JPH10148674A - アロングトラック・インターフェロメトリｓａｒ - Google Patents
アロングトラック・インターフェロメトリｓａｒInfo
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- JPH10148674A JPH10148674A JP8306579A JP30657996A JPH10148674A JP H10148674 A JPH10148674 A JP H10148674A JP 8306579 A JP8306579 A JP 8306579A JP 30657996 A JP30657996 A JP 30657996A JP H10148674 A JPH10148674 A JP H10148674A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 特別なハードウェアの付加なく、１系統のＳ
ＡＲのみを用いた１回のみの観測で、アロングトラック
・インターフェロメトリＳＡＲを実現する、アロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲを提供する。 【解決手段】 １系統のＳＡＲで１回のみ観測を行う。
それにより取得したＳＡＲデータ４１から、ルック分割
を行うことで、時間的にずれた２枚のＳＡＲ画像４２
ａ、４２ｂを再生し、両者の干渉処理を行うことで位相
差４３を求め、ターゲットの移動速度４４を計測する。
ＡＲのみを用いた１回のみの観測で、アロングトラック
・インターフェロメトリＳＡＲを実現する、アロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲを提供する。 【解決手段】 １系統のＳＡＲで１回のみ観測を行う。
それにより取得したＳＡＲデータ４１から、ルック分割
を行うことで、時間的にずれた２枚のＳＡＲ画像４２
ａ、４２ｂを再生し、両者の干渉処理を行うことで位相
差４３を求め、ターゲットの移動速度４４を計測する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＳＡＲに関し、特
に１系統のＳＡＲを用いた１回の観測によるアロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲに関する。
に１系統のＳＡＲを用いた１回の観測によるアロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲに関する。
【０００２】
【従来の技術】合成開口レーダ（ＳＡＲ）は、人工衛星
・航空機等の移動プラットフォームから進行方向に対し
て側方の地上に電波を照射し、地上の映像を再生するた
めの２次元データを得る装置である。合成開口レーダに
ついては、特開昭６２−３６７６号公報、特開昭６２−
８０８１号公報等に示されている。
・航空機等の移動プラットフォームから進行方向に対し
て側方の地上に電波を照射し、地上の映像を再生するた
めの２次元データを得る装置である。合成開口レーダに
ついては、特開昭６２−３６７６号公報、特開昭６２−
８０８１号公報等に示されている。
【０００３】ところで、地上の運動物体の速度を遠隔的
に検出する手段として、ＳＡＲを用いた方法がある。こ
れは、アロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲ
といわれ、図１２・図１３に示すように、プラットフォ
ームの進行方向に近接配置した２系統のＳＡＲを用い
て、わずかの時間差の間に同じターゲットを２回観測
し、２枚のＳＡＲ画像からターゲット点の位相差を計測
する（干渉処理）ことで、ＳＡＲの視線方向に平行な方
向の移動速度（移動速度のアジマス方向に垂直な成分）
を計測する方法である。アロングトラック・インターフ
ェロメトリＳＡＲについては、例えば、ＩＥＥＥ発行Ｉ
ＧＡＲＳＳ’９２の″Ｄｕａｌ Ｂａｓｅｌｉｎｅ ａ
ｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｌｏｎｇ−Ｔｒａｃｋ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ″（Ｒｉｃｈａｒｄ
Ｅ．Ｃａｒａｎｄｅ著、ページ１５８５〜１５８８）に
示されている。また、通常は１台のＳＡＲとして運用す
るが、ＳＡＲのアンテナを進行方向に分割して、２台の
ＳＡＲとして運用することで、アロングトラック・イン
ターフェロメトリＳＡＲを実現する方法も考えられる
（ＳＡＲ装置の系統は２系統必要）。また、その他に、
アロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現
する方法として、１系統のＳＡＲを用いて、２回観測す
る方法が考えられる。これは、図１４・図１５に示すよ
うに一度、ターゲットの観測を行った後、引き返して、
もう一度、同じコースで観測することで、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲを実現する方法であ
る。
に検出する手段として、ＳＡＲを用いた方法がある。こ
れは、アロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲ
といわれ、図１２・図１３に示すように、プラットフォ
ームの進行方向に近接配置した２系統のＳＡＲを用い
て、わずかの時間差の間に同じターゲットを２回観測
し、２枚のＳＡＲ画像からターゲット点の位相差を計測
する（干渉処理）ことで、ＳＡＲの視線方向に平行な方
向の移動速度（移動速度のアジマス方向に垂直な成分）
を計測する方法である。アロングトラック・インターフ
ェロメトリＳＡＲについては、例えば、ＩＥＥＥ発行Ｉ
ＧＡＲＳＳ’９２の″Ｄｕａｌ Ｂａｓｅｌｉｎｅ ａ
ｎｄ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｌｏｎｇ−Ｔｒａｃｋ
Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ″（Ｒｉｃｈａｒｄ
