JP2000199790A - 合成開口レ―ダ装置及び合成開口レ―ダの像再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 速度誤差及び測距誤差も除去する合成開口レ
ーダ像再生方法を得る。 【解決手段】 画像処理部が、レーダプラットフォーム
の影響をレーダ受信信号より除去する１、リニアＦＭ変
調し帯域拡張した送信パルスにより距離分解能を改善す
る２、反射信号記録レンジの遷移を補償する１４、１レ
ンジのデータ列を選択する５、選択データ列をフーリエ
変換する１５、アジマス圧縮用アジマス参照信号を作成
しデータ列と乗算する１６、データ列を同長の２データ
列に分割し逆フーリエ変換する６、逆フーリエ変換した
２データの相互相関をとりピーク位置を求める８、該ピ
ーク位置から測距誤差量を概算する１９、誤差量減少の
データに再び上記処理を行い徐々に算出精度を上げ繰り
返し処理制御をする２０、誤差量を求めそれを反映させ
参照信号を計算する２１、参照信号を用いて角度分解能
を改善する１８を備ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は航空機や衛星に搭
載する合成開口レーダに係り、特に地表や海面を広域に
わたって観測し、画像化するときの合成開口レーダ装置
及び合成開口レーダの像再生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の合成開口レーダ装置として
は、図７に示すようなものがあった。図７は、W.G.Carr
ara, R.S.Goodman, R.M.Majewski, "Spotlight Synthet
ic Aperture Radar", Artech House,１９９５年の２４
７〜２４８ページに記載されたFigures．６.１、６.２
から想定される合成開口レーダ装置の構成図である。こ
の像再生方法はPolar Format(ポーラフォーマット)と呼
ばれている。また、図８は、図７の構成図の画像処理部
３２を詳細に示した構成図である。この装置はMapDrift
(マップドリフト)と呼ばれるオートフォーカス機能を備
え、レーダプラットフォームの速度誤差によって生じる
２次の位相誤差に起因する画像の分解能劣化を除去する
ことが目的である。

【０００３】構成図において、２６は送信部で、高周波
パルス信号を発生する部分。２７は送受信アンテナで、
レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
信号を観測領域へ照射するとともに、前記観測領域で反
射したエコー信号を収集する部分。２８は観測領域で、
前記高周波パルス信号が照射される領域。３０は、送受
信切替部で送信と受信を切替える部分。３１は受信部
で、送受信アンテナ２７が受信した信号を増幅する部
分。３２は画像処理部で、受信部３１からの信号を用い
て像再生する部分で、これは以降で詳細に述べる。これ
ら、構成図の２６から３１は、以降全ての構成で共通の
ものであるため、これ以降では省略する。

【０００４】１は動揺補償処理部で、レーダプラットフ
ォームの動揺による影響をレーダの受信信号より除去す
る部分。２はパルス圧縮処理部で、リニアＦＭ変調して
帯域を拡張した送信パルスに対して、周波数対遅延時間
特性が送信側と対になる分散型遅延線を利用して分解能
の高いパルス波形を得て距離分解能を改善する処理をす
る部分。３はPolar Format処理部で、アンテナと目標の
距離変化によって生じるレンジマイグレーションと位相
変化を補償する部分。４はレンジＦＦＴ部で、レンジ方
向にフーリエ変換を施してレンジの分解能を改善する部
分。

【０００５】５は１レンジ選択部で、任意の１レンジの
データ列を選択する部分。６はアジマス開口分割部で、
選択した1レンジのデータ列を同じ長さの２つのデータ
列に分割する部分。７はアジマスＦＦＴ部で、２つに分
割したデータ列を各々フーリエ変換する部分(以下、フ
ーリエ変換後のそれぞれのデータをＭａｐと称する)。
８はＭａｐ相互相関部で、２つのＭａｐの相互相関をと
る部分であり、これにより、2次位相誤差に起因する２
つのＭａｐのシフト量を計算する。９は２次位相誤差算
出部で、Ｍａｐ相互相関部で計算した２つのＭａｐのシ
フト量から2次位相誤差量を求める部分。１０は誤差除
去部で、求めた2次位相誤差量をデータ列から除去する
部分。

【０００６】１１は収束判定部で、誤差があらかじめ定
めた一定値以内に減少していなければ、６のアジマス開
口分割部に処理を戻し、誤差が収束していれば処理を続
ける部分。１２は全レンジ誤差除去部で、算出した誤差
を全てのレンジに渡って除去する部分。１３は全レンジ
アジマスＦＦＴ部で、全てのレンジにアジマス方向のフ
ーリエ変換をすることで合成開口レーダの画像を生成し
て処理を終了する。

