(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する第１抽出手段と、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出手段と、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去手段と、
を備える信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の信号処理装置であって、
前記第２抽出手段は、前記参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みの時間領域での強度が、雑音レベルに応じて設けた閾値よりも上回る成分を有する前記チャネル応答を、前記主チャネル応答として抽出する。
【請求項３】
請求項１または２に記載の信号処理装置であって、
前記第１抽出手段における逆畳み込みにウィーナー・フィルタを用いる。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記第１抽出手段による前記チャネル応答の抽出、前記第２抽出手段による前記主チャネル応答の抽出、および、前記除去手段による前記復元された信号の除去を、所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返す。
【請求項５】
請求項４に記載の信号処理装置であって、
前記所定の参照信号群は、前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号を含み、
前記除去手段は、前記チャネル応答の抽出、前記主チャネル応答の抽出、および、前記復元された信号の除去を、前記所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波が除去された受信信号を出力する。
【請求項６】
請求項５に記載の信号処理装置であって、
前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号群を選択し、前記干渉波が除去された受信信号において干渉波が十分に除去されてない場合に、参照信号群を再選択する第１選択手段を、さらに備える。
【請求項７】
請求項４に記載の信号処理装置であって、
前記所定の参照信号群は、前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号と送信信号に対応する参照信号とを含み、
前記除去手段は、前記チャネル応答の抽出、前記主チャネル応答の抽出、および、前記復元された信号の除去を、前記所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波および受信信号が除去された信号が有意な信号を含まない場合に、干渉波が除去された受信信号を出力する。
【請求項８】
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出し、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出し、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する、
信号処理方法。
【請求項９】
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する抽出ステップと、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
【請求項１０】
参照信号と受信信号との相互相関関数の計算、
前記参照信号の自己相関関数の計算、
前記相互相関関数と前記自己相関関数との逆畳み込みによる前記参照信号に対する複数のチャネル応答の抽出、
前記複数のチャネル応答の強度が閾値を超える主チャネル応答の抽出、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みによる信号の復元、および、
前記復元された信号の前記受信信号からの除去を、
所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返すよう制御する、
レーダー間干渉除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダー間干渉除去方法、信号処理装置、信号処理方法および信号処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記技術分野において、非特許文献１には、パルス圧縮処理と合成開口処理とからなる合成開口レーダーが開示されている。パルス圧縮処理では、受信信号と送信したパルス(レンジ参照信号)の相互相関を求めてパルス圧縮を行い、レンジ方向の分解能を増大させる。そして、合成開口処理では、パルス圧縮を施した信号と、レンジ距離によって変化するアジマス参照信号との相互相関を求め、アジマス方向の分解能を増大させる。また、特許文献１には、受信信号の周波数スペクトルと送信した参照信号の周波数スペクトルとの比較から、干渉波の存在が推察される周波数領域を同定し、それをマスクする干渉波除去法が記載されている。また、非特許文献２には、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)チャープのように、異なるレーダーシステムがお互いに直交するような送信パターンを使用することで、干渉しないようにする技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０５８３０８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A. Moreira et al.,“A Tutorial on Synthetic Aperture Radar,” IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine 1(1), 6 (2013).
【非特許文献２】W.-Q. Wang,“MIMO SAR OFDM Chirp Waveform Diversity Design With Random Matrix Modulation,” IEEE Trans. on Geoscience and Remote Sensing 53(3), 1615 (2015).
【非特許文献３】羽田、「音響エコーキャンセラ」、電子情報通信学会『知識の森』2群-6編-5章(http://www.ieice-hbkb.org/).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献に記載の技術による対策では十分な効果が得られず、受信信号に混在する多種類の干渉波を効率的に除去することができなかった。【０００６】
本発明の目的は、上述の課題を解決する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号処理装置は、
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する第１抽出手段と、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出手段と、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去手段と、
を備える。【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号処理方法は、
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する第１抽出ステップと、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
