(57)【要約】  判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、高精度な演算方法で、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ及び位相係数Ａを算出する高精度係数算出部７と、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合、高精度係数算出部７より低精度の演算方法（例えば、近似解法を用いる演算方法）で、移動プラットフォームから観測目標内の想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ’及び位相係数Ａ’を算出する低精度係数算出部８とを設ける。
2016098162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出手段より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段又は前記第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生手段と
を備えた合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、近似解法を用いる演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記合成開口レーダが観測を開始する起点の位置では、前記判定手段の判定結果に関わらず、前記第１の算出手段が、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第１の算出手段により算出された距離から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長と予め設定された位相係数の位相回転量から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項７】
前記判定手段は、事前に指定された数値フォーマットで、前記閾値を設定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項８】
前記移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合、前記曲線が近似される複数の直線の始点が前記起点の位置にそれぞれ設定されることを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項９】
コンピュータが実行する合成開口レーダ信号処理の処理手順を記述している合成開口レーダ信号処理プログラムであって、
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出処理手順より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出処理手順と、
前記第１の算出処理手順又は前記第２の算出処理手順によって算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生処理手順とが記述されていることを特徴とする合成開口レーダ信号処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、航空機や人工衛星などの移動プラットフォームに搭載されて、地表や海面等の高分解能画像である合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）画像を再生する合成開口レーダ信号処理装置及び合成開口レーダ信号処理プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機や人工衛星などの移動プラットフォームに搭載される合成開口レーダ信号処理装置は、アンテナを有するＳＡＲセンサを備えており、移動プラットフォームの移動中にＳＡＲセンサが電磁波を繰り返し放射しながら、目標に反射された当該電磁波の反射エコーを受信し、そのＳＡＲセンサの受信信号に対する信号処理を実施することで、二次元のＳＡＲ画像を得ている。
ＳＡＲセンサの受信信号から二次元のＳＡＲ画像を得る処理は画像再生処理と呼ばれ、その画像再生処理の処理方法は画像再生アルゴリズムと呼ばれる。
画像再生アルゴリズムとしては、例えば、以下の特許文献１に開示されているバックプロジェクションアルゴリズムがある。【０００３】
このバックプロジェクションアルゴリズムは、画像を構成する画素毎に、当該画素と移動プラットフォーム間の距離を計算し、この距離に相当する信号を抽出して積分することでＳＡＲ画像を得る方法である。
このため、バックプロジェクションアルゴリズムは、画像を構成する各画素をまとめて処理することで、演算量を削減している画像再生アルゴリズム（例えば、レンジドップラーアルゴリズム、ポーラーフォーマットアルゴリズムなど）と比べると、演算負荷が大きく、演算に多くの時間を要する。【０００４】
以下の特許文献２には、ＳＡＲセンサの受信信号処理、パルス圧縮処理及び画像再生処理を流れ作業的に行うことで、演算時間を短縮する方法が提示されている。しかし、この方法では、演算量自体は削減されていないため、使用する計算機の台数等を減らすことはできない。
また、この方法では、信号の受信後に流れ作業的に処理を行うことを前提としているため、過去に観測した受信信号については、バックプロジェクションアルゴリズムを用いる画像再生処理に適用することが困難である。【０００５】
以下の非特許文献１に開示されている方法は、バックプロジェクションアルゴリズムで用いる個々の位相係数（誤差補償用の位相係数）を近似によって算出することで、画像再生処理での演算量を削減する方法であり、この方法では、過去に観測した受信信号についても、バックプロジェクションアルゴリズムを用いて画像化することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第１９９７／０１１３８７号
【特許文献２】特開２００９−１２８０１９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Jongsoo Park，Ping Tak Peter Tang，Mikhail Smelyanskiy，Daehyun Kim，Thomas Benson，“Efficient Backprojection-based Synthetic Aperture Radar Computation with Many-core Processors”，The International Conference for High Performance Computing，Networking，Storage，and Analysis（SC），2012.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の合成開口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、バックプロジェクションアルゴリズムで用いる個々の位相係数を近似によって算出する方法を用いれば、画像再生処理での演算量を削減することができるとともに、過去に観測した受信信号についても、バックプロジェクションアルゴリズムを用いて画像化することができる。しかし、この方法では、位相係数を近似によって算出するものであるため、画像再生処理での演算精度が劣化してしまうという課題があった。【０００９】
