画像レーダ装置
【課題】位相補償精度を向上させて、再生画像の分解能を向上させた画像レーダ装置を得る。
【解決手段】レーダ観測器は、レンジプロフィールの取得処理を、目標との相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリを取得する。レーダ画像化器は、レンジ補償器１２と、レンジ補償器１２によるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器２１と、不要位相変化推定器２１で得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路２２と、を備える。
【解決手段】レーダ観測器は、レンジプロフィールの取得処理を、目標との相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリを取得する。レーダ画像化器は、レンジ補償器１２と、レンジ補償器１２によるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器２１と、不要位相変化推定器２１で得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路２２と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測対象となる目標の電波画像を取得する画像レーダ装置に関し、特に目標と画像レーダ装置との間の距離の時間変化の影響で発生する画像のぼけを、受信信号そのものに基づいて補償する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像レーダ装置においては、送信機から発生した高周波信号を、送受切換器および送受信アンテナを介して目標に照射し、目標で散乱された高周波信号の一部を、送受信アンテナおよび送受切換器を介して受信機で受信し、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを得る、という一連の処理を、目標と画像レーダ装置との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行し、得られたレンジプロフィールの時間履歴（以下、「レンジヒストリ」という）を画像再生処理することにより目標のレーダ画像を得ている。
【０００３】
レーダ画像を得る代表的なレーダ装置としては、合成開口レーダ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ：ＳＡＲ）と、逆合成開口レーダ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＳＡＲ：ＩＳＡＲ）とが挙げられる。
【０００４】
ＳＡＲは、たとえば地表面などの観測対象を、レーダ装置（レーダプラットフォーム）が空間内を移動しながら観測し、得られたレンジプロフィールを適切に合成することにより、あたかも大口径のアンテナを空間に配置したような効果を得て、高分解能なレーダ画像を得るシステムである。
【０００５】
逆に、ＩＳＡＲは、運動する目標をレーダ装置で観測することにより、ＳＡＲと同様の効果を得て、高分解能なレーダ画像を得るシステムである。この場合、たとえば、目標に固定された座標系内でのレーダ位置の変化を考えれば、ＳＡＲと同じ効果が得られることが分かる。
【０００６】
ＳＡＲ／ＩＳＡＲの画像再生処理としては、多数の種類が提案されているが、以下では、一例としてレンジドップラー画像再生の概要について説明する。
レンジドップラー画像再生においては、目標上の反射点を、レーダ装置からの距離を表すレンジと、目標とレーダ装置との間の相対運動で発生するドップラー周波数差とで、分離してレーダ画像を得ている。
【０００７】
上記レーダ画像は、すでに得られたレンジヒストリを、観測の繰り返し方向にフーリエ変換することにより得られる。
以下、観測繰り返しの順番を「ヒット」といい、第ｈ本目のレンジプロフィールを得たときの観測順番を、「第ｈヒット」という。また、繰り返し方向を、単に「ヒット方向」という。
【０００８】
なお、等時間間隔でデータを観測する場合においては、ヒットは、それぞれの観測開始時刻に比例する。
以下の説明においては、等時間間隔の観測を想定している。
【０００９】
この処理は、レンジに直交するクロスレンジ方向の分解能を向上させることから、「クロスレンジ圧縮」と呼ばれる。
ただし、このクロスレンジ圧縮処理においては、目標上の反射点が、目標とレーダ装置との間の相対運動の影響によって、観測中に以下の条件（ａ）、（ｂ）となった場合に、レーダ画像にぼけが生じることが知られている。
【００１０】
（ａ）目標上の反射点が、レンジ分解能セルを越えて移動する。
（ｂ）目標上の反射点の位相が、（ドップラー周波数の時間変化を引き起こす）時間に対する２次以上の変化成分を含む。
【００１１】
そこで、レーダ画像再生処理においては、上記条件（ａ）、（ｂ）を補償するための運動補償処理が必要になる。
特に、上記条件（ａ）、（ｂ）がセンサで計測不可能な場合（たとえば、ＳＡＲにおいて、レーダプラットフォームに搭載する運動センサの精度が低い場合、または、ＩＳＡＲにおいて、運動が未知の目標を観測する場合）には、受信信号そのものから上記条件（ａ）、（ｂ）の補償量を推定して補償するオートフォーカスが必要になる。
【００１２】
画像レーダにおけるオートフォーカスは、以下の補償（Ａ）、（Ｂ）に大別され、各補償（Ａ）、（Ｂ）ごとに、それぞれ様々な方法が提案されている。
（Ａ）条件（ａ）を推定して補償するレンジ補償。
（Ｂ）条件（ｂ）を推定して補償する位相補償。
【００１３】
基本的には、まずレンジ補償（Ａ）を行うことにより、各反射点のレンジ分解能セルを越えた移動を除去した後に、１つ以上のレンジ分解能セル上のヒット方向に並ぶ受信信号に基づいて位相補償（Ｂ）を行う。
位相補償（Ｂ）の有力な方法の１つとして、ＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法が挙げられる（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）
【００１４】
ＰＧＡ法においては、注目するレンジ分解能セルに存在する孤立反射点に生じた「位相誤差の一次微分」を計算し、位相誤差の一次微分値を積分することにより、２次以上の位相変化（以下、「不要位相変化」という）を推定する。
特に、複数のレンジ分解能セル孤立反射点の位相誤差の一次微分値を加算することにより、雑音の影響は低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４，９２４，２２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の画像レーダ装置では、特許文献１、特許文献２に記載された位相補償法（ＰＧＡ法）によれば、雑音の影響が低減されるものの、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルの反射点の数や位置関係、不要位相変化の次数など）によっては、不要位相変化の推定誤差（たとえば、全ヒットにわたる推定誤差や、或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差）が増大する可能性があるという課題があった。
【００１７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定する際に、受信信号の条件によっては発生する可能性がある「全ヒットにわたる推定誤差」、または「或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差」の影響を低減することにより、位相補償精度の向上、ひいては、再生されたレーダ画像の分解能向上を実現した画像レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る画像レーダ装置は、目標のレンジプロフィールを取得するレーダ観測器と、レンジプロフィールのレンジヒストリに基づいてレーダ画像を生成するレーダ画像化器とからなる画像レーダ装置であって、レーダ観測器は、高周波信号を発生する送信機と、高周波信号を目標に照射するとともに目標で散乱された高周波信号の一部を受信する送受信アンテナと、送受信アンテナを介して目標からの受信信号を取り込む受信機と、送信機からの高周波信号を送受信アンテナに送出するとともに送受信アンテナからの受信信号を受信機に入力する送受切換器と、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器と、を備え、レンジプロフィールを取得する一連の処理を、目標とレーダ観測器との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリを取得し、レーダ画像化器は、レンジヒストリをクロスレンジ圧縮することにより、目標上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現したレーダ画像を得るために、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅以上のヒット幅のレンジヒストリに対して、目標とレーダ観測器との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器と、レンジ補償器によるレンジ補償後のレンジヒストリ上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器と、不要位相変化推定器で得られた不要位相変化に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリから、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、位相補償精度を向上させて、再生されたレーダ画像の分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１内のレーダ観測器の構成を示すブロック図である。
【図３】図１内のレーダ画像化器の構成を示すブロック図である。
【図４】図３内の位相補償器の構成を示すブロック図である。
【図５】図４内の不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による位相補償器の処理内容を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による不要位相変化推定器の処理内容を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態６による不要位相変化推定器の処理内容を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
図１において、画像レーダ装置は、レーダ観測器１と、レーダ画像化器２と、により構成されている。
【００２２】
レーダ観測器１は、目標Ｔのレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成するために必要なレンジヒストリＳ（レンジプロフィールの時間履歴）を得るための観測を行う。
レーダ画像化器２は、レーダ観測器１で得られたレンジヒストリＳに基づいて、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
【００２３】
図２は図１内のレーダ観測器１の構成を示すブロック図である。
図２において、レーダ観測器１は、高周波信号を発生する送信機３と、送受切換器４と、送受信アンテナ５と、受信信号を増幅および検波する受信機６と、レンジ圧縮器７と、を備えている。
【００２４】
送受切換器４は、送信時と受信時とで、信号の流れる方向を切り換える。
送受信アンテナ５は、目標Ｔに向けて電波を照射するとともに、目標Ｔからの散乱電波を受信する。
レンジ圧縮器７は、受信機６で得られた受信信号のレンジ分解能を、送信波形の情報に基づき高分解能化し、高分解能化したレンジプロフィールを取得してレーダ画像化器２に入力する。
【００２５】
図３は図１内のレーダ画像化器２の構成を示すブロック図である。
図３において、レーダ画像化器２は、レンジヒストリ切出器１１と、レンジ補償器１２と、位相補償器１３と、クロスレンジ圧縮器１４と、を備えている。
【００２６】
レンジヒストリ切出器１１は、レーダ観測器１から入力されたレンジヒストリＳに基づき、指定された切出し開始ヒットおよび指定されたヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出す。
レンジ補償器１２は、レンジヒストリ切出器１１で切出されたレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行う。具体的には、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ以上のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動で発生する、観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償する。
【００２７】
位相補償器１３は、レンジヒストリ切出器１１およびレンジ補償器１２を介して入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償を行う。
クロスレンジ圧縮器１４は、位相補償器１３で得られた位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）のクロスレンジ圧縮を行い、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
【００２８】
図４は図３内の位相補償器１３の構成を示すブロック図である。
図４において、位相補償器１３は、不要位相変化推定器２１および位相補償回路２２を備えている。
【００２９】
不要位相変化推定器２１は、レンジ補償器１２で得られたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化を推定する。
具体的には、不要位相変化推定器２１は、レンジ補償器１２から得られるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）のドップラー周波数方向のぼけの原因となる不要位相変化（ヒットに対する２次以上の変化成分）の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈの範囲での不要位相変化φ２（ｈ）の値を推定して、位相補償回路２２に入力する。
【００３０】
位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１から得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償器１２から得られたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）のうちの、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の不要位相変化を補償する。
【００３１】
具体的には、位相補償回路２２は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ分だけ切出したレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化成分を補償して、クロスレンジ圧縮器１４に入力する。
【００３２】
図５は図４内の不要位相変化推定器２１の構成を示すブロック図である。
図５において、不要位相変化推定器２１は、ＰＧＡ推定器３１およびヒット範囲切出器１１１を備えている。
【００３３】
ＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償器１２から入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）を、位相補償法の一種であるＰＧＡ法の原理にしたがって推定し、ヒット範囲切出器１１１に入力する。
ヒット範囲切出器１１１は、ＰＧＡ推定器３１から得られた不要位相変化φ１（ｈ）に基づき、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリに対応するヒット範囲のデータを切出して、不要位相変化φ２（ｈ）として位相補償回路２２に入力する。
【００３４】
次に、図６を参照しながら、図１〜図５に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
図６は位相補償器１３の処理内容を示す説明図であり、図６（ｂ）〜図６（ｅ）において、共通の横軸はヒットｈを表し、縦軸はレンジｒ、不要位相変化レベルを表している。
【００３５】
図６（ａ）はレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表している。
図６（ｂ）はＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表しており、ヒットｈごとに１つの不要位相変化φ１（ｈ）が得られる状態を示している。
【００３６】
図６（ｃ）は不要位相変化φ１（ｈ）、φ２（ｈ）の値の具体的な変化イメージを表しており、細実線は不要位相変化φ１（ｈ）、太実線は不要位相変化φ２（ｈ）を示している。
図６（ｄ）は不要位相変化φ２（ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表しており、 図６（ｅ）はレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表している。
【００３７】
まず、レーダ観測器１（図２）においては、従来装置と同様に、送信機３から高周波信号を発生し、送受切換器４および送受信アンテナ５を介して、高周波信号を目標Ｔに照射する。
また、レーダ観測器１は、目標Ｔで散乱された高周波信号の一部を、送受信アンテナ５および送受切換器４を介して、受信機６で受信する。
【００３８】
レンジ圧縮器７は、受信信号のレンジ方向の分解能を、一般的なパルス圧縮などで向上させて、レンジプロフィールを得る。
以上のレーダ観測器１による一連処理は、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行され、これにより、レンジヒストリＳ（レンジプロフィールの時間履歴）が得られる。
【００３９】
レンジヒストリＳは、ヒットｈと、レンジセル番号（以下、単に「レンジ」、「レンジセル」ともいう）ｒと、を軸とする２次元配列で与えられる。各配列要素には、各ヒットｈにおける、各レンジセルｒの複数の反射点の振幅および位相情報を含む複素数値が格納される。
【００４０】
続いて、レーダ画像化器２（図３）においては、レーダ観測器１で得られたレンジヒストリＳを処理して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
まず、レンジヒストリ切出器１１は、レーダ観測器１から入力されたレンジヒストリＳに基づき、指定された切出し開始位置、および、入力されたヒット幅以下の指定されたヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出して、レンジ補償器１２に入力する。
【００４１】
すなわち、レンジヒストリ切出器１１は、レーダ画像再生および運動補償（レーダ画像再生の前処理）で用いるヒット位置およびヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を、レーダ観測器１から切出す。
【００４２】
