JP6218476B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
この発明は、デジタルビーム形成によりS/Nを改善するマルチチャネルSARを構成するレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus constituting a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming.
合成開口画像レーダ(SAR:Synthetic Aperture Radar)を高機能化する手段として、マルチチャネルSARがある。このマルチチャネルSARにより、移動目標検出(MTI:Moving Target Indicator)、高さ推定のための干渉SAR(InSAR:Interferometry SAR)、高分解能広観測幅化(HRWS:High Resolution Wide−Swath)を実現している。この際、従来のマルチチャネルSARでは、受信装置を複数具備することで上記機能を実現してきた(例えば非特許文献1〜3参照)。
Multi-channel SAR is a means for enhancing the functionality of a synthetic aperture radar (SAR). This multi-channel SAR realizes moving target detection (MTI), interference SAR for height estimation (InSAR), and high resolution wide-width (HRWS). ing. At this time, in the conventional multi-channel SAR, the above functions have been realized by providing a plurality of receiving devices (see, for example, Non-Patent
一方、受信装置においてデジタルビーム形成(DBF:Digital Beam Forming)によりS/N(Signal to Noise power ratio)を改善するSARが検討されている(例えば非特許文献4参照)。しかしながら、この場合、マルチチャネルSARを構成するために、DBFを行う受信装置を複数具備すると、レーダ装置全体のコストが増大するという課題がある。 On the other hand, a SAR that improves S / N (Signal to Noise power ratio) by digital beam forming (DBF) in a receiving apparatus has been studied (for example, see Non-Patent Document 4). However, in this case, if a plurality of receiving apparatuses that perform DBF are provided in order to configure a multi-channel SAR, there is a problem that the cost of the entire radar apparatus increases.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、デジタルビーム形成によりS/Nを改善するマルチチャネルSARを構成するレーダ装置において、装置全体のコストの増大を緩和することができるレーダ装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a radar apparatus constituting a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming, the increase in the cost of the entire apparatus can be mitigated. An object of the present invention is to provide a radar device that can be used.
この発明に係るレーダ装置は、互いに同じ局部発振器からの局部発振信号を用いてアップコンバートした送信パルスを出力し、出力する送信パルスの位相中心が互いに異なる複数の送信装置と、受信した信号に対して前記局部発振器からの局部発振信号を用いてダウンコンバートし、各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを受信する受信ビームの位相中心が単一となるようデジタルビーム形成を行う単一の受信装置とを備えたものである。 The radar apparatus according to the present invention outputs a transmission pulse that is up-converted using local oscillation signals from the same local oscillator, and outputs a plurality of transmission apparatuses having different phase centers of the output transmission pulse to the received signal. Down-converting using the local oscillation signal from the local oscillator and performing digital beam formation so that the phase center of the reception beam for receiving the echo for the transmission pulse output by each transmission device is single. Device.
また、この発明に係るレーダ装置は、互いに同じ局部発振器からの局部発振信号を用いてアップコンバートした送信パルスを出力し、出力する送信パルスの位相中心が互いに異なる複数の送信装置と、送信装置よりも少ない個数設けられ、受信した信号に対して前記局部発振器からの局部発振信号を用いてダウンコンバートし、各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを受信する受信ビームがそれぞれ単一となるようデジタルビーム形成を行う複数の受信装置とを備えたものである。 Further, the radar apparatus according to the present invention outputs a transmission pulse that is up-converted by using local oscillation signals from the same local oscillator, and includes a plurality of transmission apparatuses having different phase centers of output transmission pulses, and a transmission apparatus. A small number is provided, and the received signals are down-converted by using the local oscillation signal from the local oscillator so that the reception beams for receiving the echoes for the transmission pulses output by the respective transmission devices become single. And a plurality of receiving devices that perform digital beam forming.
この発明によれば、上記のように構成したので、デジタルビーム形成によりS/Nを改善するマルチチャネルSARを構成するレーダ装置において、装置全体のコストの増大を緩和することができる。 According to the present invention, since it is configured as described above, an increase in the cost of the entire apparatus can be mitigated in a radar apparatus that constitutes a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態1.
実施の形態1では、2台の送信装置2とDBFを行う1台の受信装置5とを備え、MTIを行うマルチチャネルSARシステムのレーダ装置について示す。図1はこの発明の実施の形態1に係るマルチチャネルSARシステムのレーダ装置の構成を示す図である。
マルチチャネルSARシステムのレーダ装置は、合成開口を実現するため一定の速度で動きながら目標の観測を行うものであり、図1に示すように、局部発振器1、2台の送信装置2−1,2−2、2台の送信アンテナ3−1,3−2、N台の受信アンテナ4−1〜4−Nおよび1台の受信装置5から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the first embodiment, a radar apparatus of a multi-channel SAR system that includes two
The radar apparatus of the multi-channel SAR system performs target observation while moving at a constant speed in order to realize a synthetic aperture. As shown in FIG. 2-2, two transmission antennas 3-1 and 3-2, N reception antennas 4-1 to 4 -N, and one
局部発振器1は、所定周波数の局部発振信号を出力するものである。
送信装置2−1,2−2は、送信パルス(信号)11−1,11−2を出力するものである。なお、各送信装置2−1,2−2は、送信パルス11−1,11−2の位相中心が互いに異なるものとする。この送信装置2−1,2−2の構成については後述する。
送信アンテナ3−1,3−2は、対応する送信装置2−1,2−2からの送信パルス11−1,11−2を外部(目標)に送出するものである。
The
The transmission devices 2-1 and 2-2 output transmission pulses (signals) 11-1 and 11-2. It is assumed that the transmission apparatuses 2-1 and 2-2 have different phase centers of the transmission pulses 11-1 and 11-2. The configuration of the transmission devices 2-1 and 2-2 will be described later.
The transmission antennas 3-1 and 3-2 transmit the transmission pulses 11-1 and 11-2 from the corresponding transmission apparatuses 2-1 and 2-2 to the outside (target).
受信アンテナ4−1〜4−Nは、外部から送信アンテナ3−1,3−2により送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー(信号)12−1,12−2を受信するものである。
受信装置5は、受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信されたエコー12−1,12−2を処理するものである。この際、受信装置5は、各送信装置2−1,2−2により送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を受信する受信ビーム13−1,13−2の位相中心が単一となるよう、DBFを行う。この受信装置5の構成については後述する。
The receiving antennas 4-1 to 4-N receive echoes (signals) 12-1 and 12-2 for the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the outside by the transmitting antennas 3-1 and 3-2. Is.
The
次に、送信装置2−1,2−2の構成について説明する。なお以下では、送信装置2−1の構成について説明を行うが、送信装置2−2についても同様に構成されている。
送信装置2−1は、図1に示すように、信号生成部201−1、乗算器202−1および増幅器203−1から構成されている。
Next, the configuration of the transmission devices 2-1 and 2-2 will be described. In the following, the configuration of the transmission device 2-1 will be described, but the configuration of the transmission device 2-2 is the same.
As illustrated in FIG. 1, the transmission device 2-1 includes a signal generation unit 201-1, a multiplier 202-1, and an amplifier 203-1.
