JP3946860B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標とレーダ装置との間の相対位置関係の変化に基づく反射信号の変化、及び送信周波数の変化に基づく反射信号の変化を利用することにより、高い分解能を得ることができるレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２３は、例えば、「Donald R. Wehner,〃High Resolution Radar〃, ArtechHouse, INC. 1987,pp273-339」や、特開平７−９２２５７号公報に示された内容に従って構成した、一般に高分解能レーダ装置（ＩＳＡＲ：Inverse Synthetic Aperture Radar）と呼ばれる、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０００３】
図２３において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、６はレンジ補償回路、７は位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮手段、９はモニタ・テレビ（以下、「モニタＴＶ」と呼ぶ。）である。
【０００４】
図２４は、図２３の従来のレーダ装置のレンジ補償回路の構成を示す図である。同図において、１０は振幅最大レンジビン検出回路、１１は平滑化回路、１２はレンジ追尾手段、１３はレンジ補償手段である。
【０００５】
図２５は、図２３の従来のレーダ装置の位相補償回路の構成を示す図である。同図において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１６はドップラー追尾手段、１７は振幅最大周波数検出回路、１１は平滑化回路、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段である。
【０００６】
図２６は、回転運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。同図において、２０は目標、２１はレーダ装置である。
【０００７】
図２７は、図２６のジオメトリで観測した結果得られたＩＳＡＲ画像の一例を示す図である。同図において、２２は目標のＩＳＡＲ画像である。
【０００８】
図２８は、並進運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。同図において、２０、２１は、図２６のそれと、それぞれ同一である。
【０００９】
図２９は、レンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【００１０】
図３０は、レンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールにおける最大振幅検出結果のヒストリの一例を示す図である。
【００１１】
図３１は、位相補償回路７の区分周波数分析手段１５の処理内容を説明するための図である。同図において、２３は注目レンジビンの受信信号列、２４は区分周波数分布のヒストリである。
【００１２】
図３２は、区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【００１３】
つぎに、前述した従来のレーダ装置の動作原理について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、ＩＳＡＲの画像再生の原理について説明する。図２６に示す通り、ｘ−ｙ平面の原点に設置されたレーダ装置２１で、レンジｒ０の点ｏを通り紙面に垂直な軸を中心に角速度ωで反時計周りで回転する目標２０を観測するジオメトリを考える。
【００１５】
まず、送信機１では、時間とともに周波数が変化する信号（チャープ）に変調された高周波パルスを発生し、送受切換器２を介して送受信アンテナ３に供給する。目標２０で反射された信号（エコー）は、送受信アンテナ３に入り、送受切換器２を介して受信機４で復調される。
【００１６】
この復調された信号は、送信信号の瞬時周波数に対しレーダ装置２１と目標２０の間の電波伝搬の往復に要する時間分遅延したものであるから、レンジ圧縮手段５において、送信信号ｓ（ｔ）を用いて受信信号ｒ（ｔ）にマッチドフィルターをかけること、すなわち、式（１）に示すように、送信信号ｓ（ｔ）の共役信号ｓ*（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）とのコンボリューションを求めることにより、遅延に相当した時間にインパルスｖ（ｔ）（以下では、「レンジプロフィール」と呼ぶ。）を得ることができる。このことにより、レンジ分解能が向上する。
【００１７】
【数１】
【００１８】
レーダが送信を繰り返すごとに上記レンジ圧縮された信号が得られるから、レーダの送信（ヒット）ごとにレンジ圧縮された信号をまとめることにより、レンジｒとヒットｈを軸とする二次元複素信号ｖ（ｈ、ｒ）（以下では、レンジプロフィールの「ヒストリ」と呼ぶ。）が得られる。
【００１９】
レンジｒと時間ｔの間には、以下の関係がある。
ｒ＝（Δｒ／Δｔ）・ｔ
ここで、Δｔはサンプリング間隔（＝１／Ｂ、Ｂは送信帯域）、Δｒはレンジ分解能（＝Ｃ／２Ｂ、Ｃは光速）である。
【００２０】
目標２０が図２８に示すような運動、すなわち並進運動を行なう場合には、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償することにより、並進運動を行なう目標２０を、等価的に、図２６に示すような回転運動を行なう目標２０とみなすことができる。
【００２１】
レーダ２１と目標２０の間の距離の変化を補償するレンジ補償回路６、及び位相補償回路７の動作は後述することにし、以下では、目標２０が回転運動を行なうもの、もしくは、なんらかの方法で、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償されたものとする。
【００２２】
クロスレンジ圧縮手段８では、レンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ、ｒ）を、次の式（２）に従って、各レンジごとに、ヒット方向にフーリエ変換することにより、レンジ、クロスレンジの両方について圧縮された複素信号ｕ（ｃ、ｒ）を得る。ここに、ｃはクロスレンジ（方位）方向を示す。
【００２３】
【数２】
【００２４】
上式で、「ｈｎｕｍ」はヒット数、「ｒｎｕｍ」はレンジビン数である。この処理は、クロスレンジ方向の分解能を改善する効果がある。以下、この原理を説明する。
【００２５】
図２６に示す運動を行なう目標上のある部位（例えば、点ａ）で反射した信号のドップラー周波数ｆｄは次の式（３）で表される。
【００２６】
【数３】
【００２７】
ここに、λは送信波長、ｘは反射を生じた部位の回転半径、θ（ｈ）は観測の基準となるＬＯＳ（Line Of Sight）を基準とした目標部位の角度である。式（３）により、同じ角度θ上の点では、回転軸からの距離ｘに比例して、目標上のそれぞれの部位からの反射信号のドップラー周波数が変わる。従って、複素信号ｕ（ｃ、ｒ）は、回転軸によって定まる投影面に目標を投影した画像を表していることになる。
【００２８】
レンジ圧縮手段５とクロスレンジ圧縮手段８により、レンジ方向、クロスレンジ方向の両方について分解能が向上した複素信号ｕ（ｃ、ｒ）は、その絶対値が目標のレーダ反射断面積に対応するから、モニタＴＶ９上のレンジｒ、クロスレンジｃの二次元平面にｕ（ｃ、ｒ）の絶対値またはその二乗に応じた輝度で表示を行なうことにより、図２７に示すような、レンジとクロスレンジの両方について高分解能化された目標のＩＳＡＲ画像２２を表示することができる。ここで、画像上で、例えばａ点は、目標上で、レーダに近い位置にあるので、レンジが小さく、かつ、回転運動によりレーダから遠ざかる運動をしているのでドップラー周波数が小さくなっている。
【００２９】
次に、上記説明で省略した、目標の並進運動の影響を補償する処理について説明する。観測時間内の、ｔ０、ｔ１、ｔ２という時間において、並進運動により、図２８のように位置が変化する目標２０のＩＳＡＲ画像を生成する場合、各ヒットごとに得られたレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）をそのままヒット方向にフーリエ変換するだけでは、目標上の各点（例えば、点ａ）が観測時間中にレンジ方向に移動するため、レンジ、クロスレンジ方向にきちんと圧縮されず、結果として画像にぼけが生じてしまうのは、式（２）において、各レンジごとにフーリエ変換を行なうというその処理内容より明らかである。従って、ぼけのない鮮明な画像を得るためには、目標上の各々の点を観測時間中、同一レンジビン内に固定するための補償処理を必要とする。この処理をレンジ補償処理と呼ぶ。
【００３０】
このレンジ補償処理を行なうレンジ補償回路６の処理内容について説明する。目標が図２８に示す運動を行う場合について考える。ここで、電波の反射をする点は、図中ａ、ｂ、ｃの三点のみとし、このうち、ｂ点とｃ点は常に同じレンジビンにあるものとする。
【００３１】
まず、レンジ補償回路６内のレンジ追尾手段１２によりレンジ追尾を行なう。レンジ追尾手段１２の中の振幅最大レンジビン検出回路１０では、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出する。その結果の例を図２９に示す。
【００３２】
同図において、横軸はヒット、縦軸はレンジであり、図中、太実線で示した部分が、各ヒットのレンジプロフィールで振幅が最大となるレンジビンを示しているものとする。ａ、ｂ、ｃは同一目標上の点であり、実際は、図中の点線に示されるように、同じ変化率でレンジが変化しているはずであるが、見込み角の変化に従う各点のレーダ断面積の変化や、同一レンジビン内に複数の反射点が存在する場合の干渉などの影響で、観測時間中に各点の存在するレンジビンの振幅が変動するため、振幅最大レンジビンの位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００３３】
この振幅最大レンジビンの位置の時間変化に対してレンジ補償回路６内の平滑化回路１１では、例えば、最小二乗法などを用いて平滑化することにより、図中点線で示した、上述の目標のレンジの実際の時間変化を得る事ができる。このレンジの時間変化を観測時間中のレンジ方向の移動量を表すレンジ移動量ｓで定義する。
【００３４】
レンジ補償回路６内のレンジ補償手段１３では、レンジ追尾手段１２で得られたシフト量から、各ヒットにおけるレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を式（４）により得る。
【００３５】
【数４】
【００３６】
次に、式（４）で得られたレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を用いて、各ヒットｈにおけるレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ、ｒ）をレンジ方向に補償し、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）を得る。レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）で、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出した結果は、図３０に示すようにそれぞれの点の反射信号が同一レンジビンに並ぶ。
【００３７】
上記レンジ補償処理により、観測時間中の各点のレンジビンを超えた距離変化については除去することができたが、レンジビン内の距離変化については除去できていない。一般に、目標が加速運動、旋回運動をする時は勿論の事、等速直線運動を行なう場合でも、進行方向がＬＯＳ軸に沿った方向で無い限り、その距離変化は、線形な成分に加えて、非線形な加速度成分も含む。このうちの加速度成分の影響で、各点よりの反射信号のドップラー周波数（クロスレンジ）に広がりが生じるため、結果として生成した画像がクロスレンジ方向にぼけてしまう。上記加速度成分を除去するための補償処理が位相補償処理である。
【００３８】
以下では、この位相補償処理を行なう位相補償回路７の処理内容について説明する。並進運動に伴う上記加速度成分は、すべてのレンジビンに対してほぼ等しく加わるため、ある一つのレンジビンに着目して、そのレンジビンに加わる加速度成分を推定し、その推定結果を用いて、すべてのレンジビンの位相補償を行なう。
【００３９】
位相補償回路７内の注目レンジビン決定手段１４では、レンジ補償後のレンジプロフィールｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンを注目レンジビンとして、そのレンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。例えば、図２８のジオメトリの例では、点ｂ、ｃを含むレンジビンが注目レンジビンとして選択されたものとする。
【００４０】
位相補償回路７内の区分周波数分析手段１５では、次の式（５）に従い、図３１に示した注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）２３を長さΔｈで区分フーリエ変換して周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）２４を求める。
【００４１】
【数５】
【００４２】
位相補償回路７内のドップラー追尾手段１６では、得られた周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）の追尾を行なう。まず、ドップラー追尾手段１６内の振幅最大周波数検出回路１７では、各ヒットｈ’ごとに、周波数分布の振幅が最大となるドップラービンを検出する。
【００４３】
その結果の例を図３２に示す。同図において、横軸はヒット、縦軸はドップラービン（周波数）であり、図中太実線で示した部分が、各ヒットの周波数分布で振幅が最大となるドップラーを示しているものとする。見込み角の変化に従うレーダ断面積の変化のため、振幅最大周波数の位置が変動すること、および、周波数の折り返しの影響で、その位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００４４】
これに対し、レンジ追尾手段１２と同様、平滑化回路１１により平滑化を行なうことにより、図中点線で示した、上述の目標のドップラーの実際の時間変化を得ることができる。この時間変化を観測時間中のドップラー方向の移動量を表すシフト量ｓで定義する。
【００４５】
位相補償回路７内の位相補償量算出手段１８では、次の式（６）に従い、位相補償量ｐｈ（ｈ）を計算する。
【００４６】
【数６】
【００４７】
位相補償回路７内の位相補償手段１９では、位相補償量算出手段１８で得られた位相補償量ｐｈ（ｈ）を用いて、次の式（７）により、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の位相補償を行ない、最終的なレンジプロフィールのヒストリｖＬ（ｈ、ｒ）を得る。
【００４８】
【数７】
【００４９】
以上の処理を経る事により、並進運動を行なう目標に関して、目標上の各点のレンジビンを超える移動、位相の二次の変動を補償することができるため、並進運動を伴わず、回転運動のみを行なう目標と同様に鮮明な高分解能画像が得られる。
【００５０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のレーダ装置では、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５１】
さらに、同一レンジプロフィールのヒストリ上にドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、ドップラー移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５２】
さらに、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量、もしくは、ドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量、および、ドップラー移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５３】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在するかしないかを判定して、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重ならない、すなわち、レンジプロフィールのヒストリ上の目標数が１のときのみにＩＳＡＲの画像再生を行なうことにより、常に高品質な画像をえるようにすることができないという問題点があった。
【００５４】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量、もしくは、ドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量もしくは、ドップラー移動量の異なる目標の数を知ることができないという問題点があった。
【００５５】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５６】
また、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような複数の目標が同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５７】
また、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような複数の目標が同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する場合で、特に、ある特定のレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する全目標の信号成分が存在しない場合にでも、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５８】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５９】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、特に、各目標の反射電力レベルが異なることの影響で、一つのスレッショルドを設定するのみではピークを探索できないような場合にも各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６０】
また、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかしないかを判断して、複数の目標が存在しない場合にのみＩＳＡＲ画像の再生を行なえるため、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重なりあって、画質が劣化する状況を回避して、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６１】
さらに、同一レンジビン内に含まれる目標数と各目標のレンジ移動量とドップラー移動量を知ることができるので、多目標追尾を行なう場合に制約条件として用いて精度良く追尾を行なえるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段を有し、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段は、入力された画像上に存在する複数の線分について、傾きごとの信号電力の計算結果を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリの振幅検出を行なう振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力を二次元フーリエ変換して、二次元フーリエ変換画像を得る二次元フーリエ変換画像作成手段と、二次元フーリエ変換画像をシフトさせる画像シフト手段と、前記画像シフト手段の出力画像において、画像の中心を通り、傾きの異なるさまざまな直線状の積分経路を設定し、各積分経路に沿って、前記画像シフト手段の出力画像を線積分することにより、もとの画像上の各軌跡に関して、各直線の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含むものである。
