(57)【要約】【課題】目標が複数存在し、目標の距離と角度のペアが不明な状況下でも、誤ったペアによる偽目標を排除し、正しいペアリング結果を出力可能なレーダ装置を得る。【解決手段】距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部１と、複数の仮説を生成する仮設生成部４と、初期の距離・角度観測値を生成する初期状態量設定部５と、予測値と観測値との相関処理結果に基づいて、相関のとれた距離・角度観測値を選抜する相関処理部７と、観測値に基づいて予測値を算出する追尾フィルタ部８と、仮説の対数尤度を算出し、全サンプルの仮説の対数尤度の和およびサンプル数を算出する対数尤度算出部９と、サンプル数が所定の閾値以上である場合に仮説毎の対数尤度の和を出力するサンプル数判定部１１と、信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアをペアリング結果として出力する最大信頼度仮説判定部１２とを備える。【選択図】図１
2010032356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標を観測し、ドップラ速度観測値を生成するドップラ速度観測値検出部と、
目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、
前記距離・角度観測値を組合せることで、距離と角度のペアからなる複数の仮説を生成する仮設生成部と、
前記仮説生成部で生成された複数の仮説のそれぞれのペアについて、前記ドップラ速度観測値に基づいて初期の距離・角度観測値を生成する初期状態量設定部と、
距離・角度予測値と前記距離・角度観測値検出部で生成された前記距離・角度観測値を入力とした相関処理結果に基づいて、相関のとれた距離・角度観測値を選抜する相関処理部と、
前記初期の距離・角度観測値または選抜後の前記距離・角度観測値に基づいて距離・角度予測値およびドップラ速度予測値を算出する追尾フィルタ部と、
前記ドップラ速度予測値と前記ドップラ速度観測値に基づいて現時刻におけるそれぞれの仮説の対数尤度を算出し、前記仮説の対数尤度を算出した時刻毎に、初期時刻から現時刻までの全サンプルの仮説の対数尤度の和およびサンプル数を算出する対数尤度算出部と、
算出された前記サンプル数が所定の閾値以上である場合には、前記対数尤度算出部で算出された仮説毎の対数尤度の和を出力するサンプル数判定部と、
前記仮説毎の対数尤度の和に基づいて仮説毎の信頼度を算出し、算出した前記信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアをペアリング結果として出力する最大信頼度仮説判定部と
を備えたレーダ装置。
【請求項２】
目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、
前記距離・角度観測値を組合せることで、距離と角度のペアからなる複数の仮説を生成する仮設生成部と、
前記仮説生成部で生成された複数の仮説のそれぞれのペアを初期の距離・角度観測値として出力する初期仮ペア設定部と、
前時刻の距離・角度観測値と、前記距離・角度観測値検出部で生成される現時刻の距離・角度観測値を入力とした相関処理に基づいて、相関のとれた距離・角度観測値を選抜する相関処理部と、
前記初期の距離・角度観測値または相関のとれた前記距離・角度観測値を入力とし、観測値が得られた時刻を遅延し、次時刻に前時刻の距離・角度観測値として出力する遅延部と、
前記初期の距離・角度観測値または相関のとれた前記距離・角度観測値を入力とし、前記目標の基本的な運動を等速直線運動と仮定した際の前記等速直線運動と直交するｘ方向の観測位置へ変換し、ｘ方向観測位置を生成する座標変換部と、
前記ｘ方向観測位置を入力とし、あらかじめ設定された複数のｘ方向基準位置の中から前記ｘ方向観測位置に最も近いｘ方向基準位置を選択する基準値選択部と、
前記ｘ方向観測位置と選択された前記ｘ方向基準位置に基づいて現時刻におけるそれぞれの仮説の対数尤度を算出し、前記仮説の対数尤度を算出した時刻毎に、初期時刻から現時刻までの全サンプルの仮説の対数尤度の和およびサンプル数を算出する対数尤度算出部と、
算出された前記サンプル数が所定の閾値以上である場合には、前記対数尤度算出部で算出された仮説毎の対数尤度の和を出力するサンプル数判定部と、
前記仮説毎の対数尤度の和に基づいて仮説毎の信頼度を算出し、算出した前記信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアをペアリング結果として出力する最大信頼度仮説判定部と
を備えたレーダ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のレーダ装置において、
前記距離・角度観測値検出部は、生成した前記距離・角度観測値に基づいて角速度を算出し、算出した前記角速度が所定の閾値以上となった距離・角度観測値を出力する角速度算出判定部を有するレーダ装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
