(57)【要約】【課題】演算量の多いＦｒＦＴ処理を実行することなく目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定する。【解決手段】移動目標アロングトラック速度推定部１３において、アジマス窓処理部１３ａが、ＳＡＲ画像から移動目標の信号を含むアジマスラインの信号を切り出し、アジマス解凍部１３ｂがアジマス解凍処理を施し、処理パルス番号算出部１３ｃがアジマス解凍後の信号から移動目標の信号を含むパルスを抽出し、パルス毎ＡＴＩ部１３ｄがパルス毎にＡＴＩ処理を実施して位相差のヒストリを算出し、位相差変化率算出部１３ｅが位相差のヒストリに対して直線を当てはめることによって位相差の変化率を算出し、位相差変化率速度変換部１３ｆが位相差の変化率から移動目標のアロングトラック速度を推定する。【選択図】図３
2014044109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測範囲に照射したパルス信号を２つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、
前記２つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、
前記プラットフォーム運動計測部で計測した前記プラットフォームの速度情報を用いて、前記ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、前記観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、
前記移動目標検出部で検出された前記移動目標を表す信号に基づき、前記移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、
前記移動目標クロストラック速度推定部で推定された前記移動目標のクロストラック速度に基づき、前記移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、前記移動目標のアロングトラック速度を推定する移動目標アロングトラック速度推定部とを備える合成開口レーダ装置。
【請求項２】
前記移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部と、
前記移動目標位置推定部で推定された前記移動目標の位置情報に基づき、前記アジマス解凍部でアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、前記移動目標を含む信号にパルス番号を設定する処理パルス番号算出部と、
前記処理パルス番号算出部で設定されたパルス番号毎に、前記アジマス解凍処理された各信号を干渉させて、位相差を算出するパルス毎ＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）部と、
前記パルス毎ＡＴＩ部で算出されたパルス番号毎の位相差のヒストリから当該位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部と、
前記位相差変化率算出部で算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、前記移動目標のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部とを有することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
前記移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、前記移動目標位置検出部で検出された前記移動目標を表す信号を切り出して、前記アジマス解凍部へ出力するアジマス窓処理部を有することを特徴とする請求項２記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
観測範囲に照射したパルス信号を３つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、
前記３つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、
前記プラットフォーム運動計測部で計測した前記プラットフォームの速度情報を用いて、前記ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、前記観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、
前記移動目標検出部で検出された前記移動目標を表す信号に基づき、前記移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、
前記移動目標クロストラック速度推定部で推定された前記移動目標のクロストラック速度に基づき、前記移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号を前記パルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、前記移動目標のアロングトラック速度を推定するクラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部とを備える合成開口レーダ装置。
【請求項５】
前記クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部と、
前記移動目標位置推定部で推定された前記移動目標の位置情報に基づき、前記アジマス解凍部でアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、前記移動目標を含む信号にパルス番号を設定する処理パルス番号算出部と、
前記処理パルス番号算出部で設定されたパルス番号毎に、前記アジマス解凍処理された各信号の各差分信号を算出して、クラッタを抑圧するパルス毎ＤＰＣＡ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ）部と、
前記処理パルス番号算出部で設定されたパルス番号毎に、前記パルス毎ＤＰＣＡ部で算出された各差分信号を干渉させて、位相差を算出するパルス毎ＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）部と、
前記パルス毎ＡＴＩ部で算出されたパルス番号毎の位相差のヒストリから当該位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部と、
前記位相差変化率算出部で算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、前記移動目標のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部とを有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】
前記クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、前記移動目標位置検出部で検出された前記移動目標を表す信号を切り出して、前記アジマス解凍部へ出力するアジマス窓処理部を有することを特徴とする請求項５記載の合成開口レーダ装置。
【請求項７】
観測範囲に照射したパルス信号を２つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、
前記２つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、
前記プラットフォーム運動計測部で計測した前記プラットフォームの速度情報を用いて、前記ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、前記観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、
前記移動目標検出部で検出された前記移動目標を表す信号に基づき、前記移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、
前記移動目標クロストラック速度推定部で推定された前記移動目標のクロストラック速度に基づき、前記移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施した後、前記アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、前記移動目標のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部とを備える合成開口レーダ装置。
【請求項８】
前記サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部と、
前記移動目標位置推定部で推定された前記移動目標の位置情報に基づき、前記アジマス解凍部でアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、前記移動目標を含む信号にサブアパーチャ番号を設定する処理サブアパーチャ番号算出部と、
前記処理サブアパーチャ番号算出部で設定されたサブアパーチャ番号毎に、前記アジマス解凍処理された各信号に対してアジマス圧縮処理を施すサブアパーチャアジマス圧縮部と、
前記処理サブアパーチャ番号算出部で設定されたサブアパーチャ番号毎に、前記サブアパーチャアジマス圧縮部でアジマス圧縮処理された各信号を干渉させて、位相差を算出するサブアパーチャ毎ＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）部と、
前記サブアパーチャ毎ＡＴＩ部で算出されたサブアパーチャ毎の位相差のヒストリから当該位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部と、
前記位相差変化率算出部で算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、前記移動目標のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部とを有することを特徴とする請求項７記載の合成開口レーダ装置。
【請求項９】
前記サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、前記移動目標位置検出部で検出された前記移動目標を表す信号を切り出して、前記アジマス解凍部へ出力するアジマス窓処理部を有することを特徴とする請求項８記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１０】
観測範囲に照射したパルス信号を３つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、
前記３つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、
前記プラットフォーム運動計測部で計測した前記プラットフォームの速度情報を用いて、前記ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、前記観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、
前記移動目標検出部で検出された前記移動目標を表す信号に基づき、前記移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、
