JPH01500218A - Radiometric imager with frequency dispersive linear array antenna - Google Patents
Radiometric imager with frequency dispersive linear array antennaInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 周波数分散性直線アレイアンテナを 有するラジオメトリックイメージヤ [発明の背景] 本発明は一般にラジオメトリックイメージヤ、特に線源または直線アレイアンテ ナおよびファンビーム反転を使用する2次元シーンの周波数スペクトルを定める ラジオメトリックイメージヤに関するものである。[Detailed description of the invention] frequency dispersive linear array antenna radiometric imager with [Background of the invention] The present invention relates generally to radiometric imagers, and particularly to line source or linear array antennas. Defining the frequency spectrum of a 2D scene using beam and fan beam inversion It concerns radiometric imagers.
高い分解能のラジオメトリックイメージヤは、航空、気象学、海洋学および天文 学上の分野において実用的に多様に応用されている。ラジオメータは特に陸上の 測量、大気および海洋の特徴、水蒸気、降雨および海面温度の測定、および曇り または雨の下での水位現象と水面状況の評価等に対して非常に適している。High resolution radiometric imagers are used in aviation, meteorology, oceanography and astronomy. It has various practical applications in academic fields. Radiometers are especially useful on land. Surveying, atmospheric and oceanic features, water vapor, rainfall and sea surface temperature measurements, and cloudiness It is also very suitable for evaluating water level phenomena and water surface conditions under rain.
シーンを複数の一連のファンビームにより走査する線源アンテナを使用してシー ンの2次元イメージを提供する従来のマイクロウェーブラジオメータは、198 4年5月7日出願の米国特許第607869号明細書(発明の名称“M icr owaveRadioa+eter Using Fanbeam Inver s1on’ )に示されている。この文献は、“S pinrad″ (S p lnnlng Radlometer )として参照されている。その明細書の 中で示された1実施例には機械的に走査されるピルボックスアンテナが含まれ、 一方他の実施例には電子的に走査され、回転可能な直線アレイアンテナが含まれ ている。どちらの場合もアンテナ信号は適切に処理されて、走査されているシー ンの信号ラジオメトリツクイメージを再構成する。The scene is created using a source antenna that scans the scene with a series of multiple fan beams. A conventional microwave radiometer that provides two-dimensional images of U.S. Patent No. 607,869 filed on May 7, 2016 owaveRadioa+eter Using Fanbeam Inver s1on'). This document is called “S pinrad” (S p Radlometer). of that statement One embodiment shown therein includes a mechanically scanned pillbox antenna; However, other embodiments include electronically scanned and rotatable linear array antennas. ing. In both cases the antenna signal is properly processed and reconstruct the radiometric image of the signal.
ラジオメトリックイメージを応用するためには多くの場合、走査されたシーンの 各セグメントの周波数スペクトルを知る必要がある。過去においてこれは、ビー ムの方向が必要周波数範囲に渡って変化しない線源アンテナ、すなわち非周波数 分散性アンテナ線を使用することによって達成された。バンドパスフィルタのバ ンクは、アンテナ出力信号を複数の別々の周波数ビンに分割し、それから1セツ トの記録されたシーンの映像が種々の周波数ビンに含まれたデータを使用して生 成される。ロットマンレンズまたはプラナ−リフレクタ(すなわちピルボックス )のようなシステムに使用される多数の線源は、崇ばり構造的に複雑である。ス タンディングウェーブ配列のような他の線源アンテナは、レンズおよびリフレク タに比較すると小さくて軽いが、帯域幅が不適切に限定されている。Applications of radiometric imaging often require the use of scanned scenes. We need to know the frequency spectrum of each segment. In the past this has been A source antenna whose beam direction does not change over the required frequency range, i.e., a non-frequency Achieved by using dispersive antenna wires. bandpass filter band The link divides the antenna output signal into multiple separate frequency bins and then A video of a recorded scene is generated using data contained in various frequency bins. will be accomplished. Rotmann lens or planar reflector (i.e. pillbox) The large number of sources used in systems such as ) are structurally complex. vinegar Other source antennas, such as dangling wave arrays, use lenses and reflectors. Although it is small and lightweight compared to the data processor, its bandwidth is inadequately limited.
