画像処理装置及び無線通信装置及び画像処理方法及び画像処理プログラム
【課題】能動的に電波を放射する無線通信装置を利用しつつ、無線通信装置を利用しない場合と同様の地上のレーダ画像を得て、無線通信装置の位置に基づき、レーダ画像を高精度で補正する。
【解決手段】合成開口レーダ２００はチャープ率ｋでチャープ変調した送信パルスを送信し、地上で反射した信号を受信信号として受信する。ＲＦＩＤタグ３００は送信パルスを受信すると、別のチャープ率ｋ’でチャープ変調した放射パルスを送信し、受信信号の一部として合成開口レーダ２００に受信させる。画像処理装置４０１は、受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮する等により通常の地上のレーダ画像を再生する。また、受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮する等によりＲＦＩＤタグ３００が映った画像を再生し、この画像とＲＦＩＤタグ３００の位置情報とに基づいて地上のレーダ画像を補正する。
【解決手段】合成開口レーダ２００はチャープ率ｋでチャープ変調した送信パルスを送信し、地上で反射した信号を受信信号として受信する。ＲＦＩＤタグ３００は送信パルスを受信すると、別のチャープ率ｋ’でチャープ変調した放射パルスを送信し、受信信号の一部として合成開口レーダ２００に受信させる。画像処理装置４０１は、受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮する等により通常の地上のレーダ画像を再生する。また、受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮する等によりＲＦＩＤタグ３００が映った画像を再生し、この画像とＲＦＩＤタグ３００の位置情報とに基づいて地上のレーダ画像を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び無線通信装置及び画像処理方法及び画像処理プログラムに関するものである。本発明は、特に、同期式能動型ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ・Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグによる合成開口レーダ画像の位置情報検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ・Ａｐｅｒｔｕｒｅ・Ｒａｄａｒ）の再生画像から地表における特定の位置を検出する方法として、合成開口レーダからのパルス波を反射するコーナリフレクタ（反射板）を予め地表に設置し、その地点の位置を測量により特定しておくものがある（例えば、特許文献１、２参照）。また、別の方法として、再生画像から反射強度の強い地点を特定し、地図からその地点の位置情報を読み取って照合するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
また、従来、合成開口レーダからの送信電波を受信・記録し、受信信号の特性を計算し、受信した信号の複製（レプリカ）を生成して合成開口レーダへ打ち返すＡＲＣ（Ａｃｔｉｖｅ・Ｒａｄａｒ・Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）という装置がある。ＡＲＣに記録された受信信号を解析することで、合成開口レーダの送信電波の性能・劣化具合等を調べることができる。また、ＡＲＣは合成開口レーダ画像上に「１点」として明るく映るが、ＡＲＣの設置は人が行うため、設置場所の正確な位置を計測することで合成開口レーダ画像上の少なくとも１画素における正確な位置を読み取ることができ、画像の補正等に利用できる。また、ＡＲＣから打ち返す電波の強度は事前の校正で判明しているため、合成開口レーダ画像上に映ったＡＲＣ（１点）の明るさを基礎情報として、合成開口レーダ画像の明るさを後方散乱強度へ換算することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−１５７３９７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコーナリフレクタやＡＲＣを利用する方法では、コーナリフレクタやＡＲＣの設置のために現地調整（設置する場所を管理する行政機関、法人、個人等から許可を得る手続き等）を行ったり、ＧＰＳ（全地球測位システム）等による現地測量を行ったり、コーナリフレクタやＡＲＣの向きに合わせて合成開口レーダからのパルス波の発射方向を決めたりする必要があるため、合成開口レーダ画像を得る前の準備に手間がかかるという課題があった。また、従来の地図を利用する方法では、位置情報の読み取り精度が十分でないため、合成開口レーダ画像から正確な位置を検出することが容易でないという課題があった。
【０００６】
本発明は、例えば、能動的に電波を放射する無線通信装置を利用しつつ、無線通信装置を利用しない場合と同様の地上のレーダ画像を得て、無線通信装置の位置に基づき、レーダ画像を高精度で補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様に係る画像処理装置は、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得部と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする。
【０００９】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする。
【００１１】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする。
【００１２】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得部は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする。
【００１３】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、前記画像処理部により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする。
【００１４】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする。
【００１５】
本発明の一の態様に係る無線通信装置は、
地上に設置された無線通信装置であり、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記第１パルス信号を受信する受信部と、
前記受信部により前記第１パルス信号が受信されると、受信された第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる送信部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一の態様に係る画像処理方法は、
画像処理装置の信号取得部が、飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得し、
前記画像処理装置の情報取得部が、地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得し、
前記画像処理装置の画像再生部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生し、
前記画像処理装置の画像処理部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正することを特徴とする。
【００１７】
本発明の一の態様に係る画像処理プログラムは、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得処理と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得処理により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１８】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする。
【００１９】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする。
【００２０】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする。
【００２１】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする。
【００２２】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得処理は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする。
【００２３】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、前記画像処理により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする。
【００２４】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一の態様によれば、画像処理装置が、レーダと異なるチャープ率でチャープ変調した信号を送信する無線通信装置を利用するため、レーダの受信信号をレーダと同じチャープ率でレンジ圧縮することで無線通信装置を利用しない場合と同様の地上のレーダ画像が得られ、レーダの受信信号を無線通信装置と同じチャープ率でレンジ圧縮することでレーダ画像における無線通信装置の相対位置が特定でき、特定した相対位置と無線通信装置の地理上の位置とに基づいてレーダ画像を高精度で補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１に係る画像処理システムの全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグの構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグのＩＤ設定部の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグによる放射パルス生成処理の手順を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係る画像処理装置による通常のＳＡＲ再生処理及びタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の手順を示す図である。
【図９】実施の形態１に係るタグ情報抽出結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る画像処理システム１００の全体構成図である。
【００２９】
図１において、画像処理システム１００は、合成開口レーダ２００（ＳＡＲ）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ・Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ３００、合成開口レーダ画像処理設備４００を備える。この図では、ＲＦＩＤタグ３００を２つ示しているが、ＲＦＩＤタグ３００は１つ又は３つ以上あってもよい。
【００３０】
まず、合成開口レーダ２００について説明する。
【００３１】
合成開口レーダ２００は、人工衛星や航空機等の飛行体に搭載されたレーダの一例である。合成開口レーダ２００は、飛行体の進行方向（アジマス方向）に直角（レンジ方向）にマイクロ波（波長が約１ｍｍ〜１ｍの電磁波）を地表面に向かって照射し、観測対象物から戻ってくる電磁波のはね返りを受信する。その受信信号からは地表面の画像を得ることができるため、合成開口レーダ２００は、画像レーダ、あるいは、イメージングレーダとも呼ばれる。合成開口レーダ２００は、光学センサでは困難な夜間、雨天・曇天時、火山の噴煙に地表が覆われた状況下等における情報収集に有効である。
【００３２】
通常、合成開口レーダ２００は、航空機に搭載されるものでは約１０ｋｍ、人工衛星に搭載されるものでは約６０ｋｍのビーム幅（観測幅）で地表面にパルス波を照射し、その反射波を受信することで、帯状に地表面のデータを取得する。アジマス方向の分解能はビーム幅で決まり、ビーム幅はアンテナ長に反比例するため、従前のレーダでは、アンテナの実開口長を長くして高分解能化を図っていた。しかし、プラットフォームに限界があるため、合成開口レーダ２００では、信号処理により等価的にアンテナ長を増大して高分解能化を図っている。つまり、合成開口レーダ２００では、信号処理によって受信信号を合成し、あたかも大きなアンテナでデータを取得したようにすることで、アジマス方向の分解能を向上させている。
【００３３】
本実施の形態において、合成開口レーダ２００は、飛行体の飛行中に、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調（一次関数的に周波数を変化させるため、直線状周波数変調ともいう）した送信パルス（第１パルス信号）を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成する。合成開口レーダ２００は、生成した送信パルスを合成開口レーダアンテナ２０１から地上に送信する。合成開口レーダ２００は、送信した送信パルスが地上で反射した信号を受信信号として合成開口レーダアンテナ２０１で受信する。地上において、合成開口レーダアンテナ２０１から送信パルスが送信された領域に、ＲＦＩＤタグ３００が設置されている場合、合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルス（第２パルス信号）を受信信号の一部として合成開口レーダアンテナ２０１で受信する。合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスと、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点を含む地上からの反射波とが混ざった受信信号を合成開口レーダ観測データとして出力する。合成開口レーダ観測データは、例えば、受信信号の振幅や位相等の信号情報を時系列で記録したデータである。飛行体が人工衛星の場合、合成開口レーダ観測データは、空中伝送（いわゆるダウンリンク）により合成開口レーダ画像処理設備４００へ伝送される。飛行体が航空機の場合、航空機の内部に合成開口レーダ観測データを記録するデータレコーダが搭載され、着陸後にデータレコーダが合成開口レーダ画像処理設備４００へ搬送される。
【００３４】
なお、本実施の形態では、上記のような送信パルスを生成して送信できるものであれば、合成開口レーダ２００に代えて、他の種類のレーダを利用しても構わない。
【００３５】
次に、ＲＦＩＤタグ３００について説明する。
【００３６】
ＲＦＩＤタグ３００は、地上に設置された無線通信装置の一例である。ＲＦＩＤタグ３００は、ＩＤ情報（識別子）等が埋め込まれたタグである。通常、タグは、電磁界や電波等を用いた近距離（周波数帯によって異なるが、数ｃｍ〜数ｍ）の無線通信によりＲＦＩＤリーダ／ライタと情報のやり取りをするものである。タグには、パッシブタグと呼ばれる受動型のタグとアクティブタグと呼ばれる能動型のタグとの２種類がある。本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、能動型のタグである。ＲＦＩＤタグ３００は、無線局の免許を受ける必要のない特定小電力無線局であることが望ましい。
【００３７】
本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００により送信された送信パルス（第１パルス信号）をアンテナ部３０１で受信する。ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００からの送信パルスを受信すると、受信した送信パルスのチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した放射パルス（第２パルス信号）を、合成開口レーダ２００と同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成する。ＲＦＩＤタグ３００は、生成した放射パルスをアンテナ部３０１から合成開口レーダ２００に送信する。前述したように、合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスを受信信号の一部として受信する。即ち、ＲＦＩＤタグ３００は、送信した放射パルスを受信信号の一部として合成開口レーダ２００に受信させる。例えば、放射パルスの中心周波数を送信パルスの中心周波数とほぼ一致するように設定すれば、放射パルスを合成開口レーダ２００に否応なく受信させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、上記のような放射パルスを生成して送信できるものであれば、ＲＦＩＤタグ３００に代えて、他の種類の無線通信装置を利用しても構わない。
【００３９】
ＲＦＩＤタグ３００は、複数のＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からなるＧＰＳ衛星群１０１からＧＰＳ信号（測位信号）をＧＰＳ受信機３０２で受信する。ＲＦＩＤタグ３００は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、自己の地理上の位置を測定する。ＲＦＩＤタグ３００は、測定した位置を示す位置情報を生成し、生成した位置情報を出力する。位置情報は、例えば、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点の緯度・経度、高度等を示す情報である。
【００４０】
図２は、ＲＦＩＤタグ３００の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図２において、ＲＦＩＤタグ３００は、前述したアンテナ部３０１のほか、ＩＤ設定部３０３、信号処理部３０４、外部装置インタフェース部３０５、ネットワークインタフェース部３０６、ＲＦフィルタ部３０７、送受信切替部３０８、受信部３０９、タイマ部３１０、給電制御部３１１、送信部３１２、増幅部３１３、電源部３１４を備える。また、ＲＦＩＤタグ３００は、前述したＧＰＳ受信機３０２等の外部装置３２１、ルータ３２２を具備する。
【００４２】
ＩＤ設定部３０３は、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を設定する。ＩＤ設定部３０３は、例えば図３に示すようなディップスイッチで構成することができる。この例では、ＩＤ情報を１２ビットとし、１つのディップスイッチにつきＩＤ情報の１ビットが設定できるようにＩＤ設定部３０３を構成している。
