JPH0213481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、人工衛星等の飛翔体に搭載される
合成開口レーダに適用されるアンテナに関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

一般に、人工衛星や航空機等の飛翔体（プラツ
トフオーム）に搭載した影像レーダから、移動飛
翔体の側方の地上に電波を発射し、移動しながら
この反射波を受信して合成することにより、比較
的小さい開口のアンテナで、実効的に大開口のア
ンテナを合成することができるようにした合成開
口レーダはよく知られている。

そして、かかる合成開口レーダは、映像センサ
として用いられ、全天候型で高分解能の画像を得
ることができるものである。

第１図は、かかる合成開口レーダの概略構成を
示す図である。図において、１は人工衛星や航空
機等の飛翔体（プラツトフオーム）、２は該飛翔
体に搭載される送信機、３は受信機、４は送受分
波器、５は受信機３で受信した受信電波を記録す
る受信電波記録装置、６はアンテナである。

次に、これらの部材により構成されている合成
開口レーダの動作原理を、第２図に基づいて説明
する。

所望の目的により予め設定される特定の航路、
または軌道Ｌを、速度Ｖで移動する人工衛星等の
飛翔体１は、地上からｈの高度にある軌道Ｌに沿
つて、A₁、A₂、A₃………の各位置において、搭
載する合成開口レーダの小開口アンテナ６から一
定時間間隔toで送信パルス電波を放射する。この
送信パルス電波はビーム幅βの広がりで、軌道Ｌ
と直角方向に放射され、地上Ｇの対象物からの反
射波（レーダエコー）となつて同じアンテナ６で
受信される。

この反射波は、飛翔体１が速度Ｖで移動してい
る間、次々に入力され、各時点での受信信号とし
て、振幅情報と位相情報が記録装置５に記録され
る。例えば、対象物の点目標Ｐは、飛翔体１の進
行軌道Ｌ上の点A₁で送信パルス電波の照射を受
け始め、点A₃で送信パルス電波の照射を受け終
る。

点目標Ｐからの反射波はこの間受信され、その
受信信号は距離情報と共に、絶えず変化する相対
速度に対応する位相情報を含んでおり、この受信
信号を記録しておいて、一括演算処理（ホログラ
フイツク処理）することにより、_{1 3}の長い開
口径Lsを有するアンテナを用いた場合と実効的
に同じ効果が得られる。（合成開口法）。

このようにして、次々に各位置で取得した受信
信号を記録しておいて合成することにより、実際
に搭載されているアンテナの数十倍〜数万倍の大
きさの大開口アンテナを用いて対象物を観測した
場合と等価になり、それだけ方位分解能が向上し
鮮明な映像が得られることになる。

以上のような動作原理によつて合成開口が形成
されるものであるから、合成開口を形成するのに
必要な動作時間中は、飛翔体の軌道や姿勢は勿論
のこと、使用するアンテナ自体にも厳しい安定性
が要求される。

人工衛星に搭載する場合には、合成開口レーダ
のアンテナは、通常、衛星本体に比べて大型にな
るため、折りたたみ可能な展開パネル形アンテナ
が用いられているが、宇宙環境にも十分耐えなけ
ればならないから、機械的にも、熱的にも厳しい
平面度が要求される。例えば、10数ｍのアンテナ
に対しては、平均（アンテナパネル全体における
基準面に対する変位の平均値）５mm以下、最大
（アンテナパネル全体における基準面に対して最
も大きな変位）25mm以下という厳密な平面度が要
求されている。

しかしながら、このように厳しい平面度が要求
されているにも拘らず、従来は、観測動作中に、
このアンテナの平面度を直接モニターすることは
考えられていなかつたため、取得された画像とア
ンテナの平面度との関係を評価・解析することは
行われておらず、したがつて、宇宙環境における
アンテナの平面度に変動がある場合、その変動に
基づく画像の補正がなされず、画像にはこの変動
による誤差が入り込み、正確な観測対象物の画像
が得られないという問題点があつた。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の合成開口レーダのかかる問題
点を解消すべくなされたもので、アンテナ平面度
モニターを配設して、アンテナ表面度の変位量を
検出できるようにした合成開口レーダアンテナを
提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、受光素子とミラーとからなる受動型
平面度モニターを、合成開口レーダアンテナに備
え、アンテナ平面度の変位量を簡素化された平面
度モニターにより容易に検出できるようにするも
のである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。

