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技術 合成開口レーダ処理装置

出願人 日本電気株式会社
発明者 菊池剛
出願日 1995年2月28日 (25年11ヶ月経過) 出願番号 1995-063542
公開日 1996年9月13日 (24年5ヶ月経過) 公開番号 1996-233938
状態 拒絶査定
技術分野 レーダ方式及びその細部
主要キーワード 地上物 参照関数 各区分領域 処理規模 相対速 区分領域 レーダパルス アジマス方向
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年9月13日)のものです。
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図面 (5)

目的

合成開口レーダデータ画像処理における処理規模縮小化、高速処理化を実現するとともに、鮮明な画像を得ることを可能にする。

構成

受信データに対してアジマス方向ドップラシフトによる相関処理を行うアジマス圧縮処理部3において、ドップラ周波数変化率算出部32では真のドップラ周波数変化率に近似された複数の一次式を保有しておき、ラインカウンタ31においてカウントした入力データのレンジ方向ラインに基づいて対応する一次式を選択し、この一次式に基づいてドップラ周波数変化率の演算を行うことで、真の変化率に対して誤差の小さいドップラ周波数変化率を得ることができ、処理規模を増大することなくしかも高速処理が可能となる。

概要

背景

航空機人工衛星等の移動体に搭載されるSARでは、レーダにより撮像したデータを画像処理するに際し、SARの受信生データをレンジ方向圧縮し、かつ得られた二次元データ並び替えた上で、アジマス方向に圧縮する処理が行われる。また、この場合、アジマス方向に関しては、SARを搭載した移動体と、地上物体との相対速度の変化によるドップラ効果を利用して高い分解能を得ている。このドップラ効果は、知られているように、地上物体からの反射波は、移動体の移動方向に応じて特定の周波数変化を起こしており、この周波数変換成分をドップラ周波数を称している。このドップラ周波数は、移動体が接近する際に正の値となり、遠ざかる際に負の値となる。このドップラ周波数の変化のパターンを利用することで、レーダのビーム幅よりも小さい分解能を得ることができる。例えば、特開昭58−186068号公報。

ところで、前記したドップラ周波数の変化の割合、即ち変化率は移動体と地上物体との距離により非線形に変化する。図4に示すように、航空機AP飛行ラインLに対してレンジ方向に異なる地点αとβがある場合、これらの地点α,βから見た航空機までの距離が異なるため、前記したドップラ周波数の変化率は相違することになる。つまり、航空機がA点、B点、C点において各地点α,βに電波送り、その反射波を検出すると、各地点に接近するA点では周波数は高く、遠ざかるC点では周波数は低くなり、ドップラ効果が生じる。そして、このドップラ効果は各地点から航空機までの距離に相関を有しているため、距離が相違するとドップラ周波数の変化率も変化される。この変化は前記したように距離に応じて非線形なものとなる。

したがって、画像処理に際しては、この距離の相違によるドップラ周波数の変化率を補正する必要があり、従来では、前記した非線形の特性に基ずく演算式処理装置に備えておき、移動体と地点との距離に基づいてその演算式に基づく演算を行ない、得られた結果を参照関数値としてアジマス圧縮処理において相関処理を行っている。

しかしながら、この非線形の特性に基づく演算式は極めて複雑なものとなるため、処理規模が増大する上に演算時間が長くなり、航空機等に搭載する処理システムとして要求される小規模でかつ高速処理の条件を満たすことが難しいという問題が生じる。

このため、従来では、非線形特性をレンジ方向の距離を変数とした1次式近似し、この一次式に基づいて前記した演算を行っている。1次式に基づく演算では、演算が簡略化されるため、処理装置の構成も簡易化でき、かつ演算時間も短縮でき、小規模化、高速処理化の要求を満たす上では有効となる。

概要

合成開口レーダデータ画像処理における処理規模の縮小化、高速処理化を実現するとともに、鮮明な画像を得ることを可能にする。

受信データに対してアジマス方向のドップラシフトによる相関処理を行うアジマス圧縮処理部3において、ドップラ周波数変化率算出部32では真のドップラ周波数変化率に近似された複数の一次式を保有しておき、ラインカウンタ31においてカウントした入力データのレンジ方向のラインに基づいて対応する一次式を選択し、この一次式に基づいてドップラ周波数変化率の演算を行うことで、真の変化率に対して誤差の小さいドップラ周波数変化率を得ることができ、処理規模を増大することなくしかも高速処理が可能となる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

合成開口レーダの受信データを入力してレーダパルス毎の送信パルスとの相関処理を行うレンジ圧縮部と、このレンジ圧縮処理部の出力を入力して二次元並び替えを行うコーナターンメモリと、このコーナターンメモリの出力を入力してアジマス方向ドップラシフトによる相関処理を行うアジマス圧縮処理部とを備える合成開口レーダ処理装置において、前記アジマス圧縮処理部は、真のドップラ周波数変化率近似される複数の一次式を保有し、入力されるデータに対応する一次式を用いてドップラ周波数変化率を算出する手段を備えることを特徴とする合成開口レーダ処理装置。