【００４３】
信号処理部３０４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）やメモリ等から構成される。信号処理部３０４は、ＩＤ設定部３０３で設定されたＩＤ情報をＣＰＵにより読み取ってメモリに記憶する。また、信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介して外部装置３２１から情報を取得し、その情報を必要に応じてＣＰＵにより加工等した上でメモリに記憶する。例えば、信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介してＧＰＳ受信機３０２からＧＰＳ信号を取得し、取得したＧＰＳ信号（即ち、航法データ）に基づいて、前述した位置情報をＣＰＵにより生成し、生成した位置情報をメモリに記憶する。信号処理部３０４は、ネットワークインタフェース部３０６、ルータ３２２を介して、メモリに記憶した位置情報等の情報を合成開口レーダ画像処理設備４００に送信（出力）する。また、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００により送信された送信パルスをアンテナ部３０１から、ＲＦフィルタ部３０７、送受信切替部３０８、受信部３０９、タイマ部３１０を介して受信する。信号処理部３０４は、送信パルスを受信すると、後述する放射パルス生成処理をＣＰＵにより実行して放射パルスを生成する。このとき、信号処理部３０４は、メモリから任意の情報を読み出し、読み出した情報を載せた放射パルスを生成することができる。信号処理部３０４は、生成した放射パルスを、給電制御部３１１、送信部３１２、増幅部３１３、送受信切替部３０８、ＲＦフィルタ部３０７を介して、アンテナ部３０１から送信する。
【００４４】
本実施の形態では、信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報をＣＰＵにより読み出し、読み出したＩＤ情報を載せた放射パルスを生成するものとする。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を示す信号を放射パルスとして送信する。このとき、ＲＦＩＤタグ３００は、例えば、最初にＩＤ情報を載せていない放射パルスを送信し、その後に、ＩＤ情報を載せた放射パルスを送信する。ＩＤ情報が１２ビットであれば、ＲＦＩＤタグ３００は、最初の放射パルスの後に、各ビットを載せた１２個の放射パルスを送信する。最初の放射パルスは、ＲＦＩＤタグ３００の位置を知らせるために送信されるものであり、他の放射パルスよりも信号強度が高く設定される。一方、ＩＤ情報の各ビットを載せた放射パルスは、ビット値を知らせるために送信されるものであり、ビット値に応じて信号強度が設定される（例えば、信号強度を、ビット値が０ならば弱又は強とし、ビット値が１ならば逆とする）。なお、ＲＦＩＤタグ３００は、複数ビットを１つの放射パルスに載せて送信してもよいし、ＩＤ情報を載せた放射パルスのみを送信してもよい。また、信号強度の高低以外によってビット値を表すようにしてもよい。
【００４５】
電源部３１４は、各部に電力を供給する。
【００４６】
図４は、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理の手順を示す図である。
【００４７】
図４のステップＳ１０１（ベースバンド変換）において、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００から送信された送信パルスを、受信部３０９でベースバンド変換する。ベースバンド変換とは、中心周波数を０Ｈｚ（ヘルツ）へ変換する処理のことをいう。この処理により元は実数であった信号が複素数となる。ベースバンド変換された送信パルスは、下式のように表すことができる。
ｇ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、ｔは時刻であり、送信パルスが信号処理部３０４に入着した時刻を０とする。τは送信パルスのパルス幅である。ｉは虚数単位である。即ち、ｉ＝√（−１）である。前述したように、ｋは送信パルスのチャープ率である。ｋ＞０の場合をアップチャープ（一次関数的に周波数を増加させること）、ｋ＜０の場合をダウンチャープ（一次関数的に周波数を減少させること）という。
【００４８】
ステップＳ１０２（パラメータ計測）において、信号処理部３０４は、上記の式から、以下のように位相φ（ｔ）をＣＰＵにより計算する。
φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）の虚部／ｇ（ｔ）の実部）
ここで、ａｒｃｔａｎはｔａｎｇｅｎｔの逆関数である。ただし、ここでのａｒｃｔａｎ関数は象限を考慮して−πから＋πラジアンの値を出力する関数とする（Ｃ言語のａｔａｎ２関数と同じ）。
【００４９】
ａｒｃｔａｎ関数で得られる位相φ（ｔ）は−πから＋πラジアンの値しかとり得ない。これを連続化（位相アンラッピング）することで、位相φ（ｔ）は以下のように二次関数となる。
φ（ｔ）＝πｋ（ｔ−τ）２＋Ｃ（Ｃは定数）
【００５０】
信号処理部３０４は、φ（ｔ）に対して最小二乗近似等を用いることで、未知変数のｋ、τ、ＣをＣＰＵにより決定する。
【００５１】
ステップＳ１０３（パルス数カウント）において、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００からの送信パルスが入着する度に、パルス数Ｎをカウントしておく。Ｎは後述するステップＳ１１１（パルス反転）にて使用する。
【００５２】
ステップＳ１０４（参照関数パラメータ決定）及びステップＳ１０５（レンジ逆参照関数生成）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０２で計測されたチャープ率ｋとパルス幅τにより、レンジ逆参照関数ｒ（ｔ）を作成する。
ｒ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、ｋ’＝−ｋとする。即ち、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００の送信パルスのチャープ率ｋとは逆の符号をもつチャープ率ｋ’をＣＰＵにより設定する。あるいは、符号のみならず、大きさも変えて、ｋ’＝−ｋ×Ａ（Ａは１以下の定数）とする。あるいは、ｋ’をｋ’≠ｋとなる任意の値に設定する。本実施の形態では、ｋ’≠ｋとすることで、後述するように、通常のＳＡＲ再生処理により得られる画像上に、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが鮮明に映らないようにしている（放射パルスがレンジ圧縮されないようにしている）。つまり、ｋ’≠ｋとすることによって、放射パルスを、後述する通常のＳＡＲ再生処理にてレンジ圧縮処理が実行されたときに振幅が一定以上にならないように制御する。
【００５３】
ステップＳ１０６（送信情報生成）において、信号処理部３０４は、送信するＩＤ情報（あるいは、後述するように、位置情報、その他の情報を含む任意の情報）をメモリから読み出して、必要に応じてＣＰＵにより変換処理を行い、ビット列（送信時系列データ）を得る。
【００５４】
ステップＳ１０７（フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０５で作成したｒ（ｔ）をＣＰＵによりフーリエ変換する。ここで、ｒ（ｔ）をフーリエ変換したものをＲ（ｆ）と記す。
【００５５】
ステップＳ１０８（フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０６で得たＩＤ情報のビット列をＣＰＵによりフーリエ変換する。ここで、ＩＤ情報のビット列をｘ（ｔ）と記す。ｘ（ｔ）をフーリエ変換したものをＸ（ｆ）と記す。
【００５６】
ステップＳ１０９（乗算）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０８で得たＸ（ｆ）にステップＳ１０７で得たＲ（ｆ）をＣＰＵにより乗ずる。ここで、下記のように、Ｘ（ｆ）にＲ（ｆ）を乗じたものをＹ（ｆ）と記す。
Ｙ（ｆ）＝Ｘ（ｆ）×Ｒ（ｆ）
【００５７】
ステップＳ１１０（逆フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０９で得たＹ（ｆ）をＣＰＵにより逆フーリエ変換する。ここで、Ｙ（ｆ）を逆フーリエ変換したものをｙ（ｔ）と記す。
【００５８】
ステップＳ１１１（パルス反転）において、信号処理部３０４は、以下のように、１パルスおきに、ｙ（ｔ）の符号をＣＰＵにより反転させ、ｙ’（ｔ）とする。
ｙ’（ｔ）＝Ｓ（Ｎ）×ｙ（ｔ）
ここで、Ｓ（Ｎ）はＮが偶数の場合に＋１、奇数の場合に−１となる（逆に奇数の場合に＋１、偶数の場合に−１でもよい）。このように、放射パルスを１パルスおきに反転させることで、後述するように、通常のＳＡＲ再生処理により得られる画像上に、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが鮮明に映らないようにしている（放射パルスがアジマス圧縮されないようにしている）。なお、放射パルスを交互に反転させる代わりに、ランダムに反転させてもよい。あるいは、放射パルスのうち、予め決まった順番のパルスのみを反転させてもよい。いずれの場合も、放射パルスが反転される率と反転されない率とがほぼ等しくなることが望ましい（交互に反転させる場合は、等しくなる）。これによって、放射パルスを、後述する通常のＳＡＲ再生処理にてアジマス圧縮処理が実行されたときに振幅が一定以上にならないように制御することができる。言い換えれば、後述する通常のＳＡＲ再生処理にて、放射パルスがアジマス圧縮されにくくなる。
【００５９】
このように、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、生成した放射パルスのうち、所定の順番Ｎの放射パルスについては符号を反転した後、生成した放射パルスを送信する。Ｎは、Ｎ＞０となる整数の部分集合であるが、例えば、偶数又は奇数の全体集合とする（この場合、放射パルスが１パルスずつ交互に反転される）。
【００６０】
ステップＳ１１１の後、信号処理部３０４は、上記ｙ’（ｔ）を送信部３１２へ伝達し、ベースバンド変換して（中心周波数を合成開口レーダ２００で受信可能な値に変換して）合成開口レーダ２００へ放射する。
【００６１】
次に、合成開口レーダ画像処理設備４００について説明する。
【００６２】
合成開口レーダ画像処理設備４００は、地上に設置され、画像処理装置４０１を具備している。なお、合成開口レーダ画像処理設備４００は、合成開口レーダ２００が搭載された飛行体に設置されても構わない。
【００６３】
図５は、画像処理装置４０１の構成を示すブロック図である。
【００６４】
図５において、画像処理装置４０１は、信号取得部４０２、情報取得部４０３、画像再生部４０４、画像処理部４０５を備える。各部の動作については後述する。
【００６５】
また、画像処理装置４０１は、処理装置４１１、記憶装置４１２、入力装置４１３、出力装置４１４等のハードウェアを備える。ハードウェアは画像処理装置４０１の各部によって利用される。例えば、処理装置４１１は、画像処理装置４０１の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。記憶装置４１２は、そのデータや情報を記憶するために利用される。また、入力装置４１３は、そのデータや情報を入力するために、出力装置４１４は、そのデータや情報を出力するために利用される。
【００６６】
図６は、画像処理装置４０１のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００６７】
図６において、画像処理装置４０１は、コンピュータであり、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード９０２（Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ９０５（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、プリンタ９０６といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。ＬＣＤ９０１の代わりに、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス９０３の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【００６８】
画像処理装置４０１は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、処理装置４１１の一例である。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ９１４（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ９０６、ＨＤＤ９２０（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ＨＤＤ９２０の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【００６９】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、ＨＤＤ９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置４１２の一例である。通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５は、入力装置４１３の一例である。また、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、プリンタ９０６は、出力装置４１４の一例である。
【００７０】
通信ボード９１５は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮに限らず、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ・Ｐｒｏｔｏｃｏｌ・Ｖｉｒｔｕａｌ・Ｐｒｉｖａｔｅ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域ＬＡＮ、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ・Ｔｒａｎｓｆｅｒ・Ｍｏｄｅ）ネットワークといったＷＡＮ（Ｗｉｄｅ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットは、ネットワークの一例である。
【００７１】
ＨＤＤ９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。プログラム群９２３には、本実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。ファイル群９２４には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（識別子）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶される。ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理（動作）に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００７２】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、ＲＡＭ９１４等のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク（ＣＤ）、ＨＤＤ９２０の磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【００７３】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００７４】
図７は、画像処理装置４０１の動作（本実施の形態に係る画像処理方法、本実施の形態に係る画像処理プログラムの処理手順）を示すフローチャートである。なお、画像処理装置４０１の動作は、オフラインのバッチ処理として実行されてもよいし、リアルタイム処理として実行されてもよい。
【００７５】
図７のステップＳ２０１（信号取得処理）において、信号取得部４０２は、合成開口レーダ２００から、合成開口レーダ２００により出力される合成開口レーダ観測データ（受信信号）を取得して記憶装置４１２に記憶する。ここで、合成開口レーダ２００が搭載された飛行体が人工衛星の場合、信号取得部４０２は、人工衛星から合成開口レーダ画像処理設備４００へ伝送される合成開口レーダ観測データを直接受信する。合成開口レーダ２００が搭載された飛行体が航空機の場合、信号取得部４０２は、合成開口レーダ画像処理設備４００へ搬送されるデータレコーダから合成開口レーダ観測データを読み取る。
【００７６】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、ＲＦＩＤタグ３００から、ネットワーク経由で、ＲＦＩＤタグ３００によりルータ３２２を介して送信される位置情報等の情報を受信（取得）して記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、例えばＲＦＩＤタグ３００から位置情報とあわせてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を受信する等により、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得した位置情報をＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【００７７】
ステップＳ２０３（画像再生処理）において、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像再生部４０４は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、後述する通常のＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して地上のレーダ画像を再生する。
【００７８】
