(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動するプラットフォームに搭載され、パルス信号からなるレーダビームをアジマス角方向に走査しながら送信して目標からの反射信号を受信する送受信アンテナと、
前記送受信アンテナからの受信信号を観測データとして処理するデータ処理手段と、
を備えたレーダ装置において、
前記データ処理手段は、
前記観測データを各角度方向の観測データに分割するデータ分割処理部と、
複数回の観測により得られた受信信号の角度分解能を向上させる合成開口処理部と、
前記合成開口処理部により得られた高角度分解能データを格納するデータ出力部とを有し、
前記データ処理手段は、高分解能画像を再生する領域を選択するための合成開口ブロック選択部を有することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記送受信アンテナは、レーダビームを往復させながらの観測を行い、
前記データ処理手段は、不等間隔に観測された観測データを等間隔に復元する復元フィルタ処理部を有することを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記送受信アンテナは、レーダビームを往復させながらの観測を行い、
前記合成開口処理部は、複数回の不等間隔な観測により得られた受信信号の角度分解能を向上させる合成開口処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記データ処理手段は、前記プラットフォームの観測位置の推定誤差により生じる高分解能画像上のボケを自動的に補償するためのオートフォーカス処理部を有することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クラッタ（地表面や海面からの不要な反射波）と目標信号とを分離して高分解能な観測データを得るためのレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、静止目標を検出するレーダ装置は、航空機などのプラットフォームに搭載されて上空から電波を送受信することにより、地表面および海面の観測を行い、地表面や海面に位置する目標を検出して類別する。
【０００３】
この種のレーダ装置による地表面や海面の観測においては、目標からの反射波の他に、地表面や海面からの不要な反射波（グランドクラッタ、シークラッタ）が観測される。以下、これらの不要な反射波を「クラッタ」と総称する。
【０００４】
図１８は従来から周知の一般的なレーダ装置の動作形態を概略的に示す説明図である。
図１８において、レーダ装置１０は、航空機（プラットフォーム）に搭載されて、送受信用のアンテナ（図示せず）を有しており、背景となる地表面Ｅに位置する目標Ｍを観測する。なお、ここでは、レーダ装置１０が地上監視や海洋監視を行う航空機に搭載された場合について説明するが、特にこれに限定されるものではない。
【０００５】
図１８に示すように、航空機に搭載されたレーダ装置１０による目標Ｍ（地上静止目標）の観測においては、地表面Ｅからの強い反射波（クラッタ）が観測されるので、目標Ｍからの反射波とクラッタとの分離が困難となり、目標Ｍの検出性能および類別性能が低下するという問題がある。
【０００６】
ここで、地表面Ｅからのクラッタの受信強度Ｐｃｌｔは、地表面Ｅ（または、海面）に照射するレーダビームＱの照射面積Ａに依存し、以下の式（１）により与えられる。
【０００７】
【数１】
0005634238.tif 000002
【０００８】
ただし、式（１）において、Δｍｇはグランドレンジ分解能、Δａｚはアジマス分解能である。また、Ｐｔはレーダ装置１０の送信電力、Ｇｔはアンテナの送信ゲイン、Ｇｒはアンテナの受信ゲイン、λは観測波長、Ｒｓｌｔはスラントレンジ（レーダ装置１０と目標Ｍとの間の距離）、σｐｑはクラッタの後方散乱係数である。
【０００９】
式（１）から明らかなように、クラッタは、グランドレンジ分解能Δｍｇまたはアジマス分解能Δａｚが低い場合に強くなり、逆に各分解能Δｍｇ、Δａｚが高い場合に小さくなる。
グランドレンジ分解能Δｍｇは、送信信号の送信帯域幅Ｂｗにより決定され、以下の式（２）のように表される。
【００１０】
【数２】
0005634238.tif 000003
【００１１】
ただし、式（２）において、ｃは光速である。
一方、通常の送受信アンテナからのレーダビームＱによる観測で得られるアジマス分解能Δａｚは、レーダのビーム幅Θｗ（Θは目標Ｍに対するレーダビームＱの入射角）に依存し、以下の式（３）のように表される。
【００１２】
【数３】
0005634238.tif 000004
【００１３】
式（３）から明らかなように、アジマス分解能Δａｚは、スラントレンジＲｓｌｔが大きい（遠方にある目標Ｍを観測する）場合に大きい値を示すので、遠距離に位置する目標Ｍを観測する場合に、クラッタの影響を強く受けることが知られている。
【００１４】
図１８のような環境下における目標Ｍの検出および類別において、目標Ｍが移動している場合は、クラッタと目標信号とのドップラ周波数が異なることに注目することにより、クラッタと目標信号とを分離することが可能である。
