JP2000329849A - レーダ信号処理器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標物の形状を画像化することができる逆合
成開口レーダにおいて、従来のレーダ信号処理器では、
目標物の回転運動が非常に遅い場合、目標物からの受信
信号のドップラ周波数が非常に小さく、合成開口時間を
十分長くとらないと、目標の形状が認識できるほどのク
ロスレンジ分解能が得られないという課題があった。 【解決手段】 ドップラ追尾処理器１３で検出された目
標物のドップラ周波数スペクトルからドップラ周波数の
広がりを求めるためにドップラ周波数幅算出器２０を取
り付け、そのドップラ周波数の広がりに基づき最適な合
成開口時間を求めるために合成開口時間算出器２１を取
り付けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は目標物の形状を画
像データとして取得できるレーダ信号処理器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来のレーダ信号処理器を構成
品の一部として組み込まれたレーダ装置を示すもので、
図において１は一定のパルス繰り返し周期で周波数変調
を施した送信パルス信号を発生する送信機、２は送受信
回路を切り換える送受切換器、３は送信パルス信号を目
標物に指向させて放射すると共に目標物からの反射信号
を受信する送受信アンテナ、４は送信機１から出力され
た基準信号を参照して、送受切換器２を経由し入力した
受信信号を増幅及び位相検波してビデオ信号を得る受信
機、５は従来のレーダ信号処理器であり、６はレーダ信
号処理器５から出力される画像データを表示する表示器
である。また、レーダ信号処理器５において、７は送信
機１で周波数変調を施した位相情報を用いて上記ビデオ
信号をパルス圧縮するレンジ圧縮器、８はビデオ信号を
パルスヒット方向×レンジ方向の二次元に格納する二次
元メモリ、９は目標物の速度データを推定する距離追尾
処理器、１０は目標物の速度データを推定するために目
標物の距離をパルスヒット毎に算出する距離算出器、１
１は目標物の距離の変化を平滑化するスムージング処理
を行い、目標物の速度を推定する速度算出器、１２は目
標物の運動に伴って移動する距離変化を補正するレンジ
マイグレーション補正処理器、１３は目標物の速度デー
タを推定するドップラ追尾処理器、１４は目標物の運動
に伴って生じるドップラ周波数のオフセット成分及び一
次成分を補償する位相補償処理器、１５は目標物をクロ
スレンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器である。

【０００３】次に動作について説明する。送信機１は、
一定のパルス繰り返し周期で周波数変調を施した送信パ
ルス信号を発生させ、送受切換器２を経由して空中線３
に出力する。また、送信機１は、受信機４で行われる位
相検波、タイミング調整に用いられる基準信号を受信機
４に出力する。送受信アンテナ３は入力した送信パルス
信号を目標物に放射し、再び反射信号として入力する。
受信器４は、この反射信号を送受切換器２を経由して入
力し、送信機１から出力された基準信号を用いて、増幅
及び位相検波し、ビデオ信号に変換してレーダ信号処理
器５へ出力する。

【０００４】レーダ信号処理器５では上記ビデオ信号を
入力し、逆合成開口レーダの原理に基づいて画像データ
を得ることができる。ここで逆合成開口レーダの基本原
理を説明する。画像データは目標物のレンジ方向とクロ
スレンジ方向の二次元画像で表され、パルス圧縮技術を
用いて目標物をレンジ方向に圧縮し、目標物の運動によ
り発生するドップラ周波数の違いに着目してクロスレン
ジ方向に圧縮している。しかしながら、この逆合成開口
レーダでは目標物の運動を利用しているため、ビデオ信
号は異なったレンジビンに移動してしまう誤差要因を補
正する必要がある。さらに、発生するドップラ周波数に
は画像の劣化の原因となる周波数のオフセット成分及び
一次成分を除去する必要がある。そこで、良好な目標物
の画像を得るために、これら誤差要因に対し、距離追尾
処理器９及びレンジマイグレーション補正処理器１２で
レンジビンの移動の補正を行っており、また、ドップラ
追尾処理器１３及び位相補償処理器１４で周波数のオフ
セット成分及び一次成分を除去している。以下、信号処
理器で施されるこれらの補正処理を重点的に説明する。

