JP2016161386A - Image radar device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、航空機、人工衛星といった移動可能なプラットフォームに搭載されて地表などを観測する画像レーダ装置に係り、特に合成開口レーダ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ；以下、ＳＡＲと記載する）に関する。 The present invention relates to an image radar apparatus that is mounted on a movable platform such as an aircraft or an artificial satellite and observes the ground surface and the like, and more particularly to a synthetic aperture radar (hereinafter referred to as SAR).
ＳＡＲからなる画像レーダ装置は、この装置が搭載されたプラットフォーム側から地表へ電波を照射してその反射波をプラットフォーム側で受信し、受信した反射波をアナログ−デジタル変換した上で、観測データとして記録している。この観測データは、画像再生と呼ばれる信号処理により画像化されるが、観測領域の全部または一部を一度に画像再生する場合は、プラットフォームの移動軌道を直線とみなして信号処理している。 An image radar device composed of SAR irradiates the ground surface with radio waves from the platform on which the device is mounted, receives the reflected waves on the platform side, converts the received reflected waves into analog-digital data, and then uses them as observation data. It is recorded. This observation data is imaged by signal processing called image reproduction. However, when all or part of the observation area is reproduced at a time, the movement trajectory of the platform is regarded as a straight line and signal processing is performed.
しかしながら、実際の観測軌道は、航空機への風の影響、あるいは人工衛星の周回軌道の影響などを受けて直線とはならない。このため、観測データの位相と受信タイミングとを、直線軌道から観測したデータとみなせるように調整する必要がある。
この調整を動揺補償と呼ぶ。動揺補償において、位相の補償は、観測データへの複素数の乗算により実現される。また、受信タイミングの補償は、観測データのリサンプリングにより実現される。
However, the actual observation orbit is not straight due to the influence of wind on the aircraft or the orbit of the artificial satellite. For this reason, it is necessary to adjust the phase of the observation data and the reception timing so that it can be regarded as data observed from a straight orbit.
This adjustment is called shake compensation. In motion compensation, phase compensation is realized by multiplying observation data by complex numbers. Also, reception timing compensation is realized by resampling of observation data.
リサンプリングでは、画像再生に使用する直線軌道と実際の軌道との距離差に基づき、観測データを補間する（例えば、非特許文献１参照）。
また、観測データの補間には、ｓｉｎｃ関数を使用した補間が一般的である（例えば、非特許文献２参照）。
In resampling, observation data is interpolated based on the difference in distance between a linear trajectory used for image reproduction and an actual trajectory (see, for example, Non-Patent Document 1).
Further, for interpolation of observation data, interpolation using a sinc function is common (for example, see Non-Patent Document 2).
補間の方法またはパラメータによって補間誤差が決まり、その誤差に応じた画質、演算時間になるという関係がある。つまり、補間の方法またはパラメータによって補間の誤差を大きくした場合、画像再生後に得られる画像の分解能または信号対雑音電力比（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｐｏｗｅｒ Ｒａｔｉｏ；以下、ＳＮＲと記載する）などの画質が劣化する。また、補間の誤差を小さくした場合には、演算量が大きくなり長い演算時間を要する。 There is a relationship in which an interpolation error is determined by an interpolation method or a parameter, and an image quality and an operation time corresponding to the error are obtained. That is, when the interpolation error is increased by the interpolation method or parameter, the image quality such as the image resolution or signal-to-noise power ratio (Signal to Noise power Ratio; hereinafter referred to as SNR) obtained after image reproduction deteriorates. . Further, when the interpolation error is reduced, the amount of calculation increases and a long calculation time is required.
従来の技術では、補間のパラメータによって補間誤差の大きさを調整して、その結果が必要な画質と演算時間を満たすように構成されていた。
ｓｉｎｃ関数を使用した補間では、カーネル長と呼ばれる補間誤差に反比例するパラメータを、補間誤差と演算時間との観点から設定している。そして、画質は低いが演算時間の短い画像を得たい場合、このパラメータを小さく設定する必要がある。
In the conventional technique, the magnitude of the interpolation error is adjusted according to the interpolation parameters, and the result satisfies the required image quality and calculation time.
In the interpolation using the sinc function, a parameter inversely proportional to the interpolation error called kernel length is set from the viewpoint of interpolation error and calculation time. When it is desired to obtain an image with low image quality but a short calculation time, it is necessary to set this parameter small.
従来の技術で補間のパラメータによって決まる補間誤差は、観測データとして保存されている反射波の振幅および位相の誤差である。
この誤差の大きさは、観測データの値によって変わるため、どの程度の大きさの誤差が生じるのかを見積もることができない。このため、補間のパラメータと画質を対応付けられず、許容できる画質の劣化具合と演算時間を満たすために設定すべきカーネル長を特定することができなかった。
The interpolation error determined by the interpolation parameter in the conventional technique is an error in the amplitude and phase of the reflected wave stored as observation data.
Since the magnitude of this error varies depending on the value of the observation data, it is impossible to estimate how much error will occur. For this reason, the interpolation parameters cannot be associated with the image quality, and the kernel length to be set in order to satisfy the allowable image quality degradation and the computation time cannot be specified.
この発明は、上記の課題を解決するもので、観測データの補間のパラメータを指定することなく動揺補償を行うことができる画像レーダ装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image radar apparatus that can perform motion compensation without specifying parameters for interpolation of observation data.
この発明に係る画像レーダ装置は、位相補償部、アップサンプル率算出部、観測データアップサンプル部、ニアレストネイバー補間部および画像再生部を備えて構成される。
位相補償部は、実測されたレーダの移動軌道とこれを直線に近似した直線軌道との差に基づいて、レーダが受信した電波の観測データの位相を補償する。
アップサンプル率算出部は、観測データを画像化したときの画質を決めるレンジ方向の分解能、アジマス方向の分解能および信号対雑音電力比の各劣化許容値とレーダの諸元とから、各劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率を算出する。
観測データアップサンプル部は、アップサンプル率算出部が算出したアップサンプル率に基づいて、位相補償部が位相を補償した観測データをアップサンプルする。
ニアレストネイバー補間部は、実測されたレーダの移動軌道とこれを直線に近似した直線軌道との差に基づいて、観測データアップサンプル部がアップサンプルした観測データをニアレストネイバー補間する。
画像再生部は、ニアレストネイバー補間部がニアレストネイバー補間した観測データを画像化する。
The image radar apparatus according to the present invention includes a phase compensation unit, an upsampling rate calculation unit, an observation data upsampling unit, a nearest neighbor interpolation unit, and an image reproduction unit.
The phase compensation unit compensates the phase of the observation data of the radio wave received by the radar based on the difference between the actually measured movement trajectory of the radar and the linear trajectory approximating this.
