ホーム > 特許ランキング > アイサイ オサケユキチュア
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2025-01-28
(54)【発明の名称】高解像度ワイドスワスＳＡＲ画像化
(51)【国際特許分類】
G01S 13/90 20060101AFI20250121BHJP
G01S 7/02 20060101ALI20250121BHJP
B64G 1/10 20060101ALI20250121BHJP
B64G 1/24 20060101ALN20250121BHJP
【ＦＩ】
G01S13/90 138
G01S7/02 216
B64G1/10 335
B64G1/24 400
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024538223
(86)(22)【出願日】2022-12-05
(85)【翻訳文提出日】2024-06-21
(86)【国際出願番号】 EP2022084406
(87)【国際公開番号】W WO2023117390
(87)【国際公開日】2023-06-29
(31)【優先権主張番号】2118749.7
(32)【優先日】2021-12-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523132594
【氏名又は名称】アイサイ オサケユキチュア
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100119013
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 一夫
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100196612
【弁理士】
【氏名又は名称】鎌田 慎也
(72)【発明者】
【氏名】トンプソン アラン
(72)【発明者】
【氏名】ジェイムズ ケニー
【テーマコード（参考）】
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J070AB01
5J070AC02
5J070AC11
5J070AD10
5J070AE07
5J070AF08
5J070AK22
5J070BE02
(57)【要約】
合成開口レーダー「ＳＡＲ」を動作させて、１つまたは複数のサブスワス（複数可）を含むスワスの画像データを取得する方法であって、前記ＳＡＲは、飛行方向に沿って移動するプラットフォーム上で搭載され、放射されたビームは前記スワスに向けられ、前記方法は、バーストごとに１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングするステップと、各バースト中に飛行方向と反対の方向にビームを機械的にステアリングするステップと、を含む。この方法により、スワス対解像度の比を向上させることができる。
【選択図】図３
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
合成開口レーダー「ＳＡＲ」を動作させて１つまたは複数のサブスワスを含むスワスの画像データを取得する方法であって、前記ＳＡＲは飛行方向に沿って移動するプラットフォーム上で搭載され、放射ビームは、前記スワスに向けられ、前記方法は、バースト毎に１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングするステップと、
各バースト中に前記飛行方向と反対の方向に前記ビームを機械的にバーストごとに、前記飛行方向とは反対の方向に機械的に前記ビームをステアリングするステップと、を含む、方法。
【請求項2】
前記ビームを機械的にステアリングする銭ステップは、前記プラットフォームに対して前記ＳＡＲを回転させること、および／または、前記ＳＡＲを含む前記プラットフォームを移動または旋回させることによって行われる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記ビームを機械的にステアリングすると、前記ビームの地球上の実効対地速度が低下する、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項4】
前記ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角速度が、前記ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角速度よりも低く、任意選択で少なくとも３倍低い、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角範囲が、前記ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角範囲よりも高く、任意選択で少なくとも３０倍高い、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
２つのバースト間のビームを標高に電子的にステアリングするステップをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
数のバーストを含む１つの取得サイクル中にビームを標高に連続的にステアリングするステップであって、各バーストは異なるサブスワスを照明する、前記ステップをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
２つ以上の取得サイクルを実行するステップであって、各取得サイクルの各最初のバーストは同じサブスワスを照射する、前記ステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記１つまたは複数の取得サイクル中、前記飛行方向と反対の方向に前記ビームを連続的に機械的にステアリングするステップをさらに含む、請求項７または８に記載の方法。
【請求項10】
画像取得に使用されるパラメータは、ａ．画像サイズを選択することと、
ｂ．解像度を選択することと、
ｃ．最大電子的ステアリング角度を選定することと、
ｄ．バースト持続時間を計算することと、
ｅ．ビーム速度を選択することと、
ｆ．画像取得時間を導き出すこととによって決定される、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項11】
１つまたは複数のサブスワス（複数可）を含むスワスの画像データを取得するための合成開口レーダー「ＳＡＲ」を備える、地球の周回軌道上で作動するための人工衛星であって、前記衛星は飛行方向に沿って移動するように構成され、ＳＡＲは放射ビームをスワスに向けて導くように構成され、前記ＳＡＲは、さらに、バーストごとに１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングし、また、
各バースト中に飛行方向と反対の方向にビームを機械的にステアリングするように構成される、人工衛星。
【請求項12】
前記衛星は、前記ＳＡＲを含む衛星を回転させることによって前記ビームの機械的ステアリングを制御するように構成された１つまたは複数のリアクションホイールを含む姿勢決定および制御システム「ＡＤＣＳ」を含む、請求項１１に記載の衛星。
【請求項13】
前記衛星は、最大１／秒で方位角方向に旋回することによって前記ビームを機械的にステアリングするように構成される、請求項１１または１２に記載の衛星。
【請求項14】
総質量は１０００ｋｇ未満、任意選択で１００ｋｇ未満である、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の衛星。
【請求項15】
前記ＳＡＲは、小型の単一開口レーダーおよび／または２次元での電子ビームステアリングを可能にするフェーズドアレイを含む、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の衛星。
【請求項16】
請求項１１～１５のいずれか１項に記載の衛星を制御して、任意選択で請求項１～１０のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成される、地上局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、合成開口レーダー（ＳＡＲ）画像化に関する。より具体的には、本発明は、高解像度ワイドスワス（ＨＲＷＳ：Ｈｉｇｈ－Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｗｉｄｅ Ｓｗａｔｈ）ＳＡＲ画像化の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
合成開口レーダー（ＳＡＲ）システムの主な用途の１つは、地球表面を画像化して監視することである。このような用途では、ＳＡＲシステムは通常、航空機または宇宙搭載のプラットフォームに搭載される。ＳＡＲシステムは、画像化されるエリアに向けて電波のパルスが送信されるアクティブレーダーシステムであり、画像は、標的エリアから反射または散乱されるパルスからのエコーを受信して処理することによって構築される。ＳＡＲシステムは、波長の異なる電磁放射を使用し、さらに独自の放射線を供給するという点で、光学画像化システムとは根本的に異なる。光学システムに比べて、昼夜を問わず、また雲に覆われていても画像を取得できるという利点がある。
【0003】
ＳＡＲシステムは当技術分野でよく知られており、１９５０年代にＳＡＲが発明されて以来、地球を画像化するＳＡＲシステムの能力、例えば達成可能な解像度や画像化が可能なエリアのサイズに関して改良が続けられている。一般的に、「実開口」レーダー画像化システムでは、アンテナが長くなると、アンテナを搭載したプラットフォームの進行方向（方位角解像度として知られる）で達成可能な解像度が高くなる。しかしながら、良好な方位角解像度を達成するために必要なアンテナの長さは、特に宇宙搭載システムの場合、サイズと重量の点で禁止的になる可能性がある。ＳＡＲは、ＳＡＲシステムを搭載したプラットフォームの動きを利用して、長い「実開口」アンテナと同様の方位角解像度を提供できる「合成開口」を作成することで、この問題を解決するが、使用するアンテナははるかに短くて小さい。しかしながら、従来の単一開口ＳＡＲシステムは、達成できる方位角解像度と、スワス幅と呼ばれる画像化できる「ストリップ」の幅との間の基本的なトレードオフによって依然として制約されている。基本的に、より細かい方位角解像度を達成すると、画像化できるスワスの幅が減少し、方位角解像度を低下させることなくよりワイドスワスを画像化することはできないというトレードオフが生じる。
