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JPS58113876A - Auto-focus processing device for image of synthetic aperture radar - Google Patents

Auto-focus processing device for image of synthetic aperture radar

Info

Publication number
JPS58113876A
JPS58113876A JP56210343A JP21034381A JPS58113876A JP S58113876 A JPS58113876 A JP S58113876A JP 56210343 A JP56210343 A JP 56210343A JP 21034381 A JP21034381 A JP 21034381A JP S58113876 A JPS58113876 A JP S58113876A
Authority
JP
Japan
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azimuth
image
circuit
doppler frequency
look
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP56210343A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0138273B2 (en
Inventor
Hitoshi Nomi
仁 能美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Corp
Priority to JP56210343A priority Critical patent/JPS58113876A/en
Priority to DE8282112066T priority patent/DE3279581D1/en
Priority to EP82112066A priority patent/EP0083107B1/en
Priority to US06/454,139 priority patent/US4594593A/en
Priority to CA000418702A priority patent/CA1203871A/en
Publication of JPS58113876A publication Critical patent/JPS58113876A/en
Publication of JPH0138273B2 publication Critical patent/JPH0138273B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/89Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S13/90Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
    • G01S13/9004SAR image acquisition techniques
    • G01S13/9019Auto-focussing of the SAR signals
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/54Simulation of radar

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

PURPOSE:To sharply improve the precision of the titled device and the whole processing time required therein, by providing such a simple means as detects the shift of image output data between different two looks. CONSTITUTION:Data taken by a composite open-face radar are inputted in a range compressing unit 2. Then the data are re-arranged in an azimuth direction by a corner turning circuit 3 and are sent thereafter to an azimuth compressing unit 4. In an azimuth compressing circuit 44, a signal in a frequency region which is inputted after the compensation of range curvature is multiplied by an azimuth reference function and correlated therewith. The signal thus processed is filtered in a multilook filtering circuit 47 corresponding to a frequency of each look. Next, data of each look, which are a complex number, are converted into an absolute value for each look by an absolute value computing circuit 5 and delivered to an image shift detecting unit 7. The shift of image outputs between different two looks, i.e. an image shift, is detected by the image shift detecting unit 7, and said processing is continued until the image shift disappears.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成開口レーダオートフォーカス画像処理装置
、判に合成開口レーダで取得した2次元の画体・データ
をデジタル処理により自動的にフォする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is a synthetic aperture radar autofocus image processing device that automatically focuses two-dimensional image data acquired by a synthetic aperture radar through digital processing.

航空機や人工衛星等の移動プラットフォームに搭載した
サイドルッキングレーダから移動1プラツトフオームの
側方の地上に電波を発射し、移動しながらこの反射波を
受信して合成することにより、比較的小さい開口面のア
ンテナで実効的に大口径アンテナを合成することが出来
る合成開口レーダはよく知られている。
By emitting radio waves from a side-looking radar mounted on a mobile platform such as an aircraft or an artificial satellite to the ground on the side of the mobile platform, and receiving and synthesizing the reflected waves while moving, a relatively small aperture can be created. Synthetic aperture radar, which can effectively combine a large-diameter antenna with a surface antenna, is well known.

第1図り移動プラットフォームに搭載したサイドルッキ
ングレーダにより合成開口レーダを実現する11ノ作の
原理を示す動作斜視図である。
FIG. 7 is an operational perspective view showing the principle of No. 11, which realizes a synthetic aperture radar using a side-looking radar mounted on a first scanning moving platform.

所望の目的により予め設定される特定の航路、または軌
道りを速度Vで移動する航空機9人工衛星等の移動プラ
ットフォームは、地上からhの高度にあるA点で、搭載
する小口径のサイドルッキングレーダアンテナから一定
時間間隔で送信パルスを放射する。この送信パルスはビ
ーム幅βの広がりで進行方向りと山角方向に放射され、
地上の面積BCDEからの反射波となってサイドルッキ
ングレーダで受信される。
A mobile platform such as an aircraft (9) or a satellite that moves at a speed of V along a specific route or orbit set in advance according to a desired purpose is mounted on a small-diameter side-looking radar at a point A at an altitude of h above the ground. The antenna emits transmission pulses at regular time intervals. This transmitted pulse is radiated in the traveling direction and the angle direction with the beam width β expanding,
The reflected waves from the area BCDE on the ground are received by the side-looking radar.

この反射波は、移動プラットフォームが速度Vで移動し
ている間次々に入力され、地上を距離800幅で進行方
向りと平行な線1.C間を走査しながら各時点での受信
信号と1〜で振幅情報と位相情報が記録される。たとえ
は、移動プラットフォームから方位角φ、短距離にある
地上のある点目標Pは、移動プラットフォームの進行線
り上の息下で送信パルスの照射を受は始め、プラットフ
ォームの移動とともに進行線り上の点Gで送信パルスの
照射を受は終る。
These reflected waves are input one after another while the mobile platform is moving at a speed V, and are passed along the ground along a line 1. Amplitude information and phase information are recorded from 1 to 1 with the received signal at each time point while scanning between C and C. For example, a point target P on the ground located at a short distance in azimuth φ from the moving platform starts receiving the irradiation of the transmitted pulses while it is on the moving platform's line of travel, and increases as the platform moves. The reception of the transmission pulse ends at point G.

点目標Pからの反射波は送信パルスを放射している間受
信され、その受信信号は距離情報とともに絶えず変化す
る相対速度に対応する位相情報を含み、この受信信号を
処理することによってこれら点目標の集合を画像情報と
して出力するものである。送信パルスは通常距離分解能
を向上させる為にルF寛波を一定の変化率で周波数変調
するリニア1Mパルスを利用している。このリニアF’
Mに距離分解能の向上の為に合成開口レーダで一般的に
利用されているパルス圧縮技術の一部であり、このパル
ス圧縮技術は、送信パルスのピーク値出力を増大する代
りに、パルス幅を長くしてこれにリニアFMを加えて占
有帯域幅を広くし短パルスと等価な分解能を得るもので
、画像処理のレンジ圧縮においては周波数対時間遅延特
性が逆な分散遅砥粉等を介して信号のスペクトルが一点
に集められ尖鋭なパルスとして出力する。
Reflected waves from point targets P are received while emitting transmit pulses, and the received signals contain distance information as well as phase information corresponding to constantly changing relative velocities.By processing this received signal, these point targets are The set of images is output as image information. The transmission pulse usually uses a linear 1M pulse that modulates the frequency of the LeF wave at a constant rate of change in order to improve distance resolution. This linear F'
This is part of the pulse compression technology commonly used in synthetic aperture radars to improve range resolution.This pulse compression technology reduces the pulse width instead of increasing the peak value output of the transmitted pulse. By adding linear FM to this pulse, the occupied bandwidth is widened and a resolution equivalent to that of a short pulse is obtained.In range compression for image processing, the signal is processed through dispersion slow abrasive powder, etc., which has the opposite frequency vs. time delay characteristics. The spectrum is concentrated at one point and output as a sharp pulse.