The up-sampling rate calculation unit calculates the permissible degradation value from the range resolution, the azimuth resolution and the signal-to-noise power ratio degradation tolerance that determine the image quality when the observation data is imaged, and the radar specifications. The upsampling rate of the observation data is calculated so that it falls within
The observation data upsampling unit upsamples the observation data whose phase is compensated by the phase compensation unit based on the upsampling rate calculated by the upsampling rate calculation unit.
The nearest neighbor interpolation unit performs nearest neighbor interpolation on the observation data up-sampled by the observation data up-sampling unit based on the difference between the actually measured movement trajectory of the radar and the linear trajectory approximated to the straight line.
The image reproducing unit images the observation data interpolated by the nearest neighbor by the nearest neighbor interpolation unit.
この発明によれば、観測データを画像化したときの画質を決めるパラメータの劣化許容値から算出されたアップサンプル率に基づいて、観測データのアップサンプルおよびニアレストネイバー補間を実施するので、ユーザが観測データの補間のパラメータを指定することなく動揺補償を行うことができる。 According to the present invention, since the upsampling rate and the nearest neighbor interpolation of the observation data are performed based on the upsampling rate calculated from the degradation allowable value of the parameter that determines the image quality when the observation data is imaged, the user can Shake compensation can be performed without specifying interpolation parameters for observation data.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る画像レーダ装置１の構成を示すブロック図である。画像レーダ装置１は、航空機、人工衛星といった移動可能なプラットフォームに搭載されたレーダから地表などの目標に対して電波を照射し、この目標からの反射波をレーダが受信して観測データを得る。レーダによる観測データは画像再生により画像化される。
なお、以降では、画像レーダ装置１が、観測データの位相補償および補間を一度に行う場合を示すが、非特許文献１のように、おおまかな動揺補償（ｂｕｌｋ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と差分動揺補償（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）の二度に分けて行うように構成してもよい。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image radar apparatus 1 according to Embodiment 1 of the present invention. The image radar apparatus 1 irradiates a target such as the ground surface with a radio wave from a radar mounted on a movable platform such as an aircraft or an artificial satellite, and the radar receives a reflected wave from the target to obtain observation data. Observation data from the radar is converted into an image by image reproduction.
In the following, a case where the image radar apparatus 1 performs phase compensation and interpolation of observation data at a time will be described. However, as in Non-Patent Document 1, rough motion compensation and differential motion compensation (differential) You may comprise so that it may divide into two times (motion compensation).
図１において、実観測軌道格納部２は、直線軌道算出部３および軌道間距離算出部５の双方からデータ読み出し可能に設けられた記憶部であり、レーダ観測の実観測軌道情報がレーダ観測の電波受信時刻とともに格納される。
ここで、実観測軌道情報とは、レーダ観測の電波受信時刻ごとのレーダ観測の距離ゼロに相当する点の位置を示す情報である。
レーダ観測の電波受信時刻は、プラットフォームに搭載されたレーダが目標に向けて照射した電波の反射波を受信した時刻である。
レーダ観測の距離ゼロに相当する点の位置は、レーダからの距離がゼロの位置であり、レーダが備える上記電波と上記反射波を送受信する送受信アンテナの位相中心位置に相当する。すなわち、レーダ観測の各電波受信時刻の実観測軌道情報は、実測されたレーダの移動軌道を示している。以下、実測されたレーダの移動軌道を“実観測軌道”と呼ぶ。
In FIG. 1, an actual observation
Here, the actual observation orbit information is information indicating the position of a point corresponding to a distance of zero for radar observation at each radio reception time of radar observation.
The radio wave reception time of radar observation is the time when the radar mounted on the platform receives the reflected wave of the radio wave irradiated toward the target.
The position of the point corresponding to zero distance of radar observation is the position where the distance from the radar is zero, and corresponds to the phase center position of the transmission / reception antenna that transmits and receives the radio wave and the reflected wave included in the radar. That is, the actual observation orbit information at each radio wave reception time of the radar observation indicates the actually measured radar movement orbit. Hereinafter, the actually measured trajectory of the radar is referred to as “actual observation trajectory”.
なお、実観測軌道情報は、例えば、プラットフォームに搭載された全地球測位システム（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ；ＧＰＳ）、慣性航法装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ；ＩＮＳ）、あるいは、慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ；ＩＭＵ）などの機器から得てもよい。また、プラットフォームの位置を計測するレーダ装置から得てもよい。
実観測軌道情報は、これらの装置から得た情報を信号処理もしくは情報処理した結果であってもよい。
さらに、実観測軌道情報の座標系は、地心固定座標系でもよく、緯度、経度、高度でもよく、独自の３次元の座標系であってもよい。時刻の表現方法には、例えば、世界標準時、地方時が挙げられる。
The actual observation orbit information is, for example, a global positioning system (GPS), an inertial navigation system (INS), or an inertial measurement unit (IMU) mounted on the platform. It may be obtained from such equipment. It may also be obtained from a radar device that measures the position of the platform.
The actual observation orbit information may be a result of signal processing or information processing on information obtained from these devices.
Furthermore, the coordinate system of the actual observation orbit information may be a geocentric fixed coordinate system, a latitude, a longitude, an altitude, or an original three-dimensional coordinate system. Examples of time expression methods include world standard time and local time.
直線軌道算出部３は、実観測軌道格納部２に格納された実観測軌道情報から、レーダの直線軌道情報をレーダ観測の電波受信時刻ごとに算出する。
直線軌道情報は、レーダ観測の距離ゼロに相当する点を直線に近似したときの位置座標とこの点に対応する電波受信時刻の情報とを有する。すなわち、レーダ観測の各電波受信時刻の直線軌道情報は、実観測軌道を直線に近似した直線軌道を示している。
以下、この近似した軌道を“直線軌道”と呼ぶ。直線軌道算出部３が算出した直線軌道情報は、直線軌道格納部４に格納される。
直線軌道格納部４は、直線軌道算出部３によるデータ書き込みが可能であり、かつ軌道間距離算出部５からデータ読み出し可能に設けられた記憶部であり、直線軌道情報が格納される。
The linear
The linear trajectory information includes position coordinates obtained by approximating a point corresponding to a distance of zero in radar observation to a straight line, and information on radio wave reception time corresponding to this point. That is, the linear trajectory information at each radio wave reception time of radar observation indicates a linear trajectory approximating the actual observation trajectory to a straight line.
