(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の受信アンテナを含む複数の受信アンテナによりそれぞれ信号を受信する合成開口レーダ装置における信号処理装置であって、
前記第１の受信アンテナ以外の前記受信アンテナである第２の受信アンテナにより受信された信号に、振幅調整量および位相回転量のうち少なくとも一方が異なる複数の振幅調整量および位相回転量を用いてそれぞれ振幅調整処理および位相回転処理を行うことにより複数の第１の信号を生成する第１の処理部と、
前記第１の信号ごとに、前記第１の受信アンテナで受信された信号と前記第１の信号とを合成して複数の第２の信号を算出する第１のフィルタ部と、
複数の前記第２の信号に基づいて、前記第２の信号に含まれる誤差量を算出する誤差算出部と、
前記誤差量に基づいて、前記第２の受信アンテナにより受信された信号に与える補正量を推定する補正量推定部と、
を備え、
前記補正量推定部は、前記誤差量に基づいて、誤差量を示す多項式を求め、多項式の絶対値を最小とする位相補正量および振幅調整量を推定した前記補正量とし、多項式の絶対値が最小となる位相補正量および振幅調整量が複数組ある場合、あらかじめ保持している補正量であり機器の特性測定から得られる補正量に最も近い組を前記補正量とすることを特徴とする信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の受信アンテナにより受信された信号に、前記補正量を用いて振幅調整処理および位相回転処理を行う第２の処理部と、
前記第１の受信アンテナで受信された信号と、前記第２の処理部により処理された信号とを合成する第２のフィルタ部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項３】
前記第１のフィルタ部および前記第２のフィルタ部は、復元アルゴリズムにより合成を行うことを特徴とする請求項２に記載の信号処理装置。
【請求項４】
前記誤差算出部は、前記第２の信号の段差を判定し、段差の大きさを誤差量として算出することを特徴とする請求項１、２または３に記載の信号処理装置。
【請求項５】
前記第２の受信アンテナは複数であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の信号処理装置。
【請求項６】
第１の受信アンテナを含む複数の受信アンテナと、
前記第１の受信アンテナ以外の前記受信アンテナである第２の受信アンテナにより受信された信号に、振幅調整量および位相回転量のうち少なくとも一方が異なる複数の振幅調整量および位相回転量を用いてそれぞれ振幅調整処理および位相回転処理を行うことにより複数の第１の信号を生成する処理部と、
前記第１の信号ごとに、前記第１の受信アンテナで受信された信号と前記第１の信号とを合成して複数の第２の信号を算出するフィルタ部と、
複数の前記第２の信号に基づいて、前記第２の信号に含まれる誤差量を算出する誤差算出部と、
前記誤差量に基づいて、前記第２の受信アンテナにより受信された信号に与える補正量を推定する補正量推定部と、
を備え、
前記補正量推定部は、前記誤差量に基づいて、誤差量を示す多項式を求め、多項式の絶対値を最小とする位相補正量および振幅調整量を推定した前記補正量とし、多項式の絶対値が最小となる位相補正量および振幅調整量が複数組ある場合、あらかじめ保持している補正量であり機器の特性測定から得られる補正量に最も近い組を前記補正量とすることを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項７】
第１の受信アンテナを含む複数の受信アンテナを備える合成開口レーダ装置により受信された信号を処理する信号処理方法であって、
第１の受信アンテナ以外の前記受信アンテナである第２の受信アンテナにより受信された信号に、振幅調整量および位相回転量のうち少なくとも一方が異なる複数の振幅調整量および位相回転量を用いてそれぞれ振幅調整処理および位相回転処理を行うことにより複数の第１の信号を生成する第１のステップと、
前記第１の信号ごとに、前記第１の受信アンテナで受信された信号と前記第１の信号とを合成して複数の第２の信号を算出する第２のステップと、
複数の前記第２の信号に基づいて、前記第２の信号に含まれる誤差量を算出する第３のステップと、
前記誤差量に基づいて、前記第２の受信アンテナにより受信された信号に与える補正量を推定する第４のステップと、
を含み、
前記第４のステップでは、前記誤差量に基づいて、誤差量を示す多項式を求め、多項式の絶対値を最小とする位相補正量および振幅調整量を推定した前記補正量とし、多項式の絶対値が最小となる位相補正量および振幅調整量が複数組ある場合、あらかじめ保持している補正量であり機器の特性測定から得られる補正量に最も近い組を前記補正量とすることを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星、航空機などの飛翔体に搭載される合成開口レーダ（ＳＡＲ：Synthetic  Aperture  Radar）装置における信号処理装置、合成開口レーダ装置および信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工衛星または航空機などの飛翔体に搭載されたＳＡＲにおいて、観測幅の拡大、高分解能化を実現するためには、複数の受信アンテナを利用する手法が有効である。以下、各受信アンテナに対応する通信路をチャンネルと呼ぶ。複数チャンネルで受信した受信信号、すなわち複数のチャンネルの受信信号を、復元処理によって合成することで、見かけ上高いパルス繰返し周波数（ＰＲＦ：Pulse  Repetition  Frequency）の信号を得ることが可能である（非特許文献１、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、各チャンネル間の機器特性のズレおよび周辺環境によってチャンネル間の不整合、すなわち受信信号間の振幅差および位相差などが発生した場合には、復元処理により理想的な信号合成を行うことができない。これにより、アンビギュイティおよび輝度ムラが発生し、観測画像の画質が劣化する。そこで、復元処理を実施する前にチャンネル間の不整合を補正する信号処理を行う必要がある。
