(57)【要約】【課題】ＤＰＣＡ条件を満足していない場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧することができるようにする。【解決手段】信号成分分別部３により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧部４を設ける。【選択図】図１
2015161662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観測領域が同一で観測時刻が異なる複数の合成開口レーダ画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせ手段により位置合わせが行われた複数の合成開口レーダ画像におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する信号成分分別手段と、
前記信号成分分別手段により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、前記正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、前記信号成分分別手段により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、前記負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧手段と、
前記不要成分抑圧手段によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像から移動目標を検出する目標検出手段と
を備えたレーダ信号処理装置。
【請求項２】
観測領域が同一で観測時刻が異なる複数の合成開口レーダ画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、
前記位置合わせ手段により位置合わせが行われた複数の合成開口レーダ画像におけるドップラー周波数領域の正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、前記正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、前記正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、前記ドップラー周波数領域の負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧手段と、
前記不要成分抑圧手段によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像から移動目標を検出する目標検出手段と
を備えたレーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記不要成分抑圧手段は、ウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の推定処理を実施することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
前記不要成分抑圧手段は、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているアジマスアンビギュイティ成分とクラッタ成分の電力比の期待値と、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれている雑音成分とクラッタ成分の電力比の期待値とを用いて、前記ウィナーフィルタを生成することを特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
前記不要成分抑圧手段は、前記電力比の期待値を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分とクラッタ成分の電力比と、その推定したクラッタ成分と前記雑音成分の電力比とを用いて、前記ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を再推定することを特徴とする請求項４記載のレーダ信号処理装置。
【請求項６】
前記不要成分抑圧手段は、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定すると、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、前記ウィナーフィルタを再生成しながら、その再生成したウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定する処理を繰り返し実施することを特徴とする請求項５記載のレーダ信号処理装置。
【請求項７】
前記不要成分抑圧手段は、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分におけるピクセル単位の信号電力のうち、前記クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合、前記クラッタ成分の信号電力を用いて、前記ウィナーフィルタを生成することを特徴とする請求項３記載のレーダ信号処理装置。
【請求項８】
前記不要成分抑圧手段は、前記クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分とクラッタ成分の電力比を用いて、前記ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を再推定することを特徴とする請求項７記載のレーダ信号処理装置。
【請求項９】
前記不要成分抑圧手段は、正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の推定処理を実施することを特徴とする請求項１または請求項２記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１０】
前記不要成分抑圧手段は、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分に含まれている雑音成分とクラッタ成分の電力比の期待値を用いて、前記正則化最小二乗法を行うフィルタを生成することを特徴とする請求項９記載のレーダ信号処理装置。
【請求項１１】
前記不要成分抑圧手段は、前記正の領域及び前記負の領域の信号成分におけるピクセル単位の信号電力のうち、前記クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合、前記クラッタ成分の信号電力を用いて、前記正則化最小二乗法を行うフィルタを生成することを特徴とする請求項９記載のレーダ信号処理装置。
【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（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）の画像であるＳＡＲ画像に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧して、移動目標を検出するレーダ信号処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下の非特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置では、複数の送受信アンテナを軌道方向に具備することで複数のチャンネルを有し、送受信の位相中心が軌道方向で異なる状態で観測された複数のＳＡＲ画像（観測領域が同一で観測時刻が異なる複数のＳＡＲ画像）を取得する。
そして、このレーダ信号処理装置では、複数のＳＡＲ画像間の位置合わせ（レジストレーション）を実施した後に、複数のＳＡＲ画像間の差分をとることで、クラッタ成分を抑圧して移動目標を検出するＭＴＩ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔａｒｇｅｔ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）処理を実施する。
【０００３】
ただし、複数のＳＡＲ画像には、クラッタ成分の他に、アンテナパターンのサイドローブに起因するアジマスアンビギュイティ成分が発生している場合がある。
このとき、チャンネル間の送受信の位相中心が重複する条件であるＤＰＣＡ（Ｄｉｐｌａｃｅｄ  Ｐｈａｓｅ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ａｎｔｅｎｎａ）条件を満足している場合には、複数のＳＡＲ画像間のレジストレーションをピクセル単位で行うことができるため、アジマスアンビギュイティ成分もクラッタ成分と同様に抑圧して移動目標を検出することが可能である。
しかし、ＤＰＣＡ条件を満足していない場合、複数のＳＡＲ画像間のレジストレーションをサブピクセル単位で行うことになる。サブピクセル単位でのリサンプリングを伴うレジストレーションを行う場合、アジマスアンビギュイティ成分はクラッタ成分と異なる振る舞いをするため、レジストレーション後のＳＡＲ画像内のアジマスアンビギュイティ成分に位相回転が発生する。その結果、複数のＳＡＲ画像間の差分をとってもアジマスアンビギュイティ成分が残余する問題が生じる。
【０００４】
ここで、上記の問題を確認するため、非特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置の目標検知方式を簡単に説明する。
図９は非特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図１０は図９のレーダ信号処理装置の処理内容を示すフローチャートである。
このレーダ信号処理装置は、１つの送信アンテナからパルスが繰り返し放射され、２つの受信アンテナが目標に反射された上記パルスの反射波を受信することで、２枚のＳＡＲ画像（１）（２）を取得し、２枚のＳＡＲ画像（１）（２）から移動目標を検出するものである。
このとき、２つの受信アンテナ間の距離は、プラットフォーム速度Ｖｐに対して、２ｍＶｐ／ＰＲＦ＋２ＬＶｐ／ＰＲＦで表されるものとする。ＰＦＲ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）はパルス繰返し周波数、ｍ整数、Ｌは実数、０＜Ｌ＜１である。
Ｌ＝０の場合には、図１１に示すように、送受のアンテナ位相中心が重複するＤＰＣＡ条件を満足するが、ここでは、Ｌ≠０であるために、図１２に示すように、ＤＰＣＡ条件を満足しないものとする。
【０００５】
まず、レジストレーション部１０１は、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを行う（図１０のステップＳＴ１０１）。
このとき、レジストレーション部１０１は、アジマス方向の（ｍ＋Ｌ）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。この結果、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000003
【０００６】
式（１）において、ｓ（ｐ，ｑ）は、図１３に示すようなクラッタ成分１１１であり、ａ＋（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１２、ａ−（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１３である。
