WO2023089713A1 - レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム - Google Patents

レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023089713A1
WO2023089713A1 PCT/JP2021/042352 JP2021042352W WO2023089713A1 WO 2023089713 A1 WO2023089713 A1 WO 2023089713A1 JP 2021042352 W JP2021042352 W JP 2021042352W WO 2023089713 A1 WO2023089713 A1 WO 2023089713A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unit
image
signal
fourier transform
gain
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/042352
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
智也 山岡
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to CA3230087A priority Critical patent/CA3230087A1/en
Priority to PCT/JP2021/042352 priority patent/WO2023089713A1/ja
Priority to JP2023555134A priority patent/JP7399368B2/ja
Publication of WO2023089713A1 publication Critical patent/WO2023089713A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques

Definitions

  • the present disclosure relates to a radar signal processing device, a radar signal processing method, and a target observation system.
  • the observation range of the synthetic aperture radar image (hereinafter referred to as "SAR (Synthetic Aperture Radar) image”) reproduced by the radar signal processing device is that the pulse repetition frequency (PRF) of the pulse transmitted and received from the antenna is lowered. It spreads with However, since the number of sampling points in the azimuth direction decreases as the PRF decreases, a false image called azimuth ambiguity may appear in the SAR image.
  • SAR Synthetic Aperture Radar
  • Non-Patent Document 1 There is a target observation system equipped with a radar signal processing device capable of suppressing the occurrence of azimuth ambiguity even if the PRF is lowered (see Non-Patent Document 1).
  • the target observing system has multiple receivers. Since the radar signal processing device uses the received data of a plurality of receivers when reproducing the SAR image, the PRF is lower than that of reproducing the SAR image using the received data of one receiver. It is possible to suppress the reduction in the number of sampling points in the azimuth direction.
  • Non-Patent Document 1 had the problem that it had to be equipped with a plurality of receivers in order to suppress the azimuth ambiguity appearing in the SAR image.
  • An object of the present invention is to obtain a radar signal processing apparatus and a radar signal processing method capable of suppressing security.
  • a radar signal processing device includes a Fourier transform unit that Fourier transforms an image signal representing a synthetic aperture radar image in the azimuth direction, and a range Doppler frequency map represented by the signal after the Fourier transform by the Fourier transform unit in the Doppler frequency direction.
  • a map dividing unit that divides and outputs a signal indicating each of the divided maps, which are range-Doppler frequency maps after division; appearing in a synthetic aperture radar image using an inverse Fourier transform unit that outputs divided reproduced signals, which are signals after the inverse Fourier transform, and the respective divided reproduced signals and image signals output from the inverse Fourier transform unit
  • a gain calculator for calculating an artifact suppression gain for suppressing a target artifact, and an artifact suppression unit for multiplying an image signal by the artifact suppression gain calculated by the gain calculator.
  • azimuth ambiguities appearing in SAR images reconstructed using only one receiver's received data can be suppressed when the PRF is lowered.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a target observation system including a radar signal processing device 30 according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing a signal transmitting/receiving section 20;
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a radar signal processing device 30 according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing hardware of the radar signal processing device 30 according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a computer when the radar signal processing device 30 is realized by software, firmware, or the like.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a radar signal processing method, which is a processing procedure of the radar signal processing device 30;
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a range-Doppler frequency map;
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a range-Doppler frequency map after division by a map dividing unit 35;
  • 2 is a configuration diagram showing a radar signal processing device 30 according to Embodiment 2.
  • FIG. 2 is a hardware configuration diagram showing hardware of a radar signal processing device 30 according to Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a target observation system including a radar signal processing device 30 according to Embodiment 1.
  • the target observation system shown in FIG. The antenna unit 10 radiates electromagnetic waves related to transmission signals output from the signal transmission/reception unit 20 toward a target.
  • the antenna unit 10 receives a reflected wave of an electromagnetic wave from a target or the like, and outputs a received signal of the reflected wave to the signal transmission/reception unit 20 .
  • the signal transmitting/receiving section 20 generates a transmission signal from the pulse signal generated by the radar signal processing device 30 and outputs the transmission signal to the antenna section 10 .
  • the signal transmitting/receiving section 20 converts the received signal output from the antenna section 10 into a digital signal and outputs the received data, which is a digital signal, to the radar signal processing device 30 .
  • the radar signal processing device 30 generates a pulse signal and outputs the pulse signal to the signal transmission/reception section 20 .
  • the radar signal processing device 30 reproduces an SAR image from the received data output from the signal transmitting/receiving section 20 .
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the signal transmitting/receiving section 20.
  • the receiver 29 includes an amplifier 25 , a multiplier 26 , a filter 27 and an analog-to-digital converter (hereinafter referred to as “A/D converter”) 28 .
  • the receiver 29 performs reception processing of reflected waves from a target or the like, and outputs reception data of the reflected waves to the radar signal processing device 30 .
  • the signal transmitter/receiver 20 has only one receiver 29 . Even if the signal transmitting/receiving unit 20 includes a plurality of receivers 29, the radar signal processing device 30 can suppress azimuth ambiguity appearing in the SAR image.
  • the oscillator 21 generates carrier waves and outputs the carrier waves to the multipliers 22 and 26, respectively.
  • the multiplication unit 22 up-converts the frequency of the pulse signal by multiplying the pulse signal output from the radar signal processing device 30 by the carrier wave output from the oscillation unit 21 .
  • Multiplying section 22 outputs the pulse signal after frequency up-conversion to amplifying section 23 as a transmission signal.
  • the amplification section 23 amplifies the transmission signal output from the multiplication section 22 and outputs the amplified transmission signal to the switching section 24 .
  • the switching unit 24 outputs the transmission signal output from the amplification unit 23 to the antenna unit 10 and outputs the reception signal output from the antenna unit 10 to the amplification unit 25 .
  • the amplification section 25 amplifies the received signal output from the switching section 24 and outputs the amplified received signal to the multiplication section 26 .
  • the multiplier 26 multiplies the received signal output from the amplifier 25 by the carrier wave output from the oscillator 21 to down-convert the frequency of the received signal.
  • Filter section 27 suppresses out-of-band components contained in the received signal after frequency down-conversion by multiplication section 26 , and outputs the received signal after out-of-band component suppression to A/D converter 28 .
  • the A/D converter 28 converts the received signal output from the filter section 27 from an analog signal to a digital signal.
  • the A/D converter 28 outputs a digital signal to the radar signal processing device 30 as received data.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing the radar signal processing device 30 according to Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a hardware configuration diagram showing hardware of the radar signal processing device 30 according to the first embodiment.
  • the radar signal processing device 30 shown in FIG. A suppression unit 38 is provided.
  • the pulse signal generator 31 is implemented by, for example, a pulse signal generator circuit 41 shown in FIG.
  • the pulse signal generator 31 repeatedly generates a pulse signal and repeatedly outputs the generated pulse signal to the multiplier 22 .
  • the signal inserting section 32 is implemented by, for example, a signal inserting circuit 42 shown in FIG.
  • the signal insertion unit 32 repeatedly acquires received data output from the A/D converter 28 .
  • the signal insertion unit 32 inserts a signal of 0 in the hit direction of each received data.
  • the signal inserting section 32 outputs the reception data after inserting the respective 0 signals to the image reproducing section 33 .
  • the image reproduction unit 33 is implemented by, for example, an image reproduction circuit 43 shown in FIG.
  • the image reproduction unit 33 acquires the reception data after each 0 signal insertion from the signal insertion unit 32 .
  • the image reproduction unit 33 reproduces the SAR image from the reception data after each 0 signal insertion.
  • the image reproduction unit 33 performs range cell migration correction on each of the true image and the false image of the target appearing in the SAR image.
  • the image reproduction unit 33 outputs an image signal representing the SAR image to the Fourier transform unit 34, the gain calculation unit 37, and the false image suppression unit 38, respectively.
  • the Fourier transform unit 34 is implemented by, for example, a Fourier transform circuit 44 shown in FIG.
  • the Fourier transform unit 34 acquires an image signal representing the SAR image from the image reproducing unit 33 .
  • the Fourier transform unit 34 Fourier transforms the image signal representing the SAR image in the azimuth direction.
  • the Fourier transform unit 34 outputs the signal after the Fourier transform to the map dividing unit 35 .
  • the map division unit 35 is implemented by, for example, a map division circuit 45 shown in FIG.
  • the map dividing unit 35 divides the range Doppler frequency map indicated by the signal after the Fourier transform by the Fourier transform unit 34 in the Doppler frequency direction.
  • the map dividing unit 35 outputs a signal representing each of the divided maps, which are range-Doppler frequency maps after division, to the inverse Fourier transform unit 36 .
  • the inverse Fourier transform unit 36 is implemented by, for example, an inverse Fourier transform circuit 46 shown in FIG.
  • the inverse Fourier transform unit 36 acquires signals indicating a plurality of divided maps from the map dividing unit 35 .
  • the inverse Fourier transform unit 36 inverse Fourier transforms the signals indicating the respective division maps, and outputs divided reproduction signals, which are signals after the inverse Fourier transform, to the gain calculation unit 37 .
  • the gain calculator 37 is implemented by, for example, the gain calculator circuit 47 shown in FIG.
  • the gain calculator 37 includes a pixel selector 37a and a gain calculator 37b.
  • the gain calculator 37 acquires an image signal representing the SAR image from the image reproducer 33 and acquires a plurality of split reproduced signals from the inverse Fourier transform unit 36 .
