JP2020201133A - Synthetic Aperture Radar System, Synthetic Aperture Radar Method, and Synthetic Aperture Radar Program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合成開口レーダシステム、合成開口レーダ方法、および合成開口レーダプログラムに関する。特に、アンテナ開口面制御により複数の送受信ビームを形成し、高い分解能と広い観測幅を実現する合成開口レーダシステム、合成開口レーダ方法、および合成開口レーダプログラムに関する。 The present invention relates to synthetic aperture radar systems, synthetic aperture radar methods, and synthetic aperture radar programs. In particular, the present invention relates to a synthetic aperture radar system, a synthetic aperture radar method, and a synthetic aperture radar program that form a plurality of transmission / reception beams by controlling the antenna aperture surface to realize high resolution and a wide observation width.
合成開口レーダは、SAR(Synthetic Aperture Radar)と称される。以下において、合成開口レーダをSARと称して説明する場合がある。SARは人工衛星あるいは航空機といった飛翔体に搭載される。SARは、雲あるいは霧を貫通し昼夜を問わず地表を観測可能なセンサである。SARに関する主要なパラメータとして、アジマス分解能およびレンジ観測幅がある。SARの撮像原理からこれらのパラメータは相反関係にある。しかし、アンテナの開口を分割し、分割した開口毎に受信データを処理するマルチビームSAR方式により、アジマス分解能の向上とレンジ観測幅の拡大の両立が可能となっている。
高いアジマス分解能と広いレンジ観測幅を実現するマルチビームSAR方式は周知の技術であり、以下の非特許文献1および非特許文献2に示されている。
Synthetic aperture radar is called SAR (Synthetic Aperture Radar). In the following, the synthetic aperture radar may be referred to as SAR. SAR is mounted on a flying object such as an artificial satellite or an aircraft. SAR is a sensor that can observe the surface of the earth day and night through clouds or fog. The main parameters for SAR are azimuth resolution and range observation width. Due to the imaging principle of SAR, these parameters are in a reciprocal relationship. However, the multi-beam SAR method that divides the aperture of the antenna and processes the received data for each divided aperture makes it possible to improve the azimuth resolution and expand the range observation width at the same time.
The multi-beam SAR method that realizes high azimuth resolution and wide range observation width is a well-known technique, and is shown in
マルチビームSAR方式を採用したSARシステムでは、広域化および高分解能化を実現できる。しかし、アンテナ開口毎にデータを記録する必要があるため、SARシステムとして記録するデータ量が増大する。データ量の増加に伴い、データ記録部の数または容量の増加が必要であり、システムリソースおよびコストの面で課題がある。そのため、マルチビームSAR方式におけるデータ量を削減するために様々な方法が検討されている。非特許文献3ではオンボード量子化を用いたマルチビームSAR方式の効率化方法が開示されている。 In the SAR system adopting the multi-beam SAR method, it is possible to realize a wide area and high resolution. However, since it is necessary to record data for each antenna opening, the amount of data recorded as a SAR system increases. As the amount of data increases, it is necessary to increase the number or capacity of data recording units, which poses a problem in terms of system resources and cost. Therefore, various methods are being studied in order to reduce the amount of data in the multi-beam SAR method. Non-Patent Document 3 discloses a method for improving the efficiency of the multi-beam SAR method using on-board quantization.
非特許文献3の効率化方法は、ドップラー帯域上で量子化誤差が一様に分布しており、なおかつ、量子化誤差が比較的大きい時のみ有効である。実際のSARの観測データではこのような条件を満たさないため、非特許文献3の効率化方法を実際のSARの観測データで使用するのは困難である。 The efficiency improvement method of Non-Patent Document 3 is effective only when the quantization error is uniformly distributed on the Doppler band and the quantization error is relatively large. Since such a condition is not satisfied by the actual SAR observation data, it is difficult to use the efficiency improvement method of Non-Patent Document 3 in the actual SAR observation data.
本発明は、マルチビームSAR方式において、高性能化に必要なアンテナ開口数増加に伴うデータ量増加を抑制することを目的とする。 An object of the present invention is to suppress an increase in the amount of data due to an increase in the numerical aperture of antennas required for high performance in a multi-beam SAR system.
本発明に係る合成開口レーダシステムは、
複数のアンテナ開口により受信された複数の受信信号の各々をレンジフーリエ変換し、複数の変換受信信号として出力するレンジフーリエ変換部と、
前記複数の変換受信信号の各々に、互いに直交性を有する複数の符号変調コードの各々を乗算し、複数の変調受信信号として出力する符号変調部と、
前記複数の変調受信信号を多重化し、多重化信号としてデータ記録部に記録する多重化部とを備えた。
The synthetic aperture radar system according to the present invention is
A range Fourier transform unit that performs range Fourier transform on each of a plurality of received signals received by a plurality of antenna openings and outputs them as a plurality of converted received signals.
A code modulation unit that multiplies each of the plurality of conversion reception signals by each of a plurality of code modulation codes having orthogonality to each other and outputs the plurality of modulation reception signals.
It is provided with a multiplexing unit that multiplexes the plurality of modulated reception signals and records them as a multiplexing signal in the data recording unit.
本発明に係る合成開口レーダシステムでは、複数のアンテナ開口から取得した受信信号に対して、符号変調部が符号変調処理を実施した後に多重化することでデータ量を削減する。よって、本発明に係る合成開口レーダシステムよれば、高性能化に必要なアンテナ開口数を増加した場合でもハードウェアリソースの増加を抑えることができる。 In the synthetic aperture radar system according to the present invention, the amount of data is reduced by multiplexing the received signals acquired from a plurality of antenna openings after the code modulation unit performs the code modulation process. Therefore, according to the synthetic aperture radar system according to the present invention, it is possible to suppress an increase in hardware resources even when the numerical aperture of antennas required for high performance is increased.
以下、本実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals. In the description of the embodiment, the description will be omitted or simplified as appropriate for the same or corresponding parts.
実施の形態1.
***構成の説明***
図1は、本実施の形態に係る合成開口レーダシステム100を示す構成図である。以下では、合成開口レーダシステム100をSARシステムと称する場合がある。
合成開口レーダシステム100は、パルス信号を繰り返し観測領域に照射し、観測対象200によって反射された反射波を受信し、その受信信号を用いてSAR画像を再生する装置である。
*** Explanation of configuration ***
FIG. 1 is a configuration diagram showing a synthetic aperture radar system 100 according to the present embodiment. Hereinafter, the synthetic aperture radar system 100 may be referred to as a SAR system.