【００６３】
また、この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定するシフト処理型複数目標移動量推定手段を有し、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、二次元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの異なる直線の種類数、及び、各直線の傾きに対応する補正量を推定するためのデータ列を算出するシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリを各セルの振幅の大小で二値化する二値画像生成手段と、前記二値画像生成手段の出力画像に対して、さまざまな補正量を想定し、補正量毎に画像上に存在する複数の直線の傾きを変えるように線形に補正する画像線形補正手段と、前記画像線形補正手段で得られる各線形補正後の二値画像について、補正量を定義した軸上のセル毎に、その軸に直交する方向に並ぶ全セルの値を総和する各セルの総和算出手段と、前記各セルの総和算出手段で得られる各補正量ごとの一次元配列について、それぞれエントロピーの値を算出するエントロピー算出手段と、前記エントロピー算出手段で得られた各補正量のエントロピーの値の計算結果について正規化する正規化手段とを含むものである。
【００７８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００７９】
図１において、１０１は複数目標レンジ補償回路である。
【００８０】
図２は、図１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路１０１の構成を示す図である。同図において、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、１０３は複数目標レンジ補償手段である。
【００８１】
図３は、図２の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の構成を示す図である。同図において、１０４は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段、１０５は複数ピーク移動量推定手段である。また、１０６は振幅検出手段、１０７は二次元ＦＦＴ手段、１０８は画像シフト手段、１０９は画像線積分手段である。さらに、１１０はスレッショルド設定手段、１１１はピーク数判定手段、１１２は各ピーク対応移動量推定手段である。さらに、１１３は移動量算出手段である。
【００８２】
図４は、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２及び複数目標レンジ補償手段１０３の処理内容を示す図である。
【００８３】
図５は、複数ピーク移動量推定手段１０５の処理内容を示すフローチャートである。
【００８４】
つぎに、前述した実施の形態１の動作について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
本実施の形態では、複数の目標が並んで進行していたり、交差中であるようなことが原因で、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標の反射点の軌跡が存在するような場合に、各目標ごとに、独立に画像再生処理を行って、ＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【００８６】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理は、従来の技術と同一である。
【００８７】
複数目標レンジ補償回路１０１では、レンジ圧縮後のレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）に対して、そのヒストリ上に含まれる目標の数を推定し、それぞれの目標ごとに、独立して、レンジ補償を行ない、その結果を、ｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）として出力する。ただし、Ｋは推定した目標数を表している。この複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容については後述する。
【００８８】
位相補償回路７では、各目標ごとに得られるレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）について、従来技術と同じ方式で順次位相補償を行ない、位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。
【００８９】
クロスレンジ圧縮回路８では、入力した、各目標ごとの位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）について、従来と同じ方式で順次クロスレンジ圧縮を行ない、各目標のＩＳＡＲ画像ｕｋ（ｃ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る。
【００９０】
モニタＴＶ９では、入力した各目標のＩＳＡＲ画像ｕｋ（ｃ，ｒ）を順次表示する。
【００９１】
以上により、同一のレンジビンに複数の目標の軌跡が存在する場合に、各目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【００９２】
次に、上で説明しなかった複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容について説明する。
【００９３】
複数目標レンジ補償回路１０１では、まず、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で、入力された、レンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）に含まれる目標数Ｋと各目標のレンジ移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定する。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容については後述する。
【００９４】
複数目標レンジ補償手段１０３では、各目標ごとに得られた移動量ｓｋを用いて、従来技術と同じ方式でｖ（ｈ，ｒ）についてのレンジ補償を順次行ない、前述のレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）を得る。
【００９５】
次に、上で説明しなかった二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容について説明する。
【００９６】
ここでは、次の式（８）で定義する、ｘ−ｙ二次元平面内の傾きａ、ｙ切片ｂの直線ｆ（ｘ，ｙ）が、二次元フーリエ変換式（９）によりｆｘ−ｆｙ二次元周波数平面上の原点を通り傾き−１／ａの直線に変換されることを利用する。
【００９７】
【数８】
【００９８】
【数９】
【００９９】
二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２は、図３に示すように、レンジプロフィールのヒストリ上に含まれる目標の数Ｋと各目標の移動量ｓｋを推定するためのデータを生成する、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４と、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４で生成されたデータをもとに、ピーク数Ｋと各ピークの存在する範囲を推定する複数ピーク移動量推定手段１０５と、複数ピーク移動量推定手段１０５の出力を基に、目標数Ｋと各目標のレンジ移動量ｓｋを出力する移動量算出手段１１３とで構成されている。
【０１００】
まず、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の処理内容について説明する。
【０１０１】
ここで、図４（ａ）に示すような、画像ｇ（ｘ，ｙ）（ｘ＝０，１，…，Ｘ−１、ｙ＝０，１，…，Ｙ−１）を考える。ただし、ｇ（ｘ，ｙ）は、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４に入力されたレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）の各セルの振幅を振幅検出手段１０６により算出し、ヒットｈをｘ、レンジビンｒをｙと置き換えて一般化したものである。図中に現れる線は、目標数が２の場合の、目標１、目標２上の各反射点の軌跡を示している。すなわち、画像ｇ（ｘ，ｙ）上の各目標のｙ方向の移動量ｓｋを推定することを目的とする。
【０１０２】
ここで、目標１上の反射点の軌跡は、同一目標上の点であることから、画像ｇ（ｘ，ｙ）上での傾きはそれぞれ等しくなる。これは目標２についても同様に当てはまる。ただし、目標１と目標２のｙ方向の移動量ｓ１，ｓ２が異なるので、それぞれの目標の軌跡の傾きは一致しない。
【０１０３】
この画像ｇ（ｘ，ｙ）を、まず、二次元ＦＦＴ手段１０７において、次の式（１０）を用いて二次元ＦＦＴする。
【０１０４】
【数１０】
【０１０５】
次に、得られた周波数画像Ｇ０（ｆｘ，ｆｙ）（ｆｘ＝０，１，…，Ｘ−１、ｆｙ＝０，１，…，Ｙ−１）に対して、画像の中心に直流成分を持ってくるために、画像シフト手段１０８において変換して、周波数画像Ｇ（ｆｘ，ｆｙ）を得る。
【０１０６】
これを示したのが図４（ｂ）である。式（８）及び（９）で示した性質により、各目標に属する反射点の軌跡は、周波数画像上で一本の軌跡になる。よって、ｇ（ｘ，ｙ）上で移動量の異なる複数の目標が存在する場合には、周波数画像上では、その目標数に応じた本数の軌跡が現れる。かつ、これらの軌跡は、いずれも、画像の中心にある直流成分の画素を通る。
【０１０７】
そこで、画像線積分手段１０９では、図４（ｃ）に示すような、画像の中心を通り、ｆｘ方向の移動量ｄｊ（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を様々に変えた直線状の積分経路を設定し、各経路に沿ってそれぞれ線積分を行ない積分結果Ｈ（ｄｊ）を得る。
【０１０８】
この結果を示したのが図４（ｄ）である。上述の積分経路が各目標の軌跡と重なった場合には、積分結果が高い値になることから、図４（ｄ）の積分結果では、図４（ｃ）の周波数画像における軌跡の本数、すなわち、目標数に対応した数Ｋのピークが現れる。
【０１０９】
また、各ピークの移動量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）は、後述するように、図４（ａ）の各目標のｙ方向の移動量ｓｋと１対１に対応する。すなわち、積分結果Ｈ（ｄｊ）は、目標数Ｋ及び各目標の移動量ｓｋの情報を含む。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４では、この値を出力する。
【０１１０】
次に、複数ピーク移動量推定手段１０５では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の出力である積分値Ｈ（ｄｊ）を入力値とし、目標数Ｋ、各目標の移動量ｓｋを推定する。以下この処理内容について説明する。
【０１１１】
ステップＳＴ０１において、まず、スレッショルド設定手段１１０では、積分値Ｈ（ｄ）に対して、スレッショルドＴｈを設ける。さらに、ｊ＝０、および、積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドをＴｈ越える点数ｎ＝０とセットする。
【０１１２】
次に、ステップＳＴ０２において、ピーク数判定手段１１１では、Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドＴｈを越えるかどうかを判定し、越える場合には、ステップＳＴ０３に、越えない場合には、ステップＳＴ０４に進む。
【０１１３】
次に、ステップＳＴ０３において、Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えた場合のｊをＡ（ｎ）に格納し、ｎ＝ｎ＋１として、ＳＴ０４に進む。
【０１１４】
次に、ステップＳＴ０４において、現在のｊが、Ｊ−１と等しいかどうかを判定し、等しい場合には、ステップＳＴ０６へ、等しくない場合には、ステップＳＴ０５へ進む。
【０１１５】
次に、ステップＳＴ０５において、ｊ＝ｊ＋１としてステップＳＴ０２へ戻る。以上により、積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えたｊの集合を得ることができる。
【０１１６】
次に、ステップＳＴ０６において、現在のｎを積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えたｊの数ｎをＮとしてセットする。さらに、ｎおよびピーク数ｋを０にする。
【０１１７】
次に、ステップＳＴ０７において、Ｂ（ｋ，０）にＡ（ｎ）を代入する。
【０１１８】
次に、ステップＳＴ０８において、Ｂ（ｋ，１）にＡ（ｎ）を代入する。
【０１１９】
次に、ステップＳＴ０９において、現在のｎがＮ−１と等しいかどうかを判定し、等しければステップＳＴ１３に、等しくなければステップＳＴ１０に進む。
【０１２０】
次に、ステップＳＴ１０において、ｎ＝ｎ＋１とする。
【０１２１】
次に、ステップＳＴ１１において、Ａ（ｎ）−Ａ（ｎ−１）が１に等しいかどうかを判定し、等しければ、ステップＳＴ０８に進み、等しくなければ、ステップＳＴ１２に進む。
【０１２２】
次に、ステップＳＴ１２において、ｋ＝ｋ＋１として、ステップＳＴ０７へ戻る。
【０１２３】
次に、ステップＳＴ１３において、ピーク数Ｋにｋ＋１を代入する。以上の処理により、ピーク数をＫとして、各ピークｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）付近でスレッショルドＴｈを越える範囲（図４（ｄ）のハッチング部分）の始点の番号ｊをＢ（ｋ，０）として、同じく終点の番号ｊをＢ（ｋ，１）として得ることができる。ピーク数判定手段１１１では、以上で得られたピーク数、及び、各ピーク周辺でスレッショルドを越える範囲の始点と終点を出力する。
【０１２４】
次に、ステップＳＴ１４において、各ピーク対応移動量推定手段１１２では、まず、ｋ＝０に設定する。
【０１２５】
次に、ステップＳＴ１５において、ｃ１に第ｋピークの範囲の始点のｄｊ、ｃ２に終点のｄｊを代入し、ｄｐｋをａｒｇｍａｘ（Ｈ（ｃ１：ｃ２））により得る。ここで、ａｒｇｍａｘ（Ｈ（ｃ１：ｃ２））は、ｃ１からｃ２の範囲のｄｊに対する積分値Ｈ（ｄｊ）を最大とするｄｊを出力する処理として定義する。
【０１２６】
次に、ステップＳＴ１６において、ｋがＫ−１と等しいかどうかを判定し、等しい場合には処理を終了し、等しくない場合には、ステップＳＴ１７に進む。
【０１２７】
次に、ステップＳＴ１７において、ｋ＝ｋ＋１として、ステップＳＴ１５に戻る。
【０１２８】
以上により、ピーク数Ｋおよび、各ピークのｆｘ方向の移動量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができたので、複数ピーク移動量推定手段１０５では、これらの値を出力する。
【０１２９】
移動量算出手段１１３では、複数ピーク移動量推定手段１０５において得られた各ピークごとのｆｘ方向の移動量ｄｐｋから、もとの画像（図４（ａ））におけるｙ方向の移動量ｓｋを推定する。ここで、ｘ方向の画素数がＸ、ｙ方向の画素数がＹであることに着目すると、もとの画像におけるｙ方向の移動量ｓｋと、周波数画像におけるｆｘ方向の移動量ｄｐｋの関係は、分解能を考慮すると、次の式（１１）の関係が成立する。
【０１３０】
【数１１】
【０１３１】
移動量算出手段１１３では、以上の処理により、目標数Ｋおよび、各目標のｙ方向移動量ｓｋを出力する。すなわち、以上で得られたＫがレンジプロフィールのヒストリ上に存在するレンジ移動量の異なる目標数に、各ｓｋが、それぞれの目標のレンジ移動量に対応する。
【０１３２】
以下、前述の処理により、複数目標レンジ補償回路１０１で、各目標ごとに、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、レンジ補償を行うことにより、各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）を得ることができる。
【０１３３】
以上、複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容について説明した。なお、位相補償回路７からモニタＴＶ９までの動作は、前述の通りである。
【０１３４】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１３６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【０１３７】
図６において、２０１はシフト処理型複数目標移動量推定手段である。
【０１３８】
図７は、図６の複数目標レンジ補償回路１０１内のシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の構成を示す図である。同図において、２０２は二値画像生成手段、２０３は画像線形補正手段、２０４は各セルの総和算出手段、２０５はエントロピー算出手段、２０６は正規化手段、２０７はシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段である。なお、複数ピーク移動量推定手段１０５、移動量算出手段１１３は実施の形態１と同一である。
【０１３９】
図８、図９及び図１０は、本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【０１４０】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、複数の目標が並んで進行していたり、交差中であるようなことが原因で、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標の反射点が存在するような場合に、各目標ごとに、独立に画像再生処理を行って、ＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１４１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理、および、複数目標レンジ補償回路１０１で得られる各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を位相補償回路７でそれぞれ位相補償し、クロスレンジ圧縮回路８でクロスレンジ圧縮し、モニタＴＶ９に表示するまでの手段は、実施の形態１と同一である。
【０１４２】
本実施の形態は、図２に示した複数目標レンジ補償回路１０１の構成要素である、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２が、図６に示すようにシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１に代わっている部分のみが、実施の形態１と異なる。
【０１４３】
そこで、以下では、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の処理内容を中心に説明する。
【０１４４】
シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１には、シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７と、複数ピーク移動量推定手段１０５と、移動量算出手段１１３が含まれている。
【０１４５】
シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７には、レンジ圧縮後のレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）が入力されるものとする。ここで、このレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）のヒットｈをｘ、レンジビンｒをｙとした二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）を考える。
