(57)【要約】  レーダ信号画像化装置３０は、非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信部３１と、対象物の位置を推定する位置推定部３２と、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定部３３と、推定された対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う合成開口処理部３４とを備える。
2019234852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信部と、
前記対象物の位置を推定する位置推定部と、
前記対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定部と、
推定された前記対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて前記対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う合成開口処理部とを備える
ことを特徴とするレーダ信号画像化装置。
【請求項２】
合成開口処理部は、対象物から反射されたレーダ信号のうち推定された動揺度が第１の所定値よりも小さい期間に対応するレーダ信号に対して合成開口処理を行う
請求項１記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項３】
合成開口処理部は、対象物から反射されたレーダ信号のうち推定された動揺度の変化量が第２の所定値よりも小さい期間に対応するレーダ信号に対して合成開口処理を行う
請求項１または請求項２記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項４】
動揺度推定部は、対象物から反射されたレーダ信号に基づいて動揺度を推定する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項５】
外部センサが対象物の所定の物理量を計測することによって得たデータであるセンサデータを取得する取得部を備え、
動揺度推定部は、取得されたセンサデータに基づいて動揺度を推定する
請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項６】
センサデータは、画像データであり、
動揺度推定部は、取得された画像データを画像処理することによって動揺度を推定する
請求項５記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項７】
位置推定部は、対象物から反射されたレーダ信号に基づいて前記対象物の位置を推定する
請求項１から請求項６のうちのいずれか１項に記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項８】
位置推定部は、取得されたセンサデータに基づいて対象物の位置を推定する
請求項５または請求項６記載のレーダ信号画像化装置。
【請求項９】
非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信し、
前記対象物の位置を推定し、
前記対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定し、
推定された前記対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて前記対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う
ことを特徴とするレーダ信号画像化方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信処理、
前記対象物の位置を推定する位置推定処理、
前記対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定処理、および
推定された前記対象物の位置と推定された動揺度とに基づいた前記対象物から反射されたレーダ信号に対する合成開口処理
を実行させるためのレーダ信号画像化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダ信号画像化装置、レーダ信号画像化方法およびレーダ信号画像化プログラムに関し、特に逆合成開口技術でより鮮明な画像を生成できるレーダ信号画像化装置、レーダ信号画像化方法およびレーダ信号画像化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナから照射された電磁波は、任意の対象物で反射される。アンテナが受信した反射波の信号を基に、対象物は画像化される。レーダを用いて反射波の信号を基に対象物を画像化する技術として、合成開口技術がある。【０００３】
合成開口レーダ(Synthetic Aperture Radar:SAR)が使用される合成開口技術は、アンテナの移動を利用して観測地点を増やすことによって、アンテナを増やさずに開口長を大きくしている。【０００４】
また、アンテナ自体を動かさずに対象物の動きを利用して開口長を大きくする技術が、逆合成開口技術(Inverse SAR:ISAR)である。ISARにおける対象物の移動は、SAR におけるアンテナの移動と等価である。【０００５】
以下、逆合成開口技術が利用されたレーダ信号画像化システムに着目する。非特許文献１には、逆合成開口技術が利用されたシステムが記載されている。図１９は、逆合成開口技術が利用されたシステムの例を示す説明図である。【０００６】
図１９に示すように、非特許文献１に記載されているシステムでは、地面に対して垂直にアンテナが並べられる。また、アンテナが並べられたパネルの上に、Time of Flight(ToF) カメラが配置される。【０００７】
非特許文献１に記載されているシステムは、歩行者の移動を利用したISARによるレーダ信号画像化を実行することによって、安価な装置のみを用いて鮮明な画像を取得することを試みている。【０００８】
画像を取得する際、非特許文献１に記載されているシステムは、ToF カメラを利用して対象物を追跡する。すなわち、非特許文献１に記載されているシステムは、逆合成開口技術で求められる対象物の位置をToF カメラを用いて推定する。【０００９】
逆合成開口技術が利用されるためには、次の２つの条件が満たされることが求められる。１つ目の条件は、信号の反射源である対象物の位置が把握されていることである。２つ目の条件は、対象物が剛体であることである。【００１０】
図２０は、時間経過に伴う剛体の変化の例を示す説明図である。対象物が複数の反射点で構成された物体であると考えると、剛体を構成する反射点の相対位置は、図２０に示すように、時間が経過しても変化しない。【００１１】
図２１は、時間経過に伴う人の変化の例を示す説明図である。図２１に示すように、人は、例えば歩行する際に手や足を動かす。すなわち、対象物が人である場合、人を構成する反射点の相対位置は、時間の経過に伴って変化する。【００１２】
また、特許文献１には、送信電波と反射電波からなる受信電波とに基づいて遠方の目標を観測して、目標の形状、反射強度分布、種類等を特定する画像レーダ装置が記載されている。【００１３】
また、非特許文献２には、反射点を検出する方法であるScale-Invariant Feature Transform(SIFT) が記載されている。また、非特許文献３にも、反射点を検出する方法であるHistograms of Oriented Gradients(HOG) が記載されている。【００１４】
また、非特許文献４には、レーダ信号に基づいて後述する対象物の動揺度を推定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００７−２６３９４８号公報
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】A. Zhuravlev, V. Razevig, and S. Ivashov, "ISAR for concealed objects imaging," in Proceedings of SPIE, Mar, 2015.
【非特許文献２】D. G. Lowe, "Object recognition from local scale invariant features," Proc. of IEEE International Conference on Computer Vision (ICCV), pp. 1150-1157, 1999.
【非特許文献３】N. Dalal, and B. Triggs, "Histograms of oriented gradients for human detection," Proc. of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition (CVPR), pp. 886-893, 2005.
