WO2022014052A1

WO2022014052A1 - 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: WO2022014052A1
Application number: PCT/JP2020/027910
Authority: WO
Inventors: 麻由菅原; 昇大石; 正芳土田; 聖平中村; 啓諏訪
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2022-01-20
Also published as: JPWO2022014052A1

Abstract

本発明のレーダ信号処理装置（２）は、チャープレートが変化する目標からの反射パルスを、プラットフォームの進行方向に並ぶ複数のアンテナ開口によって繰り返し受信し、それぞれのアンテナ開口に係る複数の受信信号のチャープレートを揃えてから、各受信信号をアジマス時間方向に分割し、分割後の受信信号を用いて複数のビームを形成するビーム形成部（１１）と、形成されたそれぞれのビームについての２次元周波数領域の信号に補正係数を乗算することにより、複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、プラットフォームが移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部（１５）と、補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる信号結合部（２２）と、結合後の信号から合成開口レーダ画像を再生する画像再生部（２９）とを備える。

Description

レーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法

　本開示は、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ）画像を再生するレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法に関するものである。

　レーダ信号処理装置の中には、プラットフォームの進行方向に並んでいる複数のアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号からビームを形成し、形成したビームからＳＡＲ画像を再生するレーダ信号処理装置（以下「従来のレーダ信号処理装置」という）がある。プラットフォームは、レーダ信号処理装置が搭載されている移動体である。反射パルスは、それぞれのアンテナ開口から放射されたのち、目標の観測地点によって反射されたパルスである。
　従来のレーダ信号処理装置では、ＳＡＲ画像の分解能を高めるため、複数のアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号からビームが形成されている。１つ当たりのアンテナ開口サイズを一定とした場合に、アンテナ開口の数が多いほど、受信信号の受信後にビーム幅が狭いビームを形成することが可能であり、ＳＡＲ画像の分解能の向上、又は、広域観測が可能となる。
　それぞれのアンテナ開口から放射されたパルスは、目標の観測地点以外の地点にも反射されることがある。目標の観測地点以外の地点によって反射されたパルスが、それぞれのアンテナ開口によって受信されると、レンジアンビギュイティを生じることがある。レンジアンビギュイティは、ＳＡＲ画像におけるレンジ方向の偽像である。従来のレーダ信号処理装置では、レンジアンビギュイティの発生を抑えるために、それぞれのアンテナ開口から放射されるパルスとして、チャープレートが変化するパルスを用いている。チャープレートは、空間に放射されるパルスの周波数変化率であり、パルスごとに変化している。

　ところで、アジマスアンビギュイティの発生を抑えるために、レンジ方向における結像の位置ずれの補正処理を実施するレーダ信号処理装置がある（例えば、特許文献１を参照）。
　アジマスアンビギュイティは、ＳＡＲ画像におけるアジマス方向の偽像である。アンテナ開口によって、チャープレートが変化するパルスが送受信されているときに、プラットフォームが移動していると、プラットフォームの移動に伴って、アジマスアンビギュイティが発生する。特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置では、アンテナ部が有しているアンテナ開口の数が１つである。

国際公開第２０１７／１９５２９７号

　従来のレーダ信号処理装置では、それぞれのアンテナ開口から放射されるパルスとして、チャープレートが変化するパルスを用いることによって、アジマスアンビギュイティが発生してしまうことがあるという課題があった。
　特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置によって実施される補正処理は、１つのアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、プラットフォームが移動することに伴って発生する位置ずれを補正するものであり、複数のアンテナ開口のそれぞれによって反射パルスが受信されているときには、プラットフォームが移動することに伴って発生する位置ずれを補正することができない。したがって、当該補正処理を従来のレーダ信号処理装置に適用したとしても、上記課題を解決できない。

　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスが用いられることによるアジマスアンビギュイティの発生を抑えることができるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を得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、プラットフォームの進行方向に並んでいる複数のアンテナ開口によって受信される目標からの反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスの受信信号を繰り返し取得し、それぞれのアンテナ開口に係る複数の受信信号のチャープレートを揃えてから、それぞれの受信信号をアジマス時間方向に分割し、複数のアンテナ開口に係る分割後の受信信号を用いて、複数のビームを形成するビーム形成部と、ビーム形成部により形成されたそれぞれのビームに対する補正処理として、それぞれのビームにおける２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、プラットフォームが移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部と、位置ずれ補正部による補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる信号結合部と、信号結合部による結合後の信号から合成開口レーダ画像を再生する画像再生部とを備えるものである。

　本開示によれば、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスが用いられることによるアジマスアンビギュイティの発生を抑えることができる。

実施の形態１に係るレーダ信号処理装置２を含むレーダ装置を示す構成図である。実施の形態１に係るレーダ信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。レーダ信号処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。レーダ信号処理装置２の処理手順であるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。アンテナ部１が有している複数のアンテナ開口と、スライディングスポットライトモード観測時の観測ビーム及びビーム形成部１１により形成されるビームとを示す説明図である。図６Ａは、複数のアンテナ開口のうちの１つのアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号のアジマス時間とドップラー周波数との関係を示す説明図、図６Ｂは、図６Ａに示す受信信号の１サブアパーチャを示す説明図、図６Ｃは、図６Ｂに示す１サブアパーチャの拡大図である。図７Ａは、複数のアンテナ開口のうちの１つのアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号のアジマス時間とドップラー周波数との関係を示す説明図、図７Ｂは、デランプ処理を実施することによって傾きが取り除かれたビームの照射範囲を示す説明図、図７Ｃは、ビーム合成部２５による合成後の信号Ｓｙであるビームの照射範囲を示す説明図、図７Ｄは、ビーム傾斜回復部２７による傾斜付与後の信号ＡＺＴ’であるビームの照射範囲を示す説明図である。スライディングスポットライトモードの観測幾何を示す説明図である。

　以下、本開示をより詳細に説明するために、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２を含むレーダ装置を示す構成図である。
　図２は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置２のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
　図１に示すレーダ装置は、人工衛星、又は、飛行機等のプラットフォームに搭載されている。レーダ装置は、プラットフォームの移動に伴って、移動する。
　レーダ装置は、アンテナ部１及びレーダ信号処理装置２を備えている。

　アンテナ部１は、アジマス方向に並んでいる複数のアンテナ開口（図５を参照）を有している。アジマス方向は、プラットフォームの進行方向である。
　アンテナ部１におけるそれぞれのアンテナ開口から、パルスが繰り返し空間に放射される。
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスは、チャープレートが変化する。チャープレートは、パルスごとに変化している。また、それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスは、レーダビームを形成しており、当該レーダビームのビーム照射方向は、回転している。
　当該レーダビームは、例えば、スライディングスポットライトモードのレーダビーム、フルスポットライトモードのレーダビーム、又は、ＴＯＰＳ（Ｔｅｒｒａｉｎ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　Ｓｃａｎ）モードのレーダビームである。
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されたパルスは、目標によって反射される。目標によって反射されたパルスは、反射パルスとして、複数のアンテナ開口のそれぞれに戻ってくる。反射パルスは、チャープレートが変化するパルスである。
　アンテナ部１におけるそれぞれのアンテナ開口は、目標からの反射パルスを受信する。
　アンテナ部１は、アナログデジタル変換器（以下「Ａ／Ｄ変換器」という）１ａを備えている。
　Ａ／Ｄ変換器１ａは、受信した反射パルスの受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
　Ａ／Ｄ変換器１ａは、デジタル信号をレーダ信号処理装置２に出力する。

