(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置であって、
移動プラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、
プラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの瞬時位置を出力する動揺センサと、
信号の送受信のモードを切り替える送受切替部と、
前記送受信アンテナで送信する高周波パルス信号を発生させる信号送信部と、
前記送受信アンテナで収集された信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する信号受信部と、
この信号受信部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、
前記信号送信部で生成される高周波パルス信号を加工して、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗算する参照信号乗算部と、
この参照信号乗算部の出力信号をＩＦＦＴするレンジＩＦＦＴ部と、
観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記レンジＩＦＦＴ部の出力信号をレンジ方向で切り出す信号切出部と、
前記信号切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、
前記信号切出部の出力信号に対し、同部で補償されなかった残りのレンジの変化量を補償し、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように補償するレンジ・位相補償処理部と、
このレンジ・位相補償処理部の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上の信号を補間する信号補間部と、
この信号補間部の出力信号を２次元ＩＦＦＴして、２次元の高分解能画像を出力する２次元ＩＦＦＴ部と、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項２】
観測中心位置からのエコーが同じレンジに、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償する第２レンジ・位相補償処理部と、
前記参照信号乗算部後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出部、レンジＦＦＴ部、レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間と、前記参照信号乗算部後、第２レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間とを見積もり、演算時間の短い方で前記参照信号乗算部以降の処理を行うよう制御する演算時間比較部と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項３】
前記演算時間比較部の代わりに、演算時間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参照して前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行うように制御するテーブルによる処理法決定部を備えたことを特徴とする請求項２に記載の合成開口レーダ装置。
【請求項４】
航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置における像再生方法であって、
(ａ)高周波パルス信号を生成し送信するステップと、
(ｂ)前記ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステップと、
(ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行うステップと、
(ｄ)受信された信号をＦＦＴするステップと、
(ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップと、
(ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステップ(ｄ)の出力信号と乗算するステップと、
(ｇ)前記ステップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステップと、
(ｈ)観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップと、
(ｉ)前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップと、
(ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ(ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相を補償するステップと、
(ｋ)前記位相を補償された出力信号を極座標上に配置するステップと、
(ｌ)前記ステップ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点上の信号を補間するステップと、
(ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２次元ＩＦＦＴするステップと、