しかし、目標Ｍが静止している場合には、目標Ｍとクラッタとのドップラ周波数に相違がないので、上記方式による目標Ｍの検出および類別は困難である。
【００１５】
一方、上記環境においても目標Ｍの検出性能および類別性能を向上させる手法として、合成開口処理が知られている。
合成開口処理は、プラットフォームが移動しながら複数回の観測を行うことによって、等価的に開口の大きいアンテナを作り出し、レーダ装置１０の角度（アジマス）分解能を向上させる手法である。
【００１６】
この種の公知技術として、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）が知られており、また、レーダ移動によって生じるドップラ周波数をフィルタで細分化することにより、実ビームよりも狭いビームに分割して高分解能を得るＤＢＳ（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）が知られている。
合成開口処理によって得られるアジマス分解能Δａｚｓｙｎｔｈは、以下の式（４）により与えられる。
【００１７】
【数４】
0005634238.tif 000005
【００１８】
ただし、式（４）において、Ｌは合成開口長、Φはスクイント角である。スクイント角Φは、レーダビームＱの向いている方向とプラットフォームの進行方向との成す角（プラットフォームの進行方向に対するレーダビームＱの照射する方向）である。
一般的な合成開口処理においては、側視アンテナレーダ（Ｓｉｄｅ  Ｌｏｏｋｉｎｇ  Ａｎｔｅｎｎａ  Ｒａｄａｒｓ：ＳＬＡＲ）として知られる固定側方アンテナレーダで適用する場合、スクイント角Φ＝９０°である。
【００１９】
式（４）から明らかなように、合成開口処理により高いアジマス分解能Δａｚｓｙｎｔｈを得るためには、合成開口長Ｌを長く設定する必要がある。
固定側方アンテナレーダによる観測においては、合成開口長Ｌは、プラットフォームの移動速度とアンテナからのビーム幅Θｗとに依存することが知られている。
【００２０】
一方、レーダビームＱが回転する回転式レーダ装置により観測されたデータを用いて合成開口処理を適用する場合には、レーダビームＱの回転により、レーダビームＱを同じ位置に照射し続けることが困難になる可能性が高い。
したがって、回転式レーダ装置による合成開口処理においては、合成開口長Ｌは、レーダビームＱの回転速度にも依存する。
【００２１】
そこで、合成開口処理により所望のアジマス分解能Δａｚｓｙｎｔｈを得るために、レーダビームＱの回転速度を、合成開口処理の対象領域の観測する間にわたって遅く設定し、観測領域へのビーム照射時間（つまり、合成開口長Ｌ）を長くすることにより、高分解能な観測データを得るレーダ装置も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特表２００９−５３６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
従来のレーダ装置は、特許文献１に記載の技術においては、高分解能な観測データを取得するために、レーダビームの回転速度を低下させることにより、合成開口処理に必要な合成開口長を取得しているので、レーダビームのビーム幅が十分に広くない場合には、レーダビームの回転速度を非常に遅くする必要があり、広範囲の領域を観測する際に多くの時間を要するという課題があった。
【００２４】
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、広域観測を実現しつつ、同時に高分解能画像を取得する処理手段を設けることにより、アジマス角方向にレーダビームを走査させながら観測することのできる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】
【００２５】
この発明に係るレーダ装置は、移動するプラットフォームに搭載され、パルス信号からなるレーダビームをアジマス角方向に走査しながら送信して目標からの反射信号を受信する送受信アンテナと、送受信アンテナからの受信信号を観測データとして処理するデータ処理手段と、を備えたレーダ装置において、データ処理手段は、観測データを各角度方向の観測データに分割するデータ分割処理部と、複数回の観測により得られた受信信号の角度分解能を向上させる合成開口処理部と、合成開口処理部により得られた高角度分解能データを格納するデータ出力部とを有し、前記データ処理手段は、高分解能画像を再生する領域を選択するための合成開口ブロック選択部を有するものである。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、広域観測を実現しつつ、同時に高分解能画像を取得する処理手段を設けることにより、アジマス角方向にレーダビームを走査させながら観測することのできるレーダ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック図である。
【図２】図１内のレーダ信号処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１内の合成開口処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図１内のレーダ信号処理部により取得される複数個のレンジプロフィールの観測形態を示す説明図である。