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、画像再生処理での十分な演算精度を確保しながら、演算量を削減することができる合成開口レーダ信号処理装置及び合成開口レーダ信号処理プログラムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係る合成開口レーダ信号処理装置は、移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での移動プラットフォームの想定位置と、移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と計測データを用いて、移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と計測データを用いて、第１の算出手段より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段とを設け、画像再生手段が、第１の算出手段又は第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、観測時刻での想定位置と計測データを用いて、移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、観測時刻での想定位置と計測データを用いて、第１の算出手段より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段とを設け、画像再生手段が、第１の算出手段又は第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、観測時刻での合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生するように構成したので、画像再生処理での十分な演算精度を確保しながら、演算量を削減することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１による合成開口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による合成開口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】移動プラットフォームと観測目標の関係を示す説明図である。
【図４】観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置と、その想定位置に対応する観測目標内の画素位置との対応関係を示す説明図である。
【図５】位置の誤差と閾値との関係を示す説明図である。
【図６】移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合の位置の誤差と閾値との関係を示す説明図である。
【図７】合成開口レーダ信号処理装置がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による合成開口レーダ信号処理装置を示す構成図である。
図１において、ＳＡＲセンサ１は例えばアンテナ、送信機及び受信機などから構成されており、航空機や人工衛星などの移動プラットフォームに搭載されている。
合成開口レーダであるＳＡＲセンサ１は、アンテナから送信機により生成された高周波パルス信号を空間に放射する一方、アンテナが観測目標によって反射された前記高周波パルス信号のエコー信号を受信すると、受信機がアンテナの受信信号を増幅して、その受信信号の周波数を中間周波数に変換した後、デジタルの受信データ（観測データ）に変換して出力する装置である。
パルス圧縮手段２は例えば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から構成されており、ＳＡＲセンサ１から出力された受信データのレンジ方向やアジマス方向の分解能を高めるために当該受信データをパルス圧縮し、パルス圧縮後の受信データＳを出力する。
受信データ格納部３はパルス圧縮手段２から出力されたパルス圧縮後の受信データＳを格納するＲＡＭやハードディスクなどの記録媒体である。
【００１４】
運動センサ４は移動プラットフォームの運動（例えば、移動プラットフォームの緯度・経度・高さの位置、速度、加速度、ロール・ピッチ・ヨウで表される移動プラットフォームの姿勢など）を計測するセンサである。
計測データ格納部５は運動センサ４の計測データを格納するＲＡＭやハードディスクなどの記録媒体である。
【００１５】
判定処理部６は例えば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から構成されており、制御部１２の指示の下、移動プラットフォームに搭載されているＳＡＲセンサ１の観測時刻ｔ（ｔ＝０，１，２，３，・・・）での移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と、計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データが示す観測時刻ｔでの移動プラットフォームの位置（ｘｔ’，ｙｔ’）との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する処理を実施する。なお、判定処理部６は判定手段を構成している。
【００１６】
高精度係数算出部７は例えば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から構成されており、制御部１２の指示の下、判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データを用いて、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ及び誤差補償用の位相係数Ａを算出する処理を実施する。なお、高精度係数算出部７は第１の算出手段を構成している。
【００１７】
低精度係数算出部８は例えば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から構成されており、制御部１２の指示の下、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データを用いて、高精度係数算出部７より低精度の演算方法（例えば、近似解法を用いる演算方法）で、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ’及び誤差補償用の位相係数Ａ’を算出する処理を実施する。なお、低精度係数算出部８は第２の算出手段を構成している。
中間データ格納部９は画像再生処理部１０による前回のバックプロジェクション処理の処理結果を中間データとして格納するＲＡＭやハードディスクなどの記録媒体である。
【００１８】
