(57)【要約】【課題】移動目標に画像シフトが生じても、移動目標を確実に検出することのできる合成開口レーダ装置を提供する。【解決手段】被搭載移動体の移動に伴ってビーム方向を電子的に走査制御しながら画像を取得する際に、前記被搭載移動体の移動軸に従って受信サイクルで前記合成開口処理して画像信号を取得し、前記移動軸に従って取得した画像信号から、観測目標の移動速度及び加速度の範囲内でＮ（Ｎは自然数）通りの速度及び加速度を元に参照信号を生成し、前記参照信号を用いて前記画像信号を補正し、前記補正された画像信号において、所定の振幅スレショルドを超える極大値を抽出し、前記Ｎ通りの中で前記極大値の振幅が最大となる参照信号を検索し、前記検索された参照信号に対する目標のレンジ−クロスレンジの値と前記参照信号の振幅、速度及び加速度の少なくとも１つを移動目標の観測値として出力する。【選択図】図１
2015099097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被搭載移動体の移動に伴ってビーム方向を電子的に走査制御しながら合成開口処理する合成開口レーダ装置において、
前記被搭載移動体の移動軸に従って受信サイクルで前記合成開口処理して画像信号を取得する取得手段と、
前記取得手段で前記移動軸に従って取得した画像信号から、観測目標の移動速度及び加速度の範囲内でＮ（Ｎは自然数）通りの速度及び加速度を元に参照信号を生成する生成手段と、
前記参照信号を用いて前記画像信号を補正する補正手段と、
前記補正された画像信号において、所定の振幅スレショルドを超える極大値を抽出する抽出手段と、
前記Ｎ通りの中で前記極大値の振幅が最大となる参照信号を検索する検索手段と、
前記検索された参照信号に対する目標のレンジ−クロスレンジの値と前記参照信号の振幅、速度及び加速度の少なくとも１つを移動目標の観測値として出力する出力手段と
を具備する合成開口レーダ装置。
【請求項２】
前記取得手段は、前記受信サイクルにおいて、前記目標を抽出した参照信号を中心として、所定の範囲内の速度及び加速度の参照信号を用いて処理を行う請求項１記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
さらに、前記速度及び加速度の少なくとも１つの参照信号毎にグルーピングし、グルーピング毎の目標出力を用いて相関追跡して、前記目標の観測値とともに航跡値として位置、速度、加速度の少なくとも１つを出力する相関追跡手段を備える請求項１または２記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
前記相関追跡手段は、前記サイクルまでの相関追尾による航跡の速度及び加速度を中心として、所定の範囲内の速度及び加速度の少なくとも１つの参照信号を用いて、目標の観測値と航跡値を出力する請求項３の合成開口レーダ装置。
【請求項５】
被搭載移動体の移動に伴ってビーム方向を電子的に走査制御しながら合成開口処理する合成開口レーダ装置の画像処理方法において、
前記被搭載移動体の移動軸に従って受信サイクルで前記合成開口処理して画像信号を取得し、
前記移動軸に従って取得した画像信号から、観測目標の移動速度及び加速度の範囲内でＮ（Ｎは自然数）通りの速度及び加速度を元に参照信号を生成し、
前記参照信号を用いて前記画像信号を補正し、
前記補正された画像信号において、所定の振幅スレショルドを超える極大値を抽出し、
前記Ｎ通りの中で前記極大値の振幅が最大となる参照信号を検索し、
前記検索された参照信号に対する目標のレンジ−クロスレンジの値と前記参照信号の振幅、速度及び加速度の少なくとも１つを移動目標の観測値として出力する合成開口レーダ装置の画像処理方法。
【請求項６】
前記受信サイクルにおいて、前記目標を抽出した参照信号を中心として、所定の範囲内の速度及び加速度の参照信号を用いて処理を行う請求項５記載の合成開口レーダ装置の画像処理方法。
【請求項７】
さらに、前記速度及び加速度の少なくとも１つの参照信号毎にグルーピングし、グルーピング毎の目標出力を用いて相関追跡して、前記目標の観測値とともに航跡値として位置、速度、加速度の少なくとも１つを出力する請求項５または６記載の合成開口レーダ装置の画像処理方法。
【請求項８】
