JP6312363B2 - 合成開口レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、目標の高分解能画像を生成する合成開口レーダ装置に関するものである。特に、複数のアンテナ開口を用いて、受信した信号から移動目標の信号を検出して、移動目標の速度を推定する合成開口レーダ装置に関するものである。

プラットフォームの移動方向に対して、２つ以上のアンテナ開口を並べ、各々のアンテナ開口で受信された信号を用いて、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像をそれぞれ再生した後、各々の合成開口レーダ画像を組み合わせて静止目標の信号を抑圧することで、移動目標を検出する合成開口レーダ装置が知られている。

例えば、以下の非特許文献１には、２つのアンテナ開口を用いている合成開口レーダ装置が開示されている。
この合成開口レーダ装置では、２つのアンテナ開口で受信された信号を用いて、合成開口レーダ画像をそれぞれ再生するとともに、２つの合成開口レーダ画像の位置合わせを実施してから、２つの合成開口レーダ画像の複素振幅の差分あるいは位相差を算出することで、差分画像や位相差画像を生成している。
これら２つの画像は、若干の時間差をつけて同じ場所で観測された２枚の画像と理解することができる。
したがって、静止目標の信号は、２つの画像で一致するため、差分画像内では、静止目標からの信号の振幅が抑圧される。また、位相差画像内では、静止目標からの信号については位相差がほぼゼロになる。
一方、移動目標は、２つの画像の観測時刻で位置がずれるため、差分画像内では、移動目標からの信号の振幅が抑圧されない。また、位相差画像内では、移動目標の位置ずれに対応する位相差が発生している。

そこで、この合成開口レーダ装置では、移動目標の信号が存在する画素として、差分画像における絶対値が大きい画素や、位相差画像における位相差が大きい画素を検出するようにしている。
また、移動目標の信号が存在する画素における位相差の値を用いて、移動目標の速度（レンジ方向の速度）を推定するようにしている。
ただし、移動目標の信号が存在する画素における位相差の値を用いて、移動目標の速度を推定する方式では、背景のクラッタの影響で、推定精度が大きく劣化することがある。
また、この方式では、低速の移動目標に対応するために、アンテナ開口間の距離（基線長）を長く設定すると、速度のアンビギュイティ（不定性）が発生することが知られている。

以下の非特許文献２には、３つ以上のアンテナ開口を用いている合成開口レーダ装置が開示されている。
この合成開口レーダ装置では、３つ以上のアンテナ開口で受信された信号に対して、時空間フィルタを適用することで、移動目標を検出する方式を採用している。
この方式を採用する場合、移動目標の検出性能や速度推定精度が高くなるが、演算量が増大することが知られている。

Ｃ．Ｇｉｅｒｕｌｌ，"Ｍｏｖｉｎｇ Ｔａｒｇｅｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ Ａｌｏｎｇ−Ｔｒａｃｋ ＳＡＲ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，" Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ ＤＲＤＣ−ＯＴＴＡＷＡ−ＴＲ−２００２−０８４，Ｄｅｆｅｎｃｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃａｎａｄａ，２００２ Ｊ．Ｈ．Ｅｎｄｅｒ，"Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｒａｄａｒ，" Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，ｐｐ．２９−３８，Ｆｅｂ．１９９９

従来の合成開口レーダ装置は以上のように構成されているので、２つのアンテナ開口を用いる場合、背景のクラッタの影響で、移動目標の速度推定精度が大きく劣化することがあり、また、低速の移動目標に対応するために、アンテナ開口間の距離（基線長）を長く設定すると、速度のアンビギュイティ（不定性）が発生することがある課題があった。
また、３つ以上のアンテナ開口を用いる場合、移動目標の検出性能や速度推定精度が高くなるが、演算量が増大する課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、少ない演算量で、精度よく移動目標の速度を推定することができるとともに、速度のアンビギュイティを低減することができる合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係る合成開口レーダ装置は、プラットフォームの進行方向と平行に並べられた状態で、そのプラットフォームに搭載されている３つ以上のアンテナと、各々のアンテナから入射された信号を受信する受信機と、プラットフォームの位置及び速度を計測する位置速度計測手段と、位置速度計測手段により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、受信機により受信された各々の信号から合成開口レーダ画像をそれぞれ再生する合成開口レーダ画像再生手段と、位置速度計測手段により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、合成開口レーダ画像再生手段により再生された複数の合成開口レーダ画像間のずれ量を算出して、そのずれ量を補償するレジストレーション手段と、レジストレーション手段によりずれ量が補償された複数の合成開口レーダ画像に含まれている静止目標信号成分を抑圧するクラッタ抑圧手段とを設け、移動目標速度推定手段が、クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像の中から、２つの合成開口レーダ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つの合成開口レーダ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、複数のＡＴＩ処理結果から視線方向の移動目標の速度を推定するようにしたものである。

この発明によれば、位置速度計測手段により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、合成開口レーダ画像再生手段により再生された複数の合成開口レーダ画像間のずれ量を算出して、そのずれ量を補償するレジストレーション手段と、レジストレーション手段によりずれ量が補償された複数の合成開口レーダ画像に含まれている静止目標信号成分を抑圧するクラッタ抑圧手段とを設け、移動目標速度推定手段が、クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像の中から、２つの合成開口レーダ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つの合成開口レーダ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、複数のＡＴＩ処理結果から視線方向の移動目標の速度を推定するように構成したので、少ない演算量で、精度よく移動目標の速度を推定することができるとともに、速度のアンビギュイティを低減することができる効果がある。

この発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置の移動目標速度推定部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示す説明図である。 この発明の実施の形態２による合成開口レーダ装置のクラッタ抑圧部１０及び移動目標速度推定部１１を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置のリフォーカス型移動目標速度精推定部１２を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置を示す構成図である。
図１では、説明の簡単化のために、アンテナ開口数Ｎ_ａが３個である合成開口レーダ装置を説明するが、アンテナ開口数Ｎ_ａは３個以上であればよく、アンテナ開口数Ｎ_ａが３個に限るものではない。
図１において、送信機１はパルス信号を生成する装置である。
送受切換器２は送信機１により生成されたパルス信号を送受信アンテナ３ａに出力する一方、送受信アンテナ３ａから入射された信号を受信機４ａに出力する切換装置である。