  • the gain calculator 37 calculates a false image suppression gain for suppressing a target false image appearing in the SAR image, using the divided reproduction signal and the image signal.
  • the gain calculator 37 outputs the artifact suppression gain to the artifact suppressor 38 .
  • the pixel selection unit 37a acquires a plurality of divided reproduced signals from the inverse Fourier transform unit 36.
  • FIG. The pixel selection unit 37a specifies groups of pixels having the same pixel position in the image, in the divided reproduced image indicated by each of the plurality of divided reproduced signals.
  • the pixel selection unit 37a selects the minimum intensity pixel, which is the pixel with the minimum intensity, from among the plurality of pixels included in each set.
  • the gain calculation processing unit 37b acquires an image signal representing the SAR image from the image reproduction unit 33.
  • the gain calculation processing unit 37b identifies, among the plurality of pixels included in the SAR image, pixels having the same pixel positions in the image as the minimum intensity pixels selected by the pixel selection unit 37a.
  • the gain calculation processing unit 37b divides the intensity of each minimum intensity pixel by the specified intensity of each pixel, and outputs the intensity division result to the artifact suppression unit 38 as an artifact suppression gain.
  • the artifact suppression unit 38 is implemented by, for example, an artifact suppression circuit 48 shown in FIG.
  • the artifact suppression unit 38 acquires an image signal representing an SAR image from the image reproduction unit 33 and acquires an artifact suppression gain from the gain calculation unit 37 .
  • the artifact suppression unit 38 multiplies the image signal by the artifact suppression gain.
  • the azimuth ambiguity is suppressed in the SAR image indicated by the image signal after gain multiplication by the false image suppression unit 38 .
  • a pulse signal generation unit 31, a signal insertion unit 32, an image reproduction unit 33, a Fourier transform unit 34, a map dividing unit 35, an inverse Fourier transform unit 36, and a gain calculation unit 37, which are components of the radar signal processing device 30, are shown.
  • the false image suppression unit 38 are assumed to be implemented by dedicated hardware as shown in FIG. That is, the radar signal processing device 30 includes a pulse signal generation circuit 41, a signal insertion circuit 42, an image reproduction circuit 43, a Fourier transform circuit 44, a map division circuit 45, an inverse Fourier transform circuit 46, a gain calculation circuit 47, and an artifact suppression circuit. 48 is assumed.
  • Each of the pulse signal generation circuit 41, the signal insertion circuit 42, the image reproduction circuit 43, the Fourier transform circuit 44, the map division circuit 45, the inverse Fourier transform circuit 46, the gain calculation circuit 47, and the artifact suppression circuit 48 is, for example, a single Circuits, composite circuits, programmed processors, parallel programmed processors, ASICs (Application Specific Integrated Circuits), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), or combinations thereof.
  • the constituent elements of the radar signal processing device 30 are not limited to those realized by dedicated hardware, and the radar signal processing device 30 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. There may be.
  • Software or firmware is stored as a program in a computer's memory.
  • a computer means hardware that executes a program, for example, a CPU (Central Processing Unit), a central processing unit, a processing unit, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a processor, or a DSP (Digital Signal Processor). do.
  • FIG. 5 is a hardware configuration diagram of a computer when the radar signal processing device 30 is implemented by software, firmware, or the like.
  • a pulse signal generator 31 When the radar signal processing device 30 is implemented by software, firmware, or the like, a pulse signal generator 31, a signal inserter 32, an image reproducer 33, a Fourier transform unit 34, a map splitter 35, an inverse Fourier transform unit 36, a gain
  • a memory 51 stores a program for causing a computer to execute respective processing procedures in the calculation unit 37 and the artifact suppression unit 38 . Then, the processor 52 of the computer executes the program stored in the memory 51 .
  • FIG. 4 shows an example in which each component of the radar signal processing device 30 is implemented by dedicated hardware
  • FIG. 5 shows an example in which the radar signal processing device 30 is implemented by software, firmware, or the like. ing.
  • this is only an example, and some components in the radar signal processing device 30 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a radar signal processing method, which is a processing procedure of the radar signal processing device 30.
  • the pulse signal generator 31 of the radar signal processing device 30 repeatedly generates pulse signals and repeatedly outputs the generated pulse signals to the multiplier 22 .
  • the pulse signal generated by the pulse signal generator 31 may be, for example, a simple pulse signal or a chirped pulse signal.
  • the PRF of the pulse signal generated by the pulse signal generator 31 is lowered to the extent that, for example, azimuth ambiguity appears in the SAR image in order to widen the observation range of the SAR image.
  • the oscillator 21 of the signal transmitter/receiver 20 generates carrier waves and outputs the carrier waves to the multipliers 22 and 26, respectively.
  • the multiplier 22 acquires a carrier wave from the oscillator 21 .
  • the multiplier 22 repeatedly acquires the pulse signal from the radar signal processing device 30 .
  • the multiplier 22 up-converts the frequency of each pulse signal by multiplying each acquired pulse signal by a carrier wave.
  • the frequency of the pulse signal is up-converted by the multiplication unit 22 to become, for example, a frequency in a high frequency band.
  • Multiplying section 22 outputs the pulse signal after each frequency up-conversion to amplifying section 23 as a transmission signal.
  • the amplification section 23 repeatedly acquires each transmission signal from the multiplication section 22 .
  • the amplification section 23 amplifies each transmission signal and outputs each amplified transmission signal to the switching section 24 .
  • the switching unit 24 outputs the transmission signal to the antenna unit 10 each time it receives a transmission signal from the amplification unit 23 .
  • the antenna section 10 Each time the antenna section 10 receives a transmission signal from the switching section 24, the antenna section 10 radiates an electromagnetic wave related to the transmission signal toward a target.
  • the electromagnetic waves associated with the transmitted signal are reflected by the target, the background of the target, or the like.
  • a reflected wave from a target or the like is received by the antenna section 10 .
  • the antenna section 10 outputs the received signal of the reflected wave to the switching section 24 of the signal transmitting/receiving section 20 .
  • the switching unit 24 outputs the received signal to the amplifier unit 25 each time it receives a reflected wave received signal from the antenna unit 10 .
  • the multiplier 26 down-converts the frequency of the received signal by multiplying the received signal by the carrier every time it receives the amplified received signal from the amplifier 25 .
  • the frequency of the received signal is down-converted by the multiplication unit 26 to become, for example, a frequency in the intermediate frequency band.
  • Multiplying section 26 outputs the frequency down-converted received signal to filtering section 27 .
  • the filter unit 27 suppresses out-of-band components contained in the received signal every time it receives the frequency down-converted received signal from the multiplication unit 26, and converts the out-of-band component-suppressed received signal into an A/D converter. 28.
  • the A/D converter 28 converts the received signal from an analog signal to a digital signal every time it receives the received signal after out-of-band component suppression from the filter section 27 .
  • the A/D converter 28 outputs the received data s 0 (n, h 0 ), which is a digital signal, to the signal insertion section 32 of the radar signal processing device 30 .
  • the received data s 0 (n, h 0 ) is represented in the range-hit dimension. n is the range cell number, and h0 is the hit number that identifies the pulse signal associated with the reflected wave.
  • the signal insertion unit 32 repeatedly acquires the reception data s 0 (n, h 0 ) from the A/D converter 28 . Each time the signal inserting unit 32 acquires received data s 0 (n, h 0 ), as shown in the following equation (1), the signal insertion unit 32 inserts 0 in the hit direction of the received data s 0 (n, h 0 ). A signal is inserted (step ST1 in FIG. 6). The signal inserting unit 32 outputs the received data s 1 (n, h) after inserting the respective 0 signals to the image reproducing unit 33 .
  • M is an integer of 2 or greater.
  • the received data s 1 (n, h) shown in Equation (1) has s 0 (n, h 0 ) at M intervals.
  • the PRF is multiplied by M by inserting a 0 signal in the hit direction by the signal inserting unit 32 . Further, by inserting a signal of 0 in the hit direction by the signal insertion unit 32, a true image replica signal indicating the target is generated, and the replica signal becomes a part of the false image.
  • the signal insertion unit 32 inserts a signal of 0 in the hit direction of the received data s 0 (n, h 0 ).
  • the signal inserting unit 32 Even if the signal inserting unit 32 does not insert a signal of 0, if the observation range of the SAR image reproduced by the image reproducing unit 33 is sufficiently wide, the signal inserting unit 32 inserts the received data s 0 (n, h 0 ) may be omitted.
  • the image reproduction unit 33 acquires the reception data s 1 (n, h) after each 0 signal insertion from the signal insertion unit 32 .
  • the image reproduction unit 33 reproduces the SAR image from the reception data s 1 (n, h) after each 0 signal insertion (step ST2 in FIG. 6).
  • Any method can be used for reproducing the SAR image by the image reproducing unit 33, and for example, the range-Doppler method or the chirp scaling method can be used.
  • the image reproduction unit 33 performs range cell migration correction on each of the true image and the false image of the target appearing in the SAR image.
  • the image reproduction unit 33 outputs the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image to the Fourier transform unit 34, the gain calculation unit 37, and the false image suppression unit 38, respectively.
  • r is the range bin number and az is the azimuth bin number.
  • the image reproduction unit 33 outputs the image signal s 2 (r, az) to the Fourier transform unit 34, the gain calculation unit 37, and the false image suppression unit 38, respectively.
  • the image reproduction unit 33 outputs the image signal s 2 (r, az) to a storage device (not shown), and the Fourier transform unit 34, the gain calculation unit 37, and the false image suppression unit 38 Each may obtain the image signal s 2 (r, az) from a storage device.