The synthetic aperture radar system 100 is a device that repeatedly irradiates an observation region with a pulse signal, receives a reflected wave reflected by the
図2は、本実施の形態に係る合成開口レーダシステム100の信号処理部140の構成図である。
図3は、本実施の形態に係る合成開口レーダシステム100の信号復調部102の構成図である。
信号処理部140は、複数のアンテナ開口から受信した複数の受信信号32の各々に、互いに直交性を持つ複数の符号変調コード332の各々を乗算し、複数の受信信号32を多重化する。受信信号32は、受信部130においてデジタル化されたデジタル受信信号である。多重化された信号は多重化信号34である。
信号復調部102は、信号処理部140にて多重化された多重化信号34に符号復調コード221を乗算し、画像スペクトラム36を生成する。
本実施の形態では、アンテナ開口の数がNであるとする。Nは自然数である。すなわち、送受信アンテナ120は、アンテナ開口1からアンテナ開口NのN個のアンテナ開口を有する。
FIG. 2 is a configuration diagram of a
FIG. 3 is a configuration diagram of a
The
The
In this embodiment, it is assumed that the number of antenna openings is N. N is a natural number. That is, the transmitting / receiving antenna 120 has N antenna openings from the antenna opening 1 to the antenna opening N.
励振部107は、パルス信号31を生成し、一定の時間間隔で送信部108および受信部130に出力する。励振部107によって生成されるパルス信号31はチャープ信号である。チャープ信号は、時間とともに周波数の変化率が変化する信号である。チャープ信号の周波数の変化率を、チャープレートと称する。
励振部107で生成されるパルス信号31のパルス幅、帯域幅、チャープレートおよびパルス間の時間間隔は、制御部106から出力される制御信号30によって決定される。
送信部108は励振部107から出力されたパルス信号31の信号レベルを所望の信号レベルまで増幅し、送受切換器109に出力する。送受切換器109は、送受切換器n(n=1,2,…,N)のN個の送受切換器を備える。
The
The pulse width, bandwidth, time interval between the char plate and the pulse of the pulse signal 31 generated by the
The
送受切換器n(n=1,2,…,N)は送受信アンテナの送信状態と受信状態を切り換える。送信状態では、送受切換器n(n=1,2,…,N)は送信部108からの信号を送受信アンテナ120のアンテナ開口n(n=1,2,…,N)に出力する。受信状態では、送受切換器n(n=1,2,…,N)は送受信アンテナ120のアンテナ開口n(n=1,2,…,N)で受信した反射波の信号を受信部130の受信部n(n=1,2,…,N)に出力する。
The transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) switches between the transmission state and the reception state of the transmission / reception antenna. In the transmission state, the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) outputs the signal from the
送受信アンテナ120はアジマス方向に分割したアンテナ開口n(n=1,2,…,N)を備える。送受信アンテナ120は、送受切換器n(n=1,2,…,N)から出力されたパルス信号を観測領域に向けて照射し、観測対象200によって反射されたパルス信号の一部をRF(Radio Frequency)信号として受信する。送受信アンテナ120はRF信号を送受切換器n(n=1,2,…,N)に出力する。図1では一つの送受信アンテナ120が送信機能および受信機能を備えている。しかし、送受信アンテナは複数存在してもよく、送信アンテナと受信アンテナが別々に分かれていてもよい。
The transmitting / receiving antenna 120 includes antenna openings n (n = 1, 2, ..., N) divided in the azimuth direction. The transmission / reception antenna 120 irradiates the pulse signal output from the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) toward the observation region, and a part of the pulse signal reflected by the
受信部n(n=1,2,…,N)は、送受切換器n(n=1,2,…,N)から出力されたRF信号をベースバンド信号に変換する。そして、受信部n(n=1,2,…,N)は、A/D(Analog to Digital)変換器によってベースバンド信号をデジタル受信信号、すなわち受信信号32に変換する。受信部n(n=1,2,…,N)は、受信信号32を信号処理部140に出力する。また、受信部n(n=1,2,…,N)は、励振部107から出力されたパルス信号31をA/D変換器によってデジタル送信信号、すなわち送信信号33に変換し、信号処理部140に出力する。
The receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) converts the RF signal output from the transmission / reception switching device n (n = 1, 2, ..., N) into a baseband signal. Then, the receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) converts the baseband signal into a digital reception signal, that is, a reception signal 32 by the A / D (Analog to Digital) converter. The receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) outputs the received signal 32 to the
信号処理部140は、受信部n(n=1,2,…,N)が出力した受信信号32および送信信号33を周波数領域に変換する。また、信号処理部140は、送信信号33を参照信号331に変換する。信号処理部140は、周波数領域で受信信号32に、参照信号331および符号変調コード332を乗算する符号変調処理を実施する。そして、信号処理部140は、N個の受信信号32に対して多重化処理を実施することで多重化信号34を生成する。信号処理部140は、多重化信号34をデータ記録部150に出力する。
The
データ記録部150は、信号処理部140が出力した多重化信号34を記録し、所望の時刻に多重化信号34をデータ転送部101に出力する。
データ転送部101は、多重化信号34を無線周波数信号35にマッピングし、信号復調部102に出力する。
The
The
信号復調部102は、データ転送部101が出力した無線周波数信号35から多重化信号34を復調し、復調多重化信号63とする。信号復調部102は、復調された多重化信号34、すなわち復調多重化信号63に符号復調コード221を乗算する符号復調処理を実施する。信号復調部102は、各アンテナ開口で受信したN個の受信信号に対応する画像スペクトラム36を生成する。そして、信号復調部102は、画像スペクトラム36を画像再生部103に出力する。
The
画像再生部103は、信号復調部102が出力した画像スペクトラム36を用いてSAR画像37を再生する処理を実施する。
The
表示器104は、GPU(Graphic Processing Unit)といったプロセッサを備えている。表示器104は、画像再生部103により再生されたSAR画像37をディスプレイに表示する。
The
制御部106は、送受信アンテナ120が送受を切り替えるタイミング、および、励振部107がパルス信号31を生成するタイミングを制御する回路である。
The control unit 106 is a circuit that controls the timing at which the transmission / reception antenna 120 switches transmission / reception and the timing at which the
<信号処理部140の詳細説明>
図2に示す信号処理部140のレンジフーリエ変換部n(n=1,2,…,N)は、受信部n(n=1,2,…,N)から出力された受信信号32、および送信信号33を周波数領域に変換する。
信号処理部140の記録装置42は、レンジフーリエ変換部n(n=1,2,…,N)から出力された送信信号33から、周波数空間上で送信信号33の複素共役関係にある参照信号331を生成し、保持する。また、記録装置42は、互いに直交性を持つ符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を記録している。すなわち、n個の符号変調コードCn mは互いに直交性を持つ。記録装置42は、符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を符号変調部41に出力する。
<Detailed description of
The range Fourier transform unit n (n = 1, 2, ..., N) of the
The
符号変調部41の符号変調乗算器n(n=1,2,…,N)は、レンジフーリエ変化部n(n=1,2,…,N)が出力した受信信号32ごとに、参照信号331および符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を乗算することで、互いに直交性を持ったデジタル受信信号に変換する。すなわち、n個の受信信号にそれぞれ符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を乗算することで得られるn個のデジタル受信信号は、互いに直交性を持つ。具体的には、1個目のデジタル受信信号と2個目のデジタル受信信号は直交性を有する。ここで、直交性を持つとは、2つの関数、すなわち信号が合成および分離できる数学的性質を持つことをいう。
The code modulation multiplier n (n = 1, 2, ..., N) of the
