(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動可能なプラットフォームに搭載されて地表または海面のＳＡＲ画像を得る合成開口レーダ装置であって、
高周波パルス信号を放射するとともに、前記高周波パルス信号の反射信号を受信して、前記ＳＡＲ画像を得るための受信信号を出力するＳＡＲセンサと、
前記プラットフォームの運動を計測して、前記高周波パルス信号の送受信時での前記プラットフォームの瞬時位置を運動データとして出力する運動センサと、
前記受信信号に基づき画像再生処理を行う画像再生処理手段と、
前記運動データに基づいてチャープスケーリング法を用いて前記ＳＡＲ画像を得る際に、前記チャープスケーリング法の係数乗算処理で使用する係数値を算出する係数算出手段とを備え、
前記係数算出手段は、
前記画像再生処理手段からの前記係数乗算処理で使用する係数の要求に基づき、前記要求に対応する前記係数値を算出する際に、前記高周波パルス信号の送信時のレンジ方向をｙ座標、アジマス方向をｘ座標として、前記係数の位相を、前記ｙ座標および前記ｘ座標の変数とした式で表現することで、微小に変動する微小変動成分と全く変化しない不変成分とに分割し、各々について前記係数の位相成分を計算し、
その後、前記係数の各位相成分を桁合わせした後に加算することにより、最終的に出力される係数値を算出する
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
前記係数算出手段は、
前記係数の位相θを、前記ｙ座標および前記ｘ座標の変数とした式として、下式
【数１】
0005419632.tif 000010
によって表現する
ことを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
前記係数算出手段は、
前記係数の位相成分を計算する際に、前記高周波パルス信号の送信時のレンジ方向またはアジマス方向の変化に対する位相テーブルをあらかじめ作成し、
その後、前記係数の各成分の位相テーブルからのテーブルデータを桁合わせした後に加算することにより、最終的に出力される係数値を算出する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、
前記運動データが変化した場合には、前記係数の位相成分の再計算を行い、前記位相テーブルを更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の合成開口レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空機や衛星などのプラットフォームに搭載されて、地表や海面の高分解能画像を撮像する合成開口レーダ装置に関し、特に画像再生処理技術の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、航空機や衛星のプラットフォームに搭載された合成開口レーダ装置は、アンテナを有するＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）センサを備えており、レーダ装置を搭載したプラットフォームが移動しながら電波を送受信して観測を行い、得られた電波信号を信号処理することにより、２次元の高分解能画像を得ている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１に記載の従来装置において、ＳＡＲセンサで受信した受信信号上では、観測領域内の目標物は２次元的に広がった状態であるが、この２次元情報に対して画像再生処理と呼ばれる信号処理を施すことにより、１点に圧縮することができる。このとき用いられる画像再生処理には、ポーラーフォーマット法、レンジドップラー法、チャープスケーリング法など、種々の方法がある。
【０００４】
画像再生処理においては、２次元のデータに対して、レンジ方向（電波の照射方向）、またはアジマス方向（電波の照射方向に対して直行方向）に、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の演算処理、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の演算処理、または、係数乗算処理（たとえば、非特許文献１参照）などが行われる。
【０００５】
上記非特許文献１に記載のチャープスケーリング法の係数乗算処理は、主に各データの位相を回転して補正する処理に相当し、この場合、レンジＩＦＦＴ後の各データに乗じられる係数の１つの成分Ｓ（τ，ｆｎ）は、地表からプラットフォームまでの距離Ｒ０、使用電波の周波数ｆ０、地表に対するプラットフォームの相対速度Ｖｒを用いて、以下の式（１）にように表される。
【０００６】
【数１】
0005419632.tif 000002
【０００７】
ただし、式（１）において、ｊは虚数単位である。
また、指数部のＤ（ｆｎ，Ｖｒ）は、以下の式（２）で表される。
【数２】
0005419632.tif 000003
係数乗算処理用の係数として必要な情報は、送信波に対する受信波の相対位相であり、式（１）の位相（指数部）をθとすると、位相θは、以下の式（３）のように表される。
【０００８】
【数３】
0005419632.tif 000004
式（３）において、２ｎπ（ｎは整数）を除去した最終的な位相θ’は、係数を算出するために必要な情報であり、０≦θ’＜２πの範囲内の値となる。
言い換えれば、最終的な必要情報となる位相θ’を求めるためには、式（３）で求められる位相θを２πで除算した商の小数点以下の数値（商と、商の整数部分との差）が必要である。
【０００９】