ステップＳ２０４（画像処理）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、後述するタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像におけるＲＦＩＤタグ３００の相対位置を特定する。このとき、画像処理部４０５は、タグ情報抽出の結果としてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得したＩＤ情報と対応する位置情報を記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、特定したＲＦＩＤタグ３００の相対位置と、読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像を処理装置４１１により補正する。
【００７９】
図８は、画像処理装置４０１による通常のＳＡＲ再生処理及びタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の手順を示す図である。
【００８０】
まず、通常のＳＡＲ再生処理におけるレンジ圧縮処理について説明する。
【００８１】
図８のステップＳ３０１（レンジ参照関数生成）において、画像再生部４０４は、下記のレンジ参照関数を処理装置４１１により作成する。
ｒ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、前述したように、ｋは送信パルスのチャープ率、τは送信パルスのパルス幅である。その他についても、前述したものと同様である。
【００８２】
ステップＳ３０２（フーリエ変換、複素共役）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０１で作成したｒ（ｔ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｒ（ｆ）を作成する。
【００８３】
ステップＳ３０３（レンジ方向のフーリエ変換）において、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データｘ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向にフーリエ変換し、Ｘ（ｆ，ｓ）とする。ここで、ｔはレンジ方向（合成開口レーダ２００の電波送信方向）の時間変数、ｓはアジマス方向（合成開口レーダ２００の進行方向）の時間変数である。
【００８４】
ステップＳ３０４（乗算）において、画像再生部４０４は、以下のように、ステップＳ３０３で得たＸ（ｆ，ｓ）にステップＳ３０２で得たＲ（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｙ（ｆ，ｓ）とする。
Ｙ（ｆ，ｓ）＝Ｘ（ｆ，ｓ）×Ｒ（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００８５】
ステップＳ３０５（レンジ方向の逆フーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０４で得たＹ（ｆ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向に逆フーリエ変換し、第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を得る。
【００８６】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスはチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’を用いて作成されている。このため、上記のレンジ圧縮処理ではパルス圧縮されず、広がりのある信号のままである。他方、地上からの反射波（第１観測信号）はチャープ率ｋの信号が地表からはね返ったものであり、上記のレンジ圧縮処理によりパルス圧縮され、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比が格段に向上する。
【００８７】
次に、タグ情報を抽出するためのＳＡＲ再生処理におけるレンジ圧縮処理について説明する。
【００８８】
図８のステップＳ４０１（レンジ参照関数生成）において、画像処理部４０５は、下記のレンジ参照関数を処理装置４１１により作成する。
ｒ’（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝｝（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、前述したように、ｋ’はＲＦＩＤタグ３００の放射パルスのチャープ率であり、既知であるか、又は、既知の計算方法によりｋから求められるものとする。τは放射パルスのパルス幅（送信パルスと同じ）である。その他についても、前述したものと同様である。
【００８９】
ステップＳ４０２（フーリエ変換、複素共役）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０１で作成したｒ’（ｔ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｒ’（ｆ）を作成する。
【００９０】
ステップＳ４０３（レンジ方向のフーリエ変換）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データｘ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向にフーリエ変換し、Ｘ（ｆ，ｓ）とする。ここで、前述したように、ｔはレンジ方向（合成開口レーダ２００の電波送信方向）の時間変数、ｓはアジマス方向（合成開口レーダ２００の進行方向）の時間変数である。
【００９１】
ステップＳ４０４（乗算）において、画像処理部４０５は、以下のように、ステップＳ４０３で得たＸ（ｆ，ｓ）にステップＳ４０２で得たＲ’（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｙ’（ｆ，ｓ）とする。
Ｙ’（ｆ，ｓ）＝Ｘ（ｆ，ｓ）×Ｒ’（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００９２】
ステップＳ４０５（レンジ方向の逆フーリエ変換）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０４で得たＹ’（ｆ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向に逆フーリエ変換し、第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）を得る。
【００９３】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスはチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’を用いて作成されている。このため、上記のように、チャープ率ｋ’を用いてレンジ圧縮処理を行うと、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルス（第２観測信号）はパルス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が向上する。一方、地上からの反射波はチャープ率ｋの信号が地表からはね返ったものであるため、上記のレンジ圧縮処理ではパルス圧縮されず、広がりをもった信号のままである。
【００９４】
次に、通常のＳＡＲ再生処理におけるアジマス圧縮処理について説明する。
【００９５】
ステップＳ３０６（アジマス参照関数生成）において、画像再生部４０４は、アジマス参照関数ｕ（ｓ）を処理装置４１１により作成する。式は省略する。
【００９６】
ステップＳ３０７（フーリエ変換、複素共役）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０６で作成したｕ（ｓ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｕ（ｆ）を作成する。
【００９７】
ステップＳ３０８（アジマス方向のフーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０５で得た第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりアジマス方向にフーリエ変換し、Ｖ（ｔ，ｆ）とする。
【００９８】
ステップＳ３０９（乗算）において、画像再生部４０４は、以下のように、ステップＳ３０８で得たＶ（ｔ，ｆ）にステップＳ３０７で得たＵ（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｗ（ｔ，ｆ）とする。
Ｗ（ｔ，ｆ）＝Ｖ（ｔ，ｆ）×Ｕ（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００９９】
ステップＳ３１０（アジマス方向の逆フーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０９で得たＷ（ｔ，ｆ）を処理装置４１１によりアジマス方向に逆フーリエ変換し、ｗ（ｔ，ｓ）を得る。これが通常の再生画像となる。
【０１００】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスは１パルスおきに符号を反転させているため、上記のアジマス圧縮処理では全くアジマス圧縮されず、広がりのある信号のままである。他方、地表面からの反射波はアジマス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が格段に向上する。
【０１０１】
次に、タグ情報を抽出するためのＳＡＲ再生処理におけるアジマス圧縮処理について説明する。
【０１０２】
ステップＳ４０６（パルス数カウント）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０５で第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）が得られる度に、パルス数Ｎをカウントしておく。
【０１０３】
ステップＳ４０７（パルス反転）において、画像処理部４０５は、以下のように、１パルスおきに、ｙ’（ｔ，ｓ）の符号をＣＰＵにより反転させ、ｙ’’（ｔ，ｓ）とする。
ｙ’’（ｔ，ｓ）＝Ｓ（Ｎ）×ｙ’（ｔ，ｓ）
ここで、前述したように、Ｓ（Ｎ）はＮが偶数の場合に＋１、奇数の場合に−１となる（逆に奇数の場合に＋１、偶数の場合に−１でもよい）。このように、タグ情報抽出のためのレンジ圧縮結果である第２観測信号の符号を１パルスおきに反転させる。
【０１０４】
ステップＳ４０８〜Ｓ４１２において、画像処理部４０５は、ステップＳ３０６〜Ｓ３１０の通常のアジマス圧縮処理と同じ処理を処理装置４１１により行い、ｗ’（ｔ，ｓ）を得る。これがタグ情報を抽出した再生画像となる。
【０１０５】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスは１パルスおきに符号が反転しており、これを元に戻してから上記のアジマス圧縮処理を行うことで、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはアジマス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が向上する。一方、地表面からの反射波は１パルスおきに符号が反転されることで波形が壊されるため、アジマス圧縮されず、広がりをもっと信号のままである。
【０１０６】
このように、本実施の形態では、通常のＳＡＲ再生処理（レンジ圧縮、アジマス圧縮）を行うと、地表面からの反射波は画像化されるが、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはレンジ圧縮においてもアジマス圧縮においてもパルス圧縮されず（Ｓ／Ｎ比が向上せず）、広がりをもつ暗いノイズ状態となる。また、ＲＦＩＤタグ３００のチャープ率がｋではなくｋ’であること、及び、放射パルスの符号が１パルスずつ反転していることを考慮してＳＡＲ再生処理を行うことで、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはパルス圧縮され（Ｓ／Ｎ比が向上し）、今度は地表面からの反射波がパルス圧縮されずに広がりをもつ暗いノイズ状態となる。
【０１０７】
上記のように、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、合成開口レーダ２００と同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに、合成開口レーダ２００と同じチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を生成する。画像再生部４０４は、レンジ圧縮した受信信号である第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）をアジマス圧縮して第１圧縮信号ｗ（ｔ，ｓ）を生成する。画像再生部４０４は、生成した第１圧縮信号ｗ（ｔ，ｓ）から地上のレーダ画像（ＲＦＩＤタグ３００が映っていない画像）を再生する。一方、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、合成開口レーダ２００と同じ（ＲＦＩＤタグ３００とも同じである）パルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに、ＲＦＩＤタグ３００と同じで合成開口レーダ２００とは異なるチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）を生成する。画像処理部４０５は、レンジ圧縮した受信信号である第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）をアジマス圧縮して第２圧縮信号ｗ’（ｔ，ｓ）を生成する。画像処理部４０５は、生成した第２圧縮信号ｗ’（ｔ，ｓ）からＲＦＩＤタグ３００が映っている画像を再生する。
【０１０８】
本実施の形態では、合成開口レーダ２００が送信パルスを送信する間隔と、ＲＦＩＤタグ３００が放射パルスを送信する間隔が同じ（パルス繰り返し間隔ＰＲＩ）である。即ち、ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００と同期している。そして、画像再生部４０４と画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにレンジ圧縮する。このようにすることで、高精度にＳＡＲ再生処理を行うことが可能となる。
【０１０９】
図９は、タグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の結果（タグ情報を抽出した再生画像）、即ち、タグ情報抽出結果の一例を示す図である。
【０１１０】
図９に示すように、図８のステップＳ４１２で得られる画像には、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが輝点として映る。図９に示した画像は、前述した例のように、ＲＦＩＤタグ３００が、最初にＩＤ情報を載せていない放射パルスを送信し、その後に、１２ビットのＩＤ情報を載せた放射パルスを送信する場合のものである。したがって、一番左の輝点がＲＦＩＤタグ３００の位置（レーダ画像における相対位置）を示している。図７のステップＳ２０４において、画像処理装置４０１の画像処理部４０５は、このようにＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが輝点として映った画像を、ステップＳ２０３で画像再生部４０４により再生された地上のレーダ画像（図８のステップＳ３１０で得られる画像）と重ね合わせ（比較し）、地上のレーダ画像のどの画素（あるいは画素群）がＲＦＩＤタグ３００の設置された地点であるか（レーダ画像における相対位置）を特定する。また、画像処理部４０５は、図９のように画像上に表されたＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を読み取り（例えば、輝度によってビット値が判定できる）、読み取ったＩＤ情報で識別されるＲＦＩＤタグ３００の位置情報を記憶装置４１２から抽出する。画像処理部４０５は、抽出した位置情報を参照することで、地上のレーダ画像においてＲＦＩＤタグ３００の設置された地点にあたる画素（あるいは画素群）が地理上のどの位置に対応するかを判定する。そして、その判定結果に応じて、地上のレーダ画像を補正する（例えば、レーダ画像に緯度経度情報を付加すること等も含む）。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態において、合成開口レーダ２００（ＳＡＲ）から送信される送信パルスはＲＦＩＤタグ３００のアンテナ部３０１（送受信アンテナ）にて受信される。ＲＦＩＤタグ３００では放射パルス生成処理が行われる。生成される放射パルスにはＩＤ情報（識別子）が含まれる。放射パルスは通常のＳＡＲ再生処理では画像化されないよう、合成開口レーダ２００と異なるチャープ率を使用するとともに１パルスずつ符号を反転させる。ＲＦＩＤタグ３００は放射パルスを合成開口レーダ２００へ向けて発射する。合成開口レーダ２００はＲＦＩＤタグ３００の放射パルスを受信する。ＳＡＲ観測データは合成開口レーダ画像処理設備４００（地上設備）へ伝送される。ＳＡＲ観測データには地表面からの後方散乱電波に加えて、ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスが重畳（加算）されている。合成開口レーダ画像処理設備４００では（１）通常のＳＡＲ再生処理、（２）ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスを復元する（元のビット列に戻す）ための画像処理（チャープ率が合成開口レーダ２００と異なること、及び、１パルスずつ符号が反転していることを考慮したＳＡＲ再生処理）が行われる。上記（１）により生成される画像には、ＲＦＩＤタグ３００の情報（個々のＲＦＩＤタグ３００を識別するビット列、即ち、ＩＤ情報等）は映っていない（正確には微弱なノイズとして画像の広い範囲に広がっている）。逆に、上記（２）により生成される画像には、ＲＦＩＤタグ３００の情報（ビット列）は表示されるが、地表面を示す画像は映っていない（正確には微弱なノイズとして広い範囲に広がっている）。上記（２）の画像上の点列（ＩＤ情報を表すビット列に相当）を読み取ることで、点列の発信源であるＲＦＩＤタグ３００を特定することができる。このように、本実施の形態によれば、能動的に電波を放射するＲＦＩＤタグ３００を利用して、合成開口レーダ２００の再生画像から特定の位置を容易に検出することができる。これによりＳＡＲ画像に対して高精度な幾何学的補正を行うことが可能となる。
【０１１２】