　レーダ信号処理装置２は、ビーム形成部１１、位置ずれ補正部１５、信号結合部２２及び画像再生部２９を備えている。
　ビーム形成部１１は、チャープレート統一部１２、信号分割部１３及びビーム形成処理部１４を備えている。
　ビーム形成部１１は、アンテナ部１から、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される目標からの反射パルスの受信信号として、デジタル信号を繰り返し取得する。
　ビーム形成部１１は、それぞれのアンテナ開口に係る複数のデジタル信号のチャープレートを揃えてから、それぞれのデジタル信号をアジマス時間方向に分割する。
　ビーム形成部１１は、複数のアンテナ開口に係る分割後のデジタル信号を用いて、デジタルビームフォーミング（ＤＢＦ：Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｂｅａｍ　Ｆｏｒｍｉｎｇ）を実施することで、Ｋ本のビームを形成する。Ｋは、２以上の整数である。

　ビーム形成部１１により形成されるビームは、レーダ信号処理装置２によって計算上使用される、仮想的な空間に形成されるビームであり、実空間に形成される観測ビームと異なる。観測ビームは、複数のアンテナ開口内のそれぞれのアンテナ素子によって形成されるビームである。
　ビーム形成部１１は、アンテナ部１が有しているアンテナ開口の数が多いほど、即ち、１つ当たりのアンテナ開口サイズを一定とした場合に、アンテナ開口の数が多いほど、ビーム幅が細いビームを形成することが可能である。
　ビーム形成部１１は、ビームを所望の方向に指向させるため、所望の方向に係るドップラー中心周波数をビームに付与している。

　チャープレート統一部１２は、例えば、図２に示すチャープレート統一回路３１によって実現される。
　チャープレート統一部１２は、アンテナ部１から、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される目標からの反射パルスの受信信号として、デジタル信号を繰り返し取得する。
　チャープレート統一部１２は、それぞれのアンテナ開口に係る複数のデジタル信号のチャープレートを揃える。
　チャープレート統一部１２は、それぞれのアンテナ開口に係る、チャープレートを揃えた後の複数のデジタル信号を信号分割部１３に出力する。

　信号分割部１３は、例えば、図２に示す信号分割回路３２によって実現される。
　信号分割部１３は、ビーム形成処理部１４により形成されるそれぞれのビームのドップラー帯域幅がパルス繰返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）よりも小さくなるように、チャープレート統一部１２から出力されたそれぞれのデジタル信号をアジマス時間方向に分割する。
　信号分割部１３は、それぞれのアンテナ開口に係る分割後の複数のデジタル信号をビーム形成処理部１４に出力する。

　ビーム形成処理部１４は、例えば、図２に示すビーム形成処理回路３３によって実現される。
　ビーム形成処理部１４は、複数のアンテナ開口に係る分割後のデジタル信号を用いて、ＤＢＦを実施することで、Ｋ本のビームを形成する。
　ビーム形成処理部１４は、Ｋ本のビームのそれぞれを所望の方向に指向させるため、所望の方向に係るドップラー中心周波数をそれぞれのビームに付与している。

　位置ずれ補正部１５は、ドップラー周波数除去部１６、２次元フーリエ変換部１７、位置ずれ補正処理部１８、２次元逆フーリエ変換部１９、抽出結合部２０、ドップラー周波数回復部２１を備えている。
　位置ずれ補正部１５は、ビーム形成部１１により形成されたそれぞれのビームに対する補正処理を実施する。
　位置ずれ補正部１５は、ビームに対する補正処理として、それぞれのビームにおける２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、複数のアンテナ開口が移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する。
　位置ずれ補正部１５は、補正処理後のそれぞれのビームを信号結合部２２に出力する。

　ドップラー周波数除去部１６は、例えば、図２に示すドップラー周波数除去回路３４によって実現される。
　ドップラー周波数除去部１６は、ビーム形成処理部１４により形成されたそれぞれのビームに含まれている周波数のうち、観測ビームのサブアパーチャ中心時刻におけるドップラー中心周波数と、ビーム形成処理部１４によってビームに付与された所望の指向方向に係るドップラー中心周波数とを除去する。
　ドップラー周波数除去部１６は、２つのドップラー中心周波数除去後のそれぞれのビームを２次元フーリエ変換部１７に出力する。

　２次元フーリエ変換部１７は、例えば、図２に示す２次元フーリエ変換回路３５によって実現される。
　２次元フーリエ変換部１７は、ドップラー周波数除去部１６から出力されたそれぞれのビームを２次元周波数領域の信号に変換する。２次元周波数領域の信号は、レンジ周波数領域の信号と、ドップラー周波数領域の信号とを含む信号である。
　２次元フーリエ変換部１７は、Ｋ個の２次元周波数領域の信号を位置ずれ補正処理部１８に出力する。

　位置ずれ補正処理部１８は、例えば、図２に示す位置ずれ補正処理回路３６によって実現される。
　位置ずれ補正処理部１８は、２次元フーリエ変換部１７から出力されたそれぞれの２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する。
　位置ずれ補正処理部１８の内部メモリには、反射パルスとして用いられるパルスのチャープレートの数だけ補正係数が記憶されている。チャープレートの数が、例えば、Ｃｈ（Ｃｈは、２以上の整数である）であれば、Ｃｈ個の補正係数が、位置ずれ補正処理部１８の内部メモリに記憶されている。
　位置ずれ補正処理部１８は、Ｋ個の２次元周波数領域の信号に対して、それぞれの補正係数を乗算する。
　位置ずれ補正処理部１８は、２次元周波数領域の信号と補正係数とを乗算した信号として、（Ｋ×Ｃｈ）個の乗算信号を２次元逆フーリエ変換部１９に出力する。

　２次元逆フーリエ変換部１９は、例えば、図２に示す２次元逆フーリエ変換回路３７によって実現される。
　２次元逆フーリエ変換部１９は、位置ずれ補正処理部１８から出力された（Ｋ×Ｃｈ）個の乗算信号のそれぞれを２次元時間領域の信号に変換する。２次元時間領域の信号は、レンジ時間領域の信号と、アジマス時間領域の信号とを含む信号である。
　２次元逆フーリエ変換部１９は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号を抽出結合部２０に出力する。