前記相関追跡は、サイクルまでの相関追尾による航跡の速度及び加速度を中心として、所定の範囲内の速度及び加速度の少なくとも１つの参照信号を用いて、目標の観測値と航跡値を出力する請求項７の合成開口レーダ装置の画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、移動体に搭載され、移動目標を画像化する合成開口レーダ装置及びその画像処理方法に係り、特に固定目標と移動目標が混在する環境下において、合成開口処理を用いて固定目標と移動目標を識別出力する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の合成開口レーダ装置では、ＳＡＲ（Synthetic Aperture Radar）処理において、固定目標の場合は合成開口時間内で一定の位置にあるため、合成開口長Ｌの大開口アレイとして、固定目標に対して位相を合わせて最大ベクトルとなるように合成することが可能であり、正しい位置に画像化が可能である（非特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
一方、移動目標の場合は、合成開口時間内で位置が変化するため、位相が変化して大開口アレイの波面ずれが生じてしまい、正しい位置からシフトした位置に画像が生成される。これが画像シフトと呼ばれる現象であり、固定目標に移動目標を重畳すると、固定目標と移動目標の相対位置関係に大きな誤差が生じる課題があった（非特許文献４参照）。また、複数の移動目標がある場合には、前の航跡との相関処理の際に、航跡と観測値の対応を誤り、追跡をロストする場合もあった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ＳＡＲ方式（レンジ圧縮）：大内、“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、pp.131-149(2003)
【非特許文献２】ＳＡＲ方式（Ａｚ圧縮）：大内、“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、pp.171-178(2003)
【非特許文献３】ＳＡＲ方式（大開口アレイ合成、スポットライトＳＡＲ）：吉田、‘改定レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.280-283(1996)
【非特許文献４】ＳＡＲ方式（移動体の画像シフト）：大内、“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、pp.218-223(2003)
【非特許文献５】ＳＡＲ処理方式（ポーラフォーマット変換再構成処理）：MEHRDAD SOUMEKH,“Synthetic Aperture Radar Signal Processing”, JOHN WILEY & SONS,INC.,pp.319-325(1999)
【非特許文献６】追尾フィルタ（αβ等）：吉田、‘改定レーダ技術’、電子情報通信学会、pp.264-267(1996)
【非特許文献７】追尾フィルタ（αβフィルタ、αβγフィルタ）：Samuel S.Blackman, “Multiple-Target Tracking  with Radar Applications”,ARTECH HOUSE,pp.21-23(1986)
【非特許文献８】追尾フィルタ（カルマンフィルタ）：K.V.Ramachandra,“Kalman filtering Techniques for Radar Tracking”, Marcel Dekker, Inc., pp.19-25（2000）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上述べたように、従来の合成開口レーダ装置では、固定目標に移動目標を重畳すると、固定目標と移動目標の相対位置関係に大きな誤差が生じる課題があった。また、複数の移動目標がある場合には、前の航跡との相関処理の際に、航跡と観測値の対応を誤り、追跡をロストする場合もあった。
【０００６】
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、移動目標がある場合でも正しい位置に表示し、また複数の移動目標がある場合でも相関追跡を高精度に行うことのできる合成開口レーダ装置とその画像処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本実施形態に係る合成開口レーダ装置とその画像処理方法は、フライト軸にしたがって取得した入力信号に対して、観測目標の移動速度及び加速度の範囲内でＮ通りの速度及び加速度を元に参照信号を生成し、その参照信号を用いて入力信号を補正し、各々の合成処理結果において、所定の振幅スレショルドを超える極大値を抽出し、その目標のレンジ−クロスレンジの値と参照信号の振幅、速度及び加速度の少なくとも１つを観測値として出力する態様とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す装置の信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図３】図１に示す装置の合成開口処理を説明するための機体フライト軸（飛翔経路）と画像化範囲との位置関係を示す概念図。
