(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、
前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、
複数の補正量によって前記原画像を補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有することを特徴とする補償回路。
【請求項２】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、
前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、
前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定された前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有することを特徴とする補償回路。
【請求項３】
前記評価値算出手段は、前記補正画像の各レンジ毎に、同一のレンジに存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出することを特徴とする請求項１記載の補償回路。
【請求項４】
前記評価値算出手段は、前記補正画像の各ドップラー周波数毎に、同一のドップラー周波数に対して存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出することを特徴とする請求項２記載の補償回路。
【請求項５】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、
前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、
前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、
前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有することを特徴とする補償回路。
【請求項６】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、
前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、
前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、
前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、
前記複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有することを特徴とする補償回路。
【請求項７】
前記評価値算出手段は、前記射影画像内の特定の値を有する画素の画素数を評価値として算出することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の補償回路。
【請求項８】
前記補正手段は、前記複数の補正量に応じて前記原画像を線形補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の補償回路。
【請求項９】
前記補正手段は、前記複数の補正量に応じて前記原画像を非線形補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の補償回路。
【請求項１０】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償方法であって、
前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、
前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、
前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定ステップと、
前記変化量推定ステップにおいて推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償ステップとを有することを特徴とする補償方法。
【請求項１１】
移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償方法であって、
前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、
前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、
前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定ステップと、
前記変化量推定ステップにおいて推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償ステップとを有することを特徴とする補償方法。
【請求項１２】
移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、
前記目標からの反射波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、
前記レンジ圧縮手段においてレンジ圧縮された受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、前記決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定された前記目標のレンジの変化量に応じて、前記レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段と、
前記レンジ補償手段によりレンジ補償がなされた信号列の中から、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、
前記信号列抽出手段において抽出された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するレーダ装置。
【請求項１３】
移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、
前記目標からの反射波を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、
前記レンジ圧縮手段によりレンジ圧縮された受信信号列の内、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、
前記信号列抽出ステップにより抽出された信号列に基づき、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、
前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、
前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、
前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記信号列抽出手段により抽出された信号列の位相補償を行う位相補償手段と、
前記位相補償手段により位相補償された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標とレーダ装置との間の相対位置関係の変化に基づく反射信号の変化、及び送信周波数の変化に基づく反射信号の変化を利用することにより、高い分解能を得ることのできるレーダ装置に関するものである。
【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、Donald R. Wehner,■■High Resolution Radar■■,Artech House,INC.1987,pp273-339に記載されているISAR(Inverse Synthetic Aperture Radar)、及び、特開平７−９２２５７号に記載のものがある。
【０００３】
図１７は、上記文献に従って構成し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１８は、図１７のレーダ装置のブロック構成図におけるレンジ補償回路６の内容を記した構成図である。図において、５０１はレンジ追尾手段、５０２は振幅最大レンジビン検出回路、５０３は平滑化回路、５０４はレンジ補償量算出手段、５０５レンジ補償手段である。６は図１７のそれと同一である。
【０００５】
図１９は、図１７のレーダ装置のブロック構成図における位相補償回路７の内容を記した構成図である。図において、５０６は注目レンジビン決定手段、５０７は区分周波数分析手段、５０８はドップラー追尾手段、５０９は振幅最大周波数検出回路、５１０は位相補償量算出手段、５１１は位相補償手段である。７は図１７のそれと、５０３は図１８のそれと、それぞれ同一である。
【０００６】
図２０は、回転運動を行なう目標を観測するジオメトリである。図において、５２０は目標、５２１はレーダ装置である。
