JP2016509679A - 高分解能ストリップマップｓａｒイメージング - Google Patents

Abstract

本発明は、航空又は衛星プラットフォームによって運搬され、単一の分割されていないアンテナと前記単一の分割されていないアンテナに結合された単一の受信機とを有する合成開口レーダ（20）によって、地球表面の領域のストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集を行い、Ｎは１より大きい整数である、ＳＡＲイメージング方法に関する。前記ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全ては、前記ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集が全て地球表面の１つの同一の特定スワスに関係するように、前記合成開口レーダ（20）の天底に対する１つの同一の所定の仰角を用いて行われる。ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のそれぞれは、前記合成開口レーダ（20）の飛行方向に対するそれぞれのスクイント角を用いて行われ、前記それぞれのスクイント角は、前記ストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集を行うために用いられるスクイント角とは異なる。行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集は、それぞれのレーダ送受信動作を含み、前記それぞれのレーダ送受信動作が、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の、単一のレーダ送受信動作又はレーダ送受信動作のグループに関して、個別に又はグループごとに時間インターリーブされ、前記所定の仰角によって、及び前記ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集に用いられる前記それぞれのスクイント角によって規定されるそれぞれの収集方向におけるそれぞれのレーダビームの送受信を含み、それによって、前記それぞれの収集方向は、互いに平行になり、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の収集方向には平行ではない。２つの直接に連続する時点において行われ、ストリップマップモードにおける２つの異なるＳＡＲ収集に関係する、２つのレーダ送受信動作において送受信されるレーダビームは、アジマスに沿って隣接し、それによって、積分時間を、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のいずれか１つによって取得可能な積分時間に対して増加させる。前記方法は、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全てに基づいて前記特定スワスの領域のＳＡＲ画像を生成することを更に含み、前記ＳＡＲ画像は、前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナのアジマス方向に沿った物理的又は等価的な長さの半分に等しい公称ストリップマップアジマス分解能に対して、Ｎ倍にまで向上したアジマス分解能を有する。

Description

本発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）全般によるリモートセンシングに関し、特に高分解能ストリップマップＳＡＲイメージングのための革新的方法に関する。

地球表面のＳＡＲ画像を生成するための典型的な基準幾何学的配置が、図１に示されている。これに関し、図１において（以下で提示及び説明される後続の図においても）、地球表面は、一般性を失うことなく、図及び説明の便宜及び簡単のため、「平らに」しか示されていない（示されないであろう）という事実を強調したい。

特に、図１は、実質的に一定であると見なされる高度ｈ（地球表面に対して）で飛行方向ｄに沿って移動する合成開口レーダ（説明の簡単のため、以下ではＳＡＲセンサと称する）１０を図示する。知られているように、ＳＡＲセンサ１０の高度ｈは、前記ＳＡＲセンサ１０を通り地球表面及び飛行方向ｄに垂直な天底（nadir）方向ｚ（特にそれはＳＡＲセンサ１０のアンテナの位相中心を通る）に沿って測定される。好都合なことに、ＳＡＲセンサ１０は、例えば、航空機、無人航空機（ＵＡＶ）、又は衛星のような航空／宇宙プラットフォーム（図の簡単のため、図１には示されていない）によって飛行／軌道において運搬される。飛行方向ｄの地上軌跡は、飛行方向ｄに平行で天底方向ｚに垂直なアジマス（azimuth）方向ｘを特定し、クロストラック（cross-track）方向ｙは、天底方向ｚ及びアジマス方向ｘの両方に垂直であり、地球表面に接するｘ−ｙ平面をアジマス方向ｘとともに特定する。使用時には、適切なアンテナ（図の簡単のため、図１には示されていない）によって、ＳＡＲセンサ１０は、レーダパルスを送信し、スラントレンジの特定、並びに、天底方向ｚに対する仰角θ、及び飛行方向ｄに対する（又は等価的にはアジマス方向ｘに対する）、図１に示されたＳＡＲ収集（SAR acquisition）の幾何学的配置においては９０°に等しい、スクイント角（squint angle）φの形成をする、収集方向ｓｒにおいて、対応する後方散乱信号を受信する。

特に、図１に示されたＳＡＲ収集の幾何学的配置は、いわゆるストリップマップモードに関係しており、このモードでは、ＳＡＲセンサ１０はスワス（swath）として知られる地球表面のストリップに、レーダパルスを照射し、そこからの関係する後方散乱信号を受信し、スワスは主にアジマス方向ｘに平行に延び、クロストラック方向ｙに沿って所与の幅Ｗを有する。より明確にするために、図２はｘ−ｙ平面でのストリップモードにおけるＳＡＲ収集の幾何学的配置を示しており、ここでは、どのようにしてスクイント角φが全て同じとなるのかを（特に、図２に示された例では、スクイント角φが全て直角である）目にすることができる。

ＳＡＲ技術は成熟した技術であると考えることができ、実際、今日ではその特性及び可能性を説明する無数の論文、マニュアル、特許、及び特許出願が存在する。この点に関して、以下のものへの参照がなされ得る。

Josef Mittermayerらによる「双方向ＳＡＲイメージングモード（Bidirectional SAR Imaging Mode）」というタイトルの論文、IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, vol. 51, no. 1, 1 January 2013, pages 601-614、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ１として示され、双方向ＳＡＲ画像を生成するモードを説明している。

ドイツ特許出願DE 103 19 063 A1、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ２として示され、複数のＳＡＲビームを生成するための複数のアンテナエレメントを有する、ＳＡＲアンテナ方法及びシステムに関する。

A. Currieらによる「広観測幅ＳＡＲ（Wide-swath SAR）」というタイトルの論文、IEE Proceedings of Radar and Signal Processing, vol. 139, no. 2, 1 April 1992, pages 122-135、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ３として示され、ＳＡＲによって観測可能なスワスを広くする様々な方法を説明している。

G. Kriegerらによる「高分解能広観測幅ＳＡＲイメージングのための先進の発想（Advanced Concepts for High-resolution Wide-Swath SAR Imaging）」というタイトルの論文、8th European Conference on synthetic Aperture Radar, 7 June 2010, pages 524-527、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ４として示され、高分解能広観測幅ＳＡＲ画像を生成するマルチチャネルＳＡＲシステムに関する様々な発想を提示している。

J. C. Curlander及び R. N. McDonoughによる「合成開口レーダ：システム及び信号処理（Synthetic Aperture Radar: Systems and signal Processing）」というタイトルの本、Wiley Series in Remote Sensing, Wiley-interscience , 1991、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ５として示され、ＳＡＲシステムについてのマニュアルである。

