特開 2024-12916 電波送受信機、分散型フェーズドアレイアンテナシステム、分散型電磁波観測データ収集システムおよび分散型合成開口レーダシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024012916

(43)【公開日】2024-01-31

(54)【発明の名称】電波送受信機、分散型フェーズドアレイアンテナシステム、分散型電磁波観測データ収集システムおよび分散型合成開口レーダシステム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/90 20060101AFI20240124BHJP

   G01S 7/02 20060101ALI20240124BHJP

【ＦＩ】

G01S13/90

G01S7/02 216

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114731

(22)【出願日】2022-07-19

(71)【出願人】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100174425

【弁理士】

【氏名又は名称】水崎 慎

(74)【代理人】

【識別番号】100203932

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 克宗

(72)【発明者】

【氏名】磯谷 亮介

(72)【発明者】

【氏名】荘司 洋三

【テーマコード（参考）】

5J070

【Ｆターム（参考）】

5J070AB01

5J070AB09

5J070AC20

5J070AD01

5J070AD05

5J070AD09

5J070AD10

5J070AF03

5J070AF05

5J070AF06

5J070AF08

5J070AH31

5J070AK22

(57)【要約】

【課題】ビーム品質の低下を抑制できる電波送受信機を提供する。
【解決手段】電波送受信機２は、同期用アンテナ２７を介して他の電波送受信機２とコードの送受信を行い、基準となる電波送受信機２との間での時間的誤差である時間的差分得情報、及び基準となる電波送受信器２との間での空間的誤差である空間的差分情報、の両方を含む時空間差分情報を時空間差分情報取得部２８により取得する。この時空間差分情報に基づいて、移相調整部２４が送受信モジュール２２の移相器２２１に働きかけて、時空間的誤差を補正するように、通信用アンテナ２１から発射される高周波信号の移相量を制御し、時空間的誤差に起因するビーム品質の低下を抑制する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のアンテナ素子を配列して所望の指向性を得るフェーズドアレイアンテナシステムを構成する前記アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、
Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、時空間差分情報取得部と、移相調整部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、
前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、
前記移相調整部は、前記時空間差分情報に基づいて、前記時間的誤差及び／または前記空間的誤差を補正するように、前記通信用アンテナから放射する電波の移相量を調整する、
ことを特徴とする電波送受信機。

【請求項2】

請求項１に記載の前記電波送受信機を複数用いて構成され、各電波送受信機の前記通信用アンテナから放射される電波の重ね合わせによって特定の指向性をもつ前記フェーズドアレイアンテナシステムを構成することを特徴とする分散型フェーズドアレイアンテナシステム。

【請求項3】

複数のアンテナ素子を配列して、各アンテナ素子が受信した受信信号に適切な位相シフト処理と適切な重み付け（振幅の増幅・減衰）処理をして合成することで種々の指向性の受信ビームを形成できるビームフォーミングアンテナにおける各アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、
Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、時空間差分情報取得部と、各通信用アンテナに対応するＮ個の信号受信部と、受信データ送信部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、
前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する現在の自機の相対位置である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、
前記受信データ送信部は、前記信号受信部が受信した受信信号と、その受信タイミングにおける前記時空間差分情報と、自機と他の前記電波送受信機とを識別可能に設定された自機の固有情報と、を紐付けた受信データを機外へ送信する、
ことを特徴とする電波送受信機。

【請求項4】

請求項３に記載の電波送受信機を移動体に搭載してなる複数のスレーブモビリティと、
少なくとも、複数の前記スレーブモビリティより送信された前記受信データを収集し、収集した前記受信データをまとめて所定のデータ収集所へ転送するデータ中継機を、移動体に搭載してなるマスターモビリティと、
を含み、
複数の前記スレーブモビリティと前記マスターモビリティを任意に設定した電磁波観測エリアに配置し、各スレーブモビリティからの前記受信データを収集した前記マスターモビリティのみが、収集した前記受信データを電磁波観測データとして前記データ収集所へ転送することを特徴とする分散型電磁波観測データ収集システム。

【請求項5】

複数のアンテナ素子を配列し、画像取得エリアの上空をアジマス方向へ移動しつつパルスの送受信を繰り返して得た受信信号を、合成開口レーダ信号処理装置により加工して二次元画像を生成できる合成開口レーダにおける各アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、
Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、各通信用アンテナに対応するＮ個のパルス送受信部と、時空間差分情報取得部と、受信データ送信部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、
前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、
前記受信データ送信部は、前記パルス送受信部が受信した反射信号と、前記時空間差分情報取得部が取得した前記時空間差分情報と、自機と他の前記電波送受信機とを識別可能に設定された自機の固有情報と、を受信データとして前記合成開口レーダ信号処理装置へ送信する、
ことを特徴とする電波送受信機。

【請求項6】

請求項５に記載の電波送受信機を移動体に搭載し、前記画像取得エリアに対するパルス信号の送信と反射信号の受信を行うマスター合成開口レーダ装置と、
請求項５に記載の電波送受信機を移動体に搭載し、前記マスター合成開口レーダ装置と同じ画像取得エリアに対してパルス信号の送信と反射信号の受信を行うＭ台（Ｍは任意の自然数）のスレーブ合成開口レーダ装置と、
前記マスター合成開口レーダ装置および前記スレーブ合成開口レーダ装置からの受信データを加工して二次元画像を生成する合成開口レーダ信号処理装置と、
を含み、
前記スレーブ合成開口レーダ装置は、前記マスター合成開口レーダ装置を基準となる前記電波送受信機として前記時空間差分情報を取得し、少なくとも前記時間的差分情報に基づいて前記時間的誤差を補正する位相調整を行うことで、前記マスター合成開口レーダ装置のパルス送信と同期したパルス信号の送信を行い、
前記合成開口レーダ信号処理装置は、前記マスター合成開口レーダ装置および／または前記スレーブ合成開口レーダ装置からの前記受信データにおける反射信号に対して、少なくとも前記時空間差分情報における前記空間的差分情報に基づいて前記空間的誤差を補正する位相調整を行う、
ことを特徴とする分散型合成開口レーダシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自機の時空間差分情報を取得できる電波送受信機と、複数の電波送受信機を用いた分散型フェーズドアレイアンテナシステムと、複数の電波送受信機を用いた分散型電磁波観測データ収集システムと、複数の電波送受信機を用いた分散型合成開口レーダシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

複数の小型アンテナでアレイを構成したアレイアンテナにおいて、各アンテナ素子が位相器に接続され、アンテナ間の相対移相量を制御することでビーム形成を行うフェーズドアレイアンテナがある。フェーズドアレイアンテナのビーム制御は、従来の機械駆動式走査型のビーム制御に比較して高速性・制御性の向上、可動部の減少による故障率の低減などのメリットがある。フェーズドアレイアンテナの用途は多岐に渡り、データ転送の効率化のために特定の相手に対して適応的にメインローブを向けることや、情報収集レーダとして用いる例がある。

【0003】

また、人工衛星や航空機等の飛翔体に搭載したレーダが移動しながら地上に電波を発射し、そ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できるようにした合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）がある。ＳＡＲは全天候性で、かつ昼夜の区別なく高分解能で地形等の映像を得ることができるので、地球観測や惑星探査等に用いられている。そして、フェーズドアレイを用いたＳＡＲ（例えば、ＰＡＬＳＡＲ：Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ Ｔｙｐｅ Ｌ－ｂａｎｄ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）などもある。

【0004】

上記のようなフェーズドアレイアンテナ及びそれを応用したＳＡＲにおいては、各アンテナ素子が発射した電波を合成して所望のビーム特性を得るために、アンテナ素子間の相対位相制御が重要となる。したがって、一般的には複数のアンテナ素子・位相器は各々結線されており、所望のビーム特性が得られるように各アンテナ素子から発射される電波の相対位相が集中管理的に制御される。

【0005】

また、フェーズドアレイアンテナ及びそれを応用したＳＡＲにおいて、アレイアンテナを構成する各アンテナ素子が各々基準信号発生器や増幅器を有し、独立して自身の位相制御を行う分散型アンテナ／分散型ＳＡＲ技術がある。このような分散型アンテナ／分散型ＳＡＲでは、各アンテナ素子の配置状態が安定的に保持されていれば、各アンテナ素子の配列に応じた位相調整を行うことで所望のビーム特性を実現できる。しかし、各アンテナ素子の配置状態が変化する場合には、各アンテナ素子間の電波の相対位相を考慮した上で自律制御する必要がある。

