反射点干渉処理部の出力とを比較することにより地形
の高さを求めるものである。
An interferometric high-resolution radar device according to an eleventh aspect of the present invention includes an ascent / descent velocimeter for detecting the ascent or descent speed of the moving body, and the altitude difference calculating section is configured to calculate an altitude based on an output from the ascent / descent velocity meter. The height of the terrain is obtained by comparing the output of the interference processing unit with the output of the virtual reflection point interference processing unit.

【0025】請求項12に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、移動体に搭載された干渉型高分解能レーダ装置に
おいて、高周波信号を出力する送信機と、送受信ビーム
が上記移動体に対して斜めに向けられ、上記送信機から
高周波信号を地表に照射するとともに、地表からの反射
信号を受信する第1のアンテナと、受信ビームが上記移
動体に対して斜めに向けられ、地表からの反射信号を受
信する第2のアンテナと、上記第1、第2のアンテナか
ら反射信号を受けてそれぞれ受信処理を行う第1、第2
の受信機と、上記第1、第2の受信機の出力を受けて上
記ビームの方向についてのレンジ分解能をそれぞれ改善
する第1、第2のパルス圧縮部と、第1、第2のパルス
圧縮部の出力をそれぞれ受け、上記ビームの方向と交差
する方向のクロスレンジ分解能を改善し、高分解能レー
ダ画像をそれぞれ得る第1、第2の画像再生部と、上記
第1の画像再生部により得られた第1の観測点からの高
分解能レーダ画像と、上記第2の画像再生部により得ら
れた第2の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉させ
て地形の高さ情報を得る干渉処理部と、地形の高さを測
定する基準となる平面上に上記アンテナのビームが照射
されたとしたときの反射点を仮想反射点としたとき、上
記移動体の位置に基づき計算することにより上記仮想反
射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処理部と、上記干
渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出力とを
比較することにより地形の高さを求める高度差算出部と
を備え、上記第1、第2のアンテナを、上記移動体の進
路に対して交差する線上の異なる位置に配置したもので
ある。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an interferometric high-resolution radar apparatus according to the present invention, wherein a transmitter for outputting a high-frequency signal and a transmitting / receiving beam are inclined with respect to the moving body. A first antenna that is directed to irradiate a high frequency signal from the transmitter to the ground surface and receives a reflected signal from the ground surface, and a receiving beam is directed obliquely to the moving body to generate a reflected signal from the ground surface. A second antenna for receiving, and first and second antennas for receiving reflected signals from the first and second antennas and performing reception processing, respectively.
, A first and second pulse compression section for receiving the outputs of the first and second receivers and improving the range resolution in the beam direction, respectively, and first and second pulse compression sections The first and second image reproducing units, which receive the outputs of the respective units and improve the cross range resolution in the direction intersecting with the beam direction and obtain high-resolution radar images, respectively, and the first and second image reproducing units Interference processing for obtaining topographical height information by interfering with the obtained high-resolution radar image from the first observation point and the high-resolution radar image from the second observation point obtained by the second image reproducing unit. And the reflection point when the beam of the antenna is irradiated on a plane serving as a reference for measuring the height of the terrain is defined as a virtual reflection point, and the virtual point is calculated based on the position of the moving body. Reflection point height information A virtual reflection point interference processing unit, and an altitude difference calculation unit that obtains the height of the terrain by comparing the output of the interference processing unit with the output of the virtual reflection point interference processing unit. The two antennas are arranged at different positions on a line intersecting the path of the moving body.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

発明の実施の形態1.以下、この発明の実施の形態1に
ついて図を用いて説明する。この発明の実施の形態1
は、プラットホームとして航空機を、高分解能レーダ装
置として合成開口レーダ装置を用いたものである。
Embodiment 1 of the Invention Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. Embodiment 1 of the present invention
Uses an aircraft as a platform and a synthetic aperture radar device as a high-resolution radar device.

【0027】以下の説明は、この発明の実施の形態1の
(1) 動作原理、(2) 高度を求めるための数式、(3) 具体
的構成とその動作説明の順序で行う。
The following description is based on Embodiment 1 of the present invention.
(1) Principle of operation, (2) Numerical expression for obtaining altitude, (3) Specific configuration and operation in the order of description.

【0028】[動作原理]干渉型高分解能レーダ装置の
原理は、異なる位置から電波を照射して得られた視野の
異なる2枚の画像を比較することにより、対象としてい
る地点の高度を得るという、いわゆるステレオ視と同様
の原理に基づくものである。ただし、ステレオ視は画像
おいて表現された対象物の傾き(歪み)の差に基づき高
度を得るものであるが、この発明の実施の形態1におい
ては対象物からの反射波の位相差に基づき高度を得る点
で相違する。これら2枚の画像を得るために必要な電波
放射点の位置のずれは進行方向に平行にずれていても、
あるいは垂直にずれていてもどちらでもよい。
[Principle of Operation] The principle of the interference type high resolution radar apparatus is to obtain the altitude of a target point by comparing two images having different fields of view obtained by irradiating radio waves from different positions. This is based on the same principle as so-called stereo vision. However, the stereo vision obtains the altitude based on the difference in the inclination (distortion) of the object represented in the image, but in the first embodiment of the present invention, the altitude is obtained based on the phase difference of the reflected wave from the object. They differ in gaining altitude. Even if the position of the radio wave emission point required to obtain these two images is shifted in parallel to the traveling direction,
Alternatively, they may be shifted vertically.

【0029】たとえば、図2に示すように、同じ高度で
同じ方向に2機の航空機101−1,101−2が互い
にベースラインBだけ離れて飛行しているとする。この
図2によれば、航空機は2機であるとも、1機の航空機
を異なる時刻の位置について同じ図に表現したとも、い
ずれにも考えることができる。以下の説明では、より実
用的である後者の見方をとる。
For example, as shown in FIG. 2, it is assumed that two aircraft 101-1 and 101-2 are flying at the same altitude and in the same direction and are separated from each other by a baseline B. According to FIG. 2, it can be considered that there are two aircraft or that one aircraft is represented on the same diagram at different time positions. The following discussion takes the latter view, which is more practical.

【0030】同図は鉛直方向から地表を見た図である。
また、図3は進行方向から航空機101を見た図である
(航空機101−1と101−2とは重なっている)。
これらの図において、水平面にxy平面をとり、この面
に垂直にz軸をとっている(なお直交座標系に限らず
(r,θ)極座標系でもよい)。航空機101はx軸上
を高度Hで正の方向に飛行している。図2及び図3にお
いて、点P1 、点P2 は航空機101−1、101−2
の位置である。点Qは地形上の反射点、点Rは点Qの地
形の基準面(たとえば東京湾の水準面)における仮想反
射点である。点Q、点Rはy軸上にある。点Qの高さと
点Rの高さの差が点Qの高さ(標高)hに対応する。こ
の発明の実施の形態1の装置は、この高さhを求めるた
めのものである。r1Qは点P1 と点Qとの間の距離、r
2Qは点P2 と点Qとの間の距離、r1Rは点P1 と点Rと
の間の距離、r2Rは点P2 と点Rとの間の距離である。
また、点P1 の座標を(x1 ,0,H)と、点P2 の座
標を(x2 ,0,H)と、点Qの座標を(0,y0
h)と、点Rの座標を(0,y0 ,0)とする。
FIG. 3 is a view of the ground surface viewed from a vertical direction.
FIG. 3 is a diagram of the aircraft 101 viewed from the traveling direction (the aircrafts 101-1 and 101-2 overlap).
In these figures, the xy plane is taken on the horizontal plane, and the z-axis is taken perpendicular to this plane (the coordinate system is not limited to the orthogonal coordinate system but may be the (r, θ) polar coordinate system). The aircraft 101 is flying in a positive direction at an altitude H on the x-axis. 2 and 3, the point P 1, the point P 2 is the aircraft 101 -
Position. Point Q is a reflection point on the terrain, and point R is a virtual reflection point on the reference surface of the terrain of point Q (for example, the level surface of Tokyo Bay). Points Q and R are on the y-axis. The difference between the height of the point Q and the height of the point R corresponds to the height (altitude) h of the point Q. The device according to the first embodiment of the present invention is for obtaining the height h. r 1Q is the distance between point P 1 and point Q, r
2Q is the distance between the distance between the point P 2 and the point Q, a distance between the r 1R is the point P 1 and the point R, r 2R is a point P 2 and the point R.
Further, the coordinates of the point P 1 are (x 1 , 0, H), the coordinates of the point P 2 are (x 2 , 0, H), and the coordinates of the point Q are (0, y 0 ,
h) and the coordinates of the point R are (0, y 0 , 0).

【0031】図2からわかるように、アンテナのビーム
は航空機101の斜め後方に向けられている。このビー
ムとx軸とのなす角度をスクイント角と呼ぶ(なお、線
分P1 Q、P2 Qがx軸とのなす角度はスクイント角と
必ずしも一致しない。ビームは一定の幅を有しているか
らである)。アンテナのビームは航空機の右左どちら側
に向けられていてもよいし、また、斜め前方でもよい。
従来においてスクイント角は90度であったが、この発
明の実施の形態1ではスクイント角は、たとえば45度
程度に選択される。この理由については後述する。
As can be seen from FIG. 2, the beam of the antenna is directed obliquely rearward of the aircraft 101. The angle between the beam and the x-axis is called a squint angle (the angles formed by the line segments P 1 Q and P 2 Q with the x-axis do not always match the squint angle. The beam has a certain width. Because it is). The antenna beam may be directed to either the right or left side of the aircraft, or may be diagonally forward.
Conventionally, the squint angle is 90 degrees, but in the first embodiment of the present invention, the squint angle is selected to be, for example, about 45 degrees. The reason will be described later.

【0032】航空機101−1及び101−2により、
図6に示す画像A及び画像Bの2種類の画像が得られ
る。この場合、互いに異なる視点(アンテナの位置)P
1 、P2 からの2枚の画像が得られるから、これらを比
較して位置情報を求めることにより対象としている地点
Qの高度hが得られる。
With the aircraft 101-1 and 101-2,
Two types of images, an image A and an image B, shown in FIG. 6 are obtained. In this case, different viewpoints (positions of antennas) P
Since two images from 1 and P 2 are obtained, the altitude h of the target point Q can be obtained by comparing these to obtain the position information.

【0033】図6において画像A、BのφA1、φB1、・
・・、φA9、φB9はそれぞれ1つの画素(ピクセル)の
位相を示す。これらは画像A、Bを構成する画素の一部
である。φA1とφB1、φA2とφB2、・・・はそれぞれ地
形上の同じ地点を示している。図6のような画像A、B
は、よく知られているように、高分解能レーダにより得
られた時系列データを2次元フーリエ変換することによ
り得られる。地形上の同じ地点は画像A、Bにおいて必
ずしも同じ位置に現れるとは限らないが、2つの画像同
士をピクセルごとに比較することにより対応関係を求め
ることができる。また、φA1、φB1、・・・は、レーダ
装置において反射信号を受信するまでの時間を測定する
ことにより容易に測定できる。
In FIG. 6, φ A1 , φ B1,.
.., Φ A9 and φ B9 each indicate the phase of one pixel. These are some of the pixels constituting the images A and B. φ A1 and φ B1, φ A2 and φ B2, ··· are each shown the same point on the terrain. Images A and B as shown in FIG.
Is, as is well known, obtained by performing two-dimensional Fourier transform on time-series data obtained by a high-resolution radar. The same point on the terrain does not always appear at the same position in the images A and B, but the correspondence can be obtained by comparing the two images for each pixel. Also, φ A1 , φ B1 ,... Can be easily measured by measuring the time until the reflected signal is received in the radar device.

【0034】ここで、たとえばφA1及びφB1が図2のQ
点に対応するものと仮定する。これらの位相の差Δφ1
=φB1−φA1が求められる。Δφ1 は距離P2 Qと距離
1Qとの差(r2Q−r1Q)に相当する。航空機101
の自分の位置P1 (x1 ,0,H)及びP2 (x2
0,H)は既知であるし、ベースラインBはそのときの
速度v、P1 の時刻t1 、P2 の時刻t2 とから容易に
求められる(B=v(t2 −t1 ))。このように、点
Qまでの距離の差(r2Q−r1Q)、視点の位置P1 (x
1 ,0,H)及びP2 (x2 ,0,H)、視点間のベー
スラインBが与えられると、点Qがその上に存在すべき
曲面(双曲面)が定まる。図7はたとえばx軸の正の方
向からyz平面を見た図であるが、図7の点線がこの曲
面であるとすると、φA1、φB1により曲線のA部が切り
取られる。このA部により点Qの位置(0,y0 ,h)
が与えられる。なお、後述する処理において平均がとら
れた場合、図のA部の中間が点Qの位置として出力され
る。
Here, for example, φ A1 and φ B1 correspond to Q in FIG.
Assume that they correspond to points. The phase difference Δφ 1
= Φ B1 −φ A1 is obtained. Δφ 1 corresponds to the difference (r 2Q −r 1Q ) between the distance P 2 Q and the distance P 1 Q. Aircraft 101
Their positions P 1 (x 1 , 0, H) and P 2 (x 2 ,
0, H) is to be known, the baseline B is the speed v at that time is obtained easily from the time t 1, P 2 at time t 2 Metropolitan of P 1 (B = v (t 2 -t 1) ). As described above, the difference in the distance to the point Q (r 2Q −r 1Q ) and the viewpoint position P 1 (x
Given a base line B between the viewpoints and ( 1 , 0, H) and P 2 (x 2 , 0, H), a curved surface (hyperboloid) on which the point Q should exist is determined. FIG. 7 is, for example, a view of the yz plane viewed from the positive direction of the x-axis. If the dotted line in FIG. 7 is this curved surface, the portion A of the curve is cut out by φ A1 and φ B1 . The position of the point Q (0, y 0 , h) by this A part
Is given. When an average is obtained in the processing described later, the middle of the part A in the figure is output as the position of the point Q.

【0035】また、仮想反射点R(点Qを基準面に投影
した点。実際の反射点ではないが高さhを求めるための
基準として用いられる)は点Qに基づき定められる。以
上の処理により点Q及び点Rの位置が求められるから、
点Qの高さがわかる。
A virtual reflection point R (a point obtained by projecting the point Q on a reference plane; not a real reflection point but used as a reference for obtaining the height h) is determined based on the point Q. Since the positions of point Q and point R are obtained by the above processing,
The height of the point Q is known.

【0036】ここで、発明の実施の形態1の装置が、従
来の装置の課題をどのように解決しているか簡単に説明
する。 (1) 2つのアンテナを必要としない点 地形をマッピングするには2つの画像における同一点を
比較し、その位相差を得る必要がある。1つのアンテナ
では1つの画像しか得られないため、従来の装置は図8
及び図9のように2つのアンテナを備えた。一方、プラ
ットホームが移動していることに着目して2つの画像を
得ることができるが、この場合、図10及び図11に示
すように、両者における距離r,r’間に位相差が生じ
ない(r=r’)ために地形の高度を得ることはできな
い。そのため、2つのアンテナを備える場合は、図8及
び図9のようにプラットホームの進行方向とは垂直の線
上に配置した。
Here, a brief description will be given of how the device of the first embodiment of the present invention solves the problems of the conventional device. (1) Points that do not require two antennas To map the terrain, it is necessary to compare the same points in two images and obtain the phase difference. Since only one image can be obtained with one antenna, the conventional device is not shown in FIG.
And two antennas as shown in FIG. On the other hand, two images can be obtained by focusing on the fact that the platform is moving. In this case, as shown in FIGS. 10 and 11, no phase difference occurs between the distances r and r 'in both cases. (R = r '), it is not possible to get the height of the terrain. Therefore, when two antennas are provided, they are arranged on a line perpendicular to the traveling direction of the platform as shown in FIGS.