画像再生処理部１０は例えば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から構成されており、制御部１２の指示の下、判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、受信データ格納部３に格納されている観測時刻ｔでのパルス圧縮後の受信データＳから、高精度係数算出部７により算出された距離Ｒに対応する画素のデータＳ（Ｒ，ｙｔ）を読み出し、その画素のデータＳ（Ｒ，ｙｔ）を高精度係数算出部７により算出された位相係数Ａに乗算して、その乗算結果を中間データ格納部９に格納されている中間データに加算する積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施することで合成開口レーダ画像（以下、「ＳＡＲ画像」と称する）を再生する処理を実施する。
一方、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合、受信データ格納部３に格納されている観測時刻ｔでのパルス圧縮後の受信データＳから、低精度係数算出部８により算出された距離Ｒ’に対応する画素のデータＳ（Ｒ’，ｙｔ）を読み出し、その画素のデータＳ（Ｒ’，ｙｔ）を低精度係数算出部８により算出された位相係数Ａ’に乗算して、その乗算結果を中間データ格納部９に格納されている中間データに加算する積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施することでＳＡＲ画像を再生する処理を実施する。なお、画像再生処理部１０は画像再生手段を構成している。
【００１９】
ＳＡＲ画像格納部１１は画像再生処理部１０により再生されたＳＡＲ画像を格納するＲＡＭやハードディスクなどの記録媒体である。
制御部１２は例えば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から構成されており、判定処理部６、高精度係数算出部７、低精度係数算出部８及び画像再生処理部１０の動作を制御する。
【００２０】
図１の例では、合成開口レーダ信号処理装置の構成要素である受信データ格納部３、計測データ格納部５、判定処理部６、高精度係数算出部７、低精度係数算出部８、中間データ格納部９、画像再生処理部１０、ＳＡＲ画像格納部１１及び制御部１２のそれぞれが専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、合成開口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。
図７は合成開口レーダ信号処理装置がコンピュータで構成される場合のハードウェア構成図である。
合成開口レーダ信号処理装置がコンピュータで構成される場合、受信データ格納部３、計測データ格納部５、中間データ格納部９及びＳＡＲ画像格納部１１をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、判定処理部６、高精度係数算出部７、低精度係数算出部８、画像再生処理部１０及び制御部１２の処理内容（判定処理手順、第１の算出処理手順、第２の算出処理手順及び画像再生処理手順）を記述している合成開口レーダ信号処理プログラムをコンピュータのメモリ５１に格納し、当該コンピュータのＣＰＵなどのプロセッサ５２がメモリ５１に格納されている合成開口レーダ信号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による合成開口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。
まず、ＳＡＲセンサ１は、アンテナから送信機により生成された高周波パルス信号を空間に放射する。
アンテナから空間に放射された高周波パルス信号が観測目標に反射されて、その高周波パルス信号のエコー信号が戻ってくると、ＳＡＲセンサ１のアンテナが当該エコー信号を受信する。
ＳＡＲセンサ１の受信機は、アンテナの受信信号を増幅して、その受信信号の周波数を中間周波数に変換した後、中間周波数の受信信号をＡ／Ｄ変換することで、デジタルの受信データをパルス圧縮手段２に出力する（図２のステップＳＴ１）。
【００２２】
パルス圧縮手段２は、ＳＡＲセンサ１からデジタルの受信データを受けると、その受信データのレンジ方向やアジマス方向の分解能を高めるために当該受信データをパルス圧縮し、パルス圧縮後の受信データＳを受信データ格納部３に格納する（ステップＳＴ２）。
パルス圧縮手段２による受信データのパルス圧縮処理は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
運動センサ４は、移動プラットフォームの運動（例えば、移動プラットフォームの緯度・経度・高さの位置、速度、加速度、ロール・ピッチ・ヨウで表される移動プラットフォームの姿勢など）を計測し、その計測データを計測データ格納部５に格納する（ステップＳＴ３）。
運動センサ４による移動プラットフォームの運動の計測処理は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００２３】
この実施の形態１では、移動プラットフォームの飛行計画（飛行ルート、飛行時刻）が事前に決まっているものとする。このため、ＳＡＲセンサ１の観測時刻ｔ（ｔ＝０，１，２，３，・・・）と、その観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）が事前に制御部１２に設定されているものとする。
制御部１２は、事前に設定されているＳＡＲセンサ１の観測時刻ｔと、その観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）とを判定処理部６、高精度係数算出部７、低精度係数算出部８及び画像再生処理部１０に通知する。
【００２４】
ここで、図３は移動プラットフォームと観測目標の関係を示す説明図である。
図３の例では、移動プラットフォームが等速直線運動を行い、移動プラットフォームに搭載されているＳＡＲセンサ１が、移動プラットフォームの進行方向に対して垂直な方向に高周波パルス信号を放射している。
図３では、説明の便宜上、移動プラットフォームの進行方向（アジマス方向）をｙ軸、レーダの放射方向（レンジ方向）をｘ軸、移動プラットフォームの高度方向をｚ軸として、ｚ軸を鉛直上向きとしている。また、観測目標がｚ＝０の平面に広がっているものとしている。また、移動プラットフォームは、ｘ＝０、ｚ＝ｚ０で表される直線上を飛行するものとする。したがって、想定位置として変化する変数はｙｔのみである。
【００２５】
移動プラットフォームの位置が（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）であるとき、ＳＡＲセンサ１から高周波パルス信号が放射されて、観測目標内の位置（ａ，ｂ，０）の画素に高周波パルス信号が反射された場合、移動プラットフォームの位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）と観測目標内の画素位置（ａ，ｂ，０）との間の距離Ｒは、一般的に、下記の式（１）のように表される。
2016098162.tif 000003
【００２６】
ＳＡＲセンサ１から放射される高周波パルス信号は１回限りではなく、一定の間隔で何回も放射されるが、一般的に、高周波パルス信号は、アジマス方向に広がりを持つため、観測目標内の位置（ａ，ｂ，０）の画素には、異なる位置でＳＡＲセンサ１から放射された複数の高周波パルス信号が照射される。