【0006】

例えば、アンテナパネルが折り畳まれた状態で衛星軌道上に打ち上げられた人工衛星がアンテナパネルを展開すると、機械的な歪み、または熱による歪みを受けて、理想的なフェーズドアレイアンテナの放射面形状が得られず、理想的な特性を達成できない。このようなアンテナ形状の歪み等で誘発される位相誤差を光学技術により検出し、これらの誤差を補償するために必要な位相修正値を求め、リアルタイムの形状補償を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。この特許文献１に記載のフェーズドアレイアンテナでは、アンテナパネル毎にモジュール（アンテナ素子・増幅器・位相器・制御器で構成される単位ユニット）として分割されているため、個々のモジュール自体を小型化して重ねるように折り畳むことで、打ち上げ用ロケットの積載物フェアリング内への収納が容易になる。

【0007】

また、複数の小型衛星にアンテナ素子がそれぞれ搭載され、複数の小型衛星が協調して、あるいは制御衛星の支援により、位置関係を維持することでフェーズドアレイアンテナを構成する分散型開口システムが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この特許文献２に記載の分散型開口システムでは、小型衛星間、および小型衛星と制御衛星との間の相対位置を一定に維持するために、電磁コイルを使って距離ｘおよび角度ｙを維持するように各衛星間の相対距離を変化させる技術が採用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第４９５１６２２号公報

【特許文献2】特許第６５０６３６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載されたフェーズドアレイアンテナは、独立した位相制御を行うアンテナモジュールが有線接続されて同一の移動体（衛星）に搭載されているため、モジュールの数が増えれば全体としては大型化してしまい、狭小スペースへの収納が困難になる。しかも、特許文献１に記載されたフェーズドアレイアンテナは、アンテナモジュールを任意に再配置することができないため、故障したアンテナモジュールを正常なアンテナモジュールに交換して運用するような柔軟性や、必要に応じてアンテナモジュールの構成数を増減させたりアンテナモジュールの配置構造を変更したりできる拡張性がない。

【0010】

一方、特許文献２に記載された分散型開口システムは、複数の移動体（衛星）にそれぞれアンテナ素子が搭載されており、全体としてアレイアンテナを形成するので、故障した移動体を正常なアンテナ素子を持つ移動体に交換して運用するような柔軟性や、必要に応じて移動体の数を増減させたり移動体の配置構造を変更したりできるので、拡張性に優れる。しかし、特許文献２に記載された分散型開口システムでは、個々の移動体が相互の位置関係を維持してアレイを形成する必要があり、位置決めの精度は移動体の移動手段や外乱に依存するため、位置決めずれによる理想的配置からのずれが無視できない誤差となり得る。すなわち、アンテナ素子の理想的な配置状態を保持できなければ、アレイアンテナ全体として発射されるビームの品質が低下する。なお、この課題は移動体にアンテナ素子を搭載した場合に限らず、可搬式の固定型分散アンテナも同様で、各アンテナを設置するときの位置ずれに起因して、アレイアンテナ全体として発射されるビームの品質が低下する。また、特許文献２に記載の分散型開口システムでは、独立した小型衛星をアレイ化しているため、既知のフェーズドアレイアンテナの如く共通クロックによる高精度の時刻同期が行えないため、各小型衛星の時刻ずれに起因して、アレイアンテナ全体として発射されるビームの品質が低下する。また、複数のアンテナ素子が受信した受信信号に適宜な重み付けをして合成することで種々の指向性の受信ビームを形成できるビームフォーミングアンテナにおいても、受信信号に位相ずれがあると、形成するビームの品質が低下する。また、画像取得エリアの上空をアジマス方向へ移動しつつ、パルスの送受信を繰り返して複数のアンテナ素子で得た受信信号を、合成開口レーダ信号処理装置により加工して二次元画像を生成できる合成開口レーダにおいても、送信信号や受信信号に位相ずれがあると、二次元画像の品質が低下する。

【0011】

そこで、本発明は、ビーム品質の低下を抑制する補正情報として利用可能な位相ずれ情報を取得できる電波送受信機と、複数の電波送受信機を用いた分散型フェーズドアレイアンテナシステムと、複数の電波送受信機を用いた分散型電磁波観測データ収集システムと、複数の電波送受信機を用いた分散型合成開口レーダシステムの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の課題を解決するために、第１の電波送受信機は、複数のアンテナ素子を配列して所望の指向性を得るフェーズドアレイアンテナシステムを構成する前記アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、時空間差分情報取得部と、移相調整部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、前記移相調整部は、前記時空間差分情報に基づいて、前記時間的誤差及び／または前記空間的誤差を補正するように、前記通信用アンテナから放射する電波の移相量を調整する、ことを特徴とする。

【0013】

さらに、本発明に係る分散型フェーズドアレイアンテナシステムは、第１の電波送受信機を複数用いて構成され、各電波送受信機の前記通信用アンテナから放射される電波の重ね合わせによって特定の指向性をもつ前記フェーズドアレイアンテナシステムを構成することを特徴とする。

【0014】

また、上記の課題を解決するために、第２の電波送受信機は、複数のアンテナ素子を配列して、各アンテナ素子が受信した受信信号に適切な位相シフト処理と適切な重み付け（振幅の増幅・減衰）処理をして合成することで種々の指向性の受信ビームを形成できるビームフォーミングアンテナにおける各アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、時空間差分情報取得部と、各通信用アンテナに対応するＮ個の信号受信部と、受信データ送信部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する現在の自機の相対位置である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、前記受信データ送信部は、前記信号受信部が受信した受信信号と、その受信タイミングにおける前記時空間差分情報と、自機と他の前記電波送受信機とを識別可能に設定された自機の固有情報と、を紐付けた受信データを機外へ送信する、ことを特徴とする。

【0015】

さらに、本発明に係る分散型電磁波観測データ収集システムは、第２の電波送受信機を移動体に搭載してなる複数のスレーブモビリティと、少なくとも、複数の前記スレーブモビリティより送信された前記受信データを収集し、収集した前記受信データをまとめて所定のデータ収集所へ転送するデータ中継機を、移動体に搭載してなるマスターモビリティと、を含み、複数の前記スレーブモビリティと前記マスターモビリティを任意に設定した電磁波観測エリアに配置し、各スレーブモビリティからの前記受信データを収集した前記マスターモビリティのみが、収集した前記受信データを電磁波観測データとして前記データ収集所へ転送することを特徴とする。

【0016】

また、上記の課題を解決するために、第３の電波送受信機は、複数のアンテナ素子を配列し、画像取得エリアの上空をアジマス方向へ移動しつつパルスの送受信を繰り返して得た受信信号を、合成開口レーダ信号処理装置により加工して二次元画像を生成できる合成開口レーダにおける各アンテナ素子として利用可能な電波送受信機であって、Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナと、各通信用アンテナに対応するＮ個のパルス送受信部と、時空間差分情報取得部と、受信データ送信部と、基準周波数信号を生成する基準発振器と、を備え、前記時空間差分情報取得部は、前記通信用アンテナとは別の同期用アンテナを用いた無線通信によって、他の前記電波送受信機と相互にコード送受信を行い、相互の前記基準発振器の時刻ずれと前記コード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる前記電波送受信機と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる前記電波送受信機に対する現在の自機の相対位置である空間的差分情報を計測し、前記時間的差分情報及び前記空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得し、前記受信データ送信部は、前記パルス送受信部が受信した反射信号と、前記時空間差分情報取得部が取得した前記時空間差分情報と、自機と他の前記電波送受信機とを識別可能に設定された自機の固有情報と、を受信データとして前記合成開口レーダ信号処理装置へ送信する、ことを特徴とする。

【0017】

さらに、本発明に係る分散型合成開口レーダシステムは、第３の電波送受信機を移動体に搭載し、前記画像取得エリアに対するパルス信号の送信と反射信号の受信を行うマスター合成開口レーダ装置と、請求項５に記載の電波送受信機を移動体に搭載し、前記マスター合成開口レーダ装置と同じ画像取得エリアに対してパルス信号の送信と反射信号の受信を行うＭ台（Ｍは任意の自然数）のスレーブ合成開口レーダ装置と、前記マスター合成開口レーダ装置および前記スレーブ合成開口レーダ装置からの受信データを加工して二次元画像を生成する合成開口レーダ信号処理装置と、を含み、前記スレーブ合成開口レーダ装置は、前記マスター合成開口レーダ装置を基準となる前記電波送受信機として前記時空間差分情報を取得し、少なくとも前記時間的差分情報に基づいて前記時間的誤差を補正する位相調整を行うことで、前記マスター合成開口レーダ装置のパルス送信と同期したパルス信号の送信を行い、前記合成開口レーダ信号処理装置は、前記マスター合成開口レーダ装置および／または前記スレーブ合成開口レーダ装置からの前記受信データにおける反射信号に対して、少なくとも前記時空間差分情報における前記空間的差分情報に基づいて前記空間的誤差を補正する位相調整を行う、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明に係る第１～第３の電波送受信機によれば、他の電波送受信機との間での時空間差分情報を取得できる。よって、第１の電波送受信機を複数用いる分散型フェーズドアレイアンテナシステムは、各電波送受信機が取得した時空間差分情報を補正情報として用いることで、ビーム品質の低下を抑制できる。また、第２の電波送受信機を複数用いる分散型電磁波観測データ収集システムは、各電波送受信機が取得した時空間差分情報を補正情報として用いることで、ビーム品質の低下を抑制できる。また、第３の電波送受信機を複数用いる分散型合成開口レーダシステムは、各電波送受信機が取得した時空間差分情報を補正情報として用いることで、二次元画像の品質低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（Ａ）は本実施形態に係る分散型フェーズドアレイアンテナシステムの概略構成図である。（Ｂ）は分散型フェーズドアレイアンテナシステムに用いる第１構成例の電波送受信機の概略構成図である。