【0037】しかし、この発明の実施の形態1の装置で
は、スクイント角を90°でない角度(たとえば45
°)に設定したので、プラットホームが移動しているこ
とに着目して得た2つの画像における同一点に関して位
相差が生じ、上述のように地形の高度を得ることができ
る。
However, in the apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, the squint angle is not 90 ° (for example, 45 °).
°), a phase difference occurs at the same point in the two images obtained by focusing on the fact that the platform is moving, and the height of the terrain can be obtained as described above.

【0038】(2) ロール角や地形表面までの高度を知る
必要がない点 従来の装置において、図8及び図9のように2つのアン
テナをプラットホームの進行方向とは垂直の線上に配置
した。したがって、図9の点線で示すようにプラットホ
ームが傾くと、その傾き(ロール角)により2つのアン
テナ間において位相差が生じ、測定高度の誤差の原因と
なった。しかし、この発明の実施の形態1の装置では、
アンテナが1つであるためかかる問題は原理的に生じな
い。したがって、誤差補正のためのロール角計や電波高
度計を必要としない。もっとも、ロール角の変化は、ア
ンテナのビームが同じ部分を照射する範囲内である必要
はある。
(2) The point where it is not necessary to know the roll angle and the altitude to the terrain surface In the conventional device, two antennas are arranged on a line perpendicular to the traveling direction of the platform as shown in FIGS. Therefore, when the platform was tilted as shown by the dotted line in FIG. 9, a phase difference was generated between the two antennas due to the tilt (roll angle), causing an error in the measurement altitude. However, in the device according to the first embodiment of the present invention,
Since there is only one antenna, such a problem does not occur in principle. Therefore, no roll angle meter or radio altimeter for error correction is required. However, the change in the roll angle needs to be within a range where the beam of the antenna irradiates the same portion.

【0039】[高度を求めるための数式]以上の動作原
理により点Qの高さを求めることができる。次に、その
ための好適な具体的処理方法を提供する数式について説
明する。
[Equation for Determining Altitude] The height of the point Q can be determined according to the above operation principle. Next, a description will be given of mathematical expressions that provide a preferable specific processing method for that purpose.

【0040】図2及び図3に示すように、プラットフォ
ームP1 から観測点Qを観測する際の往復の電波伝播距
離をr1Q、プラットフォームP2 から観測点Qを観測す
る際の往復の電波伝播距離をr2Qとおくと、次のように
書ける。 r1Q=2{(H−h)2 +x0 2+y0 21/2 (1) r2Q=2{(H−h)2 +(x0 +B)2 +y0 21/2 (2) ただし、x1 =x0 ,x2 =x0 +Bである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the round-trip radio wave propagation distance when observing the observation point Q from the platform P 1 is r 1Q , and the round-trip radio wave propagation when observing the observation point Q from the platform P 2. Assuming that the distance is r 2Q , it can be written as follows. r 1Q = 2 {(H−h) 2 + x 0 2 + y 0 21/2 (1) r 2Q = 2H (H−h) 2 + (x 0 + B) 2 + y 0 21/2 ( 2) Here, x 1 = x 0 and x 2 = x 0 + B.

【0041】これらの式をテイラー展開して2次の項ま
で求め、これら2つの距離r1Q、r2Qとの差ΔrQ を求
めると式(3) のように書ける。 ΔrQ =r2Q−r1Q ≒2[(x0 B+(B2 /2))・{(1/R1 )+(h・H/R1 3) +(h2 /2)((3H2 /R1 5)−(1/R1 3))} −(x0 22 /2){(1/R1 3)+(h・3H/R1 5) +(h2 /2)(15H2 /R1 7−(3/R1 5))}] (3) ただし、 R1 =(H2 +x0 2+y0 21/2 (4)
When these expressions are Taylor-expanded and the second-order terms are obtained, and the difference Δr Q between these two distances r 1Q and r 2Q is obtained, the following expression (3) can be obtained. Δr Q = r 2Q -r 1Q ≒ 2 [(x 0 B + (B 2/2)) · {(1 / R 1) + (h · H / R 1 3) + (h 2/2) ((3H 2 / R 1 5) - ( 1 / R 1 3))} - (x 0 2 B 2/2) {(1 / R 1 3) + (h · 3H / R 1 5) + (h 2/2 ) (15H 2 / R 1 7 - (3 / R 1 5))}] (3) provided that, R 1 = (H 2 + x 0 2 + y 0 2) 1/2 (4)

【0042】差ΔrQ は、観測点Qの画素の位相差Δφ
Q (先に述べたΔφ1 =φB1−φA1に相当する)と式
(5) の関係にある。 ΔφQ =(2π/λ)・ΔrQ (5) ただし、λはアンテナから放射される電波の波長であ
る。
The difference Δr Q is the phase difference Δφ of the pixel at the observation point Q.
Q (corresponding to Δφ 1 = φ B1 −φ A1 described above) and equation
(5). Δφ Q = (2π / λ) · Δr Q (5) where λ is the wavelength of the radio wave radiated from the antenna.

【0043】H、B、λは既知であり、上記式(3) 、
(4) 、(5) からわかるようにΔφQ はx0 ,y0 ,hの
関数である。これらの式から定められる関数をQとすれ
ば、 ΔφQ =Q(x0 ,y0 ,h) (6) また、ΔφQ は先に述べたように2つの画像のピクセル
ごとに位相を比較することにより得られる。ΔφQ を平
面的に表した図面の一例を図12に示す。図12は位相
差の等高線を示す。地形が完全に平面であれば多数の平
行線が現れる縦じま模様になる。同図の左側と右側に等
高線の乱れがあるが、これらの部分は、山岳等の起伏が
ある地形である。ある座標(x0 ,y0 )が与えられれ
ば上記式(6) をhについて解くことにより高さを知るこ
とができる。すなわち、 h=h(x0 ,y0 ,ΔφQ ) (7)
H, B, and λ are known, and the above equations (3),
As can be seen from (4) and (5), Δφ Q is a function of x 0 , y 0 , and h. Assuming that the function determined from these equations is Q, Δφ Q = Q (x 0 , y 0 , h) (6) As described above, Δφ Q compares the phase of each pixel of the two images as described above. It is obtained by doing. FIG. 12 shows an example of a drawing that expresses Δφ Q in a plan view. FIG. 12 shows contour lines of the phase difference. If the terrain is completely flat, a vertical stripe pattern with many parallel lines appears. The contour lines are disturbed on the left and right sides of the figure, but these parts are undulating terrain such as mountains. Given a certain coordinate (x 0 , y 0 ), the height can be known by solving the above equation (6) for h. That is, h = h (x 0 , y 0 , Δφ Q ) (7)

【0044】以上の式により高さhを原理的に求めるこ
とができる。しかし、実際に演算する上で多少問題があ
る。式(3) を見るとhを含む項と含まない項とがある。
一般的にh≪R1 であるから、(hを含む項)≪(含ま
ない項)である。このように絶対値が大きく異なる値同
士を計算機上で加算あるいは減算する場合、計算機の桁
数が限られることからその演算誤差を無視できなくな
る。
The height h can be determined in principle by the above equation. However, there are some problems in the actual calculation. Looking at equation (3), there are terms that include h and terms that do not.
Since h≪R 1 in general, (term including h) ≪ (term not including). When adding or subtracting values whose absolute values are significantly different from each other on a computer as described above, the number of digits of the computer is limited, so that the calculation error cannot be ignored.

【0045】そこで仮想反射点という概念を導入するこ
とによりかかる不都合を解決する。仮想反射点とは、地
形が平面形状であるとした場合の反射点である。仮想反
射点は完全な平面上の点であるから、図12のような画
像で表せば多数の平行線が現れる縦じま模様になる。上
記式(3) (5) による位相差ΔφQ と仮想反射点による位
相差との差をとるとhを含まない項は消去され、上述の
問題は生じない。
The inconvenience is solved by introducing the concept of a virtual reflection point. The virtual reflection point is a reflection point when the terrain has a planar shape. Since the virtual reflection point is a point on a perfect plane, it becomes a vertical stripe pattern in which many parallel lines appear in an image as shown in FIG. When the difference between the phase difference Δφ Q according to the above equations (3) and (5) and the phase difference due to the virtual reflection point is taken, terms not including h are eliminated, and the above-described problem does not occur.

【0046】プラットフォームP1 、P2 から仮想観測
点Rを観測したと仮定した場合、これらの地点との往復
の電波伝播距離をそれぞれr1R、r2Rとおくと、次のよ
うに書ける。 r1R=2{H2 +x0 2+y0 21/2 =2R1 (8) r2R=2{H2 +(x0 +B)2 +y0 21/2 (9) ただし、x1 =x0 ,x2 =x0 +Bである。
Assuming that the virtual observation point R is observed from the platforms P 1 and P 2 , if the radio wave propagation distances to and from these points are r 1R and r 2R respectively, then the following can be written. r 1R = 2 {H 2 + x 0 2 + y 0 21/2 = 2R 1 (8) r 2R = 2 {H 2 + (x 0 + B) 2 + y 0 21/2 (9) where x 1 = a x 0, x 2 = x 0 + B.

【0047】これら2つの距離の差ΔrR は、式(3) と
同様にの式(10)のように書ける。また、仮想観測点Rの
位相差ΔφR は式(11)により求められる。
The difference Δr R between these two distances can be written as in equation (10), similar to equation (3). Further, the phase difference Δφ R of the virtual observation point R is obtained by Expression (11).

【0048】 ΔrR =r2R−r1R ≒2[(x0 B+(B2 /2))・(1/R1 ) −(x0 22 /2)(1/R1 3)] (10) ΔφR =(2π/λ)・ΔrR (11)The Δr R = r 2R -r 1R ≒ 2 [(x 0 B + (B 2/2)) · (1 / R 1) - (x 0 2 B 2/2) (1 / R 1 3)] (10) Δφ R = (2π / λ) · Δr R (11)

【0049】以上から、ΔφQ とΔφR との差Δφは次
式(10)により得られる。 Δφ=ΔφR −ΔφQ ≒−(4π/λ)・[{x0 +(B/2)−(3Bx0 2/2R1 2)} ・(h・BH/R1 3) +{(3H2 /R1 2)−1)(x0 +(B/2)) −(3Bx0 2/2)((5H2 /R1 4)−(1/R1 2)} ・(B/R1 3)(h2 /2)] (12)
From the above, the difference Δφ between Δφ Q and Δφ R is obtained by the following equation (10). Δφ = Δφ R -Δφ Q ≒ - (4π / λ) · [{x 0 + (B / 2) - (3Bx 0 2 / 2R 1 2)} · (h · BH / R 1 3) + {(3H 2 / R 1 2) -1) (x 0 + (B / 2)) - (3Bx 0 2/2) ((5H 2 / R 1 4) - (1 / R 1 2)} · (B / R 1 3) (h 2/2 )] (12)

【0050】ところで、先に述べたように、航空機10
1の高度Hは既知であるからR1 はx0 及びy0 の関数
である(R1 =g(x0 ,y0 ))。また、ベースライ
ンB、送信信号の波長λも既知である。したがって式(1
2)の右辺はx0 、y0 及びhの関数である。式(12)を書
き直すと Δφ=f(x0 ,y0 ,h) (13) である。
By the way, as described above, the aircraft 10
Since the altitude H of 1 is known, R 1 is a function of x 0 and y 0 (R 1 = g (x 0 , y 0 )). Also, the baseline B and the wavelength λ of the transmission signal are known. Therefore, equation (1
The right side of 2) is a function of x 0 , y 0 and h. Rewriting equation (12) gives Δφ = f (x 0 , y 0 , h) (13).

【0051】一方、ΔφQ は、先に述べたように、図6
の画像AとBを比較することにより得られる(ΔφQ
φB1−φA1)。また、ΔφR は、点P1 及び点P2 の座
標が既知であることから計算によって求めることができ
る(ΔφR =m(x0 ,y0))。したがって、式(13)
の左辺ΔφはΔφR −ΔφQ の演算により求められる。
Δφを平面的に表した図面の一例を図13に示す。図1
3は、図12の左の部分を拡大したものであり、図13
の中央右の半島状の等高線で表される地形は、図12の
左側の地形に相当する。同図において、等位相線が等高
線に対応しており、この図は地形図として使うことがで
きる。よって、式(13)をhについて解くことにより高さ
を求めることができる。 h=h’(x0 ,y0 ,Δφ) (14)
On the other hand, Δφ Q is, as described above,
(Δφ Q =
φ B1 −φ A1 ). Δφ R can be obtained by calculation because the coordinates of the points P 1 and P 2 are known (Δφ R = m (x 0 , y 0 )). Therefore, equation (13)
Is obtained by the calculation of Δφ R −Δφ Q.
FIG. 13 shows an example of a drawing in which Δφ is represented in a plane. FIG.
3 is an enlarged view of the left part of FIG.
The terrain represented by the peninsula-shaped contour line on the right of the center corresponds to the terrain on the left side of FIG. In the figure, the contour lines correspond to the contour lines, and this figure can be used as a topographic map. Therefore, the height can be obtained by solving equation (13) for h. h = h ′ (x 0 , y 0 , Δφ) (14)

【0052】[具体的構成とその動作説明]次に発明の
実施の形態1の装置の具体的構成について説明する。図
1において、1は送信信号を発生する送信機、2は送信
信号を放射するとともに地形からの反射波を受信するア
ンテナ、3は送信機1からの信号をアンテナ2に供給す
るとともにアンテナ2の受信信号を受信機4に供給する
送受切換器、4は周波数変換、検波等の受信処理を行う
受信機、5は送信機1で行われる変調処理に対応して復
調処理を行いレンジ方向(アンテナのビーム方向)の分
解能を改善するパルス圧縮部、6はパルス圧縮部5の出
力を分割する信号分割部(具体的な分割方法については
後述する)、7a,7bは信号分割部6により分割され
た信号それぞれに設けられ合成開口処理(SAR処理)
を行う合成開口処理部、8は合成開口処理部7a,7b
の出力を比較して両者の位相差を求める干渉処理部、9
はスクイント角度θS (航空機101の進行方向とビー
ムとのなす角度)に基づき上述の仮想反射点に関して干
渉処理を行う干渉処理部、10はスクイント角θS を出
力するスクイント角度計、11は干渉処理部8の出力と
仮想反射点干渉処理部9の出力に基づいて高度hを求め
る高度差算出部、12は高度差算出部11により算出さ
れた地形の高度hが蓄積される三次元地形データベース
である。
[Specific configuration and description of its operation] Next, a specific configuration of the apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. In FIG. 1, 1 is a transmitter that generates a transmission signal, 2 is an antenna that radiates the transmission signal and receives a reflected wave from the terrain, 3 is a signal that supplies a signal from the transmitter 1 to the antenna 2 and A transmission / reception switch 4 for supplying a reception signal to the receiver 4, a receiver 4 for performing reception processing such as frequency conversion, detection, and the like, 5 a demodulation processing corresponding to a modulation processing performed by the transmitter 1, and a range direction (antenna) The pulse compression unit 6 improves the resolution in the beam direction (6), a signal division unit 6 for dividing the output of the pulse compression unit 5 (a specific division method will be described later), and 7a and 7b are divided by the signal division unit 6. Synthetic aperture processing (SAR processing) provided for each signal
And a synthetic aperture processing unit 8 for performing synthetic aperture processing.
An interference processing section for comparing the outputs of
Is an interference processing unit that performs interference processing on the above-described virtual reflection point based on the squint angle θ S (the angle between the traveling direction of the aircraft 101 and the beam), 10 is a squint angle meter that outputs the squint angle θ S , and 11 is the interference An altitude difference calculator for obtaining an altitude h based on the output of the processor 8 and the output of the virtual reflection point interference processor 9, and a three-dimensional terrain database 12 for storing the altitude h of the terrain calculated by the altitude difference calculator 11. It is.

