JP3695103B2 - レーダ信号処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンジ圧縮によりレンジ方向の信号を圧縮し、自機の移動または目標の運動によりアジマス（以下ＡＺ）方向の分解能を向上させるレーダ信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、航空機や人工衛星に搭載されている合成開口レーダ（以下ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）は、天候や昼夜を問わず静止目標を画像化するセンサとして、資源探査、環境観測、マッピング、偵察等に用いられている。
【０００３】
ＳＡＲ信号処理器１は一般的に、図２０のようにレンジ方向の高分解能化を行うレンジ圧縮器２及びＡＺ方向の高分解能化を行うＡＺ圧縮器３で構成され、作成したレンジ−ＡＺの２次元画像を表示器４に出力するものである。レンジ圧縮器２の構成を図２１に示す。周波数変調された送信信号が目標に反射し、それを受信した信号に対して、その周波数変調の複素共役であるレンジ参照関数５とコンボリューション演算をすることにより、信号がレンジ方向に圧縮される。時間領域のコンボリューション演算は、周波数領域での乗算と等しいため、高速フーリエ変換（以下ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理器６により周波数領域に変換した後、乗算器７によりＦＦＴ処理後のレンジ参照関数５と掛け合わされ、逆高速フーリエ変換（以下ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）処理器８にて再び時間領域に変換する。次に、ＡＺ圧縮器３の構成を図２２に示す。レンジ圧縮後の信号について、パルス方向にＡＺ参照関数９とコンボリューション演算することによりＡＺ圧縮を行うものである。レンジ圧縮器２同様、周波数領域で演算を行うため、ＦＦＴ処理器６及びＩＦＦＴ処理器８を備える。また、レンジカーバチャ補正処理器１０により自機の移動に伴う目標のレンジ方向のずれ（レンジカーバチャ）を補正し、マルチルック処理器１１によりスペックル雑音を低減させる。
【０００４】
図２３に示すように、ＳＡＲは航空機や人工衛星等の移動しているプラットフォーム１２に搭載されたレーダから電波を照射し、自機の移動にともなうドップラ周波数の変化を利用することにより地形１３や建物１４といった静止目標を画像化することができる。しかし、ＳＡＲでは船舶や車両等の移動目標１５については目標の移動によるレンジのずれや目標のドップラ周波数の影響により、画像が劣化してしまう。静止目標がない状況においては、移動目標１５の信号のみを取り出すことができるため、「Ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ」（１９９５年Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ社出版）に記載されているプロミネントポイントプロセッシング（以下ＰＰＰ：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のようなオートフォーカス処理を用いることにより、移動目標１５のレンジ移動や位相変化を除去することができる。プロミネントポイントとは、振幅の大きい反射点（孤立反射点）のことである。移動目標１５が近づいている場合、パルス圧縮後の移動目標の反射信号１６の軌跡は図２４のように示される。アジマス圧縮では、各レンジビンごとにパルス方向にＦＦＴ処理を行うため、反射点の軌跡を１つのレンジビンに揃える必要がある。これをレンジマイグレーション補正と呼び、処理した結果を図２５に示す。また、ＦＦＴ処理はドップラフィルタの役割を持っているため、目標の移動によりドップラシフトが生じ、画像が劣化する原因となる。そこで、目標の信号の位相変化に着目し、その変化を除去することにより、あたかも目標が静止しているかのようにするのがＰＰＰであり、オートフォーカス処理の１つである。受信信号Ｓ（ｔ）は以下の式で表される。
【０００５】
【数１】
【０００６】
ここで、ａ（ｔ）は信号の強度である。位相φ（ｔ）はレーダと目標の距離Ｒ（ｔ）、波長λを用い、以下の式で表される。
【０００７】
【数２】
【０００８】
Ｒ（ｔ）には目標の移動成分が含まれており、基準位置をＲ０、移動成分をＲｍ（ｔ）とすると、Ｒ（ｔ）は以下の式で表される。
【０００９】
【数３】
【００１０】
目標中のある孤立反射点を基準点とし、基準点の距離Ｒｐ（ｔ）を基準位置Ｒ０に置き換えることにより、あたかもＲ０の位置に静止しているかのようにする。これは、受信信号全体をＲｐ（ｔ）−Ｒ０の分オフセットすることにより可能となる。
【００１１】
【数４】
【００１２】
しかし、この処理は受信信号をもとに補正を行うため、対象とする目標以外の信号（クラッタや他の目標）の信号が含まれている場合には、目標以外の信号の影響を受け、その効果を発揮できない。
【００１３】
クラッタ環境下において移動目標をＳＡＲにより画像化する手法として、「ＩＥＥＥ １９９５ ＩＮＴＥＲ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＲＡＤＡＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ」の「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ ＭＯＶＩＮＧ ＧＲＯＵＮＤＴＡＲＧＥＴ ＩＭＡＧＩＮＧ」（Ｐ．４３６〜４４３）にみられるような移動目標の画像化の手法（ＩＭＴＦ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）がある。これは、２つのアンテナから得られる信号によりクラッタを除去して移動目標を検出し、画像化を行うというものである。しかし、この手法では２つ以上のアンテナと２チャンネル以上の処理系統と高度な技術が必要であることからハードウェアの規模及び費用面において大きな問題がある。
【００１４】
運動している目標を画像化する手法として逆合成開口レーダ（以下ＩＳＡＲ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＳＡＲ）がある。これは、目標の運動により発生するドップラ周波数を利用して目標の画像化を行うものである。ＩＳＡＲ信号処理器１７は、図２６のように構成され、レンジ圧縮器２により、レンジ分解能を高めた後、オートフォーカス処理器１８により移動目標１５のレンジ移動及び位相変化を補正し、ＦＦＴ処理器６において周波数分析をし画像化を行う。しかし、ＩＳＡＲ処理においても移動目標１５の運動を推定するオートフォーカス処理が必要となることから、クラッタ環境下における移動目標１５の画像化は困難であることがわかる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＡＲは電波センサであるため光学のセンサとは異なり昼夜を問わず、全天候下で遠距離の目標を画像化することができる。また、ＳＡＲは距離によらず分解能が一定であることから、環境観測、資源観測のほかに偵察・監視等の目的にも多く利用されている。偵察・監視においては、画像から得られるさまざまな情報をもとに指揮統制を行うため、ＳＡＲを用いた遠距離からの目標識別が非常に有効である。しかし、通常のＳＡＲでは、地形や人工構造物といった静止目標の画像化は可能であるが、移動目標の画像化を行うことができない。
【００１６】
移動目標１５の画像化を行うためには、ＰＰＰ等のオートフォーカス処理を用いて目標の運動を推定し、その動きを除去する必要がある。目標の運動の除去は、ビデオ信号において行う必要があるが、同一ビーム幅内に移動目標と静止目標あるいはクラッタが混在している場合、ビデオ信号上では移動目標の反射信号１６のみを取り出して処理することができない。
