(57)【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、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、
（ａ）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、
（ｂ）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とともに、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た後、デジタル信号に変換する信号送受信部と、
（ｃ）前記信号送受信部からの受信信号に画像再生処理を行い、２次元の高分解能な画像を再生する画像再生処理部と、
（ｄ）前記画像再生処理部により再生された画像から孤立した点状の目標が存在するレンジを探し、処理に用いるレンジビンを選択するレンジビン選択部と、
（ｅ）前記レンジビン選択部により選択されたレンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端に位置するように画像全体をシフトさせる画像シフト部と、
（ｆ）画像シフト部の出力に窓関数をアジマス方向に乗算する窓関数乗算部と、
（ｇ）前記窓関数乗算部による窓関数乗算後の画像データをアジマス方向にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）するＦＦＴ部と、
（ｈ）前記ＦＦＴ部の出力をアジマスの空間周波数軸方向に微分する微分処理部と、
（ｉ）前記ＦＦＴ部の出力の複素共役をとる共役処理部と、
（ｊ）前記微分処理部の出力と前記共役処理部の出力とを乗算する第１の乗算処理部と、
（ｋ）前記第１の乗算処理部の出力の虚数部のみを取り出す虚数部抜き出し部と、
（ｌ）前記虚数部抜き出し部の出力をレンジ方向で加算する第１のレンジ方向加算部と、
（ｍ）前記ＦＦＴ部の出力から電力を計算する電力計算部と、
（ｎ）前記電力計算部の出力をレンジ方向で加算する第２のレンジ方向加算部と、
（ｏ）前記第２のレンジ方向加算部の出力の逆数を取る逆数処理部と、
（ｐ）前記第１のレンジ方向加算部の出力と前記逆数処理部の出力とを乗算して、位相誤差の推定値の微分値を求める第２の乗算処理部と、
（ｑ）前記第２の乗算処理部の出力を積分して位相誤差の推定値を求める積分処理部と、
（ｒ）前記積分処理部の出力である位相誤差の推定値の０次と１次の成分を除去する０次、１次成分除去部と、
（ｓ）前記０次、１次成分除去部の出力である位相誤差の推定値から位相補償量を算出する位相補償量算出部と、
（ｔ）前記ＦＦＴ部の出力と前記位相補償量算出部の出力とを乗算して、位相誤差を補償する第３の乗算処理部と、
（ｕ）前記第３の乗算処理部の出力をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）するＩＦＦＴ部と、
（ｖ）前記ＩＦＦＴ部の出力に基づいて前記（ｅ）ないし（ｕ）の処理を繰り返すかどうかを判定する繰り返し判定部と
を備えた合成開口レーダ装置において、
（ｗ）位相誤差の推定値の微分値を求める前記第２の乗算処理部と位相誤差の推定値を求める前記積分処理部との間に設けられて、位相誤差の推定値の微分値の絶対値、または、レンジ方向の平均電力を監視して、位相誤差の推定値の微分値を補正する位相補償量補正手段
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】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する位相誤差微分値判定及び０代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する位相誤差微分値判定及び補間値代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する位相誤差微分値判定及び平均値代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、
前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する平均電力による判定及び位相誤差微分値０代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項６】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、
前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する平均電力による判定及び補間値代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項７】
請求項１に記載の合成開口レーダ装置において、
前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、
前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する平均電力による判定及び平均値代入部でなる
ことを特徴とする合成開口レーダ装置。
【請求項８】
移動プラットフォームに搭載されて、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置の像再生方法であって、
（ａ）高周波パルス信号を地表面に向けて送信し、反射エコーを受信して、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ステップと、
（ｂ）前記ステップで得られた信号に画像再生信号処理を行い、２次元の高分解能な画像を再生するステップと、
（ｃ）再生された画像から孤立した点状の目標が存在するレンジを探し、処理に用いるレンジビンを選択するステップと、