図２１は、図２０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、５２２は目標のＩＳＡＲ画像である。
【０００７】
図２２は、並進運動を行なう目標を観測するジオメトリである。図において、５２０、５２１は、図２０のそれと、それぞれ同一である。
図２３は、レンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例である。図２４は、レンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールにおける最大振幅検出結果のヒストリの一例である。
【０００８】
図２５は、区分周波数分析手段５０７の処理内容を説明する図である。図において、５３０は、注目レンジビンの受信信号列、５３１は、区分周波数分布のヒストリである。
図２６は、区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例である。
【０００９】
次に、図１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６を用いて、上記従来のレーダ装置の動作原理について説明する。
まず、ＩＳＡＲの画像再生の原理について説明する。図２０に示す通り、ｘ−ｙ平面の原点に設置されたレーダ装置５２１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で半時計周りで回転する目標５２０を観測するジオメトリを考える。まず、送信機１では、時間とともに周波数が変化する信号（チャープ信号）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。送受信アンテナ３は、供給された高周波パルスを送信する。
【００１０】
送信した高周波パルスは目標５２０で反射され、この反射された信号（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。受信機４で復調された信号は、送信信号の瞬時周波数に対しレーダ装置５２１と目標５２０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）（以下では、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。
【００１１】
【数１】
0003642149.tif 000002
【００１２】
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、レーダの送信ごと、即ち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）（以下では、レンジプロフィールのヒストリと呼ぶ。）が得られる。
尚、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。
【００１３】
目標５２０が図２２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５２１から目標５２０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５２０を、等価的に、図２０に示すような回転運動を行なう目標５２０とみなすことができる。この点については、後で述べる。
レーダ５２１と目標５２０の間の距離の変化を補償するレンジ補償回路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５２０が回転運動を行なうもの、もしくは、なんらかの方法で、レーダ装置５２１から目標５２０までの距離の変化の影響を補償されたものとする。
【００１４】
クロスレンジ圧縮手段８では、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。
【００１５】
【数２】
0003642149.tif 000003
【００１６】
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。
【００１７】
図２０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。
【００１８】
【数３】
0003642149.tif 000004
【００１９】
ここに、λは送信波長、Ｌは反射を生じた部位の回転半径、θは観測の基準となるＬＯＳ（Ｌｉｎｅ  Ｏｆ  Ｓｉｇｈｔ）を基準としたときの目標物の角度を示している。
目標５２０が図２２に示すような並進運動を行なう場合には、上述の角度θはｔ＝ｔ０〜ｔ２に変わるにつれて変化することになる。このことから、レーダ装置５２１から目標５２０までの距離の変化の影響を補償すれば、並進運動を行なう目標５２０を、等価的に角度θが変化する回転運動を行なう目標５２０とみなすことができることがわかる。
また、式（３）により、同じ角度θ上の点では、回転軸からの距離Ｌ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といつ特性を有する。
【００２０】
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２１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５２２を表示することができる。
ここで、画像５２２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。
【００２１】
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２２のように位置が変化する目標５２０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プロフィールのヒストリ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。
【００２２】
レンジ補償処理を行なうレンジ補償処理回路６の処理内容について説明する。目標が図２２に示す運動を行う場合について考える。ここで、電波の反射をする点は、図中ａ、ｂ、ｃの三点のみとし、このうち、ｂ点とｃ点は常に同じレンジビンにあるものとする。まず、レンジ追尾手段５０１によりレンジ追尾を行なう。レンジ追尾手段５０１の中の振幅最大レンジビン検出回路５０２では、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出する。その結果の例を図２３に示す。同図で横軸はヒット、縦軸はレンジであり、図中太実線で示した部分が、各ヒットのレンジプロフィールで振幅が最大となるレンジビンを示しているものとする。ａ、ｂ、ｃは同一目標上の点であり、実際は、図中の点線に示されるように、同じ変化率でレンジが変化しているはずであるが、見込み角の変化に従う各点のレーダ断面積の変化や、同一レンジビン内に複数の反射点が存在する場合の干渉などの影響で、観測時間中に各点の存在するレンジビンの振幅が変動するため、振幅最大レンジビンの位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００２３】
この振幅最大レンジビンの位置の時間変化に対して平滑化回路５０３では、例えば最小二乗法などを用いて平滑化する。具体的には、平滑化回路５０３は、図２３における一点鎖線で示すような平滑化直線を得る。そして、得られた平滑化直線の傾きを示すシフト量ｓを算出する。そして、得られたシフト量をレンジ補償算出手段５０４に対して通知する。
レンジ補償量算出手段５０４では、レンジ追尾手段５０１の平滑化回路５０３で得られたシフト量から、各ヒットにおけるレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を式（４）により得る。
【００２４】
【数４】
0003642149.tif 000005
【００２５】
レンジ補償手段５０５では、式（４）で得られたレンジ補償量ｓｆ（ｈ）を用いて、各ヒットｈにおけるレンジプロフィールのヒストリｖ（ｈ、ｒ）をレンジ方向に補償し、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）を得る。レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）で、各ヒットごとに、レンジプロフィールの振幅が最大となるレンジビンを検出した結果は、図２４に示すようにそれぞれの点の反射信号が同一レンジビンに並ぶ。
【００２６】
上記レンジ補償処理により、観測時間中の各点のレンジビンを超えた距離変化については除去することができたが、レンジビン内の距離変化については除去できていない。一般に、目標が加速運動、旋回運動をする時は勿論の事、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。
【００２７】
以下では、この位相補償処理を行なう位相補償回路７の処理内容について説明する。並進運動に伴う上記加速度成分は、すべてのレンジビンに対してほぼ等しく加わるため、ある一つのレンジビンに着目して、そのレンジビンに加わる加速度成分を推定し、その推定結果を用いて、すべてのレンジビンの位相補償を行なう。
【００２８】
