(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信した観測データに含まれる目標散乱点の数を推定する散乱点数推定手段と、
前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の位置を推定する位置推定手段と、
前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の反射強度を推定する反射強度推定手段と
を備え、
前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段は、各々、複数のデータ列に対して同時に並行して処理を行う複数の基本処理手段から構成されると共に、  観測データをレンジ方向に圧縮するレンジ圧縮手段と、
前記レンジ圧縮手段によってレンジ方向に圧縮されたレンジ圧縮後のデータをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段と、
前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像を周波数領域に変換する周波数変換手段と
をさらに備え、前記周波数変換手段によって変換された周波数領域のデータを元に、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段によって、第二の再生画像を生成することを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
前記レンジ圧縮手段及び前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像を保存する画像保持手段をさらに備え、前記画像保持手段に予め保存された第一の再生画像を元に、前記周波数変換手段、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段により、第二の再生画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
受信した観測データに含まれる目標散乱点の数を推定する散乱点数推定手段と、
前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の位置を推定する位置推定手段と、
前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の反射強度を推定する反射強度推定手段と
を備え、
前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段は、各々、複数のデータ列に対して同時に並行して処理を行う複数の基本処理手段から構成されると共に、  観測データをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段と、
前記アジマス圧縮手段によりアジマス方向に圧縮されたアジマス圧縮後のデータをレンジ方向に圧縮し、かつ周波数領域のまま出力するレンジ圧縮手段と
をさらに備え、前記レンジ圧縮手段により生成された周波数領域でのレンジ圧縮後データを元に、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段により、再生画像を生成することを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項４】
前記レンジ圧縮手段の生成した周波数領域でのレンジ圧縮後データを時間領域に変換して再生画像を生成する時間変換手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項５】
目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各基本処理手段の処理負荷が均衡するように、各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整する処理負荷均衡手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項６】
前記処理負荷均衡手段は、前記散乱点数推定手段で推定された目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整することを特徴とする請求項５に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項７】
前記レンジ圧縮手段及び前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像より、目標散乱点の数を予測する散乱点数予測手段をさらに備え、前記処理負荷均衡手段は、前記散乱点数予測手段で得られた目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整することを特徴とする請求項５に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項８】
前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベル以上である場合に、目標散乱点があると予測することを特徴とする請求項７に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項９】
前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベルに応じて、その部分領域に含まれる目標散乱点の数を予測することを特徴とする請求項７に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１０】
前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる反射強度の分布に応じて、存在する目標散乱点の数を予測することを特徴とする請求項７に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１１】
前記散乱点数予測手段は、前記散乱点数推定手段により推定された目標散乱点の数、前記位置推定手段より推定された目標散乱点の位置、前記反射強度推定手段より推定された目標散乱点の反射強度を獲得し、これらの結果からより正しい予測値を得るように予測方法を補正することを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１２】
前記処理負荷均衡手段は、目標散乱点数の多いデータ列に対して、多くの数の前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段の基本処理手段を割り当てることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１３】
前記処理負荷均衡手段は、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段の各基本処理手段が処理すべき目標散乱点数が同じになるようにデータ列を割り当てることを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１４】
前記散乱点数予測手段で得られた目標散乱点数に応じて、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段で処理するデータ列や複数のデータ列の処理順序を制御する処理負荷制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項７ないし１３のいずれかに記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１５】
前記処理負荷制御手段は、前記散乱点数予測手段において目標散乱点が存在しないと予測されたデータ列は処理しないように、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を制御することを特徴とする請求項１４に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１６】
前記処理負荷制御手段は、前記散乱点数予測手段において予測された目標散乱点の数や分布に応じて、処理すべきデータ列の優先順位を決定し、優先順位の高いものより処理を行うように、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を制御することを特徴とする請求項１４または１５に記載の合成開口レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人工衛星あるいは航空機等に搭載される合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar、以下ＳＡＲという）による撮像データから人間が理解できる画像を再生するためのディジタル処理システム（以下、合成開口レーダ装置という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＡＲは、人工衛星あるいは航空機等を用いたリモートセンシングの分野では、雲等の天候に左右されず、高分解能で地表を撮像することができるセンサとしてよく知られている。
ＳＡＲで受信した撮像データ（以下、観測データという）は、レンジ方向とアジマス方向の２次元に広がりを持っており、そのままでは人間が理解できないため、人間が理解できる画像（以下、再生画像という）を再生する処理（以下、画像再生処理という）を必要とする。
【０００３】
従来、画像再生処理を行い観測データから再生画像を生成する合成開口レーダ装置として、例えば、特開平２−２４３９８７号公報に示されたものがある。
図１２は、特開平２−２４３９８７号公報に記載されている従来の合成開口レーダ装置の一例を示したブロック図である。
図１２において、１は、観測データをレンジ方向に圧縮するレンジ圧縮手段を示し、複数のレンジ圧縮プロセッサ１７を備えている。２は、レンジ圧縮手段１によってレンジ方向に圧縮されたレンジ圧縮後のデータをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段を示し、複数のアジマス圧縮プロセッサ１８を備えている。
【０００４】
従来の合成開口レーダ装置では、レンジ方向とアジマス方向との２次元に広がりを持った観測データを、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理（畳込み演算）によってレンジ方向及びアジマス方向に圧縮することによって再生画像を生成する構成を採る。また、高速に再生画像を生成するために、複数のレンジ圧縮プロセッサ１７によって複数のレンジ方向の圧縮処理（以下、レンジ圧縮という）を、複数のアジマス圧縮プロセッサ１８によって複数のアジマス方向の圧縮処理（以下、アジマス圧縮という）を並列処理する構成を採る。
