JP5561013B2 - SAR equipment - Google Patents
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Description
本発明は、SAR装置に関する。 The present invention relates to a SAR device.
人工衛星や航空機等の飛翔体を利用したリモートセンシングの分野では、地表の状態を撮像するためのセンサとして、マイクロ波帯を用いる4偏波合成開口レーダ(フルポラリメトリSAR;Synthetic Aperture Radar、以下フルポラリメトリSARと称す)が用いられている。 In the field of remote sensing using a flying object such as an artificial satellite or an aircraft, a four-polarization synthetic aperture radar (Full Polarimetry SAR; hereinafter referred to as Full Polarimetry SAR) that uses a microwave band as a sensor for imaging the surface condition. Is used).
関連するフルポラリメトリSARの技術が、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載されたフルポラリメトリSARでは、通常、H偏波(水平偏波)の送信パルスとV偏波(垂直偏波)の送信パルスを交互に送信する。その上で、H偏波の地表反射波とV偏波の地表反射波を、各偏波に対応した2つのアンテナと受信系により同時に受信する。
A related full polarimetry SAR technique is described in
図7に、H偏波(水平偏波)の送信パルスとV偏波(垂直偏波)の送信パルスを交互に送信した場合の受信波の成分を示す。送信では、パルス毎にH偏波(水平偏波)の送信パルスとV偏波(垂直偏波)を観測対象に送信する。観測対象から反射された反射波は、H偏波(水平偏波)を受信する第一の受信機と、V偏波(垂直偏波)を受信する第二の受信器により受信される。 FIG. 7 shows the components of the received wave when the transmission pulse of H polarization (horizontal polarization) and the transmission pulse of V polarization (vertical polarization) are alternately transmitted. In the transmission, a transmission pulse of H polarization (horizontal polarization) and V polarization (vertical polarization) are transmitted to the observation target for each pulse. The reflected wave reflected from the observation target is received by the first receiver that receives the H polarization (horizontal polarization) and the second receiver that receives the V polarization (vertical polarization).
しかしながら、フルポラリメトリSARは、H偏波とV偏波を交互に送信するため、単偏波送信を行うSARに比べ、パルス繰り返し周波数(Pulse Repetition Frequency;以下PRFと称す)を高く設定する必要がある。PRFを高く設定した場合、レンジ方向の観測幅やオフナディア角が制約され広観測幅の観測ができなくなる問題があった。また受信信号の同士の重なり大きくなるため、レンジ・アンビギュイティが増加するという問題があった。 However, since the full polarimetry SAR transmits H polarization and V polarization alternately, it is necessary to set a higher pulse repetition frequency (hereinafter referred to as PRF) than SAR that performs single polarization transmission. . When the PRF is set high, there is a problem that the observation width in the range direction and the off-nadir angle are restricted, making it impossible to observe a wide observation width. In addition, there is a problem in that the range ambiguity increases because the overlapping of received signals increases.
本発明の目的は、レンジ方向の観測幅やオフナディア角が制約され広観測幅の観測ができなくなる問題、及び受信信号の同士の重なりが大きくなるため、レンジ・アンビギュイティが増加するという問題を解決するSAR装置を提供する。 The object of the present invention is that the observation width in the range direction and the off-nadir angle are limited, making it impossible to observe a wide observation width, and the problem that the range ambiguity increases because the overlap of received signals increases. A SAR device that solves the problem is provided.
