JP6678789B1 - Radar test equipment - Google Patents

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【課題】飛翔体に搭載された合成開口レーダRが撮像したレーダ画像の絶対校正等に用いられるレーダ試験装置を提供することを目的とする。【解決手段】飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用いるレーダ試験装置であって,レーダ試験装置は,合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と,アンテナ部を支持する可動アームと,可動アームを回転可能とする回転軸と,を備えており,回転軸は,オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置とが概略一致する高さに設ける,レーダ試験装置である。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar test apparatus used for absolute calibration of a radar image captured by a synthetic aperture radar R mounted on a flying object. A radar test device used for calibrating a synthetic aperture radar mounted on a flying object, the radar test device supporting an antenna part for transmitting and receiving pulsed radio waves to and from the synthetic aperture radar, and supporting the antenna part. It has a movable arm for rotating the movable arm and a rotating shaft for rotating the movable arm. This is a radar test device installed at approximately the same height. [Selection diagram]

Description

本発明は,航空機や人工衛星などの飛翔体に搭載された合成開口レーダが撮像したレーダ画像の絶対校正等に用いられるレーダ試験装置に関する。   The present invention relates to a radar test apparatus used for absolute calibration of a radar image captured by a synthetic aperture radar mounted on a flying object such as an aircraft or an artificial satellite.

合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar:SAR)のレーダ画像の絶対校正等にはレーダ試験装置が用いられている。図7に,人工衛星に搭載された合成開口レーダRと地球表面Gに設置された従来のレーダ試験装置300との関係を模式的に示す。なお,図7においてSは人工衛星の進行方向である。   A radar test apparatus is used for absolute calibration of a radar image of a synthetic aperture radar (SAR). FIG. 7 schematically shows the relationship between a synthetic aperture radar R mounted on an artificial satellite and a conventional radar test apparatus 300 installed on the earth surface G. In FIG. 7, S is the traveling direction of the artificial satellite.

従来のレーダ試験装置300は,人工衛星に搭載された合成開口レーダRと地球表面Gに設置されたレーダ試験装置300との間でパルス電波の送受信を行うものであり,送受信を行うアンテナと,受信パルス信号の増幅を行う増幅器と,レーダ試験装置300のレーダ断面積を設定する可変減衰器とを具備している。   The conventional radar test apparatus 300 transmits and receives a pulse radio wave between the synthetic aperture radar R mounted on an artificial satellite and the radar test apparatus 300 mounted on the earth surface G. An amplifier for amplifying a received pulse signal and a variable attenuator for setting a radar cross-sectional area of the radar test apparatus 300 are provided.

人工衛星に搭載された合成開口レーダRからのパルス電波は,地球表面Gに設置されたレーダ試験装置300内の受信用アンテナで受信されてから,増幅器で所定レベルまで増幅される。増幅された受信パルス信号は,レーダ試験装置のレーダ断面積が所定の値に設定されるよう可変減衰器の減衰量を調整する。その後,受信パルス信号は増幅器で所定レベルまで増幅された後,送信用アンテナから合成開口レーダRに向けてパルス電波が送信される。このような処理は,レーダ試験装置300のRF回路によって実現される。   The pulse radio waves from the synthetic aperture radar R mounted on the artificial satellite are received by a receiving antenna in the radar test apparatus 300 installed on the earth surface G, and then amplified to a predetermined level by an amplifier. The attenuation amount of the amplified received pulse signal is adjusted by the variable attenuator so that the radar cross-sectional area of the radar test apparatus is set to a predetermined value. Thereafter, the received pulse signal is amplified to a predetermined level by an amplifier, and then a pulse radio wave is transmitted from the transmitting antenna to the synthetic aperture radar R. Such processing is realized by the RF circuit of the radar test apparatus 300.

レーダ試験装置300においては,パルス電波の受信から送信までに,RF回路の構成から定まる信号伝送時間を要するので遅延時間Δtが発生する。そしてレーダ試験装置300の遅延時間Δtの影響により、レーダ画像上に現れるレーダ試験装置300の点像位置がレンジ方向(人工衛星の進行方向(アジマス方向)に直交する方向)にシフト(ずれ)してしまう。これを図8に示す。図8では、点Qがレーダ試験装置300を設置した位置であるが、上述の遅延時間Δtの影響により、レーダ試験装置300の点像位置は点Pや点P’で示す位置にシフトして現れる。たとえばレーダ試験装置300における遅延時間Δtが10ナノ秒程度とすると、1メートルから2メートル前後の位置のシフトが発生してしまう。   In the radar test apparatus 300, a signal transmission time determined from the configuration of the RF circuit is required from the reception to the transmission of the pulse radio wave, so that a delay time Δt is generated. Then, due to the influence of the delay time Δt of the radar test device 300, the point image position of the radar test device 300 appearing on the radar image is shifted (shifted) in the range direction (the direction orthogonal to the traveling direction of the artificial satellite (azimuth direction)). Would. This is shown in FIG. In FIG. 8, the point Q is the position where the radar test apparatus 300 is installed, but due to the influence of the delay time Δt, the point image position of the radar test apparatus 300 shifts to the position indicated by the point P or the point P ′. appear. For example, if the delay time Δt in the radar test apparatus 300 is about 10 nanoseconds, a position shift of about 1 to 2 meters occurs.

