(57)【要約】【課題】アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することが可能なレーダ装置およびレーダシステムを提供する。【解決手段】アンテナ部１１０にて得た受信信号は、信号処理部１２０により受信データに変換される。検出部１４０では、アンテナ部１１０の位置を検出する。記録装置１３０では、信号処理部１２０から刻々と出力される受信データと、検出部１４０が検出した移動情報とを対応づけて記録メディアＭに記録する。読出装置２１０は、記録メディアＭからデータを読み出し、動揺補正処理部２２０は、移動情報に基づいて固定区間スムーザを使用した予測処理を実施してアンテナ部１１０の飛行経路を予測し、これに基づいて受信データからアンテナ部１１０の飛行経路の変動による影響を除去する。ＳＡＲ処理部２３０は、ＳＡＲ処理により目標を映像化する映像データを作成するようにしたものである。【選択図】    図１
2005024395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）を用いたレーダ装置において、
目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、
このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、
前記アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段が検出した位置情報に基づいて、前記アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における前記位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、
この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、前記信号処理手段によって得た受信データに前記アンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、
この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
移動体に搭載される観測装置の観測結果に基づいて、データ処理装置が目標を映像化するＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）を用いたレーダシステムにおいて、
前記観測装置は、
目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、
このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、
前記アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段が検出した位置情報と、前記信号処理手段によって得た受信データとを記憶媒体に記録する記録手段とを備え、
前記データ処理装置は、
前記記憶媒体から、前記位置情報および前記受信データを読み出す読出手段と、
この読出手段が読み出した位置情報に基づいて、前記アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における前記位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、
この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、前記読出手段が読み出した受信データに前記アンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、
この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備することを特徴とするレーダシステム。
【請求項３】
移動体に搭載される観測装置の観測結果に基づいて、データ処理装置が目標を映像化するＳＡＲ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）を用いたレーダシステムにおいて、
前記観測装置は、
目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、
このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、
前記アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段が検出した位置情報と、前記信号処理手段によって得た受信データとを、無線送信によりデータ伝送する第１の通信手段とを備え、
前記データ処理装置は、
前記第１の通信手段から無線送信される前記位置情報および前記受信データを受信する第２の通信手段と、
この第２の通信手段が受信した位置情報に基づいて、前記アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における前記位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、
この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、前記読出手段が読み出した受信データに前記アンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、
この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備することを特徴とするレーダシステム。
【請求項４】
移動体に搭載された観測装置がレーダ観測した観測データと、前記観測装置がレーダ観測した際のアンテナの位置情報を取得する情報取得手段と、
この情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、前記アンテナの移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における前記位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、
この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、前記観測データに前記アンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、
この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機や人工衛星などの移動するプラットフォームに搭載され、移動に伴い観測により目標の映像を生成する合成開口レーダを用いたレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ  Ｒａｄａｒ）は、プラットフォームが航空機等の場合、機体動揺に伴ってアンテナが動揺する。これにより受信データに誤差が生じるため、得られるＳＡＲ画像が劣化する。このため、ＳＡＲ信号処理の際に、動揺するアンテナの位置を推定して、アンテナ位置のずれを補正する動揺補正処理（ｍｏｔｉｏｎ  ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を行うようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、従来のレーダ装置では、観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定しているので、動揺補正処理においてアンテナの位置推定に制限があるという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９４４５６公報。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定するようにしているので、動揺補正処理においてアンテナ推定に制限があるという問題があった。
