JP5106323B2 - Radar image playback device - Google Patents

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Description

この発明は、人工衛星や航空機等の移動プッラットフォームに搭載される合成開口レーダ等のレーダ画像再生装置に関する。   The present invention relates to a radar image reproducing apparatus such as a synthetic aperture radar mounted on a mobile platform such as an artificial satellite or an aircraft.

合成開口レーダ観測では、アジマス方向の高分解能化とレンジ方向の観測領域の拡大を同時に行うことは難しい。これはそれぞれを実現するために必要なパルス繰り返し周波数（PRF：Pulse Repetition Frequency）に対する要求が相反するためである。アジマス方向の高分解能化には、ドップラー帯域以上の高いPRFが要求される。一方、レンジ方向の観測領域の拡大には、観測領域の拡大に伴うエコーの受信時間増加に応じて、低いPRFが要求される。そこで、レンジ方向の観測領域拡大とアジマス方向の高分解能化を同時に実現すべく、複数のレーダビームを用いる合成開口レーダの観測方式がある（以下、複数ビーム観測方式と呼ぶ）。例えば、図１に示すように、１つの送信アンテナと２つの受信アンテナを用いる複数ビーム観測方式では、物理的なPRFは送信アンテナでのパルス照射間隔(PRI：Pulse Repetition Interval)の逆数となるが、実効的なPRFをその２倍（つまり、PRIは半分）とすることができる。物理的なPRFを低く設定できるためレンジ領域の観測領域を狭める必要がない。そして、等価的に幅の広い１つのレーダビームを形成することでアジマス分解能を改善している。   In synthetic aperture radar observation, it is difficult to simultaneously increase the resolution in the azimuth direction and expand the observation area in the range direction. This is because the requirements for the pulse repetition frequency (PRF) necessary to realize each of these are contradictory. Higher resolution in the azimuth direction requires a higher PRF than the Doppler band. On the other hand, in order to expand the observation area in the range direction, a low PRF is required in accordance with an increase in echo reception time accompanying the expansion of the observation area. Therefore, there is a synthetic aperture radar observation method using a plurality of radar beams (hereinafter referred to as a “multiple beam observation method”) in order to simultaneously realize an observation region expansion in the range direction and a high resolution in the azimuth direction. For example, as shown in FIG. 1, in the multiple beam observation method using one transmission antenna and two reception antennas, the physical PRF is the reciprocal of the pulse irradiation interval (PRI: Pulse Repetition Interval) at the transmission antenna. Effective PRF can be doubled (ie, PRI is half). Since the physical PRF can be set low, there is no need to narrow the observation area in the range area. The azimuth resolution is improved by forming one radar beam that is equivalently wide.

この複数レーダビーム観測方式のための従来のレーダ画像再生装置は、複数の受信アンテナで得た観測信号をスペクトル上で合成し、等価的な１つの受信アンテナで得た観測信号を生成した後で、画像再生処理を行っていた（例えば、非特許文献１）。各受信アンテナで得られた観測信号のアジマス方向のスペクトルは、図２に示すように、物理的なPRFで決まるサンプリング帯域幅が受信アンテナのビームの幅で決まるアジマス周波数（ドップラー周波数）帯域よりも狭いため、エイリアシング誤差を持つ。そこで、スペクトル上での合成において、このエイリアシング誤差を相殺して解消する復元フィルタ（Reconstruction Filter）を適用し、エイリアシング誤差を含まないスペクトルを得るようにしている。   The conventional radar image reproducing apparatus for the multiple radar beam observation method synthesizes observation signals obtained by a plurality of reception antennas on a spectrum and generates an observation signal obtained by an equivalent single reception antenna. The image reproduction processing was performed (for example, Non-Patent Document 1). As shown in FIG. 2, the spectrum in the azimuth direction of the observation signal obtained by each receiving antenna is more than the azimuth frequency (Doppler frequency) band in which the sampling bandwidth determined by the physical PRF is determined by the beam width of the receiving antenna. Because it is narrow, it has aliasing errors. Therefore, in the synthesis on the spectrum, a reconstruction filter that cancels and eliminates the aliasing error is applied to obtain a spectrum that does not include the aliasing error.

G. Krieger, N. Gebert, and A. Moreira, “SAR Signal Reconstruction from Non-Uniform Displaced Phase Centre Sampling, ” IEEE IGARSS’04, vol.3, 20-24, p.1763-1766, 2004．G. Krieger, N. Gebert, and A. Moreira, “SAR Signal Reconstruction from Non-Uniform Displaced Phase Center Sampling,” IEEE IGARSS’04, vol.3, 20-24, p.1763-1766, 2004.

