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JP7629192B2 - Signal processing device, signal processing method, and program - Google Patents
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JP7629192B2 - Signal processing device, signal processing method, and program - Google Patents

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特許法第30条第2項適用 ウェブサイトの掲載日:令和2年9月21日、ウェブサイトのアドレス:https://igarss2020.org/view_paper.php?PaperNum=1350(2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium予稿集)、発行者名:IEEE ウェブサイトの掲載日:令和2年9月21日、ウェブサイトのアドレス:https://igarss2020.org/view_paper.php?PaperNum=1350(2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium発表資料)、発行者名:IEEE 開催日:令和2年9月29日、集会名:2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium、開催場所:バーチャルシンポジウム(オンライン口頭発表)Article 30, paragraph 2 of the Patent Act applies. Website posting date: September 21, 2020, website address: https://igarss2020.org/view_paper.php? PaperNum=1350 (2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium Proceedings), Publisher: IEEE Website posting date: September 21, 2020, website address: https://igarss2020.org/view_paper.php? PaperNum=1350 (Presentation materials from the 2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium), Publisher: IEEE, Date: September 29, 2020, Name of meeting: 2020 IEEE International Geoscience and Remote Sensing Symposium, Venue: Virtual Symposium (online oral presentation)

本発明は、信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a signal processing device, a signal processing method, and a program.

従来より、合成開口レーダ(SAR)又はその合成開口処理について知られている(例えば、特許文献1参照)。合成開口処理の技術は、効率的かつ画期的であり多用されている。さらなる利便性や機能性能向上には、小型化可能な観測周波数であれば複数機による撮像結果を合成する手法があり、小型化が難しい場合は単機でアンテナの大型化や複数の周波数利用等が検討されている。しかしながら、開発コストやプラットホームのリソースの負荷が課題となっている。また、複数機による時間差を設けた観測では移動体の検出に向かない。 Synthetic aperture radar (SAR) and its synthetic aperture processing have been known for some time (see, for example, Patent Document 1). Synthetic aperture processing technology is efficient, revolutionary, and widely used. To further improve convenience and performance, there is a method of synthesizing the imaging results of multiple satellites if the observation frequency allows for miniaturization, and when miniaturization is difficult, consideration is being given to using a single satellite with a larger antenna or using multiple frequencies. However, development costs and the load on platform resources are issues. In addition, observations using multiple satellites with a time lag are not suitable for detecting moving objects.

特開2021-47019号公報JP 2021-47019 A

従来の解決方法としては、ディジタルビームフォーミング(DBF)処理や、圧縮センシング技術が考案されている。ディジタルビームフォーミング処理については、合成開口処理のため、プラットホームの進行方向に関する解像度の恩恵は限定的である。圧縮センシング技術については、観測点を間引くことで(データ量を削減することで)、解像度を維持することが可能であるが、観測データの周波数成分にスパース性が前提となっており間引ける条件も限定的となる。 Conventional solutions include digital beamforming (DBF) processing and compressed sensing technology. With digital beamforming processing, the benefit of resolution in the direction of the platform's movement is limited because it is synthetic aperture processing. With compressed sensing technology, it is possible to maintain resolution by thinning out the observation points (reducing the amount of data), but this is premised on sparsity in the frequency components of the observation data, and the conditions under which thinning can be performed are also limited.

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、センシングの自由度と分解能を向上させることができる信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in consideration of these circumstances, and one of its objectives is to provide a signal processing device, a signal processing method, and a program that can improve the freedom and resolution of sensing.

本発明の一態様は、アンテナを搭載した移動体が複数の観測位置を移動する際、前記アンテナを搭載する観測定点が回転する際、あるいは観測すべきターゲットが移動体であり複数回観測する際において、各観測において前記アンテナにより受信された観測信号に基づいて、合成開口処理を行う処理部を備え、前記処理部が、前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定する信号処理装置である。 One aspect of the present invention is a signal processing device that includes a processing unit that performs synthetic aperture processing based on an observation signal received by the antenna in each observation when a moving object equipped with an antenna moves among multiple observation positions, when an observation point equipped with the antenna rotates, or when a target to be observed is a moving object and is observed multiple times, and the processing unit virtually sets the observation position at a non-observation position by performing Khatri-Rao product expansion on the observation position in the synthetic aperture processing.

本発明の一態様によれば、センシングの自由度と分解能を向上させることができる。また、観測回数を削減し補間できることからさらなるシステムトレードオフを可能とする。 According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the freedom and resolution of sensing. In addition, the number of observations can be reduced and interpolated, allowing for further system trade-offs.

実施形態に係るリモートセンシングシステム1の概念図である。1 is a conceptual diagram of a remote sensing system 1 according to an embodiment. 人工衛星Mによる地上観測の様子を模式的に表す図である。1 is a diagram showing a schematic diagram of ground observation by an artificial satellite M. 実施形態に係るレーダ装置100の構成図である。1 is a configuration diagram of a radar device 100 according to an embodiment. 実施形態に係る信号処理装置200の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a signal processing device 200 according to an embodiment. 実施形態に係る合成開口処理部232の一連の処理の流れを表すフローチャートである。10 is a flowchart showing the flow of a series of processes of a synthetic aperture processing unit 232 according to the embodiment. カトリ・ラオ積拡張を模式的に表す図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing Khatri-Rao product expansion. 人工衛星Mが軌道ORに沿って航行している様子を模式的に表す図である。1 is a diagram showing a schematic diagram of an artificial satellite M traveling along an orbit OR.

以下、図面を参照し、本発明の信号処理装置、信号処理方法、及びプログラムの実施形態について説明する。 Below, an embodiment of the signal processing device, signal processing method, and program of the present invention will be described with reference to the drawings.

[リモートセンシングシステム]
図1は、実施形態に係るリモートセンシングシステム1の概念図である。図示のように、リモートセンシングシステム1には、例えば、少なくとも一つの移動体Mと、一つ又は複数の地上局Gが含まれる。移動体Mは、プラットホームの一種であり、典型的には、人工衛星である。この人工衛星は、衛星メガコンステレーションやクラスター衛星群といったクラスタを形成するものであってもよい。人工衛星のような移動体Mに自律機能があり、他観測システム等の制御機能を有する場合は、必ずしも地上局Gを必須としない。
[Remote Sensing System]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a remote sensing system 1 according to an embodiment. As shown in the figure, the remote sensing system 1 includes, for example, at least one mobile object M and one or more ground stations G. The mobile object M is a type of platform, and is typically an artificial satellite. This artificial satellite may form a cluster, such as a satellite megaconstellation or a cluster satellite group. When the mobile object M, such as an artificial satellite, has an autonomous function and a control function for other observation systems, etc., the ground station G is not necessarily required.

