(57)【要約】【課題】  従来のレーダ装置は、ＰＲＦ、レンジゲート等の制限によりレンジ方向にアンビギュイテイが存在し、特にオフナデイア角が大きく、陸域近くの海域を観測した場合、レンジアンビギュイテイが偽像となって画像に現れるという問題があった。【解決手段】  通常のレーダ装置を構成する信号発生部、送信部２、送受切換部３、アンテナ部、受信部、Ａ／Ｄ変換部６、パラメータ演算部９、タイミング制御部１０に、レンジＳ／Ａ推定部１１、第１のＰＲＦ決定部１２を設けたものである。【選択図】    図１
2005127774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイミング制御部の出力に同期してチャープ信号を発生する信号発生部と、
上記信号発生部の出力であるチャープ信号を増幅し送信周波数に変換する送信部と、
上記送信部の出力である送信信号を空間に放射し、地表面からの反射波を受信するアンテナ部と、
上記アンテナ部からの受信信号と上記送信部の出力である送信信号を切り換える送受切換部と、
上記送受切換部の出力である受信信号を中間周波数にダウンコンバートし、位相検波を行う受信部と、
上記受信部の出力であるＩ，Ｑビデオ信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換するＡ／Ｄ変換部と、
から構成されるレーダ装置において、
ユーザが観測したい緯度、経度、高度などの3次元位置を示す観測位置情報とセンサの軌道座標系上の座標のような3次元位置を示すセンサ位置情報を入力として仮のPRF（Pulse Reputation Frequency）,レンジゲート幅、レンジゲート位置などを含むレーダパラメータの演算を行うパラメータ演算部と、
上記パラメータ演算部の仮のPRF,レンジゲート幅、レンジゲート位置などの出力を用いてレンジＳ／Ａを推定するレンジＳ／Ａ推定部と、
上記レンジＳ／Ａ推定部の出力を用いてＰＲＦを決定し出力するＰＲＦ決定部と、
上記ＰＲＦ決定部の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等によりチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング制御部と、
を具備したことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記パラメータ演算部の出力からアジマス方向の信号レベル対アンビギュイテイ信号レベルの比としてアジマスＳ／Ａを算出するアジマスＳ／Ａ算出部と、
上記アジマスＳ／Ａ算出部の出力であるアジマスＳ／Ａと上記レンジＳ／Ａ推定部の出力であるレンジＳ／Ａ推定値を用いてＰＲＦを決定する第２のＰＲＦ決定部と、
上記第２のＰＲＦ決定部の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等によりチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング制御部と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記受信部の出力である受信信号から最大受信レベルを算出する最大受信レベル算出部と、
上記パラメータ演算部の出力であるレーダパラメータ及び上記最大受信レベル算出部の出力である最大受信レベルによりアジマスＳ／Ａを推定するアジマスＳ／Ａ推定部と、
上記アジマスＳ／Ａ推定部の出力であるアジマスＳ／Ａ推定値を用いてＰＲＦを決定する第３のＰＲＦ決定部と、
上記第３のＰＲＦ決定部の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等によりチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング制御部と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、合成開口レーダにより画像データ等の情報を取得するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の合成開口レーダ（SAR）についての構成ブロック図は既に開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】“Spotlight Synthetic Aperture Radar Signal Processing Algorithms”，Walter G.Carrara, RonS.Goodman,Ronald M.Majewski，Artech House Publishers，1995，ｐ.17