Hereinafter, this approximated trajectory is referred to as a “straight trajectory”. The straight track information calculated by the straight
The linear
軌道間距離算出部５は、実観測軌道情報と直線軌道情報とから、レーダ観測の電波受信時刻ごとに、実観測軌道上のレーダ観測の距離ゼロに相当する点Ｐａと観測地点Ｐｔとの距離と、この点Ｐａに対応する電波受信時刻の直線軌道上のレーダ観測の距離ゼロに相当する点Ｐｌと観測地点Ｐｔとの距離との間の距離差を算出する。
軌道間距離格納部６は、軌道間距離算出部５によるデータ書き込みが可能であり、かつ位相補償部１０ａおよびニアレストネイバー補間部１０ｄからデータ読み出し可能に設けられた記憶部であって、軌道間距離算出部５が算出したレーダ観測の電波受信時刻ごとの距離差が格納される。
The interorbital
The inter-orbit
観測データ格納部７は、レンジ圧縮部９からデータ読み出し可能に設けられた記憶部である。観測データ格納部７には、レーダ観測で受信された上記反射波のアナログ信号をデジタル信号に変換したデータが観測データとして格納される。
なお、観測データは、反射波の位相と振幅の形式のデータであってもよく、実部と虚部からなる形式のデータであってもよい。
The observation data storage unit 7 is a storage unit provided so that data can be read from the
Note that the observation data may be data in the form of the phase and amplitude of the reflected wave, or data in the form of a real part and an imaginary part.
レーダ諸元格納部８は、レンジ圧縮部９、位相補償部１０ａ、アップサンプル率算出部１０ｂおよび画像再生部１２からデータ読み出し可能に設けられた記憶部であり、レーダの諸元を示すレーダ諸元情報が格納される。レーダ諸元情報は、例えば、送受信アンテナが送信する送信波の波長、帯域幅、中心周波数、パルス幅があり、また反射波を受信する受信ゲート幅、アンテナビーム幅などがある。
The radar specification storage unit 8 is a storage unit provided so as to be able to read data from the
レンジ圧縮部９は、レーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報に基づいて、観測データ格納部７に格納された観測データを、送受信パルスごとにレンジ圧縮する。
レンジ圧縮処理は、パルス圧縮とも呼ばれており、時間領域もしくは周波数領域で観測データと送信パルスを畳み込み積分する方法などを使用して、観測データをレンジ方向に高分解能化する信号処理である。
なお、レンジ方向は、プラットフォームの移動方向、すなわちレーダの移動方向と直交する方向（レーダとの距離方向）である。
The
The range compression processing is also called pulse compression, and is signal processing for increasing the resolution of observation data in the range direction by using a method of convolving and integrating observation data and transmission pulses in the time domain or frequency domain.
The range direction is a platform moving direction, that is, a direction orthogonal to the radar moving direction (distance direction to the radar).
動揺補償部１０は、観測データの動揺補償を行う構成要素であり、位相補償部１０ａ、アップサンプル率算出部１０ｂ、観測データアップサンプル部１０ｃ、ニアレストネイバー補間部１０ｄを備えて構成される。
位相補償部１０ａは、実測されたレーダの実観測軌道とこれを直線に近似した直線軌道との距離差に基づいて、レーダが受信した電波の観測データの位相を補償する。
例えば、位相補償部１０ａは、レーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報と、軌道間距離格納部６から読み出した軌道間の距離差とから軌道間の距離差に相当する位相差を算出して、レンジ圧縮部９がレンジ圧縮した観測データから上記位相差を除去する。
The
The
For example, the
なお、画質劣化許容値格納部１１は、アップサンプル率算出部１０ｂからデータ読み出し可能に設けられた記憶部であり、ユーザが指定する画質劣化許容値が格納される。
画質劣化許容値は、観測データを画像化したときの画質を決める、レンジ方向の分解能における劣化の許容値、アジマス方向の分解能における劣化の許容値、および、ＳＮＲにおける劣化の許容値である。
以下、レンジ方向の分解能の劣化許容値を“レンジ分解能劣化許容値”と呼び、アジマス方向の分解能の劣化許容値を“アジマス分解能劣化許容値”と呼び、ＳＮＲの劣化許容値を“ＳＮＲ劣化許容値”と呼ぶ。
アップサンプル率算出部１０ｂは、画質劣化許容値格納部１１から読み出した画質劣化許容値とレーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報とに基づいて、画質劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率を算出する。
The image quality deterioration
The allowable image quality deterioration value is an allowable value for deterioration in the resolution in the range direction, an allowable value for deterioration in the resolution in the azimuth direction, and an allowable value for deterioration in the SNR, which determine the image quality when the observation data is imaged.
In the following, the allowable resolution degradation value in the range direction is referred to as “range resolution degradation tolerance”, the azimuth resolution degradation tolerance is referred to as “azimuth resolution degradation tolerance”, and the SNR degradation tolerance is “SNR degradation tolerance”. Called “value”.
The up-sampling
観測データアップサンプル部１０ｃは、アップサンプル率算出部１０ｂが算出したアップサンプル率に基づいて、位相補償部１０ａが位相補償した観測データをアップサンプルする。ニアレストネイバー補間部１０ｄは、軌道間距離格納部６から読み出した実観測軌道とこれを直線に近似した直線軌道との距離差に基づいて、観測データアップサンプル部１０ｃがアップサンプルした観測データを、ニアレストネイバー法により補間する。
The observation
画像再生部１２は、ニアレストネイバー補間部１０ｄによってニアレストネイバー補間された観測データを画像化する。例えば、画像再生部１２は、直線軌道格納部４から読み出した直線軌道情報とレーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報とに基づいて、ニアレストネイバー補間された観測データを画像再生する。
画像格納部１３は、画像再生部１２によってデータ書き込み可能に設けられた記憶部であり、画像再生部１２によって画像再生された画像が格納される。
The
The
画像再生で得られる画像は、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）などの一般的なフォーマットの画像であってもよく、画像レーダ装置１に特有な独自のフォーマットであってもよい。
また、画像の画素値は、振幅値もしくは電力値のみを有する実数であってもよいが、振幅および位相を有する複素数であってもよい。
An image obtained by image reproduction may be an image in a general format such as JPEG (Joint Photographic Experts Group), or may be in a unique format unique to the image radar apparatus 1.
The pixel value of the image may be a real number having only an amplitude value or a power value, but may be a complex number having an amplitude and a phase.
なお、直線軌道算出部３、軌道間距離算出部５、動揺補償部１０および画像再生部１２は、例えば、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連動して上記機能を実行してもよい。
実観測軌道格納部２、直線軌道格納部４、軌道間距離格納部６、観測データ格納部７、レーダ諸元格納部８、画質劣化許容値格納部１１および画像格納部１３は、画像レーダ装置１が備えるハードディスク装置などの記憶装置に構築される。記憶装置としては、ＳＤカード、ＵＳＢメモリなどであってもよく、通信によりデータの読み書きが可能な外部の記憶装置であってもよい。
Note that the linear
The actual observation
次に動作について説明する。
図２は、実施の形態１に係る画像レーダ装置１の動作を示すフローチャートであって、観測データを画像再生するまでの処理を示している。
ステップＳＴ１において、直線軌道算出部３は、実観測軌道格納部２から読み出した実観測軌道情報が示す位置の空間座標を直線でフィッティングして直線軌道を算出する。
直線軌道の算出方法としては、例えば最小二乗法によるフィッティングが用いられる。
Next, the operation will be described.