【０００６】
この発明は上記の問題を解決すべくなされたもので、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することが可能なレーダ装置およびレーダシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係わる本発明は、ＳＡＲを用いたレーダ装置において、目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が検出した位置情報に基づいて、アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、信号処理手段によって得た受信データにアンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備して構成するようにした。
【０００８】
また請求項２に係わる本発明は、移動体に搭載される観測装置の観測結果に基づいて、データ処理装置が目標を映像化するＳＡＲを用いたレーダシステムにおいて、観測装置は、目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が検出した位置情報と、信号処理手段によって得た受信データとを記憶媒体に記録する記録手段とを備え、データ処理装置は、記憶媒体から、位置情報および受信データを読み出す読出手段と、この読出手段が読み出した位置情報に基づいて、アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、読出手段が読み出した受信データにアンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備して構成するようにした。
【０００９】
さらに請求項３に係わる本発明は、移動体に搭載される観測装置の観測結果に基づいて、データ処理装置が目標を映像化するＳＡＲを用いたレーダシステムにおいて、観測装置は、目標からのレーダエコーを空間から受信するアンテナ手段と、このアンテナ手段によって受信した信号を受信データに変換する信号処理手段と、アンテナ手段の位置を検出する位置検出手段と、位置検出手段が検出した位置情報と、信号処理手段によって得た受信データとを、無線送信によりデータ伝送する第１の通信手段とを備え、データ処理装置は、第１の通信手段から無線送信される位置情報および受信データを受信する第２の通信手段と、この第２の通信手段が受信した位置情報に基づいて、アンテナ手段の移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、読出手段が読み出した受信データにアンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備して構成するようにした。
【００１０】
上記構成のレーダ装置およびレーダシステムでは、アンテナ手段の位置情報に基づいてアンテナ手段の移動経路を予測する際に、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測し、この予測した移動経路の情報に基づいて、アンテナ手段の移動に伴う受信データへの影響を補正するようにしている。
【００１１】
したがって、上記構成のレーダ装置によれば、観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定する場合に比べて、高い精度でアンテナ手段の移動経路の情報が得られるので、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することができる。
【００１２】
そして請求項４に係わる本発明は、移動体に搭載された観測装置がレーダ観測した観測データと、観測装置がレーダ観測した際のアンテナの位置情報を取得する情報取得手段と、この情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、アンテナの移動経路を予測するものであって、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測する予測処理手段と、この予測処理手段が予測した移動経路の情報に基づいて、観測データにアンテナ手段の移動に伴う影響を補正する処理を施す補正手段と、この補正手段が補正した受信データに基づいて、ＳＡＲ処理を実施し、目標を映像化するデータを生成するＳＡＲ処理手段とを具備して構成するようにした。
【００１３】
上記構成のレーダ装置では、アンテナ手段の位置情報に基づいて上記アンテナ手段の移動経路を予測する際に、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測し、この予測した移動経路の情報に基づいて、アンテナ手段の移動に伴う受信データへの影響を補正するようにしている。
【００１４】
したがって、上記構成のレーダ装置によれば、観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定する場合に比べて、高い精度でアンテナの移動経路の情報が得られるので、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係わるレーダシステムの構成を示すものである。このレーダシステムは、航空機や人工衛星などの飛行体に搭載される機上部１００と、地球上などに設置される（機上部１００が人工衛星に搭載される場合は航空機でもよい）オフライン処理部２００とを備える。
【００１６】
機上部１００は、アンテナ部１１０と、信号処理部１２０と、記録装置１３０と、検出部１４０とを備えている。
アンテナ部１１０は、観測方向にレーダ信号を送信するとともに、目標からのレーダエコーを空間から受信し、受信信号として信号処理部１２０に出力する。信号処理部１２０は、上記受信信号を受信データに変換し記録装置１３０に出力する。検出部１４０は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）受信機や加速度センサなどからなり、アンテナ部１１０の位置を検出し、これを移動情報として記録装置１３０に出力する。記録装置１３０は、半導体あるいは光磁気ディスクなどの記録メディアＭに情報を記録するものであって、信号処理部１２０から刻々と出力される受信データと、これに対応して検出部１４０により刻々と検出される移動情報とを対応づけて、記録メディアＭに記録する。
【００１７】
オフライン処理部２００は、読出装置２１０と、動揺補正処理部２２０と、ＳＡＲ処理部２３０とを備えている。
読出装置２１０は、記録メディアＭに記録される情報を読み出すものであって、受信データと移動情報とを読み出し、動揺補正処理部２２０に出力する。
