JP7214061B2 - レーダ信号処理装置、及びレーダ信号処理方法 - Google Patents

Description

本開示は、レーダ信号処理装置に関する。

マルチチャネル合成開口レーダ（以下、マルチチャネルＳＡＲと称する）は、複数の受信アンテナを備えていることにより、複数のチャネルを介して複数の信号（以下、複数のチャネル信号と称する）を受信する。マルチチャネル合成開口レーダは、受信した複数のチャネル信号に基づいて、復元処理を行うことによりＳＡＲ画像を生成する。その際、マルチチャネル合成開口レーダは、チャネルの相違に伴って生じるチャネル信号間のずれ量（以下、インバランスと称する）を補正する（例えば、非特許文献１）。

G. Krieger, N. Gebert and A. Moreira, "Unambiguous SAR signal reconstruction from nonuniform displaced phase center sampling", IEEE Geosci. Remote Sens. Lett, vol.1, no.4, pp.260-264, Oct., 2004.

上述のマルチチャネル合成開口レーダにおいて、例えば、さらなるアジマス高分解能化を実現するためにスライディングスポットライト観測又はフルスポットライト観測等を行う場合、アジマスアンビギュイティが多重化してしまい、十分な精度で上述のチャネル信号間のインバランスを補正することが困難になるという問題がある。

本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させる技術を提供することを目的とする。

本開示に係るレーダ信号処理装置は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行うヒット領域帯域制限部と、ヒット領域帯域制限部がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行うインバランス補正部と、を備えている。

本開示によれば、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係るレーダ信号処理装置によるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。 実施の形態１に係るレーダ信号処理装置によるレーダ信号処理方法によって処理されたチャネル信号の途中経過を示す図である。 図４Ａは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図４Ｂは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

以下、本開示をより詳細に説明するため、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００の構成を示すブロック図である。図１が示すように、レーダ信号処理装置１００は、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１、及びサブアパーチャー結合部１２を備えている。

電力インバランス補正部１は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号（生データ）に対して、電力インバランス補正を行う。電力インバランス補正部１は、電力インバランス補正を行った複数のチャネル信号を高速フーリエ変換部２に出力する。

なお、本明細書において、「複数のチャネル信号」は、それぞれ、マルチチャネルＳＡＲにおける複数のチャネルのうちの対応するチャネルから得られた信号を意味する。また、本明細書において、「電力インバランス補正」は、チャネルの相違に伴って生じるチャネル信号間の電力のずれ量を補正することを意味する。実施の形態１では、マルチチャネルＳＡＲによる観測は、スライディングスポット観測である。なお、実施の形態１では、マルチチャネルＳＡＲによる観測がスライディングスポット観測である構成について説明するが、マルチチャネルＳＡＲによる観測は、例えば、フルスポットライト観測等であってもよい。

高速フーリエ変換部２（ドップラー周波数変換部）は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う。換言すれば、高速フーリエ変換部２（ドップラー周波数変換部）は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、高速フーリエ変換を行うことによりドップラー周波数領域の信号に変換する。より詳細には、実施の形態１では、高速フーリエ変換部２は、電力インバランス補正部１が電力インバランス補正を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う。高速フーリエ変換部２は、ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号をドップラー周波数領域帯域制限部３に出力する。

ドップラー周波数領域帯域制限部３（バンドパスフィルタ）は、高速フーリエ変換部２がドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数領域における帯域制限を行う。より詳細には、実施の形態１では、ドップラー周波数領域帯域制限部３は、ドップラー周波数領域における帯域制限によって、ドップラー中心周波数を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する。ドップラー周波数領域帯域制限部３は、ドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号を逆高速フーリエ変換部４に出力する。

逆高速フーリエ変換部４（逆ドップラー周波数変換部）は、ドップラー周波数領域帯域制限部３がドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、逆ドップラー周波数変換を行う。換言すれば、逆高速フーリエ変換部４は、ドップラー周波数領域帯域制限部３がドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、逆高速フーリエ変換を行うことにより、高速フーリエ変換部２が高速フーリエ変換を行う前の元の時間領域の信号に変換する。逆高速フーリエ変換部４は、逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号をヒット領域帯域制限部５に出力する。

