JP6011746B1 - Synthetic aperture radar apparatus and signal processing apparatus - Google Patents

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Abstract

観測中における合成開口レーダ装置の移動の影響により、受信信号の周波数が送信時の周波数から変化する。このようなドップラーにより、合成開口レーダ画像内にアジマスアンビギュイティが発生するという問題点があった。本発明の合成開口レーダ装置は、送信信号を放射し、目標で反射された送信信号を受信するアンテナ部と、パルス間変調により送信信号を生成してアンテナ部に送信する送信部と、アンテナ部で受信した送信信号を受信信号として出力する受信部と、アンテナ部から放射されるレーダビームの指向方向に基づいて送信部で生成される送信信号のチャープレートを制御するレーダ制御部とを備える。これにより、レンジ圧縮処理した受信信号において、ドップラーの影響に応じて発生するレンジ方向のピークシフトを補償し、合成開口レーダ画像内に発生するアジマスアンビギュイティを抑制することができる。Due to the movement of the synthetic aperture radar device during observation, the frequency of the received signal changes from the frequency at the time of transmission. Such a Doppler has a problem that azimuth ambiguity is generated in the synthetic aperture radar image. The synthetic aperture radar device of the present invention includes an antenna unit that radiates a transmission signal and receives a transmission signal reflected by a target, a transmission unit that generates a transmission signal by pulse-to-pulse modulation and transmits the transmission signal to the antenna unit, and an antenna unit And a radar control unit for controlling the chirp plate of the transmission signal generated by the transmission unit based on the directivity direction of the radar beam radiated from the antenna unit. Thereby, in the received signal subjected to the range compression process, the peak shift in the range direction that occurs according to the influence of Doppler can be compensated, and the azimuth ambiguity generated in the synthetic aperture radar image can be suppressed.

Description

本発明は、パルス間変調された電波を目標に向けて放射し、目標により反射された電波を受信する合成開口レーダ装置、およびその合成開口レーダ装置で受信した受信信号の画像再生処理を行う信号処理装置に関するものである。   The present invention relates to a synthetic aperture radar apparatus that radiates radio waves modulated between pulses toward a target and receives radio waves reflected by the target, and a signal that performs image reproduction processing of a received signal received by the synthetic aperture radar apparatus The present invention relates to a processing apparatus.

従来の合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ）装置および信号処理装置は、バーカーコード等の自己相関符号列にしたがって、パルス信号の送信時に、アップチャープとダウンチャープとを切り替え、所望の観測ポイントで反射した送信パルスとそれ以外の観測ポイントで反射した送信パルスとを区別できるようにすることで、合成開口レーダ装置による観測では不可避なレンジアンビギュイティの抑圧を行っていた（例えば、特許文献１）。   Conventional Synthetic Aperture Radar (SAR) devices and signal processing devices switch between up-chirp and down-chirp when transmitting a pulse signal according to an autocorrelation code string such as a Barker code, and at a desired observation point. By making it possible to distinguish between a reflected transmission pulse and a transmission pulse reflected at other observation points, range ambiguity suppression that is unavoidable in observation by a synthetic aperture radar apparatus has been performed (for example, Patent Document 1). ).

特開２００３−１６７０５２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-167052

Ｉ．Ｇ． Ｃｕｍｍｉｎｇ ａｎｄ Ｆ．Ｗ． Ｗｏｎｇ， Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ Ｄａｔａ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ， Ａｒｔｅｃｈ Ｈｏｕｓｅ， ２００５．I. G. Cumming and F.M. W. Wong, Digital Processing of Synthetic Aperture Radar Data Algorithms and Implementation, Arttech House, 2005.

従来の合成開口レーダ装置および信号処理装置では、合成開口レーダ観測の信号処理で一般に用いられるストップアンドゴー近似、すなわち、レーダがパルスを送信および受信する間はレーダが静止しているとみなすことを前提に信号処理を行っていた。   In conventional synthetic aperture radar devices and signal processing devices, stop-and-go approximation generally used in signal processing of synthetic aperture radar observations, that is, assuming that the radar is stationary while the radar transmits and receives pulses. Signal processing was performed on the premise.

しかしながら、現実の観測においては、パルスを送受信する間もレーダは移動しており、レーダの移動の影響により受信信号の周波数が送信時の周波数から変化する。このような観測中のドップラーにより、合成開口レーダ画像内にアジマスアンビギュイティが発生するという問題点があった。合成開口レーダ画像とは、観測データを画像再生処理して得られる画像である。   However, in actual observation, the radar moves while transmitting and receiving pulses, and the frequency of the received signal changes from the frequency at the time of transmission due to the influence of the movement of the radar. Due to such Doppler during observation, there is a problem that azimuth ambiguity is generated in the synthetic aperture radar image. A synthetic aperture radar image is an image obtained by image reproduction processing of observation data.

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、パルス間変調で送信信号のアップチャープとダウンチャープとを切換え、かつ、レーダビームの指向方向を変えながら観測する合成開口レーダ観測において、画像再生後の合成開口レーダ画像に発生するアジマスアンビギュイティを抑制する合成開口レーダ装置および信号処理装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and is a synthetic aperture that performs observation while changing the pointing direction of a radar beam while switching between up-chirp and down-chirp of a transmission signal by inter-pulse modulation. An object of the present invention is to obtain a synthetic aperture radar device and a signal processing device that suppress azimuth ambiguity generated in a synthetic aperture radar image after image reproduction in radar observation.

本発明に係る合成開口レーダ装置は、送信信号のアップチャープとダウンチャープとを切換え、かつ、レーダビームの指向方向を変えながら観測することにより、合成開口レーダ画像の再生に用いられる受信信号を得る合成開口レーダ装置であって、送信信号を放射し、目標で反射された送信信号を受信するアンテナ部と、パルス間変調により送信信号を生成してアンテナ部に送信する送信部と、アンテナ部で受信した送信信号を受信信号として出力する受信部と、アンテナ部から放射されるレーダビームの指向方向に基づいて送信部で生成される送信信号のチャープレートを制御するレーダ制御部とを備える。 The synthetic aperture radar apparatus according to the present invention obtains a reception signal used for reproducing a synthetic aperture radar image by switching between up-chirp and down-chirp of a transmission signal and observing while changing the direction of the radar beam. Synthetic aperture radar device, comprising: an antenna unit that radiates a transmission signal and receives a transmission signal reflected by a target; a transmission unit that generates a transmission signal by pulse-to-pulse modulation and transmits the transmission signal to the antenna unit; A reception unit that outputs the received transmission signal as a reception signal, and a radar control unit that controls the chirp plate of the transmission signal generated by the transmission unit based on the directivity direction of the radar beam radiated from the antenna unit.

