JP5632513B2 - Observation equipment - Google Patents
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Description
本発明は、上空から移動を伴って地上の観測対象をアクティブ/パッシブ方式にかかわらず観測する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for observing an observation object on the ground regardless of the active / passive method with movement from the sky.
従来、航空機や人工衛星等の移動体をプラットフォームとする観測装置は、観測対象エリアの任意の地点について1つの観測角でしか観測できなかった。なお、観測角とは、移動体から地面への垂線と、移動体と観測対象エリア中の一点を結ぶ線からなる角度である。
また、被観測体を観測して得られる観測信号は、システムの熱雑音、移動体自身の姿勢や軌道の変動、及び観測エリアの地形などの影響を受けて実際の値と異なる信号強度を示してしまう。
Conventionally, an observation apparatus using a mobile object such as an aircraft or an artificial satellite as a platform can observe only one observation angle at any point in the observation target area. The observation angle is an angle formed by a perpendicular line from the moving body to the ground and a line connecting the moving body and one point in the observation target area.
In addition, the observation signal obtained by observing the object to be observed shows a signal strength different from the actual value due to the influence of the thermal noise of the system, the movement of the moving object itself, the trajectory of the moving object, and the topography of the observation area. End up.
観測信号の信号強度は、対象の材質や形状のみならず、観測角に強く依存することが知られている。
このため、特定の観測角で観測された1つの観測信号に基づいて被観測体の材質や形状等の物理情報を特定することは困難である。
It is known that the signal intensity of the observation signal strongly depends on the observation angle as well as the target material and shape.
For this reason, it is difficult to specify physical information such as the material and shape of the object to be observed based on one observation signal observed at a specific observation angle.
従来、移動体をプラットフォームとするコニカルスキャン方式と呼ばれる観測装置が知られている。
コニカルスキャン方式の観測装置はアンテナ回転軸を回転させることにより観測地点をアンテナで走査して観測を行う。
2. Description of the Related Art Conventionally, an observation device called a conical scan method using a mobile object as a platform is known.
A conical scan observation device scans an observation point with an antenna by rotating an antenna rotation axis to perform observation.
本発明は、例えば、合成開口レーダによる被観測体の推定精度を向上させることを目的とする。 An object of the present invention is, for example, to improve the estimation accuracy of an object to be observed by a synthetic aperture radar.
本発明の観測装置は、
観測角が異なる複数のアンテナを備え、複数のアンテナを用いてコニカルスキャン方式で観測対象を観測する。
The observation apparatus of the present invention is
A plurality of antennas with different observation angles are provided, and the observation target is observed by a conical scan method using the plurality of antennas.
前記複数のアンテナが縦方向に並べて配置され、前記複数のアンテナのそれぞれが異なる速さで横方向に回転する。 The plurality of antennas are arranged side by side in the vertical direction, and each of the plurality of antennas rotates in the horizontal direction at different speeds.
観測角が小さいアンテナほど速く回転する。 An antenna with a smaller observation angle rotates faster.
下に位置するアンテナほど回転軸に近くて観測角が小さい。 The lower the antenna, the closer to the rotation axis and the smaller the observation angle.
前記複数のアンテナのそれぞれの観測角が他のアンテナの観測角と重複しない範囲で変化する。 The observation angles of the plurality of antennas change within a range that does not overlap with the observation angles of other antennas.
本発明の観測対象推定装置は、
観測信号の観測角と観測信号の信号強度との関係を表すプロファイルデータを参照プロファイルとして地物の種類毎に記憶し、観測対象を異なる観測角で観測して得られた複数の観測信号を表す複数の観測信号情報を記憶する観測データ記憶部と、
前記観測データ記憶部に記憶された複数の観測信号情報に基づいてプロファイルデータを観測プロファイルとして生成する観測プロファイル生成部と、
前記観測プロファイル生成部により生成された観測プロファイルと前記観測データ記憶部に記憶された参照プロファイルとを比較し、比較結果に基づいて前記観測対象の種類を推定する観測対象推定部と、を備える。
The observation target estimation apparatus of the present invention is
Stores profile data representing the relationship between the observation angle of the observation signal and the signal strength of the observation signal as a reference profile for each feature type, and represents multiple observation signals obtained by observing the observation target at different observation angles An observation data storage unit for storing a plurality of observation signal information;
An observation profile generation unit that generates profile data as an observation profile based on a plurality of observation signal information stored in the observation data storage unit;
An observation target estimation unit that compares the observation profile generated by the observation profile generation unit with a reference profile stored in the observation data storage unit and estimates a type of the observation target based on the comparison result.