（ｄ）選択されたレンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端に位置するように画像全体をシフトさせるステップと、
（ｅ）（ｄ）の出力に窓関数をアジマス方向に乗算するステップと、
（ｆ）（ｅ）の出力をアジマス方向にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）するステップと、
（Ｇ）（ｆ）の出力をアジマスの空間周波数で微分するステップと、
（ｈ）（ｆ）の出力の複素共役をとるステップと、
（ｉ）（Ｇ）と（ｈ）の出力を乗算するステップと、
（ｊ）（ｉ）の出力の虚数部を抜き出すステップと、
（ｋ）（ｊ）の出力をレンジ方向で加算するステップと、
（ｌ）（ｆ）の出力から電力を計算するステップと、
（ｍ）（ｌ）の出力をレンジ方向で加算するステップと、
（ｎ）（ｍ）の出力の逆数を取るステップと、
（ｏ）（ｋ）の出力と（ｎ）の出力を乗算して、位相誤差の推定値の微分値を求めるステップと、
（ｐ）（ｏ）の出力を積分して位相誤差の推定値を求めるステップと、
（ｑ）（ｐ）の出力から０次と１次の成分を除去するステップと、
（ｒ）（ｑ）の出力から位相補償量を算出するステップと、
（ｓ）（ｆ）の出力と（ｒ）の出力を乗算して位相誤差を補償するステップと、
（ｔ）（ｓ）の出力をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）するステップと、
（ｕ）ＩＦＦＴの出力に基づいて（ｄ）ないし（ｔ）の処理を繰り返すかどうかを判定するステップと
を備えた合成開口レーダの像再生方法において、
（ｖ）（ｏ）と（ｐ）のステップの間に、位相誤差の推定値の微分値の絶対値、または、レンジ方向の平均電力を監視して、位相誤差の推定値の微分値を補正するステップ
を備えたことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項９】
請求項８に記載合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、
前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項１３】
請求項８に記載の合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、
前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【請求項１４】
請求項８に記載の合成開口レーダの像再生方法において、
前記（ｖ）ステップは、前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、
前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する
ことを特徴とする合成開口レーダの像再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、航空機あるいは衛星などの移動プラットフォームに搭載する合成開口レーダ装置に係り、特に地表や海面を観測し、画像化するときの合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの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、図１５に示すようなものがあった。図１５は、W. G. Carrara, R. S. Goodman, R. M. Majewaki, "Spotlight Synthetic Aperture Radar", Artech House, 1955の266ページに記載されたFigure 6.9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、Phase Gradient Autofocus：ＰＧＡと呼ばれるオートフォーカス機能を備え、画像再生処理部で再生された画像から、そのホログラムの位相に生じている誤差を推定して補償することで、再生画像の分解能を改善するものである。
【０００３】
図１５において、１は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、２は前記送受信アンテナ１で送信する高周波パルス信号を発生させるとともに、前記送受信アンテナ１で収集された信号を増幅し、中間周波数に変換した後、デジタル信号に変換する信号送受信部、３は前記信号送受信部２からの受信信号に画像再生処理を行い、２次元の高分解能な画像を再生する画像再生処理部であり、２次元の画像の軸は、各々アジマスとレンジと呼ばれる。
【０００４】
４はＰＧＡの処理に用いるレンジビンを選択するレンジビン選択部、５はレンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端に位置するように画像全体をシフトさせる画像シフト部、６は窓関数をアジマス方向に乗算する窓関数乗算部、７は再生画像に生じている位相誤差を推定して補償するPhase Gradient推定及び補償部、８はＰＧＡの処理を繰り返すかどうかを判定する繰り返し判定部、９はＰＧＡの処理によって分解能が改善した画像データである。
【０００５】
ここで、前記Phase Gradient推定及び補償部７は、図１６に示す構成を備える。図１６において、１０はPhase Gradient推定及び補償部７に入力する画像データ、１１は前記画像データ１０をアジマス方向にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）するＦＦＴ部であり、ここでの処理により、アジマス軸は、アジマスの空間周波数軸となる。１２はＦＦＴ部１１の出力をアジマスの空間周波数で微分する微分処理部、１３はＦＦＴ部１１の出力の複素共役をとる共役処理部、１４は微分処理部１２の出力と共役処理部１３の出力を乗算する乗算処理部、１５は乗算処理部１４の出力の虚数部のみを取り出す虚数部抜き出し部、１６は虚数部抜き出し部１５の出力をレンジ方向で加算するレンジ方向加算部であり、ここでの処理により、アジマスの空間周波数とレンジの２軸からなる２次元の信号が、アジマスの空間周波数軸のみの１次元の信号となる。
