JPH07234278A - Ｓａｒ／ｇｐｓ慣性距離測定方法 - Google Patents
Ｓａｒ／ｇｐｓ慣性距離測定方法Info
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- JPH07234278A JPH07234278A JP6247887A JP24788794A JPH07234278A JP H07234278 A JPH07234278 A JP H07234278A JP 6247887 A JP6247887 A JP 6247887A JP 24788794 A JP24788794 A JP 24788794A JP H07234278 A JPH07234278 A JP H07234278A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、移動中の航空機から合成開口レー
ダシステムによりターゲット位置までの距離測定の正確
度を改良することを目的とする。 【構成】 ＧＰＳ／ＩＮＳシステムおよび合成開口レー
ダシステムを使用し、予め定められた飛行路に沿って航
空機11を飛行させ(21)、ＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用
して飛行路に沿った航空機の相対位置および速度を正確
に測定し(22)、第１の合成開口レーダマップを発生し、
ターゲットに対応した第１の合成開口レーダマップ中の
ターゲット画素を指定し(23)、各付加的な合成開口レー
ダマップで同じ画素を指定して(24)ＧＰＳ／ＩＮＳシス
テム座標中の航空機の位置に関するターゲット画素位置
を計算し(25)、同時にＧＰＳシステムから導出された航
空機位置データを使用してレーダ波の伝播速度を測定
し、計算されたレーダ波伝播速度の値を使用してターゲ
ット画素のさらに正確な位置を計算する。
ダシステムによりターゲット位置までの距離測定の正確
度を改良することを目的とする。 【構成】 ＧＰＳ／ＩＮＳシステムおよび合成開口レー
ダシステムを使用し、予め定められた飛行路に沿って航
空機11を飛行させ(21)、ＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用
して飛行路に沿った航空機の相対位置および速度を正確
に測定し(22)、第１の合成開口レーダマップを発生し、
ターゲットに対応した第１の合成開口レーダマップ中の
ターゲット画素を指定し(23)、各付加的な合成開口レー
ダマップで同じ画素を指定して(24)ＧＰＳ／ＩＮＳシス
テム座標中の航空機の位置に関するターゲット画素位置
を計算し(25)、同時にＧＰＳシステムから導出された航
空機位置データを使用してレーダ波の伝播速度を測定
し、計算されたレーダ波伝播速度の値を使用してターゲ
ット画素のさらに正確な位置を計算する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に合成開口レーダ
（ＳＡＲ）および地球的位置決定慣性航法システム（Ｇ
ＰＳ／ＩＮＳ）に関し、特に指定されたマップ画素に対
する距離時間経過が測定されるのと同時にレーダ波の伝
播速度を測定し、それによって測定の正確さを改善する
ためにＳＡＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用する
距離測定を行う方法に関する。
（ＳＡＲ）および地球的位置決定慣性航法システム（Ｇ
ＰＳ／ＩＮＳ）に関し、特に指定されたマップ画素に対
する距離時間経過が測定されるのと同時にレーダ波の伝
播速度を測定し、それによって測定の正確さを改善する
ためにＳＡＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用する
距離測定を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】合成開口レーダは、航空機の位置からタ
ーゲット位置まで往復するのに要したレーダ波の伝播時
間を正確に測定することができる。この距離測定の正確
さは、大気中でのレーダ波の伝播速度が分かる正確さに
よって影響される。大気条件は、レーダ波の伝播速度に
0.03パーセント以上影響を及ぼす。合成開口レーダシス
テムの主な使用は変化する大気条件の下で曇天の雲を通
すことであるため、レーダ波の伝播速度の正確さは重要
な要因である。合成開口レーダシステムを使用してター
ゲットまでの距離を測定する時、レーダ波の往復伝播時
間（Ｔ）が測定され、距離はＣＴ／２として計算され、
ここでＣはレーダ波の伝播速度である。Ｃの値は高度、
湿度、雲およびその他の天候の特徴の関数として変化す
る。50海里で大気によるエラーは 100フィート以上であ