注目レンジビン決定手段５０６では、レンジ補償後のレンジプロフィールｖ２（ｈ、ｒ）の各レンジｒにおける平均電力を算出し、その値を最大とするレンジビンを注目レンジビンとして、そのレンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）を出力する。例えば図２２のジオメトリの例では、点ｂ、ｃを含むレンジビンが注目レンジビンとして選択されたものとする。
【００２９】
区分周波数分析手段５０７では、式（５）に従い、図２５に示した注目レンジビンの受信信号列ｗ（ｈ）５３０を長さΔｈで区分フーリエ変換して周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）５３１を求める。
【００３０】
【数５】
0003642149.tif 000006
【００３１】
ドップラー追尾手段５０８では、得られた周波数分布のヒストリｆｓ（ｈ’，ｆ）の追尾を行なう。まず、振幅最大周波数検出回路５０９では、各ヒットｈ’ごとに、周波数分布の振幅が最大となるドップラービンを検出する。その結果の例を図２６に示す。同図で横軸はヒット、縦軸はドップラービンであり、図中太実線で示した部分が、各ヒットの周波数分布で振幅が最大となるドップラーを示しているものとする。見込み角の変化に従うレーダ断面積の変化のため、振幅最大周波数の位置が変動すること、および、周波数の折り返しの影響で、その位置の変化に不連続な部分が発生する。
【００３２】
これに対し、レンジ追尾手段５０１と同様、平滑化回路５０３により平滑化を行なうことにより図２６に一点鎖線で示すような平滑化直線を得る。そして、得られた平滑化直線の傾きを示すシフト量ｓを位相補償量算出手段５１０に対して通知する。
位相補償量算出手段５１０では、式（６）に従い、位相補償量ｐｈ（ｈ）を計算する。
【００３３】
【数６】
0003642149.tif 000007
【００３４】
位相補償手段５１１では、位相補償量算出手段５１０で得られた位相補償量ｐｈ（ｈ）を用いて、式（７）により、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリ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。
【００３５】
【数７】
0003642149.tif 000008
【００３６】
以上の処理を経る事により、並進運動を行なう目標に関して、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。
【００３７】
【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、レーダ断面積の角度特性や干渉の影響のために各ヒットにおけるレンジプロフィールの最大点が急に移動するという現象が起こった場合には、単純に平滑を行うと図２３の一点鎖線に示すように実際の目標の距離の時間変化を表す直線とは傾きの異なった平滑化直線を得ることになる。
したがって、得られた平滑化直線によって得られるシフト量を基にレンジ補償を行った場合には、レンジ補償量に誤差が生じて、再生画像がぼけるという問題が有った。
【００３８】
また、区分周波数分析の結果得られた周波数分布のヒストリにおいて、各ヒットにおける振幅最大周波数がレーダ断面積の角度特性や周波数の折り返しの影響で急に移動するという現象が起こった場合には、単純に平滑を行うと図２６の一点鎖線に示すように実際の目標上の各点のドップラー周波数の時間変化を表す直線とは傾きの異なった平滑化直線を得ることになる。
したがって、得られた平滑化直線によって得られるシフト量を基に位相補償を行った場合には、位相補償量に誤差が生じて、再生画像がぼけるという問題が有った。
【００３９】
また、雑音が多い環境では、レンジ追尾における振幅最大レンジビン、ドップラー追尾における、振幅最大ドップラービンとして、雑音により振幅が大きくなったセルを選択してしまう場合がある。この場合には、雑音部分のセルの影響によって平滑化直線が実際の目標の距離の時間変化を表す直線又は実際の目標上の各点のドップラー周波数の時間変化を表す直線とは異なった傾きをもつことになる。
このような平滑化直線を用いてレンジ補償又は位相補償を行うと、当該各補償量に誤差が生じて、再生画像がぼけるという問題点があった。
【００４０】
また、目標の加速度運動成分が大きく、レンジプロフィールのヒストリ、もしくは、区分周波数分布のヒストリにおける振幅最大点のビンの移動が、時間に対して非線形になる場合に、非線形変動成分まで含めて追尾を行なうことができないため、この影響で再生画像がぼけるという問題点が有った。
【００４１】
また、ドップラー追尾において、区分周波数分析の点数を少なくすると、ドップラー周波数の分解能が劣化するため、これに基づく追尾誤差が発生する、区分周波数分析の点数を多くすると、ドップラーの分解能は向上するものの、時間の分解能が劣化するため、信号のチャープ成分によりドップラーが広がって、これに基づく追尾誤差が発生するという理由で、追尾誤差が発生し、結果として、再生画像がぼけるという問題点が有った。
【００４２】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、目標の移動に伴い目標のレンジが変化する場合であってもレンジ追尾誤差を押さえてレンジ追尾を行なうこと、又は目標の移動に伴い反射波のドップラー周波数が変化する場合であっても追尾誤差を抑えてドップラー追尾を行うことを共通の目的としている。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、複数の補正量によって前記原画像を補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有するものである。
【００４４】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定された前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有するものである。
【００４５】
また、前記評価値算出手段が、前記補正画像の各レンジ毎に、同一のレンジに存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出するものである。
【００４６】
さらに、前記評価値算出手段が、前記補正画像の各ドップラー周波数毎に、同一のドップラー周波数に対して存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出するものである。
【００４７】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有するものである。
【００４８】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、前記複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有するものである。
【００４９】
また、前記評価値算出手段が、前記射影画像内の特定の値を有する画素の画素数を評価値として算出するものである。
【００５０】
さらに、前記補正手段が、前記複数の補正量に応じて前記原画像を線形補正するものである。
【００５１】
さらにまた、前記補正手段が、前記複数の補正量に応じて前記原画像を非線形補正するものである。
【００５２】
この発明に係る補償方法は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償方法であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定ステップと、前記変化量推定ステップにおいて推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償ステップとを有するものである。
【００５３】
この発明に係る補償方法は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償方法であって、前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定ステップと、前記変化量推定ステップにおいて推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償ステップとを有するものである。
【００５４】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、前記目標からの反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮手段においてレンジ圧縮された受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、前記決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定された前記目標のレンジの変化量に応じて、前記レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段と、前記レンジ補償手段によりレンジ補償がなされた信号列の中から、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、前記信号列抽出手段において抽出された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するものである。
