JPH0410996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合成開口レーダに関する。

〔従来の技術〕

航空機や人工衛星等の移動プラツトフオームに
サイドルツキングレーダ（Side Looking
Radar、側方監視レーダ）を搭載し、進行方向に
対し側方の地上に電波を放射しつつあらかじめ設
定した進路を進行しながら反射波を受信しつつこ
れを合成することによつて比較的小さい開口面の
アンテナで等価的に大口径のアンテナを合成しう
る合成開口レーダ装置はよく知られている。

第２図は合成開口レーダ装置の動作原理を示す
動作原理図である。

高度Ｈにある移動プラツトフオームＰは、大地
Ｇ上の観測対象点Ｑに対し送信パルスビーム傾角
αでこれを送信パルスビーム角θで照射しつつ紙
面から背面方向に低速度で進行するものとする。
この場合、θの送信パルスビーム角をもつ送信パ
ルスによつて照射される観測対象点Ｑからの反射
波は距離および方位方向の２次元に広がつた観測
データとして得られ、従つてこれを点目標である
観測対象として再生するためには距離および方位
方向にこれを圧縮するレンジおよびアジムス圧縮
が必要となる。

まとこの場合送信受信はコヒーレント状態を保
持しつつ行なわれ、従つて地上の多数の散乱点か
らの反射信号が特定の位相関係で合成されこれが
受信信号に強弱の変動を与え画像として再生した
場合に濃淡のちらつきとなつて現われる、いわゆ
るスペツクル（speckle）ノイズの著しい発生が
避けられず、このため通常は観測対象ごとに得ら
れる２次元に広がつたいわゆるルツク単位の観測
データを進行方向すなわち方位方向に複数等分割
した分割ルツクとしこれら分割ルツク単位でレン
ジ圧縮後のアジムス圧縮を実施し、互いに非コヒ
ーレントな分割ルツク単位のアジムス圧縮後のデ
ータの絶対値加算等によるデータ平均化を介して
スペツクルノイズの低減る図る方位マルチルツク
処理を実施している。

一方、方位マルチルツク処理と同じような着想
でルツク単位の画像データを距離方向に圧縮しス
ペツクルノイズを減少させる距離マルチルツク手
法がある。

これは通常LFM（Linear FM）変調による送
信パルス信号内の周波数変化分をいくつかの独立
区間、すなわち分割ルツクにわけこれらそれぞれ
の分割ルツクについてまずレンジ圧縮を行なつた
のちアジムス圧縮しこれらを加算により重ね合せ
平均化する手法である。

第２図に示す送信パルス１は、合成開口レーダ
装置において利用される一般的な送信パルスを示
し時間軸ｔ上で₁から₂までc₁を中心としてリ
ニアに周波数が変化するLFM変調波である。

このようなLFM変調波を送信パルスとして利
用するのは、LFMによつて広帯域化を図り受信
処理の際には送信時にLFM化する場合に通常利
用する分数遅延線とは周波数対遅延特性が逆特性
の分散遅延線を通してエネルギーを１点に集中し
た尖鋭なパルスとして再生し、比較的小出力であ
りながら大出力相当の送信パルスとしての利用を
考慮していることにもとずく。

さてこのようにLFM形式で利用される送信パ
ルス１は１パルスごとに時間Ｔの間送出され、Ｌ
の距離にわたる距離方向照射幅を形成しつつその
反射が移動プラツトフオームのサイドルツキング
レーダに入力される。レベルは別としてこの反射
波の周波数構成もドプラ変化分を除けば送信パル
ス１と同じであつて時間Ｔにわたつて入力され
る。いま、このような受信信号を複数個は等分割
したとする。たとえば第２図の場合は２分割し
Ｔ／２時間ごとのデータに分けた場合を想定す
る。₁と₂との差がΔであるとするＴ／２時間
ごとの周波数差はΔ／２であり、このΔ／２の
周波数帯域をもつ２分割ルツクを重ね合わせるこ
と、実際には加算処理することによつて距離マル
チルツク処理が可能となるが実際には移動プラツ
トフオームの進行方向、すなわち方位方向に関す
るマルチルツク処理が殆んどであり、送信信号の
分割による距離マルチルツク処理はデータ処理に
おける帯域幅と増大等の理由で殆んど利用されて
いないのが現状である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した如く距離マルチルツク処理は現在殆ん
ど利用されていないが、これは次のような理由に
よる。