【図2】（Ａ）はリニアアレイアンテナとして機能するように電波送受信機を直線状に等間隔で配置した分散型フェーズドアレイアンテナシステムにおける放射特性の第１例を示すイメージ図である。（Ｂ）はリニアアレイアンテナとして機能するように電波送受信機を直線状に等間隔で配置した分散型フェーズドアレイアンテナシステムにおける放射特性の第２例を示すイメージ図である。

【図3】（Ａ）は分散型フェーズドアレイアンテナシステムに用いる各電波送受信機の基準発振器に時間的誤差が無い場合の放射特性を示すイメージ図である。（Ｂ）は分散型フェーズドアレイアンテナシステムに用いる各電波送受信機の基準発振器に時間的誤差が有る場合の放射特性を示すイメージ図である。（Ｃ）は分散型フェーズドアレイアンテナシステムに用いる各電波送受信機の基準発振器に含まれる時間的誤差を時間的差分情報に基づいて補正した場合の放射特性を示すイメージ図である。

【図4】分散型フェーズドアレイアンテナシステムに用いる各電波送受信機が相互の位相差を検出して位相同期を図るために行う補正動作の説明図である。

【図5】第２構成例の電波送受信機の概略構成図である。

【図6】第３構成例の電波送受信機の第略構成図である。

【図7】（Ａ）は複数台の車両にそれぞれ搭載した電波送受信機を用いた分散型フェーズドアレイアンテナシステムのイメージ図である。（Ｂ）は複数の無人航空機にそれぞれ搭載した電波送受信機を用いた分散型フェーズドアレイアンテナシステムのイメージ図である。

【図8】複数台のスレーブモビリティと１台のマスターモビリティとで構成した分散型電磁波観測データ収集システムの概略構成図である。

【図9】（Ａ）はスレーブモビリティに用いる電波送受信機の概略構成図である。（Ｂ）はマスターモビリティに用いる電波送受信機の概略構成図である。

【図10】１台のマスター合成開口レーダ装置と複数台のスレーブ合成開口レーダ装置と１台の移動型制御装置とで構成した分散型合成開口レーダシステムの概略構成図である。

【図11】１台のマスター合成開口レーダ装置とＭ台のスレーブ合成開口レーダ装置から観測対象物へパルス信号を送信し、１台のマスター合成開口レーダ装置とＭ台のスレーブ合成開口レーダ装置で反射信号を受信する分散型合成開口レーダシステムの概略構成図である。

【図12】１台のマスター合成開口レーダ装置から観測対象物へパルス信号を送信し、１台のマスター合成開口レーダ装置とＭ台のスレーブ合成開口レーダ装置で反射信号を受信する分散型合成開口レーダシステムの概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１（Ａ）に示すのは、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１で、通信方向に臨む略平坦な面に配置した４つの電波送受信機２（例えば、第１電波送受信機２Ａ、第２電波送受信機２Ｂ、第３電波送受信機２Ｃ、第４電波送受信機２Ｄ）とシステム制御装置１１とから成る。なお、適所に分散配置される第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄは、何れも共通の機能を備えるものとし（例えば、図１（Ｂ）を参照）、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄを区別する必要が無い場合は、単に電波送受信機２とよぶ。また、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する電波送受信機２の利用数は、４機に限定されるものではなく、２機あるいは３機でも良いし、５機以上でも構わない。

【0021】

電波送受信機２は、「複数のアンテナ素子を配列して所望の指向性を得るフェーズドアレイアンテシステム」を構成するアンテナ素子として利用可能である。すなわち、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１では、複数の電波送受信機２を配列し、システム制御装置１１からの指示により、これら電波送受信機２の全部あるいは一部のアンテナを励振させ、励振振幅と励振位相を制御して得られた電波の重ね合わせによって、所望の指向性を得るのである。

【0022】

なお、アレイアンテナは、その配列方法によってリニアアレイ、プレーナアレイ、サーキュラーアレイ、コンフォーマルアレイなどに区分される。さらに、各放射素子の相対位相によってビーム方向や放射パターンの制御を行うアレイアンテナを、特にフェーズドアレイアンテナと称する。また、放射要素を電気的に接続せずに分離し、各放射要素が独立して自身を制御するアンテナを分散型アレイアンテナと呼ぶ。これらの既存技術をふまえて、独立した放射要素である電波送受信機２の相対位相によってビーム方向や放射パターンの制御を行うシステムである本発明を、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１とよぶ。

【0023】

また、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１がフェーズドアレイアンテナとして機能するためには、システム制御装置１１から第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄへ指向特性制御の指示を行ったり、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄからシステム制御装置１１へ受信信号を送信したりする必要がある。このため、システム制御装置１１と第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄには、双方向の信号伝送機能が必要であり、図１（Ａ）では、システム制御装置１１と第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄを有線接続する例を示したが、無線接続でも構わない。また、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄの何れか１機にシステム制御装置１１の機能を付加しておけば、システム制御装置１１を別途用意する必要が無い。

【0024】

各電波送受信機２は、それぞれ独立した筐体に収容され、個別に取り扱うことができるので、電波送受信機２としてのサイズや重量を十分に低減させておけば、可搬性の高いものとなる。しかも、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１として使用する電波送受信機２の数や配置等を任意に変更して放射特性を制御できるので、システムとしての自由度を高められる。しかしながら、放射要素を分散化したマイナス要因として、電波送受信機２を理想的な配置とする高精度の位置合わせが困難であり、誤差要因となる。加えて、各電波送受信機２は独立していることから、基準クロック等の生成は電波送受信機２毎に行う必要があり、既知のフェーズドアレイアンテナの如く共通クロックによる高精度の同期が行えないため、誤差要因となる。そこで、本実施形態の電波送受信機２には、時間的な誤差や空間的な誤差を補正できる機能を設け、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１として得られるビーム品質の低下を抑制できるようにした。

【0025】

以下、図１（Ｂ）を参照して、第１構成例として示す電波送受信機２の誤差補正機能について詳述する。なお、電波送受信機２がシステム制御装置１１と行う信号通信機能や処理動作については、既知のフェーズドアレイアンテナにて採用されている様々な技術を適用可能であるから、図１（Ｂ）では省略した。

【0026】

電波送受信機２は、通信用アンテナ２１、送受信モジュール２２、放射制御部２３、位相調整部２４、送受信制御部２５、基準発振器２６、同期用アンテナ２７、時空間差分情報取得部２８、から構成される。なお、通信用アンテナ２１には、ダイポールアンテナ、スロットアンテナ、マイクロストリップアンテナなどが望ましい。通信用アンテナ２１、送受信モジュール２２、放射制御部２３、位相調整部２４は、フェーズドアレイを構成する一放射素子として機能する。放射制御部２３は、アンテナに給電する高周波の周波数、強度を制御し、位相調整部２４は高周波の位相を制御する。送受信モジュール２２は、送信パス・受信パスそれぞれの位相を任意に調整できる移相器２２１と増幅回路（例えば、送信用増幅器２２２と受信用低雑音増幅器２２３）を備え、放射制御部２３および移相器２２１を介して給電される高周波を通信用アンテナ２１に送信するか、あるいは通信用アンテナ２１で受信した高周波を位相シフトした後に復調するかを切り替える。すなわち、電波送受信機２では、任意に位相を制御した電波を通信用アンテナ２１から放射・受信できる。なお、以下の電波送受信機２に関する説明では電波を放射する動作例について述べるが、受信でも同様の効果が得られる。

【0027】

図２（Ａ）は、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄを、それぞれ距離ｄを隔てて直線状に整列配置したリニアアレイ構成の分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を示す。また、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄの時計は理想的な精度で同期している。よって、第１～第４電波受信機２Ａ～２Ｄの各送信用アンテナ２１より励振位相Φで同期した高周波が送信されると、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄの配列方向に直交する向きが指向方向となる合成波の波面ＷＦが生ずる。一方、図２（Ｂ）は、第１電波送受信機２Ａの送信用アンテナ２１より励振位相Φの高周波を、第２電波送受信機２Ｂの送信用アンテナ２１より励振位相Φ＋Δφの高周波を、第３電波送受信機２Ｃの送信用アンテナ２１より励振位相Φ＋２Δφの高周波を、第４電波送受信機２Ｄの送信用アンテナ２１より励振位相Φ＋３Δφの高周波を、それぞれ送信した場合を示す。このように、第１～第４電波送受信機２Ａ～２Ｄの配列位置に応じて位相調整した高周波を送信すると、図２（Ａ）の指向方向に対して角度θ傾いた指向方向となる合成波の波面ＷＦが生ずる。

