JPH11248834A - レーダ装置 - Google Patents
レーダ装置Info
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- JPH11248834A JPH11248834A JP10055505A JP5550598A JPH11248834A JP H11248834 A JPH11248834 A JP H11248834A JP 10055505 A JP10055505 A JP 10055505A JP 5550598 A JP5550598 A JP 5550598A JP H11248834 A JPH11248834 A JP H11248834A
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Abstract
数の目標のエコーが存在する場合に、各目標ごとの画像
を生成する。 【解決手段】 得られた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、その目標数、それぞれの目標のレンジの変化量を推
定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反射点
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
の異なる目標ごとに、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101
等を備えた。 【効果】 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。
Description
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。
ながら説明する。図23は、例えば、「Donald R. Wehn
er,〃High Resolution Radar〃, ArtechHouse, INC. 19
87,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。
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。
ンジ補償回路の構成を示す図である。同図において、1
0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。
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。
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。
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。
るジオメトリを示す図である。同図において、20、2
1は、図26のそれと、それぞれ同一である。
の最大振幅検出結果の一例を示す図である。
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。
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。
大振幅検出結果の一例を示す図である。
原理について図面を参照しながら説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
um」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。
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。
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。
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T
V9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IS
AR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。
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ISA
R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。
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。
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。
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。
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。
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。
f(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。
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。
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。
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。
5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)2
4を求める。
6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。
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。
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。
8では、次の式(6)に従い、位相補償量ph(h)を
計算する。
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v
L(h、r)を得る。
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。
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。
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。
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IS
AR画像を得ることができないという問題点があった。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、得られた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、その目標数、それぞれの目標のレンジの変化量を
推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反射点
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
の異なる目標ごとに、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各目標ごと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それぞれ個別
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、それぞれの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
なるそれぞれの目標ごとにレンジ補償、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
回路とを備えたものである。
複数目標レンジ補償回路が、入力したレンジプロフィー
ルのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、
および、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と、前記二次
