JPS58113877A - 合成開口レ−ダオ−トフオ−カス画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成開口レーダオートフォーカス画像処理装置
、特に合成開口レーダで取得した２次元の画像データを
デジタル処理により自動的にフォーカスのとれた画像と
して再生することを図った合成開口レーダオートフォー
カス画像処理装置に１″１″・　　　星 航空機や人工衛ｆ等の移動プラットフォームに搭載した
サイドルッキングレーダから移動プラットフォームの側
方の地上圧電波を発射し、移動しながらこの反射波を受
信して合成することにより、比較的小さい開口面のアン
テナで実効的に大口径アンテナを合成することが出来る
合成開口レーダはよく知られている。

第１図は移動プラットフォームに搭載したサイドルッキ
ングレーダにより合成開口レーダを実現する動作の原理
を示す動作斜視図である。

所望する目的により予め設定される特定の航路、または
軌道りを速度ｌで移動する航空機、人工衛星等の移動プ
ラットフォームは、地上からｈの高度にあるＡ点で、搭
載する小口径のサイドルッキングレーダアンテナから一
定時間間隔で送信パルスを放射する。この送信パルスは
送信ビーム幅βの広がりで進行方向りと直角方向に放射
され、地上の面積ＢＣＤＥからの反射波となってサイド
ルッキングレーダアンテナで受信される。この反射波は
移動プラットフォームが速度ｙで移動している間次次に
入力され、距離Ｂ２Ｏ幅で進行方向りと平行な線！、ｌ
！’間の地上を走査しながら各時点での受信信号として
振幅情報と位相情報が記録される。たとえば、移動プラ
ットフォームから方位角φ、距離Ｒにある地上の点目標
Ｐは、移動プラットフォームの進行線り上の点Ｆで送信
パルスの照射を受は始め、プラットフォームの移動とと
もに進行線り上の点Ｇで送信パルスの照射を受は終る。

点目標Ｐからの反射波は送信パルスを放射している間受
信され、その受信信号は距離情報とともに絶えず変化す
る相対速度に対応する位相情報を含み、この受信信号を
処理することによってこれら点目標の集合を画像情報と
して出力するものである。送信パルスは通常距離分解能
を向上させる為に１’ｉＬＦ電波を一定の変化率で周波
数変調するリニアＦＭパルスを利用している。このリニ
アＦＭは距離分解能の向上の為に合成開口レーダで一般
的に利用されているパルス圧縮技術の一部であり、この
パルス圧縮技術は送信パルスのピーク値出力を増大する
代りに、パルス幅を長くしてこれにリニアＦＭを加えて
占有帯域幅を広くし短パルスと等価な分解能を得るもの
で、画像処理のレンジ圧縮においては、周波数対時間遅
延特性が変調における場合と逆な分散遅延線等を介して
信号のスペクトルが一点に集められ尖鋭なパルスとして
出力する。

移動プラットフォームが速度ｌで予め設定され５− た進行ＭＬを移動しながら、次次に相対位置が変化する
情報をサイドルッキングレーダにより取得するが、この
ときサイドルッキングレーダは進行方向のある位置で送
信パルスを放射し目標からの反射波を受信する。一定時
間経過後次の位置でまたパルスを送、受信し、このよう
にして次次に各位置で取得した距離、相対速度すなわち
方位情報を含む受信信号を、位相情報に含まれる位相量
の変化に対応させて合成することにより、恰も長い開口
径を有するアンテナを用いた場合と実効的に同じ効果が
得られる合成開口レーダとしての機能を持たせることが
出来る。

この合成開口レーダは、分解能、特に方位分解能に優れ
た特徴を有しておるが、この機能を完全に実現するため
には多（の異る相対位置で受信した信号に対する位相補
正、および目標までの距離が時間とともに変化し同じ目
標からの情報が異るレンジサンプルに含まれることに対
するレンジカーバチャ補正を行わなければならない。こ
れが画像フォーカスの目的である。フォーカス処理を行
６− った場合の方位分解能ΔＤが次の（１）式で表されるこ
とはよく知られている。

ΔＤ＝Ｄ／２ｍ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
（１）式のＤは合成開口レーダを構成するためのサイド
ルッキングレーダのアンテナの開口径、ｍは合成開口レ
ーダの機能を持たせるときの条件によって異る１以下の
係数で、サイドルッキングレーダのアンテナ利用率を示
し通常０．５内至１である。