【0053】送信機1及びパルス圧縮部5で行われるパ
ルス圧縮処理には、チャープ変調やバーカーコードを用
いた変調等の公知の処理方法が用いられる。このパルス
圧縮処理によりレンジ方向の高分解能化がなされる。信
号分割部6は、後述の周波数fdを境界とする低域通過
フィルタ6a,高域通過フィルタ6bとから構成され
る。合成開口処理部7a,7bで行われる合成開口処理
には、マッチドフィルタを用いた公知の処理方法が用い
られる。この合成開口処理によりクロスレンジ方向(レ
ンジ方向と直交する方向)の高分解能化がなされる。こ
の合成開口処理と前述のパルス圧縮処理と併せてレーダ
画像全体の高分解能化が行われ、航空写真と同じような
高分解能レーダ画像が得られる。合成開口処理部7a,
7bはたとえば図6の画像A、Bをそれぞれ出力する。
For the pulse compression processing performed by the transmitter 1 and the pulse compression unit 5, a known processing method such as chirp modulation or modulation using a Barker code is used. By this pulse compression processing, high resolution in the range direction is achieved. The signal dividing unit 6 includes a low-pass filter 6a and a high-pass filter 6b having a frequency fd described later as a boundary. A known processing method using a matched filter is used for the synthetic aperture processing performed by the synthetic aperture processing units 7a and 7b. By this synthetic aperture processing, high resolution in a cross range direction (a direction orthogonal to the range direction) is achieved. The resolution of the entire radar image is increased in conjunction with the synthetic aperture processing and the above-described pulse compression processing, and a high-resolution radar image similar to an aerial photograph is obtained. Synthetic aperture processing section 7a,
7b outputs, for example, images A and B in FIG. 6, respectively.

【0054】干渉処理部8は、前述のように2つの画像
間の位相差を求める。すなわち、任意の座標(x0 ,y
0 )についてΔφQ =φB1−φA1を求める。なお、(x
0 ,y0 )が直接与えられず、航空機101の位置情報
(ベースラインB、高度H、速度v、時刻t)から求め
る場合にはスクイント角θS を利用することもある。干
渉処理部8の出力は式(12)のΔφQ である。
The interference processing section 8 calculates the phase difference between the two images as described above. That is, arbitrary coordinates (x 0 , y
For 0 ), obtain Δφ Q = φ B1 −φ A1 . Note that (x
0 , y 0 ) is not directly given, and when the position information (baseline B, altitude H, speed v, time t) of the aircraft 101 is obtained, the squint angle θ S may be used. The output of the interference processing unit 8 is Δφ Q in Expression (12).

【0055】仮想反射点干渉処理部9は、式(10)を計算
することにより式(12)のΔφR を求める。この処理にお
いて画像の位相は観測によって与えられないから、航空
機101の位置情報(ベースラインB、高度H、速度
v、時刻t)及びスクイント角度計10が出力するスク
イント角θS に基づき座標(x0 ,y0 )計算して求め
る。
The virtual reflection point interference processing section 9 calculates Δφ R in equation (12) by calculating equation (10). Since the phase of the image is not given by observation in this process, the coordinates (x) based on the position information (baseline B, altitude H, speed v, time t) of the aircraft 101 and the squint angle θ S output by the squint angle meter 10. 0, y 0) seek calculated and.

【0056】スクイント角度計10が出力するスクイン
ト角θS は、アンテナ2のビームがそのプラットホーム
である航空機101の進路となす角度である。したがっ
て、スクイント角度計10はアンテナ2の軸に機械的に
結合されたロータリーエンコーダやシンクロ発信器等の
角度指示装置である。
The squint angle θ S output by the squint goniometer 10 is the angle that the beam of the antenna 2 makes with the course of the aircraft 101 as its platform. Therefore, the squint goniometer 10 is an angle indicating device such as a rotary encoder or a synchro transmitter mechanically coupled to the axis of the antenna 2.

【0057】高度差算出部11は、干渉処理部8が出力
する式ΔφQ と仮想反射点干渉処理部9が出力するΔφ
R との差を求め、式(12)のΔφを求める。同時に、式(1
2)の右辺を計算する。するとhについての多項式が得ら
れるからhについて解くと高度h(x0 ,y0 )が得ら
れる。
The altitude difference calculator 11 calculates the expression Δφ Q output from the interference processor 8 and the Δφ Q output from the virtual reflection point interference processor 9.
The difference from R is obtained, and Δφ in Expression (12) is obtained. At the same time, the expression (1
Calculate the right side of 2). Then, a polynomial for h is obtained, so solving for h yields an altitude h (x 0 , y 0 ).

【0058】次に2種類の画像A、Bを得るための信号
分割部6の具体的な動作について説明する。航空機10
1は移動しているから、図2の航空機101−1、10
1−2は同じものとすることが可能である。ただし、航
空機101−1と航空機101−2とで同じ地点Qを照
射しなければならない。アンテナ2のビームは一定の広
がりがあるから、これは可能である。
Next, a specific operation of the signal dividing section 6 for obtaining two types of images A and B will be described. Aircraft 10
1 is moving, the aircraft 101-1, 10 shown in FIG.
1-2 can be the same. However, the same point Q must be irradiated on the aircraft 101-1 and the aircraft 101-2. This is possible because the beam of the antenna 2 has a certain spread.

【0059】図4において、航空機101−1のビーム
102−1は地表の領域(フットエリア)103−1を
照射している。ここで領域103−1を領域A(103
−1A)と領域B(103−1B)とに区別して考え
る。図4によれば、領域Aは点Qを照射していないが、
領域Bは点Qを照射している。したがって、ビーム10
2−1による受信信号から領域Bの部分の受信信号を取
り出して合成開口処理をすれば航空機101−1から見
た高分解能レーダ画像が得られる。
Referring to FIG. 4, a beam 102-1 of an aircraft 101-1 irradiates a ground surface area (foot area) 103-1. Here, the area 103-1 is changed to the area A (103
-1A) and the area B (103-1B). According to FIG. 4, the area A does not illuminate the point Q,
Region B illuminates point Q. Therefore, beam 10
If the received signal in the area B is extracted from the received signal according to 2-1 and subjected to the synthetic aperture processing, a high-resolution radar image viewed from the aircraft 101-1 can be obtained.

【0060】次に、航空機が101−2の位置に移動し
たとする。このとき領域Aは点Qを照射し、領域Bは点
Qを照射しない。したがって、ビーム102−2による
受信信号から領域Aの部分の受信信号を取り出して合成
開口処理をすれば航空機101−2から見た高分解能レ
ーダ画像が得られる。
Next, it is assumed that the aircraft has moved to the position 101-2. At this time, the area A irradiates the point Q, and the area B does not irradiate the point Q. Therefore, a high-resolution radar image viewed from the aircraft 101-2 can be obtained by extracting the reception signal of the area A from the reception signal of the beam 102-2 and performing the synthetic aperture processing.

【0061】以上の説明からわかるように、1つのビー
ム102を航空機101の進行に伴い同じ地点を順に照
射するように分割すれば(たとえばビームの照射中心の
右側と左側とに分割する)、1つのビームにより異なる
視点からの2種類のレーダ画像を得ることができる。
As can be understood from the above description, if one beam 102 is divided so as to sequentially irradiate the same point as the aircraft 101 advances (for example, it is divided into the right and left sides of the beam irradiation center), Two beams can obtain two kinds of radar images from different viewpoints.

【0062】このようなビームの分割は、たとえば受信
信号をある周波数fdを境界として低域部分と高域部分
とに分割することにより可能である。図5は、受信信号
の電力の周波数分布の一例である。同図からわかるよう
に受信信号のスペクトルは周波数fdを中心に一定の幅
Δf(=ΔfL +ΔfU )をもって分布している。これ
はスクイント角θS が90°でないから、ビームの広が
りに応じてドップラー周波数の広がりを持つためである
(θS =90°のときドップラー周波数fdはゼロであ
り、スペクトルの広がりは狭い)。ドップラー周波数f
d及びスペクトルの分布ΔfL 、ΔfU は、ビーム10
2内の分割のための境界線がどの位置になるのかという
ことと、航空機101の速度の成分v・cos θS 及び波
長λにより定まる。なお、前にスクイント角θS を90
°としないことにより高さhを求めることができると説
明したが、このことは発明の実施の形態1において1つ
のビームを2つに分割するためにも必要である。
Such beam division can be performed, for example, by dividing a received signal into a low-frequency part and a high-frequency part with a certain frequency fd as a boundary. FIG. 5 is an example of the frequency distribution of the power of the received signal. As can be seen from the figure, the spectrum of the received signal is distributed with a constant width Δf (= Δf L + Δf U ) around the frequency fd. This is because since the squint angle θ S is not 90 °, the Doppler frequency has a spread according to the spread of the beam (when θ S = 90 °, the Doppler frequency fd is zero and the spread of the spectrum is narrow). Doppler frequency f
d and the spectral distributions Δf L and Δf U
The position is determined by the position of the boundary line for the division within 2 and the velocity component v · cos θ S of the aircraft 101 and the wavelength λ. Note that before the squint angle θ S is 90
Although it has been described that the height h can be obtained by not setting the angle to °, this is also necessary for dividing one beam into two in Embodiment 1 of the present invention.

【0063】図5の周波数fdを中心とする低域成分Δ
L と高域成分ΔfU は、それぞれ図4の領域103−
1B、103−1Aに相当する。これは領域103−1
Aに対応するスクイントθS は、領域103−1Bのそ
れよりも大きいからドップラー周波数の絶対値が高くな
るためである。
The low-frequency component Δ centered on the frequency fd in FIG.
f L and the high-frequency component Δf U are respectively calculated in the region 103− in FIG.
1B, 103-1A. This is the area 103-1
This is because the absolute value of the Doppler frequency becomes higher because the squint θ S corresponding to A is larger than that of the region 103-1B.

【0064】信号分割部6の低域通過フィルタ6a、高
域通過フィルタ6bは、図5の低域成分ΔfL 、高域成
分ΔfU をそれぞれ出力する。合成開口処理部7a,7
bがそれぞれ合成開口処理を行うと、それぞれ航空機1
01−1から見たレーダ画像と航空機101−2から見
たレーダ画像が得られる。
The low-pass filter 6a and the high-pass filter 6b of the signal dividing section 6 output the low-frequency component Δf L and the high-frequency component Δf U of FIG. 5, respectively. Synthetic aperture processing units 7a, 7
b respectively perform the synthetic aperture processing, the aircraft 1
A radar image viewed from 01-1 and a radar image viewed from aircraft 101-2 are obtained.

【0065】なお、図4においてビーム102を航空機
101の斜め後ろに向けたが、逆に斜め前に向けるよう
にしてもよい。なお、ビームの分割は2つに限らず3つ
以上であってもよい。この場合、信号分割部6のフィル
タは3つとなり、そのうちのひとつは帯域通過フィルタ
である。
Although the beam 102 is directed obliquely behind the aircraft 101 in FIG. 4, the beam 102 may be directed obliquely forward. The division of the beam is not limited to two, but may be three or more. In this case, the signal dividing unit 6 has three filters, one of which is a band-pass filter.

【0066】次にスクイント角θS の設定方法について
説明する。従来のストリップ・マッピングSARにおい
てスクイント角は90度であったが、これでは前述のよ
うに1つのビームを信号を周波数分割することにより2
つの画像を得ること、及び、1つのアンテナにより高さ
を求めることは不可能である。これら2つの目的のため
には、スクイント角θS は0°(または180°)に近
い程有利である。しかし、SARのクロスレンジ分解能
はスクイント角θS は0°(または180°)に近い程
劣化する。したがってスクイント角θS は45°程度が
望ましい。もっともこれに限るものでなく、必要とされ
るクロスレンジ分解能を確保できる範囲でなるべくスク
イント角θS を0°(または180°)に近づけるとよ
い。
Next, a method of setting the squint angle θ S will be described. In the conventional strip mapping SAR, the squint angle is 90 degrees. However, as described above, one beam is divided into two signals by dividing the frequency of the signal.
It is not possible to obtain one image and determine the height with one antenna. For these two purposes, it is more advantageous for the squint angle θ S to be closer to 0 ° (or 180 °). However, the cross range resolution of the SAR deteriorates as the squint angle θ S approaches 0 ° (or 180 °). Therefore, the squint angle θ S is desirably about 45 °. However, the present invention is not limited to this, and the squint angle θ S may be set as close to 0 ° (or 180 °) as possible within a range in which the required cross range resolution can be secured.

【0067】以上のように、この発明の実施の形態1に
よれば次のような優れた効果を奏する。 (1) スクイント角を90°でなく、たとえば45°(1
35°)程度にしてビームを斜めに向けることにより、
ある位置におけるプラットホームと地表上の点との間の
第1の距離と、同じ進路上の異なる位置におけるプラッ
トホームと同じ地表上の点との間の第2の距離とに差が
生じるので、同じ進路上の複数のプラットホームあるい
は異なる複数の位置の同じプラットホームにより得られ
た複数の画像に基づき地形の高さを計測するための距離
(位相)情報を得ることができる。従来の装置は、地形
の高さを計測するための距離(位相)情報を得るために
アンテナが2つ必要であったが、この発明の実施の形態
1によればアンテナが1つですむ。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the following excellent effects can be obtained. (1) The squint angle is not 90 °, for example, 45 ° (1
35 °) and by obliquely directing the beam,
The difference in the first distance between the platform at a certain location and a point on the ground and the second distance between the platform at a different location on the same track and a point on the same ground causes the same path Distance (phase) information for measuring the height of the terrain can be obtained based on a plurality of images obtained by the plurality of platforms above or the same platform at a plurality of different positions. The conventional device requires two antennas to obtain distance (phase) information for measuring the height of the terrain, but according to the first embodiment of the present invention, only one antenna is required.