【図５】図１内のレーダ信号処理部の動作におけるビーム照射領域の両端のドップラ周波数を示す説明図である。
【図６】図１内のデータ分割処理部の動作を示す説明図である。
【図７】図１内の合成開口処理部による距離補償処理を示す説明図である。
【図８】図１内の合成開口処理部による位相補償処理を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による補償処理を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４におけるビーム往復動作を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態４におけるスクイント角方向の観測タイミングを示す説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック図である。
【図１５】この発明の実施の形態４による復元フィルタ処理を示す説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック図である。
【図１７】図１６内の不等間隔合成開口処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図１８】一般的なレーダ装置の動作形態を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態１．
以下、図１〜図８を参照しながら、この発明の実施の形態１について説明する。
なお、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置を用いた地上静止目標の観測は、回転式アンテナパルスレーダ装置を実装した航空機が、レーダビームＱを複数回転させながら複数回の観測を行う間に、航空機が移動し、観測領域の高分解能画像を得るものである。
【００２９】
ここで、航空機とは、一般的な飛行機やヘリコプタ、無人飛行タイプの自動監視航空機などを指すものとする。
また、ここでは、レーダビームＱをアジマス角方向に走査するアンテナを用い、回転式アンテナパルスレーダ装置として説明するが、必ずしもこれに限定されるものではなく、たとえば、フェイズドアレイアンテナのように電気的にレーダビームＱを走査するようなアンテナを用いてもよい。
【００３０】
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置を示すブロック構成図である。
図１において、レーダ装置（回転式レーダ装置）は、レーダ信号取得部１と、データ分割処理部２と、合成開口処理部５と、データ出力部８とを備えている。
レーダ信号取得部１は、航空機に搭載した回転式レーダ装置による観測を行い、異なる位置で複数回観測した複数個の観測信号（以下、「レンジプロフィール」という）を取得する。
【００３１】
データ分割処理部２は、レーダ信号取得部１で取得された複数個のレンジプロフィールを、同一のスクイント角ごとのブロックに分割する。
合成開口処理部５は、複数個のレンジプロフィールを用いて、角度分解能を向上させるための合成開口処理を行う。
データ出力部８は、レーダ信号取得部１、データ分割処理部２および合成開口処理部５により取得されたレーダ装置の出力結果を格納する。
【００３２】
図２は図１内のレーダ信号取得部１の機能構成を示すブロック図である。
図２において、レーダ信号取得部１は、パルス信号を生成する送信機１１と、送受切換器１２と、送受信アンテナ１３と、受信機１４と、受信信号記憶部１５とを備えている。
【００３３】
送受信アンテナ１３は、送信機１１からのパルス信号を、送受切換器１２を介して入力して空間に放射するとともに、観測対象によって散乱された散乱波を受信する。
受信機１４は、送受信アンテナ１３で受信された散乱波の受信信号を、送受切換器１２を介して受信する。
受信信号記憶部１５は、受信機１４で受信処理された受信信号を一時保存する。
【００３４】
図３は図１内の合成開口処理部５の機能構成を示すブロック図である。
図３において、合成開口処理部５は、距離補償処理部５１と、位相補償処理部５２と、フーリエ変換処理部５３とを備えている。
【００３５】
距離補償処理部５１は、複数回の観測における同一地点の距離変化を補償し、同一地点を同一距離に並べて、距離補償後のレンジヒット画像を取得する。距離補償後のレンジヒット画像は、レンジプロフィールを観測位置（時間）で並べたデータからなる。
【００３６】
位相補償処理部５２は、距離補償処理部５１からの距離補償後のレンジヒット画像に対して、距離変化によって生じた位相変化を補償する。なお、位相補償処理部５２による補償量は、運動センサ（図示せず）によって計測されたレーダ装置１０（プラットフォーム）の軌道データを用いて決定される。
フーリエ変換処理部５３は、位相補償処理部５２からの位相変化補償後のデータを、観測ヒット方向にフーリエ変換して、周波数データを取得する。
【００３７】
次に、図４〜図８を参照しながら、図１〜図３に示したこの発明の実施の形態１による動作ついて、さらに具体的に説明する。