Ｅ．Ｃａｒａｎｄｅ著、ページ１５８５〜１５８８）に
示されている。また、通常は１台のＳＡＲとして運用す
るが、ＳＡＲのアンテナを進行方向に分割して、２台の
ＳＡＲとして運用することで、アロングトラック・イン
ターフェロメトリＳＡＲを実現する方法も考えられる
（ＳＡＲ装置の系統は２系統必要）。また、その他に、
アロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現
する方法として、１系統のＳＡＲを用いて、２回観測す
る方法が考えられる。これは、図１４・図１５に示すよ
うに一度、ターゲットの観測を行った後、引き返して、
もう一度、同じコースで観測することで、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲを実現する方法であ
る。
【０００４】また、インターフェロメトリＳＡＲの実現
に関しては、例えば、特開平０７−１１０３７７に示さ
れている。ただし、このインターフェロメトリＳＡＲは
クロストラック・インターフェロメトリＳＡＲと言わ
れ、高度情報を求めるものである。クロストラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲの処理方法は、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲとよく似ているが、
処理の対象となるデータと目的が異なる。すなわち、ク
ロストラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、異な
る飛行コース上から観測したＳＡＲの観測データを基
に、再生した２枚のＳＡＲ画像（地表に対する位置関係
が異なる）の位相差を求め、ターゲットの高度情報を得
る。一方、アロングトラック・インターフェロメトリＳ
ＡＲでは、時間的にずらして同じ飛行コース上から観測
したＳＡＲデータを基に、再生した２枚のＳＡＲ画像
（観測した時刻がずれている）の位相差を求め、ターゲ
ットの速度情報を得る。なお、一般に、広義の意味での
インターフェロメトリＳＡＲは、クロストラック・イン
ターフェロメトリＳＡＲとアロングトラック・インター
フェロメトリＳＡＲの総称であり、狭義の意味でのイン
ターフェロメトリＳＡＲは、クロストラック・インター
フェロメトリＳＡＲを指す。
に関しては、例えば、特開平０７−１１０３７７に示さ
れている。ただし、このインターフェロメトリＳＡＲは
クロストラック・インターフェロメトリＳＡＲと言わ
れ、高度情報を求めるものである。クロストラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲの処理方法は、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲとよく似ているが、
処理の対象となるデータと目的が異なる。すなわち、ク
ロストラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、異な
る飛行コース上から観測したＳＡＲの観測データを基
に、再生した２枚のＳＡＲ画像（地表に対する位置関係
が異なる）の位相差を求め、ターゲットの高度情報を得
る。一方、アロングトラック・インターフェロメトリＳ
ＡＲでは、時間的にずらして同じ飛行コース上から観測
したＳＡＲデータを基に、再生した２枚のＳＡＲ画像
（観測した時刻がずれている）の位相差を求め、ターゲ
ットの速度情報を得る。なお、一般に、広義の意味での
インターフェロメトリＳＡＲは、クロストラック・イン
ターフェロメトリＳＡＲとアロングトラック・インター
フェロメトリＳＡＲの総称であり、狭義の意味でのイン
ターフェロメトリＳＡＲは、クロストラック・インター
フェロメトリＳＡＲを指す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、以下の問題点がある。
は、以下の問題点がある。
【０００６】従来の２系統のＳＡＲを用いるアロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、時間的にず
れた２枚のＳＡＲ画像を得るために２系統のＳＡＲを用
いるため、ＳＡＲを２系統用意する必要があるという問
題点がある。このため、アロングトラック・インターフ
ェロメトリＳＡＲの実現をするには、重量・消費電力・
データレートの要求が大きいという問題点がある。
ラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、時間的にず
れた２枚のＳＡＲ画像を得るために２系統のＳＡＲを用
いるため、ＳＡＲを２系統用意する必要があるという問
題点がある。このため、アロングトラック・インターフ
ェロメトリＳＡＲの実現をするには、重量・消費電力・
データレートの要求が大きいという問題点がある。
【０００７】また、１台のアンテナを進行方向に分割し
てアロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実
現する方法では、アンテナは１台で済むが、ＳＡＲのそ
れ以外の装置が２系統必要であること、そのため、重量
・消費電カ・データレートの要求が大きいことといった
問題点がある。さらに、この方法ではＳＡＲのシステム
が複雑になるという問題点がある。
てアロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実
現する方法では、アンテナは１台で済むが、ＳＡＲのそ
れ以外の装置が２系統必要であること、そのため、重量
・消費電カ・データレートの要求が大きいことといった
問題点がある。さらに、この方法ではＳＡＲのシステム
が複雑になるという問題点がある。
【０００８】また、１系統のＳＡＲを用いて、２回の観
測を行う方法では、２回の観測の飛行コースを一致させ
るために、ＳＡＲを搭載した航空機や衛星の飛行コース
の制御を高精度で行う必要があるという問題点がある。
また、２回の観測の間の時間差が大きくなるため、観測
できるターゲットの移動速度の上限が著しく制約される
