JP6828251B2 - レーダ装置、方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、レーダ装置、方法及びプログラムに関する。
合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar:SAR)の観測は、SARセンサを搭載するプラットフォーム(例えば、航空機)を移動させながら、電波の送受信を繰り返すことにより実行される。具体的には、SARの観測では、送信パルスが送信され、当該送信パルスの反射波が受信される。当該送信パルスは、観測の度に決定される。
例えば、送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)及びパルス繰返し周波数(Pulse Repetition Frequency:PRF)は、飛行速度から決定される。より具体的には、例えば、飛行速度と、送信パルスの帯域幅と、それらの組合せに対応するPRF及び送信パルス番号(送信パルスのパルス幅及び帯域幅の組合せを示す番号)とを含むテーブルが予め用意される。そして、当該テーブルを用いて、飛行速度から送信パルスのパルス幅が決められる。
さらに、PFRについては、小型航空機に搭載されるSARの観測において、GPS(Global Positioning System)により出力される位置/速度/高度情報に基づいて最適なPRFを決定する技術が、開示されている(特許文献1)。
特開平04−076482号公報
SARの観測では、受信するデータの量(あるいはメモリの容量及び伝送経路の速度)、送信機の送信デューティ、及び送受信タイミングなどに関する制約条件がある。そのため、このような制約条件が満たされるように、送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)を調整する必要がある。
受信するデータの量、送信デューティ、及び送受信タイミングは、飛行速度のみではなく、飛行高度及び観測幅によっても異なる。そのため、上述したように飛行速度のみに基づいてパルス幅を決定すると、より適切なパルス幅を得られず、その結果、観測性能が低くなる可能性がある。
例えば、とりわけSARセンサを備えるプラットフォームが低高度で飛行する小型航空機(例えば、プロペラ機、ヘリコプタ又はドローンなど)である場合には、送信パルスの送信から受信までの時間が短いので、高度の変化は送信タイミングに大きく影響し得る。そのため、高高度で飛行する航空機と比べて、小型航空機では送信パルスのパルス幅が細かく設定できることが望ましい。
本発明の目的は、送信パルスのパルス幅をより適切な幅に調整することを可能にすることにある。
本発明のレーダ装置は、上記レーダ装置の飛行速度、上記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得する情報取得部と、上記飛行高度、上記飛行速度及び上記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定する決定部と、を備える。
本発明の方法は、レーダ装置の飛行速度、上記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得することと、上記飛行高度、上記飛行速度及び上記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、を含む。
本発明のプログラムは、レーダ装置の飛行速度、上記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得することと、上記飛行高度、上記飛行速度及び上記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、をプロセッサに実行させるためのプログラムである。
本発明によれば、送信パルスのパルス幅をより適切な幅に調整することが可能になる。なお、本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果とともに、他の効果が奏されてもよい。
第1の実施形態に係るレーダ装置の概略的な構成の例を示すブロック図である。 レーダ装置の制御部の構成の例を示すブロック図である。 第1の実施形態に係る処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。 第2の実施形態に係るレーダ装置の概略的な構成の例を示すブロック図である。 第2の実施形態に係る処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。
説明は、以下の順序で行われる。
1.本発明の実施形態の概要
2.第1の実施形態
2.1.レーダ装置の構成
2.2.技術的特徴
3.第2の実施形態
3.1.レーダ装置の構成
3.2.技術的特徴
<<1.本発明の実施形態の概要>>
まず、本発明の実施形態の概要を説明する。
本発明の実施形態では、例えば、レーダ装置の飛行速度のみではなく、レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅にも基づいて、送信パルスのパルス幅が決定される。
これにより、例えば、送信パルスのパルス幅をより適切な幅に調整することが可能になる。具体的な例として、低高度で飛行する小型航空機により観測を行う場合であっても、送信パルスのパルス幅が適切な幅に調整され得る。結果として、観測性能が向上し得る。
なお、上述した技術的特徴は本発明の実施形態の具体的な一例であり、当然ながら、本発明の実施形態は上述した技術的特徴に限定されない。
<<2.第1の実施形態>>
続いて、図1〜図3を参照して、本発明の第1の実施形態を説明する。
<2.1.レーダ装置の構成>
