JPS61260176A - 2次元合成開口レ−ダ - Google Patents

2次元合成開口レ−ダ

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JPS61260176A
JPS61260176A JP60101210A JP10121085A JPS61260176A JP S61260176 A JPS61260176 A JP S61260176A JP 60101210 A JP60101210 A JP 60101210A JP 10121085 A JP10121085 A JP 10121085A JP S61260176 A JPS61260176 A JP S61260176A
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JP
Japan
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antenna
synthetic aperture
signal
processing
image object
Prior art date
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Pending
Application number
JP60101210A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Hamano
浜野 亘男
Koichi Honma
弘一 本間
Akira Maeda
章 前田
Nobutake Yamagata
山縣 振武
Yutaka Kubo
裕 久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60101210A priority Critical patent/JPS61260176A/ja
Publication of JPS61260176A publication Critical patent/JPS61260176A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/904SAR modes
    • G01S13/9058Bistatic or multistatic SAR

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は合成開口レーダ(Synthet、tc Ap
ertureRadar以下、SARと呼ぶ)に係り、
特に地表の3次元的構造、すなわち任意の地点における
電波の反射強度のmWに好適なアンテナの走査方法およ
び信号の処理方法に関する。
〔発明の背景〕
SARは物理的に小さなアンテナを走査することにより
等測的に大きな開口を持つアンテナを合成することがで
きるレーダであり、高い空間分解能を実現することがで
きる。特に、全天候性、植生の影響を受けない、など光
学センサに無い特徴を有しており、資源探査、偵察など
の目的に使用されている6ところで、上記目的を一層精
密に達成するために必要な地表の3次元的構造の観測を
行うには地表各点の3次元位置及びその点における電波
反射強度を知る必要があるが、従来のSARではこのよ
うな情報を得ることはできない。以下、従来のSARの
原理を述べた後、これらの限界の理由を説明する。
第1図は、従来のSARのアンテナ走査方法を示す図で
、移動体に搭載されたアンテナ10が速度Vで進行中に
、同期的に搭載アンテナより電波11を発射し、目標面
からの反射波を同じアンテナ10で受信する。この様に
して得られた受信信号の処理を行うことにより、図中1
2.13で示された帯状の領域の画像を得ることができ
る。第2図は、第1図と同じ場合をX2面から見た図で
、アンテナ10は、Y方向に動いているものとする。
図に示されている様に、アンテナ面は通常観測対象地域
を斜めに見ているが、この様な電波の照射方法をとるこ
とにより観測対象地域内の異なる地点からの反射波は、
受信信号中で異なる時間域を占めることになり、信号の
時間分解能がX方向の分解能に次の様な関係で結び付け
られる。
Δt−C ΔX=−・cosecθ     ・(1)ここで、Δ
XはX方向分解能、ltはレーダ装置の時間分解能、θ
はアンテナの傾斜角、Cは光束を表わす。
従って、従来のSARでは、方位方向(移動体の進行方
向)の高分解能を、アンテナ開口の合成によって得ると
ともに、進行方向に直角方向の分解能を、レーダ送受信
装置の時間分解能によって得ている0以上説明した、従
来のSARについては、数多くの文献が存在し、例えば
次の資料が代表的である。ダブリュ・エム・ブラウン・
及びエル・ジエー・ポルセロ:合成開口レーダ入門、ア
イ・イー・イー・イースペクトラム52頁〜62頁、 
1969年9月(w、M、Brown and L、J
、Porcello :An  Introducti
on  to 5ynthetic Aperture
 Radar。
IEEHSpectrum pp、 52〜62  S
eptember 1969)  。
しかしながら、従来のSARでは1次に述べる理由によ
り、地表の3次元的構造を得ることができない。
第2図において、地点32に高さHの山を仮定した時、
山の頂点からの反射波がアンテナ10へ到達するまでの
時間は、図中でアンテナを中心に、アンテナと山の頂点
との距離rを半径とする円弧上に存在する任意の物体か
らの反射波がアンテナに到達する時間に等しい。従って
、従来のSARでは、山の頂点からの反射波と、地点3
1からの反射波との区別がつかず、地表の任意の点にお
ける電波反射強度の測定という目的が達成できない。
また地表の標高はもちろん判らない。
これは、前述の様に、アンテナのビーム11が移動体の
進行方向に直交す゛る面内で大きく拡がっているために
生じる現象であり山の倒れ込み現象と呼ばれている。
以上述べた従来のSARの限界の内、地表各点の標高値
の推定を可能にするように改善をしたSARの一方式が
次の文献に報告されている。
エル・シー・グラハム:トポグラフィツク マツピング
のための合成干渉計、アイ・イー°イー・イー予稿、6
2巻、第6号、 1974年6月、763頁〜768頁
(L、C,Graham : SyntheticIn
terferometer for Topograp
hic MappingeProceedings o
f the IEEE Vojl 62 、 & 6 
(June1974) pp、763−768)。
本文献の方式では、一定の間隔を置いて2個のアンテナ
を移動体に設置し、従来のSARと同様に観測対象地域
を走査する。まず、2個のアンテナの内の一方で受信し
た信号を用いて従来のSARと同じ2次元画像を得る0
次に2個のアンテナで受信した信号を干渉させることに
より周期的な暗線縞を発生させ、前出の2次元画像上に
重ねて表示する。この暗線は地表からの反射波がアンテ
ナに入射する角度(Depression Angle
と呼ぶ)が下式で表わされる時に発生する。
ここで、α、SN&は暗線発生時のDepressio
nAngle 、nは任意の整数、hは2個のアンテナ
の間隔、λは送信電波の波長、をそれぞれ表わす。
従って、ある特定の暗線上に存在する任意の地点の標高
はその時のDepression Angle及び、ア
ンテナと対象地点との直線距離(送信パルスが反射して
再びアンテナに戻るまでの時間より計算する)とから求
めることができる。しかしながら本方式には次に挙げる
欠点があった。
(1)特定の暗線とDepression Angle
との対応付けをするためには最低1ケ所の較正点、即ち
標高が既知の地点が暗線上に存在しなければならない。
(2)暗線の間の標高は内挿でしか求まらない。
(3)本方式では山の倒れ込み現象を解決することは出
来ないので任意の地点における電波反射強度を得ること