従来のＡＲＣ（Ａｃｔｉｖｅ・Ｒａｄａｒ・Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）はＳＡＲ画像上に単なる「１点」としてしか映らなかった。本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００側にて、ＲＦＩＤタグ３００から送信したい情報（ビット列）を逆レンジ圧縮処理（図４のステップＳ１０７〜Ｓ１１０）して放射パルスを生成し、この放射パルスをＲＦＩＤタグ３００から送信する。これにより、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが、単なる「１点」としてではなく、「ビット列」として画像化される。つまり、本実施の形態によれば、ＲＦＩＤタグ３００から意味のある情報を送信することができる。
【０１１３】
また、従来のＡＲＣはＳＡＲ画像上に小さな輝点として映ってしまう。本実施の形態では、上記の逆レンジ圧縮に用いるチャープ率は、合成開口レーダ２００の送信パルスとは逆符号とする。これにより、通常のＳＡＲ再生処理ではＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスがレンジ圧縮されない。さらに、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００が合成開口レーダ２００からの送信パルスを受信した後、放射パルスを打ち返す際に信号を１パルスずつ符号反転させる（−１を乗ずる）。これにより、通常のＳＡＲ再生処理ではＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスがアジマス圧縮されない。このような処理を行うことで、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００がＳＡＲ画像上に映らないようにすることができる。
【０１１４】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１１５】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００の信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報のほかに位置情報をＣＰＵにより読み出し、読み出した位置情報を載せた放射パルスを生成する。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報を示す信号を放射パルスとして送信する。そのため、信号処理部３０４は、ネットワークインタフェース部３０６、ルータ３２２を介して、メモリに記憶した位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００に送信しなくてもよい。
【０１１６】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１１７】
図７のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４については、実施の形態１と同様である。ステップＳ２０２は、ステップＳ２０４でタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理が実行された後に実行される。
【０１１８】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、画像処理部４０５により生成された第２圧縮信号からＲＦＩＤタグ３００の位置情報を抽出（取得）して記憶装置４１２に記憶する。具体的には、情報取得部４０３は、図９の画像におけるＩＤ情報と同様に、図８のステップＳ４１２で得られる画像（ＲＦＩＤタグ３００が映っている画像）上に表されたＲＦＩＤタグ３００の位置情報を読み取り（例えば、輝度によって位置情報のビット値が判定できる）、記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、取得した位置情報を、画像処理部４０５によりタグ情報抽出の結果として取得された（即ち、同じく第２圧縮信号から抽出された）ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【０１１９】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００はＧＰＳ受信機３０２を具備し、ＩＤ情報とともにＧＰＳ受信機３０２により得られる位置情報もあわせて放射パルスに載せて合成開口レーダ２００へ送信する。つまり、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理で生成される放射パルスにはＩＤ情報のほか、位置情報が含まれる。これにより、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にて特定できる。
【０１２０】
実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１２１】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、電子基準点に付設されている。電子基準点は、ＧＰＳ衛星群１０１からのＧＰＳ信号（測位信号）に基づいて、位置を観測する。電子基準点としては、例えば、国土地理院が管理する日本全国約１２００ヵ所に設置されたＧＰＳ連続観測点を利用することができる。
【０１２２】
例えば、電子基準点は、ＧＰＳ受信機、ルータを具備する。電子基準点は、ＧＰＳ受信機でＧＰＳ衛星群１０１からのＧＰＳ信号を受信し、当該ＧＰＳ信号に基づいて位置を観測する。そして、電子基準点は、位置の観測結果を示す位置情報を、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報としてルータにより電子基準点網（ネットワーク）を介して合成開口レーダ画像処理設備４００へ送信する。そのため、ＲＦＩＤタグ３００は、ＧＰＳ受信機３０２やルータを具備していなくてもよい。電子基準点は、任意の情報をＲＦＩＤタグ３００との間で送受信し、ＲＦＩＤタグ３００から受信した情報を合成開口レーダ画像処理設備４００へ転送してもよい。
【０１２３】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１２４】
図７のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４については、実施の形態１と同様である。ステップＳ２０２は、ステップＳ２０４でタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理が実行された後に実行される。
【０１２５】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、ＲＦＩＤタグ３００が付設された電子基準点から、電子基準点網経由で、電子基準点によりルータを介して送信される位置情報等の情報を受信（取得）して記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、例えば電子基準点から位置情報とあわせてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を受信する等により、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得した位置情報をＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【０１２６】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００はＧＰＳ受信機３０２を具備する代わりに、電子基準点の近傍に設置される。各電子基準点の位置情報は国土地理院からオンライン公開されているため、電子基準点の番号とＲＦＩＤタグ３００個々のＩＤ情報を照合することでＲＦＩＤタグ３００の位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にて特定できる。
【０１２７】
実施の形態４．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１２８】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、外部装置３２１として環境センサを具備する。環境センサは、周囲の環境として、例えば、気温、気圧、湿度、気象を観測するものである。気象を観測するものとしては、例えば、気象庁地域観測システム（ＡＭｅＤＡＳ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ・Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ・Ｄａｔａ・Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ・Ｓｙｓｔｅｍ）の観測点を利用することができる。
【０１２９】
ＲＦＩＤタグ３００の信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介して環境センサから観測値を取得し、取得した観測値を環境情報としてメモリに記憶する。信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報のほかに環境情報をＣＰＵにより読み出し、読み出した環境情報を載せた放射パルスを生成する。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を放射パルスとして送信する。
【０１３０】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１３１】
図７のステップＳ２０１〜Ｓ２０３については、実施の形態１と同様である。
【０１３２】
ステップＳ２０４（画像処理）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、実施の形態１と同様に、タグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像におけるＲＦＩＤタグ３００の相対位置を特定する。このとき、画像処理部４０５は、タグ情報抽出の結果としてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得するとともに、前述した環境情報を取得する（即ち、第２圧縮信号からＩＤ情報及び環境情報を抽出する）。画像処理部４０５は、取得したＩＤ情報と対応する位置情報を記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、特定したＲＦＩＤタグ３００の相対位置と、読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像を処理装置４１１により補正する。そして、画像処理部４０５は、さらに、取得した環境情報に基づいて、そのレーダ画像を加工する。例えば、ＲＦＩＤタグ３００が具備する環境センサが気象を観測するものであれば、画像処理部４０５は、環境情報として気象の観測値を取得するため、地上のレーダ画像に、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点周辺の天気図を重ねた画像を生成することができる。。
【０１３３】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理で生成される放射パルスにはＩＤ情報のほか、温度や気象等の各種付属センサ（外部装置３２１）の観測値が含まれる。これにより、ＳＡＲ画像に対して温度や気象等の付加情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にてマッピングできる。
【０１３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【０１３５】
１００ 画像処理システム、１０１ ＧＰＳ衛星群、２００ 合成開口レーダ、２０１ 合成開口レーダアンテナ、３００ ＲＦＩＤタグ、３０１ アンテナ部、３０２ ＧＰＳ受信機、３０３ ＩＤ設定部、３０４ 信号処理部、３０５ 外部装置インタフェース部、３０６ ネットワークインタフェース部、３０７ ＲＦフィルタ部、３０８ 送受信切替部、３０９ 受信部、３１０ タイマ部、３１１ 給電制御部、３１２ 送信部、３１３ 増幅部、３１４ 電源部、３２１ 外部装置、３２２ ルータ、４００ 合成開口レーダ画像処理設備、４０１ 画像処理装置、４０２ 信号取得部、４０３ 情報取得部、４０４ 画像再生部、４０５ 画像処理部、４１１ 処理装置、４１２ 記憶装置、４１３ 入力装置、４１４ 出力装置、９０１ ＬＣＤ、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ ＨＤＤ、９２１ オペレーティングシステム、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置及び無線通信装置及び画像処理方法及び画像処理プログラムに関するものである。本発明は、特に、同期式能動型ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ・Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグによる合成開口レーダ画像の位置情報検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成開口レーダ（ＳＡＲ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ・Ａｐｅｒｔｕｒｅ・Ｒａｄａｒ）の再生画像から地表における特定の位置を検出する方法として、合成開口レーダからのパルス波を反射するコーナリフレクタ（反射板）を予め地表に設置し、その地点の位置を測量により特定しておくものがある（例えば、特許文献１、２参照）。また、別の方法として、再生画像から反射強度の強い地点を特定し、地図からその地点の位置情報を読み取って照合するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
また、従来、合成開口レーダからの送信電波を受信・記録し、受信信号の特性を計算し、受信した信号の複製（レプリカ）を生成して合成開口レーダへ打ち返すＡＲＣ（Ａｃｔｉｖｅ・Ｒａｄａｒ・Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）という装置がある。ＡＲＣに記録された受信信号を解析することで、合成開口レーダの送信電波の性能・劣化具合等を調べることができる。また、ＡＲＣは合成開口レーダ画像上に「１点」として明るく映るが、ＡＲＣの設置は人が行うため、設置場所の正確な位置を計測することで合成開口レーダ画像上の少なくとも１画素における正確な位置を読み取ることができ、画像の補正等に利用できる。また、ＡＲＣから打ち返す電波の強度は事前の校正で判明しているため、合成開口レーダ画像上に映ったＡＲＣ（１点）の明るさを基礎情報として、合成開口レーダ画像の明るさを後方散乱強度へ換算することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−１５７３９７号公報
【特許文献３】特開２００３−１７３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のコーナリフレクタやＡＲＣを利用する方法では、コーナリフレクタやＡＲＣの設置のために現地調整（設置する場所を管理する行政機関、法人、個人等から許可を得る手続き等）を行ったり、ＧＰＳ（全地球測位システム）等による現地測量を行ったり、コーナリフレクタやＡＲＣの向きに合わせて合成開口レーダからのパルス波の発射方向を決めたりする必要があるため、合成開口レーダ画像を得る前の準備に手間がかかるという課題があった。また、従来の地図を利用する方法では、位置情報の読み取り精度が十分でないため、合成開口レーダ画像から正確な位置を検出することが容易でないという課題があった。
【０００６】
本発明は、例えば、能動的に電波を放射する無線通信装置を利用しつつ、無線通信装置を利用しない場合と同様の地上のレーダ画像を得て、無線通信装置の位置に基づき、レーダ画像を高精度で補正することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一の態様に係る画像処理装置は、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得部と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする。
【０００９】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする。
【００１１】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする。
【００１２】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得部は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする。
【００１３】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、前記画像処理部により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする。
【００１４】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする。
【００１５】
本発明の一の態様に係る無線通信装置は、
地上に設置された無線通信装置であり、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記第１パルス信号を受信する受信部と、
前記受信部により前記第１パルス信号が受信されると、受信された第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる送信部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一の態様に係る画像処理方法は、
画像処理装置の信号取得部が、飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得し、
前記画像処理装置の情報取得部が、地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得し、
前記画像処理装置の画像再生部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生し、
前記画像処理装置の画像処理部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正することを特徴とする。