しかし、式（１）に与える数値によっては、位相θは、２πよりも極端に大きな値になり得る。特に、人工衛星からＳＡＲ画像を得ようとする場合、使用する周波数ｆ０はＧＨｚオーダ、地上までの距離は１００Ｋｍ以上になるため、式（１）の位相成分は非常に大きな値になり、最終的に求められる位相θ’の演算誤差も大きくなる可能性がある。
具体的には、距離Ｒ０や周波数ｆ０の値が「１」に比べて非常に大きな値になるが、式（２）で表されるＤ（ｆｎ，Ｖｒ）は、実数（０〜１の値）であり、実質的には「１」の近傍の値をとる。
【００１０】
したがって、位相θの演算誤差が増大しやすくなり、位相誤差の増大は、ＳＡＲ画像の乱れとなり、解像度にも影響を与える。
この結果、従来の単精度浮動小数点や固定小数点数で演算回路を構成した場合には、十分な演算精度が得られず、最終的なＳＡＲ画像の解像度などが劣化することになる。
【００１１】
ただし、上記のような位相の演算誤差は、倍精度浮動小数点で演算を行えば、ほとんど問題とならないことが知られている。従来装置において、ＳＡＲ画像の再生処理は、通常地上で行われており、演算装置に物理的な（配置スペース、消費電力などの）制約がないので、倍精度浮動小数点で演算を行うことに支障は生じなかった。
【００１２】
しかし、人工衛星などのプラットフォーム上でＳＡＲ画像の再生処理を行う場合には、演算装置の大きさおよび消費電力が制限されるので、専用の演算装置（演算回路）で画像再生処理を行う場合に、倍精度浮動小数点で演算回路を構成することは実質的に困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００４−１９８２７５号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ｉ．Ｇ．  Ｃｕｍｍｉｎｇ  ａｎｄ  Ｆ．Ｈ．  Ｗｏｎｇ，  “Ｄｉｇｉｔａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｏｆ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｒａｄａｒ  ｄａｔａ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ  ａｎｄ  ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，”  Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ，  ２００４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従来の合成開口レーダ装置は、単精度浮動小数点や固定小数点数で演算回路を構成した場合には、十分な演算精度が得られず、最終的なＳＡＲ画像の解像度が劣化するという課題があった。
また、人工衛星などのプラットフォーム上でＳＡＲ画像の再生処理を行う場合には、演算装置の大きさおよび消費電力が制限されることから、画像再生処理において精度向上を目的として倍精度浮動小数点で演算回路を構成すると、回路規模が大きくなるうえ、コストアップを招くという課題があった。
【００１６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、倍精度浮動小数点数で構成した場合よりも装置規模が小さく、かつ十分な演算精度で演算可能な画像再生処理手段を備えた合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動可能なプラットフォームに搭載されて地表または海面のＳＡＲ画像を得る合成開口レーダ装置であって、高周波パルス信号を放射するとともに、高周波パルス信号の反射信号を受信して、ＳＡＲ画像を得るための受信信号を出力するＳＡＲセンサと、プラットフォームの運動を計測して、高周波パルス信号の送受信時でのプラットフォームの瞬時位置を運動データとして出力する運動センサと、受信信号に基づき画像再生処理を行う画像再生処理手段と、運動データに基づいてチャープスケーリング法を用いてＳＡＲ画像を得る際に、チャープスケーリング法の係数乗算処理で使用する係数値を算出する係数算出手段とを備え、係数算出手段は、画像再生処理手段からの係数乗算処理で使用する係数の要求に基づき、要求に対応する係数値を算出する際に、高周波パルス信号の送信時のレンジ方向をｙ座標、アジマス方向をｘ座標として、係数の位相を、ｙ座標およびｘ座標の変数とした式で表現することで、微小に変動する微小変動成分と全く変化しない不変成分とに分割し、各々について係数の位相成分を計算し、その後、係数の各位相成分を桁合わせした後に加算することにより、最終的に出力される係数値を算出するものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、倍精度浮動小数点数で構成した場合よりも装置規模を小さくすることができ、かつ十分な演算精度で演算可能な画像再生処理手段を備えた合成開口レーダ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置のプログラム内容を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１におけるチャープスケーリング法の概要を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による係数算出手段の具体的構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２による係数算出手段の具体的構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３による係数算出手段の具体的構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、航空機や衛星などの移動可能なプラットフォーム（図示せず）に搭載される合成開口レーダ装置は、受信信号２を出力するＳＡＲセンサと、運動データ４を出力する運動センサ３と、受信信号２を保持するデータ保持手段５と、画像再生に必要な係数（後述する）を算出する係数算出手段６と、各種データおよび係数に基づいてＳＡＲ画像８を生成する画像再生処理手段７とを備えている。
