(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め設定された帯域の周波数ステップ毎にパルス信号を送信し、前記パルス信号が目標で反射された反射波を受信し、前記受信した反射波に基づいて、前記目標の速度測定値を測定し、前記速度測定値を用いて各周波数ステップの反射波の位相を補正し、前記補正結果から前記目標内の複数の部位毎のレンジ情報を検出する合成帯域レーダと、
複数の測定回で測定された前記速度測定値に基づいて前記目標の速度の推定値である速度推定値を算出する速度トラッキング部と、
前記速度推定値と、前記速度測定値との差から速度誤差を算出する誤差算出部と、
前記速度誤差をレンジ誤差に変換する誤差変換部と、
前記検出されたレンジ情報を、前記レンジ誤差に基づいて修正するレンジ修正部と、
前記修正したレンジ情報に基づいて、前記目標内の複数の部位毎にトラッキングを行う複数部位トラッキング部と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
前記速度トラッキング部は、前記複数の測定回で測定された速度測定値を平均化することによって、前記速度推定値を計算することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
前記速度トラッキング部は、前記複数の測定回で測定された速度測定値を予測フィルタに掛けることにより速度予測値を算出し、前記算出した速度予測値を前記速度推定値とすることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項４】
前記複数部位トラッキング部は、
前記レンジ修正部で修正されたレンジ情報を、前記目標内の複数の部位に割り当てる割当部と、
前記割り当てられたレンジ情報に基づき、前記複数の部位毎にトラッキングを行うトラッキング部と
を備えることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項５】
前記割当部は、前記修正されたレンジ情報を前記複数の部位に割り当てるアルゴリズムとして、最近傍法を利用することを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項６】
前記トラッキング部は、前記修正後のレンジ情報が割り当てられた部位に対して、前記修正後のレンジ情報に基づいてトラッキングすることを特徴とする請求項４記載のレーダ装置。
【請求項７】
予め設定された帯域の周波数ステップ毎にパルス信号を送信し、前記パルス信号が目標で反射された反射波を受信し、前記受信した反射波に基づいて、前記目標の速度測定値を測定し、前記目標内の複数の部位毎のレンジ情報を検出する合成帯域レーダと、
複数の測定回で測定された速度測定値に基づいて前記目標の速度の推定値である速度推定値を算出する速度トラッキング部と、
前記速度推定値と、前記速度測定値との差から速度誤差を算出する誤差算出部と、
前記速度誤差をレンジ誤差に変換する誤差変換部と、
トラッキング結果に基づいて取得される次の測定回での前記複数の部位毎の予測レンジに、前記レンジ誤差を付加することで、前記予測レンジを修正する予測値修正部と、
前記合成帯域レーダで検出されたレンジ情報を、前記修正された予測レンジに基づいて、前記目標内の複数の部位に割り当てる割当部と、
前記割り当てられたレンジ情報に基づき、前記複数の部位毎にトラッキングを行うと共に、前記予測レンジを作成し、前記予測値修正部へ前記作成した予測レンジを出力するトラッキング部と
を具備することを特徴とするレーダ装置。
【請求項８】
前記速度トラッキング部は、前記複数の測定回で測定された速度測定値を平均化することによって、前記速度推定値を計算することを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項９】
前記速度トラッキング部は、前記複数の測定回で測定された速度測定値を予測フィルタに掛けることにより速度予測値を算出し、前記算出した速度予測値を前記速度推定値とすることを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１０】
前記割当部は、前記合成帯域レーダで検出されたレンジ情報を前記複数の部位に割り当てるアルゴリズムとして、最近傍法を利用することを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載され、目標内の複数の部位のレンジ、パワー及び角度についての割当ての結果が含まれる割当て結果を出力するレーダ装置と、
前記割当て結果に基づき、前記複数の部位の内、パワー変動の幅が最も少ない無変動部位を選択し、前記無変動部位に割り当てられたレンジ及び角度に基づいて誘導信号を生成する誘導信号生成部と
を有することを特徴とする誘導装置。
【請求項１２】
予め設定された帯域の周波数ステップ毎に送信されたパルス信号が目標で反射された反射波を受信し、
前記受信した反射波に基づいて、前記目標の速度測定値を測定し、前記速度測定値を用いて各周波数ステップの反射波の位相を補正し、前記補正結果から前記目標内の複数の部位毎のレンジ情報を検出し、
複数の測定回で測定された前記速度測定値に基づいて前記目標の速度の推定値である速度推定値を算出し、
前記速度推定値と、前記速度測定値との差から速度誤差を算出し、
前記速度誤差をレンジ誤差に変換し、
前記検出したレンジ情報を、前記レンジ誤差に基づいて修正し、
前記修正したレンジ情報に基づいて、前記目標内の複数の部位毎にトラッキングを行うことを特徴とする目標追随方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、複数の目標を同時にトラッキングするレーダ装置、このレーダ装置を利用する誘導装置、及び、このレーダ装置で使用される目標追随方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーダで測定した結果に複数の反射波が含まれている場合、それらを異なる複数の目標としてそれぞれトラッキングする方法はMultiple Target Tracking（ＭＴＴ）と呼ばれ、１つの研究分野となっている。ＭＴＴには、非常に多数の方法がある（例えば、非特許文献１参照）。多くの方法では、各測定回の複数測定値を複数のトラックに割り当てる最適な組合せが、確率に基づいて計算される。そのため、複数測定値と複数トラックとの組合せ問題となり、非常に計算量が多い。しかし、ＭＴＴを実装する機器が必ずしも豊富な計算リソースを有するとは限らず、計算量に制限がある機器では、利用できる方法が限定される。
【０００３】
ＭＴＴの中で最も計算量が少ない方法の１つに、Nearest Neighbor（最近傍法）カルマンフィルタ（ＮＮＫＦ）と呼ばれる方法を複数目標に拡張した２−Ｄ  ＮＮＫＦがある（例えば、非特許文献２参照）。ＮＮＫＦは、カルマンフィルタで目標をトラッキングして予測値を生成し、その予測値に最も近い測定値をクラッタではない正しい測定値として選択する方法である。２−Ｄ  ＮＮＫＦはこれを複数目標と複数測定値に拡張した方法であり、複数の目標のそれぞれの予測値に対する複数測定値のそれぞれの誤差の合計が最も小さくなる組合せを選択する方法である。なお、組合せの選択では、全ての組合せをスキャンしなくても誤差最小の組合せを決定出来る高度なアルゴリズムが提案されている。また、より単純に、誤差の最も小さい組合せから順番に選択していくような方法でも、比較的合計誤差最小に近い組合せを選択出来ることが知られている。
