JP2002540432A - 非常に大きいパルス圧縮二相コードを実行する技術 - Google Patents

非常に大きいパルス圧縮二相コードを実行する技術

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Abstract

(57)【要約】 強化されたレーダ感度を与える高いデューティ係数の改良されたＳＡＲイメージを与えるために使用される処理方法（20）である。レーダ信号が送信され（21）、これは予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使用して発生される高いデューティ係数の超高解像度ＳＡＲ波形（10）で行われる。ＳＡＲマップを構成する受信されたレーダ反射波はフーリエ変換され（25）、記憶された複素数加重セットにより乗算される（26）。結果的に得られたフーリエ変換され複素数加重されたＳＡＲマップは、圧縮されたレンジビンを得るために逆フーリエ変換される（29、31）。逆フーリエ変換されたＳＡＲマップはその後表示のために処理される（32、33）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成アレイレーダ（ＳＡＲ）システムに関し、特に合成アレイレーダ
システムで使用される進歩した波形を与えるため非常に大きいパルス圧縮比の二
相コードを使用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の出願人は合成アレイレーダシステムを設計し、開発する。超高レンジ
解像度の合成アレイレーダ用の大きいパルス圧縮比の二相コードの応用は、大き
いレンジのサイドローブのために貧弱な性能を生じる。改良された全体的なシス
テム性能を与えるために強化されたレーダ感度で長い二相コードのレンジサイド
ローブを改良することが望まれている。合成アレイレーダシステムで使用するた
めの大きいパルス圧縮比の二相コードの効率的な構造を有することも望まれてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それ故、合成アレイレーダシステムで使用される進歩した波形を与えるために
非常に大きいパルス圧縮比の二相コードを使用する技術を有することが望まれて
いる。強化されたレーダ感度を与えるために高いデューティ係数の改良された性
能を提供する合成アレイレーダシステムで使用するための処理方法を有すること
もまた望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、強化されたレーダ感度を与える高いデューティ係数で改良されたＳ
ＡＲイメージを与えるために使用される処理方法を構成している。レーダ信号が
送信され、これは予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使用し
て発生される高いデューティ係数の超高解像度ＳＡＲ波形を具備する。ＳＡＲマ
ップを構成する受信されたレーダ反射波はフーリエ変換され、記憶された複素数
加重セットと乗算される。記憶された複素数加重は、二相コードのフーリエ変換
の逆数を取り、これを変更されたドルフ−チェビシェフ加重のセットと乗算する
ことによってオフラインで計算される。結果的なレーダ信号（フーリエ変換され
た複素数加重ＳＡＲマップ）はその後、逆フーリエ変換され、強化された感度を
有するＳＡＲマップに対応する圧縮されたレンジビンを得る。逆フーリエ変換さ
れたＳＡＲマップはその後表示するために処理される。
【０００５】 処理方法は超高解像度合成アレイレーダシステムに対する非常に大きいパル
ス圧縮比の二相コードの実行および処理を可能にする。その処理方法は強化され
たレーダ感度に対して高いデューティ係数で優れた性能を実現する。この処理方
法は、強化されたレーダ感度とシステム全体の性能で長い二相コードのレンジサ
イドローブを著しく改良する。さらに、この処理方法は大きいパルス圧縮比の二
相コードの効率的な実行を行う。この処理方法は低い加重損失で、低いピークレ
ンジサイドローブと優れた集積サイドローブ比（ＩＳＬＲ）を実現する。
【０００６】 本発明は例えば偵察に使用される合成アレイレーダシステムで使用されるこ
とができる。本発明は、改良された感度とイメージ品質とを生成する合成アレイ
レーダシステムで使用するための高いデューティ係数の超高解像度二相コード波
形を与える。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の種々の特徴および利点は、図面を伴った以下の詳細な説明を参照して