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the image radar apparatus 1 according to the first embodiment and shows the processing until the observation data is reproduced.
In step ST1, the linear
As a method for calculating the linear trajectory, for example, fitting by the least square method is used.
ここで、図３は、画像レーダ装置１によるレーダ観測の概要を示す図であり、プラットフォームの進行方向に直交し、実観測軌道上の点Ｐａ（ｔ）、直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）を含む平面を示している。レンジｒは、図３におけるレーダと観測地点との距離であり、直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）と観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）との距離、実観測軌道上の点Ｐａ（ｔ）と観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）との距離に相当する。
次に、軌道間距離算出部５が、レーダによって送受信される電波のパルス送受信時刻ｔごとおよびレンジｒごとに、下記式（１）に従って図３に示す観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）と実観測軌道上の点Ｐａ（ｔ）、直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）との間の距離差ｄ（ｒ，ｔ）を算出する（ステップＳＴ２）。ただし、Ｐｔ（ｔ，ｒ）、Ｐａ（ｔ）、Ｐｌ（ｔ）はベクトルである。
ｄ（ｒ，ｔ）＝｜Ｐａ（ｔ）−Ｐｔ（ｔ，ｒ）｜−ｒ ・・・（１）
Here, FIG. 3 is a diagram showing an outline of radar observation by the image radar apparatus 1, and is orthogonal to the traveling direction of the platform, and is a point Pa (t) on the actual observation trajectory and a point Pl (t) on the straight trajectory. The plane containing is shown. The range r is the distance between the radar and the observation point in FIG. 3, the distance between the point Pl (t) on the linear trajectory and the observation point Pt (t, r), and the point Pa (t) on the actual observation trajectory. This corresponds to the distance to the observation point Pt (t, r).
Next, the interorbital
d (r, t) = | Pa (t) −Pt (t, r) | −r (1)
なお、図３はレーダの軌道と観測地点との幾何的な配置の一例を示している。従って、観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）は、図３に示す面内に含まれており、かつ直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）からの高さの違い（観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）との高度差）がＨであり、直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）との距離がレンジｒ＝｜Ｐｌ（ｔ）−Ｐｔ（ｔ，ｒ）｜となる点である。
その他、実観測軌道上の点Ｐａ（ｔ）、直線軌道上の点Ｐｌ（ｔ）を含み、送受信アンテナのビーム方向を含む面に観測地点Ｐｔ（ｔ，ｒ）を定めることもある。
FIG. 3 shows an example of a geometrical arrangement of radar trajectories and observation points. Therefore, the observation point Pt (t, r) is included in the plane shown in FIG. 3, and the height difference from the point Pl (t) on the straight orbit (observation point Pt (t, r) and Is the point where the distance from the point Pl (t) on the linear trajectory is in the range r = | Pl (t) −Pt (t, r) |.
In addition, the observation point Pt (t, r) may be determined on a plane including the point Pa (t) on the actual observation orbit and the point Pl (t) on the straight orbit and including the beam direction of the transmission / reception antenna.
次に、レンジ圧縮部９が、レーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報に基づいて、観測データ格納部７に格納された観測データをレンジ圧縮する（ステップＳＴ３）。
レンジ圧縮は、例えば、観測データと送信波とを畳み込み積分して実現される。
なお、送信波は、実際に送信された電波の波形を記録したパルスレプリカを使用してもよいが、パルス幅、送信帯域幅などのレーダ諸元に基づいて算出した参照関数を使用してもよい。畳み込み積分は、時間領域と周波数領域の両方で実行することができる。
レンジ圧縮後の波形は、ｓｉｎｃ関数すなわちｓｉｎ（ｘ）／ｘの重ね合わせとなる。
Next, the
Range compression is realized, for example, by convolving and integrating observation data and a transmission wave.
The transmitted wave may be a pulse replica that records the waveform of the actually transmitted radio wave, or a reference function calculated based on radar specifications such as pulse width and transmission bandwidth may be used. Good. Convolution integration can be performed in both the time domain and the frequency domain.
The waveform after the range compression is a sinc function, that is, a superposition of sin (x) / x.
続いて、位相補償部１０ａが、レンジ圧縮された観測データから距離差ｄ（ｒ，ｔ）に相当する位相を差し引いて位相補償する（ステップＳＴ４）。
例えば、レーダと観測地点との距離（レンジ）をｒとし、パルス送受信時刻ｔのレンジ圧縮後の観測データをＥ（ｒ，ｔ）とすると、位相補償された観測データＥ’（ｒ，ｔ）は、下記式（２）から求めることができる。なお、ｊは虚数単位、λは送信波のキャリア波長である。
Ｅ’（ｒ，ｔ）＝Ｅ（ｒ，ｔ）ｅｘｐ｛−ｊ４πｄ（ｒ，ｔ）／λ｝ ・・・（２）
Subsequently, the
For example, if the distance (range) between the radar and the observation point is r, and the observation data after the range compression at the pulse transmission / reception time t is E (r, t), the phase-compensated observation data E ′ (r, t) Can be obtained from the following equation (2). Here, j is an imaginary unit, and λ is the carrier wavelength of the transmission wave.
E ′ (r, t) = E (r, t) exp {−j4πd (r, t) / λ} (2)
次に、アップサンプル率算出部１０ｂが、画質劣化許容値格納部１１から読み出した画質劣化許容値とレーダ諸元格納部８から読み出したレーダ諸元情報に基づいて、画質劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率を算出する（ステップＳＴ５）。
ここで、本発明の動揺補償における画質劣化許容値と画質の関係について説明する。
本発明は、観測データのリサンプリングを、アップサンプリングとニアレストネイバー補間で実現することにより、画質と画像劣化許容値との関連付けが可能となることを特徴とする。
Next, the upsampling
Here, the relationship between the image quality degradation allowable value and the image quality in the shake compensation of the present invention will be described.
The present invention is characterized in that the re-sampling of observation data is realized by up-sampling and nearest neighbor interpolation, so that the image quality can be associated with the allowable image degradation value.
観測データのリサンプリングの誤差は、アップサンプル率Ｕ、もしくは、アップサンプル率から算出可能なアップサンプル後のレンジサンプリング幅δ’によって決まる。
アップサンプル率Ｕとアップサンプル後のレンジサンプリング幅δ’は、下記式（３）の関係を有する。ただし、δは、観測データのレンジサンプリング幅であって、受信波をデジタル信号に変換するＡＤ変換器のサンプリング周波数などにより決まる値である。
δ’＝δ／Ｕ ・・・（３）
The error in resampling of observation data is determined by the upsampling rate U or the range sampling width δ ′ after upsampling that can be calculated from the upsampling rate.
