(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測対象に向けて電磁波を送信する送信部と、
前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信部と、
前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰部と、
前記受信部が受信した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換部とを備え、
前記減衰部は前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧に減圧し、
前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が受信して変換し前記減衰部が減圧した受信波の電気信号を前記減衰部での減圧が大きい場合に前記減衰部での減圧が小さい場合より高い分解能でデジタルデータに変換する
ことを特徴とする観測装置。
【請求項２】
前記受信部は観測対象からの反射波と観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波との合成波と観測非対象からの反射波より小さい振幅を持つ観測対象からの反射波とを受信波として受信して電気信号に変換し、
前記減衰部は受信波の電気信号のうち観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波を含む合成波の電気信号を観測対象からの反射波の電気信号より大きく減圧し、
前記アナログ−デジタル変換部は前記減衰部が観測対象からの反射波より大きく減圧した合成波を観測対象からの反射波より高い分解能でデジタルデータに変換する
ことを特徴とする請求項１記載の観測装置。
【請求項３】
前記減衰部は観測非対象との距離に基づいて前記送信部が電磁波を送信してから前記受信部が観測非対象からの反射波を受信するまでの非対象波待ち時間を算出し非対象波待ち時間に基づいて観測非対象からの反射波を含む合成波を前記受信部が受信する合成波受信時刻帯を算出し観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波である前記受信部が合成波受信時刻帯に受信した受信波の電気信号を観測対象からの反射波である前記受信部が合成波受信時刻帯以外の時刻帯に受信した受信波の電気信号より大きく減圧する
ことを特徴とする請求項２記載の観測装置。
【請求項４】
前記アナログ−デジタル変換部は前記減衰部が算出した合成波受信時刻帯に前記受信部が受信した観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波の電気信号を変換したデジタルデータから観測非対象からの反射波分のデジタルデータを減算して合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータを算出し合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータと合成波受信時刻帯以外の時間帯の観測対象からの反射波のデジタルデータとを観測データとして出力装置に出力する
ことを特徴とする請求項３記載の観測装置。
【請求項５】
前記送信部は送信毎に異なる周波数と異なる位相との少なくともいずれかで電磁波を変調して送信し、
前記受信部は前記送信部が送信した電磁波の周波数と位相とを有する受信波を受信し、
前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が観測非対象からの反射波を含む合成波を受信した前記合成波受信時刻帯の時刻から前記非対象波待ち時間を減算した前記送信部の送信時刻における電磁波の周波数と位相とを特定し特定した周波数と位相とを有する観測非対象からの反射波分のデジタルデータを観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波の電気信号を変換したデジタルデータから減算する
ことを特徴とする請求項４記載の観測装置。
【請求項６】
送信部が観測対象に向けて電磁波を送信する送信処理を行い、
受信部が前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信処理を行い、
減衰部が前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰処理を行い、
アナログ−デジタル変換部が前記受信部が受信した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換処理を行う観測装置の観測方法であり、
前記減衰処理において前記減衰部は前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧に減圧し、
前記アナログ−デジタル変換処理において前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が受信して変換し前記減衰部が減圧した受信波の電気信号を前記減衰部での減圧が大きい場合に前記減衰部での減圧が小さい場合より高い分解能でデジタルデータに変換する
ことを特徴とする観測装置の観測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、地球観測処理における観測装置および観測装置の観測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電波を用いた地球観測処理では、衛星等に送受信アンテナを備え、パルス繰り返し周期（ＰＲＩ：Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）毎に進行方向（アジマス方向）に対して直角かつ斜め下に電波を送信して地表、海、大気などの観測対象から反射波を受信する。そして、受信した反射波を解析して観測対象の画像データや気象データなどを取得している。
特許文献１では２つのＳＡＲ衛星間の距離を算出することについて記述されている。
特許文献２では地中レーダの反射信号の処理について記述されている。
【特許文献１】特許３００１４０５号公報
【特許文献２】特許２８４９７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
理想的には送信波を送信したメインローブ方向に存在する地表、海、大気といった観測対象からの電波のみを受信したいが、実際には、直下も含めて、観測対象でない様々な方向から反射波が到達する。観測対象でないこれらの反射波は観測処理において不要な反射波である。また、直下からの反射波の信号は入射角がゼロのため特に大きく、この信号の大きい不要な反射波を避けるために、観測対象であるメインローブ方向からの反射波と観測対象でない直下からの反射波とが同時に到着しないようにＰＲＩを調整して設定しなければならない。また、観測幅（観測時間や観測面積）を大きくするためにはＰＲＩを大きくする必要がある。つまり、観測対象の反射波と観測対象でない不要な反射波との同時到着を避けると観測幅が制限を被る。
【０００４】