【００５５】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、前記目標からの反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮手段によりレンジ圧縮された受信信号列の内、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、前記信号列抽出ステップにより抽出された信号列に基づき、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記信号列抽出手段により抽出された信号列の位相補償を行う位相補償手段と、前記位相補償手段により位相補償された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するものである。
【００５６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、レンジ追尾手段の実施の一形態を示す図である。
図１において、１１１はレンジ圧縮手段５から出力された信号を入力するピーク画像生成手段であり、１１２はピーク画像生成手段１１１の出力側に設けられた画像線形補正手段であり、１１３は画像線形補正手段１１２の出力側に設けられた射影セル数算出手段であり、１１４は射影セル数算出手段１１３の出力側に設けられた推定シフト量算出手段である。
【００５７】
１１５は、ピーク画像生成手段１１１、画像線形補正手段１１２、射影セル数算出手段１１３、推定シフト量算出手段１１４を含んで構成される上記シフト量推定回路である。
この実施の形態におけるレンジ追尾手段５０１は、従来における振幅最大レンジビン検出回路５０２、平滑化回路５０３の代わりにシフト量推定回路１１５を備えている点で相違している。このシフト量推定回路１１５は、二次元画像中に存在する同じ傾きを有する直線群の傾きを推定する回路であり、図２３で示したシフト量ｓを推定する。
【００５８】
図２は、ピーク画像生成手段１１１の処理内容を説明するための原理図である。図において、１１６は原画像、１１７はピーク画像である。原画像およびピーク画像については、後で詳述する。
【００５９】
図３は、画像線形補正手段１１２の処理内容を説明するための原理図である。図３において、１１８は補正量０の時の補正後のピーク画像、１１９は補正量−４の時の補正後のピーク画像、１２０は補正量−８の時の補正後のピーク画像、１２１は補正量−１０の時の補正後のピーク画像である。
【００６０】
図４は、射影セル数算出手段１１３で得られる射影図である。図において、１２２は、補正量０の時の射影図、１２３は、補正量−４の時の射影図、１２４は、補正量−８の時の射影図、１２５は、補正量−１０の時の射影図である。
【００６１】
図５は、射影セル数算出手段１１３で算出した、各補正量に対する射影セル数を示す図である。
次に、図１、２、３、４、５、１７、１８、２３を用いて、本実施の形態の内容を説明する。
【００６２】
送信機１で高周波パルスを生成し、目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮するまでの処理、及び、レンジ追尾手段５０１で得られた追尾結果であるシフト量を用いて、レンジ補償量算出手段５０４で、レンジ補償量を算出する部分から、目標のＩＳＡＲ画像をモニタＴＶ９に表示するまでの処理は、従来の技術と同一である。
【００６３】
以下、レンジ追尾手段５０１の処理内容について、順を追って説明する。
まず、シフト量推定回路１１５の内容について説明する。
＜ＳＴ０１：原画像作成ステップ＞
ピーク画像生成手段１１１は、レンジ圧縮手段５でレンジ圧縮を行うことによって得られた画像信号を入力する。レンジ圧縮手段５によるレンジ圧縮によって得られる画像信号は、複素信号であるためピーク画像生成手段１１１は各画素の振幅値を検出することにより図２（ａ）に示す原画像１１６を作成する。
【００６４】
ここで、原画像１１６は、横軸ｘ方向にｘｎｕｍ、縦軸ｙ方向にｙｎｕｍの大きさを持つ二次元画像であり、画像中の各画素についての振幅を濃淡表示（白→黒になるに従って振幅が大きくなる）している。この振幅は、各画素の複素信号の絶対値を表すものである。
そして、レンジプロフィールのヒストリを考える場合には、ｘ軸がレンジ方向の軸に対応し、ｙ軸がヒット方向の軸に対応する。即ち、原画像ｇ（ｘ，ｙ）は目標物の移動に伴うレンジ方向の変化の様子を示していることになる。
また、原画像１１６中に含まれる直線の傾きは、目標物のレンジの変化量であるシフト量で与えており、このシフト量を推定する必要がある。
【００６５】
本実施の形態では、以降の処理により、原画像１１６に含まれる直線のレンジ方向のシフト量を推定する、即ち、図２（ａ）におけるｘ軸方向のシフト量を推定する。
＜ＳＴ０２：ピーク画像作成ステップ＞
ピーク画像生成手段１１１は、原画像１１６のピーク画像１１７を生成する。ここで、ピーク画像１１７とは、各ｙごとに、原画像１１６の振幅を最大とするセル（以下では、ピークセルと呼ぶ。）の値を１、それ以外のセルを０とした二値化画像のことを指す。図２（ｂ）に示したピーク画像１１７においては、各ｙごとに選ばれたピークセルを黒で示し、ピークセル以外の部分を白で示している。１１７からわかるように、ある一定の傾きを持った複数の直線が現れることになる。
【００６６】
＜ＳＴ０３：補正ステップ＞
次に、画像線形補正手段１１２は、ピーク画像生成手段１１１によって得られたピーク画像１１７について、図中に存在する複数の直線の傾きを変えるための補正処理を施す。画像線形補正手段１１２では、ｙ＝ｙｎｕｍ─１セルにおけるｘ方向の補正量をｈｓとすると、各ｙにおける補正量ｈｘ（ｙ）を、式（８）で計算する。
【００６７】
【数８】
0003642149.tif 000009
【００６８】
ここで、式（８）中のＡは適当な自然数とし、通常は１〜２程度の値を用いれば良い。
画像線形補正手段１１２は、仮の補正量ｈｓを複数設定し、仮の補正量ｈｓそれぞれを用いた場合のピーク画像１１７の補正結果（以下、補正画像と記す）を得る。仮の補正量ｈｓをそれぞれ、０、―４、−８、─１０とした場合の補正画像を図３の１１８、１１９、１２０、１２１に示す。
【００６９】
＜ＳＴ０４：射影ステップ＞
各補正量ｈｓに従い補正した後の各ピーク画像に対して、射影セル数算出手段１１３では、まず、射影図を生成する。射影図とは、補正後の各ピーク画像を、各セルｘごとに分析し、各セルｘにおいて、ピークセルが一つでも存在した場合には１、一つも存在しなかった場合には０とするような処理を施した結果得られる図をいう。以降の図４では、ピークセルが一つでも存在した場合を黒（１に対応）で示し、ピークセルが一つも存在しなかった場合を白（０に対応）で示している。
【００７０】
図４は、各補正量０、─４、─８、─１０に対応して生成された射影図１２２、１２３、１２４、１２５を示している。ここで、射影図において、値が１となるセル（すなわち、ピークセルが一つでも射影されたセル）の数が少なければ少ないほど、ピーク画像中の各直線がｘ軸に垂直になるように補正されていると考えられる。
【００７１】
＜ＳＴ０５：評価値算出ステップ＞
そこで、射影セル数算出手段１１３は、作成した各射影図の内値が１となったセル数を評価値として算出する。図４に示した射影図１２２、１２３、１２４、１２５においては、射影図１２２はセル数１１になり、射影図１２３はセル数７になり、射影図１２４はセル数３になり、射影図１２５はセル数５となる。
射影セル数算出手段１１３は、算出したセル数および対応する補正量を推定シフト量算出手段１１４に対して通知する。
【００７２】
＜ＳＴ０６：変化量推定ステップ＞
推定シフト量算出手段１１４では、最もセル数の少ない射影図に対応する補正量に基づいてシフト量を算出する。
具体的には、推定シフト量算出手段１１４は射影セル数算出手段１１３から通知された算出したセル数および対応する補正量とから、図５に示すようなグラフを作成する。図５における縦軸の評価指標とは、射影セル数算出手段１１３によって算出されたセル数を示しており、横軸は対応する補正量を示している。
【００７３】
推定シフト量算出手段１１４は、図５に示したグラフから評価指標を最小とする補正量が−８であることを認識し、この補正量に―の符号をかけた値である８をシフト量として算出する。
このようにして得られたシフト量が、原画像１１６中の各直線の傾きの推定結果であり、こうして目標物のレンジの変化量が推定される。
推定シフト量算出手段１１４は、算出したシフト量をレンジ補償量算出手段５０４に対して出力する
【００７４】
＜ＳＴ０７：レンジ補償ステップ＞
そして、レンジ補償量算出手段５０４は、入力したシフト量に応じ、式（４）を使ってレンジ補償量を算出する。以降の処理については、従来技術と同様である。
【００７５】
以上の処理を用いることにより、レンジ追尾を行なう際に、目標上の各点の反射信号の振幅値が時間の経過に伴い変動することによって、振幅最大点がレンジ軸で急に移動した場合であっても、これらの影響によって生じるレンジ追尾誤差を抑えてレンジ追尾を行うことができ、より鮮明なレーダ画像を得ることができる。
