JPH09159756A - 干渉型高分解能レーダ装置及び高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 航空機に搭載された合成開口レーダ装置によ
り地形高さを測定する干渉型合成開口レーダ装置におい
て、アンテナ１つで２種類の画像を得るようにして構成
を簡単にし、さらに、ロール角の影響を受けないように
する。 【解決手段】 時刻ｔ₁ における点Ｐ₁ を第１の観測点
とし、時刻ｔ₂ における点Ｐ₂ を第２の観測点とし、点
Ｐ₁ Ｐ₂ 間の距離をベースラインＢとし、アンテナのビ
ームを斜め後方に向けて点Ｑを照射し、これらの観測点
からの２種類の画像を求め、これら画像に基づき測定対
象の地形上の点Ｑと点Ｐ₁ との間の距離ｒ_1Q、点Ｑと点
Ｐ₂ 間の距離ｒ_2Qの差を求め、これとベースラインＢに
より点Ｑの高さｈ求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、航空機や人工衛
星等のプラットホームに搭載された合成開口レーダ装置
（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒ
ａｄａｒ）あるいはＤＢＳ装置（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｂｅ
ａｍ Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）等の高分解能レーダ装置
により構成され、地形等の対象物を広域にわたって高精
度に測定して、災害や開発に伴う地形等の対象物の変動
を監視するために用いられる干渉型高分解能レーダ装置
及び高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】防災上あるいは地域開発の観点から地形
の高度マップを迅速かつ正確に作成することが求められ
ている。そのために、航空機あるいは人工衛星のプラッ
トホームに高分解能レーダを搭載し、このデータに基づ
き地形の高度マップを作成することが行われる。地形デ
ータは、レーダセンサを動作させながら高度マップを形
成すべき地域の上をプラットホームが飛行することによ
って得られる。

【０００３】従来のこの種の干渉型高分解能レーダ装置
として、米国特許第４５５１７２４号に記載された、２
つの合成開口レーダ装置を航空機に搭載して構成したも
のがある。

【０００４】この装置は、位置のあいまいさを避けるた
めに航空機の両翼に（航空機の進行方向に対して直交す
る方向に離して）それぞれ受信アンテナを設け、それぞ
れ合成開口処理を行っている。これら２つのアンテナは
進行方向に対して直交方向の同一地域をカバーするよう
に指向されている。進行方向とアンテナのビームとのな
す角度をスクイント角というが、この場合、スクイント
角は９０度（進行方向と直交）である。それぞれのアン
テナのデータは、傾斜距離及びドップラー周波数の両方
について処理される。

【０００５】これら２つの処理結果、地形の同じ部分に
ついての画像が２つ得られる。これら画像には、各画素
ごとに送信波を基準とする反射波の位相が与えられる。
したがって、これら２つの画像間で相関をとりつつ位相
差を求めることにより、特定の地点についてのこれら２
つのアンテナと地形とにより形成される三角形の形状が
わかる。プラットホームの位置は既知であるから、簡単
な三角測量により地域の高度を知ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような地形の高
度マップを得るための従来の干渉型高分解能レーダ装置
にはいくつかの問題点がある。

【０００７】第１に、観測をするためにすくなくとも２
つアンテナを搭載する必要がある。これは１つのアンテ
ナでは１種類の画像しか得られないからである。２種類
の画像がないと比較ができず、よって位相差を求めるこ
とができないからである。したがって、装置の構成が複
雑になるばかりでなく重量が増加して航空機等への搭載
が困難になる。また、２つのアンテナを設置するための
スペースも問題になる。

【０００８】第２に、正確な測定を行うには、プラット
ホームの正確な位置の加えて正確な姿勢を知る必要があ
る。姿勢が変化すると２つのアンテナで受信する信号間
の位相差が変化し、三角形の形状を特定する際に誤差が
生じるからである。この姿勢を示すデータのひとつとし
てロール角があるが、航空機に備えられているロール角
の測定装置の測定精度はあまり高くなく、測定高度に誤
差が生じるのを避けることはできない。この第２の課題
を解決した干渉型高分解能レーダ装置として、特表平６
−５１０８５９号公報に記載されているものがあるが、
この装置は２つの合成開口レーダ装置に加え、さらに実
際の地形の高度を測定する電波高度計を必要とする。し
たがって装置はさらに複雑となり、重量も増加してしま
う。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、構成が簡単であるとともに、プ
ラットホームの姿勢の変化により生じる測定誤差を低減
できる干渉型高分解能レーダ装置及び高分解能レーダ装
置を用いた地形高さ測定方法を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る高分解能
レーダ装置を用いた地形高さ測定方法は、移動体に搭載
された高分解能レーダ装置により異なる観測点から地形
を観測して得られた複数の画像を比較することにより地
形高さを測定する高分解能レーダ装置を用いた地形高さ
測定方法において、第１の高分解能レーダ装置を搭載す
る第１の移動体の位置を第１の観測点とし、第２の高分
解能レーダ装置を搭載し、上記第１の移動体と同じ進路
上にある第２の移動体の位置を第２の観測点とし、測定
対象である地形上の点と上記第１の観測点、上記第２の
観測点との間の距離をそれぞれ第１の距離、第２の距離
としたとき、これら第１の距離と第２の距離とが異なる
ように、上記第１、第２の高分解能レーダのビームを移
動体の進路に対して斜めにして地形を照射し、上記第１
の観測点による第１の画像と上記第２の観測点による第
２の画像とを比較することにより地形高さを測定するも
のである。

【００１１】移動体とは、プラットホームと呼ばれ、航
空機、人工衛星等が用いられる。高分解能レーダ装置と
は、アンテナで決まる分解能よりも高い分解能を信号処
理により得るレーダ装置であり、画像レーダ装置とも呼
ばれる。たとえば、合成開口レーダ装置（ＳＡＲ：Ｓｙ
ｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）ある
いはＤＢＳ装置（Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｂｅａｍ Ｓｈａｒ
ｐｅｎｉｎｇ）等がある。

【００１２】複数の画像の比較とは、実際の地形上の点
との対応をとりつつ画像を構成する画素ごとにその受信
信号の振幅あるいは位相を比較することである。画素ご
との受信信号は一般に複素信号であり振幅及び位相を有
する。比較により位相差が求められれば波長が既知であ
ることから直ちに距離の差が求められる。したがって幾
何学的原理に基づき地形の高さを求めることができる。
なお、従来の写真測量は地形までの距離でなく観測点か
らみた地形の角度を測定することにより地形の高さを求
めたが、この発明によれば地形までの距離を測定する点
で異なる。一般に角度測定の方が誤差が大きくなる。

【００１３】上記第１の観測点と上記第２の観測点とは
同じ進路上にある。この２点を結ぶ線分をベースライン
と言う。なお、従来例においてベースラインは進路に対
し直交していた。ビームが進路に対してなす角度がスク
イント角である。スクイント角は０〜１８０度である。
ビームを移動体の進路に対して斜めに向けるというの
は、スクイント角を、０度、９０度、１８０度以外の任
意の角度にするということである。たとえば、４５度、
１３５度に設定する。

【００１４】請求項２に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記第１の移動体と上記第２の
移動体を同じものとし、上記第１の観測点を第１の時刻
における上記移動体の位置とし、上記第２の観測点を第
２の時刻における上記移動体の位置としたものである。

【００１５】請求項３に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記高分解能レーダ装置のビー
ムを第１の部分と第２の部分とに分割し、同じ地形上の
点について、上記第１の観測点において上記第１のビー
ムで観測し、上記第２の観測点において上記第２のビー
ムで観測するものである。ビームの分割は、１つのビー
ムで２つの視点からの２種類の画像を得るために行われ
るもので、周波数軸上あるいは時間軸上で行われる。

【００１６】請求項４に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、上記第１の観測点及び上記第２
の観測点において、上記高分解能レーダ装置のビームを
同じ地形上の点を照射するように制御しつつ観測するも
のである。ビームの向きの制御は、ビームを分割するこ
となく、１つのビームで２つの視点からの２種類の画像
を得るために行われる。

【００１７】請求項５に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、移動体の進路を上昇あるいは下
降する進路としたものである。

【００１８】請求項６に係る高分解能レーダ装置を用い
た地形高さ測定方法は、移動体の進路に対して交差する
線上の異なる位置に配置された第１の高分解能レーダ装
置と第２の高分解能レーダ装置とを用い、上記第１の観
測点において上記第１の高分解能レーダ装置により観測
し、上記第２の観測点において上記第２の高分解能レー
ダ装置により観測するものである。

【００１９】請求項７に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、移動体に搭載された干渉型高分解能レーダ装置にお
いて、高周波信号を出力する送信機と、送受信ビームが
上記移動体に対して斜めに向けられ、上記送信機から高
周波信号を地表に照射するとともに、地表からの反射信
号を受信する送受信アンテナと、上記送受信アンテナか
ら反射信号を受けて受信処理を行う受信機と、上記送受
信ビームの方向のレンジ分解能を改善するパルス圧縮部
と、上記パルス圧縮部の出力を送受信ビーム内の位置に
応じて分割して第１の信号と第２の信号として出力する
信号分割部と、上記第１の信号、第２の信号をそれぞれ
受け、上記送受信ビームの方向と交差する方向のクロス
レンジ分解能を改善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ
得る第１、第２の画像再生部と、上記第１の画像再生部
により得られた第１の観測点からの高分解能レーダ画像
と、上記第２の画像再生部により得られた第２の観測点
からの高分解能レーダ画像と干渉させて地形の高さ情報
を得る干渉処理部と、地形の高さを測定する基準となる
平面上に上記送受信アンテナのビームが照射されたとし
たときの反射点を仮想反射点とし、上記移動体の位置に
基づき計算することにより上記仮想反射点の高さ情報を
得る仮想反射点干渉処理部と、上記干渉処理部の出力と
上記仮想反射点干渉処理部の出力とを比較することによ
り地形の高さを求める高度差算出部とを備えたものであ
る。

【００２０】仮想反射点は、たとえば水平面上の点であ
り、移動体の位置及び高度が分かれば観測点と仮想反射
点との間の相対的位置関係は計算で求めることができ
る。仮想反射点を導入することにより高度差算出の際の
精度は向上する。

