科学衛星搭載用地下探査レーダーの開発

• 研究課題/領域番号: 11554018
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 展開研究
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小嶋 浩嗣 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10215254)
• 研究分担者: 笠原 禎也 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助手 (50243051) ; 岡田 雅樹 国立極地研究所, 助手 (40270425) ; 八木谷 聡 金沢大学, 工学部, 助教授 (30251937) ; 笠羽 康正 (笠場 康正) 宇宙科学研究所, 助手 (10295529) ; 篠原 直毅 (篠原 真毅) 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助手 (10283657)
• 研究期間 (年度): 1999 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 14,000千円 (直接経費: 14,000千円); 2000年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円); 1999年度: 7,000千円 (直接経費: 7,000千円)
• キーワード: 地下探査 / レーダー / 惑星ミッション / パルスレーダー / エコー / 地層 / パルス圧縮 / FDTD / 地下探査レーダー / 衛星 / FDTD法 / M系列符号 / コンプリメンタリ符号 / 合成開口 / アンテナ

研究概要

本研究課題では、主に科学衛星に搭載して惑星の地下を探査するためのレーダーシステムについての検討を計算機シミュレーションを中心に行った。科学衛星、特に、惑星ミッションにおける衛星では、その搭載機器の重量制限や形状の制限など通常のレーダーシステム以上に厳しい制限がついてしまう。それに対して、地下を探るためには、それなりの低い周波数を用いなければならないため、送受信に用いるアンテナは長くなるので、地球周辺で行われている合成開口レーダーのようにマイクロ波帯のパッチアンテナアレイというわけにいかずに、レーダーの放射パターンをどうしても絞れなくなる。その上に地下探査レーダーの場合、地層からの後方散乱波強度はさほど期待できないため、サイドルッキングレーダーがつかえない、という問題もある。このようにかなり厳しい条件のもとでレーダーが設計される必要があるため、計算機シミュレーションによってあらかじめシステムを検討しておく必要がある。そこで、本研究課題ではまず、この地下探査レーダーシステム用にFDTD法を用いたシミュレーションプログラムを作成した。そしてそのプログラムによって、地層をやその地層の起伏により、レーダーエコーの中に現れるノイズを特定したり、実際に衛星が移動した際のエコーの変化からどのように本物のエコーを取り出すかについて解析した。また、一方で、多層無限平面を仮定して解析的に得られる理論式を数値的に解く手法のプログラムも作成し、さまざまなパルスコーディング手法について、この地下探査レーダーへの応用の検討を行い、そのS/Nなどの比較を行った。また、これらの検討と平行して具体的なハードウェアの検討と作成のための準備も行った。