(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の目標物に対してマルチビームを照射し、この照射したマルチビームから得られる受信信号から上記複数個の目標物の方位角を算出するレーダ信号処理装置において、
上記マルチビームに含まれるビームの組の受信信号からこのビームの組における上記方位角を算出する方位角算出器と、
予測方位角とビームの組の中心角とビームの組の検出対象領域である所定の角度範囲によって定義される判定式を満足するビームの組に付与する評価値を、この判定式を満足しないビームの組に付与する評価値より高い値として算出する評価値算出器と、
上記評価値算出器が算出した評価値に基づいて上記マルチビームから上記複数個の目標物の方位角を分離するのに適するビームの組を選択するビーム選択器と、
を備えたことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーダ信号処理装置において、
上記評価値算出器は、上記所定の角度範囲に単一の方位角を含むビームの組の評価値を、上記所定の角度範囲に複数の方位角を含むビームの組の評価値よりも高い値に設定する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項３】
請求項２記載のレーダ信号処理装置において、
上記評価値算出器は、上記所定の角度範囲に同一の目標物の方位角を１つだけ含むビームの組が複数ある場合に、この目標物の方位角とビームの組の中心方向とのなす角がより小さいビームの組に、より高い評価値を付与する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項４】
請求項２記載のレーダ信号処理装置において、
上記評価値算出器は、上記所定の角度範囲に複数の方位角を含むビームの組が２以上ある場合に、上記所定の角度範囲に含まれる各方位角とビームの組の中心方向とのなす角の大小関係に基づいて上記各方位角を重み付けし、この重み付けされた方位角の和に基づいてこのビームの組の評価値を算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項５】
請求項１のレーダ信号処理装置において、
現在観測時刻における方位角から次回観測時刻における予測方位角とこの予測方位角の予測精度とを算出する予測器を備え、
上記方位角算出器は、現在観測時刻において得られた上記マルチビームに含まれるビームの組の受信信号から現在観測時刻の上記方位角を求めて上記予測器に出力し、
上記評価値算出器は、上記予測器により算出される予測方位角とビームの組の中心角とビームの組の検出対象領域である所定の角度範囲によって定義される判定式を満足するビームの組に付与する評価値を、この判定式を満足しないビームの組に付与する評価値より高い値として算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項６】
請求項５記載のレーダ信号処理装置において、
上記評価値算出器は、上記所定の角度範囲に同一の目標物の方位角を１つだけ含むビームの組が複数ある場合に、この目標物の方位角とビームの組の中心方向とのなす角と上記予測精度とを重み付け加算して上記ビームの組の評価値を算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項７】
請求項６記載のレーダ信号処理装置において、
上記評価値算出器は、上記所定の角度範囲に複数の方位角を含むビームの組が２以上ある場合に、上記所定の角度範囲に含まれる各方位角とビームの組の中心方向とのなす角の大小関係と、上記予測精度と、に基づいて上記各方位角を重み付け加算して上記ビームの組の評価値を算出する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項８】
請求項５記載のレーダ信号処理装置において、
上記予測器は、現在観測時刻における方位角と前回観測時刻において算出した現在観測時刻における予測方位角とを比較して、次回観測時刻における予測方位角の算出に現在観測時刻における方位角を採用するか否かを判断するとともに、
現在観測時刻における方位角を採用しない場合に、前回観測時刻において算出した現在観測時刻における予測方位角を現在観測時刻における方位角として出力する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【請求項９】
請求項５記載のレーダ信号処理装置において、
上記予測器は、現在観測時刻における方位角と前回観測時刻において算出した現在観測時刻における予測方位角とを比較して、次回観測時刻における予測方位角の算出に現在観測時刻における方位角を採用するか否かを判断し、
上記ビーム選択器は、現在選択されているビームの組から算出された現在観測時刻における方位角を採用しないと上記予測器が判断した場合に、現在選択されているビームの組の次に評価値が高いビームの組を選択する
ことを特徴とするレーダ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
この発明は、マルチビームを用いたレーダシステムの信号処理を行う装置に係るものであり、特に複数の目標の方位角を分離して測定する技術に関する。
【背景技術】
現在、自動車に搭載したレーダから得られる障害物や他の車両に関する情報を、自動車の運行制御に用いる試みがなされている。例えば、他の車両との衝突を防ぐためには、他の車両の距離を一定に保つように車両を制御することになる。自動車搭載用レーダを用いれば、他の車両との距離を取得することができるので、他の車両との衝突防止につなげることができる。
ところで、通常、自動車は複数のレーン（対向レーンを含む）を有する道路を走行しており、自車走行レーンを走行する他の車両に関する情報と、自車走行レーンとは異なるレーンを走行する他の車両に関する情報とでは、異なる処理を行う必要がある。このため、自動車に搭載するレーダには、他の車両の距離や速度の観測だけでは足りず、他の車両の方位角も観測することが要求される。
