JP2003090880A - 合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置における像再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンジ・位相補償をレンジの空間周波数軸上
とレンジ軸上に分けて実行し以降のレンジ方向の処理点
数を減らし演算量削減した合成開口レーダ装置。 【解決手段】 信号受信部５の出力をＦＦＴするレンジ
ＦＦＴ部６、信号送信部からの高周波パルス信号を加工
しＦＦＴ部６の出力に乗算する参照信号乗算部７、７の
出力をＩＦＦＴするレンジＩＦＦＴ部１１、観測中心位
置までの距離の相対的な変化量にあわせレンジＩＦＦＴ
部の出力をレンジ方向で切出す信号切出部１２、１２の
出力をＦＦＴするレンジＦＦＴ部１３、１２の出力に対
し同部で未補償の残りのレンジの変化量を補償しまた観
測中心位置からのエコーの位相が一定値となるよう補償
するレンジ・位相補償処理部１４、１４の出力を極座標
上に配置しここから直角座標上の信号を補間する信号補
間部９、９の出力を２次元ＩＦＦＴし２次元高分解能画
像を出力する２次元ＩＦＦＴ部１０を含む。

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、特に地表や海面を観測し
画像化に特徴を有する合成開口レーダ装置および合成開
口レーダ装置における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. Ca
rrara, R. S. Goodman, R. M. Majewski, "Spotlight S
ynthetic Aperture Radar" Artech House, 1995、の９
７ページに記載されたFigure3.9から想定される合成開
口レーダ装置の構成図である。この装置はPolar Format
と呼ばれる像再生機能を備え、２次元の高分解能画像を
生成することが目的である。

【０００３】図７において、１は送受信アンテナで、プ
ラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を空間に
放射するとともに、反射したエコー信号を収集する部
分、２は動揺センサで、プラットフォームの運動を計測
し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの瞬
時位置を出力する部分、３は送受切替部で、信号の送受
信のモードを切り替える部分、４は信号送信部で、送受
信アンテナ１で送信する高周波パルス信号を発生させる
部分、５は信号受信部で、送受信アンテナ１で収集され
た信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に
変換する部分、６はレンジＦＦＴ部で、信号受信部５の
出力信号をレンジ方向に高速フーリエ変換(ＦＦＴ：Fas
t Fourier Transform)する部分である。

【０００４】また、７は参照信号乗算部で、信号送信部
４で生成される高周波パルス信号を加工して、レンジＦ
ＦＴ部６の出力信号に乗算する部分、８はレンジ・位相
補償処理部で、動揺センサ２の出力を用いて、観測中心
位置からのエコーが同じレンジに、また、観測中心位置
からのエコーの位相が一定値となるように、参照信号乗
算部７の出力信号を補償する部分、９は信号補間部で、
動揺センサ２の出力を用いて、レンジ・位相補償処理部
８の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上
の信号を補間する部分、１０は２次元ＩＦＦＴ部で、信
号補間部９の出力信号を画像のレンジとアジマス方向の
空間周波数に逆フーリエ変換(ＩＦＦＴ：Inverse Fast
Fourier Transform)して、２次元の高分解能画像を出力
する部分である。

【０００５】次に動作について、図８のフローチャート
とともに説明する。図８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。なお、合成開口レー
ダは、レーダを搭載したプラットフォームが移動しなが
ら電波を送受信して観測を行い、得られた信号を信号処
理することで２次元の高分解能画像を得る装置である。
ここで、観測中にプラットフォームが移動する距離を合
成開口長、電波を送受信して得られた信号を処理するこ
とを合成開口処理と呼ぶ。

【０００６】動作の説明にあたって、まず、使用する座
標系を定義する。観測のジオメトリを図９に示す。図に
おいて、点Ｐは合成開口処理の中心位置におけるプラッ
トフォーム位置で、点Ｐから地球表面に下ろした垂線が
地球表面と交わる点を原点Ｏとする。Ｚ軸をＯＰ上にと
り、点Ｐと観測中心Ｃを結ぶ直線がＹＺ平面に含まれる
ようにＹ軸を定義すると、Ｘ軸はこれら２つのベクトル
と直交する向きに定義される。このとき、直線ＰＯと直
線ＰＣのなす角をオフナディア角θofn、線分ＯＰの長
さが軌道高度Ｈである。