後述する画像再生処理部１０が実施するバックプロジェクションアルゴリズムは、下記の式（２）に示すような積和演算を実施することで、ＳＡＲ画像を再生する画像再生処理に相当する。
【００２７】
2016098162.tif 000004
式（２）において、λは高周波パルス信号の波長、ｊは虚数単位、Ｓ（）はパルス圧縮手段２によるパルス圧縮後の複素数の受信データであり、移動プラットフォームから距離Ｒの位置に存在する観測目標内の画素に反射されたエコー信号の受信データである。
また、Ｉｍｇ（ａ，ｂ）は画像再生処理部１０により算出されたＳＡＲ画像内の位置（ａ，ｂ）における画素の画素値である。
【００２８】
式（２）は、式（１）が成立する位置（ａ，ｂ，０）の画素に対する積分処理であり、観測目標内の全ての画素に対して式（２）の積和演算を行うことでＳＡＲ画像が算出される。このため、画像再生処理部１０の演算処理としては、ａ，ｂ，ｙｔを要素とし、式（１）の距離Ｒを拘束条件として式（２）の演算を３重ループで処理するものに相当する。
一方、式（２）は単純な積和演算であるため、演算の順番は問題にならない。このため、ａ，ｂを固定してｙｔを変化させることで或る画素を積分する代わりに、距離Ｒを固定して演算を行うことも可能である。後述する図４は、距離Ｒを固定して演算を行う場合を示している。
【００２９】
図４は観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）と、想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ，０）との対応関係を示す説明図である。
図４では、ｚ軸方向から２次元的に移動プラットフォームと観測目標を見ており、ｚ軸方向の記載を省略している。このため、図４では、想定位置及び画素位置のｚ座標を省略している。
図４では、移動プラットフォームが最初にパルスを送信している位置が（０，ｙ０）であり、その後、（０，ｙ１）、（０，ｙ２）、（０，ｙ３）の位置でパルスを送信している。
このとき、単純化のため、パルス送信間隔を一定とし、パルス送信間隔の間にプラットフォームが移動する距離をＬ、観測画像のアジマス方向の画素の間隔もＬと設定しているものとする。したがって、ｙ０＝ｙ１−Ｌ＝ｙ２−２×Ｌ＝ｙ３−３×Ｌであり、ｂ０＝ｂ１−Ｌ＝ｂ２−２×Ｌ＝ｂ３−３×Ｌである。
ここで、式（２）の積和演算を行う際の最初の移動プラットフォームの位置を（０，ｙ０）、演算対象の画素を（ａ０，ｂ０）とし、その２点間の距離をＲ０とする。次に、式（２）の積和演算を行う際の移動プラットフォームの位置を（０，ｙ１）にしたとき、演算対象の画素も（ａ０，ｂ１）に変化させる。
上記から、ｙ１＝ｙ０＋Ｌ、ｂ１＝ｂ０＋Ｌなので、移動プラットフォームと演算対象の画素の２点間の距離もＲ０である。同様に、式（２）の積和演算の対象となる、移動プラットフォームの位置を（０，ｙ２）、（０，ｙ３）に変化させたとき、演算対象の画素も（ａ０，ｂ２）、（ａ０，ｂ３）と変化させれば、２点間の距離は常にＲ０で一定である。
このように、プラットフォームの観測位置の変化に対して、演算対象の画素を平行移動するように変化させることで、２点間の距離を一定にすることができる。
【００３０】
後述する画像再生処理部１０が実施する画像再生処理では、図４の（ｘｔ，ｙｔ）が移動プラットフォームの想定位置に対応し、中間データ格納部９に格納されている中間データの画素が観測目標内の位置（ａ，ｂ）の画素に対応している。
移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）との距離Ｒが一定である場合、式（２）のｅｘｐ（）が一定になるため、係数演算を単純化することができる。距離Ｒを一定にしてスライドさせて、画素位置（ａ，ｂ）が観測目標の画像の上端まで達したら、観測目標の画像の下端に戻り、距離Ｒを変えて同様の処理を繰り返すようにする。
この実施の形態１では、移動プラットフォームが等速直線運動を行うものとしているので、移動プラットフォームはｙ軸上を移動し、●の位置で高周波パルス信号を放射するものを想定しているが、実際には風向きなどの外的要因によって、移動プラットフォームは、図４の波線で示すように、ｙ軸上から左右にずれた位置を移動する。
【００３１】
判定処理部６は、制御部１２からＳＡＲセンサ１の観測時刻ｔと、観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）との通知を受けると、計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データの中から、運動センサ４によって観測時刻ｔで計測された計測データを取得し、その計測データに含まれている移動プラットフォームの位置（ｘｔ’，ｙｔ’）を特定する。
風向きなどの外的要因によって、移動プラットフォームの位置が左右にずれることがあるので、実際の位置に相当する計測データに含まれている移動プラットフォームの位置（ｘｔ’，ｙｔ’）は、移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）とずれていることがある。
【００３２】
次に、判定処理部６は、観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と、計測データに含まれている移動プラットフォームの位置（ｘｔ’，ｙｔ’）との誤差を算出する（図２のステップＳＴ４）。
図４の例では、移動プラットフォームがｙ軸上を等速直線運動するものとしているので、レンジ方向の誤差（＝ｘｔ−ｘｔ’）を算出する。
判定処理部６は、位置の誤差を算出すると、その誤差が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。
即ち、判定処理部６は、位置の誤差が所定の閾値（事前に指定された数値フォーマットで設定された閾値）より大きければ、その誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、その誤差が閾値以下であれば、その誤差が許容範囲内であると判定する。この閾値の設定については後述する。
【００３３】
図５は位置の誤差と閾値との関係を示す説明図である。
図５の例では、観測時刻ｔ＝１，２のときは、位置の誤差（ｘ１），（ｘ２）が小さいため許容範囲内であると判定されるが、観測時刻ｔ＝３のときは、位置の誤差（ｘ３）が大きいため許容範囲を逸脱していると判定される。
観測時刻ｔ＝０は、処理を開始する起点の時刻であり、図５の例では、位置の誤差（ｘ０）がないものとしている（ｘ０＝０）。
【００３４】
高精度係数算出部７は、制御部１２の指示の下、観測時刻ｔが処理の起点の時刻ｔ＝０である場合、あるいは、観測時刻ｔが処理の起点の時刻ｔ＝０以外の時刻（ｔ＝１，２，３，・・・）であって、判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合（図２のステップＳＴ５：Ｎｏの場合）、距離Ｒ及び位相係数Ａを算出する演算量を削減すると、画像再生処理部１０における画像再生処理での演算精度が劣化してしまう可能性があるため、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている観測時刻ｔでの運動センサ４の計測データを用いて、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ及び位相係数Ａを高精度に算出する（ステップＳＴ６）。
