JP2003227872A

JP2003227872A - 合成開口レーダ装置

Info

Publication number: JP2003227872A
Application number: JP2002028036A
Authority: JP
Inventors: Masashi Yamaguchi; 真史山口; Katsuhiko Yamada; 克彦山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】スペックル雑音等のノイズによる移動目標の
誤検出の発生を抑える。【解決手段】送受信局２０により得られた受信信号列
は、パルス圧縮手段３およびルック生成手段２１を介し
てシングルルック画像および、そのシングルルック画像
から分割抽出された２つのルック画像が得られる。それ
らの各画像はそれぞれ輝度二値化手段９ａ，９ｂ，９ｃ
によって二値化処理される。移動目標測定手段は、二値
化シングルルック画像と２つの二値化ルック画像との間
の変化部分を検出し、その像の大きさに基づいて移動目
標の検出やその移動速度の算出を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成開口レーダ装
置に関するものであり、特に、移動目標を検出してその
位置や移動速度を測定するための技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】航空機や衛星などの移動体に搭載する合
成開口レーダ（ＳＡＲ：ｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｐｅｒ
ｔｕｒｅｒａｄｅｒ）として、例えば、車両や船舶な
どの移動目標を検出してその位置を測定する干渉型合成
開口レーダ装置が知られている。

【０００３】図５は、特開平１０−２３２２８２号公報
に開示されている干渉型合成開口レーダ装置の構成を示
すブロック図である。同図において、１０１は観測領域
に対して電波を送信し、その反射波を受信する送受信ア
ンテナ、１０２は送受信アンテナ１０１に対して高周波
信号を供給すると共に、送受信アンテナ１０１で受信し
た信号を増幅・復調する送受信機である。１０３は送受
信機１０２よって増幅・復調された受信信号列をパルス
圧縮するパルス圧縮装置、１０４はパルス圧縮装置１０
３によって得られた一連の受信信号列を２つに分割し、
２つの開口に対応した信号を抽出する開口分割装置、１
０５ａおよび１０５ｂは開口分割装置１０４によって得
られた受信信号列をアジマス圧縮してＳＡＲ画像を生成
するアジマス圧縮装置である。また、１０６はアジマス
圧縮装置１０５ａおよび１０５ｂによって得られた２つ
のＳＡＲ画像の位置合わせを行うレジストレーション
部、１０７は２つのＳＡＲ画像の位相差をとる複素画像
加算器、１０８はＳＡＲ画像の虚数部分と実数部分とか
ら振幅を得る検波回路である。また、１１０はレジスト
レーション部１０６と複素画像加算器１０７と検波回路
１０８とから構成された干渉回路を示している。

【０００４】次に動作について説明する。送受信アンテ
ナ１０１は送受信機１０２で発生した高周波パルス信号
を観測領域へ向けて照射し、その反射波であるエコーを
受信する。ここで、送受信ビームの向きは、干渉型合成
開口レーダ装置が搭載されたプラットフォームの軌道と
直交する方向に調整されているものとする。

【０００５】受信したエコーは送受信機１０２で増幅・
復調され、パルス圧縮装置１０３でパルス圧縮してレン
ジ分解能を改善する。ここで、パルス圧縮とは、ある変
調を施された広パルス幅信号を相関処理によって狭パル
ス幅信号に変換する処理をいい、この処理によってレン
ジ方向の分解能が高まる。このパルス圧縮は、一般的に
レンジ圧縮とも呼ばれる。

【０００６】その後、パルス圧縮装置１０３によって得
られた一連の受信信号列は、開口分割装置１０４によっ
て２つに分割され、２つの開口に対応した信号が抽出さ
れる。つまり、この干渉型合成レーダ装置は、アンテナ
の開口を１つしか有さないが、プラットフォームの進行
方向に所定の間隔を有する２つの開口がある場合と等価
な動作を実現している。

【０００７】そして、開口分割装置１０４によって分割
された２つの受信信号列に対して、それぞれアジマス圧
縮装置１０５ａおよび１０５ｂによりアジマス圧縮が施
され、想定される２つの開口に対応した２つの複素ＳＡ
Ｒ画像が生成される。これらの複素ＳＡＲ画像は、静止
目標も移動目標も含まれたかたちの画像である。ここ
で、アジマス圧縮とは、エコーの到来方向の差によって
生じるドップラ周波数差を分離することによって、アジ
マス方向の分解能を向上させる処理である。