まず、図４および図５を参照しながら、図２に示したレーダ信号取得部１の動作について説明する。
【００３８】
送信機１１で生成されたパルス信号は、送受切換器１２を介して送受信アンテナ１３に入力され、送受信アンテナ１３から空間に放射される。
空間に放射されたパルス信号は、観測対象によって散乱され、観測対象により散乱された散乱波は、送受信アンテナ１３により受信される。
【００３９】
送受信アンテナ１３で受信された信号（観測対象からの散乱波）は、送受切換器１２を介して受信機１４に送られる。
受信機１４は、受信信号に対して位相検波処理およびＡ／Ｄ変換処理を行い、各受信信号の振幅および位相を示すデジタル受信信号を出力する。
【００４０】
受信機１４で処理された受信信号は、受信信号記憶部１５に送られて一時保存される。
以下、航空機を移動させながら、合成開口処理に必要な観測点数分だけ上記処理を繰り返し実行する。これにより、異なる位置で観測した複数個のレンジプロフィールが受信信号記憶部１５に格納される。
【００４１】
図４は回転式レーダ装置により取得される複数個のレンジプロフィールの観測形態を示す説明図である。
また、図５はドップラ帯域ＤＢを決定するためのビーム照射領域の両端のドップラ周波数を示す説明図である。
【００４２】
図４において、レーダ装置１０（プラットフォーム）は、破線位置から実線位置を介して１点鎖線位置まで、１点鎖線の直線矢印で示すように速度Ｖｐｌｔで移動しつつ、且つ破線の円形矢印で示すようにレーダビームＱを回転させながら、目標Ｍを観測する。
【００４３】
ここでは、回転式レーダ装置が１回転することにより、同一方向のレンジプロフィールを得ることを想定した説明を行う。したがって、Ｎ個のレンジプロフィールを得るためには、レーダビームＱをＮ回転させる必要がある。
【００４４】
ただし、異なる位置で観測したレンジプロフィールがＮ個観測されればよいので、たとえば、２つ以上のレーダビームＱにより異なる方位を同時に観測できるようなアンテナを用いた場合には、レーダビームＱをＮ回転させる必要はない。
【００４５】
複数回の観測においては、レーダビームＱの回転速度で決まる観測間隔から、レーダ装置１０（プラットフォーム）の移動速度Ｖｐｌｔを決定する必要がある。
なぜなら、合成開口処理を行う場合、複数回の観測における観測間隔が、信号のドップラ帯域ＤＢに対して十分でない場合には、後段の合成開口処理部５において、アジマス方向の信号の折り返しが生じるので、これを防止する必要があるからである。
【００４６】
信号のドップラ帯域ＤＢは、レーダビームＱの照射領域の両端のドップラ周波数（図５参照）により決定する。
図５においては、レーダ装置１０（プラットフォーム）の移動方向をｘ軸とし、ビーム照射方向をｙ軸（スクイント角Φ＝９０°）としており、ビーム幅Θｗ（照射領域）の右端相対速度ＶＲおよび左端相対速度ＶＬを矢印で示している。
【００４７】
このとき、信号のドップラ帯域ＤＢは、プラットフォームの移動速度Ｖｐｌｔと、右端相対速度ＶＲと左端相対速度ＶＬとの差分とを用いて、以下の式（５）のように与えられる。
【００４８】
【数５】
0005634238.tif 000006
【００４９】
合成開口処理における信号の折り返しを防止するためには、式（５）で算出されるドップラ帯域ＤＢよりも、複数回の観測におけるパルス繰り返し間隔ＰＲＩ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｖａｌ）が大きくなるように設定する必要がある。
したがって、パルス繰り返し間隔の周期Ｔｐｒｉとドップラ帯域ＤＢとの間の関係は、以下の式（６）を満足する必要がある。
【００５０】
【数６】
0005634238.tif 000007
【００５１】
回転式レーダ装置による観測において、パルス繰り返し間隔ＰＲＩは、レーダビームＱの回転周期に依存するので、レーダビームＱの回転周期Ｔｒｏｔは、所要値以下に設定する必要がある。また、プラットフォームの移動速度Ｖｐｌｔは、式（５）および式（６）から、以下の式（７）のように設定される。
【００５２】
【数７】
0005634238.tif 000008
【００５３】
また、受信信号記憶部１５に格納された各観測位置における受信信号ｓ（ｆ、ｎ、Φｓｑ）は、以下の式（８）で表される。
【００５４】
【数８】
0005634238.tif 000009
【００５５】
ただし、式（８）において、Φｓｑはスクイント角であり、ｎ（ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）は、複数の観測によって得られた観測信号の番号（パルスヒット番号）である。
また、ｆｃは送信中心周波数、Ｂｒは送信帯域幅、ｆ（ｆｃ−Ｂｒ／２≦ｆ≦ｆｃ＋Ｂｒ／２）は送信周波数、Ｒ（ｎ）はレンジ、ｃは光速である。
なお、ここでは、周波数チャープ方式によるパルス圧縮処理を想定した受信信号を用いて説明するが、特にこれに限定されるものではない。
【００５６】
続いて、データ分割処理部２は、レーダ信号取得部１にて取得されたデータについて、同一のスクイント角Φｓｑごとのブロック（以下、「スクイント角ブロック」という）に分割する。
【００５７】
図６はデータ分割処理部２におけるスクイント角ブロックの分割イメージを示す説明図である。