移動プラットフォームは速度Vで予め設定された進行約
ILを移動しながら、次次に相対方位が変化する情報を
サイドルッキングレーダにより取得するが、このときツ
ーイドルッキングレーダは進行方向のある位置で送信パ
ルスを放射し目標からの反射波を受信する。一定時間後
火の位置でまたパルスを送信し、このようにして次次に
各位置で取得した距離、相対速度すなわち方位情報を含
む受=5− 倍信号を、位相情報に含まれる位相量の変化に対応させ
て合成することにより、恰も長い開口径を有するアンテ
ナを用いた場合と実効的に−jじ効果が得られる合成開
口レーダとしての機能を持たせることが出来る。
While the mobile platform is moving at a preset travel distance IL at a speed V, the side-looking radar acquires information on successive changes in relative orientation. Emit pulses and receive reflected waves from the target. After a certain period of time, another pulse is transmitted at the position of the fire, and in this way, the received signal containing the distance, relative velocity, or direction information obtained at each position is multiplied by 5 - times the amount of phase contained in the phase information. By synthesizing in response to the changes, it is possible to provide a function as a synthetic aperture radar that can effectively obtain the same effect as when using an antenna with an extremely long aperture diameter.

この合成開口レーダは、分解能、特に方位分解能に優れ
た特徴を有しておるが、この機能を完全に実現するため
には多くの異る相対位置で受信した信号に対する位相補
正、および目標までの距離が時間とともに笈化し、同じ
目標の距離情報が異るレンジサンプルに含まれることに
対するレンジカーパーチャ補正を行わなければならない
。これが画像7オーカスの目的である。フォーカス処理
を行った場合の力位分解能ΔDか次の(1)式で表され
ることはよく知られている。
This synthetic aperture radar has excellent resolution, especially azimuth resolution, but in order to fully realize this function, it is necessary to perform phase correction for signals received at many different relative positions, and to As the distance decreases over time, range curpture correction must be performed to account for the fact that distance information about the same target is included in different range samples. This is the purpose of Image 7 Orcus. It is well known that the force resolution ΔD when focus processing is performed is expressed by the following equation (1).

ΔD = D / 2 m            ・
・・・・・(1)(1)式のDは合成開口面レーダを構
成するためのサイドルッキングレーダのアンテナの開口
径、mは合成開口レーダの機能を持たせるときの条件に
よって異る1以下の係数で、サイドルッキングレ6− −ダのアンテナの利用率を示し通常0.5乃至1である
ΔD = D / 2 m・
...(1) In equation (1), D is the aperture diameter of the side-looking radar antenna to configure the synthetic aperture radar, and m varies depending on the conditions when providing the synthetic aperture radar function. The following coefficient indicates the utilization rate of the antenna of the side-looking radar and is usually between 0.5 and 1.

もし非焦点型サイドルッキングレーダのようにフォーカ
スを行わないとすると、方位分解能は次の(2)式のΔ
D′で示されることもよく知られている。
If focusing is not performed like in a non-focusing side-looking radar, the azimuth resolution is Δ
It is also well known that it is denoted by D'.

ΔD′=1/2・f目「        ・・・・・(
2)(2)式においてλは送信信号の波長、Rは目標ま
での距離である。明かに、フォーカスを行った(1)式
の場合は、使用する送信周波数、目標捷での距離に左右
されない高分解能を得ることが出来る。
ΔD′ = 1/2・fth “ ・・・・・・(
2) In equation (2), λ is the wavelength of the transmitted signal, and R is the distance to the target. Obviously, in the case of formula (1) in which focusing is performed, high resolution can be obtained that is not affected by the transmission frequency used or the distance at the target beam.

従って画像を忠実に再生しようとすれば、上述した補正
をアジムス圧縮時に取入れて処理しなければならない。
Therefore, if an image is to be reproduced faithfully, the above-described correction must be incorporated and processed during azimuth compression.

第2図は地上の点目標からの受信信号の特徴を示す受信
信g特付図である。一定の繰返し間隔△tで送信される
送信パルスによる受イh信号は、送信パルス幅に対応す
る走査幅dまでの斜距離Rが、方位角φの変化に対応し
て時間とともに変化しつつ図に示すような2次曲線、す
なわちカーバテヤとなり、合成開口面レーダを構成する
サイドルッキングレーダのアンテナのビームが点目標を
照射し始めてから照射し終るまでの時間tの間受信され
、従って点目標からの受信信号は移動プラットフォーム
の進行とともに距離、方位両方向に広がった信号として
受信したものをそれぞれ圧縮し2てもとの点目標として
再生する処理が必要となる。
FIG. 2 is a received signal g special diagram showing the characteristics of a received signal from a point target on the ground. The received h signal due to the transmission pulses transmitted at a constant repetition interval Δt is shown in the figure as the oblique distance R to the scanning width d corresponding to the transmission pulse width changes over time in response to changes in the azimuth angle φ. The beam of the antenna of the side-looking radar that constitutes the synthetic aperture radar is received for a time t from the time it starts irradiating the point target to the time it finishes irradiating it, and therefore the beam from the point target is The received signal spreads in both distance and direction as the moving platform advances, and requires processing to compress the signals and reconstruct them as the original point target.

また、目標から受信する信号の圧縮は、通常、目標をレ
ーダビームで放射し始めてから放射し終るまでカバーし
た面積、すなわち、第1図の場合は面積BCDEを複数
に等分割した各セクションの各々について行い、各セク
ションのデータ間で相関処理を行っている。このような
各セクションをルックという。第3図は合成開口面レー
ダ画像処理におけるルックを説明する為のルック斜視図
で、al、a2 −−−21等がこのルックを表す。
In addition, the signal received from the target is usually compressed by dividing the area covered by the radar beam from the time the radar beam starts radiating the target until the end of radiating the target, that is, the area BCDE in the case of Figure 1, into multiple equal sections. Correlation processing is performed between the data in each section. Each such section is called a look. FIG. 3 is a look perspective view for explaining the look in synthetic aperture radar image processing, and al, a2 ---21, etc. represent this look.

アジムス圧縮処理では受信信号のアジムス方向スペクト
ラムを、画像処理後のコヒーレントノイズの減少を図る
為に複数個のこのようなルックに分割し、それぞれ独立
にアジムス圧縮した後、後述するマルチルック処理を行
っている。上述したレンジおよびアジムス圧縮処理のう
ち、レンジ圧縮ジ は2次元に広がった目標を先ずレンメ方向に圧縮するも
ので、一般的には受信信号と送信信号の共役関数との相
関を行うことによって処理している。
In azimuth compression processing, the azimuth direction spectrum of the received signal is divided into a plurality of such looks in order to reduce coherent noise after image processing, each of which is independently azimuth compressed, and then multi-look processing, which will be described later, is performed. ing. Of the range and azimuth compression processes mentioned above, range compression first compresses a two-dimensionally spread target in the Lemme direction, and is generally processed by correlating the conjugate function of the received signal and the transmitted signal. are doing.

またアジムス圧縮はレンジ圧縮し7たデータを方位熱変
化に対応して変化する位相情報を含む受信信号の共役関
数との相関をとることによって行われる。このレンジ、
およびアジムス圧縮処理で行う相関に必要な共役関数が
それぞれレンジ参照関数。
Azimuth compression is performed by correlating range-compressed data with a conjugate function of a received signal that includes phase information that changes in response to azimuthal thermal changes. This range,
and the conjugate functions required for correlation in azimuth compression processing are range reference functions.

アジムス関数である。It is an azimuth function.

従って、この2つの参照関数をどれ程正確に設定して圧
縮処理を行うかがコントラストが良く画像のずれが少い
良質な画像を得る基本的な条件である。
Therefore, how accurately these two reference functions are set to perform compression processing is a basic condition for obtaining a high-quality image with good contrast and little image shift.