【０００５】
次に、従来の合成開口レーダ装置について説明する。
図１３は、従来のＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
従来のＳＡＲの画像再生処理は、観測データを当該観測データとレンジ参照関数との相関処理によってレンジ方向に圧縮し、次に、アジマス参照関数との相関処理によってアジマス方向に圧縮する。その際、ディジタル処理では、前記相関処理をそのまま実行すると膨大な処理時間がかかるため、高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴという）、複素乗算、高速フーリエ逆変換（以下、ＩＦＦＴという）を用いて高速化が図られるのが一般的である。
【０００６】
また、再生画像の画質向上のためには、レンジマイグレーション補正等の処理が不可欠である。レンジマイグレーション補正は、ＳＡＲと撮像対象との距離（レンジ）が変化することにより生じるぶれを補正するものであり、例えば、レンジカバチャ補正やレンジウォーク補正などがあげられる。レンジカバチャ補正では、アジマス方向に圧縮する途中の周波数空間上で、すなわち、アジマス方向にＦＦＴを処理した後に、図１４（ａ）に示す２次曲線上に分布した同一のレンジデータを、図１４（ｂ）に示すように、直線上にリサンプル（内挿拾い出し）する。
【０００７】
観測データは、図１５に示すように、レンジ方向にｎ個、アジマス方向にｍ個のデータより構成されている。このような観測データは、図１６に示すように、アジマス方向にｎ個に分割し、それぞれがｎ個のレンジ圧縮プロセッサ１７に入力される。すなわち、各レンジ圧縮プロセッサ１７には、それぞれレンジ方向にｎ個、アジマス方向に（ｍ／Ｎ）個のデータが入力される。
【０００８】
各レンジ圧縮プロセッサ１７は、（ｎ×（ｍ／Ｎ））個のデータが入力されると、レンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、すなわち、ｎ個のデータを取り出し、レンジ圧縮処理を行う。つまり、取り出したｎ個のデータに対し、ＦＦＴ、複素乗算、ＩＦＦＴを実施する。これを（ｍ／Ｎ）回繰り返すことにより、入力された全データに対しレンジ圧縮を行うことになる。
【０００９】
次に、各レンジ圧縮プロセッサ１７は、レンジ圧縮後のデータをｍ個のアジマス圧縮プロセッサ１８に転送する。この時、図１７に示すように、レンジ方向にｍ個に分割されるように転送する。すなわち、各アジマス圧縮プロセッサ１８には、それぞれレンジ方向に（ｎ／Ｍ）個、アジマス方向にｍ個のデータが入力される。
【００１０】
各アジマス圧縮プロセッサ１８は、（（ｎ／Ｍ）×ｍ）個のデータが入力されると、アジマス方向に１ライン毎にデータを取り出し、すなわち、ｍ個のデータを取り出し、アジマス圧縮処理を行う。つまり、取り出したｍ個のデータに対し、ＦＦＴ、レンジカバチャ補正、複素乗算、ＩＦＦＴを実施する。これを（ｎ／Ｍ）回繰り返すことにより、入力された全データに対しアジマス圧縮を行うことになる。
【００１１】
以上の結果、観測データは、レンジ方向及びアジマス方向に圧縮され、ｎ×ｍの画素を持った再生画像が得ることができる。各画素値は、その領域の反射強度であり、この値を比較することによって目標散乱点を検出することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の合成開口レーダ装置は以上のように構成されているので、近接した２つの目標散乱点を分離して検出すると、分解能は画素の大きさとなる。ここで、画素の大きさは、パルスの搬送周波数の変化量Δｆの逆数１／Δｆに相当するパルス幅から規定される最小間隔、すなわち（光速／２Δｆ）より小さくできない。換言すれば、同一画素内に複数の目標散乱点が存在した場合、それらを分離して検出できないという課題があった。
【００１３】
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、高速に、パルスの搬送周波数の変化量Δｆによって決まる分解能以上で、目標散乱点が検出できる合成開口レーダ装置を得ることを目的とする。
【００１４】
【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、受信した観測データに含まれる目標散乱点の数を推定する散乱点数推定手段と、前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の位置を推定する位置推定手段と、前記散乱点数推定手段により推定された個々の目標散乱点の反射強度を推定する反射強度推定手段とを備え、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段は、各々、複数のデータ列に対して同時に並行して処理を行う複数の基本処理手段から構成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
また、観測データをレンジ方向に圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮手段によってレンジ方向に圧縮されたレンジ圧縮後のデータをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段と、前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像を周波数領域に変換する周波数変換手段とをさらに備え、前記周波数変換手段によって変換された周波数領域のデータを元に、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段によって、第二の再生画像を生成することを特徴とするものである。
【００１６】
また、前記レンジ圧縮手段及び前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像を保存する画像保持手段をさらに備え、前記画像保持手段に予め保存された第一の再生画像を元に、前記周波数変換手段、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段により、第二の再生画像を生成することを特徴とするものである。
【００１７】
また、観測データをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段と、  前記アジマス圧縮手段によりアジマス方向に圧縮されたアジマス圧縮後のデータをレンジ方向に圧縮し、かつ周波数領域のまま出力するレンジ圧縮手段とをさらに備え、前記レンジ圧縮手段により生成された周波数領域でのレンジ圧縮後データを元に、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段により、再生画像を生成することを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記レンジ圧縮手段の生成した周波数領域でのレンジ圧縮後データを時間領域に変換して再生画像を生成する時間変換手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各基本処理手段の処理負荷が均衡するように、各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整する処理負荷均衡手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、前記処理負荷均衡手段は、前記散乱点数推定手段で推定された目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記レンジ圧縮手段及び前記アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像より、目標散乱点の数を予測する散乱点数予測手段をさらに備え、前記処理負荷均衡手段は、前記散乱点数予測手段で得られた目標散乱点の数に応じて、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を構成する各々の基本処理手段に与えるデータ列を調整することを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベル以上である場合に、目標散乱点があると予測することを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベルに応じて、その部分領域に含まれる目標散乱点の数を予測することを特徴とするものである。
【００２４】
また、前記散乱点数予測手段は、第一の再生画像より得られる反射強度の分布に応じて、存在する目標散乱点の数を予測することを特徴とするものである。
【００２５】
また、前記散乱点数予測手段は、前記散乱点数推定手段により推定された目標散乱点の数、前記位置推定手段より推定された目標散乱点の位置、前記反射強度推定手段より推定された目標散乱点の反射強度を獲得し、これらの結果からより正しい予測値を得るように予測方法を補正することを特徴とするものである。
【００２６】
また、前記処理負荷均衡手段は、目標散乱点数の多いデータ列に対して、多くの数の前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段の基本処理手段を割り当てることを特徴とするものである。
【００２７】
また、前記処理負荷均衡手段は、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段の各基本処理手段が処理すべき目標散乱点数が同じになるようにデータ列を割り当てることを特徴とするものである。
【００２８】
また、前記散乱点数予測手段で得られた目標散乱点数に応じて、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段で処理するデータ列や複数のデータ列の処理順序を制御する処理負荷制御手段をさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
また、前記処理負荷制御手段は、前記散乱点数予測手段において目標散乱点が存在しないと予測されたデータ列は処理しないように、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を制御することを特徴とするものである。
【００３０】