前記距離・角度観測値検出部で生成された前記距離・角度観測値が前時刻から増えた場合には、前記相関処理部で前時刻に選抜されなかった距離・観測値に基づいて新たな仮説を生成し、前記仮説生成部で生成される前記複数の仮説に対して前記新たな仮説を追加する新仮ペア判定部と、
前記最大信頼度仮説判定部により、前記仮説生成部で生成された前記複数の仮説に対して算出された信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアに対して、前記新仮ペア判定部で生成され追加された前記新たな仮説に対して算出された信頼度が最大となる新たな仮説に含まれる距離と角度のペアの類似性を判定し、前記新たな仮説に含まれる距離と角度のペアの中で、所定値以上の類似度を有する距離と角度のペアは既存ペアと同一であると判断して出力せず、所定値未満の類似度を有する距離と角度のペアを前記ペアリング結果に新たなペアリングとして追加して出力するペア類似判定部と
をさらに備えたレーダ装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレーダ装置において、
目標を観測し、角度観測値を生成し、生成した前記角度観測値の信号強度を検出する角度観測値信号強度検出部をさらに備え、
前記仮説生成部は、前記距離・角度観測値検出部で生成された前記距離・角度観測値について、前記角度観測値信号強度検出部で検出された前記信号強度の大きい角度観測値から順に、距離が近い距離観測値と組合せることで、距離と角度のペアからなる複数の仮説を生成し、仮説数の削減を図る
レーダ装置。
【請求項６】
目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、
目標を観測し、角度観測値を生成し、生成した前記角度観測値の信号強度を検出する角度観測値信号強度検出部と、
前記距離・角度観測値検出部で生成された前記距離・角度観測値について、前記角度観測値信号強度検出部で検出された前記信号強度の大きい角度観測値から順に、距離が近い距離観測値とペアを作成してペアリング結果として出力するペアリング部と
を備えたレーダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてセンサによる距離・角度観測値のペアリング問題を解決するレーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダ信号処理の１方式として、多周波ステップＩＣＷ（Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式がある（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１の多周波ステップＩＣＷ方式では、まず目標をドップラ速度で分離する。そして、同じドップラ周波数ビンに入った目標へ超分解能測距処理を適用することで、高い距離分離性能を得ることを可能としている。
【０００３】
ただし、目標の位置を検出するためには、距離と角度が必要となる。そこで、角度を得るためには、検出されたドップラ周波数ビンに対してアンテナ素子方向へ処理を行い、測角する必要がある。ここで、測角は、測距とは独立に処理されるため、同じドップラ周波数ビンにおいて複数目標による複数のピークが発生する場合には、距離と角度の対応（ペア）付けが必要となる。
【０００４】
【非特許文献１】稲葉敬之，“多周波ステップＩＣＷレーダによる多目標分離法，”信学論（Ｂ），ｖｏｌ.Ｊ８９−Ｂ，ｎｏ.３，ｐｐ.３７３−３８３，Ｍａｒｃｈ  ２００６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
図１１は、従来技術において複数の目標を検出した場合の説明図である。目標が１つの場合には、距離と角度は１つずつしか入力されないため、ペアは、一意に決定される。しかしながら、図１１に示すように、目標が複数存在する場合には、距離と角度は複数入力されるため、ペアは、一意には決まらない。そこで、無理に総当たりでペアを作成すると、真目標以外に偽目標を生成してしまうことになる。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、目標が複数存在し、目標の距離と角度のペアが不明な状況下でも、誤ったペアによる偽目標を排除し、正しいペアリング結果を出力可能なレーダ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーダ装置は、目標を観測し、ドップラ速度観測値を生成するドップラ速度観測値検出部と、目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、距離・角度観測値を組合せることで、距離と角度のペアからなる複数の仮説を生成する仮設生成部と、仮説生成部で生成された複数の仮説のそれぞれのペアについて、ドップラ速度観測値に基づいて初期の距離・角度観測値を生成する初期状態量設定部と、距離・角度予測値と距離・角度観測値検出部で生成された距離・角度観測値を入力とした相関処理結果に基づいて