JP2643078B2 - 回転アンテナに基づき合成開口を備えたレーダー装置 - Google Patents
回転アンテナに基づき合成開口を備えたレーダー装置Info
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
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- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回転アンテナに基づ
き合成開口を備えたレーダー装置に関する。
き合成開口を備えたレーダー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許第３９ ２２ ０８６号明細
書（特開平３−４４５９０号公報）により、回転アンテ
ナに基づき合成開口を備えたレーダー装置（ＲＯＳＡＲ
装置）が知られている。この装置は送信器と受信器を有
し、これ等の機器には回転アーム、例えばヘリコプター
のロータあるいはロータ軸の上部のターンスタイルアン
テナの端部にレーダーパルスを送受信する少なくとも一
つのアンテナが配設されている。受信信号を復調し、中
間記憶し、次いで基準関数と相関を行う。これ等の基準
関数はレーダー装置の照射幾何学配置に応じて計算され
たり指定される。この計算や設定に対するパラメータ
は、測定すべき距離間隔、送信周波数、回転アームの長
さ、戻り信号を受信するアンテナの回転角範囲、送信パ
ルスの個数および回転アンテナの地上高度である。相関
結果は適当な方法で、例えばモニター上に表示される。
この種のレーダー装置はほぼリアルタイムのオンライン
稼働で使用されるので、地図作成や障害物の監視の外
に、目標探査と目標追跡にも使用される。この周知のＲ
ＯＳＡＲ装置のプロセッサは多種で複雑な計算課題を分
割して、ほぼリアルタイムないしはオンライン稼働を可
能にしている。
書（特開平３−４４５９０号公報）により、回転アンテ
ナに基づき合成開口を備えたレーダー装置（ＲＯＳＡＲ
装置）が知られている。この装置は送信器と受信器を有
し、これ等の機器には回転アーム、例えばヘリコプター
のロータあるいはロータ軸の上部のターンスタイルアン
テナの端部にレーダーパルスを送受信する少なくとも一
つのアンテナが配設されている。受信信号を復調し、中
間記憶し、次いで基準関数と相関を行う。これ等の基準
関数はレーダー装置の照射幾何学配置に応じて計算され
たり指定される。この計算や設定に対するパラメータ
は、測定すべき距離間隔、送信周波数、回転アームの長
さ、戻り信号を受信するアンテナの回転角範囲、送信パ
ルスの個数および回転アンテナの地上高度である。相関
結果は適当な方法で、例えばモニター上に表示される。
この種のレーダー装置はほぼリアルタイムのオンライン
稼働で使用されるので、地図作成や障害物の監視の外
に、目標探査と目標追跡にも使用される。この周知のＲ
ＯＳＡＲ装置のプロセッサは多種で複雑な計算課題を分
割して、ほぼリアルタイムないしはオンライン稼働を可
能にしている。
【０００３】この周知の装置では、結果が常に受信信号
と距離間隔に有効な基準関数の相関をとって各距離間隔
に対する結果が得られている。ＲＯＳＡＲ装置の横方向
および半径方向の分解能は部分的に相互に関連するパラ
メータで決まる。つまり、波長λと回転アンテナのアー
ムの長さＬ，アンテナの開口角γ，アンテナと照射帯状
領域の中線との間の距離ＲＧＯ，アンテナの地上高度Ｈ
ｏ，パルス繰返周波数ｆｐおよび送信パルスの時間τ，
および開口の長さＳ当たりのパルスの個数Ｚｓ，受信し
たエコー信号の期間ｔｅ．距離間隔の走査速度等で決ま
る。
と距離間隔に有効な基準関数の相関をとって各距離間隔
に対する結果が得られている。ＲＯＳＡＲ装置の横方向
および半径方向の分解能は部分的に相互に関連するパラ
メータで決まる。つまり、波長λと回転アンテナのアー
ムの長さＬ，アンテナの開口角γ，アンテナと照射帯状
領域の中線との間の距離ＲＧＯ，アンテナの地上高度Ｈ
ｏ，パルス繰返周波数ｆｐおよび送信パルスの時間τ，
および開口の長さＳ当たりのパルスの個数Ｚｓ，受信し
たエコー信号の期間ｔｅ．距離間隔の走査速度等で決ま
る。
【０００４】厳密に言えば、半径方向の各物点に対し
て、固有な基準関数を計算し、受信信号とこの基準関数
の相関をとる必要がある。これは、計算容量が無制限で
ないため不可能であるから、上記のドイツ特許第３９
２２ ０８６号明細書では計算された基準関数を一距離
間隔に対してその都度使用するが、これ等の基準関数は
厳密に言えば対応する距離間隔の中線上の物点にのみ有
効である。従って、この距離間隔からの受信信号の相関
は位相誤差を甘受して行われる。このぼけは、適当な小
さい距離間隔を選んで小さく維持できるが、計算容量を
再び大きくしなければならない。
て、固有な基準関数を計算し、受信信号とこの基準関数
の相関をとる必要がある。これは、計算容量が無制限で
ないため不可能であるから、上記のドイツ特許第３９
２２ ０８６号明細書では計算された基準関数を一距離
間隔に対してその都度使用するが、これ等の基準関数は
厳密に言えば対応する距離間隔の中線上の物点にのみ有
効である。従って、この距離間隔からの受信信号の相関
は位相誤差を甘受して行われる。このぼけは、適当な小
さい距離間隔を選んで小さく維持できるが、計算容量を
