(57)【要約】【課題】飛翔体に搭載された合成開口レーダーにおける較正用の輝点を設定してレーダー較正を行う際に、高価で複雑な機器を用いずに、ＡＲＣの遅延時間の問題を解消できるようにする。【解決手段】レーダー較正装置２０は、マルチコプターの機体２１に、飛翔体の合成開口レーダーからのマイクロ波を受信し、このマイクロ波を増幅して送信するＡＲＣ２２を搭載して構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛翔体に搭載された合成開口レーダーの較正用の輝点となるレーダー較正装置であって、
自レーダー較正装置を飛行させる飛行部と、
前記飛翔体の合成開口レーダーからのマイクロ波を受信し、当該マイクロ波を増幅して送信するＡＲＣ（Active Rader Calibrator）部と、
を備えるレーダー較正装置。
【請求項２】
前記自レーダー較正装置と地上との間の距離を計測するレーザー計測器
を有する請求項１に記載のレーダー較正装置。
【請求項３】
前記自レーダー較正装置の位置を計測するＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機
を有する請求項１又は２に記載のレーダー較正装置。
【請求項４】
飛翔体に搭載された合成開口レーダーの較正用の輝点を設定するレーダー較正方法であって、
飛行部が、自レーダー較正装置を飛行させ、
前記飛行時において、前記自レーダー較正装置のＡＲＣ（Active Rader Calibrator）部が、前記飛翔体の合成開口レーダーからのマイクロ波を受信し、当該マイクロ波を増幅して送信し、
前記飛行部が、レーダー観測時に、前記ＡＲＣ部で生じる遅延時間に相当する距離に基づいて、前記自レーダー較正装置を前記飛翔体に近づけるように移動させる
レーダー較正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成開口レーダーの較正に用いるレーダー較正装置及びレーダー較正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
衛星や航空機等の飛翔体による合成開口レーダー（ＳＡＲ：Synthetic Aperture Radar）計測において較正用の輝点は重要であり、計測により取得した画像の位置合わせのためによく使用される。人為的な輝点として、一般的には、コーナーリフレクタを設置し、レーダーの入射角と同方向に反射させる方法や、ＡＲＣ（Active Rader Calibrator）により増幅された信号を送る方法がある（特許文献１及び特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０８０３４号公報
【特許文献２】特許第４８１２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
合成開口レーダー計測における較正用の輝点としてコーナーリフレクタを設置する方法は安価であるが、レーダーの波長によっては大型になり、可搬性が悪くなる特徴がある。また、ＡＲＣにより信号を増幅して送る方法は、電波強度が強く可搬性も良いが、増幅時に発生する遅延を抑えるために、高価で複雑な機器になる。
【０００５】
上述の課題を鑑み、本発明は、飛翔体に搭載された合成開口レーダーにおける較正用の輝点を設定してレーダー較正を行う際に、高価で複雑な機器を用いずに、ＡＲＣの遅延時間の問題を解消できるレーダー較正装置及びレーダー較正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係るレーダー較正装置は、飛翔体に搭載された合成開口レーダーの較正用の輝点となるレーダー較正装置であって、自レーダー較正装置を飛行させる飛行部と、前記飛翔体の合成開口レーダーからのマイクロ波を受信し、当該マイクロ波を増幅して送信するＡＲＣ（Active Rader Calibrator）部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様に係るレーダー較正方法は、飛翔体に搭載された合成開口レーダーの較正用の輝点を設定するレーダー較正方法であって、飛行部が、自レーダー較正装置を飛行させ、前記飛行時において、前記自レーダー較正装置のＡＲＣ（Active Rader Calibrator）部が、前記飛翔体の合成開口レーダーからのマイクロ波を受信し、当該マイクロ波を増幅して送信し、前記飛行部が、レーダー観測時に、前記ＡＲＣ部で生じる遅延時間に相当する距離に基づいて、前記自レーダー較正装置を前記飛翔体に近づけるように移動させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、レーダー較正装置を、マルチコプターの機体にＡＲＣを搭載したマルチコプター型の構成としている。そして、レーダー観測時に、ＡＲＣで生じる遅延時間に相当する距離の分だけ、マルチコプター型のレーダー較正装置を、合成開口レーダーの飛翔体に近づけるように移動させている。