JP7367947B1 - 合成開口レーダー用リフレクター - Google Patents

Abstract

【課題】実体積の増加を抑制して搬送作業性を高めることができる合成開口レーダー用リフレクターを提供する。【解決手段】合成開口レーダーから照射された電波を再帰反射するリフレクター１であって、三角錐の３つの側面２１が前記電波の反射面とされ、前記三角錐の底面２２が開口面２２とされた単位リフレクター２が一単位とされ、複数の単位リフレクター２が、それぞれの開口面２２が同一平面Ｐになるように並べられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、合成開口レーダーの変位測定点に用いて好ましいリフレクターに関するものである。

人工衛星搭載型合成開口レーダー（以下、衛星ＳＡＲともいう）は、地球を周回する人工衛星から地表に向けて電波を照射し、その反射した散乱波を受信することで地表の凹凸などを認識する技術である。異なる２回以上の観測タイミングで同じ地域の観測を行い、それらの差分を解析することで、地表の時系列変化を把握する干渉ＳＡＲ時系列解析も知られている。この種の干渉ＳＡＲ時系列解析では、複数のタイミングで取得した観測データの位置合わせを行う必要があるため、電波の反射が安定するリフレクターを観測対象範囲の適宜箇所に設置することも行われる（特許文献１，２参照）。

特開２０１９－２２０９０５号公報 特開２０１７－１５６３２１号公報

ところで、衛星ＳＡＲから照射した電波の反射波の強度を確保するためには、リフレクターの開口部の一辺の長さが、電波の波長の５倍程度は必要であるとされる。たとえば、地表面の形状を捉えるのに適しているとされるＬバンドの波長は、１５０～３００ｍｍ（周波数が１～２ＧＨｚ）であるから、リフレクターの一辺は、７５０～１５００ｍｍの長さが必要となる。

リフレクターの設置場所が山林のようなアクセスが困難な所であると、人力で持ち運ぶ必要がある。しかしながら、リフレクターの開口部の一辺の長さが長くなると奥行きも長くなるので、リフレクターの実体積が大きくなり、運搬作業性が悪いという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、実体積の増加を抑制して搬送作業性を高めることができる合成開口レーダー用リフレクターを提供することである。

本発明は、合成開口レーダーから照射された電波を再帰反射するリフレクターであって、三角錐の３つの側面を前記電波の反射面とし、前記三角錐の底面を開口面とした単位リフレクターを一単位とし、複数の単位リフレクターを、それぞれの開口面が同一平面になるように並べ、支持体により地表面に対して３箇所で固定することにより、上記課題を解決する。

また、本発明は、合成開口レーダーから照射された電波を再帰反射する角波形状のリフレクターであって、角波板の底面及び当該底面に隣接する２つの側面を前記電波の反射面とすることにより、上記課題を解決する。

本発明によれば、リフレクターを構成する部品の実体積を抑制できるので、搬送作業性を高めることができる。

本発明に係るリフレクターの一実施の形態を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図である。 本発明に係るリフレクターの一実施の形態を示す背面図である。 本発明に係るリフレクターの一実施の形態を示す側面図である。 図１～３に示すリフレクターの単位リフレクターを示す正面図である。 図１のV－V線に沿う断面図である。 本発明に係るリフレクターの他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係るリフレクターのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係るリフレクターのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明に係るリフレクターのさらに他の実施の形態を示す斜視図である。 図９のX-X線に沿う断面図である。

《第１実施形態》
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態例を説明する。図１は、本発明に係るリフレクターの一実施の形態を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図、図２は背面図、図３は側面図、図４は単位リフレクターを示す正面図、図５は、図１のV－V線に沿う断面図である。

本実施形態のリフレクター１は、合成開口レーダー４（ＳＡＲ，Synthetic Aperture Radar）から照射された電波を再帰反射する反射体であり、合成開口レーダー４は、地球を周回する人工衛星に搭載されるか、航空機に搭載されるか、又は地球上の適宜箇所に固定される。図５の実施形態では、人工衛星４１に搭載された人工衛星搭載型ＳＡＲ４を示す。