、相関のとれた距離・角度観測値を選抜する相関処理部と、初期の距離・角度観測値または選抜後の距離・角度観測値に基づいて距離・角度予測値およびドップラ速度予測値を算出する追尾フィルタ部と、ドップラ速度予測値とドップラ速度観測値に基づいて現時刻におけるそれぞれの仮説の対数尤度を算出し、仮説の対数尤度を算出した時刻毎に、初期時刻から現時刻までの全サンプルの仮説の対数尤度の和およびサンプル数を算出する対数尤度算出部と、算出されたサンプル数が所定の閾値以上である場合には、対数尤度算出部で算出された仮説毎の対数尤度の和を出力するサンプル数判定部と、仮説毎の対数尤度の和に基づいて仮説毎の信頼度を算出し、算出した信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアをペアリング結果として出力する最大信頼度仮説判定部とを備えたものである。
【０００８】
また、本発明に係るレーダ装置は、目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、距離・角度観測値を組合せることで、距離と角度のペアからなる複数の仮説を生成する仮設生成部と、仮説生成部で生成された複数の仮説のそれぞれのペアを初期の距離・角度観測値として出力する初期仮ペア設定部と、前時刻の距離・角度観測値と、距離・角度観測値検出部で生成される現時刻の距離・角度観測値を入力とした相関処理に基づいて、相関のとれた距離・角度観測値を選抜する相関処理部と、初期の距離・角度観測値または相関のとれた距離・角度観測値を入力とし、観測値が得られた時刻を遅延し、次時刻に時刻の距離・角度観測値として出力する遅延部と、初期の距離・角度観測値または相関のとれた距離・角度観測値を入力とし、目標の基本的な運動を等速直線運動と仮定した際の等速直線運動と直交するｘ方向の観測位置へ変換し、ｘ方向観測位置を生成する座標変換部と、ｘ方向観測位置を入力とし、あらかじめ設定された複数のｘ方向基準位置の中からｘ方向観測位置に最も近いｘ方向基準位置を選択する基準値選択部と、ｘ方向観測位置と選択されたｘ方向基準位置に基づいて現時刻におけるそれぞれの仮説の対数尤度を算出し、仮説の対数尤度を算出した時刻毎に、初期時刻から現時刻までの全サンプルの仮説の対数尤度の和およびサンプル数を算出する対数尤度算出部と、算出されたサンプル数が所定の閾値以上である場合には、対数尤度算出部で算出された仮説毎の対数尤度の和を出力するサンプル数判定部と、仮説毎の対数尤度の和に基づいて仮説毎の信頼度を算出し、算出した信頼度が最大となる仮説に含まれる距離と角度のペアをペアリング結果として出力する最大信頼度仮説判定部とを備えたものである。
【０００９】
さらに、本発明に係るレーダ装置は、目標を観測し、距離・角度観測値を生成する距離・角度観測値検出部と、目標を観測し、角度観測値を生成し、生成した角度観測値の信号強度を検出する角度観測値信号強度検出部と、距離・角度観測値検出部で生成された距離・角度観測値について、角度観測値信号強度検出部で検出された信号強度の大きい角度観測値から順に、距離が近い距離観測値とペアを作成してペアリング結果として出力するペアリング部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、仮説の対数尤度あるいは角度観測値の信号強度に基づいて、距離と角度のペアリングを適切に行うことで、目標が複数存在し、目標の距離と角度のペアが不明な状況下でも、誤ったペアによる偽目標を排除し、正しいペアリング結果を出力可能なレーダ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のレーダ装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
本発明に係るレーダ装置は、目標との距離と角度の対応がとれずに観測値が入力された場合においても、距離と角度のペアリングをする方法に関し、目標を追尾する際に必要な目標状態ベクトルの初期値を早期に算出し、追尾に入ることができる点を特徴としている。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。この図１のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１、ドップラ速度観測値検出部２、およびペアリング手段３で構成されている。さらに、ペアリング手段３は、仮説生成部４、初期状態量設定部５、相関処理部７、追尾フィルタ部８、対数尤度算出部９、仮説尤度記憶部１０、サンプル数判定部１１、および最大尤度仮説判定部１２で構成されている。
【００１３】
ここで、仮説生成部４および初期状態量設定部５は、初期状態量設定手段に相当する。また、相関処理部７、追尾フィルタ部８、および対数尤度算出部９は、仮説尤度算出手段に相当する。なお、本実施の形態１では、ペアリング手段３内の処理に特徴を有する。従って、距離・角度観測値検出部１、およびドップラ速度観測値検出部２の説明は、省略する。
【００１４】
まず始めに、それぞれの構成要素の機能について説明する。