はできない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、観測対象物の3次元的構造を観測する
ために、アンテナ開口の2方向への合成を可能にする様
な、アンテナの走査方拍およびそれによって得られた信
号の処理方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明では、アンテナの移動
方向に直交する面内でのビームの拡がりを、合成開口の
原理で尖鋭化する点に特徴がある。
本発明で用いるアンテナの走査方法の一例を第3図に示
す。
アンテナ10を搭載した移動体は図中のY軸に沿った航
路31を移動し、従来のSARと同じ方法でデータを収
集する0次に航路31からX軸方向に距離d離れた航路
32に沿って同様にデータを収集する。このようにX軸
方向に順次移動しながら多数の航路に沿ってデータの収
集を行う。
以上の方法で得たデータについて以下の処理を行い所望
の3次元位置における電波反射強度を求めることができ
る。まず、各航路毎に収集されたデータに対して従来の
SAR信号処理を施し、方位方向及び時間域の分解能を
向上させる。次に、上記処理済のデータに対して、方位
方向と直交する面内における合成開口処理を以下のよう
に行う。
第4図は、ある特定のY座標における第3図の断面を示
している。ここで任意の地表上の点40に焦点を合わせ
た開口を合成するには、点40をビーム内に含むアンテ
ナからの出力信号にそれぞれアンテナと点40との間の
距離(図中点線)に比例した位相推移を与えて互いに加
算することにより達成できる。
上記の方位直交面内での合成開口処理により実現できる
分解能は。
φ=sin−” (λ/ L )  (red)   
 −(3)となる、ここでφは合成開口後のビーム角、
λは波長、Lは合成する開口の長さを表わす、Lの上限
は、単一のアンテナのビームを地表に投影した長さとな
り、この条件の範囲内で、任意のLの値を選ぶことがで
きる。
合成開口処理を行う場合、所望のビームの他にグレーテ
ィングローブと呼ばれる副次的ビームが周期的に発生し
障害となる場合がある。グレーティングローブの発生す
る間隔は次式に示すととくdの値に依存している。
γ= 5in−’ (λ/ d )  (red)  
  ・= (4)ここでγはグレーティングローブの間
隔、dはアンテナの走査間隔、λは波長を表わす、従っ
て本方式の使用に当ってはIjI81gの障害とならな
い位置にグレーティングローブを配置させるよう(4)
式の関係からdを決めればよい。
尚、アンテナの走査間隔は必ずしも一定である必要はな
く、X方向に不等間隔走査であっても今まで述べた合成
開口の方法を適用することができる。この場合グレーテ
ィングローブの位置を解析的に予測することは出来ない
が、実験によりその位置を知ることができる。
(発明の実施例〕 以下、本発明の一実施例を説明する。
第4図は本発明の2次元合成間ロレーダを実現するため
のアンテナの走査方法の一例を示す。
発明の概要の項で説明したように多数の航路に沿って収
集した受信信号は第5図に示す構成のデータ処理装置に
より3次元画像データへ変換される0合成開口処理は時
間、周波数域いずれででも可能であるが、ここでは前者
について説明を行う。
第5図において、記憶部510に蓄積されている受信信
号データは、各航路毎に従来のアジマス方向(Y方向)
での合成開口処理部520で合成開口処理をほどこされ
、結果は複素数データの形式で記憶部530へ格納され
る6次に、ある特定のY座標におけるX2面上のデータ
について次に示すようなX線沿いの合成開口処理を施す
、地表の特定の映像対象点40の座標をCXe ya 
* Z)とし各航路におけるアンテナの座5590を(
Xz v yo + Za )、(Xs * ’jo 
v Zn )、・・・・・・、(X++ t ’ja 
* Zo )とする。Nは航路数を表わす、まず各アン
テナ位置と点40との間の距離r’1t r2t・・・
・・・、r3.を計算する部分540において次式の演
算を行う。
ここでn=1.2.・・・・・・、N 次に、伝播時間差演算部550では1合成する開口の中
心に位置するアンテナと他のアンテナに対する反射信号
の伝播時間の差τ。を次のように求める。
τ−=(t−t++7z)        ・・・ (
6)t、=2r、/C・・・ (7) Cは光速、twetは開口の中心に位置するアンテナへ
の反射信号の伝播時間を表わす。
信号加算部560ではこのτ、に基づいて、記憶部53
0に格納されている信号S (t)を適宜時間推移し次
式の演算を行い、合成開口処理後の映像対象点40にお
ける反射信号の値を次のように計算する。
・・・・・・(8) ここでS、 (tt ya)はn番目の航路上でアンテ
ナがY=y、に位置した場合の受信信号を表わす。
以上の処理を他の映像対象点にも繰り返し、更に他のY
座標についても同じ演算を行うことにより任意の3次元
座標における地表の電波反射特性を求めることが出来、
結果として任意の地域の3次元構造を観測することがで
きる。
すなわち、地表からある特定の標高までの間に小さな立
方体(画素)を並べたと想定し、各画素を映像対象点と
見なして合成開口処理を行う。
更に、処理結果を画像として表示するには、本来複素数
であるデータを検出部570においてその強度を計算し
て実数値化し、表示部580に表示する。
尚、アンテナの走査方法の代替案として第6図に示す方
法がある。この方法では、航路がちがってもアンテナビ
ームが常に特定地域をカバーするようにアンテナの傾斜
角θを可変にする。この場合でも、第4図の場合と同様
の処理方法を使える。
この方法ではアンテナ傾斜角の制御が複雑化するが、第
4図の方法より大きな開口を合成できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来の合成開口レーダの能力が拡張さ
れ、3次元構造物の形状の画像化および計測が行え、特
に、従来技術で述べた欠点を解決できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は合成開口レーダのアンテナ走査方法の概念図、
第2図は第1図を12面から見た図、第3図は本発明の
2次元合成間ロレーダの走査法の概念図、第4図は第3
図のxZ断面図、第5図は2次元合成間ロレーダにより
3次元画像データを発生するデータ処理装置のブロック
構成図、第6図は2次元合成間ロレーダに・おけるアン
テナ走査の他の方法を示す図である。 ¥I 3 目 茅 5 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 移動体に搭載したアンテナと送信機と受信機と信号処理
    装置より成る合成開口レーダにおいてアンテナビームが
    同一目標地域をカバーする様な複数の移動径路上で観測
    信号の発信、受信を行い、移動方向および、移動方向と
    直角の方向にも開口を合成する手段を設けたことを特徴
    とする2次元合成開口レーダ。
JP60101210A 1985-05-15 1985-05-15 2次元合成開口レ−ダ Pending JPS61260176A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60101210A JPS61260176A (ja) 1985-05-15 1985-05-15 2次元合成開口レ−ダ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60101210A JPS61260176A (ja) 1985-05-15 1985-05-15 2次元合成開口レ−ダ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61260176A true JPS61260176A (ja) 1986-11-18

