(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、
受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、
上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、
上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、
上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定する特徴抽出手段と、
上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、
上記切出した孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を上記各グループごとに合成し観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得る孤立反射点合成手段と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記特徴抽出手段は、上記孤立反射点抽出切出手段で得られた観測対象上の各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像データを逆フーリエ変換してクロスレンジ方向に伸張するクロスレンジ伸張手段と、
クロスレンジ伸張後の信号に対して各孤立反射点ごとのレンジ移動量とドップラー移動量を推定する基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、を有することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、
受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、
上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、
上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、
上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定し運動補償を行う特徴抽出手段と、
上記運動補償後の各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、
上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、
上記運動補償後の孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を上記各グループごとに合成し観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得る孤立反射点合成手段と、を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項４】
移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、
受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、
上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、
上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、
上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定する特徴抽出手段と、
上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、
上記観測対象の画像と上記切出した孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像の同じ目標上の孤立反射点グループとを基に上記観測対象のＩＳＡＲ画像上で各目標の占める領域を決める目標領域設定手段と、
上記観測対象の各目標のＩＳＡＲ画像を得る目標画像切出手段と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項５】
上記目標画像切出手段で得られた観測対象の各目標のＩＳＡＲ画像を逆フーリエ変換してクロスレンジ方向に伸張するクロスレンジ伸張手段と、
上記クロスレンジ伸張後の信号に対して上記特徴抽出手段からのレンジ補償量と位相補償量を基に運動補償する運動成分補償手段と、
上記運動補償後の信号に対してヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して運動補償された観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、を備えたことを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
予め各候補目標のＩＳＡＲ画像を蓄積する候補目標データベースと、