G. Franceschetti及び R. Lanariによる「合成開口レーダ処理（Synthetic aperture radar Processing）」というタイトルの本、 CRC Press, March 1999、これは、説明の簡単のため以下ではＲｅｆ６として示され、ＳＡＲシステムについての他のマニュアルである。

知られているように、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のアジマス分解能は、ＳＡＲセンサによってターゲットが観測される際に用いられる開口角（又は角度差 − デルタ角）の関数であり、等価的に、アジマス分解能は、ターゲットが観測されるのに用いられるＳＡＲセンサの速度に関係する時間差（デルタ時間）の関数としても見られ得る。特に、アジマス分解能は、次の等式（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ５、及びＲｅｆ６を参照されたい）によって表され得る。

ここで、resはアジマス分解能を示し、λはＳＡＲセンサによって用いられる波長を示し、delta_angleはＳＡＲセンサによってターゲットが観測される際に用いられる開口角（又は角度差 − デルタ角）を示す。

角度をアンテナ（=0.886λ/L、LはＳＡＲセンサのアンテナのアジマス方向の物理的又は等価的な長さを示す）の３dB開口（片方向）と仮定すると、ストリップマップモードのアジマス分解能に従来から関連付けられた制約を得ることができ、それはL/2に等しい（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ５、及びＲｅｆ６を参照されたい）。

現在のところ、アジマス分解能を向上させるために非常に広いアンテナビームが用いられており、これらのビームは、小サイズ又は照射範囲不足（under-illuminated）のアンテナを用いて、等価的なサイズを小さくするような振幅及び／又は位相変調を用いて、又は、いわゆるスポットライトモードを用いることによって得ることができ、その収集ロジックが図３に図示されている。

特に、図３に示されているように、スポットライトモードにおけるＳＡＲ収集ロジックは、同一の関心のある領域をレーダパルスで照射してそこから関連する後方散乱信号を受信するように、ＳＡＲセンサ１０の飛行による移動中にアンテナビームの連続又は準連続ステアリングを行うこと（スクイント角φの値を動的に調整することによって）を想定しており、このようにして前記関心のある領域におけるＳＡＲセンサ１０の持続時間を増加させて、アジマス分解能を向上させる。

アジマス分解能の向上のために使われる上述の手法は両方とも、短所を有する。特に、非常に広いアンテナビームの使用には、非常に大きな送信電力を使う必要があり、一方、スポットライトモードは、スワスのアジマス方向の長さに制限を生じさせる。

文献に示されているように、動作モードのパラメータを結びつける数学的関係が存在する。特に、アジマスサンプリングは、送信／受信パルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）がビームのサイズ及びＳＡＲセンサの速度に結びつけられることを規定する（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ５及びＲｅｆ６を参照されたい）。すなわち、

ここで、αは所望のレベルのアンビギュイティに依存するパラメータであり、νはＳＡＲセンサの速度を示し、ＬはＳＡＲセンサのアンテナのアジマス方向に沿った物理的又は等価的な長さを示す。

ＰＲＦの値は、レンジ方向の測定エリア（スワス）の広がりを制限する（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ５及びＲｅｆ６を参照されたい）。すなわち、

ここで、ΔＲはレンジ方向の測定エリア（スワス）の広がりを示し、τは送信パルスの時間間隔（又は持続時間）を示し、ｃは光速を示す。

ＳＡＲシステムの性能を最大限に利用するために、ストリップマップモード及びスポットライトモードに加えて、ＳＡＲセンサの使用のために長年の間にさまざまな他の技術が提案されて来ており、それらは３つの主なモードに分類することができる。すなわち、
・バーストモード
・空間分割モード、及び
・角度分割モード
である。

主要なバーストモードは、スキャンＳＡＲ（ScanSAR）モードであり、これは時間を同期バーストに分割する（すなわち、規則的な比率で）。アジマススペクトラムが正しく（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ５及びＲｅｆ６を参照されたい）、しかしより短い時間（したがってより小さなデルタ角）の間サンプルされるように、各バーストにおいてアンテナの公称（nominal）ＰＲＦでのシーン部分（scene portion）が取得される。この時間分割により、後続のバーストにおいて、レンジ方向にスワスを増大させるために他の方向に、ビームの切り替えが可能になる。実際には、「アジマス時間」はＮ_ｂ個のバーストに分割され、各バーストで異なるストリップが取得される。このモードの最大の禁忌は、取得されたデルタ角を減少させることによりアジマス分解能が低下するものである。特に、ストリップに「穴」がないことを保証する、連続してカバーするという制約は、最善のアジマス分解能は所定値より小さく（つまり、所定値よりよく）はなり得ないということを含意する（より詳しくは、Ｒｅｆ３、Ｒｅｆ４、Ｒｅｆ５及びＲｅｆ６を参照されたい）。特に、

が得られる。ここで、res_ScanSarはスキャンＳＡＲ分解能を示し、res_Stripはストリップマップ基準分解能（すなわち、Ｌ／２）を示す。

ＴＯＰＳモード（より詳しくは、Ｒｅｆ４を参照されたい）は、バーストモードの１つとも考えられている。このモードは、アジマスステアリング能力を利用し、スポットライトモードとは反対の方向にスキャンすることが必要であり、つまり、再センタリング（re-centring）というよりむしろスイープに相当する。すなわち、各バーストにおいて、初期アジマスステアリングは、ＳＡＲセンサが後方を「見て」、その後バーストの最後で前方に向くことを確実にする。これは、従来のスキャンＳＡＲモードとは異なり、各ターゲットがアンテナパターンの全体によって照射されることを確実にし、これは、放射応答（radiometric response）及びアジマスアンビギュイティを一様にすることを可能にする。規定されたスキャンＳＡＲモードで起きるように、ＴＯＰＳモード（これはバーストモードでもある）でも、ターゲットはストリップマップモードの典型的なデルタ角より小さなデルタ角（又はデルタ時間）を用いてセンサによって常に監視される。ＴＯＰＳモードもスキャンＳＡＲ（従来のスキャンＳＡＲと比較して異なる等式／制約を有していても）と同様に、ストリップマップモードと比較してアジマス分解能を低下させるという代償を払ってスワスをレンジ方向に広げることを可能にする。これらの概念は、Ｒｅｆ４に概括されており、そのイントロダクションにおいて、「例は、アジマス分解能の低下という代償を払って広観測幅（wide swath）を可能にするスキャンＳＡＲ（又はＴＯＰＳ）モード、及び、衛星の軌跡に沿って画像が非連続になるという代償を払ってアジマス分解能を向上させることを可能にするスポットライトモードである」と述べられている。