【０００７】次に動作について図９のフローチャートと
共に説明する。図９は、従来の合成開口レーダ装置の動
作を示すフローチャートである。また、図１０は、画像
再生処理のステップを詳細に示したものである。まず、
送信部２６が高周波パルス信号を発生させ、送受信アン
テナ２７で観測領域２８へ電磁波を照射する(ステップ
Ｑ１)。送受信アンテナ２７が散乱された信号を受信
し、受信部３１がそれを増幅する(ステップＱ２)。画像
処理部３２が、受信部３１からの信号を用いて像再生す
る(ステップＱ３)。これは、以降で詳細に述べる。これ
ら、フローチャートのＱ１からＱ３は、以降全てのフロ
ーチャートで共通のものであるため、これ以降では省略
する。

【０００８】動揺補償処理部１がレーダプラットフォー
ムの動揺による影響を除去する(ステップＲ１)。パルス
圧縮処理部２が、リニアＦＭ変調して帯域を拡張した送
信パルスに対して、周波数対遅延時間特性が送信側と対
になる分散型遅延線を利用して分解能の高いパルス波形
を得て距離分解能を改善する(ステップＲ２)。Polar Fo
rmat処理部３が、アンテナと目標の距離変化によって生
じるレンジマイグレーションと位相変化を補償する(ス
テップＲ３)。

【０００９】レンジＦＦＴ部４は、レンジ方向に並ぶデ
ータ列にフーリエ変換を施して、レンジの分解能を改善
する(ステップＲ４)。１レンジ選択部５が、レンジ方向
フーリエ変換後データの任意の１レンジのデータ列に注
目する(ステップＲ５)。任意の１レンジのデータ列ｇ
(t)は、２次位相誤差のないデータ列をｓ(t)とすると
(１)式で表される。ここでｂ₁は２次位相誤差の係数
で、Ｔaは合成開口時間で、観測領域の任意の観測点が
レーダに照射されている間の時間である。また、ｓ(t)
は、フーリエ変換を施すと、信号が一点につみあがるよ
うになっている。

【００１０】

【数１】

【００１１】このデータ列ｇ(t)を、アジマス開口分割
部６が合成開口時間の１／２の長さの２つのデータ列ｇ
₁(t),ｇ₂(t)に分割する(ステップＲ６)。するとｇ₁(t),
ｇ₂(t)は(２)、(３)式で表される。

【００１２】

【数２】

【００１３】ｇ₁(t),ｇ₂(t)をアジマスＦＦＴ部７がフ
ーリエ変換して、Ｇ₁(ω),Ｇ₂(ω)を得る(ステップＲ
７,Ｒ８)。Ｇ₁(ω),Ｇ₂(ω)は(４)、(５)式で表される。
また、(６)、(７)式は(４)、(５)式のＳ₁(ω),Ｓ₂(ω)(バ
ー省略)を書き下したものである。

【００１４】

【数３】

【００１５】Ｍａｐ相互相関部８が、この２つのＭａｐ
Ｇ₁(ω),Ｇ₂(ω)の相互相関をとり(ステップＲ９)、そ
のピーク位置を計算することで(ステップＲ１０)、２つ
のＭａｐのシフト量Δωを計算する。(８)式を仮定する
と、Ｇ₁(ω),Ｇ₂(ω)はそれぞれお互いをｂ₁Ｔa/２だけ
シフトしたものである。これを用いて、２次位相誤差算
出部９がｂ₁を求める。しかし２つのＭａｐは(９)式の
寄与により、フーリエ変換しても、信号が一点につみあ
がらないので、Ｍａｐのシフト量の計算値Δωdashには
ｂ₁に比例した量の誤差が存在する。そのため、2次位相
誤差算出部９が算出する量は、ｂ₁に近い値ｂ₁dashであ
る(ステップＲ１１)。ｂ₁dashを求める式を(１０)式に
示す。誤差除去部１０が、２次位相誤差量をデータから
除去する(ステップＲ１２)。なお、(８)式の仮定はこの
フォーカスアルゴリズムの前提条件である。

【００１６】

【数４】

【００１７】収束判定部１１が２次位相誤差の収束判定
をする(ステップＲ１３)。ある一定の基準値ＧＡを定め
て、求めた２次位相誤差量の２次係数がその値を越えて
いるかを判定する。係数がＧＡを越えていたならば再び
アジマス開口分割部６(ステップＲ６)に戻り上記の処理
を繰り返し、係数がＧＡ以下ならば収束したとして以降
の処理を続ける。