再び大きくしなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、結
像誤差が簡単な方法で小さく維持されるような、冒頭に
述べた種類のＲＯＳＡＲ装置を提供することにある。
像誤差が簡単な方法で小さく維持されるような、冒頭に
述べた種類のＲＯＳＡＲ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、回転アームの端部でレーダーパルスを送受信す
るため少なくとも一つのアンテナを有する少なくとも一
つの送受信器と、受信信号ＳＥを復調して一時記憶する
装置５，６，７と、レーダー装置の照射幾何学配置、送
信周波数、測定すべき距離間隔Ｒｇｎ，回転角αの範
囲、送信パルス、および回転アンテナの地上高度Ｈｏに
応じて、基準関数を形成して保管する記憶装置４と、ア
ンテナで照射される距離範囲を個々の距離間隔Ｒｇｎに
分割する距離間隔処理回路２およびこれ等の距離間隔Ｒ
ｇｎに基準関数を割り当てる基準関数処理回路３から成
るプロセッサ回路と、受信信号ＳＥと基準関数の相関と
る相関器９と、相関結果に対する表示・評価装置１０，
１１とを備えたレーダー装置にあって、前記プロセッサ
回路が焦点深度記憶回路１２を有し、この焦点深度記憶
回路１２が前記プロセッサ回路により処理すべき距離範
囲に影響を与えることによって解決されている。この発
明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求
項に記載されている。
により、回転アームの端部でレーダーパルスを送受信す
るため少なくとも一つのアンテナを有する少なくとも一
つの送受信器と、受信信号ＳＥを復調して一時記憶する
装置５，６，７と、レーダー装置の照射幾何学配置、送
信周波数、測定すべき距離間隔Ｒｇｎ，回転角αの範
囲、送信パルス、および回転アンテナの地上高度Ｈｏに
応じて、基準関数を形成して保管する記憶装置４と、ア
ンテナで照射される距離範囲を個々の距離間隔Ｒｇｎに
分割する距離間隔処理回路２およびこれ等の距離間隔Ｒ
ｇｎに基準関数を割り当てる基準関数処理回路３から成
るプロセッサ回路と、受信信号ＳＥと基準関数の相関と
る相関器９と、相関結果に対する表示・評価装置１０，
１１とを備えたレーダー装置にあって、前記プロセッサ
回路が焦点深度記憶回路１２を有し、この焦点深度記憶
回路１２が前記プロセッサ回路により処理すべき距離範
囲に影響を与えることによって解決されている。この発
明による他の有利な構成は、特許請求の範囲の従属請求
項に記載されている。
【０００７】
【作用】上記の構成によれば、プロセッサ回路は有効な
焦点深度の範囲を計算する付加的な焦点深度記憶回路ほ
ど拡張されている。焦点深度の計算は計算過程を単純化
するために使用されている。この焦点深度は結像すべき
個々の距離間隔の帯幅にわたり基準関数を新たに計算す
る頻度を与える。
焦点深度の範囲を計算する付加的な焦点深度記憶回路ほ
ど拡張されている。焦点深度の計算は計算過程を単純化
するために使用されている。この焦点深度は結像すべき
個々の距離間隔の帯幅にわたり基準関数を新たに計算す
る頻度を与える。
【０００８】焦点深度は二つの物体が両方の縁部分で未
だ十分シャープに結像される範囲を決める。上記範囲は
両方の境界の距離ＲＧＯ１とＲＧＯ２により、 ΔＲＧＯＶ＝ＲＧＯ２−ＲＧＯ１ として数学的に与えられ、この範囲にはλ／８の光路差
に相当するπ／４の最大位相差が許される。この関係は
アンテナの開口角γと地上高度Ｈｏの関数として計算で
きる。ここでは対応する距離セルを用いて計算しないの
で、循環指数ｎを省き、その代わりにＲＧＯ１とＲ
ＧＯ２を用いて計算する。
だ十分シャープに結像される範囲を決める。上記範囲は
両方の境界の距離ＲＧＯ１とＲＧＯ２により、 ΔＲＧＯＶ＝ＲＧＯ２−ＲＧＯ１ として数学的に与えられ、この範囲にはλ／８の光路差
に相当するπ／４の最大位相差が許される。この関係は
アンテナの開口角γと地上高度Ｈｏの関数として計算で
きる。ここでは対応する距離セルを用いて計算しないの
で、循環指数ｎを省き、その代わりにＲＧＯ１とＲ
ＧＯ２を用いて計算する。
【０００９】この発明によれば、パラメータγとＨｏの
種々の値に対して焦点深度をその時の距離ＲＧＯ１の関
数として記憶する付加的な記憶回路を設けることを提唱
している。記憶された値は、実際の状況、特にアンテナ
の地上高度Ｈｏと仰角γ（つまりアンテナの地上への指
向角）に基づき、付属する焦点深度の範囲を呼び出し、
照射範囲を個々の距離間隔に分割し、基準関数を割り当
てる処理回路から成るプロセス回路に導入するのに利用
される。予め与えられている焦点深度の範囲を記憶する
利点は、計算に大変コストがかかるので、この焦点深度
の範囲をリアルタイムで計算する必要はない点にある。
種々の値に対して焦点深度をその時の距離ＲＧＯ１の関
数として記憶する付加的な記憶回路を設けることを提唱
している。記憶された値は、実際の状況、特にアンテナ
の地上高度Ｈｏと仰角γ（つまりアンテナの地上への指
向角）に基づき、付属する焦点深度の範囲を呼び出し、
照射範囲を個々の距離間隔に分割し、基準関数を割り当
てる処理回路から成るプロセス回路に導入するのに利用
される。予め与えられている焦点深度の範囲を記憶する
利点は、計算に大変コストがかかるので、この焦点深度
