JP7450821B2

JP7450821B2 - レーダ信号処理装置、及びレーダ信号処理方法

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Publication number: JP7450821B2
Application number: JP2023539233A
Authority: JP
Inventors: 麻由菅原; 正芳土田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-08-24
Filing date: 2021-08-24
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2041-08-24
Also published as: WO2023026345A1; JPWO2023026345A1

Description

本開示技術はレーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、及び合成開口レーダに関する。

合成開口レーダ（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｐｅｒｔｕｒｅＲａｄａｒ：ＳＡＲ）は、航空機、衛星、等の移動プラットフォームに搭載して観測を行い、対象の二次元の高分解能画像を得る画像レーダである。合成開口レーダは、天候、昼夜に依らず観測が可能であるため、災害監視、地形図作成、土地利用調査、海上監視、等への応用されている。

一般に合成開口レーダは、チャープ変調によりパルス圧縮されたチャープパルスを用いて、対象の二次元画像を構築する。観測により画像が得られる対象のレンジ方向の幅（Ｓｗａｔｈともいう、以降「レンジ観測幅」と称する）は、合成開口レーダが備えるアンテナの長さにより制限される。アンテナの長さを固定したままレンジ観測幅を広げようとすると、アジマス分解能が悪くなる。このようにレンジ観測幅とアジマス分解能とは、トレードオフの関係にある。

アジマス分解能を落とさずにレンジ観測幅を広げる工夫がなされた技術も開示されている。例えば非特許文献１には、パルス繰返しインターバル（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＩｎｔｅｒｖａｌ、以降「ＰＲＩ」と称する）を連続的に可変にすることによりこの課題の解決を試みるＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲが開示されている。

ＭｉｃｈｅｌａｎｇｅｌｏＶｉｌｌａｎｏら著、"ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲ：Ｈｉｇｈ－ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＷｉｄｅ－ＳｗａｔｈＩｍａｇｉｎｇｂｙＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓＰＲＩＶａｒｉａｔｉｏｎ"、ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇ，Ｖｏｌ．５２，ＮＯ．７，Ｊｕｌｙ２０１４．

合成開口レーダが抱える課題として、アンビギュイティが挙げられる。アンビギュイティへの対策として、合成開口レーダが用いるチャープパルスを、パルス間でチャープ率を変えるという方法が考えられる。しかしＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲにおいてパルス間でチャープ率を変えると、ブラインド影響範囲がレンジ方向に広がるというデメリットがある。

本開示技術は、ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲにおいて、異なるチャープ率のチャープパルスを用いるメリットが、ブラインド影響範囲がレンジ方向に広がるというデメリットを上回る範囲を見出し、広いレンジ観測幅を有しアンビギュイティ対策もなされている合成開口レーダを提供することを目的とする。

本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、ＰＲＩが一定ではないチャープパルスを用い、チャープパルスが、少なくとも２通り以上のチャープ率である合成開口レーダのためのレーダ信号処理装置であって、チャープパルスを受信した後、レンジ圧縮又はパルス圧縮を行い、ブラインド領域の補間を行い、画像再生を行い、最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｎは、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ _０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、τ _ｋN はｋ _N 番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ _０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、というものである。

本開示技術に係る合成開口レーダは上記構成を備えるため、異なるチャープ率のチャープパルスを用いるメリットを有する。このことにより本開示技術に係る合成開口レーダは、広いレンジ観測幅を有し、かつアンビギュイティ対策もなされている。

図１Ａは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置のハードウエア構成図その１である。また、図１Ｂは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置のハードウエア構成図その２である。図２は、実施の形態１に係るレーダ信号処理方法の処理工程を示すフローチャートである。図３は、パルス圧縮によってブラインド領域の影響範囲が広がることを示した模式図である。図４は、２つの連続する受信チャープパルスが、同時にブラインドレンジに含まれない条件を示す模式図である。図５は、チャープ反転によってブラインド領域の影響範囲が広がることを示した模式図である。

