(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、
上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、
上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、
上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、
上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮手段と、
上記アジマス圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有することを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、
上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナによって受信した電波から得られた受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、
上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、
上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をレンジ圧縮及びアジマス圧縮することにより複数の画像を生成する圧縮手段と、
上記圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有することを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項３】
上記ベースライン決定手段は、上記ベースライン長を変更することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、
上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、
上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、
上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を少なくとも３つの開口で分割する開口分割手段と、
上記開口分割手段による分割のために、上記３つの開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、
上記開口分割手段によって分割された少なくとも３つの開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより、第１、第２、第３の画像を生成するアジマス圧縮手段と、
上記アジマス圧縮手段により生成された第１、第２、第３の画像の内、第１の画像と第２の画像相互間の位相差および第１の画像と第３の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有することを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項５】
上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長と、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長とが異なる長さとなるように決定することを特徴とする請求項４記載の合成開口レーダ装置。
【請求項６】
上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長が、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長の整数倍以外の長さとなるように決定することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の合成開口レーダ装置。
【請求項７】
上記算出手段によって上記第１の画像と上記第２の画像相互間の位相差および上記第１の画像と上記第３の画像相互間の位相差を算出することにより得られた２つの画像同士を組み合わせる組合わせ手段とを有することを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項８】
上記受信アンテナは、電波の照射方向が上記移動体の移動方向に対してスクイント角を有しており、
上記スクイント角を有することによって生じる位相オフセットを除去する位相オフセット除去手段を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項９】
上記移動体に設けられ、対象物に対して電波を送信する三次元画像用送信アンテナと、
上記対象物によって反射された電波を上記移動体上の異なる２点において受信する第１、第２の三次元画像用受信アンテナと、
上記第１、第２の三次元画像用受信アンテナによって受信した電波から得られる２つの受信信号列をレンジ圧縮する三次元画像用レンジ圧縮手段と、
上記三次元画像用レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された２つの受信信号列をアジマス圧縮する三次元画像用アジマス圧縮手段と、
上記算出手段により位相差を算出することによって得られた上記移動する目標の検出結果と、上記三次元画像用アジマス圧縮手段によって生成された２つの画像から得られる位相差を基に三次元画像を作成する三次元画像作成手段とを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１０】
移動体に設けられた合成開口レーダによって移動する目標を検出する移動目標検出方法であって、
上記移動体の移動中に、上記目標に対して電波を送信する送信ステップと、
上記目標によって反射された上記電波を受信する受信ステップと、
上記受信ステップにおいて受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮ステップと、
上記レンジ圧縮ステップにおいて圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割ステップと、
上記開口分割ステップにおける分割のために、上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定ステップと、
上記開口分割ステップにおいて分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮ステップと、
上記アジマス圧縮ステップにより生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出ステップとを有することを特徴とする移動目標検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は航空機や衛星などの移動体に搭載する合成開口レーダ装置に係り、車両や船舶などの移動目標を検出してその位置を測定する干渉型合成開口レーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の干渉型合成開口レーダ装置としては、例えば特開昭５８−２２３０７８号公報に記載された図２３に示すようなものがあった。図２３はこの干渉型合成開口レーダ装置の構成を示したもので、１ａおよび１ｂはそれぞれ移動目標に対して電波を送信し、その反射波を受信する送受信アンテナであり、２ａは送受信アンテナ１ａで受信した信号を増幅、復調する受信機であり、２ｂは送受信アンテナ１ｂで受信した信号を増幅、復調する受信機であり、３は送受信アンテナ１ａおよび１ｂに対して高周波信号を供給する送信機である。
【０００３】
４ａおよび４ｂは受信機２ａおよび２ｂによって増幅、復調された受信信号をパルス圧縮するパルス圧縮装置であり、５ａおよび５ｂはパルス圧縮装置４ａおよび４ｂによってパルス圧縮された受信信号をアジマス圧縮してＳＡＲ画像を生成するアジマス圧縮装置である。
６はアジマス圧縮装置５ａおよび５ｂによって得られた２つのＳＡＲ画像の位置合わせを行うレジストレーション部であり、７は２つのＳＡＲ画像の位相差をとる加算器であり、８はＳＡＲ画像の虚数成分と実数成分とから振幅を得る検波回路である。
１７はレジストレーション部６と加算器７と検波回路８とから構成された干渉回路である。
【０００４】
また、図２４はこの干渉型合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示したもので、９は干渉型合成開口レーダ装置が搭載されたレーダプラットフォーム、１０ａは送受信アンテナ１ａからの送受信ビーム、１０ｂは送受信アンテナ１ｂからの送受信ビーム、１１はビーム１０ａによって観測される領域、１２はレーダプラットフォーム９が送受信アンテナ１ａおよび１ｂによる２つの開口のベースライン、９’はベースライン１２だけ移動した後のプラットフォームである。
