(57)【要約】【課題】目標の画像を得ることができる逆合成開口レーダにおいて、Ａ／Ｄ変換は送信機で発生するチャープ帯域幅よりも高い周波数でサンプリングする必要があるが、Ｈ／Ｗ上の制約があり、チャープ帯域幅を無限に大きくすることはできず、レンジ分解能を向上するには限界があった。【解決手段】Ａ／Ｄサンプリング周波数の制約を受けることのない一定の周波数である送信パルス信号を発生させ、この送信パルス信号をパルス毎にステップ状に周波数を変化させる送信機１２と、パルス繰返し周期を短くすることにより送信信号と受信信号のタイミングが重ならないようにパルス繰返し周期を制御するＰＲＦ設定器１４と、受信信号を送信信号で位相検波して得られたビデオ信号をフーリエ変換することによりパルス圧縮するレンジ圧縮器１３を取り付けることによりＡ／Ｄサンプリング周波数の制約を受けずにレンジ分解能を向上させるレーダ装置を得ることができる。【選択図】　　　　　　　　図１
2004101364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標からのドップラ周波数により当該目標の形状を画像化するレーダ装置において、
周波数をステップ状に変化させた送信信号を送出する送信機と、
上記送信機からの送信信号を放射して得られる目標からの反射波を受信し、その受信信号をパルス圧縮処理するレンジ圧縮器と、
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
上記送信機からの送信信号の周波数ステップ幅（＝Δｆとする）とし、パルスヒット数をＮとすると、周波数帯域幅はＮ×Δｆと表わされることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
上記送信信号の周波数を変化させて、上記レンジ圧縮器で受信される目標の位相の変化量を求めることにより目標を分離することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項４】
上記レンジ圧縮器でパルス圧縮処理されて二次元メモリから出力される受信信号を処理して距離データを算出する目標距離追尾処理器と、
上記目標距離追尾処理器からの目標までの距離データを入力し上記送信信号のパルス繰返し周期を制御するＰＲＦ設定器を具備し、送信信号と受信信号が重ならないようにすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項５】
上記送信信号は複数パルス分は同一周波数で送出され、上記レンジ圧縮器の前段に、同一周波数の上記送信信号に対応した受信信号においてクラッタを抑圧するＭＴＩ処理器を設けたことを特徴とする請求項１及至４のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項６】
上記送信信号の複数パルス分として２あるいは３のパルスで処理することを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。
【請求項７】
上記レンジ圧縮器でパルス圧縮処理された受信信号をレンジ方向×パルスヒット方向として格納する二次元メモリから出力される受信信号を、パルス毎に算出したレンジマイグレーション補正量に基づき補正するレンジマイグレーション補正器と、
上記レンジマイグレーション補正処理器で補正された受信信号から速度データを算出するドップラヒストリー検出器とを具備し、
上記ドップラヒストリー検出器で算出した速度データを入力し、レンジマイグレーション補正量を算出する第２のレンジマイグレーション補正器を設けたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のレーダ装置。
【請求項８】
目標のドップラヒストリを推定するデータを切り出す基準点抽出器を設けたことを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
上記レンジマイグレーション補正処理器から位相補償器を通過後の受信信号を周波数分析し、目標をクロスレンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器と、
目標を全ての方向から見た画像データを格納する辞書データとを具備し、
上記クロスレンジ圧縮後の画像データを入力し、上記辞書データと比較照合することにより識別を行う認識識別処理器を設けたことを特徴とする請求項８記載のレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は目標の形状を画像データとして取得できるレーダ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来のレーダ装置を示すものであり、特開２００１−１４１８２１号公報で開示されているものである。