いま、距離r、方位xKある反射率lの点目標からの反
射信号を2次元インパルスレスポンスh(x、r)で表
すと、h(x、r)は次の(3)式で表すことが出来る
Now, if we represent the reflected signal from a point target with distance r, orientation xK, and reflectance l as a two-dimensional impulse response h(x, r), then h(x, r) can be expressed by the following equation (3). I can do it.

9− h(x、r)=hl(x、r)Hh2(x、r)   
・”(3)(3)式においてhs(Xlr)は、移動プ
ラットフォームと目標との相対距離変化に対応して変化
する位相情報を含む関数で、112(x、r)は送信パ
ルスの持つ波形情報、すなわち距離情報に対応する関数
で、記号≠はた\み込み積分を示す。
9- h(x, r)=hl(x, r)Hh2(x, r)
・”(3) In equation (3), hs(Xlr) is a function that includes phase information that changes in response to changes in the relative distance between the moving platform and the target, and 112(x, r) is the waveform of the transmitted pulse. It is a function corresponding to information, that is, distance information, and the symbol ≠ indicates \convolution integral.

受信信号はこれらのhl(x、r)、およびh2(x、
r)から誘導して得られる参照関数を利用した\み込み
積分を行えば再生出来ることとなる。
The received signal consists of these hl(x, r) and h2(x,
It can be reproduced by performing convolutional integration using the reference function derived from r).

h+(Xlr)は移動プラットフォームの進行とともに
変化する方位情報すなわち位相情報を含み後述するよう
にドプラ周波数の関数であり、またh2(x、r)はリ
ニアF’Mの変調率の関数として表される。
h+(Xlr) contains azimuth information, that is, phase information that changes as the moving platform advances, and is a function of the Doppler frequency as described later, and h2(x, r) is expressed as a function of the modulation rate of the linear F'M. Ru.

h2(Xlr)から誘導したレンジ参照関数で処理する
レンジ圧縮は送信パルス繰返しごとの距離情報を処理す
ればよくこれは送信パルスのリニアFM変調率により比
較的容易に行うことが出来る。
Range compression performed using a range reference function derived from h2(Xlr) only needs to process distance information for each transmission pulse repetition, and this can be accomplished relatively easily using the linear FM modulation rate of the transmission pulse.

この場合は逐次入力するデータを相関していけばよい。In this case, it is sufficient to correlate the data input sequentially.

10− h+cx+r)から誘導するアジムス参照関数は、入力
信号が距離とともに異る位相情報を含むため、絶メず更
新する必要がある。
The azimuth reference function derived from 10-h+cx+r) needs to be constantly updated because the input signal contains phase information that varies with distance.

このアジムス参照関数は次に述べるように、入力する受
信信号の受けるドプラ周波数の時間変化率の関数として
表わすことが出来る。
This azimuth reference function can be expressed as a function of the time rate of change of the Doppler frequency received by the input received signal, as described below.

移動プラットフォームが点目標に接近し、また遠ざかる
ことにより、反射信号はドプラシフトを受ける。このド
プラシフトを時間関数FD(t)とすると、FD(t)
は移動フラットフオームの速度および測度、地球自転に
よる目標の速度、送信ビーム方向叫のパラメータに対応
して変化する変化量を有し、アジムス方向の信号スペク
トルが広がる。
As the moving platform approaches and moves away from the point target, the reflected signal undergoes a Doppler shift. If this Doppler shift is a time function FD(t), then FD(t)
has a change amount that varies depending on the parameters of the speed and measure of the moving flatform, the speed of the target due to the earth's rotation, and the direction of the transmitted beam, and the signal spectrum in the azimuth direction is broadened.

また、移動プラットフォームと、ある点目標間の距離変
化△Rけ次の(4)式で示すことが出来る。
Further, the distance change ΔR between the moving platform and a certain point target can be expressed by the following equation (4).

このFD(t)は前記パラメータが一定とすると時間と
ともにほぼ直線的に変化する値である。従って△Jt)
は第2図にも示したように、2次関数的に変化する。こ
れはある特定の点目標からの情報が時間によって異るレ
ンジサンプルデータとなることを意味する。従って方位
方向に圧縮しようとする目標情報がアジムス圧縮手段に
取入れられるようにするためにはレンジ方向のサンプル
位置を時間とともに変化させるレンジカーバテヤ補正を
(4)式の△R(t)に対応して行うことが必要となる
This FD(t) is a value that changes almost linearly with time if the above parameters are constant. Therefore △Jt)
As shown in FIG. 2, changes quadratically. This means that the information from a particular point target becomes time-varying range sample data. Therefore, in order to allow the target information to be compressed in the azimuth direction to be taken into the azimuth compression means, the range curvature correction that changes the sample position in the range direction over time is performed in accordance with △R(t) in equation (4). It is necessary to do so.

またht(X+r)から誘導するアジムス参照関数は、
(4)式で示される距離変化へR(t)とともに変化す
る位相情報に対応する関数で、上述したドプラシフト関
数FI)(t)を含みドプラ周波数シフトによる位相変
化と共役な関数として表わすことが出来て、またドプラ
シフト関数FD(t)が時間とともにほぼ直線的に変化
するときは、その直線の傾きをFD′とすると、この傾
きFD′、すなわちドプラ周波数時間変化率を含んだ複
素関数の形で表すことが出来る。画像再生に最も1賛な
アジムス圧縮は、従って、このドプラ周波数時間変化率
FD′をいかに正確に設定したアジムス参照関数を得る
ことが出来るかが最大の条件となる。
The azimuth reference function derived from ht(X+r) is
It is a function corresponding to the phase information that changes with R(t) to the distance change shown by equation (4), and can be expressed as a function that is conjugate to the phase change due to the Doppler frequency shift, including the above-mentioned Doppler shift function FI) (t). If the Doppler shift function FD(t) changes almost linearly with time, then if the slope of the straight line is FD', then this slope FD', that is, the form of a complex function that includes the temporal rate of change of Doppler frequency. It can be expressed as Therefore, the most important condition for azimuth compression, which is most favorable for image reproduction, is how accurately the azimuth reference function can be obtained in which the Doppler frequency temporal change rate FD' is set.

このアジムス参照関数は方位変化とともに絶えず変化し
、またアジムス参照関数を決定するドプラシフト時間変
化率は移動プラットフォームの速度、高度および送信ビ
ーム方向、ならびに地球自転による目標の速度等のパラ
メータから得られるドプラシフト量に基づいて算定され
、これらのパラメータは通常比較的精度の低い移動プラ
ットフォームの搭載姿勢センサ、および大規模な地上の
計測用レーダによって得られた情報を利用しており誤差
が入り易くまた測定のための時間も非常に多く必要とす
るうえ、大規模な地上の追跡間が必要である。
This azimuth reference function constantly changes as the azimuth changes, and the Doppler shift time rate of change that determines the azimuth reference function is the amount of Doppler shift obtained from parameters such as the velocity of the moving platform, altitude and transmit beam direction, and the velocity of the target due to the earth's rotation. These parameters are typically calculated based on relatively low accuracy information obtained from attitude sensors mounted on mobile platforms and large-scale ground-based measurement radars, and are prone to errors and are difficult to measure. In addition to requiring a significant amount of time, extensive ground tracking is required.

レンジカーバチャ補正を含み、このアジノ・ス圧に 縮を最適に実行しボ画像のフォーカシングにより合成開
口レーダは、ずれのない高品質のものとなる。
By including range curvature correction, optimally performing compression to this agino-space compression, and focusing the blurred image, the synthetic aperture radar will be of high quality without deviation.

