(57)【要約】【解決手段】人工衛星またはエアリアルプラットフォームに用いる装置は、ＳＡＲデータのレンジラインまたは方位角ラインに対応し複数の目標点の情報を含む信号を、複数の周波数チャネルへ周波数多重分離する周波数多重分離器と、複数の周波数チャネルのそれぞれに対して圧縮を実行する圧縮手段とを含み、複数の周波数チャネルのそれぞれの信号は同じ目標点の情報を含む。周波数多重分離器および圧縮手段がハードウェアで実装される。装置は、人工衛星またはエアリアルプラットフォームに搭載されるＳＡＲ構造におけるレンジ圧縮および方位角圧縮のいずれか一方、または両方に用いることが出来、当該ＳＡＲ構造は、ＳＡＲ未加工データに基づき複数の周波数チャネルに対応する複数のサブ画像を生成してもよい。ＳＡＲデータを格納するメモリのボリュームを減らすべく、サブ画像は平均化により組み合わせられてもよい。【選択図】図５
2014510913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成開口レーダ（ＳＡＲ）データのレンジラインまたは方位角ラインに対応し複数の目標点の情報を含む信号を、複数の周波数チャネルへ周波数多重分離する周波数多重分離器と、
前記複数の周波数チャネルのそれぞれに対して圧縮を実行する圧縮手段と
を備え、
前記複数の周波数チャネルのそれぞれの信号は前記複数の目標点の情報を含む、人工衛星またはエアリアルプラットフォームに用いる装置。
【請求項２】
前記周波数多重分離器および前記圧縮手段がハードウェアで実装される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧縮手段は１以上の圧縮フィルタを有する、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記１以上の圧縮フィルタは、前記周波数多重分離器へ出力信号を提供する圧縮フィルタを含み、
前記圧縮フィルタは、前記複数の周波数チャネルのそれぞれに対してイメージ応答特性を有するフィルタリング機能を実行する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記イメージ応答特性を有する前記圧縮フィルタの周波数応答特性は、
Ｈ'（ｅｊω）＝Ｈ（ｅｊωＫ）であり、ここでＨ（ｅｊω）はプロトタイプフィルタｈ（ｎ）の周波数応答特性であり、
【数５】
2014510913.tif 000007
であり、ここでＫは周波数チャネルの数である、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記周波数多重分離器はブロック微細処理段およびブロック粗処理段を有し、
前記ブロック微細処理段は、前記レンジラインまたは方位角に対応する信号に基づき、複数の偶数インデックスチャネルを含み、複数の奇数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域がゼロにされている１以上の第１周波数分割多重（ＦＤＭ）信号と、前記複数の奇数インデックスチャネルを含み、前記複数の偶数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域がゼロにされている１以上の第２ＦＤＭ信号とを生成し、
前記１以上の第１ＦＤＭ信号および前記１以上の第２ＦＤＭ信号は、別々の前記ブロック粗処理段に提供され、
前記ブロック粗処理段のそれぞれは、
対応するＦＤＭ信号に基づき複数の狭帯域幅チャネルを生成し、
前記対応するＦＤＭ信号のスペクトルのゼロにされた領域に遷移域がある応答特性を有するフィルタリング機能を実行する、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
受信したＳＡＲエコーをデジタルサンプルに変換するアナログ−デジタル変換手段と、
レンジラインに対応するサンプルのアレイに対してレンジ圧縮を実行するレンジ処理手段、および方位角ラインに対応するサンプルのアレイに対して方位角圧縮を実行する方位角処理手段を有し、レンジラインまたは方位角ラインに対応する信号が多重分離された周波数チャネルに対応する複数のサブ画像を生成するプロセッサと、
前記複数のサブ画像を組み合わせる画像生成手段と
を備え、
前記レンジ処理手段および前記方位角処理手段のうち少なくとも一方は、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置を含む、人工衛星またはエアリアルプラットフォーム上でＳＡＲ画像を生成する構造。
【請求項８】
受信したＳＡＲエコーをデジタルサンプルに変換するアナログ−デジタル変換手段と、
レンジラインに対応するサンプルのアレイに対してレンジ圧縮を実行するレンジ処理手段、および方位角ラインに対応するサンプルのアレイに対して方位角圧縮を実行する方位角処理手段を有するプロセッサと
を備え、
前記レンジ処理手段および前記方位角処理手段の両方が、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置を含み、
前記レンジ処理手段の前記周波数多重分離器は、レンジラインに対応する信号をＫｒａｎｇｅ個の周波数チャネルに多重分離し、
前記方位角処理手段の前記周波数多重分離器は、方位角ラインに対応する信号をＫａｚｉｍｕｔｈ個の周波数チャネルに多重分離し、ＫｒａｎｇｅＫａｚｉｍｕｔｈ個の周波数チャネルを生成し、
前記プロセッサは、前記ＫｒａｎｇｅＫａｚｉｍｕｔｈ個の周波数チャネルに対応するＫｒａｎｇｅＫａｚｉｍｕｔｈ個のサブ画像を生成し、
前記ＫｒａｎｇｅＫａｚｉｍｕｔｈ個のサブ画像を組み合わせる画像生成手段をさらに備える、人工衛星またはエアリアルプラットフォーム上でＳＡＲ画像を生成する構造。
【請求項９】
前記画像生成手段は、前記サブ画像を平均化し、ＳＡＲ画像を生成する、請求項７または８に記載の構造。
【請求項１０】
２以上のＳＡＲアンテナからエコーを受信する受信器をさらに備え、
前記画像生成手段は、前記サブ画像に基づきインターフェログラムを生成する、請求項７から９のいずれか１項に記載の構造。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか１項に記載の装置、または請求項７から１０のいずれか１項に記載の構造を備える衛星。
【請求項１２】
人工衛星またはエアリアルプラットフォームでＳＡＲ画像を生成する方法であり、
ＳＡＲアンテナから送信されたチャープのエコーを受信する工程と、
前記エコーをデジタルサンプルにデジタル化する工程と、
レンジラインに対応するサンプルにアレイに対してレンジ圧縮を実行する工程と、
方位角ラインに対応するサンプルのアレイに対して方位角圧縮を実行する工程と
を備え、