という問題点がある。
測を行う方法では、２回の観測の飛行コースを一致させ
るために、ＳＡＲを搭載した航空機や衛星の飛行コース
の制御を高精度で行う必要があるという問題点がある。
また、２回の観測の間の時間差が大きくなるため、観測
できるターゲットの移動速度の上限が著しく制約される
という問題点がある。
【０００９】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的は、特別なハードウェアの付加なく、１系統のＳＡＲ
のみを用いた１回のみの観測で、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲを実現する、アロングトラッ
ク・インターフェロメトリＳＡＲを提供することにあ
る。
的は、特別なハードウェアの付加なく、１系統のＳＡＲ
のみを用いた１回のみの観測で、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲを実現する、アロングトラッ
ク・インターフェロメトリＳＡＲを提供することにあ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のアロングトラッ
ク・インターフェロメトリＳＡＲは、１系統のＳＡＲに
よるアロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲで
あって、１回のターゲットの観測によりＳＡＲデータを
取得する１系統のＳＡＲと、ＳＡＲデータから時間的に
ずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段と、再生処
理した２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、ターゲット
の視線方向の移動速度を検出する手段とを有し、時間的
にずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段は、ＳＡ
Ｒが地上に対して移動することにより、地上からの反射
波の周波数がドップラーシフトを起こすことにより、Ｓ
ＡＲデータを周波数領域で２分割して処理するルック分
割手段を利用したＳＡＲ画像再生処理手段である。
ク・インターフェロメトリＳＡＲは、１系統のＳＡＲに
よるアロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲで
あって、１回のターゲットの観測によりＳＡＲデータを
取得する１系統のＳＡＲと、ＳＡＲデータから時間的に
ずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段と、再生処
理した２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、ターゲット
の視線方向の移動速度を検出する手段とを有し、時間的
にずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段は、ＳＡ
Ｒが地上に対して移動することにより、地上からの反射
波の周波数がドップラーシフトを起こすことにより、Ｓ
ＡＲデータを周波数領域で２分割して処理するルック分
割手段を利用したＳＡＲ画像再生処理手段である。
【００１１】また、ルック分割手段を利用したＳＡＲ画
像再生処理手段として、ＳＡＲデータと、送信パルスの
周波数時間変化特性とは逆の周波数時間変化特性を有す
るレンジ参照関数との間で相関をとるパルス圧縮処理手
段と、パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡＲデー
タを周波数領域で２分割した帯域のうちの一方に対応す
る第１のルック用アジマス参照関数との間で相関をと
り、さらに、パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡ
Ｒデータを周波数領域で２分割した帯域のうちのもう１
方に対応する第２のルック用アジマス参照関数との間で
相関をとる２ルック分割用の合成開口処理手段と、を有
してもよい。
像再生処理手段として、ＳＡＲデータと、送信パルスの
周波数時間変化特性とは逆の周波数時間変化特性を有す
るレンジ参照関数との間で相関をとるパルス圧縮処理手
段と、パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡＲデー
タを周波数領域で２分割した帯域のうちの一方に対応す
る第１のルック用アジマス参照関数との間で相関をと
り、さらに、パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡ
Ｒデータを周波数領域で２分割した帯域のうちのもう１
方に対応する第２のルック用アジマス参照関数との間で
相関をとる２ルック分割用の合成開口処理手段と、を有
してもよい。
【００１２】従って、特別なハードウェアの付加なく、
１系統のＳＡＲのみを用いた１回のみの観測で、アロン
グトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現するこ
とができる。
１系統のＳＡＲのみを用いた１回のみの観測で、アロン
グトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現するこ
とができる。
【００１３】また、航空機上のＳＡＲに、時間的にずれ
た２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段と、再生処理し
た２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、ターゲットの視
線方向の移動速度を検出する手段と、をリアルタイムで
行う処理装置を具備してもよい。
た２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手段と、再生処理し
た２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、ターゲットの視