先に見たように、広観測幅と高分解能とを有するようにする要求は、互いに対立している。一方では、低いＰＲＦは、トラックと交差するエレベーション面において幅広のシーンを収集するために「より長い時間」を有するためには好ましく、一方、広いアンテナビームはアジマス分解能を向上させるために好ましい。しかし、この最後の特性は高いＰＲＦを必要とし、そのため、最初の要求と対照をなす。これらの問題を克服するために、例えばＤＰＳ（Displaced Phase Centres）技術（より詳しくは、Ｒｅｆ３及びＲｅｆ４を参照されたい）のような、空間分割モードを使用する技術が過去に提案されて来ており、これには複数の受信アンテナの使用が必要である。これは、複数のＳＡＲセンサを使用することによって、又は単一のアンテナを分割し、複数の受信システムを使用することによって、達成することができる。すなわち、広いビームを送信し（小アンテナサイズＬ）、アジマス方向に沿って配置されたＭ個のアンテナ（送信に用いられたアンテナと同様に小サイズの）で同時に受信する。複数の受信エレメントを用いると、より多くの数のアジマスサンプルを有すること、従ってより低い物理ＰＲＦ（より詳しくは、Ｒｅｆ３及びＲｅｆ４を参照されたい）を用いることが可能になる。この技術の最大の禁忌は、複雑性であり、実際、この技術では、Ｍ個の受信機とＭ個の「小」アンテナ（又はＭ個のサブブロックに分割された大きなアンテナ）とを同時に用いることが必要であり、従って生成結果（product）における十分な感度を得るためには大きな送信電力が必要である。更に、文献は、アンビギュイティのレベルに対する影響とともに、Ｍ個の位相中心の情報の誤差に対する感度に関して、アルゴリズムレベルでいくつかのクリティカルな部分（critical area）を指摘している。高分解能広観測幅（ＨＲＷＳ：High Resolution Wide-Swath）技術のような、これらのクリティカルな部分を縮小しようとする変形が、文献には存在する。これは、ビームに仰角方向に「追従」するために仰角方向に分割し、それによって、指向性、従って生成結果の感度を向上させることも想定している。

角度分割モードを使用する技術の目的は、空間分割モードを使用する技術の目的に類似しているが、異なる方向においてサンプリングすることによって更なるサンプルが収集される。特に、２つの主なロジックが存在する。すなわち、仰角方向の角度分割及びアジマス方向の角度分割である。

仰角方向の角度分割（これに関しては、例えばＲｅｆ４で説明されているＭＥＢ（Multiple Elevation Beam）技術が参照され得る）は、複数のアンテナ／受信システム、及び単一の送信機（広観測幅の）、又はより多くの指向性送信（より詳しくは、Ｒｅｆ３及びＲｅｆ４を参照されたい）での同時収集を想定する。このようにして、ストリップマップモードにおいて公称アジマス分解能（おおよそＬ／２）で複数の収集が行われる。レンジ方向のアンビギュイティの問題を小さくするために、文献は個々のビームを仰角方向に細めること（squinting）を提案する。

これに代えて、アジマス方向の角度分割（これに関しては、例えばＲｅｆ３に説明されているＳＰＣＭＢ（Single Phase Centre MultiBeam）技術が参照され得る）は、単一の広いビームによる送信、及びＭ個のより狭いビームによる同時受信を想定している。このようにして、広いビームが得られるが（分解能を向上させる）、スポットライトモードと同様に、単一の受信チャネルが異なる角度部分を正しくサンプルする。これらのチャネルはその後、Ｍ倍の大きさの合成デルタ角を得るために、処理中に再結合され、その結果、分解能を向上させる（より詳しくは、Ｒｅｆ３及びＲｅｆ４を参照されたい）。概して、アジマス方向の角度分割技術は、アンビギュイティのレベルに関して多くのクリティカルな部分を有しており、実際、送信アンテナの横方向ローブと単一の受信アンテナの横方向ローブとは相互に影響し合い、アンビギュイティのレベルを上昇させる。

この場合においても、角度分割技術の最大の禁忌は、複雑なものであり、実際、これらの技術では、Ｍ個の受信機とＭ個の「小」アンテナ（又はＭ個のサブブロックに分割された大きなアンテナ）とを同時に用いることを意図しており、従って生成結果における十分な感度を得るためには大きな送信電力が必要である。

空間分割及び角度分割の概念はＲｅｆ４によく概括されており、これのセクション２において、「マルチチャネルのレーダ受信機を、開口が小さく地表の広い領域を照射する送信機と組み合わせることによって、アジマス分解能対広観測幅の観測範囲というジレンマを、いくつかの提案は解決する。例としては、スクイントされたマルチビームＳＡＲ…、ＤＰＣＡ（displaced phase centre antenna）技術…、４アレイＳＡＲシステム…、及びＨＲＷＳ（High-Resolution wide-swath）ＳＡＲ技術がある。」と記載されている。

目的は異なっていても、双方向ＳＡＲイメージングモード（ＢｉＤｉ、更に詳細には、Ｒｅｆ１を参照されたい）も、角度分割技術の１つと見なされるべきである。フェーズドアレイアンテナのアジマスグレーティングローブを利用することにより、又は異なる時間に動作することにより、このモードは２つの異なる画像を同時に収集する。１つは前方のシーンに関し、他方は後方のシーンに関する。アジマスの角度差は時間差に対応し、すなわち、異なる時間に見られる同じシーンであり、したがって画像を比較することによってシーン中の移動物体を識別することが可能である。この技術は、２つの収集がアジマスにおいて角度が分離されていることを期待しており、すなわち、より高い分解能の画像を復元するために２つのチャネルのデータを結合することは不可能である。

Ｒｅｆ１の結論においては、「ＢｉＤｉ短期間系列は、差分及び速度検出に使用することができる。…速度検出の点でのＢｉＤｉイメージングモードの可能性は、将来の研究の題材である。更なる可能性のあるＢｉＤｉの応用には、広く分離したドップラースペクトラムを利用することによるトラックに沿った変位の高精度測定が含まれる。」と記載されている。

最後に、ＳＡＲ技術は別のタイプのアンテナを用いても発展し得るが、使用上最も自由度があるのはいわゆる「フェーズドアレイ」タイプであり、これにより収集方向の素早い切り換えが可能になる。例えば、Ｒｅｆ２に説明されているアンテナのような、他のタイプのアンテナも使用され得る。

本発明の目的及び概要
本発明の目的は、ストリップマップタイプの現在のＳＡＲ収集技術で得ることができるアジマス分解能に対して、よりよいアジマス分解能を達成することを可能にするストリップマップＳＡＲイメージング方法を提供することであり、これは先に述べたような短所を有しない。上述の目的は、添付の特許請求の範囲に規定されているように、ＳＡＲイメージング方法及びＳＡＲシステムに関する限り、本発明によって達成される。

