(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号分割部と、部分速度推定部と、運動分離部と、中心特定部と、移動速度算出部とを有し、
上記信号分割部は、目標を観測する合成開口レーダが出力した信号に基づくアジマス圧縮前の信号をレンジ方向の距離に基づいて複数の部分信号に分割し、
上記部分速度推定部は、上記信号分割部が分割した複数の部分信号それぞれについて、所定の複数の速度それぞれが上記合成開口レーダによって観測された目標の速度であると仮定されて速度ごとに上記部分信号がアジマス圧縮されたアジマス圧縮後の各信号のうち、振幅が最大となる信号に対応する速度を、上記部分信号に対応する上記目標の部分の移動速度でありレンジ方向速度とアジマス方向速度とを速度成分として有する移動速度として推定し、
上記運動分離部は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した移動速度の速度成分のうち、レンジ方向速度を上記レンジ方向の距離の関数として近似する一次関数と、速度成分のうち、アジマス方向速度を上記レンジ方向の距離の関数として近似する一次関数とを算出し、
上記中心特定部は、上記部分速度推定部が推定した上記目標の部分の移動速度に対応するアジマス圧縮後の信号を、部分信号ごと取得し、部分信号ごとに取得したアジマス圧縮後の信号を用いて、上記レンジ方向における上記目標の中心である部分の位置を特定し、
上記移動速度算出部は、上記運動分離部が算出したそれぞれの一次関数に基づいて、上記中心特定部が特定した上記レンジ方向における上記目標の中心である部分の位置から、上記目標の中心である部分の移動速度でありレンジ方向速度とアジマス方向速度とを速度成分として有する移動速度を算出して、上記目標全体の運動による移動速度とする運動推定装置。
【請求項２】
上記移動速度算出部は、上記目標全体が高さ方向には移動していないと仮定して、上記目標全体の運動によるレンジ方向の移動速度を算出し、算出したレンジ方向の移動速度をグランドレンジ方向の移動速度に変換することを特徴とする請求項１に記載の運動推定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の運動推定装置と、
上記運動推定装置が推定した上記目標全体の運動による移動速度が、上記目標の速度であると仮定して、上記合成開口レーダが出力した信号に基づくアジマス圧縮前の信号をアジマス圧縮するアジマス圧縮部と
を有することを特徴とする信号処理装置。
【請求項４】
コンピュータが実行することにより、請求項１または請求項２に記載の運動推定装置として上記コンピュータを機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、合成開口レーダによる観測結果から目標の速度や角速度を推定する運動推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダによる観測信号をアジマス圧縮では、合成開口レーダと目標との相対速度に合致する参照関数を使うことにより、分解能を高めることができる。通常、合成開口レーダ自身の移動速度は既知なので、目標の移動速度を正しく推定することが重要である。
目標の移動速度として、複数の速度を仮定し、仮定したそれぞれの速度に合致した参照関数を使ってアジマス圧縮をし、アジマス圧縮後の信号のピーク値を比較して、ピーク値が最も大きくなる速度が、目標の移動速度であると判定する技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１１４０９３号公報
【特許文献２】特開２００７−１１４０９８号公報
【特許文献３】特開２００７−２９２５３２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１９１２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術では、目標全体の運動とは別に、目標自体が回転しているなど、目標の部分ごとに移動速度が異なると、目標の移動速度を正しく判定できない場合がある。例えば、ある部分からの反射が強いと、その部分の移動速度を、目標全体の移動速度であると判定する可能性がある。
この発明は、例えば、目標自体が回転している場合でも、目標全体の移動速度を正しく推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明にかかる運動推定装置は、
部分速度推定部と、運動分離部と、移動速度算出部とを有し、
上記部分速度推定部は、合成開口レーダが出力した信号に基づいて、上記合成開口レーダが観測した目標を分割した複数の部分それぞれについて、上記部分の移動速度を推定し、
上記運動分離部は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した速度に基づいて、上記目標全体の運動と、上記目標自体の回転運動とを分離し、
上記移動速度算出部は、上記運動分離部が分離した上記目標全体の運動に基づいて、上記目標全体の運動による移動速度を算出する
ことを特徴とする。
【０００６】
上記部分速度推定部は、レンジ方向の距離に基づいて上記目標を上記複数の部分に分割し、
上記運動分離部は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した移動速度を上記レンジ方向の距離の関数として近似する一次関数を算出し、
上記移動速度算出部は、上記運動分離部が算出した一次関数に基づいて、上記目標の中心である部分の移動速度を算出して、上記目標全体の運動による移動速度とする
ことを特徴とする。
【０００７】
上記運動推定装置は、更に、信号分割部を有し、
上記信号分割部は、上記合成開口レーダが出力した信号に基づくアジマス圧縮前の信号を上記レンジ方向の距離に基づいて複数の部分信号に分割し、
上記部分速度推定部は、上記信号分割部が分割した複数の部分信号それぞれに基づいて、上記部分信号に対応する上記目標の部分の移動速度を推定する
ことを特徴とする。
【０００８】
上記移動速度算出部は、上記目標全体が高さ方向には移動していないと仮定して、上記目標全体の運動によるレンジ方向の移動速度を算出し、算出したレンジ方向の移動速度をグランドレンジ方向の移動速度に変換することを特徴とする。
【０００９】
上記運動推定装置は、更に、角速度算出部を有し、
上記角速度算出部は、上記運動分離部が分離した上記目標自体の回転運動に基づいて、上記目標自体の回転運動による角速度を算出する
ことを特徴とする。
【００１０】