なお移動体Mは、人工衛星に限られず、宇宙探査機であってもよいし、航空機やドローンといった地上上空を航行する飛行体であってもよい。また、移動体Mは、合成開口処理を行うことができれば如何なる移動体であってもよく、例えば車両等の陸上を移動するものであってもよい。以下、一例として、移動体Mは「人工衛星」であるものとして説明する。 The moving body M is not limited to an artificial satellite, but may be a space probe or a flying object that travels above the ground, such as an airplane or a drone. The moving body M may be any moving body capable of performing synthetic aperture processing, and may be, for example, a vehicle or other object that moves on land. In the following, as an example, the moving body M will be described as an "artificial satellite."

人工衛星Mは、例えば、予め決められた軌道ORを航行しながら地上(海洋も含む)を観測し、その観測結果を表す信号(以下、観測信号という)を地上局Gに送信する。軌道ORは、例えば、地球周回軌道である。 The artificial satellite M, for example, observes the ground (including the ocean) while traveling on a predetermined orbit OR, and transmits a signal representing the observation results (hereinafter referred to as an observation signal) to a ground station G. The orbit OR is, for example, an orbit around the Earth.

地上局Gは、地上に設置された無線局である。地上局Gは、人工衛星Mから観測信号を受信したり、人工衛星Mに観測に関する指示(例えば観測すべきタイミングや観測すべき地点等)を送信したりする。 Ground station G is a radio station installed on the ground. Ground station G receives observation signals from satellite M and transmits observation-related instructions (such as the timing of observation and the location to be observed) to satellite M.

図2は、人工衛星Mによる地上観測の様子を模式的に表す図である。図示のように、人工衛星Mは、軌道ORに沿って航行しながら、ターゲットTが存在する地上に向けてマイクロ波のビームを照射し、そのビームの反射波(エコー)を受信することで、地上観測が行われる。ターゲットTは、例えば、海洋上の船舶などであってよい。人工衛星Mのようなプラットホームの移動に伴って、観測範囲を帯状に走査しながらデータを収集する方法はストリップマッピングと呼ばれる。 Figure 2 is a schematic diagram showing ground observation by an artificial satellite M. As shown in the figure, the artificial satellite M travels along an orbit OR, irradiating a microwave beam toward the ground where a target T is located, and receiving the reflected wave (echo) of the beam, thereby performing ground observation. The target T may be, for example, a ship on the ocean. The method of collecting data while scanning a strip of the observation range as a platform such as the artificial satellite M moves is called strip mapping.

人工衛星Mの軌道OR上には、地上を観測すべき位置(以下、観測位置という)が定められており、その観測位置に人工衛星Mが到達すると、地上の観測が実行される。本実施形態では、観測位置でない位置、つまり非観測位置を仮想的な観測位置(以下、「仮想位置」)に見立てて、合成開口処理が行われる。図中に示す楕円の領域は、マイクロ波のビームが照射された領域を表している。合成開口処理により、ビームの照射領域(楕円領域)よりも狭い領域にまで分解能を向上させることができる。 A position (hereinafter referred to as the observation position) from which the ground should be observed is determined on the orbit OR of the artificial satellite M, and when the artificial satellite M reaches the observation position, observation of the ground is performed. In this embodiment, a position that is not an observation position, i.e., a non-observation position, is treated as a virtual observation position (hereinafter referred to as a "virtual position") and synthetic aperture processing is performed. The elliptical area shown in the figure represents the area irradiated with the microwave beam. Synthetic aperture processing can improve the resolution to an area narrower than the irradiation area of the beam (elliptical area).

[レーダ装置]
図3は、実施形態に係るレーダ装置100の構成図である。レーダ装置100は、人工衛星Mに搭載される。例えば、レーダ装置100は、アンテナ110と、送受信器120と、送受信制御部130と、記憶部140とを備える。
[Radar device]
3 is a configuration diagram of a radar device 100 according to the embodiment. The radar device 100 is mounted on an artificial satellite M. For example, the radar device 100 includes an antenna 110, a transceiver 120, a transmission/reception control unit 130, and a storage unit 140.

アンテナ110は、例えば、複数のアンテナ素子が配列されたフェーズドアレイアンテナである。大型の展開アンテナであっても良く、記憶される観測位置毎の受信データはアナログ合成によるものであってもよいし、デジタル合成によるものであってもよい。 The antenna 110 is, for example, a phased array antenna in which multiple antenna elements are arranged. It may also be a large deployable antenna, and the received data for each observation position that is stored may be analog-synthesized or digitally synthesized.

送受信器120は、特定周波数のパルス信号(例えばPRF(Pulse Repetition Frequency)信号)をアンテナ110に供給し、アンテナ110を介してパルス状のマイクロ波を、所望の方向に向けて照射する。更に、送受信器120は、アンテナ110を介して、照射電波の反射波(つまり観測信号)を受信する。 The transceiver 120 supplies a pulse signal of a specific frequency (e.g., a PRF (Pulse Repetition Frequency) signal) to the antenna 110, and irradiates pulsed microwaves in a desired direction via the antenna 110. Furthermore, the transceiver 120 receives reflected waves of the irradiated radio waves (i.e., observation signals) via the antenna 110.

送受信制御部130は、軌道OR上の各観測位置において観測が行われるように、送受信器120にマイクロ波の送受信をさせる。また、送受信制御部130は、アンテナ110によって受信された観測信号に対してエンコードが行われた結果を、記憶部240に保存する。合成開口処理が地上システム側で行われる場合観測信号は地上局Gへと送信され、地上局G側でエンコードされてよい。合成開口処理が衛星システム側で行われる場合、観測信号は地上局Gに送信される前に人工衛星M側でエンコードされてよい。 The transmission/reception control unit 130 causes the transceiver 120 to transmit and receive microwaves so that observations are made at each observation position on the orbit OR. The transmission/reception control unit 130 also stores the results of encoding the observation signal received by the antenna 110 in the memory unit 240. When synthetic aperture processing is performed on the ground system side, the observation signal may be transmitted to the ground station G and encoded at the ground station G side. When synthetic aperture processing is performed on the satellite system side, the observation signal may be encoded on the artificial satellite M side before being transmitted to the ground station G.

