JP2003344532A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）装置で
は、クラッタ等の外部雑音や、レーダの電子回路から生
ずる内部雑音等で画像がぼやけてしまい、このぼやけた
画像と参照画像とを比較して目標の識別を行っていたた
め、目標識別精度が低くなるという問題点があった。 【解決手段】 画像の２値化することで、余計な雑音を
除去し、輪郭の鮮明な画像で参照画像との比較を行うた
め、目標識別精度が向上したＩＳＡＲ装置を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目標とレーダ装置
との間の相対位置関係の変化に基く反射信号の変化、お
よび送信周波数の変化に基く反射信号の変化を利用する
ことにより、高い分解能をえることができる逆合成開口
レーダ装置（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａ
ｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ、以下、ＩＳＡＲ装置と呼
ぶ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のＩＳＡＲ装置について説明する。
図８は従来のＩＳＡＲ装置の基本構成図であり、同図に
おいて、１は送信信号を生成する送信機、２は送信機１
の出力をアンテナ３に供給するとともに、アンテナ３か
らの受信信号を受信機４に供給するサーキュレータ、５
は信号処理器であり、アンテナビーム方位を演算するビ
ーム制御部５ａ、目標追尾処理を行う追尾処理部５ｂ、
受信機４の出力に基き高分解能処理（ＩＳＡＲ処理）を
行うＩＳＡＲ処理部５ｃ、連続して生成されるＩＳＡＲ
画像の動画像の中からオペレータが選択する一の静止画
像と目標の参照画像をパターンマッチングする画像処理
部５ｆ、表示データを処理する表示処理部５ｅを含んで
おり、６は信号処理器５の出力に基き目標の高分解能画
像を表示しオペレータが操作する操作表示器、７は信号
処理器５が出力する角度信号によりアンテナビーム方位
を制御するアンテナ制御器である。

【０００３】次に、動作について説明する。例えば、全
方位をレーダにより走査し、レーダビデオから目標を検
出した場合、追尾処理部５ｂでは、カルマンフィルタや
α−βフィルタといった追尾フィルタを用いて追尾演算
処理を行い、目標の水平、垂直方向の方位を算出する。
ビーム制御部５ａでは、追尾処理部５ｂで演算した水
平、垂直の目標方位とアンテナ制御器７からの角度信号
により、ビーム制御信号を生成する。

【０００４】そして、当該ビーム制御信号に従って目標
にむけてレーダの送信を行い、目標の反射エコーからＩ
ＳＡＲ処理により目標の詳細な形状を識別する。そのた
めに、受信機４で発生した送信種信号を送信機１では増
幅し時間とともに周波数が変化する信号（チャープ）に
変調された高周波数（ＲＦ）のパルスを生成する。当該
パルス送信信号はサーキュレータ２を経由してアンテナ
３から自由空間へ所定のパルス間隔を持って連続放射さ
れる。

【０００５】そして、放射された信号は目標により順次
反射され、その反射エコーはアンテナ３により受信さ
れ、サーキュレータ２を経由して受信機４に入力され
る。当該各パルス送信信号に対する各反射エコーｒ
（ｔ）は、受信機４においてレンジ方向（電波の放射方
向）の高分解能化を図るため、式（１）に示すように、
送信信号ｓ（ｔ）の共役信号ｓ^＊（ｔ）とのコンボリュ
ーションを求めることにより、遅延に相当した時間にイ
ンパルスｖ（ｔ）（以下、レンジプロファイルと呼ぶ）
を得ることができる。 ｖ（ｔ）＝ｓ^＊（ｔ）＊ｒ（ｔ） （１）

【０００６】反射エコーは、式（１）により、レーダの
送信（ヒット）ごとにパルス圧縮がなされた後、Ａ／Ｄ
変換されたデジタルのレンジプロファイルになる。当該
レンジプロファイルは追尾処理部５ｂを介してＩＳＡＲ
処理部５ｃに入力され、各ヒットごとに自己位置からの
距離に応じて量子化されてメモリに記憶されることで、
レンジｒとヒットｈを軸とする二次元複素信号ｖ（ｈ，
ｒ）（以下、レンジプロファイルの「ヒストリ」と呼
ぶ）が得られる。

【０００７】ここで、ｖ（ｔ）の時間ｔとｖ（ｒ，ｈ）
のレンジｒには以下の関係がある。 ｒ＝（Δｒ／Δｔ）・ｔ ただし、Δｔはサンプリング間隔（＝１／Ｂ、Ｂは送信
帯域）、Δｒはレンジ分解能（＝Ｃ／２Ｂ、Ｃは光速）
である。

【０００８】当該レンジプロファイルのヒストリｖ
（ｒ，ｈ）に自己から目標までの距離および位相の変化
を補償し、当該補償後のレーダビデオデータをレーダの
送信方向について距離ごとに高速フーリエ変換（以下、
ＦＦＴと呼ぶ）を行うことで、クロスレンジ（レンジ方
向に対して直角方向）方向へのパルスの圧縮が行われ
る。これにより、レンジおよびクロスレンジの両方につ
いて分解能の改善された１枚のＩＳＡＲ画像を得ること
ができ、また、１パルスずつずらしてレンジおよびクロ
スレンジ方向に連続して圧縮を行うことで、次々に連続
したＩＳＡＲ画像を得ることができ、これを連続再生し
てＩＳＡＲ動画像を得る。