る可能性が高い。
ーゲット位置まで往復するのに要したレーダ波の伝播時
間を正確に測定することができる。この距離測定の正確
さは、大気中でのレーダ波の伝播速度が分かる正確さに
よって影響される。大気条件は、レーダ波の伝播速度に
0.03パーセント以上影響を及ぼす。合成開口レーダシス
テムの主な使用は変化する大気条件の下で曇天の雲を通
すことであるため、レーダ波の伝播速度の正確さは重要
な要因である。合成開口レーダシステムを使用してター
ゲットまでの距離を測定する時、レーダ波の往復伝播時
間（Ｔ）が測定され、距離はＣＴ／２として計算され、
ここでＣはレーダ波の伝播速度である。Ｃの値は高度、
湿度、雲およびその他の天候の特徴の関数として変化す
る。50海里で大気によるエラーは 100フィート以上であ
る可能性が高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、上記の観
点から本発明の目的は、ターゲット位置の正確さを改良
する合成開口レーダシステムによって使用するための距
離測定方法を提供することである。
点から本発明の目的は、ターゲット位置の正確さを改良
する合成開口レーダシステムによって使用するための距
離測定方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、移動している
航空機上に配置された地球的位置決定システム（ＧＰＳ
／ＩＮＳ）と共に合成開口レーダ（ＳＡＲ）を使用して
正確なターゲット位置測定を行う方法である。合成開口
レーダは、ターゲットの一部分を含む地上マップにおけ
る航空機の位置から選択された画素までの往復に要する
レーダ波の伝播時間の正確な測定を行なう。レーダ波の
伝播速度は、指定されたマップ画素までの２つの距離の
時間経過が測定された後に測定される。ＧＰＳ／ＩＮＳ
慣性航法システムから導出された位置および速度情報と
結合されたとき、レーダ波伝播時間はＧＰＳ／ＩＮＳ座
標におけるターゲット画素の位置を計算し、それによっ
て測定の正確さを改良するために使用される。
航空機上に配置された地球的位置決定システム（ＧＰＳ
／ＩＮＳ）と共に合成開口レーダ（ＳＡＲ）を使用して
正確なターゲット位置測定を行う方法である。合成開口
レーダは、ターゲットの一部分を含む地上マップにおけ
る航空機の位置から選択された画素までの往復に要する
レーダ波の伝播時間の正確な測定を行なう。レーダ波の
伝播速度は、指定されたマップ画素までの２つの距離の
時間経過が測定された後に測定される。ＧＰＳ／ＩＮＳ
慣性航法システムから導出された位置および速度情報と
結合されたとき、レーダ波伝播時間はＧＰＳ／ＩＮＳ座
標におけるターゲット画素の位置を計算し、それによっ
て測定の正確さを改良するために使用される。
【０００５】特に、本発明は以下のステップを含む方法
である。地球的位置決定慣性航法システム（ＧＰＳ／Ｉ
ＮＳ）および合成開口レーダ（ＳＡＲ）システムを含む
航空機は予め定められた飛行路に沿って飛行させられ
る。第１の合成開口レーダ（ＳＡＲ）マップが生成され
る。その後、１つのターゲットに対応する第１のＳＡＲ
マップ中のターゲット画素が指定される。１以上の付加
的なＳＡＲマップが発生させられ、同じターゲットがそ
こに指定される。その後、ＧＰＳ／ＩＮＳ座標に関する
ターゲット画素の位置が計算され、同時に地球的位置決
定システムから導出された航空機の位置データを使用し
てターゲットへのレーダ波の伝播速度が測定される。最
後のステップは、ターゲットに対するさらに正確な位置
を計算するためにレーダ波伝播速度に対して計算された
値を使用することである。
である。地球的位置決定慣性航法システム（ＧＰＳ／Ｉ
ＮＳ）および合成開口レーダ（ＳＡＲ）システムを含む
航空機は予め定められた飛行路に沿って飛行させられ
る。第１の合成開口レーダ（ＳＡＲ）マップが生成され
る。その後、１つのターゲットに対応する第１のＳＡＲ
マップ中のターゲット画素が指定される。１以上の付加
的なＳＡＲマップが発生させられ、同じターゲットがそ
こに指定される。その後、ＧＰＳ／ＩＮＳ座標に関する
ターゲット画素の位置が計算され、同時に地球的位置決
定システムから導出された航空機の位置データを使用し
てターゲットへのレーダ波の伝播速度が測定される。最
後のステップは、ターゲットに対するさらに正確な位置
を計算するためにレーダ波伝播速度に対して計算された
値を使用することである。
【０００６】マップされた区域の２以上の観測を使用し
てターゲット位置（距離および交差距離）に加えてレー
ダ波伝播速度を測定することを可能にするための手段
は、レーダデータが記録されている間の航空機の位置お