の範囲をリアルタイムで計算する必要はない点にある。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づき実施例でこの発明をより
詳しく説明する。図１には、ＲＯＳＡＲ装置のプロセッ
サの回路図が示してあり、第一チャンネルに相当するブ
ロック回路図の上半分に、基準関数を発生するのに必要
な回路が、また第二チャンネルに相当する下半分に地面
で反射した信号を受信するために使用する回路が示して
ある。
詳しく説明する。図１には、ＲＯＳＡＲ装置のプロセッ
サの回路図が示してあり、第一チャンネルに相当するブ
ロック回路図の上半分に、基準関数を発生するのに必要
な回路が、また第二チャンネルに相当する下半分に地面
で反射した信号を受信するために使用する回路が示して
ある。
【００１１】第一チャンネルには、アンテナの地上高度
Ｈ。と他のパラメータ、特に仰角、俯角およびロータア
ームの長さに基づき、種々の値や関数を計算する幾何学
配置回路１がある。前記値や関数は照射領域を個々の距
離間隔に分割する距離間隔処理回路２に導入される。こ
の距離間隔処理回路２はその出力信号に基づき個々の距
離間隔に対する基準関数を計算する基準関数処理回路３
に接続している。相関に必要な基準関数は記憶器４へ転
送される。
Ｈ。と他のパラメータ、特に仰角、俯角およびロータア
ームの長さに基づき、種々の値や関数を計算する幾何学
配置回路１がある。前記値や関数は照射領域を個々の距
離間隔に分割する距離間隔処理回路２に導入される。こ
の距離間隔処理回路２はその出力信号に基づき個々の距
離間隔に対する基準関数を計算する基準関数処理回路３
に接続している。相関に必要な基準関数は記憶器４へ転
送される。
【００１２】第二チャンネルでは、受信信号ＳＥが直角
復調器５に導入され、そこで同相成分ＩＥと直角成分Ｑ
Ｅに分解される。両方の成分は中間記憶器６と７に収納
され、相関をとるため記憶器８へ転送される。記憶器４
と８にそれぞれ格納された信号は同期を保って相関器９
へ導入され、両者の相関がとられる。相関結果は表示
器、例えばモニタ１０に表示されたり、更に評価装置１
１に導入される。詳しい機能に関して、特に基準関数を
個々の距離間隔に分割することおよびその計算に関し
て、上記のドイツ特許第３９ ２２ ０８６号明細書を
参照されたい。
復調器５に導入され、そこで同相成分ＩＥと直角成分Ｑ
Ｅに分解される。両方の成分は中間記憶器６と７に収納
され、相関をとるため記憶器８へ転送される。記憶器４
と８にそれぞれ格納された信号は同期を保って相関器９
へ導入され、両者の相関がとられる。相関結果は表示
器、例えばモニタ１０に表示されたり、更に評価装置１
１に導入される。詳しい機能に関して、特に基準関数を
個々の距離間隔に分割することおよびその計算に関し
て、上記のドイツ特許第３９ ２２ ０８６号明細書を
参照されたい。
【００１３】説明した両処理回路２，３であるプロセッ
サ回路に加えて、焦点深度記憶回路１２も設けてある。
この焦点深度記憶回路１２にも同じように多数のパラメ
ータ、特にアンテナの地上高度Ｈｏ．その時の目標距離
ＲＧＯ１とアンテナの開口角γが導入される。これ等の
量から他の補助量を用いて焦点深度の範囲ΔＲＧＯＶが
焦点深度記憶記憶器から取り出され、上記処理回路２と
３に導入される。この焦点深度は前記焦点深度記憶回路
１２中でその都度はっきりと計算されない。この計算に
は、技術文献、工学博士 Ｈｅｌｍｕｔ Ｋｌａｕｓｉ
ｎｇ著“Ｒｅａｌｉｓｉｅｒｂａｒｋｅｉｔ ｅｉｎｅ
ｓ Ｒａｄａｒｓ ｍｉｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｓｃｈｅ
ｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｕｒｃｈ ｒｏｔｉｅｒｅｎ
ｄｅ Ａｎｔｅｎｎｅｎ”，ＭＢＢ−Ｐｕｂｌｉｋａｔ
ｉｏｎ，ＭＢＢ−ＵＡ−１１５０８９−Ｐｕｂ＝ＯＴＮ
−０２９２９９，１９８９，第５６〜６２頁を参照され
たい。
サ回路に加えて、焦点深度記憶回路１２も設けてある。
この焦点深度記憶回路１２にも同じように多数のパラメ
ータ、特にアンテナの地上高度Ｈｏ．その時の目標距離
ＲＧＯ１とアンテナの開口角γが導入される。これ等の
量から他の補助量を用いて焦点深度の範囲ΔＲＧＯＶが
焦点深度記憶記憶器から取り出され、上記処理回路２と
３に導入される。この焦点深度は前記焦点深度記憶回路
１２中でその都度はっきりと計算されない。この計算に
は、技術文献、工学博士 Ｈｅｌｍｕｔ Ｋｌａｕｓｉ
ｎｇ著“Ｒｅａｌｉｓｉｅｒｂａｒｋｅｉｔ ｅｉｎｅ
ｓ Ｒａｄａｒｓ ｍｉｔ ｓｙｎｔｈｅｔｉｓｃｈｅ
ｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｕｒｃｈ ｒｏｔｉｅｒｅｎ
ｄｅ Ａｎｔｅｎｎｅｎ”，ＭＢＢ−Ｐｕｂｌｉｋａｔ
ｉｏｎ，ＭＢＢ−ＵＡ−１１５０８９−Ｐｕｂ＝ＯＴＮ
−０２９２９９，１９８９，第５６〜６２頁を参照され
たい。
【００１４】図２と図３には、１００ｍまたは１０００
ｍのアンテナの地上高度Ｈｏとアンテナの種々の方位開
口角γに対する焦点深度が示してある。明らかなよう
に、曲線の立ち上がりは約１０００ｍの有効な焦点深度
の範囲以降で強く増加するが、種々のタイプの付加的な
系統誤差、例えば位相誤差や付加的な統計誤差により焦
点深度の全範囲の利用は有効でない。これに続く信号処
理では、付加的な位相誤差の影響を場合によって調べ、