請求項2

アジマス圧縮処理部は、入力データのレンジ方向ラインカウントするラインカウンタと、真のドップラ周波数変化率に近似される複数の一次式を保有し、前記ラインカウンタのカウント値に基づいて一次式を選択してドップラ周波数変化率を算出するドップラ周波数変化率算出部と、算出されたドップラ周波数変化率に基づいて参照関数を生成する関数生成部と、生成された参照関数と入力データとの相関処理を行う相関処理部とを備える請求項1の合成開口レーダ処理装置。

請求項3

ドップラ周波数変化率算出部は、レンジ方向のラインを複数の領域に区分して各区分に対応する一次式を記憶しており、ラインカウンタのカウント値に基づいて、そのカウント値に対応する区分の一次式を読み出し演算を行う請求項2の合成開口レーダ処理装置。

技術分野

0001

本発明は航空機等の移動体に搭載される合成開口レーダ(以下、SARと称する)に関し、特にSARによる撮像データを画像処理するための処理装置に関する。

背景技術

0002

航空機や人工衛星等の移動体に搭載されるSARでは、レーダにより撮像したデータを画像処理するに際し、SARの受信生データをレンジ方向圧縮し、かつ得られた二次元データ並び替えた上で、アジマス方向に圧縮する処理が行われる。また、この場合、アジマス方向に関しては、SARを搭載した移動体と、地上物体との相対速度の変化によるドップラ効果を利用して高い分解能を得ている。このドップラ効果は、知られているように、地上物体からの反射波は、移動体の移動方向に応じて特定の周波数変化を起こしており、この周波数変換成分をドップラ周波数を称している。このドップラ周波数は、移動体が接近する際に正の値となり、遠ざかる際に負の値となる。このドップラ周波数の変化のパターンを利用することで、レーダのビーム幅よりも小さい分解能を得ることができる。例えば、特開昭58−186068号公報。

0003

ところで、前記したドップラ周波数の変化の割合、即ち変化率は移動体と地上物体との距離により非線形に変化する。図4に示すように、航空機AP飛行ラインLに対してレンジ方向に異なる地点αとβがある場合、これらの地点α,βから見た航空機までの距離が異なるため、前記したドップラ周波数の変化率は相違することになる。つまり、航空機がA点、B点、C点において各地点α,βに電波送り、その反射波を検出すると、各地点に接近するA点では周波数は高く、遠ざかるC点では周波数は低くなり、ドップラ効果が生じる。そして、このドップラ効果は各地点から航空機までの距離に相関を有しているため、距離が相違するとドップラ周波数の変化率も変化される。この変化は前記したように距離に応じて非線形なものとなる。

0004

したがって、画像処理に際しては、この距離の相違によるドップラ周波数の変化率を補正する必要があり、従来では、前記した非線形の特性に基ずく演算式を処理装置に備えておき、移動体と地点との距離に基づいてその演算式に基づく演算を行ない、得られた結果を参照関数値としてアジマス圧縮処理において相関処理を行っている。

0005

しかしながら、この非線形の特性に基づく演算式は極めて複雑なものとなるため、処理規模が増大する上に演算時間が長くなり、航空機等に搭載する処理システムとして要求される小規模でかつ高速処理の条件を満たすことが難しいという問題が生じる。

0006

このため、従来では、非線形特性をレンジ方向の距離を変数とした1次式近似し、この一次式に基づいて前記した演算を行っている。1次式に基づく演算では、演算が簡略化されるため、処理装置の構成も簡易化でき、かつ演算時間も短縮でき、小規模化、高速処理化の要求を満たす上では有効となる。

発明が解決しようとする課題

0007

ところが、航空機に搭載するSARでは、レンジ方向の距離変化に対するドップラ周波数の変化率の変化が大きいため、この変化率を1次式で近似すると、近似性が極めて悪いものとなる。例えば、図3に示すように、ドップラ周波数の変換率を特性Sとすると、1次式で近似される特性はPとなり、同図に示すように、距離によっては極めて大きな誤差Z1が生じることになる。この結果、画像処理によって得られる画像にピンボケの部分が多くなり、鮮明な画像を得ることができなくなるという問題が生じる。

0008

本発明の目的は、処理規模の縮小化、高速処理化を実現するとともに、鮮明な画像を得ることを可能にしたSAR処理装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0009

本発明のSAR処理装置は、受信データに対してアジマス方向のドップラシフトによる相関処理を行うアジマス圧縮処理部に、真のドップラ周波数変化率に近似される複数の一次式を保有し、入力されるデータに対応する一次式を用いてドップラ周波数変化率を算出する手段を備える構成とする。

0010

アジマス圧縮処理部は、入力データのレンジ方向のラインをカウントするラインカウンタと、真のドップラ周波数変化率に近似される複数の一次式を保有し、前記ラインカウンタのカウント値に基づいて一次式を選択してドップラ周波数変化率を算出するドップラ周波数変化率算出部と、算出されたドップラ周波数変化率に基づいて参照関数を生成する関数生成部と、生成された参照関数と入力データとの相関処理を行う相関処理部とを備える。