もし非焦点型サイドルッキングレーダのようにフォーカ
スを行はないとすると、方位分解能は次の（２）式のΔ
「で示されることもよく知られている。

ｌＪＤ’＝１／２・め１・・・・・・・・・・・Ｃ）（
２）式１１ＣＵｄいてスは送信信号の波長、Ｒは目標ま
での距離である。明かに、フォーカスを行った（１）式
の場合は、使用する送信周波数、目標までの距離に左右
されない高分解能を得ることが出来る。

従って画像を忠実に再生しようとすれば、上述した補正
をアジムク圧縮時に取入れて処理しなければならない。

第２図は地上の点目標からの受信信号の特徴を示す受信
信号特性図である。一定の繰返し間隔Δｔで送信される
送信パルスによる受信信号は、送信パルス幅に対応する
走査幅ｄまでの斜距離Ｒが、方位角ψの変化に対応して
時間とともに変化しつつ図に示すような２次曲線、すな
わちカーバチャとなり、合成開口面レーダを構成するサ
イドルッキングレーダのアンテナのビームが点目標を照
射し始めてから照射し終るまでの時間ｔの間受信され、
従って点目標からの受信信号は移動プラットフォームの
進行とともに距離、方位両方向に広がった信号として受
信されたものをそれぞれ圧縮してもとの点目標として再
生する処理が必要となる。

上記の圧縮処理のうち、レンジ圧縮は２次元に広がった
目標を先ずレンジ方向に圧縮するもので、一般的には受
信信号と送信信号の共役関数との相関を行うことによっ
て処理している。またアジムス圧縮はレンジ圧縮したデ
ータを方位方向に圧縮するものでレンジ圧縮と同様に１
あるレンジ圧縮　　後の受信信号と、地上の１点からの
距離変化に対応して変化する位相情報を含む受信信号の
共役関数との相関をとることによって行はれる。このレ
ンジ、およびアジムス圧縮処理で行う相関に必要な共役
関数がそれぞれレンジ参照関数、アジムス参照関数であ
る。従って、この２つの参照関数をどれ程正確に設定し
て圧縮処理を行うかがコントラストが良く画像のずれが
少い良質な画像を得る基本的な条件である。

いま、距離ｒ、方位Ｘにある反射率１０点目標からの反
射信号を２次元インパルスレスポンスｈ＜ｔ、　ｒ　）
で表すと、ｈ（ｇ、ｒ）は次の（３）式で表丁ことが出
来る。

ｈ（ｘ、ｒ）＝ｈｌ（＃＃ｒ）＊ｈ２（ｔ、ｒ）・・・
・・・（３）（３）式においてｈｌ（ｇ、ｒ）は、移動
プラットフォームと地点の１点との相対距離変化に対応
して変化する位相情報を含む関数で、ｈｚ（ｒ、ｒ）は
送信パルスの持つ波形情報、および距離情報に対応する
関数で、記号＊はだへみ込み積分を示す。受信信号はこ
れらのｈｔ（＝、ｒ）、およびｈｚ　（ｔ　＊　ｒ　）
から誘導して得られる参照関数を利用した〜み込み積分
を行えば再生出来ることとなる。

９− ｈｌ（ｒ、ｒ）は移動プラットフォームの進行とともに
変化する方位情報すなわち位相情報を含み後述するよう
にドプラ周波数の関数であり、またｈｚ＜−、ｒ）はリ
ニアＦＭの変調率の関数として表される。

ｈｚ（’、ｒ）から誘導したレンジ参照関数で処理する
レンジ圧縮は、送信パルス繰返しごとの距離情報を処理
すればよくこれは送信パルスのリニアＦＭ変調率により
比較的容易に行うことが出来る。

この場合は逐次入力するデータを相関していけばよい。

ｈｌ（ｒ、ｒ）から誘導するアジムス参照関数は、入力
信号が距離とともに異る位相情報を含むため、絶えず更
新する必要がある。

このアジムス参照関数は次に述べるように入力する受信
信号の受けるドプラ周波数の時間変化率の関数として表
すことが出来る。

移動プラットフォームが点目標に接近し、また遠ざかる
ことにより、受信信号はドプラシフトを受ける。このド
プラシフトを時間関数Ｆｏ（ｔ）　　と１０− すると、Ｆ＋＋（ｔ）は移動プラットフォームの速度お
よび高度、地球自転による目標の速度、送信ビーム方向
等のパラメータに対応して変化する変化量を有し、アジ
ムス方向の信号スペクトルが広がる。