【0004】
このトレードオフは、ストリップマップ、ＳｃａｎＳＡＲ（走査型合成開口レーダー）、ＴＯＰＳ（逐次走査による地形観測）などの周知の従来技術のＳＡＲ走査モードに当てはまる。この制限により、高い方位角解像度を達成しながら、同時により広い走査幅を画像化できる技術が望ましい。
【0005】
従来技術の制限を考慮すると、本発明の根底にある技術的問題は、改善されたスワス対解像度比を得るためにＳＡＲイメージング方法を提供することにあると考えられる。
【0006】
以下に記載される実施形態は、上記した既知の方法の欠点のいずれかまたはすべてを解決する実施形態に限定されない。
【発明の概要】
【0007】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明する概念の選択を簡略化した形で説明するために提供されている。本要約は、請求項に係る主題の主要な特徴または基本的な特徴を識別することを意図しておらず、また、請求項に係る主題の範囲を決定するために使用することを意図していない。発明の実施を容易にする、および／または実質的に類似した技術的効果を達成するために使用される変形および代替的特徴は、本明細書に開示された発明の範囲に属するものとみなされる。
【0008】
第１態様では、合成開口レーダー「ＳＡＲ」を動作させて、１つまたは複数のサブスワスを含むスワスの画像データを取得する方法であって、ＳＡＲは飛行方向に沿って移動するプラットフォーム上に搭載され、放射ビームはスワスに向けられ、バースト毎に１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングするステップと、各バースト中に前記飛行方向と反対の方向に前記ビームを機械的にバーストごとに、前記飛行方向とは反対の方向に機械的に前記ビームをステアリングするステップと、を含む、方法が提供される。
【0009】
第２態様では、１つまたは複数のサブスワスを含むスワスの画像データを取得する合成開口レーダー「ＳＡＲ」を含む、地球周回軌道で動作するための衛星であって、前記衛星は飛行方向に沿って移動するように構成され、ＳＡＲは放射ビームをスワスに向けて導くように構成され、前記ＳＡＲは、さらに、バーストごとに１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングし、また、各バースト中に飛行方向と反対の方向にビームを機械的にステアリングするように構成される、衛星が提供される。
【0010】
第３態様では、任意選択で第２態様に係る第１態様の方法を実行するために衛星を制御するように構成された地上局が提供される。地上局は、衛星に制御信号を送るように構成されてもよい。
【0011】
本明細書に記載の方法は、例えば、機械可読形式の有形記憶媒体上のソフトウェアによって実行してもよい。コンピュータプログラムコード手段を含むコンピュータプログラムの形態では、プログラムがコンピュータ上で実行され、コンピュータプログラムがコンピュータ可読媒体上に具現化され得るときに、本明細書に記載されたいずれかの方法の全てのステップを実行するように適合されている。有形（または非一時的）記憶媒体の例には、ディスク、サムドライブ、メモリカード、ＲＡＭ、フラッシュメモリなどが含まれ、伝播信号は含まれない。ソフトウェアは、方法ステップを任意の適切な順序でまたは同時に実行することができるように、パラレルプロセッサまたはシリアルプロセッサ上で実行するように適合されていてもよい。
【0012】
本用途では、ファームウェアおよびソフトウェアが個別に取引可能な価値のある商品であることを認識している。これは、「ダム」ハードウェアまたは標準ハードウェア上で実行または制御して、目的の機能を実行するソフトウェアおよびファームウェアを包含することを目的としている。また、所望の機能を実行するためにシリコンチップを設計したり汎用プログラマブルチップを構成したりするＨＤＬ（ハードウェア記述言語）ソフトウェアなど、ハードウェア構成を「記述」したり定義したりするソフトウェアも含まれることを目指している。
【0013】
好ましい特徴は、当業者にとって自明であるように適切に組み合わされてもよく、本発明の任意の態様と組み合わされてもよい。第１態様に係る方法は、第２態様に係る衛星に係る特徴を備えて記載してもよい。第２態様に係る衛星は、第１態様に係る方法に係る特徴を備えて構成されてもよい。
本発明の実施形態は、例として、以下の図面を参照して説明される。
本発明の実施形態は、例として、以下の図面を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】地球上空の軌道上の衛星の概略斜視図です。
【図2】ＳｃａｎＳＡＲモードでスワスの画像データを取得するために動作する衛星の概略図である。
【図4】（ａ）衛星の進行方向、機械的ステアリングの方向、およびその結果としての衛星のビームの実効対地速度、および（ｂ）取得パターンを示す概略図である。
【図5】（ａ）方位角における電子的ステアリング、（ｂ）標高における電子的ステアリング、（ｃ）方位角における機械的ステアリング、および（ｄ）図４ｂによる取得パターンの重ね合わせを示す一連のグラフである。
【図6】衛星のコンポーネントの概略図である。
【図7】衛星の部分斜視図である。
【図8】信号と、方位角方向のアンビギュイテイによる潜在的なパフォーマンス損失のプロットを示している。
【図9】単一バーストの時間に対する範囲アンビギュイテイ比（ＲＡＲ）のプロットを示している。
【図10】画像取得に使用されるパラメータを決定するために使用できる例示的なアルゴリズムを示す。
【0015】
図面全体を通して共通の符号を使用して、類似の特徴を表す。
【発明を実施するための形態】
【0016】
第１態様では、本開示は、合成開口レーダー「ＳＡＲ」を動作させて１つまたは複数のサブスワスを含むスワスの画像データを取得する方法であって、前記ＳＡＲは飛行方向に沿って移動するプラットフォーム上で搭載され、放射ビームは、前記スワスに向けられ、前記方法は、バースト毎に１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングするステップと、各バースト中に前記飛行方向と反対の方向に前記ビームを機械的にバーストごとに、前記飛行方向とは反対の方向に機械的に前記ビームをステアリングするステップと、を含む、方法を提供する。
【0017】
まず、ＳＡＲ画像化を記述する用語について説明する。
【0018】
ＳＡＲ画像を作成するには、電波の連続パルスを送信してターゲットシーンを照射し、各パルスのエコーを受信して記録する。単一のビームフォーミングアンテナを使用して、パルスを送信し、エコーを受信できる。送信パルスは放射ビームとして説明できる。受信モードでは、アンテナはこの放射ビームからの反射および後方散乱放射を受信する。ＳＡＲは衛星等の移動プラットフォームに搭載されて、ターゲットに対して移動すると、ターゲットに対するアンテナの位置が時間とともに変化し、受信信号の周波数がドップラー効果により変化する。連続して記録されたレーダーエコーの信号処理により、複数のアンテナ位置からの記録を組み合わせて、合成アンテナ開口を形成し、より高解像度の画像を作成することができる。
【0019】
ＳＡＲによって瞬間的に照射される地球上のエリアは、フットプリントと呼ばれる。スワスとは、ＳＡＲが地球上を移動する際にフットプリントが通過する帯状の地形である。ＳＡＲの飛行方向／進行方向に沿った方向は、通常、方位角または「アロングトラック」と呼ばれる。飛行方向を横切る方向は通常、レンジまたは「クロストラック」と呼ばれる。飛行方向と反対の方向が後進方位に相当する。
【0020】
スワスは、１つまたは複数のサブスワスを含む。各サブスワスは、範囲（または標高）が異なる場合がある。一例として、広い地上範囲を得るために、スワスは少なくとも２つから最大５つのサブスワスで構成されてもよい。あるいは、スワスは、最大１０個の部分帯、または最大２０個のサブスワス、または最大５０個のサブスワスを含んでもよい。各サブスワスにおいて、画像データは方位角方向のバーストにブロック化されてもよい。言い換えれば、各サブスワスを方位角方向にブロックに分割し、バースト時に１ブロックの画像データを収集してもよい。各バーストは、複数のパルスを含む。通常、バーストは２０～数百パルスで構成されてもよい。画像データは、バーストごとのアプローチを使用して取得されてもよい。
【0021】
ビームステアリングとは、放射されるアンテナビームの方向を指す。例えば、フェーズドアレイアンテナを備えたＳＡＲシステムでは、アンテナ要素に出入りするＲＦ信号の位相を調整することでビームを電子的に操作できる。これにより、フェーズドアレイアンテナから送受信される放射のメインローブの方向が変わる。電子ビームステアリングは精度が高く、迅速に行うことができる。例えば、電子的ステアリングは、ステアリングを素早く行う必要があり、ステアリングに必要な角度が大きくない場合に使用される。これは、高速小角電子的ステアリングと呼ぶことができる。
【0022】
電子的ビームステアリングは、典型的には、方位角の「アロングトラック」方向、または標高または「クロストラック」方向、あるいはその両方で実行することができる。
【0023】
取得サイクルは２つ以上の方位角バーストを含み、ビームはクロストラック方向の異なるサブスワスを指すように切り替えられる。複数の取得サイクルを連続して行うことにより、連続した長さのスワスを画像化することができる。
【0024】
機械的ビームステアリングとは、アンテナまたはアンテナを搭載したプラットフォームを物理的に導くことにより、ＳＡＲシステムのビームを方向付けることを指す。機械的ビームステアリングは、広いステアリング角度を可能にすることができ、したがって広い地上範囲を提供することができる。より大きな角度をステアリングすることもできるが、ステアリング角速度は通常、電子的ステアリングで達成できる速度よりもはるかに遅くなる。これは、大角度機械的ステアリングとも呼ばれる。
【0025】