本発明は、例えば、ＰＲＩの自由度を高め観測幅を大きくできるようにすることで電波を用いた観測処理を支援することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の観測装置は、観測対象に向けて電磁波を送信する送信部と、前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信部と、前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰部と、前記受信部が受信した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換部とを備え、前記減衰部は前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧に減圧し、前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が受信して変換し前記減衰部が減圧した受信波の電気信号を前記減衰部での減圧が大きい場合に前記減衰部での減圧が小さい場合より高い分解能でデジタルデータに変換することを特徴とする。
【０００６】
前記受信部は観測対象からの反射波と観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波との合成波と観測非対象からの反射波より小さい振幅を持つ観測対象からの反射波とを受信波として受信して電気信号に変換し、前記減衰部は受信波の電気信号のうち観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波を含む合成波の電気信号を観測対象からの反射波の電気信号より大きく減圧し、前記アナログ−デジタル変換部は前記減衰部が観測対象からの反射波より大きく減圧した合成波を観測対象からの反射波より高い分解能でデジタルデータに変換することを特徴とする。
【０００７】
本発明の観測装置は、観測対象に向けて電磁波を送信する送信部と、前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信部と、前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰部と、前記減衰部が減圧した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換部とを備え、前記受信部は観測対象からの反射波と観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波との合成波と観測非対象からの反射波より小さい振幅を持つ観測対象からの反射波とを受信波として受信して電気信号に変換し、前記減衰部は受信波の電気信号のうち観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波を含む合成波の電気信号を観測対象からの反射波の電気信号より大きく減圧して前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧にすることを特徴とする。
【０００８】
前記減衰部は観測非対象との距離に基づいて前記送信部が電磁波を送信してから前記受信部が観測非対象からの反射波を受信するまでの非対象波待ち時間を算出し非対象波待ち時間に基づいて観測非対象からの反射波を含む合成波を前記受信部が受信する合成波受信時刻帯を算出し観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波である前記受信部が合成波受信時刻帯に受信した受信波の電気信号を観測対象からの反射波である前記受信部が合成波受信時刻帯以外の時刻帯に受信した受信波の電気信号より大きく減圧することを特徴とする。
【０００９】
前記アナログ−デジタル変換部は前記減衰部が算出した合成波受信時刻帯に前記受信部が受信した観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波の電気信号を変換したデジタルデータから観測非対象からの反射波分のデジタルデータを減算して合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータを算出し合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータと合成波受信時刻帯以外の時間帯の観測対象からの反射波のデジタルデータとを観測データとして出力装置に出力することを特徴とする。
【００１０】
前記送信部は送信毎に異なる周波数と異なる位相との少なくともいずれかで電磁波を変調して送信し、前記受信部は前記送信部が送信した電磁波の周波数と位相とを有する受信波を受信し、前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が観測非対象からの反射波を含む合成波を受信した前記合成波受信時刻帯の時刻から前記非対象波待ち時間を減算した前記送信部の送信時刻における電磁波の周波数と位相とを特定し特定した周波数と位相とを有する観測非対象からの反射波分のデジタルデータを観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波の電気信号を変換したデジタルデータから減算することを特徴とする。
【００１１】
本発明の観測装置の観測方法は、送信部が観測対象に向けて電磁波を送信する送信処理を行い、受信部が前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信処理を行い、減衰部が前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰処理を行い、アナログ−デジタル変換部が前記受信部が受信した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換処理を行う観測装置の観測方法であり、前記減衰処理において前記減衰部は前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧に減圧し、前記アナログ−デジタル変換処理において前記アナログ−デジタル変換部は前記受信部が受信して変換し前記減衰部が減圧した受信波の電気信号を前記減衰部での減圧が大きい場合に前記減衰部での減圧が小さい場合より高い分解能でデジタルデータに変換することを特徴とする。
【００１２】
本発明の観測装置の観測方法は、送信部が観測対象に向けて電磁波を送信する送信処理を行い、受信部が前記送信部が送信した電磁波の観測対象からの反射波を含む受信波を受信して電気信号に変換する受信処理を行い、減衰部が前記受信部が受信した受信波の電気信号の電圧を減圧する減衰処理を行い、アナログ−デジタル変換部が前記減衰部が減圧した受信波の電気信号をデジタルデータに変換して観測対象を観測した観測データとして出力装置に出力するアナログ−デジタル変換処理を行う観測装置の観測方法であり、前記受信処理において前記受信部は観測対象からの反射波と観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波との合成波と観測非対象からの反射波より小さい振幅を持つ観測対象からの反射波とを受信波として受信して電気信号に変換し、前記減衰処理において前記減衰部は受信波の電気信号のうち観測対象からの反射波より大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波を含む合成波の電気信号を観測対象からの反射波の電気信号より大きく減圧して前記アナログ−デジタル変換部が入力可能な範囲内の電圧にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、例えば、減衰部が受信信号をアナログ−デジタル変換部の入力可能な範囲内の電圧に減圧することで、大きな電力を持つ観測非対象からの反射波の電気信号に重畳する観測対象からの反射波の電気信号が飽和し観測データが喪失することを防ぐ。そこで、減衰部は、受信信号を減圧する際、大きい振幅を持つ観測非対象からの反射波を含む合成波を観測対象からの反射波より大きく減圧する。つまり、観測対象の反射波と観測対象でない不要な反射波との同時到着を避けるためにＰＲＩを調整する必要が無く、ＰＲＩの自由度を高めることができる。
