JP2005127874A - Polarization synthetic aperture radar calibration method and device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate a calibration parameter by utilizing natural topographic data by using only amplitude information relative to three-sided reflector information. <P>SOLUTION: A polarization synthetic aperture radar image including a three-sided reflector and a natural topography, and instruction data of a coordinate or the like for showing a region including the three-sided reflector and the natural topography are prepared. An image data acquisition processing part takes out a scattering matrix of each pixel in the region including the three-sided reflector and the natural topography from image data, and outputs it to a calibration parameter calculation processing part. Parameters necessary for calibration are calculated from the scattering matrix. The amplitude ratio ¾f<SB>1</SB>f<SB>2</SB>¾ between HH polarization and VV polarization is determined from the three-sided reflector. The crosstalk ratio u=δ<SB>2</SB>, w=δ<SB>1</SB>/f<SB>1</SB>, z=δ<SB>3</SB>, v=δ<SB>4</SB>/f<SB>2</SB>, and the imbalance ratio between transmission and reception α=f<SB>1</SB>/f<SB>2</SB>, and the phase difference Arg(f<SB>1</SB>f<SB>2</SB>) between the HH polarization and the VV polarization are determined from the natural topography. Hereby, the parameters f<SB>1</SB>, f<SB>2</SB>, δ<SB>1</SB>, δ<SB>2</SB>, δ<SB>3</SB>, δ<SB>4</SB>necessary for calibration are determined. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、水平偏波と垂直偏波を送信する一方、垂直偏波成分と水平偏波成分を含む対象物体からの散乱波を受信して、偏波間の振幅と位相に関する誤差を除去して較正を行う偏波合成開口レーダ較正方法及び装置に関する。   The present invention transmits a horizontally polarized wave and a vertically polarized wave, receives a scattered wave from a target object including a vertically polarized wave component and a horizontally polarized wave component, and removes an error related to an amplitude and a phase between polarized waves. The present invention relates to a polarization synthetic aperture radar calibration method and apparatus for performing calibration.

衛星や航空機に搭載される合成開口レーダに応用した偏波合成開口レーダが現在開発され、幾つか運用されている。このような偏波合成開口レーダにおいて、送受信アンテナ間の配置、各種信号の経路長、機器の振幅・位相特性に起因する偏波間の信号強度、位相誤差を較正することが行われている。   Polarization synthetic aperture radar applied to synthetic aperture radar onboard satellites and aircraft has been developed and is now in operation. In such a polarization-synthesizing aperture radar, calibration is performed on the arrangement between the transmitting and receiving antennas, the path lengths of various signals, the signal intensity between the polarizations caused by the amplitude / phase characteristics of the equipment, and the phase error.

合成開口レーダ装置は、人工衛星や航空機等の移動プラットホームから進行方向に対して側方の地上に電波を発射し、地上の映像を再生するための２次元データを得る装置である。この合成開口レーダ装置では、アジマス距離分解能を向上させるために合成開口技術が用いられる。合成開口技術は、搭載プラットホームの移動を利用して実効的に極めて大口径のアンテナを用いたのと同等の高分解能を得る技術である（特許文献１参照）。   A synthetic aperture radar device is a device that obtains two-dimensional data for emitting radio waves from a moving platform such as an artificial satellite or an aircraft to the ground on the side in the traveling direction to reproduce a ground image. In this synthetic aperture radar apparatus, synthetic aperture technology is used to improve the azimuth distance resolution. Synthetic aperture technology is a technology that effectively obtains high resolution equivalent to that using an extremely large-diameter antenna by using the movement of the mounting platform (see Patent Document 1).

合成開口レーダは、イメージレーダの一種であり、その画像（ＳＡＲ画像）は、地表にある物体からの散乱パワーを２次元的にマッピングしたものである。そして、散乱パワーは、物体の粗さ、複素誘電率、形状、送信信号の周波数、偏波、入射角等によって影響を受ける。即ち、周波数、偏波、入射角等を変えることによって、対象物体からより多くの情報を得ることが出来る。   Synthetic aperture radar is a type of image radar, and its image (SAR image) is obtained by two-dimensionally mapping scattered power from an object on the ground surface. The scattered power is affected by the roughness of the object, the complex dielectric constant, the shape, the frequency of the transmission signal, the polarization, the incident angle, and the like. That is, more information can be obtained from the target object by changing the frequency, polarization, incident angle, and the like.

偏波合成開口レーダ装置は、前述の散乱パワーに影響を与えるものの中で偏波に着目をし、偏波を変えることで対象物体の情報を出来るだけ多く得ることを目的とした装置である。この偏波合成開口レーダ装置のアンテナ部は、水平偏波用アンテナと、垂直偏波用アンテナとを備えて、水平偏波と垂直偏波とを送信している。そして、この送信に対し、地表面の対象物からの散乱波は垂直偏波成分と水平偏波成分を含むが、これは２つのアンテナに受信される。   The polarization synthetic aperture radar apparatus is an apparatus that focuses on the polarization among those that affect the scattering power described above and aims to obtain as much information on the target object as possible by changing the polarization. The antenna unit of this polarization synthetic aperture radar apparatus includes a horizontally polarized antenna and a vertically polarized antenna, and transmits horizontally polarized waves and vertically polarized waves. For this transmission, the scattered wave from the object on the ground surface includes a vertical polarization component and a horizontal polarization component, which are received by two antennas.

即ち、レーダの送信アンテナと受信アンテナにそれぞれ水平偏波（H）、垂直偏波（V）を送受信する機能が有ることにより、水平偏波で送受信したＨＨ（受信偏波、送信偏波）偏波信号、水平偏波で送信／垂直偏波で受信したＶＨ信号、垂直偏波で送信／水平偏波で受信したＨＶ信号、垂直偏波で送受信したＶＶ信号の各偏波信号が入力することになる。このようにして、偏波合成開口レーダ装置では、送受信の偏波の組み合わせからHH,HV,VH,VVの４つのデータを得ることができる。   That is, the radar transmitting antenna and the receiving antenna each have a function of transmitting and receiving horizontal polarization (H) and vertical polarization (V), so that HH (reception polarization and transmission polarization) polarization transmitted and received by horizontal polarization is transmitted. Input is a polarization signal of a wave signal, a VH signal transmitted with horizontal polarization / received with vertical polarization, a HV signal transmitted with vertical polarization / received with horizontal polarization, and a VV signal transmitted / received with vertical polarization. become. In this way, the polarization synthetic aperture radar apparatus can obtain four data of HH, HV, VH, and VV from the combination of transmission and reception polarization.