本発明の観測対象推定プログラムは、
観測対象推定装置としてコンピュータを機能させる。
The observation target estimation program of the present invention is
A computer is caused to function as an observation target estimation device.
本発明の観測対象推定方法は、
観測データ記憶部と観測プロファイル生成部と観測対象推定部とを備える観測対象推定装置を用いる方法である。
前記観測対象推定方法は、前記観測データ記憶部が、観測信号の観測角と観測信号の信号強度との関係を表すプロファイルデータを参照プロファイルとして地物の種類毎に記憶し、観測対象を異なる観測角で観測して得られた複数の観測信号を表す複数の観測信号情報を記憶し、
前記観測プロファイル生成部が、前記観測データ記憶部に記憶された複数の観測信号情報に基づいてプロファイルデータを観測プロファイルとして生成し、
前記観測対象推定部が、前記観測プロファイル生成部により生成された観測プロファイルと前記観測データ記憶部に記憶された参照プロファイルとを比較し、比較結果に基づいて前記観測対象の種類を推定する。
The observation object estimation method of the present invention includes:
In this method, an observation target estimation apparatus including an observation data storage unit, an observation profile generation unit, and an observation target estimation unit is used.
In the observation target estimation method, the observation data storage unit stores profile data representing the relationship between the observation angle of the observation signal and the signal strength of the observation signal as a reference profile for each type of feature, and the observation target is differently observed. Storing multiple observation signal information representing multiple observation signals obtained by observing at a corner,
The observation profile generation unit generates profile data as an observation profile based on a plurality of observation signal information stored in the observation data storage unit,
The observation target estimation unit compares the observation profile generated by the observation profile generation unit with the reference profile stored in the observation data storage unit, and estimates the type of the observation target based on the comparison result.
本発明によれば、例えば、複数のアンテナを用いて異なる観測角で複数の観測信号を受信することができる。
観測角が異なる複数の観測信号を得られることにより、被観測体(観測対象)の推定精度を向上させることができる。
According to the present invention, for example, a plurality of observation signals can be received at different observation angles using a plurality of antennas.
By obtaining a plurality of observation signals having different observation angles, it is possible to improve the estimation accuracy of the observed object (observation target).
実施の形態1.
上空から移動を伴って地上の観測対象を観測する観測装置について説明する。
Embodiment 1 FIG.
An observation apparatus for observing observation targets on the ground with movement from above will be described.
図1は、実施の形態1における多観測角観測装置100の外観図である。
実施の形態1における多観測角観測装置100(観測装置の一例)の構成について、図1に基づいて以下に説明する。
FIG. 1 is an external view of a multi-observation angle observation apparatus 100 according to the first embodiment.
The configuration of multi-observation angle observation apparatus 100 (an example of an observation apparatus) in Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.
多観測角観測装置100は、観測角が異なる複数のアンテナ(アンテナ群130)を備えたコニカルスキャン方式の観測装置である。 The multi-observation angle observation device 100 is a conical-scan observation device including a plurality of antennas (antenna groups 130) having different observation angles.
ここで、従来のコニカルスキャン方式の観測装置について図2〜図4に基づいて説明する。 Here, a conventional conical scan type observation apparatus will be described with reference to FIGS.
図2は、従来のコニカルスキャン方式の観測装置801の外観図である。
図3は、従来のコニカルスキャン方式の観測装置801を用いた観測方法を示す図である。
図4は、従来のコニカルスキャン方式の観測装置801によって得られる観測データの一例を示す図である。
FIG. 2 is an external view of a conventional conical scan type observation apparatus 801.
FIG. 3 is a diagram showing an observation method using a conventional conical scan type observation device 801.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of observation data obtained by a conventional conical scan type observation apparatus 801.