１次のアジマスアンビギュイティ成分は、アンテナのサイドローブパターンによって発生したものであるとして、２次以降の成分は無視できるほど小さいものとする。
ｎ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の雑音成分、ｔ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の移動目標成分である。
なお、レンジビンはＰ個、アジマスビンはＱ個存在するものとしている。
【０００７】
一方、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000004
式（２）において、ｎ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の雑音成分、ｔ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の移動目標成分である。
【０００８】
上記のように、ＳＡＲ画像（１）（２）に生じているアジマスアンビギュイティ成分に位相回転が発生するのは、クラッタ成分に対してアジマスアンビギュイティ成分の周波数帯が異なるにもかかわらず、クラッタ成分と同様のアジマスリサンプリングが施されるためである。
ただし、実際にはＰＲＦ未満のドップラー周波数帯域制限を帯域幅ＢＤで行っているため、図１３の下図のような信号成分になる。しかし、この場合も、アンテナのサイドローブパターンに起因するアジマスアンビギュイティ成分は残余している。
【０００９】
差分画像生成部１０２は、ＳＡＲ画像（１）と、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）との差分を取ることで、ＳＡＲ画像（１）（２）に含まれているクラッタ成分を抑圧し（ステップＳＴ１０２）、両画像の差分画像を出力する（ステップＳＴ１０３）。
ＳＡＲ画像（１）と、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）との差分画像の信号成分は、下記の式（３）のように表される。
2015161662.tif 000005
【００１０】
Ｌ＝０でＤＰＣＡ条件を満足していれば、アジマスアンビギュイティ成分１１２，１１３が残ることなく、差分画像から移動目標成分を確認することが可能である。
しかし、Ｌ≠０でＤＰＣＡ条件を満足していなければ、図１４に示すように、アジマスアンビギュイティ成分が残余するため、移動目標の検出が困難になる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】C.E. Livingstone，I. Sikaneta，C.H. Gierull，S. Chiu，A. Beaudoin，J. ampbell，. Beaudoin，S. Gong，and T.A. Knight，“An airborne synthetic aperture radar（SAR）experiment to support RADARSAT-2ground moving target indication（GMTI）”，Can. J. Remote Sensing，Vol. 28，No. 6，pp. 794-813，2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のレーダ信号処理装置は以上のように構成されているので、目標に反射されたパルスの反射波を受信する複数のアンテナの位相中心が重複しているというＤＰＣＡ条件を満足している場合、ＳＡＲ画像（１）と、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）との差分をとれば、アジマスアンビギュイティ成分を除去することができる。しかし、ＤＰＣＡ条件を満足していない場合、ＳＡＲ画像（１）と、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）との差分をとっても、アジマスアンビギュイティ成分が残余するため、移動目標を検出することができなくなることがある課題があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、ＤＰＣＡ条件を満足していない場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができるレーダ信号処理装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係るレーダ信号処理装置は、観測領域が同一で観測時刻が異なる複数の合成開口レーダ画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、位置合わせ手段により位置合わせが行われた複数の合成開口レーダ画像におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する信号成分分別手段と、信号成分分別手段により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別手段により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧手段とを設け、目標検出手段が、不要成分抑圧手段によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像から移動目標を検出するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、位置合わせ手段により位置合わせが行われた複数の合成開口レーダ画像におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する信号成分分別手段と、信号成分分別手段により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別手段により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧手段とを設けるように構成したので、複数のアンテナの位相中心が重複していない場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】信号成分をドップラー周波数領域の負の領域に０系列を与えたときのスペクトルを示す説明図である。
【図４】信号成分をドップラー周波数領域の正の領域に０系列を与えたときのスペクトルを示す説明図である。
【図５】不要成分抑圧部４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図７】ドップラー周波数領域で信号成分の分別を行っても、２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在してしまう例を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図９】非特許文献１に開示されているレーダ信号処理装置を示す構成図である。
【図１０】図９のレーダ信号処理装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図１１】２つのチャンネル間の送受信の位相中心が重複している例を示す説明図である。
【図１２】２つのチャンネル間の送受信の位相中心が重複していない例を示す説明図である。
【図１３】ＳＡＲ画像の受信信号内の各種成分を示す説明図である。
【図１４】アジマスアンビギュイティ成分が残余している差分画像を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
図１において、レジストレーション部１は観測領域が同一で観測時刻が異なる複数の合成開口レーダ画像であるＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）が与えられると、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。なお、レジストレーション部１は位置合わせ手段を構成している。
【００１８】
信号成分推定部２は信号成分分別部３と不要成分抑圧部４から構成されており、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧したＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）を出力する処理を実施する。
信号成分分別部３はレジストレーション部１により位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する処理を実施する。なお、信号成分分別部３は信号成分分別手段を構成している。
【００１９】
不要成分抑圧部４は信号成分分別部３により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別部３により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する処理を実施する。なお、不要成分抑圧部４は不要成分抑圧手段を構成している。
目標検出部５は不要成分抑圧部４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像から移動目標を検出する処理を実施する。なお、目標検出部５は目標検出手段を構成している。
【００２０】
図１の例では、レーダ信号処理装置の構成要素であるレジストレーション部１、信号成分推定部２及び目標検出部５のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、レーダ信号処理装置がコンピュータで構成されていてもよい。
レーダ信号処理装置をコンピュータで構成する場合、レジストレーション部１、信号成分推定部２及び目標検出部５の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１によるレーダ信号処理装置の処理内容を示すフローチャートである。
【００２１】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、１つの送信アンテナからパルスが繰り返し放射され、２つの受信アンテナが目標に反射された上記パルスの反射波を受信することで、２枚のＳＡＲ画像（１）（２）を取得し、２枚のＳＡＲ画像（１）（２）から移動目標を検出するものとする。
このとき、２つの受信アンテナ間の距離は、プラットフォーム速度Ｖｐに対して、２ｍＶｐ／ＰＲＦ＋２ＬＶｐ／ＰＲＦで表されるものとする。ＰＦＲ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）はパルス繰返し周波数、ｍ整数、Ｌは実数、−１＜Ｌ＜０又は０＜Ｌ＜１である。
Ｌ＝０の場合には、図１１に示すように、送受のアンテナ位相中心が重複するＤＰＣＡ条件を満足するが、この実施の形態１では、Ｌ≠０であるために、図１２に示すように、ＤＰＣＡ条件を満足しないものとする。
【００２２】
レジストレーション部１は、観測領域が同一で観測時刻が異なるＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）が与えられると、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する（図２のステップＳＴ１）。