【図４】図１に示す装置において、移動目標の速度ベクトルと移動目標に向かうラジアル方向に対する速度ベクトルの成分を示す概念図。
【図５】図１に示す装置において、参照信号毎に形成されるＳＡＲ画像を示す図。
【図６】図１に示す装置において、速度Ｖで飛翔中のＸ−Ｙ座標系で移動目標が抽出された場合の補正処理を説明するための図。
【図７】は、図６に示したＸ−Ｙ座標系において、画像シフト補正を行わない場合と補正を行う場合を比較して示す図。
【図８】第２の実施形態に係る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図９】図８に示す装置の信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】第３の実施形態に係る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図１１】図１０に示す装置の信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】図１０に示す装置において、各受信サイクルにおける参照信号それぞれの観測値の様子を示す図。
【図１３】図１０に示す装置において、図１２に示す観測結果に対する相関追跡処理を説明するための図。
【図１４】第４の実施形態に係る合成開口レーダ装置の構成を示すブロック図。
【図１５】図１４に示す装置の信号処理部の処理の流れを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１乃至図７を参照して、第１の実施形態に係る航空機搭載の合成開口レーダ装置を説明する。
【００１１】
図１はその系統構成を示すブロック図である。図１において、アンテナ１は複数のアンテナ素子を配列して大開口アレイを形成してなるフェーズドアレイアンテナであり、送受信器２の送受信部２１から繰り返し供給される特定周波数の送信パルス信号（以下、ＰＲＦ（Pulse Repetition Frequency）信号）を指定方向に送出してその反射波を受信する。送受信部２１はアンテナ１の複数のアンテナ素子でそれぞれ受信された信号をビーム制御部２２からの指示に従って位相制御を施し合成することで、画像化したい範囲に受信ビームを形成する。受信ビームで得られた受信信号は信号処理器３に送られる。
【００１２】
この信号処理器３は、ＡＤ（Analog-Digital）変換部３１、参照信号補正部３２、レンジ圧縮部３３、Ａｚ圧縮部３４、極大値抽出部３５、観測値算出部３６及び移動目標出力部３８を備える。
【００１３】
上記ＡＤ変換部３１は、送受信器２から供給されるＰＲＦ受信信号をディジタル信号に変換するもので、その変換結果は参照信号補正部３２、レンジ圧縮部３３及びＡｚ圧縮部３４によるＳＡＲ処理部に送られる。
【００１４】
ＳＡＲ処理部において、参照信号補正部３２は、想定される目標の速度、加速度の範囲内の速度、加速度によるＮ通りの参照信号を生成しておき、各々の参照信号により入力信号を補正する。レンジ圧縮部３３は、合成開口の受信サイクル毎に、ディジタル化された開口アレイのＰＲＦ受信信号をレンジ（距離）方向にパルス圧縮する。Ａｚ圧縮部３４はアジマス角方向にパルス圧縮する。これにより、レンジ方向の分解能、及びクロスレンジ方向の分解能が向上する。
【００１５】
上記極大値抽出部３５は、ＳＡＲ処理出力から受信サイクル毎に受信強度の極大値を抽出する。観測値算出部３６は、極大値抽出部３５で得られた極大値から、最大値となる参照信号の画像を選択して、極大値の位置を観測値とする。この観測値としては、位置の他に、参照信号の速度、加速度があり、これらを含めて観測値として出力する。移動目標出力部３７は、観測値算出結果をスレッショルドと比較し、スレッショルドに満たない場合には固定目標と判断して抑圧し、スレッショルドを超えた場合には、移動目標と判定し、移動目標情報として出力する。
【００１６】
