(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダ装置の観測領域に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号を取得するパルス信号取得部と、
前記観測領域内の一点と、前記レーダ装置が有する合成開口内の一点とを結ぶ線が地表面に投影された線である投影線の上に存在している複数の点の中で、前記パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、前記合成開口内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償する位相補償部と
を備え、
前記パルス信号取得部は、
それぞれの観測点による散乱後のパルス信号をレンジ方向にフーリエ変換するフーリエ変換部と、
前記フーリエ変換部によるそれぞれのフーリエ変換後の信号に対するレンジセルマイグレーション補償を行う補償処理部と、
前記補償処理部によるそれぞれの補償後の信号をレンジ方向に逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号を、前記パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号として前記位相補償部に出力する逆フーリエ変換部と
を含み、
前記レンジセルに対応する点は、
前記投影線のひとつであるグランドレンジ線の上に存在している複数の点の中で、前記逆フーリエ変換部において逆フーリエ変換された信号のレンジ面に含まれている点である
レーダ信号処理装置。
【請求項２】
前記投影線が複数の領域に分割されており、
前記位相補償部は、
前記複数の領域の中で、それぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点が属する領域を特定し、特定したそれぞれの領域の代表点と、前記合成開口内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償することを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項３】
前記観測領域内の一点は、前記観測領域の中心点であり、前記合成開口内の一点は、前記合成開口の中心点であることを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項４】
前記位相補償部によるそれぞれの位相補償後のパルス信号をアジマス方向にフーリエ変換することで、画像を生成する画像生成部を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ信号処理装置。
【請求項５】
パルス信号取得部が、レーダ装置の観測領域に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号を取得し、
位相補償部が、前記観測領域内の一点と、前記レーダ装置が有する合成開口内の一点とを結ぶ線が地表面に投影された線である投影線上に存在している複数の点の中で、前記パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、前記合成開口内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償し、
前記パルス信号取得部において、
フーリエ変換部が、それぞれの観測点による散乱後のパルス信号をレンジ方向にフーリエ変換し、
補償処理部が、前記フーリエ変換部によるそれぞれのフーリエ変換後の信号に対するレンジセルマイグレーション補償を行い、
逆フーリエ変換部が、前記補償処理部によるそれぞれの補償後の信号をレンジ方向に逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号を、前記パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号として前記位相補償部に出力するレーダ信号処理方法であって、
前記レンジセルに対応する点は、
グランドレンジ線上に存在している複数の点の中で、前記逆フーリエ変換部において逆フーリエ変換された信号のレンジ面に含まれている点である
レーダ信号処理方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のレーダ信号処理装置を備えたレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及びレーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成開口レーダ方式の１つとして、ＤＢＳ（Ｄｏｐｐｌｅｒ  Ｂｅａｍ  Ｓｈａｒｐｅｎｉｎｇ）方式がある（非特許文献１を参照）。ＤＢＳ方式は、地表面上の観測領域に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号をアジマス方向にフーリエ変換することで、それぞれの観測点のドップラー周波数を算出し、それぞれの観測点のドップラー周波数の強度を示すＤＢＳ画像を生成するものである。それぞれの観測点による散乱後のパルス信号の位相は、合成開口を搭載しているプラットフォームの移動で変化する。