【０００８】レジストレーション部１０６はアジマス圧
縮装置１０５ａ、１０５ｂで得られた２枚の複素ＳＡＲ
画像が同じ領域を写し出すように画像を調整する。つま
り、アジマス圧縮装置１０５ａの出力であるＳＡＲ画像
と、アジマス圧縮装置１０５ｂの出力であるＳＡＲ画像
とは、プラットフォームが想定される２つの開口の間隔
だけ移動するのに要した時間だけの時間差を有すること
となる。また上記したように、送受信ビームは、プラッ
トフォームの軌道と直交する向きに調整されているの
で、観測領域との位置関係は等しく、従って２枚のＳＡ
Ｒ画像の位相はどの画素においても等しくなる。

【０００９】しかし、観測領域内に移動目標が存在した
場合には、プラットフォームが想定される開口の間隔だ
け移動する間にその目標も移動するので、その目標との
距離変化分だけ位相は変化する。そこで、複素画像加算
器１０７において２枚のＳＡＲ画像間で複素減算し、そ
の後、検波回路１０８において振幅に変換すると、地表
面の信号は消去されて、移動目標の存在する画素にだけ
信号が現われる。

【００１０】以上の動作を、数式を用いて説明する。ア
ンテナ１０１から目標までの距離をｒ₀とすると、ＳＡ
Ｒ画像における目標の位相φ₁は次式で与えられる。

【００１１】

【数３】

【００１２】また、その後にプラットフォームが想定さ
れる開口の間隔だけ移動したときの、ＳＡＲ画像におけ
るの目標の位相φ₂は次式で与えられる。但し、ｕはプ
ラットフォームの速度、ｖは目標の速度、θは目標速度
ｖがＬＯＳ（ＬｉｎｅｏｆＳｉｇｈｔ）となす角、Ｂ
は想定される開口の間隔（ベースライン長）である。

【００１３】

【数４】

【００１４】従って、検波回路１０８の出力信号ｓは次
式で表わされる。但し、２つのＳＡＲ画像における目標
のエコーの強度Ａ₁、Ａ₂はほぼ等しいと仮定している。

【００１５】

【数５】

【００１６】式（３）から、目標が静止している場合に
は検波回路８の出力には信号が現われず、目標が移動し
ている場合にのみ出力信号が得られることが分かる。つ
まり、図５に示した合成開口レーダ装置が移動目標検出
装置として動作することが分かる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の干渉型合成開口レーダ装置では、開口分割されたそれ
ぞれのＳＡＲ画素ごとの位相差から移動目標を検出する
手法が用いられていた。しかし、スペックル雑音のため
に式（１）と式（２）との間でＡ₁＝Ａ₂とならないた
め、式（３）が成立しないことが多い。そのため、静止
目標やノイズを移動目標として誤検出しやすくなり、誤
警報確率が高くなる原因となっていた。

【００１８】また特開平１０−２３２２８２号公報で
は、一つの散乱点が他の散乱点に与える影響やその他の
ノイズを考慮しておらず、このことも図５に示した合成
開口レーダ装置における誤警報確率が高なる原因となっ
ていた。

【００１９】さらに、図５に示した合成開口レーダ装置
における開口分割装置１０４は、一般的なＳＡＲ画像生
成装置が有しているものではない。そのために、従来の
合成開口レーダ装置とは異なる装置構造をとる必要があ
り、汎用性に乏しいとも言える。

【００２０】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、移動目標の誤検出の発生を抑え
ることのできる合成開口レーダ装置およびＳＡＲ画像処
理方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の合成開
口レーダ装置は、移動プラットフォームに設けられ、観
測領域に対して電波を送信すると共に、前記観測領域か
らのエコーを受信して一連の受信信号列を生成する送受
信手段と、前記送受信手段により生成された前記受信信
号列をパルス圧縮するパルス圧縮手段と、前記パルス圧
縮手段によりパルス圧縮された前記受信信号列から複数
のＳＡＲ画像を生成するルック生成手段と、前記ルック
生成手段により生成された複数の前記ＳＡＲ画像の各画
素の輝度を所定の閾値に基づき二値化する輝度二値化手
段と、複数の二値化された前記ＳＡＲ画像間の変化部分
を検出する変化部分検出手段とを備えることを特徴とす
る。

【００２２】請求項２に記載の合成開口レーダ装置は、
請求項１に記載の合成開口レーダ装置であって、さら
に、所定の二値化された前記ＳＡＲ画像上における前記
変化部分を作り出した像のアジマス方向の長さを算出
し、前記像のアジマス方向の長さが所定の値よりも大き
い場合に、前記像を移動目標の像として検出する移動目
標検出手段を備えることを特徴とする。