【０００５】励振受信機４から出力されるビデオ信号
は、レンジ圧縮器７に入力され、送信機１で周波数変調
を施した位相情報を参照して、レーダ信号処理の分野で
一般的に用いられるマッチドフィルタ方式等によりパル
ス圧縮される。次に、このパルス圧縮されたビデオ信号
を図１３を用いて説明する。図１３はパルスヒット方向
×レンジ方向の二次元メモリ８に格納されたビデオ信号
を表しており、（ａ）はレンジマイグレーション補正処
理器１２で処理する前、（ｂ）は処理した後の状態を示
したものである。このパルス圧縮されたビデオ信号は、
一旦パルスヒット方向×レンジ方向の二次元メモリ８に
格納され、レンジ圧縮器７で高分解能化されたことによ
り、複数のレンジビンに広がってしまう。ここで、目標
物はレーダから近づくような直線運動をしていると仮定
した場合、このビデオ信号は、図１３（ａ）に示すよう
に時間が経つにつれて異なったレンジビンに移動してし
まい、同じレンジビンに存在するよう補正する必要が生
じる（図１３（ｂ）参照）。そのため、レンジマイグレ
ーション補正器１２では、距離追尾処理器９で検出され
た速度データの情報を基に各パルス毎の目標距離の変化
（以下レンジマイグレーション補正量と称す）を算出
し、レンジビンを移動させている。

【０００６】次に距離追尾処理器９はレンジマイグレー
ション補正処理器１２へ速度データを出力するが、図１
４を用いてこの速度データの推定方法を説明する。図１
４は複数の孤立点をもった（図ではＡ〜Ｄの４点）目標
物をレーダ装置で受信したレンジ圧縮後のビデオ信号を
表し、それら孤立点のパルスヒットに対する距離変化を
示したものである。まず、距離算出器１０では、複数の
レンジビンに広がったビデオ信号から最も反射電力の大
きいレンジビンを検出し、その距離を算出する。この処
理をパルスヒット毎に行うことにより目標物の距離変化
を取得し、速度算出器１１へ出力する。この距離情報は
図１４に示すように複数の反射点の散乱により安定な変
化はしていない。そのため、速度算出器１１では、最小
二乗法、カルマンフィルター等の処理を用いて平滑化す
ることにより速度を推定している。

【０００７】次に画像データの性能の劣化の要因となる
ドップラ周波数のオフセット成分及び一次成分の除去方
法を図１５を用いて以下に説明する。図１５はパルスヒ
ット方向×レンジ方向の二次元データを表しており、
（ａ）はレンジマイグレーション補正処理器１２で処理
した後のデータであり、（ｂ）はドップラ追尾処理器１
３で処理した後のデータを示したものである。まず、ド
ップラ追尾処理器１３では、レンジマイグレーション補
正処理器１２より出力されるビデオ信号から振幅最大点
検出器１０で得られた反射電力の最大点であるレンジビ
ンのビデオ信号を切り出す（図１５（ａ）参照）。そし
て、このビデオ信号をある時間間隔でフーリエ変換し、
ドップラ周波数を算出する（図１５（ｂ）参照）。この
処理を時間方向にずらしながら行うことにより、目標物
のドップラヒストリーを算出し、目標物の各パルスヒッ
ト毎の速度データを推定する。

【０００８】次に、位相補償処理器１４では、上記速度
データを用いて各パルスヒット毎の位相補償量を算出
し、レンジマイグレーション補正処理器１２から出力さ
れるビデオ信号と複素乗算することにより位相補償処理
を行う。そして、クロスレンジ圧縮器１５では、このビ
デオ信号を入力し、パルスヒット方向に周波数分析する
ことによってクロスレンジ方向に圧縮する。逆合成開口
レーダの原理からこのクロスレンジ圧縮の分解能は数１
で表すことができる。但し、Δｒはクロスレンジ分解
能、θはデータ収集時間いわゆる合成開口時間で目標が
回転した角度、λは送信周波数である。

【０００９】

【数１】

【００１０】数１よりクロスレンジ分解能は合成開口時
間内における目標が回転した角度に比例することにな
り、ある合成開口時間内で目標の回転角が大きいとクロ
スレンジ分解能が高くなり、回転角が小さいとクロスレ
ンジ分解能が劣化する。また、所望とするクロスレンジ
分解能に必要な回転角だけ目標が回転する時、回転速度
が速いと合成開口時間は少なくて済むが、回転速度が遅
いと合成開口時間を長くする必要がある。例えば、λ＝
０．０３ｃｍ、目標の回転速度＝０．０１５ｒａｄ／ｓ
の時、１ｍのクロスレンジ分解能を得たい時は合成開口
時間は１秒で十分であるが、目標の回転速度＝０．００
１ｒａｄ／ｓの時は、合成開口時間が１５秒必要とな
る。

【００１１】以上のように、従来のレーダ信号処理器
は、目標物をレンジ圧縮器７でレンジ方向に圧縮し、ク
ロスレンジ圧縮器１５でクロスレンジ方向に圧縮するこ
とによって二次元の画像データが得ることができる。ま
た、画像の劣化の原因となるレンジビンのずれは距離追
尾処理器９及びレンジマイグレーション補正処理器１２
で補正し、また、ドップラ周波数のオフセット成分及び
一次成分はドップラ追尾処理器１３及び移動補償処理器
１４で除去することにより、良好な画像データを得るこ
とができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のレ
ーダ信号処理器では、目標の運動により生じたドップラ
周波数に着目してクロスレンジ圧縮を行っているが、逆
合成開口レーダの原理上、目標の速度が遅い場合、合成
開口時間を長くとらないと十分なクロスレンジ分解能を
得られないという課題があった。