上記角速度算出部は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した移動速度と、上記目標全体の運動による移動速度との差の変化率に基づいて、上記目標自体の回転運動による角速度を算出することを特徴とする。
【００１１】
この発明にかかる信号処理装置は、
上記運動推定装置と、
上記運動推定装置が推定した上記目標全体の運動による移動速度が、上記目標の速度であると仮定して、上記合成開口レーダが出力した信号に基づくアジマス圧縮前の信号をアジマス圧縮するアジマス圧縮部と
を有することを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかるコンピュータプログラムは、
コンピュータが実行することにより、上記運動推定装置または上記信号処理装置として上記コンピュータを機能させることを特徴とする。
【００１３】
この発明にかかる運動推定方法は、
合成開口レーダが出力した信号に基づいて、上記合成開口レーダが観測した目標の運動を推定する運動推定方法において、
上記合成開口レーダが出力した信号に基づいて、上記合成開口レーダが観測した目標を分割した複数の部分それぞれについて、上記部分の移動速度を推定し、
上記複数の部分それぞれについて推定した速度に基づいて、上記目標全体の運動と、上記目標自体の回転運動とを分離し、
分離した上記目標全体の運動に基づいて、上記目標全体の運動による移動速度を算出する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
目標全体の運動と、目標自体の回転運動とを分離して、目標全体の運動による移動速度を算出するので、目標自体が回転している場合でも、目標全体の移動速度を正しく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１における合成開口レーダ観測システム１０の全体構成の一例を示す構成図。
【図２】実施の形態１における信号処理装置１３のハードウェア資源の一例を示すハードウェア構成図。
【図３】実施の形態１における運動推定装置３４の機能ブロックの一例を示すブロック構成図。
【図４】実施の形態１における運動推定装置３４の動作原理を説明するための図。
【図５】実施の形態１における運動推定装置３４の動作原理を説明するための図。
【図６】実施の形態１における運動推定処理Ｓ１０の流れの一例を示すフロー図。
【図７】実施の形態２における運動推定装置３４の機能ブロックの一例を示すブロック構成図。
【図８】実施の形態２における運動推定処理Ｓ１０の流れの一例を示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
実施の形態１．
実施の形態１について、図１〜図６を用いて説明する。
【００１７】
図１は、この実施の形態における合成開口レーダ観測システム１０の全体構成の一例を示す構成図である。
【００１８】
合成開口レーダ観測システム１０は、合成開口レーダ２１を使って、目標７０などを観測するシステムである。合成開口レーダ観測システム１０は、例えば、観測衛星１２と、信号処理装置１３とを有する。
観測衛星１２は、合成開口レーダ２１を搭載している。観測衛星１２は、プラットフォームの一例である。観測衛星１２は、例えば、低軌道を周回している。観測衛星１２は、速度７６で移動している。観測衛星１２が移動している方向を「アジマス方向」と呼ぶ。
合成開口レーダ２１は、例えば地表へ向けて、マイクロ波などの電波をチャープ変調したパルス６１を送信し、目標７０などにパルス６１が当たって反射した反射波６２を受信する。合成開口レーダ２１は、受信した反射波６２の強度を表わす信号８１を出力する。
【００１９】
信号８１において、パルス６１の送信の一周期に相当する部分では、パルス６１の送信から反射波６２の受信までの遅延時間が、合成開口レーダ２１から目標７０までの距離（レンジ方向距離）を表わす。また、次のパルス６１の送信時には、観測衛星１２がアジマス方向に移動しているので、レンジ方向距離の変化から、アジマス方向における目標７０の位置がわかる。信号８１のうち、パルス６１の送信の各周期から、パルス６１の送信からの遅延時間が同じ部分を抜き出したものを「アジマスライン」と呼ぶ。アジマスラインには、同じレンジ方向距離にある目標７０からの反射が含まれている。
【００２０】
信号処理装置１３は、合成開口レーダ２１が出力した信号を処理して、例えば、合成開口レーダ２１によって観測された地表の画像を生成する。また、信号処理装置１３は、合成開口レーダ２１によって観測された目標７０の移動速度や回転速度などの付加的な情報を出力する。なお、信号処理装置１３は、観測衛星１２に搭載されている構成であってもよい。
信号処理装置１３は、例えば、レンジ圧縮部３１と、第一アジマス圧縮部３２と、目標抽出部３３と、運動推定装置３４と、第二アジマス圧縮部３５と、画像生成部３６と、付加情報生成部３７とを有する。
【００２１】
レンジ圧縮部３１は、合成開口レーダ２１から信号８１を入力して、レンジ圧縮する。レンジ圧縮により、レンジ方向の分解能が高くなる。
第一アジマス圧縮部３２は、レンジ圧縮部３１がレンジ圧縮した信号８２を入力して、アジマス圧縮する。第一アジマス圧縮部３２は、目標７０が静止しているものと仮定した参照信号を使って、アジマス圧縮をする。目標７０が静止しているという仮定でアジマス圧縮をするので、目標７０の移動速度７１が遅いほど、アジマス方向の分解能が高くなる。
目標抽出部３３は、第一アジマス圧縮部３２がアジマス圧縮した信号８３から、目標７０からの反射である部分を抽出する。
【００２２】
運動推定装置３４は、目標抽出部３３がどの部分を抽出したかを表わす信号８４を入力する。運動推定装置３４は、レンジ圧縮部３１がレンジ圧縮した信号８２のうち、目標抽出部３３が抽出した部分に相当する信号８２を入力する。運動推定装置３４は、信号８２に基づいて、目標７０の移動速度７１や回転速度を推定する。運動推定装置３４は、例えば、目標７０のアジマス方向速度７２と、レンジ方向速度７３と成分とする速度ベクトルを推定する。また、運動推定装置３４は、例えば、アジマス方向を軸とする目標７０の角速度や、高さ方向を軸とする目標７０の角速度を推定する。
【００２３】
第二アジマス圧縮部３５（アジマス圧縮部）は、目標抽出部３３がどの部分を抽出したかを表わす信号８４を入力する。第二アジマス圧縮部３５は、運動推定装置３４が推定した移動速度７１や角速度を表わす信号８５を入力する。第二アジマス圧縮部３５は、レンジ圧縮部３１がレンジ圧縮した信号８２のうち、目標抽出部３３が抽出した部分に相当する信号８２を入力する。第二アジマス圧縮部３５は、目標７０が、運動推定装置３４が推定した移動速度７１で移動しているものと仮定した参照信号を使って、入力した信号８２をアジマス圧縮する。
