JPH09189762A

JPH09189762A - レーダ装置を用いた地表変動観測方法並びにこの方法に用いる合成開口レーダ装置及びトランスポンダ

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Publication number: JPH09189762A
Application number: JP8000950A
Authority: JP
Inventors: Masa Mitsumoto; 雅三本; Masafumi Iwamoto; 雅史岩本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-07-22
Anticipated expiration: 2016-01-08
Also published as: JP3301297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】飛翔体に搭載された合成開口レーダ（ＳＡ
Ｒ）画像中の孤立高輝度点を抽出し、これを利用して地
表構造物の変化を検出することにより、画像全体につい
ての処理を不要とし処理負荷を軽減しつつ被災地域の検
出を行なう。【解決手段】地表を観測し地表画像を得る画像処理部
４と、上記地表画像から孤立高輝度点を抽出して地形情
報を得る孤立高輝度点抽出部１４と、上記地形情報とデ
ータベース９に格納された以前の地形情報とを比較する
ことにより比較結果を得るマップ差分部と、上記比較結
果に基づき変動が発生した地表の領域を検出する異変発
生領域検出部１７とを備える。

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、人工衛
星等の飛翔体に搭載され、広範囲にわたる観測対象領域
である地表面を観測して地表の状況を検出するためのレ
ーダ装置を用いた地表変動観測方法並びにこの方法に用
いる合成開口レーダ装置及びトランスポンダに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】航空機、人工衛星等の飛翔体に搭載さ
れ、地表面を観測する干渉型合成開口レーダ装置が知ら
れている。この干渉型合成開口レーダ装置によれば広い
地域を短い時間で観測することができる。また、前回の
観測データと比較することにより地形の変動等の地表の
状況を知ることができる。地表の状況を知ることは、地
勢図を作成し開発計画を立てるために必要であるととも
に、防災上も極めて重要である。特に、地震等の災害発
生後に市街地における被災地域を特定するには、地表構
造物の変化を観測することが重要である。

【０００３】従来、このような地表構造物の変化を観測
するために、光学カメラを用いた航空写真などを利用し
ていた。しかし、光学カメラによる航空写真では、悪天
候下や、火災による煙発生時、夜間では観測できず、必
要な時にリアルタイムで情報が収集できなかった。ま
た、昼間であっても、都市部では構造物による影があ
り、それが時刻とともに変化するため、特に過去のデー
タと比較する場合に困難が生じる。このような欠点を解
消するために干渉型合成開口レーダ装置を用いて地表構
造物の変化を観測することが考えられる。

【０００４】例えば、特開平７−７２２４４号公報に
は、昼夜間、全天候で観測が可能な干渉型合成開口レー
ダ及び地形変動観測方式が開示されている。

【０００５】図１９はこのようなレーダ装置の基本構成
を示すブロック図である。同図において、１ａ、１ｂは
送受信用の１組のアンテナであり、アンテナ１ａ，１ｂ
は互いに独立している。３ａ、３ｂはそれぞれアンテナ
１ａ，１ｂと接続された送受信部、４は送受信部３ａ，
３ｂからの信号及び後述のＧＰＳ部５からの位置信号に
基づき画像処理を行う画像処理部、５は複数のＧＰＳ(G
lobal Positioning System) 衛星から信号を得てレーダ
装置の位置を知る位置検出装置としてのＧＰＳ部、６は
画像処理部４が出力する送受信部３ａ，３ｂに対応する
２種類の画像データに基づき干渉処理を行い地形の高度
等の情報を得る干渉処理部、７は干渉処理部により得ら
れた地形情報から地形の変動を解析する地形変動解析部
である。

【０００６】地形変動解析部７は、以前観測した地形情
報が格納されているデータベース９と、このデータベー
ス９の地形情報と干渉処理部６からの今回の観測により
得られた地形情報とを比較し地形変動を検出する標高差
検出部８とから構成されている。レーダ装置１３は、ア
ンテナ１ａ，１ｂ〜地形変動解析部７から構成され、図
示しない航空機、人工衛星等の飛翔体に搭載されてい
る。

【０００７】なお、同図の１０は観測対象地形であるタ
ーゲット、１１はターゲット１０内に設置され、レーダ
装置１３からの送信信号を受けたときレーダ装置１３に
向かって反射するリフレクタ（図では２つ表されてい
る）、１２はＧＰＳ衛星である。

【０００８】次に動作について説明する。図１９におい
て、アンテナ１ａ、１ｂは、それぞれ、送受信部３ａ、
３ｂより出力された電波を地上に放射するとともに、地
表に設置されたリフレクタ１１を含むターゲット１０か
らの反射信号を受信する。送受信部３ａ、３ｂは、それ
ぞれ、アンテナ１ａ、１ｂが受信した地上からの反射波
を入力として周波数変換、検波等の受信処理を行い、処
理された信号を受信ビデオ信号として画像処理部４へ出
力する。

【０００９】なお、アンテナ１ａ、１ｂの向きは、それ
ぞれのビームが同一ターゲット１０を照射するように、
図示しないオフナディア角設定部により制御される。画
像処理部４は、送受信部３ａ、３ｂの出力である受信ビ
デオ信号を入力とし、公知のＳＡＲ(Synthetic Apertur
e Radar ：合成開口レーダ) 画像の再生処理を行なう。
その際、画像処理部４は、ＧＰＳ衛星１２からの電波を
受信したＧＰＳ部５がレーダ装置１３の位置・速度情報
を計算した結果を受けて、幾何歪み補正を行なったＳＡ
Ｒ画像データを出力する。画像処理部４は、送受信部３
ａ、３ｂの出力である受信ビデオ信号それぞれについて
処理を行うので、アンテナ１ａ，１ｂをそれぞれ視点と
する２種類の画像データが得られる。アンテナ１ａ，１
ｂは設置位置が異なるから、同じ反射点に関して位置関
係が異なる。したがって、従来の航空測量における、い
わゆるステレオ視と類似の原理に基づき上記２種類の画
像データを比較することにより、ターゲット１０（リフ
レクタ１１）の標高を知ることができる（もっとも、い
わゆるステレオ視は異なる視点から同一の目標を見たと
きに生じる角度差に基づき標高を求めたが、干渉型合成
開口レーダ装置では異なる視点から同一の目標を見たと
きに生じる距離の差に基づき標高を求める）。

【００１０】干渉処理部６は２種類の画像データの比較
を行う。すなわち、干渉処理部６は、画像処理部４から
アンテナ１ａ、１ｂに対応した２種類のＳＡＲ画像デー
タを入力として、これらＳＡＲ画像データ間の位相差
（すなわち距離の差）から等高線図または標高を算出
し、３次元地形データである現時点の標高データを作成
する。

【００１１】地形変動解析処理部７は、標高差検出部８
において、干渉処理部６からのリアルタイムで得られた
標高データを、データベース９に記憶されている以前に
得られた同一地域の標高データと比較する。この処理に
より、以前の地形と今回の地形の差を知ることができる
から、前回の観測と今回の観測との間に生じた地形変動
を抽出することができる。なお、地形変動解析処理部７
は、合成開口レーダ特有のフォーショートニング歪みを
標高データを基に補正するとともに、さらに、リフレク
タ１１による校正も実施する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の干渉型合成開口
レーダ装置は以上のように構成され、昼夜、天候を問わ
ず短時間で地形変動を抽出することができる。また、飛
行経路が同じであれば、平常時に見える画像は常に同じ
であり、過去のデータと比較することが容易である。

【００１３】しかし、従来の干渉型合成開口レーダ装置
によれば、変動前のデータとの比較はＳＡＲ画像全体に
わたり分解限界毎に比較しているため、記憶容量および
比較処理における演算量が大きく、実際の処理上問題と
なっていた。

【００１４】また、都市の構造物の傾き等の変動を直接
検出することができなかった。また、リフレクタの反射
信号が弱いときに正しく変動を検出することができず、
検出の信頼性の点で問題があった。また、地表の反射点
以外の情報を併せて利用することができず、検出の精度
を高めることができなかった。

【００１５】また、信号処理部も飛翔体に搭載したため
に装置の大きさが制限されたので、処理能力が十分でな
かったり、必要なデータをあらかじめすべて準備するこ
とができないという問題があった。

【００１６】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、記憶容量および比較処理における演算
量が少なくてすみ、都市の構造物の傾き等の変動を直接
検出することができ、正しく変動を検出して検出の信頼
性及び精度が向上し、装置の大きさが制限されず、十分
な処理能力を有するとともに、必要なデータをあらかじ
めすべて準備することができるレーダ装置を用いた地表
変動観測方法並びにこの方法に用いる合成開口レーダ装
置及びトランスポンダを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係るレーダ装
置を用いた地表変動観測方法は、飛翔体に搭載されたレ
ーダ装置により地表を観測し地表画像を得る第１のステ
ップと、上記地表画像から孤立高輝度点を抽出して地形
情報を得る第２のステップと、上記地形情報と以前に観
測された地形情報とを比較することにより比較結果を得
る第３のステップと、上記比較結果に基づき変動が発生
した地表の領域を検出する第４のステップとを備えたも
のである。

【００１８】上記第１のステップにおいては、ＳＡＲ(S
ynthetic Aperture Radar)処理、ＤＢＳ(Doppler Beam
Sharpening) 処理等の高分解能処理により地表画像が得
られる。上記第２のステップにおいては、地表画像を構
成する画素ごとにレベルを所定のしきい値と比較するこ
とにより高輝度点を抽出する。しきい値はあらかじめ定
められた固定値あるいは観測ごとに適応的に定められる
可変値である。孤立高輝度点とは、地表画像中で周囲の
画素に比べて非常にレベルが高い画素である。孤立高輝
度点となりうる地表の目標として、崖等の急峻な地形、
河川の堤防、港湾の防波堤、電柱、鉄塔、家屋、ビル等
の建造物、特にこれらの端部、道路上の車両等である。
上記第３のステップにおいては、画素ごとに現在の地形
情報と過去の地形情報との差分を求める等により比較
し、両者の間で相違した変動孤立高輝度点の数等を基準
に変動の判定を行う。

【００１９】請求項２に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、上記第３のステップにおいて、関連する
複数の孤立高輝度点ごとに比較し、これら複数の孤立高
輝度点の位置変化を示す二次差分ベクトルに基づき比較
結果を得るものである。

【００２０】二次差分ベクトルとは、過去の地形情報に
おける孤立高輝度点を始点（あるいは終点）とし、現在
の地形情報における孤立高輝度点を終点（あるいは始
点）としたときのベクトルを差分ベクトルとしたとき、
複数の孤立高輝度点の差分ベクトル間の差分ベクトルで
ある。二次差分ベクトルは、複数の孤立高輝度点間の相
対的位置関係の変化を意味する。

【００２１】請求項３に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、上記関連する複数の孤立高輝度点を、同
じ構造物上の複数の孤立高輝度点としたものである。

【００２２】請求項４に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、飛翔体に搭載されたレーダ装置により地
表を観測し第１の地表画像を得るとともに、地表に設置
されたトランスポンダについての第２の地表画像を得る
第１のステップと、上記第１の地表画像から孤立高輝度
点を抽出して第１の地形情報を得る第２のステップと、
上記第２の地表画像から上記トランスポンダを孤立高輝
度点として抽出して第２の地形情報を得る第３のステッ
プと、上記第１の地形情報と上記第２の地形情報とを比
較して上記トランスポンダ以外の孤立高輝度点を抽出し
て第３の地形情報を得る第４のステップと、上記第２の
地形情報と以前に観測された第２の地形情報とを比較す
ることにより第１の比較結果を得る第５のステップと、
上記第３の地形情報と以前に観測された第３の地形情報
とを比較することにより第２の比較結果を得る第６のス
テップと、上記第１の比較結果及び上記第２の比較結果
に基づき変動が発生した地表の領域を検出する第７のス
テップとを備えたものである。

