(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動部と、
上記移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、
上記送受信アンテナを介して、第一及び第二の所定期間にそれぞれ観測対象の第一及び第二の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、上記パルス信号が上記第一及び第二の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一及び第二のパルスエコーを受信する送受信部と、
上記送受信部が受信した上記第一及び第二のパルスエコーをもとにそれぞれ上記第一及び第二の観測領域の観測データである第一及び第二の観測データを取得する観測部と、
上記第一及び第二の観測領域それぞれの一部であって、上記第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と上記所望信号以外の電力の比が所定値以上である第一及び第二の観測部分領域にそれぞれ対応する第一及び第二の観測データである第一及び第二の観測部分データを抽出して、上記第一及び第二の観測部分データを合成する合成部と、
上記第一及び第二の所定期間における上記指向方向を互いに等しくかつ一定とし、上記第一及び第二の所定期間を上記第一及び第二の観測部分領域が上記移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接するように設定する制御部とを備えた合成開口レーダ装置。
【請求項２】
上記送受信部は上記送受信アンテナを介して、第三の所定期間に上記観測対象の第三の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、上記パルス信号が上記第三の観測領域で反射されたパルス信号である第三のパルスエコーを受信し、
上記観測部は上記送受信部が受信した上記第三のパルスエコーをもとに上記第三の観測領域の観測データである第三の観測データを取得し、
上記合成部は、上記第三の観測領域の一部であって、上記第三のパルスエコーにおける所望信号の電力と上記所望信号以外の電力の比が所定値以上である第三の観測部分領域に対応する第三の観測データである第三の観測部分データを抽出して、上記第一乃至第三の観測部分データを合成し、
上記制御部は、上記第三の観測領域が上記第一及び第二の観測領域と上記移動部の進行方向に垂直な方向において隣接するように上記送受信部及び上記送受信アンテナを制御することを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
上記制御部は、上記第一乃至第三の観測領域それぞれの上記移動部の進行方向に垂直な方向の長さが互いに等しくなるように上記送受信部及び上記送受信アンテナを制御することを特徴とする請求項２に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
移動部と、
上記移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、
上記送受信アンテナを介して、第一乃至第三の所定期間にそれぞれ観測対象の第一の観測領域、上記第一の観測領域と上記移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接する第二の観測領域、及び上記第一の観測領域と上記移動部の進行方向に垂直な方向において隣接する第三の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、上記パルス信号が上記第一乃至第三の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一乃至第三のパルスエコーを受信する送受信部と、
上記送受信部が受信した上記第一乃至第三のパルスエコーをもとにそれぞれ上記第一乃至第三の観測領域の観測データである第一乃至第三の観測データを取得する観測部とを備える合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法において、
上記第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と上記所望信号以外の電力の比をもとに、上記第一の観測領域と上記重畳部分との比である重畳比を算出する第一のステップと、
上記送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、上記送受信アンテナの開口部の上記移動部の進行方向に対して平行な方向の長さである第一のアンテナ開口長、上記送受信アンテナの開口部の上記移動部の進行方向に対して垂直な方向の長さである第二のアンテナ開口長、及び上記送受信アンテナの開口部から上記第一の観測領域までの距離をもとに、上記アンテナビームの上記第一の観測領域における上記移動部の進行方向に平行な方向の長さである照射幅を算出する第二のステップと、
上記重畳比及び上記照射幅をもとに、上記重畳部分の上記移動部の進行方向に平行な方向の長さである重畳部分幅を算出する第三のステップと、
上記重畳部分幅を上記移動部が通過する時間、上記送受信アンテナからパルス信号が送信され、上記第一の観測領域で反射されて上記第一のパルスエコーとして上記送受信アンテナに受信されるまでの時間である遅延時間、上記第一の観測領域に上記アンテナビームを照射するときの上記送受信アンテナの指向方向である第一の指向方向から上記第三の観測領域に上記アンテナビームを照射するときの上記送受信アンテナの指向方向である第三の指向方向に切り換えるために要する時間である切り換え時間、上記照射幅、及び上記移動部の移動速度をもとに上記第一の所定期間の長さを算出する第４のステップを有する合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法。
【請求項５】
上記送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、上記第二のアンテナ開口長、上記第一の指向方向が鉛直方向と為す角度、上記第三の指向方向が鉛直方向と為す角度、及び上記送受信アンテナの指向方向が上記第一の指向方向であるときの上記送受信アンテナの開口部から上記第一の観測領域までの距離をもとに、上記移動部の進行方向に対して垂直な方向の第一及び第三の観測領域の長さを互いに等しい値に設定する第５のステップを有することを特徴とする請求項４に記載の合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動するプラットフォームに設けられ、プラットフォームの進行方向を軸として、アンテナビームの照射方向を切り換えて観測されるプラットフォームの進行方向に対して垂直な複数の観測領域に関する観測データ、及び所定のアンテナビームの照射方向で観測されるプラットフォームの進行方向に対して平行な複数の観測領域に関する観測データを、１つの観測データに合成する合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
衛星や飛行機等の移動するプラットフォームに設けられ、このプラットフォームの進行方向を軸としてアンテナから出力されるアンテナビームの照射方向を切り換えて、地表面あるいは海面を観測する合成開口レーダ装置の例としては、Univ.of KANSASのMoore他によって考案されたSCAN SAR型の合成開口レーダ装置がある。
合成開口レーダ装置は、航空機や衛星等のプラットフォームに搭載され、プラットフォームの軌道と直交する方向の俯角の地表面あるいは海面に対して高周波のパルス信号を送信し、地表面あるいは海面から反射されたパルス信号であるパルスエコーを受信して、所定の地表面や海面といった観測領域の画像を作成するレーダ装置である。