図2では、符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)の乗算を並列に実施している。しかし、レンジフーリエ変化部n(n=1,2,…,N)が出力した受信信号32に対して符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を順番に乗算してもよい。このとき、符号変調乗算器は一つでよい。記録装置42が、レンジフーリエ変換部n(n=1,2,…,N)から出力された受信信号32を保持し、参照信号331および符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)と共に受信信号32を符号変調乗算器に出力する。
In FIG. 2, the multiplication of the code modulation code C n m (n = 1, 2, ..., N) is performed in parallel. However, the received signal 32 output by the range Fourier change unit n (n = 1, 2, ..., N) is multiplied in order by the code modulation code C n m (n = 1, 2, ..., N). May be good. At this time, only one code modulation multiplier may be used. The
また、図2では記録装置42が符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を保持する例を示している。しかし、符号変調乗算器で受信信号32に符号変調コードを乗算する都度、符号変調コードを算出してもよい。
図2では、記録装置42に保持されている参照信号331は、毎観測ごとにレンジフーリエ変換部n(n=1,2,…,N)が出力する送信信号33から算出される。しかし、励振部107が生成する全パルス信号に対応する参照信号331を保存し、生成されたパルス信号に応じた参照信号331を符号変調乗算器に出力してもよい。このとき、図1の励振部107は受信部130にパルス信号31を送信しない。
また、ここでは参照信号331を受信信号32に乗算することを想定しているが、これに限るものではなく、受信信号32に参照信号331を乗算しなくてもよい。このとき、図1の励振部107は受信部130にパルス信号31を送信せず、信号処理部140の記録装置42には参照信号331が記録されない。
The
In FIG. 2, the
Further, although it is assumed here that the
信号処理部140の多重化部43は、具体的には周知のマルチプレクサ回路を搭載しており、符号変調部41が出力したN個の受信信号32を周波数空間上で1つの多重化信号34に合成する。
Specifically, the multiplexing
図3の信号復調部102の復調器201は、データ転送部101から出力された無線周波数信号35から多重化信号34を復調し、復調多重化信号63として符号復調部202の符号変調器n(n=1,2,…,N)に出力する。
信号復調部102の記録装置203は、無線周波数信号35に対応する符号復調コード221を記録しており、符号復調部202の符号復調乗算器n(n=1,2,…,N)に出力する。
The
The
信号復調乗算器n(n=1,2,…,N)は周波数空間上で多重化信号34に符号復調コードn(n=1,2,…,N)を乗算し、画像スペクトラム36を生成する。
図3では、符号復調コードの乗算を並列に実施しているが、復調器201が出力した多重化信号34に対して符号復調コードCn d(n=1,2,…,N)を順番に乗算してもよい。このとき、符号復調乗算器は一つでよく、記録装置203が、復調器201から出力された多重化信号34を保持し、符号復調コードCn d(n=1,2,…,N)と共に多重化信号34を符号変調乗算器に出力する。
The signal demodulation multiplier n (n = 1, 2, ..., N) multiplies the multiplexed signal 34 by the code demodulation code n (n = 1, 2, ..., N) in the frequency space to generate the image spectrum 36. To do.
In FIG. 3, the multiplication of the code demodulation code is performed in parallel, but the code demodulation code C n d (n = 1, 2, ..., N) is sequentially assigned to the multiplexed signal 34 output by the
図3では記録装置203が符号復調コードCn d(n=1,2,…,N)を記録しており、符号復調乗算器に出力する。しかし、記録装置203が符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を保持し、多重化信号に符号復調コードを乗算する際に符号復調コードを算出してもよい。
In FIG. 3, the
図4は、本実施の形態に係る合成開口レーダシステム100に用いられるコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。
合成開口レーダシステム100は、具体例として、電子回路909、メモリ921、および通信装置950を備える。
FIG. 4 is a diagram showing a hardware configuration example of a computer used in the synthetic aperture radar system 100 according to the present embodiment.
As a specific example, the synthetic aperture radar system 100 includes an
信号処理部140の構成要素であるレンジフーリエ変換部40と符号変調部41と多重化部43と記録装置42のそれぞれは、専用のハードウェアである電子回路909によって実現される。電子回路909は、具体的には、レンジフーリエ変換回路と符号変調回路と多重化回路と記録装置回路である。また、信号復調部102の構成要素である復調器201と符号復調部202と記録装置203のそれぞれは専用のハードウェアである電子回路909によって実現される。電子回路909は、具体的には、復調回路と符号復調回路と記録装置回路である。
Each of the range
ここで、レンジフーリエ変換回路、符号変調回路、多重化回路、記録装置回路、復調回路、符号変調回路は、具体的には、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ASIC、FPGA、またはこれらを組み合わせたものが該当する。ASICは、Application Specific Integrated Circuitの略語である。FPGAは、Field−Programmable Gate Arrayの略語である。 Here, the range Fourier conversion circuit, the code modulation circuit, the multiplexing circuit, the recording device circuit, the demodulation circuit, and the code modulation circuit are specifically described as a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, an ASIC, an FPGA, and the like. Or a combination of these is applicable. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit. FPGA is an abbreviation for Field-Programmable Gate Array.
なお、信号処理部140および信号復調部102の構成要素は、専用のハードウェアで実現されるものに限るものではない。信号処理部140および信号復調部102の構成要素は、ソフトウェア、ファームウェア、または、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されるものであってもよい。ソフトウェアあるいはファームウェアはプログラムとしてコンピュータのメモリに格納される。コンピュータはプログラムを実行するハードウェアであり、具体的には、CPU、中央処理装置、演算装置、およびマイクロコンピュータといったハードウェアが該当する。CPUは、Central Processing Unitの略語である。
The components of the
コンピュータのメモリ921は、具体的には、RAM、ROM、フラッシュメモリ、EEPROMといった不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、あるいはコンパクトディスクといった記憶機器が該当する。RAMは、Random Access Memoryの略語である。ROMは、Read Only Memoryの略語である。EEPROMは、Electrically Erasable Programmable Read Only Memoryの略語である。
Specifically, the
コンピュータの通信装置950は、レシーバとトランスミッタを有する。通信装置950は、無線で、LAN、インターネット、あるいは電話回線といった通信網に接続している。通信装置950は、具体的には、通信チップまたはNICである。LANは、Local Area Networkの略語である。NICは、Network Interface Cardの略語である。
The
図5は、本実施の形態に係るレンジフーリエ変換処理、デチャープ処理、符号変調処理、多重化処理、および符号復調処理を実施した際の概念図である。
図5を参照しながら、レンジフーリエ変換処理、デチャープ処理、符号変調処理、多重化処理、および符号復調処理によるデータ量削減の原理を説明する。図5の例では受信信号に参照信号を乗算するデチャープ処理を実施している。しかし、デチャープ処理を実施せず受信信号に符号変調処理を実施してもよい。このとき、符号復調処理で用いる符号復調コードCn d(n=1,2,…,N)が、符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)に送信信号の複素共役を乗算した結果の複素共役となる。
FIG. 5 is a conceptual diagram when the range Fourier transform process, the decharp process, the code modulation process, the multiplexing process, and the code demodulation process according to the present embodiment are performed.