合成開口レーダの場合、画像の１ピクセル毎にHH,HV,VH,VVの散乱係数からなるデータの組み合わせが得られる。このデータは、一般に散乱マトリクス［Ｓ］と呼ばれている。   In the case of a synthetic aperture radar, a combination of data consisting of scattering coefficients of HH, HV, VH, and VV is obtained for each pixel of an image. This data is generally called a scattering matrix [S].

Figure 2005127874
しかし、レーダで観測した直接の散乱マトリクスデータ［Ｏ］には、偏波間の振幅と位相に関して送受信アンテナ間の配置、各種信号の経路長、機器の振幅・位相特性に起因する誤差が含まれている。そのため、この誤差を除去する必要がある。散乱マトリクスにおける誤差モデルは以下のようになる。
Figure 2005127874
 However, the direct scattering matrix data [O] observed by the radar includes errors due to the arrangement between the transmitting and receiving antennas, the path lengths of various signals, and the amplitude / phase characteristics of the equipment regarding the amplitude and phase between the polarizations. Yes. Therefore, it is necessary to remove this error. The error model in the scattering matrix is as follows.

Figure 2005127874
ここで、Yは絶対振幅項、R,Tは送受信系における振幅、位相に関する誤差行列である。R,Tの各要素は複素数であり、f1,f2は受信、送信におけるHH,VV偏波間のインバランス、δ1,δ2, δ3,δ4は、水平偏波Hから垂直偏波V、垂直偏波Vから水平偏波Hへの回り込みであるクロストークを表す。Ｎはノイズを表している。本発明における較正とは、誤差行列R,Tを求めることを意味する。
Figure 2005127874
 Here, Y is an absolute amplitude term, and R and T are error matrices related to amplitude and phase in the transmission / reception system. Each element of R and T is a complex number, f 1 and f 2 are imbalances between HH and VV polarized waves in reception and transmission, and δ 1 , δ 2 , δ 3 , and δ 4 are vertical polarizations from horizontal polarization H. The crosstalk is a wraparound from the wave V and the vertical polarization V to the horizontal polarization H. N represents noise. Calibration in the present invention means obtaining error matrices R and T.

従来の主な偏波較正手法として、(1)コーナーリフレクタ（パッシブ）を利用する方法、(2)アクティブ偏波較正機器を利用する方法、(3)コーナーリフレクタと自然地形を利用する方法、などがある。   Conventional polarization calibration methods include (1) a method using a corner reflector (passive), (2) a method using an active polarization calibration device, (3) a method using a corner reflector and natural terrain, etc. There is.

(1)コーナーリフレクタを利用する方法は、金属平板で構成された３面リフレクタ、２面リフレクタなどの既知の反射特性を持つ較正ターゲットを複数組み合わせて各リフレクタの反射信号の強度、位相を観測し、較正パラメータを求める手法である（特許文献２参照）。欠点としては、較正ターゲットの設置の精度、コーナーリフレクタのエッジ散乱による影響、入射角特性対応がある。設置精度の問題とは、レーダからの送信波をリフレクタで鏡面反射させ、レーダで受信させることが出来るか出来ないかを意味する。３面リフレクタは、レーダ散乱断面積パターン（レーダから送信した電磁波が、ターゲットで反射されレーダに戻る割合を角度毎に示した指標）が広く、設置精度は余り問題にならない。しかし、２面リフレクタは、レーダ散乱断面積パターンが狭く、設置精度により反射波がレーダに戻らないことがある。また、レーダを搭載したプラットフォーム自体が、想定した飛行パスを飛行できない場合があり、較正ターゲットの反射波をレーダで受信できないこともあり、レーダ散乱断面積パターンが広い必要がある。図６に示されるように、エッジ散乱の影響は、コーナーリフレクタが想定した反射特性を示さないことを意味する。コーナーリフレクタは、レーダからの送信波を２面、３面の金属板により多重反射させ、結果的に鏡のように反射波がレーダに戻るように設計されている。しかし、コーナーリフレクタでは、多重反射波以外に金属板のエッジで散乱波が生じ、反射に余分な成分を加えることがある。特に、位相特性に大きな影響を与える。エッジ散乱波の影響を除去するためには、非常に大きなコーナーリフレクタが必要になる。例えば、コーナーリフレクタの金属板の一辺が、電磁波の波長の１０倍以上にするなどの対策が必要になる。入射角特性対応とは、較正パラメータに入射角特性があるため、その特性を観測できる必要がある。対策としては、図７に示されるように、レーダアンテナのエレベーションパターン内に、多数のコーナーリフレクタＣＲを配置する必要がある。   (1) The method of using a corner reflector is to observe the intensity and phase of the reflected signal of each reflector by combining multiple calibration targets with known reflection characteristics such as a three-surface reflector and a two-surface reflector made of a metal plate. This is a technique for obtaining a calibration parameter (see Patent Document 2). Disadvantages include the accuracy of calibration target installation, the effects of corner reflector edge scattering, and incident angle characteristics. The problem of installation accuracy means whether the transmission wave from the radar can be reflected by a reflector and received by the radar. The three-surface reflector has a wide radar scattering cross-sectional pattern (an index indicating the ratio of the electromagnetic wave transmitted from the radar reflected by the target and returning to the radar for each angle), and the installation accuracy is not a problem. However, the two-surface reflector has a narrow radar scattering cross-sectional pattern, and the reflected wave may not return to the radar due to installation accuracy. In addition, the radar-equipped platform itself may not be able to fly on the assumed flight path, and the reflected wave of the calibration target may not be received by the radar, so that the radar scattering cross-sectional pattern needs to be wide. As shown in FIG. 6, the influence of edge scattering means that the corner reflector does not exhibit the expected reflection characteristics. The corner reflector is designed so that the transmission wave from the radar is subjected to multiple reflection by two or three metal plates, and as a result, the reflected wave returns to the radar like a mirror. However, in the corner reflector, a scattered wave is generated at the edge of the metal plate in addition to the multiple reflected wave, and an extra component may be added to the reflection. In particular, it greatly affects the phase characteristics. In order to eliminate the influence of edge scattered waves, a very large corner reflector is required. For example, it is necessary to take measures such that one side of the metal plate of the corner reflector is 10 times or more the wavelength of the electromagnetic wave. The incident angle characteristic correspondence means that the calibration parameter has an incident angle characteristic, and it is necessary to be able to observe the characteristic. As a countermeasure, as shown in FIG. 7, it is necessary to arrange a large number of corner reflectors CR in the elevation pattern of the radar antenna.