【００２１】
ＳＡＲセンサ１は、センサ装置の総称であり、アンテナ、送信機および受信機（いずれも図示せず）を有し、高周波パルス信号を生成し、高周波パルス信号を送受信して、ＳＡＲ画像８の再生に必要な受信信号２を取得する。
【００２２】
具体的には、ＳＡＲセンサ１は、まず、高周波パルス信号を生成し、アンテナから高周波パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射したエコー信号をアンテナを介して受信する。続いて、アンテナからの受信信号を増幅して中間周波数に変換した後、デジタル信号に変換して最終的な受信信号２を出力する。
【００２３】
運動センサ３は、合成開口レーダ装置が搭載されているプラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号の送受信時でのプラットフォームの瞬時位置を運動データ４として出力する。
【００２４】
データ保持手段５は、ＳＡＲセンサ１から入力される受信信号２をデータとして保持するとともに、画像再生処理手段７から入力される中間データ１１、１２を保持する。
係数算出手段６は、運動センサ３から得られる運動データ４に基づき各種パラメータを算出するとともに、画像再生処理手段７からの係数要求信号などを受けて、各種パラメータに基づき各係数乗算処理に対応する係数値Ｇ（ｚ）を算出して画像再生処理手段７に入力する。
【００２５】
画像再生処理手段７は、運動データ４から各種パラメータを算出するとともに、各係数の要求を係数算出手段６に対して行い、係数算出手段６から得られた係数を用いて、受信信号２のデータに対して画像再生処理を行い、ＳＡＲ画像８を生成する。
【００２６】
なお、図１には記載されていないが、実際には、合成開口レーダ装置は、全体的な制御を行う制御手段を備えている。制御手段は、データ保持手段５、係数算出手段６および画像再生処理手段７に対して、システムバスや制御信号線を介して接続されており、各手段５〜７を制御する。
ただし、以下の説明では、簡潔化を目的として、データ保持手段５、係数算出手段６および画像再生処理手段７が、自らデータ処理を実行するものとして説明する。
【００２７】
次に、図２および図３のフローチャートを参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１による全体の動作について説明する。
図２は合成開口レーダ装置（図示しない制御手段）によって実行される画像再生処理プログラムを概略的に示すフローチャートである。
なお、画像再生処理としては、前述のポーラーフォーマット法、レンジドップラー法、チャープスケーリング法などが知られているが、ここでは、チャープスケーリング法の場合を例にとって示している。
【００２８】
図３はチャープスケーリング法の処理を示すフローチャートであり、図２内の各ステップＳＴ４、ＳＴ６、ＳＴ８に含まれる係数乗算処理Ｍ１〜Ｍ５を明示している。
すなわち、図３内のステップＳＴ１０１〜ＳＴ１０３は、図３内のステップＳＴ４に対応し、図３内のステップＳＴ１０４〜ＳＴ１０６は、図３内のステップＳＴ６に対応し、図３内のステップＳＴ１０７〜ＳＴ１０９は、図３内のステップＳＴ８に対応する。
【００２９】
図３に示すように、チャープスケーリング法は、データ保持手段５内の受信信号２または中間データとの係数乗算処理Ｍ１〜Ｍ５（ステップＳＴ１０１、ＳＴ１０３、ＳＴ１０５、ＳＴ１０７、ＳＴ１０９）と、係数乗算処理Ｍ１と係数乗算処理Ｍ２との間で実行されるアジマス方向のデータ単位でのＦＦＴ（ステップＳＴ１０２）と、係数乗算処理Ｍ３の前後で実行されるレンジ方向のデータ単位でのＦＦＴ（ステップＳＴ１０４）およびＩＦＦＴ（ステップＳＴ１０６）と、係数乗算処理Ｍ４と係数乗算処理Ｍ５との間で実行されるアジマス方向のデータ単位でのＩＦＦＴ（ステップＳＴ１０８）と、を備えている。
【００３０】
図２において、合成開口レーダ装置は、まず、ＳＡＲセンサ１による信号送受信処理（ステップＳＴ１）を行う。
すなわち、高周波パルス信号を生成して、ＳＡＲセンサ１のアンテナから高周波パルス信号を空間に放射するとともに、目標物で反射したエコー信号をＳＡＲセンサ１のアンテナで受信し、さらに、受信した信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換して、受信信号２を得る。
続いて、データ保持手段５は、ＳＡＲセンサ１から入力された受信信号２を読み込み、データとして格納する（ステップＳＴ２）。
【００３１】
一方、運動センサ３は、パルスの送受信とともに計測されたプラットフォームの運動データ４を出力し、係数算出手段６は、運動センサ３によって計測された運動データ４を読み込み、運動データに基づいて各種パラメータを算出する。
また、係数算出手段６は、画像再生処理手段７と関連して、運動センサ３によって計測されたプラットフォームの運動データ４を読み込み、運動データ４に基づいて、画像再生処理に用いる係数などを算出する（ステップＳＴ３）。
【００３２】