【００１３】第１の発明によるレーダ信号処理器は、か
かる課題を解決するためになされたもので、目標の回転
運動を解析するために、目標物のドップラ周波数からド
ップラ周波数幅を算出することにより最適な合成開口時
間を算出するレーダ信号処理器を得ることを目的とす
る。

【００１４】また、第２の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、ドップラ周波数幅から最適な区
分ＦＦＴ処理に要するパルスヒット数を算出するレーダ
信号処理器を得ることを目的とする。

【００１５】また、第３の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、区分ＦＦＴ処理する際、最適な
レンジビンの信号を切り出すことによりドップラ追尾精
度を向上するレーダ信号処理器を得ることを目的とす
る。

【００１６】また、第４の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、ドップラ周波数からＣＦＡＲ処
理を用いてドップラ周波数幅を検出するレーダ信号処理
器を得ることを目的とする。

【００１７】また、第５の発明によるレーダ信号処理器
は、上記目的に加えて、レンジマイグレーション補正処
理器に入力される速度データに、距離追尾処理で推定し
た速度データの代わりにドップラ追尾処理で推定した速
度データを用いることにより結像性能が向上するレーダ
信号処理器を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】第１の発明によるレーダ
信号処理器は、区分ＦＦＴ算出器から出力されるドップ
ラ周波数から各時刻のドップラ周波数幅を求め、その差
の最大値を検出するためのドップラ周波数幅算出器を取
り付けたものである。

【００１９】また、第２の発明によるレーダ信号処理器
は、上記のものにおいて各時刻のドップラ周波数を求め
る区分ＦＦＴ処理において、周波数分解能を向上させか
つ、できるだけＦＦＴの区間を狭めるために、ＦＦＴ処
理するパルスヒット数を最適に求める区分ＦＦＴパルス
数算出器を取り付けたものである。

【００２０】また、第３の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてレンジマイグレーション補正処理後の
信号を全レンジビンについてパルスヒット方向に加算
し、その最大値となったレンジビンの信号を切り出す基
準点検出器を取り付けたものである。

【００２１】また、第４の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてドップラ周波数幅を算出する際、ＣＦ
ＡＲ処理を用いてドップラ周波数の広がりを算出するＣ
ＦＡＲ処理器を取り付けたものである。

【００２２】また、第５の発明によるレーダ装置は、上
記のものにおいてドップラ追尾処理器で推定された速度
データを用いて、目標物の運動に伴う距離変化を除去す
るためのレンジマイグレーション補正量を各パルス毎に
算出すると共に、距離変化を各パルス毎に補正する第２
のレンジマイグレーション補正処理器を取り付けたもの
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す構成図である。なお、従来技術と同
一の構成要素については、同一番号を付して、その説明
を省略する。図において、１６はレンジマイグレーショ
ン補正器１２から出力されたビデオ信号を時間をずらし
ながら一定の時間間隔データを切出してＦＦＴを行う区
分ＦＦＴ算出器、１７は区分ＦＦＴ算出器１６から出力
されるスペクトルから振幅最大点となる基準点を検出
し、ドップラヒストリを算出するドップラヒストリ検出
器、１８はそのドップラヒストリから位相補償用速度を
推定する位相補償用速度算出器、１９は後述のドップラ
周波数幅算出器２０で構成される運動解析処理器、２０
はＦＦＴ算出器１６から出力されるスペクトルから周波
数幅を各時刻毎に求め、それらの最大値を求めるドップ
ラ周波数幅算出器、２１は運動解析処理器１９から出力
されるドップラ周波数に基づき目標の運動に最適な合成
開口時間を算出する合成開口時間算出器である。以下、
ドップラ追尾処理器１３、運動解析処理器１９及び合成
開口時間２１について説明する。

【００２４】最初にドップラ追尾処理器１３について説
明する。ドップラ追尾処理器１３は区分ＦＦＴ算出器１
６、ドップラヒストリ検出器１７及び位相補償用速度算
出器１８から構成されている。区分ＦＦＴ算出器１６は
レンジマイグレーション補正処理器１２からビデオ信号
を入力するが、このビデオ信号は距離算出器１０で振幅
最大値として検出されたレンジビンを切り出したもので
ある。図１５の（ｂ）は区分ＦＦＴの処理概念図を表し
たものと区分ＦＦＴ後のビデオ信号を周波数スペクトル
×パルスヒットの二次元で表したものである。図より、
区分ＦＦＴ算出器１６はビデオ信号をパルスヒット方向
にずらしながら切り出してＦＦＴすることにより、時間
変化したスペクトルを算出する。これらのスペクトルデ
ータをドップラヒストリ検出器１７に出力する。ドップ
ラヒストリ検出器１７はこのスペクトルデータを入力
後、各時刻の振幅最大を検出しそのドップラ周波数を抽
出することによりドップラヒストリを検出する。位相補
償用速度算出器１８はこのドップラヒストリより数２に
従って速度を算出する。この速度を位相補償処理器１８
に出力する。