ここでは、レンジセル数をＲで表し、レンジｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１、とする。
また、図６のように、切出したヒット幅Ｈ０を偶数とし、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、と番号付ける。
【００４３】
なお、ヒット幅Ｈ０が奇数の場合は、ヒットｈ＝−（Ｈ０−１）／２、・・・、０、・・・、（Ｈ０−１）／２とすればよいが、以下では、偶数／奇数の場合分けが煩雑になるので、ヒット幅Ｈ０が偶数の場合のみについて説明する。ヒット幅Ｈ０が奇数の場合も、以下の処理はそのまま適用できるのは言うまでもない。
【００４４】
また、レーダ画像化器２（図３）においては、画像再生や運動補償に用いるヒット幅Ｈ以上の幅でレンジヒストリＳを収集し、収集されたレンジヒストリＳから、必要なヒット位置およびヒット幅のデータを切出して画像化するような運用（たとえば、切出し位置を連続的に変えて動画像を得るような場合）を想定して、レーダ画像化器２の初段にレンジヒストリ切出器１１が配置されている。
【００４５】
なお、レーダ観測器１において、画像再生や運動補償に用いるのと同じヒット幅Ｈ０のレンジヒストリのみを収集するような運用も当然考えられ、この場合には、切出処理そのものは不要となる。
ただし、この場合も、レンジヒストリ切出器１１による切出処理は、入力されたレンジヒストリＳと同じヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出す処理と等価なので、汎用性をもたせる意味で、レーダ画像化器２はレンジヒストリ切出器１１を含むものとする。
【００４６】
続いて、レンジ補償器１２は、レンジヒストリ切出器１１で得られた切出し後のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、既存のレンジ補償処理を適用して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動の影響で発生した、各反射点のレンジセル移動成分を補償する。
なお、具体的なレンジ補償処理は、種々の公知文献（特許第３３６０５６２号公報、特開２００６−３４３２９０号公報など）において参照することができる。
【００４７】
レンジ補償器１２から得られるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）は、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、であり、レンジｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１、である。
レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）においては、各反射点のレンジ移動成分が補償されているので、図６（ａ）のように、各反射点は、全ヒットｈにわたって、それぞれ同じレンジセルｒ内に留まる。
【００４８】
次に、位相補償器１３（図４）は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上に残存する「各反射点の位相の時間ｔに対する（または、ヒットｈに対する）２次以上の変化成分（不要位相変化φ２（ｈ））」を推定して補償する。
【００４９】
一般に、或る時刻ｔにおける受信信号の位相φ（ｔ）［ｒａｄ］と、瞬時のドップラー周波数ｆｄ（ｔ）［Ｈｚ］との間には、以下の式（１）で表される周知の関係がある。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）から明らかなように、ドップラー周波数ｆｄ（ｔ）は、位相φ（ｔ）に２次以上の時間変化成分が含まれれば、１次以上の時間変化が生じるので、各反射点を、レンジとドップラー差とで分離して目標Ｔを画像化する場合、各反射点の像は、ドップラー周波数ｆｄ（ｔ）方向に画像ぼけが発生することになる。
したがって、上記画像ぼけを解消するためには、図３、図４のように、位相補償器１３が必要となる。
【００５２】
なお、不要位相変化φ１（ｈ）は、前述のように、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置の変化の影響によって発生するが、相対位置の変化によって発生する見込角の変化が小さい場合には、レーダ観測器１と目標Ｔの重心との間の距離変化（時間に対する２次以上の成分）によって発生するものと見なすことができる。また、レーダ観測器１から目標Ｔまでの距離に比べて、目標Ｔの大きさが十分に小さい場合には、距離変化は全反射点に共通なものと見なすことができる。
【００５３】
したがって、近似的に、不要位相変化φ１（ｈ）も、全反射点で一致するものと見なすことができる。
ここでは、上記近似条件が成立する範囲での適用を想定しており、前述のＰＧＡ法（位相補償法）も、上記近似条件が成立する範囲での適用が想定されている。
【００５４】
位相補償器１３（図４）に入力されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）は、不要位相変化推定器２１および位相補償回路２２の両方に入力される。
不要位相変化推定器２１（図５）内のＰＧＡ推定器３１は、公知のＰＧＡ法の原理に基づいて、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の不要位相変化φ１（ｈ）を推定する。
ＰＧＡ法に基づく不要位相変化φ１（ｈ）の推定方法については、たとえば前述の特許文献１に詳述されているので、以下に要点のみを述べる。
【００５５】
一般に、目標Ｔ上の或る反射点に着目した場合、その反射点の受信信号ｇ０（ｈ）の位相には、反射点の位相やドップラー位置に関する１次以下の位相変化に画像ぼけの原因となる不要位相変化φｅ（ｈ）が含まれる。
【００５６】
この場合、反射点がぼけているので、反射点のドップラー位置を正確に推定することは困難であるが、反射点のドップラー位置の情報に基づき、受信信号ｇ０（ｈ）から１次の位相変化をできるだけ補償した結果をｇ（ｈ）とする。
ここで、理想の（一次の位相変化が完全に除去された）状態においては、不要位相変化φｅ（ｈ）と補償後の受信信号ｇ（ｈ）との間には、以下の式（２）で示す関係が成立する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
ＰＧＡ法においては、式（２）の関係を利用して、不要位相変化の一次微分値を取得して、これを積分することにより、最終的な不要位相変化φ１（ｈ）を得る。
特に、受信機６の雑音の影響を低減するために、式（２）の関係を、複数のレンジセルｒについて取得して、これを平均処理することができる。
【００５９】
また、同じレンジセルｒに複数の反射点が存在する場合を想定して、周波数軸上でウィンドウをかける処理や、推定された不要位相変化φ１（ｈ）に基づいてレンジヒストリを位相補償したうえで、再度の推定処理を行うシーケンス処理を繰り返すことにより、段階的に不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度を向上させる方法なども含まれる。
【００６０】
ＰＧＡ推定器３１は、上記公知のＰＧＡ法を用いて、入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に対する不要位相変化φ１（ｈ）を得る。
図６（ｂ）のように、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の不要位相変化φ１（ｈ）については、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）（図６（ａ））と同じように、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、のヒット範囲で値が得られる。
【００６１】
従来装置のＰＧＡ処理では、以上のように得られた不要位相変化φ１（ｈ）を用いて、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償が行われている。
公知のＰＧＡ処理は、有力な方法ではあるが、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルｒの反射点の数や位置関係、不要位相変化φ１（ｈ）の次数など）によっては、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差（たとえば全ヒットにわたる推定誤差や、或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差）が増大する可能性がある。
【００６２】
そこで、この発明の実施の形態１（図１〜図６）においては、特に、ヒットｈの中央付近（−Ｈ／２〜Ｈ／２−１）では、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が比較的高いものの、ヒットｈの端部付近（−Ｈ０／２〜−Ｈ／２−１、Ｈ／２〜Ｈ０／２−１）では、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が比較的低くなる、という状況を想定する。
【００６３】
たとえば、図６（ｂ）において、ヒットの端部付近では、相対運動の影響とは異なる位相変化が発生しているような状況をイメージしている。
このような場合に、全ヒットｈの不要位相変化φ１（ｈ）（推定値）を用いて位相補償を行うと、不要位相変化の推定誤差の影響で画像ぼけが残存し、場合によっては画像ぼけが増大する可能性もある。
【００６４】
したがって、不要位相変化推定器２１は、上記のような推定誤差の特性を仮定して、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上の広いヒット幅Ｈ０（≧Ｈ）でレンジ補償を行い、ＰＧＡ法による不要位相変化φ１（ｈ）を推定したうえで、不要位相変化φ１（ｈ）のうち、誤差が発生している可能性がある不要な端部の推定結果を捨てて、位相補償に本来必要な不要位相変化φ２（ｈ）を最終的に取得する。
【００６５】
なお、処理順序の都合上、ヒット幅Ｈ０でレンジ補償を行い、不要位相変化φ１（ｈ）を推定するという説明を先にしたが、本来的には、まず、画像化に必要なヒット幅Ｈが定まり、その後に、ヒット幅Ｈ以上の適当なヒット幅Ｈ０が定まることになる。
【００６６】
具体的には、ヒット範囲切出器１１１は、ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）として、不要位相変化φ１（ｈ）のうちの中央付近（ｈ＝−Ｈ／２〜Ｈ／２−１）を、以下の式（３）のように抽出して、位相補償回路２２に入力する。
【００６７】
【数３】
【００６８】
ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を格納する配列のイメージは、図６（ｄ）に示した通りである。
また、不要位相変化φ２（ｈ）の値の変化のイメージは、図６（ｃ）内の太実線で示した通りである。
【００６９】
続いて、位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１から最終的に得られた不要位相変化φ２（ｈ）を用いて、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償を行う。
【００７０】
具体的には、まず、レンジ補償後のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的に画像再生に用いるヒット幅ＨのレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を、以下の式（４）のように得る。
【００７１】
【数４】
【００７２】
ヒット幅ＨのレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を格納する配列のイメージは、図６（ｅ）に示した通りである。
また、位相補償回路２２は、以下の式（５）のように、レンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）の位相補償を行い、位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１；ｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１）を得る。
【００７３】
【数５】
【００７４】
これにより、クロスレンジ軸方向の画像ぼけの要因である不要位相変化φ２（ｈ）を補償することができる。
位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）は、クロスレンジ圧縮器１４に入力される。
【００７５】
最後に、レーダ画像化器２（図３）内のクロスレンジ圧縮器１４は、公知のクロスレンジ圧縮処理、すなわちヒットｈ方向の離散フーリエ変換を行うことにより、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）のクロスレンジ方向の分解能を向上させたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）（ｆ＝０、１、・・・、Ｈ／２−１；ｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１）を、以下の式（６）のように取得する。
【００７６】
【数６】
【００７７】
なお、切出処理のヒット幅Ｈ０が最終的な画像再生用のヒット幅Ｈと一致する場合は、通常のＰＧＡ法を用いた場合の位相補償と一致するので、この発明の実施の形態１による上記方法は、ＰＧＡ法の自然な拡張方法の１つと位置付けられる。
【００７８】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図６）に係る画像レーダ装置は、目標Ｔのレンジプロフィールを取得するレーダ観測器１と、レンジプロフィールのレンジヒストリＳに基づいてレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成するレーダ画像化器２と、により構成されている。
【００７９】
レーダ観測器１（図２）は、高周波信号を発生する送信機３と、高周波信号を目標Ｔに照射するとともに目標Ｔで散乱された高周波信号の一部を受信する送受信アンテナ５と、送受信アンテナ５を介して目標Ｔからの受信信号を取り込む受信機６と、送信機３からの高周波信号を送受信アンテナ５に送出するとともに送受信アンテナ５からの受信信号を受信機６に入力する送受切換器４と、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器７と、を備えている。
【００８０】
レーダ観測器１は、レンジプロフィールを取得する一連の処理を、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリＳを取得する。
レーダ画像化器２（図３）は、レンジヒストリＳをクロスレンジ圧縮することにより、目標Ｔ上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現したレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を得る。
【００８１】
レーダ画像化器２は、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ以上のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器１２を備えている。
【００８２】
また、レーダ画像化器２は、レンジ補償器１２によるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットｈに対する２次以上の不要位相変化φ２（ｈ）の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈの範囲での値を推定する不要位相変化推定器２１（図４、図５）を備えている。
【００８３】
さらに、レーダ画像化器２は、不要位相変化推定器２１で得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリから、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路２２（図４）を備えている。
【００８４】
不要位相変化推定器２１（図５）は、何らかの方法で一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）のみを抽出するヒット範囲切出器１１１を含む。
【００８５】
これにより、一般的なＰＧＡ法で位相補償する場合に発生する補償誤差、すなわち、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を低減することができる。
すなわち、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化φ１（ｈ）を推定する際に、受信信号の条件によっては発生する可能性がある「全ヒットにわたる推定誤差」、または「或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差」の影響を低減して、位相補償精度を向上させることができる。
【００８６】
特に、ＰＧＡ法において、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルｒの反射点の数や位置関係、不要位相変化φ１（ｈ）の次数など）によって、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が悪くなるような状況を想定して、あらかじめ画像再生に用いるヒット幅Ｈよりも広いヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償および不要位相変化推定を施したうえで、ここから誤差が発生している可能性がある不要な端部の推定結果を捨てて、位相補償に本来必要な不要位相変化φ２（ｈ）を最終的に得ることにより、仮定した不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差の影響を低減することができる。
この結果、再生されたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の分解能を向上させることができる。
【００８７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図５）では、不要位相変化推定器２１内にヒット範囲切出器１１１を設けたが、図７のように、ヒット範囲切出器１１１に代えて、位相フィッティング器１２１を設けてもよい。
図７はこの発明の実施の形態２による不要位相変化推定器２１Ａの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態２に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【００８８】
図７において、不要位相変化推定器２１Ａは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、前述（図５）のヒット範囲切出器１１１に代えて、位相フィッティング器１２１を備えている。
位相フィッティング器１２１は、入力した不要位相変化φ１（ｈ）に対し、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）として抽出し、位相補償回路２２に入力する。
【００８９】
