JPS623676A - 合成開口レ−ダ - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、開口合成手法を用いて高分解能目標像を得
る合成開口レーダに関し、特に同目標像のリアルタイム
処理を容易とするための情報採取方式の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

マイクロ波帯レーダ電波を、例えば航空機上から連続あ
るいは断続的に地表に照射し、かつこの反射波を受信し
て地形等を映像化する高分解能レーダ技術があることは
周知の通シであシ、このようなレーダ技術は一般に１合
成開口レーダ、あるいはマイクロ波ホログラフィ−と呼
ばれている。

この合成開口レーダは、その運用上の要求等からいくつ
かのマンピングモードを有しているが、このうち最も代
表的なものとしてサイドルッキングモードの合成開口レ
ーダを例にとるとその原理は次のようなものである。

サイドルッキングモードの合成開口レーダは、レーダ装
置を搭載して移動するプラットフォームの進行方向につ
いて直角方向にレーダ電波を発射する。ここで第３図に
示すように、簡単のため固定しているとする目標Ｐに対
して上述の如くレーダ電波を発射するレーダ装置１０（
上記プラットフォームに搭載されている）が速度マをも
って移動しているとすると、これら目標Ｐとレーダ装置
１０とのある時刻ｔにおける距離Ｒ（ｔ）は。

Ｒ（ｔ）　＝〆冗、”　＋　（ｖｔ　）”　　　　　　
　　　　・・・（１）で表わされる。ただし同大におい
て、Ｒｏはレーダ装置１０が目標Ｐに最も近づいたとき
の距離であり、その時刻を１＝０とする。また、このレ
ーダ装置ｌＯから目標Ｐに照射されるレーダ電波の波長
をλとすると、同目標Ｐから反射されるレーダエコーの
ある時刻ｔにおける周波数ｒ　、（ｔ）は、ｆ　（ｔ）
＝２・ｇ辺〜２　・′ ｄＴｄｔ２Ｒ０−（２） （ただしＲ，〉ｖｔ　） となる。これが目標ＰＫよシ反射されドツプラー効果を
受けてレーダ装置１０に受信される信号の周波数である
。このように１周波数が時刻とともに直線状に変化する
信号はチャープ信号として知られ、このよ−うなチャー
プ信号はパルス圧縮技術と同様の原理の相関受信を行う
ことで開口合成が実現される。

ところで、ここではサイドルッキングモードを例にとっ
たためその受信信号として上述したチャープ信号が得ら
れたが、この受信信号の形態は各マツピングモードによ
って異なることが知られている。一般例は、目標とする
ある一点からのある時刻ｔにおける反射信号をＳ　（ｔ
）として表わすと、＊ ５（−ｔ）（＊は複素共役を示す）なるインパルス応答
をもつフィルタを通す（いわゆる相関受信を行う）こと
で開口合成が実現される。

〔背景技術の問題点〕

このように、合成開口レーダでは、レーダ装置の移動に
伴なう空間上の多数の場所で多数のエコーデータを収集
するようにすることから、極めて大きな開口長をもつア
ンテナと同等の指向性を作シ出すことができ、ひいては
該レーダとしての分解能を大幅に高めることができるも
のの、上記レーダ装置を航空機等の移動するプラットフ
ォームに搭載する都合上、同装置の大きさや重量に関し
ての制約が大きく、また該合成開口レーダの性質上、目
標の映像を得るに膨大な量のデータを処理しなければな
らず、これらの点に鑑みると、該合成開口レーダによっ
て収集したデータをリアルタイムで処理するなどは相当
に困難なこととされていた。因みに従来は、該レーダの
こりした実情に鑑みて、機上ではレーダ電波の送受信と
受信信号の収集のみにとどめ、該収集した受信信号（電
波ホログラム）から高分解能画像を再生する処理は地上
において行うといった手法をとることが多い。

この一般的なものとして１例えば光学的方法で上記電波
ホログラムを生成し、レンズ系を用いて同画像の再生を
行うといった方式のものがある。しかしこれでは、デー
タの収集から画像の再生までに相当の時間を要し、該レ
ーダの使用目的によっては大きな欠点となる。

〔発明の目的〕

この発明は、上述した開口合成による高分解能なデータ
収集並びに該収集データの語処理を、何らの無理を伴な
うことなくリアルタイムで迅速に行うことのできる合成
開口レーダを提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

この発明では、前述したプラットフォーム等の移動体に
は信号反射機能を有する適宜な信号反射手段だけを搭載
してレーダ装置は地上あるいは船舶上等に固定して設け
ておき、上記のデータ収集に際しては、この固定レーダ
装置から目標に対して照射した信号の反射信号を上記移
動する信号反射手段にて逐次再反射させながらこれを同
目標に再照射せしめ、この再照射した信号の同目標から
の反射信号を轟の固定レーダ装置に受信せしめるように
し、しかもこの固定レーダ装置から目標に対して照射す
る信号と、上記信号反射手段から同目標に再照射する信
号とで、その周波数を積極的に異ならしめるようにする
。これによシ、上記プラットフォーム等の移動体に搭載
する必要のある器材は犬＠て削減され（上記信号反射手
段としてはせいぜい小型のアンテナやこの受信信号を増
幅する増幅器、およびこの増幅信号を適宜に周波数変換
する機器等があればよい）、また同方式によシ得られる
高分解能データは他の反射体からの反射信号の混入等を
受けることもなく全て地上あるいは船舶上等にある固定
レーダ装置にリアルタイムで収集されるようになる。