前記移動目標クロストラック速度推定部で推定された前記移動目標のクロストラック速度に基づき、前記移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施し、前記アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号を前記サブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、前記移動目標のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部とを備える合成開口レーダ装置。
【請求項１１】
前記サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部と、
前記移動目標位置推定部で推定された前記移動目標の位置情報に基づき、前記アジマス解凍部でアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、前記移動目標を含む信号にサブアパーチャ番号を設定する処理サブアパーチャ番号算出部と、
前記処理サブアパーチャ番号算出部で設定されたサブアパーチャ番号毎に、前記アジマス解凍処理された各信号に対してアジマス圧縮処理を施すサブアパーチャアジマス圧縮部と、
前記処理サブアパーチャ番号算出部で設定されたサブアパーチャ番号毎に、前記サブアパーチャアジマス圧縮部でアジマス圧縮処理された各信号の各差分信号を算出して、クラッタを抑圧するサブアパーチャ毎ＤＰＣＡ（Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ）部と、
前記処理サブアパーチャ番号算出部で設定されたサブアパーチャ番号毎に、前記サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部で算出された各差分信号を干渉させて、位相差を算出するサブアパーチャ毎ＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）部と、
前記サブアパーチャ毎ＡＴＩ部で算出されたサブアパーチャ毎の位相差のヒストリから当該位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部と、
前記位相差変化率算出部で算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、前記移動目標のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部とを有することを特徴とする請求項１０記載の合成開口レーダ装置。
【請求項１２】
前記サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部は、
前記レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、前記移動目標位置検出部で検出された前記移動目標を表す信号を切り出して、前記アジマス解凍部へ出力することを特徴とする請求項１１記載の合成開口レーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のアンテナ開口で受信した信号から移動目標の信号を検出し、検出した移動目標の速度を推定する合成開口レーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラットフォームの進行方向（この方向をアロングトラック方向と呼ぶ）に２つ以上のアンテナ開口を並べ、各アンテナ開口で受信された信号を用いてそれぞれ合成開口レーダ（ＳＡＲ；Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を生成した後、これらの画像を組み合わせて静止目標の信号を抑圧することにより、移動目標を検出し、その速度を推定する方式が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００３】
２つのアンテナ開口を用いた方式としては、例えば、非特許文献２に記載されている方式が知られている。非特許文献２に記載の方式では、２つのアンテナ開口で受信された信号を用いてそれぞれＳＡＲ画像を生成し、生成された２つのＳＡＲ画像の位置あわせを実施した後に、複素振幅の差分あるいは位相差を算出し、差分画像あるいは位相差画像を生成する。これら２つのＳＡＲ画像は、若干の時間差をつけて同じ場所で観測した２枚の画像と理解することができる。すると、当然、静止目標の信号は２つのＳＡＲ画像で一致するため、前記差分画像において、静止目標からの信号の振幅は抑圧される。また、前記位相差画像において、静止目標からの信号については位相差がほぼゼロである。一方で、移動目標は各ＳＡＲ画像を観測した時刻において位置がずれるため、前記差分画像において、振幅が抑圧されない。また、前記位相差画像において、位置ずれの分に対応した位相差が発生している。そこで、非特許文献２に記載の方式では、前記差分画像における絶対値の大きい画素、および位相差画像における位相差の大きい画素を、移動目標信号が存在する画素として検出する。さらに、この位相差は、目標の速度のうち、レーダの視線方向の成分に比例することを利用して、目標速度のレーダ視線方向成分を推定する。なお、レーダの視線方向の速度は、後述するクロストラック方向の速度とほぼ同義である。視線方向の速度とクロストラック方向の速度の関係については下記実施の形態１において説明する。
【０００４】
また、２つ以上のアンテナ開口を用いた方式については、例えば非特許文献３に記載されている方式が知られている。非特許文献３に記載のこの方式では、複数のアンテナ開口で受信した信号に、時空間フィルタを適用することによって移動目標を検出するとともに、目標速度のレーダ視線方向成分を推定する。非特許文献３に記載のこの方式は、検出性能が高いが演算量が増大する問題がある。
【０００５】
非特許文献２および非特許文献３に記載の方式では、目標速度のレーダ視線方向成分を推定することが可能であるが、目標速度のレーダ視線方向に直交する成分については、推定することが出来ない。なお、レーダ視線方向に直交する方向の速度は、後述するアロングトラック方向の速度とほぼ同義である。視線方向に直交する方向の速度とアロングトラック方向の速度の関係については下記実施の形態１において説明する。
【０００６】
目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定する方式としては、非特許文献４に記載の方式がある。非特許文献４に記載のこの方式では、レンジマイグレーション補償後の信号に対して、レジストレーション処理によって複数のアンテナ開口で受信した信号の位置合わせを実施し、これらの信号の差分処理によってクラッタ成分を抑圧した後、閾値処理によって移動目標信号を含むアジマスラインを抽出する。次いで、抽出されたアジマスラインの信号に対して、アジマス方向にＦｒａｃｔｉｏｎａｌ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＦｒＦＴ）を適用することで、同じアジマスラインに複数の移動目標が存在する場合に、これらの目標を分離するとともに、クラッタ成分を抑圧して移動目標信号を分離、抽出する。その後、レジストレーション処理によって位置合わせをしていた信号を再度元に戻し、パルス毎に信号を干渉させることによって、パルスヒット毎の位相差を計算する。ここで得られた位相差の変化率が、目標速度のレーダ視線方向に直交する成分に比例することに着目し、このようにして計測された位相差の変化率から、目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大内和夫著、「リモートセンシングのための合成開口レーダの基礎」、東京電機大学出版局
【非特許文献２】Ｃ．Ｇｉｅｒｕｌｌ，“Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ａｌｏｎｇ−Ｔｒａｃｋ  ＳＡＲ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ”，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  ＤＲＤＣ−ＯＴＴＡＷＡ−ＴＲ−２００２−０８４，Ｄｅｆｅｎｃｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  ＆  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｃａｎａｄａ，２００２
【非特許文献３】Ｊ．Ｈ．Ｅｎｄｅｒ，“Ｓｐａｃｅ−ｔｉｍｅ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ  ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｒａｄａｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ＆  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｊｏｕｒｎａｌ，ｐｐ．２９−３８，Ｆｅｂ．１９９９
【非特許文献４】Ｓ．Ｖ．Ｂａｕｍｇａｒｔｎｅｒ，Ｇ．Ｋｒｉｅｇｅｒ，“Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ−ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  ａｌｏｎｇ−ｔｒａｃｋ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｏｖｉｎｇ  ｔａｒｇｅｔｓ”，ＩＥＴ  Ｒａｄａｒ  Ｓｏｎａｒ  Ｎａｖｉｇ．，２０１０，Ｖｏｌ．４，Ｉｓｓ．３，ｐｐ．４７４−４８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に述べたような、非特許文献２および非特許文献３に記載のような方式では、目標速度のレーダ視線方向成分を推定することができるものの、目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定することはできなかった。
また、非特許文献４に記載の方式では、目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定することができるものの、演算量の多いＦｒＦＴの処理を実行する必要があるため、演算負荷が高いという課題があった。
【０００９】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、２つ以上または３つ以上のアンテナ開口を用いて観測した合成開口レーダの信号を適切に組み合わせることで、演算量の多いＦｒＦＴの処理を実行することなく目標速度のレーダ視線方向に直交する成分を推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、観測範囲に照射したパルス信号を２つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、２つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、プラットフォーム運動計測部で計測したプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、移動目標検出部で検出された移動目標を表す信号に基づき、移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、移動目標クロストラック速度推定部で推定された移動目標のクロストラック速度に基づき、移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標のアロングトラック速度を推定する移動目標アロングトラック速度推定部とを備えるものである。