信号生成部201−1は、チャープパルスを生成するものである。この際、信号生成部201−1は、パルス繰返し周期(PRI)を不等間隔とし、当該PRI毎に送信装置2−1,2−2から交互に送信パルス11−1,11−2を送出するようチャープパルスを生成する。
乗算器202−1は、局部発振器1から出力された局部発振信号を用いて、信号生成部201−1により生成された信号をアップコンバートするものである。
The signal generation unit 201-1 generates a chirp pulse. At this time, the signal generation unit 201-1 sets the pulse repetition period (PRI) as unequal intervals, and transmits transmission pulses 11-1 and 11-2 alternately from the transmission devices 2-1 and 2-2 for each PRI. A chirp pulse is generated to
The multiplier 202-1 uses the local oscillation signal output from the
増幅器203−1は、乗算器202−1によりアップコンバートされた信号を増幅するものである。この増幅器203−1により増幅された信号(送信パルス11−1)は対応する送信アンテナ3−1に出力される。 The amplifier 203-1 amplifies the signal up-converted by the multiplier 202-1. The signal (transmission pulse 11-1) amplified by the amplifier 203-1 is output to the corresponding transmission antenna 3-1.
次に、受信装置5の構成について説明する。
受信装置5は、図1に示すように、増幅器501−1〜501−N、乗算器502−1〜502−N、A/Dコンバータ503−1〜503−Nおよびデジタルビーム形成部504から構成されている。なお、受信装置5は、複数の受信系統を有するものの、これらの系統の出力の結合によって得られる信号(受信ビーム13−1,13−2)の位相中心に対応するものは一つであるので、一つの装置とする。
Next, the configuration of the
As illustrated in FIG. 1, the
増幅器501−1〜501−Nは、対応する受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信された信号(エコー12−1,12−2)を増幅するものである。
乗算器502−1〜502−Nは、局部発振器1から出力された局部発振信号を用いて、増幅器501−1〜501−Nにより増幅された信号をダウンコンバートするものである。
The amplifiers 501-1 to 501-N amplify signals (echoes 12-1 and 12-2) received by the corresponding receiving antennas 4-1 to 4-N.
The multipliers 502-1 to 502-N downconvert the signals amplified by the amplifiers 501-1 to 501-N using the local oscillation signal output from the
A/Dコンバータ503−1〜503−Nは、乗算器502−1〜502−Nによりダウンコンバートされた信号に対してA/D変換を行うことで、デジタル化するものである。 The A / D converters 503-1 to 503-N perform digitization by performing A / D conversion on the signals down-converted by the multipliers 502-1 to 502-N.
デジタルビーム形成部504は、A/Dコンバータ503−1〜503−Nによりデジタル化された信号に対してDBFを行うことで、受信ビーム13−1,13−2を形成するものである。ここで、受信ビーム13−1,13−2は、エコー12−1,12−2を同時に観測することで得られる受信ビームである。このデジタルビーム形成部504により形成された受信ビーム13−1,13−2は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてマルチチャネルSARシステムのレーダ信号処理装置(不図示)に出力され、処理される。
なお、特に区別する必要がない場合には、各符号のうち系統を示すハイフン以降の記載を省略する。
The digital
In addition, when it is not necessary to distinguish in particular, description after the hyphen which shows a system | strain among each code | symbol is abbreviate | omitted.
次に、上記のように構成されたマルチチャネルSARシステムのレーダ装置の処理手順について、図2を参照しながら説明する。まず、レーダ装置の送信動作について説明する。
レーダ装置の送信動作では、図2に示すように、まず、送信装置2−1,2−2の信号生成部201−1,201−2は、チャープパルスを生成する(ステップST201)。なお、このときのPRIは不等間隔とする。
Next, the processing procedure of the radar apparatus of the multi-channel SAR system configured as described above will be described with reference to FIG. First, the transmission operation of the radar apparatus will be described.
In the transmission operation of the radar apparatus, as shown in FIG. 2, first, the signal generation units 201-1 and 201-2 of the transmission apparatuses 2-1 and 2-2 generate chirp pulses (step ST201). Note that the PRIs at this time are unequal intervals.
次いで、乗算器202−1,202−2は、局部発振器1から出力された局部発振信号を用いて、信号生成部201−1,201−2により生成された信号をアップコンバートする(ステップST202)。
次いで、増幅器203−1,203−2は、乗算器202−1,202−2によりアップコンバートされた信号を増幅する(ステップST203)。
Next, multipliers 202-1 and 202-2 use the local oscillation signal output from
Next, amplifiers 203-1 and 203-2 amplify the signals up-converted by multipliers 202-1 and 202-2 (step ST203).
次いで、送信アンテナ3−1,3−2は、交互に、対応する送信装置2−1,2−2の増幅器203−1,203−2により増幅された信号(送信パルス11−1,11−2)を外部に送出する(ステップST204)。 Next, the transmission antennas 3-1 and 3-2 alternately transmit the signals (transmission pulses 11-1 and 11-11) amplified by the amplifiers 203-1 and 203-2 of the corresponding transmission devices 2-1 and 2-2. 2) is sent to the outside (step ST204).
次に、レーダ装置の受信動作について説明する。
レーダ装置の受信動作では、まず、受信アンテナ4−1〜4−Nは、送信アンテナ3−1,3−2により送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を受信する(ステップST205)。
Next, the reception operation of the radar apparatus will be described.
In the receiving operation of the radar apparatus, first, the receiving antennas 4-1 to 4-N return echoes 12-1 and 12- to the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted by the transmitting antennas 3-1 and 3-2. 2 is received (step ST205).
次いで、受信装置5の増幅器501−1〜501−Nは、対応する受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信された信号(エコー12−1,12−2)を増幅する(ステップST206)。
次いで、乗算器502−1〜502−Nは、局部発振器1から出力された局部発振信号を用いて、対応する増幅器501−1〜501−Nにより増幅された信号をダウンコンバートする(ステップST207)。
Next, amplifiers 501-1 to 501-N of receiving
Next, multipliers 502-1 to 502-N downconvert the signals amplified by corresponding amplifiers 501-1 to 501-N using the local oscillation signal output from local oscillator 1 (step ST207). .
次いで、A/Dコンバータ503−1〜503−Nは、対応する乗算器502−1〜502−Nによりダウンコンバートされた信号に対してA/D変換を行うことで、デジタル化する(ステップST208)。
次いで、デジタルビーム形成部504は、A/Dコンバータ503−1〜503−Nによりデジタル化された信号に対してDBFを行うことで、受信ビーム13−1,13−2を形成する(ステップST209)。
Next, A / D converters 503-1 to 503-N perform digitization by performing A / D conversion on the signals down-converted by corresponding multipliers 502-1 to 502-N (step ST208). ).