送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃはプラットフォームの進行方向と平行に並べられた状態で、そのプラットフォームに搭載されている。
プラットフォームとしては、例えば、航空機、人工衛星や車両などの移動体を想定しているが、このような移動体に限るものではない。
送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃは、必ずしも同一のプラットフォームに搭載されている必要はなく、別々のプラットフォームに搭載されていても構わないが、その場合には、各々のプラットフォームは同じ軌道を進行方向に一列に並んで移動する必要がある。

送受信アンテナ３ａは送信機１により生成されたパルス信号を所定の周期で繰り返し空間に放射する。
送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃは、送受信アンテナ３ａからパルス信号が空間に放射された後、観測対象によって散乱された上記パルス信号の散乱波を入射する。図１の例では、上述したように、送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃによるアンテナ開口数Ｎ_ａは３個である。
受信機４ａは送受信アンテナ３ａから入射された信号を受信し、その受信信号に対する位相検波処理やＡ／Ｄ変換処理を実施することで、その受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号をＳＡＲ画像再生部６ａに出力する装置である。
受信機４ｂ，４ｃは受信アンテナ３ｂ，３ｃから入射された信号を受信し、その受信信号に対する位相検波処理やＡ／Ｄ変換処理を実施することで、その受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号をＳＡＲ画像再生部６ｂ，６ｃに出力する装置である。
図１では、受信機４の台数が３台である例を示しているが、受信機４の台数はアンテナ３の本数よりも少なくても構わない。その場合には、スイッチを介して、１つの受信機４を複数のアンテナ３と接続し、パルス信号の送受信毎にスイッチを切り替えることで、複数の開口で信号を受信するようにすればよい。

プラットフォーム運動計測部５は例えばＧＰＳ受信機、ジャイロセンサや速度計などから構成されており、プラットフォームの位置及び速度を計測する処理を実施する。なお、プラットフォーム運動計測部５は位置速度計測手段を構成している。
ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃは例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、プラットフォーム運動計測部５により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、受信機４ａ，４ｂ，４ｃから出力されたデジタル受信信号から合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）画像（１）〜（３）を再生する処理を実施する。なお、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃは合成開口レーダ画像再生手段を構成している。

レジストレーション部７は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、プラットフォーム運動計測部５により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃにより再生された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）間のずれ量を算出して、そのずれ量を補償する処理を実施する。なお、レジストレーション部７はレジストレーション手段を構成している。
位相補償部８は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、レジストレーション部７によりずれ量が補償された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）間の位相差を補償する処理を実施する。
振幅補償部９は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、位相補償部８により位相差が補償された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）間の振幅差を補償する処理を実施する。

クラッタ抑圧部１０は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、直交射影行列を用いて、振幅補償部９により振幅差が補償された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）に含まれているクラッタ（静止目標信号成分）を抑圧する処理を実施する。なお、クラッタ抑圧部１０はクラッタ抑圧手段を構成している。
移動目標速度推定部１１は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、クラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の中から、２つのＳＡＲ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つのＳＡＲ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、３つのＡＴＩ処理結果からＬＯＳ方向（視線方向）の移動目標の速度を推定する処理を実施する。なお、移動目標速度推定部１１は移動目標速度推定手段を構成している。

図１の例では、合成開口レーダ装置の構成要素である送信機１、送受切換器２、送受信アンテナ３ａ、受信アンテナ３ｂ，３ｃ、受信機４ａ，４ｂ，４ｃ、プラットフォーム運動計測部５、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０及び移動目標速度推定部１１のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、合成開口レーダ装置の一部（例えば、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０、移動目標速度推定部１１）がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０及び移動目標速度推定部１１がコンピュータで構成されている場合、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０及び移動目標速度推定部１１の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。

図２はこの発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置の移動目標速度推定部１１を示す構成図である。
図２において、ＡＴＩ処理部１１ａはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）を入力し、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部１１ｂはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）を入力し、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部１１ｃはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）を入力し、ＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。

マッチドフィルタ部１１ｄはＡＴＩ処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃによるＡＴＩ処理結果に対してマッチドフィルタを適用することで、ＬＯＳ方向の移動目標の速度推定に用いる評価関数を算出し、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、その評価関数の関数値が最大になる速度を算出する処理を実施する。

図３はこの発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示す説明図である。
以下、図３を参照して、合成開口レーダ装置の観測信号について説明する。
図３では、送受信アンテナ３ａと受信アンテナ３ｂ間の距離がＬ_ａｂ、送受信アンテナ３ａと受信アンテナ３ｃ間の距離がＬ_ａｃである。θはオフナディア角、Ｖ_ｐｌｆはプラットフォームの速度である。
各々のアンテナ３から入射された信号を用いてＳＡＲ画像（１）〜（３）を再生し、位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の信号をｚ_１（τ，η）、ｚ_２（τ，η）、ｚ_３（τ，η）とする。

ここで、τ［秒］はレンジ方向軸を時間で表したものであり、「Ｆａｓｔ Ｔｉｍｅ」 と呼ばれる。また、η［秒］はアジマス方向軸を時間で表したものであり、「Ｓｌｏｗ Ｔｉｍｅ」と呼ばれる。
レンジ方向の距離ｒ［ｍ］及びアジマス方向の距離ａ［ｍ］と、レンジ方向軸の時間τ、アジマス方向軸の時間ηとは、下記の式（１）の関係を満足する。

ただし、ｃは光速である。

実際の処理において、ＳＡＲ画像は、レンジ方向にΔτの間隔、アジマス方向にΔηの間隔でサンプリングされて離散化されるので、この離散化された各々のＳＡＲ画像をｚ_ｑ［ｍ，ｎ］で表現する。ただし、ｑ＝１，２，・・・，Ｎ_ａである。
ここでは、Ｎ_ａ個のアンテナに入射された信号を用いて再生されたＳＡＲ画像を一般化して表現するために、ｑ＝１，２，・・・，Ｎ_ａとしている。
このとき、ｚ_ｑ［ｍ，ｎ］は、下記の式（２）によって定義される。