【0068】(2) アンテナが1つですむことにより、プ
ラットホームの傾き(ロール角)の影響を原理的に受け
ない。従来はアンテナが2つあるので傾きにより両者の
受ける信号間の位相差が変化した。なお、アンテナをプ
ラットホームの中心に配置するのが望ましい。 (3) スクイント角を90°でなく、たとえば45°(1
35°)程度にしてビームを斜めに向けることにより、
1つのビームによる受信信号の周波数分布に幅が生じる
から、フィルタを用いて1つのビームを分割することが
できる。したがって1つのビームしかないときでも、異
なる視点から見た複数の画像を得ることができる。した
がって、複数のプラットホームを用意する必要はない。 (4) 実際の地形の反射点と仮想反射点との位相差を与え
る式(12)に基づき高さhを求めるので、計算が容易にな
るとともに計算誤差を少なくすることができる。
(2) Since only one antenna is required, the antenna is not affected by the inclination (roll angle) of the platform in principle. Conventionally, since there are two antennas, the phase difference between the signals received by both antennas changes due to the inclination. Preferably, the antenna is located at the center of the platform. (3) The squint angle is not 90 °, for example, 45 ° (1
35 °) and by obliquely directing the beam,
Since a width is generated in the frequency distribution of the received signal by one beam, one beam can be divided using a filter. Therefore, even when there is only one beam, a plurality of images viewed from different viewpoints can be obtained. Therefore, there is no need to prepare a plurality of platforms. (4) Since the height h is obtained based on the equation (12) that gives the phase difference between the reflection point of the actual terrain and the virtual reflection point, the calculation becomes easy and the calculation error can be reduced.

【0069】発明の実施の形態2.上記発明の実施の形
態1において、受信信号の周波数分布が広がっているこ
とに着目して信号分割部6を2つのフィルタ6a,6b
により構成した。これに限らず、ビームが移動すること
に着目して信号分割部6を遅延素子(ディレイライン)
により構成してもよい。
Embodiment 2 of the Invention In the first embodiment of the present invention, focusing on the fact that the frequency distribution of the received signal is widened, the signal dividing unit 6 is divided into two filters 6a and 6b.
It was constituted by. The signal dividing unit 6 is not limited to this, and focuses on the fact that the beam moves.
May be used.

【0070】図14は、この発明の実施の形態2の装置
の機能ブロック図である。同図において、14はパルス
圧縮部5の出力を所定の時間遅延して合成開口部7bに
出力するディレイラインである。合成開口部7aはパル
ス圧縮部5の出力を直接受ける。他の構成要素について
は図1に示されたものと同じである。
FIG. 14 is a functional block diagram of the device according to the second embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 14 denotes a delay line that delays the output of the pulse compression unit 5 for a predetermined time and outputs the delayed output to the synthetic aperture 7b. Synthetic aperture 7 a directly receives the output of pulse compressor 5. Other components are the same as those shown in FIG.

【0071】次に動作について説明する。信号分割部6
はパルス圧縮部5の出力信号をそのまま出力するととも
に、同時に一定の時間遅延させてから出力する。これに
よりビームの分割ができる。
Next, the operation will be described. Signal division unit 6
Outputs the output signal of the pulse compression section 5 as it is, and at the same time, delays the output signal for a predetermined time before outputting. This allows the beam to be split.

【0072】これは次のような原理に基づく。図4にお
いて、航空機101はx軸の正の方向に移動する。ビー
ム102を2つのビーム103A、103Bに分けて考
えると、点Qはまずビーム103Bの領域Bに入り、そ
の後にビーム103Aの領域Aに入る。したがって同じ
点Qについて航空機101−1、101−2の2種類の
レーダ画像を得るための信号間には一定の遅延時間があ
る。逆に一定の時間差を信号にもたせると2種類のレー
ダ画像が得られる。パルス圧縮手段5の出力はビーム1
03Bに相当し、ディレイライン13の出力はビーム1
03Aに相当する。
This is based on the following principle. In FIG. 4, the aircraft 101 moves in the positive x-axis direction. Assuming that the beam 102 is divided into two beams 103A and 103B, the point Q first enters the region B of the beam 103B, and then enters the region A of the beam 103A. Therefore, there is a certain delay time between signals for obtaining two types of radar images of the aircraft 101-1 and 101-2 for the same point Q. Conversely, if a certain time difference is given to the signal, two types of radar images can be obtained. The output of pulse compression means 5 is beam 1
03B, the output of delay line 13 is beam 1
03A.

【0073】ディレイライン13の遅延時間はビーム1
03Bが点Qを通過する時間に相当する。ビーム103
Bをx軸に平行な直線で切ったときの幅をLB 、航空機
101の速度vとすると遅延時間Td は、LB /vであ
る。なお、遅延機能は合成開口処理部7bに持たせても
よい。また、分割した受信パルス列が一部重複して分割
されていても構わない。また、一般に合成開口処理部は
デジタル演算により実現されるのでディレイラインをメ
モリ等の記憶装置で代用することもできる。
The delay time of the delay line 13 is the beam 1
03B corresponds to the time when the point 03B passes through the point Q. Beam 103
Width L B, and the delay time and the speed v of the aircraft 101 T d when the cut in a straight line parallel to the x axis B is L B / v. The delay function may be provided in the synthetic aperture processing unit 7b. Further, the divided reception pulse train may be partially overlapped and divided. In general, since the synthetic aperture processing unit is realized by digital operation, the delay line can be substituted by a storage device such as a memory.

【0074】以上のように、この発明の実施の形態2に
よれば、ディレイラインを用いて信号を分割することが
できる。この方法は、プラットホームの速度が小さいた
め信号の帯域幅が狭い等の理由でフィルタでは分割しに
くい場合に有利である。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, a signal can be divided using a delay line. This method is advantageous when it is difficult to divide by a filter because the bandwidth of the signal is narrow due to the low speed of the platform.

【0075】発明の実施の形態3.上記発明の実施の形
態1、2はビームを分割して2種類の画像を得ることに
より地形情報を連続的に得ようとするものであった。一
部の地形情報を得ようとする場合にはビームを分割する
必要はなく、別の構成を採用することができる。
Third Embodiment of the Invention The first and second embodiments of the present invention are intended to continuously obtain topographical information by dividing a beam to obtain two types of images. It is not necessary to split the beam when obtaining some terrain information, and another configuration can be adopted.

【0076】図15は、この発明の実施の形態3の装置
の機能ブロック図である。同図において、14はビーム
が一定の領域を照射するようにアンテナ2の向きを制御
するアンテナ制御装置、15は合成開口処理部7の出力
先を切り換えるスイッチ、16はスイッチ15の出力を
受けてレーダ画像を記憶する画像記憶部である。他の構
成要素は図1に示されたものと同じものである。図15
の構成は、図1の構成に比べてアンテナ制御装置14〜
画像記憶部16を備える点、及び、信号分割部6を備え
ない点、合成開口処理部7を1つしか備えない点で相違
する。
FIG. 15 is a functional block diagram of the device according to the third embodiment of the present invention. In the figure, 14 is an antenna control device for controlling the direction of the antenna 2 so that the beam irradiates a certain area, 15 is a switch for switching the output destination of the synthetic aperture processing unit 7, and 16 is a switch for receiving the output of the switch 15. An image storage unit that stores a radar image. The other components are the same as those shown in FIG. FIG.
1 is different from the configuration of FIG.
The difference is that the image storage unit 16 is provided, the signal division unit 6 is not provided, and only one synthetic aperture processing unit 7 is provided.

【0077】次に動作について図16を用いて説明す
る。図16において、航空機101−1のビーム102
−1は領域103を照射している。また、航空機101
−2のビーム102−2は同じ領域103を照射してい
る。したがって、ビームを分割しなくても2種類の画像
が得られるから発明の実施の形態1と同様の処理により
領域103の地形の高さを知ることができる。この場
合、航空機101−1のスクイント角θS1と航空機10
1−2のスクイント角θS2とは異なるから、ビーム10
2を一定の領域103を常に照射するようにアンテナ2
を制御する手段が必要である。
Next, the operation will be described with reference to FIG. In FIG. 16, beam 102 of aircraft 101-1
-1 irradiates the area 103. Also, aircraft 101
-2 beam 102-2 irradiates the same region 103. Accordingly, since two types of images can be obtained without splitting the beam, the height of the terrain in the area 103 can be known by the same processing as in the first embodiment of the invention. In this case, the squint angle θ S1 of the aircraft 101-1 and the aircraft 10
Since the squint angle θ S2 is not equal to 1-2, the beam 10
2 so that a constant area 103 is always illuminated.
Is required.

【0078】アンテナ制御装置14はアンテナ2を上述
のように制御する。領域103の位置と航空機101−
1、101−2の位置は既知であるから簡単な計算によ
りそれぞれのスクイント角θS1、角θS2が得られる。同
じ航空機101が移動するときは、アンテナ制御装置1
4はアンテナ2の向きをスクイント角θS1〜θS2の間で
連続的に制御する。
The antenna control device 14 controls the antenna 2 as described above. Location of area 103 and aircraft 101-
Since the positions of 1, 101-2 are known, the respective squint angles θ S1 and θ S2 can be obtained by simple calculations. When the same aircraft 101 moves, the antenna control device 1
4 continuously controls the direction of the antenna 2 between the squint angles θ S1 and θ S2 .

【0079】合成開口処理部7は航空機101−1、1
01−2の2枚の画像を生成する。航空機101が移動
しつつ領域103の信号が連続的に得られるが、たとえ
ば観測時間が10秒であるとき、前半の5秒の信号に基
づき画像を生成し、後半の5秒の信号に基づき画像を生
成する。前者は航空機101−1の画像Aであり、後者
は航空機101−2の画像Bである。スイッチ15は、
合成開口処理部7が出力する画像ごとに切り換え動作を
行う。画像記憶部16には画像Aが記憶される。画像B
はスイッチ15から直接干渉処理部8に入力される。こ
れ以降の処理は発明の実施の形態1の場合と同様であ
る。
The synthetic aperture processing unit 7 includes the aircrafts 101-1 and 101-1,
The two images 01-2 are generated. While the signal of the area 103 is continuously obtained while the aircraft 101 is moving, for example, when the observation time is 10 seconds, an image is generated based on the signal of the first 5 seconds, and the image is generated based on the signal of the second 5 seconds. Generate The former is an image A of the aircraft 101-1 and the latter is an image B of the aircraft 101-2. The switch 15
The switching operation is performed for each image output by the synthetic aperture processing unit 7. The image A is stored in the image storage unit 16. Image B
Is input from the switch 15 directly to the interference processing unit 8. Subsequent processing is the same as in the first embodiment of the invention.

【0080】なお、図16の実線で示すように航空機1
01は直線上を移動してもよいし、点線で示すように旋
回しつつ移動してもよい。
As shown by the solid line in FIG.
01 may move on a straight line, or may move while turning as shown by a dotted line.

【0081】以上のように、この発明の実施の形態3に
よれば、ビームが一か所を照射し続けるようにアンテナ
の向きを制御して、1つのビームにより複数の画像を得
るようにしたので、信号分割部が不要になり、合成開口
処理部が1つですむ。したがって、構成が簡単になる。
As described above, according to the third embodiment of the present invention, the direction of the antenna is controlled so that the beam continuously irradiates one place, and a plurality of images are obtained by one beam. This eliminates the need for a signal division unit and requires only one synthetic aperture processing unit. Therefore, the configuration is simplified.

【0082】発明の実施の形態4.発明の実施の形態4
を図に基づき説明する。図17は発明の実施の形態4の
装置の機能ブロック図である。同図において、17はプ
ラットホームの降下速度を計測する降下速度計である。
高度差算出部11は、この降下速度に基づき高度差を算
出する。送信機1〜三次元地形データベース12は図1
に示されたものと同じあるいは相当部分である。また、
図17は発明の実施の形態4における観測のジオメトリ
である。
Embodiment 4 of the Invention Embodiment 4 of the Invention
Will be described with reference to the drawings. FIG. 17 is a functional block diagram of the device according to the fourth embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 17 denotes a descent speedometer for measuring the descent speed of the platform.
The altitude difference calculator 11 calculates an altitude difference based on the descent speed. Transmitter 1 to 3D terrain database 12 is shown in FIG.
Is the same as or equivalent to that shown in FIG. Also,
FIG. 17 shows an observation geometry according to the fourth embodiment of the present invention.

【0083】次に動作について説明する。図17におい
て送信機1から干渉処理部8までの動作は図1のものと
同一である。降下速度計17は軌道の降下率αを測定
し、高度差算出部11へ出力する。降下率αとは、図1
8に示されたように、航空機101が進行につれ一定の
割合で高度を下げたとしたときのその下げる割合であ
る。高度差算出部11は、後述のように降下率αを加味
して高度を算出し、3次元地形データを得る。航空機1
01の移動距離をBとすると高度の減少はαBである。
Next, the operation will be described. In FIG. 17, the operation from the transmitter 1 to the interference processing unit 8 is the same as that in FIG. The descent speed meter 17 measures the descent rate α of the orbit and outputs it to the altitude difference calculator 11. The rate of descent α is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, when the aircraft 101 lowers the altitude at a constant rate as it progresses, this is the rate of decrease. The altitude difference calculator 11 calculates the altitude in consideration of the descent rate α, as described later, and obtains three-dimensional terrain data. Aircraft 1
Assuming that the moving distance of 01 is B, the decrease in altitude is αB.

【0084】降下速度計17は、降下率αを航空機10
1に通常搭載される図示しない電波高度計の出力を時間
微分することにより求めても良いし、位置を求めるため
に用いるGPS(Global Positioning System) のような
航法装置の出力に基づき求めても良い。
The descent speedometer 17 indicates the descent rate α to the aircraft 10
The output may be obtained by differentiating the output of a radio altimeter (not shown) normally mounted on the device 1 with time, or may be obtained based on the output of a navigation device such as a GPS (Global Positioning System) used for obtaining the position.

【0085】この発明の実施の形態4の特徴は、降下す
る軌道から干渉SAR画像を観測するとき、その降下率
を加味して高度を算出しつつ3次元地形データを得るこ
とである。このように降下する軌道から観測することに
より、高度の分解能が改善される。
A feature of the fourth embodiment of the present invention is that when observing an interfering SAR image from a descending trajectory, three-dimensional topographic data is obtained while calculating the altitude in consideration of the descending rate. Observing from such a descending orbit improves the altitude resolution.

