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公開番号2025062378
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-14
出願番号2023171402
出願日2023-10-02
発明の名称電磁波処理システム
出願人株式会社日立製作所
代理人ポレール弁理士法人
主分類G01S 3/18 20060101AFI20250407BHJP(測定;試験)
要約【課題】一機のみで全方位観測を行うことを可能とする電磁波処理システムを提供する。
【解決手段】複数のアンテナを持つ宇宙機に搭載される電磁波処理システムであって、電磁波処理システムは、複数のアンテナにより取得した電磁波の計測信号を処理する計測装置と、宇宙機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、宇宙機の回転を制御する回転制御装置と、演算装置と、を備え、回転制御装置は、慣性空間に対して複数の回転軸で前記宇宙機を重心周りに自転させ、計測装置は、自転により変化する複数の姿勢において計測を行い、演算装置は、複数の前記姿勢で得られた計測信号において、異なるアンテナから得られた計測信号同士を乗じて得られる干渉波形を用いて、複数のアンテナが取得する電磁波の強度分布を算出することを特徴とする電磁波処理システム。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のアンテナを持つ宇宙機に搭載される電磁波処理システムであって、
電磁波処理システムは、前記複数のアンテナにより取得した電磁波の計測信号を処理する計測装置と、前記宇宙機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記宇宙機の回転を制御する回転制御装置と、演算装置と、を備え、
前記回転制御装置は、慣性空間に対して複数の回転軸で前記宇宙機を重心周りに自転させ、
前記計測装置は、前記自転により変化する複数の前記姿勢において計測を行い、前記演算装置は、複数の前記姿勢で得られた前記計測信号において、異なるアンテナから得られた計測信号同士を乗じて得られる干渉波形を用いて、前記複数のアンテナが取得する電磁波の強度分布を算出することを特徴とする電磁波処理システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
前記強度分布は、天球面上または、方位角（アジマス）―仰角（エレベーション）の２次元マップ上に再構成可能であることを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項３】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
天球面上の各々の位置において点放射源が存在すると仮定した場合の理論干渉強度（干渉縞、もしくはフリンジパターン）と、前記干渉波形との積の時間積分、もしくは相関マップから電磁波源を再構成することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波処理システムであって、
電磁波源形状または大きさを設定する入力装置または受信装置を有し、前記再構成された電磁波源をデコンボリューションすることで、電磁波源を再構成することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項５】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
計測・回転操作信号出力装置を有し、姿勢が静止状態であること、かつ、所定の基準姿勢であることを判定後、測定開始信号及び回転開始信号を同期して出力することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁波処理システムであって、
前記計測・回転操作信号出力装置は、回転数が所定回転数で所定の安定度を保っていることを判定後、測定開始信号を出力することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項７】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
前記宇宙機に対して相対運動する電磁波源の速度を推定することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項８】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
電磁波源が放射する電磁波の偏波方向を算出することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項９】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
第一の指向パターンを有する第一のアンテナアレイと、第二の指向パターンを有する第二のアンテナアレイを有し、
第一のアンテナアレイによる略全方位的観測から目標電磁波源方向の同定、及び第二のアンテナアレイによる高精度観測による目標電磁波源方向の同定、を組み合わせて利用することで対象物を追尾することを特徴とする電磁波処理システム。
【請求項１０】
請求項1に記載の電磁波処理システムであって、