Next, digital
ここで、デジタルビーム形成部504のDBF処理について、図3,4を参照しながら説明する。ここで、図3は、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2と、受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信されるエコー12−1,12−2と、受信装置5のデジタルビーム形成部504により形成される受信ビーム13−1,13−2との関係を示す図である。なお、実際は各送信アンテナ3−1,3−2からの送信パルス11−1,11−2の送出と受信ビーム13−1,13−2によるエコー12−1,12−2の観測は同時には行わないが、本図では便宜的に一緒に記載している。また、図4は、送信パルス11−1,11−2の送出タイミングと受信ビーム13−1,13−2の観測時間との関係を示した図である。
Here, the DBF processing of the digital
実施の形態1では、図4に示すように、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切り替えて送信パルス11−1,11−2を送出している。さらに、各送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を同時に観測することを許容している。このとき、同時刻において、送信アンテナ3−1から送出された送信パルス11−1に対するエコー12−1と送信アンテナ3−2から送出された送信パルス11−2に対するエコー12−2は、図3に示すように異なる角度から到来する。そして、これらのエコー12−1,12−2を分離し、ナディアエコーを抑圧し、受信感度を改善するように、送信パルス11−1に対するエコー12−1を受信する受信ビーム13−1と送信パルス11−2に対するエコー12−2を受信する受信ビーム13−2を形成する。その結果、異なる送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を分離することができ、S/Nを改善しながらマルチチャネルSARを実現することができる。 In the first embodiment, as shown in FIG. 4, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI and the transmission pulses 11-1 and 11-2 are transmitted. Furthermore, it is allowed to simultaneously observe the echoes 12-1 and 12-2 with respect to the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2. At this time, the echo 12-1 for the transmission pulse 11-1 transmitted from the transmission antenna 3-1 and the echo 12-2 for the transmission pulse 11-2 transmitted from the transmission antenna 3-2 are shown in FIG. Come from different angles. Then, these echoes 12-1 and 12-2 are separated, the nadia echo is suppressed, and the reception beam 13-1 for receiving the echo 12-1 with respect to the transmission pulse 11-1 and the transmission are transmitted so as to improve the reception sensitivity. A reception beam 13-2 for receiving the echo 12-2 with respect to the pulse 11-2 is formed. As a result, the echoes 12-1 and 12-2 for the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the different transmission antennas 3-1 and 3-2 can be separated, and the S / N can be improved while improving the S / N. A channel SAR can be realized.
次いで、デジタルビーム形成部504は、形成した受信ビーム13−1,13−2を、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてマルチチャネルSARシステムのレーダ信号処理装置(不図示)に出力する(ステップST210)。その後、レーダ信号処理装置により、生データ14−1,14−2が画像再生され、得られた2枚のSAR画像を用いてレジストレーションによる位置合わせが行われた後、MTIが行われる。なお、画像再生として、非特許文献5,6に開示されるレンジドップラー法、チャ−プスケーリング法、ω−k法、ポーラフォーマット法などを用いてもよい。
Next, the digital
次に、実施の形態1に係るレーダ装置の効果を説明する。
実施の形態1に係るレーダ装置では、受信側でDBFを行う場合のマルチチャネルSARの構成を、DBFを行う受信装置5を増やすのではなく、送信の位相中心が異なる送信装置2を増やすことによって実現している。これにより、装置全体のコストの増大を緩和することが可能となる。
Next, the effect of the radar apparatus according to the first embodiment will be described.
In the radar apparatus according to the first embodiment, the configuration of the multi-channel SAR when performing DBF on the receiving side is not increased by increasing the number of receiving
また、実施の形態1に係るレーダ装置では、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切換えて送信パルス11−1,11−2の送出を行っている。そのため、同時刻において、送信アンテナ3−1から送出された送信パルス11−1に対するエコー12−1と送信アンテナ3−2から送出された送信パルス11−2に対するエコー12−2とが異なる角度から到来する。よって、DBFにより信号分離を行うことができ、優れた品質を達成することができる。
また、PRIを不等間隔としているため、ブラインドレンジを特定のレンジ距離に集中させることなく分散できる。よって、広い観測幅を実現することが可能である。
In the radar apparatus according to the first embodiment, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI to transmit the transmission pulses 11-1 and 11-2. Therefore, at the same time, the echo 12-1 for the transmission pulse 11-1 transmitted from the transmission antenna 3-1 and the echo 12-2 for the transmission pulse 11-2 transmitted from the transmission antenna 3-2 are from different angles. To come. Therefore, signal separation can be performed by DBF, and excellent quality can be achieved.
Further, since the PRIs are set at unequal intervals, the blind range can be distributed without being concentrated at a specific range distance. Therefore, it is possible to realize a wide observation width.
なお、図1に示す構成では、送信装置2を2台設けた場合について示したが、3台以上としてもよい。またこの際、受信装置5も同様に増やしてMIMO(Multiple−Input Multiple−Output)構成としてもよい。さらに、複数のプラットフォームによるフォーメーションフライトとしてもよい。
In the configuration illustrated in FIG. 1, the case where two
なお、実施の形態1では、PRIを不等間隔として当該PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切替えて送信パルス11−1、11−2を送出し、受信側においてDBFによって送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を分離する場合について示した。それに対し、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2の周波数帯域を別々にし、受信側において当該周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2に位相符号を乗算し、受信側において当該位相符号に対応するドップラー周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2毎に送信パルス11−1,11−2の送出する時間・観測される時間を時間領域において分離し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を異なる時刻に受信することで分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2毎に異なる直交符号や当該直交符号に準ずる符号を割り当てて送信パルス11−1,11−2を変調し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2に対応する符号を乗算し、その直交性を利用してエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。これらの方式を用いる際のPRIは任意のものを用いてよい。また、本実施の形態では、各送信アンテナ3−1,3−2に同じチャープパルスを用いたが、アップチャープパルスとダウンチャープパルスといった異なるチャープパルスを用いて、受信側で分離する方法を用いてもよい。また上記各方式を組み合わせて信号分離を行ってもよい。 In the first embodiment, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI by sending PRIs at unequal intervals, and transmission pulses 11-1 and 11-2 are transmitted. The case where the echoes 12-1 and 12-2 for each of 3-1 and 3-2 are separated is shown. On the other hand, the frequency bands of the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are separated, and observation is performed in the frequency domain on the reception side, thereby transmitting antennas 3-1 and 3-1. The echoes 12-1 and 12-2 may be separated every 3-2. Further, the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are multiplied by a phase code, and transmission is performed by performing observation in the Doppler frequency region corresponding to the phase code on the reception side. The echoes 12-1 and 12-2 for each of the antennas 3-1 and 3-2 may be separated. In addition, the transmission time of the transmission pulses 11-1 and 11-2 and the observed time are separated in the time domain for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, and the transmission antennas 3-1 and 3-2 are separated on the reception side. Separation may be performed by receiving the echoes 12-1 and 12-2 at different times. Further, a different orthogonal code or a code according to the orthogonal code is assigned to each of the transmission antennas 3-1 and 3-2 to modulate the transmission pulses 11-1 and 11-2. The codes corresponding to 2 may be multiplied and the echoes 12-1 and 12-2 may be separated using the orthogonality. Any PRI may be used when using these methods. In the present embodiment, the same chirp pulse is used for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, but a method of separating on the receiving side using different chirp pulses such as an up-chirp pulse and a down-chirp pulse is used. May be. Further, signal separation may be performed by combining the above-described methods.