前記レンジ圧縮を実行する工程および前記方位角圧縮を実行する工程のうち少なくとも一方は、複数の目標点の情報を含むアレイにそれぞれが対応する信号を、前記複数の目標点の情報をそれぞれが含む複数の周波数チャネルに周波数多重分離する工程、および前記レンジ圧縮および前記方位角圧縮が前記複数の周波数チャネルに対応する複数のサブ画像を生成するよう各チャネルに対して画像形成を実行する工程を有し、
前記方法はさらに、前記複数のサブ画像を組み合わせる工程を備える、方法。
【請求項１３】
前記各チャネルの前記画像形成を実行する工程は、前記信号を前記周波数多重分離する工程の前に実行され、
前記周波数多重分離する工程は、圧縮された形式の前記複数の周波数チャネルを周波数多重分離する工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記レンジ圧縮を実行する工程は、前記レンジラインを複数のチャネルに周波数多重分離し、前記複数のチャネルを圧縮フィルタを用いて個別にレンジ圧縮し、複数の中間行列を形成する工程を有し、
前記方位角圧縮を実行する工程は、各中間行列の各方位角ラインを複数の周波数チャネルへ周波数多重分離し、各周波数チャネルを圧縮フィルタを用いて個別に方位角圧縮し、前記複数のサブ画像を形成する工程を有する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記レンジ圧縮を実行する工程は、前記レンジラインを複数のチャネルに周波数多重分離し、前記複数のチャネルを圧縮フィルタを用いて個別にレンジ圧縮し、複数の中間行列を形成する工程を有し、
前記方位角圧縮を実行する工程は、各方位角ラインの前記サンプルを平均化し、前記複数のサブ画像を形成する工程を有する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記複数のサブ画像を組み合わせる工程は、前記複数のサブ画像を平均化し、圧縮画像を生成する工程を有し、または、
前記ＳＡＲアンテナから送信されたチャープのエコーを受信する工程は、第１アンテナおよび第２アンテナからエコーを受信する工程を有し、前記複数のサブ画像を組み合わせる工程は、前記第１アンテナおよび前記第２アンテナからの対応するサブ画像を関連付け、複数のサブインターフェログラムを形成する工程と、前記複数のサブインターフェログラムを平均化し、圧縮されたインターフェログラムを生成する工程とを有する、請求項１２から１５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）データの処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
目標物の高解像度画像を生成するために合成開口レーダを用いることが出来る。放射パルスによって目標物が照射され、パルス反射が検出され処理され、画像データが形成される。衛星などの宇宙探査機にＳＡＲが用いられ得る。デジタル形式の未加工のエコーデータは、典型的にはレベル０のプロダクトと呼ばれる。レベル０のプロダクトから形成されたＳＡＲ画像は、典型的にはレベル１のプロダクトと呼ばれる。
【０００３】
典型的には、衛星でＳＡＲにより得られるレベル０の未加工データは地上でレベル１のプロダクトへと処理され、よって衛星は、レベル０のデータを、地上への送信が可能となるまで格納しておかなければならない。このことは、衛星が地上局と通信を行う機会が頻繁にない場合において課題となる。例えば、惑星ミッションにおいて、衛星はより長い時間、受信したデータを格納しておかなければならなくなる。さらに、地球低軌道（ＬＥＯ）衛星などの衛星は、地上局と通信を行っていない間、データを格納しておかなければならない。よって、得られる画像の数は、衛星の記憶装置の容量によって制限されてしまう。
【０００４】
例えば干渉画像または複素コヒーレンス関数を生成すべく、衛星への２以上のＳＡＲアンテナの搭載が所望されることがある。ＳＡＲアンテナの数を増やすことにより、生成されるレベル０の未加工データの量も増え、課題はさらに深刻なものとなる。
【０００５】
衛生で画像処理を実行することの利点が提案されている。例えば、低解像度画像が許容される場合、レベル０のデータを衛星で低解像度画像へと処理し、これにより、レベル０のデータを格納する場合と比較してより多くの画像のデータを衛星が格納出来るようにすることが出来る。さらに、いくつかの適用例においては、目標領域のリアルタイム、またはほぼリアルタイムのモニタリングを行うことが所望され、地上で処理を行うべく画像データを送信するにはあまりにも長い時間がかかり得る。
【０００６】
従来技術のＳＡＲ画像処理は地上のソフトウェアによって行われている。宇宙で船上にて行われる処理に適した現在利用可能なＣＰＵは、地上で用いられる計算処理量が多いソフトウェアを効果的に実行するには処理速度が遅すぎる。これは、宇宙で船上にて行われる処理に適したフォールトトレラントな汎用ＣＰＵの処理速度は、地上のシステムと比較し数桁遅いからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願発明は上記した課題およびその他の課題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明によると、人工衛星またはエアリアルプラットフォームに用いる装置は、ＳＡＲデータのレンジラインまたは方位角ラインに対応し複数の目標点の情報を含む信号を、複数の周波数チャネルへ周波数多重分離する周波数多重分離器と、複数の周波数チャネルのそれぞれに対し画像形成を実行する圧縮手段とを含み、複数の周波数チャネルのそれぞれの信号は複数の目標点の情報を含む。
【０００９】
データが複数のチャネルへ周波数多重分離されるので、圧縮が実行されるチャネルの帯域幅はより狭くなり、圧縮をハードウェアで行うことが出来る。周波数多重分離器および圧縮手段の両方をハードウェアで実装できる。
【００１０】
このため、または他の理由により、本願発明は、人工衛星またはエアリアルプラットフォームでレンジ圧縮および方位角圧縮を行えるようにする。例えば、本願発明は、衛星または他の宇宙探査機でレンジ圧縮または方位角圧縮を行えるようにする。また本願発明は、無人機（ＵＡＶ）などの空中車両でレンジ圧縮または方位角圧縮を行えるようにする。
【００１１】
本願発明によると、マルチレートデジタル信号処理技術を新規なやり方で組み合わせ、ＳＡＲ画像生成の実施の複雑さを最小限とする。
【００１２】
圧縮手段は１以上の圧縮フィルタを有してよい。
【００１３】
周波数多重分離器の出力は、複数の圧縮フィルタの入力に提供されてもよい。周波数多重分離器は周波数チャネルを分離し、各周波数チャネルがそれぞれの圧縮フィルタに提供されてもよい。