まず、図1及び図2を参照して、第1の実施形態に係るレーダ装置100の構成の例を説明する。図1は、第1の実施形態に係るレーダ装置100の概略的な構成の例を示すブロック図である。図1を参照すると、レーダ装置100は、操作部101、GPS(Global Positioning System)アンテナ103、GPS受信部105、制御部107、送信部109、サーキュレータ111、アンテナ113、受信部115、記録部117及び画像処理部119を備える。
例えば、レーダ装置100は、合成開口レーダ(SAR)装置である。例えば、レーダ装置100は、飛行装置に搭載される装置である。例えば、当該飛行装置は、小型航空機(プロペラ機、ヘリコプタ又はドローンなど)である。なお、レーダ装置100は、この例に限られず、例えば、飛行装置そのものであってもよく、又は、飛行装置に搭載される装置のモジュールであってもよい。
操作部101は、観測パラメータを制御部107へ入力する。例えば、操作部101は、運用者による操作に応じて観測パラメータを取得し、当該観測パラメータを制御部107へ入力する。例えば、上記観測パラメータは、レンジ方向の観測幅を含む。例えば、操作部101は、他の情報(例えば、送信パルスの帯域幅、受信信号のサンプリングのためのサンプリング速度、及び、当該サンプリング速度に対応するプリサメンション率など)も制御部1078へ入力する。
GPS受信部105は、GPSアンテナ103を介してGPS信号を受信し、速度及び高度を測定する。そして、GPS受信部105は、測定速度及び測定高度を制御部107へ入力する。
制御部107は、操作部101からの観測パラメータ(及び上記他の情報)と、GPS受信部105からの上記測定速度及び上記測定高度とに基づいて、送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)を決定する。例えば、制御部107は、当該パルス幅に対応する送信パルス番号を算出する。
図2は、レーダ装置100の制御部107の構成の例を示すブロック図である。図2を参照すると、制御部107は、情報取得部131、送信パルス決定部133及び信号発生制御部135を含む。これらの構成要素の具体的な動作は、後に詳細に説明する。なお、制御部107の構成要素(情報取得部131、送信パルス決定部133及び/又は信号発生制御部135)は、例えば、プロセッサ、メモリ、プログラム及びテーブルにより実装され得る。
送信部109は、制御部107による制御に応じて、サーキュレータ111及びアンテナ113を介して送信信号を送信波として送信する。当該送信波は、送信パルスである。
受信部115は、アンテナ113及びサーキュレータ111を介して受信波を受信信号として受信する。当該受信信号は、デジタル化され、記録部117に格納される。デジタル化された受信信号は、画像処理部119にも入力され、画像処理される。
<2.2.技術的特徴>
次に、図3を参照して、第1の実施形態に係る技術的特徴を説明する。
情報取得部131は、レーダ装置100の飛行速度、レーダ装置100の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得する。そして、送信パルス決定部133は、上記飛行速度、上記飛行高度及び上記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)を決定する。
これにより、例えば、送信パルスのパルス幅をより適切な幅に調整することが可能になる。具体的な例として、低高度で飛行する小型航空機により観測を行う場合であっても、送信パルスのパルス幅が適切な幅に調整され得る。結果として、観測性能が向上し得る。
(1)情報の取得
(a)飛行速度
情報取得部131は、レーダ装置100の上記飛行速度を取得する。
例えば、上記飛行速度は、GPS受信部105(即ち、測定装置)により測定された測定速度である。例えば、上述したようにGPS受信部105が上記測定速度を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記測定速度を取得する。
なお、レーダ装置100が飛行装置に搭載される装置(又はそのモジュール)である場合に、上記飛行速度は、当該飛行装置の飛行速度とも言える。
(b)飛行高度
情報取得部131は、レーダ装置100の上記飛行高度を取得する。
−第1の例:測定高度
例えば、上記飛行高度は、GPS受信部105(即ち、測定装置)により測定された測定高度である。例えば、上述したようにGPS受信部105が上記測定高度を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記測定高度を取得する。
この場合に、情報取得部131は、観測のターゲットの高度であるターゲット高度も取得する。一例として、当該ターゲット高度は、観測ターゲットの標高(ターゲット標高)であり、情報取得部131は、保持されている地図情報から当該ターゲット高度を取得する。そして、送信パルス決定部133は、上記測定高度及び上記ターゲット高度に基づいて、上記ターゲットに対する相対高度を算出する。
−第2の例:相対高度
上記飛行高度は、上記測定高度ではなく、上記ターゲットに対する相対高度であってもよい。この場合に、上記相対高度は、送信パルス決定部133ではなく他の構成要素(例えば、操作部101、又は、制御部107に含まれる他の構成要素(図示せず))によって算出されてもよい。
なお、レーダ装置100が飛行装置に搭載される装置(又はそのモジュール)である場合に、上記飛行高度は、当該飛行装置の飛行高度とも言える。
(c)観測幅
情報取得部131は、レンジ方向の上記観測幅を取得する。例えば、上述したように操作部101が観測パラメータの1つとして上記観測幅を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記観測幅を取得する。
−第1の例:グランドレンジ観測幅