次に、図１〜図４、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
まず、レーダ観測器１（図１、図２）は、前述と同様に、レンジヒストリＳの取得処理を行い、レンジヒストリ切出器１１（図３）は、運動補償および画像再生に用いるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理を行う。
【００９０】
また、前述と同様に、レンジ補償器１２（図３、図６）は、切出したレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行い、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を取得し、不要位相変化推定器２１Ａ（図７）内のＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、不要位相変化φ１（ｈ）を取得する処理を行う。
【００９１】
以下、この発明の実施の形態２による不要位相変化推定器２１Ａ（図７）内の位相フィッティング器１２１は、最小２乗法を適用して、不要位相変化φ３（ｈ）を抽出し、位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２に入力する。
【００９２】
最後に、前述と同様に、位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１Ａからの不要位相変化φ３（ｈ）に基づき位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）を取得し、クロスレンジ圧縮器１４は、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）をクロスレンジ圧縮して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理を行う。
【００９３】
ここでは、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化φ１（ｈ）を推定した際に、受信信号の性質によっては、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
また、特に、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が存在するような状況に対処することを目的としている。
【００９４】
上記推定誤差を低減するために、ＰＧＡ推定器３１の後段に設けられた位相フィッティング器１２１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）に対し、あらかじめ設定した次数の一般的な最小２乗法を適用し、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）を得る。
【００９５】
このように、最小２乗法を適用することにより、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を利用して、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を低減することができる。
【００９６】
なお、前述と同様に、レンジヒストリ切出器１１（図３）で切出すヒット幅Ｈ０を、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈと一致させることにより、不要位相変化φ１（ｈ）、φ３（ｈ）のヒット幅がいずれもＨとなる。
また、切出しヒット幅Ｈ＝Ｈ０の条件により、Ｓ１（ｒ，ｈ）と完全に一致する場合、位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２において、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのレンジ補償後のレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を、不要位相変化φ３（ｈ）を用いて位相補償する処理についても、前述と同様である。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２（図７）による不要位相変化推定器２１Ａは、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１を備えている。
【００９８】
これにより、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては増大する可能性がある不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差のうちの、特に同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を利用して低減することができるので、不要位相変化の推定精度を向上させることができる。
【００９９】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図５、図７）では、不要位相変化推定器２１、２１Ａ内にヒット範囲切出器１１１、位相フィッティング器１２１の一方を設けたが、図８のように、不要位相変化推定器２１Ｂ内にヒット範囲切出器１１１および位相フィッティング器１２１の両方を設けてもよい。
【０１００】
図８はこの発明の実施の形態３による不要位相変化推定器２１Ｂの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態３に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
図８において、不要位相変化推定器２１Ｂは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、位相フィッティング器１２１を備え、さらに、位相フィッティング器１２１の後段に、ヒット範囲切出器１１１を備えている。
【０１０１】
次に、図１〜図４、図６および図８を参照しながら、この発明の実施の形態３による動作について説明する。
まず、レーダ観測器１（図１、図２）は、前述と同様に、レンジヒストリＳの取得処理を行い、レンジヒストリ切出器１１（図３）は、運動補償および画像再生に用いるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理を行う。
【０１０２】
また、前述と同様に、レンジ補償器１２（図３、図６）は、切出したレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行い、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を取得し、不要位相変化推定器２１Ｂ（図８）内のＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、不要位相変化φ１（ｈ）を取得する処理を行う。
【０１０３】
以下、この発明の実施の形態３による不要位相変化推定器２１Ｂ（図８）内の位相フィッティング器１２１は、最小２乗法を適用して、不要位相変化φ３（ｈ）を抽出し、ヒット範囲切出器１１１に入力する。
ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）から不要位相変化φ２（ｈ）を切出して位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２に入力する。
【０１０４】
位相補償回路２２は、前述と同様に、不要位相変化推定器２１Ｂからの不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのレンジ補償後のレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を補償して、位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）を取得する。
最後に、クロスレンジ圧縮器１４は、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）をクロスレンジ圧縮して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理を行う。
【０１０５】
この発明の実施の形態３においても、レーダ画像化器２（図３）内のレンジヒストリ切出器１１により切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１０６】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては、不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１０７】
さらに、特に、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１０８】
ＰＧＡ推定器３１の後段の位相フィッティング器１２１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の一般的な最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１）を得る。
【０１０９】
不要位相変化φ３（ｈ）においては、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質により、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待されるが、端部付近で増大する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差の影響が含まれている可能性がある。
【０１１０】
そこで、ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）のうちの、推定誤差が増大している可能性が高く、かつ不要な、端部付近のデータを捨てて、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を取得する。
この処理は、前述の式（３）のように、不要位相変化φ１（ｈ）に基づき不要位相変化φ２（ｈ）を取得する処理と同様である。
これにより、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差を低減することができる。
【０１１１】
以上のように、この発明の実施の形態３（図８）による不要位相変化推定器２１Ｂは、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１を備えている。
【０１１２】
また、不要位相変化推定器２１Ｂは、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出するヒット範囲切出器１１１を備えている。
【０１１３】
これにより、前述と同様の効果を奏するとともに、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況でも、不要位相変化φ２（ｈ）の推定誤差を低減して、高精度に位相補償を行うことができ、再生されたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）のぼけの発生を低減することができる。
【０１１４】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図８）では、ヒット範囲切出器１１１の前段に位相フィッティング器１２１を設けたが、図９のように、ヒット範囲切出器１１１の後段に位相フィッティング器１２１を設けてもよい。
【０１１５】
図９はこの発明の実施の形態４による不要位相変化推定器２１Ｃの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態４に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
図９において、不要位相変化推定器２１Ｃは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、ヒット範囲切出器１１１を備え、さらに、ヒット範囲切出器１１１の後段に、位相フィッティング器１２１を備えている。
【０１１６】
次に、図１〜図４、図６および図９を参照しながら、この発明の実施の形態４による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｃ内のヒット範囲切出器１１１および位相フィッティング器１２１の処理順序が入れ替わったのみであり、他の処理は前述と同様である。
【０１１７】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図６）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｃ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１１８】
また、この発明の実施の形態４においても、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１１９】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１２０】
さらに、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１２１】
不要位相変化推定器２１Ｃにおいて、ＰＧＡ推定器３１の後段のヒット範囲切出器１１１は、前述と同様に、不要位相変化φ１（ｈ）から、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１）を抽出する。
なお、ヒット幅Ｈは、前述の実施の形態３（図８）における不要位相変化φ３（ｈ）のヒット幅とは異なる。
【０１２２】
不要位相変化φ２（ｈ）においては、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待されるが、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差は残存している可能性が高い。
【０１２３】
そこで、ヒット範囲切出器１１１の後段の位相フィッティング器１２１は、不要位相変化φ２（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１）を取得する。
【０１２４】
不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φ２（ｈ）に対して、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を適用することにより、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差を低減できているものと期待される。
【０１２５】
以上のように、この発明の実施の形態４（図９）による不要位相変化推定器２１Ｃは、入力された不要位相変化φ１（ｈ）に対して、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出するヒット範囲切出器１１１と、入力された不要位相変化φ２（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１と、を備えている。
【０１２６】
すなわち、ヒット範囲切出器１１１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出する。
位相フィッティング器１２１は、入力されたヒット範囲切出器１１１からの不要位相変化φ２（ｈ）に対して、設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する。
【０１２７】
これにより、前述の実施の形態１、２と同様の効果を奏するとともに、実施の形態３と同様に、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況でも、不要位相変化の推定誤差を低減して、高精度に位相補償を行うことができ、換言すれば、再生画像のぼけの発生を低減することができる。
【０１２８】
ところで、前述の実施の形態３（図８）とこの発明の実施の形態４（図９）とを比較すると、構成的には、位相フィッティング器１２１とヒット範囲切出器１１１の順序が入れ替わっている点のみが相違しているが、この相違点による効果の違いについて述べる。
【０１２９】
前述（図８）の構成では、ＰＧＡ推定器３１の直後に位相フィッティング器１２１が配置されているので、位相フィッティング器１２１が出力する不要位相変化φ３（ｈ）においては、端部付近の大きな推定誤差の影響が広いヒット範囲に伝播する可能性がある。これは特に、最小２乗法の次数を低くした場合に顕著になる。
つまり、図８の場合、位相フィッティング器１２１の後段のヒット範囲切出器１１１で抽出するヒット幅にも上記誤差の影響が漏れ込んでくる可能性がある。
【０１３０】
これに対し、図９の構成によれば、ヒット範囲切出器１１１により先に端部のデータを捨てた後に、位相フィッティング器１２１により最小２乗法を適用するので、図８の構成による上記誤差伝播の発生を低減することができる。
【０１３１】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３、４（図８、図９）では、不要位相変化推定器２１Ｂ、２１Ｃ内に単一のヒット範囲切出器１１１を設けたが、図１０のように、不要位相変化推定器２１Ｄ内において、位相フィッティング器１２１の前後に、第１ヒット範囲切出器１５１および第２ヒット範囲切出器１５２を設けてもよい。
【０１３２】
図１０はこの発明の実施の形態５による不要位相変化推定器２１Ｄの構成を示すブロック図であり、図１１は不要位相変化推定器２１Ｄの処理内容を示す説明図である。また、この発明の実施の形態５に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【０１３３】
図１０において、不要位相変化推定器２１Ｄは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、第１ヒット範囲切出器１５１を備え、さらに、ヒット範囲切出器１１１の後段に、位相フィッティング器１２１を介して、第２ヒット範囲切出器１５２を備えている。
【０１３４】
第１ヒット範囲切出器１５１は、運動補償に用いるレンジヒストリと同じヒット幅Ｈ０のデータ列（不要位相変化φ１（ｈ））から、ヒット幅Ｈ０以下で、かつ、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上の中間的なヒット幅Ｈ１のデータ列（不要位相変化φ２１（ｈ））を抽出する。
【０１３５】
第２ヒット範囲切出器１５２は、位相フィッティング器１２１を介した中間的なヒット幅Ｈ１のデータ列（不要位相変化φ３（ｈ））から、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのデータ列（不要位相変化φ２２（ｈ））を抽出する。
【０１３６】
次に、図１〜図４、図１０および図１１を参照しながら、この発明の実施の形態５による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｄ内において、位相フィッティング器１２１の前後に第１ヒット範囲切出器１５１および第１ヒット範囲切出器１５２が設けられた点を除けば、他の処理は前述と同様である。