すなわち、距離分解能は処理データの帯域幅に
逆比例し、従つて、たとえば第２図に示す如く２
分割ルツクを重ね合せる場合にはもとの周波数帯
域ΔがΔ／２となりこのため距離分解能が1/2
に低下する。一般的にはｎ分割ルツク処理とすれ
ば距離分解能は１／ｎに低下する。この分解能の
低下は方位マルチルツク処理においても基本的に
は同じでルツク分割数に逆比例するが、距離マル
チルツク処理にあつてはさらに次のような問題点
がある。

合成開口レーダ装置における送信パルスし
LFMによる周波数変化ぶん、第２図の場合はΔ
であるが、これを距離分解能の向上、受信パルス
の尖鋭化等の目的からは出来る限り高くすること
が望ましく、受信データ処理におけるＡ／Ｄ変換
の際のサンプリング周波数の安定動作上限等を勘
案して設定されこれによつて処理速度の上限も一
義的に決定される。

一方、１／ｎに低下する距離分解能を抑止しよ
うとすれば周波数帯幅をｎ・Δとして運用すれ
ばよいが、このような周波数帯域幅を拡大すれば
いよいよＡ／Ｄコンバータの安定動作周波数上限
の制約を強く受けることとなり、このような制約
条件のため距離マルチルツク処理は殆んど利用さ
れていないといの欠点がある。本発明の目的もこ
のような欠点を除去した合成開口レーダ位置を提
供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の装置は、航空機、人口衛星等の移動プ
ラツトフオームに搭載したサイドルツキングレー
ダ（Side Looking Radar）で地上の状態を電波
による画像として再生する合成開口レーダ装置に
おいて、あらかじめ設定したｎ・Δの広帯域幅
の周波数をもつ送信パルスを放射して観測対象か
らの反射波を受信したうえこれを帯域幅がそれぞ
れΔでかつ互いに異なる複数の周波数帯域に分
割してコヒーレントに受信データを検出する受信
データ分割検出手段と、この受信データ分割検出
手段によつて取得した複数の受信データに対しそ
れぞれ独立的にレンジおよびアジムス圧縮を施し
て複数の画像データを再生したうえこれら複数の
画像データをそれぞれルツク（look）として加
算による重ね合せを行なうことにより距離方向の
マルチルツク処理を実行する処理方向マルチルツ
ク処理手段とを備えて構成される。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の合成開口レーダ装置の構成の一
実施例を示すブロツク図である。

第１図に示す実施例の構成は、基準周波数発振
器１、分散遅延器２、トリガ発生器３、広帯域送
信部４、アイソレータ５、アンテナ６、広帯域受
信部７、同期検波器８および９、局部周波数発振
器１０および１１、フイルタ１２および１３、レ
ンジ・アジムス圧縮部１４および１５、マルチル
ツク処理部１６等を備えて構成される。

基準周波数発振器１は本実施例によつて構成さ
れるコヒーレントレーダ系において使用する送受
信周波数の基準となる安定した周波数の基準信号
を発生しこれを分散遅延器２に供給する。

分散遅延器２は周波数逓倍回路、パルス形成回
路、SAW（acoustic surface wave、弾表面波）
遅延線等を備え、入力した基準周波数をSAW遅
延線の中心周波数に逓倍したのちパルス形成回路
でこれをパルス化してトリガ発生器３の出力する
受信タイミング用のトリガパルスを受けるごとに
これを出力する。SAW遅延線はパルス形成回路
からのパルス入力を受ける都度、周波数ごとに遅
延時間の異なる信号を発生するが、この信号を発
生するが、この信号はｎ・Δの周波数帯域を有
しSAW遅延線の中心周波数と同じ中心周波数で
最小周波数から最大周波数までｎ・Δの広域を
直線に周波数が変化するように設定されている。
なお、Δは通常の合成開口レーダ装置における
LFM送信パルスの周波数変化分であり、一般的
には数10MHz程度である。