【０００７】この座標において、点Ｐを通りＸ軸と平行
な直線をＫ軸とすると、プラットフォームは、ＫＹ平面
において、Ｋ軸とスクイント角θsqをなす直線上を移動
する。このときのプラットフォームの座標をｐ(ｈ)＝
(ｐｘ(ｈ)、ｐｙ(ｈ)、ｐｚ(ｈ))とおく。ここに、ｈは
ヒットを表し、０≦ｈ≦ＮＨ−１である。このため、ｐ
(ＮＨ／２)＝(０、０、Ｈ)となる。また、点Ｃを中心と
して、ベクトルＰＣを地表面に射影したベクトルを画像
のレンジ軸ｙ、これと直交するベクトルを画像のアジマ
ス軸ｘとする。

【０００８】まず、カウンタｉを０にセットする(ステ
ップＴ１)。信号送信部４が中心周波数ｆｃ、帯域幅Ｂ
ｃｈの周波数変調を施した高周波パルス信号を生成し、
送受信アンテナ１でこの高周波パルス信号を地表面に向
けて送信する(ステップＴ２)。送受切替部３が送信を受
信に切り替え、送信開始時間からTnear_range[s]後に、
信号受信部５が時間長さTgate_size[s]だけレーダエコ
ーを受信する。すると、レーダからの距離がc*Tnear_ra
nge/2からc*(Tnear_range/2ｃ+ Tgate_size)/2の間に存
在する目標からのエコーが受信される。ここで、ｃは電
磁波の伝播速度を表す。この高周波エコーをミキサを用
いて中間周波数に変換する。即ち、周波数ｆｃを中心に
周波数変調されてたエコーを、周波数０を中心に周波数
変調されたエコーに変換する。さらにこのエコーを、サ
ンプリング周波数ＢＡＤのＡ／Ｄ変換器でサンプリング
すると、ＮＲ＝Tgate_size*ＢＡＤ点の複素信号が生成
される(ステップＴ３)。この送受信を時間間隔ＴＰＲＩ
でＮＨ回繰返し、ＮＲ＊ＮＨの２次元配列の複素信号を
得る(ステップＴ４、Ｔ５)。以降、図１０に示すよう
に、信号がＮＲ点並ぶ方向をレンジ方向、ＮＨ点並ぶ方
向をヒット方向と呼ぶこととする。

【０００９】次にレンジＦＦＴ部６がステップＴ４の出
力信号をレンジ方向にＦＦＴする(ステップＴ６)。以
降、レンジ方向にＦＦＴした軸をレンジの空間周波数軸
と呼ぶ。信号送信部４で生成した高周波パルス信号を時
間について逆をとり、さらに複素共役をとり、レンジ圧
縮の参照信号とする。レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴ
し、ステップＴ６の出力信号と乗算する。このとき、レ
ンジ圧縮の参照信号は１次元の信号であるため、ステッ
プＴ６の出力信号の全てのヒットに対して、レンジの空
間周波数方向で乗算する(ステップＴ７)。これによっ
て、この出力結果をＩＦＦＴしたものは、レンジ方向に
拡がっていた信号が圧縮されている。この概念図を図１
１に示す。図１１の(ａ)がレンジ圧縮の参照信号を乗算
する前の信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴした
ものである。なお、ここでは、便宜上、観測領域内に信
号が１点だけ存在する場合に得られる受信信号を扱って
いる。図１１の(ｂ)がレンジ圧縮の参照信号を乗算した
後の信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴしたもの
である。

【００１０】プラットフォームが直線軌道を移動しなが
ら観測を行うため、レンジ軸においては図１２に示すよ
うに、観測中心Ｃからのエコーはヒット毎にその格納さ
れるレンジが異なる。この現象をレンジマイグレーショ
ンと呼び、この相対的な距離変化をレンジマイグレーシ
ョン量と呼ぶ。そこで、レンジ・位相補償処理部８が、
動揺センサ２の出力を用いて、観測中心Ｃからのエコー
が格納されるレンジを同一に、また、同エコーの位相を
一定にするよう、レンジの空間周波数軸上で、ステップ
Ｔ７の出力信号を補償する。レンジの空間周波数領域に
おいて、レンジは信号の周波数に相当する。このため、
レンジ軸上のレンジを変化させることは、レンジの空間
周波数領域において信号の周波数を変化させることに相
当する。これは、次式に示す２次元状の信号Ｒｅｆを乗
算することで実現できる(ステップＴ８)。