編隊飛行する複数の移動体に各々搭載され、互いに時刻同期することで、基線長を伸ばした測定を行うことを特徴とする電磁波処理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、地球上、及び、宇宙空間に全方位に分布する電波源を観測するために宇宙機に搭載される電磁波処理システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
人工衛星あるいは航空機等の移動体を用いたリモートセンシング分野において、電磁波源の位置を把握する方法は重要な技術である。人工衛星の編隊飛行及びコンステレーションにより広域及び高頻度での観測が可能となるにつれ、当該技術の活用が期待される。具体的には、干渉計型の電波放射計の分野においては、複数のアンテナにより受信される信号を用いた干渉処理で位相差等を観測することによる電磁波到来方向把握方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、地球軌道上の衛星の測定アンテナのアレイに関してターゲット信号の到来方向を推定する方法が開示されている。また、特許文献２には、面内の互いに異なった方向を向いた複数のアンテナを備え、電磁波到来方向を探索し移動体の移動を制御する制御装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
ＵＳ２０１５／０３５５３１２
特開２０１９－５６６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
人工衛星（または衛星とも呼ぶ）あるいは航空機等の移動体（以下本発明では宇宙機というものとする）に搭載された干渉計型の電波放射計は、固定基線長の軌道運動による開口合成処理を実施しており、人工衛星の回転（自転）を使用していなかったため、観測範囲に制約があった。例えば、地球周回軌道から、陸地と海洋を含む地表方向の観測と、地表と逆側の宇宙空間方向の観測を同時に実施することは困難であった。一機の移動体のみで全方位観測する回転型電波干渉計を実現するには、例えば人工衛星に取り付けられた複数アンテナを複数の任意軸周りに回転させ、衛星の自転により変化する複数の姿勢における計測および計測信号の分析を行う必要がある。しかしながら、特許文献１では、衛星を任意軸周りに回転させることは想定していないため、当該課題に関する記述はない。また、特許文献２は、ドローンのような飛行装置に搭載するアンテナを想定しており、装置自体の自転を複数軸で行う観点の記載はない。
【０００６】
以上のことから本発明においては、一機のみで全方位観測を行うことを可能とする電磁波処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上のことから本発明においては、「複数のアンテナを持つ宇宙機に搭載される電磁波処理システムであって、電磁波処理システムは、複数のアンテナにより取得した電磁波の計測信号を処理する計測装置と、宇宙機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、宇宙機の回転を制御する回転制御装置と、演算装置と、を備え、回転制御装置は、慣性空間に対して複数の回転軸で前記宇宙機を重心周りに自転させ、計測装置は、自転により変化する複数の姿勢において計測を行い、演算装置は、複数の前記姿勢で得られた計測信号において、異なるアンテナから得られた計測信号同士を乗じて得られる干渉波形を用いて、複数のアンテナが取得する電磁波の強度分布を算出することを特徴とする電磁波処理システム。」としたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、衛星が複数の回転軸で自転して様々な姿勢を取り、各々の姿勢にて計測を行うことで、一機のみで全方位観測を行うことに繋がる。この際、複数の軸における回転操作と計測を適切に制御し、衛星の姿勢の状態を考慮した観測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
宇宙機の概略構成例を示す図。
本発明の実施例１に係る電磁波処理システム３０の基本構成例を示す図。
本発明の実施例１に係る電磁波処理システム３０の演算装置２０における処理内容の概略を示すフロー図。
演算装置２０における回転計測処理内容の詳細具体例を示すフロー図。
図４で述べた計測処理におけるタイムシーケンスを示す図。
回転計測を実行する際のアンテナ構成、電磁波源の位置関係を示す図。
干渉縞の時系列変化から得られる理論干渉変化パターンを示す図。
図３の処理ステップＳ３３を実行する際の回転軸を示す図。
処理ステップＳ３４の処理により観測された干渉波形Ｒｉｊ（ｔ）の例を示す図。
処理ステップＳ３５の処理により得られた干渉縞マップの例を示す図。
図２の電波源同定部２３における電磁波源再構成の処理事例を示す図。
シミュレーションセットアップを示す図。
電磁波源及びアンテナの位置座標を示す図。
電波源位置推定シミュレーション結果を示す図。
電磁波源再構成処理の簡易フロー及び２次元マップ作成の例を示す図。
本発明の実施例２に係る電磁波処理システム３０の基本構成例を示す図。
実施例２に係る回転計測のタイムシーケンスを示す図。
移動電磁波源の検出例を示す図。
移動電磁波源の追尾手法を示す図。
複数の宇宙機による編隊飛行の際に同じターゲットを追尾することを示す図。
条件の異なる回転における計測結果を示す図。
本発明の実施例７に係る電磁波処理システム３０の演算装置２０における処理内容の概略を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例】
（【００１１】以降は省略されています）

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