【００２３】請求項３に記載の合成開口レーダ装置は、
請求項２に記載の合成開口レーダ装置であって、さら
に、複数の二値化された前記ＳＡＲ画像上における前記
移動目標検出手段により検出された前記移動目標の像の
アジマス方向の長さを算出し、前記移動目標の像のアジ
マス方向の長さに基づき、前記移動目標の移動速度を算
出する速度算出手段を備えることを特徴とする。

【００２４】請求項４に記載の合成開口レーダ装置は、
請求項３に記載の合成開口レーダ装置であって、前記複
数のＳＡＲ画像が、シングルルック画像と、前記シング
ルルック画像を開口分割した第１および第２のルック画
像であり、前記移動目標の移動速度が、二値化された前
記シングルルック画像上における前記移動目標の像のア
ジマス方向の長さｌｅｎｇ＿ｓｉｎｇｌｅ、二値化され
た前記第１のルック画像上における前記移動目標の像の
アジマス方向の長さｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ１、二値化され
た前記第２のルック画像上における前記移動目標の像の
アジマス方向の長さｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ２に基づき、下
記の式を用いて算出されることを特徴とする。

【００２５】

【数６】

【００２６】

【数７】

【００２７】ｖ_A：移動目標のアジマス方向の移動速度ｖ_R：移動目標のレンジ方向の移動速度ｖ₀：プラットフォームの速度ａ：グランドレンジＴ_P：合成開口時間 ρ_A：アジマス分解能

【００２８】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は、本発明
の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の構成を示す
ブロック図である。同図において、１は観測領域に対し
て電波を送信し、その反射波を受信する送受信アンテ
ナ、２は送受信アンテナ１に対して高周波信号を供給す
ると共に、送受信アンテナ１で受信した信号を増幅・復
調する送受信機である。これら送受信アンテナ１および
送受信機２により、送受信局２０を構成している。

【００２９】また、３は送受信機２よって増幅・復調さ
れた受信信号列をパルス圧縮するパルス圧縮手段、５は
パルス圧縮手段３によりパルス圧縮された受信信号列を
アジマス圧縮してＳＡＲ画像を生成するアジマス圧縮手
段である。６はアジマス圧縮手段５の出力であるＳＡＲ
画像に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦ
ｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行うフーリ
エ変換手段、７はフーリエ変換手段６により周波数領域
に変換されたＳＡＲ画像を複数の周波数帯域に分割する
信号分割手段、８ａ，８ｂは信号分割手段７により分割
された各ＳＡＲ画像に高速逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ：
ＩｎｖｅｒｓｅＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎ
ｓｆｏｒｍ）処理を施し、時間領域の信号に戻す逆フー
リエ変換手段である。

【００３０】即ち、アジマス圧縮手段５の出力であるＳ
ＡＲ画像はレーダの合成開口長を全部用いたシングルル
ックのＳＡＲ画像であり、そのシングルルックのＳＡＲ
画像はフーリエ変換手段６、信号分割手段７、逆フーリ
エ変換手段８ａ，８ｂを介することにより、合成開口長
を２つに開口分割した合成開口アンテナのそれぞれ対応
した２つのＳＡＲ画像に分割される。これをマルチルッ
クといい、それぞれのＳＡＲ画像をルックと呼ぶ。以下
の説明においては、便宜上、シングルルックのＳＡＲ画
像を「シングルルック画像」、マルチルックのそれぞれ
のＳＡＲ画像を「ルック画像」と称する。

【００３１】また、図１において２１は、アジマス圧縮
手段５、フーリエ変換手段６、信号分割手段７および逆
フーリエ変換手段８ａ，８ｂによって構成されるルック
生成手段を示している。

【００３２】さらに、９ａ，９ｂ，９ｃはそれぞれ、入
力されたＳＡＲ画像に対して所定の閾値に基づき画像上
の各セルの輝度を二値化して出力する輝度二値化手段で
ある。ここで、図１に示すように、輝度二値化手段９ａ
にはアジマス圧縮手段５の出力であるシングルルック画
像が入力され、輝度二値化手段９ｂおよび９ｃにはそれ
ぞれ逆フーリエ変換手段８ａ，８ｂそれぞれの出力であ
るルック画像が入力される。