を含む。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る信号処理プログラムは、
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する抽出ステップと、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
をコンピュータに実行させる。【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るレーダー間干渉除去方法は、
複数の参照信号のそれぞれと受信信号との相互相関関数を計算する相互相関ステップと、
前記複数の参照信号の自己相関関数を計算する自己相関ステップと、
前記相互相関関数と前記自己相関関数との逆畳み込みを行って、前記複数の参照信号のそれぞれに対する複数のチャネル応答を抽出する第１抽出ステップと、
前記複数のチャネル応答の強度が閾値を超える主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元する復元ステップと、
前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
上記各ステップを、所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返すよう制御する制御ステップと、
を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、受信信号に混在する多種類の干渉波を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置を適用する環境を説明する図である。
【図３】前提技術に係る信号処理装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る干渉除去部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る干渉除去処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図７Ａ】本発明の第２実施形態に係る主チャネル応答抽出部の機能構成を示すブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の第２実施形態に係る主チャネル応答抽出部の抽出処理を示す図である。
【図８Ａ】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８Ｂ】本発明の第２実施形態に係る干渉除去テーブルの構成を示す図である。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態に係る信号処理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】本発明の第２実施形態に係る干渉除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０Ａ】本発明の第３実施形態に係る干渉除去部の機能構成を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】本発明の第３実施形態に係る干渉除去処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図１１Ａ】本発明の第３実施形態に係る信号処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１１Ｂ】本発明の第３実施形態に係る干渉除去テーブルの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る干渉除去処理の手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る信号処理装置における、干渉波無しの計算シミュレーション検証結果を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る信号処理装置における、干渉波有りの計算シミュレーション検証結果を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る信号処理装置を適用する他の環境を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態について例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施の形態に記載されている構成要素は単なる例示であり、本発明の技術範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態としての信号処理装置１００について、図１を用いて説明する。信号処理装置１００は、受信信号から干渉波を除去する装置である。
【００１５】
図１に示すように、信号処理装置１００は、第１抽出部１０１と、第２抽出部１０２と、除去部１０３と、を含む。第１抽出部１０１は、参照信号１２０と受信信号１１０との相互相関関数１１１と、参照信号１２０の自己相関関数１１２との逆畳み込み１１３を行い、参照信号１２０に対するチャネル応答１３０を抽出する。第２抽出部１０２は、チャネル応答１３０から参照信号１２０に対応する主チャネル応答１４０を抽出１２１する。除去部１０３は、参照信号１２０と主チャネル応答１４０との畳み込み１３１により信号１５０を復元し、復元された信号１５０を受信信号１１０から除去１３２する。
【００１６】
本実施形態によれば、参照信号と受信信号との相互相関関数と、参照信号の自己相関関数との逆畳み込みでチャネル応答を抽出して、チャネル応答から参照信号に対応する主チャネル応答を抽出し、参照信号と主チャネル応答との畳み込みにより復元された信号を除去することにより、受信信号に混在する多種類の干渉波を効率的に除去することができる。
【００１７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る信号処理装置について説明する。本実施形態に係る信号処理装置においては、レーダー間干渉除去方法として、複数の参照信号の１つと受信信号との相互相関関数と、その参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、チャネル応答を抽出する。次に、チャネル応答から参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する。そして、主チャネル応答と参照信号との畳み込みにより信号を復元し、それを受信信号から除去する。これらの処理を、複数の参照信号からなる参照信号群のそれぞれの参照信号に対して複数回繰り返すことで、受信信号に含まれる干渉波を除去する。
【００１８】
また、本実施形態の信号処理装置においては、複数の参照信号からなる参照信号群として、受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号を含み、チャネル応答の抽出、主チャネル応答の抽出、および、復元された信号の除去を、参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波が除去された受信信号を出力する。また、本実施形態の信号処理装置は、所望の参照信号群を選択し、干渉波が除去された受信信号において干渉波が十分に除去されてない場合に、参照信号群を再選択する。また、参照信号群のそれぞれの参照信号と受信信号との相互相関関数と、それぞれの参照信号の自己相関関数との逆畳み込みの時間領域での強度が、雑音レベルに応じて設けた閾値よりも上回る成分を主チャネル応答として抽出する。かかる逆畳み込みには、ウィーナー・フィルタを用いる。さらに、本実施形態の信号処理装置は、周波数が時間的に変化するチャープパルスを発信する発信部を備えてもよい。
