(57)【要約】【課題】  マルチチャンネルを有した受信系を簡略化し、発生データレート及びデータ量の抑制を可能とした合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。【解決手段】  複数のアンテナと、前記それぞれのアンテナの受信信号毎に異なるパルス間位相変調を施す移相器と、前記移相器によりパルス間位相変調を施したそれぞれの受信信号を合成する合成回路と、前記合成回路により合成された受信信号に対し、前記パルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、前記復調器により復調された信号について、それぞれ異なる画像化処理を行う複数の画像化処理装置とを備える。【選択図】      図１
2010048603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナと、
前記それぞれのアンテナの受信信号毎に異なるパルス間位相変調を施す移相器と、
前記移相器によりパルス間位相変調を施したそれぞれの受信信号を合成する合成回路と、
前記合成回路により合成された受信信号に対し、前記パルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、
前記復調器により復調された信号について、それぞれ異なる画像化処理を行う複数の画像化処理装置と、
を備えた合成開口レーダ装置。
【請求項２】
複数のアンテナと、
送信種信号について前記アンテナ毎に異なる第１系列のパルス間位相変調を施し、前記アンテナにそれぞれ変調信号を出力する第１の移相器と、
前記それぞれのアンテナの受信信号毎に異なるパルス間位相変調を施す第２の移相器と、
前記第１の移相器によりパルス間位相変調を施したそれぞれの受信信号を合成する合成回路と、
前記合成回路により合成された受信信号に対し、前記第１系列および第２系列のパルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、
前記アンテナにより受信した受信信号に対し、前記パルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、
前記復調器により復調された信号について、それぞれ異なる画像化処理を行う複数の画像化処理装置と、
を備えた合成開口レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＭＴＩ（Moving Target Indicator）観測、多偏波観測、マルチビーム観測等のマルチチャンネル系の観測を行い、観測画像を得る合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar：ＳＡＲ）装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar : SAR)を用いた観測方法として、ＭＴＩ観測、アロングトラックインターフェロメトリ観測、多偏波観測、マルチビーム観測等がある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１４８６７４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００６−３４９４７７号公報
【０００５】
従来の合成開口レーダは、１チャンネルの信号に対して１系統の受信系統が必要であり、マルチチャンネル(複数チャンネル)を構成して複数の観測方法を同時に行う場合は、観測方法毎に専用の受信系統を備えていた。
【０００６】
また、水平偏波と垂直偏波を使用する多偏波観測では、両偏波を同時に受信するため受信系を２系統持つ。このとき、水平偏波または垂直偏波の一方のみか、時間分割で交互に切換えて送信している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の合成開口レーダでは、１チャンネルの信号に対して１つの受信系統が必要となるため、マルチチャンネル系のシステムでは受信チャンネル数分のリソース(質量および消費電力)が増加する難点があった。
加えて、受信した信号はディジタル変換されデータ化されることから、受信チャンネル数分、発生データレート及びデータ量が増加し、信号処理および記録系、伝送系に対する負荷が高かった。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、マルチチャンネルを有した受信系を簡略化し、発生データレート及びデータ量の抑制を可能とした合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による合成開口レーダ装置は、複数のアンテナと、前記それぞれのアンテナの受信信号毎に異なるパルス間位相変調を施す移相器と、前記移相器によりパルス間位相変調を施したそれぞれの受信信号を合成する合成回路と、前記合成回路により合成された受信信号に対し、前記パルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、前記復調器により復調された信号について、それぞれ異なる画像化処理を行う複数の画像化処理装置と、を備えたものである。
【００１０】