次に、図２、図３において、画像再生処理手段７は、係数乗算・アジマスＦＦＴ（ステップＳＴ４）を行うために、データ保持手段５に保存された受信信号２のデータのうち、アジマス方向のデータを１行単位で読み出し、係数算出手段６に対して、処理を行う各画素に対応する係数乗算処理Ｍ１、Ｍ２に用いる係数を要求する。
この係数要求に応答して、係数算出手段６は、ステップＳＴ３で算出した各種パラメータから必要な係数値Ｇ（ｚ）を算出し、画像再生処理手段７に入力する。
【００３３】
その後、画像再生処理手段７は、アジマス方向のデータ１行単位で係数乗算処理Ｍ１を行い（ステップＳＴ１０１）、続いて、アジマスＦＦＴ処理（ステップＳＴ１０２）を実行した後、異なる係数を用いて、再度、係数乗算処理Ｍ２を行う（ステップＳＴ１０３）。
【００３４】
続いて、画像再生処理手段７は、係数乗算・アジマスＦＦＴ（ステップＳＴ４）が終了したか否かを判定し（ステップＳＴ５）、係数乗算・アジマスＦＦＴが未終了（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳＴ４（ＳＴ１０１）に戻る。
これにより、画像再生処理手段７は、すべての行に対して処理を終えるまで、係数乗算・アジマスＦＦＴ（ステップＳＴ４、ＳＴ１０１〜ＳＴ１０３）を繰り返し実行する。
【００３５】
一方、ステップＳＴ５において、係数乗算・アジマスＦＦＴが終了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、画像再生処理手段７は、係数乗算・アジマスＦＦＴ処理が終了したデータをデータ保持手段５に入力する。このデータは、中間データ１１としてデータ保持手段５に保持される。
【００３６】
次に、画像再生処理手段７は、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴ（ステップＳＴ６）を行うために、データ保持手段５に保存された中間データのうち、レンジ方向のデータを１列単位で読み出す。
【００３７】
また、ステップＳＴ４（ＳＴ１０２）の場合と同様に、画像再生処理手段７は、係数算出手段６に対して、処理を行う各画素に対応する係数乗算処理Ｍ３に用いる係数を要求する。この係数要求に応答して、係数算出手段６は、ステップＳＴ３で算出した各種パラメータから必要な係数値Ｇ（ｚ）を算出し、画像再生処理手段７に入力する。
【００３８】
以下、画像再生処理手段７は、レンジ方向のデータを１列単位でＦＦＴ処理（ステップＳＴ１０４）を実行した後、係数乗算処理Ｍ３を行い（ステップＳＴ１０５）、さらに、レンジＩＦＦＴ処理を行う（ステップＳＴ１０６）。
【００３９】
続いて、画像再生処理手段７は、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴ（ステップＳＴ６）が終了したか否かを判定し（ステップＳＴ７）、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴが未終了（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳＴ６（ＳＴ１０４）に戻る。
これにより、画像再生処理手段７は、すべての列に対して処理を終えるまで、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴ（ステップＳＴ６、ＳＴ１０４〜ＳＴ１０６）を繰り返し実行する。
【００４０】
一方、ステップＳＴ５において、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴが終了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、画像再生処理手段７は、係数乗算・レンジＦＦＴ／ＩＦＥＴ処理が終了したデータをデータ保持手段５に入力する。このデータは、中間データ１２としてデータ保持手段５に保持される。
【００４１】
次に、画像再生処理手段７は、係数乗算・アジマスＩＦＦＴ（ステップＳＴ８）を行うために、データ保持手段５に保存された中間データのうち、アジマス方向のデータを１行単位で読み出す。
また、画像再生処理手段７は、係数算出手段６に対して、処理を行う各画素に対応する係数乗算処理Ｍ４、Ｍ５のための係数を要求する。
この係数要求に応答して、係数算出手段６は、ステップＳＴ４、ＳＴ６の場合と同様に、ステップＳＴ３で算出した各種パラメータから必要な係数値Ｇ（ｚ）を算出し、画像再生処理手段７に入力する。
【００４２】
以下、画像再生処理手段７は、アジマス方向のデータ１行単位で係数乗算処理Ｍ４を行い（ステップＳＴ１０７）、続いて、アジマスＩＦＦＴ処理（ステップＳＴ１０８）を実行した後、異なる係数を用いて、再度、係数乗算処理Ｍ５を行う（ステップＳＴ１０９）。
続いて、画像再生処理手段７は、アジマスＩＦＦＴ処理した最終データを、ＳＡＲ画像８として逐次出力する（ステップＳＴ９）。
【００４３】
最後に、画像再生処理手段７は、係数乗算・アジマスＩＦＥＴ処理（ステップＳＴ８、ＳＴ１０７〜ＳＴ１０９）およびＳＡＲ画像出力処理（ステップＳＴ９）が終了したか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、未終了（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ステップＳＴ８（ＳＴ１０７）に戻る。
これにより、画像再生処理手段７は、すべての行に対して処理を終えるまで、ステップＳＴ８、ＳＴ１０７〜ＳＴ１０９およびステップＳＴ９を繰り返し実行する。
【００４４】
一方、ステップＳＴ１０において、係数乗算・アジマスＩＦＥＴ処理およびＳＡＲ画像出力処理が終了した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、図２および図３の処理ルーチンを終了する。