従来、この種のフォーカス処理を含む画像再生処理には
一般的に次の2つの方法がある。
Conventionally, there are generally the following two methods for image reproduction processing including this type of focus processing.

第1の方法はレンジ圧縮、およびアジムス圧縮等の処理
を光学レンズ系を用いて行う光学的画像13− 処理である。
The first method is optical image processing in which processing such as range compression and azimuth compression is performed using an optical lens system.

この方法によれば、受信パルスごとの位相変化を補正し
、従って位相変化のパラメータとしての移動プラットフ
ォームすなわち合成開口レーダの受ける全ドプラー変化
量をカバーする処理が出来るものの、画像再生に必要な
所望の分解能を仏前)囲に実現することは本質的に困難
である。
According to this method, although it is possible to correct the phase change for each received pulse and therefore cover the entire amount of Doppler change that the moving platform, that is, the synthetic aperture radar, receives as a parameter of the phase change, it is possible to correct the phase change for each received pulse. It is essentially difficult to achieve resolution close to that of the Buddha.

さらに、この光学的画像処理では取得したデータをCR
Tに表示したうえ、移動プラットフォームの速度に比例
して移動する写真フィルムに納め、受信パルスの位相情
@をレンジ情報と対応させて記録し、この2次元の記録
をさまざまな光学的特性を有するレンズ群よりなるレン
ズ系を通してレンジ圧縮、アジムス圧縮を行わせるため
、処理に誤差が入り易く、また本質的に融通性が低いと
いう欠点がある。
Furthermore, in this optical image processing, the acquired data is
It is displayed on a photographic film that moves in proportion to the speed of the moving platform, and the phase information of the received pulse is recorded in correspondence with the range information, and this two-dimensional record has various optical characteristics. Since range compression and azimuth compression are performed through a lens system consisting of a lens group, there are drawbacks in that errors are likely to occur in the processing, and flexibility is essentially low.

第2の方法は、デジタル処理によるデジタル画像処理で
ある。この方法によれば、第1の方法の欠点を除去した
画像処理を行うことが出来る。しかしながら、この第2
の方法ではアジムス圧縮を14− 竹う為に必要なアジムス参II1.関数を剛質するには
、移動プラットフォームの高度、速度、およびアンテナ
ビームカ向ルjのパラメータを精度良く求めて算出17
なけれはならない。
The second method is digital image processing using digital processing. According to this method, it is possible to perform image processing that eliminates the drawbacks of the first method. However, this second
The azimuth compression method is as follows: In order to make the function rigid, the parameters of the altitude, speed, and antenna beam direction j of the moving platform are determined and calculated with high accuracy17.
Must have.

これらのパラメータは、曲述l−だように通常移動ブラ
シトフォーム搭載センサ、および地上の計測装置で測定
(7た値を採用しでいるのでvL差力・入り易く、従っ
て精度の高いものを祷ることが困雛で、かつパラメータ
を決定するために多くの時間がかかるうえ、大規模な地
」二の追跡部をり要とするという欠点75:ある。
As mentioned above, these parameters are usually measured using a sensor mounted on a moving brush foam and a measuring device on the ground. Disadvantages 75: It is difficult to determine the parameters, it takes a lot of time to determine the parameters, and it requires a large-scale tracking unit.

本発明の目的は上述した従来の欠点を除去し、貝る2ル
ツク間のm1像出力データのずれを検出するという簡単
な手段を伽えることにより、精度と全体の処理時間を大
幅に改善することが出来て、かつ融通性が高く、大規模
な地上の追跡部等をl要としない合成関ロレーダオート
フォーカス画像処理装慣:を提供することにある。
The purpose of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks and to significantly improve accuracy and overall processing time by replacing the simple means of detecting the shift in m1 image output data between two looks. An object of the present invention is to provide a synthetic radar autofocus image processing system that is highly flexible and does not require a large-scale ground tracking unit.

本発明Lj−装置り航空機5人工衛星等の移動プラット
フォームに搭載したサイドルッキングレーダで地上の状
態を電波による画像として再現する合成開口レーダ画像
再生において、前記合成開口レーダによって取得した2
次元の広がりを有する受信データを送信パルスの共役関
数であるレンジ参照関数の乗算することにより前記移動
プラットフォームの距離方向に圧縮するレンジ圧縮手段
と、前記レンジ圧縮手段によって得られる出力を前記移
動プラットフォームの方位方向に並び替えるコーナター
ニング手段と、初期値として予め定めた値が設定され外
部からの制御信号によりその値が変化するドプラ周波数
時間変化率信号を出力するドプラ周波数時間変化率信号
発生手段と、前記コーナターニング手段により得られる
出力データを前記ドプラ周波数時間変化率を含んだアジ
ムス参照関数と乗算することにより前記移動プラットフ
ォームの方位方向にアジムス圧縮するとともに前記デー
タのアジムス方向スペクトラムを複数個に分割(複数個
のルックに分割)するマルチルックフィルタ処理を行う
手段と、このマルチルックフィルタ処理により得られた
被素データから各ルックごとの絶対値を求める絶対値計
算手段と、前記マルチフィルタ処理された信号のうち相
異る2ルツクの信号間の相関値が最大となる遅れ時間を
前記制御41号として前記ドプラ周波数時間変化率信号
発生手段に送出し前記遅れ時間に対応して前記ドプラ周
波数時間変化率信号を変化−1−シめ以後順次遅れ時間
が零のとき前記相関値が最大となるまで繰返[7演算す
るイメージシフト検出手段とを備えて構成される。
In the synthetic aperture radar image reproduction that reproduces ground conditions as an image using radio waves using a side-looking radar mounted on a mobile platform such as an artificial satellite or the like, the Lj-device of the present invention
a range compression means for compressing received data having a dimensional spread in the distance direction of the mobile platform by multiplying it by a range reference function that is a conjugate function of a transmission pulse; a corner turning means for rearranging in the azimuth direction; a Doppler frequency time change rate signal generating means for outputting a Doppler frequency time change rate signal whose value is set to a predetermined initial value and whose value changes according to an external control signal; By multiplying the output data obtained by the corner turning means by the azimuth reference function including the Doppler frequency temporal change rate, the azimuth is compressed in the azimuth direction of the moving platform, and the azimuth direction spectrum of the data is divided into a plurality of pieces ( means for performing multi-look filter processing (dividing into a plurality of looks); absolute value calculation means for calculating the absolute value of each look from the element data obtained by the multi-look filter processing; The delay time at which the correlation value between two different signals among the signals is maximum is sent to the Doppler frequency time change rate signal generating means as the control No. 41, and the Doppler frequency time change rate is changed in accordance with the delay time. and an image shift detecting means that sequentially calculates the rate signal by -1-shift and then repeats [7] until the correlation value reaches a maximum when the delay time is zero.

次に本発明について図面を参照して評細に酸4明する。Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第4図は本発明による合成開口レーダオートフォーカス
画像処理装置の一実施例を示すプロ、り図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the synthetic aperture radar autofocus image processing apparatus according to the present invention.