従来のレーダ画像再生装置は、レンジ圧縮後の２次元信号上で復元フィルタを適用しエイリアシング誤差を解消していた。レンジドップラー領域において、レンジ圧縮後の１散乱点の信号は、レンジセルマイグレーション(RCM：Range Cell Migration)を持ちレンジ方向に広がっている。このレンジ方向の範囲がM点、アジマス周波数方向の範囲がN点であるとすると、L個の受信アンテナがある場合、２次元信号上で復元フィルタを適用するためには、1レンジ当りM×N×Lの演算量が必要であり、計算負荷が高いという問題点があった。さらに、復元フィルタを適用して合成した信号を格納するためにM×N×Lの配列を主記憶容量中に確保する必要があり、計算機要求が高いという問題があった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、演算量が少なく、かつ、大きな配列を必要としない、計算負荷および計算要求の小さなレーダ画像再生装置を得ることを目的とする。 A conventional radar image reproducing apparatus applies an restoration filter on a two-dimensional signal after range compression to eliminate an aliasing error. In the range Doppler region, the signal at one scattering point after range compression has range cell migration (RCM) and spreads in the range direction. Assuming that the range in the range direction is M points and the range in the azimuth frequency direction is N points, when there are L receiving antennas, M × There is a problem that the calculation amount of N × L is required and the calculation load is high. Furthermore, in order to store the signal synthesized by applying the restoration filter, it is necessary to secure an M × N × L array in the main storage capacity, and there is a problem that the computer requirement is high.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a radar image reproducing apparatus with a small calculation load and a small calculation load and a low calculation requirement. To do.

この発明に係るレーダ画像再生装置は、複数の受信アンテナで同時受信された観測信号をそれぞれ格納する複数の格納部と、各受信アンテナで得られ、格納部に格納された信号をそれぞれレンジ圧縮する複数のレンジ圧縮部と、各レンジ圧縮部でレンジ圧縮された信号をそれぞれレンジセルマイグレーション補正する複数のレンジセルマイグレーション補正部と、各レンジセルマイグレーション補正結果をそれぞれコヒーレントに加算する複数のコヒーレント加算部と、各コヒーレント加算部の結果にそれぞれ復元フィルタを適用する複数の復元フィルタ部と、各受信アンテナで得られた信号に対するそれぞれの復元フィルタの複数の適用結果を合成しアジマス方向のエイリアシングエラーを相殺させ解消する合成部と、前記合成部の出力に対しアジマス圧縮を行うアジマス圧縮部を備える。   The radar image reproducing apparatus according to the present invention includes a plurality of storage units each storing observation signals simultaneously received by a plurality of reception antennas, and a range compression of the signals obtained by each reception antenna and stored in the storage unit. A plurality of range compression units, a plurality of range cell migration correction units that respectively correct the range cell migration signals of each range compression unit, and a plurality of coherent addition units that coherently add each range cell migration correction result And multiple restoration filter units that apply the restoration filter to the result of each coherent adder unit, and multiple application results of each restoration filter for the signal obtained by each receiving antenna to cancel aliasing errors in the azimuth direction To the output of the synthesis unit Comprising were azimuth compression unit to perform azimuth compression.

この発明によるレーダ画像再生装置によれば、復元フィルタを適用する前に、エイリアシングを考慮したレンジセルマイグレーション補償を行い、信号のレンジ方向の広がりを補償しているので、復元フィルタを適用するデータ量を(1/Mに)削減することができ、このデータ量の削減により、復元フィルタ処理のための演算量を(1/Mに)減らし、処理を高速化することができる。
また、復元フィルタを適用するデータ量の削減により、復元フィルタ適用後の合成処理に必要な配列サイズを小さくすることができ、これに伴い配列の確保に必要な主記憶容量を抑圧でき、計算機要求を緩和できる。 According to the radar image reproducing apparatus of the present invention, before applying the restoration filter, the range cell migration compensation is performed in consideration of aliasing, and the spread in the range direction of the signal is compensated. Therefore, the amount of data to which the restoration filter is applied (1 / M) can be reduced, and by reducing the amount of data, the amount of computation for restoration filter processing can be reduced (to 1 / M), and the processing speed can be increased.
In addition, by reducing the amount of data to which the restoration filter is applied, the array size required for the composition processing after the restoration filter is applied can be reduced, and as a result, the main storage capacity necessary to secure the array can be suppressed, and the computer request Can be relaxed.