そこで,レーダ試験装置300における上記の技術的課題を解決するレーダ試験装置として,下記特許文献1に記載のものがある。   Therefore, as a radar test apparatus for solving the above technical problem in the radar test apparatus 300, there is one described in Patent Document 1 below.

特開2012−208034号公報JP 2012-208043 A

上記特許文献1に記載のレーダ試験装置300によって,レーダ試験装置300が有する遅延時間Δtはレーダ試験装置300の設置位置による時間進みΔtによって相殺することができ,レーダ試験装置300の点像位置のずれを解消することができる。   According to the radar test apparatus 300 described in Patent Document 1, the delay time Δt of the radar test apparatus 300 can be canceled by the time advance Δt depending on the installation position of the radar test apparatus 300, and the point image position of the radar test apparatus 300 The displacement can be eliminated.

しかし,アンテナ部を遅延距離に概略一致させる距離だけ合成開口レーダに近づける必要があることから,周波数が低い場合などは可動アームの長さを長くする必要がある。そして,合成開口レーダの方向に可動アームを傾けると重量のあるアンテナ部が先端部に位置しているので,レーダ試験装置のバランスが安定せず,アンテナ部を傾けることが難しくなる,という運用上の課題が発生する。   However, since it is necessary to bring the antenna unit close to the synthetic aperture radar by a distance that substantially matches the delay distance, it is necessary to increase the length of the movable arm when the frequency is low. When the movable arm is tilted in the direction of the synthetic aperture radar, the heavy antenna part is located at the tip, so that the balance of the radar test device is not stable and it becomes difficult to tilt the antenna part. Issues arise.

そこで可動アームの長さを短くしてレーダ試験装置のバランスをとりやすくすることが考えられるが,その場合,レーダ試験装置300の設置位置による時間進みΔtが,レーダ試験装置300の遅延時間Δtよりも小さくなることから,点像位置のずれが発生してしまう。   Therefore, it is conceivable to shorten the length of the movable arm to make it easier to balance the radar test apparatus. In this case, the time advance Δt due to the installation position of the radar test apparatus 300 is larger than the delay time Δt of the radar test apparatus 300. Is also small, so that a point image position shift occurs.

そこで本発明者は上述の技術的課題に鑑み,レーダ試験装置における回転軸を適した位置に設けることで,可動アームの長さを従来よりも短くし,アンテナ部を傾けた場合のレーダ試験装置のバランスが採りにくくなるという運用上の課題を解決した上で,点像位置のずれを実用上許容可能な範囲に収めることができるレーダ試験装置を発明した。   In view of the above technical problem, the present inventor has set the rotating shaft in the radar test apparatus at an appropriate position, thereby making the length of the movable arm shorter than before and the radar test apparatus when the antenna unit is tilted. In addition to solving the operational problem that it is difficult to achieve a balance between the points, we have invented a radar test apparatus that can keep the deviation of the point image position within a practically acceptable range.

第1の発明は,飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用いるレーダ試験装置であって,前記レーダ試験装置は,前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と,前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部と,前記アンテナ部を支持する可動アームと,前記可動アームを回転可能とする回転軸と,を備えており,前記可動アームの長さは,前記処理部の遅延時間に対応する距離よりも短い長さであり,前記回転軸は,オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置とが概略一致する高さに設ける,レーダ試験装置である。
A first invention is a radar test device used for calibrating a synthetic aperture radar mounted on a flying object, wherein the radar test device transmits and receives a pulse radio wave to and from the synthetic aperture radar, a processing unit for executing processing on the pulse signal received by the antenna portion, and a movable arm which supports the antenna unit includes a, a rotary shaft to be rotatable with the movable arm, the length of the movable arm Has a length shorter than the distance corresponding to the delay time of the processing unit, and the rotation axis has a point image position where the off-nadir angle is the maximum and a point image position where the off-nadir angle is the minimum. This is a radar test device installed at a height that approximately matches.

本発明のようにレーダ試験装置を構成することで,可動アームの長さを短くすることで運用上の課題を解決した上で,点像位置のずれを実用上許容可能な範囲に収めることができる。   By configuring the radar test apparatus as in the present invention, it is possible to solve the operational problem by shortening the length of the movable arm and to keep the deviation of the point image position within a practically acceptable range. it can.