図2において、従来のコニカルスキャン方式の観測装置801は、制御装置810、アンテナ回転軸820、アンテナ830および太陽電池パネル840を備える。
In FIG. 2, a conventional conical scan type observation device 801 includes a
図3において、従来の観測装置801は航空機、人工衛星その他の移動体(飛行体)に搭載され、上空を飛行する。
従来の観測装置801の進行方向を「アジマス方向」という。
In FIG. 3, a conventional observation apparatus 801 is mounted on an aircraft, an artificial satellite, or other moving body (flying body) and flies over the sky.
The traveling direction of the conventional observation apparatus 801 is referred to as “azimuth direction”.
従来の観測装置801の制御装置810はアンテナ回転軸820を回転させる。
アンテナ回転軸820には一つのアンテナ830が斜め下向きに取り付けられ、アンテナ830は斜め下方から電磁波を送受信し、制御装置810はアンテナ830が受信した電磁波の情報を記憶する。
以下、アンテナ830が受信する電磁波を「観測信号」という。
The
One
Hereinafter, the electromagnetic waves received by the
アンテナが観測信号を受信する受信方向を「観測角θi」という。観測角θiは観測信号の進行方向と垂直方向とが成す角度を示す。観測角θiは入射角またはオフナディア角(入射角≒オフナディア角)とも呼ばれる。
アンテナ回転軸820を回転させることにより観測信号を観測できる領域の幅を「観測幅」という。
The reception direction in which the antenna receives the observation signal is referred to as “observation angle θ i ”. The observation angle θ i indicates the angle formed by the observation signal traveling direction and the vertical direction. The observation angle θ i is also called an incident angle or off-nadir angle (incident angle≈off-nadir angle).
The width of the region where the observation signal can be observed by rotating the
アンテナ830の取り付け角度(またはアンテナの指向性)が変わらなければ、観測信号の観測角θiは一定である。
つまり、従来の観測装置801は観測角θiでしか観測信号を得られない。
If the mounting angle of the antenna 830 (or the directivity of the antenna) does not change, the observation angle θ i of the observation signal is constant.
That is, the conventional observation apparatus 801 can obtain an observation signal only at the observation angle θ i .
例えば、観測信号の信号強度と観測角との関係を表すグラフを作成した場合、被観測体xの観測信号は観測角θi上にプロットされる(図4参照)。 For example, when a graph representing the relationship between the signal intensity of the observation signal and the observation angle is created, the observation signal of the observation object x is plotted on the observation angle θ i (see FIG. 4).
図4において、被観測体xの参照プロファイルは、被観測体xの観測信号の信号強度を観測角毎に実験的または理論的に求めたグラフデータ(関数データ)である。
観測信号の信号強度は、観測信号の観測角および被観測体(観測対象)の材質、形状や状態によって異なる。
参照プロファイルは、被観測体の材質、形状や状態によって異なる。
In FIG. 4, the reference profile of the observation object x is graph data (function data) obtained experimentally or theoretically for each observation angle of the signal intensity of the observation signal of the observation object x.
The signal intensity of the observation signal varies depending on the observation angle of the observation signal and the material, shape, and state of the observed object (observation target).
The reference profile varies depending on the material, shape, and state of the object to be observed.
合成開口レーダによる観測は熱雑音(ノイズ)、姿勢変動、軌道変動などの影響を受けるため、従来の観測装置801により得られる観測信号は誤差を含み、参照プロファイルと異なる信号強度を示す。 Observation by the synthetic aperture radar is affected by thermal noise (noise), attitude variation, orbit variation, etc., and thus the observation signal obtained by the conventional observation apparatus 801 includes an error and shows a signal intensity different from the reference profile.
図1に戻り、実施の形態1における多観測角観測装置100の説明を続ける。 Returning to FIG. 1, the description of the multi-observation angle observation apparatus 100 in the first embodiment will be continued.
多観測角観測装置100(観測装置の一例)は、制御装置110、アンテナ回転軸120、アンテナ群130および太陽電池パネル140を備える。
The multi-observation angle observation device 100 (an example of the observation device) includes a
アンテナ回転軸120は、軸方向(長さ方向、上下方向)で4つに分割されている。
以下、アンテナ回転軸120の分割部分を下から順に第一回転軸121、第二回転軸122、第三回転軸123および第四回転軸124という。
The antenna rotation shaft 120 is divided into four in the axial direction (length direction, vertical direction).