ヒット領域帯域制限部５（バンドパスフィルタ）は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行う。より詳細には、実施の形態１では、ヒット領域帯域制限部５は、逆高速フーリエ変換部４が逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行う。さらに詳細には、実施の形態１では、ヒット領域帯域制限部５は、ヒット領域における帯域制限によって、ヒット中心を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する。ヒット領域帯域制限部５は、ヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号をインバランス補正部６に出力する。

インバランス補正部６は、ヒット領域帯域制限部５がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行う。より詳細には、実施の形態１では、インバランス補正部６は、チャネル信号間のインバランス補正として、位相インバランスの補正を行う。インバランス補正部６は、インバランス補正を行った複数のチャネル信号をサブアパーチャー分割部９に出力する。

なお、本明細書において、「位相インバランス」は、チャネルの相違に伴って生じるチャネル信号間の位相のずれ量を意味する。実施の形態１では、インバランス補正部６がインバランス補正として位相インバランスの補正を行う構成について説明するが、インバランス補正部６は、チャネル信号間のインバランス補正として、レンジサンプルずれの補正を行ってもよい。

さらに詳細には、実施の形態１では、インバランス補正部６は、ドップラー中心周波数推定部７、及び位相インバランス補正部８を備えている。
ドップラー中心周波数推定部７は、ヒット領域帯域制限部５がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号のドップラー中心周波数を推定する。ドップラー中心周波数推定部７は、推定したドップラー中心周波数を位相インバランス補正部８に出力する。

位相インバランス補正部８は、ドップラー中心周波数推定部７が推定したドップラー中心周波数に基づいて、ヒット領域帯域制限部５がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間の位相インバランスの補正を行う。位相インバランス補正部８は、位相インバランスの補正を行った複数のチャネル信号をサブアパーチャー分割部９に出力する。

サブアパーチャー分割部９は、インバランス補正部６がインバランス補正を行った複数のチャネル信号に対して、サブアパーチャー分割を行う。より詳細には、実施の形態１では、サブアパーチャー分割部９は、インバランス補正部６の位相インバランス補正部８が位相インバランスの補正を行った複数のチャネル信号に対して、サブアパーチャー分割を行う。サブアパーチャー分割部９は、サブアパーチャー分割を行った複数のチャネル信号を復元アルゴリズム部１０に出力する。

復元アルゴリズム部１０は、サブアパーチャー分割部９がサブアパーチャー分割を行った複数のチャネル信号に対して、復元アルゴリズムを行う。復元アルゴリズム部１０は、復元アルゴリズムを行った複数のチャネル信号を画像再生部１１に出力する。

画像再生部１１は、復元アルゴリズム部１０が復元アルゴリズムを行った複数のチャネル信号に対して、画像再生を行う。画像再生部１１は、画像再生を行った複数のチャネル信号をサブアパーチャー結合部１２に出力する。

サブアパーチャー結合部１２は、画像再生部１１が画像再生を行った複数のチャネル信号に対してサブアパーチャー結合を行うことによりＳＡＲ画像を生成する。例えば、サブアパーチャー結合部１２が生成したＳＡＲ画像は、図示しないディスプレイによって表示される。

以下で、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００の動作について図面を参照して説明する。図２は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００によるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。なお、以下で説明する各ステップの前に、レーダ信号処理装置１００は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号を取得したものとする。

図２が示すように、電力インバランス補正部１は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、電力インバランス補正を行う（ステップＳＴ１）。電力インバランス補正部１は、電力インバランス補正を行った複数のチャネル信号を高速フーリエ変換部２に出力する。

次に、高速フーリエ変換部２は、電力インバランス補正部１が電力インバランス補正を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う（ステップＳＴ２）。高速フーリエ変換部２は、ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号をドップラー周波数領域帯域制限部３に出力する。

次に、ドップラー周波数領域帯域制限部３は、高速フーリエ変換部２がドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数領域における帯域制限を行う（ステップＳＴ３）。ドップラー周波数領域帯域制限部３は、ドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号を逆高速フーリエ変換部４に出力する。

次に、逆高速フーリエ変換部４は、ドップラー周波数領域帯域制限部３がドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、逆ドップラー周波数変換を行う（ステップＳＴ４）。逆高速フーリエ変換部４は、逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号をヒット領域帯域制限部５に出力する。