【００１９】
《前提技術》
まず、本実施形態の特徴を明らかにするため、本実施形態に係る前提技術と、その前提技術が抱える課題について説明する。
【００２０】
人工衛星を始めとした上空の飛行体から地上を観測し、災害監視や大規模農業に活用するリモートセンシングへの期待が高まっている。電波を使用したレーダー技術による地上観測は、天候や昼夜に左右されない能動的観測が可能であり、重要な技術となっている。特に、移動するレーダープラットフォームの送信パルスごとの観測データを合成開口処理によって合成する合成開口レーダーは、仮想的に巨大な開口を使用していると見なすことができるため、高分解能の観測を実現することが可能なことから大きな期待が集まっている。
【００２１】
図３に、一般的な合成開口レーダーである信号処理装置の構成を示すブロック図を示す。非特許文献１に記載されるように、移動するレーダープラットフォームが瞬時周波数の時間的に変化するチャープパルスを送信して、対象物から反射された信号を受信する。この取得した受信信号３１０から、高分解能の観測データを得るために、レンジ圧縮処理を行なうパルス圧縮部３０１と、アジマス圧縮処理を行なう合成開口処理部３０２とにより、信号処理が施される。パルス圧縮部３０１では、受信信号３１０と送信したパルス(レンジ参照信号３３０)の相互相関を求めてパルス圧縮を行い、レンジ方向で信号を狭い時間幅に集中させることで、レンジ方向の分解能を増大する。合成開口処理部３０２では、パルス圧縮を施した信号と、レンジ距離によって変化するアジマス参照信号３４０との相互相関を求め、アジマス方向の分解能を増大する。通常デジタル的に行われるこれらの一連の処理により、高分解能の画像が生成され、観測データ３２０として出力される。
【００２２】
一方で、宇宙空間の有効利用への機運の高まりと共に、打ち上げられる人工衛星の数は近年増加の一途を辿っている。将来的には多数のレーダー衛星が打ちあがり、複数のレーダーシステムが近接した空間で同時に運用されることが想定される。このような場合には、あるレーダーシステムに他のレーダーシステムからの信号が混入する、レーダー間の干渉が問題となる。つまり、対象とするレーダーシステムが信号を送信し、観測対象からの反射を受信する際に、別のレーダーシステムが送信した信号が、何らかの反射体等により、対象のレーダーシステムに到達して干渉波となり、受信されてしまう。ここで、干渉とは対象とするレーダーシステム以外のレーダーシステムが送信した信号が、対象とするレーダーシステムに意図せずに受信されてしまうことを指し、あるレーダーシステムが送信した信号が対象とするレーダーシステムに受信されるまでに受けた伝達特性をその信号に対するチャネル応答と呼ぶ。
【００２３】
近接して運用される複数のレーダーシステムが互いに干渉しないためには、次のような方法が考えられる。１つ目は、異なるレーダーシステムがそれぞれ異なる周波数の帯域を使用することである。混入した他のレーダーからの干渉波が、周波数的に区別できれば、周波数フィルタリングにより干渉波だけを除去することが可能である。ただし、この場合には使用可能な周波数帯域を、複数のレーダーシステムで分割して使用することとなるので、それぞれのレーダーシステムに割り当てられる周波数帯域は狭くなる。パルス圧縮による高分解能化のために、チャープパルスのような広周波数帯域を持つ送信パターンの使用が必要とされるため、この対策は分解能を劣化させてしまう。あるいは、複数のレーダーシステムが使用する周波数帯域のオーバーラップを許す場合には、分解能の劣化は回避されるが、干渉波除去の効果が低下する。特許文献１には、受信信号の周波数スペクトルと送信した参照信号の周波数スペクトルとの比較から干渉波の存在が推察される周波数領域を同定し、それをマスクする干渉波除去法が記載されている。
【００２４】
２つ目は、非特許文献２に記載されるＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)チャープのように、異なるレーダーシステムがお互いに直交するような送信パターンを使用することである。
【００２５】
受信信号から干渉波を直接的に除去する他の方法として、非特許文献３に記載される音響エコーキャンセラに代表される、適応フィルタが挙げられる。レーダー間の干渉除去にこれを適用する場合、複数のレーダーは異なる送信パターン(参照信号)を使用し、参照信号に施す適応フィルタによってチャネル応答の同定と干渉波の復元が行われ、それを利用して干渉除去を行う。受信信号に、ある参照信号Ａに由来する主信号成分と、他の参照信号Ｂに由来する干渉波成分が含まれている場合に、受信信号から干渉波を除去するための構成である。参照信号Ａ、Ｂが、それぞれ有限インパルス応答(ＦＩＲ:finite impulse response)フィルタの入力となり、それらの出力の和と受信信号との差分を誤差信号として、ＦＩＲフィルタのフィルタ係数が適応制御される。係数制御には、ＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズム等が用いられる。誤差信号の大きさを最小化するような適応制御のフィードバックループが正しく収束したなら、それぞれのＦＩＲフィルタの応答は、主レーダーが送信した参照信号Ａに対するチャネル応答と、別のレーダーが送信した参照信号Ｂに対するチャネル応答に一致しており、これらのＦＩＲフィルタの出力がそれぞれ受信信号に含まれる主信号と干渉波となる。
【００２６】
《前提技術が有する課題》
特許文献１の技術では、広帯域な周波数スペクトルを持つ主信号と、線スペクトルに近い狭帯域の干渉波が前提となっているため、これをそのまま複数レーダー間の干渉除去へ適用することはできない。
【００２７】
また、非特許文献２の技術では、限られた周波数帯域の中で、広周波数帯域を持ちかつ直交するような送信パターンの組には限りがあり、またいかなる相対遅延の下でも直交性を保つのは困難である。したがって、この対策単独では可能となるレーダーシステムの同時運用数は非常に限られたものとなる。
【００２８】
また、非特許文献３の技術を合成開口レーダーへそのまま適用するには問題がある。合成開口レーダーは、パルス圧縮、合成開口処理を前提とするため、これら施す前の生の受信信号は、非常に信号対雑音比が低いことが多い。このような高雑音の場合には、適応制御のフィードバックループがうまく動作しない。
【００２９】
《本実施形態の信号処理装置》
以下、図２〜図９Ｂを参照して、本実施形態の信号処理装置の構成と動作とを詳細に説明する。
【００３０】
《動作環境》
図２は、本実施形態に係る信号処理装置を適用する環境を説明する図である。図２には、人工衛星に搭載された１つまたは複数の合成開口レーダーにより、地上の画像を生成するために本実施形態の信号処理装置を適用した例を説明する。
【００３１】
図２の左図は、地球２００の周りを周回する人工衛星２０１、２０２を示している。図２の右図は、各人工衛星２０１、２０２に搭載された合成開口レーダーによる、地上の画像を生成する場合の状態を示している。
【００３２】
人工衛星２０１は太矢印方向に飛行しており、地上観測点２１１を観測するとする。人工衛星２０２は太矢印方向に飛行しており、地上観測点２２１を観測するとする。各人工衛星２０１、２０２は太矢印方向に飛行しながら、連続してチャープパルスを発信し、その反射信号を合成して地上観測点２１１や２２１の観測データを生成するので、飛行方向に延びた開口レーダーによる人工衛星２０１や２０２の精密な観測が可能となる。
【００３３】
ここで、例えば、人工衛星２０１の合成開口レーダーには自身が発信した信号以外の人工衛星２０２の合成開口レーダーから発信されて反射された信号２２２が干渉波として混在する。また、人工衛星２０２の合成開口レーダーには自身が発信した信号以外の人工衛星２０１の合成開口レーダーから発信されて反射された信号２１２が干渉波として混在する。近くに合成開口レーダーを有する人工衛星が多くなれば、干渉波がさらに増加することになる。
