JP3332000B2 - Ｓａｒ装置 - Google Patents
Ｓａｒ装置Info
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ＳＡＲ装置（合成
開口レーダ装置）に関し、特に衛星に搭載した場合に回
帰軌道を利用することなくレンジ分解能を高めることが
できる高レンジ分解能ＳＡＲ装置に関する。
開口レーダ装置）に関し、特に衛星に搭載した場合に回
帰軌道を利用することなくレンジ分解能を高めることが
できる高レンジ分解能ＳＡＲ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＳＡＲ装置は、２次元画像レーダの一種
であり、レンジ方向（ＳＡＲ装置の進行方向に垂直な方
向：距離方向）に関しては、図６に示すようにパルス圧
縮により分解能を高くしている。図６において、（ａ）
は、送信信号で、パルス幅τにおいて周波数が変化する
チャープ信号を示している。（ｂ）は、チャープ信号に
おけるパルス幅τにおける時間と周波数の関係を示す
図、（ｃ）はチャープ信号における帯域幅Ｂとパワーレ
ベルとの関係を示す図、（ｄ）はパルス圧縮処理をして
ＳＡＲ画象再生されたときの分解能が高くなる関係を示
す図である。この時のレンジ分解能の計算式は（１）式
のようになり、信号帯域幅Ｂに反比例している。
であり、レンジ方向（ＳＡＲ装置の進行方向に垂直な方
向：距離方向）に関しては、図６に示すようにパルス圧
縮により分解能を高くしている。図６において、（ａ）
は、送信信号で、パルス幅τにおいて周波数が変化する
チャープ信号を示している。（ｂ）は、チャープ信号に
おけるパルス幅τにおける時間と周波数の関係を示す
図、（ｃ）はチャープ信号における帯域幅Ｂとパワーレ
ベルとの関係を示す図、（ｄ）はパルス圧縮処理をして
ＳＡＲ画象再生されたときの分解能が高くなる関係を示
す図である。この時のレンジ分解能の計算式は（１）式
のようになり、信号帯域幅Ｂに反比例している。
【０００３】 δ≒ｃ/（2×Ｂ×ｓｉｎ（ｉ））……（１） ただし、 δ：レンジ分解能（グランドレンジ分解能） Ｂ：信号帯域幅 ｉ：入射角 また、アジマス方向（ＳＡＲ装置の進行方向に平行な方
向）については、ドップラーシフトを利用したアジマス
圧縮処理により分解能を高くしており、アジマス分解能
はドップラー帯域幅Ｗに反比例する。
向）については、ドップラーシフトを利用したアジマス
圧縮処理により分解能を高くしており、アジマス分解能
はドップラー帯域幅Ｗに反比例する。
【０００４】式（１）からも解るように、レンジ分解能
を高めるためには広い信号帯域幅Ｂが必要であるが、通
常、技術的制約と法的な制約により、送信信号の帯域幅
は所定幅以上に上げることはできず、通常の方法では、
レンジ分解能の向上に限界があった。そのため、異なる
軌道から、異なる方向で、観測対象を複数回観測を行う
ことでレンジ分解能を高める方法が提案されている。す
なわち、異なる角度から観測対象を観測すると、観測対
象からのスペクトルが周波数軸上でシフトすることが知
られており、図７の（ａ）に示すように地表面に投影し
た波長の長さはオフナディア角θ（≒入射角ｉ）により
異なるため、異なるオフナディア角θでの観測は、異な
った波長（周波数）での観測と同じことであり、その周
波数の差Δｆだけスペクトルがずれる。
を高めるためには広い信号帯域幅Ｂが必要であるが、通
常、技術的制約と法的な制約により、送信信号の帯域幅
は所定幅以上に上げることはできず、通常の方法では、
レンジ分解能の向上に限界があった。そのため、異なる
軌道から、異なる方向で、観測対象を複数回観測を行う
ことでレンジ分解能を高める方法が提案されている。す
なわち、異なる角度から観測対象を観測すると、観測対
象からのスペクトルが周波数軸上でシフトすることが知
られており、図７の（ａ）に示すように地表面に投影し
た波長の長さはオフナディア角θ（≒入射角ｉ）により
異なるため、異なるオフナディア角θでの観測は、異な
った波長（周波数）での観測と同じことであり、その周
波数の差Δｆだけスペクトルがずれる。
【０００５】 Δｆ＝ｆｏ×Δｉ/ｔａｎ（ｉ）・・・・（２） ただし、 Δｆ：スペクトルのシフト量、 ｆｏ：送信波の周波数、 ｉ：入射角、 Δｉ：２つの観測間での入射角の差 したがって、異なる角度から観測した２つのデータのス
ペクトラムを、図８に示すように共通スペクトル領域が
同じ周波数になるように、シフト量Δｆを逆補正し、両
者をつなぎ合わせれば、レンジ圧縮に使用する帯域幅を
Ｂから（Ｂ＋Δｆ）に広げることができる。その結果、
高いレンジ分解能が実現できる。図８で、（ａ）は観測
１（オフナディア角θ）のスペクトルを示し、（ｂ）は
観測２（オフナディア角（θ＋Δθ））のスペクトルを
示し、（ｃ）は観測２のスペクトルをΔｆだけシフトし
たものを示し、（ｄ）は（ａ）と（ｃ）を合わせたもの
をしめしている。尚、以上の実現には、２つの異なる角
度からの観測だけでなく、複数回の異なる角度からの観
測にも拡張可能である。
ペクトラムを、図８に示すように共通スペクトル領域が
同じ周波数になるように、シフト量Δｆを逆補正し、両
者をつなぎ合わせれば、レンジ圧縮に使用する帯域幅を
Ｂから（Ｂ＋Δｆ）に広げることができる。その結果、
高いレンジ分解能が実現できる。図８で、（ａ）は観測
１（オフナディア角θ）のスペクトルを示し、（ｂ）は
観測２（オフナディア角（θ＋Δθ））のスペクトルを
示し、（ｃ）は観測２のスペクトルをΔｆだけシフトし
たものを示し、（ｄ）は（ａ）と（ｃ）を合わせたもの
をしめしている。尚、以上の実現には、２つの異なる角
度からの観測だけでなく、複数回の異なる角度からの観
測にも拡張可能である。
【０００６】異なる角度（オフナディア角）からの観測
を行う方法として、衛星にＳＡＲ装置を搭載する場合