【００２１】請求項８に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、上記信号分割部に、送受信ビーム内の分割位置に対
応する周波数に対して低い周波数を通過させ、上記第１
の信号として出力する低域通過フィルタと、高い周波数
を通過させて上記第２の信号として出力する高域通過フ
ィルタとを備えたものである。

【００２２】請求項９に係る干渉型高分解能レーダ装置
は、上記信号分割部に、送受信ビームを第１の部分と第
２の部分に分割するときに、上記パルス圧縮部からの信
号を、上記移動体の移動に伴い上記第１の部分が地形の
一点を通過するために必要な時間に対応する時間だけ遅
延させて上記第２の信号として出力する遅延手段を備
え、上記信号分割部は上記第１の信号として上記パルス
圧縮部からの信号をそのまま出力するものである。

【００２３】請求項１０に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、上記移動体の移動に伴い、上記送受信ビームが同
じ地形上の点を照射するように上記送受信アンテナの指
向方向を制御するアンテナ制御装置を備えたものであ
る。

【００２４】請求項１１に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、上記移動体の上昇あるいは下降速度を検出する上
昇降下速度計を備え、上記高度差算出部は、上記上昇降
下速度計の出力に基づき上記干渉処理部の出力と上記仮
想反射点干渉処理部の出力とを比較することにより地形
の高さを求めるものである。

【００２５】請求項１２に係る干渉型高分解能レーダ装
置は、移動体に搭載された干渉型高分解能レーダ装置に
おいて、高周波信号を出力する送信機と、送受信ビーム
が上記移動体に対して斜めに向けられ、上記送信機から
高周波信号を地表に照射するとともに、地表からの反射
信号を受信する第１のアンテナと、受信ビームが上記移
動体に対して斜めに向けられ、地表からの反射信号を受
信する第２のアンテナと、上記第１、第２のアンテナか
ら反射信号を受けてそれぞれ受信処理を行う第１、第２
の受信機と、上記第１、第２の受信機の出力を受けて上
記ビームの方向についてのレンジ分解能をそれぞれ改善
する第１、第２のパルス圧縮部と、第１、第２のパルス
圧縮部の出力をそれぞれ受け、上記ビームの方向と交差
する方向のクロスレンジ分解能を改善し、高分解能レー
ダ画像をそれぞれ得る第１、第２の画像再生部と、上記
第１の画像再生部により得られた第１の観測点からの高
分解能レーダ画像と、上記第２の画像再生部により得ら
れた第２の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉させ
て地形の高さ情報を得る干渉処理部と、地形の高さを測
定する基準となる平面上に上記アンテナのビームが照射
されたとしたときの反射点を仮想反射点としたとき、上
記移動体の位置に基づき計算することにより上記仮想反
射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処理部と、上記干
渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出力とを
比較することにより地形の高さを求める高度差算出部と
を備え、上記第１、第２のアンテナを、上記移動体の進
路に対して交差する線上の異なる位置に配置したもので
ある。

【００２６】

【発明の実施の形態】

発明の実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１に
ついて図を用いて説明する。この発明の実施の形態１
は、プラットホームとして航空機を、高分解能レーダ装
置として合成開口レーダ装置を用いたものである。

【００２７】以下の説明は、この発明の実施の形態１の
(1) 動作原理、(2) 高度を求めるための数式、(3) 具体
的構成とその動作説明の順序で行う。

【００２８】［動作原理］干渉型高分解能レーダ装置の
原理は、異なる位置から電波を照射して得られた視野の
異なる２枚の画像を比較することにより、対象としてい
る地点の高度を得るという、いわゆるステレオ視と同様
の原理に基づくものである。ただし、ステレオ視は画像
おいて表現された対象物の傾き（歪み）の差に基づき高
度を得るものであるが、この発明の実施の形態１におい
ては対象物からの反射波の位相差に基づき高度を得る点
で相違する。これら２枚の画像を得るために必要な電波
放射点の位置のずれは進行方向に平行にずれていても、
あるいは垂直にずれていてもどちらでもよい。

【００２９】たとえば、図２に示すように、同じ高度で
同じ方向に２機の航空機１０１−１，１０１−２が互い
にベースラインＢだけ離れて飛行しているとする。この
図２によれば、航空機は２機であるとも、１機の航空機
を異なる時刻の位置について同じ図に表現したとも、い
ずれにも考えることができる。以下の説明では、より実
用的である後者の見方をとる。

【００３０】同図は鉛直方向から地表を見た図である。
また、図３は進行方向から航空機１０１を見た図である
（航空機１０１−１と１０１−２とは重なっている）。
これらの図において、水平面にｘｙ平面をとり、この面
に垂直にｚ軸をとっている（なお直交座標系に限らず
（ｒ，θ）極座標系でもよい）。航空機１０１はｘ軸上
を高度Ｈで正の方向に飛行している。図２及び図３にお
いて、点Ｐ₁ 、点Ｐ₂ は航空機１０１−１、１０１−２
の位置である。点Ｑは地形上の反射点、点Ｒは点Ｑの地
形の基準面（たとえば東京湾の水準面）における仮想反
射点である。点Ｑ、点Ｒはｙ軸上にある。点Ｑの高さと
点Ｒの高さの差が点Ｑの高さ（標高）ｈに対応する。こ
の発明の実施の形態１の装置は、この高さｈを求めるた
めのものである。ｒ_1Qは点Ｐ₁ と点Ｑとの間の距離、ｒ
_2Qは点Ｐ₂ と点Ｑとの間の距離、ｒ_1Rは点Ｐ₁ と点Ｒと
の間の距離、ｒ_2Rは点Ｐ₂ と点Ｒとの間の距離である。
また、点Ｐ₁ の座標を（ｘ₁ ，０，Ｈ）と、点Ｐ₂ の座
標を（ｘ₂ ，０，Ｈ）と、点Ｑの座標を（０，ｙ₀ ，
ｈ）と、点Ｒの座標を（０，ｙ₀ ，０）とする。

【００３１】図２からわかるように、アンテナのビーム
は航空機１０１の斜め後方に向けられている。このビー
ムとｘ軸とのなす角度をスクイント角と呼ぶ（なお、線
分Ｐ₁ Ｑ、Ｐ₂ Ｑがｘ軸とのなす角度はスクイント角と
必ずしも一致しない。ビームは一定の幅を有しているか
らである）。アンテナのビームは航空機の右左どちら側
に向けられていてもよいし、また、斜め前方でもよい。
従来においてスクイント角は９０度であったが、この発
明の実施の形態１ではスクイント角は、たとえば４５度
程度に選択される。この理由については後述する。

【００３２】航空機１０１−１及び１０１−２により、
図６に示す画像Ａ及び画像Ｂの２種類の画像が得られ
る。この場合、互いに異なる視点（アンテナの位置）Ｐ
₁ 、Ｐ₂ からの２枚の画像が得られるから、これらを比
較して位置情報を求めることにより対象としている地点
Ｑの高度ｈが得られる。

【００３３】図６において画像Ａ、Ｂのφ_A1、φ_B1、・
・・、φ_A9、φ_B9はそれぞれ１つの画素（ピクセル）の
位相を示す。これらは画像Ａ、Ｂを構成する画素の一部
である。φ_A1とφ_B1、φ_A2とφ_B2、・・・はそれぞれ地
形上の同じ地点を示している。図６のような画像Ａ、Ｂ
は、よく知られているように、高分解能レーダにより得
られた時系列データを２次元フーリエ変換することによ
り得られる。地形上の同じ地点は画像Ａ、Ｂにおいて必
ずしも同じ位置に現れるとは限らないが、２つの画像同
士をピクセルごとに比較することにより対応関係を求め
ることができる。また、φ_A1、φ_B1、・・・は、レーダ
装置において反射信号を受信するまでの時間を測定する
ことにより容易に測定できる。

【００３４】ここで、たとえばφ_A1及びφ_B1が図２のＱ
点に対応するものと仮定する。これらの位相の差Δφ₁
＝φ_B1−φ_A1が求められる。Δφ₁ は距離Ｐ₂ Ｑと距離
Ｐ₁Ｑとの差（ｒ_2Q−ｒ_1Q）に相当する。航空機１０１
の自分の位置Ｐ₁ （ｘ₁ ，０，Ｈ）及びＰ₂ （ｘ₂ ，
０，Ｈ）は既知であるし、ベースラインＢはそのときの
速度ｖ、Ｐ₁ の時刻ｔ₁ 、Ｐ₂ の時刻ｔ₂ とから容易に
求められる（Ｂ＝ｖ（ｔ₂ −ｔ₁ ））。このように、点
Ｑまでの距離の差（ｒ_2Q−ｒ_1Q）、視点の位置Ｐ₁ （ｘ
₁ ，０，Ｈ）及びＰ₂ （ｘ₂ ，０，Ｈ）、視点間のベー
スラインＢが与えられると、点Ｑがその上に存在すべき
曲面（双曲面）が定まる。図７はたとえばｘ軸の正の方
向からｙｚ平面を見た図であるが、図７の点線がこの曲
面であるとすると、φ_A1、φ_B1により曲線のＡ部が切り
取られる。このＡ部により点Ｑの位置（０，ｙ₀ ，ｈ）
が与えられる。なお、後述する処理において平均がとら
れた場合、図のＡ部の中間が点Ｑの位置として出力され
る。

【００３５】また、仮想反射点Ｒ（点Ｑを基準面に投影
した点。実際の反射点ではないが高さｈを求めるための
基準として用いられる）は点Ｑに基づき定められる。以
上の処理により点Ｑ及び点Ｒの位置が求められるから、
点Ｑの高さがわかる。

【００３６】ここで、発明の実施の形態１の装置が、従
来の装置の課題をどのように解決しているか簡単に説明
する。 (1) ２つのアンテナを必要としない点 地形をマッピングするには２つの画像における同一点を
比較し、その位相差を得る必要がある。１つのアンテナ
では１つの画像しか得られないため、従来の装置は図８
及び図９のように２つのアンテナを備えた。一方、プラ
ットホームが移動していることに着目して２つの画像を
得ることができるが、この場合、図１０及び図１１に示
すように、両者における距離ｒ，ｒ’間に位相差が生じ
ない（ｒ＝ｒ’）ために地形の高度を得ることはできな
い。そのため、２つのアンテナを備える場合は、図８及
び図９のようにプラットホームの進行方向とは垂直の線
上に配置した。