基準関数を新たに計算する期間を有効な焦点深度の範囲
内で最終的に確認する必要がある。図３の破線は焦点深
度の正確な計算に対応するが、実線は反復法により所定
の精度で求めたものである。種々の高度Ｈｏに対する焦
点深度の値は焦点深度記憶回路１２に保管される。この
焦点深度記憶回路１２の入力データに基づき、差し当た
り有効な焦点深度の範囲を直接取り出せる。その場合、
アンテナの一定開口角γに対して曲線群は高度Ｈｏと距
離ＲＧＯ１の関数である。
ｍのアンテナの地上高度Ｈｏとアンテナの種々の方位開
口角γに対する焦点深度が示してある。明らかなよう
に、曲線の立ち上がりは約１０００ｍの有効な焦点深度
の範囲以降で強く増加するが、種々のタイプの付加的な
系統誤差、例えば位相誤差や付加的な統計誤差により焦
点深度の全範囲の利用は有効でない。これに続く信号処
理では、付加的な位相誤差の影響を場合によって調べ、
基準関数を新たに計算する期間を有効な焦点深度の範囲
内で最終的に確認する必要がある。図３の破線は焦点深
度の正確な計算に対応するが、実線は反復法により所定
の精度で求めたものである。種々の高度Ｈｏに対する焦
点深度の値は焦点深度記憶回路１２に保管される。この
焦点深度記憶回路１２の入力データに基づき、差し当た
り有効な焦点深度の範囲を直接取り出せる。その場合、
アンテナの一定開口角γに対して曲線群は高度Ｈｏと距
離ＲＧＯ１の関数である。
【００１５】焦点深度の条件を考察すると、基本的に二
つのタイプの信号処理に分割できる。即ち、 １．有効な焦点深度の範囲には多数の距離間隔がある： この場合、ただ一つの基準関数と多数の距離間隔から成
る受信信号との相関をとることができる。これにより、
計算速度が非常に早くなる。何故なら、距離間隔毎に本
来の基準関数を発生させる必要がないからである。 ２．有効な焦点深度の範囲は一距離間隔内でのみ変化す
る： 上で説明したように、一距離間隔に対して付属する基準
関数が対応する距離間隔の中心線上の物点に対して必ず
計算される。従って、受信信号の相関は誤差を甘受して
行われる。近距離範囲では、ＲＯＳＡＲの場合、高度と
距離に応じて焦点深度がゆっくりと大きくなるだけであ
る。これは、相関で位相誤差を小さく維持しようとす
と、一距離間隔内での焦点深度を合わせる条件が多数の
基準関数を発生させることを表す結果となる。
つのタイプの信号処理に分割できる。即ち、 １．有効な焦点深度の範囲には多数の距離間隔がある： この場合、ただ一つの基準関数と多数の距離間隔から成
る受信信号との相関をとることができる。これにより、
計算速度が非常に早くなる。何故なら、距離間隔毎に本
来の基準関数を発生させる必要がないからである。 ２．有効な焦点深度の範囲は一距離間隔内でのみ変化す
る： 上で説明したように、一距離間隔に対して付属する基準
関数が対応する距離間隔の中心線上の物点に対して必ず
計算される。従って、受信信号の相関は誤差を甘受して
行われる。近距離範囲では、ＲＯＳＡＲの場合、高度と
距離に応じて焦点深度がゆっくりと大きくなるだけであ
る。これは、相関で位相誤差を小さく維持しようとす
と、一距離間隔内での焦点深度を合わせる条件が多数の
基準関数を発生させることを表す結果となる。
【００１６】地上での目標追跡やヘリコプタからの地表
撮影のため、所定の高度に対して地上での所定の半径方
向の分解能ΔＲＢｍｉｎを維持するには、物体までの最
短距離が仰角の関数として必要である。従って、焦点深
度曲線のこの範囲は実際に使用できない。
撮影のため、所定の高度に対して地上での所定の半径方
向の分解能ΔＲＢｍｉｎを維持するには、物体までの最
短距離が仰角の関数として必要である。従って、焦点深
度曲線のこの範囲は実際に使用できない。
【００１７】半径方向の放射を用いる障害物監視レーダ
ーでは異っていて、飛行高度がしばしば低い。ここでは
数１００ｍまでの短い到達範囲を調べる。５０ｍ〜１０
０ｍの距離範囲では、検出が困難な張りめぐらされた線
材やロープを障害物として認識できることが絶対に必要
である。これには、焦点深度が距離間隔の深さより短い
ため、基準関数を一距離間隔内のみで焦点深度の関数と
して数倍発生させる必要性が生じる。従って、このよう
な条件では、焦点深度記憶回路１２がプロセッサ回路の
対応する処理回路２と３に付加される。
ーでは異っていて、飛行高度がしばしば低い。ここでは
数１００ｍまでの短い到達範囲を調べる。５０ｍ〜１０
０ｍの距離範囲では、検出が困難な張りめぐらされた線
材やロープを障害物として認識できることが絶対に必要
である。これには、焦点深度が距離間隔の深さより短い
ため、基準関数を一距離間隔内のみで焦点深度の関数と
して数倍発生させる必要性が生じる。従って、このよう
な条件では、焦点深度記憶回路１２がプロセッサ回路の
対応する処理回路２と３に付加される。
【００１８】焦点深度の関数として一距離間隔内で基準
関数を新しく計算することを、小さいな物体、つまり例
えば張りめぐらされている線材やロープを最適に検出す
るためにも利用できる。このため、一距離間隔に対して
付属する受信信号とこの距離間隔に関して有効な種々の
基準関数との間で多数の相関を行う。基準関数の数は記
憶回路１２により設定される。結果としては、物体が一
距離間隔の初めかあるか終わりにあるか、そしてそこで
も検出され、結像されるかに応じて、種々の分解能の多
数の相関図形が生じる。これ等の相関結果は一距離間隔