【００１７】
ＩＭＴＦのように移動目標１５を検出する手段があるが、２つ以上のアンテナと２ｃｈ以上の信号処理系が必要となり、装置の規模及びコストが増大してしまう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段により取り出された画像について、画像化前（レンジ圧縮後）の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標を画像化する手段とを具備したものである。
【００１９】
また、第２の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、画像化前の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、上記ＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標を画像化する手段と、移動目標の画像を元の静止目標に重ね合わす手段とを具備する。
【００２０】
また、第３の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、画像化前の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、上記ＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号をＦＦＴ処理により移動目標を画像化する手段と、複数の目標について繰り返し処理が行われ、各移動目標の画像を元の静止目標に重ね合わせる手段とを具備する。
【００２１】
また、第４の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理器を並列に設けることにより、複数の目標の画像化前の信号を同時に復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号についてオートフォーカス処理器、ＦＦＴ処理器を並列に設け、複数の目標の画像を同時に作成する手段と、各移動目標について作成された画像を画像元の画像に重ね合わせる手段とを具備する。
【００２２】
また、第５の発明のレーダ信号処理装置は、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲの画像から孤立反射点を取り出す孤立反射点抽出を行い取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、孤立反射点の画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行い位相誤差を除去し、ＦＦＴ処理器６によりＳＡＲ画像を再生する手段とを具備する。
【００２３】
また、第６の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、移動目標の画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を補正するオートフォーカス処理手段とを設ける。
【００２４】
また、第７の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を除去するオートフォーカス処理を行い移動目標の画像を再生する手段と、複数の移動目標について繰り返し処理が行われ、各移動目標について再生された画像を重ね合わせる手段とを設ける。
【００２５】
また、第８の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像からオペレータに指示された複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、複数の移動目標の画像化前の信号を同時に復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を除去するオートフォーカス処理器を並列に設け、複数の移動目標の画像を同時に再生する手段と、各移動目標について再生された画像を重ね合わせる手段とを具備する
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す図で、周波数変調された送信信号が移動目標及び静止目標に反射し、その信号を受信すると、レンジ圧縮器２により、レンジ方向に圧縮される。レンジ圧縮後のデータの例を図２に示す。このデータには、移動目標の反射信号１６と静止目標の反射信号１９とが混在している。レンジ圧縮後の信号は、ＡＺ圧縮器３に入力され、図３に示すＳＡＲ画像２０が生成される。生成された画像は表示器４にてオペレータに表示される。この処理では静止目標の画像２１の焦点は合うが、移動目標の画像２２の焦点は合わずぼけてしまう。ここまでの画像化処理は、通常のＳＡＲ画像化処理と同一の処理である。
【００２７】
オペレータは出力されたＳＡＲ画像２０に基づいて、図４に示すように、対象とする移動目標の領域をウインドウ２３で囲む。目標抽出器２４において図５に示すようにウインドウ２３内は１、ウインドウ２３外は０とすることにより、囲まれた領域のみの信号が取り出される。抽出後の画像を図６に示す。抽出後の画像は、目標抽出器２４で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換するＩＦＦＴ処理器８により、レンジ圧縮後の信号に戻される。この信号には移動目標の反射信号１６のみが含まれているため、ＩＦＦＴ処理器８で逆高速フーリエ変換した信号について移動目標のレンジ移動量及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器１８において、この信号の振幅の大きい孤立反射点を追尾することにより、目標のレンジ移動及び位相変化を除去することができる。オートフォーカス処理前の信号を図２４に、オートフォーカス処理後の信号を図２５に示す。オートフォーカス処理後の信号についてＦＦＴ処理を行うことにより、図７に示すような補正後の画像２５が作成される（図７）。
この実施の形態１によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。また、オートフォーカス処理を追加するだけでよいため、装置規模に影響が小さい。通常、信号処理器はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成されているため、新たに装置を追加することなく従来のＳＡＲ装置でこの信号処理を行うことができる。また、位相情報が維持されていれば、データレコーダで記録された画像やデータリンクで転送された画像についても同様に処理することができるため、地上での解析にも利用できる。
【００２８】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２を示す図で、オペレータにより移動目標が指示されると、目標抽出器２４において、移動目標と静止目標の分離が行われる。これは、移動目標の反射信号１６のみを抽出し、ＩＦＦＴ処理器８に入力すると同時に、静止目標の画像２１を高速フーリエ変換処理後の移動目標の画像を静止目標の画像に重ね合わせる画像合成器２６内のメモリに蓄積するものである。画像合成器２６内に蓄積される画像を図９に示す。移動目標１５については、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、再び画像化される。補正後の画像２５は、画像合成器２６においてメモリに蓄積されている静止目標の画像２１に重ね合わされ表示器４に出力される（図１０）。