【００３７】しかし、この発明の実施の形態１の装置で
は、スクイント角を９０°でない角度（たとえば４５
°）に設定したので、プラットホームが移動しているこ
とに着目して得た２つの画像における同一点に関して位
相差が生じ、上述のように地形の高度を得ることができ
る。

【００３８】(2) ロール角や地形表面までの高度を知る
必要がない点 従来の装置において、図８及び図９のように２つのアン
テナをプラットホームの進行方向とは垂直の線上に配置
した。したがって、図９の点線で示すようにプラットホ
ームが傾くと、その傾き（ロール角）により２つのアン
テナ間において位相差が生じ、測定高度の誤差の原因と
なった。しかし、この発明の実施の形態１の装置では、
アンテナが１つであるためかかる問題は原理的に生じな
い。したがって、誤差補正のためのロール角計や電波高
度計を必要としない。もっとも、ロール角の変化は、ア
ンテナのビームが同じ部分を照射する範囲内である必要
はある。

【００３９】［高度を求めるための数式］以上の動作原
理により点Ｑの高さを求めることができる。次に、その
ための好適な具体的処理方法を提供する数式について説
明する。

【００４０】図２及び図３に示すように、プラットフォ
ームＰ₁ から観測点Ｑを観測する際の往復の電波伝播距
離をｒ_1Q、プラットフォームＰ₂ から観測点Ｑを観測す
る際の往復の電波伝播距離をｒ_2Qとおくと、次のように
書ける。 ｒ_1Q＝２｛（Ｈ−ｈ）² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²｝^1/2 (1) ｒ_2Q＝２｛（Ｈ−ｈ）² ＋（ｘ₀ ＋Ｂ）² ＋ｙ₀ ²｝^1/2 (2) ただし、ｘ₁ ＝ｘ₀ ，ｘ₂ ＝ｘ₀ ＋Ｂである。

【００４１】これらの式をテイラー展開して２次の項ま
で求め、これら２つの距離ｒ_1Q、ｒ_2Qとの差Δｒ_Q を求
めると式(3) のように書ける。 Δｒ_Q ＝ｒ_2Q−ｒ_1Q ≒２［（ｘ₀ Ｂ＋（Ｂ² ／２））・｛（１／Ｒ₁ ）＋（ｈ・Ｈ／Ｒ₁ ³） ＋（ｈ² ／２）（（３Ｈ² ／Ｒ₁ ⁵）−（１／Ｒ₁ ³））｝ −（ｘ₀ ²Ｂ² ／２）｛（１／Ｒ₁ ³）＋（ｈ・３Ｈ／Ｒ₁ ⁵） ＋（ｈ² ／２）（１５Ｈ² ／Ｒ₁ ⁷−（３／Ｒ₁ ⁵））｝］ (3) ただし、 Ｒ₁ ＝（Ｈ² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²）^1/2 (4)

【００４２】差Δｒ_Q は、観測点Ｑの画素の位相差Δφ
_Q （先に述べたΔφ₁ ＝φ_B1−φ_A1に相当する）と式
(5) の関係にある。 Δφ_Q ＝（２π／λ）・Δｒ_Q (5) ただし、λはアンテナから放射される電波の波長であ
る。

【００４３】Ｈ、Ｂ、λは既知であり、上記式(3) 、
(4) 、(5) からわかるようにΔφ_Q はｘ₀ ，ｙ₀ ，ｈの
関数である。これらの式から定められる関数をＱとすれ
ば、 Δφ_Q ＝Ｑ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｈ） (6) また、Δφ_Q は先に述べたように２つの画像のピクセル
ごとに位相を比較することにより得られる。Δφ_Q を平
面的に表した図面の一例を図１２に示す。図１２は位相
差の等高線を示す。地形が完全に平面であれば多数の平
行線が現れる縦じま模様になる。同図の左側と右側に等
高線の乱れがあるが、これらの部分は、山岳等の起伏が
ある地形である。ある座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）が与えられれ
ば上記式(6) をｈについて解くことにより高さを知るこ
とができる。すなわち、 ｈ＝ｈ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，Δφ_Q ） (7)

【００４４】以上の式により高さｈを原理的に求めるこ
とができる。しかし、実際に演算する上で多少問題があ
る。式(3) を見るとｈを含む項と含まない項とがある。
一般的にｈ≪Ｒ₁ であるから、（ｈを含む項）≪（含ま
ない項）である。このように絶対値が大きく異なる値同
士を計算機上で加算あるいは減算する場合、計算機の桁
数が限られることからその演算誤差を無視できなくな
る。

【００４５】そこで仮想反射点という概念を導入するこ
とによりかかる不都合を解決する。仮想反射点とは、地
形が平面形状であるとした場合の反射点である。仮想反
射点は完全な平面上の点であるから、図１２のような画
像で表せば多数の平行線が現れる縦じま模様になる。上
記式(3) (5) による位相差Δφ_Q と仮想反射点による位
相差との差をとるとｈを含まない項は消去され、上述の
問題は生じない。

【００４６】プラットフォームＰ₁ 、Ｐ₂ から仮想観測
点Ｒを観測したと仮定した場合、これらの地点との往復
の電波伝播距離をそれぞれｒ_1R、ｒ_2Rとおくと、次のよ
うに書ける。 ｒ_1R＝２｛Ｈ² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²｝^1/2 ＝２Ｒ₁ (8) ｒ_2R＝２｛Ｈ² ＋（ｘ₀ ＋Ｂ）² ＋ｙ₀ ²｝^1/2 (9) ただし、ｘ₁ ＝ｘ₀ ，ｘ₂ ＝ｘ₀ ＋Ｂである。

【００４７】これら２つの距離の差Δｒ_R は、式(3) と
同様にの式(10)のように書ける。また、仮想観測点Ｒの
位相差Δφ_R は式(11)により求められる。

【００４８】 Δｒ_R ＝ｒ_2R−ｒ_1R ≒２［（ｘ₀ Ｂ＋（Ｂ² ／２））・（１／Ｒ₁ ） −（ｘ₀ ²Ｂ² ／２）（１／Ｒ₁ ³）］ (10) Δφ_R ＝（２π／λ）・Δｒ_R (11)

【００４９】以上から、Δφ_Q とΔφ_R との差Δφは次
式(10)により得られる。 Δφ＝Δφ_R −Δφ_Q ≒−（４π／λ）・［｛ｘ₀ ＋（Ｂ／２）−（３Ｂｘ₀ ²／２Ｒ₁ ²）｝ ・（ｈ・ＢＨ／Ｒ₁ ³） ＋｛（３Ｈ² ／Ｒ₁ ²）−１）（ｘ₀ ＋（Ｂ／２）） −（３Ｂｘ₀ ²／２）（（５Ｈ² ／Ｒ₁ ⁴）−（１／Ｒ₁ ²）｝ ・（Ｂ／Ｒ₁ ³）（ｈ² ／２）］ (12)

【００５０】ところで、先に述べたように、航空機１０
１の高度Ｈは既知であるからＲ₁ はｘ₀ 及びｙ₀ の関数
である（Ｒ₁ ＝ｇ（ｘ₀ ，ｙ₀ ））。また、ベースライ
ンＢ、送信信号の波長λも既知である。したがって式(1
2)の右辺はｘ₀ 、ｙ₀ 及びｈの関数である。式(12)を書
き直すと Δφ＝ｆ（ｘ₀ ，ｙ₀ ，ｈ） (13) である。

【００５１】一方、Δφ_Q は、先に述べたように、図６
の画像ＡとＢを比較することにより得られる（Δφ_Q ＝
φ_B1−φ_A1）。また、Δφ_R は、点Ｐ₁ 及び点Ｐ₂ の座
標が既知であることから計算によって求めることができ
る（Δφ_R ＝ｍ（ｘ₀ ，ｙ₀））。したがって、式(13)
の左辺ΔφはΔφ_R −Δφ_Q の演算により求められる。
Δφを平面的に表した図面の一例を図１３に示す。図１
３は、図１２の左の部分を拡大したものであり、図１３
の中央右の半島状の等高線で表される地形は、図１２の
左側の地形に相当する。同図において、等位相線が等高
線に対応しており、この図は地形図として使うことがで
きる。よって、式(13)をｈについて解くことにより高さ
を求めることができる。 ｈ＝ｈ’（ｘ₀ ，ｙ₀ ，Δφ） (14)

【００５２】［具体的構成とその動作説明］次に発明の
実施の形態１の装置の具体的構成について説明する。図
１において、１は送信信号を発生する送信機、２は送信
信号を放射するとともに地形からの反射波を受信するア
ンテナ、３は送信機１からの信号をアンテナ２に供給す
るとともにアンテナ２の受信信号を受信機４に供給する
送受切換器、４は周波数変換、検波等の受信処理を行う
受信機、５は送信機１で行われる変調処理に対応して復
調処理を行いレンジ方向（アンテナのビーム方向）の分
解能を改善するパルス圧縮部、６はパルス圧縮部５の出
力を分割する信号分割部（具体的な分割方法については
後述する）、７ａ，７ｂは信号分割部６により分割され
た信号それぞれに設けられ合成開口処理（ＳＡＲ処理）
を行う合成開口処理部、８は合成開口処理部７ａ，７ｂ
の出力を比較して両者の位相差を求める干渉処理部、９
はスクイント角度θ_S （航空機１０１の進行方向とビー
ムとのなす角度）に基づき上述の仮想反射点に関して干
渉処理を行う干渉処理部、１０はスクイント角θ_S を出
力するスクイント角度計、１１は干渉処理部８の出力と
仮想反射点干渉処理部９の出力に基づいて高度ｈを求め
る高度差算出部、１２は高度差算出部１１により算出さ
れた地形の高度ｈが蓄積される三次元地形データベース
である。

【００５３】送信機１及びパルス圧縮部５で行われるパ
ルス圧縮処理には、チャープ変調やバーカーコードを用
いた変調等の公知の処理方法が用いられる。このパルス
圧縮処理によりレンジ方向の高分解能化がなされる。信
号分割部６は、後述の周波数ｆｄを境界とする低域通過
フィルタ６ａ，高域通過フィルタ６ｂとから構成され
る。合成開口処理部７ａ，７ｂで行われる合成開口処理
には、マッチドフィルタを用いた公知の処理方法が用い
られる。この合成開口処理によりクロスレンジ方向（レ
ンジ方向と直交する方向）の高分解能化がなされる。こ
の合成開口処理と前述のパルス圧縮処理と併せてレーダ
画像全体の高分解能化が行われ、航空写真と同じような
高分解能レーダ画像が得られる。合成開口処理部７ａ，
７ｂはたとえば図６の画像Ａ、Ｂをそれぞれ出力する。