【００１１】

【数１】

【００１２】ここに、ｊは虚数単位、Ｒ０は合成開口の
中心から距離、ｆｐは瞬時周波数、ｆｃは中心周波数を
表す。

【００１３】信号補間部９が、動揺センサ２の出力を用
いて、ステップＴ８の出力信号を極座標上に配置する
(ステップＴ９)。この信号配置は、瞬時周波数ｆｐ、お
よびＰＣとＯＣのなす角θｈから次式のように決定す
る。

【００１４】

【数２】

【００１５】図１３に信号の配置を示す。同じく信号補
間部９が、極座標上の信号から直角座標の格子点上の信
号を補間する(ステップＴ１０)。補間後の信号の座標
は、例えば次式のものが考えられる。

【００１６】

【数３】

【００１７】図１４に補間後の信号の配置を示す。１／
ρａ、１／ρｒは図１４に示されている。次に２次元Ｉ
ＦＦＴ部１０が、ステップＴ１０の出力信号を画像のレ
ンジの空間周波数方向と、アジマスの空間周波数方向に
ＩＦＦＴする。結果、２次元の高分解能画像を得る。こ
の軸は画像のレンジ軸とアジマス軸で構成され、各々は
図９に示すｙ軸とｘ軸に相当する(ステップＴ１１)。

【００１８】なお、Polar Formatは、観測領域内で電磁
波の波面が平面であることを前提として近似しているた
め、この近似が成立する範囲に画像の大きさを制限する
必要がある。このため、一度に大きな領域を像再生する
ことができない。

【００１９】

【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いいたが、ここで、レン
ジ方向にＬｙ、アジマス方向にＬｘの画像を再生する場
合を考える。従来の画像再生では、レンジ方向の処理点
数は、画像の大きさと、画像内の目標のレンジマイグレ
ーション量から決まっていた。画像内の目標とプラット
フォームの距離が最小となる場合に観測されるエコー、
および、最大となる場合に観測されるエコーが受信信号
に含まれるように処理点数ＮＲを決定する。さらに、以
降の処理は補間によって信号点数が変化するまで、レン
ジ方向はＮＲ点で処理する。しかし、遠距離を高い分解
能で観測する場合には、再生画像の大きさに対し、レン
ジマイグレーション量が同じかそれ以上となってしま
う。その結果、得られる画像の倍以上の信号を処理する
必要があり、処理効率が悪かった。

【００２０】例えば、合成開口の中心から距離Ｒ０の観
測領域において、スクイント角θsq＝０で観測を行う場
合、画像化領域の右端の目標までの距離はＲ０から次式
に示すＲ１まで変化する。

【００２１】

【数４】

【００２２】ここで、Ｌｓは合成開口長を表す。このと
き、例えば、衛星搭載の合成開口レーダでアジマス分解
能１ｍを実現する場合として、Ｒ０＝５００ｋｍ、Ｌｓ
＝１００ｋｍとすると、変化幅は約１０ｋｍとなる。こ
れに対し、この観測条件において、Polar Formatで再生
できる画像の大きさは４ｋｍであるため、非常に効率が
悪いことが分かる。従来の合成開口レーダ装置には以上
のような課題があった。

【００２３】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、レンジ・位相補償をレンジの空間
周波数軸上と、レンジ軸上に分けて実行することによ
り、以降のレンジ方向の処理点数を減少させ、演算量を
削減した合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置
における像再生方法を得ることを目的とする。