上述の発明において,前記レーダ試験装置は,前記オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置との出現範囲の中央付近に,基準軸を位置させる,レーダ試験装置のように構成することができる。   In the above invention, the radar test apparatus positions the reference axis near the center of the appearance range of the point image position when the off-nadir angle is the maximum and the point image position when the off-nadir angle is the minimum. It can be configured like a radar test device.

地上基準点に対応するレーダ試験装置の基準軸は,本発明のように位置させることがよい。とくにオフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置の出現範囲の中央付近に基準軸を位置させるとよい。   The reference axis of the radar test device corresponding to the ground reference point may be located as in the present invention. In particular, the reference axis may be located near the center of the appearance range of the point image position where the off-nadir angle is the maximum and the point image position where the off-nadir angle is the minimum.

上述の発明において,前記レーダ試験装置は,前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて前記可動アームの傾き角を算出し,法線に対して前記算出した傾き角で前記可動アームを傾ける,レーダ試験装置のように構成することができる。   In the above invention, the radar test apparatus calculates a tilt angle of the movable arm based on an off-nadir angle of the synthetic aperture radar, and tilts the movable arm at the calculated tilt angle with respect to a normal. It can be configured like a test device.

レーダ試験装置の点像位置のずれは,オフナディア角に依存する。そのため,本発明のように可動アームを傾けることで,レーダ試験装置の点像位置のずれを防止することができる。   The deviation of the point image position of the radar test equipment depends on the off-nadir angle. Therefore, by tilting the movable arm as in the present invention, it is possible to prevent deviation of the point image position of the radar test apparatus.

上述の発明において,前記レーダ試験装置は,さらに,前記可動アームと一端で接続しており,接続点において回転可能であって,前記可動アームが傾けられた場合に前記可動アームを支持する補助アームを備える,レーダ試験装置のように構成することができる。   In the above invention, the radar test apparatus further includes an auxiliary arm connected at one end to the movable arm, rotatable at a connection point, and supporting the movable arm when the movable arm is tilted. It can be configured like a radar test device having:

可動アームが傾けられると,回転の中心となる回転軸に負荷が発生し,回転軸の緩みなどが起こる可能性がある。そのため,本発明のように補助アームで支持することで,回転軸の緩みを防止できる。   When the movable arm is tilted, a load is generated on the rotation shaft that is the center of rotation, and the rotation shaft may be loosened. Therefore, by supporting with the auxiliary arm as in the present invention, loosening of the rotating shaft can be prevented.

本発明によって,レーダ試験装置における回転軸を適した位置に設けることができる。それによって,可動アームの長さを従来よりも短くし,アンテナ部を傾けた場合のレーダ試験装置のバランスが採りにくくなるという運用上の課題を解決した上で,点像位置のずれを実用上許容可能な範囲に収めることができる。   According to the present invention, the rotating shaft in the radar test apparatus can be provided at an appropriate position. This solves the operational problem of making the length of the movable arm shorter than before, making it difficult to balance the radar test device when the antenna is tilted, and also reduces the deviation of the point image position in practical use. It can be within an acceptable range.

本発明のレーダ試験装置の側面図である。It is a side view of the radar test device of the present invention. 本発明のレーダ試験装置の上面図である。It is a top view of the radar test device of the present invention. 本発明のレーダ試験装置のRF回路の機能も含めたレーダ試験装置の簡略構成図の一例である。FIG. 1 is an example of a simplified configuration diagram of a radar test apparatus including the function of an RF circuit of the radar test apparatus of the present invention. 本発明のレーダ試験装置において回転軸,基準軸を定めることを説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating that a rotation axis and a reference axis are determined in the radar test apparatus of the present invention. 点像の位置ずれの例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a positional shift of a point image. 合成開口レーダのオフナディア角θoffと,可動アームの傾き角との関係を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a relationship between an off-nadir angle θ off of a synthetic aperture radar and a tilt angle of a movable arm. 従来のレーダ試験装置の構成の一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a configuration of a conventional radar test apparatus. 従来のレーダ試験装置によるレーダ画像上で,点像の位置のずれが発生することを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing that a position shift of a point image occurs on a radar image by a conventional radar test apparatus.

本発明のレーダ試験装置1の一例を図1および図2に示す。図1はレーダ試験装置1の側面図であり,図2はレーダ試験装置1の上面図である。   1 and 2 show an example of a radar test apparatus 1 according to the present invention. FIG. 1 is a side view of the radar test apparatus 1, and FIG. 2 is a top view of the radar test apparatus 1.