元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の出力結果で
ある、レンジ変化量の異なる目標数、および、各目標の
レンジ変化量を用いて、入力したレンジプロフィールの
ヒストリを、各目標ごとに独立にレンジ補償する複数目
標レンジ補償手段とを有するものである。
二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段が、入力
された画像上に存在する複数の線分について、各傾きご
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と、入力した一
次元配列内に存在する複数のピークの数、および、それ
ぞれのピークの位置を推定する複数ピーク移動量推定手
段と、前記複数ピーク移動量推定手段の出力結果から、
各ピークの移動量を算出する移動量算出手段とを持つも
のである。
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
手段が、入力した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
エ変換画像上の中心に周波数がゼロのセルが位置するよ
うに、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、もとの画像情の
各軌跡に関して、それぞれの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み、前記複数ピーク移動
量推定手段が、前記画像線積分手段の出力結果である、
画像上の各傾きの直線の電力計算結果に対してスレッシ
ョルドを設定するスレッショルド設定手段と、スレッシ
ョルドを越える傾きの領域数から目標数を判定するピー
ク数判定手段と、各領域におけるピークの発生する傾き
として、その領域内で電力を最大とする傾きを選択する
各ピーク対応移動量推定手段とを含むものである。
複数目標レンジ補償回路が、入力したレンジプロフィー
ルのヒストリに含まれるレンジ変化量の異なる目標数、
および、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と、前記シフト処理型
複数目標移動量推定手段の出力結果である、レンジ変化
量の異なる目標数、および、各目標のレンジ変化量を用
いて、入力したレンジプロフィールのヒストリを、各目
標ごとに独立にレンジ補償する複数目標レンジ補償手段
とを有するものである。
シフト処理型複数目標移動量推定手段が、入力した二次
元画像上に含まれる傾きの異なる直線について、傾きの
異なる直線の種類の数、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と、入力した一
次元配列内に存在する複数のピークの数、および、それ
ぞれのピークの位置を推定する複数ピーク移動量推定手
段と、前記複数ピーク移動量推定手段の出力結果から、
各ピークの移動量を算出する移動量算出手段とを持つも
のである。
記シフト処理型複数目標移動量推定用データ生成手段
が、入力した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、各想定した補正量ごと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各セル
ごとに、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ごと
のエントロピーの値の計算結果について、まず−を掛け
て、さらに最大値が1、最小値が0になるように正規化
する正規化手段とを含み、前記複数ピーク移動量推定手
段が、前記正規化手段の出力結果に対してスレッショル
ドを設定するスレッショルド設定手段と、スレッショル
ドを越える傾きの領域数から目標数を判定するピーク数
判定手段と、各領域におけるピークの発生する傾きとし
て、その領域内で電力を最大とする傾きを選択する各ピ
ーク対応移動量推定手段とを含むものである。
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、
得られたレンジプロフィールのヒストリ上にドップラー
周波数の変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、
その目標数、それぞれの目標のドップラー周波数の変化
量を推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反
射点が、観測時間中、同一ドップラービンに位置するよ
うにレンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう
複数目標位相補償回路と、ドップラー周波数の変化量の
異なる目標ごとに、クロスレンジ圧縮を行ないISAR
画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備えたもので
ある。
複数目標位相補償回路が、入力した、レンジ補償後のレ
ンジプロフィールのヒストリの、あるレンジビンのヒッ
ト方向のデータ列を抽出する注目レンジビン決定手段
と、前記注目レンジビン決定手段の出力であるデータ列
を区分領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分
析を行なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化
を表す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出す
る区分周波数分析手段と、前記区分周波数分析手段の出
力である、区分ドップラー周波数分布のヒストリを入力
として、この上に含まれる複数の目標上の反射点の軌跡
について、ドップラー移動量の異なる軌跡の種類の数
と、その移動量を推定する二次元フーリエ変換型複数目
標移動量推定手段と、ドップラー移動量の異なる目標の
グループごとに、ドップラー周波数の移動を打ち消すた
めの位相補償量を算出する位相補償量算出手段と、前記
位相補償量算出手段で得られる、ドップラー移動量の異
なる各目標ごとに、レンジ補償後の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手段とを有する
ものである。
複数目標位相補償回路が、入力した、レンジ補償後のレ
ンジプロフィールのヒストリの、あるレンジビンのヒッ
ト方向のデータ列を抽出する注目レンジビン決定手段
と、前記注目レンジビン決定手段の出力であるデータ列
を区分領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分
析を行なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化
を表す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出す
る区分周波数分析手段と、前記区分周波数分析手段の出
力である、区分ドップラー周波数分布のヒストリを入力
として、この上に含まれる複数の目標上の反射点の軌跡
について、ドップラー移動量の異なる軌跡の種類の数
と、その移動量を推定するシフト処理型複数目標移動量
推定手段と、ドップラー移動量の異なる目標のグループ
ごとに、ドップラー周波数の移動を打ち消すための位相
補償量を算出する位相補償量算出手段と、前記位相補償
量算出手段で得られる、ドップラー移動量の異なる各目
標ごとに、レンジ補償後の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手段とを有するものであ
る。
記複数目標位相補償回路が、入力した、レンジ補償後の
レンジプロフィールのヒストリの、各ヒットにおいて、
全レンジビンの信号を総和することにより、全レンジビ
ンにおける信号成分が含まれたヒット方向のデータ列を
得るための全レンジビン総和手段と、前記全レンジビン
総和手段の出力であるデータ列を区分領域に分割し、各
区分領域ごとに個別に周波数分析を行なうことによりデ
ータ列の周波数分布の時間変化を表す、区分ドップラー
周波数分布のヒストリを算出する区分周波数分析手段
と、前記区分周波数分析手段の出力である、区分ドップ
ラー周波数分布のヒストリを入力として、この上に含ま
れる複数の目標上の反射点の軌跡について、ドップラー
移動量の異なる軌跡の種類の数と、その移動量を推定す
る二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、もし