また、移動プラットフォームと、ある点目標間の距離変
化ΔＲは次の（４）式で示すことが出来る。

このＦ＋＋（ｔ）　は前記パラメータが一定とすると時
間とともにほぼ直線的に変化する値である。従ってΔＲ
（ｔ）は第２図にも示したように、２次関数的に変化す
る。これはある特定の点目標からの情報が時間によって
異るレンジサンプルデータとなることを意味する。従っ
て方位方向に圧縮しようとする目標情報がアジムス圧縮
手段に取入れられるようにするためにはレンジ方向のサ
ンプル位置を時間とともに変化させるレンジカーバチャ
補正を（４）式のΔＲ，（ｔ）に対応して行うことが必
要となる。

またｈｌ（”＋ｒ）　　から誘導するアジムス参照関数
は、（４）式で示される距離変化Δｌ（（ｔ　）ととも
に異る位相情報に対応する関数で、上述したドプラシフ
ト関数ＦＤ（ｔ）　　を含みドプラシフトによる位相変
化と共役な関数として表すことが出来て、またドプラシ
フト関数Ｆｉ〕（ｔ）が時間とともにほぼ直線的に変化
するときは、その直線の傾きをＦ”ｌｌ’とすると、こ
の傾きＦｌ）′すなわちドプラ周波数時間変化率を含ん
だ複素関数の形で表すことが出来る。

従って画像再生に最も重要なアジムス圧縮は、このドプ
ラ周波数シフト時間変化率Ｆ１〕′をいかに正確に設定
したアジムス参照関数を得ることが出来るかが最大の条
件となる。

このアジムス参照関数は方位変化とともに絶えず変化し
、また、アジムス参照関数を決定するドプラシフト時間
変化率は移動プラットフォームの速度、高度および送信
ビーム方向、ならびに地球自転による目標の速度等のパ
ラメータから得られるドプラシフト量に基いて算定され
、これらのパラメータは通常比較的精度の低い移動プラ
ットフォームの搭載姿勢センサ、および大規模な地上の
計測用レーダによって得られた情報を利用しており、誤
差が入り易くまた測定のための時間も非常に多く必要と
するうえ、大規模な地上の追跡間が必要である。

レンジカーバチャ補正を含みこのアジムス圧縮を最適に
実行するフォーカシングにより合成開口レーダ画像は、
ずれのない高品質のものとなる。

従来この種のフォーカス処理を加えて行う画像再生処理
には一般的に次の２つ方法がある。

第１の方法は、レンジ圧縮、およびアジムス圧縮等の処
理を光学レンズ系を用いて行う光学的画像処理である。

この方法は受信パルス毎の位相変化を補正し、従って位
相変化のパラメータとしての移動プラットフォームすな
わち合成開口レーダの受ける全ドプラー変化量をカバー
する処理を行うことが出来るものの、画像再生に必要な
所望の分解能を広範囲に実現することは本質的に困難で
ある。

さらに、この光学的画像処理では取得データを一１３＝ ＣＲＴを介して、移動プラットフォームの速度に比例し
て移動する写真フィルムに収め、受信パルスの位相情報
をレンジ情報と対応してストアし、この二次元の広がり
を有する情報をさまざま光学的特性を有するレンズ群よ
りなるレンズ系を通してレンジ圧縮、アジムス圧縮を行
はせるものであるため、処理に誤差が入り易く、また本
質的に融通性が低いという欠点がある。

第２の方法はデジタル処理方式によるデジタル画像処理
である。

この方法によれば、第１の方法のような欠点を除去した
画像処理を行うことができる。しかしながら、この方法
でレンジ圧縮後コーナターニングによって方位方向に並
びかえたコーナターニング出力データと相関を行いアジ
ムス圧縮を行う為に必要なアジムス参照関数を計算する
には、移動プラットフォームの高度、速度、およびアン
テナビーム方向等のパラメータを精度良（求めて算出し
なければならない。これらのパラメータは、前述したよ
うに通常移動プラットフォーム搭載姿勢セ１４− ンサ、および地上の計測装置で測定した値を採用してい
るので誤差が入り易く、従って精度の高いものを得るこ
とが困難で、かつパラメータを決定するために多くの時
間がか〜るうえ、大規模な地上の追跡間を必要とすると
いう欠点がある。