【０１３７】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図１１）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｄ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１３８】
また、この場合も、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１３９】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１４０】
さらに、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１４１】
このため、まず、ＰＧＡ推定器３１の後段の第１ヒット範囲切出器１５１は、不要位相変化φ１（ｈ）から、以下の式（７）のように、中間的なヒット幅Ｈ１（Ｈ≦Ｈ１≦Ｈ０）の不要位相変化φ２１（ｈ）を抽出する。
【０１４２】
【数７】
【０１４３】
なお、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）、φ２１（ｈ）のイメージは、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示した通りである。
これにより、不要位相変化φ２１（ｈ）においては、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待される。ただし、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差は残存している可能性が高い。
【０１４４】
そこで、第１ヒット範囲切出器１５１の後段の位相フィッティング器１２１は、不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用し、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ１／２、−Ｈ１／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ１／２−２、Ｈ１／２−１）を取得する。
【０１４５】
不要位相変化φ３（ｈ）のイメージは、図１１（ｄ）に示した通りである。
不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、さらに、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を適用することにより、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差を低減できているものと期待される。
【０１４６】
ただし、最小２乗法を適用する際に、たまたま不要位相変化φ２１（ｈ）のヒット端部付近で、受信信号の性質の影響で誤差が増大していた場合には、端部付近で最小２乗法のフィッティングに失敗して推定誤差も増大する可能性がある。
【０１４７】
そこで、端部付近での最小２乗法のフィッティング失敗の可能性を考慮して、位相フィッティング器１２１の後段に、さらに第２ヒット範囲切出器１５２が設けられている。
第２ヒット範囲切出器１５２は、不要位相変化φ３（ｈ）のヒット端部の付近のデータを捨てて、以下の式（８）のように、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）を取得する。
【０１４８】
【数８】
【０１４９】
実際には、まず、最終的なヒット幅Ｈに対して少し広げたヒット幅Ｈ１が設定され、その後、さらに広げたヒット幅Ｈ０が設定される。
ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）のイメージは、図１１（ｅ）に示した通りである。
【０１５０】
以上のように、この発明の実施の形態５（図１０、図１１）による不要位相変化推定器２１Ｄは、第１ヒット範囲切出器１５１と、位相フィッティング器１２１と、第２ヒット範囲切出器１５２と、を備えている。
【０１５１】
第１ヒット範囲切出器１５１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈ以上でレンジ補償後のレンジヒストリのヒット幅Ｈ０以下の中間的なヒット幅Ｈ１（Ｈ≦Ｈ１≦Ｈ０）の不要位相変化φ２１（ｈ）を出力する。
【０１５２】
位相フィッティング器１２１は、第１ヒット範囲切出器１５１からの不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を、中間的なヒット幅Ｈ１の不要位相変化φ３（ｈ）として出力する。
第２ヒット範囲切出器１５２は、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）を出力する。
【０１５３】
これにより、前述の実施の形態１〜４と同等の効果を奏するとともに、最小２乗法を適用した際にヒット端部で大きくなる可能性がある推定誤差を低減することが可能となる。
【０１５４】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図１０）では、位相フィッティング器１２１の前後に、第１ヒット範囲切出器１５１および第２ヒット範囲切出器１５２を設けたが、図１２のように、不要位相変化推定器２１Ｅ内において、位相フィッティング器１２１の前段に分割ヒット範囲切出器１６１を設け、位相フィッティング器１２１の後段にヒット範囲切出器１１１を設けてもよい。
【０１５５】
図１２はこの発明の実施の形態６による不要位相変化推定器２１Ｅの構成を示すブロック図であり、図１３は不要位相変化推定器２１Ｅの処理内容を示す説明図である。また、この発明の実施の形態６に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【０１５６】
図１２において、不要位相変化推定器２１Ｅは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、分割ヒット範囲切出器１６１を備え、さらに、分割ヒット範囲切出器１６１の後段に、位相フィッティング器１２１を介して、ヒット範囲切出器１１１を備えている。
分割ヒット範囲切出器１６１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）から、範囲の分割も許容した切出範囲から、不要位相変化φｃ（ｈ）を抽出する。
【０１５７】
次に、図１〜図４、図１２および図１３を参照しながらこの発明の実施の形態６による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｅ内において、位相フィッティング器１２１の前段に分割ヒット範囲切出器１６１が設けられた点を除けば、他の構成は前述の実施の形態３（図８）と同様である。
【０１５８】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図１１）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｄ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１５９】
また、この場合も、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１６０】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
ここでは、特に、或る複数の区分的なヒット範囲において不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような場合を想定し、この場合に不要位相変化の推定精度を向上させることを目的としている。
【０１６１】
図１３において、図１３（ａ）は不要位相変化φ１（ｈ）のイメージであり、複数の区分的なヒット範囲において不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような状況を示している。
【０１６２】
図１３（ａ）において、特定ヒット範囲Ａ、Ｂでは、推定誤差が増大していると考えられ、このような不要位相変化の推定誤差が大きい特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータで位相補償を行うと、画像のぼけが残存することになるうえ、場合によっては画像のぼけ量が位相補償前の状態よりも大きくなる可能性がある。
【０１６３】
そこで、分割ヒット範囲切出器１６１は、このような推定誤差が大きくなっている可能性がある特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てて、推定誤差が小さいと期待されるヒット範囲のデータのみを切出して、不要位相変化φｃ（ｈ）として位相フィッティング器１２１に入力する。
【０１６４】
ただし、不要位相変化φｃ（ｈ）におけるデータ存在ヒット範囲は、これまでのように連続的な範囲ではなく、図１３（ｂ）に示すように、飛び飛びの範囲になることも有り得る。また、図１３（ｂ）内の特定ヒット範囲Ａのように、データ欠落範囲が、最終的な画像再生に用いるヒット幅Ｈ内に含まれることも許容する。
【０１６５】
続いて、位相フィッティング器１２１は、図１３（ｃ）に示すように、不要位相変化φｃ（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とした不要位相変化φ３（ｈ）を取得する。
【０１６６】
最小２乗法においては、推定された各次元の係数に基づいて、任意のヒットｈの値を計算することができるので、不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φｃ（ｈ）でデータが欠落した特定ヒット範囲Ａ、Ｂの領域のデータ（実線参照）も、当然ながら取得することが可能となる。
【０１６７】
すなわち、不要位相変化φ３（ｈ）は、ｈ＝−Ｈ０／２、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−１のヒット範囲で得られる。
以下、前述と同様に、ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）から、最終的に画像再生に使うヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出する。
【０１６８】
以上のように、この発明の実施の形態６（図１２、図１３）による不要位相変化推定器２１Ｅは、分割ヒット範囲切出器１６１と、位相フィッティング器１２１と、ヒット範囲切出器１１１と、を備えている。
【０１６９】
分割ヒット範囲切出器１６１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）から、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度の予測結果を踏まえて設定された特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てて、特定ヒット範囲Ａ、Ｂ以外のヒット範囲の不要位相変化φｃ（ｈ）を抽出する。
【０１７０】
位相フィッティング器１２１は、特定ヒット範囲Ａ、Ｂでデータが欠落する分割ヒット範囲切出器１６１からの不要位相変化φｃ（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する
ヒット範囲切出器１１１は、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）から、最終的に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出して、位相補償回路２２に入力する。
【０１７１】
これにより、前述の実施の形態１〜４と同様の効果を奏するとともに、最小２乗法を適用した際にヒット端部で大きくなる可能性がある推定誤差を低減することができる。
特に、複数の区分的な特定ヒット範囲Ａ、Ｂで不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような場合を想定して、特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てることにより、不要位相変化の推定精度を向上させることができる。
【０１７２】
なお、上記実施の形態１〜６による不要位相変化推定器２１、２１Ａ〜２１Ｅは、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）を、公知のＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法の原理を利用して推定するＰＧＡ推定器３１を備えている。
これにより、一般的なＰＧＡ法で位相補償する場合に発生する補償誤差（換言すれば、不要位相変化の推定誤差）を低減することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１ レーダ観測器、２ レーダ画像化器、３ 送信機、４ 送受切換器、５ 送受信アンテナ、６ 受信機、７ レンジ圧縮器、１１ レンジヒストリ切出器、１２ レンジ補償器、１３ 位相補償器、１４ クロスレンジ圧縮器、２１、２１Ａ〜２１Ｅ 不要位相変化推定器、２２ 位相補償回路、３１ ＰＧＡ推定器、１１１ ヒット範囲切出器、１２１ 位相フィッティング器、１５１ 第１ヒット範囲切出器、１５２ 第２ヒット範囲切出器、１６１ 分割ヒット範囲切出器、Ａ、Ｂ 特定ヒット範囲、Ｈ 最適的なヒット幅、Ｈ０ 切出後のヒット幅、Ｈ１ 中間的なヒット幅、ｒ レンジ（レンジセル）、Ｓ、Ｓ０（ｒ，ｈ）、Ｓ１（ｒ，ｈ）、Ｓ２（ｒ，ｈ）、Ｓ３（ｒ，ｈ） レンジヒストリ、Ｔ 目標、Ｕ（ｒ，ｆ） レーダ画像、φ１（ｈ）、φ２（ｈ）、φ２１（ｈ）、φ２２（ｈ）、φ３（ｈ）、φｃ 不要位相変化。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観測対象となる目標の電波画像を取得する画像レーダ装置に関し、特に目標と画像レーダ装置との間の距離の時間変化の影響で発生する画像のぼけを、受信信号そのものに基づいて補償する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像レーダ装置においては、送信機から発生した高周波信号を、送受切換器および送受信アンテナを介して目標に照射し、目標で散乱された高周波信号の一部を、送受信アンテナおよび送受切換器を介して受信機で受信し、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを得る、という一連の処理を、目標と画像レーダ装置との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行し、得られたレンジプロフィールの時間履歴（以下、「レンジヒストリ」という）を画像再生処理することにより目標のレーダ画像を得ている。
【０００３】
レーダ画像を得る代表的なレーダ装置としては、合成開口レーダ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｄａｒ：ＳＡＲ）と、逆合成開口レーダ（Ｉｎｖｅｒｓｅ ＳＡＲ：ＩＳＡＲ）とが挙げられる。
【０００４】
ＳＡＲは、たとえば地表面などの観測対象を、レーダ装置（レーダプラットフォーム）が空間内を移動しながら観測し、得られたレンジプロフィールを適切に合成することにより、あたかも大口径のアンテナを空間に配置したような効果を得て、高分解能なレーダ画像を得るシステムである。
【０００５】
逆に、ＩＳＡＲは、運動する目標をレーダ装置で観測することにより、ＳＡＲと同様の効果を得て、高分解能なレーダ画像を得るシステムである。この場合、たとえば、目標に固定された座標系内でのレーダ位置の変化を考えれば、ＳＡＲと同じ効果が得られることが分かる。
【０００６】
ＳＡＲ／ＩＳＡＲの画像再生処理としては、多数の種類が提案されているが、以下では、一例としてレンジドップラー画像再生の概要について説明する。
レンジドップラー画像再生においては、目標上の反射点を、レーダ装置からの距離を表すレンジと、目標とレーダ装置との間の相対運動で発生するドップラー周波数差とで、分離してレーダ画像を得ている。
【０００７】
上記レーダ画像は、すでに得られたレンジヒストリを、観測の繰り返し方向にフーリエ変換することにより得られる。
以下、観測繰り返しの順番を「ヒット」といい、第ｈ本目のレンジプロフィールを得たときの観測順番を、「第ｈヒット」という。また、繰り返し方向を、単に「ヒット方向」という。
【０００８】
なお、等時間間隔でデータを観測する場合においては、ヒットは、それぞれの観測開始時刻に比例する。
以下の説明においては、等時間間隔の観測を想定している。
【０００９】
この処理は、レンジに直交するクロスレンジ方向の分解能を向上させることから、「クロスレンジ圧縮」と呼ばれる。
ただし、このクロスレンジ圧縮処理においては、目標上の反射点が、目標とレーダ装置との間の相対運動の影響によって、観測中に以下の条件（ａ）、（ｂ）となった場合に、レーダ画像にぼけが生じることが知られている。
【００１０】
（ａ）目標上の反射点が、レンジ分解能セルを越えて移動する。
（ｂ）目標上の反射点の位相が、（ドップラー周波数の時間変化を引き起こす）時間に対する２次以上の変化成分を含む。
【００１１】
そこで、レーダ画像再生処理においては、上記条件（ａ）、（ｂ）を補償するための運動補償処理が必要になる。
特に、上記条件（ａ）、（ｂ）がセンサで計測不可能な場合（たとえば、ＳＡＲにおいて、レーダプラットフォームに搭載する運動センサの精度が低い場合、または、ＩＳＡＲにおいて、運動が未知の目標を観測する場合）には、受信信号そのものから上記条件（ａ）、（ｂ）の補償量を推定して補償するオートフォーカスが必要になる。
【００１２】
画像レーダにおけるオートフォーカスは、以下の補償（Ａ）、（Ｂ）に大別され、各補償（Ａ）、（Ｂ）ごとに、それぞれ様々な方法が提案されている。
（Ａ）条件（ａ）を推定して補償するレンジ補償。
（Ｂ）条件（ｂ）を推定して補償する位相補償。
【００１３】
基本的には、まずレンジ補償（Ａ）を行うことにより、各反射点のレンジ分解能セルを越えた移動を除去した後に、１つ以上のレンジ分解能セル上のヒット方向に並ぶ受信信号に基づいて位相補償（Ｂ）を行う。
位相補償（Ｂ）の有力な方法の１つとして、ＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法が挙げられる（たとえば、特許文献１、特許文献２参照）
【００１４】
ＰＧＡ法においては、注目するレンジ分解能セルに存在する孤立反射点に生じた「位相誤差の一次微分」を計算し、位相誤差の一次微分値を積分することにより、２次以上の位相変化（以下、「不要位相変化」という）を推定する。
特に、複数のレンジ分解能セル孤立反射点の位相誤差の一次微分値を加算することにより、雑音の影響は低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第４，９２４，２２９号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従来の画像レーダ装置では、特許文献１、特許文献２に記載された位相補償法（ＰＧＡ法）によれば、雑音の影響が低減されるものの、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルの反射点の数や位置関係、不要位相変化の次数など）によっては、不要位相変化の推定誤差（たとえば、全ヒットにわたる推定誤差や、或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差）が増大する可能性があるという課題があった。