送受信制御部130は、例えば、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などのプロセッサが記憶部140に格納されたプログラムやAPI(Application Programming Interface)等を実行することにより実現される。また、送受信制御部130は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェア(回路)により実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。また、プロセッサにより参照されるプログラムは、予め記憶部140に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、その記憶媒体から記憶部140へとインストールされてもよい。レーダ装置100の各機能部は、人工衛星Mに設けられるのに限られず、地上局Gや、地上局Gと異なるその他の地上設備(例えばサーバが集約されたデータセンタ等)に設けられてもよい。 The transmission/reception control unit 130 is realized by, for example, a processor such as a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit) executing a program or an API (Application Programming Interface) stored in the storage unit 140. The transmission/reception control unit 130 may be realized by hardware (circuits) such as an LSI (Large Scale Integration), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or may be realized by collaboration between software and hardware. The program referenced by the processor may be stored in the storage unit 140 in advance, or may be stored in a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM, and installed from the storage medium to the storage unit 140. Each functional unit of the radar device 100 is not limited to being provided in the artificial satellite M, but may also be provided in a ground station G or other ground facilities different from the ground station G (for example, a data center where servers are aggregated).

記憶部140は、例えば、HDD(Hard Disc Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などによって実現される。記憶部140には、例えば、軌道情報142などが格納される。軌道情報142は、人工衛星Mの軌道ORを表す情報であり、上述した観測位置(観測時刻)の情報が含まれる。 The storage unit 140 is realized by, for example, a hard disk drive (HDD), a flash memory, an electrically erasable programmable read only memory (EEPROM), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), etc. The storage unit 140 stores, for example, orbit information 142. The orbit information 142 is information that represents the orbit OR of the artificial satellite M, and includes the above-mentioned information on the observation position (observation time).

[信号処理装置]
図4は、実施形態に係る信号処理装置200の構成図である。信号処理装置200は、地上局Gやデータセンタといった任意の地上設備に設置されてよい。例えば、信号処理装置200は、アンテナ210と、送受信器220と、処理部230と、記憶部240とを備える。アンテナ210と、送受信器220とを合わせたものは「受信部」の一例である。
[Signal Processing Device]
4 is a configuration diagram of a signal processing device 200 according to an embodiment. The signal processing device 200 may be installed in any ground facility such as a ground station G or a data center. For example, the signal processing device 200 includes an antenna 210, a transceiver 220, a processing unit 230, and a storage unit 240. The combination of the antenna 210 and the transceiver 220 is an example of a "receiving unit."

アンテナ210は、例えば、パラボラアンテナやフェーズドアレイアンテナである。 The antenna 210 is, for example, a parabolic antenna or a phased array antenna.

送受信器220は、アンテナ210を介してマイクロ波を人工衛星Mに向けて照射する。更に、送受信器120は、アンテナ110を介して、人工衛星Mから観測信号を受信する。 The transceiver 220 irradiates microwaves toward the satellite M via the antenna 210. Furthermore, the transceiver 120 receives an observation signal from the satellite M via the antenna 110.

処理部230は、例えば、合成開口処理部232と、航法補間部234と、送受信制御部236とを備える。 The processing unit 230 includes, for example, a synthetic aperture processing unit 232, a navigation interpolation unit 234, and a transmission/reception control unit 236.

処理部230の構成要素は、例えば、CPUやGPUなどのプロセッサが記憶部240に格納されたプログラムを実行することにより実現される。また、処理部230の構成要素の一部または全部は、LSI、ASIC、またはFPGAなどのハードウェア(回路)により実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。また、プロセッサにより参照されるプログラムは、予め記憶部240に格納されていてもよいし、DVDやCD-ROMなどの着脱可能な記憶媒体に格納されており、その記憶媒体から記憶部240へとインストールされてもよい。 The components of the processing unit 230 are realized, for example, by a processor such as a CPU or GPU executing a program stored in the storage unit 240. Some or all of the components of the processing unit 230 may be realized by hardware (circuits) such as an LSI, ASIC, or FPGA, or by a combination of software and hardware. The programs referenced by the processor may be stored in advance in the storage unit 240, or may be stored on a removable storage medium such as a DVD or CD-ROM and installed into the storage unit 240 from that storage medium.

記憶部240は、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM、ROM、RAMなどによって実現される。記憶部240には、例えば、プログラムなどが格納される。 The storage unit 240 is realized by, for example, a HDD, a flash memory, an EEPROM, a ROM, a RAM, etc. The storage unit 240 stores, for example, programs, etc.

合成開口処理部232は、人工衛星Mから受信された観測信号に対して、合成開口処理を行う。本実施形態に係る合成開口処理の詳細な説明については後述する。 The synthetic aperture processing unit 232 performs synthetic aperture processing on the observation signal received from the artificial satellite M. A detailed explanation of the synthetic aperture processing according to this embodiment will be given later.

航法補間部234は、アジマス圧縮のための仮想観測位置における人工衛星M航行情報を、選択した効果的な実観測位置からの航法情報を用いて補間する。より具体的には、航法補間部234は、軌道OR上において実観測位置の間隔や数を決定、もしくは観測済みの観測データを仮想観測位置で補間できることから冗長性が低くなるように間引く。 The navigation interpolation unit 234 interpolates the satellite M navigation information at the virtual observation position for azimuth compression using navigation information from the selected effective actual observation position. More specifically, the navigation interpolation unit 234 determines the interval and number of actual observation positions on the orbit OR, or thins out the observed observation data so as to reduce redundancy by being able to interpolate the observed observation data at the virtual observation position.

送受信制御部236は、人工衛星Mが地上局Gとの通信を必要とする場合、アップリンクならびにダウンリンクが行われるように、送受信器220を制御する。 When the satellite M needs to communicate with the ground station G, the transmission/reception control unit 236 controls the transceiver 220 so that uplink and downlink are performed.

[フローチャート]
図5は、実施形態に係る合成開口処理部232の一連の処理の流れを表すフローチャートである。例えば、信号処理装置200が任意の地上データセンタに設置される場合、本フローチャートの処理は、地上局Gの送受信器220が、アンテナ210を介して人工衛星Mから観測信号を受信し地上伝送によりデータセンタに送信した場合に実行されてよい。人工衛星Mに搭載されたレーダ装置100が信号処理装置200の一部または全ての機能を備える場合は、本フローチャートの処理は、レーダ装置100によって実行されてよい。
[flowchart]
5 is a flowchart showing a series of processing steps of the synthetic aperture processing unit 232 according to the embodiment. For example, when the signal processing device 200 is installed in an arbitrary terrestrial data center, the processing of this flowchart may be executed when the transceiver 220 of the ground station G receives an observation signal from the satellite M via the antenna 210 and transmits the signal to the data center by terrestrial transmission. When the radar device 100 mounted on the satellite M has some or all of the functions of the signal processing device 200, the processing of this flowchart may be executed by the radar device 100.