本発明のSAR装置は、周波数変調されたパルス信号を生成し、パルス信号を出力する送信機と、パルス信号が入力される度に、入力されたパルス信号の位相を180度毎に切り替え、出力する移相器と、送信機または移相器から出力されたパルス信号をH偏波で送信すると共に、H偏波で受信信号を受信し、受信したH偏波の受信信号を第一の受信機に出力するH偏波アンテナと、送信機または移相器から出力されたパルス信号をV偏波で送信すると共に、V偏波で受信信号を受信し、受信したV偏波の受信信号を第二の受信機に出力するV偏波アンテナと、V偏波を受信する第一の受信機と、V偏波を受信する第二の受信機と、H偏波に対し偏波面が+45度または−45度傾いた送信波の反射波に対するH偏波受信とV偏波受信の受信データを各々、H偏波送信に対する第一の偏波成分(HH偏波成分又はHV偏波成分)とV偏波に対する第二の偏波成分(VH偏波成分又はVV偏波成分)とに、合計4種類の偏波成分(HH、HV、VH、VV)のデータとして分離し、第一又は第二の偏波成分のデータの位相を送信パルス毎に交互に0度と180度に反転する補正移相器を有する分離処理部と、を備える。 The SAR device of the present invention generates a frequency-modulated pulse signal and outputs a pulse signal, and switches the phase of the input pulse signal every 180 degrees every time the pulse signal is input, and outputs it. Transmitting the pulse signal output from the transmitter or the phase shifter with H polarization, receiving the reception signal with H polarization, and receiving the received signal with H polarization as the first reception The H-polarized antenna that is output to the transmitter and the pulse signal that is output from the transmitter or phase shifter are transmitted using V-polarized light, and the received signal is received using V-polarized light. V polarization antenna that outputs to the second receiver, first receiver that receives the V polarization, second receiver that receives the V polarization, and a polarization plane of +45 degrees with respect to the H polarization. Or reception of H polarized wave reception and V polarized wave reception with respect to a reflected wave of -45 degrees tilted transmission wave The first polarization component (HH polarization component or HV polarization component) for H polarization transmission and the second polarization component (VH polarization component or VV polarization component) for V polarization, respectively. In addition, a total of four types of polarization components (HH, HV, VH, VV) are separated, and the phase of the first or second polarization component data is alternately set to 0 degree and 180 degrees for each transmission pulse. A separation processing unit having a correction phase shifter for inverting.
本発明によるSAR装置によれば、レンジ方向の観測幅やオフナディア角が制約され広観測幅の観測ができなくなる問題、及び受信信号の同士の重なり大きくなるため、レンジ・アンビギュイティが増加するという問題を改善することができる。 According to the SAR device of the present invention, the observation width in the range direction and the off-nadir angle are restricted, and a wide observation width cannot be observed, and the overlapping of received signals increases, so that range ambiguity increases. Can be solved.
(b)本発明による第一の実施形態の−45度送信H受信のドップラースペクトラムを示す。
(b)本発明による第一の実施形態の偏波分離後の0/180度の位相補正後のV受信データのドップラースペクトラムを示す。
以下に図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第一の実施形態]
図1は、本発明による第一の実施形態のSAR装置を示すブロック図である。図1において、SAR装置1は、送信機11と、第一の受信機12と、第二の受信機13と、移相器14と、H偏波アンテナ15と、V偏波アンテナ16と、H偏波側サーキュレータ17とV偏波側サーキュレータ18と、制御装置19とより構成される。
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a SAR device according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a
また、SAR画像生成装置2は、H偏波受信データからHH偏波成分とVH偏波成分、V偏波受信データからHV偏波成分とVV偏波成分に分離する偏波分離処理部20と、H偏波受信データとV偏波受信データからSAR画像を再生するSAR画像再生処理部21と、分離した各偏波データのSAR画像から、フルポラリメトリSAR画像を生成するフルポラリメトリSAR画像生成部22より構成される。
Further, the SAR
