JPH06194441A - 回転アンテナを基礎にし合成絞りを備えたレーダー装置 - Google Patents
回転アンテナを基礎にし合成絞りを備えたレーダー装置Info
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- JPH06194441A JPH06194441A JP5245313A JP24531393A JPH06194441A JP H06194441 A JPH06194441 A JP H06194441A JP 5245313 A JP5245313 A JP 5245313A JP 24531393 A JP24531393 A JP 24531393A JP H06194441 A JPH06194441 A JP H06194441A
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
- G01S13/904—SAR modes
- G01S13/9082—Rotating SAR [ROSAR]
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 計算作業を単純化した回転アンテナを基礎に
し合成絞りを備えたレーダー装置を提供する。 【構成】 受信信号と基準関数との相関をとるため、所
謂非集束信号処理を行う。この処理では、位相の変化が
信号の往復路に対してより小さいあるいは 90 °に等し
い受信信号の主成分のみ使用される。基準関数として
は、幅が同じように受信信号の主成分に一致する単純化
された窓関数 (Sr ; r)を使用する。この場合、好まし
くは窓関数 rの同相成分 (Ir) と直交成分 (Qr) を等し
く選択すると良い。
し合成絞りを備えたレーダー装置を提供する。 【構成】 受信信号と基準関数との相関をとるため、所
謂非集束信号処理を行う。この処理では、位相の変化が
信号の往復路に対してより小さいあるいは 90 °に等し
い受信信号の主成分のみ使用される。基準関数として
は、幅が同じように受信信号の主成分に一致する単純化
された窓関数 (Sr ; r)を使用する。この場合、好まし
くは窓関数 rの同相成分 (Ir) と直交成分 (Qr) を等し
く選択すると良い。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回転アンテナを基礎
にし合成絞りを備えたレーダー装置に関する。
にし合成絞りを備えたレーダー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許第 39 22 086号明細書によ
り、回転アンテナを基礎にし合成絞りを備えたレーダー
装置（ROSAR 装置) が知られている。この装置は送信機
と受信機を保有し、これ等の機器には、回転アーム、例
えばヘリコプターロータあるいはロータ軸の上部のター
ンスタイルアンテナの端部でレーダーパルスの送信と受
信を行う少なくとも一個の暗転が配置されている。受信
信号は復調され、中間記憶され、次いで基準関数と相関
をとられる。これ等の基準関数は放射幾何学に応じて計
算されたり指定される。この計算あるいは指定に対する
パラメータは、測定すべき距離間隔、送信周波数、回転
アームの長さ、信号から分かるアンテナ回転角範囲、送
信パルスの数および地上からの回転アンテナの高さであ
る。相関結果は適当な方法、例えばモニター上に表示さ
れる。この種のレーダー装置はほぼリアルタイムでオン
ライン稼働により使用され、それ故にカーソグラフィー
や背景監視の外に目標探査や目標追尾にも使用される。
この公知の ROSAR装置のプロセッサは、多種で複雑な計
算課題を区分し、それによりほぼリアルタイムで、ない
しはオンライン稼働を可能にするため、多数の機器を有
する。
り、回転アンテナを基礎にし合成絞りを備えたレーダー
装置（ROSAR 装置) が知られている。この装置は送信機
と受信機を保有し、これ等の機器には、回転アーム、例
えばヘリコプターロータあるいはロータ軸の上部のター
ンスタイルアンテナの端部でレーダーパルスの送信と受
信を行う少なくとも一個の暗転が配置されている。受信
信号は復調され、中間記憶され、次いで基準関数と相関
をとられる。これ等の基準関数は放射幾何学に応じて計
算されたり指定される。この計算あるいは指定に対する
パラメータは、測定すべき距離間隔、送信周波数、回転
アームの長さ、信号から分かるアンテナ回転角範囲、送
信パルスの数および地上からの回転アンテナの高さであ
る。相関結果は適当な方法、例えばモニター上に表示さ
れる。この種のレーダー装置はほぼリアルタイムでオン
ライン稼働により使用され、それ故にカーソグラフィー
や背景監視の外に目標探査や目標追尾にも使用される。
この公知の ROSAR装置のプロセッサは、多種で複雑な計
算課題を区分し、それによりほぼリアルタイムで、ない
しはオンライン稼働を可能にするため、多数の機器を有
する。
【０００３】この公知の装置では、各距離間隔に対する
結果が常時受信信号をこの距離間隔に適当な基準関数と
相関をとり得られている。上記特許明細書によれば、基
準関数を単純化する解決策が既に提唱されている。これ
は、一定の条件、つまり目標の距離が地上からのアンテ
ナの高さより十分大きく、同様にアンテナを担持するロ
ータアームの長さより十分大きいか、あるいはロータア
ームの長さより少なくともかなり大きい場合に当てはま
る。他のどんな場合でも、相関の完全な解決策が計算さ
れる。
結果が常時受信信号をこの距離間隔に適当な基準関数と
相関をとり得られている。上記特許明細書によれば、基
準関数を単純化する解決策が既に提唱されている。これ
は、一定の条件、つまり目標の距離が地上からのアンテ
ナの高さより十分大きく、同様にアンテナを担持するロ
ータアームの長さより十分大きいか、あるいはロータア
ームの長さより少なくともかなり大きい場合に当てはま
る。他のどんな場合でも、相関の完全な解決策が計算さ
れる。
【０００４】上記の単純化にもかかわらず、計算過程の
極度な配置決めを前提とする相当な計算経費が残ってい
る。