【００１１】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、観測範囲に照射したパルス信号を３つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、３つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、プラットフォーム運動計測部で計測したプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、移動目標検出部で検出された移動目標を表す信号に基づき、移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、移動目標クロストラック速度推定部で推定された移動目標のクロストラック速度に基づき、移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標のアロングトラック速度を推定するクラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部とを備えるものである。
【００１２】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、観測範囲に照射したパルス信号を２つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、２つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、プラットフォーム運動計測部で計測したプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、移動目標検出部で検出された移動目標を表す信号に基づき、移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、移動目標クロストラック速度推定部で推定された移動目標のクロストラック速度に基づき、移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施した後、アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部とを備えるものである。
【００１３】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、観測範囲に照射したパルス信号を３つ以上のアンテナで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ画像を再生するＳＡＲ画像再生部と、３つ以上のアンテナを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部と、プラットフォーム運動計測部で計測したプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部の再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、観測範囲内を移動する移動目標を表す信号を検出する移動目標検出部と、移動目標検出部で検出された移動目標を表す信号に基づき、移動目標のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部と、移動目標クロストラック速度推定部で推定された移動目標のクロストラック速度に基づき、移動目標のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部と、レジストレーション部で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施し、アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号をサブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、当該位相差の変化率から移動目標のアロングトラック速度を推定するようにしたので、従来方式において移動目標信号を分離するために必要であったＦｒＦＴ処理を要さず、演算量を削減することができる。
【００１５】
この発明によれば、位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、当該位相差の変化率から移動目標のアロングトラック速度を推定するようにしたので、従来方式において移動目標信号を分離するために必要であったＦｒＦＴ処理を要さず、演算量を削減することができる。
【００１６】
この発明によれば、位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施した後、アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、当該位相差の変化率から移動目標のアロングトラック速度を推定するようにしたので、従来方式において移動目標信号を分離するために必要であったＦｒＦＴ処理を要さず、演算量を削減することができる。
【００１７】
この発明によれば、位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施し、アジマス圧縮処理を施した各信号を当該サブアパーチャ毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、当該差分処理後の各差分信号をサブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、当該位相差の変化率から移動目標のアロングトラック速度を推定するようにしたので、従来方式において移動目標信号を分離するために必要であったＦｒＦＴ処理を要さず、演算量を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示す説明図である。
【図２】実施の形態１に係る合成開口レータ装置の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の移動目標アロングトラック速度推定部の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る合成開口レーダ装置のアジマス窓処理部の処理内容を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係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】実施の形態２に係る合成開口レーダ装置のクラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部の詳細構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３に係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】実施の形態３に係る合成開口レーダ装置のサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部の詳細構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態３における処理時間の範囲とサブアパーチャ番号の関係を説明するための概念図である。
【図１０】実施の形態３に係る合成開口レーダ装置のサブアパーチャ毎ＡＴＩ部の処理内容を説明する図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係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】実施の形態４に係る合成開口レーダ装置のサブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部の詳細構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置による観測のジオメトリを示す説明図である。
まず、図１を用いて、この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の観測信号について説明する。
【００２０】
図１において、１ａは送受信アンテナであり、１ｂと１ｃは受信アンテナである。また、１００は移動目標である。
送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃは、例えば同一のプラットフォーム（不図示）に搭載される。このとき、送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃは、プラットフォームの進行方向と平行に並べるものとする。なお、送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃは、同一のプラットフォームに搭載する必要はなく、別々のプラットフォームに搭載してもかまわないが、その場合、各プラットフォームは同じ軌道を、進行方向に一列に並んで移動するものとする。
アンテナを搭載するプラットフォームとしては、航空機、人工衛星、および車両などの移動体を使用するのが良い。以下では、プラットフォームとして航空機を想定し、航空機のジオメトリを念頭に説明を進めるが、本明細書で開示する技術は、航空機に限らず人工衛星および車両などのプラットフォームを用いた観測に適用することが可能であり、プラットフォームの種類を限定するものではない。
【００２１】
図１に示すとおり、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂの距離をＬ１２、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｃの距離をＬ１３、送受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃの距離をＬ２３とする。θはオフナディア角、Ｖｒ［ｍ／ｓ］はプラットフォームの速さである。なお、本明細書に記載する合成開口レーダ装置においては、スクイント角が０度であることを想定する。即ち、ストリップマップモード観測の場合、アンテナビームの向きは進行方向に対して常に直交する方向であること、スポットライトモード観測の場合は、合成開口中心においてアンテナビームの向きが進行方向に対して直交する方向であることを想定する。
【００２２】
以下において、時刻をη［秒］で表わす。また、図１に示すとおり、時刻η＝０における送受信アンテナ１ａの位置を原点Ｏとし、プラットフォームの進行方向をｘ軸、水平面内でｘ軸に直交し、かつ進行方向に対して左向きを正とする軸をｙ軸、鉛直方向上向きをｚ軸とする座標系を定義する。さらに、プラットフォームの高度をｈとし、地表面はｘ−ｙ平面に平行で、ｚ＝−ｈ［ｍ］の高さにあるものとする。
【００２３】
このとき、時刻ηにおける送受信アンテナ１ａの位置は次式（１）のように表わされる。
2014044109.tif 000003
ただし、Ｔ［秒］は観測時間である。
【００２４】
移動目標１００は地表面上を移動するものとし、時刻η＝０における移動目標１００の位置と速度を、それぞれ（０，ｙ０，−ｈ）［ｍ］、（ｖｘ０，ｖｙ０，０）［ｍ／ｓ］とする。時刻ηにおける、送受信アンテナ１ａと移動目標１００との間の距離をＲ０（η）［ｍ］とすると、この距離は次式（２）で表わされる。