【００５４】干渉処理部８は、前述のように２つの画像
間の位相差を求める。すなわち、任意の座標（ｘ₀ ，ｙ
₀ ）についてΔφ_Q ＝φ_B1−φ_A1を求める。なお、（ｘ
₀ ，ｙ₀ ）が直接与えられず、航空機１０１の位置情報
（ベースラインＢ、高度Ｈ、速度ｖ、時刻ｔ）から求め
る場合にはスクイント角θ_S を利用することもある。干
渉処理部８の出力は式(12)のΔφ_Q である。

【００５５】仮想反射点干渉処理部９は、式(10)を計算
することにより式(12)のΔφ_R を求める。この処理にお
いて画像の位相は観測によって与えられないから、航空
機１０１の位置情報（ベースラインＢ、高度Ｈ、速度
ｖ、時刻ｔ）及びスクイント角度計１０が出力するスク
イント角θ_S に基づき座標（ｘ₀ ，ｙ₀ ）計算して求め
る。

【００５６】スクイント角度計１０が出力するスクイン
ト角θ_S は、アンテナ２のビームがそのプラットホーム
である航空機１０１の進路となす角度である。したがっ
て、スクイント角度計１０はアンテナ２の軸に機械的に
結合されたロータリーエンコーダやシンクロ発信器等の
角度指示装置である。

【００５７】高度差算出部１１は、干渉処理部８が出力
する式Δφ_Q と仮想反射点干渉処理部９が出力するΔφ
_R との差を求め、式(12)のΔφを求める。同時に、式(1
2)の右辺を計算する。するとｈについての多項式が得ら
れるからｈについて解くと高度ｈ（ｘ₀ ，ｙ₀ ）が得ら
れる。

【００５８】次に２種類の画像Ａ、Ｂを得るための信号
分割部６の具体的な動作について説明する。航空機１０
１は移動しているから、図２の航空機１０１−１、１０
１−２は同じものとすることが可能である。ただし、航
空機１０１−１と航空機１０１−２とで同じ地点Ｑを照
射しなければならない。アンテナ２のビームは一定の広
がりがあるから、これは可能である。

【００５９】図４において、航空機１０１−１のビーム
１０２−１は地表の領域（フットエリア）１０３−１を
照射している。ここで領域１０３−１を領域Ａ（１０３
−１Ａ）と領域Ｂ（１０３−１Ｂ）とに区別して考え
る。図４によれば、領域Ａは点Ｑを照射していないが、
領域Ｂは点Ｑを照射している。したがって、ビーム１０
２−１による受信信号から領域Ｂの部分の受信信号を取
り出して合成開口処理をすれば航空機１０１−１から見
た高分解能レーダ画像が得られる。

【００６０】次に、航空機が１０１−２の位置に移動し
たとする。このとき領域Ａは点Ｑを照射し、領域Ｂは点
Ｑを照射しない。したがって、ビーム１０２−２による
受信信号から領域Ａの部分の受信信号を取り出して合成
開口処理をすれば航空機１０１−２から見た高分解能レ
ーダ画像が得られる。

【００６１】以上の説明からわかるように、１つのビー
ム１０２を航空機１０１の進行に伴い同じ地点を順に照
射するように分割すれば（たとえばビームの照射中心の
右側と左側とに分割する）、１つのビームにより異なる
視点からの２種類のレーダ画像を得ることができる。

【００６２】このようなビームの分割は、たとえば受信
信号をある周波数ｆｄを境界として低域部分と高域部分
とに分割することにより可能である。図５は、受信信号
の電力の周波数分布の一例である。同図からわかるよう
に受信信号のスペクトルは周波数ｆｄを中心に一定の幅
Δｆ（＝Δｆ_L ＋Δｆ_U ）をもって分布している。これ
はスクイント角θ_S が９０°でないから、ビームの広が
りに応じてドップラー周波数の広がりを持つためである
（θ_S ＝９０°のときドップラー周波数ｆｄはゼロであ
り、スペクトルの広がりは狭い）。ドップラー周波数ｆ
ｄ及びスペクトルの分布Δｆ_L 、Δｆ_U は、ビーム１０
２内の分割のための境界線がどの位置になるのかという
ことと、航空機１０１の速度の成分ｖ・cos θ_S 及び波
長λにより定まる。なお、前にスクイント角θ_S を９０
°としないことにより高さｈを求めることができると説
明したが、このことは発明の実施の形態１において１つ
のビームを２つに分割するためにも必要である。

【００６３】図５の周波数ｆｄを中心とする低域成分Δ
ｆ_L と高域成分Δｆ_U は、それぞれ図４の領域１０３−
１Ｂ、１０３−１Ａに相当する。これは領域１０３−１
Ａに対応するスクイントθ_S は、領域１０３−１Ｂのそ
れよりも大きいからドップラー周波数の絶対値が高くな
るためである。

【００６４】信号分割部６の低域通過フィルタ６ａ、高
域通過フィルタ６ｂは、図５の低域成分Δｆ_L 、高域成
分Δｆ_U をそれぞれ出力する。合成開口処理部７ａ，７
ｂがそれぞれ合成開口処理を行うと、それぞれ航空機１
０１−１から見たレーダ画像と航空機１０１−２から見
たレーダ画像が得られる。

【００６５】なお、図４においてビーム１０２を航空機
１０１の斜め後ろに向けたが、逆に斜め前に向けるよう
にしてもよい。なお、ビームの分割は２つに限らず３つ
以上であってもよい。この場合、信号分割部６のフィル
タは３つとなり、そのうちのひとつは帯域通過フィルタ
である。

【００６６】次にスクイント角θ_S の設定方法について
説明する。従来のストリップ・マッピングＳＡＲにおい
てスクイント角は９０度であったが、これでは前述のよ
うに１つのビームを信号を周波数分割することにより２
つの画像を得ること、及び、１つのアンテナにより高さ
を求めることは不可能である。これら２つの目的のため
には、スクイント角θ_S は０°（または１８０°）に近
い程有利である。しかし、ＳＡＲのクロスレンジ分解能
はスクイント角θ_S は０°（または１８０°）に近い程
劣化する。したがってスクイント角θ_S は４５°程度が
望ましい。もっともこれに限るものでなく、必要とされ
るクロスレンジ分解能を確保できる範囲でなるべくスク
イント角θ_S を０°（または１８０°）に近づけるとよ
い。

【００６７】以上のように、この発明の実施の形態１に
よれば次のような優れた効果を奏する。 (1) スクイント角を９０°でなく、たとえば４５°（１
３５°）程度にしてビームを斜めに向けることにより、
ある位置におけるプラットホームと地表上の点との間の
第１の距離と、同じ進路上の異なる位置におけるプラッ
トホームと同じ地表上の点との間の第２の距離とに差が
生じるので、同じ進路上の複数のプラットホームあるい
は異なる複数の位置の同じプラットホームにより得られ
た複数の画像に基づき地形の高さを計測するための距離
（位相）情報を得ることができる。従来の装置は、地形
の高さを計測するための距離（位相）情報を得るために
アンテナが２つ必要であったが、この発明の実施の形態
１によればアンテナが１つですむ。

【００６８】(2) アンテナが１つですむことにより、プ
ラットホームの傾き（ロール角）の影響を原理的に受け
ない。従来はアンテナが２つあるので傾きにより両者の
受ける信号間の位相差が変化した。なお、アンテナをプ
ラットホームの中心に配置するのが望ましい。 (3) スクイント角を９０°でなく、たとえば４５°（１
３５°）程度にしてビームを斜めに向けることにより、
１つのビームによる受信信号の周波数分布に幅が生じる
から、フィルタを用いて１つのビームを分割することが
できる。したがって１つのビームしかないときでも、異
なる視点から見た複数の画像を得ることができる。した
がって、複数のプラットホームを用意する必要はない。 (4) 実際の地形の反射点と仮想反射点との位相差を与え
る式(12)に基づき高さｈを求めるので、計算が容易にな
るとともに計算誤差を少なくすることができる。

【００６９】発明の実施の形態２．上記発明の実施の形
態１において、受信信号の周波数分布が広がっているこ
とに着目して信号分割部６を２つのフィルタ６ａ，６ｂ
により構成した。これに限らず、ビームが移動すること
に着目して信号分割部６を遅延素子（ディレイライン）
により構成してもよい。

【００７０】図１４は、この発明の実施の形態２の装置
の機能ブロック図である。同図において、１４はパルス
圧縮部５の出力を所定の時間遅延して合成開口部７ｂに
出力するディレイラインである。合成開口部７ａはパル
ス圧縮部５の出力を直接受ける。他の構成要素について
は図１に示されたものと同じである。

【００７１】次に動作について説明する。信号分割部６
はパルス圧縮部５の出力信号をそのまま出力するととも
に、同時に一定の時間遅延させてから出力する。これに
よりビームの分割ができる。

【００７２】これは次のような原理に基づく。図４にお
いて、航空機１０１はｘ軸の正の方向に移動する。ビー
ム１０２を２つのビーム１０３Ａ、１０３Ｂに分けて考
えると、点Ｑはまずビーム１０３Ｂの領域Ｂに入り、そ
の後にビーム１０３Ａの領域Ａに入る。したがって同じ
点Ｑについて航空機１０１−１、１０１−２の２種類の
レーダ画像を得るための信号間には一定の遅延時間があ
る。逆に一定の時間差を信号にもたせると２種類のレー
ダ画像が得られる。パルス圧縮手段５の出力はビーム１
０３Ｂに相当し、ディレイライン１３の出力はビーム１
０３Ａに相当する。

【００７３】ディレイライン１３の遅延時間はビーム１
０３Ｂが点Ｑを通過する時間に相当する。ビーム１０３
Ｂをｘ軸に平行な直線で切ったときの幅をＬ_B 、航空機
１０１の速度ｖとすると遅延時間Ｔ_d は、Ｌ_B ／ｖであ
る。なお、遅延機能は合成開口処理部７ｂに持たせても
よい。また、分割した受信パルス列が一部重複して分割
されていても構わない。また、一般に合成開口処理部は
デジタル演算により実現されるのでディレイラインをメ
モリ等の記憶装置で代用することもできる。