(2)アクティブ偏波較正機器を利用する方法は、アンテナと電気回路で構成された装置を用いて較正する手法である（特許文献３参照）。具体的には、レーダからの電波をアンテナで受信し、その電波の信号を電気回路に通して較正に適した特性を付加し、再度アンテナから信号をレーダに送信する。そして、その信号の強度、位相をレーダで観測して較正パラメータを求める手法である。この方法は、上記(1)のコーナーリフレクタの問題点である設置精度、エッジ散乱波の影響を解決できる。しかし、入射角特性対応のためには、レーダアンテナのエレベーションパターン内に、多数のアクティブ偏波較正機器を配置する必要がある。   (2) A method using an active polarization calibration device is a method of calibrating using a device composed of an antenna and an electric circuit (see Patent Document 3). Specifically, the radio wave from the radar is received by the antenna, the signal of the radio wave is passed through an electric circuit, a characteristic suitable for calibration is added, and the signal is transmitted from the antenna to the radar again. This is a technique for obtaining calibration parameters by observing the intensity and phase of the signal with a radar. This method can solve the effects of installation accuracy and edge scattered waves, which are the problems of the corner reflector of (1) above. However, in order to cope with the incident angle characteristics, it is necessary to arrange a large number of active polarization calibration devices in the elevation pattern of the radar antenna.

(3)コーナーリフレクタと自然地形を利用する方法は、３面などのリフレクタと自然地形の観測信号を用いて較正する手法である。この方法では、設置誤差、入射角特性対応などの問題を解決できる。但し、コーナーリフレクタの反射信号の偏波間の強度比、位相差を観測する必要がある。一般に、エッジ散乱の影響により、位相を観測するのは難しい。そのため、安全のため多数のリフレクタを配置する必要がある。   (3) The method of using the corner reflector and the natural topography is a method of calibrating using the observation signals of the reflectors of the three surfaces and the natural topography. This method can solve problems such as installation errors and incident angle characteristics. However, it is necessary to observe the intensity ratio and phase difference between the polarized waves of the reflected signal of the corner reflector. In general, it is difficult to observe the phase due to the influence of edge scattering. Therefore, it is necessary to arrange many reflectors for safety.

以上のように、較正を行うためにはいろいろな手間を必要とした。なお、SARの較正をレビューした論文として、非特許文献１を参照できる。
特開平09-178847号公報 特開2002-171121号公報 特開平05-164842号公報 ・A.Freeman,"SAR Calibration: An Overview", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 30, November 1992, pp.1107 -1121 Quegan, S."A unified algorithm for phase and cross-talk calibration of polarimetric data-theory and observations", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 32, Jan. 1994, pp.89 -99 As described above, various efforts are required to perform calibration. Note that Non-Patent Document 1 can be referred to as a paper reviewing SAR calibration.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-178847 JP 2002-171121 A Japanese Patent Laid-Open No. 05-164842 ・ A. Freeman, "SAR Calibration: An Overview", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 30, November 1992, pp.1107 -1121 Quegan, S. "A unified algorithm for phase and cross-talk calibration of polarimetric data-theory and observations", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 32, Jan. 1994, pp.89 -99

上述したように、従来技術には、i)配置誤差、ii)エッジ散乱の影響（位相への影響）、iii)入射角特性の問題がある。   As described above, the prior art has problems of i) placement error, ii) influence of edge scattering (effect on phase), and iii) incident angle characteristics.

本発明は、i)配置誤差に関して、較正ターゲットとして散乱断面積パターンが広い３面リフレクタのみを使用して設置誤差やプラットフォームの飛行パスの影響を少なくすることを目的としている。   The present invention aims to reduce the influence of installation error and platform flight path by using only a three-surface reflector with a wide scattering cross-section pattern as a calibration target for i) placement error.

また、本発明は、ii)エッジ散乱に関して、３面リフレクタの振幅情報のみを使用して、エッジ散乱による位相への影響を受けないようにすることを目的としている。   Another object of the present invention is to avoid the influence of the edge scattering on the phase by using only the amplitude information of the three-surface reflector with respect to the edge scattering.

さらに、本発明は、iii)入射角特性に関して、自然地形を利用して較正パラメータを算出することにより、リフレクタを多数配置することなく、観測領域全体の入射角について較正パラメータを算出可能にすることを目的としている。   Further, according to the present invention, with respect to the incident angle characteristic, the calibration parameter can be calculated for the incident angle of the entire observation region without using a large number of reflectors by calculating the calibration parameter using natural terrain. It is an object.

本発明の偏波合成開口レーダ較正方法は、水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナとを備えて、水平偏波と垂直偏波とを送信する一方、垂直偏波成分と水平偏波成分を含む対象物からの散乱波を受信して、観測した散乱マトリクスデータに含まれる水平偏波で送受信したＨＨ偏波信号と垂直偏波で送受信したＶＶ偏波信号間のインバランス（f1,f2）及び受信、送信における水平及び垂直偏波間のクロストーク（δ1,δ2, δ3,δ4）を補正することにより、偏波間の振幅と位相に関する誤差を除去する較正を行う。そして、散乱マトリクスの要素ＳHHとＳVVの比ｆ1ｆ2＝ＳVV／ＳHHを得るために、その位相Arg(ｆ1ｆ2)を、自然地形の散乱マトリクスの各要素ＳHHとＳVVについてその一方の複素共役と他方の積Ｓ* HHＳVV（*:複素共役）の位相から求める。 The polarization synthetic aperture radar calibration method of the present invention includes a horizontally polarized antenna and a vertically polarized antenna, and transmits a horizontally polarized wave and a vertically polarized wave, while a vertically polarized wave component and a horizontally polarized wave component are transmitted. The imbalance between the HH polarization signal transmitted / received by the horizontal polarization and the VV polarization signal transmitted / received by the vertical polarization included in the observed scattering matrix data (f 1 , f 2 ) and correction to eliminate errors related to amplitude and phase between polarizations by correcting crosstalk (δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 ) between horizontal and vertical polarizations in reception and transmission. Then, in order to obtain the ratio f 1 f 2 = S VV / S HH of the elements S HH and S VV of the scattering matrix, the phase Arg (f 1 f 2 ) is expressed as each element S HH of the natural terrain scattering matrix. S VV is obtained from the phase of one complex conjugate and the other product S * HH S VV (*: complex conjugate).