このとき、レジストレーション部１は、アジマス方向の（ｍ＋Ｌ）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。この結果、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000006
【００２３】
式（４）において、ｓ（ｐ，ｑ）は、図１３に示すようなクラッタ成分１１１であり、ａ＋（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１２、ａ−（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１３である。
１次のアジマスアンビギュイティ成分は、アンテナのサイドローブパターンによって発生したものであるとして、２次以降の成分は無視できるほど小さいものとする。
ｎ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の雑音成分、ｔ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の移動目標成分である。
なお、レンジビンはＰ個、アジマスビンはＱ個存在するものとしている。
【００２４】
一方、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000007
式（５）において、ｎ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の雑音成分、ｔ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の移動目標成分である。
【００２５】
信号成分推定部２は、レジストレーション部１により位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）を受けると、そのＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧し、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧したＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）を出力する。
以下、信号成分推定部２の処理内容を具体的に説明する。
【００２６】
ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）には、２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在している。
この問題を簡単化するため、信号成分推定部２の信号成分分別部３は、ＳＡＲ画像（１）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別し、ＳＡＲ画像（２）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する（ステップＳＴ２）。
【００２７】
ＳＡＲ画像（１）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（２）における２Ｐ個のドップラー周波数の信号成分は、図１３の下図のように表される。
この信号成分をそれぞれ２つにコピーして、一方の信号成分をドップラー周波数領域の負の領域に０系列を与え、他方の信号成分をドップラー周波数領域の正の領域に０系列を与えると、前者のスペクトルは図３のようになり、後者のスペクトルは図４のようになる。
上記のスペクトルを時間領域に戻すと、ドップラー周波数領域の負の領域に０系列が与えたられたＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２＋（ｐ，ｑ）は、下記の式（６）（７）のように表され、ドップラー周波数領域の正の領域に０系列が与えたられたＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２−（ｐ，ｑ）は、下記の式（８）（９）のように表される。
【００２８】
2015161662.tif 000008
2015161662.tif 000009
2015161662.tif 000010
2015161662.tif 000011
【００２９】
式（６）〜（９）において、クラッタ成分、移動目標成分及び雑音成分に付記されている下字の＋は、受信信号と同様に、ドップラー周波数領域の負の領域に０系列が与えられて得られる信号であることを表し、下字の−は、ドップラー周波数領域の正の領域に０系列が与えられて得られる信号であることを表している。このような変換を行うことで、推定問題を簡単化することができる。
【００３０】
不要成分抑圧部４は、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ）を用いて、なるべく移動目標成分が含まれないように、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するとともに、受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ），ｒ２−（ｐ，ｑ）を用いて、なるべく移動目標成分が含まれないように、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定する（ステップＳＴ３）。
以下、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ）を用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定する処理を説明する。
【００３１】
まず、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ）の定式化を整理する。
受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ）の定式を行列とベクトルで表すと、以下のように与えられる。
2015161662.tif 000012
2015161662.tif 000013
2015161662.tif 000014
2015161662.tif 000015
2015161662.tif 000016
2015161662.tif 000017
【００３２】
式（１０）のように定式化された信号の推定方法の１つとして、最小二乗法が知られている（例えば、非特許文献２）。
［非特許文献２］
M. K. Steven，“Fundamentals of Statistical Signal Processing : Estimation Theory”，Prentice Hall PTR Prentice-Hall，Inc.，1993.
最小二乗法による具体的な推定方法を式で表すと、下記の式（１６）のようになる。
【００３３】
2015161662.tif 000018
式（１６）において、Ｓの文字の上に付されている“−”は、推定結果であることを表している。以下、他の文字の上に“−”が付されている場合も、同様に推定結果であることを表している。
また、式（１６）において、−１の添え字は逆行列を表し、Ｈの添え字は共役転置を表している。
【００３４】
しかし、最小二乗法で推定する場合、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）以外の雑音成分ｎ１＋（ｐ，ｑ），ｎ２＋（ｐ，ｑ）や移動目標成分ｔ１＋（ｐ，ｑ）の存在を仮定していない。
このため、例えば、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を抑圧するために、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を用いて、ｒ１＋（ｐ，ｑ）−ｓ＋（ｐ，ｑ）−ａ＋（ｐ，ｑ）を計算しても０となり、移動目標成分ｔ１＋（ｐ，ｑ）が残余しない。
したがって、最小二乗法で推定する方式は適用することができず、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）以外の信号の存在を仮定する推定方法を用いる必要がある。
そこで、この実施の形態１では、ウィナーフィルタを用いて、信号の推定を行うものとする。
【００３５】
ウィナーフィルタを用いる推定方法を式で表すと、下記の式（１７）のようになる。
2015161662.tif 000019
2015161662.tif 000020
2015161662.tif 000021
ただし、Ｅ（ａ＋／ｓ＋）はアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値であり、Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）は雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値である。
【００３６】
この推定方式は、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）以外の信号の存在を仮定し、それらの信号の存在が、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）の推定の際に含まれる量を統計的に最小化した方式である。
したがって、ｒ１＋（ｐ，ｑ）−ｓ＋（ｐ，ｑ）−ａ＋（ｐ，ｑ）を計算した場合には、移動目標成分ｔ１＋（ｐ，ｑ）が残余する。
【００３７】
受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ），ｒ２−（ｐ，ｑ）についても同様に、行列とベクトルで表すと、以下のように与えられる。
2015161662.tif 000022
2015161662.tif 000023
2015161662.tif 000024
2015161662.tif 000025
2015161662.tif 000026
2015161662.tif 000027
【００３８】
また、ウィナーフィルタを用いる推定方法は、下記の式（２６）のようになる。
2015161662.tif 000028
2015161662.tif 000029
2015161662.tif 000030
【００３９】
不要成分抑圧部４は、ウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定すると、それらの推定結果を用いて、ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、ＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する（ステップＳＴ４）。
クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の抑圧方法は、いくつかのバリエーションが考えられる。
最も単純な抑圧方法としては、以下の計算を行うものがある。
2015161662.tif 000031
2015161662.tif 000032
【００４０】
式（２９）の計算結果又は式（３０）の計算結果を用いれば、移動目標を検出することが可能であるが、下記の式（３１）に示すように、２チャンネルの成分を合成すれば、より移動目標の検出性能を高めることができる。