ＤＢＳ方式を用いる従来のレーダ信号処理装置は、プラットフォームの移動による位相の変化の影響を抑えるため、観測領域の中心点と合成開口の中心点との距離に基づいて、それぞれの観測点による散乱後のパルス信号の位相を補償する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】F. Zhang, A.Yu, F. He, and Z. Dong, “An Impromved DBS Algorithm Based on Doppler Localization Equations”, 2013 IEEE China Summit and International Conference on Signal and Information Processing, pp. 607-611. 2013.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それぞれの観測点のドップラー周波数は、いわゆるスクイント角の影響を受けて、変位を生じることがある。スクイント角とは、地表面において、アジマス方向と直交している方向とパルス信号の放射方向とのなす角である。ドップラー周波数の変位量（以下「周波数変位量」という）は、観測点の位置毎に異なる。このため、複数の観測点の中には、後述する「ドップラー周波数の変位差分量」が、レーダ装置から放射されるパルス信号のＰＲＦ（Ｐｕｌｓｅ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の半分よりも大きい観測点が存在していることがある。ドップラー周波数の変位差分量は、観測点の周波数変位量の絶対値と、観測領域の中心点の周波数変位量の絶対値との差分である。ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点による散乱後のパルス信号は、アジマスアンビギュイティになり、その結果、当該観測点の結像が劣化することがある。
従来のレーダ信号処理装置によるパルス信号の位相補償は、観測点の位置にかかわらず、観測領域の中心点と合成開口の中心点との距離に基づいて行われる。したがって、従来のレーダ信号処理装置が、それぞれの観測点による散乱後のパルス信号の位相を補償することで、それぞれの観測点のドップラー周波数を変化させても、ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点の数が減るとは限らないという課題があった。【０００５】
本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点の数を減らせることができるレーダ信号処理装置及びレーダ信号処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に係るレーダ信号処理装置は、レーダ装置の観測領域に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号を取得するパルス信号取得部と、観測領域内の一点と、レーダ装置が有する合成開口内の一点とを結ぶ線が地表面に投影された線である投影線の上に存在している複数の点の中で、パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、合成開口内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償する位相補償部とを備え、前記パルス信号取得部は、それぞれの観測点による散乱後のパルス信号をレンジ方向にフーリエ変換するフーリエ変換部と、前記フーリエ変換部によるそれぞれのフーリエ変換後の信号に対するレンジセルマイグレーション補償を行う補償処理部と、前記補償処理部によるそれぞれの補償後の信号をレンジ方向に逆フーリエ変換し、それぞれの逆フーリエ変換後の信号を、前記パルス信号取得部により取得されたそれぞれのパルス信号として前記位相補償部に出力する逆フーリエ変換部とを含み、前記レンジセルに対応する点は、前記投影線のひとつであるグランドレンジ線の上に存在している複数の点の中で、前記逆フーリエ変換部において逆フーリエ変換された信号のレンジ面に含まれている点であるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点の数を減らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置が有する合成開口１と観測領域３との関係を示す斜視図、図１Ｂは、地表面上の観測領域３を示す平面図である。
【図２】実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０を含むレーダ装置を示す構成図である。
【図３】実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０を示す構成図である。
【図４】実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
【図５】レーダ信号処理装置４０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
【図６】観測領域３を含む地表面のドップラー周波数の計測例を示す説明図である。
【図７】レーダ信号処理装置４０の処理手順であるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。
【図８】観測領域３を含む地表面のドップラー周波数の計測例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示をより詳細に説明するために、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るレーダ装置が有する合成開口１と観測領域３との関係を示す説明図である。
図１Ａは、実施の形態１に係るレーダ装置が有する合成開口１と観測領域３との関係を示す斜視図であり、図１Ｂは、地表面上の観測領域３を示す平面図である。
レーダ装置が有する合成開口１は、プラットフォームに搭載されており、プラットフォームの移動に伴って移動する。合成開口１の移動方向であるアジマス方向は、プラットフォームの移動方向と同じである。プラットフォームとしては、例えば、衛星、又は、飛行機が該当する。