を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置における像再生方法。
【請求項５】
(ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算した信号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレンジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補償するステップと、
(ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間と前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間を見積もるステップと、
(ｐ)前記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の短い方法で以降の処理を行うよう制御するステップと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の合成開口レーダ装置における像再生方法。
【請求項６】
前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、観測条件をパラメータとして演算時間を表したテーブルを参照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の処理を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の合成開口レーダ装置における像再生方法。
【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衛星に搭載する合成開口レーダに係り、特に地表や海面を観測し画像化に特徴を有する合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置における像再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の合成開口レーダ装置としては、図７に示すようなものがあった。図７は、W. G. Carrara, R. S. Goodman, R. M. Majewski, "Spotlight Synthetic Aperture Radar" Artech House, 1995、の９７ページに記載されたFigure3.9から想定される合成開口レーダ装置の構成図である。この装置はPolar Formatと呼ばれる像再生機能を備え、２次元の高分解能画像を生成することが目的である。
【０００３】
図７において、１は送受信アンテナで、プラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収集する部分、２は動揺センサで、プラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの瞬時位置を出力する部分、３は送受切替部で、信号の送受信のモードを切り替える部分、４は信号送信部で、送受信アンテナ１で送信する高周波パルス信号を発生させる部分、５は信号受信部で、送受信アンテナ１で収集された信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する部分、６はレンジＦＦＴ部で、信号受信部５の出力信号をレンジ方向に高速フーリエ変換(ＦＦＴ：Fast Fourier Transform)する部分である。
【０００４】
また、７は参照信号乗算部で、信号送信部４で生成される高周波パルス信号を加工して、レンジＦＦＴ部６の出力信号に乗算する部分、８はレンジ・位相補償処理部で、動揺センサ２の出力を用いて、観測中心位置からのエコーが同じレンジに、また、観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように、参照信号乗算部７の出力信号を補償する部分、９は信号補間部で、動揺センサ２の出力を用いて、レンジ・位相補償処理部８の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上の信号を補間する部分、１０は２次元ＩＦＦＴ部で、信号補間部９の出力信号を画像のレンジとアジマス方向の空間周波数に逆フーリエ変換(ＩＦＦＴ：Inverse Fast Fourier Transform)して、２次元の高分解能画像を出力する部分である。
【０００５】
次に動作について、図８のフローチャートとともに説明する。図８は従来の合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。なお、合成開口レーダは、レーダを搭載したプラットフォームが移動しながら電波を送受信して観測を行い、得られた信号を信号処理することで２次元の高分解能画像を得る装置である。ここで、観測中にプラットフォームが移動する距離を合成開口長、電波を送受信して得られた信号を処理することを合成開口処理と呼ぶ。
【０００６】
動作の説明にあたって、まず、使用する座標系を定義する。観測のジオメトリを図９に示す。図において、点Ｐは合成開口処理の中心位置におけるプラットフォーム位置で、点Ｐから地球表面に下ろした垂線が地球表面と交わる点を原点Ｏとする。Ｚ軸をＯＰ上にとり、点Ｐと観測中心Ｃを結ぶ直線がＹＺ平面に含まれるようにＹ軸を定義すると、Ｘ軸はこれら２つのベクトルと直交する向きに定義される。このとき、直線ＰＯと直線ＰＣのなす角をオフナディア角θofn、線分ＯＰの長さが軌道高度Ｈである。