よび速度の正確な情報である。ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法
システムは、３乃至５フィートの正確さまで相対的な航
空機位置を測定することができる。ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性
航法システムは、0.05乃至0.1 フィート／秒の正確さま
で航空機速度を測定することができる。合成開口レーダ
データを得る場合、マップされた区域の観測は航空機が
ターゲットの側を飛行している間に変化する航空機速度
ベクトルに対する角度で行われる。したがって、航空機
は実質的に測定を行ないながら既知のベースラインを正
確に飛行する。
てターゲット位置（距離および交差距離）に加えてレー
ダ波伝播速度を測定することを可能にするための手段
は、レーダデータが記録されている間の航空機の位置お
よび速度の正確な情報である。ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法
システムは、３乃至５フィートの正確さまで相対的な航
空機位置を測定することができる。ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性
航法システムは、0.05乃至0.1 フィート／秒の正確さま
で航空機速度を測定することができる。合成開口レーダ
データを得る場合、マップされた区域の観測は航空機が
ターゲットの側を飛行している間に変化する航空機速度
ベクトルに対する角度で行われる。したがって、航空機
は実質的に測定を行ないながら既知のベースラインを正
確に飛行する。
【０００７】同じ航空機においてＳＡＲおよびＧＰＳ／
ＩＮＳ慣性航法システムを使用し、ＳＡＲマップにおい
てターゲットに関してほぼ10°以上隔てられた角度の２
つ以上の測定値を取ることによって、ターゲットに対す
る距離、復帰信号の周波数およびレーダ波の伝播速度が
測定され、同時に知られていないレーダ波伝播速度によ
るエラーを最小にする。これは本発明の方法における重
要なステップであり、レーダ波伝播速度に対する値を仮
定する通常の技術を改良する。
ＩＮＳ慣性航法システムを使用し、ＳＡＲマップにおい
てターゲットに関してほぼ10°以上隔てられた角度の２
つ以上の測定値を取ることによって、ターゲットに対す
る距離、復帰信号の周波数およびレーダ波の伝播速度が
測定され、同時に知られていないレーダ波伝播速度によ
るエラーを最小にする。これは本発明の方法における重
要なステップであり、レーダ波伝播速度に対する値を仮
定する通常の技術を改良する。
【０００８】この計算の正確さは、大気中でのレーダ波
の伝播速度が分かる正確さによって影響される。レーダ
波伝播速度は、指定されたマップ画素に対する距離時間
経過が測定されるのと同時に測定される。これは、大気
条件がレーダ波伝播速度に影響を及ぼすために重要であ
る。合成開口レーダシステムの主な使用は可変的な大気
条件の下で曇天の雲を通って動作させることであるた
め、本発明の方法を使用することにより測定の正確さが
改良される。
の伝播速度が分かる正確さによって影響される。レーダ
波伝播速度は、指定されたマップ画素に対する距離時間
経過が測定されるのと同時に測定される。これは、大気
条件がレーダ波伝播速度に影響を及ぼすために重要であ
る。合成開口レーダシステムの主な使用は可変的な大気
条件の下で曇天の雲を通って動作させることであるた
め、本発明の方法を使用することにより測定の正確さが
改良される。
【０００９】合成開口レーダシステムを使用してターゲ
ットに対する距離を測定した時に、レーダ波の往復伝播
時間（Ｔ）が測定され、距離がＣＴ／２として計算され
る。ここでＣはレーダ波伝播速度である。上記のよう
に、Ｃの値は高度、湿度、雲およびその他の天候の特徴
の関数として変化することができる。50海里で大気にお
けるエラーは 100フィート以上である可能性が高い。本
発明の方法は、レーダ波の伝播速度を測定するためにＳ
ＡＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システムによって提
供された情報を利用し、同時にＳＡＲ分解能およびＧＰ
Ｓ／ＩＮＳ相対正確度が５フィートのとき、エラーを12
フィートに減少する。
ットに対する距離を測定した時に、レーダ波の往復伝播
時間（Ｔ）が測定され、距離がＣＴ／２として計算され
る。ここでＣはレーダ波伝播速度である。上記のよう
に、Ｃの値は高度、湿度、雲およびその他の天候の特徴
の関数として変化することができる。50海里で大気にお
けるエラーは 100フィート以上である可能性が高い。本
発明の方法は、レーダ波の伝播速度を測定するためにＳ
ＡＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システムによって提
供された情報を利用し、同時にＳＡＲ分解能およびＧＰ
Ｓ／ＩＮＳ相対正確度が５フィートのとき、エラーを12
フィートに減少する。
【００１０】
【実施例】本発明の種々の特徴および利点は、以下の詳
細な説明および添付図面を参照して容易に理解されるで
あろう。なお、同じ参照符号は同じ素子を示している。
図面を参照すると、図１は本発明の原理による方法10が
使用される動作計画を示す。方法10は、合成開口レーダ
（ＳＡＲ）システム12および地球的位置決定慣性航法シ
ステム（ＧＰＳ／ＩＮＳ）13を含む航空機11を使用して
実行される。図１は、矢印の付いた曲線で示された予め
定められた航路15に沿って航行している航空機11を示
す。航路15は曲線または直線であってよく、本発明の動
作に影響を及ぼさない。
細な説明および添付図面を参照して容易に理解されるで
あろう。なお、同じ参照符号は同じ素子を示している。
図面を参照すると、図１は本発明の原理による方法10が
使用される動作計画を示す。方法10は、合成開口レーダ
（ＳＡＲ）システム12および地球的位置決定慣性航法シ
ステム（ＧＰＳ／ＩＮＳ）13を含む航空機11を使用して
実行される。図１は、矢印の付いた曲線で示された予め
定められた航路15に沿って航行している航空機11を示
す。航路15は曲線または直線であってよく、本発明の動
作に影響を及ぼさない。
【００１１】合成開口レーダシステム12は、指定された
ターゲット14に対応したターゲット画素14を含む一連の
地上のＳＡＲマップを形成する。本発明を実行するため
にターゲット位置の２つ以上の測定値が必要とされる。
ＳＡＲマップは、位置１，２および３として示された航
空機位置で形成される。各位置１乃至３は、それぞれ角
度θ1 ，θ2 およびθ3 によって特徴付けられる。この
ような各角度は、隣接した角度とほぼ10°以上異なって
いる。各システム12，13の出力はこの方法10を使用して
処理され、以下説明されるようにターゲット14に対して
さらに正確な距離測定値を生成する。
ターゲット14に対応したターゲット画素14を含む一連の
地上のＳＡＲマップを形成する。本発明を実行するため
にターゲット位置の２つ以上の測定値が必要とされる。
ＳＡＲマップは、位置１，２および３として示された航
空機位置で形成される。各位置１乃至３は、それぞれ角
度θ1 ，θ2 およびθ3 によって特徴付けられる。この
ような各角度は、隣接した角度とほぼ10°以上異なって
いる。各システム12，13の出力はこの方法10を使用して
処理され、以下説明されるようにターゲット14に対して
さらに正確な距離測定値を生成する。
【００１２】方法10は、以下の導出された式を使用して
実行される。これらの式において、Ｖは航空機11の速度
であり、Ｃはレーダ波伝播速度であり、ｆ0 はレーダ周
波数であり、ｄｆはターゲット14からＳＡＲシステム12
によって受信された周波数の変化（ドップラーシフト）
であり、Ｌは航空機11が隣接した測定位置（図１に示さ
れた１，２および３）間で移動した距離であり、Ｔは航
空機11とターゲット14との間をレーダ波が往復伝播する
時間であり、Ｃはレーダ波伝播速度である。Ｌ12および
Ｌ23は、３乃至５フィートの正確さを持つＧＰＳ／ＩＮ
Ｓ慣性航法システム13によって測定される。Ｔ1 ，Ｔ2
およびＴ3 は合成開口レーダ12によって測定される。タ
ーゲット14は連続したＳＡＲマップの相関によって選択
される。
実行される。これらの式において、Ｖは航空機11の速度
であり、Ｃはレーダ波伝播速度であり、ｆ0 はレーダ周
波数であり、ｄｆはターゲット14からＳＡＲシステム12
によって受信された周波数の変化（ドップラーシフト）
であり、Ｌは航空機11が隣接した測定位置（図１に示さ
れた１，２および３）間で移動した距離であり、Ｔは航
空機11とターゲット14との間をレーダ波が往復伝播する
時間であり、Ｃはレーダ波伝播速度である。Ｌ12および
Ｌ23は、３乃至５フィートの正確さを持つＧＰＳ／ＩＮ
Ｓ慣性航法システム13によって測定される。Ｔ1 ，Ｔ2
およびＴ3 は合成開口レーダ12によって測定される。タ
ーゲット14は連続したＳＡＲマップの相関によって選択
される。
【００１３】ターゲット位置14の最少で２つの測定値
は、Ｃの値を計算するために必要とされる。付加的なマ
ップおよび測定値は、ベースライン長（Ｌ12，Ｌ23）お
よび第１のＳＡＲマップから最後のＳＡＲマップまでの
角度（θi ）が増加するために正確さを改良するために
使用される。
は、Ｃの値を計算するために必要とされる。付加的なマ
ップおよび測定値は、ベースライン長（Ｌ12，Ｌ23）お