この実施の形態２によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３を示す図で、オペレータにより複数の移動目標の画像２２が指示されると、目標抽出器２４において、オペレータが指示した順に、静止目標の画像２１と移動目標の画像２２との分離が行われる。分離された移動目標の１つ目の画像が、ＩＦＦＴ処理器８において、レンジ圧縮後の信号に変換される。この変換後の信号についてオートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、１つ目の補正後の画像２５が画像合成器２６に蓄積されている静止目標の画像２１に重ね合わせされる。続いて、２つ目、３つ目というように、順々に移動目標についてＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ画像化される。全ての移動目標について画像化が終了した後、合成画像が表示器４に出力される。
この実施の形態３によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４を示す図で、オペレータにより複数の目標が指示されると、目標抽出器２４において、静止目標の画像２１と複数の移動目標の画像２２との分離が行われる。分離された複数の移動目標について、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理を並列に行うことにより、複数の移動目標の補正後の画像２５を同時に作成する。作成された画像は、画像合成器２６において静止目標の画像２１に重ね合わされる。
この実施の形態４によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を同時に行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５を示す図である。通常のＳＡＲにおいては、ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）またはＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等の慣性センサを用いることにより、自機の動揺を検出し補正を行うことにより鮮明なＳＡＲ画像を得ることができる。しかし、慣性センサを持たないシステムや動揺補正が不完全な場合でも、オートフォーカスを行うことにより画像化を行うことができる。高次の位相誤差を補正するためには、ＰＰＰ等の受信信号を分析して求める手法が効果的である。しかし、一般のＳＡＲ画像は多数の信号が重なり合っているため、孤立反射点を検出することが困難である。実施の形態１〜４に示す手法は移動目標の画像２２をフォーカスさせることに用いていたが、これらの手法は静止目標の画像２１についても同様に行うことができる。プラットフォーム１２が動揺していた場合、従来のＳＡＲ処理により画像を生成すると、図１４に示すようにその画像は劣化してしまう。しかし、孤立反射点２７を抽出しその信号の位相変化に着目することでオートフォーカスを行うことができる。オペレータは振幅の大きく、他の反射点と干渉していない孤立反射点２７を指示する（図１４）。指示された点は、孤立反射点２７をＡＺ圧縮後の画像から取り出す孤立反射点抽出器２８にてＳＡＲ画像から抽出され、ＩＦＦＴ処理器８に入力される。ＩＦＦＴ処理器８でレンジ圧縮後の信号に戻された後、オートフォーカス処理により位相誤差が除去される。この信号についてＦＦＴ処理が行われ、鮮明なＳＡＲ画像が得られる。
この実施の形態５によれば、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲ画像の焦点を合わせるレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６を示す図である。ＩＳＡＲは、受信信号から移動目標の運動を推定し、画像化を行うものである。しかし、移動目標１５とクラッタ等の静止目標または他の移動目標がビーム内に混在している場合、受信信号の状態ではそれらを区別することができない。クラッタや他の移動目標の影響によりＩＳＡＲ画像が劣化した場合、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図４に示すように、対象とする移動目標の画像２２の指示を行う。指示された領域のみの信号を取り出すために、目標抽出器２４においてウインドウ２３内の移動目標の画像を取り出す。取り出された画像はＩＦＦＴ処理器８においてレンジ圧縮後の信号に戻される。この信号には移動目標の信号１６のみが含まれているため、オートフォーカス処理器１８において、目標のレンジ移動及び位相変化を除去することができる。オートフォーカス処理後の信号について再度ＦＦＴ処理が行われ、移動目標の補正後の画像２５が作成される。
この実施の形態６によれば、クラッタに混在している移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３３】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７を示す図で、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図１７に示すように対象とする複数の移動目標の画像２２の指示を行う。目標抽出器２４において複数の移動目標の画像２２が抽出される（図６）。オペレータが指示した順に抽出された移動目標の画像２２が、ＩＦＦＴ処理器８において受信信号の状態に戻される。この信号についてオートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、１つ目の補正後の画像２４が画像合成器２６の中に蓄積される（図７）。続いて、２番目の画像、３番目の画像という順でＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、補正後の画像２５が作成される。全ての移動目標について画像化が終了した後、図１８に示すようにそれら全ての画像が画像合成器２６において重ね合わされ、表示器４に出力される。
この実施の形態７によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３４】
実施の形態８．
図１９はこの発明の実施の形態８を示す図で、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図１７に示すように対象とする複数の移動目標の画像２２の指示を行う。目標抽出器２４において複数の移動目標の画像２２が同時に抽出される。抽出された複数の移動目標の画像２２について、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理を並列に行うことにより、複数の補正後の画像２５を同時に作成する。作成された画像は、画像合成器２６において重ね合わされ、表示器４に出力される。
この実施の形態８によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を同時に行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。この発明では、オートフォーカス処理を追加するだけでよいため、装置規模に影響が小さい。通常、信号処理器はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成されているため、新たに装置を追加することなく従来のＳＡＲ装置でこの信号処理を行うことができる。また、位相情報が維持されていれば、データレコーダで記録された画像やデータリンクで転送された画像についても同様に処理することができるため、地上での解析にも利用できる。
【００３６】
また、第２の発明によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３７】
また、第３の発明によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３８】