実施の形態１．
図３はこの発明の実施の形態１によるレーダ画像再生装置を示すブロック構成図である。なお、ここでは便宜上、受信アンテナが2つある場合を想定して説明する。複数受信アンテナがある場合は、各受信アンテナに応じた処理ブロックを受信アンテナ個数分用意すればよい。 Embodiment 1 FIG.
3 is a block diagram showing a radar image reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Here, for the sake of convenience, description will be made assuming that there are two reception antennas. When there are a plurality of reception antennas, processing blocks corresponding to the reception antennas may be prepared for the number of reception antennas.

図３において、Rx1格納部１は受信アンテナ１で得られた観測信号を格納し、Rx2格納部２は受信アンテナ２で得られた観測信号を格納する。出力格納部３は、本装置の出力を格納する。レンジ圧縮部１１とレンジ圧縮部１２は、それぞれ受信アンテナ１と２で得られた観測信号をレンジ圧縮および２次レンジ圧縮する。折り返しを考慮したRCM補正部１３と折り返しを考慮したRCM補正部１４は、それぞれ対応するアンテナのレンジ圧縮された信号に対しレンジセルマイグレーション補正をする。コヒーレント加算部１５とコヒーレント加算部１６は、それぞれ対応するアンテナのレンジセルマイグレーション補正後の信号における、エイリアシングした部分とエイリアシングしていない部分をコヒーレントに加算する。復元フィルタ部P1(fa;R0)１７と復元フィルタ部P2(fa;R0)１８は、それぞれ対応するアンテナの信号のアジマススペクトルに対し復元フィルタを適用する。合成部１９は、復元フィルタ適用後の各受信アンテナの信号をアジマススペクトル上で合成する。アジマス圧縮部２０は、合成後の信号に対しアジマス圧縮処理を施す。   In FIG. 3, the Rx1 storage unit 1 stores the observation signal obtained by the reception antenna 1, and the Rx2 storage unit 2 stores the observation signal obtained by the reception antenna 2. The output storage unit 3 stores the output of this apparatus. Range compression unit 11 and range compression unit 12 perform range compression and secondary range compression on the observation signals obtained by receiving antennas 1 and 2, respectively. The RCM correction unit 13 that considers aliasing and the RCM correction unit 14 that considers aliasing each perform range cell migration correction on the range-compressed signal of the corresponding antenna. The coherent adder 15 and the coherent adder 16 coherently add the aliased part and the non-aliased part in the signal after the range cell migration correction of the corresponding antenna. The restoration filter unit P1 (fa; R0) 17 and the restoration filter unit P2 (fa; R0) 18 apply a restoration filter to the azimuth spectrum of the corresponding antenna signal. The synthesizer 19 synthesizes the signals of the receiving antennas after applying the restoration filter on the azimuth spectrum. The azimuth compression unit 20 performs azimuth compression processing on the combined signal.

なお、この明細書の説明において、部位という語は、専用の電子回路または素子を意味しているが、汎用的な中央演算装置（CPU：Central Processing Unit）を搭載したコンピュータに所定の処理を実行させるコンピュータプログラムモジュールの形で構成するようにしても良い。   In the description of this specification, the term “part” means a dedicated electronic circuit or element, but performs predetermined processing on a computer equipped with a general-purpose central processing unit (CPU). You may make it comprise in the form of the computer program module to be made.

次に動作について説明する。
図４は、実施の形態１によるレーダ画像再生装置の処理の流れを示すフローチャートである。
まずステップST１において、レンジ圧縮部１１とレンジ圧縮部１２が、それぞれ受信アンテナ１と２で得られた観測信号に対しレンジ圧縮を行う。このレンジ圧縮は、レンジ方向の周波数領域で、式１で与えられる参照関数を乗ずることで実現する。 Next, the operation will be described.
FIG. 4 is a flowchart showing a processing flow of the radar image reproducing apparatus according to the first embodiment.
First, in step ST1, the range compression unit 11 and the range compression unit 12 perform range compression on the observation signals obtained by the receiving antennas 1 and 2, respectively. This range compression is realized by multiplying the reference function given by Equation 1 in the frequency domain in the range direction.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

ここで、ｆrはレンジ方向周波数を表し、Ｋrは送信パルスのFM(Frequency Modulation)レートを表す。
なお、式１は周波数領域におけるレンジ方向のマッチドフィルタを示すが、レンジ周波数領域に限るものではなく、レンジ時間領域でマッチドフィルタを生成し、レンジ圧縮しても良い。 Here, f r represents the range direction frequency, K r denotes the FM (Frequency Modulation) rate of the transmitted pulse.
In addition, although Formula 1 shows the matched filter of the range direction in a frequency domain, it is not restricted to a range frequency domain, A matched filter may be produced | generated in a range time domain, and range compression may be carried out.