よび第１のＳＡＲマップから最後のＳＡＲマップまでの
角度（θi ）が増加するために正確さを改良するために
使用される。
【００１４】図１に示されているように、ＳＡＲおよび
ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム12，13を含む航空機11
は位置１，２および３で地上に同じターゲット画素14を
含む３つ以上のマップを形成する。一般に、 ｄｆ＝（２Ｖ cosθｆ0 ）／Ｃ したがって、 cosθ＝（ｄｆ／ｆ0 ）（Ｃ／２
Ｖ） ベースライン長Ｌ（Ｌ12，Ｌ23）は、ＧＰＳ／ＩＮＳ慣
性航法システム13の一部分である４つの衛星（示されて
いない）を使用して位置１，２および３においてＧＰＳ
／ＩＮＳ慣性航法システム13によって３乃至５フィート
までの正確さで測定される。
ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム12，13を含む航空機11
は位置１，２および３で地上に同じターゲット画素14を
含む３つ以上のマップを形成する。一般に、 ｄｆ＝（２Ｖ cosθｆ0 ）／Ｃ したがって、 cosθ＝（ｄｆ／ｆ0 ）（Ｃ／２
Ｖ） ベースライン長Ｌ（Ｌ12，Ｌ23）は、ＧＰＳ／ＩＮＳ慣
性航法システム13の一部分である４つの衛星（示されて
いない）を使用して位置１，２および３においてＧＰＳ
／ＩＮＳ慣性航法システム13によって３乃至５フィート
までの正確さで測定される。
【００１５】
【数３】 これら最後の３式の右側の値は全てＳＡＲおよびＧＰＳ
／ＩＮＳシステム12，13によって測定される。結果的
に、２つのターゲット距離測定長Ｒ1 およびＲ2は最後
の３式を使用して計算され、ターゲット14が位置されて
いる場所をより正確に予測する距離値を提供する。例え
ば、Ｌが100,000 ft（ 16.25海里）ならば、Ｌは4.5ft
すなわち0.0045％と判明し、一方伝播速度の変化は標準
的な大気条件下において100,000 ftにおいて約0.03％す
なわち30ftである。
／ＩＮＳシステム12，13によって測定される。結果的
に、２つのターゲット距離測定長Ｒ1 およびＲ2は最後
の３式を使用して計算され、ターゲット14が位置されて
いる場所をより正確に予測する距離値を提供する。例え
ば、Ｌが100,000 ft（ 16.25海里）ならば、Ｌは4.5ft
すなわち0.0045％と判明し、一方伝播速度の変化は標準
的な大気条件下において100,000 ftにおいて約0.03％す
なわち30ftである。
【００１６】50海里で大気によるエラーは、 100フィー
ト以上である可能性が高い。この方法10はＳＡＲおよび
ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム12，13によって提供さ
れた情報を利用してレーダ波の伝播速度を測定し、した
がって同時にＳＡＲ分解能およびＧＰＳ／ＩＮＳの相対
的正確度が５フィートである場合、エラーを12フィート
に減少する。
ト以上である可能性が高い。この方法10はＳＡＲおよび
ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム12，13によって提供さ
れた情報を利用してレーダ波の伝播速度を測定し、した
がって同時にＳＡＲ分解能およびＧＰＳ／ＩＮＳの相対
的正確度が５フィートである場合、エラーを12フィート
に減少する。
【００１７】図２は、本発明の原理による方法10を示し
たフロー図である。方法10は以下のステップを含む。第
１のステップは、ステップ21によって示されているよう
にターゲット13に関して予め定められた飛行路15に沿っ
て航空機を飛行させることである。航路は直線である必
要はなく、図１において矢印を持つ曲線で示されている
ように蛇行していてもよい。次のステップは、ステップ
22に示されているように飛行路15に沿って航空機11の相
対位置および速度を正確に測定するために地球的位置決
定システム13を使用することである。
たフロー図である。方法10は以下のステップを含む。第
１のステップは、ステップ21によって示されているよう
にターゲット13に関して予め定められた飛行路15に沿っ
て航空機を飛行させることである。航路は直線である必
要はなく、図１において矢印を持つ曲線で示されている
ように蛇行していてもよい。次のステップは、ステップ
22に示されているように飛行路15に沿って航空機11の相
対位置および速度を正確に測定するために地球的位置決
定システム13を使用することである。
【００１８】次のステップはステップ23によって示され
ているように、第１のＳＡＲマップを発生し、そのＳＡ
Ｒマップにおいてターゲット画素14を指定することであ
