WO2024252920A1 - 逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体 - Google Patents

逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体 Download PDF

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range
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    • G01S13/9004—SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9011—SAR image acquisition techniques with frequency domain processing of the SAR signals in azimuth

Definitions

  • This disclosure relates to an image reproduction device, an image reproduction method, and a recording medium for an inverse synthetic aperture radar.
  • Synthetic Aperture Radar is a microwave sensor mounted on satellites and aircraft that observes the Earth's surface while moving. It combines small antenna apertures to virtually form a large aperture (diameter of the radar), and improves resolution by combining the received radio waves while taking into account the Doppler effect after repeated transmission and reception.
  • Inverse Synthetic Aperture Radar is known to improve resolution by using the movement and attitude change of the target (object) rather than the movement of the radar antenna, and compresses the range and azimuth of the object to image the target on the range and azimuth axes.
  • SSA Space Situation Awareness
  • Patent Document 1 discloses range alignment and rotation correction of high-resolution images in ISAR, in which a full-aperture data sample is received and decomposed into multiple subapertures, an ancestor image is generated for each subaperture, prominent points are selected, range alignment correction and rotation correction are performed for each ancestor image, and a phase gradient autofocus algorithm is used to correct phase errors and combine the ancestor images to generate a single high-resolution image.
  • Patent Document 2 discloses an ISAR radar device that tracks a target obtained from a received signal on both the range and Doppler frequency axes to obtain the target image center, and images the target on the range and Doppler frequency axes by range compression and azimuth compression.
  • the synthetic aperture length is decomposed into a time series to generate multiple ISAR images, the main axes of multiple target images are extracted, and the time change in the rotation of the main axis is observed as the rotation speed, and the image dimensions of the cross range are corrected according to the rotation speed to obtain absolute position information of the target image.
  • high-resolution images can be obtained by performing range compression, azimuth compression, and various correction processes on the received signal.
  • ISAR technology can convert radar signals into images, but in the case of radars that are not intended for ISAR processing, such as SSA radars, simple synthetic aperture processing cannot obtain high-resolution images when the pulse repetition frequency (PRF) is low due to the distance to the target or hardware constraints. Therefore, there is a demand for high-resolution ISAR images to be obtained using only software ingenuity, even with low-PRF radars, without the need to modify the hardware.
  • PRF pulse repetition frequency
  • One possible method is to simulate a received signal observed at a high PRF by upsampling and frequency shifting the received signal observed at a low PRF during image reconstruction processing.
  • highly accurate observation information of the target is required.
  • upsampling to the required PRF increases the amount of data in the received signal, which also increases the load on image processing.
  • Patent Document 1 data samples are decomposed into multiple sub-apertures, and the resulting rough images are subjected to various corrections before being synthesized to obtain a single high-resolution image, but this does not improve the increase in image processing load.
  • Patent Document 2 the center of the target image obtained from the received signal is compressed, imaged, and decomposed into a time series of synthetic aperture lengths, and the image dimensions are corrected using the rotation speed of the main axis of multiple ISAR images to calculate the absolute position of the target image, and although the target position can be observed with high accuracy, it does not obtain a high-resolution image from the received signal observed at a low PRF without increasing the image processing load. For this reason, there has been a demand for the development of technology that can reproduce high-resolution ISAR images from the received signal observed at a low PRF without increasing the calculation cost of the image reproduction process.
  • the present disclosure aims to provide an image reproducing device, an image reproducing method, and a recording medium for an inverse synthetic aperture radar that solves the above-mentioned problems.
  • the first aspect of the present disclosure is an image reproduction device that includes a range compression processing unit that performs range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar, and an image correction processing unit that decomposes the range-compressed signal into multiple subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performs azimuth compression, adds a secondary phase, and derotates for each subaperture, and then combines the multiple subapertures to perform secondary azimuth compression using the secondary phase to reproduce an image.
  • a range compression processing unit that performs range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar
  • an image correction processing unit that decomposes the range-compressed signal into multiple subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performs azimuth compression, adds a secondary phase, and derotates for each subaperture, and then combines the multiple subapertures to perform secondary azimuth compression using the secondary phase to reproduce an image
  • the second aspect of the present disclosure is an image reproduction method that performs range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar, decomposes the range-compressed signal into multiple subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performs azimuth compression, adds a secondary phase, and derotates for each subaperture, and then combines the multiple subapertures to perform secondary azimuth compression using the secondary phase to reproduce an image.
  • a third aspect of the present disclosure is a recording medium storing a program for causing a computer of an image reproducing device to perform range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar, decompose the range-compressed signal into multiple subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, perform azimuth compression, add a secondary phase, and derotate for each subaperture, and regenerate an image by combining the multiple subapertures and performing secondary azimuth compression using the secondary phase.
  • the present disclosure has the effect of enabling high-resolution ISRA images to be reconstructed from received signals observed at low PRF by an ISAR radar without increasing the image processing load.
  • FIG. 1 is a block diagram of an inverse synthetic aperture image reconstruction system according to the present disclosure.
  • 11 is a graph illustrating a method for splitting received data for an inverse synthetic aperture image into multiple sub-apertures according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is a block diagram of an example configuration of an ISAR image reproduction device according to the present disclosure.
  • FIG. 4 is a block diagram showing details of the image correction process of the ISAR image reproduction device shown in FIG. 3.
  • 1 is a flowchart for explaining an overview of ISAR image reproduction processing according to the present disclosure.
  • 6 is a flowchart for explaining details of the image correction process of the ISAR image reproduction process shown in FIG. 5 .
  • An image reproducing device, image reproducing method and program for an inverse synthetic aperture radar (ISAR) that transmits microwaves to a target and receives radio waves reflected from the target to generate an image will be described in detail with reference to the attached drawings, along with an embodiment of the device.
  • ISR inverse synthetic aperture radar
  • FIG. 1 shows the configuration of an inverse synthetic aperture image reproduction system according to the present disclosure, which is composed of an input device 10, an output device 20, and an ISAR image reproduction device 100.