【００３５】
ここで、高精度係数算出部７が算出する距離Ｒは、式（１）のＲであり、このＲを算出するには平方根の演算が必要になる。
また、高精度係数算出部７が算出する位相係数Ａは、式（２）のｅｘｐ（４πｊＲ／λ）であり、ｅｘｐ（４πｊＲ／λ）の演算は、複素数の指数計算であるため、実際にはｓｉｎとｃｏｓの演算になる。
これらの演算をデジタル信号処理で行う場合、例えば、反復法などを用いて、一定の値、もしくは一定の範囲内の値に収束するまで演算を行うのが一般的である。当然ながら、演算精度に相当する数値の桁は有限であり、演算誤差もあるため、理論上の数値との乖離が生じるが、そのデジタル信号処理では、数値の桁で表現可能な範囲で近い値に収束するまで演算を行う。
高精度係数算出部７が用いる演算方法の具体例としては、ＩＥＥＥ７５４の浮動小数点数３２ｂｉｔフォーマットで数値を算出する演算方法であって、式（１）の平方根をニュートン法で求める演算方法、ｔａｎを連分数展開で求めて式（２）のｓｉｎとｃｏｓに変換する演算方法が考えられる。ただし、上記の演算方法は、あくまでも一例であり、反復法を用いるような同種の他の演算方法であってもよい。
【００３６】
低精度係数算出部８は、制御部１２の指示の下、観測時刻ｔが処理の起点の時刻ｔ＝０以外の時刻（ｔ＝１，２，３，・・・）であって、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合（図２のステップＳＴ５：Ｙｅｓの場合）、距離Ｒ及び位相係数Ａを算出する演算量を削減しても、画像再生処理部１０における画像再生処理で十分な演算精度が得られると判断し、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている観測時刻ｔでの運動センサ４の計測データを用いて、高精度係数算出部７より低精度の演算方法で、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ’及び位相係数Ａ’を低精度に算出する（ステップＳＴ７）。
【００３７】
以下、低精度係数算出部８が用いる演算方法の具体例を説明する。
低精度係数算出部８が用いる演算方法も、高精度係数算出部７と同様に、ＩＥＥＥ７５４の浮動小数点数３２ｂｉｔフォーマットで数値を算出する演算方法である。
低精度係数算出部８は、観測時刻ｔでの移動プラットフォームの想定位置を（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）、観測時刻ｔでの移動プラットフォームの実際の位置を（ｘｔ＋Δｘ，ｙｔ＋Δｙ，ｚｔ＋Δｚ）、高周波パルス信号が照射される観測目標内の画素位置を（ａ，ｂ，０）として、下記の式（３）のように、観測時刻ｔにおける移動プラットフォームと観測目標内の画素との距離Ｒ’を算出する。また、下記の式（４）のように、位相係数Ａ’（＝ｅｘｐ（４πｊＲ’／λ））を算出する。
【００３８】
2016098162.tif 000005
2016098162.tif 000006
2016098162.tif 000007
2016098162.tif 000008
2016098162.tif 000009
【００３９】
式（３）は、式（１）を多変数のテーラー展開等を用いて、Δｘ，Δｙ，Δｚの１次の項までで近似したものである。Ｒの値は処理の起点を算出する際に求めており、移動プラットフォームの想定位置（ｘｔ，ｙｔ，ｚｔ）も起点の座標で定数とみなせるので、Δｘ，Δｙ，Δｚの積和演算を行うだけで、距離Ｒ’を算出することができる。
同様に、式（５）は、三角関数をαの３次の項までで近似したものである。
式（３）によって算出された距離Ｒ’が、式（１）によって算出される理論上の距離Ｒに対して、どの程度乖離しているかは、Δｘ，Δｙ，Δｚの大きさによるが、閾値の設定次第では、十分な精度で、かつ、高精度係数算出部７での演算と比べて少ない演算量で、高速に距離を求めることができる。
【００４０】
画像再生処理部１０は、制御部１２の指示の下、判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、受信データ格納部３に格納されている観測時刻ｔでのパルス圧縮後の受信データＳから、高精度係数算出部７により算出された距離Ｒに対応する画素のデータＳ（Ｒ，ｙｔ）を読み出し、また、中間データ格納部９に格納されている中間データであるＩｍｇ（ａ，ｂ）を読み出す処理を行う（ステップＳＴ８）。
そして、画像再生処理部１０は、式（２）に示すように、距離Ｒに対応する画素のデータＳ（Ｒ，ｙｔ）を高精度係数算出部７により算出された位相係数Ａ（＝ｅｘｐ（４πｊＲ／λ））に乗算して、その乗算結果をＩｍｇ（ａ，ｂ）に加算する積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施することでＳＡＲ画像の各画素のデータＩｍｇ（ａ，ｂ）を算出する（ステップＳＴ９）。
【００４１】
画像再生処理部１０は、制御部１２の指示の下、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合、受信データ格納部３に格納されている観測時刻ｔでのパルス圧縮後の受信データＳから、低精度係数算出部８により算出された距離Ｒ’に対応する画素のデータＳ（Ｒ’，ｙｔ）を読み出し、また、中間データ格納部９に格納されている中間データであるＩｍｇ（ａ，ｂ）を読み出す処理を行う（ステップＳＴ８）。
そして、画像再生処理部１０は、式（２）に示すように、距離Ｒ’に対応する画素のデータＳ（Ｒ’，ｙｔ）を低精度係数算出部８により算出された位相係数Ａ’（＝ｅｘｐ（４πｊＲ’／λ））に乗算して、その乗算結果をＩｍｇ（ａ，ｂ）に加算する積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施することでＳＡＲ画像の各画素のデータＩｍｇ（ａ，ｂ）を算出する（ステップＳＴ９）。
【００４２】
ここでは、画像再生処理部１０が、距離Ｒに対応する画素のデータＳ（Ｒ，ｙｔ）又は距離Ｒ’に対応する画素のデータＳ（Ｒ’，ｙｔ）を読み出すようにしているが、読み出したデータに対する補間処理を実施してから、上記の積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施するようにしてもよい。
即ち、受信データ格納部３に格納されているパルス圧縮後の受信データＳは、デジタル信号に変換する際のサンプリング周波数で離散化されているため、複数点の受信データＳを補間し、補間後の受信データＳについて、上記の積和演算処理（バックプロジェクション処理）を実施する方がよい。
複数点の受信データＳの補間処理としては、例えば、同一アジマス行の２点を距離で重み付けするような処理が考えられる。この場合、画像再生処理部１０ではステップＳＴ８において、補間に用いる２点の受信データを読み出すことになる。その後、画像再生処理部１０は、ステップＳＴ９において、２点の受信データを補間した値を算出して、式（２）に示す積和演算を行うことになる。
【００４３】
制御部１２は、観測目標内の全ての画素に対して、ステップＳＴ４〜ＳＴ９の処理が終了しているか否かを判定し（ステップＳＴ１０）、未だ、観測目標内の全ての画素に対して、ステップＳＴ４〜ＳＴ９の処理が終了していなければ（ステップＳＴ１０：Ｎｏの場合）、判定処理部６、高精度係数算出部７、低精度係数算出部８及び画像再生処理部１０に対して、ステップＳＴ４〜ＳＴ９の処理の繰り返しを指示する。