【０００４】
ところで、レーダを高解像度化する手法として、合成帯域レーダが知られている（例えば、非特許文献３参照）。合成帯域レーダは、広い帯域を複数のバンドに分割し、各バンドのパルスを時系列で送信する。そして、送信したパルスが目標で反射された反射波を受信し、これらの受信信号の帯域を合成する。このようにすることで、ベースバンドの信号処理帯域幅を増加させずに、トータルで広い帯域幅を確保し、レーダの高解像度化を実現することが可能となる。この種のレーダを利用した場合、１つの比較的大きい物体内の異なる複数の部位を独立な点として検出することが可能となる。
【０００５】
合成帯域レーダでは、分割した帯域のパルスを時系列で送出するため、目標及び／又はレーダが移動している場合、異なるパルスが目標で反射する位置は、時々刻々と変化する。そのため、目標のレンジを測定する場合、非特許文献３に記載されている通り、目標の移動速度を検出し、検出した移動速度に基づいて位相を補正してから、帯域を合成する必要がある。ここで、移動速度に速度誤差が含まれている場合、測定されたレンジには速度誤差に起因するレンジ誤差が含まれることになる。速度誤差に起因するレンジ誤差は、速度誤差がない場合において熱雑音から推定されるレンジ誤差よりも非常に大きく、送信パルスの構成によっては、合成帯域レーダの解像度以上となる場合もある。
【０００６】
合成帯域レーダでは、速度検出→位相補正→合成帯域という順番で処理を行い、合成帯域処理で初めて高解像度検出がされる。そのため、１つの目標物体内の複数の部位からの反射波の位相は、全て同じ速度に基づいて補正される。したがって、１つの目標からの複数の反射波を検出する場合、速度誤差に起因するレンジ誤差は、合成帯域後の波形がまとめて前後にシフトするような形で現れる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】G. W. Pulford, "Taxonomy of multiple target tracking methods," IEE Proc. -Radar Sonar Navig., Vol. 152, No. 5, pp. 291-304, Oct. 2005
【非特許文献２】S. S. Blackman, "Multiple-Target Tracking with Radar Applications," Chap. 4, Artech House, 1986
【非特許文献３】D. R. Wehner, "High-Resolution Radar," Chap. 5, Artech House Radar Library Series, 1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような性質を持つ合成帯域レーダと、ＭＴＴ、特に２−Ｄ  ＮＮＫＦとを組み合わせて目標のトラッキングを行おうとする場合、次のような問題が発生する。
【０００９】
多くのＭＴＴでは、その割当ての確率が最大になる組合せを選択していく。測定値に加わっている雑音は一般的に、測定値毎に独立であると仮定されていることが多い。全ての測定値が一斉に同じ量だけ前後にシフトするという事象は発生確率が非常に低いため、合成帯域後の波形がまとめて前後にシフトする割当てが選択されることはほとんどない。つまり、移動速度に速度誤差が含まれている場合、正しい割当てを選択できない可能性が高くなる。つまり、目標物体内の複数の部位を正確にトラッキングすることができないおそれがある。
【００１０】
以上のように、合成帯域レーダを使用し、２−Ｄ  ＮＮＫＦを採用するレーダ装置では、検出した移動速度に速度誤差が含まれている場合、目標物体内の複数の部位を正確にトラッキングすることができないおそれがある。
【００１１】
そこで、目的は、検出した移動速度に速度誤差が含まれている場合であっても、合成帯域レーダで高分解して検出した測定値をＭＴＴで正確にトラッキングすることが可能なレーダ装置、このレーダ装置を利用した誘導装置、及び、このレーダ装置で用いられる目標追随方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態によれば、レーダ装置は、合成帯域レーダ、速度トラッキング部、誤差算出部、誤差変換部、レンジ修正部及び複数部位トラッキング部を具備する。合成帯域レーダは、予め設定された帯域の周波数ステップ毎にパルス信号を送信し、前記パルス信号が目標で反射された反射波を受信し、前記受信した反射波に基づいて、前記目標の速度測定値を測定し、前記目標内の複数の部位毎のレンジ情報を検出する。速度トラッキング部は、複数の測定回で測定された速度測定値に基づいて前記目標の速度の推定値である速度推定値を算出する。誤差算出部は、前記速度推定値と、前記速度測定値との差から速度誤差を算出する。誤差変換部は、前記速度誤差をレンジ誤差に変換する。レンジ修正部は、前記検出されたレンジ情報を、前記レンジ誤差に基づいて修正する。複数部位トラッキング部は、前記修正したレンジ情報に基づいて、前記目標内の複数の部位毎にトラッキングを行う。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１のレーダ処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図１の合成帯域レーダから送信される送信パルスの構成例を示す図である。
【図４】レンジ誤差の例を示す図である。
【図５】図１の複数部位トラッキング部の機能構成を示すブロック図である。
【図６】トラック毎の予測値と合成帯域処理後の波形とを示す模式図である。
【図７】ゲート内の測定値について二乗誤差を算出したマトリクスを示す。
【図８】図１の目標トラッキング部による目標追従処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】図１のレーダ装置により測定される、先頭と各部位とのレンジ差のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図１のレーダ装置によるトラッキングのシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図１のレーダ装置によるトラッキングのシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１のレーダ装置によるトラッキングのシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】図１のレーダ装置によるトラッキングのシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】図１のレーダ装置によるトラッキングのシミュレーション結果を示す図である。
【図１５】第２の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の目標トラッキング部による目標追従処理の手順を示すフローチャートである。
【図１７】第３の実施形態に係るレーダ装置の機能構成を示すブロック図である。
【図１８】図１７のレーダ処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図１９】第１乃至第３の実施形態に係るレーダ装置のいずれかを備える誘導装置の機能構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係るレーダ装置１０の機能構成を示すブロック図である。図１に示すレーダ装置１０は、合成帯域レーダ１１及び目標トラッキング部１２を具備する。