Hereinafter, the divided parts of the antenna rotating shaft 120 are referred to as a first
第一回転軸121〜第四回転軸124(アンテナ取付部の一例)は別々に回転する。
第一回転軸121〜第四回転軸124はそれぞれに支持棒121A〜124Aを有する。
The first
The first
支持棒121A〜支持棒124Aは互いに異なる長さlを有し、下に位置する支持棒ほど短く、上に位置する支持棒ほど長い。
支持棒121A〜支持棒124Aの先端にはアンテナ群130のアンテナが取り付けられている。
以下、支持棒121A〜支持棒124Aに取り付けられているアンテナを支持棒の順に、第一アンテナ131、第二アンテナ132、第三アンテナ133および第四アンテナ134という。
The
The antennas of the antenna group 130 are attached to the tips of the
Hereinafter, the antennas attached to the
第一アンテナ131〜第四アンテナ134は互いに異なる角度で取り付けられ、互いに異なる観測角θiを有する。但し、第一アンテナ131〜第四アンテナ134は互いに異なる指向性を持つことにより、互いに異なる観測角θiを有しても構わない。
第一アンテナ131〜第四アンテナ134は下に位置するアンテナほど下向きであり、上に位置するアンテナほど上向き(横向き)である。下向き、上向きとはアンテナの取り付け角度または指向方向を意味している。
第一アンテナ131〜第四アンテナ134は下に位置するアンテナほど観測角θiが小さく、上に位置するアンテナほど観測角θiが大きい。
The
As for the 1st antenna 131-the
As for the 1st antenna 131-the
太陽電池パネル140は、太陽光を受けて発電し、得られた電力を制御装置110に供給する。
The solar cell panel 140 receives sunlight to generate electric power, and supplies the obtained electric power to the
制御装置110は、第一回転軸121〜第四回転軸124をそれぞれに異なる角速度(回転速度)で回転させる。
The
第一アンテナ131〜第四アンテナ134は下向きであるほど観測地点との距離が短く、上向き(横向き)であるほど観測点との距離が長い。そのため、観測信号を発信して観測点で反射した観測信号を受信するアクティブ方式の観測において、観測信号を発信してから受信するまでに要する観測信号の伝播時間はアンテナ毎に異なる。
そこで、制御装置110は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれの観測角θi(または取り付け角、指向方向)に基づいて観測点との距離を算出し、観測点との距離に基づいて観測信号の伝播時間を算出し、観測信号の伝播時間に基づいて第一回転軸121〜第四回転軸124それぞれの角速度を算出する。
制御装置110により算出される角速度は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれが観測点で反射した観測信号を受信できる程度の速さである。
The
Therefore, the
The angular velocity calculated by the
制御装置110は、各回転軸の回転速度を独立に制御できるが、通常、下に位置する回転軸ほど速く回転させ、上に位置する回転軸ほど遅く回転させる。
つまり、制御装置110は、通常、第一アンテナ131〜第四アンテナ134をアンテナ回転軸120に対して下向きのアンテナほど速く回転させ、上向き(横向き)のアンテナほど遅く回転させる。
The
That is, the
図5、図6は、実施の形態1における多観測角観測装置100の観測方法を示す図である。
実施の形態1における多観測角観測装置100の観測方法について、図5および図6に基づいて以下に説明する。
5 and 6 are diagrams showing an observation method of multi-observation angle observation apparatus 100 in the first embodiment.
An observation method of multi-observation angle observation apparatus 100 in the first embodiment will be described below with reference to FIGS.
