JPS61100679A - 合成開口レ−ダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合成開口レーダに関する。

〔従来の技術〕

航空機や人工衛星等の移動プラントフオームにサイドル
ッキングレーダ（８ｉｄｅ　　ＬｏｏｋｉｎｇＲａｄａ
ｒ　ｅ側方監視レーダ）を搭載し、進行方向に対し何方
の地上に電波を放射しつつあらかじめ設定した進路を進
行しながら反射波を受信しつつこれを合成することによ
って比較的小さい開口′面のアンテナで等測的に大口径
のアンテナを合成しうる合成開口レーダ装置はよく知ら
れている。

第２図は合成開口レーダ装置の動作！理を示す動作原理
図である。

高度Ｈにある移動プラットフォームＰは、大地Ｇ上の観
測対象点Ｑに対し送信パルスビーム［角αでこれを送１
ｇパルスビーム角θで照射しつつ紙面から背面方向に定
速度で進行するものとする。

この場合、θの送信パルスビーム角をもつ送信パルスに
よって照射される観測対象点Ｑからの反射波は距離およ
び方位方向の２次元に広がった観測データとして得られ
、従ってこれを点目標である観測対象として再生するた
めには距離および方位方向にこれを圧縮するレンジおよ
びアジムス圧縮が必要となる。

またこの場合送受信はコヒーレント状態を保持しつつ行
なわれ、従って地上の多数の散乱点からの反射信号が特
定の位相関係で合成されこれが受信信号に強弱の変動を
与え画像として再生した場合に濃淡のちらつきとなって
現われる、いわゆるスペックル（５ｐｅｃｋｌｅ　）ノ
イズの著しい発生が避けられず、このため通常は観測対
象ごとに得られる２次元に広がったいわゆるルック単位
の観測データを進行方向すなわち方位方向に複数等分割
した分割ルックとしこれら分割ルック単位でレンジ圧縮
後のアジムス圧縮を実施し、互いに非コヒーレントな分
割ルック単位のアジムス圧縮後のデータの絶対値加算等
によるデータ平均化を介してスペックルノイズの低減る
図る方位マルチルック処理を実施している。

一方、方位マルチルック処理と同じような着想でルック
単位のｌＡ１１ｉ像データを距離方向ｌこ圧縮しスペッ
クルノイズを減少させる距離マルチルック手法がある。

これは通常ＬＦＭ（Ｌｉｎｅａｒ　　ＦＭ）変調による
送信パルス信号内の周波ａＫ化分をいくつかの独立区間
、すなわち分割ルックにわけこれらそれぞれの分割ルッ
クについてまずレンジ圧扁を行なったのちアジムス圧縮
しこれらを加算により重ね合せ平均化する手法である。

第２図に示す送信パルス（１）は、合成開口レーダ装置
に右いて利用される一般的な送信パルスを示し時間軸を
上でｆ、からｆｌまでｆｃｌを中心としてリニアに周波
数が変化するＬＦＭ変調波である。

このようなＬＦＭ変調波を送信パルスとして利用するの
は％　ＬＦＭ＄こ工って広惜域化を図り受信処理の際に
は送信時にＬＦＭ化する場合に通常利用する分数遅延線
とは周波数対遅延！ｌａ性が逆特性の分散遅延線を通し
てエネルギーを１点に集中した尖鋭なパルスとして再生
し、比較的小出力でありながら大出力相当の送信パルス
としての利用を考慮していることにもとずく。

さてこのようにＬＦＭ形式で利用される送信パルス（１
）はｌパルスごとに時間Ｔの間送出され、Ｌの距離にわ
たる距離方向照射幅を形成しつつその反射が移動プラッ
トフォームのサイドルッキングレーダに入力される。レ
ベルは別としてこの反射波の周波数構成もドプラ変化分
を除けば送信パルス（１）と同じであって時間Ｔにわた
って入力される。

いま、このような受信信号を複数個は等分割したとする
。たとえば第２図の場合は２分割しＴ／２時間ごとのデ
ータに分けた場合を想定する。ｆ。

とｆ、との差がΔｆであるとするとＴ／２時間ごとの周
波数差はΔｆ／２　であり、このΔｆ／２の周波数帯域
をもつ２分割ルックを重ね合わせること、実際には加算
処理することによって距離マルチルック処理が可能とな
るが実際には移動プラットフォームの進行方向、すなわ
ち方位方向に関するマルチルック処理が殆んどであり、
送信信号の分割による距離マルチルック処理はデータ処
理における帯域幅の増大等の理由で殆んど利用されてい
ないのが現状である。