さらに、前記処理負荷制御手段は、前記散乱点数予測手段において予測された目標散乱点の数や分布に応じて、処理すべきデータ列の優先順位を決定し、優先順位の高いものより処理を行うように、前記散乱点数推定手段、前記位置推定手段及び前記反射強度推定手段を制御することを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は、観測データをレンジ方向に圧縮するレンジ圧縮手段、２は、レンジ圧縮手段１によってレンジ方向に圧縮されたレンジ圧縮後のデータをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段、３は、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって生成された第一の再生画像を周波数領域に変換する周波数変換手段、４は、周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータから目標散乱点の数を推定する散乱点数推定手段、６は、散乱点数推定手段４により推定された個々の目標散乱点の位置を推定する位置推定手段、８は、個々の目標散乱点の反射強度を推定する反射強度推定手段を示し、これら散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８は、それぞれ複数の基本処理手段５、７、９を備えている。
【００３２】
この実施の形態１による合成開口レーダ装置では、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって生成された第一の再生画像を周波数変換手段３によって変換された周波数領域に変換し、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８により、目標散乱点の数及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定すると共に、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８は、各々、複数の基本処理手段５、７、及び９によって同時に複数のデータ列に対して処理を行う方式を採る。
【００３３】
次に動作について説明する。
図２は、本実施の形態１によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。まず、図１３に示される従来のＳＡＲの画像再生処理と同様に、レンジ方向とアジマス方向との２次元に広がりを持った観測データを、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理（畳込み演算）によってレンジ方向及びアジマス方向に圧縮することによって第一の再生画像を生成する。次に、第一の再生画像を周波数領域に変換し、この周波数成分を解析することによって、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、第二の再生画像を生成する。
【００３４】
ここで、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定する方法としては、アンテナの受信信号から入射信号の到来方位、すなわち目標散乱点の方位を高い分解能で推定することができる高分解能測角アルゴリズムを適用する。周波数成分から目標散乱点を推定する高分解能測角アルゴリズムとしては、例えば、 MUSIC（Multiple Signal Classification）法、 ESPRIT（Estimation of Signal Parametersvia Rotational Invariance Technique）法、 MEM（Maximum Entropy Method）法、Capon 法などが知られており、これらの測角アルゴリズムは、例えば、公知文献、Multiple Emitter Location and Signal Parameter Estimation（R.O.Schmidt 著、IEEE Trans. AP-34, 3, pp.276-280,1986 年）などにより、パルス幅で規定される分解能以上の解像度で目標散乱点が検出できることが示されている。
【００３５】
すなわち、第一の再生画像をアンテナの受信信号と見立て、これに高分解能測角アルゴリズムを適用することによって、従来のレンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理によって得られる、パルスの搬送周波数の変化量Δｆの逆数１／Δｆに相当するパルス幅に規定される分解能以上の解像度で目標散乱点が検出できる。
【００３６】
また、第一の再生画像の各レンジ方向１ライン分のデータ列を１つのアンテナの受信信号とみなして高分解能測角アルゴリズムを適用するように構成することにより、各レンジ方向１ライン分のデータ列に対する、高分解能測角アルゴリズムによる目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定する処理は、各々独立に行うことができるので、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８を複数の基本処理手段によって構成することにより、複数のレンジ方向１ライン分のデータ列に対する、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定する処理は、同時に平行して行うことができ、処理の高速化を可能とする。
【００３７】
以上の処理手順に基づき、本実施の形態１に係る合成開口レーダ装置は、次のように動作する。
まず、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって受信した観測データから第一の再生画像を生成する。この手順は従来の合成開口レーダ装置と同様である。すなわち、図１３に示される従来のＳＡＲの画像再生処理の流れに沿って、レンジ方向とアジマス方向との２次元に広がりを持った観測データを、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理（畳込み演算）によってレンジ方向及びアジマス方向に圧縮することによって第一の再生画像を生成する。
【００３８】
観測データは、まず、レンジ圧縮手段１に入力される。レンジ圧縮手段１では、観測データとレンジ参照関数との相関処理を行うことにより、レンジ方向の圧縮処理を行う。すなわち、レンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴ、複素乗算、ＩＦＦＴを実施し、これを全データに対して行うことにより、レンジ圧縮を完了する。
ここで、レンジ圧縮手段１は、従来の合成開口レーダ装置と同様に、複数のデータ列に対して、同時にレンジ圧縮を平行して処理できるように構成されていても良い。
【００３９】
レンジ圧縮手段１によりレンジ圧縮が完了すると、レンジ圧縮手段１によって生成されたレンジ圧縮後のデータはアジマス圧縮手段２に渡される。アジマス圧縮手段２では、レンジ圧縮後のデータとアジマス参照関数との相関処理を行うことにより、アジマス方向の圧縮処理を行う。すなわち、アジマス方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴを行い、全データに対してＦＦＴが完了した後、各ライン毎にレンジマイグレーション補正、複素乗算、ＩＦＦＴを実施し、これを全データに対して行うことにより、アジマス圧縮を完了し、第一の再生画像が生成される。
ここで、アジマス圧縮手段２は、従来の合成開口レーダ装置と同様に、複数のデータ列に対して、同時にアジマス圧縮を平行して処理できるように構成されていても良い。
【００４０】
以上のようにして、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって第一の再生画像が生成されると、第一の再生画像は周波数変換手段３に渡される。ここで、第一の再生画像は時間領域のデータである。周波数変換手段３では、この時間領域の第一の再生画像を周波数領域のデータに変換する。すなわち、第一の再生画像からレンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、これにフーリエ変換を施し、これを全データに対して行うことにより、周波数領域データへの変換を完了する。
【００４１】
周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、散乱点数推定手段４に渡される。ここで、周波数変換手段３から散乱点数推定手段４へ渡される周波数領域のデータは、周波数変換手段３によって全データを周波数領域のデータに変換した後、一度に渡してもよく、また、各レンジ方向１ライン毎に周波数領域のデータへの変換が完了したたびに渡すようにしてもよい。
【００４２】
周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、レンジ方向１ライン分のデータ列を１組のアンテナの受信信号の周波数データであるとみなし、すなわち、全体で、アジマス点数ｍ組のアンテナの受信信号の周波数データとみなし、続く、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８により高分解能測角アルゴリズムを適用し、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、より分解能の高い第二の再生画像を生成する。
【００４３】
散乱点数推定手段４は、ｘ個の基本処理手段５から構成される。散乱点数推定手段４は、周波数変換手段３から周波数領域のデータを受け取ると、各基本処理手段５に所望のレンジ方向１ライン分のデータ列を受け渡す。
【００４４】
各基本処理手段５は、受け渡された所望のレンジ方向１ライン分のデータ列に対して、互いに独立し、同時に平行して、高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の数の推定を行う。すなわち、同時に、ｘ組のレンジ方向１ライン分のデータ列に対して、目標散乱点の数の推定処理が行われることとなる。
【００４５】
各基本処理手段５による目標散乱点の数の推定は、例えば、 MUSIC 法によれば次のようにして行われる。
まず、レンジ方向１ライン分のデータ列の共分散行列を計算する。次に、各目標散乱点の反射波の相関を抑圧するため、計算した共分散行列の移動平均（空間スムージング）を行い、平均共分散行列を求める。次に、平均共分散行列の固有値解析を行い、固有値を算出する。こうして得られた固有値のうち、最小の固有値よりも大きい固有値の数を求め、これを目標散乱点の数とする。
【００４６】
各基本処理手段５による目標散乱点の数の推定処理が終了すると、散乱点数推定手段４は、未処理の周波数領域のデータの中から、所望のレンジ方向１ライン分のデータ列を各基本処理手段５に受け渡す。各基本処理手段５は、再び高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の数の推定を行う。これを未処理の周波数領域のデータが無くなるまで繰り返すことにより、全周波数領域データの処理を完了し、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数が推定される。
【００４７】