【００１６】
合成帯域レーダ１１は、アンテナ１１１及びレーダ処理部１１２を備える。図２は、第１の実施形態に係るレーダ装置１０のレーダ処理部１１２の機能構成を示すブロック図である。なお、図２では、送信部は図示していない。
【００１７】
レーダ処理部１１２は、図示しない送信部からアンテナ１１１へ送信パルスを出力する。アンテナ１１１は、レーダ処理部１１２から供給される送信パルスを放射する。このとき、アンテナ１１１から放射される送信パルスは、例えば、図３に示す構成をとる。
【００１８】
図３に示すパルス構成例によれば、全帯域幅はｆｓｔｐ間隔の複数の周波数ステップに分割される。１つの周波数ステップでは、Ｎｐ個の送信パルスがパルス繰り返し間隔（ＰＲＩ：Pulse Repetition Rate）Ｔ２で放射される。隣の周波数ステップに移ると、さらにＮｐ個の送信パルスが放射される。この動作を全ての周波数ステップについてスイープする。このようなパルス構成の送信パルスを放射することで、Ｎｆ個の周波数ステップで構成される全帯域幅に相当する解像度を、個々の送信パルスの帯域幅のベースバンド帯域幅で得ることが可能となる。
【００１９】
図３に示す構成で放射される送信パルス列は、目標等で反射され、アンテナ１１１により受信される。アンテナ１１１は、受信信号をレーダ処理部１１２へ出力する。
【００２０】
図２に示すレーダ処理部１１２は、受信ＲＦ部１１２１、パルス復調部１１２２、ドップラ周波数検出部１１２３、代表値抽出部１１２４、移動速度計算部１１２５、補正部１１２６、レンジ計算部１１２７及びパラメータ抽出部１１２８を備える。
【００２１】
受信ＲＦ部１１２１は、同一の周波数ステップの受信パルスを、この周波数ステップのキャリア周波数でベースバンドにダウンコンバージョンする。受信ＲＦ部１１２１は、ベースバンド信号をアナログ−デジタル変換し、デジタル信号とする。
【００２２】
パルス復調部１１２２は、受信ＲＦ部１１２１から供給されるデジタル信号を復調し、１パルス１点のパルス代表値を抽出する。例えば、短パルスであれば、１ゲートに付き１パルス１点、チャープパルスであれば、１レンジビンにつき１パルス１点といった具合に復調する。
【００２３】
ドップラ周波数検出部１１２３は、同一の周波数ステップのパルス代表値を並べてフーリエ変換し、周波数スペクトルとする。ドップラ周波数検出部１１２３は、全ての周波数ステップにおける周波数スペクトルを利用し、目標のドップラ周波数を検出する。ドップラ周波数検出部１１２３は、検出したドップラ周波数を代表値抽出部１１２４及び移動速度計算部１１２５へ出力する。
【００２４】
移動速度計算部１１２５は、ドップラ周波数検出部１１２３から供給されるドップラ周波数を移動速度に変換する。移動速度計算部１１２５は、取得した移動速度を、速度測定値として目標トラッキング部１２へ出力すると共に、代表値抽出部１１２４及び補正部１１２６へ通知する。
【００２５】
代表値抽出部１１２４は、移動速度計算部１１２５から通知される移動速度に対応するドップラ周波数スペクトルの成分を、周波数ステップ毎に周波数ステップ代表値として抽出する。代表値抽出部１１２４は、抽出した周波数ステップ代表値及び移動速度を補正部１１２６へ出力する。
【００２６】
補正部１１２６は、代表値抽出部１１２４から供給される周波数ステップ代表値に対して、移動速度に基づいた位相の補正を行う。
【００２７】
移動速度の補正について式を用いて説明する。周波数ステップ代表値は次式のように表される。
【数１】
0005784422.tif 000002
【００２８】
ｉは周波数ステップ番号、Ａｉは各周波数ステップ代表値の振幅、φｉは各周波数ステップ代表値の位相であって、詳細には次式のようである。
【数２】
0005784422.tif 000003
【００２９】
ただし、Δωｉは周波数ステップｉのドップラ周波数であり、ω０ｉは周波数ステップｉのキャリア周波数ｆ０ｉの角周波数であり、Ｒはレンジであり、ｃは光速である。（２）式の右辺第２項が、最終的にレンジを検出するために利用する項であり、右辺第１項が検出した移動速度を利用して補正すべき項である。ｉＮｐＴ２はその周波数ステップまでの経過時間であり、それに、各周波数ステップでのドップラ周波数が乗算されている。Δｖだけ誤差のある移動速度で補正した周波数ステップ代表値は次式のようになる。
【数３】
0005784422.tif 000004
【００３０】
図２のレンジ計算部１１２７は、（３）式に示す補正後の周波数ステップ代表値に、逆フーリエ変換等によって合成帯域処理を行い、レンジを計算する。その結果、（３）式の最後のｅの肩の括弧の中身が合成帯域処理後に検出されるピークのレンジとなる。従って、正しいレンジＲに対して、（ｆ００／ｆｓｔｐ）ＮｐＴ２Δｖだけの誤差が生じている。すなわち、速度誤差Δｖが
【数４】
0005784422.tif 000005
【００３１】
倍されてレンジ誤差となる。
【００３２】
このレンジ誤差の特徴は、速度誤差がない場合に熱雑音から生じるレンジ誤差と比較して、殆どの場合１桁以上大きく、レンジ誤差の支配要因であること、また、速度誤差が同一であるピーク、すなわち、同一目標物体の中の異なる部位からのピークは全て同じレンジ誤差を受けることである。
【００３３】
代表値抽出部１１２４では、移動速度に対応する周波数ステップ代表値を抽出している。すなわち、特定の移動速度の成分のみを抽出している。速度差が小さい複数の異なる物体からの受信波が混在しているような状況もある可能性はあるが、目標が移動物体である場合、多くの場合は、１つの目標物体とそのマルチパス程度しか含まれない。マルチパスとは、目標物体で反射したレーダ波が他の物体でさらに反射して受信された波である。なお、ドップラ周波数検出の段階で複数ピークがあった場合、レンジ計算部１１２７は、異なる速度の複数の物体があるものとして、それぞれの速度毎に合成帯域処理を行う。また、ドップラ周波数検出の段階で複数のピークがあり、かつ、検出したい目標の概算速度が既知である場合、レンジ計算部１１２７は、検出したい目標の概算速度に近い成分のみを抽出し、抽出した速度について合成帯域処理を行う。
【００３４】
したがって、１回の合成帯域処理に掛けられる成分の殆どは同じ物体からの反射波で構成されていることが多く、その結果、上述したような速度誤差に起因するレンジ誤差は、合成帯域後の波形全体が前後にシフトするような形で現れる。図４は、目標物体内に３点の部位がある場合のレンジ誤差を示す模式図である。図４（ａ）は、速度誤差がない場合の熱雑音のみに起因するレンジ誤差の現れ方である。図４（ａ）によれば、各部位に対応する合成帯域後波形のピークの位置は、予測するピークからそれぞれ独立してずれるように現れる。図４（ｂ）は、速度誤差に起因するレンジ誤差の現れ方である。図４（ｂ）によれば、（３）式による速度誤差に起因するレンジ誤差は、波形全体がそのまま前後にシフトする形で現れる。
【００３５】
レンジ計算部１１２７は、合成帯域処理後の波形に基づいて、複数のピークのそれぞれのレンジを抽出する。
【００３６】