2014044109.tif 000004
ただし、Ｒ０［ｍ］は、時刻η＝０における送受信アンテナ１ａと移動目標１００との距離であり、次式（３）で定義される。
2014044109.tif 000005
また、ｖｃ０［ｍ］は次式（４）で定義される。
2014044109.tif 000006
【００２５】
本明細書では、時刻η＝０における送受信アンテナ１ａの位置から移動目標１００の位置（ｘ０，ｙ０，−ｈ）へ向かう方向をクロストラック方向（プラットフォームの軌道に直交する方向の意）と呼ぶこととする。また、これに対応する用語として、プラットフォームの軌道に平行なｘ軸方向をアロングトラック方向と呼ぶ場合がある。このように定義すると、ｖｃ０は、時刻η＝０における移動目標速度のクロストラック方向成分である。なお、本明細書に記載する合成開口レーダ装置においては、スクイント角が０度であることを想定しているので、移動目標速度のクロストラック方向成分は、移動目標速度のレーダの視線方向の成分に一致する。また、移動目標速度のアロングトラック方向の速度は、移動目標速度のレーダの視線方向に直交する成分に一致する。
【００２６】
次に、送受信アンテナ１ａから電波を送信し、受信アンテナ１ｂと、受信アンテナ１ｃで電波を受信する場合の位相中心の位置が、（Ｖｒη，０，０）に一致するときの、これらの位相中心から移動目標１００までの距離をそれぞれＲ２（η）、Ｒ３（η）とすると、これらの距離は次式（５）で表わされる。
2014044109.tif 000007
【００２７】
ここで、η１２とη１３は、送受信アンテナ１ａが（Ｖｒη，０，０）の位置にある時刻から、送受信アンテナ１ａから電波を送信し、受信アンテナ１ｂと、受信アンテナ１ｃで電波を受信する場合の位相中心の位置が、（Ｖｒη，０，０）の位置に来るまでの時間差を表しており、それぞれ、次式（６）で定義される。
2014044109.tif 000008
【００２８】
ここで、上式（６）の近似は、送受信アンテナ１ａから受信アンテナ１ｂまでの基線長Ｌ１２と、送受信アンテナ１ａから受信アンテナ１ｃまでの基線長Ｌ１３が、送受信アンテナ１ａから移動目標１００までの距離Ｒ０に比べて十分に短い条件で成立する。
また、上式（６）の近似は、Ｌ１２とＬ１３が、送受信アンテナ１ａから受信アンテナ１ｂまでの物理的な距離と、送受信アンテナ１ａから受信アンテナ１ｃまでの物理的な距離をそれぞれ表しているのに対し、ｄ１２とｄ１３は、送受信アンテナ１ａで送受信を行った場合の位相中心の位置から、送受信アンテナ１ａから電波を送信して受信アンテナ１ｂで当該電波を受信する場合の位相中心の位置までの距離と、受信アンテナ１ｃで当該電波を受信する場合の位相中心の位置までの距離をそれぞれ表している。
【００２９】
また、時刻η＋η１２とη＋η１３において、移動目標１００のクロストラック方向の位置は、それぞれＲ０＋ｖｃ０（η＋η１２）とＲ０＋ｖｃ０（η＋η１３）であり、アロングトラック方向（ｘ軸方向）の位置は、それぞれｖｘ０（η＋η１２）とｖｘ０（η＋η１３）である。
【００３０】
上式（２）のＲ１（η）、上式（５）のＲ２（η）とＲ３（η）を、η＝０の周りでテイラー級数展開し、２次の項までで近似して表現すると、次式（７）のようになる。
2014044109.tif 000009
【００３１】
ここで、Ｒη１２とＲη１３は次式（８）で定義される。
2014044109.tif 000010
なお、Ｒη１２，ｃとＲη１２，ｘは、η＝η１２における移動目標１００のクロストラック方向の位置とアロングトラック方向（ｘ軸方向）の位置であり、Ｒη１３，ｃとＲη１３，ｘは、η＝η１３における移動目標１００のクロストラック方向の位置とアロングトラック方向（ｘ軸方向）の位置である。
【００３２】
次に、Ｒ１（η）、Ｒ２（η）の差分Ｒ２（η）−Ｒ１（η）を考える。この差分の意味は、送受信アンテナ１ａが（Ｖｒη，０，０）の位置にある時刻から、送受信アンテナ１ａから電波を送信し、受信アンテナ１ｂで当該電波を受信する場合の位相中心の位置が、（Ｖｒη，０，０）の位置に来るまでの時間差η１２の間に、移動目標１００が移動したために発生した距離変化を表している。もし、移動目標１００が移動しない場合、この差分はηによらず、常にゼロである。
【００３３】
差分Ｒ２（η）−Ｒ１（η）のうち、ηに関するゼロ次の成分は、従来のＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）法によって、移動目標１００のクロストラック方向の速度を推定する際に使用する。
本実施の形態１では、差分Ｒ２（η）−Ｒ１（η）のうち、ηに関する１次の成分に着目する。
【００３４】
上式（７）より、差分Ｒ２（η）−Ｒ１（η）をη＝０の周りでテイラー級数展開した結果の、１次の成分の係数は次式（９）で表わされる。
2014044109.tif 000011
合成開口レーダの観測においてクロスレンジ距離Ｒ０は、一般に大きいので、上式（９）の近似の条件が成立することが多い。
【００３５】
なお、差分Ｒ３（η）−Ｒ１（η）およびＲ３（η）−Ｒ２（η）も同様に表わされる。
【００３６】
以上が、本実施の形態１における移動目標１００の観測のジオメトリに関する説明である。
【００３７】
続いて、上記の観測のジオメトリを踏まえて、本実施の形態１における合成開口レーダ装置の受信信号のモデルと、本実施の形態１における合成開口レーダ装置による移動目標速度のアロングトラック方向成分推定方式の原理について説明する。
【００３８】
送受信アンテナ１ａから送信し、移動目標１００において反射され、送受信アンテナ１ａと、受信アンテナ１ｂと、受信アンテナ１ｃにおいて受信した信号をレンジ圧縮して得られる信号は、次式（１０）でモデル化できる。
2014044109.tif 000012
【００３９】
ここで、Ａ１（η）、Ａ２（η）、Ａ３（η）はそれぞれ送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃにおける受信信号の振幅である。
また、信号ｓ１（η）は送受信アンテナ１ａが（Ｖｒη，０，０）の位置にある時刻における観測信号であり、信号ｓ２（η）と信号ｓ３（η）は、送受信アンテナ１ａから電波を送信し、受信アンテナ１ｂと、受信アンテナ１ｃで当該電波を受信する場合の位相中心の位置が（Ｖｒη，０，０）の位置にある時刻における観測信号に相当する。信号ｓ２（η）と信号ｓ３（η）は時刻ηにおける観測信号ではなく、それぞれη＋η１２とη＋η１３における信号に相当することに特に注意が必要である。換言すると、ｓ１（η）、ｓ２（η）、ｓ３（η）という表現においては、位相中心の位置（Ｖｒη，０，０）を、時刻の変数ηを媒介変数として表現していることになる。
【００４０】
本実施の形態１における合成開口レーダ装置の観測において、送信機は、ある周期（これをパルス繰り返し周期と呼ぶ）でパルスを送信する。送信されたパルスが移動目標１００を含む観測範囲で反射されたものを送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃで受信する。そのため、実際に観測される信号は、ｓ１（η）、ｓ２（η）、ｓ３（η）をパルス繰り返し周期で離散化したものであるが、特に混乱を生じない限り、本明細書では、ｓ１（η）、ｓ２（η）、ｓ３（η）のように、連続的な信号として表現する。ただし、ｓ２（η）、ｓ３（η）を求める際には、信号の内挿処理が必要になることには注意が必要である。
【００４１】
信号ｓ１（η）、信号ｓ２（η）、信号ｓ３（η）の間の位相差を、従来のＡＴＩ法と同様に、信号を干渉させることによって、次式（１１）のように求めることができる。
2014044109.tif 000013
【００４２】
この位相差をη＝０の周りでテイラー級数展開した結果の１次の成分の係数は、式（９）の結果を用いて、それぞれ次式（１２）で表わされる。
2014044109.tif 000014
【００４３】
これらの位相差の変化率（傾き）α１２、α１３、α２３は、式（１１）で表わされる位相差のヒストリφ１２（η）、φ１３（η）、φ２３（η）に直線を当てはめることによって推定することが可能である。
式（１２）に式（８）の関係を代入すると、アロングトラック方向の速度成分ｖｘ０に関する２次方程式が３つ得られるが、これらは線形従属の関係にあるので、独立な方程式は２つである。変数一つに対して、２つの方程式があるので、最小二乗法などによってｖｘ０の推定値を算出する。
【００４４】
なお、位相差の変化率α１２、α１３、α２３の推定値には、それぞれ誤差が含まれるが、これらの誤差成分が完全に従属ではない場合は、式（１２）に記した３つの方程式に関する最小二乗法などによってｖｘ０の推定値を算出する。
【００４５】
さらに、式（１２）のどれか一つを用いてｖｘ０の推定値を算出しても構わない。例えば、位相差の変化率α１２の推定値を用いてｖｘ０を推定する場合、式（１２）の一つ目の方程式をｖｘ０について整理すると次式（１３）が得られる。
2014044109.tif 000015
【００４６】
したがって、式（１３）より、２次方程式の解の公式を用いて、移動目標１００のアロングトラック方向の速度成分ｖｘ０の推定値を次式（１４）のように算出することができる。
2014044109.tif 000016
【００４７】
ここで、プラットフォームとしては航空機または人工衛星が使用されること、さらに観測対象の移動目標１００は、地上を移動する車両、あるいは海上を移動する船舶であることが多いので、一般には、次式（１５）の関係が成立する。
2014044109.tif 000017
【００４８】
したがって、式（１４）、式（１５）より、ｖｘ０の推定値は次式（１６）で与えられる。
2014044109.tif 000018
【００４９】
ところで、α１２、α１３、α２３は、位相差のヒストリφ１２（η）、φ１３（η）、φ２３（η）に直線を当てはめる代わりに、次式（１７）で定義される複素信号をフーリエ変換し、その出力信号の振幅のピーク位置から推定しても構わない。
2014044109.tif 000019
【００５０】
以上が、本実施の形態１に係る合成開口レーダ装置による移動目標速度のアロングトラック方向成分推定方式の原理である。
本実施の形態１においては、より一般的な記述となるように、３つのアンテナ開口を用いる形態で説明をしているが、式（１６）の結果からも明らかなように、本実施の形態１に係る合成開口レーダ装置による移動目標速度のアロングトラック方向成分推定方式は、アンテナ開口が２つでも原理的に成立する。また、アンテナ開口の数が４つ以上であっても、容易に拡張は可能である。
【００５１】
図２はこの発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。また、図３はこの発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の移動目標アロングトラック速度推定部１３の機能構成の詳細を示すブロック図である。
【００５２】
送信機３を送受切換器２を介して、送受信アンテナ１ａに接続する。送受信アンテナ１ａには送受切換器２を介して受信機４ａを接続する。また受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃにそれぞれ受信機４ｂと受信機４ｃを接続する。送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃは、図１に示すとおり、プラットフォームの進行方向と平行に並べるものとし、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂの距離をＬ１２、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｃの距離をＬ１３とする。