式（２）において、ｍはレンジ方向の画素番号であり、ｍ＝１，２，・・・，Ｍの値をとる。ｎはアジマス方向の画素番号であり、ｎ＝１，２，・・・，Ｎの値をとる。
また、Ｍはレンジ方向の画素数であり、Ｎはアジマス方向の画素数である。

位置合わせ後のＳＡＲ画像に、静止目標（クラッタ）からの信号と、移動目標からの信号が含まれている場合、受信信号は、下記の式（３）によって、モデル化することができる。

式（３）では、受信信号ｚ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｚ_Ｎａ［ｍ，ｎ］をまとめてベクトル形式で表現している。
また、ｓ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｓ_Ｎａ［ｍ，ｎ］は移動目標からの信号であり、ｕ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｕ_Ｎａ［ｍ，ｎ］は静止目標からの信号である。
ｗ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｅ_Ｎａ［ｍ，ｎ］は雑音である。

静止目標からの信号ｕ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｕ_Ｎａ［ｍ，ｎ］は、観測時刻によって変化が無いので、下記の式（４）の関係を満足する。

一方、移動目標からの信号については、各アンテナ３に入射された信号を用いて再生されたＳＡＲ画像の観測時刻が若干異なるため、その観測時刻差の間に移動目標が動いた距離分の位相差が発生する。
そのため、ｓ_１［ｍ，ｎ］，・・・，ｓ_Ｎａ［ｍ，ｎ］の間には、下記の式（５）の関係を満足する。

式（５）において、Ｖ_ｔｇｔは移動目標のグランドレンジ方向の速度であり、θは入射角、λは波長である。
また、Ｌ_１ｑは１番目のアンテナとｑ番目のアンテナの間の長さである。表記の統一のため変数Ｌ_１１を導入しているが、Ｌ_１１＝０である。

次に動作について説明する。
送信機１は、繰返し周期Δη（繰り返し周波数Ｆ_ａ）でパルス信号を生成し、そのパルス信号を送受切換器２に出力する。
送受切換器２は、送信機１からパルス信号を受ける毎に、そのパルス信号を送受信アンテナ３ａに出力する。
これにより、プラットフォームに搭載されている送受信アンテナ３ａから繰返し周期Δηで、パルス信号が空間に繰り返し放射される。
送受信アンテナ３ａから空間に放射されたパルス信号の一部は、観測対象によって散乱され、プラットフォームに戻ってくる。

観測対象によって散乱されて戻ってきたパルス信号の散乱波は、プラットフォームに搭載されている送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃに入射され、その入射信号は、受信機４ａ，４ｂ，４ｃに入力される。
受信機４ａは、送受信アンテナ３ａから入射された信号を受信し、その受信信号に対する位相検波処理やＡ／Ｄ変換処理を実施することで、その受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号をＳＡＲ画像再生部６ａに出力する。
また、受信機４ｂ，４ｃは、受信アンテナ３ｂ，３ｃから入射された信号を受信し、その受信信号に対する位相検波処理やＡ／Ｄ変換処理を実施することで、その受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号をＳＡＲ画像再生部６ｂ，６ｃに出力する。

プラットフォーム運動計測部５は、送受信アンテナ３ａ及び受信アンテナ３ｂ，３ｃを搭載しているプラットフォームの位置及び速度を計測する。プラットフォームの位置及び速度の計測方法は特に問わず、公知の計測方法を用いればよい。
ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃは、受信機４ａ，４ｂ，４ｃから振幅と位相を示すデジタル受信信号を受けると、プラットフォーム運動計測部５により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、そのデジタル受信信号からＳＡＲ画像を再生する。

ここで、デジタル受信信号からＳＡＲ画像を再生する処理は公知の技術であり、例えば、以下の非特許文献３に記載されている。
なお、ＳＡＲ画像再生部６ａにより再生されたＳＡＲ画像（１）をｘ_１（ｍΔτ，ｎΔη）、ＳＡＲ画像再生部６ｂにより再生されたＳＡＲ画像（２）をｘ_２（ｍΔτ，ｎΔη）、ＳＡＲ画像再生部６ｃにより再生されたＳＡＲ画像（３）をｘ_３（ｍΔτ，ｎΔη）のように表記する。
［非特許文献３］
大内和夫著「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」東京電機大学出版局

レジストレーション部７は、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃがＳＡＲ画像（１）〜（３）を再生すると、プラットフォーム運動計測部５により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）間のずれ量を算出し、そのずれ量を補償することで、３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の位置合わせを行う。
ここで、プラットフォームの速度をＶ_ｐｌｆとすると、ＳＡＲ画像（１）に対するＳＡＲ画像（２）のアジマス方向のずれ量η_１２と、ＳＡＲ画像（１）に対するＳＡＲ画像（３）のアジマス方向のずれ量η_１３は、下記の式（６）で表される。

レジストレーション部７では、式（６）で表されるアジマス方向のずれ量η_１２，η_１３が補償されるようにリサンプリングを行うことで、３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の位置合わせを実施し、位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）として、ｚ_１（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_２（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_３（ｍΔτ，ｎΔη）を位相補償部８に出力する。

レジストレーション部７から出力される位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）であるｚ_１（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_２（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_３（ｍΔτ，ｎΔη）には、受信機４ａ，４ｂ，４ｃのゲインの相違などの影響で、振幅や位相にバイアス誤差が乗っている。
そこで、位相補償部８は、レジストレーション部７から位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）を受けると、位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）間の比率から、位相のバイアス誤差を推定して補償する。
また、振幅補償部９は、位置合わせ後のＳＡＲ画像（１）〜（３）間の比率から、振幅のバイアス誤差を推定して補償する。

例えば、ｚ_２（ｍΔτ，ｎΔη）に対するｚ_１（ｍΔτ，ｎΔη）の比率の平均値をε_１２、ｚ_３（ｍΔτ，ｎΔη）に対するｚ_１（ｍΔτ，ｎΔη）の比率の平均値をε_１３とすると、ε_１２，ε_１３は、下記の式（８）で定義される。