0011

また、ドップラ周波数変化率算出部は、例えば、レンジ方向のラインを複数の領域に区分して各区分に対応する一次式を記憶しており、ラインカウンタのカウント値に基づいて、そのカウント値に対応する区分の一次式を読み出して演算を行う構成とする。

0012

真のドップラ周波数変化率に近似された複数の一次式を保有しておき、入力データのレンジ方向のラインをカウントし、このカウント値に基づいて対応する一次式を選択し、この一次式に基づいてドップラ周波数変化率の演算を行うことで、真の変化率に対して誤差の小さいドップラ周波数変化率を得ることができる。

0013

次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例のブロック構成図である。SARの受信生データ101はレンジ圧縮処理部1においてレーダパルス毎に送信パルスとの相関処理が実施され、レンジ圧縮データ102とされる。このレンジ圧縮データ102はコーナターンメモリ2に入力され、ここで二次元的な並び替えが行われ、アジマス入力データ103としてアジマス圧縮処理部3に出力される。アジマス圧縮処理部3では、アジマス入力データ103に対してドップラシフトによる相関処理を行ってアジマス方向に圧縮し、画像データを得るための再生データ104を出力する。

0014

前記アジマス圧縮処理部3は、ラインカウンタ31と、ドップラ周波数変化率算出部32と、関数生成部33と、相関処理部34とで構成される。前記ラインカウンタ31は、アジマス入力データ103がレンジ方向の何ライン目であるかをカウントしてカウント値105を出力する。ドップラ周波数変化率算出部32は、前記カウント値105を入力して対応する一次式係数を選択し、この一次式係数によりアジマス入力データ103に対応するドップラ周波数変化率106を出力する。

0015

例えば、このドップラ周波数変化率算出部32は、図2図3に示すように、レンジ方向のライン数に対して複数の区分領域a,b,cを設定し、各区分領域にそれぞれ対応する一次式を記憶装置321に記憶しておく。そして、ラインカウンタ31からのカウント値105に基づいてそのカウント値が含まれる区分領域の一次式を読み出し、さらにこの一次式に基づいて演算器322において演算を行い、アジマス入力データ103に対応するドップラ周波数変化率106を算出する。

0016

そして、関数生成部33は、このドップラ周波数変化率106に基づいて参照関数107を生成し、相関処理部34に出力する。相関処理部34ではアジマス入力データ103と参照関数107の相関処理を行い、前記した再生データ104を出力する。

0017

このように、この構成では、入力データに対応してレンジ方向のラインを求め、このラインに対応して予め設定されている一次式に基づいてドップラ周波数変化率を算出しているので、結果として図3に示すように、真のドップラ周波数変化率Sに対して複数の一次式を連ねた折れ線状の一次式Qで近似を行うことになり、単純な一次式Pで近似した場合に比較して誤差Z2を低減でき、得られる画像データにおけるピンボケを解消し、鮮明な画像を得ることができる。また、このようにドップラ周波数変化率を算出する処理については、一次式を用いた演算が可能とされるため、非線形に基づく演算を行う方式に比較して処理規模の縮小を図るとともに処理時間を短縮し、高速な処理が実現できる。

0018

なお、ドップラ周波数変化率算出部に記憶させておく一次式の数を増やせば、より真のドップラ周波数変化率に近似した変化率を得ることができる。ただし、一次式の数を増やすことにより、今度はラインカウンタからのカウント値に基づいて一次式を読み出す際の処理が増えるため、個々のSARに要求される画像処理の精度と処理規模や処理速度に応じて適宜に設定することが肝要となる。

発明の効果

0019

以上説明したように本発明は、受信データに対してアジマス方向のドップラシフトによる相関処理を行うアジマス圧縮処理部に、真のドップラ周波数変化率に近似される複数の一次式を保有し、入力されるデータに対応する一次式を用いてドップラ周波数変化率を算出する手段を備えるので、真のドップラ周波数変化率に近似した演算を一次式を用いて行うことが可能となり、処理規模を増大することなく高速処理が可能となり、かつ真の変化率に近い値を得ることができ、しかも鮮明な画像を得ることが可能となる。

0020

また、ドップラ周波数変化率算出部は、例えば、レンジ方向のラインを複数の領域に区分して各区分に対応する一次式を記憶しており、ラインカウンタのカウント値に基づいて、そのカウント値に対応する区分の一次式を読み出して演算を行う構成とすることで、入力データに対応する一次式を迅速かつ適切に選択することができ、前記した本発明の効果を一層助長することが可能となる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明のSAR処理装置の主要部のブロック構成図である。
図2ドップラ周波数変化率算出部の一例の機能構成図である。
図3近似する一次式とドップラ周波数変化率との関係を示す図である。
図4ドップラ周波数変化率の変化を説明するための図である。

--

0022

1レンジ圧縮処理部
2コーナターンメモリ
3アジマス圧縮処理部
31ラインカウンタ
32ドップラ周波数変化率算出部
33関数生成部
34相関処理部
321記憶装置
322 演算器

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