【００５３】
送信機３は、一定の繰り返し周期（繰り返し周波数Ｆａとする）で繰り返すパルス信号を生成し、送受切換器２を経由して送受信アンテナ１ａへ出力する。送信機３で生成されたパルス信号は、送受切換器２を介して送受信アンテナ１ａから空間に放射される。空間に放射されたパルス信号は観測対象によって散乱される。観測対象によって散乱された散乱波を送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃとでそれぞれ受信する。送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃとでそれぞれ受信された各受信信号は、それぞれ受信機４ａと受信機４ｂと受信機４ｃに送られる。受信機４ａと受信機４ｂと受信機４ｃにおいて、送受信アンテナ１ａと受信アンテナ１ｂと受信アンテナ１ｃとで受信した散乱波の受信信号のそれぞれに対して、位相検波処理とＡ／Ｄ変換処理を実施し、それぞれの受信信号の振幅と位相を示すデジタル受信信号を出力する。
【００５４】
なお、受信機の数はアンテナの数よりも少なくてもかまわない。その場合は、スイッチを介して、１つの受信機を複数のアンテナと接続し、パルスの送受信毎にスイッチを切り換えることにより、複数の開口で信号を受信するようにすれば良い。
【００５５】
プラットフォーム運動計測部５は、送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ、受信アンテナ１ｃを搭載したプラットフォームの位置または速度を計測し出力する。なお、より精度の高い観測のためには、プラットフォーム運動計測部５は、プラットフォームの位置、速度、姿勢を計測し、出力できることが望ましい。
【００５６】
ＳＡＲ画像再生部６ａ、ＳＡＲ画像再生部６ｂ、ＳＡＲ画像再生部６ｃは、それぞれ、受信機４ａ、受信機４ｂ、受信機４ｃによって受信された受信信号と、プラットフォーム運動計測部５によって計測されたプラットフォーム位置と速度の情報を用いて、ＳＡＲ画像をそれぞれ再生する。
【００５７】
ここで、再生されたＳＡＲ画像をｘ１（ｍΔτ，ｎΔη）、ｘ２（ｍΔτ，ｎΔη）、ｘ３（ｍΔτ，ｎΔη）と表す。ＳＡＲ画像再生部６ａ、ＳＡＲ画像再生部６ｂ、ＳＡＲ画像再生部６ｃにおけるＳＡＲ画像再生処理については、例えば非特許文献４などに記載されており、公知である。
【００５８】
なお、以下において、τ［秒］はＳＡＲ画像のレンジ方向軸を時間で表したものであり、Ｆａｓｔ  Ｔｉｍｅと呼ばれる。η［秒］は既に定義したとおり、観測時刻であるが、ＳＡＲ画像のアジマス方向軸を時間で表したものに相当し、Ｆａｓｔ  Ｔｉｍｅに対応させて、Ｓｌｏｗ  Ｔｉｍｅと呼ばれることもある。レンジ方向の距離ｒ［ｍ］と、アジマス方向の距離ａ［ｍ］と、τと、ηは、それぞれ次式（１８）の関係を満たす。
2014044109.tif 000020
ただし、ｃは光速である。
【００５９】
ＳＡＲ画像再生部６ａ、ＳＡＲ画像再生部６ｂ、ＳＡＲ画像再生部６ｃにおいて再生されたＳＡＲ画像は、離散化されたものであるが、ｘ１（ｍΔτ，ｎΔη）、ｘ２（ｍΔτ，ｎΔη）、ｘ３（ｍΔτ，ｎΔη）は、レンジ方向、アジマス方向に、それぞれΔτ、Δηの間隔でサンプリングされて離散化された表現である。また、ｍとｎは、それぞれレンジ方向とアジマス方向の画素番号であり、ｍ＝１，２，・・・，Ｍ、ｎ＝１，２，・・・，Ｎの値をとる。また、ＭとＮは、それぞれ、レンジ方向とアジマス方向の画素数である。
【００６０】
レジストレーション部７においては、プラットフォーム運動計測部５によって計測されたプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部６ａ、ＳＡＲ画像再生部６ｂ、ＳＡＲ画像再生部６ｃによってそれぞれ再生されたＳＡＲ画像のずれ量を算出し、ずれ量を補償することで、位置あわせを実施する。このとき、ＳＡＲ画像再生部６ｂ、ＳＡＲ画像再生部６ｃによってそれぞれ再生されたＳＡＲ画像の、ＳＡＲ画像再生部６ａに対するアジマス方向のずれ量は、それぞれ式（６）に示したη１２とη１３である。
【００６１】
レジストレーション部７は、式（６）で表されるアジマス方向のずれ量η１２とη１３を補償するようにリサンプリングを行い、次式（１９）に示すように、位置あわせ後のＳＡＲ画像、ｚ１（ｍΔτ，ｎΔη）、ｚ２（ｍΔτ，ｎΔη）、ｚ３（ｍΔτ，ｎΔη）を得る。
2014044109.tif 000021
【００６２】
ｚ１（ｍΔτ，ｎΔη）、ｚ２（ｍΔτ，ｎΔη）、ｚ３（ｍΔτ，ｎΔη）には、受信機のゲインの相違などの影響で、振幅および位相にバイアス誤差が乗っている。そこで、位相補償部８と振幅補償部９は、位置あわせ後のＳＡＲ画像間の比率から、それぞれ位相と振幅のバイアス誤差を推定して補償する。ｚ２（ｍΔτ，ｎΔη）に対するｚ１（ｍΔτ，ｎΔη）の比率の平均値と、ｚ３（ｍΔτ，ｎΔη）に対するｚ１（ｍΔτ，ｎΔη）の比率の平均値を、それぞれε１２、ε１３とすると、ε１２、ε１３は次式（２０）によって定義される。
2014044109.tif 000022
【００６３】
位相補償部８は、ｚ２（τ，η）およびｚ３（τ，η）について、ε１２、ε１３の位相に相当する成分を補償する。振幅補償部９は、ｚ２（τ，η）およびｚ３（τ，η）について、ε１２、ε１３の振幅に相当する成分を補償する。これらの処理は併せて次式（２１）によって表現できる。
2014044109.tif 000023
【００６４】
なお、式（２１）の処理は受信チャネル間の位相差と振幅差を補償する処理である。したがって、ε１２、ε１３の値を予め校正係数として計測しておき、位相補償部８と振幅補償部９に保持しておくことができる場合は、観測毎に式（２０）によってこれらの値を推定する必要はない。ただし、チャネルインバランス補正処理において、アンテナ高度の微小な相違に起因する地形位相が無視できないような場合は、例えば特開２０１０−１７５３３０号公報に記載の方法などを用いて補正する必要がある。式（２１）においてはε１２とε１３は定数の形で記述しているが、地形位相を含めて補償する場合は、ε１２とε１３は画素毎に一定であるとは限らず、画素番号の関数となる。本明細書において、以下では、地形位相についても補正されたものとして議論を進める。
【００６５】
移動目標検出部１０においては、例えば、まず、受信信号から静止目標信号成分を差し引くことによって、静止目標信号成分を抑圧する。静止目標信号成分は、３つのＳＡＲ画像ｚ１（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ２（ｍΔτ，ｎΔη），ｚ３（ｍΔτ，ｎΔη）の平均に基づいて推定することができる。その成分を式（２２）のようにして差し引くことで、静止目標信号成分を抑圧することができる。
2014044109.tif 000024
【００６６】
式（２２）に示す出力電力Ｐｏｕｔ（ハット）（τ，η）が、静止目標信号抑圧後の信号電力であり、主な消え残りの成分は移動目標１００の信号であるため、この出力電力Ｐｏｕｔ（ハット）（τ，η）に対して、広く知られているＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｆａｌｓｅ  Ａｌａｒｍ  Ｒａｔｅ）処理、または閾値処理などの検出処理を適用して、移動目標信号を検出することが可能である。
なお、移動目標検出部１０における移動目標検出方法は、上記の方法に限る必要はなく、移動目標の信号が検出できれば、どのような方法を採っても良い。
ここでは、電子出願の関係上、アルファベット文字の上にある＾記号を、アルファベット文字（ハット）と表記している。
【００６７】
移動目標クロストラック速度推定部１１においては、既に公知のＡＴＩ法などと同様な方法で移動目標速度のクロストラック成分ｖｃ０を推定する。
移動目標クロストラック速度推定部１１におけるクロストラック成分ｖｃ０の推定方法としては、例えば、次のような方法があげられる。まず、移動目標１００が検出された画素の画素番号を（ｍｔ，ｎｔ）とする。目標速度のクロストラック成分をｖｃと仮定して、次式（２３）のように、画素番号（ｍｔ，ｎｔ）における信号位相差を補正して加算する。その出力電力をＰｔ（ｖｃ）とする。ｖｃをさまざまに変化させて、Ｐｔ（ｖｃ）が最大になるｖｃをｖｃ０の推定値とする。
2014044109.tif 000025
【００６８】
なお、移動目標クロストラック速度推定部１１においては、上記にかかわらず、移動目標速度のクロストラック成分ｖｃ０の推定方法に関して、どのような方法を採っても良い。
【００６９】
ところで、非特許文献１などに記載の通り、ＳＡＲ画像において、移動目標１００の像は、その速度のクロストラック成分に比例して、アジマス方向にずれることが知られている。移動目標速度のクロストラック成分がｖｃ０の場合、アジマス方向のずれ量は次式（２４）によって表わされる。
2014044109.tif 000026
【００７０】
そこで、移動目標位置推定部１２においては、移動目標クロストラック速度推定部１１で推定された移動目標速度のクロストラック成分ｖｃ０の値を用いて、式（２４）によって検出された移動目標１００のアジマス位置を推定する。すなわち、仮に検出された移動目標１００のアジマス位置がηｄｔｃｔであった場合、移動目標１００のアジマス位置の推定値η（ハット）は次式（２５）によって算出される。
2014044109.tif 000027
【００７１】
なお、移動目標１００のクロストラック方向の位置Ｒ０は、移動目標検出部１０において目標の検出された画素の位置から容易に算出することが可能である。
【００７２】
次に、図３を用いて、移動目標アロングトラック速度推定部１３の動作を説明する。図３に示すように、移動目標アロングトラック速度推定部１３は、アジマス窓処理部１３ａ、アジマス解凍部１３ｂ、処理パルス番号算出部１３ｃ、パルス毎ＡＴＩ部１３ｄ、位相差変化率算出部１３ｅ、位相差変化率速度変換部１３ｆから構成される。
【００７３】
また、図４は、アジマス窓処理部１３ａの処理内容を説明するための図である。アジマス窓処理部１３ａにおいては、まず、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００の信号を含むアジマスラインを、ＳＡＲ画像から抽出する。ここで、アジマスラインの信号は、次式（２６）で定義される。
2014044109.tif 000028
【００７４】
次に、アジマス窓処理部１３ａは、図４において破線で示すように、移動目標１００の信号の周辺に窓処理を施して、該アジマスラインの信号より移動目標信号が検出された画素の周りのＫ画素分（Ｋは任意の値とする）の信号を切り出す。
【００７５】
アジマス解凍部１３ｂでは、ＳＡＲ画像再生部６ａ〜６ｃによるＳＡＲ画像再生のアジマス圧縮に使用したアジマス参照関数の複素共役の関数をたたみこむことによって、アジマス圧縮された該アジマスラインの信号を、アジマス圧縮前の状態に戻す。なお、アジマス圧縮処理やアジマス参照関数については、非特許文献１などに詳しく記載されており、公知である。ここで、該アジマスラインの信号はアジマス窓処理部１３ａによって窓処理が施されているため、クラッタ信号が大幅に低減されていることが特徴である。
【００７６】
ここで、アジマス解凍部１３ｂが出力するアジマス解凍後の信号を次式（２７）で表わす。
2014044109.tif 000029
【００７７】