【００１７】
本発明の一の態様に係る画像処理プログラムは、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得処理と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得処理により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１８】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする。
【００１９】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする。
【００２０】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする。
【００２１】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする。
【００２２】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得処理は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする。
【００２３】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、前記画像処理により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする。
【００２４】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一の態様によれば、画像処理装置が、レーダと異なるチャープ率でチャープ変調した信号を送信する無線通信装置を利用するため、レーダの受信信号をレーダと同じチャープ率でレンジ圧縮することで無線通信装置を利用しない場合と同様の地上のレーダ画像が得られ、レーダの受信信号を無線通信装置と同じチャープ率でレンジ圧縮することでレーダ画像における無線通信装置の相対位置が特定でき、特定した相対位置と無線通信装置の地理上の位置とに基づいてレーダ画像を高精度で補正することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１に係る画像処理システムの全体構成図である。
【図２】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグの構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグのＩＤ設定部の構成例を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るＲＦＩＤタグによる放射パルス生成処理の手順を示す図である。
【図５】実施の形態１に係る画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態１に係る画像処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１に係る画像処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１に係る画像処理装置による通常のＳＡＲ再生処理及びタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の手順を示す図である。
【図９】実施の形態１に係るタグ情報抽出結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００２８】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る画像処理システム１００の全体構成図である。
【００２９】
図１において、画像処理システム１００は、合成開口レーダ２００（ＳＡＲ）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ・Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ・Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグ３００、合成開口レーダ画像処理設備４００を備える。この図では、ＲＦＩＤタグ３００を２つ示しているが、ＲＦＩＤタグ３００は１つ又は３つ以上あってもよい。
【００３０】
まず、合成開口レーダ２００について説明する。
【００３１】
合成開口レーダ２００は、人工衛星や航空機等の飛行体に搭載されたレーダの一例である。合成開口レーダ２００は、飛行体の進行方向（アジマス方向）に直角（レンジ方向）にマイクロ波（波長が約１ｍｍ〜１ｍの電磁波）を地表面に向かって照射し、観測対象物から戻ってくる電磁波のはね返りを受信する。その受信信号からは地表面の画像を得ることができるため、合成開口レーダ２００は、画像レーダ、あるいは、イメージングレーダとも呼ばれる。合成開口レーダ２００は、光学センサでは困難な夜間、雨天・曇天時、火山の噴煙に地表が覆われた状況下等における情報収集に有効である。
【００３２】
通常、合成開口レーダ２００は、航空機に搭載されるものでは約１０ｋｍ、人工衛星に搭載されるものでは約６０ｋｍのビーム幅（観測幅）で地表面にパルス波を照射し、その反射波を受信することで、帯状に地表面のデータを取得する。アジマス方向の分解能はビーム幅で決まり、ビーム幅はアンテナ長に反比例するため、従前のレーダでは、アンテナの実開口長を長くして高分解能化を図っていた。しかし、プラットフォームに限界があるため、合成開口レーダ２００では、信号処理により等価的にアンテナ長を増大して高分解能化を図っている。つまり、合成開口レーダ２００では、信号処理によって受信信号を合成し、あたかも大きなアンテナでデータを取得したようにすることで、アジマス方向の分解能を向上させている。
【００３３】
本実施の形態において、合成開口レーダ２００は、飛行体の飛行中に、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調（一次関数的に周波数を変化させるため、直線状周波数変調ともいう）した送信パルス（第１パルス信号）を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成する。合成開口レーダ２００は、生成した送信パルスを合成開口レーダアンテナ２０１から地上に送信する。合成開口レーダ２００は、送信した送信パルスが地上で反射した信号を受信信号として合成開口レーダアンテナ２０１で受信する。地上において、合成開口レーダアンテナ２０１から送信パルスが送信された領域に、ＲＦＩＤタグ３００が設置されている場合、合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルス（第２パルス信号）を受信信号の一部として合成開口レーダアンテナ２０１で受信する。合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスと、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点を含む地上からの反射波とが混ざった受信信号を合成開口レーダ観測データとして出力する。合成開口レーダ観測データは、例えば、受信信号の振幅や位相等の信号情報を時系列で記録したデータである。飛行体が人工衛星の場合、合成開口レーダ観測データは、空中伝送（いわゆるダウンリンク）により合成開口レーダ画像処理設備４００へ伝送される。飛行体が航空機の場合、航空機の内部に合成開口レーダ観測データを記録するデータレコーダが搭載され、着陸後にデータレコーダが合成開口レーダ画像処理設備４００へ搬送される。
【００３４】
なお、本実施の形態では、上記のような送信パルスを生成して送信できるものであれば、合成開口レーダ２００に代えて、他の種類のレーダを利用しても構わない。
【００３５】
次に、ＲＦＩＤタグ３００について説明する。
【００３６】
ＲＦＩＤタグ３００は、地上に設置された無線通信装置の一例である。ＲＦＩＤタグ３００は、ＩＤ情報（識別子）等が埋め込まれたタグである。通常、タグは、電磁界や電波等を用いた近距離（周波数帯によって異なるが、数ｃｍ〜数ｍ）の無線通信によりＲＦＩＤリーダ／ライタと情報のやり取りをするものである。タグには、パッシブタグと呼ばれる受動型のタグとアクティブタグと呼ばれる能動型のタグとの２種類がある。本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、能動型のタグである。ＲＦＩＤタグ３００は、無線局の免許を受ける必要のない特定小電力無線局であることが望ましい。
【００３７】
本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００により送信された送信パルス（第１パルス信号）をアンテナ部３０１で受信する。ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００からの送信パルスを受信すると、受信した送信パルスのチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した放射パルス（第２パルス信号）を、合成開口レーダ２００と同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成する。ＲＦＩＤタグ３００は、生成した放射パルスをアンテナ部３０１から合成開口レーダ２００に送信する。前述したように、合成開口レーダ２００は、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスを受信信号の一部として受信する。即ち、ＲＦＩＤタグ３００は、送信した放射パルスを受信信号の一部として合成開口レーダ２００に受信させる。例えば、放射パルスの中心周波数を送信パルスの中心周波数とほぼ一致するように設定すれば、放射パルスを合成開口レーダ２００に否応なく受信させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、上記のような放射パルスを生成して送信できるものであれば、ＲＦＩＤタグ３００に代えて、他の種類の無線通信装置を利用しても構わない。
【００３９】
ＲＦＩＤタグ３００は、複数のＧＰＳ（全地球測位システム）衛星からなるＧＰＳ衛星群１０１からＧＰＳ信号（測位信号）をＧＰＳ受信機３０２で受信する。ＲＦＩＤタグ３００は、受信したＧＰＳ信号に基づいて、自己の地理上の位置を測定する。ＲＦＩＤタグ３００は、測定した位置を示す位置情報を生成し、生成した位置情報を出力する。位置情報は、例えば、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点の緯度・経度、高度等を示す情報である。
【００４０】
図２は、ＲＦＩＤタグ３００の構成を示すブロック図である。
【００４１】
図２において、ＲＦＩＤタグ３００は、前述したアンテナ部３０１のほか、ＩＤ設定部３０３、信号処理部３０４、外部装置インタフェース部３０５、ネットワークインタフェース部３０６、ＲＦフィルタ部３０７、送受信切替部３０８、受信部３０９、タイマ部３１０、給電制御部３１１、送信部３１２、増幅部３１３、電源部３１４を備える。また、ＲＦＩＤタグ３００は、前述したＧＰＳ受信機３０２等の外部装置３２１、ルータ３２２を具備する。
【００４２】
ＩＤ設定部３０３は、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を設定する。ＩＤ設定部３０３は、例えば図３に示すようなディップスイッチで構成することができる。この例では、ＩＤ情報を１２ビットとし、１つのディップスイッチにつきＩＤ情報の１ビットが設定できるようにＩＤ設定部３０３を構成している。
【００４３】
信号処理部３０４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）やメモリ等から構成される。信号処理部３０４は、ＩＤ設定部３０３で設定されたＩＤ情報をＣＰＵにより読み取ってメモリに記憶する。また、信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介して外部装置３２１から情報を取得し、その情報を必要に応じてＣＰＵにより加工等した上でメモリに記憶する。例えば、信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介してＧＰＳ受信機３０２からＧＰＳ信号を取得し、取得したＧＰＳ信号（即ち、航法データ）に基づいて、前述した位置情報をＣＰＵにより生成し、生成した位置情報をメモリに記憶する。信号処理部３０４は、ネットワークインタフェース部３０６、ルータ３２２を介して、メモリに記憶した位置情報等の情報を合成開口レーダ画像処理設備４００に送信（出力）する。また、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００により送信された送信パルスをアンテナ部３０１から、ＲＦフィルタ部３０７、送受信切替部３０８、受信部３０９、タイマ部３１０を介して受信する。信号処理部３０４は、送信パルスを受信すると、後述する放射パルス生成処理をＣＰＵにより実行して放射パルスを生成する。このとき、信号処理部３０４は、メモリから任意の情報を読み出し、読み出した情報を載せた放射パルスを生成することができる。信号処理部３０４は、生成した放射パルスを、給電制御部３１１、送信部３１２、増幅部３１３、送受信切替部３０８、ＲＦフィルタ部３０７を介して、アンテナ部３０１から送信する。
【００４４】
本実施の形態では、信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報をＣＰＵにより読み出し、読み出したＩＤ情報を載せた放射パルスを生成するものとする。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を示す信号を放射パルスとして送信する。このとき、ＲＦＩＤタグ３００は、例えば、最初にＩＤ情報を載せていない放射パルスを送信し、その後に、ＩＤ情報を載せた放射パルスを送信する。ＩＤ情報が１２ビットであれば、ＲＦＩＤタグ３００は、最初の放射パルスの後に、各ビットを載せた１２個の放射パルスを送信する。最初の放射パルスは、ＲＦＩＤタグ３００の位置を知らせるために送信されるものであり、他の放射パルスよりも信号強度が高く設定される。一方、ＩＤ情報の各ビットを載せた放射パルスは、ビット値を知らせるために送信されるものであり、ビット値に応じて信号強度が設定される（例えば、信号強度を、ビット値が０ならば弱又は強とし、ビット値が１ならば逆とする）。なお、ＲＦＩＤタグ３００は、複数ビットを１つの放射パルスに載せて送信してもよいし、ＩＤ情報を載せた放射パルスのみを送信してもよい。また、信号強度の高低以外によってビット値を表すようにしてもよい。
【００４５】
電源部３１４は、各部に電力を供給する。
【００４６】
図４は、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理の手順を示す図である。
【００４７】
図４のステップＳ１０１（ベースバンド変換）において、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００から送信された送信パルスを、受信部３０９でベースバンド変換する。ベースバンド変換とは、中心周波数を０Ｈｚ（ヘルツ）へ変換する処理のことをいう。この処理により元は実数であった信号が複素数となる。ベースバンド変換された送信パルスは、下式のように表すことができる。
ｇ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、ｔは時刻であり、送信パルスが信号処理部３０４に入着した時刻を０とする。τは送信パルスのパルス幅である。ｉは虚数単位である。即ち、ｉ＝√（−１）である。前述したように、ｋは送信パルスのチャープ率である。ｋ＞０の場合をアップチャープ（一次関数的に周波数を増加させること）、ｋ＜０の場合をダウンチャープ（一次関数的に周波数を減少させること）という。
【００４８】
ステップＳ１０２（パラメータ計測）において、信号処理部３０４は、上記の式から、以下のように位相φ（ｔ）をＣＰＵにより計算する。
φ（ｔ）＝ａｒｃｔａｎ（ｇ（ｔ）の虚部／ｇ（ｔ）の実部）
ここで、ａｒｃｔａｎはｔａｎｇｅｎｔの逆関数である。ただし、ここでのａｒｃｔａｎ関数は象限を考慮して−πから＋πラジアンの値を出力する関数とする（Ｃ言語のａｔａｎ２関数と同じ）。
【００４９】
ａｒｃｔａｎ関数で得られる位相φ（ｔ）は−πから＋πラジアンの値しかとり得ない。これを連続化（位相アンラッピング）することで、位相φ（ｔ）は以下のように二次関数となる。
φ（ｔ）＝πｋ（ｔ−τ）２＋Ｃ（Ｃは定数）
【００５０】
信号処理部３０４は、φ（ｔ）に対して最小二乗近似等を用いることで、未知変数のｋ、τ、ＣをＣＰＵにより決定する。
【００５１】
ステップＳ１０３（パルス数カウント）において、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００からの送信パルスが入着する度に、パルス数Ｎをカウントしておく。Ｎは後述するステップＳ１１１（パルス反転）にて使用する。
【００５２】
ステップＳ１０４（参照関数パラメータ決定）及びステップＳ１０５（レンジ逆参照関数生成）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０２で計測されたチャープ率ｋとパルス幅τにより、レンジ逆参照関数ｒ（ｔ）を作成する。
ｒ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、ｋ’＝−ｋとする。即ち、信号処理部３０４は、合成開口レーダ２００の送信パルスのチャープ率ｋとは逆の符号をもつチャープ率ｋ’をＣＰＵにより設定する。あるいは、符号のみならず、大きさも変えて、ｋ’＝−ｋ×Ａ（Ａは１以下の定数）とする。あるいは、ｋ’をｋ’≠ｋとなる任意の値に設定する。本実施の形態では、ｋ’≠ｋとすることで、後述するように、通常のＳＡＲ再生処理により得られる画像上に、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが鮮明に映らないようにしている（放射パルスがレンジ圧縮されないようにしている）。つまり、ｋ’≠ｋとすることによって、放射パルスを、後述する通常のＳＡＲ再生処理にてレンジ圧縮処理が実行されたときに振幅が一定以上にならないように制御する。
【００５３】
ステップＳ１０６（送信情報生成）において、信号処理部３０４は、送信するＩＤ情報（あるいは、後述するように、位置情報、その他の情報を含む任意の情報）をメモリから読み出して、必要に応じてＣＰＵにより変換処理を行い、ビット列（送信時系列データ）を得る。
【００５４】