  • the Fourier transform unit 34 acquires the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image from the image reproducing unit 33 .
  • the Fourier transform unit 34 Fourier transforms the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image in the azimuth direction (step ST3 in FIG. 6).
  • Fourier transform methods for the image signal s 2 (r, az) include, for example, FFT (Fast Fourier Transformation) and DFT (Discrete Fourier Transform).
  • a signal s 2 (r, f) after the Fourier transform by the Fourier transform unit 34 is a signal representing a range-Doppler frequency map as shown in FIG. f is the Doppler frequency.
  • the Fourier transform unit 34 outputs the signal s 2 (r, f) after the Fourier transform to the map dividing unit 35 .
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a range-Doppler frequency map.
  • the horizontal axis is the Doppler frequency and the vertical axis is the range.
  • the solid line is the true image of the target, and the dashed line is the false image.
  • the image reproduction unit 33 performs range cell migration correction on each of the true and false images of the target appearing in the SAR image. Therefore, the range cell migration curve of the signal indicating the true image becomes a horizontal straight line parallel to the horizontal axis indicating the Doppler frequency direction.
  • the false image range cell migration curve whose range changes as the Doppler frequency changes, is a line segment oblique to the horizontal axis indicating the Doppler frequency direction. Therefore, the true image is represented by a horizontal straight line whose range does not change in the Doppler frequency band.
  • Artifacts on the other hand, are represented by diagonal line segments with varying ranges in a portion of the Doppler frequency band.
  • the map dividing unit 35 acquires the signal s 2 (r, f) after the Fourier transform from the Fourier transform unit 34 . As shown in FIG. 8, the map division unit 35 divides the range-Doppler frequency map indicated by the Fourier-transformed signal s 2 (r, f) in the Doppler frequency direction (step ST4 in FIG. 6).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the range-Doppler frequency map after being divided by the map dividing unit 35. As shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis is the Doppler frequency and the vertical axis is the range. The solid line is the true image of the target, and the dashed line is the false image.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of the range-Doppler frequency map after being divided by the map dividing unit 35. As shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis is the Doppler frequency and the vertical axis is the range. The solid line is the true image of the target, and the dashed
  • a true image is represented by a horizontal straight line whose range does not change in the Doppler frequency band. Therefore, even if the true image is divided in the Doppler frequency direction, the range of the true image is the same for each Doppler frequency.
  • Artifacts are represented by diagonal line segments with varying ranges in a portion of the Doppler frequency band. Therefore, by dividing the artifact in the direction of the Doppler frequency, the ranges of the artifact at each Doppler frequency are shifted from each other.
  • Equation (2) shows division of the range-Doppler frequency map by the map division unit 35 .
  • the range-Doppler frequency map is divided into M partition maps.
  • the map dividing unit 35 outputs signals s 3,m (r, f) representing the M divided maps to the inverse Fourier transform unit 36 .
  • m 1, . . . ,M.
  • the map dividing unit 35 divides the range Doppler frequency map so that the width of the divided map in the Doppler frequency direction is uniform. However, this is only an example, and the map dividing unit 35 may divide the range-Doppler frequency map so that the widths of the divided maps in the Doppler frequency direction are uneven.
  • the inverse Fourier transform unit 36 acquires the signals s 3,m (r, f) representing the M divided maps from the map dividing unit 35 .
  • the inverse Fourier transform unit 36 inverse Fourier transforms the signals s 3,m (r, f) indicating the respective division maps (step ST5 in FIG. 6).
  • As an inverse Fourier transform method of the signal s 3,m (r, f) indicating the division map for example, there is IFFT (Inverse Fast Fourier Transformation) or IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform).
  • the inverse Fourier transform unit 36 outputs the divided reproduction signal s 3,m (r, az), which is the signal after each inverse Fourier transform, to the gain calculation unit 37 .
  • the gain calculator 37 acquires M divided reproduced signals s 3,m (r, az) from the inverse Fourier transform unit 36 .
  • the gain calculator 37 uses the M divided reproduced signals s 3,m (r, az) and the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image to calculate the artifact suppression gain g 0 (r, az). az) is calculated (step ST6 in FIG. 6).
  • the gain calculation processing by the gain calculator 37 will be specifically described below.
  • the pixel selection unit 37 a of the gain calculation unit 37 acquires M divided reproduction signals s 3,m (r, az) from the inverse Fourier transform unit 36 .
  • the pixel selection unit 37a specifies groups of pixels having the same pixel position in the image, in the divided reproduced image indicated by each of the M divided reproduced signals s 3,m (r, az). For example, if the number of pixels in the divided reproduced image in the horizontal direction is H and the number of pixels in the divided reproduced image in the vertical direction is V, the pixel selection unit 37a specifies H ⁇ V sets.
  • the pixel selection unit 37a compares the absolute values
  • the pixel selection unit 37a selects the minimum intensity pixel, which is the pixel with the minimum intensity, from among the M pixels included in each set based on the intensity comparison result.
  • the pixel selection unit 37a converts min(
  • the intensity s 4 (r, az) of the minimum intensity pixel is likely to be the intensity of a pixel that does not represent a false image.
  • the gain calculation processing unit 37b acquires the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image from the image reproduction unit 33 .
  • the gain calculation processing unit 37b identifies, among the H ⁇ V pixels included in the SAR image, pixels having the same pixel positions in the image as the minimum intensity pixels selected by the pixel selection unit 37a.
  • the gain calculation processing unit 37b calculates the intensity s 4 ( r , az).
  • the gain calculation processing unit 37b outputs the intensity division result to the artifact suppression unit 38 as an artifact suppression gain g 0 (r, az).
  • the artifact suppression unit 38 acquires the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image from the image reproduction unit 33 and acquires the artifact suppression gain g 0 (r, az) from the gain calculation unit 37 . do.
  • the artifact suppression unit 38 multiplies the image signal s 2 (r, az) by the artifact suppression gain g 0 (r, az) as shown in the following equation (5) (step ST7 in FIG. 6). .
  • An azimuth ambiguity is suppressed in the SAR image indicated by the image signal s 5 (r, az) after gain multiplication by the false image suppression unit 38 .
  • the artifact suppression unit 38 displays the SAR image after azimuth ambiguity suppression on an external display or the like.
  • the false image suppression unit 38 displays the SAR image after azimuth ambiguity suppression on an external display or the like.
  • the false image suppression unit 38 may store the image signal s 5 (r, az) representing the SAR image after azimuth ambiguity suppression in a storage device (not shown). .
  • the Fourier transform unit 34 Fourier transforms the image signal representing the synthetic aperture radar image in the azimuth direction, and the range Doppler frequency map represented by the signal after the Fourier transform by the Fourier transform unit 34 is transformed in the Doppler frequency direction.
  • the radar signal processing device 30 is configured to include a map dividing unit 35 that divides and outputs a signal indicating each of the divided maps, which are range-Doppler frequency maps after division.
  • the radar signal processing device 30 performs an inverse Fourier transform on the signal indicating each divided map output from the map dividing unit 35, and outputs a divided reproduced signal which is a signal after each inverse Fourier transform.
  • the radar signal processor 30 can suppress azimuth ambiguities appearing in SAR images reconstructed using only one receiver's received data when the PRF is lowered.
  • the pixel selection unit 37a selects a minimum intensity pixel, which is the pixel with the minimum intensity among the M pixels included in each set, based on the intensity comparison result. Selecting pixels. Then, the gain calculation processing unit 37b divides the intensity s 4 (r, az) of each minimum intensity pixel by the specified absolute value
  • Embodiment 2 describes the radar signal processing device 30 in which the gain calculation processing unit 37c adjusts the artifact suppression gain g 0 (r, az).
  • FIG. 9 is a configuration diagram showing a radar signal processing device 30 according to Embodiment 2.
  • FIG. 10 is a hardware configuration diagram showing hardware of the radar signal processing device 30 according to the second embodiment.
  • the radar signal processing device 30 shown in FIG. A suppression unit 38 is provided.
  • the gain calculator 39 is implemented by, for example, a gain calculator circuit 49 shown in FIG.
  • the gain calculator 39 includes a pixel selector 37a and a gain calculator 37c.
  • the gain calculator 39 calculates the artifact suppression gain g 0 (r, az) using the intensity comparison result and the image signal representing the SAR image, similarly to the gain calculator 37 shown in FIG.
  • the gain calculation unit 39 adjusts the calculated artifact suppression gain g 0 (r, az) and outputs the adjusted artifact suppression gain to the artifact suppression unit 38 .
  • the gain calculation processing unit 37c calculates the intensity s 4 Divide (r, az).
  • the gain calculation processing unit 37c replaces the artifact suppression gain g 0 (r, az) with 1 if the artifact suppression gain g 0 ( r, az), which is the division result of the intensity, is greater than 1. I do. Further, the gain calculation processing unit 37c performs moving average processing on the false image suppression gain g 1 (r, az) after the replacement processing.
  • the gain calculation processing unit 37c raises the artifact suppression gain g 2 (r, az) after the moving average processing to the power, and obtains the artifact suppression gain after the power artifact suppression gain g 3 ( r, az) to the false image suppression unit 38 .
  • pulse signal generation unit 31, signal insertion unit 32, image reproduction unit 33, Fourier transform unit 34, map dividing unit 35, inverse Fourier transform unit 36, gain calculation unit 39, which are components of radar signal processing device 30, are shown.