合成開口１の中心点１ａは、合成開口１のアジマス方向の長さがＤであるとすれば、アジマス方向における合成開口１の一端からの距離がＤ／２であって、合成開口１の他端からの距離がＤ／２である点である。合成開口１が、図１Ａに示すような２次元平面で表される場合、合成開口１の中心点１ａは、２次元平面において、アジマス方向と直交する方向の一端からの距離と、アジマス方向と直交する方向の他端からの距離とが同じである点である。
ただし、中心点１ａは、厳密に、合成開口１の中心点であるものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、合成開口１の中心点からずれている点であってもよい。
【００１１】
観測領域３は、地表面に存在している、レーダ装置の観測領域である。観測領域３の内部には、複数の観測点２が存在している。
図１では、観測領域３の形状が、四角形である例を示しており、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４は、観測領域３の角点を示している。観測領域３の形状は、四角形であるものに限るものではなく、観測領域３の形状は、例えば、四角形以外の多角形であってもよいし、円形であってもよい。
図１の例では、観測領域３の中心点３ａは、Ｃ１とＣ３とを結ぶ線分と、Ｃ２とＣ４とを結ぶ線分との交点である。
θｓｑは、スクイント角である。グランドレンジ線ＧＲＬは、観測領域３の中心点３ａと、合成開口１の中心点１ａとを結ぶ線が地表面に投影された線（投影線）である。
なお、中心点３ａは、厳密に、観測領域３の中心点であるものに限るものではなく、実用上問題のない範囲で、観測領域３の中心点からずれている点であってもよい。したがって、グランドレンジ線ＧＲＬは、観測領域３内の或る一点と合成開口１内の或る一点とを結ぶ線が地表面に投影された線であってもよい。
【００１２】
図２は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０を含むレーダ装置を示す構成図である。
図３は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０を示す構成図である。
図４は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０のハードウェアを示すハードウェア構成図である。
図２に示すレーダ装置は、信号生成部１０、アナログ回路部２０、アンテナ部３０及びレーダ信号処理装置４０を備えている。
【００１３】
信号生成部１０は、パルス信号生成器１１、補助情報記憶部１２、デジタル信号格納部１３及びＤＢＳ画像記憶部１４を備えている。
アナログ回路部２０は、発振部２１、乗算部２２、増幅部２３、切換部２４、増幅部２５、乗算部２６、フィルタ部２７及びアナログデジタルコンバータ（以下「Ａ／Ｄコンバータ」という）２８を備えている。
【００１４】
パルス信号生成器１１は、パルス信号を生成し、パルス信号を乗算部２２に出力する。
パルス信号生成器１１により生成されるパルス信号は、信号レベルがＨレベルとＬレベルとの間で繰り返し変化する単純なパルス信号であってもよいし、チャープパルス信号であってもよい。
補助情報記憶部１２は、補助情報として、プラットフォームの軌道情報、観測幾何情報及びレーダ諸元等を記憶している。
デジタル信号格納部１３は、Ａ／Ｄコンバータ２８から出力されたデジタル信号を一時的に格納し、デジタル信号をレーダ信号処理装置４０に出力する。
ＤＢＳ画像記憶部１４は、レーダ信号処理装置４０により生成されたＤＢＳ画像を記憶する。
【００１５】
発振部２１は、搬送波を発振する。
乗算部２２は、発振部２１により発振された搬送波をパルス信号生成器１１から出力されたパルス信号に乗算することで、パルス信号の周波数をアップコンバートする。
乗算部２２は、アップコンバート後のパルス信号を増幅部２３に出力する。
増幅部２３は、乗算部２２から出力されたアップコンバート後のパルス信号を増幅し、増幅後のパルス信号を切換部２４に出力する。
【００１６】
切換部２４は、増幅部２３から出力された増幅後のパルス信号をアンテナ部３０に出力し、アンテナ部３０から出力された受信信号を増幅部２５に出力する。
増幅部２５は、切換部２４から出力された受信信号を増幅し、増幅後の受信信号を乗算部２６に出力する。
乗算部２６は、発振部２１により発振された搬送波を増幅部２５から出力された増幅後の受信信号に乗算することで、受信信号の周波数をダウンコンバートする。
乗算部２６は、ダウンコンバート後の受信信号をフィルタ部２７に出力する。
【００１７】
フィルタ部２７は、例えば、バンドパスフィルタによって実現される。
フィルタ部２７は、乗算部２６から出力されたダウンコンバート後の受信信号に含まれている帯域外の成分を抑圧し、帯域外成分抑圧後の受信信号をＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２８は、フィルタ部２７から出力された帯域外成分抑圧後の受信信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタル信号をデジタル信号格納部１３に出力する。
【００１８】
アンテナ部３０は、切換部２４から出力されたパルス信号をビームとして、観測領域３に向けて放射する。
また、アンテナ部３０は、観測領域３に含まれているそれぞれの観測点２による散乱後のパルス信号を受信し、それぞれの散乱後のパルス信号を受信信号として切換部２４に出力する。
【００１９】
レーダ信号処理装置４０は、パルス信号取得部４１、位相補償部４６及び画像生成部４７を備えている。
パルス信号取得部４１は、フーリエ変換部４２、レンジ圧縮部４３、補償処理部４４及び逆フーリエ変換部４５を備えている。