図において、１は周波数変調を施しチャープ信号を生成後、一定のパルス繰返し周期で送信信号を発生させる送信機、２は送受信回路を切り換える送受切換器、３は送信パルス信号を目標に指向させて放射すると共に目標からの反射信号を受信する送受信アンテナ、４は送信機１から出力された基準信号を参照して、送受切換器２を経由し入力した受信信号を増幅及び位相検波してビデオ信号を得る受信機、５は上記ビデオ信号をパルス圧縮するレンジ圧縮器、６はパルス圧縮後のビデオ信号をパルスヒット方向×レンジ方向の二次元に格納する二次元メモリ、７は目標の速度データをパルスヒット毎に検出する目標距離追尾処理器、８は目標の運動に伴うビデオ信号の距離ずれを除去するためのレンジマイグレーション補正器、９はドップラヒストリーを算出後、そのドップラヒストリーから目標の速度データを算出するドップラヒストリー検出器、１０はレンジマイグレーション補正器８から出力されるビデオ信号を上記目標の速度データを用いて位相補償する位相補償器、１１は位相補償器から出力されるビデオ信号をパルスヒット方向にＦＦＴし、目標をクロスレンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器であり、得られた画像データは表示器等に出力される。
【０００３】
次に動作について説明する。
送信機１は、周波数変調によりチャープ信号を生成し、一定のパルス繰り返し周期で送信パルス信号を発生させ、送受切換器２を経由して空中線３に出力する。この送信機１で行われる送信方式を示したものを図２（ａ）に示す。
図２（ａ）の従来のレーダ装置の送信方式において、送信中心周波数をｆｃ、チャープ帯域をＢとし、その送信パルスを一定のパルス繰返し周期（以下ＰＲＩと称す）で送信する。
【０００４】
また、送信機１は、受信機４で行われる位相検波および受信タイミング調整に用いられる基準信号を受信機４に出力する。送受信アンテナ３は入力した送信パルス信号を目標に放射後、目標からの反射波を受信し、送受切換器２を経由して受信信号として受信機４に出力する。受信機４は、受信信号を送信機１から出力された基準信号を用いて、増幅及び位相検波し、ビデオ信号に変換してレンジ圧縮器５へ出力する。
【０００５】
レンジ圧縮器５でビデオ信号はＡ／Ｄ変換され、それ以降、逆合成開口レーダ処理を行なうことにより目標の画像データを得ることができる。このレンジ圧縮５で行われるＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数と送信機１で生成されるチャープ信号の帯域幅の関係は、サンプリングの定理より“数１”で表わされる。また、レンジ分解能Δｘは“数２”で表わされる。
【０００６】
【数１】
2004101364.tif 000003
【０００７】
【数２】
2004101364.tif 000004
【０００８】
ここで逆合成開口レーダの基本原理を説明する。画像データは目標のレンジ方向×クロスレンジ方向の二次元画像で表され、パルス圧縮技術を用いて目標をレンジ方向に圧縮し、目標の運動により発生するドップラ周波数の違いに着目してクロスレンジ方向に圧縮する。
【０００９】
しかしながら、この逆合成開口レーダでは目標の運動を利用するので、ビデオ信号は異なったレンジビンに移動する。そのため、このビデオ信号のレンジビン移動を補正する必要がある。
【００１０】
さらに、発生するドップラ周波数には画像の劣化の原因となる周波数のオフセット成分及び一次成分を除去する必要がある。そこで、良好な目標の画像を得るために、これら誤差要因に対し、目標距離追尾処理器７及びレンジマイグレーション補正器８でレンジビン移動の補正を行い、また、ドップラヒストリー検出器９及び位相補償器１０で周波数のオフセット成分及び一次成分を除去する。
【００１１】
以下、これらの補正処理を重点的に説明する。
レンジ圧縮器５に入力されたビデオ信号はＡ／Ｄ変換され、送信機１で周波数変調を施した位相情報を参照して、レーダ信号処理の分野で一般的に用いられるマッチドフィルタ方式等によりパルス圧縮される。次に、このパルス圧縮された受信信号は、合成開口時間に基づき切り出され、一旦パルスヒット方向×レンジ方向の二次元メモリ６に格納される。
【００１２】
この合成開口時間は、パルスヒット数とＰＲＩを乗算したものであり、１枚のレーダ画像を得るために必要な受信信号を収集する時間である。この二次元メモリ６に格納された受信信号は、レンジ圧縮器５で高分解能化されたことにより、複数のレンジビンに広がってしまう（図１３（ａ）参照）。