まず、合成開口処理部232は、レベル0(L0)の処理を行う(ステップS1000)。例えば、合成開口処理部232は、レベル0の処理として、人工衛星Mから受信した観測信号(つまりダウンリンクした観測信号)を復号し、人工衛星Mにおいてエンコードされる前の元の観測信号(Rawデータ)を取得する。この際、合成開口処理部232は、Rawデータから余分なパケットを分離させる。以下、レベル0の処理が行われた観測信号のことを、「L0データ」と称して説明する。 First, the synthetic aperture processing unit 232 performs level 0 (L0) processing (step S1000). For example, as level 0 processing, the synthetic aperture processing unit 232 decodes the observation signal received from the satellite M (i.e., the downlinked observation signal) and acquires the original observation signal (raw data) before being encoded in the satellite M. At this time, the synthetic aperture processing unit 232 separates unnecessary packets from the raw data. Hereinafter, the observation signal that has undergone level 0 processing will be referred to as "L0 data".

次に、合成開口処理部232は、レベル1(L1)の処理を行う(ステップS1100)。レベル1の処理には、レベル1.0の処理(図中S1110)と、レベル1.1の処理(図中S1120)と、レベル1.5の処理(図中S1130)とが含まれる。レベル1.0の処理は、「第1処理」の一例である。レベル1.1の処理は、「第2処理」の一例である。 Next, the synthetic aperture processing unit 232 performs level 1 (L1) processing (step S1100). Level 1 processing includes level 1.0 processing (S1110 in the figure), level 1.1 processing (S1120 in the figure), and level 1.5 processing (S1130 in the figure). Level 1.0 processing is an example of "first processing". Level 1.1 processing is an example of "second processing".

レベル1.0の処理(L1.0)は、一つのL0データから各シーンのデータを抽出する処理である。L0データの元となった観測信号は、複数の観測位置のぞれぞれに対応した観測信号が、人工衛星Mが到達していった順番に連なった時系列データである。そのため、L0データもまた時系列データである。例えば、合成開口処理部232は、観測位置ごと、つまりシーンごとに、時系列データであるL0データを切り出し、後段の処理で扱いやすいデータサイズにする。レベル1.0の処理は、「第1処理」の一例である。 Level 1.0 processing (L1.0) is processing that extracts data for each scene from one L0 data. The observation signals that are the source of the L0 data are time-series data in which observation signals corresponding to each of multiple observation positions are linked in the order in which the satellite M arrived. Therefore, the L0 data is also time-series data. For example, the synthetic aperture processing unit 232 extracts the L0 data, which is time-series data, for each observation position, that is, for each scene, and reduces the data size to a size that is easy to handle in subsequent processing. Level 1.0 processing is an example of "first processing".

レベル1.1の処理(L1.1)は、各シーンのデータのパルスを圧縮する処理である。例えば、合成開口処理部232は、地上における人工衛星Mの進行方向であるアジマス方向に関してパルス圧縮を行うとともに、そのアジマス方向に直交するグランドレンジ方向に関してパルス圧縮を行う。 Level 1.1 processing (L1.1) is processing that compresses the pulses of data for each scene. For example, the synthetic aperture processing unit 232 performs pulse compression in the azimuth direction, which is the direction of travel of the artificial satellite M on the ground, and also performs pulse compression in the ground range direction perpendicular to the azimuth direction.

より具体的には、合成開口処理部232は、レベル1.1の処理として、各シーンのデータをデコードし、更に、グランドレンジ方向に関してパルス圧縮を行う(ステップS1122)。なお、L0処理においてデコードが行われる場合、S1122におけるデコードは省略されてもよい。 More specifically, the synthetic aperture processor 232 decodes the data of each scene as a level 1.1 process, and further performs pulse compression in the ground range direction (step S1122). Note that if decoding is performed in the L0 process, the decoding in S1122 may be omitted.

次に、合成開口処理部232は、カトリ・ラオ積拡張を行う(ステップS1124)。 Next, the synthetic aperture processing unit 232 performs Khatri-Rao product expansion (step S1124).

図6は、カトリ・ラオ積拡張を模式的に表す図である。例えば、合成開口処理部232は、図6に表すように、実際に観測信号が得られた観測位置同士の間隔に基づいて、観測信号が得られていない非観測位置に、仮想的な観測位置(仮想位置)を設定する(補間または拡張する)。仮想位置は、実観測位置に応じて複数の観測位置の間に内挿されてもよいし、観測位置の外側に外挿されてもよい。 Figure 6 is a diagram that shows a schematic representation of Khatri-Rao product expansion. For example, as shown in Figure 6, the synthetic aperture processing unit 232 sets (interpolates or expands) a virtual observation position (virtual position) at a non-observation position where no observation signal is obtained, based on the interval between the observation positions where an actual observation signal is obtained. The virtual position may be interpolated between multiple observation positions according to the actual observation position, or may be extrapolated outside the observation position.

仮想位置では観測が行われていないため、観測信号が存在しない。従って、合成開口処理部232は、各観測位置での観測信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行い、非観測位置での観測信号を補間する。このようなカトリ・ラオ積拡張によって、後段のアジマス方向に関する圧縮処理の対象が増えるため、アジマス方向の分解能が向上する。また、観測回数の削減が可能なため、衛星搭載リソースを緩和することができる。 Since no observations are made at the virtual positions, no observation signals are present. Therefore, the synthetic aperture processing unit 232 performs Khatri-Rao product extension on the observation signals at each observation position to interpolate the observation signals at non-observation positions. This Khatri-Rao product extension increases the number of targets for compression processing in the azimuth direction at the subsequent stage, improving the resolution in the azimuth direction. In addition, the number of observations can be reduced, which can alleviate the onboard resources of the satellite.

合成開口処理部232は、カトリ・ラオ積拡張を行う際に、実際に得られた複数の観測位置を所定の条件を満たすように間引いたり、拡張したりしてよい。間引かれた観測位置は、カトリ・ラオ積拡張の際に仮想位置が設定される対象となる。 When performing the Khatri-Rao product extension, the synthetic aperture processing unit 232 may thin out or expand the multiple observation positions actually obtained so as to satisfy a specified condition. The thinned observation positions are the targets for which virtual positions are set during the Khatri-Rao product extension.

例えば、合成開口処理部232は、複数の観測位置の中から、観測すべき地上のターゲットTと人工衛星Mとのドップラー遷移が零となる一つの観測位置を選択し、その選択した観測位置をカトリ・ラオ積拡張の基準としたときに、観測位置の冗長性が最も低くなるように観測位置を間引く、又は拡張する。より具体的には、ネストアレーなどの手法を用いた際に最低冗長アレーとなるように間引く間隔や間引く数を決めたり、拡張する間隔や拡張する数を決めたりする。 For example, the synthetic aperture processing unit 232 selects one observation position from among multiple observation positions where the Doppler shift between the ground target T to be observed and the artificial satellite M is zero, and thins out or expands the observation positions so that the redundancy of the observation positions is the lowest when the selected observation position is used as the basis for the Khatri-Rao product expansion. More specifically, it determines the thinning interval and the number to be thinned out, or the expansion interval and the number to be expanded so that the array has the lowest redundancy when a method such as a nested array is used.