本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、移動プラ
ットフォームの姿勢等に関する飛行もしくは打上前の概
算値パラメータを予め処理手段に設定しておくことによ
り、精度と全体の処理時間を大幅に改善することが出来
て、かつ融通性が高く、大規模な地上の追跡間等を必要
としない合成開口レーダオートフォーカス画像処理装置
を提供することにある。

本発明の装置は、航空機、人工衛星等の移動プラットフ
ォームに搭載したサイドルッキングレーダで地上の状態
を電波による画像として再現する合成開口レーダ画像再
生において１、前記合成開口レーダによって取得した２
次元の広がりを有する受信データを送信パルスの共役関
数であるレンジ参照関数と乗算することにより前記移動
プラットフォームの距離方向に圧縮するレンジ圧縮手段
と、前記レンジ圧縮手段によって得られる出力を前記移
動プラットフォームの方位方向に並び替えるコーナター
ニング手段と、初期値として予め定めた値が設定され外
部からの制御信号によりその値が変化するドプラ周波数
時間変化率信号を出力するドプラ周波数時間変化率信号
発生手段と、前記コーナターニング手段により得られる
出力データを前記ドプラ周波数時間変化率を含んだアジ
ムス参照関数と乗算することにより前記移動プラットフ
ォームの方位方向にアジムス圧縮するとともに前記デー
タのアジムス方向スペクトラムを複数個に分割（複数個
のルックに分割）するマルチルックフィルタ処理を行う
手段と、このマルチルックフィルタ処理により得られた
複素データから各ルックごとの絶対値を求める絶対値計
算手段と、前記ドプラ周波数時間質；化率発生手段の出
力を前記予め定めた初期値を中心に所定範囲で変化させ
前記絶対値計算手段で得られた出力のうち少なくとも１
つのルックの絶対値から前記ドプラ周波数時間変化率対
応の分散値を検出しこの分散値の最大値に対応するドプ
ラ周波数時間変化率を前記初期値から新しい初期値に変
更して出力せしめるインテンシテイ計算手段と、前記マ
ルチフィルタ処理された信号のうち相異る２ルツクの信
号間の相関値が最大となる遅れ時間を前記制御信号とし
て前記ドプラ周波数時間変化率信号発生手段に送出し、
前記遅れ時間に対応してドプラ周波数時間変化率゛信号
を変化せしめ以後順次遅れ時間が零のとき前記相関値が
最大となるまで繰返し演算するイメージシフト検出手段
とを備えて構成される。

次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第３図は本発明による合成開口レーダオートフォーカス
画像処理装置の一実施例を示すブロック図である。

磁気テープ等の記録媒体を用いたデータファイル１０１
から、合成開口レーダで取得した、２次元に広がってい
る受信信号をレンジ方向に圧縮する為にレンジ圧縮部１
に入力する〇 １７− レンジ圧縮部１は、時間領域の受信信号を周波数領域に
変換する高速フーリエ変換回路１１、この出力と周波数
領域のレンジ参照関数との乗算演算を行う乗算回路１２
、乗算回路１２の出力を再発生するレンジ参照関数発生
回路１４よりなり、入力した受信信号を高速フーリエ変
換により周波数領域に変換してからレンジ参照関数との
乗算を行い相関処理する。

この場合レンジ参照関数発生回路１４は、システム制御
用のプログラムを内蔵し、また移動プラットフォームの
姿勢、軌道、および送信信号等の予め既知の情報をスト
アしたメモリを有するシステム制御部８のプログラムの
制御のもとに、予め既知の合成開口レーダのリニアＦＭ
送信パルス情報を制御ラインＳ１を介して入力し、内蔵
する複素関数発生回路により、次の（５）式で示される
、送信信号の複素共役関数であるレンジ参照関数を発生
し周波数領域に変換する。

１８− （５）式において、ｋは送信パルスのリニアＦＭ変調率
であり、τは送信パルス幅を示し、この参照関数は送信
信号の複素共役関数であり、予め既知の送信条件から設
定し発生、出力することが出来る。

