二次元スーパーレゾリューション法を用いた高分解能レーダイメージング

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650397
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小川 恭孝 北海道大学, 工学部, 教授 (70125293)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石井 望 北海道大学, 工学部, 助手 (50232236) ; 大鐘 武雄 北海道大学, 工学部, 助教授 (10271636) ; 大宮 学 北海道大学, 工学部, 助教授 (30160625) ; 伊藤 精彦 北海道大学, 工学部, 教授 (30001176)
• Keywords: 合成開口レーダ / フーリエ変換 / スーパーレゾリューション法 / MUSIC / 空間スムーズイング / 電磁波散乱 / 電波伝搬 / ゲーティング

Research Abstract

レーダターゲットの識別を行うためイメージングが重要な手段となっているが、これまでのところ、二次元フーリエ変換が用いられているため分解能に制限があった。本研究は、高分解能なレーダイメージングを得ること、および、それに関する技術を開発することを目的としたものである。本年度得られた成果を以下に述べる。
1.スーパーレゾリューション法の一つである二次元MUSICを用いたレーダイメージングの高分解能性を検証するため室内における電波伝搬実験を行った。送信アンテナから送られる周波数掃引された無変調正弦波の振幅・位相特性を測定する。これを受信アンテナの位置を変えて繰り返す。得られたデータに変数変換を行うことにより、室内における電波伝搬構造を解明すること、すなわち、各多重波の到来方向と伝搬遅延時間の推定を行うことは、レーダイメージングにおける散乱中心推定と等価であることを明らかにした。
MUSIC法は信号数が多い場合、信頼性が低下する。そこで、ゲーティングを用いて、扱う領域を小領域に分割し、各小領域毎に二次元MUSICを適用した。その結果、二次元フーリエ変換法では分離できなかった、遅延時間差と到来方向が近接した二つの信号が二次元MUSIC法では検出できることが分かり、スーパーレゾリューション法の有効性が確認できた。
3.従来のMUSIC法においては、到来する信号は伝搬遅延に起因する位相遅れ以外の周波数依存性を持たないと仮定していた。本研究では、振幅に周波数特性が存在する信号に適用できるようにMUSIC法の拡張を行った。すなわち、周波数特性をTaylor級数展開し、その係数をRoot MUSIC法を用いて推定することにより、遅延時間の周波数特性を同時に求めることが可能であることを示した。これにより、周波数依存性を有する散乱中心を含むレーダターゲットの高分解能散乱中心推定の基礎的検討がなされた。

Research Products

• [Publications] 佐藤 文宜: "シミュレーションによるSpectral MUSIC法とRoot MUSIC法の比較" 平成7年度電気関係学会北海道支部連合大会. 224. 245-245 (1995)
• [Publications] 大島 功三: "直線近似を用いた改良型Root MUSIC法による電磁波散乱推定" 平成7年度電気関係学会北海道支部連合大会. 225. 246-246 (1995)
• [Publications] Y.Ogawa: "High-resolution techniques in signal processing antennas" IEICE Transactions on Communications. E78-B. 1435-1442 (1995)
• [Publications] Y.Ogawa: "High-resolution analysis of indoor multipath propagation structure" IEICE Transactions on Communications. E78-B. 1450-1457 (1995)