さらに、複数のアンテナと、送信種信号について前記アンテナ毎に異なるパルス間位相変調を施し、前記アンテナにそれぞれ変調信号を出力する移相器と、前記アンテナにより受信した受信信号に対し、前記パルス間位相変調系列毎の逆相データをそれぞれ掛け合わせることにより復調処理する複数の復調器と、前記復調器により復調された信号について、それぞれ異なる画像化処理を行う複数の画像化処理装置と、を備えても良い。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、合成回路により複数のチャンネルを合成することにより、受信系統数およびハードウェアを削減することができる。また、受信系統数の減少により、発生データレートおよびデータ量が低減される。
【００１２】
また、送信チャンネル毎にパルス間位相変調を施すことにより、例えば水平垂直と垂直偏波のような異なる種類の信号の同時送信が可能となるので、送信系のシステムの簡略化に加え、観測幅の拡大による合成開口レーダの観測性能の向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による合成開口レーダ装置の構成を示す図である。図において、合成開口レーダ装置は、複数のアンテナ１（１−Ａ、１−Ｂ、・・・、１−Ｎ）と、複数の移相器２（２−Ａ、２−Ｂ、・・・、２−Ｎ）と、励振・送信系４と、受信系８と、合成回路９と、合成受信データ記録装置２０と、複数の復調処理器２１（２１−Ａ、２１−Ｂ、・・・、２１−Ｎ）と、複数のＳＡＲ画像化処理器２２（２２−Ａ、２２−Ｂ、・・・、２２−Ｎ）を備えて構成される。
【００１４】
アンテナ１は、アンテナ１−Ａ、１−Ｂ、・・・、１−ＮのＮ個（Ｎは２以上の自然数）の複数チャンネル（Ａｃｈ〜Ｎｃｈ）からなり、各アンテナから空間に電波を放射するとともに、目標（ターゲット）から反射して戻って来た電波を受信する。励振・送信系４は、送信種信号としてのＲＦ信号を発生し、発生したＲＦ信号を所望の送信電力レベルに増幅した後、各アンテナ１−Ａ〜１−Ｎに送信用のＲＦ信号を供給する。
【００１５】
アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎは、Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号をそれぞれ受けた後、受けた受信信号を各移相器２（２−Ａ、２−Ｂ、・・・、２−Ｎ）に送る。各移相器２は、相互相関のない各０/πパルス間位相変調系列に基づいて位相設定を行い、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎの各受信信号に対してそれぞれ位相変調を施す。合成回路９は、各アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎの受信信号を合成する。受信系８は、合成回路９により合成された受信信号について低雑音増幅や復調処理を行い、受信信号を再生し、再生した受信信号をディジタル信号に変換する。合成受信データ記録装置２０は、受信系８により再生されたディジタル化された合成受信データを記録するとともに、記録したデータを各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎに送信する。各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎは、合成受信データに対して、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号に設定した０/πパルス間位相変調系列毎(系列ＲＡ〜ＲＮ)の逆相のデータを掛け合わせることにより、復調処理を実施し、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号を得る。各ＳＡＲ画像化処理器２２（２２−Ａ、２２−Ｂ、・・・、２２−Ｎ）は、各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎにより復調された各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号に基づいて、各チャンネルのデータにそれぞれ異なるＳＡＲ画像化処理を施すことにより、Ａｃｈ〜ＮｃｈそれぞれのＳＡＲ画像データを得る。ここで、Ａｃｈ〜Ｎｃｈ毎に異なる所定のＳＡＲ画像化処理としては、ＭＴＩ観測、アロングトラックインターフェロメトリ観測、多偏波観測、マルチビーム観測等があり、チャンネル毎にそれぞれ画像化処理が行われる。
【００１６】
次に、動作について説明する。
励振・送信系４にて発生させ増幅したＲＦ信号は、Ｎチャンネルに分配されて各アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎに給電され、各アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎから空間に放射される。目標により反射された受信信号は、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信される。アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信した信号はそれぞれ異なる情報を有しているため、後段の各ＳＡＲ画像化処理器２２においてそれぞれ独立した処理を行う。