〔発明の効果〕

このよって、この発明だかかる合成開口レーダによれば
、飛行する移動体には何ら無理な負荷がかかることなく
、しかも得られるデータは他の反射信号等の影響を受け
ることもなく全くリアルタイムで地上あるいは船舶上等
に収集されるため、たとえこれらデータの処理系が大型
なものであってもこれにオンラインで直接該収集データ
を供給するようにすることで、同データのリアルタイム
収集およびリアルタイム処理（画像再生等）が難なく実
現される。またこれば付随する効果も大きく１例えば上
記移動体が航空機であれば、この内部の器材収容スペー
スを有効に利用することができるよりになシ、しかもこ
の方式でおれば同航空機の無人化も容易である。さらに
は該レーダを犬がかシな土木工事等の管理に用いるよう
な場合、その進行状況等を即座に把握して現場に対する
的確な指示を与えることができるようにもなる・その他
この発明は同レーダの用途拡大にも大きく寄与する。

〔発明の実施例〕

第１図に、この発明にかかる合成開口レーダの一実施例
を示す。

同第１図に示すよって、この実施例レーダは、地上ある
いは船舶上等に設置される固定レーダ装置２０と、前記
プラットフォーム等に搭載されて移動しながらその移動
方向に直角な方向（目標Ｐ方向）から入射される信号の
同方向（目標Ｐ方向）への反射を行う反射装置（例えば
トランスデンダ）３０とを具えて実質的にサイドル゛ツ
キングモードの合成開口レーダを構成している。そして
目標Ｐに関するデータの収集に際しては、上記固定レー
ダ装置２０から同目標Ｐに対して連続的あるいは断続的
に周波数ｆ８なる信号（レーダ電波）　Ｂｌｆｌの照射
を行い、この結果目標Ｐで散乱反射される信号の一部３
４ｆｔを上記飛行移動している反射装置３０で逐次受信
してとれを適宜に増幅しかつ周波数ｆ２なる信号に周波
数変換した後、今度はこの反射装置３０から同目標Ｐに
この周波数ｆ、なる信号Ｂ５ｆｔの再照射を行い、そし
てこの結果目標Ｐで同様に散乱反射される信号の一部３
４ｆｔを上記固定レーダ装置２０で最終的て受信収集す
るよう動作する。これら収集された目標Ｐに関するデー
タは、地上あるいは船舶上等においてオンラインかつリ
アルタイムで合成開口画像再生装置４０に伝送される。

この合成開口画像再生装置４０は、これらデータに基づ
いて目標Ｐに関する前述した地形等の映像化を行う周知
の装置である。

なお、上記反射装置３０は、例えば第２図に示すように
、上記信号Ｂ２ｆ□およびＢ　３ｆｓの受、送信を行う
アンテナ３１、該アンテナ３１によって受信される信号
（信号Ｂ２ｆｘ　）を図中の矢印で示す方向に伝送する
サーキュレータ３２、該伝送された信号Ｂ２ｆ１を目標
Ｐに再照射し得る程度に増幅する増幅器３３．上記アン
テナ３１の指向方向すなわち飛行経路に対して横方向の
該反射装置３０の運動速度を計測する横速度計３４、基
本的に周波数Ｃｆ、　−ｆ、　）なる信号を発振する発
振器であってかつ上記横速度計３４による計測出力に応
じてこの発振周波数が変化する発振器３５、そして上記
増幅器３３にて増幅された信号Ｂ２ｆ１にこの発振器３
５の出力信号を混合しこれを上記信号Ｂ３ｆ　！として
サーキュレータ３２を介してアンテナ３１に帰還せしめ
るミキサ３６によって構成することができる。因みに、
上記横速度計３４の計測出力とは、通常アンテナ３１上
等に取シ付けられてｂる加速度計（図示せず）の出力の
積分値で与えられるもので、こめよ５な計測出力に基づ
いて上記発振器３５の発振周波数を変え、さらにはこう
して変化する発振周波数に基づいて上記受信信号（信号
Ｂ１１工）の周波数を変換するようにすることで、前記
固定レーダ装置２０側では、該反射装置３０の理想的な
飛行経路からのずれに注意を払う必要がなくなる。これ
は一般に動き補償として知られている技術である。勿論
、こうした動き補償を行なり必要のない場合には、該横
速度計３４の配設も割愛することができる。すなわちこ
の場合、発振器３５からは周波数（ｆ＊７ｔ）なる固定
した周波数の信号が発振されることとなる。また、ミキ
サ３６を含むこうした周波数変換手段とてその構成は任
意であシ、受信信号Ｂ２ｆｌに対して異なる周波数ｆ、
を有する信号Ｂ３ｆ！が形成されるものであれば他のい
かなる構成としてもより０アンテナ３１も、受信用と送
信用とで各別に設けるようにしても勿論よい。