【０００３】
さらに、SCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有するアンテナから照射されるアンテナビームの照射方向であるエレベーション方向を、プラットフォームの進行方向を軸として、高速に切り換えて複数の観測領域を観測するものである。
なお、アンテナビームの照射方向を高速に切り換える方法が採用される理由としては、以下の問題点を回避する為である。アンテナビームの照射方向を高速に切り換えるのではなく、図８に示すようにアンテナビームのエレベーション方向のビーム幅を拡大したならば、観測領域から反射されるエコーが時間軸で拡がるため、数回前に送信されたパルスが、所期の受信パルスと重なり、得られる観測データにおいてレンジ方向に偽像が生じるという問題が発生する。
【０００４】
衛星や飛行機等のプラットフォームに設けられたSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の例を、図９を用いて説明する。
図９において、１は送受信機であり、送受信アンテナ２を介して、高周波のパルス信号を送信又は受信する。
なお、送受信アンテナ２から放射され、地表面で反射されたパルス信号であるパルスエコーは、送受信アンテナ２を介して、送受信機１で増幅検波される。
５はオフナディア角駆動装置であり、送受信アンテナ２に接続され、アンテナビームを照射する送受信アンテナ２が指向する俯角或いはオフナディア角を切り換える。
３は画像再生装置であり、送受信機１に接続され、送受信機１に受信されたパルスエコーに基づく所定の観測領域の画像を作成する。
なお、画像が作成される観測領域は、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角毎の所定の範囲である。
【０００５】
４は画像接続装置であり、画像再生装置３に接続され、画像再生装置３で作成された複数の観測領域の画像を繋ぎあわせて、１つの観測領域の画像であるレーダ画像を作成し出力する。
なお、画像接続装置４は、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角が同一で、プラットフォームの位置が異なる複数の観測領域の画像を、プラットフォームの進行方向に平行なアジマス方向に隣接する１つの観測領域の画像であるレーダ画像を作成する。
また、画像接続装置４は、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角が異なり、プラットフォームの位置はほとんど同一の複数の観測領域の画像を、プラットフォームの進行方向に垂直なレンジ方向に隣接する１つの観測領域の画像であるレーダ画像を作成する。
６は制御部であり、送受信機１とオフナディア角駆動装置５と画像再生装置３と画像接続装置４とに接続され、アジマス方向及びレンジ方向に隣接する複数の観測領域の画像が隣接するように、送受信アンテナ２を介して照射されるアンテナビームのビーム幅、アンテナビームが照射される送受信アンテナ２が指向するオフナディア角、及び送受信アンテナ２が指向するオフナディア角を切り換える切換タイミングを制御する。
【０００６】
次に図９に示したSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の動作について、図１０を用いて説明する。
なお、この図１０における合成開口レーダ装置は、３種類のオフナディア角を指向するものを例示する。
プラットフォームに設けられた合成開口レーダ装置は、そのプラットフォームの軌道上の位置１において、この合成開口レーダ装置の送受信アンテナ２から出力されるアンテナビームがサブスウォース１の所定の観測領域に出力されるように、送受信アンテナ２のオフナディア角を調節する。
プラットフォームが軌道上の位置１から位置２へ移動する間、プラットフォームに設けられた合成開口レーダ装置は、サブスウォース１内の観測領域１にアンテナビームを出力する。そして、この合成開口レーダ装置は、出力したアンテナビームのパルスエコーに基づき、この観測領域１の画像を作成する。
【０００７】
また、プラットフォームに設けられた合成開口レーダ装置は、プラットフォームの軌道上の位置２において、この合成開口レーダ装置から出力されるアンテナビームがサブスウォース２の所定の観測領域に出力されるように、送受信アンテナ２のオフナディア角の調節を開始する。
合成開口レーダ装置が送受信アンテナ２のオフナディア角を調節している間に、合成開口レーダ装置を備えたプラットフォームは、このプラットフォームの軌道上の位置３に移動する。
次に、プラットフォームが軌道上の位置３から位置４へ移動する間、プラットホームに設けられた合成開口レーダ装置は、サブスウォース２内の観測領域３にアンテナビームを出力する。そして、この合成開口レーダ装置は、出力したアンテナビームのパルスエコーに基づき、この観測領域３の画像を作成する。
【０００８】
さらに、プラットフォームに設けられた合成開口レーダ装置は、プラットフォームの軌道上の位置４において、この合成開口レーダ装置から出力されるアンテナビームがサブスウォース３の所定の観測領域に出力されるように、送受信アンテナ２のオフナディア角の調節を開始する。
合成開口レーダ装置が送受信アンテナ２のオフナディア角を調節している間に、合成開口レーダ装置を備えたプラットフォームは、このプラットフォームの軌道上の位置５に移動する。
プラットフォームが軌道上の位置５から位置６へ移動する間、プラットホームに設けられた合成開口レーダ装置は、サブスウォース３内の観測領域５にアンテナビームを出力する。そして、この合成開口レーダ装置は、出力したアンテナビームのパルスエコーに基づき、この観測領域５の画像を作成する。
【０００９】
また、プラットフォームに設けられた合成開口レーダ装置は、プラットフォームの軌道上の位置６において、この合成開口レーダ装置から出力されるアンテナビームがサブスウォース１の観測領域１とは異なる所定の観測領域に出力されるように、送受信アンテナ２のオフナディア角の調節を開始する。
合成開口レーダ装置が送受信アンテナ２のオフナディア角を調節している間に、合成開口レーダ装置を備えたプラットフォームは、このプラットフォームの軌道上の位置７に移動する。
以後、上述の動作と類似した動作が繰り返し行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来のSCAN SAR型合成開口レーダ装置では、アンテナの主ビーム幅で決まるエコーの周波数帯域幅に比べてパルスの折り返し周波数(Pulse Repetition Frequency:以下、PRFと称する)が十分高くとれないために、アンテナパターンのメインローブの肩やサイドローブで拾われた不要信号の周波数が折り返されて、得られる画像中に偽像であるアンビギュイティーが発生する場合がある。
このアンビギュティーについて、図１１(a)及び(b)を用いて説明すると、図１１(a)における斜線の領域は、オーバーサンプルにより信号帯域から分離される電力である。
また、図１１(b)における斜線の部分は、PRFによる折り返しでメインローブの所望の信号帯域に生じたアンビギュイティーが有する電力である。
【００１１】
この図１１(b)に示された中でも、メインローブの肩の部分が折り返された所望の信号帯域の両端部は、アジマス方向のアンビギュイティーの影響が最も大きく、観測された観測領域の画像におけるアジマス方向の両端部の画質が著しく低下する。
メインローブの所望の信号電力に対するアンビギュイティーの信号電力である不要信号電力の比は、アジマス方向のＳ／Ａ比(Signal to Ambiguity Ratio)として定量化されて、設計時に管理される。
従来の合成開口レーダ装置では、Ｓ／Ａ比を改善するために、PRFを上げてオーバーサンプリングするか、アンテナのビーム幅を狭くする若しくはサイドローブレベルを低減させるかによりＳ／Ａ比の改善を図っていた。