極度な配置決めを前提とする相当な計算経費が残ってい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、レ
ーダー装置の使用可能性や分解能に大きな影響を与える
ことなく、相関に対する計算作業を更に簡単にして低減
することにある。
ーダー装置の使用可能性や分解能に大きな影響を与える
ことなく、相関に対する計算作業を更に簡単にして低減
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、回転アームの端部でレーダーパルスを送受信す
る少なくとも一個のアンテナを備えた少なくとも一個の
送信機および受信機と、受信信号を復調して一時記憶す
る装置と、レーダー装置の出射幾何学形状、測定すべき
距離間隔、回転角度範囲、送信パルス並びに回転アンテ
ナの地上からの高さに応じて基準関数を形成して記憶す
る装置と、受信信号と基準関数との相関をとる相関器
と、相関結果の評価および／または表示装置とを設け、
相関のために、位相の変化が小さいか、あるいは出射と
受信信号の往復路に対してπに相当する 90 °に等しい
受信信号（SE) の主成分を主に使用し、基準関数として
幅が同じように受信信号の主成分に相当する単純な窓関
数（Sr ; r)を使用するレーダー装置によって解決され
ている。
により、回転アームの端部でレーダーパルスを送受信す
る少なくとも一個のアンテナを備えた少なくとも一個の
送信機および受信機と、受信信号を復調して一時記憶す
る装置と、レーダー装置の出射幾何学形状、測定すべき
距離間隔、回転角度範囲、送信パルス並びに回転アンテ
ナの地上からの高さに応じて基準関数を形成して記憶す
る装置と、受信信号と基準関数との相関をとる相関器
と、相関結果の評価および／または表示装置とを設け、
相関のために、位相の変化が小さいか、あるいは出射と
受信信号の往復路に対してπに相当する 90 °に等しい
受信信号（SE) の主成分を主に使用し、基準関数として
幅が同じように受信信号の主成分に相当する単純な窓関
数（Sr ; r)を使用するレーダー装置によって解決され
ている。
【０００７】この発明による他の有利な構成は、特許請
求の範囲の従属請求項に記載されている。
求の範囲の従属請求項に記載されている。
【０００８】
【作用】この構成により、一定の範囲に対して簡単な基
準関数との相関が行われる。その場合、この発明で提唱
する方法は、言わば非集束信号処理と見なせる。受信信
号と付属する基準関数との相関は集束を基礎にして一致
している。何故なら、ここではコサイン状の位相角の完
全な補償が行われ、全ての受信エコーが合成絞りに沿っ
て受信信号に対して等しい位相で加算される。この過程
は最良の分解能を与えるが、相関に関して上に述べた計
算経費の点に難点を有する。
準関数との相関が行われる。その場合、この発明で提唱
する方法は、言わば非集束信号処理と見なせる。受信信
号と付属する基準関数との相関は集束を基礎にして一致
している。何故なら、ここではコサイン状の位相角の完
全な補償が行われ、全ての受信エコーが合成絞りに沿っ
て受信信号に対して等しい位相で加算される。この過程
は最良の分解能を与えるが、相関に関して上に述べた計
算経費の点に難点を有する。
【０００９】非集束の信号処理では、位相変化が信号通
路の往復路に対してπ/2より小さい受信信号の主成分の
みが計算される。これは、出射の場合に対してπ/4の位
相誤差に相当し、λ/8の距離差に相当する。この条件が
満たされる限り、フラウンホーハー条件により補正を行
わなくてもよい。一定の条件に対して受入れ可能な小さ
な合成絞りの長さにわたって積分するため横分解能が低
下する。利点は基準関数と信号処理が簡単になる点にあ
る。
路の往復路に対してπ/2より小さい受信信号の主成分の
みが計算される。これは、出射の場合に対してπ/4の位
相誤差に相当し、λ/8の距離差に相当する。この条件が
満たされる限り、フラウンホーハー条件により補正を行
わなくてもよい。一定の条件に対して受入れ可能な小さ
な合成絞りの長さにわたって積分するため横分解能が低
下する。利点は基準関数と信号処理が簡単になる点にあ
る。
【００１０】ROSAR 装置では、直線運動するアンテナを
備えた装置のように、往復路に対して 90 °の最大位相
誤差、即ちアンテナ回転角度がα＝αmax の場合、π/2
あるいはλ/4が許され、一方通路でπ/4あるいはλ/8に
相当する。非集束信号処理では、完全な基準関数 SR(t)
とでなく、窓関数のみと、 Sr(t) ＝ Ir(t) ＋ j・ Qr(t) (1) が相関される。この幅は往復路に対する 90 °の位相角
の上記限界内の受信信号SE(t) の主成分に相当する。従
って、この幅の中で受信信号の加算が位相補正なしに行
われる。受信信号の窓関数との相関は実絞りを有するレ
ーダーの場合受信エコーをアンテナの長さにわたって加
算することに相当する。窓の幅、つまり出射に付属する
積分時間あるいは非集束信号処理に許容される角度範囲
は各距離間隔の受信信号に合わせる必要があり、同相お
よび 90 °成分に対して同じであり、しかも同じ形を有
する。これ等の成分 Ir(t) や Qr(t) に対して、積分時
間 TS ＝ 2・tmax の間、 Ir(t) ＝ Qr(t) ＝ r(t) ここで−tmax ≦ t ≦ tmax (2) が当てはまる。
備えた装置のように、往復路に対して 90 °の最大位相
誤差、即ちアンテナ回転角度がα＝αmax の場合、π/2
あるいはλ/4が許され、一方通路でπ/4あるいはλ/8に
相当する。非集束信号処理では、完全な基準関数 SR(t)
とでなく、窓関数のみと、 Sr(t) ＝ Ir(t) ＋ j・ Qr(t) (1) が相関される。この幅は往復路に対する 90 °の位相角
の上記限界内の受信信号SE(t) の主成分に相当する。従
って、この幅の中で受信信号の加算が位相補正なしに行
われる。受信信号の窓関数との相関は実絞りを有するレ
ーダーの場合受信エコーをアンテナの長さにわたって加
算することに相当する。窓の幅、つまり出射に付属する
積分時間あるいは非集束信号処理に許容される角度範囲