また、第４の発明によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を同時に行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３９】
また、第５の発明によれば、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲ画像の焦点を合わせるレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４０】
また、第６の発明によれば、クラッタに混在している移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４１】
また、第７の発明によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４２】
また、第８の発明によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を同時に行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】 レンジ圧縮後の信号を示す図である。
【図３】 ＡＺ圧縮後のＳＡＲ画像を示す図である。
【図４】 オペレータによる移動目標の指示を示す図である。
【図５】 目標抽出のフィルタを示す図である。
【図６】 抽出された移動目標の画像を示す図である。
【図７】 補正後の移動目標の画像を示す図である。
【図８】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態２を示す図である。
【図９】 抽出した静止目標の画像を示す図である。
【図１０】 合成した画像を示す図である。
【図１１】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態３を示す図である。
【図１２】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態４を示す図である。
【図１３】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態５を示す図である。
【図１４】 孤立反射点を示す図である。
【図１５】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態６を示す図である。
【図１６】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態７を示す図である。
【図１７】 オペレータによる複数の移動目標の指示を示す図である。
【図１８】 補正後の複数の移動目標の画像を示す図である。
【図１９】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態８を示す図である。
【図２０】 従来のＳＡＲ信号処理装置を示す図である。
【図２１】 レンジ圧縮器の構成を示す図である。
【図２２】 ＡＺ圧縮器の構成を示す図である。
【図２３】 レーダの運用を示す図である。
【図２４】 オートフォーカス前の移動目標の信号を示す図である。
【図２５】 オートフォーカス後の移動目標の信号を示す図である。
【図２６】 従来のＩＳＡＲ信号処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１ ＳＡＲ信号処理器、２ レンジ圧縮器、３ ＡＺ圧縮器、４ 表示器、５レンジ参照関数、６ ＦＦＴ処理器、７ 乗算、８ ＩＦＦＴ処理器、９ ＡＺ参照関数、１０ レンジカーバチャ補正処理器、１１ マルチルック処理器、１２ プラットフォーム、１３ 地形、１４ 建物、１５ 移動目標、１６ 移動目標の反射信号、１７ ＩＳＡＲ信号処理器、１８ オートフォーカス処理器、１９ 静止目標の反射信号、２０ ＳＡＲ画像、２１ 静止目標の画像、２２移動目標の画像、２３ ウインドウ、２４ 目標抽出、２５ 補正後の画像、２６ 画像合成器、２７ 孤立反射点、２８ 孤立反射点抽出器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンジ圧縮によりレンジ方向の信号を圧縮し、自機の移動または目標の運動によりアジマス（以下ＡＺ）方向の分解能を向上させるレーダ信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、航空機や人工衛星に搭載されている合成開口レーダ（以下ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）は、天候や昼夜を問わず静止目標を画像化するセンサとして、資源探査、環境観測、マッピング、偵察等に用いられている。
【０００３】
ＳＡＲ信号処理器１は一般的に、図２０のようにレンジ方向の高分解能化を行うレンジ圧縮器２及びＡＺ方向の高分解能化を行うＡＺ圧縮器３で構成され、作成したレンジ−ＡＺの２次元画像を表示器４に出力するものである。レンジ圧縮器２の構成を図２１に示す。周波数変調された送信信号が目標に反射し、それを受信した信号に対して、その周波数変調の複素共役であるレンジ参照関数５とコンボリューション演算をすることにより、信号がレンジ方向に圧縮される。時間領域のコンボリューション演算は、周波数領域での乗算と等しいため、高速フーリエ変換（以下ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理器６により周波数領域に変換した後、乗算器７によりＦＦＴ処理後のレンジ参照関数５と掛け合わされ、逆高速フーリエ変換（以下ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＦＦＴ）処理器８にて再び時間領域に変換する。次に、ＡＺ圧縮器３の構成を図２２に示す。レンジ圧縮後の信号について、パルス方向にＡＺ参照関数９とコンボリューション演算することによりＡＺ圧縮を行うものである。レンジ圧縮器２同様、周波数領域で演算を行うため、ＦＦＴ処理器６及びＩＦＦＴ処理器８を備える。また、レンジカーバチャ補正処理器１０により自機の移動に伴う目標のレンジ方向のずれ（レンジカーバチャ）を補正し、マルチルック処理器１１によりスペックル雑音を低減させる。
【０００４】
図２３に示すように、ＳＡＲは航空機や人工衛星等の移動しているプラットフォーム１２に搭載されたレーダから電波を照射し、自機の移動にともなうドップラ周波数の変化を利用することにより地形１３や建物１４といった静止目標を画像化することができる。しかし、ＳＡＲでは船舶や車両等の移動目標１５については目標の移動によるレンジのずれや目標のドップラ周波数の影響により、画像が劣化してしまう。静止目標がない状況においては、移動目標１５の信号のみを取り出すことができるため、「Ｓｐｏｔｌｉｇｈｔ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ」（１９９５年Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ社出版）に記載されているプロミネントポイントプロセッシング（以下ＰＰＰ：Ｐｒｏｍｉｎｅｎｔ Ｐｏｉｎｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のようなオートフォーカス処理を用いることにより、移動目標１５のレンジ移動や位相変化を除去することができる。プロミネントポイントとは、振幅の大きい反射点（孤立反射点）のことである。移動目標１５が近づいている場合、パルス圧縮後の移動目標の反射信号１６の軌跡は図２４のように示される。アジマス圧縮では、各レンジビンごとにパルス方向にＦＦＴ処理を行うため、反射点の軌跡を１つのレンジビンに揃える必要がある。これをレンジマイグレーション補正と呼び、処理した結果を図２５に示す。また、ＦＦＴ処理はドップラフィルタの役割を持っているため、目標の移動によりドップラシフトが生じ、画像が劣化する原因となる。そこで、目標の信号の位相変化に着目し、その変化を除去することにより、あたかも目標が静止しているかのようにするのがＰＰＰであり、オートフォーカス処理の１つである。受信信号Ｓ（ｔ）は以下の式で表される。