る。これは典型的にレーダオペレータによって実行され
る。次のステップは、ステップ24によって示されている
ように２つ以上のＳＡＲマップを発生し、それらのＳＡ
Ｒマップにおいて同じターゲット画素14を指定すること
である。相関が付加的なＳＡＲマップにおいて同じター
ゲットを示すために使用されてもよい。次のステップ
は、ステップ25により示されているようにＧＰＳ／ＩＮ
Ｓ座標でターゲット画素14の位置を計算し、同時にレー
ダ波の伝播速度（Ｃ）を測定することである。これは、
この機能を実行するために構成されたカルマンフィルタ
を使用して行われる。計算は、ＧＰＳ／ＩＮＳシステム
13から導出された正確な航空機位置データに基づいてい
る。多重位置および速度測定値をサンプリングし、速度
測定値に対する値を計算することがこの方法10において
重要なステップであり、レーダ波伝播速度に対する値を
仮定する通常の技術を改良する。
ているように、第１のＳＡＲマップを発生し、そのＳＡ
Ｒマップにおいてターゲット画素14を指定することであ
る。これは典型的にレーダオペレータによって実行され
る。次のステップは、ステップ24によって示されている
ように２つ以上のＳＡＲマップを発生し、それらのＳＡ
Ｒマップにおいて同じターゲット画素14を指定すること
である。相関が付加的なＳＡＲマップにおいて同じター
ゲットを示すために使用されてもよい。次のステップ
は、ステップ25により示されているようにＧＰＳ／ＩＮ
Ｓ座標でターゲット画素14の位置を計算し、同時にレー
ダ波の伝播速度（Ｃ）を測定することである。これは、
この機能を実行するために構成されたカルマンフィルタ
を使用して行われる。計算は、ＧＰＳ／ＩＮＳシステム
13から導出された正確な航空機位置データに基づいてい
る。多重位置および速度測定値をサンプリングし、速度
測定値に対する値を計算することがこの方法10において
重要なステップであり、レーダ波伝播速度に対する値を
仮定する通常の技術を改良する。
【００１９】最後のステップは、ステップ26によって示
されているように、レーダ波伝播速度に対して計算され
た値を使用し、ターゲット画素したがってターゲット14
のさらに正確な位置を計算することである。本質的に、
改良された正確度は航空機飛行路15に沿って反復適用す
ることによって実現される。したがって、この方法はさ
らに正確にターゲット画素位置を決定し、天気の影響に
よる可変性を克服する。
されているように、レーダ波伝播速度に対して計算され
た値を使用し、ターゲット画素したがってターゲット14
のさらに正確な位置を計算することである。本質的に、
改良された正確度は航空機飛行路15に沿って反復適用す
ることによって実現される。したがって、この方法はさ
らに正確にターゲット画素位置を決定し、天気の影響に
よる可変性を克服する。
【００２０】本発明の方法10を実施するシミュレーショ
ンが実行された。それにおいて、ターゲットは距離／ド
ップラー画素14により識別され、伝播速度はカルマンフ
ィルタ中の状態として含まれている。航空機11は一定速
度でターゲット（ターゲット画素14）を通過して飛行
し、ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム13が５フィート内
でその位置を測定し、0.05ft／秒内でその速度を測定し
た。このシミュレーションの結果は、ほぼ５ｐ．ｐ．ｍ
の伝播速度の不確かさにより11.4ft×8.9ft のターゲッ
ト位置の不確かさを示す。比較すると、伝播速度が完全
に知られている場合、エラーは9.5ft ×3.6ft であり、
伝播速度における不確かさが0.1 ％ならば、位置の不確
かさは49ft×32ftである。
ンが実行された。それにおいて、ターゲットは距離／ド
ップラー画素14により識別され、伝播速度はカルマンフ
ィルタ中の状態として含まれている。航空機11は一定速
度でターゲット（ターゲット画素14）を通過して飛行
し、ＧＰＳ／ＩＮＳ慣性航法システム13が５フィート内
でその位置を測定し、0.05ft／秒内でその速度を測定し
た。このシミュレーションの結果は、ほぼ５ｐ．ｐ．ｍ
の伝播速度の不確かさにより11.4ft×8.9ft のターゲッ
ト位置の不確かさを示す。比較すると、伝播速度が完全
に知られている場合、エラーは9.5ft ×3.6ft であり、
伝播速度における不確かさが0.1 ％ならば、位置の不確
かさは49ft×32ftである。
【００２１】比較のために、図３乃至６を参照してこの
方法10によって提供された距離測定の正確度を説明す
る。図３は、光の速度に不確かさがない場合の位置１お
よび２における第１および第２の更新後のターゲット位
置エラーを示したグラフである。図４は、光の速度に0.