背景技術で示されたように、方位角解像度とスワスとの間にはトレードオフがある。実開口レーダー（ＲＡＲ）システムの場合、方位角解像度はレーダービームの幅（照明の幅）とアンテナからターゲットまでの距離によって異なる。ビーム幅は通常、アンテナの長さ（開口とも呼ばれます）に反比例するため、一般にアンテナが長いほど、方位角の解像度はより高くなる。しかしながら、ターゲットまでの距離が非常に長い場合（たとえば、レーダーシステムが宇宙搭載プラットフォームに搭載されている場合）、アンテナが非常に長い場合を除いて、方位角解像度は非常に粗くなる。必要な方位角解像度とターゲットまでの距離によっては、アンテナの長さは数キロ必要になってもよい。これは、航空機または宇宙搭載システム、特に宇宙搭載システムでは明らかに実用的ではない。
【0026】
ＳＡＲシステムは、ＳＡＲプラットフォームの前進運動およびエコーデータの特別な処理を使用して、はるかに短い実際のアンテナを使用して非常に長い合成アンテナ長（または開口）を作成することによって、この問題を解決する。焦点ビームを有するＳＡＲシステムの場合、方位角解像度ρazは、ターゲットまでの距離とは無関係であり、アンテナＬの長さには、下記式１としてＳＡＲ当業者によく知られている式が関連付けられている。
（式１）
【数1】
【0027】
衛星の距離方向または軌道交差方向への相対的な移動はないため、駆動距離解像度の要因は方位角解像度と多少異なる。方位角解像度はアンテナの長さに依存するが、範囲解像度は送信されたパルス帯域幅に依存する。
【0028】
ＳＡＲシステムはパルスモードで動作し、送信モードでレーダーパルスを送信し、戻ってくるエコーを受信するために送信信号をオフにすることを思い出す。一部のＳＡＲシステムでは、送信時間は、たとえば１つの送信／受信サイクルを完了するのに必要な時間の約５％～２０％である。パルスは、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）として知られる特定の周波数で送出されます。ナイキストサンプリング定理により、エイリアシングを回避するには、ＰＲＦはすべての受信ドップラー帯域幅Ｂdより大きくする必要がある。式２に示すように、瞬間的な視野内のターゲットは次のようになる。
（式２）
【数2】
【0029】
古典的なストリップマップモードでは、地上上のビーム速度、Ｖビーム、は、地上上のＳＡＲプラットフォームの速度と本質的に同じであり、Ｖg、ドップラー帯域幅ＢDは、下記式３に示すように、ＳＡＲプラットフォームの対地速度と方位角解像度ρazの関数として表現することができる。
（式３）
【数3】
【0030】
これにより、不等式４に示すように、方位角解像度ΔＲSと地上におけるＳＡＲプラットフォームρazの関数として、スラント範囲のスワス幅Ｖgを制限する基本的な不等式が生じる。
（不等式４）
【数4】
【0031】
不等式４において、ｃは光の速度であり、ＰＲＩは、パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）の逆で与えられるパルス繰り返し間隔である。この不等式は、スラント範囲のスワス幅と方位角解像度の間の基本的なトレードオフを説明する。より細かい方位角解像度は、より高いパルス繰り返し周波数を必要とし、したがってより小さなパルス繰り返し間隔を必要とし、それによって、より狭いスラント範囲のスワス幅をもたらす。
【0032】
なお、スラント範囲のスワス幅ΔＲSは、アンテナからスワスの遠端までの距離とアンテナからスワスの近端までの距離の差であり、地面に沿ったスワスの実際の幅ではない。地面のスワス幅は、スワスが画像化される角度にも依存し、実際の値は、基本的な三角法および当技術分野でよく知られている技術を使用して、スラント範囲のスワス幅から計算することができる。いずれにしても、スラント範囲のスワス幅が大きいと、特定のスラント角度のグランドスワス幅が大きくなる。
【0033】
方位角解像度に基づいてスラント範囲のスワス幅がどのように計算されるかの例を提供するために、地球表面から約５５０ｋｍの低地球軌道で動作する単一開口ＳＡＲシステムを搭載した衛星を検討する。地球表面から５５０ｋｍの距離では、地球中心の回転座標系で、衛星の対地速度は約７ｋｍ／ｓになる。ｖgに対して７ｋｍ／ｓを、ｃに対して約３０万ｋｍ／ｓの光速度を不等式４に挿入すると、スラント範囲のスワス幅は、不等式５に示すようになる。
（不等式５）
【数5】
【0034】
不等式５は、この衛星の特定の解像度で達成可能な最大スラント範囲のスワス幅を計算するために使用することができる。例えば、所望の方位角解像度が１．５ｍであれば、これが達成できる最大スラント範囲のスワス幅は約３２ｋｍとなる。入射角が約４５°から４７．７°の間で、スラント範囲のスワス幅が約３２ｋｍの例では、地面のスワス幅は約４４ｋｍである。
【0035】
本開示に係る実施例では、複数の開口を必要とせずに、方位角解像度に対するスラント範囲のスワス幅をより高くすることができるように、単一開口ＳＡＲシステムを搭載した衛星およびその動作方法について説明した。これは、方位角方向の機械的ステアリングと電子的ステアリングを組み合わせることで実現される。本実施例によれば、各方位角バーストの間に、ビームは飛行方向とは反対の方向に機械的にステアリングされる。これは、（重ね合わせた）機械的逆方向走査とも呼ばれる。
【0036】
以下の式６に示すように、古典的なＳＡＲストリップマップモードとＳｃａｎＳＡＲモードの場合、ｖビームは基本的に地上のＳＡＲプラットフォームの速度と同じである。
（式６）
【数6】
【0037】
なお、衛星に搭載されたＳＡＲシステムの例では、地球の回転により、地球の回転座標系における地上の衛星の速度は、軌道上の衛星の慣性速度とは異なり、そして衛星は地球の半径よりも大きな長半径を持つ軌道を移動する場合がある。空中システムでは、この違いは実用的な目的では無視できる。
【0038】
本開示による一例では、衛星を飛行方向と反対の方向に機械的にステアリングすることにより、地上での衛星の速度に逆方向の速度が重畳され、それにより、以下の不等式７に示すように、地面上のビームの実効速度ＶビームはＶg未満になる。
（不等式７）
【数7】
【0039】
この例では、不等式４におけるＶgは、もはやＶビームと等しくなく、ビームを飛行方向とは反対の方向に機械的にステアリングすることで、ビームの対地速度と衛星の対地速度とを効果的に切り離す。
【0040】
ビームの対地速度を衛星の対地速度から切り離すことにより、不等式４は適用されなくなり、不等式４が許可するよりも高いスワス幅対解像度比を達成することが可能になる。一例ではビーム対地速度Ｖビームは、機械的ステアリングによって選択可能であり、Ｖgからゼロまでの範囲にある。より速い後方機械的スルーレートは、負のＶビームにもつながる可能性があるが、特定の場所での全体的な滞留時間は短縮される。
【0041】
１つのサブスワスの画像データを取得することは、１つまたは複数のバーストの画像データを取得することを含んでいてもよい。２つの連続するバーストは、１つのサブスワスの同じセクション、重なり合うセクション、異なる隣接セクション、または互いに間隔を置いて配置された異なるセクションを照明してもよい。したがって、１つのサブスワスに対応する単一の連続ストリップを画像化してもよい。２つ以上のサブスワスの画像データを取得することは、２つ以上のバーストで画像データを取得することを含んでもよく、少なくとも２つのバーストは異なるサブスワスを照射する。
【0042】
一例では、サブスワス内の画像データの取得は、各方位角バースト中の電子的ステアリングを含んでもよい。ビームは電子的に後方から前方へ方位角方向にステアリングできる（前方方位角バースト）。これにより、従来のＳｃａｎＳＡＲと比較して、スワス全体の放射線均一性が向上する。一例では、各バースト内の電子的ステアリングは、前方から後方への方位角方向（後方方位角バースト）にも実行することができる。
【0043】
プラットフォームに対してＳＡＲを回転させ、および／または、ＳＡＲを含むプラットフォームを移動または旋回させることにより、ビームを機械的にステアリングしてもよい。あるいは、回転反射器を使用してＳＡＲをステアリングすることもできる。ビームを特定のターゲットに導くために、人工衛星などのプラットフォームが機械的にステアリングできるほど小さく、アンテナがプラットフォームにしっかりと取り付けられている場合、プラットフォーム自体が回転することがある。ビームは、少なくとも－１０°～＋１０°、－２３°～＋２３°、－３０°～＋３０°、－４５°～＋４５°、または－６０°～＋６０°の視野角の範囲にわたって機械的にステアリングされてもよい。
【0044】
ビームを機械的にステアリングすることで、地上でのビームの有効対地速度を低下させることができる。機械的後方走査の走査速度が衛星の対地速度よりも小さい場合、地上でのビームの実効対地速度が低下することができる。機械的な後方走査の速度が衛星の対地速度と等しい場合、実効対地速度はゼロに低下することができる。本実施形態では、スポットライトモードが利用され、ビームが固定点に向けて誘導され、特定の領域を照明／滞留する。照射時間が長いと合成開口長が長くなり、解像度が向上する。
【0045】
ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角速度は、ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角速度よりも低くてもよい。一例では、機械的ステアリング角速度は、電子的ステアリング角速度よりも少なくとも２倍、または３倍低い。電子的ステアリングの制御性が良好であるため、方位角バーストのステアリング角速度を選択してもよい。たとえば、１つの方位角バースト中に、長い照射時間を達成するために、１７秒以上のステアリング角度レートでビームを電子的にステアリングしてもよい。あるいは、バーストごとに、ビームを２７ｓ以上のステアリング角速度で電子的ステアリングして、同じターゲットに対して２回連続してバーストを行い、視野角数を増やしてもよい。これは、２つ以上の「見た目」にわたる各ピクセルの値を平均することで画像内のスペックルを軽減したり、ターゲット照明時間を長くして解像度を向上したりするのに寄与する。方位角バースト間では、ビームは１００７秒以上などのはるかに速い速度で電子的に操作されてもよい。通常、機械的ステアリングは、機械システムに伴う慣性のため、電子的ステアリングよりもはるかに遅く、より連続的な速度で進行する。機械的な逆方向走査は、たとえば１７秒以下、２７秒以下、または５７秒以下で実行できる。