【００２３】請求項５に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、飛翔体に搭載された複数のレーダ装置に
より地表を観測し複数の地表画像を得る第１のステップ
と、上記複数の地表画像ぞれぞれから孤立高輝度点を抽
出して複数の地形情報を得る第２のステップと、上記複
数の地表画像に基づき地表の標高情報を得る第３のステ
ップと、上記標高情報に基づき上記複数の地形情報に標
高を付加して複合地形情報を得る第４のステップと、上
記複合地形情報と以前に観測された複合地形情報とを比
較することにより比較結果を得る第５のステップと、上
記比較結果に基づき変動が発生した地表の領域を検出す
る第６のステップとを備えたものである。

【００２４】請求項６に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、上記第１のステップにおいて上記レーダ
装置は反射体が設置された地表を観測し、上記第２のス
テップは上記反射体を含む孤立高輝度点を抽出するもの
である。

【００２５】請求項７に係るレーダ装置を用いた地表変
動観測方法は、上記第１のステップにおいて上記レーダ
装置はリピータが設置された地表を観測し、上記第２の
ステップは上記リピータを含む孤立高輝度点を抽出する
ものである。

【００２６】請求項８に係る合成開口レーダ装置は、地
表に電波を照射するとともに地表からの反射信号を受信
するアンテナと、上記アンテナに送信信号を供給すると
ともに上記反射信号を受けて受信処理を行う送受信部
と、上記送受信部で受信処理された信号に基づき合成開
口処理を行い地表画像を生成する画像処理部と、上記地
表画像から孤立高輝度点を抽出して地形情報を生成する
孤立高輝度点抽出部と、以前に観測された地形情報が格
納されたデータベースと、上記孤立高輝度点抽出部が出
力する地形情報と上記データベースに格納された地形情
報とを比較することにより比較結果を生成する比較処理
部と、上記比較結果に基づき変動が発生した地表の領域
を検出する異変発生領域検出部とを備えたものである。

【００２７】請求項９に係る合成開口レーダ装置は、上
記データベースには、関連する複数の孤立高輝度点ごと
に分類された地形情報が格納され、上記比較処理部は、
上記関連する複数の孤立高輝度点ごとに比較し、これら
複数の孤立高輝度点の位置変化を示す二次差分ベクトル
に基づき比較結果を得るものである。

【００２８】請求項１０に係る合成開口レーダ装置は、
上記送受信部の出力を受けて送信する第１の通信手段
と、上記第１の通信手段の送信信号を受けるとともにそ
の信号を上記画像処理部に出力する第２の通信手段を備
え、上記アンテナ、上記送受信部及び上記第１の通信手
段と、これら以外の部分とを分離したものである。

【００２９】請求項１１に係る合成開口レーダ装置は、
地表に電波を照射するとともに地表からの反射信号及び
地表に設置されたトランスポンダからの信号を受信する
アンテナと、上記アンテナに送信信号を供給するととも
に上記反射信号を受けて受信処理を行う送受信部と、上
記トランスポンダからの信号を弁別して受信処理を行う
応答信号弁別受信部と、上記送受信部で受信処理された
信号に基づき合成開口処理を行い第１の地表画像を生成
する第１の画像処理部と、上記応答信号弁別受信部で受
信処理された信号に基づき合成開口処理を行い第２の地
表画像を生成する第２の画像処理部と、上記第１の地表
画像から孤立高輝度点を抽出して第１の地形情報を生成
する第１の孤立高輝度点抽出部と、上記第２の地表画像
から孤立高輝度点を抽出して第２の地形情報を生成する
第２の孤立高輝度点抽出部と、上記第１の地形情報と上
記第２の地形情報とを比較して上記トランスポンダ以外
の孤立高輝度点を抽出して第３の地形情報を得る地形処
理部と、以前に観測された第２の地形情報及び第３の地
形情報が格納されたデータベースと、上記地形処理部が
出力する第２の地形情報と上記データベースに格納され
た第２の地形情報とを比較することにより比較結果を生
成する比較処理部と、上記地形処理部が出力する第３の
地形情報と上記データベースに格納された第３の地形情
報との差分をとることにより差分結果を生成する差分処
理部と、上記比較結果及び上記差分結果に基づき変動が
発生した地表の領域を検出する異変発生領域検出部とを
備えたものである。

【００３０】請求項１２に係る合成開口レーダ装置は、
地表に電波を照射するとともに地表からの反射信号を受
信する第１のアンテナ及び第２のアンテナと、上記第１
のアンテナ及び上記第２のアンテナに送信信号をそれぞ
れ供給するとともにそれぞれ上記反射信号を受けて受信
処理を行う第１の送受信部及び第２の送受信部と、上記
第１の送受信部及び上記第２の送受信部でそれぞれ受信
処理された信号に基づき合成開口処理を行い第１の地表
画像及び第２の地表画像を生成する第１の画像処理部及
び第２の画像処理部と、上記第１の地表画像及び上記第
２の地表画像からそれぞれ孤立高輝度点を抽出して第１
の地形情報及び第２の地形情報を生成する第１の孤立高
輝度点抽出部及び第２の孤立高輝度点抽出部と、上記第
１の地表画像と上記第２の地表画像との差を求めること
により地表の標高情報を得る干渉処理部と、上記標高情
報と上記第１の地形情報及び上記第２の地形情報を融合
して複合地形情報を得る情報融合部と、以前に観測され
た複合地形情報が格納されたデータベースと、上記複合
地形情報と上記データベースに格納された複合地形情報
とを比較することにより比較結果を得る比較処理部と、
上記比較結果に基づき変動が発生した地表の領域を検出
する異変発生領域検出部とを備えたものである。

【００３１】請求項１３に係る合成開口レーダ装置は、
上記データベースに接続された第１の双方向通信手段
と、上記第１の双方向通信手段と分離して設置され、上
記第１の双方向通信手段と通信を行う第２の双方向通信
手段と、上記第２の双方向通信手段に接続され、観測対
象となる全領域にわたり以前に観測された地形情報が格
納された広領域データベースとを備え、上記広領域デー
タベースは、処理に必要なデータを上記データベースに
送信するものである。

【００３２】上記広領域データベースは、たとえば、レ
ーダ装置がデータベースに含まれない新たな領域を観測
するときに自動的にデータを送信する。あるいは外部か
らの操作によりデータを送信する。

【００３３】請求項１４に係る合成開口レーダ装置は、
上記第１の双方向通信手段は、新たな領域が観測された
ときに新たな地形情報を受けて上記第２の双方向通信手
段に送信し、上記広領域データベースは、上記新たな地
形情報を受けて格納するものである。

【００３４】請求項１５に係る合成開口レーダ装置は、
地形情報を上記比較処理部または上記データベースのい
ずれかに供給する切替部を備え、異変発生を検出しない
ときは上記地形情報を上記データベースに供給するもの
である。

【００３５】上記切替部は、たとえば、観測モードの設
定部の情報を得て、通常の観測のときは地形情報を上記
データベースに供給し、災害時等の異変観測時には地形
情報を上記比較処理部に供給する。

【００３６】請求項１６に係るトランスポンダは、レー
ダ装置からの電波を反射するとともにその一部を受信す
るリフレクタ兼用送受信アンテナと、上記リフレクタ兼
用送受信アンテナの受信信号の周波数をその整数倍の周
波数に変換する周波数変換部と、上記周波数変換部の出
力を増幅して上記リフレクタ兼用送受信アンテナに供給
し、上記レーダ装置に対して送信する増幅器とを備えた
ものである。

【００３７】請求項１７に係るトランスポンダは、複数
のリフレクタ兼用送受信アンテナと、上記複数のリフレ
クタ兼用送受信アンテナからの信号を合成して上記周波
数変換部に出力するとともに、上記増幅器からの信号を
上記複数のリフレクタ兼用送受信アンテナに分配する合
分配器とを備えたものである。

【００３８】

【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の
合成開口レーダ装置及び地形変動観測方法について図を
参照して説明する。図１は発明の実施の形態１の合成開
口レーダ装置の概略構成図である。同図において、１は
送受信用のアンテナ、３はアンテナ１と接続された送受
信部、４は送受信部３からの信号及び後述のＧＰＳ部５
からの位置信号に基づき画像処理を行う画像処理部、５
は複数のＧＰＳ(Global Positioning System) 衛星から
信号を得てレーダ装置の位置を知る位置検出装置として
のＧＰＳ部、９は地形情報が格納されるデータベース、
１４はアンテナ１のビームの覆域内において周囲よりも
高輝度かつ小面積で孤立している孤立高輝度点を抽出す
る孤立高輝度点抽出部、１５は通常の観測時に孤立高輝
度点抽出部１４の出力データをデータベース９に供給
し、地形変動の観測時に後述のマップ差分部１６に供給
する切替部、１６は前回観測した地形情報であるデータ
ベース９からの地形情報と孤立高輝度点抽出部１４から
の今回の観測により得られた地形情報とを比較し地形変
動を検出するマップ差分部、１７はマップ差分部１６に
よる差分結果から地形変動が発生したと推定される領域
を判定する異変発生領域検出部である。レーダ装置１３
は、アンテナ１〜異変発生領域検出部１７から構成さ
れ、図示しない航空機、人工衛星等の飛翔体に搭載され
ている。なお、同図の１０は地表のターゲット、１２は
ＧＰＳ衛星である。

【００３９】また、図２は孤立高輝度点抽出部１４の動
作を説明するための図である。図２（ａ）は画像処理部
４が孤立高輝度点抽出部１４へ出力するＳＡＲ画像、図
２（ｂ）は孤立高輝度点抽出部１４が出力する孤立高輝
度点マップである。これらの図において上下方向はアン
テナとターゲットとの間の距離を示す距離方向、左右方
向はアンテナの方位を示す方位方向である。

【００４０】図２（ａ）において、２０は最小分解画素
を示す。ＳＡＲ画像は多数の最小分解画素２０から構成
される。同図において、最小分解画素２０は、レベルが
低いと黒色、レベルが高いと白色、これらの中間レベル
では灰色になる。同図の例では、８か所に反射信号が現
れているが、これらのうち、左下、中央上、中央下、右
上、右下の５か所の信号レベルが高いことがわかる。

【００４１】図２（ｂ）において、２１ａ〜２１ｅは孤
立高輝度点を示す。これらは図２（ａ）の信号レベルの
高い領域のうちで特にレベルの高い画素である。孤立高
輝度点２１の抽出方法については後に詳述する。

【００４２】また、図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ平
地、山地、都市からの反射信号強度を示す概念図であ
る。横軸は地表における位置を示す。図３（ａ）からわ
かるように、平地の反射信号の雑音レベルＴhminは比較
的低く、かつ、ほぼ一定である。これは平面に電波が照
射されるとそのほとんどが一定方向に反射され、レーダ
装置１３にほとんど返らないからである。しかし、平地
にリフレクタ、建造物、鉄塔、車両等があると、これら
により電波はレーダ装置１３側に返ってくる。これが孤
立高輝度点となりうる点であり、最大信号レベルＴhmax
を決める。この図からわかるように地表が平面状であれ
ば孤立高輝度点を求めるのは容易である。