次に処理パルス番号算出部１３ｃにおいては、アジマス解凍部１３ｂによって得られたパルス圧縮前のアジマスラインの信号に対して、次のパルス毎ＡＴＩ部１３ｄにおける処理対象とするパルス番号を設定する。処理パルス番号算出部１３ｃは移動目標位置推定部１２によって推定されたアジマス位置の推定値η（ハット）の周りに、次式（２８）によって、処理時間の範囲を設定し、この時間内に含まれるパルス番号を出力する。
2014044109.tif 000030
【００７８】
ここで、βｂｗは、アンテナ開口の大きさで決まるビーム幅を表す。すなわち、式（２８）で設定している時間は、移動目標１００に電波が当たっている時間と解釈される。なお、処理の都合上、ここで設定する時間範囲は、式（２８）で表わされる範囲に対して、多少長く設定したり、短く設定したりしてもかまわない。このようにして、処理パルス番号算出部１３ｃで指定されたパルス番号の集合をＮｐｐとする。
【００７９】
なお、処理パルス番号算出部１３ｃの処理は、特にストリップマップモードでの観測において重要であり、式（２８）はストリップマップモードでの観測を想定して記述されている。他方、スポットライトモードの観測では、観測時間の間、アンテナのビームを同一の観測領域に当て続けるため、処理パルス番号算出部１３ｃでは観測に使用したすべてのパルスを指定すれば良い。その他の観測モードについても、同様な考え方で、処理時間の範囲を適宜設定すれば良い。
【００８０】
パルス毎ＡＴＩ部１３ｄにおいては、処理パルス番号算出部１３ｃにおいて設定されたパルス番号について、次式（２９）のように複数開口の信号を干渉させて、位相差を算出する。
2014044109.tif 000031
【００８１】
位相差変化率算出部１３ｅにおいては、位相差のヒストリφ１２（η）、φ１３（η）、φ２３（η）に直線を当てはめることによって位相差の変化率α１２、α１３、α２３を求める。
【００８２】
最後に、位相差変化率速度変換部１３ｆは式（１２）の連立方程式を最小二乗法などによってｖｘ０について解くことで、移動目標１００のアロングトラック速度ｖｘ０の推定値を算出する。
【００８３】
以上のように、本実施の形態１によれば、合成開口レーダ装置は、観測範囲に照射したパルス信号を２つ以上のアンテナ１ａ〜１ｃで受信した各受信信号を用いて、各ＳＡＲ画像を再生するＳＡＲ画像再生部６ａ〜６ｃと、２つ以上のアンテナ１ａ〜１ｃを搭載したプラットフォームの、少なくとも速度を計測するプラットフォーム運動計測部５と、プラットフォーム運動計測部５で計測したプラットフォームの速度情報を用いて、ＳＡＲ画像再生部６ａ〜６ｃの再生した各ＳＡＲ画像の位置あわせを行うレジストレーション部７と、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像を比較して、観測範囲内を移動する移動目標１００を表す信号を検出する移動目標検出部１０と、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００を表す信号に基づき、移動目標１００のクロストラック速度を推定する移動目標クロストラック速度推定部１１と、移動目標クロストラック速度推定部１１で推定された移動目標１００のクロストラック速度に基づき、移動目標１００のアジマス位置を推定する移動目標位置推定部１２と、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標１００のアロングトラック速度を推定する移動目標アロングトラック速度推定部１３とを備えるように構成した。このため、従来の非特許文献４に記載の方式において移動目標信号を分離するために必要であったＦｒＦＴ処理を要さず、演算量を削減できる効果を奏する。
【００８４】
また、本実施の形態１によれば、移動目標アロングトラック速度推定部１３は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部１３ｂと、移動目標位置推定部１２で推定された移動目標１００の位置情報に基づき、アジマス解凍部１３ｂでアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうちの移動目標１００を含む信号にパルス番号を設定する処理パルス番号算出部１３ｃと、処理パルス番号算出部１３ｃで設定されたパルス番号毎に、アジマス解凍処理された各信号を干渉させて、位相差を算出するパルス毎ＡＴＩ部１３ｄと、パルス毎ＡＴＩ部１３ｄで算出されたパルス番号毎の位相差のヒストリから位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部１３ｅと、位相差変化率算出部１３ｅで算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、移動目標１００のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部１３ｆとを有する構成にした。このため、移動目標１００のアジマス位置周辺に処理時間を設定してパルスを指定することができ、特にストリップマップモードでの観測に適した合成開口レーダ装置を実現できる。
【００８５】
また、実施の形態１によれば、移動目標アロングトラック速度推定部１３は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００を表す信号を切り出してアジマス解凍部１３ｂへ出力するアジマス窓処理部１３ａを有する構成にした。このため、移動目標アロングトラック速度推定部１３で処理する信号からクラッタを大幅に低減することができ、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【００８６】
なお、本実施の形態１においては、アンテナ開口が３つの場合を想定して定式化しているが、４つ以上の場合も同様の処理が可能であり、拡張は容易である。
【００８７】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。本実施の形態２に係る合成開口レーダ装置は、上記実施の形態１の移動目標アロングトラック速度推定部１３（図２、図３を参照）に代えて、クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４を備える。その他の構成は図２と同一のため、同一の符号を付し説明を省略する。
【００８８】
図６はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置のクラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４の機能構成の詳細を示すブロック図である。クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４は、アジマス窓処理部１４ａ、アジマス解凍部１４ｂ、処理パルス番号算出部１４ｃ、パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄ、パルス毎ＡＴＩ部１４ｅ、位相差変化率算出部１４ｆ、位相差変化率速度変換部１４ｇを備える。
図６において、アジマス窓処理部１４ａ、アジマス解凍部１４ｂ、処理パルス番号算出部１４ｃまでの処理は、図３に示した移動目標アロングトラック速度推定部１３におけるアジマス窓処理部１３ａ、アジマス解凍部１３ｂ、処理パルス番号算出部１３ｃの処理と同一であるため、説明は省略する。
【００８９】
パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄでは、パルス毎にＤＰＣＡ処理（Ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ）を適用する。ＤＰＣＡ処理は、具体的には信号の差分を計算する処理であり、次式（３０）で表わされる。パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄは、式（３０）によって算出された差分信号ζ１２（ｎΔη）、ζ１３（ｎΔη）、ζ２３（ｎΔη）を出力する。
2014044109.tif 000032
【００９０】
パルス毎ＡＴＩ部１４ｅの動作は、移動目標アロングトラック速度推定部１３におけるパルス毎ＡＴＩ部１３ｄと同様であるが、パルス毎ＡＴＩ部１４ｅの入力値は、パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄによって算出された差分信号である点が異なる。パルス毎ＡＴＩ部１４ｅは次式（３１）によってパルス毎の位相差を算出し、出力する。
2014044109.tif 000033
【００９１】
位相差変化率算出部１４ｆは、移動目標アロングトラック速度推定部１３における位相差変化率算出部１３ｅと同様に、位相差のヒストリφ１３−１２（η）、φ２３−１２（η）、φ２３−１３（η）に直線を当てはめることによって位相差の変化率α１３−１２、α２３−１２、α２３−１３を求める。
【００９２】
最後に位相差変化率速度変換部１４ｇにおいては、位相差の変化率α１３−１２、α２３−１２、α２３−１３から、移動目標のアロングトラック速度の推定値を算出する。ここで、α１３−１２、α２３−１２、α２３−１３とアロングトラック速度の関係は次式（３２）で表わされる。
2014044109.tif 000034
【００９３】
式（３２）に式（８）の関係を代入すると、アロングトラック方向の速度成分ｖｘ０に関する２次方程式が３つ得られるが、これらは線形従属の関係にあるので、独立な方程式は２つである。変数一つに対して、２つの方程式があるので、最小二乗法などによってｖｘ０の推定値を算出する。
【００９４】
なお、位相差の変化率α１３−１２、α２３−１２、α２３−１３の推定値には、それぞれ誤差が含まれるが、これらの誤差成分が完全に従属ではない場合は、式（１２）に記した３つの方程式に関する最小二乗法などによってｖｘ０の推定値を算出する。
【００９５】
さらに、式（３２）のどれか一つを用いてｖｘ０の推定値を算出しても構わない。例えば、位相差の変化率α２３−１３の推定値を用いてｖｘ０を推定する場合、式（３２）の最後の方程式をｖｘ０について整理すると次式（３３）が得られる。
2014044109.tif 000035
【００９６】
したがって、式（３３）より、２次方程式の解の公式を用いて、移動目標１００のアロングトラック方向の速度成分ｖｘ０の推定値を次式（３４）のように算出することができる。
2014044109.tif 000036
【００９７】
式（３４）の結果は、上記実施の形態１における式（１６）の結果と良く似ているが、パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄの出力である差分信号から計算されているため、この場合は、式（１６）の結果と異なり、アンテナ開口は少なくとも３つ必要であることに注意が必要である。なお、アンテナ開口の数が４つ以上の場合については、拡張は容易である。
【００９８】
以上のように、本実施の形態２によれば、合成開口レーダ装置は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像の信号をパルス毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、差分処理後の各差分信号をパルス毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標１００のアロングトラック速度を推定するクラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４を備える構成にした。このため、まずＤＰＣＡ処理によって差分を算出することにより、静止クラッタの信号を抑圧することができるため、クラッタの影響を低減でき、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【００９９】