【００１３】
ここで、このビデオ信号は、図に示すように目標の運動により異なったレンジビンに移動し、同じレンジビンに存在するよう補正する必要が生じる（図１３（ｂ）参照）。この目標の運動とは、ロール、ピッチ、ヨー等の動揺運動と進行方向への並進運動が合成されたものである。
【００１４】
そのため、レンジマイグレーション補正器８では、目標距離追尾処理器７で検出された目標の速度データから各パルス毎の目標距離変化（以下レンジマイグレーション補正量と称す）を算出し、レンジビン方向にビデオ信号を移動させている。
【００１５】
目標距離追尾処理器７では、レンジマイグレーション補正器８へ出力する目標の速度データを次のように推定している。まず、複数のレンジビンに広がったビデオ信号から最も反射電力の大きいレンジビンを検出し、その距離を算出する（図１４（ｃ）参照）。
【００１６】
図１４（ａ）〜図１４（ｃ）を用いて、レーダ装置で検出できる目標の距離は安定して変化しないことを説明すると、図１４（ａ）では散乱点のうち比較的反射電力の大きい点をＡ〜Ｄ点とし、それら散乱点のレンジ圧縮後のビデオ信号は図１４（ｂ）のように複数のレンジビンに広がっている。
【００１７】
また、これらの散乱点の振幅レベルは時間と共に変化するので、振幅が最大点となる散乱点も時間と共に変化する。通常レーダ装置では、目標距離を検出する時は、振幅が最大点となるレンジビンを検出し、目標距離を算出する。
【００１８】
図１４（ｃ）中のグラフでは、各散乱点Ａ〜Ｄ点のパルスヒット毎の距離を点線で示しているが、振幅最大点がＤ→Ａ→Ｂ→Ａ→Ｃと変化したとすると、振幅最大点の距離、言い換えればレーダ装置で検出した目標の距離は実線で示される。
【００１９】
以上のように、この距離は図１４（ｂ）に示すように複数の反射点の散乱により安定な変化はしない。そのため、最小二乗法、カルマンフィルター等の処理を用いて平滑化することにより距離変化量を推定している。
【００２０】
次に、画像データの性能劣化の要因となるドップラ周波数のオフセット成分及び一次成分の除去方法を図１５を用いて以下に説明する。まず、ドップラヒストリー検出器９では、目標距離追尾処理器７で得られた反射電力の最大点であるレンジビンのビデオ信号を切り出す（図１５（ａ）参照）。
【００２１】
そして、このビデオ信号をある時間間隔でフーリエ変換し、ドップラ周波数を算出する（図１５（ｂ）参照）。この処理を時間方向にずらしながら行うことにより、目標のドップラヒストリーを算出し、目標の各パルスヒット毎の速度データを推定する。
【００２２】
次に、位相補償器１０では、上記速度データを入力し、再び周波数に変換して積分することにより、パルスヒット毎の位相補償量を算出し、レンジマイグレーション補正器８から出力されるビデオ信号と複素乗算することにより位相補償処理を行う。そして、クロスレンジ圧縮器１１では、このビデオ信号を入力し、パルスヒット方向に周波数分析することによってクロスレンジ方向に圧縮する。
【００２３】
以上のように、従来のレーダ信号処理器は、目標をレンジ圧縮器５でレンジ方向に圧縮し、クロスレンジ圧縮器１１でクロスレンジ方向に圧縮することによって二次元の画像データが得ることができる。また、画像の劣化の原因となるレンジビンのずれは目標距離追尾処理器７及びレンジマイグレーション補正処理器８で補正し、また、ドップラ周波数のオフセット成分及び一次成分はドップラヒストリー検出器９及び位相補償器１０で除去することにより、良好な画像データを得ることができる。
【００２４】
従来のレーダ装置では、“数１”及び“数２”よりレンジ圧縮器で行われるＡ／Ｄ変換は送信機で発生するチャープ信号の帯域幅よりも高い周波数でサンプリングする必要があるが、Ａ／Ｄコンバーター、メモリ等の部品の性能によりＡ／Ｄサンプリング周波数に限界があり、チャープ信号を無限に大きくすることはできず、さらなるレンジ分解能の向上を期待できない問題があった。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の画像データを生成するレーダ装置においては、目標形状を画像として取り扱うために、画像の分解能向上が恒常的な課題であり、目標を認識・識別できることが最終課題である。
【００２６】