送信機11は、周波数変調された送信パルス信号を生成する。例えば、直線周波数に変調された線形パルス変調器が挙げられる。第一の受信機12は、観測対象から反射したH偏波の受信信号を受信する。第二の受信機13は、観測対象から反射したV偏波の受信信号を受信する。これらの受信機は、受信信号を受信する一般的な受信機である。
The transmitter 11 generates a frequency-modulated transmission pulse signal. An example is a linear pulse modulator that is modulated to a linear frequency. The
移相器14は、送信パルス毎に位相を切り替える。H偏波アンテナ15と、V偏波アンテナ16は、H偏波及びV偏波でパルス信号を送信しH偏波及びV偏波の受信信号を受信するアンテナである。H偏波側サーキュレータ17とV偏波側サーキュレータ18は、送信ルートと受信ルートを切り替えるものである。
The
送信機11から出力された送信パルス信号は、2分岐され、サーキュレータを介して、H偏波アンテナ15とV偏波アンテナ16に送信される。送信機11とV偏波アンテナ用のサーキュレータ18の間の移相器14は、制御装置19が発生したPRI(Pulse Repetition Interval)トリガにより、送信パルス毎に0度と180度の位相に切り替わる。ここで、制御装置19は、任意のPRIで送信トリガや受信ゲート等のタイミング信号を発生し、各部のタイミング制御を行う装置である。
The transmission pulse signal output from the transmitter 11 is branched into two and transmitted to the
従って、H偏波アンテナ15からはH偏波の送信パルスが送信され、V偏波アンテナ16からは、H偏波の位相に対し、送信パルス毎に0度と180度に位相が変化した+V偏波と−V偏波送信パルスが交互に送信される。なお、ここではH偏波に対する相対位相0度のV偏波を+V偏波、相対位相180度のV偏波を−V偏波と称している。
Accordingly, an H-polarized transmission pulse is transmitted from the H-polarized
すなわち、全体で見ると、H偏波に対し偏波面が+45度と−45度に傾いた互いに直交する2種類の直線偏波が、H偏波アンテナ15とV偏波アンテナ16から交互に観測対象(例えば、地表が挙げられる)に向かい送信される。
That is, as a whole, two types of linearly polarized waves whose polarization planes are inclined to +45 degrees and −45 degrees with respect to the H polarization are alternately observed from the
なお、本実施形態では、送信機11とV偏波アンテナ用のサーキュレータ18の間に移相器14が接続されているが、送信機11とH偏波アンテナ用のサーキュレータ17の間に接続されていてもよい。この場合、V偏波アンテナ16からはV偏波が送信され、H偏波アンテナ15からは、送信パルス毎に0度と180度に位相が変化した+H偏波と−H偏波が交互に送信される。
In this embodiment, the
続いて、観測対象からの反射波を、H偏波アンテナ15とV偏波アンテナ16で受信する。受信後、H偏波アンテナ用のサーキュレータ17とV偏波アンテナ用のサーキュレータ18を介し、第一の受信機12(H受信)と第二の受信機13(V受信)により各々受信し、デジタルデータとして偏波分離処理部20へ出力される。
Subsequently, the reflected wave from the observation target is received by the
図2に、+45度送信偏波の送信パルスと−45度送信偏波の送信パルスを交互に送信した場合の受信波の成分を示す。送信では、上述したように送信パルス毎に移相器14が変化するため、+45度送信偏波の送信パルスと−45度送信偏波の送信パルスを交互に送信する。観測対象から反射された反射波は、H偏波(水平偏波)を受信する第一の受信機12と、V偏波(垂直偏波)を受信する第二の受信器13により受信される。
FIG. 2 shows received wave components when transmission pulses of +45 degrees transmission polarization and transmission pulses of −45 degrees transmission polarization are alternately transmitted. In transmission, since the phase shifter 14 changes for each transmission pulse as described above, transmission pulses of +45 degrees transmission polarization and transmission pulses of −45 degrees transmission polarization are alternately transmitted. The reflected wave reflected from the observation target is received by the
第一の受信機12は、+45度送信偏波の送信パルス信号に対する反射波を受信する場合は、HH+VH信号成分を受信し、−45度送信偏波の送信パルス信号に対する反射波を受信する場合は、HH−VH信号成分を受信する。また、第一の受信機12が、HH+VH信号成分を受信した場合は、HH+VH信号成分の前後のHH−VH信号成分が虚像成分となる。
When the
第二の受信機13は、+45度送信偏波の送信パルス信号に対する反射波を受信する場合は、HV+VV信号成分を受信し、−45度送信偏波の送信パルス信号に対する反射波を受信する場合は、HV−VV信号成分を受信する。また、第二の受信機13が、HV+VV信号成分を受信した場合は、HV+VV信号成分の前後のHV−VV信号成分が虚像成分となる。
The
本実施の形態では、送信と受信でアンテナを共用しているが、送信と受信で別々のアンテナを構成しても良い。例えば、送信用には+45度送信偏波アンテナと−45度送信偏波アンテナとし、受信用にはH偏波アンテナとV偏波アンテナとしても良い。 In this embodiment, antennas are shared for transmission and reception, but separate antennas may be configured for transmission and reception. For example, a +45 degree transmission polarization antenna and a -45 degree transmission polarization antenna may be used for transmission, and an H polarization antenna and a V polarization antenna may be used for reception.