この要素の比ｆ1ｆ2＝｜ｆ1ｆ2｜exp｛ｊArg(ｆ1ｆ2)｝として、ｆ1ｆ2の振幅値｜ｆ1ｆ2｜のみを較正ターゲットから求める。また、求められたｆ1ｆ2の振幅値｜ｆ1ｆ2｜のデータベースを作り、振幅特性を予測することにより、新たな観測において較正ターゲットを設置せずに自然地形を観測するだけで、振幅と位相の偏波較正を行う。 The ratio f 1 f 2 = the element | as exp {jArg (f 1 f 2 )}, the amplitude value of f 1 f 2 | | f 1 f 2 determined only from the calibration target | f 1 f 2. The amplitude value of f 1 f 2 obtained | f 1 f 2 | make database, by predicting an amplitude characteristic, just observing the natural terrain without installing a calibration target in a new observation, Perform amplitude and phase polarization calibration.

本発明の偏波合成開口レーダ較正装置は、較正ターゲットと自然地形を含んだ偏波合成開口レーダ画像と、較正ターゲットと自然地形が含まれる領域を示す座標などの指示データを基に、画像データから較正ターゲットと自然地形を含む領域の各ピクセルの散乱マトリクスを取り出して出力する画像データ取得処理部と、この出力された散乱マトリクスから、較正に必要なパラメータを算出する較正パラメータ算出処理部と、を備える。この較正パラメータ算出処理部は、較正ターゲットからHH偏波とVV偏波の振幅比を求める一方、自然地形データからは、クロストーク比、送受信のインバランス比、HH偏波とVV偏波の位相差を求めることにより、較正に必要なパラメータを求める。   The polarization synthetic aperture radar calibration apparatus of the present invention is based on a polarization synthetic aperture radar image including a calibration target and natural topography, and instruction data such as coordinates indicating a region including the calibration target and natural topography. An image data acquisition processing unit that extracts and outputs a scattering matrix of each pixel in a region including a calibration target and natural terrain from the calibration target, and a calibration parameter calculation processing unit that calculates a parameter necessary for calibration from the output scattering matrix, Is provided. This calibration parameter calculation processing unit obtains the amplitude ratio of HH polarization and VV polarization from the calibration target, while from the natural topographic data, the crosstalk ratio, transmission / reception imbalance ratio, HH polarization and VV polarization By obtaining the phase difference, parameters necessary for calibration are obtained.

また、過去の較正ターゲットのHH偏波とVV偏波の振幅比データとデータ読み込みの指示を与える指示データを基にデータを読み込むデータ取得処理部と、該データ取得処理部に読み込まれた過去のデータの変化をもとに、現在の振幅比を予測する較正ターゲット強度予測処理部と、をさらに備え、較正に必要なパラメータを求めるに際して必要なHH偏波とVV偏波の振幅比として、前記較正ターゲット強度予測処理部で予測された振幅比を用いる。   In addition, the data acquisition processing unit that reads data based on the amplitude ratio data of the HH polarization and VV polarization of the past calibration target and the instruction data that gives an instruction to read the data, and the past read by the data acquisition processing unit A calibration target intensity prediction processing unit that predicts the current amplitude ratio based on the change in the data, and the amplitude ratio between the HH polarization and the VV polarization necessary for obtaining parameters necessary for calibration, The amplitude ratio predicted by the calibration target intensity prediction processing unit is used.

本発明によれば、較正用の器具（較正ターゲット）として３面リフレクタだけを使用し、HHとVV偏波の振幅比の算出のためにのみ３面リフレクタの観測量を使用できる。   According to the present invention, only the three-surface reflector is used as a calibration instrument (calibration target), and the observation amount of the three-surface reflector can be used only for calculating the amplitude ratio of the HH and VV polarizations.

また、３面リフレクタのHH偏波とVV偏波の振幅に関してデータベースを作成し、振幅特性を予測することにより３面リフレクタを設置せず、自然地形のみで較正を行うことが可能になる。その結果、観測の作業負担を低減できる。   In addition, by creating a database regarding the amplitudes of the HH polarization and VV polarization of the three-surface reflector and predicting the amplitude characteristics, it is possible to perform calibration only with natural terrain without installing the three-surface reflector. As a result, the work burden of observation can be reduced.

前述したように、本発明における較正とは、（数２）中における下記の誤差行列R,Tを求めることを意味する。   As described above, calibration in the present invention means obtaining the following error matrices R and T in (Equation 2).

Figure 2005127874
Figure 2005127874

R,Tは送受信系における振幅、位相に関する誤差行列であり、それらの各要素は複素数である。f1,f2は受信、送信におけるHH,VV偏波間のインバランス、δ1,δ2, δ3,δ4は、偏波HからV偏波、偏波VからH偏波への回り込みであるクロストークを表す。
誤差行列R,Tが求まると、以下の式に基づき、対角化散乱行列を求めることができる。 R and T are error matrices related to amplitude and phase in the transmission / reception system, and each element thereof is a complex number. f 1 and f 2 are imbalances between HH and VV polarized waves in reception and transmission. δ 1 , δ 2 , δ 3 and δ 4 are sneak waves from polarization H to V polarization and polarization V to H polarization. Represents crosstalk.
Once the error matrices R and T are obtained, a diagonalized scattering matrix can be obtained based on the following equation.

Figure 2005127874
ここで、
Figure 2005127874
 here,

Figure 2005127874
Figure 2005127874

本発明は、Queganの方法（非特許文献２参照）を基にしている。Queganの方法では、自然地形と３面リフレクタを利用して較正に必要なパラメータを求めている。Queganの方法において、自然地形から求まるパラメータは、
(1)クロストーク比： ｕ＝δ2、ｗ＝δ1／ｆ1、ｚ＝δ3、ｖ＝δ4／ｆ2
(2)送受信のインバランス比： α＝ｆ1／ｆ2
である。さらに、３面リフレクタと自然地形を利用して、
(3)受信チャンネルインバランス： ｋ＝ｆ1
を算出する。但し、kを算出するとき、３面リフレクタが存在するSAR画像上のピクセルから散乱マトリクスを取り出し、ＳHHとＳVVの要素の比ｆ1ｆ2＝ＳVV／ＳHHを求める必要がある。本発明では、ＳHHとSVVの要素の比ｆ1ｆ2の振幅値｜ｆ1ｆ2｜のみを３面リフレクタからもとめ、位相Arg(ｆ1ｆ2)は自然地形（草原、森など）から行う較正方法である。但し、
ｆ1ｆ2＝｜ｆ1ｆ2｜exp｛ｊArg(ｆ1ｆ2)｝
である。 The present invention is based on the method of Quegan (see Non-Patent Document 2). Quegan's method uses natural terrain and a three-surface reflector to determine the parameters required for calibration. In Quegan's method, the parameters obtained from natural terrain are
(1) Crosstalk ratio: u = δ 2 , w = δ 1 / f 1 , z = δ 3 , v = δ 4 / f 2
(2) Transmission / reception imbalance ratio: α = f 1 / f 2
It is. In addition, using a three-surface reflector and natural terrain,
(3) Reception channel imbalance: k = f 1
Is calculated. However, when calculating k, it is necessary to extract the scattering matrix from the pixel on the SAR image where the three-surface reflector exists, and obtain the ratio of the elements of S HH and S VV f 1 f 2 = S VV / S HH . In the present invention, only the amplitude value | f 1 f 2 | of the ratio f 1 f 2 of the elements of S HH and S VV is obtained from the three-surface reflector, and the phase Arg (f 1 f 2 ) ) Is a calibration method to be performed. However,
f 1 f 2 = | f 1 f 2 | exp {jArg (f 1 f 2 )}
It is.