本発明のレーダ試験装置1は,筐体2とアンテナ部3と可動アーム4と回転軸5と水準台6と基準軸7と補助アーム部8とを有する。   The radar test apparatus 1 of the present invention has a housing 2, an antenna unit 3, a movable arm 4, a rotating shaft 5, a level base 6, a reference shaft 7, and an auxiliary arm unit 8.

筐体2はレーダ試験装置1における信号処理を行う制御回路(処理部),好ましくはRF回路をその内部に備えている。図3は,筐体2の制御回路の機能を含めて,レーダ試験装置1の簡略構成図とともに模式的に示した図である。RF回路には,少なくとも増幅器3c,可変減衰器3e,増幅器3dを備えているが,その目的に応じてほかの装置を備えていてもよい。以下の説明では,RF回路の場合を説明するが,それ以外の回路であってもよい。   The housing 2 includes a control circuit (processing unit) for performing signal processing in the radar test apparatus 1, preferably an RF circuit therein. FIG. 3 is a diagram schematically showing a simplified configuration diagram of the radar test apparatus 1 including the function of the control circuit of the housing 2. The RF circuit includes at least the amplifier 3c, the variable attenuator 3e, and the amplifier 3d, but may include other devices according to the purpose. In the following description, the case of an RF circuit will be described, but other circuits may be used.

筐体2の上面にはアンテナ部3を備えている。アンテナ部3は,飛行機や人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レーダRとの間で電波の送受信を行う。アンテナ部3は,受信用アンテナ3a,送信用アンテナ3bを備えている。   An antenna unit 3 is provided on the upper surface of the housing 2. The antenna unit 3 transmits and receives radio waves to and from a synthetic aperture radar R mounted on a flying object such as an airplane or an artificial satellite. The antenna unit 3 includes a receiving antenna 3a and a transmitting antenna 3b.

アンテナ部3とRF回路とは筐体2の内部において電気的に接続されている。人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レーダRからのパルス電波は,レーダ試験装置1のアンテナ部3における受信用アンテナ3aで受信してから,RF回路の増幅器3cで所定レベルまで受信パルス信号が増幅される。そして,レーダ試験装置1のレーダ断面積が所定の値に設定されるようRF回路の可変減衰器3eで減衰量を調整し,増幅器3dで所定レベルまで増幅したあと,受信パルス信号は,アンテナ部3の送信用アンテナ3bから合成開口レーダRに向けてパルス電波の形で送信される。RF回路の構成は従来と同様である。   The antenna unit 3 and the RF circuit are electrically connected inside the housing 2. A pulse radio wave from a synthetic aperture radar R mounted on a flying object such as an artificial satellite is received by a receiving antenna 3a in an antenna unit 3 of the radar test apparatus 1, and then received by an amplifier 3c of an RF circuit to a predetermined level. The signal is amplified. Then, the attenuation is adjusted by the variable attenuator 3e of the RF circuit so that the radar cross-sectional area of the radar test apparatus 1 is set to a predetermined value, and the signal is amplified to a predetermined level by the amplifier 3d. 3 is transmitted from the transmitting antenna 3b to the synthetic aperture radar R in the form of pulse radio waves. The configuration of the RF circuit is the same as the conventional one.

地球表面Gには,方位設定および水平面を保持する水準台6が設置される。水準台6の上方には,アンテナ部3の方向設定を行う可動アーム4を回動可能とする回転軸5があり,可動アーム4の下端部は回転軸5と接続している。可動アーム4の上端部は筐体2の底面と接合部41で接合している。筐体2と可動アーム4との接合方法は如何なるものであってもよく,螺着,溶着などさまざまな接合方法を採ることができる。可動アーム4の長さLrは,RF回路などの処理部における遅延時間Δtに対応する距離よりも短い長さである。   On the earth surface G, a level base 6 for setting the azimuth and maintaining a horizontal plane is installed. Above the level board 6, there is a rotary shaft 5 that allows the movable arm 4 for setting the direction of the antenna section 3 to be rotatable. The lower end of the movable arm 4 is connected to the rotary shaft 5. The upper end of the movable arm 4 is joined to the bottom surface of the housing 2 at a joint 41. The joining method between the housing 2 and the movable arm 4 may be any method, and various joining methods such as screwing and welding can be adopted. The length Lr of the movable arm 4 is shorter than the distance corresponding to the delay time Δt in a processing unit such as an RF circuit.