【非特許文献４】V. C. Chen, "Micro-Doppler effect in radar: phenomenon, model, and simulation study," IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, pp. 2-21, 2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
非特許文献１に記載されているシステムでは、合成開口処理の対象期間において対象物が平行移動のみを行い、かつ対象物を構成する反射点の相対位置が変わらない（すなわち、対象物が剛体である）ことが想定されている。【００１８】
よって、合成開口処理の対象期間中に対象物を構成する反射点の相対位置が変わる場合、非特許文献１に記載されているシステムによる合成開口処理で生成される画像は劣化する。【００１９】
その理由は、非特許文献１に記載されているシステムが対象物を構成する反射点の相対位置の変化を観測しないため、反射点の相対位置の変化が大きい期間も含めて合成開口処理の対象期間全てに渡って合成開口処理が実行されるからである。【００２０】
また、特許文献１に記載されている画像レーダ装置においても、対象物が剛体であることが想定されている。よって、対象物が構成する反射点の相対位置が変わるような非剛体であっても、ISARで鮮明に画像化できる技術が求められている。【００２１】
［発明の目的］
そこで、本発明は、上述した課題を解決する、非剛体である対象物を逆合成開口技術で鮮明に画像化できるレーダ信号画像化装置、レーダ信号画像化方法およびレーダ信号画像化プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によるレーダ信号画像化装置は、非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信部と、対象物の位置を推定する位置推定部と、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定部と、推定された対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う合成開口処理部とを備えることを特徴とする。【００２３】
本発明によるレーダ信号画像化方法は、非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信し、対象物の位置を推定し、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定し、推定された対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行うことを特徴とする。【００２４】
本発明によるレーダ信号画像化プログラムは、コンピュータに、非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信処理、対象物の位置を推定する位置推定処理、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定処理、および推定された対象物の位置と推定された動揺度とに基づいた対象物から反射されたレーダ信号に対する合成開口処理を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、非剛体である対象物を逆合成開口技術で鮮明に画像化できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるレーダ信号画像化システムの例を示す説明図である。
【図２】本発明によるレーダ信号画像化装置の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図３】時間経過に伴うFMCWの周波数変化の例を示す説明図である。
【図４】対象物の特徴点および基準点の例を示す説明図である。
【図５】対象物の移動の例を示す説明図である。
【図６】外部センサ１４が撮影した対象物のピクセル画像の例を示す説明図である。
【図７】対象物の動揺度の時間変化の例を示す説明図である。
【図８】対象物の動揺度の時間変化の他の例を示す説明図である。
【図９】時系列に並べられたセンサデータとレーダ信号の例を示す説明図である。
【図１０】対象物の動揺度の時間変化の他の例を示す説明図である。
【図１１】ボクセルで表記された対象物の画像情報の例を示す説明図である。
【図１２】第１の実施形態のレーダ信号画像化装置１００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明によるレーダ信号画像化装置の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１４】第２の実施形態のレーダ信号画像化装置２００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【図１５】本発明によるレーダ信号画像化装置の第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。
【図１６】第３の実施形態のレーダ信号画像化装置３００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明によるレーダ信号画像化装置のハードウェア構成例を示す説明図である。
【図１８】本発明によるレーダ信号画像化装置の概要を示すブロック図である。
【図１９】逆合成開口技術が利用されたシステムの例を示す説明図である。
【図２０】時間経過に伴う剛体の変化の例を示す説明図である。
【図２１】時間経過に伴う人の変化の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明によるレーダ信号画像化システムの例を示す説明図である。図１に示すレーダ信号画像化システム１０は、上述した問題である画像劣化を抑制することを目的とする。
【００２８】
図１に示すレーダ信号画像化システム１０では、アンテナから照射された電磁波を対象物Ａが反射する。アンテナは、反射信号を受信する。受信された反射信号を基に、対象物Ａが画像化される。
【００２９】
図１に示す例において、対象物Ａは、全長が距離Ｌであるエリア１３の上を歩行して、サイドパネル１１とサイドパネル１２の間を通過する。サイドパネル１１およびサイドパネル１２には、エリア１３の上を歩行する対象物Ａに電磁波が照射されるように、複数のアンテナが設置されている。
【００３０】
サイドパネルに設置される複数のアンテナは、送信アンテナと受信アンテナとで構成されている。また、サイドパネルに設置される複数のアンテナは、送受信可能なアンテナで構成されていてもよい。
【００３１】
なお、サイドパネルに設置されるアンテナの数、アンテナの位置、およびアンテナの向きは、いずれも特に限定されない。また、アンテナが設置されるサイドパネルは、サイドパネル１１とサイドパネル１２のうちのいずれか１つでもよい。
【００３２】
また、サイドパネルの設置角度は、特に限定されない。以下、サイドパネル１２にアンテナが設置されている場合に関して説明する。
【００３３】
図１に示す外部センサ１４は、対象物Ａを側面からセンシングしている。外部センサ１４の役割は、対象物Ａの動揺度を計測すること、さらに対象物Ａの位置を推定することである。なお、設置される外部センサ１４の数、および外部センサ１４の設置位置は、特に限定されない。
【００３４】
外部センサ１４として、例えば光学センサ、ステレオカメラ、ToF カメラが使用される。以下、外部センサ１４がカメラである場合に関して説明する。
【００３５】
また、レーダ信号を基に対象物Ａの位置が推定される実施形態は、第２の実施形態で説明する。また、外部センサ１４が使用されずレーダ信号を基に対象物Ａの位置および動揺度が推定される実施形態は、第３の実施形態で説明する。なお、各実施形態の空間座標は、３次元ユークリッド空間における座標であるとする。