また、送信偏波と受信偏波は、送信の偏波をH偏波とV偏波、受信の偏波を+45度受信偏波と−45度受信偏波というような組み替えを行っても良い。2種類の受信偏波と同じ偏波を同一パルス内で送信し、それと直交する偏波成分の送信と交互に繰り返す構成であれば良い。また、アンテナの構成は、フェーズドアレイアンテナを使用する構成でも良い。 The transmission polarization and the reception polarization may be rearranged such that the transmission polarization is an H polarization and a V polarization, and the reception polarization is a +45 degree reception polarization and a -45 degree reception polarization. . Any configuration may be used as long as it transmits the same polarization as the two types of received polarization within the same pulse and alternately repeats the transmission of the polarization component orthogonal thereto. The antenna configuration may be a configuration using a phased array antenna.
偏波分離処理部20は、受信データを各成分に分離する分離処理部23、24から構成され、送信パルス毎の位相を0度/180度に補正する補正移相器をそれぞれ有する。
The polarization
ここで、SAR装置1に入力される受信データは、H偏波に対し偏波面が+45度と−45度に傾いた互いに直交する2種類の直線偏波を交互に送信し、観測対象から反射した受信データであり、H受信データとV受信データがある。H受信データは、+45度送信に対するH偏波の反射波のデータ(+45度送信H偏波受信データ)と−45度送信に対するH偏波の反射波のデータ(−45度送信H偏波受信データ)である。V受信データは、+45度送信に対するV偏波の反射波のデータ(+45度送信V偏波受信データ)と−45度送信に対するV偏波の反射波のデータ(−45度送信V偏波受信データ)である。
Here, the received data input to the
図3に偏波分離処理部10に入力される受信データを示す。偏波分離処理部20に入力されたH受信データは、HH偏波成分とVH偏波成分に分けられる。
FIG. 3 shows received data input to the polarization separation processing unit 10. The H reception data input to the polarization
分離されたHH偏波成分は、一続きの連続したデータとしてSAR画像再生処理部21に出力される。ここで、一続きの連続したデータとは、受信した+45度送信H受信データと−45度送信H受信データを順次受信したデータのことである。HH偏波成分は、+45度と−45度のH受信データを別々に分離せずに、SAR画像再生処理部21に時系列で出力される。SAR画像再生処理部21では、受信データをそのままSAR画像再生される。この場合、後述するように、V偏波送信成分には送信パルス毎に0度/180度の位相変調がかかっているため、ドップラー周波軸上で分離され、画像化はされない。
The separated HH polarization component is output to the SAR image
一方、分離されたVH偏波成分は、補正移相器において、送信パルス毎に、0度/180度の位相補正を掛けた上で、SAR画像再生処理部21に出力される。送信パルス毎に0度/180度の位相補正する方法としては、例えば、補正移相器に実装したソフトウェアにより、補正位相量を加算又は減算する方法が挙げられる。
On the other hand, the separated VH polarization component is output to the SAR image
SAR画像再生処理部21では、VH偏波成分は位相が揃うため画像化されるが、HH偏波成分は、0度/180度の位相変調がかかることになり、ドップラー周波軸上で分離され、画像化されない。
In the SAR image
同様に偏波分離処理部20に入力されたV受信データは、V偏波受信データをパルス毎に分けずにそのまま時系列で出力するHV偏波成分と、送信パルス毎の位相を0度/180度に補正したVV偏波成分に分けられる。
Similarly, the V reception data input to the polarization
以上の処理をH偏波受信データとV偏波受信データに行うことで、4種類の偏波成分(HH、HV、VH、VV)に分離することができる。 By performing the above processing on the H polarization reception data and the V polarization reception data, it is possible to separate into four types of polarization components (HH, HV, VH, VV).