  • the input device 10 reads data obtained by ISAR observation, and for example, reads radio waves (reflected waves) reflected from a target when an ISAR satellite transmits microwaves to a target as a received signal.
  • the ISAR image reproduction device 100 performs ISAR image processing (range compression processing, synthetic aperture processing, etc.) on the received signal from the input device 10 to reproduce an ISAR image.
  • the output device 20 outputs the ISAR image reproduced by the ISAR image reproduction device to the outside.
  • the ISAR image reproduction device 100 is composed of an information processing device such as a personal computer (PC), and the processor executes software (programs related to ISAR image reproduction processing) stored in memory to implement desired functions.
  • the processor may be a CPU (Central Processing Unit) that controls the entire device, a GPU (Graphics Processing Unit) that performs image analysis, a GPGPU (General-Purpose GPU), a TPU (Tensor Processing Unit) that processes data, etc.
  • the ISAR image reproduction device 100 implements multiple functional units 110 to 170 by the processor executing programs stored in memory, and specifically implements a range compression processing unit 110, a sub-aperture division processing unit 120, a synthetic aperture processing unit 130, a secondary phase addition processing unit 140, a de-rotation processing unit 150, a sub-aperture synthesis processing unit 160, and a secondary azimuth compression processing unit 170.
  • reflected waves from a target that are spread two-dimensionally in the range and azimuth directions are compressed to a single point using pulse compression technology (compression in the range direction) and synthetic aperture technology (compression in the azimuth direction), making it possible to obtain a clear image even if the target is moving.
  • the range compression processing unit 110 performs range compression of the received signal, compressing in the range direction the received signal that is the reflected waves from a target that are spread two-dimensionally in two orthogonal directions, the direction of the target's movement relative to the ISAR antenna (azimuth) and the direction in front of the antenna (range).
  • the range compression processing unit 110 generates a range compressed signal.
  • the sub-aperture division processing unit 120 divides the range compression signal in time by sub-aperture division processing. Specifically, the sub-aperture division processing unit 120 divides the range compression signal so that adjacent sub-apertures partially overlap, and multiplies the overlapping portion by the first half or second half of a window function (Hanning window) so that adjacent sub-apertures are smoothly connected during sub-aperture synthesis processing.
  • the synthetic aperture processing unit 130 performs azimuth compression for each sub-aperture of the range compression signal by synthetic aperture processing. The azimuth compression is performed using compression parameters that are set according to the relative movement between the ISAR and the target, but the compression parameters may be set in advance by ISAR observation.
  • the synthetic aperture processing unit 130 azimuth compresses the range compression signal for each sub-aperture to generate a range-azimuth compression signal.
  • the secondary phase addition processing unit 140 performs secondary phase addition processing on the range-azimuth compression signal for secondary azimuth compression processing, and adds a phase that becomes a continuous linear chirp between multiple sub-apertures.
  • a linear chirp changes the instantaneous frequency linearly over time, and adds an integer multiple frequency increase rate (chirp rate) to the starting frequency as time passes, and increases the frequency linearly over time between multiple sub-apertures.
  • the derotation processing unit 150 performs derotation processing on the range-azimuth compression signal that has been subjected to secondary phase addition processing, and performs frequency shift processing to cancel the change in Doppler frequency (Doppler rate) of the signal from the target (target signal), and places the data frequency after derotation within the pulse repetition frequency (PRF) when the target signal is received.
  • Doppler rate Doppler frequency
  • PRF pulse repetition frequency
  • the sub-aperture synthesis processing unit 160 synthesizes all the sub-apertures of the range-azimuth compression signal after de-rotation by the sub-aperture synthesis processing.
  • the effect of the window function multiplied by the overlapping portion of adjacent sub-apertures in the sub-aperture division processing allows smooth sub-aperture synthesis by adding multiple sub-apertures.
  • the secondary azimuth compression processing unit 170 performs secondary azimuth compression using the secondary phase added by the secondary phase addition processing unit 140 on the range-azimuth compression signal obtained by synthesizing multiple sub-apertures to obtain a high-resolution ISAR image.
  • the ISAR image reproduction device 100 generates an ISAR reproduction image from the received signal obtained by ISAR observation.
  • the output device 20 outputs the ISAR reproduction image to the outside. For example, the ISAR reproduction image is output to a subsequent information processing device, or to an external display device.
  • the input device 10 inputs the received signal acquired by ISAR observation and supplies it to the ISAR image reconstruction device 100.
  • the range compression processing unit 110 range-compresses the received signal related to the ISAR observation to generate a range-compressed signal.
  • the sub-aperture division processing unit 120 performs sub-aperture division processing on the range-compressed signal so that the frequency band of the target signal included in the sub-aperture is equal to or less than the pulse repetition frequency (PRF) to generate multiple sub-apertures in the time domain.
  • PRF pulse repetition frequency
  • FIG. 2 shows a method of dividing multiple sub-apertures, in which adjacent apertures are divided so as to overlap each other, and a window function (Hanning window) is multiplied to the overlapping portion so that adjacent sub-apertures are smoothly connected in the sub-aperture synthesis processing.
  • FIG. 2 shows three subapertures (Sub1 to Sub3) adjacent in the azimuth direction (Az direction) corresponding to the observation time. For example, in the overlapping portion between the rear part of subaperture Sub2 and the front part of subaperture Sub3, the rear part of subaperture Sub2 is multiplied by the Hanning window (second half), and the front part of subaperture Sub3 is multiplied by the Hanning window (first half).
  • the Doppler frequency of the received signal at each time is estimated from the orbital information of the object, and the size of the sub-aperture is determined so that the bandwidth of the received signal contained in the sub-aperture is equal to or less than the pulse repetition frequency (PRF).
  • PRF pulse repetition frequency
  • the synthetic aperture processing unit 130 performs azimuth compression by synthetic aperture processing on the range compression signal in sub-aperture units to generate a range-azimuth compression signal.
  • the secondary phase addition processing unit 140 adds a linear chirp Kscl to the range-azimuth compression signal (hereinafter referred to as signal S) in sub-aperture units.