内で平均化されるので、上記の線材、ロープ等のような
小さな障害物を最適に検出できる。平均することなく、
記憶回路１２の設定に応じて一距離間隔を多数の範囲に
分割して物体を全て所要の分解能で検出できる。
関数を新しく計算することを、小さいな物体、つまり例
えば張りめぐらされている線材やロープを最適に検出す
るためにも利用できる。このため、一距離間隔に対して
付属する受信信号とこの距離間隔に関して有効な種々の
基準関数との間で多数の相関を行う。基準関数の数は記
憶回路１２により設定される。結果としては、物体が一
距離間隔の初めかあるか終わりにあるか、そしてそこで
も検出され、結像されるかに応じて、種々の分解能の多
数の相関図形が生じる。これ等の相関結果は一距離間隔
内で平均化されるので、上記の線材、ロープ等のような
小さな障害物を最適に検出できる。平均することなく、
記憶回路１２の設定に応じて一距離間隔を多数の範囲に
分割して物体を全て所要の分解能で検出できる。
【００１９】この単純化されたまたは開いた解法の外
に、焦点深度を計算する閉じた解法も同時に提示すると
有利である。
に、焦点深度を計算する閉じた解法も同時に提示すると
有利である。
【００２０】
【外３】焦点深度を計算する閉じた解として、可能な最
大回転角αｍａｘ＝γ／２と実際の最大回転角 αｍａｘ＝γ／２・［１−Ｌ／ＲＧＯ１］ との間に許される最大の角度差ΔαＤｉｆｆ（角度誤
差）を用いて、アンテナの開口角γ，ロータの羽根の長
さＬおよび物体までの距離ＲＧＯ１の関数として、その
距離以降で所定のΔαＤｉｆｆが維持されるかを計算す
る。つまり、
大回転角αｍａｘ＝γ／２と実際の最大回転角 αｍａｘ＝γ／２・［１−Ｌ／ＲＧＯ１］ との間に許される最大の角度差ΔαＤｉｆｆ（角度誤
差）を用いて、アンテナの開口角γ，ロータの羽根の長
さＬおよび物体までの距離ＲＧＯ１の関数として、その
距離以降で所定のΔαＤｉｆｆが維持されるかを計算す
る。つまり、
【００２１】
【外４】αｍａｘ−αｍａｘ≦ΔαＤｉｆｆ となる。これから維持すべき最短間隔ＲＧＯｍｉｎに対
して、 γ／２−γ／２・［１−Ｌ／ＲＧＯｍｉｎ］≦ΔαＤｉｆｆ が得られる。この不等式から最短距離ＲＧＯｍｉｎを求
めることができる。即ち、 ＲＧＯｍｉｎ＝γ・Ｌ／２ΔαＤｉｆｆ この距離以降では、焦点深度を計算する閉じた解法を何
時も使用できる。
して、 γ／２−γ／２・［１−Ｌ／ＲＧＯｍｉｎ］≦ΔαＤｉｆｆ が得られる。この不等式から最短距離ＲＧＯｍｉｎを求
めることができる。即ち、 ＲＧＯｍｉｎ＝γ・Ｌ／２ΔαＤｉｆｆ この距離以降では、焦点深度を計算する閉じた解法を何
時も使用できる。
【００２２】地上での所定の距離ＲＧＯ１と飛行高度Ｈ
ｏの場合、変位範囲の限界を表す距離ＲＧＯ２を求め
る。合成開口の縁部分での距離の最大許容差に対して ΔＲ２ｍａｘ−ΔＲ１ｍａｘ＝λ／８ となる。この場合、 ΔＲ１ｍａｘ＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ１ ２−２ＬＲＧＯ１ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） −√（（ＲＧＯ１−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） および ΔＲ２ｍａｘ＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ２ ２−２ＬＲＧＯ２ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） −√（（ＲＧＯ２−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） であり、ここで行った単純化は、 α１ｍａｘ≒α２ｍａｘ≒αｍａｘ≒γ／２ を用いた。更に計算のため以下の記号を導入する。即
ち、 Ａ１：＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ１ ２−２ＬＲＧＯ１ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） Ｂ１：＝√（（ＲＧＯ１−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） ２Ｃ１：＝（Ａ１−Ｂ１）２＋λ（Ａ１−Ｂ１）／４＋λ２／６４ ここで、Ａ１はロータの先端と地上の物体との間の距
離、Ｂ１はα＝０゜の時のロータの先端と地上の物体と
の間の距離である。ＲＧＯ２を計算する二次式の標準形
は、
ｏの場合、変位範囲の限界を表す距離ＲＧＯ２を求め
る。合成開口の縁部分での距離の最大許容差に対して ΔＲ２ｍａｘ−ΔＲ１ｍａｘ＝λ／８ となる。この場合、 ΔＲ１ｍａｘ＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ１ ２−２ＬＲＧＯ１ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） −√（（ＲＧＯ１−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） および ΔＲ２ｍａｘ＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ２ ２−２ＬＲＧＯ２ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） −√（（ＲＧＯ２−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） であり、ここで行った単純化は、 α１ｍａｘ≒α２ｍａｘ≒αｍａｘ≒γ／２ を用いた。更に計算のため以下の記号を導入する。即
