JP3742881B2 - 偏波合成開口レーダ較正方法及び装置 - Google Patents
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Description
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。
(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。
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
振幅比:|OVV|/|OHH|、 位相差:θVV−θHH
のように求められる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
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