  • the secondary phase addition processing is performed in the frequency domain, and the signal S' after the secondary phase addition is expressed by the following formula 1.
  • the symbol S' indicates the signal after the secondary phase addition
  • the symbol S indicates the azimuth compressed signal (range-azimuth compression signal)
  • the symbol Kscl indicates the linear chirp
  • the symbol f ⁇ indicates the Doppler frequency.
  • the derotation processing unit 150 in order to fit the amount of change in the Doppler frequency of the received signal within the pulse repetition frequency (PRF) during ISAR observation, a phase rotation of the chirp K rot is performed.
  • the derotation processing is performed in the time domain to generate a derotated signal S rot .
  • the following formula 2 shows the chirp K rot and the derotated signal S rot .
  • the symbol S' indicates the signal after the secondary phase is added
  • the symbol S rot indicates the signal after derotation
  • the symbol v tar indicates the target speed
  • the symbol ⁇ indicates the carrier wavelength
  • the symbol R ZD indicates the target distance at zero Doppler
  • the symbol f DC indicates the Doppler frequency at the observation center time
  • the symbol ⁇ indicates the time based on zero Doppler
  • the symbol ⁇ indicates the derotation parameter.
  • the de-rotation parameter ⁇ assumes that the target is a point, but in practice it is desirable to add a margin of several percent to several tens of percent to the bandwidth of the target signal.
  • the sub-aperture synthesis processing unit 160 performs sub-aperture synthesis processing by adding all the sub-apertures in the time domain.
  • the secondary azimuth compression processing unit 170 performs a fast Fourier transform (FFT) on the signal after the sub-aperture synthesis, performs azimuth compression using a reference signal S ref of the chirp K eff , and finally performs an inverse FFT to generate an ISAR image.
  • FFT fast Fourier transform
  • the following Equation 3 shows the chirp K eff and the reference signal S ref , where the symbol f ⁇ indicates the Doppler frequency, the symbol K scl indicates the linear chirp, and the symbol K rot indicates the chirp used in the de-rotation.
  • the output device 20 outputs the ISAR image reconstructed by the ISAR image reconstruction device 100.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the functions of a configuration example of an ISAR image reproduction device 200 according to the present disclosure, which executes a range compression process 210 and an image correction process 220.
  • range compression process 210 range compression is performed on the received signal by ISAR observation.
  • the image correction process 220 is the core of some embodiments of the present disclosure, and performs image correction on the received signal after range compression.
  • the image correction includes azimuth compression for each subaperture, secondary phase addition, and de-rotation, and after all the subapertures are synthesized, secondary azimuth compression using the secondary phase is performed. This makes it possible to reproduce a high-resolution ISAR image even in the case of radar observation with a low PRF.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the detailed functions of the image correction process 220.
  • the received signal after range compression is divided into multiple sub-apertures in the time direction by sub-aperture division 230.
  • synthetic aperture processing (azimuth compression) 240, secondary phase addition 250, and de-rotation 260 are performed for each sub-aperture, and all the sub-apertures are synthesized into one by sub-aperture synthesis 270.
  • the received signal after sub-aperture synthesis is subjected to secondary azimuth compression 280 using the secondary phase, and an ISAR image is generated.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an example of the function according to the present disclosure, and corresponds to the configuration example of FIG. 3.
  • a range compression process (S10) and an image correction process (S20) are executed.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining details of the image correction process (S20), which is a core function of some embodiments of the present disclosure.
  • the received signal after range compression is decomposed into a plurality of sub-apertures in the time direction (S21), and then image correction is performed (S22). In the image correction, azimuth compression, secondary phase addition, and de-rotation are performed for each sub-aperture.
  • the plurality of sub-apertures are combined into one (S23), and secondary azimuth compression using the secondary phase is performed (S24).
  • the present disclosure is characterized in that azimuth compression, secondary phase addition, and de-rotation are performed for each sub-aperture on the received signal after range compression.
  • a linear chirp K scl is added to the azimuth-compressed signal S for each sub-aperture to convert it into a signal S'.
  • derotation as shown in Equation 2, a phase rotation of a chirp K rot is performed to convert a signal S' into a derotated signal S rot .
  • a derotation parameter ⁇ is set to fit a derotated target signal within the PRF.
  • the ISAR image reproduction device 200 implements the above-mentioned functions by having a processor (CPU, GPU, etc.) execute a range compression program, an image correction program, etc., but the computer program may be stored in a storage medium (semiconductor memory such as ROM or RAM), or may be distributed from another device.
  • the computer program may be for realizing part of the above-mentioned functions, or may be a so-called difference file (or difference program) that can realize the above-mentioned functions in combination with a program already recorded in the computer system.
  • the present disclosure is characterized in that, in image processing of an inverse synthetic aperture radar (ISAR), a received signal acquired at a pulse repetition frequency (PRF) less than the Nyquist frequency is divided in the time direction to generate multiple subapertures, and synthetic aperture processing (azimuth compression), secondary phase addition (linear chirp addition), and de-rotation are performed for each subaperture, and finally all the subapertures are synthesized.
  • ISR inverse synthetic aperture radar
  • PRF pulse repetition frequency
  • de-rotation de-rotation
  • the Nyquist frequency means a frequency that is half the sampling frequency in the sampling theorem, but is not limited to this, and is a frequency that satisfies the Nyquist condition for reproducing the original signal when a specific signal group is sampled and reproduced.
  • the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and the configuration and functions of the ISAR image reproduction device are not limited to those shown in Figs. 1 to 6.
  • the present disclosure does not limit the synthetic aperture processing, and is applicable regardless of the synthetic aperture processing method.
  • the window function multiplied to the multiple subapertures in the subaperture division processing is not limited to the Hanning window, and any window function that can smoothly connect the overlapping parts of adjacent subapertures when synthesizing the subapertures can be applied.
  • multiple subapertures may be synthesized by using half of the overlapping parts of each subaperture without multiplying the multiple subapertures by a window function.