【００２４】

【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、航空機または衛星の移動プラットフォームに搭
載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レー
ダ装置であって、移動プラットフォームに搭載され、高
周波パルス信号を空間に放射するとともに、反射したエ
コー信号を収集する送受信アンテナと、プラットフォー
ムの運動を計測し、高周波パルス信号送受信時のプラッ
トフォームの瞬時位置を出力する動揺センサと、信号の
送受信のモードを切り替える送受切替部と、前記送受信
アンテナで送信する高周波パルス信号を発生させる信号
送信部と、前記送受信アンテナで収集された信号を増幅
し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する信号
受信部と、この信号受信部の出力信号をＦＦＴするレン
ジＦＦＴ部と、前記信号送信部で生成される高周波パル
ス信号を加工して、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗
算する参照信号乗算部と、この参照信号乗算部の出力信
号をＩＦＦＴするレンジＩＦＦＴ部と、観測中心位置ま
での距離の相対的な変化量にあわせて、前記レンジＩＦ
ＦＴ部の出力信号をレンジ方向で切り出す信号切出部
と、前記信号切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦ
Ｔ部と、前記信号切出部の出力信号に対し、同部で補償
されなかった残りのレンジの変化量を補償し、また観測
中心位置からのエコーの位相が一定値となるように補償
するレンジ・位相補償処理部と、このレンジ・位相補償
処理部の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座
標上の信号を補間する信号補間部と、この信号補間部の
出力信号を２次元ＩＦＦＴして、２次元の高分解能画像
を出力する２次元ＩＦＦＴ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。

【００２５】また、観測中心位置からのエコーが同じレ
ンジに、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値
となるように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償す
る第２レンジ・位相補償処理部と、前記参照信号乗算部
後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出部、レンジＦＦＴ部、
レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦ
ＦＴ部を使用した場合の演算時間と、前記参照信号乗算
部後、第２レンジ・位相補償処理部、信号補間部および
２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間とを見積も
り、演算時間の短い方で前記参照信号乗算部以降の処理
を行うよう制御する演算時間比較部と、をさらに備えた
ことを特徴とする。

【００２６】また、前記演算時間比較部の代わりに、演
算時間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参
照して前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行
うように制御するテーブルによる処理法決定部を備えた
ことを特徴とする。

【００２７】また、航空機または衛星の移動プラットフ
ォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合
成開口レーダ装置における像再生方法であって、(ａ)高
周波パルス信号を生成し送信するステップと、(ｂ)前記
ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステップと、
(ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行
うステップと、(ｄ)受信された信号をＦＦＴするステッ
プと、(ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップ
と、(ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステッ
プ(ｄ)の出力信号と乗算するステップと、(ｇ)前記ステ
ップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステップと、(ｈ)観
測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前
記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップと、(ｉ)
前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップと、
(ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ
(ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相
を補償するステップと、(ｋ)前記位相を補償された出力
信号を極座標上に配置するステップと、(ｌ)前記ステッ
プ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点上の信号を補間
するステップと、(ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２
次元ＩＦＦＴするステップと、を備えたことを特徴とす
る合成開口レーダ装置における像再生方法にある。

【００２８】また、(ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算し
た信号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレン
ジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補
償するステップと、(ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ
(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時
間と前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を
使用した場合の演算時間を見積もるステップと、(ｐ)前
記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の短い方
法で以降の処理を行うよう制御するステップと、をさら
に備えたことを特徴とする。

【００２９】また、前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、
観測条件をパラメータとして演算時間を表したテーブル
を参照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の
処理を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたこ
とを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明を各実施の形態に
従って説明する。 実施の形態１．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。図１において、１か
ら７および９、１０は図７に示した従来の技術のものと
同じである。１１はレンジＩＦＦＴ部で、参照信号乗算
部７の出力信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴす
る部分、１２は信号切出部で、動揺センサ２の出力を用
いて求めた観測中心位置Ｃのレンジマイグレーション量
にあわせて、レンジ方向でレンジＩＦＦＴ部１１の出力
信号を切り出す部分、１３はレンジＦＦＴ部で、信号切
出部１２の出力信号をレンジ方向にＦＦＴする部分、１
４はレンジ・位相補償処理部で、信号切出部１２で動揺
センサ２の出力を用いて、補償されなかった残りのレン
ジを補償し、観測中心位置Ｃまでの位相を補償する部分
である。

【００３１】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り、以
下このフローチャートと共に動作を説明する。図２のフ
ローチャートにおいて、ステップＴ１からステップＴ
７、およびステップＴ１２からＴ１４は、従来の技術と
同じ処理である。

【００３２】レンジＩＦＦＴ部１１が、ステップＴ７の
出力信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴする(ス
テップＴ８)。信号切出部１２が、動揺センサ２の出力
を用いて求めた観測中心のレンジマイグレーション量に
あわせて、ステップＴ８の出力信号を切り出す。即ち、
次式に示すＮmidにあわせて信号を切り出す中心位置を
変化させる。