【００２５】

【数２】

【００２６】次に運動解析処理器１９について説明す
る。運動解析処理器１９はドップラ周波数幅算出器２０
で構成されており、区分ＦＦＴ算出器１６から出力され
る周波数スペクトルに基づいて、ドップラ周波数の広が
りを検出し、目標物の運動を解析する。この目標物の運
動は図２に示すとおり、並進成分の運動と回転成分の運
動に分けられる。並進成分の運動は目標物の加速度運動
であるため、速度は一次的に変化している。もし、レー
ダが飛行機等移動しているプラットフォームに搭載され
ている場合であると、レーダは目標物の速度を相対速度
として捕らえるためドリフト成分をもった速度が並進成
分の速度に加わる。いずれにせよ、並進成分の速度によ
り発生するドップラ周波数は、速度に比例するため、図
３（ａ）に示すような変化になる。また、回転成分の運
動は主に目標物のピッチ運動とロール運動によって支配
されており、正弦波運動になる。そのため、回転成分の
ドップラ周波数は図３（ｂ）のハッチングした部分のよ
うな広がりを持った変化となる。これらの運動を合成し
たドップラ周波数は図３（ｃ）のハッチングした部分の
ような広がりを持った変化に、正弦波運動に長い周期の
ドリフト成分が加わったようになる。

【００２７】そこで、ドップラ周波数幅算出器２０では
区分ＦＦＴ算出器１６から出力される周波数スペクトル
から広がりの変化を検出することにより、目標物の運動
を解析する。まず、ドップラ周波数の広がりは回転成分
の運動のみに依存するため、並進成分がいかなる運動を
しようとも影響されることなく、図４（ａ）に示すよう
な、中心を０Ｈｚにした正弦波状の変化となる。この正
弦波の周期は回転運動（ピッチ運動あるいはヨー運動）
の周期と同じになる。また、その正弦波の振幅は目標物
がドップラ方向に広がる最大値となり、すなわちレーダ
に対し最大の速度をもった瞬間のドップラ周波数幅とな
る。逆合成開口レーダではこの時に最大の分解能で画像
化でき、この広がりに応じた合成開口時間を設定すれ
ば、最良の画像を得ることができる。もし、正弦波運動
していなければ、ドップラ周波数の広がりは生じない
が、レーダ装置が航空機のような移動物体に搭載されて
いる場合、レーダ装置そのものの移動に伴うドップラ周
波数の変化が加わり、ドップラ周波数の広がりは図４
（ｂ）のような変化になる。この場合も、ドップラ周波
数の広がりの最大値を検出することにより、最良の画像
を得ることができる。以上のように、逆合成開口レーダ
で画像化する際に重要なパラメータであるこのドップラ
周波数の広がりを検出し、その最大値を合成開口時間算
出器２１に出力する。

【００２８】次に合成開口時間算出器２１について説明
する。逆合成開口レーダでは、目標物の運動によって発
生するドップラ周波数幅に着目して高分解能化をはかる
ため、クロスレンジ分解能を向上させるにはドップラ周
波数の変化に最適な合成開口時間を設定する必要があ
る。周波数ビン幅は、合成開口時間を用いると数３のよ
うに示される。ただし、Δｆは周波数ビン幅、Ｔは合成
開口時間である

【００２９】

【数３】

【００３０】一方、ドップラ周波数の広がりがΔＦの
時、画像にした場合の目標物の画素数をＮケにしたいの
であれば、周波数ビン幅は数４のように示され、数３及
び数４から合成開口時間は数５のように示される。

【００３１】

【数４】

【００３２】

【数５】

【００３３】以上合成開口時間算出器２１では数５に従
って、ドップラ周波数幅算出器２０から出力されたドッ
プラ周波数の広がりと目標物の所望の画素数から合成開
口時間を算出し、これを二次元メモリ８に出力し、その
時間に対応したビデオ信号を切り出して、逆合成開口レ
ーダの処理を行えば、所望としている画素数の良好な目
標物の画像が得られることができる。以上の処理の概念
図を図５に示す。また例として、目標物が回転運動をし
ており、ドップラの広がりが１０Ｈｚの場合、所望の画
素数を２０画素必要であれば、２秒の合成開口時間が最
適であり、また、目標物が回転運動せずに並進運動のみ
で、ドップラの広がりが１Ｈｚの場合、合成開口時間は
２０秒必要となる。