は、回帰軌道を利用し、平行な軌道からの観測を複数回
実施していた。この様子を図９に示す。このような技術
に関しては、Ｃ.ＰＲＡＴＩ、Ｆ.ＲＯＣＣＡによる方法
「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｓｌａｎｔ−ＲａｎｎｇｅＲｅ
ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＳＡ
Ｒ Ｓｕｒｖｅｙ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｇ
Ｅ、ｖｏｌ.29（1993）、ｐ135―143 が知られてい
る。
を行う方法として、衛星にＳＡＲ装置を搭載する場合
は、回帰軌道を利用し、平行な軌道からの観測を複数回
実施していた。この様子を図９に示す。このような技術
に関しては、Ｃ.ＰＲＡＴＩ、Ｆ.ＲＯＣＣＡによる方法
「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｓｌａｎｔ−ＲａｎｎｇｅＲｅ
ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｗｉｔｈ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＳＡ
Ｒ Ｓｕｒｖｅｙ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ ｏｎ Ｇ
Ｅ、ｖｏｌ.29（1993）、ｐ135―143 が知られてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】レンジ分解能を高める
ため先に説明した従来技術において、送信信号の帯域幅
を広げることは、電波の占有帯域を広げてしまうこと、
またＳＡＲ装置の高速化や広帯域化を必須とすることで
あり、前述したように各種の制約のためできなかった。
さらに、図９に示した平行する軌道から観測した複数回
の観測データを基に、帯域幅をつなぎ合わせることでレ
ンジ分解能を高める方法では、観測時間が長くなる欠点
があった。特に、衛星に搭載する場合は、複数回の観測
に数日から数十日が必要であり、この間観測対象が変化
すると、正確な観測データが得られないものであった。
ため先に説明した従来技術において、送信信号の帯域幅
を広げることは、電波の占有帯域を広げてしまうこと、
またＳＡＲ装置の高速化や広帯域化を必須とすることで
あり、前述したように各種の制約のためできなかった。
さらに、図９に示した平行する軌道から観測した複数回
の観測データを基に、帯域幅をつなぎ合わせることでレ
ンジ分解能を高める方法では、観測時間が長くなる欠点
があった。特に、衛星に搭載する場合は、複数回の観測
に数日から数十日が必要であり、この間観測対象が変化
すると、正確な観測データが得られないものであった。
【０００８】したがって、本発明の目的は、データを取
るための周回が不要で、正確にレンジ分解能を高めるこ
とができるＳＡＲ装置を提供することである。
るための周回が不要で、正確にレンジ分解能を高めるこ
とができるＳＡＲ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アンテ
ナビームの指向方向をアジマス方向及びレンジ方向に制
御できる構成を持ち、軌道上を移動中に同一観測領域を
複数回観測することで複数回のデータ取得を行い、レン
ジ分解能を高めることができる。
ナビームの指向方向をアジマス方向及びレンジ方向に制
御できる構成を持ち、軌道上を移動中に同一観測領域を
複数回観測することで複数回のデータ取得を行い、レン
ジ分解能を高めることができる。
【００１０】本発明においては、短時間でデータを取得
でき、しかも周回も必要とせず、レンジ分解能を高める
ことができる。
でき、しかも周回も必要とせず、レンジ分解能を高める
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態の構
成をしめす構成図であり、大きくはＳＡＲユニット１と
ＳＡＲ再生処理ユニット２から構成される。ＳＡＲユニ
ット１は、人工衛星あるいは航空機に搭載され、主要構
成要素は、ＳＡＲの送信信号を発生する送信器１１と、
送信信号を送信波として送出するとともに観測対象から
の反射波を受けるアンテナ１２と、アンテナ１２で受信
した反射波をＳＡＲデータに変換する受信器１３と、Ｓ
ＡＲ各部とアンテナのビーム指向方向を電気的に制御す
るＳＡＲ制御部１４から構成される。
成をしめす構成図であり、大きくはＳＡＲユニット１と
ＳＡＲ再生処理ユニット２から構成される。ＳＡＲユニ
ット１は、人工衛星あるいは航空機に搭載され、主要構
成要素は、ＳＡＲの送信信号を発生する送信器１１と、
送信信号を送信波として送出するとともに観測対象から
の反射波を受けるアンテナ１２と、アンテナ１２で受信
した反射波をＳＡＲデータに変換する受信器１３と、Ｓ
ＡＲ各部とアンテナのビーム指向方向を電気的に制御す
るＳＡＲ制御部１４から構成される。
【００１２】次に、動作を説明する。本発明において
は、図２に示すように最初の観測を行ったあと、アンテ
ナビームの指向方向を電気的に変更し、再び同じ観測領
域の観測を行う。これをｎ回繰り返し、最後に各々観測
データを基にＳＡＲ再生処理を行う。また、軌道上の移
動とこの観測動作の関係を図３で示す。
は、図２に示すように最初の観測を行ったあと、アンテ
ナビームの指向方向を電気的に変更し、再び同じ観測領
域の観測を行う。これをｎ回繰り返し、最後に各々観測
データを基にＳＡＲ再生処理を行う。また、軌道上の移
動とこの観測動作の関係を図３で示す。
【００１３】ＳＡＲ再生処理ユニット２は，ＳＡＲユニ
ット１とともに人工衛星あるいは航空機に搭載されても
いいし、地上に設置されてもよく、ＳＡＲデータ（１〜