水準台6には基準軸7が設けられている。基準軸7は合成開口レーダRのGCP(地上基準点)を示す軸81である。GCPとは特定の画像情報に対応する参照地図上の座標点である。基準軸7は,地球表面Gとの接点(地上基準点)から垂直方向に設定される。基準軸7は,位置の特定のため,地球表面Gに埋設可能な金属の針や棒状で形成されていることが好ましいが,それに限定するものではない。基準軸7を示す表示が水準台6の上面にされているのでもよい。水準台6は,水準台6に設けられた基準軸7が,地球表面Gの地上基準点と緯度,経度で一致するように地球表面Gに設置されるとよい。この場合,水準台6に設けられた基準軸7の緯度,経度と,地球表面Gの地上基準点の緯度,経度とが厳密に一致していなくてもよく,実用上の精度として問題がない程度の一致,すなわち概略一致であってもよい。   The bench 6 is provided with a reference shaft 7. The reference axis 7 is an axis 81 indicating the GCP (ground reference point) of the synthetic aperture radar R. The GCP is a coordinate point on the reference map corresponding to specific image information. The reference axis 7 is set in a vertical direction from a point of contact with the earth surface G (ground reference point). The reference shaft 7 is preferably formed of a metal needle or rod that can be embedded in the earth surface G for the purpose of specifying the position, but is not limited thereto. The indication indicating the reference axis 7 may be displayed on the upper surface of the level base 6. The bench 6 is preferably installed on the earth surface G such that the reference axis 7 provided on the bench 6 coincides with the ground reference point on the earth surface G in latitude and longitude. In this case, the latitude and longitude of the reference axis 7 provided on the level base 6 and the latitude and longitude of the ground reference point on the earth surface G do not have to exactly match, and there is no problem in practical accuracy. It may be a degree match, that is, a rough match.

可動アーム4の素材は鉄やアルミなどの金属製であってもよいし,グラファイト製であってもよい。素材としてグラファイトを用いた場合には,電波の影響を減らすことができるので好適である。また可動アーム4の周囲には電波吸収材を巻くことで電波の影響を減らしてもよい。電波吸収材としては,たとえばゴムシート状のフェライトやカーボンなどがある。さらに,可動アーム4をグラファイト製のように,導電性電波吸収材,磁性電波吸収材などで構成してもよい。また,可動アーム4と同様に,水準台6,とくにその上面を導電性電波吸収材,磁性電波吸収材などで構成することができる。   The material of the movable arm 4 may be made of metal such as iron or aluminum, or may be made of graphite. It is preferable to use graphite as a material because the influence of radio waves can be reduced. Further, the influence of radio waves may be reduced by wrapping a radio wave absorbing material around the movable arm 4. Examples of the radio wave absorber include a rubber sheet-like ferrite and carbon. Further, the movable arm 4 may be made of a conductive radio wave absorbing material, a magnetic radio wave absorbing material, or the like, such as made of graphite. Further, similarly to the movable arm 4, the level base 6, especially the upper surface thereof can be made of a conductive radio wave absorbing material, a magnetic radio wave absorbing material, or the like.

補助アーム部8は,上方の一端が可動アーム4と接続しており,ほかの一端は地球表面Gと接することで,可動アーム4を傾けた場合に,筐体2,アンテナ部3,可動アーム4を支持する。補助アーム部8は,補助アーム80と軸81とストッパー82とを備えている。補助アーム80は,その長さが伸縮自在であるとよい。可動アーム4が傾けられた場合に補助アーム80の長さを調整するためである。補助アーム部8の補助アーム80と,可動アーム4との接続は,軸81によって軸止される。これによって,補助アーム部8は軸81を中心に回動可能となる。また,補助アーム80のほかの一端にはストッパー82が設けられている。   The upper end of the auxiliary arm 8 is connected to the movable arm 4, and the other end is in contact with the earth surface G, so that when the movable arm 4 is tilted, the housing 2, the antenna unit 3, the movable arm 4 Support 4 The auxiliary arm unit 8 includes an auxiliary arm 80, a shaft 81, and a stopper 82. It is preferable that the length of the auxiliary arm 80 be adjustable. This is for adjusting the length of the auxiliary arm 80 when the movable arm 4 is tilted. The connection between the auxiliary arm 80 of the auxiliary arm portion 8 and the movable arm 4 is stopped by a shaft 81. As a result, the auxiliary arm unit 8 can rotate around the shaft 81. A stopper 82 is provided at the other end of the auxiliary arm 80.

アンテナ部3を所望の方向に傾ける場合,可動アーム4が回転軸5を中心として回転し,補助アーム部8によって,傾けられた可動アーム4,アンテナ部3,筐体2を支持する。しかし,本願発明のレーダ試験装置1では,アンテナ部3を傾けたときのレーダ試験装置1のバランスの確保から,可動アーム4の長さLrを,RF回路などの処理部における遅延時間Δtに対応する距離よりも短い長さとしている。これによって可動アーム4を傾けることによる運用上の課題は解決できるものの,点像の位置ずれが発生してしまう。   When the antenna unit 3 is tilted in a desired direction, the movable arm 4 rotates about the rotation shaft 5, and the tilted movable arm 4, the antenna unit 3, and the housing 2 are supported by the auxiliary arm unit 8. However, in the radar test apparatus 1 of the present invention, the length Lr of the movable arm 4 corresponds to the delay time Δt in the processing unit such as the RF circuit in order to secure the balance of the radar test apparatus 1 when the antenna unit 3 is tilted. The length is shorter than the distance to be performed. As a result, the operational problem caused by tilting the movable arm 4 can be solved, but a positional shift of the point image occurs.