【０１４６】
図８（ａ）には、二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）の一例を示している。図中には、ｙ方向の移動量が異なる目標１、目標２の２種類の目標上の反射点の軌跡が直線状に現れている。ただし、ここで、白から黒に近づくにつれ振幅大になっている。
【０１４７】
二値画像生成手段２０２では、各ｘにおいて、ｙ方向に並ぶセルのうちの振幅の大きい順にＬ番目までのセルの値を１、それ以外のセルの値を０とするような、二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）を生成する。
【０１４８】
Ｌを２とした場合の二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）の生成結果を図８（ｂ）に示す。画像線形補正手段２０３では、ｘ＝Ｘにおけるｙ方向補正量の補正量ｄｊを設定し、この値により、各ｘにおけるｙ方向の補正量ｄｈ（ｘ）＝ｘ×ｄｊ／（Ｘ−１）（ｘ＝０，１，…，Ｘ−１）を得る。
【０１４９】
さらに、各ｘにおいて、二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）をｄｈ（ｘ）だけ各セルをｙ方向に平行移動させる。ここで、平行移動後のｙがＹ−１より大きくなるセルについては、そのｙをＹで割った余りの値のｙに、ｙが０より小さくなるセルについては、そのｙにＰ×Ｙ（Ｐは適当な自然数）を加えて、ｙが０からＹ−１の範囲に入る場合のｙに移動させる。
【０１５０】
補正量ｄｊ（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）の値を変えることにより、図９（ｃ）に示すように、二値画像上の各直線の傾きを変えることができる。ここで、ｄｊが−ｓｋ（ｓｋは第ｋ目標のｙ方向移動量）になった場合には、第ｋ目標の軌跡は、ｙ軸と直交する。従って、各目標について、この直交が実現された時を検出できれば、その時のｄｊにマイナスを掛けることにより、その目標のｙ方向移動量ｓｋを得ることができる。
【０１５１】
各セルの総和算出手段２０４では、図８（ｄ）に示すように、各ｄｊについて得られる補正画像ｇＤ（ｘ，ｙ）おいて、各ｙごとにｘ方向に並ぶ全セルを総和し、配列ｇＴ（ｙ）（ｙ＝０，１，…，Ｙ−１）を得る。
【０１５２】
ここで、補正画像上のある目標の軌跡とｙ軸が直交する場合には、ｇＴ（ｙ）における、ある特定のいくつかのセルにその目標上の各反射点の信号が積み重なることになる。例えば、図８（ｄ）の場合には、図（ｄ−１）で目標２の信号が、図（ｄ−３）で目標１の信号がある特定のセルｙで積み重なっている。エントロピー算出手段２０５では、各補正量ｄｊごとに得られた配列ｇＴ（ｙ）に対して、次の式（１２）によりエントロピーＥ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を計算する。
【０１５３】
【数１２】
【０１５４】
エントロピーはその定義からもわかるように、分布が一様であれば、大きな値を示し、逆に分布に偏りが有ると減少する。前述したように、補正画像上のある目標の軌跡がｙ軸と直交する場合には、ある特定のｙセルに信号が多く積み重なる、すなわち、ｇＴ（ｙ）の分布の片寄りが極値をとる。よって、ｄｊごとに得られるエントロピーＥ（ｄｊ）においても、図１０（ｅ）に示すように、いくつかの極小点が存在する。この極小点の数から目標数を、極小点の補正量ｄｊから、各目標の移動量を知ることができる。正規化手段２０６では、次段の複数ピーク移動量推定手段１０５が分布の極大値を探索することとの整合をとるために、エントロピー算出手段２０５で得られたＥ（ｄｊ）を次の式（１３）により正規化する。
【０１５５】
【数１３】
【０１５６】
ただし、式（１３）において、ｍｉｎ（・）は配列の最小値を、ｍａｘ（・）は配列の最大値を取り出す操作として定義する。この結果が、図１０（ｆ）である。シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７ではこの結果を出力する。
【０１５７】
複数ピーク移動量推定手段１０５では、実施の形態１で説明した動作により、ピーク数Ｋ、各ピークの補正量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る。
【０１５８】
前述したように、補正量ｄｐｋにマイナスを掛けた値が、第ｋ番目の目標の移動量に対応することから、移動量算出手段１１３では、実施の形態１と同様に、式（１１）で、各目標の移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができる。シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１では、以上で得られた目標数Ｋおよび各目標の移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。複数目標レンジ補償手段１０３では、実施の形態１と同一の処理で、各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。
【０１５９】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。また、送信機１から順にシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１６１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１６２】
図１１において、３０１は複数目標位相補償回路である。なお、他の構成は従来例と同様である。
【０１６３】
図１２は、図１１の複数目標位相補償回路３０１の構成を示す図である。同図において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段である。
【０１６４】
図１３は、本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【０１６５】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１６６】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償するまでの処理は、従来の技術と同一である。
【０１６７】
複数目標位相補償回路３０１では、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）上に存在する目標数Ｋおよび、各目標のドップラ−周波数の移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定して、各目標ごとに位相補償を行なう。
【０１６８】
まず、注目レンジビン決定手段１４では、従来の技術と同じ処理で、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンを注目レンジビンとして、そのレンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。
【０１６９】
区分周波数分析手段１５では、従来の技術と同様に、式（５）に従い、注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を長さΔｈで区分フーリエ変換して区分ドップラー周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を求める。
【０１７０】
ドップラー周波数移動量の異なる複数の目標が存在する場合の区分ドップラー周波数分布のヒストリの一例を図１３に示す。図に示すように、各目標のドップラー移動量ｓｆｋに応じた傾きの反射点の軌跡が現れる。ここで、この区分ドップラー周波数分布のヒストリ上に存在する目標数Ｋ及び、各目標のドップラー移動量ｓｆｋを推定するために、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いる。
【０１７１】
二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容は、実施の形態１で詳細に説明した通りである。区分ドップラー周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を、ｈ’をｘ、ｆをｙとして、二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）に対応づけることにより、実施の形態１で説明した処理内容をそのまま適用して、目標数Ｋ及び各目標のドップラー移動量ｓｆｋを得ることができる。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２では、これらの値を出力する。
【０１７２】
位相補償量算出手段１８では、各目標ごとに、従来技術と同様に、式（６）に従い、位相補償量ｐｈｋ（ｈ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を算出し、これを出力する。
【０１７３】
この値を用いて位相補償手段１９では、各目標ごとに、従来の技術と同じ処理でレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）の位相補償を行ない、位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）を得る。複数目標位相補償回路３０１では、以上で得られた目標数Ｋ及び、各目標の位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）を出力する。
【０１７４】
以降、クロスレンジ圧縮手段８でそれぞれの目標に対応するレンジプロフィールのヒストリのクロスレンジ圧縮を行ない、得られたそれぞれの目標のＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示する処理は従来の方式と同一である。
【０１７５】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０１７６】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１７７】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１７８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様である。
【０１７９】
図１４において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、２０１はシフト処理型複数目標移動量推定手段である。
【０１８０】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１８１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償し、複数目標位相補償回路３０１における注目レンジビン決定手段１４で、注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）を抽出し、区分周波数分析手段１５で、図１３に示すような区分周波数のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１８２】
区分周波数分析手段１５の次段で、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する目標の数Ｋ、および各目標のドップラー移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定するという点が実施の形態３と異なる。
【０１８３】
シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の処理内容は、実施の形態２で述べた通りである。よって、実施の形態３と同様に、目標数Ｋ及び各目標のドップラー移動量ｄｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができるので、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１では、これらの値を出力する。
【０１８４】
以降、位相補償量算出手段１８から、モニタＴＶ９までの処理内容は実施の形態３と同一である。
【０１８５】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０１８６】
また、送信機１から順にシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１８７】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１８８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様である。
【０１８９】
図１５において、５０１は全レンジビン総和手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段である。
【０１９０】
図１６は、全レンジビン総和手段５０１の処理内容を説明するための図である。
【０１９１】
次に、本実施の形態の処理内容について図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１９２】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償してレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１９３】
本実施の形態では、この次段に全レンジビン総和手段５０１を含む部分が実施の形態３と異なる。
【０１９４】
従来技術もしくは、実施の形態３では、区分周波数分析を行なうために注目するデータ列ｗ（ｈ）を、注目レンジビン決定手段１４を用いて抽出した。注目レンジビン決定手段１４では、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンをｗ（ｈ）として出力した。しかし、この処理の場合、注目するレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する各目標上の反射点のエコーが含まれていなければならない。もし、注目するレンジビンに信号成分を持たない目標が存在した場合では、この目標の検出および画像化は不可能になる。
【０１９５】
そこで、全レンジビン総和手段５０１では、次の式（１４）を用いて、区分周波数分析に用いるためのデータ列ｗ（ｈ）を得る。この処理をイメージしたのが図１６である。
【０１９６】
【数１４】
【０１９７】
全レンジビン総和手段５０１で得られたデータ列ｗ（ｈ）は、全レンジビンの信号、すなわち、レンジプロフィールのヒストリ上に存在するすべての目標の反射信号を含むので、上述の問題を発生しない。
【０１９８】
以下、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で目標数Ｋ、および各目標のドップラー移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る処理から、モニタＴＶ９で、各目標のＩＳＡＲ画像を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１９９】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０２００】
さらに、ある特定のレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する全目標の信号成分が存在しない場合にでも、全目標のドップラー移動量を推定できるので、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２０１】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２０２】
また、図１５で二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いるかわりに、実施の形態２で、図７を用いて処理内容を詳述したシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を用いても、同様の効果を実現できる。
【０２０３】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合や、レンジ移動量とドップラー移動量がすべて等しい複数の目標の画像再生にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０２０４】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１７は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２０５】
図１７において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０１は複数目標レンジ補償回路、３０１は複数目標位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮回路、９はモニタＴＶである。
【０２０６】
次に、本実施の形態の処理内容を説明する。本実施の形態は、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることを目的としている。
【０２０７】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理は従来の技術と同一である。
【０２０８】
複数目標レンジ補償回路１０１では、レンジ圧縮手段５で得られたレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）に対して、実施の形態１で述べた方式で、レンジ移動量の異なる目標群の数Ｐ、及び、各目標群に対するレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を得て、これを出力する。レンジ移動量は等しいがドップラー周波数が異なる目標同士については、この段階では分離することが不可能なので、ここでは、目標ではなく、目標群と呼んでいる。
【０２０９】
複数目標位相補償回路３０１では、複数目標レンジ補償回路１０１で得られたそれぞれの目標群に関するレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）に対して、それぞれ、実施の形態３で詳述した処理で、ドップラー移動量の異なる目標数Ｑ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、及び、各目標ごとに位相補償を行なって得られるレンジプロフィールのヒストリｖＴｑ（ｈ，ｒ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１、ｑ＝０，１，…，Ｑ（ｐ）−１）を得る。以下、クロスレンジ圧縮回路８で位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＴｑ（ｈ，ｒ）を順次クロスレンジ圧縮し、得られるＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示する。
【０２１０】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２１１】
また、送信機１から複数目標位相補償回路３０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２１２】
なお、以上の説明では、複数目標レンジ補償回路１０１の処理として、実施の形態１で述べた処理内容を用いたが、実施の形態２で述べた処理内容を用いても構わない。
【０２１３】
さらに、複数目標位相補償回路３０１の処理として、実施の形態３で述べた処理内容を用いたが、実施の形態４や実施の形態５で述べた処理手順を用いても構わない。すなわち、これらのうちのいずれの組み合わせを用いても、本実施の形態の効果を得ることができる。