このように、本発明では、自然地形と３面リフレクタを観測することにより較正パラメータを算出する。偏波レーダにおいて、３面リフレクタの理論散乱特性は   As described above, in the present invention, the calibration parameter is calculated by observing the natural topography and the three-surface reflector. In the polarization radar, the theoretical scattering characteristics of the three-surface reflector are

Figure 2005127874
Figure 2005127874

となり、ＳHHとＳVVの要素のみが観測されるターゲットである。そのため、Queganの方法では、ＳHHとＳVVの要素の比ｆ1ｆ2を算出する必要がある。この比ｆ1ｆ2の理論値は、以下のように１になる。
ｆ1ｆ2＝ＳVV／ＳHH＝１
しかし、観測データ［Ｏ］から求まるｆ1ｆ2は、様々な誤差要因から Thus, only the elements of S HH and S VV are observed. Therefore, in the Quegan method, it is necessary to calculate the ratio f 1 f 2 between the elements of S HH and S VV . The theoretical value of this ratio f 1 f 2 is 1 as follows.
f 1 f 2 = S VV / S HH = 1
However, f 1 f 2 obtained from the observation data [O] is derived from various error factors.

Figure 2005127874
Figure 2005127874

と与えられる。そのため、３面リフレクタを用いてHH偏波のVV偏波間の誤差が
振幅比：｜ＯVV｜／｜ＯHH｜、 位相差：θVV−θHH
のように求められる。 And given. Therefore, using a three-plane reflector, the error between VH polarization of HH polarization is amplitude ratio: | O VV | / | O HH |, phase difference: θ VV −θ HH
It is required as follows.

本発明では、この位相差θVV−θHHを自然地形から求める。一般に自然地形にある草原や森などでは、C-band以上の周波数において表面散乱と体積散乱が支配的となる。これらの散乱特性は、例えば以下のように与えられている。
１）表面散乱モデル
図８は、自然地形にある草原や森などで散乱する表面散乱の概念を示す図である。表面散乱の散乱マトリクスは、次式の通りとなる。 In the present invention, this phase difference θ VV −θ HH is obtained from natural terrain. In general, in grasslands and forests on natural terrain, surface scattering and volume scattering are dominant at frequencies above C-band. These scattering characteristics are given as follows, for example.
1) Surface Scattering Model FIG. 8 is a diagram showing the concept of surface scattering that scatters in grasslands or forests on natural terrain. The scattering matrix of surface scattering is as follows:

Figure 2005127874
Figure 2005127874

Figure 2005127874
Figure 2005127874

２）体積散乱モデル
図９は、自然地形にある草原や森などで散乱する体積散乱の概念を示す図である。体積散乱の散乱マトリクスは、次式の通りとなる。 2) Volume Scattering Model FIG. 9 is a diagram showing the concept of volume scattering that scatters in grasslands or forests on natural terrain. The scattering matrix of volume scattering is as follows:

Figure 2005127874
Figure 2005127874

Figure 2005127874
*:複素共役、<>：アンサンブル平均
Figure 2005127874
 *: Complex conjugate, <>: Ensemble average

このとき、表面散乱モデルと体積散乱モデルにおけるθVV−θHHの位相差は、Ｓ* HHＳVVの位相から与えられる。結果的に、上記のモデルから算出した位相差は、θVV−θHH＝０となる。これは、３面リフレクタの特性と同じである。そこで、自然地形を利用して３面リフレクタの代わりに位相差を算出できることを示している。よって、この特性を利用して、自然地形のＳ* HHＳVVの位相を較正パラメータ算出のデータとした。但し、振幅特性は、自然地形から求めることは困難なため、３面リフレクタから算出している。 At this time, the phase difference of θ VV −θ HH in the surface scattering model and the volume scattering model is given from the phase of S * HH S VV . As a result, the phase difference calculated from the above model is θ VV −θ HH = 0. This is the same as the characteristics of the three-surface reflector. Therefore, it is shown that the phase difference can be calculated in place of the three-surface reflector using natural terrain. Therefore, using this characteristic, the phase of S * HH S VV of natural terrain was used as calibration parameter calculation data. However, since it is difficult to obtain the amplitude characteristic from the natural topography, it is calculated from the three-surface reflector.

また、各偏波合成開口レーダシステムに関して、較正パラメータである振幅特性と位相特性の経年変化を考えた場合、振幅特性の変化は位相特性に比べて少ないと考えられる。そこで、３面リフレクタを観測して得た振幅特性データのデータベースを作り、振幅特性を予測することにより、新たな観測において３面リフレクタを設置せずに自然地形を観測するだけで、振幅と位相の偏波較正が行える別の形態（実施例２参照）も考えられる。   In addition, regarding each polarization synthetic aperture radar system, when the secular change of the amplitude characteristic and the phase characteristic, which are calibration parameters, is considered, the change of the amplitude characteristic is considered to be less than that of the phase characteristic. Therefore, by creating a database of amplitude characteristic data obtained by observing the three-surface reflector and predicting the amplitude characteristics, the amplitude and phase can be calculated just by observing the natural topography without installing the three-surface reflector in the new observation. Another form (see Example 2) is also conceivable in which the polarization calibration can be performed.

本発明は、自然地形における散乱で表面散乱・体積散乱が主体的になり、２回散乱の影響が少なくなるC-band（4GHz）以上のレーダに適した手法である。   The present invention is a technique suitable for a radar of C-band (4 GHz) or higher in which surface scattering and volume scattering are mainly performed in scattering in natural terrain and the influence of double scattering is reduced.

