JPH0225470B2 - - Google Patents

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JPH0225470B2
JPH0225470B2 JP58128518A JP12851883A JPH0225470B2 JP H0225470 B2 JPH0225470 B2 JP H0225470B2 JP 58128518 A JP58128518 A JP 58128518A JP 12851883 A JP12851883 A JP 12851883A JP H0225470 B2 JPH0225470 B2 JP H0225470B2
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JP
Japan
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video signal
adder
frame
variable attenuator
synthetic aperture
Prior art date
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Application number
JP58128518A
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English (en)
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JPS6020168A (ja
Inventor
Tomomasa Kondo
Yoshimasa Oohashi
Tetsuo Kirimoto
Takahiko Fujisaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP58128518A priority Critical patent/JPS6020168A/ja
Publication of JPS6020168A publication Critical patent/JPS6020168A/ja
Publication of JPH0225470B2 publication Critical patent/JPH0225470B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9021SAR image post-processing techniques
    • G01S13/9027Pattern recognition for feature extraction

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、航空機等の飛しよう体に搭載さ
れ、地表あるいは海面の映像を得る合成開口レー
ダに関するものである。
まず、従来のこの種合成開口レーダの構成と原
理について説明する。第1図は従来の合成開口レ
ーダの構成を示すブロツク図であり、第2図は、
原理を示す図である。図中、1はアンテナ、2は
サーキユレータ、3は送信機、4は受信機、5は
パルス圧縮処理装置、6はレンジ・ゲート装置、
7はアジマス圧縮処理装置、8は表示装置、9は
信号処理装置、10は飛しよう体の進行方向、1
1はアンテナ・フツトプリント、12は観測セ
ル、13はレンジ方向、14はアジマス方向、1
5は飛しよう体、イは送信信号、ロは受信信号を
表す。
送信機3で発生した送信パルス信号はサーキユ
レータ2及びアンテナ1を介して、送信信号イと
して地上あるいは海面に向けて放射される。放射
された送信信号イは、地上あるいは海面上の目標
により反射され、送信信号ロとして再びアンテナ
1によつて受信される。受信信号ロはサーキユレ
ータ2を介して受信機4へ入力される。受信機4
は、高周波の受信信号を増幅及び検波し、ベー
ス・バンドのビデオ信号に変換する。
このビデオ信号は、距離分解能を高めるためパ
ルス圧縮処理装置5に入力され、パルス圧縮が行
われる。パルス圧縮されたビデオ信号は、レン
ジ・ゲート装置6に入力され、レンジ・ビン毎に
区切られる。このとき、分解可能な最小距離差△
Rは、 △R=Cτ/2 (1) (C;光速、τ;パルス圧縮後のパルス幅)で示
される。
次に、レンジ・ゲート装置の出力ビデオ信号
は、アジマス方向14の角度分解能を高めるため
アジマス圧縮処理装置7によりアジマス圧縮が行
われる。アジマス圧縮は、合成開口レーダを搭載
した飛しよう体15の移動によつて生じるドツプ
ラー効果を利用して行われる。今、スクイント角
θ0にある目標からのドツプラー周波数Fdは Fd=2V/λcosθ0 (2) (V;飛しよう体の飛行速度、λ;送信波長)で
表される。このとき、合成開口時間をT1として、
測定可能な最小ドツプラー周波数差△Fdは △Fd=1/TI (3) となる。この時、観測可能な最小角度差(角度分
解能)△θは △θ=λ/(2Vsinθ0TI) (4) となる。
第4式において有効合成開口長Lが L=VTIsinθ0 (5) で表現できることを考慮すれば、角度分解能△θ
は、 △θ=λ/2L (6) となる。
パルス圧縮処理装置5、レンジ・ゲート装置6
及びアジマス圧縮処理装置7の3つの装置をまと
めたものを合成開口レーダの信号処理装置9と呼
び、3つの処理によつてアンテナ・フツトプリン
ト11内の地表あるいは海面上をレンジ方向13