このとき、減衰部は観測非対象との距離に基づいて非対象波待ち時間を算出し非対象波待ち時間に基づいて合成波受信時刻帯を算出することで合成波を大きく減圧する時刻帯を特定できる。
また、アナログ−デジタル変換部が合成波受信時刻帯のデジタルデータから観測非対象からの反射波分のデジタルデータを減算することで観測対象からの反射波分のデジタルデータを取得することができる。
このとき、送信部が送信毎に異なる周波数と位相との少なくともいずれかで電磁波を変調して送信し、アナログ−デジタル変換部が合成波受信時刻帯から非対象波待ち時間を減算した送信時刻における周波数と位相とを特定することで、アナログ−デジタル変換部が観測非対象からの反射波分のデジタルデータを減算することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、電磁波を用いた観測−解析処理の流れを示すフローチャートである。
電磁波を用いた観測−解析処理について、図１に基づいて以下に説明する。
【００１５】
まず、観測対象の画像を取得するためのＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）や降雨情報を取得するためのＰＲ（Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  Ｒａｄａｒ）など、人工衛星や航空機などに搭載された観測装置が、上空から観測対象の位置する方向に特定のパルス繰り返し周期（ＰＲＩ）で電磁波（マイクロ波などの電波や赤外線などの光波を含む）を送信（発射）する（Ｓ１０１）。
次に、観測装置は、観測対象に向けて送信した電磁波が後方散乱して戻ってきた観測対象からの反射波を受信（入射）する（Ｓ１０２）。
そして、観測装置は、観測対象からの反射波の電気信号（アナログデータ）をデジタルデータに変換し（Ｓ１０３）、変換したデジタルデータを観測対象を観測した観測データとして地上の解析装置に送信する（Ｓ１０４）。
地上の解析装置では、上空の観測装置から受信した観測データを解析し、観測対象の画像や降雨情報などを取得する（Ｓ１０５）。
【００１６】
図２は、観測装置が送信した電磁波の広がりと反射を示す図である。
例えば、人工衛星に搭載されたＳＡＲ（観測装置の一例）は、図２に示すように、人工衛星の進行方向（アジマス方向）に直交する方向（レンジ方向）の地表面に向けてマイクロ波（電磁波の一例）を送信する。この観測装置が電磁波を送信する方向であり観測装置から電磁波が強く伝搬する方向をメインローブ方向という。そして、メインローブ方向に位置するものが観測対象となる。観測対象において反射した反射波のうち入射角と反射角が同等である鏡面反射したものは観測装置と反対方向に反射し、観測装置が受信できる反射波は観測対象で後方散乱したものである。このため、観測装置からメインローブ方向に伝搬した電磁波の振幅（電力）が大きくても、観測装置が受信する観測対象からの反射波の振幅はとても小さいものとなる。また、電磁波は広がりを持って伝搬し、メインローブ方向外の伝搬方向をサイドローブ方向という。以下、サイドローブ方向に位置するものを観測非対象とする。そして、観測装置に対して観測対象より鋭角を形成する観測非対象において反射した反射率は観測対象での反射率より高い。そのため、観測装置からサイドローブ方向に伝搬する電磁波の振幅は小さくても、観測装置が受信する観測非対象からの反射波の振幅、特に観測装置の直下方向に位置する観測非対象からの反射波の振幅は、観測対象からの反射波の振幅より大きいものとなる。
【００１７】
図３は、メインローブ方向からの反射波の到達タイミングと直下方向からの反射波の到達タイミングとの重複を示す図である。
図４は、ＰＲＩ（パルス繰り返し周期）を調整した場合のメインローブ方向からの反射波の到達タイミングと直下方向からの反射波の到達タイミングとを示す図である。
【００１８】
観測装置には直下方向に位置する観測非対象からの反射波がメインローブ方向に位置する観測対象からの反射波より先に到達する。このため、図３に示すように、先のタイミングＳ１（送信パルスＳ１の発生タイミング）で送信した電磁波が観測対象で反射して観測装置に到達するタイミングＲ１と後のタイミングＳ２（送信パルスＳ２の発生タイミング）で送信した電磁波が直下方向に位置する観測非対象で反射して観測装置に到達するタイミングＲ２とが重複することがある。図３において、時間“ｔ６−ｔ０”がＰＲＩであり、時間“ｔ１−ｔ０”が電磁波の送信時間（電磁波の波幅）である。また、時刻“ｔ２”がタイミングＲ１の開始時刻であり、時刻“ｔ５”がタイミングＲ１の終了時刻である。また、時刻“ｔ３”がタイミングＲ２の開始時刻であり、時刻“ｔ４”がタイミングＲ２の終了時刻である。
観測装置には各観測対象点のそれぞれから反射波が観測装置との距離に応じた時間差を持って到達するため、タイミングＲ１において観測装置が観測対象からの反射波を受信する受信時間“ｔ５−ｔ２”は送信時間“ｔ１−ｔ０”より長い。また、観測非対象からの反射波の振幅が特に大きい範囲は直下方向の比較的狭い範囲であり、タイミングＲ２において観測装置が直下方向の比較的狭い範囲の観測非対象で反射した反射波を受信する受信時間“ｔ４−ｔ３”は送信時間“ｔ１−ｔ０”と同程度である。また、観測装置は、電磁波の送信処理を行わないタイミングで反射波の受信処理を行い、受信時間（観測時間）が長いほど遠くの観測対象からの反射波を受信できるため観測面積を広げることができる。
また、図４に示すように、タイミングＲ２“ｔ３〜ｔ４”を電磁波の送信時間帯“ｔ０〜ｔ１”に重複させるようにＰＲＩを調整して、タイミングＲ１とタイミングＲ２との重複を防ぐ方法がある。
ただし、ＰＲＩを調整すると観測時間が制限されるため観測面積が狭くなる。
【００１９】
また、上空の観測装置から地上の解析装置に送信する（ダウンリンクする）観測データの量は、通信帯域の負荷を抑えたり通信時間を短縮したりするために、なるべく少なくしたいという要求がある。
【００２０】
そこで以下に、図１のフローチャートで説明したような電磁波を用いた観測−解析処理において、ＰＲＩの設定の自由度を高め、ダウンリンクする観測データ量の増大を抑える観測装置について説明する。
【００２１】
実施の形態１．
図５は、実施の形態１における観測システムのシステム構成図である。
実施の形態１における観測システムのシステム構成について、図５に基づいて以下に説明する。
【００２２】
観測システムは観測装置１００、解析装置２００、通信衛星３００を有する。
観測装置１００は、電磁波を用いて観測処理を行い、観測対象に関する観測データを生成して電磁波で発信し、直接または通信衛星３００を介して解析装置２００に観測データを送信する。
解析装置２００は観測装置１００が送信した観測データを解析して観測対象に関する解析情報を取得する。
通信衛星３００は観測データを観測装置１００から解析装置２００に中継する。
【００２３】
図６は、実施の形態１における観測装置１００の機能構成図である。
実施の形態１における観測装置１００の機能構成について、図６に基づいて以下に説明する。
【００２４】