は各距離間隔の受信信号に合わせる必要があり、同相お
よび 90 °成分に対して同じであり、しかも同じ形を有
する。これ等の成分 Ir(t) や Qr(t) に対して、積分時
間 TS ＝ 2・tmax の間、 Ir(t) ＝ Qr(t) ＝ r(t) ここで−tmax ≦ t ≦ tmax (2) が当てはまる。
【００１１】窓関数 r(t) はフィルタの伝達関数として
エネルギ量 1に正規化できる。正規化係数 Kを使用する
と、
エネルギ量 1に正規化できる。正規化係数 Kを使用する
と、
【００１２】
【外４】 となる。正規化は必ずしも実行する必要はない。目標の
検出のみ、つまり相関結果が重要な場合には省くことも
できる。窓の幅に対応する回転角度αは、αmax＝ω0・
tmax （図１を参照）を用いて、 −αmax ≦ t ≦αmax (4) となる。従って、最大回転角度は非集束信号処理の限界
を設定する。何故なら、そこでは位相誤差が許される値
を占めるからである。
検出のみ、つまり相関結果が重要な場合には省くことも
できる。窓の幅に対応する回転角度αは、αmax＝ω0・
tmax （図１を参照）を用いて、 −αmax ≦ t ≦αmax (4) となる。従って、最大回転角度は非集束信号処理の限界
を設定する。何故なら、そこでは位相誤差が許される値
を占めるからである。
【００１３】回転角度αの関数としての窓関数 r(α)
に対して、角度のずれΔα＝ω0・Δt ＝ω0/fP を用い
て、
に対して、角度のずれΔα＝ω0・Δt ＝ω0/fP を用い
て、
【００１４】
【外５】 となる。非集束信号処理が有効である最大角度αmax を
計算する不等式は、
計算する不等式は、
【００１５】
【外６】 （n : 各距離間隔の数）となる。ここで、 Rn(t) は時
間 tに依存する目標距離、 RSOn はアンテナと目標領域
で出射された距離間隔の中心線との間の距離、λは波長
である。出射範囲を Nの距離間隔に分割すると、指数 n
は半径方向の分解能に応じた各距離間隔の数を与える
(1 ≦ n ≦ N) 。斜め距離 Rn(t) と目標までの最短距
離 RSOn の関係式を代入すると、
間 tに依存する目標距離、 RSOn はアンテナと目標領域
で出射された距離間隔の中心線との間の距離、λは波長
である。出射範囲を Nの距離間隔に分割すると、指数 n
は半径方向の分解能に応じた各距離間隔の数を与える
(1 ≦ n ≦ N) 。斜め距離 Rn(t) と目標までの最短距
離 RSOn の関係式を代入すると、
【００１６】
【外７】 および
【００１７】
【外８】 を用いて、次の符号式、
【００１８】
【外９】 が得られる。上記特許明細書に提示された公式および出
射幾何学関係の配置を考慮して、上記不等式 (6)または
(7)を一つの式に変換すると、各距離間隔 nに対して非
集束信号処理に許される最大の回転角度αnmaxは、
射幾何学関係の配置を考慮して、上記不等式 (6)または
(7)を一つの式に変換すると、各距離間隔 nに対して非
集束信号処理に許される最大の回転角度αnmaxは、
【００１９】
【外１０】 となる。ロータの長さ Lに比べて長い目標までの距離、
つまり Rgn≫ Lに対して、
つまり Rgn≫ Lに対して、
【００２０】
【外１１】 が当てはまる。ロータの長さ Lと高さ H0 に比べて長い
目標までの距離、つまり Rgn≫ Lで同時に Rgn≫ H0 に
対して、
目標までの距離、つまり Rgn≫ Lで同時に Rgn≫ H0 に
対して、
【００２１】
【外１２】
【００２２】
【外１３】 は距離の幾何学配置に無関係であるため、窓関数を半径
方向に合わせる必要がない。このことは、信号処理を非
常に早める。
方向に合わせる必要がない。このことは、信号処理を非
常に早める。
【００２３】最大回転角度に付属する合成絞り長さ S
nmaxは非集束の場合の等式 (8)から計算されて、 Snmax＝ 2・αnmax・ L (9a) となる。 Rgn≫ Lに対して、
nmaxは非集束の場合の等式 (8)から計算されて、 Snmax＝ 2・αnmax・ L (9a) となる。 Rgn≫ Lに対して、
【００２４】
【外１４】 となる。 Rgn≫ Lで同時に Rgn≫ H0 に対して、
【００２５】
【外１５】 となる。図２には、波長 0.23 m でロータアームの長さ
Lが 6 mの場合、地上からアンテナの種々の高さ H0 に
対して目標対称物までの距離 Rg の関数として許容され
る最大回転角度αmax のグラフを示す。特に使用する高
さ L0 が大きい場合、非集束信号処理が分解能に大きな
損失を与えることなく可能となる回転角度範囲が
Lが 6 mの場合、地上からアンテナの種々の高さ H0 に
対して目標対称物までの距離 Rg の関数として許容され
る最大回転角度αmax のグラフを示す。特に使用する高
さ L0 が大きい場合、非集束信号処理が分解能に大きな
損失を与えることなく可能となる回転角度範囲が
【００２６】
【外１６】 の距離以降僅かに変化するに過ぎない。図３には、アン
テナの許容最大角度αmax の外に、更に受信信号の最大
回転角度αS/2の経過が使用するアンテナの開口角度γ
と目標距離 Rg の関数として破線の曲線群にして示して
ある。近距離領域では、使用高さ H0 に依存する角度α
max が開口角度γに依存する最大回転角度αS/2よりも
大きい。これは、非集束信号処理の窓の長さが受信信号
の長さより長いことを意味する。しかし、この範囲で
は、半径方向の分解能が地上で非常に悪化する。従っ
て、非集束信号処理で本来重要な範囲は、最大回転角度
αS/2が角度αmax より大きい場合に生じる。特に、非
集束信号処理を、例えば 35 GHz 以上の高周波、つまり
ミリ波の領域で使用できる。更に、このような高周波で
は、アンテナの寸法を小さくできると言う利点が生じ
る。つまり、この種のアンテナをヘリコプター、例えば
独立した小さなターンスタイルアンテナのロータの長さ
が約 1 mのロータ軸の上に配置できると言う利点があ
る。
テナの許容最大角度αmax の外に、更に受信信号の最大