例えば、レンジ方向の上記観測幅は、グランドレンジ観測幅(グランドレンジ方向の観測幅)である。
この場合に、情報取得部131は、上記送信パルスの入射角を取得する。当該入射角は、例えば、地表面に入射する上記送信パルスと、地表と直角の法線とのなす角度である。一例として、操作部101が観測パラメータの1つとして上記入射角を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記入射角を取得する。そして、送信パルス決定部133は、上記観測幅及び上記入射角に基づいて、スラントレンジ観測幅を算出する。
−第2の例:スラントレンジ観測幅
レンジ方向の上記観測幅は、グランドレンジ観測幅ではなく、スラントレンジ観測幅であってもよい。この場合に、上記スラントレンジ観測幅は、他の構成要素(例えば、操作部101)によって算出されてもよい。上記スラントレンジ観測幅は、上述したように、グランドレンジ観測幅及び入射角に基づいて算出されてもよい。
−入射角
例えば、上記入射角は、レーダ装置100の3次元位置と、観測のターゲットの3次元位置とに基づいて自動で算出される。例えば、レーダ装置100の上記3次元位置は、GPS受信部105により測定される。例えば、上記ターゲットの上記3次元位置は、地図情報から取得される。例えば、上記入射角は、操作部101により算出される。これにより、例えば、観測に要する手間が軽減される。
(d)サンプリング速度
例えば、情報取得部131は、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度も取得する。さらに、例えば、情報取得部131は、上記サンプリング速度に対応するプリサメンション率も取得する。例えば、操作部101が上記サンプリング速度及び上記プリサメンション率を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記サンプリング速度及びプリサメンション率を取得する。
(e)帯域幅
例えば、情報取得部131は、上記送信パルスの帯域幅も取得する。例えば、操作部101が上記帯域幅を制御部107へ入力し、情報取得部131は上記帯域幅を取得する。一例として、上記帯域幅は、SAR観測モード番号(帯域幅を示す番号)という形で入力され、取得される。
これにより、例えば、観測において用いる周波数帯域幅を選択することが可能になる。そのため、例えば、分解能及び画質を変更することが可能になる。
なお、上記帯域幅は、固定的に定められてもよい。この場合に、情報取得部131は、上記帯域幅を取得しなくてもよい。
(2)パルス幅の決定
上述したように、送信パルス決定部133は、上記飛行速度、上記飛行高度及び上記観測幅に基づいて、上記送信パルスのパルス幅を決定する。例えば、送信パルス決定部133は、当該パルス幅を算出する。
(a)パルス繰返し周波数(Pulse Repetition Frequency:PRF)
例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度から、上記送信パルスのパルス繰返し周波数(PRF)を取得する。そして、送信パルス決定部133は、当該PRFに基づいて、上記パルス幅を決定する。
具体的には、例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度から上記送信パルスのPRFを決定するテーブル(以下、「PRFテーブル」と呼ぶ)を用いて、当該PRFを取得する。当該PRFテーブルは、1つの独立パラメータ(飛行速度)のみを含むテーブル(1次元テーブル)であり、飛行速度とPRFとの組合せの情報を含む。
なお、例えば、送信パルス決定部133は、パラメータから他の値を決定する他のテーブル(上記PRFテーブル以外のテーブル)を用いることなく上記パルス幅を算出する。
これにより、例えば、上記送信パルスの決定のために多次元テーブル(複数の独立パラメータを含むテーブル)を用いるケースと比べて、必要なメモリリソースの量が大幅に抑えられる。多次元テーブルを用いる場合には、独立パラメータの数が増えるに従って必要なメモリリソースの量が大幅に大きくなるが、上述したPRFテーブルは最小限のメモリリソースで保持できるからである。さらに、メモリリソースの量の抑制により、例えば、制御部107(及びレーダ装置100)の小型化が可能になる。
(b)サンプリング速度/プリサメンション率
例えば、送信パルス決定部133は、上記サンプリング速度にさらに基づいて、上記パルス幅を決定する。さらに、例えば、送信パルス決定部133は、上記プリサメンション率にさらに基づいて、上記パルス幅を決定する。
(c)制約条件
(送信パルス決定部133により決定される)上記パルス幅は、複数の制約条件を満たす。
例えば、送信パルス決定部133は、上記複数の制約条件をそれぞれ満たす複数のパルス幅候補を算出し、上記複数のパルス幅候補に基づいて上記パルス幅を決定する。
−第1の制約条件
例えば、上記複数の制約条件は、上記送信パルスの送信タイミングに関する第1の制約条件を含む。例えば、当該第1の制約条件は、送信パルスの送信動作中にレーダ装置100の直下からのエコーを受信しないための制約条件であり、以下のように表される。
Figure 0006828251
Figure 0006828251
例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行高度に基づいて、上記第1の制約条件を満たす第1のパルス幅候補を算出する。当該第1のパルス幅候補(τtx1)は、例えば以下のように表される。
Figure 0006828251
−第2の制約条件
例えば、上記複数の制約条件は、上記送信パルスの送信デューティに関する第2の制約条件を含む。例えば、当該第2の制約条件は、以下のように表される。
Figure 0006828251
Figure 0006828251