【００３６】
［第１の実施形態］
最初に、本発明によるレーダ信号画像化システムの第１の実施形態を説明する。本実施形態では、逆合成開口技術で求められる対象物Ａの位置が、外部センサ１４が取得したセンサデータを基に推定される。また、対象物Ａの動揺度も、外部センサ１４が取得したセンサデータを基に推定される。
【００３７】
［構成の説明］
図２は、本発明によるレーダ信号画像化装置の第１の実施形態の構成例を示すブロック図である。図２に示すレーダ信号画像化装置１００は、図１に示すレーダ信号画像化システム１０内で使用される装置である。
【００３８】
具体的には、レーダ信号画像化装置１００は、図１に示すアンテナや外部センサ１４から得られる計測データに基づいて対象物Ａを画像化する装置である。
【００３９】
図２に示すレーダ信号画像化装置１００は、レーダ信号送受信部１１０と、データ取得部１２０と、位置推定部１３０と、動揺度推定部１４０と、合成開口処理部１５０と、画像表示部１６０とを備える。なお、レーダ信号画像化装置１００の各構成要素が参照する時刻の同期はとられている。
【００４０】
レーダ信号送受信部１１０は、送信アンテナ(Tx)を介して電磁波を送信し、受信アンテナ(Rx)を介して反射波を受信する機能を有する。図２に示すTxおよびRxが、図１に示すアンテナに相当する。以下、図２に示すTxとRxとを併せて、レーダモジュールとも呼ぶ。
【００４１】
レーダ信号送受信部１１０は、Txを介して電磁波を送信し、Rxを介して反射信号を受信する。また、レーダ信号送受信部１１０は、受信信号から抽出されたレーダ信号と現在時刻とを合成開口処理部１５０に入力する。
【００４２】
Txから送信される電磁波は、例えばパルス、連続波(Continuous Wave(CW)) 、周波数変調連続波(Frequency Modulation CW(FMCW)やStepped Frequency CW) である。以下、FMCWがTxから送信される場合を考える。
【００４３】
FMCWが使用されると、レーダから反射体までの距離が得られる。レーダから反射体までの距離が得られると、反射体のより鮮明な画像が生成可能になる。
【００４４】
図３は、時間経過に伴うFMCWの周波数変化の例を示す説明図である。図３に示すように、時間スロットf における周波数は、F(f)である。また、図３に示す時間スロットは、レーダモジュール（TxおよびRx）におけるサンプル時間の最小単位である。
【００４５】
図３に示すように、周波数は、時間スロット1 〜時間スロットNfに渡って線形に増加する。また、時間スロット1 〜時間スロットNfは、対象物Ａが動いている時間に対して十分小さい時間である。すなわち、時間スロット1 〜時間スロットNfの間、対象物Ａは動いていないとみなされる。
【００４６】
レーダ信号送受信部１１０は、Rxを介して受信した反射信号を、Txから送信される送信信号とミキシングした上でダウンコンバートする。レーダ信号送受信部１１０は、ダウンコンバートにより生成されたIntermediate Frequency(IF)信号をレーダ信号として扱う。
【００４７】
以下、時刻t 、時間スロットf の時の周波数、送信アンテナx 、および受信アンテナy に関するIF信号をS(t,f,x,y)とする。レーダ信号送受信部１１０は、生成されたIF信号を合成開口処理部１５０に入力する。
【００４８】
データ取得部１２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得する機能を有する。データ取得部１２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得し、位置推定部１３０と動揺度推定部１４０に現在時刻が付された時刻付きセンサデータを入力する。本実施形態において外部センサ１４はカメラであるため、データ取得部１２０が取得するセンサデータは、画像データである。
【００４９】
位置推定部１３０は、外部センサ１４で得られたセンサデータに基づいて対象物Ａの位置を推定する機能を有する。位置推定部１３０は、データ取得部１２０から入力された時刻付きセンサデータに基づいて対象物Ａの位置を推定する。
【００５０】
次いで、位置推定部１３０は、推定された位置を示す時刻付き位置情報を合成開口処理部１５０に入力する。入力される位置情報に付される時刻は、データ取得部１２０から入力された現在時刻と同一の時刻である。または、データ取得部１２０から入力された現在時刻と関連付けられている情報が、時刻の代わりに位置情報に付されてもよい。
【００５１】
外部センサ１４としてステレオカメラや複数のカメラが使用される場合、位置推定部１３０は、三角測量で対象物Ａの位置を算出できる。
【００５２】
また、ToF カメラは、対象物Ａまでの距離を算出できる。よって、外部センサ１４として複数のToF カメラが使用される場合、位置推定部１３０は、三辺測量で対象物Ａの位置を算出できる。
【００５３】
対象物の位置を推定する際、位置推定部１３０は、対象物毎に少なくとも任意の一点の位置を算出すればよい。位置が算出される一点は、例えば対象物の重心、または対象物の特徴的な箇所（マーキングポイント）である。
【００５４】
具体的には、時間の経過に伴う位置の推移から対象物が移動した位置が算出可能な箇所が、マーキングポイントとして使用される。以下、算出された時刻t における対象物Ａの位置情報をTP(t) とする。
【００５５】
なお、本実施形態では外部センサ１４の数、外部センサ１４の種類、および対象物Ａの位置の推定方法は、いずれも特に限定されない。
【００５６】
動揺度推定部１４０は、外部センサ１４で得られたセンサデータに基づいて対象物Ａの動揺度を推定する機能を有する。動揺度推定部１４０は、データ取得部１２０から入力された時刻付きセンサデータに基づいて対象物Ａの動揺度を推定する。
【００５７】
次いで、動揺度推定部１４０は、推定された動揺度を示す時刻付き動揺度を合成開口処理部１５０に入力する。入力される動揺度に付される時刻は、データ取得部１２０から入力された現在時刻と同一の時刻である。または、データ取得部１２０から入力された現在時刻と関連付けられている情報が、時刻の代わりに動揺度に付されてもよい。
【００５８】
本実施形態における対象物の動揺度は、対象物を構成する反射点（特徴点）の相対位置が時間の経過に伴い変化した程度を表す値である。
【００５９】
以下、動揺度の推定方法として画像処理により推定する２つの方法をそれぞれ説明する。１つ目の方法は、対象物の特徴点を抽出し、抽出された特徴点の座標を利用する方法である。
【００６０】
なお、対象物の特徴点を検出する方法として、非特許文献２に記載されているSIFTや、非特許文献３に記載されているHOG 等がある。
【００６１】
図４は、対象物の特徴点および基準点の例を示す説明図である。基準点は、特徴点の相対位置の基準になる点である。基準点は、対象物内の箇所であればどこでもよい。例えば、時刻1 （合成開口処理の開始時）における対象物の重心の位置が、基準点として使用される。
【００６２】
図４に示すように対象物が特徴点の集合であると考えると、動揺度は、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いであると考えられる。
【００６３】
例えば、側面から歩行者が観測される場合、歩行者の胴体部分は、進行方向にほぼ平行に移動する。しかし、歩行者の手や足は、複雑に動く。すなわち、胴体部分の特徴点に対する手や足等の特徴点の相対位置は、歩行中に大きく変化する。なお、歩行者が歩行中に体を捻ったりすると、胴体部分の特徴点の相対位置も歩行中に大きく変化する。
【００６４】
時刻t における対象物のi 番目の特徴点の位置(xi(t), yi(t), zi(t)) と、基準点stからの相対位置ベクトルrpi(t)との関係は、下記の式（１）のように表される。
【００６５】
【数１】
2019234852.tif 000003