【００１８】全レンジ誤差除去部１２は、算出した誤差
量を全てのレンジに渡って除去する(ステップＲ１４)。
全レンジアジマスＦＦＴ部１３が全てのレンジにアジマ
ス方向のフーリエ変換をすることで(ステップＲ１５)、
合成開口レーダの画像を生成して処理を終了する。

【００１９】以上でPolar FormatアルゴリズムでのMapD
riftを説明したが、この方法はRange Doppler(レンジド
ップラ)と呼ばれる像再生方法にも適用できる。以下で
その方法を説明する。

【００２０】図１１は従来の合成開口レーダ装置の構成
図である。この方法は、前述のものとは違う像再生方法
でRange Dopplerと呼ばれている。構成図において、１
と２は動揺補償処理部とパルス圧縮処理部で、前述のも
のと同じものである。

【００２１】１４はレンジマイグレーション補償処理部
である。観測領域の任意の観測点により散乱された信号
が記録されるレンジは、レーダプラットフォームの運動
によりその間の距離が変化するため刻々と変化する。レ
ンジマイグレーション補償部１４は、これを補償し等レ
ンジに並ぶようにデータを並べ変える部分である。

【００２２】５は１レンジ選択部で、前述のものと同じ
ものである。１５はアジマスＦＦＴ部で、選択されたレ
ンジのデータ列をフーリエ変換する部分である。

【００２３】１６は参照信号作成部で、参照信号を作成
しその複素共役をとってデータ列と乗算する部分。６は
アジマス開口分割部で、参照信号と乗算したデータ列を
同じ長さの２つのデータ列に分割し逆フーリエ変換する
部分。この処理後のデータ列を以後Ｍａｐと称する。

【００２４】８はＭａｐ相互相関部で、２つのＭａｐの
相互相関をとる部分であり、これにより、２次位相誤差
に起因する２つのＭａｐのシフト量を計算する。１７は
２次位相誤差算出部で、２つのＭａｐシフト量から２次
位相誤差量を求める部分。１０は誤差除去部で、求めた
２次位相誤差をデータ列から除去する部分。

【００２５】１１は収束判定部で、処理内容は前述のも
のとほぼ同じものであるが、収束していなかった場合処
理をアジマスＦＦＴ部１５に戻す。

【００２６】１２は全レンジ誤差除去部で、算出した誤
差量を全てのレンジに渡って除去する部分。１８はアジ
マス圧縮処理部で、全てのレンジにアジマス圧縮処理を
することで合成開口レーダの画像を生成して処理を終了
する。

【００２７】次に動作について図１２のフローチャート
と共に説明する。図１２は、従来の合成開口レーダ装置
の動作を示すフローチャートである。

【００２８】動揺補償処理部１がレーダプラットフォー
ムの動揺による影響を除去する(ステップＳ１)。パルス
圧縮処理部２が、リニアＦＭ変調して帯域を拡張した送
信パルスに対して、周波数対遅延時間特性が送信側と対
になる分散型遅延線を利用して分解能の高いパルス波形
を得て距離分解能を改善する(ステップＳ２)。レンジマ
イグレーション補償処理部１４が、受信信号の記録され
るレンジの遷移を補償する(ステップＳ３)。

【００２９】１レンジ選択部５が、レンジマイグレーシ
ョン補償後のデータの任意の１レンジのデータ列に注目
する(ステップＳ４)。レンジマイグレーション補償を行
ったあとのデータ列ｓ₁(t)は、電磁波を後方散乱する物
体が観測領域に点目標として１つしか存在しない場合、
(１１)式で表される。ここでＲ₀はレーダプラットフォ
ームが移動する直線軌道と注目しているレンジとの間の
距離で、ｖ₁はレーダプラットフォームの移動する速度
で、Ａは受信信号の強度で、ｘ₁は観測点のアジマス位
置である。また、一般の観測において、(ｘ₁+ｖｔ)<<Ｒ
₀のため、(１１)式を近似して(１２)式とする。

【００３０】

【数５】

【００３１】このデータ列をアジマスＦＦＴ部１５がフ
ーリエ変換する(ステップＳ５)。参照信号作成部１６が
参照信号を作成し(ステップＳ６)、その複素共役をとり
(ステップＳ７)、フーリエ変換して(ステップＳ８)、ア
ジマスＦＦＴ部からの出力と乗算する(ステップＳ９)。

【００３２】Range Dopplerアルゴリズムでは、レンジ
マイグレーション補償処理後のデータ列のドップラー周
波数をアジマス方向の分解に用いる。受信信号の位相よ
り求められるドップラー周波数ｆ_dを(１３)式に示す。