〔発明が解決しようとする間趙点〕

上述した如く距離マルチルック処理は現在殆んど利用さ
れていないが、これは次のような理由による。

すなわち、距離分解能は処理データの帯域幅に逆比例し
、従って、たとえば第２図に示す如く２分割ルックを重
ね合せる場合にはもとの周波数帯域ΔｆがΔｆ／２　と
なりこのため距離分解能が１／２に低下する。一般的ｌ
こはｎ分割ルック処理とすれば距離分解能はｌ　／　ｎ
に低下する。この分解能の低下は方位マルチルック処理
においても基本的には同じでルック分割数に逆比例する
が、距離マルチルック処理にあってはさらに次のような
問題点がある。

合成間ロレーダ装Ｒ？こおける送信パルスしＬＦＭによ
る周波数変化ぶん、第２図の場合はΔｆであるが、これ
は距離分解能の向上、受信パルスの尖鋭化等の目的から
は出来る限り高くすることが望ましく、受信データ処理
におけるＡ／Ｄ変換の際のサンプリング周波数の安定動
作上限等を勘案して設定されこれによって処理速度の上
限も一義的に決定される。

一方、１／ｎに低下する距離分解能を抑止しよう、とす
れば周波数帯幅をｎ・Δｆとして運用すればよいが、こ
のように周波数帯域幅を拡大すればいよいよＡ／Ｄコン
バータの安定動作周波数上限の制約を強く受けることと
なり、このような制約条件のため距離マルチルック処理
は殆んど利用されていないといの欠点がある。本発明の
目的もこのような欠点を除去した合成開口レーダ装置を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は、航空機、人工衛星等の移動プラットフ
ォームに搭載したサイドルッキンダレーダ（Ｓｉｄｅ　
　Ｌｏｏｋｉｎｇ　　Ｒａｄａｒ）　　で地上の状態を
電波による画像として再生する合成開口レーダ装置にお
いて、あらかじめ設定した１・Δｆの広帯域幅の周波数
をもつ送信パルスを放射して観測対象からの反射波を受
信したうえこれを帯域幅がそれぞれΔｆでかつ互いに異
なる複数の周波数帯域に分割してコヒーレントに受信デ
ータを検出する受信データ分割検出手段と、この受信デ
ータ分割検出手段によって取得した複数の受信データに
対しそれぞれ独立的にレンジおよびアジムス圧縮を施し
て複数の画像データを再生したうえこれら複数の画像デ
ータをそれぞれルック（ｌｏｏｋ）として加算による重
て合せを行なうことにより距離方向のマルチルック処理
を実行する距離方向マルチルック処理手段とを備えて構
成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の合成開口レーダ装置の構成の一実施例
を示すブロック図である。

第１図に示す実施例の構成は、基準周波数発振器１、分
散遅延器２、トリガ発生器３、広帯域送信部４、アイソ
レータ５、アンテナ６、広帯域受信部７、同期検波器８
お工び９、局部周波数発振器１０お工び１１、フィルタ
１２および１３、レンジ拳アジムス圧縮部１４および１
５、マルチルック処理部１６等を備えて構成される。

基準周波数発振器１は本実施例によって構成されるコヒ
ーレントレーダ系に２いて使用する送受信周波数の基準
となる安定した周波数の基準信号を発生しこれを分散遅
延器２に供給する。

分散遅延器２は周波数逓倍回路、パルス形成回路、５Ａ
Ｗ（ａｃｏｕｓｔｉｃ　　５ｕｒｆａｃｅ　　ｗａｖｅ
　、　　外表面波）遅延線等を備え、入力した基準周波
数を８ＡＷ遅延−の中心周波数に逓倍したのちパルス形
成回路でこれをパルス化してトリガ発生器３の出力する
送信タイミング用のトリガパルスを受−けるごとにこれ
を出力する。５ＡＷ）ｖ延線はパルス形成回路からのパ
ルス入力を受ける都度、周波数ごとに遅延時間の異なる
信号を発生するが、この信号を発生するが、この信号は
ｎ働Δｆの周波数帯域を有し８ＡＷ遅延線の中心周波数
と同じ中心周波数で最小周波数から最大周波数までｎ・
Δｆの広帯域を直線的に周波数が変化するように設定さ
れている。なお、Δｆは通常の合成開口レーダ装置にお
けるＬＦＭ送信パルスの周波数変化分であり、一般的に
は数１０ＭＨ２程度である。