図１は、本発明に基づき較正を行う実施例１を例示する概略図である。
手順１
３面リフレクタと自然地形を含んだ偏波合成開口レーダ画像と、３面コーナリフレクタと自然地形が含まれる領域を示す座標などの指示データを用意する。
手順２
手順１のデータをもとに、画像データ取得処理部は、画像データから３面リフレクタと自然地形を含む領域の各ピクセルの散乱マトリクスを取り出して、較正パラメータ算出処理部に出力する。
手順３
手順２で取り出した散乱マトリクスから、較正に必要なパラメータを算出する。３面リフレクタからは、HH偏波とVV偏波の振幅比｜ｆ1ｆ2｜を求める。また、自然地形からは、クロストーク比ｕ＝δ2，ｗ＝δ1／ｆ1、ｚ＝δ3、ｖ＝δ4／ｆ2、送受信のインバランス比α＝ｆ1／ｆ2、HH偏波とVV偏波の位相差Arg（ｆ1ｆ2）を求める。以上から、較正に必要なパラメータｆ1, ｆ2,δ1,δ2, δ3,δ4が求まる。
手順４
較正パラメータ算出処理部は、手順３で求めた較正パラメータｆ1, ｆ2,δ1,δ2, δ3,δ4とHH偏波とVV偏波の振幅比｜ｆ1ｆ2｜（３面リフレクタの強度データ）を出力する。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating Example 1 in which calibration is performed according to the present invention.
Step 1
Polarization synthetic aperture radar images including a three-surface reflector and natural terrain, and instruction data such as coordinates indicating a region including the three-surface corner reflector and the natural terrain are prepared.
Step 2
Based on the data of procedure 1, the image data acquisition processing unit extracts the scattering matrix of each pixel in the region including the three-surface reflector and the natural terrain from the image data, and outputs it to the calibration parameter calculation processing unit.
Step 3
Parameters necessary for calibration are calculated from the scattering matrix extracted in procedure 2. From the three-surface reflector, the amplitude ratio | f 1 f 2 | of the HH polarization and the VV polarization is obtained. From natural terrain, crosstalk ratio u = δ 2 , w = δ 1 / f 1 , z = δ 3 , v = δ 4 / f 2 , transmission / reception imbalance ratio α = f 1 / f 2 , HH A phase difference Arg (f 1 f 2 ) between the polarization and the VV polarization is obtained. From the above, the parameters f 1 , f 2 , δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 necessary for calibration are obtained.
Step 4
The calibration parameter calculation processing unit calculates the calibration parameters f 1 , f 2 , δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 and the amplitude ratio of the HH polarization and the VV polarization | f 1 f 2 | (3 The intensity data of the surface reflector is output.

図２は、本発明に基づき較正を行う実施例２を例示する概略図である。
手順１
過去の３面リフレクタのHH偏波とVV偏波の振幅比｜ｆ1ｆ2｜データとデータ読み込みの指示を与える指示データを用意する。
手順２
データ取得処理部は、手順１のデータと指示データをもとに、データを読み込む。
手順３
３面リフレクタ強度予測処理部は、データ取得処理部に読み込まれた過去のデータの変化をもとに、現在の振幅比｜ｆ1ｆ2｜を予測して、画像データ取得処理部に出力する。予測の方法しては、最小二乗法や、平均値を用いるなどの色々な方法が考えられる。
手順４
自然地形を含んだ偏波合成開口レーダ画像データと、自然地形が含まれる領域を示す座標などの指示データ、｜ｆ1ｆ2｜の予測値を用意する。
手順５
画像データ取得処理部は、手順４のデータをもとに、画像データから自然地形を含む領域の各ピクセルの散乱マトリクスを取り出す。
手順６
較正パラメータ算出処理部は、手順５で取り出した散乱マトリクスと｜ｆ1ｆ2｜の予測値から、較正に必要なパラメータを算出する。自然地形から、クロストーク比ｕ＝δ2，ｗ＝δ1／ｆ1、ｚ＝δ3、ｖ＝δ4／ｆ2、送受信のインバランス比α＝ｆ1／ｆ2、HH偏波とVV偏波の位相差Arg（ｆ1ｆ2）を求める。さらに｜ｆ1ｆ2｜の予測値を利用して、較正に必要なパラメータｆ1, ｆ2,δ1,δ2, δ3,δ4を求める。
手順７
較正パラメータ算出処理部は、手順６で求めた較正パラメータｆ1, ｆ2,δ1,δ2, δ3,δ4を出力する。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating Example 2 in which calibration is performed according to the present invention.
Step 1
An amplitude ratio | f 1 f 2 | data of the past three-plane reflector and VV polarization and instruction data for giving an instruction to read data are prepared.
Step 2
The data acquisition processing unit reads data based on the data of the procedure 1 and the instruction data.
Step 3
The three-surface reflector intensity prediction processing unit predicts the current amplitude ratio | f 1 f 2 | based on the change in the past data read by the data acquisition processing unit, and outputs it to the image data acquisition processing unit. . As a prediction method, various methods such as a least square method and an average value can be considered.
Step 4
Polarization synthetic aperture radar image data including natural terrain, instruction data such as coordinates indicating a region including natural terrain, and a predicted value of | f 1 f 2 | are prepared.
Step 5
The image data acquisition processing unit extracts the scattering matrix of each pixel in the region including the natural landform from the image data based on the data of procedure 4.
Step 6
The calibration parameter calculation processing unit calculates parameters necessary for calibration from the scattering matrix extracted in step 5 and the predicted value of | f 1 f 2 |. From natural terrain, crosstalk ratio u = δ 2 , w = δ 1 / f 1 , z = δ 3 , v = δ 4 / f 2 , transmission / reception imbalance ratio α = f 1 / f 2 , HH polarization and The phase difference Arg (f 1 f 2 ) of the VV polarization is obtained. Further, parameters f 1 , f 2 , δ 1 , δ 2 , δ 3 , and δ 4 necessary for calibration are obtained by using the predicted value of | f 1 f 2 |.
Step 7
The calibration parameter calculation processing unit outputs the calibration parameters f 1 , f 2 , δ 1 , δ 2 , δ 3 , and δ 4 obtained in step 6.

次に、HH偏波とVV偏波の位相差（Arg(ｆ1ｆ2)）を求める本発明の手法についてさらに説明する。
手順１
自然地形の観測を行う。図３は、観測したＳＡＲ画像を示している。この画像データの各緒言は、以下の通りである。 Next, the method of the present invention for obtaining the phase difference (Arg (f 1 f 2 )) between the HH polarization and the VV polarization will be further described.
Step 1
Observe natural terrain. FIG. 3 shows the observed SAR image. The introduction of this image data is as follows.