【００６６】
また、対象物の各特徴点の相対位置ベクトルが横に並べられた行列RP(t) は、下記の式（２）で表される。
【００６７】
【数２】
2019234852.tif 000004
【００６８】
また、時刻t における対象物の動揺度VP(t) は、下記の式（３）で算出される。
【００６９】
【数３】
2019234852.tif 000005
【００７０】
なお、式（３）におけるnormは、入力された行列のフロベニウスノルムを算出する関数である。
【００７１】
動揺度を推定する２つ目の方法は、カメラで撮影された画像の中で対象物が占めるピクセル数を基に推定する方法である。図５は、対象物の移動の例を示す説明図である。
【００７２】
図５に示す対象物Ａは、矢印の方向に移動している。また、外部センサ１４は、対象物Ａを側面からセンシングしている。外部センサ１４は、対象物Ａの動揺度を推定するために配置されている。
【００７３】
図５に示す対象物Ａの位置は、時刻t=2 における対象物Ａの位置である。また、図５に示す残像Ｂの位置は、時刻t=0 における対象物Ａの位置である。また、図５に示す残像Ｃの位置は、時刻t=1 における対象物Ａの位置である。
【００７４】
図６は、外部センサ１４が撮影した対象物のピクセル画像の例を示す説明図である。図６は、外部センサ１４がt=0 、t=1 、t=2 で対象物Ａをそれぞれ撮影した時のピクセル画像を示す。
【００７５】
動揺度推定部１４０は、対象物Ａを形成するピクセルの数を基に、時刻t における対象物Ａの動揺度VP(t) を算出できる。例えば、対象物Ａが占めるピクセル数がt=0 で100 、t=1 で105 、t=2 で90であれば、動揺度推定部１４０は、t=0 からt=1 の間の動揺度VP(1) を5 、t=1 からt=2 の間の動揺度VP(2) を15とそれぞれ算出できる。
【００７６】
ただし、外部センサ１４と対象物Ａとの距離に応じて、対象物Ａのスケールは変化する。センシング中に対象物Ａのスケールが変化する場合、画像中の対象物Ａのスケールを正規化する、または対象物Ａと外部センサ１４との距離が常に一定になるように複数の外部センサを設置する等の工夫が求められる。
【００７７】
なお、上記の２つの動揺度VP(t) は、１つ前の時間スロットを基準とした場合のピクセル数の差分値である。しかし、基準とされる時間スロットは１つ前の時間スロットでなくてもよい。例えば、合成開口処理が開始された時の時間スロットが基準とされてもよい。
【００７８】
なお、本実施形態では２次元画像を用いて動揺度を算出する例を説明したが、動揺度推定部１４０は、ToF カメラやステレオカメラで観測される奥行情報を含む立体形状を基に動揺度を算出してもよい。また、外部センサ１４の数や外部センサ１４の設置される位置は、特に限定されない。
【００７９】
合成開口処理部１５０は、推定された対象物Ａの位置、および推定された対象物Ａの動揺度に基づいて合成開口処理を行う機能を有する。
【００８０】
本実施形態の合成開口処理部１５０は、以下の３つの機能を有する。１つ目の機能として、合成開口処理部１５０は、レーダ信号送受信部１１０から入力される時刻付きレーダ信号と、位置推定部１３０から入力される対象物Ａの時刻付き位置情報と、動揺度推定部１４０から入力される対象物Ａの時刻付き動揺度とを蓄積する。
【００８１】
また、合成開口処理部１５０は、レーダ信号送受信部１１０から入力される時刻付きレーダ信号と、位置推定部１３０から入力される対象物Ａの時刻付き位置情報と、動揺度推定部１４０から入力される対象物Ａの時刻付き動揺度とに基づいて、合成開口処理に利用するIF信号を選択する。２つ目の機能として、合成開口処理部１５０は、選択されたIF信号に対して合成開口処理を実行し、画像情報を算出する。
【００８２】
３つ目の機能として、合成開口処理部１５０は、算出された画像情報を画像表示部１６０に入力する。
【００８３】
以下、２つ目の機能を具体的に説明する。なお、動揺度の許容値H が事前に設定された場合の合成開口処理を説明する。また、ユーザは、最大合成開口長D 、および最大合成開口期間T を事前に決定する。なお、ユーザは、最大合成開口長D と最大合成開口期間T のいずれかのみを決定してもよい。
【００８４】
本実施形態の合成開口処理は、合成開口長、合成開口期間、対象物動揺度のいずれかが特定の条件を満たした場合に開始される。以下、合成開口処理が開始される条件と、合成開口処理に利用されるレーダ信号の選択方法を説明する。
【００８５】
１．合成開口長が最大合成開口長D より大きくなれば、合成開口処理部１５０は、合成開口長が最大合成開口長D より大きくなるまでにレーダ信号送受信部１１０から入力されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う。
【００８６】
本実施形態の合成開口長は、合成開口処理が開始された時点の対象物Ａの位置と、位置推定部１３０から入力された対象物Ａの位置との差分である距離に等しい。すなわち、差分である距離は、合成開口処理が開始された時点から現在時刻までの対象物Ａの移動距離である。差分である距離は、下記の式（４）で算出される。
【００８７】
【数４】
2019234852.tif 000006
【００８８】
２．合成開口期間が最大合成開口期間T より長くなれば、合成開口処理部１５０は、合成開口期間が最大合成開口期間T より長くなるまでにレーダ信号送受信部１１０から入力されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う。
【００８９】
本実施形態の合成開口期間は、合成開口処理部１５０が合成開口処理が開始された後に初めてレーダ信号送受信部１１０から入力される時刻と、レーダ信号送受信部１１０、位置推定部１３０、または動揺度推定部１４０から入力される時刻との差分である時間に等しい。すなわち、差分である時間は、合成開口処理が開始された時点から現在時刻までの経過時間である。
【００９０】
３．合成開口処理部１５０は、動揺度に基づいて合成開口処理に使用するデータを選択してもよい。図７は、対象物の動揺度の時間変化の例を示す説明図である。
【００９１】
図７に示すように、レーダ信号送受信部１１０から入力されたレーダ信号のうち、対象物の動揺度VP(t) が許容値H より小さい期間のレーダ信号に対して、合成開口処理部１５０は、合成開口処理を行う。
【００９２】
図８は、対象物の動揺度の時間変化の他の例を示す説明図である。対象物の動揺度VP(t) に基づいてレーダ信号を選択する他の方法として、合成開口処理部１５０は、図８に示すように動揺度の変動が小さく安定している期間のレーダ信号を選択してもよい。
【００９３】
なお、レーダ信号送受信部１１０でレーダ信号に付与された時刻と、データ取得部１２０でセンサデータに付与された時刻は、同じ時刻であるとは限らない。図９は、時系列に並べられたセンサデータとレーダ信号の例を示す説明図である。
【００９４】
図９は、レーダ信号に付与された時刻とセンサデータに付与された時刻を示す。例えば、時刻t7において合成開口長、合成開口期間、対象物動揺度のいずれかが特定の条件を満たした場合、合成開口処理部１５０は、時刻t1、時刻t3、時刻t5、時刻t6における各レーダ信号だけを選択して合成開口処理を行う。または、合成開口処理部１５０は、時刻t1、時刻t3における各レーダ信号だけを選択して合成開口処理を行う。
【００９５】
また、時刻t4において合成開口長、合成開口期間、対象物動揺度のいずれかが特定の条件を満たした場合、合成開口処理部１５０は、時刻t1、時刻t3における各レーダ信号だけを選択して合成開口処理を行う。または、合成開口処理部１５０は、時刻t1におけるレーダ信号だけを選択して合成開口処理を行う。
【００９６】
また、合成開口処理部１５０は、合成開口長、または合成開口期間のいずれかが特定の条件を満たした時点までの期間のレーダ信号から、動揺度に基づいて利用するレーダ信号を選択してもよい。
【００９７】