図１において、仮説生成部４は、距離・角度観測値検出部１から出力される複数目標からのペアとなっていない距離と角度を入力とし、仮説を生成する。そして、仮説生成部４は、仮説毎に距離と角度のペアを出力する。
【００１５】
初期状態量設定部５−１〜５−Ｍは、仮説生成部４から出力される仮説１〜Ｍのそれぞれにおける距離と角度のペア、およびドップラ速度観測値検出部２から出力されるドップラ速度観測値を入力とし、仮説毎に初期状態量を設定し、出力する。
【００１６】
相関処理部７−１〜７−Ｍは、距離・角度観測値検出部１から出力される複数目標からのペアとなっていない距離・角度観測値と、後述する追尾フィルタ部８−１〜８−Ｍから出力される予測値とを入力とし、予測値と相関のとれた距離・角度観測値を出力する。
【００１７】
追尾フィルタ８−１〜８−Ｍは、初期状態量設定部５−１〜５−Ｍから出力される初期状態量を入力とし、初期化が行われる。さらに、追尾フィルタ８−１〜８−Ｍは、相関処理部７−１〜７−Ｍより出力される距離と角度のペアを観測値として追尾処理を実施し、追尾推定値からドップラ速度予測値を出力する。
【００１８】
対数尤度算出部９−１〜９−Ｍは、ドップラ速度観測値検出部２から出力されるドップラ速度観測値と、追尾フィルタ８−１〜８−Ｍから出力されるドップラ速度予測値とを入力とし、尤度計算式より、その仮説の対数尤度を算出する。
【００１９】
さらに、対数尤度算出部９−１〜９−Ｍは、サンプル毎に算出した対数尤度に基づいて、仮説毎に初期サンプルから現サンプルまでの対数尤度の和を求め、仮説尤度記憶部１０に記憶させる。
【００２０】
サンプル数判定部１１は、現サンプル数が閾値以上であれば、仮説毎に算出された初期サンプルから現サンプルまでの対数尤度の和を最大尤度仮説判定部１２に出力する。そして、最大尤度仮説判定部１２は、仮説１〜Ｍの中から、対数尤度の和が最大となる仮説を選出し、その仮説における距離と角度のペアを出力する。
【００２１】
次に、本実施の形態１におけるレーダ装置の動作を、数式を交えて具体的に説明する。本実施の形態１におけるレーダ装置では、次の４つのステップを順次実行して、最終的に距離と角度のペアを出力している。
ステップ１）複数目標から得られたペアになっていない距離と角度から、考え得る組合せを作り、仮説を生成する。
ステップ２）仮説毎に含まれるペアを追尾処理する。
ステップ３）尤度算出式を用いて各仮説の尤度を算出する。
ステップ４）全仮説中の最大尤度となる仮説に含まれるペアを出力する。
【００２２】
例えば、下式（１）、（２）のように、距離観測値と角度観測値が各々２つずつ得られるとする。
【００２３】
【数１】
2010032356.tif 000003
【００２４】
この場合の相関仮説行列は、下式（３）のように定義され、仮説は、下式（４）、（５）のように２つ設定される（Ω（Ｘ１）、Ω（Ｘ２））。
【００２５】
【数２】
2010032356.tif 000004
【００２６】
追尾フィルタの目標の運動モデルを下式（６）、観測モデルを下式（７）のように仮定する。ここで、ｘｋは、時刻ｔｋにおける目標運動諸元の真値を表す状態ベクトルである。
【００２７】
【数３】
2010032356.tif 000005
【００２８】
例えば、目標の基本的な運動を等速直線運動と仮定し、ｘ−ｙの２次元直交座標系における目標の位置と速度を推定する場合には、状態ベクトルｘｋと状態遷移行列Φｋを、下式（８）、（９）のように定義する。ただし、Ｔはベクトル、行列の転置、ドットは時間微分を表す。また、Ｉｎ×ｎ、Ｏｎ×ｎ、はそれぞれｎ行ｎ列の単位行列及び零行列であり、ΔＴはサンプリング間隔を表す。
【００２９】
【数４】
2010032356.tif 000006
【００３０】
また、距離ｒと角度θが観測されるため、観測ベクトルｚｋと観測行列Ｈを下式（１０）、（１１）のように定義する。また、追尾フィルタの初期状態ベクトルｘｉｎｉｔは、例えば、ドップラ速度ｒｄが観測され、ｘ方向の速度を０とすると、下式（１２）のように与えられる。
【００３１】
【数５】
2010032356.tif 000007
【００３２】
時刻ｔｋにおける仮説ｍ中のあるペアＰ１の尤度を、下式（１３）、（１４）で定義する。式（１３）は、平均をペアＰ１より算出されるドップラ速度予測値とし（式（１４）参照）、標準偏差をドップラ速度の観測精度σｒｄとしたガウス分布にドップラ速度観測値が従うとした場合のペアＰ１の尤度を表す式である。
【００３３】
【数６】
2010032356.tif 000008
仮説ｍ中のペア数は、２であるため、時刻ｔｋにおける仮説ｍの対数尤度は、下式（１５）で定義され、Ｎサンプリング分の対数尤度は、下式（１６）で定義される。
【００３４】
【数７】
2010032356.tif 000009
【００３５】
時刻ｔＮにおいて、Ｎサンプリング分の対数尤度が最大となる仮説中のペアを出力する。
【００３６】
次に、上式（１）〜（１６）を用いて説明した動作について、先の図１の構成に対応させて説明する。なお、ここでは、説明を簡略化するために、仮説１〜ＭのＭが２である場合について説明する。
【００３７】