【００３３】１１は輝度二値化手段９ａ，９ｂ，９ｃの
それぞれが出力する二値化されたＳＡＲ画像間の変化部
分を検出する、変化部分検出手段である。１２は変化部
分検出手段１１によって検出された変化部分の大きさに
より、その変化部分が移動目標であるかどうかを判定し
て移動目標を検出する移動目標検出手段である。１３は
移動目標検出手段１２によって検出された移動目標の移
動速度を算出する速度算出手段である。これら変化部分
検出手段１１、移動目標検出手段１２、速度算出手段１
３により、移動目標測定手段２２を構成している。

【００３４】以下、図１を参照して、本実施の形態にお
ける合成開口レーダ装置の動作を説明する。まず、送受
信機２で発生した高周波パルスは、送受信アンテナ１を
介して移動目標の存在する観測領域へ照射される。そし
て、その反射波であるエコーが同じく送受信アンテナ１
により受信され、送受信機２により増幅・復調される。

【００３５】パルス圧縮手段３は送受信機２により増幅
・復調された受信信号列に対して、パルス圧縮を行いレ
ンジ分解能を改善する。そして、アジマス圧縮手段５
は、パルス圧縮手段３によりパルス圧縮された受信信号
列に対して、アジマス圧縮を行い複素ＳＡＲ画像を生成
する。この複素ＳＡＲ画像は、静止目標も移動目標も含
まれた形の画像である。

【００３６】フーリエ変換手段６は、アジマス圧縮手段
５により生成された複素ＳＡＲ画像に対しＦＦＴ処理を
行い周波数領域に変換する。さらに、信号分割手段７
は、周波数領域に変換されたＳＡＲ画像を周波数帯域の
異なる２つの画像へと分割する。そして、信号分割手段
７によって分割された２つの画像のそれぞれを逆フーリ
エ変換手段８ａおよび８ｂによって時間領域に変換す
る。それにより、同一の観測領域に対応した時間差を有
する２つのルック画像が生成されることとなる。

【００３７】ここで、シングルルック画像およびそれか
ら抽出されたルック画像を用いて、移動目標を検出する
メカニズムについて説明する。合成開口レーダは目標か
らのエコーを所定の開口時間観測し、これらを合成する
ことにより仮想的に大きなアンテナを構成している。つ
まり、シングルルック画像を複数のルック画像に分割す
るということは観測時間（開口時間）を分割することに
相当する。よって、静止目標はそれらの各ルック画像上
において同じ位置に像を作るが、移動目標は各ルック画
像間で異なる位置にその像が現れる。

【００３８】また、合成開口レーダでは目標からの反射
波のドップラ周波数が一定の変化率を持つことを利用し
て画像の分解能を向上（フォーカス）させている。しか
し、目標が移動している場合は、静止している場合とド
ップラー周波数の変化率が異なるために、その像にぼけ
（デフォーカス）が生じる。ルック画像の分割により観
測時間の分割を行うことは、ある目標からの反射波のド
ップラー周波数を分割することに相当するため、目標の
移動速度が一定ならばぼけ部分（即ち移動目標の像）の
大きさは観測時間によって変化することとなる。

【００３９】つまり、各ルック画像を比較して、目標が
移動することにより生じる像の位置および大きさの変化
を検出することによって移動目標を検出することができ
る。

【００４０】また、アジマス圧縮手段５により出力され
たシングルルック画像および、逆フーリエ変換手段８
ａ，８ｂにより出力されたルック画像は、それぞれ輝度
二値化手段９ａ，９ｂ，９ｃによって二値化処理され
る。図２は、本実施の形態に係る合成開口レーダ装置に
おけるルック画像の二値化処理の動作を示すフローチャ
ートである。このフローチャートに基づき、輝度二値化
手段９ａ，９ｂ，９ｃの動作を説明する。

【００４１】まず、入力されたＳＡＲ画像が、シングル
ルック画像であるかどうかを判別する（Ｓ１）。本実施
の形態において、ルック画像の分解能はシングルルック
画像の半分であるので、ＳＡＲ画像がアジマス圧縮手段
５の出力であるシングルルック画像であれば、それを逆
フーリエ変換手段８ａ，８ｂの出力であるルック画像と
サイズを合わせるために次式のような変換処理を行う
（Ｓ２）。

【００４２】

【数８】

【００４３】ここで、Ｌ_s1（ｉ，ｊ）はアジマス圧縮手
段５によって得られたシングルルック画像における画素
（セル）の輝度であり、Ｌ_s2（ｎ，ｊ）は、ルック画像
にサイズ合わせした後のシングルルック画像における画
素の輝度である。この式から分かるように、各Ｌ
_s2（ｎ，ｊ）はアジマス方向に隣接する２画素（Ｌ
_s1（ｉ，ｊ）およびＬ_s1（ｉ＋１，ｊ））の輝度の平均
値である。