【0046】
一例では、ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角範囲は、ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角範囲よりも、少なくとも５倍、少なくとも１０倍、または少なくとも３０倍高くしてもよい。この実装により、ターゲットが電子的ステアリングでアクセス可能な範囲外にある間に、画像取得を既に開始し、および／またはターゲットが電子的ステアリングでアクセス可能な範囲内にいなくなった間に継続してもよい。方位角方向の電子的ステアリングは、通常、±１°、±１．５°、または±２°の範囲で行われ、機械的ステアリングは、実質的に±４５°までの範囲で行うことができる。機械的走査の範囲は、希望の画像サイズ／スワス長および希望の解像度に応じて選択できる。電子的ステアリングで利用可能な角度範囲の制限は、物理的な装置によって異なるが、例では、制限は標高で最大±２５°以上、方位角で±２°以上に設定される。
【0047】
総スワス幅、したがって画像のカバーエリアを増加させるために、ビームは、２つのバースト間の標高で電子的にステアリングされてもよい。２次元電子的ステアリング（標高と方位角）により、複数のサブスワスを同じＳＡＲビームで画像化できる。サブスワス内で、イメージングエリアを１つのバースト、またはより短い持続時間の２つ以上のバーストで走査できる。これは、バースト間でビームの方位角を前方から後方に電子的にステアリングすることによって達成でき、２つ以上のバーストがそれぞれ前方方位角バーストとして実行されてもよい。したがって、２つのバーストは、同じエリアをカバーする同じ方位角アンテナパターンで実行される。バースト間では、ビームは、方位角、標高、またはその両方の小角度電子的ステアリングを使用して、非常に高速な事実上瞬時のタイムスケールで非常に迅速にステアリングできる。
【0048】
よりワイドスワス幅が必要な場合、複数のバーストを含む１つの取得サイクル中にビームを連続的に高度にステアリングすることができ、各バーストは異なるサブスワスを照明する。１つの取得サイクル中、パターンは１つのサブスワスに固定されるのではなく、２つまたは複数のサブスワスに対応する異なる標高に連続的にステアリングされる。各サブスワスは１つまたは複数のバースト中に照明される
【0049】
２つ以上の取得サイクルが実行されてもよく、各取得サイクルの各最初のバーストは同じサブスワスを照明してもよい。取得サイクルは、異なる方位角位置で繰り返してもよい。標高方向のステアリングは周期的に繰り返され、２つまたは複数の連続したサブスワスのイメージングが可能になる。最後のサブスワスが照射されると、アンテナは電子的に最初のサブスワスに戻り、同じサブスワスのバースト間にギャップが残らないようになる。この取得パターンにより、ワイドスワスのＳＡＲ画像を取得できる。この取得パターンで実行される電子的ステアリングは、プログレッシブ走査による地形観察「ＴＯＰＳ」イメージングモードの電子的ステアリングに対応してもよい。ＴＯＰＳ取得パターンを使用すると、標高で電子的ステアリングのみを使用する通常のＳＣＡＮＳＡＲと比較して、より優れた放射均一性を実現できる。方位角と標高の両方における電子的ステアリングを機械的ステアリングと組み合わせると、特に小型で機敏な衛星の場合、高解像度でワイドスワスのイメージングが可能になる。質量がわずか約１５０ｋｇの小型機敏な衛星または超小型衛星によって、少なくとも１００ｋｍ＊１００ｋｍのスワスが５ｍほどの解像度で画像化されてもよい。
【0050】
ビームを飛行方向と反対の方向に機械的にステアリングすることは、２つ以上の取得サイクル中に連続的に実行してもよい。したがって、ゆっくりとした後方方位角走査が、標高および方位角における素早い電子的ステアリングに重ね合わされ、２つまたは複数の連続したサブスワスのイメージングが可能になる。前方から後方への取得の間の機械的ステアリングは、一定の回転速度であってもよいし、実効対地速度を一定に維持するために必要な速度などの変化する速度であってもよい。ビームが前方から後方に機械的にステアリングされると、ドップラー周波数シフトは＞０から０、そして＜０に変化する。機械的走査が重畳されるため、電子的走査は常に飛行方向に対して実質的に垂直ではない。その代わりに、取得中の視線方向は、例えば、実質的に非垂直の前方監視から始まり、実質的に垂直な側方監視を経て、実質的に非垂直な後方監視で終了することができる。単一の連続的な機械的逆方向走査を使用すると、衛星や衛星上のアンテナの移動や回転／整定など、機械的なアンテナの位置決めによって引き起こされる整定時間が短縮されるため、取得時間が増加する。
【0051】
画像取得に使用されるパラメータは、画像サイズの選択、解像度の選択、最大電子的ステアリング角の選択、バースト持続時間の計算、ビーム速度の選択、および画像取得時間を導出することによって決定されてもよい。
【0052】
第２態様では、本開示は、１つまたは複数のサブスワスを含むスワスの画像データを取得する合成開口レーダー「ＳＡＲ」を備えた地球周回軌道で動作する衛星において、前記衛星は飛行方向に沿って移動するように構成され、ＳＡＲは放射ビームをスワスに向けて導くように構成され、前記ＳＡＲは、さらに、バーストごとに１つのサブスワスに沿ってビームを方位角方向に電子的にステアリングし、また、各バースト中に飛行方向と反対の方向にビームを機械的にステアリングするように構成される。
【0053】
衛星は、ＳＡＲを含む衛星を回転させることにより、ビームの機械的ステアリングを制御する１つまたは複数のリアクションホイールを含む姿勢および決定制御システム「ＡＤＣＳ」を備えてもよい。一例では、衛星は３つ以上のリアクションホイールを使用して、３つの軸すべてを中心に回転できるようにすることができる。ＡＤＣＳは、衛星の向きを制御するために使用されてもよく、いくつかの方法で実装されてもよい。
【0054】
衛星は、最大１°／秒で方位角方向に旋回することにより、ビームを機械的にステアリングするように構成されてもよい。衛星の総質量は、１０００ｋｇ未満、５００ｋｇ未満、２５０ｋｇ未満、または１００ｋｇ未満であってもよい。質量が小さい衛星は、従来の大型のＳＡＲ衛星よりも慣性モーメントがはるかに低くなる。大型の衛星は、慣性モーメントが大きいため、所定のスルーレートで回転するために加速し、また再び減速するために、より多くのエネルギーと時間を必要とする。衛星を所定の速度で旋回させるための電力要件は、慣性モーメントが小さい小型の衛星システムでははるかに負担が少なく、宇宙では衛星に利用できる電力が限られているため、これは有利である。
【0055】
ＳＡＲは、２次元での電子ビームステアリングを可能にする小型の単一開口レーダーおよび／またはフェーズドアレイを含んでもよい。ＳＡＲは、単一開口フェーズドアレイレーダーを備えてもよい。単一開口レーダーでは、単一のビームフォーミングアンテナを使用してパルスが送信され、エコーが受信される。センサーのペイロードに利用できるスペースが限られているため、衛星などの（無人）移動プラットフォームに搭載されるコンパクトで高解像度のＳＡＲシステムの設計には、単開口レーダー、特に小型のレーダーが望ましい。本開示によれば、不等式４による基本的な限界のために通常は不可能である、小型の単一開口レーダーを使用して、細かい方位角解像度とワイドスワスを同時に得ることができる。したがって、単一開口レーダーは、以前はアンテナのコストを増加させて多開口アプローチによってのみ克服できた制限を克服できる。レーダー範囲の次元に対して垂直な２次元にわたって空間的に分散されたアンテナ要素を備えたフェーズドアレイアンテナは、方位角と標高における２次元のビームステアリングを可能にしてもよい。
【0056】
物理的装置は、異なる電子的ステアリング範囲を提供するように設計することができる。一例では、フェーズドアレイアンテナを電子的にステアリングすることが可能な総範囲は、方位角および標高におけるアンテナの要素間の間隔に依存する。要素の間隔が狭いほど、達成できる範囲が広くなる。フェーズアレイアンテナのアンテナ要素は、一方向の間隔が他の方向の間隔と大きく異なるように、２次元のグリッドパターンで配置できる。そのため、電子的ステアリングが両方向で同様の方法で実現されるとしても、方位角の角度範囲は標高の角度範囲とは大きく異なることができる。一例では、フェーズドアレイアンテナは、ビームを方位角方向に向けるために３．２ｍに広がった２０個のアンテナ要素を有し、アンテナ要素間隔は約１６０ｃｍ、電子的ステアリング範囲は約±１°方位角である。同じ例では、同じフェーズドアレイアンテナは、ビームを標高方向に向けるために４０ｃｍにわたって広がる１６個のアンテナ要素を有し、約２．５ｃｍのアンテナ要素間隔を提供する。間隔が狭くなったことで、標高方向±２５°での電子的ステアリング範囲がさらに広くなる。より多くのアンテナ要素を追加し、それらの間隔を近づけることによって、方位角方向のより高い角度範囲を実現できるが、これにより、さらなる複雑さ、重量、コスト、およびその他のトレードオフを引き起こす恐れがある。第３態様では、本開示は、第１態様の方法を実行するために、第２態様に係る衛星を制御する地上局を提供する。地上局は、衛星に制御信号を送るように構成されてもよい。
【0057】
本発明の実施形態は、単なる例として以下に説明される。これらの実施形態は、これを可能にする唯一の方法ではないが、出願人が現在知っている、本発明を実行するための最良のパターンを表す。
【0058】
図１は、ここで説明する地球観測のための方法およびシステムに用いられるプラットフォームの一例として、地球上を軌道に乗っている衛星１００の斜視図である。画像化される地球上の標的エリアは２００で示されている。衛星１００は、本体１１０、ソーラーパネル１５０、および「翼」１６０を備える。衛星翼には、１つまたは複数のアンテナが搭載されてもよい。各アンテナはフェーズドアレイアンテナを備えていてもよいし、言い換えれば、各アンテナは、アンテナビームの方向を電子的にステアリングし、送信されたパルスの方向および形状を制御し、および／またはエコーが受信される方向およびエリアを制御するように制御されてもよい複数のアンテナ要素を備えていてもよい。
【0059】