【０００９】図９はＩＳＡＲ処理部５ｃの詳細な構成を
表すブロック図である。図において１０はレンジ補償
部、１１は位相補償部、１２はクロスレンジ圧縮部、１
３は振幅検出部である。例えば、目標２０が図１０のよ
うな並進運動を行う場合、時間に従って位置が変化する
目標２０について、各パルスごとに得られたレーダビデ
オデータをそのままフーリエ変換するだけでは、目標２
０上の各点（例えば、点ａ）が観測時間中にレンジ方向
に移動するため、レンジ、クロスレンジ方向にきちんと
圧縮できず、結果として得られるＩＳＡＲ画像にぼけが
生じる。

【００１０】従って、ぼけのない鮮明な画像を得るため
には、目標上の各々の点を観測時間中、同一レンジセル
内に固定するための補償処理を必要とする。この処理を
レンジ補償処理と呼ぶ。

【００１１】このレンジ補償処理を行うレンジ補償部１
０の処理内容について説明する。目標が図１０のように
並進運動を行う場合、電波の反射する点は、図中ａ、
ｂ、ｃの三点のみとし、このうち、ｂ点とｃ点は常に同
じレンジセルにあるものとする。

【００１２】また、図１１はレンジ補償部１０の詳細な
処理手段を示す図である。図において、１０１はレンジ
追尾手段、１０２は振幅最大レンジセル検出手段、１０
３は平滑化手段、１０４はレンジ補償手段である。ま
ず、振幅最大レンジセル検出手段１０２において、各パ
ルス送信ごとにレンジプロファイルの振幅が最大となる
レンジセルを検出する。その結果の例を図１２に示す。
同図において、横軸はヒット、縦軸はレンジであり、図
中、太実線で示した部分が、各ヒットのレンジプロファ
イルで振幅が最大となるレンジセルを表しているものと
する。ここでａ、ｂ、ｃは同一目標の点であるから、実
際は図中の点線で示されるように、同じ変化率でレンジ
が変化しているはずであるが、この検出された振幅最大
レンジセルは目標の移動による角度の変化に従う各点の
レーダ断面積の変化や、同一レンジセル内に複数の反射
点が存在する場合などの干渉などの影響で、観測時間中
に各点の存在するレンジセルの振幅が変動するため、振
幅最大レンジセルの位置に不連続な部分が発生する。

【００１３】平滑化手段１０３では、この振幅最大レン
ジセルの位置の時間変化に対して、例えば、最小二乗法
などを用いて平滑化することで目標のレンジの実際の時
間変化を得る。このレンジの時間変化を観測時間中のレ
ンジ方向の移動量を表すレンジ移動量ｓで定義する。

【００１４】次に、このレンジ移動量ｓに基いて、各ヒ
ットごとのレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を式（２）により得
る。 ｓｆ（ｈ）＝−ｓｈ／ｈｎｕｍ−１ （２） ただし、ｈ＝０，１，２…ｈｎｕｍ−１、また、ｈｎｕ
ｍはヒット数（アンテナからのパルスの送信回数）であ
る。

【００１５】レンジ補償手段１０４では、この式（２）
で得られたレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を用いて、各ヒット
ｈにおけるレンジプロファイルのヒストリｖ（ｈ，ｒ）
をレンジ方向に補償し、レンジ補償後のレンジプロファ
イルのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）を得る。レンジプロファ
イルのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）で、各ヒットごとに、レ
ンジプロファイルの振幅が最大となるレンジセルを検出
すると、図１３に示したようにそれぞれの点の反射信号
が同一レンジセルに並ぶ。

【００１６】上記レンジ補償処理により、観測時間中の
各点のレンジセルを超えた距離変化については除去する
ことが出来たが、レンジセル内の距離変化については除
去できていない。一般に、目標が加速運動、旋回運動を
する時はもちろんのこと、等速直線運動を行う場合で
も、進行方向がレーダ放射軸に沿った方向でない限り、
その距離変化は、線形な成分に加えて、非線形な加速度
成分も含む。この非線形な加速度成分の影響で、各点よ
りの反射信号のドップラー周波数（クロスレンジ）に広
がりを生じるため、結果として生成した画像がクロスレ
ンジ方向にぼけてしまう。そのため、上記加速度成分を
除去するための補償処理が位相補償部１１で行う位相補
償処理である。

【００１７】以下では、この位相補償処理について説明
する。並進運動に伴う上記加速度成分は、全てのレンジ
セルに対してほぼ等しく加わるため、ある一つのレンジ
セルに着目して、そのレンジセルに加わる加速度成分を
推定し、その推定結果を用いて、全てのレンジセルの位
相補償を行う。

【００１８】図１４は位相補償部１１の詳細について示
した図である。１０６は注目レンジセル決定手段、１０
７は区分周波数分析手段、１０８はドップラー追尾手
段、１０９は振幅最大周波数検出回路、１１０は平滑化
回路、１１１は位相補償量算出手段、１１２は位相補償
手段である。

