JPH03501164A - Ｓａｒ受信機中の方位あいまい性を除去する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ＳＡＲ受信機中の方位あいまい性を除去する方法発明の分野 本発明はレーダシステム、特に合成アレイレーダ（ＳＡＲ）における方位アンビ ギュイティを除去する方法に関する。

関連技術の説明 合成アレイレーダ（ＳＡＲ）は高い分解能の地上調査のために使用される。移動 している航空機上のレーダ装置は調査されるべき地上ビームの領域から戻された レーダ信号を交差し、ディスプレイ上に調査下における地上領域の方位・距離の グリッドを生成する。この技術において、アンテナ長の効果は航空機の動きを使 用することによって増加されるので、以降“合成アレイ″と呼ぶ。特に、アンテ ナ長の効果はレーダ装置によって伝送された多数のパルスからの反射信号を結合 することによって増加され、一方航空機は表示されている各方位ライングリッド を形成するように調査下の地上領域に関して移動している。この技術により非常 に高い方位分解能が達成されることができる。

ＳＡＲレーダ装置のパルス反復周波数（ＰＲＦ）の選択は装置の形態および動作 条件によって制限される。特に、ＰＲＦは距離のあいまい性を避けるために十分 に低く設定されなければならないが、しかしドツプラーあいまい性を避けるため に十分に高く設定されなければならない。ドツプラーあいまい性を避けるために 、ＰＲＦはレーダ装置を運ぶ航空機の速度、伝送されるパルスの波長、アンテナ の実効長およびアンテナビームの傾斜（ｓｑｕ）　ｎｔ）角度の関数である値よ りも大きくなければならない。これは、距離のあいまい性を招くことなく達成さ れることができるレーダ装置の距離範囲を制限する。

発明の要約 本発明は、例えば航空機等の移動中の機上のＳＡＲ受信機における方位あいまい 性すなわちドツプラーあいまい性を避けるための方法に関する。結果として低い ＰＲＦが調査を損なう方位あいまい性を伴わずに使用されることができる。特に 、対応した第１および第２の反射信号を生成するために第１および第２のサブア パーチャを有するＮアンテナにより航空機上でレーダ反射波が受けられる。第１ の反射信号は、Ｎ方位・距離グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第１の一 連の成分ＳＡＲ信号を発生するために所定の時間間隔にわたって処理される。第 ２の反射信号はグリッドの各セルからのレーダ反射を表す第２の一連の成分ＳＡ Ｒ信号を発生するために所定の時間間隔にわたって処理される。第１および第２ の一連の成分ＳＡＲ信号は個々に重みを付けられ、方位・距離グリッドの各セル からのレーダ反射を表す第３の一連の成分ＳＡＲ信号を生成するように付加的に 結合される。通常の知識によって予測される最小ＰＲＦよりＰＲＦが小さくても 、成分信号の重みを付けられた付加的結合は方位あいまい性を消去する。本発明 は方位あいまい性に直面することなくＰＲＦにおける減少を３３−１／３％に近 づけることができる。

図面の簡単な説明 第１Ａ図は航空機およびそれによって移動されるレーダ装置のビームを示す。

第１Ｂ図は、第１Ａ図の航空機によって調査される地上領域を調査する方位・距 離グリッドを示す。

第２図は本発明を実行するための装置のブロック図である。

第３図は第２図の線形加算器を示す。

第４図は本発明の動作を示すために使用されるアンテナパ第１Ａ図において、移 動中の航空機１０上のレーダ装置（示されていない）は地上の領域１４を照射す るビーム１２を有するアンテナを通じてレーダパルスを送信する。以下に説明さ れるように、航空機１０上のレーダ装置は第１Ｂ図に示された地上領域１４内の 方位・距離グリッドの各セルからのレーダ反射を表すＳＡＲ信号を発生する。グ リッドはレーダ装置によって調査される各セルを形成する方位θの第１の交差ラ インと距離ｒのインクレメントを含む。アンテナビーム１２は地上領域１４の一 部分だけを照射する。したがって、外側の破線で表されるように、各方位セルは 航空機１０が地上領域１４に関しである距離を進む時間期間中に発生されること が理解されるであろう。

第２図には航空機ｌＯ上のレーダ装置が示されている。アンテナ１６はアパーチ ャ１８および２０を有する。特に、アンテナ１６は、受信のためにアパーチャ１ ８および２０を含む２つの半分に分割されたスロット素子および先細の放射パタ ーンを有する２次元アレイ（２次元手面アレイ）である。このようなアンテナを さらに説明するためにここで引用されているＧｅｏｒｇｅ　Ｗ、による文献（Ｉ ｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ａｉｒｂｏｒｎｅ　Ｒａｄｅｒ。