に関しては、第(1)式の△Rで、アジマ方向14に
関しては、第(6)式の△θでそれぞれ区切ることに
より、大きさ△R、△θの観測セル12を構成す
る。ビデオ信号は、アンテナ・フツトプリント内
の各観測セル成分に分解され、各成分の信号強度
が2次元平面に配列され、表示装置8上にレーダ
映像として表示される。
ところで、レーダの受信信号は、各観測セル1
2中の多数の散乱点からの反射信号の合成である
が、これらがそれぞれ特定の位相関係を持つので
レーダ映像にスペツクル雑音と呼ばれる濃淡のち
らつきを生じる。この現象の軽減には独立したデ
ータを用い独立に処理されたレーダ映像を複数個
合わせるマルチルツク処理を行う。従来の合成開
口レーダでは、マルチルツクのための独立したデ
ータを得るために、第3図に示すように、異なる
観測方向から同一地点を複数回観測する必要があ
つた。例えば、第3図において、飛しよう体が(A)
に位置するときに観測を行い、さらに(B)の位置に
移動してからもう一度同一地点を観測する必要が
あつた。第3図中、16,17は、異なる方向か
らのアンテナ・フツトプリントを表す。
このため、合成開口時間TIを一定として、M
回のマルチルツク処理を行うと、1ルツク当りの
合成開口時間がTI/Mとなるため、アジマス方
向の角度分解能は1/Mに低下する。
以上述べたように、従来の合成開口レーダで
は、アジマス方向の角度分解能とスペツクル雑音
の低減とは相補的関係があり、良好な信号対雑音
比の画像を得ようとすると、角度分解能が低下
し、角度分解能を高めると信号対雑音比が低下す
るという欠点があつた。更に移動プラツトホーム
が、直線運動以外に不規則な動きを伴う場合に
は、マルチルツクによる角度分解能は大きな画質
劣化要因となつていた。この発明は、周囲の状況
に応じて適応的にマルチルツクの方法を変えるこ
とによつて前記従来のものの欠点を除去しようと
するもので、以下図面によつて詳細に説明する。
第4図、第5図及び第6図はこの発明の実施例
で、18は可変減衰器A、19は制御器、20は
可変減衰器B、21は加算器、22は選択掛算
器、23はシフタ、24は領域設定器、25はフ
レーム遅延装置である。第4図においてアンテナ
1で受信された信号は、アジマス圧縮処理が完了
した後、可変減衰器A18に入力される。可変減
衰器Aは制御器19によつて制御された減衰量だ
け入力信号を減衰させる。可変減衰器Aの出力信
号は加算器21に入力される。加算器21は相異
るフレームの同一状景対応の画素信号が加算され
るように制御器19によつて制御されている。第
1のフレームの信号は、0加算(換言すれば可変
減衰器Aの出力のまゝ)されて表示装置8で表示
されると共に可変減衰器Bへ送られる。可変減衰
器Bの出力は、加算器へ帰還される。このような
構成において第1のフレーム信号に対しては可変
減衰器Aの減衰量を0にし第2のフレーム以降の
信号に対して一定の減衰量Nを与えるものとす
る。更に可変減衰器Bについては一定の減衰量
N/N−1を与えるものとする。この状態で、第1 のフレーム信号は、輝度1のまゝ表示装置8で表
示されると共に、可変減衰器Bに入力され、輝度
がN−1/Nとなつて加算器21で1/Nに減衰した第 2フレーム信号と加算される。加算器の出力信号
の輝度は 1/N+N−1/N=1 で、再び表示器8で表示されると共に可変減衰器
Bに入力される。このような過程を経て第N回目
の信号が表示される時、この表示画面の各フレー
ムの成分は次の通りとなる。
第1フレーム (N−1)N-1/NN-1 第2フレームム (N−1)N-2/NN-1 第3フレーム (N−1)N-3/NN-2 〓 〓 第Nフレーム 1/N いまN=4として各フレームの成分を計算する
と次の通りとなる。
第1フレーム 0.42 第2フレーム 0.14 第3フレーム 0.18 第4フレーム 0.25 上記の結果からあきらかなように、第1フレー
ムと第4フレームの成分が大きい。よく知られる
ようにマルチルツクの効果は、フレーム間の雑
音、特にコヒーレント撮像系に特有なスペツクル
雑音の相関が小なるほど大きい。この意味で、通
常のマルチルツク過程で、観測点が離れている第
4フレームと第1フレームの成分を強めること
は、マルチルツクの効果をより高めることにな
る。次に可変減衰器Aの減衰量を第1フレームか
らすべてNにし、あとは上記と同じに設定した場
合について考える。この場合の第N回目の表示画
像の各フレームの成分は次の通りとなる。
第1フレーム (N−1)N-1/NN 第2フレーム (N−1)N-2/NN-1 〓 第Nフレーム 1/N いまN=4として各フレームの成分を計算する
と次の通りとなる。
第1フレーム 0.11 第2フレーム 0.14 第3フレーム 0.19 第4フレーム 0.25 上記の結果からあきらかなように、この場合は
過去のフレームほど、成分が小さい。移動プラツ
トフオームの不規則な動揺がはげしいような場合
には、フレーム間で画素の位置ずれを生じ、過去
情報ほどそのずれの量は大きい。そこでこの場合
のように過去情報ほど寄与率を小さくしたマルチ
ルツクが有効となる。このように第4図の構成に
よつて周囲条件に応じた種々のマルチルツクが可
能となる。
第5図は、先行フレーム全体に後続フレームの
マルチルツクを前記の原理を利用して行う具体的
方法を示したもので、加算器と可変減衰器Bの間
にフレーム遅延装置25をそう入している。フレ
ーム遅延装置25によつてフレーム間の加算を同
期的に行うことができるばかりでなく、制御器1