【００３４】実施の形態２．図６はこの発明の実施の形
態２を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構成
要素については、同一番号を付して、その説明を省略す
る。図において、２２は区分ＦＦＴ算出器１６でＦＦＴ
処理する際、データを切り出すためのパルスヒット数を
最適に算出する区分ＦＦＴパルス数算出器である。

【００３５】次に動作について説明する。実施の形態１
では、最良の画像を得るためにドップラ周波数幅を求
め、それに基づいて合成開口時間を最適に算出するが、
画像の性能はこのドップラ周波数幅の精度に依存する。
ドップラ周波数幅を精度良く求めるためには、以下の２
つの要素がある。１つはドップラ周波数の分解能を向上
させることであり、もう１つはできるだけＦＦＴ処理の
区間を狭めることである。しかしながらこれら２つの要
素相反する要素になっている。以下、これらの要素につ
いて図７を用いて説明する。図７（ａ）は区分ＦＦＴ処
理の処理区間に関する相反する条件を説明するためのも
のであり、区分ＦＦＴ処理の処理区間を広げる前（左
側）と広げた後（右側）の状態を示している。処理区間
を広げる前と後のそれぞれ図では、パルスヒット毎の区
分ＦＦＴの結果（ドップラスペクトル）を示しており、
ドップラフィルタバンクの広がりと比較して表現してい
る。また図７（ｂ）は最適パルスヒット数の求める考え
方を示しており、区分ＦＦＴの結果をドップラフィルタ
バンクの広がりと比較して表現している。

【００３６】まず、ドップラ周波数の分解能を向上させ
るためには、ＦＦＴ処理の区間を広げる必要がある。そ
れは、ドップラ周波数の分解能Δｆｄは、Δｆｄ＝１／
Ｔ（但し、Ｔ：ＦＦＴ処理の区間）と表されるためであ
る。一方、区分ＦＦＴ処理で得られる結果はその区間の
ドップラ周波数を全て検出されるので、ある時刻におけ
るドップラ周波数幅を求めようとすると、できるだけＦ
ＦＴ処理の区間を狭める必要がある。このようにドップ
ラ周波数の分解能を向上させるためにＦＦＴ処理の区間
を広げると、その区間全てのドップラ周波数を検出する
ことになり、ある瞬間のドップラ周波数幅を検出したい
のにもかかわらず、その前後のドップラ周波数が漏れ込
み、誤差が生じる。逆に、ある時刻のドップラ周波数を
精度良く得るためには、その前後の時刻のドップラ周波
数の漏れ込みを低減する必要あり、そうするためには区
分ＦＦＴ処理をする区間を狭めなければならない。しか
し区分ＦＦＴ処理をする区間が狭くなると、ドップラ周
波数の分解能が劣化し、ドップラ周波数幅の精度が悪く
なる（図７（ａ）参照）。

【００３７】そこで、上記相反する条件において、最適
な区分ＦＦＴ区間を算出する方法を考えた。図７（ｂ）
を用いて説明する。まず、ドップラ周波数のパルスヒッ
トに対する傾きをα（Ｈｚ／ｓｅｃ）、パルス繰り返し
周期ＰＲＩとすると、パルスヒット番号ｎの時の周波数
Ｆｄは、Ｆｄ＝α*ｎ*ＰＲＩと表される。また、ドップ
ラ周波数幅の分解能は前述のとおりΔｆｄ＝１／（ｎ*
ＰＲＩ）となる。このＦｄが、Ｆｄ＜Δｆｄとなれば、
パルスヒット番号ｎの時の周波数Ｆｄが他のドップラ周
波数ビンに漏れ込まなくなる。従って、最適なパルスヒ
ット数ｎは、ｎ＝１／（√α*ＰＲＩ）となる。ここ
で、傾きαは、ドップラ周波数幅とその時のパルスヒッ
ト数から算出できる。このようにして、区分ＦＦＴパル
ス数算出器２２で以上のような処理を施すことにより、
最適な区分ＦＦＴパルス数を求めることができ、それを
区分ＦＦＴ算出器１６に出力してやることで、高精度の
ドップラ周波数幅を求めることができる。

【００３８】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構成
要素については、同一番号を付して、その説明を省略す
る。図において、２７はドップラ追尾処理器１３で目標
物のドップラヒストリを推定する際、処理に用いるデー
タを最適に切り出す基準点検出器である。