続いて、位置推定手段６では、散乱点数推定手段４で得られた個々の目標散乱点の位置の推定が行われる。ここで、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理は、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が全アジマスについて完了した後に開始してもよく、また、各アジマス毎に目標散乱点の数の推定処理が完了したたびに開始するようにしてもよい。
【００４８】
位置推定手段６は、ｙ個の基本処理手段７から構成される。位置推定手段６は、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が完了したアジマスの中から、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段７に指示する。
各基本処理手段７は、アサインされたアジマスに対して、互いに独立し、同時に平行して、高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の位置の推定を行う。すなわち、同時に、ｙ個のアジマスに対して、目標散乱点の位置の推定処理が行われることとなる。
【００４９】
各基本処理手段７による目標散乱点の位置の推定は、例えば、 MUSIC 法によれば次のようにして行われる。
まず、モードベクトルと散乱点数推定手段４により算出された最小固有値に対応する固有ベクトル（ノイズ空間固有ベクトル）とから得られる、評価関数を計算する。次に、評価関数から、散乱点数推定手段４により推定された目標散乱点の数だけピークを検索し、このピークを与えるレンジを各目標散乱点の位置（レンジ）とする。
【００５０】
各基本処理手段７による目標散乱点の位置の推定処理が終了すると、位置推定手段６は、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が完了し、かつ未処理のアジマスの中から、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段７に指示する。各基本処理手段７は、再び高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の位置の推定を行う。これを全アジマスについて繰り返し行うことにより、各アジマス毎に存在する目標散乱点の位置が推定される。
【００５１】
続いて、反射強度推定手段８により、個々の目標散乱点の反射強度を推定する。ここで、反射強度推定手段８による目標散乱点の反射強度を推定処理は、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理が全アジマスについて完了した後に開始してもよく、また、各アジマス毎に目標散乱点の位置の推定処理が完了したたびに開始するようにしてもよい。
【００５２】
反射強度推定手段８は、ｚ個の基本処理手段９から構成される。反射強度推定手段８は、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理が完了したアジマスの中から、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段９に指示する。
【００５３】
各基本処理手段９は、アサインされたアジマスに対して、互いに独立し、同時に平行して、高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の反射強度の推定を行う。すなわち、同時に、ｚ個のアジマスに対して、目標散乱点の反射強度の推定処理が行われることとなる。
【００５４】
各基本処理手段９による目標散乱点の反射強度の推定は、例えば、 MUSIC 法によれば次のようにして行われる。
まず、位置推定手段６により得られた各目標散乱点の位置をモードベクトルに代入して計算する。次に、計算したモードベクトルから成る行列から、反射係数の共分散行列を求める。ここで得られた共分散行列の対角項を各目標散乱点の反射強度とする。
【００５５】
各基本処理手段９による目標散乱点の反射強度の推定処理が終了すると、反射強度推定手段８は、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理が完了し、かつ未処理のアジマスの中から、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段９に指示する。各基本処理手段９は、再び高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の反射強度の推定を行う。これを全アジマスについて繰り返し行うことにより、各アジマス毎に存在する目標散乱点の反射強度が推定される。
【００５６】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【００５７】
このように、本実施の形態１による合成開口レーダ装置では、高分解能測角アルゴリズムに基づき目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定する、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８を備えるので、パルスの搬送周波数の変化量Δｆの逆数１／Δｆに相当するパルス幅に規定される分解能以上の解像度で目標散乱点が検出できる。
【００５８】
また、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８を複数の基本処理手段によって構成し、複数のアジマスに対する、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定する処理を、同時に平行して行うようにしたので、処理を高速に行うことができる。
【００５９】
なお、上述した実施の形態１では、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８における、目標散乱点の数、個々の目標散乱点の位置及び反射強度を推定する処理として、 MUSIC 法を例にあげたが、他の高分解能測角アルゴリズムを用いて行うように構成してもよい。
【００６０】
実施の形態２.
図３は、この発明の実施の形態２による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図３において、１０は予め生成された第一の再生画像を保持する画像保持手段であり、他の構成は実施の形態１と同一である。
【００６１】
この実施の形態２による合成開口レーダ装置では、画像保持手段１０に保持されている第一の再生画像を元に、周波数変換手段３、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８により目標散乱点の数及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、より分解能の高い第二の再生画像を生成する方式を採る。
【００６２】
次に動作について説明する。
図４は、本実施の形態２によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
ここで、第一の再生画像は、図１３に示される従来のＳＡＲの画像再生処理と同様に、レンジ方向とアジマス方向との２次元に広がりを持った観測データを、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理（畳込み演算）によってレンジ方向及びアジマス方向に圧縮することによって生成されたものである。この第一の再生画像を周波数領域に変換し、この周波数成分を解析することによって、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、第二の再生画像を生成する。
【００６３】
すなわち、本実施の形態２による合成開口レーダ装置は、既に生成され、保持されている第一の再生画像を用いる点で、前記実施の形態１による合成開口レーダ装置と異なる。
【００６４】
まず、画像保持手段１０に保持されている第一の再生画像が周波数変換手段３に入力される。周波数変換手段３では、この時間領域の第一の再生画像を周波数領域のデータに変換する。すなわち、第一の再生画像からレンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、これにフーリエ変換を施し、これを全データに対して行うことにより、周波数領域データへの変換を完了する。周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、散乱点数推定手段４に渡される。
【００６５】
以降、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８は、実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様に動作する。すなわち、散乱点数推定手段４は、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。位置推定手段６は、同時にｙ個の基本処理手段７を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の位置を推定する。反射強度推定手段８は、同時にｚ個の基本処理手段９を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の反射強度を推定する。
【００６６】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【００６７】
このように、本実施の形態２による合成開口レーダ装置では、予め、観測データとレンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理によって生成され、保持されている第一の再生画像を元に、より分解能の高い第二の再生画像を生成するので、例えば、過去に第一の再生画像を生成し、元となる観測データを喪失している場合や、他者から第一の再生画像を入手し、元となる観測データが入手できない場合など、元となる観測データがなく、第一の再生画像のみを保持している場合であってもより分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【００６８】
また、元となる観測データが存在する場合であっても、それから生成された第一の再生画像を保持していれば、再度観測データから第一の再生画像を生成する手間が省略されるので、より分解能の高い第二の再生画像を高速に得ることができる。
【００６９】
さらに、観測データから第一の再生画像を生成する手段を既に所有している場合には、それらの手段には何ら手を加えることなく、また、別途同様な機能を持った装置を開発する必要はないので、開発コストを低減できる。
【００７０】
実施の形態３.