乗算回路１２に入力する高速フーリエ変換回路１１の出
力は、その後の処理効率を上げるため０周波数を中心と
した複素データとして出力され、これと周波数領域のレ
ンジ参照関数との乗算を乗算回路１２によって行い、そ
の出力は逆高速フーリエ変換回路１３によって再び時間
領域に変換して出力し、これにより受信信号とレンジ参
照関数との相関処理を行いチータフアイル１０２にスト
アする。

コーナターニング回路２はデータファイル１０２かもレ
ンジ圧縮後のデータを読み出し、次のアジムス圧縮を行
う為にレンジ方向に並んでいるデータを、制御ラインＳ
２を介して受けるシステム制御部８のプログラムの制御
のもとにアジムス方向に並び替える。このデータはデー
タファイル１０３にストアし、アジムス圧縮の為に読出
してアジムス圧縮部３に出力する。

アジムス圧縮部３は、このレンジ圧縮後のデータを入力
し、ドプラ周波数シフト回路３１でドプラ周波数シフト
を行った後高速フーリエ変換回路３２で周波数領域に変
換し、その周波数領域の出力データをレンジカーバチャ
補正回路３３に送出する０ ドプラ周波数シフト回路３１は、アジムス圧縮部３で行
うアジムス圧縮もレンジ圧縮と同様、周波数領域で処理
を行う為に、全入力信号スペクトルが高速フーリエ変換
による処理範囲に入るようにシフトするものである。

この場合、Ｏドプラ周波数は合成開口レーダのビームセ
ンタが照射している目標からの反射波のドプラ周波数で
ある。

本実施例では、ドプラ周波数シフト、およびレンジカー
バチャ補正に必要とするドプラ周波数およびレンジカー
バチャ関数発生用パラメータは、システム制御部８のプ
ログラムの制御のもとに、このシステム制御部８のメモ
リにストアされている関連情報を制御ラインＳ３を介し
てドプラ周波数・時間変化率制御回路９に入力し必要な
ドプラ周波数信号に０、およびレンジカーバチャ関数発
生用パラメータ信号に２として出力した信号を利用する
。

前述したようにドプラ周波数の変化範囲は、移動プラッ
トフォームの姿勢、地球自転等の条件から予め設定し得
る既知のパラメータ、すなわち移動プラットフォームの
速度ベクトル、地球自転による目標の速度ベクトル等の
パラメータを用いて予め設定することができ、このドプ
ラ周波数情報をドプラ周波数・時間変化率制御回路９に
入力し、ドプラ周波数シフトに必要なドプラ周波数信号
に工、およびドプラ周波数の時間変化率を所望の特定な
値に設定したドプラ周波数時間変化率により特定される
レンジカーバチャ関数発生用パラメータ信号に２として
出力する。

ドプラ周波数シフト回路３１は、このドプラ周２１− 波数信号を受は周波数シフト回路によりアンテナのビー
ムセンタ方向から受信する反射波のドプラシフトが０周
波数になるように周波数シフトを行い出力を高速フーリ
エ変換回路３２に送出する。

レンジカーバチャ補正回路３３は、レンジカーバチャ関
数発生回路３５から入力するレンジカーバチャ関数で入
力受信信号に対してレンジカーバチャ補正を行う。

レンジカーバチャ関数は、移動プラットフォームと、あ
る目標間の距離変化を示すもので、基本的には（４）式
の７Ｉｎ、（ｔ）で示すことが出来る。すなわちドプラ
周波数の関数である。通常、このドプラ周波数は時間と
ともにほぼ直線的に変化すると見做すことが出来るので
、この条件を利用し本実施例では、これをドプラ周波数
時間変化率をパラメータとする時間の２次関数で表して
いる。レンジカーバチャ関数発生回路３５は関数発生回
路によりこの２次関数を発生しレンジカーバチャ補正回
路３３に送出する。レンジカーバチャ補正回路３３はこ
の関数を利用し、入力受信信号の時間情２２− 報に対応させながらレンジカーパチャ補正を行う。

レンジカーバチャ補正回路３３の出力は、乗算回路３４
に送出され、このレンジカーバチャ補正後の周波数領域
データと、同じく周波数領域のアジムス参照関数との乗
算演算を行う。

この乗算演算は、アジムス参照関数発生回路３６から出
力する周波数領域のアジムス参照関数とレンジカーバチ
ャ補正回路３３０周波数領域の出力とを乗算回路３４で
周波数領域での乗算を行わせるもので、この出力はマル
チルックフィルタリング回路３７に入力される。