さらに容易に理解されるであろう。同一の参照符号は類似の構造素子を示してい
る。 本発明は超高解像度の合成アレイレーダ（ＳＡＲ）に適用して大きいパルス圧
縮比の二相コードを処理する技術を提供する。性能解析は 135：１（371293：１
）のパルス圧縮比までの複合バーカーコードで行われた。良好な性能（低いサイ
ドローブと低い損失）が周波数ドメイン処理を使用して実現された。
【０００８】 本発明によれば、予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使
用して発生された高いデューティ係数の超高解像度のＳＡＲ波形を有する受信さ
れたレーダ反射波のフーリエ変換は記憶された複素数加重のセットと乗算される
。記憶された複素数加重は、二相コードのフーリエ変換の逆数を取り、変更され
たドルフ−チェビシェフ加重のセットにより乗算することによってオフラインで
計算される。結果的な加重されたレーダ信号はその後、圧縮されたレンジビンを
獲得するため逆フーリエ変換される。
【０００９】 実際に高い解像度のＳＡＲモードでは、逆フーリエ変換前にポーラフォマッ
トが加重された変換レーダ信号について実行される。371293：１の複合バーカー
コードでは、パルスのサイズの２倍の加重セットが発見され、−２９ｄＢピーク
レンジのサイドローブレベルと、加重損失１．７ｄＢと、集積レンジサイドロー
ブ比−１９ｄＢを実現する。これらのサイドローブは同一のドップラ周波数のタ
ーゲットに与えられる。
【００１０】 異なるドップラ周波数のターゲットでは、レンジサイドローブは劣化するが
、この問題を克服するパルス毎の処理によって付加的な排除が実現される。レン
ジサイドローブの劣化はパルス毎の排除を防止するのに十分に小さい任意のドッ
プラオフセットで無視されることが発見された。ＰＲＦに関連して曖昧であるド
ップラ周波数を有する高速度で運動する地上オブジェクトだけがパルス毎の処理
により排除されないさらに高いレンジのサイドローブを有する。以下示された例
では、（371293：１のパルス圧縮比を有する）ＳＡＲ処理全体は約３ＧＣＯＰＳ
の処理量を必要とする。
【００１１】 図面を参照すると、大きいパルス圧縮比を使用する本発明の原理による高い
デューティ係数の超高解像度（０．５ｆｔ）ＳＡＲ波形10の１例が図１に示され
ている。波形10は２５％のデューティ係数を有し、６８０ＨｚのＰＲＦで約１０
０ｋｍまでのＳＡＲイメージを提供する。
【００１２】 波形10を処理する本発明の原理にしたがった例示的な処理方法20を示してい
る詳細なブロック図が図２に示されている。レーダ信号が21で送信され、これは
予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使用して発生される高い
デューティ係数の超高解像度ＳＡＲ波形10を有している。ＳＡＲマップを有する
レーダ反射波は１．２ＧＨｚ速度で行われるアナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
により22でデジタル化される。運動補償フェイズ調節23はデジタル化されたレー
ダ反射波に対して行われてもよい。運動補償フェイズ調節23の目的は、ＳＡＲマ
ップの中心に関するレーダアンテナのレンジの変化による位相中の変化を消去す
ることである。
【００１３】 １００ｋｍレンジで２００ｍ／秒の所有速度における１０００×１０００画
素のＳＡＲマップでは、運動補償ＳＡＲマップは有限インパルス応答フィルタ（
ＦＩＲ）により、例えば約３０：１のパルスからパルスへの再サンプリング速度
を使用して、24で再サンプルされる。レーダ反射波のイントラパルスＦＦＴ25が
その後、取られ、26でその結果が二相コードのスペクトルの加重された逆数の記
憶された加重と乗算される。加重はレンジサイドローブの性能と、解像度と、加
重損失に対して最適にされる。これはシーンのｎ個の等化されたスペクトルを生
成する。加重は１６対１の線形補間を有する１００ｋ ６０ｄＢドルフ−チェビ
シェフ加重のセットを１６００加重に変更したものである。補間はさらにパルス
圧縮サイドローブを減少し、それによって集分されたサイドローブ比（ＩＳＬＲ
）を改良する。
【００１４】 イントラパルスのローパスフィルタ処理27はその後、フーリエ変換され複素
数加重されたＳＡＲマップについて実行され、それによってレンジビンの数を所
望の数に減少する。濾波されたＳＡＲマップはブロック28でポーラフォーマット
に変換される。レンジ圧縮29はＳＡＲマップのレンジ加重と逆フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ）により実現される。任意選択的なオートフォーカス処理30が実行され、ア