また、本発明に係る信号処理装置は、信信号のアップチャープとダウンチャープとを切換え、かつ、レーダビームの指向方向を変えながら観測することにより、合成開口レーダ画像の再生に用いられる受信信号を得る合成開口レーダ装置であって、送信信号を放射し、目標で反射された送信信号を受信するアンテナ部と、パルス間変調により送信信号を生成してアンテナ部に送信する送信部と、アンテナ部で受信した送信信号を受信信号として出力する受信部と、アンテナ部から放射されるレーダビームの指向方向に基づいて送信部で生成される送信信号のチャープレートを制御するレーダ制御部とを備える合成開口レーダ装置の受信信号を処理して合成開口レーダ画像を得る信号処理装置であって、受信信号に対応する送信信号のチャープレートおよびレーダビームの指向方向に基づいて、受信信号を受信したときのレーダ移動に伴い発生するレンジ方向のピークシフトを補償する補償部を備える。 In addition, the signal processing apparatus according to the present invention switches the reception signal up-chirp and down-chirp and changes the direction of the radar beam and observes the received signal used for reproducing the synthetic aperture radar image. A synthetic aperture radar device for obtaining an antenna unit that radiates a transmission signal and receives a transmission signal reflected by a target, a transmission unit that generates a transmission signal by inter-pulse modulation and transmits the transmission signal to the antenna unit, and an antenna unit A receiver that outputs the transmission signal received in step 1 as a reception signal, and a radar control unit that controls the chirp plate of the transmission signal generated by the transmission unit based on the directivity direction of the radar beam emitted from the antenna unit a signal processing apparatus for obtaining processed to synthetic aperture radar image signals received aperture radar device, chirp of a transmission signal corresponding to the received signal Based on the orientation of the over bets and the radar beam, and a compensation unit for compensating the peak shift of the range direction generated due to the radar movement upon receiving a received signal.

本発明に係る合成開口レーダ装置および信号処理装置によれば、上記のように構成したことにより、画像再生後の合成開口レーダ画像におけるアジマスアンビギュイティの発生を抑制することができる。   According to the synthetic aperture radar device and the signal processing device according to the present invention, the configuration as described above can suppress the occurrence of azimuth ambiguity in the synthetic aperture radar image after image reproduction.

レーダと点目標の配置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining arrangement | positioning of a radar and a point target. 本発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the synthetic aperture radar apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the synthetic aperture radar apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of the signal processing apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における信号処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of the signal processing apparatus in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１における信号処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of a process of the signal processing apparatus in Embodiment 1 of this invention. 観測データのレンジ圧縮後のピーク位置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the peak position after the range compression of observation data.

実施の形態１．
本発明は、レーダビームの指向方向に基づいて、送信信号のチャープレートを制御する合成開口レーダ装置、および、この合成開口レーダ装置で受信した受信信号に対し、レーダビームの指向方向と送信信号のチャープレートとに基づいてドップラー補償を行う信号処理装置に関するものである。以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図において同一の符号は、同一または相当部分を示す。Embodiment 1 FIG.
The present invention relates to a synthetic aperture radar device that controls the chirp plate of a transmission signal based on the directivity direction of the radar beam, and the direction of the radar beam and the transmission signal relative to the reception signal received by the synthetic aperture radar device. The present invention relates to a signal processing apparatus that performs Doppler compensation based on a chirp plate. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same numerals indicate the same or corresponding parts.

本実施の形態１では、観測中にレーダビームの指向方向を変えるスポットライト観測を例として説明する。図１は、合成開口レーダ装置（単に「レーダ」とも言う）と観測対象である点目標との幾何学的な配置を示す模式図である。図において、合成開口レーダ装置のアジマス方向の速度をＶｓ、ビームステアリング角をθとする。また、合成開口レーダ装置と点目標との距離をＲ、合成開口レーダ装置と点目標との最近接距離をＲ０とする。また、レーダビームのフットプリントを楕円、アジマス方向と直交する方向を一点鎖線で示す。In the first embodiment, spotlight observation that changes the directivity direction of a radar beam during observation will be described as an example. FIG. 1 is a schematic diagram showing a geometrical arrangement of a synthetic aperture radar device (also simply referred to as “radar”) and a point target to be observed. In the figure, the velocity in the azimuth direction of the synthetic aperture radar apparatus is Vs, and the beam steering angle is θ. Further, the distance between the synthetic aperture radar apparatus and the point target is R, and the closest distance between the synthetic aperture radar apparatus and the point target is R 0 . The radar beam footprint is indicated by an ellipse, and the direction orthogonal to the azimuth direction is indicated by a one-dot chain line.

図２は、本発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置の構成の一例を示すブロック図である。図３は、本発明の実施の形態１における合成開口レーダ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。図４は、本発明の実施の形態１における信号処理装置の構成の一例を示すブロック図である。図５は、本発明の実施の形態１における信号処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。   FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the synthetic aperture radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the synthetic aperture radar apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the signal processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the signal processing device according to Embodiment 1 of the present invention.

まず、図２を参照して、本実施の形態における合成開口レーダ装置の構成について説明する。図において、合成開口レーダ装置１００は、信号を送受信する送受信部１１８、送受信部で受信した信号をデジタル処理する処理部１１９、送受信部１１８および処理部１１９を制御するレーダ制御部１１２、デジタル処理された信号を送信するデータ送信部１１７から構成される。送受信部１１８は、アンテナ部１１１、送信部１１４、受信部１１３から構成される。処理部１１９は、デジタル処理部１１５、データ記録部１１６から構成される。   First, the configuration of the synthetic aperture radar device in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, a synthetic aperture radar apparatus 100 includes a transmission / reception unit 118 that transmits / receives a signal, a processing unit 119 that digitally processes a signal received by the transmission / reception unit, a radar control unit 112 that controls the transmission / reception unit 118 and the processing unit 119, and digital processing. The data transmission unit 117 transmits the transmitted signal. The transmission / reception unit 118 includes an antenna unit 111, a transmission unit 114, and a reception unit 113. The processing unit 119 includes a digital processing unit 115 and a data recording unit 116.

アンテナ部１１１は、送信部１１４から供給される送信信号を電波として空間に放射し、空間の電波を受信して受信部１１３に出力する。また、アンテナ部１１１は、観測対象で反射されてアンテナ部１１１に到達する送信信号を受信する。送信部１１４は、送信信号を生成してアンテナ部１１１へ送信する。送信信号は、複数のパルスからなるパルス信号であり、パルスの周波数が時間的に変化するチャープ信号である。送信部１１４は、送信信号のチャープのｕｐとｄｏｗｎ（アップチャープとダウンチャープ）とを切り替えるパルス間変調を行う。パルス間変調は、例えば、特許文献１と同様に、バーカーコード等の自己相関符号列に従ってアップチャープとダウンチャープとを切り替える方法でも良いし、アップチャープとダウンチャープとを交互に切り替える方法でも良い。受信部１１３は、アンテナ部１１１から出力された信号を受け取り、増幅、位相検波した後、受信信号として出力する。   The antenna unit 111 radiates the transmission signal supplied from the transmission unit 114 to the space as a radio wave, receives the radio wave in the space, and outputs it to the reception unit 113. Further, the antenna unit 111 receives a transmission signal that is reflected by the observation target and reaches the antenna unit 111. The transmission unit 114 generates a transmission signal and transmits it to the antenna unit 111. The transmission signal is a pulse signal composed of a plurality of pulses, and is a chirp signal in which the frequency of the pulse changes with time. The transmission unit 114 performs inter-pulse modulation to switch between chirp up and down (up chirp and down chirp) of the transmission signal. For example, as in Patent Document 1, the inter-pulse modulation may be a method of switching up-chirp and down-chirp according to an autocorrelation code string such as a Barker code, or a method of switching up-chirp and down-chirp alternately. The receiving unit 113 receives the signal output from the antenna unit 111, amplifies and detects the phase, and then outputs the received signal.