【００４４】その後、ルック画像あるいはサイズ合わせ
処理後のシングルルック画像の各画素を二値化するため
の閾値を決定する（Ｓ３）。図３は、本実施の形態にお
けるＳＡＲ画像の二値化処理の閾値の算出方法を説明す
るための図である。この図において、３０はＳＡＲ画像
上の二値化処理の対象となっているセル（注目セル）で
ある。また、３２は注目セルを中心とし、所定の広さを
有するセル領域（リファレンスセル）である。なお、３
１はこの二値化処理には直接関係しないが、ＳＡＲ画像
において検出したい対象が数画素以上の大きさを有する
場合を想定したガードセルであり、注目セル３０を中心
としている。図３において、ｎ_gAおよびｎ_gRはそれぞ
れ、注目セル３０からガードセル３１の端までのアジマ
ス方向の長さ（画素数）およびレンジ方向の長さ（画素
数）を示している。同様に、ｎ_rAおよびｎ_rRはそれぞ
れ、ガードセル３１からリファレンスセル３２の端まで
のアジマス方向の画素数およびレンジ方向の画素数であ
る。つまり、この図において、リファレンスセルのアジ
マス方向の長さはｎ_gA＋ｎ_rA＋１であり、レンジ方向の
長さはｎ_gR＋ｎ_rR＋１である。

【００４５】本実施の形態においては、位置（ｉ，ｊ）
の注目セル３１の二値化のための閾値Ｓ_th（ｉ，ｊ）
は、その注目セル３０の位置（ｉ，ｊ）に対応するリフ
ァレンスセル３２内における輝度の平均値Ｒ_av（ｉ，
ｊ）に基づいて、次式によって算出される。

【００４６】

【数９】

【００４７】この式において、Ｋは所定の係数である。

【００４８】そして、注目セル（ｉ，ｊ）の輝度が閾値
Ｓ_th（ｉ，ｊ）の値よりも大きい場合は１、それ以外の
場合は０に変換して、当該注目セルを二値化する（Ｓ
４）。ここで、上記式（５）におけるＫの値は、本発明
に係る合成開口レーダにおける移動目標の検出確率とノ
イズやクラッタの影響による誤警報確率とのバランスに
影響するが、Ｋ＝１．０〜２．０程度とすると良好な結
果が得られることが本発明者によって確認されている。

【００４９】なお、上記Ｓ３およびＳ４にによる二値化
処理は入力されたＳＡＲ画像内の全ての画素に対して行
われ、それが完了すると処理を終了する（Ｓ５）。

【００５０】そして、輝度二値化手段９ａにより二値化
されたシングルルック画像（二値化シングルルック画
像）、輝度二値化手段９ｂにより二値化されたルック画
像（第１の二値化ルック画像）および輝度二値化手段９
ｃにより二値化されたルック画像（第２の二値化ルック
画像）は、それぞれ変化部分検出手段１１へと入力され
る。変化部分検出手段１１は、二値化シングルルック画
像を基準として、第１の二値化ルック画像および第２の
二値化ルック画像との変化部分を検出して抽出する。そ
の抽出は次の式に基づいて行われる。

【００５１】

【数１０】

【００５２】この式において、Ｌ_m（ｉ，ｊ）は変化部
分検出手段１１の出力画像上のセルの値、Ｌ_h（ｉ，
ｊ）は二値化シングルルック画像上のセルの値、Ｌ
₁（ｉ，ｊ）は第１の二値化ルック画像のセル、Ｌ
₂（ｉ，ｊ）は第２の二値化ルック画像のセルの値であ
る。

【００５３】式（６）からも分かるように、変化部分検
出手段１１の出力画像は、二値化シングルルック画像と
第１の二値化ルック画像および第２の二値化ルック画像
との間で変化した部分のみが１の値をとり、それ以外の
部分は０の値となる二値画像である。上記したように、
画像間の変化は目標が移動したために生じるものである
ので、即ち、変化部分検出手段１１の出力画像において
は理論上、移動目標部分のみが１の値をとることにな
る。よって、変化部分検出手段１１の出力画像により移
動目標の位置を検出することができる。また、変化部分
検出手段１１における各ルック画像間の比較は、二値化
処理された画像を用いて行われるので、スペックル雑音
の影響は抑えられ、それによる移動目標の誤検出の発生
は抑制できる。