ち、 Ａ１：＝√（Ｌ２＋ＲＧＯ１ ２−２ＬＲＧＯ１ｃｏｓγ／２＋Ｈｏ ２） Ｂ１：＝√（（ＲＧＯ１−Ｌ）２＋Ｈｏ ２） ２Ｃ１：＝（Ａ１−Ｂ１）２＋λ（Ａ１−Ｂ１）／４＋λ２／６４ ここで、Ａ１はロータの先端と地上の物体との間の距
離、Ｂ１はα＝０゜の時のロータの先端と地上の物体と
の間の距離である。ＲＧＯ２を計算する二次式の標準形
は、
【００２３】
【外５】 となる。
【００２４】
【外６】 と
【００２５】
【外７】 を用いれば、ＲＧＯ２の二次式の解は、 ＲＧＯ２＝−Ｄ／２＋√（（Ｄ／２）２−Ｅ） となる。この式は物理的な境界条件を満たす。許容でき
る焦点深度を計算すると、 ΔＲＧＯＶ：ＲＧＯ２−ＲＧＯ１ となる。
る焦点深度を計算すると、 ΔＲＧＯＶ：ＲＧＯ２−ＲＧＯ１ となる。
【００２６】図４には上式に対する個々の計算回路が示
してある。これ等の回路は、距離ＲＧＯ１を予め与える
距離回路４１，上の式Ａ１とＢ１を計算する計算回路４
２，値Ａ１とＢ１から値Ｃ１を計算する他の計算回路４
３である。他の回路４４では値Ｃ１，アンテナの地上高
度Ｈｏ，ロータの羽根の長さＬおよびアンテナの開口角
γから、値ＤとＥが計算される。これ等の値ＤとＥから
更に別な回路４５中でＲＧＯ２の計算から焦点深度の境
界条件が求まる。これ等の量および量ＲＧＯ１から比較
器４６中で許容できる焦点深度ΔＲＧＯＶが求まる。次
いで、割算回路４７中で上記の許容できる焦点深度およ
び半径方向の分解能ΔＲＢｍｉｎから、同じ基準関数を
使用する距離セルまたは距離間隔の個数ｎ＊が決まる。
してある。これ等の回路は、距離ＲＧＯ１を予め与える
距離回路４１，上の式Ａ１とＢ１を計算する計算回路４
２，値Ａ１とＢ１から値Ｃ１を計算する他の計算回路４
３である。他の回路４４では値Ｃ１，アンテナの地上高
度Ｈｏ，ロータの羽根の長さＬおよびアンテナの開口角
γから、値ＤとＥが計算される。これ等の値ＤとＥから
更に別な回路４５中でＲＧＯ２の計算から焦点深度の境
界条件が求まる。これ等の量および量ＲＧＯ１から比較
器４６中で許容できる焦点深度ΔＲＧＯＶが求まる。次
いで、割算回路４７中で上記の許容できる焦点深度およ
び半径方向の分解能ΔＲＢｍｉｎから、同じ基準関数を
使用する距離セルまたは距離間隔の個数ｎ＊が決まる。
【００２７】図５には、それぞれ正しい焦点深度範囲あ
るいは対応する基準関数を用いて信号を処理するフロー
チャートが示してある。第一距離回路５１では値γ，Ｌ
とΔαＤｉｆｆから最短距離ＲＧＯｍｉｎが計算され
る。比較器５２中でＲｇｎの値と比較して、この値が小
さいか大きいかを確認する。値Ｒｇｎが大きければ、図
４の回路と同じ回路５３中で閉じた解法を用いて計算が
行われる。これに反してＲＧＯｍｉｎがＲｇｎより大き
いければ、その時の焦点深度の範囲を記憶器から取り出
す上に述べた方法が行われる。比較器５２中の比較によ
る条件に応じて、基準関数が同じ計算回路で上に述べた
ように形成される。
るいは対応する基準関数を用いて信号を処理するフロー
チャートが示してある。第一距離回路５１では値γ，Ｌ
とΔαＤｉｆｆから最短距離ＲＧＯｍｉｎが計算され
る。比較器５２中でＲｇｎの値と比較して、この値が小
さいか大きいかを確認する。値Ｒｇｎが大きければ、図
４の回路と同じ回路５３中で閉じた解法を用いて計算が
行われる。これに反してＲＧＯｍｉｎがＲｇｎより大き
いければ、その時の焦点深度の範囲を記憶器から取り出
す上に述べた方法が行われる。比較器５２中の比較によ
る条件に応じて、基準関数が同じ計算回路で上に述べた
ように形成される。
【００２８】図６には、アンテナの開口角γが９０゜の
時の多数の結果関数が示してある。実線は正確な解に相
当し、二つの破線はπ／４あるいはπ／２の位相誤差を
許す焦点深度の解に相当する。一定の範囲内で位相誤差
を小さく維持したければ、上記の閉じた解法に切り換え
ることができる。
時の多数の結果関数が示してある。実線は正確な解に相
当し、二つの破線はπ／４あるいはπ／２の位相誤差を
許す焦点深度の解に相当する。一定の範囲内で位相誤差
を小さく維持したければ、上記の閉じた解法に切り換え
ることができる。
【００２９】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
レーダー装置であるＲＯＳＡＲ装置により、結像誤差が
簡単な方法で小さく維持される。
レーダー装置であるＲＯＳＡＲ装置により、結像誤差が
簡単な方法で小さく維持される。
【図１】 この発明によるＲＯＳＡＲ装置のプロセッサ
のブロック回路図、
のブロック回路図、
【図２】 １００ｍのアンテナの地上高度Ｈｏに対する
パラメータとしてアンテナ開口角γを用いた物体の距離
ＧＧＯ１に応じた焦点深度のグラフ、
パラメータとしてアンテナ開口角γを用いた物体の距離
ＧＧＯ１に応じた焦点深度のグラフ、
【図３】 １０００ｍのアンテナの地上高度Ｈｏに対す
る同様な焦点深度のグラフ、
る同様な焦点深度のグラフ、
【図４】 焦点深度を計算する閉じた解法のブロック回