【００１９】図１４に示す通り、まず注目レンジセル決
定手段１０６において、着目すべきレンジセルを決定す
る。レンジ補償後のレンジプロファイルのヒストリｖ２
（ｒ，ｈ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、そ
の値を最大とするレンジセルを着目するレンジセルとし
て、そのレンジセルの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。

【００２０】次に、区分周波数分析手段１０７では、図
１５に示した注目レンジセルの受信信号列ｗ（ｈ）を一
定数のヒット数Δｈごとに（３）式のようにフーリエ変
換し、周波数分布のヒストリを得る。

【数１】 ただし、ｈ’＝０，１，…，ｈｎｕｍ−Δｈである。こ
の周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）の中から振幅
が最大となるクロスレンジ方向のセル、即ちドップラー
セルを追尾する。そのために、まず、ドップラー追尾手
段１０８内の振幅最大周波数検出手段１０９では、各ヒ
ットｈ’ごとに、周波数分布の振幅が最大となるドップ
ラーセルを検出する。

【００２１】その結果の例を図１６に示す。同図におい
て、横軸はヒット、縦軸はドップラーセル（周波数）で
あり、図中太実線で示した部分が、各ヒットの周波数分
布で振幅が最大となるドップラーを示しているものとす
る。見込み角の変化に伴うレーダ断面積の変化のため、
振幅最大周波数の位置が変動すること、および、周波数
の折り返しの影響で、その位置の変化に不連続な部分が
発生する。

【００２２】これに対し、図１１のレンジ追尾手段１０
１の場合と同様、平滑化手段１１０により平滑化を行う
ことにより、図中点線で示した、上述の目標のドップラ
ーの実際の時間変化を得ることができる。この時間変化
を観測時間中のドップラー方向の移動量を表すシフト量
ｓで定義する。

【００２３】位相補償部１１内の位相補償量算出手段１
１１では、次の（４）式に従い、位相補償量ｐｈ（ｈ）
を算出する。

【数２】 ただし、ｈ＝０，１，…，ｈｎｕｍ−１である。

【００２４】位相補償部１１内の位相補償手段１１２で
は、位相補償量算出手段１１１で得られた位相補償量ｐ
ｈ（ｈ）を用いて、（５）式のように位相成分を掛け合
わせることで位相補償をおこない、最終的なレンジプロ
ファイルのヒストリｖＬ（ｈ，ｒ）を得る。 ｖＬ（ｈ，ｒ）＝ｖ２（ｈ，ｒ）・ｅｘｐ（ｊ・ｐｈ（ｈ）） （５） ただし、ｈ＝０，１，…，ｈｎｕｍ−１である。

【００２５】以上の処理を経ることにより、並進運動を
行う目標に関して、目標上の各点のレンジセルを超える
移動、位相の二次の変動を補償することができる。この
ＩＳＡＲ処理によるクロスレンジ方向についての高分解
能化と前述のパルス圧縮によるレンジ方向についての高
分解能化により得られたレーダビデオ信号はその絶対値
が目標のレーダ反射断面積に比例しており、当該信号の
絶対値またはその二乗をレンジおよびクロスレンジ方向
に二次元平面的にレンジセル毎に並べて表示すること
で、目標の鮮明なＩＳＡＲ画像信号が生成される。レン
ジおよび位相補償に関しては、上述したものの他、特開
平７−９２２５７号公報などにおいても示されている。

【００２６】このようにＩＳＡＲ処理部５ｃでは、所定
数の反射エコーを上述した一連のＩＳＡＲ処理を連続し
て行うことで、例えば図１７のような２次元的なＩＳＡ
Ｒ画像が生成される。このＩＳＡＲ画像は、反射エコー
を時系列に沿って１パルスずつ入れ替えながら連続して
合成することで一連の動画像となる。ここで、図１７に
ついては、レンジ情報を横方向に、ドップラー（クロス
レンジ方向）情報を縦方向に表示する。

【００２７】そして、画像処理部５ｄにおい生成した、
時々刻々変化するＩＳＡＲ動画像からオペレータによっ
て選択されるある時点におけるＩＳＡＲ画像の静止画像
と、目標参照画像とを画素毎に照合し、照合の結果、一
致した目標の参照画像と静止画とを表示処理部５ｅに出
力する。表示処理部５ｅでは、入力された静止画像と参
照画像とを操作表示器６で表示する形態に変換し、操作
表示器６にて表示する。

【００２８】画像処理部５ｄにおけるＩＳＡＲ画像と参
照画像との照合について説明する。目標の参照画像は、
メモリ（図示せず）に記憶され、参照時に必要に応じて
を呼び出し、図８の操作表示部６にそれぞれ表示され
る。ここで呼び出される参照画像は、予め目標候補（こ
こでは船舶）の３次元モデルから演算して得られた各方
向についてのＩＳＡＲ画像である。これらは、目標候補
ごとに全てメモリに蓄積されており、目標がどの方向に
向いているかに合わせて呼び出すことができる。また、
目標の方向は、図１０の目標２０の進行方向に合わせて
算出される。