【００７４】以上のように、この発明の実施の形態２に
よれば、ディレイラインを用いて信号を分割することが
できる。この方法は、プラットホームの速度が小さいた
め信号の帯域幅が狭い等の理由でフィルタでは分割しに
くい場合に有利である。

【００７５】発明の実施の形態３．上記発明の実施の形
態１、２はビームを分割して２種類の画像を得ることに
より地形情報を連続的に得ようとするものであった。一
部の地形情報を得ようとする場合にはビームを分割する
必要はなく、別の構成を採用することができる。

【００７６】図１５は、この発明の実施の形態３の装置
の機能ブロック図である。同図において、１４はビーム
が一定の領域を照射するようにアンテナ２の向きを制御
するアンテナ制御装置、１５は合成開口処理部７の出力
先を切り換えるスイッチ、１６はスイッチ１５の出力を
受けてレーダ画像を記憶する画像記憶部である。他の構
成要素は図１に示されたものと同じものである。図１５
の構成は、図１の構成に比べてアンテナ制御装置１４〜
画像記憶部１６を備える点、及び、信号分割部６を備え
ない点、合成開口処理部７を１つしか備えない点で相違
する。

【００７７】次に動作について図１６を用いて説明す
る。図１６において、航空機１０１−１のビーム１０２
−１は領域１０３を照射している。また、航空機１０１
−２のビーム１０２−２は同じ領域１０３を照射してい
る。したがって、ビームを分割しなくても２種類の画像
が得られるから発明の実施の形態１と同様の処理により
領域１０３の地形の高さを知ることができる。この場
合、航空機１０１−１のスクイント角θ_S1と航空機１０
１−２のスクイント角θ_S2とは異なるから、ビーム１０
２を一定の領域１０３を常に照射するようにアンテナ２
を制御する手段が必要である。

【００７８】アンテナ制御装置１４はアンテナ２を上述
のように制御する。領域１０３の位置と航空機１０１−
１、１０１−２の位置は既知であるから簡単な計算によ
りそれぞれのスクイント角θ_S1、角θ_S2が得られる。同
じ航空機１０１が移動するときは、アンテナ制御装置１
４はアンテナ２の向きをスクイント角θ_S1〜θ_S2の間で
連続的に制御する。

【００７９】合成開口処理部７は航空機１０１−１、１
０１−２の２枚の画像を生成する。航空機１０１が移動
しつつ領域１０３の信号が連続的に得られるが、たとえ
ば観測時間が１０秒であるとき、前半の５秒の信号に基
づき画像を生成し、後半の５秒の信号に基づき画像を生
成する。前者は航空機１０１−１の画像Ａであり、後者
は航空機１０１−２の画像Ｂである。スイッチ１５は、
合成開口処理部７が出力する画像ごとに切り換え動作を
行う。画像記憶部１６には画像Ａが記憶される。画像Ｂ
はスイッチ１５から直接干渉処理部８に入力される。こ
れ以降の処理は発明の実施の形態１の場合と同様であ
る。

【００８０】なお、図１６の実線で示すように航空機１
０１は直線上を移動してもよいし、点線で示すように旋
回しつつ移動してもよい。

【００８１】以上のように、この発明の実施の形態３に
よれば、ビームが一か所を照射し続けるようにアンテナ
の向きを制御して、１つのビームにより複数の画像を得
るようにしたので、信号分割部が不要になり、合成開口
処理部が１つですむ。したがって、構成が簡単になる。

【００８２】発明の実施の形態４．発明の実施の形態４
を図に基づき説明する。図１７は発明の実施の形態４の
装置の機能ブロック図である。同図において、１７はプ
ラットホームの降下速度を計測する降下速度計である。
高度差算出部１１は、この降下速度に基づき高度差を算
出する。送信機１〜三次元地形データベース１２は図１
に示されたものと同じあるいは相当部分である。また、
図１７は発明の実施の形態４における観測のジオメトリ
である。

【００８３】次に動作について説明する。図１７におい
て送信機１から干渉処理部８までの動作は図１のものと
同一である。降下速度計１７は軌道の降下率αを測定
し、高度差算出部１１へ出力する。降下率αとは、図１
８に示されたように、航空機１０１が進行につれ一定の
割合で高度を下げたとしたときのその下げる割合であ
る。高度差算出部１１は、後述のように降下率αを加味
して高度を算出し、３次元地形データを得る。航空機１
０１の移動距離をＢとすると高度の減少はαＢである。

【００８４】降下速度計１７は、降下率αを航空機１０
１に通常搭載される図示しない電波高度計の出力を時間
微分することにより求めても良いし、位置を求めるため
に用いるＧＰＳ(Global Positioning System) のような
航法装置の出力に基づき求めても良い。

【００８５】この発明の実施の形態４の特徴は、降下す
る軌道から干渉ＳＡＲ画像を観測するとき、その降下率
を加味して高度を算出しつつ３次元地形データを得るこ
とである。このように降下する軌道から観測することに
より、高度の分解能が改善される。

【００８６】これらの動作を数式を用いて説明する。発
明の実施の形態１の場合と同様にして次式が得られる。 ｒ_1Q＝２（（Ｈ−ｈ）² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²）^1/2 (15) ｒ_2Q＝２（（Ｈ−ｈ−αＢ）² ＋（ｘ₀ ＋Ｂ）² ＋ｙ₀ ²）^1/2 (16) ｒ_1R＝２（Ｈ² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²）^1/2 (17) ｒ_2R＝２（（Ｈ−αＢ）² ＋（ｘ₀ ＋Ｂ）² ＋ｙ₀ ²）^1/2 (18)

【００８７】ここで変数Ｒ₁ 、Ｒ₂ を次のように定義す
る。 Ｒ₁ ＝（Ｈ² ＋ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²）^1/2 (19) Ｒ₂ ＝（（Ｈ−αＢ）² ＋（ｘ₀ ＋Ｂ）² ＋ｙ₀ ²）^1/2 (20)

【００８８】これらＲ₁ 、Ｒ₂ を式(15)(16)に代入し、
これらの式をテイラー展開して２次の項まで求めると次
のように書ける。 ｒ_1Q≒２［Ｒ₁ −ｈ（Ｈ／Ｒ₁ ） ＋（ｈ² ／２）（（１／Ｒ₁ ）−（Ｈ² ／Ｒ₁ ³））］ (21) ｒ_2Q≒２［Ｒ₂ −ｈ（（Ｈ−αＢ）／Ｒ₂ ） ＋（ｈ² ／２）（（１／Ｒ₂ ） −（（Ｈ−αＢ）² ／Ｒ₂ ³））］ (22) ｒ_1R＝２Ｒ₁ (23) ｒ_2R＝２Ｒ₂ (24)

【００８９】したがってｒ_1Qとｒ_1Rの差Δｒ₂ と、ｒ_2Q
とｒ_2Rの差Δｒ₃ は次のように書ける。 Δｒ₂ ＝ｒ_1Q−ｒ_1R ＝２［−ｈ（Ｈ／Ｒ₁ ） ＋（ｈ² ／２）（（１／Ｒ₁ ）−（Ｈ² ／Ｒ₁ ³））］ (25) Δｒ₃ ＝ｒ_2Q−ｒ_2R ＝２［−ｈ（（Ｈ−αＢ）／Ｒ₂ ） ＋（ｈ² ／２）（（１／Ｒ₂ ）−（（Ｈ−αＢ）² ／Ｒ₂ ³））］ （２
６）

【００９０】さらにＲ_１ 、Ｒ₂ をテイラー展開する
と、Δｒ₃ は次のように書き直すことができる。Δｒ₃ ≒２［｛(BH/R₁ ³)(x₀+(B/2)-(3Bx₀ ²/2R₁ ²))-(H/R₁) +(αB/R₁)+ (αBH/R₁ ³)(-H+(3Bα/2)) +(αB²H/R₁ ⁵)(3x₀H+(3BH/2)-(9αBx₀/2)- (3αH²/2)+(3α²HB/2)) +B³ αH²/R₁ ⁷(-(15x₀ ²/2)+(15 αHx₀/2)) +B² α/R₁ ³(-x₀-(B/2)-(α²B/2))+(3B³ α/2R₁ ⁵)｝h ｛(B/R₁ ³)(-x₀-(B/2)+(3H²x₀/R₁ ²)+(3H²B/2R₁ ²)-(3Bx₀ ²/2)((5H²/R₁ ⁴)- (1/R₁ ²))) +(1/R₁)-(H²/R₁ ³)+(1/R₁ ³)(3αHB- (3α²B²/2)) +(1/R₁ ⁵)(-9 αHB²x₀-3 α²B²H²+3 αBH³) -(1/R₁ ³)((15α²H⁴B²/2)+15 αH³B²x₀) ｝(h²/2)］ (27)

【００９１】高度差算出部１１で得られる観測点Ｑの画
素の位相差ΔΦ_Q と仮想観測点Ｒの位相差ΔΦ_R との差
ΔΦは、上記式に基づき次のように求められる。 ΔΦ＝ΔΦ_Q −ΔΦ_R ＝（２π／λ）（（ｒ_2Q−ｒ_1Q）−（ｒ_2R−ｒ_1R）） ＝（２π／λ）（Δｒ₃ −Δｒ₂ ） ＝(4π／λ) ［｛(BH/R₁ ³)(x₀+(B/2)-(3Bx₀ ²/2R₁ ²))+ (αB/R₁) +(αBH/R₁ ³)(-H+(3 αB/2)) +(αB²H/R₁ ⁵)(3x₀H+(3BH/2)-(9αBx₀/2)-(3 αH²/2)+(3α²H B/2)) +(αB³H²/R₁ ⁷)(-(15x₀ ²/2)+(15αHx₀/2)) +(αB²/R₁ ³)(-x₀-(B/2)-( α²B/2))+(3 αB³/2R₁ ⁵)｝h ｛(B/R₁ ³)(-x₀-(B/2)+(3H²x₀/R₁ ²)+(3H²B/2R₁ ²)-(3Bx₀ ²/2)((5H² /R₁ ⁴)-(1/R₁ ²))) +(1/R₁ ³)(3αHB-(3 α²B²/2)) +(1/R₁ ⁵)(-9 αHB²x₀-3 α²B²H²+3 αBH³) -(1/R₁ ³)((15α²H⁴B²/2)+15 αH³B²x₀) ｝(h²/2)］ (28)