特に、本発明によるＳＡＲイメージング方法は、航空又は衛星プラットフォームによって運搬され、単一の分割されていないアンテナと前記単一の分割されていないアンテナに結合された単一の受信機とを有する合成開口レーダによって、地球表面の領域のストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集を行い、Ｎは１より大きい整数である。

ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全ては、前記ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集が全て地球表面の１つの同一の特定スワス（swath）に関係するように、前記合成開口レーダの天底（nadir）に対する１つの同一の所定の仰角を用いて行われる。

ストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集は、前記合成開口レーダの飛行方向に対するそれぞれのスクイント角を用いて行われ、前記それぞれのスクイント角は、前記ストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集を行うために用いられるスクイント角とは異なる。

更に、行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集は、それぞれのレーダ送受信動作を含み、前記それぞれのレーダ送受信動作が、
・前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の、単一のレーダ送受信動作又はレーダ送受信動作のグループに関して、個別に又はグループごとに時間インターリーブされ、
・前記所定の仰角によって、及び前記ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集に用いられる前記それぞれのスクイント角によって規定されるそれぞれの収集方向におけるそれぞれのレーダビームの送受信を含み、それによって、前記それぞれの収集方向は、互いに平行になり、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の収集方向には平行ではなくなる。

特に、２つの直接に連続する時点において行われ、ストリップマップモードにおける２つの異なるＳＡＲ収集に関係する、２つのレーダ送受信動作において送受信されるレーダビームは、アジマスに沿って隣接し、それによって、積分時間を、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のいずれか１つによって取得可能な積分時間に対して増加させる。

最後に、本発明による前記ＳＡＲイメージング方法は、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全てに基づいて前記特定スワスの領域のＳＡＲ画像を生成することも含み、前記ＳＡＲ画像は、前記合成開口レーダの前記単一の分割されていないアンテナのアジマス方向に沿った物理的又は等価的な長さの半分に等しい公称ストリップマップアジマス分解能に対して、Ｎ倍にまで向上したアジマス分解能を有する。

本発明をよりよく理解するために、非限定的な例によって提供されるいくつかの好ましい実施形態を、添付の図面（縮尺は一定ではない）を参照してこれから説明する。
図１は、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ画像のための典型的な収集の幾何学的配置を図示する。 図２は、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ画像のための典型的な収集の幾何学的配置を図示する。 図３は、スポットライトモードにおけるＳＡＲ画像のための典型的な収集の幾何学的配置を図示する。 図４は、本発明の第１の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のためのロジックの例を図示する。 図５は、本発明の第１の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のためのロジックの例を図示する。 図６は、図４及び図５における、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のためのロジックを用いて収集されたデータを処理する方法を図示する。 図７は、本発明の第１の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集の技術を確認するために、出願人によって行われたシミュレーションの結果を示す。 図８は、本発明の第１の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集の技術を確認するために、出願人によって行われたシミュレーションの結果を示す。 図９は、本発明の第２の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術の実行における、第１収集方策の適用の効果を図示する。 図１０は、本発明の第２の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術の実行における、第１収集方策の適用の効果を図示する。 図１１は、本発明の第２の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術の実行における、第２収集方策の適用の効果を図示する。 図１２は、本発明の第２の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術の実行における、第２収集方策の適用の効果を図示する。

以下の説明は、当該分野の専門家に本発明を具体化し、使用することができるようにするために提供される。示された実施形態に対するさまざまな修正は、専門家には直ちに明らかであり、ここに説明された一般的な原理は、本発明の保護の範囲を逸脱することなく、他の実施形態及び応用に適用され得る。

よって、本発明は、ここに説明及び提示された実施形態のみに限定されることは意図されておらず、本発明には、ここに開示され添付の請求項に規定された原理及び特徴と矛盾しない最も広い範囲が認められるべきである。

本発明は、ＳＡＲセンサで使われるアンテナのステアリング能力（steering capability）を従来にはない方法で利用するという出願人の洞察に由来している。出願人は、その後、ＳＡＲセンサの送受信特性をタイムシェアリングで利用する、マルチビーム及び複数時点のＳＡＲ収集技術を考え出した。

特に、本発明が基づいている着想は、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集を、ストリップマップモードにおけるＮ回の基本的な収集に分割し（Ｎ＞１）、ストリップマップＳＡＲ収集の従来の技術で得られるアジマス分解能の最大でＮ倍の分解能を有するＳＡＲ画像を得るために、それらを結合する、という着想である。

具体的には、本発明の第１の局面は、２個の連続する送信パルス間の時間を表すパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ）レベルでインターリーブされた何回かのＳＡＲ収集を行うことに関し、特に、アンテナのアジマス収集方向、すなわち使用されるスクイント角がＰＲＩレベルで変化するＳＡＲ収集に関する。

詳しくは、増加したパルス繰り返し周波数ＰＲＦ（ＰＲＦ＝１／ＰＲＩ）を用いて、Ｎ回のストリップマップ収集したものを得ることができ、用いられたさまざまなスクイント角の総計がより広いビームのアンテナを合成するように（Ｎ倍まで広く）、アンテナのサイズに適合したＰＲＦをそれぞれ有する（このように、アジマスアンビギュイティ値は変更されない）。Ｎ個のスクイント角を統合し、振幅変調を補償することによって、Ｎ倍のアジマス分解能を有するＳＡＲ画像を得ることができる（つまり、公称ストリップマップモード分解能のＬ／２に対して係数Ｎだけ小さい）。スポットライトモードとは異なり、アンテナのアジマス方向は所定の領域に「追従」することなく変更され、その結果、スワスのアジマスサイズに関して制約は導入されない。

用いられるＰＲＦは、考慮されたアンテナの固有（natural）公称ＰＲＦより大きく、Ｎ倍の大きさであり、すなわち、より小さいＮ分の１の大きさのアンテナ（すなわち、従来の技術で同じアジマス分解能を得るために必要なサイズ）で使用されるＰＲＦと同じ値を有する。

有利な点は、より大きなアンテナは、同じ送信電力に対して非常に高感度な特性を得ること、又は、同じ特性に対して非常に小さな送信電力を用いることができることである。更に、アンテナがより大きいので、送信における電力密度（送信電力をアンテナの表面で除算することによって得られる）が非常に低減される。物理的により大きなアンテナを使用する事実により、より低いＰＲＦモード、従ってより低い分解能でのスポット（ＳＰＯＴ）／ストリップ（ＳＴＲＩＰ）／スキャン（ＳＣＡＮ）収集と両立でき、かなりよい（すなわちかなり大きい）スワスと両立できるというように、システムがずっとフレキシブルになる。