このレンジ圧縮の結果、レンジドップラー領域におけるレンジＲ０に位置する散乱点の信号の軌跡は、図４中100に示すようになる。信号の軌跡の内、アジマス周波数 ｆaの範囲が(−PRF/2，PRF/2) である成分は双曲線状の弧を描くが、ｆa＜−PRF/2 の成分とｆa＞PRF/2 の成分はエイリアシングして現れる。この内ｆa＜−PRF/2 の成分は PRF/2 側に現れ、ｆa＞PRF/2 の成分は−PRF/2 側に現れる。そして、これらエイリアシングした部分には、エイリアシング誤差が発生する。ここで、図４中100に示す、MはレンジRCMによるデータのレンジ方向の広がった範囲（データ点数）を示し、Nはアジマス方向の範囲(データ点数)に相当する。 As a result of the range compression, the signal locus of the scattering point located in the range R0 in the range Doppler region is as indicated by 100 in FIG. Among trajectory signals, the range of azimuth frequency f a is the component which is (-PRF / 2, PRF / 2 ) draws a hyperbolic arc but, f a <-PRF / 2 component and f a> PRF / The second component appears with aliasing. Among these, the component of f a <−PRF / 2 appears on the PRF / 2 side, and the component of f a > PRF / 2 appears on the −PRF / 2 side. An aliasing error occurs in these aliased portions. Here, M shown in 100 in FIG. 4 indicates a range (data points) in the range direction of the data by the range RCM, and N corresponds to a range (data points) in the azimuth direction.

次に、ST２において、再生処理対象となるデータのレンジに対するループ処理に入る。このループ処理では、後述する２次レンジ圧縮処理、復元フィルタ処理およびアジマス圧縮処理におけるレンジＲ０をループ毎に更新しながら設定する。このレンジの更新間隔はレンジビン間隔にするのが適当であるが、これに限られるものではなく、ユーザが任意に設定してよい。 Next, in ST2, loop processing for the range of data to be reproduced is entered. In this loop processing, the range R0 in the secondary range compression processing, restoration filter processing, and azimuth compression processing described later is set while being updated for each loop. The range update interval is suitably the range bin interval, but is not limited to this, and the user may arbitrarily set it.

そして、ステップST３において、データのアジマス周波数の区画に対するループ処理に入る。このループ処理は、データのアジマス周波数の範囲をループ毎に更新して設定する。本実施の形態１における説明のように、受信アンテナが２つの場合は、設定されるアジマス周波数ｆaの範囲は(−3PRF/2，−PRF/2)，(−PRF/2， PRF/2)および(PRF/2，3PRF/2)の３区画である。なお、受信アンテナがL個の場合は、アジマス周波数の範囲は式２のように（２L-1）区画となる。 Then, in step ST3, a loop process for the azimuth frequency section of the data is entered. In this loop processing, the azimuth frequency range of data is updated and set for each loop. As described in the first embodiment, when the receiving antenna is two, the range of azimuth frequency f a is set (-3PRF / 2, -PRF / 2 ), (- PRF / 2, PRF / 2 ) And (PRF / 2, 3PRF / 2). When the number of receiving antennas is L, the azimuth frequency range is (2L-1) sections as shown in Equation 2.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

ここでは、便宜上アジマス中心周波数（ドップラー中心周波数）ｆdcを0として記述したが、これに限るものではない。ビームスクイントでアジマス中心周波数ｆdcが非ゼロとなる場合は、上記アジマス周波数の範囲にｆdcをオフセットとして加えれば良い。 Here, the azimuth center frequency (Doppler center frequency) f dc is described as 0 for convenience, but the present invention is not limited to this. If azimuth center frequency f dc becomes nonzero Beams Quint, may be added to f dc as an offset to the range of the azimuth frequency.