【００４３】また、図３（ｂ）からわかるように、山地
の反射信号の雑音レベルＴhminは比較的高い。これは山
地の地形は複雑であること、及び、山地に繁る樹木等に
より電波が照射されるとさまざまな方向に反射され、レ
ーダ装置１３にいくらか返ってくるからである。山地の
地形がレーダ装置１３に対向しているとき比較的強い反
射波Ｔhmaxが観測される。これが孤立高輝度点となりう
るが、図からわかるようにその領域は広く輪郭はあいま
いであり、孤立高輝度点を特定するのは比較的難しい。

【００４４】また、図３（ｃ）からわかるように、都市
の反射信号の雑音レベルＴhminはほとんど無視できるレ
ベルから比較的高いレベルにかけて分布している。これ
は都市は山地よりも複雑な地形をしており、広い道路の
ように平地とみなせる領域や複雑な形状を有する建造物
が混在しているからである。したがって、都市の反射信
号のレベルは、狭い領域内であってもＴhminからＴhmax
まで広く分布する。したがって、孤立高輝度点を特定す
るには狭い領域ごとに分割して行う必要がある。また、
図４〜６は、マップ差分部１６の処理及び異変発生領域
検出部１７の処理の説明図である。

【００４５】次に動作について説明する。図１におい
て、アンテナ１は送受信部３より出力された電波を地上
に放射するとともに、ターゲット１０の地表からの反射
信号を受信する。送受信部３は、アンテナ１が受信した
地上からの反射波を入力として周波数変換、検波等の受
信処理を行い、処理された信号を受信ビデオ信号として
画像処理部４へ出力する。なお、アンテナ１の向きは、
ビームがターゲット１０を照射するように、図示しない
オフナディア角設定部により制御される。

【００４６】画像処理部４は、送受信部３の出力である
受信ビデオ信号を入力とし、公知のＳＡＲ(Synthetic A
perture Radar ：合成開口レーダ) 画像の再生処理を行
なう。その際、画像処理部４は、ＧＰＳ衛星１２からの
電波を受信したＧＰＳ部５がレーダ装置１３の位置・速
度情報を計算した結果を受けて、幾何歪み補正を行なっ
たＳＡＲ画像データを出力する。レーダによる観測は、
昼夜、天候を問わず実施できる。

【００４７】孤立高輝度点抽出部１４の動作を図に基づ
いて説明する。孤立高輝度点抽出部１４には、画像処理
部４で再生された図２（ａ）のＳＡＲ画像が入力され
る。図２（ａ）のＳＡＲ画像において、前述のようにさ
まざまな強度の信号が分布している。このように信号強
度が異なるのは、観測対象にある地表面の形状・性質、
地表の構造物の形状・材質によって反射する電波の強度
が異なるからである。図２（ａ）において周囲のデータ
に比べ電波の反射強度が極端に高く観測される点が存在
する。この点は、孤立高輝度点と呼ばれる。孤立高輝度
点抽出部１４は、図２（ａ）のようなデータを受けて以
下のような処理を行い、孤立高輝度点を抽出する。

【００４８】孤立高輝度点抽出部１４は、まず、図２
（ａ）のＳＡＲ画像のうちで比較的輝度が高い領域につ
いてその平均Ａ_v を求める。この平均Ａ_v の求め方とし
て次のような方法が考えられる。（方法１）ＳＡＲ画像が比較的小さなときにはその全体
について求める。（方法２）ＳＡＲ画像が大きいときは、ＳＡＲ画像をい
くつかの領域に分割し、それぞれの領域ごとに平均Ａ_v
を求める。

【００４９】上記（方法２）の場合の領域の設定方法と
して次のような方法が考えられる。（方法２−１）領域をあらかじめ定められた固定のもの
とする。この固定の領域の大きさはあらかじめ予想され
る孤立高輝度点の分布に応じて決定する。たとえば、こ
のＳＡＲ画像の任意の最小分解画素２０毎に孤立高輝度
点が分布すると予想されるときは、最小分解画素２０毎
に周囲ｎ個の最小分解画素を定義する。また、対象とな
る地表の状態を考慮して決定する。たとえば、平地の場
合、反射信号は図３（ａ）のようであるから、比較的広
い領域を定義すればよい。一方、都市の場合、反射信号
は図３（ｃ）のようであるから、比較的狭い領域を定義
しなければ孤立高輝度点を検出できないし、かりに検出
できたとしても観測ごとに孤立高輝度点が変わることが
予想され、検出結果が不安定になるおそれがある。ま
た、山地の場合、平地と都市との中間の広さの領域が適
当である。

【００５０】（方法２−２）あらかじめ定められた一定
レベル以上の最小分解画素が連続する領域をＳＡＲ画像
ごとに設定する。たとえば雑音レベルＴhmin以上の信号
を取り出し、これらが連続する範囲で領域を定義する。
前述のように、平地、山地、都市ごとに地表からの反射
信号の雑音レベルＴhminは異なるが、あらかじめ地表が
これらのうちのいずれであるか知るのは容易である。そ
こで、レーダ装置１３の位置に応じて平地、山地、都市
のいずれを観測しているか判定し、それに応じて適宜雑
音レベルＴhminを選択すればよい。

【００５１】孤立高輝度点抽出部１４は次式の演算を行
い平均Ａ_v を求める。Ａ_v ＝（１／Ｎ）ΣＡ_i (1) 式(1) において、Σはｉ＝１からＮについてＡ_i の総和
をとる。ここで、Ｎは平均を求めるための領域内の最小
分解画素の数である。上記（方法１）の場合、ＳＡＲ画
像のすべての最小分解画素について平均を求める。一
方、上記（方法２）の場合、上述のようにして設定され
た領域内の最小分解画素について平均を求める。

【００５２】次に、孤立高輝度点抽出部１４は、上述の
ように求めた平均Ａ_v に基づき次式を計算し、孤立高輝
度点を抽出するためのしきい値Ｔh1を求める。Ｔh1＝Ｋ₁ ・Ａ_v (2)

【００５３】ここで、Ｋ₁ はあらかじめ定められた係数
である。Ｋ₁ は次のような観点から定められる。・単純平均をとる。すなわちＫ₁ ＝１である。雑音レベ
ルＴhminが大きく変動しないときに有効である。・地表の状況に応じて設定する。図３からわかるように
（平地Ｔhmin）＜（山地Ｔhmin）＜（都市Ｔhmin）であ
るから、たとえば（平地Ｋ₁ ）＜（山地Ｋ₁ ）＜（都市
Ｋ₁ ）のように設定する。・孤立高輝度点以外の点を誤って検出する確率が一定値
以下になるように設定する。これは、公知のＣＦＡＲ(C
onstant Fales Alarm Rate) の考えに基づくものであ
り、あらかじめ信号の分布（ガウス分布、レーレー分
布、ワイブル分布等の分布）を想定し、この分布に基づ
き誤検出率が一定値以下になるように設定する。

【００５４】孤立高輝度点抽出部１４は、上記式(1) に
より求められたＴh1を基準としてＳＡＲ画像を最小分解
画素ごとに比較することにより孤立高輝度点を抽出す
る。すなわち、（Ｔh1）＜（信号レベル）となる最小分
解画素を孤立高輝度点とする。このようにして抽出され
た孤立高輝度点が、図２（ｂ）の２１ａ〜２１ｅであ
る。

【００５５】孤立高輝度点抽出部１４は、上述のように
抽出した図２（ｂ）の孤立高輝度点マップ２２を出力す
る。孤立高輝度点マップ２２は、たとえば、孤立高輝度
点２１ａ〜２１ｅを" １" で、それ以外は" ０" の値を
持つ配列要素によって表わされる。この配列要素は、孤
立高輝度点が抽出される前のＳＡＲ画像に比べて著しく
データ量が減少している。

【００５６】次に、切替部１５の動作について説明す
る。平常時であれば、図１において、切替部１５は、孤
立高輝度点抽出部１４の出力である孤立高輝度点マップ
をデータベース９へ出力する。データベース９はレーダ
装置の位置と対応づけて孤立高輝度点マップを保存す
る。このような観測は、たとえば定期的に行われる。な
お、データベース９は、複数回にわたる観測結果を平均
し、この平均化された地形情報を通常時の情報として記
憶するようにしてもよい。この場合、データベース９の
地形情報の信頼性が向上する。

【００５７】一方、災害発生時等の変動を検出しようと
するときは、特別に観測が行われる。このとき、レーダ
装置１３を搭載した航空機等の飛翔体は外部からの指令
（たとえば地方自治体の観測命令）に基づき、地表に変
動が生じたと思われる地域を飛行する。このとき、切替
部１５は、孤立高輝度点抽出部１４の出力である孤立高
輝度点マップをマップ差分部１６へ出力する。なお、切
替部１５の切り替え動作は操作員による手動動作、ある
いは、外部からの指令による遠隔自動動作である。

【００５８】マップ差分部１６は、例えば図４のよう
に、あらかじめ定められた大きさのメッシュ状の領域毎
に、現在の孤立高輝度点マップと、データベースに保存
されている過去の孤立高輝度点マップとの差分をとり、
この差分マップを異変発生領域検出部１７へ出力する。
図４は、左右方向にＡ、Ｂ、Ｃ、上下方向に１〜４に区
分され、合計１２の領域に分割されている。

【００５９】具体的には、図５のように、現在の孤立高
輝度点マップＰ₁ と過去の孤立高輝度点マップＰ₂ とを
画素ごとに減算する。そして、その減算結果が、＋（プ
ラス）、０（ゼロ）、−（マイナス）の３種類である変
動孤立高輝度点マップＲとして出力する。

【００６０】変動孤立高輝度点マップにおいて、プラス
の値をもつ要素は、地面の変動などにより移動した孤立
高輝度点、あるいは過去の観測では存在しなかったが現
在は存在する孤立高輝度点（たとえば、構造物が傾斜し
たためにアンテナと正対して現れた孤立高輝度点）を意
味する。なお、車両等の移動体による誤検出の可能性も
ある。変動孤立高輝度点マップにおいて、マイナスの値
をもつ要素は、地面の変動などにより移動した孤立高輝
度点、あるいは過去の観測では存在したが現在は存在し
ない孤立高輝度点（たとえば、孤立高輝度点源であった
構造物が倒壊した場合）を意味する。ここでは、以上の
ような変動孤立高輝度点が存在することを異変とする。

【００６１】なお、差分をとるかわりに両者の排他的論
理和をとるようにしてもよい。この場合、変動した最小
分解画素の値が" １" となり、変動しなかった最小分解
画素の値が”０”となる。この差分マップには、災害発
生による孤立高輝度点の消失、平常時の位置からの移動
などの変動孤立高輝度点だけが表れている。

【００６２】異変発生領域検出部１７は、メッシュ毎に
入力された現在と過去についての変動孤立高輝度点マッ
プを受け、変動孤立高輝度点の数を合計し、その数があ
らかじめ定められた数よりも多く現れている領域を検出
して異常領域として出力する。具体的には、異変発生領
域検出部１７は、図５の変動孤立高輝度点マップＲをメ
ッシュ領域Ａ１〜Ｃ４ごとに受けて、プラスの要素とマ
イナスの要素の数を数える。ここで、プラスの要素の数
がＮp 、マイナスの要素の数がＮm とすると、たとえば
次式を用いて異変発生の程度Ｄを求める。Ｄ＝（αＮp ＋βＮm ）／γ (3) ただし、α、β、γは観測対象領域の種類（平地、山
地、都市など）で決まる定数である。

【００６３】異変発生領域検出部１７は、すべてのメッ
シュ領域Ａ１〜Ｃ４について同様な処理を行い、たとえ
ば、図６のようにメッシュごとに程度Ｄが対応する情報
を出力する。程度Ｄが大きいほど異変は発生している可
能性が高い。以上のようにして、異変発生の程度Ｄの分
布状況を知ることができる。