【００３９】次に動作について説明する。ドップラ追尾
処理器１３で目標のドップラヒストリを推定する際、図
１４に示す複数の孤立反射点のうちのいずれかの点にお
けるレンジマイグレーション後のビデオデータを切り出
して処理を行う。従来では、距離算出器１０において検
出された孤立点のうち、最初のパルスヒットで検出され
た振幅最大の孤立点に着目し、その孤立点のレンジマイ
グレーション後のビデオデータを切り出してドップラ追
尾処理を行っていた。しかしながら上記の処理では図９
のような変化の場合、精度よくドップラ追尾できないと
いった問題が生じる。図９は孤立点Ａ〜Ｄの距離変化を
示しているが、最初のパルスヒットで検出されたＤ点が
図９に示すように初めのパルスヒット分だけ振幅幅が最
大で、それ以後振幅幅が低いとドップラ追尾精度が悪
い。それよりもＤ点の代わりに全体的に振幅が最大であ
るＡ点を選んだ方が、精度のよいドップラ追尾を行うこ
とができる。そのため、基準点検出器１９では図１３
（ｃ）に示すように全レンジビンについてレンジマイグ
レーション補正処理後のビデオ信号をパルスヒット方向
に振幅加算し、その中で振幅値が最大の孤立反射点を検
出し、そのビデオ信号を切り出し、ドップラ追尾処理器
１３に出力する。以上の処理を行うことにより、複数の
孤立反射点の中で振幅最大値の孤立反射点を選ぶことに
より、最も安定した孤立反射点によるドップラ追尾処理
を行うことができる。

【００４０】実施の形態４．図１１はこの発明の実施の
形態４を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構
成要素については、同一番号を付して、その説明を省略
する。図において、２４は区分ＦＦＴ算出器１６で算出
した周波数スペクトルからＣＦＡＲを用いてスペクトル
の広がりを算出するＣＦＡＲ処理器２４である。

【００４１】次に動作について説明する。ドップラ周波
数の広がりを精度良く検出するには、区分ＦＦＴ算出器
１６から出力されるスペクトルから雑音を除去して、目
標からのドップラ周波数のみを抽出する必要がある。実
施の形態１では、画像の振幅データのダイナミックレン
ジに相当する固定のスレッショルドレベルによってドッ
プラ周波数幅を検出している。例えば、画像の振幅デー
タのデータ長が８ｂｉｔの場合、ダイナミックレンジが
２４ｄＢとなり、その値をスレッショルドレベルとして
広がりを抽出する。この方法では処理が単純で高速化を
図れるが、ピークレベルが低く雑音を引っかけてしまう
ため、ドップラ周波数幅の検出精度が劣化する課題があ
る。

【００４２】そのため、ＣＦＡＲ処理器２４では、雑音
に対し一定の検出確率でドップラ周波数幅を算出できる
ＣＦＡＲを用いて処理する。このようにすれば、実施の
形態４に比べて処理時間はかかるが、精度良くドップラ
周波数幅を求めることができる。

【００４３】実施の形態５．図１１はこの発明の実施の
形態５を示す構成図である。なお、従来技術と同一の構
成要素については、同一番号を付して、その説明を省略
する。図において、２５はドップラ追尾処理器１３で推
定した目標物の速度データを入力して、レンジマイグレ
ーション補正処理を行う第２のレンジマイグレーション
補正処理器である。

【００４４】次に動作について説明する。第２のレンジ
マイグレーション補正処理器２５はレンジマイグレーシ
ョン補正処理器１２と同一のものであるが、実施の形態
４と比較して異なる点は、距離追尾処理器９から算出さ
れた速度データを用いるのではなく、ドップラ追尾処理
器１３から算出された速度データを用いる。本発明にお
いて、処理の流れを考えると主に画像データを算出する
系と、目標物の移動を補正するための速度データを算出
する系とに分かれている。従来の技術及び実施の形態１
〜４では、画像データを算出する過程で、上記速度デー
タを並行して算出していたが、実施の形態５では、まず
速度データをドップラ追尾処理器１３で算出した後、そ
の速度データを用いて、レンジマイグレーション補正処
理及び位相補償処理を行い、画像データを算出する。以
上の処理を行う理由として、距離追尾処理器９で算出さ
れた速度データよりドップラ追尾処理器１３で算出され
た速度データのほうが精度が高く、その速度データを用
いて補正処理を行ったほうがより鮮明な画像データを得
ることができるためである。通常の逆合成開口レーダを
想定した場合、距離追尾処理器９で速度を推定する時、
レンジビン幅が約１ｍ、データ収集時間が１ｓなので、
速度誤差は約１ｍ／ｓであるが、ドップラ追尾処理器１
３で速度を推定する時、周波数分解能４Ｈｚ、波長０．
０３ｍであるので、速度誤差は約０．０６ｍ／ｓとなり
ドップラ追尾処理器で得られた速度のほうが精度が良
い。従って、ドップラ追尾処理器１３で算出された速度
データを第２のレンジマイグレーション補正処理器２０
に入力して補正することにより、より鮮明な画像データ
を得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】第１の発明によれば、ドップラ周波数幅
算出器を取り付けることにより目標物のドップラヒスト
リから目標物の運動を解析後、ドップラ周波数の広がり
を算出し、そして、合成開口時間算出器を取り付けるこ
とによりそのドップラ周波数から最適な合成開口時間を
算出することができるという効果がある。