仮説生成部４は、時刻ｔ１において距離・角度観測値検出部１から入力される距離ｒ１,１、距離ｒ２,１（上式（１）に相当）と、角度θ１,１、角度θ２,１（上式（２）に相当）から、相関仮説行列Ω（Ｘ）（上式（３）に相当）を生成する。さらに、仮説生成部４は、その相関仮説行列から考えられる仮説Ω（Ｘ１）（上式（４）に相当）、仮説Ω（Ｘ２）（上式（５）に相当）を出力する。
【００３８】
初期状態量設定部５−１には仮説Ω（Ｘ１）が入力され、初期状態量設定部５−２には仮説Ω（Ｘ２）が入力される。そして、初期状態量設定部５−１、５−２のそれぞれは、ドップラ速度観測値検出部２から出力されるドップラ速度観測値ｒｄ,ｋと各仮説中に含まれるペアより、複数目標（ペア）の初期状態量を出力する（上式（１２）に相当）。
【００３９】
相関処理部７−１は、時刻ｔｋにおいて距離・角度観測値検出部１から出力される距離ｒ１,ｋ、距離ｒ２,ｋ（上式（１）に相当）と、角度θ１,ｋ、角度θ２,ｋ（上式（２）に相当）、そして追尾フィルタ部８−１から出力されるペアＰ１、Ｐ２の各々の距離予測値ｒｐ、角度予測値θｐを入力とし、各々の予測値と相関のとれた距離・角度観測値のペアを出力する。
【００４０】
初期状態量設定部５−１から出力される初期状態量によって初期化された追尾フィルタ８−１は、相関処理部７−１より出力される距離・角度観測値のペアを入力して、追尾処理を実施する。そして、追尾フィルタ８−１は、仮説１中におけるペアＰ１のドップラ速度予測値ｒ（＾）ｄ、Ｐ１、１、ｋ（上式（１４）に相当）と、ペアＰ２のドップラ速度予測値ｒ（＾）ｄ、Ｐ１、１、ｋを出力する。なお、（＾）という表記は、（）の前の記号の上に＾が付された予測値を意味している。
【００４１】
対数尤度算出部９−１は、ドップラ速度観測値検出部２から出力されるドップラ速度観測値ｒｄ,ｋと、追尾フィルタ８−１から出力される各ペアのドップラ速度予測値ｒ（＾）ｄ、Ｐ１、１、ｋ、ｒ（＾）ｄ、Ｐ２、１、ｋを入力とし、尤度計算式（上式（１５）に相当）より、時刻ｔｋにおいて仮説１の対数尤度を算出する。同様の処理を仮説２についても行う。
【００４２】
仮説尤度記憶部１０は、仮説毎に初期サンプルから現サンプルまでの対数尤度の和を記憶しておく。サンプル数判定部１１は、現サンプル数が所定の閾値Ｎ以上であれば、その時点での仮説毎の初期サンプルから現サンプルまでのＮサンプリング分の対数尤度の和を最大尤度仮説判定部１２に出力する。最大尤度仮説判定部１２は、Ｎサンプリング分の対数尤度（上式（１６）に相当）が最大となる仮説をＭ個の仮説の中から選出し、その仮説におけるペアを出力する。
【００４３】
以上のように、実施の形態１によれば、距離と角度のペアが不明であっても、距離と角度をペアリングできる。さらに、距離と角度がそれぞれ２つ以上得られる場合にも、対応できる。この場合には、仮説数が増えるが、仮説数分だけ同様の処理を繰り返し、対数尤度が最大となるペアを特定することにより、距離と角度をペアリングできる。
【００４４】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の構成図である。この図２のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１およびペアリング手段１３で構成されている。さらに、ペアリング手段１３は、仮説生成部４、初期仮ペア設定部１４、相関処理部１６、座標変換部１７、対数尤度算出部１９、仮説尤度記憶部１０、サンプル数判定部１１、および最大尤度仮説判定部１２で構成されている。
【００４５】
このような構成を有する本実施の形態２におけるレーダ装置は、先の実施の形態１と比較すると、ドップラ速度観測値検出部２が不要になっているとともに、ペアリング手段１３の内部構成が異なっている。そこで、先の実施の形態１とは異なる構成要素を中心に、以下に説明する。
【００４６】
図２において、初期仮ペア設定部１４−１〜１４−Ｍは、仮説中の距離・角度観測値のペアを生成する。本実施の形態２では、追尾処理は行わず、観測値のペアから算出されるＸ方向の位置と基準位置ｘ（￣）とを使用して仮説の対数尤度を算出し、ペアリング結果を出力する。
【００４７】
図３は、本発明の実施の形態２における観測結果の具体例を示した図であり、目標（黒丸）が２つ（真目標１、真目標２）存在する状況下で、距離観測値と角度観測値がそれぞれ２つずつ得られた場合を例示している。この場合、距離と角度のペアリングを誤ると偽目標１、偽目標２（点線の丸）を生成してしまうこととなる。
【００４８】
図３のように、真目標２がコース上を進んでいるとすると、偽目標２は、コースの中心（ＸＲ）から外れる傾向がある。本実施の形態２では、この傾向を利用し、尤度計算式の平均値をコース中心のＸ座標（ＸＬ、Ｘｃ、ＸＲなど）とすることで、コース上に存在する真目標の尤度が、偽目標より上がる工夫をしている。
【００４９】
次に、本実施の形態２におけるレーダ装置の動作を、数式を交えて具体的に説明する。