分散遅延器２の出力は広帯域送信部４に送出され中心周
波数が送信搬送波に変換され、レベル増幅したあとアイ
ソレータ５、アンテナ６を介して送信パルスとして地上
の観測対象を照射し反射波はアンテナ６、アイソレータ
７を介して広帯域受信部７に供給される。　　　　　゛ 第２図に示す送信パルス（２）は、本実施例における送
信パルスを示すものてあり、通常の送信パルスである送
信パルス（１）が時間Ｔの間に周波数がｆ凸を中心とし
八からｆ、まで直線的にΔｆだけ変化するＬＦＭ波であ
るのに対し、送信パルス（２）はこれをｎ　−１ｆ、本
実施例ではｎ　＝　２の２Δｆに拡大した広帯域のもの
とし、周波数がｆ、からｆ、までｆｃ、をその中心周波
数として広がっている。

広帯域受信部７はこのような広帯域の送信パルス（２）
による反射波の受信信号を所定のレベルまで増幅しこれ
を同期検波器８および９に周波数ｆｃｔ±Δｆ／２−ｆ
ｃ１±Δｆ／２を含む信号として供給する。

局部周波数発振器１０および１１は送信パルス（２）に
よる受信信号Δｆの帯域幅で分割して同期受信するのに
必要な局部発根周波数、本実施例にあっては第２図に示
すｊｃｔ＃よびｆｃｚ　　を基準周波数発振器１から受
ける基準周波数と同期して発生しこれらｆｃ１＊ｆｃｔ
　　をそれぞれ同期検波器８および９に供給する。

同期検波器８お工び９はそれぞれｆｅ＋＊ｆｃｔの局部
発振周波数を利用して入力信号の同期検波を行ない入力
信号に含まれる変調波数成分を抽出する。この場合同期
検波器８は、ｆ、からｆｃＪまでのΔｆ／２の帯域幅の
変調周波数成分がｆｃｌから１２までの変調周波数成分
に折たたみ重畳された状態でｆｃｌからｆ、までの変調
周波数成分を抽出し、また同期検波器９はｆｃｌからｆ
、までのΔｆ／２の帯域幅の変調周波数成分に対し、ｆ
ｌからｆｃｔまでの範囲の変調周波数成分が祈たたみ重
畳された状態で抽出される。こうして抽出された出力は
次にフィルタ１２および１３に供給されそれぞれ分割帯
域内の変調周波数成分のみをフィルタリングし出力する
。この結果、フィルタ１２からは受信信号の周波数がｆ
、からｆ２までの分割帯域における帯域幅Δｆの変調波
成分を、またフィルタ１３からは受信信号の周波数がｆ
、からｆｌまでの分割帯域における帯域幅Δｆの変調波
成分が観測データとして出力されそれぞれレンジ・アジ
ムス圧縮部１４および１５に供給される。

レンジ・アジムス圧縮部はそれぞれ分割帯域ごとに得ら
れる観測データが２次元に広がっているものを公知の圧
縮手段で距離および方位方向に圧縮し点目標である観測
対象として再生するものであり、たとえばレンジ・アジ
ムス圧縮部１４（Ｄ処理内容は次のとおりである。

レンジ鳴アジムス圧縮ｆｆ１ｌ１４は入力した時間領域
信号をＦ　ＦＴ　（Ｆａｓｔ　　Ｆｏｕｒｉｅｒ　　Ｔ
ｒａｎｓｆｏｒｍ　＊高速フーリエ変換）によって周波
数領域のデータに変換したあと、分散遅延器２の内蔵分
散遅延線とは分割帯域ごとに逆特性の周波数対遅延＃性
を有するＳ・ＡＷ分散遅７ＪＪｆ、＆Ｉによって形成さ
れるレンジ参照関数との乗算処理を介してレンジ圧縮を
図り、このあとＩＦＦＴ　　（Ｉｒｓｖｅｒｓｅ　　Ｆ
ＦＴ　、逆高速フーリエ変換）によって再び時間領域の
データに変換したうえこのデータを方位方向１Ｆ並び替
えて次にアジムス圧縮処理を実行する。

このアジムス圧縮に先立ち、入力データに含まれるドプ
ラ周波数、お↓び移動するプラットフォームと観測対象
間の距離変化に対応する周波数シフト、および補正等の
関連処理を行なったのちＦＦＴによつて周波数領域デー
タに変換しアジムス参照関数との乗算によるアジムス圧
縮を実施する。