アジムス参照関数はドプラシフト量Ｆｂ（ｔ）が時間と
ともに、はぼ直線的に変化すると見做すことが出来るの
で、次の（６）式のｈｌ（ｔ）で示すことが出来る。

（６）式でＦＩＪ’はドプラシフト量の時間変化率であ
り、またＴ１およびＴ２はアンテナのビーム幅で決る定
数である。

本実施例では、ドプラ周波数時間変化率をシステム制御
部８のプログラムの制御のもとに、予め既知の情報とし
てドプラ周波数・時間変化率制御回路９によって設定、
これをドプラ周波数時間変化率信号に３の初期値として
アジムス参照関数発生回路３６に送出し、この関数発生
回路により（６）式で示される周波数領域のアジムス参
照関数を発生している。

アジムス圧縮処理では受信信号のアジムス方向スヘクト
ラムを、画像再生後のコヒーレントノイズであるスペン
クルノイズの減少を図る為に複数個に分割しそれぞれ独
立にアジムス圧縮した後加算するマルチルック処理を行
う。

この場合、分割されたアジムス方向スペクトラムは、合
成開口レーダのビームを受ける地上ノ範囲を、移動プラ
ットフォームの進行方向と垂直方向にこの分割スベク□
ドルに合せて複数分割した個個の範囲であるルックと呼
ぶセクションから反射した受信信号の有するスペクトル
でもある。従って、画像再生ではこの各ルックの受信信
号をそれぞれ個別に処理したものを後で加算する処理を
行う。

マルチルックフィルタリング回路３７は、周波イルタと
、これら各ルックに対応して周波数領域に展開している
複数の周波数スペクトラム群を再び時間領域に変換する
逆高速フーリエ変換回路とを有し、制御ラインＳ６を介
して受けるシステム制御部８のプログラムの制御のもと
に乗算回路３４０周波数領域の出力を各ルックごとに再
び時間領域に変換した複素数のデータとして出力し、デ
ータファイル１０４にストアする。

振幅絶対値計算回路４は、受信したこれらの複素数デー
タから絶対値を求める絶対値演算回路を有し、絶対値に
変換した受信信号をマルチルック処理回路５に送出する
。マルチルック処理回路５は、絶対値に変換した各ルッ
ク出力を加算する加算回路により、これらのデータを前
記の２ルック以上の分割複数で重ね合す、いわゆるノン
コヒー２５− レント加算処理を行い、出力データの分散値を検出する
インテンシテイ検出の為に、インテンシテイ検出部６の
インテンシテイ計算回路６１に送出する。

インテンシテイは次の（７）式で示される。

（７）式でＩはインテンシテイ、Ｘは各データの振幅、
すなわち画像の輝度、ｉは各Ｘの平均値である。インテ
ンシテイＩは（７）式からも明かなように各振幅データ
値の分散を示すものでこの値が大きいことは画像のコン
トラストが強いことを意味する。

インテンシテイ検出部６は、制御ラインｓ４を介して受
けるシステム制御部のグログラムの制御のもとに、イン
テンシテイ計算回路６１に少くとも１つのルックの絶対
値入力信号を受信し、このインテンシテイ計算回路６１
の有する分散値計算回路によって分散値を計算し、イン
テンシテイ最大値検出回路６２に出力する。

２６− 比較回路によって入力の最大値を比較決定するインテン
シテイ最大値検出回路６２の出力はデータファイル１０
５にストアされる。この出力をドプラ周波数・時間変化
率制御回路９に送出し、制御ラインＳ３を介して受ける
、システム制御部８のプログラムの制御のもとに、ドプ
ラ周波数時間変化率を予め既知のパラメータから求まる
ドプラ周波数時間変化率の前記初期値を中心とし所定の
範囲内で変化させ、マルチルック処理後または処理前の
画像データを用いてインテンシテイ検出部６により振幅
の分散が最大となるドプラ周波数時間変化率を決定し、
これを次に行うイメージシフト検出の為の初期値とする
。

このようにして決定したドプラ周波数時間変化率の初期
値を利用して求めた周波数領域のアジムス参照関数によ
り相関演算を行った後、マルチルックフィルタリング回
路３７から出力する各ルック毎の信号は、制御ライン５
を介して受けるシステム制御部８の制御のもとにイメー
ジシフト検出部７に出力され、イメージシフト検出の為
の処理を受ける。