【０００６】
１７はＦＦＴ部１１の出力から電力を計算する電力計算部、１８は電力計算部１７の出力をレンジ方向で加算するレンジ方向加算部であり、ここでの処理により、アジマスの空間周波数とレンジの２軸からなる２次元の信号が、アジマスの空間周波数軸のみの１次元の信号となる。１９はレンジ方向加算部１８の出力の逆数を取る逆数処理部、２０はレンジ方向加算部１６の出力と逆数処理部１９の出力を乗算して位相誤差の推定値の微分値を求める乗算処理部、２１は乗算処理部２０の出力を積分して位相誤差の推定値を求める積分処理部、２２は積分処理部２１の出力である位相誤差の推定値の０次と１次の成分を除去する０次、１次成分除去部、２３は０次、１次成分除去部２２の出力である位相誤差の推定値から位相補償量を算出する位相補償量算出部、２４はＦＦＴ部１１の出力と位相補償量算出部２３の出力を乗算して位相誤差を補償する乗算処理部、２５は乗算処理部２４の出力をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）するＩＦＦＴ部であり、ここでの処理により、アジマスの空間周波数軸は、アジマス軸となる。２６は、位相誤差が補償された画像データである。
【０００７】
次に動作について、図１７及び図１８を参照して説明する。動作の説明にあたって、まず、合成開口レーダの再生画像に生じる位相誤差を定義する。位相誤差が生じていない合成開口レーダ画像において、ｎ番目のレンジビンをアジマス方向にフーリエ変換して得られるスペクトルＳｎは、次式のように、複数の波長を持つ正弦波の重ね合わせで表すことができる。ここに、ｕは空間周波数を表す。
【０００８】
【数１】
0003916952.tif 000002
【０００９】
Ｓｎに対し、φの位相誤差が発生している場合のスペクトルＧｎは次式で表すことができる。これより、位相誤差を補償することは、Ｇｎからφを推定して補償することであることが分かる。
【００１０】
【数２】
0003916952.tif 000003
【００１１】
以降、フローチャートとともに動作を説明する。図１７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。まず、信号送受信部２で生成された高周波パルス信号を送受信アンテナ１が地表面に向けて送信し、反射エコーを送受信アンテナ１が受信して、信号受信部２が信号を増幅し、中間周波数に変換し、デジタル信号に変換する（ステップＳ１）。画像再生処理部３は、得られた信号を処理して画像を再生する（ステップＳ２）。
【００１２】
レンジビン選択部４は、再生された画像から孤立した点状の目標が存在するレンジを探し、そのレンジをＮ個選択する（ステップＳ３）。ここに、Ｎは事前に設定しておく値である。画像シフト部５は、レンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端位置するように画像全体をシフトさせる（ステップＳ４）。このとき、端からはみ出した画像は、図１９に示すように、反対側の端に連結する。この処理によって、孤立した点状の目標のスペクトルに生じるドップラーの１次成分を小さくし、位相誤差推定精度を上昇させる。
【００１３】
次に、窓関数乗算部６は、窓関数をアジマス方向に乗算する（ステップＳ５）。これにより、画像の左端にシフトさせた点状の目標以外の目標を除去し、位相誤差の推定精度を上昇させる。窓関数としては、次式に示すようなＲｅｃｔ関数Ｒがよく用いられる。
【００１４】
【数３】
0003916952.tif 000004
【００１５】
そして、Phase Gradient推定及び補償部７は、窓関数を乗じた画像から位相誤差を推定して補償する（ステップＳ６）。この処理の詳細については、図１８を参照して後述する。繰り返し判定部８は、ＰＧＡの処理を繰り返すかどうかを判定し、繰り返す場合には処理をステップＳ４まで戻し、繰り返さない場合には、処理を終了する。なお、従来文献には、この判定法の詳細については特に記述されていない（ステップＳ７）。
【００１６】
図１８は、ステップＳ６の処理について詳細に示したフローチャートである。まず、ＦＦＴ部１１は、ステップＳ５で窓関数を乗算された画像に対し、アジマス方向にＦＦＴする。この処理により、アジマス軸は、アジマスの空間周波数軸となる（ステップＳ８）。ＦＦＴ部１１の出力を、微分処理部１２がアジマスの空間周波数で微分し（ステップＳ９）、共役処理部１３が複素共役をとり（ステップＳ１０）、乗算処理部１４がこれらを乗算する（ステップＳ１１）。そして、虚数部抜き出し部１５が、乗算処理部１４の出力の虚数部を抜き出す（ステップＳ１２）。
【００１７】
レンジ方向加算部１６は、虚数部抜き出し部１５の出力を、レンジ方向で加算する。この処理により、アジマスの空間周波数とレンジの２軸からなる２次元の信号が、アジマスの空間周波数軸のみの１次元の信号となる（ステップＳ１３）。電力計算部１７は、ＦＦＴ部１１の出力から電力を計算する（ステップＳ１４）。そして、レンジ方向加算部１８は、電力計算部１７の出力をレンジ方向で加算する。この処理により、アジマスの空間周波数とレンジの２軸からなる２次元の信号が、アジマスの空間周波数軸のみの１次元の信号となる（ステップＳ１５）。
【００１８】
逆数処理部１９は、レンジ方向加算部１８の出力の逆数を取る（ステップＳ１６）。乗算処理部２０は、レンジ方向加算部１６の出力と、逆数処理部１９の出力を乗算して、位相誤差の推定値の微分値であるドットΨ（ｕ）を次式に従って求める（ステップＳ１７）。なお、次式において、Ｇ＊ｎはスペクトルＧｎの複素共役、ドットＧｎはスペクトルＧｎの微分値を示す。