ｎ）をＦＦＴ処理し、それぞれ周波数シフト量補正した
あと、ｎ回分のＳＡＲデータの帯域の合成、ＳＡＲ再生
処理、そしてＳＡＲ画像生成がなされる。ｎ回分のＳＡ
Ｒデータの帯域合成により、高分解能（レンジ）ＳＡＲ
画像再生ができる。
ット１とともに人工衛星あるいは航空機に搭載されても
いいし、地上に設置されてもよく、ＳＡＲデータ（１〜
ｎ）をＦＦＴ処理し、それぞれ周波数シフト量補正した
あと、ｎ回分のＳＡＲデータの帯域の合成、ＳＡＲ再生
処理、そしてＳＡＲ画像生成がなされる。ｎ回分のＳＡ
Ｒデータの帯域合成により、高分解能（レンジ）ＳＡＲ
画像再生ができる。
【００１４】図１の実施の形態では、ビーム方向の変更
を、電気的に変更していたが、図４に示すように、アン
テナ駆動装置を設け、機械的に制御してもよい。さら
に、図５に示すようにＳＡＲユニットを搭載している衛
星（あるいは航空機）の姿勢自体を制御してもよい。図
１の場合、大きくアンテナビームを振るとアンテナパタ
ーンの形状が悪化し、画質が劣化する可能性もあるが、
図４、５の場合はビームを大きく振っても、アンテナパ
ターンの形状が悪化することは無い。また、アジマスの
分解能の改善を併せて行うため、複数回の観測の各々に
おいて、１回の観測内でビーム方向の制御を行うスポッ
トライトＳＡＲ運用を実施してもよい。
を、電気的に変更していたが、図４に示すように、アン
テナ駆動装置を設け、機械的に制御してもよい。さら
に、図５に示すようにＳＡＲユニットを搭載している衛
星（あるいは航空機）の姿勢自体を制御してもよい。図
１の場合、大きくアンテナビームを振るとアンテナパタ
ーンの形状が悪化し、画質が劣化する可能性もあるが、
図４、５の場合はビームを大きく振っても、アンテナパ
ターンの形状が悪化することは無い。また、アジマスの
分解能の改善を併せて行うため、複数回の観測の各々に
おいて、１回の観測内でビーム方向の制御を行うスポッ
トライトＳＡＲ運用を実施してもよい。
【００１５】
【発明の効果】以上、本発明によれば、データを取るた
めの周回をせずにレンジ分解能を高めることができるＳ
ＡＲ装置が得られる。さらに、データ取得にかかる時間
が短く、観測対象の変化に影響を受け無いＳＡＲ再生画
像を得ることができる。
めの周回をせずにレンジ分解能を高めることができるＳ
ＡＲ装置が得られる。さらに、データ取得にかかる時間
が短く、観測対象の変化に影響を受け無いＳＡＲ再生画
像を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図。
【図２】本発明の動作を説明するための図。
【図３】本発明の動作を移動軌道との関係で説明するた
めの図。
めの図。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図。
【図６】ＳＡＲ画像再生におけるパルス圧縮による分解
能の改善動作を示す図。
能の改善動作を示す図。
【図７】ＳＡＲ画像再生における異なる観測角からの観
測による分解能の改善動作を示す図。
測による分解能の改善動作を示す図。
【図８】異なる角度から観測した２つのデータのスペク
トラムを、帯域を合わせて合成することによる分解能の
改善動作を示す図
トラムを、帯域を合わせて合成することによる分解能の
改善動作を示す図
【図９】従来のＳＡＲ装置の移動軌道の関係を示す図。
１ ＳＡＲユニット ２ ＳＡＲ再生処理ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−45582（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−210285（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−52779（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−268045（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−331737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75686（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−75687（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−239982（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−230039（ＪＰ，Ａ) 特公 平３−17314（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (3)
- 【請求項１】アンテナビームの指向方向をアジマス方向
及びレンジ方向に制御できる構成を持ち、軌道上を移動
中に同一観測領域を複数回観測することで複数回データ
取得を行い、取得された複数回データをそれぞれ周波数
シフト量補正した後、帯域の合成を行って、レンジ分解
能を高めることを特徴とするＳＡＲ装置。 - 【請求項２】前記複数回のデータ取得において、同一観
測領域上の観測対象に対する観測角がそれぞれ異なるこ
とを特徴とする請求項１記載のＳＡＲ装置。 - 【請求項３】アンテナビームの指向方向を制御できる構
成を持ち、軌道上を移動中にアンテナビームをアジマス
方向に振ることにより同一観測領域を複数回観測するこ
とで複数回のデータ取得を行い、取得された複数回デー
タをそれぞれ周波数シフト量補正した後、帯域の合成を
行って、レンジ分解能を高めることを特徴とするＳＡＲ