上記候補目標データベースで得られる各候補目標のＩＳＡＲ画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像のパターンマッチングをとりそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、
を有する目標識別手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項７】
予め各候補目標の三次元形状を蓄積する候補目標形状データベースと、
上記データベースに蓄積された各候補目標の三次元形状に電磁界理論を適用して候補目標上の反射強度分布を算出するＲＣＳ算出回路と、
上記ＲＣＳ算出回路で得られた各候補目標上の反射強度分布をレーダの分解能目標の運動状態を踏まえてＩＳＡＲ辞書画像に変換する辞書画像生成回路と、
上記辞書画像生成回路で得られる各候補目標の辞書画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像とパターンマッチングしてそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、
を有する目標識別手段を備えたことを特徴とする請求項１、請求項３または請求項４のいずれかに記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、観測対象の画像を得るためのレーダ装置に関し、特に観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像を再生する高分解能のレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のレーダ装置は、一般に高分解能レーダ装置と呼ばれ、例えば、特開平１１−２４８８３４に記載のＩＳＡＲ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）がある。
【０００３】
図１１は、上記文献に示されたレーダ装置のブロック構成図である。
図において、１は送信機、２は送受切換器、３は送受信アンテナ、４は受信機、５はレンジ圧縮手段、６は複数目標レンジ補償回路、７は位相補償回路、８はクロスレンジ圧縮手段、９はモニタ・テレビ（以下、モニタＴＶと呼ぶ）である。
【０００４】
図１２は、回転運動を行なう目標観測のジオメトリである。
図において、２０は目標、２１はレーダ装置である。図１３は、図１１のジオメトリで観測した結果得られたＩＳＡＲ画像の一例である。図において、２２は目標のＩＳＡＲ画像である。図１４は、並進運動を行なう目標を観測するジオメトリである。
図１５は図１１の処理内容を説明するための図である。
【０００５】
次に、図１１，図１２，図１３，図１４，図１５を参照して上記従来のレーダ装置について説明する。
まず、ＩＳＡＲの画像再生の原理について説明する。図１２に示す通り、ｘ−ｙ平面の原点に設置されたレーダ装置２１で、レンジｒ０の点Ｏを通り紙面に垂直な軸を中心に角速度ωで反時計周りで回転する目標２０を観測するジオメトリを考える。
送信機１では、時間とともに周波数が変化する信号（チャープ）に変調された高周波パルスを発生し、送受切換器２を介して送受信アンテナ３に供給する。目標２０で反射された信号（エコー）は、送受信アンテナ３に入り、送受切換器２を介して受信機４で復調される。
【０００６】
この復調された信号は、送信信号の瞬時周波数に対しレーダ装置２１と目標２０の間の電波伝搬の往復に要する時間分遅延したものであるから、レンジ圧縮手段５において、送信信号ｓ（ｔ）を用いて受信信号ｒ（ｔ）にマッチドフィルターをかけること、すなわち、式（１）に示すように、送信信号ｓ（ｔ）の共役信号ｓ＊（ｔ）と受信信号ｒ（ｔ）とのコンボリューションを求めることにより、遅延に相当した時間にインパルスｖ（ｔ）（以下、レンジプロフィールと呼ぶ。）を得ることができる。このことにより、レンジ分解能が向上する。
【０００７】
【数１】
0003631136.tif 000002
【０００８】
レーダが送信を繰り返すごとに上記レンジ圧縮された信号が得られるから、レーダの送信（ヒット）ごとにレンジ圧縮された信号をまとめることにより、レンジｒとヒットｈを軸とする二次元複素信号ｖ（ｈ，ｒ）（以下、レンジヒストリと呼ぶ）が得られる。
レンジｒと時間ｔの間には、ｒ  ＝（Δｒ／Δｔ）・ｔ  なる関係がある。
ここで、Δｔはサンプリング間隔（＝１／Ｂ，Ｂは送信帯域）、Δｒはレンジ分解能（＝Ｃ／２Ｂ，Ｃは光速）である。
【０００９】
目標２０が図１３に示すような運動、すなわち並進運動を行なう場合には、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償することにより、並進運動を行なう目標２０を、等価的に、図２４に示すような回転運動を行なう目標２０とみなすことができる。
レーダ２１と目標２０の間の距離の変化を補償する複数目標レンジ補償回路６、位相補償回路７の動作は後述することにし、以下では、目標２０が回転運動を行なうもの、もしくは、何らかの方法で、レーダ装置２１から目標２０までの距離の変化の影響を補償されたものとする。
【００１０】
クロスレンジ圧縮手段８では、上記レンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ，ｒ）を、式（２）に従って、各レンジごとに、ヒット方向にフーリエ変換することにより、レンジ、クロスレンジの両方について圧縮された複素信号ｕ（ｃ，ｒ）を得る。ここに、ｃはクロスレンジ（方位）方向を示す。