まずは本開示技術の前提となるＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲの説明があることにより、本開示技術に係るレーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法、及び合成開口レーダの原理が明確となる。

合成開口レーダは、よくデジタルビームフォーミング（ＤｉｇｉｔａｌＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ、以降単に「ＤＢＦ」と称する）が用いられる。具体的に合成開口レーダは、よくエレベーション方向のＤＢＦ（以降、「ＥＬ－ＤＢＦ」と称する）が用いられる。ＥＬ－ＤＢＦが用いられることにより合成開口レーダは、同時に受信される異なるレンジから戻る信号を分離し、ＰＲＩを跨ぐ観測が可能となる。ＥＬ－ＤＢＦの適用は、レンジ観測幅の拡大を可能にする。

合成開口レーダにおいてＰＲＩを跨ぐ観測を行った場合、あるタイミングに対応しブラインドレンジ（Ｒ_ｂ）が発生する。ブラインドレンジとは、合成開口レーダが信号を検知できない領域を意味する。具体的に合成開口レーダにおけるブラインドレンジは、合成開口レーダがチャープパルスを送信している時間に生じる。例えば衛星に搭載された合成開口レーダの場合、一般に用いられるアンテナは送受共兼用のアンテナである。このために合成開口レーダは、チャープパルスを送信している時間、地表から返って来たエコーを受信できない。ブラインドレンジは、このような理由により生じる現象である。

より具体的にブラインドレンジ（Ｒ_ｂ）は、以下の式で表されるレンジ方向の領域である。なおレンジ方向とは、合成開口レーダから対象物に向かう方向をいう。

ここで、Ｃは光速、τはチャープパルスのパルス幅、ｋはチャープパルスのインデックスである。インデックスのｋは０から始まるとする。すなわち式（１）は、ｋ番目のチャープパルスの送信時に生じるブラインドレンジ（Ｒ_ｂ）を表している。ブラインドレンジを含めたレンジの物理的次元は、距離である。なお上記の式（１）は、ＰＲＩが固定の場合の式である。ＰＲＩの物理的次元は、時間である。

ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲの場合、チャープパルスのインターバルであるＰＲＩは、以下の式で与えられる。

ここで、Δは隣接するＰＲＩ間の差分である。式（２）が示す例では、ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲにおけるパルス繰返しインターバルのＰＲＩ_ｋは、ｋ＝０のときに一番長く、等差Δで等差数列的にｋが増えるごとに短くなる。これとは逆に、ｋが増えるごとにＰＲＩ_ｋを短くする方法も存在する。インデックスのｋをインクリメントしていきＭとなったときは、またｋ＝０とリセットされ、チャープパルスの送信パターンが繰り返される。

ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲでは、いくつかの連続するチャープパルスを１つのセットとし、そのセットの照射パターンを繰り返すという考え方が採用されている。式（２）では、連続するＭ個のチャープパルスが１つのセットとして照射タイミングがパターン化される例が示されている。Ｍ個のチャープパルスからなるセット、すなわち連続するＭ個のチャープパルスの並びは、ここでは「パルスセット」と称される。パルスセットの周期は、以下の式のＴ_Ｐで表される。

式（３）のＴ_Ｐで表されるパルスセット周期の物理的次元は、時間である。

式（１）から（３）までにおいて示されているＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲの送信パターンにおいて、ｈ番目のチャープパルスが送信される時間は、以下の式のｔ_ＴＸ＿ｈにより表される。

式（４）は、インデックスのｈがｎＭ以上である、すなわちｈ番目のチャープパルスがｎ＋１番目のパルスセットに包含されている、との仮定に基づいている。ｔ_ＴＸ＿ｈの下添え字のＴＸは、送信機を表すＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｒの略語である。また式（４）で用いられているｆｌｏｏｒ関数は、除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返すものである。