  • a received signal acquired at a low PRF in ISAR observation (such as a reflected wave received by irradiating a target, such as a space object or an object on the Earth's surface, with a microwave) is divided into multiple sub-apertures in the time direction (azimuth direction), synthetic aperture processing is performed for each sub-aperture, and then the multiple sub-apertures are synthesized, thereby making it possible to reproduce a high-resolution ISAR image.
  • the division is performed so that the Doppler frequency of the target signal (such as the reflected wave from the target) does not exceed the PRF at the time of observation.
  • the accuracy of the target trajectory information is low, the amount of data to be included in the sub-aperture (or the size of the sub-aperture) is reduced according to the uncertainty of the target, so that the image reconstruction process can be continued.
  • the image reproducing device includes a range compression processing unit that performs range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar, and an image correction processing unit that decomposes the range-compressed signal into a plurality of subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performs azimuth compression, adds a secondary phase, and de-rotates for each subaperture, and then combines the plurality of subapertures and performs secondary azimuth compression using the secondary phase to reproduce an image.
  • the image correction processing unit may apply a window function to an overlapping portion between adjacent sub-apertures among the multiple sub-apertures.
  • the image correction processing unit may add a first chirp to the signal after azimuth compression by adding a quadratic phase.
  • the image correction processing unit may perform a phase rotation of a second chirp on the signal to which a quadratic phase has been added by de-rotation.
  • the image correction processing unit may perform secondary azimuth compression on the signal obtained after combining the multiple sub-apertures by using a reference signal including a third chirp that corresponds to the difference between the first chirp and the second chirp.
  • the present disclosure also includes an image reproduction method and a recording medium storing a program.
  • the image reconstruction method performs range compression on a received signal obtained by observing an object with an inverse synthetic aperture radar, decomposes the range-compressed signal into a plurality of subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performs azimuth compression, adds a secondary phase, and de-rotates for each subaperture, and reconstructs an image by combining the plurality of subapertures and performing secondary azimuth compression using the secondary phase.
  • the recording medium stores a program for causing a computer of the image reproducing device to perform range compression on a received signal obtained by observing an object by an inverse synthetic aperture radar, decomposing the range-compressed signal into a plurality of subapertures in the time direction so that adjacent subapertures partially overlap, performing azimuth compression, adding a secondary phase, and de-rotation for each subaperture, and combining the plurality of subapertures to perform secondary azimuth compression using the secondary phase, thereby reproducing an image.