【０２１４】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の複数目標レンジ補償回路内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段内の複数ピーク移動量推定手段の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【０２１５】
図１８において、７０１は区分領域設定手段、７０２はピーク探索手段である。
【０２１６】
図１９は、本実施の形態の処理内容を説明する図である。
【０２１７】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。実施の形態１で示した複数ピーク移動量推定手段１０５の動作では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の出力である積分結果Ｈ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）に対して、スレッショルド値Ｔｈを設定してその値を越えるＨ（ｄｊ）の領域数から目標数を、各領域においてＨ（ｄｊ）を最大とするｄｊから各目標のレンジ移動量を推定した。
【０２１８】
しかし、実施の形態１で述べた処理では、例えば、図１９（ａ）に示したようなピークを持つ３つの目標が存在する場合には、どのようなスレッショルドを設定しても目標数を正しく３と推定することはできない。
【０２１９】
そこで、本実施の形態では、実施の形態１における、複数ピーク移動量推定手段１０５を、図１８に示す構成にすることにより、この問題を解決する。
【０２２０】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮し、複数目標レンジ補償回路１０１内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４で複数目標の移動量推定用のデータである積分値Ｈ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を得るまでの処理は、実施の形態１と同一である。
【０２２１】
まず、区分領域設定手段７０１では、始点ｄｊ、終点ｄｊ＋Ｑ−１のＱ点の領域を想定する。次に、ピーク探索手段７０２では、その領域内におけるＨ（ｄｉ）を最大とするｄｉを探索し、もし、そのｄｉが図１９（ｂ）に示すように始点、もしくは終点に対応するなら、棄却する。
【０２２２】
図１９（ｃ）のように、始点にも終点にも対応しない場合には、その時のｄｉをピークとして登録する。ｊを０から、Ｊ−Ｑまで移動させて、各領域で上記の探索をすることにより目標数Ｋに応じた数のピークｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができる。複数ピーク移動量推定手段１０５では、得られた目標数Ｋおよび各目標に対応したｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。移動量算出手段１１３以降、画像再生後の各目標のＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示するまでの処理は、実施の形態１と同一である。
【０２２３】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。
【０２２４】
特に、各目標の反射電力レベルが異なることの影響で、一つのスレッショルドを設定するのみではピークを探索できないような場合にも適用できる。
【０２２５】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態では、目標数が３の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が４以上の場合、さらに、目標数が２以下の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０２２７】
さらに、本実施の形態では、実施の形態１を改良する内容の説明を行なったが、複数ピーク移動量推定手段１０５を用いる他のどの実施の形態に適用しても、同様の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０２２８】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２０は、この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２２９】
図２０において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、８０１は画像再生実行判断手段、６はレンジ補償回路、７は位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮回路、９はモニタＴＶである。
【０２３０】
次に、本実施の形態の処理内容を説明する。同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合には、たとえ、各目標ごとにレンジ補償を行なってＩＳＡＲ画像を再生した場合でも、そのＩＳＡＲ画像に別の目標の反射信号が重なる場合がある。ここで、別の目標の反射信号は、ＩＳＡＲ画像上の不要雑音として寄与するため、高品質な画像を得るという目的のためには望ましくない。そこで、本実施の形態では、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかどうかを判定し、単一の目標しか存在しない場合にのみ画像再生を行なうことにより、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０２３１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮し、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で、目標数Ｋ、および、各目標のレンジ移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得るまでの動作は実施の形態１と同一である。
【０２３２】
画像再生実行判断手段８０１では、入力した目標数Ｋにより、画像再生を行なうか行なわないかの判断を行なう。Ｋが２以上の場合には、画像再生を行なわず、送信機１の処理に戻る。Ｋが１の場合には、レンジ補償回路６に進む。以下、レンジ補償回路６でレンジ補償を行なう処理から、再生したＩＳＡＲ画像をモニタＴＶに表示するまでの処理は、従来の技術と同様である。
【０２３３】
以上の処理を行なうことにより、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかしないかを判断して、複数の目標が存在しない場合にのみＩＳＡＲ画像の再生を行なえるので、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重なりあって、画質が劣化する状況を回避して、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２３４】
なお、本実施の形態では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いたが、その代わりに実施の形態２で処理内容を詳細に説明した、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を適用して構成しても同様の効果を得れるのはいうまでもない。
【０２３５】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２１は、この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２３６】
図２１において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０１は複数目標レンジ補償回路、３０１は複数目標位相補償回路、９０１は目標数算出回路、９はモニタＴＶである。
【０２３７】
図２２は、本実施の形態の処理内容を説明する図である。
【０２３８】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、複数目標レンジ補償回路１０１で、レンジ移動量の異なる目標数Ｐ、および、各目標のレンジ移動量ｓ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を推定し、それぞれ、レンジ補償を行ない、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）を得て、複数目標位相補償回路３０１で、各ｖ２ｐ（ｈ，ｒ）ごとに、ドップラー移動量の異なる目標数Ｑ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を推定する処理は実施の形態６と同一である。
【０２３９】
目標数算出回路９０１では、目標数Ｋを次の式（１５）により算出する。
【０２４０】
【数１５】
【０２４１】
さらに、モニタＴＶ９では、目標数Ｋおよび、各目標のレンジ移動量、及び、ドップラー移動量を図２２に示すように表示する。
【０２４２】
以上のような構成をとることにより、同一レンジビン内に含まれる目標数と各目標のレンジ移動量とドップラー移動量を知ることができるので、多目標追尾を行なう場合の制約条件として用いることにより、追尾精度を向上させることができる。
【０２４３】
【発明の効果】
この発明に係るレーダ装置は、以上説明したとおり、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段を有し、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段は、入力された画像上に存在する複数の線分について、傾きごとの信号電力の計算結果を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリの振幅検出を行なう振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力を二次元フーリエ変換して、二次元フーリエ変換画像を得る二次元フーリエ変換画像作成手段と、二次元フーリエ変換画像をシフトさせる画像シフト手段と、前記画像シフト手段の出力画像において、画像の中心を通り、傾きの異なるさまざまな直線状の積分経路を設定し、各積分経路に沿って、前記画像シフト手段の出力画像を線積分することにより、もとの画像上の各軌跡に関して、各直線の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含むので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるという効果を奏する。
【０２４４】
また、この発明に係るレーダ装置は、以上説明したとおり、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定するシフト処理型複数目標移動量推定手段を有し、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、二次元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの異なる直線の種類数、及び、各直線の傾きに対応する補正量を推定するためのデータ列を算出するシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリを各セルの振幅の大小で二値化する二値画像生成手段と、前記二値画像生成手段の出力画像に対して、さまざまな補正量を想定し、補正量毎に画像上に存在する複数の直線の傾きを変えるように線形に補正する画像線形補正手段と、前記画像線形補正手段で得られる各線形補正後の二値画像について、補正量を定義した軸上のセル毎に、その軸に直交する方向に並ぶ全セルの値を総和する各セルの総和算出手段と、前記各セルの総和算出手段で得られる各補正量ごとの一次元配列について、それぞれエントロピーの値を算出するエントロピー算出手段と、前記エントロピー算出手段で得られた各補正量のエントロピーの値の計算結果について正規化する正規化手段とを含むので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の処理内容を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の複数ピーク移動量推定手段の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態２のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路のシフト処理型複数目標移動量推定手段の構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３の処理内容を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態５のレーダ装置の複数目標位相補償回路の全レンジビン総和手段の処理内容を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の複数ピーク移動量推定手段の構成を示す図である。
【図１９】 この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の処理内容を示す図である。
【図２０】 この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】 この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】 この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の処理内容を示す図である。
【図２３】 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】 従来のレーダ装置のレンジ補償回路の構成を示す図である。
【図２５】 従来のレーダ装置の位相補償回路の構成を示す図である。
【図２６】 従来のレーダ装置の回転運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。
【図２７】 従来のレーダ装置のＩＳＡＲ画像の一例を示す図である。
【図２８】 従来のレーダ装置の並進運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。
【図２９】 従来のレーダ装置のレンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【図３０】 従来のレーダ装置のレンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールのヒストリにおける最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【図３１】 従来のレーダ装置の区分周波数分析手段の処理内容を示す図である。
【図３２】 従来のレーダ装置の区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 送信機、２ 送受切換器、３ 送受信アンテナ、４ 受信機、５ レンジ圧縮手段、６ レンジ補償回路、７ 位相補償回路、８ クロスレンジ圧縮回路、９ モニタ・テレビ、１０ 振幅最大レンジビン検出回路、１１ 平滑化回路、１２ レンジ追尾手段、１３ レンジ補償手段、１４ 注目レンジビン決定手段、１５ 区分周波数分析手段、１６ ドップラー追尾手段、１７ 振幅最大周波数検出回路、１８ 位相補償量算出手段、１９ 位相補償手段、１０１ 複数目標レンジ補償回路、１０２ 二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、１０３ 複数目標レンジ補償手段、１０４ 二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段、１０５ 複数ピーク移動量推定手段、１０６ 振幅検出手段、１０７ 二次元ＦＦＴ手段、１０８ 画像シフト手段、１０９ 画像線積分手段、１１０ スレッショルド設定手段、１１１ ピーク数判定手段、１１２ 各ピーク対応移動量推定手段、１１３ 移動量算出手段、２０１ シフト処理型複数目標移動量推定手段、２０２ 二値画像生成手段、２０３ 画像線形補正手段、２０４ 各セルの総和算出手段、２０５ エントロピー算出手段、２０６ 正規化手段、２０７ シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段、３０１ 複数目標位相補償回路、５０１ 全レンジビン総和手段、７０１ 区分領域設定手段、７０２ ピーク探索手段、８０１ 画像再生実行判断手段、９０１ 目標数算出回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標とレーダ装置との間の相対位置関係の変化に基づく反射信号の変化、及び送信周波数の変化に基づく反射信号の変化を利用することにより、高い分解能を得ることができるレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２３は、例えば、「Donald R. Wehner,〃High Resolution Radar〃, ArtechHouse, INC. 1987,pp273-339」や、特開平７−９２２５７号公報に示された内容に従って構成した、一般に高分解能レーダ装置（ＩＳＡＲ：Inverse Synthetic Aperture Radar）と呼ばれる、従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０００３】
図２３において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、６はレンジ補償回路、７は位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮手段、９はモニタ・テレビ（以下、「モニタＴＶ」と呼ぶ。）である。
【０００４】
図２４は、図２３の従来のレーダ装置のレンジ補償回路の構成を示す図である。同図において、１０は振幅最大レンジビン検出回路、１１は平滑化回路、１２はレンジ追尾手段、１３はレンジ補償手段である。
【０００５】
図２５は、図２３の従来のレーダ装置の位相補償回路の構成を示す図である。同図において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１６はドップラー追尾手段、１７は振幅最大周波数検出回路、１１は平滑化回路、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段である。
【０００６】
図２６は、回転運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。同図において、２０は目標、２１はレーダ装置である。
【０００７】
図２７は、図２６のジオメトリで観測した結果得られたＩＳＡＲ画像の一例を示す図である。同図において、２２は目標のＩＳＡＲ画像である。
【０００８】
図２８は、並進運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。同図において、２０、２１は、図２６のそれと、それぞれ同一である。
【０００９】
図２９は、レンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【００１０】
図３０は、レンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールにおける最大振幅検出結果のヒストリの一例を示す図である。
【００１１】
図３１は、位相補償回路７の区分周波数分析手段１５の処理内容を説明するための図である。同図において、２３は注目レンジビンの受信信号列、２４は区分周波数分布のヒストリである。
【００１２】
図３２は、区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【００１３】
つぎに、前述した従来のレーダ装置の動作原理について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