【０００５】
次に動作について説明する。送受信アンテナ１は送信機３で発生した高周波パルス信号を２つの開口から観測領域へ向けて照射し、その反射波をそれぞれの開口で受信する。ここで送受信アンテナ１の二つの開口１ａ、１ｂは軌道方向にベースライン長１２だけ隔たっており、しかも軌道と直交する方向にビームの向きが調整されているものとする。
【０００６】
受信したエコーは二つの受信機２でそれぞれ増幅・復調し、パルス圧縮装置４でパルス圧縮してレンジ分解能を改善する。通常、この種のレーダでは、送信パルスは距離分解能を改善するためにリニアFM変調して帯域幅を拡張しており、周波数対遅延時間特性が送信側と対になる分散型遅延線を利用して分解能の高いパルス波形を復元する。
また、アジマス圧縮装置５は、プラットフォームの移動に伴い発生するドップラー周波数の時間変化を利用して、これと共役なリファレンス関数とのマッチドフィルタによりアジマス分解能を改善する。このように合成開口レーダの画像再生処理として良く知られた分解能向上の処理により複素ＳＡＲ画像が得られる。
【０００７】
レジストレーション部６はアジマス圧縮装置５ａ、５ｂで得られた２枚の複素ＳＡＲ画像が同じ領域を写し出すように画像を調整する。このとき、アンテナ１ａで観測したＳＡＲ画像は、プラットフォーム９の位置から観測したもの、アンテナ１ｂで観測したＳＡＲ画像は、プラットフォーム９’の位置から観測したものに相当する。２本のビーム１０は、いずれも軌道と直交する向きに調整されているので、観測領域１１との位置関係は等しく、従って２枚のＳＡＲ画像の位相はどの画素においても等しい。
しかし、移動目標が存在した場合には、プラットフォームが９から９’へ移動する間に目標も移動するので、その距離変化分だけ位相は変化する。そこで、複素画像加算器７が、レジストレーションされた２枚のＳＡＲ画像を複素減算し、検波回路８が振幅に変換すると、地表面の信号は消去されて、移動目標の存在する画素にだけ信号が現われる。
【０００８】
これらの動作を数式を用いて説明する。図２５にジオメトリを示す。図において１３は移動目標である。
アンテナから目標までの距離をｒ0とすると、アンテナ１ａで観測して得られた画像の目標の位相は次式で与えられる。
【０００９】
【数１】
0003642141.tif 000002
【００１０】
また、プラットフォーム９’の位置におけるアンテナ１ｂで観測して得られた画像の目標の位相は次式で与えられる。但し、ｕはプラットフォームの速度、ｖは目標の速度、θは目標速度ｖがＬＯＳ (Line of Sight)となす角、Ｂはベースライン長である。
【００１１】
【数２】
0003642141.tif 000003
【００１２】
したがって、検波回路８の出力信号ｓは次式で表わされる。但し、２つの画像における目標のエコーの強度Ａ1、Ａ2はほぼ等しいと仮定している。
【００１３】
【数３】
0003642141.tif 000004
【００１４】
式（３）から、目標が静止している場合には検波回路８の出力には信号が現われず、目標が移動している場合にのみ出力信号が得られて、この装置が移動目標検出装置として動作することがわかる。
【００１５】
あるいは、この干渉型合成開口レーダ装置は、図２６の構成でも実現することができる。図において、１４は送受信機、１５は開口分割装置である。
その観測ジオメトリを図２７に示す。図において、１と９から１２は図２４に示すものと同様である。
この装置では、アンテナの開口は一つしかなく、そのアンテナで得られた一連の受信信号を２つに分割して、それぞれ合成開口処理して２枚のＳＡＲ画像を得るものである。必要な開口長はアジマス分解能から決定され、その関係は次式で与えられる。但し、Δｘはアジマス分解能、λは送信波長、Ａは開口長、ρはスラントレンジである。
【００１６】
【数４】
0003642141.tif 000005
【００１７】
この装置による開口分割の模式図を図２８に示す。上で説明した２つの開口を用いる方法と同様の原理で、同様の効果を得ることができる。
これを別の方法で説明すると次のようになる。観測のジオメトリを図２９に、受信信号の瞬時ドップラー周波数と位相の変化を図３０にそれぞれ示す。いま点Ｐに着目すると、移動目標と静止目標とで、瞬時ドップラー周波数はドップラー効果による周波数偏移を受ける。これを位相で示したものが図（ｂ）である。開口1と開口2の中心における静止目標の位相φs1とφs2は等しいが、移動目標の位相φm1とφm2は一致せず、次式の位相差
Δφが現われる。
【００１８】
【数５】
0003642141.tif 000006
【００１９】
したがって目標が静止している場合には検波回路８の出力には電圧が現われず、目標が移動している場合にのみ電圧が得られて、この装置が移動目標検出装置として動作することがわかる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の干渉型合成開口レーダ装置では、目標が移動していても検出できなくなる速度が存在することが式（３）からわかる。この速度はブラインド速度と呼ばれ、次式で与えられる。但し、ｎは任意の整数である。
【００２１】
【数６】
0003642141.tif 000007
【００２２】
式（６）からわかるように、ブラインド速度は周期的に存在する。その周期はベースライン長Ｂに反比例するので、ブラインド速度を変えるためには、例えばベースライン長を変化させれば良い。しかし図２３に示す構成の装置では、アンテナの二つの開口の間隔が固定されているので、目標の速度が偶然にいずれかのブラインド速度の一つに一致した場合には、これを検出することができない問題がある。
また、図２６に示す構成の装置では、二つの開口間隔（ベースライン長）を制御する機能をもたないので、やはり目標の速度が偶然にいずれかのブラインド速度の一つに一致した場合には、これを検出することができない問題がある。
【００２３】
あるいは、図２３、図２６のいずれの構成の装置でも、開口間隔を狭くして、ブラインド速度の発生する周期を長くすることができるが、その場合には、低速移動目標の検出感度が低下する問題がある。その様子を図３１に示す。この図は目標の速度と検出感度の関係を示したもので、図において実線はベースライン長bの場合の検出感度を、破線はベースライン長b/3の場合の検出感度をそれぞれ示す。ベースライン長bの場合にはVblの間隔でブラインド速度が発生しているが、ベースライン長を三分の一にすることによってブラインド速度の発生間隔は3Vblに延長できる。しかし、同時に、低速域において検出感度が低下する。
この種のレーダ装置は特に低速移動目標を検出するために使用されることが多いので、このように低速域において検出感度が低下するのは望ましくない。
【００２４】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、合成開口レーダのブラインド速度の固定化を防止し、移動目標を検出できる確率を高めることを第１の目的とする。
また、ブラインド速度の異なった検出結果を複数得ることにより、移動目標を検出できる確率を高めることを第２の目的とする。
さらに、ブラインド速度の周期が効率的に延びるように制御して、移動目標を検出できる確率を高めることを第３の目的とする。
さらにまた、ブラインド速度の異なる検出結果を複数組み合わせることにより、移動目標を検出できる確率を高めることを第４の目的とする。
また、スクイントモードでの観測でも、移動目標を検出できる確率を高めることを第４の目的とする。
さらに、移動目標が存在する場合であっても高さ方向の誤差の少ない３次元画像を得ることを第５の目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮手段と、上記アジマス圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するものである。
【００２６】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られた受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をレンジ圧縮及びアジマス圧縮することにより複数の画像を生成する圧縮手段と、上記圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するものである。
【００２７】
また、上記ベースライン決定手段は、上記ベースライン長を変更するものである。
【００２８】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を少なくとも３つの開口で分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために、上記３つの開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された少なくとも３つの開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより、第１、第２、第３の画像を生成するアジマス圧縮手段と、上記アジマス圧縮手段により生成された第１、第２、第３の画像の内、第１の画像と第２の画像相互間の位相差および第１の画像と第３の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するものである。