図5に示すように、多観測角観測装置100は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134を用いて4つの観測角θi 1〜θi 4で信号を送信、および観測信号を受信する。
これにより、多観測角観測装置100は、第一アンテナ131(観測角θi 1)の観測幅の領域内であれば、どの観測点からでも4つの観測角θi 1〜θi 4で信号を送信、および観測信号を受信することができる。
As shown in FIG. 5, the multi-observation angle observation apparatus 100 receives transmitted, and an observation signal a signal at four observation angle theta i 1 through? I 4 using the
Thus, the multi-observation angle observation apparatus 100 includes a
例えば、多観測角観測装置100は、第一アンテナ131の観測幅の領域内に位置する被観測体xに対し、以下のように信号を送信、および観測信号を受信する。
For example, the multi-observation angle observation apparatus 100 transmits a signal and receives an observation signal as follows to the observed object x located in the observation width region of the
図6において、多観測角観測装置100は、第四アンテナ134で観測角θi 4の観測信号を受信し(時刻T4)、第三アンテナ133で観測角θi 3の観測信号を受信し(時刻T3)、第二アンテナ132で観測角θi 2の観測信号を受信し(時刻T2)、第一アンテナ131で観測角θi 1の観測信号を受信する(時刻T1)。なお、制御装置110は、このような受信を達成できるよう送信信号の送信タイミングをアンテナ毎に算出し、算出したタイミングで個々のアンテナから信号を送信する。なお、多観測角観測装置100がパッシブ観測装置である場合は、受信タイミングは任意である(同時でも同時でなくても構わない)。
In FIG. 6, the multi-observation angle observation apparatus 100 receives the observation signal at the observation angle θ i 4 at the fourth antenna 134 (time T 4 ), and receives the observation signal at the observation angle θ i 3 at the
図7は、実施の形態1において多観測角観測装置100により得られる観測データの一例を示す図である。これは、アクティブ/パッシブに関わらない。
多観測角観測装置100により得られる観測データについて、図7に基づいて以下に説明する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of observation data obtained by the multi-observation angle observation apparatus 100 in the first embodiment. This is not related to active / passive.
Observation data obtained by the multi-observation angle observation apparatus 100 will be described below with reference to FIG.
多観測角観測装置100は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134を用いて被観測体xから4つの観測信号(観測角θi 1〜θi 4)を受信する。
制御装置110は、4つの観測信号それぞれの観測角と信号強度とに基づいて被観測体xの観測プロファイルを生成する。
被観測体xの観測プロファイルとは、4つの観測信号に対してより近似する信号強度を示すグラフデータである。
The multi-observation angle observation apparatus 100 receives four observation signals (observation angles θ i 1 to θ i 4 ) from the observed object x using the
The
The observation profile of the object to be observed x is graph data indicating signal intensities that are more approximate to the four observation signals.
例えば、制御装置110は、4つの観測信号それぞれを観測角と信号強度とに対応付けてプロットし、4つのプロット点それぞれとの差が最小になる曲線を算出する。算出された曲線が被観測対象xの観測プロファイルである。
For example, the
制御装置110は、被観測体xの観測プロファイルと実験結果または理論値から得られた被観測体A〜Cの参照プロファイルとを比較し、比較結果に基づいて被観測体xの種類(材質、形状など)を推定する。
図7では、被観測体xの観測プロファイルが被観測体Bの参照プロファイルに近似しているため、被観測体xの材質や形状が被観測体Bに類似していると推定される。
The
In FIG. 7, since the observation profile of the observation object x approximates the reference profile of the observation object B, it is estimated that the material and shape of the observation object x are similar to the observation object B.
