JP2011169869A - Apparatus for processing radar signal - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a radar signal processing apparatus that forms an image without resolution deterioration or the like, even when a synthetic aperture time becomes long. <P>SOLUTION: The radar signal processing apparatus includes an azimuth reference function calculation unit 7 which calculates an azimuth reference function, based on moving route of a radar device and a coordinate of observation point, an azimuth direction dividing part 1 which partitions received signal in an azimuth direction, an azimuth Fourier transform part 2 which forms a received signal after azimuth Fourier transform, by performing Fourier transform in the azimuth direction for a divided received signal, a reference function multiplication part 3 which forms a received signal after phase compensation, by multiplying a computed azimuth reference function for the received signal after the azimuth Fourier transform, an azimuth inverse Fourier transform part 5 which forms a divided image, by performing azimuth direction inverse Fourier transform for the received signal after phase compensation, and an azimuth combination part 6 which forms a high resolution image by synthesizing the divided image. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、レーダ装置からの受信信号に対して、移動方向と平行な方向の分解能を向上する信号処理を行うことにより観測領域の画像を得るレーダ信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to a radar signal processing apparatus that obtains an image of an observation region by performing signal processing for improving resolution in a direction parallel to a moving direction on a received signal from a radar apparatus.

合成開口レーダ(SAR:Synthetic Aperture Radar)は、航空機や衛星などの移動体に搭載され、地表面を観測するレーダである。移動中に受信した受信信号に信号処理を施すことにより角度分解能を向上し、観測対象となる地表面の画像を得ることが可能である。   Synthetic Aperture Radar (SAR) is a radar that is mounted on a moving body such as an aircraft or a satellite and observes the ground surface. By performing signal processing on the received signal received during movement, it is possible to improve the angular resolution and obtain an image of the ground surface to be observed.

サブアパーチャ法は合成開口レーダ(SAR)による画像再生アルゴリズムの1つであり、スポットライト観測や、スライディングスポットライト観測のような、受信データにおける全ドップラ帯域がパルス繰り返し周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)よりも大きい観測データを処理するためのアルゴリズムである。   The sub-aperture method is one of the image reconstruction algorithms using Synthetic Aperture Radar (SAR), and all Doppler bands in received data, such as spotlight observation and sliding spotlight observation, are pulse repetition frequency (PRF). It is an algorithm for processing larger observation data.

このサブアパーチャ法は、ドイツ航空宇宙センターが開発した商用衛星TerraSAR−Xの再生処理として用いられており、例えば非特許文献1にその手法が説明されている。   This sub-aperture method is used as a regeneration process for the commercial satellite TerraSAR-X developed by the German Aerospace Center. For example, Non-Patent Document 1 describes the method.

サブアパーチャ法の特徴は、ドップラ帯域がPRFを超えない範囲(サブアパーチャ)に受信データを分割した後、各サブアパーチャ単位で再生処理を行い、最終段でスペクトル解析法(SPECAN:Spectral Analysis)を利用して各サブアパーチャを合成して、高分解能な画像を形成することである。   The feature of the sub-aperture method is that after the received data is divided into a range where the Doppler band does not exceed the PRF (sub-aperture), reproduction processing is performed for each sub-aperture unit, and the spectral analysis method (SPECAN: Spectral Analysis) is performed at the final stage. Using this method, the sub-apertures are combined to form a high-resolution image.

サブアパーチャ法では、再生処理にチャープスケーリングアルゴリズム(CSA:Chirp Scaling Algorithm)が用いられている。このCSAでの処理では、プラットフォームの軌道は等速直線運動であることを前提としており、観測点とレーダ間のスラントレンジR[η]が、次の式(1)のような双曲線型になることを前提としている。   In the sub-aperture method, a chirp scaling algorithm (CSA) is used for reproduction processing. In this CSA processing, it is assumed that the platform trajectory is a constant velocity linear motion, and the slant range R [η] between the observation point and the radar becomes a hyperbolic type as in the following equation (1). It is assumed that.

Figure 2011169869
Figure 2011169869

ここで、Rはレーダまでの最近接距離、ηは最近接距離となる時間を基準としたアジマス時刻、Vはプラットフォームの速度を表す。このとき、アジマス周波数領域(ドップラ周波数領域)におけるアジマス圧縮時の参照関数Hazは、次の式(2)で行っている。 Here, R 0 is the closest distance to the radar, η is the azimuth time based on the time that is the closest distance, and V r is the platform speed. At this time, the reference function Haz at the time of azimuth compression in the azimuth frequency region (Doppler frequency region) is performed by the following equation (2).

Figure 2011169869
Figure 2011169869

J. Mittermayer et al.,: “Spotlight SAR Data Processing Using the Frequency Scaling Algorithm”, IEEE Trans. on Geosc. and Remote Sensing, Vol.37, No.5, pp. 2198-2214, Sept. 1999.J. Mittermayer et al., “Spotlight SAR Data Processing Using the Frequency Scaling Algorithm”, IEEE Trans. On Geosc. And Remote Sensing, Vol.37, No.5, pp. 2198-2214, Sept. 1999.