【００２９】
また、上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長と、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長とが異なる長さとなるように決定するものである。
【００３０】
さらに、上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長が、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長の整数倍以外の長さとなるように決定するものである。
【００３１】
さらにまた、上記算出手段によって上記第１の画像と上記第２の画像相互間の位相差および上記第１の画像と上記第３の画像相互間の位相差を算出することにより得られた２つの画像同士を組み合わせる組合わせ手段とを有するものである。
【００３２】
また、上記受信アンテナは、電波の照射方向が上記移動体の移動方向に対してスクイント角を有しており、上記スクイント角を有することによって生じる位相オフセットを除去する位相オフセット除去手段を有するものである。
【００３３】
さらに、上記移動体に設けられ、対象物に対して電波を送信する三次元画像用送信アンテナと、上記対象物によって反射された電波を上記移動体上の異なる２点において受信する第１、第２の三次元画像用受信アンテナと、上記第１、第２の三次元画像用受信アンテナによって受信した電波から得られる２つの受信信号列をレンジ圧縮する三次元画像用レンジ圧縮手段と、上記三次元画像用レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された２つの受信信号列をアジマス圧縮する三次元画像用アジマス圧縮手段と、上記算出手段により位相差を算出することによって得られた上記移動する目標の検出結果と、上記三次元画像用アジマス圧縮手段によって生成された２つの画像から得られる位相差を基に三次元画像を作成する三次元画像作成手段とを有するものである。
【００３４】
この発明に係る移動目標検出方法は、移動体に設けられた合成開口レーダによって移動する目標を検出する移動目標検出方法であって、上記移動体の移動中に、上記目標に対して電波を送信する送信ステップと、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信ステップと、上記受信ステップにおいて受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮ステップと、上記レンジ圧縮ステップにおいて圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割ステップと、上記開口分割ステップにおける分割のために、上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定ステップと、上記開口分割ステップにおいて分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮ステップと、上記アジマス圧縮ステップにより生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出ステップとを有するものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による装置を図１について説明する。図１において、４、５、６、７、８、１４、１７は図２６のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。
１６はパルス圧縮装置４によってパルス圧縮された信号を記憶する記録装置であり、記憶装置１６は開口分割装置１５に接続される。１８は、ベースライン長を決定して開口分割装置１５を制御する制御装置であり、この制御装置１８は開口分割装置１５に接続される。
また、この装置の観測ジオメトリは図２７と同様である。
【００３６】
次に動作について説明する。送受信機１４で発生した高周波パルスは、送受信アンテナ１を通して移動目標の存在する観測領域１１へ照射され、その反射波であるエコーが送受信アンテナ１により受信される。ここで、送受信ビーム１０はプラットフォーム９の軌道と直交する方向に向けられているものとする。
送受信機１４は、受信したエコーを増幅・復調し、パルス圧縮装置４はパルス圧縮してレンジ分解能を改善する。ここで、パルス圧縮とは、ある変調を施された広パルス幅信号を相関処理によって狭パルス幅信号に変換する処理をいい、この処理によってレンジ方向の分解能が高まる。これらの動作は従来の装置と同様であるので説明は省略する。このパルス圧縮は、一般的にレンジ圧縮とも呼ばれる。
【００３７】
開口分割装置１５は、パルス圧縮された受信信号列から複数の開口に対応した信号を取り出す。図２は、パルス圧縮された受信信号列から複数の開口に対応した信号を取り出す様子を説明したものであり、（ａ）は二つの開口が互いに重なっている場合を示し、（ｂ）は二つの開口が離れている場合を示している。
図２において、受信信号列と記載されているものがパルス圧縮された受信信号列であり、この受信信号列は横軸示したヒット（又は時間）に対して、所定のデータを有している。
【００３８】
この受信信号列から、開口１に対応した信号と、開口２に対応した信号とを取り出すことになるが、その際、図２に示すように、二つの開口は離れていても重なっていてもかまわない。
このように、二つの開口が重なっている場合には、開口１でも開口２でも一部同じ情報を使用することになるため、一旦、受信信号列を記憶装置１６に記録しておくと有効である。
尚、二つの開口が重なるようにして信号を取り出すか、離れるようにして信号を取り出すかは、後述の制御装置１８によって決定される。
【００３９】
アジマス圧縮装置５は、開口分割装置１５によって取り出した二つの開口に対応する信号をマッチドフィルタを用いてアジマス分解能を改善して、二つの複素ＳＡＲ画像を得る。即ち、各開口に対応する信号から１つの複素ＳＡＲ画像が得られる。この複素ＳＡＲ画像は、静止目標も移動目標も含まれた形の画像である。
ここで、アジマス圧縮とは、エコーの到来方向の差によって生じるドップラ周波数差を分離することによって、アジマス方向の分解能を向上させる処理である。
【００４０】
そして、干渉回路１７のレジストレーション装置６は、アジマス圧縮装置５によって得られる二枚の複素画像の位置合わせを行う。
その後、干渉装置１７ではアジマス圧縮装置５によって得られる二枚の複素画像の位相差を求める。このような処理によって、移動目標の存在する画素にだけ信号が現われる。これは、静止目標の場合には二枚の複素画像の位相は同じであるのに対して、移動目標についてはドップラー効果のために二枚の複素画像の位相が異なっているからである。したがって、二枚の複素画像の位相差をとることにより、静止目標は相殺され、位相の異なった移動目標だけが画像として残ることになる。
【００４１】
制御装置１８は開口分割装置１５を制御して、二つの開口の間隔、すなわちベースライン長を変更するので、式（６）で示したように、ブラインド速度も変化して、目標を検出できなくなる確率を低減できる。
ここでベースライン長とは、開口１の中心と開口２の中心との間隔を示す値であり、これは開口１と開口２の間隔を示す１つの指標である。
なお、ベースライン長を変更して再計算する際には、開口分割装置１５は記録装置１６に記録したデータを読み出して使用するので、観測を二回繰り返す必要はない。
制御装置１８は、ベースライン長を何回か変更し、この変更に応じて開口分割装置１５、アジマス圧縮装置５、干渉装置１７が上述の処理を繰り返し行うことによって、移動目標を検出する。
【００４２】
このように本実施の形態の構成によれば、制御装置１８が開口分割装置１５を制御して、ベースライン長の異なるＳＡＲ画像の組を生成するので、ブラインド速度の異なる検出結果を複数得ることができて、目標の速度がブラインド速度と一致して、これを検出できなくなる確率を低減することができる。
【００４３】
尚、この明細書においてアジマス圧縮とは、アジマス分解能を改善するものという広義の意味で用いており、したがってアジマス圧縮装置５にはＦＦＴ処理を行うものも含む。
【００４４】
また尚、この明細書においてはパルス圧縮した後に受信信号列から開口に相当する信号を取り出すようにしていたが、必ずしもこのような順番で行う必要はなく、開口に相当する信号を取り出してからパルス圧縮およびアジマス圧縮するようにしてもよい。但し、後者の手順で処理を行うとすると、２つの開口が重なりを持っている場合には重なった部分についてそれぞれパルス圧縮を施すことになるため、処理量が増えることになる。