観測装置１００はアンテナ１１０、送信部１２０、受信部１３０、減衰部１４０、アナログ−デジタル変換部１５０、ＧＰＳ受信機１６０、データレコーダ１９０、標高データ記憶装置１９１、観測データ記憶装置１９２を備える。
また、減衰部１４０は減衰器１４１と減衰タイミング算出部１４２とを備え、アナログ−デジタル変換部１５０はＡ／Ｄ変換器１５１と有効ビット数切替器１５２とＤ／Ａ変換器１５３とを備える。
【００２５】
アンテナ１１０は電磁波の発射と入射を行う。
送信部１２０は送信波（電磁波）の電気信号を生成しアンテナ１１０を介して観測対象に向けて送信する。また、送信部１２０は送信毎に異なる周波数と異なる位相との少なくともいずれかで送信波を変調して送信する。
受信部１３０は、観測対象で反射した反射波（電磁波）と観測非対象で反射した反射波（電磁波）とを受信波としてアンテナ１１０を介して受信して電気信号に変換し、変換した受信波の電気信号を減衰部１４０に出力する。
減衰部１４０は、受信部１３０が出力した受信波の電気信号の電圧をアナログ−デジタル変換部１５０が入力可能な範囲内の電圧に減圧（振幅の減衰、電圧の変換）をし、減圧した受信波の電気信号をアナログ−デジタル変換部１５０に出力する。
アナログ−デジタル変換部１５０は、減衰部１４０が出力した受信波の電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換し、変換した受信波のデジタルデータを観測対象を観測した観測データとしてデータレコーダ１９０に出力する。また、アナログ−デジタル変換部１５０は、減衰部１４０が減圧した受信波の電気信号を、減衰部１４０での減圧が大きい場合に減衰部１４０での減圧が小さい場合よりも高い分解能で、アナログデータからデジタルデータに変換する。
データレコーダ１９０（出力装置の一例）は、送信部１２０がアンテナ１１０を介して送信波を送信した送信時刻と送信波の周波数や位相などの情報とを観測データ記憶装置１９２に記憶し、アナログ−デジタル変換部１５０が出力した観測データを受信部１３０がアンテナ１１０を介して受信波を受信した受信時刻と共に観測データ記憶装置１９２に記憶する。また、データレコーダ１９０は観測データ、送信波を送信した送信時刻と送信波の周波数や位相などの情報、受信波を受信した受信時刻、観測データに関するその他のデータを含み観測データ記憶装置１９２に記憶された観測総合データをＤ／Ａ変換器１５３に出力する。
ＧＰＳ受信機１６０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）測位を行って観測装置１００の位置を特定し、観測装置１００の位置情報を減衰部１４０に出力する。
標高データ記憶装置１９１は地球楕円モデルデータやＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ）データなどの観測非対象が位置する高さ（標高、高度）を示す標高データを記憶する記憶機器である。
観測データ記憶装置１９２は観測データ、送信時刻、受信時刻などを含む観測総合データを記憶する記憶機器である。
【００２６】
減衰タイミング算出部１４２は、ＧＰＳ受信機１６０が出力した観測装置１００の位置情報と標高データ記憶装置１９１に記憶された標高データとに基づいて観測装置１００と観測非対象との距離を算出する。また、減衰タイミング算出部１４２は、観測装置１００と観測非対象との距離に基づいて送信部１２０が送信波を送信してから受信部１３０が観測非対象からの反射波を受信するまでの非対象波待ち時間を算出する。また、減衰タイミング算出部１４２は、算出した非対象波待ち時間に基づいて観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波を送信部１２０が受信する合成波受信時刻帯を算出する。そして、減衰タイミング算出部１４２は、算出した合成波受信時刻帯に減衰器１４１と有効ビット数切替器１５２を起動する減衰用パルスを出力する。また、減衰タイミング算出部１４２は非対象波待ち時間、合成波受信時刻帯を観測データ記憶装置１９２に記憶する。
減衰器１４１は、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの出力中に受信部１３０が出力した受信波の電気信号を、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの無出力中に受信部１３０が出力した受信波の電気信号より大きく減圧し、減圧した受信波の電気信号をＡ／Ｄ変換器１５１に出力する。
つまり、減衰部１４０は、合成波受信時刻帯に受信部１３０が受信し変換した受信波の電気信号を、合成波受信時刻帯以外の時刻帯に受信部１３０が受信し変換した受信波の電気信号より大きく減圧し、減圧した受信波の電気信号をＡ／Ｄ変換器１５１に出力する。合成波受信時刻帯に受信部１３０が受信する受信波は観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波であり、合成波受信時刻帯以外の時刻帯に受信部１３０が受信する受信波は観測対象からの反射波である。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換器１５１は、減衰器１４１が出力した受信波の電気信号をアナログデータからデジタルデータに変換し、変換した受信波のデジタルデータを観測データとして有効ビット数切替器１５２に出力する。
有効ビット数切替器１５２は、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの出力中にＡ／Ｄ変換器１５１が出力した観測データを、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの無出力中にＡ／Ｄ変換器１５１が出力した観測データより高い分解能の観測データに変換してデータレコーダ１９０に出力する。または、有効ビット数切替器１５２は、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの無出力中にＡ／Ｄ変換器１５１が出力した観測データを、減衰タイミング算出部１４２による減衰用パルスの出力中にＡ／Ｄ変換器１５１が出力した観測データより低い分解能の観測データに変換してデータレコーダ１９０で出力する。
つまり、アナログ−デジタル変換部１５０は、受信部１３０が受信して変換し減衰部１４０が減圧した受信波の電気信号を、減衰部１４０での減圧が大きい場合に減衰部１４０での減圧が小さい場合より高い分解能でデジタルデータに変換してデータレコーダ１９０に出力する。また、アナログ−デジタル変換部１５０は観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波を観測対象からの反射波より高い分解能でデジタルデータに変換してデータレコーダ１９０に出力する。
Ｄ／Ａ変換器１５３は、データレコーダ１９０が出力した観測総合データをデジタルデータからアナログデータに変換し送信部１２０に出力する。
【００２８】
以下、送信波の電気信号を“送信信号”とし、受信波の電気信号を“受信信号”とする。
【００２９】
図７は、実施の形態１における解析装置２００の機能構成図である。
実施の形態１における解析装置２００の機能構成について、図７に基づいて以下に説明する。
【００３０】
解析装置２００はアンテナ２１０、受信部２２０、サイドローブデータ除去部２３０、解析部２４０、解析情報記憶装置２９０を備える。
アンテナ２１０は電磁波の入射を行う。