【００１７】
ここで、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信したＡｃｈ〜Ｎｃｈの信号に対して、予め相関のない変調系列(Ｍ系列、バーカーコード、ＰＮコード等)を受信チャンネル数分用意する。各移相器２−Ａ、２−Ｂ、・・・、２−Ｎは、このＡｃｈ〜Ｎｃｈのそれぞれの受信信号に対してパルス毎に用意した変調系列に基づいて位相設定を行い、０/πパルス間位相変調を施す。この変調を施したＡｃｈ〜Ｎｃｈの信号は合成回路９にて合成される。これにより、受信系のチャンネル数を減少することができる（受信系数＜受信チャンネル数）。例えば、図１に示すように、Ａｃｈ〜Ｎｃｈの全チャンネルの受信信号を合成回路９により合成することで、合成した受信信号が１系統の受信系８に出力される。受信系８の出力信号は、合成受信データとして合成受信データ記録装置２０に順次蓄積され、蓄積された合成受信データは順次復調処理器２１−１〜２１−Ｎに配信される。
【００１８】
各復調処理器２１−Ａ、２１−Ｂ、・・・、２１−Ｎは、合成受信データに対して、各移相器２により各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号に予め設定した０／πパルス間位相変調系列毎（系列ＲＡ〜ＲＮ）とは逆相のデータを掛け合わせることにより、復調処理を実施し、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号を得る。ＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ、２２−Ｂ、・・・、２２−Ｎは、各復調処理器２１−Ａ、２１−Ｂ、・・・、２１−Ｎにより復調された各チャンネルのデータにそれぞれ異なる所定のＳＡＲ画像化処理を施すことにより、Ａｃｈ〜Ｎｃｈ毎のＳＡＲ画像データを得る。ここで、変調により抑圧された信号は、ノイズとして画像中に残るが、チャンネル間アイソレーションとして許容値以内であれば十分使用に耐えるものとなる。
【００１９】
例えば、各ＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ〜２２−Ｎにおいて、２つの受信アンテナを用いてＭＴＩ観測処理を行う場合は、アンテナ１−Ａおよびアンテナ１−Ｂをそれぞれの受信開口に割り当てる。また、各ＳＡＲ画像化処理器２２において、水平偏波と垂直偏波を同時に受信する多偏波観測処理を行う場合においては、ＡｃｈまたはＢｃｈを水平または垂直偏波のどちらかに割り当てる。各ＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ〜２２−Ｎにおいて、受信アンテナ数がＮ個のマルチビーム観測処理を行う場合においては、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎをそれぞれの受信開口に割り当てる。また、各ＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ〜２２−Ｎにおいて、ＭＴＩ観測処理、アロングトラックインターフェロメトリ観測、多偏波観測、およびマルチビーム観測による各画像化処理をそれぞれ行う場合は、それぞれの観測処理に応じたチャンネル毎に信号分離されるように、観測処理数に応じた０／πパルス間位相変調系列を設定すれば良い。
【００２０】
以上説明したように、この実施の形態１による合成開口レーダ装置では、合成回路９により複数のチャンネルを合成することにより、受信系統数およびハードウェアを削減することができる。また、受信系統数の減少により、発生データレートおよびデータ量が低減される。
【００２１】
実施の形態２．
図２は実施の形態２による合成開口レーダ装置の構成を示す図である。この合成開口レーダ装置は、複数のアンテナ１（１−Ａ、１−Ｂ、・・・、１−Ｎ）と、複数の移相器１３（１３−Ａ、１３−Ｂ、・・・、１３−Ｎ）と、励振・送信系４と、複数の受信系５（５−Ａ、５−Ｂ、・・・、５−Ｎ）と、複数の受信データ記録装置３０（３０−Ａ、３０−Ｂ、・・・、３０−Ｎ）と、複数の復調処理器３１（３１−Ａ、３１−Ｂ、・・・、３１−Ｎ）と、複数のＳＡＲ画像化処理器３２（３２−Ａ、３２−Ｂ、・・・、３２−Ｎ）を備えて構成される。
【００２２】
アンテナ１は、アンテナ１−Ａ、１−Ｂ、・・・、１−ＮのＮ個（Ｎは２以上の自然数）の複数チャンネル（Ａｃｈ〜Ｎｃｈ）からなり、各アンテナから空間に電波を放射するとともに、目標（ターゲット）から反射して戻って来た電波を受信する。励振・送信系４は、送信種信号としてのＲＦ信号を発生し、発生したＲＦ信号を所望の送信電力レベルに増幅した後、各移相器１３−Ａ〜１３−Ｎに送信用のＲＦ信号を供給する。各移相器１３−Ａ〜１３−Ｎは、相互相関のない各０／πパルス間位相変調系列に基づいて位相設定を行い、励振・送信系４からのＲＦ信号に対して位相変調を施し、アンテナ１−Ａ〜１−Ｎに位相変調した送信用のＲＦ信号を供給する。
【００２３】
アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎは、Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号をそれぞれ受ける。各受信系５−Ａ〜５−Ｎは、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎの受けたＡｃｈ〜Ｎｃｈの各受信信号について低雑音増幅や復調処理を行い、受信信号を再生し、再生した受信信号をそれぞれディジタル信号に変換する。受信データ記録装置３０は、受信系５−１〜５−Ｎにより再生されたディジタル化された受信データを順次記録するとともに、記録したデータを順次各復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎに送信する。各復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎは、受信データに対して、Ａｃｈ〜Ｎｃｈ毎に送信信号に設定した０／πパルス間位相変調系列毎(系列ＴＡ〜ＴＮ)の逆相のデータを掛け合わせることにより、復調処理を実施する。ＳＡＲ画像化処理器３２は、各復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎにより復調された各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号に基づいて、各チャンネルのデータにそれぞれ異なるＳＡＲ画像化処理を施すことにより、Ａｃｈ〜Ｎｃｈそれぞれの画像データを得る。
【００２４】
例えば、水平偏波と垂直偏波を同時に受信する多偏波観測においては、受信系のＡｃｈおよびＢｃｈを水平偏波または垂直偏波のどちらかに割り当てる。従来は、送信系で水平偏波と垂直偏波を使用する多偏波観測において、水平偏波または垂直偏波の一方のみか、時間分割で交互に切換えて送信している。しかし、この実施の形態２の合成開口レーダ装置を用いることにより、水平垂直と垂直偏波の同時送信が可能となり、送信系のシステムの簡略化に加え、観測幅の拡大等、合成開口レーダの観測性能の向上をも可能となる。
【００２５】
次に、動作について説明する。
励振・送信系４にて発生させ増幅したＲＦ信号を、Ａｃｈ〜Ｎｃｈそれぞれの信号に分岐する。Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信信号に対して、相関のない変調系列(Ｍ系列、バーカーコード、ＰＮコード等)をチャンネル数分用意する。Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信信号に対してパルス毎にＮチャンネル分の変調系列をそれぞれ送信系０／πパルス間位相変調設定位相器にて設定し、位相変調を施す。変調を施した送信信号をアンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎより空間に放射する。目標により反射された受信信号はアンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信され、各受信系５−Ａ〜５−Ｎで再生処理することにより、ディジタル化された受信データが出力される。
【００２６】
各復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎでは、各受信系５−Ａ〜５−Ｎで再生され、各受信データ記録装置３０−Ａ〜３０−Ｎにそれぞれ一時的に格納された各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信データに対して、送信信号に設定した０／πパルス間位相変調系列毎(系列ＲＡ〜ＲＮ)の逆相のデータを掛け合わせることにより、それぞれ復調処理を実施する。これによって、各復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎは、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈ送信信号の情報を有する受信信号を得る。ＳＡＲ画像化処理器３２−Ａ〜３２−Ｎは、復調処理器３１−Ａ〜３１−Ｎにより復調された各チャンネルのデータにＳＡＲ画像化処理を施すことにより、Ａｃｈ〜Ｎｃｈそれぞれの画像データを得る。
【００２７】
なお、変調により抑圧された信号は、ノイズとして画像中に残るが、チャンネル間アイソレーションとして許容値以内であれば十分使用に耐えるものとなる。
【００２８】
実施の形態３．
この発明に係る実施の形態３による合成開口レーダ装置は、実施の形態１と実施の形態２の構成を組み合わせたものである。図３は実施の形態３による合成開口レーダ装置の構成を示す図である。
【００２９】
図において、合成開口レーダ装置は、複数のアンテナ１−Ａ、１−Ｂ、・・・１−Ｎと、複数の受信系の移相器２−Ａ〜２−Ｎと、励振・送信系４と、受信系８と、合成回路９と、複数の送信系の移相器１３−Ａ〜１３−Ｎと、合成受信データ記録装置２０と、複数の復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎと、複数のＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ〜２２−Ｎからなる。図中、図１、２と同一符号のものは、復調処理器２１の一部処理を除き、実施の形態１、２と同じ構成および動作を行う。
【００３０】
次に、動作について説明する。