With reference to FIG. 5, the principle of data amount reduction by range Fourier transform processing, decharp processing, code modulation processing, multiplexing processing, and code demodulation processing will be described. In the example of FIG. 5, decharp processing is performed by multiplying the received signal by the reference signal. However, the received signal may be subjected to code modulation processing without performing decharp processing. At this time, the code demodulation code C n d (n = 1, 2, ..., N) used in the code demodulation process is the complex conjugate of the transmission signal to the code modulation code C n m (n = 1, 2, ..., N). Is the result of multiplying by the complex conjugate.
時間をτとし、チャープレートをKとした場合、合成開口レーダシステム100が送信する送信波Et(τ)は数1のように表される。
合成開口レーダシステムが受信する受信波Er(τ)は送信波Et(τ)と同一の波形で表すことができ、n番目のアンテナ開口から得られた受信信号の一つは数2で表わされる。
送信波と受信波は同一の波形で表わされるため、送信波の複素共役St *(τ)は受信波の複素共役となる。送信波の複素共役Et *(τ)は数3で表わされる。
図5に示すようにアンテナ開口n(n=1,2,…,N)から出力された受信信号にデチャープ処理を実施し、各受信信号に符号変調コードを周波数空間上で乗算することで、互いに異なるチャープレートを持つN個の受信信号が生成される。この符号変調コードの乗算処理を符号変調処理とする。 As shown in FIG. 5, the received signals output from the antenna openings n (n = 1, 2, ..., N) are decharped, and each received signal is multiplied by a code modulation code in the frequency space. N received signals with different char plates are generated. The multiplication process of this code modulation code is referred to as a code modulation process.
符号変調処理後のN個の受信信号は、互いに直交性を持ち、合成することができる。受信信号を合成する処理を多重化処理と称する。
符号変調処理後の受信信号n(n=1,2,…,N)をSmod_n(f)と表すと、多重化処理後の受信信号Smulti(f)は数7のように表される。
When the received signal n (n = 1, 2, ..., N) after the code modulation processing is expressed as S mod_n (f), the received signal S multi (f) after the multiplexing processing is expressed as Equation 7. ..
無線通信分野でのマルチプルアクセス技術の一つに符号分割多次元方式がある。符号分割多次元方式は一つの周波数を用いて、信号ごとに異なるスペクトル拡散符号を割り当てて通信を行う方式である。しかし、符号分割多次元方式では送信信号が拡散符号を用いて変調信号の周波数帯域よりも広帯域に拡散されるため、本方式とは異なる。 Code division multiple access is one of the multiple access technologies in the wireless communication field. The code division multidimensional method is a method in which communication is performed by assigning a different spectral diffusion code to each signal using one frequency. However, the code division multidimensional method is different from this method because the transmission signal is spread over a wider band than the frequency band of the modulated signal by using the spreading code.
SAR画像を再生するためには、多重化処理後の受信信号Smulti(f)から、多重化処理前のN個の受信信号から得られる画像スペクトラムを生成する必要がある。この画像スペクトラムの生成のため、マッチトフィルタが用いられる。マッチトフィルタ処理では互いに高い相関性を示す信号を周波数空間上で乗算する。これにより、信号に不要な信号成分が合成されていても所望の信号を抽出することが可能となる。合成開口レーダで用いられるマッチトフィルタ処理の例が非特許文献4に開示されている。 In order to reproduce the SAR image, it is necessary to generate an image spectrum obtained from the N received signals before the multiplexing process from the received signal S multi (f) after the multiplexing process. A matched filter is used to generate this image spectrum. In matched filtering, signals that are highly correlated with each other are multiplied in frequency space. This makes it possible to extract a desired signal even if an unnecessary signal component is synthesized in the signal. An example of a matched filter process used in a synthetic aperture radar is disclosed in Non-Patent Document 4.
符号復調処理では、多重化処理後の受信信号Smulti(f)に対して、符号変調コードCn m(f)と複素共役関係にある符号復調信号Cn d(f)を周波数領域で乗算する。この乗算によるマッチトフィルタリング処理により、符号変調コードCn m(f)と同じチャープレートKnの信号のみが高い相関性を示し、画像スペクトラムが抽出される。画像スペクトラムが抽出される理由は、合成された信号に含まれるチャープレートの直交性が高いため、マッチトフィルタ処理により所望のチャープレートの信号のみに対して高い相関性が得られるためである。 In the code demodulation process, the received signal S multi (f) after the multiplexing process is multiplied by the code demodulation signal C n d (f) having a complex conjugate relationship with the code modulation code C n m (f) in the frequency domain. To do. By the matched filtering process by this multiplication, only the signal of the same char plate K n as the code modulation code C n m (f) shows high correlation, and the image spectrum is extracted. The reason why the image spectrum is extracted is that the char plates contained in the synthesized signal are highly orthogonal, and the matched filter processing can obtain a high correlation only with the signal of the desired char plate.
多重化処理後の受信信号に対して、符号変調コードCn m(f)(n=1,2,…,N)と複素共役の関係にある符号復調コードCn d(f)(n=1,2,…,N)を乗算することを、符号復調処理と称する。符号復調処理では、多重化処理後の受信信号内のN個の異なるチャープレートを持つ信号の画像スペクトラムの抽出が可能となる。この際に抽出される画像スペクトラムは数2の受信信号と、その受信信号の複素共役のフーリエ変換の積と同一となる。画像スペクトラムGn(f)は数8のように表される。
以上が符号変調処理、多重化処理、および符号復調処理によるデータ量削減の原理である。
The code demodulation code C n d (f) (n =) which has a complex conjugate relationship with the code modulation code C n m (f) (n = 1, 2, ..., N) for the received signal after the multiplexing process. Multiplying 1, 2, ..., N) is called code demodulation processing. In the code demodulation processing, it is possible to extract the image spectrum of a signal having N different char plates in the received signal after the multiplexing processing. The image spectrum extracted at this time is the same as the product of the received signal of Equation 2 and the Fourier transform of the complex conjugate of the received signal. The image spectrum Gn (f) is expressed as in
The above is the principle of data reduction by code modulation processing, multiplexing processing, and code demodulation processing.
***動作の説明***
図6は、本実施の形態に係る合成開口レーダ処理の動作を示す図である。
*** Explanation of operation ***
FIG. 6 is a diagram showing the operation of the synthetic aperture radar processing according to the present embodiment.