【００１４】
他の実施形態において、１以上の圧縮フィルタは、周波数多重分離器へ出力信号を提供する圧縮フィルタを含み、当該圧縮フィルタｈ'（ｎ）は、周波数チャネルのそれぞれに対してイメージ応答特性を有するフィルタリング機能を実行する。イメージ応答特性を有する圧縮フィルタの周波数応答特性は、Ｈ'（ｅｊω）＝Ｈ（ｅｊωＫ）であり、ここでＨ（ｅｊω）はプロトタイプフィルタｈ（ｎ）の周波数応答特性であり、
【数１】
2014510913.tif 000003
であり、ここでＫは周波数チャネルの数である。
【００１５】
周波数多重分離器は、圧縮された形式の周波数チャネルを分離する。
【００１６】
周波数多重分離および圧縮の順序を入れ替え、圧縮機能を多重分離機能の前に実行することにより、装置の計算効率がより一層向上する。
【００１７】
周波数多重分離器はブロックチャネル形成器を含んでよい。ブロックチャネル形成器は、ブロック微細処理段およびブロック粗処理段を有し、ブロック微細処理段は、レンジラインまたは方位角ラインに対応する信号に基づき、複数の偶数インデックスチャネルを含み、奇数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域がゼロにされている１以上の第１周波数分割多重（ＦＤＭ）信号、および複数の奇数インデックスチャネルを含み、偶数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域がゼロにされている１以上の第２ＦＤＭ信号を生成する。１以上の第１ＦＤＭ信号および１以上の第２ＦＤＭ信号は、別々のブロック粗処理段に提供され、ブロック粗処理段のそれぞれは対応するＦＤＭ信号に基づき複数の狭帯域幅チャネルを生成してよい。ブロック粗処理段はそれぞれ、対応するＦＤＭ信号のスペクトルのゼロにされた領域に遷移域がある応答特性を有するフィルタリング機能を実行する。
【００１８】
本願発明によると、人工衛星またはエアリアルプラットフォーム上でＳＡＲ画像を生成する構造は、受信したＳＡＲエコーをデジタルサンプルに変換するアナログ−デジタル変換手段と、レンジラインに対応するサンプルのアレイに対してレンジ圧縮を実行するレンジ処理手段、および方位角ラインに対応するサンプルのアレイに対して方位角圧縮を実行する方位角処理手段を有するプロセッサと、サブ画像を組み合わせる画像生成手段とを含み、レンジ処理手段および方位角処理手段のうち少なくとも一方が上述した装置を含み、プロセッサは、レンジラインまたは方位角ラインが対応する信号が多重分離された周波数チャネルに対応する複数のサブ画像を生成する。
【００１９】
レンジ処理手段および方位角処理手段の両方が、周波数多重分離器および圧縮手段を有する上記装置を含んでよい。レンジ処理手段の周波数多重分離器は、レンジラインに対応する信号をＫｒａｎｇｅ個の周波数チャネルに多重分離し、方位角処理手段の周波数多重分離器は、方位角ラインに対応する信号をＫａｚｉｍｕｔｈ個の周波数チャネルに多重分離し、プロセッサは、ＫｒａｎｇｅＫａｚｉｍｕｔｈ個のサブ画像を生成する。
【００２０】
画像生成手段は、サブ画像を平均化し、ＳＡＲ画像を生成してよい。未加工データから生成された、マルチルックされ平均化された画像を格納するのに必要なメモリのボリュームは、典型的には、未加工の高解像度データを格納するのに必要なメモリのボリュームよりもはるかに小さい。サブ画像を平均化することにより、地上へ送信されるデータを格納するのに必要なメモリははるかに小さくて済み、より多くの画像のデータが地上への送信と送信との合間に格納することが出来る。加えて、衛星で画像生成を実行することにより、画像化された目標物の、リアルタイムの、または少なくとも迅速な分析を実行することが出来る。目標物をモニタリングし、衛星で生成された画像に変化が生じたことに応答して警告が発せられてもよい。
【００２１】
受信器は２以上のＳＡＲアンテナからエコーを受信し、画像生成手段は、サブ画像に基づきインターフェログラムまたは複素コヒーレンスマップを生成してよい。
【００２２】
本願発明によると、衛星は上述した装置または構造を含む。衛星は処理されたＳＡＲデータをダウンリンク送信する手段も含んでよい。
【００２３】
本願発明によると、人工衛星またはエアリアルプラットフォームでＳＡＲ画像を生成する方法は、ＳＡＲアンテナから送信されたチャープのエコーを受信する工程と、エコーをデジタルサンプルにデジタル化する工程と、レンジラインに対応するサンプルのアレイに対してレンジ圧縮を実行する工程と、方位角ラインに対応するサンプルのアレイに対して方位角圧縮を実行する工程とを含み、レンジ圧縮を実行する工程および方位角圧縮を実行する工程のうち少なくとも一方は、複数の目標点の情報を含むアレイにそれぞれが対応する信号を、複数の目標点の情報をそれぞれが含む複数の周波数チャネルに周波数多重分離する工程、およびレンジ圧縮および方位角圧縮が複数の周波数チャネルに対応する複数のサブ画像を生成するよう各チャネルに対して画像形成を実行する工程を有し、方法はさらに、複数のサブ画像を組み合わせる工程を含む。
【００２４】
周波数多重分離する工程および画像形成を実行する工程は、ハードウェアで実行されてもよい。
【００２５】
信号を周波数多重分離する工程は、各周波数チャネルに対して画像形成を実行する工程の前に実行されてもよい。
【００２６】
他の実施形態において、各チャネルに対して画像形成を実行する工程は、信号を分離する工程の前に実行され、周波数多重分離する工程は、圧縮された形式の周波数チャネルを周波数多重分離する工程を含む。
【００２７】
レンジ圧縮を実行する工程は、レンジラインを複数のチャネルに周波数多重分離し、複数のチャネルを圧縮フィルタを用いて個別にレンジ圧縮し、複数の中間行列を形成する工程を有し、方位角圧縮を実行する工程は、各中間行列の各方位角ラインを複数の周波数チャネルへ周波数多重分離し、各周波数チャネルを圧縮フィルタを用いて個別に方位角圧縮し、複数のサブ画像を形成する工程を有する。
【００２８】
他の実施形態において、レンジ圧縮実行する工程は、レンジラインを複数のチャネルに周波数多重分離し、複数のチャネルを圧縮フィルタを用いて個別にレンジ圧縮し、複数の中間行列を形成する工程を有し、方位角圧縮を実行する工程は、各方位角ラインのサンプルを平均化する、または他のアンフォーカスＳＡＲ処理を行い、複数のサブ画像を形成する工程を有する。
【００２９】
複数のサブ画像を組み合わせる工程は、複数のサブ画像を平均化し、圧縮画像を生成する工程を有してよい。
【００３０】