図６において、データ分割処理部２に入力される観測データＳｏは、あるスクイント角に位置する目標ＭにレーダビームＱが照射されている観測データＳ１と、レーダビームＱが照射されていない観測データＳ２とを有する。
【００５８】
データ分割処理部２は、合成開口処理部５による合成開口処理のために、スクイント角ごとに、目標ＭにレーダビームＱが照射されている観測データＳ１を抽出し、観測データＳ１に観測データを分割し、さらに結合処理して分割後の観測データＳ３とする。
【００５９】
データ分割処理部２に入力される観測データＳｏ（レーダ信号）は、各スクイント角Φｓｑで観測したレンジプロフィールが、回転式アンテナのスクイント角Φｓｑ順に並んだ状態にある。
したがって、レーダのビーム幅Θｗが回転式アンテナの回転角度以下の場合に、ある任意のスクイント角に位置する目標Ｍに関しては、レーダビームＱが照射されていない観測データＳ２が存在することになる。
【００６０】
次に、図７および図８を参照しながら、図３に示した合成開口処理部５の動作について説明する。
図７は合成開口処理部５内の距離補償処理部５１の動作を示す説明図であり、図８は合成開口処理部５内の位相補償処理部５２の動作を示す説明図である。
【００６１】
合成開口処理部５は、データ分割処理部２で分割した各スクイント角ブロックに含まれるＮ個のレンジプロフィールを用いて、角度（アジマス）分解能を向上させるための合成開口処理を行う。
【００６２】
なお、合成開口処理としては、公知技術（たとえば、Ｍｅｒｒｉｌｌ  Ｓｋｏｌｎｉｋ著「ＲＡＤＡＲ  ＨＡＮＤＢＯＯＫ，Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ」参照）のＤＢＳ処理を用いて説明する。
また、合成開口処理は、各スクイント角ブロックで並列に処理されるので、ここでは、Φｓｑ＝９０°のスクイント角ブロックの合成開口処理について説明する。
【００６３】
なお、ＤＢＳ処理の他に、一般的に合成開口（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ：ＳＡＲ）で用いられるアジマス圧縮処理を用いてもよい。ＳＡＲで用いられるアジマス圧縮処理は、公知技術（たとえば、大内和夫著「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」参照）なので、ここでは記述しない。
【００６４】
図１８のように、移動する航空機に搭載されたレーダ装置１０から目標Ｍを観測する場合、取得される目標Ｍの観測信号は、航空機の移動にともなって生じる距離変化（レンジマイグレーション）により、図７（ａ）のように、観測される目標Ｍの位置（レンジセル）が異なる可能性がある。
この結果、後段のフーリエ変換処理部５３において、十分な積分効果を得ることができない可能性がある。
【００６５】
そこで、まず、合成開口処理部５内の距離補償処理部５１は、図７（ａ）のレンジマイグレーションに対して距離補償を行い、図７（ｂ）のように、全ヒットのデータで目標信号が同一のレンジセルに位置するように補償する。
【００６６】
なお、図７において、横軸はヒット方向、縦軸はレンジ（位置）であり、図７（ａ）は同一地点からの反射信号の距離補償前の軌跡を示し、図７（ｂ）は距離補償後の反射信号の軌跡を示している。
【００６７】
距離補償処理部５１は、時間領域におけるレンジマイグレーション量が、レンジ方向のスペクトル領域においては、線形な位相シフトとして表現されることを利用して、以下の式（９）のように、周波数領域でレンジマイグレーションＳｍｉｇ（ｆ，ｎ，９０°）を補償する。
【００６８】
【数９】
0005634238.tif 000010
【００６９】
ただし、式（９）において、Ｒｓｃ（ｔ）は、各観測時刻ｔにおける航空機の位置と、画像のシーン中心との間の距離である。シーン中心とは、距離補償処理や位相補償処理における補償の基準となる点である。
なお、距離補償処理は、上記の手法に限らず、時間軸上で、距離変化に応じてレンジセルをシフトさせることによっても実行可能であり、いずれを用いてもよい。
【００７０】
式（９）のように、距離補償処理部５１においてレンジマイグレーションＳｍｉｇ（ｆ，ｎ，９０°）の補償を行うことにより、異なる位置から観測することによるレンジセルの変動を補償することが可能となる。
【００７１】
しかし、距離補償後のデータにおいても、図８（ａ）に示すように、機体の動揺などの影響により、観測ヒット方向で位相変化が生じることがある。特に、２次以上の位相変化は、後段のフーリエ変換処理部５３における処理において画像にぼけを生じさせる可能性がある。
【００７２】
そこで、合成開口処理部５内の位相補償処理部５２は、距離補償処理部５１による距離補償に続き、図８（ａ）の軌跡に対して位相補償を行い、図８（ｂ）のように、位相変化を取り除く。
【００７３】
なお、図８において、横軸はヒット方向、縦軸は位相であり、図８（ａ）は同一地点からの反射信号の位相補償前の位相の軌跡であり、図８（ｂ）は位相補償後の反射信号の位相の軌跡を示している。
位相補償処理部５２は、以下の式（１０）のように、位相Ｄｃｍｐ（ｆ，ｎ，９０°）の補償処理を行う。
【００７４】
【数１０】