そこで,レーダ試験装置1における回転軸5の高さ(地球表面Gからの高さH)を,オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置との間の位置,より好ましくは,オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置とが互いに一致する位置に設けることで,点像の位置ずれを抑止することができる。これを模式的に示すのが図4である。なお,一致する位置としては,厳密に一致していなくてもよく,実用上の精度として問題がない程度の一致,すなわち概略一致であってもよい。   Therefore, the height of the rotation axis 5 (the height H from the earth surface G) in the radar test apparatus 1 is defined by the point image position when the off-nadir angle is the maximum and the point image position when the off-nadia angle is the minimum. The position between the point images when the off-nadir angle is maximum and the point image position when the off-nadir angle is minimum coincide with each other. be able to. This is schematically shown in FIG. It should be noted that the coincident positions do not need to be exactly coincident, and may be coincidences at which there is no problem in practical accuracy, that is, approximate coincidences.

地球表面Gから回転軸5までの高さH,オフナディア角が最大の場合の点像とオフナディア角が最小の場合の点像とが互いに一致する地球表面Gの点像位置をP,回転軸5から地球表面Gに対する垂線と地球表面Gとの交点Qから位置Pまでの距離をXとした場合,オフナディア角が最小または最大以外のほかのオフナディア角における点像位置はPからずれるが,点像がずれる範囲は図4に示すΔXの範囲内に収まる。そのため,点像がずれる範囲ΔXの中央に基準軸7が位置するように水準台6を設置すれば,基準軸7からの点像の位置ずれは±ΔX/2以内となる。図5は点像の位置ずれの例を示す図である。なお,厳密に中央でなくてもよく,実用上の精度として問題がない程度の中央,すなわち中央付近であってもよい。 The height H from the earth surface G to the rotation axis 5 and the point image position of the earth surface G where the point image when the off-nadir angle is the maximum and the point image when the off-nadia angle is the minimum coincide with each other are P 0 , If the distance from the axis of rotation 5 to the position P 0 from the intersection Q of the perpendicular and the earth surface G for the Earth's surface G was X, the point image position in addition to the off-nadir angle other than off-nadir angle of minimum or maximum P The range in which the point image deviates from 0 is within the range of ΔX shown in FIG. Therefore, if the level base 6 is installed so that the reference axis 7 is located at the center of the range ΔX in which the point image is shifted, the positional deviation of the point image from the reference axis 7 is within ± ΔX / 2. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a positional shift of a point image. The center may not be strictly at the center, but may be at the center where practical accuracy does not cause a problem, that is, near the center.

このようにオフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置とが一致する(概略一致する位置を含む)ように,回転軸5の高さHを設定することで,レーダ試験装置1が有する点像の位置ずれは,実用上許容可能な範囲である合成開口レーダRの分解能のおよそ数分の一以内に抑えることができる。   As described above, the height H of the rotating shaft 5 is set so that the point image position when the off-nadir angle is the maximum and the point image position when the off-nadir angle is the minimum coincide (including a position where the off-nadir angle approximately matches). By doing so, the positional shift of the point image of the radar test apparatus 1 can be suppressed to within about one-fifth of the resolution of the synthetic aperture radar R which is a practically allowable range.

なお,図4においては,可動アーム4の長さLr,回転軸5より地球表面G側の仮想的な可動アームの長さLv,レーダ試験装置1の遅延時間をΔt,cを光速(=3×10キロメートル/秒)とすると,数1が成立する。
(数1)

Figure 0006678789
In FIG. 4, the length Lr of the movable arm 4, the length Lv of the virtual movable arm on the earth surface G side from the rotation axis 5, the delay time of the radar test apparatus 1 is Δt, and c is the speed of light (= 3 × 10 8 km / sec), Equation 1 holds.
(Equation 1)
Figure 0006678789

可動アーム4の長さLrは,数2のようになる。
(数2)

Figure 0006678789
The length Lr of the movable arm 4 is as shown in Expression 2.
(Equation 2)
Figure 0006678789

可動アーム4の長さLrがあらかじめ定まっている場合には,数2を演算することで,回転軸5の高さ位置Hを設定することができる。   When the length Lr of the movable arm 4 is determined in advance, the height position H of the rotating shaft 5 can be set by calculating Expression 2.