分散遅延器２の出力は広帯域送信部４に送出さ
れ中心周波数が送信搬送波に変換され、レベル増
幅したあとオイソレータ５、アンテナ６を介して
送信パルスとして地上の観測対象を照射し反射波
はアンテナ６、アイソレータ７を介して広帯域受
信部７に供給される。

第２図に示す送信パルス２は、本実施例におけ
る送信パルスを示すものであり、通常の送信パル
スである送信パルス１が時間Ｔの間に周波数が
c₁を中心とし₁から₂まで直線的にΔfだけ変化
するLFM波であるのに対し、送信パルス２はこ
れをｎ・Δ、本実施例ではｎ＝２の2Δに拡大
した広帯域のものとし、周波数₂から₃までc₂
をその中心周波数として広がつている。

広帯域受信部７はこのような広帯域の送信パル
ス２による反射波の受信信号を所定のレベルまで
増幅しこれを同期検波器８および９に周波数c₁
±Δ／２、c₁±Δ／２を含む信号として供給す
る。

局部周波数発振器１０および１１は送信パルス
２による受信信号Δの帯域幅で分割し同期受信
するのに必要な局部発振周波数、本実施例にあつ
ては第２図に示すc₁およびc₂を基準周波数発振
器１から受ける基準周波数と同期して発生しこれ
らc₁、c₂をそれぞれ同期検波器８および９に供
給する。

同期検波器８および９はそれぞれc₁、c₂の局
部発振周波数を利用して入力信号の同期検波を行
ない入力信号に含まれる変調波数成分を抽出す
る。この場合同期検波器８は、₁からc₁までの
Δ／２の帯域幅の変調周波数成分がc₁から₁ま
での変調周波数成分に折たたみ重量された状態で
c₁から₃までの変調周波数成分を抽出し、また
同期検波器９はc₂から₃までのΔ／２の帯域幅
の変調周波数成分に対し、₁から₂までの範囲の
変調周波数成分が折たたみ重畳された状態で抽出
される。こうして抽出された出力は次にフイルタ
１２および１３に供給されそれぞれ分割帯域内の
変調周波数成分のみをフイルタリングし出力す
る。この結果、フイルタ１２からは受信信号の周
波数が₁から₂までの分割帯域における帯域幅
Δの変調波成分を、またフイルタ１３から受信
信号の周波数が₂から₃までの分割帯域における
帯域幅Δの変調波成分が観測データとして出力
されそれぞれレンジ・アジムス圧縮部１４および
１５に供給される。

レンジ・アジムス圧縮部はそれぞれ分割帯域ご
とに得られる観測データが２次元に広がつている
ものを公知の圧縮手段で距離および方位方向に圧
縮し点目標である観測対象として再生するもので
あり、たとえばレンジ・アジムス圧縮部１４の処
理内容は次のとおりである。

レンジ・アジムス圧縮部１４は入力した時間領
域信号をFFT（Fast Fourier Transform、高速
フーリエ変換）によつて周波数領域のデータに変
換したあと、分散遅延器２の内蔵分散遅延線とは
分割帯域ごとに逆特性の周波数対遅延特性を有す
るSAW分散遅延線によつて形成されるレンジ参
照関数との乗算処理を介してレンジ圧縮を図り、
このあとIFFT（Inverse FFT、逆高速フーリエ
変換）によつて再び時間領域のデータに変換した
うえこのデータを方位方向に並び替えて次にアジ
ムス圧縮処理を実行する。

このアジムス圧縮に先立ち、入力データに含ま
れるドプラ周波数、および移動するプラツトフオ
ームと観測対象間の距離変化に対応する周波数シ
フト、および補正等の関連処理を行なつたのち
FFTによつて周波数領域データに変換しアジム
ス参照関数との乗算によるアジムス圧縮を実施す
る。

アジムス圧縮は分割帯域ごとに得られる同一観
測対象のレンジ圧縮後のデータをそのまま、つま
りルツク（look）単位で実施することも勿論可
能であるが、通常はこのルツクを方位方向に複数
に等分割した、いわゆるマルチルツク単位でそれ
ぞれの分割ルツクごとに独立的にアジムス圧縮し
たものを加算する重ね合せ処理を行なつてデータ
の平均化を図る方位マルチルツク処理を行なつて
おり、本実施例でも方位方向２分割ルツクで方位
マルチルツク処理を行なつている。