【００２４】
画像生成部３６は、第一アジマス圧縮部３２がアジマス圧縮した信号８３と、第二アジマス圧縮部３５がアジマス圧縮した信号８６とを入力して、画像を生成する。目標抽出部３３が抽出した部分については、信号８６を使い、それ以外の部分については、信号８３を使うことにより、画像生成部３６は、全体的に分解能が高く、鮮明な画像を生成する。
【００２５】
付加情報生成部３７は、運動推定装置３４が推定した移動速度７１や角速度を表わす信号８５を入力する。付加情報生成部３７は、入力した信号８５が表わす目標７０の移動速度７１や角速度を表わす情報を生成して、出力する。
【００２６】
なお、後述するように、運動推定装置３４は、目標７０の移動速度７１を推定するため、信号８２をアジマス圧縮する。したがって、運動推定装置３４が、アジマス圧縮した信号８６を出力する構成であってもよい。その場合、第二アジマス圧縮部３５は、なくてもよい。
【００２７】
図２は、この実施の形態における信号処理装置１３のハードウェア資源の一例を示すハードウェア構成図である。
【００２８】
信号処理装置１３は、例えば、処理装置９１と、入力装置９２と、出力装置９３と、記憶装置９４とを有する。
処理装置９１は、記憶装置９４が記憶したプログラム（コンピュータプログラム）を実行することにより、データを処理し、入力装置９２や出力装置９３を制御する。
記憶装置９４は、処理装置９１が実行するプログラムや、処理装置９１が処理するデータを記憶する。記憶装置９４は、例えば、半導体メモリ、磁気ディスク装置、光学ディスク装置などである。
入力装置９２は、外部から信号を入力し、処理装置９１が処理できるデータに変換する。入力装置９２が変換したデータは、処理装置９１が直接処理する構成であってもよいし、記憶装置９４が一時的に記憶する構成であってもよい。入力装置９２は、例えば、キーボード、マウス、カメラ、スキャナ、マイク、センサ、アナログデジタル変換回路、受信装置などである。
出力装置９３は、処理装置９１が処理したデータや、記憶装置９４が記憶したデータを変換して外部に出力する。出力装置９３は、例えば、画像表示装置、プリンタ、スピーカ、デジタルアナログ変換回路、送信装置などである。
【００２９】
運動推定装置３４など信号処理装置１３を構成するブロックは、記憶装置９４が記憶したプログラムを処理装置９１が実行することにより実現できる。なお、信号処理装置１３を構成するブロックは、他の構成により実現してもよい。
【００３０】
図３は、この実施の形態における運動推定装置３４の機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。
【００３１】
運動推定装置３４は、例えば、信号入力部４１と、アジマスライン分割部４２と、速度仮定部４３と、相関度算出部４４と、相関度最大速度判定部４５と、近似直線算出部５０と、中心判定部５１と、移動速度算出部５２と、角速度算出部５３と、運動出力部５４とを有する。
【００３２】
信号入力部４１は、レンジ圧縮部３１がレンジ圧縮したアジマス圧縮前の信号８２と、目標抽出部３３が出力した信号８４とを入力する。信号入力部４１は、信号８４に基づいて、入力した信号８２から、目標抽出部３３が抽出した部分に相当する信号を切り出す。
目標７０からの反射は、アジマス方向及びレンジ方向それぞれにおいて、ある程度の幅を持つ。信号入力部４１は、信号８２を、パルス６１送信の周期ごとに分割し、アジマス方向距離がある範囲に入る複数の周期の信号を切り出す。更に、信号入力部４１は、切り出したそれぞれの周期の信号のなかから、レンジ方向距離がある範囲に入る部分の信号を切り出す。
【００３３】
アジマスライン分割部４２は、信号入力部４１が切り出した信号を、複数の部分（部分信号）に分割する。アジマスライン分割部４２は、信号分割部の一例である。アジマスライン分割部４２は、信号入力部４１が切り出した信号を、アジマスラインに分割する。アジマスライン分割部４２は、信号入力部４１が切り出した信号を所定のサンプリング周期ごとに分割し、分割した信号をレンジ方向距離ごとに分類する。アジマスライン分割部４２は、同じレンジ方向距離に分類された信号を一つにまとめて、一つのアジマスラインとする。信号入力部４１が切り出したレンジ方向距離の範囲が、サンプリング周期のｍ倍に相当する場合、アジマスライン分割部４２は、信号入力部４１が切り出した信号を、ｍ個のアジマスラインに分割する。
【００３４】
速度仮定部４３は、目標７０の速度として、あらかじめ定めた範囲内の複数の速度を仮定する。例えば、レンジ方向速度７３の最大値をｖｒ，ｍａｘ、刻み幅をΔｖｒに設定した場合、速度仮定部４３は、−ｖｒ，ｍａｘ以上かつｖｒ，ｍａｘ以下で、Δｖｒの整数倍であるｖｒ（−ｖｒ，ｍａｘ≦ｖｒ≦ｖｒ，ｍａｘ、ｖｒ＝ｋｒ・Δｖｒ、ｋｒは整数。）を、目標７０のレンジ方向速度７３と仮定する。また、アジマス方向速度７２の最大値をｖａ，ｍａｘ、刻み幅をΔｖａに設定した場合、速度仮定部４３は、−ｖａ，ｍａｘ以上かつｖａ，ｍａｘ以下で、Δｖａの整数倍であるｖａ（−ｖａ，ｍａｘ≦ｖａ≦ｖａ，ｍａｘ、ｖａ＝ｋａ・Δｖａ、ｋは整数。）を、目標７０のアジマス方向速度７２と仮定する。目標７０のレンジ方向速度７３として仮定する速度ｖｒが（２ｎｒ＋１）個（ただし、ｎｒは、ｖｒ，ｍａｘ／Δｖｒを超えない最大の整数。）、アジマス方向速度７２として仮定する速度ｖａが（２ｎａ＋１）個（ただし、ｎａは、ｖａ，ｍａｘ／Δｖａを超えない最大の整数。）あるので、速度仮定部４３が目標７０の移動速度７１として仮定する速度ｖの数は、このすべての組み合わせである（２ｎｒ＋１）×（２ｎａ＋１）個になる。
【００３５】
相関度算出部４４は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれを、速度仮定部４３が仮定した速度それぞれに合致する参照信号を使って、アジマス圧縮する。アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインがｍ個、速度仮定部４３が仮定した速度がｎ個ある場合、相関度算出部４４は、ｍ×ｎ回のアジマス圧縮をする。
相関度算出部４４は、アジマス圧縮したそれぞれの信号において、振幅の最大値を算出する。相関度算出部４４が算出した最大値を「速度相関度」と呼ぶ。速度仮定部４３が仮定した速度がｎ個ある場合、相関度算出部４４は、各アジマスラインについて、ｎ個の速度相関度を算出する。アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインがｍ個ある場合、相関度算出部４４は、全部でｍ×ｎ個の速度相関度を算出する。