【０００７】
この座標において、点Ｐを通りＸ軸と平行な直線をＫ軸とすると、プラットフォームは、ＫＹ平面において、Ｋ軸とスクイント角θsqをなす直線上を移動する。このときのプラットフォームの座標をｐ(ｈ)＝(ｐｘ(ｈ)、ｐｙ(ｈ)、ｐｚ(ｈ))とおく。ここに、ｈはヒットを表し、０≦ｈ≦ＮＨ−１である。このため、ｐ(ＮＨ／２)＝(０、０、Ｈ)となる。また、点Ｃを中心として、ベクトルＰＣを地表面に射影したベクトルを画像のレンジ軸ｙ、これと直交するベクトルを画像のアジマス軸ｘとする。
【０００８】
まず、カウンタｉを０にセットする(ステップＴ１)。信号送信部４が中心周波数ｆｃ、帯域幅Ｂｃｈの周波数変調を施した高周波パルス信号を生成し、送受信アンテナ１でこの高周波パルス信号を地表面に向けて送信する(ステップＴ２)。送受切替部３が送信を受信に切り替え、送信開始時間からTnear_range[s]後に、信号受信部５が時間長さTgate_size[s]だけレーダエコーを受信する。すると、レーダからの距離がc*Tnear_range/2からc*(Tnear_range/2ｃ+ Tgate_size)/2の間に存在する目標からのエコーが受信される。ここで、ｃは電磁波の伝播速度を表す。この高周波エコーをミキサを用いて中間周波数に変換する。即ち、周波数ｆｃを中心に周波数変調されてたエコーを、周波数０を中心に周波数変調されたエコーに変換する。さらにこのエコーを、サンプリング周波数ＢＡＤのＡ／Ｄ変換器でサンプリングすると、ＮＲ＝Tgate_size*ＢＡＤ点の複素信号が生成される(ステップＴ３)。この送受信を時間間隔ＴＰＲＩでＮＨ回繰返し、ＮＲ＊ＮＨの２次元配列の複素信号を得る(ステップＴ４、Ｔ５)。以降、図１０に示すように、信号がＮＲ点並ぶ方向をレンジ方向、ＮＨ点並ぶ方向をヒット方向と呼ぶこととする。
【０００９】
次にレンジＦＦＴ部６がステップＴ４の出力信号をレンジ方向にＦＦＴする(ステップＴ６)。以降、レンジ方向にＦＦＴした軸をレンジの空間周波数軸と呼ぶ。信号送信部４で生成した高周波パルス信号を時間について逆をとり、さらに複素共役をとり、レンジ圧縮の参照信号とする。レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、ステップＴ６の出力信号と乗算する。このとき、レンジ圧縮の参照信号は１次元の信号であるため、ステップＴ６の出力信号の全てのヒットに対して、レンジの空間周波数方向で乗算する(ステップＴ７)。これによって、この出力結果をＩＦＦＴしたものは、レンジ方向に拡がっていた信号が圧縮されている。この概念図を図１１に示す。図１１の(ａ)がレンジ圧縮の参照信号を乗算する前の信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴしたものである。なお、ここでは、便宜上、観測領域内に信号が１点だけ存在する場合に得られる受信信号を扱っている。図１１の(ｂ)がレンジ圧縮の参照信号を乗算した後の信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴしたものである。
【００１０】
プラットフォームが直線軌道を移動しながら観測を行うため、レンジ軸においては図１２に示すように、観測中心Ｃからのエコーはヒット毎にその格納されるレンジが異なる。この現象をレンジマイグレーションと呼び、この相対的な距離変化をレンジマイグレーション量と呼ぶ。そこで、レンジ・位相補償処理部８が、動揺センサ２の出力を用いて、観測中心Ｃからのエコーが格納されるレンジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう、レンジの空間周波数軸上で、ステップＴ７の出力信号を補償する。レンジの空間周波数領域において、レンジは信号の周波数に相当する。このため、レンジ軸上のレンジを変化させることは、レンジの空間周波数領域において信号の周波数を変化させることに相当する。これは、次式に示す２次元状の信号Ｒｅｆを乗算することで実現できる(ステップＴ８)。
【００１１】
【数１】
0004597444.tif 000002
【００１２】
ここに、ｊは虚数単位、Ｒ０は合成開口の中心から距離、ｆｐは瞬時周波数、ｆｃは中心周波数を表す。
【００１３】
信号補間部９が、動揺センサ２の出力を用いて、ステップＴ８の出力信号を極座標上に配置する(ステップＴ９)。この信号配置は、瞬時周波数ｆｐ、およびＰＣとＯＣのなす角θｈから次式のように決定する。
【００１４】
【数２】
0004597444.tif 000003
【００１５】
図１３に信号の配置を示す。同じく信号補間部９が、極座標上の信号から直角座標の格子点上の信号を補間する(ステップＴ１０)。補間後の信号の座標は、例えば次式のものが考えられる。
【００１６】
【数３】
0004597444.tif 000004
【００１７】
図１４に補間後の信号の配置を示す。１／ρａ、１／ρｒは図１４に示されている。次に２次元ＩＦＦＴ部１０が、ステップＴ１０の出力信号を画像のレンジの空間周波数方向と、アジマスの空間周波数方向にＩＦＦＴする。結果、２次元の高分解能画像を得る。この軸は画像のレンジ軸とアジマス軸で構成され、各々は図９に示すｙ軸とｘ軸に相当する(ステップＴ１１)。
【００１８】
なお、Polar Formatは、観測領域内で電磁波の波面が平面であることを前提として近似しているため、この近似が成立する範囲に画像の大きさを制限する必要がある。このため、一度に大きな領域を像再生することができない。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