線方向の移動速度を検出する手段と、をリアルタイムで
行う処理装置を具備してもよい。
【００１４】従って、航空機上のＳＡＲにリアルタイム
の処理装置を付加することで、機上でターゲットの移動
速度の確認がリアルタイムで可能となる。
の処理装置を付加することで、機上でターゲットの移動
速度の確認がリアルタイムで可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１６】図１は、アロングトラック・インターフエ
ロメトリＳＡＲの原理を示した図である。ＳＡＲの視線
方向に移動する物体は、時間が経過することで、ＳＡＲ
の飛行コースまでの距離（伝搬距離）が変化する。その
ため、同一のターゲットを時間をわずかにずらして、２
回観測した場合、ターゲットまでの距離が異なり、位相
差が生じる。この位相差から、２回の観測の間にターゲ
ットが視線方向に移動した距離が計算できる。その移動
距離を観測の時間差で割ることで、視線方向の移動速度
が計算できる。従って、１回の観測データから、時間的
にわずかにずれた２枚のＳＡＲ画像を再生することがで
きれば、２回の観測データは必要はない。
ロメトリＳＡＲの原理を示した図である。ＳＡＲの視線
方向に移動する物体は、時間が経過することで、ＳＡＲ
の飛行コースまでの距離（伝搬距離）が変化する。その
ため、同一のターゲットを時間をわずかにずらして、２
回観測した場合、ターゲットまでの距離が異なり、位相
差が生じる。この位相差から、２回の観測の間にターゲ
ットが視線方向に移動した距離が計算できる。その移動
距離を観測の時間差で割ることで、視線方向の移動速度
が計算できる。従って、１回の観測データから、時間的
にわずかにずれた２枚のＳＡＲ画像を再生することがで
きれば、２回の観測データは必要はない。
【００１７】（第１の実施の形態）図２は、本発明の第
１の実施の形態を示す図である。構成としては、航空機
または衛星上に設置された１台のアンテナを有ずる１系
統のＳＡＲと地上に設置された処理装置より成る。１系
統のＳＡＲにより、ターゲットを１回観測する。取得し
たデータはオンラインまたはオフラインにより地上にお
ろされ、処理装置で処理を行うことで、移動速度を計算
する。なお、取得したデータを地上におろず方法として
は、衛星の場合には、データ通信衛星の経由または地上
との直接通信といった電波による通信が考えられる。航
空機の場合には、データレコーダに記録しその記録媒体
の輸送や、無線による通信等の方法が考えられる。本発
明のＳＡＲの運用は図３に示す。また、地上の処理装置
の処理フローは図４に示す。
１の実施の形態を示す図である。構成としては、航空機
または衛星上に設置された１台のアンテナを有ずる１系
統のＳＡＲと地上に設置された処理装置より成る。１系
統のＳＡＲにより、ターゲットを１回観測する。取得し
たデータはオンラインまたはオフラインにより地上にお
ろされ、処理装置で処理を行うことで、移動速度を計算
する。なお、取得したデータを地上におろず方法として
は、衛星の場合には、データ通信衛星の経由または地上
との直接通信といった電波による通信が考えられる。航
空機の場合には、データレコーダに記録しその記録媒体
の輸送や、無線による通信等の方法が考えられる。本発
明のＳＡＲの運用は図３に示す。また、地上の処理装置
の処理フローは図４に示す。
【００１８】図３が、本発明の、１系統のＳＡＲが取得
した１回分の観測データで、アロングトラック・インタ
ーフェロメトリＳＡＲが実現する運用を示した図であ
る。ＳＡＲでは、ターゲットに電波が照射されている時
間の間に取得したデータの合成開口処理を行うことで、
アジマス分解能（ＳＡＲの進行方向の分解能）を改善す
る（アンテナから放射される電波はある角度範囲に広が
っているため、ターゲットに電波が当たり反射する時間
がある長さを持つ）。ここで、ＳＡＲの反射波の周波数
は、ドップラーシフトのため、時間経過により低くな
る。このため、ＳＡＲのデータを周波数領域で２分割し
て処理すると（ルック分割）、時間的にずれて観測した
２枚のＳＡＲ画像が得られる。この２枚のＳＡＲ画像か
ら、位相差を計算し（干渉処理）、それを移動遠度に換
算することで、ターゲットの移動速度が観測できる。
した１回分の観測データで、アロングトラック・インタ
ーフェロメトリＳＡＲが実現する運用を示した図であ
る。ＳＡＲでは、ターゲットに電波が照射されている時
間の間に取得したデータの合成開口処理を行うことで、
アジマス分解能（ＳＡＲの進行方向の分解能）を改善す
る（アンテナから放射される電波はある角度範囲に広が
っているため、ターゲットに電波が当たり反射する時間
がある長さを持つ）。ここで、ＳＡＲの反射波の周波数
は、ドップラーシフトのため、時間経過により低くな
る。このため、ＳＡＲのデータを周波数領域で２分割し
て処理すると（ルック分割）、時間的にずれて観測した
２枚のＳＡＲ画像が得られる。この２枚のＳＡＲ画像か
ら、位相差を計算し（干渉処理）、それを移動遠度に換
算することで、ターゲットの移動速度が観測できる。
【００１９】図４は、本発明のアロングトラック・イン
ターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示した図である。
上で述ベたとおり、１つのＳＡＲデータをルック分割・
ＳＡＲ再生処理を行うことで、時間的にずれて観測した
２枚のＳＡＲ画像を取得し、両者の位相差を取り、これ
を移動速度に換算する。
ターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示した図である。
上で述ベたとおり、１つのＳＡＲデータをルック分割・
ＳＡＲ再生処理を行うことで、時間的にずれて観測した
２枚のＳＡＲ画像を取得し、両者の位相差を取り、これ
を移動速度に換算する。
【００２０】以下、本発明のアロングトラック・インタ
ーフェロメトリＳＡＲの原理と処理をより詳しく説明す
る。
ーフェロメトリＳＡＲの原理と処理をより詳しく説明す
る。
【００２１】まず、ＳＡＲの基本原理である合成開口処
理について、説明する。
理について、説明する。
【００２２】図５は、ターゲットからの反射波の周波数