【００９２】高度差算出部１１は、式(28)を用いて観測
点Ｑの高度ｈを算出することができる。ところで、式(2
8)を発明の実施の形態１の式(12)と比較すると、一定の
降下率αで軌道を降下させることによる相違点がある。
この差ΔΦ_d は次式で与えられる。 ΔΦ_d ＝(4π／λ) α［｛(B/R₁)+(BH/R₁ ³)(-H+(3Bα/2)) +(B²H/R₁ ⁵)(3x₀H+(3BH/2)-(9αBx₀/2)-(3 αH²/2)+(3α²HB/ 2)) +(B³H²/R₁ ⁷)(-(15x₀ ²/2)+(15αHx₀/2)) +(B²/R₁ ³)(-x₀-(B/2)-( α²B/2))+(３B³/2R₁ ⁵)｝h + ｛(1/R₁ ³)(3 HB-(3 αB²/2)) +(1/R₁ ⁵)(-9HB²x₀-3αB²H²+3BH³) -(1/R₁ ³)((15αH⁴B²/2)+15H³B²x₀) ｝(h²/2)］ (29)

【００９３】また、ΔΦd を軌道降下率αで微分すると
次の式を得る。 ｄ（ΔΦ_d ）／ｄα ＝(4π／λ) ［ h(B/R₁)｛1-(1/R₁ ²)(H²+Bx₀+(B²/2)(1+3 α²)) ｝ +h(3αHB²/R₁ ³)(1-(H²/R₁ ²)) +h(3x₀B²H²/R₁ ⁵)(1-(3αB/H)-(3h/2H)) +(h²/2)(3BH/R₁ ³)(1-(αB/H))+(h²/2)(3BH³/R₁ ⁵)(1-2αB/H) +(h/2)(9α²B³H²/R₁ ⁵)(1-(5Hx₀/3R₁ ²)(h/B)) +(h/2)(3B³H²/R₁ ⁵)(1-(5H²/R₁ ²)(h α/B)) +h(3B³x₀ ²/2)］ (30)

【００９４】ここで式(30)の右辺各項が正の値をとるた
めの必要条件は、次の４つの関係が成立することであ
る。 x₀ ²+y₀ ² ＞ Bx₀+(B²/2)(1+3α²) (31) ３(Bα+(h/2)) ＜ H (32) (5/3)(H/R₁)(x₀/R₁)(h/B) ＜ １ (33) ５α(H²/R₁ ²)(h/B) ＜ １ (34)

【００９５】この発明の実施の形態４による干渉型合成
開口レーダ装置では、式(31)〜(34)の関係が成立する条
件で使用される。したがってα＞０の条件下ではｄ（Δ
Φ_d）／ｄα＞０である。また、α＝０の場合はΔΦ_d
＝０となることからわかるように、α＞０の条件下では
ΔΦ_d は正の値をとる。

【００９６】このことは降下すればするほど、この発明
の実施の形態４の式(28)の位相ΔΦは、発明の実施の形
態１の式(12)の位相ΔΦに比べて大きくなることを意味
する。すなわち軌道を降下させる（α＞０）ことにより
エコーの位相変化を大きくすることができる。位相の測
定精度が同じ場合、位相変化が大きいほど測定誤差は小
さくなるから、この発明の実施の形態４の方法によれ
ば、発明の実施の形態１の場合に比べて観測点Ｑの高度
ｈをより高精度に測定することができる。

【００９７】なお、アンテナの照射する領域をプラット
ホームの斜め前方としてプラットホームの軌道を上昇さ
せてもよい。

【００９８】発明の実施の形態５．上記発明の実施の形
態１〜３は、合成開口処理に基づきレーダ画像を得るも
のであったが、レーダ画像を得る方法として合成開口処
理に限らない。たとえば、ＤＢＳ（Doppler Beam Sharp
ening ）がある。

【００９９】以下、ＤＢＳを用いた発明の実施の形態５
について説明する。図１９において、１８ａ，１８ｂは
ＤＢＳ画像再生部であり、図１の合成開口処理部７ａ，
７ｂに対応する。図１９の送信機１〜三次元地形データ
ベース１２は図１に示されたものと同じあるいは相当す
る部分である。

【０１００】ＤＢＳ画像再生部１８ａ，１８ｂは、それ
ぞれレンジマイグレーション補正部１８１、位相補償部
１８２、位相補償用参照信号部１８３、ＦＦＴ１８４を
備える。これらの動作については後述する。また、この
発明の実施の形態５における観測の基本的なジオメトリ
は発明の実施の形態１におけるものと同一である。

【０１０１】次に動作について説明する。図１９におい
て送信機１から帯域分割部６までの動作は発明の実施の
形態１の場合と同様である。

【０１０２】この発明の実施の形態５の特徴は、ＳＡＲ
画像の再生処理に、合成開口処理の代わりに良く知られ
たＤＢＳ（Doppler Beam Sharpening ）を使用すること
である。ＤＢＳはＳＡＲと並ぶ高分解能レーダ方式であ
り、ＳＡＲがマッチドフィルタを用いてアジマス方向の
高分解能化を実現するのに対して、ＤＢＳはドップラー
フィルタを用いることが異なる。

【０１０３】図１９において、ＤＢＳ画像再生部１８ａ
は分割した信号の一方を複素レーダ画像に変換し、ＤＢ
Ｓ画像再生部１８ｂは分割したもう一方の信号を複素レ
ーダ画像に変換し、それぞれ画像φ_A(ｘ₀ ，ｙ₀ ）、φ
_B(ｘ₀ ，ｙ₀ ）を出力する。これら２つの画像を受けた
干渉処理部８の動作は発明の実施の形態１の場合と同様
であり、その出力として２枚のレーダ画像の画素毎の位
相差Δφ_Q(ｘ₀ ，ｙ₀）が得られる。最後に、高度算出
部１１が位相差Δφ_Q(ｘ₀ ，ｙ₀ ）及び仮想反射点に関
する位相差Δφ_R(ｘ₀ ，ｙ₀ ）に基づき高度を算出し、
３次元地形データベース１２に蓄える。

【０１０４】ＤＢＳ画像再生部１８の動作を図２０〜図
２４を用いて説明する。観測のジオメトリを図２０とす
る。点Ｑ，Ｑ’，Ｑ”はアンテナ２から見て同一距離
（レンジ）内にあるが、それぞれビームのクロスレンジ
方向（アジマス方向）に関して位置が異なる３つの観測
点である。

【０１０５】レーダプラットフォーム１０１が移動する
につれて観測対象点Ｑ，Ｑ’，Ｑ”までの距離が増加す
る（ビームが斜め前の場合は減少する）ので、これらの
観測対象点のエコーは時間とともにレンジビンを移動す
る。図２１はレンジマイグレーション補正前において、
観測対象点のレンジが時間とともに移動する状態を示す
グラフである。レンジマイグレーション補正部１８１
は、プラットフォーム１０１の高度、速度、アンテナビ
ーム１０２のスクイント角、及び、レーダ諸元に基いて
レンジの時間変化率を求め、レンジが時間に対して一定
になるように補正する。

【０１０６】レーダプラットフォーム１０１が移動する
につれて観測対象点Ｑ，Ｑ’，Ｑ”までの距離の増加率
が変化するので、これらのエコーのドップラー周波数は
時間とともに変化する。図２２はレンジマイグレーショ
ン補正部１８１の出力のドップラー周波数の時間変化を
示すグラフである。同図において、Ｑ，Ｑ’，Ｑ”は、
それぞれ観測点のエコーのドップラー周波数変化を示
す。グラフＱ，Ｑ’，Ｑ”の傾きは、プラットフォーム
１０１の高度、速度、アンテナビーム１０２のスクイン
ト角、及び、レーダ諸元に基いてあらかじめ求めること
ができる。

【０１０７】位相補償用参照信号部１８３は、これらの
傾きを位相補償用参照信号として用意しておく。図２３
は位相補償用参照信号の例を示す図である。複数の観測
対象点について傾きが同じとき、参照信号はひとつです
む。

【０１０８】位相補償部１８２は、レンジマイグレーシ
ョン補正が行われた入力信号と位相補償用参照信号の複
素共役数との乗算を行うことにより、図２２のグラフ
Ｑ，Ｑ’，Ｑ”の傾きを補償して、受信信号のドップラ
ー周波数を時間に対して一定に補正する。位相補償部１
８２により、図２４のようにドップラー周波数は時間に
対して一定となる。

【０１０９】図２４からわかるように、アジマス方向に
隔たるこれらの観測対象点Ｑ，Ｑ’，Ｑ”からの信号は
ドップラー周波数方向に分離されているので、多数の帯
域フィルタを用いることによりこれらの信号を分割して
取り出すことができる。ＦＦＴ１８４はそのための多数
の帯域フィルタを形成するドップラーフィルタである。

【０１１０】このようにＤＢＳ画像再生部１８はドップ
ラーフィルターを使用してアジマス方向の分解能を向上
するので、マッチドフィルタを使用する合成開口処理部
７と比較して大幅に演算量を削減できて、簡単な構成で
高速にレーダ画像を再生できる特長がある。

【０１１１】さらに、発明の実施の形態１との関係で言
えば、合成開口処理の場合、スクイント角は９０°が望
ましく、０°（１８０°）に近づけると性能が劣化した
が、ＤＢＳの場合、９０°では性能が劣化するのでむし
ろビームを斜めにするのが望ましい。これは、ＤＢＳで
は、軌道と直交する方向を観測するとドップラー帯域が
狭くなって分解能が劣化するためである。したがって、
スクイント角を十分大きくとる運用に非常に適してい
る。

【０１１２】発明の実施の形態６．発明の実施の形態６
を説明する。図２５は、この発明の実施の形態６の装置
の機能ブロック図である。この装置は従来の装置のよう
に２組の合成開口レーダ装置を備えるものであるが、そ
のビームを斜めに向けるようにして測定精度を向上させ
るものである。

【０１１３】同図において、アンテナ２ａ〜合成開口処
理部７ａがひとつの合成開口レーダ装置を構成する。ま
た、アンテナ２ｂ〜合成開口処理部７ｂが他の合成開口
レーダ装置を構成する。これらレーダ装置の構成要素は
図１に示されたものと同じものである。送信機１、送受
切換器３をひとつしか備えないのは、送信信号は２つの
レーダ装置で共通に使用できるからである。この発明の
実施の形態６における観測のジオメトリを図２６に示
す。