くは、シフト処理型複数目標移動量推定手段と、ドップ
ラー移動量の異なる目標のグループごとに、ドップラー
周波数の移動を打ち消すための位相補償量を算出する位
相補償量算出手段と、前記位相補償量算出手段で得られ
る、ドップラー移動量の異なる各目標ごとに、レンジ補
償後のレンジプロフィールのヒストリの位相補償を行な
う位相補償手段とを有するものである。
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、
得られた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、その目標
数、それぞれの目標のレンジの変化量を推定して、各目
標ごとに個別に、その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
ごとに、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
異なる目標ごとに得られた、それぞれのレンジ補償後の
レンジプロフィールのヒストリにおいて、ドップラー周
波数の変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、そ
の目標数、それぞれの目標のドップラー周波数の変化量
を推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反射
点が、観測時間中、同一ドップラービンに位置するよう
にレンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう複
数目標位相補償回路と、レンジ変化量もしくはドップラ
ー周波数の変化量の異なる目標ごとに、クロスレンジ圧
縮を行ない各目標のISAR画像を生成するクロスレン
ジ圧縮回路とを備えたものである。
記複数ピーク移動量推定手段が、一次元の入力データ列
に対して区分領域を設定する区分領域設定手段と、各区
分領域ごとに、最大値を探索し、その最大値が区分領域
の始点、もしくは終点に位置する場合は棄却し、それ以
外の点に位置する場合にはその位置をピークとして登録
するピーク探索手段とを含むものである。
記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、もし
くは、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段は、一
次元の入力データ列に対して区分領域を設定する区分領
域設定手段と、各区分領域ごとに、最大値を探索し、そ
の最大値が区分領域の始点、もしくは終点に位置する場
合は棄却し、それ以外の点に位置する場合にはその位置
をピークとして登録するピーク探索手段とを含む複数ピ
ーク移動量推定手段を持つものである。
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存在するレンジ変化
量の異なる複数の目標数、および各目標のレンジ変化量
を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手
段、もしくは、シフト処理型複数目標移動量推定手段
と、目標数が1か、2以上かを判定し、目標数が1の場
合は、次段のレンジ補償回路に進み、目標数が2以上の
場合には、送信機の処理にもどるように指示するという
ように、画像再生を実行するかしないかを判断する画像
再生実行判断手段とを備えたものである。
標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信
するレーダ装置において、入力されたレンジプロフィー
ルのヒストリ上に含まれるレンジの変化量の異なる目標
数、および、各目標のレンジ変化量を推定し、レンジ補
償を行なう複数目標レンジ補償回路と、入力された、レ
ンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリに対して、
ドップラー変化量の異なる目標数、および、各目標のド
ップラー変化量を推定する複数目標位相補償回路と、前
記複数目標位相補償回路の出力である、レンジの変化量
もしくはドップラーの変化量の異なる目標の総数を算出
する目標数算出回路と、目標数、各目標のレンジ変化
量、ドップラー変化量を表示するモニタテレビとを備え
たものである。
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。
償回路である。
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。
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。
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。
の処理内容を示すフローチャートである。
いて図面を参照しながら説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
AR画像uk(c,r)を順次表示する。
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。
補償回路101の処理内容について説明する。
ず、二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段10
2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。
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。
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。
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。
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s
k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。
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。
(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。
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。
FT手段107において、次の式(10)を用いて二次
元FFTする。
y)(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
数判定手段111では、H(dj)がスレッショルドT
h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。
j)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。
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。
+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。
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。
(k,0)にA(n)を代入する。
(k,1)にA(n)を代入する。
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。
+1とする。
(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。
+1として、ステップST07へ戻る。
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。
ク対応移動量推定手段112では、まず、k=0に設定
する。
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(d
j)を最大とするdjを出力する処理として定義する。
−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。
+1として、ステップST15に戻る。
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1
05では、これらの値を出力する。
動量推定手段105において得られた各ピークごとのf