のドップラーシフトを示した図である。ＳＡＲが地上に
対して移動することで、地上からの反射波の周波数はド
ップラーシフトを起こし、時間経過に比例して反射波の
周波数は低くなる。ＳＡＲはこの現象を利用して、合成
開口処理を行うことで、高いアジマス分解能での観測を
実現する。
のドップラーシフトを示した図である。ＳＡＲが地上に
対して移動することで、地上からの反射波の周波数はド
ップラーシフトを起こし、時間経過に比例して反射波の
周波数は低くなる。ＳＡＲはこの現象を利用して、合成
開口処理を行うことで、高いアジマス分解能での観測を
実現する。
【００２３】図６は、合成開口処理によるアジマス分解
能の改善を示す図である。図５で示した通り、ターゲッ
トからの反射波の周波数は、時間経過に比例して、低く
なる。ここで、ドップラーシフトの帯域幅をＢ、受信の
時間幅をＴ、信号強度を１とする。このＳＡＲデータ
と、ＳＡＲデータとは逆の周波数時間変化特性を持つ参
照関数との間で相関を取ることで、受信の時間幅は１／
Ｂ程度、信号強度は（ＴＢ）1/2 程度となる。ＳＡＲで
は、１／ＢがＴより、非常に短いので、ターゲットの受
信時間幅は短くなる。つまり、画像上でみると、アジマ
ス分解能が改善されることになる。この相関を取る処理
を合成開口処理と言う。
能の改善を示す図である。図５で示した通り、ターゲッ
トからの反射波の周波数は、時間経過に比例して、低く
なる。ここで、ドップラーシフトの帯域幅をＢ、受信の
時間幅をＴ、信号強度を１とする。このＳＡＲデータ
と、ＳＡＲデータとは逆の周波数時間変化特性を持つ参
照関数との間で相関を取ることで、受信の時間幅は１／
Ｂ程度、信号強度は（ＴＢ）1/2 程度となる。ＳＡＲで
は、１／ＢがＴより、非常に短いので、ターゲットの受
信時間幅は短くなる。つまり、画像上でみると、アジマ
ス分解能が改善されることになる。この相関を取る処理
を合成開口処理と言う。
【００２４】次に、取得したＳＡＲデータからのＳＡＲ
画像再生処理フロー（レンジ・ドップラー法）について
説明する。図７がその処理フローである。取得したＳＡ
Ｒデータから、レンジ方向処理（パルス圧縮処理）とア
ジマス方向処理（合成開口処理）を行うことで、ＳＡＲ
画像が再生される。ここで、レンジ方向処理（パルス圧
縮処理）は、アジマス方向処理（合成開口処理）と原理
が同じである。ＳＡＲでは、送信パルスの周波数に時間
変化特性を持たせている。それにより、合成開口処理と
同様、ＳＡＲデータと、送信パルスの周波数時問変化特
性とは逆の周波数時間変化特性を持つ参照関数との間で
相関を取る（パルス圧縮処理）ことで、高いレンジ分解
能を実現する。レンジ方向処理・アジマス方向処理での
相関処理は、通常、フローに示ず通り、ＳＡＲデータと
参照関数の各々のＦＦＴを行って、周波数領域で行う。
画像再生処理フロー（レンジ・ドップラー法）について
説明する。図７がその処理フローである。取得したＳＡ
Ｒデータから、レンジ方向処理（パルス圧縮処理）とア
ジマス方向処理（合成開口処理）を行うことで、ＳＡＲ
画像が再生される。ここで、レンジ方向処理（パルス圧
縮処理）は、アジマス方向処理（合成開口処理）と原理
が同じである。ＳＡＲでは、送信パルスの周波数に時間
変化特性を持たせている。それにより、合成開口処理と
同様、ＳＡＲデータと、送信パルスの周波数時問変化特
性とは逆の周波数時間変化特性を持つ参照関数との間で
相関を取る（パルス圧縮処理）ことで、高いレンジ分解
能を実現する。レンジ方向処理・アジマス方向処理での
相関処理は、通常、フローに示ず通り、ＳＡＲデータと
参照関数の各々のＦＦＴを行って、周波数領域で行う。
【００２５】最後に、本発明の基本に関わるルック分割
について、説明する。
について、説明する。
【００２６】ルック分割を行うと、１回の観測データか
ら複数のＳＡＲ画像を再生することができる。ルック分
割は、通常のＳＡＲでは、画質の改善のために利用され
る。すなわち、取得した複数のＳＡＲ画像を重ね合わせ
る（平均化する）ことで、画像上のノイズが減少する。
一方、本発明ではルック分割を、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲの実現のために利用する。処
理手順としては、前者では、ルック分割により得られた
ＳＡＲ画像を最終的に平均化するが、本発明では、ルッ
ク分割により得られた２枚のＳＡＲ画像の位相の差分を
求めることになる。
ら複数のＳＡＲ画像を再生することができる。ルック分
割は、通常のＳＡＲでは、画質の改善のために利用され
る。すなわち、取得した複数のＳＡＲ画像を重ね合わせ
る（平均化する）ことで、画像上のノイズが減少する。
一方、本発明ではルック分割を、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲの実現のために利用する。処
理手順としては、前者では、ルック分割により得られた
ＳＡＲ画像を最終的に平均化するが、本発明では、ルッ
ク分割により得られた２枚のＳＡＲ画像の位相の差分を
求めることになる。
【００２７】図８が、本発明のＳＡＲ再生処理で用いら
れる、ルック分割を行う場合のアジマス方向処理のフロ
ーを示す図である（２ルック処理の場合）。具体的に
は、２ルック処理の場合には、ルック１用とルック２用
に、２つのアジマス参照関数を用意し、各々、レンジ方
向処理済みのＳＡＲデータと相関をとることで、２枚の
ＳＡＲ画像を再生する。これがルック分割手段の具体的
な方法になる。
れる、ルック分割を行う場合のアジマス方向処理のフロ
ーを示す図である（２ルック処理の場合）。具体的に
は、２ルック処理の場合には、ルック１用とルック２用
に、２つのアジマス参照関数を用意し、各々、レンジ方
向処理済みのＳＡＲデータと相関をとることで、２枚の
ＳＡＲ画像を再生する。これがルック分割手段の具体的
な方法になる。
【００２８】ルック分割のポイントは、ＳＡＲデータの
帯域を幾つかに分割して、各々、ＳＡＲ再生処理するこ
とである。ここで、図９が、ルック分割を行う場合のＳ
ＡＲデータとアジマス参照関数のドップラー・スペクト
ラムを示した図である（２ルック処理の場合）。参照関