【００５４】＜実施の形態２＞実際のレーダ観測におい
ては、スペックル雑音の他、一つの散乱点が他の散乱点
に与える影響などに起因する雑音等、あらゆる雑音の影
響を受けることが考えられる。そのため、静止目標であ
ってもそのルック画像上の像に揺らぎが生じる場合があ
り、その揺らぎに伴う二値化シングルルック画像と第１
および第２の二値化ルック画像間の変化を変化部分検出
手段１１が検出すると、その静止目標を移動目標として
誤検出してしまう。

【００５５】そこで、本実施の形態においては、変化部
分検出手段１１の出力画像は、輝度二値化手段９ａ，９
ｂ，９ｃによって得られた各二値化ルック画像と共に移
動目標検出手段１２へと入力され、変化部分検出手段１
１が検出した変化部分を作り出した像が、移動目標であ
るのかノイズによるものであるのかの判定を行った上で
の移動目標の検出を行う。

【００５６】図４は、実施の形態２に係る合成開口レー
ダ装置における移動目標検出手段１２の動作を示すフロ
ーチャートである。以下、このフローチャートに基づ
き、移動目標検出手段１２の動作を説明する。まず、各
二値化ルック画像間での変化が検出されたセルであるか
調べる（Ｓ１１）。これは、変化部分検出手段１１の出
力画像上のセルＬ_m（ｉ，ｊ）の値が１であるか０であ
るかにより判定される。このとき、Ｌ_m（ｉ，ｊ）の値
が１（即ち、各二値化ルック画像間で変化が検出された
セル）である場合は、二値化シングルルック画像上にお
いて、セルＬ_h（ｉ，ｊ）を含むアジマス方向にｌｅｎ
ｇ、レンジ方向に１のセル幅を有する矩形を想定し、そ
の矩形内の全ての画素の値の和ｌｅｎｇ＿ｓｕｍ（即
ち、値が１のセルの個数）を求める（Ｓ１２）。そし
て、ｌｅｎｇ＿ｓｕｍの値とｌｅｎｇ×ｔｈｒｅｓの値
とを比較する（Ｓ１３）。ここで、ｔｈｒｅｓは所定の
定数（０＜ｔｈｒｅｓ≦１）である。

【００５７】このときｌｅｎｇ＿ｓｕｍの値がｌｅｎｇ
×ｔｈｒｅｓよりも大きければｌｅｎｇの値を１つ大き
くして（Ｓ１４）、再度ｌｅｎｇ＿ｓｕｍの値とｌｅｎ
ｇ×ｔｈｒｅｓの値を比較する。これをｌｅｎｇ＿ｓｕ
ｍの値がｌｅｎｇ×ｔｈｒｅｓ以下になるまで繰り返
す。この処理の結果、ｌｅｎｇの値は、ｌｅｎｇ＿ｓｕ
ｍの値がｌｅｎｇ×ｔｈｒｅｓ以下となるようなｌｅｎ
ｇの最大値となる。

【００５８】このときｌｅｎｇは、変化部分検出手段１
１が検出した変化部分を作り出した像（移動目標あるい
はノイズによる像）の、二値化シングルルック画像上で
のアジマス方向の長さを表すこととなる。一般に、その
ような像はデフォーカスが生じているために輪郭がぼや
けており、一概にその長さを定めることは困難である
が、上記の定数ｔｈｒｅｓの値によって、このとき算出
される長さの基準が定義されることとなる。

【００５９】そして、ｌｅｎｇの大きさを所定の値Ｌと
比較し、ｌｅｎｇ＞Ｌであれば、シングルルック画像に
おけるセルＬ_h（ｉ，ｊ）を含む長さｌｅｎｇの部分を
移動目標として判定する（Ｓ１５）。即ち、変化部分検
出手段１１が検出した変化部分を作り出した像の、二値
化シングルルック画像上のアジマス方向の長さがＬより
も大きい場合、その像を移動目標として検出する。な
お、ｔｈｒｅｓおよびＬの値もまた、本発明に係る合成
開口レーダにおける移動目標の検出確率と誤警報確率と
のバランスに影響する。

【００６０】なお、上記Ｓ１２〜Ｓ１５による処理は入
力された二値化シングルルック画像内の全ての画素に対
して行われ、それが完了すると処理を終了する（Ｓ１
６）。

【００６１】以上の動作により、スペックル雑音をはじ
めとするあらゆるノイズの影響による移動目標の誤検出
を抑えることができ、即ち、移動目標検出における誤警
報確率を抑えることができる。