また、実施の形態1に係るマルチチャネルSARシステムではMTIを実施したが、HRWSを行ってもよい。また、アンテナ配置を変更してInSARを行ってもよい。また、ポラリメトリSARの一環として本実施の形態を用いてもよい。
Further, although the MTI is performed in the multi-channel SAR system according to
さらに、実施の形態1では、同時に各送信アンテナ3−1,3−2から送信パルス11−1,11−2を送出するのではなく、PRI毎に切り換えて送出を行っている。そのため、図5に示すように、切換器204の前段までの送信モジュールを2送信の送信系統で共有化することもできる。これにより、装置全体のコストの増大をさらに緩和することができる。
Furthermore, in the first embodiment, the transmission pulses 11-1 and 11-2 are not simultaneously transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 but are switched for each PRI and transmitted. Therefore, as shown in FIG. 5, the transmission modules up to the previous stage of the
また、図6に示すように、受信側にリフレクタアンテナ6を追加してもよい。この場合には、軌道方向にM個の受信系統を配備する。これにより、2つの送信アンテナ3−1,3−2に対応した(2×M)個の生データが得られる。得られた(2×M)個のデータは、送信アンテナ3−1,3−2毎に直交した関係で与えられ、2つの生データになるものとする。
Further, as shown in FIG. 6, a
以上のように、この実施の形態1によれば、出力する送信パルス11−1,11−2の位相中心が互いに異なる複数の送信装置2−1,2−2と、各送信装置2−1,2−2により出力された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を受信する受信ビーム13−1,13−2の位相中心が単一となるようデジタルビーム形成を行う単一の受信装置5とを備えたので、デジタルビーム形成によりS/Nを改善するマルチチャネルSARを構成するレーダ装置において、装置全体のコストの増大を緩和することができる。 As described above, according to the first embodiment, the plurality of transmission devices 2-1 and 2-2 having different phase centers of the output transmission pulses 11-1 and 11-2, and each transmission device 2-1. , 2-2, digital beam forming so that the phase centers of the reception beams 13-1 and 13-2 that receive the echoes 12-1 and 12-2 with respect to the transmission pulses 11-1 and 11-2 output by the transmission pulse 11-1 and 11-2 are single. In the radar apparatus constituting the multi-channel SAR that improves the S / N by digital beam forming, the increase in the cost of the entire apparatus can be mitigated.
実施の形態2.
実施の形態2では、2台の送信装置2とDBFを行う1台の受信装置5とを備え、InSARを行うマルチチャネルSARシステムのレーダ装置について示す。図7はこの発明の実施の形態2に係るマルチチャネルSARシステムのレーダ装置の構成を示す図である。
図7に示す実施の形態2に係るレーダ装置は、図1に示す実施の形態1に係るレーダ装置のアンテナ配置を変更し、送信装置2−1,2−2の信号生成部201−1,201−2を信号生成部201b−1,201b−2に変更し、受信装置5のデジタルビーム形成部504をデジタルビーム形成部504bに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態2に係るレーダ装置の基本的な処理手順は、図2に示す実施の形態1に係るレーダ装置の処理手順と同様であり、その説明を省略する。
In the second embodiment, a radar apparatus of a multi-channel SAR system that includes two
The radar apparatus according to
信号生成部201b−1は、チャープパルスを生成するものである。この際、信号生成部201b−1は、PRIを等間隔とし、当該PRI毎に送信装置2−1,2−2から交互に送信パルス11−1,11−2を送出するようチャープパルスを生成する。なお、信号生成部201b−2についても、信号生成部201b−1と同様に構成されている。
The
デジタルビーム形成部504bは、A/Dコンバータ503−1〜503−Nによりデジタル化された信号に対してDBFを行うことで、受信ビーム13を形成するものである。ここで、受信ビーム13は、エコー12−1,12−2を交互に観測することで得られる受信ビームである。このデジタルビーム形成部504bにより形成された受信ビーム13は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてマルチチャネルSARシステムのレーダ信号処理装置(不図示)に出力され、処理される。
The digital
次に、実施の形態2におけるデジタルビーム形成部504bのDBF処理について、図8,9を参照しながら説明する。ここで、図8は、送信アンテナ3−1から送出される送信パルス11−1と、受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信されるエコー12−1と、受信装置5のデジタルビーム形成部504bにより形成される受信ビーム13との関係を示す図である。なお、実際は送信アンテナ3−1からの送信パルス11−1の送出と受信ビーム13によるエコー12−1の観測は同時には行わないが、本図では便宜的に一緒に記載している。また、図9は、送信パルス11−1,11−2の送出タイミングと受信ビーム13の観測時間との関係を示した図である。
Next, the DBF process of the digital
実施の形態2では、図9に示すように、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切り替えて送信パルス11−1,11−2を送出している。また、各送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2は同時には観測せず、交互に観測している。なお、一方の送信アンテナ3−1(3−2)から送出された送信パルス11−1(11−2)に対するエコー12−1(12−2)を観測しているとき、別の送信アンテナ3−2(3−1)から送出された送信パルス11−2(11−1)がレンジアンビギュイティとならないよう、図8に示すように送信パルス11−1(11−2)の照射範囲を狭くしている。これにより、時間的に独立して、各送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2が観測できる。そして、ナディアエコーを抑圧し、受信感度を改善するように、送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を受信する受信ビーム13を形成すれば、S/Nを改善しながらマルチチャネルSARを実現することができる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI and the transmission pulses 11-1 and 11-2 are transmitted. Further, the echoes 12-1 and 12-2 with respect to the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are not observed at the same time but are observed alternately. When the echo 12-1 (12-2) with respect to the transmission pulse 11-1 (11-2) transmitted from one transmission antenna 3-1 (3-2) is observed, another
なお、デジタルビーム形成部504bにより形成された受信ビーム13は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてレーダ信号処理装置(不図示)に出力される。その後、レーダ信号処理装置により、生データ14−1,14−2が画像再生され、レジストレーションによる位置合わせが行われ、得られた2枚のSAR画像を用いて高さ推定が行われる。なお、画像再生として、非特許文献5,6に開示されるレンジドップラー法、チャ−プスケーリング法、ω−k法、ポーラフォーマット法などを用いてもよい。
The
次に、実施の形態2に係るレーダ装置の効果を説明する。
実施の形態2に係るレーダ装置では、受信側でDBFを行う場合のマルチチャネルSARの構成を、DBFを行う受信装置5を増やすのではなく、送信の位相中心が異なる送信装置2を増やすことによって実現している。これにより、装置全体のコストの増大を緩和することが可能となる。
Next, the effect of the radar apparatus according to the second embodiment will be described.
In the radar apparatus according to the second embodiment, the configuration of the multi-channel SAR when performing DBF on the reception side is not increased by increasing the number of receiving
また、実施の形態2に係るレーダ装置では、送信パルス11−1,11−2の照射範囲を狭くし、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切り換えて送出を行っている。そのため、送信アンテナ3−1から送出された送信パルス11−1に対するエコー12−1と送信アンテナ3−2から送出された送信パルス11−2に対するエコー12−2とを時間的に独立して観測でき、信号分離において優れた品質を達成することができる。 In the radar apparatus according to the second embodiment, the irradiation ranges of the transmission pulses 11-1 and 11-2 are narrowed, and transmission is performed by switching the transmission antennas 3-1 and 3-2 for each PRI. Therefore, the echo 12-1 corresponding to the transmission pulse 11-1 transmitted from the transmission antenna 3-1 and the echo 12-2 corresponding to the transmission pulse 11-2 transmitted from the transmission antenna 3-2 are observed independently in time. And excellent quality in signal separation can be achieved.