数は、ＳＡＲデータとの相関を取ることで、帯域フイル
タとしても作用し、ＳＡＲデータは参照関数と一致する
帯域のみＳＡＲ再生処理に利用される。ルック１用とル
ック２用のアジマス参照関数の帯域は、各々、ＳＡＲデ
ータの帯域を２分割した帯域のうちの一方である。従っ
て、図８のＳＡＲ画像１、２の再生に使用されるＳＡＲ
データの帯域は、完全にずれており、重なっていない。
帯域を幾つかに分割して、各々、ＳＡＲ再生処理するこ
とである。ここで、図９が、ルック分割を行う場合のＳ
ＡＲデータとアジマス参照関数のドップラー・スペクト
ラムを示した図である（２ルック処理の場合）。参照関
数は、ＳＡＲデータとの相関を取ることで、帯域フイル
タとしても作用し、ＳＡＲデータは参照関数と一致する
帯域のみＳＡＲ再生処理に利用される。ルック１用とル
ック２用のアジマス参照関数の帯域は、各々、ＳＡＲデ
ータの帯域を２分割した帯域のうちの一方である。従っ
て、図８のＳＡＲ画像１、２の再生に使用されるＳＡＲ
データの帯域は、完全にずれており、重なっていない。
【００２９】図１０は、１つのターゲットに着目したと
きの、ターゲットからの反射渡の周波数の時聞変化を示
した図である。反射波の周波数は、ドップラーシフトに
より、時間に比例して、一次的に減少する。従って、ル
ック１、２で使用されるデータは、周波数帯域が異なる
と共に、時間的にずれていることになる。そのため、ル
ック１、２で各々再生したＳＡＲ画像１、２では、時間
的にわずかにずれて観測していることになる。これが、
ルック分割を行って再生した２枚のＳＡＲ画像（ＳＡＲ
画像１、２）の間の位相差を取ることで、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲが可能となる原理で
ある。
きの、ターゲットからの反射渡の周波数の時聞変化を示
した図である。反射波の周波数は、ドップラーシフトに
より、時間に比例して、一次的に減少する。従って、ル
ック１、２で使用されるデータは、周波数帯域が異なる
と共に、時間的にずれていることになる。そのため、ル
ック１、２で各々再生したＳＡＲ画像１、２では、時間
的にわずかにずれて観測していることになる。これが、
ルック分割を行って再生した２枚のＳＡＲ画像（ＳＡＲ
画像１、２）の間の位相差を取ることで、アロングトラ
ック・インターフェロメトリＳＡＲが可能となる原理で
ある。
【００３０】（第２の実施の形態）図１１は、本発明の
第２の実施の形態を示す図である。航空機上のＳＡＲ
に、ＳＡＲ再生処理、アロングトラック・インターフェ
ロメトリＳＡＲ処理をリアルタイムで行う処理装置を付
加することで、航空機上でリアルタイムにターゲットの
移動速度を検出することが可能である。さらに、計測し
た移動遠度は表示装置により表示される。なお、リアル
タイムの処理装置の処理フローは、第１の実施の形態の
処理装置の処理フローと同じであり、リアルタイムＳＡ
Ｒ再生処理装置にルック分割機能と干渉処理機能を付加
することで、実現できる。
第２の実施の形態を示す図である。航空機上のＳＡＲ
に、ＳＡＲ再生処理、アロングトラック・インターフェ
ロメトリＳＡＲ処理をリアルタイムで行う処理装置を付
加することで、航空機上でリアルタイムにターゲットの
移動速度を検出することが可能である。さらに、計測し
た移動遠度は表示装置により表示される。なお、リアル
タイムの処理装置の処理フローは、第１の実施の形態の
処理装置の処理フローと同じであり、リアルタイムＳＡ
Ｒ再生処理装置にルック分割機能と干渉処理機能を付加
することで、実現できる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明における１
系統のＳＡＲによるアロングトラック・インターフェロ
メトリＳＡＲによれば、従来の２系統のＳＡＲによるア
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、２
系統必要だったＳＡＲが１系統で済むという効果があ
る。そのため、必要な重量・電カ・データレートを飛躍
的に軽減すると共に、製造経費が非常に低下する効果が
ある。さらに、１台のアンテナを進行方向に分割してア
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現す
る方法に比ベても、同様の効果がある。
系統のＳＡＲによるアロングトラック・インターフェロ
メトリＳＡＲによれば、従来の２系統のＳＡＲによるア
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲでは、２
系統必要だったＳＡＲが１系統で済むという効果があ
る。そのため、必要な重量・電カ・データレートを飛躍
的に軽減すると共に、製造経費が非常に低下する効果が
ある。さらに、１台のアンテナを進行方向に分割してア
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲを実現す
る方法に比ベても、同様の効果がある。
【００３２】また、ハードウェアの構成は、アロングト
ラック・インターフェロメトリＳＡＲを前提としていな
い通常のＳＡＲと変わらないため、現在運用中のＳＡＲ
でも、ハードウェアの付加なく、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲが可能になる効果がある。
ラック・インターフェロメトリＳＡＲを前提としていな
い通常のＳＡＲと変わらないため、現在運用中のＳＡＲ
でも、ハードウェアの付加なく、アロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲが可能になる効果がある。
【００３３】さらに、１系統のＳＡＲで２回の観測を行
う方法に比ベると以下の効果がある。まず、観測が１回
で済み、運用が簡単であるという効果がある。また、２
回の飛行コースを一致させるために、飛行コースの高精
度の制御が必要ないという効果がある。さらに、２枚の
ＳＡＲ画像の間の時間差が短いために、移動速度の観測
できる上限が高いという効果がある。