しかしながら、PRFを上げてオーバーサンプリングすることによるオーバーサンプリング比の上昇はレンジ方向のＳ／Ａ比が劣化する問題が生じる。また、アンテナのビーム幅を狭くする若しくはサイドローブレベルを低減させることによるビームパターンの改善は、アンテナの開口径を大きくする必要があり、例えば衛星搭載用の合成開口レーダ装置では実現することが特に困難である。
【００１２】
このように、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置で観測して得られる観測データは、特にアジマス方向のＳ／Ａ比が劣化して、観測した観測領域の両端部の画像の質が著しく低下するという問題があった。
また、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アンテナが指向するオフナディア角によって、収集してプラットフォームに搭載されたデータレコーダに記録する単位時間あたりの記録容量、或いは地上へ送信するデータのデータ量が、画像のピクセル数に比例して変化する。この例えばレンジ方向のピクセル数は、式（１）で表わされる。
【数１】
0003684750.tif 000002
なお、rはアンテナと観測点の距離、Δrはスラントレンジ分解能、φは電波入射角度、Δθはエレベーション方向のビーム照射角である。
式(１)より、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アンテナが指向するオフナディア角が切り換えられることによりrとφの値が変化するため、合成開口レーダ装置の収集或いは送信するデータ量が変化する。
【００１３】
また、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置のアンテナに平面アレーアンテナを用いた場合、アンテナから照射されるアンテナビームのビーム角度によって、アンテナの有効開口長が変化するため、エレベーション方向のビーム照射角Δθが変化し、合成開口レーダ装置の収集或いは送信するデータ量が変化する。
さらに、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置から得られる画像のレンジ分解能を一定に保つために、スラントレンジ分解能ΔrをSin(φ)に比例させて制御すると、サブスウォース幅が変化するため、合成開口レーダ装置の収集或いは送信するデータ量が変動する。
このように、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置では、アンテナが指向するオフナディア角によって、合成開口レーダ装置が収集或いは地上へ送信する観測データのデータ量が変動し、プラットフォームに搭載されたデータレコーダの単位時間あたりの記録容量、或いはプラットフォームから地上に送信する観測データの送信容量がデータリンクの回線容量を超過するという問題があった。
【００１４】
本発明はこれらの問題に鑑みなされたものであり、画質が高い観測データが得られるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。
また、本発明は、送受信アンテナの指向するオフナディア角が切り換えられても、複数のオフナディア角各々におけるスウォース幅が一定の値に調節され、プラットフォームに搭載されたデータレコーダの単位時間あたりの記録容量、或いはプラットフォームから地上に送信する観測データの送信容量が安定するSCAN SAR型の合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる合成開口レーダ装置は、移動部と、移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、送受信アンテナを介して、第一及び第二の所定期間にそれぞれ観測対象の第一及び第二の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、パルス信号が第一及び第二の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一及び第二のパルスエコーを受信する送受信部と、送受信部が受信した第一及び第二のパルスエコーをもとにそれぞれ第一及び第二の観測領域の観測データである第一及び第二の観測データを取得する観測部と、第一及び第二の観測領域それぞれの一部であって、第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比が所定値以上である第一及び第二の観測部分領域にそれぞれ対応する第一及び第二の観測データである第一及び第二の観測部分データを抽出して、第一及び第二の観測部分データを合成する合成部と、第一及び第二の所定期間における指向方向を互いに等しくかつ一定とし、第一及び第二の所定期間を第一及び第二の観測部分領域が移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接するように設定する制御部とを備えたものである。
【００１６】
また、この発明にかかる合成開口レーダ装置は、送受信部は送受信アンテナを介して、第三の所定期間に観測対象の第三の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、パルス信号が第三の観測領域で反射されたパルス信号である第三のパルスエコーを受信し、観測部は送受信部が受信した第三のパルスエコーをもとに第三の観測領域の観測データである第三の観測データを取得し、合成部は、第三の観測領域の一部であって、第三のパルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比が所定値以上である第三の観測部分領域に対応する第三の観測データである第三の観測部分データを抽出して、第一乃至第三の観測部分データを合成し、制御部は、第三の観測領域が第一及び第二の観測領域と移動部の進行方向に垂直な方向において隣接するように送受信部及び送受信アンテナを制御するものである。
【００１７】
さらに、この発明にかかる合成開口レーダ装置は、制御部が、第一乃至第三の観測領域それぞれの移動部の進行方向に垂直な方向の長さが互いに等しくなるように送受信部及び送受信アンテナを制御するものである。
【００１８】
また、この発明にかかる合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法は、移動部と、移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、送受信アンテナを介して、第一乃至第三の所定期間にそれぞれ観測対象の第一の観測領域、第一の観測領域と移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接する第二の観測領域、及び第一の観測領域と移動部の進行方向に垂直な方向において隣接する第三の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、パルス信号が第一乃至第三の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一乃至第三のパルスエコーを受信する送受信部と、送受信部が受信した第一乃至第三のパルスエコーをもとにそれぞれ第一乃至第三の観測領域の観測データである第一乃至第三の観測データを取得する観測部とを備える合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法において、第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比をもとに、第一の観測領域と重畳部分との比である重畳比を算出する第一のステップと、送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、送受信アンテナの開口部の移動部の進行方向に対して平行な方向の長さである第一のアンテナ開口長、送受信アンテナの開口部の移動部の進行方向に対して垂直な方向の長さである第二のアンテナ開口長、及び送受信アンテナの開口部から第一の観測領域までの距離をもとに、アンテナビームの第一の観測領域における移動部の進行方向に平行な方向の長さである照射幅を算出する第二のステップと、重畳比及び照射幅をもとに、重畳部分の移動部の進行方向に平行な方向の長さである重畳部分幅を算出する第三のステップと、重畳部分幅を移動部が通過する時間、送受信アンテナからパルス信号が送信され、第一の観測領域で反射されて第一のパルスエコーとして送受信アンテナに受信されるまでの時間である遅延時間、第一の観測領域にアンテナビームを照射するときの送受信アンテナの指向方向である第一の指向方向から第三の観測領域にアンテナビームを照射するときの送受信アンテナの指向方向である第三の指向方向に切り換えるために要する時間である切り換え時間、照射幅、及び移動部の移動速度をもとに第一の所定期間の長さを算出する第４のステップを有するものである。