0005634238.tif 000011
【００７５】
最後に、合成開口処理部５内のフーリエ変換処理部５３は、距離補償処理部５１および位相補償処理部５２により補償された信号に対して、観測ヒット方向にフーリエ変換を施すことにより、合成開口処理を行う。
【００７６】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図８）に係るレーダ装置は、移動するプラットフォームに搭載され、パルス信号からなるレーダビームＱをアジマス角方向に走査しながら送信して目標からの反射信号を受信する送受信アンテナと、送受信アンテナからの受信信号を観測データとして処理するデータ処理手段と、を備えている。
【００７７】
データ処理手段は、観測データを各角度方向の観測データに分割するデータ分割処理部２と、複数回の観測により得られた受信信号の角度分解能を向上させる合成開口処理部５と、合成開口処理部により得られた高角度分解能データを格納するデータ出力部８と、を備えている。
【００７８】
これにより、レーダ装置として回転式アンテナパルスレーダ装置を用いて、アジマス角方向にレーダビームを走査させながら観測する際に、複数回の観測により得られた異なる観測位置で観測された複数個のレンジプロフィールを用いて合成開口処理を行うことができる。したがって、広域観測を実現しつつ、同時に高分解能画像を取得可能なレーダ装置を実現することができる。
【００７９】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、データ分割処理部２で取得したすべての観測データＳ３を合成開口処理部５に入力したが、目標信号とクラッタ信号との強度比であるＳＣＲ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｃｌｕｔｔｅｒ  Ｒａｔｉｏ）が、検出処理および類別処理を高精度に実現するために必要な値を満足するような場合には、観測した全スクイント角に対して、検出性能および類別性能の向上を目的とした合成開口処理を行う必要はない。
【００８０】
したがって、ＳＣＲ値が高精度処理を満たす場合を考慮して、前述（図１参照）の構成に加えて、図９のように、データ分割処理部２と合成開口処理部５との間に合成開口ブロック選択部３を挿入することが望ましい。
【００８１】
図９はこの発明の実施の形態２に係るレーダ装置を示すブロック図である。
この発明の実施の形態２（図９）による合成開口ブロック選択部３は、合成開口処理を適用するスクイント角ブロックを選択し、ＳＣＲが所要値を満たさない場合のみに、スクイント角ブロックを合成開口処理部５に入力する。
以下、合成開口処理により、ＳＣＲが所要値を満たすようになれば、合成開口ブロック選択部３は、合成開口処理部５へのスクイント角ブロックの入力を停止する。
【００８２】
以上のように、この発明の実施の形態２（図９）によるデータ処理手段は、高分解能画像を再生する領域を選択するための合成開口ブロック選択部３を有するので、合成開口処理部５における処理負荷を低減して合成開口処理の高速化を実現することができる。
【００８３】
実施の形態３．
また、上記実施の形態１、２（図１〜図９）では、特に言及しなかったが、合成開口処理部５内の位相補償処理部５２は、運動センサで計測されたプラットフォームの軌道データ（誤差を含む）を用いて補償量を決定しているので、さらに高分解能画像を取得するためには、図１０に示すように、合成開口処理部５の後段にオートフォーカス処理部６を挿入することが望ましい。
【００８４】
図１０はこの発明の実施の形態３に係るレーダ装置を示すブロック図である。
位相補償処理を高精度に行うためには、プラットフォームの正確な軌道情報が必要となるが、プラットフォームの実際の軌道は未知であり、実軌道を推定する必要があることから、位相補償処理部５２においては、計測誤差を含む軌道データ推定値を用いている。
【００８５】
図１１はこの発明の実施の形態３（図１０）による補償処理を示す説明図である。
図１１（ａ）は位相補償前の同一地点からの位相の軌跡を示し、図１１（ｂ）は運動センサデータを用いた位相補償後の位相の軌跡を示し、図１１（ｃ）はオートフォーカス処理による位相補償後の位相の軌跡を示している。
【００８６】
また、図１１（ｄ）はオートフォーカス処理前のボケのある画像を示し、図１１（ｅ）はオートフォーカス処理によりボケが解消された画像を示している。
図１１（ｄ）、図１１（ｅ）において、横軸はドップラ周波数、縦軸は信号強度であり、それぞれ、画像の結像の様子を概念的に示している。
【００８７】
図１１（ｂ）、図１１（ｄ）に示すように、運動センサからの軌道データを用いた位相補償のみによれば、上述した計測誤差により生じる位相誤差を補償することはできない。
すなわち、位相誤差を除去せずにＤＢＳ処理を適用した場合には、観測ヒット方向の積分効果を十分に得ることができず、図１１（ｄ）のように、ピークレベルが低下して点像が乱れ、ボケのある画像が生成される。
一方、オートフォーカス処理部６による位相補償後には、図１１（ｅ）のように、ピークレベルの高い結像により、ボケを抑圧した高分解能画像を得ることができる。
【００８８】