衛星１００は、電子的ステアリングに加えて、アンテナを機械的にステアリングし、したがって送信および／または受信モードのときにビームをステアリングするように構成されてもよい。この例では、機械的ステアリングは、衛星１００全体をステアリングすることによって達成される。これは、衛星姿勢決定および制御システムＡＤＣＳを使用して達成してもよく、衛星姿勢決定および制御システムＡＤＣＳには、１つまたは複数のリアクションホイール（そのうちの１つを１７０で示す）を設けてもよい。ＡＤＣＳは、衛星１００が軌道を進行する際に、標的エリア２００が機械的なステアリングを行わずに標的エリア２００が見えるよりも長期間、レーダー開口内、つまり衛星の視界に保つように衛星を機械的にステアリングするために使用されてもよい。
【0060】
【0061】
図２は、従来技術によるＳｃａｎＳＡＲ画像化モードで動作する衛星の概略図である。衛星１００は、衛星１００の直下ではなく側方の標的エリア２００から信号を送受信する周知の側方監視構成である。この側面視構成では、翼１６０の底部（アンテナ要素が位置する）は、画像化されるエリアに向けられる。衛星１００は、飛行方向１２０に向かって進行する。標的エリア２００は、当技術分野ではスワスとしても知られる幅を有する。この例では、スワスはサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを含む。衛星１００から送信される各レーダーパルスについて、エコーの形態の信号データは、ＳＡＲの中心であるドップラー効果により、スワス２００にわたる異なる周波数で異なる点から受信されてもよい。
【0062】
衛星１００は、その軌道上を地球に対して矢印で示すように右から左に移動しているように示されている。ＳｃａｎＳＡＲモードでは、データ収集対象のエリア、例えば図２に示す１００ｋｍ＊１００ｋｍエリアを適切な数のサブスワス、例えば３つのサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃに分割し、各サブスワスは、ここでは「ブロック」と呼ぶものに方位角で分割される。したがって、各サブスワスでは、受信データは方位角方向のレーダーエコーのバーストにブロックされる。図２の例では、ブロックはオフセットパターンを形成する。いくつかのサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃからなるワイドスワス２００は、各サブスワスを交互に照明することによって画像化される。レーダアンテナビームは、異なる標高サブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを通って掃引し、ワイドスワス２００を画像化する。利用可能な照明時間は、地上のさまざまな領域または「ブロック」をカバーする多数のバースト間で共有されるため、より広い範囲をカバーするには方位角解像度が犠牲にする。異なるサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃの間で切り替えるために、標高における電子的ステアリングが非常に迅速に実行される。
【0063】
図２に示すような古典的なＳｃａｎＳＡＲでは、地上のビーム速度は衛星の対地速度と同じである。したがって、各バースト中、電子ビームステアリングは実行されず、ビームは衛星の対地速度でスライドする。したがって、式４による解像度ごとのスワス制約が適用されるため、方位角解像度が損なわれる。
【0064】
以下により詳細に説明されるいくつかの方法およびシステムでは、飛行方向と反対の方向への機械的ビームステアリングが実行され、一方、各バースト中、方位角における電子ビームステアリングもまた放射均一性を高めるために実行される。
【0065】
図３は、機械的逆方向走査を実行しながらバーストモードで動作するときに、スワス２００の画像データがどのように取得されるかを概略的に示す。機械的ステアリングは図３に誇張されて示されており、衛星１００は、経路に沿って３つの位置（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のそれぞれで異なる向きを有することが示されている。飛行方向１２０に沿った各位置の間では、衛星１００が矢印で示すように回転して方位角方向をさらに後方に向けている。回転は、飛行方向１２０とは反対の回転である。衛星１００は、第１位置ａでは、進行方向１２０に対して前方を見、第２位置ｂでは、衛星ビームが衛星の進行方向に対して垂直であり、第３位置ｃでは、進行方向１２０に対して後方を見ている。したがって、衛星１００は機械的な逆方向走査を実行する。機械的走査が重畳されているため、位置（ｂ）を除いて視線方向は飛行方向に対して実質的に垂直ではない。この実装により、ターゲット２００がまだ電子的ステアリングでアクセス可能な範囲外にある間に位置（ａ）の前にすでに画像取得を開始すること、および／またはターゲットが電子的ステアリングでアクセス可能な範囲内にない間に位置（ｃ）の後に継続することが可能になる。
【0066】
機械的な後方走査に加えて、ビームは各バースト中に方位角方向に電子的にステアリングされ、これは、図３に示す各位置のビーム間の矢印によって示される。方位角の電子的ステアリングは矢印で示すように前方向に行われる。他の例では、方位角の電子的ステアリングを逆方向に実行することができる。方位角ビームステアリングにより、すべての点が完全な方位角ビームで照明される。図２に示すＳｃａｎＳＡＲと比較すると、取得全体を通じて電子的ステアリングによって達成される方位角回転により、同じスワス範囲が達成されますが、より優れた放射均一性が達成される。
【0067】
取得時の地上ビーム速度は、１バースト内の機械的ステアリングと電子的ステアリングの和に相当することで、地上ビーム速度と衛星対地速度とを切り離す。言い換えれば、ビームの対地速度は、方位角バースト中の走査速度と機械的な逆方向走査の速度に依存する。したがって、ビーム対地速度は機械的なステアリングによって選択可能である。ビームを飛行方向１０２と反対の方向に機械的にステアリングすると、地球上でのビームの有効対地速度が低下し、それによって照明がより大きくなり、したがって解像度が向上する。ビームの対地速度を遅くすると、バースト持続時間が長くなり、取得時間が長くなり、解像度が向上する。したがって、不等式４に従った解像度ごとのスワス制約が適用されないため、方位角解像度は損なわれない。
【0068】
バーストごとの機械的後方走査および方位角の電子的ステアリングに加えて、ビームは複数の取得サイクル中に標高方向に連続的にステアリングされる。図３の例では、スワス２００は３つのサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃを含み、各サブスワスは複数のブロックを含む。例えば第１のサブスワス２００Ａにおけるバーストの終わりに、再び後方を指す第２のサブスワス２００Ｂを照明するために視線が変更される。第３／最後のサブスワスが画像化されると、ビームは第１サブスワスに戻り、同じサブスワスのバースト間に隙間が残されないようにする。バースト間のビームステアリングは、高速小角度電子的ステアリングによって実現される。
【0069】
図３に示される１００ｋｍ×１００ｋｍのエリアであるスワス２００は、５ｍの解像度で画像化することができる。衛星は飛行方向に沿って７・５ｋｍ／ｓの速度で移動し、機械的ステアリングは衛星の実際の対地速度に－３．７５ｋｍ／ｓの速度を重畳し、実効対地速度は３．２５ｋｍ／ｓに達した。この例の機械的ステアリング角度の合計は３５°である。
【0070】
【0071】
図４ａは、ビーム対地速度が機械的ステアリングによってどのように選択可能であるかを示している。図４ａの上の矢印１２４は、飛行方向１２０に沿って向かう衛星の速度を表す。矢印１２６は、飛行方向１２０と反対に向けられ、衛星１２４の速度よりも小さい機械的ステアリングの方向を表す。矢印２０２は、飛行方向１２０に沿って方向付けられたビームの結果として生じる実効対地速度を示す。重畳された機械的逆方向走査を使用することにより、ビームの実効対地速度が低下し、衛星の対地速度から切り離される。ビーム２０２の有効対地速度は、機械的ステアリング２０６を介して選択可能である。図４ａには示されていないが、各方位角バースト内での電子ステアリング中に誘発される走査速度は、飛行方向に沿って、または飛行方向と反対に向けることができる。完全性のため、ビームの対地速度に影響を与えないため、標高のステアリングは表示されない。
【0072】
図４ｂは、生の合成開口レーダーデータを処理した後のバースト画像のオフセットパターンを示す。図４ｂは、ＳｃａｎＳＡＲまたはＴＯＰＳモードでのＳＡＲの動作と同様に、オフセットパターンで小さなエリアまたはブロックに分割された地上のエリアを示している。したがって、前述したように、ＳＡＲビームは電子的にステアリングされて、ブロック１～１５から番号順に、かつ飛行方向１２０で左から右に順番にデータを収集することができる（図４ａを参照）。図４ｂの破線内の斜線の長方形は、１００ｋｍ＊１００ｋｍの画像化されるエリアまたはスワスに対応する。図３と比較すると、スワスは４つのサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄを含む。
【0073】
図４ｂに示される取得パターンは、図５の時間図を参照して説明される。図４ｂで１～１０とラベル付けされたブロックは、図５ｄに示されるバースト１～１０に対応する。したがって、各ブロックは１つの（単一）バーストで画像化される。各ブロックを単一のバーストで画像化する代わりに、各ブロックに対して複数のバーストを実行して、各ブロックのルックアングルの数を増やすこともできるが、その代わりに解像度は低くなる。各ブロックが１つのバーストで画像化される場合、１つの取得サイクルは、標高の異なる４つの隣接するサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄ内のブロックに対応する４つの連続するバーストを含む。したがって、スワスを画像化するために、最初の収集サイクルではブロック１～４が画像化され、２番目の連続する収集サイクルではブロック５～８が画像化され、以下同様である。
【0074】
そのため、図５ａに示すように、ビームは周期的に方位角で前方に電子的にステアリングされ、バースト期間にわたって方位角のビーム角度が負の角度からゼロを経て等しい正の角度までステアリングされる。バースト期間の終わりに、ビームはすぐに負の角度に戻る。これは、マイクロ秒以内に行われる可能性があるため、図５ａでは実質的に垂直線として示されている。連続するバーストの場合、これは同じ角度範囲で繰り返される。