【００３３】

【数６】

【００３４】(１３)式の通り、ドップラー周波数ｆ_dは
アジマス位置に依存する。これより、ドップラー周波数
ｆ_dを用いたアジマス位置の分解が可能となる。アジマ
ス画像は、アジマス位置が観測領域の中心である反射点
のデータ列を参照信号とし、その複素供役をとったもの
とデータ列との畳み込み演算をすることで求められる。
つまりこれは、参照信号作成部からの出力データ列が、
画像を逆フーリエ変換したものであることを示してい
る。

【００３５】アジマス開口分割部６が、データを同じ長
さの２つのデータ列に分割し(ステップＳ１０)、分割し
たデータ列を各々逆フーリエ変換してＭａｐにする(ス
テップＳ１１,Ｓ１２)。Ｍａｐ相互相関部８が、２つの
Ｍａｐの相互相関をとってＭａｐシフト量を求める(ス
テップＳ１３,Ｓ１４)。２次位相誤差算出部１７が２次
位相誤差量を概算し(ステップＳ１５)、誤差除去部１０
がその誤差量を除去する(ステップＳ１６)。

【００３６】収束判定部１１が２次位相誤差の収束判定
をする(ステップＳ１７)。収束していなければアジマス
ＦＦＴ(ステップＳ５)まで処理を戻し同様の処理を繰り
返し、収束していれば以降の処理を続ける。

【００３７】全レンジ誤差除去部１２が算出した誤差を
全てのレンジに渡って除去する(ステップＳ１８)。アジ
マス圧縮処理部１８が全てのレンジにアジマス圧縮をす
る(ステップＳ１９)ことで、合成開口レーダの画像を生
成して処理を終了する。

【００３８】この装置が求める2次位相誤差の原因の１
例を示す。プラットフォームの速度ｖ₁に誤差ｄｖ₁があ
ったとする。この場合(１１)式より、レンジマイグレー
ション補償後のデータｓ₂(t)は(１４)式であらわされ
る。(１５)式は(１４)式の近似式である。よって、MapD
riftを用いることで、この速度誤差量ｄｖ₁を求めるこ
とが可能である。また、速度誤差があると、アジマス圧
縮したときに、信号が一点につみあがらないため、初期
の分解能が達成できないことも分かる。

【００３９】

【数７】

【００４０】

【発明が解決しようとする課題】従来の合成開口レーダ
装置は以上のように構成されており、２次位相誤差、す
なわち速度誤差を求めて除去することで再生画像の分解
能劣化を除去していたが、測距誤差については考慮され
ていなかった。

【００４１】この発明は、速度誤差に加えて、測距誤差
も除去することを可能とする合成開口レーダ装置及び合
成開口レーダの像再生方法を得ることを目的とする。

【００４２】測距誤差は、レンジゲートを開くタイミン
グを調整する装置の補正が正確でなかったり、レーダ装
置が恒温層に入っておらず、高空での観測による温度変
化により、当初の特性と異なった特性が出ることなどで
生じる。図１３はレンジゲートを開くタイミングを示す
図である。図１３において、３４は送信パルスで、３５
は後方散乱されて戻ってきたパルスで、３６はレンジゲ
ートで、３７はレンジゲートを開くタイミングである。
レンジゲート３６とは、その間だけアンテナを受信可能
な状態にする時間間隔で、所望の範囲のみを観測するた
めに、この制限を設ける。レンジゲートを開くタイミン
グ３７とは、アンテナが信号を送信してからレンジゲー
トを開くまでの時間を表す。

【００４３】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、高周波パルス信号を発生する送信部と、レーダ
プラットフォームに搭載され、前記高周波パルス信号を
観測領域へ照射するとともに、前記観測領域で反射した
エコー信号を収集する送受信アンテナと、送信と受信を
切替える送受信切替部と、送受信アンテナが受信した信
号を増幅する受信部と、レーダプラットフォームの動揺
の影響をレーダの受信信号より除去する動揺補償処理部
と、リニアＦＭ変調して帯域を拡張した送信パルスを利
用して距離分解能を改善するパルス圧縮処理部と、反射
信号の記録されるレンジ(レーダの電磁波の照射方向の
距離)の遷移を補償するレンジマイグレーション補償処
理部と、任意の１レンジのデータ列を選択する１レンジ
選択部と、選択されたデータ列をフーリエ変換するアジ
マス(レンジと垂直方向の距離)ＦＦＴ部と、アジマス圧
縮に利用するアジマス参照信号を作成し、それをデータ
列と乗算する参照信号作成部と、データ列を同じ長さの
２つのデータ列に分割し逆フーリエ変換するアジマス開
口分割部と、逆フーリエ変換した２つのデータの相互相
関をとり、そのピーク位置を求めるＭａｐ相互相関部
と、そのピーク位置から測距誤差量を概算する測距誤差
算出部と、誤差量の減少したデータに再び上記処理を行
うことで徐々に算出精度を上げるための繰り返し処理の
制御をする収束判定部と、誤差量を求めた後、それを反
映させた参照信号を計算する参照信号作成部と、参照信
号を用いて角度分解能を改善するアジマス圧縮処理部
と、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置にあ
る。