  • This disclosure relates to an inverse synthetic aperture radar (ISAR) that receives reflected waves of microwaves irradiated on an object and performs image correction processing such as range compression and azimuth compression to reproduce ISAR images, but the scope of application is not limited to the observation of space conditions of space objects (such as space debris), and can also be applied to the observation of surface structures (such as oil tanks), ships, the observation of subsidence in specific areas on the ground, and the observation of environmental destruction such as water source pollution and deforestation.
  • ISR inverse synthetic aperture radar

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Abstract

画像再生装置は、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行った後、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する。

Description

逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体
　本開示は、逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体に関する。
　人工衛星や航空機に搭載されて移動しながら地球表面を観察するマイクロ波センサとして合成開口レーダ（ＳＡＲ）(Synthetic Aperture Radar)が知られており、小さな開口面であるアンテナを合成して仮想的に大きな開口面（レーダの直径）を形成し、送受信を繰り返して受信した電波についてドップラ効果を考慮して合成して分解能を向上させている。レーダアンテナの移動ではなく、目標（対象物）の移動や姿勢変化を利用して分解能を向上させる逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）(Inverse SAR)が知られており、物体のレンジ圧縮及びアジマス圧縮を行い、レンジ・アジマス軸で目標を画像化している。一方、使用済み衛星やロケットの破片などのスペースデブリが高速で地球を周回しており、人工衛星や宇宙飛行士をスペースデブリの脅威から守るために宇宙状況把握（ＳＳＡ）(Space Situation Awareness)によりスペースデブリの軌道を正確に把握する試みが行われている。ＳＳＡでは、類識別度の向上のために宇宙物体の位置情報だけでなく、画像情報を取得することが求められている。
　ＩＳＡＲの画像生成について種々の技術が開発されている。特許文献１は、ＩＳＡＲにおける高解像度画像のレンジ配列や回転補正について開示しており、全開口データサンプルを受信して複数のサブアパチャに分解し、各サブアパチャ―について祖画像を生成するとともに顕著なポイント群を選択して、祖画像毎にレンジ配列補正と回転補正を行い、フェーズ傾斜オートフォーカスアルゴリズムを用いてフェーズエラーを補正して祖画像群を組み合わせて単一の高分解能画像を生成しています。特許文献２は、ＩＳＡＲ方式のレーダ装置において受信信号から取得される目標をレンジ及びドップラ周波数の両軸で追跡して目標の画像中心を得てレンジ圧縮及びアジマス圧縮によりレンジ・ドップラ周波数軸で目標を画像化しており、合成開口長を時系列に分解して複数のＩＳＡＲ画像を生成し、複数の目標画像の主軸を抽出して主軸の回転の時間変化を回転速度として観測し、回転速度によりクロスレンジの画像寸法を補正して目標画像の絶対位置情報を取得している。
米国特許第６２５５９８１号明細書 特開２０１７－３４９４号公報
　ＩＳＡＲの画像再生処理では、受信信号に対してレンジ圧縮、アジマス圧縮、及び各種補正処理を行うことにより高分解能な画像を得ることができる。ＩＳＡＲ技術によりレーダ信号を画像化できるが、ＳＳＡレーダのようにＩＳＡＲ処理を目的としないレーダの場合、目標（ターゲット）との距離やハードウェアの制約によりパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）(Pulse Repetition Frequency)が低いときに単純な合成開口処理では高分解能の画像を得ることができない。そこで、低ＰＲＦのレーダでもハードウェアの改修をすることなく、ソフトウェアの工夫のみで高分解能のＩＳＡＲ画像を得ることが求められる。
　ＩＳＡＲ画像においてアジマス方向の分解能を向上させるには、合成開口時間を増加する必要があり、その際、目標からの信号が有するドップラ帯域幅も増加するため、目標からの信号を表現するにはナイキスト条件により増加したドップラ帯域幅以上のＰＲＦでの観測が必要となる。しかし、レーダのＰＲＦはハードウェアおよび観測目標との距離に依存するため、任意に増加させることは難しい。
　低ＰＲＦで観測された受信信号を画像再生処理時にアップサンプル及び周波数シフトすることにより高ＰＲＦで観測された受信信号を模擬する方法が考えられる。しかし、高ＰＲＦな目標信号を正確に模擬するためには、目標の高精度な観測情報が必要となる。また、必要なＰＦＲまでアップサンプルすると受信信号のデータ量も増加するため、画像処理の負荷も増加してしまう。
　特許文献１は、データサンプルを複数のサブアパチャに分解して得た粗画像に対して種々の補正を行った後に合成して単一の高分解能画像を得ているが、画像処理負荷の増加を改善するものではない。特許文献２は、受信信号から得た目標の画像中心について圧縮後に画像化して合成開口長の時系列に分解した複数のＩＳＡＲ画像の主軸の回転速度により画像寸法を補正して目標画像の絶対位置を算出しており、目標位置を高精度に観測することはできるが、低ＰＲＦで観測された受信信号から画像処理負荷を増加させることなく高分解能な画像を得るものでは無い。このため、低ＰＲＦで観測された受信信号から画像再生処理の計算コストを増加させることなく高分解能のＩＳＡＲ画像を再生する技術の開発が求められていた。
　本開示は、上述の課題を解決する逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体を提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様は、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行うレンジ圧縮処理部と、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行った後、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する画像補正処理部と、を具備する画像再生装置である。
　本開示の第二の態様は、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する、画像再生方法である。
　本開示の第三の態様は、画像再生装置のコンピュータに、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する、ことを実行させるためのプログラムを記憶した記録媒体である。
　本開示によれば、ＩＳＡＲレーダによる低ＰＲＦで観測された受信信号から画像処理負荷を増大させることなく高分解能のＩＳＲＡ画像を再生できるという効果を奏する。