【０００４】
従来のＳＡＲにおける信号処理装置では、観測前の機器特性の測定結果から決定した補正値を用いて観測信号を補正することで、チャンネル間の不整合を緩和する。この方法では、機器の温度変化および環境要因などによりチャンネル間の振幅差および位相差が変化した場合、変化分を補正できない。特許文献２には、機器特性の測定結果から決定した補正値を用いた補正によって補正しきれない位相差を補正する技術が開示されている。特許文献２に記載の信号処理装置では、信号スペクトルに現れるアンテナパターンの不連続点の有無を確認し、アンテナパターンの不連続点がある場合、予め定められた変化量にて補正値を修正して修正後の補正値を用いて位相差を補正する処理を繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６６１３１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８１８６４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】G.  Krieger，  N.  Gebert  and  A.  Moreira,  “Unabiguous  SAR  signal  reconstruction  from  nonuniform  displaced  phase  center  sampling，”  IEEE  Geoscience  and  Remote  Sensing    Letters，  vol.1，  no.4，  pp.260-264,  2004.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、観測前の機器特性の測定結果から決定した補正値を用いてチャンネル間不整合を補正する方法では、観測時の機器の温度変化および環境要因によって変化した分を補正することができない。また、特許文献２に記載されているように、予め定められた変化量に基づいて位相差の補正値を修正する手法では、あらかじめ変化量が定められている。したがって、特許文献２に記載されている手法では、設定する補正値をこの変化量刻みでしか変更できず、変化量の定め方によっては補正値を最適な値に修正できないという課題がある。また、特許文献２に記載の手法では、位相差以外のチャンネル間不整合を補正できないという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、精度良くチャンネル間不整合を補正することができる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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる信号処理装置は、第１の受信アンテナを含む複数の受信アンテナによりそれぞれ信号を受信する合成開口レーダ装置における信号処理装置であって、第１の受信アンテナ以外の受信アンテナである第２の受信アンテナにより受信された信号に、振幅調整量および位相回転量のうち少なくとも一方が異なる複数の振幅調整量および位相回転量を用いてそれぞれ振幅調整処理および位相回転処理を行うことにより複数の第１の信号を生成する第１の処理部を備える。また、この信号処理装置は、第１の信号ごとに、第１の受信アンテナで受信された信号と第１の信号とを合成して複数の第２の信号を算出する第１のフィルタ部と、複数の第２の信号に基づいて、第２の信号に含まれる誤差量を算出する誤差算出部と、誤差量に基づいて、第２の受信アンテナにより受信された信号に与える補正量を推定する補正量推定部と、を備え、補正量推定部は、誤差量に基づいて、誤差量を示す多項式を求め、多項式の絶対値を最小とする位相補正量および振幅調整量を推定した補正量とし、多項式の絶対値が最小となる位相補正量および振幅調整量が複数組ある場合、あらかじめ保持している補正量であり機器の特性測定から得られる補正量に最も近い組を補正量とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、精度良くチャンネル間不整合を補正することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１にかかる合成開口レーダ装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１の信号処理装置の構成例を示すブロック図
【図３】実施の形態１の信号処理装置における信号処理手順の一例を示すフローチャート
【図４】実施の形態１の信号スペクトルの一例を示す図
【図５】実施の形態１の多項式フィッティングの一例を示す図
【図６】実施の形態１の処理回路の構成例を示す図
【図７】実施の形態１の制御回路の構成例を示す図
【図８】実施の形態２にかかる合成開口レーダ装置の構成例を示す図
【図９】実施の形態２の信号処理装置の構成例を示すブロック図
【図１０】実施の形態２の信号スペクトルの一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態にかかる信号処理装置、合成開口レーダ装置および信号処理方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる合成開口レーダ装置の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の合成開口レーダ装置１００は、受信アンテナ１−１，１−２と、送信アンテナ２と、受信機３−１，３−２と、信号処理装置４と、送信機５とを備える。すなわち、合成開口レーダ装置１００は、複数の受信アンテナによりそれぞれ信号を受信する合成開口レーダ装置である。