また、合成開口処理部232は、観測位置ではなく、観測信号を間引いたり拡張したりしてもよい。間引かれた観測信号は、カトリ・ラオ積拡張の際に仮想的な信号として推定される対象となる。 The synthetic aperture processing unit 232 may also thin out or expand the observation signal instead of the observation position. The thinned observation signal is subject to estimation as a virtual signal during Khatri-Rao product expansion.

例えば、合成開口処理部232は、複数の観測信号の中から、ターゲットTとのドップラー遷移が零となる観測位置に対応した観測信号を選択し、その選択した観測信号をカトリ・ラオ積拡張の基準としたときに、冗長性が最も低くなるように観測信号を間引いたり拡張したりしてよい。 For example, the synthetic aperture processing unit 232 may select, from among multiple observation signals, an observation signal corresponding to an observation position where the Doppler transition with the target T is zero, and thin out or expand the observation signal so that redundancy is minimized when the selected observation signal is used as the basis for the Khatri-Rao product expansion.

更に、合成開口処理部232は、カトリ・ラオ積拡張を行う際に、SAR画像上において出現する虚像の位置に基づいて、観測位置を間引いてもよい。例えば、複数の観測位置をアジマス方向に並べたときに、それら観測位置の中で、ターゲットTと人工衛星Mとのドップラー遷移が零となる観測位置が中心に位置していたとする。SAR画像を提供するユーザによっては、SAR画像上においてターゲットTさえ高解像度で確認できればその他の領域の解像度は問題にしないようなユーザも存在する。このような場合、ドップラー遷移が零となる観測位置(中心)を基準にし、基準の観測位置(中心)に近い観測位置ほど、間引く間隔を狭くしたり、間引く数を少なくしたりし、基準の観測位置(中心)から離れる観測位置ほど、間引く間隔を広くしたり、間引く数を多くしたりしてよい。このように間引き処理によって出現し得る虚像を無視することができれば、更に、観測位置(又はその観測信号)をより多く間引くことができる。 Furthermore, when performing the Khatri-Rao product expansion, the synthetic aperture processing unit 232 may thin out the observation positions based on the positions of virtual images that appear on the SAR image. For example, when multiple observation positions are arranged in the azimuth direction, the observation position where the Doppler transition between the target T and the artificial satellite M is zero is located at the center of the observation positions. Some users who provide SAR images do not care about the resolution of other areas as long as the target T can be confirmed with high resolution on the SAR image. In such a case, the observation position (center) where the Doppler transition is zero is used as a reference, and the closer the observation position is to the reference observation position (center), the narrower the thinning interval and the fewer the number of thinned positions, and the farther the observation position is from the reference observation position (center), the wider the thinning interval and the more the number of thinned positions. If it is possible to ignore virtual images that may appear due to the thinning process in this way, it is possible to thin out even more observation positions (or their observation signals).

図5のフローチャートの説明に戻る。次に、合成開口処理部232は、カトリ・ラオ積拡張が行われた観測信号(L0データ)に対して、アジマス方向に関してパルス圧縮を行う(ステップS1126)。カトリ・ラオ積拡張によって仮想位置が補間または拡張され、その仮想位置での観測信号が推定されている場合、観測位置での観測信号に加えて、仮想位置での観測信号も併せてパルス圧縮される。パルス圧縮時に必要となる仮想位置に対する航法情報は航法補間部234によって作成される。 Returning to the explanation of the flowchart in FIG. 5, the synthetic aperture processing unit 232 then performs pulse compression in the azimuth direction on the observation signal (L0 data) that has been subjected to the Khatri-Rao product extension (step S1126). When a virtual position is interpolated or extended by the Khatri-Rao product extension and an observation signal at the virtual position is estimated, the observation signal at the virtual position is also pulse compressed in addition to the observation signal at the observation position. Navigation information for the virtual position required during pulse compression is created by the navigation interpolation unit 234.

次に、合成開口処理部232は、SAR画像及び/又は干渉図(インターフェログラム)を生成する(ステップS1128)。 Next, the synthetic aperture processing unit 232 generates a SAR image and/or an interferogram (step S1128).

次に、合成開口処理部232は、レベル1.5の処理として、SAR画像や干渉図の幾何補正を行う(ステップS1130)。例えば、合成開口処理部232は、人工衛星Mの速度や加速度などを用いてをSAR画像や干渉図を補正したり、マルチルック処理を行って、SAR画像や干渉図のノイズを低減させたりしてよい。更に、合成開口処理部232は、アジマス方向を基準にしたジオリファレンスや、地図を基準にしたジオコーデッドなどの手法を用いて、SAR画像や干渉図を地図上に重ね合わせるようにマッピングしてよい。 Next, the synthetic aperture processing unit 232 performs geometric correction of the SAR image and interferogram as level 1.5 processing (step S1130). For example, the synthetic aperture processing unit 232 may correct the SAR image and interferogram using the speed and acceleration of the satellite M, or may perform multi-look processing to reduce noise in the SAR image and interferogram. Furthermore, the synthetic aperture processing unit 232 may map the SAR image and interferogram so as to overlay them on a map using techniques such as georeferencing based on the azimuth direction or geocoding based on a map.

次に、合成開口処理部232は、レベル2.0や3.0といった、より高次元の処理を行う(ステップS1200)。例えば、合成開口処理部232は、レベル2.0の処理として、オルソ補正を行ってよい。また、例えば、合成開口処理部232は、レベル3.0の処理として、ノイズ低減処理や、ダイナミックレンジ方向に関してパルス圧縮を行ってよい。その他に、待機補正、斜面勾配補正、反射率補正といった種々の補正も行われてよい。これによって、本フローチャートに示す合成開口処理の一連の処理が終了する。 Next, the synthetic aperture processing unit 232 performs higher-dimensional processing such as level 2.0 or 3.0 (step S1200). For example, the synthetic aperture processing unit 232 may perform orthorectification as level 2.0 processing. Also, for example, the synthetic aperture processing unit 232 may perform noise reduction processing and pulse compression in the dynamic range direction as level 3.0 processing. In addition, various corrections such as standby correction, slope gradient correction, and reflectance correction may also be performed. This completes the series of synthetic aperture processing steps shown in this flowchart.