  • the false image suppression unit 38 are assumed to be implemented by dedicated hardware as shown in FIG. That is, the radar signal processing device 30 includes a pulse signal generation circuit 41, a signal insertion circuit 42, an image reproduction circuit 43, a Fourier transform circuit 44, a map division circuit 45, an inverse Fourier transform circuit 46, a gain calculation circuit 49, and an artifact suppression circuit. 48 is assumed.
  • Each of the pulse signal generation circuit 41, the signal insertion circuit 42, the image reproduction circuit 43, the Fourier transform circuit 44, the map division circuit 45, the inverse Fourier transform circuit 46, the gain calculation circuit 49, and the artifact suppression circuit 48 is, for example, a single It can be a circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC, an FPGA, or a combination thereof.
  • the constituent elements of the radar signal processing device 30 are not limited to those realized by dedicated hardware, and the radar signal processing device 30 may be realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. There may be.
  • a pulse signal generator 31 When the radar signal processing device 30 is implemented by software, firmware, or the like, a pulse signal generator 31, a signal inserter 32, an image reproducer 33, a Fourier transform unit 34, a map splitter 35, an inverse Fourier transform unit 36, a gain
  • a memory 51 shown in FIG. 5 stores a program for causing a computer to execute respective processing procedures in the calculation unit 39 and the artifact suppression unit 38 . Then, the processor 52 shown in FIG. 5 executes the program stored in the memory 51 .
  • FIG. 10 shows an example in which each component of the radar signal processing device 30 is implemented by dedicated hardware
  • FIG. 5 shows an example in which the radar signal processing device 30 is implemented by software, firmware, or the like. ing. However, this is only an example, and some components in the radar signal processing device 30 may be implemented by dedicated hardware, and the remaining components may be implemented by software, firmware, or the like.
  • the operation of the radar signal processing device 30 shown in FIG. 9 will be described. Since it is the same as the radar signal processing device 30 shown in FIG. 3 except for the gain calculator 39, the operation of the gain calculator 39 will be mainly described here.
  • the pixel selection unit 37a of the gain calculation unit 39 selects the minimum intensity pixel, which is the pixel with the minimum intensity, from among the plurality of pixels included in each set. do.
  • the pixel selection unit 37a sets min(
  • the gain calculation processing unit 37c acquires the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image from the image reproduction unit 33, like the gain calculation processing unit 37b shown in FIG. Similar to the gain calculation processing unit 37b shown in FIG.
  • the gain calculation processing unit 37c selects each minimum intensity pixel from among the H ⁇ V pixels included in the SAR image by the pixel selection unit 37a. to identify the pixels with the same pixel position in the image. Similar to the gain calculation processing unit 37b shown in FIG. 3, the gain calculation processing unit 37c calculates the intensity s 4 Divide (r, az).
  • Equation (6) g 1 (r, az) is the artifact suppression gain after replacement processing by the gain calculation processing unit 37c.
  • the gain calculation processing unit 37c performs moving average processing on the artifact suppression gain g 1 (r, az) in order to reduce noise contained in the artifact suppression gain g 1 (r, az). to implement. Since the moving average process itself is a well-known technique, detailed description thereof will be omitted. Each of the number of pixels and the coefficient for moving averaging is arbitrary. Hereinafter, the artifact suppression gain after moving average processing is assumed to be g 2 (r, az).
  • the gain calculation processing unit 37c raises the artifact suppression gain g 2 (r, az) after the moving average processing to the power do.
  • the gain calculation processing unit 37c outputs the artifact suppression gain g 3 (r, az) after exponentiation to the artifact suppression unit 38 as the artifact suppression gain.
  • Equation (7) ⁇ is an arbitrary value.
  • the artifact suppression unit 38 acquires the image signal s 2 (r, az) representing the SAR image from the image reproduction unit 33 and acquires the artifact suppression gain g 3 (r, az) from the gain calculation unit 39 . do.
  • the artifact suppression unit 38 multiplies the image signal s 2 (r, az) by the artifact suppression gain g 3 (r, az) as shown in the following equation (8).
  • the artifact suppression unit 38 displays, for example, the SAR image after azimuth ambiguity suppression on an external display or the like.
  • the gain calculation processing unit 37c exponentiates the division result of the intensity, and outputs the division result after the exponentiation to the artifact suppression unit 38 as the artifact suppression gain. 9 was configured. Therefore, like the radar signal processing device 30 shown in FIG. 3, the radar signal processing device 30 shown in FIG. can suppress the azimuth ambiguity appearing in Further, the radar signal processing device 30 shown in FIG. 9 can improve the accuracy of azimuth ambiguity suppression as compared with the radar signal processing device 30 shown in FIG.
  • the present disclosure is suitable for radar signal processing devices, radar signal processing methods, and target observation systems.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

合成開口レーダ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換するフーリエ変換部（３４）と、フーリエ変換部（３４）によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力するマップ分割部（３５）と、マップ分割部（３５）から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力する逆フーリエ変換部（３６）と、逆フーリエ変換部（３６）から出力されたそれぞれの分割再生信号と画像信号とを用いて、合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する利得算出部（３７）と、利得算出部（３７）により算出された偽像抑圧用利得を画像信号に乗算する偽像抑圧部（３８）とを備えているレーダ信号処理装置（３０）。

Description

レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム
　本開示は、レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システムに関するものである。
　レーダ信号処理装置によって再生される合成開口レーダ画像（以下「ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ　Ａｐｅｒｔｕｒｅ　Ｒａｄａｒ）画像」という）の観測範囲は、アンテナから送受信されるパルスの繰り返し周波数（ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ　Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が下げられることで広がる。しかしながら、ＰＲＦが下がることで、アジマス方向のサンプリング点数が少なくなるため、アジマスアンビギュイティと呼ばれる偽像がＳＡＲ画像に現れることがある。