【００１９】
また、この発明にかかる合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法は、送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、第二のアンテナ開口長、第一の指向方向が鉛直方向と為す角度、第三の指向方向が鉛直方向と為す角度、及び送受信アンテナの指向方向が第一の指向方向であるときの送受信アンテナの開口部から第一の観測領域までの距離をもとに、移動部の進行方向に対して垂直な方向の第一及び第三の観測領域の長さを互いに等しい値に設定する第５のステップを有するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
本発明によるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の一実施形態を図９を用いて説明する。
図９は、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の構成図である。
図９において、６は制御部である。本発明の制御部６は、レンジ方向に隣接する観測領域の画像が密接するように、また、アジマス方向に隣接する観測領域の画像がオーバーラップするように、照射するアンテナビームの幅、アンテナビームを照射する送受信アンテナ２が指向する俯角であるオフナディア角、及び送受信アンテナ２のオフナディア角を切り換えるタイミングを制御する。
また、この実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の動作は、図１０に示した従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の動作とほぼ同様であり、その説明を省略する。
【００２４】
次に図９に示したSCAN SAR型の合成開口レーダ装置が照射するアンテナビームの照射位置とタイムシーケンスについて、図１を用いて説明する。
図１において、Tciは相関時間を示す。この相関時間Tciとは、任意の位置にあるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の送受信アンテナ２が、所定のオフナディア角で指向する所定の観測帯域であるサブスウォース（以下、第ｉサブスウォースと称する）に、アンテナビームを照射する時間を指し示す。
Tdiは伝播遅延時間を示す。この伝播遅延時間Tdiとは、第ｉサブスウォースに対して照射された送信パルスが、送受信アンテナ２に受信されるまでの時間を指し示す。
Toiは合成開口時間を示す。この合成開口時間Toiとは、第ｉサブスウォースに対して、送受信アンテナ２が指向している時間である。
【００２５】
なお、この合成開口時間Toiは、相関時間Tciと伝播遅延時間Tdiとの和で示される。
Tsiはスキャン切替時間を示す。このスキャン切り換え時間Tsiとは、第ｉサブスウォースから、次なるサブスウォース（以下、第(i+１)サブスウォースと称する）に、送受信アンテナ２のオフナディア角を切り換えるために必要とする時間である。
なお、第(i+１)サブスウォースとは、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角を切り換え、この切り換えられたオフナディア角に対応する観測帯域であるサブスウォースを指し示す。また、これらのサブスウォースにアンテナビームを走査させることをスキャンすると言う。
Taiはスキャン周期を示す。このスキャン周期Taiは、第ｉサブスウォースでの観測を開始してから、アンテナビームが指向するオフナディア角が切り換えられN個のサブスウォースで順次観測を行い、送受信アンテナ２が指向すべき全てのサブスウォースでの観測を経た後に、再度第ｉサブスウォースの観測が終了するまでの時間を指し示す。つまり、Ｎ個の観測帯域であるサブスウォースで、例えば、衛星や飛行機といったプラットフォームの位置に基づく各サブスウォースの一部分である観測領域を（N＋１）個、スキャンするために要する時間を指し示す。
【００２６】
Lwiはオーバーラップ長を示す。このオーバーラップ長Lwiとは、同じサブスウォースでアジマス方向にずれた２つの観測領域のオーバーラップするその重畳部分の長さである。
なお、このオーバーラップ長は、所定のＳ／Ａ比を満たす画像を抽出するために画像の端部を切り捨てた場合でも、アジマス方向に隣接する複数の観測領域間で観測もれが生じないように設けられているものである。単純に画像の端を切り捨てた場合には、アジマス方向に隣接する複数の観測領域の間に観測データのない観測領域が生じる恐れがある。この観測漏れを防止するため、制御装置６は、隣接する観測領域を十分にオーバーラップさせて、これらの観測領域にビームスキャンさせる必要がある。
一部オーバーラップする２つの観測領域の観測データを１つに合成する時、この２つの観測領域がオーバーラップするその重畳部分の観測データは、２つの観測データから互いに半分ずつ用いられる。つまり、各観測領域の端部から各々重畳部分の半分の観測データが削除される。また、２つの観測領域の重畳部分の観測データは、各観測領域の観測データを比較選択してもよい。
【００２７】
次に図１に示したSCAN SAR型の合成開口レーダ装置に関するアンテナビームの照射位置とアンテナビームの照射切り換えのタイムシーケンスとの関連づけの中から、特にSCAN SAR型の合成開口レーダ装置が照射するアンテナビームの照射切り換えのタイムシーケンスについて、図２を用いて説明する。
例えば第ｉサブスウォースにおいて、アジマス方向にずれる２つの観測領域が観測漏れのない連続した２つの観測領域として観測されるためには、合成開口レーダ装置の指向するオフナディア角が切り換えられて観測される（N＋１）個の観測領域を合成開口レーダ装置が観測する間に、合成開口レーダ装置が設けられた衛星等のプラットフォームの移動距離が、アンテナビームの照射幅の範囲内に止まっている必要がある。
【００２８】
この条件は式（２）に表され、この式（２）が全てのサブスウォース（i＝１〜N）において成立する必要がある。
【数２】
0003684750.tif 000003
なお、Ｌは送受信アンテナ２が有する開口部のアジマス方向の開口長であるアンテナ開口長である。
αは送受信アンテナ２が有する開口部のレンジ方向の開口長を調節するウェイトにより決まる係数である。
λはアンテナビームの送信波長である。
Ｖは衛星等のプラットフォームの速度である。
ＲNear,iは第ｉサブスウォースにおける観測領域と送受信アンテナ２が有する開口部との最短距離を指し示すニアレンジ側のスラントレンジである。
【００２９】
また、スキャン周期Taiは式（３）で表される。
【数３】
0003684750.tif 000004