デジタル処理部１１５は、受信部１１３から出力される受信信号をデジタル化し、デジタル化した受信信号にデータ圧縮処理やパケット化等のデジタル信号処理を施す。データ記録部１１６は、デジタル処理部１１５で処理された受信信号を記憶する。データ送信部１１７は、デジタル処理部１１５で処理された受信信号をデータ記録部１１６から読み出して地上へ伝送する。   The digital processing unit 115 digitizes the reception signal output from the reception unit 113 and performs digital signal processing such as data compression processing and packetization on the digitized reception signal. The data recording unit 116 stores the reception signal processed by the digital processing unit 115. The data transmission unit 117 reads the reception signal processed by the digital processing unit 115 from the data recording unit 116 and transmits it to the ground.

レーダ制御部１１２は、合成開口レーダ装置１００を構成する機器の動作を制御する。具体的には、レーダ制御部１１２は、送受信部１１８と処理部１１９、つまり、アンテナ部１１１と、受信部１１３と、送信部１１４と、デジタル処理部１１５と、データ記録部１１６とを制御する。レーダ制御部１１２の制御により、合成開口レーダ装置１００は、電波の送信、受信、および受信信号を記録する一連の動作を行う。具体的には、レーダ制御部１１２は、アンテナ部１１１を制御してレーダビームの指向方向を変更するとともに、送信部１１４を制御して生成する送信信号のチャープレートを変更する。また、デジタル処理部１１５を制御してデジタル信号処理が施された受信信号をデータ記録部１１６に格納する。詳細なチャープレートの変更方法は後述する。   The radar control unit 112 controls the operation of the devices that make up the synthetic aperture radar device 100. Specifically, the radar control unit 112 controls the transmission / reception unit 118 and the processing unit 119, that is, the antenna unit 111, the reception unit 113, the transmission unit 114, the digital processing unit 115, and the data recording unit 116. . Under the control of the radar control unit 112, the synthetic aperture radar apparatus 100 performs a series of operations for transmitting and receiving radio waves and recording received signals. Specifically, the radar control unit 112 controls the antenna unit 111 to change the directivity direction of the radar beam and also controls the transmission unit 114 to change the chirp plate of the transmission signal generated. Further, the digital processing unit 115 is controlled to store the received signal subjected to the digital signal processing in the data recording unit 116. A detailed method for changing the chirp plate will be described later.

この合成開口レーダ装置１００の構成は、衛星に搭載される合成開口レーダ装置を想定した一例であり、必ずしも同じ構成である必要はない。例えば、航空機搭載の合成開口レーダ装置において、受信信号を記録したハードディスクをデータ記録部１１６から取り出すことができるので、データ送信部１１７が省かれることが多い。以降の説明では、観測により得られた受信信号を観測データとも言う。   The configuration of the synthetic aperture radar device 100 is an example assuming a synthetic aperture radar device mounted on a satellite, and is not necessarily the same configuration. For example, in a synthetic aperture radar apparatus mounted on an aircraft, a data transmission unit 117 is often omitted because a hard disk in which a received signal is recorded can be taken out from the data recording unit 116. In the following description, the received signal obtained by observation is also referred to as observation data.

次に、図３を参照して、本実施の形態における合成開口レーダ装置１００のハードウェア構成について説明する。合成開口レーダ装置１００は、アンテナ１０１、受信機１０３、送信機１０４、処理回路１０２、記録装置１０６、データ送信機１０７、メモリ１０８といったハードウェアを備える。処理回路１０２は、アンテナ１０１、受信機１０３、送信機１０４、記録装置１０６、メモリ１０８を制御する。   Next, a hardware configuration of the synthetic aperture radar device 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The synthetic aperture radar device 100 includes hardware such as an antenna 101, a receiver 103, a transmitter 104, a processing circuit 102, a recording device 106, a data transmitter 107, and a memory 108. The processing circuit 102 controls the antenna 101, the receiver 103, the transmitter 104, the recording device 106, and the memory 108.

送信部１１４は、送信機１０４により実現される。アンテナ部１１１は、アンテナ１０１により実現される。受信部１１３は、受信機１０３により実現される。データ送信部１１７は、データ送信機１０７により実現される。   The transmission unit 114 is realized by the transmitter 104. The antenna unit 111 is realized by the antenna 101. The receiving unit 113 is realized by the receiver 103. The data transmission unit 117 is realized by the data transmitter 107.

処理回路（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）１０２は、プログラムを読み込んでデジタル信号処理を行う汎用的な中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等である。また、処理回路１０２は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の専用のハードウェアであってもよい。処理回路１０２は、１つのハードウェアで構成してもよいし、複数のハードウェアの組み合わせで構成してもよい。レーダ制御部１１２およびデジタル処理部１１５は、処理回路１０２により実現される。   A processing circuit (Processing Circuit) 102 is a general-purpose central processing unit (CPU), a digital signal processor (DSP), or the like that reads a program and performs digital signal processing. The processing circuit 102 may be dedicated hardware such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array). The processing circuit 102 may be configured by a single piece of hardware or a combination of a plurality of pieces of hardware. The radar control unit 112 and the digital processing unit 115 are realized by the processing circuit 102.

記録装置１０６は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録媒体である。データ記録部１１６は、記録装置１０６により実現される。   The recording device 106 is a recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a DVD (Digital Versatile Disc), an HDD (Hard Disk Drive), or an SSD (Solid State Drive). The data recording unit 116 is realized by the recording device 106.

メモリ１０８は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであり、処理回路１０２に接続されてデジタル信号を一時的に記録する。なお、レーダ制御部１１２およびデジタル処理部１１５の機能を実現するプログラムは、記録装置１０６またはメモリ１０８に格納される。   The memory 108 is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a flash memory, and is connected to the processing circuit 102 to temporarily record a digital signal. Note that programs that implement the functions of the radar control unit 112 and the digital processing unit 115 are stored in the recording device 106 or the memory 108.