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のSAR用レーダ装置は、ＰＲＦ（Pulse Reputation Frequency）、レンジゲート等の制限によりレンジ方向に観測すべき場所以外からの不要な信号であるアンビギュイテイが存在し、特に、センサ直下とビーム中心の間の角度を表すオフナデイア角が大きく、陸域近くの海域を観測した場合、前後のパルスによる観測すべき場所以外からの不要な信号であるレンジアンビギュイテイが偽像となってSAR画像に現れるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、SAR用レーダ装置で得られる画像に偽像となって現れるレンジアンビギュイテイを抑圧することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明のレーダ装置は、観測位置情報とセンサ位置情報を入力としてレーダパラメータの演算を行うパラメータ演算部と、このパラメータ演算部の出力を用いてレンジＳ／Ａを推定するレンジＳ／Ａ推定部と、このレンジＳ／Ａ推定部の出力を用いてＰＲＦを決定する第１のＰＲＦ決定部と、この第1のＰＲＦ決定部の出力であるＰＲＦ等によりタイミング制御を行うタイミング制御部と、このタイミング制御部の出力であるＰＲＦトリガによりチャープ信号を発生する信号発生部と、この信号発生部の出力であるチャープ信号（周波数が低い方から徐々に高い方（または高い方から低い方）に連続的に代わる信号）を増幅し送信周波数に変換する送信部と、この送信部の出力である送信信号を空間に放射し、地表面からの反射波を受信するアンテナ部と、このアンテナ部からの受信信号と上記送信部の出力である送信信号を切り換える送受切換部と、この送受切換部の出力である受信信号を中間周波数にダウンコンバートし、位相検波を行う受信部と、この受信部の出力であるＩ，Ｑビデオ信号をＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換するＡ／Ｄ変換部から構成される。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、観測位置情報を用いてＰＲＦを決定するため、レンジＳ／Ａが悪い場合にはレンジＳ／Ａを向上させることにより、画像に偽像となって現れるレンジアンビギュイテイを抑圧するという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１を示す構成ブロック図であり、実施の形態１のレーダ装置は、通常の信号発生部１、送信部２、送受切換部３、アンテナ部４、受信部５、Ａ／Ｄ変換部６、パラメータ演算部９、タイミング制御部１０に、レンジＳ／Ａ推定部１１、第１のＰＲＦ決定部１２で構成されている。
【０００９】
先ず、ユーザが観測したい緯度、経度、高度などの3次元位置を示す観測位置情報７とセンサの軌道座標系上の座標のような3次元位置を示すセンサ位置情報８を入力としてパラメータ演算部９にて仮のPRF,レンジゲート幅、レンジゲート位置などを含むレーダパラメータの演算を行い、タイミング制御部１０では、基本クロックに同期し、各種の制御用のタイミング信号を発生し、信号発生部１、送信部２、受信部５、Ａ／Ｄ変換部６へ出力する。
【００１０】
信号発生部１ではタイミング制御部１０の出力であるタイミング信号に同期してチャープ信号を発生し、送信部２にてこのチャープ信号を増幅及び送信周波数に変換し、送受切換部３を経てアンテナ部４より送信信号を空間に放射する。
【００１１】
また、アンテナ部４では地表面からの反射波を受信し、送受切換部３を経て受信部５にて中間周波数にダウンコンバートし、位相検波を行う。そして受信部５の出力であるＩ，Ｑビデオ信号（ビデオ段にて位相検波された複素データ）をＡ／Ｄ変換部６にてディジタルデータに変換し、システムの信号処理部へ出力する。
【００１２】
パラメータ演算部９にてＰＲＦは一般的に送受信が重複しないこと、センサの直下からの反射波を受信しないこと、受信信号が前後のパルスの受信信号と重複しないこと、ドップラー帯域を満足することという条件を満足するよう、式１，２で算出される。
【００１３】
【数１】
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【００１４】
式１において、Ｒnearはセンサから観測地点のニア側までの距離、Ｒfarはセンサから観測地点のファー側までの距離、τはパルス幅、ｃは光速、ｎ１は１回の送信信号を送信してから観測地点の地表面に反射して受信するまでの間に送信する回数を示す。ｎ２は送信信号を送信してから直下の地表面に反射して受信するまでの間に送信する回数、Ｈはセンサの高度を示す。また、ｆはドップラ周波数を示す。