【００１４】
図１の例では、送信アンテナを受信アンテナとは別に備える例を示しているが、受信アンテナ１−１，１−２および送信アンテナ２の替わりに、１つの受信アンテナと１つの送受信アンテナとアンテナ切替え器とを備え、アンテナを送受信で共用する構成としてもよい。例えば、図１の構成例において受信アンテナ１−２を送受信アンテナに替える場合、アンテナ２を削除し、送受信アンテナにアンテナ切替え器を接続する。そして、アンテナ切替え器が、送信時には、送信機５と送受信アンテナを接続し、受信時には、受信機３−２と送受信アンテナを接続する。また、図１の構成例では、受信機を受信アンテナごとに備えているが、受信機の数を受信アンテナの数より少なくしてもよい。この場合、切替え器により、受信機と接続する受信アンテナを時分割で切替える。
【００１５】
本実施の形態の合成開口レーダ装置は、地上面に沿って移動している図示しないプラットホームに搭載されている。受信アンテナ１−１，１−２および送信アンテナ２は、同一のプラットホームに搭載されていてもよいし、それぞれが異なるプラットホームに搭載されていてもよい。プラットホームは、人工衛星、航空機などの飛翔体である。受信機３−１，３−２、信号処理装置４および送信機５は、受信アンテナ１−１，１−２および送信アンテナ２が、搭載されるプラットホームに搭載されていてもよいし、別の場所に設置されていてもよい。
【００１６】
送信機５はパルス信号を生成し、繰り返し周期Ｔで、パルス信号を送信アンテナ２から繰り返し送信する。送信アンテナ２から放射され地表面などの観測対象領域で反射された電波は、受信アンテナ１−１と受信アンテナ１−２で受信される。
【００１７】
受信機３−１は、受信アンテナ１−１により受信された電波、すなわち受信信号に対して、検波、Ａ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換処理などを実施して信号処理装置４へ出力する。受信機３−２は、受信アンテナ１−２により受信された電波、すなわち受信信号に対して、検波、Ａ／Ｄ変換処理などを実施して信号処理装置４へ出力する。
【００１８】
本実施の形態では、第１の受信アンテナである受信アンテナ１−１および受信機３−１に対応する経路をチャンネル＃１と呼び、受信アンテナ１−１により受信され受信機３−１を介して信号処理部に入力される信号をチャンネル＃１の観測信号と呼ぶ。また、第２の受信アンテナである受信アンテナ１−２および受信機３−２に対応する経路をチャンネル＃２と呼び、受信アンテナ１−２により受信され受信機３−２を介して信号処理部に入力される信号をチャンネル＃２の観測信号と呼ぶ。チャンネル＃１とチャンネル＃２では、各々に対応するハードウェアの特性の差により、同じ信号を受信した場合に、受信信号の振幅、位相または振幅および位相に差が現れることがある。このチャンネルの違いによる振幅、位相または振幅および位相の差をチャンネル間不整合と呼ぶ。
【００１９】
信号処理装置４は、受信アンテナ１−１により受信され受信機３−１により処理されたチャンネル＃１の観測信号と、受信アンテナ１−２により受信され受信機３−２により処理されたチャンネル＃２の観測信号との間のチャンネル間不整合を補正し、補正後の信号に対して復元フィルタ処理、アジマス圧縮処理およびレンジ圧縮処理を実施して再生画像を生成する。
【００２０】
図２は、本実施の形態の信号処理装置４の構成例を示すブロック図である。信号処理装置４は、信号切出し部４１、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎ、復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎ、スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎ、補正量推定部４５、振幅調整位相回転部４６、復元フィルタ部４７、アジマス圧縮部４８およびレンジ圧縮部４９を備える。なお、Ｎは２以上の整数である。
【００２１】
受信機３−１から出力されるチャンネル＃１の観測信号である観測信号１１ａは、信号切出し部４１および復元フィルタ部４７に入力される。受信機３−２から出力されるチャンネル＃２の観測信号である観測信号１１ｂは、信号切出し部４１および振幅調整位相回転部４６に入力される。
【００２２】
図３は、本実施の形態の信号処理装置４における信号処理手順の一例を示すフローチャートである。図２および図３を用いて、信号処理装置４の動作を説明する。信号切出し部４１は、観測信号１１ａおよび観測信号１１ｂの全信号から処理対象の観測期間の中心付近の信号を切出す（ステップＳ１）。なお、観測信号１１ａ，１１ｂは、観測期間単位で出力されるとし、信号切出し部４１は、例えば、入力される１単位の信号の中央の前後一定の範囲の信号を切出すことにより、観測期間の中心付近の信号を切出すことが可能であるとする。観測信号１１ａから切出した観測信号を観測信号１２ａとし、観測信号１１ｂから切出した観測信号を観測信号１２ｂとする。信号切出し部４１は、観測信号１２ａを復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎへ入力し、観測信号１２ｂを振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎへ入力する。
【００２３】