【００３３】

【数５】

【００３４】切り出す幅は、画像化領域の全ての目標か
らの全てのエコーが含まれるように決定する。例えば、
スクイント角θsq＝０の場合、次式に示すＮmin＋Ｎmid
(ｈ)からＮmax＋Ｎmid(ｈ)までである。

【００３５】

【数６】

【００３６】切り出した信号をレンジ方向ＮＲd＝Ｎmax
−Ｎmin点、ヒット方向ＮＨ点に並べる(ステップＴ
９)。レンジＦＦＴ部１３が、ステップＴ９の出力信号
をレンジ方向にＦＦＴする(ステップＴ１０)。

【００３７】ステップＴ９の信号切出によってレンジマ
イグレーション量の殆どが補償されているため、レンジ
・位相補償処理部１４が、残りのレンジマイグレーショ
ン量の補償と位相を補償する。これは、次式に示す２次
元の信号Ｒef2を乗算することで実現できる(ステップＴ
１１)。

【００３８】

【数７】

【００３９】このように本実施の形態の構成によれば、
レンジ軸上における信号の切り出し処理を設けること
で、位相補償以降の処理でレンジ方向の信号点数を減ら
すことができる。ただし、レンジ方向のＦＦＴとＩＦＦ
Ｔが追加されるため、総演算時間が常に短くなるとは限
らないため、設計時に演算時間を比較して、この装置を
用いるかどうかを選択する必要がある。

【００４０】実施の形態２．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。図３に
おいて、１から１４は従来の技術および実施の形態１と
同じものである。

【００４１】１５は演算時間比較部で、従来の装置と実
施の形態１の装置の演算時間を見積もり、演算時間の短
い方法で以降の処理を行うよう制御する部分である。

【００４２】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り、以
下このフローチャートと共に動作を説明する。図４のフ
ローチャートにおいて、ステップＴ１からＴ７、および
ステップＴ１０からＴ１７は、従来の技術、および、実
施の形態１と同じ処理である。

【００４３】演算時間比較部１５が、従来の方法と実施
の形態１の方法の演算時間を見積もる(ステップＴ８)。
さらに、見積もった演算時間を比較し、時間の短い方法
で処理を行うよう制御する(ステップＴ９)。なお、演算
時間は、像再生処理演算を行う装置によって異なるた
め、使用する装置にあわせて演算時間の見積もり方法を
決定する。例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)
では、乗算、和算、ＦＦＴなどにかかる演算時間が公開
されているため、これを用いて演算時間を見積もる。

【００４４】このように本実施の形態の構成によれば、
演算時間比較部を設けることで、常に従来方法以下の演
算時間で、像再生を実現できる。

【００４５】実施の形態３．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。図５に
おいて、１から１４は実施の形態２と同じものである。

【００４６】１６はテーブルによる処理法決定部で、テ
ーブルを参照して、従来の装置と実施の形態１の装置の
演算時間の短い方で処理を行うように制御する部分であ
る。なお、テーブルは、分解能、観測中心Ｃまでの距
離、画像の大きさをパラメータとして、両装置の演算時
間を求めたものであり、事前に作成しメモリ(特に図示
せず)等に格納しておく。

【００４７】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り、以
下このフローチャートと共に動作を説明する。図６のフ
ローチャートにおいて、ステップＴ１からＴ７、ステッ
プＴ９からＴ１７は実施の形態２と同じ処理である。

【００４８】テーブルによる処理法決定部１６が、分解
能、距離、画像の大きさをパラメータとして演算時間を
比較したテーブルを参照して処理方法を決定し、以降の
処理を制御する(ステップＴ８)。

【００４９】このように本実施の形態の構成によれば、
演算時間を比較できるテーブルを参照することで、実施
の形態２に対して、演算時間を見積もる計算をする時間
だけ、演算時間を短くできる。