受信部２２０は観測総合データを表わす電磁波をアンテナ２１０を介して受信して観測総合データをサイドローブデータ除去部２３０に出力する。
サイドローブデータ除去部２３０は不要である観測非対象に関するデータ（サイドローブデータ）を観測データから除去し解析部２４０に出力する。
解析部２４０は観測データを解析して画像や降雨情報などの観測対象に関する解析情報を取得し解析情報記憶装置２９０に記憶する。
解析情報記憶装置２９０は観測データから得られた観測対象に関する情報を記憶する記憶機器である。
【００３１】
サイドローブデータ除去部２３０は合成波受信時刻帯の時刻から非対象波待ち時間を減算した送信時刻における送信波の周波数と位相とを特定する。また、サイドローブデータ除去部２３０は、特定した周波数と位相とを有する観測非対象からの反射波分のデジタルデータを、観測対象と観測非対象とからの反射波の合成波の電気信号を変換したデジタルデータから減算する。これにより、サイドローブデータ除去部２３０は合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータを算出する。そして、サイドローブデータ除去部２３０は、合成波受信時刻帯の観測対象からの反射波のデジタルデータと合成波受信時刻帯以外の時間帯の観測対象からの反射波のデジタルデータとを観測データとして取得する。
【００３２】
図８は、実施の形態１における観測装置１００と解析装置２００のハードウェア資源の一例を示す図である。
図８において、観測装置１００と解析装置２００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置ともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、磁気ディスク装置９２０、パルス発生回路９３１、電圧コンバータ９３２、Ａ／Ｄコンバータ９３３、Ｄ／Ａコンバータ９３４、内部クロック９３５、ＧＰＳ受信機１６０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード読み書き装置など、その他の記憶装置を用いてもよい。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、磁気ディスク装置９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶機器、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
通信ボード９１５はアンテナ１１０に接続し無線通信を行う。
通信ボード９１５は入力、出力、送信、受信を行う“装置”、“機器”あるいは「〜部」として説明する機能の一例である。
【００３３】
図６に示す減衰タイミング算出部１４２はパルス発生回路９３１を用いて減衰用パルスを出力する。図６に示す減衰器１４１は電圧コンバータ９３２を用いて受信信号の電圧を減圧をする。図６に示すＡ／Ｄ変換器１５１はＡ／Ｄコンバータ９３３を用いてアナログ−デジタル変換する。図６に示すＤ／Ａ変換器１５３はＤ／Ａコンバータ９３４を用いてデジタル−アナログ変換する。図６に示す送信部１２０、受信部１３０は内部クロック９３５を用いて送受信タイミングを検出する。
【００３４】
磁気ディスク装置９２０には、ＯＳ９２１（オペレーティングシステム）、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、ＯＳ９２１により実行される。
【００３５】
上記プログラム群９２３には、実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、実施の形態の説明において、「判定結果」、「計算結果」、「処理結果」などの「〜部」機能を実行した際の結果データ、「〜情報」として説明するデータ、「〜部」機能を実行するプログラム間で受け渡しするデータ、信号値、変数値、パラメータなどが「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。ファイル群９２４には、例えば、観測データ、標高データ、観測装置の位置情報などを記憶する。
また、実施の形態の説明において、フローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号値の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスクやその他の光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の記憶媒体に記憶される。また、データや信号値は、バス９１２、信号線、ケーブルやその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００３６】
また、実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、実施の形態で述べている「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態で述べている「〜部」の手順をコンピュータに実行させるものである。
【００３７】
図９は、実施の形態１における観測装置１００の観測処理を示すフローチャートである。
図１に基づいて説明した観測処理のうち観測装置１００が実行するＳ１０１〜Ｓ１０４の処理に対応する観測処理について、図９に基づいて以下に説明する。
【００３８】
＜Ｓ２０１：送信処理＞
まず、送信部１２０は、送信タイミング時に送信信号を生成すると共にスイッチを切り替えてアンテナ１１０と信号線を接続し、送信信号をアンテナ１１０に出力する。アンテナ１１０は送信信号を入力して送信波を観測対象に向けて発射（送信）する。また、データレコーダ１９０は送信波の送信時刻を観測データ記憶装置１９２に記憶する。
＜Ｓ２０２：受信処理＞
次に、受信部１３０は、受信タイミング時にスイッチを切り替えてアンテナ１１０と信号線を接続し、アンテナ１１０が入射した受信波を受信して振幅の大きさに対応した電圧を持つ受信信号に変換し、受信信号を減衰部１４０に出力する。アンテナ１１０が入射する受信波は、アンテナ１１０が発射した受信波のメインローブ方向に位置する観測対象で反射した反射波とサイドローブ方向に位置する観測非対象で反射した反射波とである。
＜Ｓ２０３：減衰処理＞
次に、減衰部１４０が備える減衰器１４１は、受信部１３０が出力した受信信号の電圧をアナログ−デジタル変換部１５０が入力可能な範囲内の電圧に減圧をし、減圧した受信信号をアナログ−デジタル変換部１５０に出力する。
＜Ｓ２０４：アナログ−デジタル変換処理＞
次に、アナログ−デジタル変換部１５０が備えるＡ／Ｄ変換器１５１は、減衰部１４０が出力した受信信号をアナログデータからデジタルデータに変換して観測データを生成し、観測データをデータレコーダ１９０に出力する。
＜Ｓ２０５：観測データ記憶処理＞
次に、データレコーダ１９０はアナログ−デジタル変換部１５０が出力した観測データを観測データ記憶装置１９２に記憶する。
＜Ｓ２０６：観測データ送信処理＞
そして、データレコーダ１９０は観測データ（観測総合データ）を観測データ記憶装置１９２から取得してＤ／Ａ変換器１５３に出力する。Ｄ／Ａ変換器１５３は観測データをデジタルデータからアナログデータに変換して送信部１２０に出力する。送信部１２０は観測データを表す送信信号を生成すると共にスイッチを切り替えてアンテナ１１０と信号線を接続し、観測データの送信信号をアンテナ１１０に出力する。アンテナ１１０は観測データの送信信号を入力して観測データを表わす送信波を発射し直接または通信衛星３００を介して解析装置２００に送信する。