　抽出結合部２０は、例えば、図２に示す抽出結合回路３８によって実現される。
　２次元逆フーリエ変換部１９から出力されたそれぞれの２次元時間領域の信号は、Ｃｈ個の補正係数のうちのいずれか１つの補正係数が乗算された信号である。また、それぞれの２次元時間領域の信号は、チャープレートが互いに異なる複数の反射パルスに係る信号を含んでいる。したがって、２次元時間領域の信号に含まれている複数の反射パルスに係る信号のうち、乗算されている補正係数に係るチャープレートと同じチャープレートを有する反射パルスに係る信号は、位置ずれ補正処理部１８によって、レンジ方向における結像の位置ずれが適正に補正がされている。２次元時間領域の信号に含まれている複数の反射パルスに係る信号のうち、乗算されている補正係数に係るチャープレートと異なるチャープレートを有する反射パルスに係る信号は、位置ずれ補正処理部１８によって、レンジ方向における結像の位置ずれが適正に補正されていない。
　抽出結合部２０は、それぞれの２次元時間領域の信号の中から、乗算されている補正係数に係るチャープレートと同じチャープレートを有する反射パルスに係る信号を抽出する。
　抽出結合部２０は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号から抽出した反射パルスに係る信号のうち、ｋ番目のビームに係る複数の信号を互いに結合させることによって、ｋ番目のビームに係る結合後の信号を生成する。
　抽出結合部２０は、Ｋ個の結合後の信号をドップラー周波数回復部２１に出力する。

　ドップラー周波数回復部２１は、例えば、図２に示すドップラー周波数回復回路３９によって実現される。
　ドップラー周波数回復部２１は、抽出結合部２０から出力されたそれぞれの結合後の信号に対して、ドップラー周波数除去部１６により除去されたドップラー中心周波数のうち、観測ビームのアジマス時間中心におけるドップラー中心周波数を回復させる。
　ドップラー周波数回復部２１は、Ｋ個のドップラー中心周波数回復後の信号をビーム傾斜除去部２３に出力する。

　信号結合部２２は、ビーム傾斜除去部２３、アジマスフーリエ変換部２４、ビーム合成部２５、アジマス逆フーリエ変換部２６、ビーム傾斜回復部２７及び信号結合処理部２８を備えている。
　信号結合部２２は、位置ずれ補正部１５による補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる。
　即ち、信号結合部２２は、位置ずれ補正部１５による補正処理後のそれぞれのビームの傾斜を除去してから、傾斜除去後の複数のビームにおけるドップラー周波数領域の信号を繰り返し合成する。
　信号結合部２２は、それぞれの合成後の信号に傾斜を付与し、傾斜付与後の複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる。
　信号結合部２２は、結合後の信号を画像再生部２９に出力する。

　ビーム傾斜除去部２３は、例えば、図２に示すビーム傾斜除去回路４０によって実現される。
　ビーム傾斜除去部２３は、ドップラー周波数回復部２１から出力されたそれぞれのドップラー中心周波数回復後の信号の傾斜を除去する。
　即ち、ビーム傾斜除去部２３は、ドップラー周波数回復部２１から出力されたそれぞれのドップラー中心周波数回復後の信号に対して、それぞれのアンテナ開口から放射されるレーダビームにおけるビーム照射方向の回転に伴う、ビーム照射範囲のドップラー中心周波数の変化を除去する処理を行う。
　ビーム傾斜除去部２３は、Ｋ個のドップラー中心周波数変化除去後の信号をアジマスフーリエ変換部２４に出力する。

　アジマスフーリエ変換部２４は、例えば、図２に示すアジマスフーリエ変換回路４１によって実現される。
　アジマスフーリエ変換部２４は、ビーム傾斜除去部２３から出力されたそれぞれのドップラー中心周波数変化除去後の信号をドップラー周波数領域の信号に変換する。
　アジマスフーリエ変換部２４は、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号をビーム合成部２５に出力する。

　ビーム合成部２５は、例えば、図２に示すビーム合成回路４２によって実現される。
　ビーム合成部２５は、アジマスフーリエ変換部２４から出力されたＫ個のドップラー周波数領域の信号を繰り返し合成し、複数の合成後の信号のそれぞれをアジマス逆フーリエ変換部２６に出力する。

　アジマス逆フーリエ変換部２６は、例えば、図２に示すアジマス逆フーリエ変換回路４３によって実現される。
　アジマス逆フーリエ変換部２６は、ビーム合成部２５から出力されたそれぞれの合成後の信号をアジマス時間領域の信号に変換する。
　アジマス逆フーリエ変換部２６は、それぞれのアジマス時間領域の信号をビーム傾斜回復部２７に出力する。

　ビーム傾斜回復部２７は、例えば、図２に示すビーム傾斜回復回路４４によって実現される。
　ビーム傾斜回復部２７は、アジマス逆フーリエ変換部２６から出力されたそれぞれのアジマス時間領域の信号に対して傾斜を付与する。
　即ち、ビーム傾斜回復部２７は、アジマス逆フーリエ変換部２６から出力されたそれぞれのアジマス時間領域の信号に対して、それぞれのアンテナ開口から放射されるレーダビームにおけるビーム照射方向の回転に伴う、ビーム照射範囲のドップラー中心周波数の変化を回復させる処理を行う。
　ビーム傾斜回復部２７は、それぞれの傾斜付与後の信号を信号結合処理部２８に出力する。

　信号結合処理部２８は、例えば、図２に示す信号結合処理回路４５によって実現される。
　信号結合処理部２８は、ビーム傾斜回復部２７から出力された複数の傾斜付与後の信号をアジマス時間方向に結合させ、結合後の信号を画像再生部２９に出力する。

　画像再生部２９は、例えば、図２に示す画像再生回路４６によって実現される。
　画像再生部２９は、信号結合部２２による結合後の信号からＳＡＲ画像を再生し、ＳＡＲ画像を外部に出力する。

　図１では、レーダ信号処理装置２の構成要素であるチャープレート統一部１２、信号分割部１３、ビーム形成処理部１４、ドップラー周波数除去部１６、２次元フーリエ変換部１７、位置ずれ補正処理部１８、２次元逆フーリエ変換部１９、抽出結合部２０、ドップラー周波数回復部２１、ビーム傾斜除去部２３、アジマスフーリエ変換部２４、ビーム合成部２５、アジマス逆フーリエ変換部２６、ビーム傾斜回復部２７、信号結合処理部２８及び画像再生部２９のそれぞれが、図２に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーダ信号処理装置２が、チャープレート統一回路３１、信号分割回路３２、ビーム形成処理回路３３、ドップラー周波数除去回路３４、２次元フーリエ変換回路３５、位置ずれ補正処理回路３６、２次元逆フーリエ変換回路３７、抽出結合回路３８、ドップラー周波数回復回路３９、ビーム傾斜除去回路４０、アジマスフーリエ変換回路４１、ビーム合成回路４２、アジマス逆フーリエ変換回路４３、ビーム傾斜回復回路４４、信号結合処理回路４５及び画像再生回路４６によって実現されるものを想定している。