アジムス圧縮は分割帯域ごとに得られる同一観測対象の
レンジ圧縮後のデータをそのまま、つまりルック（ｌｏ
ｏｋ）　　単位で実施することも勿論可能であるが、通
常はこのルックを方位方向に複数に等分割した、いわゆ
るマルチルック単位でそれぞれの分割ルックごとに独立
的にアジムス圧縮したものを加算する重ね合せ処理を行
なってデータの平均化を図る方位マルチルック処理を行
なって計り、本実施例でも方位方向２分割ルックで方位
マルチルック処理を行なっている。

レンジ・アジムス圧縮部１５についても全く同様にして
他の分割帯域についてのレンジ・アジムス圧縮を行ない
、上記２つの分割帯域のレンジ・アジムス圧縮部出力は
マルチルック処理部１６に画像データとして出力される
。

マルチルック処理部工６は、こうして各レンジ・アジム
ス圧縮部から分割帯域ごとに出力するそれぞれ２個の分
割ルックの画像データを受け、これら互いに非コヒーレ
ントな画像データの絶対値を求めたのち非コヒーレント
加算により重ね合せ処理し画像の平均化を行なって距離
マルチルック処理を実施しスペックルノイズの低減を図
る。この距離マルチルック処理は前述した如く占有周波
数帯域を２Δｆとしており、従ってΔｆの占有周波数帯
域ごとに帯域分割して実施するレンジーアジムス圧羅お
よびマルチルック処理を介しての距離分解能はΔｆの周
波数帯域の送信パルス（１）の場合と同様な粘度が保持
される。

本発明は、受信信号から複数の信号検出回路を用いて情
報信号を複数の分割帯域で抽出し、レンジおよびアジム
ス圧編、ならびに距離マルチルック処理における処理帯
域帯の増大を抑止し距離分解能の低下を防止した距離マ
ルチルック処理を実施する点に基本的％微る有するもの
であり、第１図は本発明の一実施例を示すに過ぎずこの
変形も植種考えられる。

たとえば、ｍ１図の実施例では送信パルスの周波数帯域
ｎ・Δｆ　（／、）　ｎ　＝　２の場合、従って複数の
情報信号検出回路も２個で分割帯域は２個の場合を例と
しているが、このｎは任意の複数に設定しても同様に実
−しうろことは明らかである。

また、本実施例では方位マルチルック処理も分割数２ル
ツクの状態で英数しているが、この方位マルチルック処
理も、また分割ルック数も任意に実施、設定して差えな
い。

さらに、分散遅延器２の内蔵分散遅延線はこれと同等な
機能を有する他のデジタル手段等とｆｌｍしてもよく以
上はすべて本発明の主旨を損なうことなくいずれも容易
に実施しうるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、受信信号から複数の
検出器を利用してベースバンド情報を分割帯域ごとに抽
出して距離マルチルック処理を実行する手段を備えるこ
とにより、距離方向に対するマルチルック処理が著しく
容易となりかつ距離分解能の劣化を招くことなくスペッ
クルノイズを大幅に低減しうる合成開口レーダが実現で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成開口レーダ装置の一実施例の構成
を示すブロック図、第２図は合成５Ｆ１ｏレーダ装置の
動作の原理を示す動作原理図である。 ｌ・・・・・・基準周波赦免振器、２・・・・・・分散
−Ｍ延器、３・・・・・・トリガ発生器、４・・・・・
・広帯域送信部、５・・・・・・アイソレータ、６・・
・・・・アンテナ、７・・−・・・広＃域受１！部、８
，９・・・・・・ｌｌ５ｊ期検波器、１０．１１・・・
・・・局部周波数発振器、１２，１３・・・・・・フィ
ルタ、１４．１５・・・・−・レンジ・アジムス圧縮部
、１６・・・・・・マルチルック処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 航空機、人工衛星等の移動プラットフォームに搭載した
   サイドルッキングレーダ（ＳｉｄｅＬｏｏｋｉｎｇＲａ
   ｄａｒ）で地上の状態を電波による画像として再生する
   合成開口レーダ装置において、あらかじめ設定したｎ・
   Δｆの広帯域幅の周波数をもつ送信パルスを放射して観
   測対象からの反射波を受信したうえこれを帯域幅がそれ
   ぞれΔｆでかつ互いに異なる複数の周波数帯域に分割し
   てコヒーレントに受信データを検出する受信データ分割
   検出手段と、この受信データ分割検出手段によって取得
   した複数の受信データに対しそれぞれ独立的にレンジお
   よびアジムス圧縮を施して複数の画像データを再生した
   うえこれら複数の画像データをそれぞれルック（ｌｏｏ
   ｋ）として加算による重ね合せを行なうことにより距離
   方向のマルチルック処理を実行する距離方向マルチルッ
   ク処理手段とを備えて構成される合成開口レーダ装置。