次に、図４を参照して、本実施の形態における信号処理装置の構成について説明する。図において、信号処理装置２００は、ＤＦＴ部２１０、補償部２１１、パルス幅均等化部２１２、ＩＤＦＴ部２１３、画像再生部２１４から構成される。信号処理装置２００は、合成開口レーダ装置１００の観測により得られた観測データを処理する。   Next, the configuration of the signal processing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the signal processing device 200 includes a DFT unit 210, a compensation unit 211, a pulse width equalization unit 212, an IDFT unit 213, and an image reproduction unit 214. The signal processing device 200 processes observation data obtained by the observation of the synthetic aperture radar device 100.

ＤＦＴ部２１０は、観測データのＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理、つまり、受信信号のレンジ方向フーリエ変換を行う。補償部２１１は、観測中のレーダの移動に起因するドップラーが観測データに与える影響を補償する。パルス幅均等化部（均等化部とも言う）２１２は、観測データのパルス幅を均等化する。ＩＤＦＴ部２１３は、観測データをＩＤＦＴ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）処理する。画像再生部２１４は、観測データに対して画像再生処理を行う。なお、ＤＦＴとＩＤＦＴは、離散信号に対するフーリエ変換と逆フーリエ変換を表す。   The DFT unit 210 performs DFT (Discrete Fourier Transform) processing of observation data, that is, performs a range direction Fourier transform of the received signal. The compensation unit 211 compensates for the influence of Doppler on observation data due to the movement of the radar under observation. A pulse width equalization unit (also referred to as an equalization unit) 212 equalizes the pulse width of observation data. The IDFT unit 213 processes the observation data by an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform). The image reproduction unit 214 performs image reproduction processing on the observation data. Note that DFT and IDFT represent Fourier transform and inverse Fourier transform for discrete signals.

次に、図５を参照して、本実施の形態における信号処理装置２００のハードウェア構成について説明する。信号処理装置２００は、処理回路２０１、メモリ２０２、データ記録装置２０３から構成される。   Next, with reference to FIG. 5, the hardware configuration of the signal processing device 200 in the present embodiment will be described. The signal processing device 200 includes a processing circuit 201, a memory 202, and a data recording device 203.

処理回路２０１は、プログラムを読み込んでデジタル信号処理を行う汎用的な中央演算装置やデジタル信号プロセッサ等である。処理回路２０１は、１つのハードウェアで構成してもよいし、複数のハードウェアの組み合わせで構成してもよい。ＤＦＴ部２１０、補償部２１１、パルス幅均等化部２１２、ＩＤＦＴ部２１３、画像再生部２１４は処理回路２０１により実現される。   The processing circuit 201 is a general-purpose central processing unit or a digital signal processor that reads a program and performs digital signal processing. The processing circuit 201 may be configured by a single piece of hardware or a combination of a plurality of pieces of hardware. The DFT unit 210, the compensation unit 211, the pulse width equalization unit 212, the IDFT unit 213, and the image reproduction unit 214 are realized by the processing circuit 201.

メモリ２０２は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであり、処理回路２０１に接続されてデジタル信号を一時的に記録する。   The memory 202 is a nonvolatile or volatile semiconductor memory such as a RAM, a ROM, or a flash memory, and is connected to the processing circuit 201 to temporarily record a digital signal.

データ記録装置２０３は、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ、ＨＤＤ等の記録媒体であり、合成開口レーダ装置１００の観測により得られた観測データおよび処理回路２０１で処理されたデジタル信号を記録する。なお、ＤＦＴ部２１０、補償部２１１、パルス幅均等化部２１２、ＩＤＦＴ部２１３、画像再生部２１４の機能を実現するプログラムは、メモリ２０２またはデータ記録装置２０３に格納される。   The data recording device 203 is a recording medium such as a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a DVD, and an HDD. The observation data obtained by the observation by the synthetic aperture radar apparatus 100 and the digital signal processed by the processing circuit 201 are used. Record. Note that programs that realize the functions of the DFT unit 210, the compensation unit 211, the pulse width equalization unit 212, the IDFT unit 213, and the image reproduction unit 214 are stored in the memory 202 or the data recording device 203.

次に、実施の形態１における合成開口レーダ装置１００および信号処理装置２００の動作について、図を用いて説明する。図６は、実施の形態１による合成開口レーダ装置１００および信号処理装置２００の処理の流れを示すフローチャートである。   Next, operations of the synthetic aperture radar apparatus 100 and the signal processing apparatus 200 in the first embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow of the synthetic aperture radar device 100 and the signal processing device 200 according to the first embodiment.

まず、ステップＳＴ１００で、合成開口レーダ装置１００による観測が行われる。送受信部１１８は、アップチャープとダウンチャープとを切り替えるとともに、レーダの移動に伴いレーダビームの指向方向を変えながらパルス信号を送信し、点目標の観測を行う。この観測において、レーダ制御部１１２は、レーダビームの指向方向を変えるようにアンテナ部１１１を制御するのに合わせて、生成する送信信号のチャープレートの絶対値を変更するように送信部１１４を制御する。具体的には、レーダ制御部１１２は送信部１１４を制御し、アンテナ部１１１から放射されるレーダビームのビームステアリング角が大きくなるに従って、送信信号のチャープレートが大きくなるようにする。   First, in step ST100, observation by the synthetic aperture radar device 100 is performed. The transmission / reception unit 118 switches between up-chirp and down-chirp, transmits a pulse signal while changing the direction of the radar beam as the radar moves, and observes the point target. In this observation, the radar control unit 112 controls the transmission unit 114 to change the absolute value of the chirp plate of the transmission signal to be generated in accordance with the control of the antenna unit 111 so as to change the directivity direction of the radar beam. To do. Specifically, the radar control unit 112 controls the transmission unit 114 so that the chirp plate of the transmission signal increases as the beam steering angle of the radar beam emitted from the antenna unit 111 increases.

ここで、レーダビームの指向方向に応じたチャープレートの制御方法について説明する。以下の説明では、まず、送信信号と受信信号との相関処理からなるレンジ圧縮で得られるピークの位置のシフトについて説明し、その後、ピーク位置のシフトを低減するチャープレートの制御方法について説明する。   Here, a method for controlling the chirp plate according to the directivity direction of the radar beam will be described. In the following description, first, the shift of the peak position obtained by the range compression including the correlation processing between the transmission signal and the reception signal will be described, and then the chirp plate control method for reducing the shift of the peak position will be described.