一方、観測目標内の全ての画素に対して、ステップＳＴ４〜ＳＴ９の処理が終了していれば（ステップＳＴ１０：Ｙｅｓの場合）、中間データ格納部９から中間データであるＩｍｇ（ａ，ｂ）を読み出し、そのＩｍｇ（ａ，ｂ）をＳＡＲ画像の各画素のデータＩｍｇ（ａ，ｂ）としてＳＡＲ画像格納部１１に格納する（ステップＳＴ１１）。
【００４４】
次に、位置の誤差が許容範囲内であるか否かを判定する際に用いる閾値の設定について説明する。
この閾値は、判定処理部６が設定するようにしてもよいし、制御部１２が設定して、その設定した閾値を判定処理部６に与えるようにしてもよい。
【００４５】
上記の式（３）は、上述したように、式（１）を多変数のテーラー展開等を用いて、Δｘ，Δｙ，Δｚの１次の項までで近似したものである。
これに対して、下記の式（６）は、式（１）を多変数のテーラー展開等を用いて、Δｘ，Δｙ，Δｚの２次の項までで近似したものである。
ここで、数値がＩＥＥＥ７５４の浮動小数点数３２ｂｉｔフォーマットで表現されているものとすると、式（６）の第１項はＲであるため、下記の式（７）の条件が成り立つ場合、Δｘの２次の項はＲに対して１／２２４以下となるため、仮数部２３ｂｉｔの範囲内では表現できず、演算誤差となる。
他の２次の項でも条件は同様であり、式（７）から導いた下記の式（８）が成り立つ場合、式（６）の２次の項は、演算誤差の範囲で無視してよく、式（３）での近似可能となる。
したがって、Δｘ，Δｙ，Δｚに対しては、式（８）が示すような閾値（Ｒ／４０９６）を設定すればよい。
【００４６】
2016098162.tif 000010
2016098162.tif 000011
2016098162.tif 000012
【００４７】
上記の式（５）が成り立つような閾値の設定に関しても、考え方は上記と同様である。
αの４乗の項が演算誤差の範囲で無視できるように、下記の式（９）のような条件を設定すればよい。このため、閾値の設定は、下記の式（１０）のようになる。
ステップＳＴ５の判定の条件としては、式（８）と式（１０）の両方が成立するようにすればよい。
2016098162.tif 000013
2016098162.tif 000014
【００４８】
なお、上記の式（８）では、起点で算出される距離Ｒを用いて、閾値を設定するようにしているが、移動プラットフォームから最も近い観測点からの距離Ｒｍｉｎ（図３を参照）を用いて、閾値を設定するようにしてもよい。
また、起点で算出される距離Ｒを閾値条件としている式（８）と、高周波パルス信号の波長λを閾値条件としている式（１０）の双方が成立する条件を閾値としているが、条件を個別に設定するようにしてもよい。このような場合、式（８）が成立して式（１０）が成立しないような場合は、低精度係数算出部８が距離Ｒ’を算出して、高精度係数算出部７が位相係数Ａを算出するようにしてもよい。
【００４９】
また、上記の例では、１つの閾値を設定するようにしているが、段階的に複数の閾値を設定するようにしてもよい。
例えば、式（１０）は、αの４乗の項が無視できるような場合の閾値条件であるが、式（１０）が成り立たない場合、αの６乗の項が無視できるような閾値を設定し、低精度係数算出部８がαの４乗の項までで近似するようにしてもよい。
【００５０】
また、上記の例では、Δｘ，Δｙ，Δｚの全てについて同じ閾値を設定しているが、環境条件などによって、個別に閾値を設定するようにしてもよい。
具体的には、移動プラットフォームの形状や事前に観測した風向き等の情報により、Δｘ，Δｙ，Δｚについてのいずれかの閾値や、処理を無視するようにしてもよい。
例えば、風向き等により、Δｘの変動は大きいが、Δｙの変動は閾値に対して、十分小さいことが事前に分かっているような場合である。このような場合、Δｙの閾値条件は無視し、式（３）の演算でも、Δｙ＝０として処理してもよい。
【００５１】
また、上記の例では、ＩＥＥＥ７５４の浮動小数点数３２ｂｉｔフォーマットで数値を算出し、閾値についてもＩＥＥＥ７５４の浮動小数点数３２ｂｉｔフォーマットで設定しているが、これは一例に過ぎず、他のフォーマットで閾値を設定して、他のフォーマットで数値を算出するようにしてもよい。
【００５２】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、判定処理部６により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データを用いて、移動プラットフォームから想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する観測目標内の画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ及び位相係数Ａを算出する高精度係数算出部７と、判定処理部６により誤差が許容範囲内であると判定された場合、観測時刻ｔでの想定位置（ｘｔ，ｙｔ）と計測データ格納部５に格納されている運動センサ４の計測データを用いて、高精度係数算出部７より低精度の演算方法（例えば、近似解法を用いる演算方法）で、移動プラットフォームから観測目標内の想定位置（ｘｔ，ｙｔ）に対応する画素位置（ａ，ｂ）までの距離Ｒ’及び位相係数Ａ’を算出する低精度係数算出部８とを設け、画像再生処理部１０が、高精度係数算出部７又は低精度係数算出部８により算出された距離及び位相係数と、観測時刻ｔでのパルス圧縮後の受信データＳとを用いるバックプロジェクション処理を実施してＳＡＲ画像を再生するように構成したので、画像再生処理での十分な演算精度を確保しながら、演算量を削減することができる効果を奏する。
この結果、合成開口レーダ信号処理装置の小型化、軽量化やコストダウンなどが可能になる。
【００５３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、移動プラットフォームが等速直線運動するものとして、処理の起点を１つだけ設定しているものを示したが、移動プラットフォームが等速直線運動以外の運動をして、移動プラットフォームが曲線を描くような場合、その曲線を複数の直線で近似し、複数の直線の始点を、処理の起点の位置にそれぞれ設定するようにしてもよい。
【００５４】
図６は移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合の位置の誤差と閾値との関係を示す説明図である。
合成開口レーダ信号処理装置の基本的な処理内容は、上記実施の形態１と同様であるが、この実施の形態２では、曲線を近似した複数の直線の始点を、処理を開始する起点の位置にそれぞれ設定しているので、上記実施の形態１よりも、高精度係数算出部７が、距離Ｒ及び位相係数Ａを算出するケースが増加する。
図６の例では、移動プラットフォームのアジマス方向の位置がｙ０からｙ２までは、位置（０，ｙ０）を起点とするようにして閾値を設定している。
また、移動プラットフォームの位置が（ｘ３，ｙ３）に移動した際に、位置（ｘ３，ｙ３）を新たな起点とするようにして閾値を設定し、高精度係数算出部７が位置（ｘ３，ｙ３）から目標までの距離Ｒ２を算出するようにする。