レイ時間は例示的な処理シナリオでは６０秒である。方位角圧縮31はＳＡＲマッ
プで加重されたパルス対パルスＦＦＴを実行することにより実現される。方位角
およびレンジ圧縮ＳＡＲマップの大きさの検出および後処理32がその後行われ、
表示33のためのデータをフォーマットする。再サンプリング25（パルス対パルス
再サンプルＦＩＲ）、イントラパルスローパスフィルタ27、レンジおよび方位角
圧縮29、31で使用されるイントラパルスＦＦＴは約３ＧＣＯＰである総合的な処
理の約９５％を占める。
【００１５】 大きい二相コードの性能は、１３5 ：１（または371293：１）のパルス圧縮
比までに対して解析された。図３は１３4 ：１（または 28561：１）の複合バー
カーコードの性能を示している。図４は図３で示されているメインローブ周辺の
拡大図である。図３および４では、コードの長さは２８．５６Ｋであり、損失は
１．１９８ｄＢであり、チップ当り２サンプルが存在し、ＦＦＴのサイズは１９
６．６Ｋであり、ドップラ周波数×パルス幅＝０であり、ドルフ−チェビシェフ
加重は１６：１で１５８．８Ｋ ６０ｄＢであり、集分されたレンジサイドロー
ブ比は−１９ｄＢであった。時間ドメイン加重ウィンドウの長さはパルスの長さ
の２倍に制限される。これは前述の複素数加重を時間ドメインへ変換し、指定さ
れたウィンドウの外側の係数をゼロにし、周波数ドメインに変換して戻すことに
より実現される。認められるように、加重損失は１．２ｄＢであり、ピークサイ
ドローブは約−２９ｄＢであり、ＩＳＬＲは−１９ｄＢである。
【００１６】 時間ドメイン加重ウィンドウの長さがパルス幅の２倍に限定されるとき、ピ
ークサイドローブとＩＳＬＲはコードの長さに感応しないことが発見された。加
重損失は１３：１のバーカーコードに対して０．２ｄＢであり、371293：１の複
合バーカーコードに対しては１．７ｄＢであることが発見された。加重ウィンド
ウサイズがレーダパルス長の３倍まで増加されるならば、ピークサイドローブは
−４４ｄＢまで減少し、ＩＳＬＲは約−２６ｄＢまで減少することが発見された
。
【００１７】 画素の方位角シフトに対応するドップラ不整合を有する性能が図５で示され
ている。図５では、コードの長さは２８．５６Ｋであり、損失は１．１９８ｄＢ
であり、チップ当り２つのサンプルが存在し、ＦＦＴのサイズは１９６．６Ｋで
あり、ドップラ周波数×パルス幅＝０．００５であり、ドルフ−チェビシェフ加
重は１６：１で１５８．８Ｋ ６０ｄＢであり、積分されたレンジサイドローブ
比は−１８．９７ｄＢであった。図３および５から認められるように、この不整
合によるサイドローブおよびＩＳＬＲには無視できる程度の劣化が存在する。さ
らに高いドップラ周波数オフセットはパルス毎の処理により排除される。
【００１８】 以上、合成アレイレーダシステムで使用されることのできる非常に大きいパ
ルス圧縮比の二相コードを与える処理方法について説明した。前述の実施形態は
本発明の原理の応用を表す多数の特別な実施形態の１つを単に示していることが
理解されよう。明らかに、多数およびその他の装置が本発明の技術的範囲を逸脱
することなく当業者により容易に行われよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の原理にしたがった高いパルス圧縮比を有する例示的なＳＡＲ波形を示
す図。
【図２】 大きい二相パルス圧縮比（371293：１の複合バーカーコード）を有する超微細
解像度の合成アレイデータシステムの処理ブロック図。
【図３】 28561 ：１複合バーカーコードのインパルス応答特性を示したグラフ。
【図４】 図３のメインローブ周辺を拡大して示されている応答対レンジビンを示したグ
ラフ。
【図５】 28561 ：１の複合バーカーコードに対するドップラ不一致を有する合成アレイ
レーダシステムの性能を示した図。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月１１日（２０００．１２．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローゼン、ロバート・エー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91301 アゴウラ・ヒルズ、カームフィー ルド・アベニュー 6051 Ｆターム(参考） 5J070 AA02 AH35 AH39 BE04

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使用