図７は、合成開口レーダ装置と点目標との距離に応じて、レンジ圧縮後に現れるピークの位置が変化する様子を示す模式図である。横軸は、観測データのレンジ圧縮処理により現れるピークの位置であり、レーダと点目標との距離に相当する。縦軸は、アジマス方向における合成開口レーダ装置の位置を示す。図中の白丸は、パルス送受信中のレーダの移動を考慮していない場合のピークの位置、黒丸は、パルス送受信中のレーダの移動を考慮した場合のピークの位置を示す。また、図中の一点鎖線は、合成開口レーダ装置と点目標との間の距離Ｒの軌跡、つまり、距離Ｒの変化に相当する。「ｄｏｗｎ」は、送信信号がダウンチャープ変調されたことを表し、「ｕｐ」は、送信信号がアップチャープ変調されたことを表す。   FIG. 7 is a schematic diagram showing how the position of the peak appearing after range compression changes according to the distance between the synthetic aperture radar device and the point target. The horizontal axis is the position of the peak that appears due to the range compression processing of the observation data, and corresponds to the distance between the radar and the point target. The vertical axis indicates the position of the synthetic aperture radar device in the azimuth direction. The white circles in the figure indicate peak positions when the movement of the radar during pulse transmission / reception is not considered, and the black circles indicate the peak positions when the movement of the radar during pulse transmission / reception is considered. Also, the alternate long and short dash line in the figure corresponds to the locus of the distance R between the synthetic aperture radar apparatus and the point target, that is, the change in the distance R. “Down” represents that the transmission signal has been down-chirp modulated, and “up” represents that the transmission signal has been up-chirp modulated.

観測中にレーダが移動すると、ドップラーの影響により、図中に矢印で示した方向に観測データがシフトする。その結果、レンジ圧縮後のピーク位置が、本来の目標位置を示す白丸の位置から黒丸の位置へシフトする。このシフトは、送信時のチャープレートとドップラー周波数に依存するため、レンジアンビギュイティの抑圧を目的として、パルス送信時にアップチャープとダウンチャープとを切換えると、チャープの符号（アップチャープまたはダウンチャープ）に応じてシフト方向が反転する。また、観測中にレーダビームの指向方向を変える、スポットライト、スライディングスポットライト、ＴＯＰＳ（Ｔｅｒｒａｉｎ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｂｙ Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ Ｓｃａｎｓ）等の観測方式では、観測中のドップラー周波数が大きいため、このシフト量の絶対値が大きくなる。   When the radar moves during observation, the observation data shifts in the direction indicated by the arrow in the figure due to the influence of Doppler. As a result, the peak position after the range compression is shifted from the position of the white circle indicating the original target position to the position of the black circle. Since this shift depends on the chirp plate and Doppler frequency at the time of transmission, the chirp code (up-chirp or down-chirp) is used when switching between up-chirp and down-chirp at the time of pulse transmission for the purpose of suppressing range ambiguity. The shift direction is reversed in response to. In addition, in an observation method such as a spotlight, a sliding spotlight, or TOPS (Terrain Observing by Progressive Scan) that changes the direction of the radar beam during observation, the absolute value of this shift amount is large because the Doppler frequency during observation is large. growing.

合成開口レーダ装置と点目標との間の距離Ｒは、図中に一点鎖線で示すように、Ｒ０を最小として放物線状の軌跡を描く。ストップアンドゴー近似したときのレンジ圧縮後のピーク位置は、白丸で示すように、放物線状の軌跡上に並ぶ。しかし、パルス送受信時にレーダが移動すると、その影響により、レンジ圧縮後のピーク位置は放物線状の軌跡からレンジ方向にシフトする。チャープの符号を交互に切換える観測では、チャープの符号に応じてシフト方向が反転する。さらに、アジマス方向の位置Ｐ０を境にドップラー周波数が正から負へ変化することに伴い、シフト方向が反転する。また、シフト量の絶対値は、ドップラー周波数の絶対に比例して大きくなる。The distance R between the synthetic aperture radar apparatus and the point target draws a parabolic trajectory with R 0 as the minimum, as shown by a one-dot chain line in the figure. The peak positions after range compression when approximated by stop-and-go are arranged on a parabolic locus as indicated by white circles. However, if the radar moves during pulse transmission / reception, the peak position after range compression shifts in the range direction from the parabolic locus due to the influence. In the observation in which the chirp code is switched alternately, the shift direction is reversed according to the chirp code. Furthermore, the shift direction is reversed as the Doppler frequency changes from positive to negative at the position P 0 in the azimuth direction. Also, the absolute value of the shift amount increases in proportion to the absolute Doppler frequency.

このシフト量の絶対値は、通常、レンジ方向のサンプリング間隔未満であるが、距離Ｒの軌跡に沿ったアジマス方向の並びにおいては、アジマス方向の振幅変調を発生させる。このアジマス方向の振幅変調により、合成開口レーダ画像内にアジマスアンビギュイティが発生する。しかしながら、本実施の形態１の合成開口レーダ装置は、レーダの指向方向に応じたチャープレートの制御により、レンジ圧縮後のピーク位置のシフトを抑える。その結果、合成開口レーダ画像内に発生するアジマスアンビギュイティを抑制することができる。   The absolute value of this shift amount is usually less than the sampling interval in the range direction, but in the arrangement in the azimuth direction along the trajectory of the distance R, amplitude modulation in the azimuth direction is generated. Due to the amplitude modulation in the azimuth direction, azimuth ambiguity is generated in the synthetic aperture radar image. However, the synthetic aperture radar apparatus of the first embodiment suppresses the shift of the peak position after range compression by controlling the chirp plate in accordance with the direction of the radar. As a result, azimuth ambiguity generated in the synthetic aperture radar image can be suppressed.

次に、本実施の形態１の合成開口レーダ装置におけるチャープレートの制御方法について説明する。   Next, a method for controlling the chirp plate in the synthetic aperture radar apparatus according to the first embodiment will be described.

アジマス時間（または、スロウタイムとも呼ばれる）ηで送信するパルスのチャープレートをＫｒ［η］とすると、チャープレートの絶対値｜Ｋｒ［η］｜の変更は、式（１）で示す値Ｓが最小値となるように行われる。ただし、チャープレートの絶対値の変更は、ハードウェアの性能、および所望の観測幅や分解能等の観測条件から制約されるパラメータの設定範囲を満足した上で行われる。When the char plate of a pulse transmitted with an azimuth time (or also called a slow time) η is K r [η], the change of the absolute value | K r [η] | S is performed so that S becomes a minimum value. However, the change of the absolute value of the chirp plate is performed while satisfying the hardware performance and the parameter setting range restricted by the observation conditions such as the desired observation width and resolution.

Figure 0006011746
Figure 0006011746

ここで、θ[η]は、アジマス時間ηにおけるビームステアリング角である。なお、チャープレートの絶対値は送信帯域幅を送信パルス幅で割った値である。しかしながら、観測中は、レンジ分解能が一定となるよう送信帯域幅を固定するため、チャープレートの絶対値の変更は、送信パルス幅を変更することで行う。式（１）に従うチャープレートの絶対値の変更は、ビームステアリング角θ［η］が大きい場合にパルス幅を短く（チャープレートを大きく）し、θ［η］が小さい場合にパルス幅を長く（チャープレートを小さく）することに相当する。   Here, θ [η] is a beam steering angle at the azimuth time η. The absolute value of the chirp plate is a value obtained by dividing the transmission bandwidth by the transmission pulse width. However, during observation, the transmission bandwidth is fixed so that the range resolution is constant. Therefore, the absolute value of the chirp plate is changed by changing the transmission pulse width. The change of the absolute value of the chirp plate according to the equation (1) is to shorten the pulse width when the beam steering angle θ [η] is large (increase the char plate), and lengthen the pulse width when θ [η] is small ( This is equivalent to making the chirp plate smaller.