従来の合成開口レーダ装置は以上のように構成されていいたが、ここで、レンジ方向にＬｙ、アジマス方向にＬｘの画像を再生する場合を考える。従来の画像再生では、レンジ方向の処理点数は、画像の大きさと、画像内の目標のレンジマイグレーション量から決まっていた。画像内の目標とプラットフォームの距離が最小となる場合に観測されるエコー、および、最大となる場合に観測されるエコーが受信信号に含まれるように処理点数ＮＲを決定する。さらに、以降の処理は補間によって信号点数が変化するまで、レンジ方向はＮＲ点で処理する。しかし、遠距離を高い分解能で観測する場合には、再生画像の大きさに対し、レンジマイグレーション量が同じかそれ以上となってしまう。その結果、得られる画像の倍以上の信号を処理する必要があり、処理効率が悪かった。
【００２０】
例えば、合成開口の中心から距離Ｒ０の観測領域において、スクイント角θsq＝０で観測を行う場合、画像化領域の右端の目標までの距離はＲ０から次式に示すＲ１まで変化する。
【００２１】
【数４】
0004597444.tif 000005
【００２２】
ここで、Ｌｓは合成開口長を表す。このとき、例えば、衛星搭載の合成開口レーダでアジマス分解能１ｍを実現する場合として、Ｒ０＝５００ｋｍ、Ｌｓ＝１００ｋｍとすると、変化幅は約１０ｋｍとなる。これに対し、この観測条件において、Polar Formatで再生できる画像の大きさは４ｋｍであるため、非常に効率が悪いことが分かる。従来の合成開口レーダ装置には以上のような課題があった。
【００２３】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、レンジ・位相補償をレンジの空間周波数軸上と、レンジ軸上に分けて実行することにより、以降のレンジ方向の処理点数を減少させ、演算量を削減した合成開口レーダ装置および合成開口レーダ装置における像再生方法を得ることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置であって、移動プラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、プラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの瞬時位置を出力する動揺センサと、信号の送受信のモードを切り替える送受切替部と、前記送受信アンテナで送信する高周波パルス信号を発生させる信号送信部と、前記送受信アンテナで収集された信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する信号受信部と、この信号受信部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、前記信号送信部で生成される高周波パルス信号を加工して、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗算する参照信号乗算部と、この参照信号乗算部の出力信号をＩＦＦＴするレンジＩＦＦＴ部と、観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記レンジＩＦＦＴ部の出力信号をレンジ方向で切り出す信号切出部と、前記信号切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、前記信号切出部の出力信号に対し、同部で補償されなかった残りのレンジの変化量を補償し、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように補償するレンジ・位相補償処理部と、このレンジ・位相補償処理部の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上の信号を補間する信号補間部と、この信号補間部の出力信号を２次元ＩＦＦＴして、２次元の高分解能画像を出力する２次元ＩＦＦＴ部と、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置にある。
【００２５】
また、観測中心位置からのエコーが同じレンジに、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償する第２レンジ・位相補償処理部と、前記参照信号乗算部後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出部、レンジＦＦＴ部、レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間と、前記参照信号乗算部後、第２レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間とを見積もり、演算時間の短い方で前記参照信号乗算部以降の処理を行うよう制御する演算時間比較部と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００２６】