この発明によるレーダ装置は、かかる課題を解決するために行われたもので、チャープ信号の代わりにＡ／Ｄサンプリング周波数の制約を受けることのない一定の周波数である送信パルス信号を発生させ、この送信パルス信号をパルス毎にステップ状に周波数を変化させ、それらの受信信号を処理することによりレンジ分解能を向上させるレーダ装置を得ることを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のレーダ装置は、目標からのドップラ周波数により当該目標の形状を画像化するレーダ装置において、周波数をステップ状に変化させた送信信号を送出する送信機と、上記送信機からの送信信号を放射して得られる目標からの反射波を受信し、その受信信号をパルス圧縮処理するレンジ圧縮器とを備えたものである。
【００２８】
また、上記送信機からの送信信号の周波数ステップ幅（＝Δｆとする）とし、パルスヒット数をＮとすると、周波数帯域幅はＮ×Δｆと表わされるものでも良い。
【００２９】
なお、送信信号の周波数を変化させて、上記レンジ圧縮器で受信される目標の位相の変化量を求めることにより目標を分離するものでも良い。
【００３０】
さらに、レンジ圧縮器でパルス圧縮処理されて二次元メモリから出力される受信信号を処理して距離データを算出する目標距離追尾処理器と、上記目標距離追尾処理器からの目標までの距離データを入力し上記送信信号のパルス繰返し周期を制御するＰＲＦ設定器を具備し、送信信号と受信信号が重ならないようにするものでも良い。
【００３１】
第２の発明のレーダ装置は、送信信号は複数パルス分は同一周波数で送出され、レンジ圧縮器の前段に、同一周波数の上記送信信号に対応した受信信号においてクラッタを抑圧するＭＴＩ処理器を設けたものである。
【００３２】
なお、送信信号の複数パルス分として２あるいは３のパルスで処理することも良い。
【００３３】
第３の発明のレーダ装置は、レンジ圧縮でパルス圧縮処理された受信信号をレンジ方向×パルスヒット方向として格納する二次元メモリから出力される受信信号を、パルス毎に算出したレンジマイグレーション補正量に基づき補正するレンジマイグレーション補正器と、レンジマイグレーション補正処理で補正された受信信号から速度データを算出するドップラヒストリー検出器とを具備し、ドップラヒストリー検出器で算出した速度データを入力し、レンジマイグレーション補正量を算出する第２のレンジマイグレーション補正器を設けたものである。
【００３４】
第４の発明のレーダ装置は、目標のドップラヒストリを推定するデータを最適に切り出す基準点抽出器を設けたものである。
【００３５】
第５の発明のレーダ装置は、受信信号を周波数分析し、目標をクロスレンジ方向に圧縮するクロスレンジ圧縮器と、目標を全ての方向から見た画像データを格納する辞書データとを具備し、クロスレンジ圧縮後の画像データを入力し、辞書データと比較照合することにより識別を行う認識識別処理器を設けたものでもある。
【００３６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す構成図であり、１〜１１は従来技術の説明と同一のものである。図において、１２はステップ状に変化させた周波数を用いて送信信号を発生させる送信機、１３は受信機４から出力されるビデオ信号をフーリエ変換することによりレンジ方向に高分解能化するレンジ圧縮器、１４はパルス繰返し周期を制御するＰＲＦ設定器である。
【００３７】
ここでは、チャープ信号の代わりにＡ／Ｄサンプリング周波数の制約を受けることのない一定の周波数である送信パルス信号を発生させ、この送信パルス信号をパルス毎にステップ状に周波数を変化させ、それらの受信信号を処理することによりレンジ分解能を向上させることが目的である。
【００３８】
最初に送信機１２の動作について説明する。
図２（ｂ）におけるこの発明のレーダ装置の送信方式に示す通りステップ状に変化させた周波数を用いて送信信号を発生させる。各パルスの時間間隔をＰＲＩとし、各パルスの周波数間隔を周波数ステップ幅（＝Δｆとする）とし、パルスヒット数をＮとすると、レンジ圧縮処理周期はＮ×ＰＲＩと表わされ、周波数帯域幅はＮ×Δｆと表わされる。
【００３９】
実際の逆合成開口レーダの動作を具体的に考えてみると、代表的なレーダパラメータとして、レンジ圧縮処理周期は２ｍｓｅｃ、周波数帯域幅は２００ＭＨｚ、パルスヒット数を２００とすると、ＰＲＩは２／２００＝０．０１ｍｓｅｃ、周波数ステップ幅＝２００／２００＝１ＭＨｚとなる。おおよそこの程度のパラメータを用いて周波数をステップさせながら、パルスを繰返し送信する。
【００４０】
次に、レンジ圧縮器１３の動作について説明する。受信機４に入力される受信信号は、送信機１２で発生した送信信号を基に位相検波しビデオ信号に変換される。このビデオ信号は図３に示す通り、パルスヒット毎の位相情報が目標のレンジによって異なるため、これら位相の変化を求めることにより目標をレンジ方向に分離することができる。