上述の本発明の第１の局面によるストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集の技術は、１より大きい一般的な整数Ｎとともに用いられ得るが、以下では、説明の簡単のため及び一般性を失うことなく、例はＮ＝２の場合について示され、Ｎ＝２の場合に関して以下で説明される思想は、一般的な１より大きい整数Ｎの場合においても準用して適用できるということが理解される。

本発明の第１の局面をよりよく理解するために、図４及び５は、Ｎ＝２の場合の本発明の第１の局面による、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のロジックの例を図示する。

特に、図４（この図では、使用された直交基準系（Cartesian reference system）は、図１−３のために先に導入された系に実質的に対応する）は、
・単一の受信機（図の簡単のため、図４には示されていない）に結合された単一の分割されていないアンテナ（図の簡単のため、図４には示されていない）が備え付けられ、所与の公称パルス繰り返し周波数ＰＲＦ_ｎｏｍに関連付けられ、
・例えば航空機、ＵＡＶ、ヘリコプター、又は衛星のような、航空／宇宙プラットフォーム（図の簡単のため、図４には示されていない）によって飛行方向ｄに沿った飛行／軌道において輸送される、
ＳＡＲセンサ２０を、ｘ−ｙ平面において示す。

図４に示された例では、ＳＡＲセンサ２０は、時間間隔ＰＲＩ_ｏｐ＝１／（２ＰＲＦ_ｎｏｍ）で連続パルスを送信するように、アンテナの公称パルス繰り返し周波数の２倍の周波数である運用上のパルス繰り返し周波数ＰＲＦ_ｏｐ（すなわち、ＰＲＦ_ｏｐ＝２ＰＲＦ_ｎｏｍ）で使用される。特に、図４に示されているように、ＳＡＲセンサ２０は、
・第１の時点ｔ_１において、アジマス方向ｘを基準にして、すなわち、飛行方向ｄを基準にして方向付けられた第１収集方向ｓｒ_１の、第１のスクイント角φ_１に沿った第１のレーダビーム、及び、
・第２の時点ｔ_２（ｔ_２−ｔ_１＝ＰＲＩ_ｏｐ）において、アジマス方向ｘを基準にして、すなわち、飛行方向ｄを基準にして方向付けられた第２収集方向ｓｒ_２の、第１のスクイント角φ_１とは異なる第２のスクイント角φ_２に沿った第２のレーダビーム
を送信及び受信するために使用される。詳しくは、ＳＡＲセンサ２０は、
・第１の時点ｔ_１において、第１のＳＡＲ収集を後方に向かって（つまり、φ_１＞９０°）、
・第２の時点ｔ_２において、第２のＳＡＲ収集を前方に向かって（つまり、φ_２＜９０°）、
行う。

図４に示されているように、２つの収集方向ｓｒ_１及びｓｒ_２において送受信される２つのレーダビームは、アジマスに沿って隣接しており、このようにして、所与のアンテナについて、積分時間を従来のストリップマップ技術の積分時間に対して増加（特に２倍に）させることができる。

図４に示された２つのＳＡＲ収集は、図５に示されたストリップマップモードにおける全体的なＳＡＲ収集のうちの基本的な収集を表しており、図５では、どのようにして一連の後方ＳＡＲ収集（以下では、説明の簡単のため、奇収集とも称する）と一連の前方ＳＡＲ収集（以下では、説明の簡単のため、偶収集とも称する）とが、ＰＲＩレベルでインターリーブして、換言すると常に後方ＳＡＲ収集を前方ＳＡＲ収集と交互にすることによって、すなわち第１のスクイント角φ_１の使用を第２のスクイント角φ_２の使用と交互にすることによって、行われるかがわかる。前に述べたように、直接に連続する時点において行われる奇収集及び偶収集のレーダビームは、所与のアンテナについて積分時間を従来のストリップマップ技術によって得られる積分時間に対して増加させる（特に２倍に）ように、アジマスに沿って隣接する。言い換えると、レーダビームのアジマス幅及びスクイント角の変化は、レーダビームがアジマス方向で隣接すること、したがって、積分時間の増加（特に、２倍にする）を保証するようなものである。

図５に示されたストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術を用いて収集されたデータの処理方法を示すフローチャートが、図６に示されている。

図６に示されているように、特に、前記処理方法は、
・高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を、奇収集で得られた生データ（ブロック６１）及び偶収集で得られた生データ（ブロック６２）に適用し、第１生スペクトラム及び第２生スペクトラムをそれぞれ求め、
・奇収集及び偶収集で求められた生データに基づいて、並びに、都合のよいことに、アンテナの公称指向方向値（nominal pointing values）にも基づいて（ブロック６３）、ドップラーセントロイド（Doppler centroid）の値を推定し、
・周波数が正しく配置された第１のスペクトラム及び周波数が正しく配置された第２のスペクトラムをそれぞれ得るように、第１生スペクトラム（ブロック６４）及び第２生スペクトラム（ブロック６５）のフィルタリング及び周波数合わせを、推定されたドップラーセントロイドの値及びアンテナの公称指向方向値に基づいて行い、
・第１の等化されたスペクトル及び第２の等化されたスペクトルをそれぞれ得るように、周波数が正しく配置された第１のスペクトラム（ブロック６６）及び周波数が正しく配置された第２のスペクトラム（ブロック６７）の両方に、振幅変調の等化を行い、
・第１及び第２の生スペクトラムのサイズの２倍のサイズを有する最終スペクトラムを得るように、第１の等化されたスペクトルを第２の等化されたスペクトルと周波数結合し（frequency combining）（ブロック６８）、
・最終スペクトラムに基づいてＳＡＲ画像を形成する（ブロック６９）。このＳＡＲ画像は、奇収集で得られた生データ又は偶収集で得られた生データに基づいて形成されたＳＡＲ画像のアジマス分解能の半分の（すなわち、２倍よい）分解能を有する
提案された技術を用いると、アンテナの方向の変化に関連付けられた公称値によって奇収集及び偶収集のドップラーセントロイドの値を互いに関連付けることができ、その結果、ドップラーセントロイドの推定値を向上させることができる、という事実を強調することは重要である。

本発明の第１の局面によるストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術の特性及び潜在能力をよりよく理解するために、図７及び８は、衛星によって運搬され、５．６メーターの長さを有するプレーナーアンテナを用いたＸバンドでの動作を仮定した（かつ、常にＮ＝２の場合）、出願人によって行われたシミュレーションの結果を示す。