The upsampling rate U and the range sampling width δ ′ after the upsampling have a relationship of the following formula (3). However, δ is a range sampling width of the observation data, and is a value determined by a sampling frequency of an AD converter that converts a received wave into a digital signal.
δ ′ = δ / U (3)
本発明におけるリサンプリングでは、ニアレストネイバー補間を用いるため、リサンプリングによりレンジｒ０の値を取得したい場合であっても、下記式（４）で示す範囲内のｒとなるため、レンジの誤差が生じる。すなわち、リサンプリングによってレンジ誤差が最大でδ’／２だけ生じる。
ｒ０−δ’／２≦ｒ≦ｒ０＋δ’／２ ・・・（４）
In resampling in the present invention, since nearest neighbor interpolation is used, even if it is desired to obtain the value of the range r 0 by resampling, r is within the range represented by the following equation (4). Occurs. That is, the range error is caused by resampling by a maximum of δ ′ / 2.
r 0 −δ ′ / 2 ≦ r ≦ r 0 + δ ′ / 2 (4)
図４は、実施の形態１における画像再生部１２による画像再生の途中段階における観測データの状態例を示す図である。ここでは、一つの点散乱体からの反射波をレーダが受信した場合を示している。
図４に示すように、レンジ誤差がない場合は、破線ａのように同一のレンジで直線状に並んだ点散乱体からの反射波が受信され、これらの観測データをそれぞれレンジ圧縮したｓｉｎｃ関数の波形が並ぶ。
一方、本発明におけるリサンプリングは、最大でδ’／２のレンジ誤差が生じるため、一点鎖線ｂで示すようにレンジ誤差がない場合から±δ’／２の範囲内でｓｉｎｃ関数の波形の位置がばらつく。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the state of observation data in the middle of image reproduction by the
As shown in FIG. 4, when there is no range error, reflected waves from point scatterers arranged in a straight line in the same range as the broken line a are received, and the sinc functions are obtained by performing range compression on these observation data. The waveforms are lined up.
On the other hand, since resampling in the present invention causes a maximum range error of δ ′ / 2, the position of the waveform of the sinc function within a range of ± δ ′ / 2 from the range where there is no range error as indicated by the alternate long and short dash line b. It varies.
画像再生では、観測データを送受信時刻方向に畳み込み積分して画像が生成される。
しかしながら、一点破線ｂのようにｓｉｎｃ関数の波形の位置がばらついた状態で畳み込み積分した場合、ｓｉｎｃ関数の波形がずれた状態で積分されるため、積分後の画像のレンジ分解能は、ｓｉｎｃ関数の半値幅もしくはｎｕｌｌ点間隔で表される分解能よりも最大でδ’＝δ／Ｕだけ劣化する。
In image reproduction, an image is generated by convolving and integrating observation data in the transmission / reception time direction.
However, when convolution integration is performed in a state where the waveform of the sinc function varies as indicated by a dashed line b, the integration is performed in a state where the waveform of the sinc function is shifted, so that the range resolution of the image after integration is that of the sinc function. It degrades by δ ′ = δ / U at the maximum from the resolution represented by the half width or the null point interval.
さらに、レンジが最大でδ’／２だけの誤差を持つことにより、各パルス送受信時刻において一定のレンジの観測データを考えると、パルス送受信時刻ｔに応じて受信波を示すｓｉｎｃ関数の波形における振幅が変動する。
この変動が最も大きくなるのは、図５に示すようにレンジが０．６６Δｒの点に対する接線ｃの傾きの最大値の絶対値が１．３７／Δｒになることを考えると、ｒ０＝０．６６Δｒのときにレンジ誤差δ’／２が生じている。
ただし、Δｒは、ｓｉｎｃ関数の波形におけるｎｕｌｌ点間隔で表されるレンジ分解能を示している。このときの振幅変動は、１．３７δ’／（２Δｒ）である。
Further, when the observation data of a certain range at each pulse transmission / reception time is considered because the range has an error of δ ′ / 2 at the maximum, the amplitude in the waveform of the sinc function indicating the reception wave according to the pulse transmission / reception time t Fluctuates.
Considering that the absolute value of the maximum slope of the tangent line c with respect to a point having a range of 0.66Δr is 1.37 / Δr, as shown in FIG. 5, r 0 = 0. A range error δ ′ / 2 occurs at .66Δr.
However, Δr indicates the range resolution represented by the null point interval in the waveform of the sinc function. The amplitude fluctuation at this time is 1.37δ ′ / (2Δr).
前述した振幅変動はｓｉｎｃ関数の最大値が１の場合であることを考慮すると、振幅が最も低下した１．３７δ’／（２Δｒ）のときの振幅変動率は、Ａ＝１−１．３７δ’／（２Δｒ）と表すことができる。
また、ｓｉｎｃ関数の最大値が１ではない場合、振幅変動は、ｓｉｎｃ関数の最大値に比例して変化する。ここで、Ａをレンジ誤差で生じる最大の振幅変動率とみなして、振幅低下率と呼ぶ。この振幅の低下によって画像の電力が低下するため、画像のＳＮＲが劣化する。画像のＳＮＲ劣化率は、最大でＡ２である。
振幅低下率Ａは、アップサンプル率Ｕとの間に下記式（５）の関係を有する。
Ａ＝１−１．３７δ’／（２ΔｒＵ） ・・・（５）
Considering that the maximum amplitude of the sinc function is 1 when the amplitude variation described above is 1.37 δ ′ / (2Δr) where the amplitude has decreased most, the amplitude variation rate is A = 1−1.37δ ′. / (2Δr).
When the maximum value of the sinc function is not 1, the amplitude variation changes in proportion to the maximum value of the sinc function. Here, A is regarded as the maximum amplitude fluctuation rate caused by the range error, and is referred to as an amplitude reduction rate. Since the power of the image is reduced due to the decrease in the amplitude, the SNR of the image is deteriorated. SNR degradation rate of the image is the largest in A 2.
The amplitude reduction rate A has a relationship of the following formula (5) with the upsampling rate U.
A = 1-1.37δ ′ / (2ΔrU) (5)
続いて、振幅変動によるアジマス分解能（プラットフォーム進行方向を表わす軸の方向の分解能）の劣化について考える。
最も劣化したアジマス分解能は、例えば下記式（６）をフーリエ変換した結果の半値幅もしくはｎｕｌｌ点間隔によって算出される。
１−Ａ＋Ａ（１−ｃｏｓ（２πｘ）／２） （０≦ｘ≦１） ・・・（６）
Next, let us consider the deterioration of the azimuth resolution (the resolution in the direction of the axis representing the platform traveling direction) due to the amplitude variation.
The most degraded azimuth resolution is calculated by, for example, the half width or null point interval of the result of Fourier transform of the following equation (6).