【００４１】
図３では、送信周波数をｆ０〜ｆ３と変化させた場合、目標１の位相は０，９０，１８０，２７０ｄｅｇと変化するが、目標２の位相は０，１３５，２７０，４５ｄｅｇと変化する。図より、二つの目標のレンジを各々Ｒ１、Ｒ２とし、位相の変化量を各々Δφ１、Δφ２とすると、Δφ１及びΔφ２は、“数３”及び“数４”で表わされる。
【００４２】
【数３】
2004101364.tif 000005
【００４３】
【数４】
2004101364.tif 000006
【００４４】
レンジ圧縮器１３では、これら位相の変化量を求めることにより二つの目標を分離することができ、一般的には位相の変化量を求めるにはＦＦＴ等のフーリエ変換を用いられる。レンジ圧縮器１３は、Ｎパルスヒット数分入力され、これらのビデオ信号はΔｆで変化する送信周波数に対応したデータである。
【００４５】
これらをフーリエ変換することによってレンジ方向に圧縮できるが、これらの結果は、時間軸の信号、すなわち、レーダでは距離方向の信号となる。ここで、距離方向の分解能Δｘは“数５”で表わされ、目標を分離できる視野（距離の折り返し）Ｘは“数６”で表わされる。
【００４６】
【数５】
2004101364.tif 000007
【００４７】
【数６】
2004101364.tif 000008
【００４８】
ここで、具体的に得られるレンジ分解能Δｘと視野Ｘを計算してみる。前述のパラメータを用いると、Δｘ＝０．７５ｍ、Ｘ＝１５０ｍとなり、逆合成開口レーダで必要とされる性能を達成することができる。また、ビデオ信号の瞬時ドップラ周波数は、従来のレーダ装置の場合はチャープ帯域Ｂに相当する値であるが、この発明のレーダ装置の場合はチャープ信号を送信しないため、ほとんど０である。厳密には目標の動揺により発生するドップラ成分であり、送信のためのパラメータはＡ／Ｄ変換時のサンプリング周波数に依存しない。
【００４９】
さらに、レンジ分解能Δｘを向上するためには最終的に送信周波数帯域をひろげればよいため、パルスヒット数Ｎを大きくすれば達成できるが、そのためにはレンジ分解能Δｘを向上することが必要であり、Ａ／Ｄ変換時のサンプリング周波数の限界からの制約を受ける。レンジ圧縮器１３で目標をレンジ方向に圧縮した後、二次元メモリ以降の処理は従来のレーダ装置と同一であり、クロスレンジ圧縮１１でパルスヒット方向にＦＦＴすることにより目標の画像データが得られる。
【００５０】
しかしながら、従来のレーダではＰＲＩが約２ｍｓｅｃであったが、この発明のレーダではＰＲＩが約０．０１ｍｓｅｃであり、ＰＲＦ設定器１４はこのＰＲＩの違いによる問題を解決するために具備されたもので、以下に問題と解決方法を説明する。
【００５１】
ＰＲＩの違いによって発生する問題を図４（ａ）を用いて説明すると、従来のレーダ装置ではレンジアンビギュイティがない、いわゆるＬ−ＰＲＦのレーダ方式であり、前述のＰＲＩが２ｍｓｅｃの場合、目標を探知できる距離は３００ｋｍの範囲である。
【００５２】
その範囲では、送信信号と受信信号が時間的に重ならず、ブラインド部分が存在しないが、この発明のレーダ装置では、ＰＲＩが０．０１ｍｓｅｃの場合、目標を探知できる距離は１．５ｋｍとなり、それ以上の距離にある目標だと、送信信号と受信信号が時間的に重なるところが発生し、ブラインド部分は存在することになる。この問題を解決するために、“数７”に示すようなタイミングで送信信号を発生させればよい。
【００５３】
目標距離は目標距離追尾処理器７から出力され、ＰＲＦ設定器１４で“数７”に基づき送信信号と受信信号が時間的に重ならないようにＰＲＩを設定する。また、送信機１２では、図４（ｂ）に示す通り送信信号の周波数と受信信号の周波数が複数パルス分ずれているため、受信機４で位相検波する際、受信信号の周波数に対応した送信信号を受信機４に送出する必要がある。具体的な手段としては、例えば送信機１２で送受切換器２に送出するための系と受信機４に送出するための系の２系統具備すればよい。
【００５４】
【数７】
2004101364.tif 000009
【００５５】
以上によれば、所定の送信帯域幅をステップ状に周波数を変化させてパルス信号を送信する送信機を備えることにより、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周波数の制約条件がなくなるため、送信帯域幅を幅広く設定することができレンジ分解能を向上できるという効果がある。
【００５６】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２を示す構成図であり、１〜１１は従来技術の説明と、１２〜１４は実施の形態１の説明と同じものであり、１５はクラッタを除去するためのＭＴＩ処理器である。