【0028】

しかしながら、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１に用いる各電波送受信機２は、既知のアレイアンテナのように集中管理されておらず、他の電波送受信機２とは独立して動作するため、自機における励振振幅・位相などの高周波信号の状態を個別に把握・制御しなくてはならない。このとき課題となるのは、他の電波送受信機２との間で一定の規則のもと位相をそろえることである。そのためには、基準となる電波送受信機２と自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる電波送受信機２に対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を把握し、所望の合成波を得るために必要な位相ずれ量を補正するように高周波の状態を制御することが肝要である。なお、時間的差分情報とは、基準となる電波送受信機２の基準発振器２６と自機の基準発振器２６との誤差でも良いし、基準となる電波送受信機２の基準発振器２６が生成する基準周波数信号（例えば、基準クロック信号）をカウントしている時計と自機の時計との誤差であっても良い。また、空間的差分情報は、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１において自機に割り当てられた理想的配置となる位置（適正位置）と自機の現在位置との空間的誤差を、基準となる電波送受信機２（以下、基準機と呼ぶ）の位置を元に取得するものである。仮に、基準機の位置が適正位置から若干ずれていたとしても、他の電波送受信機２が基準機に対して適正位置に配置されていれば、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１としては、意図通りの指向性を実現できるからである。

【0029】

そこで、電波送受信機２には、基準発振器２６に加えて、同期用アンテナ２７および時空間差分情報取得部２８を設けた。時空間差分情報取得部２８は、他の電波送受信機２との間での時間的差分情報、及び他の電波送受信機２との間での空間的差分情報、の両方を含む時空間差分情報を取得する。この時空間差分情報に基づいて、位相調整部２４が送受信モジュール２２の移相器２２１に働きかけ、通信用アンテナ２１から発射される高周波信号の移相量を制御する。このように、上述した時間的差分情報および空間的差分情報を含む時空間差分情報を把握し、時間的誤差と空間的誤差を補正することにより、独立して動作する複数の電波送受信機２を用いていても、協調して所望の合成波を得ることができる。例えば、時空間差分情報取得部２８は、同期用アンテナ２７を介した無線通信で他の電波送受信機２とコードの送受信を行い、相互の基準発振器２６の時刻ずれとコード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、時間的差分情報と前記空間的差分情報を計測する。なお、同期用アンテナ２７を使わず、有線接続された他の電波送受信機２と通信を行って位相ずれを計測するようにしても良い。

【0030】

時空間差分情報取得部２８が取得した時間的差分情報及び空間的差分情報を含む時空間差分情報は、送受信制御部２５を介して位相調整部２４に供給され、位相ずれを補正する制御に使用される。すなわち、放射制御部２３は基準発振器２６によるクロック源に基づいて高周波信号を励振し、位相調整部２４は時空間差分情報に基づいて移相器２２１による位相量を制御して高周波信号の時空間的誤差を補正し、ビーム品質の低下を抑制した高周波信号を通信用アンテナ２１より送信する。これにより、独立して動作する複数の電波送受信機２を用いた分散型フェーズドアレイアンテナシステム１として、所望の合成波を得ることが可能になる。このような位相補正動作について、図３を参照して説明する。なお、図３では、説明を簡単にするため、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃを等間隔で一列に配置したリニアアレイ構造とした。

【0031】

例えば、図３（Ａ）に示すように、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃの各基準発振器２６が高精度に同期しており、時刻ＴＭに時間的誤差が無かった場合、送受信モジュール２２に供給される高周波信号に時間的誤差は生じていない。先ず、第１電波送受信機２Ａの送受信モジュール２２にて位相調整する位相ずれ量Φa0を、システム制御装置１１からの指示通り０（ゼロ）とすれば、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。同様に、第２電波送受信機２Ｂの送受信モジュール２２にて位相調整する位相ずれ量Φb0を、システム制御装置１１からの指示通りπ／６とすれば、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。同様に、第３電波送受信機２Ｃの送受信モジュール２２にて位相調整する位相ずれ量Φc0を、システム制御装置１１からの指示通りπ／３（＝２π／６）とすれば、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。このように、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃの時刻ＴＭに時間的誤差が無ければ、各通信用アンテナ２１より発射される高周波信号の位相差に応じた指向方向に波面が揃い、好適な指向性を得られる。

【0032】

しかしながら、図３（Ｂ）に示すように、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃの時刻がマスタークロックに同期していなかった場合、送受信モジュール２２に供給される高周波信号に時間的誤差が生じてしまう。先ず、第１電波送受信機２Ａの時計はマスタークロックに同期（時刻ＴＭに一致）しているので、送受信モジュール２２内で位相調整（位相ずれ量Φa0＝０）された高周波信号は、指示通りの位相となる。しかし、第２電波送受信機２Ｂの時計はマスタークロックよりもΔtb進んでいるので時刻ＴＭ＋Δtbが高周波信号の発振基準となり、送受信モジュール２２内で位相調整（位相ずれ量Φb0＝π／６）された高周波信号は、本来の指示よりも位相がずれた状態となる。また、第３電波送受信機２Ｃの時計はマスタークロックよりもΔtc進んでいるので時刻ＴＭ＋Δtcが高周波信号の発振基準となり、送受信モジュール２２内で位相調整（位相ずれ量Φc0＝π／３）された高周波信号は、本来の指示よりも位相がずれた位相となる。よって、図３（Ｂ）の各通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は、その位相差に応じた指向方向に波面が揃わず、好適な指向性を得られない。

【0033】

一方、図３（Ｃ）に示すように、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃの時刻がマスタークロックに同期していない場合でも、位相調整部２４によって時刻ずれを補正するように位相量の調整を行えば、高周波信号に生じた時間的誤差を解消できる。なお、以下では送信する高周波信号の周期をＰとする。先ず、第１電波送受信機２Ａの時計はマスタークロックに同期（時刻ＴＭに一致）しているので、位相調整部２４が送受信モジュール２２に指示する補正位相調整量ΦaCはΦa0（＝０）のままで、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。しかし、第２電波送受信機２Ｂの時計はマスタークロックよりもΔtb進んでいるので、Δtbによって生じる位相ずれ量（２πΔtb／Ｐ）を加味した補正位相調整量ΦbC＝Φb0－２πΔtb／Ｐ（＝π／６－２πΔtb／Ｐ）を位相調整部２４が送受信モジュール２２に指示することで、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。また、第３電波送受信機２Ｃの時計はマスタークロックよりもΔtc進んでいるので、Δtcによって生じる位相ずれ量（２πΔtc／Ｐ）を加味した補正位相調整量ΦcC＝Φc0－２πΔtc／Ｐ（＝π／３－２πΔtc／Ｐ）を位相調整部２４が送受信モジュール２２に指示することで、通信用アンテナ２１より発射される高周波信号は指示通りの位相となる。このように、第１～第３電波送受信機２Ａ～２Ｃの時刻ＴＭに時間的誤差が有っても、時刻ずれを補正するように位相量の調整を行えば、各通信用アンテナ２１より発射される高周波信号の位相差に応じた指向方向に波面が揃い、好適な指向性を得られる。

【0034】

上述したように、独立して動作する電波送受信機２の間で、時空間差分情報を取得し、高周波信号の位相ずれ量を補正すれば、合成波を形成する各波源の意図しない位相ずれを低減させることができ、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１としてのビーム品質を向上させることができる。なお、図３は時間的誤差の補正手法についてのみ示したが、空間的誤差の補正手法も同様である。電波送受信機２の間で、時空間差分情報を取得し、高周波信号の位相ずれ量を補正すれば、合成波を形成する各波源の意図しない位相ずれを低減させることができる。無論、時間的誤差と空間的誤差の両方が生じている場合には、時間的誤差量と空間的誤差量の両方を加味して高周波信号の位相を補正すれば、合成波を形成する各波源の意図しない位相ずれを低減させることができる。