【００６２】＜実施の形態３＞本実施の形態において
は、移動目標検出手段１２により検出された移動目標の
移動速度を、速度算出手段１３により求める。以下、そ
の動作を説明する。

【００６３】速度算出手段１３には二値化シングルルッ
ク画像および第１，第２の二値化ルック画像が入力され
る。実施の形態２においては、移動目標検出手段１２が
二値化シングルルック画像上の移動目標のアジマス方向
の長さをｌｅｎｇを算出したが、本実施の形態では、速
度算出手段１３において同様の計算を第１および第２の
二値化ルック画像に対しても行う。以下、そのようにし
て得られた移動目標のシングルルック画像上におけるア
ジマス方向の長さをｌｅｎｇ＿ｓｉｎｇｌｅ、第１のル
ック画像上におけるアジマス方向の長さｌｅｎｇ＿ｌｏ
ｏｋ１、第２のルック画像上におけるアジマス方向の長
さｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ２と表す。

【００６４】本発明者は、合成開口レーダの様々な処理
を数式モデルによって解析し、移動目標のアジマス方向
の移動速度ｖ_Aおよびレンジ方向の移動速度ｖ_Rが、上記
ｌｅｎｇ＿ｓｉｎｇｌｅ、ｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ１および
ｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ２に基づいて、それぞれ次の式によ
り導出されることを見出した。

【００６５】

【数１１】

【００６６】

【数１２】

【００６７】上式において、ｖ₀（ｍ／ｓ）はプラット
フォームの速度、ａ（ｍ）はグランドレンジ（アンテナ
と移動目標の地表への投影距離）、Ｔ_Pは合成開口時
間、ρ_Aはルック画像におけるアジマス方向の分解能
（アジマス分解能）である。速度算出手段１３において
は、上式（７），（８）を用いて、移動目標検出手段１
２が検出した移動目標の移動速度を算出する。

【００６８】上式（７），（８）から分かるように、検
出された移動目標の移動速度はＳＡＲ画像上の像の長さ
に基づいて算出されるため、二値化されたＳＡＲ画像を
用いて移動目標の速度算出が可能であり、スペックル雑
音等のノイズの影響を抑えることができる。

【００６９】なお、以上の説明においては、ルック生成
手段２１として、周波数領域に変換して分割するマルチ
ルックの手法をとる装置構成を示したが、このようなル
ック生成手段は従来より一般的なＳＡＲ画像生成装置に
広く使用されているものであり、図５に示した合成開口
レーダのように、従来の合成開口レーダ装置と異なる装
置構成を用いる必要は無く、汎用性に優れている。

【００７０】また、本発明の適用は、図５に示した構成
の装置に限定されるものではない。例えば、送受信局２
０は、図５に示したものに限らず、レーダビームを送受
信できる機能を備えるものであればよい。ルック生成手
段２１もまた、シングルルック画像および複数のルック
画像を生成できる機能を有するものであればよい。ま
た、移動目標測定手段２２は、輝度二値化手段９ａ，９
ｂ，９ｃにより二値化された複数の二値化ルック画像間
の変化を検出することにより移動目標を検出する機能を
備えるものであれば、スペックル雑音等のノイズの影響
を抑える効果を得ることができる。

【００７１】また、以上の実施の形態においては、シン
グルルック画像を２つのルック画像に分割したが、開口
分割の個数を限定するものではない。シングルルック画
像を２つ以上の複数のルック画像に分割し、それぞれ二
値化して、各画像間の変化を検出することによっても移
動目標の検出を行うことができることは明らかであり、
その場合もスペックル雑音等のノイズの影響を抑える効
果を得ることができる。

【００７２】

【発明の効果】請求項１に記載の合成開口レーダ装置に
よれば、変化部分検出手段において、ルック生成手段に
より生成された複数のＳＡＲ画像間の変化部分の検出
が、輝度二値化手段により二値化されたＳＡＲ画像に基
づき行われるので、スペックル雑音等のノイズの影響を
抑えることができる。そのため、移動目標の誤検出を抑
えることができ、誤警報確率を低減できる。

【００７３】請求項２に記載の合成開口レーダ装置によ
れば、請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
さらに、所定の二値化されたＳＡＲ画像上における変化
部分を作り出した像のアジマス方向の長さを算出し、像
のアジマス方向の長さが所定の値よりも大きい場合に、
像を移動目標の像として検出する移動目標検出手段を備
えるので、変化部分がノイズによるものか移動目標によ
るものかが判別される。そのため、移動目標の誤検出を
さらに抑えることができ、誤警報確率を低減できる。