回転角度αS/2の経過が使用するアンテナの開口角度γ
と目標距離 Rg の関数として破線の曲線群にして示して
ある。近距離領域では、使用高さ H0 に依存する角度α
max が開口角度γに依存する最大回転角度αS/2よりも
大きい。これは、非集束信号処理の窓の長さが受信信号
の長さより長いことを意味する。しかし、この範囲で
は、半径方向の分解能が地上で非常に悪化する。従っ
て、非集束信号処理で本来重要な範囲は、最大回転角度
αS/2が角度αmax より大きい場合に生じる。特に、非
集束信号処理を、例えば 35 GHz 以上の高周波、つまり
ミリ波の領域で使用できる。更に、このような高周波で
は、アンテナの寸法を小さくできると言う利点が生じ
る。つまり、この種のアンテナをヘリコプター、例えば
独立した小さなターンスタイルアンテナのロータの長さ
が約 1 mのロータ軸の上に配置できると言う利点があ
る。
【００２７】Rgn≫ Lあるいは Rgn≫ Lで同時に Rgn≫
H0 に対する最大角度αnmaxを予測するため、横分解能
Δx を見積もることができる。これには、アーチ状の合
成絞りの長さ Sを弦に置き換え、この小さな回転角度範
囲内のアンテナの通路を直線と見なす。 Snmax＝ 2・α
nmax・L を使用して、一般に横分解能Δx に対して指数
nの各距離間隔の関数として、
H0 に対する最大角度αnmaxを予測するため、横分解能
Δx を見積もることができる。これには、アーチ状の合
成絞りの長さ Sを弦に置き換え、この小さな回転角度範
囲内のアンテナの通路を直線と見なす。 Snmax＝ 2・α
nmax・L を使用して、一般に横分解能Δx に対して指数
nの各距離間隔の関数として、
【００２８】
【外１７】 となる。Rgn≫ Lには、
【００２９】
【外１８】 となる。また、 Rgn≫ Lで同時に Rgn≫ H0 には、
【００３０】
【外１９】 となる。最大合成絞り長さがロータ翼の平面の半円に制
限され、直線アンテナ運動の場合のように、対象物まで
の距離の増加と共に増加すると言う事実から、約500 m
以上の非集束信号処理に許される最大回転角度範囲が限
界値に達し、次いで殆ど変わらないと言う結果になる。
このことは、距離に増加があっても窓の長さが一定であ
るため、信号処理を相当悪化させると言う利点があるこ
と意味する。距離が 500 m以下の場合、回転角度はデプ
レッション（depression) 角度、つまり距離に対する地
上のアンテナの高さの比に依存する。この高さが高くな
ると、つまりアンテナが地上に対して高くなると、それ
に応じてデプレッション角度が大きくなる。これは、デ
プレッション角度の増加と共に許容最大回転角度範囲も
増加することになる。何故なら、距離の変化が地上へ殆
ど垂直に投影されるので、位相のずれはこの投影に比例
する。近い範囲では、図３に示す境界条件を考慮する
と、地上での所望の半径方向の分解能が十分である限
り、非集束信号処理の可能性も生じる。
限され、直線アンテナ運動の場合のように、対象物まで
の距離の増加と共に増加すると言う事実から、約500 m
以上の非集束信号処理に許される最大回転角度範囲が限
界値に達し、次いで殆ど変わらないと言う結果になる。
このことは、距離に増加があっても窓の長さが一定であ
るため、信号処理を相当悪化させると言う利点があるこ
と意味する。距離が 500 m以下の場合、回転角度はデプ
レッション（depression) 角度、つまり距離に対する地
上のアンテナの高さの比に依存する。この高さが高くな
ると、つまりアンテナが地上に対して高くなると、それ
に応じてデプレッション角度が大きくなる。これは、デ
プレッション角度の増加と共に許容最大回転角度範囲も
増加することになる。何故なら、距離の変化が地上へ殆
ど垂直に投影されるので、位相のずれはこの投影に比例
する。近い範囲では、図３に示す境界条件を考慮する
と、地上での所望の半径方向の分解能が十分である限
り、非集束信号処理の可能性も生じる。
【００３１】
【実施例】以下では、添付図面を参照しながら好適実施
例に基づき、この発明をより詳しく説明する。
例に基づき、この発明をより詳しく説明する。
【００３２】図４には、ROSAR 装置のプロセッサの単純
化されたブロック回路図が示してある。この場合、詳し
い説明には図６と上に述べたドイツ特許第 39 22 086号
明細書を参照されたい。このプロセッサは二つのチャン
ネルを有する。その場合、一方のチャンネルは基準関数
を発生するために、また他方のチャンネルは受信信号を
処理するためにある。第一チャンネルでは、幾何学装置
１が設けてある。この装置は入力された地上のアンテナ
の高さ H0 と他のパラメータ、特にデプレッション角
度、傾斜角度およびロータアームの長さを用いて、基準
関数に必要なパラメータを計算する。これ等のパラメー
タは多数の回路要素から成る他の回路２に導入される。
その場合、この回路中で ROSAR装置の全体の距離範囲が
多数の距離間隔に分割される。この分割により、他の回
路要素３で基準関数が計算される。その場合、既に基準
関数に対する上記ドイツ特許第 39 22 086号明細書のよ
うに、目標距離が地上のアンテナな高さより相当大きい
か、あるいは小さいか、ないしはこの高さと同じである
が、ロータアームの長さよりかなり大きいかに応じて、
種々の範囲が指定される。更に、他の回路要素４には上
に述べた簡単な基準あるいは窓関数が計算される。回路
要素３と４には、基準あるいは窓関数の記憶器５が設け
てある。
化されたブロック回路図が示してある。この場合、詳し
い説明には図６と上に述べたドイツ特許第 39 22 086号
明細書を参照されたい。このプロセッサは二つのチャン
ネルを有する。その場合、一方のチャンネルは基準関数
を発生するために、また他方のチャンネルは受信信号を
処理するためにある。第一チャンネルでは、幾何学装置
１が設けてある。この装置は入力された地上のアンテナ
の高さ H0 と他のパラメータ、特にデプレッション角
度、傾斜角度およびロータアームの長さを用いて、基準
関数に必要なパラメータを計算する。これ等のパラメー