振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎは、観測信号１２ｂに対してそれぞれ固有の振幅調整量および位相回転量により、振幅調整および位相回転を実施することにより、複数の振幅調整量および位相回転量で、それぞれ振幅調整および位相回転を実施する（ステップＳ２）。振幅調整位相回転部４２−ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）により振幅調整および位相回転が実施された後の信号を観測信号１３−ｉとする。振幅調整位相回転部４２−ｉは、振幅調整および位相回転が実施された後の信号である観測信号１３−ｉを復元フィルタ部４３−ｉへ入力する。振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎにおける振幅調整量および位相回転量は、あらかじめ定めておく。
【００２４】
例えば、Ｎ＝６として、振幅調整位相回転部４２−１における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ1，Ｂ1とし、振幅調整位相回転部４２−２における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ1，Ｂ2とし、振幅調整位相回転部４２−３における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ1，Ｂ3とする。また、振幅調整位相回転部４２−４における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ2，Ｂ1とし、振幅調整位相回転部４２−５における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ2，Ｂ2とし、振幅調整位相回転部４２−６における振幅調整量および位相回転量を、それぞれＡ2，Ｂ3とする。なお、Ａ1＜Ａ2，Ｂ1＜Ｂ2＜Ｂ3とする。
【００２５】
以上のように、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎは、第１の受信アンテナ以外の受信アンテナである第２の受信アンテナにより受信された信号に、振幅調整量および位相回転量のうち少なくとも一方が異なる複数の振幅調整量および位相回転量を用いてそれぞれ振幅調整処理および位相回転処理を行うことにより複数の第１の信号を生成する第１の処理部である。
【００２６】
復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎは、観測信号１２ａと、対応する振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎから入力される観測信号１３−１〜１３−Ｎとに基づいて、復元フィルタ処理として、復元アルゴリズム処理を実施する（ステップＳ３）。復元フィルタ処理としては、特許文献１、非特許文献１に記載されている復元アルゴリズムを用いることができる。復元アルゴリズムとは、例えば、特許文献１、非特許文献１に記載されている復元アルゴリズムを示す。復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎは、特許文献１に記載の復元フィルタ処理と同様の復元フィルタによる合成処理を行って信号スペクトルを得る。したがって、復元フィルタ部４３−ｉが実施する復元フィルタ処理は、例えば、観測信号１２ａと観測信号１３−ｉをアジマス方向にフーリエ変換し、フーリエ変換後の各チャンネルに対応するデータに対してエイリアシング誤差を解消するための復元フィルタを適用し、復元フィルタ適用後のチャンネルごとのデータをアジマススペクトル上で合成する処理である。すなわち、復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎは、第１の信号である観測信号１３−１〜１３−Ｎごとに、第１の受信アンテナで受信された信号と第１の信号とを合成して複数の第２の信号を算出する第１のフィルタ部である。復元フィルタ部４３−ｉによる復元フィルタ処理により得られる信号スペクトルを１４−ｉとする。復元フィルタ部４３−ｉは、復元フィルタ処理により得られる信号スペクトル１４−ｉをスペクトル判定部４４−ｉへ入力する。
【００２７】
スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎは、対応する復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎから入力される信号スペクトル１４−１〜１４−Ｎの段差を検出する（ステップＳ４）。スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎは、信号スペクトル１４−１〜１４−Ｎの段差の大きさを誤差量１５−１〜１５−Ｎとしてそれぞれ算出する（ステップＳ５）。スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎは、それぞれ誤差量１５−１〜１５−Ｎを補正量推定部４５へ入力する。
【００２８】
図４は、ステップＳ３の処理により得られる信号スペクトル１４−１〜１４−Ｎの一例を示す図である。図４では、横軸は周波数を示し、縦軸は電力を示している。ステップＳ３の処理により得られる信号スペクトル１４−１〜１４−Ｎには、図４に示すように、段差、すなわち信号が不連続になる部分が存在する。この段差は、チャンネル間不整合により生じるものである。したがって、この段差の大きさは、チャンネル間不整合による誤差量に対応している。
【００２９】