【００１１】
【数２】
0003631136.tif 000003
【００１２】
上式で、ｈｎｕｍはヒット数、ｒｎｕｍはレンジビン数である。この処理は、クロスレンジ方向の分解能を改善する効果がある。以下、この原理を説明する。
【００１３】
図１２に示す運動を行なう目標上のある部位、例えば点ａで反射した信号のドップラー周波数ｆｄは次の式で表される。
【００１４】
【数３】
0003631136.tif 000004
【００１５】
ここに、λは送信波長、ｘは反射を生じた部位の回転半径、θ（ｈ）は観測の基準となるＬＯＳ（  Ｌｉｎｅ  Ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ  ）を基準とした目標部位の角度である。
式（３）により、同じ角度θ上の点では、回転軸からの距離ｘに比例して、目標上のそれぞれの部位からの反射信号のドップラー周波数が変わる。従って、複素信号ｕ（ｃ，ｒ）は、回転軸によって定まる投影面に目標を投影した画像を表していることになる。
【００１６】
レンジ圧縮手段５とクロスレンジ圧縮手段８により、レンジ方向、クロスレンジ方向の両方について分解能が向上した複素信号ｕ（ｃ，ｒ）は、その絶対値が目標のレーダ反射断面積に対応するから、モニタＴＶ９上のレンジｒ、クロスレンジｃの二次元平面にｕ（ｃ，ｒ）の絶対値またはその二乗に応じた輝度で表示を行なうことにより、図２５に示すような、レンジとクロスレンジの両方について高分解能化された目標のＩＳＡＲ画像２２を表示することができる。
ここで、画像上で、例えばａ点は、目標上で、レーダに近い位置にあるので、レンジが小さく、かつ、回転運動によりレーダから遠ざかる運動をしているのでドップラー周波数が小さくなっている。
【００１７】
次に、上記説明で省略した、目標の並進運動の影響を補償する処理について説明する。
観測時間内のｔ０，  ｔ１，  ｔ２という時間において、並進運動により、図１４のように位置が変化する目標２０のＩＳＡＲ画像を生成する場合、各ヒットごとに得られたレンジヒストリｖ（ｈ，ｒ）をそのままヒット方向にフーリエ変換するだけでは、目標上の各点、例えば点ａが観測時間中にレンジ方向に移動するため、レンジ、クロスレンジ方向にきちんと圧縮されず、結果として画像にぼけが生じてしまうのは、式（２）において、各レンジごとにフーリエ変換を行なうというその処理内容より明らかである。
従って、ぼけのない鮮明な画像を得るためには、目標上の各々の点を観測時間中、同一レンジビン内に固定するための補償処理を必要とする。この処理をレンジ補償処理と呼ぶ。
【００１８】
複数目標に関してレンジ補償処理を行なう複数目標レンジ補償回路６の処理内容について説明する。
複数目標の反射点の軌跡を図１５に例示する。ここで、横軸がヒットｈ、縦軸がレンジｒを表す。図に示すように、目標の運動によって定まる傾きの軌跡が現れる。このうち、同一目標上の反射点の軌跡は同じ傾きになる。よってこのレンジヒストリの振幅分布に２次元フーリエ変換を適用する事により、同図（ｂ）に示すように、原点を通り傾きの異なる直線が現れる。
これらそれぞれの直線の傾きは元のレンジヒストリ上の各目標上の反射点の軌跡の傾きを反映していることから、それぞれの目標に関して、この傾きを除去するための補償量を上記の周波数平面上の直線の傾きから推定して補償することができる。複数目標レンジ補償回路では上記の補償を各目標ごとに行い、各目標ごとのレンジ補償後のレンジヒストリを得る。
【００１９】
位相補償回路では、位相補償処理を行う。一般に、目標が加速運動、旋回運動をする時は勿論のこと、等速直線運動を行なう場合でも、進行方向がＬＯＳ軸に沿った方向で無い限り、その距離変化は、線形な成分に加えて、非線形な加速度成分も含む。
このうちの加速度成分の影響で、各点よりの反射信号のドップラー周波数（クロスレンジ）に広がりが生じるため、結果として生成した画像がクロスレンジ方向にぼけてしまう。上記加速度成分を除去するための補償処理が位相補償処理である。
まず、式（４）に従い、注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を長さΔｈで短時間フーリエ変換して周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）を求める。
【００２０】
【数４】
0003631136.tif 000005
【００２１】
このヒストリ上には注目レンジビン上の反射点の軌跡が現れるので、ドップラー周波数の総変化量ｓｆ［セル］が得られる。
そこで式（５）に従い、位相補償量ｐｈ（ｈ）が算出される。
【００２２】
【数５】
0003631136.tif 000006
【００２３】
よって、ｐｈ（ｈ）を用いて、式（６）によりレンジ補償後のレンジヒストリｖ２（ｈ，ｒ）  の位相補償を行ない、最終的なレンジプロフィールのヒストリｖＬ（ｈ，ｒ）を得る。
【００２４】
【数６】
0003631136.tif 000007
【００２５】
以上の処理を各目標ごとのレンジヒストリに適用することにより、並進運動を行なう複数目標に関して、目標上の各点のレンジビンを超える移動、位相の二次の変動を補償することができるため、並進運動を伴わず、回転運動のみを行なう目標と同様に鮮明な高分解能画像が得られる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のレーダ装置では、複数の目標が接近して到来した場合、得られたＩＳＡＲ画像上のどの反射点で各目標の画像が得られているか判定するのが困難である。