従って、パルス圧縮した後に受信信号列から開口に相当する信号を取り出すのは、処理量を少なくすることができる点で有効である。
【００４５】
さらに、送受信アンテナ１を用いず、送信アンテナと受信アンテナとで別々に構成してもよい。
さらにまた、この明細書では、図２に示すように受信信号列から連続した信号列を取り出すことにより開口に対応した信号列を得る旨説明しているが、受信信号列から取り出した複数の細切れの信号列を合成することによって開口を得ることも可能である。但し、後者を採用する場合には、前者を採用する場合よりも送受信アンテナ１の受信パルスの間隔を短くする必要がある。逆に言えば、細切れの信号列相互間の間隔は、送受信アンテナ１の受信パルスの間隔との関係で決定され、細切れの信号列相互間の間隔がパルスの間隔に対してあまり大きすぎると、画像の劣化につながる。
【００４６】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２による装置を図３について説明する。図３において、１〜１８は図１のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。１９は組合せ検出回路である。
また、この装置の観測ジオメトリは図２７と同様である。
【００４７】
次に動作について説明する。
図３において送受信アンテナ１から開口分割装置１５の動作は図１の装置と同様である。
ただし、開口分割装置１５は、図４に示すように、パルス圧縮された受信信号列を少なくとも３つの開口に対応させて分割する。
図４は、受信信号列から３つ以上の開口に対応した信号を取り出す様子を示す図であり、図においてＢ１、Ｂ２は組合せた開口のベースライン長、ｕはレーダプラットフォームの速度である。その際、それぞれの開口は離れていても重なっていてもかまわない。
また制御装置１８は、ベースライン長Ｂ１とＢ２が互いに異なるように開口分割装置１５を制御する。
アジマス圧縮装置５は、分割したそれぞれの信号のアジマス分解能を改善して複素ＳＡＲ画像を得て、干渉回路１７が二枚の複素画像の差を求める。
【００４８】
二つの干渉回路１７ａ、ｂの出力には、移動目標の存在する画素にだけ信号が現われるが、それぞれの出力におけるブラインド速度の発生する周期はベースライン長Ｂ１、Ｂ２に相当するものである。制御装置１８がＢ１とＢ２が同じ値にならないように制御しているので、これらのブラインド速度の発生する周期も同じ値にはならない。
【００４９】
組合せ検出回路１９は、二つの干渉回路１７ａ、ｂの出力を組合せて、移動目標の分布図を作成する。この機能は例えば、干渉回路１７ａ、ｂの出力を単純に加算することによって実現できる。その結果、組合せ検出回路１９の出力には、式（６）にＢ1とＢ2をそれぞれ代入して得られるブラインド速度の最小公倍数に相当する周期でブラインドが発生する。
したがって、ブラインド速度によって移動目標が検出できなくなる確率を低減させることができる。
【００５０】
このように本実施の形態の構成によれば、制御装置１８が開口分割装置１５を制御して、ベースライン長の異なるＳＡＲ画像の対を二組生成し、二つのベースライン長で決まるブラインド速度の最小公倍数に相当する値まで、ブラインドが発生する周期を延長することができる。従って、目標を検出できる確率を高くすることができる。
尚、この実施の形態おける制御装置１８および開口分割装置１５は、３つの開口に相当する信号を取り出すように動作しているが、必ずしも３つである必要はなく、もっと多くの開口に相当する信号を取り出すようにしてもよい。なるべく多くの開口に相当する信号を取り出すことによって、目標を検出できる確率が高くなる。
【００５１】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３による装置を図５について説明する。この実施の形態は実施の形態２と異る構成で同じ効果を得るものである。
図５において、１〜１９は図３のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。また、この装置の観測ジオメトリは図２７と同様である。
【００５２】
次に動作について説明する。
図５において送受信アンテナ１から開口分割装置１５の動作は図１の装置と同様である。
ただし、開口分割装置１５は、一回の処理で、パルス圧縮された受信信号列から一つの開口に相当する信号列を切り出す。また、開口分割装置１５はパルス圧縮装置４の出力を記憶装置１６ａに記録しておく。
アジマス圧縮装置５は、切り出した信号のアジマス分解能を改善して複素ＳＡＲ画像を得て、干渉回路１７は記憶装置１６ｂに記録する。
【００５３】
次に、制御装置１８は、各装置に再び一連の処理を繰り返すように制御する。まず、開口分割装置１５は、記憶装置１６ａから信号を読み出して、一つの開口に相当する信号列を切り出す。その際、以前に切り出した信号とは異なる信号列を切り出すように制御装置１８によって制御される。
アジマス圧縮装置５は、切り出した信号のアジマス分解能を改善して複素ＳＡＲ画像を得て、干渉回路１７は記憶装置１６ｂに記録する。
制御装置１８は、この操作を二回繰り返すよう制御し、その結果、記憶装置１６ｂには三つの開口から得られた三枚の複素ＳＡＲ画像が記録される。この際、制御装置１８は、これら三つの開口のベースライン長の関係がＢ１とＢ２になるように開口分割装置１５を制御する。
【００５４】
干渉回路１７は記憶装置１６ｂから、二枚の複素画像を読み出してその差を求める。組合せ検出回路１９は、その結果を記憶装置１６ｃに記録する。
制御装置１８は、この操作をもう一回繰り返すよう制御し、その結果、記憶装置１６ｃには三枚の複素ＳＡＲ画像から得られた二枚の干渉結果が記録される。
【００５５】
組合せ検出回路１９は、記憶装置１６ｃから、二枚の干渉結果を読み出し、これを組合わせて、移動目標の分布図を作成する。この機能は例えば、干渉回路１７の二つの出力を単純に加算することによって実現できる。その結果、組合せ検出回路１９の出力には、式（６）にＢ１とＢ２をそれぞれ代入して得られるブラインド速度の最小公倍数に相当する周期でブラインドが発生する。
【００５６】
実施の形態２の場合には、パラレルに処理をおこなうので処理時間を少なくすることができるという利点があるが、本実施の形態の場合には、実施の形態２と比較して同じ装置を２台備えることなく、より簡単な構成で、同じ効果を得ることができるという利点がある。
【００５７】
実施の形態４．
以下、この実施の形態による制御装置を図６について説明する。この実施の形態における制御装置は図３あるいは図５の装置の制御装置１８として動作するものである。
図６において、１６、１８は図１のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。
２３は開口長算出器、２４はベースライン算出器である。
【００５８】
次に動作について説明する。
図６において、開口長算出器２３は、開口分割手段が受信信号列から切り出す信号列の長さを決定する。その値は次の式で決定される。
【００５９】
【数７】
0003642141.tif 000008
【００６０】
一方、ベースライン算出器２４は、開口分割手段１５が受信信号列から切り出す複数の信号列の間隔（ベースライン長）を決定する。ベースライン長が互いに等しくならないように選択することについては、既に実施の形態２で述べたが、さらに効率良くブラインドが発生する周期を延長するためには、次の二つの条件を満足するように決定すれば良い。但し、Ｂiは第ｉ番目のベースライン長（第１番目の開口と第ｉ＋１番目の開口の間隔）、ｎは任意の整数（ｉ＝０、±１、±２、・・・）である。
【００６１】
【数８】
0003642141.tif 000009
【００６２】
これらの条件は、ベースライン長が互いの公倍数になることを防ぐものである。
ブラインドは、式（５）にＢiをそれぞれ代入して得られるブラインド速度の最小公倍数に相当する周期で発生するので、ベースライン長が互いの公倍数にならないように選ぶことにより、ブラインド速度の周期は効果的に延長される。
なお、記録装置１６は、算出したベースライン長を記憶しておくので、次の開口を算出する場合には、ベースライン算出器２４はその値を読み出して使用する。
【００６３】
このように本実施の形態の構成によれば、制御装置１８が開口分割装置１５に指示する開口長とベースライン長を算出できて、しかも、ベースライン長が互いの公倍数にならないように選ぶことができるので、ブラインドが発生する周期を効率的に延長することができて、目標を検出できる確率を高めることができる。
【００６４】
実施の形態５．
以下、この実施の形態による装置を図７について説明する。
図７において、１から１８は図１のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。
２０は位相オフセット除去回路である。
【００６５】
また、この装置による観測ジオメトリを図８に示す。図において９から１２は図２４のものと同一または同等の手段である。