　ＰＲＦが下げられても、アジマスアンビギュイティの発生を抑えることが可能なレーダ信号処理装置を備える目標観測システムがある（非特許文献１を参照）。当該目標観測システムは、複数の受信機を有している。当該レーダ信号処理装置は、ＳＡＲ画像を再生する際、複数の受信機の受信データを用いるため、１つの受信機の受信データを用いて、ＳＡＲ画像を再生するものよりも、ＰＲＦが下げられたときの、アジマス方向のサンプリング点数の減少を抑えることができる。
G. Krieger, N. Gebert, and A. Moreira, "Unambiguous SAR signal reconstruction from nonuniform displaced phase center sampling," IEEE Geosci. Remote Sens. Lett., vol. 1, no. 4, pp. 260-264, Oct. 2004.
　非特許文献１に開示されている目標観測システムは、ＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧するために、複数の受信機を備えなければならないという課題があった。
　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、ＰＲＦが下げられたときに、１つの受信機の受信データのみを用いて再生されたＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧す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、合成開口レーダ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換するフーリエ変換部と、フーリエ変換部によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力するマップ分割部と、マップ分割部から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力する逆フーリエ変換部と、逆フーリエ変換部から出力されたそれぞれの分割再生信号と画像信号とを用いて、合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する利得算出部と、利得算出部により算出された偽像抑圧用利得を画像信号に乗算する偽像抑圧部とを備えたものである。
　本開示によれば、ＰＲＦが下げられたときに、１つの受信機の受信データのみを用いて再生されたＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧することができる。
実施の形態１に係るレーダ信号処理装置３０を含む目標観測システムを示す構成図である。 信号送受信部２０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３０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３０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３０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３０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。 レンジドップラー周波数マップの一例を示す説明図である。 マップ分割部３５による分割後のレンジドップラー周波数マップの一例を示す説明図である。 実施の形態２に係るレーダ信号処理装置３０を示す構成図である。 実施の形態２に係るレーダ信号処理装置３０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
　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３０を含む目標観測システムを示す構成図である。
　図１に示す目標観測システムは、アンテナ部１０、信号送受信部２０及びレーダ信号処理装置３０を備えている。
　アンテナ部１０は、信号送受信部２０から出力された送信信号に係る電磁波を目標に向けて放射する。
　アンテナ部１０は、目標等による電磁波の反射波を受信し、反射波の受信信号を信号送受信部２０に出力する。
　信号送受信部２０は、レーダ信号処理装置３０により生成されたパルス信号から送信信号を生成し、送信信号をアンテナ部１０に出力する。
　信号送受信部２０は、アンテナ部１０から出力された受信信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号である受信データをレーダ信号処理装置３０に出力する。
　レーダ信号処理装置３０は、パルス信号を生成し、パルス信号を信号送受信部２０に出力する。
　レーダ信号処理装置３０は、信号送受信部２０から出力された受信データから、ＳＡＲ画像を再生する。
　図２は、信号送受信部２０を示す構成図である。
　図２に示す信号送受信部２０は、発振部２１、乗算部２２、増幅部２３、切り換え部２４及び受信機２９を備えている。
　受信機２９は、増幅部２５、乗算部２６、フィルタ部２７及びアナログデジタル変換部（以下「Ａ／Ｄコンバータ」という）２８を備えている。
　受信機２９は、目標等による反射波の受信処理を実施し、反射波の受信データをレーダ信号処理装置３０に出力する。
　図１に示す目標観測システムでは、信号送受信部２０が、１つの受信機２９のみを備えている。信号送受信部２０が、複数の受信機２９を備えていても、レーダ信号処理装置３０は、ＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧することが可能である。
　発振部２１は、搬送波を生成し、搬送波を乗算部２２及び乗算部２６のそれぞれに出力する。
　乗算部２２は、レーダ信号処理装置３０から出力されたパルス信号に、発振部２１から出力された搬送波を乗算することで、パルス信号の周波数をアップコンバートする。
　乗算部２２は、送信信号として、周波数アップコンバート後のパルス信号を増幅部２３に出力する。
　増幅部２３は、乗算部２２から出力された送信信号を増幅し、増幅後の送信信号を切り換え部２４に出力する。
　切り換え部２４は、増幅部２３から出力された送信信号をアンテナ部１０に出力し、アンテナ部１０から出力された受信信号を増幅部２５に出力する。
　増幅部２５は、切り換え部２４から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を乗算部２６に出力する。
　乗算部２６は、増幅部２５から出力された受信信号に、発振部２１から出力された搬送波を乗算することで、受信信号の周波数をダウンコンバートする。
　フィルタ部２７は、乗算部２６による周波数ダウンコンバート後の受信信号に含まれている帯域外成分を抑圧し、帯域外成分抑圧後の受信信号をＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
　Ａ／Ｄコンバータ２８は、フィルタ部２７から出力された受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
　Ａ／Ｄコンバータ２８は、受信データとして、デジタル信号をレーダ信号処理装置３０に出力する。
　図３は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置３０を示す構成図である。
　図４は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置３０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
　図３に示すレーダ信号処理装置３０は、パルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８を備えている。
　パルス信号生成部３１は、例えば、図４に示すパルス信号生成回路４１によって実現される。
　パルス信号生成部３１は、パルス信号を繰り返し生成し、生成したパルス信号を乗算部２２に繰り返し出力する。
　信号挿入部３２は、例えば、図４に示す信号挿入回路４２によって実現される。
　信号挿入部３２は、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力された受信データを繰り返し取得する。
　信号挿入部３２は、それぞれの受信データのヒット方向に０の信号を挿入する。
　信号挿入部３２は、それぞれの０信号挿入後の受信データを画像再生部３３に出力する。
　画像再生部３３は、例えば、図４に示す画像再生回路４３によって実現される。
　画像再生部３３は、信号挿入部３２から、それぞれの０信号挿入後の受信データを取得する。
　画像再生部３３は、それぞれの０信号挿入後の受信データからＳＡＲ画像を再生する。
　画像再生部３３は、ＳＡＲ画像を再生する際に、ＳＡＲ画像に現れている目標の真像及び偽像のそれぞれに対して、レンジセルマイグレーション補正を行っている。
　画像再生部３３は、ＳＡＲ画像を示す画像信号をフーリエ変換部３４、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８のそれぞれに出力する。
　フーリエ変換部３４は、例えば、図４に示すフーリエ変換回路４４によって実現される。
　フーリエ変換部３４は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号を取得する。
　フーリエ変換部３４は、ＳＡＲ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換する。
　フーリエ変換部３４は、フーリエ変換後の信号をマップ分割部３５に出力する。
　マップ分割部３５は、例えば、図４に示すマップ分割回路４５によって実現される。
　マップ分割部３５は、フーリエ変換部３４によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割する。
　マップ分割部３５は、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を逆フーリエ変換部３６に出力する。
　逆フーリエ変換部３６は、例えば、図４に示す逆フーリエ変換回路４６によって実現される。
　逆フーリエ変換部３６は、マップ分割部３５から、複数の分割マップを示す信号を取得する。
　逆フーリエ変換部３６は、それぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を利得算出部３７に出力する。
　利得算出部３７は、例えば、図４に示す利得算出回路４７によって実現される。
　利得算出部３７は、画素選択部３７ａ及び利得算出処理部３７ｂを備えている。
　利得算出部３７は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号を取得し、逆フーリエ変換部３６から、複数の分割再生信号を取得する。
　利得算出部３７は、それぞれの分割再生信号と画像信号とを用いて、ＳＡＲ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する。
　利得算出部３７は、偽像抑圧用利得を偽像抑圧部３８に出力する。
　画素選択部３７ａは、逆フーリエ変換部３６から、複数の分割再生信号を取得する。
　画素選択部３７ａは、複数の分割再生信号のそれぞれが示す分割再生画像において、画像内の画素位置が同じ画素の組をそれぞれ特定する。
　画素選択部３７ａは、それぞれの組に含まれている複数の画素の中で、強度が最小の画素である強度最小画素を選択する。
　利得算出処理部３７ｂは、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号を取得する。
　利得算出処理部３７ｂは、ＳＡＲ画像に含まれている複数の画素の中で、画素選択部３７ａにより選択されたそれぞれの強度最小画素と画像内の画素位置が同じ画素を特定する。
　利得算出処理部３７ｂは、特定したそれぞれの画素の強度で、それぞれの強度最小画素の強度を除算し、偽像抑圧用利得として、強度の除算結果を偽像抑圧部３８に出力する。
　偽像抑圧部３８は、例えば、図４に示す偽像抑圧回路４８によって実現される。
　偽像抑圧部３８は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号を取得し、利得算出部３７から、偽像抑圧用利得を取得する。
　偽像抑圧部３８は、偽像抑圧用利得を画像信号に乗算する。偽像抑圧部３８による利得乗算後の画像信号が示すＳＡＲ画像は、アジマスアンビギュイティが抑圧されている。
　図１では、レーダ信号処理装置３０の構成要素であるパルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８のそれぞれが、図４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３０が、パルス信号生成回路４１、信号挿入回路４２、画像再生回路４３、フーリエ変換回路４４、マップ分割回路４５、逆フーリエ変換回路４６、利得算出回路４７及び偽像抑圧回路４８によって実現されるものを想定している。
　パルス信号生成回路４１、信号挿入回路４２、画像再生回路４３、フーリエ変換回路４４、マップ分割回路４５、逆フーリエ変換回路４６、利得算出回路４７及び偽像抑圧回路４８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３０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３０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５は、レーダ信号処理装置３０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３０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、パルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８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４では、レーダ信号処理装置３０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５では、レーダ信号処理装置３０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３０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に示す目標観測システムの動作について説明する。