【００３６】
相関度最大速度判定部４５は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて、相関度算出部４４が算出した速度相関度のなかから、最も大きい速度相関度を判定する。相関度最大速度判定部４５は、部分速度推定部の一例である。相関度最大速度判定部４５が判定した速度相関度を「最大相関度」と呼ぶ。
相関度最大速度判定部４５は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて、速度仮定部４３が仮定した速度のなかから、相関度算出部４４が算出した速度相関度が最大相関度になる速度を判定する。相関度最大速度判定部４５が判定した速度を「相関度最大速度」と呼ぶ。なお、相関度算出部４４が算出する速度相関度は実数であるから、異なる速度について相関度算出部４４が算出した速度相関度が完全に等しくなることはないと仮定する。すなわち、相関度最大速度は、一つのアジマスラインに対して一つに定まる。
アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインがｍ個あるとすると、相関度最大速度判定部４５は、ｍ個の最大相関度と、ｍ個の相関度最大速度とを判定する。
【００３７】
それぞれのアジマスラインには、目標のうち、レンジ方向距離がほぼ等しい部分からの反射が含まれている。したがって、相関度最大速度判定部４５が算出した相関度最大速度は、目標をレンジ方向距離に基づいて分割した各部分の速度を表わす。そこで、相関度最大速度を、そのアジマスラインについての「部分速度」とも呼ぶ。
【００３８】
近似直線算出部５０は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて相関度最大速度判定部４５が判定した部分速度を、そのアジマスラインに対応するレンジ方向距離の関数として近似する近似直線を算出する。例えば、近似直線算出部５０は、近似直線を表わす一次関数の係数を算出する。近似直線算出部５０は、運動分離部の一例である。
【００３９】
中心判定部５１は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて、相関度算出部４４がアジマス圧縮したアジマス圧縮後の信号のうち、相関度最大速度判定部４５が判定した相関度最大速度（部分速度）についての信号を取得する。中心判定部５１は、取得した信号に基づいて、目標７０の中心位置を判定する。例えば、中心判定部５１は、レンジ方向において目標７０からの反射が分布する範囲を算出し、算出した範囲の真ん中を、レンジ方向における目標７０の中心位置とする。
【００４０】
移動速度算出部５２は、近似直線算出部５０が算出した直線に基づいて、目標７０全体の移動速度を算出する。例えば、移動速度算出部５２は、中心判定部５１が判定した目標７０のレンジ方向距離を、近似直線算出部５０が算出した係数によって表わされる一次関数に代入して算出した速度を、目標７０の移動速度とする。
【００４１】
角速度算出部５３は、近似直線算出部５０が算出した直線に基づいて、目標７０自体の回転速度を算出する。例えば、角速度算出部５３は、近似直線算出部５０が算出した直線の傾きに基づいて、目標７０の中心における速度と、目標７０の中心からレンジ方向に所定の距離離れた位置における速度との差を算出し、算出した差に基づいて、目標７０自体の回転速度を求める。
【００４２】
図４は、この実施の形態における運動推定装置３４の動作原理を説明するための図である。
【００４３】
横軸ｇは、グランドレンジ方向を示す。縦軸ｚは、高さ方向を示す。アジマス方向は、紙面に対して垂直な方向である。目標７０から見た天頂に対する合成開口レーダ２１の方向、すなわち、合成開口レーダ２１が送信するパルス６１の入射角をθとする。軸ｒは、レンジ方向を示す。軸ｚ’は、レンジ方向（およびアジマス方向）に対して垂直な方向を示す。
【００４４】
目標７０の各部分のグランドレンジ−高さ平面内での移動速度ｖｇｚは、目標７０全体のグランドレンジ方向への移動速度ｖｇと、紙面に対して垂直な中心軸７４を中心とする角速度ωｇｚの回転運動に起因する速度ｖｚとの合成である。
ここで、角速度ωｇｚと、速度ｖｚとの間には、ｖｚ＝ωｇｚ・Δｇ（ただし、Δｇは、中心軸７４からの距離を表わす。）という関係が成り立つ。
【００４５】
相関度最大速度判定部４５が推定した部分速度のレンジ方向成分であるレンジ方向速度ｖｒは、移動速度ｖｇｚのレンジ方向成分である。レンジ方向速度ｖｒと、移動速度ｖｇ及び速度ｖｚとの間には、ｖｒ＝ｖｇ・ｓｉｎθ−ｖｚ・ｃｏｓθ（ただし、ｓｉｎは、正弦関数を表わす。ｃｏｓは、余弦関数を表わす。）という関係が成り立つ。
ｖｚ＝ωｇｚ・Δｇだから、ｖｒ＝ｖｇ・ｓｉｎθ−ωｇｚ・Δｇ・ｃｏｓθである。
また、Δｒ＝Δｇ・ｓｉｎθ（ただし、Δｒは、レンジ方向における中心軸７４からの距離を表わす。）だから、ｖｒ＝ｖｇ・ｓｉｎθ−ωｇｚ・Δｒ・ｃｏｔθ（ただし、ｃｏｔは、余接関数を表わす。）である。
すなわち、レンジ方向速度ｖｒとレンジ方向距離ｒとの間には、直線Ｌ１：ｖｒ＝ａ１・ｒ＋ｂ１で表わされる関係がある。
実際には観測誤差の影響などがあるので、近似直線算出部５０は、例えば最小二乗法などを用いて、直線Ｌ１を表わす一次関数ａ１・ｒ＋ｂ１の係数ａ１，ｂ１を算出する。
【００４６】
目標７０全体のグランドレンジ方向の移動速度ｖｇは、例えば、次のようにして算出する。
移動速度算出部５２は、近似直線算出部５０が算出した係数ａ１，ｂ１の値と、中心軸７４のレンジ方向距離ｒ０とに基づいて、中心軸７４におけるレンジ方向速度ｖｒｏを算出する。移動速度算出部５２は、係数ａ１とレンジ方向距離ｒ０との積ａ１・ｒ０に、係数ｂ１を加えた値ａ１・ｒ０＋ｂ１を算出して、レンジ方向速度ｖｒｏとする。
中心軸７４上ではΔｒ＝０だから、ｖｒｏ＝ｖｇ・ｓｉｎθである。移動速度算出部５２は、算出したレンジ方向速度ｖｒｏと、入射角θとに基づいて、目標７０全体のグランドレンジ方向の移動速度ｖｇを算出する。移動速度算出部５２は、入射角θの正弦ｓｉｎθで、レンジ方向速度ｖｒｏを割った商ｖｒｏ／ｓｉｎθを算出して、目標７０全体のグランドレンジ方向の移動速度ｖｇとする。
【００４７】
また、目標７０自体のグランドレンジ−高さ平面内における角速度ωｇｚは、例えば、次のようにして算出する。
移動速度算出部５２は、近似直線算出部５０が算出した係数ａ１と、入射角θとに基づいて、角速度ωｇｚを算出する。移動速度算出部５２は、入射角θの正接ｔａｎθと係数ａ１との積ａ１・ｔａｎθを算出し、正負符号を反転して、角速度ωｇｚとする。
【００４８】