　チャープレート統一回路３１、信号分割回路３２、ビーム形成処理回路３３、ドップラー周波数除去回路３４、２次元フーリエ変換回路３５、位置ずれ補正処理回路３６、２次元逆フーリエ変換回路３７、抽出結合回路３８、ドップラー周波数回復回路３９、ビーム傾斜除去回路４０、アジマスフーリエ変換回路４１、ビーム合成回路４２、アジマス逆フーリエ変換回路４３、ビーム傾斜回復回路４４、信号結合処理回路４５及び画像再生回路４６のそれぞれは、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２の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーダ信号処理装置２が、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ものであってもよい。
　ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。

　図３は、レーダ信号処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
　レーダ信号処理装置２が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、チャープレート統一部１２、信号分割部１３、ビーム形成処理部１４、ドップラー周波数除去部１６、２次元フーリエ変換部１７、位置ずれ補正処理部１８、２次元逆フーリエ変換部１９、抽出結合部２０、ドップラー周波数回復部２１、ビーム傾斜除去部２３、アジマスフーリエ変換部２４、ビーム合成部２５、アジマス逆フーリエ変換部２６、ビーム傾斜回復部２７、信号結合処理部２８及び画像再生部２９におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ５１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されているプログラムを実行する。

　また、図２では、レーダ信号処理装置２の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図３では、レーダ信号処理装置２がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ信号処理装置２における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。

　次に、図１に示すレーダ装置の動作について説明する。
　図４は、レーダ信号処理装置２の処理手順であるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。
　図１に示すレーダ装置は、人工衛星、又は、飛行機等のプラットフォームに搭載されており、プラットフォームの移動に伴って、移動する。図１に示すレーダ装置では、プラットフォームが速度Ｖｐｌｔで等速直線運動している。
　アンテナ部１は、アジマス方向に複数のアンテナ開口を有している。
　アンテナ部１は、それぞれのアンテナ開口からパルスを繰り返し空間に放射する。
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスは、チャープレートが変化するパルスである。また、複数のアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスは、図５に示す観測ビームを形成する。観測ビームのビーム照射方向は、回転している。
　図５は、アンテナ部１が有している複数のアンテナ開口と、スライディングスポットライトモード観測時の観測ビーム及びビーム形成部１１により形成されるビームとを示す説明図である。
　観測ビームは、例えば、スライディングスポットライトモードのレーダビーム、フルスポットライトモードのレーダビーム、又は、ＴＯＰＳモードのレーダビームである。
　図５には、観測ビームが、スライディングスポットライトモードのレーダビームが表されている。

　図５の例では、アンテナ部１が２つのアンテナ開口を有しており、図中、右側方向に２つのアンテナ開口が移動している。図５の例では、アンテナ部１が２つのアンテナ開口を有している。しかし、これは一例に過ぎず、アンテナ部１が３つ以上のアンテナ開口を有していてもよい。
　図５において、網掛けが施されている領域は、観測ビームであり、斜線が施されている領域は、ビーム形成部１１により形成されているビームである。
　図５には、ビーム形成部１１により形成されるＫ本のビームのうち、１本のビームが表記されている。
　ビーム形成部１１により形成されるビームにおけるアジマス方向のビーム幅は、観測ビームにおけるアジマス方向のビーム幅よりも狭くなっている。

　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されたパルスは、目標によって反射される。目標によって反射されたパルスは、反射パルスとして、複数のアンテナ開口のそれぞれに戻ってくる。反射パルスは、チャープレートが変化するパルスである。
　アンテナ部１におけるそれぞれのアンテナ開口は、目標からの反射パルスを受信する。
　アンテナ部１のＡ／Ｄ変換器１ａは、受信したそれぞれの反射パルスの受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、それぞれのデジタル信号をレーダ信号処理装置２に出力する。
　それぞれのアンテナ開口がパルスを送受信しているとき、プラットフォームが移動することによって、反射パルスの受信信号には、プラットフォームの移動に伴うドップラー周波数（以下「パルス内ドップラー効果）という）が付加される。パルス内ドップラー効果が付与されることによって、それぞれの反射パルスのレンジ結像位置には、ずれが発生する。

　図６は、複数のアンテナ開口を用いて、スライディングスポットライトモードのレーダビームが観測される際の受信信号を示す説明図である。
　図６Ａは、複数のアンテナ開口のうちの１つのアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号のアジマス時間とドップラー周波数との関係を示している。
　図６Ｂは、図６Ａに示す受信信号の１サブアパーチャを示している。
　図６Ｃは、図６Ｂに示す１サブアパーチャの拡大図である。
　図６において、横軸は、アジマス時刻η、縦軸は、ドップラー周波数ｆ_ηを示している。
　実際の受信信号のドップラースペクトルのうち、観測時における反射パルスのＰＲＦを超えた成分は、折り返される。図６Ａでは、説明の簡単化のため、折り返しがない状態を表している。
　点線は、点散乱体のドップラー周波数の変化を示している。網掛けが施されている領域は、観測ビームが照射された範囲を示している。観測ビームが照射された範囲のうち、太実線で囲まれている領域は、ビーム形成部１１によって形成されたＫ本のビームの中の、ある１つの方向に形成されたビームの照射範囲を示している。スライディングスポットライトモードの観測では、レーダビームを回転させながら観測を行うため、ビーム形成部１１によって形成されるビームの照射範囲も傾いている。

　Ｆ_ｏｂｓは、観測時における反射パルスのＰＲＦであり、Ｂ_Ｆは、観測ビームの３ｄＢビーム幅から計算される瞬時ドップラー帯域幅である。複数のアンテナ開口を用いる場合、Ｆ_ｏｂｓは、観測ビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_Ｆよりも小さくてもよい。
　Ｆ_ｅｘは、ビーム合成部２５による合成後の信号のＰＲＦである。Ｆ_ｅｘは、観測ビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_Ｆ以上である必要がある。即ち、Ｂ_Ｆ≦Ｆ_ｅｘである必要がある。
　Ｔ_ｓｕｂは、ビーム形成部１１によって、複数の方向に形成されるビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦが、観測時における反射パルスのＰＲＦであるＦ_ｏｂｓに収まるようなサブアパーチャ時間である。

　チャープレート統一部１２は、アンテナ部１のＡ／Ｄ変換器１ａから、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される目標からの反射パルスの受信信号として、デジタル信号を繰り返し取得する。
　チャープレート統一部１２は、位置ずれ補正部１５による位置ずれの補正処理を可能にするため、それぞれのアンテナ開口に係る複数のデジタル信号のチャープレートを揃える（図４のステップＳＴ１）。
　複数のデジタル信号のチャープレートは、どのようなチャープレートに揃えられてもよいため、チャープレート統一部１２によって、複数のデジタル信号のチャープレートが任意のチャープレートに揃えられる。
　チャープレート統一部１２は、それぞれのアンテナ開口に係る、チャープレートを揃えた後の複数のデジタル信号を信号分割部１３に出力する。