なお、オートフォーカス処理については、公知技術（たとえば、Ｄ．Ｅ．Ｗａｈｌ，Ｐ．Ｈ．Ｅｉｃｈｅｌ，Ｄ．Ｇ．Ｇｈｉｇｌｉａ  ａｎｄ  Ｃ．Ｖ．Ｊａｋｏｗａｔｚ，「Ｐｈａｓｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ−Ａ  ｒｏｂｕｓｔ  ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＳＡＲ  ｐｈａｓｅ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，」ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ａｅｒｏｓｐａｃｅ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｖｏｌ．３０，ｎｏ．３，Ｊｕｌｙ  １９９４．参照）のＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）など、多くの手法が提案されているので、ここでは詳述しない。
【００８９】
以上のように、この発明の実施の形態３（図１０、図１１）によるデータ処理手段は、プラットフォームの観測位置の推定誤差により生じる高分解能画像上のボケを自動的に補償するためのオートフォーカス処理部６を有し、オートフォーカス処理部６は、運動センサの計測誤差に起因して生じた位相誤差を推定し、観測された信号に対して、オートフォーカス処理を適用して位相誤差を自動的に補償する処理を行う。
ことにより、図１１（ｅ）のように、ボケを抑圧または排除した高分解能画像を得ることができる。
【００９０】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態１〜３（図１〜図１１）では、特に言及しなかったが、レーダビームＱを往復させながら観測する場合（図１２内の矢印参照）に、図１４のように、データ分割処理部２と合成開口処理部５との間に復元フィルタ処理部４を挿入することが望ましい。
以下、図１２〜図１５を参照しながら、この発明の実施の形態４について説明する。
【００９１】
図１２はこの発明における実施の形態４におけるレーダ装置の運用形態を示す説明図であり、図１３はレーダビームＱを往復させた観測における各スクイント角方向の観測タイミングを示す説明図である。
また、図１４はこの発明の実施の形態４に係るレーダ装置を示すブロック図であり、図１５は図１４内の復元フィルタ処理部４の動作を示す説明図である。
【００９２】
図１２において、レーダ装置１０の移動（ｘ軸方向）にともなって交互に反転する矢印は、レーダビームＱの往復動作を示している。
この場合、回転式アンテナパルスレーダ装置における回転角を任意の角度幅に絞った場合の観測を想定し、レーダ装置１０は、レーダビームＱの角度幅を往復しながら観測するものとする。
【００９３】
図１３において、横軸は時間であり、図１３（ａ）はレーダビームＱの回転幅の一端方向の観測タイミングを示し、図１３（ｂ）は側方向（Φｓｑ＝９０°）の観測タイミングを示し、図１３（ｃ）はΦｓｑ≠９０°の領域での観測タイミングを示し、図１３（ｄ）はレーダビームＱの回転幅の他端方向の観測タイミングを示している。
【００９４】
たとえば、図１３（ａ）、図１３（ｃ）、図１３（ｄ）から明らかなように、スクイント角Φｓｑ＝９０°（図１３（ｂ））以外の領域においては、回転式アンテナパルスレーダ装置による観測間隔ＰＲＩが不等間隔になる。
【００９５】
一般的に、合成開口処理部５内のフーリエ変換処理部５３によるフーリエ変換処理は、データが等間隔に観測されていることを前提として実行されるので、不等間隔に観測されたデータに対して、直接に合成開口処理を行うと、適切な結果が得られない可能性得がある。
【００９６】
そこで、この発明における実施の形態４（図１４）においては、レーダビームＱを往復させる運用形態で観測されたデータを正しく合成開口処理するために、復元フィルタ処理部４が設けられている。
【００９７】
なお、復元フィルタ処理については、公知技術（たとえば、Ｇ．Ｋｒｉｅｇｅｒ，Ｎ．Ｇｅｂｅｒｔ，ａｎｄ  Ａ．Ｍｏｒｅｉｒａ，「ＳＡＲ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｅｎｔｒｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ，」ＩＥＥＥ  ＩＧＡＲＳＳ’０４，ｖｏｌ．３，２０−２４，ｐｐ．１７６３−１７６６，２００４．参照）なので、ここでは詳述しない。
【００９８】
図１４において、前述（図１、図９、図１０参照）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。
また、ここでは詳述を省略するが、図１４の構成に加えて、前述の実施の形態２、３における合成開口ブロック選択部３またはオートフォーカス処理部６を追加した拡張形態が適用可能なことは言うまでもなく、その場合、それぞれの作用効果も合わせて奏することになる。
【００９９】
図１４内の復元フィルタ処理部４は、不等間隔で観測された信号を等間隔にするための処理を行い、復元フィルタ処理後の観測データを合成開口処理部５に入力する。
図１５は復元フィルタ処理を概念的に示している。