レンジ参照関数、アジムス参照関数初期1′th尋を設
定するために必要なパラメータを計算する軌道姿勢パラ
メータ計算回路1は、制御ラインS+f介して受けるシ
ステム制御部9の内蔵するプログラムの制御のもとに、
移動プラットフォームの軌道、速度、および姿勢等に関
する予め既知の情報17− から、以抜の処理に必要な移動プラットフォームと目標
に関する地球座標系での速度ベクトル、位置ベクトル等
のパラメータを計算し、さらにとの  ゛パラメータを
利用してドプラ周波数を計算してこれらをシステム制御
部IOの内蔵するメモリにストアしておく。
The orbit attitude parameter calculation circuit 1, which calculates the parameters necessary for setting the range reference function and the initial 1'th fathom of the azimuth reference function, is under the control of a built-in program in the system control unit 9, which is received via the control line S+f. To,
From the previously known information 17- regarding the trajectory, speed, attitude, etc. of the mobile platform, parameters such as the velocity vector and position vector in the earth coordinate system regarding the mobile platform and the target necessary for the following processing are calculated, and further The Doppler frequency is calculated using the parameters and stored in the built-in memory of the system control unit IO.

合成開口面レーダで取得したデータは、磁気デーゾを利
用したデータファイル101からレンジ圧縮の為、レン
ジ圧縮部2に入力する。レンジ圧縮部2はし/ジ圧縮処
坤に必要な演算を行うレンジ圧縮回路22、および、こ
の演算に必要なレンジ参照関数を発生するレンジ参照関
数発生回路21より構成される。
Data acquired by the synthetic aperture radar is input from a data file 101 using magnetic deso to a range compression unit 2 for range compression. The range compression section 2 includes a range compression circuit 22 that performs calculations necessary for the compression process, and a range reference function generation circuit 21 that generates a range reference function necessary for this calculation.

レンジ圧縮四1路22は、時間領域の受信信号を周波数
領域に変換する隅速フーリエ変換回路、周波数領域に変
換した受信信号とレンジ参照関数との乗算、演クーを行
う乗算回路、およびこの乗胸回路の出力を再び時間領域
に戻す、l高速フーリエ演3!(9)路を有し、これら
の回路により入力信号を周波数領域に変換してからしン
ジ参照曲蕎力との乗算−18= を行い相関処理することによってレンジ圧縮を行う。
The range compression circuit 22 includes a corner velocity Fourier transform circuit that converts a received signal in the time domain into a frequency domain, a multiplication circuit that multiplies the received signal converted into the frequency domain by a range reference function, and a multiplication circuit that performs an operation. Fast Fourier performance 3 that returns the output of the chest circuit to the time domain! (9) These circuits transform the input signal into the frequency domain, and then perform range compression by multiplying the input signal by the frequency reference signal and performing correlation processing.

レンジ癖照関数発生回路21は、制御ラインS2を介し
て受けるシステム制御部9のプログラムの制御のもとに
、システム制御部9の内蔵するメモリにストアしである
送信パルス情報を受け、この情報に対応した値をもつレ
ンジ参照関数を関数発生回路により発生し周波数領域に
変換する。
The range characteristic function generation circuit 21 receives transmission pulse information stored in the built-in memory of the system control unit 9 under the control of the program of the system control unit 9 received via the control line S2, and receives this information. A range reference function having a value corresponding to is generated by a function generation circuit and converted into the frequency domain.

レンジ参照関数は次の(5)式の112(μ)で示され
るもので、送信信号の複素共役関数で表される。
The range reference function is represented by 112 (μ) in the following equation (5), and is expressed as a complex conjugate function of the transmission signal.

−τ/2≦μ≦τ/2 (5)式において、kは送信パルスのリニアFM変調率
であり、またτは送信パルス幅であり、従ってh2(μ
)は、)・め既知の送信条件から設定出来る。
−τ/2≦μ≦τ/2 In equation (5), k is the linear FM modulation rate of the transmission pulse, and τ is the transmission pulse width, so h2(μ
) can be set from known transmission conditions.

レンジ圧縮部2から出力す不レンジ圧縮後のデータは、
チータフアイル102にストアされた後、読出されてコ
ーナターニング回路3に入力する。
The non-range compressed data output from the range compression unit 2 is
After being stored in the cheater file 102, it is read out and input to the corner turning circuit 3.

コーナターニング回路3は、次に何うアジムス圧縮処理
の為に、レンジ方向に並んでストアされているレンジ圧
縮後の出力を、制御ラインS3を介して受けるシステム
制御部、fd’のプログラムの制御のもとにアジムス方
向に並ひ替えるコーナターニング処理を行う。この場合
、データの並ひ替えは、磁気ディスク301を用いてデ
ータの入れ替え操作により行う。
The corner turning circuit 3 controls the program of the system control unit fd', which receives the range compressed outputs stored in the range direction via the control line S3 for the next azimuth compression process. Corner turning processing is performed to rearrange the parts in the azimuth direction. In this case, the data is rearranged by a data replacement operation using the magnetic disk 301.

コーナターニング回路3の出力はチータフアイル103
を介してアジムス圧縮部4に送出される。
The output of corner turning circuit 3 is cheetah faille 103
It is sent to the azimuth compression section 4 via.

アジムス圧縮部4は、ドプラ周波数シフト回路41、高
速フーリエ変換回路42.レンジカーバチャ補正回路4
3.レンジカーバチャ補正回路43゜アジムス圧縮回路
44.ドプラシフト・レンジカーバテヤ関数発生回路4
5.アジムス診照関数発生回路46、およびマルチルッ
クフィルタリング回路47を有し、これらの回路により
アジムス圧縮を行う。
The azimuth compression unit 4 includes a Doppler frequency shift circuit 41, a fast Fourier transform circuit 42 . Range curvature correction circuit 4
3. Range curvature correction circuit 43° Azimuth compression circuit 44. Doppler shift/range carbateya function generation circuit 4
5. It has an azimuth diagnostic function generation circuit 46 and a multi-look filtering circuit 47, and these circuits perform azimuth compression.

ドプラ周波数シフト回路41は、アジムス圧縮もレンジ
圧縮と同様に、周波数領域で処理を行う為に全入力信号
スペクトルが高速フーリエ変換による処理紳囲に入るよ
うにシフトするものである。
The Doppler frequency shift circuit 41 performs processing in the frequency domain for azimuth compression as well as for range compression, so the Doppler frequency shift circuit 41 shifts the entire input signal spectrum so that it falls within the range of processing by fast Fourier transform.

この場合、0ドプラ周波数は合成開口レーダのビームセ
ンタが照射している目標からの反射波のドプラ周波数で
るる。
In this case, the 0 Doppler frequency is the Doppler frequency of the reflected wave from the target irradiated by the beam center of the synthetic aperture radar.

とのドプラ周波数シフト、および後述するレンジカーバ
チャ袖正に必要とするドプラ周波数、およびレンジカー
バチャ関数発生用パラメータは、軌道姿勢パラメータ計
算回路1により計算しシステム制御部9のメモリにスト
アされているドプラ周波数を、制御ラインS4を介して
受けるシステム制御部9のプログラムの制御のもとにド
プラ周波数・時間変化率制御回路8に入力して決定した
うえ、信号ラインKOを介してドプラシフト・レンジカ
ーバテヤ関数発生[gJ路45に入力し、これにより所
望の関数に変換してドプラ周波数シフト回路およびレン
ジカーバテヤ補正回路43に出力する。
The Doppler frequency required for the Doppler frequency shift with respect to the orbit, the Doppler frequency required for the range curvature sleeve correction described later, and the parameters for generating the range curvature function are calculated by the orbit attitude parameter calculation circuit 1 and stored in the memory of the system control unit 9. The current Doppler frequency is input to the Doppler frequency/temporal rate of change control circuit 8 under the control of the program of the system control unit 9 received via the control line S4, and then determined. The function generation signal is input to the gJ path 45, thereby converting it into a desired function and outputting it to the Doppler frequency shift circuit and the range curve correction circuit 43.