次に、ヒット領域帯域制限部５は、逆高速フーリエ変換部４が逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行う（ステップＳＴ５）。ヒット領域帯域制限部５は、ヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号をインバランス補正部６に出力する。

次に、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７は、ヒット領域帯域制限部５がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号のドップラー中心周波数を推定する（ステップＳＴ６）。ドップラー中心周波数推定部７は、推定したドップラー中心周波数を位相インバランス補正部８に出力する。

次に、インバランス補正部６の位相インバランス補正部８は、ドップラー中心周波数推定部７が推定したドップラー中心周波数に基づいて、チャネル信号間の位相インバランスの補正を行う（ステップＳＴ７）。位相インバランス補正部８は、位相インバランスの補正を行った複数のチャネル信号をサブアパーチャー分割部９に出力する。

次に、サブアパーチャー分割部９は、インバランス補正部６が位相インバランスの補正を行った複数のチャネル信号に対して、サブアパーチャー分割を行う（ステップＳＴ８）。サブアパーチャー分割部９は、サブアパーチャー分割を行った複数のチャネル信号を復元アルゴリズム部１０に出力する。

次に、復元アルゴリズム部１０は、サブアパーチャー分割部９がサブアパーチャー分割を行った複数のチャネル信号に対して、復元アルゴリズムを行う（ステップＳＴ９）。復元アルゴリズム部１０は、復元アルゴリズムを行った複数のチャネル信号を画像再生部１１に出力する。

次に、画像再生部１１は、復元アルゴリズム部１０が復元アルゴリズムを行った複数のチャネル信号に対して、画像再生を行う（ステップＳＴ１０）。画像再生部１１は、画像再生を行った複数のチャネル信号をサブアパーチャー結合部１２に出力する。

サブアパーチャー結合部１２は、画像再生部１１が画像再生を行った複数のチャネル信号に対してサブアパーチャー結合を行うことによりＳＡＲ画像を生成する（ステップＳＴ１１）。例えば、サブアパーチャー結合部１２がステップＳＴ１１で生成したＳＡＲ画像は、図示しないディスプレイによって表示される。

以下で、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００によるレーダ信号処理方法の具体例について図面を参照して説明する。図３は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００によるレーダ信号処理方法によって処理されたチャネル信号の途中経過を示す図である。

当該具体例では、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号は、２チャネルのスライディングスポットライト観測で得られた信号である。レーダ信号処理装置１００によって処理される前の第１のチャネル信号（チャネル０の信号）をｓ_０（τ，η）とし、第２のチャネル信号（チャネル１の信号）をｓ_１（τ，η）とする。τは、レンジ時間であり、ηは、ヒットである。なお、以下では、第１のチャネル信号を基準チャネルとする。

当該具体例では、上述のステップＳＴ１において、電力インバランス補正部１は、第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）、及び第２のチャネル信号ｓ_１（τ，η）に対して、以下で説明する方法に従って電力インバランス補正を行う（例えば、非特許文献J. H. Kim, M. Younis, P. P. Iraola, M. Gebele, and G. Krieger, “First spaceborne demonstration of digital beamforming for azimuth ambiguity suppression”, IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., vol.51, no.1, pp.579-590, Jan., 2013を参照）。

まず、電力インバランス補正部１は、レンジ周波数領域で電力インバランスの補正を行うために、第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）及び第２のチャネル信号ｓ_１（τ，η）に対してレンジ周波数変換を行う。これにより、電力インバランス補正部１は、レンジ周波数をｆ_ｒとしてＳ_０（ｆ_ｒ，η）、及びＳ_１（ｆ_ｒ，η）を得る。

次に、電力インバランス補正部１は、第１のチャネル信号で発生する雑音電力をσ_０ ^２とし、第２のチャネル信号で発生する雑音電力をσ_１ ^２として、以下の式（１）に従って、電力（振幅）インバランスの補正係数α（ｆ_ｒ）を算出する。