パルス信号取得部４１は、観測領域３に含まれている複数の観測点２のそれぞれによる散乱後のパルス信号として、デジタル信号格納部１３に格納されているそれぞれのデジタル信号を取得する。
【００２０】
フーリエ変換部４２は、例えば、図４に示すフーリエ変換回路５１によって実現される。
フーリエ変換部４２は、デジタル信号格納部１３からそれぞれのデジタル信号を取得し、それぞれのデジタル信号をレンジ方向にフーリエ変換する。
フーリエ変換部４２は、それぞれのフーリエ変換後の信号をレンジ圧縮部４３に出力する。
【００２１】
レンジ圧縮部４３は、例えば、図４に示すレンジ圧縮回路５２によって実現される。
レンジ圧縮部４３は、フーリエ変換部４２から出力されたそれぞれのフーリエ変換後の信号にレンジ圧縮用の参照関数を乗算することで、それぞれのフーリエ変換後の信号をレンジ圧縮する。
レンジ圧縮部４３は、それぞれのレンジ圧縮後の信号を補償処理部４４に出力する。
【００２２】
補償処理部４４は、例えば、図４に示す補償処理回路５３によって実現される。
補償処理部４４は、レンジ圧縮部４３から出力されたそれぞれのレンジ圧縮後の信号に対するレンジセルマイグレーション補償を行う。
補償処理部４４は、それぞれのマイグレーション補償後の信号を逆フーリエ変換部４５に出力する。
【００２３】
逆フーリエ変換部４５は、例えば、図４に示す逆フーリエ変換回路５４によって実現される。
逆フーリエ変換部４５は、補償処理部４４から出力されたそれぞれのマイグレーション補償後の信号をレンジ方向に逆フーリエ変換する。
逆フーリエ変換部４５は、パルス信号取得部４１により取得されたそれぞれのパルス信号として、それぞれの逆フーリエ変換後の信号を位相補償部４６に出力する。
【００２４】
位相補償部４６は、例えば、図４に示す位相補償回路５５によって実現される。
位相補償部４６は、グランドレンジ線ＧＲＬ上に存在している複数の点の中で、パルス信号取得部４１により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償する。
図３に示すレーダ信号処理装置４０では、グランドレンジ線ＧＲＬが、観測領域３の中心点３ａと、合成開口１の中心点１ａとを結ぶ線が地表面に投影された線であるものを想定している。グランドレンジ線ＧＲＬの一端が、観測領域３の中心点３ａ以外の或る一点であり、グランドレンジ線ＧＲＬの他端が、合成開口１の中心点１ａ以外の或る一点であれば、位相補償部４６は、合成開口１の中心点１ａの代わりに、合成開口１内の或る一点を用いて、パルス信号の位相を補償する。
位相補償部４６は、それぞれの位相補償後のパルス信号を画像生成部４７に出力する。
【００２５】
画像生成部４７は、例えば、図４に示す画像生成回路５６によって実現される。
画像生成部４７は、位相補償部４６によるそれぞれの位相補償後のパルス信号をアジマス方向にフーリエ変換することで、ＤＢＳ画像を生成する。
画像生成部４７は、ＤＢＳ画像をＤＢＳ画像記憶部１４に出力する。
【００２６】
図３では、レーダ信号処理装置４０の構成要素であるフーリエ変換部４２、レンジ圧縮部４３、補償処理部４４、逆フーリエ変換部４５、位相補償部４６及び画像生成部４７のそれぞれが、図４に示すような専用のハードウェアによって実現されるものを想定している。即ち、レーダ信号処理装置４０が、フーリエ変換回路５１、レンジ圧縮回路５２、補償処理回路５３、逆フーリエ変換回路５４、位相補償回路５５及び画像生成回路５６によって実現されるものを想定している。
【００２７】
フーリエ変換回路５１、レンジ圧縮回路５２、補償処理回路５３、逆フーリエ変換回路５４、位相補償回路５５及び画像生成回路５６のそれぞれは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、又は、これらを組み合わせたものが該当する。
【００２８】
レーダ信号処理装置４０の構成要素は、専用のハードウェアによって実現されるものに限るものではなく、レーダ信号処理装置４０が、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現されるものであってもよい。
ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、あるいは、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）が該当する。
【００２９】
図５は、レーダ信号処理装置４０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合のコンピュータのハードウェア構成図である。
レーダ信号処理装置４０が、ソフトウェア又はファームウェア等によって実現される場合、フーリエ変換部４２、レンジ圧縮部４３、補償処理部４４、逆フーリエ変換部４５、位相補償部４６及び画像生成部４７におけるそれぞれの処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムがメモリ６１に格納される。そして、コンピュータのプロセッサ６２がメモリ６１に格納されているプログラムを実行する。
【００３０】
また、図４では、レーダ信号処理装置４０の構成要素のそれぞれが専用のハードウェアによって実現される例を示し、図５では、レーダ信号処理装置４０がソフトウェア又はファームウェア等によって実現される例を示している。しかし、これは一例に過ぎず、レーダ信号処理装置４０における一部の構成要素が専用のハードウェアによって実現され、残りの構成要素がソフトウェア又はファームウェア等によって実現されるものであってもよい。
【００３１】
図６は、観測領域３を含む地表面のドップラー周波数の計測例を示す説明図である。