補正量推定部４５は、各振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎが与えた振幅調整量および位相回転量と各スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎから入力された誤差量１５−１〜１５−Ｎとに基づいて、振幅調整量および位相回転量に対する誤差量をそれぞれ多項式フィッティングする（ステップＳ６）。この多項式としては、例えば（Ｎ−１）次多項式を用いることができる。誤差量であるデータの数がＮ個であるため、（Ｎ−１）次多項式により多項式フィッティングするとＮ個の点を通る多項式すなわちＮ個のデータ間を補間することができる多項式を求めることができる。なお、多項式フィッティングを行う際の多項式の次数は（Ｎ−１）に限定されない。また、多項式フィッティングを行う方法としては、最小二乗法を用いることができるが、具体的な方法に特に制約はない。また、ここでは、多項式フィッティングを行うようにしたが、多項式以外の近似式を求め、近似式を多項式の替わりに用いてもよく、また任意の補間アルゴリズムにより補間を行って最小値を求めてもよい。
【００３０】
次に、補正量推定部４５は、多項式フィッティングにより得られた多項式の値が最小値となる振幅調整量および位相回転量を補正量１６として算出する（ステップＳ７）。補正量推定部４５は、補正量１６を振幅調整位相回転部４６へ入力する。
【００３１】
図５は、本実施の形態の多項式フィッティングの一例を示す図である。図５の横軸は、位相回転量および振幅調整量を示すインデックスであり、図５の縦軸は誤差量である。図５に示したクロス印は、各スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎから入力された誤差量１５−１〜１５−Ｎを示している。位相回転量および振幅調整量を示すインデックスを、以下、補正量インデックスと呼ぶ。補正量推定部４５は、補正量インデックスに対する誤差量の多項式フィッティングを実施し、補正量インデックスに対応する（Ｎ−１）次多項式を算出する。補正量インデックスは、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎに設定した振幅調整量および位相調整量の組み合わせに対応するインデックスである。なお、このインデックスは、例えば、隣接するインデックスでは振幅調整量および位相調整量が不連続に変化しないように定めておく。例えば、インデックス“１”の振幅調整量および位相調整量をＡ1，Ｂ1とし、インデックス“２”の振幅調整量および位相調整量をＡ1，Ｂ2とし、インデックス“３”の振幅調整量および位相調整量をＡ1，Ｂ3とし、インデックス“４”の振幅調整量および位相調整量をＡ2，Ｂ3とし、インデックス“５”の振幅調整量および位相調整量をＡ2，Ｂ2とし、インデックス“６”の振幅調整量および位相調整量をＡ2，Ｂ3とする。
【００３２】
補正量推定部４５は、図５に示した（Ｎ−１）次多項式の絶対値が最小値となる、すなわち図５の例では０となる点の補正量インデックスを求めこの補正量デックスに対応する補正量を算出する。これにより、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎが与えた位相回転量に依存せずに、精度よく補正すべき位相回転量を算出することができる。例えば、上述したＮ＝６の例のように、振幅調整量としてＡ1，Ａ2の２種類を与え、位相回転量Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3の３種類を与えた場合に、補正すべき真の位相差、すなわちチャンネル間不整合による位相差がＢ2とＢ3の間にあったとする。（Ｎ−１）次多項式を用いて最小値に対応する位相回転量を算出することにより、真の位相差に対応する補正量を算出することができる。振幅調整量についても同様に、真の振幅差に対応する補正量を算出することができる。
【００３３】
また、（Ｎ−１）次多項式の絶対値が複数の最小値を持つ場合には、補正量推定部４５において、あらかじめ保持している機器の特性測定から得られる補正量に、最も近い最小値を補正量として算出する。
【００３４】
なお、ここでは、振幅調整量および位相補正量を示す補正量インデックスを用いて多項式フィッティングを行ったが、振幅調整量と位相補正量の２つ変数として、重回帰分析などにより多項式フィッティングを行って多項式を算出し、多項式の絶対値を最小とする振幅調整量と位相補正量を算出してもよい。また、振幅調整量、位相補正量のそれぞれに対して誤差量を多項式フィッティングして、それぞれの多項式の最小値となる振幅調整量、位相補正量を求めて補正量としてもよい。
【００３５】
図３の説明に戻り、第２の処理部である振幅調整位相回転部４６は、観測信号１１ｂに対して補正量推定部４５から入力された補正量を用いて振幅調整および位相回転を実施する（ステップＳ８）。振幅調整位相回転部４６は、振幅調整および位相回転後の信号を観測信号１７として復元フィルタ部４７へ入力する。第２のフィルタ部である復元フィルタ部４７は、観測信号１１ａと振幅調整位相回転部４６から入力される観測信号１７とに基づいて復元フィルタ処理を実施する（ステップＳ９）。復元フィルタ部４７における復元フィルタ処理は復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎにおける復元フィルタ処理と同様である。復元フィルタ部４７は、復元フィルタ処理で得られた補正済みの信号スペクトル１８をアジマス圧縮部４８へ入力する。
【００３６】
アジマス圧縮部４８は、補正済みの信号スペクトル１８にアジマス方向の圧縮を実施し（ステップＳ１０）、このアジマス方向の圧縮を実施した信号スペクトルをレンジ圧縮部４９へ入力する。レンジ圧縮部４９は、入力された信号スペクトルにレンジ方向の圧縮を実施し（ステップＳ１１）、処理を終了する。以上の処理により再生画像が得られる。
【００３７】