【００３４】
本実施形態は、このように、人工衛星に搭載された既知の合成開口レーダーからの発信信号に基づいて発生する、干渉波を効率的に除去するための構成である。
【００３５】
《信号処理装置の機能構成》
図４は、本実施形態に係る信号処理装置４００の機能構成を示すブロック図である。図４は、信号処理装置４００としての、干渉除去処理を含んだ合成開口レーダー受信デジタル信号処理の構成である。
【００３６】
受信信号３１０は、受信した信号をダウンコンバートしてベースバンドに変換し、適切な周波数でサンプリングしたデジタル信号である。これが、干渉波参照信号i(i=2,…,N)とレンジ参照信号(参照信号1)と共に干渉除去部４０１に入力され、干渉除去が行われた受信信号４１０が出力される。その後、図３に示した通常の合成開口レーダーの受信処理と同様に、パルス圧縮部３０１のレンジ圧縮処理と、合成開口処理部３０２のアジマス圧縮処理とが行われる。そして、合成開口処理部３０２からは、受信信号に混在する多種類の干渉波を効率的に除去した受信信号４１０に基づいて生成した観測データ４２０が出力される。
【００３７】
以下、本実施形態においては、N個の合成開口レーダーが同時運用され、それぞれの間に生じる干渉を除去する場合を例にとって説明を行う。それぞれのレーダーをレーダーi(i=1,…,N)とし、レーダーiで使用する送信パターンを参照信号iとする。レーダーi=1の受信信号に対する干渉除去処理について説明する。ここで、参照信号iは、例えば異なるチャープ率のチャープパルスであり、レーダーi=1は他の全てのレーダーの使用する参照信号が分かっているとする。この参照信号の情報は、個々のレーダーにとって必然的に得られるものではないが、公開された運用中の人工衛星に関する情報からデータベースとして保持していると仮定する。使用される参照信号の違いが単なるチャープ率の差のみであれば、あらかじめレーダーi=1の受信信号とチャープパルスとの相互相関の大きさを、チャープ率を掃引しながら検出することで、受信信号に混入する干渉波の参照信号を推定することも可能である。また、参照信号が既知である条件であれば、複数のレーダー間の干渉除去だけでなく、同じレーダーから異なるタイミングで送信された異なるチャープパルス間で生じる干渉除去にも、本実施形態は適用可能である。
【００３８】
（干渉除去部）
図５は、本実施形態に係る干渉除去部４０１の機能構成を示すブロック図である。
【００３９】
干渉除去部４０１は、干渉除去処理部５０１と、参照信号群選択部５０２と、干渉除去判定部５０３と、を備える。
【００４０】
干渉除去処理部５０１は、受信信号３１０と、参照信号群選択部５０２により選択された干渉波参照信号群５２０と、に基づいて干渉波を復元して、受信信号から復元した干渉波を減算した信号５１０を出力する。参照信号群選択部５０２は、干渉波参照信号データベース４５０の干渉波参照信号から干渉波参照信号群５２０を選択する。そして、参照信号群選択部５０２は、干渉除去判定部５０３から干渉波の除去が十分でない干渉波除去判定信号５３０を受けると、干渉波参照信号群５２０の再選択をする。干渉除去判定部５０３は、干渉除去処理部５０１から出力された信号５１０に含まれる干渉波が、干渉除去判定閾値５４０を超えるか否か、すなわち、干渉波の除去が十分か否かを判定する。そして、干渉波の除去が十分であれば、干渉除去処理部５０１から出力された信号５１０を干渉除去信号４１０として出力する。一方、干渉波の除去が十分でなければ、参照信号群選択部５０２に干渉波除去判定信号５３０を出力する。
【００４１】
（干渉除去処理部）
図６は、本実施形態に係る干渉除去処理部５０１の機能構成を示すブロック図である。図６は、受信信号３１０から、参照信号iに由来する干渉波を除去するための基本的な構成を示している。
【００４２】
（相互相関部６０１／自己相関部６０２）
初めに、相互相関部６０１において、受信信号ｙ(t)と参照信号ｘi(t)との相互相関関数６１０が算出される。相互相関関数は（数式１）で表される。
【数１】
0006753474.tif 000002
【００４３】
仮に、干渉波と雑音が存在しない場合、受信信号は、チャネル応答をｈ(t)として、（数式２）で表される。
【数２】
0006753474.tif 000003
【００４４】
したがって、相互相関関数z(t)は、（数式３）のように表される。
【数３】
0006753474.tif 000004
【００４５】
つまり、受信信号と参照信号iとの相互相関関数６１０は、チャネル応答６３０と、参照信号iの自己相関関数６２０（ｃ(ｘi ｘi)(t)）との畳み込みとなっている。
【００４６】
したがって、自己相関部６０２で計算された自己相関関数６２０（ｃ(ｘi ｘi)(t)）を、受信信号と参照信号iとの相互相関関数６１０に逆畳み込みを行うことで、興味のある参照信号iに対するチャネル応答６３０（ｈ(t)）が得られる。
【００４７】
雑音を含んだｚ(t)の周波数領域表現は、（数式４）のようになる。
【数４】
0006753474.tif 000005
【００４８】
（逆畳み込み部６０３）
逆畳み込み部６０３において逆畳み込みを行うことで、推定されたチャネル応答Ｈ~(ω)が得られる。ここまでの処理は、全て周波数領域で行うことが可能である。Ｈ~(ω)は、逆フーリエ変換により時間領域に変換され、その時間領域表現ｈ~(t)が得られる。受信信号と参照信号iとの相互相関関数６１０と、参照信号iの自己相関関数６２０との逆畳み込みによって推定されたチャネル応答６３０は、主チャネル応答抽出部６０４に入力される。
【００４９】
逆畳み込みの方法としては、Wienerデコンボリューションを用いることができる。Wienerデコンボリューションフィルタを用いた逆畳み込みは、（数式５）のようになる。
【数５】
0006753474.tif 000006
【００５０】
Wienerデコンボリューションフィルタは、（数式６）のように表される。
【数６】
0006753474.tif 000007
【００５１】
ＰN,ＰSはそれぞれ、雑音成分のパワースペクトル密度、ｈ(t)のパワースペクトル密度であるが、これらは通常得ることができないため、（数式７）のように適当に近似する。
【数７】
0006753474.tif 000008
【００５２】
他のより単純な近似として、ある定数に置き換えることもできる。こうして、Wienerデコンボリューションフィルタを用いて推定されたチャネル応答Ｈ~(ω)が得られる。
【００５３】
（主チャネル応答抽出部６０４）
図７Ａは、本実施形態に係る主チャネル応答抽出部６０４の機能構成を示すブロック図である。逆畳み込み部６０３において推定されたチャネル応答ｈ~(t)には、所望の参照信号iに由来する成分以外にも、雑音成分が含まれ、さらにはそれ以外の参照信号に由来する成分が含まれる可能性がある。そこで、主チャネル応答抽出部６０４において、所望の参照信号iに由来する主チャネル応答のみを抽出する。
【００５４】
主チャネル応答抽出部６０４においては、まず、強度算出部７０１において、逆畳み込みによって算出されたチャネル応答６３０（ｈ~(t)）の時間領域での強度|ｈ~(t)|^2が算出される。次に、ゼロ設定部７０２において、強度|ｈ~(t)|^2の大きさが主チャネル応答抽出閾値７４０を下回る係数は、強制的にゼロとする。これによって、所望の主チャネル応答が支配的な係数のみが抽出される。
【００５５】
これは、受信信号中の所望の参照信号に由来する成分は、参照信号が受信するまでに受けたチャネル応答を反映して時間的に集中した特徴的な成分が現れるのに対し、雑音成分や他の参照信号に由来する成分は、極端に時間的に集中することはなく広がるため、これが時間領域での強度の差異が現れ、適切な閾値によりそれらを区別することが可能となるためである。