図５は、この実施の形態における運動推定装置３４の動作原理を説明するための図である。
【００４９】
横軸ｇは、グランドレンジ方向を示す。縦軸ａは、アジマス方向を示す。高さ方向は、紙面に対して垂直な方向である。
【００５０】
目標７０の各部分の水平面内での移動速度ｖａωは、目標７０全体のアジマス方向への移動速度ｖａｏと、中心点７５を通る紙面に対して垂直な軸を中心とする角速度ωｇａの回転運動に起因する速度ｖωとの合成である。
相関度最大速度判定部４５が推定した部分速度のアジマス方向成分であるアジマス方向速度ｖａは、移動速度ｖａωのアジマス方向成分である。アジマス方向速度ｖａと、移動速度ｖａｏ及び速度ｖωとの間には、ｖａ＝ｖａｏ＋ｖω・ｃｏｓφという関係が成り立つ。
ここで、角速度ωｇａと、速度ｖωとの間には、ｖω＝ωｇａ・Δｇ／ｃｏｓφ（ただし、Δｇは、グランドレンジ方向における中心点７５からの距離を表わす。φは、中心点７５から見たグランドレンジ方向に対する角度を表わす。）という関係が成り立つ。
【００５１】
したがって、合成開口レーダ２１による観測結果から推定されるアジマス方向速度ｖａと、移動速度ｖａｏ及び角速度ωｇａとの間には、ｖａ＝ｖａｏ＋ωｇａ・Δｒ／ｓｉｎθ（ただし、Δｒは、レンジ方向における中心点７５からの距離を表わす。）という関係が成り立つ。この関係は、角度φに依存しない。
相関度最大速度判定部４５は、アジマスラインに基づいて移動速度を推定するので、例えば、破線７７で囲まれた領域内の部分を区別せずに、アジマス方向速度を算出する。レンジ方向距離が同じなら、中心点７５との位置関係に関わらず、アジマス方向速度が同じなので、相関度最大速度判定部４５が推定したアジマス方向速度が、破線７７で囲まれた領域内のいずれの点のアジマス方向速度であるか、あるいは、複数の点のアジマス方向速度の平均であるかを、判別する必要はない。
【００５２】
アジマス方向速度ｖａとレンジ方向距離ｒとの間には、直線Ｌ２：ｖａ＝ａ２・ｒ＋ｂ２で表わされる関係がある。
実際には観測誤差の影響などがあるので、近似直線算出部５０は、例えば最小二乗法などを用いて、直線Ｌ２を表わす一次関数ａ２・ｒ＋ｂ２の係数ａ２，ｂ２を算出する。
【００５３】
目標７０全体のアジマス方向の移動速度ｖａｏは、例えば、次のようにして算出する。
移動速度算出部５２は、近似直線算出部５０が算出した係数ａ２，ｂ２の値と、中心点７５のレンジ方向距離ｒ０とに基づいて、中心点７５におけるアジマス方向速度を算出して、目標７０全体のアジマス方向の移動速度ｖａｏとする。移動速度算出部５２は、係数ａ２とレンジ方向距離ｒ０との積ａ２・ｒ０に、係数ｂ２を加えた値ａ２・ｒ０＋ｂ２を算出して、アジマス方向速度ｖａｏとする。
【００５４】
また、目標７０自体の水平面内における角速度ωｇａは、例えば、次のようにして算出する。
移動速度算出部５２は、近似直線算出部５０が算出した係数ａ２と、入射角θとに基づいて、角速度ωｇａを算出する。移動速度算出部５２は、入射角θの正弦ｓｉｎθと係数ａ２との積ａ２・ｓｉｎθを算出して、角速度ωｇａとする。
【００５５】
図６は、この実施の形態における運動推定処理Ｓ１０の流れの一例を示すフロー図である。
【００５６】
運動推定処理Ｓ１０において、運動推定装置３４は、目標７０全体の移動速度や目標７０自体の角速度を推定する。運動推定処理Ｓ１０は、例えば、アジマスライン選択工程Ｓ１１と、最大相関度初期化工程Ｓ１２と、仮定速度選択工程Ｓ１３と、相関度算出工程Ｓ１４と、近似直線算出工程Ｓ１５と、中心判定工程Ｓ１７と、移動速度算出工程Ｓ１８と、角速度算出工程Ｓ１９とを有する。
【００５７】
運動推定装置３４は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインを一つずつ選択して、そのアジマスラインに対応する目標７０の部分の速度を推定する。
【００５８】
アジマスライン選択工程Ｓ１１において、アジマスライン分割部４２は、分割した複数のアジマスラインのなかから、アジマスラインを一つ選択する。
すべてのアジマスラインが選択済であり、まだ選択してないアジマスラインが存在しない場合、アジマスライン分割部４２は、近似直線算出工程Ｓ１５へ処理を進める。
まだ選択していないアジマスラインが存在する場合、アジマスライン分割部４２は、まだ選択していないアジマスラインのなかから、アジマスラインを一つ選択し、最大相関度初期化工程Ｓ１２へ処理を進める。
【００５９】
最大相関度初期化工程Ｓ１２において、相関度最大速度判定部４５は、最大相関度と相関度最大速度とを初期化する。例えば、相関度最大速度判定部４５は、最大相関度の初期値として、０を記憶する。
【００６０】
運動推定装置３４は、複数の速度のなかから速度を一つずつ選択して、選択した速度が、アジマスライン選択工程Ｓ１１でアジマスライン分割部４２が選択したアジマスラインに対応する目標７０の部分の速度であると仮定して速度相関度を算出することにより、最大相関度と相関度最大速度とを求める。
【００６１】
仮定速度選択工程Ｓ１３において、速度仮定部４３は、あらかじめ定めた複数の速度のなかから、まだ選択していない速度を一つ選択する。
すべての速度が選択済であり、まだ選択していな速度がない場合、相関度最大速度判定部４５は、記憶している相関度最大速度の暫定値を、アジマスライン選択工程Ｓ１１でアジマスライン分割部４２が選択したアジマスラインについての部分速度とする。アジマスライン分割部４２は、アジマスライン選択工程Ｓ１１へ処理を戻し、次のアジマスラインを選択する。
まだ選択していない速度がある場合、速度仮定部４３は、まだ選択していない速度のなかから速度を一つ選択し、相関度算出工程Ｓ１４へ処理を進める。
【００６２】
相関度算出工程Ｓ１４において、相関度算出部４４は、仮定速度選択工程Ｓ１３で速度仮定部４３が選択した速度が、アジマスライン選択工程Ｓ１１でアジマスライン分割部４２が選択したアジマスラインに対応する目標７０の部分の速度であると仮定して、参照信号を生成する。相関度算出部４４は、生成した参照信号を使って、アジマスライン選択工程Ｓ１１でアジマスライン分割部４２が選択したアジマスラインをアジマス圧縮する。相関度算出部４４は、アジマス圧縮したアジマス圧縮後の信号の振幅の最大値を、速度相関度とする。
相関度最大速度判定部４５は、記憶している最大相関度と、相関度算出部４４が算出した速度相関度とを比較する。相関度算出部４４が算出した速度相関度のほうが大きい場合、相関度最大速度判定部４５は、相関度算出部４４が算出した速度相関度を、最大相関度として記憶する。相関度最大速度判定部４５は、仮定速度選択工程Ｓ１３で速度仮定部４３が選択した速度を、相関度最大速度の暫定値として記憶する。