なお、Tuiは余裕時間であり、アジマス方向で画像をオーバーラップさせるために必要となる。
Tpiはパルス信号長である。
すなわち、制御装置６は、式（２）と余裕時間Tui>０とを満足するように、各パラメータを決定する。
【００３０】
この制御によって、Ｓ／Ａ比が改善される例を次に示す。
なお、Ｓ／Ａを改善するこの制御を行わない場合には、図５に示すように、アジマス方向の位置によって合成開口処理に使用するアンテナビームのゲインが異なるので、特に画像の両端において雑音等価後方散乱係数が劣化する傾向がある。
複数のオフナディア角各々におけるアジマス分解能の最大値Δazは、式（６）で与えられる。
【数４】
0003684750.tif 000005
なお、Mazはアジマス方向のマルチルック数である。
また、あるサブスウォースにおいてアジマス方向にずれた２つの観測領域の画像のオーバーラップ比γを式（７）で定義する。
【数５】
0003684750.tif 000006
【００３１】
さらに、SCAN SAR型の合成開口レーダ装置が観測する観測領域におけるアジマス方向のＳ／Ａ比を式（８）で定義する。
【数６】
0003684750.tif 000007
なお、Min{ }はアジマス角θの最小値を求める関数であり、アジマス角θは式(９)の定義域を有する。
また、式（８）で定義される各観測領域のアジマス方向のＳ／Ａ比は、各観測領域の各アジマス位置において最小のＳ／Ａ比をもって、各観測領域の観測データに基づく画像のＳ／Ａ比と定義している。
また、δは合成開口を行う角度として、式(１０)で与えられる。
【数７】
0003684750.tif 000008
なお、γは画像のオーバーラップ比(０≦γ＜１)であり、Nbはスキャン数である。
【００３２】
次にSCAN SAR型の合成開口レーダ装置が観測して得られる観測データのアジマス方向の位置であるアジマス位置におけるＳ／Ａ比について図３を用いて説明する。
SCAN SAR型の合成開口レーダ装置のアジマス方向のＳ／Ａ比は、画像の中心から画像の端部へ進むに従い低下することが理論的に分かっている。
なお、図３において、縦軸にはＳ／Ａ比の値が示される。
また、横軸には画像の中心を基準値である０としたアジマス位置が示される。なお、画像のＳ／Ａ比は、画像の中央部を中心として対称な値を示すため、図３中の横軸では画像の中央から画像の一端部までのＳ／Ａ比を示している。この時、画像のアジマス位置は、画像の中央を０、画像の端部を０．５として示している。
【００３３】
図４は、受信信号の周波数帯域の絞り込みを左右するオーバーサンプル比を１．０から１．２５まで変化させた場合の、分解能とＳ／Ａ比との関係である。なお、受信信号とは、送受信アンテナ２より出力されたアンテナビームが、地表面や海面等に反射され、送受信アンテナ２に受信されたエコーのことを指し示す。実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置に比べて、オーバーラップ比γを上げるに従い、Ｓ／Ａ比が改善されることが実験より分かっている。
なお、図４の左端は、送受信アンテナ２が指向するあるオフナディア角において、観測される例えば２つの観測領域がオーバーラップする部分を有することなく隣接するオーバーラップ比γが０の場合である。これは、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置におけるＳ／Ａ比である。
また、左端以外の部分はオーバーラップ比γ＞０の場合であり、この実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置におけるＳ／Ａ比を示している。なお、この実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、従来のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置に比べて、オーバーラップ比γを上げるとアジマス分解能の低下が伴う。
【００３４】
このように、この実施形態１の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が同じサブスウォースで観測する隣り合う２つの観測領域を一部オーバーラップさせ、２つの観測領域がオーバーラップした重畳部分の観測データは所望の信号電力に対する偽像の信号電力の比であるＳ／Ａ比に基づき選別し、これら２つの観測領域の観測データを１つに合成するため、２つの観測領域の端部で互いに重畳している観測領域の観測データのＳ／Ａ比が高いものが得られる。
【００３５】
また、この実施形態１の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有する送受信アンテナ２の指向するオフナディア角を切り換えて、レンジ方向に隣接する複数の観測領域を観測して、これら複数の観測領域の観測データを合成して、１つの観測データを作成するため、アジマス方向に隣り合う２つの観測領域の観測データを高い質で１つの観測データに合成すると共に、レンジ方向に観測領域が拡大された観測データを得ることが出来る。
【００３６】
さらに、この実施形態１の合成開口レーダ装置は、アジマス方向に一部重畳する２つの観測領域の重畳部分の観測データを互いに折半して１つの観測データを合成するという簡素化された合成処理を行うため、比較的質の高い合成された観測データが短時間で得られる。
【００３７】
発明の実施の形態２．
次に本発明の観測プロセスの設計方法について説明する。
この実施形態２では、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置で、アジマス方向のＳ／Ａ比が複数のオフナディア角で一定になるように、観測プロセスを設計する。
なお、SCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アジマス方向のＳ／Ａ比を向上させると、アジマス分解能を低下させる。
アジマス方向のＳ／Ａ比を複数のオフナディア角各々で一定にするため、画像のオーバーラップ比γを複数のオフナディア角各々で一定にする。
すなわち、式（１１）を満足させるように画像のオーバーラップ比γｉ、γｊを設定すればよい。なお、γiは第ｉサブスウォースの画像のオーバーラップ比、γｊは第ｊサブスウォースの画像のオーバーラップ比である。
【数８】
0003684750.tif 000009
【００３８】
この式（１）に基づき、各サブスウォースで共通の画像のオーバーラップ比γが与えられると、観測プロセスを以下のように決定する。
まず、送受信アンテナ２より第ｉサブスウォースに照射されるアンテナビームのビーム照射領域の長さLaiを、式（２）に基づき、式（１２）で決定する。なお、ビーム照射領域とは、観測領域のことを指し示す。また、このビーム照射領域に長さLaiは、観測領域のアジマス方向の長さを指し示す。
【数９】
0003684750.tif 000010
そこで、各観測領域の観測データに基づく画像のオーバーラップ比γに基づき、隣り合う２つの画像のオーバーラップする重畳部分の長さLwiを導出する式（１３）が得られる。
【数１０】
0003684750.tif 000011
そして、同一のサブスウォースでアジマス方向にオーバーラップする２枚の画像を合成するための処理時間である余裕時間Tuiは、アジマス方向にオーバーラップする２枚の画像がオーバーラップする重畳部分の長さLwiを衛星等のプラットフォームが通過する時間であり、式（１４）から求められる。
【数１１】
0003684750.tif 000012
【００３９】
次に、式（３）を満足するようにある観測領域に対してアンテナビームを照射する時間を示す相関時間Tciを決定する。なお、相関時間Tciが決まれば、送受信アンテナ２から照射されたアンテナビームが、地表面や海面に反射されて、この送受信アンテナ２に受信されるまでの時間を示す電波遅延時間Tdiは所定の値に決まる。また、送受アンテナ２が指向するサブスウォースを切り換える為のスキャン切替時間Tsiはハードウェアの性能によって所定の値に決まる。