なお、以上の例では、観測信号の処理のたびに、補正量推定部４５が補正量を算出するようにしたが、これに限らず、補正量推定部４５による補正量の算出は、観測信号の処理のたびに実施しなくてもよい。例えば、補正量を算出するための処理、すなわち上記のステップＳ１〜ステップＳ７を、一定時間ごとに実施し、一定時間の間は、同一の補正量を用いて上記のステップＳ８以降を実施してもよい。
【００３８】
次に、本実施の形態の信号処理装置４のハードウェア構成について説明する。信号処理装置４を構成する図２に示した各構成要素は、それぞれ処理回路によって実現することができる。処理回路は、構成要素ごとの処理回路であってもよいし、２つ以上の構成要素が１つの処理回路として実現されてもよい。処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）を備える制御回路であってもよい。
【００３９】
処理回路が専用のハードウェアである場合、この処理回路は、例えば、図６に示した処理回路３００である。処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。
【００４０】
上記の処理回路が、ＣＰＵを備える制御回路で実現される場合、この制御回路は例えば図７に示す構成の制御回路４００である。図７に示すように制御回路４００は、ＣＰＵであるプロセッサ４０１と、メモリ４０２とを備える。上記の処理回路が制御回路４００により実現される場合、プロセッサ４０１がメモリ４０２に記憶された、信号処理装置４の各構成要素の各々の処理に対応するプログラムを読み出して実行することにより実現される。また、メモリ４０２は、プロセッサ４０１が実施する各処理における一時メモリとしても使用される。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically  Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等が該当する。
【００４１】
以上のように本実施の形態では、Ｎ組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部から得られる振幅調整量および位相回転量と誤差量とから（Ｎ−１）次多項式を得て誤差を最小とするように補正量を求めるようにした。このため、あらかじめ定めた変化量単位で位相回転量を設定できない従来の技術に比べて、ロバストに適切な補正量を算出できる。これにより、チャンネル間の不整合を精度良く補正し、画質の劣化を抑制することができる。
【００４２】
なお、上記の例では、信号切出し部４１が信号の切出しを行ったが、信号の切出しを行わず、全信号を用いて補正量を求める処理を行ってもよい。
【００４３】
また、以上の例では、振幅調整および位相回転を補正する例を説明したが、振幅調整および位相回転のうち少なくとも一方を補正する場合に、本実施の形態の手法を適用することができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、Ｎ組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部を用いて、信号を並列に処理したが、１組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部によって、振幅調整量および位相回転量の組み合わせを変えてＮ回処理を行ってもよい。また、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎと復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎは、それぞれ振幅調整位相回転部４６と復元フィルタ部４７と共通化することも可能である。
【００４５】
実施の形態２.
図８は、本発明の実施の形態２にかかる合成開口レーダ装置の構成例を示す図である。図８に示すように、本実施の形態の合成開口レーダ装置１０１は、受信アンテナ１−１〜１−３と、送信アンテナ２と、受信機３−１〜３−３と、信号処理装置６と、送信機５とを備える。
【００４６】
実施の形態１では、２チャンネルの観測信号が得られる例を示したが、本発明は観測信号が３チャンネル以上の場合にも適用することができる。本実施の形態では、３チャンネル以上の一例として、３チャンネルの観測信号が得られる例について説明する。実施の形態１と同様の機能を有する構成要素および同様の信号は、実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４７】
本実施の形態では、信号処理装置６には、受信機３−１〜３−３からそれぞれ観測信号が入力される。受信アンテナ１−１および受信機３−１に対応する経路をチャンネル＃１と呼び、受信アンテナ１−１により受信され受信機３−１を介して信号処理部６に入力される信号をチャンネル＃１の観測信号と呼ぶ。また、受信アンテナ１−２および受信機３−２に対応する経路をチャンネル＃２と呼び、受信アンテナ１−２により受信され受信機３−２を介して信号処理部６に入力される信号をチャンネル＃２の観測信号と呼ぶ。また、受信アンテナ１−３および受信機３−３に対応する経路をチャンネル＃３と呼び、受信アンテナ１−３により受信され受信機３−３を介して信号処理部６に入力される信号をチャンネル＃３の観測信号と呼ぶ。この例では、チャンネル＃１を基準として、チャンネル＃２，＃３の信号を補正することによりチャンネル間不整合を補正するため、受信アンテナ１−１が第１の受信アンテナであり、受信アンテナ１−２，１−３が第２の受信アンテナである。
【００４８】