【0075】
サブスワス間を切り替えるために、図５ｂに示すように、ビームは周期的に標高に電子的にステアリングされる。各バースト中、ビームは、図５ｂにおいて水平線で示される、それぞれのサブスワス２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ、２００Ｄに対応する各バースト期間において一定の標高を指す。バースト期間の終わりに、ビームは次のサブスワスへの標高およびクロストラック方向に急速に（段階的に）ステアリングされる。各取得サイクルの終わりに、ビームはすぐに最初のサブスワスに戻る。これは、マイクロ秒以内に行われるため、図５ｂでは実質的に垂直線として示されている。
【0076】
図５ｃに示すように、方位角および標高における周期的な電子的ステアリングに重ね合わされるのは、より広い範囲の角度にわたって、より長期間にわたる方位角における機械的後方ステアリングである。図５ｃは、説明のための機械的ステアリングの２つの簡略化例を示している。図５ｃに示す実線は、衛星の一定回転などの機械的ステアリングの一定のステアリング角速度に相当する。図５ｃの破線は、実効対地速度を一定に維持するために使用できる機械的ステアリングの非線形ステアリング角速度に相当する。非直線ステアリング角速度は、ステアリング角が最大の場合の開始と終了の速度が高く、ステアリング角がゼロ付近の場合の速度が小さくなる。方位角方向の機械的後方ステアリングは、直線ステアリング角速度と非線形ステアリング角速度との組み合わせに対応してもよい。
【0077】
ビーム角の方位角は、取得期間にわたって正の角度からゼロを経て負の等しい角度まで機械的にステアリングされ得る（図５には取得期間の開始部分のみが示されている）。図３に示す回転例については、正の角度が第１（前方視）位置（ａ）に相当し、ゼロが第２（飛行方向に垂直）位置（ｂ）に相当し、負の角度が第３（後方視）位置（ｃ）に相当する。また、機械的な後方ステアリングは、例えばステアリング角＜０または＞０の場合にのみ非対称なステアリング角範囲で行われてもよい。
【0078】
図５に示すように、特に図５ａ、図５ｃを比較すると、ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角速度は、ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角速度よりも低い。電子的ステアリングレートの制御性が高いため、特定の電子走査レートを選択して各ブロックの照射時間を増やすことができる。さらに、ビームを機械的にステアリングするためのステアリング角度範囲は、ビームを電子的にステアリングするためのステアリング角度範囲よりもはるかに大きい。ビームを電子的にステアリングする場合の一般的なステアリング角度範囲は、方位角で約±１°、標高で最大±２５°であるが、機械的なステアリング角度範囲は最大±４５°、または最大±６０°であり得る。電子ビームステアリングでは、理論的にはより大きな方位ステアリング角を達成することができる場合はあるが、より複雑で、より大きく、より高価なアンテナが必要になる。高速小角度電子的ステアリングと大角度機械的ステアリングを組み合わせることにより、他の既知の単一開口レーダー画像技術では不可能な、改善されたスワス幅対解像度比を達成することができる。
【0079】
実際の実装では、図４ｂの長方形で示されるエリア（３つまたは４つのサブスワスを含む）の総取得時間は約４０秒であり、５μｍの解像度を達成することができる。この例では、各バーストに約２．５～３秒が必要である。比較のために、ＳｃａｎＳＡＲモード（図２に示すように）での同サイズエリアの合計取得時間は約１５秒であり、解像度は１５ｍとなることが挙げられる。本発明に係る取得時間の長期化は、地上の衛星速度に重畳された機械的な後方走査により、ビームの実効対地速度が遅くなることが可能となる。別の例では、２つのサブスワスを含む６０ｋｍｘ６０ｋｍのエリアを、解像度３ｍ、合計取得時間３５秒で画像化してもよい。
【0080】
他にも述べたように、ここで説明された方法は、衛星上で搭載されたＳＡＲに関連して実装に特に適しているが、排他的には適していない。ＳＡＲは、たとえば飛行機などの他のプラットフォームに搭載することもできる。次に、本発明の実施に適した衛星について、図１、図６、および図７を参照して説明する。
【0081】
図６は、本発明のいくつかの実施形態による衛星、例えば超小型衛星のコンポーネントを表す概略図である。コンポーネント間の実線の矢印は電源接続を示すために使用され、太い実線の矢印はＲＦ信号接続を示すために使用され、破線はデータ接続を示すために使用される。
【0082】
一部のコンポーネントは、図６において長方形で示される衛星「バス」６１０の一部であり、一部は、図６で長方形で示される「ペイロード」６６０の一部であってもよい。他のコンポーネントはアンテナモジュール６７０の一部であり、図６では長方形で示されている。図６に示される衛星コンポーネントは、電源１０１および電力分配システム１０２を備える。電源１０１および電力分配システム１０２は、推進システム１９０、推進コントローラ１０９、姿勢決定および制御システム「ＡＤＣＳ」１３１、コンピューティングシステム１０３、バッファ１３５、および通信システム１０４に電力を供給する。電源１０１および電力分配システム１０２はまた、パルス発生器６２０およびパワーアンプ６２３などのペイロード６６０内のコンポーネントに電力を供給する。バッファ１３５は、別個のアイテムとして示されているが、コンピューティングシステム１０３に含まれていてもよい。推進コントローラ１０９は、ここでは別個のアイテムとして示されているが、実際には、コンピューティングシステム１０３の一部を形成してもよい。進コントローラは、推進コントローラ１０９に含まれる１つまたは複数のプロセッサに実装された制御ソフトウェアの使用を通じて、または例えばコンピューティングシステム１０３から受信した命令に応答して制御してもよい。命令がコンピューティングシステム１０３から送信される場合、コンピューティングシステムは推進コントローラを構成すると考えてもよい。推進コントローラ１０９の機能の１つは、推進システム１９０内のスラスタのイオン源および電子源に制御信号を出力することであってもよい。
【0083】
衛星バス６１０は、一般に、衛星１１０の本体内に配置されてもよい。電力分配システム１０２は、当技術分野で知られている制御ロジックを備えてもよい。通信システム１０４は、例えば衛星本体上に配置された１つまたは複数の通信アンテナを含んでもよい。あるいは、通信システム１０４は、衛星の翼に配置された１つまたは複数の通信アンテナを介して信号を送受信してもよい。
【0084】
地球観測衛星の場合、衛星ペイロード６６０は、衛星の１つまたは複数の翼１６０に配置され得る１つまたは複数のレーダーアンテナアレイを含んでもよい。図６は、ＳＡＲイメージングに使用されるフェーズドアレイアンテナの一部であり得る単一のアンテナ要素６２５を示す。アンテナ要素６２５は信号６２６を送受信する。アンテナ要素６２５は、レーダー信号を送信するための関連するパワーアンプ６２３および移相器６２４と、戻り信号を受信するための関連するローノイズアンプ６２８および移相器６２７とを有することが示されている。これらは、アンテナモジュール６７０を共に形成する。フェーズドアレイアンテナは、複数のアンテナモジュール６７０を備えることができる。衛星に搭載されたフェーズドアレイアンテナは、３２０個のアンテナ要素と、関連するアンプおよび移相器を備える。フェーズドアレイアンテナの設計と目的に応じて、アンテナ要素の数が異なる。アンテナの電子的ステアリングは、当技術分野で知られているように、移相器６２４および６２７を介して個々のアンテナコンポーネントを移相することによって達成される。
【0085】
パルス発生器６２０は、レーダー送受信モジュール６２１に送信されるＲＦ信号を生成する。レーダー信号はＲＦディバイダ６２２に送信され、ＲＦディバイダ６２２はＲＦ信号を分割して複数のアンテナモジュール６７０に送信する。図６には１つのアンテナモジュール６７０が示されているが、複数のアンテナモジュールがあってもよい。ＲＦコンバイナ６２９は、複数のアンテナモジュール６７０から結合された信号を受信し、受信されたＲＦ信号をレーダー送受信モジュール６３０に送信する。データは、メモリ６３１に記憶される。メモリ６３１は、メモリ１０８と同じでもよいし、別のものでもよい。パルス発生器６２０、レーダー送信機６２１、レーダー受信機６３０、ＲＦディバイダ６２２、およびＲＦコンバイナ６２９は、衛星本体１１０または衛星翼１６０のいずれかに配置することができる。図６のＲＦディバイダ６２２から延びる追加の矢印は、ＲＦディバイダ６２２から１つまたは複数の追加アンテナモジュールへの１つまたは複数の追加ＲＦ出力を示し、ＲＦコンバイナ６２９を指す追加の矢印は、１つまたは複数の追加アンテナモジュールからＲＦコンバイナ６２９への１つまたは複数の追加ＲＦ入力を示す。
【0086】
ここで説明される方法およびシステムは、単一のアンテナまたは単一のアパーチャのステアリングを指す。しかしながら、それらは、複数のアンテナまたは複数のアパーチャを備えるシステムに容易に拡張することができる。
【0087】
当業者には知られているように、アンテナモジュールの数だけ多重化されたアンテナモジュール６７０は、集合的に衛星の画像取得装置を形成する。これらは、画像データの取得以外の機能を実行してもよい。
【0088】
典型的な衛星では、アンテナは、上述したようにフェーズドアレイアンテナを含んでもよい。レーダー範囲の次元に対して垂直な２次元にわたって空間的に分散されたアンテナ要素を備えたフェーズドアレイアンテナは、方位角と標高における２次元のビームステアリングを可能にしてもよい。
【0089】
フェーズドアレイアンテナの利用可能な電子的ステアリングは、物理アンテナの範囲および方位角における位相中心の間隔によって制限される可能性があり、ステアリングを試みすぎると利得が低下し、グレーティングローブが増加することになる。利用可能な角度範囲の制限は物理的な装置によって異なるが、一般的な制限は標高で±２５°、方位角で±２°に設定される。
【0090】