これで、観測プロセスが決定される。
【００４０】
以上の手順をまとめると次のようになる。
［ステップ（以下、Ａと称する。）１］
式（８）から、所要のＳ／Ａ比を満足する隣り合う画像のオーバーラップ比γを求める。
［Ａ２］
式（１２）から、第ｉサブスォースのビーム照射領域の長さLaiを求める。
［Ａ３］
式（１３）から、隣り合う画像がオーバーラップするその重畳部分の長さLwiを求める。
［Ａ４］
式（１４）から、隣り合う画像をオーバーラップさせ、１つの画像に合成する為の合成処理に要する余裕時間Tuiを求める。
［Ａ５］
式（３）を満足する相関時間Tciを求める。
【００４１】
このように、この実施形態３の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有する送受信アンテナ２の指向するオフナディア角を切り換えて、レンジ方向に隣接する複数の観測領域を観測すると共に、これら複数の観測領域のオーバーラップ比を調節するため、レンジ方向に隣接する複数の観測領域の観測データを均質なＳ／Ａ比を有する１つの観測データに合成することができる。
【００４２】
発明の実施の形態３．
次に本発明の他のアンテナビームの観測プロセスの設計方法について説明する。
この実施形態３では、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置で、雑音等価後方散乱係数が複数のオフナディア角で一定になるように、観測プロセスを設計する。
実施形態１で述べたSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アジマス分解能を低下させてアジマス方向のＳ／Ａ比を向上させる。
そこで、雑音等価後方散乱係数を複数のオフナディア角各々で一定にするために、ある観測領域に対する、このある観測領域と隣り合う観測領域とがオーバーラップする重畳部分の比であるオーバーラップ比γを、複数のオフナディア角各々で変える必要がある。
【００４３】
はじめに、SCAN SAR型の合成開口レーダ装置のレーダ方程式を式（１５）に示す。
【数１２】
0003684750.tif 000013
なお、σ０は雑音等価後方散乱係数、Pnは受信機雑音電力、Ptは送信電力、Mは積分点数、θiは第ｉヒットのオフナディア角、G(θ)はオフナディア角θにおけるアンテナ利得、r(θ)はオフナディア角θにおけるスラントレンジである。
ここで、積分点数が十分に多く、またサブスウォース内のスラントレンジを一定値とみなせば、式（１５）は式（１６）〜式（１９）のように表わされる。
なお、積分点数が十分に多ければ、総和演算を積分で近似することができる。
【数１３】
0003684750.tif 000014
【００４４】
このように、複数のオフナディア角各々において、雑音等価後方散乱係数が等しくなるように設定するためには、式（１６）に基づく式（２０）が複数のオフナディア角各々で一定なるように画像のオーバーラップ比γを設定すれば良い。
【数１４】
0003684750.tif 000015
オーバーラップ比γが決定されれば、観測プロセスを決定する手順は実施形態２と同様である。
したがって、複数のオフナディア角各々における各サブスウォースの雑音等価後方散乱係数が等しくなる観測プロセスを決定する手順は、以下に示すステップで構成される。
【００４５】
［ステップ（以下、Ｂと称する。）１］
式（２０）から、各サブスォースにおける隣り合う画像のオーバーラップ比γが決定される。
［Ｂ２］
式（１２）から、第ｉサブスォースのビーム照射領域の長さLaiが求められる。
［Ｂ３］
式（１３）から、隣り合う画像のオーバーラップするその重畳部分の長さLwiが求められる。
［Ｂ４］
式（１４）から、隣り合う画像をオーバーラップさせ、１つの画像に合成する為の合成処理に要する余裕時間Tuiが求められる。
［Ｂ５］
式（３）を満足するように相関時間Tciを求める。
【００４６】
このように、この実施形態３の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有する送受信アンテナ２の指向するオフナディア角を切り換えて、レンジ方向に隣接する複数の観測領域を観測すると共に、これら複数の観測領域のオーバーラップ比を調節するため、レンジ方向に隣接する複数の観測領域の観測データを均質な雑音等価後方散乱係数を有する１つの観測データに合成することができる。
【００４７】
発明の実施の形態４．
次に本発明の他のアンテナビームの観測プロセスの設計方法について説明する。
この実施形態４では、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置で、アジマス分解能とアジマス方向のＳ／Ａ比とが複数のオフナディア角それぞれで共に一定になるように、観測プロセスを設計する。
実施形態１で述べたSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アジマス分解能を低下させてアジマス方向のＳ／Ａ比を向上させる。
また、実施形態２に示した観測プロセスを用いれば、全てのサブスウォースにおいて、Ｓ／Ａ比を一定に設定できる。
しかし、アジマス分解能を複数のオフナディア角それぞれに基づく各サブスウォースで一定にするためには、相関時間Tciにオーバーラップ比に関する条件を設定する必要がある。
はじめに、式（３）及び式（６）を変化させ、式（２１）〜式（２２）を得る。
【数１５】
0003684750.tif 000016
【００４８】
そして、式（２１）〜式（２２）に基づき、式（２３）からアジマス分解能が得られる。
【数１６】
0003684750.tif 000017
なお、アジマス分解能はレンジ方向に異なる各サブスウォースによって変化し、この式（２３）より得られるアジマス分解能の数値は、そのサブスウォースにおける最大値であり最悪値が示される。
オフナディア角がそれぞれ異なる各サブスウォースで、アジマス分解能を等しく設定するためには、式（２３）を用いて、複数のオフナディア角各々でアジマス分解能を計算し、それら複数の計算結果の中の最大値を共通のアジマス分解能として採用すればよい。
そして、計算結果が最大値とは異なる値であったサブスウォースにおいては、他のサブスウォースに揃えるようアジマス分解能を低下させる。
この場合、アジマス分解能を低下させると、タイムシーケンス中の余裕時間Tuiが増加する。
これらのことより、アジマス分解能とアジマス方向のＳ／Ａ比が複数のオフナディア角各々において共に一定になるような観測プロセスは以下に示すようなステップで構成される。
【００４９】
［ステップ（以下、Ｃと称する。）１］
式（２０）から、各サブスォースにおける隣り合う画像のオーバーラップ比γが決定される。
［Ｃ２］
式（１２）から、第ｉサブスォースのビーム照射領域の長さLaiを求める。
［Ｃ３］a
式（１３）から、隣り合う画像がオーバーラップするその重畳部分の長さLwiを求める。
［Ｃ４］
式（１４）から、隣り合う画像をオーバーラップさせ、１つの画像に合成する為の合成処理に要する余裕時間Tuiを求める。
［Ｃ５］
式（２３）から、各サブスォースで達成できるアジマス分解能を計算する。
［Ｃ６］
各サブスウォースで求められたアジマス分解能の中の最大値を、全てのサブスォースのアジマス分解能として採用する。
［Ｃ７］
式（６）に基づき、相関時間Tciが求められる。
【００５０】
このように、この実施形態３の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有する送受信アンテナ２の指向するオフナディア角を切り換えて、レンジ方向に隣接する複数の観測領域を観測すると共に、これら複数の観測領域のオーバーラップ比を調節するため、レンジ方向に隣接する複数の観測領域の観測データを均質なＳ／Ａ比及びアジマス分解能を有する１つの観測データに合成することができる。