【0035】

なお、時空間差分情報取得部２８による時間的差分情報の取得手法および空間的差分情報の取得手法は、特に限定されるものではなく、公知既存の適宜な手法を用いて構わない。例えば、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いる場合、ＧＮＳＳ衛星をマスタークロックとして、各電波送受信機２がその時刻に同期する補正動作を行えばよい。ＧＮＳＳで時刻同期を行う手法は、ＧＮＳＳの信号が届く地上・上空では有効である。また、各電波送受信機２の間の伝搬遅延時間を用いるＩＥＥＥ８０２．１ＡＳ－２０１１などの種々の時刻同期手法を用いてもよい。この場合は、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する複数の電波送受信機２の中の一つがマスタークロックとしての機能を担うか、あるいは基準となる電波送受信機２との相対的な時刻ずれを検出できるようにする。例えば、図４に示すように、第１電波送受信機２Ａがマスタークロックを備えるものとし、第２電波送受信機２Ｂは第１電波送受信機２Ａとの伝搬遅延時間に基づく誤差φABで自機内のクロックを補正する。同様に、第３電波送受信機２Ｃは第１電波送受信機２Ａとの伝搬遅延時間に基づく誤差φACで自機内のクロックを補正する。なお、第３電波送受信機２Ｃは、クロック補正後の第２電波送受信機２Ｂとの伝搬遅延時間に基づく誤差φBCで自機内のクロックを補正しても良いし、誤差φACと誤差φBCとの平均値などで自機のクロックを補正しても良い。第４電波送受信機２Ｄは、クロック補正後の第２電波送受信機２Ｂとの伝搬遅延時間に基づく誤差φBD或いはクロック補正後の第３電波送受信機２Ｃとの伝搬遅延時間に基づく誤差φCDで自機内のクロックを補正しても良いし、誤差φBDと誤差φCDとの平均値などで自機のクロックを補正しても良い。この伝搬遅延時間（ＲＴＴ）を用いる手法では高い同期精度を得られるため、ビーム品質を向上させる観点から望ましい。

【0036】

また、時間的な位相ずれを補正するのではなく、検出した位相ずれを打ち消すように基準発振器２６の位相ずれを解消する（すなわち同期させる）ように調整しても良い。例えば、図５に示す電波送受信機２′は、ＶＣＯやＯＣＸＯなどの周波数調整可能な基準発振器２６′を備えると共に、時空間差分情報取得部２８′は、空間的差分情報検出器２８１と時間的差分情報検出器２８２を備える。時間的差分情報検出器２８２は、マスタークロックあるいはその位相を示す情報を同期用アンテナ２７から受信し、その受信情報に基づいて基準発振器２６′の励振位相をマスタークロックに合わせる。より具体的には、マスタークロックから送信される特定の周波数の電波を同期用アンテナ２７で受信し、その電波と基準発振器２６′のクロックとの位相ずれを時間的差分情報検出器２８２によって検出する。時間的差分情報検出器２８２によって得られた時間的誤差を、基準発振器２６′にフィードバックすることで、マスタークロックと同位相で基準発振器２６′を励振させることができる。このように、基準発振器２６′の発振クロックを位相レベルでマスタークロックと同期させれば、位相ずれを最小限に抑えることができ、ビーム品質を向上させることができる。また、マスタークロックはグローバルなものでなくてよく、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する複数の電波送受信機２の間のみで成立する局所的な同期でも構わない。この場合は、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する複数の電波送受信機２の中から、マスタークロックとなる電波送受信機２を任意に選定すれば良い。

【0037】

一方。空間的差分情報、すなわち複数の電波送受信機２の間の位置関係は、ＧＮＳＳ、ＡｏＡ（Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ）、ＡｏＤ（Ａｎｇｌｅ ｏｆ Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ）、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を用いた距離推定など、無線を用いる測位技術を用いて検出できる。特に、地上や空中などのＧＮＳＳ信号が届く場所に電波送受信機２を配置する場合、ＧＮＳＳは有効な手段である。また、空間的差分情報の取得においても、緯度・経度・高度といったグローバルな位置ではなく、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１を構成する複数の電波送受信機２の間のみで相対的な位置関係が把握できるような局所的なものでも構わない。したがって、ＡｏＡ、ＡｏＤ、あるいはＲＳＳＩなどを用いて、複数の電波送受信機２の間で互いの位置を把握できるような測位技術であってもよい。さらに、電波の伝搬遅延時間を用いて互いの距離を測位することで位置関係を把握してもよい。このとき、複数の電波送受信機２の間での距離が分かればよい。

【0038】

このようにして得られた空間的差分情報は、送受信制御部２５が決定する移相量を決める材料となる。たとえば、理想的はアレイアンテナの配置から装置がずれている場合、その空間的誤差による位相ずれを求め、ビーム品質への影響が最小限になるように移相量を調整する。この移相量は、マクスウェル方程式、フレネル・キルヒホッフの回折理論、レイ・トレーシングなどの手法により計算し、全体として最適なビームになるような値を用いることが望ましい。より簡単には、理想的な位置からのずれを表す距離と電波の伝搬波長から位相ずれを計算し、この空間的誤差を補正するように高周波信号の位相を調整してもよい。

【0039】

また、電波送受信機２に搭載する放射素子機能は一つに限定されるものではなく、Ｎ個（Ｎは任意の自然数）の通信用アンテナ２１と、各送信用アンテナ２１に対応した送受信モジュール２２を設けても良い。図６に示す電波送受信機２″は２組（Ｎ＝２）の放射素子機能を備えるもので、第１通信用アンテナ２１Ａと第２通信用アンテナ２１Ｂ、第１，第２送信用アンテナ２１Ａ，２１Ｂにそれぞれ対応した第１送受信モジュール２２Ａと第２送受信モジュール２２Ｂを備える。また、第１通信用アンテナ２１Ａから放射する高周波信号と第２通信用アンテナ２１Ｂから放射する高周波信号は、独立に制御するので、第１送受信モジュール２２Ａに対応する第１放射制御部２３Ａおよび第１位相調整部２４Ａを設けると共に、第２送受信モジュール２２Ｂに対応する第２放射制御部２３Ｂおよび第２位相調整部２４Ｂを設ける。このように、複数の放射素子機能を設けた電波送受信機２″においては、放射素子機能の間隔を狭めて配置することができる。例えは、素子間隔をｄ、信号波長をλ、最大走査角をθとすると、ｄ／λ＝１／（１＋ｓｉｎθ）であるから、ｄ≦λ／（１＋ｓｉｎθ）となるように素子間隔ｄを調整すれば、グレーティングローブの発生を抑制できる。

【0040】

上記のように、時間的差分情報および空間的差分情報を取得して、時空間的誤差量を補正するように高周波信号の位相調整を行える電波送受信機２は、アレイアンテナの放射素子を独立して利用できるだけでなく、さらに移動手段に搭載することで、移動式の分散型フェーズドアレイアンテナシステムとなる。例えば、電波送受信機２を搭載する移動体として、地上を走行する車両３（図７（Ａ）を参照）、海上を航行する船舶、空域を飛行する航空機やＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ：無人航空機）４（図７（Ｂ）を参照）、軌道上の人工衛星などがある。なお、移動体と電波送受信機２を別体とせず、一体構造としても構わない。

【0041】

図７（Ａ）に示す移動式の分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′は、第１～第８車両３Ａ～３Ｈに、それぞれ第１～第８電波送受信機２Ａ～２Ｈを搭載したもので、例えば、第１電波送受信機２Ａにシステム制御装置１１の機能を持たせている。この分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′では、前述した分散型フェーズドアレイアンテナシステム１のように各電波送受信機２が固定配置されていないので、第１～第８車両３Ａ～３Ｈの移動に伴って、第１～第８電波送受信機２Ａ～２Ｈの相対位置は時々刻々変化することとなる。しかしながら、各電波送受信機２には、時空間差分情報取得部２８を設けてあるので、時間的差分情報及び空間的差分情報を取得して時空間的誤差量を補正した高周波信号を発射でき、第１～第８車両３Ａ～３Ｈの移動に伴う時空間的誤差量の変化にも追随できる。よって、移動体である車両３を用いた移動式の分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′においても、特定の方向にメインローブを向けた合成波を形成できる。

【0042】

なお、第１～第８車両３Ａ～３Ｈが自動運転車などであれば、第１～第８電波送受信機２Ａ～２Ｈがアレイアンテナとして理想的な配置となるように、第１～第８車両３Ａ～３Ｈに隊列を組ませた状態で移動できるので、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′におけるビーム品質を保持したまま移動可能となる。また、第１～第８電波送受信機２Ａ～２Ｈは、時空間差分情報取得部２８によって取得した時空間差分情報から互いの位置を把握できるので、各電波送受信機２は自機がどの様に移動すればアレイアンテナとして理想的な配置となるかを判断できる。そこで、各電波送受信機２に移動補正指示手段を設け、移動補正指示手段から各移動体の移動制御装置（例えば、車両３の自動運転制御装置）へ移動補正情報を送信することで、各移動体の移動制御装置が移動補正情報に基づいて移動方向や移動速度を補正すれば、各移動体によって各電波送受信機２を最適な位置に移動させることができる。なお、各移動体の移動補正だけでは各電波送受信機２の最適な配置を実現できない場合であっても、各電波送受信機２はそのときに検出した時空間差分情報に基づく高周波信号の位相補正動作を行うので、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′として、ビーム品質の低下を最小限に抑制できる。無論、移動体の移動補正を適正に行えない場合（例えば、車両を人が運転する場合など）においても、各電波送受信機２による高周波信号の位相補正動作によって合成波の品質低下を抑制できる可能性がある。