パラメータ抽出部１１２８は、各ピークのレンジと合成帯域処理後の波形から、必要に応じて、そのピークのパワーと角度とを検出する。パラメータ抽出部１１２８は、レンジ計算部１１２７で抽出したレンジと、検出したパワー及び角度とをセットにした測定情報を目標トラッキング部１２へ出力する。なお、角度を検出するためには、レーダ装置１０は、２系統以上のアンテナを有している必要がある。２系統以上のアンテナを有している場合、レーダ装置は、２系統以上のアンテナと接続する系統、又は、これらを合成した幾つかの系統について、上記と同様に合成帯域処理を行う。
【００３７】
図１の目標トラッキング部１２は、速度トラッキング部１２１、誤差算出部１２２、変換部１２３、レンジ修正部１２４及び複数部位トラッキング部１２５を備える。
【００３８】
速度トラッキング部１２１には、合成帯域レーダ１１から速度測定値が供給される。速度トラッキング部１２１は、合成帯域レーダ１１から供給された過去からの速度測定値を用いて、目標の速度の推定値である速度推定値を算出する。速度推定値の計算は、予測フィルタを用いた高度な予測トラッキングにより行っても良い。このとき、速度トラッキング部１２１は、過去からの測定で得られた速度測定値を予測フィルタに掛けることにより速度予測値を算出する。そして、速度トラッキング部１２１は、算出した速度予測値を速度推定値とする。また、速度トラッキング部１２１は、予測トラッキングの代わりに、処理の単純な方法として、過去の数回から数１０回程度の速度測定値の平均化により行っても良いし、簡単な時不変のフィルタによる平滑化により行っても良い。なお、カルマンフィルタ等でトラッキングすればより確度の高い速度推定値を得ることが可能である。また、速度測定値は前述のように、多くの場合、１回の測定回又は１回の合成帯域処理に付き１つの値しか出てこないため、レンジのような複数目標トラッキングは必要無く、通常のトラッキングでよい。速度トラッキング部１２１は、速度測定値と速度推定値とを誤差算出部１２２へ出力する。
【００３９】
誤差算出部１２２は、速度測定値と速度推定値との差から、速度誤差を算出する。すなわち、速度推定値をｖｅとすると、速度測定値ｖｍとの差によって得られる速度誤差Δｖは、Δｖ＝ｖｍ−ｖｅとなる。誤差算出部１２２は、算出した速度誤差を誤差変換部１２３へ出力する。
【００４０】
誤差変換部１２３は、誤差算出部１２２から供給される速度誤差に対して、（４）式に示す速度誤差−レンジ誤差変換係数を乗算することで、レンジ誤差を算出する。誤差変換部１２３は、算出したレンジ誤差をレンジ修正部１２４へ出力する。
【００４１】
レンジ修正部１２４には、誤差変換部１２３で算出されたレンジ誤差と、合成帯域レーダ１１で検出された測定情報が供給される。レンジ修正部１２４は、測定情報に含まれるレンジから、レンジ誤差を減算することで、速度誤差に起因するレンジ誤差を修正する。レンジ修正部１２４は、修正後のレンジ（以下、修正レンジ、と称する）と、供給された測定情報とを複数部位トラッキング部１２５へ出力する。
【００４２】
ＭＴＴには種々の方法があるが、多く方法では、複数の測定値を複数のトラックのうちいずれかへ割り当て、割当ての結果に基づいて目標のトラッキングを行うようにしている。また、明確な割当てを行わず、複数の測定値を同時に入力して、複数のトラックを同時に更新する方法もある。このような方法でも、本実施形態のように速度誤差に起因するレンジ誤差の修正を行ってからトラッキングを行えば、修正したレンジは誤差が小さいため、より正確なトラッキングが可能である。
【００４３】
本実施形態に係る手法では、特に割当ての改善効果が高いため、以下、割当てを行う場合について説明する。
【００４４】
図５は、第１の実施形態に係る複数部位トラッキング部１２５の機能構成を示すブロック図である。図５に示す複数部位トラッキング部１２５は、割当て部１２５１及びトラッキング部１２５２を備える。
【００４５】
割当て部１２５１は、レンジ修正部１２４から供給される複数の修正レンジを、トラッキング部１２５２から通知される予測値を利用して、複数のトラックのいずれかに割り当てる。ここで、トラックとは、目標物体内の複数の部位それぞれの移動の軌跡の推定値の系列である。
【００４６】
トラッキング部１２５２は、割当て部１２５１での割当て結果に基づいて、目標物体内の複数の部位のレンジトラッキングを行う。また、トラッキング部１２５２は、次のスキャンでの複数の部位のレンジを予測し、予測したレンジを予測値として割当て部１２５１へ通知する。
【００４７】
ＭＴＴの中の割当てを行う方法にも非常に沢山の方法があるが、背景技術で述べたように、殆どの方法は非常に計算量が多い。本実施形態では、その中で最も計算量が少ない方法の一つである２−Ｄ  ＮＮＫＦを採用した例を説明する。ＭＴＴの多くの方法では、予めフォールスアラーム確率及び／又はミスディテクション確率を定義することで、これらの確率による割当て間違いをある程度減らすことが可能である。しかし、２−Ｄ  ＮＮＫＦでは、こういった確率を導入せずに割当てを行う。そのため、割当て部１２５１は、割当て時に、各トラックで定義されるゲート内に割り当て可能な修正レンジがあれば、その修正レンジが実際にはフォールスアラームであったとしても、その修正レンジをいずれかのトラックに割り当ててしまう。つまり、比較的ゲートを広めにとり、かつ、ミスディテクション及びフォールスアラームが同時に発生した場合、割当て部１２５１は、フォールスアラームもいずれかのトラックに割り当ててしまう。これを防ぐためにはゲートを狭く取れば良いが、ゲートを狭く取ると、合成帯域レーダ１１で検出した速度誤差が大きい場合、レンジ誤差も大きくなるため、ゲート内に割り当ての対象となる修正レンジが存在しないことがあり、又は、前述のように隣のトラックに割り当てるべき修正レンジを割り当ててしまうことがある。
【００４８】
２−Ｄ  ＮＮＫＦを採用する場合、まず、トラッキング部１２５２は、トラッキングにより、目標物体内の部位に対応するトラック毎の予測値を生成する。図６は、目標物体内に３つの部位が存在する場合のトラック毎の予測値と、合成帯域処理後の波形とを示す模式図である。図６において、太い矢印は、各トラックの予測値のレンジを示す。太い矢印を中心として、修正レンジの割当てを制限するためのゲートが設けられる。なお、ゲートの幅は一定値としてもよいし、トラッキングによって得られた誤差分散を利用して１σ、２σといった幅で定義しても良い。
【００４９】
修正レンジをいずれのトラックへ割り当てるのかを判断する基準が、修正レンジの値のみである場合、割当て部１２５１は、各予測値と各修正レンジとの二乗誤差を計算する。このとき、割当て部１２５１は、ゲートの中に入る修正レンジのみについて二乗誤差を計算し、それ以外の測定値については計算しない。図７は、ゲート内の修正レンジについて二乗誤差を算出したマトリクスを示す。なお、図７における×印は、ゲート外に位置するため、二乗誤差を計算しない修正レンジを示す。
【００５０】
また、修正レンジをいずれのトラックへ割り当てるのかを判断する基準が、例えば、修正レンジの値に加えて角度のように複数ある場合、割当て部１２５１は、非特許文献２に記載されているように、誤差行列の共分散で正規化した誤差合計値を二乗誤差の替わりに用いると良い。ただし、角度測定方法が複数反射波の干渉に弱いモノパルス測角のような方法である場合、各部位内の複数反射点の干渉によって、熱雑音から推定される範囲を遙かに超えた誤差を出すグリント雑音が発生することがある。グリント雑音は分布が正規分布ではなく、雑音が正規分布であることを前提として動作するカルマンフィルタとはなじまない。このような場合、角度に対するゲートを広めに設定し、また、トラッキングに利用する角度の分散値は予測される分散値よりやや大きめに設定して、割当て基準とする誤差合計値における角度誤差の寄与を小さく抑えておくと良い。