【００１９】
【数４】
0003916952.tif 000005
【００２０】
積分処理部２１は、乗算処理部２０の出力を積分して、位相誤差の推定値を求める（ステップＳ１８）。０次、１次成分除去部２２は、積分処理部２１の出力である位相誤差の推定値について、その０次と１次の成分を除去する（ステップＳ１９）。位相補償量算出部２３は、０次、１次成分除去部２２の出力である位相誤差の推定値から、位相補償量を算出する。位相補償量Ｐは、位相誤差の推定値Ψを用いて次式で表される（ステップＳ２０）。
【００２１】
【数５】
0003916952.tif 000006
【００２２】
乗算処理部２４は、ＦＦＴ部１１の出力と、位相補償量算出部２３の出力を乗算して、位相誤差を補償する（ステップＳ２１）。ＩＦＦＴ部２５は、乗算処理部２４の出力をＩＦＦＴする。この処理により、アジマスの空間周波数軸は、アジマス軸となる。このデータは、位相誤差が補償された画像データである（ステップＳ２２）。
【００２３】
【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このように構成されているので、あるアジマスの空間周波数ｕ１において、スペクトルの電力が小さい場合に、式（４）によって算出される位相誤差の推定値の微分値ドットΨ（ｕ）の絶対値がπ以上となる場合があった。スペクトルＧｎ（ｕ）信号の位相は、-πからπまでの値であるため、その微分値の絶対値がπを超えることは本来ありえないため、この場合には、位相誤差の推定結果に誤差を生じ、位相補償誤差が生じてしまう。
【００２４】
そこで、この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、位相誤差の推定値の微分値、あるいは、スペクトルの電力を監視し、誤差が生じる可能性がある場合に、位相誤差の推定値の微分値を補償し、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの像再生方法を得ることを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る合成開口レーダ装置は、移動プラットフォームに搭載されて、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、
（ａ）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、
（ｂ）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とともに、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た後、デジタル信号に変換する信号送受信部と、
（ｃ）前記信号送受信部からの受信信号に画像再生処理を行い、２次元の高分解能な画像を再生する画像再生処理部と、
（ｄ）前記画像再生処理部により再生された画像から孤立した点状の目標が存在するレンジを探し、処理に用いるレンジビンを選択するレンジビン選択部と、
（ｅ）前記レンジビン選択部により選択されたレンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端に位置するように画像全体をシフトさせる画像シフト部と、
（ｆ）画像シフト部の出力に窓関数をアジマス方向に乗算する窓関数乗算部と、
（ｇ）前記窓関数乗算部による窓関数乗算後の画像データをアジマス方向にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）するＦＦＴ部と、
（ｈ）前記ＦＦＴ部の出力をアジマスの空間周波数軸方向に微分する微分処理部と、
（ｉ）前記ＦＦＴ部の出力の複素共役をとる共役処理部と、
（ｊ）前記微分処理部の出力と前記共役処理部の出力とを乗算する第１の乗算処理部と、
（ｋ）前記第１の乗算処理部の出力の虚数部のみを取り出す虚数部抜き出し部と、
（ｌ）前記虚数部抜き出し部の出力をレンジ方向で加算する第１のレンジ方向加算部と、
（ｍ）前記ＦＦＴ部の出力から電力を計算する電力計算部と、
（ｎ）前記電力計算部の出力をレンジ方向で加算する第２のレンジ方向加算部と、
（ｏ）前記第２のレンジ方向加算部の出力の逆数を取る逆数処理部と、
（ｐ）前記第１のレンジ方向加算部の出力と前記逆数処理部の出力とを乗算して、位相誤差の推定値の微分値を求める第２の乗算処理部と、
（ｑ）前記第２の乗算処理部の出力を積分して位相誤差の推定値を求める積分処理部と、
（ｒ）前記積分処理部の出力である位相誤差の推定値の０次と１次の成分を除去する０次、１次成分除去部と、
（ｓ）前記０次、１次成分除去部の出力である位相誤差の推定値から位相補償量を算出する位相補償量算出部と、
（ｔ）前記ＦＦＴ部の出力と前記位相補償量算出部の出力とを乗算して、位相誤差を補償する第３の乗算処理部と、
（ｕ）前記第３の乗算処理部の出力をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）するＩＦＦＴ部と、
（ｖ）前記ＩＦＦＴ部の出力に基づいて前記（ｅ）ないし（ｕ）の処理を繰り返すかどうかを判定する繰り返し判定部と
を備えた合成開口レーダ装置において、
（ｗ）位相誤差の推定値の微分値を求める前記第２の乗算処理部と位相誤差の推定値を求める前記積分処理部との間に設けられて、位相誤差の推定値の微分値の絶対値、または、レンジ方向の平均電力を監視して、位相誤差の推定値の微分値を補正する位相補償量補正手段
を備えたことを特徴とするものである。
【００２６】
また、前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する位相誤差微分値判定及び０代入部でなることを特徴とするものである。
【００２７】