x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。
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。
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v2
k(h,r)を得ることができる。
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。
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。
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。
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。
目標移動量推定手段である。
01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、20
6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。
処理内容を説明するための図である。
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。
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。
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。
移動量推定手段201の処理内容を中心に説明する。
1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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
(・)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。
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。
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。
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。
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。
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。
償回路である。なお、他の構成は従来例と同様である。
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、1
8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。
するための図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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f
s(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。
に、従来技術と同様に、式(6)に従い、位相補償量p
hk(h)(k=0,1,…,K−1)を算出し、これ
を出力する。
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。
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IS
AR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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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1
5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。
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。
1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。
タTV9までの処理内容は実施の形態3と同一である。
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。
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。
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。
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。
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。
処理内容を説明するための図である。
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IS
AR画像を得ることを目的とする。
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。
ン総和手段501を含む部分が実施の形態3と異なる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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v
2p(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。
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。
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。
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。
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。
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。
段、702はピーク探索手段である。
する図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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IS
AR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ISA
R画像を得ることを目的とする。
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。
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。
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I
SAR画像の再生を行なえるので、複数の目標のISA
R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。
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。
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。
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。
する図である。
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。
の式(15)により算出する。
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。
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。
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、得られた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、その目標数、それぞれの目標のレンジの変