なお、パルス幅を短くすると１パルス当たりの信号電力が低下し、パルス幅を長くすると信号電力が向上する。合成開口レーダ画像の信号電力は、複数パルスの積分で決まることから、チャープレートの絶対値を変更しても信号電力がチャープレートを固定した場合と等価になるようにするには、合成開口時間内でのチャープレートの絶対値の平均が変更前のチャープレートの絶対値と等価になるように設定する。   When the pulse width is shortened, the signal power per pulse is lowered, and when the pulse width is lengthened, the signal power is improved. Since the signal power of the synthetic aperture radar image is determined by the integration of multiple pulses, the synthetic aperture time is required to make the signal power equivalent to the case where the char plate is fixed even if the absolute value of the chirp plate is changed. Is set so that the average of the absolute value of the chirp plate is equivalent to the absolute value of the chirp plate before the change.

次に、レーダ制御部１１２がアジマス時間ηにおけるビームステアリング角に応じてチャープレートの絶対値を変更する理由について説明する。   Next, the reason why the radar control unit 112 changes the absolute value of the char plate according to the beam steering angle at the azimuth time η will be described.

パルス送受信中のレーダの移動を考慮した場合のレンジ圧縮後のピークの位置τｐｅａｋ［η］は、式（２）で与えられる。The peak position τ peak [η] after range compression when considering the movement of the radar during pulse transmission / reception is given by equation (2).

Figure 0006011746
Figure 0006011746

ここで、τ０［η］は、ストップアンドゴー近似したときのアジマス時間ηにおけるレーダと点目標間の電波の往復時間であり、図７中の一点鎖線に相当する。ｆ０は送信中心周波数、Ｋｒ［η］はアジマス時間ηにおける送信パルスのチャープレート、Ｖｓはレーダの移動速度、θ［η］はアジマス時間ηにおけるビームステアリング角、ｃは光速である。Here, τ 0 [η] is the round-trip time of the radio wave between the radar and the point target at the azimuth time η when approximated by stop and go, and corresponds to the one-dot chain line in FIG. f 0 is the transmission center frequency, K r [η] is the transmission pulse chirp at the azimuth time η, V s is the radar moving speed, θ [η] is the beam steering angle at the azimuth time η, and c is the speed of light.

式（２）においては、第２項は、パルス送受信時にレーダが移動する影響で発生するピークのシフト量を表す。このシフト量は、式（１）に示す値Ｓに比例し、チャープの符号に応じてその符号が反転する。したがって、Ｓを最小化するように、チャープレートの絶対値を変更することで、パルス送受信時にレーダが移動する影響により発生するピークのシフトを抑えることができる。   In Equation (2), the second term represents the amount of peak shift that occurs due to the effect of radar movement during pulse transmission / reception. This shift amount is proportional to the value S shown in Equation (1), and the sign is inverted according to the sign of the chirp. Therefore, by changing the absolute value of the chirp plate so as to minimize S, it is possible to suppress a peak shift caused by the influence of the radar moving during pulse transmission / reception.

再び、フローチャートを用いた動作の説明に戻る。ステップＳＴ１００において、合成開口レーダ装置１００で受信された受信信号は、デジタル処理部１１５によりデジタル処理されてデータ記録部１１６に格納される。また、データ記録部１１６には、受信信号に対応する送信信号、送信信号のチャープレート、送信信号の送信時のビームステアリング角も記録される。データ送信部１１７は、データ記録部１１６に記録されたデータを読み出して地上へ送信する。   Returning to the description of the operation using the flowchart again. In step ST100, the received signal received by the synthetic aperture radar device 100 is digitally processed by the digital processing unit 115 and stored in the data recording unit 116. The data recording unit 116 also records a transmission signal corresponding to the reception signal, a chirp plate of the transmission signal, and a beam steering angle at the time of transmission of the transmission signal. The data transmission unit 117 reads out the data recorded in the data recording unit 116 and transmits it to the ground.

次に、ステップＳＴ２００で、信号処理装置２００は、データ送信部１１７から送信されるデータを受け取り、データ記録装置２０３に格納する。   Next, in step ST <b> 200, the signal processing device 200 receives the data transmitted from the data transmission unit 117 and stores it in the data recording device 203.

ステップＳＴ２０１で、ＤＦＴ部２１０は、データ記録装置２０３に格納されたデータを読み込み、受信信号をレンジ方向にＤＦＴ処理する。   In step ST201, the DFT unit 210 reads the data stored in the data recording device 203 and performs DFT processing on the received signal in the range direction.

ステップＳＴ２０２で、補償部２１１は、レンジ方向にフーリエ変換した受信信号に対し、式（３）で与えられる複素関数を乗算する。式（３）は、アジマス時間に応じたチャープレートおよびレーダビームの指向方向に基づいて生成した複素関数である。これにより、パルス送受信中のレーダ移動に伴い発生するレンジ時間上のピークシフト、つまりレンジ方向のピークシフトを補償する。   In step ST202, the compensation unit 211 multiplies the reception signal that has undergone Fourier transform in the range direction by a complex function given by Equation (3). Expression (3) is a complex function generated based on the direction of the chirp plate and the radar beam according to the azimuth time. This compensates for a peak shift in the range time that occurs with radar movement during pulse transmission / reception, that is, a peak shift in the range direction.

Figure 0006011746
Figure 0006011746

ここで、ｆτはレンジ周波数、Ｒ［η］はアジマス時間ηにおけるレーダビームの指向方向を定めるために設定されるレーダビームの指向中心点とレーダとの間の距離を示す。式（３）において、第１項はパルス送受信中のレーダ移動に伴い発生するピークシフトを補償し、第２項は位相変化を補償する。なお、ここではパルス送受信中のレーダ移動に伴うピークシフトを補償するための関数を式（３）で与えたが、これに限るものではなく、同等の機能を有する関数であればよい。Here, fτ represents a range frequency, and R [η] represents a distance between the radar beam pointing center point and the radar set to determine the radar beam pointing direction at the azimuth time η. In Equation (3), the first term compensates for the peak shift that occurs as the radar moves during pulse transmission and reception, and the second term compensates for the phase change. Here, although the function for compensating for the peak shift accompanying the radar movement during pulse transmission / reception is given by Expression (3), the function is not limited to this, and any function having an equivalent function may be used.

ステップＳＴ２０３で、パルス幅均等化部２１２は、ピークシフトを補償した後の信号に式（４）で与えられる複素関数を乗じ、レンジ方向のチャープを取り除く。式（４）で与えられる複素関数は、アジマス時間に応じたチャープレートに基づく複素関数である。   In step ST203, the pulse width equalization unit 212 multiplies the signal after the peak shift compensation by the complex function given by the equation (4) to remove the chirp in the range direction. The complex function given by Equation (4) is a complex function based on a chirp rate corresponding to the azimuth time.