図２において、初期仮ペア設定部１４−１は、仮説Ω（Ｘ１）（上式（４）に相当）中の距離・角度観測値のペアＰ１、Ｐ２を生成し、出力する。遅延部１５−１〜１５−Ｍは、前時刻ｔｋ−１における距離・角度観測値ペアＰ１、Ｐ２を出力する。この際、遅延部１５−１〜１５−Ｍは、初回は、初期仮ペア設定部１４−１〜１４−Ｍからの初期値のペアを取り込み、２回目以降は、相関処理部１６−１〜１６−Ｍの出力結果であるペアを取り込み、前時刻ｔｋ−１における距離・角度観測値ペアＰ１、Ｐ２を出力する。
【００５０】
相関処理部１６−１〜１６−Ｍは、前時刻ｔｋ−１の距離・角度観測値のペアＰ１、Ｐ２と、現時刻ｔｋの距離・角度観測値のペアとの相関をとり、相関のとれた現時刻ｔｋの距離・角度観測値のペアＰ１、Ｐ２を出力する。
【００５１】
座標変換部１７−１は、入力された距離・角度観測値のペアＰ１、Ｐ２よりＸ方向の位置座標ｘＰ１,１,ｋ（下式（１７）に相当）とｘＰ２,１,ｋを算出し、出力する。この際、座標変換部１７−１〜１７−Ｍは、初回は、相関処理結果がないため初期仮ペア設定部１４−１〜１４−Ｍからの初期値のペアを取り込み、２回目以降は、相関処理部１６−１〜１６−Ｍの出力結果であるペアを取り込むこととなる。
【００５２】
【数８】
2010032356.tif 000010
【００５３】
基準値選択部１８−１は、ペアＰ１、Ｐ２のＸ座標と最も近い基準位置ｘ（￣）Ｐ１、１、ｋ、ｘ（￣）Ｐ２、１、ｋを決定し、出力する。なお、（￣）という表記は、（）の前の記号の上に￣が付された基準位置を意味している。
【００５４】
対数尤度算出部１９−１は、ペアＰ１、Ｐ２によるＸ方向の位置座標ｘＰ１,１,ｋ，ｘＰ２,１,ｋ、基準位置ｘ（￣）Ｐ１、１、ｋ、ｘ（￣）Ｐ２、１、ｋを入力とし、仮説の対数尤度（下式（１８）に相当）を算出する。ここで、Ｘ方向の観測精度をσｘとすると、時刻ｔｋにおける仮説ｍ中のペアＰ１の尤度は、下式（１９）で定義される。同様の処理を残りの仮説についても実施する。
【００５５】
【数９】
2010032356.tif 000011
【００５６】
仮説生成部４、仮説尤度記憶部１０、サンプル数判定部１１、最大尤度仮説判定部１２の処理動作は、先の実施の形態１と同様とする。
【００５７】
以上のように、実施の形態２によれば、追尾処理を行わずに、観測値のペアから算出される位置データを使用して仮説の対数尤度を算出することにより、距離と角度のペアが不明であっても、距離と角度をペアリングできる。この結果、先の実施の形態１と比較して簡易な構成により、同様の効果を得ることができる。
【００５８】
実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。この図４のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１、ドップラ速度観測値検出部２、およびペアリング手段３で構成されている。さらに、ペアリング手段３は、先の実施の形態１における図１の構成要素に加え、新仮ペア判定部２１、ペア数記憶部２２、ペア記憶部２３、およびペア類似判定部２４をさらに備えている。そして、本実施の形態３では、新仮ペア判定部２１により、新仮説と新ペアを生成し、仮ペア類似判定部２４により既存仮説、新仮説に含まれる仮ペア同士の類似判定を実施する。
【００５９】
図５は、本発明の実施の形態３における観測結果の具体例を示した図である。例えば、前時刻ｔｍ−１までは距離と角度が２つずつ、現時刻ｔｍには距離・角度観測値が３つずつ得られる場合には、現時刻ｔｍの距離・角度観測値の内、追尾予測値などと相関がとれなかった観測値をｒ３、θ３とする。この場合、図５に示すように、新仮ペア判定部２１は、相関のとれなかった観測値から新仮説および新仮ペアを生成する。また、新仮説は、既存仮説とは独立に最大尤度判定を行うものとする。
【００６０】
次に、図６は、本発明の実施の形態３における既存仮説と新仮説の決定に関する説明図である。図６に示すように、時刻ｔＮに既存仮説のペア（以下、既存ペアと呼ぶ）が決定し、時刻ｔｍの時に生成された新仮説は、時刻ｔＮ＋ｍにペア（以下、新ペアと呼ぶ）が決定する。そこで、ペア類似判定部２４は、時刻ｔＮ＋ｍにおいて、既存ペアと新ペアの類似性を判定し、同一とみなせれば統合し、類似度が所定値よりも低く既存ペアとは同一と見なせない新ペアのみを、既存ペアに追加して出力する。類似性の判定方法は、例えば、既存ペアの位置を速度で外挿し、新ペアとの位置が閾値以内であれば同一とみなすなどの方法がある。
【００６１】
次に、図４の構成を有する本実施の形態３のレーダ装置の動作について、図１の構成とは異なる要素を中心に説明する。新仮ペア判定部２１は、距離・角度観測値検出部１から入力される現時刻の最大ペア数、ペア数記憶部２２から出力される前時刻までのペア数、相関処理部２０−１から出力される前時刻の追尾予測値などと相関のとれなかった現時刻の距離・角度観測値を入力とし、現時刻の最大ペア数が前時刻までのペア数より大きい場合のみ距離・角度観測値を出力する。
【００６２】
この結果、新仮ペア判定部２１は、入力情報に基づいて、先の図５で説明したような、独立した仮説を新たに生成することができる。また、ペア数記憶部２２は、仮説生成部４から出力されるペア数を入力とし、これまで記憶したペア数に新ペア数を足した数を出力する。
【００６３】