【００２９】図１８に画像処理部５ｄの画像の照合処理
のフローチャートを示す。まず、上述のように目標の進
行方向を算出し（Ｓ２０２）、当該進行方向からアンテ
ナ３に対する目標の角度を見積もり、メモリに蓄えられ
た目標候補の中からこの角度に該当する一の目標の参照
画像を呼び出す（Ｓ２０３）。当該参照画像はアンテナ
と目標との距離に合わせて画像サイズが計算され、ＩＳ
ＡＲ画像と同じ縮尺で表示するようにする（Ｓ２０
４）。こうして得られた参照画像とＩＳＡＲ画像とを画
素毎に輝度を比較することでパターンマッチングを行う
（Ｓ２０５）。このパターンマッチングにおいて一定数
以上の画素においてパターンが一致した場合は、当該参
照画像が目標であるとして表示処理部５ｅに出力する。
一方、一致しなかった場合は、メモリに蓄えられた別の
目標について上記と同様の過程でパターンマッチングを
行い（Ｓ２０６）、画像が一致するまでこれを繰り返
す。

【００３０】図１９はステップＳ２０５の処理内容を詳
細に表したフローチャートである。画面に表示する画素
が画面のＸ方向に１〜ｍ番目まで存在し、Ｙ方向に１〜
ｎ番目まで存在する場合について説明する。例えば、Ｙ
方向の列ごとに順番に目標のＩＳＡＲ画像と参照画像と
の輝度の比較を行い、参照画像の画素の輝度に対し、目
標のＩＳＡＲ画像の輝度が一定の範囲内にある場合は一
致していると判断する（Ｓ２０５１）。判断が済んだら
Ｘ方向に１画素移動して（Ｓ２０５２）、次の画素につ
いて同様の輝度比較を行う。こうしてＸ方向につきｍ番
目の画素まで照合し終わったら（Ｓ２０５３）、Ｙ＝Ｙ
＋１として次の列に移動して（Ｓ２０５４）、同様にＸ
方向に画素を移動しながら輝度比較を行い、Ｙ＝ｎまで
これを繰り返す（Ｓ２０５５）。

【００３１】従来のＩＳＡＲ装置は以上のように構成さ
れている。しかし、実際のＩＳＡＲ画像には電波が海面
に反射してレーダ開口面に入射するクラッタ等の外部雑
音や、レーダの電子回路から生ずる内部雑音等が存在す
るため、それらの雑音もあわせて演算を行ってしまい、
図１７のように画像がぼやけてしまう。従来では、この
ようにぼやけた画像と参照画像とを画素ベースのパター
ンマッチングにより目標の識別を行っていたため、ＩＳ
ＡＲの本来の目的である目標の画像化による目標識別に
対し、識別精度が低いという問題点があった。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
点を解決するためになされたものであり、目標の識別精
度を向上させたＩＳＡＲ装置を得ることを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るレーダ装置
は、送信機が発生する高周波信号を一定間隔で複数回照
射し、目標からの複数の反射信号を受信するアンテナ
と、上記複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信
機の複数の出力信号の上記高周波信号の照射方向の分解
能を向上するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段の
複数の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変
化分を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の出力
信号について、上記高周波信号の照射方向と垂直に交差
する方向の分解能を向上し、目標の画像を生成するクロ
スレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧縮手段の出力
画像のうち所定の閾値以上の信号強度の画素のみを選択
し２値化した画像を出力する２値化画像生成手段と、上
記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶さ
れた複数の参照画像とを画素ごとに照合し、一致した参
照画像を出力する画像照合手段とを備えるものである。

【００３４】また、送信機が発生する水平および垂直偏
波の複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、
目標からの複数の反射信号を受信するアンテナと、上記
複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信機の複数
の出力信号を水平および垂直偏波ごとに上記高周波信号
の照射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記
レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれ
の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変化分
を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の水平およ
び垂直偏波のそれぞれの出力信号の上記高周波信号の照
射方向と交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の強度の画素の
みを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生成手
段と、上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予
め記憶された複数の参照画像とを画素ごとに照合し、一
致した参照画像を出力する画像照合手段とを備えるもの
である。

【００３５】また、送信機が発生する高周波信号を一定
間隔で複数回照射し、目標からの複数の反射信号を受信
するアンテナと、上記複数の反射信号を検波する受信機
と、上記受信機の複数の出力信号の上記高周波信号の照
射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記レン
ジ圧縮手段の複数の出力信号に、目標の移動による当該
出力信号の変化分を補償する補償手段と、上記補償手段
の複数の出力信号について、上記高周波信号の照射方向
と垂直に交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の信号強度の画
素のみを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生
成手段と、当該閾値以上の信号強度の画素の総数から面
積を算出する面積算出手段と、上記２値化画像生成手段
からの２値化画像と、予め記憶された複数の参照画像と
を画素ごとに照合するとともに、上記２値化画像の面積
と上記予め記憶された複数の参照画像のそれぞれの面積
とが一致するかを照合し、いずれも一致した場合に当該
一致した参照画像を出力する画像照合手段とを備えるも
のである。