【００５１】
発明の実施の形態５．
次に本発明の他のアンテナビームの観測プロセスの設計方法について説明する。
この実施形態５では、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置で、アジマス分解能と雑音等価後方散乱係数とが複数のオフナディア角で共に一定になるように、観測プロセスを設計する。
実施形態１で述べたSCAN SAR型の合成開口レーダ装置は、アジマス分解能を低下させて雑音等価後方散乱係数を向上させる。
さらに、実施形態３で示した手順で決定した観測プロセスを用いれば、全てのサブスウォースにおける雑音等価後方散乱係数を一定に設定することができる。
しかしアジマス分解能を複数のオフナディア角それぞれに基づく各サブスウォースで一定にするためには、相関時間Tciにオーバーラップ比に関する条件を設定する必要がある。
【００５２】
実施形態４で示したように、オフナディア角がそれぞれ異なる各サブスウォースでアジマス分解能を等しく設定するためには、式（２３）を用いて複数のオフナディア角各々でアジマス分解能を計算し、得られた複数の計算結果の中の最大値を共通のアジマス分解能として採用すればよい。
なお、計算結果が最大値とは異なる値であったサブスウォースにおいては、他のサブスウォースに揃えるようアジマス分解能を低下させる。
この場合、アジマス分解能を低下させると、タイムシーケンス中の余裕時間Tuiが増加する。
これらのことより、アジマス分解能とアジマス方向のＳ／Ａ比とが、複数のオフナディア角各々において共に一定となるような観測プロセスは、以下に示すようなステップで構成される。
【００５３】
［ステップ（以下、Ｄと称する。）１］
式（２０）から、各サブスォースの画像における隣り合うオーバーラップ比γが決定される。
［Ｄ２］
式（１２）から、第ｉサブスォースのビーム照射領域の長さLaiが求められる。
［Ｄ３］
式（１３）から、隣り合う画像のオーバーラップするその重畳部分の長さLwiが求められる。
［Ｄ４］
式（１４）から、画像をオーバーラップさせ、１つの画像に合成する為の合成処理に要する余裕時間Tuiが求められる。
［Ｄ５］
式（２３）から、各サブスォースで達成できるアジマス分解能が計算される。
［Ｄ６］
各サブスウォースで求められたアジマス分解能の中の最大値を、全てのサブスォースのアジマス分解能として採用する。
［Ｄ７］
式（６）に基づき、相関時間Tciが求められる。
【００５４】
このように、この実施形態３の合成開口レーダ装置は、この合成開口レーダ装置が有する送受信アンテナ２の指向するオフナディア角を切り換えて、レンジ方向に隣接する複数の観測領域を観測すると共に、これら複数の観測領域のオーバーラップ比を調節するため、レンジ方向に隣接する複数の観測領域の観測データを均質な雑音等価後方散乱係数及びアジマス分解能を有する１つの観測データに合成することができる。
【００５５】
発明の実施の形態６．
次に本発明の他の実施形態及び他のアンテナビームの観測プロセスの設計方法について説明する。
この実施形態６は、実施形態１のSCAN SAR型の合成開口レーダ装置の送受信アンテナ２にアレーアンテナを使用し、複数のオフナディア角各々におけるサブスウォースのレンジ方向の距離であるサブスウォース幅が一定となるようにアレーアンテナを制御して、アンテナビームを照射する制御装置及びその制御方法に関するものである。
図６は、この合成開口レーダ装置の制御装置の構成を示す。
図６において、７は移相器、８はウェイティングである。
なお、制御装置６は、ウェイティング８を操作して、送受信アンテナ２の開口部のエレベーション方向の開口径の広狭を制御する。そして、複数のサブスォース各々で、一定のスウォース幅Swに維持するように制御する。
また、図６において、実施形態１と同一又は相当の部分には同一符号を付してその説明を省略し、実施形態１と相違する部分について説明した。
さらに、合成開口レーダ装置は、図示していないが、送受信アンテナ２で受信した受信信号やアンテナビームのエコー等を記録する為の記録部を有する。
また、合成開口レーダ装置は、観測した複数の観測領域の観測データを、若しくは複数の観測データを合成して得られたものを、地表面や海面等にある基地局等に送信する。
【００５６】
この実施形態６に示す合成開口レーダ装置の観測時の概念図を図７に示す。
図７において、２は送受信アンテナである。
また、Hは高度であり、地表面や海面等からプラットフォームまでの距離である。
ρはスラントレンジであり、プラットフォームの進行方向に垂直な方向であるレンジ方向に指向する送受信アンテナ２の開口部から観測する観測領域のある基準点までの距離を指し示す。なお、ある基準点とは、観測している観測領域でのサブスウォース幅における中央位置を示す。
θ０はオフナディア初期角であり、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角の初期値である。
θはビーム走査角であり、送受信アンテナ２が指向するオフナディア角からオフナディア初期角を差し引いた値である。
φは電波入射角であり、地表面や海面等において、鉛直方向の逆方向に対して、アンテナビームが照射される方向を指し示す。
この時、送受信アンテナ２から照射されるアンテナビームのエレベーション方向のビーム照射角Δθは式（２４）で求められる。なお、エレベーション方向とは、プラットフォームの進行方向に対して垂直の方向を指し示す。また、サブスウォース幅Swは、式（２５）に基づき求められる。
【数１７】
0003684750.tif 000018
なお、Dはエレベーション方向のアンテナ有効径、λは波長である。
【００５７】
また、この式（２５）において、スラントレンジρ及び電波入射角φは、SCAN SAR型の合成開口レーダ装置が航空機に搭載された場合と衛星に搭載された場合とで、異なる。
そして、前者の場合、スラントレンジρ及び電波入射角φは、式（２６）〜式（２７）で求められる。
【数１８】
0003684750.tif 000019
また、後者の場合、スラントレンジρ及び電波入射角φは、式（２８）〜式（２９）で求められる。
【数１９】
0003684750.tif 000020
式（２５）より、サブスウォース幅Swは、ビームのオフナディア角が大きいほど拡がる。なお、オフナディア角は、オフナディア初期角θ０とビーム走査角θとの和で示される。
そこで、以下に示す手順により、合成開口レーダ装置の制御装置は、送受信アンテナ２のエレベーション方向の有効径Dを制御して、異なる複数の観測領域各々のサブスウォース幅Swを一定にする。
【００５８】
［ステップ（以下、Ｅと称する。）１］
各観測領域におけるサブスウォース幅Swを、式（２４）及び（２５）に基づき、各観測領域に共通のサブスウォース幅Swを設定する。
［Ｅ２］
設定したサブスウォース幅Swを実現するためのビーム照射角Δθを、式（２５）に基づき、複数のサブスウォース各々について求める。
［Ｅ３］
求めたビーム照射角Δθを実現するための送受信アンテナ２のエレベーション方向の有効径Dを、式（２４）に基づき、複数のサブスウォース各々について求める。
【００５９】