ステップST４において、レンジ圧縮部１１とレンジ圧縮部１２がそれぞれ受信アンテナ１と２の信号を２次元周波数空間で２次レンジ圧縮処理する。この２次レンジ圧縮処理は式３で与えられる関数を乗じることで実現する。   In step ST4, the range compressing unit 11 and the range compressing unit 12 perform secondary range compression processing on the signals of the receiving antennas 1 and 2, respectively, in a two-dimensional frequency space. This secondary range compression processing is realized by multiplying the function given by Equation 3.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

ここで、ｆaはアジマス方向周波数を示す。また、Ｒ0は処理対象レンジのレンジを示す。そして、ＫSTC(Ｒ0,ｆa)は式４で与えられる変数である。 Here, f a indicates the azimuth direction frequency. R 0 indicates the range of the processing target range. K STC (R 0 , f a ) is a variable given by Equation 4.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

ここで、V はレーダの速度、fcはレーダ送信周波数、cは光の速度、λはレーダ波長である。
なお、この２次レンジ圧縮処理は必須ではない。ビームスクイント角が小さい、あるいは、アジマス方向分解能が小さく、レンジとアジマス方向のカップリングが問題とならない場合は、この２次レンジ圧縮処理を省略しても良い。 Here, V is the speed of the radar, is f c radar transmission frequency, c is the speed of light, lambda is the radar wavelength.
This secondary range compression process is not essential. When the beam squint angle is small, or the resolution in the azimuth direction is small and the coupling between the range and the azimuth direction does not cause a problem, the secondary range compression process may be omitted.

ステップST５において、折り返しを考慮したRCM補正部１３と折り返しを考慮したRCM補正部１４が、それぞれ２次レンジ圧縮後の受信アンテナ１と２のデータに対しRCM補正を行う。ここでは、先の２次レンジ圧縮で設定した３つのアジマス周波数範囲において、式５を用いてアジマス周波数ｆaに対するレンジを算出する。 In step ST5, the RCM correction unit 13 considering aliasing and the RCM correction unit 14 considering aliasing perform RCM correction on the data of the receiving antennas 1 and 2 after secondary range compression, respectively. Here, in the three azimuth frequency range set in the previous secondary range compression, to calculate a range for azimuth frequency f a using Equation 5.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

この操作を、図５を用いて説明する。同図は、式５で算出されるアジマス周波数ｆaに応じたレンジＲ(ｆa,Ｒ0)を示す模式図である。同図に示すように、式５を用いて算出したアジマス周波数ｆaに対するレンジは、アジマス周波数の範囲に応じて異なる。そして、このレンジの軌跡は、レンジドップラー領域におけるレンジ圧縮および２次レンジ圧縮後のレンジＲ0に位置する散乱点の信号の軌跡に一致する。そこで、式５に基づき、２次レンジ圧縮時と同じアジマス周波数の範囲の設定でレンジＲ(ｆa,Ｒ0)に位置するデータを集めることで、折り返しを考慮したRCM補正が可能となる。
この結果、図４中の200に示すように、アジマス周波数ｆaの範囲 (−3PRF/2，−PRF/2)，(−PRF/2， PRF/2) および (PRF/2，3PRF/2)のそれぞれについてRCM補正結果を得る。 This operation will be described with reference to FIG. This figure is a schematic diagram showing a range R (f a , R 0 ) corresponding to the azimuth frequency f a calculated by equation (5). As shown in the figure, the range with respect to the azimuth frequency f a calculated using Equation 5 differs depending on the range of the azimuth frequency. The range trajectory coincides with the signal trajectory of the scattering point located in the range R 0 after range compression and secondary range compression in the range Doppler region. Therefore, RCM correction considering aliasing can be performed by collecting data located in the range R (f a , R 0 ) with the same azimuth frequency range setting as in the secondary range compression based on Equation 5.
As a result, as shown in 200 in FIG. 4, the range of azimuth frequency f a (-3PRF / 2, -PRF / 2), (- PRF / 2, PRF / 2) and (PRF / 2,3PRF / 2 ) To obtain the RCM correction result.