【００７６】
また、推定シフト量算出手段１１４は、射影セル数算出手段１１３から通知された算出したセル数および対応する補正量とから、図５に示すようなグラフを作成し、評価指標である射影されたセル数の変化に基づいて補正量を得るようにしているので、適正な補正量を選ぶことができる。
【００７７】
尚、図５では、射影されたセル数をプロットして各プロットを直線で結ぶことにより適切な補正量を選んでいるが、評価指標のグラフのピーク近傍の数点をスプライン補間することにより、評価指標を最小とする補正量をより精度良く求めることがもできる。
【００７８】
また尚、この実施の形態においては画像線形補正手段１１２は、仮の補正量ｈｓを複数設定し、仮の補正量ｈｓそれぞれを用いた場合のピーク画像１１７の補正結果に基づいて最適な補正量を得ることとしているが、次にようにして最適な補正量を得るようにしてもよい。
まず、粗めに仮の補正量ｈｓを複数設定し、この補正量それぞれに応じたピーク画像１１７に基づいて、設定した補正量の中から適切な補正量ｈｓを得る。次に、この補正量ｈｓに近い値の補正量を細かく設定し、この細かく設定した補正量ｈｓについてピーク画像を補正し、最適な補正量を得る。
このように、始めは粗く、次第に細かく段階的に補正量を設定することによって、補正量を算出するために必要な処理数を削減することができる。
【００７９】
尚、この実施の形態においては、レンジプロフィールのヒストリをヒットとレンジの二次元画像で示しているが、一般にヒットは時間に比例するため、時間とレンジの二次元画像で示すようにすることもできる。
【００８０】
尚、この実施の形態におけるピーク画像作成手段１１１の内の振幅検出を行う部分は原画像作成手段の一例であり、ピーク画像作成手段１１１のピーク画像を作成する部分はニ値化画像作成手段の一例である。また、射影セル数算出手段１１３は評価値算出手段の一例であり、推定シフト量算出手段１１４は変化量推定手段の一例である。
また、この実施の形態では補正画像毎に射影されたセル数を算出するようにしているが、この射影されたセル数は補正画像を評価するための評価値の一例である。したがって、補正画像を評価する評価値として他の値を算出するようにしてもよい。
【００８１】
実施の形態２．
図６は、ドップラー追尾手段の実施の一形態を示す図である。図において、１１５は図１に示したシフト量推定回路と同様であり、５０８は図１９に示したドップラー追尾手段と同様であるので、具体的構成については説明を省略する。
【００８２】
次に図２、６、１７、１９を用いて本実施の形態の内容を説明する。
送信機１で高周波パルスを生成し、目標に照射し、受信信号をレンジ圧縮手段５でレンジ圧縮し、これをレンジ補償回路６でレンジ補償するまでの処理は、従来例もしくは実施の形態１と同一である。
【００８３】
また、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリに対して、注目レンジビン決定手段５０６で注目レンジビンの受信データ列を抽出し、区分周波数分析手段５０７で、区分周波数分布のヒストリを算出するまでの処理と、ドップラー追尾手段５０８で得られたドップラー周波数のシフト量の推定結果から、位相補償量算出手段５１０で位相補償量を算出し、これを用いて、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを位相補償手段５１１で位相補償し、クロスレンジ圧縮手段８でＩＳＡＲ画像を生成しモニタＴＶ９に表示するまでの処理は、従来例と同一であるので説明は省略する。
【００８４】
ドップラー追尾手段５０８には、実施の形態１で説明したシフト量推定回路１１５が含まれている。
ピーク画像生成手段１１１には、区分周波数分析手段５０７による周波数分析によって得られた周波数分布のヒストリを示す信号が入力される。この入力された信号は複素信号であるため、ピーク画像作成手段１１１が各画素ごとに振幅を検出することにより図２（ａ）に示すような原画像１１６を作成する。
ただし、得られる原画像１１６におけるＸ軸がドップラー周波数であり、ｙ軸がヒットとなる。即ち、原画像１１６は反射波のドップラー周波数の変化の様子を示すものである。
【００８５】
本実施の形態では、原画像１１６におけるｘ軸をドップラー周波数、ｙ軸をヒットとすることにより、実施の形態１でレンジプロフィールのヒストリのシフト量を推定したのと同様に、区分周波数分布のヒストリのシフト量を推定する。
即ち、実施の形態１で説明した通り、シフト量推定回路１１５は、入力した原画像１１６に対して、この画像中に存在する直線群の傾きを推定する。区分周波数分布のヒストリのシフト量を推定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する。
【００８６】
以上の処理を用いることにより、ドップラー追尾を行なう際に、目標上の各点の反射信号の振幅が時間の経過に伴い変動したり、ドップラー周波数の折り返しが生じたりした場合であっても、これらの影響によって生じるドップラー追尾誤差を抑えてドップラー追尾を行うことができ、より鮮明なレーダ画像を得ることができる。
【００８７】
また尚、この実施の形態においては、区分周波数分布ののヒストリをヒットとドップラー周波数の二次元画像で示しているが、一般にヒットは時間に比例するため、時間とドップラー周波数の二次元画像で示すようにすることもできる。
尚、実施の形態１ではレンジ補償のみについて説明し、実施の形態２では位相補償のみについて説明したが、実施の形態１におけるレンジ補償と実施の形態２における位相補償の両方を行うようにレーダを構成することも可能であることはいうまでもない。
【００８８】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態のシフト量推定回路の構成図である。図において、１３１は多点ピーク画像生成手段である。１１２、１１３、１１４、１１５は、図１と同一である。
図８は、多点ピーク画像生成手段１３１で得られた多点ピーク画像である。
図において、１３２は多点ピーク画像である。
ここで、多点ピークとは、各ｙに対して選択される点の振幅が最大振幅からＮ番目以内に入っている点をいい、このＮは適宜設定される。即ち、多点ピークは、振幅値が大きい方からＮ番目以内にあることを示すものである。
【００８９】
次に、図２、７、８を用いて、本実施の形態の処理内容を説明する。
図７のシフト量推定回路において、画像線形補正手段１１２、射影セル数算出手段１１３、推定シフト量算出手段１１４の処理内容は実施の形態１、２と同一である。
多点ピーク画像生成手段１３１は、入力されたレンジプロフィールのヒストリや、ドップラー周波数分布のヒストリより原画像１１６を生成し、各ｙごとに、最大振幅より順にＮ個のピークセルを選択する。そして、選択されたピークセルに基づいて図８に示す多点ピーク画像１３２を生成する。ただし、図８の例では、Ｎ＝２の場合を示しており、多点ピークとして選択されたセルの値を１、選択されなかったセルの値を０としたニ値化画像である。
【００９０】
以降は、多点ピーク画像生成手段１３１によって作成された多点ピーク画像１３２を用いて、画像線形補正手段１１２による処理、射影セル数算出手段１１３による処理、推定シフト量算出手段１１４による処理を行う。
【００９１】
多点ピーク画像１３２を用いた場合には、射影セル数算出手段１１３で得られた評価指標の各補正量に対する特性が、ピーク画像１１７を用いた場合に比べて、画像中の複数の直線がｘ軸と直交する補正量近傍でより急峻な変化となる。したがって、評価指標の最小点をより精度良く求めることができる。
すなわち、図１や図６のシフト量推定回路で本実施の形態の処理を行なうことにより、実施の形態１、２の効果が得られるのみならず、さらに、上記理由でレンジ追尾、ドップラー追尾の精度を向上させることができる。
【００９２】
実施の形態４．
図９は、本実施の形態のシフト量推定回路の構成図である。
図において、１４１は画像の各セルの総和算出手段、１４２はエントロピー算出手段である。１１１、１１２、１１４、１１５は図１と同一である。
【００９３】
図１０は、画像の各セルの総和算出手段１４１の処理内容を示す図である。
図において、１４３は補正量０の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４４は補正量─４の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４５は補正量─８の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４６は補正量─１０の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図である。
【００９４】
図１１は推定シフト量算出手段１１４でシフト量を算出するための評価指標の補正量に対する変化を示す図である。
次に、図２、３、９、１０、１１を用いて本実施の形態の処理内容を説明する。