上述した航法補間部234は、過去の合成開口処理の結果に基づいて、軌道OR上の人工衛星Mの送受信制御部130に対して、パルス送受信タイミングをターゲットTに対して最低冗長となるように最適化しても良い。または、補間可能な観測位置の情報を間引き、さらには拡張された仮想観測位置も用いてターゲットTに対する観測性能を向上するよう繰り返し最適化しても良い。送受信制御部236は、航法補間部234によって最適化された観測条件を、送受信器220を介して、軌道OR上の人工衛星Mに対して送信する。 The above-mentioned navigation interpolation unit 234 may optimize the pulse transmission/reception timing for the transmission/reception control unit 130 of the artificial satellite M on the orbit OR based on the results of past synthetic aperture processing so as to minimize redundancy for the target T. Alternatively, it may thin out the information on the observation positions that can be interpolated, and further optimize it repeatedly to improve the observation performance for the target T using an expanded virtual observation position. The transmission/reception control unit 236 transmits the observation conditions optimized by the navigation interpolation unit 234 to the artificial satellite M on the orbit OR via the transceiver 220.

このような観測位置の決め方により、軌道ORの次の周回などにおいて、人工衛星Mによるパルス信号の送受信回数を削減できるため、人工衛星M内での消費電力を削減することができる。また、人工衛星Mによるパルス信号の送受信回数を削減できるため、人工衛星Mから地上局Gへとダウンリンクされるデータ量も少なくすることができる。 By determining the observation position in this way, the number of times that the satellite M transmits and receives pulse signals can be reduced during the next revolution of the orbit OR, and therefore the power consumption within the satellite M can be reduced. In addition, since the number of times that the satellite M transmits and receives pulse signals can be reduced, the amount of data downlinked from the satellite M to the ground station G can also be reduced.

以上説明した実施形態によれば、合成開口処理において、観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、仮想的に観測位置を設定(補間)したり、観測信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、観測信号を仮想的に増やし拡張したりする。これによって、センシングの自由度と分解能を向上させることができる。 According to the embodiment described above, in synthetic aperture processing, the observation position is virtually set (interpolated) by performing Catri-Rao product extension on the observation position, and the observation signal is virtually increased and extended by performing Catri-Rao product extension on the observation signal. This makes it possible to improve the freedom and resolution of sensing.

また、上述した実施形態によれば、カトリ・ラオ積拡張の際に、最低冗長アレーとなるように観測位置又は観測信号を間引くため、更にセンシングの自由度を向上させることができる。 In addition, according to the above-described embodiment, when expanding the Khatri-Rao product, the observation positions or observation signals are thinned out to create the minimum redundant array, which further improves the freedom of sensing.

また、上述した実施形態によれば、カトリ・ラオ積拡張を行う際に、SAR画像上において間引き処理によって出現し得る虚像を無視することができれば、更に、観測位置(又はその観測信号)をより多く間引くことができる。 Furthermore, according to the above-described embodiment, if it is possible to ignore the artifacts that may appear on the SAR image due to the thinning process when performing Khatri-Rao product extension, it is possible to thin out even more observation positions (or their observation signals).

また、上述した実施形態によれば、間引かれた観測位置を人工衛星Mの軌道OR上から取り除くため、次の周回などにおいて、人工衛星Mによるパルス信号の送受信回数を削減できる。この結果、人工衛星M内での消費電力を削減したり、人工衛星Mから地上局Gへとダウンリンクされるデータ量を少なくしたりすることができる。 In addition, according to the above-described embodiment, since the thinned observation positions are removed from the orbit OR of the satellite M, the number of times the satellite M transmits and receives pulse signals can be reduced in the next orbit, etc. As a result, it is possible to reduce power consumption within the satellite M and to reduce the amount of data downlinked from the satellite M to the ground station G.

また、上述した実施形態によれば、地球周回軌道などの軌道ORを航行する人工衛星Mに対して間引き処理を適用するため、カトリ・ラオ積拡張の計算を簡単にしつつ、更に、冗長性を低減することができる。 In addition, according to the above-described embodiment, thinning processing is applied to the artificial satellite M traveling in an orbit OR such as an Earth orbit, which simplifies the calculation of the Khatri-Rao product expansion and further reduces redundancy.

図7は、人工衛星Mが軌道ORに沿って航行している様子を模式的に表す図である。図示のように、地表面からはるか上空を航行する人工衛星Mの軌道ORはわずかに曲線(弧の形状)を描くことになる。一般的に、一直線上では、カトリ・ラオ積拡張を計算する際に、観測位置を等間隔で間引くよりも不規則(ランダム)に間引いた方が冗長性が低下して虚像が発生しにくいことが知られている。これに対して、本実施形態では、観測位置が曲線形状である軌道OR上に存在するため、観測位置を等間隔で間引いたとしても、補間される仮想的な観測位置がアジマス方向に関して不規則に配置されるため、規則的に間引くときに比べてカトリ・ラオ積拡張の計算を簡単にすることができ、更に冗長性を低下させて虚像が発生しにくくさせることができる。 Figure 7 is a schematic diagram showing how an artificial satellite M travels along an orbit OR. As shown in the figure, the orbit OR of the artificial satellite M traveling far above the Earth's surface draws a slight curve (arc shape). It is generally known that when calculating the Khatri-Rao product expansion on a straight line, thinning out the observation positions irregularly (randomly) rather than at equal intervals reduces redundancy and makes it less likely for a false image to occur. In contrast, in this embodiment, since the observation positions are on a curved orbit OR, even if the observation positions are thinned out at equal intervals, the interpolated virtual observation positions are irregularly positioned in the azimuth direction, so that the calculation of the Khatri-Rao product expansion can be simplified compared to when thinning out regularly, and furthermore, redundancy can be reduced to make it less likely for a false image to occur.

(その他の実施形態)
以下のその他の実施形態について説明する。上述した信号処理装置200の航法補間部234は、観測位置の冗長性が最も低くなるように観測位置を間引く際に、複数のターゲットTと複数の観測位置との其々の相対的な位置の対応関係をデータベース化し、そのデータベースを記憶部240に記憶されてよい。更に、航法補間部234は、記憶部240に記憶されたデータベースを更新してよい。これによって、アンテナを搭載した人工衛星Mが複数の観測位置を航行する際において、常に最適な観測を行うことできる。
Other Embodiments
Other embodiments will be described below. When thinning out the observation positions so as to minimize the redundancy of the observation positions, the navigation interpolation unit 234 of the above-mentioned signal processing device 200 may create a database of the correspondence between the relative positions of the multiple targets T and the multiple observation positions, and store the database in the storage unit 240. Furthermore, the navigation interpolation unit 234 may update the database stored in the storage unit 240. This allows the satellite M equipped with an antenna to always perform optimal observation when navigating multiple observation positions.