2015161662.tif 000033
【００４１】
なお、不要成分抑圧部４により推定されたクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）には推定誤差が含まれている。
特に、クラッタ成分の推定誤差は、クラッタ成分の電力が大きいことから、移動目標の検出性能劣化に大きく寄与すると考えられる。
そこで、不要成分抑圧部４により推定されたクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）を用いずにクラッタを除去し、残ったアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を抑圧する下記の処理が考えられる。
2015161662.tif 000034
【００４２】
上記の不要成分抑圧部４によるクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の抑圧は、振幅の次元で行っているが、下記に示すように、電力の次元で行ってから、振幅の次元に戻すことで、移動目標の検出性能を高めることも可能である。
2015161662.tif 000035
2015161662.tif 000036
2015161662.tif 000037
2015161662.tif 000038
【００４３】
図５は不要成分抑圧部４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像を示す説明図である。
図５の例では、４個の移動目標成分が表されており、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧されている。
目標検出部５は、不要成分抑圧部４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像（以下、「抑圧後画像」と称する）から移動目標を検出する（ステップＳＴ５）。
移動目標の検出処理としては、閾値判定処理などが考えられるが、抑圧後画像を電力成分に変換してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。また、雑音を低減するために、移動平均フィルタなどを施してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。
【００４４】
また、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）を干渉させて、移動目標の速度推定を行うＡＴＩ（Ａｌｏｎｇ  Ｔｒａｃｋ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）にも用いることが可能である。
具体的には、以下の偏角による位相マップを計算する。
2015161662.tif 000039
式（３７）において、＊は共役を示す記号である。
【００４５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、レジストレーション部１により位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する信号成分分別部３と、信号成分分別部３により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別部３により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧部４とを設けるように構成したので、複数のアンテナの位相中心が重複していない場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができる効果を奏する。
【００４６】
この実施の形態１では、上記の式（１８）（１９）に示すように、アジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋）と、雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを生成するとともに、式（２７）（２８）に示すように、アジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ−／ｓ−）と、雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを生成し、それらのウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、その推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【００４７】
即ち、不要成分抑圧部４は、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ＋）と、その推定したクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
同様に、期待値Ｅ（ａ−／ｓ−），Ｅ（ｎ−／ｓ−）を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ−）と、その推定したクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
【００４８】
不要成分抑圧部４は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
なお、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の収束判定としては、例えば、前回の推定結果と今回推定結果を比較して、それらの推定結果の差分が予め設定された閾値以内であれば、収束していると判定する方法が考えられる。
【００４９】
この実施の形態１では、不要成分抑圧部４が、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）を用いて、ウィナーフィルタを生成するものを示したが、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、クラッタ成分の信号電力を用いて、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
即ち、上記の式（１８）（１９）における期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）、，式（２７）（２８）における期待値Ｅ（ａ−／ｓ−），Ｅ（ｎ−／ｓ−）の代わりに、クラッタ成分の信号電力に反比例する値を代入して、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
この場合も、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【００５０】
即ち、不要成分抑圧部４は、クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ＋）と、その推定したクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
同様に、クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ−）と、その推定したクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
不要成分抑圧部４は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
【００５１】
この実施の形態１では、不要成分抑圧部４が、ウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにしてもよい。正則化最小二乗法を行うフィルタは、下記の式（３８）のように表される。
2015161662.tif 000040
式（３８）において、Ｉは単位行列、λは任意の実数である。
【００５２】
ここでは、λが任意の実数であるものを示したが、λの代わりに、雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）（あるいは、雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ−／ｓ−））を式（３８）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
また、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、λの代わりに、クラッタ成分の信号電力を式（３８）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
【００５３】
この実施の形態１では、不要成分抑圧部４が、ウィナーフィルタ又は正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、これに限るものではなく、推定したい成分の他の信号成分の存在を仮定するフィルタや推定方式を適用することが可能である。
また、この実施の形態１では、２本の受信アンテナを用いる例を示したが、複数本の送信アンテナを用いる場合にも対応可能である。
【００５４】
実施の形態２．
この実施の形態２では、１つの送信アンテナからパルスが繰り返し放射され、３つの受信アンテナが目標に反射された上記パルスの反射波を受信することで、３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）を取得し、３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）から移動目標を検出するレーダ信号処理装置について説明する。
このとき、プラットフォーム速度Ｖｐに対して、ＳＡＲ画像（１）に対応する受信アンテナと、ＳＡＲ画像（２）に対応する受信アンテナとの距離は、２ｍ２Ｖｐ／ＰＲＦ＋２Ｌ２Ｖｐ／ＰＲＦで表されるものとする。また、ＳＡＲ画像（１）に対応する受信アンテナと、ＳＡＲ画像（３）に対応する受信アンテナとの距離は、２ｍ３Ｖｐ／ＰＲＦ＋２Ｌ３Ｖｐ／ＰＲＦで表されるものとする。
ＰＦＲはパルス繰返し周波数、ｍ２，ｍ３は整数、Ｌ２，Ｌ３は実数、０＜Ｌ２、Ｌ３＜１である。
【００５５】
図６はこの発明の実施の形態２によるレーダ信号処理装置を示す構成図である。
図６において、レジストレーション部１１ａは観測領域が同一で観測時刻が異なるＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）が与えられると、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。
レジストレーション部１１ｂは観測領域が同一で観測時刻が異なるＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）が与えられると、ＳＡＲ画像（３）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。なお、レジストレーション部１１ａ，１１ｂは位置合わせ手段を構成している。
【００５６】
信号成分推定部１２は信号成分分別部１３と不要成分抑圧部１４から構成されており、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧したＳＡＲ画像（１）（２）（３）を出力する処理を実施する。