【００１７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定する際に、受信信号の条件によっては発生する可能性がある「全ヒットにわたる推定誤差」、または「或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差」の影響を低減することにより、位相補償精度の向上、ひいては、再生されたレーダ画像の分解能向上を実現した画像レーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明に係る画像レーダ装置は、目標のレンジプロフィールを取得するレーダ観測器と、レンジプロフィールのレンジヒストリに基づいてレーダ画像を生成するレーダ画像化器とからなる画像レーダ装置であって、レーダ観測器は、高周波信号を発生する送信機と、高周波信号を目標に照射するとともに目標で散乱された高周波信号の一部を受信する送受信アンテナと、送受信アンテナを介して目標からの受信信号を取り込む受信機と、送信機からの高周波信号を送受信アンテナに送出するとともに送受信アンテナからの受信信号を受信機に入力する送受切換器と、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器と、を備え、レンジプロフィールを取得する一連の処理を、目標とレーダ観測器との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリを取得し、レーダ画像化器は、レンジヒストリをクロスレンジ圧縮することにより、目標上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現したレーダ画像を得るために、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅以上のヒット幅のレンジヒストリに対して、目標とレーダ観測器との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器と、レンジ補償器によるレンジ補償後のレンジヒストリ上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器と、不要位相変化推定器で得られた不要位相変化に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリから、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、位相補償精度を向上させて、再生されたレーダ画像の分解能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る画像レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１内のレーダ観測器の構成を示すブロック図である。
【図３】図１内のレーダ画像化器の構成を示すブロック図である。
【図４】図３内の位相補償器の構成を示すブロック図である。
【図５】図４内の不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態１による位相補償器の処理内容を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態３による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態５による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態５による不要位相変化推定器の処理内容を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態６による不要位相変化推定器の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態６による不要位相変化推定器の処理内容を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る画像レーダ装置の全体構成を示すブロック図である。
図１において、画像レーダ装置は、レーダ観測器１と、レーダ画像化器２と、により構成されている。
【００２２】
レーダ観測器１は、目標Ｔのレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成するために必要なレンジヒストリＳ（レンジプロフィールの時間履歴）を得るための観測を行う。
レーダ画像化器２は、レーダ観測器１で得られたレンジヒストリＳに基づいて、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
【００２３】
図２は図１内のレーダ観測器１の構成を示すブロック図である。
図２において、レーダ観測器１は、高周波信号を発生する送信機３と、送受切換器４と、送受信アンテナ５と、受信信号を増幅および検波する受信機６と、レンジ圧縮器７と、を備えている。
【００２４】
送受切換器４は、送信時と受信時とで、信号の流れる方向を切り換える。
送受信アンテナ５は、目標Ｔに向けて電波を照射するとともに、目標Ｔからの散乱電波を受信する。
レンジ圧縮器７は、受信機６で得られた受信信号のレンジ分解能を、送信波形の情報に基づき高分解能化し、高分解能化したレンジプロフィールを取得してレーダ画像化器２に入力する。
【００２５】
図３は図１内のレーダ画像化器２の構成を示すブロック図である。
図３において、レーダ画像化器２は、レンジヒストリ切出器１１と、レンジ補償器１２と、位相補償器１３と、クロスレンジ圧縮器１４と、を備えている。
【００２６】
レンジヒストリ切出器１１は、レーダ観測器１から入力されたレンジヒストリＳに基づき、指定された切出し開始ヒットおよび指定されたヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出す。
レンジ補償器１２は、レンジヒストリ切出器１１で切出されたレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行う。具体的には、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ以上のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動で発生する、観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償する。
【００２７】
位相補償器１３は、レンジヒストリ切出器１１およびレンジ補償器１２を介して入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償を行う。
クロスレンジ圧縮器１４は、位相補償器１３で得られた位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）のクロスレンジ圧縮を行い、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
【００２８】
図４は図３内の位相補償器１３の構成を示すブロック図である。
図４において、位相補償器１３は、不要位相変化推定器２１および位相補償回路２２を備えている。
【００２９】
不要位相変化推定器２１は、レンジ補償器１２で得られたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化を推定する。
具体的には、不要位相変化推定器２１は、レンジ補償器１２から得られるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）のドップラー周波数方向のぼけの原因となる不要位相変化（ヒットに対する２次以上の変化成分）の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈの範囲での不要位相変化φ２（ｈ）の値を推定して、位相補償回路２２に入力する。
【００３０】
位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１から得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償器１２から得られたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）のうちの、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の不要位相変化を補償する。
【００３１】
具体的には、位相補償回路２２は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ分だけ切出したレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化成分を補償して、クロスレンジ圧縮器１４に入力する。
【００３２】
図５は図４内の不要位相変化推定器２１の構成を示すブロック図である。
図５において、不要位相変化推定器２１は、ＰＧＡ推定器３１およびヒット範囲切出器１１１を備えている。
【００３３】
ＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償器１２から入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）を、位相補償法の一種であるＰＧＡ法の原理にしたがって推定し、ヒット範囲切出器１１１に入力する。
ヒット範囲切出器１１１は、ＰＧＡ推定器３１から得られた不要位相変化φ１（ｈ）に基づき、最終的に画像化に用いるヒット範囲のレンジヒストリに対応するヒット範囲のデータを切出して、不要位相変化φ２（ｈ）として位相補償回路２２に入力する。
【００３４】
次に、図６を参照しながら、図１〜図５に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
図６は位相補償器１３の処理内容を示す説明図であり、図６（ｂ）〜図６（ｅ）において、共通の横軸はヒットｈを表し、縦軸はレンジｒ、不要位相変化レベルを表している。
【００３５】
図６（ａ）はレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表している。
図６（ｂ）はＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表しており、ヒットｈごとに１つの不要位相変化φ１（ｈ）が得られる状態を示している。
【００３６】
図６（ｃ）は不要位相変化φ１（ｈ）、φ２（ｈ）の値の具体的な変化イメージを表しており、細実線は不要位相変化φ１（ｈ）、太実線は不要位相変化φ２（ｈ）を示している。
図６（ｄ）は不要位相変化φ２（ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表しており、 図６（ｅ）はレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を格納する配列イメージを図式的に表している。
【００３７】
まず、レーダ観測器１（図２）においては、従来装置と同様に、送信機３から高周波信号を発生し、送受切換器４および送受信アンテナ５を介して、高周波信号を目標Ｔに照射する。
また、レーダ観測器１は、目標Ｔで散乱された高周波信号の一部を、送受信アンテナ５および送受切換器４を介して、受信機６で受信する。
【００３８】
レンジ圧縮器７は、受信信号のレンジ方向の分解能を、一般的なパルス圧縮などで向上させて、レンジプロフィールを得る。
以上のレーダ観測器１による一連処理は、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行され、これにより、レンジヒストリＳ（レンジプロフィールの時間履歴）が得られる。
【００３９】
レンジヒストリＳは、ヒットｈと、レンジセル番号（以下、単に「レンジ」、「レンジセル」ともいう）ｒと、を軸とする２次元配列で与えられる。各配列要素には、各ヒットｈにおける、各レンジセルｒの複数の反射点の振幅および位相情報を含む複素数値が格納される。
【００４０】
続いて、レーダ画像化器２（図３）においては、レーダ観測器１で得られたレンジヒストリＳを処理して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成する。
まず、レンジヒストリ切出器１１は、レーダ観測器１から入力されたレンジヒストリＳに基づき、指定された切出し開始位置、および、入力されたヒット幅以下の指定されたヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出して、レンジ補償器１２に入力する。
【００４１】
すなわち、レンジヒストリ切出器１１は、レーダ画像再生および運動補償（レーダ画像再生の前処理）で用いるヒット位置およびヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を、レーダ観測器１から切出す。
【００４２】
ここでは、レンジセル数をＲで表し、レンジｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１、とする。
また、図６のように、切出したヒット幅Ｈ０を偶数とし、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、と番号付ける。
【００４３】
なお、ヒット幅Ｈ０が奇数の場合は、ヒットｈ＝−（Ｈ０−１）／２、・・・、０、・・・、（Ｈ０−１）／２とすればよいが、以下では、偶数／奇数の場合分けが煩雑になるので、ヒット幅Ｈ０が偶数の場合のみについて説明する。ヒット幅Ｈ０が奇数の場合も、以下の処理はそのまま適用できるのは言うまでもない。
【００４４】
また、レーダ画像化器２（図３）においては、画像再生や運動補償に用いるヒット幅Ｈ以上の幅でレンジヒストリＳを収集し、収集されたレンジヒストリＳから、必要なヒット位置およびヒット幅のデータを切出して画像化するような運用（たとえば、切出し位置を連続的に変えて動画像を得るような場合）を想定して、レーダ画像化器２の初段にレンジヒストリ切出器１１が配置されている。
【００４５】
なお、レーダ観測器１において、画像再生や運動補償に用いるのと同じヒット幅Ｈ０のレンジヒストリのみを収集するような運用も当然考えられ、この場合には、切出処理そのものは不要となる。
ただし、この場合も、レンジヒストリ切出器１１による切出処理は、入力されたレンジヒストリＳと同じヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）を切出す処理と等価なので、汎用性をもたせる意味で、レーダ画像化器２はレンジヒストリ切出器１１を含むものとする。
【００４６】
続いて、レンジ補償器１２は、レンジヒストリ切出器１１で得られた切出し後のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、既存のレンジ補償処理を適用して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動の影響で発生した、各反射点のレンジセル移動成分を補償する。
なお、具体的なレンジ補償処理は、種々の公知文献（特許第３３６０５６２号公報、特開２００６−３４３２９０号公報など）において参照することができる。
【００４７】
レンジ補償器１２から得られるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）は、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、であり、レンジｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１、である。
レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）においては、各反射点のレンジ移動成分が補償されているので、図６（ａ）のように、各反射点は、全ヒットｈにわたって、それぞれ同じレンジセルｒ内に留まる。
【００４８】
次に、位相補償器１３（図４）は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上に残存する「各反射点の位相の時間ｔに対する（または、ヒットｈに対する）２次以上の変化成分（不要位相変化φ２（ｈ））」を推定して補償する。
【００４９】
一般に、或る時刻ｔにおける受信信号の位相φ（ｔ）［ｒａｄ］と、瞬時のドップラー周波数ｆｄ（ｔ）［Ｈｚ］との間には、以下の式（１）で表される周知の関係がある。
【００５０】
【数１】
【００５１】
式（１）から明らかなように、ドップラー周波数ｆｄ（ｔ）は、位相φ（ｔ）に２次以上の時間変化成分が含まれれば、１次以上の時間変化が生じるので、各反射点を、レンジとドップラー差とで分離して目標Ｔを画像化する場合、各反射点の像は、ドップラー周波数ｆｄ（ｔ）方向に画像ぼけが発生することになる。
したがって、上記画像ぼけを解消するためには、図３、図４のように、位相補償器１３が必要となる。
【００５２】
なお、不要位相変化φ１（ｈ）は、前述のように、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置の変化の影響によって発生するが、相対位置の変化によって発生する見込角の変化が小さい場合には、レーダ観測器１と目標Ｔの重心との間の距離変化（時間に対する２次以上の成分）によって発生するものと見なすことができる。また、レーダ観測器１から目標Ｔまでの距離に比べて、目標Ｔの大きさが十分に小さい場合には、距離変化は全反射点に共通なものと見なすことができる。
【００５３】
したがって、近似的に、不要位相変化φ１（ｈ）も、全反射点で一致するものと見なすことができる。
ここでは、上記近似条件が成立する範囲での適用を想定しており、前述のＰＧＡ法（位相補償法）も、上記近似条件が成立する範囲での適用が想定されている。
【００５４】
位相補償器１３（図４）に入力されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）は、不要位相変化推定器２１および位相補償回路２２の両方に入力される。
不要位相変化推定器２１（図５）内のＰＧＡ推定器３１は、公知のＰＧＡ法の原理に基づいて、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の不要位相変化φ１（ｈ）を推定する。
ＰＧＡ法に基づく不要位相変化φ１（ｈ）の推定方法については、たとえば前述の特許文献１に詳述されているので、以下に要点のみを述べる。
【００５５】
一般に、目標Ｔ上の或る反射点に着目した場合、その反射点の受信信号ｇ０（ｈ）の位相には、反射点の位相やドップラー位置に関する１次以下の位相変化に画像ぼけの原因となる不要位相変化φｅ（ｈ）が含まれる。
【００５６】
この場合、反射点がぼけているので、反射点のドップラー位置を正確に推定することは困難であるが、反射点のドップラー位置の情報に基づき、受信信号ｇ０（ｈ）から１次の位相変化をできるだけ補償した結果をｇ（ｈ）とする。
ここで、理想の（一次の位相変化が完全に除去された）状態においては、不要位相変化φｅ（ｈ）と補償後の受信信号ｇ（ｈ）との間には、以下の式（２）で示す関係が成立する。
【００５７】
【数２】
【００５８】
ＰＧＡ法においては、式（２）の関係を利用して、不要位相変化の一次微分値を取得して、これを積分することにより、最終的な不要位相変化φ１（ｈ）を得る。
特に、受信機６の雑音の影響を低減するために、式（２）の関係を、複数のレンジセルｒについて取得して、これを平均処理することができる。
【００５９】