第３図は、本発明に係る合成開口レーダアンテ
ナの一実施例の平面図、第４図は、その測面図、
第５図は、平面度モニター本体の拡大正面図を示
す。図において、１１は人工衛星等の飛翔体で、
１２は該飛翔体１１に搭載された合成開口レーダ
の展開パネル形アンテナである。アンテナ１２の
中央支持フレーム１３の一端には、平面度モニタ
ー本体１４が取付けられている。該モニター本体
１４は受光素子１５を同心円状に配置して構成さ
れている。一方、アンテナ１２の先端部１２′に
は、ミラー１６が外部光源からの光を反射して受
光素子１５へ入射させるように配置されている。

このように構成された合成開口レーダアンテナ
において、ミラー１６が太陽光、月光、地上のレ
ーザ光源などの外部光源からの光Ｓを受けると、
平面度モニター本体１４に向けて反射させる。外
光Ｓはモニター本体１４の同心円状に配列されて
いる受光素子１５のいずれかで検知される。した
がつて、ミラー１６の配置位置のアンテナ部分の
変位（平面度）が、基準面に対して零である場合
に、ミラー１６で反射された外光Ｓが入射する受
光素子（例えば中央の素子）が予め定められてお
れば、どの受光素子によつてミラー反射外光Ｓが
検知されたかによつて、ミラー配置部分（この実
施例では先端部）の変位量（平面度）を検出する
ことができる。

そして、以上のように構成された本発明に係る
合成開口レーダアンテナにより検出されたアンテ
ナ平面度の変位量は、例えば他のデータと共に地
上に伝送され、画像再生時に、その変位量からア
ンテナパターン計算を行い、これに基づいて画像
再生上の各種パラメータに補正を加えることによ
つて、正確な観測対象物の画像を得るのに利用す
ることができる。あるいはまた、上記検出された
平面度の変位量は、モータ駆動あるいは熱的制御
でアンテナパネルの平面度自体が強制的に補正で
きるように構成されている場合は、その平面度自
体の自動補正に利用することができる。

平面度の測定監視は、展開パネル形アンテナを
展開したのちは、定常軌道上においては、常時行
う必要はなく、経年変化を調べるために年数回程
度行なえばよく、その各測定監視時点における、
外部光源（例えば、太陽）と衛星間の位置関係
は、高精度で算出されるので、衛星本体あるいは
アンテナ等の特定部分（例えば平面度モニター本
体）に設けられた光源（例えば、レーザ発光素
子）から、平面度測定用の光を発射する場合と、
同様に動作させることができる。

また、ミラー取付角度とミラー反射光入射受光
素子との関係が、正確に設定されておれば、ミラ
ーは固定式あるいは可動式のいずれでも用いるこ
とができる。可動式とした場合は、可動部分を含
むため宇宙環境での信頼性は低下するが、処理計
算は容易になる。一方、固定式とした場合は、可
動部分がないため信頼性は向上するが、処理計算
が複雑になるデメリツトがある。

上記実施例では、アンテナに一個の平面度モニ
ターを配置したもの、すなわち、モニター本体を
中央支持フレームに、ミラーを先端部に配置した
ものを示したが、平面度モニターは一個に限ら
ず、アンテナの大きさなどに応じ、複数個配置し
たり、また、その配置位置もアンテナ中央と先端
部に限らず、必要に応じ適宜設定することができ
る。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づき詳細に説明したように、本
発明に係る合成開口レーダアンテナは、離間して
配置された受光素子とミラーとからなる受動型平
面度モニターを備えているので、アンテナパネル
の平面度の変位量を容易に検出することができ、
また平面度モニターは外部光を利用するように構
成されているので、モニター自体を簡素化し信頼
性を向上させた平面度モニターを備えた合成開口
レーダアンテナが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般の合成開口レーダの概略構成
図、第２図は、その動作態様を示す説明図、第３
図は、本発明に係る合成開口レーダアンテナの一
実施例の平面図、第４図は、その測面図、第５図
は、平面度モニター本体の拡大正面図である。 図において、１１は飛翔体、１２は合成開口レ
ーダアンテナ、１４は平面度モニター本体、１５
は受光素子、１６はミラー、Ｓは外部光を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レ
   ーダにおいて、離間して配設された受光素子とミ
   ラーとからなる受動型平面度モニターを備えてい
   ることを特徴とする合成開口レーダアンテナ。