1-A + A (1-cos (2πx) / 2) (0 ≦ x ≦ 1) (6)
また、レンジ誤差がない場合のアジマス分解能は、レーダ諸元情報に基づいて算出することができる。これにより、前述のようにして求められた劣化したアジマス分解能から、レンジ誤差がない場合におけるアジマス分解能を引いた値が、アジマス分解能劣化許容値である。アップサンプル率Ｕが決定されると、レンジ分解能劣化許容値、アジマス分解能劣化許容値、ＳＮＲ劣化許容値が決定される。 Further, the azimuth resolution when there is no range error can be calculated based on the radar specification information. Thus, a value obtained by subtracting the azimuth resolution when there is no range error from the degraded azimuth resolution obtained as described above is the azimuth resolution degradation allowable value. When the upsampling rate U is determined, a range resolution deterioration allowable value, an azimuth resolution deterioration allowable value, and an SNR deterioration allowable value are determined.
本発明では、レンジ分解能劣化許容値、アジマス分解能劣化許容値、ＳＮＲ劣化許容値をパラメータとして指定し、これらの劣化許容値に収まるようアップサンプル率Ｕを決定する。例えば、レンジ分解能劣化許容値をＫｒとし、アジマス分解能劣化許容値をＫｓとすると、アップサンプル率算出部１０ｂは、下記式（７）に従って、ＫｒとＫｓの両方を満たすアップサンプル率を算出する。
Ｕ＝ｍｉｎ（１．３７δ／（２Δｒ（１−√Ｋｓ）），Ｋｒ） ・・・（７）
In the present invention, the range resolution deterioration allowable value, the azimuth resolution deterioration allowable value, and the SNR deterioration allowable value are designated as parameters, and the upsampling rate U is determined so as to be within these deterioration allowable values. For example, assuming that the range resolution degradation allowable value is Kr and the azimuth resolution degradation allowable value is Ks, the upsampling
U = min (1.37δ / (2Δr (1-√Ks)), Kr) (7)
続いて、アップサンプル率算出部１０ｂは、上記式（７）で求めたアップサンプル率Ｕを上記式（５）に代入して振幅低下率Ａを算出する。そして、この振幅低下率Ａを用いて上記式（６）からアジマス分解能を算出する。
アップサンプル率算出部１０ｂは、算出したアジマス分解能とレーダ諸元情報とから、真のアジマス分解能Δａを求め、Δａが下記式（８）の関係を満たす場合に、このときのアップサンプル率Ｕを算出結果として、ステップＳＴ５の処理を終了する。
Δａ＋Ｋａ≧Δａ’ ・・・（８）
Subsequently, the upsampling
The upsampling
Δa + Ka ≧ Δa ′ (8)
上記式（８）の関係を満たさない場合は、アップサンプル率算出部１０ｂが、アップサンプル率Ｕをより大きくしてから上記式（５）で振幅低下率Ａを求め、この振幅低下率Ａを用いて上記式（６）を使ったアジマス分解能を算出する。
そして、上記と同様に、上記式（８）の関係を満たしたアップサンプル率Ｕが見つかるまで、アップサンプル率Ｕを大きくすることを繰り返す。
アップサンプル率Ｕは、例えば、一定値を加算もしくは乗算して大きくする。ただし、アップサンプル率Ｕは、１以上の実数とする。
When the relationship of the above equation (8) is not satisfied, the upsampling
Then, as described above, the upsampling rate U is repeatedly increased until an upsampling rate U that satisfies the relationship of the above equation (8) is found.
The upsampling rate U is increased by adding or multiplying a constant value, for example. However, the upsampling rate U is a real number of 1 or more.
画質劣化許容値とアップサンプル率との関係は、画質劣化許容値が設定変更される度に算出してもよい。また、前もって算出した結果、もしくは過去に算出した結果を保存しておき、画質劣化許容値が設定変更される度に保存していた結果を参照してアップサンプル率を定めてもよい。 The relationship between the image quality allowance and the upsampling rate may be calculated every time the image quality allowance is changed. In addition, a result calculated in advance or a result calculated in the past may be stored, and the upsampling rate may be determined with reference to a result stored every time the image quality deterioration allowable value is changed.
図２の説明に戻る。
次に、観測データアップサンプル部１０ｃは、ステップＳＴ５で算出されたアップサンプル率Ｕに基づいて、位相補償部１０ａが位相補償した観測データをアップサンプルする（ステップＳＴ６）。アップサンプルの方法としては、例えば、観測データをレンジ方向にフーリエ変換したデータに０値を付加し、逆フーリエ変換するゼロパディング法などを使用する。
Returning to the description of FIG.
Next, the observation
次に、ニアレストネイバー補間部１０ｄは、軌道間距離格納部６から読み出した実観測軌道とこれを直線に近似した直線軌道との距離差に基づいて、ステップＳＴ６にてアップサンプルされた観測データをニアレストネイバー法により補間する（ステップＳＴ７）。
具体的には、ニアレストネイバー補間部１０ｄが、アップサンプルされた観測データにおいて、レンジｒの観測データをｒ−ｄ（ｒ，ｔ）に最も近い観測データに置き換える。
なお、ステップＳＴ２からステップＳＴ７までの一連の処理は、パルス送受信時刻ごとに実施される。
Next, the nearest
Specifically, the nearest
Note that a series of processing from step ST2 to step ST7 is performed at each pulse transmission / reception time.
画像再生部１２は、ステップＳＴ７にてニアレストネイバー補間された観測データを、直線軌道情報とレーダ諸元情報を用いて画像再生する（ステップＳＴ８）。
画像再生には、例えば、レンジドップラー法、チャープスケーリング法、ω−ｋ法などを使用する。
The
For the image reproduction, for example, a range Doppler method, a chirp scaling method, a ω-k method, or the like is used.
以上のように、実施の形態１に係る画像レーダ装置１は、位相補償部１０ａ、アップサンプル率算出部１０ｂ、観測データアップサンプル部１０ｃ、ニアレストネイバー補間部１０ｄおよび画像再生部１２を備える。
特に、アップサンプル率算出部１０ｂは、観測データを画像化したときの画質を決めるレンジ方向の分解能、アジマス方向の分解能およびＳＮＲの各劣化許容値である画質劣化許容値とレーダの諸元とから画質劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率Ｕを算出する。
観測データアップサンプル部１０ｃは、アップサンプル率Ｕに従って位相補償部１０ａが位相を補償した観測データをアップサンプルする。
ニアレストネイバー補間部１０ｄは、実測されたレーダの移動軌道とこれを直線に近似した直線軌道との差に基づいて、観測データアップサンプル部１０ｃがアップサンプルした観測データをニアレストネイバー補間する。
このように画質劣化許容値から算出されたアップサンプル率Ｕに基づいて、観測データのアップサンプルとニアレストネイバー補間を実施するので、ユーザが観測データの補間のパラメータを指定することなく動揺補償を行うことができる。
さらに、ユーザが、補間のパラメータではなく画質劣化許容値をパラメータとして指定する構成としているので、ユーザの必要な画質に応じてパラメータの変更が可能である。
As described above, the image radar apparatus 1 according to the first embodiment includes the
In particular, the up-sampling
The observation
The nearest
Since the upsampling rate of the observation data and nearest neighbor interpolation are performed based on the upsampling rate U calculated from the image quality degradation allowable value in this way, the user can perform the motion compensation without specifying the parameters for the interpolation of the observation data. It can be carried out.