ＳＡＲアンテナから送信されたチャープのエコーを受信する工程は、第１アンテナおよび第２アンテナからエコーを受信する工程を有し、複数のサブ画像を組み合わせる工程は、第１アンテナおよび第２アンテナからの対応するサブ画像を関連付け、複数のサブインターフェログラムを形成する工程と、複数のサブインターフェログラムを平均化し、圧縮されたインターフェログラムを生成する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
添付の図面を参照し本願発明の実施形態を例示として説明する。
【図１】図１は、ＳＡＲアンテナ構造を備える宇宙探査機のペイロードを示す概略図である。
【図２】図２は、ＳＡＲアンテナ構造のデジタルプロセッサのコンポーネントを示す概略図である。
【図３】図３は、図２に示すデジタルプロセッサの処理部を示す概略図である。
【図４】図４は、図３の処理部で処理される信号のサブチャネルスタック構造を示す概略図である。
【図５】図５は、図３の処理部のブロックチャネル形成器を示す機能図である。
【図６】図６は、図２の処理部の代替的な実施形態を示す。
【図７】図７は、ＳＡＲデータを受信し処理する方法を示す。
【図８】図８は、図３の処理部でレンジラインまたは方位角ラインに対応する信号を処理する方法を示す。
【図９】図９は、図６の処理部でレンジラインまたは方位角ラインに対応する信号を処理する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、合成開口レーダ（ＳＡＲ）アンテナ構造２、メモリ３、および地上の制御局（図示せず）から命令を受信し、データを送信する送受信器４を備える衛星ペイロード１を示す。衛星ペイロードは、ＳＡＲアンテナ構造２、メモリ３、および送受信器４を制御する制御器５も備える。制御器５はさらに、地上の制御局から命令を受信してもよい。ＳＡＲ構造２は、パルスの送信およびエコーの受信の両方に用いることが出来る。図１は、受信チェーンにおけるコンポーネントを示す。図１に示すように、ＳＡＲ構造は、アンテナ６、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）７、受信したＳＡＲエコーをベースバンド周波数にダウンコンバートするダウンコンバータ８、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）９、およびデジタル信号プロセッサ１０を備える。
【００３３】
アンテナ６がレーダパルスを送信するのにも用いられた場合、構造２は、デジタル−アナログコンバータ、アップコンバータ、および電力増幅器を含む送信チェーンも備える。なお、ＡＤＣおよびＤＡＣコンバータの十分に高速な動作のためには、ダウンコンバータ８およびアップコンバータは用いられなくてもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態によると、衛星ペイロード１は２以上のＳＡＲアンテナを含む。この場合、別個のノイズ増幅器、ダウンコンバータ、およびＡＤＣを含む別個の受信チェーンがアンテナ毎に存在し得る。アンテナがレーダパルスを送信するのにも用いられる場合、別個の送信チェーンがアンテナ毎に存在し得る。
【００３５】
アンテナは広い範囲にパルスビームを照射する。各パルスは、経時的に変化する周波数を有し得る。時間ｔにおけるパルスまたは「チャープ」の瞬時ＲＦ周波数は、ｆｃ＋Ｋｃｈｉｒｐｔである。ここでｆｃは中心周波数の、または搬送波周波数であり、Ｋｃｈｉｒｐは、パルスまたはチャープの周波数の変化率である。搬送波からの最大瞬時周波数オフセットは、ＫｃｈｉｒｐＴｃｈｉｒｐであり、ここでＴｃｈｉｒｐは、パルス持続時間である。パルスの帯域幅Ｂｃｈｉｒｐは、最大瞬時周波数オフセットにほぼ等しいものとして見なすことが出来る。
Ｂｃｈｉｒｐ≒ＫｃｈｉｒｐＴｃｈｉｒｐ  数式１
【００３６】
一例として、各チャープは、およそ１００ＭＨｚの帯域幅Ｂｃｈｉｒｐを有する。
【００３７】
衛星は、アロングトラックまたは「方位角」方向に移動し、パルスは、アクロストラックまたは「レンジ」方向に伝搬する。各パルスは目標領域またはスワスを照射し、送信されたパルス毎に、アンテナ構造２はパルスにより照射されたスワス内の散乱体からの反射を受信し処理する。アンテナ６が受信したエコーは、チャープの帯域幅に関連する周波数でサンプリングされる。特定のパルスの受信されたエコーのサンプルは、「レンジライン」と呼ばれるサンプルの１次元のアレイを形成する。いくつかの実施形態において、各レンジラインのサンプルの典型的な数は、２０，０００である。しかし、レンジラインのサンプルの数は、適用例毎に大幅に異なり得る。
【００３８】
レンジラインの各サンプルは、アンテナと目標物との間の往復距離と比例するインデックスに関連付けられる。パルスのサンプリングされたエコーを含むレンジラインが、レンジ方向に対応する１つの軸と、方位角方向に対応する１つの軸とを有するデータ行列を形成する各パルスに関して生成される。同じインデックスを有するサンプルによって形成されるデータアレイは、「方位角ライン」と呼ばれる。いくつかの実施形態において、方位角ラインのサンプルの典型的な数は、１０，０００である。しかし、方位角ラインのサンプルの数は、適用例毎に大幅に異なり得る。
【００３９】
信号プロセッサ１０は、「レンジドップラー」アルゴリズムとして知られるアルゴリズムに基づきチャープのエコーを処理する。レベル０のＳＡＲデータは、信号プロセッサ１０によりレベル１の画像データへと処理される。処理は、エコー行列内の点の、ＳＡＲ画像内の対応する点へのマッピングを含む。より詳細には、ＳＡＲレーダは、アンテナと目標点との間の距離が相対的な移動に合わせて変化するという事実を利用する。目標物の特定の点からの信号エネルギーがレンジおよび方位角に拡散させられ、ＳＡＲデータ処理によってこの分散されたエネルギーが出力画像の単一の画素へと集約される。レンジにおいて、目標物の特定の点からの信号が送信されたパルスの持続時間によって拡散させられ、方位角において信号は、目標点がアンテナビームによって照射される時間によって拡散させられる。
【００４０】
図２は、信号を複素形式に変換するプリプロセッサ１１、レンジ方向のデータ行列を画像処理するレンジプロセッサ１２、レンジ方向の処理に続き行列内のデータを調整するレンジマイグレーション部１３、方位角方向のデータ行列を画像処理する方位角プロセッサ１４、および画像を生成する画像生成部１５を備える信号プロセッサ１０を示す。
【００４１】
データの画像処理には、エコー信号の、元の送信された信号との比較が含まれる。このことは、エコー信号と送信されたパルスとの畳み込みによって実行される。理想的には、エコー行列内の各点または画素がＳＡＲ画像内の対応する画素にマッピングされる２次元畳み込みを実行して画像を生成する。しかしこれは処理量が多過ぎるので、実際にはレンジ圧縮および方位角圧縮は典型的には、新たな中間行列を蓄積するレンジプロセッサ１２によるレンジラインの１式の１次元畳み込み、およびその後の、方位角プロセッサ１４による方位角ラインの１式の１次元畳み込みへと分けられ、画像に対応する最終的な行列が形成される。