【００６４】以上のようにこの発明の実施の形態１によ
れば、次のような効果がある。（１）通常時において、ＳＡＲ画像から孤立高輝度点を
求めデータベースに保存するとともに、地形変動を観測
するときに、データベースの地形情報と最新の観測地形
情報とを比較するので、変動が生じた地域を的確に検出
することができる。特に、通常時の観測を定期的に行う
ことにより最近の地形情報に基づき検出できて、検出の
信頼性が向上する。なお、通常時の地形情報そのものを
利用することもできる。（２）孤立高輝度点を記憶し、処理を行うので、従来の
ようにＳＡＲ画像のすべての画素ごとに判断する場合と
比べてデータ量が少なくてすむとともに、差分及び検出
処理に要する演算量が少なくてすむ。したがって、装置
の構成が簡単になるとともに処理時間が短くなる。

【００６５】（３）孤立高輝度点をＳＡＲ画像から抽出
するため地表に専用のリフレクタを設置する必要がな
く、任意の地域（たとえば交通が不便な僻地、離島等）
について観測が直ちに可能である。したがって手間が省
け、費用も安くなるばかりでなく、災害発生時の被災状
況の把握という点で非常に有利である。（４）孤立高輝度点抽出部は、地表の状態等に応じてし
きい値を変えることにより孤立高輝度点を適切に抽出す
ることができ、処理の信頼性が向上する。なお、しきい
値あるいは上記式(2) の係数Ｋ１を地域ごとに対応づけ
たマップを備え、このマップに基づき孤立高輝度点抽出
処理を行えば信頼性がさらに向上する。

【００６６】発明の実施の形態２．次に、発明の実施の
形態２のレーダ装置及び地形変動観測方法について図を
参照して説明する。図７は発明の実施の形態２のレーダ
装置とターゲットとの関係を示す図である。同図におい
て、レーダ装置１３は図１に示されたものと同じもので
あり、孤立高輝度点抽出部１４以外は同様に動作する。

【００６７】また、同図において、１１ａ〜１１ｅは地
表に設置されたリフレクタである。リフレクタ１１ａ〜
１１ｅは、公知のコーナリフレクタ等であり、電波を受
けたときその受けた方向に電波を反射するという性質を
備える。この種のリフレクタは、通常の物体と比べて、
その物理的な大きさの割りに大きな反射断面積を有す
る。したがって、リフレクタ１１ａ〜１１ｅが設置され
ているときはいずれの地形においても、たとえば図３
（ａ）のような急峻な信号が存在する。

【００６８】次に動作について説明する。図７のアンテ
ナ１、送受信部３、画像処理部４、ＧＰＳ部５、データ
ベース９、マップ差分部１６、異変発生領域検出部１７
は、図１の場合と同様に動作するのでこれらの動作説明
は省略する。

【００６９】孤立高輝度点抽出部１４は、しきい値に基
づき入力されたＳＡＲ画像を最小分解画素ごとに比較す
ることにより孤立高輝度点マップを作成して出力する。
上記実施の形態１では、しきい値Ｔh1をＳＡＲ画像全体
あるいは一部の領域ごとの平均を求めることにより定め
た。しかし、この実施の形態２では地表にリフレクタ１
１ａ〜１１ｅが設置されているのがあらかじめわかって
おり、これらからの反射信号が孤立高輝度点になると考
えてよい。したがって、この実施の形態２のしきい値Ｔ
h2は次のように定められる。

【００７０】特定の位置に設置されたリフレクタ１１ａ
〜１１ｅの反射断面積ＲＣＳ (Radar Cross Section)の
値σが既知であるとし、孤立高輝度点抽出部１４は、い
わゆるレーダ方程式を利用して次式によりしきい値Th2
を求める。Ｔh2＝Ｋ₂ （λ² σ／Ｒ⁴ ） (4)

【００７１】ここで、λは使用波長、Ｋ₂ はあらかじめ
定められた係数である。Ｋ₂ は次のような観点から定め
られる。・雑音レベルＴhminが大きく変動しないとき、Ｋ₂ ＝１
とする。・地表の状況に応じて設定する。図３からわかるように
（平地Ｔhmin）＜（山地Ｔhmin）＜（都市Ｔhmin）であ
るから、たとえば（平地Ｋ₂ ）＜（山地Ｋ₂ ）＜（都市
Ｋ₂ ）のように設定する。・孤立高輝度点以外の点を誤って検出する確率が一定値
以下になるように設定する。これは、公知のＣＦＡＲ(C
onstant Fales Alarm Rate) の考えに基づくものであ
り、あらかじめ信号の分布（ガウス分布、レーレー分
布、ワイブル分布等の分布）を想定し、この分布に基づ
き誤検出率が一定値以下になるように設定する。

【００７２】孤立高輝度点抽出部１４は、しきい値Ｔh2
に基づきＳＡＲ画像を最小分解画素ごとに比較して孤立
高輝度点を抽出する。すなわち、任意の最小分解画素の
輝度Ａが次の関係にあるとき、この最小分解画素をリフ
レクタ１１ａ〜１１ｅのいずれかに対応すると判断す
る。（１−α）Ｔh2＜Ａ＜（１＋α）Ｔh2 (5)

【００７３】ただし、αは定数である。αは予想される
反射信号のレベル変動が大きいときに大きな値をとり、
小さいときに小さな値をとる。レベル変動は、地表の状
況、天候等により影響を受ける。

【００７４】このように、孤立高輝度点抽出部１４は、
リフレクタ１１ａ〜１１ｅからの予想反射信号レベルＴ
h2を中心に一定の範囲にある信号の最小分解画素を孤立
高輝度点とする。これは、孤立高輝度点となるリフレク
タ１１ａ〜１１ｅからの反射信号があらかじめ予想され
ているからである。

【００７５】なお、以上の説明において、孤立高輝度点
抽出部１４は、反射信号レベルのみを用いて孤立高輝度
点を抽出したが、これに加えてリフレクタ１１ａ〜１１
ｅの位置関係を用いて孤立高輝度点を抽出するようにし
てもよい。すなわち、リフレクタ１１ａ〜１１ｅの配置
はあらかじめわかっているから、この位置関係をＳＡＲ
画像上にプロットする。そしてプロットされたリフレク
タの位置と抽出された孤立高輝度点とが近いとき孤立高
輝度点であると判定する。孤立高輝度点が複数存在する
ときはこれらのうちでもっとも近いものを選択する。こ
の方法は都市部の観測のように、多数の孤立高輝度点が
抽出されてリフレクタに対応する本来の孤立高輝度点が
不明なときに有利である。

【００７６】また、ＳＡＲ画像と実際の地表の位置関係
が不明なときは、リフレクタ全体の位置関係とＳＡＲ画
像上の孤立高輝度点の位置関係とを比較すれば孤立高輝
度点の抽出とともに、ＳＡＲ画像と実際の地表の位置関
係も同時に知ることができる。このときの比較には、公
知のテンプレートマッチング等のパターンマッチングの
方法を適用すればよい。

【００７７】また、この実施の形態２による孤立高輝度
点抽出方法と、実施の形態１の孤立高輝度点抽出方法と
を併用してもよい。

【００７８】以上のようにこの発明の実施の形態２によ
れば、次のような効果がある。（１）地表に専用のリフレクタを設置してこれを孤立高
輝度点とするので、あらかじめ反射信号のレベルを予測
でき、観測の信頼性が向上する。（２）反射信号のレベルのみならず、リフレクタの位置
関係に基づき孤立高輝度点を抽出するので、観測の信頼
性がさらに向上する。

【００７９】発明の実施の形態３次に、発明の実施の形態３について図を参照して説明す
る。図８は発明の実施の形態３のレーダ装置の構成図で
ある。同図において、２３は同じ地表構造物に設置され
たリフレクタごとに孤立高輝度点を分類する孤立高輝度
点分類部、２４は後述するフォーショートニングに基づ
く複数の孤立高輝度点の相対位置関係の変化を検出する
マップ比較部、２５は複数の孤立高輝度点の相対位置関
係の変化に基づき異変発生の有無をあらかじめ定められ
た領域ごとに検出する異変発生領域検出部である。

【００８０】また、２６は地表の建物、鉄塔等の地表構
造物であり、その上部にリフレクタ１１ａ〜１１ｄが設
置されている。図８によれば地表構造物２６は直方体で
あり、リフレクタ１１ａ〜１１ｄは、それぞれ地表構造
物２６の屋上の各辺に設置されている。その他の構成要
素は、上記の発明の実施の形態２のものと同等である。

【００８１】次にこの動作について説明する。この実施
の形態３は、リフレクタが建造物の上に配置された場合
において、建造物が変形したことを検出して異常を検出
しようとするものである。図８のアンテナ１、送受信部
３、画像処理部４、ＧＰＳ部５、データベース９、孤立
高輝度点抽出部１４は、図１の場合と同様に動作するの
でこれらの動作説明は省略する。

【００８２】図８の孤立高輝度点抽出部１４が出力する
ＳＡＲ画像について図９及び１０を参照して説明する。
まず、通常状態の動作について説明する。孤立高輝度点
抽出部１４により、観測対象内にある地表構造物２６の
屋上の四辺に設置されたリフレクタ１１ａ〜１１ｄから
の反射信号が抽出される。ところで、ＳＡＲ画像上にお
いて、高いところにある物体からの反射信号は、厳密に
は本来の位置から少しずれてレーダ側に近づいて表示さ
れる。この現象はフォーショートニングと呼ばれる。

【００８３】図９に基づきフォーショートニングの原理
を説明する。ＳＡＲは、等距離に存在する対象からの反
射信号について合成開口処理を行い、その結果を１つの
（距離）―（方位）平面上に再生したものである。地表
が平面であるときは問題がなく物体は平面上の正しい位
置に表示されるが、地表に凹凸があり高いところの物体
は平面上の位置と異なって表示される。これは異なる位
置であってもレーダ装置１３からの距離が同じになる場
合があるためである。図９に示す例では、レーダ装置１
３から地表構造物２６屋上の点Ｓ１と地表の点Ｓ２とは
同じ距離にある。このような場合、本来は地表構造物２
６の屋上Ｓ１の位置にあるリフレクタ１１ｅはＳＡＲ画
像上では距離方向についてレーダ装置１３側へ近付いた
Ｓ２の位置にあるリフレクタ１１ｆとして再生されてし
まう。

【００８４】図１０（ｃ）はフォーショートニングの影
響を受けたＳＡＲ画像の例を示すものである。図１０
（ａ）に示すように、地表構造物２６ａが平常時の状態
であるとき（傾いていないとき）、図１０（ｃ）のＳＡ
Ｒ画像において、地表建造物２６ａの屋上のリフレクタ
１１ａ〜１１ｄは、実際の地表構造物２６ａの屋上の位
置よりも近い距離にシフトした位置（図の下側に）に孤
立高輝度点２１ａ〜２１ｄとして再生される。図１０
（ｃ）の１１ａ〜１１ｄはリフレクタが地表にあるとき
（つまり地表建造物２６の高さがゼロのとき）のＳＡＲ
画面上の表示位置である。なお、フォーショートニング
によりリフレクタの表示位置が多少ずれたとしても、実
際上、その抽出及び特定には問題はない。

【００８５】孤立高輝度点抽出部１４が、抽出されたＳ
ＡＲ画像をデータベース９に出力する。孤立高輝度点を
抽出した孤立高輝度点マップがデータベース９へ保存さ
れる。