本開示に係る逆合成開口画像再生システムのブロック図である。 本開示に係る逆合成開口画像に係る受信データを複数のサブアパチャに分割する方法を説明するグラフである。 本開示の構成に係るＩＳＡＲ画像再生装置の構成例のブロック図である。 図３に示したＩＳＡＲ画像再生装置の画像補正処理の詳細を示したブロック図である。 本開示に係るＩＳＡＲ画像再生処理の概要を説明するためのフローチャートである。 図５に示したＩＳＡＲ画像再生処理の画像補正処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
　目標（ターゲット）にマイクロ波を送信して目標から反射された電波を受信して画像を生成する逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）の画像再生装置、画像再生方法およびプログラムについて実施の形態ともに添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本開示に係る逆合成開口画像再生システムの構成を示しており、入力装置１０、出力装置２０、ＩＳＡＲ画像再生装置１００より構成される。入力装置１０は、ＩＳＡＲ観測により得られたデータを読み込むものであり、例えば、ＩＳＡＲ衛星などが目標に対してマイクロ波を送信して目標から反射された電波（反射波）を受信信号として読み込む。ＩＳＡＲ画像再生装置１００は入力装置１０からの受信信号に対してＩＳＡＲ画像処理（レンジ圧縮処理、合成開口処理など）を施してＩＳＡＲ画像を再生する。出力装置２０は、ＩＳＡＲ画像再生装置により再生されたＩＳＡＲ画像を外部へ出力する。
　ＩＳＡＲ画像再生装置１００は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などの情報処理装置により構成されており、プロセッサがメモリに格納されたソフトウェア（ＩＳＡＲ画像再生処理に係るプログラム）を実行することにより所望の機能を実装する。プロセッサとしては、装置全体を制御するＣＰＵ(Central Processing Unit)の他に画像解析を行うＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、ＧＰＧＰＵ(General-Purpose GPU)、データ処理を行うＴＰＵ(Tensor Processing Unit)などが適用される。ＩＳＡＲ画像再生装置１００は、プロセッサがメモリに格納されたプログラムを実行することにより複数の機能部１１０乃至１７０を実装するものであり、具体的には、レンジ圧縮処理部１１０、サブアパチャ分割処理部１２０、合成開口処理部１３０、二次位相付加処理部１４０、デローテーション（減捻）(de-rotation)処理部１５０、サブアパチャ合成処理部１６０、二次アジマス圧縮処理部１７０を実装する。
　ＩＳＡＲ画像処理では、レンジ方向とアジマス方向に２次元的に広がった目標からの反射波をパルス圧縮技術（レンジ方向の圧縮）および合成開口技術（アジマス方向の圧縮）を用いて１点に圧縮して目標が動揺しても鮮明な画像化を可能としている。レンジ圧縮処理部１１０は受信信号のレンジ圧縮を行うものであり、ＩＳＡＲアンテナに対する目標の進行方向（アジマス）およびアンテナ正面方向（レンジ）の直交する２方向に２次元的に広がった目標からの反射波である受信信号についてレンジ方向に圧縮する。レンジ圧縮処理部１１０はレンジ圧縮信号を生成する。
　サブアパチャ分割処理部１２０はサブアパチャ分割処理によりレンジ圧縮信号を時間分割する。具体的には、サブアパチャ分割処理部１２０は隣接するサブアパチャが部分的に重複（オーバラップ）するようにレンジ圧縮信号を分割し、重複部分（オーバラップ部分）にはサブアパチャ合成処理時に隣接するサブアパチャが滑らかに繋がるように窓関数（ハニング窓）の前半部または後半部を乗算する。合成開口処理部１３０は、レンジ圧縮信号のサブアパチャ毎に合成開口処理によりアジマス圧縮を行う。アジマス圧縮は、ＩＳＡＲと目標との相対的移動に応じて設定される圧縮パラメータを用いて行われるが、ＩＳＡＲ観測により予め圧縮パラメータを設定してもよい。合成開口処理部１３０は、レンジ圧縮信号をサブアパチャ毎にアジマス圧縮して、レンジ・アジマス圧縮信号を生成する。
　二次位相付加処理部１４０は、二次アジマス圧縮処理に向けた二次位相付加処理をレンジ・アジマス圧縮信号に対して実行するものであり、複数のサブアパチャ間で連続な線形チャープとなる位相を付加する。線形チャープは、瞬間周波数を時間とともに線形に変化させるものであり、開始周波数に対して時間の経過に応じて整数倍の周波数の増加率（チャープ率）を付加して、複数のサブアパチャ間では時間の経過に応じて線形に周波数を増加させている。デローテーション処理部１５０は、二次位相付加処理が施されたレンジ・アジマス圧縮信号に対してデローテンション（減捻）処理を施すものであり、目標からの信号（ターゲット信号）のドップラ周波数の変化（ドップラーレート）をキャンセルするような周波数シフト処理を行って、デローテーション後のデータ周波数をターゲット信号の受信時のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）以内に収める。
　サブアパチャ合成処理部１６０は、サブアパチャ合成処理によりデローテーション後のレンジ・アジマス圧縮信号の全てのサブアパチャを纏めて一つに合成する。サブアパチャ合成処理では、サブアパチャ分割処理において隣接するサブアパチャの重複部分に乗算した窓関数の効果により、複数のサブアパチャの加算処理を行うことにより滑らかにサブアパチャ合成を行うことができる。二次アジマス圧縮処理部１７０は、合成開口処理部１３０が受信データのサブアパチャ毎に行ったアジマス圧縮とは異なり、複数のサブアパチャを合成したレンジ・アジマス圧縮信号に対して二次位相付加処理部１４０により付加された二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って、高分解能なＩＳＡＲ画像を取得する。これにより、ＩＳＡＲ画像再生装置１００は、ＩＳＡＲ観測により得られた受信信号からＩＳＡＲ再生画像を生成する。出力装置２０は、ＩＳＡＲ再生画像を外部へ出力する。例えば、ＩＳＡＲ再生画像を後続の情報処理装置へ出力する、或いは、外部の表示装置へ出力する。
　次に、図１に示した逆合成開口画像再生システムの動作について詳細に説明する。入力装置１０は、ＩＳＡＲ観測で取得した受信信号を入力して、ＩＳＡＲ画像再生装置１００へ供給する。ＩＳＡＲ画像再生装置１００において、レンジ圧縮処理部１１０はＩＳＡＲ観測に係る受信信号をレンジ圧縮してレンジ圧縮信号を生成する。サブアパチャ分割処理部１２０は、サブアパチャに含まれる目標（ターゲット）信号の周波数帯域がパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）以下となるようレンジ圧縮信号にサブアパチャ分割処理を行って時間領域にて複数のサブアパチャを生成する。図２は、複数のサブアパチャの分割方法を示しており、隣接するアパチャが相互に重複（オーバラップ）するように分割するとともに、サブアパチャ合成処理において隣接するサブアパチャが滑らかに繋がるように窓関数（ハニング窓）を重複（オーバラップ）部分に乗算する。図２は、観測時間に相当するアジマス方向（Ａｚ方向）に隣接する３つのサブアパチャ（Ｓｕｂ１～Ｓｕｂ３）を示しており、例えば、サブアパチャＳｕｂ２の後部分とサブアパチャＳｕｂ３の前部分とのオーバラップ部分において、サブアパチャＳｕｂ２の後部分にはハニング窓（後半）を乗算するとともに、サブアパチャＳｕｂ３の前部分にはハニング窓（前半）を乗算する。
　例えば、スペースデブリなどの宇宙物体をＩＳＡＲ観測する場合、各時間における対象物の各点からの反射波のドップラ周波数の差異が小さく、受信信号の各時刻のドップラ帯域の拡がりが狭いと仮定できる。よって、対象物の軌道情報からの受信信号の各時刻におけるドップラ周波数を推定し、サブアパチャに含まれる受信信号の帯域幅がパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）以下となるようなサブアパチャのサイズを決定する。図２に示すサブアパチャＳｕｂ１～Ｓｕｂ３は、このように決定されたサイズを有しており、時間領域で部分的に重複（オーバラップ）している。