路図、
路図、
【図５】 開いたおよび閉じた解法を用いて焦点深度を
計算するフローチャート、
計算するフローチャート、
【図６】 種々の最大許容位相誤差に対して９０゜のア
ンテナ開口角の結果関数のグラフ。
ンテナ開口角の結果関数のグラフ。
１ 幾何学配置回路 ２ 距離間隔処理回路 ３ 基準関数処理回路 ４ 基準関数記憶器、 ５ 直角復調器 ６，７ 中間記憶器 ８ 受信信号記憶器 ９ 相関器 １０ モニター １１ 評価装置 １２ 焦点深度記憶回路
Claims (4)
- 【請求項１】 回転アームの端部でレーダーパルスを送
受信するため少なくとも一つのアンテナを有する少なく
とも一つの送受信器と、受信信号ＳＥを復調して一時記
憶する装置（５，６，７）と、レーダー装置の照射幾何
学配置、送信周波数、測定すべき距離間隔Ｒｇｎ，回転
角αの範囲、送信パルス、および回転アンテナの地上高
度Ｈｏに応じて、基準関数を形成して保管する記憶装置
（４）と、アンテナで照射される距離範囲を個々の距離
間隔Ｒｇｎに分割する距離間隔処理回路（２）およびこ
れ等の距離間隔Ｒｇｎに基準関数を割り当てる基準関数
処理回路（３）から成るプロセッサ回路と、受信信号Ｓ
Ｅと基準関数の相関とる相関器（９）と、相関結果に対
する表示・評価装置（１０，１１）とを備えたレーダー
装置において、前記プロセッサ回路が焦点深度記憶回路
（１２）を有し、この焦点深度記憶回路（１２）が前記
ブロセッサ回路により処理すべき距離範囲に影響を与え
ることを特徴とするレーダー装置。 - 【請求項２】 記憶回路（１２）中では、焦点深度がア
ンテナの地上高度Ｈｏとアンテナの開口角γに応じて記
憶され、記憶された値がアンテナの地上高度と目標距離
に応じて、基準関数を計算する距離範囲の中心点として
呼び出されることを特徴とする請求項１に記載のレーダ
ー装置。 - 【請求項３】 記憶された焦点深度の値により確定する
距離範囲が多数の距離間隔に及ぶ場合、これ等の距離間
隔の全てに対して同じ基準関数を使用し、記憶した値に
より定まる距離範囲が一距離間隔より小さいなら、この
距離間隔に対してそれに合った多数の基準関数を使用す
ることを特徴とする請求項２に記載のレーダー装置。 - 【請求項４】 記憶された焦点深度の値により定まる距
離範囲が一距離間隔より小さいなら、この距離範囲内で
受信信号を多数の基準関数と相関させ、相関結果を平均
するか、別々に計算することを特徴とする請求項１また
は２に記載のレーダー装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4233416A DE4233416C2 (de) | 1992-10-05 | 1992-10-05 | Radargerät mit synthetischer Apertur auf der Basis rotierender Antennen |
| DE4233416:0 | 1992-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06214023A JPH06214023A (ja) | 1994-08-05 |
| JP2643078B2 true JP2643078B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=6469654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5245314A Expired - Fee Related JP2643078B2 (ja) | 1992-10-05 | 1993-09-30 | 回転アンテナに基づき合成開口を備えたレーダー装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5379041A (ja) |
| EP (1) | EP0591652B1 (ja) |
| JP (1) | JP2643078B2 (ja) |
| DE (2) | DE4233416C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3121544B2 (ja) | 1995-08-04 | 2001-01-09 | ダイムラークライスラー・アエロスペース・アクチエンゲゼルシヤフト | ヘリコプタに対して回転アンテナに基づく合成開口を備えたレーダーの運動誤差補償装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4323511C1 (de) * | 1993-07-14 | 1995-01-26 | Deutsche Aerospace | Radargerät zur Hinderniswarnung |
| US5614907A (en) * | 1996-03-14 | 1997-03-25 | Daimler-Benz Aerospace Ag | All weather visual system for helicopters |
| DE10101990C2 (de) * | 2001-01-18 | 2003-01-09 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Drahterkennung auf der Basis des ROSAR-Systems |