信号成分分別部１３はレジストレーション部１１ａ，１１ｂにより位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）（３）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する処理を実施する。なお、信号成分分別部１３は信号成分分別手段を構成している。
【００５７】
不要成分抑圧部１４は信号成分分別部１３により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別部１３により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する処理を実施する。なお、不要成分抑圧部１４は不要成分抑圧手段を構成している。
目標検出部１５は不要成分抑圧部１４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像から移動目標を検出する処理を実施する。なお、目標検出部１５は目標検出手段を構成している。
【００５８】
図６の例では、レーダ信号処理装置の構成要素であるレジストレーション部１１ａ，１１ｂ、信号成分推定部１２及び目標検出部１５のそれぞれが専用のハードウェア（例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなど）で構成されているものを想定しているが、レーダ信号処理装置がコンピュータで構成されていてもよい。
レーダ信号処理装置をコンピュータで構成する場合、レジストレーション部１１ａ，１１ｂ、信号成分推定部１２及び目標検出部１５の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
【００５９】
次に動作について説明する。
この実施の形態２では、観測領域が同一で観測時刻が異なる３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）が与えられると、ＳＡＲ画像（１）を基準にして、以下の処理を実施する。
レジストレーション部１１ａは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）が与えられると、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。
また、レジストレーション部１１ａは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）が与えられると、ＳＡＲ画像（３）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。
このとき、レジストレーション部１１ａは、アジマス方向の（ｍ２＋Ｌ２）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。
また、レジストレーション部１１ｂは、アジマス方向の（ｍ３＋Ｌ３）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。
この結果、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000041
【００６０】
式（３９）において、ｓ（ｐ，ｑ）は、図１３に示すようなクラッタ成分１１１であり、ａ＋（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１２、ａ−（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１３である。
１次のアジマスアンビギュイティ成分は、アンテナのサイドローブパターンによって発生したものであるとして、２次以降の成分は無視できるほど小さいものとする。
ｎ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の雑音成分、ｔ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の移動目標成分である。
なお、レンジビンはＰ個、アジマスビンはＱ個存在するものとしている。
【００６１】
一方、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000042
式（４０）において、ｎ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の雑音成分、ｔ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の移動目標成分である。
【００６２】
また、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000043
式（４１）において、ｎ３（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（３）内の雑音成分、ｔ３（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（３）内の移動目標成分である。
【００６３】
信号成分推定部１２は、レジストレーション部１１ａ，１１ｂにより位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）（３）を受けると、そのＳＡＲ画像（１）（２）（３）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧し、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧したＳＡＲ画像（１）（２）（３）を出力する。
以下、信号成分推定部１２の処理内容を具体的に説明する。
【００６４】
ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）には、２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在している。
この問題を簡単化するため、信号成分推定部１２の信号成分分別部１３は、ＳＡＲ画像（１）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別し、ＳＡＲ画像（２）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別し、ＳＡＲ画像（３）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する。
【００６５】
例えば、ＳＡＲ画像（１）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（２）における２Ｐ個のドップラー周波数の信号成分は、図１３の下図のように表される。
この信号成分をそれぞれ２つにコピーして、一方の信号成分をドップラー周波数領域の負の領域に０系列を与え、他方の信号成分をドップラー周波数領域の正の領域に０系列を与えると、前者のスペクトルは図３のようになり、後者のスペクトルは図４のようになる。
上記のスペクトルを時間領域に戻すと、ドップラー周波数領域の負の領域に０系列が与えたられたＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ）、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２＋（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３＋（ｐ，ｑ）は、下記の式（４２）〜（４４）のように表され、ドップラー周波数領域の正の領域に０系列が与えたられたＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ）、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２−（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３−（ｐ，ｑ）は、下記の式（４５）〜（４７）のように表される。
【００６６】
2015161662.tif 000044
2015161662.tif 000045
2015161662.tif 000046
2015161662.tif 000047
2015161662.tif 000048
2015161662.tif 000049
【００６７】
式（４２）〜（４７）において、クラッタ成分、移動目標成分及び雑音成分に付記されている下字の＋は、受信信号と同様に、ドップラー周波数領域の負の領域に０系列が与えられて得られる信号であることを表し、下字の−は、ドップラー周波数領域の正の領域に０系列が与えられて得られる信号であることを表している。このような変換を行うことで、推定問題を簡単化することができる。
【００６８】
不要成分抑圧部１４は、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ），ｒ３＋（ｐ，ｑ）を用いて、なるべく移動目標成分が含まれないように、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するとともに、受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ），ｒ２−（ｐ，ｑ），ｒ３−（ｐ，ｑ）を用いて、なるべく移動目標成分が含まれないように、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定する。
以下、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ），ｒ３＋（ｐ，ｑ）を用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定する処理を説明する。
【００６９】
まず、受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ），ｒ３＋（ｐ，ｑ）の定式化を整理する。
受信信号ｒ１＋（ｐ，ｑ），ｒ２＋（ｐ，ｑ），ｒ３＋（ｐ，ｑ）の定式を行列とベクトルで表すと、以下のように与えられる。
2015161662.tif 000050
2015161662.tif 000051
2015161662.tif 000052
2015161662.tif 000053
2015161662.tif 000054
2015161662.tif 000055
【００７０】
この実施の形態２では、上記実施の形態１と同様の理由で、ウィナーフィルタを用いて、信号の推定を行う。
ウィナーフィルタを用いる推定方法を式で表すと、下記の式（５４）のようになる。
2015161662.tif 000056
2015161662.tif 000057
2015161662.tif 000058
ただし、Ｅ（ａ＋／ｓ＋）はアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値であり、Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）は雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値である。
【００７１】