また、前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する位相誤差微分値判定及び補間値代入部でなることを特徴とするものである。
【００２８】
また、前記位相補償量補正手段は、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する位相誤差微分値判定及び平均値代入部でなることを特徴とするものである。
【００２９】
また、前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入する平均電力による判定及び位相誤差微分値０代入部でなることを特徴とするものである。
【００３０】
また、前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する平均電力による判定及び補間値代入部でなることを特徴とするものである。
【００３１】
また、前記ＦＦＴ部の出力に対して電力の平均値を求める平均電力計算部をさらに備え、前記位相補償量補正手段は、前記平均電力計算部から出力されるレンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記積分処理部に出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入する平均電力による判定及び平均値代入部でなることを特徴とするものである。
【００３２】
また、この発明に係る合成開口レーダ装置の像再生方法は、移動プラットフォームに搭載されて、地表や海面の高分解能画像を得る合成開口レーダ装置の像再生方法であって、
（ａ）高周波パルス信号を地表面に向けて送信し、反射エコーを受信して、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ステップと、
（ｂ）前記ステップで得られた信号に画像再生信号処理を行い、２次元の高分解能な画像を再生するステップと、
（ｃ）再生された画像から孤立した点状の目標が存在するレンジを探し、処理に用いるレンジビンを選択するステップと、
（ｄ）選択されたレンジビン内で孤立した点状の目標を探し、その目標が画像の左端に位置するように画像全体をシフトさせるステップと、
（ｅ）（ｄ）の出力に窓関数をアジマス方向に乗算するステップと、
（ｆ）（ｅ）の出力をアジマス方向にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）するステップと、
（Ｇ）（ｆ）の出力をアジマスの空間周波数で微分するステップと、
（ｈ）（ｆ）の出力の複素共役をとるステップと、
（ｉ）（Ｇ）と（ｈ）の出力を乗算するステップと、
（ｊ）（ｉ）の出力の虚数部を抜き出すステップと、
（ｋ）（ｊ）の出力をレンジ方向で加算するステップと、
（ｌ）（ｆ）の出力から電力を計算するステップと、
（ｍ）（ｌ）の出力をレンジ方向で加算するステップと、
（ｎ）（ｍ）の出力の逆数を取るステップと、
（ｏ）（ｋ）の出力と（ｎ）の出力を乗算して、位相誤差の推定値の微分値を求めるステップと、
（ｐ）（ｏ）の出力を積分して位相誤差の推定値を求めるステップと、
（ｑ）（ｐ）の出力から０次と１次の成分を除去するステップと、
（ｒ）（ｑ）の出力から位相補償量を算出するステップと、
（ｓ）（ｆ）の出力と（ｒ）の出力を乗算して位相誤差を補償するステップと、
（ｔ）（ｓ）の出力をＩＦＦＴ（Inverse Fast Fourier Transform）するステップと、
（ｕ）ＩＦＦＴの出力に基づいて（ｄ）ないし（ｔ）の処理を繰り返すかどうかを判定するステップと
を備えた合成開口レーダの像再生方法において、
（ｖ）（ｏ）と（ｐ）のステップの間に、位相誤差の推定値の微分値の絶対値、または、レンジ方向の平均電力を監視して、位相誤差の推定値の微分値を補正するステップ
を備えたことを特徴とするものである。
【００３３】
また、前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として０を代入することを特徴とするものである。
【００３４】
また、前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入することを特徴とするものである。
【００３５】
また、前記（ｖ）ステップは、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、所定値を越えた場合には、前記（ｐ）ステップに出力する位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入することを特徴とするものである。
【００３６】
また、前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに位相誤差の推定値の微分値として０を代入することを特徴とするものである。
【００３７】
また、前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに位相誤差の推定値の微分値として補間処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入することを特徴とするものである。
【００３８】
さらに、前記（ｆ）ステップの出力に対して電力の平均値を求めるステップをさらに備え、前記（ｖ）ステップは、レンジ方向の平均電力を監視し、所定の閾値と平均電力の積未満の場合には、前記（ｐ）ステップに位相誤差の推定値の微分値として平均処理によって求めた位相誤差の推定値の微分値を代入することを特徴とするものである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図面を参照して説明する。図１は、この発明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、図１５に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、２７は、改良型Phase Gradient推定及び補償部であり、図２に示す構成を備える。