【0043】

図７（Ｂ）に示す移動式の分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″は、第１～第９ＵＡＶ４Ａ～４Ｉに、それぞれ第１～第９電波送受信機２Ａ～２Ｉを搭載したもので、例えば、第１電波送受信機２Ａにシステム制御装置１１の機能を持たせている。この分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″では、飛行可能な移動体であるＵＡＶ４に各電波送受信機２を搭載したので、空間を三次元的に活用したアレイ配列を実現できる。例えば、大開口化の難しい三次元曲面を持つようなアレイアンテナの機能を分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″によって容易に実現できる。また、各電波送受信機２の送受信モジュール２２のパワーアンプのゲインが可変でない場合、個体のばらつきを抑えるために、各電波送受信機２の三次元的な配列を微調整することで、ビーム品質の低下を抑制できる。

【0044】

また、ＵＡＶ４が自律飛行型であれば、各電波送受信機２に移動補正指示手段を設け、移動補正指示手段から各移動体の移動制御装置（例えば、ＵＡＶ４の自立飛行転制御装置）へ移動補正情報を送信することで、各移動体の移動制御装置が移動補正情報に基づいて移動方向や移動速度を補正すれば、各移動体によって各電波送受信機２を最適な位置に移動させることができる。なお、各ＵＡＶ４が無線で遠隔操作できる無人機の場合には、各電波送受信機２に移動体の移動制御を行う移動制御部を設けておき、各電波送受信機２の移動制御部が各ＵＡＶ４を直接制御するようにしても構わない。この場合、移動制御部は、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″を構成する各電波送受信機２の相対的な移動制御に加えて、時空間差分情報取得部２８が取得した前記時空間差分情報に基づく位相ずれを補正するような移動制御も行う。なお、各電波送受信機２の移動制御部による各ＵＡＶ４に対する移動制御により、各電波送受信機２が理想の配置に移動するまでは、各電波送受信機２による高周波信号の位相補正により、ビーム品質の低下を抑制できる。

【0045】

さらに、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″では、各ＵＡＶ４が自由な隊列を組めることを利用し、各電波送受信機２が全体として不等間隔アレイを構成する配置に設定できる。不等間隔アレイの配置を採れば、通常のグレーティングローブ発生条件よりも広い素子間隔で配列できるので、素子数（利用する電波送受信機２の数）の削減が可能である。しかも、不等間隔アレイでは、素子の配列密度により等価的に振幅分布をつけられるので、各電波送受信機２の振幅分布が一定の場合でも低サイドローブを実現でき、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１″として、より指向性を高められる。

【0046】

上述したように、車両３やＵＡＶ４といった移動体に電波送受信機２を搭載すると、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″全体としての移動手段を備えることになり、利便性の高いものとなる。しかも、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″の使用用途に応じて、移動体を移動させれば各電波送受信機２の配列を変更でき、自由度の高いものとなる。加えて、移動体に電波送受信機２を搭載して移動機能を付加すると、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″のスケール変化に柔軟に対応できるスケーラビリティを実現でき、分散システムとしての利点を最大限に活かせる。

【0047】

例えば、各電波送受信機２に、自らに生じた故障などを診断できる自己診断部と、自機が搭載された移動体を任意に移動制御できる自律移動制御部と、を持たせておく。分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″を構成する電波送受信機２が、自己診断部により故障したと判断したとき、自律移動制御部によって自律的に移動してアレイ配置から外れる。この穴を埋めるように他の電波送受信機２が自律的に配列を調整すれば、一部の電波送受信機２に生じた故障による影響を最小限に抑え、引き続き分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″として動作できる。なお、予備機として待機している電波送受信機２が有る場合には、故障により脱落した電波送受信機２の代わりに予備機が自律的に適正位置へ移動することで、速やかに適正なアレイ配置を復元できるようにしても良い。また、電波送受信機２の自己診断部による診断が、本来の出力の電波を放射できないが、弱い電波の放射は可能であるような状況の場合、アレイ配置の最外部へ放射能力の弱った電波送受信機２を配置し直せば、故障の影響を低減させる。また、各電波送受信機２の放射特性のばらつきを考慮したうえで、最適な不等間隔アレイとなるように各電波送受信機２の配列を組むようにしても良い。また、各電波送受信機２の自律移動制御部が強化学習による自己学習機能を有するものとすれば、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″として所望の合成波を得ることができる最適解を自己学習して、各電波送受信機２の放射特性などを考慮し、各電波送受信機２の自律移動制御部が自律的に配列を組み替えるような自律制御が可能となる。このような自己学習機能を各電波送受信機２に持たせておけば、各電波送受信機２の経年劣化等で放射特性が変化した際などにも、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１′，１″としての合成波の劣化を最小限に抑えられる。

【0048】

上述した分散型フェーズドアレイアンテナシステム１，１′，１″は、時空間差分情報を取得できる電波送受信機２，２′，２″等を用いて、送信ビームの品質低下を抑制するものであるが、時空間差分情報を取得できる電波送受信機は、受信した受信信号に適切な位相シフト処理と適切な重み付け（振幅方向の増幅・減衰）処理をして合成することで種々の指向性の受信ビームを形成できるビームフォーミングにも適用できる。図８に示すのは、ビームフォーミング技術を用いて到来する電磁波を観測するためのデータ収集を行う分散型電磁波観測データ収集システム５である。この分散型電磁波観測データ収集システム５は、単独で電波観測に利用できるのはもちろん、超長基線電波干渉法（ＶＬＢＩ）による観測用の分散された各アンテナ（例えば、電波望遠鏡）としても利用できる。

【0049】

この分散型電磁波観測データ収集システム５は、例えば、任意に設定した電波観測エリアＯＡの上空に１台のマスターモビリティ５１Ｍと第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８（特に区別する必要が無い場合、単にスレーブモビリティ５１Ｓという）で構成される。第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８およびマスターモビリティ５１Ｍは、電波観測エリアＯＡに到来する電波をそれぞれ受信し、第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８は受信データ（観測データ）をマスターモビリティ５１Ｍへ送信する。そして、観測データを収集したマスターモビリティ５１Ｍは、所定のデータ転送タイミング（例えば、一定時間毎、あるいは観測データの蓄積容量が所定値に達したタイミング）に低空へ移動し、比較的近距離から観測データ収集所としての観測データ収集局ＣＰへ観測データを送信する。このように、マスターモビリティ５１Ｍが一旦低空へ移動して観測データの送信を行う運用とすれば、上空から観測データ収集局ＣＰへ直接送信する場合に比べ、送信電力を抑えて大容量通信を行うことができる。

【0050】

観測データを受け取った観測データ収集局ＣＰでは、マスターモビリティ５１Ｍおよび第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８が収集した観測データの受信信号に適切な位相シフト処理と適切な重み付け処理をして合成することで、受信ビームを生成できる。このとき、各受信信号に対する移相シフト処理やウェイトの組合せを異ならせれば、異なるパターンの受信ビームを生成できる。すなわち、マスターモビリティ５１Ｍおよび第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８が所定の配列で受信した電磁波の観測データから、様々なビームパターンの出力を得られるのである。

【0051】

なお、マスターモビリティ５１Ｍが収集した観測データを観測データ収集所へ転送する手法は特に限定されるものではなく、例えば、観測データを受け取るデータ収集車ＣＶを電磁波観測エリアＯＡ内に待機させておき、マスターモビリティ５１Ｍからデータ収集車ＣＶへ直接送信する運用としても良い。あるいは、マスターモビリティ５１Ｍにおける観測データの蓄積を記録メディアに行い、データ転送タイミングとなって地上まで降下してきたマスターモビリティ５１Ｍから調査員等が観測データの蓄積された記録メディアを抜き取って、十分な空き容量のある記録メディアと交換し、速やかにマスターモビリティ５１Ｍを上空の定位置へ戻すような運用でも良い。あるいは、マスターモビリティ５１Ｍおよび第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８が電磁波観測エリアＯＡへ移動し、地上にて電磁波観測を行い、所定のデータ転送タイミングになると、マスターモビリティ５１Ｍのみが観測データ収集局ＣＰ等へ移動して、蓄積した観測データを転送する運用としても良い。

【0052】

マスターモビリティ５１Ｍは、電波送受信機５２ＭをＵＡＶ４に搭載したものである。一方、第１スレーブモビリティ５１Ｓ１は、電波送受信機５２ＳをＵＡＶ４に搭載したものである。同様に、第２スレーブモビリティ５１Ｓ２，第３スレーブモビリティ５１Ｓ３，第４スレーブモビリティ５１Ｓ４，第５スレーブモビリティ５１Ｓ５，第６スレーブモビリティ５１Ｓ６，第７スレーブモビリティ５１Ｓ７，第８スレーブモビリティ５１Ｓ８も、電波送受信機５２ＳをＵＡＶ４に搭載したものである。以下、スレーブ用の電波送受信機５２Ｓとマスター用の電波送受信機５２Ｍについて、図９を参照して説明する。