この装置では、送受信アンテナをプラットフォームの軌道に直交する向きからずらして観測するいわゆるスクイントモードを仮定している。ビームを振る角度（図のΨ）を一般にスクイント角と呼ぶ。
また、この装置による受信信号の瞬時周波数と位相を図９に示す。図９（ａ）はドップラー周波数の時間変化を示す図であり、図９（ｂ）は位相の時間変化を示す図である。図９（ａ）において、４６ａ〜ｄは、それぞれ、アジマス方向に隔たった観測点からのエコーの瞬時ドップラー周波数を示す。
【００６６】
次に動作について説明する。
送受信アンテナ１からアジマス圧縮装置５までの動作は図１の装置と同様である。また、干渉回路１７の動作も図１の装置と同様である。
【００６７】
さて、送受信アンテナ１がスクイントしている場合（Ψ≠π/2）には、スクイント角に依存した位相オフセットが発生する。図９（ｂ）に示すように、２つの開口における静止目標のエコーの位相差Δφsはゼロにはならない。この位相オフセットは式（１０）で表わされ、したがって干渉回路１７の出力は式（１１）で表わされる。
【００６８】
【数９】
0003642141.tif 000010
【００６９】
式（１１）では、式（３）と比較してスクイント角に関する項が付加されており、このため、目標速度がゼロであっても干渉回路１７の出力には定数成分が現われる。そこで、干渉回路１７は、波長λ、ベースライン長Ｂ、スクイント角Ψから決まる位相誤差を補償して、この定数成分を除去する。これらの値は全て既知、あるいは測定可能であり、位相補償量は次式で計算できる。
【００７０】
【数１０】
0003642141.tif 000011
【００７１】
このように本実施の形態の構成によれば、干渉回路１７がアンテナのスクイントによって生じた位相オフセットを除去するので、プラットフォームの前方あるいは後方にアンテナビームを傾けて観測する場合においても、ブラインドが発生する周期を効率的に延長することができて、目標を検出できる確率を高めることができる。
【００７２】
尚、この実施の形態では、位相オフセット除去回路２０はアジマス圧縮装置５ａ，５ｂの出力側に設けられ、アジマス圧縮の後に位相オフセットを行うようにしているが、これに限られない。例えば、位相オフセット除去回路２０を開口分割装置１５とアジマス圧縮装置５との間に設け、それぞれの開口に対応する信号について位相オフセット除去処理を行った後にアジマス圧縮を行うことも可能である。
【００７３】
実施の形態６．
この実施の形態では、先の実施の形態におけるアジマス圧縮装置５の一つの例として、位相補償処理およびＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理を行うものについて説明する。
以下、この発明の実施の形態６による装置を図１０について説明する。図１０において、２１、２２を除いて図７のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。
【００７４】
２１は位相補償回路、２２はＦＦＴ処理回路（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）である。この位相補償回路２１及びＦＦＴ処理回路２２は、アジマス圧縮装置５の一つの構成例である。
また、この装置による観測ジオメトリは図８に示したものと同一である。この装置では送受信アンテナをプラットフォームの軌道に直交する向きからずらして観測するスクイントモードを仮定している。
【００７５】
さらに、この装置では、リファレンス関数とのマッチドフィルタによりアジマス分解能を改善する通常のアジマス圧縮ではなく、ＦＦＴを用いるＤＢＳ（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）を想定している。
【００７６】
次に動作について説明する。
送受信アンテナ１から開口分割装置１５までの動作は図１の装置と同様である。また、干渉回路１７の動作も図１の装置と同様である。
はじめに、位相補償回路２１とＦＦＴ処理回路２２によって構成されるＤＢＳの画像再生処理について説明する。
ＤＢＳはスクイントモードで観測するアンテナ開口の一部だけを使用する画像再生方式であり、全開口の信号をマッチドフィルタを用いて圧縮する通常の合成開口処理と比べて、分解能が低下するものの、ＦＦＴで処理できるので演算を高速化できるメリットがある。
【００７７】
ＤＢＳの受信信号の瞬時ドップラー周波数を図１１に示す。図１１（ａ）は、開口が十分短い場合のドップラ周波数の時間変化を示す図であり、図１１（ｂ）は、開口が長い場合のドップラ周波数の時間変化を示す図である。
開口が十分短い場合には、図１１（ａ）に示すように各エコーのドップラー周波数に差が生じているので、ＦＦＴによりこれを分離することができる。しかし、より高い分解能が要求される場合や、図１１（ｂ）に示すように開口が長い場合には、あらかじめドップラー周波数の傾きを除去して、図１１（ｃ）のような信号を得て、これをＦＦＴする。
【００７８】
位相補償回路２１は、図１１（ｂ）に示すような開口が長い場合にドップラー周波数の傾きを除去するように位相補償するもので、その補償量は次式で与えられる。但し、ρはスラントレンジ、ｕはプラットフォームの速度、ｔは時間であり、全ての変数は既知である。
【００７９】
【数１１】
0003642141.tif 000012
【００８０】
また、ＦＦＴ処理回路２２は、位相補償回路２１によって補償された信号を時間軸についてＦＦＴ処理して、アジマス方向の分解能を向上する。この結果、ＦＦＴ処理回路２２の出力には観測領域の複素ＳＡＲ画像が得られる。
【００８１】
次に位相オフセット除去回路２０の動作について説明する。
まず、アンテナをスクイントして観測するので、実施の形態５で説明したように、ＳＡＲ画像にはスクイント角に依存した位相誤差が発生する。さらにＤＢＳでは、画像のアジマス座標に依存する位相誤差が新たに加わる。これは、マッチドフィルタによりアジマス圧縮を行う通常の合成開口処理では、アジマス方向に並ぶ全ての観測点について同一のリファレンス信号で画像再生処理するが、 ＦＦＴ処理回路２２によって画像再生処理を行うＤＢＳでは、アジマス座標の各点毎のリファレンス信号の初期位相が異なるためである。
この初期位相の大きさは、次式で表わされる。
【００８２】
【数１２】
0003642141.tif 000013
【００８３】
但し、ΔΨはアジマス方向に離れた二つの観測点を見込む角度である。図１２にこの関係を示す。点Ｐ、Ｑはアジマス方向に隔たった二つの観測点であり、ΔΨはこの二つの点をアンテナ開口中心から見込む角である。
【００８４】
このように、ＤＢＳで画像再生する場合には、スクイント角に依存した位相オフセットの他に、アジマス座標に依存した位相が付加されるので、これを除去する必要があり、その位相補償量は式（１２）と式（１４）の和で表わされる。
【００８５】
このように本実施の形態の構成によれば、位相補償回路２１とＦＦＴ処理回路２２がＤＢＳによるアジマス圧縮を実現し、位相オフセット除去回路２０が、スクイント角に依存した位相オフセットと、アジマス座標に依存した位相変動を除去する。したがって、ＤＢＳ方式により、マッチドフィルタによる通常のアジマス圧縮に比べてより簡単な構成でアジマス圧縮を実現した場合においても、ブラインドが発生する周期を効率的に延長することができて、目標を検出できなくなる確率を低減することができる。
【００８６】
実施の形態７．
この実施の形態では、実施の形態１の干渉型合成開口レーダにおいて、開口の分割間隔（ベースライン長）を制御してブラインド速度を変化させることにより移動目標を検出する移動目標検出方法について図１３に基づいて説明する。
【００８７】
実施の形態１で述べたように、この種のレーダでは、ベースライン長に依存して、移動目標を観測できなくなるブラインド速度が発生する。そこで、ベースライン長を変えながら捜索を繰り返すことにより、移動目標を検出できる可能性が向上する。その手順は次のように表わされる。
【００８８】
［ＳＴ０１］
高周波パルスを、電波として観測領域１１に照射する。
［ＳＴ０２］
送信された電波の反射波であるエコーを受信する。
［ＳＴ０３］
受信したエコーを増幅・復調して、得られた受信信号をパルス圧縮し、このパルス圧縮によって得られた受信信号列を記憶する。
【００８９】
［ＳＴ０４］
二つの開口相互間のベースライン長を決定する。
［ＳＴ０５］
決定したベースライン長に従い、記憶した受信信号列から二つの開口に対応した信号を取り出す。開口の長さは式（７）にしたがって求める。なお、二つの開口は重なっていても、離れていてもかまわない。
【００９０】
［ＳＴ０６］
二つの開口に対応する信号をそれぞれアジマス圧縮して、２枚の複素ＳＡＲ画像を得る。
【００９１】
［ＳＴ０７］
２枚の複素ＳＡＲ画像を重ね合せて位相差を取り、画素毎にその差の振幅を求め、移動目標分布図として記録する。振幅がゼロでない画素には移動目標が存在する。
【００９２】
このように本実施の形態７の方法によれば、ベースライン長を可変自在に決定してブラインド速度の異なる移動目標検出結果が得られるので、目標の速度がブラインド速度と一致した場合には、ベースライン長を変えて、これを検出することができる。