タは多数の回路要素から成る他の回路２に導入される。
その場合、この回路中で ROSAR装置の全体の距離範囲が
多数の距離間隔に分割される。この分割により、他の回
路要素３で基準関数が計算される。その場合、既に基準
関数に対する上記ドイツ特許第 39 22 086号明細書のよ
うに、目標距離が地上のアンテナな高さより相当大きい
か、あるいは小さいか、ないしはこの高さと同じである
が、ロータアームの長さよりかなり大きいかに応じて、
種々の範囲が指定される。更に、他の回路要素４には上
に述べた簡単な基準あるいは窓関数が計算される。回路
要素３と４には、基準あるいは窓関数の記憶器５が設け
てある。
【００３３】二つのチャンネルでは、受信信号 SE が直
交成分復調器６に導入され、同相成分 IE と垂直成分 Q
E に関して入力回路７でキーインされる。これ等の成分
は中間記憶器８や９に一時保管され、記憶器１０を介し
て適当な基準または窓関数に同期させて相関器１１に導
入される。相関結果は表示部、例えばモニタ１２に表示
されるおよび／または更に評価される。詳しい機能に関
しては、上記のドイツ特許第 39 22 086号明細書を参照
されたい。
交成分復調器６に導入され、同相成分 IE と垂直成分 Q
E に関して入力回路７でキーインされる。これ等の成分
は中間記憶器８や９に一時保管され、記憶器１０を介し
て適当な基準または窓関数に同期させて相関器１１に導
入される。相関結果は表示部、例えばモニタ１２に表示
されるおよび／または更に評価される。詳しい機能に関
しては、上記のドイツ特許第 39 22 086号明細書を参照
されたい。
【００３４】比較プロセッサ回路要素１３により、非集
束信号処理が可能になるまで、最大回転角度を求める上
記不等式（7)と等式 (8)が計算される。この回路要素に
は、上記の等式にあるパラメータが導入され、これ等の
パラメータは幾何学回路素子１と回路２から求めてもの
である。その場合、これ等のパラメータは等式 (8c)に
応じて、近似値で計算する場合、二つのパラメータ Lと
λに限定できる。
束信号処理が可能になるまで、最大回転角度を求める上
記不等式（7)と等式 (8)が計算される。この回路要素に
は、上記の等式にあるパラメータが導入され、これ等の
パラメータは幾何学回路素子１と回路２から求めてもの
である。その場合、これ等のパラメータは等式 (8c)に
応じて、近似値で計算する場合、二つのパラメータ Lと
λに限定できる。
【００３５】上記比較プロセッサ回路要素１３は基準あ
るいは窓関数の二つの回路要素３と４を制御し、非集束
信号処理を何時行うかを決める。基準関数や窓関数はそ
れぞれ実施態様に合わせて個々の範囲で単純化できる。
るいは窓関数の二つの回路要素３と４を制御し、非集束
信号処理を何時行うかを決める。基準関数や窓関数はそ
れぞれ実施態様に合わせて個々の範囲で単純化できる。
【００３６】図５には、集束および非集束信号処理の結
果の関数が示してある。この場合、好ましくないパラメ
ータ、つまり 0.23 m の波長、6 m のロータ羽根の長
さ、5.6 °の等式 (8c) の最大回転角度の近似値および
目標距離の約 0.1倍の横分解能を使用している。その場
合、同時に目標距離がロータ羽根の長さより相当大き
く、地上からのアンテナの高さより相当大きくなる。こ
の良くないパラメータでも既に結果関数がバックグラン
ドから明確に分離でき、それ故電波を浴びせた対象物を
確実に識別できる。図６と７には、入射した信号の窓関
数との相関をとる詳細なブロック回路図が示してある。
簡単な基準あるいは窓関数を形成する上記の回路要素４
は角度計算回路４１を保有する。この回路中で非集束信
号処理に許される最大の回転角度αnmaxが上記の等式
(a)に合わせて計算される。この回路の入力信号は、 Rgn： 距離あるいは分解セルの各々の中心点に対する
アンテナの回転点までの間隔； n： 個々の距離間隔を指定する指数； λ： 送信信号の波長； L： ロータの羽根あるいは回転アームの長さ、および π： 回転数； である。
果の関数が示してある。この場合、好ましくないパラメ
ータ、つまり 0.23 m の波長、6 m のロータ羽根の長
さ、5.6 °の等式 (8c) の最大回転角度の近似値および
目標距離の約 0.1倍の横分解能を使用している。その場
合、同時に目標距離がロータ羽根の長さより相当大き
く、地上からのアンテナの高さより相当大きくなる。こ
の良くないパラメータでも既に結果関数がバックグラン
ドから明確に分離でき、それ故電波を浴びせた対象物を
確実に識別できる。図６と７には、入射した信号の窓関
数との相関をとる詳細なブロック回路図が示してある。
簡単な基準あるいは窓関数を形成する上記の回路要素４
は角度計算回路４１を保有する。この回路中で非集束信
号処理に許される最大の回転角度αnmaxが上記の等式
(a)に合わせて計算される。この回路の入力信号は、 Rgn： 距離あるいは分解セルの各々の中心点に対する
アンテナの回転点までの間隔； n： 個々の距離間隔を指定する指数； λ： 送信信号の波長； L： ロータの羽根あるいは回転アームの長さ、および π： 回転数； である。
【００３７】許容される回転角度の計算値、即ち非集束
信号処理が許される窓関数の大きさは、一方窓時間計算
回路４２と窓関数計算回路４３に導入される。窓時間計
算回路では、指数 nと回転周波数ω0 から積分時間 T
Sunfが図６のブロック４３に与える公式に応じて計算さ
れる。支持位置計算回路４４では、この積分時間にパル
ス幅繰り返し周波数が乗算される。こうして支持位置 Z
s の数、つまり所定の窓の中の送信パルスの数が決ま
る。全体の回転角度の窓は支持位置の数に応じて分割さ
れるので、これ等の位置では相関がそれぞれ形成され
る。支持位置計算回路４４の出力値 Zs は基準あるいは
窓関数用の記憶器５と相関器１１に導入される。窓関数
計算回路４３で窓関数を計算するため、この回路は増分
指定回路４５に接続している。この増分指定回路は回転
周波数とパルス幅繰り返し周波数の値から角度増分Δα
を出力する。つまり、支持位置毎の角度増分を出力す
る。更に、窓関数計算回路には指数 nが導入される。上