ステップＳ１０７（フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０５で作成したｒ（ｔ）をＣＰＵによりフーリエ変換する。ここで、ｒ（ｔ）をフーリエ変換したものをＲ（ｆ）と記す。
【００５５】
ステップＳ１０８（フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０６で得たＩＤ情報のビット列をＣＰＵによりフーリエ変換する。ここで、ＩＤ情報のビット列をｘ（ｔ）と記す。ｘ（ｔ）をフーリエ変換したものをＸ（ｆ）と記す。
【００５６】
ステップＳ１０９（乗算）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０８で得たＸ（ｆ）にステップＳ１０７で得たＲ（ｆ）をＣＰＵにより乗ずる。ここで、下記のように、Ｘ（ｆ）にＲ（ｆ）を乗じたものをＹ（ｆ）と記す。
Ｙ（ｆ）＝Ｘ（ｆ）×Ｒ（ｆ）
【００５７】
ステップＳ１１０（逆フーリエ変換）において、信号処理部３０４は、ステップＳ１０９で得たＹ（ｆ）をＣＰＵにより逆フーリエ変換する。ここで、Ｙ（ｆ）を逆フーリエ変換したものをｙ（ｔ）と記す。
【００５８】
ステップＳ１１１（パルス反転）において、信号処理部３０４は、以下のように、１パルスおきに、ｙ（ｔ）の符号をＣＰＵにより反転させ、ｙ’（ｔ）とする。
ｙ’（ｔ）＝Ｓ（Ｎ）×ｙ（ｔ）
ここで、Ｓ（Ｎ）はＮが偶数の場合に＋１、奇数の場合に−１となる（逆に奇数の場合に＋１、偶数の場合に−１でもよい）。このように、放射パルスを１パルスおきに反転させることで、後述するように、通常のＳＡＲ再生処理により得られる画像上に、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが鮮明に映らないようにしている（放射パルスがアジマス圧縮されないようにしている）。なお、放射パルスを交互に反転させる代わりに、ランダムに反転させてもよい。あるいは、放射パルスのうち、予め決まった順番のパルスのみを反転させてもよい。いずれの場合も、放射パルスが反転される率と反転されない率とがほぼ等しくなることが望ましい（交互に反転させる場合は、等しくなる）。これによって、放射パルスを、後述する通常のＳＡＲ再生処理にてアジマス圧縮処理が実行されたときに振幅が一定以上にならないように制御することができる。言い換えれば、後述する通常のＳＡＲ再生処理にて、放射パルスがアジマス圧縮されにくくなる。
【００５９】
このように、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、生成した放射パルスのうち、所定の順番Ｎの放射パルスについては符号を反転した後、生成した放射パルスを送信する。Ｎは、Ｎ＞０となる整数の部分集合であるが、例えば、偶数又は奇数の全体集合とする（この場合、放射パルスが１パルスずつ交互に反転される）。
【００６０】
ステップＳ１１１の後、信号処理部３０４は、上記ｙ’（ｔ）を送信部３１２へ伝達し、ベースバンド変換して（中心周波数を合成開口レーダ２００で受信可能な値に変換して）合成開口レーダ２００へ放射する。
【００６１】
次に、合成開口レーダ画像処理設備４００について説明する。
【００６２】
合成開口レーダ画像処理設備４００は、地上に設置され、画像処理装置４０１を具備している。なお、合成開口レーダ画像処理設備４００は、合成開口レーダ２００が搭載された飛行体に設置されても構わない。
【００６３】
図５は、画像処理装置４０１の構成を示すブロック図である。
【００６４】
図５において、画像処理装置４０１は、信号取得部４０２、情報取得部４０３、画像再生部４０４、画像処理部４０５を備える。各部の動作については後述する。
【００６５】
また、画像処理装置４０１は、処理装置４１１、記憶装置４１２、入力装置４１３、出力装置４１４等のハードウェアを備える。ハードウェアは画像処理装置４０１の各部によって利用される。例えば、処理装置４１１は、画像処理装置４０１の各部でデータや情報の演算、加工、読み取り、書き込み等を行うために利用される。記憶装置４１２は、そのデータや情報を記憶するために利用される。また、入力装置４１３は、そのデータや情報を入力するために、出力装置４１４は、そのデータや情報を出力するために利用される。
【００６６】
図６は、画像処理装置４０１のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００６７】
図６において、画像処理装置４０１は、コンピュータであり、ＬＣＤ９０１（Ｌｉｑｕｉｄ・Ｃｒｙｓｔａｌ・Ｄｉｓｐｌａｙ）、キーボード９０２（Ｋ／Ｂ）、マウス９０３、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤＤ９０５（Ｃｏｍｐａｃｔ・Ｄｉｓｃ・Ｄｒｉｖｅ）、プリンタ９０６といったハードウェアデバイスを備えている。これらのハードウェアデバイスはケーブルや信号線で接続されている。ＬＣＤ９０１の代わりに、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ・Ｒａｙ・Ｔｕｂｅ）、あるいは、その他の表示装置が用いられてもよい。マウス９０３の代わりに、タッチパネル、タッチパッド、トラックボール、ペンタブレット、あるいは、その他のポインティングデバイスが用いられてもよい。
【００６８】
画像処理装置４０１は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、処理装置４１１の一例である。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ９１４（Ｒａｎｄｏｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、プリンタ９０６、ＨＤＤ９２０（Ｈａｒｄ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ＨＤＤ９２０の代わりに、フラッシュメモリ、光ディスク装置、メモリカードリーダライタ又はその他の記憶媒体が用いられてもよい。
【００６９】
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、ＨＤＤ９２０は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置４１２の一例である。通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５は、入力装置４１３の一例である。また、通信ボード９１５、ＬＣＤ９０１、プリンタ９０６は、出力装置４１４の一例である。
【００７０】
通信ボード９１５は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）等に接続されている。通信ボード９１５は、ＬＡＮに限らず、ＩＰ−ＶＰＮ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ・Ｐｒｏｔｏｃｏｌ・Ｖｉｒｔｕａｌ・Ｐｒｉｖａｔｅ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、広域ＬＡＮ、ＡＴＭ（Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ・Ｔｒａｎｓｆｅｒ・Ｍｏｄｅ）ネットワークといったＷＡＮ（Ｗｉｄｅ・Ａｒｅａ・Ｎｅｔｗｏｒｋ）、あるいは、インターネットに接続されていても構わない。ＬＡＮ、ＷＡＮ、インターネットは、ネットワークの一例である。
【００７１】
ＨＤＤ９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１、オペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。プログラム群９２３には、本実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。ファイル群９２４には、本実施の形態の説明において、「〜データ」、「〜情報」、「〜ＩＤ（識別子）」、「〜フラグ」、「〜結果」として説明するデータや情報や信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」の各項目として含まれている。「〜ファイル」や「〜データベース」や「〜テーブル」は、ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶される。ＲＡＭ９１４やＨＤＤ９２０等の記憶媒体に記憶されたデータや情報や信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理（動作）に用いられる。抽出、検索、参照、比較、演算、計算、制御、出力、印刷、表示といったＣＰＵ９１１の処理中、データや情報や信号値や変数値やパラメータは、メインメモリやキャッシュメモリやバッファメモリに一時的に記憶される。
【００７２】
本実施の形態の説明において用いるブロック図やフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示す。データや信号は、ＲＡＭ９１４等のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク（ＣＤ）、ＨＤＤ９２０の磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）、あるいは、その他の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２、信号線、ケーブル、あるいは、その他の伝送媒体により伝送される。
【００７３】
本実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜工程」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。即ち、「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアのみ、あるいは、素子、デバイス、基板、配線といったハードウェアのみで実現されていても構わない。あるいは、「〜部」として説明するものは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、あるいは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実現されていても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、フレキシブルディスク、コンパクトディスク、磁気ディスク、光ディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。即ち、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、プログラムは、本実施の形態の説明で述べる「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００７４】
図７は、画像処理装置４０１の動作（本実施の形態に係る画像処理方法、本実施の形態に係る画像処理プログラムの処理手順）を示すフローチャートである。なお、画像処理装置４０１の動作は、オフラインのバッチ処理として実行されてもよいし、リアルタイム処理として実行されてもよい。
【００７５】
図７のステップＳ２０１（信号取得処理）において、信号取得部４０２は、合成開口レーダ２００から、合成開口レーダ２００により出力される合成開口レーダ観測データ（受信信号）を取得して記憶装置４１２に記憶する。ここで、合成開口レーダ２００が搭載された飛行体が人工衛星の場合、信号取得部４０２は、人工衛星から合成開口レーダ画像処理設備４００へ伝送される合成開口レーダ観測データを直接受信する。合成開口レーダ２００が搭載された飛行体が航空機の場合、信号取得部４０２は、合成開口レーダ画像処理設備４００へ搬送されるデータレコーダから合成開口レーダ観測データを読み取る。
【００７６】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、ＲＦＩＤタグ３００から、ネットワーク経由で、ＲＦＩＤタグ３００によりルータ３２２を介して送信される位置情報等の情報を受信（取得）して記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、例えばＲＦＩＤタグ３００から位置情報とあわせてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を受信する等により、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得した位置情報をＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【００７７】
ステップＳ２０３（画像再生処理）において、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像再生部４０４は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、後述する通常のＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して地上のレーダ画像を再生する。
【００７８】
ステップＳ２０４（画像処理）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、後述するタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像におけるＲＦＩＤタグ３００の相対位置を特定する。このとき、画像処理部４０５は、タグ情報抽出の結果としてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得したＩＤ情報と対応する位置情報を記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、特定したＲＦＩＤタグ３００の相対位置と、読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像を処理装置４１１により補正する。
【００７９】
図８は、画像処理装置４０１による通常のＳＡＲ再生処理及びタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の手順を示す図である。
【００８０】
まず、通常のＳＡＲ再生処理におけるレンジ圧縮処理について説明する。
【００８１】
図８のステップＳ３０１（レンジ参照関数生成）において、画像再生部４０４は、下記のレンジ参照関数を処理装置４１１により作成する。
ｒ（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ（ｔ−τ）２｝］（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、前述したように、ｋは送信パルスのチャープ率、τは送信パルスのパルス幅である。その他についても、前述したものと同様である。
【００８２】
ステップＳ３０２（フーリエ変換、複素共役）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０１で作成したｒ（ｔ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｒ（ｆ）を作成する。
【００８３】
ステップＳ３０３（レンジ方向のフーリエ変換）において、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データｘ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向にフーリエ変換し、Ｘ（ｆ，ｓ）とする。ここで、ｔはレンジ方向（合成開口レーダ２００の電波送信方向）の時間変数、ｓはアジマス方向（合成開口レーダ２００の進行方向）の時間変数である。
【００８４】
ステップＳ３０４（乗算）において、画像再生部４０４は、以下のように、ステップＳ３０３で得たＸ（ｆ，ｓ）にステップＳ３０２で得たＲ（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｙ（ｆ，ｓ）とする。
Ｙ（ｆ，ｓ）＝Ｘ（ｆ，ｓ）×Ｒ（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００８５】
ステップＳ３０５（レンジ方向の逆フーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０４で得たＹ（ｆ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向に逆フーリエ変換し、第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を得る。
【００８６】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスはチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’を用いて作成されている。このため、上記のレンジ圧縮処理ではパルス圧縮されず、広がりのある信号のままである。他方、地上からの反射波（第１観測信号）はチャープ率ｋの信号が地表からはね返ったものであり、上記のレンジ圧縮処理によりパルス圧縮され、Ｓ／Ｎ（信号対雑音）比が格段に向上する。
【００８７】
次に、タグ情報を抽出するためのＳＡＲ再生処理におけるレンジ圧縮処理について説明する。
【００８８】
図８のステップＳ４０１（レンジ参照関数生成）において、画像処理部４０５は、下記のレンジ参照関数を処理装置４１１により作成する。
ｒ’（ｔ）＝Ａ×［ｃｏｓ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝＋ｉ×ｓｉｎ｛πｋ’（ｔ−τ）２｝｝（ただし０≦ｔ≦τ）
ここで、前述したように、ｋ’はＲＦＩＤタグ３００の放射パルスのチャープ率であり、既知であるか、又は、既知の計算方法によりｋから求められるものとする。τは放射パルスのパルス幅（送信パルスと同じ）である。その他についても、前述したものと同様である。
【００８９】
ステップＳ４０２（フーリエ変換、複素共役）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０１で作成したｒ’（ｔ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｒ’（ｆ）を作成する。
【００９０】
ステップＳ４０３（レンジ方向のフーリエ変換）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データｘ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向にフーリエ変換し、Ｘ（ｆ，ｓ）とする。ここで、前述したように、ｔはレンジ方向（合成開口レーダ２００の電波送信方向）の時間変数、ｓはアジマス方向（合成開口レーダ２００の進行方向）の時間変数である。