位相補償部８及び振幅補償部９では、ＳＡＲ画像（２），（３）であるｚ_２（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_３（ｍΔτ，ｎΔη）について、比率の平均値ε_１２，ε_１３の位相及び振幅に相当する成分を補償する。
補償処理後のＳＡＲ画像（２），（３）であるｚ_{２，ｃａｌ}（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_{３，ｃａｌ}（ｍΔτ，ｎΔη）は、下記の式（９）で表される。

なお、式（９）の処理は、受信チャネル間の位相差と振幅差を補償する処理である。したがって、ε_１２，ε_１３の値を予め校正係数として計測して保持しておくことができる場合には、観測毎に式（８）によって、これらの値を推定する必要はない。
振幅補償部９からＳＡＲ画像（１）であるｘ_１（ｍΔτ，ｎΔη）のほかに、位相振幅補償後のＳＡＲ画像（２），（３）であるｚ_{２，ｃａｌ}（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_{３，ｃａｌ}（ｍΔτ，ｎΔη）がクラッタ抑圧部１０に出力されるが、以下では、表記を簡明にするために、振幅補償部９からクラッタ抑圧部１０に出力されるＳＡＲ画像（１）〜（３）を改めて、ｚ_１（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_２（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ_３（ｍΔτ，ｎΔη）のように表記する。また、離散化した表現は、ｚ_１［ｍ，ｎ］，ｚ_２［ｍ，ｎ］，ｚ_３［ｍ，ｎ］である。

クラッタ抑圧部１０は、振幅補償部９から位相振幅補償後のＳＡＲ画像（１）〜（３）を受けると、直交射影行列を用いて、位相振幅補償後のＳＡＲ画像（１）〜（３）に含まれているクラッタ（静止目標信号成分）を抑圧する。
ここで、クラッタ（静止目標信号成分）は、例えば、以下の非特許文献４に記載されているように、直交射影の考え方により抑圧する。直交射影によるクラッタ抑圧は、下記の式（１０）によって実現される。

式（１０）において、Ｉは３×３の単位行列である。また、Ｐは直交射影行列であり、下記の式（１１）によって実現される。

式（１０）における［ζ_１［ｍ，ｎ］ ζ_２［ｍ，ｎ］ ζ_３［ｍ，ｎ］］^Ｔがクラッタ抑圧後の信号電力であり、ここでの主な消え残りの成分は移動目標信号である。
クラッタ抑圧部１０は、クラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）として、［ζ_１［ｍ，ｎ］ ζ_２［ｍ，ｎ］ ζ_３［ｍ，ｎ］］^Ｔを移動目標速度推定部１１に出力する。
［非特許文献４］
諏訪，若山，岡村，“アジマスアンビギュイティを抑圧する複数開口SAR-MTI方式とその性能評価，” 信学技報， Ｖｏｌ．１１２，Ｎｏ．４１，Ｍａｙ．２０１２

移動目標速度推定部１１のＡＴＩ処理部１１ａは、クラッタ抑圧部１０から出力されたクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（１）であるζ_１［ｍ，ｎ］と、ＳＡＲ画像（２）であるζ_２［ｍ，ｎ］とを入力して、そのＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部１１ｂは、クラッタ抑圧部１０から出力されたクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（１）であるζ_１［ｍ，ｎ］と、ＳＡＲ画像（３）であるζ_３［ｍ，ｎ］とを入力して、そのＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部１１ｃは、クラッタ抑圧部１０から出力されたクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、ＳＡＲ画像（２）であるζ_２［ｍ，ｎ］と、ＳＡＲ画像（３）であるζ_３［ｍ，ｎ］とを入力して、そのＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。

ここで、ＡＴＩ処理部１１ａによるＡＴＩ処理は、下記の式（１２）における第一式で表され、ＡＴＩ処理部１１ｂによるＡＴＩ処理は、下記の式（１２）における第二式で表され、ＡＴＩ処理部１１ｃによるＡＴＩ処理は、下記の式（１２）における第三式で表される。

式（１２）において、Σは足し算を表す記号であり、注目している画素［ｍ，ｎ］の周辺のＬ個の画素の値の和を計算することを表している。
式（１２）では、和を計算した後にＬで割っているので、平均値を出力していることになる。
なお、速度推定処理のためには、Ｌで割ることは必ずしも必要ではない。また、式（１２）においては、クラッタ抑圧部１０から出力された３チャネル分のＳＡＲ画像について可能な３通りの全ての組み合わせについてＡＴＩ処理を実施している。全ての組み合わせについてＡＴＩ処理を実施することが望ましいが、例えば、ＡＴＩ処理は、式（１２）の第一式と第二式のみとするなど、組み合わせの数は、可能な組み合わせ数の全てである必要はない。

移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄは、ＡＴＩ処理部１１ａ，１１ｂ，１１ｃからＡＴＩ処理結果ζ_１［ｍ，ｎ］，ζ_２［ｍ，ｎ］，ζ_３［ｍ，ｎ］を受けると、そのＡＴＩ処理結果ζ_１［ｍ，ｎ］，ζ_２［ｍ，ｎ］，ζ_３［ｍ，ｎ］に対して、目標速度ｖ_ｌｏｓ０に対応するマッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）を適用することで、ＬＯＳ方向の移動目標の速度推定に用いる評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）を算出し、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、その評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる速度を算出する。

ここで、目標速度ｖ_ｌｏｓ０に対応するマッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）は、下記の式（１３）で定義される。

式（１３）において、ｖ_ｌｏｓ０はＬＯＳ方向の目標速度であり、マッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）として、観測対象である移動目標が取り得る速度の範囲内で様々に変化させたものを用意する。
式（１３）では、ｓの上部に“〜”が付されているものを表記しているが、明細書の文章中では、電子出願の関係上、文字の上部に“〜”が付されている表記が不可であるため、例えば、「ｓ^〜 _１（ｖ_ｌｏｓ０）」のように表記する。
ｓ^〜 _１（ｖ_ｌｏｓ０），ｓ^〜 _２（ｖ_ｌｏｓ０），ｓ^〜 _３（ｖ_ｌｏｓ０）はＬＯＳ方向の目標速度がｖ_ｌｏｓ０である場合の信号モデルｓ_１（ｖ_ｌｏｓ０），ｓ_２（ｖ_ｌｏｓ０），ｓ_３（ｖ_ｌｏｓ０）に対して、式（１０）のクラッタ抑圧処理を適用したものであり、下記の式（１４）で表わされる。