【００９３】
実施の形態８．
この実施の形態では、実施の形態２の干渉型合成開口レーダにおいて、開口の分割間隔（ベースライン長）を制御して、ブラインド速度を変化させ、その合成結果を求めることにより移動目標を検出する移動目標検出方法について図１４に基づいて説明する。
【００９４】
実施の形態２で述べたように、この種のレーダでは、ベースライン長に依存して、目標を観測できなくなるブラインド速度が発生する。そこで、ベースライン長を変えながら捜索を繰り返すことにより、移動目標を検出できる可能性を改善できる。その手順は次のように表わされる。
【００９５】
［ＳＴ１１］
高周波パルスを、電波として観測領域１１に照射する。
［ＳＴ１２］
送信された電波の反射波であるエコーを受信する。
［ＳＴ１３］
受信したエコーを増幅・復調して、得られた受信信号をパルス圧縮し、このパルス圧縮によって得られた受信信号列を記憶する。
【００９６】
［ＳＴ１４］
ベースライン長を予め設定された初期値に決定する。
［ＳＴ１５］
決定されたベースライン長に従い、記憶した受信信号列から二つの開口に対応した信号を取り出す。開口の長さは式（７）にしたがって求める。なお、二つの開口は重なっていても、離れていてもかまわない。
【００９７】
［ＳＴ１６］
二つの開口に対応する信号をそれぞれアジマス圧縮して、２枚の複素ＳＡＲ画像を得る。
【００９８】
［ＳＴ１７］
２枚の複素ＳＡＲ画像を重ね合せて位相差を取り、画素毎にその差の振幅を求め、移動目標分布図として記録する。振幅がゼロでない画素には移動目標が存在する。
【００９９】
［ＳＴ１８］
ベースライン長を変更して再度処理を行うか否かを判断する。
［ＳＴ１９］
ベースライン長を変更して再度処理を行うと判断した場合には、ベースライン長を変更する。例えば前回のベースライン長よりも１パルスヒット分だけ短い、あるいは長いベースライン長とする。
そして、変更後のベースライン長に対して、再度、ステップ１５〜ステップ１７までの処理が行われる。
［ＳＴ１１０］
ステップ１４〜ステップ１７を繰り返して得られた複数の移動目標分布図を組み合わせて表示する。これにより、ブラインド速度の異なる結果が加えられるので、より検出確率の高い移動目標分布図が得られる。
【０１００】
本実施の形態によれば、ベースライン長を変えて、ブラインド速度の異なる移動目標検出結果を求め、その合成した結果が得られるので、目標の速度がブラインド速度と一致して、これを検出できなくなる確率を低減することができる。
尚、この実施の形態においては、パルス圧縮（ＳＴ１３）の後に開口分割処理（ＳＴ１５）を行ってるが、必ずしもこのような順番で行う必要はなく、開口に相当する信号を取り出した（ＳＴ１５）後、パルス圧縮（ＳＴ１３）およびアジマス圧縮（ＳＴ１６）を行うようにしてもよい。但し、後者の手順で処理を行うとすると、２つの開口が重なりを持ってる場合には重なった部分についてそれぞれパルス圧縮を施すことになるため、処理量が増えることになる。
従って、パルス圧縮（ＳＴ１３）の後に開口分割処理（ＳＴ１５）を行うことは、処理量を少なくすることができる点で有効である。この点は、他の実施の形態でも同様である。
【０１０１】
実施の形態９．
この実施の形態は、実施の形態４の干渉型合成開口レーダにおいて、より効率良く移動目標を検出するための開口の分割間隔（ベースライン長）を求める方法である。
【０１０２】
実施の形態２で述べたように、この種のレーダでは、ベースライン長に依存して、目標を観測できなくなるブラインド速度が発生する。そこで、ベースライン長を変えて得られた結果を組合せることにより、移動目標を検出できる可能性を改善できる。
さらに、実施の形態４で述べたように、ベースライン長が互いに公倍数の関係にならないように選べば、目標速度がブラインド速度と一致して検出できなくなる確率を低減できる。そのための手順を図１５に示す。
尚、以下の手順ではベースライン長を決定する手順について特に説明しており、その他の処理に関する手順については先の実施の形態と同様であるので説明は省略している。
【０１０３】
［ＳＴ２１］
第一の開口と第二の開口のベースライン長Ｂ1を、あらかじめ与えられた初期値にしたがって決定する。
【０１０４】
［ＳＴ２２］
第一の開口と第三の開口のベースライン長Ｂ２を、式（８）と式（９）の条件を満たすように決定する。但し、Ｂｉは第ｉ番目のベースライン長（第１番目の開口と第ｉ＋１番目の開口の間隔）であり、ここではｉは（開口番号−１）である。また、ｎは任意の整数（ｉ＝０、±１、±２、。。。）である。
例えば、Ｂ２はＢ１よりも１パルスヒット分だけ短い、あるいは長いベースライン長とし、式（８）と式（９）の条件を満たすまでこれを繰り返す。
【０１０５】
［ＳＴ２３］
ステップ２２を必要な開口の数だけ繰り返して動作を終了する。
【０１０６】
このように本実施の形態９の方法によれば、ベースライン長を互いの公倍数にならないように選ぶことができるので、ブラインドが発生する周期を効率的に延長することができるので、目標の速度がブラインド速度と一致して、これを検出できなくなる確率を低減することができる。
【０１０７】
実施の形態１０．
以下、この実施の形態による装置を図１６について説明する。図１６において、１から２０は図７のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。
２５は地形位相変動除去回路、２６は３次元地形データベースである。
また、この装置による観測ジオメトリを図１７に示す。ビームを振る角度（図のΨ）はスクイント角であり、この装置では送受信アンテナをプラットフォームの軌道に直交する向きからずらして観測するスクイントモードを仮定している。
【０１０８】
次に動作について説明する。
送受信アンテナ１から位相オフセット除去回路２０までの動作は図７の装置と同様である。
図１７に示すように送受信アンテナ１がスクイントしている場合には、目標が静止している場合であっても、地形の高さに応じてＳＡＲ画像の位相が変化する。その結果、２枚のＳＡＲ画像には式（１５）で与えられる位相差Δφが生じる。但し、λは送信波長、ｈは地形高度、ηはオフナディア角、Ψ1は第一の開口中心から観測点Ｐを見込むスクイント角、Ψ2は第二の開口から観測点Ｐを見込むスクイント角である。
【０１０９】
【数１３】
0003642141.tif 000014
【０１１０】
この位相変動Δφは、スクイント角が大きくて、かつ地形の起伏が大きいと増加して、移動目標として誤って検出される場合がある。
そこで、地形位相変動除去回路２５は、３次元地形データベース２６から地形の高度ｈを読み出し、式（１５）に基いて２枚の位相差Δφを算出し、これを２枚目の画像に加えて位相補償する。
【０１１１】
このように本実施の形態の構成によれば、地形位相変動除去回路２５が地形の起伏よって生じた位相誤差を除去するので、プラットフォームの前方あるいは後方にアンテナビームを傾けて観測する場合において、しかも地形の起伏が大きい場合であっても、ブラインドが発生する周期を効率的に延長することができて、目標を検出できなくなる確率を低減することができる。
【０１１２】
実施の形態１１．
以下、この実施の形態による装置を図１８について説明する。図１８において、１から１８は図３のものと同一または同等の手段であるので説明は省略する。２７は移動目標検出部、２８は加算器、２９は位相差算出部、３０は三次元地図生成部である。
また、この装置による観測ジオメトリは図２９に示したものと同様である。さらに、これを補足したものを図２１に示す。図において１ａ、１ｂはプラットフォーム９に搭載された２つのアンテナ、３５は観測点、３６は仮想観測点である。
【０１１３】
また、３次元地図生成手段３０内部の構成例を図１９に示す。図において３１は仮想干渉画像生成部、３２は等位相線画像生成部、３３は位相アンラップ部、３４は等高線画像生成部である。
【０１１４】
はじめに、送受信アンテナ１から加算器２８までの動作について説明する。
送受信アンテナ１から干渉回路１７までの動作は図５の装置と同様である。
レジストレーション部６ａは、二枚のＳＡＲ画像の位置合わせを行う。また、加算器２８は干渉回路１７から出力される移動目標分布を加算する。あるいは移動目標検出結果の論理和を求める。従って、その出力には、受信アンテナ１ａで観測したＳＡＲ画像から、あるいは受信アンテナ１ｂで観測したＳＡＲ画像から、少なくともいずれか一方で移動目標が検出された結果が得られる。
【０１１５】
次にアジマス圧縮装置５ｃ、５ｄから三次元地図生成部３０までの動作について説明する。この装置による観測のジオメトリは図２９に示したものと同様であり、アンテナビームは軌道に直交する方向に向けられている。ただし、図２１に示すように、アンテナビームに直交する方向に隔てて二台のアンテナが搭載されているか、あるいは、一台のアンテナを搭載したプラットフォームを並行な軌道で二回観測を繰り返しても良い。
【０１１６】