ステップS101において、制御部106は、励振部107に、制御部106内に保存されているパルス信号パラメータを制御信号30により出力する。パルス信号パラメータは、具体的には、パルス幅、帯域幅、チャープレート、あるいはパルス間の時間間隔といったパラメータの組合せの一つである。
In step S101, the control unit 106 outputs the pulse signal parameters stored in the control unit 106 to the
ステップS102において、励振部107は、制御信号30を受け、その制御信号30が示すパルス信号31を繰り返し生成する。そして、励振部107は、パルス信号31を増幅部である送信部108に出力する。励振部107は、生成した全パルス信号の内、一部またはすべてを受信部130に出力する。なお、ここでは受信部130にパルス信号31を出力するタイミングは、受信部130がパルス信号31を送信部108に出力する前を想定しているが、これに限るものではない。励振部107は、送信部108と受信部130に同時にパルス信号を送信しても良く、全パルス信号を送信部108に出力した後に受信部130にパルス信号31を送信してもよい。
In step S102, the
ステップS103において、送信部108は、励振部107からパルス信号31を受けると、そのパルス信号31の信号レベルを所望の信号レベルまで増幅し、増幅されたパルス信号を送受切換器n(n=1,2,…,N)に出力する。
送受切換器n(n=1,2,…,N)は、送信部108から増幅されたパルス信号を受けると、そのパルス信号を送受信アンテナ120のアンテナ開口n(n=1,2,…,N)に出力する。
In step S103, when the
When the transmission / reception switching device n (n = 1, 2, ..., N) receives the amplified pulse signal from the
ステップS104において、送受信アンテナ120は送受切換器n(n=1,2,…,N)から受けたパルス信号を観測領域に向けて照射する。照射されたパルス信号は、具体的には地表面に散乱され、散乱波の一部はパルス信号の反射波として送受信アンテナ120に戻ってくる。送受信アンテナ120のアンテナ開口n(n=1,2,…,N)は反射波をRF信号として受信し、送受切換器n(n=1,2,…,N)に出力する。 In step S104, the transmission / reception antenna 120 irradiates the pulse signal received from the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) toward the observation region. Specifically, the irradiated pulse signal is scattered on the ground surface, and a part of the scattered wave returns to the transmission / reception antenna 120 as a reflected wave of the pulse signal. The antenna opening n (n = 1, 2, ..., N) of the transmission / reception antenna 120 receives the reflected wave as an RF signal and outputs it to the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N).
ステップS105において、送受切換器n(n=1,2,…,N)は、送受信アンテナ120からRF信号を受けると、そのRF信号を受信部n(n=1,2,…,N)に出力する。 In step S105, when the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) receives the RF signal from the transmission / reception antenna 120, the transmission / reception switch n (n = 1, 2, ..., N) transmits the RF signal to the receiving unit n (n = 1, 2, ..., N). Output.
ステップS106において、受信部n(n=1,2,…,N)は、送受切換器n(n=1,2,…,N)からRF信号を受けると、RF信号の周波数を変更し、ベースバンド信号に変換する。受信部n(n=1,2,…,N)は、ベースバンド信号を所定のサンプリングレートでアナログ信号からデジタル信号に変換し、受信信号32とする。そして、受信部n(n=1,2,…,N)は、受信信号32を信号処理部140に出力する。また、受信部n(n=1,2,…,N)は励振部107から受けたパルス信号31をデジタル信号に変換し、送信信号33とする。そして、受信部n(n=1,2,…,N)は、送信信号33を信号処理部140に出力する。
In step S106, when the receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) receives the RF signal from the transmission / reception switching device n (n = 1, 2, ..., N), the frequency of the RF signal is changed. Convert to baseband signal. The receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) converts the baseband signal from an analog signal to a digital signal at a predetermined sampling rate to obtain the receiving signal 32. Then, the receiving unit n (n = 1, 2, ..., N) outputs the received signal 32 to the
ステップS107において、信号処理部140のレンジフーリエ変換部40は、複数のアンテナ開口n(n=1,2,…,N)により受信された複数の受信信号32の各々をレンジフーリエ変換することにより周波数領域に変換し、複数の変換受信信号61として出力する。
信号処理部140の符号変調部41は、複数の変換受信信号61の各々に、互いに直交性を有する複数の符号変調コード332の各々を乗算し、複数の変調受信信号62として出力する。なお、符号変調部41は、複数の変換受信信号61の各々に、チャープレートを打ち消すデチャープ処理を実施するための参照信号331を乗算するとともに複数の符号変調コード332の各々を乗算し、互いに異なるチャープレートを有する複数の変調受信信号62を出力する。参照信号331は、複数の受信信号32に対応する複数の送信信号33の各々と複素共役関係にある信号である。
多重化部43は、複数の変調受信信号62を多重化し、多重化信号34としてデータ記録部150に記録する。
In step S107, the range
The
The multiplexing
レンジフーリエ変換部40は、受信部n(n=1,2,…,N)が出力した受信信号n(n=1,2,…,N)および送信信号n(n=1,2,…,N)を周波数領域に変換する。その内、送信信号n(n=1,2,…,N)を記録装置42に記録する。記録装置42は送信信号n(n=1,2,…,N)を参照信号n(n=1,2,…,N)に変換する。符号変調部41の符号変調乗算器n(n=1,2,…,N)は周波数領域の受信信号n(n=1,2,…,N)に記録装置42に記録されている参照信号n(n=1,2,…,N)および符号変調コードCn m(n=1,2,…,N)を周波数空間上で乗算する。この乗算により、符号変調処理後の受信信号n(n=1,2,…,N)を合成し、多重化信号34が生成される。信号処理部140の多重化部43は、多重化信号34をデータ記録部150に出力する。
The range
ここで、信号処理部140の処理内容を具体的に説明する。
信号処理部140は、受信部n(n=1,2,…,N)が出力した受信信号32および送信信号33をレンジフーリエ変換部40でレンジ方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後の受信信号32を符号変調部41に出力する。
本実施の形態では、送信信号33と複素共役関係にある参照信号331およびN個の符号変調コードCn m(n=1,2,..,N)を記録装置42に保持しているとする。したがって、レンジフーリエ変換部40は受信部130から受けた送信信号33をレンジ方向にフーリエ変換し、記録装置42に出力する。
記録装置42はレンジフーリエ変換後のデジタル送信信号の複素共役関係にある参照信号331を生成し、保持する。
Here, the processing content of the
The
In this embodiment, the transmission signal 33 and the code modulation code of the
The
記録装置42は、参照信号および符号変調コードCn m(n=1,2,..,N)を符号変調部41に出力する。符号変調部41は、具体的には、受信部1から出力される信号に対して、符号変調乗算器1を用いて、参照信号、符号変調コードC1 mの順に乗算する。また、符号変調部41は、受信部2から出力される信号に対して、符号変調乗算器2を用いて、参照信号、符号変調コードC2 mの順に乗算する。そして、符号変調部41は、受信部Nからの受信信号から出力される信号に対して、符号変調乗算器Nを用いて、参照信号、符号変調コードCN mの順に乗算する。符号変調部41は、符号変調処理後の受信信号n(n=1,2,…,N)を多重化部43に出力する。
多重化部43は、符号変調処理後の受信信号n(n=1,2,…,N)、すなわち変調受信信号62を多重化し、多重化信号34としてデータ記録部150に記録する。具体的には、多重化部43は、符号変調部41から受けた符号変調処理後の受信信号n(n=1,2,…,N)を周波数空間上で合成し、生成した多重化信号34をデータ記録部150に出力する。
Recording
The multiplexing
ステップS108において、データ記録部150は、多重化信号34を受けると、その多重化信号34を記録し、所望の時刻に多重化信号34の一部、またはすべてをデータ転送部101に出力する。
In step S108, when the
ステップS109において、データ転送部101は、多重化信号34を受け、その多重化信号34を無線周波数信号にマッピングし、信号復調部102に向けて空間に照射する。
In step S109, the
ステップS110において、信号復調部102の復調器201は、多重化信号34を復調し、復調多重化信号63として出力する。