ＡＴＩ処理結果ζ_１［ｍ，ｎ］，ζ_２［ｍ，ｎ］，ζ_３［ｍ，ｎ］に対して、マッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）を適用することで算出される評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）は、下記の式（１５）で算出される。

マッチドフィルタ部１１ｄでは、評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）を算出すると、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、その評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる速度を算出するが、その算出結果であるＬＯＳ方向の移動目標の速度推定値ｖ＾_ｌｏｓ０は、下記の式（１６）のように表される。
明細書の文章中では、電子出願の関係上、ｖの上部に“＾”が付されている表記が不可であるため、「ｖ＾_ｌｏｓ０」のように表記している。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、プラットフォーム運動計測部５により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃにより再生された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）間のずれ量を算出して、そのずれ量を補償するレジストレーション部７と、レジストレーション部７によりずれ量が補償された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）に含まれているクラッタを抑圧するクラッタ抑圧部１０とを設け、移動目標速度推定部１１が、クラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の中から、２つのＳＡＲ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つのＳＡＲ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、複数のＡＴＩ処理結果からＬＯＳ方向の移動目標の速度を推定するように構成したので、少ない演算量で、精度よく移動目標の速度を推定することができるとともに、速度のアンビギュイティを低減することができる効果を奏する。

即ち、この実施の形態１によれば、３つ以上のアンテナ開口を用いて観測した３つ以上のＳＡＲ画像を組み合わせて直交射影方式によってクラッタを抑圧した後に、３つ以上のクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像の中から、２つのＳＡＲ画像の組み合わせに対してＡＴＩ処理を実施し、ＡＴＩ処理の出力に対して、ＬＯＳ方向の目標速度に応じたマッチドフィルタを適用することで、速度に関する評価関数を算出し、その評価関数の最大値を与える目標速度を推定値として出力するように構成したので、クラッタの影響を低減して速度推定精度を向上させることが可能である。また、ＳＡＲ画像再生後の簡便な処理によって構成しているため、従来の３つ以上の開口を用いた方式と比較して、演算量を大幅に低減することができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による合成開口レーダ装置のクラッタ抑圧部１０及び移動目標速度推定部１１を示す構成図である。
上記実施の形態１では、クラッタ抑圧部１０が、直交射影行列Ｐを用いて、振幅補償部９により振幅差が補償された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）に含まれているクラッタを抑圧するものを示したが、この実施の形態２では、ＤＰＣＡ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｅｎｔｅｒ Ａｎｔｅｎｎａ）方式を採用し、クラッタ抑圧部１０のＤＰＣＡ処理部１０ａ，１０ｂ，１０ｃが、２つのＳＡＲ画像のＤＰＣＡ処理（差分処理）を実施して、その差分処理結果をクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）として出力するようにしてもよい。
具体的には、以下の通りである。

クラッタ抑圧部１０のＤＰＣＡ処理部１０ａは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）のＤＰＣＡ処理を実施して、そのＤＰＣＡ処理結果をクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）として移動目標速度推定部１１に出力する。
ＤＰＣＡ処理部１０ｂは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）のＤＰＣＡ処理を実施して、そのＤＰＣＡ処理結果をクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（２）として移動目標速度推定部１１に出力する。
ＤＰＣＡ処理部１０ｃは、ＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）のＤＰＣＡ処理を実施して、そのＤＰＣＡ処理結果をクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（３）として移動目標速度推定部１１に出力する。

ここで、ＤＰＣＡ処理部１０ａによるＤＰＣＡ処理は、下記の式（１７）における第一式で表され、ＤＰＣＡ処理部１０ｂによるＤＰＣＡ処理は、下記の式（１７）における第二式で表され、ＤＰＣＡ処理部１０ｃによるＤＰＣＡ処理は、下記の式（１７）における第三式で表される。

式（１７）の左辺は、式（１２）の左辺と同じ記号を用いているが、右辺からも明らかなとおり、異なる処理をしているため、式（１２）の左辺と式（１７）の左辺は一致しない。しかし、クラッタ抑圧後の信号であるという点で意味が同じであること、また、特に混乱を生じないため、同じ記号を用いている。

この実施の形態２では、クラッタ抑圧部１０以外の処理内容は、上記実施の形態１と同様であるが、移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄが使用するマッチドフィルタについては、式（１３），（１４）で定義されるマッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）の代わりに、下記の式（１８），式（１９）で定義されるマッチドフィルタｈ_{ｄｐｃａａｔｉ}（ｖ_ｌｏｓ０）を使用するものとする。

この実施の形態２では、クラッタ抑圧部１０が、直交射影方式の代わりに、ＤＰＣＡ方式でクラッタを抑圧するようにしているので、上記実施の形態１よりも、演算量を低減することができる効果を奏する。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
リフォーカス型移動目標速度精推定部１２は例えばＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどから構成されており、移動目標速度推定部１１による移動目標の速度推定結果を用いて、クラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施し、リフォーカス処理後の３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の中から、２つのＳＡＲ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つのＳＡＲ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、３つのＡＴＩ処理結果からＬＯＳ方向の移動目標の速度を推定する処理を実施する。なお、リフォーカス型移動目標速度精推定部１２はリフォーカス型移動目標速度精推定手段を構成している。

図５の例では、合成開口レーダ装置の構成要素である送信機１、送受切換器２、送受信アンテナ３ａ、受信アンテナ３ｂ，３ｃ、受信機４ａ，４ｂ，４ｃ、プラットフォーム運動計測部５、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０、移動目標速度推定部１１及びリフォーカス型移動目標速度精推定部１２のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、合成開口レーダ装置の一部（例えば、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０、移動目標速度推定部１１、リフォーカス型移動目標速度精推定部１２）がコンピュータで構成されていてもよい。
例えば、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０、移動目標速度推定部１１及びリフォーカス型移動目標速度精推定部１２がコンピュータで構成されている場合、ＳＡＲ画像再生部６ａ，６ｂ，６ｃ、レジストレーション部７、位相補償部８、振幅補償部９、クラッタ抑圧部１０、移動目標速度推定部１１及びリフォーカス型移動目標速度精推定部１２の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。