それ故、広い周波数範囲に対してシーンのスペクトルイメージを提供でき、不適 切な大きさや複雑性がなく、不適切に帯域幅が限定されないラジオメトリックイ メージヤが必要であると考えられる。本発明はこの必要条件を満たすものである 。Therefore, it is possible to provide a spectral image of the scene over a wide frequency range and A radiometric instrument that is not unnecessarily large, complex, or unduly bandwidth-limited. It is thought that Mejia is necessary. The present invention satisfies this requirement. .
[発明の要約] この発明は軽量で周波数分散性直線アレイアンテナを使用して画像化される2次 元シーンの各セグメントの周波数スペクトルを決定するラジオメトリックイメー ジヤおよび関連方法に関する。アンテナは、予め定められた周波数範囲に渡りて いる個々の周波数を表わす複数の円錐ファンビームに沿って受信された放射に応 じて出力信号を供給する。これらのファンビームは、複数の間隔を付けた円錐区 域において走査されたシーンと交差する。円錐ファンビームが予め定められた方 法でシーンを走査するように、実質的にアンテナ軸に対して垂直でシーンに平行 な揺れ軸に関してアンテナを制御可能に揺らすロッキング手段が含まれている。[Summary of the invention] This invention describes the use of a lightweight, frequency-dispersive linear array antenna to image secondary A radiometric image that determines the frequency spectrum of each segment of the original scene. and related methods. The antenna can be used over a predetermined frequency range. in response to radiation received along multiple conical fan beams representing individual frequencies of provides the output signal. These fan beams consist of multiple spaced conical sections. intersects the scanned scene in the area. Those with predetermined conical fan beams substantially perpendicular to the antenna axis and parallel to the scene, so that the A locking means is included for controllably rocking the antenna about a rocking axis.
アンテナ出力信号は、予め定められた周波数範囲におけるシーンの全セグメント からの全ての放射の受信を示すデータを含んでいる。このデータはデータ蓄積手 段に蓄積される。本発明によるとラジオメトリックイメージヤは、蓄積されたデ ータ中の多義性を解決するために別の方法によりアンテナを制御して移動するた めの補足移動手段を有する。データ処理手段は、その後金てのシーンのセグメン トの周波数スペクトルを決定するために蓄積されたデータを処理する。The antenna output signal captures all segments of the scene in a predetermined frequency range. Contains data indicating the reception of all radiation from. This data is stored in It is accumulated in stages. According to the present invention, the radiometric imager In order to control the movement of the antenna by another method to resolve the ambiguity in the data, have supplementary means of transportation for The data processing means then segment the scene of interest. Process the accumulated data to determine the frequency spectrum of the target.
1実施例において補足移動手段は、アンテナを実質的にアンテナ軸と揺れ軸に対 して共に垂直な軸に関して回転するように制御する手段を有する。そのためロッ キング手段および回転手段は、それぞれの円錐区域が複数回シーンの各セグメン トと交差するように共に動作する。回転手段は、増加する揺れのためにそれぞれ の位置に対して実質的に360度の範囲でアンテナを回転することが好ましい。In one embodiment, the supplementary movement means moves the antenna substantially relative to the antenna axis and the swing axis. and means for controlling rotation about both vertical axes. Therefore, lock The king means and the rotation means are configured such that each cone area is rotated multiple times through each segment of the scene. work together to intersect with the target. The rotation means are each for increasing sway Preferably, the antenna is rotated through substantially 360 degrees relative to its position.
本発明の他の実施例において、ラジオメトリックイメージヤは、実質的に第1の アンテナと同じ第2の周波数分散性直線アレイアンテナを有する。2つのアンテ ナは、シーンを走査するための一連の円錐ファンビームを有する干渉計を形成す るように間隔を置かれて各々平行に配置されている。これはRADSAR(Ra diometrlc 5ynthetic ApertureRader)と呼 ばれる。In other embodiments of the invention, the radiometric imager includes substantially the first It has a second frequency dispersive linear array antenna that is the same as the antenna. two antennas Na forms an interferometer with a series of conical fan beams to scan the scene. They are arranged parallel to each other and spaced apart from each other. This is RADSAR (Ra diometrlc 5ynthetic ApertureRader) It will be revealed.