【００４２】
レンジラインはデジタル化されてプリプロセッサ１１を介してレンジプロセッサ１２へ提供される。プリプロセッサ１１はデジタルアンチエイリアシングフィルタ（ＤＡＡＦ）を備える。各レンジラインの未加工データが実デジタル信号としてＤＡＡＦに入力され、ＤＡＡＦは、受信した実デジタル信号に対して動作し、当該信号を複素ベースバンド形式に変換し、レンジラインをレンジプロセッサ１２に渡す。またＤＡＡＦは、サンプリングレートを２の倍数でデシメートする。レンジプロセッサ１２および方位角処理部内の信号のサンプリング周波数は以降、ｆｓで示す。従って、ＤＡＡＦへの入力信号のサンプリング周波数は２ｆｓとなる。
【００４３】
レンジプロセッサ１２は各レンジラインに対して動作し、未加工データをレンジ圧縮する。以下により詳細に説明するように、レンジプロセッサ１２は各レンジラインの１次元畳み込みを実行し、メモリ３内に１以上の中間行列を蓄積する。
【００４４】
レンジ圧縮された出力は歪んでいることが多く、中間行列内の全てのレンジ行が埋められると、レンジマイグレーション部１３はメモリ内の中間行列を読み出し、方位角処理を行うべく正しい列にサンプルを整列させる。当業者には理解いただけるように、レンジマイグレーション機能は、メモリ内のサンプルに対して動作する適切なアルゴリズムを用いて実行される。その後、方位角プロセッサ１４は、調整された１以上の中間行列をメモリ３から読み出し、以下により詳細に説明するように方位角ラインの１次元畳み込みを実行し、最終的な行列をメモリ３内に格納する。以下により詳細に説明するように、画像生成部１５は、最終的な行列に対しさらに処理を実行してもよい。
【００４５】
畳み込みは異なる技術を用いて実施することも可能である。例えば、直接的な畳み込みを用いてもよい。さらに、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）技術を用いた高速畳み込み、または機能的に同等のいわゆるＳＰＥＣＡＮ（スペクトル解析）方法も用いることが出来る。本願発明の実施形態によると、デジタルプロセッサのいくつかまたは全てのコンポーネントがハードウェアで実装される。当業者であれば、ＤＡＡＦおよびレンジマイグレーション機能をハードウェアで容易に実装できることを理解されるであろう。当業者には理解いただけるように、ＤＡＡＦは理想的にはハードウェアに適している、高速かつ非常に単純な機能である。レンジマイグレーションアルゴリズムは、適用例に応じてハードウェアおよびソフトウェアのいずれかで実装され得る。
【００４６】
図５を参照してより詳細に説明するように、本願発明によると、レンジ圧縮部１２および方位角処理部１４の一方または両方が、ハードウェアで実装される。加えて、いくつかの実施形態において、画像生成部１５もハードウェアを用いて実装される。他の実施形態において、画像生成部１５はソフトウェア機能である。制御器５はソフトウェアで実装される制御機能を有する小型の汎用ＣＰＵであってよく、全てではないがデジタルプロセッサのコンポーネントの１以上が、ソフトウェア制御機能の一部として設けられる。
【００４７】
図３は、レンジ処理部１２または方位角処理部１４のコンポーネントを示す。レンジ処理部１２および方位角処理部１４は互いに対応するコンポーネントを有しているが、それらコンポーネントは、レンジラインまたは方位角ラインに対して動作するかによって異なる構成を有する。以下、図３の説明においてはレンジ処理部としての処理部を説明し、当該処理部がレンジラインに対しどのように動作するかを説明する。しかし、対応する処理段が、異なる畳み込み関数を用いてではあるが、方位角処理部において各方位角ラインに対し実行され得る。
【００４８】
本願発明の実施形態によると、処理部１２、１４は、データをＫ個のサブバンドへ周波数多重分離し、各サブバンドのサブ画像を作成し、複数の当該サブ画像を組み合わせる、より効率的な処理を提供する。サブバンドは本明細書において、「周波数チャネル」とも呼ぶ。全帯域幅信号から多重分離された各周波数チャネルは、全帯域幅信号よりも低い解像度ではあるが、目標領域の全ての散乱体の情報を含む。
【００４９】
図３を参照すると、レンジプロセッサ構造はハードウェアで実装され、周波数チャネル形成を行い、デシメート機能を有するブロックプロセッサ１６、および複数のレンジ圧縮フィルタ１７ａ〜１７ｋを備える。帯域幅をより小さなチャネルに分けることにより、ハードウェアで容易に実装可能な直接的な畳み込みフィルタリングを各サブチャネルに用いることが出来る。
【００５０】
複素信号が信号プロセッサのＤＡＡＦ１１からブロックプロセッサ１６へ提供される。ブロックプロセッサ１６において、複数の異なる周波数帯域に対応する複数のサブバンドへ複素信号が多重分離され、各サブバンドのサンプリング周波数が低下させられる。図４は、レンジラインの場合にはチャープ帯域幅Ｂｃｈｉｒｐであるスペクトル全帯域幅信号を示す。スペクトル全帯域幅信号は、Ｋ個の等しく離間するサブバンドチャネルからなる、ω＝２πｋ／Ｋ（ｋ＝０，...Ｋ−ｌであり、Ｋは偶数である）を中心とした均等なスタック構造を有する周波数多重信号である。言い換えると、レンジラインに関しては、信号が全チャープ帯域幅の複数の周波数サブバンドへ多重分離される。例えばＫは１００に等しい。しかし、Ｋは任意の適切な値であってもよい。図５を参照してより詳細に説明するブロックチャネル形成器１６は、効率的に計算を行う、構成要素である対応するＫ個のサブバンドチャネルチャネルに入力を分割するＦＦＴベースのフィルタリングプロセッサである。各サブバンドのサンプリングレートは、ブロックチャネル形成器においてＭの倍数で減少させられる。ここでＭはチャネル数以下の数である。なお、Ｍ＝Ｋの場合、最大のデシメートが行われ、サブバンドに対し臨界サンプリングが行われる。
【００５１】
その後、各サブバンドチャネルはｆｓ／Ｍのサンプリングレートで別個の圧縮フィルタ１７ａ〜１７ｋへ提供され、圧縮フィルタ１７ａ〜１７ｋは各サブバンドの直接的な畳み込みを実行する。言い換えると、信号の圧縮が各サブバンドに対し別々に実行される。
【００５２】
なお、レンジラインに対応する全帯域幅信号は、複数の目標点の情報を含み、各周波数サブバンドは、当該複数の目標点の情報をそれぞれ含む。言い換えると、各周波数サブバンドは、同じ目標点の情報を含むが、その解像度は全帯域幅信号よりも低い。
【００５３】