ステップST６において、全てのアジマス周波数の区画に対し、ステップST４からST５までの処理が適用された場合は、アジマス周波数の区画に対するループを終了する。そうでない場合は、ループを継続する。
ステップST７において、コヒーレント加算部１５とコヒーレンス加算部１６が、それぞれ受信アンテナ１と２の信号に対し、前述したアジマス周波数ｆaの3つの区画におけるRMC補正結果をコヒーレントに加算する。この結果、図４中300に示すように、RCM補正前にM×N点に広がっていたデータの範囲はRCM補正後に1×N点となる。
ステップST８において、復元フィルタ部P1(fa;R0)17と復元フィルタ部P2(fa;R0)18が、RCM補正されたそれぞれの受信アンテナの信号に対し復元フィルタを適用する。この受信アンテナ１と２に対する、復元フィルタは例えば、式６で与えられる。 In step ST6, when the processing from steps ST4 to ST5 is applied to all azimuth frequency sections, the loop for the azimuth frequency sections is terminated. If not, continue the loop.
In step ST7, the coherent addition unit 15 and the coherence addition unit 16, for each receiving antenna 1 and 2 of the signal, it adds the RMC correction results in three sections of the azimuth frequency f a previously described coherently. As a result, as indicated by 300 in FIG. 4, the range of data that has spread to M × N points before RCM correction becomes 1 × N points after RCM correction.
In step ST8, the restoration filter unit P1 (fa; R0) 17 and the restoration filter unit P2 (fa; R0) 18 apply the restoration filter to the signals of the respective reception antennas subjected to the RCM correction. The restoration filter for the receiving antennas 1 and 2 is given by, for example, Expression 6.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

なお、ここでは２つの受信アンテナを用いる場合の復元フィルタを式６で与えたが、これに限られるものではなく、同等の効果を持つ式で与えられる復元フィルタを適用しても良い。   Here, the restoration filter in the case of using two receiving antennas is given by Expression 6, but the present invention is not limited to this, and a restoration filter given by an expression having an equivalent effect may be applied.

ステップST９において、合成部１９が、アジマススペクトル上で復元フィルタ適用後の各受信アンテナの信号を合成し、エイリアシング誤差を相殺することで解消する。この結果、図４中400に示すように、合成後の信号の範囲は1×2N点（受信アンテナがL個の場合は1×N×L点）となる。   In step ST9, the combining unit 19 combines the signals of the receiving antennas after applying the restoration filter on the azimuth spectrum to cancel the aliasing error. As a result, as indicated by 400 in FIG. 4, the range of the combined signal is 1 × 2N points (1 × N × L points when there are L receiving antennas).

ステップST１０において、全てのレンジビンに対し、ステップST３からステップST９までの処理が適用された場合は、データのレンジに対するループを終了する。そうでない場合は、全レンジビンに対して一連の処理が終わるまでループを続ける。
ステップST１１において、アジマス圧縮部２０が、合成後の信号に対しアジマス圧縮処理を施す。アジマス圧縮処理は、レンジドップラー領域において式７で与えられる関数を乗ずることで実現する。 If the processing from step ST3 to step ST9 is applied to all the range bins in step ST10, the loop for the data range is terminated. Otherwise, the loop is continued until a series of processing is completed for all range bins.
In step ST11, the azimuth compression unit 20 performs azimuth compression processing on the combined signal. The azimuth compression process is realized by multiplying the function given by Equation 7 in the range Doppler region.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

なお、式７は周波数領域におけるアジマス方向のマッチドフィルタを示すが、アジマス圧縮処理はアジマス周波数領域のマッチドフィルタ処理に限るものではなく、アジマス時間領域でマッチドフィルタを生成し、アジマス時間領域でアジマス圧縮しても良い。
また、サブアパーチャアルゴリズムによるアジマス圧縮処理を導入し、データをアジマス方向で合成開口長以下に分割、アジマス圧縮処理した上で結合する手順をとっても良い。
そして、このアジマス圧縮処理によりレーダ画像再生が完了し、レーダ画像を得る。 Note that Equation 7 shows a matched filter in the azimuth direction in the frequency domain, but the azimuth compression processing is not limited to the matched filter processing in the azimuth frequency domain. You may do it.
Further, it is possible to adopt a procedure in which azimuth compression processing using a sub-aperture algorithm is introduced, data is divided in the azimuth direction to be equal to or shorter than the synthetic aperture length, and after azimuth compression processing is combined.
The radar image reproduction is completed by this azimuth compression processing, and a radar image is obtained.

以上のように、復元フィルタを適用する前に、エイリアシングを考慮したレンジセルマイグレーション補償を行い、信号のレンジ方向の広がりを補償しているので、復元フィルタを適用するデータ量を(1/Mに)削減することができる。
このデータ量の削減により、復元フィルタ処理のための演算量を(1/Mに)減らし、処理を高速化することができる。
また、復元フィルタを適用するデータ量を削減しているので、復元フィルタ適用後の合成処理に必要な配列サイズを小さくすることができ、これに伴い配列の確保に必要な主記憶容量を抑圧でき、計算機要求を緩和できる。 As described above, before applying the restoration filter, the range cell migration compensation considering aliasing is performed to compensate for the spread in the range direction of the signal, so the data amount to which the restoration filter is applied is reduced to 1 / M. ) Can be reduced.
By reducing the amount of data, the amount of computation for the restoration filter processing can be reduced (to 1 / M), and the processing speed can be increased.
In addition, since the amount of data to which the restoration filter is applied is reduced, the array size required for the composition processing after the restoration filter is applied can be reduced, and the main storage capacity necessary for securing the array can be suppressed accordingly. Can ease the computer requirements.