これら他の実施例において、補足移動手段は複数の形態を取ることができる。そ の1例は、シーンに関して第1および第2のアンテナを実質的にアンテナ軸に垂 直でありシーンに平行な方向に移動するものである。その代わり補足移動手段は 2つのアンテナをそれらの縦軸と平行な軸に関して制御可能に回転する手段を含 むことができる。このようにシーンの方向に垂直な軸に沿う2つのアンテナの間 の効果的な間隔は制御して変化させることができる。さらに他の実施例において 、2つのアンテナの平行な関係を維持しながら2つのアンテナをそれぞれが接近 および離れるように制御可能に移動する手段を含むことができる。これによりシ ーンの方向に垂直な軸に沿う2つのアンテナの有効間隔は制御可能に変化される 。In these other embodiments, the supplemental movement means can take multiple forms. So One example is to position the first and second antennas substantially perpendicular to the antenna axis with respect to the scene. It moves in a direction parallel to the scene. Instead, supplementary means of transportation means for controllably rotating the two antennas about an axis parallel to their longitudinal axes; You can Between the two antennas along the axis perpendicular to the direction of the scene like this The effective spacing of can be controlled and varied. In still other embodiments , the two antennas are moved close to each other while maintaining a parallel relationship between the two antennas. and means for controllably moving it away. This will cause The effective spacing of the two antennas along an axis perpendicular to the direction of the beam is controllably varied. .
データ処理手段は複数のシーンの記録画像を都合よく生成し、それぞれの画像は 予め定められた周波数範囲における特有の周波数帯域に対して蓄積されたデータ に基いている。これらの画像は、変形されたラドン変換アルゴリズムを使用して 都合よく蓄積データから生成される。The data processing means conveniently generate recorded images of a plurality of scenes, each image being Data accumulated for specific frequency bands within a predetermined frequency range It is based on These images are transformed using a modified Radon transform algorithm. Conveniently generated from accumulated data.
本発明の他の特徴および効果は、本発明の原理を例示により示されている添付図 面を参照されている以下の好ましい実施例の説明から明らかになる。Other features and advantages of the invention will be apparent from the accompanying drawings, which illustrate by way of example the principles of the invention. It will become clear from the following description of preferred embodiments, to which reference is made.
[図面の簡単な説明コ 第1図は、本発明の周波数分散性の1実施例によるラジオメトリックイメージヤ の簡単なブロック図であり、第2図は第1図の直線アレイアンテナを示し、2つ の分離した周波数に対する円錐ファンビームを表わし、第3図は第1図の直線ア レイアンテナを示し、走査されたシーンを伴う複数の円錐ファンビームの交差部 を表わし、第4図の(a)および(b)は、2つの例示した回転位置およびファ ンビームに対する複数の例示したロッキング位置に対して全て同じ周波数Foで 画像化されたシーンを伴う2組のファンビーム交差部を例示し、 第5図は、ファンビームおよびスピンラッド図に対する複数の回転位置に対して 画像化されたシーンにおける単一画素Pと複数のFoファンビームの交差部を示 し、第6図は、走査を行なう干渉計を形成するようにそれぞれ間隔を付けられて 平行に配置されている2つの周波数分散性直線アレイアンテナ(RADSAR) を含む本発明の別の実施例を簡単に示している。[Brief explanation of the drawing] FIG. 1 shows a radiometric imager according to one embodiment of the frequency dispersion of the present invention. Fig. 2 shows the linear array antenna of Fig. 1, with two Figure 3 represents the conical fan beam for the separated frequencies of Figure 1. Intersection of multiple conical fan beams showing ray antenna and with scanned scene 4(a) and (b) represent two exemplary rotational positions and all at the same frequency F o for several exemplary locking positions on the main beam. illustrating two sets of fan beam intersections with imaged scenes; Figure 5 is for multiple rotational positions for fan beam and spinrad diagrams. Shows the intersection of a single pixel P and multiple Fo fan beams in the imaged scene. 6, each spaced apart to form a scanning interferometer. Two frequency dispersive linear array antennas (RADSAR) arranged in parallel Figure 2 briefly illustrates another embodiment of the invention, including:
[実施例] 図面を参照すると、特に第1図乃至第3図においてシーン11(第3図)を走査 し、シーンの1組の記録画像を生成するためのラジオメトリックイメージヤの第 1の実施例が示され、各画像は特有の狭い周波数帯域において受信された放射線 を表わしている。ラジオメトリックイメージヤは、単一の周波数分散性直線アレ イアンテナ13を具備し、このアンテナ13は一連の円錐ファンビームから受光 された放射線に基く出力信号を発生する。2つの例示的なファンビームは、第2 図において参照番号15で表わされている。ファンビームはそれぞれ特有の狭い 周波数帯域において放射線を収集し、放射線が受信される円周囲の方向にかかわ らず出力信号に影響する。これらの周波数帯域範囲は、ある極限の角度における Foの低い周波数から反対の極限の角度におけるFrLの高い周波数までである 。ファンビームは、複数の分離した円錐ビームまたはビームの連続体のいずれか である。[Example] Referring to the drawings, in particular in FIGS. 1 to 3, scene 11 (FIG. 3) is scanned. and the first stage of the radiometric imager to generate a set of recorded images of the scene. 1 embodiment is shown, each image representing radiation received in a unique narrow frequency band. It represents. The radiometric imager consists of a single frequency dispersive linear array. The antenna 13 receives light from a series of conical fan beams. generates an output signal based on the radiation emitted. The two exemplary fan beams are It is designated by reference number 15 in the figure. Each fan beam has its own narrow It collects radiation in a frequency band, regardless of the direction around the circle in which the radiation is received. without affecting the output signal. These frequency bands range at certain extreme angles. from the low frequency of Fo to the high frequency of FrL at the opposite extreme angle . A fan beam can be either multiple separate conical beams or a continuum of beams It is.
アンテナ13は、一端に入力ポートを備え、他端に負荷を有する長い給電線を具 備する通常の進行波直線配列であることが好ましい。ラジェータはその長さに沿 って給電線と結合されている。The antenna 13 comprises a long feed line with an input port at one end and a load at the other end. A conventional traveling wave linear array is preferred. The radiator runs along its length. is connected to the power supply line.
第3図において最もよく示されているように、直線アンテナ13によって受光さ れた円錐ファンビーム15は、複数の間隔を付けられた円錐区域16においてシ ーン11と交差する。シーンが正確に平坦である場合、これらの円錐区域は事実 上双曲線となる。しかしながらシーンが地球の球面一部分を成す場合には、円錐 区域はさらに複雑な曲線を形成する。しかし狭義において、双曲線はこれらの曲 線の適切な近似形として利用できるものである。As best shown in FIG. The conical fan beam 15 is arranged in a plurality of spaced conical sections 16. intersects with lane 11. If the scene is exactly flat, these conical areas are true It becomes an upper hyperbola. However, if the scene forms part of the spherical surface of the Earth, then the cone The areas form more complex curves. However, in a narrow sense, hyperbolas are these curves. It can be used as an appropriate approximation of a line.
本発明によるとラジオメトリックイメージヤは、そのファンビーム15がシーン 11を走査し、各ビームがシーンのそれぞれの小さいセグメントと幾度も交差す るように直線アンテナ13を複数の位置に制御可能に移動する走査機構17(第 1図)を具備している。第1図乃至第3図の実施例においてこの機構的走査は、 実質的にシーンの方向に配列されている軸、すなわち第3図におけるZ軸を中心 にアンテナを制御可能に回転させ、アンテナ軸に垂直でシーンに平行な軸、すな わち第3図におけるY軸を中心にアンテナを揺動することにより達成される。According to the invention, the radiometric imager has a fan beam 15 that 11, with each beam intersecting each small segment of the scene many times. A scanning mechanism 17 (first (Fig. 1). In the embodiment of FIGS. 1 to 3, this mechanical scanning is Centered on an axis substantially aligned in the direction of the scene, i.e. the Z axis in FIG. controllably rotate the antenna to align the axis perpendicular to the antenna axis and parallel to the scene, i.e. That is, this is achieved by swinging the antenna around the Y axis in FIG.