【０１１４】次に動作について説明する。図２５におい
て送信機１から合成開口処理部７ａ，７ｂまでの動作は
前記発明の実施の形態の場合と同様である。送受信アン
テナ２ａ，２ｂはいずれも軌道と直交する面から傾いた
方向で同じ地表面を照射するように主ビームの向きが調
整されており、たとえばビームのスクイント角は４５°
程度である。また、これら２つのアンテナの主ビームの
向きは、軌道方向で若干異なるように調整されているも
のとする。

【０１１５】例えば図２６に示すように、送受信アンテ
ナ２ａの主ビームが左後方に向き、受信アンテナ２ｂの
主ビームが送受信アンテナ２ａの主ビームよりもさらに
後方に向けられているとする。このとき、プラットフォ
ーム１０１−１の位置においてアンテナ２ａで観測した
領域を、プラットフォーム１０１−２の位置において受
信アンテナ２ｂで再び観測することができる。

【０１１６】すなわち、干渉処理部８の出力には、プラ
ットフォーム１０１−１のアンテナ２ａで観測した複素
ＳＡＲ画像と、プラットフォーム１０１−２のアンテナ
２ｂで観測した複素ＳＡＲ画像との位相差が得られる。

【０１１７】スクイント角度計１０はアンテナのスクイ
ント角度を高度差算出部１１へ出力する。そして、高度
差算出部１１が位相から高度を算出して、３次元地形デ
ータが得られる。

【０１１８】この発明の実施の形態６の特徴はアンテナ
と受信機を２組用いることである。アンテナ２ａ，２ｂ
は航空機１０１の翼の両端に設けられており、軌道に直
交する方向の２つのベースラインＢ_y を隔てて観測する
ことができる。この観測結果と軌道方向にベースライン
Ｂ_x を隔てて観測した結果との基づき高度差を算出する
ので高度の分解能が改善される。

【０１１９】以上の動作を数式を用いて説明する。プラ
ットフォーム１０１−１のアンテナ２ａから観測点Ｑを
観測する際の往復の電波伝播距離をｒ_1AQA、仮想観測点
Ｒを観測する際の往復の電波伝播距離をｒ_1ARA、プラッ
トフォーム１０１−２のアンテナ２ａから送信してアン
テナ２ｂで受信する場合の観測点Ｑを観測する往復の電
波伝播距離をｒ_2AQB、仮想観測点Ｒを観測する往復の電
波伝播距離をｒ_2ARBとおくと、これらはそれぞれ次式(3
5)〜(38)のように書ける。

【０１２０】 ｒ_1AQA＝２（ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋Ｈ² ）^1/2 ＝２Ｒ₁ (35) ｒ_1ARA＝（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋ｙ₀ ²＋Ｈ² ）^1/2 ＋（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋（ｙ₀ ＋Ｂ_y ）² ＋Ｈ² ）^1/2 (36) ＝Ｒ₃ ＋Ｒ₄ ｒ_2AQB＝２（ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋（Ｈ−ｈ）² ）^1/2 (37) ｒ_2ARB＝（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋ｙ₀ ²＋（Ｈ−ｈ）² ）^1/2 ＋（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋（ｙ₀ ＋Ｂ_y ）² ＋（Ｈ−ｈ）² ）^1/2 (38)

【０１２１】ただし、Ｒ₁ 、Ｒ₃ 、Ｒ₃ は次のようにお
いている。 Ｒ₁ ＝（ｘ₀ ²＋ｙ₀ ²＋Ｈ² ）^1/2 (39) Ｒ₃ ＝（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋ｙ₀ ²＋Ｈ² ）^1/2 (40) Ｒ₄ ＝（（ｘ₀ ＋Ｂ_x ）² ＋（ｙ₀ ＋Ｂ_y ）² ＋Ｈ² ）^1/2 (41)

【０１２２】ここで、Ｈはレーダプラットフォーム１の
高度、Ｂx は軌道方向のベースラインの長さ、Ｂy は軌
道と直交する方向のベースラインの長さ、ｘ₀ は観測点
Ｑとレーダプラットフォーム１のアンテナ２のｘ軸上の
距離、ｙ₀ は観測点Ｑとアンテナ２ａ，２ｂのｙ軸上の
距離である。

【０１２３】ｒ_2AQBとｒ_2ARBの差Δｒ_2AQRB と、ｒ_1AQA
とｒ_1ARAの差Δｒ_1AQRA は、テイラー展開で近似するこ
とにより次式(42)(43)のように書ける。 Δｒ_2AQRB ＝ｒ_2AQB−ｒ_2ARB ≒R₃-h(H/R₃)-(h²/2)(-(H²/R₃ ³)+(1/R₃)) +R₄-h(H/R₄)+(h²/2)(-(H²/R₄ ³)+(1/R₄))-(R₃+R₄) ≒(2/R₃)((h²/2)-Hh)+(1/R₃ ³){((h²/2)-Hh)(-y₀B_y-(B_y ²/2))-H²h²} +(3/2R₃ ⁵){((h²/2)-Hh)y₀ ²B_y ²+(y₀B_y+(B_y ²/2))H²h²}-(15H²h²y₀ ²B_y ²/4R₃ ⁷) (42) Δｒ_1AQRA ＝ｒ_1AQA−ｒ_1ARA ≒2[R₁-h(H/R₁)+(h²/2)(-(H²/R₁ ³)+(1/R₁))]-2R₁ ≒(2/R₃)((h²/2)-Hh)+(2/R₃ ³){((h²/2)-Hh)(x₀B_x-(B_x ²/2))-H²h²} +(3/R₃ ⁵){((h²/2)-Hh)x₀ ²B_x ²+(-x₀B_x+(B_x ²/2))H²h²}-(15H²h²x₀ ²B_x ²/2R₃ ⁷) (43)

【０１２４】従って、干渉処理部８の出力に得られる観
測点Ｑの画素の位相差ΔΦ_Q と仮想観測点Ｒの位相差Δ
Φ_R との位相差ΔΦは、式(42)から式(43)を差し引いて
次のように求められる。

【０１２５】 ΔΦ＝（２π／λ）［（ｒ_2AQB−ｒ_1AQA）−（ｒ_2ARB−ｒ_1ARA）］ ＝（２π／λ）［Δｒ_2AQRB −Δｒ_1AQRA ］ ＝（２π／λ）[(1/R₃ ³)((h²/2)-Hh){(-y₀B_y-(B_y ²/2))-2(x₀B_x-(B_x ²/2))} +(3/2R₃ ⁵){((h²/2)-Hh)(y₀ ²B_y ²-2x₀ ²B_x ²)+(y₀B_y+(B_y ²/2)+2x₀B_x-B_x ²)H²h²} +(15H²h²/4R₃ ⁷)(2x₀ ²B_x ²-y₀ ²B_y ²)] (44)

【０１２６】高度算出部１１は式(44)を用いて観測点Ｑ
の高度ｈを算出することができる。ところで、アンテナ
をスクイントすることによる位相差の向上分ΔΦs は、
式(44)においてＢx を含む項に相当するので、次の式で
与えられる。

【０１２７】 ΔΦs ＝（２π／λ）［（２／Ｒ_３ ^３）（Ｈｈ−（ｈ^２／２））（ｘ_０Ｂ_ｘ−
（Ｂ_ｘ ^２／２）） ＋（３／Ｒ_３ ^５）｛（Ｈｈ−（ｈ^２／２））ｘ_０ ^２Ｂ_ｘ ^２＋（ｘ_０Ｂ_ｘ−（Ｂ_ｘ
^２／２））Ｈ^２ｈ^２｝＋（１５Ｈ^２ｈ^２ｘ_０ ^２Ｂ_ｘ ^２／２Ｒ_３ ^７）］ （４５）

【０１２８】この発明の実施の形態６による干渉型合成
開口レーダ装置では、一般に式（４５）の右辺各項が正
になる条件で使用されるのでΔΦs は正の値をとる。す
なわちアンテナをスクイントすることによりエコーの位
相変化を大きくすることができて、従来の装置よりも観
測点Ｑの高度ｈをより高精度に測定することができる。

【０１２９】このように高度ｈに対する位相差ΔΦの感
度を改善するためにアンテナをスクイントさせることが
本発明の重要な特徴である。

【０１３０】なお、この発明では送受信アンテナの照射
する領域をプラットフォームの斜め前方としても良い。

【０１３１】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、移動体に搭載された高分解能レーダ装置により異な
る観測点から地形を観測して得られた複数の画像を比較
することにより地形高さを測定する高分解能レーダ装置
を用いた地形高さ測定方法において、第１の観測点と第
２の観測点を移動体の進路に沿って配置し、測定対象で
ある地形上の点と上記第１の観測点、上記第２の観測点
との間の距離をそれぞれ第１の距離、第２の距離とした
とき、これら第１の距離と第２の距離とが異なるよう
に、上記第１、第２の高分解能レーダのビームを移動体
の進路に対して斜めにして地形を照射したので、移動体
の進行方向に長いベースラインを確保できるので測定精
度が向上する。

【０１３２】また、請求項２の発明によれば、上記第１
の移動体と上記第２の移動体を同じものとし、上記第１
の観測点を第１の時刻における上記移動体の位置とし、
上記第２の観測点を第２の時刻における上記移動体の位
置としたので、ひとつの移動体により地形高さを測定す
ることができる。

【０１３３】また、請求項３または請求項７ないし請求
項９の発明によれば、上記高分解能レーダ装置のビーム
を第１の部分と第２の部分とに分割し、同じ地形上の点
について、上記第１の観測点において上記第１のビーム
で観測し、上記第２の観測点において上記第２のビーム
で観測するので、ひとつのアンテナで２つの画像を得る
ことができて地形高さを測定することができる。

【０１３４】また、請求項４または請求項１０の発明に
よれば、上記第１の観測点及び上記第２の観測点におい
て、上記高分解能レーダ装置のビームを同じ地形上の点
を照射するように制御しつつ観測するので、ビームを分
割することなく、ひとつのアンテナで２つの画像を得る
ことができて地形高さを測定することができる。