【００４６】また、第２の発明によれば、上記効果に加
え、区分ＦＦＴ処理する際、区分ＦＦＴパルス算出器を
取付けることによりドップラ周波数幅の精度を向上させ
かつ、できるだけＦＦＴの区間を狭めるために、ＦＦＴ
処理するパルスヒット数を最適に求めることができると
いう効果がある。

【００４７】また、第３の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラ追尾処理器でドップラヒストリを推定する
ために、レンジマイグレーション補正処理後の信号を全
レンジビンについてパルスヒット方向に加算し、その最
大値となったレンジビンの信号を切り出す基準点検出器
を取り付けることにより、ドップラ追尾精度を向上する
ことができるという効果がある。

【００４８】また、第４の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラ周波数幅を検出する際、ＣＦＡＲ処理器２
４を取付けることにより雑音を引っかけて検出精度を劣
化することなく、高い精度でドップラ周波数幅を算出す
ることができるという効果がある。

【００４９】また、第５の発明によれば、上記効果に加
え、ドップラ追尾処理器で推定された速度データを用い
て、目標物の運動に伴う距離変化を除去するためのレン
ジマイグレーション補正量を各パルス毎に算出すると共
に、距離変化を各パルス毎に補正する第２のレンジマイ
グレーション補正処理器を取り付けることにより、高精
度なレンジマイグレーション補正処理を行うことがで
き、より鮮明な画像データを算出することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１を示す図である。

【図２】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における目標物の運動成分を説明するための図であ
る。

【図３】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１におけるドップラ周波数を説明するための図であ
る。

【図４】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１におけるドップラ周波数幅の算出方法を説明するた
めの図である。

【図５】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態１における合成開口時間の算出方法を説明するための
図である。

【図６】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態２を示す図である。

【図７】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態２における区分ＦＦＴパルス数算出器を説明するため
の図である。

【図８】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態３を示す図である。

【図９】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の形
態３における基準点検出器の目的を説明するための図で
ある。