式（１）において、Ｅ_η（｜Ｓ_０（ｆ_ｒ，η）｜^２）は、｜Ｓ_０（ｆ_ｒ，η）｜^２のヒット方向の平均を示し、Ｅ_η（｜Ｓ_１（ｆ_ｒ，η）｜^２）は、｜Ｓ_１（ｆ_ｒ，η）｜^２のヒット方向の平均を示す。ただし、雑音電力が未知である場合には、σ_０ ^２＝σ_１ ^２＝０としてもよい。

次に、電力インバランス補正部１は、算出した補正係数α（ｆ_ｒ）に基づいて、以下の式（２）に従って、Ｓ_１（ｆ_ｒ，η）の振幅を補正する。

次に、電力インバランス補正部１は、式（２）により得られたＳ_１’（ｆ_ｒ，η）に対してレンジ時間変換を行うことにより、電力インバランスの補正が行われた第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）を得る。
なお、電力インバランス補正部１は、電力インバランスを補正する方法として、当該具体例の方法以外の方法を用いてもよい。

図３のＡは、ステップＳＴ１の処理後の第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）のグラフを示す。図３のＡにおける縦軸は、ヒットを示し、横軸は、レンジを示す。図３のＡが示すように、７点の点像の生データがヒット－レンジ空間に多重化されている。

次に、上述のステップＳＴ２において、高速フーリエ変換部２は、第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）及び第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う。図３のＢは、ステップＳＴ２の処理後の第１のチャネル信号のグラフを示す。図３のＢにおける縦軸は、ドップラー周波数を示し、横軸は、レンジを示す。図３のＢが示すように、第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）は、アジマスアンビギュイティが多重化している。なお、図示しないが、第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）についても同様に、アジマスアンビギュイティが多重化している。

次に、上述のステップＳＴ３において、ドップラー周波数領域帯域制限部３は、ステップＳＴ２の処理によって得られた第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号の各ドップラー周波数成分に対して、ドップラー周波数領域における帯域制限を行う。図３のＣは、ステップＳＴ３の処理後の第１のチャネル信号のグラフを示す。図３のＣにおける縦軸は、ドップラー周波数を示し、横軸は、レンジを示す。図３のＣが示すように、ステップＳＴ３の処理によりドップラー中心周波数付近の信号が抽出される。なお、図示しないが、第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）についても同様に、ステップＳＴ３の処理によりドップラー中心周波数付近の信号が抽出される。

次に、上述のステップＳＴ４において、逆高速フーリエ変換部４は、ステップＳＴ３の処理によって得られた第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号に対して逆ドップラー周波数変換を行う。図３のＤは、ステップＳＴ４の処理後の第１のチャネル信号のグラフを示す。図３のＤにおける縦軸は、ヒットを示し、横軸は、レンジを示す。図３のＤが示すように、ステップＳＴ４の処理後の第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）は、信号が離散的に分散されている。なお、図示しないが、ステップＳＴ４の処理後の第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）についても同様に、信号が離散的に分散されている。

次に、上述のステップＳＴ５において、ヒット領域帯域制限部５は、ステップＳＴ４の処理によって得られた第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号の各ヒット－レンジ成分に対して、ヒット領域での帯域制限を行う。図３のＥは、ステップＳＴ５の処理後の第１のチャネル信号のグラフを示す。図３のＥにおける縦軸は、ヒットを示し、横軸は、レンジを示す。図３のＥが示すように、アジマスアンビギュイティを抑圧することによりアジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。なお、図示しないが、第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）についても同様に、アジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。以下では、ステップＳＴ５の処理によって得られた第１のチャネル信号を、ｓ _０（τ，η）とし、第２のチャネル信号をｓ _１’（τ，η）とする。

次に、上述のステップＳＴ６及びステップＳＴ７において、インバランス補正部６は、ステップＳＴ５の処理によって得られた第１のチャネル信号ｓ _０（τ，η）及び第２のチャネル信号ｓ _１’（τ，η）に基づいて、以下で説明する方法に従って、チャネル信号間の位相インバランスの補正を行う（例えば、H. Fan, Z. Zhang, and R. Wang, “phase mismatch calibration for multichannel sliding spotlight SAR imaging with extended azimuth cross correlation”, IGARSS 2019を参照）。

まず、上述のステップＳＴ６において、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７は、第１のチャネル信号ｓ _０（τ，η）及び第２のチャネル信号ｓ _１’（τ，η）に基づいて、以下の式（３）及び式（４）に従って、２つの干渉データＣ_１，０（τ）及びＣ_０，１（τ）を算出する。

