(57)【要約】      （修正有）【課題】全周波数帯域での方位測定より分解能を向上する。【解決手段】分解能は、周波数が高いほどビームの収束径が小さくなるので、受信波形に含まれる周波数成分から、高い周波数成分を抽出して方位測定をおこなうことにより高解像度で方位を得る。距離測定については、全周波数帯域を用いて高い距離分解能を得る。偶然高い周波数成分においてスペックルが発生した場合、イメージが乱れることになり重要な問題となる。この問題を回避するため受信波形に含まれる周波数を数帯域に分割して、各々の帯域でイメージ処理し、各帯域のイメージを選択するとともに、任意の帯域のイメージを合成することにより回避する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
レーダ方式
【請求項１】
広帯域な電磁波を送信し、目標からの反射波を受信するイメージングレーダにおいて、目標から反射して戻ってくる受信信号に含まれる全周波数帯域で目標までの距離を測定する。次に、この距離からの受信信号から高い周波数成分の信号のみを抽出し、このデータを用いて画像化することを特徴としたレーダ。
【請求項２】
広帯域な電磁波を送信し、目標からの反射信号を受信するイメージングレーダにおいて、目標から反射して戻ってくる受信信号に含まれる周波数を任意の周波数帯域に分割し、各周波数帯域で目標の方位測定及び距離測定をおこない、各周波数帯域での距離測定結果と方位測定結果を用いることを特徴としたレーダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、広帯域な電磁波を送信し、目標からの反射信号を受信するインパルスタイプイメージングレーダにおいて、方位分解能、（解像度）の向上と、イメージに発生するスペックルの低減を行う処理に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のイメージングレーダは、周波数を掃引するＦＭＣＷレーダ方式と、パルスを送信するパルスレーダ方式に分類できる。いずれのレーダも、周波数帯域が広い程距離分解能が向上するため可能な限り周波数帯域を広く設計していた。方位分解能（解像度）は、電磁波であるためビームを収束させる限界は波長の１．２倍程度である。よって、周波数が高い程分解能は高くなるのでイメージングレーダは、ミリ波が多く使われている。
図１に示すようにイメージングレーダの従来回路では全周波数帯域で距離測定と方位測定を実施している。なお、広帯域の場合の解像度は、帯域の中心周波数で決まるため、高い周波数成分が含まれているにもかかわらず低い周波数成分の影響で分解能が低下していた。
また、イメージングレーダで画面が乱れる要因にスペックルがあった。スペックルは、目標に凹凸がある場合、反射され戻ってくる信号の経路差が、λ／４＋λ×ｎ／２（λ：波長）のとき反射信号が、打ち消されることで発生する。目標に凹凸があるものは、必ずスペックルが発生し問題となった。ちなみに、１オクターブ以上帯域がある場合は、帯域の上下では反射信号の位相が逆転するため必ずある帯域において反射信号は加算されるのでスペックルは発生しない。しかしこのことは、反射信号の全周波数帯域の平均値をとることを意味し、イメージのコントラストと前述したように方位分解能が低くなってしまった。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  広帯域な周波数成分をもったイメージングレーダにおいて、距離分解能を低下させず方位分解能を向上させることが課題である。また、スペックルが発生した場合の回避策が課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  分解能は、周波数が高いほどビームの収束径が小さくなるので、受信波形に含まれる周波数成分から、高い周波数成分を抽出して方位測定をおこなうことにより解決する。帯域が狭いのでこのとき距離分解能は劣化する。よって、これまでと同じ全周波数帯域を用いて距離測定すれば、距離分解能は同一で、方位分解能のみが向上することになる。前述した方法で、偶然高い周波数成分においてスペックルが発生した場合、イメージが乱れることになり大きい問題となる。この問題を回避するため受信波形に含まれる周波数を数帯域に分割して、各々の帯域でイメージ処理し、各帯域のイメージを選択表示及び任意の帯域のイメージを合成して表示できるようにすることにより回避する。
【発明の効果】
【０００５】  本発明の方法を用いると、受信周波数の高い周波数成分を抽出して方位測定を行うので、全周波数帯域での方位測定より分解能が向上する。
また、抽出した高周波数領域で、スペックルが発生していても別の周波数帯域の分析結果を表示するため、正しく物体の形を認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】以下、本発明に係るレーダについて、〔実施形態１〕、〔実施形態２〕の順で図面を参照しつつ詳細に説明する。