また、目標のレンジ移動量の差が小さい場合、各目標ごとに最適な画像再生を行うのが困難である。
【００２７】
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、接近して到来する観測対象の画像再生を行う場合、各目標ごとの画像再生を行える高分解能のレーダ装置を得ることを目的とする。
また、目標のレンジ移動量の差が小さい場合も、各目標ごとに最適な画像再生が行える高分解能のレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明のレーダ装置は、移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定する特徴抽出手段と、上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、上記切出した孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を上記各グループごとに合成し観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得る孤立反射点合成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、請求項２に係る発明のレーダ装置は、請求項１記載のレーダ装置における特徴抽出手段は、上記孤立反射点抽出切出手段で得られた観測対象上の各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像データを逆フーリエ変換してクロスレンジ方向に伸張するクロスレンジ伸張手段と、クロスレンジ伸張後の信号に対して各孤立反射点ごとのレンジ移動量とドップラー移動量を推定する基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、請求項３に係る発明のレーダ装置は、移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定し運動補償を行う特徴抽出手段と、上記運動補償後の各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、上記運動補償後の孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像を上記各グループごとに合成し観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得る孤立反射点合成手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３１】
また、請求項４に係る発明のレーダ装置は、移動する観測対象に電波を送信し、上記観測対象からの反射波を受信して観測対象の画像を得るためのレーダ装置において、受信機で復調されレンジ圧縮された受信信号に対して観測対象の運動補償を行う基本ＩＳＡＲ運動補償手段と、上記運動補償後の受信信号をヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、上記観測対象のＩＳＡＲ画像上の孤立した反射点を抽出しその近傍のＩＳＡＲ画像を切出す孤立反射点抽出切出手段と、上記切出した各孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像に対して各孤立反射点ごとの運動補償量を推定する特徴抽出手段と、上記各孤立反射点ごとの運動補償量を基に同じ目標上の孤立反射点同士をグループ化する孤立反射点組合せ判定手段と、上記観測対象の画像と上記切出した孤立反射点近傍のＩＳＡＲ画像の同じ目標上の孤立反射点グループとを基に上記観測対象のＩＳＡＲ画像上で各目標の占める領域を決める目標領域設定手段と、上記観測対象の各目標のＩＳＡＲ画像を得る目標画像切出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３２】
また、請求項５に係る発明のレーダ装置は、請求項４記載のレーダ装置において、上記目標画像切出手段で得られた観測対象の各目標のＩＳＡＲ画像を逆フーリエ変換してクロスレンジ方向に伸張するクロスレンジ伸張手段と、上記クロスレンジ伸張後の信号に対して上記特徴抽出手段からのレンジ補償量と位相補償量を基に運動補償する運動成分補償手段と、上記運動補償後の信号に対してヒット方向にフーリエ変換しクロスレンジ方向に圧縮して運動補償された観測対象のＩＳＡＲ画像を得るクロスレンジ圧縮手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３３】
また、請求項６に係る発明のレーダ装置は、請求項１、請求項３または請求項４のいずれかに記載のレーダ装置において、予め各候補目標のＩＳＡＲ画像を蓄積する候補目標データベースと、上記候補目標データベースで得られる各候補目標のＩＳＡＲ画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像のパターンマッチングをとりそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、を有する目標識別手段を備えたことを特徴とする。