式（４）で示されるｈ番目のチャープパルスに対する受信が開始される時間は、以下の式のｔ_ＲＸ＿ｈにより表される。

ただしＲ_ｍｉｎは、最小のレンジを表す。レンジの物理的次元は、距離である。ｔ_ＲＸ＿ｈの下添え字のＲＸは、受信機を表すＲｅｃｅｉｖｅｒの略語である。式（５）の右辺の最初の項の係数の「２」は、光速で移動するレーダ波が最小レンジにある物標で反射し、往復することを表している。

ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲの場合、ｈ番目のチャープパルスを送信するタイミングで生じるブラインドレンジ（以降、単に「ｈ番目のブラインドレンジ」と称する）Ｒ_ｂ＿ｈは、以下の式で表される。

ここでτ_ｈは、ｈ番目の送信チャープパルスのパルス幅である。チャープパルスのパルス幅の設定方法は、すべてを同じ固定パルス幅とする方法と、ＰＲＩに比例させるようにｄｕｔｙ比を固定する方法と、が考えられる。前述のとおり連続するＭ個のチャープパルスが１つのセットとして照射タイミングが繰り返されているため、ｈ番目の送信チャープパルスのパルス幅は、ｈ－ｎＭ番目の送信チャープパルスのパルス幅と同じである。
以降に登場する下添え字のないτは、固定パルス幅とした場合のチャープパルスのパルス幅を表す。

式（６）から、ｈ＋１番目のチャープパルスを送信するタイミングで生じるブラインドレンジ（以降、単に「ｈ＋１番目のブラインドレンジ」と称する）Ｒ_{ｂ＿ｈ+１}も、同様に求めることができる。

ただし簡単のため、式（７）は、ｈ＋１番目の送信チャープパルスもｎ＋１番目のパルスセットに包含されている、との仮定に基づく。

レンジ方向において、ｈ番目のブラインドレンジとｈ＋１番目のブラインドレンジが重ならない条件は、式（６）と式（７）とから、以下のように導かれる。

ただし式（８）において等号が成立するときは、ｈ番目のブラインドレンジとｈ＋１番目のブラインドレンジがちょうど接するときである。式（８）は単に、チャープパルス幅がＰＲＩよりも小さくなくてはならない、ということを示している。

次に、チャープパルスを受信するタイミングをブラインドレンジに含めないための条件が、以下の式により明らかになる。例えば、０番目のパルスセット（ｎ＝０）において、０番目のチャープパルスが受信され、その後にh番目のチャープパルスが送信され、その後に１番目のチャープパルスが受信される、という状況が想定される。

ここで、式（９）は０番目のチャープパルス受信後にｈ番目のチャープパルス送信がなされる条件式であり、式（１０）はｈ番目のチャープパルス送信後に１番目のチャープパルス受信がなされる条件式である。

次に、２つの連続する受信チャープパルスが、同時にブラインドレンジに含まれない条件が検討される。この条件を検討する理由は、ブラインドレンジが原因で入手できなかった情報を、他の受信チャープパルスの情報で補間することを考えるためである。特に隣接する受信チャープパルスの情報が、補間において重要となる。補間の具体的方法は、後述の詳細な説明により明らかとなる。
第１段階は、時系列でみたとき、受信チャープパルスがＰＲＩ_０となる時間領域と、あるｋ^＊番目の送信チャープパルスのＰＲＩ_ｋ＊となる時間領域との関係から導かれる。

ここで式（１１）において、チャープパルスのパルス幅はτで一定と仮定されている。式（１１）は、隣接するＰＲＩ間の差分のΔについて、その最小値のΔ_ｍｉｎを与えている。
ここで式（１１）におけるｋ^＊は、以下の不等式を満たす最大の値である。

式（１１）と式（１２）とに示される内容の詳細は、非特許文献１に開示されている。

第２段階は、式（１２）を満たすｋ^＊の最大値に関する。式（１２）を満たすｋ^＊の最大値は、ΔにΔ_ｍｉｎを代入した以下の式変形により求まる。

よってｋ^＊は、式（１３）で示された式の変形から、最終的に以下で与えられる。

式（１４）で用いられているｆｌｏｏｒ関数も、式（４）と同様に、除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返すものである。
式（１３）と式（１４）とに示される内容の詳細は、非特許文献１に開示されている。