特に、図７は、単一ターゲットの応答に関する２ウェイパターンの強度を示す。図７のグラフから推測できるように、本発明の第１の局面によるストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集技術は、ＳＡＲセンサのターゲット上の持続時間を２倍にする（一般的な場合には係数Ｎで乗算する）こと（すなわち、積分時間を２倍にする）、したがって分解能を半分にする（一般的な場合には係数Ｎで除算する）こと（すなわち、分解能を係数Ｎで向上させる）を可能にする。

図８は、２．８メートル、すなわち、アンテナのサイズの半分だけ離れた２個のターゲットの存在をシミュレートすることによって得られたアジマス応答を示す。達成された分解能は従来の技術によって意図されている値（アンテナの物理的又は等価的な長さのおよそ半分）より非常に小さい（アンテナのサイズのおよそ半分又はおよそ４分の１）ので、図８のグラフにおいて、２個のターゲットは非常にはっきり識別することができる。

知られているように、ＳＡＲ画像の感度特性を表すパラメータは、送信電力のような主要なレーダパラメータと共に、アンテナの特性が導き出されるパラメータであって、ＮＥＳＺ（Noise Equivalent Sigma Zero）であり、これについては次の比例則が維持される。

ここで、
・Ｇ_Ｔは送信におけるアンテナゲインを表し、
・Ｇ_Ｒは受信におけるアンテナゲインを表し、
・Ｌ_Ｐはアンテナの理想的ではないパターンの積分による損失を表し、
・Ｐ_Ｔは送信電力を表す。

先に説明したように、本発明の第１の局面によるＳＡＲ収集方法は、従来の技術で得られるアジマス分解能（アンテナの物理的又は等価的な長さのおよそ半分）に対して、ストリップマップモードにおける収集のよりよい（最大でＮ倍）アジマス分解能の達成を可能にする。

一方は物理的又は等価的な長さＬの半分の長さのアンテナの使用に基づく従来技術を使用し、もう一方は本発明の第１の局面による、かつ、係数Ｎ倍の長さの、つまり長さＮ×Ｌのアンテナの使用に基づく、革新的な技術を用いる、同じ分解能を有する２つのシステムの間の差を感度に関して解析する。

Ｎ倍の長さのアンテナは、送信及び受信の両方において、ゲインがＮ倍に増加する。先に説明したように、処理で使用されるＰＲＦはＮ分の１に小さくなり、すなわち、単一のターゲットはＮ分の１の数のサンプルを用いてフォーカスされる。

とがっているところがあるので（これに関しては、例えば図７を参照されたい）、従来の場合に比べて、積分はわずかに高くなり得る。しかし、この値は、アンテナビームの形及び値Ｎに依存するのだが、重要ではない。

要約すると、これは次に従う。

ここで、ＮＥＳＺ_ｉｎｖは本発明の第１の局面による技術に関連付けられたＮＥＳＺを示し、ＮＥＳＺ_ｔｒａｄは従来のストリップマップ技術に関連付けられたＮＥＳＺを示す。

したがって、本発明の第１の局面による技術を用いると、製品の感度にかなりの向上がもたらされ、すなわち、Ｎ分の１の強度の信号を検出することが可能になる。その結果、本発明の第１の局面による前記の技術は、送信電力を低減するため、したがって、技術的な複雑さを低減するためにも用いることができる。

次の表１は、アジマス分解能が同じ性能である場合の、従来の技術に対する本発明の第１の局面による技術の利点及び短所をまとめている。

従来の技術に対する本発明の第１の局面による技術を使用することによって得られる利点を強調するために、同じ製品性能及び高さ方向に同じサイズでの比較が、以下の表２及び３に列挙されている。

特に、表２で以下に示されたデータは、およそ６１９ｋｍの衛星高度、およそ１．５ｍの範囲内のアンテナサイズ、１ｍ×１ｍの分解能、１０ｋｍ（仰角によっては１３ｋｍと１５ｋｍの間）より大きなスワス幅、およそ−２４ｄＢｍ^２／ｍ^２のＮＥＳＺ、及び、９３００Ｈｚと１０５００Ｈｚとの間の範囲内のＰＲＦを有する衛星への応用を仮定して、出願人によって得られた。

更に、表３で以下に示されたデータは、およそ６１９ｋｍの衛星高度、およそ１．５ｍの範囲内のアンテナサイズ、１．５ｍ×１．５ｍの分解能、およそ２０ｋｍのスワス幅、およそ−２４ｄＢｍ^２／ｍ^２のＮＥＳＺ、及び、６２００Ｈｚと７０００Ｈｚとの間の範囲内のＰＲＦを有する衛星への応用を仮定して、出願人によって得られた。

上記の表に示されたデータから推測できるように、本発明の第１の局面による技術は、距離分解能を有するストリップマップ生成結果を有するＳＡＲシステムを生み出すこと、又はいかなる場合もそのようなＳＡＲシステムのクリティカルな部分を大きく減少させることを可能にし、既に設計／運用されているＳＡＲシステムで得られる生成結果の種類を増加させる。

これまで、説明して来たように、本発明の第１の局面による技術は、Ｎ個のストリップマップ画像を並行して取得することを可能にする。特に、これらの画像は、本発明の第１の局面によると、アジマス分解能を向上させるために異なるスクイント角を用いて求められる。

画像品質パラメータを変えないために、本発明の第１の局面による技術で用いられるＰＲＦは、アンテナの固有ＰＲＦより大きい。ＰＲＦを増加させることによって、取得され得るスワスはレンジ方向に小さくなる。よって、本発明の第２の局面は、生成結果に対する影響を制御し、引き起こされた劣化を管理するために、増加したＰＲＦを使用しない、又はどのような場合においてもＰＲＦがＮ倍に増加しない、ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集の技術に関する。

特に、本発明の第２の局面は、ＰＲＩレベルではインターリーブされない、いわゆるバーストモードストリップマップ技術に関し、すなわち、Ｎ回のストリップマップ収集が、ＰＲＩレベルでアンテナのアジマスにおける収集方向を変化させることによってではなく、ＰＲＩブロックにおいてアンテナのアジマスにおける収集方向を変化させることによって行われる。

具体的には、本発明の第２の局面は、Ｎ回のストリップマップ収集が、ＰＲＦを増加させることなく、アンテナのアジマス収集方向、すなわち、使用されるスクイント角をＰＲＩブロックにおいて変化させることによって行われる、バーストモードストリップマップ技術に関する。

本発明の第２の局面による、ＰＲＦが増加せずスクイント角が変化するバーストモードストリップマップ技術は、レンジ方向にスワスを悪化させることなく、すなわち、レンジ方向にスワスのサイズを変化させずに、アジマス分解能をＮ倍に向上させることができる。特に、この技術は、アジマス分解能を、使用されるアンテナの物理的又は等価的なアンテナ長の半分のＮ分の１に小さくすること（すなわち、従来のストリップマップ技術に対してＮ倍よいアジマス分解能）が実現できる。