次に、本実施形態のSAR装置の動作のフローチャートを図4に示す。初めに、送信機11は、周波数変調されたパルス信号でパルス信号が発生する度に180度位相が異なるパルス信号を送信する(S2)。 Next, FIG. 4 shows a flowchart of the operation of the SAR device of this embodiment. First, the transmitter 11 transmits a pulse signal having a phase difference of 180 degrees each time a pulse signal is generated using a frequency-modulated pulse signal (S2).
次に、H偏波アンテナ15は、H偏波の受信信号を受信し、受信したH偏波を第一の受信機12に出力する(S3−1)。また、V偏波アンテナ16は、V偏波の受信信号を受信し、受信したV偏波を第二の受信機13に出力する(S3−2)。第一の受信機12は偏波分離処理部20に±45度の送信H偏波受信データを入力する(S4−1)。第二の受信機13は偏波分離処理部20に±45度の送信V偏波受信データを入力する(S4−2)。
Next, the
偏波分離処理部20は、H偏波受信データが入力されると、分離処理部23でHH偏波成分とVH偏波成分に分離され、HH偏波成分は、パルス毎に分けずにそのまま時系列で出力する(S5−1)。また、VH偏波成分は、パルス毎の位相を0度/180度に位相変調する(S5−2)。同様にV偏波受信データが入力されると、分離処理部24でHV偏波成分とVV偏波成分に分離され、HV偏波成分は、パルス毎に分けずにそのまま時系列で出力する(S5−3)。また、VV偏波成分は、パルス毎の位相を0度/180度に位相変調する(S5−4)。次に分離した各偏波データをSAR画像化する(S6)。最後にフルポラリメトリSAR画像を生成する(S7)。
When the H polarization received data is input to the polarization
次に、本実施形態の偏波分離に関して更に詳細に説明する。図5及び図6に各受信データのドップラースペクトラムを示す。 Next, the polarization separation according to this embodiment will be described in more detail. 5 and 6 show the Doppler spectrum of each received data.
図5(a)は+45度送信H受信データのドップラースペクトラムである。+45度送信H受信データのドップラースペクトラムは、HH偏波成分とVH偏波成分の信号が含まれるが、両成分共に、0Hzを中心としたスペクトラムを有している。太い実線がHH偏波成分、細い実線がVH偏波成分である。 FIG. 5A shows a Doppler spectrum of +45 degree transmission H reception data. The +45 degree transmission H received data Doppler spectrum includes signals of the HH polarization component and the VH polarization component, and both components have a spectrum centered on 0 Hz. The thick solid line is the HH polarization component, and the thin solid line is the VH polarization component.
ここで、+45度送信H受信データは送信パルス毎に交互に受信されるため、PRF/2の整数倍の周波数を中心として、HH偏波成分・VH偏波成分共に、折り返しのスペクトラムが載っている。太い波線がHH偏波成分の折り返し、細い波線がVH偏波成分の折り返しである。 Here, since the +45 degree transmission H reception data is alternately received for each transmission pulse, both the HH polarization component and the VH polarization component are centered on a frequency that is an integral multiple of PRF / 2. Yes. The thick wavy line is the return of the HH polarization component, and the thin wavy line is the return of the VH polarization component.