まず、ＩＳＡＲの画像再生の原理について説明する。図２６に示す通り、ｘ−ｙ平面の原点に設置されたレーダ装置２１で、レンジｒ０の点ｏを通り紙面に垂直な軸を中心に角速度ωで反時計周りで回転する目標２０を観測するジオメトリを考える。
【００１５】
まず、送信機１では、時間とともに周波数が変化する信号（チャープ）に変調された高周波パルスを発生し、送受切換器２を介して送受信アンテナ３に供給する。目標２０で反射された信号（エコー）は、送受信アンテナ３に入り、送受切換器２を介して受信機４で復調される。
【００１６】
この復調された信号は、送信信号の瞬時周波数に対しレーダ装置２１と目標２０の間の電波伝搬の往復に要する時間分遅延したものであるから、レンジ圧縮手段５において、送信信号ｓ（ｔ）を用いて受信信号ｒ（ｔ）にマッチドフィルターをかけること、すなわち、式（１）に示すように、送信信号ｓ（ｔ）の共役信号ｓ*（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）とのコンボリューションを求めることにより、遅延に相当した時間にインパルスｖ（ｔ）（以下では、「レンジプロフィール」と呼ぶ。）を得ることができる。このことにより、レンジ分解能が向上する。
【００１７】
【数１】
レーダが送信を繰り返すごとに上記レンジ圧縮された信号が得られるから、レーダの送信（ヒット）ごとにレンジ圧縮された信号をまとめることにより、レンジｒとヒットｈを軸とする二次元複素信号ｖ（ｈ、ｒ）（以下では、レンジプロフィールの「ヒストリ」と呼ぶ。）が得られる。
【００１９】
レンジｒと時間ｔの間には、以下の関係がある。
ｒ＝（Δｒ／Δｔ）・ｔ
ここで、Δｔはサンプリング間隔（＝１／Ｂ、Ｂは送信帯域）、Δｒはレンジ分解能（＝Ｃ／２Ｂ、Ｃは光速）である。
【００２０】
目標２０が図２８に示すような運動、すなわち並進運動を行なう場合には、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償することにより、並進運動を行なう目標２０を、等価的に、図２６に示すような回転運動を行なう目標２０とみなすことができる。
【００２１】
レーダ２１と目標２０の間の距離の変化を補償するレンジ補償回路６、及び位相補償回路７の動作は後述することにし、以下では、目標２０が回転運動を行なうもの、もしくは、なんらかの方法で、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償されたものとする。
【００２２】
クロスレンジ圧縮手段８では、レンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ、ｒ）を、次の式（２）に従って、各レンジごとに、ヒット方向にフーリエ変換することにより、レンジ、クロスレンジの両方について圧縮された複素信号ｕ（ｃ、ｒ）を得る。ここに、ｃはクロスレンジ（方位）方向を示す。
【００２３】
【数２】
上式で、「ｈｎｕｍ」はヒット数、「ｒｎｕｍ」はレンジビン数である。この処理は、クロスレンジ方向の分解能を改善する効果がある。以下、この原理を説明する。
【００２５】
図２６に示す運動を行なう目標上のある部位（例えば、点ａ）で反射した信号のドップラー周波数ｆｄは次の式（３）で表される。
【００２６】
【数３】
ここに、λは送信波長、ｘは反射を生じた部位の回転半径、θ（ｈ）は観測の基準となるＬＯＳ（Line Of Sight）を基準とした目標部位の角度である。式（３）により、同じ角度θ上の点では、回転軸からの距離ｘに比例して、目標上のそれぞれの部位からの反射信号のドップラー周波数が変わる。従って、複素信号ｕ（ｃ、ｒ）は、回転軸によって定まる投影面に目標を投影した画像を表していることになる。
【００２８】
レンジ圧縮手段５とクロスレンジ圧縮手段８により、レンジ方向、クロスレンジ方向の両方について分解能が向上した複素信号ｕ（ｃ、ｒ）は、その絶対値が目標のレーダ反射断面積に対応するから、モニタＴＶ９上のレンジｒ、クロスレンジｃの二次元平面にｕ（ｃ、ｒ）の絶対値またはその二乗に応じた輝度で表示を行なうことにより、図２７に示すような、レンジとクロスレンジの両方について高分解能化された目標のＩＳＡＲ画像２２を表示することができる。ここで、画像上で、例えばａ点は、目標上で、レーダに近い位置にあるので、レンジが小さく、かつ、回転運動によりレーダから遠ざかる運動をしているのでドップラー周波数が小さくなっている。
【００２９】
次に、上記説明で省略した、目標の並進運動の影響を補償する処理について説明する。観測時間内の、ｔ０、ｔ１、ｔ２という時間において、並進運動により、図２８のように位置が変化する目標２０のＩＳＡＲ画像を生成する場合、各ヒットごとに得られたレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）をそのままヒット方向にフーリエ変換するだけでは、目標上の各点（例えば、点ａ）が観測時間中にレンジ方向に移動するため、レンジ、クロスレンジ方向にきちんと圧縮されず、結果として画像にぼけが生じてしまうのは、式（２）において、各レンジごとにフーリエ変換を行なうというその処理内容より明らかである。従って、ぼけのない鮮明な画像を得るためには、目標上の各々の点を観測時間中、同一レンジビン内に固定するための補償処理を必要とする。この処理をレンジ補償処理と呼ぶ。
【００３０】
このレンジ補償処理を行なうレンジ補償回路６の処理内容について説明する。目標が図２８に示す運動を行う場合について考える。ここで、電波の反射をする点は、図中ａ、ｂ、ｃの三点のみとし、このうち、ｂ点とｃ点は常に同じレンジビンにあるものとする。
【００３１】
まず、レンジ補償回路６内のレンジ追尾手段１２によりレンジ追尾を行なう。レンジ追尾手段１２の中の振幅最大レンジビン検出回路１０では、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出する。その結果の例を図２９に示す。
【００３２】
同図において、横軸はヒット、縦軸はレンジであり、図中、太実線で示した部分が、各ヒットのレンジプロフィールで振幅が最大となるレンジビンを示しているものとする。ａ、ｂ、ｃは同一目標上の点であり、実際は、図中の点線に示されるように、同じ変化率でレンジが変化しているはずであるが、見込み角の変化に従う各点のレーダ断面積の変化や、同一レンジビン内に複数の反射点が存在する場合の干渉などの影響で、観測時間中に各点の存在するレンジビンの振幅が変動するため、振幅最大レンジビンの位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００３３】
この振幅最大レンジビンの位置の時間変化に対してレンジ補償回路６内の平滑化回路１１では、例えば、最小二乗法などを用いて平滑化することにより、図中点線で示した、上述の目標のレンジの実際の時間変化を得る事ができる。このレンジの時間変化を観測時間中のレンジ方向の移動量を表すレンジ移動量ｓで定義する。
【００３４】
レンジ補償回路６内のレンジ補償手段１３では、レンジ追尾手段１２で得られたシフト量から、各ヒットにおけるレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を式（４）により得る。
【００３５】
【数４】
次に、式（４）で得られたレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を用いて、各ヒットｈにおけるレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ、ｒ）をレンジ方向に補償し、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）を得る。レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）で、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出した結果は、図３０に示すようにそれぞれの点の反射信号が同一レンジビンに並ぶ。
【００３７】
上記レンジ補償処理により、観測時間中の各点のレンジビンを超えた距離変化については除去することができたが、レンジビン内の距離変化については除去できていない。一般に、目標が加速運動、旋回運動をする時は勿論の事、等速直線運動を行なう場合でも、進行方向がＬＯＳ軸に沿った方向で無い限り、その距離変化は、線形な成分に加えて、非線形な加速度成分も含む。このうちの加速度成分の影響で、各点よりの反射信号のドップラー周波数（クロスレンジ）に広がりが生じるため、結果として生成した画像がクロスレンジ方向にぼけてしまう。上記加速度成分を除去するための補償処理が位相補償処理である。
【００３８】
以下では、この位相補償処理を行なう位相補償回路７の処理内容について説明する。並進運動に伴う上記加速度成分は、すべてのレンジビンに対してほぼ等しく加わるため、ある一つのレンジビンに着目して、そのレンジビンに加わる加速度成分を推定し、その推定結果を用いて、すべてのレンジビンの位相補償を行なう。
【００３９】
位相補償回路７内の注目レンジビン決定手段１４では、レンジ補償後のレンジプロフィールｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンを注目レンジビンとして、そのレンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。例えば、図２８のジオメトリの例では、点ｂ、ｃを含むレンジビンが注目レンジビンとして選択されたものとする。
【００４０】
位相補償回路７内の区分周波数分析手段１５では、次の式（５）に従い、図３１に示した注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）２３を長さΔｈで区分フーリエ変換して周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）２４を求める。
【００４１】
【数５】
位相補償回路７内のドップラー追尾手段１６では、得られた周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）の追尾を行なう。まず、ドップラー追尾手段１６内の振幅最大周波数検出回路１７では、各ヒットｈ’ごとに、周波数分布の振幅が最大となるドップラービンを検出する。
【００４３】
その結果の例を図３２に示す。同図において、横軸はヒット、縦軸はドップラービン（周波数）であり、図中太実線で示した部分が、各ヒットの周波数分布で振幅が最大となるドップラーを示しているものとする。見込み角の変化に従うレーダ断面積の変化のため、振幅最大周波数の位置が変動すること、および、周波数の折り返しの影響で、その位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００４４】
これに対し、レンジ追尾手段１２と同様、平滑化回路１１により平滑化を行なうことにより、図中点線で示した、上述の目標のドップラーの実際の時間変化を得ることができる。この時間変化を観測時間中のドップラー方向の移動量を表すシフト量ｓで定義する。
【００４５】
位相補償回路７内の位相補償量算出手段１８では、次の式（６）に従い、位相補償量ｐｈ（ｈ）を計算する。
【００４６】
【数６】
位相補償回路７内の位相補償手段１９では、位相補償量算出手段１８で得られた位相補償量ｐｈ（ｈ）を用いて、次の式（７）により、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の位相補償を行ない、最終的なレンジプロフィールのヒストリｖＬ（ｈ、ｒ）を得る。
【００４８】
【数７】
以上の処理を経る事により、並進運動を行なう目標に関して、目標上の各点のレンジビンを超える移動、位相の二次の変動を補償することができるため、並進運動を伴わず、回転運動のみを行なう目標と同様に鮮明な高分解能画像が得られる。
【００５０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来のレーダ装置では、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５１】
さらに、同一レンジプロフィールのヒストリ上にドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、ドップラー移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５２】
さらに、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量、もしくは、ドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量、および、ドップラー移動量の異なる目標ごとにＩＳＡＲ画像を得ることができないという問題点があった。
【００５３】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在するかしないかを判定して、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重ならない、すなわち、レンジプロフィールのヒストリ上の目標数が１のときのみにＩＳＡＲの画像再生を行なうことにより、常に高品質な画像をえるようにすることができないという問題点があった。
【００５４】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量、もしくは、ドップラー移動量の異なる複数の目標のエコーが存在する場合に、レンジ移動量もしくは、ドップラー移動量の異なる目標の数を知ることができないという問題点があった。
【００５５】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５６】
また、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような複数の目標が同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５７】
また、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような複数の目標が同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する場合で、特に、ある特定のレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する全目標の信号成分が存在しない場合にでも、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５８】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００５９】
また、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、特に、各目標の反射電力レベルが異なることの影響で、一つのスレッショルドを設定するのみではピークを探索できないような場合にも各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６０】
また、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかしないかを判断して、複数の目標が存在しない場合にのみＩＳＡＲ画像の再生を行なえるため、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重なりあって、画質が劣化する状況を回避して、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６１】
さらに、同一レンジビン内に含まれる目標数と各目標のレンジ移動量とドップラー移動量を知ることができるので、多目標追尾を行なう場合に制約条件として用いて精度良く追尾を行なえるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００６２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段を有し、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段は、入力された画像上に存在する複数の線分について、傾きごとの信号電力の計算結果を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリの振幅検出を行なう振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力を二次元フーリエ変換して、二次元フーリエ変換画像を得る二次元フーリエ変換画像作成手段と、二次元フーリエ変換画像をシフトさせる画像シフト手段と、前記画像シフト手段の出力画像において、画像の中心を通り、傾きの異なるさまざまな直線状の積分経路を設定し、各積分経路に沿って、前記画像シフト手段の出力画像を線積分することにより、もとの画像上の各軌跡に関して、各直線の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含むものである。
【００６３】
また、この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定するシフト処理型複数目標移動量推定手段を有し、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、二次元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの異なる直線の種類数、及び、各直線の傾きに対応する補正量を推定するためのデータ列を算出するシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリを各セルの振幅の大小で二値化する二値画像生成手段と、前記二値画像生成手段の出力画像に対して、さまざまな補正量を想定し、補正量毎に画像上に存在する複数の直線の傾きを変えるように線形に補正する画像線形補正手段と、前記画像線形補正手段で得られる各線形補正後の二値画像について、補正量を定義した軸上のセル毎に、その軸に直交する方向に並ぶ全セルの値を総和する各セルの総和算出手段と、前記各セルの総和算出手段で得られる各補正量ごとの一次元配列について、それぞれエントロピーの値を算出するエントロピー算出手段と、前記エントロピー算出手段で得られた各補正量のエントロピーの値の計算結果について正規化する正規化手段とを含むものである。
【００７８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００７９】
図１において、１０１は複数目標レンジ補償回路である。
【００８０】
図２は、図１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路１０１の構成を示す図である。同図において、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、１０３は複数目標レンジ補償手段である。
【００８１】
図３は、図２の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の構成を示す図である。同図において、１０４は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段、１０５は複数ピーク移動量推定手段である。また、１０６は振幅検出手段、１０７は二次元ＦＦＴ手段、１０８は画像シフト手段、１０９は画像線積分手段である。さらに、１１０はスレッショルド設定手段、１１１はピーク数判定手段、１１２は各ピーク対応移動量推定手段である。さらに、１１３は移動量算出手段である。
【００８２】
図４は、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２及び複数目標レンジ補償手段１０３の処理内容を示す図である。
【００８３】
図５は、複数ピーク移動量推定手段１０５の処理内容を示すフローチャートである。
【００８４】
つぎに、前述した実施の形態１の動作について図面を参照しながら説明する。
【００８５】
本実施の形態では、複数の目標が並んで進行していたり、交差中であるようなことが原因で、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標の反射点の軌跡が存在するような場合に、各目標ごとに、独立に画像再生処理を行って、ＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【００８６】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理は、従来の技術と同一である。