化量を推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各
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ごとに、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各目標ごとに得られたレンジ
補償後のレンジプロフィールのヒストリについてそれぞ
れ個別に、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、それぞれの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
量の異なるそれぞれの目標ごとにレンジ補償、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たので、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。
説明したとおり、前記複数目標レンジ補償回路が、入力
した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、および、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
推定手段と、前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量
推定手段の出力結果である、レンジ変化量の異なる目標
数、および、各目標のレンジ変化量を用いて、入力した
レンジプロフィールのヒストリを、各目標ごとに独立に
レンジ補償する複数目標レンジ補償手段とを有するの
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。
説明したとおり、前記二次元フーリエ変換型複数目標移
動量推定手段が、入力された画像上に存在する複数の線
分について、各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
成手段と、入力した一次元配列内に存在する複数のピー
クの数、および、それぞれのピークの位置を推定する複
数ピーク移動量推定手段と、前記複数ピーク移動量推定
手段の出力結果から、各ピークの移動量を算出する移動
量算出手段とを持つので、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。
説明したとおり、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が、入力したレンジプロフィ
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上の中心に周波数がゼ
ロのセルが位置するように、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、もとの画像情の各軌跡に関して、それぞれの直線
の各傾きごとの電力を計算する画像線積分手段とを含
み、前記複数ピーク移動量推定手段が、前記画像線積分
手段の出力結果である、画像上の各傾きの直線の電力計
算結果に対してスレッショルドを設定するスレッショル
ド設定手段と、スレッショルドを越える傾きの領域数か
ら目標数を判定するピーク数判定手段と、各領域におけ
るピークの発生する傾きとして、その領域内で電力を最
大とする傾きを選択する各ピーク対応移動量推定手段と
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。
説明したとおり、前記複数目標レンジ補償回路が、入力
した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、および、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
と、前記シフト処理型複数目標移動量推定手段の出力結
果である、レンジ変化量の異なる目標数、および、各目
標のレンジ変化量を用いて、入力したレンジプロフィー
ルのヒストリを、各目標ごとに独立にレンジ補償する複
数目標レンジ補償手段とを有するので、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。
説明したとおり、前記シフト処理型複数目標移動量推定
手段が、入力した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の数、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
成手段と、入力した一次元配列内に存在する複数のピー
クの数、および、それぞれのピークの位置を推定する複
数ピーク移動量推定手段と、前記複数ピーク移動量推定
手段の出力結果から、各ピークの移動量を算出する移動
量算出手段とを持つので、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。
上説明したとおり、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が、入力した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、各想定した補正量ごとに画
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
義した軸上の各セルごとに、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
られた各補正量ごとのエントロピーの値の計算結果につ
いて、まず−を掛けて、さらに最大値が1、最小値が0
になるように正規化する正規化手段とを含み、前記複数
ピーク移動量推定手段が、前記正規化手段の出力結果に
対してスレッショルドを設定するスレッショルド設定手
段と、スレッショルドを越える傾きの領域数から目標数
を判定するピーク数判定手段と、各領域におけるピーク
の発生する傾きとして、その領域内で電力を最大とする
傾きを選択する各ピーク対応移動量推定手段とを含むの
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。
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、得られたレンジプロフィールのヒ
ストリ上にドップラー周波数の変化量の異なる複数の目
標が存在する場合に、その目標数、それぞれの目標のド
ップラー周波数の変化量を推定して、各目標ごとに個別
に、その目標上の各反射点が、観測時間中、同一ドップ
ラービンに位置するようにレンジプロフィールのヒスト
リの位相補償を行なう複数目標位相補償回路と、ドップ
ラー周波数の変化量の異なる目標ごとに、クロスレンジ
圧縮を行ないISAR画像を生成するクロスレンジ圧縮
回路とを備えたので、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と
いう効果を奏する。
説明したとおり、前記複数目標位相補償回路が、入力し
た、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリの、
あるレンジビンのヒット方向のデータ列を抽出する注目
レンジビン決定手段と、前記注目レンジビン決定手段の
出力であるデータ列を区分領域に分割し、各区分領域ご
とに個別に周波数分析を行なうことによりデータ列の周
波数分布の時間変化を表す、区分ドップラー周波数分布
のヒストリを算出する区分周波数分析手段と、前記区分
周波数分析手段の出力である、区分ドップラー周波数分
布のヒストリを入力として、この上に含まれる複数の目
標上の反射点の軌跡について、ドップラー移動量の異な
る軌跡の種類の数と、その移動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と、ドップラー移動
量の異なる目標のグループごとに、ドップラー周波数の
移動を打ち消すための位相補償量を算出する位相補償量
算出手段と、前記位相補償量算出手段で得られる、ドッ
プラー移動量の異なる各目標ごとに、レンジ補償後のレ
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
償手段とを有するので、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