式(2)のアジマス参照関数は、式(1)が成り立つことが前提となっている。このアルゴリズムは、これまで、送信周波数の高い航空機搭載SARや衛星搭載SARのような、式(1)の観測点とレーダ間のスラントレンジが双曲線型となる合成開口長の短い環境で用いられてきた。ところが、アジマス分解能は送信周波数とおよそ反比例の関係となるため、低送信周波数SARの場合、同じアジマス分解能を得るためには合成開口時間を大きくとる必要がある。合成開口時間を大きくとる場合、衛星環境では軌道が曲線形であるためにスラントレンジ軌跡が双曲線型から外れ、式(2)によるアジマス圧縮処理では分解能劣化や、サイドローブ特性劣化を引き起こすという問題点があった。   The azimuth reference function of equation (2) is premised on that equation (1) holds. Until now, this algorithm has been used in an environment with a short synthetic aperture length in which the slant range between the observation point of equation (1) and the radar is a hyperbolic type, such as an aircraft-mounted SAR and a satellite-mounted SAR having a high transmission frequency. It was. However, since the azimuth resolution is approximately inversely proportional to the transmission frequency, in the case of the low transmission frequency SAR, it is necessary to increase the synthetic aperture time in order to obtain the same azimuth resolution. When the synthetic aperture time is large, the orbit is curved in the satellite environment, so the slant range locus deviates from the hyperbolic shape, and the azimuth compression processing according to equation (2) causes degradation of resolution and sidelobe characteristics. was there.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、合成開口時間が長くなった場合にも、適切なアジマス圧縮処理を行うことにより、分解能劣化やサイドローブ特性劣化のない画像を生成することができるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and even when the synthetic aperture time becomes long, by performing an appropriate azimuth compression process, there is no degradation in resolution or sidelobe characteristics. An object of the present invention is to obtain a radar signal processing device capable of generating an image.

本発明に係るレーダ信号処理装置は、レーダ装置の移動経路及び観測対象領域内の観測点の座標に基づいて、アジマス参照関数を算出するアジマス参照関数算出部と、受信信号をアジマス方向に分割するアジマス方向分割部と、前記アジマス方向分割部によって分割された受信信号に対して、アジマス方向にフーリエ変換を施すことにより、アジマスフーリエ変換後受信信号を生成する第1のアジマスフーリエ変換部と、前記アジマスフーリエ変換後受信信号に、前記アジマス参照関数算出部によって算出されたアジマス参照関数を乗じることにより、位相補償後受信信号を生成する参照関数乗算部と、前記位相補償後受信信号にアジマス方向逆フーリエ変換を施すことにより、分割画像を生成するアジマス逆フーリエ変換部と、前記分割画像を合成することにより高分解能画像を生成するアジマス結合部とを備えるものである。   The radar signal processing device according to the present invention divides the received signal in the azimuth direction based on the movement path of the radar device and the coordinates of the observation point in the observation target area and the azimuth reference function calculation unit that calculates the azimuth reference function. An azimuth direction division unit; a first azimuth Fourier transform unit that generates a reception signal after azimuth Fourier transform by performing Fourier transform in the azimuth direction on the reception signal divided by the azimuth direction division unit; A reference function multiplication unit that generates a phase-compensated reception signal by multiplying the reception signal after azimuth Fourier transform by the azimuth reference function calculated by the azimuth reference function calculation unit; An azimuth inverse Fourier transform unit that generates a divided image by performing Fourier transform, and the divided image By synthesizing those and a azimuth coupling unit generating a high resolution image.

本発明に係るレーダ信号処理装置によれば、合成開口時間が長くなった場合にも、適切なアジマス圧縮処理を行うことにより、分解能劣化やサイドローブ特性劣化のない画像を生成することができる。   The radar signal processing apparatus according to the present invention can generate an image having no resolution degradation or sidelobe characteristic degradation by performing appropriate azimuth compression processing even when the synthetic aperture time becomes long.

この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar signal processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のスラントレンジ軌跡算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the slant range locus | trajectory calculation part of the radar signal processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のサブアパーチャ法の概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline | summary of the sub-aperture method of the radar signal processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照信号の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the azimuth reference signal of the radar signal processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照関数算出部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the azimuth reference function calculation part of the radar signal processing apparatus concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照信号の範囲を示す図である。It is a figure which shows the range of the azimuth reference signal of the radar signal processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention.

以下、本発明のレーダ信号処理装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of a radar signal processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置について図1から図4までを参照しながら説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
Embodiment 1 FIG.
A radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

図1において、この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置は、アジマス方向分割部1と、アジマスフーリエ変換部2と、参照関数乗算部3と、アジマススケーリング部4と、アジマス逆フーリエ変換部5と、アジマス結合部6と、アジマス参照関数算出部7とが設けられている。   In FIG. 1, a radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes an azimuth direction dividing unit 1, an azimuth Fourier transform unit 2, a reference function multiplication unit 3, an azimuth scaling unit 4, and an azimuth inverse Fourier transform. A unit 5, an azimuth coupling unit 6, and an azimuth reference function calculation unit 7 are provided.