1 ％の不確かさがある場合の第１および第２の更新後の
ターゲット位置エラーを示したグラフである。図５は、
本発明の方法を使用して達成される0.01％の光の速度に
不確かさがある場合の第１および第２の更新後のターゲ
ット位置エラーを示したグラフである。図６の（ａ）
は、図５に示された0.01％のケースに対して評価された
光の速度のエラーを示したグラフを示す。図６の（ｂ）
は、図４に示された0.1 ％のケースに対して評価された
光の速度のエラーを示したグラフを示す。
方法10によって提供された距離測定の正確度を説明す
る。図３は、光の速度に不確かさがない場合の位置１お
よび２における第１および第２の更新後のターゲット位
置エラーを示したグラフである。図４は、光の速度に0.
1 ％の不確かさがある場合の第１および第２の更新後の
ターゲット位置エラーを示したグラフである。図５は、
本発明の方法を使用して達成される0.01％の光の速度に
不確かさがある場合の第１および第２の更新後のターゲ
ット位置エラーを示したグラフである。図６の（ａ）
は、図５に示された0.01％のケースに対して評価された
光の速度のエラーを示したグラフを示す。図６の（ｂ）
は、図４に示された0.1 ％のケースに対して評価された
光の速度のエラーを示したグラフを示す。
【００２２】図３乃至６から、この方法10は航空機11か
らターゲット14に対してさらに正確な距離測定を実現す
ることが理解されるであろう。特に、10°以上隔てられ
た２つの測定を行った後、本発明の方法10を使用して測
定の正確さ（ターゲット位置エラー）は改良される。
らターゲット14に対してさらに正確な距離測定を実現す
ることが理解されるであろう。特に、10°以上隔てられ
た２つの測定を行った後、本発明の方法10を使用して測
定の正確さ（ターゲット位置エラー）は改良される。
【００２３】以上、示されたマップ画素に対する距離時
間経過が測定されるのと同時にレーダ波の伝播速度を測
定し、それによって測定の正確さを改良するためにＳＡ
ＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用する新しい改良
された距離測定方法を説明してきた。上記の実施例は、
本発明の原理の適用を表わした多数の特有の実施例のい
くつかを示したに過ぎず、当業者は本発明の技術的範囲
を逸脱することなくその他の構成を容易に実現すること
ができることが理解されるであろう。
間経過が測定されるのと同時にレーダ波の伝播速度を測
定し、それによって測定の正確さを改良するためにＳＡ
ＲおよびＧＰＳ／ＩＮＳシステムを使用する新しい改良
された距離測定方法を説明してきた。上記の実施例は、
本発明の原理の適用を表わした多数の特有の実施例のい
くつかを示したに過ぎず、当業者は本発明の技術的範囲
を逸脱することなくその他の構成を容易に実現すること
ができることが理解されるであろう。
【図１】本発明の原理による方法が使用される動作計画
図。
図。
【図２】本発明の原理による方法を示したフロー図。
【図３】光の速度に不確かさがない場合の第１および第
２の更新後のターゲット位置エラーを示したグラフ。
２の更新後のターゲット位置エラーを示したグラフ。
【図４】0.1 ％の光の速度に不確かさがある場合の第１
および第２の更新後のターゲット位置エラーを示したグ
ラフ。
および第２の更新後のターゲット位置エラーを示したグ
ラフ。
【図５】本発明の方法を使用して達成される0.01％の光
の速度に不確かさがある場合の第１および第２の更新後
のターゲット位置エラーを示したグラフ。
の速度に不確かさがある場合の第１および第２の更新後
のターゲット位置エラーを示したグラフ。
【図６】0.01％および0.1 ％のケースに対して評価され
た光の速度のエラーをそれぞれ示したグラフ。
た光の速度のエラーをそれぞれ示したグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 リチャード・ジェイ・オウルリッチ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91350、ソーガス、エヌ・ディーオダー・ プレース 28827
Claims (6)
- 【請求項１】 地球的位置決定システム慣性航法システ
ムおよび合成開口レーダシステムを含む移動中の航空機
からターゲットまでの距離をさらに正確に決定する方法
において、 予め定められた飛行路に沿って航空機を飛行させ、 慣性航法システムを備えた前記地球的位置決定システム
を使用して飛行路に沿った航空機の相対位置および速度
を正確に測定し、 第１の合成開口レーダマップを発生し、 ターゲットに対応した第１の合成開口レーダマップにお
いてターゲット画素を指定し、 １以上の付加的な合成開口レーダマップを発生し、各付
加的な合成開口レーダマップにおいてターゲット画素を
指定し、 地球的位置決定システム／慣性航法システム座標におけ
る航空機の位置に関してターゲット画素の位置を計算