なお、図7に示す構成では、送信装置2を2台設けた場合について示したが、3台以上としてもよい。またこの際、受信装置5を、送信装置2よりも少ない個数で増やしてMIMO構成としてもよい。さらに、複数のプラットフォームによるフォーメーションフライトとしてもよい。
In the configuration illustrated in FIG. 7, the case where two
なお、実施の形態2では、送信アンテナ3−1,3−2毎に送信パルス11−1,11−2の送出する時間、観測される時間を時間領域において分離し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を異なる時刻に受信することで分離を行う場合について示した。それに対し、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2の周波数帯域を別々にし、受信側において当該周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2に位相符号を乗算し、受信側において当該位相符号に対応するドップラー周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2毎に異なる直交符号や当該直交符号に準ずる符号を割り当てて送信パルス11−1,11−2を変調し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2に対応する符号を乗算し、その直交性を利用してエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。これらの方式を用いる際のPRIは任意のものを用いてよい。また、実施の形態1のように、送信パルス11−1,11−2の送出する時間をずらし、各送信アンテナ3−1,3−2のエコー12−1,12−2の到来方向が異なることを利用してDBFで分離を行ってもよい。また上記各方式を組み合わせて信号分離を行ってもよい。
In the second embodiment, the transmission time of the transmission pulses 11-1 and 11-2 and the observed time are separated in the time domain for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, and the
また、実施の形態2に係るマルチチャネルSARシステムではInSARを実施したが、アンテナ配置を変更してMTI、HRWSを行ってもよい。また、ポラリメトリSARの一環として本実施の形態を用いてもよい。 In the multi-channel SAR system according to the second embodiment, InSAR is performed. However, MTI and HRWS may be performed by changing the antenna arrangement. Further, this embodiment may be used as part of polarimetry SAR.
さらに、実施の形態2では、同時に各送信アンテナ3−1,3−2から送信パルス11−1,11−2を送出するのではなく、PRI毎に切り換えて送出を行っている。そのため、図10に示すように、切換器204の前段までの送信モジュールを2送信の送信系統で共有化することもできる。これにより、装置全体のコストの増大をさらに緩和することができる。
Furthermore, in the second embodiment, transmission pulses 11-1 and 11-2 are not transmitted from the transmission antennas 3-1, 3-2 at the same time, but are switched for each PRI and transmitted. Therefore, as shown in FIG. 10, the transmission modules up to the previous stage of the
また、図11に示すように、受信側にリフレクタアンテナ6を追加してもよい。このとき軌道方向にはM個の受信系統が配備され、DBFの出力は、2つの送信アンテナ3−1,3−2に対応した(2×M)個の生データが得られる。得られた(2×M)個のデータは、送信アンテナ3−1,3−2毎に直交した関係で与えられ、2つの生データになるものとする。
Further, as shown in FIG. 11, a
以上のように、この実施の形態2によれば、InSARを実施するマルチチャネルSARシステムに本発明を適用するように構成しても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the second embodiment, even when the present invention is applied to a multi-channel SAR system that implements InSAR, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態3.
実施の形態3では、2台の送信装置2とDBFを行う1台の受信装置5とを備え、HRWSを行うマルチチャネルSARシステムのレーダ装置について示す。図12はこの発明の実施の形態3に係るマルチチャネルSARシステムのレーダ装置の構成を示す図である。
図12に示す実施の形態3に係るレーダ装置は、図1に示す実施の形態1に係るレーダ装置の送信装置2−1,2−2の信号生成部201−1,201−2を信号生成部201c−1,201c−2に変更し、受信装置5のデジタルビーム形成部504をデジタルビーム形成部504cに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態3に係るレーダ装置の基本的な処理手順は、図2に示す実施の形態1に係るレーダ装置の処理手順と同様であり、その説明を省略する。
In the third embodiment, a radar apparatus of a multi-channel SAR system that includes two
The radar apparatus according to the third embodiment shown in FIG. 12 generates the signal generators 201-1 and 201-2 of the transmission apparatuses 2-1 and 2-2 of the radar apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The digital
信号生成部201c−1は、チャープパルスとしてアップチャープパルスを生成し、信号生成部201c−2は、チャープパルスとしてダウンチャープパルスを生成するものである。この際、信号生成部201c−1,201c−2は、PRIを等間隔とし、当該PRI毎に送信装置2−1,202から同時に送信パルス11−1,11−2を送出するようチャープパルスを生成する。 The signal generator 201c-1 generates an up chirp pulse as a chirp pulse, and the signal generator 201c-2 generates a down chirp pulse as a chirp pulse. At this time, the signal generation units 201c-1 and 201c-2 set the PRIs at equal intervals, and send chirp pulses so as to simultaneously transmit the transmission pulses 11-1 and 11-2 from the transmission devices 2-1 and 202 for each PRI. Generate.
デジタルビーム形成部504cは、A/Dコンバータ503−1〜503−Nによりデジタル化された信号に対してDBFを行うことで、受信ビーム13を形成するものである。ここで、受信ビーム13は、エコー12−1,12−2を同時に観測することで得られる受信ビームである。このデジタルビーム形成部504により形成された受信ビーム13は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてマルチチャネルSARシステムのレーダ信号処理装置(不図示)に出力され、処理される。
The digital
次に、実施の形態3におけるデジタルビーム形成部504cのDBF処理について、図13,14を参照しながら説明する。ここで、図13は、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2と、受信アンテナ4−1〜4−Nにより受信されるエコー12−1,12−2と、受信装置5のデジタルビーム形成部504cにより形成される受信ビーム13との関係を示す図である。なお、実際は各送信アンテナ3−1,3−2からの送信パルス11−1,11−2の送出と受信ビーム13によるエコー12−1,12−2の観測は同時には行わないが、本図では便宜的に一緒に記載している。また、図14は、送信パルス11−1,11−2の送出タイミングと受信ビーム13の観測時間との関係を示した図である。
Next, the DBF process of the digital
実施の形態3では、図14に示すように、PRI毎に各送信アンテナ3−1,3−2から送信パルス11−1,11−2を同時に送出し、当該送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を同時に観測している。そして、ナディアエコーを抑圧し、受信感度を改善するように、送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−1を受信する受信ビーム13を形成すれば、S/Nを改善しながらマルチチャネルSARを実現することができる。
In the third embodiment, as shown in FIG. 14, transmission pulses 11-1 and 11-2 are simultaneously transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 for each PRI, and the transmission pulses 11-1 and 11- Echoes 12-1 and 12-2 for 2 are simultaneously observed. Then, if the
なお、デジタルビーム形成部504cにより形成された受信ビーム13は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1,14−2としてレーダ信号処理装置(不図示)に出力される。その後、レーダ信号処理装置により、生データ14−1,14−2に対してアップチャープパルスのパルス圧縮とダウンチャ−プパルスのパルス圧縮による信号分離が行われ、復元アルゴリズムを用いたDBFにより画像再生が行われる。なお、画像再生として、非特許文献5,6に開示されるレンジドップラー法、チャ−プスケーリング法、ω−k法、ポーラフォーマット法などを用いてもよい。
The
次に、実施の形態3に係るレーダ装置の効果を説明する。
実施の形態3に係るレーダ装置では、受信側でDBFを行う場合のマルチチャネルSARの構成を、DBFを行う受信装置5を増やすのではなく、送信の位相中心が異なる送信装置2を増やすことによって実現している。これにより、装置全体のコストの増大を緩和することが可能となる。
Next, the effect of the radar apparatus according to the third embodiment will be described.