図９のシフト量推定回路１１５において、ピーク画像生成手段１１１でレンジプロフィールのヒストリやドップラー周波数分布のヒストリなどを表す原画像１１６を作成し、さらにピーク画像１１７を生成する処理、得られたピーク画像１１７に対して、想定した各補正量ごとに、画像線形補正手段１１２で補正を行なう処理は、実施の形態１．と同一である。補正結果が、図３における１１８、１１９、１２０、１２１に対応する。
【００９５】
画像の各セルの総和算出手段１４１では、ピーク画像の各補正後の画像１１８、１１９、１２０、１２１について、各ｘごとに、ｙ方向の全セルの電力の総和の計算を行なう。
画像の各セルの総和算出手段１４１によって算出された電力の総和の結果を図１０に示す。このｘ軸は、レンジ又はドップラー周波数を示しており、したがって、この図は各レンジでの総電力又は各ドップラー周波数での総電力を示していることになる。
図１０における１４３、１４４、１４５、１４６は、各補正量に対応した各ｘセル毎の電力（ピーク画像の場合はピークセル数）の総和の分布ｔ（ｘ）を示している。
【００９６】
ところで、分布の偏りを評価する指標にエントロピーがある。エントロピーは、画像の情報量を定量的に示す指標としてしばしば用いられ、ディジタル画像を、その情報量を損なわずに符号化するために必要な最も短い符号長を与えることが知られている。その定義は式（９）で与えられる。
【００９７】
【数９】
0003642149.tif 000010
【００９８】
ここで、ＰＷＲは入力したピーク画像の総電力、すなわち、ピークセルの数である。
エントロピーはその定義からもわかるように、分布が一様であれば、エントロピーが大きな値を示し、逆に分布に偏りが有るとエントロピーが減少する。従って、エントロピーを指標として、これを最小とする補正量を探索することで、各点の反射信号列とｘ軸が直交している場合をみつける事ができる。そして、このときの補正量に―をかけることにより、シフト量を得ることができる。
【００９９】
エントロピー算出手段１４２は、図１０で得られた各補正量に対するピーク画像の総和の分布ｔ（ｘ）に対して式（９）によりエントロピーＨを算出する。
各補正量に対するエントロピーを算出した結果を図１１に示す。ここで、横軸は補正量、縦軸は評価指標であるエントロピーを示す。
エントロピー算出手段１４２は、算出結果を推定シフト量算出手段１１４に対して通知する。
【０１００】
推定シフト量算出手段１１４は、エントロピー算出手段１４２から通知された算出結果から評価指標を最小とする補正量が−８であることを認識し、シフト量の推定結果を８を得る。これは、原画像１１６に与えたシフト量の値と等しい。そして、推定シフト量算出手段１１４は、得られた推定シフト量をレンジ補償量算出手段５０４又は位相補償量算出手段５１０に対して出力する。
【０１０１】
以上の処理を行なうことにより、雑音が多い環境で、レンジ追尾における振幅最大レンジビン、もしくはドップラー追尾における振幅最大ドップラービンとして、雑音により振幅が大きくなったセルを選択してしまう確率が高くなる結果、これらを用いて平滑化処理を行なう際の平滑誤差が生じる、すなわち、レンジ追尾、ドップラ─追尾の精度が劣化してしまうと言う問題点を除去できる。
【０１０２】
尚、この実施の形態では、式（９）を用いてエントロピーＨを算出するようにしているが、この式以外を用いてもよい。明細書において、エントロピーとは、分布の偏りを評価する一つの指標であり、分布の偏りを評価することができるものであれば式（９）以外の式を用いて算出してもよい。
【０１０３】
尚、この実施の形態における画像の各セルの総和算出手段１４１及びエントロピー算出手段１４２は、評価値算出手段の一例である。また、ピーク画像作成手段１１１の内の振幅検出を行い原画像を作成する部分は、原画像作成手段に相当する。
【０１０４】
実施の形態５．
図１２は、本実施の形態のシフト量推定回路の構成図である。
図において、１１２、１１４、１１５、１４１、１４２は図９と同一である。
次に、図１２を用いて、本実施の形態の処理内容を説明する。
実施の形態４では、入力信号に対して、まず、ピーク画像生成手段１１１によってピーク画像を生成し、このピーク画像を用いて画像線形補正手段１１２で補正処理を施していたが、この実施の形態では振幅検出手段１１０によって入力した信号の振幅値を検出することにより二次元の原画像を作成し、画像線形補正手段１１２で補正処理する。
そして、画像の各セルの総和算出手段１４１では、各補正量に対して得られた補正後の画像について、各セルｘにおけるｙ方向の電力の総和を計算する。
【０１０５】
得られた各補正量に対する電力分布に対して、エントロピー算出手段１４２で評価指標であるエントロピーを算出する処理、各補正量に対して得られた評価指標から、推定シフト量算出手段１１４でシフト量を推定する処理は実施の形態５と同一である。
【０１０６】
すなわち、実施の形態４ではピークセルの分布に注目して追尾を行なったのに対して、本実施の形態では、より情報量の多い画像の電力分布に注目して追尾を行なうので、追尾精度がさらに向上する。
尚、この実施の形態では、式（９）を用いてエントロピーＨを算出するようにしているが、この式以外を用いてもよい。明細書において、エントロピーとは、分布の偏りを評価する指標であり、分布の偏りを評価することができるものであれば式（９）以外の式を用いて算出してもよい。
【０１０７】
尚、この実施の形態では振幅検出手段１１０によって入力信号の振幅値を検出してから画像線形補正手段１１２による補正を行う旨説明したが、画像線形補正手段１１２によって入力信号に補正処理を施した後に振幅検出手段１１０で振幅検出を行い、さらに画像の各セルの総和算出を行うように構成することも可能である。
【０１０８】
実施の形態６．
図１３は、本実施の形態のレンジ補償回路の構成図である。
図において、１６１はピーク画像生成手段１１１の出力側であり、かつ射影セル数算出手段１１３の入力側に設けられた画像非線形補正手段である。
１６２は射影セル数算出手段１１３の出力側に設けられた推定シフト量非線形算出手段であり、１６３は推定シフト量非線形算出手段１６２の出力側およびレンジ補償手段５０５の入力側に設けられたレンジ補償量非線形算出手段である。図において、６、５０５は図１８と、１１１、１１３は図１と同様であるので説明は省略する。
【０１０９】
図１４は、画像非線形補正手段１６１の処理内容を示す図である。図において、１６４は非線形補正前のピーク画像、１６５は非線形補正後のピーク画像を示す。
【０１１０】
次に、図１３、１４を用いて、本実施の形態の処理内容を説明する。
レンジ補償回路６において、ピーク画像生成手段１１１でピーク画像を生成する処理は、実施の形態１と同一である。
画像非線形補正手段１６１には、図１４に示すピークセルのｘ座標がｙの変化に対して非線形に変化するようなピーク画像１６４が入力するものとする。このピーク画像１６４に対して、画像非線形補正手段１６１では、非線形な補正を行なう。
すなわち、補正を行なう際に、ピーク画像１６４に示すような、非線形な補正量を仮定する。例えば、二次元の補正を行なう場合には、補正量ｓｆ（ｙ）を次式で定義する。
【０１１１】
【数１０】
0003642149.tif 000011
【０１１２】
画像非線形補正手段１６１は、式（１０）のパラメータａ、ｂを様々に変えて補正後のピーク画像を生成する。射影セル数算出手段１１３では、実施の形態１と同様に、各補正後のピーク画像１６５に対して、射影図を作成し、これから、評価指標の値を算出する。推定シフト量非線形算出手段１６２では、評価指標を最小とする式（１０）の係数ａ、ｂの組（ａｅ、ｂｅ）を決定する。
【０１１３】
レンジ補償量非線形算出手段１６３は、式（１０）に上記（ａｅ、ｂｅ）を代入して、レンジ補償量ｓｅ（ｙ）を決定する。レンジ補償手段５０５は、以上で得られたレンジ補償量ｓｅ（ｙ）を用いて、レンジプロフィールのヒストリのレンジ補償を行なう。
【０１１４】
以上の処理を行なうことにより、目標が加速度を持ち、レンジの移動が非線形になる場合にもレンジ追尾が行なえる。また、上記処理は、位相補償回路にも同様に適用できることは言うまでもない。
この実施の形態において述べた補正方法は非線形補正をよばれるものであり、この非線形補正は先の実施の形態で説明したすべてに適用可能である。
【０１１５】
実施の形態７．
従来のレーダ装置においては、位相補償回路７で区分周波数分析の点数を決定する場合に次のような問題が生じていた。
(a)区分周波数分析の点数を少なくすると、ドップラー周波数の分解能が劣化するため、これに基づく追尾誤差が発生する。
(b)区分周波数分析の点数を多くすると、ドップラーの分解能は向上するものの、時間の分解能が劣化するため、信号のチャープ成分によりドップラーが広がって、これに基づく追尾誤差が発生する。
この実施の形態では、上記従来の問題を解消するために、最初は区分周波数分析の点数を少なくしてドップラー追尾を粗く行ない、注目レンジビンのデータ列の位相補償を行なう。次に、次第に区分周波数分析の点数を増やしていきドップラー追尾処理を繰り返していくものである。
【０１１６】
まず、この実施の形態における位相補償回路７の構成について説明する。
図１５は、この実施の形態における位相補償回路７の内部構成を示すブロック図である。
注目レンジビン決定手段５０６、区分周波数分析手段５０７、位相補償量算出手段５１０、位相補償手段５１１は従来例と同様であるので説明は省略する。
【０１１７】