【００８７】
複数目標レンジ補償回路１０１では、レンジ圧縮後のレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）に対して、そのヒストリ上に含まれる目標の数を推定し、それぞれの目標ごとに、独立して、レンジ補償を行ない、その結果を、ｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）として出力する。ただし、Ｋは推定した目標数を表している。この複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容については後述する。
【００８８】
位相補償回路７では、各目標ごとに得られるレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）について、従来技術と同じ方式で順次位相補償を行ない、位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。
【００８９】
クロスレンジ圧縮回路８では、入力した、各目標ごとの位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）について、従来と同じ方式で順次クロスレンジ圧縮を行ない、各目標のＩＳＡＲ画像ｕｋ（ｃ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る。
【００９０】
モニタＴＶ９では、入力した各目標のＩＳＡＲ画像ｕｋ（ｃ，ｒ）を順次表示する。
【００９１】
以上により、同一のレンジビンに複数の目標の軌跡が存在する場合に、各目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【００９２】
次に、上で説明しなかった複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容について説明する。
【００９３】
複数目標レンジ補償回路１０１では、まず、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で、入力された、レンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）に含まれる目標数Ｋと各目標のレンジ移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定する。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容については後述する。
【００９４】
複数目標レンジ補償手段１０３では、各目標ごとに得られた移動量ｓｋを用いて、従来技術と同じ方式でｖ（ｈ，ｒ）についてのレンジ補償を順次行ない、前述のレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）を得る。
【００９５】
次に、上で説明しなかった二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容について説明する。
【００９６】
ここでは、次の式（８）で定義する、ｘ−ｙ二次元平面内の傾きａ、ｙ切片ｂの直線ｆ（ｘ，ｙ）が、二次元フーリエ変換式（９）によりｆｘ−ｆｙ二次元周波数平面上の原点を通り傾き−１／ａの直線に変換されることを利用する。
【００９７】
【数８】
【数９】
二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２は、図３に示すように、レンジプロフィールのヒストリ上に含まれる目標の数Ｋと各目標の移動量ｓｋを推定するためのデータを生成する、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４と、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４で生成されたデータをもとに、ピーク数Ｋと各ピークの存在する範囲を推定する複数ピーク移動量推定手段１０５と、複数ピーク移動量推定手段１０５の出力を基に、目標数Ｋと各目標のレンジ移動量ｓｋを出力する移動量算出手段１１３とで構成されている。
【０１００】
まず、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の処理内容について説明する。
【０１０１】
ここで、図４（ａ）に示すような、画像ｇ（ｘ，ｙ）（ｘ＝０，１，…，Ｘ−１、ｙ＝０，１，…，Ｙ−１）を考える。ただし、ｇ（ｘ，ｙ）は、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４に入力されたレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）の各セルの振幅を振幅検出手段１０６により算出し、ヒットｈをｘ、レンジビンｒをｙと置き換えて一般化したものである。図中に現れる線は、目標数が２の場合の、目標１、目標２上の各反射点の軌跡を示している。すなわち、画像ｇ（ｘ，ｙ）上の各目標のｙ方向の移動量ｓｋを推定することを目的とする。
【０１０２】
ここで、目標１上の反射点の軌跡は、同一目標上の点であることから、画像ｇ（ｘ，ｙ）上での傾きはそれぞれ等しくなる。これは目標２についても同様に当てはまる。ただし、目標１と目標２のｙ方向の移動量ｓ１，ｓ２が異なるので、それぞれの目標の軌跡の傾きは一致しない。
【０１０３】
この画像ｇ（ｘ，ｙ）を、まず、二次元ＦＦＴ手段１０７において、次の式（１０）を用いて二次元ＦＦＴする。
【０１０４】
【数１０】
次に、得られた周波数画像Ｇ０（ｆｘ，ｆｙ）（ｆｘ＝０，１，…，Ｘ−１、ｆｙ＝０，１，…，Ｙ−１）に対して、画像の中心に直流成分を持ってくるために、画像シフト手段１０８において変換して、周波数画像Ｇ（ｆｘ，ｆｙ）を得る。
【０１０６】
これを示したのが図４（ｂ）である。式（８）及び（９）で示した性質により、各目標に属する反射点の軌跡は、周波数画像上で一本の軌跡になる。よって、ｇ（ｘ，ｙ）上で移動量の異なる複数の目標が存在する場合には、周波数画像上では、その目標数に応じた本数の軌跡が現れる。かつ、これらの軌跡は、いずれも、画像の中心にある直流成分の画素を通る。
【０１０７】
そこで、画像線積分手段１０９では、図４（ｃ）に示すような、画像の中心を通り、ｆｘ方向の移動量ｄｊ（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を様々に変えた直線状の積分経路を設定し、各経路に沿ってそれぞれ線積分を行ない積分結果Ｈ（ｄｊ）を得る。
【０１０８】
この結果を示したのが図４（ｄ）である。上述の積分経路が各目標の軌跡と重なった場合には、積分結果が高い値になることから、図４（ｄ）の積分結果では、図４（ｃ）の周波数画像における軌跡の本数、すなわち、目標数に対応した数Ｋのピークが現れる。
【０１０９】
また、各ピークの移動量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）は、後述するように、図４（ａ）の各目標のｙ方向の移動量ｓｋと１対１に対応する。すなわち、積分結果Ｈ（ｄｊ）は、目標数Ｋ及び各目標の移動量ｓｋの情報を含む。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４では、この値を出力する。
【０１１０】
次に、複数ピーク移動量推定手段１０５では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の出力である積分値Ｈ（ｄｊ）を入力値とし、目標数Ｋ、各目標の移動量ｓｋを推定する。以下この処理内容について説明する。
【０１１１】
ステップＳＴ０１において、まず、スレッショルド設定手段１１０では、積分値Ｈ（ｄ）に対して、スレッショルドＴｈを設ける。さらに、ｊ＝０、および、積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドをＴｈ越える点数ｎ＝０とセットする。
【０１１２】
次に、ステップＳＴ０２において、ピーク数判定手段１１１では、Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドＴｈを越えるかどうかを判定し、越える場合には、ステップＳＴ０３に、越えない場合には、ステップＳＴ０４に進む。
【０１１３】
次に、ステップＳＴ０３において、Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えた場合のｊをＡ（ｎ）に格納し、ｎ＝ｎ＋１として、ＳＴ０４に進む。
【０１１４】
次に、ステップＳＴ０４において、現在のｊが、Ｊ−１と等しいかどうかを判定し、等しい場合には、ステップＳＴ０６へ、等しくない場合には、ステップＳＴ０５へ進む。
【０１１５】
次に、ステップＳＴ０５において、ｊ＝ｊ＋１としてステップＳＴ０２へ戻る。以上により、積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えたｊの集合を得ることができる。
【０１１６】
次に、ステップＳＴ０６において、現在のｎを積分値Ｈ（ｄｊ）がスレッショルドを越えたｊの数ｎをＮとしてセットする。さらに、ｎおよびピーク数ｋを０にする。
【０１１７】
次に、ステップＳＴ０７において、Ｂ（ｋ，０）にＡ（ｎ）を代入する。
【０１１８】
次に、ステップＳＴ０８において、Ｂ（ｋ，１）にＡ（ｎ）を代入する。
【０１１９】
次に、ステップＳＴ０９において、現在のｎがＮ−１と等しいかどうかを判定し、等しければステップＳＴ１３に、等しくなければステップＳＴ１０に進む。
【０１２０】
次に、ステップＳＴ１０において、ｎ＝ｎ＋１とする。
【０１２１】
次に、ステップＳＴ１１において、Ａ（ｎ）−Ａ（ｎ−１）が１に等しいかどうかを判定し、等しければ、ステップＳＴ０８に進み、等しくなければ、ステップＳＴ１２に進む。
【０１２２】
次に、ステップＳＴ１２において、ｋ＝ｋ＋１として、ステップＳＴ０７へ戻る。
【０１２３】
次に、ステップＳＴ１３において、ピーク数Ｋにｋ＋１を代入する。以上の処理により、ピーク数をＫとして、各ピークｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）付近でスレッショルドＴｈを越える範囲（図４（ｄ）のハッチング部分）の始点の番号ｊをＢ（ｋ，０）として、同じく終点の番号ｊをＢ（ｋ，１）として得ることができる。ピーク数判定手段１１１では、以上で得られたピーク数、及び、各ピーク周辺でスレッショルドを越える範囲の始点と終点を出力する。
【０１２４】
次に、ステップＳＴ１４において、各ピーク対応移動量推定手段１１２では、まず、ｋ＝０に設定する。
【０１２５】
次に、ステップＳＴ１５において、ｃ１に第ｋピークの範囲の始点のｄｊ、ｃ２に終点のｄｊを代入し、ｄｐｋをａｒｇｍａｘ（Ｈ（ｃ１：ｃ２））により得る。ここで、ａｒｇｍａｘ（Ｈ（ｃ１：ｃ２））は、ｃ１からｃ２の範囲のｄｊに対する積分値Ｈ（ｄｊ）を最大とするｄｊを出力する処理として定義する。
【０１２６】
次に、ステップＳＴ１６において、ｋがＫ−１と等しいかどうかを判定し、等しい場合には処理を終了し、等しくない場合には、ステップＳＴ１７に進む。
【０１２７】
次に、ステップＳＴ１７において、ｋ＝ｋ＋１として、ステップＳＴ１５に戻る。
【０１２８】
以上により、ピーク数Ｋおよび、各ピークのｆｘ方向の移動量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができたので、複数ピーク移動量推定手段１０５では、これらの値を出力する。
【０１２９】
移動量算出手段１１３では、複数ピーク移動量推定手段１０５において得られた各ピークごとのｆｘ方向の移動量ｄｐｋから、もとの画像（図４（ａ））におけるｙ方向の移動量ｓｋを推定する。ここで、ｘ方向の画素数がＸ、ｙ方向の画素数がＹであることに着目すると、もとの画像におけるｙ方向の移動量ｓｋと、周波数画像におけるｆｘ方向の移動量ｄｐｋの関係は、分解能を考慮すると、次の式（１１）の関係が成立する。
【０１３０】
【数１１】
移動量算出手段１１３では、以上の処理により、目標数Ｋおよび、各目標のｙ方向移動量ｓｋを出力する。すなわち、以上で得られたＫがレンジプロフィールのヒストリ上に存在するレンジ移動量の異なる目標数に、各ｓｋが、それぞれの目標のレンジ移動量に対応する。
【０１３２】
以下、前述の処理により、複数目標レンジ補償回路１０１で、各目標ごとに、図４（ｅ）、（ｆ）に示すように、レンジ補償を行うことにより、各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）を得ることができる。
【０１３３】
以上、複数目標レンジ補償回路１０１の処理内容について説明した。なお、位相補償回路７からモニタＴＶ９までの動作は、前述の通りである。
【０１３４】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１３５】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１３６】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【０１３７】
図６において、２０１はシフト処理型複数目標移動量推定手段である。
【０１３８】
図７は、図６の複数目標レンジ補償回路１０１内のシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の構成を示す図である。同図において、２０２は二値画像生成手段、２０３は画像線形補正手段、２０４は各セルの総和算出手段、２０５はエントロピー算出手段、２０６は正規化手段、２０７はシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段である。なお、複数ピーク移動量推定手段１０５、移動量算出手段１１３は実施の形態１と同一である。
【０１３９】
図８、図９及び図１０は、本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【０１４０】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、複数の目標が並んで進行していたり、交差中であるようなことが原因で、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標の反射点が存在するような場合に、各目標ごとに、独立に画像再生処理を行って、ＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１４１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理、および、複数目標レンジ補償回路１０１で得られる各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を位相補償回路７でそれぞれ位相補償し、クロスレンジ圧縮回路８でクロスレンジ圧縮し、モニタＴＶ９に表示するまでの手段は、実施の形態１と同一である。
【０１４２】
本実施の形態は、図２に示した複数目標レンジ補償回路１０１の構成要素である、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２が、図６に示すようにシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１に代わっている部分のみが、実施の形態１と異なる。
【０１４３】
そこで、以下では、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の処理内容を中心に説明する。
【０１４４】
シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１には、シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７と、複数ピーク移動量推定手段１０５と、移動量算出手段１１３が含まれている。
【０１４５】
シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７には、レンジ圧縮後のレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）が入力されるものとする。ここで、このレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）のヒットｈをｘ、レンジビンｒをｙとした二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）を考える。
【０１４６】
図８（ａ）には、二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）の一例を示している。図中には、ｙ方向の移動量が異なる目標１、目標２の２種類の目標上の反射点の軌跡が直線状に現れている。ただし、ここで、白から黒に近づくにつれ振幅大になっている。
【０１４７】
二値画像生成手段２０２では、各ｘにおいて、ｙ方向に並ぶセルのうちの振幅の大きい順にＬ番目までのセルの値を１、それ以外のセルの値を０とするような、二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）を生成する。
【０１４８】
Ｌを２とした場合の二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）の生成結果を図８（ｂ）に示す。画像線形補正手段２０３では、ｘ＝Ｘにおけるｙ方向補正量の補正量ｄｊを設定し、この値により、各ｘにおけるｙ方向の補正量ｄｈ（ｘ）＝ｘ×ｄｊ／（Ｘ−１）（ｘ＝０，１，…，Ｘ−１）を得る。
【０１４９】
さらに、各ｘにおいて、二値画像ｇＤ（ｘ，ｙ）をｄｈ（ｘ）だけ各セルをｙ方向に平行移動させる。ここで、平行移動後のｙがＹ−１より大きくなるセルについては、そのｙをＹで割った余りの値のｙに、ｙが０より小さくなるセルについては、そのｙにＰ×Ｙ（Ｐは適当な自然数）を加えて、ｙが０からＹ−１の範囲に入る場合のｙに移動させる。
【０１５０】
補正量ｄｊ（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）の値を変えることにより、図９（ｃ）に示すように、二値画像上の各直線の傾きを変えることができる。ここで、ｄｊが−ｓｋ（ｓｋは第ｋ目標のｙ方向移動量）になった場合には、第ｋ目標の軌跡は、ｙ軸と直交する。従って、各目標について、この直交が実現された時を検出できれば、その時のｄｊにマイナスを掛けることにより、その目標のｙ方向移動量ｓｋを得ることができる。
【０１５１】
各セルの総和算出手段２０４では、図８（ｄ）に示すように、各ｄｊについて得られる補正画像ｇＤ（ｘ，ｙ）おいて、各ｙごとにｘ方向に並ぶ全セルを総和し、配列ｇＴ（ｙ）（ｙ＝０，１，…，Ｙ−１）を得る。
【０１５２】
ここで、補正画像上のある目標の軌跡とｙ軸が直交する場合には、ｇＴ（ｙ）における、ある特定のいくつかのセルにその目標上の各反射点の信号が積み重なることになる。例えば、図８（ｄ）の場合には、図（ｄ−１）で目標２の信号が、図（ｄ−３）で目標１の信号がある特定のセルｙで積み重なっている。エントロピー算出手段２０５では、各補正量ｄｊごとに得られた配列ｇＴ（ｙ）に対して、次の式（１２）によりエントロピーＥ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を計算する。
【０１５３】
【数１２】
エントロピーはその定義からもわかるように、分布が一様であれば、大きな値を示し、逆に分布に偏りが有ると減少する。前述したように、補正画像上のある目標の軌跡がｙ軸と直交する場合には、ある特定のｙセルに信号が多く積み重なる、すなわち、ｇＴ（ｙ）の分布の片寄りが極値をとる。よって、ｄｊごとに得られるエントロピーＥ（ｄｊ）においても、図１０（ｅ）に示すように、いくつかの極小点が存在する。この極小点の数から目標数を、極小点の補正量ｄｊから、各目標の移動量を知ることができる。正規化手段２０６では、次段の複数ピーク移動量推定手段１０５が分布の極大値を探索することとの整合をとるために、エントロピー算出手段２０５で得られたＥ（ｄｊ）を次の式（１３）により正規化する。
【０１５５】
【数１３】