In the radar apparatus according to the third embodiment, the configuration of the multi-channel SAR when performing DBF on the receiving side is not increased by increasing the number of receiving
また、実施の形態3に係るレーダ装置では、送信アンテナ3−1,3−2毎に異なる直交符号または当該直交符号に順ずる符号(アップチャープパルス、ダウンチャープパルス)を割当て、送信パルス11−1,11−2の送出を行っている。そのため、DBF後の出力に対してそれぞれの符号に対応するパルス圧縮を行うことで、信号分離を行うことができ、優れた品質を達成することができる。 In the radar apparatus according to the third embodiment, a different orthogonal code or a code (up-chirp pulse, down-chirp pulse) following the orthogonal code is assigned to each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, and the transmission pulse 11- 1 and 11-2 are transmitted. Therefore, by performing pulse compression corresponding to each code on the output after DBF, signal separation can be performed and excellent quality can be achieved.
なお、図12に示す構成では、送信装置2を2台設けた場合について示したが、3台以上としてもよい。またこの際、受信装置5を、送信装置2よりも少ない個数で増やしてMIMO構成としてもよい。さらに、複数のプラットフォームによるフォーメーションフライトとしてもよい。
In the configuration illustrated in FIG. 12, the case where two
なお、実施の形態3では、送信アンテナ3−1,3−2毎に直行符号または当該直交符号に順ずる符号を割当てて送信パルス11−1,11−2を変調し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2に対応する符号を乗算し、その直交性を利用してエコー12−1,12−2を分離する場合について示した。それに対し、また、送信アンテナ3−1,3−2毎に送信パルス11−1,11−2の送出する時間・観測される時間を時間領域において分離し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を異なる時刻に受信することで分離を行うようにしてもよい。送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2の周波数帯域を別々にし、受信側において当該周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2に位相符号を乗算し、受信側において当該位相符号に対応するドップラー周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。これらの方式を用いる際のPRIは任意のものを用いてよい。また、実施の形態1のように、送信パルス11−1,11−2の送出する時間をずらし、各送信アンテナ3−1,3−2のエコー12−1,12−2の到来方向が異なることを利用してDBFで分離を行ってもよい。また上記各方式を組み合わせて信号分離を行ってもよい。 In the third embodiment, an orthogonal code or a code that follows the orthogonal code is assigned to each of the transmission antennas 3-1 and 3-2 to modulate the transmission pulses 11-1 and 11-2, and the transmission antenna is received on the reception side. The case where the codes corresponding to 3-1 and 3-2 are multiplied and the echoes 12-1 and 12-2 are separated using the orthogonality is shown. On the other hand, the transmission time of the transmission pulses 11-1 and 11-2 and the observed time are separated in the time domain for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2. Separation may be performed by receiving the echoes 12-1 and 12-2 every 3-2 at different times. By making the frequency bands of the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 separately and performing observation in the frequency domain on the reception side, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are performed. The echoes 12-1 and 12-2 may be separated every time. Further, the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are multiplied by a phase code, and transmission is performed by performing observation in the Doppler frequency region corresponding to the phase code on the reception side. The echoes 12-1 and 12-2 for each of the antennas 3-1 and 3-2 may be separated. Any PRI may be used when using these methods. Further, as in the first embodiment, the transmission times of the transmission pulses 11-1 and 11-2 are shifted, and the arrival directions of the echoes 12-1 and 12-2 of the transmission antennas 3-1 and 3-2 are different. For this reason, separation may be performed by DBF. Further, signal separation may be performed by combining the above-described methods.
また、実施の形態3に係るマルチチャネルSARシステムではHRWSを実施したが、MTIを行ってもよい。また、アンテナ配置を変更してInSARを行ってもよい。また、ポラリメトリSARの一環として本実施の形態を用いてもよい。 In the multi-channel SAR system according to the third embodiment, HRWS is implemented, but MTI may be performed. Further, InSAR may be performed by changing the antenna arrangement. Further, this embodiment may be used as part of polarimetry SAR.
以上のように、この実施の形態3によれば、HRWSを実施するマルチチャネルSARシステムに本発明を適用するように構成しても、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the third embodiment, even if the present invention is applied to a multi-channel SAR system that implements HRWS, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
実施の形態4.
実施の形態4では、2台の送信装置2とDBFを行う2台の受信装置5とを備え、MTIを行うマルチチャネルSARシステムのレーダ装置について示す。図15はこの発明の実施の形態4に係るマルチチャネルSARシステムのレーダ装置の構成を示す図である。
図14に示す実施の形態4に係るレーダ装置は、図1に示す実施の形態1に係るレーダ装置の受信装置5を2台の受信装置5−1,5−2に変更したものである。なお、各受信装置5−1,5−2は、受信ビーム13−1−1,13−2−1と受信ビーム13−1−2,13−2−2の位相中心が互いに異なるようDBFを行うものとする。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態4に係るレーダ装置の基本的な処理手順は、図2に示す実施の形態1に係るレーダ装置の処理手順と同様であり、その説明を省略する。
In the fourth embodiment, a radar apparatus of a multi-channel SAR system that includes two
The radar apparatus according to
実施の形態4におけるデジタルビーム形成部504−1,504−2のDBF処理について、図16,17を参照しながら説明する。ここで、図16は、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2と、受信アンテナ4−1−1〜4−N−1,4−1−2〜4−N−2により受信されるエコー12−1,12−2と、受信装置5−1,5−2のデジタルビーム形成部504−1,504−2により形成される受信ビーム13−1−1,13−1−2,13−2−1,13−2−2との関係を示す図である。なお、実際は各送信アンテナ3−1,3−2からの送信パルス11−1,11−2の送出と受信ビーム13−1−1,13−1−2,13−2−1,13−2−2によるエコー12−1,12−2の観測は同時には行わないが、本図では便宜的に一緒に記載している。また、図17は、送信パルス11−1,11−2の送出タイミングと受信ビーム13−1−1,13−1−2,13−2−1,13−2−2の観測時間との関係を示した図である。 The DBF processing of the digital beam forming units 504-1 and 504-2 in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 16 shows transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 and reception antennas 4-1-1 to 4-N-1, 4-1-2. ~ Echoes 12-1 and 12-2 received by 4-N-2 and received beams 13-1 formed by the digital beam forming units 504-1 and 504-2 of the receiving devices 5-1 and 5-2. It is a figure which shows the relationship with -1,13-1-2,13-2-1 and 13-2-2. Actually, transmission pulses 11-1 and 11-2 from the transmission antennas 3-1 and 3-2 and reception beams 13-1-1, 13-1-2, 13-2-1 and 13-2 are transmitted. The echoes 12-1 and 12-2 by -2 are not observed at the same time, but are shown together for convenience in this figure. FIG. 17 shows the relationship between the transmission timings of the transmission pulses 11-1 and 11-2 and the observation times of the reception beams 13-1-1, 13-1-2, 13-2-1 and 13-2-2. FIG.