【００５７】
ここでは実施の形態１の目的に加えて、送信周波数をパルス毎に変化させているところを２パルス分は同一の周波数にしてステップ状に変化させ、それらの受信信号を減算することによりクラッタを抑圧するＭＴＩ機能を持ったレーダ装置を得ることが目的である。
【００５８】
実施の形態１で説明したとおり、この発明ではＰＲＩがおよそ０．０１ｍｓｅｃと短くなり、レンジアンビギュイティが発生する。この場合、図６に示すように受信ゲートには直前の送信パルスによるクラッタの反射電力が大きくなり、受信信号を検出することが困難になる。そのため、クラッタの除去が必要になる。そこで、受信機の後段にＭＴＩ処理器１５を設けた。以下動作について説明する。
【００５９】
まず、ＭＴＩ処理器１５では、通常のパルスキャンセラを行なうが、この発明のレーダ装置では、送信機１２で発生する送信パルスは周波数がステップ状に異なるため、受信信号をパルス間で減算してもクラッタが抑圧されない。
【００６０】
そこで、送信機１２で送信パルスの送信周波数を図７のように変化させる。
図では２パルスキャンセラを想定しているが、その場合は２パルス分同じ周波数を設定し、それを組にしてステップ状に周波数を変化させる。３パルスキャンセラの場合は３パルス分同じ周波数を設定し、それを組にしてステップ状に周波数を変化させる。
【００６１】
ＭＴＩ処理器１５では、連続した２パルス分のビデオ信号の周波数は同一であり、その次のパルスの周波数は異なるので、通常のパルスキャンセルように連続して入力したビデオ信号を減算するのではなく、周波数が同じもののみ減算する。
【００６２】
なお、レンジ圧縮器１３の後段にＭＴＩ処理器を設けてもクラッタ抑圧することができるが、この発明のレーダの場合、受信機４からのビデオ信号の出力レートは、レンジ圧縮器１３からの出力レートより早いので（具体的には、前述のパラメータでは従来のレーダ装置は２ｍｓｅｃ、この発明のレーダ装置では０．０１ｍｓｅｃ）、ＭＴＩ抑圧効果を考えた場合、受信機４の後段にＭＴＩ処理器１５を設けた。
【００６３】
以上によれば、送信周波数をステップ状に変化させてパルス信号を送信する場合、パルス繰返し周期が短くなりクラッタの影響を受け易くなるため、ＭＴＩ処理器を具備してパルスキャンセラすることによりクラッタを抑圧することができるという効果がある。
【００６４】
実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３を示す構成図であり、１〜１１は従来技術の説明と、１２〜１４は実施の形態１の説明と、１５は実施の形態２の説明と同じものであり、１６はドップラヒストリー検出器９で推定した目標物の速度データを入力して、レンジマイグレーション補正処理を行う第２のレンジマイグレーション補正処理器である。
【００６５】
ここでは実施の形態１及び２の目的に加えて、レンジマイグレーション補正処理器に入力される速度データを、距離追尾処理で推定した結果ではなくドップラヒストリー検出器から推定した結果を用いて算出することにより結像性能が向上することが目的である。
【００６６】
次に動作について説明する。
第２のレンジマイグレーション補正処理器１６はレンジマイグレーション補正処理器８と同一のものであるが、実施の形態２と比較して異なる点は、目標距離追尾処理器７から算出された速度データを用いるのではなく、ドップラヒストリー検出器９から算出された速度データを用いる。
【００６７】
この発明のレーダ装置において、処理の流れを考えると主に画像データを算出する系と、目標物の移動を補正するための速度データを算出する系とに分かれている。従来の技術及び実施の形態１〜２では、画像データを算出する過程で、上記速度データを並行して算出していたが、実施の形態３では、まず速度データをドップラヒストリー検出器９で算出した後、その速度データを用いて、レンジマイグレーション補正処理及び位相補償処理を行い、画像データを算出する。
【００６８】
以上の処理を行う理由として、目標距離追尾処理器７で算出した速度データよりドップラヒストリー検出器９で算出した速度データのほうが精度が高く、その速度データを用いて補正処理を行ったほうがより鮮明な画像データを得ることができるためである。
【００６９】
通常の逆合成開口レーダを想定した場合、目標距離追尾処理器７で速度を推定する時、レンジビン幅が約１ｍ、データ収集時間が１ｍｓｅｃなので、速度誤差は約１ｍ／ｓであるが、ドップラヒストリー検出器９で速度を推定する時、周波数分解能４Ｈｚ、波長０．０３ｍであるので、速度誤差は約０．０６ｍ／ｓとなりドップラヒストリー検出器９で得られた速度のほうが精度が良い。