【００３９】
Ｓ２０１はＳ１０１に対応し、Ｓ２０２はＳ１０２に対応し、Ｓ２０３〜Ｓ２０５はＳ１０３に対応し、Ｓ２０６はＳ１０４に対応する。
【００４０】
ここで、Ｓ１０１において送信部１２０がアンテナ１１０を介して送信する送信波とＳ１０２において受信部１３０がアンテナ１１０を介して受信する受信波との関係について図１０と図１１とに基づいて以下に説明する。
図１０は、実施の形態１における送信部１２０が送信する送信波と受信部１３０が受信する受信波との関係図である。
図１１は、図１０について、送信部１２０が送信する送信波と受信部１３０が受信する受信波とを合成波として示した関係図である。
また、サイドローブ方向に位置する観測非対象を代表して直下方向に位置する観測非対象を例に説明する。
【００４１】
実施の形態１における観測装置１００は、図４に示したように送信タイミングと直下方向からの反射波の到達タイミングとを一致させるように、ＰＲＩ（パルス繰り返し周期）の調整をしない。
【００４２】
Ｓ２０２において受信部１３０がアンテナ１１０を介して受信する受信波のうち、メインローブ方向に位置する観測対象で反射した反射波（以下、「メインローブからの反射波」とする）は、図１０に示すように、Ｓ２０１において送信部１２０がアンテナ１１０を介して送信する「送信波」に比べて振幅が小さく波幅が広い。また、Ｓ２０２において受信部１３０がアンテナ１１０を介して受信する受信波のうち、直下方向に位置する観測非対象で反射した反射波（以下、「直下方向からの反射波」とする）は、図１０に示すように、メインローブからの反射波に比べて振幅が大きく波幅が狭い。また、直下方向からの反射波はメインローブからの反射波より早く観測装置１００に到達するため、図１０に示すように、先の送信タイミングでの送信波Ｓ１に対応するメインローブからの反射波Ｒ１と後の送信タイミングでの送信波Ｓ２に対応する直下方向からの反射波Ｒ２とが同時刻帯“ｔ３〜ｔ４”に観測装置１００に到達する。つまり、Ｓ２０２において受信部１３０は、図１１に示すように、小さな振幅を持つメインローブからの反射波と大きな振幅を持つ直下方向からの反射波との「合成波」（以下、合成波とする）を合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”に受信する。
以下、「ｔ２」をメインローブからの反射波の受信開始時刻、「ｔ５」をメインローブからの反射波の受信終了時刻とし、「ｔ３」を直下方向からの反射波の受信開始時刻、「ｔ４」を直下方向からの反射波の受信終了時刻とする。
【００４３】
また、Ｓ２０２において、受信部１３０は受信波を振幅の大きさに対応した電圧を持つ受信信号に変換する。
【００４４】
図１２は、合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の電圧とＡ／Ｄ変換器１５１が入力可能な範囲の電圧との関係を示すグラフである。
合成波は大きな振幅を持つ直下方向からの反射波を含むため、図１２に示すように、合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の電圧はＡ／Ｄ変換器１５１が入力可能な範囲の電圧より大きく（または小さく）なる。
Ａ／Ｄ変換器１５１が入力可能な最大電圧を「Ａ／Ｄ最大入力電圧」とし、Ａ／Ｄ変換器１５１が入力可能な最小電圧を「Ａ／Ｄ最小入力電圧」とする。また、Ａ／Ｄ変換器１５１が入力可能なＡ／Ｄ最小入力電圧からＡ／Ｄ最大入力電圧までの電圧をＡ／Ｄ入力範囲電圧とする。
Ａ／Ｄ最大入力電圧より大きい電圧またはＡ／Ｄ最小入力電圧より小さい電圧を持つ受信信号をＡ／Ｄ変換器１５１に出力した場合、アナログ−デジタル変換時にその受信信号部分の観測データは喪失する。つまり、Ａ／Ｄ入力範囲電圧外の電圧を持つ直下方向からの反射波に重畳し合成波に含まれるメインローブからの反射波のデータは喪失する。
【００４５】
そこで、Ａ／Ｄ変換器１５１に出力する受信信号をＡ／Ｄ入力範囲電圧内に減衰するために、Ｓ２０３において、減衰タイミング算出部１４２が合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”に減衰用パルスを出力し、減衰用パルスの出力中は減衰器１４１が受信信号の減衰量を大きくする。
このとき、ＧＰＳ受信機１６０が観測装置１００の位置を測位し、減衰タイミング算出部１４２は観測装置１００の直下方向に位置し送信波を反射する観測非対象の高さ（例えば、地表面の標高）を標高データ記憶装置１９１から取得する。次に、減衰タイミング算出部１４２は、観測装置１００が位置する高さと直下方向に位置する観測非対象の高さとの往復の距離を算出し、観測装置１００と観測非対象との往復距離を送信波が伝搬する光速度で除算して非対象波待ち時間を算出する。そして、減衰タイミング算出部１４２は、図１３に示すように、送信タイミングｔ７から非対象波待ち時間後の合成波受信開始時刻“ｔ３”に減衰用パルスを出力する。
減衰用パルス出力中の減衰量は、直下方向からの反射波の受信信号について電圧を測定し、測定した電圧とＡ／Ｄ入力範囲電圧との差に応じて設定すればよい。また、減衰用パルスを出力する合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”は、反射波がＡ／Ｄ入力範囲電圧外の受信信号になるサイドローブの範囲において、観測装置１００との距離を電磁波が往復する最長時間“ｔ４−ｔ７”と最短時間“ｔ３−ｔ７”との差から合成波受信終了時刻“ｔ４”を算出し設定すればよい。また、合成波受信開始時刻“ｔ３”から送信波の送信時間“ｔ８−ｔ７”の１．０〜１．５倍程度の時間を合成波受信時刻帯としてもよい。
また、減衰器１４１は入力信号（受信信号）の電圧に応じて減衰量を調整する自動電圧コンバータを用いてもよい。ただし、通常、自動電圧コンバータは入力信号の電圧を判定するために一定の時間を要すため合成波の受信信号を十分に減衰できるとは限らない。このため、減衰器１４１は、上記説明のように、減衰タイミング算出部１４２が観測装置１００と観測非対象との距離に基づいて算出した非対象波待ち時間に受信信号を大きく減衰する方法が好ましい。
これにより、減衰部１４０は、図１４に示すように、受信信号をＡ／Ｄ入力範囲電圧内に減衰することができる。
【００４６】
また、Ｓ２０４において、アナログ−デジタル変換部１５０は、観測データの量を削減するために、アナログ−デジタル変換の有効ビット数を小さくする。
アナログ−デジタル変換の有効ビット数を大きくすると受信信号の電圧を表わす分解能を高くすることができ観測データ量が大きくなる。また、アナログ−デジタル変換の有効ビット数を小さくすると受信信号の電圧を表わす分解能が低くなり観測データ量が小さくなる。
つまり、合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号は減衰部１４０が大きく減衰することにより振幅が小さくなるため、アナログ−デジタル変換部１５０が小さい有効ビット数でアナログ−デジタル変換すると十分な精度を持った観測データが得られない。また、合成波受信時刻帯以外の時刻帯の受信信号は減衰部１４０が大きく減衰せず振幅が小さくないため、アナログ−デジタル変換部１５０が大きい有効ビット数でアナログ−デジタル変換すると必要以上な精度を持ち観測データの量が必要以上に大きくなる