し、同時に地球的位置決定システムから導出された航空
機位置データを使用してターゲットへのレーダ波の伝播
速度を測定し、 レーダ波伝播速度に対して計算された値を使用してター
ゲット画素に対するさらに正確な位置を計算するステッ
プを含んでいる方法。 - 【請求項２】 前記２以上の合成開口レーダマップを発
生するステップにおいて、各合成開口レーダマップにお
けるターゲット画素の相対位置を相関させる請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 ２つの連続した位置においてレーダ波伝
播速度に対する正確な値を計算するステップは以下の式
を使用し； 【数１】 ここでＶ1 は第１の測定位置における航空機の速度であ
り、Ｖ2 は第２の測定位置における航空機の速度であ
り、Ｃはレーダ波の伝播速度であり、ｆ0 はレーダ周波
数であり、ｄｆはターゲットから合成開口レーダシステ
ムによって受信された周波数の変化であり、Ｌ12は第１
および第２の測定位置の間で航空機が移動した距離であ
り、Ｔ1 およびＴ2 は第１および第２の測定位置におけ
る航空機とターゲットとの間のレーダ波の往復進行時間
である請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 移動中の航空機からターゲットまでの距
離をさらに正確に決定する方法において、 地球的位置決定システム／慣性航法システムおよび合成
開口レーダシステムを航空機上に配置し、 予め定められた飛行路に沿って航空機を飛行させ、 前記地球的位置決定システムを使用して飛行路に沿った
航空機の相対位置および速度を正確に測定し、 第１の合成開口レーダマップを発生し、 ターゲットに対応した第１の合成開口レーダマップにお
けるターゲット画素を指定し、 １以上の付加的な合成開口レーダマップを発生し、各付
加的な合成開口レーダマップにおいてターゲット画素を
指定し、 地球的位置決定システム／慣性航法システム座標に関し
てターゲット画素の位置を計算し、同時に地球的位置決
定システムから導出された航空機位置データを使用して
ターゲットへのレーダ波の伝播速度を測定し、 レーダ波伝播速度に対して計算された値を使用してター
ゲット画素に対するさらに正確な位置を計算するステッ
プを含んでいる方法。 - 【請求項５】 １以上の付加的な合成開口レーダマップ
を発生するステップは、各合成開口レーダマップにおけ
るターゲット画素の相対位置を相関させる請求項１記載
の方法。 - 【請求項６】 ２つの連続した位置においてレーダ波伝
播速度に対する正確な値を計算するステップは以下の式
を使用し； 【数２】 ここでＶ1 は第１の測定位置における航空機の速度であ
り、Ｖ2 は第２の測定位置における航空機の速度であ
り、Ｃはレーダ波の伝播速度であり、ｆ0 はレーダ周波
数であり、ｄｆはターゲットから合成開口レーダシステ
ムによって受信された周波数の変化であり、Ｌ12は第１
および第２の測定位置の間で航空機が移動した距離であ
り、Ｔ1 およびＴ2 は第１および第２の測定位置におけ
る航空機とターゲットとの間のレーダ波の往復進行時間
である請求項４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US137523 | 1993-10-18 | ||
| US08/137,523 US5432520A (en) | 1993-10-18 | 1993-10-18 | SAR/GPS inertial method of range measurement |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234278A true JPH07234278A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2702076B2 JP2702076B2 (ja) | 1998-01-21 |
Family
ID=22477812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6247887A Expired - Fee Related JP2702076B2 (ja) | 1993-10-18 | 1994-10-13 | Ｓａｒ／ｇｐｓ慣性距離測定方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5432520A (ja) |
| EP (1) | EP0649034B1 (ja) |
| JP (1) | JP2702076B2 (ja) |
| CA (1) | CA2132245C (ja) |
| DE (1) | DE69421590T2 (ja) |
| ES (1) | ES2138022T3 (ja) |
| IL (1) | IL111042A (ja) |
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