ただし、式（１３）において、ｍｉｎ（・）は配列の最小値を、ｍａｘ（・）は配列の最大値を取り出す操作として定義する。この結果が、図１０（ｆ）である。シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段２０７ではこの結果を出力する。
【０１５７】
複数ピーク移動量推定手段１０５では、実施の形態１で説明した動作により、ピーク数Ｋ、各ピークの補正量ｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る。
【０１５８】
前述したように、補正量ｄｐｋにマイナスを掛けた値が、第ｋ番目の目標の移動量に対応することから、移動量算出手段１１３では、実施の形態１と同様に、式（１１）で、各目標の移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができる。シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１では、以上で得られた目標数Ｋおよび各目標の移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。複数目標レンジ補償手段１０３では、実施の形態１と同一の処理で、各目標ごとのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｋ（ｈ，ｒ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。
【０１５９】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。また、送信機１から順にシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１６０】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１６１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０１６２】
図１１において、３０１は複数目標位相補償回路である。なお、他の構成は従来例と同様である。
【０１６３】
図１２は、図１１の複数目標位相補償回路３０１の構成を示す図である。同図において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段である。
【０１６４】
図１３は、本実施の形態の処理内容を説明するための図である。
【０１６５】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１６６】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償するまでの処理は、従来の技術と同一である。
【０１６７】
複数目標位相補償回路３０１では、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）上に存在する目標数Ｋおよび、各目標のドップラ−周波数の移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定して、各目標ごとに位相補償を行なう。
【０１６８】
まず、注目レンジビン決定手段１４では、従来の技術と同じ処理で、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンを注目レンジビンとして、そのレンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。
【０１６９】
区分周波数分析手段１５では、従来の技術と同様に、式（５）に従い、注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を長さΔｈで区分フーリエ変換して区分ドップラー周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を求める。
【０１７０】
ドップラー周波数移動量の異なる複数の目標が存在する場合の区分ドップラー周波数分布のヒストリの一例を図１３に示す。図に示すように、各目標のドップラー移動量ｓｆｋに応じた傾きの反射点の軌跡が現れる。ここで、この区分ドップラー周波数分布のヒストリ上に存在する目標数Ｋ及び、各目標のドップラー移動量ｓｆｋを推定するために、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いる。
【０１７１】
二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２の処理内容は、実施の形態１で詳細に説明した通りである。区分ドップラー周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を、ｈ’をｘ、ｆをｙとして、二次元画像ｇ（ｘ，ｙ）に対応づけることにより、実施の形態１で説明した処理内容をそのまま適用して、目標数Ｋ及び各目標のドップラー移動量ｓｆｋを得ることができる。二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２では、これらの値を出力する。
【０１７２】
位相補償量算出手段１８では、各目標ごとに、従来技術と同様に、式（６）に従い、位相補償量ｐｈｋ（ｈ）（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を算出し、これを出力する。
【０１７３】
この値を用いて位相補償手段１９では、各目標ごとに、従来の技術と同じ処理でレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）の位相補償を行ない、位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）を得る。複数目標位相補償回路３０１では、以上で得られた目標数Ｋ及び、各目標の位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＬｋ（ｈ，ｒ）を出力する。
【０１７４】
以降、クロスレンジ圧縮手段８でそれぞれの目標に対応するレンジプロフィールのヒストリのクロスレンジ圧縮を行ない、得られたそれぞれの目標のＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示する処理は従来の方式と同一である。
【０１７５】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０１７６】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１７７】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１７８】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１４は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様である。
【０１７９】
図１４において、１４は注目レンジビン決定手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、２０１はシフト処理型複数目標移動量推定手段である。
【０１８０】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１８１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償し、複数目標位相補償回路３０１における注目レンジビン決定手段１４で、注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）を抽出し、区分周波数分析手段１５で、図１３に示すような区分周波数のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１８２】
区分周波数分析手段１５の次段で、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上に存在する目標の数Ｋ、および各目標のドップラー移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を推定するという点が実施の形態３と異なる。
【０１８３】
シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１の処理内容は、実施の形態２で述べた通りである。よって、実施の形態３と同様に、目標数Ｋ及び各目標のドップラー移動量ｄｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができるので、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１では、これらの値を出力する。
【０１８４】
以降、位相補償量算出手段１８から、モニタＴＶ９までの処理内容は実施の形態３と同一である。
【０１８５】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０１８６】
また、送信機１から順にシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０１８７】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０１８８】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１５は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態３と同様である。
【０１８９】
図１５において、５０１は全レンジビン総和手段、１５は区分周波数分析手段、１８は位相補償量算出手段、１９は位相補償手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段である。
【０１９０】
図１６は、全レンジビン総和手段５０１の処理内容を説明するための図である。
【０１９１】
次に、本実施の形態の処理内容について図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、並んで進行しているような複数の目標について、各目標の進行経路が類似しているため、各目標のレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、各目標ごとに、位相補償を行ない、それぞれのＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０１９２】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮して、得られたレンジプロフィールのヒストリをレンジ補償回路６でレンジ補償してレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１９３】
本実施の形態では、この次段に全レンジビン総和手段５０１を含む部分が実施の形態３と異なる。
【０１９４】
従来技術もしくは、実施の形態３では、区分周波数分析を行なうために注目するデータ列ｗ（ｈ）を、注目レンジビン決定手段１４を用いて抽出した。注目レンジビン決定手段１４では、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンをｗ（ｈ）として出力した。しかし、この処理の場合、注目するレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する各目標上の反射点のエコーが含まれていなければならない。もし、注目するレンジビンに信号成分を持たない目標が存在した場合では、この目標の検出および画像化は不可能になる。
【０１９５】
そこで、全レンジビン総和手段５０１では、次の式（１４）を用いて、区分周波数分析に用いるためのデータ列ｗ（ｈ）を得る。この処理をイメージしたのが図１６である。
【０１９６】
【数１４】
全レンジビン総和手段５０１で得られたデータ列ｗ（ｈ）は、全レンジビンの信号、すなわち、レンジプロフィールのヒストリ上に存在するすべての目標の反射信号を含むので、上述の問題を発生しない。
【０１９８】
以下、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で目標数Ｋ、および各目標のドップラー移動量ｓｆｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得る処理から、モニタＴＶ９で、各目標のＩＳＡＲ画像を得るまでの処理は、実施の形態３と同一である。
【０１９９】
以上の構成をとることにより、各目標の進行経路が類似しているため、それぞれのレンジ移動量は等しいが、ドップラー周波数の移動量が異なるような場合に、それぞれの目標のＩＳＡＲ画像を結像させて得ることができる。
【０２００】
さらに、ある特定のレンジビンに、レンジプロフィールのヒストリ上に存在する全目標の信号成分が存在しない場合にでも、全目標のドップラー移動量を推定できるので、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２０１】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２０２】
また、図１５で二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いるかわりに、実施の形態２で、図７を用いて処理内容を詳述したシフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を用いても、同様の効果を実現できる。
【０２０３】
なお、本実施の形態では、目標数が２の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が３以上の場合、さらに、目標数が１の場合や、レンジ移動量とドップラー移動量がすべて等しい複数の目標の画像再生にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０２０４】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１７は、この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２０５】
図１７において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０１は複数目標レンジ補償回路、３０１は複数目標位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮回路、９はモニタＴＶである。
【０２０６】
次に、本実施の形態の処理内容を説明する。本実施の形態は、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることを目的としている。
【０２０７】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理は従来の技術と同一である。
【０２０８】
複数目標レンジ補償回路１０１では、レンジ圧縮手段５で得られたレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ，ｒ）に対して、実施の形態１で述べた方式で、レンジ移動量の異なる目標群の数Ｐ、及び、各目標群に対するレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を得て、これを出力する。レンジ移動量は等しいがドップラー周波数が異なる目標同士については、この段階では分離することが不可能なので、ここでは、目標ではなく、目標群と呼んでいる。
【０２０９】
複数目標位相補償回路３０１では、複数目標レンジ補償回路１０１で得られたそれぞれの目標群に関するレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）に対して、それぞれ、実施の形態３で詳述した処理で、ドップラー移動量の異なる目標数Ｑ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）、及び、各目標ごとに位相補償を行なって得られるレンジプロフィールのヒストリｖＴｑ（ｈ，ｒ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１、ｑ＝０，１，…，Ｑ（ｐ）−１）を得る。以下、クロスレンジ圧縮回路８で位相補償後のレンジプロフィールのヒストリｖＴｑ（ｈ，ｒ）を順次クロスレンジ圧縮し、得られるＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示する。
【０２１０】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在し、これらが、レンジ移動量が異なるのか、ドップラー移動量のみがことなるのか判断できない場合、もしくは、レンジ移動量が異なる目標やドップラー移動量のみが異なる目標が混在する場合に、すべての目標のＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２１１】
また、送信機１から複数目標位相補償回路３０１までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２１２】
なお、以上の説明では、複数目標レンジ補償回路１０１の処理として、実施の形態１で述べた処理内容を用いたが、実施の形態２で述べた処理内容を用いても構わない。
【０２１３】
さらに、複数目標位相補償回路３０１の処理として、実施の形態３で述べた処理内容を用いたが、実施の形態４や実施の形態５で述べた処理手順を用いても構わない。すなわち、これらのうちのいずれの組み合わせを用いても、本実施の形態の効果を得ることができる。
【０２１４】
実施の形態７．
この発明の実施の形態７に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図１８は、この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の複数目標レンジ補償回路内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段内の複数ピーク移動量推定手段の構成を示す図である。なお、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【０２１５】
図１８において、７０１は区分領域設定手段、７０２はピーク探索手段である。
【０２１６】
図１９は、本実施の形態の処理内容を説明する図である。
【０２１７】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。実施の形態１で示した複数ピーク移動量推定手段１０５の動作では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４の出力である積分結果Ｈ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）に対して、スレッショルド値Ｔｈを設定してその値を越えるＨ（ｄｊ）の領域数から目標数を、各領域においてＨ（ｄｊ）を最大とするｄｊから各目標のレンジ移動量を推定した。
【０２１８】
しかし、実施の形態１で述べた処理では、例えば、図１９（ａ）に示したようなピークを持つ３つの目標が存在する場合には、どのようなスレッショルドを設定しても目標数を正しく３と推定することはできない。
【０２１９】
そこで、本実施の形態では、実施の形態１における、複数ピーク移動量推定手段１０５を、図１８に示す構成にすることにより、この問題を解決する。
【０２２０】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮し、複数目標レンジ補償回路１０１内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２内の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段１０４で複数目標の移動量推定用のデータである積分値Ｈ（ｄｊ）（ｊ＝０，１，…，Ｊ−１）を得るまでの処理は、実施の形態１と同一である。
【０２２１】
まず、区分領域設定手段７０１では、始点ｄｊ、終点ｄｊ＋Ｑ−１のＱ点の領域を想定する。次に、ピーク探索手段７０２では、その領域内におけるＨ（ｄｉ）を最大とするｄｉを探索し、もし、そのｄｉが図１９（ｂ）に示すように始点、もしくは終点に対応するなら、棄却する。