【0053】

図９（Ａ）は、スレーブモビリティ５１Ｓ用の電波送受信機５２Ｓの概略構成を示す。スレーブモビリティ５１Ｓ用の電波送受信機５２Ｓは、自らビームを発射する機能は必要ないので、図９（Ａ）では、受信機能についてのみ示したが、前述した電波送受信機２，２′，２″と同様の位相補正可能な送信機能を備えていても良い。時空間差分情報を送信時の位相補正に用いる送信機能と、時空間差分情報を受信信号の位相補正に利用できるにする受信機能とを併せ持つ電波送受信機としておけば、分散型フェーズドアレイアンテナシステム１，１′，１″としても、分散型電磁波観測データ収集システム５としても利用できるので、汎用性の高いものとなる。なお、図９（Ａ），（Ｂ）において、図１（Ｂ）の電波送受信機２、図５の電波送受信機２′、図６の電波送受信機２″と同一機能については、同一符号を付して説明を省略する。

【0054】

電波送受信機５２Ｓは、１個の通信用アンテナ２１と、時空間差分情報取得部２８と、通信用アンテナ２１に対応する１個の信号受信部としての送受信モジュール２２と、受信データ送信部５２４と、基準周波数信号を生成する基準発振器２６と、を備える。送受信モジュール２２で受信した信号は、ダウンコンバータ５２１にて扱いやすい中間周波数等に変換され、さらにＡ／Ｄ変換部５２２にてデジタル信号に変換され、送受信制御部５２３Ｓに入力される。なお、複数のアンテナから得た受信信号によるビームフォーミングの処理は、アナログ回路でも実現可能であるが、デジタル信号処理の方がフレキシビリティが高く現実的である。

【0055】

一方、時空間差分情報取得部２８は、通信用アンテナ２１とは別の同期用アンテナ２７を用いた無線通信によって、他の電波送受信機５２Ｓまたは電波送受信機５２Ｍと相互にコード送受信を行い、相互の基準発振器２６の時刻ずれとコード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる電波送受信機５２Ｓ，５２Ｍと自機との時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる電波送受信機５２Ｓ，５２Ｍに対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を計測し、時間的差分情報及び空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得する。この時空間差分情報は送受信制御部５２３Ｓに入力される。なお、マスターモビリティ５１Ｍにおける電波送受信機５２Ｍおよび全てのスレーブモビリティ５１Ｓにおける電波送受信機５２Ｓの中から基準機を選定し、選定された基準機の基準発振器２６をマスタークロックとし、他の電波送受信機５２Ｍ，５２Ｓの基準発振器２６を同期させれば、受信信号に時間的誤差は生じないので、空間的差分情報のみを時空間差分情報として取得しても良い。

【0056】

上記のようにして、受信信号と時空間差分情報を受けた送受信制御部５２３Ｓは、デジタル化された受信信号と、その受信タイミングにおける時空間差分情報とをセットにして、受信データ送信部５２４へ渡す。受信データ送信部５２４は、受信部としての送受信モジュール２２にて受信した受信信号と、その受信タイミングにおける時空間差分情報と、自機と他の電波送受信機５２Ｓ、５２Ｍとを識別可能に設定された自機の固有情報（例えば、任意に設定されたＩＤ番号や、送受信モジュール２２に固有のチップＩＤ等）と、を紐付けた受信データを、受信データ送信用アンテナ５２５を介してマスターモビリティ５１Ｍの電波送受信機５２Ｍへ送信する。

【0057】

なお、複数の通信用アンテナ２１と、それらに対応した受信部（送受信モジュール２２、ダウンコンバータ５２１、Ａ／Ｄ変換部５２２）を併せて設けた場合、受信データ送信部５２４は、電波送受信機５２Ｓにおける各受信部を識別可能な情報も受信データに含ませておけば良い。また、送受信制御部５２３に移動体位置制御部５２３ａを設けておき、時空間差分情報の空間的差分情報に基づいて自機の位置を補正するように移動体としてのＵＡＶ４を移動させ、自機を適正位置へ近づける制御を行っても良い。

【0058】

上述したスレーブモビリティ５１Ｓの電波送受信機５２Ｓより受信データが送信されるマスターモビリティ５１Ｍの電波送受信機５２Ｍの概略構成を図９（Ｂ）に示す。

【0059】

観測データ受信アンテナ５２６および観測データ受信部を介して、各電波送受信機５２Ｓから受信した受信データは、観測データとして観測データ蓄積部５２３ｂに蓄積されて行く。なお、マスターモビリティ５１Ｍとしては、観測データを収集してデータ収集所へ転送する機能を備えていれば良いのであるが、マスターモビリティ５１Ｍも電磁波観測を行えるように、電波送受信機５２Ｓに受信部（送受信モジュール２２、ダウンコンバータ５２１、Ａ／Ｄ変換部５２２）を設けてある。そのため、電波送受信機５２Ｍが受信した受信信号と時空間差分情報と電波送受信機５２Ｍの固有情報も、観測データとして観測データ蓄積部５２３ｂに蓄積されて行く。

【0060】

そして、送受信制御部５２３Ｍが所定のデータ転送タイミングになったと判断すると、移動体位置制御部５２３ａから移動体としてのＵＡＶ４に指示することで低空へ移動し、観測データ送信部５２８および観測データ送信用アンテナ５２９を介して観測データをデータ収集所へ転送する。観測データの転送が終了すると、マスターモビリティ５１Ｍは再び所定の観測位置へ復帰し、電波観測を再開する。

【0061】

このように、電波送受信機５２ＭをＵＡＶ４に搭載したマスターモビリティ５１Ｍと、電波送受信機５２ＳをＵＡＶ４に搭載した第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８を用いる分散型電磁波観測データ収集システム５は、各電波送受信機５２Ｍ，５２Ｓが取得した時空間差分情報を補正情報として用いることで、ビーム品質の低下を抑制できる。すなわち、観測データを受け取った観測データ収集局ＣＰが、マスターモビリティ５１Ｍおよび第１～第８スレーブモビリティ５１Ｓ１～５１Ｓ８が収集した観測データの受信信号を、それぞれの時空間差分情報に基づいて位相補正することで、受信信号の精度を高め、精度の高い受信信号に適切な位相シフト処理と適切な重み付け処理をして合成することで、高品質の受信ビームを生成できる。なお、電波送受信機５２Ｓ，５２Ｍに設ける時空間差分情報取得部２８は、基準となる電波送受信機５２Ｓ，５２Ｍに対する現在の自機の相対位置を空間的差分情報として取得するものでも良い。マスターモビリティ５１Ｍより観測データを受け取った観測データ収集局ＣＰは、電波受信時ごとの観測データにおいて、基準となる電波送受信機５２Ｓ，５２Ｓに対する他の電波送受信機５２Ｓ，５２Ｓの相対位置を把握できれば、電波送受信機５２Ｓ，５２Ｍの相対的な位置ずれを加味した適切な位相シフト処理と適切な重み付け処理を行えるからである。

【0062】

また、時空間差分情報を取得できる電波送受信機２，２′，２″，５２Ｍ，５２Ｓを分散型フェーズドアレイアンテナシステム１，１′，１″や分散型電磁波観測データ収集システム５に用いる例を示したが、そのほか、パッシブレーダ、アクティブレーダとして用いることもできる。開口径が大きいレーダほど解像度が上がるが、大開口レーダを製造・運用することは容易ではない。しかしながら、上述した電波送受信機２，２′，２″，５２Ｍ，５２Ｓのように、分散型のレーダであれば、製造・運用が容易となる。一例として、画像取得エリアの上空をアジマス方向へ移動しつつパルスの送受信を繰り返して得た受信信号を加工して二次元画像を生成できる合成開口レーダ（ＳＡＲ）に適用した分散型合成開口レーダシステム６を、図１０に示す。

【0063】

分散型合成開口レーダシステム６は、例えば、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍ、第１スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１、第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ２および位相制御装置６４から構成する。マスター合成開口レーダ装置６１Ｍは、電波送受信機６２Ｍを移動体としてのＵＡＶ４に搭載して成る。第１スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１および第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ２は、電波送受信機６２Ｓを移動体としてのＵＡＶ４に搭載して成る。位相制御装置６４は、合成開口レーダ信号処理装置６３を移動体としてのＵＡＶ４に搭載して成る。