図９は、本実施の形態の信号処理装置６の構成例を示すブロック図である。図９に示すように、本実施の形態の信号処理装置６は、実施の形態１の信号処理装置４の信号切出し部４１，復元フィルタ部４３−１〜４３−Ｎ，復元フィルタ部４７，補正量推定部４５をそれぞれ信号切出し部５１，復元フィルタ部５３−１〜５３−Ｎ，復元フィルタ部５５，補正量推定部５４に替え、振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎおよび振幅調整位相回転部５２を追加する以外は、実施の形態１の信号処理装置４と同様である。チャンネル＃１の観測信号である観測信号１１ａと、チャンネル＃２の観測信号である観測信号１１ｂと、チャンネル＃３の観測信号である観測信号１１ｃとは、信号切出し部５１へ入力される。また、観測信号１１ａは、復元フィルタ部５５へも入力され、観測信号１１ｂは、振幅調整位相回転部４６へも入力され、観測信号１１ｃは、振幅調整位相回転部５２へも入力される。
【００４９】
本実施の形態の信号処理装置６における動作手順のフローチャートは、図３と同様であり、各ステップ内での具体的処理は、実施の形態１から変更になるステップもあり、以下、実施の形態１から変更になる点を説明する。
【００５０】
ステップＳ１では、信号切出し部５１は、観測信号１１ａと、観測信号１１ｂと、観測信号１１ｃとのそれぞれについて、全信号から観測時間の中心付近の信号を切出す。観測信号１１ａ，１１ｂ，１１ｃからそれぞれ切り出した観測信号を観測信号１２ａ，１２ｂ，１２ｃとする。信号切出し部５１は、観測信号１２ａを復元フィルタ部５３−１〜５３−Ｎへ入力し、観測信号１２ｂを振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎへ入力し、観測信号１２ｃを振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎへ入力する。
【００５１】
ステップＳ２では、振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎおよび振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎが、それぞれ入力された観測信号に対して振幅調整および位相回転を実施する。振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎには、実施の形態１で述べたように、それぞれ固有の振幅調整量および位相回転量が設定されている。同様に、振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎも、それぞれ固有の振幅調整量および位相回転量が設定されている。振幅調整位相回転部４２−ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）により振幅調整および位相回転が実施された後の信号を観測信号１３−ｉとし、振幅調整位相回転部５０−ｉにより振幅調整および位相回転が実施された後の信号を観測信号１９−ｉとする。振幅調整位相回転部４２−ｉは観測信号１３−ｉを復元フィルタ部５３−ｉへ入力し、振幅調整位相回転部５０−ｉは、観測信号１９−ｉを復元フィルタ部５３−ｉへ入力する。
【００５２】
ステップＳ３では、復元フィルタ部５３−１〜５３−Ｎが、観測信号１２ａと、対応する振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎから入力される観測信号１３−１〜１３−Ｎと、対応する振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎから入力される観測信号１９−１〜１９−Ｎとに基づいて復元フィルタ処理を実施する。復元フィルタ処理は、実施の形態１と同様であり、復元フィルタ処理として復元アルゴリズムを用いることができる。復元フィルタ部５３−ｉによる復元フィルタ処理により得られる信号スペクトルを２０−ｉとする。復元フィルタ部５３−ｉは、復元フィルタ処理により得られる信号スペクトル２０−ｉをスペクトル判定部４４−ｉへ入力する。
【００５３】
ステップＳ４は、実施の形態１のステップＳ４と同様である。ただし、本実施の形態では、信号スペクトル２０−１〜２０−Ｎには、それぞれ複数の段差が現れる。段差の数は、チャンネル数−１であり、チャンネル数が３の場合には、段差の数は２つである。図１０は、本実施の形態の信号スペクトル２０−１〜２０−Ｎの一例を示す図である。図１０に示すように、信号スペクトル２０−１〜２０−Ｎには、段差が２か所現れる。この段差は、チャンネル＃１とチャンネル＃２との間のチャンネル間不整合である第１のチャンネル間不整合と、チャンネル＃１とチャンネル＃３との間の第２のチャンネル間不整合とにそれぞれ対応する。
【００５４】
ステップＳ５では、スペクトル判定部４４−１〜４４−Ｎは、段差の数だけ、それぞれ段差の大きさを誤差量として算出し、誤差量を補正行推定部５４へ入力する。スペクトル判定部４４−ｉが補正行推定部５４へ入力する２つの誤差量を１５ａ−ｉおよび１５ｂ−ｉとする。なお、なお、誤差量１５ａ−ｉおよび誤差量１５ｂ−ｉのうち、どちらが第１のチャンネル間不整合であるかは、周波数に基づいて決定することができるとする。スペクトル判定部４４−ｉは、誤差量１５ａ−ｉおよび誤差量１５ｂ−ｉを、誤差量１５ａ−ｉおよび誤差量１５ｂ−ｉのうち、どちらが第１のチャンネル間不整合であるかを示す情報とともに、補正量推定部５４へ入力する。どちらが第１のチャンネル間不整合であるかを示す情報は、明示的な情報でなくてもよく、例えば、スペクトル判定部４４−ｉから入力される際に先に入力されるものが第１のチャンネル間不整合であるというように、あらかじめデータの授受の形式を決めておくことで識別する方法を用いてもよい。以下では、誤差量１５ａ−ｉが第１のチャンネル間不整合に対応し、１５ｂ−ｉが第２のチャンネル間不整合に対応するとして説明する。
【００５５】