図５は、この発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図５において、１１は観測データをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段、１２はアジマス圧縮手段１１によってアジマス方向に圧縮されたアジマス圧縮後のデータをレンジ方向に圧縮し、その結果を周波数領域のデータとして出力するレンジ圧縮手段であり、他の構成は実施の形態１と同一である。
【００７１】
この実施の形態３による合成開口レーダ装置では、アジマス圧縮後にレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮における時間領域への変換、すなわちフーリエ逆変換を省略し、その結果から散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８により目標散乱点の数及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、より分解能の高い第二の再生画像を生成する方式を採る。
【００７２】
次に動作について説明する。
図６は、本実施の形態によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
基本的には、まず、実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様に、レンジ方向とアジマス方向との２次元に広がりを持った観測データを、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理（畳込み演算）によってレンジ方向及びアジマス方向に圧縮することによって第一の再生画像を生成し、次に、第一の再生画像を周波数領域に変換し、この周波数成分を解析することによって、目標散乱点の数、個々の目標散乱点の位置及び反射強度を推定し、第二の再生画像を生成する。
【００７３】
ここで、第一の再生画像の生成は、レンジ参照関数及びアジマス参照関数との相関処理によって行われるので、いずれの参照関数との相関処理を先に行っても問題ない。そこで、第一の再生画像を生成する手順において、レンジ圧縮とアジマス圧縮の手順を逆転し、先にアジマス圧縮を行なった後、次いでレンジ圧縮を行うようにする。
【００７４】
この場合、まず、レンジ圧縮において、ＦＦＴによりレンジ方向に周波数領域に変換した後、複素乗算を行い、この結果が周波数領域であるため、ＩＦＦＴにより時間領域のデータに変換し、続いて、再びレンジ方向に周波数領域に変換することとなる。つまり、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴを省略することにより、次の周波数領域への変換も省略することが可能である。
【００７５】
したがって、本実施の形態３による合成開口レーダ装置では、まず、アジマス圧縮を行い、次にレンジ圧縮を行うが、この際に時間領域への変換であるＩＦＦＴを省略する。こうして得られた周波数領域の第一の再生画像に対して、周波数成分を解析することによって、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、第二の再生画像を生成する。
【００７６】
このように、本実施の形態３による合成開口レーダ装置は、アジマス圧縮後にレンジ圧縮を行う点、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴ及び次の周波数領域への変換を省略する点で、実施の形態１による合成開口レーダ装置と異なる。
【００７７】
まず、観測データは、アジマス圧縮手段１１に入力される。アジマス圧縮手段１１では、観測データとアジマス参照関数との相関処理を行うことにより、アジマス方向の圧縮処理を行う。すなわち、アジマス方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴを行い、全データに対してＦＦＴが完了した後、各ライン毎にレンジマイグレーション補正、複素乗算、ＩＦＦＴを実施し、これを全データに対して行うことにより、アジマス圧縮を完了する。
【００７８】
アジマス圧縮手段１１によりアジマス圧縮が完了すると、アジマス圧縮手段１１によって生成されたアジマス圧縮後のデータはレンジ圧縮手段１２に渡される。レンジ圧縮手段１２では、アジマス圧縮後のデータとレンジ参照関数との相関処理を行うことにより、レンジ方向の圧縮処理を行う。この時、ＩＦＦＴによる時間領域への変換は省略する。すなわち、レンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴ、複素乗算を実施し、これを全データに対して行うことにより、レンジ圧縮を完了し、周波数領域のままの第一の再生画像が生成される。
【００７９】
以上のようにして、生成された周波数領域のままの第一の再生画像は、散乱点数推定手段４に渡される。ここで、レンジ圧縮手段１２から散乱点数推定手段４へ渡される周波数領域の第一の再生画像は、レンジ圧縮手段１２によって全データをレンジ圧縮した後、一度に渡してもよく、また、各レンジ方向１ライン毎にレンジ圧縮が完了したたびに渡すようにしてもよい。
【００８０】
以降、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８は、実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様に動作する。すなわち、散乱点数推定手段４は、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。位置推定手段６は、同時にｙ個の基本処理手段７を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の位置を推定する。反射強度推定手段８は、同時にｚ個の基本処理手段９を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の反射強度を推定する。
【００８１】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【００８２】
このように、本実施の形態３による合成開口レーダ装置では、アジマス圧縮後にレンジ圧縮を行い、かつ、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴ及び次の周波数領域への変換を省略するので、より高速に、分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【００８３】
実施の形態４.
図７は、この発明の実施の形態４による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図７において、１３はレンジ圧縮手段１２によって生成された周波数領域の第一の再生画像を時間領域に変換する時間変換手段であり、他の構成は実施の形態３と同一である。
【００８４】
この実施の形態４による合成開口レーダ装置では、実施の形態３による合成開口レーダ装置に時間変換手段１３を追加することにより、従来の合成開口レーダ装置と同じ分解能をもつ第一の再生画像と、より分解能の高い第二の再生画像を生成する方式を採る。
【００８５】
次に動作について説明する。
図８は、本実施の形態４によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。レンジ圧縮における複素乗算の結果、すなわち、周波数領域の第一の再生画像を、ＩＦＦＴにより時間領域に変換し第一の再生画像を生成すると共に、この周波数成分を解析することによって、目標散乱点の数、及び個々の目標散乱点の位置、反射強度を推定し、第二の再生画像を生成する。
【００８６】
まず、観測データは、アジマス圧縮手段１１に入力される。アジマス圧縮手段１１では、観測データとアジマス参照関数との相関処理を行うことにより、アジマス方向の圧縮処理を行う。すなわち、アジマス方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴを行い、全データに対してＦＦＴが完了した後、各ライン毎にレンジマイグレーション補正、複素乗算、ＩＦＦＴを実施し、これを全データに対して行うことにより、アジマス圧縮を完了する。
【００８７】
アジマス圧縮手段１１によりアジマス圧縮が完了すると、アジマス圧縮手段１１によって生成されたアジマス圧縮後のデータはレンジ圧縮手段１２に渡される。レンジ圧縮手段１２では、アジマス圧縮後のデータとレンジ参照関数との相関処理を行うことにより、レンジ方向の圧縮処理を行う。この時、ＩＦＦＴによる時間領域への変換は省略する。すなわち、レンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＦＦＴ、複素乗算を実施し、これを全データに対して行うことにより、レンジ圧縮を完了し、周波数領域のままの第一の再生画像が生成される。
【００８８】
以上のようにして、生成された周波数領域のままの第一の再生画像は、時間変換手段１３及び散乱点数推定手段４に渡される。ここで、レンジ圧縮手段１２から時間変換手段１３及び散乱点数推定手段４へ渡される周波数領域の第一の再生画像は、レンジ圧縮手段１２によって全データをレンジ圧縮した後、一度に渡してもよく、また、各レンジ方向１ライン毎にレンジ圧縮が完了したたびに渡すようにしてもよい。
【００８９】
時間変換手段１３では、レンジ圧縮手段１２から周波数領域の第一の再生画像を受け取ると、ＩＦＦＴによりレンジ方向に時間領域へ変換する。すなわち、レンジ方向に１ライン毎にデータを取り出し、ＩＦＦＴを実施し、これを全データに対して行うことにより、時間領域への変換を完了し、第一の再生画像が生成される。
【００９０】
一方、散乱点数推定手段４及びそれ以降の位置推定手段６及び反射強度推定手段８は、実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様に動作し、分解能の高い第二の再生画像を生成する。すなわち、散乱点数推定手段４は、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。位置推定手段６は、同時にｙ個の基本処理手段７を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の位置を推定する。反射強度推定手段８は、同時にｚ個の基本処理手段９を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の反射強度を推定する。
【００９１】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【００９２】
このように、本実施の形態４による合成開口レーダ装置では、時間変換手段１３を設けたので、従来の合成開口レーダ装置と同じ分解能をもつ第一の再生画像を生成できる。
【００９３】
また、これと平行して、分解能の高い第二の再生画像の生成は、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴ及び次の周波数領域への変換を省略して行っているので、より高速に、分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【００９４】
実施の形態５.