このように、実施形態６の合成開口レーダ装置は、レンジ方向に隣接する２つの観測領域各々のレンジ方向の距離を等しく調節して、これらレンジ方向に隣接する２つの観測領域を観測する為、この合成開口レーダ装置の観測部に設けられた記録部への単位時間あたりの記録容量、或いは観測部から例えば地上に送信する際の観測データの送信容量を安定させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる合成開口レーダ装置は、移動部と、移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、送受信アンテナを介して、第一及び第二の所定期間にそれぞれ観測対象の第一及び第二の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、パルス信号が第一及び第二の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一及び第二のパルスエコーを受信する送受信部と、送受信部が受信した第一及び第二のパルスエコーをもとにそれぞれ第一及び第二の観測領域の観測データである第一及び第二の観測データを取得する観測部と、第一及び第二の観測領域それぞれの一部であって、第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比が所定値以上である第一及び第二の観測部分領域にそれぞれ対応する第一及び第二の観測データである第一及び第二の観測部分データを抽出して、第一及び第二の観測部分データを合成する合成部と、第一及び第二の所定期間における指向方向を互いに等しくかつ一定とし、第一及び第二の所定期間を第一及び第二の観測部分領域が移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接するように設定する制御部とを備え、第一及び第二の観測データから、パルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比が所定値以上である第一及び第二の観測部分領域にそれぞれ対応する第一及び第二の観測部分データを抽出して合成する為、これら合成された第一及び第二の観測部分データに基づき得られる第一及び第二の観測部分領域の映像を所望の質で得易くなる。
【００６１】
また、この発明にかかる合成開口レーダ装置は、制御部が、第一乃至第三の観測領域それぞれの移動部の進行方向に垂直な方向の長さが互いに等しくなるように送受信部及び送受信アンテナを制御する為、観測部に設けられた記録部へ記録させる単位時間あたりの記録容量、或いは観測部から例えば地上に送信する観測データの送信容量を安定させることができる。
【００６３】
この発明にかかる合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法は、移動部と、移動部に設けられ、指向方向が可変の送受信アンテナと、送受信アンテナを介して、第一乃至第三の所定期間にそれぞれ観測対象の第一の観測領域、第一の観測領域と移動部の進行方向に平行な方向において重複部分を有して隣接する第二の観測領域、及び第一の観測領域と移動部の進行方向に垂直な方向において隣接する第三の観測領域にアンテナビームを照射してパルス信号を送信し、パルス信号が第一乃至第三の観測領域でそれぞれ反射されたパルス信号である第一乃至第三のパルスエコーを受信する送受信部と、送受信部が受信した第一乃至第三のパルスエコーをもとにそれぞれ第一乃至第三の観測領域の観測データである第一乃至第三の観測データを取得する観測部とを備える合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法において、第一及び第二のパルスエコーにおける所望信号の電力と所望信号以外の電力の比をもとに、第一の観測領域と重畳部分との比である重畳比を算出する第一のステップと、送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、送受信アンテナの開口部の移動部の進行方向に対して平行な方向の長さである第一のアンテナ開口長、送受信アンテナの開口部の移動部の進行方向に対して垂直な方向の長さである第二のアンテナ開口長、及び送受信アンテナの開口部から第一の観測領域までの距離をもとに、アンテナビームの第一の観測領域における移動部の進行方向に平行な方向の長さである照射幅を算出する第二のステップと、重畳比及び照射幅をもとに、重畳部分の移動部の進行方向に平行な方向の長さである重畳部分幅を算出する第三のステップと、重畳部分幅を移動部が通過する時間、送受信アンテナからパルス信号が送信され、第一の観測領域で反射されて第一のパルスエコーとして送受信アンテナに受信されるまでの時間である遅延時間、第一の観測領域にアンテナビームを照射するときの送受信アンテナの指向方向である第一の指向方向から第三の観測領域にアンテナビームを照射するときの送受信アンテナの指向方向である第三の指向方向に切り換えるために要する時間である切り換え時間、照射幅、及び移動部の移動速度をもとに第一の所定期間の長さを算出する第４のステップと、を有する為、合成された複数の観測部分データそれぞれに基づき得られる複数の観測部分領域の映像を所望の質で得易くなる。
【００６６】
また、この発明にかかる合成開口レーダ装置の観測プロセス設計方法は、送受信アンテナから照射されるアンテナビームの波長、第二のアンテナ開口長、第一の指向方向が鉛直方向と為す角度、第三の指向方向が鉛直方向と為す角度、及び送受信アンテナの指向方向が第一の指向方向であるときの送受信アンテナの開口部から第一の観測領域までの距離をもとに、移動部の進行方向に対して垂直な方向の第一及び第三の観測領域の長さを互いに等しい値に設定する第５のステップを有する為、合成された複数の観測部分データそれぞれに基づき得られる複数の観測部分領域の映像を所望の質で得易くなると共に、観測部に設けられた記録部へ記録させる単位時間あたりの記録容量、或いは観測部から例えば地上に送信する観測データの送信容量を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明によるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置が、オフナディア角を切り換えると共に観測領域を切り換えるタイムシーケンスが表された概念図である。
【図２】  この発明によるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置が、オフナディア角を切り換えるタイムシーケンスのみが表された概念図である。
【図３】  この発明によるSCAN SAR型の合成開口レーダ装置から得られる画像におけるアジマス座標とアジマス方向のＳ／Ａ比との相関が示された実験結果の図である。
【図４】  この発明によるこの実施形態１の合成開口レーダ装置によるＳ／Ａ比改善効果が示された実験結果の図である。
【図５】  この発明によるCAN SAR型の合成開口レーダ装置における、観測点とアンテナビームの観測範囲との関係が示された相関図である。
【図６】  この発明による実施形態６の合成開口レーダ装置の構成の一部が示された構成図である。
【図７】  この発明による実施形態６の合成開口レーダ装置の動作に関する概念図である。
【図８】  従来のCAN SAR型の合成開口レーダ装置における、レンジ方向のＳ／Ａ比を説明するための概念図である。
【図９】  従来のCAN SAR型の合成開口レーダ装置の構成図である。
【図１０】  従来のCAN SAR型の合成開口レーダ装置の動作に関する概念図である。
【図１１】  従来のCAN SAR型の合成開口レーダ装置における、アジマス方向のＳ／Ａ比を説明するための概念図である。
【符号の説明】
１  送受信機、２  送受信アンテナ、３  画像再生装置、４  画像接続装置、５オフナディア角駆動装置、６  制御装置、７  移相器、８  ウェイティング。
【図１】
0003684750.tif 000021
【図２】
0003684750.tif 000022
【図３】
0003684750.tif 000023
【図４】
0003684750.tif 000024
【図５】
0003684750.tif 000025
【図６】
0003684750.tif 000026
【図７】
0003684750.tif 000027
【図８】
0003684750.tif 000028
【図９】
0003684750.tif 000029
【図１０】
0003684750.tif 000030
【図１１】
0003684750.tif 000031