また、アジマス参照関数算出部7は、スラントレンジ軌跡算出部71と、アジマス参照信号算出部72と、アジマス範囲設定部73と、アジマスフーリエ変換部74とが設けられている。   The azimuth reference function calculation unit 7 includes a slant range trajectory calculation unit 71, an azimuth reference signal calculation unit 72, an azimuth range setting unit 73, and an azimuth Fourier transform unit 74.

図2は、この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のスラントレンジ軌跡算出部の構成を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the slant range trajectory calculation unit of the radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図2において、スラントレンジ軌跡算出部71は、地上観測点設定部711と、多項式近似係数算出部712と、多項式近似係数保存部713と、スラントレンジ軌跡復元部714とが設けられている。   In FIG. 2, the slant range trajectory calculation unit 71 includes a ground observation point setting unit 711, a polynomial approximation coefficient calculation unit 712, a polynomial approximation coefficient storage unit 713, and a slant range trajectory restoration unit 714.

つぎに、この実施の形態1に係るレーダ信号処理装置の動作について図面を参照しながら説明する。   Next, the operation of the radar signal processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.

図3は、この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のサブアパーチャ法の概要を説明するための図である。また、図4は、この発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照信号の範囲を示す図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the sub-aperture method of the radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the range of the azimuth reference signal of the radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

一般に、合成開口レーダ(SAR)は、レンジ方向とアジマス方向の両方を高分解能化する信号処理が行われる。しかし、本発明の実施の形態1はアジマス方向を高分解能化する信号処理に関するものであるため、レンジ方向の高分解能化処理、具体的にはパルス圧縮処理については特に説明しない。実際には、一般的に知られている手法を用いればよい。   In general, a synthetic aperture radar (SAR) performs signal processing for increasing the resolution in both the range direction and the azimuth direction. However, since the first embodiment of the present invention relates to signal processing for increasing the resolution in the azimuth direction, the resolution increasing processing in the range direction, specifically, the pulse compression processing is not particularly described. In practice, a generally known method may be used.

この実施の形態1に係るレーダ信号処理装置は、移動しながら観測領域へ波動を照射するとともに、観測領域で散乱された波動を受信するレーダ装置において、その受信信号に対して、移動方向と平行な方向の分解能を向上する信号処理を行うことにより観測領域の画像を得るもので、アジマス参照関数の算出をアジマス参照関数算出部7で行う以外は、従来のサブアパーチャ法と同様の信号処理を行う。   The radar signal processing apparatus according to the first embodiment irradiates a wave to an observation area while moving, and receives a wave scattered in the observation area and is parallel to the movement direction with respect to the received signal. An image of the observation region is obtained by performing signal processing for improving resolution in various directions, and the signal processing similar to the conventional sub-aperture method is performed except that the azimuth reference function is calculated by the azimuth reference function calculation unit 7. Do.

まず、アジマス方向分割部1では、受信信号を図3(b)に示すようにアジマス方向で分割する。図3に示すように、受信信号のドップラ周波数はアジマス時間の経過とともに変化し、観測時間全体としては広いドップラ周波数帯域を持ち、パルス繰返し周波数(PRF)よりも広帯域となる。しかし、アジマス方向の分割により、各分割のドップラ周波数帯域はPRFを超えないようにする。   First, the azimuth direction dividing unit 1 divides the received signal in the azimuth direction as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the Doppler frequency of the received signal changes as the azimuth time elapses, and the observation time as a whole has a wide Doppler frequency band, which is wider than the pulse repetition frequency (PRF). However, the division in the azimuth direction prevents the Doppler frequency band of each division from exceeding the PRF.

アジマスフーリエ変換部2では、分割開口毎にアジマス方向のフーリエ変換を行う。そして、参照関数乗算部3では、アジマス参照関数算出部7で算出されたアジマス参照関数をアジマスフーリエ変換後の受信信号に乗算する。   The azimuth Fourier transform unit 2 performs Fourier transform in the azimuth direction for each divided aperture. The reference function multiplication unit 3 multiplies the received signal after the azimuth Fourier transform by the azimuth reference function calculated by the azimuth reference function calculation unit 7.

アジマススケーリング部4では、アジマススケーリングに必要な位相補償を施し、アジマス逆フーリエ変換部5では、逆フーリエ変換を施すことにより、分割開口毎の低分解能な画像を生成する。   The azimuth scaling unit 4 performs phase compensation necessary for azimuth scaling, and the azimuth inverse Fourier transform unit 5 performs inverse Fourier transform to generate a low-resolution image for each divided aperture.

さらに、アジマス結合部6では、分割開口毎に得られた低分解能な画像を合成することにより、一つの高分解能な画像を生成する。先の非特許文献1では、スペクトル解析法(SPECAN)を利用して合成を行っている。   Further, the azimuth coupling unit 6 generates one high-resolution image by synthesizing the low-resolution images obtained for each divided aperture. In the previous Non-Patent Document 1, synthesis is performed using a spectrum analysis method (SPECAN).