このように、移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合でも、ｎ点置きに起点を再設定するようにすれば、等速直線運動するような場合と同様の手法で処理することができる。したがって、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
起点を設定し直す間隔は、例えば、想定される移動プラットフォームの軌道が閾値領域を超えた場合に、再設定されるような間隔を設定すればよい。
【００５５】
また、図６では、処理の対象とする観測目標内の画素が、移動プラットフォームに対してスライドするように設定しているが、スポットライトモードのように、移動プラットフォームから特定の領域に対して高周波パルス信号を送信するような場合でも、同様の処理で対処することができる。このような場合も、起点とした距離に対して、どの程度ずれたかを閾値判定し、その判定結果にしたがって高精度係数算出部７又は低精度係数算出部８が距離及び位相係数を算出するようにすればよい。
【００５６】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、判定処理部６が、位置の誤差が予め設定した閾値より大きければ、その誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、その誤差が閾値以下であれば、その誤差が許容範囲内であると判定するものを示したが、距離のずれであるΔＲがパルス信号の波長λと同程度である場合や、ΔＲがパルス信号の波長λより大きい場合、式（１０）の閾値条件が成立しない可能性がある。式（５）のαは、ｓｉｎ、ｃｏｓの位相であり、α＝２πのときに位相が１周して、ｓｉｎとｃｏｓの値がα＝０のときと同じになるため、ΔＲが波長λと同程度である場合や、ΔＲが波長λより大きい場合、式（１０）の閾値条件が成立しない可能性がある。
そこで、この実施の形態３では、ΔＲが波長λと同程度である場合や、ΔＲが波長λより大きい場合でも、誤差が許容範囲内であるか否かを判定できるようにするため、パルス信号の波長λと予め設定された位相係数の位相回転量から許容範囲を示す閾値を設定するものとする。
具体的には、以下の通りである。
【００５７】
この実施の形態３では、低精度係数算出部８が、観測時刻ｔでの位相係数Ａ’（＝ｅｘｐ（４πｊＲ’／λ））を算出する際、ｅｘｐ（４πｊΔＲ／λ）の算出を式（５）ではなく、下記の式（１１）を用いるものとする。また、閾値条件は、下記の式（１２）を用いるものとする。
2016098162.tif 000015
2016098162.tif 000016
【００５８】
式（１２）において、［］はガウス記号であり、［］の内部の値以下の最大の整数を求める処理である。
式（５）のαは、ｓｉｎ、ｃｏｓの位相であり、α＝２πのときに、位相が１周するため、ｓｉｎとｃｏｓの値がα＝０のときと同じになる。βはこれを考慮したものであり、［］の部分が整数部分のため、βは必ず０以上２π未満の値を取る。
これにより、距離のずれであるΔＲがパルス信号の波長λと同程度である場合や、ΔＲがパルス信号の波長λより大きい場合でも、βの値によっては、低精度係数算出部８を用いて、位相係数Ａ’を算出することが可能になる。
【００５９】
上記の例では、位相の１周期毎に閾値を設定するようにしているが、２πの位相をさらに細分化することにより、閾値条件を設定することも可能である。
この場合、低精度係数算出部８が、観測時刻ｔでの位相係数Ａ’（＝ｅｘｐ（４πｊＲ’／λ））を算出する際、ｅｘｐ（４πｊΔＲ／λ）の算出を式（５）ではなく、下記の式（１３）を用いるものとする。また、閾値条件は、下記の式（１４）を用いるものとする。
2016098162.tif 000017
2016098162.tif 000018
【００６０】
ここで、Ｋ＝１に設定された場合、式（１３）及び式（１４）が、式（１１）及び式（１２）と同様になるが、Ｋ＝２に設定された場合、位相がπ（位相が１８０度）回転する毎に、閾値条件の判定を行うことになる。また、Ｋ＝４に設定された場合、位相が９０度回転する毎に、閾値条件の判定を行うことになる。
Ｋを細分化することにより、低精度係数算出部８での演算の可能性が高くなるが、式（１１）が複雑化するため、必要な演算精度によってＫを設定するようにすればよい。
【００６１】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、パルス信号の波長λと予め設定された位相係数の位相回転量（Ｋの値に対応する回転量）から許容範囲を示す閾値を設定するように構成したので、距離のずれであるΔＲがパルス信号の波長λと同程度である場合や、ΔＲがパルス信号の波長λより大きい場合でも、低精度係数算出部８を用いて、位相係数Ａ’を算出することが可能になる。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
この発明に係る合成開口レーダ信号処理装置は、地表や海面等のＳＡＲ画像を再生する際、画像再生処理での十分な演算精度を確保しながら、演算量を削減する必要性が高いものに適している。
【符号の説明】
【００６４】
１  ＳＡＲセンサ（合成開口レーダ）、２  パルス圧縮手段、３  受信データ格納部、４  運動センサ、５  計測データ格納部、６  判定処理部（判定手段）、７  高精度係数算出部（第１の算出手段）、８  低精度係数算出部（第２の算出手段）、９  中間データ格納部、１０  画像再生処理部（画像再生手段）、１１  ＳＡＲ画像格納部、１２  制御部、５１  メモリ、５２  プロセッサ。
【図１】
2016098162.tif 000019
【図２】
2016098162.tif 000020
【図３】
2016098162.tif 000021
【図４】
2016098162.tif 000022
【図５】
2016098162.tif 000023
【図６】
2016098162.tif 000024
【図７】
2016098162.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月12日(2016.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出手段より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段又は前記第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生手段と
を備えた合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、近似解法を用いる演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記合成開口レーダが観測を開始する起点の位置では、前記判定手段の判定結果に関わらず、前記第１の算出手段が、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第１の算出手段により算出された距離から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長と予め設定された位相係数の位相回転量から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項７】