【００４４】またこの発明は、１レンジ選択部の代わり
に、任意の２レンジのデータ列を選択する２レンジ選択
部と、さらに相関のピーク位置から速度誤差量を概算す
る速度誤差算出部と、を備えたことを特徴とする合成開
口レーダ装置にある。

【００４５】またこの発明は、２レンジ選択部の代わり
に、任意のＮレンジのデータ列を選択し、２レンジのデ
ータ列の組合せをＮ(Ｎ−１)／２個つくるＮレンジ選択
部と、さらにＮ(Ｎ−１)／２個の速度誤差量と測距誤差
量の平均を求める平均値導出部と、を備えたことを特徴
とする合成開口レーダ装置にある。

【００４６】またこの発明は、高周波パルス信号を送信
するステップと、観測領域で散乱された信号を受信し増
幅するステップと、レーダプラットフォームの動揺の影
響をレーダの受信信号より除去するステップと、リニア
ＦＭ変調して帯域を拡張した送信パルスを利用して距離
分解能を改善するステップと、反射信号の記録されるレ
ンジの遷移を補償するステップと、任意の１レンジのデ
ータ列を選択するステップと、選択されたデータ列をフ
ーリエ変換するステップと、アジマス圧縮に利用するア
ジマス圧縮信号を作成し、それをデータ列と乗算するス
テップと、その信号の複素共役をとるステップと、それ
をフーリエ変換するステップと、それをデータ列と乗算
するステップと、データ列を同じ長さの２つのデータ列
に分割するステップと、その２つのデータ列を逆フーリ
エ変換するステップと、逆フーリエ変換した２つのデー
タの相互相関をとるステップと、そのピーク位置を求め
るステップと、そのピーク位置から測距誤差量を概算す
るステップと、誤差量の減少したデータに再び上記処理
を行うことで徐々に算出精度を上げるための繰り返し処
理の制御をするステップと、誤差量を求めた後、それを
反映させた参照信号を計算するステップと、参照信号を
用いて角度分解能を改善するステップと、を含むことを
特徴とする合成開口レーダの像再生方法にある。

【００４７】またこの発明は、任意の１レンジのデータ
列を選択するステップの代わりに、任意の２レンジのデ
ータ列を選択するステップと、さらに相関のピーク位置
から速度誤差量を概算するステップと、を含むことを特
徴とする合成開口レーダの像再生方法にある。

【００４８】またこの発明は、任意の２レンジのデータ
列を選択するステップの代わりに、任意のＮレンジのデ
ータ列を選択し、２レンジのデータ列の組合せをＮ(Ｎ
−１)／２個つくるステップと、さらにその組合せの数
だけ速度誤差量と測距誤差量を求めるステップを繰り返
すステップと、Ｎ(Ｎ−１)／２個の速度誤差量と測距誤
差量の平均を求めるステップと、を含むことを特徴とす
る合成開口レーダの像再生方法にある。

【００４９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１である合成開口レーダ装置を図１と共に説
明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る合成開口
レーダ装置の構成図である。

【００５０】図において、１,２,５,６,８,１４,１５,
１６は、従来の技術と同じものである。また、１９は測
距誤差算出部で、２つのＭａｐより算出したＭａｐシフ
ト量から測距誤差を概算する。２０は収束判定部で、判
定の方法は従来の技術と同じだが、収束しなかった場合
に従来のようにアジマスＦＦＴ部１５に戻るのではなく
参照信号作成部１６に戻る。

【００５１】２１は参照信号作成部で、算出した誤差を
考慮した参照信号を作成する部分。１８はアジマス圧縮
処理部で、参照信号作成部２１で作成した参照信号を用
いて、全レンジでアジマス圧縮を行なって画像を生成し
て処理を終了する。

【００５２】次に、この実施の形態の動作を図２のフロ
ーチャートと共に説明する。図２は、この発明の実施の
形態１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチ
ャートである。フローチャートにおいて、相関結果のピ
ーク位置算出までの処理(ステップＴ１〜Ｔ１４)は、従
来の技術と同じものである。