【００３６】また、送信機が発生する水平および垂直偏
波の複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、
目標からの複数の反射信号を受信するアンテナと、上記
複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信機の複数
の出力信号を水平および垂直偏波ごとに上記高周波信号
の照射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記
レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれ
の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変化分
を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の水平およ
び垂直偏波のそれぞれの出力信号の上記高周波信号の照
射方向と交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の強度の画素の
みを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生成手
段と、当該閾値以上の画素の総数から面積を算出する面
積算出手段と、上記２値化画像生成手段からの２値化画
像と、予め記憶された複数の参照画像とを画素ごとに照
合するとともに、上記２値化画像の面積と上記予め記憶
された複数の参照画像のそれぞれの面積とが一致するか
を照合し、いずれも一致した場合に当該一致した参照画
像を出力する画像照合手段とを備えるものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明の実施の形
態１について説明する。図１は本実施の形態１にかかる
レーダ装置の基本構成を表す図である。１は送信信号を
生成する送信機、２は送信機１の出力をアンテナ３に供
給するとともに、アンテナ３からの受信信号を受信機４
に供給するサーキュレータ、５は信号処理器であり、ア
ンテナビーム方位を演算するビーム制御部５ａ、目標を
追尾する追尾処理部５ｂ、受信機４の出力に基き高分解
能処理（ＩＳＡＲ処理）を行うＩＳＡＲ処理部５ｃ、フ
リーズ画と参照画像をパターンマッチングする画像処理
部５ｄ、表示データを処理する表示処理部５ｅ、を含ん
でおり、６は信号処理器５の出力に基き目標の高分解能
画像を表示しオペレータが操作する操作表示器、７は信
号処理器５が出力する角度信号によりアンテナビーム方
位を制御するアンテナ制御器である。

【００３８】受信信号をＩＳＡＲ処理部５ｃにてＩＳＡ
Ｒ処理を施し、目標の詳細なＩＳＡＲ画像を得るところ
までは従来の技術と同様である。ＩＳＡＲ処理部５ｃに
おいて生成された目標のＩＳＡＲ動画像が画像処理部５
ｄに入力されるとともに、何も処理を行わないそのまま
のＩＳＡＲ動画像が表示処理部５ｅを介して、操作表示
器６に表示される。この表示されたＩＳＡＲ動画像の中
からオペレータの選択によりある時刻における静止画像
が生成される。そして、この選択された静止画像が本実
施の形態１の特徴である２値化された後、参照画像との
照合が行われる。

【００３９】以下、本実施の形態１の画像処理部５ｄの
照合動作について説明する。図２に画像処理部５ｄにお
ける画像処理のフローチャートを示す。画像処理部５ｄ
に入力される目標のＩＳＡＲ静止画像は、各画素ごとに
輝度をチェックし、所定の閾値以上の画素のみ１を出力
し、それ以外は０を出力する（Ｓ２０１）。この２値化
により、例えば図１７に示したようなノイズの多い画像
から図３に示したような輪郭の鮮明な画像を得ることが
できる。図３（ａ）はＩＳＡＲ静止画像１６、（ｂ）は
参照画像１７を表す図である。

【００４０】そして、目標位置の時間変化から目標の進
行方向を算出し、この進行方向からアンテナに対する目
標の向きを算出し（Ｓ２０２）、この目標の向きに基づ
いてメモリに記憶された２値化された参照画像を呼び出
す（Ｓ２０３）。この参照画像はアンテナと目標との距
離に基づいて画像サイズを調整する（Ｓ２０４）。そし
て、この調整した参照画像と上述した２値化したＩＳＡ
Ｒ静止画像とを各画素ごとにパターンマッチングを行う
（Ｓ２０５）。このパターンマッチングの結果が一定範
囲内で一致している場合には、この参照画像が目標であ
るとして識別結果を表示処理部５ｄを介して操作表示器
６で表示する。一方、パターンマッチングの結果が一致
していない場合には、メモリに記憶された別の目標の参
照画像を呼び出し、この参照画像についてＳ２０２から
Ｓ２０４までの処理を繰り返す（Ｓ２０６）。

【００４１】操作表示部６では、図４に示すように動画
１５は表示画面１４の中央部に表示し、例えばＩＳＡＲ
画像の静止画像１６を左に、参照画像１７を右に配置し
て表示する。動画１４、静止画像１５および参照画像１
６については、横方向にレンジ情報を、縦方向にドップ
ラ情報、が表示される。なお、当然のことながら表示形
式はここで説明した形式の限られない。

【００４２】このように目標のＩＳＡＲ静止画像を２値
化することで余計な雑音を抑えることができ、また、画
素毎の輝度情報が０か１だけになるため、メモリの使用
量を低減することができ、処理負荷も軽減できる。

【００４３】その際、図５のように、上記ステップＳ２
００の２値化後に２値化画像の面積を所定の閾値以上の
画素数をカウントして面積を算出するステップＳ２０７
を設け、ステップＳ２０５ａの際に、参照画像とパター
ンマッチングするとともに、２値化画像の面積と参照画
像の面積とを比較し、画像の輪郭および面積とが一致し
ているかを照合してもよい。面積も合わせて照合するこ
とで、より精度の高い目標識別を行うことができる。