【００３４】
また、請求項７に係る発明のレーダ装置は、請求項１、請求項３または請求項４のいずれかに記載のレーダ装置において、予め各候補目標の三次元形状を蓄積する候補目標形状データベースと、上記データベースに蓄積された各候補目標の三次元形状に電磁界理論を適用して候補目標上の反射強度分布を算出するＲＣＳ算出回路と、上記ＲＣＳ算出回路で得られた各候補目標上の反射強度分布をレーダの分解能目標の運動状態を踏まえてＩＳＡＲ辞書画像に変換する辞書画像生成回路と、上記辞書画像生成回路で得られる各候補目標の辞書画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像とパターンマッチングしてそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、を有する目標識別手段を備えたことを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態１を示すブロック構成図である。
図において、１１は基本ＩＳＡＲ運動補償手段、１２はレンジ補償回路、１３は孤立反射点抽出回路、１４は孤立反射点切出回路、１５はクロスレンジ伸張手段１６は孤立反射点合成手段は、１７は孤立反射点組合せ判定手段である。
なお、上記基本ＩＳＡＲ運動補償手段１１は上記レンジ補償回路１２と位相補償回路７を有し、孤立反射点抽出切出手段７０は上記孤立反射点抽出回路１３と孤立反射点切出回路１４を有し、特徴抽出手段７１は上記クロスレンジ伸張手段１５と上記基本ＩＳＡＲ運動補償手段１１を有している。
なお、送信機１、送受切替器２、送受信アンテナ３、受信機４、レンジ圧縮手段５、位相補償回路７、クロスレンジ圧縮手段８、モニタテレビ９（以下、モニタＴＶと呼ぶ）は従来と同様とする。
【００３６】
図２は図１の処理内容を説明するための図である。
次に、図１、図２を参照して本実施の形態１の処理内容を説明する。
送信機１で生成された高周波パルスを送受切換器２、送受信アンテナ３を介して目標に照射し、目標により散乱されたエコーを送受信アンテナ３、送受切換器２を介して受信機で復調し、これをレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理は従来と同様である。
【００３７】
基本ＩＳＡＲ運動補償手段１１内のレンジ補償回路１２では，従来の複数目標レンジ補償回路６における処理で目標数を１に簡単化した処理を行う。これに対して、位相補償回路７では、従来と同様に位相補償を行う。
クロスレンジ圧縮手段８では、従来のクロスレンジ圧縮を適用してＩＳＡＲ画像を生成する。得られたＩＳＡＲ画像をＩｍｇ０（ｆ，ｒ）とする。
【００３８】
孤立反射点抽出切出手段７０において、孤立反射点抽出回路１３ではＩＳＡＲ画像Ｉｍｇ０（ｆ，ｒ）上で振幅強度等を参照して孤立反射点Ｐｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）を抽出し、孤立反射点切出回路１４では、図２（ａ）に示すように孤立反射点Ｐｎ近傍のＩＳＡＲ画像ＩＰ０ｎ（ｆ，ｒ）  （ｆｎ−Δｆ／２  ＜  ｆ  ＜ｆｎ  ＋Δｆ／２  ，ｒｎ−Δｒ／２  ＜  ｒ  ＜  ｒｎ  ＋Δｒ／２）を切り出す。ここで、各孤立反射点のドップラー周波数とレンジを（ｆｎ，ｒｎ）、Δｆ  ，Δｒはそれぞれ、切り出すドップラー周波数幅，レンジ幅である。
【００３９】
以下、各孤立反射点Ｐｎごとに分析を行う。
特徴抽出手段７１における、クロスレンジ伸張手段１５では、次式によりゼロ詰めしてクロスレンジ伸張用ＩＳＡＲ画像ＩＰ１ｎ（ｆ，ｒ）を生成する。
【００４０】
【数７】
0003631136.tif 000008
【００４１】
これを図２（ｂ）に示す。さらに、上記ＩＳＡＲ画像ＩＰ１ｎ（ｆ，ｒ）を、次式で逆フーリエ変換して、その孤立反射点に関するレンジヒストリｉｐ１ｎ（ｈ，ｒ）を得る。これを図２（ｃ）に示す。
【００４２】
【数８】
0003631136.tif 000009
【００４３】
このように、上記クロスレンジ伸張手段１５で得られたレンジヒストリｉｐ１ｎ（ｈ，ｒ）に基本ＩＳＡＲ運動補償処理１１を適用することにより、ここでは、各孤立反射点ごとのレンジ移動量ｄｒｎ、ドップラー移動量ｄｆｎ  （ｎ＝１，２，…，Ｎ）を出力する。
【００４４】
孤立反射点組合せ判定手段１７では、各孤立反射点ごとに得られたレンジ移動量とドップラー移動量の組（ｄｒｎ，ｄｆｎ）を用いて、これらの値が等しい孤立反射点同士をグループ化する。これは、同一目標上の孤立反射点の並進運動は等しいという考えの基に行なわれる。
例えば、（ｄｒｎ，ｄｆｎ）で表される二次元ベクトルに関し、これがそれぞれ等しいとみなせるための最小距離Δｓを設定する。各孤立反射点の二次元ベクトルに関して、Δｓの距離範囲を探索し、範囲内に存在した孤立反射点を同じグループとみなす。孤立反射点組合せ判定手段１７で、Ｎを孤立反射点数、Ｍを到来目標数としてＮ点の孤立反射点がＭ種類にグループ化されたものとする。
【００４５】
孤立反射点合成手段１６では孤立反射点組合せ判定手段１７によるグループ化の結果に基づき、孤立反射点切出回路１４で切り出された各孤立反射点のＩＳＡＲ像ＩＰ０ｎ（ｆ，ｒ）を、各目標ｍ  （ｍ  ＝  １，２，…，Ｍ）ごとに、次式で合成して図２（ｄ），図２（ｅ）に示す第ｍ目標のＩＳＡＲ画像Ｉｍｇｍ（ｆ，ｒ）を得る。
【００４６】
【数９】
0003631136.tif 000010