【００５１】
割当て部１２５１は、上述のように作成したマトリクスから、トラックと修正レンジが必ず１：１で対応付けられ、かつ、全割当ての誤差の合計値が最小、又は、できるだけ最小に近い割当ての組合せを選択する。具体的な割当ての組合せの選択方法は、非特許文献２に記載されている。
【００５２】
割当てアルゴリズムによって若干性能は変化するものの、ゲートにより割当て範囲を制限するため、ゲートの外に出てしまうと割当て不能となり、ゲートの中にいれば間違った測定値でも割当てられる可能性がある点は共通である。
【００５３】
トラッキング部１２５２は、割当て部１２５１で割り当てられた修正レンジをそのトラックの新規な値として、通常のカルマンフィルタによるトラッキングを行う。なお、複数の部位に対して同時にトラッキングを行う場合、トラックの開始、終了、分岐、結合などのアルゴリズムが必要であり、様々なアルゴリズムが提案されているが、本実施形態ではその説明を省略する。
【００５４】
ここで、割当て部１２５１でトラックに割当てる際に利用する測定値の種類と、トラッキング部１２５２でトラッキングする際に利用する測定値の種類とは異なっていても構わない。例えば、割当て部１２５１でレンジの値を基準に測定値をトラックに割り当て、トラッキング部１２５２でレンジに加え、合成帯域レーダ１１から供給される速度測定値を利用して目標物体内の複数の部位をトラッキングしても構わない。このように、目標物体内の各部位のレンジをトラッキングする際に、レンジの値に加え速度測定値も利用すると、レンジのトラッキング精度が向上する。なお、前述のように速度は部位に依存しない値であるため、トラックに測定されたレンジを割り当てる際の基準として速度を用いても意味はない。
【００５５】
なお、速度誤差に起因するレンジ誤差を修正しないレンジと、速度測定値とを測定値入力として利用してレンジトラッキングを行う場合、トラッキングに利用する測定誤差の共分散行列におけるレンジ誤差と速度誤差との相関に相当する行列値に、（４）式に基づいたレンジ誤差と速度誤差との相関の大きさに関する項を入れておくと良い。
【００５６】
ただし、トラッキング部１２５２がレンジトラッキングの際に行う速度トラッキングの結果の精度は、割当て部１２５１で割当て間違いが生じた場合、割当て間違いが生じない場合よりも下がる傾向がある。そのため、レンジ修正を行うために用いる速度トラッキングは、トラッキング部１２５２で行われるレンジトラッキングとは分け、速度トラッキング部１２１で独立して行うようにする。
【００５７】
次に、以上のように構成されたレーダ装置１０の処理手順をシミュレーション結果を用いて説明する。
【００５８】
図８は、第１の実施形態に係るレーダ装置１０の目標トラッキング部１２による目標追従処理の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
まず、目標トラッキング部１２は、合成帯域レーダ１１から、速度測定値及び測定情報を取得する（ステップＳ８１）。速度トラッキング部１２１は、合成帯域レーダ１１から供給される速度測定値に基づいて速度推定値を算出する（ステップＳ８２）。誤差算出部１２２は、速度測定値と速度推定値とから速度誤差を算出する（ステップＳ８３）。誤差変換部１２３は、速度誤差に変換係数を乗じることで、速度誤差をレンジ誤差へ変換する（ステップＳ８４）。レンジ修正部１２４は、合成帯域レーダ１１から供給される測定情報に含まれるレンジを、誤差変換部１２３から供給されるレンジ誤差に基づいて修正する（ステップＳ８５）。
【００６０】
図９は、３つから４つの主要な反射部位を持つ物体について、先頭と各部位とのレンジ差のシミュレーション結果の例を示す図である。横軸はレンジを示す。縦軸は、物体の先頭の正解値からの各部位のレンジ差を示す。各測定回で得られた各部位のレンジを、物体の先頭の正解値とのレンジ差としてプロットした。なお、目標物体はレンジ２０００ｍから徐々に近づいており、また、マルチパスが、目標物体で直接反射された反射波と同程度のパワーで受信されるように設定した。図９（ａ）は、合成帯域レーダ１１で検出された各部位のレンジを修正せずにプロットしたものである。一方、図９（ｂ）は、その測定回の前後の測定回で得られた速度測定値を平均化して速度推定値を算出し、この速度推定値に基づいて修正されたレンジをプロットしたものである。
【００６１】
目標物体の主要な反射部位は３，４個程度であるが、マルチパスがあるため、最大８個程度の測定値が得られる。しかし、遠方では、マルチパスと直接反射波とのレンジ差が小さいため、測定値の位相関係によっては、マルチパスと直接反射波とを分離することができない。そのため、合成されて１測定点となっていることがある。
【００６２】
図９（ａ）によれば、特に遠方でレンジ誤差が非常に大きくなっている。これは、遠方では、受信パワーが小さく、ＳＮＲ（Single to Noise Ratio：信号対雑音比）が低いため、速度誤差が大きいからである。このような場合、レンジ誤差が解像度を超えることが考えられるため、隣接トラックへ間違えて測定値を割り当てることが予想される。一方、図９（ｂ）では、遠方であっても、速度誤差に起因するレンジ誤差が修正されているため、完全ではないが、直接反射波とマルチパスとの区別が付き易くなっている。このため、割当て時に、トラックへの測定値の割当てが容易になるであろうことが予想できる。
【００６３】
割当て部１２５１は、修正したレンジを、目標物体内の複数の部位毎に対応するトラックのいずれかに割り当てる（ステップＳ８６）。トラッキング部１２５２は、割当て結果に基づいて、複数の部位それぞれについてトラッキングを行う（ステップＳ８７）。
【００６４】
図１０は、図９で示す測定値を割当て部１２５１により各トラックへ割り当て、割当て結果に基づいてトラッキング部１２５２で各部位のトラッキングをした場合のシミュレーション結果を示す図である。本シミュレーションでは、レンジの値のみに基づいて測定値を各トラックへ割り当て、レンジをトラッキングする際には、レンジの値と速度とを利用するようにしている。図１０では、異なるトラックに割り当てられた測定値を異なるマークで表す。マークの種類が少ないため、若干離れたトラックでは同じマークを使用していることがある。横軸は測定回番号であり、図９に対して左右が反転している。図１０（ａ）は、修正を行っていないレンジの値に基づいて測定値を各トラックへ割り当て、割当て結果に従い、修正を行っていないレンジの値をプロットした場合のシミュレーション結果を示す。また、図１０（ｂ）は、修正を行っていないレンジの値に基づいて測定値を各トラックへ割り当て、割当て結果に従い、修正を行ったレンジの値をプロットした場合のシミュレーション結果を示す。また、図１０（ｃ）は、修正を行ったレンジの値に基づいて測定値を各トラックへ割り当て、割当て結果に従い、修正を行っていないレンジの値をプロットした場合のシミュレーション結果を示す。また、図１０（ｄ）は、修正を行ったレンジの値に基づいて測定値を各トラックへ割り当て、割当て結果に従い、修正を行ったレンジの値をプロットした場合のシミュレーション結果を示す。
【００６５】