実施の形態１．
本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、ＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲをベースの技術としつつ、パルス間でチャープ率を変えることを特徴としている。パルス間でチャープ率を変えるということは、或るチャープパルスと別のチャープパルスとを比較したときに、それぞれのチャープパルスを構成するチャープ信号が異なるチャープ率のものであることを意味する。特に時系列で見て隣り合うチャープパルス同士は、チャープ率が異なる。本開示技術に係るレーダ信号処理装置が採用するチャープパルスは、線形チャープ信号を短い時間で実施しパルスとみなせるもの、でよい。チャープ率とは、チャープ信号の周波数の瞬時変化率である。
本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、以下の図に沿った説明により明らかになる。

図１Ａは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置のハードウエア構成図その１である。また、図１Ｂは、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置のハードウエア構成図その２である。
図２は、実施の形態１に係るレーダ信号処理方法の処理工程を示すフローチャートである。図２に示されるとおり実施の形態２に係るレーダ信号処理方法は、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）と、ブラインド領域の補間を行うステップ（図２のＳＴ１２で示されるステップ）と、画像再生を行うステップ（図２のＳＴ１４で示されるステップ）と、を含む。

図１Ａに示されるとおり実施の形態１に係るレーダ信号処理装置は、専用のハードウエアにより実現されてよい。専用のハードウエアで構成される場合、レーダ信号処理装置は、受信装置１０と、処理回路２０と、ディスプレイ３０と、を含む。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ー、並列プログラム化したプロセッサー、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、又はこれらを組み合わせたものが考えられる。パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）と、ブラインド領域の補間を行うステップ（図２のＳＴ１２で示されるステップ）と、画像再生を行うステップ（図２のＳＴ１４で示されるステップ）と、のそれぞれは、別々のハードウエアで実現されてもよいし、まとめて１つのハードウエアで実現されてもよい。

図１Ｂに示されるとおり実施の形態１に係るレーダ信号処理装置は、ソフトウエアにより実現されてもよい。言い換えれば実施の形態１に係るレーダ信号処理装置は、メモリ２４に格納されるプログラムを実行するプロセッサ２２により実現されてもよい。図１Ｂに示されるレーダ信号処理装置は、受信装置１０と、プロセッサ２２と、メモリ２４と、ディスプレイ３０と、を含む。プロセッサ２２は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサー、マイクロコンピュータ、プロセッサー、ＤＳＰとも称される）で実現されてよい。

レーダ信号処理装置が図１Ｂに示される構成の場合、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）と、ブラインド領域の補間を行うステップ（図２のＳＴ１２で示されるステップ）と、画像再生を行うステップ（図２のＳＴ１４で示されるステップ）と、のそれぞれは、ソフトウエア、ファームウエア、又はソフトウエアとファームウエアとの組合せにより実現される。ソフトウエア及びファームウエアはプログラムとして記述され、メモリ２４に格納される。プロセッサ２２は、メモリ２４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、各ステップの処理を行う。
ここでメモリ２４は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリであってよい。またメモリ２４は、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、ＤＶＤ等によって実現されてもよい。

レーダ信号処理装置は、一部分を専用のハードウエアで実現し、他の部分をソフトウエア又はファームウエアで実現してもよい。このようにレーダ信号処理装置は、ハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、又はこれらの組合せによって、図２に示される各ステップの機能が実現される。