１７１は注目レンジビン決定手段５０６の出力側であり、かつ区分周波分析手段５０７の入力側に設けられた区分周波数分析点数更新手段であり、この区分周波数分布点数更新手段１７１には区分周波数分析点数決定用の初期値Ｎｓｔｔが入力される。
この実施の形態における位相補償回路７内には、位相補償手段５１１が２つ設けられている点、各回路及び手段相互間の接続関係が従来の位相補償回路とは異なっている。
【０１１８】
１７２は位相補償量算出手段５１０の出力側であり、かつ位相補償手段５１１の入力側に設けられている位相補償量蓄積手段である。
尚、この実施の形態におけるシフト量推定回路１１６は、先の実施の形態において示したシフト量推定回路１１６のいずれを用いてもよい。
【０１１９】
図１６は、本実施の形態の処理内容を示すフローチャートである。
注目レンジビン決定手段５０６は、入力したレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）の中から、従来技術と同じ方式で、注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）を出力する。
区分周波数分析点数更新手段１７１には、注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）と、区分周波数分析点数決定用の初期値Ｎｓｔｔが入力される。この初期値Ｎｓｔｔは予め設定された値である。
【０１２０】
＜ＳＴ０１＞
区分周波数分析点数更新手段１７１では、区分周波数分析点数決定用数値Ｎに対してＮｓｔｔを代入するとともに、位相補償量蓄積手段５１０で総位相補償量ＰＴ（ｈ）を０にセットする。
【０１２１】
＜ＳＴ０２＞
区分周波数分析点数更新手段１７１は、区分周波数分析点数Ｍを式（１１）により決定する。ただし、ここで、ｈｎｕｍは総データ長である。
【０１２２】
【数１１】
0003642149.tif 000012
【０１２３】
＜ＳＴ０３＞
区分周波数分析手段５０７で、注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）に対してＭ点の区分周波数分析を行ない、区分周波数分布のヒストリを得る。
【０１２４】
＜ＳＴ０４＞
区分周波数分析手段５０７によって得られた区分周波数分布のヒストリに対して、シフト量推定回路１１５は、実施の形態１〜６と同様にその周波数のシフト量を推定する。そして、得られた推定シフト量を位相補償量算出手段５１０に対して通知する。
位相補償量算出手段５１０は、シフト量推定回路１１５で得られたシフト量から、位相補償量Ｐ（ｈ）を計算する。
【０１２５】
＜ＳＴ０５＞
位相補償手段５１１は、位相補償量算出手段５１０によって算出された位相補償量Ｐ（ｈ）によって注目レンジビンのデータ列ｗ（ｈ）を位相補償する。
＜ＳＴ０６＞
位相補償量蓄積手段１７２は、位相補償量算出手段５１０によって算出された位相補償量Ｐ（ｈ）を式（１２）に代入して、総位相補償量ＰＴ（ｈ）に加算する。
【０１２６】
【数１２】
0003642149.tif 000013
【０１２７】
＜ＳＴ０７＞
区分周波数分析点数更新手段１７１は、現在の区分周波数分析点数決定用数値Ｎを調べ、もし、Ｎが１ならば、＜ＳＴ０９＞へ進む。
現在の区分周波数分析点数決定用数値Ｎが１でなければ＜ＳＴ０８＞へ進む。
【０１２８】
＜ＳＴ０８＞
現在の区分周波数分析点数決定用数値Ｎが１でない場合には、Ｎの値を一つ減らし、＜ＳＴ０２＞へ戻り、再度ＳＴ０３〜ＳＴ０５の処理を実行する。
【０１２９】
＜ＳＴ０９＞
位相補償手段５１１で、レンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリを、位相補償量蓄積手段１７２に蓄えられた総位相補償量ＰＴ（ｈ）を用いてレンジ補償後のレンジプロフィールのヒストリｖ２（ｈ、ｒ）を位相補償する。
【０１３０】
この実施の形態では、最初は少ない区分周波数分析の点数でドップラー追尾を粗く行なって注目レンジビンのデータ列の位相補償を行ない、次第に区分周波数分析の点数を増やして同様の処理を繰り返し、ドップラーの時間変化を逐次的に推定するということにより、上述のような問題を克服することができるため、より鮮明な画像が得られるようになる。
尚、この実施の形態では、ＳＴ０５の後にＳＴ０６を行っているが、ＳＴ０６の後にＳＴ０５を行うようにしてもよい。
また尚、この実施の形態のＳＴ０４において位相補償量を算出する方法としては、先の実施の形態において説明した方法以外の方法、例えば従来の方法等を適用することもできる。
【０１３１】
【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。
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、複数の補正量によって前記原画像を補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有するため、目標の移動に伴い目標のレンジが変化する場合であってもレンジ追尾誤差を押さえてレンジ追尾を行なうことができる。
【０１３２】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定された前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有するため、目標の移動に伴いドップラー周波数が変化する場合であっても、追尾誤差を押さえてドップラー追尾を行なうことができる。
【０１３３】
また、前記評価値算出手段が、前記補正画像の各レンジ毎に、同一のレンジに存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出するため、雑音の影響をより低減して精度良い追尾か可能となる。
【０１３４】
さらに、前記評価値算出手段が、前記補正画像の各ドップラー周波数毎に、同一のドップラー周波数に対して存在している複数の画素の値を積分し、当該積分値の分布を示す指標を評価値として算出するため、画素の値を用いてドップラー追尾を行なえるので、追尾精度が向上する。
【０１３５】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段とを有するため、観測時間中に振幅最大反射点の移動が生じても精度良いレンジ追尾を行うことができる。
【０１３６】
この発明に係る補償回路は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償回路であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像作成手段によって作成された原画像を二値化することによりニ値化画像を作成する画像二値化手段と、前記二値化画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正ニ値化画像を作成する補正手段と、前記複数の補正二値化画像を射影することにより複数の射影画像を作成し、この複数の射影画像に対する評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の射影画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償手段とを有するため、観測時間中に振幅最大反射点の移動が生じても精度良いドップラー追尾を行うことができる。
【０１３７】
また、前記評価値算出手段が、前記射影画像内の特定の値を有する画素の画素数を評価値として算出するため、評価値を容易に算出することができる。
【０１３８】
さらに、前記補正手段が、前記複数の補正量に応じて前記原画像を線形補正するため、目標の移動に伴うレンジ又はドップラー周波数の変化が線形になる場合に精度よいレンジ追尾やドップラー追尾が行なえる。
【０１３９】
さらにまた、前記補正手段が、前記複数の補正量に応じて前記原画像を非線形補正するため、目標の移動に伴うレンジ又はドップラー周波数の変化が非線形になる場合に精度よいレンジ追尾やドップラー追尾が行なえる。
【０１４０】
この発明に係る補償方法は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を補償する補償方法であって、前記反射波の受信信号列を基に、移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定ステップと、前記変化量推定ステップにおいて推定した前記目標のレンジの変化量に応じて、前記受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償ステップとを有するため、目標の移動に伴い目標のレンジが変化する場合であってもレンジ追尾誤差を押さえてレンジ追尾を行なうことができる。
【０１４１】
