JPS6375687A - スポツトライトマツピングレ−ダ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は人工衛星、航空機等の飛しよう体ｌこ搭載さ
ｎ、地表あるいは海面上の映像を得るスポットライトマ
ツピングレーダ装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種のスポットライトマツピングレーダ装置に
ついては２例えば、　Ｂｒ０Ｏｋ６１ｎ（３ｒ、Ｅ、θ
ｄ。

”Ｒａｄａｒ　ＴｅｃｈｎＯｌｏｇｙ”　、Ａｒｔｅｃ
ｈ　Ｈｏｕｓｅ　、　１９７　Ｂのｃｈ、　１８１こ詳
しく述べらｎているが、ここでは装置の構成と原理につ
いて簡単に説明する。

第７図は、従来のスポットライトマツピングレーダ装置
の構成を示すブロック図であり、第８図及び第９図はそ
の動作原理及び運用を説明するための図である。

図中、（１）は送信機、（２）は送受切換器、（３）は
アンテナ、（４）は受信機、（５）はパルス圧縮装置、
（６）はアジマス圧縮装置、（７）は表示装置、　（８
＋ｉまり７アレンス信号発生装置、（９）は慣性航法装
置、ａυはアンテナ駆動装置、（イ）は送信信号、（ロ
）は受信信号、（ハ）は観測対象、に）は観測対象（ハ
）中の１点、（ホ）はアンテナ駆動装置、（へ）はスポ
ットライトマツピングレーダ装置が搭載された飛しよう
体を表す。

慣性航法装置（９）により測定さｎた飛しよう体の位置
、速度に応じて、アンテナ駆動装置（Ｉのによりアンテ
ナ（３１ｉ　ｇ測対象に）に向ける。その後、送信機（
１）で発生した送信パルス信号は、送受切換器（２）及
びアンテナ（３）ヲ介して、送信信号（イ）として地上
あるいは海面の観測対象に）へ向けて放射される。

放射さｎた送信信号（イ）は、観測対象で反射さ２′Ｌ
。

受信信号（ロ）として再びアンテナ（３）によって受信
さｎる。受信信号（ロ）は送受切換器を介して、受信機
（４；へ入力さｎる。受イ」機（４）は高周波の受（ｉ
信号を増幅及び検波し、ベースバンドのビデオ信号に変
換する。このビデオ信号は距離分解能を高めるためパル
ス圧縮装置（５１に入力され、パルス圧縮が行われる。

パルス圧縮によって、飛しよう体（へ）の進行方向に対
して垂直方向すなわち距離（レンジ］方向の分解能を向
上させる。このとき、レンジ分解能ΔＲは。

ΔＲ＝−−ｆ４＋ （Ｃ；光速、τ；パルス圧縮後のパルス幅〕で示さ几る
。その後ビデオ信号は、アジマス圧縮装置（６）へ入力
さｎ、飛しよう体（へ）の進行方向すなわちアジマス方
向の分解能を向上させる。アジマス圧縮（まスポットラ
イトマツピングレーダ装置を搭載した飛しよう体（へ）
のｔ＋ｆｄｌによって生じるドツプラー効果を利用して
行わγＬる。今、第８図に示すようｌこ飛しよう体が速
度Ｖで等速直＋１ｉ！３！運動しているものとし、観測
対象（ハ）中の１点に）が１時刻ｔ＝Ｑのとき距離Ｈａ
　ｅスクィント角θｏにある場合を考入る。このきき２
時刻ｔにおける飛しよう体（へ）さ点に）きの相対距離
Ｒ（ｔ）は。

で与えられる。よって、瞬時ドツプラー周波ａｆａ（１
）は、送信波長λを用いて で与えられる。第３式より明らかなように、受信信号は
、その瞬時ドツプラー周波数が時刻ｔとさもに変化する
チャープ信号となっている。このとき、第３式中のλ、
ＲＯ１θＱ、Ｖは既知あるいは慣性航法装置（９）ｌこ
より測定可能なパラメータであるから２点に）のドツプ
ラー周波数の時間変化の履歴すなわちドツプラーヒスト
リーはリファレンス信号発生装置（８）により計算で求
めることができる。

従って、各レンジ毎に、一連の受信４３号と、リファレ
ンス信号発生装置（８）で発生させたリファレンス信号
上の相関をとることによって、パルス圧縮と同様にアジ
マス圧縮が可能となる。

一般に、スポットライトマツピングレーダ装置π で（１，θｏは、θｏ＝−に設定さ、？する。このとき
。

−８−成開口時間Ｔはアンテナビーム嘔θＢではなくア
ンテナ駆動装置のアジマス角可動範囲θＳ　（飛しよう
体の進行方向を基準として、アンテナビームのボアサイ
ト方向が（π−１）Ｓ　）／２から（π＋θｓ）／２ま
での範囲で可動とする。〕で決定され。