【００１５】
【数２】
2005127774.tif 000004
【００１６】
式２におけるＰＲＦmin、ＰＲＦmaxは数１を解くことにより、最小ＰＲＦ、最大ＰＲＦとして定まる。
【００１７】
図２はこの発明によるレーダ装置の実施の形態１における観測領域からの受信信号とアンビギュイテイ信号の関係を示す図である。
【００１８】
観測位置からの受信信号には前後の送信信号によるレンジ方向のアンビギュイテイ信号が混入しており、PRFとレンジアンビギュイテイ信号のレベルはほぼ比例関係にあるので、ＰＲＦを小さくするとレンジアンビギュイテイ信号のレベルが小さくなる。また、アジマス方向についてもアジマスアンテナパターンがＰＲＦで折り返された部分がアンビギュイテイ信号として混入しており、ＰＲＦを大きくすると、アジマス方向（フライトパス方向）の観測すべき場所以外からの受信信号であるアジマスアンビギュイテイ信号のレベルが小さくなる。
【００１９】
このパラメータ演算部９の出力であるレーダパラメータからレンジＳ／Ａ推定部１１ではレンジＳ／Ａを推定する。このときのレンジＳ／Ａ推定値は式３により算出する。
【００２０】
【数３】
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【００２１】
ここで、ＲＳＡはレンジＳ／Ａ推定値、Ｇはレンジアンテナパターンのアンテナゲイン、Ｒはセンサと観測地点間の距離、Ｒjはｊ番目のアンビギュイテイ観測地点間（送信パルスにおけるセンサとアンビギュイテイ信号の元となる観測地点）の距離、ηは観測地点の入射角、ηjはｊ番目の送信パルスにおけるアンビギュイテイ観測地点の入射角、σは観測地点の地表面に対応した後方散乱係数、σ'jはｊ番目の送信パルスにおけるアンビギュイテイ観測地点の地表面に対応した後方散乱係数を示す。例えば、観測地点が海域でそのファー側に陸域がある場合、σは海面の後方散乱係数モデル、σ'jは土壌面の後方散乱係数モデルを使用する。
【００２２】
次に、第１のＰＲＦ決定部１２ではレンジ方向の信号レベル対アンビギュイテイ信号レベルの比の推定値であるレンジＳ／Ａ推定値によりＰＲＦを決定する。ここでＰＲＦの算出方法を式４に示す。
【００２３】
【数４】
2005127774.tif 000006
【００２４】
式４において、ＲＳＡはレンジＳ／Ａ推定値、ＲＳＡ0はレンジＳ／Ａスレッショルド、ＰＲＦoddは奇数番目の送信パルスのＰＲＦ、ＰＲＦevenは偶数番目の送信パルスのＰＲＦである。
【００２５】
第１のＰＲＦ決定部１２の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等に同期して、タイミング制御部１０はチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング信号を作成し、各部へ送る。
【００２６】
図２に示すように、チャープ信号の送信間隔をパルス毎に変更してＰＲＦを切り換えることにより、結果的に、前後の送信信号によるアンビギュイテイ信号のうち片側のみ混入しなくなり、図２に示すように、１つ後の送信信号のアンビギュイテイ信号が混入しなくなり、レンジＳ／Ａを向上することができる。
【００２７】
以上のように、観測位置情報を用いてＰＲＦを決定するため、レンジＳ／Ａが悪い場合にはレンジＳ／Ａを向上させることにより、画像に偽像となって現れるレンジアンビギュイテイを抑圧し、図２に示すように、１つ後の送信信号に対する受信信号が観測域からの受信信号に混入しなくできるという効果がある。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２を示す構成ブロック図であり、実施の形態２の発明によるレーダ装置は、レンジＳ／Ａ推定部１１、アジマスＳ／Ａ算出部１３、第２のＰＲＦ決定部１４で構成され、および、１〜１０は実施の形態１の説明と同一のもので構成されている。
また、レンジＳ／Ａ推定部１１では実施の形態１と同様にレンジＳ／Ａを推定する。
【００２９】
次に、アジマス方向の信号レベル対アンビギュイテイ信号レベルの比を算出するアジマスＳ／Ａ算出部１３ではPRF,レンジゲート幅、レンジゲート位置などを含むレーダパラメータの演算を行うパラメータ演算部９の出力である仮のPRF、レンジゲート位置等の情報を用いてアジマスＳ／Ａを算出する。このアジマスＳ／Ａ算出部１３の出力であるアジマスＳ／ＡとレンジＳ／Ａ推定部１１の出力であるレンジＳ／Ａ推定値を用いて第２のＰＲＦ決定部１４にてＰＲＦを決定する。ここでのＰＲＦの決定方法を式５に示す。
【００３０】
【数５】
2005127774.tif 000007