レーダ試験装置1の遅延時間Δtを設計段階で予測し,その値を用いることもできるが,レーダ試験装置1のRF回路,アンテナ部3などを製作した後,実際にそれらを用いて遅延時間Δtを計測し,実測の遅延時間Δtに基づいて,長さLrの可動アーム4を製作し,回転軸5の位置決めをすることで,より精度を高めることができる。   The delay time Δt of the radar test apparatus 1 can be predicted at the design stage and its value can be used. However, after the RF circuit and the antenna unit 3 of the radar test apparatus 1 are manufactured, the delay time Δt is actually used by using them. Is measured, the movable arm 4 having the length Lr is manufactured based on the actually measured delay time Δt, and the positioning of the rotating shaft 5 can further improve the accuracy.

また,合成開口レーダRのオフナディア角θoffによってレーダ試験装置1の指向方向は変わる。しかし,その指向方向は可動アーム4の設定角度をオフナディア角θoffに応じて所定の角度に変化させれば,たとえオフナディア角がθoffからθ’offに変化してもレーダ試験装置1の点像位置Pはシフトしないことになる。 Further, the directional direction of the radar test apparatus 1 changes depending on the off-nadir angle θ off of the synthetic aperture radar R. However, as for the pointing direction, if the set angle of the movable arm 4 is changed to a predetermined angle in accordance with the off-nadir angle θ off , even if the off-nadir angle changes from θ off to θ ′ off , the radar test apparatus 1 Is not shifted.

図6に合成開口レーダRのオフナディア角θoffと,可動アーム4の傾き角との関係を模式的に示す。合成開口レーダRを搭載した飛翔体の高度をH,地球の半径をR,合成開口レーダRのオフナディア角をθoff,可動アーム4の法線方向からの傾き角をθとした場合,合成開口レーダRのオフナディア角θoffと,可動アーム4の傾き角θとの関係は,
(数3)

Figure 0006678789

で表される。ここで,飛翔体の高度H,地球半径Rおよびオフナディア角θoffは既知の値であるから,オフナディア角θoffが与えられれば,可動アーム4の傾き角θは数3により算出できる。たとえば飛翔体の高度H=500キロメートル,オフナディア角θoffを30度とした場合,可動アーム4の法線方向からの傾き角θは数3により32.6度となる。 FIG. 6 schematically shows the relationship between the off-nadir angle θ off of the synthetic aperture radar R and the tilt angle of the movable arm 4. When the height of the flying object equipped with the synthetic aperture radar R is H, the radius of the earth is R 0 , the off-nadir angle of the synthetic aperture radar R is θ off , and the inclination angle of the movable arm 4 from the normal direction is θ i. The relationship between the off-nadir angle θ off of the synthetic aperture radar R and the tilt angle θ i of the movable arm 4 is as follows:
(Equation 3)
Figure 0006678789

It is represented by Here, since the altitude H of the flying object, the earth radius R 0, and the off-nadir angle θ off are known values, if the off-nadir angle θ off is given, the inclination angle θ i of the movable arm 4 is calculated by Expression 3. it can. For example, when the altitude H of the flying object is 500 km and the off-nadir angle θ off is 30 degrees, the inclination angle θ i of the movable arm 4 from the normal direction is 32.6 degrees according to Equation 3.

以上のように,レーダ試験装置1の長さLrの可動アーム4を,数3で算出される法線方向からの傾き角θで傾けることで,可動アーム4の長さを従来よりも短くしてレーダ試験装置1の運用上の課題を解決するとともに,点像位置のずれを実用上許容可能な範囲に収めることができる。 As described above, shortening of the movable arm 4 of the length Lr radar test apparatus 1, by inclining at the inclination angle theta i from the normal direction calculated by the number 3, the length of the movable arm 4 than the conventional As a result, the operational problem of the radar test apparatus 1 can be solved, and the deviation of the point image position can be kept within a practically allowable range.

回転軸5は水準台6に直接設けてもよいし,水準台6から上方に垂直方向に金属製などの棒状の支持部材などを突出させ,支持部材に回転軸5を設けてもよい。   The rotating shaft 5 may be provided directly on the level base 6, or a rod-shaped support member made of metal or the like may be projected vertically upward from the level base 6, and the rotating shaft 5 may be provided on the supporting member.

上述のように,筐体2,アンテナ部3,可動アーム4の傾きは手動で行ってもよいが,コンピュータで傾きを制御する傾き制御部(図示せず)によって実現してもよい。傾き制御部は,傾き制御を行う箇所(上述の回転軸5など)に取り付け,上述の数3により傾き角θを算出し,モータや歯車を公知の方法で組み合わせることで,傾きを自動的に制御することができる。 As described above, the inclination of the housing 2, the antenna unit 3, and the movable arm 4 may be manually performed, but may be realized by an inclination control unit (not shown) that controls the inclination by a computer. The tilt control unit is attached to a position where the tilt control is performed (the above-described rotation shaft 5 or the like), calculates the tilt angle θ i by the above-described equation 3, and automatically combines the motor and the gear by a known method to automatically control the tilt. Can be controlled.