例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度に基づいて、上記第2の制約条件を満たす第2のパルス幅候補を算出する。より具体的には、例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度から上記PRFを決定するテーブルを用いて、上記PRFを取得し、上記PRFに基づいて上記第2のパルス幅候補を算出する。当該第2のパルス幅候補(τtx2)は、例えば以下のように表される。
Figure 0006828251
−第3の制約条件
例えば、上記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるデータのデータレートに関する第3の制約条件を含む。例えば、当該第3の制約条件は、データを伝送経路で送信できるようにするための制約条件であり、以下のように表される。
Figure 0006828251
Figure 0006828251
例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度及び上記観測幅に基づいて、上記第3の制約条件を満たす第3のパルス幅候補を算出する。より具体的には、例えば、送信パルス決定部133は、上記飛行速度から上記PRFを決定するテーブルを用いて、上記PRFを取得し、上記PRF及び上記観測幅に基づいて上記第3のパルス幅候補を算出する。また、送信パルス決定部133は、上記サンプリング速度及び上記プリサメンション率にさらに基づいて、上記第3のパルス幅候補を算出する。当該第3のパルス幅候補(τtx3)は、例えば以下のように表される。
Figure 0006828251
−第4の制約条件
例えば、上記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるサンプルの数に関する第4の制約条件を含む。例えば、当該第4の制約条件は、データ量がメモリの容量を越えないようにするための制約条件であり、以下のように表される。
Figure 0006828251
Figure 0006828251
Figure 0006828251
Figure 0006828251
上記第4の制約条件として、2つの数式が示されているが、当該2つの数式の相違点は、許容値Kと許容値Lのみである。よって、許容値Kが許容値Lよりも小さい場合には、上記第4の制約条件は、実質的に、許容値Kを含む1つ目の数式であり、許容値Kが許容値Lよりも大きい場合には、上記第4の制約条件は、実質的に、許容値Lを含む2つ目の数式である。なお、レーダ装置100が画像処理部119を備えない場合には、上記第4の制約条件は、許容値Kを含む1つ目の数式である。
例えば、送信パルス決定部133は、上記観測幅に基づいて、上記第4の制約条件を満たす第4のパルス幅候補を算出する。また、送信パルス決定部133は、上記サンプリング速度及び上記プリサメンション率にさらに基づいて、上記第4のパルス幅候補を算出する。当該第4のパルス幅候補(τtx4)は、例えば以下のように表される。
Figure 0006828251
なお、M=min{K,L}である。レーダ装置100が画像処理部119を備えない場合には、M=Kである。
(d)算出
例えば、送信パルス決定部133は、上記複数のパルス幅候補のうちの最小のパルス幅候補に基づいて上記パルス幅を決定する。
具体的には、例えば、送信パルス決定部133は、以下のように上記送信パルス幅(τtx)を算出し、決定する。
Figure 0006828251
Figure 0006828251
Figure 0006828251
上述した数式では、10及び10−6が用いられ、精度が1μsとなっている。なお、10及び10−XのXを変更することにより、精度を自由に調整することが可能である。
(3)送信パルスの決定
例えば、送信パルス決定部133は、上記パルス幅及び上記帯域幅に基づいて、上記送信パルスを決定する。より具体的には、例えば、送信パルス決定部133は、上記送信パルスを示す送信パルス番号という形で、上記送信パルスを決定する。一例として、当該送信パルス番号(nsignal)、上記パルス幅(τtx)及び上記帯域幅(観測モード番号mobs)の関係は、以下のとおりである。
Figure 0006828251
例えば、送信パルス決定部133は、以下のように送信パルス番号(nsignal)を算出する。
Figure 0006828251
(4)エラー処理
例えば、送信パルス決定部133は、上記送信パルスが予め用意されているものになるように、上記送信パルスを決定する。
具体的には、例えば、上記送信パルス(上記送信パルス番号)が予め用意されているものではない場合には、上記送信パルス(上記送信パルス番号)は、予め用意されている送信パルス(送信パルス番号)のうちの、上記送信パルス(上記送信パルス番号)に最も近い送信パルス(送信パルス番号)に置き換えられる。
一例として、以下のような送信パルス番号(nsignal)が予め用意され、この範囲外の送信パルス番号は、この範囲内の最も近い番号に置き換えられる。
Figure 0006828251
例えば、観測幅が運用の想定よりも極端に広く設定されると、負の送信パルス番号が算出され得る。また、例えば、相対高度が運用の想定よりも高く、且つ、観測幅が極端に狭く設定されると、大きな送信パルス番号が算出され得る。
(5)パルス送信
例えば、信号発生制御部135は、送信部109(並びにサーキュレータ111及びアンテナ113)に、決定された上記送信パルスを送信させる。具体的には、例えば、信号発生制御部135は、決定された送信パルス番号に従って、デジタル信号を読みだし、当該デジタル信号を送信部109へ入力する。送信部109は、当該デジタル信号をRF(Radio Frequency)信号(送信信号)に変換し、サーキュレータ111及びアンテナ113を介して当該RF信号を送信する。