実施の形態２．
以上の実施の形態１は、２次レンジ圧縮処理をレンジＲ0を更新しながら適用して高精度な２次レンジ圧縮を行う形態であるが、次に2次レンジ圧縮処理のレンジＲ0を観測対象領域中央のレンジに固定することで演算量をさらに削減した実施の形態２を示す。
以下、この発明の実施の形態２を図に基づいて説明するが、図において実施の形態１と同一、または、相当する部分については同一記号を付して説明を省略する。
図６は、実施の形態２によるレーダ画像再生装置を示すブロック構成図である。実施の形態１とは、レンジに対するループ処理を表すフィードバックループの戻り位置が変更されている。 Embodiment 2. FIG.
The first embodiment described above is a mode in which the secondary range compression processing is applied while updating the range R 0 to perform highly accurate secondary range compression. Next, the range R 0 of the secondary range compression processing is set. Embodiment 2 in which the amount of calculation is further reduced by fixing the range to the center of the observation target area will be described.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, the same or corresponding parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
FIG. 6 is a block diagram showing a radar image reproducing apparatus according to the second embodiment. In the first embodiment, the return position of the feedback loop representing the loop processing for the range is changed.

次に動作について説明する。
図７は、実施の形態２によるレーダ画像再生装置の処理の流れを示すフローチャートである。
ステップST１_4において、レンジ圧縮部１１とレンジ圧縮部１２がそれぞれ受信アンテナ１と２のデータを２次元周波数空間で２次レンジ圧縮処理する。この２次レンジ圧縮処理は式８で与えられる関数を乗じることで実現する。 Next, the operation will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of the radar image reproducing apparatus according to the second embodiment.
In step ST1_4, the range compression unit 11 and the range compression unit 12 respectively perform secondary range compression processing on the data of the reception antennas 1 and 2 in a two-dimensional frequency space. This secondary range compression processing is realized by multiplying the function given by Equation 8.

Figure 0005106323
Figure 0005106323

以上のように、２次レンジ圧縮処理を、後段のレンジに対するループ処理の前にレンジ圧縮処理とともに１回の演算で行っているので、レンジに対するループ処理内での２次レンジ圧縮処理の演算がなくなり、処理を高速化することができる。   As described above, since the secondary range compression processing is performed by one operation together with the range compression processing before the loop processing for the subsequent range, the calculation of the secondary range compression processing within the loop processing for the range is performed. The processing can be speeded up.

この発明は、人工衛星や航空機などの移動プッラットフォームに搭載され地表や海面等の高分解能画像を得る合成開口レーダに適用される。   The present invention is applied to a synthetic aperture radar that is mounted on a moving platform such as an artificial satellite or an aircraft and obtains a high-resolution image of the ground surface or the sea surface.

１つの送信アンテナと２つの受信アンテナを用いる複数ビーム観測方式における物理的PRIと実効的PRIの関係説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a relationship between physical PRI and effective PRI in a multiple beam observation method using one transmission antenna and two reception antennas. 各受信アンテナで得た観測信号のアジマス周波数帯域と、物理的なPRFで決まるサンプリング帯域の関係説明図である。It is an explanatory view of a relationship between an azimuth frequency band of an observation signal obtained by each receiving antenna and a sampling band determined by a physical PRF. この発明の実施の形態１によるレーダ画像再生装置を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the radar image reproduction | regeneration apparatus by Embodiment 1 of this invention. 実施の形態1によるレーダ画像再生装置の処理の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a flow of processing of the radar image reproduction device according to the first embodiment. RCM補正後のアジマス周波数に対応するレンジの模式図である。It is a schematic diagram of the range corresponding to the azimuth frequency after RCM correction. 実施の形態２によるレーダ画像再生装置を示すブロック構成図である。FIG. 5 is a block configuration diagram showing a radar image reproduction device according to a second embodiment. 実施の形態２によるレーダ画像再生装置の処理の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a flow of processing of a radar image reproduction device according to a second embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１；Rx1格納部、２；Rx2格納部、３；出力格納部、１１,１２；レンジ圧縮部、１３,１４；RCM補正部、１５,１６；コヒーレント加算部、１７；復元フィルタ部P1(fa;R0)、１８；復元フィルタ部P2(fa;R0)、１９；合成部、２０；アジマス圧縮部。   1; Rx1 storage unit, 2; Rx2 storage unit, 3; Output storage unit, 11, 12; Range compression unit, 13, 14; RCM correction unit, 15, 16; Coherent addition unit, 17; Restoration filter unit P1 (fa R0), 18; restoration filter part P2 (fa; R0), 19; synthesis part, 20; azimuth compression part.