【００８６】データベース９に保存された孤立高輝度点
マップは、さらに孤立高輝度点分類部２３へ入力され
る。孤立高輝度点分類部２３は、図１０のリフレクタ１
１ａ〜１１ｄのように関連の深い孤立高輝度点どうしを
グループごとにまとめる。具体的には、孤立高輝度点分
類部２３は、事前に与えられたリフレクタを設置してい
る地表構造物２６ａの位置・大きさなどの情報と、ＧＰ
Ｓ部５による飛翔体１３の観測位置とに基づき、孤立高
輝度点マップ上の特定範囲内にある孤立高輝度点が同一
の地表構造物２６ａに設置された孤立高輝度点群に含ま
れるかどうか判定する。このように得られた分類情報が
付加された後の孤立高輝度点マップが、データベース９
に保存される。

【００８７】次に、異常発生時の動作について説明す
る。災害が発生し、図１０（ｂ）のように地表構造物２
６が右側に傾き、地表構造物２６ｂのようになったとす
る。もし、フォーショートニングがなければＳＡＲ画像
上において孤立高輝度点２１ａ〜２１ｄの位置は同じく
右側に移動するのみである。しかし、この場合には、屋
上に設置されたリフレクタ１１ａ〜１１ｄは位置ととも
に高さも変化するために、フォーショートニングで近付
く距離が変わり、４つの孤立高輝度点２１ａ〜２１ｄが
右側にシフトするだけでなく、同時に下側にもシフトす
る。これら２種類の動きにより相対位置関係も変化し、
結局、図１０（ｄ）の孤立高輝度点２１ｅ〜２１ｈとな
る。孤立高輝度点２１ａ〜２１ｄはひし形の頂点を形成
するが、上述の動きのために孤立高輝度点２１ｅ〜２１
ｈはひずんだ四角形の頂点を形成する。

【００８８】マップ比較部２４は、レーダ装置１３の位
置を参照しつつ、たとえばあらかじめ定められた大きさ
のメッシュ状の領域毎に、孤立高輝度点抽出部１４によ
り得られた現在の孤立高輝度点マップと、データベース
９に保存されている過去の孤立高輝度点マップとを比較
する。

【００８９】図１１（ａ）はこの比較処理を具体的に説
明するための図である。同図において、２１ａ〜２１ｑ
は孤立高輝度点である。点線で示される孤立高輝度点２
１ａ〜２１ｄは通常時に観測されたものである。孤立高
輝度点２１ａ〜２１ｄは孤立高輝度点分類部２３により
同じグループであると分類されている。孤立高輝度点２
１ａ〜２１ｄのグループを孤立高輝度点群２７ａとす
る。また、孤立高輝度点２１ｅ〜２１ｈは異常発生時に
観測されたものである。このとき地表構造物２６が傾い
たために、孤立高輝度点２１ｅ〜２１ｈの位置は孤立高
輝度点２１ａ〜２１ｄの位置とずれているが、これらは
当然に同じグループに属する。孤立高輝度点２１ｅ〜２
１ｈのグループを孤立高輝度点群２７ｂとする。

【００９０】２８ａ〜２８ｄは地表建造物２６の傾きに
より生じた同じ孤立高輝度点に関する差分ベクトルであ
る。差分ベクトル２８ａは、点２１ａを始点とし、点２
１ｅを終点とするベクトルである。差分ベクトル２８ｂ
は、点２１ｂを始点とし、点２１ｆを終点とするベクト
ルである。差分ベクトル２８ｃは、点２１ｃを始点と
し、点２１ｇを終点とするベクトルである。差分ベクト
ル２８ｄは、点２１ｄを始点とし、点２１ｈを終点とす
るベクトルである。また、図１０（ｂ）において、２９
は差分ベクトル２８ａ〜２８ｄから求められる２次差分
ベクトルである。

【００９１】マップ比較部２４は次のように動作する。
まず、現在の孤立高輝度点マップ上の複数の孤立高輝度
点２１ｅ〜２１ｍの中から、孤立高輝度点分類部２３で
分類された任意の孤立高輝度点群２７ａからある距離内
にあり、かつ、孤立高輝度点群２７ａに最も近い孤立高
輝度点の組み合わせを現在の孤立高輝度点群２７ｂとし
て選択する。

【００９２】そして、対応する各孤立高輝度点間２１ａ
と２１ｅ、２１ｂと２１ｆ、２１ｃと２１ｇ、および２
１ｄと２１ｈの差分ベクトル２８ａ〜２８ｄを求める。
その後、その複数の差分ベクトル２８ａ〜２８ｄのすべ
ての組み合わせについえ差分ベクトルを求め、これらの
うちで最大のものを２次差分ベクトル２９とする。この
２次差分ベクトル２９を、孤立高輝度点群２７ａ，２７
ｂの間の差として求める。

【００９３】この比較により、レーダ装置１３の航路の
誤差の影響、及び、孤立高輝度点マップの全体的なシフ
トによる影響を除外した孤立高輝度点群の変位量が分か
る。上述したように、この変位量は地表構造物２６の傾
きを意味する。

【００９４】マップ比較部２４は、各孤立高輝度点群ご
とに、２次差分ベクトルを異変発生領域検出部２５へ出
力する。

【００９５】異変発生領域検出部２５は、入力された各
孤立高輝度点群の２次差分ベクトルを受け、メッシュ領
域毎に、その大きさがあらかじめ定められたしきい値よ
りも大きな領域を検出して異常領域として出力する。こ
のしきい値を適当に設定すれば、異変発生領域検出部２
５は地表構造物２６が著しく傾斜したことを検出するこ
とができる。このような傾斜は地震による災害時に生じ
るから、被災地域を迅速に判定することができる。ま
た、レーダ装置を用いるので昼夜を問わず、天候にも影
響されず、広い領域を客観的に判定することができる。

【００９６】異変発生領域検出部２５で用いるしきい値
は、たとえば次のようにして定める。地表構造物２６が
著しく傾斜したことのみを検出し、誤警報を発すること
がないようにする必要がある。したがって、しきい値
は、通常の傾斜により生じる２次差分ベクトルよりも大
きな値でなければならない。通常の傾斜とは、風等によ
る構造物の傾きであり、通常は問題にならない。むし
ろ、レーダ装置の機器内で発生する位相雑音による距離
測定誤差や、上空と低空との間の空気温度差に起因して
生じる電波伝搬経路の屈折や、ＧＰＳの位置測定誤差等
の影響の方が大きい。しきい値は、これらのことを考慮
して定められる。

【００９７】以上のように複数のリフレクタの相対位置
変化を検出することにより次のような利点がある。ま
ず、地表建造物の傾きを直接知ることができる。単にリ
フレクタの有無を判定する方法では、リフレクタが設置
された構造物の状態を知ることはできない。また、地表
構造物が傾くのは極めて大きな災害時に限られるから、
誤って異変発生を検出することは、まずない。したがっ
て正確な判定が可能である。以上の方法は、地震発生時
の被災状況を確実に知る方法として特に有効である。

【００９８】なお、以上の説明でリフレクタが４つの場
合を例にとり説明したが、これに限らず２つ、３つ、５
つ等であってもよい。また、取り付け位置は屋上に限ら
ず建物の中間でもよい。

【００９９】以上のように、この発明の実施の形態３に
よれば、地表構造物に取りつけられた複数のリフレクタ
の相対位置変化を検出し、この相対位置変化に基づき異
変発生領域を特定するので、地表構造物の傾きを知るこ
とができるとともに、異変を正確に検出することができ
る。

【０１００】発明の実施の形態４．発明の実施の形態４
について図を参照して説明する。図１２は、この発明の
実施の形態４のレーダ装置の構成図である。同図におい
て、３０ａ〜３０ｄは、地表の建物、鉄塔等の地表構造
物２６の上部に設置されたリピータである。図１２によ
れば地表構造物２６は直方体であり、リピータ３０ａ〜
３０ｄは、それぞれ地表構造物２６の屋上の各辺に設置
されている。

【０１０１】リピータ３０は、レーダ装置１３からの電
波を受けるとともに、レーダ装置１３に電波を送信する
送受信用アンテナ３１ａ、送受信用アンテナ３１ａから
の受信信号を増幅器３２の入力端子に供給するとともに
増幅器３２の出力を送受信用アンテナ３１ａに供給する
サーキュレータ３１ｂ、レーダ装置１３からの電波をそ
のまま増幅して返す増幅器３２を備える。その他の構成
要素は、発明の実施の形態３で示したものと同等であ
る。

【０１０２】次に動作について説明する。図１２のレー
ダ装置１３は発明の実施の形態３の場合とほぼ同様に動
作し、送受信部３で発振された電波がアンテナ１から放
射されて地表構造物２６の屋上に設置されたリピータ３
０ａ〜３０ｂに届く。

【０１０３】リピータ３０ａでは届いた電波をアンテナ
３１ａが受信し、サーキュレータ３１ｂを通じて増幅器
３２へ送る。増幅器３２は電力を増幅して一定の電力Ｐ
_r にした後、サーキュレータ３１ｂを通して、再度アン
テナ３１ａから放射する。なお、ＳＡＲ画像におけるリ
ピータの表示位置を正確にするため、アンテナ３１ａで
直接反射される電波の位相と増幅された後に放射される
電波の位相とが一致する必要がある。リピータ３０ｂ〜
３０ｄでも同様なことが行なわれる。

【０１０４】この増幅されて放射された電波はレーダ装
置１３のアンテナ１ａで受信された後、送受信部３で受
信ビデオ信号となり、画像処理部４へ出力される。画像
処理部４によって再生されたＳＡＲ画像は、孤立高輝度
点抽出部１４へ入力される。孤立高輝度点抽出部１４
は、あらかじめ設定されたリピータ３０ａ〜３０ｄの送
信出力電力Ｐ_r により、次式できまるしきい値Ｔh3以上
の反射強度の点を孤立高輝度反射点として抽出する。Ｔh3＝Ｋ₃ （Ｐ_r ／Ｒ² ） (6) ただし、Ｋ₃ は係数であり、Ｒはレーダ装置１３とリピ
ータ３０の間の距離である。

【０１０５】式(6) からわかるようにしきい値Ｔh3は距
離の２乗に反比例している。これはレーダ装置１３の出
力電力に係らず、リピータの出力電力は一定値Ｐ_r であ
るため片道分の減衰ですむからである。一方、式(4) で
はしきい値Ｔh2は距離の４乗に反比例している。これは
往復の減衰を受けるからである。したがって、この実施
の形態４によれば、しきい値Ｔh3を高くすることができ
て雑音の影響を受けにくくなり、検出の信頼性が向上す
る。すなわち、地表が平地、山地、都市いずれの状態で
あってもリピータの位置を正確に把握できる。これは距
離が大きくなれば一層顕著になる。

【０１０６】また、リピータの電力Ｐ_r は比較的自由に
設定できるから可能な限り増幅度を高くすることにより
しきい値Ｔh3をさらに高くすることができて、検出の信
頼性がさらに向上する。

【０１０７】発明の実施の形態５．発明の実施の形態５
について図を参照して説明する。図１３は発明の実施の
形態５のレーダ装置の構成図である。同図において、３
３ａ〜３３ｄは地表構造物２６の屋上に設置されたトラ
ンスポンダである。トランスポンダ３ａ〜３３ｄは、サ
ーキュレータ３１ｂ、増幅器３２、リフレクタ兼用アン
テナ３４、ミキサ３５、及び、発振器３６を備える。ト
ランスポンダ３３ａ〜３３ｄは、レーダ装置１３からの
電波を周波数変換して再放射するとともに、電波を直接
反射する。