また、前記演算時間比較部の代わりに、演算時間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参照して前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行うように制御するテーブルによる処理法決定部を備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置における像再生方法であって、(ａ)高周波パルス信号を生成し送信するステップと、(ｂ)前記ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステップと、(ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行うステップと、(ｄ)受信された信号をＦＦＴするステップと、(ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップと、(ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステップ(ｄ)の出力信号と乗算するステップと、(ｇ)前記ステップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステップと、(ｈ)観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップと、(ｉ)前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップと、(ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ(ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相を補償するステップと、(ｋ)前記位相を補償された出力信号を極座標上に配置するステップと、(ｌ)前記ステップ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点上の信号を補間するステップと、(ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２次元ＩＦＦＴするステップと、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置における像再生方法にある。
【００２８】
また、(ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算した信号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレンジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補償するステップと、(ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間と前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間を見積もるステップと、(ｐ)前記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の短い方法で以降の処理を行うよう制御するステップと、をさらに備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、観測条件をパラメータとして演算時間を表したテーブルを参照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の処理を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を各実施の形態に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の構成図である。図１において、１から７および９、１０は図７に示した従来の技術のものと同じである。１１はレンジＩＦＦＴ部で、参照信号乗算部７の出力信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴする部分、１２は信号切出部で、動揺センサ２の出力を用いて求めた観測中心位置Ｃのレンジマイグレーション量にあわせて、レンジ方向でレンジＩＦＦＴ部１１の出力信号を切り出す部分、１３はレンジＦＦＴ部で、信号切出部１２の出力信号をレンジ方向にＦＦＴする部分、１４はレンジ・位相補償処理部で、信号切出部１２で動揺センサ２の出力を用いて、補償されなかった残りのレンジを補償し、観測中心位置Ｃまでの位相を補償する部分である。
【００３１】
図２はこの発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートであり、以下このフローチャートと共に動作を説明する。図２のフローチャートにおいて、ステップＴ１からステップＴ７、およびステップＴ１２からＴ１４は、従来の技術と同じ処理である。
【００３２】
レンジＩＦＦＴ部１１が、ステップＴ７の出力信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴする(ステップＴ８)。信号切出部１２が、動揺センサ２の出力を用いて求めた観測中心のレンジマイグレーション量にあわせて、ステップＴ８の出力信号を切り出す。即ち、次式に示すＮmidにあわせて信号を切り出す中心位置を変化させる。
【００３３】
【数５】
0004597444.tif 000006
【００３４】
切り出す幅は、画像化領域の全ての目標からの全てのエコーが含まれるように決定する。例えば、スクイント角θsq＝０の場合、次式に示すＮmin＋Ｎmid(ｈ)からＮmax＋Ｎmid(ｈ)までである。
【００３５】
【数６】
0004597444.tif 000007
【００３６】
切り出した信号をレンジ方向ＮＲd＝Ｎmax−Ｎmin点、ヒット方向ＮＨ点に並べる(ステップＴ９)。レンジＦＦＴ部１３が、ステップＴ９の出力信号をレンジ方向にＦＦＴする(ステップＴ１０)。