θＳ ２Ｒ□ｔａｎ（） Ｔ　＝　　　　　　　　　　　　　　　　　（４１で与
えられる。合成開口時間をＴとすると、アジマス分解能
Δｒは。

で与えられる。

以上の処理によって、レンジ力向及びアジマス方向の両
方向で高分解能化された受信信号は１表示装置（７）上
に、２次元レーダ映像として表示される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のスポットライトマツピングレーダ装置は以上のよ
うに構成されているので、アンテナ駆動装置のアジマス
角可動範囲を選ぶことにより、アジマス分解能を自由に
選択できるが、第９図に示すように連続して観測を行っ
た場合に、観測対象が不連続になり、広い範囲を連続し
て観測することが困難であった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、地上あるいは海面等の観測対象を連続して
観測することができるように、アンテナ駆動ヲ自動化し
たスポットライトマツピングレーダ装置を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るスポットライトマツピングレーダ装置は
、連続した観測が可能なように合成開口時間を自動設定
し１合成開口中のアンテナの動きをコントロールするた
めＩこビーム方向制御装置を付加したものである。

〔作用〕

この発明におけるスポットライトマツピングレーダ装置
ではビーム方向制御装置により、慣性航法装置により測
定した飛しよう体の位置より観測対象までの距離ＲＯを
設定し、飛しよう体の移動速度Ｖ及びアンテナビーム幅
θＢにもとづいて。

連続した領域を観測できるように合成開口時間Ｔを自動
的に設定し２合成開口中のアンテナの動きを自動制御す
る。

これによって、この発明のスポットライトマツピングレ
ーダ装置では、地表あるいは海面を連続して観測できる
。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一夾施例を第１図に示し１図面につい
て詳細に説明する。第１図において、　（１０はこの発
明において新たに付加されたビーム方向制御装置であり
、　ａｌｌはαＯの指示のもとにアンテナを駆動する装
置である。図中のその他の装置（１）へ（９）の動作は
、従来の装置と同等であるので、以下の説明では、ビー
ム方向制御装置α１とアンテナ駆動装置αυの動作を中
心に述べる。ビーム力開制御装置α値の動作フローチャ
ートを第２図に示し２図面に従って動作を説明する。

ステップＱυで、慣性航法装置（９１により測定した飛
しよう体の位置及び速度情報を入力し、飛しよう体から
観測対象の中心までの距！　ＲＯを飛しよう体の進行方
向と観測対象方向とのなす角、すなわちスクイント角θ
ｏ及び飛しよう体の移動速度Ｖを設定し、アンテナ駆動
装置Ｉのアジマス角可動範囲θＳをアンテナ（３）のア
ジマス方向ビーム幅θＢに等しく設定する。ただし、以
下の説明におπ いて、θｏ＝−とする。

θＳ＝θＢ（６） ステップ■では、第６弐七第４式より２合成開口時間Ｔ ■ を計算する。

合成開口時間Ｔが決定された後、ステップ＠から（１）
で、アンテナのビーム力開制御のため、実時刻ｔｉｎを
合成開口中の時刻ｔ にｆｉ！４する。まず、ステップので、実時刻ｔｉｎを
合成開口時間Ｔで割った時の剰余Ｒθのｔｉｎ Ｒｏｍ　＝　ｔｉｎ　−［−）　Ｔ　　　　　　　　（
９１を求める。第９式において、ガウス記号〔〕はカッ
コ内の最大の整数値をとるものとする。

ステップＣＤでは、この剰余Ｒｅｍの絶対値ｌＲｅｍ１
とＴ　／　２とを比較し、　　ｌ　Ｒｏｍｌ　）　Ｔ／
２であわばステップ（至）へ進み。

ｔ　−Ｈｅｍ−Ｔ　　　　　　　　　　　　　（１１）
とし、　　ｌＲｅｍ１≦Ｔ／２　であわばステップ（ハ
）へ進みｔ＝Ｒｅｍ　　　　　　　　　　　　　　　ａ
υとする。時刻変換の様子を第３図Ｅζ示す。第３図に
おいて、横軸は、実時刻ｔｉｎを表し、縦軸は変換後の
時刻ｔを表す。また１図中の黒丸はこの点が含まれるこ
とを示し、白丸はこの点が含まｎないことを示しており
、ノコギリ回状の山の１つ１つが各々観測回数＃１から
＃５に対応する。