【００４７】
以上のように、この実施の形態１によれば、観測対象の画像再生において、最終的に得られるＩＳＡＲ画像は各目標ごとのＩＳＡＲ画像であるため、接近する複数目標の画像再生においてＩＳＡＲ画像上の反射点群がどのように各目標像に対応しているかが分からないと言う問題がなくなる。
また、実施の形態１によれば特徴抽出手段は各孤立反射点の特徴を抽出することで各目標ごとのＩＳＡＲ画像を合成できる利点がある。
【００４８】
実施の形態２．
図３は本実施の形態２を示すブロック構成図である。
なお、図１と同様の部分は同一符号で表わす。
図４は上記図３の処理内容を説明するための図である。
【００４９】
本実施の形態２は、上記実施の形態１と同様に、各孤立反射点ごとに特徴抽出手段７１において、クロスレンジ伸張手段１５でクロスレンジ伸張を行い、基本ＩＳＡＲ運動補償処理手段１１による運動補償後に、新たに各孤立反射点のレンジヒストリに対してクロスレンジ圧縮を行うことにより、各孤立反射点のＩＳＡＲ画像ＩＰ２ｎ（ｆ，ｒ）を得る。これを図４（ｄ）に示す。
孤立反射点組合せ判定手段１７では、実施の形態１と同様に各孤立反射点の運動補償量からＮ点の孤立反射点の組合せを判定し同一目標上の各孤立反射点を決める。
孤立反射点合成手段１６では、孤立反射点組合せ判定手段１７の判定結果に基づき各孤立反射点に関してクロスレンジ圧縮手段８で得られた反射点のＩＳＡＲ画像ＩＰ２ｎ（ｆ，ｒ）の合成を行い、各目標ｍごとのＩＳＡＲ画像を得ることができる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態２によれば、各孤立反射点ごと個別に運動補償を行い運動補償後にクロスレンジ圧縮により得られた孤立反射点のＩＳＡＲ画像を合成して、各目標ごとのＩＳＡＲ画像を生成することにより、実施の形態１で得られた利点に加えて、目標のレンジ移動量の差が小さい場合も各目標ごとに最適の画像再生を行うことができる利点がある。
【００５１】
実施の形態３．
図５は本実施の形態３のブロック構成図である。
図において、３１は目標領域設定手段、３２は目標画像切出手段である。
なお、図１と同様の部分は同一符号で表わす。
図６は図５の処理内容を説明するための図である。
【００５２】
次に、図５、図６を参照して、本実施の形態３の処理内容を説明する。
本実施の形態３は、孤立反射点組合せ判定手段１７で判定した孤立反射点のグループ化の結果に基づき、新たに設けた目標領域設定手段３１において、図６（ａ）の点線に示すように孤立反射点グループを含む領域を設定する。
なお、図６（ａ）、図６（ｄ）、図６（ｅ）の各目標画像の輪郭の内側は、目標上で孤立反射点とみなせない反射強度の小さい孤立反射点が含まれていることを示す。
【００５３】
目標画像切出手段３２では、上記目標領域設定回路３１で得られた領域の設定結果に基づき各目標ごとに図６（ｄ），図６（ｅ）に示すようにＩＳＡＲ画像上の目標の像を切出し、結果をモニタＴＶ９に表示する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態３によれば、各孤立反射点を各目標ごとに合成する際に、目標領域設定手段を設けたことにより、観測対象のＩＳＡＲ画像上で孤立した反射点近傍のＩＳＡＲ画像に加えて目標上で孤立反射点とみなせない反射強度の小さい孤立反射点も、各目標ごとのＩＳＡＲ画像に含まれるので、実施の形態１で得られた利点に加えて、目標を特徴づける情報量が増加するという利点がある。
【００５５】
実施の形態４．
図７は本実施の形態４を示すブロック構成図である。
図において、４１は運動成分補償手段である。なお、図１または図５と同様の部分は同一符号で表わす。
図８は図７の処理内容を説明するための図である。
【００５６】
実施の形態４では、実施の形態３で説明したと同様の目標画像切出手段３２から得られた各目標ごとのＩＳＡＲ画像に対して、実施の形態１で各孤立反射点のＩＳＡＲ画像に対して適用したのと同様に、クロスレンジ伸張手段１５でクロスレンジ伸張を行い、新たな運動成分補償手段４１で、各孤立反射点ごとに基本ＩＳＡＲ運動補償処理で得られたレンジ移動量ｄｒｎとドップラー移動量ｄｆｎを基に、各目標ごとに運動補償を行う。
各目標ごとのレンジ移動量、ドップラー移動量は、各目標ごとにそれに属した孤立反射点に対して得られた値を平均して算出する。
【００５７】
各目標画像ごとに上記のクロスレンジ伸張、運動補償、クロスレンジ圧縮の処理を行うため、そのＩＳＡＲ画像は図８（ａ）の場合に比較して、図８（ｄ）、図８（ｅ）に示すようにより輪郭が鮮明な画像を得ることができる。
なお、図８（ａ）、図８（ｄ）、図８（ｅ）の各目標画像の輪郭の内側は、目標上で孤立反射点とみなせない反射強度の小さい孤立反射点が含まれていることを示す。
【００５８】
以上のように、本実施の形態４によれば、観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像に、さらに運動補償を適用しクロスレンジ分解能が向上した各目標ごとのＩＳＡＲ画像を生成するので、実施の形態３で得られた利点に加え、さらに鮮明な画像を得ることができ、目標のレンジ移動量の差が小さい場合も各目標ごとに最適の画像再生を行うことができる利点がある。
【００５９】
実施の形態５．
図９は本実施の形態５を示すブロック構成図である。