【００９１】
ステップＳ４０４（乗算）において、画像処理部４０５は、以下のように、ステップＳ４０３で得たＸ（ｆ，ｓ）にステップＳ４０２で得たＲ’（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｙ’（ｆ，ｓ）とする。
Ｙ’（ｆ，ｓ）＝Ｘ（ｆ，ｓ）×Ｒ’（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００９２】
ステップＳ４０５（レンジ方向の逆フーリエ変換）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０４で得たＹ’（ｆ，ｓ）を処理装置４１１によりレンジ方向に逆フーリエ変換し、第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）を得る。
【００９３】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスはチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’を用いて作成されている。このため、上記のように、チャープ率ｋ’を用いてレンジ圧縮処理を行うと、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルス（第２観測信号）はパルス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が向上する。一方、地上からの反射波はチャープ率ｋの信号が地表からはね返ったものであるため、上記のレンジ圧縮処理ではパルス圧縮されず、広がりをもった信号のままである。
【００９４】
次に、通常のＳＡＲ再生処理におけるアジマス圧縮処理について説明する。
【００９５】
ステップＳ３０６（アジマス参照関数生成）において、画像再生部４０４は、アジマス参照関数ｕ（ｓ）を処理装置４１１により作成する。式は省略する。
【００９６】
ステップＳ３０７（フーリエ変換、複素共役）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０６で作成したｕ（ｓ）を処理装置４１１によりフーリエ変換し、Ｕ（ｆ）を作成する。
【００９７】
ステップＳ３０８（アジマス方向のフーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０５で得た第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を処理装置４１１によりアジマス方向にフーリエ変換し、Ｖ（ｔ，ｆ）とする。
【００９８】
ステップＳ３０９（乗算）において、画像再生部４０４は、以下のように、ステップＳ３０８で得たＶ（ｔ，ｆ）にステップＳ３０７で得たＵ（ｆ）の複素共役を処理装置４１１により乗じて、Ｗ（ｔ，ｆ）とする。
Ｗ（ｔ，ｆ）＝Ｖ（ｔ，ｆ）×Ｕ（ｆ）＊（＊は複素共役）
【００９９】
ステップＳ３１０（アジマス方向の逆フーリエ変換）において、画像再生部４０４は、ステップＳ３０９で得たＷ（ｔ，ｆ）を処理装置４１１によりアジマス方向に逆フーリエ変換し、ｗ（ｔ，ｓ）を得る。これが通常の再生画像となる。
【０１００】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスは１パルスおきに符号を反転させているため、上記のアジマス圧縮処理では全くアジマス圧縮されず、広がりのある信号のままである。他方、地表面からの反射波はアジマス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が格段に向上する。
【０１０１】
次に、タグ情報を抽出するためのＳＡＲ再生処理におけるアジマス圧縮処理について説明する。
【０１０２】
ステップＳ４０６（パルス数カウント）において、画像処理部４０５は、ステップＳ４０５で第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）が得られる度に、パルス数Ｎをカウントしておく。
【０１０３】
ステップＳ４０７（パルス反転）において、画像処理部４０５は、以下のように、１パルスおきに、ｙ’（ｔ，ｓ）の符号をＣＰＵにより反転させ、ｙ’’（ｔ，ｓ）とする。
ｙ’’（ｔ，ｓ）＝Ｓ（Ｎ）×ｙ’（ｔ，ｓ）
ここで、前述したように、Ｓ（Ｎ）はＮが偶数の場合に＋１、奇数の場合に−１となる（逆に奇数の場合に＋１、偶数の場合に−１でもよい）。このように、タグ情報抽出のためのレンジ圧縮結果である第２観測信号の符号を１パルスおきに反転させる。
【０１０４】
ステップＳ４０８〜Ｓ４１２において、画像処理部４０５は、ステップＳ３０６〜Ｓ３１０の通常のアジマス圧縮処理と同じ処理を処理装置４１１により行い、ｗ’（ｔ，ｓ）を得る。これがタグ情報を抽出した再生画像となる。
【０１０５】
ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスは１パルスおきに符号が反転しており、これを元に戻してから上記のアジマス圧縮処理を行うことで、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはアジマス圧縮され、Ｓ／Ｎ比が向上する。一方、地表面からの反射波は１パルスおきに符号が反転されることで波形が壊されるため、アジマス圧縮されず、広がりをもっと信号のままである。
【０１０６】
このように、本実施の形態では、通常のＳＡＲ再生処理（レンジ圧縮、アジマス圧縮）を行うと、地表面からの反射波は画像化されるが、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはレンジ圧縮においてもアジマス圧縮においてもパルス圧縮されず（Ｓ／Ｎ比が向上せず）、広がりをもつ暗いノイズ状態となる。また、ＲＦＩＤタグ３００のチャープ率がｋではなくｋ’であること、及び、放射パルスの符号が１パルスずつ反転していることを考慮してＳＡＲ再生処理を行うことで、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスはパルス圧縮され（Ｓ／Ｎ比が向上し）、今度は地表面からの反射波がパルス圧縮されずに広がりをもつ暗いノイズ状態となる。
【０１０７】
上記のように、画像再生部４０４は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、合成開口レーダ２００と同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに、合成開口レーダ２００と同じチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）を生成する。画像再生部４０４は、レンジ圧縮した受信信号である第１観測信号ｙ（ｔ，ｓ）をアジマス圧縮して第１圧縮信号ｗ（ｔ，ｓ）を生成する。画像再生部４０４は、生成した第１圧縮信号ｗ（ｔ，ｓ）から地上のレーダ画像（ＲＦＩＤタグ３００が映っていない画像）を再生する。一方、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、合成開口レーダ２００と同じ（ＲＦＩＤタグ３００とも同じである）パルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに、ＲＦＩＤタグ３００と同じで合成開口レーダ２００とは異なるチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）を生成する。画像処理部４０５は、レンジ圧縮した受信信号である第２観測信号ｙ’（ｔ，ｓ）をアジマス圧縮して第２圧縮信号ｗ’（ｔ，ｓ）を生成する。画像処理部４０５は、生成した第２圧縮信号ｗ’（ｔ，ｓ）からＲＦＩＤタグ３００が映っている画像を再生する。
【０１０８】
本実施の形態では、合成開口レーダ２００が送信パルスを送信する間隔と、ＲＦＩＤタグ３００が放射パルスを送信する間隔が同じ（パルス繰り返し間隔ＰＲＩ）である。即ち、ＲＦＩＤタグ３００は、合成開口レーダ２００と同期している。そして、画像再生部４０４と画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データ（受信信号）を、同じパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにレンジ圧縮する。このようにすることで、高精度にＳＡＲ再生処理を行うことが可能となる。
【０１０９】
図９は、タグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理の結果（タグ情報を抽出した再生画像）、即ち、タグ情報抽出結果の一例を示す図である。
【０１１０】
図９に示すように、図８のステップＳ４１２で得られる画像には、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが輝点として映る。図９に示した画像は、前述した例のように、ＲＦＩＤタグ３００が、最初にＩＤ情報を載せていない放射パルスを送信し、その後に、１２ビットのＩＤ情報を載せた放射パルスを送信する場合のものである。したがって、一番左の輝点がＲＦＩＤタグ３００の位置（レーダ画像における相対位置）を示している。図７のステップＳ２０４において、画像処理装置４０１の画像処理部４０５は、このようにＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが輝点として映った画像を、ステップＳ２０３で画像再生部４０４により再生された地上のレーダ画像（図８のステップＳ３１０で得られる画像）と重ね合わせ（比較し）、地上のレーダ画像のどの画素（あるいは画素群）がＲＦＩＤタグ３００の設置された地点であるか（レーダ画像における相対位置）を特定する。また、画像処理部４０５は、図９のように画像上に表されたＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を読み取り（例えば、輝度によってビット値が判定できる）、読み取ったＩＤ情報で識別されるＲＦＩＤタグ３００の位置情報を記憶装置４１２から抽出する。画像処理部４０５は、抽出した位置情報を参照することで、地上のレーダ画像においてＲＦＩＤタグ３００の設置された地点にあたる画素（あるいは画素群）が地理上のどの位置に対応するかを判定する。そして、その判定結果に応じて、地上のレーダ画像を補正する（例えば、レーダ画像に緯度経度情報を付加すること等も含む）。
【０１１１】
以上説明したように、本実施の形態において、合成開口レーダ２００（ＳＡＲ）から送信される送信パルスはＲＦＩＤタグ３００のアンテナ部３０１（送受信アンテナ）にて受信される。ＲＦＩＤタグ３００では放射パルス生成処理が行われる。生成される放射パルスにはＩＤ情報（識別子）が含まれる。放射パルスは通常のＳＡＲ再生処理では画像化されないよう、合成開口レーダ２００と異なるチャープ率を使用するとともに１パルスずつ符号を反転させる。ＲＦＩＤタグ３００は放射パルスを合成開口レーダ２００へ向けて発射する。合成開口レーダ２００はＲＦＩＤタグ３００の放射パルスを受信する。ＳＡＲ観測データは合成開口レーダ画像処理設備４００（地上設備）へ伝送される。ＳＡＲ観測データには地表面からの後方散乱電波に加えて、ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスが重畳（加算）されている。合成開口レーダ画像処理設備４００では（１）通常のＳＡＲ再生処理、（２）ＲＦＩＤタグ３００から送信された放射パルスを復元する（元のビット列に戻す）ための画像処理（チャープ率が合成開口レーダ２００と異なること、及び、１パルスずつ符号が反転していることを考慮したＳＡＲ再生処理）が行われる。上記（１）により生成される画像には、ＲＦＩＤタグ３００の情報（個々のＲＦＩＤタグ３００を識別するビット列、即ち、ＩＤ情報等）は映っていない（正確には微弱なノイズとして画像の広い範囲に広がっている）。逆に、上記（２）により生成される画像には、ＲＦＩＤタグ３００の情報（ビット列）は表示されるが、地表面を示す画像は映っていない（正確には微弱なノイズとして広い範囲に広がっている）。上記（２）の画像上の点列（ＩＤ情報を表すビット列に相当）を読み取ることで、点列の発信源であるＲＦＩＤタグ３００を特定することができる。このように、本実施の形態によれば、能動的に電波を放射するＲＦＩＤタグ３００を利用して、合成開口レーダ２００の再生画像から特定の位置を容易に検出することができる。これによりＳＡＲ画像に対して高精度な幾何学的補正を行うことが可能となる。
【０１１２】
従来のＡＲＣ（Ａｃｔｉｖｅ・Ｒａｄａｒ・Ｃａｌｉｂｒａｔｏｒ）はＳＡＲ画像上に単なる「１点」としてしか映らなかった。本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００側にて、ＲＦＩＤタグ３００から送信したい情報（ビット列）を逆レンジ圧縮処理（図４のステップＳ１０７〜Ｓ１１０）して放射パルスを生成し、この放射パルスをＲＦＩＤタグ３００から送信する。これにより、ＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスが、単なる「１点」としてではなく、「ビット列」として画像化される。つまり、本実施の形態によれば、ＲＦＩＤタグ３００から意味のある情報を送信することができる。
【０１１３】
また、従来のＡＲＣはＳＡＲ画像上に小さな輝点として映ってしまう。本実施の形態では、上記の逆レンジ圧縮に用いるチャープ率は、合成開口レーダ２００の送信パルスとは逆符号とする。これにより、通常のＳＡＲ再生処理ではＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスがレンジ圧縮されない。さらに、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００が合成開口レーダ２００からの送信パルスを受信した後、放射パルスを打ち返す際に信号を１パルスずつ符号反転させる（−１を乗ずる）。これにより、通常のＳＡＲ再生処理ではＲＦＩＤタグ３００からの放射パルスがアジマス圧縮されない。このような処理を行うことで、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００がＳＡＲ画像上に映らないようにすることができる。
【０１１４】
実施の形態２．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１１５】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００の信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報のほかに位置情報をＣＰＵにより読み出し、読み出した位置情報を載せた放射パルスを生成する。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報を示す信号を放射パルスとして送信する。そのため、信号処理部３０４は、ネットワークインタフェース部３０６、ルータ３２２を介して、メモリに記憶した位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００に送信しなくてもよい。
【０１１６】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１１７】
図７のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４については、実施の形態１と同様である。ステップＳ２０２は、ステップＳ２０４でタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理が実行された後に実行される。
【０１１８】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、画像処理部４０５により生成された第２圧縮信号からＲＦＩＤタグ３００の位置情報を抽出（取得）して記憶装置４１２に記憶する。具体的には、情報取得部４０３は、図９の画像におけるＩＤ情報と同様に、図８のステップＳ４１２で得られる画像（ＲＦＩＤタグ３００が映っている画像）上に表されたＲＦＩＤタグ３００の位置情報を読み取り（例えば、輝度によって位置情報のビット値が判定できる）、記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、取得した位置情報を、画像処理部４０５によりタグ情報抽出の結果として取得された（即ち、同じく第２圧縮信号から抽出された）ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【０１１９】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００はＧＰＳ受信機３０２を具備し、ＩＤ情報とともにＧＰＳ受信機３０２により得られる位置情報もあわせて放射パルスに載せて合成開口レーダ２００へ送信する。つまり、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理で生成される放射パルスにはＩＤ情報のほか、位置情報が含まれる。これにより、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にて特定できる。
【０１２０】
実施の形態３．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１２１】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、電子基準点に付設されている。電子基準点は、ＧＰＳ衛星群１０１からのＧＰＳ信号（測位信号）に基づいて、位置を観測する。電子基準点としては、例えば、国土地理院が管理する日本全国約１２００ヵ所に設置されたＧＰＳ連続観測点を利用することができる。
【０１２２】
例えば、電子基準点は、ＧＰＳ受信機、ルータを具備する。電子基準点は、ＧＰＳ受信機でＧＰＳ衛星群１０１からのＧＰＳ信号を受信し、当該ＧＰＳ信号に基づいて位置を観測する。そして、電子基準点は、位置の観測結果を示す位置情報を、ＲＦＩＤタグ３００の位置情報としてルータにより電子基準点網（ネットワーク）を介して合成開口レーダ画像処理設備４００へ送信する。そのため、ＲＦＩＤタグ３００は、ＧＰＳ受信機３０２やルータを具備していなくてもよい。電子基準点は、任意の情報をＲＦＩＤタグ３００との間で送受信し、ＲＦＩＤタグ３００から受信した情報を合成開口レーダ画像処理設備４００へ転送してもよい。
【０１２３】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１２４】