    して発生された高いデューティ係数の超高解像度ＳＡＲ波形を有するレーダ信号
    を送信し（21）、 ＳＡＲマップを構成する受信されたレーダ反射波をフーリエ変換し（25）、 記憶された複素数加重のセットによりフーリエ変換されたＳＡＲマップを乗算
    し（26）、 加重されたＳＡＲマップを逆フーリエ変換し（29、31）、強化された感度を有
    するＳＡＲマップに対応する圧縮されたレンジビンを得るステップを有すること
    を特徴とする合成アレイレーダシステムにおける使用方法（20）。
  2. 【請求項２】 運動補償されたＳＡＲマップを与えるために、運動補償フェ
    イズ調節処理を使用してＳＡＲマップを構成する受信されたレーダ反射波を処理
    する（22）ステップをさらに有することを特徴とする請求項１記載の方法（20）
    。
  3. 【請求項３】 運動補償されたＳＡＲマップを再サンプリングする（24）ス
    テップをさらに有することを特徴とする請求項２記載の方法（20）。
  4. 【請求項４】 記憶された加重は二相コードの加重された逆スペクトルを含
    んでいる請求項１記載の方法（20）。
  5. 【請求項５】 加重はドルフ−チェビシェフ加重の修正されたセットを具備
    している請求項１記載の方法（20）。
  6. 【請求項６】 フーリエ変換され複素数加重されたＳＡＲマップをローパル
    ス濾波して（27）レンジビン数を減少するステップをさらに有することを特徴と
    する請求項１記載の方法（20）。
  7. 【請求項７】 逆フーリエ変換のステップの前に加重され変換されたＳＡＲ
    マップをポーラフォーマットにするステップ（28）をさらに有することを特徴と
    する請求項１記載の方法（20）。
  8. 【請求項８】 複素数加重は二相コードのフーリエ変換の逆数を取り、ドル
    フ−チェビシェフ加重の修正されたセットにより乗算されることによって計算さ
    れる請求項１記載の方法（20）。
  9. 【請求項９】 複素数加重はレンジサイドローブ性能、解像度、および加重
    損失に対して最適にされる請求項１記載の方法（20）。
  10. 【請求項１０】 予め定められた高いパルス圧縮比を有する二相コードを使
    用して発生された高いデューティ係数の超高解像度ＳＡＲ波形を有するレーダ信
    号を送信し（21）、 運動補償されたＳＡＲマップを与えるために、運動補償フェイズ調節処理を使
    用してＳＡＲマップを構成する受信されたレーダ反射波を処理し（22）、 運動補償されたＳＡＲマップをフーリエ変換し（25）、 記憶された複素数加重のセットによりフーリエ変換されたＳＡＲマップを乗算
    し（26）、 加重されたＳＡＲマップを逆フーリエ変換し（29、31）、強化された感度を有
    するＳＡＲマップに対応する圧縮されたレンジビンを獲得し、 表示のためにＳＡＲマップを処理する（32、33）ステップを有することを特徴
    とする合成アレイレーダシステムにおける使用方法（20）。
  11. 【請求項１１】 運動補償されたＳＡＲマップを再サンプリングする（24）
    ステップをさらに有することを特徴とする請求項１０記載の方法（20）。
  12. 【請求項１２】 記憶された加重は二相コードの加重された逆スペクトルを
    含んでいる請求項１０記載の方法（20）。
  13. 【請求項１３】 加重はドルフ−チェビシェフ加重の修正されたセットを具
    備している請求項１記載の方法（20）。
  14. 【請求項１４】 フーリエ変換され複素数加重されたＳＡＲマップをローパ
    ルス濾波（27）してレンジビン数を減少するステップをさらに有することを特徴
    とする請求項１０記載の方法（20）。
  15. 【請求項１５】 逆フーリエ変換のステップの前に加重され変換されたＳＡ
    Ｒマップをポーラフォーマットにする（28）ステップをさらに有することを特徴
    とする請求項１０記載の方法（20）。
  16. 【請求項１６】 複素数加重は二相コードのフーリエ変換の逆数を取り、ド
    ルフ−チェビシェフ加重の修正されたセットにより乗算されることによって計算
    される請求項１０記載の方法（20）。
  17. 【請求項１７】 複素数加重はレンジサイドローブ性能、解像度、および加
    重損失に対して最適にされる請求項１記載の方法（20）。
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