一方、図5(b)は、同様に、−45度送信H受信データのドップラースペクトラムであり、HH偏波成分と−VH偏波成分のスペクトラムを示している。ここで、H偏波受信データを送信パルス毎に、+45度送信H受信データと−45度送信H受信データに分けるのではなく、一続きの連続したデータとして扱う。この時のドップラースペクトラムは図6(a)となる。HH偏波成分は連続のデータであるから、折り返しはPRFの整数倍の所にのみ発生する。一方、VH偏波成分は、交互に位相が0度と180度反転していることにより、(PRF/2+PRF×整数倍)の周波数を中心とした位置にスペクトラムが現れる。よって、HH偏波成分とVH偏波成分がドップラー周波数軸上で分離されていることが分かる。よって、SAR画像再生処理部において、合成開口処理を行うことにより、VH偏波成分はほとんど取り除かれ、HH偏波成分の信号のみによるSAR画像を得ることができる。 On the other hand, FIG. 5B similarly shows the Doppler spectrum of the −45 degree transmission H reception data, and shows the spectrum of the HH polarization component and the −VH polarization component. Here, the H polarization reception data is not divided into +45 degrees transmission H reception data and -45 degrees transmission H reception data for each transmission pulse, but is handled as a continuous continuous data. The Doppler spectrum at this time is as shown in FIG. Since the HH polarization component is continuous data, aliasing occurs only at an integer multiple of the PRF. On the other hand, the spectrum of the VH polarization component appears at a position centered on the frequency of (PRF / 2 + PRF × integer multiple) because the phases are alternately inverted by 0 degrees and 180 degrees. Therefore, it can be seen that the HH polarization component and the VH polarization component are separated on the Doppler frequency axis. Therefore, in the SAR image reproduction processing unit, by performing the synthetic aperture processing, the VH polarization component is almost removed, and the SAR image using only the signal of the HH polarization component can be obtained.
ここで、合成開口処理とは、SAR画像再生において進行方向(アジマス方向)の高分解能化を行うために合成開口帯域幅内の位相合成・積算を行う処理であり、SAR画像再生処理の一部を構成する一般的な合成開口処理のことをいう。ドップラー周波数軸上における合成開口帯域幅内のデータを取り出して、位相合成・積算する。HH偏波成分の合成開口を行う場合、HH偏波成分はドップラー周波数軸上で合成開口帯域幅内にあり、VH偏波成分はドップラー周波数軸上における合成開口帯域幅外にあるので、合成開口処理(合成開口帯域内の積算)を行うことで、合成開口帯域幅外に存在するVH偏波成分は取り除かれる。 Here, the synthetic aperture processing is processing for performing phase synthesis / integration within the synthetic aperture bandwidth in order to increase the resolution in the traveling direction (azimuth direction) in SAR image reproduction, and is part of the SAR image reproduction processing. This is a general synthetic aperture process that constitutes. Data within the synthetic aperture bandwidth on the Doppler frequency axis is extracted, and phase synthesis and integration are performed. When performing the synthetic aperture of the HH polarization component, the HH polarization component is within the synthetic aperture bandwidth on the Doppler frequency axis, and the VH polarization component is outside the synthetic aperture bandwidth on the Doppler frequency axis. By performing processing (integration within the synthetic aperture band), the VH polarization component existing outside the synthetic aperture bandwidth is removed.
合成開口帯域幅は図6(a)の網掛けの範囲のみである。そのため、SAR画像再生処理部において、合成開口処理を行うことにより、VH偏波成分はほとんど取り除かれ、HH偏波成分の信号のみによるSAR画像を得ることができる。なお、ここではSAR画像再生処理の合成開口処理でドップラー周波数軸上でHH偏波成分と分離されたVH偏波を取り除く方法を示したが、SAR画像再生処理の前にフーリエ変換等を行いドップラー周波数軸上でVH偏波成分を取り除く処理や、周波数帯域フィルタによりVH偏波成分を取り除く処理を含める方法を取っても良い。 The synthetic aperture bandwidth is only the shaded range in FIG. For this reason, by performing the synthetic aperture processing in the SAR image reproduction processing unit, the VH polarization component is almost removed, and a SAR image using only the signal of the HH polarization component can be obtained. Here, the method of removing the VH polarization separated from the HH polarization component on the Doppler frequency axis by the synthetic aperture processing of the SAR image reproduction processing is shown. However, before the SAR image reproduction processing, Fourier transform or the like is performed to perform Doppler. A method of including processing for removing the VH polarization component on the frequency axis and processing for removing the VH polarization component by a frequency band filter may be used.