【0064】

マスター合成開口レーダ装置６１Ｍの飛行方向がアジマス方向であり、このアジマス方向に直交するグランドレンジ方向に画像取得エリアとしての観測エリアＯＡが形成されるように、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍは観測用のパルス信号の送信と反射信号の受信を繰り返し行う。第１スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１と第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ２は、グランドレンジ方向と平行な配列方向にマスター合成開口レーダ装置６１Ｍと列んで配列され、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと同じ観測エリアＯＡに対してパルス信号の送信と反射信号の受信を繰り返し行う。すなわち、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍの放射ビームＢＭと第１スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１の放射ビームＢＳ１と第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ２の放射ビームＭＳ２は、等しく観測エリアＯＡに放射され、アジマス方向へ観測エリアＯＡが徐々にずれてゆく（スリップマッピング）。また、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１と第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ２との離隔間隔は、数十センチから数メートル程度であり、数百メートルの高度を飛行している場合、観測エリアＯＡからは、単一の放射源からパルス信号が送信された状態と看做し得る。なお、スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓは、２台に限らず、１台でも良いし、３台以上でも良い。

【0065】

移動制御装置６４は、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍおよび第１，第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１，６１Ｓ２に追随して飛行しており、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍおよび第１，第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１，６１Ｓ２から受信データを受け取る。マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１，第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１，６１Ｓ２からの受信データを受けた合成開口レーダ信号処理装置６３は、受信データを加工して二次元画像を生成する。なお、合成開口レーダ信号処理装置６３による加工処理として、例えば、周波数変調したチャープ信号を観測エリアＯＡに送信して得た反射信号と参照信号（チャープパルスの一部区間）との相関処理を実行することでグランドレンジ方向を解像し、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１，第２スレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１，６１Ｓ２の飛行速度によるドップラー効果を加味して計算した参照波と受信信号の相関処理を実行することでアジマス方向を解像する。

【0066】

次に、分散型合成開口レーダシステム６を構成するマスター合成開口レーダ装置６１Ｍ、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍおよび位相制御装置６４の詳細機能を、図１１に基づき説明する。

【0067】

例えば、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍの電波送受信機６２Ｍは、通信用アンテナ６２１を介してパルス信号の送受信を行うパルス送受信部６２２を備える。また、通信用アンテナ６２１とは別の同期用アンテナ６２３１を用いた無線通信によって、他の電波送受信機６２Ｓと相互にコード送受信を行い、相互の基準発振器６２４の時刻ずれとコード送受信に伴う伝搬遅延時間とに基づいて、基準となる電波送受信機６２Ｓとの時間的誤差である時間的差分情報及び基準となる電波送受信機６２Ｓに対する自機の適正位置と自機の現在位置との空間的誤差である空間的差分情報を計測し、時間的差分情報及び空間的差分情報を含む時空間差分情報を取得する時空間差分情報取得部６２３２を備える。

【0068】

しかしながら、本実施例の分散型合成開口レーダシステム６においては、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍにおける電波送受信機６２Ｍの基準発振器６２４をマスタークロックに選定し、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍの電波送受信機６２Ｓの基準発振器６２４を同期させるため、同期制御部６２３３は、基準発振器６２４をマスタークロックとして位相ずれ検出を行うように時空間差分情報取得部６２３２を制御する。したがって、電波送受信機６２Ｍの時空間差分情報取得部６２３２は時間的差分情報を取得することは無く、空間的差分情報のみが時空間差分情報蓄積部６２５に記憶されて行くこととなる。また、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍの飛行位置を基準として、他の電波送受信機６２Ｓの空間的差分情報を検出させる場合には、電波送受信機６２Ｍの時空間差分情報取得部６２３２が空間的差分情報を検出することも無くなる。なお、時空間差分情報蓄積部６２５に時空間差分情報を記憶する際には、保存タイミングが明確になるようタイムスタンプを併せて記憶する。

【0069】

パルス送受信部６２２は、チャープパルス生成部６２２１によって周波数変調したチャープ信号を生成し、アンテナ駆動部６２２２によって適正な放射位置に駆動された通信用アンテナ６２１からパルス信号を発射する。観測対象物で反射した反射信号は、反射信号受信部６２２３にて受信し、反射信号蓄積部６２６に記憶して行く。このとき、反射信号の保存タイミングが明確になるようタイムスタンプを合わせて記憶する。

【0070】

そして、受信データ送信部６２７１は、パルス送受信部６２２が受信して反射信号蓄積部６２６に記憶された反射信号と、時空間差分情報蓄積部６２５に記憶された時空間差分情報と、電波送受信機６２Ｍの固有情報と、を受信データとして、移動制御装置６４の合成開口レーダ信号処理装置６３へ送信する。なお、反射信号と時空間差分情報は、各々のタイムスタンプから、両者の対応関係を合成開口レーダ信号処理装置６３にて判断できる。

【0071】

一方、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍの電波送受信機６２Ｓも、上述したマスター合成開口レーダ装置６１Ｍにおける電波送受信機６２Ｍとほぼ同様の構成であるから、同一機能には同一符号を付して説明を省略し、異なる点のみ以下に説明する。

【0072】

電波送受信機６２Ｓの時空間差分情報取得部６２３２は、同期用アンテナ６２３１を用いた無線通信によって、電波送受信機６２Ｍの基準発振器６２４をマスタークロックとして時間的差分情報を取得し、その時間的誤差を補正するように同期制御部６２３３が基準発振器６２４を制御する。これにより、電波送受信機６２Ｓの基準発振器６２４は、電波送受信機６２Ｍの基準発振器６２４と同期することとなる。したがって、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍの電波送受信機６２Ｓのチャープパルス生成部６２２１によって生成されるチャープパルスの位相を高精度で揃えることができる。すなわち、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍから同時にパルス信号を観測エリアＯＡに向けて発射すると、見かけ上の単一アンテナから高出力のチャープパルスを発射したこととなり、観測対象物からの反射信号の受信レベルが高くなり、ノイズの影響を軽減できる。加えて、観測対象物からの反射信号をマスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍが同時に受信するので、見かけ上、大口径のアンテナで反射信号を受信したこととなる。

【0073】

なお、分散型合成開口レーダシステム６におけるコントロール機能（飛行速度や通信用アンテナ６２１の方向制御など）は、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍに持たせても良いし、移動制御装置６４に持たせても構わない。

【0074】

移動制御装置６４の合成開口レーダ信号処理装置６３は、データ受信用アンテナ６３１および無線通信部６３２を介して、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍおよび第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍからの受信データを取得する。マスター合成開口レーダ装置６１Ｍからの受信データにおける反射信号に対して、時空間差分情報における空間的差分情報に基づく空間的誤差を補正する位相調整を位相調整部６３３で行う。これにより、時空間差分情報に基づいて空間的誤差を補正したマスター合成開口レーダ装置６１Ｍの受信データが得られる。同様に、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍからの受信データにおける反射信号に対して、時空間差分情報における空間的差分情報に基づく空間的誤差を補正する位相調整を位相調整部６３３で行う。これにより、時空間差分情報に基づいて位相ずれを補正した第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍの受信データが得られる。

【0075】

上述したように、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１～６１Ｓｍが同時に受信した反射信号は、同じ観測エリアＯＡのデータと看做せる。これら同時取得された反射信号に対して位相調整し、これらを合成した合成受信データとすれば、不規則なノイズの影響が軽減される。そこで、相関処理実行部６３４が、合成受信データに相関処理を実行して解像すれば、精度の高い二次元画像を得ることが可能となる。

【0076】

なお、図１２に示す分散型合成開口レーダシステム６′のように、チャープパルスの発射はマスター合成開口レーダ装置６１Ｍのみが行い、第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１′～６１Ｓｍ′の電波送受信機６２Ｓ′は、パルス受信のみ行う構成としても良い。この場合、電波送受信機６２Ｓ′には基準発振器６２４をマスタークロックと同期させる機能が不要になると共に、パルス送受信部６２２のパルス送信機能を使用しなければ良い。あるいは、パルス送受信部６２２に代えてパルス受信部６２８を設け、通信用アンテナ６２１を駆動させるアンテナ駆動部６２８１と反射信号樹脂部６２８２のみを備える構成としても構わない。この分散型合成開口レーダシステム６′においても、マスター合成開口レーダ装置６１Ｍと第１～第Ｍスレーブ合成開口レーダ装置６１Ｓ１′～６１Ｓｍ′が同時に受信した反射信号を合成して相関処理を行えば、精度の高い二次元画像を得ることが可能となる。

【0077】

以上、本発明に係る電波送受信機、分散型フェーズドアレイアンテナシステム、分散型電磁波観測データ収集システムおよび分散型合成開口レーダシステムの実施形態を添付図面に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない範囲で、公知既存の等価な技術手段を転用することにより実施しても構わない。

【符号の説明】

【0078】

１ 分散型フェーズドアレイアンテナシステム
２ 電波送受信機
２１ 通信用アンテナ
２４ 位相調整部
２６ 基準発振器
２８ 時空間差分情報取得部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】