【００５０】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、航空機
または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や
海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置であっ
て、移動プラットフォームに搭載され、高周波パルス信
号を空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収
集する送受信アンテナと、プラットフォームの運動を計
測し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの
瞬時位置を出力する動揺センサと、信号の送受信のモー
ドを切り替える送受切替部と、前記送受信アンテナで送
信する高周波パルス信号を発生させる信号送信部と、前
記送受信アンテナで収集された信号を増幅し、中間周波
数に変換し、デジタル信号に変換する信号受信部と、こ
の信号受信部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部
と、前記信号送信部で生成される高周波パルス信号を加
工して、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗算する参照
信号乗算部と、この参照信号乗算部の出力信号をＩＦＦ
ＴするレンジＩＦＦＴ部と、観測中心位置までの距離の
相対的な変化量にあわせて、前記レンジＩＦＦＴ部の出
力信号をレンジ方向で切り出す信号切出部と、前記信号
切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、前記
信号切出部の出力信号に対し、同部で補償されなかった
残りのレンジの変化量を補償し、また観測中心位置から
のエコーの位相が一定値となるように補償するレンジ・
位相補償処理部と、このレンジ・位相補償処理部の出力
信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上の信号を
補間する信号補間部と、この信号補間部の出力信号を２
次元ＩＦＦＴして、２次元の高分解能画像を出力する２
次元ＩＦＦＴ部と、を備えたことを特徴とする合成開口
レーダ装置としたので、レンジ軸上における信号の切り
出し処理を設けることで、位相補償以降の処理でレンジ
方向の信号点数を減らすことができる。

【００５１】また、観測中心位置からのエコーが同じレ
ンジに、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値
となるように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償す
る第２レンジ・位相補償処理部と、前記参照信号乗算部
後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出部、レンジＦＦＴ部、
レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦ
ＦＴ部を使用した場合の演算時間と、前記参照信号乗算
部後、第２レンジ・位相補償処理部、信号補間部および
２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間とを見積も
り、演算時間の短い方で前記参照信号乗算部以降の処理
を行うよう制御する演算時間比較部と、をさらに備えた
ので、演算時間の短い方を選択でき、常に従来方法以下
の演算時間で、像再生を実現できる。

【００５２】また、前記演算時間比較部の代わりに、演
算時間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参
照して前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行
うように制御するテーブルによる処理法決定部を備えた
ので、演算時間を比較できるテーブルを参照すること
で、演算時間を見積もる計算をする時間だけ、演算時間
を短くできる。

【００５３】また、航空機または衛星の移動プラットフ
ォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合
成開口レーダ装置における像再生方法であって、(ａ)高
周波パルス信号を生成し送信するステップと、(ｂ)前記
ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステップと、
(ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行
うステップと、(ｄ)受信された信号をＦＦＴするステッ
プと、(ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップ
と、(ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステッ
プ(ｄ)の出力信号と乗算するステップと、(ｇ)前記ステ
ップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステップと、(ｈ)観
測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前
記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップと、(ｉ)
前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップと、
(ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ
(ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相
を補償するステップと、(ｋ)前記位相を補償された出力
信号を極座標上に配置するステップと、(ｌ)前記ステッ
プ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点上の信号を補間
するステップと、(ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２
次元ＩＦＦＴするステップと、を備えたことを特徴とす
る合成開口レーダ装置における像再生方法としたので、
レンジ軸上における信号の切り出し処理を設けること
で、位相補償以降の処理でレンジ方向の信号点数を減ら
すことができる。

【００５４】また、(ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算し
た信号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレン
ジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補
償するステップと、(ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ
(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時
間と前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を
使用した場合の演算時間を見積もるステップと、(ｐ)前
記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の短い方
法で以降の処理を行うよう制御するステップと、をさら
に備えたので、演算時間の短い方を選択でき、常に従来
方法以下の演算時間で、像再生を実現できる。

【００５５】また、前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、
観測条件をパラメータとして演算時間を表したテーブル
を参照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の
処理を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたの
で、演算時間を比較できるテーブルを参照することで、
演算時間を見積もる計算をする時間だけ、演算時間を短
くできる。

【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
ダ装置の構成図である。

【図２】 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。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る合成開口レー
ダ装置の構成図である。

【図４】 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。

【図５】 この発明の実施の形態３に係る合成開口レー
ダ装置の構成図である。

【図６】 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。

【図７】 従来のこの種の合成開口レーダ装置の構成図
である。

【図８】 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。

【図９】 合成開口レーダ装置に関する観測のジオメト
リを示す図である。

【図１０】 合成開口レーダ装置におけるレンジ方向と
ヒット方向の定義を示す図である。

【図１１】 レンジ圧縮の参照信号を乗算する前と後の
信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴしたものを示
す図である。