【0086】これらの動作を数式を用いて説明する。発
明の実施の形態1の場合と同様にして次式が得られる。 r1Q=2((H−h)2 +x0 2+y0 21/2 (15) r2Q=2((H−h−αB)2 +(x0 +B)2 +y0 21/2 (16) r1R=2(H2 +x0 2+y0 21/2 (17) r2R=2((H−αB)2 +(x0 +B)2 +y0 21/2 (18)
These operations will be described using mathematical expressions. The following equation is obtained in the same manner as in the first embodiment of the invention. r 1Q = 2 ((H−h) 2 + x 0 2 + y 0 2 ) 1/2 (15) r 2Q = 2 ((H−h−αB) 2 + (x 0 + B) 2 + y 0 2 ) 1 / 2 (16) r 1R = 2 (H 2 + x 0 2 + y 0 2 ) 1/2 (17) r 2R = 2 ((H−αB) 2 + (x 0 + B) 2 + y 0 2 ) 1/2 ( 18)

【0087】ここで変数R1 、R2 を次のように定義す
る。 R1 =(H2 +x0 2+y0 21/2 (19) R2 =((H−αB)2 +(x0 +B)2 +y0 21/2 (20)
Here, variables R 1 and R 2 are defined as follows. R 1 = (H 2 + x 0 2 + y 0 2 ) 1/2 (19) R 2 = ((H−αB) 2 + (x 0 + B) 2 + y 0 2 ) 1/2 (20)

【0088】これらR1 、R2 を式(15)(16)に代入し、
これらの式をテイラー展開して2次の項まで求めると次
のように書ける。 r1Q≒2[R1 −h(H/R1 ) +(h2 /2)((1/R1 )−(H2 /R1 3))] (21) r2Q≒2[R2 −h((H−αB)/R2 ) +(h2 /2)((1/R2 ) −((H−αB)2 /R2 3))] (22) r1R=2R1 (23) r2R=2R2 (24)
By substituting R 1 and R 2 into equations (15) and (16),
When these expressions are Taylor-expanded and the second-order terms are obtained, the following expression can be obtained. r 1Q ≒ 2 [R 1 -h (H / R 1) + (h 2/2) ((1 / R 1) - (H 2 / R 1 3))] (21) r 2Q ≒ 2 [R 2 -h ((H-αB) / R 2) + (h 2/2) ((1 / R 2) - ((H-αB) 2 / R 2 3))] (22) r 1R = 2R 1 ( 23) r 2R = 2R 2 (24)

【0089】したがってr1Qとr1Rの差Δr2 と、r2Q
とr2Rの差Δr3 は次のように書ける。 Δr2 =r1Q−r1R =2[−h(H/R1 ) +(h2 /2)((1/R1 )−(H2 /R1 3))] (25) Δr3 =r2Q−r2R =2[−h((H−αB)/R2 ) +(h2 /2)((1/R2 )−((H−αB)2 /R2 3))] (2
6)
Therefore, the difference Δr 2 between r 1Q and r 1R and r 2Q
And the difference Δr 3 between r 2R can be written as: Δr 2 = r 1Q -r 1R = 2 [-h (H / R 1) + (h 2/2) ((1 / R 1) - (H 2 / R 1 3))] (25) Δr 3 = r 2Q -r 2R = 2 [-h ((H-αB) / R 2) + (h 2/2) ((1 / R 2) - ((H-αB) 2 / R 2 3))] ( 2
6)

【0090】さらにR 、R2 をテイラー展開する
と、Δr3 は次のように書き直すことができる。Δr3 ≒2[{(BH/R1 3)(x0+(B/2)-(3Bx0 2/2R1 2))-(H/R1) +(αB/R1)+ (αBH/R1 3)(-H+(3Bα/2)) +(αB2H/R1 5)(3x0H+(3BH/2)-(9αBx0/2)- (3αH2/2)+(3α2HB/2)) +B3 αH2/R1 7(-(15x0 2/2)+(15 αHx0/2)) +B2 α/R1 3(-x0-(B/2)-(α2B/2))+(3B3 α/2R1 5)}h {(B/R1 3)(-x0-(B/2)+(3H2x0/R1 2)+(3H2B/2R1 2)-(3Bx0 2/2)((5H2/R1 4)- (1/R1 2))) +(1/R1)-(H2/R1 3)+(1/R1 3)(3αHB- (3α2B2/2)) +(1/R1 5)(-9 αHB2x0-3 α2B2H2+3 αBH3) -(1/R1 3)((15α2H4B2/2)+15 αH3B2x0) }(h2/2)] (27)
Further, when R 1 and R 2 are subjected to Taylor expansion, Δr 3 can be rewritten as follows. Δr 3 ≒ 2 [{(BH / R 1 3) (x 0 + (B / 2) - (3Bx 0 2 / 2R 1 2)) - (H / R 1) + (αB / R 1) + (αBH / R 1 3) (- H + (3Bα / 2)) + (αB 2 H / R 1 5) (3x 0 H + (3BH / 2) - (9αBx 0/2) - (3αH 2/2) + (3α 2 HB / 2)) + B 3 αH 2 / R 1 7 (- (15x 0 2/2) + (15 αHx 0/2)) + B 2 α / R 1 3 (-x 0 - (B / 2 ) - (α 2 B / 2 )) + (3B 3 α / 2R 1 5)} h {(B / R 1 3) (- x 0 - (B / 2) + (3H 2 x 0 / R 1 2 ) + (3H 2 B / 2R 1 2) - (3Bx 0 2/2) ((5H 2 / R 1 4) - (1 / R 1 2))) + (1 / R 1) - (H 2 / R 1 3) + (1 / R 1 3) (3αHB- (3α 2 B 2/2)) + (1 / R 1 5) (- 9 αHB 2 x 0 -3 α 2 B 2 H 2 +3 αBH 3) - (1 / R 1 3) ((15α 2 H 4 B 2/2) +15 αH 3 B 2 x 0)} (h 2/2)] (27)

【0091】高度差算出部11で得られる観測点Qの画
素の位相差ΔΦQ と仮想観測点Rの位相差ΔΦR との差
ΔΦは、上記式に基づき次のように求められる。 ΔΦ=ΔΦQ −ΔΦR =(2π/λ)((r2Q−r1Q)−(r2R−r1R)) =(2π/λ)(Δr3 −Δr2 ) =(4π/λ) [{(BH/R1 3)(x0+(B/2)-(3Bx0 2/2R1 2))+ (αB/R1) +(αBH/R1 3)(-H+(3 αB/2)) +(αB2H/R1 5)(3x0H+(3BH/2)-(9αBx0/2)-(3 αH2/2)+(3α2H B/2)) +(αB3H2/R1 7)(-(15x0 2/2)+(15αHx0/2)) +(αB2/R1 3)(-x0-(B/2)-( α2B/2))+(3 αB3/2R1 5)}h {(B/R1 3)(-x0-(B/2)+(3H2x0/R1 2)+(3H2B/2R1 2)-(3Bx0 2/2)((5H2 /R1 4)-(1/R1 2))) +(1/R1 3)(3αHB-(3 α2B2/2)) +(1/R1 5)(-9 αHB2x0-3 α2B2H2+3 αBH3) -(1/R1 3)((15α2H4B2/2)+15 αH3B2x0) }(h2/2)] (28)
[0091] The difference .DELTA..PHI the phase difference .DELTA..PHI R of the retardation .DELTA..PHI Q and the virtual observation point R of the pixel observation point Q obtained by the altitude difference calculating unit 11 is obtained as follows based on the above equation. ΔΦ = ΔΦ Q −ΔΦ R = (2π / λ) ((r 2Q −r 1Q ) − (r 2R −r 1R )) = (2π / λ) (Δr 3 −Δr 2 ) = (4π / λ) [ {(BH / R 1 3 ) (x 0 + (B / 2)-(3Bx 0 2 / 2R 1 2 )) + (αB / R 1 ) + (αBH / R 1 3 ) (-H + (3 αB / 2)) + (αB 2 H / R 1 5) (3x 0 H + (3BH / 2) - (9αBx 0/2) - (3 αH 2/2) + (3α 2 HB / 2)) + (αB 3 H 2 / R 1 7) ( - (15x 0 2/2) + (15αHx 0/2)) + (αB 2 / R 1 3) (- x 0 - (B / 2) - (α 2 B / 2 )) + (3 αB 3 / 2R 1 5)} h {(B / R 1 3) (- x 0 - (B / 2) + (3H 2 x 0 / R 1 2) + (3H 2 B / 2R 1 2) - (3Bx 0 2 /2) ((5H 2 / R 1 4) - (1 / R 1 2))) + (1 / R 1 3) (3αHB- (3 α 2 B 2/2) ) + (1 / R 1 5 ) (- 9 αHB 2 x 0 -3 α 2 B 2 H 2 +3 αBH 3) - (1 / R 1 3) ((15α 2 H 4 B 2/2) +15 αH 3 B 2 x 0)} (h 2/2)] (28)

【0092】高度差算出部11は、式(28)を用いて観測
点Qの高度hを算出することができる。ところで、式(2
8)を発明の実施の形態1の式(12)と比較すると、一定の
降下率αで軌道を降下させることによる相違点がある。
この差ΔΦd は次式で与えられる。 ΔΦd =(4π/λ) α[{(B/R1)+(BH/R1 3)(-H+(3Bα/2)) +(B2H/R1 5)(3x0H+(3BH/2)-(9αBx0/2)-(3 αH2/2)+(3α2HB/ 2)) +(B3H2/R1 7)(-(15x0 2/2)+(15αHx0/2)) +(B2/R1 3)(-x0-(B/2)-( α2B/2))+(3B3/2R1 5)}h + {(1/R1 3)(3 HB-(3 αB2/2)) +(1/R1 5)(-9HB2x0-3αB2H2+3BH3) -(1/R1 3)((15αH4B2/2)+15H3B2x0) }(h2/2)] (29)
The altitude difference calculating section 11 can calculate the altitude h of the observation point Q using the equation (28). By the way, the expression (2
8) is different from equation (12) in the first embodiment of the present invention in that the trajectory is lowered at a constant descent rate α.
This difference ΔΦ d is given by the following equation. ΔΦ d = (4π / λ) α [{(B / R 1) + (BH / R 1 3) (- H + (3Bα / 2)) + (B 2 H / R 1 5) (3x 0 H + (3BH / 2) - (9αBx 0/ 2) - (3 αH 2/2) + (3α 2 HB / 2)) + (B 3 H 2 / R 1 7) (- (15x 0 2/2) + (15αHx 0/2 )) + (B 2 / R 1 3 ) (-x 0- (B / 2)-(α 2 B / 2)) + (3B 3 / 2R 1 5 )} h + {(1 / R 1 3) (3 HB- (3 αB 2/2)) + (1 / R 1 5) (- 9HB 2 x 0 -3αB 2 H 2 + 3BH 3) - (1 / R 1 3) ((15αH 4 B 2/2) + 15H 3 B 2 x 0)} (h 2/2)] (29)

【0093】また、ΔΦd を軌道降下率αで微分すると
次の式を得る。 d(ΔΦd )/dα =(4π/λ) [ h(B/R1){1-(1/R1 2)(H2+Bx0+(B2/2)(1+3 α2)) } +h(3αHB2/R1 3)(1-(H2/R1 2)) +h(3x0B2H2/R1 5)(1-(3αB/H)-(3h/2H)) +(h2/2)(3BH/R1 3)(1-(αB/H))+(h2/2)(3BH3/R1 5)(1-2αB/H) +(h/2)(9α2B3H2/R1 5)(1-(5Hx0/3R1 2)(h/B)) +(h/2)(3B3H2/R1 5)(1-(5H2/R1 2)(h α/B)) +h(3B3x0 2/2)] (30)
Further, the following equation is obtained by differentiating ΔΦd with the orbit descent rate α. d (ΔΦ d) / dα = (4π / λ) [h (B / R 1) {1- (1 / R 1 2) (H 2 + Bx 0 + (B 2/2) (1 + 3 α 2 ))} + h (3αHB 2 / R 1 3) (1- (H 2 / R 1 2)) + h (3x 0 B 2 H 2 / R 1 5) (1- (3αB / H) - (3h / 2H)) + (h 2 /2) (3BH / R 1 3) (1- (αB / H)) + (h 2/2) (3BH 3 / R 1 5) (1-2αB / H) + (h / 2) (9α 2 B 3 H 2 / R 1 5) (1- (5Hx 0 / 3R 1 2) (h / B)) + (h / 2) (3B 3 H 2 / R 1 5) (1- (5H 2 / R 1 2) (h α / B)) + h (3B 3 x 0 2/2)] (30)

【0094】ここで式(30)の右辺各項が正の値をとるた
めの必要条件は、次の4つの関係が成立することであ
る。 x0 2+y0 2 > Bx0+(B2/2)(1+3α2) (31) 3(Bα+(h/2)) < H (32) (5/3)(H/R1)(x0/R1)(h/B) < 1 (33) 5α(H2/R1 2)(h/B) < 1 (34)
Here, the necessary conditions for each term on the right side of the equation (30) to take a positive value are that the following four relationships hold. x 0 2 + y 0 2> Bx 0 + (B 2/2) (1 + 3α 2) (31) 3 (Bα + (h / 2)) <H (32) (5/3) (H / R 1 ) (x 0 / R 1 ) (h / B) <1 (33) 5α (H 2 / R 1 2 ) (h / B) <1 (34)

【0095】この発明の実施の形態4による干渉型合成
開口レーダ装置では、式(31)〜(34)の関係が成立する条
件で使用される。したがってα>0の条件下ではd(Δ
Φd)/dα>0である。また、α=0の場合はΔΦd
=0となることからわかるように、α>0の条件下では
ΔΦd は正の値をとる。
The interference type synthetic aperture radar according to the fourth embodiment of the present invention is used under the condition that the relations of equations (31) to (34) are satisfied. Therefore, under the condition of α> 0, d (Δ
Φ d ) / dα> 0. When α = 0, ΔΦ d
As can be seen from = 0, ΔΦ d takes a positive value under the condition of α> 0.

【0096】このことは降下すればするほど、この発明
の実施の形態4の式(28)の位相ΔΦは、発明の実施の形
態1の式(12)の位相ΔΦに比べて大きくなることを意味
する。すなわち軌道を降下させる(α>0)ことにより
エコーの位相変化を大きくすることができる。位相の測
定精度が同じ場合、位相変化が大きいほど測定誤差は小
さくなるから、この発明の実施の形態4の方法によれ
ば、発明の実施の形態1の場合に比べて観測点Qの高度
hをより高精度に測定することができる。
This means that the phase ΔΦ of the equation (28) of the fourth embodiment of the present invention becomes larger as the value of the phase ΔΦ becomes larger as compared with the phase ΔΦ of the equation (12) of the first embodiment of the present invention. means. That is, the phase change of the echo can be increased by lowering the orbit (α> 0). When the measurement accuracy of the phase is the same, the measurement error decreases as the phase change increases. Therefore, according to the method of the fourth embodiment of the present invention, the height h of the observation point Q is higher than that of the first embodiment of the present invention. Can be measured with higher accuracy.

【0097】なお、アンテナの照射する領域をプラット
ホームの斜め前方としてプラットホームの軌道を上昇さ
せてもよい。
Note that the area irradiated by the antenna may be set obliquely forward of the platform to raise the trajectory of the platform.

【0098】発明の実施の形態5.上記発明の実施の形
態1〜3は、合成開口処理に基づきレーダ画像を得るも
のであったが、レーダ画像を得る方法として合成開口処
理に限らない。たとえば、DBS(Doppler Beam Sharp
ening )がある。
Embodiment 5 of the Invention In the first to third embodiments of the present invention, the radar image is obtained based on the synthetic aperture processing. However, the method for obtaining the radar image is not limited to the synthetic aperture processing. For example, DBS (Doppler Beam Sharp
ening).

【0099】以下、DBSを用いた発明の実施の形態5
について説明する。図19において、18a,18bは
DBS画像再生部であり、図1の合成開口処理部7a,
7bに対応する。図19の送信機1〜三次元地形データ
ベース12は図1に示されたものと同じあるいは相当す
る部分である。
Embodiment 5 of the Invention Using DBS
Will be described. In FIG. 19, reference numerals 18a and 18b denote DBS image reproducing units, and the synthetic aperture processing units 7a and
7b. The transmitter 1 to the three-dimensional terrain database 12 in FIG. 19 are the same as or correspond to those shown in FIG.

【0100】DBS画像再生部18a,18bは、それ
ぞれレンジマイグレーション補正部181、位相補償部
182、位相補償用参照信号部183、FFT184を
備える。これらの動作については後述する。また、この
発明の実施の形態5における観測の基本的なジオメトリ
は発明の実施の形態1におけるものと同一である。
Each of the DBS image reproducing sections 18a and 18b includes a range migration correcting section 181, a phase compensating section 182, a phase compensating reference signal section 183, and an FFT 184. These operations will be described later. Further, the basic geometry of the observation in the fifth embodiment of the present invention is the same as that in the first embodiment of the present invention.