【００４５】
次に、図４のブロック図を参照しながら、図１内の係数算出手段６の具体的な構成および動作について説明する。
なお、ここでは、一例として、前述の式（１）の計算を係数算出手段６にて行う場合について説明する。
【００４６】
また、受信信号２のアジマス方向のデータ幅Ａｚを１０２４（＝２１０）、レンジ方向のデータ幅Ｒｇを１０２４（＝２１０）とし、アジマス方向の画素の座標（アジマス座標）ｘは、０〜１０２３の整数、レンジ方向の画素の座標（レンジ座標）ｙは、０〜１０２３の整数とする。
また、説明を簡略化するために、式（１）において、周波数ｆｎは、アジマス座標ｘの変数であり、以下の式（４）のように表されるものとする。
【００４７】
【数４】
0005419632.tif 000005
【００４８】
また、式（１）において、距離Ｒ０は、レンジ座標ｙの変数であり、以下の式（５）のように表せるものとする。
【００４９】
【数５】
0005419632.tif 000006
【００５０】
さらに、式（１）において、相対速度Ｖｒなどの値は、運動データ４によって決定するが、ここでは、１枚のＳＡＲ画像８においては、固定値と見なせるものする。  
【００５１】
図４において、係数算出手段６は、パラメータ計算手段２１と、位相テーブル２２ａ、２２ｂと、乗算器２３ａ、２３ｂと、除算器２４ａ、２４ｂと、シフタ２５と、加算器２６と、係数テーブル２７とを備えている。
【００５２】
パラメータ計算手段２１は、運動データ４を受け取り、運動データ４中の各数値から、位相計算用のパラメータと、位相テーブル２２ａ、２２ｂに格納するテーブルデータとを計算する。
位相テーブル２２ａ、２２ｂは、パラメータ計算手段２１から送られたテーブルデータを格納し、アジマス座標ｘに対応するテーブルデータを出力する。
【００５３】
乗算器２３ａは、パラメータ計算手段２１からの位相計算用のパラメータ（後述する算出値ａ’）と、レンジ座標ｙとの乗算を行う。
乗算器２３ｂは、位相テーブル２２ａからのテーブルデータと、レンジ座標ｙとの乗算を行う。
【００５４】
除算器２４ａは、乗算器２３ａの乗算結果を、２１６（＝６５５３６）で除算した剰余を算出する。
除算器２４ｂは、加算器２６の加算結果を、２１６で除算した剰余を除算結果ｚとして算出する。
【００５５】
シフタ２５は、パラメータ計算手段２１の指示に基づき、乗算器２３ｂの乗算結果をｍ倍（ｍは整数）した後、２１６で除算した剰余を算出して加算器２６に入力する。
加算器２６は、除算器２４ａの除算結果と、シフタ２５の算出値と、位相テーブル２２ｂからのテーブルデータとを加算する。
係数テーブル２７は、除算器２４ｂの除算結果ｚに対応する係数値Ｇ（ｚ）を出力して、画像再生処理手段７に入力する。
【００５６】
次に、図１〜図４を参照しながら、係数算出手段６の動作について説明する。
まず、図２内の運動データ読み込み処理（ステップＳＴ３）における動作について説明する。
ステップＳＴ３において、係数算出手段６内のパラメータ計算手段２１は、運動データ４を受け取ると、位相計算用のパラメータとテーブルデータを作成する。
【００５７】
具体的には、前述の式（１）を展開して、各種パラメータを算出する。
式（１）〜式（３）において、前述のように、Ｄ（ｆｎ，Ｖｒ）は実数であり、また、０≦Ｄ（ｆｎ，Ｖｒ）≦１の範囲内にあり、実質的には「１」の近傍の値をとる。
【００５８】
また、プラットホームの相対速度Ｖｒは固定値であり、周波数ｆｎは、アジマス座標ｘの変数である。
さらに、距離Ｒ０を前述の式（５）のように表すと、アジマス座標ｘに関する変数Ｄ’（ｘ）は、以下の式（６）のように表される。
【００５９】
【数６】
0005419632.tif 000007
【００６０】
式（６）において、変数Ｄ’（ｘ）は、０≦Ｄ’（ｘ）≦１となり、「０」の近傍の値をとる。
また、前述の式（３）で表される位相θは、式（４）、式（５）を用いると、アジマス座標ｘおよびレンジ座標ｙの変数として、以下の式（７）のように変形することができる。
【００６１】
【数７】
0005419632.tif 000008
【００６２】
パラメータ計算手段２１は、係数ａに２１６を乗算して整数値をとり（小数点以下を切捨て）、２１６で除算した剰余を算出して、算出値ａ’を求める。
また、パラメータ計算手段２１は、アジマス座標ｘを０から１０２３まで変化させた場合の、変数ｂ｛１−Ｄ’（ｘ）｝の各値に２１６を乗算して整数値をとり、２１６で除算した剰余を算出し、この算出値を位相テーブル２２ｂに格納する。
さらに、パラメータ計算手段２１は、アジマス座標ｘを０から１０２３まで変化させた場合の変数ａ・Ｄ’（ｘ）の最大値Ｄｍａｘを算出し、以下の式（８）を満たす整数ｍを算出する。
【００６３】
２−ｍ−１≦Ｄｍａｘ＜２−ｍ  ・・・（８）
【００６４】
ただし、Ｄｍａｘ≧１の場合には、ｍ＝０とする。
式（２）で表される変数Ｄ（ｆｎ，Ｖｒ）は、周波数ｆｎの絶対値に対して単調増加の関係にあり、変数Ｄ’（ｘ）は、ｘ＝０、または、ｘ＝１０２３、で最大となるので、最大値Ｄｍａｘは容易に算出することができる。
【００６５】
整数ｍを算出した後、パラメータ計算手段２１は、アジマス座標ｘを０から１０２３まで変化させた場合の、変数ａ・Ｄ’（ｘ）の各値に２１６を乗算して整数値をとり、２１６で除算した剰余を算出し、この算出値を位相テーブル２２ａに格納する。
【００６６】
次に、係数算出手段６から係数値Ｇ（ｚ）を出力する場合の動作について説明する。
式（１）の係数は、図３内の係数乗算処理Ｍ４（ステップＳＴ１０７）に関連することから、係数乗算・アジマスＩＦＦＴ（ステップＳＴ８、ＳＴ１０７〜ＳＴ１０９）において、係数算出手段６は、以下の手順（１）〜（４）により係数値Ｇ（ｚ）を出力する。