また、信号復調部102の符号復調部202は、復調多重化信号63に、各々が複数の符号変調コード332の各々と複素共役関係にある複数の符号復調コード221の各々を乗算して得られた複数のスペクトラムから成る画像スペクトラム36を出力する。信号復調部102は、具体的には、多重化信号34を受信し、多重化信号34に対して、記録装置203に記録されている符号復調コードCn d(n=1,2,…,N)を乗算し、画像スペクトラムn(n=1,2,…,N)を画像再生部103に出力する。
In step S110, the
Further, the
ここで、信号復調部102の処理内容を具体的に説明する。
信号復調部102の復調器201は、データ転送部101から多重化信号34がマッピングされた無線周波数信号を受け、多重化信号34を復調する。そして、復調器201は、復調した多重化信号34を符号復調部202に出力する。
記録装置203は、符号変調コードCn m(n=1,2,..,N)と複素共役関係にある符号復調コードCn d(n=1,2,..,N)を符号復調部202に出力する。符号復調部202は、具体的には、多重化信号34に対して、符号復調乗算器1を用いて、符号復調コードC1 dを周波数空間上で乗算する。また、符号復調部202は、多重化信号34に対して、符号復調乗算器2を用いて、符号復調コードC2 dを周波数空間上で乗算する。また、符号復調部202は、多重化信号34に対して、符号復調乗算器Nを用いて、符号復調コードCN dを周波数空間上で乗算する。符号復調部202の符号復調乗算器n(n=1,2,…,N)は画像スペクトラムn(n=1,2,…,N)を生成し、その画像スペクトラムn(n=1,2,…,N)を画像再生部103に出力する。
Here, the processing content of the
The
The
ステップS111において、画像再生部103は、画像スペクトラム36を用いて、画像を再生する。具体的には、画像再生部103は、信号復調部102から画像スペクトラムn(n=1,2,…,N)を受け、レンジ圧縮あるいはアジマス圧縮といった画像再生処理を実施することで、SAR画像37を再生する。
表示器104は、画像再生部103により再生されたSAR画像37をディスプレイに表示する。
In step S111, the
The
***他の構成***
<変形例1>
図7は、本実施の形態の変形例に係る合成開口レーダシステム100を示す構成図である。また、図8は、本実施の形態の変形例に係る信号処理部140を示す構成図である。
本実施の形態のステップS102では、励振部107が受信部130にパルス信号31を送信し、信号処理部140において参照信号331を生成することを想定している。しかし、上述したように参照信号331の生成を行わなくてもよい。参照信号331の生成を行わない場合、合成開口レーダシステム100の構成図は図6に示す通りとなる。励振部107はパルス信号31を受信部130に送信しない。そして、図7に示すように、参照信号を生成しない場合、送信信号は記録装置42に送信されず、参照信号は生成されない。
*** Other configurations ***
<Modification example 1>
FIG. 7 is a configuration diagram showing a synthetic aperture radar system 100 according to a modified example of the present embodiment. Further, FIG. 8 is a configuration diagram showing a
In step S102 of the present embodiment, it is assumed that the
<変形例2>
本実施の形態では、信号処理部140の構成要素であるレンジフーリエ変換部40と符号変調部41と多重化部43と記録装置42、および、信号復調部102の構成要素である復調器201と符号復調部202と記録装置203は専用の電子回路909によって実現されている。しかし、これらの機能要素は、ソフトウェアで実現されてもよい。
<Modification 2>
In the present embodiment, the range
図9は、本実施の形態の変形例に係る合成開口レーダシステム100を示すハードウェア構成例である。
合成開口レーダシステム100は、コンピュータである。合成開口レーダシステム100は、プロセッサ910を備えるとともに、メモリ921、補助記憶装置922、入力インタフェース930、出力インタフェース940、および通信装置950といった他のハードウェアを備える。プロセッサ910は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
FIG. 9 is a hardware configuration example showing the synthetic aperture radar system 100 according to the modified example of the present embodiment.
The synthetic aperture radar system 100 is a computer. The synthetic aperture radar system 100 includes a
合成開口レーダシステム100は、機能要素として、上述した符号変調部41と多重化部43と記録装置42と復調器201と符号復調部202と記録装置203を備える。これらの機能要素を合成開口レーダシステム100の各機能要素と称する。
The synthetic aperture radar system 100 includes the above-mentioned
合成開口レーダシステム100の各機能要素は、ソフトウェアにより実現される。なお、記録装置42,203は、メモリ921に備えられていてもよい。
Each functional element of the synthetic aperture radar system 100 is realized by software. The
プロセッサ910は、合成開口レーダプログラムを実行する装置である。合成開口レーダプログラムは、合成開口レーダシステム100の各機能要素の機能を実現するプログラムである。
プロセッサ910は、演算処理を行うIC(Integrated Circuit)である。プロセッサ910の具体例は、CPU、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)である。
The
補助記憶装置922は、データを保管する記憶装置である。補助記憶装置922の具体例は、HDDである。また、補助記憶装置922は、SD(登録商標)メモリカード、CF、NANDフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ(登録商標)ディスク、DVDといった可搬の記憶媒体であってもよい。なお、HDDは、Hard Disk Driveの略語である。SD(登録商標)は、Secure Digitalの略語である。CFは、CompactFlash(登録商標)の略語である。DVDは、Digital Versatile Diskの略語である。
The
入力インタフェース930は、マウス、キーボード、あるいはタッチパネルといった入力装置と接続されるポートである。入力インタフェース930は、具体的には、USB(Universal Serial Bus)端子である。なお、入力インタフェース930は、LAN(Local Area Network)と接続されるポートであってもよい。
出力インタフェース940は、ディスプレイといった出力機器のケーブルが接続されるポートである。出力インタフェース940は、具体的には、USB端子またはHDMI(登録商標)(High Definition Multimedia Interface)端子である。ディスプレイは、具体的には、LCD(Liquid Crystal Display)である。
The
The
メモリ921および通信装置950については、図4で説明したものと同様である。
The
合成開口レーダプログラムは、プロセッサ910に読み込まれ、プロセッサ910によって実行される。メモリ921には、合成開口レーダプログラムだけでなく、OS(Operating System)も記憶されている。プロセッサ910は、OSを実行しながら、合成開口レーダプログラムを実行する。合成開口レーダプログラムおよびOSは、補助記憶装置922に記憶されていてもよい。補助記憶装置922に記憶されている合成開口レーダプログラムおよびOSは、メモリ921にロードされ、プロセッサ910によって実行される。なお、合成開口レーダプログラムの一部または全部がOSに組み込まれていてもよい。
The synthetic aperture radar program is loaded into
合成開口レーダシステム100は、プロセッサ910を代替する複数のプロセッサを備えていてもよい。これら複数のプロセッサは、合成開口レーダプログラムの実行を分担する。それぞれのプロセッサは、プロセッサ910と同じように、合成開口レーダプログラムを実行する装置である。
The synthetic aperture radar system 100 may include a plurality of processors that replace the
合成開口レーダプログラムにより利用、処理または出力されるデータ、情報、信号値および変数値は、メモリ921、補助記憶装置922、または、プロセッサ910内のレジスタあるいはキャッシュメモリに記憶される。
Data, information, signal values and variable values used, processed or output by the synthetic aperture radar program are stored in
合成開口レーダシステム100の各機能要素の「部」あるいは「装置」を、「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えてもよい。また、符号変調処理と多重化処理と復調処理と符号復調処理と記録処理の「処理」を「プログラム」、「プログラムプロダクト」または「プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体」に読み替えてもよい。 The "part" or "device" of each functional element of the synthetic aperture radar system 100 may be read as "processing", "procedure" or "process". Further, "processing" of code modulation processing, multiplexing processing, demodulation processing, code demodulation processing, and recording processing may be read as "program", "program product", or "computer-readable recording medium on which the program is recorded". ..