　信号分割部１３は、チャープレート統一部１２から出力されたそれぞれのデジタル信号を取得する。
　信号分割部１３は、ビーム形成処理部１４により形成されるビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦが、観測時における反射パルスのＰＲＦであるＦ_ｏｂｓよりも小さくなるように、それぞれのデジタル信号をアジマス時間方向に分割する（図４のステップＳＴ２）。以下、デジタル信号のアジマス時間方向の分割を「サブアパーチャ分割」という。
　信号分割部１３は、分割後のデジタル信号をビーム形成処理部１４に出力する。

　ビーム形成処理部１４により形成されるビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦの中の最大瞬時ドップラー周波数ｆ_{η，ｉｎｓｔ，ｍａｘ，ＢＦ}（η）は、以下の式（１）のように表される。
　また、ビーム形成処理部１４により形成されるビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦの中の最小瞬時ドップラー周波数ｆ_{η，ｉｎｓｔ，ｍｉｎ，ＢＦ}（η）は、以下の式（２）のように表される。

　式（１）及び式（２）において、Ｖ_ｒは、実効レーダ速度、Ｒ_ｒｃｏは、アンテナ開口から、観測ビームの回転中心までの最接近スラントレンジ、θ_Ｆは、観測ビームの３ｄＢビーム幅、θ_ＢＦは、ビーム形成処理部１４により形成されるビームの３ｄＢビーム幅、λは、波長である。

　式（１）及び式（２）におけるそれぞれの波長λとしては、式（１）及び式（２）におけるそれぞれのｓｉｎ関数の正負に応じて、以下の式（３）及び式（４）に示すように、レンジ帯域幅Ｂ_ｒが考慮されている波長λ_ｍａｘ、又は、波長λ_ｍｉｎが用いられる。

　式（３）及び式（４）において、ｃは、光速、ｆ_ｃは送信搬送波周波数である。

　ビーム形成処理部１４により形成されるビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦが、観測時における反射パルスのＰＲＦであるＦ_ｏｂｓよりも小さくなるようなサブアパーチャ分割は、以下の式（５）を満足する。換言すると、信号分割部１３が、式（５）を満足するサブアパーチャ分割開始時刻η_ｓｔ［ｌ］及びサブアパーチャ分割終了時刻η_ｅｄ［ｌ］のそれぞれを求めれば、上記のサブアパーチャ分割を行うことができる。

　式（５）において、ｌは、サブアパーチャ番号であり、Ｎ_ｓｕｂは、サブアパーチャ分割数である。
　それぞれのサブアパーチャ時間Ｔ_ｓｕｂが揃えられていると、計算効率が高まるため、サブアパーチャ時間Ｔ_ｓｕｂは、以下の式（６）のように決定されていてもよい。

　ビーム形成処理部１４は、信号分割部１３から、それぞれのアンテナ開口に係る分割後の複数のデジタル信号を取得する。
　ビーム形成処理部１４は、それぞれのアンテナ開口に係る分割後の複数のデジタル信号を用いて、ＤＢＦを実施することで、Ｋ本のビームを形成する（図４のステップＳＴ３）。
　ビーム形成処理部１４は、Ｋ本のビームのそれぞれを所望の方向に指向させるため、所望の方向に係るドップラー中心周波数をそれぞれのビームに付与している。

　ドップラー周波数除去部１６は、ビーム形成処理部１４がＫ本のビームを形成すると、それぞれのビームに含まれている周波数のうち、観測ビームのサブアパーチャ中心時刻におけるドップラー中心周波数と、ビーム形成処理部１４によってビームに付与された所望の指向方向に係るドップラー中心周波数とを除去する（図４のステップＳＴ４）。
　即ち、ドップラー周波数除去部１６は、以下の式（７）に示すように、形成したビームに、Ｈ［η_{ｓｕｂ，ｉ，ｋ}］を乗算することによって、それぞれのドップラー中心周波数を除去する。

　式（７）において、ｆ_{ηｄｃ，ｉ}は、ｉ番目のサブアパーチャ中心時刻η_ｄｃ［ｉ］における観測ビームのドップラー中心周波数である。
　ｆ_ｋは、ビームを指向させる際に付与するドップラー中心周波数、η_ｓｕｂは、サブアパーチャ内のアジマス時刻である。
　それぞれのドップラー中心周波数が除去されることによって、受信信号が、図６Ａから図６Ｂのように変化する。また、それぞれのドップラー中心周波数が除去されることによって、ｉ番目のサブアパーチャのビーム形成後のビーム（例えば、図６Ｃにおいて、太実線で囲まれている領域）におけるサブアパーチャ中心時刻η_ｄｃ［ｉ］のドップラー周波数が０［Ｈｚ］に移動する。
　ドップラー周波数除去部１６は、Ｋ個のドップラー中心周波数除去後のビームを２次元フーリエ変換部１７に出力する。

　２次元フーリエ変換部１７は、ドップラー周波数除去部１６から、Ｋ個のドップラー中心周波数除去後のビームを取得する。
　２次元フーリエ変換部１７は、それぞれのビームを２次元周波数領域の信号に変換する（図４のステップＳＴ５）。２次元周波数領域の信号は、レンジ周波数領域の信号と、ドップラー周波数領域の信号とを含む信号である。ビームを２次元周波数領域の信号に変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　２次元フーリエ変換部１７は、Ｋ個の２次元周波数領域の信号を位置ずれ補正処理部１８に出力する。

　位置ずれ補正処理部１８は、２次元フーリエ変換部１７から、Ｋ個の２次元周波数領域の信号を取得する。以下、２次元周波数領域の信号をＦＤ_ｋのように表記する。ｋ＝１，・・・，Ｋである。
　位置ずれ補正処理部１８は、Ｋ個の２次元周波数領域の信号ＦＤ_ｋに対して、内部メモリに記憶されているＣｈ個の補正係数ｈ_ｋ，ｃｈ（ｃｈ＝１，・・・，Ｃｈ）を乗算することによって、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する（図４のステップＳＴ６）。
　位置ずれ補正処理部１８は、２次元周波数領域の信号ＦＤ_ｋと補正係数ｈ_ｋ，ｃｈとを乗算した信号として、（Ｋ×Ｃｈ）個の乗算信号ＦＤ_ｋ×ｈ_ｋ，ｃｈ（ｋ＝１，・・・，Ｋ：ｃｈ＝１，・・・，Ｃｈ）を２次元逆フーリエ変換部１９に出力する。
　ＦＤ_ｋ×ｈ_ｋ，ｃｈ（ｋ＝１，・・・，Ｋ：ｃｈ＝１，・・・，Ｃｈ）
＝ＦＤ_１×ｈ_１，１，ＦＤ_２×ｈ_２，１，・・・，ＦＤ_Ｋ×ｈ_Ｋ，１，
ＦＤ_１×ｈ_１，２，ＦＤ_２×ｈ_２，２，・・・，ＦＤ_Ｋ×ｈ_Ｋ，２
，・・・，
ＦＤ_１×ｈ_１，Ｃｈ，ＦＤ_２×ｈ_２，Ｃｈ，・・・，ＦＤ_Ｋ×ｈ_Ｋ，Ｃｈ