一方、送信パルス毎に、0度と180度の位相補正を行うと、図6(b)のように、HH偏波とVH偏波のドップラースペクトラム上の位置が入れ替わる。SAR画像再生処理部において、合成開口処理を行うことにより、HH偏波成分はほとんど取り除かれ、VH偏波成分の信号のみによるSAR画像を得ることができる。V偏波受信データについても同様であり、HV偏波成分・VV偏波成分を分離することが可能となる。このように、周波数をPRF/2だけずらすことで、各偏波成分を抽出することができる。なお、本実施形態では0度と180度の位相補正でVH偏波成分の抽出を行ったが、フーリエ変換を行って周波数軸上でPRF/2だけずらすことで抽出する等も方法を取ることも可能である。 On the other hand, when phase correction of 0 degrees and 180 degrees is performed for each transmission pulse, the positions of the HH polarization and the VH polarization on the Doppler spectrum are switched as shown in FIG. By performing the synthetic aperture processing in the SAR image reproduction processing unit, the HH polarization component is almost removed, and a SAR image using only the signal of the VH polarization component can be obtained. The same applies to the V polarized wave reception data, and it is possible to separate the HV polarized wave component and the VV polarized wave component. Thus, each polarization component can be extracted by shifting the frequency by PRF / 2. In this embodiment, the VH polarization component is extracted by phase correction of 0 degrees and 180 degrees. However, a method such as extracting by shifting the PRF / 2 on the frequency axis by performing Fourier transform may be used. Is also possible.
合成開口帯域幅は図6(a)、(b)の網掛けの範囲のみである。そのため、SAR画像再生処理部において、合成開口処理を行うことにより、HV偏波成分はほとんど取り除かれ、HH偏波成分の信号のみによるSAR画像を得ることができる。 The synthetic aperture bandwidth is only the shaded range of FIGS. 6 (a) and 6 (b). Therefore, by performing the synthetic aperture processing in the SAR image reproduction processing unit, the HV polarization component is almost removed, and a SAR image using only the signal of the HH polarization component can be obtained.
なお、完全に分離するためには、PRFを高めに設定する必要があるが、合成開口帯域幅を単偏波観測時より狭くすることで、PRFは比較的低くても良い。 In order to completely separate the PRF, it is necessary to set the PRF higher. However, the PRF may be relatively low by narrowing the synthetic aperture bandwidth as compared with the single polarization observation.
このように、本実施形態のSAR装置では、4種類の偏波成分(HH、HV、VH、VV)を分離することができる。そのため、各偏波成分毎のPRFは、実際の動作PRFと同じであり、特許文献1に記載のSAR装置に比べ、PRFを低く設定することが可能であり、広い観測幅での観測や高オフナディア角観測を実現可能とする効果がある。また、特許文献1に記載のSAR装置では、各偏波毎のPRFが実際の動作PRFの半分となることで、アジマスとレンジのアンビギュイティの悪くなっていたが、本実施形態のSAR装置ではPRFを低く設定することが可能となり、この制約を軽減することができる効果がある。
As described above, the SAR device of this embodiment can separate four types of polarization components (HH, HV, VH, VV). Therefore, the PRF for each polarization component is the same as the actual operation PRF, and the PRF can be set lower than that of the SAR device described in
なお、本実施の形態では、偏波分離を位相補正で行ったが、これに限らず、フーリエ変換を行った上で、周波数軸上でPRF/2だけずらすことで抽出する等も方法を取ってもよい。 In this embodiment, polarization separation is performed by phase correction. However, the present invention is not limited to this, and extraction may be performed by performing a Fourier transform and shifting by PRF / 2 on the frequency axis. May be.