合成開口レーダプログラムは、上記の各部の「部」を「処理」、「手順」あるいは「工程」に読み替えた各処理、各手順あるいは各工程を、コンピュータに実行させる。また、合成開口レーダ方法は、上記の各部の「部」を「手順」に読み替えた各手順に相当する。
合成開口レーダプログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に格納されて提供されてもよい。また、合成開口レーダプログラムは、プログラムプロダクトとして提供されてもよい。
The synthetic aperture radar program causes a computer to execute each process, each procedure or each process in which the "part" of each of the above parts is read as "process", "procedure" or "process". In addition, the synthetic aperture radar method corresponds to each procedure in which the "part" of each of the above parts is read as "procedure".
Synthetic aperture radar programs may be provided stored on a computer-readable recording medium. The synthetic aperture radar program may also be provided as a program product.
プロセッサと電子回路の各々は、プロセッシングサーキットリとも呼ばれる。つまり、合成開口レーダシステム100の各機能要素の機能は、プロセッシングサーキットリにより実現される。 Each of the processor and the electronic circuit is also called a processing circuit. That is, the functions of each functional element of the synthetic aperture radar system 100 are realized by the processing circuit.
***本実施の形態の効果の説明***
マルチビームSAR方式を採用した合成開口レーダシステムでは、広域化および高分解能化を実現できる。しかし、受信開口毎にデータを記録する必要があるため、合成開口レーダシステムとして記録するデータ量が増大する。データ量の増加に伴い、データ記録部の容量、およびデータ転送速度の増加が必要であり、システムリソースおよびコストが増大する。観測性能を維持しつつ、システムリソースおよびコストの増大を防止するためには、データ量を削減する方式を検討する必要がある。
本実施の形態に係る合成開口レーダシステムでは、複数のアンテナ開口から取得した反射波の受信信号に対して、信号処理部が符号変調処理後に多重化することでデータ量を削減する。また、信号復調部が、多重化された受信信号に符号復調処理を実施しアンテナ開口数分の画像スペクトラムを生成する。よって、本実施の形態に係る合成開口レーダシステムよれば、アジマス分解能と観測幅を確保しつつハードウェアリソースの増加を抑えることが可能となる。
*** Explanation of the effect of this embodiment ***
A synthetic aperture radar system that employs a multi-beam SAR system can achieve a wider area and higher resolution. However, since it is necessary to record data for each reception aperture, the amount of data to be recorded as a synthetic aperture radar system increases. As the amount of data increases, it is necessary to increase the capacity of the data recording unit and the data transfer speed, which increases system resources and costs. In order to prevent the increase of system resources and costs while maintaining the observation performance, it is necessary to consider a method of reducing the amount of data.
In the synthetic aperture radar system according to the present embodiment, the amount of data is reduced by multiplexing the received signals of the reflected waves acquired from the plurality of antenna openings after the code modulation processing by the signal processing unit. Further, the signal demodulation unit performs code demodulation processing on the multiplexed received signal to generate an image spectrum corresponding to the numerical aperture of the antenna. Therefore, according to the synthetic aperture radar system according to the present embodiment, it is possible to suppress an increase in hardware resources while ensuring azimuth resolution and observation width.
本実施の形態に係る合成開口レーダシステムでは、送受信アンテナのN個のアンテナ開口が受信した受信信号に対して信号処理部が周波数空間上のデジタル受信信号に変換し、符号変調処理後に多重化処理を実施することでデータ容量を削減する。そして、信号復調部が符号復調処理によりN個の受信信号に対応する画像スペクトルを生成することで、データ容量およびハードウェアの増加を抑えつつ高性能なSAR画像を再生することができる。
本実施の形態は、複数のアンテナ開口を搭載し、マルチビームSAR方式を用いて合成開口レーダ画像を再生する合成開口レーダシステムに適している。
In the synthetic aperture radar system according to the present embodiment, the signal processing unit converts the received signal received by the N antenna openings of the transmitting and receiving antennas into a digital received signal in the frequency space, and the multiplexing process is performed after the code modulation process. The data capacity is reduced by implementing. Then, the signal demodulation unit generates an image spectrum corresponding to N received signals by code demodulation processing, so that a high-performance SAR image can be reproduced while suppressing an increase in data capacity and hardware.
This embodiment is suitable for a synthetic aperture radar system equipped with a plurality of antenna apertures and reproducing a synthetic aperture radar image using a multi-beam SAR method.
以上の実施の形態1では、合成開口レーダシステムの各機能要素を独立した機能ブロックとして説明した。しかし、合成開口レーダシステムの構成は、上述した実施の形態のような構成でなくてもよい。合成開口レーダシステムの機能ブロックは、上述した実施の形態で説明した機能を実現することができれば、どのような構成でもよい。また、合成開口レーダシステムは、1つの装置でなく、複数の装置から成るシステムでもよい。
また、実施の形態1のうち、複数の部分を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、この実施の形態のうち、1つの部分を実施しても構わない。その他、この実施の形態を、全体としてあるいは部分的に、どのように組み合わせて実施しても構わない。
すなわち、実施の形態1では、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
In the above-described first embodiment, each functional element of the synthetic aperture radar system has been described as an independent functional block. However, the configuration of the synthetic aperture radar system does not have to be the configuration as in the above-described embodiment. The functional block of the synthetic aperture radar system may have any configuration as long as it can realize the functions described in the above-described embodiment. Further, the synthetic aperture radar system may be a system including a plurality of devices instead of one device.
Further, in the first embodiment, a plurality of parts may be combined and carried out. Alternatively, one part of this embodiment may be implemented. In addition, this embodiment may be implemented in any combination as a whole or partially.
That is, in the first embodiment, it is possible to freely combine the respective embodiments, modify any component of each embodiment, or omit any component in each embodiment.