　２次元逆フーリエ変換部１９は、位置ずれ補正処理部１８から、（Ｋ×Ｃｈ）個の乗算信号ＦＤ_ｋ×ｈ_ｋ，ｃｈを取得する。
　２次元逆フーリエ変換部１９は、それぞれの乗算信号ＦＤ_ｋ×ｈ_ｋ，ｃｈを２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈ（ｋ＝１，・・・，Ｋ：ｃｈ＝１，・・・，Ｃｈ）に変換する（図４のステップＳＴ７）。２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈは、レンジ時間領域の信号と、アジマス時間領域の信号とを含む信号である。乗算信号ＦＤ_ｋ×_ｋ，ｃｈを２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈに変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　２次元逆フーリエ変換部１９は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈを抽出結合部２０に出力する。

　抽出結合部２０は、２次元逆フーリエ変換部１９から、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈを取得する。
　（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈは、Ｃｈ個の補正係数ｈ_ｋ，１～ｈ_ｋ，Ｃｈのうちのいずれか１つの補正係数ｈ_ｋ，ｃｈが乗算された信号である。また、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈは、以下の式（８）に示すように、チャープレートが互いに異なるＣｈ個の反射パルスに係る信号ｒ_ｋ，１，ｒ_ｋ，２，・・・，ｒ_ｋ，Ｃｈを含んでいる。
ＴＤ_ｋ，ｃｈ＝｛ｒ_ｋ，１，ｒ_ｋ，２，・・・，ｒ_ｋ，Ｃｈ｝　　　　　　　（８）
　したがって、２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈに含まれている反射パルスに係る信号ｒ_ｋ，１，ｒ_ｋ，２，・・・，ｒ_ｋ，Ｃｈのうち、乗算されている補正係数ｈ_ｋ，ｃｈに係るチャープレートと同じチャープレートを有する反射パルスに係る信号は、位置ずれ補正処理部１８によって、レンジ方向における結像の位置ずれが適正に補正がされている。反射パルスに係る信号ｒ_ｋ，１，ｒ_ｋ，２，・・・，ｒ_ｋ，Ｃｈのうち、乗算されている補正係数ｈ_ｋ，ｃｈに係るチャープレートと異なるチャープレートを有する反射パルスに係る信号は、位置ずれ補正処理部１８によって、レンジ方向における結像の位置ずれが適正に補正されていない。

　抽出結合部２０は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈのそれぞれから、乗算されている補正係数ｈ_ｋ，ｃｈに係るチャープレートと同じチャープレートを有する反射パルスに係る信号をｒ_ｋ，ｃｈから抽出する。
　即ち、抽出結合部２０は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈのそれぞれから、結像の位置ずれが適正に補正がされている反射パルスに係る信号をｒ_ｋ，ｃｈから抽出する。
　２次元時間領域の信号ＴＤ_ｋ，ｃｈに含まれている反射パルスに係る信号ｒ_ｋ，１，ｒ_ｋ，２，・・・，ｒ_ｋ，Ｃｈのうち、乗算されている補正係数ｈ_ｋ，ｃｈに係るチャープレートと同じチャープレートを有する反射パルスに係る信号が、例えば、ｃｈパルスごとに周期的に存在する場合には、各ｒ_ｋ，ｃｈに含まれるパルスから該当するパルスをｃｈパルスごとに抽出する。
　例えば、Ｃｈ＝２の場合、チャープ率の異なるパルスを交互に送受信したときに、補正係数ｈ_ｋ，１がｒ_ｋ，１に含まれるパルスのうち、奇数パルスを正しく補正できているとすると、抽出結合部２０は、ｒ_ｋ，１に含まれるパルスのうち、奇数パルスを抽出する。このとき、ｒ_ｋ，２は、偶数パルスが補正係数ｈ_ｋ，２によって正しい補正ができており、抽出結合部２０は、ｒ_ｋ，２から偶数パルスを抽出する。どのパルスが、どの補正係数で正しく補正されるかは、送信時にどのようなチャープ率のパルスをどのような順序で送信したかを分かっているので、判断できる。例えば、Ｃｈ＝２の場合、奇数番目の送信パルスでアップチャープ、偶数パルスでダウンチャープのパルスを送信していれば、アップチャープ用の補正係数で奇数パルスを正しく補正でき、ダウンチャープ用の補正係数で偶数パルスを正しく補正できる。
　抽出結合部２０は、（Ｋ×Ｃｈ）個の２次元時間領域の信号からそれぞれ抽出した反射パルスに係る信号ｒ_ｋ，ｃｈのうち、ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）番目のビームに係る信号ｒｐｉｃｋ_ｋ，１～ｒｐｉｃｋ_ｋ，Ｃｈを互いに結合させることによって、ｋ番目のビームに係る結合後の信号Ｕ_ｋを生成する。
　抽出結合部２０は、Ｋ個の結合後の信号Ｕ_ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）をドップラー周波数回復部２１に出力する。

　ドップラー周波数回復部２１は、抽出結合部２０から、Ｋ個の結合後の信号Ｕ_ｋを取得する。
　ドップラー周波数回復部２１は、それぞれの結合後の信号Ｕ_ｋに対して、ドップラー周波数除去部１６により除去されたドップラー中心周波数のうち、観測ビームのアジマス時間中心におけるドップラー中心周波数を回復させる（図４のステップＳＴ８）。
　即ち、ドップラー周波数回復部２１は、以下の式（９）に示すように、それぞれの結合後の信号Ｕ_ｋに対して、Ｈ’［η_{ｓｕｂ，ｉ，ｋ}］を乗算することによって、観測ビームのアジマス時間中心におけるドップラー中心周波数を回復させる。

　観測ビームのアジマス時間中心におけるドップラー中心周波数が回復されることによって、受信信号が、後述する図７Ｃから図７Ｄのように変化する。
　ドップラー周波数回復部２１は、Ｋ個のドップラー中心周波数回復後の信号Ｕ’_ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）をビーム傾斜除去部２３に出力する。

　図７は、複数のアンテナ開口を用いて、スライディングスポットライトモードのレーダビームが観測される際の受信信号を示す説明図である。
　図７において、横軸は、アジマス時刻η、縦軸は、ドップラー周波数ｆ_ηを示している。
　図７Ａは、図６Ａと同様に、複数のアンテナ開口のうちの１つのアンテナ開口によって受信された反射パルスの受信信号のアジマス時間とドップラー周波数との関係を示している。
　点線は、点散乱体のドップラー周波数の変化を示している。網掛けが施されている領域は、観測ビームが照射された範囲を示している。観測ビームが照射された範囲のうち、太実線で囲まれている領域は、ビーム形成部１１によって形成されたＫ本のビームの中の、ある１つの方向に形成されたビームの照射範囲を示している。スライディングスポットライトモードの観測では、レーダビームを回転させながら観測を行うため、ビーム形成部１１によって形成されるビームの照射範囲も傾いている。
　ビームの照射範囲が傾いているままでは、ビーム形成部１１により形成されたそれぞれのビームにおけるドップラー周波数領域の信号を切り出して、複数のドップラー周波数領域の信号を合成するビーム合成処理の実施が困難である。