Ｈｕｇｈｅｓ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　Ｃｏ［１ｐａｎｙ　１９８３年）の１４１乃 至１４Ｂ頁が参照される。通常のポストレーダ送信装置２２がアパーチャ１８お よび２０に接続されている。送信装置２２は、以下でさらに詳細に論じられるＰ ＲＦでアンテナ１６に無線周波パルスを供給する。

送信装置２２のＰＲＦは（２ｖ／１）ｓｉｎφよりも小さく、■は航空機１０の 速度、１はアンテナ１Ｂの実効長、およびφは航空機１０の運動方向とアンテナ １６のビームの方向の間の傾斜角度である。その結果、通常のＳＡＲ処理は方位 あいまい性を生じる。アンテナ１６は地上領域１４からの反射パルスを受信する 。アパーチャ１８および２０は、和信号Σおよび差信号Δを生成する通常のモノ パルスコンパレータ（ハイブリッド）２４に接続されている。和信号はＳＡＲプ ロセッサ２６に供給される。

差信号はＳＡＲプロセッサ２８に供給される。ＳＡＲプロセッサ２６および２８ は、参照文献の５１５乃至５６２頁に記載されている方法で和信号および差信号 を処理する通常の装置を含む。

ＳＡＲプロセッサ２６は典型的にデジタル形態で一連の成分ＳＡＲ信号ａ　（ｒ 、θ）を発生し、方位・距離グリッドの各セルからのレーダ反射を表す。同様に 、ＳＡＲプロセッサ２８は典型的にデジタル形態で一連の成分ＳＡＲ信号ｂ　（ ｒ、θ）を発生し、方位・距離グリッドの各セルからの同じレーダ反射を表す。

それぞれの一連の信号ａ　（ｒ、θ）およびｂ　（ｒ、θ）は、通常のＳＡＲ処 理に対して上記に示された最小ＰＲＦが満足されないため方位あいまい性を有す るグリッドのセルと等しい数の信号を含む。一連の成分信号ａ　（ｒ、θ）およ び一連の成分信号ｂ　（ｒ、θ）は付加的に線形加算器３０において結合され、 地上領域１４に対する航空機１０の速度および位置に関する飛行データおよびア ンテナ特性にしたがって重み付けされる。ＳＡＲプロセッサ２６によって発生さ れた信号に与えられる重み付は係数Ｗ、（ｒ、θ）およびＳＡＲプロセッサ２８ によって発生された一連の信号に与えられる重み付は係数Ｗｂ（ｒ、θ）は、Ｓ ＡＲプロセッサ２Ｇおよび２８によって発生された成分ＳＡＲ信号中のあいまい 性を選択的に除去するように、すなわち航空機１０上のレーダ装置に反射して戻 された地上領域１４の表示のあいまい性をゼロにするように方位インクレメント から方位インクレメントへ変化する。重み付は係数は内部航法システム（ＩＮＳ ）３４および読出し専用メモリ３６のようなデータ蓄積装置から供給された入力 データに基づいてコンピュータ３２によって得られる。ｌＮ５３４は地上領域１ ４に対する航空機ＩＯの速度および位置を表す時間的に変動する信号を生成する 。ｌＮ５３４からの信号は各方位インクレメントに対して異なる。データ蓄積装 置３６はアンテナ】６の特性を表す一定信号を生成する。線形加算器３０の出力 はディスプレイ３８に結合される。ディスプレイ３８は第１Ｂ図に示されている ような方位・距離グリッドに地」二領域１４の等高線を表す映像を可視的に提供 するスクリーンを有する。

第３図に示されているように、線形加算器３０は乗算器４０．４２および加算器 ４４を含む。ＳＡＲプロセッサ２６および２８からの信号がデジタル的に与えら れた場合には、加算器３０の機能がデジタルコンピュータよって実行されること ができる。一連の成分ＳＡＲ信号ａ　（ｒ、θ）および対応する重み付は係数Ｗ 、（ｒ、θ）を表す信号は乗算器４０に接続される。一連の成分ＳＡＲ信号ｂ（ ｒ、θ）および対応する重み付は係数Ｗ、（ｒ、θ）を表す信号は乗算器４２に 接続される。重み付けされた一連のＷ、（ｒ、θ）・ａ（ｒ、θ）を表す信号お よび重み付けされた一連のＷｂ（ｒ、θ）・ｂ（「、θ）を表す信号は加算器４ ４に供給される。結果的な結合を表す信号Ｗ　ａ　（ｒ　、θ）・ａ（’＋　θ ）　＋Ｗｂ　（ｒ＋　θ）・ｂ　（ｒ、θ）がスクリーン上の可視的な表示のた めにディスプレイ３８に与えられる。