また、上述した航法補間部234は、合成開口処理により特定されたターゲットTに対して他の虚像が出現することを許容できる場合(SAR画像上においてターゲットTではない虚像が出現することを許容できる場合)、カトリ・ラオ積拡張が最低冗長となるように観測位置を不規則に補間し、その補間した不規則な観測位置を用いて再度合成開口処理を行ってよい。これによって、観測領域の一部分の解像度を向上させることができる。 Furthermore, if the above-mentioned navigation interpolation unit 234 can tolerate the appearance of other virtual images for the target T identified by the synthetic aperture processing (if the appearance of a virtual image other than the target T on the SAR image can be tolerated), it may irregularly interpolate the observation positions so that the Khatri-Rao product expansion has the minimum redundancy, and perform synthetic aperture processing again using the interpolated irregular observation positions. This can improve the resolution of a portion of the observation area.

また、上述した実施形態では、人工衛星Mが移動しながらターゲットTを観測するもの、つまり、人工衛星MがターゲットTに対して相対的に移動する場合について説明したがこれに限られない。例えば、レーダ装置100が地上局Gに搭載されたとする。この場合、地上局GはターゲットTを定点観測することになる。ターゲットTが地上局Gに対して相対的に移動する際に、地上局GがターゲットTを複数回にわたって観測するような場合であっても、合成開口処理の際に、移動体であるターゲットTの移動方向に関してカトリ・ラオ積拡張を適用してよい。また、人工衛星Mが定点観測可能な準天頂衛星等である場合であっても、合成開口処理の際に、移動体であるターゲットTの移動方向に関してカトリ・ラオ積拡張を適用してよい。 In the above-described embodiment, the artificial satellite M observes the target T while moving, that is, the artificial satellite M moves relative to the target T, but the present invention is not limited to this. For example, assume that the radar device 100 is mounted on a ground station G. In this case, the ground station G performs fixed-point observation of the target T. Even if the ground station G observes the target T multiple times as the target T moves relative to the ground station G, the Khatri-Rao product extension may be applied to the moving direction of the target T, which is a moving object, during synthetic aperture processing. Even if the artificial satellite M is a quasi-zenith satellite or the like that is capable of fixed-point observation, the Khatri-Rao product extension may be applied to the moving direction of the target T, which is a moving object, during synthetic aperture processing.

また、レーダ装置100が船舶等に搭載され、アンテナ110が全周を回転しながら、ターゲットTを観測するような場合にも、合成開口処理の際に、移動体であるターゲットTの移動方向に関してカトリ・ラオ積拡張を適用してよい。つまり、レーダ装置100を搭載したプラットフォームがターゲットTを定点観測する際において、そのレーダ装置100のアンテナ110の電波の放射方向と、ターゲットTの存在方向(プラットフォームからみてターゲットTが存在する方向)との相対的な位置関係が変動する場合、合成開口処理の際に、移動体であるターゲットTの移動方向に関してカトリ・ラオ積拡張を適用してよい。 In addition, when the radar device 100 is mounted on a ship or the like and the antenna 110 rotates all around while observing the target T, the Khatri-Rao product extension may be applied to the direction of movement of the target T, which is a moving object, during synthetic aperture processing. In other words, when a platform equipped with the radar device 100 performs fixed-point observation of the target T, if the relative positional relationship between the direction of emission of radio waves from the antenna 110 of the radar device 100 and the direction in which the target T exists (the direction in which the target T exists as seen from the platform) fluctuates, the Khatri-Rao product extension may be applied to the direction of movement of the target T, which is a moving object, during synthetic aperture processing.

[付記]
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
アンテナを搭載したプラットフォームがターゲットを観測する際に、複数の観測位置の其々において前記アンテナにより受信された観測信号に基づき、合成開口処理を行う処理部を備え、
前記処理部は、(i)前記プラットフォームと前記ターゲットとの相対的な位置関係が変動する場合、又は(ii)前記プラットフォームが定位置から前記ターゲットを観測する際において、前記アンテナの電波の放射方向と前記プラットフォームからみて前記ターゲットが存在する方向との相対的な位置関係が変動する場合、前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定する、
信号処理装置。
[Additional Notes]
The above-described embodiment can be expressed as follows.
a processor that performs synthetic aperture processing based on observation signals received by the antenna at each of a plurality of observation positions when a platform equipped with the antenna observes a target;
the processing unit, when (i) the relative positional relationship between the platform and the target fluctuates, or (ii) when the relative positional relationship between the radiation direction of the radio waves from the antenna and the direction in which the target exists as viewed from the platform fluctuates when the platform observes the target from a fixed position, performs Khatri-Rao product expansion on the observation position in the synthetic aperture processing to virtually set the observation position at a non-observation position;
Signal processing device.

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The above describes the form for carrying out the present invention using an embodiment, but the present invention is not limited to such an embodiment, and various modifications and substitutions can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…リモートセンシングシステム、S…人工衛星、G…地上局、100…レーダ装置、110…アンテナ、120…送受信器、130…送受信制御部、140…記憶部、200…信号処理装置、210…アンテナ、220…送受信器、230…処理部、232…合成開口処理部、234…航法補間部、236…送受信制御部、240…記憶部 1...Remote sensing system, S...Satellite, G...Ground station, 100...Radar device, 110...Antenna, 120...Transmitter/receiver, 130...Transmission/reception control unit, 140...Storage unit, 200...Signal processing device, 210...Antenna, 220...Transmitter/receiver, 230...Processing unit, 232...Synthetic aperture processing unit, 234...Navigation interpolation unit, 236...Transmission/reception control unit, 240...Storage unit

Claims (9)