【００４０】
図２は、図１に示す改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。図２において、図１６に示す従来例と同一部分は同一符号を付してその説明は省略する。新たな符号として、２８は、位相補償量を監視して補正する位相補償量補正手段を構成するもので、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、位相誤差の推定値の微分値を０とする位相誤差微分値判定及び０代入部である。
【００４１】
次に、この実施の形態１の動作を、図３と図４に示すフローチャートを参照して説明する。図３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る。図３において、ステップＳ１からステップＳ５、およびステップＳ７は、図１７に示す従来例と同じ処理である。実施の形態１に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７は、改良型Phase Gradient推定及び補償を行う（ステップＳ２３）。この処理の詳細を図４に示す。
【００４２】
図４は、図３に示す改良型Phase Gradient推定及び補償ステップＳ２３の内容について詳細に示したものである。図４において、ステップＳ８からステップＳ２２は図１８に示す従来例と同じ処理である。図２に示す位相誤差微分値判定及び０代入部２８は、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、位相誤差の推定値の微分値を０とする（ステップＳ２４）。
【００４３】
このように、本実施の形態１の構成によれば、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視する処理を設けることで、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる。
【００４４】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図１、５と共に説明する。実施の形態２は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を変更したものである。図５は、この改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を詳細に示したものである。図５において、１０から２６は実施の形態１と同じものである。２９は、位相補償量を監視して補正する位相補償量補正手段を構成するもので、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、補間処理によって位相誤差の推定値の微分値を求め、代入する位相誤差微分値判定及び補間値代入部である。
【００４５】
次に、この実施の形態２の動作を図２及び図６のフローチャートと共に説明する。実施の形態２は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定および補償（ステップＳ２３）を変更したものである。図６は、この改良型Phase Gradient推定及び補償の処理を詳細に示したものである。図において、ステップＳ８からＳ２２は実施の形態１と同じ処理である。位相誤差微分値判定及び補間値代入部２９が、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、補間処理によって位相誤差の推定値の微分値を求め、これを代入する（ステップＳ２５）。
【００４６】
このように、本実施の形態２の構成によれば、位相誤差の推定値の微分値を補間処理によって求め、代入することで、０を代入する処理に対して精度が上昇する。
【００４７】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図１及び図７と共に説明する。実施の形態３は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を変更したものである。図７は、この改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を詳細に示したものである。図７において、１０から２６は実施の形態１と同じものである。３０は、位相補償量を監視して補正する位相補償量補正手段を構成するもので、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、アジマスの空間周波数方向における近傍Ｍ点の微分値の平均値を代入する位相誤差微分値判定及び平均値代入部である。ここで、点数Ｍは事前に設定しておく値である。
【００４８】
次に、この実施の形態３の動作を図２及び図８のフローチャートと共に説明する。実施の形態３は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定および補償（ステップＳ２３）を変更したものである。図８は、この改良型Phase Gradient推定及び補償の処理を詳細に示したものである。図８において、ステップＳ８からＳ２２は実施の形態１と同じ処理である。位相誤差微分値判定及び補間処理部３０が、アジマスの空間周波数毎に位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視し、これがπを超えた場合には、算出された値の代わりに、アジマスの空間周波数方向における近傍Ｍ点の微分値の平均値を代入する。ここで、点数Ｍは事前に設定しておく値である（ステップＳ２６）。
【００４９】
このように、本実施の形態３の構成によれば、位相誤差の推定値の微分値を平均処理によって求めることで、補間処理によって求める場合に対して、計算速度が上昇する。