また、同じレンジセルｒに複数の反射点が存在する場合を想定して、周波数軸上でウィンドウをかける処理や、推定された不要位相変化φ１（ｈ）に基づいてレンジヒストリを位相補償したうえで、再度の推定処理を行うシーケンス処理を繰り返すことにより、段階的に不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度を向上させる方法なども含まれる。
【００６０】
ＰＧＡ推定器３１は、上記公知のＰＧＡ法を用いて、入力されたレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に対する不要位相変化φ１（ｈ）を得る。
図６（ｂ）のように、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の不要位相変化φ１（ｈ）については、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）（図６（ａ））と同じように、ヒットｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１、のヒット範囲で値が得られる。
【００６１】
従来装置のＰＧＡ処理では、以上のように得られた不要位相変化φ１（ｈ）を用いて、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償が行われている。
公知のＰＧＡ処理は、有力な方法ではあるが、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルｒの反射点の数や位置関係、不要位相変化φ１（ｈ）の次数など）によっては、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差（たとえば全ヒットにわたる推定誤差や、或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差）が増大する可能性がある。
【００６２】
そこで、この発明の実施の形態１（図１〜図６）においては、特に、ヒットｈの中央付近（−Ｈ／２〜Ｈ／２−１）では、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が比較的高いものの、ヒットｈの端部付近（−Ｈ０／２〜−Ｈ／２−１、Ｈ／２〜Ｈ０／２−１）では、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が比較的低くなる、という状況を想定する。
【００６３】
たとえば、図６（ｂ）において、ヒットの端部付近では、相対運動の影響とは異なる位相変化が発生しているような状況をイメージしている。
このような場合に、全ヒットｈの不要位相変化φ１（ｈ）（推定値）を用いて位相補償を行うと、不要位相変化の推定誤差の影響で画像ぼけが残存し、場合によっては画像ぼけが増大する可能性もある。
【００６４】
したがって、不要位相変化推定器２１は、上記のような推定誤差の特性を仮定して、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上の広いヒット幅Ｈ０（≧Ｈ）でレンジ補償を行い、ＰＧＡ法による不要位相変化φ１（ｈ）を推定したうえで、不要位相変化φ１（ｈ）のうち、誤差が発生している可能性がある不要な端部の推定結果を捨てて、位相補償に本来必要な不要位相変化φ２（ｈ）を最終的に取得する。
【００６５】
なお、処理順序の都合上、ヒット幅Ｈ０でレンジ補償を行い、不要位相変化φ１（ｈ）を推定するという説明を先にしたが、本来的には、まず、画像化に必要なヒット幅Ｈが定まり、その後に、ヒット幅Ｈ以上の適当なヒット幅Ｈ０が定まることになる。
【００６６】
具体的には、ヒット範囲切出器１１１は、ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）として、不要位相変化φ１（ｈ）のうちの中央付近（ｈ＝−Ｈ／２〜Ｈ／２−１）を、以下の式（３）のように抽出して、位相補償回路２２に入力する。
【００６７】
【数３】
【００６８】
ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を格納する配列のイメージは、図６（ｄ）に示した通りである。
また、不要位相変化φ２（ｈ）の値の変化のイメージは、図６（ｃ）内の太実線で示した通りである。
【００６９】
続いて、位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１から最終的に得られた不要位相変化φ２（ｈ）を用いて、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の位相補償を行う。
【００７０】
具体的には、まず、レンジ補償後のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）から、最終的に画像再生に用いるヒット幅ＨのレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を、以下の式（４）のように得る。
【００７１】
【数４】
【００７２】
ヒット幅ＨのレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を格納する配列のイメージは、図６（ｅ）に示した通りである。
また、位相補償回路２２は、以下の式（５）のように、レンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）の位相補償を行い、位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１；ｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１）を得る。
【００７３】
【数５】
【００７４】
これにより、クロスレンジ軸方向の画像ぼけの要因である不要位相変化φ２（ｈ）を補償することができる。
位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）は、クロスレンジ圧縮器１４に入力される。
【００７５】
最後に、レーダ画像化器２（図３）内のクロスレンジ圧縮器１４は、公知のクロスレンジ圧縮処理、すなわちヒットｈ方向の離散フーリエ変換を行うことにより、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）のクロスレンジ方向の分解能を向上させたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）（ｆ＝０、１、・・・、Ｈ／２−１；ｒ＝０、１、・・・、Ｒ−１）を、以下の式（６）のように取得する。
【００７６】
【数６】
【００７７】
なお、切出処理のヒット幅Ｈ０が最終的な画像再生用のヒット幅Ｈと一致する場合は、通常のＰＧＡ法を用いた場合の位相補償と一致するので、この発明の実施の形態１による上記方法は、ＰＧＡ法の自然な拡張方法の１つと位置付けられる。
【００７８】
以上のように、この発明の実施の形態１（図１〜図６）に係る画像レーダ装置は、目標Ｔのレンジプロフィールを取得するレーダ観測器１と、レンジプロフィールのレンジヒストリＳに基づいてレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を生成するレーダ画像化器２と、により構成されている。
【００７９】
レーダ観測器１（図２）は、高周波信号を発生する送信機３と、高周波信号を目標Ｔに照射するとともに目標Ｔで散乱された高周波信号の一部を受信する送受信アンテナ５と、送受信アンテナ５を介して目標Ｔからの受信信号を取り込む受信機６と、送信機３からの高周波信号を送受信アンテナ５に送出するとともに送受信アンテナ５からの受信信号を受信機６に入力する送受切換器４と、受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させてレンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器７と、を備えている。
【００８０】
レーダ観測器１は、レンジプロフィールを取得する一連の処理を、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行してレンジヒストリＳを取得する。
レーダ画像化器２（図３）は、レンジヒストリＳをクロスレンジ圧縮することにより、目標Ｔ上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現したレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）を得る。
【００８１】
レーダ画像化器２は、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈ以上のヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）に対して、目標Ｔとレーダ観測器１との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器１２を備えている。
【００８２】
また、レーダ画像化器２は、レンジ補償器１２によるレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットｈに対する２次以上の不要位相変化φ２（ｈ）の、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅Ｈの範囲での値を推定する不要位相変化推定器２１（図４、図５）を備えている。
【００８３】
さらに、レーダ画像化器２は、不要位相変化推定器２１で得られた不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、レンジ補償後のレンジヒストリから、最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路２２（図４）を備えている。
【００８４】
不要位相変化推定器２１（図５）は、何らかの方法で一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）のみを抽出するヒット範囲切出器１１１を含む。
【００８５】
これにより、一般的なＰＧＡ法で位相補償する場合に発生する補償誤差、すなわち、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を低減することができる。
すなわち、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化φ１（ｈ）を推定する際に、受信信号の条件によっては発生する可能性がある「全ヒットにわたる推定誤差」、または「或るヒット付近のみで増大する局所的な推定誤差」の影響を低減して、位相補償精度を向上させることができる。
【００８６】
特に、ＰＧＡ法において、受信信号の性質（たとえば、注目するレンジセルｒの反射点の数や位置関係、不要位相変化φ１（ｈ）の次数など）によって、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度が悪くなるような状況を想定して、あらかじめ画像再生に用いるヒット幅Ｈよりも広いヒット幅Ｈ０のレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償および不要位相変化推定を施したうえで、ここから誤差が発生している可能性がある不要な端部の推定結果を捨てて、位相補償に本来必要な不要位相変化φ２（ｈ）を最終的に得ることにより、仮定した不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差の影響を低減することができる。
この結果、再生されたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の分解能を向上させることができる。
【００８７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図５）では、不要位相変化推定器２１内にヒット範囲切出器１１１を設けたが、図７のように、ヒット範囲切出器１１１に代えて、位相フィッティング器１２１を設けてもよい。
図７はこの発明の実施の形態２による不要位相変化推定器２１Ａの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態２に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【００８８】
図７において、不要位相変化推定器２１Ａは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、前述（図５）のヒット範囲切出器１１１に代えて、位相フィッティング器１２１を備えている。
位相フィッティング器１２１は、入力した不要位相変化φ１（ｈ）に対し、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）として抽出し、位相補償回路２２に入力する。
【００８９】
次に、図１〜図４、図６および図７を参照しながら、この発明の実施の形態１による動作について説明する。
まず、レーダ観測器１（図１、図２）は、前述と同様に、レンジヒストリＳの取得処理を行い、レンジヒストリ切出器１１（図３）は、運動補償および画像再生に用いるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理を行う。
【００９０】
また、前述と同様に、レンジ補償器１２（図３、図６）は、切出したレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行い、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を取得し、不要位相変化推定器２１Ａ（図７）内のＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、不要位相変化φ１（ｈ）を取得する処理を行う。
【００９１】
以下、この発明の実施の形態２による不要位相変化推定器２１Ａ（図７）内の位相フィッティング器１２１は、最小２乗法を適用して、不要位相変化φ３（ｈ）を抽出し、位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２に入力する。
【００９２】
最後に、前述と同様に、位相補償回路２２は、不要位相変化推定器２１Ａからの不要位相変化φ３（ｈ）に基づき位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）を取得し、クロスレンジ圧縮器１４は、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）をクロスレンジ圧縮して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理を行う。
【００９３】
ここでは、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化φ１（ｈ）を推定した際に、受信信号の性質によっては、不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
また、特に、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が存在するような状況に対処することを目的としている。
【００９４】
上記推定誤差を低減するために、ＰＧＡ推定器３１の後段に設けられた位相フィッティング器１２１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）に対し、あらかじめ設定した次数の一般的な最小２乗法を適用し、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）を得る。
【００９５】
このように、最小２乗法を適用することにより、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を利用して、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を低減することができる。
【００９６】
なお、前述と同様に、レンジヒストリ切出器１１（図３）で切出すヒット幅Ｈ０を、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈと一致させることにより、不要位相変化φ１（ｈ）、φ３（ｈ）のヒット幅がいずれもＨとなる。
また、切出しヒット幅Ｈ＝Ｈ０の条件により、Ｓ１（ｒ，ｈ）と完全に一致する場合、位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２において、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのレンジ補償後のレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を、不要位相変化φ３（ｈ）を用いて位相補償する処理についても、前述と同様である。
【００９７】
以上のように、この発明の実施の形態２（図７）による不要位相変化推定器２１Ａは、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１を備えている。
【００９８】
これにより、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては増大する可能性がある不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差のうちの、特に同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差を、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を利用して低減することができるので、不要位相変化の推定精度を向上させることができる。
【００９９】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図５、図７）では、不要位相変化推定器２１、２１Ａ内にヒット範囲切出器１１１、位相フィッティング器１２１の一方を設けたが、図８のように、不要位相変化推定器２１Ｂ内にヒット範囲切出器１１１および位相フィッティング器１２１の両方を設けてもよい。
【０１００】
図８はこの発明の実施の形態３による不要位相変化推定器２１Ｂの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態３に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
図８において、不要位相変化推定器２１Ｂは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、位相フィッティング器１２１を備え、さらに、位相フィッティング器１２１の後段に、ヒット範囲切出器１１１を備えている。
【０１０１】
次に、図１〜図４、図６および図８を参照しながら、この発明の実施の形態３による動作について説明する。
まず、レーダ観測器１（図１、図２）は、前述と同様に、レンジヒストリＳの取得処理を行い、レンジヒストリ切出器１１（図３）は、運動補償および画像再生に用いるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理を行う。
【０１０２】
また、前述と同様に、レンジ補償器１２（図３、図６）は、切出したレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）のレンジ補償を行い、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）を取得し、不要位相変化推定器２１Ｂ（図８）内のＰＧＡ推定器３１は、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に基づき、不要位相変化φ１（ｈ）を取得する処理を行う。