図６はこの発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置のリフォーカス型移動目標速度精推定部１２を示す構成図である。
図６において、速度候補算出部２１は移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄにより推定された移動目標の速度のほかに、移動目標の速度を表している可能性がある速度（評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が極大値になる速度）を推定し、その速度とマッチドフィルタ部１１ｄにより推定された移動目標の速度を速度候補としてリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに出力する処理を実施する。なお、速度候補算出部２１は速度候補算出手段を構成している。

アジマス圧縮解凍処理部２２ａはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧されたＳＡＲ画像（１）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（１）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ａがＳＡＲ画像（１）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（１）におけるアジマス圧縮を解凍する処理を実施する。
アジマス圧縮解凍処理部２２ｂはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧されたＳＡＲ画像（２）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（２）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ｂがＳＡＲ画像（２）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（２）におけるアジマス圧縮を解凍する処理を実施する。
アジマス圧縮解凍処理部２２ｃはクラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧されたＳＡＲ画像（３）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（３）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ｃがＳＡＲ画像（３）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（３）におけるアジマス圧縮を解凍する処理を実施する。
なお、アジマス圧縮解凍処理部２２ａ，２２ｂ，２２ｃはアジマス圧縮解凍手段を構成している。

リフォーカス処理部２３ａは速度候補算出部２１により算出された速度候補毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ａによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（１）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
リフォーカス処理部２３ｂは速度候補算出部２１により算出された速度候補毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ｂによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（２）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
リフォーカス処理部２３ｃは速度候補算出部２１により算出された速度候補毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ｃによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（３）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。

選択処理部２４は速度候補算出部２１により算出された１以上の速度候補の中から、リフォーカス処理後の合成開口レーダ画像内の移動目標の焦点が最も合う速度候補を選択し、その速度候補に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示する処理を実施する。
なお、リフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃ及び選択処理部２４からリフォーカス処理手段が構成されている。

ＡＴＩ処理部２５ａはリフォーカス処理部２３ａから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）とリフォーカス処理部２３ｂから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（２）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部２５ｂはリフォーカス処理部２３ａから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）とリフォーカス処理部２３ｃから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
ＡＴＩ処理部２５ｃはリフォーカス処理部２３ｂから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（２）とリフォーカス処理部２３ｃから出力されたリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する。
なお、ＡＴＩ処理部２５ａ，２５ｂ，２５ｃはＡＴＩ処理手段を構成している。

マッチドフィルタ部２６はＡＴＩ処理部２５ａ，２５ｂ，２５ｃによるＡＴＩ処理結果に対してマッチドフィルタを適用することで、ＬＯＳ方向の移動目標の速度推定に用いる評価関数を算出し、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、その評価関数の関数値が最大になる速度を算出する処理を実施する。なお、マッチドフィルタ部２６はマッチドフィルタ手段を構成している。

次に動作について説明する。
リフォーカス型移動目標速度精推定部１２を実装している点以外は、上記実施の形態１，２と同様であるため、ここでは、リフォーカス型移動目標速度精推定部１２の処理内容だけを説明する。

上記実施の形態１では、移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄが、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる速度を算出するものを示したが、その評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）において、関数値が最大になる極大値のほかに、１以上の極大値が存在する場合があり、しかも、それらの極大値が評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の最大値とほとんど変わらないことがある。
このような場合、評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる速度が、移動目標の速度に対応しておらず、その他の極大値になる速度が、移動目標の速度に対応していることがある。
そこで、この実施の形態３では、移動目標の速度の推定精度を高めるために、リフォーカス型移動目標速度精推定部１２を実装している。

リフォーカス型移動目標速度精推定部１２の速度候補算出部２１は、移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄから評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）を取得するとともに、マッチドフィルタ部１１ｄにより推定された移動目標の速度を取得する。
速度候補算出部２１は、マッチドフィルタ部１１ｄから評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）と移動目標の速度の推定結果を取得すると、その速度を速度候補の一つに決定する。以下、この速度候補をＶｃ_０と表記する。
また、速度候補算出部２１は、評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる極大値の他に、極大値があれば、その極大値になる速度を算出して速度候補に決定する。
ここでは、説明の便宜上、評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる極大値の他に、２つの極大値があるものとし、２つの極大値になる速度（速度候補）をＶｃ_１，Ｖｃ_２と表記する。

アジマス圧縮解凍処理部２２ａは、クラッタ抑圧部１０からクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）を受けると、そのＳＡＲ画像（１）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（１）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ａがＳＡＲ画像（１）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（１）におけるアジマス圧縮を解凍する。アジマス圧縮の解凍処理は、合成開口処理におけるアジマス圧縮処理の逆の処理である。
なお、アジマス圧縮用参照関数は、ドップラーシフトによる位相変化の共役関数であり、アジマス圧縮用参照関数自体は公知の関数であるため詳細な説明を省略する。

アジマス圧縮解凍処理部２２ｂは、クラッタ抑圧部１０からクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（２）を受けると、アジマス圧縮解凍処理部２２ａと同様に、そのＳＡＲ画像（２）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（２）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ｂがＳＡＲ画像（２）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（２）におけるアジマス圧縮を解凍する。
アジマス圧縮解凍処理部２２ｃは、クラッタ抑圧部１０からクラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（３）を受けると、アジマス圧縮解凍処理部２２ａと同様に、そのＳＡＲ画像（３）をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後のＳＡＲ画像（３）に対して、ＳＡＲ画像再生部６ｃがＳＡＲ画像（３）を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、ＳＡＲ画像（３）におけるアジマス圧縮を解凍する。

リフォーカス処理部２３ａは、速度候補算出部２１が速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２を算出すると、その速度候補Ｖｃ_０に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ａによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（１）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
また、リフォーカス処理部２３ａは、その速度候補Ｖｃ_１に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ａによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（１）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
さらに、リフォーカス処理部２３ａは、その速度候補Ｖｃ_２に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ａによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（１）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
これにより、速度候補算出部２１により算出された速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２の数分（３個）だけ、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）が生成される。
なお、リフォーカス処理部２３ａが使用するアジマス圧縮用参照関数は、上述したように、ドップラーシフトによる位相変化の共役関数であり、移動目標の速度が異なれば関数も異なる。