【００５０】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図１及び図９と共に説明する。実施の形態４は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を変更したものである。図９は、この改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を詳細に示したものである。図において、１０から２６は実施の形態１と同じものである。３１と３２は、位相補償量を監視して補正する位相補償量補正手段を構成するもので、３１は、ＦＦＴ部１１の出力に対して電力を計算し、その平均値Ｇを求める平均電力計算部、３２は、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、０を代入する平均電力による判定及び位相誤差微分値０代入部である。ここで、閾値Ａは事前に設定しておく値である。
【００５１】
次に、この実施の形態４の動作を図２及び図１０のフローチャートと共に説明する。実施の形態４は、実施の形態１において、改良型Phase Gradient推定および補償（ステップＳ２３）を変更したものである。図１０は、この改良型Phase Gradient推定及び補償の処理を詳細に示したものである。図において、ステップＳ８からＳ２２は実施の形態２と同じ処理である。平均電力計算部３１が、ＦＦＴ部１１の出力からその平均電力Ｇを計算する（ステップＳ２７）。平均電力による判定及び位相誤差微分値０代入部３２が、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、０を代入する。ここで、閾値Ａは事前に設定しておく値である（ステップＳ２８）。
【００５２】
このように、本実施の形態４の構成によれば、アジマスの空間周波数領域のスペクトル電力を監視する処理を設けることで、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる。
【００５３】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図１及び図１１と共に説明する。実施の形態５は、実施の形態４において、改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を変更したものである。図１１は、この改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を詳細に示したものである。図において、１０から２６および３１は実施の形態４と同じものである。３４は、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、他の位相誤差の推定値の微分値から補間処理によって位相誤差の推定値の微分値を求め、これを代入する平均電力による判定及び位相誤差微分値への補間値代入部である。ここで、閾値Ａは事前に設定しておく値である。
【００５４】
次に、この実施の形態５の動作を図２及び図１２のフローチャートと共に説明する。実施の形態５は、実施の形態４において、改良型Phase Gradient推定および補償（ステップＳ２３）を変更したものである。図１２は、この改良型Phase Gradient推定及び補償の処理を詳細に示したものである。図において、ステップＳ８からＳ２２およびＳ２７は実施の形態４と同じ処理である。平均電力による判定及び位相誤差微分値への補間値代入部３３が、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、補間処理によって位相誤差の推定値の微分値を求め、これを代入する。ここで、閾値Ａは事前に設定しておく値である（ステップＳ２９）。
【００５５】
このように、本実施の形態５の構成によれば、位相誤差の推定値の微分値を補間処理によって求め、代入することで、０を代入する処理に対して精度が上昇する。
【００５６】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６に係る合成開口レーダ装置及び合成開口レーダ装置の像再生方法を図１及び図１３と共に説明する。実施の形態６は、実施の形態４において、改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を変更したものである。図１３は、この改良型Phase Gradient推定及び補償部２７を詳細に示したものである。図において、１０から２６および３１は実施の形態４と同じものである。３４は、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、アジマスの空間周波数方向における近傍Ｍ点の微分値の平均値を代入する平均電力による判定及び位相誤差微分値への平均値代入部である。ここで、閾値Ａ、点数Ｍは事前に設定しておく値である。
【００５７】
次に、この実施の形態６の動作を図２及び図１４のフローチャートと共に説明する。実施の形態６は、実施の形態４において、改良型Phase Gradient推定および補償（ステップＳ２３）を変更したものである。図１４は、この改良型Phase Gradient推定及び補償の処理を詳細に示したものである。図１４において、ステップＳ８からＳ２２およびＳ２７は実施の形態４と同じ処理である。平均電力による判定及び位相誤差微分値への平均値代入部３４が、アジマスの空間周波数毎にレンジ方向の平均電力を監視し、これが閾値Ａと平均電力Ｇの積ＡＧ未満の場合には、位相誤差の推定値の微分値を算出する代わりに、アジマスの空間周波数方向における近傍Ｍ点の微分値の平均値を代入する。ここで、閾値Ａ、点数Ｍは事前に設定しておく値である（ステップＳ３０）。
【００５８】