本発明の実施の形態1と従来技術の相違は、レーダの照射方向と姿勢から求めた地上観測点と軌道から算出したスラントレンジR[η]から、直にアジマス参照関数を導出してアジマス圧縮処理に用いることである。こうすることで、真のドップラ変化に適合したアジマス参照関数を作成することができるため、分解能劣化や、サイドローブ特性劣化を抑制することができる。   The difference between the first embodiment of the present invention and the prior art is that the azimuth reference function is directly derived from the slant range R [η] calculated from the ground observation point and the trajectory obtained from the irradiation direction and attitude of the radar to compress the azimuth. It is used for processing. By doing so, it is possible to create an azimuth reference function suitable for a true Doppler change, and thus it is possible to suppress resolution degradation and sidelobe characteristic degradation.

アジマス参照関数算出部7における参照関数作成の手順は以下の通りである。   The procedure for creating a reference function in the azimuth reference function calculation unit 7 is as follows.

アジマス圧縮時に使用する参照関数(マッチドフィルタ)は、アジマス周波数軸におけるドップラ変化による位相変調である。そこで、スラントレンジ軌跡算出部71では、レンジ時刻τにあるターゲットのスラントレンジ軌跡R[τ,η]を作成する。具体的な作成方法については後述する。   The reference function (matched filter) used at the time of azimuth compression is phase modulation by Doppler change in the azimuth frequency axis. Therefore, the slant range trajectory calculation unit 71 creates a slant range trajectory R [τ, η] of the target at the range time τ. A specific creation method will be described later.

作成したスラントレンジ軌跡R[τ,η]を用いて、アジマス参照信号算出部72では、式(3)によりアジマス参照信号h[τ,η]を作成する。   Using the created slant range locus R [τ, η], the azimuth reference signal calculation unit 72 creates an azimuth reference signal h [τ, η] by Equation (3).

Figure 2011169869
Figure 2011169869

このアジマス参照信号h[τ,η]をアジマス範囲設定部73で設定したアジマス幅だけ取り出し、アジマスフーリエ変換部74でアジマス方向にフーリエ変換することで、アジマス周波数軸におけるドップラ変化による位相変調が得られ、これが次の式(4)で表すアジマス参照関数となる。   The azimuth reference signal h [τ, η] is extracted by the azimuth width set by the azimuth range setting section 73 and is subjected to Fourier transform in the azimuth direction by the azimuth Fourier transform section 74, thereby obtaining phase modulation due to Doppler change in the azimuth frequency axis. This is the azimuth reference function represented by the following equation (4).

Figure 2011169869
Figure 2011169869

アジマス範囲設定部73によるアジマス幅の設定方法について次に説明する。   Next, a method for setting the azimuth width by the azimuth range setting unit 73 will be described.

サブアパーチャ法は、図3に示すように、アジマス方向にPRFを元に開口分割した単位で再生処理を行う。このとき各サブアパーチャで必要となるアジマス参照関数幅は、サブアパーチャ内の受信信号内全体のドップラ幅を満足する必要が有るため、図4のようにサブアパーチャ幅T_subよりも広い時間幅T_refのスラントレンジ変化が必要となる。そこで、時間幅T_refのアジマス幅をアジマス範囲設定部73で設定する。   In the sub-aperture method, as shown in FIG. 3, reproduction processing is performed in units of aperture division based on the PRF in the azimuth direction. At this time, since the azimuth reference function width required for each sub-aperture needs to satisfy the entire Doppler width in the received signal in the sub-aperture, the time width T_ref wider than the sub-aperture width T_sub as shown in FIG. Slant range change is required. Therefore, the azimuth range of the time width T_ref is set by the azimuth range setting unit 73.

参照関数乗算部3では、アジマス圧縮処理として、アジマス周波数軸上で受信信号に参照関数を乗算する。アジマス圧縮直前の画像データのアジマス方向の周波数刻みは1/T_subとなる。ところが、時間幅T_refでアジマス参照関数を作成すると、1/T_refの刻みの参照関数となる。そこで、1/T_subの刻みに合せるために、参照関数に補間処理を施し、1/T_sub刻みのアジマス参照関数の値を得る。   The reference function multiplication unit 3 multiplies the received signal by a reference function on the azimuth frequency axis as azimuth compression processing. The frequency increment in the azimuth direction of the image data immediately before azimuth compression is 1 / T_sub. However, when an azimuth reference function is created with a time width T_ref, it becomes a reference function in increments of 1 / T_ref. Therefore, in order to adjust to the increment of 1 / T_sub, the reference function is interpolated to obtain the value of the azimuth reference function of 1 / T_sub.

スラントレンジ軌跡算出部71では、レンジ時刻τにある観測点のスラントレンジ軌跡R[τ,η]をレンジ毎に求める。   The slant range trajectory calculation unit 71 obtains the slant range trajectory R [τ, η] of the observation point at the range time τ for each range.