図１０は、対象物の動揺度の時間変化の他の例を示す説明図である。図１０に示すように、合成開口処理部１５０は、所定の期間のレーダ信号から特定の期間のレーダ信号が除かれたレーダ信号を、利用するレーダ信号として選択してもよい。
【００９８】
なお、図１０に示す例では動揺度が所定値よりも小さい期間のレーダ信号を選択しているが、図８に示す例のように、合成開口処理部１５０は、動揺度の変動量が小さい期間のレーダ信号を選択してもよい。
【００９９】
以上、合成開口処理が開始されるタイミングおよび条件、合成開口処理で使用されるレーダ信号を説明した。
【０１００】
以下、合成開口処理で使用されるレーダ信号が、t=0 からt=Ntの間に観測された信号である例に関して説明する。本例では、レーダモジュールがNx個の送信アンテナと、Ny個の受信アンテナとで構成されている。
【０１０１】
図１１は、ボクセルで表記された対象物の画像情報の例を示す説明図である。図１１に示す格子が記載された直方体は、合成開口処理部１５０が算出する対象物Ａの画像情報A(v)を示す。
【０１０２】
図１１に示す３次元空間の座標系は、直交座標系である。直交座標系において、３次元空間は、図１１に示す直方体（ボクセル:v）の集合であると考えられる。なお、ボクセルの大きさは、自由に変更可能である。ユーザは、計算量や画像化の対象物の大きさに応じて、ボクセルの大きさを決定する。
【０１０３】
直交座標系において各アンテナや対象物の各々の位置は、位置座標としてそれぞれ表される。すなわち、各アンテナや対象物は、いずれかのボクセルに位置する。
【０１０４】
合成開口処理部１５０は、例えば画像化方式として一般的に使用されるDigital Beam Forming(DBF) を用いて、ボクセルv に位置する対象物Ａの画像情報A(v)を以下の式（５）のように算出する。
【０１０５】
【数５】
2019234852.tif 000007
【０１０６】
すなわち、A(v)は、ボクセルv における振幅を表す。なお、式（５）におけるS(t,f,x,y)は、レーダ信号送受信部１１０から入力されるレーダ信号を表す。また、c は光速である。また、NfとF(f)は、図３に示す時間スロットと周波数である。また、Ntは、選択されたレーダ信号の時間サンプル数である。
【０１０７】
図９に示す例であれば、時刻t7において合成開口長、合成開口期間、対象物動揺度のいずれかが特定の条件を満たした場合、時刻t1、時刻t3、時刻t5、時刻t6における各レーダ信号が選択されるため、Nt=4になる。なお、式（５）における最初のΣの部分が、選択されたレーダ信号の総和を表す。
【０１０８】
また、図１０に示す例であれば、合成開口処理部１５０は、時系列に並べられたレーダ信号を連続で選択しない。除外されたレーダ信号は、合成開口処理で利用されない。
【０１０９】
また、式（５）におけるRv(t,x,y) は、送信アンテナx から対象物までの距離と、対象物から受信アンテナy までの距離とが足し合わされた値である。Rv(t,x,y) は、以下の式（６）のように算出される。
【０１１０】
【数６】
2019234852.tif 000008
【０１１１】
なお、式（６）におけるTx(x) 、Rx(y) は、それぞれ送信アンテナの位置、受信アンテナの位置を表す。また、g(t)は、合成開口処理の開始時点(t=1) から時刻t までの対象物Ａの平行移動を表すベクトルである。すなわち、g(t)は、位置推定部１３０から入力される位置情報TP(t) と合成開口処理の開始時点の対象物Ａの位置情報TP(1) とを基に、式（４）のように算出される。
【０１１２】
なお、合成開口処理部１５０は、画像化方式としてDBF の代わりにω-k等の方式を用いてもよい。
【０１１３】
画像表示部１６０は、合成開口処理で生成されたデータに基づいて、ディスプレイに対象物Ａの画像を表示する機能を有する。画像表示部１６０は、合成開口処理部１５０から画像情報A(v)を受け取り、ディスプレイに表示する。
【０１１４】
画像表示部１６０は、受け取った画像情報A(v)を指定された形式の映像に加工してディスプレイに表示する。例えば、画像表示部１６０は、画像情報A(v)を３次元画像としてそのままディスプレイに表示してもよい。また、画像表示部１６０は、３次元画像の中からいずれかの方向に対応する２次元画像を抽出し、ディスプレイに表示してもよい。
【０１１５】
［動作の説明］
以下、本実施形態のレーダ信号画像化装置１００の対象物の画像を表示する動作を図１２を参照して説明する。図１２は、第１の実施形態のレーダ信号画像化装置１００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【０１１６】
図１２に示す画像表示処理は、送信アンテナが生成信号を含む電磁波を送出した後に対象物からの反射波を受信アンテナが受信する処理および外部センサ１４がセンサデータを取得する処理から、画像がディスプレイに表示されるまでの処理に対応する。
【０１１７】
なお、図１２に示す画像表示処理が開始されるタイミングは、特に限定されない。例えば、外部センサ１４が対象物を検出した時点から画像表示処理が開始され、画像がディスプレイに表示されてから再度画像表示処理が開始される、等の運用が行われてもよい。
【０１１８】
最初に、レーダ信号送受信部１１０が、Txを介して電磁波を送信する。次いで、レーダ信号送受信部１１０は、Rxを介して反射信号を受信する。レーダ信号送受信部１１０は、受信された信号をIF信号（レーダ信号）に加工し、IF信号と現在時刻とを合成開口処理部１５０に入力する（ステップS101）。なお、レーダ信号送受信部１１０が生成するIF信号は、式（５）におけるS(t,f,x,y)である。
【０１１９】
ステップS101の処理と独立に、データ取得部１２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得する（ステップS102）。次いで、データ取得部１２０は、取得されたセンサデータと現在時刻とを位置推定部１３０および動揺度推定部１４０に入力する。
【０１２０】
次いで、位置推定部１３０は、入力されたセンサデータに基づいて対象物の位置情報TP(t) を推定する（ステップS103）。次いで、位置推定部１３０は、推定された位置情報TP(t) とデータ取得部１２０から入力された現在時刻とを合成開口処理部１５０に入力する。
【０１２１】
また、動揺度推定部１４０は、入力されたセンサデータに基づいて対象物の動揺度VP(t) を推定する（ステップS104）。次いで、動揺度推定部１４０は、推定された動揺度VP(t) とデータ取得部１２０から入力された現在時刻とを合成開口処理部１５０に入力する。
【０１２２】
合成開口処理部１５０は、レーダ信号送受信部１１０から入力される現在時刻とレーダ信号S(t,f,x,y)、位置推定部１３０から入力される現在時刻と対象物の位置情報TP(t) 、および動揺度推定部１４０から入力される現在時刻と対象物の動揺度VP(t) を蓄積する。
【０１２３】
次いで、合成開口処理部１５０は、合成開口処理を開始するか否かを判断する（ステップS105）。合成開口処理を開始すると判断した後、合成開口処理部１５０は、合成開口処理に利用するレーダ信号を選択する。
【０１２４】
次いで、合成開口処理部１５０は、選択されたレーダ信号に対してDBF で合成開口処理を実行する。合成開口処理を実行することによって、合成開口処理部１５０は、画像情報A(v)を算出する（ステップS106）。次いで、合成開口処理部１５０は、算出された画像情報A(v)を画像表示部１６０に入力する。
【０１２５】
次いで、画像表示部１６０は、入力された画像情報A(v)をディスプレイに表示する（ステップS107）。表示した後、レーダ信号画像化装置１００は、画像表示処理を終了する。
【０１２６】
［効果の説明］
本実施形態のレーダ信号画像化装置１００は、対象物の動揺度を算出する動揺度推定部１４０と、算出された動揺度に応じて合成開口処理で利用するレーダ信号を選択する合成開口処理部１５０とを備える。 