【０２２２】
図１９（ｃ）のように、始点にも終点にも対応しない場合には、その時のｄｉをピークとして登録する。ｊを０から、Ｊ−Ｑまで移動させて、各領域で上記の探索をすることにより目標数Ｋに応じた数のピークｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得ることができる。複数ピーク移動量推定手段１０５では、得られた目標数Ｋおよび各目標に対応したｄｐｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を出力する。移動量算出手段１１３以降、画像再生後の各目標のＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示するまでの処理は、実施の形態１と同一である。
【０２２３】
以上の構成をとることにより、同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができる。
【０２２４】
特に、各目標の反射電力レベルが異なることの影響で、一つのスレッショルドを設定するのみではピークを探索できないような場合にも適用できる。
【０２２５】
また、送信機１から順に二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２までの構成のみを用いて、同一レンジプロフィールのヒストリ上の目標数を知ることができる。
【０２２６】
なお、本実施の形態では、目標数が３の場合を例にとってその動作を説明したが、目標数が４以上の場合、さらに、目標数が２以下の場合にも同様に適用できるのはいうまでもない。
【０２２７】
さらに、本実施の形態では、実施の形態１を改良する内容の説明を行なったが、複数ピーク移動量推定手段１０５を用いる他のどの実施の形態に適用しても、同様の効果を得ることができるのはいうまでもない。
【０２２８】
実施の形態８．
この発明の実施の形態８に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２０は、この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２２９】
図２０において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０２は二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、８０１は画像再生実行判断手段、６はレンジ補償回路、７は位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮回路、９はモニタＴＶである。
【０２３０】
次に、本実施の形態の処理内容を説明する。同一レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在する場合には、たとえ、各目標ごとにレンジ補償を行なってＩＳＡＲ画像を再生した場合でも、そのＩＳＡＲ画像に別の目標の反射信号が重なる場合がある。ここで、別の目標の反射信号は、ＩＳＡＲ画像上の不要雑音として寄与するため、高品質な画像を得るという目的のためには望ましくない。そこで、本実施の形態では、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかどうかを判定し、単一の目標しか存在しない場合にのみ画像再生を行なうことにより、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることを目的とする。
【０２３１】
送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮し、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２で、目標数Ｋ、および、各目標のレンジ移動量ｓｋ（ｋ＝０，１，…，Ｋ−１）を得るまでの動作は実施の形態１と同一である。
【０２３２】
画像再生実行判断手段８０１では、入力した目標数Ｋにより、画像再生を行なうか行なわないかの判断を行なう。Ｋが２以上の場合には、画像再生を行なわず、送信機１の処理に戻る。Ｋが１の場合には、レンジ補償回路６に進む。以下、レンジ補償回路６でレンジ補償を行なう処理から、再生したＩＳＡＲ画像をモニタＴＶに表示するまでの処理は、従来の技術と同様である。
【０２３３】
以上の処理を行なうことにより、レンジプロフィールのヒストリ上に複数の目標が存在するかしないかを判断して、複数の目標が存在しない場合にのみＩＳＡＲ画像の再生を行なえるので、複数の目標のＩＳＡＲ画像が重なりあって、画質が劣化する状況を回避して、常に高品質なＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【０２３４】
なお、本実施の形態では、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段１０２を用いたが、その代わりに実施の形態２で処理内容を詳細に説明した、シフト処理型複数目標移動量推定手段２０１を適用して構成しても同様の効果を得れるのはいうまでもない。
【０２３５】
実施の形態９．
この発明の実施の形態９に係るレーダ装置について図面を参照しながら説明する。図２１は、この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【０２３６】
図２１において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、１０１は複数目標レンジ補償回路、３０１は複数目標位相補償回路、９０１は目標数算出回路、９はモニタＴＶである。
【０２３７】
図２２は、本実施の形態の処理内容を説明する図である。
【０２３８】
次に、本実施の形態の処理内容を図面を参照しながら説明する。送信機１で高周波パルスを生成して目標に照射し、複数目標レンジ補償回路１０１で、レンジ移動量の異なる目標数Ｐ、および、各目標のレンジ移動量ｓ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を推定し、それぞれ、レンジ補償を行ない、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２ｐ（ｈ，ｒ）を得て、複数目標位相補償回路３０１で、各ｖ２ｐ（ｈ，ｒ）ごとに、ドップラー移動量の異なる目標数Ｑ（ｐ）（ｐ＝０，１，…，Ｐ−１）を推定する処理は実施の形態６と同一である。
【０２３９】
目標数算出回路９０１では、目標数Ｋを次の式（１５）により算出する。
【０２４０】
【数１５】
さらに、モニタＴＶ９では、目標数Ｋおよび、各目標のレンジ移動量、及び、ドップラー移動量を図２２に示すように表示する。
【０２４２】
以上のような構成をとることにより、同一レンジビン内に含まれる目標数と各目標のレンジ移動量とドップラー移動量を知ることができるので、多目標追尾を行なう場合の制約条件として用いることにより、追尾精度を向上させることができる。
【０２４３】
【発明の効果】
この発明に係るレーダ装置は、以上説明したとおり、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段を有し、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段は、入力された画像上に存在する複数の線分について、傾きごとの信号電力の計算結果を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリの振幅検出を行なう振幅検出手段と、前記振幅検出手段の出力を二次元フーリエ変換して、二次元フーリエ変換画像を得る二次元フーリエ変換画像作成手段と、二次元フーリエ変換画像をシフトさせる画像シフト手段と、前記画像シフト手段の出力画像において、画像の中心を通り、傾きの異なるさまざまな直線状の積分経路を設定し、各積分経路に沿って、前記画像シフト手段の出力画像を線積分することにより、もとの画像上の各軌跡に関して、各直線の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含むので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるという効果を奏する。
【０２４４】
また、この発明に係るレーダ装置は、以上説明したとおり、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、前記複数目標レンジ補償回路は、レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定するシフト処理型複数目標移動量推定手段を有し、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、二次元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの異なる直線の種類数、及び、各直線の傾きに対応する補正量を推定するためのデータ列を算出するシフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、前記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段は、レンジプロフィールのヒストリを各セルの振幅の大小で二値化する二値画像生成手段と、前記二値画像生成手段の出力画像に対して、さまざまな補正量を想定し、補正量毎に画像上に存在する複数の直線の傾きを変えるように線形に補正する画像線形補正手段と、前記画像線形補正手段で得られる各線形補正後の二値画像について、補正量を定義した軸上のセル毎に、その軸に直交する方向に並ぶ全セルの値を総和する各セルの総和算出手段と、前記各セルの総和算出手段で得られる各補正量ごとの一次元配列について、それぞれエントロピーの値を算出するエントロピー算出手段と、前記エントロピー算出手段で得られた各補正量のエントロピーの値の計算結果について正規化する正規化手段とを含むので、同一レンジプロフィールのヒストリ上にレンジ移動量の異なる複数の目標が存在する場合に、各目標に関するＩＳＡＲ画像を、それぞれ結像させて得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１の二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の処理内容を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の複数ピーク移動量推定手段の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態２のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態２のレーダ装置の複数目標レンジ補償回路のシフト処理型複数目標移動量推定手段の構成を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態２の処理内容を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態３のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態３の処理内容を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態４のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５のレーダ装置の複数目標位相補償回路の構成を示す図である。
【図１６】 この発明の実施の形態５のレーダ装置の複数目標位相補償回路の全レンジビン総和手段の処理内容を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態６に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の複数ピーク移動量推定手段の構成を示す図である。
【図１９】 この発明の実施の形態７に係るレーダ装置の処理内容を示す図である。
【図２０】 この発明の実施の形態８に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】 この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】 この発明の実施の形態９に係るレーダ装置の処理内容を示す図である。
【図２３】 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】 従来のレーダ装置のレンジ補償回路の構成を示す図である。
【図２５】 従来のレーダ装置の位相補償回路の構成を示す図である。
【図２６】 従来のレーダ装置の回転運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。
【図２７】 従来のレーダ装置のＩＳＡＲ画像の一例を示す図である。
【図２８】 従来のレーダ装置の並進運動を行なう目標を観測するジオメトリを示す図である。
【図２９】 従来のレーダ装置のレンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【図３０】 従来のレーダ装置のレンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールのヒストリにおける最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【図３１】 従来のレーダ装置の区分周波数分析手段の処理内容を示す図である。
【図３２】 従来のレーダ装置の区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 送信機、２ 送受切換器、３ 送受信アンテナ、４ 受信機、５ レンジ圧縮手段、６ レンジ補償回路、７ 位相補償回路、８ クロスレンジ圧縮回路、９ モニタ・テレビ、１０ 振幅最大レンジビン検出回路、１１ 平滑化回路、１２ レンジ追尾手段、１３ レンジ補償手段、１４ 注目レンジビン決定手段、１５ 区分周波数分析手段、１６ ドップラー追尾手段、１７ 振幅最大周波数検出回路、１８ 位相補償量算出手段、１９ 位相補償手段、１０１ 複数目標レンジ補償回路、１０２ 二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、１０３ 複数目標レンジ補償手段、１０４ 二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段、１０５ 複数ピーク移動量推定手段、１０６ 振幅検出手段、１０７ 二次元ＦＦＴ手段、１０８ 画像シフト手段、１０９ 画像線積分手段、１１０ スレッショルド設定手段、１１１ ピーク数判定手段、１１２ 各ピーク対応移動量推定手段、１１３ 移動量算出手段、２０１ シフト処理型複数目標移動量推定手段、２０２ 二値画像生成手段、２０３ 画像線形補正手段、２０４ 各セルの総和算出手段、２０５ エントロピー算出手段、２０６ 正規化手段、２０７ シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段、３０１ 複数目標位相補償回路、５０１ 全レンジビン総和手段、７０１ 区分領域設定手段、７０２ ピーク探索手段、８０１ 画像再生実行判断手段、９０１ 目標数算出回路。
Claims (2)
- 移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、
レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、
レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、
レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、
前記複数目標レンジ補償回路は、
レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段を有し、
前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段は、
入力された画像上に存在する複数の線分について、傾きごとの信号電力の計算結果を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、
前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定用データ生成手段は、
レンジプロフィールのヒストリの振幅検出を行なう振幅検出手段と、
前記振幅検出手段の出力を二次元フーリエ変換して、二次元フーリエ変換画像を得る二次元フーリエ変換画像作成手段と、
二次元フーリエ変換画像をシフトさせる画像シフト手段と、
前記画像シフト手段の出力画像において、画像の中心を通り、傾きの異なるさまざまな直線状の積分経路を設定し、各積分経路に沿って、前記画像シフト手段の出力画像を線積分することにより、もとの画像上の各軌跡に関して、各直線の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含む
ことを特徴とするレーダ装置。 - 移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るためのレーダ装置において、
レンジプロフィールのヒストリ上にレンジの変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、目標数、各目標のレンジの変化量を推定して、目標毎に、目標上の各反射点が、観測時間中、同一レンジビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリを補正して、レンジの変化量の異なる目標毎に、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを生成する複数目標レンジ補償回路と、
レンジ変化量の異なる目標毎に得られたレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリについて個別に、各反射点が観測時間中、同一ドップラービンに位置するように、各レンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償回路と、
レンジ変化量の異なる目標毎にレンジ補償、位相補償を行なって得られたレンジプロフィールのヒストリをクロスレンジ圧縮してＩＳＡＲ画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備え、
前記複数目標レンジ補償回路は、
レンジプロフィールのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、及び、各目標に対応するレンジ変化量を推定するシフト処理型複数目標移動量推定手段を有し、
前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、
二次元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの異なる直線の種類数、及び、各直線の傾きに対応する補正量を推定するためのデータ列を算出するシフト処理型複 数目標移動量推定用データ生成手段を持ち、
前記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段は、
レンジプロフィールのヒストリを各セルの振幅の大小で二値化する二値画像生成手段と、
前記二値画像生成手段の出力画像に対して、さまざまな補正量を想定し、補正量毎に画像上に存在する複数の直線の傾きを変えるように線形に補正する画像線形補正手段と、
前記画像線形補正手段で得られる各線形補正後の二値画像について、補正量を定義した軸上のセル毎に、その軸に直交する方向に並ぶ全セルの値を総和する各セルの総和算出手段と、
前記各セルの総和算出手段で得られる各補正量ごとの一次元配列について、それぞれエントロピーの値を算出するエントロピー算出手段と、
前記エントロピー算出手段で得られた各補正量のエントロピーの値の計算結果について正規化する正規化手段とを含む
ことを特徴とするレーダ装置。
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