一方、ペア記憶部２３は、最大尤度仮説判定部１２から出力される既存ペアを記憶しておく。そして、ペア類似判定部２４は、新ペアおよびペア記憶部２３から出力される既存ペアを入力とし、既存ペアと最大尤度仮説判定部１２から出力される現時刻の新ペアとの類似性を判定して、ペアを出力する。
【００６４】
以上のように、実施の形態３によれば、新仮ペア判定部２１により新仮説と新ペアを生成し、仮ペア類似判定部により既存仮説、新仮説に含まれる仮ペア同士の類似判定を実施することができる。この結果、先の実施の形態１の効果に加え、さらに追尾性能を向上させることが可能となる。
【００６５】
なお、本実施の形態３においては、先の実施の形態１における図１の構成要素に加え、新仮ペア判定部２１、ペア数記憶部２２、ペア記憶部２３、およびペア類似判定部２４をさらに備えている場合について説明した。しかしながら、本実施の形態３は、このような構成に限定されるものではなく、先の実施の形態２における図２の構成要素に加え、新仮ペア判定部２１、ペア数記憶部２２、ペア記憶部２３、およびペア類似判定部２４をさらに備えることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４におけるレーダ装置の構成図である。この図７のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１、角速度算出・判定部２５、およびペアリング手段１３で構成されている。さらに、ペアリング手段１３は、先の実施の形態２における図２の構成と同じである。本実施の形態４の構成では、先の実施の形態２の構成と比較すると、角速度算出・判定部２５をさらに備えている点が異なっており、この角速度算出・判定部２５により、ペアリング手段１３の処理を実施するか否かを判定することとなる。
【００６７】
次に、図７の構成を有する本実施の形態４のレーダ装置の動作について、角速度算出・判定部２５の動作を中心に説明する。角速度算出・判定部２５は、距離・角度観測値を入力とし、入力された角度観測値のある一定期間のサンプリングデータより角速度を算出する。そして、算出した角速度が所定の閾値以上であれば、距離・角度観測値をペアリング手段１３へ出力する。一方、所定の閾値に満たない場合は、距離・角度観測値をペアリング手段１３へ出力はしない。
【００６８】
以上のように、実施の形態４によれば、角度観測値に基づいて算出した角速度が所定値以上の場合のみ、距離・角度観測値をペアリング手段１３へ出力する角速度算出・判定部を備えている。この結果、先の実施の形態２の効果に加え、追尾性能の向上を図ることができる。
【００６９】
なお、本実施の形態４で説明した角速度算出・判定部２５は、必ずしも独立した構成をとる必要はなく、距離・角度観測値検出部１内に含まれる機能として構成することも可能である。
【００７０】
また、本実施の形態４においては、先の実施の形態２の構成に対して角速度算出・判定部２５をさらに付加した構成を説明したが、このような構成に限定されるものではない。先の実施の形態１あるいは先の実施の形態３の構成に対して角速度算出・判定部２５をさらに付加した構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【００７１】
実施の形態５．
図８は、本発明の実施の形態５におけるレーダ装置の構成図である。この図８のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１、角度観測値信号強度検出部２６、およびペアリング部２７で構成されている。本実施の形態５では、角度観測値信号強度検出部２６より角度の信号強度を検出し、ペアリング部２７において、信号強度が大きい角度と近い距離観測値とをペアリングする。
【００７２】
図９は、本発明の実施の形態５における角度の信号強度と距離観測値との関連づけの説明図である。例えば、上式（１）、（２）のように、距離・角度観測値が２つずつ得られる場合に、信号強度が大きい観測値は、近い距離にあると仮定する。このような仮定のもとでは、図９に示すように、角度の信号強度の大きさから、距離とのペアリングが成立する。つまり、ペアリング部２７は、信号強度の大きい角度から順に、距離が近い距離観測値とペアを作成する。
【００７３】
次に、図８の構成を有する本実施の形態５のレーダ装置の動作について説明する。角度観測値信号強度検出部２６は、角度の信号強度を出力する。ペアリング部２７は、角度の信号強度と距離・角度観測値を入力とし、信号強度が大きい角度と距離が近い距離観測値とをペアリングする。
【００７４】
以上のように、実施の形態５によれば、信号強度の大きい角度から順に、距離が近い距離観測値とペアを作成する構成を備えている。この結果、目標が複数存在し、目標の距離と角度のペアが不明な状況下でも、簡易構成により、誤ったペアによる偽目標を排除し、正しいペアリング結果を出力可能なレーダ装置を得ることができる。
【００７５】
実施の形態６．