スラントレンジ軌跡算出部71は、以下のような手順でスラントレンジ軌跡の算出を行う。   The slant range trajectory calculation unit 71 calculates the slant range trajectory in the following procedure.

(1)地上観測点設定部711では、観測中心時刻におけるビーム中心方向の地上観測点を求める。求める観測点はレンジ方向のビーム照射範囲程度とし、およそ等オフナディア角間隔で複数点算出する。   (1) The ground observation point setting unit 711 obtains a ground observation point in the beam center direction at the observation center time. The obtained observation points are about the beam irradiation range in the range direction, and a plurality of points are calculated at approximately equal off-nadir angle intervals.

(2)多項式近似係数算出部712では、地上観測点設定部711で設定した各観測点位置と軌道情報により得られるヒット毎のレーダ装置位置からスラントレンジ軌跡R[η]を算出し、アジマス時刻とスラントレンジの関係を最小二乗法により多項式近似の係数(an,m,an−1,m,…,a0,m)を算出する。 (2) The polynomial approximation coefficient calculation unit 712 calculates the slant range trajectory R m [η] from each observation point position set by the ground observation point setting unit 711 and the radar device position for each hit obtained from the trajectory information. Coefficients of polynomial approximation (a n, m , a n−1, m ,..., A 0, m ) are calculated by the least square method for the relationship between the time and the slant range.

Figure 2011169869
Figure 2011169869

(3)さらに、多項式近似係数算出部712では、求めたスラントレンジ軌跡の多項式近似係数(4次近似なら5個)について、同じ次元の係数毎に観測点までのスラントレンジRとの関係を最小二乗法により多項式近似の係数(Cn,m,Cn−1,m,…,C0,m)を算出する。レンジによる係数の変化は大きくないので、近似は2次で十分である。ただし、再生処理中のRCMC(Range Cell Migration Compensation)処理においてどのレンジへマイグレーション補正するか(0ドップラレンジか、観測中心レンジか)に応じて、係数算出に用いる観測点までのスラントレンジを合わせる必要がある。 (3) Further, in the polynomial approximation coefficient calculation unit 712, the obtained polynomial approximation coefficient of the slant range trajectory (5 in the case of fourth order approximation) is related to the slant range R 0 to the observation point for each coefficient of the same dimension. Coefficients of polynomial approximation (C n, m , C n−1, m ,..., C 0, m ) are calculated by the least square method. Since the change of the coefficient due to the range is not large, a second-order approximation is sufficient. However, it is necessary to match the slant range to the observation point used for coefficient calculation according to the range to which the migration correction is performed in the RCMC (Range Cell Migration Compensation) process during playback processing (0 Doppler range or observation center range). There is.

Figure 2011169869
Figure 2011169869

再生処理においては、(1)−(3)の係数算出を事前に行い、多項式近似係数保存部713に保存しておく。そして、アジマス参照関数の作成時において、スラントレンジ軌跡復元部714でレンジ毎にスラントレンジ軌跡を復元する。   In the reproduction process, the coefficients (1) to (3) are calculated in advance and stored in the polynomial approximation coefficient storage unit 713. Then, when creating the azimuth reference function, the slant range trajectory restoration unit 714 restores the slant range trajectory for each range.

なお、以上の説明では、レーダ装置は電波を送受信するものとしたが、本発明の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置は、レーダ装置が送受信する波動の種類は特に問わない。例えば、音波やレーザ光を用いたレーダ装置でも同様に適用可能である。   In the above description, the radar apparatus transmits and receives radio waves. However, the radar signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention is not particularly limited in the types of waves transmitted and received by the radar apparatus. For example, the present invention can be similarly applied to a radar apparatus using sound waves or laser light.

本実施の形態1に係るレーダ信号処理装置によれば、参照関数をスラントレンジ軌跡から導出したものを用いることにより、合成開口時間が長くなった場合にも、適切なアジマス圧縮処理を行うことにより、分解能劣化やサイドローブ特性劣化のない画像を生成することが可能になる。   According to the radar signal processing device according to the first embodiment, by using the reference function derived from the slant range trajectory, even when the synthetic aperture time becomes long, the appropriate azimuth compression processing is performed. Thus, it is possible to generate an image with no resolution degradation or sidelobe characteristic degradation.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係るレーダ信号処理装置について図5及び図6を参照しながら説明する。図5は、この発明の実施の形態2に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照関数算出部の構成を示すブロック図である。また、図6は、この発明の実施の形態2に係るレーダ信号処理装置のアジマス参照信号の範囲を示す図である。
Embodiment 2. FIG.
A radar signal processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the azimuth reference function calculation unit of the radar signal processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the range of the azimuth reference signal of the radar signal processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

上記の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置では、アジマス圧縮直前の画像データのアジマス方向の周波数刻みは1/T_subとなる。ところが、必要な分のスラントレンジ幅T_refでアジマス参照関数を作成すると、刻み1/T_refの参照関数となる。そのため、1/T_subの刻みに合せるために補間処理が必要となる。そこで、この実施の形態2では、参照関数の刻みを合せる処理を効率化する。   In the radar signal processing device according to the first embodiment, the frequency increment in the azimuth direction of the image data immediately before azimuth compression is 1 / T_sub. However, when the azimuth reference function is created with the necessary slant range width T_ref, the reference function becomes a step 1 / T_ref. For this reason, an interpolation process is required to match the 1 / T_sub step. Therefore, in the second embodiment, the process of matching the reference function is made efficient.