　合成開口処理部１３０は、サブアパチャ単位でレンジ圧縮信号に合成開口処理によるアジマス圧縮を行ってレンジ・アジマス圧縮信号を生成する。なお、種々の合成開口処理が開発されており、本実施例にて適用する合成開口処理について特に制限はない。二次位相付加処理部１４０は、サブアパチャ単位でレンジ・アジマス圧縮信号（以下、信号Ｓと称する）に対して線形チャープＫsclを付加する。二次位相付加処理は周波数領域で実施し、二次位相付加後の信号S´は下記の数式１で表わされる。数式１において、符号S´は二次位相付加後の信号を示し、符号Sはアジマス圧縮した信号（レンジ・アジマス圧縮信号）を示し、符号Ｋsclは線形チャープを示し、符号ｆηはドップラ周波数を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　　　　
　デローテーション処理部１５０では、受信信号のドップラ周波数の変化量をＩＳＡＲ観測時のパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）内に収めるため、チャープＫrotの位相回転を行う。デローテーション処理は時間領域で実施し、デローテーション後の信号Srotを生成する。下記の数式２は、チャープＫrotとデローテーション後の信号Ｓrotを示している。数式２において、符号Ｓ´は二次位相付加後の信号を示し、符号Ｓrotはデローテーション後の信号を示し、符号ｖtarはターゲットの速度を示し、符号λは搬送波の波長を示し、符号ＲZDはゼロドップラ時のターゲットの距離を示し、符号ｆDCは観測中心時刻のドップラ周波数を示し、符号ηはゼロドップラを基準とした時刻を示し、符号αはデローテーションパラメータを示す。デローテーションパラメータαは、「α＝１－ＰＲＦ／ＢＷ（ＢＷは観測全体のターゲット信号の帯域幅を示す）」のように設定される。本開示のいくつかの実施形態において、デローテーションパラメータαはターゲットが点であることを想定しているが、実際はターゲット信号の帯域幅に数パーセント乃至数十パーセントのマージンを加味することが望ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　　　　
　サブアパチャ合成処理部１６０は、全てのサブアパチャを時間領域にて加算処理することによりサブアパチャ合成処理を実行する。二次アジマス圧縮処理部１７０では、サブアパチャ合成後の信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）(Fast Fourier Transform)を実行して、チャープＫeffの参照信号Ｓrefを用いたアジマス圧縮を行い、最後に、逆ＦＦＴを行うことでＩＳＡＲ画像を生成する。下記の数式３は、チャープＫeffと参照信号Ｓrefを示しており、符号ｆηはドップラ周波数を示し、符号Ｋsclは線形チャープを示し、符号Ｋrotはデローテーションで用いたチャープを示す。出力装置２０は、ＩＳＡＲ画像再生装置１００で再生されたＩＳＡＲ画像を出力する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 　　　　
　本開示の構成例について図３乃至図４を参照して説明する。図３は、本開示に係るＩＳＡＲ画像再生装置２００の構成例の機能を示すブロック図であり、レンジ圧縮処理２１０と画像補正処理２２０を実行する。レンジ圧縮処理２１０では、ＩＳＡＲ観測による受信信号に対してレンジ圧縮を行う。画像補正処理２２０は、本開示のいくつかの実施形態の中核を成すものであり、レンジ圧縮後の受信信号に対して画像補正を行う。画像補正は、サブアパチャ毎のアジマス圧縮、二次位相付加、デローテーションを含んでおり、全てのサブアパチャを合成した後、二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行う。これにより、低ＰＲＦのレーダ観測であっても、高分解能のＩＳＡＲ画像を再生することができる。
　図４は、画像補正処理２２０の詳細な機能を示すブロック図である。レンジ圧縮後の受信信号は、サブアパチャ分割２３０により時間方向に複数のサブアパチャに分割される。その後、サブアパチャ毎に合成開口処理（アジマス圧縮）２４０、二次位相付加２５０、デローテーション２６０が行われ、サブアパチャ合成２７０により全てのサブアパチャを１つに合成する。サブアパチャ合成後の受信信号には二次位相を用いた二次アジマス圧縮２８０が行われ、ＩＳＡＲ画像が生成される。
　図５は、本開示に係る機能の一例を説明するためのフローチャートであり、図３の構成例に対応している。ＩＳＡＲ画像再生装置２００では、レンジ圧縮処理（Ｓ１０）と画像補正処理（Ｓ２０）を実行している。図６は、本開示のいくつかの実施形態の中核の機能である画像補正処理（Ｓ２０）の詳細を説明するためのフローチャートである。レンジ圧縮後の受信信号は時間方向に複数のサブアパチャに分解された後（Ｓ２１）、画像補正が行われる（Ｓ２２）。画像補正では、サブアパチャ毎のアジマス圧縮、二次位相付加、デローテーションが行われる。その後、複数のサブアパチャが１つに合成され（Ｓ２３）、二次位相を用いた二次アジマス圧縮が行われる（Ｓ２４）。本開示は、レンジ圧縮後の受信信号に対してサブアパチャ毎のアジマス圧縮、二次位相付加、デローテーションを行うことを特徴としている。二次位相付加では、数式１に表されるように、サブアパチャ毎にアジマス圧縮した信号Ｓに対して線形チャープＫsclを付加して信号Ｓ´に変換している。デローテーションでは、数式２に表されるように、チャープＫrotの位相回転を行って、信号Ｓ´をデローテーション後の信号Ｓrotに変換する。デローテーションでは、デローテーションパラメータαを設定してデローテーション後のターゲット信号をＰＲＦ内に収めている。二次アジマス圧縮では、数式３に表されるように、サブアパチャ合成後の信号に対してチャープＫeff＝Ｋscl－Ｋrotを含む参照信号Ｓrefを用いた二次アジマス圧縮を行っている。
　本開示において、ＩＳＡＲ画像再生装置２００は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵなど）がレンジ圧縮プログラムや画像補正プログラムなどを実行して上述の機能を実装しているが、コンピュータプログラムを記憶媒体（ＲＯＭ、ＲＡＭなどの半導体メモリ）に格納してもよく、或いは、他の装置からコンピュータプログラムを配信してもよい。また、コンピュータプログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、或いは、上述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（又は、差分プログラム）であっても良い。
　本開示は、逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）の画像処理において、ナイキスト周波数に満たないパルス繰り返し周波数（ＰＲＦ）で取得された受信信号を時間方向に分割して複数のサブアパチャを生成し、サブアパチャ毎に合成開口処理（アジマス圧縮）、二次位相付加（線形チャープ付加）、デローテーションを行って、最後に全てのサブアパチャを合成することを特徴としている。これにより、宇宙状況監視用レーダのような低ＰＲＦの観測データであっても、高精度なターゲットの軌道情報を用いることなく高分解能なＩＳＡＲ画像を再生することができる。なお、ナイキスト周波数は標本化定理においてサンプリング周波数の半分の周波数を意味するが、これに限定されるものではなく、特定の信号群を標本化して再生したときに元の信号を再現するためのナイキスト条件を満たす周波数である。
　本開示は上述の実施の形態に限定されるものでなく、ＩＳＡＲ画像再生装置の構成や機能は図１乃至図６に限定されるものではない。本開示は、合成開口処理を限定するものではなく、合成開口処理の手法に依らず適用可能である。サブアパチャ分割処理において複数のサブアパチャに乗算する窓関数はハニング窓に限定されるものではなく、サブアパチャ合成時に隣接するサブアパチャの重複部分（オーバラップ部分）を滑らかに繋げることができるような窓関数を適用することができる。また、アジマスアンビギュイティ（画像の位置合わせ時に位相差を発生させるアジマスアンビギュイティ成分）の増加に繋がる可能性があるが、複数のサブアパチャに対して窓関数の乗算を行わずに、各サブアパチャの重複部分（オーバラップ部分）の半分を採用して複数のサブアパチャを合成してもよい。