この推定方式は、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）以外の信号の存在を仮定し、それらの信号の存在が、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）の推定の際に含まれる量を統計的に最小化した方式である。
したがって、ｒ１＋（ｐ，ｑ）−ｓ＋（ｐ，ｑ）−ａ＋（ｐ，ｑ）を計算した場合には、移動目標成分ｔ１＋（ｐ，ｑ）が残余する。
【００７２】
受信信号ｒ１−（ｐ，ｑ），ｒ２−（ｐ，ｑ），ｒ３−（ｐ，ｑ）についても同様に、行列とベクトルで表すと、以下のように与えられる。
2015161662.tif 000059
2015161662.tif 000060
2015161662.tif 000061
2015161662.tif 000062
2015161662.tif 000063
2015161662.tif 000064
【００７３】
また、ウィナーフィルタを用いる推定方法は、下記の式（６３）のようになる。
2015161662.tif 000065
2015161662.tif 000066
2015161662.tif 000067
【００７４】
不要成分抑圧部１４は、ウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定すると、それらの推定結果を用いて、ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、ＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する。
また、ＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する。
最も単純な抑圧方法としては、以下の計算を行うものがある。
2015161662.tif 000068
2015161662.tif 000069
2015161662.tif 000070
【００７５】
式（６６）の計算結果、式（６７）の計算結果又は式（６８）の計算結果を用いれば、移動目標を検出することが可能であるが、下記の式（６９）に示すように、３チャンネルの成分を合成すれば、より移動目標の検出性能を高めることができる。
2015161662.tif 000071
【００７６】
なお、不要成分抑圧部１４により推定されたクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）には推定誤差が含まれている。
特に、クラッタ成分の推定誤差は、クラッタ成分の電力が大きいことから、移動目標の検出性能劣化に大きく寄与すると考えられる。
そこで、不要成分抑圧部１４により推定されたクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）を用いずにクラッタを除去し、残ったアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を抑圧する下記の処理が考えられる。
2015161662.tif 000072
【００７７】
上記の不要成分抑圧部１４によるクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の抑圧は、振幅の次元で行っているが、下記に示すように、電力の次元で行ってから、振幅の次元に戻すことで、移動目標の検出性能を高めることも可能である。
2015161662.tif 000073
2015161662.tif 000074
2015161662.tif 000075
2015161662.tif 000076
2015161662.tif 000077
【００７８】
目標検出部１５は、不要成分抑圧部１４によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像である抑圧後画像から移動目標を検出する。
移動目標の検出処理としては、閾値判定処理などが考えられるが、抑圧後画像を電力成分に変換してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。また、雑音を低減するために、移動平均フィルタなどを施してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。
【００７９】
また、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）、ＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）を干渉させて、移動目標の速度推定を行うＡＴＩにも用いることが可能である。
具体的には、以下の偏角による位相マップを計算する。
2015161662.tif 000078
2015161662.tif 000079
2015161662.tif 000080
式（７６）〜（７８）において、＊は共役を示す記号である。
【００８０】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、レジストレーション部１１ａ，１１ｂにより位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）（３）におけるドップラー周波数領域の信号成分を正の領域と負の領域に分別する信号成分分別部１３と、信号成分分別部１３により正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、正の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、信号成分分別部１３により負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、負の領域に分別された信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する不要成分抑圧部１４とを設けるように構成したので、複数のアンテナの位相中心が重複していない場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができる効果を奏する。
また、上記実施の形態１よりも、チャンネル数が多いので、位相のアンラップを解くことで、速度推定範囲を拡大することができる効果を奏する。
【００８１】
この実施の形態２では、上記の式（５５）（５６）に示すように、アジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋）と、雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを生成するとともに、式（６４）（６５）に示すように、アジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ−／ｓ−）と、雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを生成し、それらのウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、その推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【００８２】
即ち、不要成分抑圧部１４は、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ＋）と、その推定したクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
同様に、期待値Ｅ（ａ−／ｓ−），Ｅ（ｎ−／ｓ−）を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ−）と、その推定したクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
【００８３】
不要成分抑圧部１４は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
なお、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の収束判定としては、例えば、前回の推定結果と今回推定結果を比較して、それらの推定結果の差分が予め設定された閾値以内であれば、収束していると判定する方法が考えられる。
【００８４】
この実施の形態２では、不要成分抑圧部１４が、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）を用いて、ウィナーフィルタを生成するものを示したが、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、クラッタ成分の信号電力を用いて、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
即ち、上記の式（５５）（５６）における期待値Ｅ（ａ＋／ｓ＋），Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）、，式（６４）（６５）における期待値Ｅ（ａ−／ｓ−），Ｅ（ｎ−／ｓ−）の代わりに、クラッタ成分の信号電力に反比例する値を代入して、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
この場合も、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【００８５】
即ち、不要成分抑圧部１４は、クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ＋）と、その推定したクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ＋／ｓ＋）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
同様に、クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ−）と、その推定したクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ−／ｓ−）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
不要成分抑圧部１４は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
【００８６】
この実施の形態２では、不要成分抑圧部１４が、ウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにしてもよい。正則化最小二乗法を行うフィルタは、下記の式（７９）のように表される。
2015161662.tif 000081
式（７９）において、Ｉは単位行列、λは任意の実数である。
【００８７】
ここでは、λが任意の実数であるものを示したが、λの代わりに、雑音成分ｎ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ＋／ｓ＋）（あるいは、雑音成分ｎ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ−（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ−／ｓ−））を式（７９）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