図７のステップＳ２０１、Ｓ２０３、Ｓ２０４については、実施の形態１と同様である。ステップＳ２０２は、ステップＳ２０４でタグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理が実行された後に実行される。
【０１２５】
ステップＳ２０２（情報取得処理）において、情報取得部４０３は、ＲＦＩＤタグ３００が付設された電子基準点から、電子基準点網経由で、電子基準点によりルータを介して送信される位置情報等の情報を受信（取得）して記憶装置４１２に記憶する。このとき、情報取得部４０３は、例えば電子基準点から位置情報とあわせてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を受信する等により、ＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得し、取得した位置情報をＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報と対応付けて記憶装置４１２に記憶する。
【０１２６】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００はＧＰＳ受信機３０２を具備する代わりに、電子基準点の近傍に設置される。各電子基準点の位置情報は国土地理院からオンライン公開されているため、電子基準点の番号とＲＦＩＤタグ３００個々のＩＤ情報を照合することでＲＦＩＤタグ３００の位置情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にて特定できる。
【０１２７】
実施の形態４．
本実施の形態について、主に実施の形態１との差異を説明する。
【０１２８】
本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、外部装置３２１として環境センサを具備する。環境センサは、周囲の環境として、例えば、気温、気圧、湿度、気象を観測するものである。気象を観測するものとしては、例えば、気象庁地域観測システム（ＡＭｅＤＡＳ：Ａｕｔｏｍａｔｅｄ・Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ・Ｄａｔａ・Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ・Ｓｙｓｔｅｍ）の観測点を利用することができる。
【０１２９】
ＲＦＩＤタグ３００の信号処理部３０４は、外部装置インタフェース部３０５を介して環境センサから観測値を取得し、取得した観測値を環境情報としてメモリに記憶する。信号処理部３０４は、メモリからＩＤ情報のほかに環境情報をＣＰＵにより読み出し、読み出した環境情報を載せた放射パルスを生成する。つまり、本実施の形態では、ＲＦＩＤタグ３００は、環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を放射パルスとして送信する。
【０１３０】
図７を用いて、本実施の形態に係る画像処理装置４０１の動作を説明する。
【０１３１】
図７のステップＳ２０１〜Ｓ２０３については、実施の形態１と同様である。
【０１３２】
ステップＳ２０４（画像処理）において、画像処理部４０５は、信号取得部４０２により取得された合成開口レーダ観測データを記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、読み取った合成開口レーダ観測データに対して、実施の形態１と同様に、タグ情報抽出のためのＳＡＲ再生処理を処理装置４１１により実行して、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像におけるＲＦＩＤタグ３００の相対位置を特定する。このとき、画像処理部４０５は、タグ情報抽出の結果としてＲＦＩＤタグ３００のＩＤ情報を取得するとともに、前述した環境情報を取得する（即ち、第２圧縮信号からＩＤ情報及び環境情報を抽出する）。画像処理部４０５は、取得したＩＤ情報と対応する位置情報を記憶装置４１２から読み取る。画像処理部４０５は、特定したＲＦＩＤタグ３００の相対位置と、読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、画像再生部４０４により再生されたレーダ画像を処理装置４１１により補正する。そして、画像処理部４０５は、さらに、取得した環境情報に基づいて、そのレーダ画像を加工する。例えば、ＲＦＩＤタグ３００が具備する環境センサが気象を観測するものであれば、画像処理部４０５は、環境情報として気象の観測値を取得するため、地上のレーダ画像に、ＲＦＩＤタグ３００が設置された地点周辺の天気図を重ねた画像を生成することができる。。
【０１３３】
以上説明したように、本実施の形態において、ＲＦＩＤタグ３００による放射パルス生成処理で生成される放射パルスにはＩＤ情報のほか、温度や気象等の各種付属センサ（外部装置３２１）の観測値が含まれる。これにより、ＳＡＲ画像に対して温度や気象等の付加情報を合成開口レーダ画像処理設備４００にてマッピングできる。
【０１３４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらのうち、２つ以上の実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、１つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらのうち、２つ以上の実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【０１３５】
１００ 画像処理システム、１０１ ＧＰＳ衛星群、２００ 合成開口レーダ、２０１ 合成開口レーダアンテナ、３００ ＲＦＩＤタグ、３０１ アンテナ部、３０２ ＧＰＳ受信機、３０３ ＩＤ設定部、３０４ 信号処理部、３０５ 外部装置インタフェース部、３０６ ネットワークインタフェース部、３０７ ＲＦフィルタ部、３０８ 送受信切替部、３０９ 受信部、３１０ タイマ部、３１１ 給電制御部、３１２ 送信部、３１３ 増幅部、３１４ 電源部、３２１ 外部装置、３２２ ルータ、４００ 合成開口レーダ画像処理設備、４０１ 画像処理装置、４０２ 信号取得部、４０３ 情報取得部、４０４ 画像再生部、４０５ 画像処理部、４１１ 処理装置、４１２ 記憶装置、４１３ 入力装置、４１４ 出力装置、９０１ ＬＣＤ、９０２ キーボード、９０３ マウス、９０４ ＦＤＤ、９０５ ＣＤＤ、９０６ プリンタ、９１１ ＣＰＵ、９１２ バス、９１３ ＲＯＭ、９１４ ＲＡＭ、９１５ 通信ボード、９２０ ＨＤＤ、９２１ オペレーティングシステム、９２２ ウィンドウシステム、９２３ プログラム群、９２４ ファイル群。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得部と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得部は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、前記画像処理部により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項９】
地上に設置された無線通信装置において、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記第１パルス信号を受信する受信部と、
前記受信部により前記第１パルス信号が受信されると、受信された第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる送信部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
画像処理装置の信号取得部が、飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得し、
前記画像処理装置の情報取得部が、地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得し、
前記画像処理装置の画像再生部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生し、
前記画像処理装置の画像処理部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得処理と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得処理により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１２】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする請求項１１に記載の画像処理プログラム。
【請求項１３】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像処理プログラム。
【請求項１４】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理プログラム。
【請求項１５】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする請求項１１から１４までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１６】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得処理は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする請求項１１から１５までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１７】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、前記画像処理により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１１から１６までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１８】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする請求項１１から１７までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１】
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得部と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生部と、
前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理部は、前記信号取得部により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得部は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得部は、前記画像処理部により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理部は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項９】
地上に設置された無線通信装置において、
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記第１パルス信号を受信する受信部と、
前記受信部により前記第１パルス信号が受信されると、受信された第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる送信部とを備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項１０】
画像処理装置の信号取得部が、飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得し、
前記画像処理装置の情報取得部が、地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得し、
前記画像処理装置の画像再生部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生し、
前記画像処理装置の画像処理部が、前記信号取得部により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生部により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得部により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生部により再生されたレーダ画像を処理装置により補正することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
飛行体に搭載されたレーダであって、所定のチャープ率ｋ（−１≦ｋ＜０又は０＜ｋ≦１）でチャープ変調した第１パルス信号を生成して地上に送信し、送信した第１パルス信号が地上で反射した信号を受信信号として受信するレーダから、前記受信信号を取得する信号取得処理と、
地上に設置された無線通信装置であって、前記レーダにより送信された第１パルス信号を受信すると、受信した第１パルス信号のチャープ率ｋと異なるチャープ率ｋ’（−１≦ｋ’＜０又は０＜ｋ’≦１）でチャープ変調した第２パルス信号を生成して送信し、送信した第２パルス信号を前記受信信号の一部として前記レーダに受信させる無線通信装置の地理上の位置を示す位置情報を取得する情報取得処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋでレンジ圧縮して第１圧縮信号を生成し、生成した第１圧縮信号から地上のレーダ画像を処理装置により再生する画像再生処理と、
前記信号取得処理により取得された受信信号をチャープ率ｋ’でレンジ圧縮して第２圧縮信号を生成し、生成した第２圧縮信号から、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像における前記無線通信装置の相対位置を特定し、特定した相対位置と前記情報取得処理により取得された位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を処理装置により補正する画像処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１２】
ｋ’＝−ｋ×Ａ（０＜Ａ≦１）であることを特徴とする請求項１１に記載の画像処理プログラム。
【請求項１３】
前記レーダは、前記第１パルス信号を所定のパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成して送信し、
前記無線通信装置は、前記第２パルス信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとに生成し、生成した第２パルス信号のうち所定の順番Ｎ（ＮはＮ＞０となる整数の部分集合）の第２パルス信号については符号を反転した後、生成した第２パルス信号を送信し、
前記画像再生処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋでレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第１圧縮信号を生成し、
前記画像処理は、前記信号取得処理により取得された受信信号をパルス繰り返し間隔ＰＲＩごとにチャープ率ｋ’でレンジ圧縮し、レンジ圧縮した受信信号のうち順番Ｎの第２パルス信号については符号を反転した後、レンジ圧縮した受信信号をアジマス圧縮して前記第２圧縮信号を生成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像処理プログラム。
【請求項１４】
Ｎは偶数又は奇数の全体集合であることを特徴とする請求項１３に記載の画像処理プログラム。
【請求項１５】
前記無線通信装置は、前記無線通信装置の識別子を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、取得した位置情報を前記無線通信装置の識別子と対応付けて記憶装置に記憶し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記無線通信装置の識別子を取得し、取得した識別子と対応する位置情報を記憶装置から読み取り、特定した相対位置と読み取った位置情報が示す地理上の位置とに基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を補正することを特徴とする請求項１１から１４までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１６】
前記無線通信装置は、測位衛星からの測位信号に基づいて前記位置情報を生成し、
前記情報取得処理は、前記無線通信装置により生成された位置情報を取得することを特徴とする請求項１１から１５までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１７】
前記無線通信装置は、前記位置情報を示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記情報取得処理は、前記画像処理により生成された第２圧縮信号から前記位置情報を取得することを特徴とする請求項１１から１６までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【請求項１８】
前記無線通信装置は、周囲の環境を観測する環境センサを具備し、前記環境センサの観測結果を環境情報として示す信号を前記第２パルス信号として送信し、
前記画像処理は、生成した第２圧縮信号から、さらに、前記環境情報を取得し、取得した環境情報に基づいて、前記画像再生処理により再生されたレーダ画像を加工することを特徴とする請求項１１から１７までのいずれかに記載の画像処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２３６８７１（Ｐ２０１０−２３６８７１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８１９０１（Ｐ２００９−８１９０１）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（５９１１０２０９５）三菱スペース・ソフトウエア株式会社 (148)
【Ｆターム（参考）】
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