各々の増加する揺動位置に対して、アンテナ13はその全回転である360度の 範囲を回転する。その結果のデータは、それぞれの増加する回転位置において各 周波数に対する走査の1組に組織化される。第4図(a)(b)はそのような走 査の2組をFoファンビームに対して示している。第4図(a)は、複数の例示 した揺動位置に対するFoファンビームの交差部分を特定の回転位置に対して示 し、第4(b)図は、別の回転位置に対する同じ例示した揺動位置に対するFo ファンビームの交差部分を示している。各回転位置において走査されているシー ン11における全てのセグメントは、各ファンビームによって同時に交差される 。アンテナが上記の揺動および回転動作を行なう間に発生される出力信号に含ま れるデータは、次の処理のために蓄積される。For each increasing swing position, the antenna 13 completes its full rotation of 360 degrees. Rotate range. The resulting data is It is organized into a set of scans for frequency. Figures 4(a) and (b) show such runs. Two sets of tests are shown for the Fo fan beam. FIG. 4(a) shows multiple examples. The intersection of the Fo fan beam for the given oscillating position is shown for a specific rotational position. However, FIG. 4(b) shows Fo for the same exemplary rocking position for another rotational position. The intersection of the fan beams is shown. The sheet being scanned at each rotational position All segments in 11 are intersected simultaneously by each fan beam. . included in the output signal generated while the antenna performs the above rocking and rotating motions. The data is stored for further processing.
第1図を参照すると、本発明の第1の実施例であるラジオメトリックイメージヤ の簡単なブロック図が示されている。Referring to FIG. 1, a radiometric imager according to a first embodiment of the present invention is shown. A simple block diagram is shown.
アンテナ出力信号は、適切な増幅のためにライン19上でアンテナ13から増幅 器21に送られる。増幅された信号は、ライン23上で各ファンビームに対して 1個のフィルタを有するバンドパスフィルタ25のバンクに供給される。フィル タ信号は信号の振幅を検知するためにライン27で検知回路29のバンクに供給 される。検知された振幅は、走査されているシーン11とファンビーム15の交 差部分により限定されている円錐区域16に対するn個連続する狭い周波数帯域 においてアンテナにより受信された放射線強度の集りを表わす。The antenna output signal is amplified from antenna 13 on line 19 for proper amplification. It is sent to the container 21. The amplified signal is sent to each fan beam on line 23. A bank of bandpass filters 25 with one filter is fed. fill The data signal is fed on line 27 to a bank of detection circuits 29 to detect the amplitude of the signal. be done. The detected amplitude is the intersection of the fan beam 15 with the scene 11 being scanned. n consecutive narrow frequency bands for the conical area 16 defined by the difference section represents the collection of radiation intensities received by the antenna at .
検知回路29のバンクによって生成されたn個の強度信号は、ライン31でデー タ蓄積装置33に供給され、データ蓄積装置33は次のサブセグメント処理のた めにデータを蓄積する。同時にアンテナ13のある特定の瞬間の揺動および回転 位置を表わすデータは、ライン35で走査機構17からデータ蓄積装置33に供 給され、このデータはアンテナデータの適切な代表値を示す重要なものである。The n intensity signals generated by the bank of sensing circuits 29 are connected to the data on line 31. data is supplied to the data storage device 33, and the data storage device 33 stores the data for the next sub-segment processing. Accumulate data for this purpose. At the same time, the antenna 13 swings and rotates at a certain moment Data representing the position is provided from the scanning mechanism 17 to the data storage device 33 in line 35. This data is important because it provides a good representation of the antenna data.
蓄積データは、走査されているシーンll中の番手さいセグメントのスペクトル を決定するために適切に処理されるため連続的にライン37でデータ処理装置2 9に出力される。この結果が複数の記録平面画像となり、ライン41上の出力に 対して画像はそれぞれ特有の狭い周波数帯域において受信された放射線を表わす 。The accumulated data is the spectrum of the smallest segment in the scene being scanned. The data processing device 2 is continuously processed in line 37 to determine the 9 is output. The result is a plurality of recording plane images, which are output on line 41. Images, on the other hand, each represent the received radiation in a unique narrow frequency band. .