全帯域幅ではなく複数のサブバンドに対しレンジ圧縮まはた方位角圧縮を実行することにより、フィルタ１７ａ〜１７ｋの処理速度が遅くてもよいこととなる。全帯域幅圧縮フィルタの長さをＮとすると、このフィルタによる入力の直接的な畳み込みにおける計算速度は１秒あたりＮｆｓの複素乗算である。  計算速度ｎｏ  ｃｈａｎｎｅｌｉｓａｚｔｉｏｎ＝Ｎｆｓ  数式２
【００５４】
いくつかの実施形態において、圧縮フィルタ１７ａ〜１７ｋは、それぞれが自身のサブチャネルに対して動作する同一のインパルス応答フィルタである。各フィルタのフィルタインパルス応答は、送信されたチャープ波形の複素共役であり、フィルタＮの長さは、チャープ期間Ｔｃｈｉｒｐのチャープ波形サンプルの数である。結果的に、送信されたチャープ波形が最高レートｆｓでサンプリングされた場合、
Ｎ＝Ｔｃｈｉｒｐ／（１／ｆｓ）  数式３
となる。
【００５５】
レンジ処理における全帯域幅圧縮フィルタは、帯域幅Ｂｃｈｉｒｐに亘り、上述した数式１を参照して言及したようにＢｃｈｉｒｐ≒ＫｃｈｉｒｐＴｃｈｉｒｐで表される。
【００５６】
臨界サンプリングされたサブバンドはＢｃｈｉｒｐ／Ｋの帯域幅を有する。結果的に、変化率ＫｃｈｉｒｐでチャープがサブバンドＴｓｕｂ−ｂａｎｄ，ｃｈｉｒｐをスイープするのに必要な時間は、Ｔｃｈｉｒｐ／Ｋ秒である。さらに、サブバンドはより小さな帯域幅を有するので、サンプリングレートは図３に示すようにｆｓ／Ｍ（Ｍ≦Ｋ）まで低下させられ得る。結果的に、サブバンドチャネルのサンプリング時間工程はＭ／ｆ秒である。当業者には理解いただけるように、Ｍ＝Ｋの場合、サンプリングレートは帯域幅に対応させられ、サブバンドに対し臨界サンプリングが行われる。反対に、Ｍ＜Ｋ、例えばＫ／２の場合、サブバンドはオーバーサンプリングされる。
【００５７】
サブバンドフィルタ圧縮フィルタの長さをＮｓｕｂとすると、サブバンドフィルタの長さは、サンプリング時間工程において分割されたサブバンドをチャープがスイープするのに必要な時間に等しくなる。
【数２】
2014510913.tif 000004
数式４
【００５８】
これは数式３を用いると、
【数３】
2014510913.tif 000005
数式５
となる。
【００５９】
サブバンドが臨界サンプリングされると、Ｍ＝Ｋであるので、Ｎｓｕｂ＝Ｎ／Ｋ２となる。サブバンドが例えばＭ＝Ｋ／２など２の倍数でオーバーサンプリングされた場合、フィルタはより長く、例えばＮｓｕｂ＝２Ｎ／Ｋ２となる。
【００６０】
一連のサブバンド圧縮フィルタの計算速度は、フィルタ数のＫに各サブバンドの速度ｆｓ／Ｍおよび各フィルタの長さＮｓｕｂを乗算したものである。
計算速度ｃｈａｎｎｅｌｌｓｅｄ＝Ｋ（ｆｓ／Ｍ）ＮｓｕｂＫ（ｆｓ／Ｍ）Ｎ／（ＭＫ）＝Ｎｆｓ／Ｍ２  数式６
【００６１】
臨界サンプリングされた場合、計算速度は、
計算速度ｃｈａｎｎｅｌｌｓｅｄ−Ｎｆｓ／Ｋ２  数式７
と表すことが出来る。
【００６２】
結果的に、サブバンドに対して動作する圧縮フィルタの畳み込みの計算負荷は、Ｍ＝Ｋの場合、全帯域幅信号の直接的な畳み込みの計算負荷の１／Ｋ２の倍数である。
【００６３】
全てのレンジラインが処理されると、各チャネルの完全な中間行列がメモリ３内で生成されている。レンジマイグレーション部１３において行列が調整されると、中間行列の各方位角ラインが方位角プロセッサ１４へ供給され個別に処理される。レンジ圧縮器により生成された中間行列は順次処理されてもよい。上述したように、方位角プロセッサ１４も図３に示すように実装されてもよい。各中間行列の各方位角ラインは、Ｋ'個のチャネルにチャネル形成されてもよく、Ｋ'個のチャネルのそれぞれに対して個別に実行される方位角圧縮は、各中間行列のＫ'個の新たな行列を作成する。方位角処理部において、ブロックチャネル形成器１６は典型的にはデータを異なる数の複数のチャネルに分割し、圧縮フィルタは異なるインパルス応答特性に対応する複数の異なる係数を有する。さらに、方位角処理部において、周波数帯域幅はドップラー帯域幅であり、各パルスの帯域幅ではない。ＳＡＲアンテナは目標点と相対的に移動するので、目標点までの距離は変化し、このことにより、方位角の関数として受信信号の位相変化が引き起こされる。方位角ラインの隣接するサンプル間の位相変化は、パルス繰り返し数および目標物と相対的にアンテナがどれくらいの速さで移動するかに依存する。位相変化によって生じる方位角の帯域幅は、ドップラー帯域幅として知られている。従って、方位角ラインに関し、信号は受信したエコーのドップラー帯域幅の複数の周波数サブバンドへ多重分離される。なお、方位角ラインに対応する全帯域幅信号は、複数の目標点の情報を含み、信号が多重分離される各周波数サブバンドは、当該複数の目標点の情報をそれぞれ含む。言い換えると、各周波数サブバンドは、同じ目標点の情報を含むが、その解像度は全帯域幅信号よりも低い。
【００６４】
全方位角帯域幅圧縮フィルタもチャープ波の形態をとり得るが、レンジに関してと同じように、異なる中心周波数およびチャープレートを有する。結果的に、周波数チャネルに対する方位角圧縮における計算量の節約も、全帯域幅信号の直接的な畳み込みとは対照的に、１／Ｋ'２と比例する。ここでＫ'は方位角帯域幅が分割されるチャネル数である。しかし典型的には、方位角帯域幅はレンジ帯域幅よりもはるかに小さく、方位角圧縮の際に用いられるチャネルの数は、典型的には、レンジ処理の際に用いられるチャネルの数よりもはるかに少ない。
【００６５】
レンジ圧縮および方位角圧縮が完了すると、元の未加工データ行列はメモリ３内で複数のサブ画像に変換されている。全てのサブ画像は同じ目標領域に関するものである。レンジ処理部および方位角処理部の両方がデータを複数の周波数チャネルに分割する実施形態において、サブ画像の数はＫＫ'である。ここでＫはレンジ処理の際に用いられるチャネルの数であり、Ｋ'は方位角処理の際に用いられるチャネルの数である。
【００６６】
なお、サブ画像はそれ自体が完全に形成されたＳＡＲ画像であり、未加工データがその全帯域幅で処理された場合に得られるであろう画像よりも解像度が低いだけである。
【００６７】
再び図２を参照すると、画像生成器１５はサブ画像に基づきＳＡＲ画像を形成する。いくつかの実施形態において、画像生成器１５は複数のサブ画像を組み合わせて全帯域幅の出力信号を生成する。しかし他の実施形態において、画像生成器１５は、平均化により複数のサブ画像を組み合わせて、サブ画像と比較し向上した信号対ノイズ比を有する低解像度の画像を生成する。画像は単純に画像を重ね合わせて、対応する画素を追加することにより平均化することが出来る。ＫＫ'＝１００の場合、格納する必要があるデータの量は、画像を組み合わせて完全な解像度の画像を得る代わりに、サブ画像を平均化することにより１００の倍数で減少させられる。いくつかの実施形態において、複数の画像からなるサブセットを組み合わせ、複数の異なるサブセットを平均化し、より高い解像度の画像を形成する。平均化されたレベル１のプロダクトを得ることが出来るレベル０のデータを格納するのに必要な記憶ボリュームと比較し、平均化されたレベル１のプロダクトを格納するのに必要な記憶ボリュームははるかに小さい。