パルス圧縮装置４ａ、４ｂの出力は、アジマス圧縮装置５ｃ、５ｄにより複素ＳＡＲ画像に変換される。また、レジストレーション部６ｂは、２枚の画像の位置合わせを行い、位相差算出部２９は、２枚の画像の位相差を算出して干渉画像を生成し、３次元地図生成部３０が干渉画像の位相から３次元地形データを求める。
【０１１７】
これらの動作を数式を用いて説明する。
はじめに、送受信アンテナ１ａから観測点３５を観測する際の往復の電波伝播距離をｒa5a  、受信アンテナ１ｂから観測点３５を観測する際の往復の電波伝播距離をｒa5bとおくと、それぞれ次のように書ける。ここにＨはレーダプラットフォーム９の高度、Ｂは二つの送受信アンテナの間隔（ベースライン長）、ｄは送受信アンテナ１ａと観測点３５の水平面内の距離である。
【０１１８】
【数１４】
0003642141.tif 000015
【０１１９】
これらの式をテイラー展開して２次の項まで求めると、これら２つの距離の差Δｒ5は式（１８）のように書けるが、これは位相差算出部２９で得られる観測点３５の画素の位相差ΔΦ5と式（２０）の関係にある。
【０１２０】
【数１５】
0003642141.tif 000016
【０１２１】
一方、送受信アンテナ１ａから仮想観測点３６を観測する際の往復の電波伝播距離をｒa6a、受信アンテナ１ｂから仮想観測点３６を観測する際の往復の電波伝播距離をｒa6bとおくと、これら２つの距離の差Δｒ6は同様に式（２３）のように書けて、仮想観測点３６の位相差ΔΦ6とは式（２４）の関係にある。
【０１２２】
【数１６】
0003642141.tif 000017
【０１２３】
さらにΔΦ5とΔΦ6との差ΔΦを求めると次の式が得られる。
【０１２４】
【数１７】
0003642141.tif 000018
【０１２５】
仮想干渉画像生成部３１は、これらの式を用いてΔΦ6を求め、位相差算出部２９の出力ΔΦ5との位相差ΔΦを求める。式（２５）における未知数は観測点３５の高度ｈのみであるので、ΔΦからｈを算出することができる。
【０１２６】
また３次元地図生成部３０の動作を図２０、図２２に従って説明する。
図２０は干渉画像から等位相線画像を求めるまでの過程を示す図で、３７は等高線図、３８は仮想干渉画像、３９は干渉画像、４０は等位相線図、４１は等高線、４２は等位相線である。
図２２は等位相線図から３次元地形データを求めるまでの過程を示す図で、４３は等位相線図の断面を示す位相曲線、４４はアンラップ後の位相曲線、４５は３次元地形データの断面を示す地形断面である。
【０１２７】
３次元地図生成部の入力データである干渉画像３９は、位相が式（２０）で与えられ、レンジ方向に並んだ等位相線が地形による歪を受けた形状になっている。そこで仮想干渉画像生成部３１は、地形が平面である場合（ｈ＝０）に観測される仮想的な干渉画像を式（２４）に基いて算出する。この仮想干渉画像３８は、等位相線がレンジ方向に並行に並んでいる。
等位相線画像生成部３２は、干渉画像３９の位相から仮想干渉画像３８の位相を差し引いて、地形による位相変化だけを抽出する。この画像の位相は式（２５）に相当しており、等高線図３７と相似したパターンが得られる。
【０１２８】
しかし等位相線画像は位相情報しかもたないため、その断面を観察すると図２２に示すように位相曲線４３は０〜２πの値で折り返しており、そのままでは地形データとして使えない。そこで折り返して畳み込まれた位相を開く（Unwrap）する処理が必要になる。位相アンラップ部３３は位相曲線４３の勾配を見て、０〜２πに折り返された位相をつないで、位相曲線４４を得る。
【０１２９】
さらに等高線画像生成部３４は式（２５）から求めたΔΦとｈの関係を用いて位相を高度に変換する。この結果、位相曲線４４は地形断面４５に変換されて３次元地形データが得られる。
この方法で得られた３次元地形データは相対高度であるが、既知の高度をもつ点が１点でも画像に存在すれば、その点を基準に絶対高度を求めることもできる。
このように、ＳＡＲ画像をステレオ視して地形の高さを測定する方法はインターフェロメトリックＳＡＲと呼ばれる。
【０１３０】
ところで、衛星搭載レーダの場合にはアンテナが１台しかないため、並行した軌道を２回飛行して観測することによりアンテナ１ａと１ｂを実現している。しかし、その場合には、観測領域内に自動車などの移動目標が存在すると、その画素の位相に誤差を生じる。この結果、得られた３次元地形図にも誤差が発生する。
【０１３１】
また、位相アンラップ部３３は位相曲線４３の勾配を見て、折り返された位相をつないでゆくため。移動目標が存在して、位相が不連続になる場合には、誤動作して、移動目標が存在する画素だけでなく、その周囲の画素にも誤差が伝播する。
【０１３２】
そこで、本発明の図１８および図１９の構成では、移動目標をあらかじめ検出して、その結果を位相アンラップ部３３に与える。したがって、位相アンラップ部３３は、移動目標の存在する画素を飛び越えて処理することができて、誤動作を避けることができる。さらに、得られた３次元地形図から、移動目標が存在して高度が求められない画素のデータを排除することができる。
【０１３３】
なお、位相アンラップ部３３は、移動目標の存在する画素を無視してアンラップを行い、周囲で得られた絶対位相から補間して、移動目標の存在する画素の位相を求めても良いし、あるいは、移動目標の存在する画素の位相を補間により求めておいてからアンラップしても良い。
【０１３４】
このように本実施の形態の構成によれば、干渉回路１７が移動目標を検出し、位相アンラップ部３３がその結果を用いて、移動目標の存在する画素を避けてアンラップするので、移動目標が存在しても高さ方向の誤差の少ない３次元地形図を得ることができる。
即ち、移動目標の位置を考慮することなく三次元画像を作成した場合には、移動目標が存在することによる位相変化を高さの変化による位相変化と誤認することが起こるが、この実施の形態では移動目標の存在を考慮しているため上述のような誤認が生じない。そのため、高さ方向の誤差の少ない３次元地形図を得ることができるのである。
【０１３５】
この実施の形態では、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂとを移動目標の検出と３次元画像の作成するために用いている。即ち、この実施の形態における送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂとは、３次元画像作成用の送受信アンテナおよび移動目標検出用の送受信アンテナとして機能していると言える。尚、他の実施の形態として、移動目標検出用の送受信アンテナと、３次元画像作成用の送受信アンテナとを別々に設けるようにしてもよい。
また、この実施の形態では３次元地形図を作成することを目的としているが、地形図だけに限られず、その他の３次元画像の作成に用いることが可能である。
【０１３６】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【０１３７】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮手段と、上記アジマス圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するため、ベースライン長決定手段によるベースライン長の決定結果に応じてブラインド速度が変わり、ブラインド速度の固定化を防止できる。
【０１３８】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られた受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された複数の開口に対応する受信信号列をレンジ圧縮及びアジマス圧縮することにより複数の画像を生成する圧縮手段と、上記圧縮手段により生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するため、ベースライン長決定手段によるベースライン長の決定結果に応じてブラインド速度が変わり、ブラインド速度の固定化を防止できる。
【０１３９】
また、上記ベースライン決定手段は、上記ベースライン長を変更するため、ベースライン長の変更に応じてブラインド速度が異なった画像を得ることができ、移動目標を検出できる確率が高まる。
【０１４０】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動体に設けられ、移動する目標に対して電波を送信する送信アンテナと、上記移動体に設けられ、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信アンテナと、上記受信アンテナによって受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、上記レンジ圧縮手段によって圧縮された受信信号列を少なくとも３つの開口で分割する開口分割手段と、上記開口分割手段による分割のために、上記３つの開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定手段と、上記開口分割手段によって分割された少なくとも３つの開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより、第１、第２、第３の画像を生成するアジマス圧縮手段と、上記アジマス圧縮手段により生成された第１、第２、第３の画像の内、第１の画像と第２の画像相互間の位相差および第１の画像と第３の画像相互間の位相差を算出する算出手段とを有するため、ブラインド速度の異なる検出結果を複数得ることにより、上記目標を検出できる確率が高まる。