これにより、ＡＲＣでの増幅時に発生する遅延時間を補償できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るレーダーシステムの説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレーダー較正装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】ＡＲＣの概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るレーダー較正装置での観測処理の説明に用いるフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーダーシステム１の説明図である。
【００１１】
図１において、衛星１０は、合成開口レーダー（ＳＡＲ：Synthetic Aperture Radar）を搭載している。ここで、合成開口レーダーは、レーダーを航空機や人工衛星等の飛翔体に搭載し、移動させることによって仮想的に大きな開口面を形成するようにしたレーダーである。レーダー較正装置２０は、合成開口レーダー計測において較正用の輝点となる。
【００１２】
図２は、本発明の実施形態に係るレーダー較正装置２０の概略構成を示すブロック図である。図２に示すように、レーダー較正装置２０は、複数の回転翼２５を有するマルチコプターの機体２１に、ＡＲＣ２２と、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）受信機２３と、レーザー計測器２４とを搭載したマルチコプター型の構成とされている。マルチコプターの機体２１に搭載される各機器（ＡＲＣ２２、ＧＮＳＳ受信機２３、レーザー計測器２４）は、全て軽量なもので実現できる。
【００１３】
ＡＲＣ２２は、衛星１０に搭載された合成開口レーダーのマイクロ波を受信し、増幅して、再び送信する。図３は、ＡＲＣ２２の概略構成を示すブロック図である。図３に示すように、ＡＲＣ２２は、受信アンテナ５１、増幅器５２、送信アンテナ５３を備えている。受信アンテナ５１は、衛星１０に搭載された合成開口レーダーのマイクロ波を受信する。増幅器５２は、衛星１０から受信したマイクロ波をレーダー断面積が所定の値になるように増幅する。送信アンテナ５３は、増幅されたマイクロ波を再び衛星１０に送信する。
【００１４】
ＧＮＳＳ受信機２３は、ＧＮＳＳ衛星から送信される情報を受信して、マルチコプター型のレーダー較正装置２０の現在地を測位する。ＧＮＳＳ衛星としては、ＧＰＳ（Global Positioning System）、ＧＬＯＮＡＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ）等がある。レーザー計測器２４は、レーザー光Ｌ１を用いて、レーダー較正装置２０と地表３０との距離を計測する。
【００１５】
本実施形態では、レーダー較正装置２０は、図２に示したように、マルチコプター型の構成とされている。マルチコプター型のレーダー較正装置２０は、空中を飛行して移動可能である。マルチコプターの機体２１上にはＧＮＳＳ受信機２３が搭載されている。このため、マルチコプター型のレーダー較正装置２０の現在位置は精度良く管理できる。
【００１６】
図１において、レーダー観測時には、衛星１０に搭載された合成開口レーダーからはマイクロ波Ｓ１が送信される。マルチコプターの機体２１に搭載されたＡＲＣ２２は、このマイクロ波Ｓ１を受信し、ＡＲＣ２２の増幅器５２で増幅した後、マイクロ波Ｓ２を、衛星１０に向けて再び送信する。このとき、ＡＲＣ２２の増幅器５２による遅延が生じる。そこで、本実施形態に係るレーダー較正装置２０では、増幅器５２による遅延の影響を除去するために、レーダー観測時に、レーダー較正装置２０を、衛星１０に近づく方向へ移動させる。
【００１７】
つまり、ＡＲＣ２２の増幅器５２で生じる遅延時間は、予め計測可能である。そこで、本実施形態では、ＡＲＣ２２の増幅器５２で生じる遅延時間を予め計測し、その遅延時間に相当する距離を求めておく。そして、レーダー観測時に、この距離に相当する分だけ、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を衛星１０に近づけるように移動させる。マルチコプター型のレーダー較正装置２０を衛星１０に近づけることで、ＡＲＣ２２での増幅時に発生する遅延時間を補償できる。
【００１８】
また、マルチコプター型のレーダー較正装置２０には、ＧＮＳＳ受信機２３とともに、レーザー計測器２４が設けられている。このため、マルチコプター型のレーダー較正装置２０と地表３０との間の距離をレーザー光Ｌ１で計測することで、ＡＲＣ２２の増幅器５２で生じる遅延時間の分だけ、精度良く、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を衛星１０に近づけることができる。
【００１９】