励振・送信系４にて発生し増幅したＲＦ信号は、Ａｃｈ〜Ｎｃｈそれぞれの信号に分岐する。Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信信号に対して、予め相関のない変調系列（Ｍ系列、バーカーコード、ＰＮコード等）をチャンネル数分用意する。Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信信号に対してパルス毎にＮチャンネル分の変調系列をそれぞれ移相器２により設定し、位相変調を施す。移相器２−Ａ〜２−Ｎにより変調を施した送信信号をアンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎより空間に放射する。目標により反射された受信信号はアンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信される。
【００３１】
ここで、アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信した信号はそれぞれ異なる情報を有しているため、後段の各ＳＡＲ画像化処理器２２によりそれぞれ独立して処理される。アンテナ１−Ａ〜アンテナ１−Ｎで受信したＡｃｈ〜Ｎｃｈの信号に対して、相関のない変調系列（Ｍ系列、バーカーコード、ＰＮコード等）をチャンネル数分用意する。ここでの変調系列は送信時の変調系列とも互いに相関を持たないものとする。Ａｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号に対してパルス毎にＮチャンネル分の変調系列を受信系０／πパルス間位相変調設定位相器にて設定し、位相変調を施す。変調を施したＡｃｈ〜Ｎｃｈの信号は合成回路９にて合成することで、チャンネル数を減少させることができる（受信系数＜受信チャンネル数）。図３では、全チャンネルの受信信号を合成回路９により合成し、１系統で合成受信データ記録装置２０に出力している。合成受信データ記録装置２０は、受信系８の出力信号を順次蓄積し、蓄積した合成受信データを順次各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎに配信する。
【００３２】
ここで、合成回路９により複数のチャンネルを合成することによって、受信系統数およびハードウェアを削減できる。また、受信系統数の減少により、発生データレートおよびデータ量が低減される。
【００３３】
また、各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎは、実施の形態１の機能に加え、合成回路９により合成され、合成受信データ記録装置２０から配信を受けた合成受信データに対して、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信および受信信号に設定した各０／πパルス間位相変調系列(系列ＲＡ〜ＲＮ)の逆相のデータを掛け合わせることにより、復調処理を実施する。これによって、各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎは、各Ａｃｈ〜Ｎｃｈの送信信号の情報を有するＡｃｈ〜Ｎｃｈの受信信号を得る。各ＳＡＲ画像化処理器２２−Ａ〜２２−Ｎは、各復調処理器２１−Ａ〜２１−Ｎにより復調された各チャンネルのデータに対し、それぞれ異なる所定のＳＡＲ画像化処理を施すことにより、Ａｃｈ〜ＮｃｈそれぞれのＳＡＲ画像データを得る。
【００３４】
この実施の形態では、水平偏波と垂直偏波を同時に受信する多偏波観測においては、受信系のＡｃｈおよびＢｃｈを水平偏波または垂直偏波のどちらかに割り当てる。従来は、送信系で水平偏波と垂直偏波を使用する多偏波観測において、水平偏波または垂直偏波の一方のみか時間分割で交互に切換えて送信している。しかし、この実施の形態を用いることにより、水平垂直と垂直偏波の同時送信が可能となり、送信系のシステムの簡略化に加え、観測幅の拡大等、合成開口レーダの観測性能の向上が可能となる。また、送信系による多偏波観測と受信系によるＭＴＩ観測やマルチビーム観測を組み合わせることも可能である。
【００３５】
なお、変調により抑圧された信号は、ノイズとして画像中に残るが、チャンネル間アイソレーションとして許容値以内であれば十分使用に耐えるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に係る実施の形態１による合成開口レーダ装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態２の合成開口レーダ装置の構成を示す図である。
【図３】この発明に係る実施の形態３による合成開口レーダ装置の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１（１−Ａ、１−Ｂ、・・・、１−Ｎ）  アンテナ、２  移相器、４  励振・送信系、５  受信系、８  受信系、９  合成回路、１３  移相器、２０  合成受信データ記録装置、２１  復調処理器、２２  ＳＡＲ画像化処理器。
【図１】
2010048603.tif 000003
【図２】
2010048603.tif 000004
【図３】
2010048603.tif 000005