| DE102004005399A1 (de) * | 2004-02-03 | 2005-08-25 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Verbesserung der Lateralauflösung eines ROSAR-Systems |
| CN101344593B (zh) * | 2008-05-14 | 2010-10-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 滑动聚束合成孔径激光成像雷达 |
| CN101344594B (zh) * | 2008-05-14 | 2010-10-20 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 扫描合成孔径激光成像雷达 |
| EP2741106A1 (en) * | 2012-12-10 | 2014-06-11 | AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH | An obstacle and terrain warning radar system for a rotorcraft |
| ITUB20152526A1 (it) | 2015-07-27 | 2017-01-27 | Univ Degli Studi Di Firenze | Radar interferometrico ad antenna rotante a polarizzazione lineare |
| ITUB20152527A1 (it) | 2015-07-27 | 2017-01-27 | Univ Degli Studi Di Firenze | Radar interferometrico ad apertura sintetica con antenna scorrevole su un braccio rotante. |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4638315A (en) * | 1984-06-20 | 1987-01-20 | Westinghouse Electric Corp. | Rotor tip synthetic aperture radar |
| US4737788A (en) * | 1985-04-04 | 1988-04-12 | Motorola, Inc. | Helicopter obstacle detector |
| DE3922086C1 (ja) * | 1989-07-05 | 1990-10-18 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
| US5093649A (en) * | 1990-08-28 | 1992-03-03 | The Boeing Company | Bessel beam radar system using sequential spatial modulation |
-
1992
- 1992-10-05 DE DE4233416A patent/DE4233416C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-08-12 EP EP93112941A patent/EP0591652B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-08-12 DE DE59304404T patent/DE59304404D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-30 JP JP5245314A patent/JP2643078B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-10-05 US US08/131,634 patent/US5379041A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3121544B2 (ja) | 1995-08-04 | 2001-01-09 | ダイムラークライスラー・アエロスペース・アクチエンゲゼルシヤフト | ヘリコプタに対して回転アンテナに基づく合成開口を備えたレーダーの運動誤差補償装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0591652A1 (de) | 1994-04-13 |
| DE4233416A1 (de) | 1994-04-07 |
| JPH06214023A (ja) | 1994-08-05 |
| EP0591652B1 (de) | 1996-11-06 |
| DE4233416C2 (de) | 1994-09-08 |
| DE59304404D1 (de) | 1996-12-12 |
| US5379041A (en) | 1995-01-03 |
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|---|---|---|---|
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