Furthermore, since the user designates not the interpolation parameter but the image quality degradation allowable value as the parameter, the parameter can be changed according to the user's required image quality.
また、実施の形態１におけるアップサンプル率算出部１０ｂは、観測データをレンジ方向に高分解能化する関数で信号処理した波形に対する接線の傾きの最大値の絶対値とアップサンプル率Ｕとの関係式を使用して、各劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率Ｕを算出する。実施の形態１において、観測データをレンジ方向に高分解能化する関数はｓｉｎｃ関数であり、接線の傾きの最大値の絶対値は１．３７である。
このようにすることで、画質劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率Ｕを算出することができる。
なお、レンジ圧縮後の波形をｓｉｎｃ関数で表現する場合を示したが、これ以外の関数で表現することもできる。ただし、ｓｉｎｃ関数を用いて処理する方が、前述したようにより少ない演算量でアップサンプル率Ｕを見積もることが可能である。
Further, the upsampling
In this way, the upsampling rate U of the observation data can be calculated so as to be within the image quality degradation allowable value.
In addition, although the case where the waveform after range compression was expressed by the sinc function was shown, it can also be expressed by other functions. However, the processing using the sinc function can estimate the upsampling rate U with a smaller amount of calculation as described above.
実施の形態２．
実施の形態１では、画像劣化許容値に収まるようにアップサンプル率を算出する場合を示したが、実施の形態２は、画像劣化許容値に加え、動揺補償の処理時間の目安値も考慮してアップサンプル率を算出する構成について説明する。
In the first embodiment, the case where the upsampling rate is calculated so as to be within the allowable image degradation value has been shown. However, in the second embodiment, in addition to the allowable image degradation value, a reference value for the processing time of the shake compensation is also considered. A configuration for calculating the upsampling rate will be described.
図６は、この発明の実施の形態２に係る画像レーダ装置１Ａの構成を示すブロック図である。画像レーダ装置１Ａは、実施の形態１と同様に、航空機、人工衛星といった移動可能なプラットフォームに搭載されたレーダから地表などの目標に対して電波を照射して、この目標からの反射波をレーダが受信して観測データを得る。レーダによる観測データは画像再生により画像化される。なお、図６において、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an
画像レーダ装置１Ａは、実施の形態１の画像レーダ装置１とは異なる動揺補償部１０Ａと、処理時間上限値格納部１４を備える。
動揺補償部１０Ａは、図１のアップサンプル率算出部１０ｂの代わりに時間参照アップサンプル率算出部１０ｅを備えている。
時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、この発明におけるアップサンプル率算出部に相当する構成要素であり、画質劣化許容値を基に算出したアップサンプル率Ｕを、動揺補償の処理時間の上限値を超えないようにアップサンプル率Ｕを調整する。
The
The
The time reference upsampling
処理時間上限値格納部１４は、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅからデータ読み出し可能に設けられた記憶部である。処理時間上限値格納部１４には、ユーザにより指定された動揺補償の処理時間の上限値と、画質劣化許容値および動揺補償の処理時間の上限値のうち、いずれを優先するかが指定される優先フラグが格納される。
The processing time upper
直線軌道算出部３、軌道間距離算出部５、動揺補償部１０Ａおよび画像再生部１２は、例えば、プロセッサがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連動して上記機能を実行してもよい。
The linear
A plurality of processors and a plurality of memories may execute the above functions in conjunction with each other.
実観測軌道格納部２、直線軌道格納部４、軌道間距離格納部６、観測データ格納部７、レーダ諸元格納部８、画質劣化許容値格納部１１、画像格納部１３および処理時間上限値格納部１４は、画像レーダ装置１Ａが備えるハードディスク装置などの記憶装置に構築される。記憶装置としては、ＳＤカード、ＵＳＢメモリなどであってもよく、通信によりデータの読み書きが可能な外部の記憶装置であってもよい。
Actual observation
次に動作について説明する。
図７は、実施の形態２に係る画像レーダ装置１の動作を示すフローチャートであって、観測データを画像再生するまでの処理を示している。なお、図７におけるステップＳＴ１からステップＳＴ４までの処理、ステップＳＴ６からステップＳＴ８までの処理は、図２と同様であるので説明を省略する。
Next, the operation will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the image radar apparatus 1 according to the second embodiment, and shows processing until the observation data is reproduced. Note that the processing from step ST1 to step ST4 and the processing from step ST6 to step ST8 in FIG. 7 are the same as those in FIG.
ステップＳＴ５ａにおいて、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、図２のステップＳＴ５と同様に、画質劣化許容値に収まるようにアップサンプル率Ｕを算出した後に、動揺補償の処理時間の上限値と観測データのデータサイズとに基づいて、アップサンプル率Ｕを調整する。以下、アップサンプル率Ｕの調整処理について説明する。
In step ST5a, the time reference upsampling
まず、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、動揺補償の処理時間とアップサンプル率との対応表を参照することで、画質劣化許容値を基に算出したアップサンプル率Ｕで観測データがアップサンプルされた場合における動揺補償の処理時間を特定する。
動揺補償の処理時間とアップサンプル率との対応表は、本発明の画像レーダ装置１Ａで用いるＣＰＵなどの計算機性能ごとに事前に作成されたテーブルデータである。
このテーブルデータには、観測データのレンジ方向のサンプリング点数に対するアップサンプル率Ｕと動揺補償に要する処理時間との対応関係が示されている。
First, the time reference upsampling
The correspondence table between the fluctuation compensation processing time and the upsampling rate is table data created in advance for each computer performance such as a CPU used in the
This table data shows the correspondence between the upsampling rate U with respect to the number of sampling points in the range direction of the observation data and the processing time required for shake compensation.
画質劣化許容値を基に算出されたアップサンプル率Ｕでの処理時間Ｔ’は下記式（９）から求めることができる。
ただし、上記対応表に記載されるサンプリング点数をＮとする。この対応表に記載されるアップサンプル率のうち、アップサンプル率Ｕに最も近いアップサンプル率をＵ’とする。また、上記対応表に記載されるアップサンプル率Ｕ’に対応する処理時間をＴ、観測データのレンジ方向のサンプリング点数をｎｒ、送受信パルス数をｎａとする。
Ｔ’＝ＴＵｎｒｎａ／（Ｕ’Ｎ） ・・・（９）
The processing time T ′ at the upsampling rate U calculated based on the allowable image quality deterioration value can be obtained from the following equation (9).