【００７０】
従って、ドップラヒストリー検出器９で算出された速度データを第２のレンジマイグレーション補正処理器１８に入力して補正することにより、より鮮明な画像データを得ることができる。
【００７１】
以上によれば、レンジマイグレーション補正において、距離追尾処理結果で得られる速度データよりドップラヒストリー検出器で得られる速度データを用いて補正する第２のレンジマイグレーション補正器を具備することにより、補正精度を向上させ、鮮明な画像を得ることができるという効果がある。
【００７２】
実施の形態４．
図９はこの発明の実施の形態４を示す構成図である。１〜１１は従来技術の説明と、１２〜１４は実施の形態１の説明と、１５は実施の形態２の説明と、１６は実施の形態３の説明と同じものであり、１７はドップラヒストリー検出器９で目標のドップラヒストリを推定する際、処理に用いるデータを最適に切り出す基準点抽出器である。
【００７３】
ここでは実施の形態１〜３の目的に加えて、目標物のドップラヒストリーを推定する際、最適なレンジビンのビデオ信号を切り出すことによりドップラ追尾精度を向上することが目的である。
【００７４】
次に動作について説明する。
ドップラヒストリー検出器９で目標のドップラヒストリを推定する際、図１４（ａ）に示す複数の孤立反射点Ａ〜Ｄのうちのいずれかの点におけるレンジマイグレーション後のビデオデータを切り出して処理を行う。
【００７５】
従来のレーダ装置では、目標距離追尾処理器７において検出された孤立点のうち、最初のパルスヒットで検出された振幅最大の孤立点に着目し、その孤立点のレンジマイグレーション後のビデオデータを切り出してドップラ追尾処理を行っていた（図１４（ａ）におけるＤ点）。
【００７６】
その場合、その孤立点が図１４（ｂ）に示すように初めのパルスヒット分だけ安定し、それ以後振幅値が低ければ、精度のよいドップラ追尾を行うことができない。そのため、基準点検出器１７では図１３（ｃ）に示すように全レンジビンについてレンジマイグレーション補正処理後のビデオ信号をパルスヒット方向に振幅加算し、その中で振幅値が最大の孤立反射点を検出し、そのビデオ信号を切り出し、ドップラヒストリー検出器９に出力する。
【００７７】
以上の処理を行うことにより、複数の孤立反射点の中で振幅最大値の孤立反射点を選ぶことにより、最も安定した孤立反射点によるドップラ追尾処理を行うことができる。
【００７８】
以上によれば、ドップラヒストリー検出において、振幅値が比較的安定している孤立点を選択する基準点検出器を具備することによりドップラヒストリー検出精度を向上させ、鮮明な画像を得ることができるという効果がある。
【００７９】
実施の形態５．
図１０はこの発明の実施の形態５を示す構成図であり、１〜１１は従来技術の説明と、１２〜１４は実施の形態１の説明と、１５は実施の形態２の説明と、１６は実施の形態３の説明と、１７は実施の形態４の説明と同じものであり、１８は目標の画像をあらかじめデータベースとして格納された辞書データ、１９はこのデータベースとクロスレンジ圧縮１３で出力された画像データを比較・照合することにより目標の認識・識別を行う認識識別処理器である。
【００８０】
ここでは実施の形態１〜４の目的に加えて、得られた目標の画像から認識・識別処理を行なうために予めデータベースとして格納していた辞書データと比較照合することによって目標を識別することが目的である。
【００８１】
次に動作について説明する。
逆合成開口レーダでは、目標の画像を得られることができるが、その画像の見え方は電波の照射方向だけでなく、目標の動きに依存する。また、この画像は、レンジ方向×クロスレンジ方向の二次元で目標の反射電力の強弱を数値で表わしたものである。
【００８２】
従って、上方から見える場合もあるので、辞書データ１３には二次元の数値データとして表わされた画像を、目標を中心とした半球状の全ての方向毎に格納しておく必要がある。例えば、水平方向に１０°毎、垂直方向に１０°毎の方向から見た画像を格納するならば、合計３６０°／１０°×９０°／１０°＝３２４枚の二次元画像の数値データを格納することになる。
【００８３】
そして、認識識別処理器１９で上記すべての辞書データ１８とクロスレンジ圧縮器１１から出力される画像データを比較・照合するが、前処理として拡大・縮小、並行・回転移動、反転等が必要となる。これら一般的な処理は通常画像処理で用いている処理を用いることとし、ここでは特に逆合成開口レーダで必要な前処理を説明する。
【００８４】