【００４４】なお、２値化した後の画像については、各
画素ごとの強度情報は失われるため、図６に示すように
縦方向のドップラーセルの幅、即ちレンジセルごとの周
波数の広がり（以下、周波数プロファイル）を表示する
ようにしてもよい。周波数の幅のみでクロスレンジ方向
のどちらの方向に広がっているかは問題としないため情
報量が減り、その分処理負荷が軽減できる。

【００４５】実施の形態２．本実施の形態２では、水
平、および垂直偏波の送信パルスを交互に送信し、この
偏波ごとに反射エコーをレンジおよびクロスレンジ方向
にパルスを圧縮する。水平、および垂直偏波は電界の振
動方向の特性に基づいて区別されており、同じ目標であ
っても目標の構造にしたがって、水平、垂直偏波ごとに
反射特性が変化する。従って、水平および垂直偏波を切
替えながら、両偏波の反射エコーについてそれぞれＩＳ
ＡＲ画像を生成し、当該画像を２値化して参照画像との
パターンマッチングを行うことで、上記実施の形態１と
比べてより精度の高い目標識別を行うレーダ装置を得る
ものである。

【００４６】図７は本実施の形態２に係るレーダ装置の
構成を表すブロック図である。図１と同じ構成要素には
同じ符号を付す。１ａは水平および垂直偏波の無線送信
パルス信号を生成する送信機、４ａは水平および垂直偏
波の受信信号を受信する受信機、８は信号処理器５が出
力する角度信号によりアンテナビーム方位を制御すると
ともに、送信機１ａおよび受信機４ａの水平および垂直
偏波の切替えを行うアンテナ制御器である。

【００４７】本実施の形態２に係るレーダ装置は、アン
テナ制御／偏波切替器８が送信機１ａを切替え、１パル
ス毎に水平および垂直偏波の送信パルス信号を目標に向
けて放射する。また、受信時においても、アンテナ制御
／偏波切替器８により反射エコーの偏波に合わせて受信
機４ａの受信偏波を切替える。

【００４８】受信された水平および垂直偏波が交互に混
在した反射エコーは、水平および垂直偏波ごとの反射エ
コーに分けられ、それぞれパルス圧縮され、Ａ／Ｄ変換
されてレンジプロファイルとなった後、追尾処理部５ｂ
を介してそのままＩＳＡＲ処理部５ｃに入力される。

【００４９】以下、水平および垂直偏波ごとにレンジ補
償、位相補償された後、クロスレンジ方向にパルス圧縮
が行われ、分解能の向上が図られ目標のＩＳＡＲ動画像
が生成されるのは上記実施の形態１と同様である。

【００５０】生成された水平および垂直偏波ごとのＩＳ
ＡＲ動画像は、それぞれ画像処理部５ｄおよび表示処理
部５ｅに入力される。表示処理部５ｅに入力された水平
および垂直偏波のＩＳＡＲ動画像は、信号の変換が行わ
れて操作表示器６に出力され、当該出力されたＩＳＡＲ
動画像をオペレータが視認して適当な時刻における水平
および垂直偏波ごとの静止画を抽出する。そして、オペ
レータの指示に基づき、抽出した目標の水平および垂直
偏波ごとの静止画とメモリ（図示せず）に記憶された水
平および垂直偏波ごとの参照画像とをパターンマッチン
グして、目標を検索する。このパターンマッチングは水
平および垂直偏波ごとに上記実施の形態１の図２に示し
たフローチャートと同様の過程でそれぞれパターンマッ
チングを行う。

【００５１】以上のように、本実施の形態２では、水平
および垂直偏波ごとにＩＳＡＲ画像を作成し、これに２
値化を行った後、この２値化画像と予め記憶してある参
照画像と画素毎に照合し、目標の検索を行うため、海面
反射等のクラッタや内部雑音等の影響を抑えることがで
き、より精度の高い目標識別を行うレーダ装置を得る。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明に係るレーダ装置
は、送信機が発生する高周波信号を一定間隔で複数回照
射し、目標からの複数の反射信号を受信するアンテナ
と、上記複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信
機の複数の出力信号の上記高周波信号の照射方向の分解
能を向上するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段の
複数の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変
化分を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の出力
信号について、上記高周波信号の照射方向と垂直に交差
する方向の分解能を向上し、目標の画像を生成するクロ
スレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧縮手段の出力
画像のうち所定の閾値以上の信号強度の画素のみを選択
し２値化した画像を出力する２値化画像生成手段と、上
記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶さ
れた複数の参照画像とを画素ごとに照合し、一致した参
照画像を出力する画像照合手段とを備えるため、目標識
別精度の高いレーダ装置を得る。