中心周波数 9.5547［GHz］
入射角 32.8−46.2［deg.］
分解能 1.5［m］X 1.5［m］
画像サイズ 4000 X 4000 pixels
データ形式 4-look scattering matrix
手順２
各ピクセル毎の位相（Arg(Shh*Svv)）、或いは画像を小ブロックに分割してその小ブロック毎の平均位相（Arg(<Shh*Svv>)）を演算し、そして、これら位相或いは小ブロック毎の平均位相に該当するピクセル数を集計する。この集計のために、例えば、位相に基づきヒストグラムを作成する。 Center frequency 9.5547 [GHz]
Incident angle 32.8-46.2 [deg.]
Resolution 1.5 [m] X 1.5 [m]
Image size 4000 X 4000 pixels
Data format 4-look scattering matrix
Step 2
The phase for each pixel (Arg (Shh * Svv)), or the image is divided into small blocks, and the average phase for each small block (Arg (<Shh * Svv>)) is calculated. The number of pixels corresponding to the average phase for each block is aggregated. For this tabulation, for example, a histogram is created based on the phase.

図４(A)は、図３に示した4000 X 4000 pixelsのＳＡＲ画像データについて、各ピクセル毎に演算した位相を濃淡で表示している。そして、図４（Ｂ）は、横軸に位相を、縦軸にその位相をとるピクセル数を表示したヒストグラムである。中央の位相ゼロ近くに位置するピークの中心位相が、HH偏波とVV偏波の位相差（Arg(ｆ1ｆ2)である。 FIG. 4 (A) displays the phase calculated for each pixel in the SAR image data of 4000 × 4000 pixels shown in FIG. FIG. 4B is a histogram displaying the phase on the horizontal axis and the number of pixels having the phase on the vertical axis. The center phase of the peak located near the center phase zero is the phase difference (Arg (f 1 f 2 ) between the HH polarization and the VV polarization.

但し、図４（Ｂ）においては、ピークがなだらかで、その中心位相は必ずしも明確とは言えない。この場合、画像を小ブロックに分割してその小ブロック毎の平均位相を演算することにより、ピークが明確となる。図５（Ａ）は、１１ピクセルＸ１１ピクセルの小ブロック毎の平均位相を、濃淡で表示している。そして、図５（Ｂ）は、そのヒストグラムを示している。図５（Ｂ）に示されるように、そのピーク位相は明確であり、-27.75°と読み取ることができる。このピーク位相は、自然地形の海とか田に相当するものである。なお、図５（Ｂ）には、もう一つのピークが示されているが、このピークは、人工地形に相当するものであり、その位相は、-158.66°と読み取ることができる。これら２つのピーク間位相は、通常180°あるとされているものであるが、このヒストグラムでは186.41°となっていて、略間違いが無いということができる。   However, in FIG. 4B, the peak is gentle and the center phase is not necessarily clear. In this case, the peak is clarified by dividing the image into small blocks and calculating the average phase for each small block. In FIG. 5A, the average phase of each small block of 11 pixels × 11 pixels is displayed in shades. FIG. 5B shows the histogram. As shown in FIG. 5B, the peak phase is clear and can be read as −27.75 °. This peak phase corresponds to a natural terrain sea or rice field. In FIG. 5B, another peak is shown. This peak corresponds to artificial terrain, and its phase can be read as −158.66 °. Although the phase between these two peaks is usually 180 °, it is 186.41 ° in this histogram, and it can be said that there is almost no error.

本発明に基づき較正を行う実施例１を例示する概略図である。It is the schematic which illustrates Example 1 which performs calibration based on this invention. 本発明に基づき較正を行う実施例２を例示する概略図である。It is the schematic which illustrates Example 2 which performs calibration based on this invention. 自然地形の観測をしたＳＡＲ画像を示す図である。It is a figure which shows the SAR image which observed natural topography. HH偏波とVV偏波の位相差（Arg(ｆ1ｆ2))を求めることを説明する図であり、(A)は、図３に示した4000 X 4000 pixelsのＳＡＲ画像データについて、各ピクセル毎に演算した位相を濃淡で表示し、かつ、（Ｂ）は、横軸に位相を、縦軸にその位相をとるピクセル数を表示したヒストグラムである。It is a diagram for explaining the determination of the phase difference between the HH polarization and VV-polarized wave (Arg (f 1 f 2) ), the (A) is, 4000 X 4000 pixels Full of SAR image data shown in FIG. 3, each The phase calculated for each pixel is displayed in shades, and (B) is a histogram displaying the phase on the horizontal axis and the number of pixels taking that phase on the vertical axis. HH偏波とVV偏波の位相差（Arg(ｆ1ｆ2))を求めることを説明する図であり、（Ａ）は、１１ピクセルＸ１１ピクセルの小ブロック毎の平均位相を、濃淡で表示し、かつ、（Ｂ）は、そのヒストグラムを示している。It is a diagram for explaining the determination of the phase difference between the HH polarization and VV-polarized wave (Arg (f 1 f 2) ), the (A), the average phase of each small block of 11 pixels X11 pixels, is shown by shading And (B) shows the histogram. エッジ散乱の影響について説明する図である。It is a figure explaining the influence of edge scattering. 入射角特性対応について説明する図である。It is a figure explaining incident angle characteristic correspondence. 自然地形にある草原や森などで散乱する表面散乱の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the surface scattering scattered in the grassland, a forest, etc. in natural terrain. 自然地形にある草原や森などで散乱する体積散乱の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the volume scattering scattered in the grassland, a forest, etc. in a natural landform.

Claims (6)