【０１０８】また、レーダ装置１３内において、３７は
トランスポンダ３３からの周波数変換された信号につい
てのみ受信処理を行う応答信号弁別受信部、３８は通常
のＳＡＲ画像及びトランスポンダ３３からの周波数変換
された信号に基づくＳＡＲ画像に基づきマップ処理を行
うマップ処理部、３９はマップ差分部１６の出力とマッ
プ比較部２４の出力に基づき異変を検出する異変発生領
域検出部である。その他の構成要素は、発明の実施の形
態４で示したものと同等である。

【０１０９】図１４はマップ処理部３８で行なわれる処
理を説明するためのものである。２２ａは通常のＳＡＲ
画像に基づき得られた孤立高輝度点マップ、２２ｂはト
ランスポンダからの信号によるＳＡＲ画像に基づき得ら
れた孤立高輝度点マップ、２２ｃは孤立高輝度点マップ
２２ａと孤立高輝度点マップ２２ｂとの差分である孤立
高輝度点マップである。

【０１１０】次に動作について説明する。図１３におい
て、上記発明の実施の形態４の場合と同様に、送受信部
３で発振された電波が、アンテナ１から放射され、地表
構造物２６の屋上に設置されたトランスポンダ３３ａ〜
３３ｄに届く。

【０１１１】トランスポンダ３３ａでは、届いた電波を
リフレクタ兼用アンテナ３４が受信し、サーキュレータ
３１を通じてミキサ３５へ送る。ミキサ３５は同時に入
力される発振器３６の出力によって、受信電波を別の周
波数である応答電波へ変換し、増幅器３２へ出力する。
この変換において、レーダ装置１３からの送信信号は、
その周波数のたとえば整数倍の周波数に変換される。増
幅器３２は応答電波を増幅し、サーキュレータ３１を通
して、再度リフレクタ兼用アンテナ３４から放射する。
トランスポンダ３３ｂ〜３３ｄでも同様なことが行なわ
れる。

【０１１２】さらに、トランスポンダ３３ａでは、届い
た電波をリフレクタ兼用アンテナ３４が反射する。トラ
ンスポンダ３３ｂ〜３３ｄでも同様なことが行なわれ
る。また、トランスポンダ以外の観測範囲内の対象で
も、その形状と材質によって反射が生じている。以上の
ことからわかるように、レーダ装置１３は通常の反射信
号とともにトランスポンダ３３により周波数変換された
信号を同時に受ける。

【０１１３】これらのトランスポンダ３３ａ〜３３ｄに
よって放射された応答電波と、トランスポンダ３３ａ〜
３３ｄのリフレクタ兼用アンテナ３４を含めたいくつか
の対象で反射した電波は、アンテナ１で受信された後、
送受信部３および応答信号弁別受信部３７へ入力され
る。すなわち、アンテナ１の受信信号は２系統に分配さ
れ、一方は、送受信部３→画像処理部４ａ→孤立高輝度
点抽出部１４ａの順序で処理され、他方は、応答信号弁
別受信部３７→画像処理部４ｂ→孤立高輝度点抽出部１
４ｂの順序で処理される。このように２系統の処理が可
能なのは、トランスポンダ３３からの電波の周波数が２
種類だからである。

【０１１４】まず、送受信部３は、いくつかの対象で反
射した電波を受信ビデオ信号へ変換して画像処理部４ａ
に出力する。画像処理部４ａはＳＡＲ画像を再生し、孤
立高輝度点抽出部１４ａへ出力する。孤立高輝度点抽出
部１４ａは入力されたＳＡＲ画像から、孤立高輝度点マ
ップを生成してマップ処理部３８へ出力する。この系統
の動作は実施の形態４の場合と同様である。

【０１１５】一方、応答信号弁別受信部３７は、トラン
スポンダ３３ａ〜３３ｄが放射した応答電波だけを弁別
して受信処理を行う。応答信号弁別受信部３７は、送受
信部３内部の基準信号を受けて、この基準信号をトラン
スポンダ３３での周波数変換量に対応して周波数変換す
ることにより基準信号を発生させる。そして、この基準
信号に基づき位相検波等の受信処理を行う。得られた受
信ビデオ信号は画像処理部４ｂへ出力される。

【０１１６】画像処理部４ｂで再生されたＳＡＲ画像は
孤立高輝度点抽出部１４ｂへ出力される。孤立高輝度点
抽出部１４ｂは入力されたＳＡＲ画像から、孤立高輝度
点マップを生成してマップ処理部３８へ出力する。

【０１１７】マップ処理部３８は、図１４で示されるよ
うに、孤立高輝度点抽出部１４ａによる孤立高輝度点マ
ップ２２ａから、孤立高輝度点抽出部１４ｂによる孤立
高輝度点マップ２２ｂを引いた結果残った孤立高輝度点
を新たな孤立高輝度点とする孤立高輝度点マップ２２ｃ
を生成し、孤立高輝度点抽出部１４ｂによる孤立高輝度
点マップ２２ｂとともに切替え部１５へ出力する。な
お、マップ処理部３８において、減算を行う代わりに排
他的論理和をとるようにしてもよい。

【０１１８】この結果、孤立高輝度点マップ２２ｂ上の
孤立高輝度点はトランスポンダ３３ａ〜３３ｄによる孤
立高輝度点であり、孤立高輝度点マップ２２ｃ上の孤立
高輝度点はトランスポンダ３３ａ〜３３ｄ以外の対象に
よる孤立高輝度点となる。

【０１１９】平常時には、切替え部１５へ入力される２
種類の孤立高輝度点マップ２２ｂ、２２ｃは、データベ
ース９に出力されて、保存される。災害発生後には、孤
立高輝度点マップ２２ｂはマップ比較部２４へ、孤立高
輝度点マップ２２ｃはマップ差分部１６へ出力される。
あらかじめ定められた大きさのメッシュ状の領域毎に、
マップ差分部２４は変動孤立高輝度点の数を、マップ比
較部２４は２次差分ベクトルを異変発生領域検出部３９
へ出力する。

【０１２０】異変発生領域検出部３９は、メッシュ領域
毎に得られた、変動孤立高輝度点の数Ｎv と２次差分ベ
クトルＶ(a,b) の情報をもとに、異常の度合いを判定
し、その結果を出力する。たとえば、異変発生領域検出
部３９は、メッシュ状の領域毎に通常の孤立高輝度点が
あるか、トランスポンダによる孤立高輝度点があるか判
断する。前者の場合には変動孤立高輝度点の数Ｎv に基
づき異変発生を検出する。一方、後者の場合には２次差
分ベクトルＶ(a,b) に基づき異変発生を検出する。ま
た、両者が併存する場合にはより信頼性が高いと判断さ
れる方法（たとえば２次差分ベクトルに基づく方法）を
選択したり、両者の方法で判断し、これら判断結果を総
合的に判断することが考えられる。

【０１２１】以上のように、発明の実施の形態５によれ
ば、通常のＳＡＲ画像による孤立高輝度点とトランスポ
ンダのＳＡＲ画像による孤立高輝度点との両方に基づい
て異変検出を行うので、検出の信頼性がさらに向上す
る。また、領域ごとに最適な方を選択して異変発生を検
出することができて状況に応じたきめこまかな検出が可
能になる。

【０１２２】発明の実施の形態６．発明の実施の形態６
について図を参照して説明する。図１５は発明の実施の
形態６のレーダ装置の構成図である。同図において、４
０はトランスポンダである。トランスポンダ４０は、サ
ーキュレータ３１、増幅器３２、４つのアンテナ３４ａ
〜３４ｄ、ミキサ３５、発振器３６、サーキュレータ３
１と４つのアンテナ３４ａ〜３４ｄとの間に設けられ、
これら４つのアンテナの受信信号の供給と、送信信号の
分配を行う分配器とを備える。その他の構成要素は、上
記発明の実施の形態のものと同等である。

【０１２３】次に動作について説明する。図１５におい
て、上記発明の実施の形態５の場合と同様に、送受信部
３で発振された電波が、アンテナ１から放射され、地表
構造物２６の屋上に設置されたトランスポンダ４０に届
く。

【０１２４】トランスポンダ４０では、届いた電波をリ
フレクタ兼用アンテナ３４ａ〜３４ｄが受信し、分配器
４１がそれらを合波した後に、サーキュレータ３１を通
じてミキサ３５へ送る。ミキサ３５は同時に入力される
発振器３６の出力によって、受信信号を別の周波数であ
る応答信号へ変換し、増幅器３２へ出力する。増幅器３
２は応答信号を増幅し、サーキュレータ３１を通した後
に、分配器４１が応答信号をリフレクタ兼用アンテナ３
４ａ〜３４ｄへ分配し、再度リフレクタ兼用アンテナ３
４ａ〜３４ｄから放射する。それ以外は上記発明の実施
の形態５と同様に動作する。

【０１２５】トランスポンダ４０は、分配器４１により
４つのアンテナ３４ａ〜３４ｄをまとめた点以外は、発
明の実施の形態６のトランスポンダと同様である。

【０１２６】発明の実施の形態７．発明の実施の形態７
について図を参照して説明する。図１６は発明の実施の
形態７のレーダ装置の構成図である。このレーダ装置は
上述したように孤立高輝度点抽出部を備えたレーダ装置
であるとともに、２組の合成開口レーダ装置を備えた干
渉型レーダ装置でもある。

【０１２７】同図において、６は２つのＳＡＲ画像に基
づき地表の標高を求める、公知の干渉処理部、４２は孤
立高輝度点マップに標高情報を付加するマップ処理部、
４３は標高情報が付加された現在の孤立高輝度点マップ
とデータベース９に格納された過去の孤立高輝度点マッ
プとを比較するマップ比較部、４４は標高情報を加味し
て異変発生を検出する異変発生領域検出部である。その
他の構成要素は、上記発明の実施の形態で示したものと
同等である。

【０１２８】次に動作について説明する。図１６におい
て、画像処理部４ａ、４ｂはそれぞれ、送受信部３ａ、
３ｂの出力である受信ビデオ信号を受けて、ＳＡＲ画像
の再生処理を行なう。したがって、２種類のＳＡＲ画像
が得られる。干渉処理部６は、画像処理部４ａ、４ｂか
らそれぞれアンテナ１ａ、１ｂに対応したＳＡＲ画像デ
ータを入力して、両ＳＡＲ画像データ間の位相差から標
高を算出して３次元地形データである現時点の標高デー
タを作成し、第２のマップ処理部４２へ出力する。

【０１２９】また、孤立高輝度点抽出部１４ａ、１４ｂ
が画像処理部４ａ、４ｂよりＳＡＲ画像を入力し、孤立
高輝度点マップを作成してマップ処理部４２へ出力す
る。

【０１３０】マップ処理部４２は、入力された孤立高輝
度点マップについて、孤立高輝度点における標高を干渉
処理部６の出力である３次元地形データから読み取り、
孤立高輝度点マップの配列要素にその標高値を代入した
孤立高輝度点標高マップを作成し、切替え部１５へ出力
する。

【０１３１】平常時には、切替え部１５へ入力される孤
立高輝度点標高マップは、データベース９に出力され
て、データベース９に保存される。災害発生後には、切
替え部１５へ入力される孤立高輝度点標高マップは、マ
ップ比較部４３に出力される。マップ比較部４３は、孤
立高輝度点の２次差分ベクトルに加えて、標高差を求め
異変発生領域検出部４４へ出力する。

【０１３２】異変発生領域検出部４４は、孤立高輝度点
の２次差分ベクトルおよび標高差を受けて、メッシュ領
域毎に異常の度合いを判定して出力する。

【０１３３】以上のように、この発明の実施の形態７に
よれば、干渉処理部を備えることにより、孤立高輝度点
マップの配列要素の属性として標高値を用いることがで
きるので、検出精度がさらに向上する。