【００５３】さて、測距誤差ｄＲが存在した場合、この
場合の受信信号のパルス圧縮後のデータｓ₃(t)は、(１
６)式で表される。ここで、Ｒ₁はレーダ装置が想定して
いる目標までの距離で、実際の目標までの距離はＲ₁＋
ｄＲである。また、(１７)式は(１６)式のＲＲの近似式
である。

【００５４】

【数８】

【００５５】このように、測距誤差ｄＲが存在すると、
アジマス圧縮処理で信号が一点につみあがらないため、
初期の分解能を達成できず劣化するが、ｄＲは、MapDri
ftを用いて算出可能である。

【００５６】測距誤差算出部１９が、(１７)式よりｄＲ
を概算する(ステップＴ１５)。収束判定部２０が収束判
定をし(ステップＴ１６)、収束していない場合、処理を
参照信号作成部１６(ステップＴ６)まで戻し、参照信号
作成の際に測距誤差を考慮したＲ₁＋ｄＲを新たにＲ₁と
して処理を続ける。収束した場合は以降の処理を続け
る。

【００５７】参照信号作成部２１が算出した誤差量を考
慮した参照信号を作成し(ステップＴ１７)、アジマス圧
縮処理部１８が、２１の参照信号作成部で作成した参照
信号を用いて全レンジでアジマス圧縮を行なって(ステ
ップＴ１８)画像を生成して処理を終了する。

【００５８】このように本実施の形態の構成によれば、
MapDriftを改良することで、測距誤差量があっても初期
の分解能を達成できる。

【００５９】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２である合成開口レーダ装置を図３と共に説明する。
図３はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装
置の構成図である。構成図において、１,２,１４は従来
の技術と同じものである。また、２２は２レンジ選択部
で任意の２レンジのデータ列を選択する部分。以降、ア
ジマスＦＦＴ部１５、参照信号作成部１６、アジマス開
口分割部６、Ｍａｐ相互相関部８は、前述のものと処理
は同じであるが、選択した２レンジ分処理をする。

【００６０】２３は測距誤差算出部で、２つの２組のＭ
ａｐより算出した２つのＭａｐシフト量から測距誤差量
を概算する部分。３３は速度誤差算出部で、２つのＭａ
ｐシフト量から速度誤差量を概算する部分。２０と２１
と１８は収束判定部と参照信号作成部とアジマス圧縮処
理部で、前述のものと同じものである。

【００６１】次に、この実施例の動作を図４のフローチ
ャートと共に説明する。図４は、この発明の実施の形態
２に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャー
トである。フローチャートにおいて、レンジマイグレー
ション補償までの処理(ステップＵ１〜Ｕ３)は従来の技
術と同じものである。

【００６２】２レンジ選択部２２が、レンジマイグレー
ション補償後のデータの任意の２レンジのデータ列に注
目する(ステップＵ４)。

【００６３】さて、速度誤差ｄｖ₁と、測距誤差ｄＲが
存在した場合、受信信号のパルス圧縮後のデータ列ｓ
₄(t)は(１８)式で表される。ここで、Ｒ₁はレーダ装置
が想定している目標までの距離で、実際の目標までの距
離はＲ₁＋ｄＲである。また(１９)式は、ｓ₄(t)の位相
における時間の２次の項の係数である。

【００６４】

【数９】

【００６５】任意の２レンジのデータ列に対し、前述と
同じように２つの２組のＭａｐをつくる(ステップＵ５
〜ステップＵ１７)。この２つの２組のＭａｐより２つ
のＭａｐシフト量を算出し(ステップＵ１８〜Ｕ２１)、
これと(１９)式より、ｄｖ₁とｄＲについての二元二次
方程式をつくり、これを解くことでｄｖ₁とｄＲを概算
できる(ステップＵ２２〜Ｕ２５)。

【００６６】収束判定部２０が収束判定をし(ステップ
Ｕ２６)、収束していない場合、処理を参照信号作成部
１６(ステップＵ７)まで戻し、参照信号作成の際に速度
誤差を考慮したｖ₁＋ｄｖ₁をｖ₁とし、測距誤差を考慮
したＲ₁＋ｄＲをＲ₁として処理を続ける。収束した場合
は以降の処理を続ける。

【００６７】参照信号作成部２１が算出した誤差を考慮
した参照信号を作成し(ステップＵ２７)、アジマス圧縮
処理部１８が、参照信号作成部２１で作成した参照信号
を用いて全レンジでアジマス圧縮を行なって(ステップ
Ｕ２８)画像を生成して処理を終了する。