式（４）において、ＰＲＦは、パルス繰り返し周波数であり、チャネル信号内のアジマス方向の１サンプルずれに相当する。式（３）及び式（４）において、Ｅ_η（ ）は、上述の通り、括弧内の数式のヒット方向の平均を示す。

次に、ドップラー中心周波数推定部７は、干渉データＣ_１，０（τ）及びＣ_０，１（τ）の両者の積Ｃ_１，０（τ）Ｃ_０，１（τ）を算出することにより、ｓ _１’（τ，η）に含まれる位相インバランスを相殺する。ドップラー中心周波数をｆ_ｄｃ（τ）とすると，以下の式（５）の関係が得られる。

ドップラー中心周波数推定部７は、算出したＣ_１，０（τ）Ｃ_０，１（τ）に基づいて、以下の式（６）に従って、ドップラー中心周波数ｆ_ｄｃ（τ）を算出する。

次に、上述のステップＳＴ７において、インバランス補正部６の位相インバランス補正部８は、ドップラー中心周波数推定部７が算出したドップラー中心周波数ｆ_ｄｃ（τ）に基づいて、以下の式（７）に従って、位相インバランスφ（τ）を算出する。

式（７）において、ｖ_ｓは、プラットフォーム速度を示し、ｄは、２チャネルの受信位相中心間距離を示す。

次に、位相インバランス補正部８は、得られた位相インバランスφ（τ）に対して，重みを生成し，ヒット方向の期待値をとるように加重平均処理を行う。この処理により，推定値の誤差を低減する。より詳細には、まず、位相インバランス補正部８は、以下の式（８）に従って、｜ｓ _０（τ，η）｜のヒット方向の平均を算出する。なお、｜ ｜は、括弧内の数式の絶対値を示す。

次に、位相インバランス補正部８は、以下の式（９）に従って、加重平均をとり、位相インバランスφを算出する。

式（９）において、Ｅ_τ｛ ｝は、括弧内の数式のレンジ時間方向の平均を示す。

次に、位相インバランス補正部８は、算出した位相インバランスφに基づいて、以下の式（１０）に従って、チャネル信号間の位相インバランスの補正を行う。より詳細には、当該具体例では、位相インバランス補正部８は、算出した位相インバランスφに基づいて、以下の式（１０）に従って、上述の電力インバランス補正後の第２のチャネル信号ｓ_１’（τ，η）に対して位相インバランスの補正を行う。

なお、インバランス補正部６は、位相インバランスを補正する方法として、当該具体例の方法以外の方法を用いてもよい。

次に、上述のステップＳＴ８において、サブアパーチャー分割部９は、ステップＳＴ７の処理後の第２のチャネル信号ｓ_１’’（τ，η）、及び第１のチャネル信号ｓ_０（τ，η）に対して、サブアパーチャー分割を行う（サブアパーチャー分割の方法については、例えば、非特許文献J. Mittermayer, R. Lord, and E. B¨oner,“Sliding spotlight SAR processing for TerraSAR-X using a new fomulation of the extended chirp scaling algorithm,” IGARSS2003, vol.3, p.1462-1464, 2003.を参照）。

次に、上述のステップＳＴ９において、復元アルゴリズム部１０は、サブアパーチャー分割部９がサブアパーチャー分割を行った第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号に対して、復元アルゴリズムを行う（復元アルゴリズムの方法については、例えば、上述の非特許文献１を参照）。

次に、上述のステップＳＴ１０において、画像再生部１１は、復元アルゴリズム部１０が復元アルゴリズムを行った第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号に対して、画像再生を行う。なお、画像再生方法の例として、拡張チャープスケーリング等が挙げられる（例えば、上述の非特許文献J. Mittermayer, R. Lord, and E. B¨oner,“Sliding spotlight SAR processing for TerraSAR-X using a new fomulation of the extended chirp scaling algorithm,” IGARSS2003, vol.3, p.1462-1464, 2003.を参照）。

次に、上述のステップＳＴ１１において、サブアパーチャー結合部１２は、画像再生部１１が画像再生を行った第１のチャネル信号及び第２のチャネル信号に対してサブアパーチャー結合を行うことによりＳＡＲ画像を生成する。