【００５６】
なお、閾値の設定方法については、例えば、図７Ａに点線で示すように、雑音レベルの推定部７０３で推定されたチャネル応答からそれに含まれる雑音レベルを推定し、閾値の設定部７０４において、推定された雑音レベルに基づいて設定することもできる。
【００５７】
図７Ｂは、本実施形態に係る主チャネル応答抽出部６０４の抽出処理を示す図である。
【００５８】
図７Ｂの上図は、逆畳み込みによって算出されたチャネル応答６３０を、時間領域での強度|ｈ~(t)|^2により示した図である。図７Ｂの下図は、主チャネル応答抽出閾値７４０より下回る値をゼロとすることにより抽出された主チャネル応答６４０を示した図である。
【００５９】
（畳み込み部６０５）
畳み込み部６０５において、主チャネル応答抽出部６０４で抽出された主チャネル応答６４０と、参照信号iとの畳み込みを行うことで、受信信号３１０に含まれる参照信号iに由来する干渉波６５０が復元さる。
【００６０】
（減算部６０６）
減算部６０６において、復元された干渉波６５０を受信信号３１０から取り除くことで、干渉波が除去される。
【００６１】
上記干渉除去処理部５０１の処理を、参照信号群の全ての参照信号について行うことで、干渉波の影響が低減された信号５１０が生成される。
【００６２】
《信号処理装置のハードウェア構成》
図８Ａは、本実施形態に係る信号処理装置４００のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００６３】
図８Ａで、ＣＰＵ(Central Processing Unit)８１０は演算制御用のプロセッサであり、プログラムを実行することで図４〜図７Ａの機能構成部を実現する。なお、ＣＰＵ８１０は、それぞれの機能に対応して複数あってもよい。ＲＯＭ(Read Only Memory)８２０は、初期データおよびプログラムなどの固定データおよびプログラムを記憶する。ネットワークインタフェース８３０は、ネットワークを介して、他の装置との通信を制御する。
【００６４】
ＲＡＭ(Random Access Memory)８４０は、ＣＰＵ８１０が一時記憶のワークエリアとして使用するランダムアクセスメモリである。ＲＡＭ８４０には、本実施形態の実現に必要なデータを記憶する領域が確保されている。発信信号（送信信号）８４１は、信号処理装置４００から発信する信号である。受信信号３１０は、信号処理装置４００が受信する信号である。合成開口レーダーにおいては、衛星のアジマス方向の移動に伴って、順次に発信信号８４１が送信され受信信号３１０が受信されて、１つのレーダーの入力として合成処理される。選択された干渉波参照信号群５２０は、他のレーダーから発信され受信信号３１０に対する干渉波となる干渉波参照信号データベース４５０から、受信信号３１０に含まれる可能性のある干渉波の参照信号群である。かかる選択された干渉波参照信号群５２０は、十分に干渉波が除去された受信信号４１０が得られるまで、その選択が変更される。選択された干渉波参照信号６００は、選択された干渉波参照信号群５２０から選択された１つの干渉波参照信号であり、干渉除去処理部５０１で１つの干渉波を除去するために使用される。相互相関関数６１０は、受信信号３１０と１つの干渉波参照信号６００とから取られた相互相関である。自己相関関数６２０は、１つの干渉波参照信号６００により取られた自己相関である。チャネル応答６３０は、相互相関関数６１０と自己相関関数６２０との逆畳み込みにより得られる値である。主チャネル応答６４０は、選択された干渉波参照信号群５２０の複数のチャネル応答６３０から主チャネル応答抽出閾値７４０を超えたチャネル応答６３０である。復元した干渉波６５０は、主チャネル応答６４０と干渉波参照信号６００との畳み込みにより復元した干渉波である。干渉波が除去された受信信号４１０は、受信信号３１０から復元した干渉波６５０を削除した信号である。
【００６５】
ストレージ８５０は、データベースや各種のパラメータ、あるいは本実施形態の実現に必要な以下のデータまたはプログラムが記憶されている。干渉波参照信号データベース４５０は、他のレーダーから発信され受信信号３１０に対する干渉波となる干渉波参照信号群である。演算式８５２は、本実施形態の干渉波除去のために使用される演算式である。演算式８５２には、例えば、相互相関関数式、自己相関関数式、畳み込み／逆畳み込み式、フーリエ変換／逆フーリエ変換式、などが格納されている。干渉除去判定閾値５４０は、干渉波が除去された受信信号４１０において、干渉波が十分に除去されたか否かの判定に使用される閾値である。主チャネル応答抽出閾値７４０は、主チャネル応答抽出部６０４において、チャネル応答から主チャネル応答を選択するための閾値である。
【００６６】
ストレージ８５０には、以下のプログラムが格納される。合成開口レーダー制御プログラム８５５は、信号処理装置４００としての合成開口レーダーの全体の処理を制御するプログラムである。干渉除去モジュール８５６は、受信信号から干渉波を除去するためのモジュールである。干渉除去モジュール８５６には、相互相関関数計算モジュール、自己相関関数計算モジュール、畳み込み／逆畳み込みモジュール、主チャネル応答抽出モジュールなどが含まれる。パルス圧縮モジュール８５７は、干渉波が除去された受信信号に基づいてレンジ圧縮処理であるパルス圧縮を行なうモジュールである。合成開口モジュール８５８は、レンジ圧縮された信号に基づいてアジマス圧縮処理である合成開口処理を行なうモジュールである。
【００６７】
入出力インタフェース８６０は、入出力デバイスとのデータ入出力を制御するためのインタフェースを行なう。本実施形態においては、入出力インタフェース８６０には、周波数が変化するチャープパルスのマイクロ波を発信アンテナから発信するマイクロ波発信器８６１と、地上から反射したチャープパルスのマイクロ波を受信アンテナにより受信するマイクロ波受信器８６２と、が接続される。また、入出力インタフェース８６０には、表示部８６３や操作部８６４などが接続されてもよい。
【００６８】
なお、図８のＲＡＭ８４０には、信号処理装置４００のパルス圧縮処理や合成開口処理などの処理のデータについては図示していない。また、ＲＡＭ８４０やストレージ８５０には、信号処理装置４００が有する汎用の機能や他の実現可能な機能に関連するプログラムやデータは図示されていない。
【００６９】
（干渉除去テーブル）
図８Ｂは、本実施形態に係る干渉除去テーブル８００の構成を示す図である。干渉除去テーブル８００は、本実施形態において受信信号３１０から復元された干渉波を除去した受信信号４１０を得るために使用される。
【００７０】
干渉除去テーブル８００は、受信信号３１０に対応付けられて選択された干渉波参照信号群の各参照信号６００を記憶する。そして、各参照信号６００に対応付けて、受信信号３１０と各参照信号６００との相互相関関数６１０と、各参照信号６００の自己相関関数６２０と、相互相関関数６１０と自己相関関数６２０との逆畳み込みにより得られたチャネル応答６３０と、を記憶する。さらに、チャネル応答６３０から選択された主チャネル応答６４０と、主チャネル応答６４０と参照信号６００との畳み込みから得られた復元された干渉波６５０と、を記憶する。
【００７１】
そして、受信信号３１０から復元された干渉波６５０を順に除去した結果を干渉除去判定閾値５４０と比較して、十分に干渉波が除去されたか否かを判定する干渉波除去判定信号５３０と、十分に干渉波が除去されている場合の干渉波を除去した受信信号４１０と、を記憶する。
【００７２】
《信号処理装置の処理手順》
図９Ａは、本実施形態に係る信号処理装置４００の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図８ＡのＣＰＵ８１０がＲＡＭ８４０を用いて実行し、図４〜図７Ａの機能構成部を実現する。
【００７３】