という効果を奏する。
説明したとおり、前記複数目標位相補償回路が、入力し
た、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリの、
あるレンジビンのヒット方向のデータ列を抽出する注目
レンジビン決定手段と、前記注目レンジビン決定手段の
出力であるデータ列を区分領域に分割し、各区分領域ご
とに個別に周波数分析を行なうことによりデータ列の周
波数分布の時間変化を表す、区分ドップラー周波数分布
のヒストリを算出する区分周波数分析手段と、前記区分
周波数分析手段の出力である、区分ドップラー周波数分
布のヒストリを入力として、この上に含まれる複数の目
標上の反射点の軌跡について、ドップラー移動量の異な
る軌跡の種類の数と、その移動量を推定するシフト処理
型複数目標移動量推定手段と、ドップラー移動量の異な
る目標のグループごとに、ドップラー周波数の移動を打
ち消すための位相補償量を算出する位相補償量算出手段
と、前記位相補償量算出手段で得られる、ドップラー移
動量の異なる各目標ごとに、レンジ補償後のレンジプロ
フィールのヒストリの位相補償を行なう位相補償手段と
を有するので、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という効
果を奏する。
上説明したとおり、前記複数目標位相補償回路が、入力
した、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリ
の、各ヒットにおいて、全レンジビンの信号を総和する
ことにより、全レンジビンにおける信号成分が含まれた
ヒット方向のデータ列を得るための全レンジビン総和手
段と、前記全レンジビン総和手段の出力であるデータ列
を区分領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分
析を行なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化
を表す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出す
る区分周波数分析手段と、前記区分周波数分析手段の出
力である、区分ドップラー周波数分布のヒストリを入力
として、この上に含まれる複数の目標上の反射点の軌跡
について、ドップラー移動量の異なる軌跡の種類の数
と、その移動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、もしくは、シフト処理型複数目標移
動量推定手段と、ドップラー移動量の異なる目標のグル
ープごとに、ドップラー周波数の移動を打ち消すための
位相補償量を算出する位相補償量算出手段と、前記位相
補償量算出手段で得られる、ドップラー移動量の異なる
各目標ごとに、レンジ補償後の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手段とを有するの
で、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という効
果を奏する。
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、得られた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、その目標数、それぞれの目標のレンジの変化
量を推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反
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
化量の異なる目標ごとに、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ごとに得られた、それぞ
れのレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリにお
いて、ドップラー周波数の変化量の異なる複数の目標が
存在する場合に、その目標数、それぞれの目標のドップ
ラー周波数の変化量を推定して、各目標ごとに個別に、
その目標上の各反射点が、観測時間中、同一ドップラー
ビンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリの
位相補償を行なう複数目標位相補償回路と、レンジ変化
量もしくはドップラー周波数の変化量の異なる目標ごと
に、クロスレンジ圧縮を行ない各目標のISAR画像を
生成するクロスレンジ圧縮回路とを備えたので、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という効果を奏する。
上説明したとおり、前記複数ピーク移動量推定手段が、
一次元の入力データ列に対して区分領域を設定する区分
領域設定手段と、各区分領域ごとに、最大値を探索し、
その最大値が区分領域の始点、もしくは終点に位置する
場合は棄却し、それ以外の点に位置する場合にはその位
置をピークとして登録するピーク探索手段とを含むの
で、同一レンジプロフィールのヒストリ上にドップラー
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という効果を奏する。
上説明したとおり、前記二次元フーリエ変換型複数目標
移動量推定手段、もしくは、前記シフト処理型複数目標
移動量推定手段は、一次元の入力データ列に対して区分
領域を設定する区分領域設定手段と、各区分領域ごと
に、最大値を探索し、その最大値が区分領域の始点、も
しくは終点に位置する場合は棄却し、それ以外の点に位
置する場合にはその位置をピークとして登録するピーク
探索手段とを含む複数ピーク移動量推定手段を持つの
で、同一レンジプロフィールのヒストリ上にドップラー
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という効果を奏する。
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
に存在するレンジ変化量の異なる複数の目標数、および
各目標のレンジ変化量を出力する二次元フーリエ変換型
複数目標移動量推定手段、もしくは、シフト処理型複数
目標移動量推定手段と、目標数が1か、2以上かを判定
し、目標数が1の場合は、次段のレンジ補償回路に進
み、目標数が2以上の場合には、送信機の処理にもどる
ように指示するというように、画像再生を実行するかし
ないかを判断する画像再生実行判断手段とを備えたの
で、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、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
という効果を奏する。
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するレーダ装置において、入力さ
れたレンジプロフィールのヒストリ上に含まれるレンジ
の変化量の異なる目標数、および、各目標のレンジ変化
量を推定し、レンジ補償を行なう複数目標レンジ補償回
路と、入力された、レンジ補償後のレンジプロフィール
のヒストリに対して、ドップラー変化量の異なる目標
数、および、各目標のドップラー変化量を推定する複数
目標位相補償回路と、前記複数目標位相補償回路の出力
である、レンジの変化量もしくはドップラーの変化量の
異なる目標の総数を算出する目標数算出回路と、目標
数、各目標のレンジ変化量、ドップラー変化量を表示す
るモニタテレビとを備えたので、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、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という効果を奏
する。
構成を示すブロック図である。
目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
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。
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。
推定手段の処理内容を示すフローチャートである。
目標レンジ補償回路の構成を示す図である。
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。
である。
である。
図である。
の構成を示すブロック図である。
数目標位相補償回路の構成を示す図である。