イメージシフト検出は、異る２ルック間の画像出力のず
れ、すなわちイメージシフトを検出するもので、本実施
例ではこのイメージシフトがなくなるようにドプラ周波
数時間変化率を自動的に調整し画像のフォーカスをとる
微調整を行う。

イメージシフト検出部７は、振幅絶対値計算回路４によ
り絶対値に変換した相異る２ルツクの画像出力をマルチ
ルック相関演算回路７１に入力し、この相関演算回路に
より２ルツクの信号間の相関演算を行う。この出力は２
ルック間の相関値が最高になる値、すなわちイメージシ
フトに対応する値を有し、これを受けた補正量計算回路
７２も、このイメージシフＨＣ対応する値をもった入力
信号に比例する大きさの補正信号を補正量として出力し
、これをドプラ周波数・時間変化率制御回路９に送出す
る。

ドプラ周波数・時間変化率制御回路９は、制御ラインＳ
３を介して受けるシステム制御部のプログラムの制御の
もとに、入力した補正信号に対応したドプラ周波数時間
変化率信号に３を発生してアジムス参照関数発生回路３
６に送出し、アジムス参照関数を変化させ、このような
動作を繰り返しな自動的に行い、画像出力のオートフォ
ーカスを完了する。

このとき２ルック間のイメージシフトがなくなることと
２ルック間の相関値を計算する相関関数との関係は次の
とおりである。

つまり、２つのルック（画像）信号を−（１）、ｙ（ｔ
）とすると、（ここでｔは時間を示し、画像上では距離
を表わす）、両信号の相関関数Ｒ（１）は次の鈴）式で
示される。

Ｒ（ｔ）＝ノＸ（τ）・ｙ（τ−ｔ）ｄτ・・・・・・
・・・（８）（８）式からＲ（ｔ　）が最大なときの遅
れ時間ｔは、画像間のずれ（シフト）を示し、従って、
イメージシフトがなくなるときは遅れ時間零でＲ（ｔ）
が最大となることを意味する。

＝２９＝ このようにして、インテンシテイ検出、およびイメージ
シフト検出によって最適のアジムス参照関数を設定しつ
つ画像のオートフォーカスを行い、得られた出力は画像
データ出力回路２００を介して表示器ＣＲＴ３００に出
力表示する。

以上の説明でレンジ圧縮とアジムス圧縮は入力信号を周
波数領域に変換した後に行われているが、時間領域での
圧縮も理論的には可能であることは勿論である。

すなわち、本発明は圧縮処理後の信号の振幅成分からイ
ンテンシテイを抽出し、アジムス圧縮とマルチルックフ
ィルタリングで得たルック間の相関をとってイメージシ
フトを検出し両者を用いて最適なアジムス参照関数を迅
速に設定する点に大きな特徴が存するもので、その他の
構成は種種考え得る。

なお、本実施例では移動プラットフォームの運動が直線
的であり、従ってドプラ周波数シフト量ＦＤ　（ｔ　）
が時間とともにほぼ直線的に変化する関数として取扱っ
ているが、移動プラットフォームの３０− 運動が曲線的であり従ってドプラー周波数シフト量Ｆｎ
（ｔ）が全処理範囲に互っては一様にほぼ直線的である
とは見做し得ないような場合でも、全処理範囲を、はぼ
直線的と見做し得る複数の範囲に分割し、この個個の範
囲について本発明を適用して近似的に処理出来ることは
明かである。

以上は本発明の一実施例として、ハードワイヤードによ
る電子回路を基本として構成した実施例について説明し
たが、その他の変形例についても本発明を適用出来るこ
とは明かである。たとえば、第３図において、インテン
シテイ検出部６、イメージシフト検出部７、およびドプ
ラ周波数・時間変化率制御回路９の処理内容は、これを
システム制御部８の内蔵するプログラムの中に組入れる
ことも可能で、またドプラ周波数・時間変化率制御回路
９の処理内容ハードワイヤード方式でアジムス圧縮部３
等に内蔵することも出来る。これらのうち、いづれを選
ぶかは、処理すべき画像データの量や所望する処理時間
、ｇよび処理システムの規模等に応じて任意に選択する
ことが出来る。またマルチルック相関演算回路７１で行
う相関演算も２ルック以上いくらでもよいことは明かで
あり、これらはすべて本発明の主旨を損うことなく容易
に実施出来る。