速度仮定部４３は、仮定速度選択工程Ｓ１３に処理を戻し、次の速度を選択する。
【００６３】
近似直線算出工程Ｓ１５において、近似直線算出部５０は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて相関度最大速度判定部４５が算出した部分速度に基づいて、部分速度のレンジ方向成分をレンジ方向距離の関数として近似する直線Ｌ１と、部分速度のアジマス方向成分をレンジ方向距離の関数として近似する直線Ｌ２とを算出する。
【００６４】
中心判定工程Ｓ１７において、中心判定部５１は、目標７０自体の回転の中心点７５を判定する。中心判定部５１は、中心軸７４及び中心点７５のレンジ方向距離を算出する。なお、中心軸７４が中心点７５を通るとすると、中心軸７４のレンジ方向距離と、中心点７５のレンジ方向距離とは同じである。
【００６５】
移動速度算出工程Ｓ１８において、移動速度算出部５２は、近似直線算出工程Ｓ１５で近似直線算出部５０が算出した直線Ｌ１と、中心判定工程Ｓ１７で中心判定部５１が算出した中心軸７４のレンジ方向距離とに基づいて、目標７０全体のグランドレンジ方向速度ｖｇを算出する。
移動速度算出部５２は、近似直線算出工程Ｓ１５で近似直線算出部５０が算出した直線Ｌ２と、中心判定工程Ｓ１７で中心判定部５１が算出した中心点７５のレンジ方向距離とに基づいて、目標７０全体のアジマス方向速度ｖａｏを算出する。
運動出力部５４は、移動速度算出部５２が算出したグランドレンジ方向速度ｖｇと、アジマス方向速度ｖａｏとを表わす信号を出力する。
【００６６】
角速度算出工程Ｓ１９において、角速度算出部５３は、近似直線算出工程Ｓ１５で近似直線算出部５０が算出した直線Ｌ１に基づいて、目標７０自体のグランドレンジ−高さ平面内における角速度ωｇｚを算出する。
角速度算出部５３は、近似直線算出工程Ｓ１５で近似直線算出部５０が算出した直線Ｌ２に基づいて、目標７０自体の水平面内における角速度ωｇａを算出する。
運動出力部５４は、角速度算出部５３が算出したグランドレンジ−高さ平面内における角速度ωｇｚと、水平面内における角速度ωｇａとを表わす信号を出力する。
【００６７】
このように、目標７０全体の運動と、目標７０自体の回転運動とを分離することにより、目標７０全体の運動による移動速度を正しく推定することができる。
【００６８】
目標７０全体の移動速度を正しく推定できるので、合成開口レーダ２１による観測結果に基づいて生成する画像の焦点合わせを自動化することができる。
【００６９】
目標７０全体の移動速度を正しく推定できない場合、合成開口レーダ２１による観測結果に基づいて生成する画像の焦点がぼけ、鮮明でない画像になる。その場合、例えば、生成された画像を人間が見て、鮮明であるか否かを判断し、鮮明でないと判断した場合、目標７０の移動速度の推定をやり直しを指示するなど、人手による作業が必要になる。
【００７０】
信号処理装置１３は、運動推定装置３４が目標７０全体の移動速度を正しく推定するので、人手による作業の必要がなく、機械的・自動的に、鮮明な画像を生成することができる。
【００７１】
なお、アジマスライン分割部４２がアジマス圧縮前の信号８２を分割する方式は、アジマスラインに分割する方式に限らず、他の方式であってもよい。しかし、アジマスライン分割部４２は、アジマス方向に長く、レンジ方向に短く分割することが望ましい。
なぜなら、目標７０自体が水平面内で回転運動している場合、アジマス方向速度は、アジマス方向距離にかかわらず、レンジ方向距離によって定まる。また、目標７０自体がグランドレンジ−高さ面内で回転運動している場合、レンジ方向速度は、アジマス方向距離にかかわらず、レンジ方向距離によって定まる。
したがって、アジマス方向に長く、レンジ方向に短く分割すれば、分割されたそれぞれの信号に含まれる目標７０の部分の速度のばらつきが小さくなり、推定精度が高くなる。
【００７２】
また、目標７０全体の運動と、目標７０自体の回転運動とを分離することにより、目標７０全体の運動による移動速度だけでなく、目標７０自体の回転運動による角速度も、正しく推定することができる。
【００７３】
目標７０自体の回転運動による角速度は、例えば、次のように利用することができる。
【００７４】
目標７０の進行方向の予測。目標７０自体の水平面内での回転は、しばしば目標７０の旋回を意味する。したがって、目標７０自体の水平面内での回転がわかれば、目標７０の進行方向の変化を予測することができる。
【００７５】
目標７０の質量の推定。目標７０自体の垂直面内での回転は、しばしば目標７０が振れていることを意味する。目標７０の垂直面内での角速度が大きければ、振動の周波数が高く、目標７０が軽いと推定できる。逆に、目標７０の垂直面内での角速度が小さければ、振動の周波数が低く、目標７０が重いと推定できる。これにより、例えば、目標７０が空荷状態なのか、満積載状態なのかを判別できる。
【００７６】
この実施の形態における信号処理装置は、リフォーカスＩＳＡＲ（逆合成開口レーダ）を用いてアジマスラインごとに目標の速度ベクトルを抽出し、目標の回転運動を推定する。
目標の水平面内（ヨー方向）の角速度は、アジマス方向の速度ベクトルを組み合わせることによって推定する。また、目標のグランドレンジ−高さ平面内（ピッチ方向またはロール方向）の角速度は、レンジ方向の速度ベクトルを組み合わせることによって推定する。さらに、角速度抽出時の近似直線を用いることによって、目標の高精度な速度を推定する。
【００７７】
回転運動及び目標の高精度な速度を推定することができるので、移動体の詳細な解析をすることができる。
【００７８】
実施の形態２．
実施の形態２について、図７〜図８を用いて説明する。
なお、実施の形態１と共通する部分については、同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７９】
図７は、この実施の形態における運動推定装置３４の機能ブロックの一例を示すブロック構成図である。
【００８０】
運動推定装置３４は、実施の形態１で説明した近似直線算出部５０の代わりに、回転算出部４９を有する。
【００８１】
回転算出部４９は、目標７０の回転運動の回転軸と角速度とを算出する。なお、回転算出部４９が算出する目標７０の回転運動は、目標７０自体の回転運動だけでなく、目標７０全体の運動も含めたものである。
【００８２】
例えば、回転算出部４９は、レンジ方向軸ｒと、アジマス方向軸ａと、レンジ方向軸及びアジマス方向軸の双方と直交する軸ｚ’とからなる三次元座標空間において、目標７０の回転運動の回転軸を、回転軸の方向を表わす単位ベクトル（ｑｒ，ｑａ，ｑｚ’）と、回転軸上で原点に最も近い位置の座標（ｒｘ，ａｘ，ｚ’ｘ）とを用いて表現する。定義より、次の式が成り立つ。