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03519999A JP3332000B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-15 | Ｓａｒ装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3499799 | 1999-02-12 | ||
| JP11-34997 | 1999-02-12 | ||
| JP03519999A JP3332000B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-15 | Ｓａｒ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000298168A JP2000298168A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3332000B2 true JP3332000B2 (ja) | 2002-10-07 |
Family
ID=26373879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03519999A Expired - Fee Related JP3332000B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-15 | Ｓａｒ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3332000B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4763494B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2011-08-31 | 三菱電機株式会社 | レーダ装置及び画像処理方法 |
| JP5298730B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2013-09-25 | 日本電気株式会社 | 干渉合成開口レーダシステム、処理方法、指向角度補正装置、指向角度補正方法及びプログラム |
| JP6016529B2 (ja) * | 2012-08-27 | 2016-10-26 | 三菱電機株式会社 | 合成開口レーダ装置 |
| US11041953B2 (en) * | 2016-02-16 | 2021-06-22 | Mitsubishi Electric Corporation | Object detecting device and sensor device |
| JP7160268B2 (ja) * | 2018-07-26 | 2022-10-25 | 日本無線株式会社 | 合成開口レーダ信号処理装置及び合成開口レーダ信号処理プログラム |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5845582A (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-16 | Nec Corp | 合成開口レ−ダ装置 |
| JPS5952779A (ja) * | 1982-09-20 | 1984-03-27 | Hitachi Ltd | 合成開口レ−ダ装置 |
| JPS6375685A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 合成開口レ−ダ |
| JPS6375686A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | スポツトライトマツピングレ−ダ装置 |
| JPS6375687A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | スポツトライトマツピングレ−ダ装置 |
| JPH02210285A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-21 | Mitsubishi Electric Corp | スポットライトマッピングレーダ装置 |
| JP2785418B2 (ja) * | 1990-02-19 | 1998-08-13 | 日本電気株式会社 | 合成開口レーダ装置 |
| JPH06331737A (ja) * | 1993-05-20 | 1994-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | 合成開口レーダ |
| JPH09230039A (ja) * | 1996-02-27 | 1997-09-05 | Mitsubishi Electric Corp | 干渉型合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置を用いた地形高さ測定方法 |
| JP3684750B2 (ja) * | 1997-03-26 | 2005-08-17 | 三菱電機株式会社 | 合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法 |
-
1999
- 1999-02-15 JP JP03519999A patent/JP3332000B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000298168A (ja) | 2000-10-24 |
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| Date | Code | Title | Description |
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