信号処理装置４００は、ステップＳ９１１において、送信信号として周波数を変化させたチャープパルスを生成して発信する。信号処理装置４００は、ステップＳ９１３において、発信したチャープパルスの反射信号を受信信号として受信する。そして、信号処理装置４００は、ステップＳ９１５において、受信信号から干渉波を除去する干渉除去処理を実行する。
【００７４】
信号処理装置４００は、ステップＳ９１７において、干渉波が除去された受信信号のレンジ圧縮処理としてのパルス圧縮処理を実行する。次に、パルス圧縮された一連の受信信号をアジマス圧縮処理により合成する合成開口処理を実行する。
【００７５】
（干渉除去処理）
図９Ｂは、本実施形態に係る干渉除去処理（Ｓ９１５）の手順を示すフローチャートである。図９Ｂは、図６の干渉除去処理部５０１による干渉除去処理を繰り返し用いて、参照信号i(i=2,…,N)に由来する複数の干渉波の除去処理を行うフローチャートである。
【００７６】
初めに、信号処理装置４００は、ステップＳ９２１において、存在する参照信号群から受信信号に混入している可能性のある干渉波の参照信号を選択し、参照信号群を生成する。ここでは、参照信号i(i=2,…,N)の集合が参照信号群となる。次に、信号処理装置４００は、ステップＳ９２３において、参照信号群の中から参照信号を１つ選択して、ステップＳ９２５〜Ｓ９３３を含む干渉除去処理を行う。
【００７７】
干渉除去処理には、先に説明したように、受信信号と参照信号との相互相関関数の算出ステップＳ９２５と、相互相関関数と参照信号の自己相関関数との逆畳み込みステップＳ９２７と、閾値判定などによる主チャネル応答の抽出ステップＳ９２９と、主チャネル応答と参照信号との畳み込みステップＳ９３１と、復元された干渉波の受信信号からの除算ステップＳ９３３と、が含まれる。これを、ステップＳ９３５による判定に基づいて、ステップＳ９２１で選択された参照信号群の全ての参照信号について繰り返す。
【００７８】
その後、信号処理装置４００は、ステップＳ９３７において、干渉波が十分に除去されたかどうかを判定する。除去されていれば、信号処理装置４００は、ステップＳ９３９において、干渉波を除去した受信信号をパルス圧縮処理に対して出力して処理を終了する。一方、除去されてなければ、信号処理装置４００は、ステップＳ９２１に戻って、参照信号群の選択から繰り返す。
【００７９】
なお、繰り返しにおいて、参照信号群は、初めと同じものを使用してもよいし、受信信号にその参照信号に由来の干渉波が含まれないことが明らかになればそれを取り除いたものを新たな参照信号群とすることもできる。
【００８０】
干渉波が十分に除去されたかどうかは、受信信号と参照信号群の中の参照信号との相互相関を利用して判定することができる。例えば、干渉除去前の参照信号群の中の全ての参照信号との相互相関の結果を保持しておき、干渉除去を行った後に同じく参照信号との相互相関を求め、その結果にほとんど変化がなければ、干渉波が十分に除去されたと言える。以上の処理により、受信信号から参照信号i(i=2,…,N)に由来する複数の干渉波が除去される。
【００８１】
本実施形態によれば、複数の参照信号のそれぞれと受信信号との相互相関関数と、複数の参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行って、複数の参照信号のそれぞれに対する複数のチャネル応答を抽出する。そして、複数のチャネル応答の強度が閾値を超える主チャネル応答を抽出して、参照信号との畳み込みにより信号を復元し、復元された信号に含まれる干渉波を受信信号から除去する。
【００８２】
かかる構成により、受信信号に混在する多種類の干渉波を効率的に除去することができる。すなわち、本実施形態により、複数レーダーの同時運用時の干渉除去を行うことが可能となる。この効果は次のような理由によって得られる。受信信号と、ある参照信号との相互相関を取ることで、受信信号中のその参照信号に由来する成分は時間的に集中し、時間領域で特徴的な成分が現れる。これと参照信号の自己相関との逆畳み込みを行ったものは、送信した参照信号に対するチャネル応答を反映する。一方で、他の参照信号に由来する成分は、極端に時間的に集中することはなく広がる。雑音成分も同様である。これらの違いから、雑音が大きくとも、時間領域で、興味のある参照信号に対するチャネル応答のみを抽出することができる。これを元の参照信号に畳み込むことで、受信信号に含まれるこの参照信号に由来する成分のみを復元し、それを受信信号から除算することで干渉波の除去が達成される。
【００８３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る信号処理装置について説明する。本実施形態に係る信号処理装置は、上記第２実施形態と比べると、受信信号と相互相関を取り、自己相関を取る参照信号群に、受信信号の参照信号として送信信号を含めることにより、主チャネル応答の抽出、ひいては干渉除去をより高精度に行う点で異なる。その他の構成および動作は、第２実施形態と同様であるため、同じ構成および動作については同じ符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００８４】
本実施形態の信号処理装置において、参照信号群が受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号と送信信号に対応する参照信号とを含み、チャネル応答の抽出、主チャネル応答の抽出、および、復元された信号の除去を、参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波および所望の信号が除去された信号が出力される。この出力された信号に有意な信号を含まない場合に、干渉波が除去された受信信号を出力する。一方、干渉波および前記受信信号が除去された信号において有意な信号がある場合に、参照信号群を再選択する。
【００８５】
本実施形態においては、第１実施形態と同様に、N個の合成開口レーダーが同時運用され、それぞれのレーダーで使用する送信パターンを参照信号iとし、レーダー1の受信信号に対する干渉除去処理について説明する。本実施形態においては、第１実施形態のように参照信号群として、受信信号に混入している可能性のある干渉波の参照信号i(i=2,…,N)から参照信号群を形成するのではなく、それに送信信号の参照信号i=1を加えて参照信号群とする。このようにすることで、主チャネル応答の抽出、ひいては干渉除去をより高精度に行うことが可能となる。
【００８６】
（干渉除去部）
図１０Ａは、本実施形態に係る干渉除去部１００１の機能構成を示すブロック図である。図１０Ａにおいて、図５と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
【００８７】
参照信号群選択部１００２には、干渉波の参照信号４５０と送信信号の参照信号１０１０とが入力され、干渉除去処理部１０１１には、図５の干渉除去処理部５０１と異なり、干渉波参照信号４５０から選択された干渉信号群の代わりに、それに送信信号に対応する参照信号１０１０を含めたものが参照信号群５２０として入力される。また、干渉除去処理部１０１１からは、受信信号から参照信号群に基づき復元した信号が減算した干渉除去判定信号１０１２と、復元した干渉波を積算した積算信号１０１３と、が出力される。
【００８８】
干渉除去判定部１００３は、干渉除去処理部１０１１から出力された干渉除去判定信号１０１２が有意な値を有するか否かを、干渉除去判定閾値１０４０に基づいて判定する。そして、干渉除去判定部１００３が有意な値を有しないと判定した場合に、干渉波除去判定１０３１により減算部１００４を起動させる。減算部１００４は、干渉波除去判定１０３１により起動して、受信信号３１０から有意な値を有しないと判定した場合の積算信号１０１３を減算して、干渉波が除去された受信信号である干渉除去信号４１０が出力される。
【００８９】
（干渉除去処理部）