【図１０】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態４を示す図である。

【図１１】 この発明によるレーダ信号処理器の実施の
形態５を示す図である。

【図１２】 従来のレーダ装置を示す図である。

【図１３】 従来のレーダ装置のレンジマイグレーショ
ン補正処理器におけるレンジマイグレーション補正処理
の処理方法を説明するための図である。

【図１４】 従来のレーダ装置の距離追尾処理器におけ
るレンジ圧縮後のビデオ信号及び距離追尾処理器を説明
するための図である。

【図１５】 従来のレーダ装置のドップラ追尾処理器に
おける区分ＦＦＴ処理を説明するための図である。

【符号の説明】

１ 送信機、２ 送受切換器、３ 送受信アンテナ、４
受信機、５ 信号処理器、６ 表示器、７ レンジ圧
縮器、８ 二次元メモリ、９ 距離追尾処理器、１０
距離算出器、１１ 速度算出器、１２ レンジマイグレ
ーション補正処理器、１３ ドップラ追尾処理器、１４
位相補償処理器、１５ クロスレンジ圧縮器、１６
区分ＦＦＴ算出器、１７ ドップラヒストリ検出器、１
８ 位相補償用速度算出器、１９ 運動解析処理器、２
０ ドップラ周波数幅算出器、２１ 合成開口時間算出
器、２２ 区分ＦＦＴパルス数算出器、２３ 基準点検
出器、２４ ＣＦＡＲ処理器、２５ 第２のレンジマイ
グレーション補正処理。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 目標物の運動によって生じるドップラ周
   波数を利用して、その目標物の形状を画像化する逆合成
   開口レーダにおいて、送信機で周波数変調を施した送信
   信号（チャープ信号）を用いて、受信機から出力される
   ビデオ信号をパルス圧縮処理するレンジ圧縮器と、上記
   レンジ圧縮後のビデオ信号をレンジ方向×パルスヒット
   方向の二次元のメモリに格納し、目標運動に応じた合成
   開口時間に基づきビデオ信号を切出す二次元メモリと、
   レンジ方向の速度（ラジアル速度）を推定するために目
   標物の反射電力の最大点をパルスヒット毎に検出すると
   共に、その最大点の距離を算出する距離算出器と、上記
   最大点の距離をスムージング処理することにより目標物
   の速度データを推定する速度算出器と、レンジマイグレ
   ーション補正量を上記速度データから各パルス毎に算出
   すると共に、上記二次元メモリから出力されるビデオ信
   号をこのレンジマイグレーション補正量に基づき補正す
   るレンジマイグレーション補正処理器と、レンジマイグ
   レーション補正処理後のビデオ信号から上記距離算出器
   で検出した反射電力の最大点のビデオ信号を切り出すと
   共に、時間をずらしながらフーリエ変換する区分ＦＦＴ
   算出器と、上記区分ＦＦＴ算出器から出力されるスペク
   トル信号から最大振幅幅となる基準点を検出し、ドップ
   ラヒストリを算出するドップラヒストリ検出器と、上記
   ドップラヒストリをスムージング処理することにより目
   標物の速度情報を推定する位相補償用速度算出器と、上
   記位相補償用速度算出器から出力される速度データから
   位相補償量を算出し、レンジマイグレーション補正後の
   ビデオ信号を補償する位相補償処理器と、上記位相補償
   処理器から出力されるビデオ信号をパルスヒット方向に
   ＦＦＴすることにより周波数分析し、目標物をクロスレ
   ンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器と、上記区分Ｆ
   ＦＴ算出器より出力される周波数スペクトルから各々の
   時刻のドップラ周波数の広がりを算出し、その最大値を
   検出するドップラ周波数幅算出器と、上記ドップラ周波
   数幅より最適な合成開口時間を算出する合成開口時間算
   出器とを備えたことを特徴とするレーダ信号処理器。
2. 【請求項２】 上記ドップラ周波数幅算出器で出力され
   るドップラ周波数幅の最大値から区分ＦＦＴ算出器でＦ
   ＦＴ処理するパルス数を算出する区分ＦＦＴパルス数算
   出器を設けたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信
   号処理器。
3. 【請求項３】 区分ＦＦＴする際、上記レンジマイグレ
   ーション補正処理後の信号を全レンジビンについてパル
   スヒット方向に加算し、その最大値となったレンジビン
   の信号を切り出す基準点検出器を設けたことを特徴とす
   る請求項２記載のレーダ信号処理器。
4. 【請求項４】 上記区分ＦＦＴ算出器より出力されるド
   ップラ周波数からＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌ
   ｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を用いてドップラの
   広がりを検出するＣＦＡＲ処理器を設けたことを特徴と
   する請求項３記載のレーダ信号処理器。
5. 【請求項５】 目標物の運動によって生じるドップラ周
   波数を利用して、その目標物の形状を画像化する逆合成
   開口レーダにおいて、送信機で周波数変調を施した送信
   信号（チャープ信号）を用いて、受信機から出力される
   ビデオ信号をパルス圧縮処理するレンジ圧縮器と、上記
   レンジ圧縮後のビデオ信号をレンジ方向×パルスヒット
   方向の二次元のメモリに格納し、目標運動に応じた合成
   開口時間に基づきビデオ信号を切出す二次元メモリと、
   レンジ方向の速度（ラジアル速度）を推定するために目
   標物の反射電力の最大点をパルスヒット毎に検出すると
   共に、その最大点の距離を算出する距離算出器と、上記
   最大点の距離をスムージング処理することにより目標物
   の速度データを推定する速度算出器と、レンジマイグレ
   ーション補正量を上記速度データから各パルス毎に算出
   すると共に、上記二次元メモリから出力されるビデオ信
   号をこのレンジマイグレーション補正量に基づき補正す
   るレンジマイグレーション補正処理器と、上記レンジマ
   イグレーション補正処理後の信号を全レンジビンについ
   てパルスヒット方向に加算し、その最大値となったレン
   ジビンの信号を切り出す基準点検出器と、上記基準点検
   出器で切り出されたビデオ信号から時間をずらしながら
   フーリエ変換する区分ＦＦＴ算出器と、上記区分ＦＦＴ
   算出器から出力されるスペクトル信号から最大振幅値と
   なる基準点を検出し、ドップラヒストリを算出するドッ
   プラヒストリ検出器と、上記ドップラヒストリをスムー
   ジング処理することにより目標物の速度情報を推定する
   位相補償用速度算出器と、上記位相補償用速度算出器か
   ら出力される速度データからレンジマイグレーション補
   正量を上記速度データから各パルス毎に算出すると共
   に、上記二次元メモリから出力されるビデオ信号をこの
   レンジマイグレーション補正量に基づき補正する第２の
   レンジマイグレーション補正処理器と、上記位相補償用
   速度算出器から出力される速度データから位相補償量を
   算出し、レンジマイグレーション補正後のビデオ信号を
   補償する位相補償処理器と、上記位相補償処理器から出
   力されるビデオ信号をパルスヒット方向にＦＦＴするこ
   とにより周波数分析し、目標物をクロスレンジ方向に圧
   縮するクロスレンジ圧縮器と、上記区分ＦＦＴ算出器よ
   り出力される周波数スペクトルから各々の時刻のドップ
   ラ周波数の広がりを算出し、その最大値を検出するドッ
   プラ周波数幅算出器と、上記ドップラ周波数幅より最適
   な合成開口時間を算出する合成開口時間算出器と、上記
   ドップラ周波数幅算出器で出力されるドップラ周波数幅
   の最大値から区分ＦＦＴ算出器でＦＦＴ処理するパルス
   数を最適に算出する区分ＦＦＴパルス数算出器とを備え
   たことを特徴とするレーダ信号処理器。