このように、本実施の形態６の構成によれば、位相誤差の推定値の微分値を平均処理によって求めることで、補間処理によって求める場合に対して、計算速度が上昇する。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、位相誤差の推定値の微分値、あるいは、スペクトルの電力を監視し、誤差が生じる可能性がある場合に、位相誤差の推定値の微分値を補償し、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる合成開口レーダ装置及び合成開口レーダの像再生方法を得ることができる。
【００６０】
また、位相誤差の推定値の微分値の絶対値を監視する処理を設けることで、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる。
【００６１】
また、位相誤差の推定値の微分値を補間処理によって求め、代入することで、０を代入する処理に対して精度が上昇する。
【００６２】
また、位相誤差の推定値の微分値を平均処理によって求めることで、補間処理によって求める場合に対して、計算速度が上昇する。
【００６３】
また、アジマスの空間周波数領域のスペクトル電力を監視する処理を設けることで、位相補償誤差の生じる可能性を削減できる。
【００６４】
また、位相誤差の推定値の微分値を補間処理によって求め、代入することで、０を代入する処理に対して精度が上昇する。
【００６５】
さらに、位相誤差の推定値の微分値を平均処理によって求めることで、補間処理によって求める場合に対して、計算速度が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明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に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図３】  この発明の実施の形態１に係るもので、図１の動作を説明するフローチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１に係るもので、図２の動作を説明するフローチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図６】  この発明の実施の形態２に係るもので、図５の動作を説明するフローチャートである。
【図７】  この発明の実施の形態３に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図８】  この発明の実施の形態３に係るもので、図７の動作を説明するフローチャートである。
【図９】  この発明の実施の形態４に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図１０】  この発明の実施の形態４に係るもので、図９の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】  この発明の実施の形態５に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図１２】  この発明の実施の形態５に係るもので、図１１の動作を説明するフローチャートである。
【図１３】  この発明の実施の形態６に係る改良型Phase Gradient推定及び補償部２７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図１４】  この発明の実施の形態６に係るもので、図１３の動作を説明するフローチャートである。
【図１５】  従来例に係る合成開口レーダ装置の構成図である。
【図１６】  従来例に係るPhase Gradient推定及び補償部７の構成を詳細に示したブロック図である。
【図１７】  従来例に係るもので、図１５の動作を説明するフローチャートである。
【図１８】  従来例に係るもので、図１６の動作を説明するフローチャートである。
【図１９】  図１５に示す画像シフト部５の動作の説明図である。
【符号の説明】
１  送受信アンテナ、２  信号送受信部、３  画像再生処理部、４  レンジビン選択部、５  画像シフト部、６  窓関数乗算部、８  繰り返し判定部、９  画像データ、１０  画像データ、１１  ＦＦＴ部、１２  微分処理部、１３  共役処理部、１４  乗算処理部、１５  虚数部抜き出し部、１６  レンジ方向加算部、１７  電力計算部、１８  レンジ方向加算部、１９  逆数処理部、２０  乗算処理部、２１  積分処理部、２２  ０次、１次成分除去部、２３  位相補償量算出部、２４  乗算処理部、２５  ＩＦＦＴ部、２６  画像データ、２７  改良型Phase Gradient推定及び補償部、２８  位相誤差微分値判定及び０代入部、２９位相誤差微分値判定及び補間値代入部、３０  位相誤差微分値判定及び平均値代入部、３１  平均電力計算部、３２  平均電力による判定及び位相誤差微分値０代入部、３３  平均電力による判定及び位相誤差微分値への補間値代入部、３４  平均電力による判定及び位相誤差微分値への平均値代入部。
【図１】
0003916952.tif 000007
【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】
0003916952.tif 000013
【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】
0003916952.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003916952.tif 000022
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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