当該具体例の構成によれば、スライディングスポットライト観測によってアジマスアンビギュイティが多重化する場合にも，マルチチャネルＳＡＲにおけるチャネル信号間のインバランスを補正することが可能である。当該具体例では，マルチチャネルＳＡＲによる観測をスライディングスポットライト観測としたが、マルチチャネルＳＡＲがフルスポットライト観測を行う場合にも適用可能である。なお、本具体例では、２回のバンドパスフィルタによる帯域制限の後段で、インバランス補正部６が位相インバランスの補正のみを行ったが、インバランス補正部６は、レンジサンプルずれの補正等のその他のインバランスの補正を行ってもよい。また、ドップラー周波数領域帯域制限部３及びヒット領域帯域制限部５の各バンドパスフィルタによる２回の帯域制限を行ったが、ドップラー周波数領域帯域制限部３によるドップラー周波数領域の帯域制限は行わず、ヒット領域帯域制限部５によってヒット領域のみ帯域制限を行ってもよい。

レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各機能は、処理回路により実現される。すなわち、レーダ信号処理装置１００は、図２に示した各ステップの処理を実行するための処理回路を備える。この処理回路は、専用のハードウェアであってもよいが、メモリに記憶されたプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

図４Ａは、レーダ信号処理装置１００の機能を実現するハードウェア構成を示すブロック図である。図４Ｂは、レーダ信号処理装置１００の機能を実現するソフトウェアを実行するハードウェア構成を示すブロック図である。

上記処理回路が図４Ａに示す専用のハードウェアの処理回路２０である場合、処理回路２０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）又はこれらを組み合わせたものが該当する。

レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各機能を別々の処理回路で実現してもよいし、これらの機能をまとめて１つの処理回路で実現してもよい。

上記処理回路が図４Ｂに示すプロセッサ２１である場合、レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。
なお、ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述されてメモリ２２に記憶される。

プロセッサ２１は、メモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各機能を実現する。すなわち、レーダ信号処理装置１００は、これらの各機能がプロセッサ２１によって実行されるときに、図２に示した各ステップの処理が結果的に実行されるプログラムを記憶するためのメモリ２２を備える。

これらのプログラムは、レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各手順又は方法をコンピュータに実行させる。メモリ２２は、コンピュータを、レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２として機能させるためのプログラムが記憶されたコンピュータ可読記憶媒体であってもよい。

プロセッサ２１には、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、処理装置、演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などが該当する。

メモリ２２には、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ－ＥＰＲＯＭ）などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、ハードディスク、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）などが該当する。

レーダ信号処理装置１００における、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４、ヒット領域帯域制限部５、インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２の各機能について一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現してもよい。

例えば、電力インバランス補正部１、高速フーリエ変換部２、ドップラー周波数領域帯域制限部３、逆高速フーリエ変換部４及びヒット領域帯域制限部５の各機能は、専用のハードウェアとしての処理回路で機能を実現する。インバランス補正部６のドップラー中心周波数推定部７及び位相インバランス補正部８、サブアパーチャー分割部９、復元アルゴリズム部１０、画像再生部１１並びにサブアパーチャー結合部１２については、プロセッサ２１がメモリ２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより機能を実現してもよい。
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はこれらの組み合わせにより上記機能のそれぞれを実現することができる。

以上のように、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行うヒット領域帯域制限部５と、ヒット領域帯域制限部５がヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行うインバランス補正部６と、を備えている。

上記の構成によれば、ヒット領域における帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。これにより得られた信号に対してインバランス補正を行うことによって、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００におけるヒット領域帯域制限部５は、ヒット領域における帯域制限によって、ヒット中心を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する。
上記の構成によれば、ヒット中心を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。これにより得られた信号に対してインバランス補正を行うことによって、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００は、複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う高速フーリエ変換部２と、高速フーリエ変換部２がドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数領域における帯域制限を行うドップラー周波数領域帯域制限部３と、ドップラー周波数領域帯域制限部３がドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、逆ドップラー周波数変換を行う逆高速フーリエ変換部４と、をさらに備え、ヒット領域帯域制限部５は、逆高速フーリエ変換部４が逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行う。