【００１８】
動揺補正処理部２２０は、図２に示すように、移動情報に基づいてアンテナ部１１０の飛行経路Ｌ１を予測する予測処理を実施する。なお、図２において、飛行経路Ｌ０が実際の（真の）飛行経路である。この予測処理では、固定区間スムーザを使用して観測データをスムージングすることで、ある時点での飛行位置を予測するのに、その前後の移動情報に基づいて予測を行う。
そして、動揺補正処理部２２０は、予測処理の結果を用いて、対応する位置で観測した受信データに、アンテナ部１１０の飛行経路の変動による影響を除去する補正を行い、補正した受信データをＳＡＲ処理部２３０に出力する。
ＳＡＲ処理部２３０は、動揺補正処理部２２０によって補正された受信データに基づいてＳＡＲ処理を実施し、目標の映像化する映像データを作成する。
【００１９】
次に、上記構成のレーダシステムの動作について説明する。
機上部１００を搭載した飛行体は、例えば目標地域の地上映像を取得するために、目標地域上空を飛行する。探査が開始されると、アンテナ部１１０からは、観測方向にレーダ信号が順次送信され、そしてアンテナ部１１０は目標からのレーダエコーを空間から受信し、受信信号として信号処理部１２０に出力する。アンテナ部１１０から刻々と出力される受信信号は、信号処理部１２０により受信データに変換され記録装置１３０に出力される。
【００２０】
一方、検出部１４０では、ＧＰＳ受信機や加速度センサなどにより、アンテナ部１１０の位置を検出する。この情報は、移動情報として記録装置１３０に出力される。
記録装置１３０では、信号処理部１２０から刻々と出力される受信データと、これに対応して検出部１４０により刻々と検出される移動情報とを対応づけて、記録メディアＭに記録する。
【００２１】
やがて、観測が終了し、飛行体が地上に戻ると、上記記録メディアＭが読出装置２１０にセットされる。読出装置２１０は、記録メディアＭから受信データと移動情報とを読み出し、動揺補正処理部２２０に出力する。
【００２２】
これに対して動揺補正処理部２２０では、固定区間スムーザを使用した予測処理を実施し、移動情報に基づいてアンテナ部１１０の飛行経路Ｌ１を予測する。そして、動揺補正処理部２２０は、予測処理の結果を用いて、対応する位置で観測した受信データに、アンテナ部１１０の飛行経路の変動による影響を除去する補正を行う。
【００２３】
そして補正された受信データはＳＡＲ処理部２３０に出力され、ＳＡＲ処理部２３０にて、ＳＡＲ処理が実施され、目標を映像化する映像データが作成される。この映像データは、図示しない画像処理装置により映像化されオペレータに映示される。
【００２４】
以上のように、上記構成のレーダシステムでは、受信データに対してアンテナ動揺による影響を補正するのに用いるアンテナ部１１０の飛行経路Ｌ１の情報を、固定区間スムーザを使用して得るようにしている。
【００２５】
したがって、上記構成のレーダシステムによれば、従来のように観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定する場合に比べて、高い精度でアンテナ部１１０の飛行経路の情報が得られるので、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することができる。
【００２６】
なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００２７】
その一例として例えば、上記実施の形態では、機上部１００とオフライン処理部２００との間では、記録メディアＭを介してデータをやりとりするようにしたが、これに代わって例えば、機上部１００とオフライン処理部２００との間で無線通信によりデータ伝送を行うようにしてもよい。このような構成の一例を図３に示す。
【００２８】
図３に示す構成では、機上部１００においては、記録装置１３０が、信号処理部１２０から刻々と出力される受信データと、これに対応して検出部１４０により刻々と検出される移動情報とを対応づけて、通信部１５０に出力する。これに対して通信部１５０は、記録装置１３０から与えられるデータを無線信号により送信する。
【００２９】
一方、オフライン処理部２００においては、通信部２４０が通信部１５０から送信された無線信号を受信したデータを抽出し、これを動揺補正処理部２２０に出力する。
このような構成であっても、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することができる。
【００３０】
また、機上部１００とオフライン処理部２００とを一体化して、どちらも飛行体に設けるようにしてもよい。このような構成の一例を図４に示す。
図４に示す構成では、記録装置１３０が、信号処理部１２０から刻々と出力される受信データと、これに対応して検出部１４０により刻々と検出される移動情報とを対応づけて、これを動揺補正処理部２２０に出力する。
このような構成であっても、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の精度低下を高い精度で補正することができる。
【００３１】
また上記実施の形態では、動揺補正処理部２２０は予測処理を行うのに、固定区間スムーザを使用して観測データをスムージングするものとして説明したが、その他のフィルタによる平滑処理や他の手法であっても、ある時点での飛行位置を予測するのに、その前後の移動情報に基づいて予測する方法であれば、代わりに適用することにより同様の効果を発揮する。
その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施しても同様に実施可能であることはいうまでもない。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明では、アンテナ手段の位置情報に基づいてアンテナ手段の移動経路を予測する際に、各時点での移動経路をその前後の時点における位置情報に基づいて予測し、この予測した移動経路の情報に基づいて、アンテナ手段の移動に伴う受信データへの影響を補正するようにしている。
【００３３】
したがって、この発明によれば、観測時までに取得した情報に基づいて観測時のアンテナ位置を推定する場合に比べて、高い精度でアンテナ手段の移動経路の情報が得られるので、アンテナ動揺に起因するＳＡＲ画像の劣化をより高い精度で補正することが可能なレーダ装置およびレーダシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わるレーダシステムの一実施形態の構成を示す回路ブロック図。
【図２】図１に示したレーダシステムの動揺補正処理部で行う予測処理を説明するための図。
【図３】この発明に係わるレーダシステムの別の構成を示す回路ブロック図。
【図４】この発明に係わるレーダシステムの別の構成を示す回路ブロック図。
【符号の説明】
１００…機上部、１１０…アンテナ部、１２０…信号処理部、１３０…記録装置、１４０…検出部、１５０…通信部、２００…オフライン処理部、２１０…読出装置、２２０…動揺補正処理部、２３０…処理部、２４０…通信部、Ｌ０…飛行経路、Ｌ１…飛行経路、Ｍ…記録メディア。
【図１】
2005024395.tif 000003
【図２】
2005024395.tif 000004
【図３】
2005024395.tif 000005
【図４】
2005024395.tif 000006