逆合成開口レーダで得られる二次元画像は、レンジ方向×クロスレンジ方向であるが、レンジ方向の分解能は送信帯域幅で決定され、Ｃ／（Ｎ×Δｆ）／２［ｍ］となる（ただし、Ｃは光速、Ｎはパルスヒット数、Δｆは周波数ステップ幅）。
【００８５】
クロスレンジ方向の分解能は通常λ／（２×θ）とあらわされ、λは波長、θは合成開口時間中に目標が回転した角度であり、クロスレンジ方向の分解能はθに依存するため、レンジ方向とクロスレンジ方向の分解能が同じになることは少ない。
【００８６】
この時、画像は横長になったり、縦長になったりするので、二次元の方向の分解能を同じにするためのリサンプリング処理が必要になる。リサンプリング処理の数式を“数８”に示す。式中、レンジ分解能をｒ、クロスレンジ分解能をｓとし、例えばレンジ方向の分解能を合わせることを条件とした式である。
【００８７】
【数８】
2004101364.tif 000010
【００８８】
また、リサンプリング後の画像データと辞書データとのマッチング処理は図１１及び“数９”に従って実行される。式中Ｐ，Ｑは辞書データの画素数、Ｓ，Ｔは画像データの画素数である。この式で択られたマッチング結果が大きいほど、辞書データと一致していることになり、該当する目標と認識識別できる。
【００８９】
【数９】
2004101364.tif 000011
【００９０】
以上によれば、あらかじめ目標の画像をデータベースとして格納した辞書データとクロスレンジ圧縮された後に得られる画像データを比較することにより目標の認識識別を行なうことができるという効果がある。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、画像の分解能向上が可能に成りなり、目標を自動的に認識・識別できるレーダ装置が実現可能に成る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１を示すレーダ装置の構成図である。
【図２】この発明の実施形態１及び従来のレーダ装置における送信方式を表わす図である。
【図３】この発明の実施形態１で実施されるレンジ圧縮処理の基本原理図である。
【図４】この発明の実施形態１及び従来のレーダ装置における送信パルスと受信信号を表わす図である。
【図５】この発明の実施形態２を示すレーダ装置の構成図である。
【図６】この発明の実施形態２における送信パルスと受信信号を表わす図である。
【図７】この発明の実施形態２における送信方式を表わす図である。
【図８】この発明の実施形態３を示すレーダ装置の構成図である。
【図９】この発明の実施形態４を示すレーダ装置の構成図である。
【図１０】この発明の実施形態５を示すレーダ装置の構成図である。
【図１１】この発明の実施形態５におけるマッチング処理を説明する図である。
【図１２】従来のレーダ装置の構成図である。
【図１３】従来のレーダ装置にレンジマイグレーション補正処理を説明する図であり、またこの発明の実施形態４の基準点抽出器を説明する図である。
【図１４】従来のレーダ装置における目標の孤立点とその距離変化を説明する図である。
【図１５】従来のレーダ装置におけるドップラヒストリーを説明する図である。
【符号の説明】
１　従来のレーダ装置の送信機、　２　送受切換器、　３　送受信アンテナ、４　受信機、　５　従来のレーダ装置のレンジ圧縮器、　６　二次元メモリ、７　目標距離追尾処理器、　８　レンジマイグレーション補正器、　９　ドップラヒストリー検出器、　１０　位相補償器、　１１　クロスレンジ圧縮器、　１２　この発明のレーダ装置の送信機、　１３　この発明のレーダ装置のレンジ圧縮器、　１４　ＰＲＦ設定器、　１５　ＭＴＩ処理器、　１６　第２のレンジマイグレーション補正器、　１７　基準点抽出器、　１８　辞書データ、　１９認識識別処理器。
【図１】
2004101364.tif 000012
【図２】
2004101364.tif 000013
【図３】
2004101364.tif 000014
【図４】
2004101364.tif 000015
【図５】
2004101364.tif 000016
【図６】
2004101364.tif 000017
【図７】
2004101364.tif 000018
【図８】
2004101364.tif 000019
【図９】
2004101364.tif 000020
【図１０】
2004101364.tif 000021
【図１１】
2004101364.tif 000022
【図１２】
2004101364.tif 000023
【図１３】
2004101364.tif 000024
【図１４】
2004101364.tif 000025
【図１５】
2004101364.tif 000026