この実施の形態2に係るレーダ信号処理装置は、上記の実施の形態1に係るレーダ信号処理装置と比較して、アジマス参照関数算出部7Aの構成が異なるだけで、その他の部分は同じ構成を持つ。   The radar signal processing apparatus according to the second embodiment is different from the radar signal processing apparatus according to the first embodiment only in the configuration of the azimuth reference function calculation unit 7A, and the other parts have the same configuration. Have.

図5において、アジマス参照関数算出部7Aは、スラントレンジ軌跡算出部71と、アジマス参照信号算出部72と、アジマス範囲設定部73と、アジマスフーリエ変換部74と、アジマス範囲拡張部75と、アジマス参照関数間引き部76とが設けられている。   In FIG. 5, the azimuth reference function calculation unit 7A includes a slant range locus calculation unit 71, an azimuth reference signal calculation unit 72, an azimuth range setting unit 73, an azimuth Fourier transform unit 74, an azimuth range expansion unit 75, and an azimuth range. A reference function thinning unit 76 is provided.

アジマス範囲設定部73では、アジマス参照関数として必要なアジマス幅T_refを設定することは上記の実施の形態1と同じであるが、図5のアジマス参照関数算出部7Aでは、アジマス範囲拡張部75でアジマス幅を拡張する。   In the azimuth range setting unit 73, setting the azimuth width T_ref necessary as the azimuth reference function is the same as in the first embodiment, but in the azimuth reference function calculation unit 7A in FIG. Extend azimuth width.

具体的には、サブアパーチャ幅T_subの整数倍のアジマス参照関数幅T_ref2=N*T_sub分の領域を確保し、T_refの領域外は0としてアジマス参照関数を作成する。これにより、アジマス参照関数の刻みは1/(N*T_sub)となる。   Specifically, an area for the azimuth reference function width T_ref2 = N * T_sub that is an integral multiple of the sub-aperture width T_sub is secured, and an azimuth reference function is created with 0 outside the area of T_ref. Thereby, the increment of the azimuth reference function becomes 1 / (N * T_sub).

アジマス参照関数間引き部76では、FFT処理により得られた参照関数をN個ごとに間引く。これにより、アジマスフーリエ変換後の受信信号とアジマス参照関数のアジマス刻みが1/T_subで一致するため、補間処理なく両者を乗算するだけで効率良くアジマス圧縮が可能になる。   The azimuth reference function thinning unit 76 thins out every N reference functions obtained by the FFT processing. As a result, the received signal after the azimuth Fourier transform and the azimuth increment of the azimuth reference function coincide with each other at 1 / T_sub. Therefore, azimuth compression can be efficiently performed only by multiplying both without interpolation processing.

1 アジマス方向分割部、2 アジマスフーリエ変換部、3 参照関数乗算部、4 アジマススケーリング部、5 アジマス逆フーリエ変換部、6 アジマス結合部、7 アジマス参照関数算出部、7A アジマス参照関数算出部、71 スラントレンジ軌跡算出部、72 アジマス参照信号算出部、73 アジマス範囲設定部、74 アジマスフーリエ変換部、75 アジマス範囲拡張部、76 アジマス参照関数間引き部、711 地上観測点設定部、712 多項式近似係数算出部、713 多項式近似係数保存部、714 スラントレンジ軌跡復元部。   1 azimuth direction division unit, 2 azimuth Fourier transform unit, 3 reference function multiplication unit, 4 azimuth scaling unit, 5 azimuth inverse Fourier transform unit, 6 azimuth coupling unit, 7 azimuth reference function calculation unit, 7A azimuth reference function calculation unit, 71 Slant range trajectory calculation unit, 72 azimuth reference signal calculation unit, 73 azimuth range setting unit, 74 azimuth Fourier transform unit, 75 azimuth range expansion unit, 76 azimuth reference function thinning unit, 711 ground observation point setting unit, 712 polynomial approximation coefficient calculation Part, 713 polynomial approximation coefficient storage part, 714 slant range trajectory restoration part.