【０１３４】発明の実施の形態８．発明の実施の形態８
について図を参照して説明する。図１７は発明の実施の
形態８のレーダ装置の構成図である。このレーダ装置
は、アンテナ及び送受信部と、それ以外の処理部とを分
離するとともに、これらの間の通信手段を設けたもので
ある。図１７において、４５ａ、４５ｂは通信手段であ
る。通信手段４５ａは移動局４６に、通信手段４５ｂは
基地局４７に設けられている。また、移動局４６は、通
信手段４５ａのほかに、アンテナ１、送受信部３、ＧＰ
Ｓ部５を備える。基地局４７は、通信手段４５ｂのほか
に、画像処理部４、データベース９、孤立高輝度点抽出
部１４、切替部１５、マップ差分部１６、異変発生領域
検出部１７を備える。その他の構成要素は、上記発明の
実施の形態のものと同等である。

【０１３５】この動作を図に基づいて説明する。図１７
において、アンテナ１は、送受信部３より出力された電
波を地上に放射し、送受信部３は、アンテナ１が受信し
た地上からの反射波を入力する。送受信部３は、この反
射波を受信ビデオ信号として通信手段４５ａへ出力す
る。同時に、ＧＰＳ部５が、ＧＰＳ衛星１２からの電波
を受信して、レーダ装置を搭載している移動局４６の位
置・速度を含む飛行情報を計算し、その結果を通信手段
４５ａへ出力する。

【０１３６】通信手段４５ａは、入力された受信ビデオ
信号及び移動局４６の飛行情報を、送受信部３で発振す
る周波数とは異なるメートル波やマイクロ波など用いた
いわゆる無線通信により基地局４７の通信手段４５ｂへ
送信する。

【０１３７】基地局４７の通信手段４５ｂは、受信した
受信ビデオ信号を画像処理部４へ出力するとともに、受
信した移動局４６の飛行情報をデータベース９へ出力す
る。他の動作は、上記発明の実施の形態の場合と同様で
ある。

【０１３８】この発明の実施の形態８によれば、レーダ
装置を、アンテナ・送受信部からなる高周波部と、これ
ら以外の信号処理部とに分離して、高周波部のみを飛翔
体に搭載したので、飛翔体に搭載される機器の小型・軽
量化が可能になる。航空機・人工衛星等に搭載すること
を考えると小型・軽量であることは非常に大きな利点で
ある。一方、信号処理部を地上に設置することにより小
型・軽量でなければならないという制約がなくなり、処
理に大きな処理能力を有する大型計算機等を用いること
ができる。したがって、分解能を高くするとか、種々の
パラメータを変化させつつ多角的な処理を行うとかが可
能になり、検出の精度が高くなるとともに、種々のニー
ズにあったきめこまかな処理が可能になる。

【０１３９】発明の実施の形態９．発明の実施の形態９
について図を参照して説明する。図１８は発明の実施の
形態９のレーダ装置の構成図である。同図において、４
８ａ、４８ｂは双方向通信手段であり、双方向通信手段
４８ａは、飛翔体に搭載されたレーダ装置１３に、双方
向通信手段４８ｂは、地上の基地局４７に設けられてい
る。４９は、基地局４７に設けられた大容量データベー
スである。その他の構成要素は、上記発明の実施の形態
８で示したものと同等である。

【０１４０】次に動作について説明する。図１８におい
て、上記発明の実施の形態８と同様に、アンテナ１は、
送受信部３より出力された電波を地上に放射する。送受
信部３は、アンテナ１が受信した地上からの反射波を入
力する。この反射波は受信ビデオ信号として画像処理部
４へ入力され、再生処理が行なわれることでＳＡＲ画像
となり、孤立高輝度点抽出部１４へ入力される。孤立高
輝度点抽出部１４はこの入力を受けて、孤立高輝度点マ
ップを生成し切替え部１５ａと双方向通信手段４８ａへ
出力する。

【０１４１】同時に、ＧＰＳ衛星１２からの電波を受信
したＧＰＳ部５が図示しない飛翔体に搭載されたレーダ
装置１３の位置・速度を含む飛行情報を計算した結果
も、双方向通信手段４８ａへ出力される。

【０１４２】双方向通信手段４８ａは、入力された孤立
高輝度点マップと、飛翔体の飛行情報を、送受信部３で
発振する周波数とは異なるメートル波やマイクロ波など
用いたいわゆる無線通信により基地局４７の双方向通信
手段４８ｂへ送信する。

【０１４３】基地局４７の双方向通信手段４８ｂは、受
信した孤立高輝度点マップを切替部１５ｂへ出力する。
切替部１５ｂは、平常時には、受信した飛翔体の飛行情
報を大容量データベース４９へ出力する。切替え部１５
ｂに入力された孤立高輝度点マップは、大容量データベ
ース４９へ出力された後記録される。

【０１４４】災害発生時には、レーダ装置１３のマップ
差分部１６ａ、及び、基地局４７のマップ差分部１６ｂ
が、それぞれ、たとえばメッシュ状の領域毎に現在の過
去の孤立高輝度点マップの差分をとり、それぞれ、異変
発生領域検出部１７ａ、１７ｂへ出力する。レーダ装置
１３の異変発生領域検出部１７ａ、及び、異変発生領域
検出部１７ｂは、それぞれ、メッシュ毎に入力された現
在と過去についての差分マップを受け、変動孤立高輝度
点の数を合計し、その数ががあらかじめ定められた値よ
りも多く現れている領域を検出して異常領域として出力
する。

【０１４５】ここで、たとえば広い範囲について観測を
行なう場合、レーダ装置１３上のデータベース９に過去
の孤立高輝度点マップのデータのすべてを保存しきれな
いことが考えられる。そのときは、基地局４７の大容量
データベース４９に保存してあるものを、双方向通信手
段４８ｂを通じてレーダ装置１３の双方向通信手段４８
ａへ送信する。レーダ装置１３のデータベース９は、飛
翔体に搭載するという制約上、その容量に制限を受ける
が、地上の基地局４７の大容量データベース４９にはこ
のような制限はなく、必要なだけ大きな容量の磁気ディ
スク装置、光磁気ディスク装置、磁気テープ装置等を用
いれば過去のすべての孤立高輝度点マップのデータを記
憶することが可能である。

【０１４６】飛翔体１３の双方向通信手段４８ｂはこれ
を受信し、データベース９へ一旦記録し、マップ差分部
１６ａがそのデータと現在のデータの差分をとり、異変
発生領域検出部１７ａへ出力する。それ以外は上記発明
の実施の形態８と同様に動作する。

【０１４７】以上のように、この発明の実施の形態９に
よれば、基地局に大容量データベースを備え、このデー
タを必要に応じてレーダ装置に送信するように構成した
ので、広い範囲について観測を行なう場合にレーダ装置
の大きさを大きくすることなく、レーダ装置において任
意の孤立高輝度点マップのデータを参照することができ
て、広い範囲について異常領域の検出を行うことができ
る。

【０１４８】

【発明の効果】以上のように、請求項１または請求項８
の発明によれば、地表画像から孤立高輝度点を抽出して
地形情報を得て、上記地形情報と以前に観測された地形
情報とを比較することにより比較結果を得るので、地表
画像全体にわたって比較する必要がなくなり、処理の演
算量が少なくなる。

【０１４９】また、請求項２または請求項９の発明によ
れば、関連する複数の孤立高輝度点ごとに比較し、これ
ら複数の孤立高輝度点の位置変化を示す二次差分ベクト
ルに基づき比較結果を得るので、複数の孤立高輝度点に
対応する地表面が傾斜したことを検出できる。

【０１５０】また、請求項３の発明によれば、上記関連
する複数の孤立高輝度点を同じ構造物上の複数の孤立高
輝度点としたので、構造物が傾斜したことを検出でき
る。

【０１５１】また、請求項４または請求項１１の発明に
よれば、地表に設置されたトランスポンダについての第
２の地表画像から上記トランスポンダを孤立高輝度点と
して抽出して第２の地形情報を得て、第１の地形情報と
上記第２の地形情報とを比較して上記トランスポンダ以
外の孤立高輝度点を抽出して第３の地形情報を得て、上
記第２の地形情報と以前に観測された第２の地形情報と
を比較することにより第１の比較結果を得て、上記第３
の地形情報と以前に観測された第３の地形情報とを比較
することにより第２の比較結果を得て、これら比較結果
に基づき変動の検出を行うので、検出の精度が高まる。

【０１５２】また、請求項５または請求項１２の発明に
よれば、複数の地表画像に基づき得られた地表の標高情
報に基づき上記複数の地形情報に標高を付加して複合地
形情報を得て、上記複合地形情報と以前に観測された複
合地形情報とを比較することにより比較結果を得るの
で、検出の精度が高まる。

【０１５３】また、請求項６の発明によれば、レーダ装
置は反射体が設置された地表を観測し、上記反射体を含
む孤立高輝度点を抽出するので、地形等の孤立高輝度点
を抽出する場合に比べて確実に孤立高輝度点を抽出する
ことができて検出の信頼性が高まる。

【０１５４】また、請求項７の発明によれば、レーダ装
置はリピータが設置された地表を観測し、上記リピータ
を含む孤立高輝度点を抽出するので、地形等の孤立高輝
度点を抽出する場合に比べて確実に孤立高輝度点を抽出
することができて検出の信頼性が高まる。また、リピー
タの増幅度を調整することにより、レーダ装置の状況に
応じた最適な運用が可能である。

【０１５５】また、請求項１０の発明によれば、送受信
部の出力を受けて送信する第１の通信手段と、上記第１
の通信手段の送信信号を受けるとともにその信号を画像
処理部に出力する第２の通信手段を備え、アンテナ、上
記送受信部及び上記第１の通信手段と、これら以外の部
分とを分離したので、飛翔体に搭載する機器を小型にす
ることができる。

【０１５６】また、請求項１３の発明によれば、上記デ
ータベースに接続された第１の双方向通信手段と、上記
第１の双方向通信手段と分離して設置され、上記第１の
双方向通信手段と通信を行う第２の双方向通信手段と、
上記第２の双方向通信手段に接続され、観測対象となる
全領域にわたり以前に観測された地形情報が格納された
広領域データベースとを備え、上記広領域データベース
は、処理に必要なデータを上記データベースに送信する
ので、装置の大きさを大きくすることなく広い範囲につ
いて観測することができる。

【０１５７】また、請求項１４の発明によれば、上記第
１の双方向通信手段は、新たな領域が観測されたときに
新たな地形情報を受けて上記第２の双方向通信手段に送
信し、上記広領域データベースは、上記新たな地形情報
を受けて格納するので、上記広領域データベースの地形
情報を更新することができる。

【０１５８】また、請求項１５の発明によれば、地形情
報を上記比較処理部または上記データベースのいずれか
に供給する切替部を備え、異変発生を検出しないときは
上記地形情報を上記データベースに供給するので、上記
データベースの地形情報を更新することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態１の合成開口レーダ装置の
構成図である。