う方法に比ベると以下の効果がある。まず、観測が１回
で済み、運用が簡単であるという効果がある。また、２
回の飛行コースを一致させるために、飛行コースの高精
度の制御が必要ないという効果がある。さらに、２枚の
ＳＡＲ画像の間の時間差が短いために、移動速度の観測
できる上限が高いという効果がある。
【００３４】また、航空機上のＳＡＲにリアルタイムの
処理装置を付加することで（第２の実施の形態）、機上
でターゲットの移動速度の確認がリアルタイムで可能と
なる効果がある。２回の観測を行う方法では、リアルタ
イムでの処理はできない。
処理装置を付加することで（第２の実施の形態）、機上
でターゲットの移動速度の確認がリアルタイムで可能と
なる効果がある。２回の観測を行う方法では、リアルタ
イムでの処理はできない。
【図１】アロングトラック・インターフェロメトリＳＡ
Ｒの原理を示す図である。 （ａ）ＳＡＲによる１回目の観測を示す。 （ｂ）ＳＡＲによる２回目の観測を示す。 （ｃ）移動速度検出の原理を示す。
Ｒの原理を示す図である。 （ａ）ＳＡＲによる１回目の観測を示す。 （ｂ）ＳＡＲによる２回目の観測を示す。 （ｃ）移動速度検出の原理を示す。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【図３】本発明の、１系統のＳＡＲが１回の観測で、ア
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲが実現す
る運用を示す図である。
ロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲが実現す
る運用を示す図である。
【図４】本発明のアロングトラック・インターフェロメ
トリＳＡＲ処理フローを示す図である。
トリＳＡＲ処理フローを示す図である。
【図５】ターゲットからの反射波の周波数のドップラー
シフトを示す図である。
シフトを示す図である。
【図６】合成開口処理によるアジマス分解能の改善を示
す図である。 （ａ）ＳＡＲデータを示す。 （ｂ）圧縮後のデータを示す。
す図である。 （ａ）ＳＡＲデータを示す。 （ｂ）圧縮後のデータを示す。
【図７】取得したＳＡＲデータからのＳＡＲ画像再生処
理フロー（レンジ・ドップラー法）を示す図である。
理フロー（レンジ・ドップラー法）を示す図である。
【図８】ルック分割を行う場合のアジマス方向処理のフ
ローを示す図である（２ルック処理の場合）。
ローを示す図である（２ルック処理の場合）。
【図９】ルック分割を行う場合のＳＡＲデータとアジマ
ス参照関数のドップラー・スペクトラムを示す図である
（２ルック処理の場合）。
ス参照関数のドップラー・スペクトラムを示す図である
（２ルック処理の場合）。
【図１０】１つのターゲットに着目したときの、ターゲ
ットからの反射波の周波数の時間変化を示す図である。
ットからの反射波の周波数の時間変化を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す図である。
【図１２】従来の２系統のＳＡＲによるアロングトラッ
ク・インターフェロメトリＳＡＲの運用を示す図であ
る。
ク・インターフェロメトリＳＡＲの運用を示す図であ
る。
【図１３】従来の２系統のＳＡＲによるアロングトラッ
ク・インターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示す図で
ある。
ク・インターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示す図で
ある。
【図１４】１系統のＳＡＲの２回の観測によるアロング
トラック・インターフェロメトリＳＡＲの運用を示す図
である。 （ａ）一回目の観測を示す。 （ｂ）２回目の観測を示す。
トラック・インターフェロメトリＳＡＲの運用を示す図
である。 （ａ）一回目の観測を示す。 （ｂ）２回目の観測を示す。
【図１５】１系統のＳＡＲの２回の観測によるアロング
トラック・インターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示
す図である。
トラック・インターフェロメトリＳＡＲ処理フローを示
す図である。
１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂ、２０ａ、２
０ｂ、３６ａ、３６ｂ、４６ ＳＡＲ ３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ、２１ａ、２１ｂ、３８
ａ、３８ｂ 伝搬距離 ４、１０、１４、１９、２２、３４、３９、４４ タ
ーゲットの移動速度（視線方向成分） ５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４、
４０ａ、４０ｂ、４９、７２ ターゲット ６、１２、３７、４７ ＳＡＲの移動速度 ７ａ、７ｂ、１６ａ、１６ｂ、３０、３２、４１、５２
ＳＡＲのデータ ８ａ、８ｂ、１７ａ、１７ｂ、４２ａ、４２ｂ、６３、
６９ａ、６９ｂ ＳＡＲ画像 ９、１８、３１、４３ 画像間の位相差 ２７、５０、７３ 送信波 ２６、５１、７４ 反射波 ２８、７５ アンテナ ２９、７６ ＳＡＲ装置 ３１ 航空機または衛星 ３３ 処理装置 ３５ 地上 ４５ ターゲットからの反射波の周波数の時間変化 ４８ ＳＡＲの飛行コース ５３、５５ レンジ方向ＦＦＴ ５４ レンジ参照関数 ５６ レンジ方向ＩＦＦＴ ５７ レンジ方向処理 ５８、６０、６５、６７ａ、６７ｂ アジマス方向Ｆ
ＦＴ ５９、６６ａ、６６ｂ アジマス参照関数 ６１、６８ａ、６８ｂ アジマス方向ＩＦＦＴ ６２ アジマス方向処理 ６４ レンジ方向処理済みＳＡＲデータ ７０ ＳＡＲデータのドップラー・スペクトラム ７１ａ、７１ｂ アジマス参照関数のスペクトラム ７７ リアルタイム処理装置 ７８ 表示装置 ７９ 航空機
０ｂ、３６ａ、３６ｂ、４６ ＳＡＲ ３ａ、３ｂ、１３ａ、１３ｂ、２１ａ、２１ｂ、３８
ａ、３８ｂ 伝搬距離 ４、１０、１４、１９、２２、３４、３９、４４ タ
ーゲットの移動速度（視線方向成分） ５ａ、５ｂ、１５ａ、１５ｂ、２３ａ、２３ｂ、２４、