前述のとおり本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、パルス間でチャープ率を変えることを特徴としている。すなわち本開示技術に係るレーダ信号処理装置が用いるチャープパルスは、少なくとも２通り以上のチャープ率のチャープパルスである。パルス間でチャープ率を変える具体的な方法は、例えば交互にアップチャープとダウンチャープとを繰り返すものであってもよい。アップチャープとダウンチャープを繰り返すということは、チャープ率が交互に正負反転するということである。交互にアップチャープとダウンチャープとを繰り返すときもチャープパルスのパルス幅は、固定であってもＰＲＩに比例したものであってもよい。隣接するチャープパルスをアップチャープとダウンチャープとに変える操作は、「パルス間アップダウン変調」とここでは称する。

パルス間アップダウン変調がなされると、そのままでは他の受信チャープパルスの情報を用いた補間を行うことができない。そこで本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）を実行する。
パルス間のチャープ率の差異による影響を排除する方法は、２通り考えられる。１つ目は、レンジ圧縮又はパルス圧縮と称される方法である。２つ目は、チャープパルスのチャープ率をそろえる変換を行う方法である。実施の形態１では、レンジ圧縮又はパルス圧縮と称される方法を用いた態様が明らかにされる。チャープパルスのチャープ率をそろえる変換を行う方法は、実施の形態２において明らかにされる。

レンジ圧縮又はパルス圧縮は、線形チャープパルスを用いるレーダ分野では広く使われている技術である。具体的にレンジ圧縮又はパルス圧縮は、受信チャープパルスにマッチドフィルタを適用することでパルスの情報を得るものである。マッチドフィルタは、参照信号である送信チャープパルスを時間軸上でずらしながら、受信チャープパルスとの相互相関を求めるものである。レンジ圧縮又はパルス圧縮はフーリエ変換と似た概念であるが、得られる結果が異なる。フーリエ変換が周波数領域の情報が得られるのに対し、レンジ圧縮又はパルス圧縮は、時間領域の情報が得られる。

図３は、パルス圧縮によってブラインド領域の影響範囲が広がることを示した模式図である。図３に示されるグラフにおいて、横軸はＦａｓｔＴｉｍｅを、縦軸はチャープパルス中のチャープ信号の周波数を、それぞれ示している。図３の左側はレンジ圧縮前のブラインド領域を、図３の右側はレンジ圧縮後のブラインド領域の影響範囲を、それぞれ表している。図３に示されるとおりレンジ圧縮は、ブラインド領域の影響範囲（以降、「ブラインド影響範囲」と称する）を、Ｆａｓｔｔｉｍｅ方向すなわちレンジ方向に２倍広げる、というｄｒａｗｂａｃｋがある。

ｈ番目のチャープパルスを送信するタイミングで生じるレンジ圧縮後のブラインド影響範囲のＲ_{ｂｃｏｍ＿ｈ}は、具体的には以下の式により表される。

ここでＲ_{ｂｃｏｍ＿ｈ}の下添え字のｃｏｍは、圧縮を意味するＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎを表す。

本開示技術は、パルス間アップダウン変調を採用するＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲ方式のレーダ信号処理装置において、ＰＲＩの必要条件を明らかにする。
第１条件は、ＰＲＩの逆数であるＰＲＦ（ＰｕｌｓｅＲｅｐｅｔｉｔｉｏｎＦｒｅｑｕｅｎｃｙの略、パルス繰返し周波数を意味する）の最小値が、瞬時ドップラー帯域幅より大きいことである。この条件は、ヒット方向のサンプリング定理を満足するために必要な条件である。
第２条件は、ブラインドレンジの影響が目標の位置依存性を生じないことである。この条件は、画像内における画質が均質となるために必要な条件である。この条件により、パルス列の切り替え周期の上限が制約される。
第３条件は、ブラインド影響範囲がヒット方向に連続しないことである。この条件により、パルス列の切り替え周期の下限が制約される。本開示技術は、パルス間アップダウン変調を採用するＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲ方式と比較して、特にこの第３条件が異なるため、明らかにする必要がある。図４は、第３条件を模式的に表した図である。具体的に図４には、２つの連続する受信チャープパルスが、同時にブラインドレンジに含まれない条件を模式的に表している。