【０１４１】
また、上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長と、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長とが異なる長さとなるように決定するため、ブラインド速度の異なった画像を得ることができ、上記目標を検出できる確率がより高まる。
【０１４２】
さらに、上記ベースライン決定手段は、上記３つの開口の内第１の開口と第２の開口相互間のベースライン長が、上記３つの開口の内第１の開口と第３の開口相互間のベースライン長の整数倍以外の長さとなるように決定するため、ブラインドが発生する周期が効率的に延びるようにベースライン長を制御することができ、上記目標を検出できる確率が高まる。
【０１４３】
さらにまた、上記算出手段によって上記第１の画像と上記第２の画像相互間の位相差および上記第１の画像と上記第３の画像相互間の位相差を算出することにより得られた２つの画像同士を組み合わせる組合わせ手段とを有するため、ブラインド速度の異なる検出結果を複数組合せることにより、上記目標を検出できる確率が高まる。
【０１４４】
また、上記受信アンテナは、電波の照射方向が上記移動体の移動方向に対してスクイント角を有しており、上記スクイント角を有することによって生じる位相オフセットを除去する位相オフセット除去手段を有するため、スクイントモードでの観測においても、上記目標を検出することができる。
【０１４５】
さらに、上記移動体に設けられ、対象物に対して電波を送信する三次元画像用送信アンテナと、上記対象物によって反射された電波を上記移動体上の異なる２点において受信する第１、第２の三次元画像用受信アンテナと、上記第１、第２の三次元画像用受信アンテナによって受信した電波から得られる２つの受信信号列をレンジ圧縮する三次元画像用レンジ圧縮手段と、上記三次元画像用レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された２つの受信信号列をアジマス圧縮する三次元画像用アジマス圧縮手段と、上記算出手段により位相差を算出することによって得られた上記移動する目標の検出結果と、上記三次元画像用アジマス圧縮手段によって生成された２つの画像から得られる位相差を基に三次元画像を作成する三次元画像作成手段とを有するため、移動する目標が存在する場合でも高さ誤差の少ない３次元画像を得ることができる。
【０１４６】
この発明に係る移動目標検出方法は、移動体に設けられた合成開口レーダによって移動する目標を検出する移動目標検出方法であって、上記移動体の移動中に、上記目標に対して電波を送信する送信ステップと、上記目標によって反射された上記電波を受信する受信ステップと、上記受信ステップにおいて受信した電波から得られる受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮ステップと、上記レンジ圧縮ステップにおいて圧縮された受信信号列を複数の開口に対応させて分割する開口分割ステップと、上記開口分割ステップにおける分割のために、上記複数の開口相互間のベースライン長を決定するベースライン長決定ステップと、上記開口分割ステップにおいて分割された複数の開口に対応する受信信号列をアジマス圧縮することにより複数の画像を生成するアジマス圧縮ステップと、上記アジマス圧縮ステップにより生成された複数の画像相互間の位相差を算出する算出ステップとを有するため、ベースライン長決定手段によるベースライン長の決定結果に応じてブラインド速度が変わり、ブラインド速度の固定化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図２】  実施の形態１における開口分割を示す図である。
【図３】  実施の形態２の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図４】  実施の形態２における開口分割を示す図である。
【図５】  実施の形態３の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図６】  実施の形態４の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図７】  実施の形態５の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図８】  実施の形態５における観測ジオメトリを示す図である。
【図９】  実施の形態５における受信信号の瞬時ドップラー周波数と位相を示す図である。
【図１０】  実施の形態６の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図１１】  実施の形態６における受信信号の瞬時ドップラー周波数を示す図である。
【図１２】  実施の形態６における観測ジオメトリを示す図である。
【図１３】  実施の形態７における干渉型合成開口レーダの処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】  実施の形態８における干渉型合成開口レーダの処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】  実施の形態９における干渉型合成開口レーダの処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】  実施の形態１０の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図１７】  実施の形態１０における観測ジオメトリを示す図である。
【図１８】  実施の形態１１の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図１９】  実施の形態１１における三次元地図生成部３０の構成を示す図である。
【図２０】  実施の形態１１において干渉画像から等位相線画像を求めるまでの過程を示す図である。
【図２１】  実施の形態１１における観測ジオメトリを補足する図である。
【図２２】  実施の形態１１において等位相線図から３次元地形データを求めるまでの過程を示す図である。
【図２３】  従来の干渉型合成開口レーダ装置の構成図である。
【図２４】  従来の干渉型合成開口レーダ装置の観測ジオメトリを示す図である。
【図２５】  移動目標の位置と運動を説明する図である。
【図２６】  従来の干渉型合成開口レーダ装置の他の構成を示す図である。
【図２７】  図２６の干渉型合成開口レーダ装置による観測ジオメトリを示す図である。
【図２８】  図２６の干渉型合成開口レーダ装置による開口分割の模式図である。
【図２９】  図２６の干渉型合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示す別の図である。
【図３０】  図２６の干渉型合成開口レーダ装置における受信信号の瞬時ドップラー周波数と位相を示す図である。
【図３１】  実施の形態１における移動目標の速度と検出感度の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  送受信アンテナ、２  受信機、３  送信機、４  パルス圧縮装置、５  アジマス圧縮装置、６  レジストレーション部、７  複素画像加算器、８  検波回路、９  レーダプラットフォーム、１０  送受信ビーム、１１  観測領域、１２ベースライン、１３  移動目標、１４  送受信機、１５  開口分割装置、１６記録装置、１７  干渉回路、１８  制御装置、１９  組合せ検出回路、２０  位相オフセット除去回路、２１  位相補償回路、２２  ＦＦＴ、２３  開口長算出器、２４  ベースライン算出器、２５  地形位相変動除去回路、２６  ３次元地形データベース、２７  移動目標検出部、２８  加算器、２９  位相差算出部、３０  三次元地図生成部、３１  仮想干渉画像生成部、３２  等位相線画像生成部、３３  位相アンラップ部、３４  等高線画像生成部、３５  観測点、３６仮想観測点、３７  等高線図、３８  仮想干渉画像、３９  干渉画像、４０  等位相線図、４１  等高線、４２  等位相線、４３  等位相線図の断面を示す位相曲線、４４  アンラップ後の位相曲線、４５  ３次元地形データの断面を示す地形断面、４６  エコーの瞬時ドップラー周波数
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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