　本開示の課題解決手段を考慮したＩＳＡＲ画像再生装置（方法）の奏する効果について説明する。
（１）本開示では、ＩＳＡＲ観測において低ＰＲＦで取得された受信信号（宇宙物体や地表上の物体などのターゲットにマイクロ波を照射して受信した反射波など）を時間方向（アジマス方向）に複数のサブアパチャに分割し、サブアパチャ毎に合成開口処理を行った後に複数のサブアパチャを合成することにより、高分解能なＩＳＡＲ画像を再生することができる。
（２）時間方向の複数のサブアパチャへの分割では、ターゲット信号（ターゲットからの反射波など）の有するドップラ周波数が観測時のＰＲＦを超えないように分割する。ターゲットの軌道情報の精度が低い場合、ターゲットの不定性に応じてサブアパチャに含めるデータ量を減らす（或いは、サブアパチャのサイズを小さくする）ことにより、画像再生処理を継続することができる。
（３）低ＰＲＦのレーダによる観測時において、観測対象のターゲットの高精度な軌道情報が得られない場合でも、サブアパチャ単位での合成開口処理およびターゲットの軌道精度に依存しない二次位相（線形チャープ）によるアジマス圧縮処理を行うことによって、ハードウェアの改修をすることなく高分解能なＩＳＡＲ再生画像を得ることができる。
（４）本開示では受信信号のアップサンプル（サンプリング周波数の増加）を含んでおらず、低ＰＲＦの受信信号のままで画像再生処理を行うことができ、アップサンプルによる計算負荷の増大を回避するとともに、画像再生処理の計算コストの増大も防ぐことができる。
　本開示に係る画像再生装置の技術的特徴は、付記１～付記５として纏めることができる。
（付記１）画像再生装置は、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行うレンジ圧縮処理部と、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行った後、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する画像補正処理部と、を具備する。
（付記２）画像補正処理部は、複数のサブアパチャにおいて隣接するサブアパチャの重複部には窓関数を適用してもよい。
（付記３）画像補正処理部は、二次位相の付加にてアジマス圧縮後の信号に対して第１のチャープを付加してもよい。
（付記４）画像補正処理部は、デローテーションにて二次位相の付加後の信号に対して第２のチャープの位相回転を行ってもよい。
（付記５）画像補正処理部は、複数のサブアパチャの合成後の信号に対して第１のチャープと第２のチャープの差に相当する第３のチャープを含む参照信号を用いて二次アジマス圧縮を行ってもよい。
　本開示は、付記６乃至付記７に記載するように、画像再生方法やプログラムを記憶した記録媒体をも包含する。
（付記６）画像再生方法は、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する。
（付記７）記録媒体は、画像再生装置のコンピュータに、逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、複数のサブアパチャを合成して二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する、ことを実行させるためのプログラムを記憶する。
　以上、実施の形態を参照して本開示を説明したが、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。そして、各実施の形態は、適宜他の実施の形態と組み合わせることができる。
　この出願は、２０２３年６月９日に出願された日本国特願２０２３－０９５４２９号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　本開示は、逆合成開口レーダ（ＩＳＡＲ）が対象物に照射したマイクロ波の反射波を受信してレンジ圧縮やアジマス圧縮などの画像補正処理を行ってＩＳＡＲ画像を再生するものであるが、その適用範囲は宇宙物体（スペースデブリなど）の宇宙状況観測に限られるものではなく、地表の構造物（石油タンクなど）の観測、船舶の観測、地上の特定領域の地盤沈下の観測、水源汚染や森林伐採などの環境破壊の観測などに適用可能である。
　１０　入力装置
　２０　出力装置
　１００、２００　ＩＳＡＲ画像再生装置
　１１０　レンジ圧縮処理部
　１２０　サブアパチャ分割処理部
　１３０　合成開口処理部
　１４０　二次位相付加処理部
　１５０　デローテーション処理部
　１６０　サブアパチャ合成処理部
　１７０　二次アジマス圧縮処理部
　２１０　レンジ圧縮処理
　２２０　画像補正処理
　２３０　サブアパチャ分割
　２４０　合成開口処理（アジマス圧縮）
　２５０　二次位相付加
　２６０　デローテーション
　２７０　サブアパチャ合成
　２８０　二次アジマス圧縮

Claims (7)

  1. 　逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行うレンジ圧縮処理部と、
    　前記レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行った後、前記複数のサブアパチャを合成して前記二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する画像補正処理部と、
    　を具備する画像再生装置。
  2. 　前記画像補正処理部において、前記複数のサブアパチャにおいて隣接するサブアパチャの重複部分には窓関数を適用するようにした、請求項１に記載の画像再生装置。
  3. 　前記画像補正処理部において、前記二次位相の付加では前記アジマス圧縮後の信号に対して第１のチャープを付加する、請求項１に記載の画像再生装置。
  4. 　前記画像補正処理部において、前記デローテーションでは前記二次位相の付加後の信号に対して第２のチャープの位相回転を行う、請求項３に記載の画像再生装置。
  5. 　前記画像補正処理部において、前記複数のサブアパチャの合成後の信号に対して前記第１のチャープと前記第２のチャープの差に相当する第３のチャープを含む参照信号を用いて前記二次アジマス圧縮を行う、請求項４に記載の画像再生装置。
  6. 　逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、
    　前記レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、
    　サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、
    　前記複数のサブアパチャを合成して前記二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する、
    　画像再生方法。
  7. 　画像再生装置のコンピュータに、
    　逆合成開口レーダによる対象物の観測によって得られた受信信号についてレンジ圧縮を行い、
    　前記レンジ圧縮後の信号を隣接するサブアパチャが部分的に重複するように時間方向に複数のサブアパチャに分解し、
    　サブアパチャ毎にアジマス圧縮、二次位相の付加、デローテーションを行い、
    　前記複数のサブアパチャを合成して前記二次位相を用いた二次アジマス圧縮を行って画像を再生する、
    　ことを実行させるためのプログラムを記憶した記録媒体。
PCT/JP2024/018657 2023-06-09 2024-05-21 逆合成開口レーダの画像再生装置、画像再生方法および記録媒体 Ceased WO2024252920A1 (ja)

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