このように、この実施例レーダによれば、移動するプラ
ットフォーム等に搭載すべきものは、アンテナや増幅器
や発振器等で構成されるトランスポンダ（反射装置３０
）のみであシ、同移動体を著しく小形、軽量化すること
ができる。さらに、主たるデータ処理は全て地上や船舶
等で行われることから、との処理装置の大きさや重量に
関しての制約が少なく、上述したリアルタイム処理を非
常に容易なものとすることができる。しかも、固定レー
ダ装置２０から目標Ｐに対して照射する信号と、とれを
受けてトランスポンダ側から同目標Ｐに再照射する信号
すなわち固定レーダ装置２０が受信する信号とで、その
周波数を変えるようにしたことで、上記データに他の反
射体からの反射信号の混入等に起因するノイズが生じる
懸念も回避される。

最後に、第１図に示した実施例レーダの原理を。

先の第３図に示した従来のサイドルッキングモード合成
開ロレーダとの対比のもとに示しておく。

いま、前記（１）式で定義したようＫ、反射装置３０の
移動速度をＶ、該反射装置３０と目標Ｐとが最も近づい
たときのこれらの間の距離を８０とし。

また固定レーダ装置２０と目標Ｐとの距離も既知でこれ
をＲｒとすると、前述した経路をもって固定レーダ装置
２０に受信される信号のある時刻ｔにおける伝搬路片道
の長さＲ（ｔ）は、 Ｒ（ｔ）＝Ｒｒ＋メＲ，２耳てｖｔ　）　”　　　　　
　　　　・・・（３）となシ、したがってこれによるド
ツプラー周波数ｆａ（ｔ）も、上記固定レーダ装置２０
から送信される信号（周波数ｆ８の信号）の波長λ１、
同レーダ装置２０に受信される信号（周波数ｆ、の信号
）の波長をλ２とした場合。

（ただしＲＯ＞マｔ） となる。これは、先の（２）式との対比から明らかなよ
うＫ、該実施例レー、ｒＶＣおいても前述したサイドル
ッキングモード知おける処理と同一の処理で開口合成が
実現可能であることを意味する。

なおここでは、説明上の便宜から１合成間ロレーダの代
表的なマツピングモードであるサイドルッキングモード
にこの発明を適用する場合についてのみ示したが、この
発明が該サイドルッキングモードに限らない他のモード
の開口合成についても、トランスポンダ（反射装置３０
）の移動経路やそのアンテナの向きを変えることで容易
に適用できることは勿論である。さらには、上記トラン
スポンダを複数設けて、同時に複数のマツピングモード
を併用することもできる。

また、上述した実施例および原理の説明では。

簡単のため目標Ｐが固定されていることを前提としたが
、この目標Ｐは移動するものであってもよい。この場合
であっても、例えば第１図に示した例でいえば、固定レ
ーダ装置２０と目標Ｐと反射装置３０との間の幾何学的
な関係の時間変化に対応した位相変化分を求める操作が
増えるだけで、やけシ前述同様のリアルタイム処理が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかる合成開口レーダの一実施例に
よる情報採取方式を示すブロック図、第２図は第１図に
示した反射装置の構成例を示すブロック図、第３図は従
来のサイドルッキングモード合成開ロレーダによる情報
採取方式を示すブロック図である。 １０・・・レーダ装置、２０・・・固定レーダ装置、３
０・・・反射装置、３１・・・アンテナ、３２・・・サ
ーキュレータ、３３・・・増幅器、３４・・・横速度計
、３５・・・発振器、３６・・・ミキサ、４０・・・合
成開口画像再生装置、Ｐ・・・目標。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地上あるいは船舶上等に固定したレーダ装置と、
   特定の目標に関係して飛行移動する１乃至複数の信号反
   射手段とを具え、前記レーダ装置から前記目標に対して
   連続あるいは断続的に照射した信号の反射信号を前記移
   動する信号反射手段にて逐次再反射させながらこれを同
   目標に再照射せしめ、この再照射した信号の同目標から
   の反射信号を前記レーダ装置に受信せしめて高分解能目
   標像を得るようにした合成開口レーダであって、前記レ
   ーダ装置から目標に対して照射する信号と、前記信号反
   射手段から同目標に再照射する信号とで、その周波数を
   異ならしめることを特徴とする合成開口レーダ。
2. （２）前記信号反射手段は、 前記目標からの反射信号を受信する受信手段と、該受信
   した信号を適宜に増幅する増幅手段と、該増幅した信号
   の周波数を変換する周波数変換手段と、 該周波数変換した信号を同目標方向に送信する送信手段
   と を具えて構成される特許請求の範囲第（１）項記載の合
   成開口レーダ。
3. （３）前記周波数変換手段は、 少なくとも前記受信手段の信号受信方向に関する該信号
   反射手段の速度を計測する速度計と、該速度計出力に基
   づいて発振周波数が変化する発振器と、 該発振器出力と前記増幅した信号とを混合するミキサと を具えて構成される特許請求の範囲第（２）項記載の合
   成開口レーダ。