図２は上記構成によるレーダ装置における信号処理器３の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。まず、送受信器２のＰＲＦ送受信により開口アレイのＰＲＦ受信信号を受けて（ステップＳ１）、ＡＤ変換部３１によりディジタル信号に変換する（ステップＳ２）。ここで、参照信号補正部３２では、想定される目標の速度、加速度の範囲内の速度、加速度に基づいてＮ通りの参照信号を生成し、各々の参照信号により、入力信号を補正する（ステップＳ３）。続いて、レンジ圧縮部３３及びＡｚ圧縮部３４によりレンジ圧縮及びＡｚ圧縮を実施することでＳＡＲ処理を施す（ステップＳ４，Ｓ５）。
【００１７】
その後、極大値抽出部３５により、ＳＡＲ受信サイクル毎に強度の極大値をとるセルを抽出してその周辺を０埋めし（ステップＳ６）、各極大値を比較して最大値をとるセルを抽出する（ステップＳ７）。ここで、最大値が振幅スレショルドを超えるか否かを判断し（ステップＳ８）、超えない場合には（ＮＯ）、ステップＳ６〜Ｓ８の処理を繰り返す。ステップＳ８で最大値が振幅スレッショルドを超えた場合（ＹＥＳ）には、その最大値が得られる参照信号の画像を選択して、極大値の位置、速度、加速度を観測値として取得し、速度毎の目標として保存する（ステップＳ９）。
【００１８】
ここで、Ｎ通りの参照信号全ての速度、加速度について処理が完了したか判断し、未処理の参照信号がある場合には（ＮＯ）、ステップＳ３に戻って上記の処理を繰り返し行う（ステップＳ１０）。Ｎ通りの参照信号全てについて処理が完了した場合には、参照信号を選定して観測値を算出した後（ステップＳ１１）、保存した速度毎の目標の中から速度スレッショルドを超える速度の目標を移動目標として抽出し（ステップＳ１２）、次のサイクルの処理に移行する。
【００１９】
上記構成及び処理内容について、さらに具体的に説明する。
【００２０】
まず、上記航空機搭載の合成開口レーダ装置におけるＳＡＲ処理について説明する。スポットライトＳＡＲ（非特許文献３参照）の場合、図３に示すように、飛翔経路上の航空機において、搭載レーダ装置では、実開口ビームを画像化範囲に常に向けて照射し、合成開口時間（１サイクル）内で、ＰＲＩ間隔で送信したパルス毎に、ＰＲＩ内のレンジセル単位でデータを取得する。この取得データを用いてＳＡＲ処理を実施してＳＡＲ画像を得る。なお、図３はスポットライトＳＡＲの場合の図であるが、ＳＡＲ画像を得られれば、側方を観測するストリップマップＳＡＲ等の他の方式でもよい。
【００２１】
図１に示すレーダ装置の系統にあっては、アンテナ１による送受信信号において、ビーム制御部２２により画像化したい範囲にビームを指向させ、その受信信号をＡＤ変換部３１によりディジタル信号に変換し、参照信号補正部３２に入力する。参照信号補正部３２では、想定される目標の速度、加速度の範囲内の速度、加速度によるＮ通りの参照信号を生成し、各々の参照信号によって入力信号を補正する。このＮ通りの参照信号としては、速度及び加速度の範囲を等間隔に設定しても、重み付けにより不等間隔に設定してもよい。以下に、参照信号の式を示す。
【数１】
2015099097.tif 000003
【００２２】
入力信号をSinとすると、補正された入力信号は次式で表現できる。  
【数２】
2015099097.tif 000004
【００２３】
図４（ａ）に座標系の定義を示す。また、図４（ｂ）に移動目標の速度ベクトルと、レーダから移動目標に向かうラジアル方向に対する速度ベクトルの成分を表す。参照信号として速度ベクトルを扱う場合は、このラジアル方向の成分に対する距離変化を位相変化で表現したものが（１）式に相当し、この位相成分の逆成分（負の符号）を入力信号に乗算すれば、（２）式の補正した入力信号となる。
【００２４】
このＮ通りの参照信号の各々について、補正後の入力信号を用いて、ＳＡＲ処理を実施する。ＳＡＲ処理は、パルス圧縮等によるレンジ分解能を上げるレンジ圧縮部３３（非特許文献１参照）と大開口アレイの合成によりクロスレンジ方向の分解能をあげるＡｚ圧縮部３４（非特許文献２参照）による。この基本処理の簡易化、高速化等のために種々の手法があり、代表的な処理として、ポーラフォーマット変換再構成処理（非特許文献５参照）がある。処理方法の細部については文献に記述があるため、本記述では割愛する。
【００２５】
Ｎ通りのＳＡＲ画像は、振幅強度の配列であり、Ｉ(n)（x,y）と表現する。ここで、ｘはレンジ、ｙはクロスレンジである。また、参照信号１（V1,A1）、２（V2,A2）、３（V3,A3）それぞれにより形成した画像の様子は、例えば図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようになる。このように、参照信号の整合のとれた速度、加速度をもつ目標の振幅は、参照信号毎に大きくなる。