【０１２７】
本実施形態のレーダ信号画像化装置１００は、合成開口処理における画像劣化を抑制して鮮明な画像を得ることができる。その理由は、合成開口処理部１５０が対象物の動揺が確認されない期間に得られたレーダ信号のみを用いて合成開口処理を行うからである。
【０１２８】
また、本実施形態のレーダ信号画像化装置１００は、逆合成開口技術における対象物の位置推定に外部センサ１４で得られたセンサデータを利用している。よって、本実施形態のレーダ信号画像化装置１００は、対象物の位置をより正確に推定できるため、鮮明な逆合成開口画像を取得できる。
【０１２９】
［第２の実施形態］
次に、本発明によるレーダ信号画像化システムの第２の実施形態を説明する。本実施形態では、逆合成開口技術で求められる対象物Ａの位置がレーダ信号を基に推定される。また、対象物Ａの動揺度は、外部センサ１４が取得したセンサデータを基に推定される。
【０１３０】
［構成の説明］
図１３は、本発明によるレーダ信号画像化装置の第２の実施形態の構成例を示すブロック図である。図１３に示すレーダ信号画像化装置２００は、図１に示すレーダ信号画像化システム１０内で使用される装置である。
【０１３１】
図１３に示すレーダ信号画像化装置２００は、レーダ信号送受信部２１０と、データ取得部２２０と、位置推定部２３０と、動揺度推定部２４０と、合成開口処理部２５０と、画像表示部２６０とを備える。なお、レーダ信号画像化装置２００の各構成要素が参照する時刻の同期はとられている。
【０１３２】
レーダ信号送受信部２１０は、送信アンテナ(Tx)を介して電磁波を送信し、受信アンテナ(Rx)を介して反射波を受信する機能を有する。レーダ信号送受信部２１０は、第１の実施形態のレーダ信号送受信部１１０が有する機能に加えて、位置推定部２３０にレーダ信号S(t,f,x,y)と現在時刻とを入力する機能を有する。
【０１３３】
データ取得部２２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得する機能を有する。データ取得部２２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得し、動揺度推定部２４０に現在時刻と取得されたセンサデータとを入力する。
【０１３４】
位置推定部２３０は、レーダ信号に基づいて対象物Ａの位置を推定する機能を有する。位置推定部２３０は、レーダ信号送受信部２１０から現在時刻とレーダ信号とを受け取り、レーダ信号に基づいて対象物Ａの位置情報TP(t) を推定する。
【０１３５】
次いで、位置推定部２３０は、推定された対象物Ａの位置情報TP(t) とレーダ信号送受信部２１０から入力された現在時刻とを合成開口処理部２５０に入力する。
【０１３６】
以下、レーダ信号を基に対象物の位置を推定する方法の例として、DBF が使用された位置推定方法を説明する。位置推定部２３０は、レーダ信号S(t,f,x,y)に基づいてボクセル毎のスペクトラム強度B(t,v)を、以下の式（７）のように算出する。
【０１３７】
【数７】
2019234852.tif 000009
【０１３８】
上記の方法では、算出されるB(t,v)において強い強度を有するボクセルの位置が、対象物の位置とみなされる。すなわち、本実施形態の対象物Ａの位置情報TP(t) は、強い強度を有するボクセルの位置を示す。
【０１３９】
動揺度推定部２４０は、外部センサ１４で得られたセンタデータに基づいて対象物Ａの動揺度を推定する機能を有する。動揺度推定部２４０は、第１の実施形態の動揺度推定部１４０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１４０】
合成開口処理部２５０は、推定された対象物Ａの位置、および推定された対象物Ａの動揺度に基づいて合成開口処理を行う機能を有する。合成開口処理部２５０は、第１の実施形態の合成開口処理部１５０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１４１】
画像表示部２６０は、合成開口処理で生成されたデータに基づいて、ディスプレイに対象物Ａの画像を表示する機能を有する。画像表示部２６０は、第１の実施形態の画像表示部１６０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１４２】
［動作の説明］
以下、本実施形態のレーダ信号画像化装置２００の対象物の画像を表示する動作を図１４を参照して説明する。図１４は、第２の実施形態のレーダ信号画像化装置２００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【０１４３】
図１４に示す画像表示処理は、送信アンテナが生成信号を含む電磁波を送出した後に対象物からの反射波を受信アンテナが受信する処理および外部センサ１４がセンサデータを取得する処理から、画像がディスプレイに表示されるまでの処理に対応する。
【０１４４】
なお、図１４に示す画像表示処理が開始されるタイミングは、特に限定されない。例えば、外部センサ１４が対象物を検出した時点から画像表示処理が開始され、画像がディスプレイに表示されてから再度画像表示処理が開始される、等の運用が行われてもよい。
【０１４５】
最初に、レーダ信号送受信部２１０が、Txを介して電磁波を送信する。次いで、レーダ信号送受信部２１０は、Rxを介して反射信号を受信する。レーダ信号送受信部２１０は、受信された信号をIF信号（レーダ信号）に加工し、IF信号と現在時刻とを位置推定部２３０と合成開口処理部２５０とに入力する（ステップS201）。なお、レーダ信号送受信部２１０が生成するIF信号は、式（５）におけるS(t,f,x,y)である。
【０１４６】
次いで、位置推定部２３０は、入力されたレーダ信号に基づいて対象物の位置情報TP(t) を推定する（ステップS202）。次いで、位置推定部２３０は、推定された位置情報TP(t) とレーダ信号送受信部２１０から入力された現在時刻とを合成開口処理部２５０に入力する。
【０１４７】
ステップS201〜ステップS202の各処理と独立に、データ取得部２２０は、外部センサ１４からセンサデータを取得する（ステップS203）。次いで、データ取得部２２０は、取得されたセンサデータと現在時刻とを動揺度推定部２４０に入力する。
【０１４８】
次いで、動揺度推定部２４０は、入力されたセンサデータに基づいて対象物の動揺度VP(t) を推定する（ステップS204）。次いで、動揺度推定部２４０は、推定された動揺度VP(t) とデータ取得部２２０から入力された現在時刻とを合成開口処理部２５０に入力する。
【０１４９】
ステップS205〜ステップS207の各処理は、図１２に示すステップS105〜ステップS107の各処理とそれぞれ同様である。
【０１５０】
［効果の説明］
本実施形態のレーダ信号画像化装置２００の位置推定部２３０は、逆合成開口技術における対象物の位置推定にレーダ信号を利用している。すなわち、逆合成開口画像を取得する際、レーダ信号画像化装置２００は、対象物の位置推定と動揺度推定を独立に実行できるため、第１の実施形態のレーダ信号画像化装置１００よりも高速に画像情報を取得できる。
【０１５１】
［第３の実施形態］
次に、本発明によるレーダ信号画像化システムの第３の実施形態を説明する。本実施形態では、逆合成開口技術で求められる対象物Ａの位置および動揺度がレーダ信号を基に推定される。
【０１５２】
［構成の説明］
図１５は、本発明によるレーダ信号画像化装置の第３の実施形態の構成例を示すブロック図である。図１５に示すレーダ信号画像化装置３００は、図１に示すレーダ信号画像化システム１０内で使用される装置である。
【０１５３】
図１５に示すレーダ信号画像化装置３００は、レーダ信号送受信部３１０と、位置推定部３３０と、動揺度推定部３４０と、合成開口処理部３５０と、画像表示部３６０とを備える。なお、レーダ信号画像化装置３００の各構成要素が参照する時刻の同期はとられている。