収集を２回（一般的な場合にはＮ回）に分けるために、使用されるアンテナの固有公称ＰＲＦを使用することを前提として、収集方式に「穴」が導入される。これらの穴が周期的な特性を有していない場合には、全ての横方向のローブを広い範囲にわたって上昇させる、という影響があるであろう。すなわち、ＩＳＬＲ（Integrated Side Lobe Ratio）パラメータが悪化するが、ＰＳＬＲ（Peak Side Lobe Ratio）は悪化しない。反対に、２つ（一般的な場合にはＮ個）のタイプの収集に周期的実行バターンを使用することによって、既知の位置にエコーの対が生成される。必要に応じて、さまざまな解決策を選択することができ、その後所与のパターンが収集ロジックに適用される。より少数のサンプルが積分されるので、生成結果のＮＥＳＺパラメータは低下することになる。

例として、図９及び図１０は、本発明の第２の局面による、ＰＲＦが増加しないバーストモードストリップマップ技術を用いたＮ個のタイプの収集の周期的実行パターンの適用の効果を示し、一方、図１１及び図１２は、本発明の第２の局面による、ＰＲＦが増加しないバーストモードストリップマップ技術を用いたＮ個のタイプの収集のランダム実行パターンの適用の効果を示す。

本発明の第１の局面による技術に対して、第２の局面による技術は、アンテナビームの切り換えがかなり低い頻度で生じるので、技術的な制約が少ない。

手短にまとめると、本発明は、
・アジマス分解能をＮ倍に向上させるため、すなわち、ストリップマップモードの公称アジマス分解能の数値（ストリップマップモードの公称アジマス分解能の数値は、先に説明したように、Ｌ／２に等しく、Ｌは使用されたＳＡＲアンテナのアジマス方向に沿った物理的又は等価的な長さである）に対してＮ分の１の数値のアジマス分解能を得るために、Ｎ倍に増加したＰＲＦを使用すること、及び、ＰＲＩレベルでＮ個の異なるスクイント角をインターリーブして使用すること、
・アジマス分解能をＮ倍に向上させるために、すなわち、ストリップマップモードの公称アジマス分解能の数値（すなわち、Ｌ／２）に対してＮ分の１の数値のアジマス分解能を得るために、増加しないＰＲＦを使用すること、及び、Ｎ個の異なるスクイント角をバースト使用すること、
に関する。

結論として、本発明は、スポットライトモードの分解能と同等の極度に高い分解能を有するストリップマップ収集を実現することができるマルチビーム収集ロジックを利用し、それによって、アンテナビームの幅に結びつけられたアジマス分解能の制約を克服する。本発明は、また、放射されるエネルギーをより効率的な方法で管理することができるようにし、生成結果において確立された感度の値を保証するために必要な電力を低減する（送信電力及び送信における電力密度を低減する）。

したがって、本発明は、既に生産されたシステムのために生成結果の範囲を広げるだけではなく、とりわけ、新たなＳＡＲシステムの設計のための新手法を導入する。

最後に、本発明を従来のスポットライトモード及びストリップマップモードと比較して来た後に、先に説明した高分解能広観測幅ＳＡＲ画像生成の既知の技術からの主な違いも説明する。

特に、本発明とは異なり、バースト技術（例えば、スキャンＳＡＲ及びＴＯＰＳ）は、レンジ方向にスワスを大きくするために、アジマス分解能の低下を想定する。

本発明は単一の受信チャンネルで（すなわち、単一の受信機で）機能するが、本発明とは異なり、空間分割技術（例えば、ＤＰＣ及びＨＲＷＳ）及び角度分割技術（例えば、ＭＥＢ及びＳＰＣＭＢ）は、同時受信のためにＭ個のシステムの使用を想定し、また、小さなアンテナ（典型的には、アンテナはＭ個のより小さなアンテナに分割される）の使用も想定する。

Ｒｅｆ１に記載されたＢｉＤｉモードは、移動目標同定（ＭＴＩ：Moving Target Identification）の目的という、異なる目的を有しており、したがって、アジマス分解能を向上させるという目的は有していない。その上に、収集の幾何的な配置が本発明のものとは異なっており、ビームはアジマスの連続性を欠いている。これに関しては、Ｒｅｆ１のセクションIII Ｃ及びIII Ｄに明確に説明され、図１１に明瞭に図示されているように、前方収集及び後方収集に（Ｒｅｆ１の上述のセクションIII Ｃ及びIII Ｄに説明され、上述の図１１に図示されている具体的なＢｉＤｉモードにおいて）使用されるレーダビームは、アジマスにおいて分離されているが、これに対して本発明によると、それらは連続している、ということに注意すべきである。述べたばかりのことを確認すると、Ｒｅｆ１の図１１に示された積分時間は分離しており連続していない、ということに注意すべきである。したがって、ビームがアジマスに沿って連続しておらず、その結果、積分時間も連続していないので、より大きな開口を合成することは不可能であり、すなわち、より長い積分時間（本発明で生じるような積分時間、例えば本発明の第１の局面によると、積分時間はＮ倍に増加する）を得ることは不可能であり、それゆえ、アジマス分解能を向上させることは不可能である。特に、Ｒｅｆ１の図１１に示された前方収集及び後方収集は、それぞれ、ストリップマップモードのアジマスにおける最大公称分解能（すなわち、Ｌ／２）を有するそれぞれのＳＡＲ画像を生成するのに役立つが、本発明で生じるような、アジマス分解能が向上した（すなわち、分解能がＬ／２より小さい）単一のＳＡＲ画像を生成するために使用することはできない（なぜなら、ビームがアジマスに沿って連続しておらず、その結果、積分時間も連続しないからである）。上述の考察は、ＢｉＤｉモードの最後の応用によって確認される。実際に、Ｒｅｆ１に説明されたＢｉＤｉモードの応用は、ターゲット／シーン（scene）が動く速度を測定するためのＭＴＩタイプのものに過ぎず、本発明で想定しているような、ストリップマップモードで得られるＳＡＲ画像のアジマス分解能の向上を意図していない。

更に、Ｒｅｆ２は、アンテナレベルの実現ロジックを備えており、本発明のような収集ロジックは備えていない、ということにも注意すべきである。加えて、Ｒｅｆ２の図３から推測できるように、収集は、アンテナのスワスに関してかなりの間隔で離れており、反復性があるという特性を有している。バーストは、アンテナの固有周波数（ＰＲＦ）でのアジマススペクトラムの連続的なサンプリングを保証せず、すなわち、同じスワスに関してバーストには時間的連続性は存在せず、したがって、本発明によって想定されるものとは異なり、最良の達成可能なアジマス分解能はストリップマップモードの公称分解能（すなわち、Ｌ／２）より悪い。特に、Ｒｅｆ２の図３に示された幾何学的配置は、スキャンＳＡＲモードに典型的なものである。