第３条件の第１段階は、式（１１）の内容を、パルス間アップダウン変調を採用するＳｔａｇｇｅｒｅｄＳＡＲ方式のレーダ信号処理装置に当てはめる。

このように式（１６）は、ＰＲＩの変化量の最小値であるΔ_ｍｉｎを与える。ここでＫ_Ｎは空間パルス数であり、最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数である。空間パルス数であるｋ_Ｎは、以下の不等式を満たす最大の値である。

第３条件の第２段階は、式（１７）を満たす空間パルス数のＫ_Ｎの最大値に関する。式（１７）を満たす空間パルス数のｋ_Ｎの最大値は、以下の式変形により求まる。

よって空間パルス数のＫ_Ｎは、式（１８）で示された式の変形から、最終的に以下で与えられる。

ここでτ_ｋNはｋ_N番目のパルス幅であるが、前述のとおり本開示技術は固定パルス幅方式が採用されていても差し支えない。固定パルス幅方式が採用された場合、τ_ｋNはτ_０と等しい。

式（１９）は、最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるＫ_Ｎについて求めたが、最大スラントレンジＲ_ｍａｘについても同様に考えられる。最大スラントレンジＲ_ｍａｘから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｆは、以下のように求められる。

ここでτ_ｋFはｋ_F番目のパルス幅であるが、固定パルス幅方式が採用された場合、τ_ｋFはτ_０と等しい。

以上のとおり実施の形態１に係るレーダ信号処理装置は上記構成を備えるため、異なるチャープ率のチャープパルスを用いるメリットが、ブラインド影響範囲がレンジ方向に広がるというデメリットを上回る範囲を見出し、広いレンジ観測幅を有しアンビギュイティ対策もなされている合成開口レーダを実現できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、パルス間のチャープ率の差異による影響を、レンジ圧縮又はパルス圧縮と称される方法により排除する態様のレーダ信号処理装置が示された。実施の形態２では、チャープ率を１つに揃える態様のレーダ信号処理装置が明らかにされる。特に明記される場合を除き実施の形態２では、実施の形態１で用いられた符号と同一のものが用いられる。また実施の形態１と重複する説明は、適宜省略される。

実施の形態２に係るレーダ信号処理装置の処理工程は、実施の形態１について示された図２のフローチャートの内容と大差がない。実施の形態１において、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）は、具体的にはンジ圧縮又はパルス圧縮と称される方法であった。実施の形態２において、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）は、具体的には、チャープ率を１つに揃えるという処理である。

実施の形態２に係るレーダ信号処理装置は、隣合うチャープパルスで正負の符号のみが異なるチャープ率のパルス信号を採用する。このようなチャープ率のチャープパルスを採用することは、パルス間のチャープ率の差異による影響を排除するステップ（図２のＳＴ１０で示されるステップ）を、チャープ反転で実現できることを意味する。

図５は、チャープ反転によってブラインド領域の影響範囲が広がることを示した模式図である。図５に示されるグラフにおいて、横軸はＦａｓｔＴｉｍｅを、縦軸はチャープパルス中のチャープ信号の周波数を、それぞれ示している。図５の左側はチャープ反転前のブラインド領域を、図３の右側はチャープ反転後のブラインド領域の影響範囲を、それぞれ表している。図５に示されるとおりレンジ圧縮は、ブラインド影響範囲を、Ｆａｓｔｔｉｍｅ方向すなわちレンジ方向に３倍に広げる、というｄｒａｗｂａｃｋがある。

ｈ番目のチャープパルスを送信するタイミングで生じるチャープ反転後のブラインド影響範囲のＲ_{ｂｉｎｖ＿ｈ}は、具体的には以下の式により表される。

ここでＲ_{ｂｉｎｖ＿ｈ}の下添え字のｉｎｖは、反転を意味するＩｎｖｅｒｓｉｏｎを表す。
実施の形態１で示されたレンジ圧縮による方法では、すべてのヒットでブラインドレンジが拡散される。一方上記のチャープ反転によりチャープ率を揃える方法では、チャープ反転が行われるチャープパルスに、すなわち１つ飛びのチャープパルスにブラインドレンジ拡散が見られる、という差がある。