実施の形態4では、図17に示すように、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切り替えて送信パルス11−1,11−2を送出している。さらに、各送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を同時に観測することを許容している。このとき、同時刻において、送信アンテナ3−1から送出された送信パルス11−1に対するエコー12−1と送信アンテナ3−2から送出された送信パルス11−2に対するエコー12−2は、図16に示すように異なる角度から到来する。そして、これらのエコー12−1,12−2を分離し、ナディアエコーを抑圧し、受信感度を改善するように、送信パルス11−1に対するエコー12−1を受信する受信ビーム13−1−1,13−1−2と送信パルス11−2に対するエコー12−2を受信する受信ビーム13−2−1,13−2−2を形成する。その結果、異なる送信アンテナ3−1,3−2から送出された送信パルス11−1,11−2に対するエコー12−1,12−2を分離することができ、S/Nを改善しながらマルチチャネルSARを実現することができる。 In the fourth embodiment, as shown in FIG. 17, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI and the transmission pulses 11-1 and 11-2 are transmitted. Furthermore, it is allowed to simultaneously observe the echoes 12-1 and 12-2 with respect to the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2. At this time, the echo 12-1 for the transmission pulse 11-1 transmitted from the transmission antenna 3-1 and the echo 12-2 for the transmission pulse 11-2 transmitted from the transmission antenna 3-2 at the same time are shown in FIG. Come from different angles. Then, these echoes 12-1 and 12-2 are separated, the Nadia echo is suppressed, and the reception beam 13-1-1 for receiving the echo 12-1 for the transmission pulse 11-1 is improved. 13-1-2 and echoes 12-2 for the transmission pulse 11-2 are received. As a result, the echoes 12-1 and 12-2 for the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the different transmission antennas 3-1 and 3-2 can be separated, and the S / N can be improved while improving the S / N. A channel SAR can be realized.
なお、デジタルビーム形成部504−1,504−2により形成された受信ビーム13−1−1,13−1−2,13−2−1,13−2−2は、送信アンテナ3−1,3−2に対応する生データ14−1−1,14−1−2,14−2−1,14−2−2としてマルチチャネルSARシステムのレーダ信号処理装置(不図示)に出力される。その後、レーダ信号処理装置により、生データ14−1−1,14−1−2,14−2−1,14−2−2が画像再生され、得られた4枚のSAR画像を用いてMTIが行われる。なお、画像再生として、非特許文献5,6に開示されるレンジドップラー法、チャ−プスケーリング法、ω−k法、ポーラフォーマット法などを用いてもよい。
The reception beams 13-1-1, 13-1-2, 13-2-1, and 13-2-2 formed by the digital beam forming units 504-1 and 504-2 are transmitted from the transmission antenna 3-1. Raw data 14-1-1, 14-1-2, 14-2-1 and 14-2-2 corresponding to 3-2 are output to a radar signal processing device (not shown) of the multi-channel SAR system. Thereafter, the raw signal 14-1-1, 14-1-2, 14-2-1 and 14-2-2 are reproduced by the radar signal processing device, and the four SAR images obtained are used to perform MTI. Is done. For image reproduction, the range Doppler method, chirp scaling method, ω-k method, polar format method, etc. disclosed in
次に、実施の形態4に係るレーダ装置の効果を説明する。
実施の形態4に係るレーダ装置では、PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切換えて送信パルス11−1,11−2の送出を行っている。そのため、同時刻において、送信アンテナ3−1から送出された送信パルス11−1に対するエコー12−1と送信アンテナ3−2から送出された送信パルス11−2に対するエコー12−2とが異なる角度から到来する。よって、DBFにより信号分離を行うことができ、優れた品質を達成することができる。
また、PRIを不等間隔としているため、ブラインドレンジを特定のレンジ距離に集中させることなく分散できる。よって、広い観測幅を実現することが可能である。
このように、実施の形態1において示したエコー分離方式が、MIMOにおいても実現可能であることが実施の形態4の特徴である。
Next, effects of the radar apparatus according to
In the radar apparatus according to the fourth embodiment, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI to transmit the transmission pulses 11-1 and 11-2. Therefore, at the same time, the echo 12-1 for the transmission pulse 11-1 transmitted from the transmission antenna 3-1 and the echo 12-2 for the transmission pulse 11-2 transmitted from the transmission antenna 3-2 are from different angles. To come. Therefore, signal separation can be performed by DBF, and excellent quality can be achieved.
Further, since the PRIs are set at unequal intervals, the blind range can be distributed without being concentrated at a specific range distance. Therefore, it is possible to realize a wide observation width.
As described above, the feature of the fourth embodiment is that the echo separation method shown in the first embodiment can also be realized in MIMO.
なお、図15に示す構成では、送信装置2を2台設けた場合について示したが、3台以上としてもよい。またこの際、受信装置5も同様に増やしてMIMO構成としてもよい。
In the configuration illustrated in FIG. 15, the case where two
なお、実施の形態4では、PRIを不等間隔として当該PRI毎に送信アンテナ3−1,3−2を切替えて送信パルス11−1,11−2を送出し、受信側においてDBFによって送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を分離する場合について示した。それに対し、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2の周波数帯域を別々にし、受信側において当該周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2から送出される送信パルス11−1,11−2に位相符号を乗算し、受信側において当該位相符号に対応するドップラー周波数領域で観測を行うことで送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2毎に送信パルス11−1,11−2の送出する時間・観測される時間を時間領域において分離し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2毎のエコー12−1,12−2を異なる時刻に受信することで分離を行うようにしてもよい。また、送信アンテナ3−1,3−2毎に異なる直交符号や当該直交符号に準ずる符号を割り当てて送信パルス11−1,11−2を変調し、受信側において送信アンテナ3−1,3−2に対応する符号を乗算し、その直交性を利用してエコー12−1,12−2の分離を行うようにしてもよい。これらの方式を用いる際のPRIは任意のものを用いてよい。また、実施の形態4では、各送信アンテナ3−1,3−2に同じチャープパルスを用いたが、アップチャープパルスとダウンチャープパルスといった異なるチャープパルスを用いて、受信側で分離する方法を用いてもよい。また上記各方式を組み合わせて信号分離を行ってもよい。 In the fourth embodiment, the transmission antennas 3-1 and 3-2 are switched for each PRI with the PRIs being unequal, and the transmission pulses 11-1 and 11-2 are transmitted. The case where the echoes 12-1 and 12-2 for each of 3-1 and 3-2 are separated is shown. On the other hand, the frequency bands of the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are separated, and observation is performed in the frequency domain on the reception side, thereby transmitting antennas 3-1 and 3-1. The echoes 12-1 and 12-2 may be separated every 3-2. Further, the transmission pulses 11-1 and 11-2 transmitted from the transmission antennas 3-1 and 3-2 are multiplied by a phase code, and transmission is performed by performing observation in the Doppler frequency region corresponding to the phase code on the reception side. The echoes 12-1 and 12-2 for each of the antennas 3-1 and 3-2 may be separated. In addition, the transmission time of the transmission pulses 11-1 and 11-2 and the observed time are separated in the time domain for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, and the transmission antennas 3-1 and 3-2 are separated on the reception side. Separation may be performed by receiving the echoes 12-1 and 12-2 at different times. Further, a different orthogonal code or a code according to the orthogonal code is assigned to each of the transmission antennas 3-1 and 3-2 to modulate the transmission pulses 11-1 and 11-2. The codes corresponding to 2 may be multiplied and the echoes 12-1 and 12-2 may be separated using the orthogonality. Any PRI may be used when using these methods. In the fourth embodiment, the same chirp pulse is used for each of the transmission antennas 3-1 and 3-2, but a method of separating on the receiving side using different chirp pulses such as an up chirp pulse and a down chirp pulse is used. May be. Further, signal separation may be performed by combining the above-described methods.