【００６７】
（１）画像再生処理手段７からアジマス座標ｘの情報（０から１０２３までのいずれかの値）が送られてくると、位相テーブル２２ａ、２２ｂは、アジマス座標ｘに対応した格納データを出力する。
【００６８】
（２）続いて、乗算器２３ａは、パラメータ計算手段２１からの算出値ａ’と、レンジ座標ｙの値とを乗算して乗算結果を出力し、除算器２４ａは、乗算器２３ａの乗算結果を２１６で除算した剰余を算出する。
また、乗算器２３ｂは、位相テーブル２２ａからのテーブルデータと、レンジ座標ｙの値とを乗算して乗算結果を出力し、シフタ２５は、乗算器２３ｂの乗算結果を２ｍで除算した後に「−１」を乗算して整数値をとり、さらに２１６で乗算し剰余を算出する。
【００６９】
（３）次に、加算器２６は、除算器２４ａの除算結果と、シフタ２５の算出値と、位相テーブル２２ｂからのテーブルデータとの和をとり、除算器２４ｂは、加算器２６の加算結果を２１６で除算した剰余をとり、除算結果ｚを係数テーブル２７に入力する。
【００７０】
（４）最後に、係数テーブル２７は、除算器２４ｂの除算結果ｚに対応する係数値Ｇ（ｚ）を出力する。
具体的には、除算器２４ｂの除算結果ｚ（０≦ｚ＜２１６）を用いると、係数テーブル２７からの係数値Ｇ（ｚ）は、以下の式（９）のように複素数で表される。
【００７１】
【数８】
0005419632.tif 000009
【００７２】
この係数値Ｇ（ｚ）は、０〜２πの範囲のｓｉｎ関数（虚部）およびｃｏｓ関数（実部）を２１６等分したテーブルに相当する。
係数算出手段６で行われる上記処理（１）〜（４）は、たとえば係数ａの数値を、整数部分と小数点以下の部分とに分割し、アジマス座標ｘおよびレンジ座標ｙが整数であることを利用して、式（３）の２ｎπに相当する成分を排除することに相当する。
このように、小数点以下の部分を２１６で正規化することにより、乗算後の整数部分の排除を容易に行うことができる。
【００７３】
係数算出手段６による上記動作において、パラメータ計算手段２１に与える数値（運動データ４）は、倍精度の浮動小数点数である必要があるが、位相テーブル２２ａ、２２ｂで格納される数値は、すべて整数値である。
これらの値が２進数の固定小数点数で表されている場合には、２１６で除算して剰余を算出する処理は、下位１６ｂｉｔを取り出す処理に相当し、計算が容易である。同様に、２ｍで除算する処理も、ｍｂｉｔシフトで処理可能である。
【００７４】
また、位相テーブル２２ａ、２２ｂは、入力と出力とが個別に分かれているようなメモリ（デュアルポートメモリなど）で実現することができ、読み出し側は、アジマス座標ｘをリードアドレスとすればよい。
【００７５】
また、係数テーブル２７は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで実現することができ、除算器２４ｂの除算結果ｚをアドレスとすればよい。
なお、係数テーブル２７は、ｓｉｎ関数およびｃｏｓ関数を２１６等分したテーブルとなっているが、位相精度が不足する場合には、テーブルサイズを変更することにより、所望の精度を得ることができる。たとえば、２１６で除算する処理を２ｋで除算する処理に変更すればよく、整数ｋ（＞１６）が精度のｂｉｔ長に相当する。逆に、精度が十分過ぎる場合には、ｂｉｔ長を短くすることにより、装置規模を削減することができる。
【００７６】
このように、位相算出の計算を、値の大きい固定部分と、微小に変動する部分とに分割して計算し、最後に桁合わせした後に加算して、最終的な位相を算出することにより、通常の浮動小数点演算では、値の大きい固定部位に埋もれてしまいやすい微小変動部分の位相を、高い精度で演算することができ、装置規模も小さくすることができる。
【００７７】
上記説明では、式（１）に相当する処理のみを示したが、他の係数の処理においても、上述と同様に、アジマス座標ｘの項とレンジ座標ｙの項とに分解して位相テーブルを用意し、係数を計算すればよい。
なお、この発明の実施の形態１では、位相成分ごとに位相テーブル２２ａ、２２ｂを用意する必要があるが、高々アジマス（ｘ）ワード、またはレンジ（ｙ）ワードの位相テーブルであり、係数テーブル２７に比べれば、十分に小さいサイズなので、特に支障が生じることはない。
【００７８】
また、図４においては、位相テーブル２２ａ、２２ｂに送られる数値がアジマス座標ｘの場合を示したが、係数の算出式によっては、図４の場合とは異なり、位相テーブル２２ａ、２２ｂに送られる数値がレンジ座標ｙの場合もあり得る。
また、乗算器２３ａ、２３ｂで処理される値がレンジ座標ｙの場合を示したが、乗算器２３ａ、２３ｂで処理される値がアジマス座標ｘの場合もあり、位相テーブル２２ａ、２２ｂ間の乗算となる場合もあり得る。ただし、上記のいずれの場合も、係数算出手段６の構成は図４と同様である。
【００７９】
さらに、係数乗算処理Ｍ１〜Ｍ５に対応する各係数の算出においては、指数関数の乗算も必要となるが、これは指数の加算（位相の加算）で処理することができ、最終的に加算器２６で加算した後に、係数テーブル２７に位相成分を入力すればよい。
したがって、係数テーブル２７は、図４に示すように、１個のみを用意すればよい。
【００８０】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図４）に係る合成開口レーダ装置は、移動可能なプラットフォームに搭載されて地表または海面のＳＡＲ画像８を得る合成開口レーダ装置であって、高周波パルス信号を放射するとともに、高周波パルス信号の反射信号を受信して、ＳＡＲ画像８を得るための受信信号２を出力するＳＡＲセンサ１と、プラットフォームの運動を計測して、高周波パルス信号の送受信時でのプラットフォームの瞬時位置を運動データ４として出力する運動センサ３と、受信信号２に基づき画像再生処理を行う画像再生処理手段７と、運動データ４に基づき画像再生用の係数値Ｇ（ｚ）を算出する係数算出手段６とを備えている。