図６では、観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数が、基準のドップラー周波数とされて、観測領域３に含まれているそれぞれの観測点２のドップラー周波数が等高線状にマップ表示されている。基準のドップラー周波数は、０［Ｈｚ］であり、観測点２のドップラー周波数は、基準のドップラー周波数との差分である。図６に示す等高線状のマップにおいて、例えば、濃度が高いほど、ドップラー周波数が低い。
図６に示す直線は、グランドレンジ線ＧＲＬである。
【００３２】
ドップラー周波数は、図６に示すように、観測点２の位置毎に相違している。例えば、観測領域３の角点である観測点Ｃ１，観測点Ｃ２，観測点Ｃ３，観測点Ｃ４のうち、観測点Ｃ２，観測点Ｃ４のドップラー周波数は、観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数に近いが、観測点Ｃ１，観測点Ｃ３のドップラー周波数は、観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数と大きく相違している。このため、観測点Ｃ１及び観測点Ｃ３におけるそれぞれのドップラー周波数の変位差分量は、ＰＲＦの半分よりも大きいことがある。
観測点Ｃ１，観測点Ｃ３のドップラー周波数が、観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数と大きく相違している理由は、スクイント角θｓｑが０でなく、レーダ装置が、斜め方向に観測領域３を観測し、さらにスクイント角θｓｑが高くなるにつれ、周波数変位量の変化が急峻になるためである。観測点Ｃ１，観測点Ｃ３のドップラー周波数の絶対値と、観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数の絶対値との差分は、スクイント角θｓｑの変化に伴って変化する。
【００３３】
従来のレーダ信号処理装置は、観測点Ｃ１，観測点Ｃ２，観測点Ｃ３及び観測点Ｃ４のそれぞれによる散乱後のパルス信号の位相を補償している。しかし、従来のレーダ信号処理装置によるパルス信号の位相補償は、観測点２の位置にかかわらず、観測領域３の中心点３ａと合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて行われている。したがって、従来のレーダ信号処理装置が、観測点Ｃ１，観測点Ｃ２，観測点Ｃ３及び観測点Ｃ４のそれぞれによる散乱後のパルス信号の位相を補償することで、観測点Ｃ１，観測点Ｃ２，観測点Ｃ３及び観測点Ｃ４におけるそれぞれのドップラー周波数を変化させても、観測点Ｃ１及び観測点Ｃ３のように、周波数変位量の大きな観測点のドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分以下にならないことがある。ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分以下にならなければ、観測点Ｃ１及び観測点Ｃ３のそれぞれによる散乱後のパルス信号がアジマスアンビギュイティになり、その結果、観測点Ｃ１及び観測点Ｃ３のそれぞれが画像上で結像しないことがある。
【００３４】
グランドレンジ線ＧＲＬ上に存在している複数の点の中で、観測点Ｃ１のパルス信号のレンジセルに対応する点Ｒ１のドップラー周波数と、観測点Ｃ１のドップラー周波数との差分は、スクイント角θｓｑが高くても、観測点Ｃ１のドップラー周波数と観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数との差分と比べて小さい。
また、グランドレンジ線ＧＲＬ上に存在している複数の点の中で、観測点Ｃ３のパルス信号のレンジセルに対応する点Ｒ３のドップラー周波数と、観測点Ｃ３のドップラー周波数との差分は、スクイント角θｓｑが高くなり、周波数変位量の変化量が急峻となっても、観測点Ｃ３のドップラー周波数と観測領域３の中心点３ａのドップラー周波数との差分と比べて小さい。
したがって、観測点Ｃ１のパルス信号については、点Ｒ１と合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて、位相補償が行われれば、観測領域３の中心点３ａと合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて、位相補償が行われる場合よりも、ドップラー周波数の変位差分量が小さくなる。
また、観測点Ｃ３のパルス信号については、点Ｒ３と合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて、位相補償が行われれば、観測領域３の中心点３ａと合成開口１の中心点１ａとの距離に基づいて、位相補償が行われる場合よりも、ドップラー周波数の変位差分量が小さくなる。
【００３５】
次に、図１に示すレーダ装置の動作について説明する。
図７は、レーダ信号処理装置４０の処理手順であるレーダ信号処理方法を示すフローチャートである。
信号生成部１０のパルス信号生成器１１は、パルス信号を生成し、パルス信号をアナログ回路部２０の乗算部２２に出力する。
【００３６】
アナログ回路部２０の発振部２１は、搬送波を発振する。
発振部２１は、搬送波を乗算部２２及び乗算部２６のそれぞれに出力する。
乗算部２２は、パルス信号生成器１１からパルス信号を受けると、搬送波をパルス信号に乗算することで、パルス信号の周波数をアップコンバートする。
乗算部２２は、アップコンバート後のパルス信号を増幅部２３に出力する。
増幅部２３は、乗算部２２から出力されたアップコンバート後のパルス信号を増幅し、増幅後のパルス信号を切換部２４に出力する。
【００３７】
切換部２４は、増幅部２３から出力された増幅後のパルス信号をアンテナ部３０に出力する。