上記の構成によれば、ヒット領域における帯域制限、及びドップラー周波数領域における帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。これにより得られた信号に対してインバランス補正を行うことによって、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００におけるドップラー周波数領域帯域制限部３は、ドップラー周波数領域における帯域制限によって、ドップラー中心周波数を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する。

上記の構成によれば、ドップラー中心周波数を中心とした帯域のチャネル信号を抽出する帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号が得られる。これにより得られた信号に対してインバランス補正を行うことによって、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００におけるインバランス補正部６は、インバランス補正として、位相インバランスの補正を行う。
上記の構成によれば、帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号に対して位相インバランス補正を行うことによって、チャネル信号間の位相インバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００におけるインバランス補正部６は、インバランス補正として、レンジサンプルずれの補正を行ってもよい。
上記の構成によれば、帯域制限によりアジマスアンビギュイティが分離された信号に対してレンジサンプルずれの補正を行うことによって、チャネル信号間のレンジサンプルずれの補正精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００におけるマルチチャネルＳＡＲによる観測は、スライディングスポット観測、又はフルスポットライト観測である。
上記の構成によれば、スライディングスポット観測、又はフルスポットライト観測によってアジマスアンビギュイティが多重化した場合に、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理方法は、マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行うヒット領域帯域制限ステップと、ヒット領域帯域制限ステップでヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行うインバランス補正ステップと、を含む。
上記の構成によれば、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置１００が奏する効果と同様の効果を奏する。
なお、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係るレーダ処理装置は、チャネル信号間のインバランス補正の精度を向上させることができるため、マルチチャネルＳＡＲの技術に利用可能である。

１ 電力インバランス補正部、２ 高速フーリエ変換部、３ ドップラー周波数領域帯域制限部、４ 逆高速フーリエ変換部、５ ヒット領域帯域制限部、６ インバランス補正部、７ ドップラー中心周波数推定部、８ 位相インバランス補正部、９ サブアパーチャー分割部、１０ 復元アルゴリズム部、１１ 画像再生部、１２ サブアパーチャー結合部、２０ 処理回路、２１ プロセッサ、２２ メモリ、１００ レーダ信号処理装置。

Claims (8)

1. マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行うヒット領域帯域制限部と、
   前記ヒット領域帯域制限部が前記ヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行うインバランス補正部と、を備えていることを特徴とする、レーダ信号処理装置。
2. 前記ヒット領域帯域制限部は、前記ヒット領域における帯域制限によって、ヒット中心を中心とした帯域のチャネル信号を抽出することを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
3. 前記複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数変換を行う高速フーリエ変換部と、
   前記高速フーリエ変換部が前記ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ドップラー周波数領域における帯域制限を行うドップラー周波数領域帯域制限部と、
   前記ドップラー周波数領域帯域制限部が前記ドップラー周波数領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、逆ドップラー周波数変換を行う逆高速フーリエ変換部と、をさらに備え、
   前記ヒット領域帯域制限部は、前記逆高速フーリエ変換部が前記逆ドップラー周波数変換を行った複数のチャネル信号に対して、それぞれ、前記ヒット領域における帯域制限を行うことを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
4. 前記ドップラー周波数領域帯域制限部は、前記ドップラー周波数領域における帯域制限によって、ドップラー中心周波数を中心とした帯域のチャネル信号を抽出することを特徴とする、請求項３に記載のレーダ信号処理装置。
5. 前記インバランス補正部は、前記インバランス補正として、位相インバランスの補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
6. 前記インバランス補正部は、前記インバランス補正として、レンジサンプルずれの補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
7. 前記観測は、スライディングスポット観測、又はフルスポットライト観測であることを特徴とする、請求項１に記載のレーダ信号処理装置。
8. マルチチャネルＳＡＲによる観測によって得られた複数のチャネル信号に対して、それぞれ、ヒット領域における帯域制限を行うヒット領域帯域制限ステップと、
   前記ヒット領域帯域制限ステップで前記ヒット領域における帯域制限を行った複数のチャネル信号に基づいて、チャネル信号間のインバランス補正を行うインバランス補正ステップと、を含むことを特徴とする、レーダ信号処理方法。

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