【００５３】また、送信機が発生する水平および垂直偏
波の複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、
目標からの複数の反射信号を受信するアンテナと、上記
複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信機の複数
の出力信号を水平および垂直偏波ごとに上記高周波信号
の照射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記
レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれ
の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変化分
を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の水平およ
び垂直偏波のそれぞれの出力信号の上記高周波信号の照
射方向と交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の強度の画素の
みを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生成手
段と、上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予
め記憶された複数の参照画像とを画素ごとに照合し、い
ずれも一致した場合に当該一致した参照画像を出力する
画像照合手段とを備えるため、目標識別精度の高いレー
ダ装置を得る。

【００５４】また、送信機が発生する高周波信号を一定
間隔で複数回照射し、目標からの複数の反射信号を受信
するアンテナと、上記複数の反射信号を検波する受信機
と、上記受信機の複数の出力信号の上記高周波信号の照
射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記レン
ジ圧縮手段の複数の出力信号に、目標の移動による当該
出力信号の変化分を補償する補償手段と、上記補償手段
の複数の出力信号について、上記高周波信号の照射方向
と垂直に交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の信号強度の画
素のみを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生
成手段と、当該閾値以上の信号強度の画素の総数から面
積を算出する面積算出手段と、上記２値化画像生成手段
からの２値化画像と、予め記憶された複数の参照画像と
を画素ごとに照合するとともに、上記２値化画像の面積
と上記予め記憶された複数の参照画像のそれぞれの面積
とが一致するかを照合し、いずれも一致した場合に当該
一致した参照画像を出力する画像照合手段とを備えるた
め、さらに目標識別精度の高いレーダ装置を得る。

【００５５】また、送信機が発生する水平および垂直偏
波の複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、
目標からの複数の反射信号を受信するアンテナと、上記
複数の反射信号を検波する受信機と、上記受信機の複数
の出力信号を水平および垂直偏波ごとに上記高周波信号
の照射方向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、上記
レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれ
の出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変化分
を補償する補償手段と、上記補償手段の複数の水平およ
び垂直偏波のそれぞれの出力信号の上記高周波信号の照
射方向と交差する方向の分解能を向上し、目標の画像を
生成するクロスレンジ圧縮手段と、上記クロスレンジ圧
縮手段の出力画像のうち所定の閾値以上の強度の画素の
みを選択し２値化した画像を出力する２値化画像生成手
段と、当該閾値以上の画素の総数から面積を算出する面
積算出手段と、上記２値化画像生成手段からの２値化画
像と、予め記憶された複数の参照画像とを画素ごとに照
合するとともに、上記２値化画像の面積と上記予め記憶
された複数の参照画像のそれぞれの面積とが一致するか
を照合し、いずれも一致した場合に当該一致した参照画
像を出力する画像照合手段とを備えるため、さらに目標
識別精度の高いレーダ装置を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構
成を表すブロック図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の画
像処理装置の処理内容を表すフローチャートである。

【図３】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の２
値化して輪郭が鮮明になったＩＳＡＲ静止画像である。
（ａ）は２値化したＩＳＡＲ静止画像である。（ｂ）は
参照画像である。

【図４】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の操
作表示部の表示形態を表す図である。

【図５】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の別
の構成例を表すブロック図である。

【図６】 本発明の実施の形態１に係るレーダ装置の周
波数プロファイルの図である。（ａ）２値化したＩＳＡ
Ｒ静止画像である。（ｂ）（ａ）のＩＳＡＲ静止画像を
元に作成した周波数プロファイルの図である。

【図７】 本発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構
成を表すブロック図である。

【図８】 従来のレーダ装置の構成を表すブロック図で
ある。

【図９】 従来の画像処理部の処理内容を表すフローチ
ャートである。

【図１０】 目標が並進運動をする場合の自アンテナ装
置との位置関係を表す図である。

【図１１】 従来のレーダ装置のレンジ補償手段の構成
を表す図である。

【図１２】 従来のレーダ装置のレンジプロファイルの
ヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。