図8は、実施の形態1における制御装置110の機能構成図である。
実施の形態1における制御装置110の機能構成について、図8に基づいて以下に説明する。
FIG. 8 is a functional configuration diagram of the
The functional configuration of the
制御装置110(観測対象推定装置の一例)は、観測信号通信部111、回転軸制御部112、被観測体推定部113(観測プロファイル生成部、観測対象推定部の一例)、観測データ通信部114および観測データ記憶部119を備える。
The control device 110 (an example of an observation target estimation device) includes an observation
観測データ記憶部119は制御装置110が使用するデータを記憶する。
観測データ記憶部119には、第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれの観測角を予め記憶する。
観測データ記憶部119には、参照プロファイルを被観測体の種類(材質、形状など)毎に予め記憶する。
The observation
The observation
The observation
観測信号通信部111は観測信号の通信を行う。
アクティブ方式の場合、観測信号通信部111は所定の波形を有する電磁波を観測信号として生成し、生成した観測信号をアンテナ群130から発信する。そして、観測信号通信部111は、被観測体で反射して後方散乱した観測信号をアンテナ群130で受信し、受信した観測信号の波形情報(信号強度、位相など)をアンテナの観測角や観測時刻に対応付けて観測データ記憶部119に記憶する。
パッシブ方式の場合、観測信号通信部111は被観測体から放射される電磁波をアンテナ群130で観測信号として受信する。観測信号通信部111は受信した観測信号の波形情報をアンテナの観測角や観測時刻に対応づけて観測データ記憶部119に記憶する。
The observation
In the case of the active method, the observation
In the case of the passive method, the observation
回転軸制御部112は第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれの観測角(または取り付け角度、指向方向)に基づいて第一回転軸121〜第四回転軸124それぞれの角速度を算出し、算出した角速度で第一回転軸121〜第四回転軸124を回転させる。
The rotation
被観測体推定部113は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134で得られた観測信号の波形情報に基づいて被観測体の観測プロファイルを算出する(観測プロファイル算出処理)。
被観測体推定部113は、観測プロファイルを各種の参照プロファイルと比較して被観測体の種類を推定する(被観測体推定処理)(図7参照)。
被観測体推定部113は、被観測体の推定結果を観測データ記憶部119に記憶する。
観測プロファイル算出処理と被観測体推定処理とは被観測体推定方法(観測対象推定方法の一例)を構成する。
The observed
The observed
The observed
The observation profile calculation process and the observed object estimation process constitute an observed object estimation method (an example of an observation target estimation method).
観測データ通信部114は、観測データ記憶部119に記憶された観測信号の波形情報や被観測体の推定結果をアンテナ群130または別に備えられたアンテナを用いて地上の観測センター装置へ送信する。
The observation
被観測体の推定は、多観測角観測装置100で行わずに観測センター装置で行っても構わない。 The observation object may be estimated by the observation center device instead of the multi-observation angle observation device 100.
制御装置110は、CPU(Central・Processing・Unit)を備えている。
CPUは、バスを介してROM、RAM、通信ボード、電源装置、バッテリー、モーターなどと接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
ROMまたはRAMには、OS(オペレーティングシステム)、プログラム群、ファイル群が記憶されている。
プログラム群には、実施の形態において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれる。プログラムは、CPUにより読み出され実行される。すなわち、プログラムは、「〜部」としてコンピュータを機能させるものであり、また「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
ファイル群には、実施の形態において説明する「〜部」で使用される各種データ(入力、出力、判定結果、計算結果、処理結果など)が含まれる。
The
The CPU is connected to a ROM, a RAM, a communication board, a power supply device, a battery, a motor, and the like via a bus and controls these hardware devices.
The ROM or RAM stores an OS (Operating System), a program group, and a file group.
The program group includes a program that executes a function described as “unit” in the embodiment. The program is read and executed by the CPU. That is, the program causes the computer to function as “to part”, and causes the computer to execute the procedures and methods of “to part”.
The file group includes various data (input, output, determination result, calculation result, processing result, etc.) used in “˜unit” described in the embodiment.
実施の形態において「〜部」として説明するものは「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで実装されても構わない。 In the embodiment, what is described as “to part” may be “to circuit”, “to apparatus”, and “to device”, and “to step”, “to procedure”, and “to processing”. May be. That is, what is described as “to part” may be implemented by any of firmware, software, hardware, or a combination thereof.
実施の形態1において、観測角が異なる複数のアンテナを備えたコニカルスキャン方式の観測装置について説明した。
観測角が異なる複数のアンテナを備えることにより、観測角が異なる複数の観測信号を取得することができる。
観測角が異なる複数の観測信号に基づいて被観測体を推定することにより、被観測体の推定精度を高めることができる(図7参照)。
In the first embodiment, the conical scanning observation device including a plurality of antennas having different observation angles has been described.
By providing a plurality of antennas having different observation angles, a plurality of observation signals having different observation angles can be acquired.
By estimating the observation object based on a plurality of observation signals having different observation angles, the estimation accuracy of the observation object can be increased (see FIG. 7).
図9は、従来のプッシュブルーム方式のパッシブ観測装置802を用いた観測方法を示す図である。
図10は、従来のプッシュブルーム方式のパッシブ観測装置802によって得られる観測データの一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an observation method using a conventional push bloom type passive observation device 802.
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of observation data obtained by a conventional push bloom passive observation apparatus 802.