【０１５４】
レーダ信号送受信部３１０は、送信アンテナ(Tx)を介して電磁波を送信し、受信アンテナ(Rx)を介して反射波を受信する機能を有する。レーダ信号送受信部３１０は、第２の実施形態のレーダ信号送受信部２１０が有する機能に加えて、動揺度推定部３４０にレーダ信号S(t,f,x,y)と現在時刻とを入力する機能を有する。
【０１５５】
位置推定部３３０は、レーダ信号に基づいて対象物Ａの位置を推定する機能を有する。位置推定部３３０は、第２の実施形態の位置推定部２３０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１５６】
動揺度推定部３４０は、レーダ信号に基づいて対象物Ａの動揺度を推定する機能を有する。動揺度推定部３４０は、レーダ信号送受信部３１０から入力されるレーダ信号に基づいて対象物Ａの動揺度を推定する。
【０１５７】
次いで、動揺度推定部３４０は、推定された動揺度を示す時刻付き動揺度を合成開口処理部３５０に入力する。入力される動揺度に付される時刻は、レーダ信号送受信部３１０から入力された現在時刻と同一の時刻である。または、レーダ信号送受信部３１０から入力された現在時刻と関連付けられている情報が、時刻の代わりに動揺度に付されてもよい。
【０１５８】
非特許文献４には、例えばレーダ信号に基づいて対象物の動揺度を推定する方法が記載されている。非特許文献４に記載されている方法は、時系列に並べられたレーダ信号を基に時間経過に伴うドップラー周波数の変化を算出している。
【０１５９】
本実施形態の動揺度推定部３４０は、時系列に並べられたドップラー周波数を対象物Ａの動揺度VP(t) として扱う。すなわち、動揺度推定部３４０は、時系列に並べられたドップラー周波数を合成開口処理で利用されるレーダ信号の選択基準として使用する。なお、本実施形態の合成開口処理部３５０によるレーダ信号の選択方法は、第１の実施形態における方法と同様である。
【０１６０】
合成開口処理部３５０は、推定された対象物Ａの位置、および推定された対象物Ａの動揺度に基づいて合成開口処理を行う機能を有する。合成開口処理部３５０は、第２の実施形態の合成開口処理部２５０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１６１】
画像表示部３６０は、合成開口処理で生成されたデータに基づいて、ディスプレイに対象物Ａの画像を表示する機能を有する。画像表示部３６０は、第２の実施形態の画像表示部２６０が有する機能と同一の機能を有する。
【０１６２】
［動作の説明］
以下、本実施形態のレーダ信号画像化装置３００の対象物の画像を表示する動作を図１６を参照して説明する。図１６は、第３の実施形態のレーダ信号画像化装置３００による画像表示処理の全体動作を示すフローチャートである。
【０１６３】
図１６に示す画像表示処理は、送信アンテナが生成信号を含む電磁波を送出した後に対象物からの反射波を受信アンテナが受信する処理および外部センサ１４がセンサデータを取得する処理から、画像がディスプレイに表示されるまでの処理に対応する。
【０１６４】
なお、図１６に示す画像表示処理が開始されるタイミングは、特に限定されない。例えば、外部センサ１４が対象物を検出した時点から画像表示処理が開始され、画像がディスプレイに表示されてから再度画像表示処理が開始される、等の運用が行われてもよい。
【０１６５】
最初に、レーダ信号送受信部３１０が、Txを介して電磁波を送信する。次いで、レーダ信号送受信部３１０は、Rxを介して反射信号を受信する。レーダ信号送受信部３１０は、受信された信号をIF信号（レーダ信号）に加工し、IF信号と現在時刻とを位置推定部３３０、動揺度推定部３４０、および合成開口処理部３５０に入力する（ステップS301）。なお、レーダ信号送受信部３１０が生成するIF信号は、式（５）におけるS(t,f,x,y)である。
【０１６６】
次いで、位置推定部３３０は、入力されたレーダ信号に基づいて対象物の位置情報TP(t) を推定する（ステップS302）。次いで、位置推定部３３０は、推定された位置情報TP(t) とレーダ信号送受信部３１０から入力された現在時刻とを合成開口処理部３５０に入力する。
【０１６７】
ステップS302の処理と独立に、動揺度推定部３４０は、入力されたレーダ信号に基づいて対象物の動揺度VP(t) を推定する（ステップS303）。動揺度推定部３４０は、例えば非特許文献４に記載されている方法でVP(t) を推定する。次いで、動揺度推定部３４０は、推定された動揺度VP(t) とレーダ信号送受信部３１０から入力された現在時刻とを合成開口処理部３５０に入力する。
【０１６８】
ステップS304〜ステップS306の各処理は、図１２に示すステップS105〜ステップS107の各処理とそれぞれ同様である。
【０１６９】
［効果の説明］
本実施形態のレーダ信号画像化装置３００の動揺度推定部３４０は、逆合成開口技術における対象物の動揺度推定にレーダ信号を利用している。すなわち、外部センサ１４が設けられていない状況であっても、レーダ信号画像化装置３００は、逆合成開口画像を取得できる。
【０１７０】
以下、各実施形態のレーダ信号画像化装置のハードウェア構成の具体例を説明する。図１７は、本発明によるレーダ信号画像化装置のハードウェア構成例を示す説明図である。
【０１７１】
図１７に示すレーダ信号画像化装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１と、主記憶部２２と、通信部２３と、補助記憶部２４とを備える。また、ユーザが操作するための入力部２５や、ユーザに処理結果または処理内容の経過を提示するための出力部２６を備えてもよい。
【０１７２】
なお、図１７に示すレーダ信号画像化装置は、ＣＰＵ２１の代わりにＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備えてもよい。または、図１７に示すレーダ信号画像化装置は、ＣＰＵ２１とＤＳＰとを併せて備えてもよい。
【０１７３】
主記憶部２２は、データの作業領域やデータの一時退避領域として用いられる。主記憶部２２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）である。
【０１７４】
通信部２３は、有線のネットワークまたは無線のネットワーク（情報通信ネットワーク）を介して、周辺機器との間でデータを入力および出力する機能を有する。
【０１７５】
補助記憶部２４は、一時的でない有形の記憶媒体である。一時的でない有形の記憶媒体として、例えば磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory ）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk Read Only Memory ）、半導体メモリが挙げられる。
【０１７６】
入力部２５は、データや処理命令を入力する機能を有する。入力部２５は、例えばキーボードやマウス等の入力デバイスである。
【０１７７】
出力部２６は、データを出力する機能を有する。出力部２６は、例えば液晶ディスプレイ装置等の表示装置、またはプリンタ等の印刷装置である。
【０１７８】
また、図１７に示すように、レーダ信号画像化装置において、各構成要素は、システムバス２７に接続されている。
【０１７９】
補助記憶部２４は、例えば、レーダ信号送受信部１１０、レーダ信号送受信部２１０、レーダ信号送受信部３１０、データ取得部１２０、データ取得部２２０、位置推定部１３０、位置推定部２３０、位置推定部３３０、動揺度推定部１４０、動揺度推定部２４０、動揺度推定部３４０、合成開口処理部１５０、合成開口処理部２５０、合成開口処理部３５０、画像表示部１６０、画像表示部２６０、および画像表示部３６０を実現するためのプログラムを記憶している。
【０１８０】