図９は、この発明の実施の形態５による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図９において、１４は、散乱点数推定手段４で推定された各アジマス毎の目標散乱点数に応じて、位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９で処理する目標散乱点数を調整する処理負荷均衡手段であり、他の構成は実施の形態１と同一である。
【００９５】
この実施の形態５による合成開口レーダ装置では、処理負荷均衡手段１４により、位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９で処理する目標散乱点数を調整し、処理負荷を均衡する方式を採る。
【００９６】
次に動作について説明する。
まず、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって受信した観測データから第一の再生画像を生成する。この手順、動作は実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。すなわち、レンジ圧縮手段１により観測データとレンジ参照関数との相関処理を行いレンジ方向の圧縮処理を行い、アジマス圧縮手段２によりレンジ圧縮手段１によって生成されたレンジ圧縮後のデータとアジマス参照関数との相関処理を行い、アジマス方向の圧縮処理を行い、第一の再生画像が生成される。
【００９７】
次に、第一の再生画像は周波数変換手段３に渡され、周波数領域のデータに変換される。この手順、動作も実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。
【００９８】
周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、散乱点数推定手段４に渡される。散乱点数推定手段４では、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。この手順、動作も実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。
【００９９】
散乱点数推定手段４によって各アジマス毎に存在する目標散乱点の数が推定されると、処理負荷均衡手段１４では、直ちに位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９にアサインするアジマスを決定する。ここで、処理負荷均衡手段１４の処理は、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が全アジマスについて完了した後に開始してもよく、また、各アジマス毎に目標散乱点の数の推定処理が完了したたびに開始するようにしてもよい。
【０１００】
処理負荷均衡手段１４では、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が完了したアジマスに対して、このアジマスを処理すべき位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９を決定していく。
【０１０１】
例えば、目標散乱点数が多いアジマスに対しては、より多くの位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９を割り当てるとよい。このアジマスにおける、目標散乱点の位置及び反射強度の推定を高速に行うことができる。
【０１０２】
また、位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９が処理すべき目標散乱点の総数ができるだけ同じになるように割り当てるとよい。位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９の処理時間は、処理すべき目標散乱点の総数に比例し、また、最終的な処理結果、すなわち第二の再生画像が得られるまでの処理時間は、最も処理時間の長い位置推定手段６の基本処理手段７及び反射強度推定手段８の基本処理手段９の処理時間により決まるので、位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９が処理すべき目標散乱点の総数が同じであれば、最も早く処理を完了する、すなわち、第二の再生画像を得られることができる。
【０１０３】
続いて、位置推定手段６では、散乱点数推定手段４で得られた個々の目標散乱点の位置の推定が行われる。位置推定手段６は、処理負荷均衡手段１４によって決められた割り当てに基づき、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段７に指示する。ここで、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理は、処理負荷均衡手段１４による基本処理手段７へのアジマスの割り当てが全て完了した後に開始してもよく、また、随時決まり次第開始するようにしてもよい。
【０１０４】
続いて、反射強度推定手段８により、個々の目標散乱点の反射強度を推定する。反射強度推定手段８は、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理が完了したアジマスの中から、処理負荷均衡手段１４によって決められた割り当てに基づき、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段９に指示する。ここで、反射強度推定手段８による目標散乱点の反射強度の推定処理は、処理負荷均衡手段１４による基本処理手段９へのアジマスの割り当てが全て完了した後に開始してもよく、また、随時決まり次第開始するようにしてもよい。
【０１０５】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【０１０６】
このように、本実施の形態５による合成開口レーダ装置では、処理負荷均衡手段１４によって位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９が処理する目標散乱点数を調整するので、処理時間の偏りをなくすことができ、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１０７】
なお、上記では、実施の形態１による合成開口レーダ装置に処理負荷均衡手段１４を追加した場合について説明したが、他の実施の形態による合成開口レーダ装置に処理負荷均衡手段１４を追加でき、また、追加した場合に同様な効果が得られることは明らかである。
【０１０８】
実施の形態６.