図において、７２は目標識別手段で、候補目標データベース５２とパターン認識手段５１を有する。なお、図１と同様の部分は同一符号で表わす。
図９を参照して本実施の形態５の処理内容を説明する。
【００６０】
実施の形態５は、例として実施の形態１を示す構成に目標識別手段７２を備えたものである。図１で説明した孤立反射点合成手段１６で得られた各目標ごとのＩＳＡＲ画像Ｉｍｇｍ（ｆ，ｒ）を目標識別手段７２の入力とする。
候補目標データベース５２には予め蓄積した候補目標のＩＳＡＲ画像が蓄積されている。
【００６１】
パターン認識手段５１では、一般に用いられるパターン認識の手法を用いて、これらのマッチ度を判定し、最もマッチする候補目標を各到来目標の識別結果として出力する。
なお、実施の形態５では、例として実施の形態１の構成に目標識別手段７２を備えたものについて説明したがこれに限らず、実施の形態３または４のいずれかに適用しても同様に実現できるのは言うまでもない。
【００６２】
以上のように、本実施の形態５によれば、実施の形態１，３または４のいずれかにおいて得られる利点に加えて、観測対象の各目標ごとの種別を識別できるという利点がある。
【００６３】
実施の形態６．
図１０は本実施の形態６を示すブロック構成図である。
図において、７３は目標識別手段で、候補目標形状データベース（データベースをＤＢと略記する）６１、ＲＣＳ算出回路（レーダ有効反射面積をＲＣＳと略記する）６２、および辞書画像生成回路６３及びパターン認識手段５１を含む。なお、図１と同様の部分は同一符号で表わす。
図１０を参照して本実施の形態６の処理内容を説明する。
【００６４】
実施の形態６は、実施の形態５において候補目標データベース５２に蓄積されたＩＳＡＲ画像を用いて目標識別を行う代りシミュレーションで生成したＩＳＡＲ画像を用いる。
【００６５】
候補目標形状ＤＢ６１には、予め蓄積した候補目標の形状データに、ＲＣＳ算出回路６２で例えばＧＴＤ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｔｈｅｏｒｙ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）のような電磁界理論を適用して目標のＲＣＳ分布を算出する。
辞書画像生成回路６３では、目標の進行方向、速度、レーダの分解能等を考慮して辞書ＩＳＡＲ画像を生成する。
パターン認識手段５１では、上記辞書画像生成回路６３で得られた目標の辞書ＩＳＡＲ画像を用いて実施の形態５と同様にパターン認識で目標識別を行う。
なお、本実施の形態６では、例として実施の形態１の構成に目標識別手段７３を備えたものについて説明したがこれに限らず、実施の形態３または４のいずれかに適用しても同様に実現できるのは言うまでもない。
【００６６】
以上のように、実施の形態６によれば、実施の形態１，３または４のいずれかにおいて得られる利点に加えて、観測対象の各目標ごとの種別を識別できるという利点がある。
特に、３次元形状データを用いて目標の辞書画像を生成するので、予めＩＳＡＲ画像の収集不可能な目標に関しても、写真等よりおこした形状データを使用することにより識別が行えるようになるので、目標識別の適応範囲の自由度が大きいという利点がある。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明によれば、観測対象の画像再生において、観測対象のＩＳＡＲ画像上で孤立した反射点を抽出し、その孤立した反射点近傍のＩＳＡＲ画像を切出し、各孤立反射点ごとのＩＳＡＲ画像からの特徴抽出を行い、これを基に同一目標上の孤立反射点同士をグループ化し、各孤立反射点を各目標ごとに合成することにより、観測対象が接近する複数目標の場合も各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得るレーダ装置を得ることができる。
【００６８】
また、請求項２に係る発明によれば、請求項１記載のレーダ装置において特徴抽出手段が観測対象上の各孤立反射点ごとのＩＳＡＲ画像データを逆フーリエ変換し、クロスレンジ方向に伸張後の信号に対して各孤立反射点ごとのレンジ移動量とドップラー移動量を推定することにより、請求項１と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
また、請求項３に係る発明によれば、観測対象の画像再生において、観測対象のＩＳＡＲ画像上で孤立した反射点を抽出し、その孤立した反射点近傍のＩＳＡＲ画像を切出し、各孤立反射点ごとのＩＳＡＲ画像からの特徴抽出を行うとともに運動補償後の各孤立反射点ごとのＩＳＡＲ画像信号を出力してクロスレンジ圧縮することにより、同一目標上の孤立反射点同士をグループ化し、各孤立反射点を各目標ごとに合成する際に、上記クロスレンジ圧縮したＩＳＡＲ画像信号を各目標ごとに合成し、各目標ごとのＩＳＡＲ画像を生成するので、請求項１の効果に加えてレンジ移動量の差が小さい場合も各目標ごとに最適の画像再生を行うことができるレーダ装置を得ることができる。
【００７０】
また、請求項４に係る発明によれば、観測対象の画像再生において、観測対象のＩＳＡＲ画像上で孤立した反射点を抽出し、その孤立した反射点近傍のＩＳＡＲ画像を切出し、各孤立反射点ごとのＩＳＡＲ画像からの特徴抽出を行い、これを基に同一目標上の孤立反射点同士をグループ化し、各孤立反射点を各目標ごとに合成する際に、目標領域設定手段を設けたことにより、観測対象のＩＳＡＲ画像上で孤立した反射点近傍のＩＳＡＲ画像に加えて目標上で孤立反射点とみなせない反射強度の小さい孤立反射点も、各目標ごとのＩＳＡＲ画像に含まれるので、請求項１の効果に加えて、目標を特徴づける情報量が増加した各目標ごとのＩＳＡＲ画像を得るレーダ装置を得ることができる。