また、実施の形態4に係るマルチチャネルSARシステムではMTIを実施したが、HRWSを行ってもよい。また、アンテナ配置を変更してInSARを行ってもよい。また、ポラリメトリSARの一環として本実施の形態を用いてもよい。
In addition, although MTI is performed in the multi-channel SAR system according to
また、実施の形態4では、単一のプラットフォームによってMIMO構成を実現したが、複数のプラットフォームによるフォーメーションフライトによってMIMO構成を実現してもよい。 In the fourth embodiment, the MIMO configuration is realized by a single platform. However, the MIMO configuration may be realized by formation flight by a plurality of platforms.
以上のように、この実施の形態4によれば、MIMO構成でMTIを実施するマルチチャネルSARシステムに本発明を適用するように構成しても、エコーの分離において優れた品質を達成することができる。 As described above, according to the fourth embodiment, even if the present invention is applied to a multi-channel SAR system that implements MTI in a MIMO configuration, excellent quality in echo separation can be achieved. it can.
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
1 局部発振器、2 送信装置、3 送信アンテナ、4 受信アンテナ、5 受信装置、6 リフレクタアンテナ、11 送信パルス、12 エコー、13 受信ビーム、14 生データ、201,201b,201c 信号生成部、202 乗算器、203 増幅器、204 切換器、501 増幅器、502 乗算器、503 A/Dコンバータ、504,504b,504c デジタルビーム形成部。 1 local oscillator, 2 transmitting device, 3 transmitting antenna, 4 receiving antenna, 5 receiving device, 6 reflector antenna, 11 transmitting pulse, 12 echo, 13 receiving beam, 14 raw data, 201, 201b, 201c signal generating unit, 202 multiplication , 203 amplifier, 204 switcher, 501 amplifier, 502 multiplier, 503 A / D converter, 504, 504b, 504c digital beam forming unit.
Claims (9)
互いに同じ局部発振器からの局部発振信号を用いてアップコンバートした送信パルスを出力し、出力する送信パルスの位相中心が互いに異なる複数の送信装置と、
受信した信号に対して前記局部発振器からの局部発振信号を用いてダウンコンバートし、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを受信する受信ビームの位相中心が単一となるよう前記デジタルビーム形成を行う単一の受信装置と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 A radar apparatus constituting a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming,
A plurality of transmission devices that output transmission pulses that have been up-converted using local oscillation signals from the same local oscillator, and that have different phase centers of output transmission pulses,
The digital beam is down-converted with respect to the received signal using a local oscillation signal from the local oscillator, and the phase center of the received beam for receiving the echo for the transmission pulse output by each transmitting device is single. A radar apparatus comprising: a single receiving apparatus that performs formation.
互いに同じ局部発振器からの局部発振信号を用いてアップコンバートした送信パルスを出力し、出力する送信パルスの位相中心が互いに異なる複数の送信装置と、
前記送信装置よりも少ない個数設けられ、受信した信号に対して前記局部発振器からの局部発振信号を用いてダウンコンバートし、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを受信する受信ビームがそれぞれ単一となるよう前記デジタルビーム形成を行う複数の受信装置と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。 A radar apparatus constituting a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming,
A plurality of transmission devices that output transmission pulses that have been up-converted using local oscillation signals from the same local oscillator, and that have different phase centers of output transmission pulses,
A receiving beam is provided that is smaller in number than the transmitter, down-converts the received signal using the local oscillation signal from the local oscillator, and receives echoes for the transmission pulses output by the transmitters. A radar apparatus comprising: a plurality of receiving apparatuses that perform the digital beam forming so as to be single.
前記受信装置は、前記デジタルビーム形成により前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices sets the pulse repetition interval as unequal intervals, and sequentially outputs the transmission pulse for each pulse repetition interval,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the reception apparatus separates echoes for transmission pulses output by the transmission apparatuses by the digital beam forming.
前記受信装置は、前記割当てられた波形の直交性を利用して、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices assigns a different orthogonal code or a code following the orthogonal code to the transmission pulse,
4. The receiver according to claim 1, wherein the receiver separates echoes for the transmission pulses output by the transmitters using orthogonality of the assigned waveform. 5. The radar apparatus according to item 1.
前記受信装置は、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを異なる時間に受信することで当該エコーを分離する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices outputs the transmission pulse at different times,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the receiving apparatus separates the echoes by receiving the echoes for the transmission pulses output by the transmitting apparatuses at different times.
前記受信装置は、前記各周波数帯域で観測を行うことで、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices outputs the transmission pulse in different frequency bands,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the reception apparatus separates echoes for transmission pulses output from the transmission apparatuses by performing observations in the frequency bands.
前記受信装置は、前記各位相符号に対応するドップラー周波数帯域で観測を行うことで、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices multiplies the transmission pulse by a different phase code,
The said receiving apparatus isolate | separates the echo with respect to the transmission pulse output by each said transmission apparatus by observing in the Doppler frequency band corresponding to each said phase code. Radar equipment.
互いに同じ局部発振器からの局部発振信号を用いてアップコンバートした送信パルスを出力し、出力する送信パルスの位相中心が互いに異なる複数の送信装置と、
受信した信号に対して前記局部発振器からの局部発振信号を用いてダウンコンバートし、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを受信する受信ビームの位相中心が互いに異なるよう前記デジタルビーム形成を行う複数の受信装置とを備え、
前記各送信装置は、パルス繰返し間隔を不等間隔とし、前記送信パルスを当該パルス繰返し間隔毎に順に出力し、
前記受信装置は、前記デジタルビーム形成により前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とするレーダ装置。 A radar apparatus constituting a multi-channel SAR that improves S / N by digital beam forming,
A plurality of transmission devices that output transmission pulses that have been up-converted using local oscillation signals from the same local oscillator, and that have different phase centers of output transmission pulses,
The digital beam forming is performed by down-converting the received signal by using the local oscillation signal from the local oscillator, and the phase centers of the received beams for receiving the echoes for the transmission pulses output by the respective transmission devices are different from each other. A plurality of receiving devices to perform,
Each of the transmission devices sets the pulse repetition interval as unequal intervals, and sequentially outputs the transmission pulse for each pulse repetition interval,
The radar apparatus according to claim 1, wherein the receiver separates echoes for the transmission pulses output by the transmitters by the digital beam forming.
前記受信装置は、前記割当てられた波形の直交性を利用して、前記各送信装置により出力された送信パルスに対するエコーを分離する
ことを特徴とする請求項8記載のレーダ装置。 Each of the transmission devices assigns a different orthogonal code or a code following the orthogonal code to the transmission pulse,
The radar apparatus according to claim 8, wherein the reception apparatus separates echoes for transmission pulses output from the transmission apparatuses by using orthogonality of the assigned waveform.
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