Claims (5)

レーダ装置の移動経路及び観測対象領域内の観測点の座標に基づいて、アジマス参照関数を算出するアジマス参照関数算出部と、
受信信号をアジマス方向に分割するアジマス方向分割部と、
前記アジマス方向分割部によって分割された受信信号に対して、アジマス方向にフーリエ変換を施すことにより、アジマスフーリエ変換後受信信号を生成する第1のアジマスフーリエ変換部と、
前記アジマスフーリエ変換後受信信号に、前記アジマス参照関数算出部によって算出されたアジマス参照関数を乗じることにより、位相補償後受信信号を生成する参照関数乗算部と、
前記位相補償後受信信号にアジマス方向逆フーリエ変換を施すことにより、分割画像を生成するアジマス逆フーリエ変換部と、
前記分割画像を合成することにより高分解能画像を生成するアジマス結合部と
を備えたことを特徴とするレーダ信号処理装置。
An azimuth reference function calculation unit that calculates an azimuth reference function based on the movement path of the radar device and the coordinates of the observation point in the observation target area;
An azimuth direction dividing unit for dividing the received signal in the azimuth direction;
A first azimuth Fourier transform unit that generates a reception signal after azimuth Fourier transform by performing a Fourier transform in the azimuth direction on the reception signal divided by the azimuth direction division unit;
A reference function multiplier for generating a phase-compensated received signal by multiplying the received signal after azimuth Fourier transform by the azimuth reference function calculated by the azimuth reference function calculator;
An azimuth inverse Fourier transform unit that generates a divided image by performing an azimuth direction inverse Fourier transform on the received signal after phase compensation;
A radar signal processing apparatus comprising: an azimuth coupling unit that generates a high-resolution image by synthesizing the divided images.
前記アジマス参照関数算出部は、
レーダ装置の移動経路及び観測対象領域内の観測点の座標に基づいて、スラントレンジ軌跡を算出するスラントレンジ軌跡算出部と、
前記スラントレンジ軌跡により定まる位相を持つアジマス参照信号を算出するアジマス参照信号算出部と、
前記アジマス参照信号をアジマス方向にフーリエ変換することにより、アジマス参照関数を算出する第2のアジマスフーリエ変換部とを有する
ことを特徴とする請求項1記載のレーダ信号処理装置。
The azimuth reference function calculation unit
A slant range trajectory calculation unit for calculating a slant range trajectory based on the movement path of the radar device and the coordinates of the observation point in the observation target area;
An azimuth reference signal calculating unit for calculating an azimuth reference signal having a phase determined by the slant range locus;
The radar signal processing apparatus according to claim 1, further comprising: a second azimuth Fourier transform unit that calculates an azimuth reference function by performing a Fourier transform on the azimuth reference signal in the azimuth direction.
前記アジマス参照関数算出部は、
分割内の受信信号が有するドップラ周波数帯域と同じ周波数帯域をアジマス参照関数が保有するように、前記第2のアジマスフーリエ変換部に入力するアジマス参照信号のアジマス方向の幅を設定するアジマス範囲設定部をさらに有する
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ信号処理装置。
The azimuth reference function calculation unit
An azimuth range setting unit that sets the width in the azimuth direction of the azimuth reference signal input to the second azimuth Fourier transform unit so that the azimuth reference function has the same frequency band as the Doppler frequency band of the received signal in the division The radar signal processing apparatus according to claim 2, further comprising:
前記アジマス参照関数算出部は、
前記アジマス範囲設定部によって設定されたアジマス方向の幅を拡張し、拡張範囲のアジマス参照信号に0を設定するアジマス範囲拡張部と、
前記第2のアジマスフーリエ変換部によって算出されたアジマス参照関数をアジマス方向に間引くアジマス参照関数間引き部とをさらに有する
ことを特徴とする請求項3記載のレーダ信号処理装置。
The azimuth reference function calculation unit
An azimuth range expansion unit that expands the width in the azimuth direction set by the azimuth range setting unit and sets the azimuth reference signal of the expansion range to 0;
The radar signal processing apparatus according to claim 3, further comprising: an azimuth reference function thinning unit that thins out the azimuth reference function calculated by the second azimuth Fourier transform unit in the azimuth direction.
前記スラントレンジ軌跡算出部は、
観測中心時刻におけるビーム中心方向の地上観測点を設定する地上観測点設定部と、
レンジ時刻とアジマス時刻に関する関数でスラントレンジ軌跡を近似する多項式近似関数の係数を算出する多項式近似係数算出部と、
前記多項式近似関数の係数を保存する多項式近似係数保存部と、
アジマス参照関数の算出時において、レンジ毎にスラントレンジ軌跡を復元するスラントレンジ軌跡復元部とを含む
ことを特徴とする請求項2記載のレーダ信号処理装置。
The slant range trajectory calculation unit
A ground observation point setting unit for setting a ground observation point in the beam center direction at the observation center time;
A polynomial approximation coefficient calculation unit for calculating a coefficient of a polynomial approximation function that approximates a slant range locus with a function related to the range time and the azimuth time;
A polynomial approximation coefficient storage unit for storing coefficients of the polynomial approximation function;
The radar signal processing apparatus according to claim 2, further comprising a slant range trajectory restoration unit that restores a slant range trajectory for each range when calculating the azimuth reference function.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012093257A (en) * 2010-10-27 2012-05-17 Mitsubishi Electric Corp Radar image processing device
CN102608602A (en) * 2012-03-13 2012-07-25 北京航空航天大学 Ultralow sidelobe synthetic aperture radar imaging method based on complete complementary sequence
WO2014010000A1 (en) 2012-07-12 2014-01-16 三菱電機株式会社 Radar system and data processing device
CN106842196A (en) * 2015-12-03 2017-06-13 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 A kind of azimuth ambiguity suppression method for SAR sub-aperture images
JPWO2017195297A1 (en) * 2016-05-11 2018-06-14 三菱電機株式会社 Radar processing equipment
JPWO2022014052A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20
WO2023089713A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-25 三菱電機株式会社 Radar signal processing device, radar signal processing method, and target observation system
WO2023139773A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 三菱電機株式会社 Data enhancing method and data enhancing device
WO2024042675A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 日本電気株式会社 Signal processing device and signal processing method