　ビーム傾斜除去部２３は、ドップラー周波数回復部２１から、Ｋ個のドップラー中心周波数回復後の信号Ｕ’_ｋを取得する。
　ビーム傾斜除去部２３は、それぞれのドップラー中心周波数回復後の信号Ｕ’_ｋの傾斜を除去する（図４のステップＳＴ９）。
　即ち、ビーム傾斜除去部２３は、それぞれのドップラー中心周波数回復後の信号Ｕ’_ｋに対して、それぞれのアンテナ開口から放射されるレーダビームにおけるビーム照射方向の回転に伴う、ビーム照射範囲のドップラー中心周波数の変化を除去する処理を行う。
　ビーム傾斜除去部２３は、Ｋ個のドップラー中心周波数変化除去後の信号Ｇ_ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）をアジマスフーリエ変換部２４に出力する。

　以下、ビーム照射範囲のドップラー中心周波数の変化を除去する処理を「デランプ処理」という。
　ビーム傾斜除去部２３が、デランプ処理を実施することによって、図７Ｂに示すように、ビーム形成処理部１４によって形成されたビームの照射範囲の傾きが取り除かれる。
　図７Ｂは、デランプ処理を実施することによって傾きが取り除かれたビームの照射範囲を示している。
　ビーム形成処理部１４によって形成されたビームの照射範囲の傾きが取り除かれることによって、当該ビームの瞬時ドップラー帯域幅Ｂ_ＢＦが、観測時における反射パルスのＰＲＦであるＦ_ｏｂｓよりも小さくなる。よって、ドップラー周波数領域でのビームの切り出しが可能となる。

　ビーム傾斜除去部２３によるデランプ処理は、以下の式（１０）に示すデランプ関数Ｈ_ｄｒｍｐ［η_ｓｕｂ，ｉ］を、ドップラー中心周波数回復後の信号Ｕ’_ｋに乗算することで実現できる。

　式（１０）において、Ｒ_ｒｃ［η］は、図８に示すように、アンテナ開口から、観測ビームの回転中心までのアジマス時刻ηにおけるスラントレンジである。
　η_ｄｃ［ｉ］は、ｉ番目のサブアパーチャ分割におけるサブアパーチャ処理範囲、ｉは、サブアパーチャ番号である。
　図８は、スライディングスポットライトモードの観測幾何を示す説明図である。
　Ｒ_ｒｃ［η］は、以下の式（１１）に示すように、観測ビームのスクイント角ａｔａｎ［ηＶ_ｐｌｆ／Ｒ_ｒｃｏ］を用いて表される。

　式（１１）において、Ｒ_ｒｃｏは、アンテナ開口から、観測ビームの回転中心までの最接近スラントレンジであり、Ｒ_ｒｃｏ［０］＝Ｒ_ｒｃｏである。
　図８において、η_ｄｃ，ｓは、各サブアパーチャの観測領域中心位置の最近接時刻、η_０は、ビーム回転中心が最近接となる時刻を基準とした任意散乱点の最近接時刻である。
　θ_ｋは、観測ビーム指向方向を基準としたビーム形成時のビーム指向方向のスクイント角、Ψ_ｃ，ｓは、各サブアパーチャの観測領域中心位置までのスクイント角、Ｒ［η］は、任意散乱点のスラントレンジである。
　Ｒ_ｓｏは、プラットフォームから地上面までの最接近スラントレンジ、θ_０［η］は、任意散乱点とプラットフォームとのスクイント角、Ｒ_０は、任意散乱点の最近接時のスラントレンジである。

　アジマスフーリエ変換部２４は、ビーム傾斜除去部２３から、Ｋ個のドップラー中心周波数変化除去後の信号Ｇ_ｋを取得する。
　アジマスフーリエ変換部２４は、それぞれのドップラー中心周波数変化除去後の信号Ｇ_ｋをドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋに変換する（図４のステップＳＴ１０）。ドップラー中心周波数変化除去後の信号Ｇ_ｋをドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋに変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　アジマスフーリエ変換部２４は、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋ（ｋ＝１，・・・，Ｋ）をビーム合成部２５に出力する。

　ビーム合成部２５は、アジマスフーリエ変換部２４から、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋを取得する。
　ビーム合成部２５は、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋの中から、それぞれドップラー周波数幅ＢＣＵＴ_ｋを切り出し、切り出したＫ個のドップラー周波数幅ＢＣＵＴ_ｋを合成する。合成後の信号Ｓｙをアジマス逆フーリエ変換部２６に出力する（図４のステップＳＴ１１）。
　ビーム合成部２５は、アジマスフーリエ変換部２４から、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋを取得する毎に、Ｋ個のドップラー周波数領域の信号ＤＰ_ｋの中から、それぞれドップラー周波数幅ＢＣＵＴ_ｋで信号を切り出し、切り出したＫ個のドップラー周波数幅ＢＣＵＴ_ｋを合成し、複数の合成後の信号Ｓｙをアジマス逆フーリエ変換部２６に出力する。
　図７Ｃは、ビーム合成部２５による合成後の信号Ｓｙであるビームの照射範囲を示す説明図である。
　図７Ｃにおいて、実線で囲まれている領域は、ビーム合成部２５による合成後の信号Ｓｙであるビームの照射範囲を示している。

　アジマス逆フーリエ変換部２６は、ビーム合成部２５から、複数の合成後の信号Ｓｙを取得する。
　アジマス逆フーリエ変換部２６は、それぞれの合成後の信号Ｓｙをアジマス時間領域の信号ＡＺＴに変換する（図４のステップＳＴ１２）。合成後の信号Ｓｙをアジマス時間領域の信号ＡＺＴに変換する処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
　アジマス逆フーリエ変換部２６は、それぞれのアジマス時間領域の信号ＡＺＴをビーム傾斜回復部２７に出力する。