アンテナ部３０は、切換部２４から出力されたパルス信号をビームとして、観測領域３に向けて放射する。
アンテナ部３０から放射されたパルス信号は、観測領域３に含まれているそれぞれの観測点２によって散乱される。それぞれの観測点２による散乱後のパルス信号は、アンテナ部３０に戻ってくる。
アンテナ部３０は、それぞれの観測点２による散乱後のパルス信号を受信し、それぞれの散乱後のパルス信号を受信信号として切換部２４に出力する。
切換部２４は、アンテナ部３０から出力されたそれぞれの受信信号を増幅部２５に出力する。
【００３８】
増幅部２５は、切換部２４から出力されたそれぞれの受信信号を増幅し、それぞれの増幅後の受信信号を乗算部２６に出力する。
乗算部２６は、増幅部２５から、それぞれの増幅後の受信信号を受けると、発振部２１により発振された搬送波をそれぞれの受信信号に乗算することで、それぞれの受信信号の周波数をダウンコンバートする。
乗算部２６は、それぞれのダウンコンバート後の受信信号をフィルタ部２７に出力する。
【００３９】
フィルタ部２７は、乗算部２６から出力されたそれぞれのダウンコンバート後の受信信号に含まれている帯域外の成分を抑圧し、それぞれの帯域外成分抑圧後の受信信号をＡ／Ｄコンバータ２８に出力する。
Ａ／Ｄコンバータ２８は、フィルタ部２７からそれぞれの帯域外成分抑圧後の受信信号を受けると、それぞれの受信信号をアナログ信号からデジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）に変換する。
Ａ／Ｄコンバータ２８は、それぞれのデジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）をデジタル信号格納部１３に出力する。
ｎは、レンジセル番号を示し、ｈは、パルス番号を示している。デジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）は、レンジ−ヒットの次元で表現している。
【００４０】
レーダ信号処理装置４０のフーリエ変換部４２は、デジタル信号格納部１３から、それぞれのデジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）を取得する。
フーリエ変換部４２は、それぞれのデジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）をレンジ方向にフーリエ変換する（図７のステップＳＴ１）。
デジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）をフーリエ変換する手段として、フーリエ変換部４２は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いることができる。ただし、これは一例に過ぎず、フーリエ変換部４２は、例えば、ＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて、デジタル信号ｓ０（ｎ，ｈ）をレンジ方向にフーリエ変換するようにしてもよい。
フーリエ変換部４２は、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ０（ｎ，ｈ）をレンジ圧縮部４３に出力する。
【００４１】
レンジ圧縮部４３は、フーリエ変換部４２から、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ０（ｎ，ｈ）を取得する。
レンジ圧縮部４３は、以下の式（１）に示すように、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ０（ｎ，ｈ）にレンジ圧縮用の参照関数Ｇ（ｎ）を乗算することで、それぞれのフーリエ変換後の信号Ｓ０（ｎ，ｈ）をレンジ圧縮する（図７のステップＳＴ２）。レンジ圧縮用の参照関数Ｇ（ｎ）は、公知の関数であるため、詳細な説明を省略する。
レンジ圧縮部４３は、レンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）を補償処理部４４に出力する。
【００４２】
0006961135.tif 000002
【００４３】
補償処理部４４は、レンジ圧縮部４３から、それぞれのレンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）を取得し、補助情報記憶部１２から、補助情報として、プラットフォームの軌道情報、観測幾何情報及びレーダ諸元等を取得する。
補償処理部４４は、レンジ圧縮部４３から、レンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）を取得する毎に、補助情報に基づいて、観測領域３の中心点３ａと合成開口１の中心点１ａとの距離ｒ０（ｈ）を算出する。
ここでは、説明の便宜上、観測領域３の中心点３ａの座標が、［０，０，０］であるものとする。合成開口１の中心点１ａの座標を表す３次元ベクトルｐ（ｈ）は、プラットフォームの軌道情報等から得られる。距離ｒ０（ｈ）の算出処理自体は、公知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００４４】
補償処理部４４は、以下の式（２）に示すように、距離ｒ０（ｈ）に基づいて、それぞれのレンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）に対するレンジセルマイグレーション補償を行う（図７のステップＳＴ３）。それぞれのレンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）に対するレンジセルマイグレーション補償が行われることで、全てのヒットにおいて、同じ観測対象２のレンジセルが、同一のレンジセルに位置するように補償される。