Family

ID=14294554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60101210A Pending JPS61260176A (ja) 1985-05-15 1985-05-15 2次元合成開口レ−ダ

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JP (1) JPS61260176A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04190186A (ja) * 1990-11-22 1992-07-08 Nec Corp 合成開口レーダ装置
WO2000039606A1 (fr) 1998-12-25 2000-07-06 Anatoly Ivanovich Konochkin Procede de generation d'une image de radiolocalisation d'un objet et dispositif de generation d'une image de radiolocalisation
JP2013195102A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Mitsubishi Space Software Kk レーダ画像処理装置、レーダ画像処理プログラムおよびレーダ画像処理方法
JP2021524917A (ja) * 2018-05-23 2021-09-16 ゼンダー・インコーポレイテッド ターゲット検出を強化するためのシステムおよび方法

Cited By (4)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04190186A (ja) * 1990-11-22 1992-07-08 Nec Corp 合成開口レーダ装置
WO2000039606A1 (fr) 1998-12-25 2000-07-06 Anatoly Ivanovich Konochkin Procede de generation d'une image de radiolocalisation d'un objet et dispositif de generation d'une image de radiolocalisation
JP2013195102A (ja) * 2012-03-16 2013-09-30 Mitsubishi Space Software Kk レーダ画像処理装置、レーダ画像処理プログラムおよびレーダ画像処理方法
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