【００８３】
ｑｒ２＋ｑａ２＋ｑｚ’２＝１
ｑｒ・ｒｘ＋ｑａ・ａｘ＋ｑｚ’・ｚ’ｘ＝０
【００８４】
未知数は、角速度ωを入れて７つあり、自由度は５である。
【００８５】
座標（ｒ，ａ，ｚ’）の点のｔ秒後の位置は、次の式で表わすことができる。
【数１１】
0006023444.tif 000002
ただし、Ｐ（ｔ）は、ｔ＝０のとき座標（ｒ，ａ，ｚ’）にあった点のｔ秒後の位置を表わす四元数であり、Ｐ（０）＝（０；ｒ，ａ，ｚ’）である。Ｒ（ｔ）は、回転を表わす四元数であり、次の式で表わされる。
【数１２】
0006023444.tif 000003
また、上に横棒を付したＲ（ｔ）は、Ｒ（ｔ）の共役四元数を表わす。・は、四元数の乗算を表わす。
【００８６】
Ｐ（ｔ）をｔで微分して、ｔ＝０を代入することにより、ｔ＝０における座標（ｒ，ａ，ｚ’）の点の移動速度（ｖｒ，ｖａ，ｖｚ’）を求めることができる。これより、次の式が成り立つ。
【数１３】
0006023444.tif 000004
【００８７】
回転算出部４９は、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインそれぞれについて、そのアジマスラインに対応するレンジ方向距離ｒを算出する。
また、回転算出部４９は、相関度算出部４４がアジマス圧縮した複数のアジマス圧縮後の信号のうち、相関度最大速度判定部４５が判定した相関度最大速度（部分速度）についての信号において、速度相関度が最大になる位置を判定し、その位置に対応するアジマス方向距離ａを算出する。アジマス方向距離ａは、そのアジマスラインについて速度相関度が最大になる速度に基づく参照信号を使ってアジマス圧縮したアジマス圧縮後の信号において、振幅が最大になる点のアジマス方向の位置である。
ｚ’軸方向の距離ｚ’は、算出できないので、未知数とする。回転算出部４９は、レンジ方向速度ｖｒ及びアジマス方向速度ｖａに、相関度最大速度判定部４５が判定した部分速度を使う。しかし、ｚ’軸方向の速度ｖｚ’は、未知である。
したがって、アジマスライン１つにつき、ｖｒ及びｖａについての式が立ち、ｚ’が未知数に追加される。ｖｚ’についての式は、使わない。すなわち、アジマスラインが１つ増えるごとに、方程式が２つ増え、未知数が１つ増える。
【００８８】
したがって、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインが５つあれば、方程式の数が１２、未知数の数も１２で等しくなるので、連立方程式を解くことにより、未知数をすべて求めることができる。しかし、アジマスライン分割部４２が分割したアジマスラインは、通常６つ以上あり、解が存在しない可能性がある。そこで、回転算出部４９は、例えば、最小二乗法を使って未知数を求める。
例えば、回転算出部４９は、各点のレンジ方向速度ｖｒ及びアジマス方向速度ｖａの誤差の二乗和が最小になるよう、回転軸及び角速度及び各点のｚ’軸座標を算出する。
【００８９】
中心判定部５１は、回転算出部４９が算出した各点の座標に基づいて、目標７０の中心点を判定する。例えば、中心判定部５１は、各点の座標を平均した点を、目標７０の中心点とする。
【００９０】
移動速度算出部５２は、回転算出部４９が算出した回転運動と、中心判定部５１が算出した中心点とに基づいて、目標７０全体の移動速度を算出する。例えば、移動速度算出部５２は、目標７０の中心点の移動速度を算出して、目標７０全体の移動速度とする。
【００９１】
角速度算出部５３は、回転算出部４９が算出した回転運動に基づいて、所定の平面内における目標７０自体の回転運動を算出する。例えば、角速度算出部５３は、回転算出部４９が算出した回転運動を、目標７０の水平面内における角速度や、グランドレンジ−高さ平面内における角速度や、アジマス−高さ平面内における角速度に変換する。
【００９２】
図８は、この実施の形態における運動推定処理Ｓ１０の流れの一例を示すフロー図である。
【００９３】
運動推定処理Ｓ１０は、実施の形態１で説明した工程のうち、近似直線算出工程Ｓ１５を有さず、その代わりとして、回転算出工程Ｓ１６を有する。なお、実施の形態１で説明した工程と同様の工程については、説明を省略する。
【００９４】
最大相関度初期化工程Ｓ１２において、回転算出部４９は、アジマスライン選択工程Ｓ１１でアジマスライン分割部４２が選択したアジマスラインに対応する点のレンジ方向距離とアジマス方向距離とを初期化する。例えば、回転算出部４９は、そのアジマスラインのレンジ方向距離を算出して、そのアジマスラインに対応する点のレンジ方向距離として記憶する。
【００９５】
相関度算出工程Ｓ１４において、暫定的に記憶している最大相関度よりも速度相関度のほうが大きい場合、回転算出部４９は、相関度算出部４４がアジマス圧縮したアジマス圧縮後の信号の振幅が最大になる位置に対応するアジマス方向距離を算出する。回転算出部４９は、算出したアジマス方向距離を、そのアジマスラインに対応する点のアジマス方向距離として記憶する。
【００９６】
回転算出工程Ｓ１６において、回転算出部４９は、それぞれのアジマスラインについて、相関度最大速度判定部４５が算出した部分速度を、そのアジマスラインに対応する点の移動速度であるとみなし、目標７０の回転運動を算出する。
【００９７】
中心判定工程Ｓ１７において、中心判定部５１は、回転算出工程Ｓ１６で回転算出部４９が算出した回転運動に基づいて、目標７０自体の回転運動の中心点を判定する。
【００９８】
このように、目標７０が剛体であると仮定して、目標７０の各点の位置及び速度から、目標７０の回転運動を推定する。これにより、目標７０の高さや高さ方向の移動速度が不明である場合も、目標７０の移動速度や角速度を正しく推定することができる。
【００９９】
なお、回転算出部４９は、各点に重み付けをして、最小二乗法により、目標７０の回転運動を算出する構成であってもよい。例えば、回転算出部４９は、それぞれのアジマスラインの最大相関度をそのアジマスラインから抽出した点の重みｗとする。回転算出部４９は、各点のレンジ方向速度ｖｒ及びアジマス方向速度ｖａの誤差の二乗に重みｗを乗じた積の総和が最小になるよう、回転軸及び角速度及び各点のｚ’座標を算出する。
【０１００】
また、一つのアジマスラインに信号のピークが複数ある場合、回転算出部４９は、アジマス圧縮後の信号の振幅が最大になる位置に対応する点の位置（アジマス方向距離）だけでなく、すべてのピークに対応する点の位置を算出する構成であってもよい。その場合、相関度算出部４４は、例えば、一つのアジマスラインについて一つの相関度最大速度を算出するのではなく、それぞれのピークについて、そのピークが最大になる速度を算出する。回転算出部４９は、それぞれのピークについて相関度算出部４４が算出した速度を、その点の速度として、目標７０の回転運動の回転軸や角速度を算出する。