ステップ（５）で、変換後の時刻ｔに対応したアンテナ
ビーム方向θ（１） ＝　ｃｏｓ−１（ｒ、　＋ｖ２ｔ２　）　　　　　（１
３を求め、ステップ＠でアンテナ駆動装置（１，υへ指
示を出す。θ（１）の計算例を第４図Ｅこ示す。

ステップ翰で観測終了の判定を行い、継続の場合は、実
時刻ｔｉｎ　ｌｚ更新し、ステップ（至）へ戻る。

終了の場合は、処理を終える。

以上の処理によって、アンテナ・ビームの方向θは、実
時刻ｔｉｎに対して第５図に示すように自動的Ｉζ制御
され、＃１の区間で第１回目の観測。

＃２の区間で第２回目の観測、＃３の区間で第３回目の
観測が行われ、このときそれぞれの観測において、アン
テナのアジマス角可動範囲が自動的に（π−θＢ）／２
から（π＋θＢ）／２までに制限されるため、第６図に
示すように、＄１．＄２．＃３．＃４、＃５の観測によ
って、地上あるいは海面を連続して観測できる。以上の
説明では簡単のため。

θｏを−を例にとって述べたが、この発明は任意のθｏ
に対して有効である。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によ几ば、ビーム方向制御装置
により、飛しよう体の移動速度、観測対象までの距離、
アンテナビーム幅に応じて、迷αした観測が可能なよう
に合成開口時間を自動設定するこきにより、アンテナの
アジマス角可動範囲を制限し、更ｆこ合成開口中のアン
テナ・ビーム方向を適時計算し、アンテナ、Ｉ動装置を
制御することができるため、従来のスポットライトマツ
ピングレーダ装置では困難であった連続した領域の観測
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施汐すによるスポットライトマ
ツピングレーダ装置の構成図、第２図はこの発明におい
て付加さｒしたビーム力向制御装ｆｉ（１Ｂの動作フロ
ーチャート、第３図、第４図及び第５図は、動作説明の
ための図、第６図（ばこの発明の詳細な説明するための
図、第７図は従来のスポットライトマツピングレーダ装
置の構成囚、第８図はスポットライトマツピングレーダ
の動作原理を説明するための図、第９図は従来のスポッ
トライトマツピングレーダ装置の運用例を示す図である
。 図中、（１）は送信機、（２）は送受切換器、（３）は
アンテナ、（４）は受信機、（５）はパルス圧縮装置、
（６）はアジマス圧縮装置、（７）は表示装置、（８）
はリファレンス信号発生装置、（９）は慣性航法装置、
αｌはビーム力向制御装置、住υはアンテナ駆動装置で
ある。 なお２図中、同一符号は同−又は■」画部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）人工衛星、航空機等の飛しよう体に搭載され、地
   表あるいは海面の映像を得るスポットライトマッピング
   レーダ装置において、飛しよう体の動きを計測する慣性
   航法装置と、慣性航法装置により計測した飛しよう体の
   速度Ｖ、観測対象までの距離Ｒ＿ｏ、飛しよう体の進行
   方向と観測対象方向とのなす角θ＿ｏ及びアンテナビー
   ム幅θ＿Ｂより合成開口時間Ｔ及び時刻ｔ−（−Ｔ／２
   ＜ｔ≦Ｔ／２）におけるビーム方向θ（ｔ）を第１式 ▲数式、化学式、表等があります▼（１） により決定するビーム方向制御装置と、ビーム方向制御
   装置の出力に応じてアンテナを、駆動するアンテナ駆動
   装置と、観測対象に向けて電波を発射し、反射波を受信
   するアンテナと、送信機と、受信機と、受信機により検
   波された信号のレンジ分解能を向上させるパルス圧縮装
   置と、アジマス分解能を向上させるアジマス圧縮装置と
   、アジマス圧縮に必要なリフアレンス信号を発生するリ
   フアレンス信号発生装置と、表示装置とを具備すること
   を特徴とするスポットライトマッピングレーダ装置。
2. （２）前記ビーム方向制御装置において、合成開口時間
   Ｔ及び時刻 ｔ（−Ｔ／２＜ｔ≦Ｔ／２）におけるビ ーム方向θ（ｔ）を第２１式 Ｔ＝（Ｒ＿ｏθ＿Ｂ）／ｖ　（２１） 及び第２２式 θ（ｔ）＝ｃｏｓ−ｉ（（Ｒ＿ｏｃｏｓθ＿ｏ−ｖｓｉ
   ｎ２θ＿ｏｔ）／Ｒ＿ｏ））　（２２）の近似式を用い
   て計算することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のスポットライトマッピングレーダ装置。