図１０は、この発明の実施の形態６による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１０において、１５は、アジマス圧縮手段２によって生成された第一の再生画像より、散乱点数推定手段４で推定されるであろう目標散乱点の数を予測する散乱点数予測手段であり、他の構成は実施の形態５と同一である。
【０１０９】
この実施の形態６による合成開口レーダ装置では、散乱点数予測手段１５に与えられる目標散乱点数の予測値に基づき、処理負荷均衡手段１４により位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９で処理する目標散乱点数を調整し、処理負荷を均衡する方式を採る。
【０１１０】
次に動作について説明する。
まず、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって受信した観測データから第一の再生画像を生成する。この手順、動作は実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。すなわち、レンジ圧縮手段１により観測データとレンジ参照関数との相関処理を行いレンジ方向の圧縮処理を行い、アジマス圧縮手段２によりレンジ圧縮手段１によって生成されたレンジ圧縮後のデータとアジマス参照関数との相関処理を行い、アジマス方向の圧縮処理を行い、第一の再生画像が生成される。
【０１１１】
次に、第一の再生画像は周波数変換手段３と散乱点数予測手段１５とに渡される。周波数変換手段３では、第一の再生画像が周波数領域のデータに変換され、散乱点数推定手段４に渡される。この手順、動作も実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。
【０１１２】
一方、散乱点数予測手段１５では、周波数変換手段３での処理と平行して、第一の再生画像から、各アジマス毎に、散乱点数推定手段４で推定されるであろう目標散乱点の数を予測する処理が行われる。
【０１１３】
例えば、散乱点数予測手段１５では、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベル以上である場合に、その部分領域内に目標散乱点が存在すると予測してもよい。あるいは、この部分領域の反射強度のレベルに応じて、その部分領域内に存在する目標散乱点の数を予測してもよい。また、第一の再生画像より得られる反射強度の分布に応じて、存在する目標散乱点の数を予測するようにしてもよい。
【０１１４】
散乱点数予測手段１５で予測された、各アジマス毎の目標散乱点数の予測値は、処理負荷均衡手段１４に渡される。処理負荷均衡手段１４では、直ちに位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９にアサインするアジマスを決定する。
【０１１５】
一方、周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、散乱点数推定手段４に渡される。散乱点数推定手段４では、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、高分解能測角アルゴリズムに基づき、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。
【０１１６】
続いて、位置推定手段６では、散乱点数推定手段４で得られた個々の目標散乱点の位置の推定が行われる。位置推定手段６は、散乱点数推定手段４による目標散乱点の数の推定処理が完了したアジマスの中から、処理負荷均衡手段１４によって決められた割り当てに基づき、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段７に指示し、各基本処理手段７で目標散乱点の位置が推定される。
【０１１７】
続いて、反射強度推定手段８により、個々の目標散乱点の反射強度を推定する。反射強度推定手段８は、位置推定手段６による目標散乱点の位置の推定処理が完了したアジマスの中から、処理負荷均衡手段１４によって決められた割り当てに基づき、所望のアジマスの処理を行うよう、各基本処理手段９に指示し、各基本処理手段９で目標散乱点の反射強度が推定される。
【０１１８】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【０１１９】
このように、本実施の形態６による合成開口レーダ装置では、散乱点数予測手段１５による目標散乱点数の予測と、この予測値に基づく処理負荷均衡手段１４の位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９にアサインするアジマスの決定を、周波数変換手段３による周波数変換及び散乱点数推定手段４による目標散乱点数の推定と平行して行うので、処理負荷均衡手段１４による処理遅れを伴わずに処理時間の偏りをなくすことができ、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１２０】
また、散乱点数予測手段１５は、散乱点数推定手段４により推定された目標散乱点の数、位置推定手段６より推定された目標散乱点の位置、反射強度推定手段８より推定された目標散乱点の反射強度を獲得し、これらの結果からより正しい予測値を得るように予測方法を補正するようにしてもよい。予測精度をあげることができ、処理時間の偏りをなくすことができる。
【０１２１】
なお、上記では、実施の形態１による合成開口レーダ装置に処理負荷均衡手段１４及び散乱点数予測手段１５を追加した場合について説明したが、他の実施の形態による合成開口レーダ装置でも同様である。
【０１２２】
実施の形態７.
図１１は、この発明の実施の形態７による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
図１１において、１６は、散乱点数予測手段１５によって得られた目標散乱点数の予測結果に応じて、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８で処理するアジマスやその処理順序を制御する処理負荷制御手段であり、他の構成は実施の形態６と同一である。
【０１２３】
この実施の形態７による合成開口レーダ装置では、散乱点数予測手段１５に与えられる目標散乱点数の予測値に基づき、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８で処理するアジマスやその処理順序を制御する方式を採る。
【０１２４】
次に動作について説明する。
まず、レンジ圧縮手段１及びアジマス圧縮手段２によって受信した観測データから第一の再生画像を生成する。この手順、動作は実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。すなわち、レンジ圧縮手段１により観測データとレンジ参照関数との相関処理を行いレンジ方向の圧縮処理を行い、アジマス圧縮手段２によりレンジ圧縮手段１によって生成されたレンジ圧縮後のデータとアジマス参照関数との相関処理を行い、アジマス方向の圧縮処理を行い、第一の再生画像が生成される。
【０１２５】
次に、第一の再生画像は周波数変換手段３と散乱点数予測手段１５とに渡される。周波数変換手段３では、第一の再生画像が周波数領域のデータに変換され、散乱点数推定手段４に渡される。この手順、動作も実施の形態１による合成開口レーダ装置と同様である。
【０１２６】
一方、散乱点数予測手段１５では、周波数変換手段３での処理と平行して、第一の再生画像から、各アジマス毎に、目標散乱点の数を予測する処理が行われる。
【０１２７】
次に、処理負荷制御手段１６では、散乱点数予測手段１５で予測された、各アジマス毎の目標散乱点数の予測値を元に、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８で処理するアジマスやその処理順序を決定する。
【０１２８】
例えば、処理負荷制御手段１６では、目標散乱点数が 0 である、すなわち目標散乱点が存在しないと予測されたアジマスについては、散乱点数推定手段４、位置推定手段６及び反射強度推定手段８で処理を行わないように制御してもよい。あるいは、目標散乱点の数やその分布に応じて、例えば、目標散乱点の多く存在するアジマスや目標散乱点が密集しているような部分に高い優先度を持たせるなど、優先順位を決定し、優先順位の高いものより処理を行うよう、制御してもよい。
【０１２９】
続いて、処理負荷均衡手段１４では、処理負荷制御手段１６で決定された制御情報を参考に、散乱点数予測手段１５で予測された、各アジマス毎の目標散乱点数の予測値から位置推定手段６の各基本処理手段７及び反射強度推定手段８の各基本処理手段９にアサインするアジマスを決定する。
【０１３０】
一方、周波数変換手段３によって変換された周波数領域のデータは、散乱点数推定手段４に渡される。散乱点数推定手段４では、処理負荷制御手段１６で決定された制御情報に基づき、同時にｘ個の基本処理手段５を使って、各アジマス毎に存在する目標散乱点の数を推定する。
【０１３１】
続いて、位置推定手段６では、処理負荷制御手段１６で決定された制御情報と処理負荷均衡手段１４で決定されたアサイン情報に基づき、同時にｙ個の基本処理手段７を使って、散乱点数推定手段４で得られた個々の目標散乱点の位置を推定する。
【０１３２】
続いて、反射強度推定手段８では、処理負荷制御手段１６で決定された制御情報と処理負荷均衡手段１４で決定されたアサイン情報に基づき、同時にｚ個の基本処理手段９を使って、散乱点数推定手段４で得られた個々の目標散乱点の反射強度を推定する。
【０１３３】
以上によって、全アジマスについて、各アジマス毎に、目標散乱点の数と各目標散乱点の位置及び反射強度が得られる。この結果を元に画像化すれば、高い分解能を持つ第二の再生画像が生成される。また、目標散乱点を検出するのみであれば、画像化は必須ではなく、得られた結果を直接使用すればよい。
【０１３４】
このように、本実施の形態７による合成開口レーダ装置では、処理負荷制御手段１６によって処理するアジマスを制御するので、不要な部分に対する処理時間を削減でき、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１３５】