この発明に係る補償方法は、移動する目標に対して電波を送信し、前記目標からの反射波を受信して前記目標の画像を得るため、前記目標の移動に伴う前記反射波の位相の変化を補償する補償方法であって、前記反射波の受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成ステップと、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正ステップと、前記補正ステップにおいて作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにおいて前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定ステップと、前記変化量推定ステップにおいて推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記受信信号列の位相補償を行う位相補償ステップとを有するため、目標の移動に伴い反射波のドップラー周波数が変化する場合であっても追尾誤差を押さえてドップラー追尾を行なうことができる。
【０１４２】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、前記目標からの反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮手段においてレンジ圧縮された受信信号列を基に、前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づき前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、前記決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記目標のレンジの変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定された前記目標のレンジの変化量に応じて、前記レンジ圧縮手段によってレンジ圧縮された受信信号列のレンジ補償を行うレンジ補償手段と、前記レンジ補償手段によりレンジ補償がなされた信号列の中から、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、前記信号列抽出手段において抽出された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するため、目標の移動に伴い目標のレンジが変化する場合であってもレンジ追尾誤差を押さえてレンジ追尾を行なうことができる。
【０１４３】
この発明に係るレーダ装置は、移動する目標に対して電波を送信する送信手段と、前記目標からの反射波を受信する受信手段と、前記受信手段により受信された反射波から得られた受信信号列をレンジ圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮手段によりレンジ圧縮された受信信号列の内、注目するレンジビンの信号列を抽出する信号列抽出手段と、前記信号列抽出ステップにより抽出された信号列に基づき、前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化を示す原画像を作成する原画像作成手段と、前記原画像を複数の補正量によって補正することにより複数の補正画像を作成する補正手段と、前記補正手段によって作成された複数の補正画像を評価するための評価値を算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段によって前記複数の補正画像に対応して算出された評価値に基づいて前記原画像を補正するのに適した補正量を決定し、この決定した補正量により前記目標の移動に伴う前記反射波のドップラー周波数の変化量を推定する変化量推定手段と、前記変化量推定手段によって推定した前記反射波のドップラー周波数の変化量に応じて、前記信号列抽出手段により抽出された信号列の位相補償を行う位相補償手段と、前記位相補償手段により位相補償された信号列をクロスレンジ圧縮するクロスレンジ圧縮手段とを有するため、目標の移動に伴い反射波のドップラー周波数が変化する場合であっても追尾誤差を押さえてドップラー追尾を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１におけるレンジ追尾手段の構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１におけるピーク画像生成手段の処理内容を説明するための原理図である。
【図３】  この発明の実施の形態１における画像線形補正手段の処理内容を説明するための原理図である。
【図４】  この発明の実施の形態１における射影セル数算出手段で得られる射影図である。
【図５】  この発明の実施の形態１における射影セル数算出手段で算出した、各補正量に対する射影セル数を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態２におけるドップラー追尾手段の構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態３におけるシフト量推定回路の構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態３における多点ピーク画像生成手段で得られた多点ピーク画像である。
【図９】  この発明の実施の形態４におけるシフト量推定回路の構成図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４における画像の各セルの総和算出手段の処理内容を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態４における推定シフト量算出手段でシフト量を算出するための評価指標の、補正量に対する変化を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態５におけるシフト量推定回路の構成図である。
【図１３】  この発明の実施の形態６におけるレンジ補償回路の構成図である。
【図１４】  この発明の実施の形態６における画像非線形補正手段の処理内容を示す図である。
【図１５】  この発明の実施の形態７における位相補償回路の構成図である。
【図１６】  この発明の実施の形態７の処理内容を示すフローチャートである。
【図１７】  従来のレーダ装置のブロック構成図である。
【図１８】  従来のレーダ装置のレンジ補償を実現するための構成図である。
【図１９】  従来のレーダ装置の位相補償を実現するための構成図である。
【図２０】  回転運動を行なう目標を観測するジオメトリである。
【図２１】  ＩＳＡＲ画像の一例である
【図２２】  並進運動を行なう目標を観測するジオメトリである。
【図２３】  レンジプロフィールのヒストリの最大振幅検出結果の一例である。
【図２４】  レンジ補償処理を施した後のレンジプロフィールのヒストリにおける最大振幅検出結果の一例である。
【図２５】  区分周波数分析手段の処理内容を説明する図である。
【図２６】  区分周波数分布のヒストリの最大振幅検出結果の一例である。
【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、６  レンジ補償回路、７  位相補償回路、８  クロスレンジ圧縮手段、９  モニタ・テレビ、１１１  ピーク画像生成手段、１１２  画像線形補正手段、１１３  射影セル数算出手段、１１４  推定シフト量算出手段、１１５  シフト量推定回路、１１６  原画像、１１７  ピーク画像、１１８  補正量０の時の補正後のピーク画像、１１９  補正量−４の時の補正後のピーク画像、１２０補正量−８の時の補正後のピーク画像、１２１  補正量−１０の時の補正後のピーク画像、１２２  補正量０の時の射影図、１２３  補正量−４の時の射影図、１２４  補正量−８の時の射影図、１２５  補正量−１０の時の射影図、１３１  多点ピーク画像生成手段、１３２  多点ピーク画像、１４１  画像の各セルの総和算出手段、１４２  エントロピー算出手段、１４３  補正量０の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４４  補正量─４の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４５  補正量─８の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１４６  補正量─１０の場合のｙ方向の総和を計算する過程の図、１６１  画像非線形補正手段、１６２  推定シフト量非線形算出手段、１６３  レンジ補償量非線形算出手段、１６４  非線形補正前のピーク画像、１６５  非線形補正後のピーク画像、１７１  区分周波数分析点数更新手段、１７２  位相補償量蓄積手段、５０１  レンジ追尾手段、５０２  振幅最大レンジビン検出回路、５０３平滑化回路、５０４  レンジ補償量算出手段、５０５  レンジ補償手段、５０６  注目レンジビン決定手段、５０７  区分周波数分析手段、５０８  ドップラー追尾手段、５０９  振幅最大周波数検出回路、５１０  位相補償量算出手段、５１１  位相補償手段、５２０  目標、５２１  レーダ装置、５２２  目標のＩＳＡＲ画像、５３０  注目レンジビンの受信信号列、５３１  区分周波数分布のヒストリ。
【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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