【００８１】
係数算出手段６は、画像再生処理手段７からの要求に基づき、要求に対応する係数値Ｇ（ｚ）を算出する。
また、係数算出手段６は、高周波パルス信号の送信時のレンジ方向の変化成分とアジマス方向の変化成分とに分割し、各々について係数の位相成分を計算し、その後、係数の各位相成分を乗算および加算することにより、最終的に出力される係数値Ｇ（ｚ）を算出する。
【００８２】
また、係数算出手段６は、高周波パルス信号の送信時のレンジ方向またはアジマス方向の変化に関して、微小に変動する微小変動成分と全く変化しない不変成分とに分割し、微小変動成分の精度が高くなるように係数の位相成分を算出し、その後、係数の各位相成分を乗算および加算することにより、最終的に出力される係数値Ｇ（ｚ）を算出する。
【００８３】
これにより、倍精度浮動小数点数で構成した場合よりも装置規模を小さくすることができるうえ、十分な演算精度で演算可能な画像再生処理手段７を備えた合成開口レーダ装置を得ることができる。
【００８４】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図４）では、係数算出手段６内に２個の乗算器２３ａ、２３ｂおよび２個の除算器２４ａ、２４ｂを設けたが、図５のように、係数算出手段６Ａ内にそれぞれ単一の乗算器２３および除算器２４を設けてもよい。
【００８５】
図５はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の係数算出手段６Ａを示すブロック図であり、前述（図４参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
なお、この発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の全体構成については、図１に示した通りであり、基本的な処理動作も、図２および図３に示した通りである。
【００８６】
この場合、各係数の成分を演算する際には、各成分に対応した位相テーブル２２ａ〜２２ｄのみが用意されており、前述（図４）の乗算器２３ａ、２３ｂおよび除算器２４ａ、２４ｂは、乗算器２３および除算器２４に共通化されている。
【００８７】
図５において、係数算出手段６Ａは、パラメータ計算手段２１と、位相テーブル２２ａ〜２２ｄと、乗算器２３と、除算器２４と、シフタ２５と、加算器２６と、係数テーブル２７と、セレクタ２８ａ、２８ｂと、レジスタ２９とを備えている。
【００８８】
位相テーブル２２ａ、２２ｂは、パラメータ計算手段２１からのテーブルデータを保持するとともに、画像再生処理手段７からのアジマス座標ｘに対応したテーブルデータをセレクタ２８ａに入力する。
位相テーブル２２ｃ、２２ｄは、パラメータ計算手段２１からのテーブルデータを保持するとともに、画像再生処理手段７からのレンジ座標ｙに対応したテーブルデータをセレクタ２８ａに入力する。
【００８９】
セレクタ２８ａは、処理に必要とされる係数に応じて、位相テーブル２２ａ〜２２ｄからのテーブルデータのうちのいずれか１つを選択して乗算器２３に入力する。
セレクタ２８ｂは、アジマス座標ｘまたはレンジ座標ｙのいずれか一方を選択して乗算器２３に入力する。
【００９０】
乗算器２３は、各セレクタ２８ａ、２８ｂからの入力情報を乗算し、乗算結果をシフタ２５に入力する。
シフタ２５は、パラメータ計算手段２１の指示に基づき、乗算器２３の乗算結果をｍ倍した後、２１６で除算した剰余を算出して加算器２６に入力する。
【００９１】
レジスタ２９は、加算器２６の加算結果を保持し、加算結果を加算器２６にフィードバックすることにより、時系列に並んだ数値を加算する。
以下、前述と同様に、係数テーブル２７は、除算器２４の除算結果ｚに応じた係数値Ｇ（ｚ）を画像再生処理手段７に入力する。
【００９２】
図５においては、各位相成分の計算の際に、時間をずらして処理することにより、それぞれ単一の乗算器２３および加算器２６で処理することができる。
この場合、１つの係数の演算に要する時間が長くなるが、装置規模を小さくすることができる。
【００９３】
なお、図５においては、位相テーブル２２ａ〜２２ｄのみを記載しているが、係数乗算処理Ｍ１〜Ｍ５の各位相成分に対応するテーブル（図示せず）を用意することにより、各係数を計算することができる。
【００９４】
また、上記実施の形態１、２では、１枚のＳＡＲ画像８の処理について示したが、プラットフォームの位置などの変化により、運動データ４が異なる複数のＳＡＲ画像８を処理する場合であっても、処理可能である。
すなわち、係数算出手段６、６Ａは、運動データ４の異なるＳＡＲ画像８ごとに、各位相テーブル２２ａ〜２２ｄに格納する数値を再計算して処理を行えばよい。
【００９５】
この場合、位相テーブル２２ａ〜２２ｄを再計算する手間が必要となるが、各テーブルのサイズは、高々アジマス長（ｘ）またはレンジ長（ｙ）サイズであり、画像サイズ（アジマス長×レンジ長）に比べて十分小さいので、全体の処理時間には大きく影響しない。
【００９６】
また、上記実施の形態１、２では、チャープスケーリング法を例にとって説明したが、他の手法であっても、各係数の位相がアジマス方向の座標ｘ、または、レンジ方向の座標ｙの変数として、位相成分に分解可能であるか、または、十分に高精度の近似が可能であれば、同様の手法で処理することができる。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２（図５）による係数算出手段６Ａは、係数の位相成分を計算する際に、高周波パルス信号の送信時のレンジ方向またはアジマス方向の変化に対する位相テーブル２２ａ〜２２ｄをあらかじめ作成し、その後、係数の各成分の位相テーブル２２ａ〜２２ｄからのテーブルデータを乗算および加算することにより、最終的な係数値Ｇ（ｚ）を算出する。