【００６８】このように本実施の形態の構成によれば、
MapDriftを改良することで、速度誤差量と測距誤差量が
あっても、初期の分解能を達成できる。

【００６９】実施の形態３．以下、この発明の実施の形
態３である合成開口レーダ装置を図５と共に説明する。
図５はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装
置の構成図である。構成図において、１,２,１４は従来
の技術と同じものである。また、２４はＮレンジ選択部
で任意のＮレンジのデータ列を選択する部分。以降、ア
ジマスＦＦＴ部１５、参照信号作成部１６、アジマス開
口分割部６、Ｍａｐ相互相関部８、測距誤差算出部２
３、速度誤差算出部３３、収束判定部２０は、前述のも
のと処理は同じであるが、２レンジの組合せ数Ｎ(Ｎ−
１)／２回処理をする。

【００７０】２５は平均値導出部で、Ｍａｐ相互相関部
から得られるＮ(Ｎ−１)／２個の速度誤差量と測距誤差
量の平均を計算する部分。２１と１８は参照信号作成部
とアジマス圧縮処理部で、前述のものと同じものであ
る。

【００７１】次に、この実施例の動作を図６のフローチ
ャートと共に説明する。図６は、この発明の実施の形態
３に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャー
トである。フローチャートにおいて、レンジマイグレー
ション補償までの処理(ステップＶ１〜Ｖ３)は従来の技
術と同じものである。

【００７２】Ｎレンジ選択部２４が、レンジマイグレー
ション補償後のデータの任意のＮレンジのデータ列に注
目する(ステップＶ４)。このＮ個のデータ列から、２レ
ンジを選択する組合せＰｉをＮ(Ｎ−１)／２個つくる
(ステップＶ５)(i=1,2,3,...,Ｎ(Ｎ−１)／２)。

【００７３】以降、前述の方法と同じように２つのデー
タ列の組合せから、速度誤差量と測距誤差量を概算する
(ステップＶ７)。これを２レンジの組合せＰｉの数Ｎ
(Ｎ−１)／２だけ繰り返す(ステップＶ６,Ｖ８,Ｖ９)。

【００７４】平均値導出部２５が測距誤差量の平均値を
計算する(ステップＶ１０)。参照信号作成以降の処理
は、前述のものと同じである(ステップＶ１１,Ｖ１
２)。

【００７５】このように本実施の形態の構成によれば、
求めた速度誤差量と測距誤差量の平均をとることで、こ
れらの値のレンジ毎のばらつきを抑えることが可能とな
る。

【００７６】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、MapDri
ftを改良することで、測距誤差量があっても初期の分解
能を達成できる。

【００７７】また、MapDriftを改良することで、速度誤
差量と測距誤差量があっても、初期の分解能を達成でき
る。

【００７８】さらに、求めた速度誤差量と測距誤差量の
平均をとることで、これらの値のレンジ毎のばらつきを
抑えることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る合成開口レー
ダ装置の画像処理部の構成を示す図である。

【図２】 図１の合成開口レーダ装置の画像処理部の動
作を説明するためのフローチャート図である。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る合成開口レー
ダ装置の画像処理部の構成を示す図である。