図9に示すように、プッシュブルーム方式の従来のパッシブ観測装置802(例えば、光学カメラ)は、アンテナの向きを変えることにより観測幅を広げることができる。
観測信号の観測角は観測点によって異なるが、一つの観測点からは一つの観測角でしか観測信号を得ることができない。
例えば、被観測体Aからは観測角θi aの観測信号しか得ることができず、被観測体Bからは観測角θi bの観測信号しか得ることができず、被観測体Cからは観測角θi cの観測信号しか得ることができない。
As shown in FIG. 9, a conventional passive observation device 802 (for example, an optical camera) of the push bloom method can widen the observation width by changing the direction of the antenna.
Although the observation angle of the observation signal varies depending on the observation point, the observation signal can be obtained from only one observation point from one observation point.
For example, it is not possible from the observed object A to obtain only the observation signal of the observation angle theta i a, it is impossible from the observation object B to obtain only the observation signal of the observation angle theta i b, from the observed object C the observed signal of the observation angle θ i c can only get.
図10に示すように、各観測信号を観測角と信号強度とに基づいてプロットした場合、観測信号には誤差が含まれるため、参照プロファイルと一致しない。
例えば、被観測体Aの観測信号は被観測体Aの参照プロファイルよりも被観測体Bの参照プロファイルの近くにプロットされ、被観測体Aは被観測体Bとして推定されてしまう。
As shown in FIG. 10, when each observation signal is plotted based on the observation angle and the signal intensity, the observation signal includes an error and does not match the reference profile.
For example, the observation signal of the observation object A is plotted closer to the reference profile of the observation object B than the reference profile of the observation object A, and the observation object A is estimated as the observation object B.
一方、実施の形態1で説明した多観測角観測装置100は、複数の観測角で観測信号を得ることにより、被観測体の推定精度を高めることができる(図7参照)。 On the other hand, the multi-observation angle observation apparatus 100 described in the first embodiment can improve the estimation accuracy of the observed object by obtaining observation signals at a plurality of observation angles (see FIG. 7).
多観測角観測装置100の制御装置110は、第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれの傾きの大きさまたは指向性を変えるアンテナ制御部を備えてもよい。
これにより、第一アンテナ131〜第四アンテナ134それぞれの観測角を変化させることができる。
例えば、アンテナ制御部は、特定の地域または時間帯では第一アンテナ131〜第四アンテナ134の観測角を「0度〜90度」にし、別の地域または時間帯では第一アンテナ131〜第四アンテナ134の観測角を「20度〜40度」にする。
The
Thereby, the observation angle of each of the
For example, the antenna control unit sets the observation angle of the
これにより、興味のある角度範囲にリソースを集中させ、高精度な推定を行うことができる。
例えば、地表や海面の温度、地表や海面の粗さ、植生(例えば、農作物)の種類や生育や伐採状況、植生や地面の水含有量などを高い精度で推定することができる。
地表や海面の温度を推定できれば核施設や工場排水を特定でき、植生や地面の水含有量を推定できれば地滑りの可能性や通行規制を判断できる。
Thereby, resources can be concentrated in the angular range of interest and highly accurate estimation can be performed.
For example, the temperature of the ground surface and sea surface, the roughness of the ground surface and sea surface, the type and growth of vegetation (for example, agricultural products), the state of cutting, and the water content of vegetation and ground can be estimated with high accuracy.
If the surface and sea surface temperatures can be estimated, nuclear facilities and factory effluent can be identified, and if vegetation and ground water content can be estimated, the possibility of landslides and traffic restrictions can be determined.
制御装置110の回転軸制御部112が第一回転軸121〜第四回転軸124それぞれの角速度を制御することにより、観測信号の伝播時間の時間差をアンテナ毎に調節することができる。
さらに、船舶や車両などの移動体(被観測体、観測対象の一例)の移動速度を推定する技術にも有用である。
The rotation
Furthermore, it is also useful for a technique for estimating the moving speed of a moving body (an observed object, an example of an observation target) such as a ship or a vehicle.
多観測角観測装置100が備えるアンテナ数は4つでなく、2つ、3つまたは5つ以上であっても構わない。 The multi-observation angle observation apparatus 100 may have two, three, five, or more antennas instead of four.