【００６８】
いくつかの実施形態において、画像生成器はさらに、レベル１のプロダクトの一部としてインターフェログラムを生成する。宇宙探査機が２以上のＳＡＲアンテナを有する場合、複数の異なるアンテナからのサブ画像を画像生成器１５内で関連付け、複数のサブインターフェログラムを生成することが出来る。信号対ノイズ比が向上したインターフェログラムは、サブインターフェログラムを平均化することにより生成することが出来る。
【００６９】
さらにいくつかの実施形態において、さらにデータ量を減らすべく画像生成器は、標準的な画像圧縮技術を平均化されたレベル１のプロダクトに対し適用してもよい。一例として、ｊｐｅｇ圧縮技術を用いてさらにデータを圧縮することが出来る。しかし、適切な圧縮技術のいずれを用いてもよい。平均化されたＳＡＲ画像または平均化されたインターフェログラムはさらに、格納および／またはダウンリンク送信の前に、標準的な画像圧縮技術を用いて圧縮することが出来る。
【００７０】
図５は、図３のブロックプロセッサ１６の適切なアーキテクチャを示す。要約すると、ブロックプロセッサ１６は、ブロック微細処理段１８ａ、１８ｂ、およびブロック粗処理段１９ａ、１９ｂを有する。ブロックプロセッサおよびブロック処理段は、それらが入力信号の全ての周波数チャネルに対し同時に単一の計算関数を適用するという意味で、「ブロック」プロセッサおよび「ブロック」処理段である。ブロック微細処理段１８ａ、１８ｂ、およびブロック粗処理段１９ａ、１９ｂは協働してレンジラインまたは方位角ラインに対応する信号を複数の周波数チャネルに多重分離する。図５に示す実施形態において、ブロック微細処理段は２つのイメージハーフバンドフィルタ１８ａ、１８ｂによって実行される。ハーフバンドフィルタ１８ａ、１８ｂは、レンジラインまたは方位角ラインに対応する信号に基づき、複数の偶数インデックス周波数チャネルを有する周波数分割多重（ＦＤＭ）信号、および複数の奇数インデックス周波数チャネルを有するＦＤＭ信号を生成する。奇数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域は偶数インデックスチャネルを有する信号においてゼロにされており、偶数インデックスチャネルに対応するスペクトルの領域は、奇数インデックスチャネルを有する信号においてゼロにされている。ブロックチャネル形成器のハーフバンドフィルタは、１つの高域フィルタおよび１つの低域フィルタを有し得る。ハーフバンドフィルタのインパルス応答は、Ｎ−１個のゼロが埋められ、画像のコピーのオリジナルである基礎となる詰まったプロトタイプの周波数応答のＮ個の偶数の画像およびＮ個の奇数の画像を生成する。
【００７１】
そしてブロック粗処理段１９ａ、１９ｂは微細処理段で出力されたＦＤＭ信号から偶数のチャネルおよび奇数のチャネルを分離する。より詳細には、各ブロック処理段はＷｅｉｇｈｔｅｄ  ＯｖｅｒＬａｐ  Ａｄｄ（ＷＯＬＡ）ユニット２０ａ、２０ｂおよびリンクされたＫ／２ポイントＦＦＴユニット２１ａ、２１ｂを備える。微細処理段からの各ＦＤＭ信号は、別々のＷＯＬＡユニット２０ａ、２０ｂ、および対応するリンクされたＫ／２ポイントＦＦＴユニット２１ａ、２１ｂに提供される。各ＷＯＬＡユニットおよび関連付けられたＫ／２ポイントＦＦＴユニットは、それぞれのＦＤＭ信号から複数の狭帯域幅チャネルを生成する。各ＷＯＬＡは、関連付けられたＦＤＭ信号のスペクトルのゼロにされた領域に遷移域がある応答特性を有するフィルタリング機能を実行する。いくつかの実施形態において、ＷＯＬＡユニットおよびリンクされたＫ／２ポイントＦＦＴユニットはそれぞれ、多相のＤｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ（ＤＦＴ）チャネル形成器に置き換えられてもよい。Ｍの倍数のデシメートは、ブロックチャネル形成器１６内で実行される。概念としては、ブロックチャネル形成は、入力の最大のサンプリングレートで起こり、各サブバンド出力は、Ｍの倍数でオーバーサンプリングされる。そしてサブバンドチャネル出力はエイリアシングを生じることなくＭの倍数でデシメートされる。実際には、デシメートの係数は、ブロックチャネル形成器の構成によって吸収され、出力の所望されないサンプルは単純に計算されず、計算量が節約される。
【００７２】
ブロック信号生成器が特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）またはフィールドプログラム可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）に組み込まれてもよい。ブロックプロセッサの適切なアーキテクチャ、およびその修正および変形は、ＥＰ０６９５０５４およびＥＰ０８３１６１１により詳細に説明されている。しかし、ブロックチャネル形成器の適切なアーキテクチャの何れも用いることが出来る。
【００７３】
図６は、レンジ処理部１２または方位角処理部１４の他の実施形態を示す。図３および６において、同様の参照符号は同様のコンポーネントを指す。しかし図６においては、チャネル毎に別々のフィルタを設ける代わりに、イメージ周波数応答特性を有する圧縮フィルタ１７が設けられて信号に対して動作し、その後、信号はブロックプロセッサ１６に提供される。圧縮フィルタ１７は、図３のプロトタイプフィルタ１７ａ〜１７ｋに基づく。圧縮フィルタの応答は、Ｋ−１個のゼロサンプルを各入力サンプル間に埋めることにより補間され、周波数応答Ｈ'（ｅｊω）＝Ｈ（ｅｊωＫ）が形成される。ここでＨ（ｅｊω）は、プロトタイプフィルタｈ（ｎ）の周波数応答であり、
【数４】
2014510913.tif 000006
である。
【００７４】
よってイメージフィルタは、全帯域幅に対しては動作せず、各チャネルに対し低解像度圧縮を実行し、ブロック処理で全帯域の信号に対して動作する。続くブロックチャネル形成器１６は、既に圧縮された形式のサブバンドを周波数多重分離する。言い換えると、圧縮は周波数チャネルが分離される前に、「概念的な」周波数チャネルに対し実行されるものと見なすことが出来る。イメージ圧縮フィルタはそれでも各サブチャネルに関し、臨界サンプリングされた場合、Ｎｓｕｂ個のゼロ以外の係数を有するので、図６の構造の計算のワークロードは、ｆｓＮｓｕｂ＝ｆｓＮ／Ｋ２となり、数式７に示されるように臨界サンプリングされた場合の図３の構造と同じである。
【００７５】