また、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、λの代わりに、クラッタ成分の信号電力を式（７９）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
【００８８】
この実施の形態２では、不要成分抑圧部１４が、ウィナーフィルタ又は正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ＋（ｐ，ｑ），ｓ−（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、これに限るものではなく、推定したい成分の他の信号成分の存在を仮定するフィルタや推定方式を適用することが可能である。
また、この実施の形態２では、３本の受信アンテナを用いる例を示したが、４本以上の受信アンテナを用いる場合にも適用可能である。また、複数本の送信アンテナを用いる場合や、複数本の送信アンテナ及び複数本の受信アンテナを用いる場合にも対応可能である。
【００８９】
実施の形態３．
この実施の形態３では、上記実施の形態２と同様に、３本の受信アンテナを用いる例を説明するが、図７に示すように、ドップラー周波数領域におけるアジマスアンビギュイティ成分の影響が大きく、ドップラー周波数領域で信号成分の分別を行っても、２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在してしまうことである。
この実施の形態３では、図７に示すように、２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在してしまう場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができるレーダ信号処理装置を説明する。
【００９０】
図８はこの発明の実施の形態３によるレーダ信号処理装置を示す構成図であり、図において、図６と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
不要成分抑圧部２０はレジストレーション部１１ａ，１１ｂにより位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）（３）におけるドップラー周波数領域の正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、正の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、そのドップラー周波数領域の負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分以外の成分を仮定して、負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定することで、負の領域の信号成分に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する処理を実施する。なお、不要成分抑圧部２０は不要成分抑圧手段を構成している。
【００９１】
この実施の形態３では、１つの送信アンテナからパルスが繰り返し放射され、３つの受信アンテナが目標に反射された上記パルスの反射波を受信することで、３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）を取得し、３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）から移動目標を検出するものとする。
このとき、プラットフォーム速度Ｖｐに対して、ＳＡＲ画像（１）に対応する受信アンテナと、ＳＡＲ画像（２）に対応する受信アンテナとの距離は、２ｍ２Ｖｐ／ＰＲＦ＋２Ｌ２Ｖｐ／ＰＲＦで表されるものとする。また、ＳＡＲ画像（１）に対応する受信アンテナと、ＳＡＲ画像（３）に対応する受信アンテナとの距離は、２ｍ３Ｖｐ／ＰＲＦ＋２Ｌ３Ｖｐ／ＰＲＦで表されるものとする。
ＰＦＲはパルス繰返し周波数、ｍ２，ｍ３は整数、Ｌ２，Ｌ３は実数、０＜Ｌ２、Ｌ３＜１である。
【００９２】
次に動作について説明する。
この実施の形態３では、観測領域が同一で観測時刻が異なる３枚のＳＡＲ画像（１）（２）（３）が与えられると、ＳＡＲ画像（１）を基準にして、以下の処理を実施する。
レジストレーション部１１ａは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）が与えられると、ＳＡＲ画像（２）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。
また、レジストレーション部１１ａは、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）が与えられると、ＳＡＲ画像（３）の位置をＳＡＲ画像（１）の位置に合わせるレジストレーションを実施する。
このとき、レジストレーション部１１ａは、アジマス方向の（ｍ２＋Ｌ２）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。
また、レジストレーション部１１ｂは、アジマス方向の（ｍ３＋Ｌ３）ピクセルの画像ずれを補正するため、アジマスリサンプリングを行う。
この結果、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000082
【００９３】
式（８０）において、ｓ（ｐ，ｑ）は、図１３に示すようなクラッタ成分１１１であり、ａ＋（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１２、ａ−（ｐ，ｑ）は図１３に示すような１次のアジマスアンビギュイティ成分１１３である。
１次のアジマスアンビギュイティ成分は、アンテナのサイドローブパターンによって発生したものであるとして、２次以降の成分は無視できるほど小さいものとする。
ｎ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の雑音成分、ｔ１（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（１）内の移動目標成分である。
なお、レンジビンはＰ個、アジマスビンはＱ個存在するものとしている。
【００９４】
一方、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000083
式（８１）において、ｎ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の雑音成分、ｔ２（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（２）内の移動目標成分である。
【００９５】
また、ｐ番目のレンジビン、ｑ番目のアジマスビンにおけるＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）は以下のように記述される。
2015161662.tif 000084
式（８２）において、ｎ３（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（３）内の雑音成分、ｔ３（ｐ，ｑ）はＳＡＲ画像（３）内の移動目標成分である。
【００９６】
信号成分推定部１２の不要成分抑圧部２０は、レジストレーション部１１ａ，１１ｂにより位置合わせが行われたＳＡＲ画像（１）（２）（３）を受けると、そのＳＡＲ画像（１）（２）（３）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を推定して、そのクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧し、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧したＳＡＲ画像（１）（２）（３）を出力する。
ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）、レジストレーション後のＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）及びレジストレーション後のＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）には、図７に示すような２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在している。
【００９７】
不要成分抑圧部２０は、受信信号ｒ１（ｐ，ｑ），ｒ２（ｐ，ｑ），ｒ３（ｐ，ｑ）を用いて、なるべく移動目標成分が含まれないように、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定する。
以下、受信信号ｒ１（ｐ，ｑ），ｒ２（ｐ，ｑ），ｒ３（ｐ，ｑ）を用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）及びアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定する処理を説明する。
【００９８】
まず、受信信号ｒ１（ｐ，ｑ），ｒ２（ｐ，ｑ），ｒ３（ｐ，ｑ）の定式化を整理する。
受信信号ｒ１（ｐ，ｑ），ｒ２（ｐ，ｑ），ｒ３（ｐ，ｑ）の定式を行列とベクトルで表すと、以下のように与えられる。
2015161662.tif 000085
2015161662.tif 000086
2015161662.tif 000087
2015161662.tif 000088
2015161662.tif 000089
2015161662.tif 000090
【００９９】
この実施の形態３では、上記実施の形態１と同様の理由で、ウィナーフィルタを用いて、信号の推定を行う。
ウィナーフィルタを用いる推定方法を式で表すと、下記の式（８９）のようになる。
2015161662.tif 000091
2015161662.tif 000092
2015161662.tif 000093
ただし、Ｅ（ａ＋／ｓ）はアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値であり、Ｅ（ａ−／ｓ）はアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値である。
また、Ｅ（ｎ／ｓ）は雑音成分ｎ（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値である。
【０１００】
この推定方式は、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）以外の信号の存在を仮定し、それらの信号の存在が、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）の推定の際に含まれる量を統計的に最小化した方式である。
したがって、ｒ１（ｐ，ｑ）−ｓ（ｐ，ｑ）−ａ＋（ｐ，ｑ）−ａ−（ｐ，ｑ）を計算した場合には、移動目標成分ｔ１（ｐ，ｑ）が残余する。
【０１０１】