【０００５】
【数１】
ここで、ａ（ｔ）は信号の強度である。位相φ（ｔ）はレーダと目標の距離Ｒ（ｔ）、波長λを用い、以下の式で表される。
【０００７】
【数２】
Ｒ（ｔ）には目標の移動成分が含まれており、基準位置をＲ０、移動成分をＲｍ（ｔ）とすると、Ｒ（ｔ）は以下の式で表される。
【０００９】
【数３】
目標中のある孤立反射点を基準点とし、基準点の距離Ｒｐ（ｔ）を基準位置Ｒ０に置き換えることにより、あたかもＲ０の位置に静止しているかのようにする。これは、受信信号全体をＲｐ（ｔ）−Ｒ０の分オフセットすることにより可能となる。
【００１１】
【数４】
しかし、この処理は受信信号をもとに補正を行うため、対象とする目標以外の信号（クラッタや他の目標）の信号が含まれている場合には、目標以外の信号の影響を受け、その効果を発揮できない。
【００１３】
クラッタ環境下において移動目標をＳＡＲにより画像化する手法として、「ＩＥＥＥ １９９５ ＩＮＴＥＲ ＮＡＴＩＯＮＡＬ ＲＡＤＡＲ ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ」の「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＲＩＣ ＭＯＶＩＮＧ ＧＲＯＵＮＤＴＡＲＧＥＴ ＩＭＡＧＩＮＧ」（Ｐ．４３６〜４４３）にみられるような移動目標の画像化の手法（ＩＭＴＦ：Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）がある。これは、２つのアンテナから得られる信号によりクラッタを除去して移動目標を検出し、画像化を行うというものである。しかし、この手法では２つ以上のアンテナと２チャンネル以上の処理系統と高度な技術が必要であることからハードウェアの規模及び費用面において大きな問題がある。
【００１４】
運動している目標を画像化する手法として逆合成開口レーダ（以下ＩＳＡＲ：Ｉｎｖｅｒｓｅ ＳＡＲ）がある。これは、目標の運動により発生するドップラ周波数を利用して目標の画像化を行うものである。ＩＳＡＲ信号処理器１７は、図２６のように構成され、レンジ圧縮器２により、レンジ分解能を高めた後、オートフォーカス処理器１８により移動目標１５のレンジ移動及び位相変化を補正し、ＦＦＴ処理器６において周波数分析をし画像化を行う。しかし、ＩＳＡＲ処理においても移動目標１５の運動を推定するオートフォーカス処理が必要となることから、クラッタ環境下における移動目標１５の画像化は困難であることがわかる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＡＲは電波センサであるため光学のセンサとは異なり昼夜を問わず、全天候下で遠距離の目標を画像化することができる。また、ＳＡＲは距離によらず分解能が一定であることから、環境観測、資源観測のほかに偵察・監視等の目的にも多く利用されている。偵察・監視においては、画像から得られるさまざまな情報をもとに指揮統制を行うため、ＳＡＲを用いた遠距離からの目標識別が非常に有効である。しかし、通常のＳＡＲでは、地形や人工構造物といった静止目標の画像化は可能であるが、移動目標の画像化を行うことができない。
【００１６】
移動目標１５の画像化を行うためには、ＰＰＰ等のオートフォーカス処理を用いて目標の運動を推定し、その動きを除去する必要がある。目標の運動の除去は、ビデオ信号において行う必要があるが、同一ビーム幅内に移動目標と静止目標あるいはクラッタが混在している場合、ビデオ信号上では移動目標の反射信号１６のみを取り出して処理することができない。
【００１７】
ＩＭＴＦのように移動目標１５を検出する手段があるが、２つ以上のアンテナと２ｃｈ以上の信号処理系が必要となり、装置の規模及びコストが増大してしまう。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段により取り出された画像について、画像化前（レンジ圧縮後）の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標を画像化する手段とを具備したものである。
【００１９】
また、第２の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、画像化前の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、上記ＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標を画像化する手段と、移動目標の画像を元の静止目標に重ね合わす手段とを具備する。
【００２０】
また、第３の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、画像化前の信号を復元するＩＦＦＴ処理器と、上記ＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行うことにより、移動目標のレンジ移動及び位相変化を除去する手段と、上記オートフォーカス処理後の信号をＦＦＴ処理により移動目標を画像化する手段と、複数の目標について繰り返し処理が行われ、各移動目標の画像を元の静止目標に重ね合わせる手段とを具備する。
【００２１】
また、第４の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出手段と、この手段で取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理器を並列に設けることにより、複数の目標の画像化前の信号を同時に復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号についてオートフォーカス処理器、ＦＦＴ処理器を並列に設け、複数の目標の画像を同時に作成する手段と、各移動目標について作成された画像を画像元の画像に重ね合わせる手段とを具備する。
【００２２】
また、第５の発明のレーダ信号処理装置は、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲの画像から孤立反射点を取り出す孤立反射点抽出を行い取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、孤立反射点の画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、オートフォーカス処理を行い位相誤差を除去し、ＦＦＴ処理器６によりＳＡＲ画像を再生する手段とを具備する。
【００２３】
また、第６の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像から移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、移動目標の画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を補正するオートフォーカス処理手段とを設ける。
【００２４】
また、第７の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像から複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、画像化前の信号を復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を除去するオートフォーカス処理を行い移動目標の画像を再生する手段と、複数の移動目標について繰り返し処理が行われ、各移動目標について再生された画像を重ね合わせる手段とを設ける。
【００２５】