多観測角観測装置100はその他の種類の観測装置(例えば、合成開口レーダ)であっても構わない。 The multi-observation angle observation device 100 may be another type of observation device (for example, a synthetic aperture radar).
100 多観測角観測装置、110 制御装置、111 観測信号通信部、112 回転軸制御部、113 被観測体推定部、114 観測データ通信部、119 観測データ記憶部、120 アンテナ回転軸、121 第一回転軸、121A 支持棒、122 第二回転軸、122A 支持棒、123 第三回転軸、123A 支持棒、124 第四回転軸、124A 支持棒、130 アンテナ群、131 第一アンテナ、132 第二アンテナ、133 第三アンテナ、134 第四アンテナ、140 太陽電池パネル、801 観測装置、802 パッシブ観測装置、810 制御装置、820 アンテナ回転軸、830 アンテナ、840 太陽電池パネル。
100 multi-observation angle observation device, 110 control device, 111 observation signal communication unit, 112 rotation axis control unit, 113 observed object estimation unit, 114 observation data communication unit, 119 observation data storage unit, 120 antenna rotation axis, 121 1st Rotating shaft, 121A Support rod, 122 Second rotating shaft, 122A Support rod, 123 Third rotating shaft, 123A Support rod, 124 Fourth rotating shaft, 124A Support rod, 130 Antenna group, 131 First antenna, 132
Claims (4)
地面への垂線と前記観測対象への斜線とが成す観測角が互いに異なり、互いに異なる観測角で前記観測対象へ観測信号を送信し、前記観測対象に反射した観測信号を観測領域内で受信する複数のアンテナと、
アンテナが1つずつ取り付けられて軸方向に並べて配置される複数の回転軸と、
アンテナ毎にアンテナの観測角に基づいてアンテナから前記観測対象への斜線の長さを算出し、算出した斜線の長さに基づいてアンテナと前記観測対象との間を往復して伝播する観測信号の伝播時間を算出し、算出した伝播時間に基づいて、アンテナが前記観測対象に反射した観測信号を受信できる程度の速さの角速度を算出し、アンテナが取り付けられた回転軸を算出した角速度で回転方向に回転させる制御装置とを備え、
前記制御装置は、
観測信号の観測角と観測信号の信号強度との関係を表すプロファイルデータを参照プロファイルとして地物の種類毎に記憶し、前記観測対象を前記複数のアンテナを用いて観測して得られた複数の観測信号を表す複数の観測信号情報を記憶する観測データ記憶部と、
前記観測データ記憶部に記憶された複数の観測信号情報に基づいてプロファイルデータを観測プロファイルとして生成する観測プロファイル生成部と、
前記観測プロファイル生成部により生成された観測プロファイルと前記観測データ記憶部に記憶された参照プロファイルとを比較し、比較結果に基づいて前記観測対象の種類を推定する観測対象推定部と、
を備えたことを特徴とする観測装置。 An observation device that observes an observation object using a conical scan method,
Unlike observation angle formed by the oblique line to a perpendicular to the observation target to the ground with each other, wherein the observation target transmits a monitoring signal, receiving an observation signal reflected to the observation target in the observation area at different observation angles from each other and a plurality of antenna you,
A plurality of rotating shafts each having an antenna attached and arranged in an axial direction;
For each antenna, the length of the oblique line from the antenna to the observation target is calculated based on the observation angle of the antenna, and the observation signal propagates back and forth between the antenna and the observation target based on the calculated length of the diagonal line Based on the calculated propagation time, the angular velocity of the speed at which the antenna can receive the observation signal reflected on the observation target is calculated, and the rotation axis to which the antenna is attached is calculated. A control device for rotating in the rotation direction ,
The controller is
Profile data representing the relationship between the observation angle of the observation signal and the signal strength of the observation signal is stored as a reference profile for each type of feature, and a plurality of obtained observation objects are observed using the plurality of antennas. An observation data storage unit for storing a plurality of observation signal information representing the observation signal;
An observation profile generation unit that generates profile data as an observation profile based on a plurality of observation signal information stored in the observation data storage unit;
An observation target estimation unit that compares the observation profile generated by the observation profile generation unit with a reference profile stored in the observation data storage unit, and estimates the type of the observation target based on a comparison result;
An observation apparatus comprising:
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