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57179769A (en) * 1981-04-30 1982-11-05 Toshiba Corp Correcting system for picture distortion of synthetic aperture-face radar
JPS62263485A (en) * 1986-05-09 1987-11-16 Mitsubishi Electric Corp Radar apparatus
JPS6375686A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Spot light mapping radar apparatus
JPH02210285A (en) * 1989-02-10 1990-08-21 Mitsubishi Electric Corp Spot light maping radar device
JPH02231591A (en) * 1989-03-06 1990-09-13 Hitachi Ltd Method for correcting distortion of synthetic aperture radar image
JPH02243987A (en) * 1989-03-17 1990-09-28 Hitachi Ltd Decentralized synthetic aperture radar signal processing system
JPH0933650A (en) * 1995-07-25 1997-02-07 M C C:Kk Signal processing device
JP2001289945A (en) * 2000-04-05 2001-10-19 Mitsubishi Electric Corp Synthetic aperture radar device
JP2002214334A (en) * 2001-01-23 2002-07-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Target detection apparatus
JP2007292531A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Mitsubishi Space Software Kk Sar-mounted machine velocity measuring instrument, program, and method, and image enhancement device and program
JP2008003092A (en) * 2006-06-23 2008-01-10 Nemerix Sa Method and system for ephemeris extension for gnss application
JP2009236720A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Electric Corp Moving target detector

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57179769A (en) * 1981-04-30 1982-11-05 Toshiba Corp Correcting system for picture distortion of synthetic aperture-face radar
JPS62263485A (en) * 1986-05-09 1987-11-16 Mitsubishi Electric Corp Radar apparatus
JPS6375686A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Spot light mapping radar apparatus
JPH02210285A (en) * 1989-02-10 1990-08-21 Mitsubishi Electric Corp Spot light maping radar device
JPH02231591A (en) * 1989-03-06 1990-09-13 Hitachi Ltd Method for correcting distortion of synthetic aperture radar image
JPH02243987A (en) * 1989-03-17 1990-09-28 Hitachi Ltd Decentralized synthetic aperture radar signal processing system
JPH0933650A (en) * 1995-07-25 1997-02-07 M C C:Kk Signal processing device
JP2001289945A (en) * 2000-04-05 2001-10-19 Mitsubishi Electric Corp Synthetic aperture radar device
JP2002214334A (en) * 2001-01-23 2002-07-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Target detection apparatus
JP2007292531A (en) * 2006-04-24 2007-11-08 Mitsubishi Space Software Kk Sar-mounted machine velocity measuring instrument, program, and method, and image enhancement device and program
JP2008003092A (en) * 2006-06-23 2008-01-10 Nemerix Sa Method and system for ephemeris extension for gnss application
JP2009236720A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Mitsubishi Electric Corp Moving target detector

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012093257A (en) * 2010-10-27 2012-05-17 Mitsubishi Electric Corp Radar image processing device
CN102608602A (en) * 2012-03-13 2012-07-25 北京航空航天大学 Ultralow sidelobe synthetic aperture radar imaging method based on complete complementary sequence
WO2014010000A1 (en) 2012-07-12 2014-01-16 三菱電機株式会社 Radar system and data processing device
US9442193B2 (en) 2012-07-12 2016-09-13 Mitsubishi Electric Corporation Radar system and data processing device
CN106842196B (en) * 2015-12-03 2019-12-17 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 azimuth fuzzy suppression method for SAR sub-aperture imaging
CN106842196A (en) * 2015-12-03 2017-06-13 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 A kind of azimuth ambiguity suppression method for SAR sub-aperture images
JPWO2017195297A1 (en) * 2016-05-11 2018-06-14 三菱電機株式会社 Radar processing equipment
JPWO2022014052A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20
WO2022014052A1 (en) * 2020-07-17 2022-01-20 三菱電機株式会社 Radar signal processing device and radar signal processing method
WO2023089713A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-25 三菱電機株式会社 Radar signal processing device, radar signal processing method, and target observation system
JPWO2023089713A1 (en) * 2021-11-18 2023-05-25
JP7399368B2 (en) 2021-11-18 2023-12-15 三菱電機株式会社 Radar signal processing device, radar signal processing method, and target observation system
WO2023139773A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 三菱電機株式会社 Data enhancing method and data enhancing device
JP7383212B1 (en) * 2022-01-24 2023-11-17 三菱電機株式会社 Data expansion method and data expansion device
WO2024042675A1 (en) * 2022-08-25 2024-02-29 日本電気株式会社 Signal processing device and signal processing method

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