図９（ａ）において、測定値の縦方向のばらつきの主原因は速度誤差に起因するレンジ誤差である。このレンジ誤差がレーダの解像度を超える場合、隣接トラックへ間違えて測定値を割り当てることが有る。図１０（ｂ）には、レンジ誤差のために割当て処理に失敗した例が示される。つまり、図１０（ｂ）は、修正を行っていないレンジの値に基づいて測定値を各トラックへ割り当て、割当て結果に従い、修正を行ったレンジの値をプロットした場合のシミュレーション結果であるため、測定回番号の増加方向へおよそ一様に連なる同一のマークの中に、他のマークが含まれる場合、その他のマークに対応する測定値は割当てに失敗したものであると判断することができる。
【００６６】
図１１から図１４は、図１０（ｂ），（ｄ）のうち４つのトラックの、レンジ、パワー及び角度のトラッキング結果を示す図である。図１１（ａ）〜図１４（ａ）は図１０（ｂ）から選択した各トラックについてのレンジ差の推移を示し、図１１（ｂ）〜図１４（ｂ）は図１０（ｂ）から選択した各トラックについてのパワーの推移を示し、図１１（ｃ）〜図１４（ｃ）は図１０（ｂ）から選択した各トラックについての角度の推移を示す。また、図１１（ｄ）〜図１４（ｄ）は図１０（ｄ）から選択した各トラックについてのレンジ差の推移を示し、図１１（ｅ）〜図１４（ｅ）は図１０（ｄ）から選択した各トラックについてのパワーの推移を示し、図１１（ｆ）〜図１４（ｆ）は図１０（ｄ）から選択した各トラックについての角度の推移を示す。なお、パワーは、レンジの４乗を乗算してレンジの変化によるパワー変化を除去した値である。
【００６７】
図１１によれば、修正を行ったレンジをトラックに割り当てるか否かにより、レンジ差に大きな違いは見られない。しかし、横軸のＣＰＩ番号、すなわち測定回が若い方で、レンジ修正しなかった場合の角度変動が若干大きく、また、測定点が不連続なことが多い。つまり、レンジ修正しなかった場合には、割当てに失敗していることが分かる。一方、レンジ修正した場合では、測定点の連続性が高く、また、角度変動もあまり大きくない。
【００６８】
図１２によれば、レンジ修正しなかった場合での角度変動がより明確に現れている。図１１のトラックと図１２のトラックとは隣接トラックである。図１２のトラックでは、本来図１１のトラックに含まれるべき測定値が図１２のトラックに割り当てられてしまったために角度変動が大きくなっている。一方、レンジ修正した場合では、このようなことは少ない。
【００６９】
図１３及び図１４は、パワーに緩やかな変動があるトラックであるが、割当て時にレンジ修正した場合では、緩やかな変動が綺麗に見えている一方、レンジ修正しなかった場合では、他のトラックと混ざり合って、スパイク状のパワー変動が多数発生している。また、スパイク状のパワー変動に伴い、角度も変動が大きくなっている。パワー変動は、トラックに対応する目標部位に含まれる複数の反射点の干渉状態が変化していることに起因している。パワーが減少する時には、グリント雑音が発生し、角度も変動する。本来は、緩やかなパワー変動でパワーが０に近づいた測定回でグリント雑音が発生するはずである。割当て時にレンジ修正した場合には、明確にそういった傾向が現れているが、レンジ修正しなかった場合は、それとは関係無く、角度変動が発生している。
【００７０】
以上のシミュレーションの結果、割当て時に速度誤差に起因するレンジ誤差を修正してから割り当てることによって、より正しい割当てが可能になっていることが分かる。
【００７１】
以上のように、第１の実施形態では、目標トラッキング部１２は、速度トラッキング部１２１で速度推定値を算出し、誤差算出部１２２で速度誤差を算出し、誤差変換部１２３で速度誤差をレンジ誤差へ変換する。目標トラッキング部１２は、合成帯域レーダ１１で検出されたレンジを、レンジ修正部１２４でレンジ誤差を用いて修正し、複数部位トラッキング部１２５で修正後のレンジに基づいて目標物体内の複数部位をトラッキングする。これにより、合成帯域レーダ特有の速度誤差に起因する大きなレンジ誤差がある場合であっても、トラックにおける次の測定回の測定値がゲートの中に入らず、トラックに測定値をうまく割り当てられないという事態を抑圧することが可能となる。
【００７２】
速度誤差の影響が比較的大きくでる構成の送信パルスを放射する場合、又は、解像度が非常に高い場合等には、速度誤差に起因するレンジ誤差の大きさが、この部位の目標トラックのゲートを超えてしまうことがある。第１の実施形態に係るレーダ装置によれば、このような場合であっても、速度誤差に基づいて算出されるレンジ誤差を用いてレンジを修正しているため、測定値を割り当てるべきトラックを隣のトラックと間違えることを回避することが可能となる。
【００７３】
また、２−Ｄ  ＮＮＫＦの割当てのアルゴリズムが比較的高度であり、全てのトラックに対応する測定値が観測されており、かつ、フォールスアラーム及びミスディテクションが無い場合、この測定値が隣のトラックに間違えて割り当てられる確率は高くない。しかし、フォールスアラーム及びミスディテクションは普通に発生するものであるため、観測された測定値が隣のトラックに間違えて割り当てられることは発生し得ることである。
【００７４】
実際に、高解像度レーダで、目標物体内の複数の部位を同時に観測する場合、各部位がさらに複数の反射点を含んでいる。これらの反射点からの反射波は、目標物体の角度により干渉し、強めあったり弱めあったりする。そのため、目標物体内の複数の部位からの反射波のパワーは変動し、時には検出出来ない程度にパワーが減少することがある。また、複数のトラックが解像度の限界近くまで近づいている場合、レーダ装置は、測定値の位相関係によっては、これらを分離して検出することができず、１つの測定点して観測してしまうことがある。このように合成帯域レーダ１１で物体を高分解する場合、ミスディテクションは頻繁に発生するものである。
【００７５】
第１の実施形態に係るレーダ装置によれば、フォールスアラーム及び／又はミスディテクションが発生する場合であっても、速度誤差に基づいて算出されるレンジ誤差を用いてレンジを修正しているため、観測された測定値が隣のトラックに間違えて割り当てられることを回避することが可能となる。
【００７６】
また、カルマンフィルタは、通常、加わる雑音は白色ガウス雑音であるとの仮定で設計されることが多い。しかし、カルマンフィルタに入力される前の段階で、目標トラックへ測定値を割り当て損ねた場合、間違った割当てによる測定値は雑音の統計的性質から外れたものとなる。そのため、トラッキングが正しく行われなくなる可能性がある。このように、測定値の割当て間違いを抑圧し、より良いトラッキング動作を得るためにも、予めレンジを修正しておくことは有効である。
【００７７】
また、割当てを間違う可能性を加味して雑音の共分散及びトラックを決定していく手法もあるが、その際には、割当てを間違う確率が予め既知である必要がある。しかし、大きな物体内部を高分解して観測しようとする場合、その内部の構造が予め既知であることは殆ど無く、割当て間違い確率やミスディテクション確率、フォールスアラーム確率等を予め知ることは難しい。第１の実施形態に係るレーダ装置によれば、このような手法を用いずとも、測定値を割り当てるべきトラックを隣のトラックと間違えることを回避することが可能となる。
【００７８】
したがって、第１の実施形態に係るレーダ装置によれば、検出した移動速度に速度誤差が含まれている場合であっても、合成帯域レーダで高分解して検出した複数の測定値をＭＴＴで正確にトラッキングすることができる。
【００７９】