【０１３５】また、請求項５または請求項１１の発明に
よれば、移動体の進路を上昇あるいは下降する進路とし
たので、測定精度がさらに向上する。

【０１３６】また、請求項６または請求項１２の発明に
よれば、移動体の進路に対して交差する線上の異なる位
置に配置された第１の高分解能レーダ装置と第２の高分
解能レーダ装置とを用い、上記第１の観測点において上
記第１の高分解能レーダ装置により観測し、上記第２の
観測点において上記第２の高分解能レーダ装置により観
測するので、測定精度がさらに向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。ｚ軸の正の
方向からｘｙ平面を見た図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。ｘ軸の正の
方向からｙｚ平面を見た図である。

【図４】 この発明の実施の形態１の観測のジオメトリ
を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態１における受信信号の
周波数分布を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。画像Ａ、Ｂ
のます目のひとつは１つの画素を意味する。

【図７】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための図である。ｘ軸の正の
方向からｙｚ平面を見た図である。ｚ軸に平行な直線で
区分された領域は１つの画素を意味する。

【図８】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための、従来のアンテナ配置
を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能レ
ーダ装置の動作を説明するための、従来のアンテナ配置
におけるジオメトリを示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能
レーダ装置の動作を説明するための、スクイント角を９
０度としたときのジオメトリを示す図である。

【図１１】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能
レーダ装置の動作を説明するための、スクイント角を９
０度としたときのジオメトリを示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能
レーダ装置により得られた位相差等高線の例を示す図で
ある。

【図１３】 この発明の実施の形態１の干渉型高分解能
レーダ装置により得られた位相差等高線の例を示す図で
ある。

【図１４】 この発明の実施の形態２の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図１５】 この発明の実施の形態３の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図１６】 この発明の実施の形態３の干渉型高分解能
レーダ装置の観測のジオメトリを示す図である。

【図１７】 この発明の実施の形態４の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図１８】 この発明の実施の形態４の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。

【図１９】 この発明の実施の形態５の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図２０】 この発明の実施の形態５の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。

【図２１】 この発明の実施の形態５の干渉型高分解能
レーダ装置におけるレンジの時間変化を示すグラフであ
る。

【図２２】 この発明の実施の形態５の干渉型高分解能
レーダ装置におけるドップラー周波数の時間変化を示す
グラフである。

【図２３】 この発明の実施の形態５の干渉型高分解能
レーダ装置における位相補償用参照信号を示すグラフで
ある。

【図２４】 この発明の実施の形態５の干渉型高分解能
レーダ装置における位相補償部の出力を示すグラフであ
る。

【図２５】 この発明の実施の形態６の干渉型高分解能
レーダ装置の構成を示す機能ブロック図である。

【図２６】 この発明の実施の形態６の観測の干渉型高
分解能レーダ装置のジオメトリを示す図である。

【符号の説明】

１ 送信機、２ アンテナ、３ 送受切換器、４ 受信
機、５ パルス圧縮器、６ 信号分割部、７ 合成開口
処理部、８ 干渉処理部、９ 仮想反射点干渉処理部、
１０ スクイント角度計、１１ 高度差算出部、１２
三次元地形データベース、１３ ディレイライン、１４
アンテナ制御装置、１５ スイッチ、１６ 画像記憶
部、１７ 降下速度計、１８ ＤＢＳ画像再生部。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に搭載された高分解能レーダ装置
   により異なる観測点から地形を観測して得られた複数の
   画像を比較することにより地形高さを測定する高分解能
   レーダ装置を用いた地形高さ測定方法において、 第１の高分解能レーダ装置を搭載する第１の移動体の位
   置を第１の観測点とし、 第２の高分解能レーダ装置を搭載し、上記第１の移動体
   と同じ進路上にある第２の移動体の位置を第２の観測点
   とし、 測定対象である地形上の点と上記第１の観測点、上記第
   ２の観測点との間の距離をそれぞれ第１の距離、第２の
   距離としたとき、これら第１の距離と第２の距離とが異
   なるように、上記第１、第２の高分解能レーダのビーム
   を移動体の進路に対して斜めにして地形を照射し、 上記第１の観測点による第１の画像と上記第２の観測点
   による第２の画像とを比較することにより地形高さを測
   定する高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方法。
2. 【請求項２】 上記第１の移動体と上記第２の移動体を
   同じものとし、上記第１の観測点を第１の時刻における
   上記移動体の位置とし、上記第２の観測点を第２の時刻
   における上記移動体の位置としたことを特徴とする請求
   項１記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定方
   法。
3. 【請求項３】 上記高分解能レーダ装置のビームを第１
   の部分と第２の部分とに分割し、同じ地形上の点につい
   て、上記第１の観測点において上記第１のビームで観測
   し、上記第２の観測点において上記第２のビームで観測
   することを特徴とする請求項２記載の高分解能レーダ装
   置を用いた地形高さ測定方法。
4. 【請求項４】 上記第１の観測点及び上記第２の観測点
   において、上記高分解能レーダ装置のビームを同じ地形
   上の点を照射するように制御しつつ観測することを特徴
   とする請求項２記載の高分解能レーダ装置を用いた地形
   高さ測定方法。
5. 【請求項５】 移動体の進路を上昇あるいは下降する進
   路としたことを特徴とする請求項１ないし請求項４いず
   れかに記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ測定
   方法。
6. 【請求項６】 移動体の進路に対して交差する線上の異
   なる位置に配置された第１の高分解能レーダ装置と第２
   の高分解能レーダ装置とを用い、上記第１の観測点にお
   いて上記第１の高分解能レーダ装置により観測し、上記
   第２の観測点において上記第２の高分解能レーダ装置に
   より観測することを特徴とする請求項１ないし請求高５
   いずれかに記載の高分解能レーダ装置を用いた地形高さ
   測定方法。
7. 【請求項７】 移動体に搭載された干渉型高分解能レー
   ダ装置において、 高周波信号を出力する送信機と、 送受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、上
   記送信機から高周波信号を地表に照射するとともに、地
   表からの反射信号を受信する送受信アンテナと、 上記送受信アンテナから反射信号を受けて受信処理を行
   う受信機と、 上記送受信ビームの方向のレンジ分解能を改善するパル
   ス圧縮部と、 上記パルス圧縮部の出力を送受信ビーム内の位置に応じ
   て分割して第１の信号と第２の信号として出力する信号
   分割部と、 上記第１の信号、第２の信号をそれぞれ受け、上記送受
   信ビームの方向と交差する方向のクロスレンジ分解能を
   改善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ得る第１、第２
   の画像再生部と、 上記第１の画像再生部により得られた第１の観測点から
   の高分解能レーダ画像と、上記第２の画像再生部により
   得られた第２の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉
   させて地形の高さ情報を得る干渉処理部と、 地形の高さを測定する基準となる平面上に上記送受信ア
   ンテナのビームが照射されたとしたときの反射点を仮想
   反射点とし、上記移動体の位置に基づき計算することに
   より上記仮想反射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処
   理部と、 上記干渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出
   力とを比較することにより地形の高さを求める高度差算
   出部とを備えた干渉型高分解能レーダ装置。
8. 【請求項８】 上記信号分割部に、送受信ビーム内の分
   割位置に対応する周波数に対して低い周波数を通過さ
   せ、上記第１の信号として出力する低域通過フィルタ
   と、高い周波数を通過させて上記第２の信号として出力
   する高域通過フィルタとを備えたことを特徴とする請求
   項７記載の干渉型高分解能レーダ装置。
9. 【請求項９】 上記信号分割部に、送受信ビームを第１
   の部分と第２の部分に分割するときに、上記パルス圧縮
   部からの信号を、上記移動体の移動に伴い上記第１の部
   分が地形の一点を通過するために必要な時間に対応する
   時間だけ遅延させて上記第２の信号として出力する遅延
   手段を備え、上記信号分割部は上記第１の信号として上
   記パルス圧縮部からの信号をそのまま出力することを特
   徴とする請求項７記載の干渉型高分解能レーダ装置。
10. 【請求項１０】 上記移動体の移動に伴い、上記送受信
    ビームが同じ地形上の点を照射するように上記送受信ア
    ンテナの指向方向を制御するアンテナ制御装置を備えた
    ことを特徴とする請求項７記載の干渉型高分解能レーダ
    装置。
11. 【請求項１１】 上記移動体の上昇あるいは下降速度を
    検出する上昇降下速度計を備え、上記高度差算出部は、
    上記上昇降下速度計の出力に基づき上記干渉処理部の出
    力と上記仮想反射点干渉処理部の出力とを比較すること
    により地形の高さを求めることを特徴とする請求項７記
    載の干渉型高分解能レーダ装置。
12. 【請求項１２】 移動体に搭載された干渉型高分解能レ
    ーダ装置において、 高周波信号を出力する送信機と、 送受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、上
    記送信機から高周波信号を地表に照射するとともに、地
    表からの反射信号を受信する第１のアンテナと、 受信ビームが上記移動体に対して斜めに向けられ、地表
    からの反射信号を受信する第２のアンテナと、 上記第１、第２のアンテナから反射信号を受けてそれぞ
    れ受信処理を行う第１、第２の受信機と、 上記第１、第２の受信機の出力を受けて上記ビームの方
    向についてのレンジ分解能をそれぞれ改善する第１、第
    ２のパルス圧縮部と、 第１、第２のパルス圧縮部の出力をそれぞれ受け、上記
    ビームの方向と交差する方向のクロスレンジ分解能を改
    善し、高分解能レーダ画像をそれぞれ得る第１、第２の
    画像再生部と、 上記第１の画像再生部により得られた第１の観測点から
    の高分解能レーダ画像と、上記第２の画像再生部により
    得られた第２の観測点からの高分解能レーダ画像と干渉
    させて地形の高さ情報を得る干渉処理部と、 地形の高さを測定する基準となる平面上に上記アンテナ
    のビームが照射されたとしたときの反射点を仮想反射点
    としたとき、上記移動体の位置に基づき計算することに
    より上記仮想反射点の高さ情報を得る仮想反射点干渉処
    理部と、 上記干渉処理部の出力と上記仮想反射点干渉処理部の出
    力とを比較することにより地形の高さを求める高度差算
    出部とを備え、 上記第１、第２のアンテナを、上記移動体の進路に対し
    て交差する線上の異なる位置に配置した干渉型高分解能
    レーダ装置。