ドプラ周波数シフト回路41の出力は、高速フーリエ変
換回路42によって周波数領域に変換した後、レンジカ
ーバテヤ袖正(ロ)路43に入力される。
The output of the Doppler frequency shift circuit 41 is converted into a frequency domain by a fast Fourier transform circuit 42 and then input to a range carburetor sode main path 43.

21− レンジカーバチャ補正回路43は、移動プラットフォー
ムと目標間の距離変化が、(4)式や第2図からも明ら
かな如く2次関数的に変化し、同じ点目標に関する取得
情報が時間によって異るレンジサンプルに包含されるこ
とが起るので、アジムス圧縮しようとする目標の情報を
アジムス圧縮回路44にすべて入力することが出来るよ
うに入力受信信号のデータサンプル位置を時間に対応さ
せて変化させる為の補正、すなわちレンジカーバチャ補
正を行うものである。レンジカーバテヤ関数は、基本的
には(4)式から得られるΔR(t)で表わすことが出
来て、これはドプラ周波数がほぼ時間とともに血粉的に
変化すると見做し得る場合は、ドプラ周波数時間変化率
の2次関数で表すことが出来る。
21- The range curvature correction circuit 43 is configured so that the distance between the moving platform and the target changes in a quadratic manner as is clear from equation (4) and FIG. Since data samples may be included in different range samples, the data sample position of the input received signal is changed in accordance with time so that all the target information to be compressed can be input to the azimuth compression circuit 44. In other words, range curvature correction is performed. The range carbatey function can basically be expressed as ΔR(t) obtained from equation (4), and if it can be considered that the Doppler frequency changes almost like blood particles over time, then it can be expressed as the Doppler frequency change over time. It can be expressed as a quadratic function of the rate.

このドプラ周波数時間変化率も、システム制御部9にス
トアされているドプラ周波数を、制御ラインS4を介し
て受けるシステム制御部9のプログラムの制御のもとに
、ドプラ周波数・時間変化率制御回路8に入力し、時間
微分による時間変化率信号発生回路によりドプラ周波数
時間変化率の初22− 期値として信号ラインに1を介してドプラシフト・レン
シカーバチャ関数発生回路45に入力し、この関数発生
回路45により所望のレンジカーバチャ関都′ヲ発牛し
、出力をレンジカーバチャ補正回路43に送出し、この
関数を第11片:してレンジカーバテヤ袖正を有う。
This Doppler frequency time change rate is also controlled by the Doppler frequency/time change rate control circuit 8 under the control of the program of the system control unit 9 which receives the Doppler frequency stored in the system control unit 9 via the control line S4. is inputted to the Doppler shift/rensicurve function generation circuit 45 via the signal line 1 as the initial 22-term value of the Doppler frequency temporal change rate by the time change rate signal generation circuit based on time differentiation, and this function generation circuit 45 The desired range curvature function is activated, the output is sent to the range curvature correction circuit 43, and this function is applied to the eleventh section to obtain the range curvature correction.

アジムス圧縮回路44は、レンジカーバテヤ補正後入力
する周波数領域の信号と、アジムス紗照関数発生回路4
5より入力する同じく周波数領域のアジムス参照関数と
を乗算回路により乗算演算し相関を行う。アジムス参照
関数に、通常ドブランフ) tt F D (t)が時
間とともにほぼ直線的に変化すると見做[〜得るので、
次の(6)式のh+(t)で示すことが出来る。
The azimuth compression circuit 44 receives the input frequency domain signal after the range curve correction and the azimuth gauze function generation circuit 4.
A multiplication circuit performs a multiplication operation with the azimuth reference function in the frequency domain, which is also input from 5, to perform a correlation. For the azimuth reference function, we assume that tt F D (t) changes approximately linearly with time [to obtain ~
It can be expressed as h+(t) in the following equation (6).

(6)式でFD′けドプラ周波数の時間変化率であり、
またT!および’]’2i、Iアンテナのビーム幅で決
る常数である。
In equation (6), FD' is the time rate of change of the Doppler frequency,
T again! and ']'2i, I is a constant determined by the beam width of the antenna.

本実施例では、ドプラ周波数時間変化率d1、信号ライ
ンに、を介してドプラ周波数・時間変化率制御回路8か
らドプラ周波数範囲およびシフl−1に関する情報とと
もに受けるものを初期値と(−で利用して決定するが、
このドプラ周波数時間変化率は移動プラットフォームの
軌道、速度および姿勢等の予め既知の怪゛報から概算し
た飴を有するイ、のである。このドプラ周波数時間変化
率を第11用し、アジムス参照関数発生回路460徐累
関結発生回路によってアジムス参照関数の概算初期(#
を発生し、これを入力(7たアジムス圧縮回路44は、
内蔵する乗算回路によって、レンジカーバチャ補正回路
の出力との乗算演算を行い相関をとる。マルチルックフ
ィルタリング回路47は、制御ラインS6を介し2て受
けるシステム制御141部9のプログラムの制御のもと
に、アジムス圧縮回路440出力テータを読み出すとと
もにマルチルックフィルタリングを行う。
In this embodiment, the Doppler frequency temporal change rate d1, which is received from the Doppler frequency/time change rate control circuit 8 via the signal line along with information regarding the Doppler frequency range and shift l-1, is used as the initial value (-). and decide,
This Doppler frequency temporal change rate has a certain value that is roughly estimated from previously known incident information such as the trajectory, speed, and attitude of the moving platform. This Doppler frequency time change rate is used as the 11th, and the initial approximate value (#
The azimuth compression circuit 44 generates and inputs this (7).
A built-in multiplication circuit performs a multiplication operation with the output of the range curvature correction circuit to obtain a correlation. The multi-look filtering circuit 47 reads out the output data of the azimuth compression circuit 440 and performs multi-look filtering under the control of the program of the system control 141 unit 9 received via the control line S6.

マルチルックフィルタリング回路47は、アジムス圧縮
回路44の出力を各ルックごとの周波数に対応してろ波
する為のマルチルックフィルター1路と、これらの各ル
ックごとのる波周波数を、再び時間領域に変換する逆高
速フーIJ 工変換回鮎とを壱し、アジムス圧縮回路4
4の出力を再ひ時間領域に変換した桧素数のデータとし
て出力し、このようにしてアジムス圧縮を行ったアジム
ス圧縮部の出力はデータファイル104にストアされた
後で振幅絶対値計算回路5に入力される。
The multi-look filtering circuit 47 includes one multi-look filter for filtering the output of the azimuth compression circuit 44 corresponding to the frequency of each look, and converts the rising wave frequency for each look back into the time domain. Azimuth compression circuit 4
The output of the azimuth compression unit that performs azimuth compression in this way is stored in the data file 104 and then sent to the amplitude absolute value calculation circuit 5. is input.