最後に、Ｒｅｆ３のセクション５も、スキャンＳＡＲモード、すなわち、レンジ方向に多数のサブスワスを収集し、時間的に連続しないバーストを用いるモードを示している、ということにも注意すべきである。バーストは、順次生じ、ストリップマップモードで得られるものより短い持続時間のものであり、したがって、本発明によって想定されるものとは反対に、ストリップマップモードの公称分解能（すなわち、Ｌ／２）に対してアジマス分解能の低下が生じる。更に、Ｒｅｆ３の図１０は、収集ロジックを示しておらず、シーンの距離に応じて選択され得るＰＲＦの値を説明するのみである。特に、Ｒｅｆ３の図１０に示されたものによると、レンジ方向における個々の領域で同期バーストが想定されており、それによってアジマス分解能が低下させられる。

結論として、添付の特許請求の範囲に規定されているように、本発明の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更が本発明に適用され得ることが明らかである。

Claims (7)

1. ＳＡＲイメージング方法であって、
   航空又は衛星プラットフォームによって運搬され、単一の分割されていないアンテナと前記単一の分割されていないアンテナに結合された単一の受信機とを有する合成開口レーダ（20）によって、地球表面の領域のストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集を行い、Ｎは１より大きい整数であり、
   ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全ては、前記ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集が全て地球表面の１つの同一の特定スワスに関係するように、前記合成開口レーダ（20）の天底に対する１つの同一の所定の仰角を用いて行われ、
   ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集のそれぞれは、前記合成開口レーダ（20）の飛行方向に対するそれぞれのスクイント角を用いて行われ、前記それぞれのスクイント角は、前記ストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集を行うために用いられるスクイント角とは異なり、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集は、それぞれのレーダ送受信動作を含み、前記それぞれのレーダ送受信動作が、
   ・前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の、単一のレーダ送受信動作又はレーダ送受信動作のグループに関して、個別に又はグループごとに時間インターリーブされ、
   ・前記所定の仰角によって、及び前記ストリップマップモードにおけるＳＡＲ収集に用いられる前記それぞれのスクイント角によって規定されるそれぞれの収集方向におけるそれぞれのレーダビームの送受信を含み、それによって、前記それぞれの収集方向は、互いに平行になり、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の収集方向には平行ではなくなり、
   ２つの直接に連続する時点において行われ、ストリップマップモードにおける２つの異なるＳＡＲ収集に関係する、２つのレーダ送受信動作において送受信されるレーダビームは、アジマスに沿って隣接し、それによって、積分時間を、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のいずれか１つによって取得可能な積分時間に対して増加させ、
   前記方法は、前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全てに基づいて前記特定スワスの領域のＳＡＲ画像を生成することを更に含み、前記ＳＡＲ画像は、前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナのアジマス方向に沿った物理的又は等価的な長さの半分に等しい公称ストリップマップアジマス分解能に対して、Ｎ倍にまで向上したアジマス分解能を有する、
   ＳＡＲイメージング方法。
2. 前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナは、公称パルス繰り返し周波数に関連付けられており、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集の、前記それぞれのレーダ送受信動作は、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集の単一のレーダ送受信動作で個々に時間インターリーブされており、
   前記レーダ送受信動作は、前記ストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のそれぞれが前記公称パルス繰り返し周波数で行われるように、前記公称パルス繰り返し周波数のＮ倍に等しい動作繰り返し周波数で行われる、
   請求項１の方法。
3. ＳＡＲ画像の生成は、
   ・前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集の全てから求められた生データに基づいて、ドップラーセントロイドの値を推定し（ブロック６３）、
   ・前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のそれぞれから得られた前記生データを、前記推定されたドップラーセントロイドの値及び前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナの各指向方向を示すデータを用いて処理し、それによって、それぞれが、行われたストリップマップモードにおけるそれぞれのＳＡＲ収集に関係する、Ｎ個のスペクトラムを求め、
   ・前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集に関係するＮ個のスペクトラムを周波数結合し、それによって、前記Ｎ個のスペクトラムのそれぞれのサイズのＮ倍のサイズを有する単一の最終スペクトラムを求め（ブロック６８）、
   ・前記最終スペクトラムに基づいて前記特定スワスの領域のＳＡＲ画像を生成する（ブロック６９）、
   請求項２の方法。
4. 前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集のそれぞれから求められた前記生データを処理することは、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集について、前記ＳＡＲ収集から得られた前記生データに高速フーリエ変換を適用し、それによって、それぞれの生スペクトルを求め（ブロック６１及び６２）、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集について、前記推定されたドップラーセントロイドの値及び前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナのそれぞれの指向方向を示すデータに基づいて前記それぞれの生スペクトラムのフィルタリング及び周波数合わせを行い、それによって、周波数が正しく配置されたそれぞれのスペクトラムを求め（ブロック６４及び６５）、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集について、前記周波数が正しく配置されたそれぞれのスペクトラムに振幅変調の等化を適用し、それによって、それぞれの等化スペクトラムを求めること（ブロック６７及び６８）を含み、
   前記行われたストリップマップモードにおけるＮ回のＳＡＲ収集に関係するＮ個のスペクトラムを周波数結合することは、前記Ｎ個の等化スペクトラムを周波数結合すること（ブロック６８）を含む、
   請求項３の方法。
5. 前記合成開口レーダ（20）の前記単一の分割されていないアンテナは、公称パルス繰り返し周波数に関連付けられており、
   行われたストリップマップモードにおける各ＳＡＲ収集のそれぞれのレーダ送受信動作は、前記行われたストリップマップモードにおける他のＮ−１回のＳＡＲ収集のレーダ送受信動作のグループで、グループ毎に時間インターリーブされており、
   前記レーダ送受信動作は、前記公称パルス繰り返し周波数に相当する動作繰り返し周波数で行われる、
   請求項１の方法。
6. 前記ストリップマップモードにおけるＮ回の異なるＳＡＲ収集のレーダ送受信動作のグループは、周期的な又はランダムなインターリーブパターンに従って時間インターリーブされている、
   請求項５の方法。
7. 合成開口レーダシステム（20）であって、
   ・単一の分割されていないアンテナと、前記単一の分割されていないアンテナに結合された単一の受信機とを有し、
   ・請求項１〜６のいずれか１つのＳＡＲイメージング方法を行うように構成された、
   合成開口レーダシステム。

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