JP2017096918A - レーダーシステムを用いて関心領域の画像を生成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
データ取得モデル
図1に概略的に示すように、モノスタティックレーダーシステムが関心領域(ROI)内に位置するオブジェクトを検出するために予め設計された軌道に沿って移動する2Dレーダー撮像アプリケーションを検討する。レーダーシステムは1組のアンテナを備える。組は1つ又は複数のアンテナを含むことができる。アンテナの各組は、パルスを送信し、例えば、ROI内に位置するオブジェクトによって反射されたエコーを受信することができる。パルスはソース信号を形成し、エコーは反射信号を形成する。通常、1つのアンテナがパルスを送信し、1つ又は複数のアンテナがエコーを受信する。
画像形成プロセスは、n=1,…,Nの反射信号(チルダ)y(n)を所与として、ROIの画像を生成する。複数の撮像方法が利用可能である。一方、ほとんどの方法は、高速撮像プロセスのために一様アレイを必要とする。したがって、一様アレイ及び非一様アレイの双方に適した従来の遅延和撮像方法を用いる。
スパース性及びコヒーレンス
オブジェクトを効率的に検出するために、データコヒーレンス解析及び再構成される画像に対するスパース性制約を用いたデータ駆動型のAF方法を提供する。
オブジェクトは、アンテナ位置の大きな摂動に起因して分解することができないため、信号が概ねアラインされていることを確実にするには、初期位置誤差補償を用いた前処理が必要である。まず、隣接するアンテナによって受信される反射信号のコヒーレンスを解析することによってアンテナ位置を初期化する。レイリー散乱レジームにおけるレーダー撮像に対する理論上の解析及び実験に基づいて、不均一な媒体において2つのアンテナによって収集されるデータのコヒーレンスは、2つのアンテナ間の距離の増大と共に減少する。距離が、デコヒーレンス長とも呼ばれる或る特定の値まで増大すると、2つのデータセットは互いに対して相関しなくなる。このデコヒーレンス長は、レーダー周波数、伝搬距離、及び媒体の不均一性に関係する。
この発明では、反復的に、オブジェクトロケーションを求め、対応する位相変化を補償し、オブジェクト信号を抽出し、次に、次の反復のために残余データに対する撮像を実行する。はじめに、まず残余信号を、摂動するアンテナによって測定される時間領域信号として初期化し、
k番目の反復において、合計k個のオブジェクトが位置特定される。各アンテナと検出されたオブジェクトとの間の距離に基づいて、アンテナ位置を求めることができる。より多くの距離制約を有する、より正確なアンテナロケーションを有することも妥当である。一方、オブジェクト数が増大すると、オブジェクト強度が減少する。幾つかの例では、新たに検出されるオブジェクトは誤報であり、すなわち、いかなるオブジェクトにも対応しない。その結果、この誤報は、アンテナロケーションの精度を低下させる。
オブジェクトの推定信号強度、及び更新されたオブジェクトロケーションを所与として、ROIのスパース画像を再構成することができる。(オーバーバー)x5 (n)を、
図3は、この発明の実施の形態によるレーダー撮像方法を示す。1組のアンテナ303を異なる位置で用いて、パルス301がソース信号としてROI302に送信される(310)。エコー304が反射信号として受信される(320)。
Claims (10)
- レーダーシステムを用いて関心領域(ROI)の画像を生成する方法であって、前記レーダーシステムは、1組の1つ又は複数のアンテナを備え、前記レーダーシステムは未知の位置摂動を有し、該方法は、
前記1組のアンテナを異なる位置で用いて、パルスをソース信号として前記ROIに送信するステップと、
前記1組のアンテナによって前記異なる位置でエコーを反射信号として受信するステップと、
を含み、コンピューターによって実施される、
前記反射信号を、前記ソース信号を用いてデコンボリューションして、デコンボリューションされたデータを得るステップと、
前記反射信号間のコヒーレンスに従って前記デコンボリューションされたデータを補償して、補償されたデータを得るステップと、
前記補償されたデータにプロシージャを適用して、再構成データを得るステップと、
前記再構成データを用いて画像を再構成するステップであって、前記画像はオートフォーカスされるものと、
を更に含む、方法。 - 前記デコンボリューションされたデータは残余信号として初期化され、前記画像は、前記ROI内のロケーションに対応するピクセルを含み、前記プロシージャは、終了条件に達するまで、
ターゲットロケーションを、前記画像にわたる非ゼロサポートとして推定するステップであって、前記画像の各々が前記アンテナのうちの1つに対応するものと、
コヒーレンス解析及びグループスパース性に基づいて射影行列を更新するステップと、
更新された射影行列を用いて前記画像を再構成するステップと、
収集されたデータからターゲット信号を除去することによって、次の反復のための前記残余信号を求めるステップと、
の反復ステップを更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記位置摂動は未知である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記位置摂動は最大10波長である、請求項1に記載の方法。
- 前記画像は、前記ROI内のローカライズされたオブジェクトのものである、請求項1に記載の方法。
- 前記1組のアンテナは一様アレイを形成する、請求項1に記載の方法。
- 各画像はアンテナ位置に対応し、前記方法は、
最終画像を前記画像のコヒーレントな和として生成すること、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記画像は前記ROI内のオブジェクトのロケーションを共有する、請求項1に記載の方法。
- 前記射影行列は、異なるアンテナについて異なる、請求項2に記載の方法。
- 前記射影行列は、位置誤差補償とコヒーレントである、請求項3に記載の方法。
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