【００２６】
次に、Ｉ(n)（x,y）より、極大値抽出部３５にて極大値を抽出する。この方式としては、例えば、次の手順とする。
【００２７】
（１）I(n)（x,y）画像の強度をIamp(n)(x,y）として、Iamp(n)の最大値を算出し、最大値となるx,yを抽出する。  
（２）このx,yの周囲の所定の範囲の強度をゼロとする。  
以降、極大値が所定の振幅以下になるまで（１）、（２）を繰り返して、極大値となるIamp(n)（x,y）を抽出する。
【００２８】
この処理では、図２に示したように、Ｎ通りの参照信号に対する極大値を得て、最大値となる参照信号の画像を選択して、極大値の位置を観測値とする。この観測値としては、位置の他に、参照信号の速度、加速度があり、これを含めて観測値として出力する。
【００２９】
本処理は、参照信号を用いて入力信号を補正してＳＡＲ処理しているが、これは移動目標の場合の位相面ずれを参照信号により補正していることと等価である。参照信号による補正が無い場合には、画像シフトが生じるが、参照信号を用いて位相面ずれを補正するようにしているので、参照信号と整合がとれた目標については、画像シフトのない画像を出力することができる。また、この画像を用いて、前述の極大値処理により観測値を抽出することができる。
【００３０】
上記画像シフト補正の処理内容を図６及び図７を参照して説明する。
【００３１】
図６は、速度Ｖで飛翔する航空機に搭載の合成開口レーダ装置において、レンジＸ−クロスレンジＹの座標系で観測ビームのビーム指向方向（スクイント角）で所定の速度ベクトルを持つ移動目標が抽出された場合の補正処理を示している。今、図６（ａ）に示すように所定の速度ベクトルを持つ移動目標が抽出されたとすると、図６（ｂ）に示すように、観測画像は速度ベクトルによる位相面のずれの影響を受けて画像シフトが生じてしまう。そこで、目標が固定の場合の位相面と目標の速度ベクトルによる位相面のずれとの関係から観測位相が決定されることを考慮して、観測画像の画像シフト補正を行う。
【００３２】
図７は、図６に示したＸ−Ｙ座標系において、画像シフト補正を行わない場合（ａ１），（ａ２）と補正を行う場合（ｂ１），（ｂ２）を比較して示している。まず、補正を行わない場合には、図７（ａ１）に示すように、目標固定の場合の位相面(1)と目標の速度ベクトルによる位相面のずれ(2) を考慮すると、観測位相は(1)＋(2)となり、合成開口レーダビームは、図７（ａ２）に示すようにシフトしてしまう。そこで、図７（ｂ１）に示すように、目標の速度ベクトルによる位相面のずれを位相補正する。これにより、本実施形態によれば、図７（ｂ２）に示すように合成開口ビームを本来の方向にシフト補正することができる。
【００３３】
尚、図７では、目標の観測位相を曲線で記述しているが、ＳＡＲ画像処理を実施する際には、この曲線（目標位置と機体飛翔による位相の曲線）と逆特性をもつ参照信号を用いて、Ａｚ圧縮処理を実施する。
【００３４】
補正前では、移動目標の速度ベクトルにより、大開口アレイの波面がずれてＳＡＲビームの指向方向にシフトが生じるため、このシフト量を算出すれば、正規の位置に移動目標の画像を生成できる。
【００３５】
なお、本実施形態では、レンジ圧縮、Ａｚ圧縮を含めているが、一般的なパルスレーダの場合として、レンジ圧縮、Ａｚ圧縮が無い場合も、参照信号を用いて入力信号を補正する本実施形態の手法が適用できるのは言うまでもない。
【００３６】
（第２の実施形態）
図８乃至図９を参照して、第２の実施形態に係る航空機搭載の合成開口レーダ装置を説明する。
【００３７】
第１の実施形態では、Ｎ通りの参照信号による補正方法を示したが、目標の速度及び加速度の範囲が広い場合には、Ｎの値が大きくなり、処理規模が増大する。そこで、第２の実施形態では、これを避けるために処理規模の削減を目的とする。
【００３８】
図８は第２の実施形態の系統構成を示すブロック図、図９は図８に示す信号処理器３の処理の流れを示すフローチャートである。尚、図８及び図９において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００３９】