なお、第１の実施形態では、複数部位トラッキング部１２５が２−Ｄ  ＮＮＫＦを利用し、目標物体内の複数の部位のトラッキングを行う場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、複数部位トラッキング部１２５は、２−Ｄ  ＮＮＫＦ以外の方法、例えば、ＪＰＤＡ（Joint Probability Data Association）及びＭＨＴ（Multiple Hypothesis Tracking）等の方法を利用して、目標物体内の複数の部位のトラッキングを行うようにしても構わない。これらの方法を利用する場合であっても、レンジ修正によりレンジ測定値の変動幅が小さくなるため、割当ての改善効果がある。
【００８０】
また、第１の実施形態では、速度をいずれかの方法で平滑化した速度推定値を計算し、それに対する速度測定値の差を速度誤差としている。ただし、速度推定値が正しい速度と一致しない場合も当然有り得る。速度推定値が正しい値でない場合であっても、毎回の速度測定において、雑音等測定側の問題による速度変動が吸収されて平滑化された値が求められていればよい。
【００８１】
すなわち、毎回の速度測定値をｖ（ｋ）とし、ｖ（ｋ）＝ｖｃ（ｋ）＋ｖｎ（ｋ）とし、ｖｃ（ｋ）はその回の正しい速度測定値、ｖｎ（ｋ）は測定側の問題によって発生した測定誤差とした場合、速度推定値は正しくｖｃ（ｋ）である必要は無く、例えば、ｖｃ（ｋ）＋ｖｄといった値であっても、ｖｄのｋに対する変動が小さければよい。この場合には、レンジ修正の際に正しいレンジまで修正は出来ないが、毎回同じ量だけずれたレンジに修正するため、レンジトラック全体がずれることになる。しかし、レンジ予測値と修正した測定レンジが共にほぼ同じ量だけずれるため、正しく修正した場合と同じ対応関係を作れるような割当てが可能となる。
【００８２】
また、第１の実施形態では、トラッキング部１２５２は、修正レンジを用いてトラッキングをする場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。トラッキング部１２５２は、速度トラッキングによる速度推定値の確度が高い場合には、修正レンジを用いてトラッキングをし、速度推定値の確度が高くない場合には、合成帯域レーダ１１から供給されるレンジを用いてトラッキングをするようにしても構わない。ここで、速度推定値の確度が高い場合とは、ＳＮＲ（Sound to Noise Ratio）が高い場合をいう。
【００８３】
トラッキング部１２５２は、ＳＮＲの状態を監視し、ＳＮＲの値が予め設定した閾値を超えるか否かを判断する。ＳＮＲが閾値を超えると判断する場合、トラッキング部１２５２は、修正レンジを用いてトラッキングをする。一方、ＳＮＲが閾値を超えないと判断する場合、合成帯域レーダ１１から供給されるレンジを用いてトラッキングをする。速度推定値が多少ずれていても平滑化されていれば、レンジ修正によって割当て間違いを抑圧することは出来るが、その場合、修正レンジは真の値から大きくずれている可能性が高いためである。
【００８４】
（第２の実施形態）  
図１５は、本発明の第２の実施形態に係るレーダ装置２０の機能構成を示すブロック図である。図１５に示すレーダ装置２０は、合成帯域レーダ１１及び目標トラッキング部２１を具備する。
【００８５】
目標トラッキング部２１は、速度トラッキング部１２１、誤差算出部１２２、変換部１２３及び複数部位トラッキング部２１１を備える。複数部位トラッキング部２１１は、誤差変換部１２３で変換されたレンジ誤差と、合成帯域レーダ１１で検出された速度測定値及び測定情報とを受信する。
【００８６】
複数部位トラッキング部２１１は、割当て部２１１１、トラッキング部２１１２及び予測値修正部２１１３を備える。
【００８７】
割当て部２１１１は、後述する予測値修正部２１１３から供給される予測値に基づいてゲートを決定する。割当て部２１１１は、合成帯域レーダ１１から供給される測定情報に含まれるレンジのうちゲート内に位置するレンジと、このゲートの中心に位置する予測値との距離を算出する。割当て部２１１１は、算出した距離と、目標物体内の複数の部位に対応するトラックとの関係を示すマトリクスを図７と同様に作成する。割当て部２１１１は、作成したマトリクスに基づいて、レンジを複数のトラックのいずれかに割り当てる。
【００８８】
トラッキング部２１１２は、割当て部２１１１での割当て結果に基づいて、目標物体内の部位毎のトラッキングを行う。またトラッキング部２１１２は、次のスキャンでの複数の部位のレンジを予測し、予測したレンジを予測値として予測値修正部２１１３へ通知する。
【００８９】
予測値修正部２１１３は、トラッキング部２１１２から供給される予測値に、誤差変換部１２３から供給されるレンジ誤差を付加することで、予測値を修正する。予測値修正部２１１３は、修正した予測値を割当て部２１１１へ出力する。
【００９０】
図１６は、第２の実施形態に係るレーダ装置２０の目標トラッキング部２１による目標追従処理の手順を示すフローチャートである。
【００９１】
目標トラッキング部２１のステップＳ８１〜Ｓ８４の動作は、図８に示す目標トラッキング部１２のステップＳ８１〜Ｓ８４と同様である。
【００９２】
ステップＳ１６１において、予測値修正部２１１３は、トラッキング部２１１２から供給される予測値を、誤差変換部１２３から供給されるレンジ誤差に基づいて修正する（ステップＳ１６１）。
【００９３】
割当て部２１１１は、修正された予測値に基づいて、合成帯域レーダ１１から供給されるレンジを、目標物体内の複数の部位毎に対応するトラックのいずれかに割り当てる（ステップＳ１６２）。トラッキング部２１１２は、割当て結果に基づいて、複数の部位それぞれについてトラッキングを行う。また、トラッキング部２１１２は、予測値を算出し、予測値修正部２１１３へ出力する（ステップＳ１６３）。
【００９４】
以上のように、第２の実施形態では、予測値修正部２１１３は、トラッキング部２１１２で算出された予測値を、レンジ誤差に基づいて修正する。すなわち、ゲート中央値を修正する。そして、割当て部２１１１は、修正後の予測値に基づいて、測定されたレンジを複数のトラックのいずれかへ割り当てるようにしている。これにより、割当て間違いを抑圧することが可能となる。
【００９５】
第１の実施形態では、測定値を速度誤差に起因するレンジ誤差分だけ修正したが、第２の実施形態では、割当てに使用する予測値とそのゲートに、速度誤差に起因するレンジ誤差分だけ誤差を与え、測定値との対応関係が高まるように修正している。これによって、第１の実施形態と同様の割当て間違いの抑圧が可能となる。
【００９６】
したがって、第２の実施形態に係るレーダ装置によれば、検出した移動速度に速度誤差が含まれている場合であっても、合成帯域レーダで高分解して検出した複数の測定値をＭＴＴで正確にトラッキングすることができる。
【００９７】
（第３の実施形態）  
図１７は、本発明の第３の実施形態に係るレーダ装置３０の機能構成を示すブロック図である。図１７に示すレーダ装置３０は、合成帯域レーダ３１及び目標トラッキング部３２を具備する。
【００９８】
合成帯域レーダ３１は、アンテナ１１１及びレーダ処理部３１１を備える。図１８は、第３の実施形態に係るレーダ装置３０のレーダ処理部３１１の機能構成を示すブロック図である。なお、図１８では、送信部は図示していない。
【００９９】
図１８に示すレーダ処理部３１１は、受信ＲＦ部１１２１、パルス復調部１１２２、ドップラ周波数検出部１１２３、代表値抽出部１１２４、移動速度計算部１１２５、補正部３１１１、レンジ計算部１１２７及びパラメータ抽出部１１２８を備える。
【０１００】