ペイロード６６０は、電力分配システム１０２から電力を受け取り、コンピューティングシステム１０３からの指示を受け取る。受信したレーダー信号などのペイロード６６０からのデータも、コンピューティングシステム１０３に戻り、メモリ１０８に記憶することができる。データは、例えば、ここで説明したような画像を生成するために、コンピューティングシステム１０３によって処理され、その後、通信システム１０４に出力されて、以降の送信を行ってもよい。図６に示すシステムでは、コンピューティングシステム１０３により、通信システム１０４に生データを出力し、通信システム１０４はさらにリモートコンピューティングシステムで処理するために送出することもできる。図６において、ＳＡＲプロセッサ１３３は、例えば地上局、または別の処理場所に配置されてもよい。当業者にはよく知られているように、コンピューティングシステム１０３は、レーダー送信機６２１、レーダー受信機６３０、および／または移相器６２４および６２７などのペイロード６６０内に位置する他のコンポーネントに動作命令を送信してもよい。生のＳＡＲデータは、衛星のメモリ１０８または６３１に記憶することができる。メモリ１０８および６３１は、同一または異なるメモリモジュールであってもよいし、コンピューティングシステム１０３の一部であってもよい。
【0091】
生のＳＡＲデータはバッファ１３５に記憶され、地上局６００または遠隔ＳＡＲプロセス１３３に通信される。例では、３０秒の画像データをフル解像度（帯域幅）で記憶できる。より低い解像度（例えば、半分解像度で６０秒）でより多くの記憶ができる。たとえば、超小型衛星には１５０ＭＢのダウンロードリンクがある。このデータレートでは、３０秒のフル解像度画像データをダウンロードするのに約３分かかる。動作中に、１秒あたり約５０００パルスが送信される可能性がある。これは、常に２７個のパルスが空中に存在する可能性があることを意味する。バーストは通常５００～１０００パルスで構成され、２～３秒かかる。
【0092】
通信システム１０４は、無線周波数通信、光、例えばレーザー通信、または当技術分野で知られている任意の他の形式の通信を使用して、地球局または他の衛星と通信してもよい。
【0093】
衛星、例えば図１の衛星１００には、一般に、生成された推力で衛星をステアリングするための推進システム１９０が設けられる。推進システム１９０は、図１では、ソーラーパネル１５０とは反対側の本体１１０の表面に取り付けられるように示されている。
【0094】
図１に示すように、推進システム１９０は、必要に応じて衛星１００をステアリングするための推力を発生させる複数のスラスタ１０５を備える。
【0095】
スラスタ１０５は、一般的に、衛星を特定軌道に維持するために動作する。スラスタは、地球の表面に対して特定の方向に衛星を推進するために使用されてもよい。
【0096】
図６に戻って参照すると、ＡＤＣＳ１３１は、通常、衛星本体１１０内に配置され、衛星の方向を制御するために使用される。ＡＤＣＳは、いくつかの方法で実装されてもよい。一組のリアクションホイールを構成するように図に示されており、そのうちの１つが図１に概略的に示されている。リアクションホイールは通常、必ずしもではないが、衛星本体１１０内に配置される。図７は、衛星の部分斜視図であり、衛星本体１１０内に配置された３つのリアクションホイール４１、４２、４３のセットを示す。リアクションホイールはモーメンタムホイールとも呼ばれることもある。
【0097】
本明細書で説明する衛星では、ＡＤＣＳを用いて、衛星が軌道上を進行する際に、衛星が機械的なステアリングをしないとターゲットが見えるよりも長期間、レーダー開口内、つまり衛星の視界内で地球上の標的エリア２００を維持するように衛星を機械的にステアリングすることができる。原理的には、機械的ステアリングの角度範囲は各方向の地平線によってのみ制限されるが、角度が大きくなるほど、標的エリアまでの距離が長くなり、返される信号は弱くなる。
【0098】
リアクションホイール４１、４２、４３は、電気モーターを使用して宇宙船本体１２０の内部でホイールを回転させることによって機能する。角度モーメントを保持することにより、空間に外力がないため、ホイールを一方向に回転させると、宇宙船は逆方向に回転する。リアクションホイールを使用することは、衛星などの宇宙船の方向性を定めるためのよく知られている方法である。
【0099】
一例では、宇宙船本体の内部に３つのリアクションホイールが配置されており、そのうちの１つは衛星を各軸に配向させるためのものである。したがって、リアクションホイール４１、４２、４３は直交軸を有することが示されている。
【0100】
別の例では、特に衛星の慣性のモーメントが大きい場合、スルーレート（衛星がどれだけ早く回転できるか）や精密な位置制御など、衛星のダイナミクスのさまざまな側面をより適切に制御するために、４つ以上のリアクションホイールが使用されてもよい。
【0101】
現在、地球を周回する軌道上にはさまざまな種類の衛星があるが、一般的には重みの範囲によって定義されている。ただし、各種類の衛星間の境界は多少不定であり、自由ではない。
立方体衛星：１ｋｇ～１０ｋｇ
超小型衛星：５０ｋｇ～２５０ｋｇ
小型衛星：５００ｋｇ～８００ｋｇ
通常の衛星：８００～１２００ｋｇ。
大型衛星：＞１２００ｋｇ
立方体衛星：１ｋｇ～１０ｋｇ
超小型衛星：５０ｋｇ～２５０ｋｇ
小型衛星：５００ｋｇ～８００ｋｇ
通常の衛星：８００～１２００ｋｇ。
大型衛星：＞１２００ｋｇ
【0102】
リアクションホイールは、ｎｍｓ（ニュートン・メートル・秒）の単位を持つ「運動量容量」の観点から評価される。スルーレートは、ホイールの速度と衛星システムの慣性に関係している。特に質量が小さい衛星は、従来の大型のＳＡＲ衛星よりも慣性モーメントがはるかに低くなる。適切な低質量は、１０００ｋｇ未満、例えば５００ｋｇ未満、２５０ｋｇ未満、５０ｋｇと２５０ｋｇの間、または１００ｋｇ未満であってもよい。
【0103】
非常に小さな立方体衛星には、現在のところ、現在のＳＡＲペイロードを運ぶ能力がある。重い衛星は慣性が大きいため、一般に俊敏性が低くなる。ここで説明される衛星および動作方法の実施形態は、超小型衛星に首尾よく実装されている。
【0104】
本発明の実施形態は、超小型衛星として知られる種類の衛星に特に適用可能である。
【0105】
ここでさらに説明する方法の一部は、特定の定格範囲内のリアクションホイールから恩恵を受ける。超小型衛星などに適した範囲は０．５～２．５ｎｍであることができる。定格１ｎｍｓのリアクションホイールは試験に成功した。これにより、１７°／秒の範囲での旋回が可能になり、この範囲は、地上のスポットを追跡し、ここで説明する方法のいずれかを、電力をあまり消費せずに実装するには十分である。したがって、ここで説明する衛星のいずれにおいても、ＡＤＣＳは機械的なステアリングを使用して衛星を方位角方向に最大１度／秒で旋回させるように構成されてもよい。
【0106】
大型の衛星は１０ｎｍｓ程度のリアクションホイールを使用することが知られているが、衛星の質量が大きく、その結果として生じる高い回転慣性のために、現時点ではここでさらに説明する滞在時間に十分なスルーレートを達成することができ、また、小さなリアクションホイールよりもはるかに多くの電力を消費する。
【0107】
一例では、衛星は地球低軌道で地球を周回している。地球低軌道は、地球の表面から１６０ｋｍから１０００ｋｍ上空にある。ＳＡＲによる地球観測衛星の例は、地球の上空４５０ｋｍから６５０ｋｍの軌道を有することができる。本発明による一例では、衛星は地球の表面から５５０ｋｍ上空にある軌道を有する。例えば、地球の上空５５０ｋｍの軌道では、衛星は毎秒約７．５ｋｍ、すなわち毎時２７，０００ｋｍで効果的に地上を横断している。この軌道上のほとんどの衛星は、毎秒７～８ｋｍの速度で地球を横断する。
【0108】
いくつかの実施形態では、超小型衛星などの衛星は、地平線から地平線まで約１０分間、地球上の一点を指し続けるのに必要な速度で旋回することができる。しかしながら、この範囲の極端な場合、画像化対象のスポットまたはターゲットまでの距離が遠すぎて良好なＳＡＲ画像を取得できないため、実際の滞在時間は短くなる。
【0109】
本発明は、上記のように、衛星全体の向きを変えることに限定されるものではなく、上記小型かつ軽量で機敏な衛星の場合には便利である。例えば、いくつかの実施形態では、アンテナが搭載された衛星に対する向きを変えることによって、機械的ステアリングを行ってもよい。
【0110】
上記では、１つのＳＡＲビームのみが考慮されている。しかしながら、ここで説明する方法やシステムは、複数のＳＡＲビームの使用にも拡張されてもよいことが理解される。例えば、プラットフォームは複数のＳＡＲ用の装置を搭載しており、各ＳＡＲはここで説明されている方法のいずれかに従って動作してもよい。
【0111】
以上のことから、ここで説明したすべての方法は、機敏な超小型衛星の使用から恩恵を受けることが理解される。適切なサイズの超小型衛星は回転して、長時間にわたってターゲットを観測するために回転することができる。これにより、一定期間にわたって範囲解像度と同じ解像度で多くのフレームの画像を実現する前例のない能力が得られる。
【0112】
上記には、ここで説明した動作方法のいずれかを実施するのに適した衛星が記載されている。すでに軌道上にある衛星または他のプラットフォームの場合、本明細書で説明される方法は、例えば地上から、適切なコンピューティングシステム、例えば地上局コンピューティングシステム６００を使用して、衛星を適切に制御することによって実装されてもよい。言い換えれば、ＳＡＲは地上から動作し、ここで説明する方法のいくつかはソフトウェアに実装されてもよい。したがって、本発明は、コンピューティングシステム内のプロセッサによって実装された場合、ここで説明する方法のいずれかに従って、コンピューティングシステムにＳＡＲを動作させる命令を含むコンピューティングリーダブル媒体が提供されてもよい。
【0113】
ここで説明するＳＡＲ画像データの取得は、多くの実用的な用途を有してもよい。エンドツーエンドのプロセスは、エリア内の特定のスポットを画像化するリクエストから始まります。たとえば、それらのスポットは顧客によってリクエストされたり、アルゴリズムによって興味深いものとして識別されたりする場合がある。エリアのサイズと希望の解像度に応じて、適切な数のサブスワスを選択してもよい。サブスワスの数に基づいて、画像データを最適に取得するために、方位角バーストのシーケンスを考案することができる。取得を開始する前に、衛星を図３の位置（ａ）などの初期位置まで回転させてもよい。初期位置から、飛行方向とは反対のビームを機械的にステアリングし、バーストの順序に従ってビームを電子的にステアリングすることにより画像データを収集してもよい。