また、係数算出手段６Ａは、運動データ４が変化した場合には、係数の位相成分の再計算を行い、位相テーブル２２ａ〜２２ｄを更新する。
【００９８】
これにより、画像再生処理用の係数を固定小数点数で計算する場合であっても、少ないビット長で高い精度の数値得ることができる。
したがって、倍精度などの浮動小数点数を用いる場合よりも、小さい装置規模で高い精度を得ることができ、出力されるＳＡＲ画像８の解像度を向上させることができる。
【００９９】
また、演算装置全体の構成を削減することができるので、装置の軽量化および製品のコストダウンを実現することができる。
さらに、位相算出が固定小数点数であることから、位相の精度がほぼ一定であるうえ、最も低い場合の位相精度が保証されるので、出力されるＳＡＲ画像８の解像度の下限が保証されるという効果が得られる。
【０１００】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２（図５）では、装置規模を抑制するために、係数算出手段６Ａにおいて、各成分に対応した位相テーブル２２ａ〜２２ｄのみを用意して、共通化した乗算器２３および除算器２４を設けたが、演算処理時間を短縮するために、図６のように、それぞれ複数の乗算器２３ａ〜２３ｄ、シフタ２５ａ〜２５ｄ、加算器２６ａ、２６ｂを設けてもよい。
【０１０１】
図６はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の係数算出手段６Ｂを示すブロック図であり、前述（図４、図５参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
なお、この発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の全体構成については、図１に示した通りであり、基本的な処理動作も、図２および図３に示した通りである。
【０１０２】
図６において、係数算出手段６Ｂは、パラメータ計算手段２１と、位相テーブル２２ａ〜２２ｄと、乗算器２３ａ〜２３ｄと、除算器２４と、シフタ２５ａ〜２５ｄと、加算器２６ａ、２６ｂと、係数テーブル２７と、セレクタ２８とを備えている。
【０１０３】
位相テーブル２２ａ、２２ｂは、パラメータ計算手段２１からのテーブルデータを保持するとともに、画像再生処理手段７からのアジマス座標ｘに対応したテーブルデータを、個別の乗算器２３ａ、２３ｂに入力する。
位相テーブル２２ｃ、２２ｄは、パラメータ計算手段２１からのテーブルデータを保持するとともに、画像再生処理手段７からのレンジ座標ｙに対応したテーブルデータを、個別の乗算器２３ｃ、２３ｄに入力する。
【０１０４】
乗算器２３ａ、２３ｂは、各位相テーブル２２ａ、２２ｂからのテーブルデータと、レンジ座標ｙとを乗算し、各乗算結果を個別のシフタ２５ａ、２５ｂに入力する。
乗算器２３ｃ、２３ｄは、各位相テーブル２２ｃ、２２ｄからのテーブルデータと、アジマス座標ｘとを乗算し、各乗算結果を個別のシフタ２５ｃ、２５ｄに入力する。
【０１０５】
シフタ２５ａ、２５ｂは、パラメータ計算手段２１の指示に基づく算出値（ｍ倍して２１６で除算した剰余）を加算器２６ａに入力する。
シフタ２５ｃ、２５ｄは、パラメータ計算手段２１の指示に基づく算出値（ｍ倍して２１６で除算した剰余）を加算器２６ｂに入力する。
【０１０６】
セレクタ２８は、処理に必要とされる係数に応じて、加算器２６ａ、２６ｂの加算結果のいずれか一方を選択して出力する。
以下、前述と同様に、係数テーブル２７は、除算器２４の除算結果ｚに応じた係数値Ｇ（ｚ）を画像再生処理手段７に入力する。
【０１０７】
このように、各係数成分に対応する複数の演算装置を用意することにより、高速に係数演算を行うことができる。
なお、係数乗算処理Ｍ１〜Ｍ５を計算する場合には、各処理に応じて乗算器、シフタ、加算器を並列に構成すればよい。この場合、装置規模が大きくなるものの、係数を高速に計算することができる。
【０１０８】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、画像再生処理用の係数を固定小数点数で計算する場合であっても、高速に高い精度の数値を得ることができるので、前述の実施の形態２と比べて、画像再生処理の処理時間を短縮できるという効果が得られる。
【符号の説明】
【０１０９】
１  ＳＡＲセンサ、２  受信信号、３  運動センサ、４  運動データ、５  データ保持手段、６、６Ａ  係数算出手段、７  画像再生処理手段、８  ＳＡＲ画像、１１、１２  中間データ、２１  パラメータ計算手段、２２ａ〜２２ｄ  位相テーブル、２３、２３ａ、２３ｂ  乗算器、２４、２４ａ、２４ｂ  除算器、２５、２５ａ〜２５ｄ  シフタ、２６、２６ａ、２６ｂ  加算器、２７  係数テーブル、２８、２８ａ、２８ｂ  セレクタ、２９  レジスタ、Ｇ（ｚ）  係数値。
【図１】
0005419632.tif 000011
【図２】
0005419632.tif 000012
【図３】
0005419632.tif 000013
【図４】
0005419632.tif 000014
【図５】
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【図６】
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