Figure 0006011746
Figure 0006011746

ここで、Ｂｗは送信帯域幅であり、ｒｅｃｔ［ｆ／Ｂ］は式（５）で与えられる矩形関数である。Here, B w is a transmission bandwidth, rect [f / B] is a rectangular function given by Equation (5).

Figure 0006011746
Figure 0006011746

なお、ここでは、レンジ方向のチャープを取り除くために、式（４）で与えられる複素関数を用いたが、これに限るものでなく、例えば、レプリカ信号をレンジ方向にフーリエ変換して得られる関数など、同等の機能を有する関数であれば良い。なお、送信信号のレプリカ信号をレンジ方向にフーリエ変換して得られる関数を用いる場合には、ステップＳＴ２０１において、ＤＦＴ部２１０が送信信号のレプリカ信号のレンジ方向フーリエ変換を行ってもよい。   Here, in order to remove the chirp in the range direction, the complex function given by Equation (4) is used. However, the present invention is not limited to this. For example, a function obtained by performing a Fourier transform on the replica signal in the range direction. Any function having an equivalent function may be used. When a function obtained by performing Fourier transform on the replica signal of the transmission signal in the range direction is used, in step ST201, the DFT unit 210 may perform range direction Fourier transform on the replica signal of the transmission signal.

ステップＳＴ２０４で、パルス幅均等化部２１２は、さらに、レンジ方向のチャープを取り除いた後の信号に式（６）で与えられる複素関数を乗じ、レンジ方向の固定したチャープを付加する。   In step ST204, the pulse width equalization unit 212 further multiplies the signal after removing the chirp in the range direction by the complex function given by Equation (6), and adds the chirp fixed in the range direction.

Figure 0006011746
Figure 0006011746

ここで、Ｋｒ、ｕｎｉは予め定めたチャープレートである。この関数の乗算により、アジマス時間ηに応じて変化していたパルス幅が、一定の値（Ｂｗ／Ｋｒ、ｕｎｉ）に変更される。なお、ここでは、レンジ方向のチャープを付加するために、式（６）で与えられる複素関数を用いたが、これに限るものでなく、同等の機能を有する関数であれば良い。Here , Kr and uni are predetermined char plates. By the multiplication of this function, the pulse width that has changed according to the azimuth time η is changed to a constant value (B w / K r, uni ). Here, in order to add the chirp in the range direction, the complex function given by Equation (6) is used, but the present invention is not limited to this, and any function having an equivalent function may be used.

ステップＳＴ２０５で、ＩＤＦＴ部２１３は、レンジ方向のチャープを付加した信号をレンジ方向にＩＤＦＴ処理する。ＩＤＦＴ処理した信号は、固定したチャープレートで観測した場合と同等の信号となる。   In step ST205, the IDFT unit 213 performs IDFT processing on the signal to which the chirp in the range direction is added in the range direction. The signal subjected to IDFT processing is a signal equivalent to that observed with a fixed chirp plate.

ステップＳＴ２０６で、画像再生部２０４は、ＩＤＦＴ処理した信号に対して画像再生処理を行う。この画像再生処理は、例えば、非特許文献１に示されるような、レンジドップラーアルゴリズム、チャープスケーリングアルゴリズム、オメガＫアルゴリズム等の、一般的な画像再生アルゴリズムを用いてもよい。   In step ST206, the image reproduction unit 204 performs image reproduction processing on the signal subjected to IDFT processing. For this image reproduction processing, for example, a general image reproduction algorithm such as a range Doppler algorithm, a chirp scaling algorithm, or an omega K algorithm as shown in Non-Patent Document 1 may be used.

ステップＳＴ２０７で、画像再生部２０４が画像再生処理の結果得られた合成開口レーダ画像をデータ記録装置２０３に格納すると、一連の処理は終了する。
In step ST207, when the image reproduction unit 204 stores the synthetic aperture radar image obtained as a result of the image reproduction processing in the data recording device 203, the series of processing ends.

以上のように、本実施の形態１の合成開口レーダ装置１００は、送信信号を放射し、目標で反射された送信信号を受信するアンテナ部１１１と、パルス間変調により送信信号を生成してアンテナ部１１１に送信する送信部１１４と、アンテナ部１１１で受信した送信信号を受信信号として出力する受信部１１３と、アンテナ部１１１から放射されるレーダビームの指向方向に基づいて送信部１１４で生成される送信信号のチャープレートを制御するレーダ制御部１１２とを備える。このような構成により、合成開口レーダ装置１００は、観測時にビームステアリング角に応じてチャープレートを変更するので、パルス送受信中のレーダ移動により発生するレンジ圧縮後のピークシフトを抑えることができる。その結果、ピークシフトの発生に伴う振幅変調の発生を防ぎ、アジマスアンビギュイティを発生させることなく合成開口レーダ画像を再生することができる。   As described above, the synthetic aperture radar device 100 according to the first embodiment radiates a transmission signal, receives the transmission signal reflected by the target, and generates a transmission signal by inter-pulse modulation to generate an antenna. A transmission unit 114 that transmits to the unit 111, a reception unit 113 that outputs a transmission signal received by the antenna unit 111 as a reception signal, and a transmission unit 114 that is generated based on the directivity direction of the radar beam radiated from the antenna unit 111. And a radar control unit 112 for controlling the chirp plate of the transmission signal. With such a configuration, the synthetic aperture radar apparatus 100 changes the chirp plate in accordance with the beam steering angle during observation, so that it is possible to suppress a peak shift after range compression that occurs due to radar movement during pulse transmission / reception. As a result, it is possible to prevent the amplitude modulation accompanying the occurrence of the peak shift and reproduce the synthetic aperture radar image without generating the azimuth ambiguity.

また、本実施の形態１の信号処理装置２００は、合成開口レーダ装置１００で受信した受信信号を処理する装置であって、受信信号に対応する送信信号のチャープレートおよびレーダビームの指向方向に基づいて、受信信号を受信したときのレーダ移動に伴い発生するレンジ方向のピークシフトを補償する補償部２１１を備える。補償部２１１は、レンジ周波数空間における複素関数の乗算により、パルス送受信中のレーダ移動で生じるレンジ圧縮後のピークシフトの補償処理を行うので、演算負荷を増やすことなくアジマスアンビギュイティの発生を防ぐことができる。さらに、合成開口レーダ装置１００における、ビームステアリング角に応じたチャープレートの変更でピークシフトが完全に抑制できない場合であっても、送信信号のチャープレートおよびレーダビームの指向方向に基づく補償処理により、残りのピークシフトを補償することができる。   The signal processing device 200 according to the first embodiment is a device that processes the reception signal received by the synthetic aperture radar device 100, and is based on the chirp plate of the transmission signal corresponding to the reception signal and the pointing direction of the radar beam. And a compensation unit 211 that compensates for the peak shift in the range direction that occurs with the movement of the radar when the received signal is received. The compensation unit 211 performs compensation processing of the peak shift after range compression caused by radar movement during pulse transmission / reception by multiplying a complex function in the range frequency space, thereby preventing the occurrence of azimuth ambiguity without increasing the calculation load. be able to. Furthermore, even if the peak shift cannot be completely suppressed by changing the chirp plate according to the beam steering angle in the synthetic aperture radar apparatus 100, the compensation processing based on the chirp plate of the transmission signal and the directivity direction of the radar beam The remaining peak shift can be compensated.