【００３７】
ステップＴ９の信号切出によってレンジマイグレーション量の殆どが補償されているため、レンジ・位相補償処理部１４が、残りのレンジマイグレーション量の補償と位相を補償する。これは、次式に示す２次元の信号Ｒef2を乗算することで実現できる(ステップＴ１１)。
【００３８】
【数７】
0004597444.tif 000008
【００３９】
このように本実施の形態の構成によれば、レンジ軸上における信号の切り出し処理を設けることで、位相補償以降の処理でレンジ方向の信号点数を減らすことができる。ただし、レンジ方向のＦＦＴとＩＦＦＴが追加されるため、総演算時間が常に短くなるとは限らないため、設計時に演算時間を比較して、この装置を用いるかどうかを選択する必要がある。
【００４０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の構成図である。図３において、１から１４は従来の技術および実施の形態１と同じものである。
【００４１】
１５は演算時間比較部で、従来の装置と実施の形態１の装置の演算時間を見積もり、演算時間の短い方法で以降の処理を行うよう制御する部分である。
【００４２】
図４はこの発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートであり、以下このフローチャートと共に動作を説明する。図４のフローチャートにおいて、ステップＴ１からＴ７、およびステップＴ１０からＴ１７は、従来の技術、および、実施の形態１と同じ処理である。
【００４３】
演算時間比較部１５が、従来の方法と実施の形態１の方法の演算時間を見積もる(ステップＴ８)。さらに、見積もった演算時間を比較し、時間の短い方法で処理を行うよう制御する(ステップＴ９)。なお、演算時間は、像再生処理演算を行う装置によって異なるため、使用する装置にあわせて演算時間の見積もり方法を決定する。例えば、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)では、乗算、和算、ＦＦＴなどにかかる演算時間が公開されているため、これを用いて演算時間を見積もる。
【００４４】
このように本実施の形態の構成によれば、演算時間比較部を設けることで、常に従来方法以下の演算時間で、像再生を実現できる。
【００４５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の構成図である。図５において、１から１４は実施の形態２と同じものである。
【００４６】
１６はテーブルによる処理法決定部で、テーブルを参照して、従来の装置と実施の形態１の装置の演算時間の短い方で処理を行うように制御する部分である。なお、テーブルは、分解能、観測中心Ｃまでの距離、画像の大きさをパラメータとして、両装置の演算時間を求めたものであり、事前に作成しメモリ(特に図示せず)等に格納しておく。
【００４７】
図６はこの発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートであり、以下このフローチャートと共に動作を説明する。図６のフローチャートにおいて、ステップＴ１からＴ７、ステップＴ９からＴ１７は実施の形態２と同じ処理である。
【００４８】
テーブルによる処理法決定部１６が、分解能、距離、画像の大きさをパラメータとして演算時間を比較したテーブルを参照して処理方法を決定し、以降の処理を制御する(ステップＴ８)。
【００４９】
このように本実施の形態の構成によれば、演算時間を比較できるテーブルを参照することで、実施の形態２に対して、演算時間を見積もる計算をする時間だけ、演算時間を短くできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置であって、移動プラットフォームに搭載され、高周波パルス信号を空間に放射するとともに、反射したエコー信号を収集する送受信アンテナと、プラットフォームの運動を計測し、高周波パルス信号送受信時のプラットフォームの瞬時位置を出力する動揺センサと、信号の送受信のモードを切り替える送受切替部と、前記送受信アンテナで送信する高周波パルス信号を発生させる信号送信部と、前記送受信アンテナで収集された信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する信号受信部と、この信号受信部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、前記信号送信部で生成される高周波パルス信号を加工して、前記レンジＦＦＴ部の出力信号に乗算する参照信号乗算部と、この参照信号乗算部の出力信号をＩＦＦＴするレンジＩＦＦＴ部と、観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記レンジＩＦＦＴ部の出力信号をレンジ方向で切り出す信号切出部と、前記信号切出部の出力信号をＦＦＴするレンジＦＦＴ部と、前記信号切出部の出力信号に対し、同部で補償されなかった残りのレンジの変化量を補償し、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように補償するレンジ・位相補償処理部と、このレンジ・位相補償処理部の出力信号を極座標上に配置し、ここから直角座標上の信号を補間する信号補間部と、この信号補間部の出力信号を２次元ＩＦＦＴして、２次元の高分解能画像を出力する２次元ＩＦＦＴ部と、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置としたので、レンジ軸上における信号の切り出し処理を設けることで、位相補償以降の処理でレンジ方向の信号点数を減らすことができる。