図１０Ｂは、本実施形態に係る干渉除去処理部１０１１の機能構成を示すブロック図である。図１０Ｂにおいて、図６と同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明は省略する。
【００９０】
干渉除去処理部１０１１において、相互相関部６０１および自己相関部６０２には、送信信号の参照信号１０１０と干渉波の参照信号６００とから選ばれた１つの参照信号が入力される。
【００９１】
干渉除去処理部１０１１は、積算部１０１７と減算部１０１８とを備える。畳み込み部６０５は、送信信号の参照信号１０１０と干渉波の参照信号６００とから選ばれた参照信号に基づいて復元した信号６５０を出力する。積算部１０１７は、復元された信号６５０が送信信号１０１０に基づいて算出されたものでないなら、それを積算して記憶する。減算部１０１８は、受信信号３１０から、畳み込み部６０５が出力する復元された信号６５０を繰り返し減算して、干渉除去判定部１００３に干渉除去判定信号１０１２を出力する。
【００９２】
《信号処理装置のハードウェア構成》
図１１Ａは、本実施形態に係る信号処理装置１０００のハードウェア構成を示すブロック図である。図１１Ａにおいて、図８Ａと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
【００９３】
信号処理装置１０００のＲＡＭ１１４０には、受信信号と参照信号群とから復元された干渉波の積算信号１０１３と、本実施形態における干渉除去判定信号１０１２と、が記憶される。また、信号処理装置１０００のストレージ１１５０には、本実施形態における十分な干渉除去がされるか否かを判定する干渉除去判定閾値１０４０と、本実施形態の干渉除去モジュール１１５６と、が記憶される。
【００９４】
（干渉除去テーブル）
図１１Ｂは、本実施形態に係る干渉除去テーブル１１００の構成を示す図である。なお、図１１Ｂにおいて、図８Ｂと同様の構成要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。
【００９５】
干渉除去テーブル１１００は、受信信号に対応する参照信号である送信信号を含む参照信号１１０２と、復元された干渉波の積算信号１０１３と、干渉除去判定閾値１０４０を超える有意な減算値でないか否かによる干渉波除去判定１０３１と、干渉波を除去した受信信号４１０（＝受信信号−干渉波の積算）と、を記憶する。
【００９６】
（干渉除去処理）
図１２は、本実施形態に係る干渉除去処理（Ｓ９１５）の手順を示すフローチャートである。このフローチャートは、図１１ＡのＣＰＵ８１０がＲＡＭ１１４０を用いて実行し、図１０Ａおよび図１０Ｂの機能構成部を実現する。図１２において、図９Ｂと同様のステップには同じステップ番号を付して、重複する説明を省略する。
【００９７】
初めに、信号処理装置１０００は、ステップＳ１２０１において、元の受信信号を保持し、それを複製した受信信号に対し処理を行っていく。信号処理装置１０００は、ステップＳ１２０２において、参照信号群として、受信信号に混入している可能性のある干渉波の参照信号に、主信号の参照信号を加えたものを選ぶ。次に、信号処理装置１０００は、ステップＳ９２３において、参照信号群の中から、参照信号を１つ選択して干渉除去処理を行う。
【００９８】
本実施形態の干渉除去処理においては、第２実施形態の図９Ｂに加えて、抽出した主チャネル応答と参照信号との畳み込みを行って信号を復元した後、ステップＳ１２０３において、復元した信号が主信号であるか否かを判定する。復元した信号が主信号でなく干渉波であれば、ステップＳ１２０５において積算して保持しておく。これを、参照信号群の全ての参照信号について繰り返すと、受信信号に含まれる主信号、干渉波が取り除かれて小さくなっていく。
【００９９】
受信信号に主信号や干渉波が残存しているならば、ステップＳ９３５からＳ９２３の参照信号の選択に戻って繰り返す。最終的には受信信号には有意な成分が残らず、雑音成分だけとなるはずである。したがって、信号処理装置１０００は、ステップＳ１２０７において、有意な成分が残っているか否かを判断し、残っていればステップＳ１２０２の参照信号群の選択に戻って繰り返す。
【０１００】
有意な成分が残っていない状態に達すれば、繰り返しを終了する。そして、信号処理装置１０００は、ステップＳ１２０９において、それまでに除算された干渉波は積算して保持されているため、最終的にこれを元の受信信号から除算すれば、干渉波が除去された受信信号が得られる。
【０１０１】
本実施形態によれば、送信信号による参照信号に由来する主信号も受信信号から取り除くことで、主チャネル応答の抽出、干渉除去の高精度化を達成する。
【０１０２】
本実施形態によって、主チャネル応答の抽出、干渉除去を高精度に行うことが可能となるのは、次の理由による。ある参照信号iについて、受信信号と参照信号との相互相関関数の算出、それと参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行って得られた推定したチャネル応答h(t)には、送信信号による参照信号に由来する成分が含まれる。干渉波の参照信号i(i=2,…,N)を使用してチャネル応答を求める際には、参照信号iに由来する成分が興味のある情報となり、送信信号による参照信号に由来する成分は干渉波として振る舞う。したがって、送信信号による参照信号に由来する成分が、興味のある情報を覆い隠してしまう場合がある。本実施形態では、送信信号による参照信号に由来する主信号も受信信号から取り除くことで、この影響を回避し、主チャネル応答の抽出、干渉除去の高精度化を達成する。
【０１０３】
このような受信信号に含まれるある参照信号に由来する成分を取り除くプロセス中で、他の参照信号に由来する成分が干渉波として振る舞う上記影響を考慮すると、受信信号と参照信号群の全ての参照信号との相互相関を求めておき、参照信号群から参照信号を選択する際に、その大きさの大きいものから順に参照信号を選択することが好ましい。これにより、その後の繰り返し中の主チャネル応答の抽出の精度劣化を防ぐことができ、必要な繰り返し回数を削減することが可能となる。
【０１０４】
《本実施形態の検証結果》
以下、本実施形態による干渉除去デジタル信号処理を数値計算シミュレーションによって検証した。本実施形態の信号処理装置としての合成開口レーダー２機が、1km離れて250m/sの速度で直線上を移動しながらレーダー観測を行う場合をシミュレーションした。１つ目のレーダーは、キャリア周波数1GHz、時間幅100μs、チャープ率100MHz/100μsのパルスを100Hzの周期で送出する。二つ目のレーダーは、チャープ率だけが90MHz/100μsと異なるパルスを送出する。レーダーのアンテナ長は10m、高度は約28kmとし、グランドレンジ約10km付近に分散した40個の点散乱体を観測した。
【０１０５】
図１３は、本実施形態に係る信号処理装置における、干渉波無しの計算シミュレーション検証結果を示す図である。図１３は、１つ目のレーダーだけで観測を行い、パルス圧縮、合成開口処理を行った後の結果が干渉波なしの場合の、合成開口処理後の画像を示した図である。
【０１０６】
図１４は、本実施形態に係る信号処理装置における、干渉波有りの計算シミュレーション検証結果を示す図である。図１４の上図は、２つのレーダーを配置して観測を行い、干渉除去を行わずに生の受信信号に対してパルス圧縮、合成開口処理を行った結果の画像を示した図である。図１４の下図は、２つのレーダーを配置して観測を行い、本実施形態の干渉除去を行った受信信号に対してパルス圧縮、合成開口処理を行った結果の画像を示した図である。
【０１０７】
図１３および図１４の各図を比較すると、干渉除去を行わない場合に現れている干渉波の影響が、本実施形態の干渉除去を行った場合には低減されていることが確認できる。
【０１０８】
［他の実施形態］