また、本実施の形態１の信号処理装置２００によると、レンジ周波数空間の複素関数の乗算だけで観測データのチャープレートを固定値、つまりパルス幅を固定値に揃え、観測データを一般的なチャープレートを固定した観測で得られるものと同等の観測データにする。これにより、画像再生アルゴリズムに一切の変更を必要とせず、既存の画像再生処理をそのまま使うことができる。   Further, according to the signal processing apparatus 200 of the first embodiment, the observation data chirp plate is fixed to a fixed value, that is, the pulse width is set to a fixed value only by multiplication of the complex function in the range frequency space, and the observation data is converted into a general char. Use observation data equivalent to that obtained by observation with a fixed plate. This makes it possible to use an existing image reproduction process as it is without requiring any change in the image reproduction algorithm.

さらに、本実施の形態１の信号処理装置２００によると、アジマス時間毎にパルス受信中のレーダ移動によるレンジ圧縮後のピークシフトを補償するので、パルス間変調によるアジマス時間毎の任意のレンジチャープレート切換えに対処することができる。   Furthermore, according to the signal processing device 200 of the first embodiment, since the peak shift after range compression due to radar movement during pulse reception is compensated for every azimuth time, any rangeture plate for every azimuth time due to inter-pulse modulation. Can handle switching.

１００ 合成開口レーダ装置、１０１ アンテナ、１０２ 処理回路、１０３ 受信機、１０４ 送信機、１０６ 記録装置、１０７ データ送信機、１０８ メモリ、１１１ アンテナ部、１１２ レーダ制御部、１１３ 受信部、１１４ 送信部、１１５ デジタル処理部、１１６ データ記録部、１１７ データ送信部、１１８ 送受信部、１１９ 処理部、２００ 信号処理装置、２０１ 処理回路、２０２ メモリ、２０３ データ記録装置、２１０ ＤＦＴ部、２１１ 補償部、２１２ パルス幅均等化部、２１３ ＩＤＦＴ部、２１４ 画像再生部。   100 Synthetic Aperture Radar Device, 101 Antenna, 102 Processing Circuit, 103 Receiver, 104 Transmitter, 106 Recording Device, 107 Data Transmitter, 108 Memory, 111 Antenna Unit, 112 Radar Controller, 113 Receiver, 114 Transmitter, 115 digital processing unit, 116 data recording unit, 117 data transmission unit, 118 transmission / reception unit, 119 processing unit, 200 signal processing device, 201 processing circuit, 202 memory, 203 data recording device, 210 DFT unit, 211 compensation unit, 212 pulse Width equalization unit, 213 IDFT unit, 214 image reproduction unit.

Claims (6)

送信信号のアップチャープとダウンチャープとを切換え、かつ、レーダビームの指向方向を変えながら観測することにより、合成開口レーダ画像の再生に用いられる受信信号を得る合成開口レーダ装置であって、
前記送信信号を放射し、目標で反射された前記送信信号を受信するアンテナ部と、
パルス間変調により前記送信信号を生成して前記アンテナ部に送信する送信部と、
前記アンテナ部で受信した前記送信信号を前記受信信号として出力する受信部と、
前記アンテナ部から放射されるレーダビームの指向方向に基づいて、前記送信部で生成される前記送信信号のチャープレートを制御するレーダ制御部と
を備える合成開口レーダ装置。 A synthetic aperture radar apparatus for obtaining a reception signal used for reproduction of a synthetic aperture radar image by switching between up-chirp and down-chirp of a transmission signal and observing while changing the directivity direction of the radar beam,
An antenna unit in which the transmission signal is radiated, receives the transmission signal reflected by the target,
A transmission unit that generates the transmission signal by inter-pulse modulation and transmits the transmission signal to the antenna unit;
A receiving unit which outputs the transmission signal received by the antenna portion as said received signal,
A synthetic aperture radar apparatus comprising: a radar control unit configured to control a chirp plate of the transmission signal generated by the transmission unit based on a directivity direction of a radar beam radiated from the antenna unit. 前記レーダ制御部は、前記アンテナ部から放射されるレーダビームのビームステアリング角が大きくなるに従って前記送信信号のチャープレートが大きくなるよう制御することを特徴とする請求項１に記載の合成開口レーダ装置。   2. The synthetic aperture radar apparatus according to claim 1, wherein the radar control unit controls the chirp plate of the transmission signal to increase as the beam steering angle of the radar beam emitted from the antenna unit increases. . 請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の合成開口レーダ装置の受信信号を処理して合成開口レーダ画像を得る信号処理装置であって、
前記受信信号に対応する送信信号のチャープレートおよびレーダビームの指向方向に基づいて、前記受信信号を受信したときのレーダ移動に伴い発生するレンジ方向のピークシフトを補償する補償部を備える信号処理装置。 A signal processing device for processing a received signal of the synthetic aperture radar device according to claim 1 or 2 to obtain a synthetic aperture radar image ,
A signal processing apparatus including a compensation unit that compensates for a peak shift in a range direction that occurs due to radar movement when receiving the reception signal, based on a chirp plate of a transmission signal corresponding to the reception signal and a pointing direction of the radar beam. . 前記補償部は、レンジ方向にフーリエ変換した前記受信信号に対し、アジマス時間に応じた前記チャープレートおよび前記レーダビームの指向方向に基づいて生成した複素関数を乗算してレンジ方向のピークシフトを補償することを特徴とする請求項３に記載の信号処理装置。   The compensation unit multiplies the reception signal Fourier-transformed in the range direction by a complex function generated based on the direction of the radar plate and the chirp plate corresponding to the azimuth time to compensate for the peak shift in the range direction. The signal processing apparatus according to claim 3, wherein: 前記補償部で補償された前記受信信号のレンジ方向のチャープを均等化する均等化部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の信号処理装置。   5. The signal processing apparatus according to claim 3, further comprising an equalization unit that equalizes chirp in a range direction of the reception signal compensated by the compensation unit. 前記均等化部は、前記補償部で補償された前記受信信号に対し、アジマス時間に応じた前記チャープレートに基づいて生成した複素関数を乗算してレンジ方向のチャープを取り除くとともに、固定したチャープを付加することを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。   The equalization unit multiplies the reception signal compensated by the compensation unit by a complex function generated based on the chirp plate according to the azimuth time to remove the chirp in the range direction, and to fix the fixed chirp. The signal processing apparatus according to claim 5, wherein the signal processing apparatus is added.
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