図６のデジタルプロセッサは、サブバンドがオーバーサンプリングされた（例えば２だけ）場合に計算負荷を低減し、続くＳＡＲ処理の補助をする。例えば、複数の異なるＳＡＲアンテナが用いられた場合、インターフェログラムまたは複素コヒーレンスマップを形成する前に、対応するサブ画像を位置合わせ（ｃｏ−ｒｅｇｉｓｔｅｒ）し、補間するのにオーバーサンプリングが必要となり得る。この場合、第１の実施形態における一連の圧縮フィルタのワークロードは、第２の実施形態の単一の圧縮フィルタのワークロードよりも大きくなり、１／Ｋ２に対し１／Ｍ２となる。例えばＭ＝Ｋ／２の場合、第２の実施形態におけるブロック圧縮は、４倍の効率性となる（１／Ｋ２に対し４／Ｋ２）。
【００７６】
図７は、ＳＡＲ信号を受信し処理する方法を示す。Ｓ７．１において、複数の異なるチャープのエコーがアンテナ６により受信される。そしてＳ７．２において、エコーがサンプリングされる。Ｓ７．３において、信号は、デジタル化されると直ぐに、ＤＡＡＦフィルタに渡され、複素形式へと処理される。レンジラインが受信され複素形式に変換されると、Ｓ７．４において、レンジ処理部１２へ渡されレンジ圧縮される。Ｓ７．４においてレンジラインが処理されると、中間行列の行が埋められ、複数の完全な中間行列が形成される。なお、Ｓ７．１、Ｓ７．２、Ｓ７．３、およびＳ７．４の工程は、次の工程が始まる前に終了しなくてもよい。レンジプロセッサは、レンジラインのエコーが受信される際に、同じ画像に関する他のレンジラインを処理してもよい。
【００７７】
ステップＳ７．５において、方位角処理を行うべく行列内のデータが調整され正しい列へ移動させられ、中間行列の方位角ラインは、ステップＳ７．６で方位角圧縮され、複数のサブ画像行列が形成される。ステップＳ７．７において、サブ画像は平均化され、最終的な圧縮された低解像度画像が形成される。地上局への送信が可能となる適切な時間が来るまで圧縮画像はさらに処理され、および／または格納され得る。
【００７８】
図８および図９は、工程Ｓ７．４またはＳ７．６をより詳細に説明する。なおいくつかの実施形態において、図３または６に示すタイプの、信号を複数のチャネルに分割する処理部をレンジ圧縮のみ、または方位角圧縮のみに用い、レンジ圧縮および方位角圧縮のうち一方が全帯域幅に対し実行される、または他の代替的な技術が用いられる。例えば、アンフォーカスＳＡＲの方位角圧縮には代替的な技術を用いるのが適切であり得る。しかし他の実施形態においては、データアレイに対応する信号が、レンジ圧縮および方位角圧縮の両方の間に複数の周波数チャネルに分割される。図８および図９を参照すると、図３に示す処理構成でＳ８．１においてレンジラインまたは方位角ラインに対応するデータ信号が、複数のチャネルへ多重分離され、Ｓ８．２において、複数の圧縮フィルタを用いて個々のチャネルに対し圧縮が実行される。または、図６に示す処理構成で、Ｓ９．１において信号のチャネルが圧縮され、Ｓ９．２において、圧縮されたチャネルが多重分離される。
【００７９】
本願発明の特定の例を説明してきたが、本願発明の範囲は添付の請求項によってのみ定められ、特定の例によって限定されない。よって、当業者には理解いただけるように、本願発明は他のやり方によって実施することが出来る。
【００８０】
例えば上述したように、図３および６を参照して説明したようにレンジ圧縮および方位角圧縮のうち一方のみを実施してもよい。図３および６を参照して説明した処理技術および処理部はレンジラインに関してのみ用いてもよく、方位角圧縮は、各方位角ラインのサンプルを平均化することにより、または、アンフォーカスＳＡＲシステムに用いるのに適切な代替的な技術により行ってもよい。いくつかの実施形態において、レンジ圧縮は、図３または６を参照して説明したようにハードウェアで実行され、方位角圧縮はソフトウェアで実行される。方位角処理に関する帯域幅は一般的にはるかに低いので、方位角処理の処理速度は場合によっては、宇宙空間に用いられるＣＰＵのソフトウェアが対応出来る程度の速さであってもよい。結果的に、方位角処理が単純化される適用例において、方位角処理はソフトウェアで実行されてもよい。
【００８１】
なお、信号プロセッサ１０のコンポーネントはハードウェアまたはソフトウェアとして実装されるものとして説明してきたが、当該コンポーネントによって実現される機能のいくつかは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実装することも可能である。
【００８２】
さらに、本願発明は衛星および他の宇宙基地以外にも適用が可能である。本願発明は、適切な適用例のいずれ、特にプロセッサマス、電力、および特にＴＭ帯域幅が重要である適用例において用いることが出来る。例えば、本願発明は無人機（ＵＡＶ）または他のエアリアルプラットフォームに用いることが出来る。ＵＡＶの場合には、リアルタイムで画像化する態様が特に関連性があるであろう。
【００８３】
加えて、図２を参照して、レンジラインがプリプロセッサ１１からレンジ処理部１２へ直接提供されるものとして説明したが、レンジ処理部１２はＡＤＣ９からのサンプルに対しリアルタイムで動作しなくてもよい。代わりに、ＡＤＣの出力は、後に処理を行うべくメモリに格納されてもよい。このようなアプローチは、比較的データ取得／格納段階が短く、時間をおいて処理段が行われるミッションにおいて、ダウンリンク送信の前のデータボリュームを減らすのに有用である。このようなミッションの一例は、惑星の接近通過のミッションである。
【００８４】
また、ブロックチャネル形成器および圧縮フィルタの特定の例を説明してきたが、適切なアーキテクチャのいずれであっても、信号を複数のチャネルに周波数多重分離し、チャネルに対し個別に画像形成を実行するのに用いることが出来る。さらに、圧縮フィルタおよびチャネル形成器の数および順序は、適用例に応じて異なり得る。図６を参照して単一のイメージ応答フィルタを説明したが、チャネルが分離される前にチャネルに対し別々に画像形成を実行するべく複数のイメージ応答フィルタが設けられてもよい。
【図１】
2014510913.tif 000008
【図２】
2014510913.tif 000009
【図３】
2014510913.tif 000010
【図４】
2014510913.tif 000011
【図５】
2014510913.tif 000012
【図６】
2014510913.tif 000013
【図７】
2014510913.tif 000014
【図８】
2014510913.tif 000015
【図９】
2014510913.tif 000016
【国際調査報告】
2014510913.tif 000017
2014510913.tif 000018
2014510913.tif 000019