FoからFnまでの別々の周波数範囲おいてシーン11の各セグメントにより放 射された放射線の強度は、セグメントそれぞれに対する蓄積データ全てを適切に 分解することにより測定される。特にそれぞれの狭い周波数帯域に対して所定の セグメントを通過する走査全てに対する放射線強度測定値は一緒に出されて平均 化される。その平均値が特定のセグメントによって放射された放射線強度の正確 な測定値となる。このデータ分解方法は、上記において参照されている米国特許 出願第607889号明細書に詳細に示されている。方法は事実上明細書に示さ れているファンビーム反転方法の複合された変形方法であり、上記の方法はn回 反復され、それぞれFoからFrLまでの予め定められた周波数範囲おけるそれ ぞれの狭周波数帯域のために1回づつ行われる。radiated by each segment of scene 11 in a separate frequency range from Fo to Fn. The intensity of the emitted radiation is adjusted to suit all accumulated data for each segment. Measured by decomposition. In particular, for each narrow frequency band a given Radiation intensity measurements for all scans passing through the segment are taken together and averaged. be converted into Accuracy of the radiation intensity whose average value is emitted by a particular segment This is a measured value. This data decomposition method is described in the US patent referenced above. It is shown in detail in Application No. 607889. The method is practically indicated in the specification. This is a composite variation of the fan beam inversion method, which is used n times. repeated, each in a predetermined frequency range from Fo to FrL. This is done once for each narrow frequency band.
それぞれのn個の狭い周波数帯域(すなわちF。乃至Fn>対して、ファンビー ムがシーンを走査するときにシーン11と対応したファンビーム15の交差部分 によって限定される円錐区域16から受信される放射線は、シーンのプロフィー ルまたはプロジェクションと命名された関数を形成する。円錐区域が事実上直線 ならば、この関数はシーンのラドン変換となり、このとは従来技術においてよく 知られている。しかしながら円錐区域は直線ではないため、ラドン変換はデータ の数学的な処理に使用できるように僅かに変形されなくてはならない。For each n narrow frequency band (i.e. F. to Fn>), The intersection of the fan beam 15 corresponding to the scene 11 as the beam scans the scene. The radiation received from the conical area 16 defined by the scene profile form a function named function or projection. The conical area is virtually straight Then, this function is the Radon transform of the scene, which is often defined in the prior art. Are known. However, since the conical area is not a straight line, the Radon transform must be slightly modified so that it can be used for mathematical processing.
このような変形されたラドン変換は上記の明細書に詳細に示されている。Such modified Radon transforms are shown in detail in the above specification.
第5図は、スピンラッド構造のために特有のシーンセグメントPと交差する1つ の特有周波数(すなわちFo)に対する1組の円錐区域を示している。これらの 円錐区域1B全てに対するFo放射線の測定値の平均が高い値である場合、これ らの高い値はこのシーンのセグメント中に位置された放射線エミッタの強度が対 応して高くなったためと考えられる。同様にこれらの交差する円錐区域全ての平 均値が比較的低い値である場合、このセグメントから受信されたFoの放射線の 強度は対応して低くなったと考えられる。Figure 5 shows one intersecting scene segment P that is unique for the spinrad structure. A set of conical areas is shown for the characteristic frequency of (i.e., Fo). these If the average of the measurements of Fo radiation for all cone areas 1B is a high value, then this A high value of This is thought to be due to the corresponding increase in the price. Similarly, the plane of all these intersecting conical areas If the mean value is a relatively low value, then the radiation of Fo received from this segment is It is thought that the strength was correspondingly lower.
第5図において、シーンのセグメントPに対する比較的少ない数の交差円錐区域 だけが例示されていると考えられる。In FIG. 5, a relatively small number of intersecting cone areas for segment P of the scene Only the following are considered to be examples.
アンテナの移動は、所望するいずれのレベルの分解能でも提供するように制御可 能である。例えば揺動動作は、1/3度の増加分において40度の範囲で行われ 、回転動作は同様に1/3度の増加分において360度の範囲で行われることが できる。このことは、各シーンのセグメントおよび狭い周波数帯域それぞれに対 する1000の交差円錐区域に対して実行されるものである。Antenna movement can be controlled to provide any level of resolution desired It is Noh. For example, a rocking motion is performed over a range of 40 degrees in 1/3 degree increments. , the rotational movement can similarly be performed over a range of 360 degrees in 1/3 degree increments. can. This applies to each scene segment and narrow frequency band. This is performed for 1000 intersecting cone sections.