また、本実施の形態２によれば、クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部１４ｂと、移動目標位置推定部１２で推定された移動目標１００の位置情報に基づき、アジマス解凍部１４ｂでアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、移動目標１００を含む信号にパルス番号を設定する処理パルス番号算出部１４ｃと、処理パルス番号算出部１４ｃで設定されたパルス番号毎に、アジマス解凍処理された各信号の各差分信号を算出して、クラッタを抑圧するパルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄと、処理パルス番号算出部１４ｃで設定されたパルス番号毎に、パルス毎ＤＰＣＡ部１４ｄで算出された各差分信号を干渉させて、位相差を算出するパルス毎ＡＴＩ部１４ｅと、パルス毎ＡＴＩ部１４ｅで算出されたパルス番号毎の位相差のヒストリから位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部１４ｆと、位相差変化率算出部１４ｆで算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、移動目標１００のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部１４ｇとを有する構成にした。このため、上記実施の形態１同様、移動目標１００のアジマス位置周辺に処理時間を設定してパルスを指定することができ、特にストリップマップモードでの観測に適した合成開口レーダ装置を実現できる。
【０１００】
また、本実施の形態２によれば、クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００を表す信号を切り出してアジマス解凍部１４ｂへ出力するアジマス窓処理部１４ａを有する構成にした。このため、上記実施の形態１同様、クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１４で処理する信号からクラッタを大幅に低減することができ、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【０１０１】
実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。本実施の形態３に係る合成開口レーダ装置は、上記実施の形態１の移動目標アロングトラック速度推定部１３（図２、図３を参照）に代えて、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５を備える。その他の構成は図２と同一のため、同一の符号を付し説明を省略する。
【０１０２】
図８はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置のサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５の機能構成の詳細を示すブロック図である。サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５は、アジマス窓処理部１５ａ、アジマス解凍部１５ｂ、処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃ、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄ、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅ、位相差変化率算出部１５ｆ、位相差変化率速度変換部１５ｇを備える。
図８において、アジマス窓処理部１５ａ、アジマス解凍部１５ｂまでの処理は、図３に示した移動目標アロングトラック速度推定部１３におけるアジマス窓処理部１３ａ、アジマス解凍部１３ｂの処理と同一であるため、説明は省略する。
【０１０３】
処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃは、アジマス解凍部１５ｂによって得られたパルス圧縮前のアジマスラインの信号に対して、次のサブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄにおける処理対象とするサブアパーチャ番号を設定する。処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃは移動目標位置推定部１２によって推定されたアジマス位置の推定値η（ハット）の周りに、次式（３５）によって、処理時間の範囲を設定し、この時間内に含まれるサブアパーチャ番号を出力する。
2014044109.tif 000037
【０１０４】
ここで、βｂｗは、アンテナ開口の大きさで決まるビーム幅を表す。すなわち、式（３５）で設定している時間は、移動目標１００に電波が当たっている時間と解釈される。なお、処理の都合上、ここで設定する時間範囲は、式（３５）で表わされる範囲に対して、多少長く設定したり、短く設定したりしてもかまわない。
【０１０５】
図９に、処理時間の範囲とサブアパーチャ番号の関係を説明するための概念図を示す。図９において、２０は検出された移動目標１００の信号を含むアジマスラインの信号である。横軸のη［秒］は、アジマス方向軸を表す時間（Ｓｌｏｗ  ｔｉｍｅ）である。サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄにおいては、アジマスラインの信号２０の、上式（３５）によって設定される処理時間の範囲内から、図９の破線で囲んだ範囲の信号を切り出してアジマス圧縮処理を施す。ここで、切り出される破線で囲んだ範囲をサブアパーチャと呼ぶ。図９に示すとおり、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄにおいては、サブアパーチャをＳｌｏｗ  ｔｉｍｅ方向に移動させながら、切り出された各信号（サブアパーチャ番号−１，０，１）について、アジマス圧縮処理を適用する。
【０１０６】
処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃは、式（３４）に従って設定した処理時間の範囲の中に含まれる信号の中に含まれるサブアパーチャを取り出すために、便宜上、サブアパーチャに番号ｎｓｕｂ（図９ではサブアパーチャ番号−１，０，１などと表す）を付与した上で、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄで用いるサブアパーチャを指定する。ここで指定されたサブアパーチャ番号をＮｓｐと表す。
【０１０７】
サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄにおいては、前述の通り、処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃにおいて指定されたサブアパーチャについて、アジマス圧縮処理を適用する。サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄによってアジマス圧縮されて得られる出力信号を次式（３６）で表わす。
2014044109.tif 000038
【０１０８】
図１０にサブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅの処理内容を説明するための概念図を示す。サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅにおいては、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄにおいてアジマス圧縮されたサブアパーチャの信号について、次式（３７）のように複数開口の信号を干渉させて、位相差を算出する。
2014044109.tif 000039
【０１０９】
ここで、変数ｎｍａｘ，ｎｓｕｂは、サブアパーチャ番号ｎｓｕｂのサブアパーチャにおいて生じる移動目標信号のピーク位置を表す画素番号である。すなわち、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅにおいては、各サブアパーチャについて移動目標信号のピーク位置ｎｍａｘ，ｎｓｕｂを次式（３８）に従って決定する。
2014044109.tif 000040
【０１１０】
位相差変化率算出部１５ｆにおいては、位相差のヒストリφｓｕｂ，１２（ｎｓｕｂ）、φｓｕｂ，１３（ｎｓｕｂ）、φｓｕｂ，２３（ｎｓｕｂ）に直線を当てはめることによって位相差の変化率α１２、α１３、α２３を求める。
【０１１１】
最後に、位相差変化率速度変換部１５ｇは式（１２）の連立方程式を最小二乗法などによってｖｘ０について解くことで、移動目標１００のアロングトラック速度ｖｘ０の推定値を算出する。
【０１１２】
以上のように、本実施の形態３によれば、合成開口レーダ装置は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施した後、アジマス圧縮処理を施した各信号をサブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標１００のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５を備えるように構成した。このため、位相差を算出する前にサブアパーチャアジマス圧縮処理を施すことにより、位相差を算出する前に目標信号電力を向上させて、雑音の影響を低減することができる。よって、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【０１１３】
また、本実施の形態３によれば、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部１５ｂと、移動目標位置推定部１２で推定された移動目標１００の位置情報に基づき、アジマス解凍部１５ｂでアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、移動目標１００を含む信号にサブアパーチャ番号を設定する処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃと、処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃで設定されたサブアパーチャ番号毎に、アジマス解凍処理された各信号に対してアジマス圧縮処理を施すサブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄと、処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃで設定されたサブアパーチャ番号毎に、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄでアジマス圧縮処理された各信号を干渉させて、位相差を算出するサブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅと、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅで算出されたサブアパーチャ毎の位相差のヒストリから位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部１５ｆと、位相差変化率算出部１５ｆで算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、移動目標１００のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部１５ｇとを有する構成にした。このため、上記実施の形態１同様、移動目標１００のアジマス位置周辺に処理時間を設定してサブアパーチャ画像を指定することができ、特にストリップマップモードでの観測に適した合成開口レーダ装置を実現できる。