【０１０１】
以上、各実施の形態で説明した構成は、一例であり、他の構成であってもよい。例えば、異なる実施の形態で説明した構成を組み合わせた構成であってもよいし、本質的でない部分の構成を、他の構成で置き換えた構成であってもよい。
【０１０２】
以上説明した運動推定装置（３４）は、部分速度推定部（相関度最大速度判定部４５）と、運動分離部（近似直線算出部５０）と、移動速度算出部（５２）とを有する。
上記部分速度推定部は、合成開口レーダ（２１）が出力した信号（８１）に基づいて、上記合成開口レーダが観測した目標（７０）を分割した複数の部分それぞれについて、上記部分の移動速度を推定する。
上記運動分離部は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した速度に基づいて、上記目標全体の運動と、上記目標自体の回転運動とを分離する。
上記移動速度算出部は、上記運動分離部が分離した上記目標全体の運動に基づいて、上記目標全体の運動による移動速度を算出する。
【０１０３】
目標全体の運動と、目標自体の回転運動とを分離して、目標全体の運動による移動速度を算出するので、目標自体が回転している場合でも、目標全体の移動速度を正しく推定することができる。
【０１０４】
上記部分速度推定部（４５）は、レンジ方向の距離に基づいて上記目標（７０）を上記複数の部分に分割する。
上記運動分離部（５０）は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部が推定した移動速度を上記レンジ方向の距離の関数として近似する一次関数を算出する。
上記移動速度算出部（５２）は、上記運動分離部が算出した一次関数に基づいて、上記目標（７０）の中心である部分の移動速度を算出して、上記目標全体の運動による移動速度とする。
【０１０５】
移動速度をレンジ方向の距離の関数として一次関数で近似することにより、目標全体の運動は定数項に反映され、目標自体の回転運動は一次の項の係数に反映される。これにより、目標全体の運動と目標自体の回転運動とを分離することができる。
【０１０６】
上記運動推定装置（３４）は、更に、信号分割部（アジマスライン分割部４２）を有する。
上記信号分割部は、上記合成開口レーダ（２１）が出力した信号（８１）に基づくアジマス圧縮前の信号（８２）を上記レンジ方向の距離に基づいて複数の部分信号（アジマスライン）に分割する。
上記部分速度推定部（４５）は、上記信号分割部が分割した複数の部分信号それぞれに基づいて、上記部分信号に対応する上記目標（７０）の部分の移動速度を推定する。
【０１０７】
アジマス圧縮前の信号をレンジ方向の距離に基づいて分割することにより、部分信号に反射が含まれる目標の部分が、レンジ方向の距離に基づいて分割される。これにより、目標の部分の速度のばらつきが小さくなり、目標全体の移動速度や目標自体の角速度の推定精度が高くなる。
【０１０８】
上記移動速度算出部（５２）は、上記目標（７０）全体が高さ方向には移動していないと仮定して、上記目標全体の運動によるレンジ方向の移動速度を算出し、算出したレンジ方向の移動速度をグランドレンジ方向の移動速度に変換する。
【０１０９】
これにより、例えば海上を航行する船舶や、勾配の小さい道路を走行する車両などの移動速度を精度よく推定することができる。
【０１１０】
上記運動推定装置（３４）は、更に、角速度算出部（５３）を有する。
上記角速度算出部は、上記運動分離部（５０）が分離した上記目標（７０）自体の回転運動に基づいて、上記目標自体の回転運動による角速度を算出する。
【０１１１】
これにより、目標の進行方向を予測したり、目標の質量を推定したりすることができる。
【０１１２】
上記角速度算出部（５３）は、上記複数の部分それぞれについて上記部分速度推定部（４５）が推定した移動速度と、上記目標（７０）全体の運動による移動速度との差の変化率に基づいて、上記目標自体の回転運動による角速度を算出する。
【０１１３】
これにより、目標自体の回転運動による角速度を精度よく算出することができる。
【０１１４】
以上説明した信号処理装置（１３）は、
上記運動推定装置（３４）と、
上記運動推定装置が推定した上記目標（７０）全体の運動による移動速度が、上記目標の速度であると仮定して、上記合成開口レーダ（２１）が出力した信号（８１）に基づくアジマス圧縮前の信号（８２）をアジマス圧縮するアジマス圧縮部（第二アジマス圧縮部３５）とを有する。
【０１１５】
運動推定装置が目標の移動速度を正確に推定するので、アジマス方向の分解能を高くすることができる。
【０１１６】
なお、この発明は、対象（合成開口レーダ）の物理的性質又は技術的性質に基づく情報処理を具体的に行うものであるから、自然法則を利用した技術的思想の創作である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  合成開口レーダ観測システム、１２  観測衛星、１３  信号処理装置、２１  合成開口レーダ、３１  レンジ圧縮部、３２  第一アジマス圧縮部、３３  目標抽出部、３４  運動推定装置、３５  第二アジマス圧縮部、３６  画像生成部、３７  付加情報生成部、４１  信号入力部、４２  アジマスライン分割部、４３  速度仮定部、４４  相関度算出部、４５  相関度最大速度判定部、４９  回転算出部、５０  近似直線算出部、５１  中心判定部、５２  移動速度算出部、５３  角速度算出部、５４  運動出力部、６１  パルス、６２  反射波、７０  目標、７１  移動速度、７２  アジマス方向速度、７３  レンジ方向速度、７４  中心軸、７５  中心点、７６  速度、７７  破線、８１〜８６  信号、９１  処理装置、９２  入力装置、９３  出力装置、９４  記憶装置、Ｓ１０  運動推定処理、Ｓ１１  アジマスライン選択工程、Ｓ１２  最大相関度初期化工程、Ｓ１３  仮定速度選択工程、Ｓ１４  相関度算出工程、Ｓ１５  近似直線算出工程、Ｓ１６  回転算出工程、Ｓ１７  中心判定工程、Ｓ１８  移動速度算出工程、Ｓ１９  角速度算出工程。
【図１】
0006023444.tif 000005
【図２】
0006023444.tif 000006
【図３】
0006023444.tif 000007
【図４】
0006023444.tif 000008
【図５】
0006023444.tif 000009
【図６】
0006023444.tif 000010
【図７】
0006023444.tif 000011
【図８】
0006023444.tif 000012