そこで、Ｓ２０４において、アナログ−デジタル変換部１５０は、合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の観測データを大きい有効ビット数、合成波受信時刻帯以外の時刻帯の受信信号の観測データを小さい有効ビット数でアナログ−デジタル変換しデータレコーダ１９０に出力する。
【００４７】
図１５は、実施の形態１におけるアナログ−デジタル変換部１５０が出力する観測データのアナログ−デジタル変換の有効ビット数を示す図である。
図１５において、「減衰後の受信波」は減衰器１４１が減衰してＡ／Ｄ変換器１５１に出力した受信信号が表わす受信波を示し、「Ａ／Ｄ変換出力有効ビット数」は有効ビット数切替器１５２がデータレコーダ１９０に出力した観測データについてのアナログ−デジタル変換の有効ビット数を示す。
Ｓ２０４において、Ａ／Ｄ変換器１５１は受信信号を最大の有効ビット数でアナログ−デジタル変換して観測データを生成する。そして、有効ビット数切替器１５２は減衰タイミング算出部１４２が減衰用パルスを出力中の合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の観測データを、図１５に示すように、高い有効ビット数（例えば、１６ビット）の観測データでデータレコーダ１９０に出力する。また、有効ビット数切替器１５２は減衰用パルスが無出力中の時刻帯“ｔ２〜ｔ３”および時刻帯“ｔ４〜ｔ５”の受信信号の観測データを、図１５に示すように、低い有効ビット数（例えば、５ビット）の観測データでデータレコーダ１９０に出力する。
有効ビット数切替器１５２がデータレコーダ１９０に出力する観測データのアナログ−デジタル変換の有効ビット数は、減衰器１４１が受信信号を減衰する減衰量と観測データに必要な精度とに応じて設定すればよい。
【００４８】
Ｓ２０６において、観測データ、送信時刻、送信波の周波数や位相の情報、受信時刻（合成波受信開始時刻と合成波受信終了時刻とを含む）、非対象波待ち時間を含む観測総合データを送信部１２０は送信する。
【００４９】
図１６は、実施の形態１における解析装置２００の解析処理を示すフローチャートである。
図１に基づいて説明した観測−解析処理のうち解析装置２００が実行するＳ１０５の処理に対応する解析処理について、図１６に基づいて以下に説明する。
【００５０】
＜Ｓ３０１：受信処理＞
受信部２２０はアンテナ２１０が入射した観測データを含む観測総合データの電磁波を受信して観測総合データをサイドローブデータ除去部２３０に出力する。
＜Ｓ３０２：除去処理＞
サイドローブデータ除去部２３０は不要である観測非対象に関するデータ（サイドローブデータ）を観測データから除去して解析部２４０に出力する。
＜Ｓ３０３：解析処理＞
解析部２４０は観測データを解析して画像や降雨情報などの観測対象に関する解析情報を取得し解析情報記憶装置２９０に記憶する。
【００５１】
図１７は、観測データが生成された際の送信波と反射波とのタイムチャートである。
図１８は、観測データが生成された際の送信チャープ波と反射チャープ波との周波数関係図である。
図１９は、観測データが生成された際の送信チャープ波と反射チャープ波との位相関係図である。
図２０は、実施の形態１におけるサイドローブデータ除去部２３０のサイドローブデータの除去処理を示すフローチャートである。
サイドローブデータ除去部２３０が観測データからサイドローブデータを除去する除去処理（Ｓ３０２）について、図１７、図１８、図１９および図２０に基づいて以下に説明する。
【００５２】
観測総合データには、図１７における、直下方向からの反射波Ｒ２の非対象波待ち時間Ｔ２、送信波の送信時刻ｔ７、メインローブからの反射波の受信開始時刻ｔ２と受信終了時刻ｔ５、直下方向からの反射波の受信開始時刻ｔ３と受信終了時刻ｔ４とを示す合成波受信時刻帯が含まれる。
また、電磁波を用いた観測処理では、図１８や図１９に示すように、周波数を線形的に変化させたチャープ信号が送信波として用いられ、実施の形態１における送信部１２０もチャープ信号を送信波に用いる。
さらに、送信部１２０は送信タイミング毎にチャープ信号における周波数の変化特性を変えて送信波を送信する。例えば、図１８に示すように、送信部１２０は送信タイミング毎に周波数を「大から小」または「小から大」に切り替えて送信波を送信する。この方式をアップ・ダウン・チャープ切り替え方式とする。またさらに、送信部１２０は送信タイミング毎に送信波の位相特性を変えて送信波を送信する。例えば、図１９に示すように、送信部１２０は送信タイミング毎に位相が１８０度異なる送信波を送信する。この方式をパルス間位相変調方式とする。アップ・ダウン・チャープ切り替え方式やパルス間位相変調方式を用いることで、到達時間の異なるメインローブからの反射波とサイドローブからの反射波とを合成波から抽出することができる。ただし、アップ・ダウン・チャープ切り替え方式とパルス間位相変調方式とのいずれかの方式を用いて合成波から反射波を抽出してもよいし、その他の方式により合成波から反射波を抽出してもよい。観測総合データには、アップ・ダウン・チャープ切り替え方式やパルス間位相変調方式における各送信波の周波数特性や位相特性の情報が含まれる。
【００５３】
除去処理（Ｓ３０２）において、サイドローブデータ除去部２３０は、図２０に示すように、観測データからサイドローブデータを除去する。
＜Ｓ４０１＞
まず、サイドローブデータ除去部２３０はサイドローブからの反射波の受信開始時刻から非対象波待ち時間を減算してサイドローブからの反射波に対応する送信波の送信時刻を算出する。
図１７の場合、サイドローブデータ除去部２３０は直下方向からの反射波Ｒ２の受信開始時刻ｔ３から非対象波待ち時間Ｔ２を減算して反射波Ｒ２に対応する送信波Ｓ２の送信時刻ｔ７を算出する。
＜Ｓ４０２＞
そして、サイドローブデータ除去部２３０は、算出した送信時刻における送信波の周波数特性や位相特性を観測総合データから取得し、取得した周波数特性や位相特性を有するサイドローブからの反射波分のデータを減算して合成波受信時刻帯の観測データから不要であるサイドローブデータを除去する。
【００５４】
上記実施の形態１において、直下方向からの強い信号を抑制する技術、不要反射を取り除く技術、データ量が従来とあまり変わらないようにする技術について説明した。
【００５５】
まず、直下からの反射は大きく受信信号が飽和するため、直下方向からの強い信号を抑制する技術として観測装置１００に減衰部１４０を備えた。
減衰器１４１では、直下信号が受信されるタイミングにおいて受信信号のゲインを下げ、信号が飽和しないようにした。このとき、減衰タイミング算出部１４２はアンテナと直下点との距離を衛星等の位置情報、及び地球楕円体モデルや低精度なＤＥＭを用いることで計算し、距離を光速度で割って送信から直下信号受信までの時間（非対象波待ち時間）を計算し直下信号が受信されるタイミング（合成波受信時刻帯）を算出した。
【００５６】
また、サイドローブからの不要な反射波を取り除く技術として、ＰＲＩ毎に送信波（チャープ波）の周波数変化の向きを入れ替える方法（アップ・ダウン・チャープ切り替え方式：図１８）や送信波の極性（符号）をランダムに入れ替える方法（パルス間位相変調方式：図１９）を用いた。これらの技術によりメインローブ方向とそれ以外からの反射波を区別することが可能である。つまり、電波が、メインローブ方向の地表や海に到達し反射してアンテナに戻るまでのパルス回数（ＰＲＩの数）と、直下から反射してアンテナに戻るまでのパルス回数は異なるため、受信のダイナミックレンジが十分に大きければ、アップ・ダウン・チャープ切り替え方式やパルス間位相変調方式によってメインローブの反射波と直下からの反射波とを区別することが可能である。
【００５７】