第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、図８に示すように、参照信号選定部３８を設け、観測値算出部３６で得られた前サイクルの観測値に基づいて参照信号補正部３２の現サイクルにおける参照信号を選択することにある。具体的には、第２の実施形態では、１CPI（Coherent Pulse Interval）の合成開口長内の処理を１サイクルとし、前サイクル（p−１）の処理において、目標を抽出したNprv通りの参照信号を基準とし、基準参照信号の速度V0、加速度A0を中心に、速度±ΔV、加速度±ΔAのセットである±ΔN通りの参照信号を選定し（図９のステップＳ１３）、現サイクル（p）の処理を実施する。
【００４０】
このように本実施形態によれば、もともとのＮ通りの参照信号に対して、前サイクルの参照信号による絞込みを行うことで、Ｎ通りより少ない参照信号による処理となるため、処理規模を軽減することができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図１０乃至図１３を参照して、第３の実施形態に係る航空機搭載の合成開口レーダ装置を説明する。
【００４２】
図１０は第３の実施形態の系統構成を示すブロック図、図１１は図１０に示す信号処理器３の処理の流れを示すフローチャートである。尚、図１０及び図１１において、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００４３】
本実施形態は、第１の実施形態または第２の実施形態の目標の観測値の位置、速度、加速度精度を向上するため、サイクル間の観測値を用いて相関追跡を実施するものである。
【００４４】
すなわち、図１０において、レンジ圧縮部３３及びＡｚ圧縮部３４の圧縮処理によって得られた、あるサイクルkのＳＡＲ画像に対して、極大値抽出部３５で極大値となる（xi,yi）(i=1〜Q)を抽出した後、観測値算出部３６で算出した（xi,yi）の観測点毎に、相関追跡部３９にてサイクル間の相関追跡処理を行い、移動目標出力部３７にて移動目標を判別する。
【００４５】
また、図１１において、ステップＳ１１で参照信号を選定し、観測値を算出した場合に、参照信号毎のグルーピング（Gr）を行い（ステップＳ１４）、グルーピングされた参照信号毎の相関追跡処理を実行して（ステップＳ１５）、ステップＳ１２の移動目標出力処理に移行する。
【００４６】
相関追跡手法としては、相関処理と追跡処理（αβフィルタ、カルマンフィルタ等）として、種々の組み合わせが考えられるが、ここでは説明を簡単にするために、相関処理はＮＮ（Nearest Neighbor）処理、追跡処理はαβフィルタ（非特許文献６参照）を採用するものとする。
【００４７】
図１２に、各受信サイクルにおける参照信号それぞれの観測値の様子を示し、図１３に相関追跡の説明を示す。相関追跡は、図１２の参照信号毎に実施する。図１２において、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれサイクルＫにおける参照信号１，２，３の観測結果、（ｄ），（ｅ），（ｆ）はそれぞれサイクルＫ＋１における参照信号１，２，３の観測結果を示している。
【００４８】
相関追跡の座標については、簡単のために１次元（Ｘ軸、またはＹ軸のみ）で表現するが、２次元に拡張するのは容易である。また、簡単のため、位置と速度の２ステート場合について説明し、位置、速度、加速度の３ステートの場合については、非特許文献７等に記述があるため、その説明を割愛する。
【数３】
2015099097.tif 000005
【００４９】
とすると、次式で表現できる。
【数４】
2015099097.tif 000006
【００５０】
次に、図１３を参照して相関追跡処理について説明する。  
まず、初期値（前回の予測サイクルの平滑値）を、  
【数５】
2015099097.tif 000007
【００５１】
とする。この初期値で予測される次のサイクルにおいて、検出目標（観測値：速度グルーピングによる重心によって求められる）が多数ある場合（ｊが複数）には、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise ratio）の高い目標から順にＰ個までを、相関追跡の対象とする。このうち、相関にＮＮ処理を採用する場合には、前のサイクルの予測値を用いてＮＮ観測値を選択し、予測値とＮＮ観測値より平滑値を求め、さらに平滑値を用いて次のサイクル予測値を算出する。以後、この処理を繰り返し実行することで、検出目標の相関追跡が実現される。
【００５２】