図２に実施形態１を示す。送信器２１からアンテナを介して電磁波を送信する。電磁波が目標で反射されて、アンテナを介して受信器に入力され、受信器２２で信号を増幅しＡＤ変換器でデジタルデータに変換する。このデータを２分割し、一方は、そのままのデータを使い距離測定２５を行う。また、他方は、信号の高い周波数成分のみを抽出するデジタルフィルタに通し方位測定２６をおこなう。別々のデータで処理した、距離測定結果と方位測定結果を統合しイメージデータを表示２８する。
次に、図３に実施形態２を示す。図２の高い周波数成分の抽出の替りに全周波数帯域を数分割するデジタルフィルタ３４，３６を並列に配置し、それぞれのデータで距離測定と方位測定３５を行う。そして任意の各分析結果を表示３８する。表示は、複数の周波数帯域のイメージデータを合成（加算、乗算等）し表示する。
実施形態では、デジタルフィルタを使い受信信号の周波数成分を分割しているが、フーリエ変換により周波数領域に変換し、この周波数データを、帯域分割し、分割した帯域毎で逆フーリエ変換して時間領域に戻してもかまわない。【０００７】これまでの実施形態は、インパルス波を用いた例であるが、広帯域に周波数をスイープさせてイメージ画像を作成するようなレーダでも同様である。この場合、周波数をスイープしているので、デジタルフィルタとかフーリエ変換を使わなくても直接帯域分割行えばよい。また、ＲＦ帯域で周波数分割する場は、アナログフィルタで分割すればよい。
【実施例】
【０００８】図４は、実施形態２を使用した実施例である。送信器４１からのインパルス波をレンズ４９で収束させ物体で焦点を結ぶように配置している。目標の円柱５０で反射され戻ってくる電磁波をレンズ４９で収束し、収束した電磁波を受信アンテナ５２で集め電磁波を受信器へ送り増幅している。そしてアナログ信号を直接シーケンシャルサンプリングで波形をデジタル信号に変換している。デジタル信号を、そのまま距離測定及び方位測定をおこなう。６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚのデジタルバンドパスフィルタと３５ＧＨｚ−４０ＧＨｚのデジタルバンドパスフィルタで周波数を分割し、それぞれのデジタル信号を距離測定及び方位測定をおこなう。そして、３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯と６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯及び３５ＧＨｚ−４０ＧＨｚ帯のイメージを図５に示す。図５から明らかに、６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯のイメージサークルが小さく分解能が、全帯域３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯に比べ向上するのがわかる。【０００９】  アルミ板に大きさの違う穴と、大きさ、高さが異なる円柱がある目標でイメージングを実施した。図６に目標を、図７に全帯域３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯，図８に６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯，図９に３５ＧＨｚ−４０ＧＨｚ帯及び図１０に図７と図８を対数加算（掛け算）したイメージを示す。明らかに、図７よりも図１０の対数加算イメージがよく見えることがわかる。
ここでは、加算したが、乗算とか最大値検出等の処理を追加するとさらに鮮明に見えると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】従来の構成の説明図
【図２】本発明の実施形態１の構成図
【図３】本発明の実施形態２の構成図
【図４】実施例の構成図
【図５】実施例の取得イメージ
【図６】凹凸目標
【図７】３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯イメージ
【図８】６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯イメージ
【図９】３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯イメージ
【図１０】３５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯イメージと６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ帯イメージの加算イメージ
【符号の説明】
【００１１】１１，２１，３１  送信器
１２，２２，３２  受信器
１３，３５，４５  距離測定／方位測定
１４，２８，３８，４８  表示
２４  高い周波数成分の抽出
２５  距離測定
２６  方位測定
２７，４７  距離測定結果と方位測定結果の統合
３４  周波数帯域  高
３６  周波数帯域  低
４３  シーケンシャルＡ／Ｄ変換
４４  デジタルバンドパスフィルタ６５ＧＨｚ−７０ＧＨｚ
４５  デジタルバンドパスフィルタ３５ＧＨｚ−４０ＧＨｚ
４８  選択表示
【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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