第6図は本発明の別の実施例であり、この実施例は空間中に設置された第2の周 波数分散性直線アレイアンテナ13’を含む。これはRADSAR構造と呼ばれ ている。2つのアンテナの円錐ファンビームは、その2つのアンテナがシーン1 1′を走査するための干渉計を形成するように実質上アンテナ間の距離りより大 きい距離を取って配列されている。それぞれのファンビームは、予め定められた 干渉計ローブパターンををし、パターンはその周波数およびアンテナ間の間隔り にしたがって定められる。2つのアンテナからの信号は、対応する周波数のロー ブパターンにより乗算されたシーンにおいて予め定められた円錐区域16′によ り放射された放射線を表わす1組のプロフィール(各周波数に対して1つ)を生 成するために適切に結合される(例えば乗算される)。FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, which includes a second perimeter installed in a space. It includes a wave number dispersive linear array antenna 13'. This is called the RADSAR structure. ing. A conical fan beam of two antennas means that the two antennas are connected to scene 1. substantially larger than the distance between the antennas to form an interferometer for scanning 1'. They are arranged with a certain distance between them. Each fan beam has a predetermined The interferometer lobe pattern is determined by its frequency and the spacing between the antennas. determined according to. The signals from the two antennas are by a predetermined cone area 16' in the scene multiplied by the waveform pattern. generates a set of profiles (one for each frequency) representing the radiation emitted by the be combined (e.g., multiplied) appropriately to form
第6図の実施例は、2つのアンテナがアンテナ軸に対して垂直であり走査されて いるシーンに対して水平な軸すなわちY軸に関して制御可能に揺動される第1図 乃至第3図の実施例と類似している。しかし第1図乃至第3図の実施例で行われ ているように、アンテナをシーン方向に配列された軸に関して回転する代わりに 、この実施例は複数の異なる方法のいずれかによりアンテナを移動し、これらの 方法は全てシーンに関する干渉計ファンビームを変換するように機能する。The embodiment of Figure 6 shows that the two antennas are perpendicular to the antenna axis and are being scanned. FIG. This embodiment is similar to the embodiment of FIGS. However, this is done in the embodiments shown in Figures 1 to 3. Instead of rotating the antenna about an axis aligned in the scene direction, as in , this example moves the antenna in any of a number of different ways, and these All methods function to transform the interferometer fan beam with respect to the scene.
本発明の干渉計の実施例の一例において2つのアンテナ13および13′は、2 つのアンテナ間の一定距離りを保ちながらアンテナ軸に対して垂直でありシーン に対して平行な軸すなわち第6図におけるY軸に沿ったシーン11’に関して移 動するように動作される。この後者の運動は、非静止軌道にある1機または2機 の人工衛星上に2つのアンテナを設置することによって達成される。ファンビー ムはそれぞれ干渉計を形成し、その応答特性は角度方向の関数として予め定めら れた方法において変化するため、この移動動作は信号がどの特定時間に受信され ても角度方向が不明確であることを解決するために使用されることができる。第 1図乃至第3図の実施例のように、本発明のこの実施例により累算されたデータ を処理するための適切な方法は、上記の明細書に詳細に示されている。方法は明 細書において示された方法の複合された変形であり、記述された方法はn回反復 され、狭い周波数帯域それぞれに対して1回づつ行われる。In one example of an embodiment of the interferometer of the invention, the two antennas 13 and 13' are 2 perpendicular to the antenna axis while maintaining a constant distance between the two antennas. The displacement with respect to scene 11' along the axis parallel to , i.e. the Y axis in FIG. be operated to move. This latter motion is the result of one or two aircraft in a non-geostationary orbit. This is achieved by installing two antennas on the satellite. funbee Each beam forms an interferometer whose response characteristics are predetermined as a function of angular direction. This movement behavior depends on which particular time the signal is received. Even angular orientation can be used to resolve ambiguity. No. The data accumulated by this embodiment of the invention, as in the embodiment of FIGS. Suitable methods for processing are given in detail in the above specification. The method is clear A compound variant of the method presented in the specification, where the method described is repeated n times. once for each narrow frequency band.