以上説明したように本発明によれば、移動プラットフォ
ームの姿勢等に関する飛行もしくは打上前の概算値パラ
メータを予め処理手段に設定してアジムス圧縮を行うと
いう手段を備えることにより、精度と全体の処理時間を
大幅に改善し、かつ融通性が高（、大規模な地上の追跡
局等を必要としない合成開口レーダオートフォーカス画
像処理を行うことが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は合成開口面レーダの動作の原理を示す動作斜視
図、第２図は合成開口面レーダの受信信号の特徴を示す
受信信号特性図、第３図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図である。 第３図において、 １・・・・・・レンジ圧縮部、２・・・・・・コーナタ
ーニング回路、３・・・・・・アジムス圧縮部、４・・
・・・・振幅絶対値計算回路、５・・・・・・マルチル
ック処理回路、６・・・・・・インテンシテイ検出部、
７・・・・・・イメージシフト検出部、８・・・・・・
システム制御部、９・旧・・ドブ２周波数・時間変化率
制御回路、１１・・・・・・高速フーリエ変換回路、１
２・・・・・・乗算回路、１３・・・・・・逆高速フー
リエ変換回路、１４レンジ参照関数発生回路、３１・・
・・・・ドプラ周波数シフト回路、３２・・団・高速フ
ーリエ変換回路、３３・・・・・・レンジカーバチャ補
正回路、３４・・・・・・相関演算回路、３５・旧・・
レンジカーバチャ関数発生回路、３６・・団・アジムス
参照関数発生回路、３７・・・・・・マルチルックフィ
ルタリング回路、６１・・・・・・インテンシテイ計算
回路、６２・・・・・・インテンシテイ最大値検出回路
、７１・・・・・・マルチルック相関演算回路、７２・
・・・・・補正量計算回路、２００・・・・・・画像デ
ータ出力回路、３００・・・・・・ＣＴ０ ３３− 憔ｌ　ヅ −Ｚｍ 剰ＩＦ周狂に

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 星 航空機、人工術１等の移動プラットフォームに搭載した
   サイドルッキングレーダで地上の状態を電波による画像
   として再現する合成開口レーダ画像再生において、前記
   合成開口レーダによって取得した２次元の広がりを有す
   る受信データを送信パルスの共役関数であるレンジ参照
   関数と乗算することにより前記移動プラントフオームの
   距離方向に圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮
   手段によって得られる出力を前記移動プラットフォーム
   の方位方向に並び替えるコーナターニング手段と、初期
   値として予め定めた値が設定され外部からの制御信号に
   よりその値が変化するドプラ周波数時間変化率信号を出
   力するドプラ周波数時間変化率信号発生手段と、前記コ
   ーナターニング手段により得られる出力データを前記ド
   プラ周波数時間変化率を含んだアジムス参照関数と乗算
   することにより前記移動プラットフォームの方位方向に
   アジムス圧縮するとともに前記データのアジムス方向ス
   ペクトラムを複数個に分割（複数個のルックに分割）す
   るマルチルックフィルタ処理を行う手段と、このマルチ
   ルックフィルタ処理により得られた複素データから各ル
   ックごとの絶対値を求める絶対値計算手段と、前記ドプ
   ラ周波数時間変化率発生手段の出力を前記予め定めた初
   期値を中心に所定範囲で変化させ前記絶対値計算手段で
   得られた出力のうち少なくとも１つのルックの絶対値か
   ら前記ドプラ周波数時間変化率対応の分散値を検出しこ
   の分散値の最大値に対応するドプラ周波数時間変化率を
   前記初期値から新しい初期値に変更して出力せしめるイ
   ンテンシテイ計算手段と、前記マルチフィルタ処理され
   た信号のうち相異る２ルツクの信号間の相関値が最大と
   なる遅れ時間を前期制御信号として前記ドプラ周波数時
   間変化率信号発生手段に送出し前記遅れ時間に対応して
   前記ドプラ周波数時間変化率信号を変化せしめ以後順次
   遅れ時間が零のとき前記相関値が最大となるまで繰返し
   演算するイメージシフト検出手段とを備えて成ることを
   特徴とする合成開口レーダオートフォーカス画像処理装
   置。