(6)処理の流れ
図3は、第1の実施形態に係る処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。
情報取得部131は、レーダ装置100の飛行速度、レーダ装置100の飛行高度、レンジ方向の観測幅、送信パルスの帯域幅、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度、及び当該サンプリング速度に対応するプリサメンション率を取得する(S201)。
送信パルス決定部133は、上記飛行速度から、上記送信パルスのパルス繰返し周波数(PRF)を取得する(S203)。
送信パルス決定部133は、上記飛行高度、上記観測幅、上記サンプリング速度、上記プリサメンション率、及び上記PRFに基づいて、複数の制約条件をそれぞれ満たす複数のパルス幅候補を算出する(S205)。
送信パルス決定部133は、上該複数のパルス幅候補に基づいて、上記送信パルスのパルス幅を決定する(S207)。
送信パルス決定部133は、上記パルス幅及び上記帯域幅に基づいて、送信パルス番号を決定する(S209)。
上記送信パルス番号が、予め用意されているものであれば(S211:YES)、処理は終了する。
上記送信パルス番号が、予め用意されているものではなければ(S211:NO)、送信パルス決定部133はエラー処理を行い(S213)、処理は終了する。なお、上記エラー処理では、上記送信パルス番号が、予め用意されている他の送信パルス番号に置き換えられる。
以上、第1の実施形態を説明した。第1の実施形態によれば、飛行速度のみではなく、飛行高度及び観測幅にも基づいて、送信パルスのパルス幅が決定(算出)されるので、送信パルスのパルス幅がより適切な幅に調整され得る。具体的な例として、低高度で飛行する小型航空機により観測を行う場合であっても、送信パルスのパルス幅が適切な幅に調整され得る。結果として、観測性能が向上し得る。
<<3.第2の実施形態>>
続いて、図4及び図5を参照して、本発明の第2の実施形態を説明する。上述した第1の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第2の実施形態は、より一般化された実施形態である。
<3.1.レーダ装置の構成>
まず、図4を参照して、第2の実施形態に係るレーダ装置300の構成の例を説明する。図4は、第2の実施形態に係るレーダ装置300の概略的な構成の例を示すブロック図である。図4を参照すると、レーダ装置300は、情報取得部301及び決定部303を含む。
例えば、レーダ装置300は、合成開口レーダ(SAR)装置である。例えば、レーダ装置300は、飛行装置に搭載される装置である。例えば、当該飛行装置は、小型航空機(プロペラ機、ヘリコプタ又はドローンなど)である。なお、レーダ装置300は、この例に限られず、例えば、飛行装置そのものであってもよく、又は、飛行装置に搭載される装置のモジュールであってもよい。
情報取得部301及び決定部303は、例えば、プロセッサ、メモリ、プログラム及びテーブルにより実装され得る。情報取得部301及び決定部303の具体的な動作は、技術的特徴として以下で説明する。
なお、当然ながら、レーダ装置300は、他の構成要素をさらに含んでもよい。例えば、レーダ装置300は、第1の実施形態におけるレーダ装置100により備えられる1つ以上の構成要素(例えば、操作部101、GPS受信部105、送信部109、受信部115、及び/又は信号発生制御部135など)をさらに含んでもよい。
<3.2.技術的特徴>
次に、図5を参照して、第2の実施形態に係る技術的特徴を説明する。
情報取得部301は、レーダ装置300の飛行速度、レーダ装置300の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得する。そして、決定部303は、上記飛行速度、上記飛行高度及び上記観測幅に基づいて、上記送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)を決定する。
これにより、例えば、送信パルスのパルス幅をより適切な幅に調整することが可能になる。具体的な例として、低高度で飛行する小型航空機により観測を行う場合であっても、送信パルスのパルス幅が適切な幅に調整され得る。結果として、観測性能が向上し得る。
(1)情報の取得/パルス幅の決定/送信パルス番号の決定/エラー処理/パルス送信
一例として、情報取得部301は、第1の実施形態における情報取得部131と同様に動作し、決定部303は、第1の実施形態における送信パルス決定部133と同様に動作する。これらについての詳細(情報の取得、パルス幅の決定、送信パルス番号の決定、エラー処理、及びパルス送信)は、上述したとおりである。よって、ここでは重複する説明を省略する。
(2)処理の流れ
図5は、第2の実施形態に係る処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。
情報取得部301は、レーダ装置300の飛行速度、レーダ装置300の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得する(S401)。
決定部303は、上記飛行速度、上記飛行高度及び上記観測幅に基づいて、上記送信パルスのパルス幅(パルス持続時間)を決定する(S403)。
なお、当然ながら、第2の実施形態に係る処理は、他のステップを含んでもよい。例えば、第2の実施形態に係る処理は、第1の実施形態に係る処理(図3を参照)に含まれる1つ以上のステップをさらに含んでもよい。
以上、第2の実施形態を説明した。第2の実施形態によれば、飛行速度のみではなく、飛行高度及び観測幅にも基づいて、送信パルスのパルス幅が決定(算出)されるので、送信パルスのパルス幅がより適切な幅に調整され得る。具体的な例として、低高度で飛行する小型航空機により観測を行う場合であっても、送信パルスのパルス幅が適切な幅に調整され得る。結果として、観測性能が向上し得る。