なお、合成開口レーダー衛星の場合には、事前に計測する日時とレーダーの方向が分かっている。このため、マルチコプター型のレーダー較正装置２０は、衛星１０が近づくまでの間、ＡＲＣ２２の受信アンテナ５１及び送信アンテナ５３が衛星１０の方向を向くようにし、更に、その逆方向にレーザー計測器２４が向くように設定して待機する。レーダー観測を待機している間は、マルチコプターの機体２１上に搭載する各機器（ＡＲＣ２２、ＧＮＳＳ受信機２３、レーザー計測器２４）は、スリープモードや充電モードに推移することで、電力消費を抑えることができる。合成開口レーダーによる観測は一瞬で終了するため、飛行時間は短くて良い。このことから、搭載するバッテリー容量を小型、軽量化できる。また、レーダー観測を待機している間は、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を地上に待機させ、観測時のみ機体２１を浮上させ、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を自動飛行をさせることで、人手を必要としないシステムとすることができる。
【００２０】
図４は、本発明の実施形態に係るレーダー較正装置２０での観測処理の説明に用いるフローチャートである。
（ステップＳ１）マルチコプター型のレーダー較正装置２０は、ＡＲＣ２２の受信アンテナ５１及び送信アンテナ５３が衛星１０の方向を向くようにし、更に、その逆方向にレーザー計測器２４が向くように設定して待機する。
【００２１】
（ステップＳ２）衛星１０のスケジュールから、合成開口のレーダーの衛星１０が近づいているか否かを判定する。合成開口のレーダーの衛星１０が近づいていなければ（ステップＳ２：Ｎｏ）、ステップＳ１に処理を戻す。合成開口のレーダーの衛星１０が近づいていれば（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ３に進める。
【００２２】
（ステップＳ３）ＧＮＳＳ受信機２３の測位位置を基に、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を所望の位置に飛行させる。
【００２３】
（ステップＳ４）マルチコプター型のレーダー較正装置２０のＡＲＣ２２は、衛星１０からのマイクロ波を受信したか否かを判定する。衛星１０からのマイクロ波を受信していなければ（ステップＳ４：Ｎｏ）、処理をステップＳ３に戻す。衛星１０からのマイクロ波を受信していれば（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ５に進める。
【００２４】
（ステップＳ５）マルチコプター型のレーダー較正装置２０のＡＲＣ２２は、衛星１０からのマイクロ波を増幅して、衛星１０に向けて送信する。このとき、増幅器５２の遅延に相当する距離だけ、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を衛星１０に近づける。
【００２５】
（ステップＳ６）ＡＲＣ２２からの信号の送信が終了したか否かを判定する。ＡＲＣ２２からの信号の送信が終了していなければ（ステップＳ６：Ｎｏ）、処理をステップＳ５に戻す。ＡＲＣ２２からの信号の送信が終了していれば（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、処理をステップＳ１に戻す。
【００２６】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るレーダー較正装置２０では、マルチコプターの機体２１に、ＡＲＣ２２と、ＧＮＳＳ受信機２３と、レーザー計測器２４とを搭載したマルチコプター型の構成とされている。そして、レーダー観測時に、ＡＲＣ２２の増幅器５２で生じる遅延時間に相当する距離の分だけ、マルチコプター型のレーダー較正装置２０を衛星１０に近づけるように移動させている。これにより、ＡＲＣ２２での増幅時に発生する遅延時間を補償でき、衛星や航空機の合成開口レーダー観測時における輝点の位置を正確に得ることができ、衛星画像処理や物体認識などを容易化できる。これらは全て軽量な機器の組み合わせであり安価に製作することができるとともに、飛行を自動化することも可能なため、ＡＲＣやリフレクタを毎回設置する必要がなく、人件費を抑えることができる。
【００２７】
上述した実施形態におけるレーダーシステム１の全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００２８】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【００２９】
１０：衛星、２０：レーダー較正装置、２１：機体、２２：ＡＲＣ、２３：ＧＮＳＳ受信機、２４：レーザー計測器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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