【０１０３】
以下、この発明の実施の形態３による不要位相変化推定器２１Ｂ（図８）内の位相フィッティング器１２１は、最小２乗法を適用して、不要位相変化φ３（ｈ）を抽出し、ヒット範囲切出器１１１に入力する。
ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）から不要位相変化φ２（ｈ）を切出して位相補償器１３（図４）内の位相補償回路２２に入力する。
【０１０４】
位相補償回路２２は、前述と同様に、不要位相変化推定器２１Ｂからの不要位相変化φ２（ｈ）に基づき、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのレンジ補償後のレンジヒストリＳ２（ｒ，ｈ）を補償して、位相補償後のレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）を取得する。
最後に、クロスレンジ圧縮器１４は、レンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）をクロスレンジ圧縮して、レーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理を行う。
【０１０５】
この発明の実施の形態３においても、レーダ画像化器２（図３）内のレンジヒストリ切出器１１により切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１０６】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては、不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１０７】
さらに、特に、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１０８】
ＰＧＡ推定器３１の後段の位相フィッティング器１２１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の一般的な最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ０／２、−Ｈ０／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−２、Ｈ０／２−１）を得る。
【０１０９】
不要位相変化φ３（ｈ）においては、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質により、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待されるが、端部付近で増大する不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差の影響が含まれている可能性がある。
【０１１０】
そこで、ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）のうちの、推定誤差が増大している可能性が高く、かつ不要な、端部付近のデータを捨てて、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を取得する。
この処理は、前述の式（３）のように、不要位相変化φ１（ｈ）に基づき不要位相変化φ２（ｈ）を取得する処理と同様である。
これにより、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差を低減することができる。
【０１１１】
以上のように、この発明の実施の形態３（図８）による不要位相変化推定器２１Ｂは、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１を備えている。
【０１１２】
また、不要位相変化推定器２１Ｂは、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出するヒット範囲切出器１１１を備えている。
【０１１３】
これにより、前述と同様の効果を奏するとともに、同じレンジｒに存在する複数の反射点間の干渉の影響や雑音の影響で、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットｈの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況でも、不要位相変化φ２（ｈ）の推定誤差を低減して、高精度に位相補償を行うことができ、再生されたレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）のぼけの発生を低減することができる。
【０１１４】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３（図８）では、ヒット範囲切出器１１１の前段に位相フィッティング器１２１を設けたが、図９のように、ヒット範囲切出器１１１の後段に位相フィッティング器１２１を設けてもよい。
【０１１５】
図９はこの発明の実施の形態４による不要位相変化推定器２１Ｃの構成を示すブロック図である。また、この発明の実施の形態４に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
図９において、不要位相変化推定器２１Ｃは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、ヒット範囲切出器１１１を備え、さらに、ヒット範囲切出器１１１の後段に、位相フィッティング器１２１を備えている。
【０１１６】
次に、図１〜図４、図６および図９を参照しながら、この発明の実施の形態４による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｃ内のヒット範囲切出器１１１および位相フィッティング器１２１の処理順序が入れ替わったのみであり、他の処理は前述と同様である。
【０１１７】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図６）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｃ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１１８】
また、この発明の実施の形態４においても、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１１９】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１２０】
さらに、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１２１】
不要位相変化推定器２１Ｃにおいて、ＰＧＡ推定器３１の後段のヒット範囲切出器１１１は、前述と同様に、不要位相変化φ１（ｈ）から、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１）を抽出する。
なお、ヒット幅Ｈは、前述の実施の形態３（図８）における不要位相変化φ３（ｈ）のヒット幅とは異なる。
【０１２２】
不要位相変化φ２（ｈ）においては、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待されるが、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差は残存している可能性が高い。
【０１２３】
そこで、ヒット範囲切出器１１１の後段の位相フィッティング器１２１は、不要位相変化φ２（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ／２、−Ｈ／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ／２−２、Ｈ／２−１）を取得する。
【０１２４】
不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φ２（ｈ）に対して、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を適用することにより、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差を低減できているものと期待される。
【０１２５】
以上のように、この発明の実施の形態４（図９）による不要位相変化推定器２１Ｃは、入力された不要位相変化φ１（ｈ）に対して、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出するヒット範囲切出器１１１と、入力された不要位相変化φ２（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する位相フィッティング器１２１と、を備えている。
【０１２６】
すなわち、ヒット範囲切出器１１１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出する。
位相フィッティング器１２１は、入力されたヒット範囲切出器１１１からの不要位相変化φ２（ｈ）に対して、設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する。
【０１２７】
これにより、前述の実施の形態１、２と同様の効果を奏するとともに、実施の形態３と同様に、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況でも、不要位相変化の推定誤差を低減して、高精度に位相補償を行うことができ、換言すれば、再生画像のぼけの発生を低減することができる。
【０１２８】
ところで、前述の実施の形態３（図８）とこの発明の実施の形態４（図９）とを比較すると、構成的には、位相フィッティング器１２１とヒット範囲切出器１１１の順序が入れ替わっている点のみが相違しているが、この相違点による効果の違いについて述べる。
【０１２９】
前述（図８）の構成では、ＰＧＡ推定器３１の直後に位相フィッティング器１２１が配置されているので、位相フィッティング器１２１が出力する不要位相変化φ３（ｈ）においては、端部付近の大きな推定誤差の影響が広いヒット範囲に伝播する可能性がある。これは特に、最小２乗法の次数を低くした場合に顕著になる。
つまり、図８の場合、位相フィッティング器１２１の後段のヒット範囲切出器１１１で抽出するヒット幅にも上記誤差の影響が漏れ込んでくる可能性がある。
【０１３０】
これに対し、図９の構成によれば、ヒット範囲切出器１１１により先に端部のデータを捨てた後に、位相フィッティング器１２１により最小２乗法を適用するので、図８の構成による上記誤差伝播の発生を低減することができる。
【０１３１】
実施の形態５．
なお、上記実施の形態３、４（図８、図９）では、不要位相変化推定器２１Ｂ、２１Ｃ内に単一のヒット範囲切出器１１１を設けたが、図１０のように、不要位相変化推定器２１Ｄ内において、位相フィッティング器１２１の前後に、第１ヒット範囲切出器１５１および第２ヒット範囲切出器１５２を設けてもよい。
【０１３２】
図１０はこの発明の実施の形態５による不要位相変化推定器２１Ｄの構成を示すブロック図であり、図１１は不要位相変化推定器２１Ｄの処理内容を示す説明図である。また、この発明の実施の形態５に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【０１３３】
図１０において、不要位相変化推定器２１Ｄは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、第１ヒット範囲切出器１５１を備え、さらに、ヒット範囲切出器１１１の後段に、位相フィッティング器１２１を介して、第２ヒット範囲切出器１５２を備えている。
【０１３４】
第１ヒット範囲切出器１５１は、運動補償に用いるレンジヒストリと同じヒット幅Ｈ０のデータ列（不要位相変化φ１（ｈ））から、ヒット幅Ｈ０以下で、かつ、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上の中間的なヒット幅Ｈ１のデータ列（不要位相変化φ２１（ｈ））を抽出する。
【０１３５】
第２ヒット範囲切出器１５２は、位相フィッティング器１２１を介した中間的なヒット幅Ｈ１のデータ列（不要位相変化φ３（ｈ））から、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈのデータ列（不要位相変化φ２２（ｈ））を抽出する。
【０１３６】
次に、図１〜図４、図１０および図１１を参照しながら、この発明の実施の形態５による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｄ内において、位相フィッティング器１２１の前後に第１ヒット範囲切出器１５１および第１ヒット範囲切出器１５２が設けられた点を除けば、他の処理は前述と同様である。
【０１３７】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図１１）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｄ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１３８】
また、この場合も、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１３９】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
【０１４０】
さらに、同じレンジに存在する複数の反射点間の干渉の影響や、雑音の影響で、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差が存在するような場合や、ヒットの中央付近では不要位相変化の推定精度が比較的高いが、端部付近では不要位相変化の推定精度が低いような場合が混在して発生するような状況に対処することを目的としている。
【０１４１】
このため、まず、ＰＧＡ推定器３１の後段の第１ヒット範囲切出器１５１は、不要位相変化φ１（ｈ）から、以下の式（７）のように、中間的なヒット幅Ｈ１（Ｈ≦Ｈ１≦Ｈ０）の不要位相変化φ２１（ｈ）を抽出する。
【０１４２】
【数７】
【０１４３】
なお、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）、φ２１（ｈ）のイメージは、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）に示した通りである。
これにより、不要位相変化φ２１（ｈ）においては、端部付近で増大する不要位相変化の推定誤差が低減されているものと期待される。ただし、ヒットごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差は残存している可能性が高い。
【０１４４】
そこで、第１ヒット範囲切出器１５１の後段の位相フィッティング器１２１は、不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用し、２乗誤差を最小とする不要位相変化φ３（ｈ）（ｈ＝−Ｈ１／２、−Ｈ１／２＋１、・・・、０、・・・、Ｈ１／２−２、Ｈ１／２−１）を取得する。
【０１４５】
不要位相変化φ３（ｈ）のイメージは、図１１（ｄ）に示した通りである。
不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、さらに、最小２乗法の低域通過フィルタとしての性質を適用することにより、ヒットｈごとに細かく変動する不要位相変化の推定誤差を低減できているものと期待される。
【０１４６】
ただし、最小２乗法を適用する際に、たまたま不要位相変化φ２１（ｈ）のヒット端部付近で、受信信号の性質の影響で誤差が増大していた場合には、端部付近で最小２乗法のフィッティングに失敗して推定誤差も増大する可能性がある。
【０１４７】
そこで、端部付近での最小２乗法のフィッティング失敗の可能性を考慮して、位相フィッティング器１２１の後段に、さらに第２ヒット範囲切出器１５２が設けられている。
第２ヒット範囲切出器１５２は、不要位相変化φ３（ｈ）のヒット端部の付近のデータを捨てて、以下の式（８）のように、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）を取得する。
【０１４８】
【数８】
【０１４９】
実際には、まず、最終的なヒット幅Ｈに対して少し広げたヒット幅Ｈ１が設定され、その後、さらに広げたヒット幅Ｈ０が設定される。
ヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）のイメージは、図１１（ｅ）に示した通りである。
【０１５０】
以上のように、この発明の実施の形態５（図１０、図１１）による不要位相変化推定器２１Ｄは、第１ヒット範囲切出器１５１と、位相フィッティング器１２１と、第２ヒット範囲切出器１５２と、を備えている。
【０１５１】
第１ヒット範囲切出器１５１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈ以上でレンジ補償後のレンジヒストリのヒット幅Ｈ０以下の中間的なヒット幅Ｈ１（Ｈ≦Ｈ１≦Ｈ０）の不要位相変化φ２１（ｈ）を出力する。
【０１５２】
位相フィッティング器１２１は、第１ヒット範囲切出器１５１からの不要位相変化φ２１（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を、中間的なヒット幅Ｈ１の不要位相変化φ３（ｈ）として出力する。
第２ヒット範囲切出器１５２は、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２２（ｈ）を出力する。
【０１５３】
これにより、前述の実施の形態１〜４と同等の効果を奏するとともに、最小２乗法を適用した際にヒット端部で大きくなる可能性がある推定誤差を低減することが可能となる。
【０１５４】
実施の形態６．
なお、上記実施の形態５（図１０）では、位相フィッティング器１２１の前後に、第１ヒット範囲切出器１５１および第２ヒット範囲切出器１５２を設けたが、図１２のように、不要位相変化推定器２１Ｅ内において、位相フィッティング器１２１の前段に分割ヒット範囲切出器１６１を設け、位相フィッティング器１２１の後段にヒット範囲切出器１１１を設けてもよい。
【０１５５】
図１２はこの発明の実施の形態６による不要位相変化推定器２１Ｅの構成を示すブロック図であり、図１３は不要位相変化推定器２１Ｅの処理内容を示す説明図である。また、この発明の実施の形態６に係る画像レーダ装置の他の構成は、図１〜図４に示した通りである。
【０１５６】
図１２において、不要位相変化推定器２１Ｅは、ＰＧＡ推定器３１の後段に、分割ヒット範囲切出器１６１を備え、さらに、分割ヒット範囲切出器１６１の後段に、位相フィッティング器１２１を介して、ヒット範囲切出器１１１を備えている。
分割ヒット範囲切出器１６１は、ＰＧＡ推定器３１で得られた不要位相変化φ１（ｈ）から、範囲の分割も許容した切出範囲から、不要位相変化φｃ（ｈ）を抽出する。
【０１５７】
次に、図１〜図４、図１２および図１３を参照しながらこの発明の実施の形態６による動作について説明する。
この場合、不要位相変化推定器２１Ｅ内において、位相フィッティング器１２１の前段に分割ヒット範囲切出器１６１が設けられた点を除けば、他の構成は前述の実施の形態３（図８）と同様である。
【０１５８】