【００７１】
また、請求項５に係る発明によれば、請求項４記載のレーダ装置において得られた目標を特徴づける情報量が増加した観測対象の各目標ごとのＩＳＡＲ画像に対して、さらに運動補償を適用しクロスレンジ分解能が向上した各目標ごとのＩＳＡＲ画像を生成するので、請求項４の効果に加えて、さらに鮮明な画像を得ることができ、目標のレンジ移動量の差が小さい場合も各目標ごとに最適の画像再生を行うことができるレーダ装置を得ることができる。
【００７２】
また、請求項６に係る発明によれば、請求項１、請求項３もしくは請求項４のいずれかに記載のレーダ装置において、予め各候補目標のＩＳＡＲ画像を蓄積する候補目標データベースと、上記候補目標データベースで得られる各候補目標のＩＳＡＲ画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像のパターンマッチングをとりそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、を有する目標識別手段を備えたことにより、請求項１、請求項３もしくは請求項４のいずれかに記載の効果に加えて、観測対象の各目標ごとの種別を識別できるレーダ装置を得ることができる  。
【００７３】
また、請求項７に係る発明によれば、請求項１、請求項３もしくは請求項４のいずれかに記載のレーダ装置において、予め各候補目標の三次元形状を蓄積する候補目標形状データベースと、上記データベースに蓄積された各候補目標の三次元形状に電磁界理論を適用して候補目標上の反射強度分布を算出するＲＣＳ算出回路と、上記ＲＣＳ算出回路で得られた各候補目標上の反射強度分布をレーダの分解能目標の運動状態を踏まえてＩＳＡＲ辞書画像に変換する辞書画像生成回路と、上記辞書画像生成回路で得られる各候補目標の辞書画像と各到来目標のＩＳＡＲ画像とパターンマッチングしてそれぞれの到来目標の情報抽出を行うパターン認識手段と、を有する目標識別手段を備えたことにより、請求項１、請求項３もしくは請求項４のいずれかに記載の効果に加えて、観測対象の各目標ごとの種別を識別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】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック構成図である。
【図２】図１の処理内容を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態２を示すブロック構成図である。
【図４】図３の処理内容を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態３を示すブロック構成図である。
【図６】図５の処理内容を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態４を示すブロック構成図である。
【図８】図７の処理内容を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態５を示すブロック構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態６を示すブロック構成図である。
【図１１】従来のレーダ装置を示すブロック構成図である。
【図１２】回転運動を行なう目標観測のジオメトリである。
【図１３】図１２のジオメトリで観測したＩＳＡＲ画像の一例である。
【図１４】並進運動を行う目標観測のジオメトリである。
【図１５】図１１の処理内容を説明するための図である。
【符号の説明】
１  送信機、    ２  送受切換器、    ３  送受信アンテナ、    ４  受信機、    ５  レンジ圧縮手段、    ７  位相補償回路、    ８  クロスレンジ圧縮手段、    ９  モニタＴＶ、    １１  基本ＩＳＡＲ運動補償手段、    １２  レンジ補償回路、    １３  孤立反射点抽出回路、    １４  孤立反射点切出回路、    １５  クロスレンジ伸張手段、    １６  孤立反射点合成手段、    １７  孤立反射点組合せ判定手段、    ３１  目標領域設定手段、    ３２  目標画像切出手段、    ４１  運動成分補償手段、    ５１  パターン認識手段、
５２  候補目標ＤＢ（候補目標データベース）、    ６１  候補目標形状ＤＢ（候補目標形状データベース）、    ６２  ＲＣＳ算出回路（レーダ有効反射面積算出回路）、    ６３  辞書画像生成回路、    ７０  孤立反射点抽出切出手段、    ７１  特徴抽出手段、    ７２  目標識別手段、    ７３  目標識別手段。
【図１】
0003631136.tif 000011
【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】
0003631136.tif 000022
【図１３】
0003631136.tif 000023
【図１４】
0003631136.tif 000024
【図１５】
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