不要成分抑圧部２０は、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定すると、それらの推定結果を用いて、ＳＡＲ画像（１）の受信信号ｒ１（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧するとともに、ＳＡＲ画像（２）の受信信号ｒ２（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する。
また、ＳＡＲ画像（３）の受信信号ｒ３（ｐ，ｑ）に含まれているクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分を抑圧する。
最も単純な抑圧方法としては、以下の計算を行うものがある。
2015161662.tif 000094
2015161662.tif 000095
2015161662.tif 000096
【０１０２】
式（９２）の計算結果、式（９３）の計算結果又は式（９４）の計算結果を用いれば、移動目標を検出することが可能であるが、下記の式（９５）に示すように、３チャンネルの成分を合成すれば、より移動目標の検出性能を高めることができる。
2015161662.tif 000097
【０１０３】
なお、不要成分抑圧部２０により推定されたクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）には推定誤差が含まれている。
特に、クラッタ成分の推定誤差は、クラッタ成分の電力が大きいことから、移動目標の検出性能劣化に大きく寄与すると考えられる。
そこで、不要成分抑圧部２０により推定されたクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）を用いずにクラッタを除去し、残ったアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を抑圧する下記の処理が考えられる。
2015161662.tif 000098
【０１０４】
上記の不要成分抑圧部２０によるクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の抑圧は、振幅の次元で行っているが、下記に示すように、電力の次元で行ってから、振幅の次元に戻すことで、移動目標の検出性能を高めることも可能である。
2015161662.tif 000099
2015161662.tif 000100
2015161662.tif 000101
2015161662.tif 000102
2015161662.tif 000103
【０１０５】
目標検出部１５は、不要成分抑圧部２０によりクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が抑圧された信号成分を有する画像である抑圧後画像から移動目標を検出する。
移動目標の検出処理としては、閾値判定処理などが考えられるが、抑圧後画像を電力成分に変換してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。また、雑音を低減するために、移動平均フィルタなどを施してから閾値判定処理を行うようにしてもよい。
【０１０６】
また、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（２）、ＳＡＲ画像（１）とＳＡＲ画像（３）、ＳＡＲ画像（２）とＳＡＲ画像（３）を干渉させて、移動目標の速度推定を行うＡＴＩにも用いることが可能である。
具体的には、以下の偏角による位相マップを計算する。
2015161662.tif 000104
2015161662.tif 000105
2015161662.tif 000106
式（１０２）〜（１０４）において、＊は共役を示す記号である。
【０１０７】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、図７に示すような２種類のアジマスアンビギュイティ成分が混在している場合でも、クラッタ成分とアジマスアンビギュイティ成分の両方を抑圧して、移動目標を検出することができる効果を奏する。
【０１０８】
この実施の形態３では、上記の式（９０）（９１）に示すように、アジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ＋／ｓ）と、アジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ａ−／ｓ）と、雑音成分ｎ（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ／ｓ）とを用いて、ウィナーフィルタを生成し、そのウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、その推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【０１０９】
即ち、不要成分抑圧部２０は、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ），Ｅ（ａ−／ｓ），Ｅ（ｎ／ｓ）を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ）と、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ）と、その推定したクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ／ｓ）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
【０１１０】
不要成分抑圧部２０は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
なお、クラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分の収束判定としては、例えば、前回の推定結果と今回推定結果を比較して、それらの推定結果の差分が予め設定された閾値以内であれば、収束していると判定する方法が考えられる。
【０１１１】
この実施の形態３では、不要成分抑圧部２０が、期待値Ｅ（ａ＋／ｓ），Ｅ（ａ−／ｓ），Ｅ（ｎ／ｓ）を用いて、ウィナーフィルタを生成するものを示したが、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、クラッタ成分の信号電力を用いて、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
即ち、上記の式（９０）（９１）における期待値Ｅ（ａ＋／ｓ），Ｅ（ａ−／ｓ），Ｅ（ｎ／ｓ）の代わりに、クラッタ成分の信号電力に反比例する値を代入して、ウィナーフィルタを生成するようにしてもよい。
この場合も、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返し実施して、その推定精度を高めるようにしてもよい。
【０１１２】
即ち、不要成分抑圧部２０は、クラッタ成分の信号電力を用いて生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定したのち、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比（ａ＋／ｓ）と、その推定したアジマスアンビギュイティ成分ａ−（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比（ａ−／ｓ）と、その推定したクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）と雑音成分ｎ（ｐ，ｑ）の電力比（ｎ／ｓ）とを用いて、ウィナーフィルタを再生成し、その再生成したウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにする。
不要成分抑圧部２０は、アジマスアンビギュイティ成分等の推定処理とウィナーフィルタの生成処理を再帰的に繰り返す場合、例えば、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束しているか否かを判定し、その推定したクラッタ成分及びアジマスアンビギュイティ成分が収束するまで、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよいし、予め設定された回数だけ、その推定処理と生成処理を繰り返すようにしてもよい。
【０１１３】
この実施の形態３では、不要成分抑圧部２０が、ウィナーフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するようにしてもよい。  正則化最小二乗法を行うフィルタは、下記の式（１０５）のように表される。
2015161662.tif 000107
式（１０５）において、Ｉは単位行列、λは任意の実数である。
【０１１４】
ここでは、λが任意の実数であるものを示したが、λの代わりに、雑音成分ｎ（ｐ，ｑ）とクラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）の電力比の期待値Ｅ（ｎ／ｓ）を式（１０５）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
また、信号成分におけるピクセル単位の信号電力を計算し、クラッタ成分の電力が支配的である場合（クラッタ成分の信号電力の割合が予め設定された閾値以上である場合）、λの代わりに、クラッタ成分の信号電力を式（１０５）に代入して、正則化最小二乗法を行うフィルタを生成するようにしてもよい。
【０１１５】
この実施の形態３では、不要成分抑圧部２０が、ウィナーフィルタ又は正則化最小二乗法を行うフィルタを用いて、クラッタ成分ｓ（ｐ，ｑ）とアジマスアンビギュイティ成分ａ＋（ｐ，ｑ），ａ−（ｐ，ｑ）を推定するものを示したが、これに限るものではなく、推定したい成分の他の信号成分の存在を仮定するフィルタや推定方式を適用することが可能である。
また、この実施の形態３では、３本の受信アンテナを用いる例を示したが、４本以上の受信アンテナを用いる場合にも適用可能である。また、複数本の送信アンテナを用いる場合や、複数本の送信アンテナ及び複数本の受信アンテナを用いる場合にも対応可能である。
【０１１６】
なお、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】
【０１１７】
１  レジストレーション部（位置合わせ手段）、２  信号成分推定部、３  信号成分分別部（信号成分分別手段）、４  不要成分抑圧部（不要成分抑圧手段）、５  目標検出部（目標検出手段）、１１ａ，１１ｂ  レジストレーション部（位置合わせ手段）、１２  信号成分推定部、１３  信号成分分別部（信号成分分別手段）、１４，２０  不要成分抑圧部（不要成分抑圧手段）、１５  目標検出部（目標検出手段）、１０１  レジストレーション部、１０２  差分画像生成部、１１１  クラッタ成分、１１２，１１３  アジマスアンビギュイティ成分。
【図１】
2015161662.tif 000108
【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】
2015161662.tif 000119
【図１３】
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【図１４】
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