リフォーカス処理部２３ｂについても、リフォーカス処理部２３ａと同様に、速度候補算出部２１により算出された速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ｂによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（２）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
リフォーカス処理部２３ｃについても、リフォーカス処理部２３ａと同様に、速度候補算出部２１により算出された速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、アジマス圧縮解凍処理部２２ｃによりアジマス圧縮が解凍されたＳＡＲ画像（３）を再度アジマス圧縮することで、移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施する。
これにより、速度候補算出部２１により算出された速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２の数分（３個）だけ、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（２），（３）が生成される。

選択処理部２４は、リフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃが速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２の数分（３個）だけ、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）を生成すると、速度候補算出部２１により算出された速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２の中から、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の焦点が最も合う速度候補を選択し、その速度候補に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示する。
以下、選択処理部２４の処理内容を具体的に説明する。

選択処理部２４は、速度候補Ｖｃ_０に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の輝度を合計して、その輝度の合計値Ｌ_０を算出する。
また、速度候補Ｖｃ_１に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の輝度を合計して、その輝度の合計値Ｌ_１を算出する。
同様に、速度候補Ｖｃ_２に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の輝度を合計して、その輝度の合計値Ｌ_２を算出する。
選択処理部２４は、輝度の合計値Ｌ_０，Ｌ_１，Ｌ_２を算出すると、それらを比較して、最も大きな合計値を特定し、例えば、最も大きな合計値が合計値Ｌ_０であれば、移動目標の焦点が最も合う速度候補は速度候補Ｖｃ_０であるとして、速度候補Ｖｃ_０に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示する。
また、最も大きな合計値が合計値Ｌ_１であれば、移動目標の焦点が最も合う速度候補は速度候補Ｖｃ_１であるとして、速度候補Ｖｃ_１に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示する。
また、最も大きな合計値が合計値Ｌ_２であれば、移動目標の焦点が最も合う速度候補は速度候補Ｖｃ_２であるとして、速度候補Ｖｃ_２に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示する。
これにより、リフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、速度候補Ｖｃ_０，Ｖｃ_１，Ｖｃ_２の数分（３個）のＳＡＲ画像（１）〜（３）のうち、選択処理部２４が指示するＳＡＲ画像（１）〜（３）を出力する。

ここでは、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の輝度の合計値を算出する例を示したが、これに限るものではなく、例えば、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標の輝度の平均値を算出し、平均値が最も大きくなる速度候補に対応するリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）の出力をリフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃに指示するようにしてもよい。

ＡＴＩ処理部２５ａは、リフォーカス処理部２３ａからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）を受け、リフォーカス処理部２３ｂからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（２）を受けると、移動目標速度推定部１１のＡＴＩ処理部１１ａと同様に、そのＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する（式（１２）の第一式を参照）。
ＡＴＩ処理部２５ｂは、リフォーカス処理部２３ａからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）を受け、リフォーカス処理部２３ｃからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（３）を受けると、移動目標速度推定部１１のＡＴＩ処理部１１ｂと同様に、そのＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する（式（１２）の第二式を参照）。
ＡＴＩ処理部２５ｃは、リフォーカス処理部２３ｂからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（２）を受け、リフォーカス処理部２３ｃからリフォーカス処理後のＳＡＲ画像（３）を受けると、移動目標速度推定部１１のＡＴＩ処理部１１ｃと同様に、そのＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）の間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施する（式（１２）の第三式を参照）。

マッチドフィルタ部２６は、ＡＴＩ処理部２５ａ，２５ｂ，２５ｃからＡＴＩ処理結果ζ_１［ｍ，ｎ］，ζ_２［ｍ，ｎ］，ζ_３［ｍ，ｎ］を受けると、移動目標速度推定部１１のマッチドフィルタ部１１ｄと同様に、そのＡＴＩ処理結果ζ_１［ｍ，ｎ］，ζ_２［ｍ，ｎ］，ζ_３［ｍ，ｎ］に対して、目標速度ｖ_ｌｏｓ０に対応するマッチドフィルタｈ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０）を適用することで、ＬＯＳ方向の移動目標の速度推定に用いる評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）を算出し、ＬＯＳ方向の移動目標の速度として、その評価関数Ｐ_ｍａｔｉ（ｖ_ｌｏｓ０；ｍ，ｎ）の関数値が最大になる速度を算出する。

以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、移動目標速度推定部１１による移動目標の速度推定結果を用いて、クラッタ抑圧部１０によりクラッタが抑圧された３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）内の移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施し、リフォーカス処理後の３つのＳＡＲ画像（１）〜（３）の中から、２つのＳＡＲ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つのＳＡＲ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、３つのＡＴＩ処理結果からＬＯＳ方向の移動目標の速度を推定するリフォーカス型移動目標速度精推定部１２を備えたので、速度のアンビギュイティを抑圧することができるようになり、その結果、上記実施の形態１，２よりも更に高精度な速度の推定が可能になる効果を奏する。