補償処理部４４は、それぞれのマイグレーション補償後の信号Ｓｍｉｇ（ｎ，ｈ）を逆フーリエ変換部４５に出力する。
【００４５】
0006961135.tif 000003
式（２）において、ｆ（ｎ）は、レンジ圧縮後の信号Ｓｃｏｍｐ（ｎ，ｈ）のレンジ周波数であり、ｃは、光速である。
【００４６】
図３に示すレーダ信号処理装置４０では、補償処理部４４が、観測領域３の中心点３ａを基準にして、レンジセルマイグレーション補償を行っている。しかし、これは一例に過ぎず、補償処理部４４が、観測領域３の中心点３ａ以外の点を基準にして、レンジセルマイグレーション補償を行うようにしてもよい。
【００４７】
逆フーリエ変換部４５は、補償処理部４４から、それぞれのマイグレーション補償後の信号Ｓｍｉｇ（ｎ，ｈ）を取得する。
逆フーリエ変換部４５は、それぞれのマイグレーション補償後の信号Ｓｍｉｇ（ｎ，ｈ）をレンジ方向に逆フーリエ変換する（図７のステップＳＴ４）。
マイグレーション補償後の信号Ｓｍｉｇ（ｎ，ｈ）を逆フーリエ変換する手段として、逆フーリエ変換部４５は、ＩＦＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いることができる。ただし、これは一例に過ぎず、逆フーリエ変換部４５は、例えば、ＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いて、それぞれのマイグレーション補償後の信号Ｓｍｉｇ（ｎ，ｈ）をレンジ方向に逆フーリエ変換するようにしてもよい。
逆フーリエ変換部４５は、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）を位相補償部４６に出力する。
【００４８】
位相補償部４６は、逆フーリエ変換部４５から、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）を取得し、補助情報記憶部１２から、補助情報として、プラットフォームの軌道情報、観測幾何情報及びレーダ諸元等を取得する。
位相補償部４６は、グランドレンジ線ＧＲＬ上に存在している複数の点の中で、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）のレンジセルｎに対応する点の座標を表す３次元ベクトルｐｇ（ｎ）を特定する。逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）のレンジセルｎに対応する点は、グランドレンジ線ＧＲＬ上に存在している複数の点の中で、例えば、逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）の等レンジ面に含まれている点である。例えば、観測点がＣ１であれば、レンジセルｎに対応する点は、Ｒ１であり、観測点がＣ３であれば、レンジセルｎに対応する点は、Ｒ３である。レンジセルｎに対応する点の座標を表す３次元ベクトルｐｇ（ｎ）は、補助情報から得られる。
また、位相補償部４６は、合成開口１の中心点１ａの座標を表す３次元ベクトルｐ（ｈ）を特定する。３次元ベクトルｐ（ｈ）は、プラットフォームの軌道情報等から得られる。
位相補償部４６は、以下の式（３）に示すように、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）のレンジセルｎに対応する点と、合成開口１の中心点１ａとの距離ｒ（ｎ，ｈ）を算出する。
【００４９】
0006961135.tif 000004
【００５０】
位相補償部４６は、以下の式（４）に示すように、距離ｒ（ｎ，ｈ）に基づいて、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）の位相を補償する（図７のステップＳＴ５）。
位相補償部４６は、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）を画像生成部４７に出力する。
【００５１】
0006961135.tif 000005
式（４）において、ｆｃは、逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）の中心周波数である。
【００５２】
画像生成部４７は、位相補償部４６から、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）を取得する。
画像生成部４７は、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）をアジマス方向にフーリエ変換することで、ＤＢＳ画像Ｓｄｂｓ（ｎ，ｈ）を生成する（図７のステップＳＴ６）。
即ち、画像生成部４７は、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）をアジマス方向にフーリエ変換することで、それぞれの観測点２のドップラー周波数を算出し、それぞれの観測点２のドップラー周波数の強度を示すＤＢＳ画像Ｓｄｂｓ（ｎ，ｈ）を生成する。
画像生成部４７は、ＤＢＳ画像Ｓｄｂｓ（ｎ，ｈ）をＤＢＳ画像記憶部１４に出力する。
ＤＢＳ画像記憶部１４に記憶されたＤＢＳ画像Ｓｄｂｓ（ｎ，ｈ）は、例えば、図示せぬ表示器に表示される。
【００５３】
位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）をフーリエ変換する手段として、画像生成部４７は、ＦＦＴを用いることができる。ただし、これは一例に過ぎず、画像生成部４７は、例えば、ＤＦＴを用いて、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）をレンジ方向にフーリエ変換するようにしてもよい。
【００５４】