　図６は、レーダ信号処理装置３０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。
　レーダ信号処理装置３０のパルス信号生成部３１は、パルス信号を繰り返し生成し、生成したパルス信号を乗算部２２に繰り返し出力する。
　パルス信号生成部３１により生成されるパルス信号は、例えば、単純なパルス信号であってもよいし、チャープパルス信号であってもよい。
　パルス信号生成部３１により生成されるパルス信号のＰＲＦは、ＳＡＲ画像の観測範囲を広げるため、例えば、アジマスアンビギュイティがＳＡＲ画像に現れる程度に下げられている。
　信号送受信部２０の発振部２１は、搬送波を生成し、搬送波を乗算部２２及び乗算部２６のそれぞれに出力する。
　乗算部２２は、発振部２１から、搬送波を取得する。
　乗算部２２は、レーダ信号処理装置３０から、パルス信号を繰り返し取得する。
　乗算部２２は、取得したそれぞれのパルス信号に対して搬送波を乗算することで、それぞれのパルス信号の周波数をアップコンバートする。パルス信号の周波数は、乗算部２２によって、アップコンバートされることで、例えば、高周波数帯の周波数になる。
　乗算部２２は、送信信号として、それぞれの周波数アップコンバート後のパルス信号を増幅部２３に出力する。
　増幅部２３は、乗算部２２から、それぞれの送信信号を繰り返し取得する。
　増幅部２３は、それぞれの送信信号を増幅し、それぞれの増幅後の送信信号を切り換え部２４に出力する。
　切り換え部２４は、増幅部２３から送信信号を受ける毎に、当該送信信号をアンテナ部１０に出力する。
　アンテナ部１０は、切り換え部２４から送信信号を受ける毎に、当該送信信号に係る電磁波を目標に向けて放射する。
　送信信号に係る電磁波は、目標、又は、目標の背景等によって反射される。目標等による反射波は、アンテナ部１０によって受信される。
　アンテナ部１０は、反射波を受信する毎に、当該反射波の受信信号を信号送受信部２０の切り換え部２４に出力する。
　切り換え部２４は、アンテナ部１０から反射波の受信信号を受ける毎に、当該受信信号を増幅部２５に出力する。
　増幅部２５は、切り換え部２４から受信信号を受ける毎に、当該受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を乗算部２６に出力する。
　乗算部２６は、増幅部２５から増幅後の受信信号を受ける毎に、当該受信信号に対して搬送波を乗算することで、受信信号の周波数をダウンコンバートする。受信信号の周波数は、乗算部２６によって、ダウンコンバートされることで、例えば、中間周波数帯の周波数になる。
　乗算部２６は、周波数ダウンコンバート後の受信信号をフィルタ部２７に出力する。
　フィルタ部２７は、乗算部２６から、周波数ダウンコンバート後の受信信号を受ける毎に、当該受信信号に含まれている帯域外成分を抑圧し、帯域外成分抑圧後の受信信号をＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
　Ａ／Ｄコンバータ２８は、フィルタ部２７から帯域外成分抑圧後の受信信号を受ける毎に、当該受信信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。
　Ａ／Ｄコンバータ２８は、デジタル信号である受信データｓ０（ｎ，ｈ０）をレーダ信号処理装置３０の信号挿入部３２に出力する。受信データｓ０（ｎ，ｈ０）は、レンジ－ヒットの次元で表されている。ｎは、レンジセル番号であり、ｈ０は、反射波に係るパルス信号を識別するヒット番号である。
　信号挿入部３２は、Ａ／Ｄコンバータ２８から、受信データｓ０（ｎ，ｈ０）を繰り返し取得する。
　信号挿入部３２は、受信データｓ０（ｎ，ｈ０）を取得する毎に、以下の式（１）に示すように、当該受信データｓ０（ｎ，ｈ０）のヒット方向に０の信号を挿入する（図６のステップＳＴ１）。
　信号挿入部３２は、それぞれの０信号挿入後の受信データｓ１（ｎ，ｈ）を画像再生部３３に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　式（１）において、Ｍは、２以上の整数である。
　例えば、Ｍ＝４であれば、ｓ１（ｎ，４×ｈ０－３）＝０、ｓ１（ｎ，４×ｈ０－２）＝０、ｓ１（ｎ，４×ｈ０－１）＝０、ｓ１（ｎ，４×ｈ０）＝ｓ０（ｎ，ｈ０）、ｓ１（ｎ，４×ｈ０＋１）＝０、ｓ１（ｎ，４×ｈ０＋２）＝０、ｓ１（ｎ，４×ｈ０＋３）＝０、ｓ１（ｎ，４（ｈ０＋１））＝ｓ０（ｎ，ｈ０＋１）、・・・になる。
　式（１）に示す受信データｓ１（ｎ，ｈ）は、Ｍの間隔でｓ０（ｎ，ｈ０）を有している。信号挿入部３２によって、０の信号がヒット方向に挿入されることで、ＰＲＦがＭ倍になる。また、信号挿入部３２によって、０の信号がヒット方向に挿入されることで、目標を示す真像のレプリカ信号が発生し、レプリカ信号が偽像の一部になる。
　図３に示すレーダ信号処理装置３０では、信号挿入部３２が、受信データｓ０（ｎ，ｈ０）のヒット方向に０の信号を挿入している。信号挿入部３２が、０の信号を挿入しなくても、画像再生部３３により再生されるＳＡＲ画像の観測範囲が十分に広ければ、信号挿入部３２が、受信データｓ０（ｎ，ｈ０）のヒット方向に０の信号を挿入する処理を省略してもよい。
　画像再生部３３は、信号挿入部３２から、それぞれの０信号挿入後の受信データｓ１（ｎ，ｈ）を取得する。
　画像再生部３３は、それぞれの０信号挿入後の受信データｓ１（ｎ，ｈ）から、ＳＡＲ画像を再生する（図６のステップＳＴ２）。
　画像再生部３３によるＳＡＲ画像の再生方法は、どのような方法でもよいが、例えば、レンジ－ドップラー法、又は、チャープスケーリング法を用いることができる。
　画像再生部３３は、ＳＡＲ画像を再生する際に、ＳＡＲ画像に現れている目標の真像及び偽像のそれぞれに対して、レンジセルマイグレーション補正を行っている。
　画像再生部３３は、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）をフーリエ変換部３４、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８のそれぞれに出力する。ｒは、レンジビン番号であり、ａｚは、アジマスビン番号である。
　図３に示すレーダ信号処理装置３０では、画像再生部３３が、画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）をフーリエ変換部３４、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８のそれぞれに出力している。しかし、これは一例に過ぎず、画像再生部３３が、画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を図示せぬ記憶装置に出力し、フーリエ変換部３４、利得算出部３７及び偽像抑圧部３８のそれぞれが、記憶装置から、画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得するようにしてもよい。
　フーリエ変換部３４は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得する。
　フーリエ変換部３４は、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）をアジマス方向にフーリエ変換する（図６のステップＳＴ３）。
　画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）のフーリエ変換方法としては、例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、又は、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）がある。
　フーリエ変換部３４によるフーリエ変換後の信号ｓ２（ｒ，ｆ）は、図７に示すようなレンジドップラー周波数マップを示す信号である。ｆは、ドップラー周波数である。
　フーリエ変換部３４は、フーリエ変換後の信号ｓ２（ｒ，ｆ）をマップ分割部３５に出力する。
　図７は、レンジドップラー周波数マップの一例を示す説明図である。
　図７において、横軸は、ドップラー周波数であり、縦軸は、レンジである。実線は、目標を示す真像であり、破線は、偽像を示している。
　画像再生部３３は、上述したように、ＳＡＲ画像を再生する際に、ＳＡＲ画像に現れている目標の真像及び偽像のそれぞれに対して、レンジセルマイグレーション補正を行っている。このため、真像を示す信号のレンジセルマイグレーションカーブは、ドップラー周波数方向を示す横軸と平行な水平直線になる。一方、ドップラー周波数の変化に伴ってレンジが変化する偽像のレンジセルマイグレーションカーブは、ドップラー周波数方向を示す横軸に対して斜めの線分となる。
　したがって、真像は、ドップラー周波数帯域において、レンジが変化しない水平な直線で表される。一方、偽像は、ドップラー周波数帯域の一部において、レンジが変化する斜めの線分で表される。
　マップ分割部３５は、フーリエ変換部３４から、フーリエ変換後の信号ｓ２（ｒ，ｆ）を取得する。
　マップ分割部３５は、図８に示すように、フーリエ変換後の信号ｓ２（ｒ，ｆ）が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割する（図６のステップＳＴ４）。
　図８は、マップ分割部３５による分割後のレンジドップラー周波数マップの一例を示す説明図である。
　図８において、横軸は、ドップラー周波数であり、縦軸は、レンジである。実線は、目標を示す真像であり、破線は、偽像を示している。
　図８は、レンジドップラー周波数マップが、５つの分割マップに分割されている例を示している。
　真像は、ドップラー周波数帯域において、レンジが変化しない水平な直線で表される。このため、真像がドップラー周波数方向に分割されても、それぞれのドップラー周波数における真像のレンジは同じである。
　一方、偽像は、ドップラー周波数帯域の一部において、レンジが変化する斜めの線分で表される。このため、偽像がドップラー周波数方向に分割されることで、それぞれのドップラー周波数における偽像のレンジは、互いにずれている。
　以下の式（２）は、マップ分割部３５によるレンジドップラー周波数マップの分割を示している。式（２）の例では、レンジドップラー周波数マップがＭ個の分割マップに分割されている。
　マップ分割部３５は、Ｍ個の分割マップを示す信号ｓ３，ｍ（ｒ，ｆ）を逆フーリエ変換部３６に出力する。ｍ＝１，・・・，Ｍである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　式（２）では、分割マップのドップラー周波数方向の幅が均等になるように、マップ分割部３５がレンジドップラー周波数マップを分割している。しかし、これは一例に過ぎず、分割マップのドップラー周波数方向の幅が不均等になるように、マップ分割部３５がレンジドップラー周波数マップを分割するようにしてもよい。
　逆フーリエ変換部３６は、マップ分割部３５から、Ｍ個の分割マップを示す信号ｓ３，ｍ（ｒ，ｆ）を取得する。
　逆フーリエ変換部３６は、それぞれの分割マップを示す信号ｓ３，ｍ（ｒ，ｆ）を逆フーリエ変換する（図６のステップＳＴ５）。
　分割マップを示す信号ｓ３，ｍ（ｒ，ｆ）の逆フーリエ変換方法としては、例えば、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｆａｓｔ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）、又は、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ　Ｄｉｓｃｒｅｔｅ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　）がある。
　逆フーリエ変換部３６は、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）を利得算出部３７に出力する。
　利得算出部３７は、逆フーリエ変換部３６から、Ｍ個の分割再生信号ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）を取得する。
　利得算出部３７は、Ｍ個の分割再生信号ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）とＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）とを用いて、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を算出する（図６のステップＳＴ６）。
　以下、利得算出部３７による利得算出処理を具体的に説明する。
　利得算出部３７の画素選択部３７ａは、逆フーリエ変換部３６から、Ｍ個の分割再生信号ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）を取得する。
　画素選択部３７ａは、Ｍ個の分割再生信号ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）のそれぞれが示す分割再生画像において、画像内の画素位置が同じ画素の組をそれぞれ特定する。例えば、分割再生画像の水平方向の画素数がＨ、分割再生画像の垂直方向の画素数がＶであれば、画素選択部３７ａは、Ｈ×Ｖ個の組を特定する。
　画素選択部３７ａは、それぞれの組に含まれている複数の画素の強度の絶対値｜ｓ３，１（ｒ，ａｚ）｜～｜ｓ３，Ｍ（ｒ，ａｚ）｜を互いに比較する。
　画素選択部３７ａは、強度の比較結果に基づいて、それぞれの組に含まれているＭ個の画素の中で、強度が最小の画素である強度最小画素を選択する。
　画素選択部３７ａは、以下の式（３）に示すように、強度最小画素の強度の絶対値であるｍｉｎ（｜ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）｜）を、強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）として利得算出処理部３７ｂに出力する。
　偽像がドップラー周波数方向に分割されることで、それぞれのドップラー周波数における偽像のレンジが互いにずれている。このため、強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）は、偽像を表していない画素の強度である可能性が高い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　利得算出処理部３７ｂは、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得する。
　利得算出処理部３７ｂは、ＳＡＲ画像に含まれているＨ×Ｖ個の画素の中で、画素選択部３７ａにより選択されたそれぞれの強度最小画素と画像内の画素位置が同じ画素を特定する。