以上、本発明の実施形態を説明した。本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。上述した実施形態は例示であり、実施形態の組合せやそれらの各構成要素や各処理プロセスの組合せに様々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
例えば、レーダ装置が、飛行装置に搭載される装置である場合に、速度及び高度を測定する測定装置(例えば、GPS受信部/GPS受信機)は、当該レーダ装置により備えられず、当該飛行装置(又は当該飛行装置に搭載される他の装置)により備えられてもよい。この場合であっても、上記測定装置により測定される速度及び高度は、上記飛行装置の速度及び高度であるとともに、上記飛行装置に搭載されるレーダ装置の速度及び高度でもある。また、上記測定装置は、GPS受信機に限られず、他の測定装置であってもよい。
例えば、「飛行高度を取得する」及び「飛行高度に基づいて」のような表現が用いられているが、ここでの「飛行高度」は「飛行高度を示す情報」を意味し、「飛行高度を示す情報」は、飛行高度そのものを直接的に示す値であってもよく、又は、飛行高度を間接的に示す値(例えば、飛行高度に対応する番号/インデックス)であってもよい。ここでは「飛行高度」を例に挙げたが、「飛行速度」、「観測幅」、「帯域幅」、「サンプリング速度」及び「プリサメンション率」などについても同様のことが言える。
例えば、本明細書に記載されている処理におけるステップは、必ずしもフローチャートに記載された順序に沿って時系列に実行されなくてよい。例えば、処理におけるステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で実行されても、並列的に実行されてもよい。
また、本明細書において説明したレーダ装置の構成要素(例えば、情報取得部、送信パルス決定部、操作部及び/又はGPS受信部など)の処理を含む方法が提供されてもよく、当該構成要素の処理をプロセッサに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。また、当該プログラムを記録した記録媒体が提供されてもよい。当然ながら、このような方法、プログラム及び記録媒体も本発明に含まれる。
上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
(付記1)
レーダ装置であって、
前記レーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得する情報取得部と、
前記飛行速度、前記飛行高度及び前記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定する決定部と、
を備えるレーダ装置。
(付記2)
前記飛行高度は、測定装置により測定された測定高度であり、
前記情報取得部は、観測のターゲットの高度であるターゲット高度を取得し、
前記決定部は、前記測定高度及び前記ターゲット高度に基づいて、前記ターゲットに対する相対高度を算出する、
付記1に記載のレーダ装置。
(付記3)
前記飛行高度は、観測のターゲットに対する相対高度である、付記1に記載のレーダ装置。
(付記4)
前記観測幅は、グランドレンジ観測幅であり、
前記情報取得部は、前記送信パルスの入射角を取得し、
前記決定部は、前記観測幅及び前記入射角に基づいて、スラントレンジ観測幅を算出する、
付記1〜3のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記5)
前記観測幅は、スラントレンジ観測幅である、付記1〜3のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記6)
前記スラントレンジ観測幅は、グランドレンジ観測幅と前記送信パルスの入射角とに基づいて算出される観測幅である、付記5に記載のレーダ装置。
(付記7)
前記入射角は、前記レーダ装置の3次元位置と、観測のターゲットの3次元位置とに基づいて自動で算出される角度である、付記4又は6に記載のレーダ装置。
(付記8)
前記情報取得部は、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度を取得し、
前記決定部は、前記サンプリング速度にさらに基づいて、前記パルス幅を決定する、
付記1〜7のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記9)
前記情報取得部は、前記サンプリング速度に対応するプリサメンション率を取得し、
前記決定部は、前記プリサメンション率にさらに基づいて、前記パルス幅を決定する、
付記8に記載のレーダ装置。
(付記10)
前記決定部は、前記飛行速度から前記送信パルスのパルス繰返し周波数を決定するテーブルを用いて、前記パルス繰返し周波数を取得する、付記1〜9のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記11)
前記決定部は、パラメータから他の値を決定する他のテーブルを用いることなく前記パルス幅を算出する、付記10に記載のレーダ装置。
(付記12)
前記パルス幅は、複数の制約条件を満たす、付記1〜11のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記13)
前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信タイミングに関する第1の制約条件、前記送信パルスの送信デューティに関する第2の制約条件、受信信号のデジタル化により得られるデータのデータレートに関する第3の制約条件、及び、受信信号のデジタル化により得られるサンプルの数に関する第4の制約条件を含む、付記12に記載のレーダ装置。