以上の相関追跡処理により、参照信号のグループ毎に相関追跡の結果として位置、速度、加速度の平滑値、予測値による航跡を出力できる。観測値のＳ／Ｎ値が低く、観測値の精度が低い場合には、航跡の平滑値または予測値を用いることで、精度を向上させることができる。また、この相関追跡処理では、参照信号毎に実施するため、速度、加速度による観測値のグルーピングを行わない場合に比べて、誤相関、誤追跡を抑圧することができる。
【００５３】
（第４の実施形態）
図１４及び図１５を参照して、第４の実施形態に係る航空機搭載の合成開口レーダ装置を説明する。
【００５４】
図１４は第４の実施形態の系統構成を示すブロック図、図１５は図１４に示す信号処理器３の処理の流れを示すフローチャートである。尚、図１４及び図１５において、図１及び図２、図８及び図９、図１０及び図１１と同一部分には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説明する。
【００５５】
まず、第３の実施形態では、相関追跡を用いた航跡の算出手法について述べた。航跡については、α−β−γフィルタ（非特許文献７参照）や、３ステート（位置、速度、加速度）のカルマンフィルタ（非特許文献８参照）を用いることにより、速度及び加速度を算出することができる。そこで、本実施形態では、図１４に示すように、参照信号選定部４０において、相関追跡部３９の処理結果に基づいて、その速度及び加速度のNprv通りの参照信号を基準として、基準参照信号の速度V0、加速度A0を中心に、速度±ΔV、加速度±ΔAのセットである±ΔN通りの参照信号を選定し（図１５のステップＳ１６）、現サイクル（p）の処理を実施すものである。
【００５６】
本実施形態によれば、もともとのＮ通りの参照信号に対して、前サイクルの参照信号による絞込みを行うことで、Ｎ通りより少ない参照信号による処理となるため、処理規模を軽減することができる。
【００５７】
なお、上記の実施形態では、合成開口処理方式としてポーラフォーマット変換画像再構成処理（非特許文献５参照）を採用する場合について説明したが、他の合成開口処理方式でも同様に実施可能である。
【００５８】
また、上記の実施形態では、スポットライトＳＡＲの場合について述べたが、側方監視のストリップマップＳＡＲ（サイドルッキングマッピングに同じ、非特許文献３参照）の場合でも本発明を適用することができる。
【００５９】
また、上記実施形態では、合成開口レーダ装置の場合について述べたが、多数のパルスを用いてCPI内のおけるFFT等のコヒーレント処理を行うレーダにおいて、固定〜高速までの種々の速度における目標を弁別する場合においても、本方式は入力信号と複数の参照信号の乗算の探索法により、最も整合した速度及び加速度の目標を抽出する手法であり、有効である。
【００６０】
また、参照信号として、主に速度及び加速度を用いる場合について述べたが、速度、加速度の少なくとも１つの場合でもよい。
【００６１】
また、観測値または航跡値を出力すると述べたが、速度０に相当する固定地形のSAR画像に、観測値または航跡値の位置にシンボル等を重畳表示することもでき、必要に応じてシンボルに速度、加速度等を表示することができる。
【００６２】
以上のように、本実施形態は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１…アンテナ、２…送受信器、２１…送受信部、２２…ビーム制御部、３…信号処理器、３１…ＡＤ（Analog-Digital）変換部、３２…参照信号補正部、３３…レンジ圧縮部、３４…Ａｚ圧縮部、３５…極大値抽出部、３６…観測値算出部、３７…移動目標抽出部、３８…参照信号選定部、３９…相関追跡処理部、４０…参照信号選定部。
【図１】
2015099097.tif 000008
【図２】
2015099097.tif 000009
【図３】
2015099097.tif 000010
【図４】
2015099097.tif 000011
【図５】
2015099097.tif 000012
【図６】
2015099097.tif 000013
【図７】
2015099097.tif 000014
【図８】
2015099097.tif 000015
【図９】
2015099097.tif 000016
【図１０】
2015099097.tif 000017
【図１１】
2015099097.tif 000018
【図１２】
2015099097.tif 000019
【図１３】
2015099097.tif 000020
【図１４】
2015099097.tif 000021
【図１５】
2015099097.tif 000022