　利得算出処理部３７ｂは、以下の式（４）に示すように、特定したそれぞれの画素の強度の絶対値｜ｓ２（ｒ，ａｚ）｜で、それぞれの強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）を除算する。
　利得算出処理部３７ｂは、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）として、強度の除算結果を偽像抑圧部３８に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　偽像抑圧部３８は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得し、利得算出部３７から、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を取得する。
　偽像抑圧部３８は、以下の式（５）に示すように、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）に乗算する（図６のステップＳＴ７）。
　偽像抑圧部３８による利得乗算後の画像信号ｓ５（ｒ，ａｚ）が示すＳＡＲ画像は、アジマスアンビギュイティが抑圧されている。
　偽像抑圧部３８は、アジマスアンビギュイティ抑圧後のＳＡＲ画像を外部のディスプレイ等に表示させる。
　図３に示すレーダ信号処理装置３０では、偽像抑圧部３８が、アジマスアンビギュイティ抑圧後のＳＡＲ画像を外部のディスプレイ等に表示させている。しかし、これは一例に過ぎず、偽像抑圧部３８が、アジマスアンビギュイティ抑圧後のＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ５（ｒ，ａｚ）を図示せぬ記憶装置に記憶させるようにしてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　以上の実施の形態１では、合成開口レーダ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換するフーリエ変換部３４と、フーリエ変換部３４によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力するマップ分割部３５とを備えるように、レーダ信号処理装置３０を構成した。また、レーダ信号処理装置３０は、マップ分割部３５から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力する逆フーリエ変換部３６と、逆フーリエ変換部３６から出力されたそれぞれの分割再生信号と画像信号とを用いて、合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する利得算出部３７と、利得算出部３７により算出された偽像抑圧用利得を画像信号に乗算する偽像抑圧部３８とを備えている。したがって、レーダ信号処理装置３０は、ＰＲＦが下げられたときに、１つの受信機の受信データのみを用いて再生されたＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧することができる。
　図３に示すレーダ信号処理装置３０では、画素選択部３７ａが、強度の比較結果に基づいて、それぞれの組に含まれているＭ個の画素の中で、強度が最小の画素である強度最小画素を選択している。そして、利得算出処理部３７ｂが、特定したそれぞれの画素の強度の絶対値｜ｓ２（ｒ，ａｚ）｜で、それぞれの強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）を除算している。しかし、これは一例に過ぎず、画素選択部３７ａが、それぞれの組に含まれているＭ個の画素の強度の平均値を算出する。そして、利得算出処理部３７ｂが、特定したそれぞれの画素の強度の絶対値｜ｓ２（ｒ，ａｚ）｜で、それぞれの強度の平均値を除算するようにしてもよい。この場合、この除算結果が偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）となる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、利得算出処理部３７ｃが偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を調整するレーダ信号処理装置３０について説明する。
　実施の形態２に係る目標観測システムの構成は、実施の形態１に係る目標観測システムの構成と同様であり、実施の形態２に係る目標観測システムを示す構成図は、図１である。
　図９は、実施の形態２に係るレーダ信号処理装置３０を示す構成図である。
　図１０は、実施の形態２に係るレーダ信号処理装置３０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
　図９に示すレーダ信号処理装置３０は、パルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３９及び偽像抑圧部３８を備えている。
　利得算出部３９は、例えば、図１０に示す利得算出回路４９によって実現される。
　利得算出部３９は、画素選択部３７ａ及び利得算出処理部３７ｃを備えている。
　利得算出部３９は、図３に示す利得算出部３７と同様に、強度の比較結果とＳＡＲ画像を示す画像信号とを用いて、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を算出する。
　利得算出部３９は、算出した偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を調整し、調整後の偽像抑圧用利得を偽像抑圧部３８に出力する。
　利得算出処理部３７ｃは、図３に示す利得算出処理部３７ｂと同様に、特定したそれぞれの画素の強度の絶対値｜ｓ２（ｒ，ａｚ）｜で、それぞれの強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）を除算する。
　利得算出処理部３７ｃは、強度の除算結果である偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）が１よりも大きければ、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）を１に置き換える置換処理を行う。
　また、利得算出処理部３７ｃは、置換処理後の偽像抑圧用利得ｇ１（ｒ，ａｚ）に対する移動平均処理を実施する。
　さらに、利得算出処理部３７ｃは、移動平均処理後の偽像抑圧用利得ｇ２（ｒ，ａｚ）を冪乗し、偽像抑圧用利得として、冪乗後の偽像抑圧用利得ｇ３（ｒ，ａｚ）を偽像抑圧部３８に出力する。
　図９では、レーダ信号処理装置３０の構成要素であるパルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３９及び偽像抑圧部３８のそれぞれが、図１０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３０が、パルス信号生成回路４１、信号挿入回路４２、画像再生回路４３、フーリエ変換回路４４、マップ分割回路４５、逆フーリエ変換回路４６、利得算出回路４９及び偽像抑圧回路４８によって実現されるものを想定している。
　パルス信号生成回路４１、信号挿入回路４２、画像再生回路４３、フーリエ変換回路４４、マップ分割回路４５、逆フーリエ変換回路４６、利得算出回路４９及び偽像抑圧回路４８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、ＦＰＧＡ、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３０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３０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。
　レーダ信号処理装置３０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、パルス信号生成部３１、信号挿入部３２、画像再生部３３、フーリエ変換部３４、マップ分割部３５、逆フーリエ変換部３６、利得算出部３９及び偽像抑圧部３８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図５に示すメモリ５１に格納される。そして、図５に示すプロセッサ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１０では、レーダ信号処理装置３０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５では、レーダ信号処理装置３０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３０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９に示すレーダ信号処理装置３０の動作について説明する。利得算出部３９以外は、図３に示すレーダ信号処理装置３０と同様であるため、ここでは、主に、利得算出部３９の動作を説明する。
　利得算出部３９の画素選択部３７ａは、図３に示す画素選択部３７ａと同様に、それぞれの組に含まれている複数の画素の中で、強度が最小の画素である強度最小画素を選択する。
　画素選択部３７ａは、強度最小画素の強度の絶対値であるｍｉｎ（｜ｓ３，ｍ（ｒ，ａｚ）｜）を、強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）として利得算出処理部３７ｃに出力する。
　利得算出処理部３７ｃは、図３に示す利得算出処理部３７ｂと同様に、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得する。
　利得算出処理部３７ｃは、図３に示す利得算出処理部３７ｂと同様に、ＳＡＲ画像に含まれているＨ×Ｖ個の画素の中で、画素選択部３７ａにより選択されたそれぞれの強度最小画素と画像内の画素位置が同じ画素を特定する。
　利得算出処理部３７ｃは、図３に示す利得算出処理部３７ｂと同様に、特定したそれぞれの画素の強度の絶対値｜ｓ２（ｒ，ａｚ）｜で、それぞれの強度最小画素の強度ｓ４（ｒ，ａｚ）を除算する。
　利得算出処理部３７ｃは、強度の除算結果である偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）の調整処理を行う。
　利得算出処理部３７ｃは、以下の式（６）に示すように、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）が１よりも大きければ、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）をｇ１（ｒ，ａｚ）＝１に置き換える置換処理を行う。
　利得算出処理部３７ｃは、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）が１以下であれば、偽像抑圧用利得ｇ０（ｒ，ａｚ）をｇ１（ｒ，ａｚ）とする置換処理を行う。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　式（６）において、ｇ１（ｒ，ａｚ）は、利得算出処理部３７ｃによる置換処理後の偽像抑圧用利得である。
　次に、利得算出処理部３７ｃは、偽像抑圧用利得ｇ１（ｒ，ａｚ）に含まれている雑音を低減するために、偽像抑圧用利得ｇ１（ｒ，ａｚ）に対する移動平均処理を実施する。移動平均処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。移動平均を行う画素数及び係数のそれぞれは、任意である。以下、移動平均処理後の偽像抑圧用利得をｇ２（ｒ，ａｚ）とする。
　次に、利得算出処理部３７ｃは、偽像抑圧効果を調節するため、以下の式（７）に示すように、移動平均処理後の偽像抑圧用利得ｇ２（ｒ，ａｚ）を冪乗する。
　利得算出処理部３７ｃは、偽像抑圧用利得として、冪乗後の偽像抑圧用利得ｇ３（ｒ，ａｚ）を偽像抑圧部３８に出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　式（７）において、αは、任意の値である。
　偽像抑圧部３８は、画像再生部３３から、ＳＡＲ画像を示す画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）を取得し、利得算出部３９から、偽像抑圧用利得ｇ３（ｒ，ａｚ）を取得する。
　偽像抑圧部３８は、以下の式（８）に示すように、偽像抑圧用利得ｇ３（ｒ，ａｚ）を画像信号ｓ２（ｒ，ａｚ）に乗算する。
　偽像抑圧部３８は、例えば、アジマスアンビギュイティ抑圧後のＳＡＲ画像を外部のディスプレイ等に表示させる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　以上の実施の形態２では、利得算出処理部３７ｃが、強度の除算結果を冪乗し、偽像抑圧用利得として、冪乗後の除算結果を偽像抑圧部３８に出力するように、図９に示すレーダ信号処理装置３０を構成した。したがって、図９に示すレーダ信号処理装置３０は、図３に示すレーダ信号処理装置３０と同様に、ＰＲＦが下げられたときに、１つの受信機の受信データのみを用いて再生されたＳＡＲ画像に現れているアジマスアンビギュイティを抑圧することができる。また、図９に示すレーダ信号処理装置３０は、図３に示すレーダ信号処理装置３０よりも、アジマスアンビギュイティの抑圧精度を高めることができる。
　なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　本開示は、レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システムに適している。
　１０　アンテナ部、２０　信号送受信部、２１　発振部、２２　乗算部、２３　増幅部、２４　切り換え部、２５　増幅部、２６　乗算部、２７　フィルタ部、２８　Ａ／Ｄコンバータ、２９　受信機、３０　レーダ信号処理装置、３１　パルス信号生成部、３２　信号挿入部、３３　画像再生部、３４　フーリエ変換部、３５　マップ分割部、３６　逆フーリエ変換部、３７　利得算出部、３７ａ　画素選択部、３７ｂ，３７ｃ　利得算出処理部、３８　偽像抑圧部、３９　利得算出部、４１　パルス信号生成回路、４２　信号挿入回路、４３　画像再生回路、４４　フーリエ変換回路、４５　マップ分割回路、４６　逆フーリエ変換回路、４７，４９　利得算出回路、４８　偽像抑圧回路、５１　メモリ、５２　プロセッサ。

Claims (10)

  1. 　合成開口レーダ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換するフーリエ変換部と、