また、第８の発明のレーダ信号処理装置は、移動目標と静止目標が混在しているＩＳＡＲ画像からオペレータに指示された複数の移動目標の画像を取り出す目標抽出を行い、この取り出された移動目標の画像について、ＩＦＦＴ処理により、複数の移動目標の画像化前の信号を同時に復元する手段と、このＩＦＦＴ処理後の信号に基づき、目標のレンジ移動及び位相変化を除去するオートフォーカス処理器を並列に設け、複数の移動目標の画像を同時に再生する手段と、各移動目標について再生された画像を重ね合わせる手段とを具備する
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す図で、周波数変調された送信信号が移動目標及び静止目標に反射し、その信号を受信すると、レンジ圧縮器２により、レンジ方向に圧縮される。レンジ圧縮後のデータの例を図２に示す。このデータには、移動目標の反射信号１６と静止目標の反射信号１９とが混在している。レンジ圧縮後の信号は、ＡＺ圧縮器３に入力され、図３に示すＳＡＲ画像２０が生成される。生成された画像は表示器４にてオペレータに表示される。この処理では静止目標の画像２１の焦点は合うが、移動目標の画像２２の焦点は合わずぼけてしまう。ここまでの画像化処理は、通常のＳＡＲ画像化処理と同一の処理である。
【００２７】
オペレータは出力されたＳＡＲ画像２０に基づいて、図４に示すように、対象とする移動目標の領域をウインドウ２３で囲む。目標抽出器２４において図５に示すようにウインドウ２３内は１、ウインドウ２３外は０とすることにより、囲まれた領域のみの信号が取り出される。抽出後の画像を図６に示す。抽出後の画像は、目標抽出器２４で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換するＩＦＦＴ処理器８により、レンジ圧縮後の信号に戻される。この信号には移動目標の反射信号１６のみが含まれているため、ＩＦＦＴ処理器８で逆高速フーリエ変換した信号について移動目標のレンジ移動量及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器１８において、この信号の振幅の大きい孤立反射点を追尾することにより、目標のレンジ移動及び位相変化を除去することができる。オートフォーカス処理前の信号を図２４に、オートフォーカス処理後の信号を図２５に示す。オートフォーカス処理後の信号についてＦＦＴ処理を行うことにより、図７に示すような補正後の画像２５が作成される（図７）。
この実施の形態１によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。また、オートフォーカス処理を追加するだけでよいため、装置規模に影響が小さい。通常、信号処理器はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成されているため、新たに装置を追加することなく従来のＳＡＲ装置でこの信号処理を行うことができる。また、位相情報が維持されていれば、データレコーダで記録された画像やデータリンクで転送された画像についても同様に処理することができるため、地上での解析にも利用できる。
【００２８】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２を示す図で、オペレータにより移動目標が指示されると、目標抽出器２４において、移動目標と静止目標の分離が行われる。これは、移動目標の反射信号１６のみを抽出し、ＩＦＦＴ処理器８に入力すると同時に、静止目標の画像２１を高速フーリエ変換処理後の移動目標の画像を静止目標の画像に重ね合わせる画像合成器２６内のメモリに蓄積するものである。画像合成器２６内に蓄積される画像を図９に示す。移動目標１５については、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、再び画像化される。補正後の画像２５は、画像合成器２６においてメモリに蓄積されている静止目標の画像２１に重ね合わされ表示器４に出力される（図１０）。
この実施の形態２によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図１１はこの発明の実施の形態３を示す図で、オペレータにより複数の移動目標の画像２２が指示されると、目標抽出器２４において、オペレータが指示した順に、静止目標の画像２１と移動目標の画像２２との分離が行われる。分離された移動目標の１つ目の画像が、ＩＦＦＴ処理器８において、レンジ圧縮後の信号に変換される。この変換後の信号についてオートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、１つ目の補正後の画像２５が画像合成器２６に蓄積されている静止目標の画像２１に重ね合わせされる。続いて、２つ目、３つ目というように、順々に移動目標についてＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ画像化される。全ての移動目標について画像化が終了した後、合成画像が表示器４に出力される。
この実施の形態３によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図１２はこの発明の実施の形態４を示す図で、オペレータにより複数の目標が指示されると、目標抽出器２４において、静止目標の画像２１と複数の移動目標の画像２２との分離が行われる。分離された複数の移動目標について、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理を並列に行うことにより、複数の移動目標の補正後の画像２５を同時に作成する。作成された画像は、画像合成器２６において静止目標の画像２１に重ね合わされる。
この実施の形態４によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を同時に行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３１】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５を示す図である。通常のＳＡＲにおいては、ＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）またはＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）等の慣性センサを用いることにより、自機の動揺を検出し補正を行うことにより鮮明なＳＡＲ画像を得ることができる。しかし、慣性センサを持たないシステムや動揺補正が不完全な場合でも、オートフォーカスを行うことにより画像化を行うことができる。高次の位相誤差を補正するためには、ＰＰＰ等の受信信号を分析して求める手法が効果的である。しかし、一般のＳＡＲ画像は多数の信号が重なり合っているため、孤立反射点を検出することが困難である。実施の形態１〜４に示す手法は移動目標の画像２２をフォーカスさせることに用いていたが、これらの手法は静止目標の画像２１についても同様に行うことができる。プラットフォーム１２が動揺していた場合、従来のＳＡＲ処理により画像を生成すると、図１４に示すようにその画像は劣化してしまう。しかし、孤立反射点２７を抽出しその信号の位相変化に着目することでオートフォーカスを行うことができる。オペレータは振幅の大きく、他の反射点と干渉していない孤立反射点２７を指示する（図１４）。指示された点は、孤立反射点２７をＡＺ圧縮後の画像から取り出す孤立反射点抽出器２８にてＳＡＲ画像から抽出され、ＩＦＦＴ処理器８に入力される。ＩＦＦＴ処理器８でレンジ圧縮後の信号に戻された後、オートフォーカス処理により位相誤差が除去される。この信号についてＦＦＴ処理が行われ、鮮明なＳＡＲ画像が得られる。