　ビーム傾斜回復部２７は、アジマス逆フーリエ変換部２６から、複数のアジマス時間領域の信号ＡＺＴを取得する。
　ビーム傾斜回復部２７は、図７Ｄに示すように、それぞれのアジマス時間領域の信号ＡＺＴに対して傾斜を付与する（図４のステップＳＴ１３）。
　即ち、ビーム傾斜回復部２７は、それぞれのアジマス時間領域の信号ＡＺＴに対して、それぞれのアンテナ開口から放射されるレーダビームにおけるビーム照射方向の回転に伴う、ビーム照射範囲のドップラー中心周波数の変化を回復させるリランプ処理を行う。
　リランプ処理は、式（１０）に示すデランプ関数Ｈ_ｄｒｍｐ［η_ｓｕｂ，ｉ］の共役複素を、アジマス時間領域の信号ＡＺＴに乗算することによって実現することができる。
　ビーム傾斜回復部２７は、複数の傾斜付与後の信号ＡＺＴ’を信号結合処理部２８に出力する。
　図７Ｄは、ビーム傾斜回復部２７による傾斜付与後の信号ＡＺＴ’であるビームの照射範囲を示す説明図である。
　図７Ｄにおいて、実線で囲まれている領域は、ビーム傾斜回復部２７による傾斜付与後の信号ＡＺＴ’であるビームの照射範囲を示している。

　信号結合処理部２８は、ビーム傾斜回復部２７から、複数の傾斜付与後の信号ＡＺＴ’を取得する。
　信号結合処理部２８は、複数の傾斜付与後の信号ＡＺＴ’をアジマス時間方向に結合させ、結合後の信号Ｕｎを画像再生部２９に出力する（図４のステップＳＴ１４）。

　画像再生部２９は、信号結合部２２から、結合後の信号Ｕｎを取得する。
　画像再生部２９は、結合後の信号ＵｎからＳＡＲ画像を再生し、ＳＡＲ画像を外部に出力する（図４のステップＳＴ１５）。

　以上の実施の形態１では、プラットフォームの進行方向に並んでいる複数のアンテナ開口によって受信される目標からの反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスの受信信号を繰り返し取得し、それぞれのアンテナ開口に係る複数の受信信号のチャープレートを揃えてから、それぞれの受信信号をアジマス時間方向に分割し、複数のアンテナ開口に係る分割後の受信信号を用いて、複数のビームを形成するビーム形成部１１と、ビーム形成部１１により形成されたそれぞれのビームに対する補正処理として、それぞれのビームにおける２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、プラットフォームが移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部１５と、位置ずれ補正部１５による補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる信号結合部２２と、信号結合部２２による結合後の信号から合成開口レーダ画像を再生する画像再生部２９とを備えるように、レーダ信号処理装置２を構成した。したがって、レーダ信号処理装置２は、複数のアンテナ開口のそれぞれによって受信される反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスが用いられることによるアジマスアンビギュイティの発生を抑えることができる。

　なお、本開示は、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。

　本開示は、合成開口レーダ画像を再生するレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法に適している。

　１　アンテナ部、１ａ　Ａ／Ｄ変換器、２　レーダ信号処理装置、１１　ビーム形成部、１２　チャープレート統一部、１３　信号分割部、１４　ビーム形成処理部、１５　位置ずれ補正部、１６　ドップラー周波数除去部、１７　２次元フーリエ変換部、１８　位置ずれ補正処理部、１９　２次元逆フーリエ変換部、２０　抽出結合部、２１　ドップラー周波数回復部、２２　信号結合部、２３　ビーム傾斜除去部、２４　アジマスフーリエ変換部、２５　ビーム合成部、２６　アジマス逆フーリエ変換部、２７　ビーム傾斜回復部、２８　信号結合処理部、２９　画像再生部、３１　チャープレート統一回路、３２　信号分割回路、３３　ビーム形成処理回路、３４　ドップラー周波数除去回路、３５　２次元フーリエ変換回路、３６　位置ずれ補正処理回路、３７　２次元逆フーリエ変換回路、３８　抽出結合回路、３９　ドップラー周波数回復回路、４０　ビーム傾斜除去回路、４１　アジマスフーリエ変換回路、４２　ビーム合成回路、４３　アジマス逆フーリエ変換回路、４４　ビーム傾斜回復回路、４５　信号結合処理回路、４６　画像再生回路、５１　メモリ、５２　プロセッサ。

Claims

　プラットフォームの進行方向に並んでいる複数のアンテナ開口によって受信される目標からの反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスの受信信号を繰り返し取得し、それぞれのアンテナ開口に係る複数の受信信号のチャープレートを揃えてから、それぞれの受信信号をアジマス時間方向に分割し、前記複数のアンテナ開口に係る分割後の受信信号を用いて、複数のビームを形成するビーム形成部と、
　前記ビーム形成部により形成されたそれぞれのビームに対する補正処理として、それぞれのビームにおける２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、前記複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、前記プラットフォームが移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正する位置ずれ補正部と、
　前記位置ずれ補正部による補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させる信号結合部と、
　前記信号結合部による結合後の信号から合成開口レーダ画像を再生する画像再生部と
　を備えたレーダ信号処理装置。
　それぞれのアンテナ開口によって受信される前記目標からの反射パルスは、
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されたのち、前記目標によって反射されたパルスであり、
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスが形成するレーダビームは、ビーム照射方向が回転するレーダビームであることを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
　前記ビーム形成部は、
　それぞれのビームのドップラー帯域幅がパルス繰返し周波数よりも小さくなるように、それぞれの受信信号をアジマス時間方向に分割することを特徴とする請求項２記載のレーダ信号処理装置。
　前記信号結合部は、
　前記位置ずれ補正部による補正処理後のそれぞれのビームの傾斜を除去してから、傾斜除去後の複数のビームにおけるドップラー周波数領域の信号を繰り返し合成し、それぞれの合成後の信号に対して前記傾斜を付与し、傾斜付与後の複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させることを特徴とする請求項２記載のレーダ信号処理装置。
　それぞれのアンテナ開口から繰り返し放射されるパルスが形成するレーダビームは、スライディングスポットライトモードのレーダビーム、フルスポットライトモードのレーダビーム、又は、ＴＯＰＳ（Ｔｅｒｒａｉｎ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　Ｓｃａｎ）モードのレーダビームであることを特徴とする請求項２記載のレーダ信号処理装置。
　ビーム形成部が、プラットフォームの進行方向に並んでいる複数のアンテナ開口によって受信される目標からの反射パルスとして、チャープレートが変化するパルスの受信信号を繰り返し取得し、それぞれのアンテナ開口に係る複数の受信信号のチャープレートを揃えてから、それぞれの受信信号をアジマス時間方向に分割し、前記複数のアンテナ開口に係る分割後の受信信号を用いて、複数のビームを形成し、
　位置ずれ補正部が、前記ビーム形成部により形成されたそれぞれのビームに対する補正処理として、それぞれのビームにおける２次元周波数領域の信号に対して補正係数を乗算することによって、前記複数のアンテナ開口により反射パルスが受信されているときに、前記プラットフォームが移動することに伴って発生する、レンジ方向における結像の位置ずれを補正し、
　信号結合部が、前記位置ずれ補正部による補正処理後の複数のビームを繰り返し合成し、複数の合成後の信号をアジマス時間方向に結合させ、
　画像再生部が、前記信号結合部による結合後の信号から合成開口レーダ画像を再生する
　レーダ信号処理方法。