すなわち、レーダ観測器１（図２）によるレンジヒストリＳの取得処理、レーダ画像化器２内のレンジヒストリ切出器１１（図３）によるレンジヒストリＳ０（ｒ，ｈ）の切出処理、レンジ補償器１２（図３、図１１）によるレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）の取得処理、不要位相変化推定器２１Ｄ内のＰＧＡ推定器３１による不要位相変化φ１（ｈ）の取得処理、位相補償回路２２（図４）によるレンジヒストリＳ３（ｒ，ｈ）の取得処理、および、クロスレンジ圧縮器１４によるレーダ画像Ｕ（ｒ，ｆ）の取得処理は、前述と同様である。
【０１５９】
また、この場合も、レンジヒストリ切出器１１で切出すヒット幅Ｈ０は、最終的に画像再生に用いるヒット幅Ｈ以上に設定されており、レンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）および不要位相変化φ１（ｈ）のヒット幅はＨ０であり、不要位相変化φ２（ｈ）のヒット幅はＨである。
【０１６０】
また、前述と同様に、ＰＧＡ法を用いて不要位相変化を推定した際に、受信信号の性質によっては不要位相変化の推定誤差が増大する可能性があることを想定し、この影響を低減することを目的としている。
ここでは、特に、或る複数の区分的なヒット範囲において不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような場合を想定し、この場合に不要位相変化の推定精度を向上させることを目的としている。
【０１６１】
図１３において、図１３（ａ）は不要位相変化φ１（ｈ）のイメージであり、複数の区分的なヒット範囲において不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような状況を示している。
【０１６２】
図１３（ａ）において、特定ヒット範囲Ａ、Ｂでは、推定誤差が増大していると考えられ、このような不要位相変化の推定誤差が大きい特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータで位相補償を行うと、画像のぼけが残存することになるうえ、場合によっては画像のぼけ量が位相補償前の状態よりも大きくなる可能性がある。
【０１６３】
そこで、分割ヒット範囲切出器１６１は、このような推定誤差が大きくなっている可能性がある特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てて、推定誤差が小さいと期待されるヒット範囲のデータのみを切出して、不要位相変化φｃ（ｈ）として位相フィッティング器１２１に入力する。
【０１６４】
ただし、不要位相変化φｃ（ｈ）におけるデータ存在ヒット範囲は、これまでのように連続的な範囲ではなく、図１３（ｂ）に示すように、飛び飛びの範囲になることも有り得る。また、図１３（ｂ）内の特定ヒット範囲Ａのように、データ欠落範囲が、最終的な画像再生に用いるヒット幅Ｈ内に含まれることも許容する。
【０１６５】
続いて、位相フィッティング器１２１は、図１３（ｃ）に示すように、不要位相変化φｃ（ｈ）に対して、あらかじめ設定した次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とした不要位相変化φ３（ｈ）を取得する。
【０１６６】
最小２乗法においては、推定された各次元の係数に基づいて、任意のヒットｈの値を計算することができるので、不要位相変化φ３（ｈ）においては、不要位相変化φｃ（ｈ）でデータが欠落した特定ヒット範囲Ａ、Ｂの領域のデータ（実線参照）も、当然ながら取得することが可能となる。
【０１６７】
すなわち、不要位相変化φ３（ｈ）は、ｈ＝−Ｈ０／２、・・・、０、・・・、Ｈ０／２−１のヒット範囲で得られる。
以下、前述と同様に、ヒット範囲切出器１１１は、不要位相変化φ３（ｈ）から、最終的に画像再生に使うヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出する。
【０１６８】
以上のように、この発明の実施の形態６（図１２、図１３）による不要位相変化推定器２１Ｅは、分割ヒット範囲切出器１６１と、位相フィッティング器１２１と、ヒット範囲切出器１１１と、を備えている。
【０１６９】
分割ヒット範囲切出器１６１は、一度推定されたレンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）について、不要位相変化φ１（ｈ）から、不要位相変化φ１（ｈ）の推定精度の予測結果を踏まえて設定された特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てて、特定ヒット範囲Ａ、Ｂ以外のヒット範囲の不要位相変化φｃ（ｈ）を抽出する。
【０１７０】
位相フィッティング器１２１は、特定ヒット範囲Ａ、Ｂでデータが欠落する分割ヒット範囲切出器１６１からの不要位相変化φｃ（ｈ）に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化φ３（ｈ）の推定値として出力する
ヒット範囲切出器１１１は、位相フィッティング器１２１からの不要位相変化φ３（ｈ）から、最終的に必要なヒット幅Ｈの不要位相変化φ２（ｈ）を抽出して、位相補償回路２２に入力する。
【０１７１】
これにより、前述の実施の形態１〜４と同様の効果を奏するとともに、最小２乗法を適用した際にヒット端部で大きくなる可能性がある推定誤差を低減することができる。
特に、複数の区分的な特定ヒット範囲Ａ、Ｂで不要位相変化φ１（ｈ）の推定誤差が増大するような場合を想定して、特定ヒット範囲Ａ、Ｂのデータを捨てることにより、不要位相変化の推定精度を向上させることができる。
【０１７２】
なお、上記実施の形態１〜６による不要位相変化推定器２１、２１Ａ〜２１Ｅは、レンジ補償後のレンジヒストリＳ１（ｒ，ｈ）に含まれる不要位相変化φ１（ｈ）を、公知のＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法の原理を利用して推定するＰＧＡ推定器３１を備えている。
これにより、一般的なＰＧＡ法で位相補償する場合に発生する補償誤差（換言すれば、不要位相変化の推定誤差）を低減することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１ レーダ観測器、２ レーダ画像化器、３ 送信機、４ 送受切換器、５ 送受信アンテナ、６ 受信機、７ レンジ圧縮器、１１ レンジヒストリ切出器、１２ レンジ補償器、１３ 位相補償器、１４ クロスレンジ圧縮器、２１、２１Ａ〜２１Ｅ 不要位相変化推定器、２２ 位相補償回路、３１ ＰＧＡ推定器、１１１ ヒット範囲切出器、１２１ 位相フィッティング器、１５１ 第１ヒット範囲切出器、１５２ 第２ヒット範囲切出器、１６１ 分割ヒット範囲切出器、Ａ、Ｂ 特定ヒット範囲、Ｈ 最適的なヒット幅、Ｈ０ 切出後のヒット幅、Ｈ１ 中間的なヒット幅、ｒ レンジ（レンジセル）、Ｓ、Ｓ０（ｒ，ｈ）、Ｓ１（ｒ，ｈ）、Ｓ２（ｒ，ｈ）、Ｓ３（ｒ，ｈ） レンジヒストリ、Ｔ 目標、Ｕ（ｒ，ｆ） レーダ画像、φ１（ｈ）、φ２（ｈ）、φ２１（ｈ）、φ２２（ｈ）、φ３（ｈ）、φｃ 不要位相変化。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標のレンジプロフィールを取得するレーダ観測器と、前記レンジプロフィールのレンジヒストリに基づいてレーダ画像を生成するレーダ画像化器とからなる画像レーダ装置であって、
前記レーダ観測器は、
高周波信号を発生する送信機と、
前記高周波信号を前記目標に照射するとともに前記目標で散乱された前記高周波信号の一部を受信する送受信アンテナと、
前記送受信アンテナを介して前記目標からの受信信号を取り込む受信機と、
前記送信機からの高周波信号を前記送受信アンテナに送出するとともに前記送受信アンテナからの受信信号を前記受信機に入力する送受切換器と、
前記受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させて前記レンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器と、を備え、
前記レンジプロフィールを取得する一連の処理を、前記目標と前記レーダ観測器との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行して前記レンジヒストリを取得し、
前記レーダ画像化器は、
前記レンジヒストリをクロスレンジ圧縮することにより、前記目標上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現した前記レーダ画像を得るために、
最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅以上のヒット幅のレンジヒストリに対して、前記目標と前記レーダ観測器との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器と、
前記レンジ補償器によるレンジ補償後のレンジヒストリ上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、前記レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、前記最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器と、
前記不要位相変化推定器で得られた不要位相変化に基づき、前記レンジ補償後のレンジヒストリから前記最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路と、
を備えたことを特徴とする画像レーダ装置。
【請求項２】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、前記最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化のみを抽出するヒット範囲切出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項３】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項４】
前記不要位相変化推定器は、
入力された前記不要位相変化に対して、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、前記最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
入力された前記不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項５】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
位相フィッティング器からの不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の画像レーダ装置。
【請求項６】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
前記ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の画像レーダ装置。
【請求項７】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅以上でレンジ補償後のレンジヒストリのヒット幅以下の中間的なヒット幅の不要位相変化を出力する第１ヒット範囲切出器と、
前記第１ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を、中間的なヒット幅の不要位相変化として出力する位相フィッティング器と、
前記位相フィッティング器からの不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を出力する第２ヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項８】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化から、前記不要位相変化の推定精度の予測結果を踏まえて設定された特定ヒット範囲のデータを捨てて、前記特定ヒット範囲以外のヒット範囲の不要位相変化を抽出する分割ヒット範囲切出器と、
前記特定ヒット範囲でデータが欠落する前記分割ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
前記位相フィッティング器からの不要位相変化から、最終的に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項９】
前記不要位相変化推定器は、
前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化を、特許文献１や特許文献２に記載のＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法の原理を利用して推定するＰＧＡ推定器を含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像レーダ装置。
【請求項１】
目標のレンジプロフィールを取得するレーダ観測器と、前記レンジプロフィールのレンジヒストリに基づいてレーダ画像を生成するレーダ画像化器とからなる画像レーダ装置であって、
前記レーダ観測器は、
高周波信号を発生する送信機と、
前記高周波信号を前記目標に照射するとともに前記目標で散乱された前記高周波信号の一部を受信する送受信アンテナと、
前記送受信アンテナを介して前記目標からの受信信号を取り込む受信機と、
前記送信機からの高周波信号を前記送受信アンテナに送出するとともに前記送受信アンテナからの受信信号を前記受信機に入力する送受切換器と、
前記受信信号のレンジ方向の分解能をレンジ圧縮により向上させて前記レンジプロフィールを取得するレンジ圧縮器と、を備え、
前記レンジプロフィールを取得する一連の処理を、前記目標と前記レーダ観測器との間の相対位置関係を変えながら繰り返し実行して前記レンジヒストリを取得し、
前記レーダ画像化器は、
前記レンジヒストリをクロスレンジ圧縮することにより、前記目標上の反射強度分布をレンジドップラー分布として表現した前記レーダ画像を得るために、
最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅以上のヒット幅のレンジヒストリに対して、前記目標と前記レーダ観測器との間の相対運動で発生する観測中の各反射点のレンジ分解能セルの移動を推定して補償するレンジ補償器と、
前記レンジ補償器によるレンジ補償後のレンジヒストリ上の代表的な複数の反射点の位相変化を調べ、前記レーダ画像のドップラー周波数方向のぼけの原因となるヒットに対する２次以上の不要位相変化の、前記最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅の範囲での値を推定する不要位相変化推定器と、
前記不要位相変化推定器で得られた不要位相変化に基づき、前記レンジ補償後のレンジヒストリから前記最終的にクロスレンジ圧縮に用いるヒット幅分だけ切出したレンジヒストリに含まれる不要位相変化成分を補償する位相補償回路と、
を備えたことを特徴とする画像レーダ装置。
【請求項２】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、前記最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化のみを抽出するヒット範囲切出器を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項３】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項４】
前記不要位相変化推定器は、
入力された前記不要位相変化に対して、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、前記最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
入力された前記不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項５】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
位相フィッティング器からの不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の画像レーダ装置。
【請求項６】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
前記ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
を含むことを特徴とする請求項４に記載の画像レーダ装置。
【請求項７】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅以上でレンジ補償後のレンジヒストリのヒット幅以下の中間的なヒット幅の不要位相変化を出力する第１ヒット範囲切出器と、
前記第１ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を、中間的なヒット幅の不要位相変化として出力する位相フィッティング器と、
前記位相フィッティング器からの不要位相変化のヒット両端付近の推定値を捨てて、最終的にクロスレンジ圧縮に必要なヒット幅の不要位相変化を出力する第２ヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項８】
前記不要位相変化推定器は、
一度推定された前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化について、前記不要位相変化から、前記不要位相変化の推定精度の予測結果を踏まえて設定された特定ヒット範囲のデータを捨てて、前記特定ヒット範囲以外のヒット範囲の不要位相変化を抽出する分割ヒット範囲切出器と、
前記特定ヒット範囲でデータが欠落する前記分割ヒット範囲切出器からの不要位相変化に対して、あらかじめ設定された次数の最小２乗法を適用して、２乗誤差を最小とする位相変化を不要位相変化の推定値として出力する位相フィッティング器と、
前記位相フィッティング器からの不要位相変化から、最終的に必要なヒット幅の不要位相変化を抽出するヒット範囲切出器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像レーダ装置。
【請求項９】
前記不要位相変化推定器は、
前記レンジ補償後のレンジヒストリに含まれる不要位相変化を、特許文献１や特許文献２に記載のＰＧＡ（Ｐｈａｓｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）法の原理を利用して推定するＰＧＡ推定器を含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の画像レーダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２４７５９３（Ｐ２０１１−２４７５９３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１７６５６（Ｐ２０１０−１１７６５６）
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２１日（２０１０．５．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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