水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナとを備えて、水平偏波と垂直偏波とを送信する一方、垂直偏波成分と水平偏波成分を含む対象物からの散乱波を受信して、観測した散乱マトリクスデータに含まれる水平偏波で送受信したＨＨ偏波信号と垂直偏波で送受信したＶＶ偏波信号間のインバランス（f1,f2）及び受信、送信における水平及び垂直偏波間のクロストーク（δ1,δ2, δ3,δ4）を補正することにより、偏波間の振幅と位相に関する誤差を除去する較正を行う偏波合成開口レーダ較正方法において、
散乱マトリクスの要素ＳHHとＳVVの比ｆ1ｆ2＝ＳVV／ＳHH＝(｜ＳVV｜／｜ＳVV｜)exp｛ｊArg(Ｓ* HHＳVV)｝を得るために、その位相Arg(ｆ1ｆ2)を、自然地形の散乱マトリクスの各要素ＳHHとＳVVについてその一方の複素共役と他方の積Ｓ* HHＳVV（*:複素共役）の位相から求めることから成る偏波合成開口レーダ較正方法。 A horizontal polarization antenna and a vertical polarization antenna are provided to transmit horizontal polarization and vertical polarization, while receiving scattered waves from an object including vertical polarization components and horizontal polarization components. , Imbalance (f 1 , f 2 ) between the HH polarization signal transmitted / received in the horizontal polarization and the VV polarization signal transmitted / received in the vertical polarization included in the observed scattering matrix data, and horizontal and vertical deviations in reception and transmission In a polarization synthetic aperture radar calibration method for performing calibration to eliminate errors related to amplitude and phase between polarized waves by correcting crosstalk (δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 ) between waves,
In order to obtain the ratio f 1 f 2 = S VV / S HH = (| S VV | / | S VV |) exp {jArg (S * HH S VV )} of the scattering matrix elements S HH and S VV The phase Arg (f 1 f 2 ) is obtained from the phase of one complex conjugate and the other product S * HH S VV (*: complex conjugate) for each element S HH and S VV of the natural terrain scattering matrix. A polarization synthetic aperture radar calibration method comprising: 前記要素の比ｆ1ｆ2＝｜ｆ1ｆ2｜exp｛ｊArg(ｆ1ｆ2)｝として、ｆ1ｆ2の振幅値｜ｆ1ｆ2｜のみを較正ターゲットから求めることから成る請求項１に記載の偏波合成開口レーダ較正方法。 As exp {jArg (f 1 f 2 )}, the amplitude value of f 1 f 2 | | ratio f 1 f 2 = the element | f 1 f 2 claims consists in obtaining only the calibration target | f 1 f 2 Item 2. The method of calibrating a polarization synthetic aperture radar according to item 1. 前記求められたｆ1ｆ2の振幅値｜ｆ1ｆ2｜のデータベースを作り、振幅特性を予測することにより、新たな観測において較正ターゲットを設置せずに自然地形を観測するだけで、振幅と位相の偏波較正を行う請求項２に記載の偏波合成開口レーダ較正方法。 F 1 f 2 | | amplitude value of f 1 f 2 of the obtained build a database of, by predicting an amplitude characteristic, just observing the natural terrain without installing a calibration target in a new observation, the amplitude 3. The method of calibrating a polarization synthetic aperture radar according to claim 2, wherein polarization calibration of the phase is performed. 前記散乱マトリクスの一方の要素の複素共役と他方の要素の積Ｓ* HHＳVVの位相を求めるために、観測データの各ピクセル毎の位相、或いは該観測データを小ブロックに分割してその小ブロック毎の平均位相を演算し、該演算した位相或いは小ブロック毎の平均位相に基づき該当するピクセル数を集計し、該集計したピクセル数のピークに相当する位相を得ることから成る請求項１に記載の偏波合成開口レーダ較正方法。 In order to obtain the phase of the complex conjugate of one element of the scattering matrix and the product S * HH S VV of the other element, the phase for each pixel of the observation data, or the observation data is divided into small blocks and the small 2. An average phase for each block is calculated, the number of corresponding pixels is totaled based on the calculated phase or the average phase for each small block, and a phase corresponding to a peak of the total number of pixels is obtained. The polarization synthetic aperture radar calibration method described. 水平偏波用アンテナと垂直偏波用アンテナとを備えて、水平偏波と垂直偏波とを送信する一方、垂直偏波成分と水平偏波成分を含む対象物からの散乱波を受信して、観測した散乱マトリクスデータに含まれる水平偏波で送受信したＨＨ偏波信号と垂直偏波で送受信したＶＶ偏波信号間のインバランス（f1,f2）及び受信、送信における水平及び垂直偏波間のクロストーク（δ1,δ2, δ3,δ4）を補正することにより、偏波間の振幅と位相に関する誤差を除去する較正を行う偏波合成開口レーダ較正装置において、
較正ターゲットと自然地形を含んだ偏波合成開口レーダ画像と、較正ターゲットと自然地形が含まれる領域を示す座標などの指示データを基に、画像データから較正ターゲットと自然地形を含む領域の各ピクセルの散乱マトリクスを取り出して出力する画像データ取得処理部と、
この出力された散乱マトリクスから、較正に必要なパラメータを算出する較正パラメータ算出処理部と、を備え、
該較正パラメータ算出処理部は、較正ターゲットからHH偏波とVV偏波の振幅比を求める一方、自然地形データからは、クロストーク比、送受信のインバランス比、HH偏波とVV偏波の位相差を求めることにより、較正に必要なパラメータを求めることを特徴とする偏波合成開口レーダ較正装置。 A horizontal polarization antenna and a vertical polarization antenna are provided to transmit horizontal polarization and vertical polarization, while receiving scattered waves from an object including vertical polarization components and horizontal polarization components. , Imbalance (f 1 , f 2 ) between the HH polarization signal transmitted / received in the horizontal polarization and the VV polarization signal transmitted / received in the vertical polarization included in the observed scattering matrix data, and horizontal and vertical deviations in reception and transmission In a polarization synthetic aperture radar calibration device that performs calibration to correct errors and amplitudes between polarized waves by correcting crosstalk (δ 1 , δ 2 , δ 3 , δ 4 ) between waves,
Each pixel of the calibration target and the area including the natural terrain from the image data based on the polarization synthetic aperture radar image including the calibration target and the natural terrain and the instruction data such as coordinates indicating the area including the calibration target and the natural terrain. An image data acquisition processing unit for extracting and outputting the scattering matrix of
A calibration parameter calculation processing unit that calculates parameters necessary for calibration from the output scattering matrix, and
The calibration parameter calculation processing unit obtains the amplitude ratio of the HH polarization and the VV polarization from the calibration target, while from the natural topographic data, the crosstalk ratio, the transmission / reception imbalance ratio, the level of the HH polarization and the VV polarization. A polarization synthetic aperture radar calibration apparatus characterized by obtaining a parameter necessary for calibration by obtaining a phase difference. 過去の較正ターゲットのHH偏波とVV偏波の振幅比データとデータ読み込みの指示を与える指示データを基にデータを読み込むデータ取得処理部と、該データ取得処理部に読み込まれた過去のデータの変化をもとに、現在の振幅比を予測する較正ターゲット強度予測処理部と、をさらに備え、
前記較正に必要なパラメータを求めるに際して必要なHH偏波とVV偏波の振幅比として、前記較正ターゲット強度予測処理部で予測された振幅比を用いることを特徴とする請求項５に記載の偏波合成開口レーダ較正装置。
A data acquisition processing unit that reads data based on amplitude ratio data of HH polarization and VV polarization of the past calibration target and instruction data that gives an instruction to read the data, and past data read by the data acquisition processing unit A calibration target intensity prediction processing unit that predicts the current amplitude ratio based on the change, and
6. The deviation according to claim 5, wherein the amplitude ratio predicted by the calibration target intensity prediction processing unit is used as the amplitude ratio between the HH polarization and the VV polarization necessary for obtaining the parameters necessary for the calibration. Wave synthetic aperture radar calibration device.
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