【０１１４】
また、本実施の形態３によれば、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００を表す信号を切り出してアジマス解凍部１５ｂへ出力するアジマス窓処理部１５ａを有する構成にした。このため、上記実施の形態１同様、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５で処理する信号からクラッタを大幅に低減することができ、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【０１１５】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る合成開口レーダ装置の機能構成を示すブロック図である。本実施の形態４に係る合成開口レーダ装置は、上記実施の形態１の移動目標アロングトラック速度推定部１３（図２、図３を参照）に代えて、サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６を備える。その他の構成は図２と同一のため、同一の符号を付し説明を省略する。
【０１１６】
図１２はこの発明の実施の形態４に係る合成開口レータ装置のサブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６の機能構成の詳細を示すブロック図である。サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６は、アジマス窓処理部１６ａ、アジマス解凍部１６ｂ、処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃ、サブアパーチャアジマス圧縮部１６ｄ、サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅ、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆ、位相差変化率算出部１６ｇ、位相差変化率速度変換部１６ｈを備える。
図１２において、アジマス窓処理部１６ａ、アジマス解凍部１６ｂ、処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃ、サブアパーチャアジマス圧縮部１６ｄまでの処理は、図８に示したサブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５におけるアジマス窓処理部１５ａ、アジマス解凍部１５ｂ、処理サブアパーチャ番号算出部１５ｃ、サブアパーチャアジマス圧縮部１５ｄの処理と同一であるため、説明は省略する。
【０１１７】
サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅでは、サブアパーチャ毎にＤＰＣＡ処理を適用する。ＤＰＣＡ処理は、具体的には信号の差分を計算する処理であり、次式（３９）であらわされる。サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅは、式（３９）によって算出された差分信号ζｓｕｂ，１２（ｎｓｕｂ）、ζｓｕｂ，１３（ｎｓｕｂ）、ζｓｕｂ，２３（ｎｓｕｂ）を出力する。
2014044109.tif 000041
【０１１８】
サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆの動作は、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５におけるサブアパーチャ毎ＡＴＩ部１５ｅと同様であるが、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆの入力値は、サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅによって算出された差分信号である点が異なる。サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆは次式（４０）によってサブアパーチャ毎の位相差を算出し、出力する。
2014044109.tif 000042
【０１１９】
位相差変化率算出部１６ｇは、サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部１５における位相差変化率算出部１５ｆと同様に、位相差のヒストリφｓｕｂ，１３−１２（ｎｓｕｂ）、φｓｕｂ，２３−１２（ｎｓｕｂ）、φｓｕｂ，２３−１３（ｎｓｕｂ）に直線を当てはめることによって位相差の変化率α１３−１２、α２３−１２、α２３−１３を求める。
【０１２０】
最後に、位相差変化率速度変換部１６ｈは式（３２）の連立方程式を最小二乗法などによってｖｘ０について解くことで、移動目標１００のアロングトラック速度ｖｘ０の推定値を算出する。
【０１２１】
以上のように、本実施の形態４によれば、合成開口レーダ装置は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像をサブアパーチャ画像に分割してアジマス圧縮処理を施し、アジマス圧縮処理を施した各信号をサブアパーチャ毎に差分処理してクラッタを抑圧した後、差分処理後の各差分信号をサブアパーチャ毎に干渉させて位相差の変化率を算出し、移動目標１００のアロングトラック速度を推定するサブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６を備えるように構成した。このため、位相差を算出する前にサブアパーチャアジマス圧縮処理を施し、さらにＤＰＣＡ処理によって差分を算出することで、静止クラッタの信号を抑圧することができるようになり、位相差を算出する前にクラッタおよび雑音の影響を低減できる。よって、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【０１２２】
また、本実施の形態４によれば、サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像に対してアジマス解凍処理を施すアジマス解凍部１６ｂと、移動目標位置推定部１２で推定された移動目標１００の位置情報に基づき、アジマス解凍部１６ｂでアジマス解凍処理された各ＳＡＲ画像の信号のうち、移動目標１００を含む信号にサブアパーチャ番号を設定する処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃと、処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃで設定されたサブアパーチャ番号毎に、アジマス解凍処理された各信号に対してアジマス圧縮処理を施すサブアパーチャアジマス圧縮部１６ｄと、処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃで設定されたサブアパーチャ番号毎に、サブアパーチャアジマス圧縮部１６ｄでアジマス圧縮処理された各信号の各差分信号を算出して、クラッタを抑圧するサブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅと、処理サブアパーチャ番号算出部１６ｃで設定されたサブアパーチャ番号毎に、サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部１６ｅで算出された各差分信号を干渉させて、位相差を算出するサブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆと、サブアパーチャ毎ＡＴＩ部１６ｆで算出されたサブアパーチャ毎の位相差のヒストリから位相差の変化率を算出する位相差変化率算出部１６ｇと、位相差変化率算出部１６ｇで算出された位相差の変化率をアロングトラック速度に変換し、移動目標１００のアロングトラック速度の推定値を得る位相差変化率速度変換部１６ｈとを有する構成にした。このため、上記実施の形態３同様、移動目標１００のアジマス位置周辺に処理時間を設定してサブアパーチャ画像を指定することができ、特にストリップマップモードでの観測に適した合成開口レーダ装置を実現できる。
【０１２３】
また、本実施の形態４によれば、サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６は、レジストレーション部７で位置あわせされた各ＳＡＲ画像から、移動目標検出部１０で検出された移動目標１００を表す信号を切り出してアジマス解凍部１６ｂへ出力するアジマス窓処理部１６ａを有する構成にした。このため、上記実施の形態１同様、サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部１６で処理する信号からクラッタを大幅に低減することができ、移動目標１００のアロングトラック速度の推定精度をさらに向上できる効果を奏する。
【０１２４】
なお、上記実施の形態１〜４では、合成開口レーダ装置が、送受信アンテナ１ａ、受信アンテナ１ｂ，１ｃ、送受切換器２、送信機３、受信機４ａ〜４ｃ、およびプラットフォーム運動計測部５を備えて、観測範囲へパルス信号を照射して信号を受信し、受信信号からＳＡＲ画像を再生および処理する構成にしたが、合成開口レーダ装置からこれらの構成を省略し、外部入力される受信信号を用いてＳＡＲ画像を再生および処理する構成にしてもよい。
【０１２５】
上記以外にも、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１２６】
１ａ  送受信アンテナ、１ｂ，１ｃ  受信アンテナ、２  送受切換器、３  送信機、４ａ，４ｂ，４ｃ  受信機、５  プラットフォーム運動計測部、６ａ，６ｂ，６ｃ  ＳＡＲ画像再生部、７  レジストレーション部、８  位相補償部、９  振幅補償部、１０  移動目標検出部、１１  移動目標クロストラック速度推定部、１２  移動目標位置推定部、１３  移動目標アロングトラック速度推定部、１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ  アジマス窓処理部、１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ  アジマス解凍部、１３ｃ，１４ｃ  処理パルス番号算出部、１３ｄ，１４ｅ  パルス毎ＡＴＩ部、１３ｅ，１３ｆ，１５ｆ，１６ｇ  位相差変化率算出部、１３ｆ，１４ｇ，１５ｇ，１６ｈ  位相差変化率速度変換部、１４  クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部、１４ｄ  パルス毎ＤＰＣＡ部、１５  サブアパーチャ式移動目標アロングトラック速度推定部、１５ｃ，１６ｃ  処理サブアパーチャ番号算出部、１５ｄ，１６ｄ  サブアパーチャアジマス圧縮部、１５ｅ，１６ｆ  サブアパーチャ毎ＡＴＩ部、１６  サブアパーチャ式クラッタ抑圧型移動目標アロングトラック速度推定部、１６ｅ  サブアパーチャ毎ＤＰＣＡ部。
【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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