図１０は、本発明の実施の形態６におけるレーダ装置の構成図である。この図２のレーダ装置は、距離・角度観測値検出部１、ドップラ速度観測値検出部、角度観測値信号強度検出部２６、およびペアリング手段３で構成されている。さらに、ペアリング手段３は、先の実施の形態１における図１の構成と同じである。本実施の形態６の構成では、先の実施の形態１の構成と比較すると、角度観測値信号強度検出部２６をさらに備えている点が異なっており、この角度観測値信号強度検出部２６は、角度の信号強度を出力する。
【００７６】
仮説生成部４は、角度観測値信号強度検出部２６を介して入力された角度の信号強度を用いてペアの可能性を限定することで、仮説数を制限することが可能となる。例えば、下式（２０）、（２１）のように、距離観測値が３つ、角度観測値が２つ得られる場合の相関仮説行列は、下式（２２）のように定義され、仮説は、下式（２３）〜（２８）まで生成され、計６つの仮説について演算が必要となる。
【００７７】
【数１０】
2010032356.tif 000012
【００７８】
そこで、先の実施の形態５と同様に、信号強度が大きい観測値は、近い距離にあると仮定すると、上式（２６）〜（２８）の仮説は、削除することができ、仮説数を式（２３）〜（２５）の３つまで減らすことができる。
【００７９】
次に、図１０の構成を有する本実施の形態６のレーダ装置の動作について、図１の構成とは異なる要素を中心に説明する。角度観測値信号強度検出部２６は、角度の信号強度を出力する。仮説生成部４は、入力された角度の信号強度を用いてペアの可能性を限定することで、仮説数を削減し、残った仮説を出力する。これ以降の動作は、先の実施の形態１もしくは先の実施の形態２と同様なので、説明を省略する。
【００８０】
以上のように、実施の形態６によれば、角度観測値信号強度検出部を備えた構成とすることで、角度の信号強度を用いてペアの可能性を限定することができ、仮説数の削減を図ることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態６においては、先の実施の形態１における図１の構成要素に加え、角度観測値信号強度検出部２６をさらに備えている場合について説明した。しかしながら、本実施の形態６は、このような構成に限定されるものではなく、先の実施の形態２〜４の構成に対して角度観測値信号強度検出部２６をさらに備える構成とすることも可能であり、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２におけるレーダ装置の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態２における観測結果の具体例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態３におけるレーダ装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態３における観測結果の具体例を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態３における既存仮説と新仮説の決定に関する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるレーダ装置の構成図である。
【図８】本発明の実施の形態５におけるレーダ装置の構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５における角度の信号強度と距離観測値との関連づけの説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態６におけるレーダ装置の構成図である。
【図１１】従来技術において複数の目標を検出した場合の説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  距離・角度観測値検出部、２  ドップラ速度観測値検出部、３、１３  ペアリング手段、４  仮説生成部、５−１〜５−Ｍ  初期状態量設定部、７−１〜７−Ｍ、１６−１〜１６−Ｍ  相関処理部、８−１〜８−Ｍ  追尾フィルタ部、９−１〜９−Ｍ、１９−１〜１９−Ｍ  対数尤度算出部、１０  仮説尤度記憶部、１１  サンプル数判定部、１２  最大尤度仮説判定部、１５−１〜１５−Ｍ  遅延部、１７−１〜１７−Ｍ  座標変換部、１８−１〜１８−Ｍ  基準値選択部、２１  新仮ペア判定部、２２  ペア数記憶部、２３  ペア記憶部、２４  ペア類似判定部、２５  角速度算出・判定部、２６  角度観測値信号強度検出部、２７  ペアリング部。
【図１】
2010032356.tif 000013
【図２】
2010032356.tif 000014
【図３】
2010032356.tif 000015
【図４】
2010032356.tif 000016
【図５】
2010032356.tif 000017
【図６】
2010032356.tif 000018
【図７】
2010032356.tif 000019
【図８】
2010032356.tif 000020
【図９】
2010032356.tif 000021
【図１０】
2010032356.tif 000022
【図１１】
2010032356.tif 000023