ステップＳ６では、補正量推定部５４は、各振幅調整位相回転部４２−１〜４２−Ｎが与えた振幅調整量および位相回転量と第１のチャンネル間不整合に対応する誤差量１５ａ−１〜１５ａ−Ｎとに基づいて、実施の形態１と同様に、振幅調整量および位相回転量を示す補正量インデックスに対する誤差量を多項式フィッティングする。また、補正量推定部５４は、各振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎが与えた振幅調整量および位相回転量と第２のチャンネル間不整合に対応する誤差量１５ｂ−１〜１５ｂ−Ｎとに基づいて、実施の形態１と同様に、振幅調整量および位相回転量を示す補正量インデックスに対する誤差量を多項式フィッティングする。
【００５６】
ステップＳ７では、補正量推定部５４は、実施の形態１と同様に、多項式フィッティングにより得られた多項式の値が最小値となる補正量インデックスに対応する振幅調整量および位相回転量を補正量１６ａ，１６ｂとして算出する。具体的には、補正量推定部５４は、実施の形態１と同様に、第１のチャンネル間不整合に対応する多項式の絶対値が最小値となる振幅調整量および位相回転量をそれぞれ求め、求めた振幅調整量および位相回転量を補正量１６ａとする。同様に、補正量推定部５４は、第２のチャンネル間不整合に対応する多項式の絶対値が最小値となる補正量インデックスに対応する振幅調整量および位相回転量をそれぞれ求め、求めた振幅調整量および位相回転量を補正量１６ｂとする。補正量推定部５４は、補正量１６ａ，１６ｂを振幅調整位相回転部５２へ入力する。振幅調整位相回転部５２は、入力された補正量１６ａ，１６ｂを振幅調整位相回転部４６へ入力する。なお、補正量推定部５４は、補正量１６ａ，１６ｂを振幅調整位相回転部５２へ入力する替わりに、補正量１６ａを振幅調整位相回転部４６へ入力し、補正量１６ｂを振幅調整位相回転部５２へ入力するようにしてもよい。
【００５７】
ステップＳ８では、振幅調整位相回転部４６は、入力された補正量１６ａ，１６ｂのうち自身に対応する補正量１６ａを用いて観測信号１１ｂに対して振幅調整および位相回転を実施し、振幅調整位相回転部５２は、入力された補正量１６ａ，１６ｂのうち自身に対応する補正量１６ｂを用いて観測信号１１ｃに対して振幅調整および位相回転を実施する。第２の処理部である振幅調整位相回転部４６および振幅調整位相回転部５２は、振幅調整および位相回転後の信号をそれぞれ観測信号１７ａおよび１７ｂとして復元フィルタ部５５へ入力する。
【００５８】
復元フィルタ部５５は、観測信号１１ａと振幅調整位相回転部４６から入力される観測信号１７ａと振幅調整位相回転部５２から入力される観測信号１７ｂとに基づいて復元フィルタ処理を実施する。復元フィルタ部５５における復元フィルタ処理は復元フィルタ部５３−１〜５３−Ｎにおける復元フィルタ処理と同様である。復元フィルタ部５５は、復元フィルタ処理により得られた補正済みの信号スペクトル１８をアジマス圧縮部４８へ入力する。ステップＳ１０，ステップＳ１１は、実施の形態１と同様である。
【００５９】
本実施の形態の信号処理装置６の各構成要素は、実施の形態１の信号処理装置４と同様に処理回路により実現できる。この処理回路は、実施の形態１で述べた通り、専用のハードウウェアであってもよいし、ＣＰＵを備えた制御回路であってもよい。
【００６０】
以上のように本実施の形態では、チャンネルが３つの場合に、２つのチャンネル間、すなわちチャンネル＃１とチャンネル＃２との間、チャンネル＃１とチャンネル＃３との間について、それぞれ、実施の形態１と同様に、Ｎ組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部から得られる振幅調整量および位相回転量と誤差量とから（Ｎ−１）次多項式を得て誤差を最小とするように補正量を求めるようにした。このため、あらかじめ定めた変化量単位で位相回転量を設定できない従来の技術に比べて、ロバストに適切な補正量を算出できる。これにより、チャンネル間の不整合を精度良く補正し、画質の劣化を抑制することができる。チャンネル数が４つ以上の場合にも、同様にチャンネル間ごとに、同様に補正量を求めることで、チャンネル間の不整合を精度良く補正し、画質の劣化を抑制することができる。
【００６１】
なお、上記の例では、信号切出し部５１が信号の切出しを行ったが、信号の切出しを行わず、全信号を用いて補正量を求める処理を行ってもよい。
【００６２】
また、実施の形態１と同様、Ｎ組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部の替わりに、１組の振幅調整位相回転部、復元フィルタ部、スペクトル判定部によって、振幅調整量および位相回転量の組み合わせを変えてＮ回処理を行ってもよい。また、振幅調整位相回転部５０−１〜５０−Ｎと復元フィルタ部５３−１〜５３−Ｎは、それぞれ振幅調整位相回転部５２と復元フィルタ部５５と共通化することも可能である。
【００６３】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１−１〜１−３  受信アンテナ、２  送信アンテナ、３−１〜３−３  受信機、４  信号処理装置、５  送信機、４１，５１  信号切出し部、４２−１〜４２−Ｎ，４６，５０−１〜５０−Ｎ，５２  振幅調整位相回転部、４３−１〜４３−Ｎ，５３−１〜５３−Ｎ，４７，５５  復元フィルタ部、４４−１〜４４−Ｎ  スペクトル判定部、４５，５４  補正量推定部、４８  アジマス圧縮部、４９  レンジ圧縮部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006523906.tif 000007
【図７】
0006523906.tif 000008
【図８】
0006523906.tif 000009
【図９】
0006523906.tif 000010
【図１０】
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