(付記14)
前記決定部は、前記複数の制約条件をそれぞれ満たす複数のパルス幅候補を算出し、前記複数のパルス幅候補に基づいて前記パルス幅を決定する、付記12又は13に記載のレーダ装置。
(付記15)
前記決定部は、前記複数のパルス幅候補のうちの最小のパルス幅候補に基づいて前記パルス幅を決定する、付記14に記載のレーダ装置。
(付記16)
前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信タイミングに関する第1の制約条件を含み、
前記決定部は、前記飛行高度に基づいて、前記第1の制約条件を満たす第1のパルス幅候補を算出する、
付記14又は15に記載のレーダ装置。
(付記17)
前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信デューティに関する第2の制約条件を含み、
前記決定部は、前記飛行速度に基づいて、前記第2の制約条件を満たす第2のパルス幅候補を算出する、
付記14〜16のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記18)
前記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるデータのデータレートに関する第3の制約条件を含み、
前記決定部は、前記飛行速度及び前記観測幅に基づいて、前記第3の制約条件を満たす第3のパルス幅候補を算出する、
付記14〜17のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記19)
前記決定部は、前記飛行速度から前記送信パルスのパルス繰返し周波数を決定するテーブルを用いて、前記パルス繰返し周波数を取得し、前記パルス繰返し周波数に基づいて、前記パルス幅候補を算出する、
付記17又は18に記載のレーダ装置。
(付記20)
前記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるサンプルの数に関する第4の制約条件を含み、
前記決定部は、前記観測幅に基づいて、前記第4の制約条件を満たす第4のパルス幅候補を算出する、
付記14〜19のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記21)
前記情報取得部は、前記送信パルスの帯域幅を取得し、
前記決定部は、前記パルス幅及び前記帯域幅に基づいて、前記送信パルスを決定する、
付記1〜20のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記22)
前記決定部は、前記送信パルスが予め用意されたものになるように、前記送信パルスを決定する、付記21に記載のレーダ装置。
(付記23)
前記レーダ装置は、飛行装置、飛行装置に搭載される装置、又は当該装置のモジュールである、付記1〜22のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記24)
前記飛行装置は、小型航空機である、付記23に記載のレーダ装置。
(付記25)
前記レーダ装置は、合成開口レーダ装置である、付記1〜24のいずれか1項に記載のレーダ装置。
(付記26)
レーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得することと、
前記飛行速度、前記飛行高度及び前記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、
を含む方法。
(付記27)
レーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、及びレンジ方向の観測幅を取得することと、
前記飛行速度、前記飛行高度及び前記観測幅に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、
をプロセッサに実行させるためのプログラム。
100、300 レーダ装置
131、301 情報取得部
133 送信パルス決定部
303 決定部


Claims (23)

  1. 小型航空機、当該小型航空機に搭載される装置、又は当該装置のモジュールであるレーダ装置であって、
    前記レーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、レンジ方向の観測幅、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度、及び前記サンプリング速度に対応するプリサメンション率を取得する情報取得部と、
    前記飛行速度、前記飛行高度前記観測幅、前記サンプリング速度、及び前記プリサメンション率に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定する決定部と、
    を備えるレーダ装置。
  2. 前記飛行高度は、測定装置により測定された測定高度であり、
    前記情報取得部は、観測のターゲットの高度であるターゲット高度を取得し、
    前記決定部は、前記測定高度及び前記ターゲット高度に基づいて、前記ターゲットに対する相対高度を算出する、
    請求項1に記載のレーダ装置。
  3. 前記飛行高度は、観測のターゲットに対する相対高度である、請求項1に記載のレーダ装置。
  4. 前記観測幅は、グランドレンジ観測幅であり、
    前記情報取得部は、前記送信パルスの入射角を取得し、