また、処理負荷制御手段１６によってアジマスの処理順序を制御するので、重要となる部分の第二の再生画像をより高速に得ることができる。
【０１３６】
なお、上記では、処理負荷制御手段１６は、周波数変換手段３での処理を制御していないが、周波数変換手段３で処理するアジマスやその処理順序を制御してもよい。
【０１３７】
なお、上記では、実施の形態１による合成開口レーダ装置に処理負荷均衡手段１４、散乱点数予測手段１５及び１６を追加した場合について説明したが、他の実施の形態による合成開口レーダ装置でも同様である。
【０１３８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、目標散乱点の数、個々の目標散乱点の位置及び反射強度を推定する散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段を備えるので、パルスの搬送周波数の変化量Δｆの逆数１／Δｆに相当するパルス幅に規定される分解能以上の解像度で目標散乱点が検出できる。
また、散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段を、それぞれ複数の基本処理手段によって構成し、複数のアジマスに対する目標散乱点の数、個々の目標散乱点の位置及び反射強度を推定する処理を同時に平行して行うようにしたので、処理を高速に行うことができる。
【０１３９】
また、レンジ圧縮手段と、レンジ圧縮後のデータをアジマス方向に圧縮するアジマス圧縮手段と、アジマス圧縮手段によって生成された第一の再生画像を周波数領域に変換する周波数変換手段とをさらに備え、周波数変換手段によって変換された周波数領域のデータを元に、散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段によって、第二の再生画像を生成するようにしたので、第一の再生画像を周波数領域に変換変換された周波数領域のデータを元に、目標散乱点の数、個々の目標散乱点の位置及び反射強度を推定することができ、より分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【０１４０】
また、第一の再生画像を保存する画像保持手段を備え、保持された第一の再生画像を元に、より分解能の高い第二の再生画像を生成するので、例えば、過去に第一の再生画像を生成し、元となる観測データを喪失している場合や、他者から第一の再生画像を入手し、元となる観測データが入手できない場合など、元となる観測データがなく、第一の再生画像のみを保持している場合であってもより分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【０１４１】
また、アジマス圧縮後にレンジ圧縮を行い、かつ、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴ及び次の周波数領域への変換を省略するようにして、より高速に、分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【０１４２】
また、レンジ圧縮手段の生成した周波数領域でのレンジ圧縮後データを時間領域に変換して再生画像を生成する時間変換手段を設けたので、従来の合成開口レーダ装置と同じ分解能をもつ第一の再生画像を生成でき、これと平行して、分解能の高い第二の再生画像の生成は、レンジ圧縮におけるＩＦＦＴ及び次の周波数領域への変換を省略して行っているので、より高速に、分解能の高い第二の再生画像を得ることができる。
【０１４３】
また、目標散乱点の数に応じて、処理負荷均衡手段によって位置推定手段の各基本処理手段及び反射強度推定手段の各基本処理手段が処理する目標散乱点数を調整するので、処理時間の偏りをなくすことができ、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１４４】
また、第一の再生画像より目標散乱点の数を予測する目標散乱点数予測手段をさらに備え、処理負荷均衡手段により、目標散乱点数予測手段によって得られる目標散乱点の数に応じて位置推定手段の各基本処理手段及び反射強度推定手段の各基本処理手段に与えるデータ列を調整するようにしたので、処理負荷均衡手段による処理遅れを伴わずに処理時間の偏りをなくすことができ、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１４５】
また、第一の再生画像より得られる部分領域の反射強度があるレベル以上である場合に、その部分領域内に目標散乱点が存在すると予測し、または、この部分領域の反射強度のレベルに応じて、その部分領域内に存在する目標散乱点の数を予測し、あるいは、第一の再生画像より得られる反射強度の分布に応じて、存在する目標散乱点の数を予測するようにして、散乱点数予測手段において、周波数変換手段での処理と平行して、第一の再生画像から、各アジマス毎に、散乱点数推定手段で推定されるであろう目標散乱点の数を予測する処理を行うことができる。
【０１４６】
また、散乱点数予測手段は、散乱点数推定手段により推定された目標散乱点の数、位置推定手段より推定された目標散乱点の位置、反射強度推定手段より推定された目標散乱点の反射強度を獲得し、これらの結果からより正しい予測値を得るように予測方法を補正するようにしてもよく、予測精度をあげることができ、処理時間の偏りをなくすことができる。
【０１４７】
また、処理負荷均衡手段により、目標散乱点数の多いデータ列に対して、多くの数の位置推定手段及び反射強度推定手段の基本処理手段を割り当てるようにしたので、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１４８】
また、処理負荷均衡手段により、位置推定手段及び反射強度推定手段の各基本処理手段が処理すべき目標散乱点数が同じになるようにデータ列を割り当てるようにしたので、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１４９】
また、処理負荷制御手段により、散乱点数予測手段で得られた目標散乱点数に応じて、散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段で処理するデータ列や複数のデータ列の処理順序を制御するようにしたので、重要となる部分の第二の再生画像をより高速に得ることができる。
【０１５０】
また、処理負荷制御手段により、散乱点数予測手段において目標散乱点が存在しないと予測されたデータ列は処理しないように、散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段を制御するようにしたので、不要な部分に対する処理時間を削減でき、高速に第二の再生画像を得ることができる。
【０１５１】
さらに、処理負荷制御手段により、散乱点数予測手段において予測された目標散乱点の数や分布に応じて、処理すべきデータ列の優先順位を決定し、優先順位の高いものより処理を行うように、散乱点数推定手段、位置推定手段及び反射強度推定手段を制御するようにしたので、高速に第二の再生画像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による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】  この発明の実施の形態１によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図４】  この発明の実施の形態２によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態３によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態４による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】  この発明の実施の形態４によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態５による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  この発明の実施の形態６による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】  この発明の実施の形態７による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】  従来例による合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】  従来例によるＳＡＲの画像再生処理の流れを示す図である。
【図１４】  従来例及びこの発明によるレンジカバチャ補正を説明するもので、アジマス方向にＦＦＴを処理した後に、２次曲線上に分布した同一のレンジデータと、該データを直線上にリサンプル（内挿拾い出し）した説明図である。
【図１５】  レンジ方向にｎ個、アジマス方向にｍ個のデータより構成される観測データの説明図である。
【図１６】  図１２のレンジ圧縮プロセッサ１７に、それぞれレンジ方向にｎ個、アジマス方向に（ｍ／Ｎ）個のデータが入力される例を示す説明図である。
【図１７】  図１２のアジマス圧縮プロセッサ１８に、それぞれレンジ方向に（ｎ／Ｍ）個、アジマス方向にｍ個のデータが入力される例を示す説明図である。
【符号の説明】
１，１２  レンジ圧縮手段、２，１１  アジマス圧縮手段、３  周波数変換手段、４  散乱点数推定手段、５，７，９  基本処理手段、６  位置推定手段、８反射強度推定手段、１０  画像保持手段、１３  時間変換手段、１４  処理負荷均衡手段、１５  散乱点数予測手段、１６  処理負荷制御手段。
【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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