本実施形態のリフレクター１は、図１（Ｂ）に示すように、三角錐形状とされた単位リフレクター２を複数並べて構成したものであり、図１～５に示す実施形態では１６個の単位リフレクター２で一つのリフレクター１を構成している。ただし、一つのリフレクター１を構成する単位リフレクター２の数量は特に限定されず、図６に示すように４個の単位リフレクター２で一つのリフレクター１を構成したり、図７に示すように９個の単位リフレクター２で一つのリフレクター１を構成したり、図８に示すように３６個の単位リフレクター２で一つのリフレクター１を構成したりしてもよい。

単位リフレクター２は、図４に示すように、三角錐の３つの側面２１，２１，２１が電波の反射面となる金属製部材から構成され、三角錐の底面２２が開口面とされた部材である。特に限定はされないが、本実施形態の単位リフレクター２は、一辺がａの正三角形とされた底面２２と、等辺がｂ、底辺がａの直角二等辺三角形とされた、３つの側面２１，２１，２１とからなる正三角錐である。そして、開口面とされた底面２２を電波の照射方向に向けて配置することで、三角錐の３つの側面２１，２１，２１の内側面が電波の反射面となる。

特に限定はされないが、三角錐の底面２２の一辺の長さａは４２５ｍｍ以上、側面２１の等辺の長さｂは３００ｍｍ以上であることが望ましい。

以上のように構成された単位リフレクター２は、図１（Ｂ）に示すように、それぞれの開口面（底面２２）が同一平面Ｐ（図５参照）になるように並べられ、互いに固定される。複数の単位リフレクター２を並べて固定する場合、特に限定はされないが、図１（Ｂ）に示すように、リフレクター１の全体が三角形になるように連続的に並べると、電波の反射面も連続的になるので好ましい。

リフレクター１の全体が三角形になるように連続的に並べる場合について、図１（Ｂ）を参照しながらさらに詳細に説明する。同図に示すように１６個の単位リフレクター２を用いてリフレクター１の全体が三角形になるように連続的に並べる場合、同図に２ａで示した単位リフレクターは、互いに同じ姿勢で配置される一方、２ｂで示した単位リフレクターは、単位リフレクター２ａを正面視において１８０°回転させた姿勢で配置されている。換言すれば、図１（Ｂ）の上部４つの単位リフレクター２（３つの単位リフレクター２ａと１つの単位リフレクター２ｂ）でいうと、中央に位置する１つの単位リフレクター２ｂの底面２２（開口面）の３つの辺のそれぞれに、他の３つの単位リフレクター２ａの底面２２（開口面）の１つの辺が揃えられた構造とされている。

以上のようにして１つに組付けられたリフレクター１は、変位の測定対象となる地表面Ｇに固定されるが、本実施形態のリフレクター１は、図示するように並べられた複数の単位リフレクター２を支持し、これら複数の単位リフレクター２の開口面が並べられた同一平面Ｐの傾斜角度θを可変とする支持体３をさらに備える。そして、支持体３を調整することで、図５に示すリフレクター１の傾斜角度θを、反射強度が最も大きくなるように設定する。

本実施形態のリフレクター１によれば、当該リフレクター１が設けられていない周辺に比べ、強い反射強度を得ることができることから、干渉ＳＡＲ時系列解析が困難であった測定箇所においても、変位の時系列データを得ることができる。これに加えて、本実施形態のリフレクター１によれば、搬送機などによる運搬が困難で、人力により持ち運ぶしかない設置個所であっても、単位リフレクター２の状態で運搬し、設置箇所においてリフレクター１に組み立てることができるので、搬送作業性を高めることができる。さらに、本実施形態のリフレクター１によれば、設置スペースが小さくても効率よく配置することができる。

《第２実施形態》
図９は、本発明に係るリフレクターのさらに他の実施の形態を示す斜視図、図１０は、図９に示すX-X線に沿う断面図である。本実施形態のリフレクター１は、上述した第１実施形態と同様、合成開口レーダー４から照射された電波を再帰反射する反射体であり、合成開口レーダー４は、地球を周回する人工衛星に搭載されるか、航空機に搭載されるか、又は地球上の適宜箇所に固定される。