However, the number of sampling points described in the correspondence table is N. Of the upsampling rates described in this correspondence table, the upsampling rate closest to the upsampling rate U is U ′. Further, the processing time corresponding to up-sample rate U 'described above correspondence table T, range direction of the sampling points a n r of the observation data, the number of transmit and receive pulses and n a.
T '= TUn r n a / (U'N) ··· (9)
ここで、処理時間Ｔ’が処理時間の上限値Ｔｕを超えない場合、もしくは処理時間の上限値Ｔｕを超えるが優先フラグで画質劣化許容値が優先されている場合、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、画質劣化許容値を基に算出したアップサンプル率Ｕを最終的な算出結果として出力する。
一方、処理時間Ｔ’が処理時間の上限値Ｔｕを超え、かつ優先フラグで処理時間が優先されている場合、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、処理時間の上限値Ｔｕから下記式（１０）を用いてアップサンプル率Ｕを再度算出し、このアップサンプル率Ｕを、最終的な算出結果とする。
Ｕ＝ＴｕＵ’Ｎ／（Ｔｎｒｎａ） ・・・（１０）
Here, if the processing time T ′ does not exceed the upper limit value Tu of the processing time, or exceeds the upper limit value Tu of the processing time, but the priority flag gives priority to the image quality degradation allowable value, the time reference upsample
On the other hand, when the processing time T ′ exceeds the processing time upper limit Tu and the processing time is prioritized by the priority flag, the time reference upsampling
U = TuU'N / (Tn r n a) ··· (10)
以上のように、実施の形態２に係る画像レーダ装置１Ａは、動揺補償部１０Ａとして、位相補償部１０ａ、時間参照アップサンプル率算出部１０ｅ、観測データアップサンプル部１０ｃ、ニアレストネイバー補間部１０ｄを備える。
時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、レンジ分解能劣化許容値、アジマス分解能劣化許容値およびＳＮＲ劣化許容値からなる画質劣化許容値とレーダの諸元とから、画質劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率Ｕを算出する。そして、算出したアップサンプル率Ｕで観測データをアップサンプルした場合における動揺補償の処理時間が予め定められた上限値を超えないようにアップサンプル率Ｕを調整する。
このように構成することにより、ユーザが、観測データの補間のパラメータを指定することなく画質劣化許容値と処理時間の上限値をパラメータとして指定して動揺補償を行うことができる。
As described above, the
The time reference upsampling
With this configuration, it is possible for the user to perform motion compensation by designating the allowable image quality degradation value and the upper limit value of the processing time as parameters without designating the parameters for the observation data interpolation.
また、実施の形態２における時間参照アップサンプル率算出部１０ｅは、画質劣化許容値および動揺補償の処理時間の上限値のうち、いずれを優先するかが指定される優先フラグを参照し、優先フラグに画質劣化許容値を優先することが指定されていると、画質劣化許容値に収まるように算出したアップサンプル率Ｕで観測データがアップサンプルされた場合における動揺補償の処理時間が上限値Ｔｕを超える場合であっても、当該アップサンプル率Ｕを算出結果として出力する。
これにより、ユーザが、優先フラグによるフラグ情報によって画質劣化許容値および動揺補償の処理時間の上限値のうち、いずれを優先するかを指定することができる。
In addition, the time reference upsampling
Accordingly, the user can designate which of the image quality deterioration allowable value and the shake compensation processing time upper limit is to be prioritized by flag information based on the priority flag.
なお、本発明はその発明の範囲内において、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。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of each embodiment, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .
１，１Ａ 画像レーダ装置、２ 実観測軌道格納部、３ 直線軌道算出部、４ 直線軌道格納部、５ 軌道間距離算出部、６ 軌道間距離格納部、７ 観測データ格納部、８ レーダ諸元格納部、９ レンジ圧縮部、１０，１０Ａ 動揺補償部、１０ａ 位相補償部、１０ｂ アップサンプル率算出部、１０ｃ 観測データアップサンプル部、１０ｄ ニアレストネイバー補間部、１０ｅ 時間参照アップサンプル率算出部、１１ 画質劣化許容値格納部、１２ 画像再生部、１３ 画像格納部、１４ 処理時間上限値格納部。 1, 1A image radar device, 2 actual observation trajectory storage unit, 3 linear trajectory calculation unit, 4 linear trajectory storage unit, 5 inter-orbit distance calculation unit, 6 inter-orbit distance storage unit, 7 observation data storage unit, 8 radar specifications Storage unit, 9 range compression unit, 10, 10A oscillation compensation unit, 10a phase compensation unit, 10b upsample rate calculation unit, 10c observation data upsampling unit, 10d nearest neighbor interpolation unit, 10e time reference upsampling rate calculation unit, 11 Image quality deterioration tolerance storage unit, 12 image reproduction unit, 13 image storage unit, 14 processing time upper limit storage unit.
Claims (6)
観測データを画像化したときの画質を決めるレンジ方向の分解能、アジマス方向の分解能および信号対雑音電力比の各劣化許容値とレーダの諸元とから、前記各劣化許容値に収まるように観測データのアップサンプル率を算出するアップサンプル率算出部と、
前記アップサンプル率算出部が算出したアップサンプル率に基づいて、前記位相補償部が位相を補償した観測データをアップサンプルする観測データアップサンプル部と、
実測されたレーダの移動軌道とこれを直線に近似した直線軌道との差に基づいて、前記観測データアップサンプル部がアップサンプルした観測データをニアレストネイバー補間するニアレストネイバー補間部と、
前記ニアレストネイバー補間部がニアレストネイバー補間した観測データを画像化する画像再生部と
を備えたことを特徴とする画像レーダ装置。 A phase compensator for compensating the phase of the observation data of the radio wave received by the radar, based on the difference between the actually measured movement trajectory of the radar and a linear trajectory approximating the straight line;
From the resolution in the range direction that determines the image quality when the observation data is imaged, the resolution in the azimuth direction, the permissible degradation value of the signal-to-noise power ratio, and the specifications of the radar, the observation data is within the permissible degradation value. An upsampling rate calculator for calculating the upsampling rate of
Based on the upsampling rate calculated by the upsampling rate calculation unit, an observation data upsampling unit that upsamples observation data whose phase has been compensated by the phase compensation unit;
Based on the difference between the measured radar movement trajectory and the linear trajectory approximating this to a straight line, the nearest neighbor interpolation unit that performs nearest neighbor interpolation on the observation data upsampled by the observation data upsampling unit,
An image radar apparatus comprising: an image reproducing unit configured to image observation data subjected to nearest neighbor interpolation by the nearest neighbor interpolation unit.
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