振幅絶対値計算回路5は、マルチルックフィルタリング
回路47の各ルックごとの出力をチータフアイル104
から入力し、複素数である各ルックのデータを、ルック
ごとに絶対値W1゛算回路によって絶対値に変換する回
路であり、この出力はイメージ77ト検出部7に出力さ
れるとともにマルチルック処理回路6の加算回路で絶対
値加算、いわゆる非コヒーレント加i電・ルックのイメ
ージを重ね合せ、特にコヒーレント加算による処理にお
ける特有なスペックルノイズ咎を低減した出力として出
力ライン601を介してCRT婢の表示器に出力される
The amplitude absolute value calculation circuit 5 sends the output for each look of the multi-look filtering circuit 47 to the cheater file 104.
This circuit converts the data of each look, which is a complex number, into an absolute value by an absolute value W1 calculation circuit for each look, and this output is output to the image 77 detection unit 7 and also to the multi-look processing circuit. Absolute value addition is performed using the adder circuit 601, and images of so-called non-coherent addition and look are superimposed, and the output is displayed on a CRT screen via an output line 601, with the speckle noise peculiar to coherent addition processing being reduced. output to the device.

イメージシフト検出部7は、異る2ルツク間の25− 画像出力のずれ、すなわちイメージシフトを検出するも
ので、振幅絶対値計算回路5により絶対値に変換した相
異る2ルツクの画像出力をマルチルック相関演算回路7
1に入力し、内蔵する相関演算回路によって、相異る2
ルツク間の時間領域データの相互相関演算を行う。この
出力は異る2ルツク間の相関値が最高になる値、すなわ
ちイメーシフトに対応する値を有し、これを受けた補正
量計算回路72も、このイメージシフトに対応する値を
もった入力信号に比例する大きさの補正信号を補正量と
して出力し、これをドプラ周波数・時間変化率制御回路
8に送出する。
The image shift detection unit 7 detects a deviation in the 25- image output between two different looks, that is, an image shift, and detects the image output of the two different looks converted into an absolute value by the amplitude absolute value calculation circuit 5. Multi-look correlation calculation circuit 7
1, and depending on the built-in correlation calculation circuit, different 2
Performs cross-correlation calculation of time domain data between looks. This output has a value at which the correlation value between two different looks is the highest, that is, a value corresponding to the image shift. A correction signal having a magnitude proportional to the signal is output as a correction amount, and sent to the Doppler frequency/time rate of change control circuit 8.

この出力を受けたドプラ周波数時間変化率制御回路8は
、制御ラインS4を介してシステム制御ヲ 部Hのプログラムによる制御を受けつつ補正量計算回路
82の出力に対応してドプラ周波数時間変化率を変更設
定し、このドプラ周波数時間変化率信号を信号ラインに
2を介してアジムス参照関数発生回路46に入力してア
ジムス参照関数を変化させ、このような動作を繰返しな
がらルック間26− のイメージシフトがなくなるまで処理を続けて画像出力
の調整を自動的に行いフォーカスを完了する。
The Doppler frequency temporal change rate control circuit 8 that receives this output calculates the Doppler frequency temporal change rate in accordance with the output of the correction amount calculation circuit 82 while being controlled by the program of the system control unit H via the control line S4. This Doppler frequency time change rate signal is input to the azimuth reference function generation circuit 46 via the signal line 2 to change the azimuth reference function, and while repeating this operation, image shift between looks 26- is performed. Processing continues until the image is exhausted, and the image output is automatically adjusted to complete the focus.

このとき2ルック間のイメージシフトがなくなることと
2ルック間の相関値を計算する相関関数との関係は次の
とおりである。つまり、2つのルック(画像)信号をX
(t) + y(t)とすると、(ここでtは時間を示
し、画像上では距離を表わす)、両信号の相関関数R(
t)は次の(8)式で示される。
At this time, the relationship between the elimination of image shift between two looks and the correlation function for calculating the correlation value between two looks is as follows. In other words, the two look (image) signals are
(t) + y(t) (where t indicates time and distance on the image), the correlation function of both signals R(
t) is expressed by the following equation (8).

(8)式からR(t)が最大なときの遅れ時間t i’
r s画像間のずれ(シフト)を示し、従って、イメー
ジシフトがなくなるときは遅れ時間零でB (t)が最
大となることを意味する。このようにしてイメージシフ
ト検出によって最適のアジムス参照関数を設定しつつ画
像のオートフォーカスを行い、得られた出力は画像デー
タ出力ライン601を介して表示装置等に出力さrる。
From equation (8), the delay time t i' when R(t) is maximum
rs indicates the shift (shift) between images, and therefore means that when there is no image shift, B (t) becomes maximum at a delay time of zero. In this way, autofocusing of the image is performed while setting the optimum azimuth reference function by image shift detection, and the obtained output is outputted to a display device or the like via the image data output line 601.

以上の説明でレンジ圧縮とアジムス圧縮は入力48号を
庵波数領域に変換した後に行われでいるか、時間領域で
の圧縮も理論的には可能であることは勿論である。すな
わち、本発明は圧縮処理後の信号の振幅成分からアジム
ス圧縮とマルチルックフィルタリングで得た相異る2ル
ック間の相関をとってイメージシフトを検出し、これを
オ(1用i〜で毎適なアジムス参照関数を迅速に設定す
る点を大きな%命とするもので、その他の構成も種々考
えることが出来る。
In the above explanation, range compression and azimuth compression are performed after converting the input No. 48 into the wave number domain, and it goes without saying that compression in the time domain is also theoretically possible. That is, the present invention detects an image shift by calculating the correlation between two different looks obtained by azimuth compression and multi-look filtering from the amplitude component of the signal after compression processing, and The key point is to quickly set an appropriate azimuth reference function, and various other configurations can be considered.

また、本実施例では移動プラットフォームの運動が直線
的であり、従ってドプラ周波数シフト量が時間とともに
ほぼ直線的に変化する関数として取扱っているが、移動
プラットフォームの運動が曲縁的であり、従ってドプラ
周波数ンフト蓋が全処理岬囲に互っては一様にほぼ直線
的であるとは見做し得ないような場合でも、全処理範囲
をほぼ直膨的と見做し得る複数の範囲に分割し、この個
個の範囲についで:本発明を適用して近似的に処理出来
ることは明かである。
Furthermore, in this example, the movement of the moving platform is linear, and therefore the Doppler frequency shift amount is treated as a function that changes almost linearly over time; however, the movement of the moving platform is curved, and therefore the Doppler Even if the frequency lift cannot be considered to be uniformly approximately linear across the entire processing range, it is possible to divide the entire processing range into multiple ranges that can be considered approximately linear. It is clear that the present invention can be applied to approximate processing of these individual ranges by dividing the range.

以上本発明の一実施例として、ハードワイヤードによる
電子回路を基本として構成した実施例について説明した
が、その他の変形例についても本発明を適用出来ること
は明かである。たとえは第4図において、イメージシフ
ト検出部7お↓びドプラ周波数時間変化率制御回路8の
処理内容は、これ全システム制御部9の内蔵するプログ
ラムの中に組入れることも可能で、またこルらを)・−
ドワイヤードでハードウェア構成によりアジムス圧縮部
4等に内蔵することも出来る。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment is based on a hard-wired electronic circuit, but it is obvious that the present invention can be applied to other modified examples as well. For example, in FIG. 4, the processing contents of the image shift detection section 7 and the Doppler frequency temporal change rate control circuit 8 can be incorporated into the built-in program of the entire system control section 9. )・−
It can also be built into the azimuth compression unit 4 or the like depending on the hardware configuration of the dwired type.