【図４】 図３の合成開口レーダ装置の画像処理部の動
作を説明するためのフローチャート図である。

【図５】 この発明の実施の形態３に係る合成開口レー
ダ装置の画像処理部の構成を示す図である。

【図６】 図５の合成開口レーダ装置の画像処理部の動
作を説明するためのフローチャート図である。

【図７】 この種の合成開口レーダ装置の全体構成を示
す図である。

【図８】 従来の合成開口レーダ装置の画像処理部を詳
細に示した構成図である。

【図９】 従来の合成開口レーダ装置の動作を説明する
ためのフローチャート図である。

【図１０】 従来の合成開口レーダ装置の画像処理部の
動作を説明するためのフローチャート図である。

【図１１】 従来の合成開口レーダ装置の別の画像処理
部を詳細に示した構成図である。

【図１２】 図１１の画像処理部の動作を説明するため
のフローチャート図である。

【図１３】 この発明の課題および目的を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１ 動揺補償処理部、２ パルス圧縮処理部、５ １レ
ンジ選択部、６ アジマス開口分割部、８ Ｍａｐ相互
相関部、１４ レンジマイグレーション補償処理部、１
５ アジマスＦＦＴ部、１６ 参照信号作成部、１９
測距誤差算出部、２０ 収束判定部、２１ 参照信号作
成部、２２ ２レンジ選択部、２３ 測距誤差算出部、
２４ Ｎレンジ選択部、２５ 平均値導出部、２６ 送
信部、２７ 送受信アンテナ、３０ 送受信切替部、３
２ 画像処理部、３３ 速度誤差算出部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桐本 哲郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AB01 AC02 AC06 AD08 AF06 AF08 AH04 AH25 AH35 AK22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波パルス信号を発生する送信部と、 レーダプラットフォームに搭載され、前記高周波パルス
   信号を観測領域へ照射するとともに、前記観測領域で反
   射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、 送信と受信を切替える送受信切替部と、 送受信アンテナが受信した信号を増幅する受信部と、 レーダプラットフォームの動揺の影響をレーダの受信信
   号より除去する動揺補償処理部と、 リニアＦＭ変調して帯域を拡張した送信パルスを利用し
   て距離分解能を改善するパルス圧縮処理部と、 反射信号の記録されるレンジの遷移を補償するレンジマ
   イグレーション補償処理部と、 任意の１レンジのデータ列を選択する１レンジ選択部
   と、 選択されたデータ列をフーリエ変換するアジマスＦＦＴ
   部と、 アジマス圧縮に利用するアジマス参照信号を作成し、そ
   れをデータ列と乗算する参照信号作成部と、 データ列を同じ長さの２つのデータ列に分割し逆フーリ
   エ変換するアジマス開口分割部と、 逆フーリエ変換した２つのデータの相互相関をとり、そ
   のピーク位置を求めるＭａｐ相互相関部と、 そのピーク位置から測距誤差量を概算する測距誤差算出
   部と、 誤差量の減少したデータに再び上記処理を行うことで徐
   々に算出精度を上げるための繰り返し処理の制御をする
   収束判定部と、 誤差量を求めた後、それを反映させた参照信号を計算す
   る参照信号作成部と、 参照信号を用いて角度分解能を改善するアジマス圧縮処
   理部と、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１の装置において、 １レンジ選択部の代わりに、任意の２レンジのデータ列
   を選択する２レンジ選択部と、 相関のピーク位置から速度誤差量を概算する速度誤差算
   出部と、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２の装置において、 ２レンジ選択部の代わりに、任意のＮレンジのデータ列
   を選択し、２レンジのデータ列の組合せをＮ(Ｎ−１)／
   ２個つくるＮレンジ選択部と、 Ｎ(Ｎ−１)／２個の速度誤差量と測距誤差量の平均を求
   める平均値導出部と、を備えたことを特徴とする合成開
   口レーダ装置。
4. 【請求項４】 高周波パルス信号を送信するステップ
   と、 観測領域で散乱された信号を受信し増幅するステップ
   と、 レーダプラットフォームの動揺の影響をレーダの受信信
   号より除去するステップと、 リニアＦＭ変調して帯域を拡張した送信パルスを利用し
   て距離分解能を改善するステップと、 反射信号の記録されるレンジの遷移を補償するステップ
   と、 任意の１レンジのデータ列を選択するステップと、 選択されたデータ列をフーリエ変換するステップと、 アジマス圧縮に利用するアジマス圧縮信号を作成し、そ
   れをデータ列と乗算するステップと、 その信号の複素共役をとるステップと、 それをフーリエ変換するステップと、 それをデータ列と乗算するステップと、 データ列を同じ長さの２つのデータ列に分割するステッ
   プと、 その２つのデータ列を逆フーリエ変換するステップと、 逆フーリエ変換した２つのデータの相互相関をとるステ
   ップと、 そのピーク位置を求めるステップと、 そのピーク位置から測距誤差量を概算するステップと、 誤差量の減少したデータに再び上記処理を行うことで徐
   々に算出精度を上げるための繰り返し処理の制御をする
   ステップと、 誤差量を求めた後、それを反映させた参照信号を計算す
   るステップと、 参照信号を用いて角度分解能を改善するステップと、を
   含むことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
5. 【請求項５】 請求項４の方法において、 任意の１レンジのデータ列を選択するステップの代わり
   に、任意の２レンジのデータ列を選択するステップと、 相関のピーク位置から速度誤差量を概算するステップ
   と、を含むことを特徴とする合成開口レーダの像再生方
   法。
6. 【請求項６】 請求項５の方法において、 任意の２レンジのデータ列を選択するステップの代わり
   に、任意のＮレンジのデータ列を選択し、２レンジのデ
   ータ列の組合せをＮ(Ｎ−１)／２個つくるステップと、 その組合せの数だけ速度誤差量と測距誤差量を求めるス
   テップを繰り返すステップと、 Ｎ(Ｎ−１)／２個の速度誤差量と測距誤差量の平均を求
   めるステップと、を含むことを特徴とする合成開口レー
   ダの像再生方法。