実施の形態２における第３条件の第１段階は、以下の数式で表される。

式（２２）は、実施の形態２におけるＰＲＩの変化量の最小値を与える。

実施の形態１のときと同様の計算により、最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数である空間パルス数のｋ_{Ｎ_2}が求められる。

実施の形態１のときと同様の計算により、最大スラントレンジＲ_ｍａｘから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_{Ｆ_2}が求められる。

以上のとおり実施の形態２に係るレーダ信号処理装置は上記構成を備えるため、実施の形態１とは異なる方法で、異なるチャープ率のチャープパルスを用いるメリットが、ブラインド影響範囲がレンジ方向に広がるというデメリットを上回る範囲を見出し、広いレンジ観測幅を有しアンビギュイティ対策もなされている合成開口レーダを実現できる。

本開示技術に係るレーダ信号処理装置は、合成開口レーダの信号処理用に用いることができ、産業上の利用可能性を有する。

１０受信装置、２０処理回路、２２プロセッサ、２４メモリ、３０ディスプレイ。

Claims

ＰＲＩが一定ではないチャープパルスを用い、前記チャープパルスが、少なくとも２通り以上のチャープ率である合成開口レーダのためのレーダ信号処理装置であって、
前記チャープパルスを受信した後、レンジ圧縮又はパルス圧縮を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｎは、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、τ_ｋNはｋ_N番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理装置。
ＰＲＩが一定ではないチャープパルスを用い、前記チャープパルスが、少なくとも２通り以上のチャープ率である合成開口レーダのためのレーダ信号処理装置であって、
前記チャープパルスを受信した後、レンジ圧縮又はパルス圧縮を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最大スラントレンジＲ_ｍａｘから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｆは、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、τ_ｋFはｋ_F番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理装置。
隣合うチャープパルスで正負の符号のみが異なるチャープ率のパルス信号が用いられる合成開口レーダのためのレーダ信号処理装置であって、
前記チャープパルスを受信した後、チャープ反転を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_{Ｎ_2}は、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理装置。
隣合うチャープパルスで正負の符号のみが異なるチャープ率のパルス信号が用いられる合成開口レーダのためのレーダ信号処理装置であって、
前記チャープパルスを受信した後、チャープ反転を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最大スラントレンジＲ_ｍａｘから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_{Ｆ_2}は、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理装置。
ＰＲＩが一定ではないチャープパルスを用い、前記チャープパルスが、少なくとも２通り以上のチャープ率である合成開口レーダのためのレーダ信号処理方法であって、
前記チャープパルスを受信した後、レンジ圧縮又はパルス圧縮を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最小スラントレンジＲ_ｍｉｎから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｎは、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、τ_ｋNはｋ_N番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理方法。
ＰＲＩが一定ではないチャープパルスを用い、前記チャープパルスが、少なくとも２通り以上のチャープ率である合成開口レーダのためのレーダ信号処理方法であって、
前記チャープパルスを受信した後、レンジ圧縮又はパルス圧縮を行い、
ブラインド領域の補間を行い、
画像再生を行い、
最大スラントレンジＲ_ｍａｘから戻るパルスを受信するまでのパルス数であるｋ_Ｆは、

を満たす、ただし、ｆｌｏｏｒ（）は除算結果の小数点以下を切り捨てて整数を返す関数を、Ｃは光速を、初期時刻を０番目と数えたときに、τ_０は０番目の送信チャープパルスのパルス幅を、τ_ｋFはｋ_F番目の送信チャープパルスのパルス幅を、ＰＲＩ_０は０番目のパルス繰返しインターバルを、それぞれ表すものとする、
レーダ信号処理方法。