この実施の形態３では、アジマス圧縮解凍処理部２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、クラッタ抑圧後のＳＡＲ画像（１）〜（３）におけるアジマス圧縮を解凍するものを示したが、そのアジマス圧縮を解凍するとともに、レジストレーション部７により補償された位置ずれを元に戻すようにしてもよい。
このように、アジマス圧縮解凍処理部２２ａ，２２ｂ，２２ｃが、レジストレーション部７により補償された位置ずれを元に戻すようにした場合、リフォーカス処理部２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、ＳＡＲ画像（１）〜（３）のリフォーカス処理を実施したのち、レジストレーション部７と同様の方法で、リフォーカス処理後のＳＡＲ画像（１）〜（３）間のずれ量を算出して、そのずれ量を補償することで位置合わせを行うようにする。
これにより、マッチドフィルタ部２６による速度の推定精度が更に向上する効果が得られる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 送信機、２ 送受切換器、３ａ 送受信アンテナ、３ｂ，３ｃ 受信アンテナ、４ａ，４ｂ，４ｃ 受信機、５ プラットフォーム運動計測部（位置速度計測手段）、６ａ，６ｂ，６ｃ ＳＡＲ画像再生部（合成開口レーダ画像再生手段）、７ レジストレーション部（レジストレーション手段）、８ 位相補償部、９ 振幅補償部、１０ クラッタ抑圧部（クラッタ抑圧手段）、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ ＤＰＣＡ処理部、１１ 移動目標速度推定部（移動目標速度推定手段）、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ＡＴＩ処理部、１１ｄ マッチドフィルタ部、１２ リフォーカス型移動目標速度精推定部（リフォーカス型移動目標速度精推定手段）、２１ 速度候補算出部（速度候補算出手段）、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ アジマス圧縮解凍処理部（アジマス圧縮解凍手段）、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ リフォーカス処理部（リフォーカス処理手段）、２４ 選択処理部（リフォーカス処理手段）、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ ＡＴＩ処理部（ＡＴＩ処理手段）、２６ マッチドフィルタ部（マッチドフィルタ手段）。

Claims (7)

1. プラットフォームの進行方向と平行に並べられた状態で、上記プラットフォームに搭載されている３つ以上のアンテナと、
   各々のアンテナから入射された信号を受信する受信機と、
   上記プラットフォームの位置及び速度を計測する位置速度計測手段と、
   上記位置速度計測手段により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、上記受信機により受信された各々の信号から合成開口レーダ画像をそれぞれ再生する合成開口レーダ画像再生手段と、
   上記位置速度計測手段により計測されたプラットフォームの位置及び速度を用いて、上記合成開口レーダ画像再生手段により再生された複数の合成開口レーダ画像間のずれ量を算出して、上記ずれ量を補償するレジストレーション手段と、
   上記レジストレーション手段によりずれ量が補償された複数の合成開口レーダ画像に含まれている静止目標信号成分を抑圧するクラッタ抑圧手段と、
   上記クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像の中から、２つの合成開口レーダ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つの合成開口レーダ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、複数のＡＴＩ処理結果から視線方向の移動目標の速度を推定する移動目標速度推定手段と
   を備えた合成開口レーダ装置。
2. 上記クラッタ抑圧手段は、直交射影行列を用いて、上記レジストレーション手段によりずれ量が補償された複数の合成開口レーダ画像に含まれている静止目標信号成分を抑圧することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ装置。
3. 上記クラッタ抑圧手段は、上記レジストレーション手段によりずれ量が補償された複数の合成開口レーダ画像の中の２つの合成開口レーダ画像の組み合わせ毎に、２つの合成開口レーダ画像の差分処理を実施して、その差分処理結果を静止目標信号成分抑圧後の合成開口レーダ画像として出力することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ装置。
4. 上記移動目標速度推定手段による移動目標の速度推定結果を用いて、上記クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像内の移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施し、リフォーカス処理後の複数の合成開口レーダ画像の中から、２つの合成開口レーダ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つの合成開口レーダ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施し、複数のＡＴＩ処理結果から視線方向の移動目標の速度を推定するリフォーカス型移動目標速度精推定手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の合成開口レーダ装置。
5. 上記リフォーカス型移動目標速度精推定手段は、
   上記移動目標速度推定手段により推定された移動目標の速度のほかに、上記移動目標の速度を表している可能性がある速度を推定し、上記速度と上記移動目標速度推定手段により推定された移動目標の速度を速度候補として出力する速度候補算出手段と、
   上記クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像におけるアジマス圧縮を解凍するアジマス圧縮解凍手段と、
   上記速度候補算出手段により算出された速度候補毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、上記アジマス圧縮解凍手段によりアジマス圧縮が解凍された複数の合成開口レーダ画像を再度アジマス圧縮することで、上記移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施するとともに、上記速度候補算出手段により算出された１以上の速度候補の中から、リフォーカス処理後の合成開口レーダ画像内の移動目標の焦点が最も合う速度候補を選択するリフォーカス処理手段と、
   上記リフォーカス処理手段により選択された速度候補に対応するリフォーカス処理後の複数の合成開口レーダ画像の中から、２つの合成開口レーダ画像の組をそれぞれ選択して、各々の組毎に、２つの合成開口レーダ画像間の干渉処理であるＡＴＩ処理を実施するＡＴＩ処理手段と、
   上記ＡＴＩ処理手段による複数のＡＴＩ処理結果から視線方向の移動目標の速度を推定するマッチドフィルタ手段と
   から構成されていることを特徴とする請求項４記載の合成開口レーダ装置。
6. 上記アジマス圧縮解凍手段は、上記クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後の合成開口レーダ画像に対して、上記合成開口レーダ画像再生手段が合成開口レーダ画像を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、アジマス圧縮を解凍することを特徴とする請求項５記載の合成開口レーダ装置。
7. 上記アジマス圧縮解凍手段は、上記クラッタ抑圧手段により静止目標信号成分が抑圧された複数の合成開口レーダ画像をアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後の合成開口レーダ画像に対して、上記合成開口レーダ画像再生手段が合成開口レーダ画像を再生する際に用いているアジマス圧縮用参照関数の複素共役を乗算することで、アジマス圧縮を解凍するとともに、上記レジストレーション手段により補償された位置ずれを元に戻す処理を実施し、
   上記リフォーカス処理手段は、上記速度候補算出手段により算出された速度候補毎に、当該速度候補に対応するアジマス圧縮用参照関数を用いて、上記アジマス圧縮解凍手段により位置ずれが元に戻された複数の合成開口レーダ画像を再度アジマス圧縮することで、上記移動目標に焦点を合わせるリフォーカス処理を実施し、リフォーカス処理後の複数の合成開口レーダ画像間のずれ量を算出して、上記ずれ量を補償するとともに、上記速度候補算出手段により算出された１以上の速度候補の中から、リフォーカス処理後の合成開口レーダ画像内の移動目標の焦点が最も合う速度候補を選択する
   ことを特徴とする請求項５記載の合成開口レーダ装置。

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