また、通常の合成開口レーダーにおけるＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換のビット数は３〜８ビットであるが直下信号に合わせてゲイン調整された信号を通常の３〜８ビットのままＡ／Ｄ変換すると、メインローブからの反射成分の有効ビット数が非常に小さくなってしまう。そこで、Ａ／Ｄ変換器１５１はビット数の多いもの（例えば１６ビット）を使用する。そして、有効ビット数切替器１５２は、直下信号受信時に全てのビットを有効とし、それ以外のタイミングでは上位ビット（３〜８ビット）のみを使用する。
これにより、メインローブからの反射成分の有効ビット数（精度）が確保されるとともに、受信データ量（デジタル）は従来とあまり変わらない。
【００５８】
上記の各技術を用いることにより、実施の形態１における観測装置１００は、メインローブ方向からの反射波と直下からの反射波が混合しても良いため、ＰＲＩ設定の自由度が格段に向上する。そして、ＰＲＩを出来る限り大きくすることにより、観測幅を広くすることが可能となる。
【００５９】
上記実施の形態１では、図６や図９（Ｓ２０１，Ｓ２０６）の説明において、送信部１２０とアンテナ１１０とを観測対象に向けて送信波を送信するための「観測用」と観測データを解析装置に送信するための「伝送用」とに兼用する旨を記述した。
但し、「観測用」の送信部１２０とアンテナ部１１０とは別に「伝送用」の送信部とアンテナとを具備しても良い。「観測用」と「伝送用」とのそれぞれに送信部とアンテナとを有することで観測（Ｓ２０１）と伝送（Ｓ２０６）とを同時に実行することができる。
【００６０】
実施の形態２．
上記実施の形態１では解析装置２００でサイドローブデータの除去を行う形態について説明したが、実施の形態２では観測装置１００で除去する形態について説明する。ここで、上記実施の形態１と異なる部分について説明し、その他の部分については上記実施の形態１と同様であるものとする。
【００６１】
図２１は、実施の形態２における観測装置１００の機能構成図である。
図２２は、実施の形態２における解析装置２００の機能構成図である。
実施の形態２における観測装置１００は、図２１に示すように、サイドローブデータ除去部１５４を備える点が上記実施の形態１と異なる。
また、実施の形態２における解析装置２００は、図２２に示すように、サイドローブデータ除去部２３０を備えない点が上記実施の形態１と異なる。
実施の形態２における観測装置１００が備えるサイドローブデータ除去部１５４は上記実施の形態２における解析装置２００が備えるサイドローブデータ除去部２３０に相当する。
【００６２】
図２３は、実施の形態２における観測装置１００の観測処理を示すフローチャートである。
図２４は、実施の形態２における解析装置２００の解析処理を示すフローチャートである。
実施の形態２における観測装置１００は、図２３に示すように、サイドローブデータ除去部１５４が除去処理（Ｓ５０５）を行う点が上記実施の形態１と異なる。Ｓ５０１〜Ｓ５０４は上記実施の形態１のＳ２０１〜Ｓ２０４（図９）に対応し、Ｓ５０６〜Ｓ５０７は上記実施の形態１のＳ２０５〜Ｓ２０６に対応する。
実施の形態２における解析装置２００は、図２４に示すように、除去処理を行わない点が上記実施の形態１と異なる。
Ｓ６０１、Ｓ６０２はそれぞれ上記実施の形態１のＳ３０１、Ｓ３０３（図１６）に対応する。
【００６３】
実施の形態２においても、前記実施の形態１と同様に、「観測用」の送信部１２０とアンテナ部１１０とは別に「伝送用」の送信部とアンテナとを具備しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】電磁波を用いた観測−解析処理の流れを示すフローチャート。
【図２】観測装置が送信した電磁波の広がりと反射を示す図。
【図３】メインローブ方向からの反射波の到達タイミングと直下方向からの反射波の到達タイミングとの重複を示す図。
【図４】ＰＲＩ（パルス繰り返し周期）を調整した場合のメインローブ方向からの反射波の到達タイミングと直下方向からの反射波の到達タイミングとを示す図。
【図５】実施の形態１における観測システムのシステム構成図。
【図６】実施の形態１における観測装置１００の機能構成図。
【図７】実施の形態１における解析装置２００の機能構成図。
【図８】実施の形態１における観測装置１００と解析装置２００のハードウェア資源の一例を示す図。
【図９】実施の形態１における観測装置１００の観測処理を示すフローチャート。
【図１０】実施の形態１における送信部１２０が送信する送信波と受信部１３０が受信する受信波との関係図。
【図１１】実施の形態１における送信部１２０が送信する送信波と受信部１３０が受信する受信波との関係図。
【図１２】実施の形態１における減衰前の合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の電圧とＡ／Ｄ変換器１５１の入力可能な範囲の電圧との関係を示すグラフ。
【図１３】実施の形態１における減衰タイミング算出部１４２の減衰用パルスの出力タイミングを示す図。
【図１４】実施の形態１における減衰後の合成波受信時刻帯“ｔ３〜ｔ４”の受信信号の電圧とＡ／Ｄ変換器１５１の入力可能範囲の電圧との関係を示すグラフ。
【図１５】実施の形態１におけるアナログ−デジタル変換部１５０が出力する観測データのアナログ−デジタル変換の有効ビット数を示す図。
【図１６】実施の形態１における解析装置２００の解析処理を示すフローチャート。
【図１７】観測データが生成された際の送信波と反射波とのタイムチャート。
【図１８】観測データが生成された際の送信チャープ波と反射チャープ波との周波数関係図。
【図１９】観測データが生成された際の送信チャープ波と反射チャープ波との位相関係図。
【図２０】図２０は、実施の形態１におけるサイドローブデータ除去部２３０のサイドローブデータの除去処理を示すフローチャート。
【図２１】実施の形態２における観測装置１００の機能構成図。
【図２２】実施の形態２における解析装置２００の機能構成図。
【図２３】実施の形態２における観測装置１００の観測処理を示すフローチャート。
【図２４】実施の形態２における解析装置２００の解析処理を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６５】
１００  観測装置、１１０  アンテナ、１２０  送信部、１３０  受信部、１４０  減衰部、１４１  減衰器、１４２  減衰タイミング算出部、１５０  アナログ−デジタル変換部、１５１  Ａ／Ｄ変換器、１５２  有効ビット数切替器、１５３  Ｄ／Ａ変換器、１５４  サイドローブデータ除去部、１６０  ＧＰＳ受信機、１９０  データレコーダ、１９１  標高データ記憶装置、１９２  観測データ記憶装置、２００  解析装置、２１０  アンテナ、２２０  受信部、２３０  サイドローブデータ除去部、２４０  解析部、２９０  解析情報記憶装置、３００  通信衛星、９１１  ＣＰＵ、９１２  バス、９１３  ＲＯＭ、９１４  ＲＡＭ、９１５  通信ボード、９２０  磁気ディスク装置、９２１  ＯＳ、９２３  プログラム群、９２４  ファイル群、９３１  パルス発生回路、９３２  電圧コンバータ、９３３  Ａ／Ｄコンバータ、９３４  Ｄ／Ａコンバータ、９３５  内部クロック。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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