【００５１】
また、観測中心位置からのエコーが同じレンジに、また観測中心位置からのエコーの位相が一定値となるように、前記参照信号乗算部の出力信号を補償する第２レンジ・位相補償処理部と、前記参照信号乗算部後、レンジＩＦＦＴ部、信号切出部、レンジＦＦＴ部、レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間と、前記参照信号乗算部後、第２レンジ・位相補償処理部、信号補間部および２次元ＩＦＦＴ部を使用した場合の演算時間とを見積もり、演算時間の短い方で前記参照信号乗算部以降の処理を行うよう制御する演算時間比較部と、をさらに備えたので、演算時間の短い方を選択でき、常に従来方法以下の演算時間で、像再生を実現できる。
【００５２】
また、前記演算時間比較部の代わりに、演算時間に関する情報を含む予め設けられたテーブルを参照して前記いずれか演算時間の短い方で以降の処理を行うように制御するテーブルによる処理法決定部を備えたので、演算時間を比較できるテーブルを参照することで、演算時間を見積もる計算をする時間だけ、演算時間を短くできる。
【００５３】
また、航空機または衛星の移動プラットフォームに搭載して、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置における像再生方法であって、(ａ)高周波パルス信号を生成し送信するステップと、(ｂ)前記ステップ(ａ)で送信した信号を受信するステップと、(ｃ)前記ステップ(ａ)(ｂ)を繰り返し信号の送受信を行うステップと、(ｄ)受信された信号をＦＦＴするステップと、(ｅ)レンジ圧縮の参照信号を生成するステップと、(ｆ)レンジ圧縮の参照信号をＦＦＴし、前記ステップ(ｄ)の出力信号と乗算するステップと、(ｇ)前記ステップ(ｆ)の出力信号をＩＦＦＴするステップと、(ｈ)観測中心位置までの距離の相対的な変化量にあわせて、前記ステップ(ｇ)の出力信号を切り出すステップと、(ｉ)前記ステップ(ｈ)の出力信号をＦＦＴするステップと、(ｊ)前記ステップ(ｉ)の出力信号に対し、前記ステップ(ｈ)における補償の残りを補償し、観測中心位置の位相を補償するステップと、(ｋ)前記位相を補償された出力信号を極座標上に配置するステップと、(ｌ)前記ステップ(ｋ)の出力信号から直角座標の格子点上の信号を補間するステップと、(ｍ)前記ステップ(ｌ)の出力信号を２次元ＩＦＦＴするステップと、を備えたことを特徴とする合成開口レーダ装置における像再生方法としたので、レンジ軸上における信号の切り出し処理を設けることで、位相補償以降の処理でレンジ方向の信号点数を減らすことができる。
【００５４】
また、(ｎ)レンジ圧縮の参照信号を乗算した信号に対し、観測中心からのエコーが格納されるレンジを同一に、また、同エコーの位相を一定にするよう補償するステップと、(ｏ)前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｇ)(ｈ)(ｉ)(ｊ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間と前記ステップ(ｆ)の後ステップ(ｎ)(ｋ)(ｌ)(ｍ)を使用した場合の演算時間を見積もるステップと、(ｐ)前記ステップ(ｏ)の見積もり結果から、演算時間の短い方法で以降の処理を行うよう制御するステップと、をさらに備えたので、演算時間の短い方を選択でき、常に従来方法以下の演算時間で、像再生を実現できる。
【００５５】
また、前記ステップ(ｏ)(ｐ)の代わりに、観測条件をパラメータとして演算時間を表したテーブルを参照して、前記いずれか演算時間が短かい方で以降の処理を行うよう制御するステップ(ｑ)をさらに備えたので、演算時間を比較できるテーブルを参照することで、演算時間を見積もる計算をする時間だけ、演算時間を短くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の構成図である。
【図６】  この発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】  従来のこの種の合成開口レーダ装置の構成図である。
【図８】  従来の合成開口レーダ装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】  合成開口レーダ装置に関する観測のジオメトリを示す図である。
【図１０】  合成開口レーダ装置におけるレンジ方向とヒット方向の定義を示す図である。
【図１１】  レンジ圧縮の参照信号を乗算する前と後の信号をレンジの空間周波数方向にＩＦＦＴしたものを示す図である。
【図１２】  レンジマイグレーションを説明するための図である。
【図１３】  極座標上の信号配置を示す図である。
【図１４】  補間後の直角標上の信号配置を示す図である。
【符号の説明】
１  送受信アンテナ、２は動揺センサ、３  送受切替部、４  信号送信部、５信号受信部、６  レンジＦＦＴ部、７  参照信号乗算部、８  (第２)レンジ・位相補償処理部、９  信号補間部、１０  ２次元ＩＦＦＴ部、１１  レンジＩＦＦＴ部、１２  信号切出部、１３  レンジＦＦＴ部、１４  レンジ・位相補償処理部、１５  演算時間比較部、１６  テーブルによる処理法決定部。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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