Claims (4)

複数の受信アンテナで同時受信された観測信号をそれぞれ格納する複数の格納部と、各受信アンテナで得られ、格納部に格納された信号をそれぞれレンジ圧縮する複数のレンジ圧縮部と、各レンジ圧縮部でレンジ圧縮された信号をそれぞれレンジセルマイグレーション補正する複数のレンジセルマイグレーション補正部と、各レンジセルマイグレーション補正結果をそれぞれコヒーレントに加算する複数のコヒーレント加算部と、各コヒーレント加算結果それぞれに復元フィルタを適用する複数の復元フィルタ部と、各受信アンテナで得られた信号に対するそれぞれの復元フィルタの適用結果を合成しアジマス方向のエイリアシングエラーを相殺させ解消する合成部と、前記合成部の出力に対しアジマス圧縮を行うアジマス圧縮部を備えたことを特徴とするレーダ画像再生装置。   A plurality of storage units for storing observation signals simultaneously received by a plurality of reception antennas, a plurality of range compression units for compressing each range of the signals obtained by each reception antenna and stored in the storage unit, and each range compression A plurality of range cell migration correction units that respectively correct the range cell migration signals, a plurality of coherent addition units that coherently add each range cell migration correction result, and a restoration filter for each coherent addition result. A combination of a plurality of restoration filter units that apply a signal, a combination unit that combines the application results of the respective restoration filters for the signals obtained by the receiving antennas to cancel out aliasing errors in the azimuth direction, and an output of the combination unit This is equipped with an azimuth compression section that performs azimuth compression. Radar image reproducing apparatus according to claim. 前記レンジセルマイグレーション補正部は、前記復元フィルタ部の前に設置され、前記復元フィルタに入力される信号が１次元信号となるようにすることを特徴とする請求項１に記載のレーダ画像再生装置。   The radar image reproducing apparatus according to claim 1, wherein the range cell migration correction unit is installed in front of the restoration filter unit so that a signal input to the restoration filter becomes a one-dimensional signal. . 前記レンジ圧縮部は、レンジ圧縮処理として１次レンジ圧縮処理と２次レンジ圧縮処理を行い、２次レンジ圧縮処理はデータのアジマス周波数（ドップラー周波数）の範囲を、ドップラー中心周波数を中心とする繰り返し周波数（PRF：Pulse Repetition Frequency）分の帯域幅をもつ範囲として扱うのみでなく、帯域幅をPRFの整数倍シフトした複数の範囲も扱い、２次レンジ圧縮フィルタのアジマス周波数依存性を考慮した処理を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーダ画像再生装置。   The range compression unit performs a primary range compression process and a secondary range compression process as a range compression process, and the secondary range compression process repeats the range of the azimuth frequency (Doppler frequency) of the data around the Doppler center frequency. Not only is it handled as a range with a bandwidth corresponding to the frequency (PRF: Pulse Repetition Frequency), but it also handles multiple ranges where the bandwidth is shifted by an integral multiple of the PRF, taking into account the azimuth frequency dependence of the secondary range compression filter The radar image reproducing apparatus according to claim 1, wherein: 前記レンジセルマイグレーション補正部は、データのアジマス周波数の範囲を、ドップラー中心周波数を中心とするPRF分の帯域幅をもつ範囲として扱うだけでなく、帯域幅をPRFの整数倍シフトした複数の範囲としても扱い、それぞれの範囲でレンジセルマイグレーション補正を行うことで、信号のアジマス方向におけるエイリアシングを考慮したレンジマイグレーション補正を実現することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のレーダ画像再生装置。   The range cell migration correction unit not only handles the range of the azimuth frequency of the data as a range having a bandwidth corresponding to the PRF centering on the Doppler center frequency, but also as a plurality of ranges obtained by shifting the bandwidth by an integral multiple of the PRF. 4. The radar image reproduction according to claim 1, wherein range migration correction is performed in consideration of aliasing in the azimuth direction of the signal by performing range cell migration correction in each range. 5. apparatus.
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