【0101】次に動作について説明する。図19におい
て送信機1から帯域分割部6までの動作は発明の実施の
形態1の場合と同様である。
Next, the operation will be described. In FIG. 19, the operation from transmitter 1 to band division section 6 is the same as that in the first embodiment of the invention.

【0102】この発明の実施の形態5の特徴は、SAR
画像の再生処理に、合成開口処理の代わりに良く知られ
たDBS(Doppler Beam Sharpening )を使用すること
である。DBSはSARと並ぶ高分解能レーダ方式であ
り、SARがマッチドフィルタを用いてアジマス方向の
高分解能化を実現するのに対して、DBSはドップラー
フィルタを用いることが異なる。
The feature of the fifth embodiment of the present invention is that the SAR
The well-known DBS (Doppler Beam Sharpening) is used for the image reproduction processing instead of the synthetic aperture processing. DBS is a high-resolution radar system in line with SAR. SAR achieves high resolution in the azimuth direction using a matched filter, whereas DBS uses a Doppler filter.

【0103】図19において、DBS画像再生部18a
は分割した信号の一方を複素レーダ画像に変換し、DB
S画像再生部18bは分割したもう一方の信号を複素レ
ーダ画像に変換し、それぞれ画像φA(x0 ,y0 )、φ
B(x0 ,y0 )を出力する。これら2つの画像を受けた
干渉処理部8の動作は発明の実施の形態1の場合と同様
であり、その出力として2枚のレーダ画像の画素毎の位
相差ΔφQ(x0 ,y0)が得られる。最後に、高度算出
部11が位相差ΔφQ(x0 ,y0 )及び仮想反射点に関
する位相差ΔφR(x0 ,y0 )に基づき高度を算出し、
3次元地形データベース12に蓄える。
In FIG. 19, a DBS image reproducing unit 18a
Converts one of the divided signals into a complex radar image,
The S image reproducing unit 18b converts the other divided signal into a complex radar image, and outputs the images φ A (x 0 , y 0 ) and φ
B (x 0 , y 0 ) is output. The operation of the interference processing unit 8 receiving these two images is the same as that of the first embodiment, and outputs the phase difference Δφ Q (x 0 , y 0 ) for each pixel of the two radar images. Is obtained. Finally, the altitude calculation unit 11 calculates the altitude based on the phase difference Δφ Q (x 0 , y 0 ) and the phase difference Δφ R (x 0 , y 0 ) related to the virtual reflection point,
It is stored in the three-dimensional terrain database 12.

【0104】DBS画像再生部18の動作を図20〜図
24を用いて説明する。観測のジオメトリを図20とす
る。点Q,Q’,Q”はアンテナ2から見て同一距離
(レンジ)内にあるが、それぞれビームのクロスレンジ
方向(アジマス方向)に関して位置が異なる3つの観測
点である。
The operation of the DBS image reproducing unit 18 will be described with reference to FIGS. FIG. 20 shows the observation geometry. The points Q, Q ′, and Q ″ are three observation points that are within the same distance (range) as viewed from the antenna 2 but have different positions in the beam cross-range direction (azimuth direction).

【0105】レーダプラットフォーム101が移動する
につれて観測対象点Q,Q’,Q”までの距離が増加す
る(ビームが斜め前の場合は減少する)ので、これらの
観測対象点のエコーは時間とともにレンジビンを移動す
る。図21はレンジマイグレーション補正前において、
観測対象点のレンジが時間とともに移動する状態を示す
グラフである。レンジマイグレーション補正部181
は、プラットフォーム101の高度、速度、アンテナビ
ーム102のスクイント角、及び、レーダ諸元に基いて
レンジの時間変化率を求め、レンジが時間に対して一定
になるように補正する。
As the radar platform 101 moves, the distance to the observation points Q, Q ', and Q "increases (decreases when the beam is obliquely forward). FIG. 21 shows the state before the range migration correction.
It is a graph which shows the state where the range of the observation target point moves with time. Range migration correction unit 181
Calculates the time rate of change of the range based on the altitude and speed of the platform 101, the squint angle of the antenna beam 102, and radar specifications, and corrects the range so that the range becomes constant with time.

【0106】レーダプラットフォーム101が移動する
につれて観測対象点Q,Q’,Q”までの距離の増加率
が変化するので、これらのエコーのドップラー周波数は
時間とともに変化する。図22はレンジマイグレーショ
ン補正部181の出力のドップラー周波数の時間変化を
示すグラフである。同図において、Q,Q’,Q”は、
それぞれ観測点のエコーのドップラー周波数変化を示
す。グラフQ,Q’,Q”の傾きは、プラットフォーム
101の高度、速度、アンテナビーム102のスクイン
ト角、及び、レーダ諸元に基いてあらかじめ求めること
ができる。
As the radar platform 101 moves, the rate of increase in the distance to the observation points Q, Q ', Q "changes, so that the Doppler frequencies of these echoes change with time. FIG. 22 shows a range migration correction unit. It is a graph which shows the time change of the Doppler frequency of the output of 181. In the same figure, Q, Q ', Q "
Each shows the Doppler frequency change of the echo at the observation point. The slopes of the graphs Q, Q ′, and Q ″ can be obtained in advance based on the altitude and speed of the platform 101, the squint angle of the antenna beam 102, and radar specifications.

【0107】位相補償用参照信号部183は、これらの
傾きを位相補償用参照信号として用意しておく。図23
は位相補償用参照信号の例を示す図である。複数の観測
対象点について傾きが同じとき、参照信号はひとつです
む。
The phase compensation reference signal section 183 prepares these inclinations as phase compensation reference signals. FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a phase compensation reference signal. When the inclination is the same for a plurality of observation target points, only one reference signal is required.

【0108】位相補償部182は、レンジマイグレーシ
ョン補正が行われた入力信号と位相補償用参照信号の複
素共役数との乗算を行うことにより、図22のグラフ
Q,Q’,Q”の傾きを補償して、受信信号のドップラ
ー周波数を時間に対して一定に補正する。位相補償部1
82により、図24のようにドップラー周波数は時間に
対して一定となる。
The phase compensator 182 multiplies the input signal subjected to the range migration correction by the complex conjugate number of the phase compensation reference signal, thereby changing the slopes of the graphs Q, Q ′, and Q ″ in FIG. The phase compensator 1 compensates to correct the Doppler frequency of the received signal with respect to time.
Due to 82, the Doppler frequency becomes constant over time as shown in FIG.

【0109】図24からわかるように、アジマス方向に
隔たるこれらの観測対象点Q,Q’,Q”からの信号は
ドップラー周波数方向に分離されているので、多数の帯
域フィルタを用いることによりこれらの信号を分割して
取り出すことができる。FFT184はそのための多数
の帯域フィルタを形成するドップラーフィルタである。
As can be seen from FIG. 24, the signals from the observation points Q, Q ', and Q "separated in the azimuth direction are separated in the Doppler frequency direction. The FFT 184 is a Doppler filter that forms a number of bandpass filters therefor.

【0110】このようにDBS画像再生部18はドップ
ラーフィルターを使用してアジマス方向の分解能を向上
するので、マッチドフィルタを使用する合成開口処理部
7と比較して大幅に演算量を削減できて、簡単な構成で
高速にレーダ画像を再生できる特長がある。
As described above, since the DBS image reproducing unit 18 improves the resolution in the azimuth direction by using the Doppler filter, the amount of calculation can be greatly reduced as compared with the synthetic aperture processing unit 7 using the matched filter. The feature is that radar images can be reproduced at high speed with a simple configuration.

【0111】さらに、発明の実施の形態1との関係で言
えば、合成開口処理の場合、スクイント角は90°が望
ましく、0°(180°)に近づけると性能が劣化した
が、DBSの場合、90°では性能が劣化するのでむし
ろビームを斜めにするのが望ましい。これは、DBSで
は、軌道と直交する方向を観測するとドップラー帯域が
狭くなって分解能が劣化するためである。したがって、
スクイント角を十分大きくとる運用に非常に適してい
る。
Further, in relation to the first embodiment of the present invention, in the case of the synthetic aperture processing, the squint angle is desirably 90 °, and the performance is deteriorated when approaching 0 ° (180 °). , 90 ° degrades the performance, so it is desirable to make the beam oblique. This is because, in the DBS, when the direction orthogonal to the orbit is observed, the Doppler band is narrowed and the resolution is deteriorated. Therefore,
This is very suitable for operation with a sufficiently large squint angle.

【0112】発明の実施の形態6.発明の実施の形態6
を説明する。図25は、この発明の実施の形態6の装置
の機能ブロック図である。この装置は従来の装置のよう
に2組の合成開口レーダ装置を備えるものであるが、そ
のビームを斜めに向けるようにして測定精度を向上させ
るものである。
Embodiment 6 of the Invention Embodiment 6 of the Invention
Will be described. FIG. 25 is a functional block diagram of the device according to the sixth embodiment of the present invention. This apparatus is provided with two sets of synthetic aperture radar apparatuses like the conventional apparatus, but the beam is directed obliquely to improve the measurement accuracy.

【0113】同図において、アンテナ2a〜合成開口処
理部7aがひとつの合成開口レーダ装置を構成する。ま
た、アンテナ2b〜合成開口処理部7bが他の合成開口
レーダ装置を構成する。これらレーダ装置の構成要素は
図1に示されたものと同じものである。送信機1、送受
切換器3をひとつしか備えないのは、送信信号は2つの
レーダ装置で共通に使用できるからである。この発明の
実施の形態6における観測のジオメトリを図26に示
す。
In the figure, the antenna 2a to the synthetic aperture processing section 7a constitute one synthetic aperture radar device. Also, the antenna 2b to the synthetic aperture processing unit 7b constitute another synthetic aperture radar device. The components of these radar devices are the same as those shown in FIG. The reason why only one transmitter 1 and one transmission / reception switch 3 are provided is that a transmission signal can be commonly used by two radar devices. FIG. 26 shows an observation geometry according to the sixth embodiment of the present invention.

【0114】次に動作について説明する。図25におい
て送信機1から合成開口処理部7a,7bまでの動作は
前記発明の実施の形態の場合と同様である。送受信アン
テナ2a,2bはいずれも軌道と直交する面から傾いた
方向で同じ地表面を照射するように主ビームの向きが調
整されており、たとえばビームのスクイント角は45°
程度である。また、これら2つのアンテナの主ビームの
向きは、軌道方向で若干異なるように調整されているも
のとする。
Next, the operation will be described. In FIG. 25, the operation from the transmitter 1 to the synthetic aperture processing units 7a and 7b is the same as that in the embodiment of the present invention. Each of the transmitting and receiving antennas 2a and 2b is adjusted in direction of the main beam so as to irradiate the same ground surface in a direction inclined from a plane orthogonal to the orbit. For example, the squint angle of the beam is 45 °
It is about. The directions of the main beams of these two antennas are adjusted to be slightly different in the orbital direction.

【0115】例えば図26に示すように、送受信アンテ
ナ2aの主ビームが左後方に向き、受信アンテナ2bの
主ビームが送受信アンテナ2aの主ビームよりもさらに
後方に向けられているとする。このとき、プラットフォ
ーム101−1の位置においてアンテナ2aで観測した
領域を、プラットフォーム101−2の位置において受
信アンテナ2bで再び観測することができる。
For example, as shown in FIG. 26, it is assumed that the main beam of the transmitting / receiving antenna 2a is directed to the rear left, and the main beam of the receiving antenna 2b is directed further behind the main beam of the transmitting / receiving antenna 2a. At this time, the area observed by the antenna 2a at the position of the platform 101-1 can be observed again by the receiving antenna 2b at the position of the platform 101-2.

【0116】すなわち、干渉処理部8の出力には、プラ
ットフォーム101−1のアンテナ2aで観測した複素
SAR画像と、プラットフォーム101−2のアンテナ
2bで観測した複素SAR画像との位相差が得られる。
That is, the phase difference between the complex SAR image observed by the antenna 2a of the platform 101-1 and the complex SAR image observed by the antenna 2b of the platform 101-2 is obtained from the output of the interference processing unit 8.

【0117】スクイント角度計10はアンテナのスクイ
ント角度を高度差算出部11へ出力する。そして、高度
差算出部11が位相から高度を算出して、3次元地形デ
ータが得られる。
The squint goniometer 10 outputs the squint angle of the antenna to the altitude difference calculator 11. Then, the altitude difference calculator 11 calculates the altitude from the phase, and obtains three-dimensional terrain data.

【0118】この発明の実施の形態6の特徴はアンテナ
と受信機を2組用いることである。アンテナ2a,2b
は航空機101の翼の両端に設けられており、軌道に直
交する方向の2つのベースラインBy を隔てて観測する
ことができる。この観測結果と軌道方向にベースライン
x を隔てて観測した結果との基づき高度差を算出する
ので高度の分解能が改善される。
The feature of the sixth embodiment of the present invention is that two sets of antennas and receivers are used. Antennas 2a, 2b
Is provided at both ends of the wing of the aircraft 101, it can be observed at a two baselines B y in the direction perpendicular to the track. Since the altitude difference is calculated based on the observation result and the observation result with the base line Bx separated in the orbit direction, the resolution of the altitude is improved.

【0119】以上の動作を数式を用いて説明する。プラ
ットフォーム101−1のアンテナ2aから観測点Qを
観測する際の往復の電波伝播距離をr1AQA、仮想観測点
Rを観測する際の往復の電波伝播距離をr1ARA、プラッ
トフォーム101−2のアンテナ2aから送信してアン
テナ2bで受信する場合の観測点Qを観測する往復の電
波伝播距離をr2AQB、仮想観測点Rを観測する往復の電
波伝播距離をr2ARBとおくと、これらはそれぞれ次式(3
5)〜(38)のように書ける。
The above operation will be described using mathematical expressions. The round-trip radio wave propagation distance when observing the observation point Q from the antenna 2a of the platform 101-1 is r 1AQA , the round-trip radio wave propagation distance when observing the virtual observation point R is r 1ARA , and the antenna 2a of the platform 101-2 When the radio wave propagation distance for observing the observation point Q when transmitting from the antenna 2b and receiving at the antenna 2b is r 2AQB , and the radio wave propagation distance for the reciprocation when observing the virtual observation point R is r 2ARB , then (3
5) to (38).