また、主記憶部２２は、例えば、合成開口処理部１５０、合成開口処理部２５０、および合成開口処理部３５０の記憶領域として利用される。また、データ取得部１２０、データ取得部２２０、画像表示部１６０、画像表示部２６０、および画像表示部３６０は、通信部２３を介して通信処理を実行してもよい。
【０１８１】
なお、各レーダ信号画像化装置は、ハードウェアにより実現されてもよい。例えば、レーダ信号画像化装置１００は、内部に図２に示すような機能を実現するプログラムが組み込まれたＬＳＩ（Large Scale Integration ）等のハードウェア部品が含まれる回路が実装されてもよい。
【０１８２】
また、各レーダ信号画像化装置は、図１７に示すＣＰＵ２１が各構成要素が有する機能を提供するプログラムを実行することによって、ソフトウェアにより実現されてもよい。
【０１８３】
ソフトウェアにより実現される場合、ＣＰＵ２１が補助記憶部２４に格納されているプログラムを、主記憶部２２にロードして実行し、レーダ信号画像化装置の動作を制御することによって、各機能がソフトウェアにより実現される。
【０１８４】
また、各構成要素の一部または全部は、汎用の回路（circuitry ）または専用の回路、プロセッサ等やこれらの組み合わせによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。各構成要素の一部または全部は、上述した回路等とプログラムとの組み合わせによって実現されてもよい。
【０１８５】
各構成要素の一部または全部が複数の情報処理装置や回路等により実現される場合には、複数の情報処理装置や回路等は集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、情報処理装置や回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等、各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。
【０１８６】
次に、本発明の概要を説明する。図１８は、本発明によるレーダ信号画像化装置の概要を示すブロック図である。本発明によるレーダ信号画像化装置３０は、非剛体である画像化の対象物に向けてレーダ信号を送信する送信部３１（例えば、レーダ信号送受信部１１０）と、対象物の位置を推定する位置推定部３２（例えば、位置推定部１３０）と、対象物を構成する特徴点の相対位置が所定の期間中に変化した度合いである動揺度を推定する動揺度推定部３３（例えば、動揺度推定部１４０）と、推定された対象物の位置と推定された動揺度とに基づいて対象物から反射されたレーダ信号に対して合成開口処理を行う合成開口処理部３４（例えば、合成開口処理部１５０）とを備える。
【０１８７】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、非剛体である対象物を逆合成開口技術で鮮明に画像化できる。
【０１８８】
また、合成開口処理部３４は、対象物から反射されたレーダ信号のうち推定された動揺度が第１の所定値よりも小さい期間に対応するレーダ信号に対して合成開口処理を行ってもよい。
【０１８９】
また、合成開口処理部３４は、対象物から反射されたレーダ信号のうち推定された動揺度の変化量が第２の所定値よりも小さい期間に対応するレーダ信号に対して合成開口処理を行ってもよい。
【０１９０】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、非剛体である対象物をより鮮明に画像化できる。
【０１９１】
また、動揺度推定部３３は、対象物から反射されたレーダ信号に基づいて動揺度を推定してもよい。また、動揺度推定部３３は、時系列に並べられたドップラー周波数を動揺度として推定してもよい。
【０１９２】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、対象物からの反射波のみを基に動揺度を推定できる。
【０１９３】
また、レーダ信号画像化装置３０は、外部センサが対象物の所定の物理量を計測することによって得たデータであるセンサデータを取得する取得部を備え、動揺度推定部３３は、取得されたセンサデータに基づいて動揺度を推定してもよい。
【０１９４】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、より正確に対象物の動揺度を推定できる。
【０１９５】
また、センサデータは、画像データであり、動揺度推定部３３は、取得された画像データを画像処理することによって動揺度を推定してもよい。
【０１９６】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、特徴点の位置座標や画像データのピクセル数に基づいて対象物の動揺度を推定できる。
【０１９７】
また、位置推定部３２は、対象物から反射されたレーダ信号に基づいて対象物の位置を推定してもよい。
【０１９８】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、対象物からの反射波のみを基に対象物の位置を推定できる。
【０１９９】
また、位置推定部３２は、取得されたセンサデータに基づいて対象物の位置を推定してもよい。
【０２００】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、より正確に対象物の位置を推定できる。
【０２０１】
また、レーダ信号画像化装置３０は、合成開口処理で生成された画像情報を所定の形式で表示手段（例えば、ディスプレイ）に表示する表示部（例えば、画像表示部１６０）を備えてもよい。
【０２０２】
そのような構成により、レーダ信号画像化装置は、対象物の３次元画像を表示できる。
【０２０３】
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【０２０４】
１０  レーダ信号画像化システム
１１、１２  サイドパネル
１３  エリア
１４  外部センサ
２１  ＣＰＵ
２２  主記憶部
２３  通信部
２４  補助記憶部
２５  入力部
２６  出力部
２７  システムバス
３０、１００、２００、３００  レーダ信号画像化装置
３１  送信部
３２、１３０、２３０、３３０  位置推定部
３３、１４０、２４０、３４０  動揺度推定部
３４、１５０、２５０、３５０  合成開口処理部
１１０、２１０、３１０  レーダ信号送受信部
１２０、２２０  データ取得部
１６０、２６０、３６０  画像表示部
【図１】
2019234852.tif 000010
【図２】
2019234852.tif 000011
【図３】
2019234852.tif 000012
【図４】
2019234852.tif 000013
【図５】
2019234852.tif 000014
【図６】
2019234852.tif 000015
【図７】
2019234852.tif 000016
【図８】
2019234852.tif 000017
【図９】
2019234852.tif 000018
【図１０】
2019234852.tif 000019
【図１１】
2019234852.tif 000020
【図１２】
2019234852.tif 000021
【図１３】
2019234852.tif 000022
【図１４】
2019234852.tif 000023
【図１５】
2019234852.tif 000024
【図１６】
2019234852.tif 000025
【図１７】
2019234852.tif 000026
【図１８】
2019234852.tif 000027
【図１９】
2019234852.tif 000028
【図２０】
2019234852.tif 000029
【図２１】
2019234852.tif 000030
【国際調査報告】
2019234852.tif 000031
2019234852.tif 000032
2019234852.tif 000033
2019234852.tif 000034