    前記決定部は、前記観測幅及び前記入射角に基づいて、スラントレンジ観測幅を算出する、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  5. 前記観測幅は、スラントレンジ観測幅である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  6. 前記スラントレンジ観測幅は、グランドレンジ観測幅と前記送信パルスの入射角とに基づいて算出される観測幅である、請求項5に記載のレーダ装置。
  7. 前記入射角は、前記レーダ装置の3次元位置と、観測のターゲットの3次元位置とに基づいて自動で算出される角度である、請求項4又は6に記載のレーダ装置。
  8. 前記決定部は、前記飛行速度から前記送信パルスのパルス繰返し周波数を決定するテーブルを用いて、前記パルス繰返し周波数を取得する、請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  9. 前記決定部は、パラメータから他の値を決定する他のテーブルを用いることなく前記パルス幅を算出する、請求項に記載のレーダ装置。
  10. 前記パルス幅は、複数の制約条件を満たす、請求項1〜のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  11. 前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信タイミングに関する第1の制約条件、前記送信パルスの送信デューティに関する第2の制約条件、受信信号のデジタル化により得られるデータのデータレートに関する第3の制約条件、及び、受信信号のデジタル化により得られるサンプルの数に関する第4の制約条件を含む、請求項10に記載のレーダ装置。
  12. 前記決定部は、前記複数の制約条件をそれぞれ満たす複数のパルス幅候補を算出し、前記複数のパルス幅候補に基づいて前記パルス幅を決定する、請求項10又は11に記載のレーダ装置。
  13. 前記決定部は、前記複数のパルス幅候補のうちの最小のパルス幅候補に基づいて前記パルス幅を決定する、請求項12に記載のレーダ装置。
  14. 前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信タイミングに関する第1の制約条件を含み、
    前記決定部は、前記飛行高度に基づいて、前記第1の制約条件を満たす第1のパルス幅候補を算出する、
    請求項12又は13に記載のレーダ装置。
  15. 前記複数の制約条件は、前記送信パルスの送信デューティに関する第2の制約条件を含み、
    前記決定部は、前記飛行速度に基づいて、前記第2の制約条件を満たす第2のパルス幅候補を算出する、
    請求項1214のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  16. 前記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるデータのデータレートに関する第3の制約条件を含み、
    前記決定部は、前記飛行速度及び前記観測幅に基づいて、前記第3の制約条件を満たす第3のパルス幅候補を算出する、
    請求項1215のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  17. 前記決定部は、前記飛行速度から前記送信パルスのパルス繰返し周波数を決定するテーブルを用いて、前記パルス繰返し周波数を取得し、前記パルス繰返し周波数に基づいて、前記パルス幅候補を算出する、
    請求項15又は16に記載のレーダ装置。
  18. 前記複数の制約条件は、受信信号のデジタル化により得られるサンプルの数に関する第4の制約条件を含み、
    前記決定部は、前記観測幅に基づいて、前記第4の制約条件を満たす第4のパルス幅候補を算出する、
    請求項1217のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  19. 前記情報取得部は、前記送信パルスの帯域幅を取得し、
    前記決定部は、前記パルス幅及び前記帯域幅に基づいて、前記送信パルスを決定する、
    請求項1〜18のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  20. 前記決定部は、前記送信パルスが予め用意されたものになるように、前記送信パルスを決定する、請求項19に記載のレーダ装置。
  21. 前記レーダ装置は、合成開口レーダ装置である、請求項1〜20のいずれか1項に記載のレーダ装置。
  22. 小型航空機、当該小型航空機に搭載される装置、又は当該装置のモジュールであるレーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、レンジ方向の観測幅、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度、及び前記サンプリング速度に対応するプリサメンション率を取得することと、
    前記飛行速度、前記飛行高度前記観測幅、前記サンプリング速度、及び前記プリサメンション率に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、
    を含む方法。
  23. 小型航空機、当該小型航空機に搭載される装置、又は当該装置のモジュールであるレーダ装置の飛行速度、前記レーダ装置の飛行高度、レンジ方向の観測幅、受信信号のデジタル化のためのサンプリング速度、及び前記サンプリング速度に対応するプリサメンション率を取得することと、
    前記飛行速度、前記飛行高度前記観測幅、前記サンプリング速度、及び前記プリサメンション率に基づいて、送信パルスのパルス幅を決定することと、
    をプロセッサに実行させるためのプログラム。
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