【００７４】請求項３に記載の合成開口レーダ装置によ
れば、請求項２に記載の合成開口レーダ装置において、
さらに、複数の二値化されたＳＡＲ画像上における移動
目標検出手段により検出された移動目標の像のアジマス
方向の長さを算出し、移動目標の像のアジマス方向の長
さに基づき、移動目標の移動速度を算出する速度算出手
段を備えるので、ＳＡＲ画像上の像の長さに基づいて算
出されるため、二値化されたＳＡＲ画像を用いて移動目
標の速度算出が可能であり、スペックル雑音等のノイズ
の影響を抑えることができる。

【００７５】請求項４に記載の合成開口レーダ装置によ
れば、請求項３に記載の合成開口レーダ装置において、
移動目標の移動速度が、複数のＳＡＲ画像上の該移動目
標の像の長さに基づいて算出されるため、二値化された
ＳＡＲ画像を用いて移動目標の速度算出が可能でり、ス
ペックル雑音等のノイズの影響を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ
装置の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ
装置の移動目標検出手段の動作を示すフローチャートで
ある。

【図３】本発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ
装置におけるＳＡＲ画像の二値化処理の閾値の算出方法
を説明するための図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ
装置におけるの移動目標検出手段の動作を示すフローチ
ャートである。

【図５】従来の干渉型合成開口レーダ装置の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１送受信アンテナ、２送受信機、３パルス圧縮手
段、５アジマス圧縮手段、６フーリエ変換手段、７
信号分割手段、８ａ，８ｂ逆フーリエ変換手段、９
ａ，９ｂ，９ｃ輝度二値化手段、１１変化部分検出
手段、１２移動目標検出手段、１３速度算出手段、
２０送受信局、２１ルック生成手段、２２移動目
標測定手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動プラットフォームに設けられ、観測
領域に対して電波を送信すると共に、前記観測領域から
のエコーを受信して一連の受信信号列を生成する送受信
手段と、前記送受信手段により生成された前記受信信号列をパル
ス圧縮するパルス圧縮手段と、前記パルス圧縮手段によりパルス圧縮された前記受信信
号列から複数のＳＡＲ画像を生成するルック生成手段
と、前記ルック生成手段により生成された複数の前記ＳＡＲ
画像の各画素の輝度を所定の閾値に基づき二値化する輝
度二値化手段と、複数の二値化された前記ＳＡＲ画像間の変化部分を検出
する変化部分検出手段とを備える、ことを特徴とする合
成開口レーダ装置。
【請求項２】請求項１に記載の合成開口レーダ装置で
あって、さらに、所定の二値化された前記ＳＡＲ画像上における前記変化
部分を作り出した像のアジマス方向の長さを算出し、前
記像のアジマス方向の長さが所定の値よりも大きい場合
に、前記像を移動目標の像として検出する移動目標検出
手段を備える、ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項３】請求項２に記載の合成開口レーダ装置で
あって、さらに、複数の二値化された前記ＳＡＲ画像上における前記移動
目標検出手段により検出された前記移動目標の像のアジ
マス方向の長さを算出し、前記移動目標の像のアジマス
方向の長さに基づき、前記移動目標の移動速度を算出す
る速度算出手段を備える、ことを特徴とする合成開口レ
ーダ装置。
【請求項４】請求項３に記載の合成開口レーダ装置で
あって、前記複数のＳＡＲ画像が、シングルルック画像と、前記
シングルルック画像を開口分割した第１および第２のル
ック画像であり、前記移動目標の移動速度が、二値化された前記シングル
ルック画像上における前記移動目標の像のアジマス方向
の長さｌｅｎｇ＿ｓｉｎｇｌｅ、二値化された前記第１
のルック画像上における前記移動目標の像のアジマス方
向の長さｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ１、二値化された前記第２
のルック画像上における前記移動目標の像のアジマス方
向の長さｌｅｎｇ＿ｌｏｏｋ２に基づき、下記の式を用
いて算出される、ことを特徴とする合成開口レーダ装
置。【数１】【数２】ｖ_A：移動目標のアジマス方向の移動速度ｖ_R：移動目標のレンジ方向の移動速度ｖ₀：プラットフォームの速度ａ：グランドレンジＴ_P：合成開口時間 ρ_A：アジマス分解能