【0114】
一例では、１００ｋｍ＊１００ｋｍの比較的広いエリアを画像化するという要求を顧客から受け取る。電子的ステアリングが方位角と標高の両方で使用される従来技術のプログレッシブ走査による地形観察（ＴＯＰＳ）モードを使用すると、例えば、１５メートルの解像度を達成するために３つのサブスワスを使用して１００ｋｍ幅のスワスを画像化してもよい。ＴＯＰＳモードを使用すると、衛星が対象エリア上を軌道に沿って１００ｋｍ移動するため、取得には約１５秒かかる。
【0115】
一例では、約１５０ｋｇの小型機敏衛星は、ＳＡＲビームの実効対地速度を減速させるために、衛星の機械的ステアリング能力と電子的ステアリングを組み合わせて、ここで記載された装置、方法、技術を用いて、１００ｋｍ＊１００ｋｍエリアを５ｍの解像度で画像化することができる。一例では、１００ｋｍｘ１００ｋｍのエリアを４つのサブスワスに分割し、取得時間を約４２秒延長することで、５ｍの解像度を達成することができる。このエリアの画像化のためのＴＯＰＳ例と比較して、解像度が３倍向上したことを示す。
【0116】
図８は、信号と方位角方向のアンビギュイテイによる潜在的なパフォーマンス損失をプロットすることにより、この１００ｋｍｘ１００ｋｍの例のパフォーマンスを示している。縦軸はデシベル（ｄＢ）単位で示され、横軸は度単位の方位角である。一般に、信号の劣化は、低い方位角アンビギュイテイ値とともに最小限に抑えられることが望まれている。図８から、各バーストのエッジの信号は約－２．５ｄＢ以下の劣化を示していることがわかる。総アンビギュイテイトレース（ＡｍｂＴｏｔ）は、バーストの最端で約－１７ｄＢの値をより悪く示す。これは、エッジの劣化の許容範囲内であると考えられまる。図１０を参照して以下に説明するように、方位角アンビギュイテイの閾値を、可能な画像化エリアと解像度を決定するためのアルゴリズムに入力することができる。
【0117】
図９は、単一バーストの時間に対する範囲アンビギュイテイ（ＡｍｂＴｏｔａｌ）と範囲アンビギュイテイ比率（ＲＡＲ）によるパフォーマンス損失のプロットを示している。図８と図９の両方に示されているトレースは、アンテナパターンの適切な部分の数値積分によって方位角のアンビギュイテイ値と距離のアンビギュイテイ値を計算する数学的モデルから得られる。解像度５ｍの１００ｋｍｘ１００ｋｍエリアを画像化するこの例では、総アンビギュイテイトレース（ＡｍｂＴｏｔａｌ）の最高値は約－２８ｄＢであり、より悪い場合のＲＡＲは約－２４ｄＢにつながる。これは許容範囲内であると考えられる。方位角アンビギュイテイ値と同様に、閾値を使用して、高解像度ワイドスワス技術を使用して達成可能な解像度と画像化エリアを決定することができる。
【0118】
別の例では、高解像度ワイドスワス技術を使用して、３５秒の取得期間にわたって２つのサブスワスと電子的ステアリングの上に重畳された機械的ステアリングを使用することで、さらに細かい３ｍの解像度で６０ｋｍｘ６０ｋｍの小さなエリアを画像化することができる。一例では、１ｍ以下の解像度など、さらに細かい解像度も可能である。
【0119】
図１０は、特定の取得に使用するパラメータを決定するために使用できるアルゴリズムの例を示している。第１ステップ１１０１では、例えば、１００ｋｍｘ１００ｋｍ、６０ｋｍｘ６０ｋｍの画像サイズが選択される。第２ステップ１１０２では、例えば５ｍの解像度が選択される。ステップ１１０３では、方位角における最大電子的ステアリング角が選択され、これにより地面上のパッチサイズが決定される。最大電子的ステアリング角は、アンテナの設計、より具体的には、アンテナ要素の方位角の間隔により、グレーティングローブが問題になる前にアンテナがどの程度走査できるかによって制約される。
【0120】
次に、解像度によってバースト継続時間が決まり、バースト継続時間は式９に従ってステップ１１０４で計算される。
（式９）
【数7】
【0121】
式９において、τはバースト期間、λは波長、Ｒはスラント範囲、Ｗは衛星速度、ρazは方位角解像度である。ステップ１１０５では、ビーム速度、Ｖg、を選択し、所定時間τでパッチをスライドさせるように、ステップ１１０６でアロングトラック画像サイズから画像取得時間を導出する。この方法によれば、衛星に画像取得をタスクするために必要なパラメータを算出することができる。取得時間の制約と斜視角度の制限に従って、任意の画像サイズと任意の解像度を実行できる。
【0122】
ここで説明するコンピューティングシステムはいずれも、複数の機能を備えた単一のコンピューティングシステムに組み合わせてもよい。同様に、本明細書で説明するいずれかのコンピューティングシステムの機能は、複数のコンピューティングシステムに分散されてもよい。
【0123】
本明細書に記載された方法の一部の動作は、例えば、機械読み取り可能な形態、例えばコンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラムの形態でソフトウェアによって実行されてもよい。したがって、本発明のいくつかの態様は、コンピューティングシステムに実装された場合、本発明のいずれかの方法の動作の一部または全部をシステムに実行させるコンピューティングシステムに読み取り可能な媒体を提供する。コンピュータ読み取り可能な媒体は、ディスク、サムドライブ、メモリカードなどの記憶媒体など、一時的または有形（または非一時的）の形態であってもよい。ソフトウェアは、方法ステップを任意の適切な順序でまたは同時に実行することができるように、パラレルプロセッサまたはシリアルプロセッサ上で実行するように適合されていてもよい。
【0124】
上記実施形態は、ほぼ自動化されている。いくつかの例では、システムのユーザまたはオペレータは、実行すべき方法のいくつかのステップを手動で指示することができる。
【0125】
本発明の実施形態においては、本発明において、本発明において他に記載されているように、システムは、いずれの形態のコンピューティングおよび／または電子システムとしても実装され得る。例えば、地上局は、このようなコンピューティングおよび／または電子システムを備えてもよい。ここのようなデバイスは、ルーティング情報を収集および記録するためにデバイスの動作を制御するためのコンピュータ実行可能命令を処理するためのマイクロプロセッサ、コントローラ、または任意の他の適切なタイプのプロセッサであり得る１つまたは複数のプロセッサを備えていてもよい。いくつかの例では、例えばシステムオンチップアーキテクチャを使用する場合、プロセッサは、（ソフトウェアまたはファームウェアではなく）ハードウェアで方法の一部を実装する１つまたは複数の固定機能ブロック（アクセラレータとも呼ばれる）を含んでもよい。オペレーティングシステムまたは任意の他の適切なプラットフォームソフトウェアを含むプラットフォームソフトウェアは、用途ソフトウェアがデバイス上で実行されることを可能にするために、コンピューティングベースのデバイスにおいて提供され得る。
【0126】
ここで、「コンピューティングシステム」とは、命令を実行できる処理能力を有する任意のデバイスを指すために用いられる。当業者であれば、このような処理能力は多くの異なるデバイスに組み込むことができ、したがって「コンピューティングシステム」という用語にはＰＣ、サーバー、スマート携帯電話、携帯情報端末、および他の多くのデバイスが含まれることが理解される。
【0127】
上記の利点および利点は、１つの実施形態に関連してもよく、またはいくつかの実施形態に関連してもよいことが理解されるべきである。複数の実施形態は、言及された問題のいずれかまたは全てを解決するもの、または言及された利点と長所を有するものに限定されるものではない。
【0128】
「アイテム」または「ピース」へのいずれかの言及は、特に記載されていない限り、これらのアイテムの１つまたは複数を指す。「含む」という用語は、本明細書では、特定された方法ステップまたは要素を含むことを意味するが、そのようなステップまたは要素は排他的なリストを構成せず、方法または装置は追加のステップまたは要素を含み得ることを意味するために使用される。
【0129】
さらに、「包含」という用語が詳細な説明または特許請求の範囲内で使用される程度については、「包含」という用語が特許請求の範囲内で過渡的な用語として解釈されるので、この用語は、「包含」という用語と同様の包含性を有することを意図している。
【0130】
添付の図は、例示的な方法を示す。方法は、特定の順序で実行される一連のコンピューティングとして示され、説明されているが、方法は順序によって制限されないことを理解し、理解されるべきである。例えば、いくつかの行動は、本明細書に記載されたものとは異なる順序で発生することができる。また、ある行動は、別の行動と同時に発生することができる。さらに、場合によっては、本明細書に記載された方法を実装するためにすべてのコンピューティングが必要とされないこともある。
【0131】
本明細書に記載の方法のステップの順序は例示的であるが、これらのステップは任意の適切な順序で実行されてもよいし、適切な場合には同時に実行されてもよい。さらに、ステップは、本明細書に記載された主題の範囲から逸脱することなく、任意の方法に追加または置換されてもよく、または単一のステップは任意の方法から削除されてもよい。上記のいずれかの実施例の態様と、上記の他の実施例のいずれかの態様とを組み合わせて、さらに実施例を形成してもよい。
【0132】
上記の好ましい実施形態の説明は、例としてのみ示されており、当業者が様々な修正を加えることができることを理解されたい。上記した内容は、１つまたは複数の実施形態の一例を含む。もちろん、上記の態様を説明する目的のために、上記のデバイスまたは方法のそれぞれの考えられる修正および変更を説明することは不可能であるが、当業者は、様々な態様の多くのさらなる修正および配置が可能であることを認識する。したがって、記載された態様は、添付の特許請求の範囲に含まれるすべてのそのような変更、修正、および変形を包含することを意図している。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】