さらに,GPS受信機を用いてレーダ試験装置1が設置された可動アーム4の水準台6における基準軸7の位置の緯度および経度を計測しておけば,レーダ画像上の点像Pと緯度および経度との対応関係を関連付けることができる。   Furthermore, if the latitude and longitude of the position of the reference axis 7 on the bench 6 of the movable arm 4 on which the radar test apparatus 1 is installed are measured using a GPS receiver, the point image P on the radar image and the latitude and longitude are measured. The correspondence with longitude can be associated.

なお,レーダ試験装置1内の送信用アンテナ3bの位置が合成開口レーダRのアジマス方向(人工衛星の進行方向Sの方向)にオフセットして設置されている場合,オフセットを考慮して可動アーム4部の水準台6の緯度・経度の計測を行う。   When the position of the transmitting antenna 3b in the radar test apparatus 1 is offset from the synthetic aperture radar R in the azimuth direction (the direction of travel of the artificial satellite S), the movable arm 4 is considered in consideration of the offset. The latitude and longitude of the level bench 6 of the section are measured.

本発明のレーダ試験装置1によって,レーダ画像上でレンジ方向への位置のシフトが発生しないレーダ試験装置1が可能となる。また,本発明のレーダ試験装置1を,地上基準点としても使用可能となる。   According to the radar test apparatus 1 of the present invention, the radar test apparatus 1 in which the position is not shifted in the range direction on the radar image can be realized. Further, the radar test apparatus 1 of the present invention can also be used as a ground reference point.

R:合成開口レーダ
G:地球表面
1:レーダ試験装置
2:筐体
3:アンテナ部
3a:受信用アンテナ
3b:送信用アンテナ
4:可動アーム
5:回転軸
6:水準台
7:基準軸
8:補助アーム部
41:接合部
80:補助アーム
81:軸
82:ストッパー
R: Synthetic aperture radar G: Earth surface 1: Radar test equipment 2: Housing 3: Antenna unit 3a: Receiving antenna 3b: Transmitting antenna 4: Movable arm 5: Rotating axis 6: Level base 7: Reference axis 8: Auxiliary arm 41: Joint 80: Auxiliary arm 81: Shaft 82: Stopper

Claims (4)

飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用いるレーダ試験装置であって,
前記レーダ試験装置は,
前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と,
前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部と,
前記アンテナ部を支持する可動アームと,
前記可動アームを回転可能とする回転軸と,を備えており,
前記可動アームの長さは,
前記処理部の遅延時間に対応する距離よりも短い長さであり,
前記回転軸は,
オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置とが概略一致する高さに設ける,
ことを特徴とするレーダ試験装置。
A radar test device used for calibrating a synthetic aperture radar mounted on a flying object,
The radar test device includes:
An antenna unit for transmitting and receiving pulse radio waves to and from the synthetic aperture radar;
A processing unit that performs processing on the pulse signal received by the antenna unit;
A movable arm supporting the antenna unit;
A rotating shaft that makes the movable arm rotatable.
The length of the movable arm is
A length shorter than a distance corresponding to the delay time of the processing unit,
The rotation axis is
The point image position when the off-nadir angle is the maximum and the point image position when the off-nadir angle is the minimum are set at a height that approximately matches.
A radar test apparatus characterized in that:
前記レーダ試験装置は,
前記オフナディア角が最大の場合の点像位置とオフナディア角が最小の場合の点像位置との出現範囲の中央付近に,基準軸を位置させる,
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ試験装置。
The radar test device includes:
Positioning the reference axis near the center of the appearance range of the point image position when the off-nadir angle is the maximum and the point image position when the off-nadir angle is the minimum;
The radar test apparatus according to claim 1, wherein:
前記レーダ試験装置は,
前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて前記可動アームの傾き角を算出し,法線に対して前記算出した傾き角で前記可動アームを傾ける,
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーダ試験装置。
The radar test device includes:
Calculating a tilt angle of the movable arm based on an off-nadir angle of the synthetic aperture radar, and tilting the movable arm at the calculated tilt angle with respect to a normal line;
The radar test apparatus according to claim 1 or 2, wherein:
前記レーダ試験装置は,さらに,
前記可動アームと一端で接続しており,接続点において回転可能であって,前記可動アームが傾けられた場合に前記可動アームを支持する補助アームを備える,
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーダ試験装置。
The radar test apparatus further comprises:
An auxiliary arm connected at one end to the movable arm, rotatable at a connection point, and supporting the movable arm when the movable arm is tilted;
The radar test apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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