なお、上記実施形態においては、衛星からの合成開口レーダーにおける受信信号に含まれる他のレーダー信号による干渉波の効率的な除去を可能とした構成を説明した。しかしながら、本発明は、衛星からの合成開口レーダーにおける干渉波の効率的な除去に限定されない。発信信号の反射により観測を行なう他の分野であっても、干渉波の基となる発信信号とその波形が既知である場合には、本発明は干渉波の除去を効率的に行なう技術として適用できる。
【０１０９】
例えば、図１５は、本発明を利用可能な他の分野について示す図である。図１５に示したように、以上に説明したレーダーの干渉波除去方法は、ロボット同士がぶつからずにすれ違うための技術１５２０や、車両の衝突回避技術１５３０に利用することができる。しかし、本発明はこれらに限定されるものではなく、オフィスなどでの侵入者の監視や、体育館での人の動きの検出などにも用いることが可能である。電波ではなく、空中や水中の音波における干渉波除去にも利用できる。港湾など水中の監視におけるアクティブソーナー（Active Sonar）と呼ばれる音波を利用した技術１５１０にも、本発明を適用できる。
【０１１０】
また、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、それぞれの実施形態に含まれる別々の特徴を如何様に組み合わせたシステムまたは装置も、本発明の範疇に含まれる。
【０１１１】
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用されてもよいし、単体の装置に適用されてもよい。さらに、本発明は、実施形態の機能を実現する信号処理プログラムが、システムあるいは装置に直接あるいは遠隔から供給される場合にも適用可能である。したがって、本発明の機能をコンピュータで実現するために、コンピュータにインストールされるプログラム、あるいはそのプログラムを格納した媒体、そのプログラムをダウンロードさせるＷＷＷ(World Wide Web)サーバも、本発明の範疇に含まれる。特に、少なくとも、上述した実施形態に含まれる処理ステップをコンピュータに実行させるプログラムを格納した非一時的コンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）は本発明の範疇に含まれる。
【０１１２】
［実施形態の他の表現］
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する第１抽出手段と、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出手段と、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去手段と、
を備える信号処理装置。
（付記２）
付記１記載の信号処理装置であって、
前記第２抽出手段は、前記参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みの時間領域での強度が、雑音レベルに応じて設けた閾値よりも上回る成分を有する前記チャネル応答を、前記主チャネル応答として抽出する。
（付記３）
付記１または２に記載の信号処理装置であって、
前記第１抽出手段における逆畳み込みにウィーナー・フィルタを用いる。
（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記第１抽出手段による前記チャネル応答の抽出、前記第２抽出手段による前記主チャネル応答の抽出、および、前記除去手段による前記復元された信号の除去を、所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返す。
（付記５）
付記に記載の信号処理装置であって、
前記所定の参照信号群は、前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号を含み、
前記除去手段は、前記チャネル応答の抽出、前記主チャネル応答の抽出、および、前記復元された信号の除去を、前記所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波が除去された受信信号を出力する。
（付記６）
付記５に記載の信号処理装置であって、
前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号群を選択し、前記干渉波が除去された受信信号において干渉波が十分に除去されてない場合に、参照信号群を再選択する第１選択手段を、さらに備える。
（付記７）
付記４に記載の信号処理装置であって、
前記所定の参照信号群は、前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号と送信信号に対応する参照信号とを含み、
前記除去手段は、前記チャネル応答の抽出、前記主チャネル応答の抽出、および、前記復元された信号の除去を、前記所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返した後に、干渉波および受信信号が除去された信号が有意な信号を含まない場合に、干渉波が除去された受信信号を出力する。
（付記８）
付記７に記載の信号処理装置であって、
前記受信信号に含まれる干渉波の候補となる参照信号群を選択し、前記干渉波および前記受信信号が除去された信号において有意な信号がある場合に、参照信号群を再選択する第２選択手段を、さらに備える。
（付記９）
付記４乃至８のいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
前記干渉波が除去された受信信号とレンジ参照信号とに基づいて、パルス圧縮を行なうパルス圧縮手段と、
前記パルス圧縮の結果とアジマス参照信号とに基づいて、合成開口処理を行なう合成開口処理手段と、
をさらに備える。
（付記１０）
付記１乃至９のいずれか１項に記載の信号処理装置であって、
周波数が時間的に変化するチャープパルスを発信する発信手段をさらに備える。
（付記１１）
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する第１抽出ステップと、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
を含む信号処理方法。
（付記１２）
参照信号と受信信号との相互相関関数と、前記参照信号の自己相関関数との逆畳み込みを行い、前記参照信号に対するチャネル応答を抽出する抽出ステップと、
前記チャネル応答から前記参照信号に対応する主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元し、前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
をコンピュータに実行させる信号処理プログラム。
（付記１３）
複数の参照信号のそれぞれと受信信号との相互相関関数を計算する相互相関ステップと、
前記複数の参照信号の自己相関関数を計算する自己相関ステップと、
前記相互相関関数と前記自己相関関数との逆畳み込みを行って、前記複数の参照信号のそれぞれに対する複数のチャネル応答を抽出する第１抽出ステップと、
前記複数のチャネル応答の強度が閾値を超える主チャネル応答を抽出する第２抽出ステップと、
前記参照信号と前記主チャネル応答との畳み込みにより信号を復元する復元ステップと、
前記復元された信号を前記受信信号から除去する除去ステップと、
上記各ステップを、所定の参照信号群の各参照信号に対して繰り返すよう制御する制御ステップと、
を含むレーダー間干渉除去方法。
【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】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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