【０１００】
図１５において、観測タイミングｔ０と観測タイミングｔ１とがずれているので、データ取得タイミングは不等間隔となっている。
復元フィルタ処理部４は、観測タイミングｔ０、ｔ１での各データから、観測タイミングｔ１（破線枠参照）に代わる観測タイミングｔ２（実線枠参照）でのデータを推定し、データ取得タイミングがそれぞれ等間隔となるように設定する。
【０１０１】
以上のように、この発明の実施の形態４（図１２〜図１５）によれば、送受信アンテナ１３は、レーダビームＱを往復させながらの観測を行い、データ処理手段は、不等間隔に観測された観測データを等間隔に復元する復元フィルタ処理部４を有する。
【０１０２】
このように、回転式アンテナパルスレーダ装置による観測で、レーダビームＱを往復させて観測データを取得する場合においても、不等間隔に観測されたデータに対して復元フィルタ処理を行うことにより、高分解能画像を取得することができる。
【０１０３】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態４（図１４）では、データ分割処理部２と合成開口処理部５との間に復元フィルタ処理部４を追加したが、図１６のように、合成開口処理部５に代えて、不等間隔フーリエ変換を行う不等間隔合成開口処理部７を設けることにより、復元フィルタ処理部４を不要としてもよい。
【０１０４】
図１６はこの発明の実施の形態５に係るレーダ装置を示すブロック図であり、図１７は図１６内の不等間隔合成開口処理部７の機能構成を示すブロック図である。
この場合、不等間隔合成開口処理部７は、前述の復元フィルタ処理に代えて、不等間隔に並んだ観測データをそのまま不等間隔フーリエ変換処理を用いて合成開口処理を行う。
【０１０５】
図１６において、不等間隔合成開口処理部７は、不等間隔で観測された複数個のデータを用い、不等間隔フーリエ変換による合成開口処理を行う。
図１７は不等間隔合成開口処理部７の具体的な機能構成を示すブロック図である。
図１７において、前述（図３参照）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。
【０１０６】
不等間隔合成開口処理部７は、前述のフーリエ変換処理部５３に代えて、不等間隔フーリエ変換処理部７４を備えている。
不等間隔フーリエ変換処理部７４は、距離補償処理部５１および位相補償処理部５２により補償された信号を、観測ヒット方向に不等間隔フーリエ変換することにより、合成開口処理を行う。
【０１０７】
なお、不等間隔フーリエ変換処理については、公知技術（たとえば、Ｆｅｓｓｌｅｒ，Ｊ．Ａ．ａｎｄ  Ｓｕｔｔｏｎ，Ｂ．Ｐ，「Ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ  ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｓ  ｕｓｉｎｇ  ｍｉｎ−ｍａｘ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ，」Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ，ｖｏｌ．５１，Ｎｏ．２，ｐｐ．５６０−５７４，Ｆｅｂ．２００３．参照）なので、ここでは詳述しない。
【０１０８】
以上のように、この発明の実施の形態５（図１６、図１７）によれば、送受信アンテナ１３は、レーダビームＱを往復させながらの観測を行い、不等間隔合成開口処理部７は、複数回の不等間隔な観測により得られた受信信号の角度分解能を向上させる合成開口処理を行う。
【０１０９】
このように、回転式アンテナパルスレーダ装置による観測で、レーダビームＱを往復させて観測データを取得する場合においても、不等間隔に観測されたデータに対して不等間隔フーリエ変換処理を用いることにより、高分解能画像を取得することができる。
【０１１０】
なお、上記実施の形態１〜５では、レーダ装置１０をプラットフォーム（航空機）に搭載した場合について説明したが、レーダ信号取得部１のみをプラットフォームに搭載して他の処理手段（データ分割処理部２〜データ出力部８）を地上に設置し、たとえば、取得信号を記憶手段に格納した後で処理してもよい。
【符号の説明】
【０１１１】
１  レーダ信号取得部、２  データ分割処理部、３  合成開口ブロック選択部、４  復元フィルタ処理部、５  合成開口処理部、６  オートフォーカス処理部、７  不等間隔合成開口処理部、８  データ出力部、１０  レーダ装置、１１  送信機、１２  送受切換器、１３  送受信アンテナ、１４  受信機、１５  受信信号記憶部、５１  距離補償処理部、５２  位相補償処理部、５３  フーリエ変換処理部、７４  不等間隔フーリエ変換処理部、Ｂｗ  送信帯域幅、Ｅ  地表面、Ｍ  目標、Ｑ  レーダビーム、ｔ０  観測タイミング、ｔ１  観測タイミング、ｔ２  観測タイミング、Ｖｐｌｔ  移動速度、Θｗ  ビーム幅、Φｓｑ  スクイント角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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