の等式 (2)と同じように、窓関数計算回路４３では窓関
数の同相成分と直交成分が指定される。その場合、これ
等の関数が図６で角度αと時間 tに応じて与えられる
が、上記二つのパラメータは回
信号処理が許される窓関数の大きさは、一方窓時間計算
回路４２と窓関数計算回路４３に導入される。窓時間計
算回路では、指数 nと回転周波数ω0 から積分時間 T
Sunfが図６のブロック４３に与える公式に応じて計算さ
れる。支持位置計算回路４４では、この積分時間にパル
ス幅繰り返し周波数が乗算される。こうして支持位置 Z
s の数、つまり所定の窓の中の送信パルスの数が決ま
る。全体の回転角度の窓は支持位置の数に応じて分割さ
れるので、これ等の位置では相関がそれぞれ形成され
る。支持位置計算回路４４の出力値 Zs は基準あるいは
窓関数用の記憶器５と相関器１１に導入される。窓関数
計算回路４３で窓関数を計算するため、この回路は増分
指定回路４５に接続している。この増分指定回路は回転
周波数とパルス幅繰り返し周波数の値から角度増分Δα
を出力する。つまり、支持位置毎の角度増分を出力す
る。更に、窓関数計算回路には指数 nが導入される。上
の等式 (2)と同じように、窓関数計算回路４３では窓関
数の同相成分と直交成分が指定される。その場合、これ
等の関数が図６で角度αと時間 tに応じて与えられる
が、上記二つのパラメータは回
【００３８】
【外２０】 直交成分の入力値は指数 nの個々の距離間隔に関してそ
の都度同じであり、方形関数 rec［Δα/(2・αmax)］
によって決定される。この関数はΔαの値に対して−α
max 〜＋αmax の間で１で、それ以外で０である。これ
は、全ての距離間隔に対して当てはまる。つまり、指数
nが 1と Nの間で当てはまる。この公式は上記の等式
(3)に似ている。この等式はそこでは再び関数パラメー
タとして時
の都度同じであり、方形関数 rec［Δα/(2・αmax)］
によって決定される。この関数はΔαの値に対して−α
max 〜＋αmax の間で１で、それ以外で０である。これ
は、全ての距離間隔に対して当てはまる。つまり、指数
nが 1と Nの間で当てはまる。この公式は上記の等式
(3)に似ている。この等式はそこでは再び関数パラメー
タとして時
【００３９】
【外２１】 KR は少なくとも支持個所 ZS ，距離間隔の全数 Nおよ
び語長 U, つまり窓関数のビット数の積である必要があ
る。
び語長 U, つまり窓関数のビット数の積である必要があ
る。
【００４０】受信側には、先ずパルス数回路４６が設け
てある。この回路では送信パルスの数 ZB が 360°にわ
たって計算される。この数は 360°に対する全積分時間
とパルス幅繰り返し周波数 fp の積とで形成される。数
ZB は一方で相関器１１に、他方で受信信号の同相成分
と直交成分の中間記憶器８と９に導入される。成分 I
てある。この回路では送信パルスの数 ZB が 360°にわ
たって計算される。この数は 360°に対する全積分時間
とパルス幅繰り返し周波数 fp の積とで形成される。数
ZB は一方で相関器１１に、他方で受信信号の同相成分
と直交成分の中間記憶器８と９に導入される。成分 I
【００４１】
【外２２】 ング値として指数 nの個別距離間隔の回転角度に応じて
示してある。サンプリングされた同相成分と直交成分の
値は記憶器１０に導入される。この場合、記憶器の容量
は少なくとも 360°にわたる送信パルスの最大数 ZB ,
距離間隔の数および二倍の語長、つまり各成分のビット
数の二倍の積に相当する。相関器１１には同じ指数 nを
付けた窓関数と受信信号成分がそれぞれ同期して導入さ
れ、相関ブロック１１で提示される公式に応じて相関さ
れる。サンプリング値として再び屋根記号を付けた同相
成分 Iあるいは直交成分 Qの指数 nを有する個々の距離
間隔
示してある。サンプリングされた同相成分と直交成分の
値は記憶器１０に導入される。この場合、記憶器の容量
は少なくとも 360°にわたる送信パルスの最大数 ZB ,
距離間隔の数および二倍の語長、つまり各成分のビット
数の二倍の積に相当する。相関器１１には同じ指数 nを
付けた窓関数と受信信号成分がそれぞれ同期して導入さ
れ、相関ブロック１１で提示される公式に応じて相関さ
れる。サンプリング値として再び屋根記号を付けた同相
成分 Iあるいは直交成分 Qの指数 nを有する個々の距離
間隔
【００４２】
【外２３】 数と乗算され、数値形成回路４７に導入される。この回
路ではサンプリングされ
路ではサンプリングされ
【００４３】
【外２４】 モニター１２あるいは他の評価装置４８に導入される。
【００４４】
【発明の効果】以上説明したように、回転アンテナを基
礎にし合成絞りを備えたこの発明によるレーダー装置に
より、レーダー装置の使用可能性や分解能に大きな影響
を与えることなく、相関に対する計算作業を更に簡単に
して低減している。
礎にし合成絞りを備えたこの発明によるレーダー装置に
より、レーダー装置の使用可能性や分解能に大きな影響
を与えることなく、相関に対する計算作業を更に簡単に
して低減している。
【図１】非集束信号処理を説明するため、受信信号の成
分 IE と QE および基準関数として選択された窓関数の
図である。
分 IE と QE および基準関数として選択された窓関数の
図である。
【図２】アンテナの最大回転角度の変化を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】アンテナの開口角度γの関数として受信信号の
最大回転角度の変化に関する重ねた曲線群のグラフであ
る。
最大回転角度の変化に関する重ねた曲線群のグラフであ
る。
【図４】非集束信号処理を伴うこの発明によるレーダー
装置のブロック回路図である。
装置のブロック回路図である。
【図５】集束および非集束信号処理に対する結果関数の
比較を示すグラフである。
比較を示すグラフである。
【図６】非集束信号処理する重要な回路構成要素の図４
より詳しいブロック回路図である。
より詳しいブロック回路図である。
【図７】非集束信号処理する重要な回路構成要素の図４