図である。
数目標位相補償回路の構成を示す図である。
数目標位相補償回路の構成を示す図である。
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。
の構成を示すブロック図である。
の複数ピーク移動量推定手段の構成を示す図である。
の処理内容を示す図である。
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
の処理内容を示す図である。
である。
を示す図である。
示す図である。
を観測するジオメトリを示す図である。
示す図である。
を観測するジオメトリを示す図である。
ヒストリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
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。
処理内容を示す図である。
トリの最大振幅検出結果の一例を示す図である。
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、1
1 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、1
9 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、2
01 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 (16)
- 【請求項1】 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、 得られた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、その目標
数、それぞれの目標のレンジの変化量を推定して、各目
標ごとに個別に、その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
ごとに、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各目標ごと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それぞれ個
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、それぞれの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それぞれの目標ごとにレンジ補
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たことを特徴とするレ
ーダ装置。 - 【請求項2】 前記複数目標レンジ補償回路は、 入力した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、および、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
動量推定手段と、 前記二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段の出
力結果である、レンジ変化量の異なる目標数、および、
各目標のレンジ変化量を用いて、入力したレンジプロフ
ィールのヒストリを、各目標ごとに独立にレンジ補償す
る複数目標レンジ補償手段とを有することを特徴とする
請求項1記載のレーダ装置。 - 【請求項3】 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、各傾
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と、 入力した一次元配列内に存在する複数のピークの数、お
よび、それぞれのピークの位置を推定する複数ピーク移
動量推定手段と、 前記複数ピーク移動量推定手段の出力結果から、各ピー
クの移動量を算出する移動量算出手段とを持つことを特
徴とする請求項2記載のレーダ装置。 - 【請求項4】 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、 入力した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上の中心に周波数がゼロのセル
が位置するように、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、もとの画像情の各軌跡に関
して、それぞれの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み、 前記複数ピーク移動量推定手段は、 前記画像線積分手段の出力結果である、画像上の各傾き
の直線の電力計算結果に対してスレッショルドを設定す
るスレッショルド設定手段と、 スレッショルドを越える傾きの領域数から目標数を判定
するピーク数判定手段と、 各領域におけるピークの発生する傾きとして、その領域
内で電力を最大とする傾きを選択する各ピーク対応移動
量推定手段とを含むことを特徴とする請求項3記載のレ
ーダ装置。 - 【請求項5】 前記複数目標レンジ補償回路は、 入力した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、および、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
手段と、 前記シフト処理型複数目標移動量推定手段の出力結果で
ある、レンジ変化量の異なる目標数、および、各目標の
レンジ変化量を用いて、入力したレンジプロフィールの
ヒストリを、各目標ごとに独立にレンジ補償する複数目
標レンジ補償手段とを有することを特徴とする請求項1
記載のレーダ装置。 - 【請求項6】 前記シフト処理型複数目標移動量推定手
段は、 入力した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の数、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
と、 入力した一次元配列内に存在する複数のピークの数、お
よび、それぞれのピークの位置を推定する複数ピーク移
動量推定手段と、 前記複数ピーク移動量推定手段の出力結果から、各ピー
クの移動量を算出する移動量算出手段とを持つことを特
徴とする請求項5記載のレーダ装置。 - 【請求項7】 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、 入力した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、各想定した補正量ごとに画像上に存在
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各セルごとに、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ごとのエ
ントロピーの値の計算結果について、まず−を掛けて、
さらに最大値が1、最小値が0になるように正規化する
正規化手段とを含み、 前記複数ピーク移動量推定手段は、 前記正規化手段の出力結果に対してスレッショルドを設
定するスレッショルド設定手段と、 スレッショルドを越える傾きの領域数から目標数を判定
するピーク数判定手段と、 各領域におけるピークの発生する傾きとして、その領域
内で電力を最大とする傾きを選択する各ピーク対応移動
量推定手段とを含むことを特徴とする請求項6記載のレ
ーダ装置。 - 【請求項8】 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、 得られたレンジプロフィールのヒストリ上にドップラー
周波数の変化量の異なる複数の目標が存在する場合に、
その目標数、それぞれの目標のドップラー周波数の変化
量を推定して、各目標ごとに個別に、その目標上の各反
射点が、観測時間中、同一ドップラービンに位置するよ
うにレンジプロフィールのヒストリの位相補償を行なう
複数目標位相補償回路と、 ドップラー周波数の変化量の異なる目標ごとに、クロス
レンジ圧縮を行ないISAR画像を生成するクロスレン
ジ圧縮回路とを備えたことを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項9】 前記複数目標位相補償回路は、 入力した、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒスト
リの、あるレンジビンのヒット方向のデータ列を抽出す
る注目レンジビン決定手段と、 前記注目レンジビン決定手段の出力であるデータ列を区
分領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分析を
行なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化を表
す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出する区
分周波数分析手段と、 前記区分周波数分析手段の出力である、区分ドップラー
周波数分布のヒストリを入力として、この上に含まれる
複数の目標上の反射点の軌跡について、ドップラー移動
量の異なる軌跡の種類の数と、その移動量を推定する二
次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段と、 ドップラー移動量の異なる目標のグループごとに、ドッ
プラー周波数の移動を打ち消すための位相補償量を算出
する位相補償量算出手段と、 前記位相補償量算出手段で得られる、ドップラー移動量
の異なる各目標ごとに、レンジ補償後のレンジプロフィ
ールのヒストリの位相補償を行なう位相補償手段とを有
することを特徴とする請求項8記載のレーダ装置。 - 【請求項10】 前記複数目標位相補償回路は、 入力した、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒスト
リの、あるレンジビンのヒット方向のデータ列を抽出す
る注目レンジビン決定手段と、 前記注目レンジビン決定手段の出力であるデータ列を区
分領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分析を
行なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化を表
す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出する区
分周波数分析手段と、 前記区分周波数分析手段の出力である、区分ドップラー
周波数分布のヒストリを入力として、この上に含まれる
複数の目標上の反射点の軌跡について、ドップラー移動
量の異なる軌跡の種類の数と、その移動量を推定するシ
フト処理型複数目標移動量推定手段と、 ドップラー移動量の異なる目標のグループごとに、ドッ
プラー周波数の移動を打ち消すための位相補償量を算出
する位相補償量算出手段と、 前記位相補償量算出手段で得られる、ドップラー移動量
の異なる各目標ごとに、レンジ補償後のレンジプロフィ
ールのヒストリの位相補償を行なう位相補償手段とを有
することを特徴とする請求項8記載のレーダ装置。 - 【請求項11】 前記複数目標位相補償回路は、 入力した、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒスト
リの、各ヒットにおいて、全レンジビンの信号を総和す
ることにより、全レンジビンにおける信号成分が含まれ
たヒット方向のデータ列を得るための全レンジビン総和
手段と、 前記全レンジビン総和手段の出力であるデータ列を区分
領域に分割し、各区分領域ごとに個別に周波数分析を行
なうことによりデータ列の周波数分布の時間変化を表
す、区分ドップラー周波数分布のヒストリを算出する区
分周波数分析手段と、 前記区分周波数分析手段の出力である、区分ドップラー
周波数分布のヒストリを入力として、この上に含まれる
複数の目標上の反射点の軌跡について、ドップラー移動
量の異なる軌跡の種類の数と、その移動量を推定する二
次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手段、もしく
は、シフト処理型複数目標移動量推定手段と、 ドップラー移動量の異なる目標のグループごとに、ドッ
プラー周波数の移動を打ち消すための位相補償量を算出
する位相補償量算出手段と、 前記位相補償量算出手段で得られる、ドップラー移動量
の異なる各目標ごとに、レンジ補償後のレンジプロフィ
ールのヒストリの位相補償を行なう位相補償手段とを有
することを特徴とする請求項8記載のレーダ装置。 - 【請求項12】 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、 得られた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、その目標
数、それぞれの目標のレンジの変化量を推定して、各目
標ごとに個別に、その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
ごとに、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ごとに得られた、それぞれの
レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリにおい
て、ドップラー周波数の変化量の異なる複数の目標が存
在する場合に、その目標数、それぞれの目標のドップラ
ー周波数の変化量を推定して、各目標ごとに個別に、そ
の目標上の各反射点が、観測時間中、同一ドップラービ
ンに位置するようにレンジプロフィールのヒストリの位
相補償を行なう複数目標位相補償回路と、 レンジ変化量もしくはドップラー周波数の変化量の異な
る目標ごとに、クロスレンジ圧縮を行ない各目標のIS
AR画像を生成するクロスレンジ圧縮回路とを備えたこ
とを特徴とするレーダ装置。 - 【請求項13】 前記複数ピーク移動量推定手段は、 一次元の入力データ列に対して区分領域を設定する区分
領域設定手段と、 各区分領域ごとに、最大値を探索し、その最大値が区分
領域の始点、もしくは終点に位置する場合は棄却し、そ
れ以外の点に位置する場合にはその位置をピークとして
登録するピーク探索手段とを含むことを特徴とする請求
項3又は6記載のレーダ装置。 - 【請求項14】 前記二次元フーリエ変換型複数目標移
動量推定手段、もしくは、前記シフト処理型複数目標移
動量推定手段は、 一次元の入力データ列に対して区分領域を設定する区分
領域設定手段と、 各区分領域ごとに、最大値を探索し、その最大値が区分
領域の始点、もしくは終点に位置する場合は棄却し、そ
れ以外の点に位置する場合にはその位置をピークとして
登録するピーク探索手段とを含む複数ピーク移動量推定
手段を持つことを特徴とする請求項9、10又は11記
載のレーダ装置。 - 【請求項15】 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存在するレンジ変化
量の異なる複数の目標数、および各目標のレンジ変化量
を出力する二次元フーリエ変換型複数目標移動量推定手
段、もしくは、シフト処理型複数目標移動量推定手段
と、 目標数が1か、2以上かを判定し、目標数が1の場合
は、次段のレンジ補償回路に進み、目標数が2以上の場
合には、送信機の処理にもどるように指示するというよ
うに、画像再生を実行するかしないかを判断する画像再
生実行判断手段とを備えたことを特徴とするレーダ装
置。 - 【請求項16】 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するレーダ装置において、 入力されたレンジプロフィールのヒストリ上に含まれる
レンジの変化量の異なる目標数、および、各目標のレン
ジ変化量を推定し、レンジ補償を行なう複数目標レンジ
補償回路と、 入力された、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒス
トリに対して、ドップラー変化量の異なる目標数、およ
び、各目標のドップラー変化量を推定する複数目標位相
補償回路と、 前記複数目標位相補償回路の出力である、レンジの変化
量もしくはドップラーの変化量の異なる目標の総数を算
出する目標数算出回路と、 目標数、各目標のレンジ変化量、ドップラー変化量を表
示するモニタテレビとを備えたことを特徴とするレーダ
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
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JPH11248834A true JPH11248834A (ja) | 1999-09-17 |
JP3946860B2 JP3946860B2 (ja) | 2007-07-18 |
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