9からの指示により、移動プラツトホームが特に
動揺したような時に得られたフレームを間引いて
マルチルツクを行うこともできる。更に可変減衰
器A,Bの減衰量を適当に変えることにより前記
例示のような適応的マルチルツクを行うことがで
きる。第6図は、移動プラツトホームの移動に従
つて先行フレームの表示装置上での画像を移動さ
せながら適応的に後続フレームとの情景の重量部
分に対してマルチルツクを行おうとする場合の実
施例である。第6図においては、加算器21と可
変減衰器Bの間に選択掛算器22とシフタ23と
表示領域設定器24がそう入されている。選択掛
算器22は先行フレームと後続フレームの重畳部
分についてはそのまゝ信号を通過させ、重畳しな
い部分については重畳した部分と輝度が同一にな
るような係数を乗じる。このようにして得られた
信号は表示装置8で表示されると共にシフタ23
に入力される。シフタ23は、移動プラツトホー
ムの移動速度に応動して、1フレームの情景をシ
フトする。シフトされた1フレームの情景は、後
続フレームの視野からあふれる部分を表示領域設
定器24によつてカツトする。この信号を可変減
衰器Bを介して再び加算器21によつて後続フレ
ーム信号と重畳する。このようにして得られる画
像例を第7図に示す。第7図の画像は実際には表
示装置8内で太線で囲んだ部分しか表示されな
い。A〜Hになるにしたがつてマルチルツク数が
減少する画像が得られている。この方法ではマル
チルツクによる角度分解能の劣化が全くない。ま
たこの場合についても可変減衰器ABの減衰量を
調節することにより、適応的なマルチルツクが可
能であることはあきらかである。更にこゝで述べ
た方法以外に可変減衰器の減衰量を1/2Nにし
てマルチルツクの各フレーム成分を全て等しくす
ることもできるし、過去情報の荷重を大きくする
こともできるなど、この発明の原理を利用して広
汎な適応処理を行うことができる。以上述べたよ
うにこの発明により、レーダの置かれた環境に応
じて適応的なマルチルツクが可能となり、合成開
口レーダに応用してその効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の合成開口レーダの基本構成を示
す図、第2図は合成開口レーダの原理を説明する
ための図、第3図はマルチルツクの原理を説明す
るための図、第4図、第5図、第6図はこの発明
の実施例を示す図、第7図はこの発明を用いた画
像表示例を示す図である。図中1はアンテナ、2
は方向性結合器、3は送信機、4は受信機、8は
表示装置、9は信号処理装置、18は可変減衰器
A、19は制御器、20は可変減衰器B、21は
加算器、22は選択掛算器、23はシフタ、24
は表示領域設定器、25はフレーム遅延装置であ
る。なお、図中同一あるいは相当部分には同一符
号を付して示してある。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 移動プラツトホームの移動方向の正面または
    背面以外の任意の所望方向で、アンテナ開口を合
    成することにより、レーダ映像を得る合成開口レ
    ーダにおいて、受信機からのビデオ信号をパルス
    圧縮、レンジゲート及びアジマス圧縮処理するこ
    とにより得られた連続するフレームの映像信号を
    適応的に増減することのできる可変減衰器Aと、
    この可変減衰器Aからの映像信号及びこの映像信
    号と相異なるフレームの映像信号を加算する加算
    器と、この加算器から出力された映像信号を適応
    的に増減するとともに上記加算器に相異なるフレ
    ームの映像信号として出力する可変減衰器Bと、
    上記これらの装置の動作を適応的に制御する制御
    器と、上記加算器から出力される映像信号を適時
    表示する表示装置とを具備したことを特徴とする
    合成開口レーダ。 2 上記の加算器と可変減衰器Bの間にフレーム
    遅延装置をそう入したことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の合成開口レーダ。 3 上記の加算器と可変減衰器Bの間にシフタ及
    び表示領域設定器をそう入したことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の合成開口レーダ。
JP58128518A 1983-07-14 1983-07-14 合成開口レ−ダ Granted JPS6020168A (ja)

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JP58128518A JPS6020168A (ja) 1983-07-14 1983-07-14 合成開口レ−ダ

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JP58128518A JPS6020168A (ja) 1983-07-14 1983-07-14 合成開口レ−ダ

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JPS6020168A JPS6020168A (ja) 1985-02-01
JPH0225470B2 true JPH0225470B2 (ja) 1990-06-04

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