より詳しいブロック回路図である。
より詳しいブロック回路図である。
１ 幾何学回路要素 ２，３ 回路素子、 ４ 基準関数と窓関数を計算する回路素子 ５，１０ 記憶器 ６ 直交成分復調器 ７ キー入力回路 ８，９ 中間記憶器 １１ 相関器 １２ モニター １３ 比較プロセッサ回路要素
Claims (8)
- 【請求項１】 回転アームの端部でレーダーパルスを送
受信する少なくとも一個のアンテナを備えた少なくとも
一個の送信機および受信機と、受信信号を復調して一時
記憶する装置と、レーダー装置の出射幾何学形状、測定
すべき距離間隔、回転角度範囲、送信パルス並びに回転
アンテナの地上からの高さに応じて基準関数を形成して
記憶する装置と、受信信号と基準関数との相関をとる相
関器と、相関結果の評価および／または表示装置とを設
けたレーダー装置において、相関のために、位相の変化
が小さいか、あるいは出射と受信信号の往復路に対して
πに相当する 90 °に等しい受信信号（SE) の主成分を
主に使用し、基準関数として幅が同じように受信信号の
主成分に相当する単純な窓関数（Sr ; r)を使用するこ
とを特徴とするレーダー装置。 - 【請求項２】 窓関数の同相成分 (Ir) と直交成分
(Qr) は等しく選択される (K; 1) ことを特徴とする請
求項１に記載のレーダー装置。 - 【請求項３】 同相成分 (Ir) と直交成分 (Qr) は、そ
れぞれ受信信号の主成分によって規定される限界内で正
規化された値 (K) でこの限界外で値 0のステップ関数
(r)であることを特徴とする請求項２に記載のレーダー
装置。 - 【請求項４】 相関は、不等式 【外１】 （n : 各距離間隔の数)が当てはまる最大回転角度 (α
nmax) 内の窓関数で行われ、Rn(t) が目標距離、RSOn
がアンテナとアンテナから出射される帯の中線との間の
距離、およびλが送信信号の波長であり、出射する帯を
Nの距離間隔に分割して、指数 nが半径方向の分解能に
依存した各距離間隔の数を与える (1 ≦ n ≦ N) こと
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレー
ダー装置。 - 【請求項５】 個々の距離間隔の最大回転角度は、 【外２】 であり、この等式で、 Rgn, アンテナの回転点と指数 nの各距離間隔の中心点
との間の距離、 L, アンテナを担持する回転アームの長さ、 H0, アンテナの地上からの高さ、および λ, 送信信号の波長、 を意味することを特徴とする請求項４に記載のレーダー
装置。 - 【請求項６】 単純な窓関数（Sr(t))との相関を行う範
囲が部分範囲 (ZS,Δα) に分割される計算回路 (４
４）と設定回路（４５）が設けてあり、分割によって決
まる支持個所で受信信号をサンプリングし、各窓関数と
相関をとることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１
項に記載のレーダー装置。 - 【請求項７】 計算回路（４４，４５）は支持個所計算
回路（４４）と増分設定回路（４５）を有し、これ等の
回路の中で支持個所の数（ZS) と位置を決定し、それ等
の支持個所で窓関数の値が形成され、受信信号がサンプ
リングされることを特徴とする請求項６に記載のレーダ
ー装置。 - 【請求項８】 単純な窓関数として、 【外３】 が使用され、ここで± tmax が最大許容回転角度αmax
に付属する時間であることを特徴とする請求項１〜７の
いずれか１項に記載のレーダー装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4233415A DE4233415C2 (de) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Radargerät mit synthetischer Apertur auf der Basis rotierender Antennen |
| DE4233415:2 | 1992-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06194441A true JPH06194441A (ja) | 1994-07-15 |
| JP2637359B2 JP2637359B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=6469653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245313A Expired - Fee Related JP2637359B2 (ja) | 1992-10-05 | 1993-09-30 | 回転アンテナに基づき合成開口を備えたレーダー装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381152A (ja) |
| EP (1) | EP0591651B1 (ja) |
| JP (1) | JP2637359B2 (ja) |
| DE (2) | DE4233415C2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4323511C1 (de) * | 1993-07-14 | 1995-01-26 | Deutsche Aerospace | Radargerät zur Hinderniswarnung |
| US5469167A (en) * | 1993-10-18 | 1995-11-21 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Synthetic aperture radar for nonlinear trajectories using range relative doppler processing and invariant mapping |