アンテナを搭載した移動体が複数の観測位置を移動する際、前記アンテナを搭載する観測定点が回転する際、あるいは観測すべきターゲットが移動体であり複数回観測する際において、各観測位置において前記アンテナにより受信された観測信号に基づいて、合成開口処理を行う処理部を備え、
前記処理部は、
前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定
前記複数の観測位置の中から、前記ターゲットと前記移動体とのドップラー遷移が零となる観測位置を選択し、
前記選択した観測位置を前記カトリ・ラオ積拡張の基準としたときに、前記観測位置の冗長性が最も低くなるように前記観測位置を間引く、または仮想的な前記観測位置を拡張する、
信号処理装置。
a processing unit that performs synthetic aperture processing based on an observation signal received by the antenna at each observation position when a moving body equipped with an antenna moves among a plurality of observation positions, when an observation point equipped with the antenna rotates, or when a target to be observed is a moving body and is observed multiple times;
The processing unit includes:
In the synthetic aperture processing, a Khatri-Rao product expansion is performed on the observation position to virtually set the observation position at a non-observation position;
selecting an observation position from the plurality of observation positions where a Doppler shift between the target and the moving body is zero;
thinning out the observation positions or expanding the virtual observation positions so that redundancy of the observation positions is minimized when the selected observation positions are used as a reference for the Khatri-Rao product expansion;
Signal processing device.
前記処理部は、
前記合成開口処理が行われた観測信号に基づいて、前記観測位置から前記ターゲットを観測した画像を生成し、
前記画像上において出現する虚像の位置に基づいて、前記観測位置を間引く、
請求項に記載の信号処理装置。
The processing unit includes:
generating an image of the target observed from the observation position based on the observation signal that has been subjected to the synthetic aperture processing;
thinning out the observation positions based on positions of virtual images appearing on the image;
The signal processing device according to claim 1 .
前記処理部は、前記観測位置の冗長性が最も低くなるように前記観測位置を間引く際に、複数の前記ターゲットと前記複数の観測位置との位置関係をデータベース化する、
請求項に記載の信号処理装置。
the processing unit creates a database of positional relationships between the plurality of targets and the plurality of observation positions when thinning out the observation positions so as to minimize redundancy of the observation positions.
The signal processing device according to claim 1 .
前記処理部は、前記合成開口処理により特定された前記ターゲットに対して、他の虚像を許容して、前記カトリ・ラオ積拡張が最低冗長となるように、不規則な観測位置を用いて再処理する、
請求項1からのうちいずれか一項に記載の信号処理装置。
The processing unit reprocesses the target identified by the synthetic aperture processing using irregular observation positions so that the Khatri-Rao product expansion is minimally redundant, while allowing other virtual images.
A signal processing device according to any one of claims 1 to 3 .
前記合成開口処理には、前記観測位置ごとの観測信号から、各シーンに対応したデータを抽出する第1処理と、前記シーンごとに抽出されたデータを圧縮する第2処理とが含まれ、
前記処理部は、前記第2処理時に前記カトリ・ラオ積拡張を行う、
請求項1からのうちいずれか一項に記載の信号処理装置。
the synthetic aperture processing includes a first process of extracting data corresponding to each scene from an observation signal at each of the observation positions, and a second process of compressing the data extracted for each of the scenes;
The processing unit performs the Khatri-Rao product extension during the second processing.
A signal processing device according to any one of claims 1 to 4 .
アンテナを搭載した移動体が複数の観測位置を移動する際において、各観測位置において前記アンテナにより受信された観測信号を、前記移動体から受信する受信部と、
前記受信部によって受信された観測信号に基づいて、合成開口処理を行う処理部と、を備え、
前記処理部は、前記合成開口処理において、前記観測信号に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置の観測信号を仮想的に増やす、
信号処理装置。
a receiving unit that receives an observation signal from a moving object equipped with an antenna at each observation position when the moving object moves between a plurality of observation positions;
a processing unit that performs synthetic aperture processing based on the observation signal received by the receiving unit,
The processing unit virtually increases an observation signal at a non-observation position by performing a Khatri-Rao product extension on the observation signal in the synthetic aperture processing.
Signal processing device.
アンテナを搭載したプラットフォームが移動体である観測ターゲットを複数回観測する際において、複数の観測位置の其々において前記アンテナにより受信された観測信号に基づいて、前記観測ターゲットの移動方向に合成開口処理を行う処理部を備え、
前記処理部は、
前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定
前記複数の観測位置の中から、移動する前記観測ターゲットとのドップラー遷移が零となる観測位置を選択し、
前記選択した観測位置を前記カトリ・ラオ積拡張の基準として前記観測ターゲットの移動方向に前記カトリ・ラオ積拡張を行い、前記観測位置の冗長性が最も低くなるように前記観測位置を間引く、または仮想的な前記観測位置を拡張する、
信号処理装置。
a processor that performs synthetic aperture processing in a moving direction of the observation target based on observation signals received by the antenna at each of a plurality of observation positions when the platform equipped with the antenna observes the moving observation target a plurality of times;
The processing unit includes:
In the synthetic aperture processing, a Khatri-Rao product expansion is performed on the observation position to virtually set the observation position at a non-observation position;
selecting an observation position from the plurality of observation positions where a Doppler shift with respect to the moving observation target is zero;
performing the Khatri-Rao product extension in the moving direction of the observation target using the selected observation position as a reference for the Khatri-Rao product extension, thinning out the observation positions so that the redundancy of the observation positions is minimized, or extending virtual observation positions;
Signal processing device.
コンピュータが、
アンテナを搭載した移動体が複数の観測位置を移動する際、前記アンテナを搭載する観測定点が回転する際、あるいは観測すべきターゲットが移動体であり複数回観測する際において、各観測位置において前記アンテナにより受信された観測信号に基づいて、合成開口処理を行い、
前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定
前記複数の観測位置の中から、前記ターゲットと前記移動体とのドップラー遷移が零となる観測位置を選択し、
前記選択した観測位置を前記カトリ・ラオ積拡張の基準としたときに、前記観測位置の冗長性が最も低くなるように前記観測位置を間引く、または仮想的な前記観測位置を拡張する、
信号処理方法。
The computer
When a moving object equipped with an antenna moves among a plurality of observation positions, when an observation point equipped with the antenna rotates, or when a target to be observed is a moving object and is observed multiple times, a synthetic aperture process is performed based on an observation signal received by the antenna at each observation position;
In the synthetic aperture processing, a Khatri-Rao product expansion is performed on the observation position to virtually set the observation position at a non-observation position;
selecting an observation position from the plurality of observation positions where a Doppler shift between the target and the moving body is zero;
thinning out the observation positions or expanding the virtual observation positions so that redundancy of the observation positions is minimized when the selected observation positions are used as a reference for the Khatri-Rao product expansion;
Signal processing methods.
コンピュータに、
アンテナを搭載した移動体が複数の観測位置を移動する際、前記アンテナを搭載する観測定点が回転する際、あるいは観測すべきターゲットが移動体であり複数回観測する際において、各観測位置において前記アンテナにより受信された観測信号に基づいて、合成開口処理を行うこと、
前記合成開口処理において、前記観測位置に対してカトリ・ラオ積拡張を行うことで、非観測位置に前記観測位置を仮想的に設定すること、
前記複数の観測位置の中から、前記ターゲットと前記移動体とのドップラー遷移が零となる観測位置を選択すること、
前記選択した観測位置を前記カトリ・ラオ積拡張の基準としたときに、前記観測位置の冗長性が最も低くなるように前記観測位置を間引く、または仮想的な前記観測位置を拡張すること、
を実行させるためのプログラム。
On the computer,
performing synthetic aperture processing based on an observation signal received by the antenna at each observation position when a moving object equipped with the antenna moves among a plurality of observation positions, when an observation point equipped with the antenna rotates, or when a target to be observed is a moving object and is observed multiple times;
in the synthetic aperture processing, performing Khatri-Rao product expansion on the observation position to virtually set the observation position at a non-observation position;
selecting an observation position from the plurality of observation positions where a Doppler shift between the target and the moving body is zero;
thinning out the observation positions or expanding the virtual observation positions so that redundancy of the observation positions is minimized when the selected observation positions are used as a reference for the Khatri-Rao product expansion;
A program for executing.
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