【図２】発明の実施の形態１の孤立高輝度点抽出部の
入力画像と出力画像の例を示す図である。

【図３】発明の実施の形態１の孤立高輝度点の抽出の
説明図である。

【図４】発明の実施の形態１のマップ差分部の処理単
位であるメッシュの例である。

【図５】発明の実施の形態１のマップ差分部の処理の
説明図である。

【図６】発明の実施の形態１の異変発生領域検出部の
処理の説明図である。

【図７】発明の実施の形態２の合成開口レーダ装置の
構成図及び地表に設置されたリフレクタの配置図であ
る。

【図８】発明の実施の形態３の合成開口レーダ装置の
構成図及び地表構造物に設置されたリフレクタの配置図
である。

【図９】合成開口レーダ装置におけるフォーショート
ニングの原理の説明図である。

【図１０】発明の実施の形態３のマップ比較部の動作
の説明図である。

【図１１】発明の実施の形態３のマップ比較部の動作
の説明図である。

【図１２】発明の実施の形態４の合成開口レーダ装置
の構成図及び地表構造物に設置されたリピータの配置図
と構造図である。

【図１３】発明の実施の形態５の合成開口レーダ装置
の構成図及び地表構造物に設置されたトランスポンダの
配置図と構造図である。

【図１４】発明の実施の形態５のマップ処理部の動作
の説明図である。

【図１５】発明の実施の形態６の合成開口レーダ装置
の構成図及び地表構造物に設置されたトランスポンダの
配置図と構造図である。

【図１６】発明の実施の形態７の合成開口レーダ装置
の構成図である。

【図１７】発明の実施の形態８の合成開口レーダ装置
の構成図である。

【図１８】発明の実施の形態９の合成開口レーダ装置
の構成図である。

【図１９】従来の干渉型合成開口レーダ装置の構成図
である。

【符号の説明】

１アンテナ、３送受信部、４画像処理部、５Ｇ
ＰＳ部、６干渉処理部９データベース、１０ター
ゲット、１１リフレクタ、１２ＧＰＳ衛星、１３
レーダ装置、１４孤立高輝度点抽出部、１５切替
部、１６マップ差分部、１７異変発生領域検出部、
２０最小分解画素、２１孤立高輝度点、２３孤立
高輝度点分類部、２４マップ比較部、２５異変発生
領域検出部、２６地表構造物、２７孤立高輝度点
群、２８差分ベクトル、２９２次差分ベクトル、３
０リピータ、３１サーキュレータ、３２増幅器、
３３トランスポンダ、３４リフレクタ兼用アンテ
ナ、３５ミキサ、３６発振器、３７応答信号弁別
受信部、３８マップ処理部、３９異変発生領域検出
部、４０トランスポンダ、４１分配部、４２マッ
プ処理部、４３マップ比較部、４４異変発生領域検
出部、４５通信手段、４６移動局、４７基地局、
４８双方向通信手段、４９大容量データベース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０６Ｔ 1/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】飛翔体に搭載されたレーダ装置により地
表を観測し地表画像を得る第１のステップと、上記地表
画像から孤立高輝度点を抽出して地形情報を得る第２の
ステップと、上記地形情報と以前に観測された地形情報
とを比較することにより比較結果を得る第３のステップ
と、上記比較結果に基づき変動が発生した地表の領域を
検出する第４のステップとを備えたレーダ装置を用いた
地表変動観測方法。
【請求項２】上記第３のステップにおいて、関連する
複数の孤立高輝度点ごとに比較し、これら複数の孤立高
輝度点の位置変化を示す二次差分ベクトルに基づき比較
結果を得ることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置
を用いた地表変動観測方法。
【請求項３】上記関連する複数の孤立高輝度点を、同
じ構造物上の複数の孤立高輝度点としたことを特徴とす
る請求項２記載のレーダ装置を用いた地表変動観測方
法。
【請求項４】飛翔体に搭載されたレーダ装置により地
表を観測し第１の地表画像を得るとともに、地表に設置
されたトランスポンダについての第２の地表画像を得る
第１のステップと、上記第１の地表画像から孤立高輝度
点を抽出して第１の地形情報を得る第２のステップと、
上記第２の地表画像から上記トランスポンダを孤立高輝
度点として抽出して第２の地形情報を得る第３のステッ
プと、上記第１の地形情報と上記第２の地形情報とを比
較して上記トランスポンダ以外の孤立高輝度点を抽出し
て第３の地形情報を得る第４のステップと、上記第２の
地形情報と以前に観測された第２の地形情報とを比較す
ることにより第１の比較結果を得る第５のステップと、
上記第３の地形情報と以前に観測された第３の地形情報
とを比較することにより第２の比較結果を得る第６のス
テップと、上記第１の比較結果及び上記第２の比較結果
に基づき変動が発生した地表の領域を検出する第７のス
テップとを備えたレーダ装置を用いた地表変動観測方
法。
【請求項５】飛翔体に搭載された複数のレーダ装置に
より地表を観測し複数の地表画像を得る第１のステップ
と、上記複数の地表画像ぞれぞれから孤立高輝度点を抽
出して複数の地形情報を得る第２のステップと、上記複
数の地表画像に基づき地表の標高情報を得る第３のステ
ップと、上記標高情報に基づき上記複数の地形情報に標
高を付加して複合地形情報を得る第４のステップと、上
記複合地形情報と以前に観測された複合地形情報とを比
較することにより比較結果を得る第５のステップと、上
記比較結果に基づき変動が発生した地表の領域を検出す
る第６のステップとを備えたレーダ装置を用いた地表変
動観測方法。
【請求項６】上記第１のステップにおいて上記レーダ
装置は反射体が設置された地表を観測し、上記第２のス
テップは上記反射体を含む孤立高輝度点を抽出すること
を特徴とする請求項１ないし請求項５いずれかに記載の
レーダ装置を用いた地表変動観測方法。
【請求項７】上記第１のステップにおいて上記レーダ
装置はリピータが設置された地表を観測し、上記第２の
ステップは上記リピータを含む孤立高輝度点を抽出する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれかに記
載のレーダ装置を用いた地表変動観測方法。
【請求項８】地表に電波を照射するとともに地表から
の反射信号を受信するアンテナと、上記アンテナに送信
信号を供給するとともに上記反射信号を受けて受信処理
を行う送受信部と、上記送受信部で受信処理された信号
に基づき合成開口処理を行い地表画像を生成する画像処
理部と、上記地表画像から孤立高輝度点を抽出して地形
情報を生成する孤立高輝度点抽出部と、以前に観測され
た地形情報が格納されたデータベースと、上記孤立高輝
度点抽出部が出力する地形情報と上記データベースに格
納された地形情報とを比較することにより比較結果を生
成する比較処理部と、上記比較結果に基づき変動が発生
した地表の領域を検出する異変発生領域検出部とを備え
た合成開口レーダ装置。
【請求項９】上記データベースには、関連する複数の
孤立高輝度点ごとに分類された地形情報が格納され、上
記比較処理部は、上記関連する複数の孤立高輝度点ごと
に比較し、これら複数の孤立高輝度点の位置変化を示す
二次差分ベクトルに基づき比較結果を得ることを特徴と
する請求項８記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１０】上記送受信部の出力を受けて送信する
第１の通信手段と、上記第１の通信手段の送信信号を受
けるとともにその信号を上記画像処理部に出力する第２
の通信手段を備え、上記アンテナ、上記送受信部及び上
記第１の通信手段と、これら以外の部分とを分離したこ
とを特徴とする請求項８記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１１】地表に電波を照射するとともに地表か
らの反射信号及び地表に設置されたトランスポンダから
の信号を受信するアンテナと、上記アンテナに送信信号
を供給するとともに上記反射信号を受けて受信処理を行
う送受信部と、上記トランスポンダからの信号を弁別し
て受信処理を行う応答信号弁別受信部と、上記送受信部
で受信処理された信号に基づき合成開口処理を行い第１
の地表画像を生成する第１の画像処理部と、上記応答信
号弁別受信部で受信処理された信号に基づき合成開口処
理を行い第２の地表画像を生成する第２の画像処理部
と、上記第１の地表画像から孤立高輝度点を抽出して第
１の地形情報を生成する第１の孤立高輝度点抽出部と、
上記第２の地表画像から孤立高輝度点を抽出して第２の
地形情報を生成する第２の孤立高輝度点抽出部と、上記
第１の地形情報と上記第２の地形情報とを比較して上記
トランスポンダ以外の孤立高輝度点を抽出して第３の地
形情報を得る地形処理部と、以前に観測された第２の地
形情報及び第３の地形情報が格納されたデータベース
と、上記地形処理部が出力する第２の地形情報と上記デ
ータベースに格納された第２の地形情報とを比較するこ
とにより比較結果を生成する比較処理部と、上記地形処
理部が出力する第３の地形情報と上記データベースに格
納された第３の地形情報との差分をとることにより差分
結果を生成する差分処理部と、上記比較結果及び上記差
分結果に基づき変動が発生した地表の領域を検出する異
変発生領域検出部とを備えた合成開口レーダ装置。
【請求項１２】地表に電波を照射するとともに地表か
らの反射信号を受信する第１のアンテナ及び第２のアン
テナと、上記第１のアンテナ及び上記第２のアンテナに
送信信号をそれぞれ供給するとともにそれぞれ上記反射
信号を受けて受信処理を行う第１の送受信部及び第２の
送受信部と、上記第１の送受信部及び上記第２の送受信
部でそれぞれ受信処理された信号に基づき合成開口処理
を行い第１の地表画像及び第２の地表画像を生成する第
１の画像処理部及び第２の画像処理部と、上記第１の地
表画像及び上記第２の地表画像からそれぞれ孤立高輝度
点を抽出して第１の地形情報及び第２の地形情報を生成
する第１の孤立高輝度点抽出部及び第２の孤立高輝度点
抽出部と、上記第１の地表画像と上記第２の地表画像と
の差を求めることにより地表の標高情報を得る干渉処理
部と、上記標高情報と上記第１の地形情報及び上記第２
の地形情報を融合して複合地形情報を得る情報融合部
と、以前に観測された複合地形情報が格納されたデータ
ベースと、上記複合地形情報と上記データベースに格納
された複合地形情報とを比較することにより比較結果を
得る比較処理部と、上記比較結果に基づき変動が発生し
た地表の領域を検出する異変発生領域検出部とを備えた
合成開口レーダ装置。
【請求項１３】上記データベースに接続された第１の
双方向通信手段と、上記第１の双方向通信手段と分離し
て設置され、上記第１の双方向通信手段と通信を行う第
２の双方向通信手段と、上記第２の双方向通信手段に接
続され、観測対象となる全領域にわたり以前に観測され
た地形情報が格納された広領域データベースとを備え、
上記広領域データベースは、処理に必要なデータを上記
データベースに送信することを特徴とする請求項８、請
求項１１または請求項１２いずれかに記載の合成開口レ
ーダ装置。
【請求項１４】上記第１の双方向通信手段は、新たな
領域が観測されたときに新たな地形情報を受けて上記第
２の双方向通信手段に送信し、上記広領域データベース
は、上記新たな地形情報を受けて格納することを特徴と
する請求項１３記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１５】地形情報を上記比較処理部または上記
データベースのいずれかに供給する切替部を備え、異変
発生を検出しないときは上記地形情報を上記データベー
スに供給することを特徴とする請求項８ないし請求項１
３いずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１６】レーダ装置からの電波を反射するとと
もにその一部を受信するリフレクタ兼用送受信アンテナ
と、上記リフレクタ兼用送受信アンテナの受信信号の周
波数をその整数倍の周波数に変換する周波数変換部と、
上記周波数変換部の出力を増幅して上記リフレクタ兼用
送受信アンテナに供給し、上記レーダ装置に対して送信
する増幅器とを備えたトランスポンダ。
【請求項１７】複数のリフレクタ兼用送受信アンテナ
と、上記複数のリフレクタ兼用送受信アンテナからの信
号を合成して上記周波数変換部に出力するとともに、上
記増幅器からの信号を上記複数のリフレクタ兼用送受信
アンテナに分配する合分配器とを備えたことを特徴とす
る請求項１６記載のトランスポンダ。