第４図は、一連の成分の重み付けされた線形結合が調査下の地上領域の不明確な 表示をどのように除去するかを説明するために参照されている。曲線Σは、４６ で表されたアンテナ１６のビームのビーム中心からのずれの角度αの関数として モノパルスハイブリッド２４からの合計信号を表す。特定の方位および距離セル の所望の表示は４８で示され、それの不明確な表示は５０で示されている。点４ ８と５０間の分離はＰＲＦの関数である。ＰＲＦが大きくなったとき、２つの表 示は最終的に１つにされ、それによってあいまい性を除去する。ライン５４によ って示されるように、和および差信号は評価されて、表示４８は保存され、或は 強められ、表示５０は抑制されるか、或はゼロにされる。次に続く方位インクレ メントの間に、同じ距離におけるセルの所望の表示は５４で表され、不明確な表 示は５Ｂで示されている。表示４８および５０と同じ距離をおいて離されるが、 これらの表示は表示５４を保存または強化し、表示５６を抑制またはゼロにする ために合計および差信号に異なる重み付けを要求する合計および差信号に関して シフトされる。

したがって、和および差信号は鎖線５８で示された結合信号を供給するように重 み付けされる。同様に、連続する方位インクレメントのセルの表示がエンカウン タされるので、合計および差信号の重み付けは各瞬間において所望の表示を保存 または強化し、不明確な表示を抑制またはゼロにするように変化される。

本発明の説明された実施例は、単に本発明の好ましい概念を示したものである。

発明の技術的範囲はこのような実施例に制限されるものではない。種々のおよび その他の多数の装置が本発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者によって発 明されてもよい。例えば、２つより多数のアンテナアパーチャが使用されること ができる。ＰＲＦをさらに減少することが可能な場合には、アンテナアパーチャ の数とは無関係に各アパーチャによって妨害された信号が別々に処理され、一連 の不明確ＳＡＲ信号を生成し、ＳＡＲ信号は重み付けされ、不明確な表示を抑制 するように結合される。ここで記載されている２つのアパーチャの場合には、和 および差信号はモノパルス装置において容易に利用されることができるので便宜 上選択されている。しかしながら、本発明は所望ならばサブアパーチャ信号を使 用して実行されることができる。重要な内容は複数のアンテナサブアパーチャに よって妨害された信号が別々にＳＡＲ処理され、重み付けされてあいまい性を抑 制するように線形的に結合されることである。ここで記載された２つのアパーチ ャの場合、最小ＰＲＦはあいまい性を発生せずに（４ｖ／３１）ｓｆｎφまで減 少されることができる。

一般的に、最小ＰＲＦは２／（Ｎ＋１）の係数によって減少されることができ、 ここでＮはアンテナアパーチャの数である。

Ｙ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）移動している航空機上のＳＡＲ受信機中の方位あいまい性を除去する方法 において、 対応した第１および第２の反射信号を生成するために第１および第２のアパーチ ャを有するＮ個のアンテナにより航空機上でレーダ反射を受信し、 方位・距離グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第１の一連の成分ＳＡＲ信 号を発生するために所定時間間隔にわたって第１の反射信号を処理し、 グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第２の一連の成分ＳＡＲ信号を発生す るために所定時間間隔にわたって第２の反射信号を処理し、 グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第３の信号成分ＳＡＲ信号を生成する ために個々に重み付けされた各成分信号を加算的に結合し、 第３の一連の結果的ＳＡＲ信号を可視的に方位・距離グリッドの形態で表示する ステップを含む方法。
2. （２）さらに（２ｖ／１）ｓｉｎφより小さいパルス反復率でグリッドの方向に レーダパルスを送信することを含み、ｖは航空機の速度、ｌは全アンテナ長、φ は航空機運動方向と送信方向との間の傾斜角度である請求項１記載の方法。
3. （３）第１および第２の一連の信号だけが第３の一連の信号を生成するために結 合され、パルス反復率は約（４ｖ／３１）ｓｉｎφである請求項１記載の方法。
4. （４）移動している航空機上のＳＡＲ受信機中の方位あいまい性を除去する装置 において、 対応した第１および第２の反射信号を生成するために第１および第２のアパーチ ャを有するアンテナにより航空機上でレーダ反射を受信する手段と、 方位・距離グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第１の一連の成分ＳＡＲ信 号を発生するために所定時間間隔にわたって第１の反射信号を処理する手段と、 グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第２の一連の成分ＳＡＲ信号を発生す るために所定時間間隔にわたって第２の反射信号を処理する手段と、 グリッドの各セルからのレーダ反射を表す第３の一連の信号成分ＳＡＲ信号を生 成するために個々に重み付けされた各成分信号を加算的に結合する手段と、 第３の一連の結果的ＳＡＲ信号を可視的に方位・距離グリッドの形態で表示する 手段とを含む装置。
5. （５）さらに（２ｖ／１）ｓｉｎφより小さいパルス反復率でグリッドの方向に レーダパルスを送信する手段を含み、ｖは航空機の速度、ｌは全アンテナ長、φ は航空機運動方向と送信方向との間の傾斜角度である請求項４記載の装置。
6. （６）パルス反復率は約（４ｖ／３１）ｓｉｎφである請求項４記載の装置。