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記記載に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1 SAR装置
2 SAR画像再生解析装置
11 送信機
12 第一の受信機
13 第二の受信機
14 移相器
15 H偏波アンテナ
16 V偏波アンテナ
17、18 サーキュレータ
19 制御装置
20 偏波分離処理部
21 SAR画像再生処理部
22 フルポラリメトリSAR画像生成部
23、24 分離処理部
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記パルス信号が入力される度に、入力された前記パルス信号の位相を180度毎に切り替え、出力する移相器と、
前記送信機または前記移相器から出力された前記パルス信号をH偏波で送信すると共に、H偏波の受信信号を受信し、受信したH偏波の受信信号を前記第一の受信機に出力するH偏波アンテナと、
前記送信機または前記移相器から出力された前記パルス信号をV偏波で送信すると共に、V偏波の受信信号を受信し、受信したV偏波の受信信号を前記第二の受信機に出力するV偏波アンテナと、
前記H偏波を受信する第一の受信機と、
前記V偏波を受信する第二の受信機と、
前記H偏波に対し偏波面が+45度または−45度傾いた送信波の反射波に対するH偏波受信とV偏波受信の受信データを各々、H偏波送信に対する第一の偏波成分(HH偏波成分又はHV偏波成分)とV偏波に対する第二の偏波成分(VH偏波成分又はVV偏波成分)とに、合計4種類の偏波成分(HH、HV、VH、VV)のデータとして分離し、前記第一又は第二の偏波成分データの位相を送信パルス毎に交互に0度と180度に反転する補正移相器を有する分離処理部と、
を備えるSAR装置。 A transmitter that generates a frequency-modulated pulse signal and outputs the pulse signal;
A phase shifter that switches and outputs the phase of the input pulse signal every 180 degrees each time the pulse signal is input;
The pulse signal output from the transmitter or the phase shifter is transmitted with H polarization, and the reception signal with H polarization is received. The received reception signal with H polarization is sent to the first receiver. An H polarization antenna that outputs;
The pulse signal output from the transmitter or the phase shifter is transmitted with V-polarization, and a V-polarized received signal is received, and the received V-polarized received signal is sent to the second receiver. An output V polarization antenna;
A first receiver for receiving the H polarization;
A second receiver for receiving the V polarization;
The received data of H-polarized wave reception and V-polarized wave reception with respect to the reflected wave of the transmitted wave whose polarization plane is inclined +45 degrees or −45 degrees with respect to the H polarized wave, respectively, A total of four types of polarization components (HH, HV, VH, VV) for the second polarization component (VH polarization component or VV polarization component) with respect to V polarization, and HH polarization component or HV polarization component) A separation processing unit having a correction phase shifter that alternately reverses the phase of the first or second polarization component data to 0 degrees and 180 degrees for each transmission pulse;
A SAR device comprising:
をさらに備える請求項1又は2に記載のSAR装置。 A SAR image reproduction processing unit for reproducing the data of the four types of polarization components that have undergone the phase correction into SAR images;
The SAR device according to claim 1, further comprising:
前記第一又は第二の偏波成分のデータの位相を送信パルス毎に交互に0度と180度に反転するステップと、
周波数変調されたパルス信号を生成し、前記パルス信号を出力するステップと、
H偏波アンテナからH偏波で前記パルス信号を送信し、
且つ前記パルス信号が発生する度にV偏波アンテナからV偏波で180度位相が異なるパルス信号を送信するステップと、
H偏波で受信信号を受信し、受信したH偏波の受信信号を前記H偏波受信機に出力するステップと、
V偏波で受信信号を受信し、受信したV偏波の受信信号を前記V偏波受信機に出力するステップと、
を含むSAR装置の受信方法。 The received data of H-polarization reception and V-polarization reception with respect to the reflected wave of the transmission wave whose polarization plane is inclined +45 degrees or -45 degrees with respect to the H polarization, respectively, is the first polarization component (HH A total of four types of polarization components (HH, HV, VH, VV) for the polarization component or HV polarization component) and the second polarization component (VH polarization component or VV polarization component) for the V polarization Separating the data as
Inverting the phase of the data of the first or second polarization component alternately between 0 degrees and 180 degrees for each transmission pulse;
Generating a frequency-modulated pulse signal and outputting the pulse signal;
The pulse signal is transmitted from the H polarization antenna with H polarization,
Each time the pulse signal is generated, transmitting a pulse signal having a phase difference of 180 degrees in the V polarization from the V polarization antenna;
Receiving a received signal with H polarization, and outputting the received received signal with H polarization to the H polarization receiver;
Receiving a received signal with V polarization and outputting the received received signal with V polarization to the V polarization receiver;
SAR apparatus receiving method including:
The method further includes a step of reproducing the data of the first or second polarization component in which the phase is alternately inverted at 0 degrees and 180 degrees for each transmission pulse , respectively, into the SAR image. SAR apparatus receiving method.
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