これらのうち、いづれを選ぶかは、処理すべき画像デー
タの量や、必要とする処理時間に応じ所望により任意に
決定することが出来る。また、マルチルック相関演算回
路71で行う相関演算も2ルック以上いくらでもよいこ
とは明らかであり、さらに、本実施例においてアジムス
圧縮に用いるアジムス参照関数の初期佃を決定する為に
、移動プラットフォームの運動条件等の既知の情報から
決定しているドプラ周波数り量率信号の初期値は、移動
プラッ)7オーム搭載および地上の言I測用センサによ
って得られる情報により設定出来て、またその後移動ブ
ラットフオームの入力する受信角29− 号の位相情報の変化に対応してアジムス参照関数を補正
していく為に必要とするアジムス参照関数補正用のドプ
ラ周波数時間変化率信号の設定も上述した計測用センサ
から得られる情報によって決定出来ることもまた明らか
である。
Which of these methods to select can be arbitrarily determined depending on the amount of image data to be processed and the required processing time. Furthermore, it is clear that the multi-look correlation calculation circuit 71 may perform any number of correlation calculations for two or more looks.Furthermore, in this embodiment, in order to determine the initial position of the azimuth reference function used for azimuth compression, the motion of the moving platform is The initial value of the Doppler frequency flow rate signal, which is determined from known information such as conditions, can be set using information obtained from a 7-ohm sensor mounted on a mobile platform and a speech sensor on the ground. The measurement sensor described above also sets the Doppler frequency temporal change rate signal for azimuth reference function correction, which is necessary to correct the azimuth reference function in response to changes in the phase information of the receiving angle 29- input. It is also clear that it can be determined by the information obtained from .

これらの変形例はいづれも本発明の主旨を損うことなく
容易に実施出来る。
Any of these modifications can be easily implemented without departing from the spirit of the invention.

以上説明したように本発明によれば、異る2ルック間の
画像出力データのずれを検出するという簡単な手段を備
えることにより、精度と全体の処理時間を大幅に改善す
ることが出来て、かつ融通性が高く、大規模な地上の追
跡周環を必要としない合成開口レーダオートフォーカス
画像処理を行うことが出来るという効果がある。
As explained above, according to the present invention, by providing a simple means of detecting a shift in image output data between two different looks, accuracy and overall processing time can be significantly improved. It also has the advantage of being highly flexible and capable of performing synthetic aperture radar autofocus image processing that does not require a large-scale ground tracking ring.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は合成開口面レーダの動作の原理を示す動作斜視
図、第2図は合成開口面レーダの受信信号の特徴を示す
受信信号特性図、第3図はルック斜視図、第4図は本発
明の一実施例を示すプロツー3〇− り図である。 第4図において、 1・・・・・軌道姿勢パラメータ計算回路、2・・・・
・レンジ圧縮部、3・・・・・・コーナター二/グ回路
、4・・・・・・アジムス圧縮部、5・・・・・・振幅
絶対値計算回路、6・・・・・・マルチルック処理回路
、7・・・・・・イメージシフト抄出部、8・・・・・
・ドブ2周波数・時間変化率側脚回路、9・・・・・・
システム制御部。 31− ・交弾咀−も〜
Fig. 1 is an operational perspective view showing the principle of operation of the synthetic aperture radar, Fig. 2 is a received signal characteristic diagram showing the characteristics of the received signal of the synthetic aperture radar, Fig. 3 is a look perspective view, and Fig. 4 is a FIG. 3 is a three-dimensional diagram showing one embodiment of the present invention. In Fig. 4, 1... orbit attitude parameter calculation circuit, 2...
・Range compression section, 3... Corner turning circuit, 4... Azimuth compression section, 5... Absolute amplitude calculation circuit, 6... Multi Look processing circuit, 7... Image shift extraction section, 8...
・Dob 2 frequency/time rate of change side leg circuit, 9...
System control unit. 31- ・Kiadan Tsui- too~

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 航空機1人工衛星等の移動プラットフォームに搭載した
サイドルッキングレーダで地上の状態を電波による画像
として再現する合成開口レーダ画像再生において、前記
合成開口レーダによって取得した2次元の広がりを有す
る受信データを送信パルスの共役関数であるレンジ参照
関数と乗算することにより前記移動プラットフォームの
距離方向に圧縮するレンジ圧縮手段と、前記レンジ圧縮
手段によって得られる出力を前記移即・プラットフォー
ムの方位方向に並び替えるコーナターニング手段と、初
期値として予め定めた値が設定され外部からの制御信号
によりその値が変化するドプラ周波数時間変化率信号を
出力するドプラ周波数時間変化率信号発生手段と、前記
コーナターニング手段により得られる出力データを前記
ドプラ周波数時間変化率を含んだアジムス参照関数と乗
算することにより前記移動プラットフォームの方位方向
にアジムス圧縮するとともに前記データのアジムス方向
スペクトラムを襟数個に分割(複数個のルックに分割)
するマルチルックフィルタ処理を行う手段と、このマル
チルックフィルタ処理により得られた複素データから各
ルックごとの絶対値を求める絶対値計算手段と、前記マ
ルチフィルタ処理された信号のうち相異る2ルツクの信
号間の相関値が最大となる遅れ時間を前記制御信号とし
て前記ドプラ周波数時間変化率信号発生手段に送出し、
前記遅れ時間に対応して前記ドプラ周波数時間変化率信
号を変化せしめ以稜順次遅れ時間が零のとき前記相関値
が最大となるまで繰返し演算するイメージシフト検出手
段とを備えて成ることを%徴とする合成開口レーダオー
トフォーカス画像処理装置。
Aircraft 1 In synthetic aperture radar image reproduction that reproduces ground conditions as a radio wave image using a side-looking radar mounted on a mobile platform such as an artificial satellite, the received data having a two-dimensional spread acquired by the synthetic aperture radar is transmitted as a pulse. a range compression means for compressing the moving platform in the distance direction by multiplying it by a range reference function that is a conjugate function of the moving platform; and a corner turning means for rearranging the output obtained by the range compression means in the azimuth direction of the moving platform. a Doppler frequency temporal change rate signal generating means for outputting a Doppler frequency temporal change rate signal whose value is set to a predetermined value as an initial value and whose value is changed by an external control signal; and an output obtained by the corner turning means. By multiplying the data by the azimuth reference function including the Doppler frequency temporal change rate, azimuth is compressed in the azimuth direction of the moving platform, and the azimuth direction spectrum of the data is divided into several pieces (divided into multiple looks).
means for performing multi-look filter processing to perform multi-look filter processing; absolute value calculation means for calculating the absolute value of each look from the complex data obtained by the multi-look filter processing; Sending the delay time at which the correlation value between the signals is maximum to the Doppler frequency time change rate signal generating means as the control signal;
and an image shift detection means for changing the Doppler frequency temporal change rate signal in accordance with the delay time and repeatedly calculating the correlation value when the delay time is zero until the correlation value reaches a maximum. Synthetic aperture radar autofocus image processing device.
JP56210343A 1981-12-28 1981-12-28 Auto-focus processing device for image of synthetic aperture radar Granted JPS58113876A (en)

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DE8282112066T DE3279581D1 (en) 1981-12-28 1982-12-28 Synthetic aperture radar image processing system
EP82112066A EP0083107B1 (en) 1981-12-28 1982-12-28 Synthetic aperture radar image processing system
US06/454,139 US4594593A (en) 1981-12-28 1982-12-28 Synthetic aperture radar image processing system
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JPH0138273B2 JPH0138273B2 (en) 1989-08-11

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375686A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Spotlight mapping radar device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6375686A (en) * 1986-09-19 1988-04-06 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Spotlight mapping radar device

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