本実施形態のリフレクター１は、いわゆる角波板６から構成された反射面５と、これを支持する支持体３とを備える。支持体３は、木材製の枠体を矩形に組み立てたものであり、角波板６は、この支持体３の枠体にビス６４などを用いて固定されている。そして、リフレクター１の反射面５は、角波板６の底面６１と、当該底面６１に隣接する２つの側面６２，６２と、当該側面に隣接する２つの頂面６３とで構成される。

特に限定はされないが、角波板６の一の底面６１と、これに隣接する他の底面６１とのピッチＰｔは３００ｍｍ±１００ｍｍ、底面６１から角波板６の頂面６３までの高さＨは１７３ｍｍ±５０ｍｍ、リフレクター１の一辺の長さＬは９００ｍｍ±３００ｍｍであることがより好ましい。なお、本実施形態のリフレクター１は、図１０に示す断面図において、角波板６の一の底面６１と、これに隣接する他の底面６１とのピッチＰｔは、角波板６の一の頂面６３と、これに隣接する他の頂面６３とのピッチＰｔに等しい形状とされている。

本実施形態のリフレクター１は、角波板６を支持体３に固定したうえで、変位の測定対象となる地表表面に載置又は固定されるが、２つのリフレクター１のＸ－Ｘ線（図９参照）の向く方位を、一つは真北から時計回りに９７．９°に配置し、他の一つは真北から反時計回りに９７．９°に配置すれば、衛星の通過軌道を考慮した仰角調整などの作業が不要となるメリットがある。

本実施形態のリフレクター１によれば、当該リフレクター１が設けられていない周辺に比べ、強い反射強度を得ることができることから、干渉ＳＡＲ時系列解析が困難であった測定箇所においても、変位の時系列データを得ることができる。これに加えて、本実施形態のリフレクター１によれば、搬送機などによる運搬が困難で、人力により持ち運ぶしかない設置個所であっても、単位リフレクター２の状態で運搬し、設置箇所においてリフレクター１に組み立てることができるので、搬送作業性を高めることができる。さらに、本実施形態のリフレクター１によれば、衛星の通過軌道を考慮した仰角調整などの作業が不要となる。

１…リフレクター
２，２ａ，２ｂ…単位リフレクター
２１…側面
２２…底面（開口面）
ａ…単位リフレクターの底面の一辺の長さ
ｂ…単位リフレクターの側面の等辺の長さ
３…支持体
４…合成開口レーダー（ＳＡＲ）
４１…人工衛星
５…反射面
６…角波板
６１…底面
６２…側面
６３…頂面
Ｐ…同一平面
θ…リフレクターの傾斜角
Ｇ…地表面
Ｐｔ…角波板のピッチ
Ｌ…リフレクターの一辺の長さ
Ｈ…角波板の底面から頂面までの高さ

Claims (4)

1. 合成開口レーダーから照射された電波を再帰反射するリフレクターであって、
   三角錐の３つの側面が前記電波の反射面とされ、前記三角錐の底面が開口面とされた単位リフレクターが一単位とされ、
   複数の単位リフレクターが、それぞれの開口面が同一平面になるように並べられ、
   支持体により地表面に対して３箇所で固定される衛星ＳＡＲ用リフレクター。
2. 前記三角錐は、底面が正三角形、側面が直角二等辺三角形からなり、
   一の単位リフレクターの開口面の３つの辺のそれぞれに、他の３つの単位リフレクターの開口面の１つの辺が揃えられている請求項１に記載の衛星ＳＡＲ用リフレクター。
3. 合成開口レーダーから照射された電波を再帰反射する角波形状のリフレクターであって、
   角波板の底面及び当該底面に隣接する２つの側面が前記電波の反射面とされた衛星ＳＡＲ用リフレクター。
4. 前記角波板の一の底面と隣接する他の底面とのピッチが３００ｍｍ±１００ｍｍ、前記底面から前記角波板の頂面までの高さが１７３ｍｍ±５０ｍｍ、前記リフレクターの一辺の長さが９００ｍｍ±３００ｍｍである請求項３に記載の衛星ＳＡＲ用リフレクター。