４０ａ、４０ｂ、４９、７２ ターゲット ６、１２、３７、４７ ＳＡＲの移動速度 ７ａ、７ｂ、１６ａ、１６ｂ、３０、３２、４１、５２
ＳＡＲのデータ ８ａ、８ｂ、１７ａ、１７ｂ、４２ａ、４２ｂ、６３、
６９ａ、６９ｂ ＳＡＲ画像 ９、１８、３１、４３ 画像間の位相差 ２７、５０、７３ 送信波 ２６、５１、７４ 反射波 ２８、７５ アンテナ ２９、７６ ＳＡＲ装置 ３１ 航空機または衛星 ３３ 処理装置 ３５ 地上 ４５ ターゲットからの反射波の周波数の時間変化 ４８ ＳＡＲの飛行コース ５３、５５ レンジ方向ＦＦＴ ５４ レンジ参照関数 ５６ レンジ方向ＩＦＦＴ ５７ レンジ方向処理 ５８、６０、６５、６７ａ、６７ｂ アジマス方向Ｆ
ＦＴ ５９、６６ａ、６６ｂ アジマス参照関数 ６１、６８ａ、６８ｂ アジマス方向ＩＦＦＴ ６２ アジマス方向処理 ６４ レンジ方向処理済みＳＡＲデータ ７０ ＳＡＲデータのドップラー・スペクトラム ７１ａ、７１ｂ アジマス参照関数のスペクトラム ７７ リアルタイム処理装置 ７８ 表示装置 ７９ 航空機
Claims (3)
- 【請求項１】 １系統のＳＡＲによるアロングトラック
・インターフェロメトリＳＡＲであって、 １回のターゲットの観測によりＳＡＲデータを取得する
１系統のＳＡＲと、 前記ＳＡＲデータから時間的にずれた２枚のＳＡＲ画像
を再生処理する手段と、 前記再生処理した２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、
前記ターゲットの視線方向の移動速度を検出する手段と
を有し、 前記時間的にずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手
段は、 ＳＡＲが地上に対して移動することにより、地上からの
反射波の周波数がドップラーシフトを起こすことによ
り、前記ＳＡＲデータを周波数領域で２分割して処理す
るルック分割手段を利用したＳＡＲ画像再生処理手段で
あることを特徴とするアロングトラック・インターフェ
ロメトリＳＡＲ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のアロングトラック・イ
ンターフェロメトリＳＡＲであって、 ルック分割手段を利用したＳＡＲ画像再生処理手段とし
て、 ＳＡＲデータと、送信パルスの周波数時間変化特性とは
逆の周波数時間変化特性を有するレンジ参照関数との間
で相関をとるパルス圧縮処理手段と、 該パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡＲデータを
周波数領域で２分割した帯域のうちの一方に対応する第
１のルック用アジマス参照関数との間で相関をとり、さ
らに、前記パルス圧縮処理済みＳＡＲデータと、ＳＡＲ
データを周波数領域で２分割した帯域のうちのもう１方
に対応する第２のルック用アジマス参照関数との間で相
関をとる、２ルック分割用の合成開口処理手段と、 を有することを特徴とするアロングトラック・インター
フェロメトリＳＡＲ。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のアロン
グトラック・インターフェロメトリＳＡＲであって、 航空機上のＳＡＲに、 アロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲ処理手
段と、 前記時間的にずれた２枚のＳＡＲ画像を再生処理する手
段と、 前記再生処理した２枚のＳＡＲ画像の位相差を計算し、
前記ターゲットの視線方向の移動速度を検出する手段
と、 をリアルタイムで行う処理装置を具備することを特徴と
するアロングトラック・インターフェロメトリＳＡＲ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306579A JP2877106B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | アロングトラック・インターフェロメトリｓａｒ |
| CA002221400A CA2221400A1 (en) | 1996-11-18 | 1997-11-17 | Along-track interferometric synthetic aperture radar |
| US08/971,260 US5945937A (en) | 1996-11-18 | 1997-11-17 | Along-track interferometric synthetic aperture radar |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8306579A JP2877106B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | アロングトラック・インターフェロメトリｓａｒ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10148674A true JPH10148674A (ja) | 1998-06-02 |
| JP2877106B2 JP2877106B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17958766
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8306579A Expired - Fee Related JP2877106B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | アロングトラック・インターフェロメトリｓａｒ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5945937A (ja) |
| JP (1) | JP2877106B2 (ja) |
| CA (1) | CA2221400A1 (ja) |
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