【図１２】 レンジマイグレーションを説明するための
図である。

【図１３】 極座標上の信号配置を示す図である。

【図１４】 補間後の直角標上の信号配置を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 送受信アンテナ、２は動揺センサ、３ 送受切替
部、４ 信号送信部、５信号受信部、６ レンジＦＦＴ
部、７ 参照信号乗算部、８ (第２)レンジ・位相補償
処理部、９ 信号補間部、１０ ２次元ＩＦＦＴ部、１
１ レンジＩＦＦＴ部、１２ 信号切出部、１３ レン
ジＦＦＴ部、１４ レンジ・位相補償処理部、１５ 演
算時間比較部、１６ テーブルによる処理法決定部。

───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 柴田 千晶 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 AE07 AF06 AF08 AH35 AJ02 AJ06 AK39 AK40 BE02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機または衛星の移動プラットフォー
   ムに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開
   口レーダ装置であって、 移動プラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を
   空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収集す
   る送受信アンテナと、 プラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号送
   受信時のプラットフォームの瞬時位置を出力する動揺セ
   ンサと、 信号の送受信のモードを切り替える送受切替部と、 前記送受信アンテナで送信する高周波パルス信号を発生
   させる信号送信部と、 前記送受信アンテナで収集された信号を増幅し、中間周
   波数に変換し、デジタル信号に変換する信号受信部と、 この信号受信部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部
   と、 前記信号送信部で生成される高周波パルス信号を加工し
   て、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗算する参照信号
   乗算部と、 この参照信号乗算部の出力信号をＩＦＦＴするレンジＩ
   ＦＦＴ部と、 観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、
   前記レンジＩＦＦＴ部の出力信号をレンジ方向で切り出
   す信号切出部と、 前記信号切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部
   と、 前記信号切出部の出力信号に対し、同部で補償されなか
   った残りのレンジの変化量を補償し、また観測中心位置
   からのエコーの位相が一定値となるように補償するレン
   ジ・位相補償処理部と、 このレンジ・位相補償処理部の出力信号を極座標上に配
   置し、ここから直角座標上の信号を補間する信号補間部
   と、 この信号補間部の出力信号を２次元ＩＦＦＴして、２次
   元の高分解能画像を出力する２次元ＩＦＦＴ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】 観測中心位置からのエコーが同じレンジ
   に、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値とな
   るように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償する第
   ２レンジ・位相補償処理部と、 前記参照信号乗算部後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出
   部、レンジＦＦＴ部、レンジ・位相補償処理部、信号補
   間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間
   と、前記参照信号乗算部後、第２レンジ・位相補償処理
   部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合
   の演算時間とを見積もり、演算時間の短い方で前記参照
   信号乗算部以降の処理を行うよう制御する演算時間比較
   部と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の合成
   開口レーダ装置。
3. 【請求項３】 前記演算時間比較部の代わりに、演算時
   間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参照し
   て前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行うよ
   うに制御するテーブルによる処理法決定部を備えたこと
   を特徴とする請求項２に記載の合成開口レーダ装置。
4. 【請求項４】 航空機または衛星の移動プラットフォー
   ムに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開
   口レーダ装置における像再生方法であって、 (ａ)高周波パルス信号を生成し送信するステップと、 (ｂ)前記ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステッ
   プと、 (ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行
   うステップと、 (ｄ)受信された信号をＦＦＴするステップと、 (ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップと、 (ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステップ
   (ｄ)の出力信号と乗算するステップと、 (ｇ)前記ステップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステッ
   プと、 (ｈ)観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせ
   て、前記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップ
   と、 (ｉ)前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップ
   と、 (ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ
   (ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相
   を補償するステップと、 (ｋ)前記位相を補償された出力信号を極座標上に配置す
   るステップと、 (ｌ)前記ステップ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点
   上の信号を補間するステップと、 (ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２次元ＩＦＦＴする
   ステップと、 を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置における
   像再生方法。
5. 【請求項５】 (ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算した信
   号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレンジを
   同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補償す
   るステップと、 (ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)
   (ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間と前記ステップ
   (ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演
   算時間を見積もるステップと、 (ｐ)前記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の
   短い方法で以降の処理を行うよう制御するステップと、 をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の合成
   開口レーダ装置における像再生方法。
6. 【請求項６】 前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、観測
   条件をパラメータとして演算時間を表したテーブルを参
   照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の処理
   を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたことを
   特徴とする請求項５に記載の合成開口レーダ装置におけ
   る像再生方法。