補正部３１１１は、代表値抽出部１１２４から供給される周波数ステップ代表値と、後述する速度トラッキング部３２１から供給される速度推定値とを受信する。補正部３１１１は、周波数ステップ代表値に対して、速度推定値に基づいた位相の補正を行う。補正部３１１１は、補正後の周波数ステップ代表値をレンジ計算部１１２７へ出力する。
【０１０１】
合成帯域レーダ３１は、速度測定値及び測定情報を目標トラッキング部３２へ出力する。
【０１０２】
目標トラッキング部３２は、速度トラッキング部３２１及び複数部位トラッキング部３２２を備える。
【０１０３】
速度トラッキング部３２１には、合成帯域レーダ３１から速度測定値が供給される。速度トラッキング部３２１は、合成帯域レーダ３１から供給される過去の速度測定値を用いて、目標の速度の推定値である速度推定値を算出する。速度トラッキング部３２１は、速度推定値を合成帯域レーダ３１へ出力する。
【０１０４】
複数部位トラッキング部３２２は、合成帯域レーダ３１から供給される測定情報に基づいて、目標物体内の複数の部位のトラッキングを行う。このとき、複数部位トラッキング部３２２は、合成帯域レーダ３１から供給されるレンジを複数のトラックのうちいずれかへ割り当て、割り当ての結果に基づいて目標のトラッキングを行うようにしても良い。また、明確な割当てを行わず、複数の測定値を同時に入力して、複数のトラックを同時に更新するようにしても良い。
【０１０５】
以上のように、第３の実施形態では、補正部３１１１は、移動速度計算部１１２５から通知される移動速度ではなく、速度トラッキング部３２１から通知される速度推定値に基づいて周波数ステップ代表値を補正するようにしている。これにより、合成帯域レーダ３１で取得されるレンジは、速度誤差に起因するレンジ誤差がすでに修正されたレンジであるため、目標トラッキング部１２での速度誤差検出及びレンジ修正は必要無く、そのまま複数部位トラッキング部３２２により、目標物体内の複数の部位についてのトラッキングを行うことが可能となる。また、（３）式のΔｖが小さくなるか、小さくならなくても、測定回毎の速度誤差に起因するレンジ誤差による変動幅が小さくなるため、トラッキング前の割当てを間違う可能性が抑圧されることとなる。
【０１０６】
したがって、第３の実施形態に係るレーダ装置によれば、検出した移動速度に速度誤差が含まれている場合であっても、合成帯域レーダで高分解して検出した測定値をＭＴＴで正確にトラッキングすることができる。
【０１０７】
ただし、図１７に示すレーダ装置３０では、速度推定値が正しい速度から著しく異なってしまうような速度トラッキングの異常があった場合、合成帯域後に検出するレンジの値が、正しいレンジの値と大きく異なってしまう可能性がある。このため、もし、速度トラッキングが正しくできない程度に速度誤差が大きくなることが予想される場合には、補正部３１１１での速度推定値に基づく補正と並列して、移動速度計算部１１２５からの移動速度に基づいた補正を行い、レンジ計算部１１２７において両方の場合についてレンジ計算を行うとよい。または、図１に示す誤差算出部１２２からレンジ修正部１２４までの処理の逆の処理を行って、移動速度で補正した場合のレンジ測定値を計算し直し、トラッキングに利用するレンジは移動速度で補正した場合の値としてもよい。
【０１０８】
図１９は、第１乃至第３の実施形態に係るレーダ装置１０，２０又は３０を備える誘導装置１００の機能構成を示す図である。図１９に示される誘導装置１００は、レーダ装置１０，２０又は３０と、誘導信号生成部４０とを備える。
【０１０９】
レーダ装置１０，２０又は３０は、トラッキング結果を誘導信号生成部４０へ出力する。
【０１１０】
誘導信号生成部４０は、無変動部位選択部４１及び信号生成部４２を備える。無変動部位選択部４１は、トラッキング結果の複数のトラックの内、パワー変動幅が小さく、かつ、安定して連続的に測定値が割り当てられているトラックを選択する。例えば、図１０（ｄ）では、下の２つのトラックが選択されることとなる。無変動部位選択部４１は、選択したトラックのうち、角度が目標の方向に近い角度となっているトラックを選択する。例えば、図１１（ｆ）と図１２（ｆ）とを比較すると、図１１（ｆ）に示される角度の方が目標の方向に近い角度となっている。つまり、図１０（ｄ）における最も下のトラックが選択されることとなる。無変動部位選択部４１は、このようにして選択したトラックの、角度測定値及びレンジ測定値を信号生成部４２へ出力する。
【０１１１】
信号生成部４２は、無変動部位選択部４１から供給される角度測定値及びレンジ測定値から、飛翔体を誘導するための誘導信号を生成する。信号生成部４２は、生成した誘導信号に基づき、図示しない飛翔体の駆動部を制御する。
【０１１２】
パワー変動幅が少ない部位は、角度変動が少ない。そのため、そのような部位を選択して、そこに向かって飛翔体を駆動することで、安定した目標追随性能を得ることが可能となる。
【０１１３】
なお、図１９では、レーダ装置１０，２０又は３０が、誘導信号生成部４０へトラッキング結果を出力する場合を例に説明したが、これに限定される訳ではない。例えば、レーダ装置１０，２０又は３０は、割当て結果を誘導信号生成部４０へ出力するようにしても構わない。このとき、誘導信号生成部４０は、レーダ装置１０，２０又は３０からの割当て結果に基づいてトラッキングを行った後、このトラッキング結果に基づいて上述の処理を行う。
【０１１４】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１１５】
１０，２０，３０…レーダ装置、１１，３１…合成帯域レーダ、１１１…アンテナ、１１２，３１１…レーダ処理部、１１２１…受信ＲＦ部、１１２２…パルス復調部、１１２３…ドップラ周波数検出部、１１２４…周波数ステップ代表値抽出部、１１２５…移動速度計算部、１１２６，３１１１…補正部、１１２７…レンジ計算部、１１２８…パラメータ抽出部、１２，２１，３２…目標トラッキング部、１２１，３２１…速度トラッキング部、１２２…誤差算出部、１２３…誤差変換部、１２４…レンジ修正部、１２５，２１１，３２２…複数部位トラッキング部、１２５１，２１１１…割当て部、１２５２，２１１２…トラッキング部、２１１３…予測値修正部、４０…誘導信号生成部、４１…無変動部位選択部、４２…信号生成部、１００…誘導装置
【図１】
0005784422.tif 000006
【図２】
0005784422.tif 000007
【図３】
0005784422.tif 000008
【図４】
0005784422.tif 000009
【図５】
0005784422.tif 000010
【図６】
0005784422.tif 000011
【図７】
0005784422.tif 000012
【図８】
0005784422.tif 000013
【図９】
0005784422.tif 000014
【図１０】
0005784422.tif 000015
【図１１】
0005784422.tif 000016
【図１２】
0005784422.tif 000017
【図１３】
0005784422.tif 000018
【図１４】
0005784422.tif 000019
【図１５】
0005784422.tif 000020
【図１６】
0005784422.tif 000021
【図１７】
0005784422.tif 000022
【図１８】
0005784422.tif 000023
【図１９】
0005784422.tif 000024