前記判定手段は、事前に指定された数値フォーマットで、前記閾値を設定することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項８】
前記移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合、前記曲線が近似される複数の直線の始点が前記起点の位置にそれぞれ設定されることを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項９】
コンピュータが実行する合成開口レーダ信号処理の処理手順を記述している合成開口レーダ信号処理プログラムであって、
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出処理手順より低精度の演算方法で、前記画素位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出処理手順と、
前記第１の算出処理手順又は前記第２の算出処理手順によって算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生処理手順とが記述されていることを特徴とする合成開口レーダ信号処理プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成29年1月18日(2017.1.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
この発明に係る合成開口レーダ信号処理装置は、移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での移動プラットフォームの想定位置と、移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と計測データを用いて、移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と計測データを用いて、第１の算出手段より低精度の演算方法で、観測目標内の位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段とを設け、画像再生手段が、第１の算出手段又は第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生するようにしたものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
この発明によれば、判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、観測時刻での想定位置と計測データを用いて、移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、観測時刻での想定位置と計測データを用いて、第１の算出手段より低精度の演算方法で、観測目標内の位置までの距離及び誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段とを設け、画像再生手段が、第１の算出手段又は第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、観測時刻での合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生するように構成したので、画像再生処理での十分な演算精度を確保しながら、演算量を削減することができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出手段と、
前記判定手段により誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出手段より低精度の演算方法で、前記観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出手段と、
前記第１の算出手段又は前記第２の算出手段により算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生手段と
を備えた合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記第２の算出手段は、近似解法を用いる演算方法で、前記観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記合成開口レーダが観測を開始する起点の位置では、前記判定手段の判定結果に関わらず、前記第２の算出手段が算出処理を行うことなく、前記第１の算出手段が、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第１の算出手段により算出された距離から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記合成開口レーダから前記観測目標に向けて放射されるパルス信号の波長と予め設定された位相係数の位相回転量から前記許容範囲を示す閾値を設定し、前記誤差が前記閾値より大きければ、前記誤差が許容範囲を逸脱していると判定し、前記誤差が前記閾値以下であれば、前記誤差が許容範囲内であると判定することを特徴とする請求項１記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項７】
前記判定手段は、事前に指定された数値フォーマットで、前記閾値を設定することを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項８】
前記移動プラットフォームの運動が曲線を描く場合、前記起点を切り替えることを特徴とする請求項３記載の合成開口レーダ信号処理装置。
【請求項９】
コンピュータが実行する合成開口レーダ信号処理の処理手順を記述している合成開口レーダ信号処理プログラムであって、
移動プラットフォームに搭載されている合成開口レーダの観測時刻での前記移動プラットフォームの想定位置と、前記移動プラットフォームの運動を計測する運動センサの計測データが示す前記観測時刻での前記移動プラットフォームの位置との誤差が許容範囲内であるか否かを判定する判定処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲を逸脱していると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記移動プラットフォームから前記想定位置に対応する観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第１の算出処理手順と、
前記判定処理手順によって誤差が許容範囲内であると判定された場合、前記観測時刻での想定位置と前記計測データを用いて、前記第１の算出処理手順より低精度の演算方法で、前記観測目標内の位置までの距離及び前記誤差補償用の位相係数を算出する第２の算出処理手順と、
前記第１の算出処理手順又は前記第２の算出処理手順によって算出された距離及び位相係数と、前記観測時刻での前記合成開口レーダの観測データとを用いるバックプロジェクション処理を実施して合成開口レーダ画像を再生する画像再生処理手順とが記述されていることを特徴とする合成開口レーダ信号処理プログラム。
【国際調査報告】
2016098162.tif 000026
2016098162.tif 000027