【0120】 r1AQA=2(x0 2+y0 2+H21/2 =2R1 (35) r1ARA=((x0 +Bx2 +y0 2+H21/2 +((x0 +Bx2 +(y0 +By2 +H21/2 (36) =R3 +R42AQB=2(x0 2+y0 2+(H−h)21/2 (37) r2ARB=((x0 +Bx2 +y0 2+(H−h)21/2 +((x0 +Bx2 +(y0 +By2 +(H−h)21/2 (38)R 1AQA = 2 (x 0 2 + y 0 2 + H 2 ) 1/2 = 2R 1 (35) r 1ARA = ((x 0 + B x ) 2 + y 0 2 + H 2 ) 1/2 + ((x 0 + B x) 2 + ( y 0 + B y) 2 + H 2) 1/2 (36) = R 3 + R 4 r 2AQB = 2 (x 0 2 + y 0 2 + (H-h) 2) 1/2 ( 37) r 2ARB = ((x 0 + B x) 2 + y 0 2 + (H-h) 2) 1/2 + ((x 0 + B x) 2 + (y 0 + B y) 2 + (H-h) 2 ) 1/2 (38)

【0121】ただし、R1 、R3 、R3 は次のようにお
いている。 R1 =(x0 2+y0 2+H21/2 (39) R3 =((x0 +Bx2 +y0 2+H21/2 (40) R4 =((x0 +Bx2 +(y0 +By2 +H21/2 (41)
However, R 1 , R 3 and R 3 are as follows. R 1 = (x 0 2 + y 0 2 + H 2) 1/2 (39) R 3 = ((x 0 + B x) 2 + y 0 2 + H 2) 1/2 (40) R 4 = ((x 0 + B x ) 2 + (y 0 + B y ) 2 + H 2 ) 1/2 (41)

【0122】ここで、Hはレーダプラットフォーム1の
高度、Bx は軌道方向のベースラインの長さ、By は軌
道と直交する方向のベースラインの長さ、x0 は観測点
Qとレーダプラットフォーム1のアンテナ2のx軸上の
距離、y0 は観測点Qとアンテナ2a,2bのy軸上の
距離である。
[0122] Here, H is the altitude of the radar platform 1, Bx orbital direction of the base line length of, By the direction of the baseline length of the perpendicular to the track, x 0 is the observation point Q and the radar platform 1 The distance y 0 on the x-axis of the antenna 2 is the distance between the observation point Q and the antennas 2a and 2b on the y-axis.

【0123】r2AQBとr2ARBの差Δr2AQRB と、r1AQA
とr1ARAの差Δr1AQRA は、テイラー展開で近似するこ
とにより次式(42)(43)のように書ける。 Δr2AQRB =r2AQB−r2ARB ≒R3-h(H/R3)-(h2/2)(-(H2/R3 3)+(1/R3)) +R4-h(H/R4)+(h2/2)(-(H2/R4 3)+(1/R4))-(R3+R4) ≒(2/R3)((h2/2)-Hh)+(1/R3 3){((h2/2)-Hh)(-y0By-(By 2/2))-H2h2} +(3/2R3 5){((h2/2)-Hh)y0 2By 2+(y0By+(By 2/2))H2h2}-(15H2h2y0 2By 2/4R3 7) (42) Δr1AQRA =r1AQA−r1ARA ≒2[R1-h(H/R1)+(h2/2)(-(H2/R1 3)+(1/R1))]-2R1 ≒(2/R3)((h2/2)-Hh)+(2/R3 3){((h2/2)-Hh)(x0Bx-(Bx 2/2))-H2h2} +(3/R3 5){((h2/2)-Hh)x0 2Bx 2+(-x0Bx+(Bx 2/2))H2h2}-(15H2h2x0 2Bx 2/2R3 7) (43)
[0123] and the difference Δr 2AQRB of r 2AQB and r 2ARB, r 1AQA
And the difference Δr 1AQRA between r 1ARA can be written as the following equations (42) and (43) by approximation by Taylor expansion. Δr 2AQRB = r 2AQB -r 2ARB ≒ R 3 -h (H / R 3) - (h 2/2) (- (H 2 / R 3 3) + (1 / R 3)) + R 4 -h ( H / R 4) + (h 2/2) (- (H 2 / R 4 3) + (1 / R 4)) - (R 3 + R 4) ≒ (2 / R 3) ((h 2 / 2) -Hh) + (1 / R 3 3) {((h 2/2) -Hh) (- y 0 B y - (B y 2/2)) - H 2 h 2} + (3 / 2R 3 5) {((h 2 /2) -Hh) y 0 2 B y 2 + (y 0 B y + (B y 2/2)) H 2 h 2} - (15H 2 h 2 y 0 2 B y 2 / 4R 3 7) ( 42) Δr 1AQRA = r 1AQA -r 1ARA ≒ 2 [R 1 -h (H / R 1) + (h 2/2) (- (H 2 / R 1 3) + ( 1 / R 1))] - 2R 1 ≒ (2 / R 3) ((h 2/2) -Hh) + (2 / R 3 3) {((h 2/2) -Hh) (x 0 B x - (B x 2/2 )) - H 2 h 2} + (3 / R 3 5) {((h 2/2) -Hh) x 0 2 B x 2 + (- x 0 B x + ( B x 2/2)) H 2 h 2} - (15H 2 h 2 x 0 2 B x 2 / 2R 3 7) (43)

【0124】従って、干渉処理部8の出力に得られる観
測点Qの画素の位相差ΔΦQ と仮想観測点Rの位相差Δ
ΦR との位相差ΔΦは、式(42)から式(43)を差し引いて
次のように求められる。
Accordingly, the phase difference ΔΦ Q between the pixel at the observation point Q and the phase difference ΔΦ between the virtual observation point R obtained at the output of the interference processing unit 8
The phase difference ΔΦ from Φ R is obtained as follows by subtracting Expression (43) from Expression (42).

【0125】 ΔΦ=(2π/λ)[(r2AQB−r1AQA)−(r2ARB−r1ARA)] =(2π/λ)[Δr2AQRB −Δr1AQRA ] =(2π/λ)[(1/R3 3)((h2/2)-Hh){(-y0By-(By 2/2))-2(x0Bx-(Bx 2/2))} +(3/2R3 5){((h2/2)-Hh)(y0 2By 2-2x0 2Bx 2)+(y0By+(By 2/2)+2x0Bx-Bx 2)H2h2} +(15H2h2/4R3 7)(2x0 2Bx 2-y0 2By 2)] (44)ΔΦ = (2π / λ) [(r 2AQB −r 1AQA ) − (r 2ARB −r 1ARA )] = (2π / λ) [Δr 2AQRB −Δr 1AQRA ] = (2π / λ) [( 1/1 / R 3 3) ((h 2 /2) -Hh) {(- y 0 B y - (B y 2/2)) - 2 (x 0 B x - (B x 2/2))} + (3 / 2R 3 5) {(( h 2/2) -Hh) (y 0 2 B y 2 -2x 0 2 B x 2) + (y 0 B y + (B y 2/2) + 2x 0 B x -B x 2) H 2 h 2 } + (15H 2 h 2 / 4R 3 7) (2x 0 2 B x 2 -y 0 2 B y 2)] (44)

【0126】高度算出部11は式(44)を用いて観測点Q
の高度hを算出することができる。ところで、アンテナ
をスクイントすることによる位相差の向上分ΔΦs は、
式(44)においてBx を含む項に相当するので、次の式で
与えられる。
The altitude calculation unit 11 calculates the observation point Q using equation (44).
Can be calculated. By the way, the improvement ΔΦs of the phase difference due to the squinting of the antenna is
Since this corresponds to the term including Bx in equation (44), it is given by the following equation.

【0127】 ΔΦs =(2π/λ)[(2/R )(Hh−(h/2))(x
(B /2)) +(3/R ){(Hh−(h/2))x +(x−(B
/2))H}+(15H /2R )] (45)
[0127] ΔΦs = (2π / λ) [ (2 / R 3 3) (Hh- (h 2/2)) (x 0 B x -
(B x 2/2)) + (3 / R 3 5) {(Hh- (h 2/2)) x 0 2 B x 2 + (x 0 B x - (B x
2/2)) H 2 h 2} + (15H 2 h 2 x 0 2 B x 2 / 2R 3 7)] (45)

【0128】この発明の実施の形態6による干渉型合成
開口レーダ装置では、一般に式(45)の右辺各項が正
になる条件で使用されるのでΔΦs は正の値をとる。す
なわちアンテナをスクイントすることによりエコーの位
相変化を大きくすることができて、従来の装置よりも観
測点Qの高度hをより高精度に測定することができる。
In the interference type synthetic aperture radar device according to the sixth embodiment of the present invention, ΔΦs takes a positive value because each term on the right side of the equation (45) is generally used under the condition that it is positive. That is, the phase change of the echo can be increased by squinting the antenna, and the altitude h of the observation point Q can be measured with higher accuracy than the conventional device.

【0129】このように高度hに対する位相差ΔΦの感
度を改善するためにアンテナをスクイントさせることが
本発明の重要な特徴である。
As described above, it is an important feature of the present invention that the antenna is squinted in order to improve the sensitivity of the phase difference ΔΦ to the altitude h.

【0130】なお、この発明では送受信アンテナの照射
する領域をプラットフォームの斜め前方としても良い。
In the present invention, the area irradiated by the transmitting / receiving antenna may be obliquely forward of the platform.

【0131】[0131]

【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、移動体に搭載された高分解能レーダ装置により異な
る観測点から地形を観測して得られた複数の画像を比較
することにより地形高さを測定する高分解能レーダ装置
を用いた地形高さ測定方法において、第1の観測点と第
2の観測点を移動体の進路に沿って配置し、測定対象で
ある地形上の点と上記第1の観測点、上記第2の観測点
との間の距離をそれぞれ第1の距離、第2の距離とした
とき、これら第1の距離と第2の距離とが異なるよう
に、上記第1、第2の高分解能レーダのビームを移動体
の進路に対して斜めにして地形を照射したので、移動体
の進行方向に長いベースラインを確保できるので測定精
度が向上する。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a plurality of images obtained by observing the terrain from different observation points by a high-resolution radar device mounted on a moving body are compared. In a terrain height measuring method using a high-resolution radar device for measuring terrain height, a first observation point and a second observation point are arranged along a path of a moving body, and a point on a terrain to be measured is measured. When the distances between the first observation point and the second observation point are a first distance and a second distance, respectively, such that the first distance and the second distance are different. Since the first and second high-resolution radar beams irradiate the terrain with the beam inclined with respect to the path of the moving body, a long baseline can be secured in the traveling direction of the moving body, so that the measurement accuracy is improved.

【0132】また、請求項2の発明によれば、上記第1
の移動体と上記第2の移動体を同じものとし、上記第1
の観測点を第1の時刻における上記移動体の位置とし、
上記第2の観測点を第2の時刻における上記移動体の位
置としたので、ひとつの移動体により地形高さを測定す
ることができる。
According to the second aspect of the present invention, the first
And the second moving body are the same, and the first moving body
Is the position of the moving object at the first time,
Since the second observation point is the position of the moving body at the second time, the topography height can be measured by one moving body.

【0133】また、請求項3または請求項7ないし請求
項9の発明によれば、上記高分解能レーダ装置のビーム
を第1の部分と第2の部分とに分割し、同じ地形上の点
について、上記第1の観測点において上記第1のビーム
で観測し、上記第2の観測点において上記第2のビーム
で観測するので、ひとつのアンテナで2つの画像を得る
ことができて地形高さを測定することができる。
According to the third or seventh to ninth aspects of the present invention, the beam of the high-resolution radar device is divided into a first part and a second part, and a beam on the same terrain is obtained. Since the observation is performed with the first beam at the first observation point and the second beam is observed at the second observation point, two images can be obtained with one antenna and the terrain height can be obtained. Can be measured.

【0134】また、請求項4または請求項10の発明に
よれば、上記第1の観測点及び上記第2の観測点におい
て、上記高分解能レーダ装置のビームを同じ地形上の点
を照射するように制御しつつ観測するので、ビームを分
割することなく、ひとつのアンテナで2つの画像を得る
ことができて地形高さを測定することができる。
According to the fourth or tenth aspect of the present invention, at the first observation point and the second observation point, the beam of the high-resolution radar device irradiates a point on the same terrain. , Two images can be obtained with one antenna and the height of the terrain can be measured without splitting the beam.

【0135】また、請求項5または請求項11の発明に
よれば、移動体の進路を上昇あるいは下降する進路とし
たので、測定精度がさらに向上する。
According to the fifth or eleventh aspect of the present invention, since the moving path of the moving body is set to the rising or falling path, the measurement accuracy is further improved.

【0136】また、請求項6または請求項12の発明に
よれば、移動体の進路に対して交差する線上の異なる位
置に配置された第1の高分解能レーダ装置と第2の高分
解能レーダ装置とを用い、上記第1の観測点において上
記第1の高分解能レーダ装置により観測し、上記第2の
観測点において上記第2の高分解能レーダ装置により観
測するので、測定精度がさらに向上する。
According to the sixth or twelfth aspect of the present invention, the first high-resolution radar device and the second high-resolution radar device are arranged at different positions on a line intersecting the path of the moving body. Since the observation is performed at the first observation point by the first high-resolution radar device and the observation is performed at the second observation point by the second high-resolution radar device, the measurement accuracy is further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。z軸の正の
方向からxy平面を見た図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the xy plane from the positive direction of the z-axis.

【図3】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。x軸の正の
方向からyz平面を見た図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention; It is the figure which looked at the yz plane from the positive direction of the x-axis.

【図4】 この発明の実施の形態1の観測のジオメトリ
を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an observation geometry according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の実施の形態1における受信信号の
周波数分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a frequency distribution of a received signal according to Embodiment 1 of the present invention.

【図6】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。画像A、B
のます目のひとつは1つの画素を意味する。
FIG. 6 is a diagram for explaining an operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention; Images A and B
One of the squares means one pixel.

【図7】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。x軸の正の
方向からyz平面を見た図である。z軸に平行な直線で
区分された領域は1つの画素を意味する。
FIG. 7 is a diagram for explaining an operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention; It is the figure which looked at the yz plane from the positive direction of the x-axis. An area divided by a straight line parallel to the z-axis means one pixel.

【図8】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための、従来のアンテナ配置
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a conventional antenna arrangement for explaining the operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための、従来のアンテナ配置
におけるジオメトリを示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a geometry in a conventional antenna arrangement for explaining an operation of the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能
レーダ装置の動作を説明するための、スクイント角を9
0度としたときのジオメトリを示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of the interferometric high-resolution radar apparatus according to the first embodiment of the present invention, in which the squint angle is 9;
It is a figure which shows the geometry at the time of setting it as 0 degree.

【図11】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能
レーダ装置の動作を説明するための、スクイント角を9
0度としたときのジオメトリを示す図である。
FIG. 11 shows a squint angle of 9 for explaining the operation of the interference type high resolution radar apparatus according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the geometry at the time of setting it as 0 degree.

【図12】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能
レーダ装置により得られた位相差等高線の例を示す図で
ある。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of phase difference contours obtained by the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention.

【図13】 この発明の実施の形態1の干渉型高分解能
レーダ装置により得られた位相差等高線の例を示す図で
ある。
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of phase difference contours obtained by the interference type high resolution radar device according to the first embodiment of the present invention.

【図14】 この発明の実施の形態2の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 14 is a functional block diagram showing a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図15】 この発明の実施の形態3の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 15 is a functional block diagram showing a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図16】 この発明の実施の形態3の干渉型高分解能
レーダ装置の観測のジオメトリを示す図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating an observation geometry of the interferometric high-resolution radar device according to the third embodiment of the present invention;

【図17】 この発明の実施の形態4の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 17 is a functional block diagram showing a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図18】 この発明の実施の形態4の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a geometry of an observation-type interference high-resolution radar device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図19】 この発明の実施の形態5の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 19 is a functional block diagram showing a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 5 of the present invention.