【００３１】
式５において、ＲＳＡはレンジＳ／Ａ推定値、ＡＳＡはアジマスＳ／Ａ算出値、ＰＲＦmax、ＰＲＦminはそれぞれ式２で算出したＰＲＦの最大値、最小値、αはマージンである。これによりレンジＳ／ＡとアジマスＳ／Ａにおいて悪いほうのＳ／Ａを向上させ、レンジＳ／ＡとアジマスＳ／Ａのバランスをとることができる。
【００３２】
第２のＰＲＦ決定部１４の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等に同期して、タイミング制御部１０はチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング信号を作成し、各部へ送る。
【００３３】
以上によれば、ユーザが観測したい緯度、経度、高度などの3次元位置を示す観測位置情報を用いてレンジＳ／ＡとアジマスＳ／Ａを比較してＰＲＦを決定するので、悪い方のＳ／Ａを改善し、レンジＳ／ＡとアジマスＳ／Ａのバランスをとることができるという効果がある。
【００３４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示す構成ブロック図であり、実施の形態３の発明によるレーダ装置は、最大受信レベル算出部１５、アジマスＳ／Ａ推定部１６、第３のＰＲＦ決定部１７で構成され、および、１〜１０は実施の形態１の説明と同じもので構成されている。
【００３５】
図４はこの発明によるレーダ装置の実施の形態３における構成を示す図である。
最大受信レベル算出部１５では受信部５の出力である受信データから各パルスの最大受信レベルを算出する。そしてアジマスＳ／Ａ推定部１６にてこの最大受信レベルとパラメータ演算部９の出力であるＰＲＦ等からアジマスＳ／Ａを式６により算出する。
【００３６】
【数６】
2005127774.tif 000008
【００３７】
式６において、ＡＳＡ'はアジマス方向の信号レベル対アンビギュイテイ信号レベルの比の推定値であるアジマスＳ／Ａ推定値、Ｇa（ｆ）はアジマスアンテナパターンにおけるアンテナゲイン、σは観測地点の地表面の性質に対応した後方散乱係数、σ''は最大受信レベルから換算した後方散乱係数である。そしてこのアジマスＳ／Ａ推定値を用いて第３のＰＲＦ決定部１７にてＰＲＦを決定する。第３のＰＲＦ決定部１７でのＰＲＦ算出式を式７に示す。
【００３８】
【数７】
2005127774.tif 000009
【００３９】
式７で、ＡＳＡ'はアジマスＳ／Ａ推定値、ＡＳＡ0はアジマスＳ／Ａスレッショルド、ＰＲＦmaxは式２におけるＰＲＦ最大値である。これにより例えば後方散乱が大きいターゲットを観測した後に、海域を観測する場合、アジマスＳ／Ａ推定値がアジマスＳ／Ａスレッショルド以下になるのでＰＲＦを最大にし、アジマスＳ／Ａをできるだけ高くしアンビギュイテイ信号による偽像の輝度レベルを小さくすることができる。
【００４０】
第３のＰＲＦ決定部１７の出力であるＰＲＦ、レンジゲート位置等に同期して、タイミング制御部１０はチャープ信号の送信タイミングや受信信号の受信タイミングを制御するタイミング信号を作成し、各部へ送る。
【００４１】
以上によれば、受信データからアジマスＳ／Ａを推定し、必要に応じてＰＲＦを変更してアジマスＳ／Ａを改善するのでアジマスアンビギュイテイ信号による偽像の発生を抑圧するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】この発明によるレーダ装置の実施の形態１における構成を示す図である。
【図２】この発明によるレーダ装置の実施の形態１における観測領域からの受信信号とアンビギュイテイ信号の関係を示す図である。
【図３】この発明によるレーダ装置の実施の形態２における構成を示す図である。
【図４】この発明によるレーダ装置の実施の形態３における構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  信号発生部、  ２  送信部、  ３  送受切換部、  ４  アンテナ部、  ５  受信部、  ６  Ａ／Ｄ変換部、  ７  観測位置情報、  ８  センサ位置情報、  ９  パラメータ演算部、  １０  タイミング制御部、  １１  レンジＳ／Ａ推定部、  １２  第１のＰＲＦ決定部、  １３  アジマスＳ／Ａ算出部、  １４  第２のＰＲＦ決定部、  １５  最大受信レベル算出部、  １６  アジマスＳ／Ａ推定部、  １７  第３のＰＲＦ決定部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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