本発明の干渉計の実施例の2つの例において2つのアンテナ13および13’ は、シーン11’の方向に垂直な軸に沿ったそれらの効果的な間隔を制御可能に 変化するような方法で移動される。これらの実施例の1つにおいてアンテナはそ れら自体の軸に平行な軸すなわち第6図におけるX軸を中心に一緒に回転するよ うに作られている。他の実施例において2つのアンテナはそれぞれが接近または 離れるように、すなわち第6図におけるY軸に沿って制御可能に動作される。い ずれかの場合においても、制御可能に変化される2つのアンテナ間の距離は各フ ァンビームの干渉計パターンを変形し、アンテナが検知する放射線源の特定方向 における不明確性の解決に使用されるデータを累算することを可能にする。再度 このデータを分解し、各周波数に対する画像のようなシーンの1組の記録画像を 生成する適切な方法が上記の明細書に与えられる。次に行われる方法は明細書に 示されている1次元アパーチャ合成方法の複合された変形であり、この方法は狭 い周波数帯域それぞれのために1回づつn回反復されて行われる。Two antennas 13 and 13' in two examples of embodiments of the interferometer of the invention allow control of their effective spacing along the axis perpendicular to the direction of the scene 11'. Moved in a changing way. In one of these embodiments, the antenna so that they rotate together about an axis parallel to their own axes, i.e. the X axis in Figure 6. Made from sea urchin. In other embodiments, the two antennas are each in close proximity or controllably moved apart, ie along the Y-axis in FIG. stomach In either case, the distance between the two antennas is controllably varied for each frame. Deform the interferometer pattern of the fan beam to determine the specific direction of the radiation source detected by the antenna. allows accumulating data used to resolve ambiguities in again This data is decomposed into a set of recorded images of the scene, such as an image for each frequency. Suitable methods of production are given in the above specification. The next method will be explained in the statement. A complex variant of the one-dimensional aperture synthesis method presented, this method This is repeated n times, once for each frequency band.
上記より本発明はシーンの複数の記録画像を提供し、各画像は特有の狭い周波数 帯域に対して受信された放射線パターンに対応するものである改善されたラジオ メトリックイメージヤを提供するものであると考えられる。ある実施例(スピン ラッド構造)は、複数の円錐ファンビームに基く出力信号を供給する単一の周波 数分散性直線アレイアンテナを含み、アンテナはある軸に関して制御可能に揺動 され、各アンビームがシーンのセグメントとそれぞれ複数回交差するように垂直 な軸を中心に制御可能に回転される。別の実施例(RADSAR構造)において は、ラジオメトリックイメージヤは第1のアンテナと平行に配置されている第2 の周波数分散性直線アレイアンテナを含み、ファンビーム干渉計を生成する。2 つのアンテナの移動、アンテナ軸に平行な軸を中心とする2つのアンテナの回転 、もしくは2つのアンテナが接近および離れるような動作のいずれかと組合せら れた2つのアンテナの揺動動作は、記録画像を製造する重要なデータを提供する ものである。From the above, the present invention provides multiple recorded images of a scene, each image having a unique narrow frequency Improved radio that corresponds to the radiation pattern received for the band It is considered to provide a metric imager. An example (spin Rad structure) provides a single frequency output signal based on multiple conical fan beams. Includes a numerically dispersive linear array antenna, where the antenna controllably oscillates about an axis vertically so that each unbeam intersects each segment of the scene multiple times. controllably rotated about an axis. In another embodiment (RADSAR structure) The radiometric imager has a second antenna placed parallel to the first antenna. frequency dispersive linear array antenna to produce a fan beam interferometer. 2 Movement of one antenna, rotation of two antennas about an axis parallel to the antenna axis , or in combination with movements in which the two antennas approach and separate. The oscillating motion of the two antennas provides important data to produce recorded images. It is something.
本発明は好ましい実施例を参照して詳細に説明されてきたが、技術者は種々の修 正が本発明の技術的範囲を逸脱することなく行われることを理解するであろう。Although the present invention has been described in detail with reference to a preferred embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made to the invention. It will be understood that modifications may be made without departing from the scope of the invention.
したがって本発明は以下の請求の範囲によってのみ限定されるものである。Accordingly, the invention is limited only by the scope of the following claims.
FIG、2 FIG。3 θノ 国際調査報告 1a+s+11m++l1ill^5sUc・!mha、PcT/US8710 1194FIG.2 FIG. 3 θノ international search report 1a+s+11m++l1ill^5sUc・! mha, PcT/US8710 1194
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