レンジ・アジムス圧縮部１５についても全く同
様にして他の分割帯域についてのレンジ・アジム
ス圧縮を行ない、上記２つの分割帯域のレンジ・
アジムス圧縮部出力はマルチルツク処理部１６に
画像データとして出力される。

マルチルツク処理部１６は、こうして各レン
ジ・アジムス圧縮部から分割帯域ごとに出力する
それぞれ２個の分解ルツクの画像データを受け、
これら互いに非コヒーレントな画像データの絶対
値を求めたのち非コヒーレント加算により重ね合
せ処理し画像の平均化を行なつて距離マルチルツ
ク処理を実施しスペツクルノイズの低減を図る。
この距離マルチルツク処理は前述した如く占有周
波数帯域を2Δとしており、従つてΔの占有周
波数帯域ごとに帯域分割して実施するレンジ・ア
ジムス圧縮およびマルチルツク処理を介して距離
分解能はΔの周波数帯域の送信パルス１の場合
と同様な精度が保持される。

本発明は、受信信号から複数の信号検出回路を
用いて情報信号を複数の分割帯域で抽出し、レン
ジおよびアジムス圧縮、ならびに距離マルチルツ
ク処理における処理帯域帯の増大を抑止し距離分
解能の低下を防止した距離マルチルツク処理を実
施する点に基本的特徴る有するものであり、第１
図は本発明の一実施例を示すに過ぎずこの変形も
種種考えられる。

たとえば、第１図の実施例では送信パルスの周
波数帯域ｎ・Δのｎ＝２の場合、従つて複数の
情報信号検出回路も２個で分割帯域は２個の場合
を例としているが、このｎは任意の複数に設定し
ても同様に実施しうることは明らかである。

また、本実施例では方位マルチルツク処理も分
割数２ルツクの状態で実施しているが、この方位
マルチルツク処理も、また分割ルツク数も任意に
実施、設定して差えない。

さらに、分散遅延器２の内蔵分散遅延線はこれ
と同等な機能を有する他のデジタル手段等と置換
してもよく以上はすべて本発明の主旨を損なうこ
となくいずれも容易に実施しうるものである。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、受信信号か
ら複数の検出器を利用してベースバンド情報を分
割帯域ごとに抽出して距離マルチルツク処理を実
行する手段を備えることにより、距離方向に対す
るマルチルツク処理が著しく容易となりかつ距離
分解能の劣化を招くことなくスペツクルノイズを
大幅に低減しうる合成開口レーダが実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の合成開口レーダ装置の一実施
例の構成を示すブロツク図、第２図は合成開口レ
ーダ装置の動作の原理を示す動作原理図である。 １……基準周波数発振器、２……分散遅延器、
３……トリガ発生器、４……広帯域送信部、５…
…アイソレータ、６……アンテナ、７……広帯域
受信部、８，９……同期検波器、１０，１１……
局部周波数発振器、１２，１３……フイルタ、１
４，１５……レンジ・アジムス圧縮部、１６……
マルチルツク処理部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 航空機、人工衛星等の移動プラツトフオーム
   に搭載したサイドルツキングレーダ（Side
   Looking Radar）で地上の状態を電波による画
   像として再生する合成開口レーダ装置において、
   あらかじめ設定したｎ・Δの広帯域幅の周波数
   をもつ送信パルスを放射して観測対象からの反射
   波を受信したうえこれを帯域幅がそれぞれΔで
   かつ互いに異なる複数の周波数帯域に分割してコ
   ヒーレントに受信データを検出する受信データ分
   割検出手段と、この受信データ分割検出手段によ
   つて取得した複数の受信データに対しそれぞれ独
   立的にレンジおよびアジムス圧縮を施して複数の
   画像データを再生したうえこれら複数の画像デー
   タをそれぞれルツク（look）として加算による
   重ね合せを行なうことにより距離方向のマルチル
   ツク処理を実行する距離方向マルチルツク処理手
   段とを備えて構成される合成開口レーダ装置。