【図１３】 従来のレーダ装置のレンジ補償処理を施し
た後のレンジプロファイルのヒストリにおける最大振幅
検出結果の一例を表す図である。

【図１４】 従来のレーダ装置の位相補償手段の構成を
表す図である。

【図１５】 従来のレーダ装置の区分周波数分析手段の
処理内容を表す図である。

【図１６】 従来のレーダ装置の区分周波数分布のヒス
トリの最大振幅検出結果の一例を表す図である。

【図１７】 従来のレーダ装置のＩＳＡＲ画像を表す図
である。

【図１８】 従来のレーダ装置の画像処理部の処理内容
を表すフローチャートである。

【図１９】 従来のレーダ装置の画像照合の処理内容を
表すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 送信機、 ２ サーキュレータ、 ３ アンテ
ナ、 ４ 受信機、５ 信号処理器、 ５ａ ビー
ム制御部、 ５ｂ 追尾処理部、５ｃ ＩＳＡＲ処理
部、 ５ｄ 画像処理部、 ５ｅ 表示処理部、５
ｆ 従来の画像処理部、 ６ 操作表示器、 ７
アンテナ制御器、８ アンテナ制御／偏波切替器、
１０ レンジ補償部、１１ 位相補償部、 １２ ク
ロスレンジ圧縮部、１３ 振幅検出部、 １４ 表示
画面、 １５ ＩＳＡＲ動画像、１６ ＩＳＡＲ静止
画像、 １７ 参照画像、 ２０ 目標、１００
レンジ補償手段、 １０１ レンジ追尾手段、１０２
振幅最大レンジセル検出手段、 １０３ 平滑化手
段、１０４ レンジ補償手段、 １０５ 位相補償手
段、１０６ 注目レンジセル決定手段、 １０７ 区
分周波数分析手段、１０８ ドップラー追尾手段、
１０９ 振幅最大周波数検出回路、１１０ 平滑化回
路、 １１１ 位相補償量算出手段、１１２ 位相補
償手段。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信機が発生する高周波信号を一定間隔
   で複数回照射し、目標からの複数の反射信号を受信する
   アンテナと、 上記複数の反射信号を検波する受信機と、 上記受信機の複数の出力信号の上記高周波信号の照射方
   向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、 上記レンジ圧縮手段の複数の出力信号に、目標の移動に
   よる当該出力信号の変化分を補償する補償手段と、 上記補償手段の複数の出力信号について、上記高周波信
   号の照射方向と垂直に交差する方向の分解能を向上し、
   目標の画像を生成するクロスレンジ圧縮手段と、 上記クロスレンジ圧縮手段の出力画像のうち所定の閾値
   以上の信号強度の画素のみを選択し２値化した画像を出
   力する２値化画像生成手段と、 上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶
   された複数の参照画像とを画素ごとに照合し、一致した
   参照画像を出力する画像照合手段とを備えることを特徴
   とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 送信機が発生する水平および垂直偏波の
   複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、目標
   からの複数の反射信号を受信するアンテナと、 上記複数の反射信号を検波する受信機と、 上記受信機の複数の出力信号を水平および垂直偏波ごと
   に上記高周波信号の照射方向の分解能を向上するレンジ
   圧縮手段と、 上記レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれ
   ぞれの出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変
   化分を補償する補償手段と、 上記補償手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれの
   出力信号の上記高周波信号の照射方向と交差する方向の
   分解能を向上し、目標の画像を生成するクロスレンジ圧
   縮手段と、 上記クロスレンジ圧縮手段の出力画像のうち所定の閾値
   以上の強度の画素のみを選択し２値化した画像を出力す
   る２値化画像生成手段と、 上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶
   された複数の参照画像とを画素ごとに照合し、一致した
   参照画像を出力する画像照合手段とを備えることを特徴
   とするレーダ装置。
3. 【請求項３】 送信機が発生する高周波信号を一定間隔
   で複数回照射し、目標からの複数の反射信号を受信する
   アンテナと、 上記複数の反射信号を検波する受信機と、 上記受信機の複数の出力信号の上記高周波信号の照射方
   向の分解能を向上するレンジ圧縮手段と、 上記レンジ圧縮手段の複数の出力信号に、目標の移動に
   よる当該出力信号の変化分を補償する補償手段と、 上記補償手段の複数の出力信号について、上記高周波信
   号の照射方向と垂直に交差する方向の分解能を向上し、
   目標の画像を生成するクロスレンジ圧縮手段と、 上記クロスレンジ圧縮手段の出力画像のうち所定の閾値
   以上の信号強度の画素のみを選択し２値化した画像を出
   力する２値化画像生成手段と、 当該閾値以上の信号強度の画素の総数から面積を算出す
   る面積算出手段と、 上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶
   された複数の参照画像とを画素ごとに照合するととも
   に、上記２値化画像の面積と上記予め記憶された複数の
   参照画像のそれぞれの面積とが一致するかを照合し、い
   ずれも一致した場合に当該一致した参照画像を出力する
   画像照合手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。
4. 【請求項４】 送信機が発生する水平および垂直偏波の
   複数の高周波信号を一定間隔ごとに交互に照射し、目標
   からの複数の反射信号を受信するアンテナと、 上記複数の反射信号を検波する受信機と、 上記受信機の複数の出力信号を水平および垂直偏波ごと
   に上記高周波信号の照射方向の分解能を向上するレンジ
   圧縮手段と、 上記レンジ圧縮手段の複数の水平および垂直偏波のそれ
   ぞれの出力信号に、目標の移動による当該出力信号の変
   化分を補償する補償手段と、 上記補償手段の複数の水平および垂直偏波のそれぞれの
   出力信号の上記高周波信号の照射方向と交差する方向の
   分解能を向上し、目標の画像を生成するクロスレンジ圧
   縮手段と、 上記クロスレンジ圧縮手段の出力画像のうち所定の閾値
   以上の強度の画素のみを選択し２値化した画像を出力す
   る２値化画像生成手段と、 当該閾値以上の画素の総数から面積を算出する面積算出
   手段と、 上記２値化画像生成手段からの２値化画像と、予め記憶
   された複数の参照画像とを画素ごとに照合するととも
   に、上記２値化画像の面積と上記予め記憶された複数の
   参照画像のそれぞれの面積とが一致するかを照合し、い
   ずれも一致した場合に当該一致した参照画像を出力する
   画像照合手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。