    　前記フーリエ変換部によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力するマップ分割部と、
    　前記マップ分割部から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力する逆フーリエ変換部と、
    　前記逆フーリエ変換部から出力されたそれぞれの分割再生信号と前記画像信号とを用いて、前記合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する利得算出部と、
    　前記利得算出部により算出された偽像抑圧用利得を前記画像信号に乗算する偽像抑圧部と
    　を備えたレーダ信号処理装置。
  2. 　前記利得算出部は、
    　前記逆フーリエ変換部から出力された複数の分割再生信号のそれぞれが示す画像において、画像内の画素位置が同じ画素の組をそれぞれ特定し、それぞれの組に含まれている複数の画素の中で、強度が最小の画素である強度最小画素を選択する画素選択部と、
    　前記合成開口レーダ画像に含まれている複数の画素の中で、前記画素選択部により選択されたそれぞれの強度最小画素と画像内の画素位置が同じ画素を特定し、特定したそれぞれの画素の強度で、それぞれの強度最小画素の強度を除算し、前記偽像抑圧用利得として、強度の除算結果を前記偽像抑圧部に出力する利得算出処理部とを備えてい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。
  3. 　前記利得算出処理部は、前記強度の除算結果が１よりも大きければ、前記強度の除算結果を１に置き換え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。
  4. 　前記利得算出処理部は、前記強度の除算結果に対する移動平均処理を実施し、前記偽像抑圧用利得として、移動平均処理後の除算結果を前記偽像抑圧部に出力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。
  5. 　前記利得算出処理部は、前記強度の除算結果を冪乗し、前記偽像抑圧用利得として、冪乗後の除算結果を前記偽像抑圧部に出力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。
  6. 　受信機から、目標による反射波の受信データを取得し、前記受信データのヒット方向に０の信号を挿入する信号挿入部と、
    　前記信号挿入部による０信号挿入後の受信データから合成開口レーダ画像を再生し、前記合成開口レーダ画像を示す画像信号を前記フーリエ変換部、前記利得算出部及び前記偽像抑圧部のそれぞれに出力する画像再生部と
    　を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
  7. 　前記画像再生部は、前記合成開口レーダ画像に現れている目標の真像及び偽像のそれぞれに対して、レンジセルマイグレーション補正を行うことを特徴とする請求項６記載のレーダ信号処理装置。
  8. 　フーリエ変換部が、合成開口レーダ画像を示す画像信号をアジマス方向にフーリエ変換し、
    　マップ分割部が、前記フーリエ変換部によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力し、
    　逆フーリエ変換部が、前記マップ分割部から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力し、
    　利得算出部が、前記逆フーリエ変換部から出力されたそれぞれの分割再生信号と前記画像信号とを用いて、前記合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出し、
    　偽像抑圧部が、前記利得算出部により算出された偽像抑圧用利得を前記画像信号に乗算する
    　レーダ信号処理方法。
  9. 　目標による反射波の受信処理を実施し、前記反射波の受信データを出力する受信機と、
    　前記受信機より出力された受信データから合成開口レーダ画像を再生し、前記合成開口レーダ画像を示す画像信号を出力する画像再生部と、
    　前記画像再生部から出力された画像信号をアジマス方向にフーリエ変換するフーリエ変換部と、
    　前記フーリエ変換部によるフーリエ変換後の信号が示すレンジドップラー周波数マップをドップラー周波数方向に分割し、複数の分割後のレンジドップラー周波数マップである分割マップのそれぞれを示す信号を出力するマップ分割部と、
    　前記マップ分割部から出力されたそれぞれの分割マップを示す信号を逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号である分割再生信号を出力する逆フーリエ変換部と、
    　前記逆フーリエ変換部から出力されたそれぞれの分割再生信号と前記画像信号とを用いて、前記合成開口レーダ画像に現れている目標の偽像を抑圧するための偽像抑圧用利得を算出する利得算出部と、
    　前記利得算出部により算出された偽像抑圧用利得を前記画像信号に乗算する偽像抑圧部と
    　を備えた目標観測システム。
  10. 　前記受信機から、目標による反射波の受信データを取得し、前記受信データのヒット方向に０の信号を挿入する信号挿入部を備え、
    　前記画像再生部は、
    　前記信号挿入部による０信号挿入後の受信データから合成開口レーダ画像を再生することを特徴とする請求項９記載の目標観測システム。
PCT/JP2021/042352 2021-11-18 2021-11-18 レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム WO2023089713A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3230087A CA3230087A1 (en) 2021-11-18 2021-11-18 Radar signal processing device, radar signal processing method, and target observation system
PCT/JP2021/042352 WO2023089713A1 (ja) 2021-11-18 2021-11-18 レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム
JP2023555134A JP7399368B2 (ja) 2021-11-18 2021-11-18 レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/042352 WO2023089713A1 (ja) 2021-11-18 2021-11-18 レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023089713A1 true WO2023089713A1 (ja) 2023-05-25

Family

ID=86396496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/042352 WO2023089713A1 (ja) 2021-11-18 2021-11-18 レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7399368B2 (ja)
CA (1) CA3230087A1 (ja)
WO (1) WO2023089713A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62263485A (ja) * 1986-05-09 1987-11-16 Mitsubishi Electric Corp レ−ダ装置
JPH07244158A (ja) * 1994-03-08 1995-09-19 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 合成開口レーダ画像の画質評価方法
JP2011169869A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP2011247597A (ja) * 2010-05-21 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP2012093257A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Mitsubishi Electric Corp レーダ画像処理装置
WO2019176016A1 (ja) * 2018-03-14 2019-09-19 三菱電機株式会社 レーダ画像処理装置およびレーダ画像処理方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5489813B2 (ja) 2010-03-29 2014-05-14 三菱電機株式会社 レーダ画像処理装置
JP5911719B2 (ja) 2011-12-20 2016-04-27 株式会社東芝 目標検出装置、誘導装置、目標検出方法
JP5888153B2 (ja) 2012-07-06 2016-03-16 三菱電機株式会社 画像レーダ装置および信号処理装置
JP5865794B2 (ja) 2012-07-13 2016-02-17 三菱電機株式会社 レーダ装置
JP6591589B2 (ja) 2018-03-01 2019-10-16 株式会社東芝 レーダシステム及びそのレーダ信号処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62263485A (ja) * 1986-05-09 1987-11-16 Mitsubishi Electric Corp レ−ダ装置
JPH07244158A (ja) * 1994-03-08 1995-09-19 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 合成開口レーダ画像の画質評価方法
JP2011169869A (ja) * 2010-02-22 2011-09-01 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP2011247597A (ja) * 2010-05-21 2011-12-08 Mitsubishi Electric Corp レーダ信号処理装置
JP2012093257A (ja) * 2010-10-27 2012-05-17 Mitsubishi Electric Corp レーダ画像処理装置
WO2019176016A1 (ja) * 2018-03-14 2019-09-19 三菱電機株式会社 レーダ画像処理装置およびレーダ画像処理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA3230087A1 (en) 2023-05-25
JP7399368B2 (ja) 2023-12-15
JPWO2023089713A1 (ja) 2023-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6392289B2 (ja) レーダーおよびソナー用途における固定小数点高速フーリエ変換のスケーリング
US20090295623A1 (en) Radar receiver and a method for processing radar returns
US8837653B2 (en) High frequency signal receiver with self-calibrated group delay compensation
JP5865794B2 (ja) レーダ装置
JP2009128278A (ja) パルス圧縮レーダ装置
CA2056061C (en) Digital generation of synthetic aperture radar images
JP2008175552A (ja) 圧縮係数生成器
US20120007773A1 (en) Processing Radar Return Signals To Detect Targets
JP5489813B2 (ja) レーダ画像処理装置
CN109782277B (zh) 变pri的斜视聚束sar成像方法、装置、设备及存储介质
AU2018383433A1 (en) System and method for synthetic aperture radar image formation
JP2005085167A (ja) 相関処理装置、相関処理方法、パルス圧縮処理装置及びパルス圧縮処理方法
US8837654B2 (en) Signal receiver with group delay and amplitude distortion compensation
JP2010025901A (ja) Ｆｍ−ｃｗレーダ装置
JP2010127771A (ja) 合成開口ソーナー、合成開口ソーナーの位相誤差補正方法及びプログラム
WO2023089713A1 (ja) レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及び目標観測システム
JP2015219016A (ja) 画像レーダ装置
JP4763494B2 (ja) レーダ装置及び画像処理方法
JP6289389B2 (ja) 画像レーダ装置
JP6289388B2 (ja) 画像レーダ装置
JP3916952B2 (ja) 合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの像再生方法
US20210141052A1 (en) Radar and Method of Updating Background Components of Echo Signal of Radar
Zhu et al. Out-of-band ambiguity analysis of nonuniformly sampled SAR signals
US9374246B2 (en) Radio frequency digital receiver system and method
JP3964218B2 (ja) 合成開口レーダ装置及び像再生方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21964728

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023555134

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 3230087

Country of ref document: CA