以上の実施の形態１では、レーダ装置の観測領域３に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号を取得するパルス信号取得部４１と、観測領域３内の一点と、レーダ装置が有する合成開口１内の一点とを結ぶ線が地表面に投影された線である投影線上に存在している複数の点の中で、パルス信号取得部４１により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、合成開口１内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償する位相補償部４６とを備えるように、レーダ信号処理装置４０を構成した。したがって、レーダ信号処理装置４０は、ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点２の数を減らせることができる。
【００５５】
実施の形態２．
実施の形態２では、投影線が複数の領域に分割されているレーダ信号処理装置４０について説明する。
実施の形態２に係るレーダ信号処理装置４０の構成は、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０の構成と同じであり、実施の形態２に係るレーダ信号処理装置４０を示す構成図は、図３である。
【００５６】
図８は、観測領域３を含む地表面のドップラー周波数の計測例を示す説明図である。
図８において、投影線であるグランドレンジ線ＧＲＬは、Ｍ個の領域Ｇ１〜ＧＭに分割されている。Ｍは、２以上の整数である。ｇｍ（ｍ＝１，・・・，Ｍ）は、領域Ｇｍに存在している複数の点の中の代表点である。代表点ｇｍは、領域Ｇｍに存在している複数の点の中のいずれの点でもよいが、例えば、領域Ｇｍの中心に位置している点が、代表点ｇｍとして用いられる。
実施の形態２に係るレーダ信号処理装置４０では、位相補償部４６は、Ｍ個の領域Ｇ１〜ＧＭの中で、それぞれの観測点２による散乱後のパルス信号のレンジセルに対応する点が属する領域Ｇｍを特定する。
図８では、例えば、観測点がＣ１であれば、パルス信号のレンジセルに対応する点が属する領域がＧＭであると特定され、観測点がＣ３であれば、パルス信号のレンジセルに対応する点が属する領域がＧ２であると特定される。領域Ｇ２の代表点はｇ２であり、領域ＧＭの代表点はｇＭである。
位相補償部４６は、特定したそれぞれの領域Ｇｍの代表点ｇｍと、合成開口１内の一点である中心点１ａとの距離に基づいて、パルス信号の位相を補償する。
【００５７】
以下、位相補償部４６による位相補償処理を具体的に説明する。
位相補償部４６は、特定したそれぞれの領域Ｇｍの代表点ｇｍの座標を表す３次元ベクトルｐｇ’（ｎ）を特定する。３次元ベクトルｐｇ’（ｈ）は、補助情報から得られる。
位相補償部４６は、以下の式（５）に示すように、特定したそれぞれの領域Ｇｍの代表点ｇｍと、合成開口１の中心点１ａとの距離ｒ’（ｎ，ｈ）を算出する。
【００５８】
0006961135.tif 000006
【００５９】
位相補償部４６は、以下の式（６）に示すように、距離ｒ’（ｎ，ｈ）に基づいて、それぞれの逆フーリエ変換後の信号ｓ（ｎ，ｈ）の位相を補償する。
位相補償部４６は、それぞれの位相補償後の信号ｓｐｈ（ｎ，ｈ）を画像生成部４７に出力する。
【００６０】
0006961135.tif 000007
【００６１】
実施の形態２に係るレーダ信号処理装置４０でも、実施の形態１に係るレーダ信号処理装置４０と同様に、ドップラー周波数の変位差分量がＰＲＦの半分よりも大きい観測点２の数を減らせることができる。
【００６２】
なお、本開示は、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示は、レーダ信号処理装置、レーダ信号処理方法及びレーダ装置に適している。
【符号の説明】
【００６４】
１  合成開口、１ａ  中心点、２  観測点、３  観測領域、３ａ  中心点、１０  信号生成部、１１  パルス信号生成器、１２  補助情報記憶部、１３  デジタル信号格納部、１４  ＤＢＳ画像記憶部、２０  アナログ回路部、２１  発振部、２２  乗算部、２３  増幅部、２４  切換部、２５  増幅部、２６  乗算部、２７  フィルタ部、２８  Ａ／Ｄコンバータ、３０  アンテナ部、４０  レーダ信号処理装置、４１  パルス信号取得部、４２  フーリエ変換部、４３  レンジ圧縮部、４４  補償処理部、４５  逆フーリエ変換部、４６  位相補償部、４７  画像生成部、５１  フーリエ変換回路、５２  レンジ圧縮回路、５３  補償処理回路、５４  逆フーリエ変換回路、５５  位相補償回路、５６  画像生成回路、６１  メモリ、６２  プロセッサ。
【要約】
レーダ装置の観測領域（３）に含まれている複数の観測点のそれぞれによる散乱後のパルス信号を取得するパルス信号取得部（４１）と、観測領域（３）内の一点と、レーダ装置が有する合成開口（１）内の一点とを結ぶ線が地表面に投影された線である投影線上に存在している複数の点の中で、パルス信号取得部（４１）により取得されたそれぞれのパルス信号のレンジセルに対応する点と、合成開口（１）内の一点との距離に基づいて、それぞれのパルス信号の位相を補償する位相補償部（４６）とを備えるように、レーダ信号処理装置（４０）を構成した。【図１】
0006961135.tif 000008
【図２】
0006961135.tif 000009
【図３】
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【図４】
0006961135.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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