| DE19528613C2 (de) * | 1995-08-04 | 1998-07-02 | Daimler Benz Aerospace Ag | Einrichtung zur Bewegungsfehler-Kompensation für ein Radar mit synthetischer Apertur auf der Basis rotierender Antennen (ROSA) für Hubschrauber |
| US5614907A (en) * | 1996-03-14 | 1997-03-25 | Daimler-Benz Aerospace Ag | All weather visual system for helicopters |
| DE102004005399A1 (de) * | 2004-02-03 | 2005-08-25 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Verbesserung der Lateralauflösung eines ROSAR-Systems |
| DE102008026497A1 (de) * | 2008-06-03 | 2010-01-07 | Astrium Gmbh | Verfahren zum Optimieren des Betriebs eines aktiven Seitensichtsensors bei veränderlicher Höhe über der zu erfassenden Oberfläche |
| US8063817B2 (en) * | 2009-08-27 | 2011-11-22 | Honeywell International Inc. | Method for cross-range enhancement of real-beam radar imagery |
| EP3312631B1 (en) * | 2012-12-10 | 2020-08-12 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | A rotorcraft with an obstacle and terrain warning radar system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994091A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Toshiba Corp | 開口合成法に基づく信号処理装置 |
| JPH0344590A (ja) * | 1989-07-05 | 1991-02-26 | Messerschmitt Boelkow Blohm Gmbh <Mbb> | 回転アンテナのベース上にある総合アパーチャを有するレーダー装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4638315A (en) * | 1984-06-20 | 1987-01-20 | Westinghouse Electric Corp. | Rotor tip synthetic aperture radar |
| US4737788A (en) * | 1985-04-04 | 1988-04-12 | Motorola, Inc. | Helicopter obstacle detector |
| US5093649A (en) * | 1990-08-28 | 1992-03-03 | The Boeing Company | Bessel beam radar system using sequential spatial modulation |
-
1992
- 1992-10-05 DE DE4233415A patent/DE4233415C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-12 EP EP93112940A patent/EP0591651B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-12 DE DE59304352T patent/DE59304352D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-30 JP JP5245313A patent/JP2637359B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-05 US US08/131,736 patent/US5381152A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5994091A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Toshiba Corp | 開口合成法に基づく信号処理装置 |
| JPH0344590A (ja) * | 1989-07-05 | 1991-02-26 | Messerschmitt Boelkow Blohm Gmbh <Mbb> | 回転アンテナのベース上にある総合アパーチャを有するレーダー装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE59304352D1 (de) | 1996-12-05 |
| EP0591651A1 (de) | 1994-04-13 |
| EP0591651B1 (de) | 1996-10-30 |
| DE4233415A1 (de) | 1994-04-07 |
| US5381152A (en) | 1995-01-10 |
| JP2637359B2 (ja) | 1997-08-06 |
| DE4233415C2 (de) | 1994-07-14 |
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Legal Events
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