この実施の形態５によれば、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲ画像の焦点を合わせるレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１５はこの発明の実施の形態６を示す図である。ＩＳＡＲは、受信信号から移動目標の運動を推定し、画像化を行うものである。しかし、移動目標１５とクラッタ等の静止目標または他の移動目標がビーム内に混在している場合、受信信号の状態ではそれらを区別することができない。クラッタや他の移動目標の影響によりＩＳＡＲ画像が劣化した場合、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図４に示すように、対象とする移動目標の画像２２の指示を行う。指示された領域のみの信号を取り出すために、目標抽出器２４においてウインドウ２３内の移動目標の画像を取り出す。取り出された画像はＩＦＦＴ処理器８においてレンジ圧縮後の信号に戻される。この信号には移動目標の信号１６のみが含まれているため、オートフォーカス処理器１８において、目標のレンジ移動及び位相変化を除去することができる。オートフォーカス処理後の信号について再度ＦＦＴ処理が行われ、移動目標の補正後の画像２５が作成される。
この実施の形態６によれば、クラッタに混在している移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３３】
実施の形態７．
図１６はこの発明の実施の形態７を示す図で、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図１７に示すように対象とする複数の移動目標の画像２２の指示を行う。目標抽出器２４において複数の移動目標の画像２２が抽出される（図６）。オペレータが指示した順に抽出された移動目標の画像２２が、ＩＦＦＴ処理器８において受信信号の状態に戻される。この信号についてオートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、１つ目の補正後の画像２４が画像合成器２６の中に蓄積される（図７）。続いて、２番目の画像、３番目の画像という順でＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理が行われ、補正後の画像２５が作成される。全ての移動目標について画像化が終了した後、図１８に示すようにそれら全ての画像が画像合成器２６において重ね合わされ、表示器４に出力される。
この実施の形態７によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３４】
実施の形態８．
図１９はこの発明の実施の形態８を示す図で、オペレータは出力されたＩＳＡＲ画像に基づいて、図１７に示すように対象とする複数の移動目標の画像２２の指示を行う。目標抽出器２４において複数の移動目標の画像２２が同時に抽出される。抽出された複数の移動目標の画像２２について、ＩＦＦＴ処理、オートフォーカス処理、ＦＦＴ処理を並列に行うことにより、複数の補正後の画像２５を同時に作成する。作成された画像は、画像合成器２６において重ね合わされ、表示器４に出力される。
この実施の形態８によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を同時に行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
第１の発明によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。この発明では、オートフォーカス処理を追加するだけでよいため、装置規模に影響が小さい。通常、信号処理器はデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）で構成されているため、新たに装置を追加することなく従来のＳＡＲ装置でこの信号処理を行うことができる。また、位相情報が維持されていれば、データレコーダで記録された画像やデータリンクで転送された画像についても同様に処理することができるため、地上での解析にも利用できる。
【００３６】
また、第２の発明によれば、ＳＡＲ画像中の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３７】
また、第３の発明によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３８】
また、第４の発明によれば、ＳＡＲ画像中の複数の移動目標の画像化を同時に行い、ＳＡＲ画像に重ねて表示するレーダ信号処理器を得ることができる。
【００３９】
また、第５の発明によれば、プラットフォームの動揺により劣化したＳＡＲ画像の焦点を合わせるレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４０】
また、第６の発明によれば、クラッタに混在している移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４１】
また、第７の発明によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【００４２】
また、第８の発明によれば、クラッタに混在している複数の移動目標のＩＳＡＲ画像化を同時に行うレーダ信号処理器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態１を示す図である。
【図２】 レンジ圧縮後の信号を示す図である。
【図３】 ＡＺ圧縮後のＳＡＲ画像を示す図である。
【図４】 オペレータによる移動目標の指示を示す図である。
【図５】 目標抽出のフィルタを示す図である。
【図６】 抽出された移動目標の画像を示す図である。
【図７】 補正後の移動目標の画像を示す図である。
【図８】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態２を示す図である。
【図９】 抽出した静止目標の画像を示す図である。
【図１０】 合成した画像を示す図である。
【図１１】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態３を示す図である。
【図１２】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態４を示す図である。
【図１３】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態５を示す図である。
【図１４】 孤立反射点を示す図である。
【図１５】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態６を示す図である。
【図１６】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態７を示す図である。
【図１７】 オペレータによる複数の移動目標の指示を示す図である。
【図１８】 補正後の複数の移動目標の画像を示す図である。
【図１９】 この発明によるレーダ信号処理装置の実施の形態８を示す図である。
【図２０】 従来のＳＡＲ信号処理装置を示す図である。
【図２１】 レンジ圧縮器の構成を示す図である。
【図２２】 ＡＺ圧縮器の構成を示す図である。
【図２３】 レーダの運用を示す図である。
【図２４】 オートフォーカス前の移動目標の信号を示す図である。
【図２５】 オートフォーカス後の移動目標の信号を示す図である。
【図２６】 従来のＩＳＡＲ信号処理装置を示す図である。
【符号の説明】
１ ＳＡＲ信号処理器、２ レンジ圧縮器、３ ＡＺ圧縮器、４ 表示器、５レンジ参照関数、６ ＦＦＴ処理器、７ 乗算、８ ＩＦＦＴ処理器、９ ＡＺ参照関数、１０ レンジカーバチャ補正処理器、１１ マルチルック処理器、１２ プラットフォーム、１３ 地形、１４ 建物、１５ 移動目標、１６ 移動目標の反射信号、１７ ＩＳＡＲ信号処理器、１８ オートフォーカス処理器、１９ 静止目標の反射信号、２０ ＳＡＲ画像、２１ 静止目標の画像、２２移動目標の画像、２３ ウインドウ、２４ 目標抽出、２５ 補正後の画像、２６ 画像合成器、２７ 孤立反射点、２８ 孤立反射点抽出器。