【図20】 この発明の実施の形態5の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a geometry of an observation interferometric high-resolution radar device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図21】 この発明の実施の形態5の干渉型高分解能
レーダ装置におけるレンジの時間変化を示すグラフであ
る。
FIG. 21 is a graph showing a time change of a range in the interference type high resolution radar apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

【図22】 この発明の実施の形態5の干渉型高分解能
レーダ装置におけるドップラー周波数の時間変化を示す
グラフである。
FIG. 22 is a graph showing a time change of a Doppler frequency in the interference type high resolution radar device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図23】 この発明の実施の形態5の干渉型高分解能
レーダ装置における位相補償用参照信号を示すグラフで
ある。
FIG. 23 is a graph showing a reference signal for phase compensation in the interference type high resolution radar apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.

【図24】 この発明の実施の形態5の干渉型高分解能
レーダ装置における位相補償部の出力を示すグラフであ
る。
FIG. 24 is a graph showing an output of a phase compensator in the interference type high resolution radar device according to the fifth embodiment of the present invention.

【図25】 この発明の実施の形態6の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。
FIG. 25 is a functional block diagram showing a configuration of an interference type high resolution radar device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図26】 この発明の実施の形態6の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing a geometry of an observation-type interference high-resolution radar apparatus according to Embodiment 6 of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送信機、2 アンテナ、3 送受切換器、4 受信
機、5 パルス圧縮器、6 信号分割部、7 合成開口
処理部、8 干渉処理部、9 仮想反射点干渉処理部、
10 スクイント角度計、11 高度差算出部、12
三次元地形データベース、13 ディレイライン、14
アンテナ制御装置、15 スイッチ、16 画像記憶
部、17 降下速度計、18 DBS画像再生部。
1 transmitter, 2 antennas, 3 duplexer, 4 receiver, 5 pulse compressor, 6 signal divider, 7 synthetic aperture processor, 8 interference processor, 9 virtual reflection point interference processor,
10 squint goniometer, 11 altitude difference calculator, 12
3D terrain database, 13 delay line, 14
Antenna control device, 15 switch, 16 image storage unit, 17 descent speedometer, 18 DBS image reproduction unit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−288843(JP,A) 特開 平7−110377(JP,A) 特開 平7−72244(JP,A) 特開 平7−159529(JP,A) 特開 平8−166447(JP,A) 特開 平9−5433(JP,A) 特開 平9−113615(JP,A) 飯坂 譲二 監修、日本写真測量学会 編,合成開口レーダ画像ハンドブッ ク,日本,朝倉書店,1998年5月20日, 68−77 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 G01C 5/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-288843 (JP, A) JP-A-7-110377 (JP, A) JP-A-7-72244 (JP, A) JP-A-7-72 159529 (JP, A) JP-A-8-16647 (JP, A) JP-A-9-5433 (JP, A) JP-A-9-113615 (JP, A) Edited by Joji Iizaka, edited by The Japan Society of Photogrammetry, Synthesis Aperture Radar Image Handbook, Asakura Shoten, Japan, May 20, 1998, 68-77 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00- 13/95 G01C 5/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 移動体に搭載された高分解能レーダ装置
により異なる観測点から地形を観測して得られた複数の
画像を比較することにより地形高さを測定する高分解能
レーダ装置を用いた地形高さ測定方法において、 第1の高分解能レーダ装置を搭載する第1の移動体の
ンテナ位置を第1の観測点とし、 第2の高分解能レーダ装置を搭載し、第2の移動体の
ンテナ位置を第2の観測点としたとき、上記第1の観測
点と上記第2の観測点とが同じ進路上の異なる位置にあ
、 測定対象である地形上の点と上記第1の観測点、上記第
2の観測点との間の距離をそれぞれ第1の距離、第2の
距離としたとき、 これら第1の距離と第2の距離とが異なるように、上記
第1、第2の高分解能レーダのビームを移動体の進路に
対して斜めにして地形を照射し、 上記第1の観測点による第1の画像と上記第2の観測点
による第2の画像とを比較することにより地形高さを測
定する高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方法。
1. A terrain using a high-resolution radar device that measures a terrain height by comparing a plurality of images obtained by observing the terrain from different observation points by a high-resolution radar device mounted on a moving body. in the height measuring method, a of the first moving body equipped with the first high-resolution radar system
The antenna position as a first observation point, equipped with a second high-resolution radar system A of the second moving body
When the antenna position is set as the second observation point , the first observation
The point and the second observation point are located at different positions on the same path.
When the distances between the terrain point to be measured and the first observation point and the second observation point are defined as a first distance and a second distance, respectively, The first and second high-resolution radar beams are irradiated on the terrain at an angle to the path of the moving object so that the second distance is different from the first distance. A terrain height measurement method using a high-resolution radar device for measuring a terrain height by comparing with a second image from the second observation point.
【請求項2】 上記第1の移動体と上記第2の移動体を
同じものとし、上記第1の観測点を第1の時刻における
上記移動体の位置とし、上記第2の観測点を第2の時刻
における上記移動体の位置としたことを特徴とする請求
項1記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the first moving body and the second moving body are the same, the first observation point is a position of the moving body at a first time, and the second observation point is a second observation point. 2. The method for measuring a terrain height using a high-resolution radar device according to claim 1, wherein the position of the moving body is set at a time of 2.
【請求項3】 上記高分解能レーダ装置のビームを第1
の部分と第2の部分とに分割し、同じ地形上の点につい
て、上記第1の観測点において上記第1のビームで観測
し、上記第2の観測点において上記第2のビームで観測
することを特徴とする請求項2記載の高分解能レーダ装
置を用いた地形高さ測定方法。
3. The beam of the high resolution radar device is first
And a second portion are observed, and a point on the same terrain is observed at the first observation point with the first beam, and observed at the second observation point with the second beam. A method for measuring terrain height using the high-resolution radar device according to claim 2.
【請求項4】 上記第1の観測点及び上記第2の観測点
において、上記高分解能レーダ装置のビームを同じ地形
上の点を照射するように制御しつつ観測することを特徴
とする請求項2記載の高分解能レーダ装置を用いた地形
高さ測定方法。
4. The method according to claim 1, wherein the beam of the high-resolution radar device is observed at the first observation point and the second observation point while controlling the beam so as to irradiate a point on the same terrain. A terrain height measurement method using the high-resolution radar device according to 2.
【請求項5】 移動体の進路を上昇あるいは下降する進
路としたことを特徴とする請求項1ないし請求項4いず
れかに記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定
方法。
5. A method for measuring terrain height using a high-resolution radar device according to claim 1, wherein the path of the moving body is a path that rises or descends.
【請求項6】 移動体の進路に対して交差する線上の異
なる位置に配置された第1の高分解能レーダ装置と第2
の高分解能レーダ装置とを用い、上記第1の観測点にお
いて上記第1の高分解能レーダ装置により観測し、上記
第2の観測点において上記第2の高分解能レーダ装置に
より観測することを特徴とする請求項1ないし請求高5
いずれかに記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ
測定方法。
6. A first high-resolution radar device and a second high-resolution radar device arranged at different positions on a line intersecting a path of a moving body.
Using the first high-resolution radar device at the first observation point, and observing the second high-resolution radar device at the second observation point. Claim 1 to Claim 5
A terrain height measurement method using the high-resolution radar device according to any one of the above.
【請求項7】 移動体に搭載された干渉型高分解能レー
ダ装置において、 高周波信号を出力する送信機と、 送受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、上
記送信機から高周波信号を地表に照射するとともに、地
表からの反射信号を受信する送受信アンテナと、 上記送受信アンテナから反射信号を受けて受信処理を行
う受信機と、 上記送受信ビームの方向のレンジ分解能を改善するパル
ス圧縮部と、 上記パルス圧縮部の出力を送受信ビーム内の位置に応じ
て分割して第1の信号と第2の信号として出力する信号
分割部と、 上記第1の信号、第2の信号をそれぞれ受け、上記送受
信ビームの方向と交差する方向のクロスレンジ分解能を
改善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ得る第1、第2
の画像再生部と、 上記第1の画像再生部により得られた第1の観測点から
の高分解能レーダ画像と、上記第2の画像再生部により
得られた第2の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉
させて地形の高さ情報を得る干渉処理部と、 地形の高さを測定する基準となる平面上に上記送受信ア
ンテナのビームが照射されたとしたときの反射点を仮想
反射点とし、上記移動体の位置に基づき計算することに
より上記仮想反射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処
理部と、 上記干渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出
力とを比較することにより地形の高さを求める高度差算
出部とを備えた干渉型高分解能レーダ装置。
7. An interferometric high-resolution radar device mounted on a moving object, comprising: a transmitter for outputting a high-frequency signal; and a transmitting / receiving beam being directed obliquely to the moving object, and transmitting the high-frequency signal from the transmitter to the ground. A transmitting and receiving antenna that receives a reflected signal from the ground surface, a receiver that performs a receiving process by receiving a reflected signal from the transmitting and receiving antenna, and a pulse compressor that improves the range resolution in the direction of the transmitted and received beam, A signal dividing unit that divides an output of the pulse compression unit according to a position in a transmission / reception beam and outputs the divided signal as a first signal and a second signal; and receives the first signal and the second signal, respectively. A first and a second to improve a cross range resolution in a direction intersecting a direction of a transmission / reception beam and obtain a high-resolution radar image, respectively.
And a high-resolution radar image obtained from the first observation point obtained by the first image reproduction unit, and a high-resolution radar image obtained from the second observation point obtained by the second image reproduction unit An interference processing unit that obtains height information of the terrain by interfering with the radar image, and a reflection point when the beam of the transmitting / receiving antenna is irradiated on a plane serving as a reference for measuring the height of the terrain is set as a virtual reflection point. A virtual reflection point interference processing unit that obtains height information of the virtual reflection point by calculating based on the position of the moving object; and compares an output of the interference processing unit with an output of the virtual reflection point interference processing unit. An interferometric high-resolution radar device comprising an altitude difference calculator for determining the height of the terrain.
【請求項8】 上記信号分割部に、送受信ビーム内の分
割位置に対応する周波数に対して低い周波数を通過さ
せ、上記第1の信号として出力する低域通過フィルタ
と、高い周波数を通過させて上記第2の信号として出力
する高域通過フィルタとを備えたことを特徴とする請求
項7記載の干渉型高分解能レーダ装置。
8. A low-pass filter that passes a low frequency with respect to a frequency corresponding to a division position in a transmission / reception beam and outputs the first signal, and a high frequency that passes through the signal division unit. The high-resolution interferometric radar device according to claim 7, further comprising a high-pass filter that outputs the second signal.
【請求項9】 上記信号分割部に、送受信ビームを第1
の部分と第2の部分に分割するときに、上記パルス圧縮
部からの信号を、上記移動体の移動に伴い上記第1の部
分が地形の一点を通過するために必要な時間に対応する
時間だけ遅延させて上記第2の信号として出力する遅延
手段を備え、上記信号分割部は上記第1の信号として上
記パルス圧縮部からの信号をそのまま出力することを特
徴とする請求項7記載の干渉型高分解能レーダ装置。
9. The transmission / reception beam is transmitted to the signal division unit by a first
When dividing the signal into a second part and a second part, the signal from the pulse compression unit is divided into a time corresponding to a time required for the first part to pass through one point of the terrain as the moving body moves. 8. The interference according to claim 7, further comprising delay means for delaying the signal and outputting the second signal as the second signal, wherein the signal division unit outputs the signal from the pulse compression unit as the first signal as it is. Type high resolution radar device.
【請求項10】 上記移動体の移動に伴い、上記送受信
ビームが同じ地形上の点を照射するように上記送受信ア
ンテナの指向方向を制御するアンテナ制御装置を備えた
ことを特徴とする請求項7記載の干渉型高分解能レーダ
装置。
10. An antenna control device for controlling a directivity of said transmitting / receiving antenna so that said transmitting / receiving beam illuminates a point on the same terrain as the moving body moves. An interference-type high-resolution radar device as described in the above.
【請求項11】 上記移動体の上昇あるいは下降速度を
検出する上昇降下速度計を備え、上記高度差算出部は、
上記上昇降下速度計の出力に基づき上記干渉処理部の出
力と上記仮想反射点干渉処理部の出力とを比較すること
により地形の高さを求めることを特徴とする請求項7記
載の干渉型高分解能レーダ装置。
11. An ascent / descent velocimeter for detecting an ascent / descent speed of the moving body, wherein the altitude difference calculating section includes
The height of the terrain according to claim 7, wherein the height of the terrain is obtained by comparing the output of the interference processing unit and the output of the virtual reflection point interference processing unit based on the output of the ascent / descent speedometer. Resolution radar device.
【請求項12】 移動体に搭載された干渉型高分解能レ
ーダ装置において、 高周波信号を出力する送信機と、 送受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、上
記送信機から高周波信号を地表に照射するとともに、地
表からの反射信号を受信する第1のアンテナと、 受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、地表
からの反射信号を受信する第2のアンテナと、 上記第1、第2のアンテナから反射信号を受けてそれぞ
れ受信処理を行う第1、第2の受信機と、 上記第1、第2の受信機の出力を受けて上記ビームの方
向についてのレンジ分解能をそれぞれ改善する第1、第
2のパルス圧縮部と、 第1、第2のパルス圧縮部の出力をそれぞれ受け、上記
ビームの方向と交差する方向のクロスレンジ分解能を改
善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ得る第1、第2の
画像再生部と、 上記第1の画像再生部により得られた第1の観測点から
の高分解能レーダ画像と、上記第2の画像再生部により
得られた第2の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉
させて地形の高さ情報を得る干渉処理部と、 地形の高さを測定する基準となる平面上に上記アンテナ
のビームが照射されたとしたときの反射点を仮想反射点
としたとき、上記移動体の位置に基づき計算することに
より上記仮想反射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処
理部と、 上記干渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出
力とを比較することにより地形の高さを求める高度差算
出部とを備え、 上記第1、第2のアンテナを、上記移動体の進路に対し
て交差する線上の異なる位置に配置した干渉型高分解能
レーダ装置。
12. An interferometric high-resolution radar device mounted on a moving object, comprising: a transmitter for outputting a high-frequency signal; and a transmitting / receiving beam being directed obliquely to the moving object, and transmitting the high-frequency signal from the transmitter to the ground. A first antenna for receiving a reflected signal from the ground, a second antenna for receiving a reflected signal from the ground, and a receiving beam being directed obliquely to the moving body; , A first and a second receiver for receiving the reflected signal from the second antenna and performing a receiving process, respectively, and receiving the outputs of the first and the second receiver and setting the range resolution for the direction of the beam, respectively. First and second pulse compression units to be improved, and the outputs of the first and second pulse compression units are respectively received to improve the cross range resolution in a direction intersecting with the direction of the beam, thereby providing a high-resolution radar image. First and second image reproducing units for obtaining images respectively; a high-resolution radar image from a first observation point obtained by the first image reproducing unit; and a high-resolution radar image obtained by the second image reproducing unit. When an interference processing unit that obtains terrain height information by interfering with a high-resolution radar image from a second observation point, and when the beam of the antenna is irradiated on a plane serving as a reference for measuring the terrain height A virtual reflection point interference processing unit that obtains height information of the virtual reflection point by calculating based on the position of the moving body, where the reflection point is a virtual reflection point, and an output of the interference processing unit and the virtual reflection. An altitude difference calculator for determining the height of the terrain by comparing the output of the point interference processor with a different position on a line intersecting the path of the mobile object with the first and second antennas Interferometric High Resolution Radar System .
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