なお、上述した実施の形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明の範囲、本発明の適用物の範囲、および本発明の用途の範囲を制限することを意図するものではない。上述した実施の形態は、必要に応じて種々の変更が可能である。 It should be noted that the above-described embodiments are essentially preferred examples and are not intended to limit the scope of the present invention, the scope of application of the present invention, and the scope of use of the present invention. The above-described embodiment can be variously modified as needed.
30 制御信号、31 パルス信号、32 受信信号、33 送信信号、34 多重化信号、35 無線周波数信号、36 画像スペクトラム、37 SAR画像、40 レンジフーリエ変換部、41 符号変調部、42 記録装置、43 多重化部、61 変換受信信号、62 変調受信信号、63 復調多重化信号、100 合成開口レーダシステム、101 データ転送部、102 信号復調部、103 画像再生部、104 表示器、106 制御部、107 励振部、108 送信部、109 送受切換器、120 送受信アンテナ、130 受信部、140 信号処理部、150 データ記録部、200 観測対象、201 復調器、202 符号復調部、203 記録装置、221 符号復調コード、331 参照信号、332 符号変調コード、909 電子回路、910 プロセッサ、921 メモリ、922 補助記憶装置、930 入力インタフェース、940 出力インタフェース、950 通信装置。 30 control signal, 31 pulse signal, 32 received signal, 33 transmitted signal, 34 multiplexed signal, 35 radio frequency signal, 36 image spectrum, 37 SAR image, 40 range Fourier converter, 41 code modulator, 42 recorder, 43 Multiplexing unit, 61 conversion reception signal, 62 modulation reception signal, 63 demodulation multiplexing signal, 100 composite aperture radar system, 101 data transfer unit, 102 signal demodulation unit, 103 image reproduction unit, 104 display, 106 control unit, 107 Excitation unit, 108 transmitter, 109 transmit / receive switch, 120 transmit / receive antenna, 130 receiver, 140 signal processing unit, 150 data recording unit, 200 observation target, 201 demodulator, 202 code demodulation unit, 203 recording device, 221 code demodulation Code, 331 reference signal, 332 code modulation code, 909 electronic circuit, 910 processor, 921 memory, 922 auxiliary storage, 930 input interface, 940 output interface, 950 communication device.
Claims (6)
前記複数の変換受信信号の各々に、互いに直交性を有する複数の符号変調コードの各々を乗算し、複数の変調受信信号として出力する符号変調部と、
前記複数の変調受信信号を多重化し、多重化信号としてデータ記録部に記録する多重化部と
を備えた合成開口レーダシステム。 A range Fourier transform unit that converts each of a plurality of received signals received by a plurality of antenna openings into a frequency domain by range Fourier transform and outputs them as a plurality of converted received signals.
A code modulation unit that multiplies each of the plurality of conversion reception signals by each of a plurality of code modulation codes having orthogonality to each other and outputs the plurality of modulation reception signals.
A synthetic aperture radar system including a multiplexing unit that multiplexes the plurality of modulated reception signals and records them as a multiplexing signal in a data recording unit.
前記多重化信号を復調し、復調多重化信号として出力する復調器と、
前記復調多重化信号に、各々が前記複数の符号変調コードの各々と複素共役関係にある複数の符号復調コードの各々を乗算して得られた複数のスペクトラムから成る画像スペクトラムを出力する符号復調部と、
前記画像スペクトラムを用いて、画像を再生する画像再生部と
を備えた請求項1に記載の合成開口レーダシステム。 The synthetic aperture radar system
A demodulator that demodulates the multiplexed signal and outputs it as a demodulated multiplexed signal,
A code demodulation unit that outputs an image spectrum consisting of a plurality of spectra obtained by multiplying the demodulation-multiplexed signal by each of a plurality of code demodulation codes having a complex conjugate relationship with each of the plurality of code modulation codes. When,
The synthetic aperture radar system according to claim 1, further comprising an image reproduction unit that reproduces an image using the image spectrum.
前記複数の変換受信信号の各々に、チャープレートを打ち消すデチャープ処理を実施するための参照信号を乗算するとともに前記複数の符号変調コードの各々を乗算し、互いに異なるチャープレートを有する前記複数の変調受信信号を出力する請求項1または請求項2に記載の合成開口レーダシステム。 The code modulation unit
Each of the plurality of converted received signals is multiplied by a reference signal for performing a decharping process for canceling the char plate, and each of the plurality of code modulation codes is multiplied, and the plurality of modulated receptions having different char plates are received. The synthetic aperture radar system according to claim 1 or 2, which outputs a signal.
前記複数の受信信号に対応する複数の送信信号の各々と複素共役関係にある前記参照信号を、前記複数の変換受信信号の各々に乗算する請求項3に記載の合成開口レーダシステム。 The code modulation unit
The synthetic aperture radar system according to claim 3, wherein the reference signal having a complex conjugate relationship with each of the plurality of transmission signals corresponding to the plurality of reception signals is multiplied by each of the plurality of conversion reception signals.
レンジフーリエ変換部が、複数のアンテナ開口により受信された複数の受信信号の各々をレンジフーリエ変換することにより周波数領域に変換し、複数の変換受信信号として出力し、
符号変調部が、前記複数の変換受信信号の各々に、互いに直交性を有する複数の符号変調コードの各々を乗算し、複数の変調受信信号として出力し、
多重化部が、前記複数の変調受信信号を多重化し、多重化信号としてデータ記録部に記録する合成開口レーダ方法。 In the synthetic aperture radar method of the synthetic aperture radar system,
The range Fourier transform unit converts each of the plurality of received signals received by the plurality of antenna openings into a frequency domain by performing range Fourier transform, and outputs them as a plurality of converted received signals.
The code modulation unit multiplies each of the plurality of conversion reception signals by each of the plurality of code modulation codes having orthogonality to each other, and outputs the plurality of modulation reception signals.
A synthetic aperture radar method in which a multiplexing unit multiplexes the plurality of modulated reception signals and records them as multiplexed signals in a data recording unit.
複数のアンテナ開口により受信された複数の受信信号の各々をレンジフーリエ変換することにより周波数領域に変換し、複数の変換受信信号として出力するレンジフーリエ変換処理と、
前記複数の変換受信信号の各々に、互いに直交性を有する複数の符号変調コードの各々を乗算し、複数の変調受信信号として出力する符号変調処理と、
前記複数の変調受信信号を多重化し、多重化信号としてデータ記録部に記録する多重化処理と
をコンピュータに実行させる合成開口レーダプログラム。 In the synthetic aperture radar program of the synthetic aperture radar system
Range Fourier transform processing that converts each of a plurality of received signals received by a plurality of antenna openings into a frequency domain by range Fourier transform and outputs them as a plurality of converted received signals.
A code modulation process in which each of the plurality of converted received signals is multiplied by each of a plurality of code modulation codes having orthogonality to each other and output as a plurality of modulated received signals.
A synthetic aperture radar program that causes a computer to perform a multiplexing process that multiplexes the plurality of modulated reception signals and records them as multiplexed signals in a data recording unit.
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