Claims (8)
- 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮後の信号について周波数領域で参照関数との乗算を行うことによりアジマス（ＡＺ）方向の信号を圧縮し、レンジ−アジマス（ＡＺ）の２次元のレーダ画像を生成するＡＺ圧縮器と、
移動目標の画像をレーダ画像から取り出す目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理器と、
上記逆高速フーリエ変換した信号について移動目標のレンジ移動量及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標の画像化を行う高速フーリエ変換処理器と
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮後の信号について周波数領域で参照関数との乗算を行うことによりアジマス（ＡＺ）方向の信号を圧縮し、レンジ−アジマス（ＡＺ）の２次元のレーダ画像を生成するＡＺ圧縮器と、
移動目標の画像をレーダ画像から取り出すとともに静止目標の画像を画像合成器に出力する目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と、
上記逆高速フーリエ変換した信号について移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標の画像化を行う高速フーリエ変換処理器と、
上記高速フーリエ変換処理後の移動目標の画像を静止目標の画像に重ね合わせる画像合成器と
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮後の信号について周波数領域で参照関数との乗算を行うことによりアジマス（ＡＺ）方向の信号を圧縮し、レンジ−アジマス（ＡＺ）の２次元のレーダ画像を生成するＡＺ圧縮器と、
複数の移動目標の画像をレーダ画像から取り出すとともに静止目標の画像を画像合成器に出力する目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と、
上記逆高速フーリエ変換した信号について移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理後の信号から移動目標の画像化を行う高速フーリエ変換処理器と、
上記高速フーリエ変換処理後の移動目標の画像を静止目標の画像に重ね合わせる画像合成器と
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮後の信号について周波数領域で参照関数との乗算を行うことによりアジマス（ＡＺ）方向の信号を圧縮し、レンジ−アジマス（ＡＺ）の２次元のレーダ画像を生成するＡＺ圧縮器と、
複数の移動目標の画像をＡＺ圧縮後の画像から取り出すとともに静止目標の画像を画像合成器に出力する目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された複数の移動目標の画像を同時にレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と、
上記逆高速フーリエ変換した信号について複数の移動目標のレンジ移動及び位相誤差を同時に検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理後の信号から複数の移動目標の画像化を同時に行う高速フーリエ変換処理器と、
上記高速フーリエ変換処理後の複数の移動目標の画像を静止目標の画像に重ね合わせる画像合成器と
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮後の信号について周波数領域で参照関数との乗算を行うことによりアジマス（ＡＺ）方向の信号を圧縮しレンジ−アジマス（ＡＺ）の２次元のレーダ画像を生成するＡＺ圧縮器と、
孤立反射点を上記ＡＺ圧縮後の画像から取り出す孤立反射点抽出器と、
上記取り出された孤立反射の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と、
上記逆高速フーリエ変換した信号について孤立反射点の位相誤差を検出し、それを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理後の信号からレーダ画像を作成する高速フーリエ変換処理器と
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮器の出力から移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理器の出力からドップラ周波数を検出し画像化を行う高速フーリエ変換処理器と、
移動目標の画像を上記高速フーリエ変換処理後の画像から取り出す目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と
を具備し、
上記オートフォーカス処理器は上記逆高速フーリエ変換処理後の信号について再び移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去する手段を有し、
さらに上記高速フーリエ変換処理器は再びオートフォーカス後の信号について画像化を行う手段を
具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮器の出力から移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理器の出力からドップラ周波数を検出し画像化を行う高速フーリエ変換処理器と、
複数の移動目標の画像を上記高速フーリエ変換処理後の画像から取り出す目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と
を具備し、
上記オートフォーカス処理器は上記逆高速フーリエ変換処理後の信号について再び移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去する手段を有し、
また上記高速フーリエ変換処理器は再びオートフォーカス後の信号について画像化を行う手段を有し、さらに上記高速フーリエ変換処理器の出力段には複数の移動目標の画像を重ね合わせる画像合成器を
具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。 - 周波数変調が施された送信信号が移動目標及び静止目標に照射され、その反射信号を受信した信号について、周波数変調を復調してレンジ方向の信号を圧縮するレンジ圧縮器と、
上記レンジ圧縮器の出力から移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去するオートフォーカス処理器と、
上記オートフォーカス処理器の出力からドップラ周波数を検出し画像化を行う高速フーリエ変換処理器と、
複数の移動目標の画像を上記高速フーリエ変換処理後の画像から取り出す目標抽出器と、
上記目標抽出器で取り出された複数の移動目標の画像をレンジ圧縮後の信号に変換する逆高速フーリエ変換処理器と、
上記オートフォーカス処理器は上記逆高速フーリエ変換処理後の信号について複数の移動目標のレンジ移動及び位相誤差を検出し、それらを除去する手段を有し、
また上記高速フーリエ変換処理器は再びオートフォーカス処理後の複数の信号について画像化を行う手段を有し、
さらに上記高速フーリエ変換処理器の出力段には複数の移動目標の画像を重ね合わせる画像合成器
を具備したことを特徴とするレーダ信号処理装置。
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