ここで、相対距離や相対速度を算出することのできるレーダ方式としては、ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｗａｖｅ）方式やパルスドップラー方式などの方式が知られている。また目標の方位を算出することのできるレーダ方式としては、１個のアンテナを送信と受信とで共用し、このアンテナから照射されるビームによって複数方向を走査して、得られた信号の振幅差に基づいて目標の方位を検出するシーケンシャルロービング方式、目標によって反射された反射波を複数の受信アンテナで受信し、これら受信アンテナの信号間の位相差に基づいて目標の方位を検出する振幅モノパルス方式などが知られている。
ここで、道路上においては、互いに同じような速度で併走する複数の自動車を分離して、それぞれの位置と速度を算出する必要がある。このようなレーダに関する従来の技術としては、日本国特開平１１−２７１４３０号公報「自動車レーダ装置」に示されるように、複数の目標が異なるビームに含まれる場合に、それぞれの目標の方位角を検出するものがある。
しかし、従来の技術による方位角の測定方法では、互いにほぼ同一の速度で併走する複数の目標が同一のビーム内に含まれてしまう場合に、偽像が発生してしまうために、それぞれの目標の方位角を正しく測定することができない、という問題がある。
この発明はこのような課題を解決するためになされたもので、方位角の算出に適するビームの組をマルチビームから選択することを目的とする。
【発明の開示】
この発明に係るレーダ信号処理装置は、
複数個の目標物に対してマルチビームを照射し、この照射したマルチビームから得られる受信信号から上記複数個の目標物の方位角を算出するレーダ信号処理装置において、
上記マルチビームに含まれるビームの組の受信信号からこのビームの組における上記方位角を算出する方位角算出器と、
予測方位角とビームの組の中心角とビームの組の検出対象領域である所定の角度範囲によって定義される判定式を満足するビームの組に付与する評価値を、この判定式を満足しないビームの組に付与する評価値より高い値として算出する評価値算出器と、
上記評価値算出器が算出した評価値に基づいて上記マルチビームから上記複数個の目標物の方位角を分離するのに適するビームの組を選択するビーム選択器と、
を備えたものである。
このように、この発明に係るレーダ信号処理装置によれば、マルチビームの中から複数の目標物の方位角の算出に適するビームの組を選択するので、位置と速度が近い複数の目標物を効果的に分離し、測定精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の斜視図、
第２図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の分解斜視図、
第３図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図、
第４図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の信号処理部分の構成を示すブロック図、
第５図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理のフローチャート、
第６図は、この発明の実施の形態１によるビームの組の選択原理を説明するための図、
第７図は、この発明の実施の形態１による別のビームの組の選択原理を説明するための図、
第８図は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の処理のフローチャート、
である。
【発明を実施するための最良の形態】
実施の形態１．
第１図は、この発明の実施の形態１によるレーダ装置の斜視図である。この図に示されたレーダ装置は自動車に搭載されることを想定した小型のレーダ装置であって、図が示すように、レーダ装置１は、レドーム１１、フレーム１２、レドーム１３によって内部の構成部品が保護し、固着した状態となっている。
第２図は、レーダ装置１の分解斜視図である。図において、アンテナ１４は、空中を飛来して到来してくる電波を受信し、かつ自らも電波を放射するアンテナである。アクチュエータ１５（アンテナ駆動器）は、アンテナ１４の照射方向が予め定められた複数の方向の何れかに設定されるようにアンテナ１４の向きを駆動する部位である。例えばここでは、磁気反発式シーソー型アクチュエータが採用され、磁気の反発力をコイルの電流で制御することで、シーソーのようにアンテナ１４の向きを制御するようになっており、その結果として、複数の方向にビームを照射するように構成されているのである。
なお、以下の説明において、異なるビームとは、異なる方向に照射されたビームを意味するものとする。したがって照射方向が一致するビームは同一のビームとして取り扱う。
続いて、信号送受信器１６は、アンテナ１４が放射する送信信号（基準信号）を生成するとともに、生成した基準信号を給電により増幅してアンテナ１４に出力し、目標物に照射させる一方で、目標物に反射されアンテナ１２が受信波として受信した信号を検波処理する回路又は素子である。信号処理器１７は、請求の範囲第１項に記載したレーダ信号処理装置に相当する部位であって、信号送受信器１６によって処理された受信信号を取得して、外部目標の相対距離・相対速度と方位角とを算出する回路または素子である。符号１７−ａで示される部位は、信号処理器１７が算出する相対距離と相対速度と方位角とを、電気信号として外部の装置に出力するためのバスコネクタである。なお、ここに示したアンテナ１４、アクチュエータ１５、信号送受信器１６、信号処理器１７、という部品構成は一例にすぎないものであって、全体を一体不可分的に構成してもよいし、各部品をさらに詳細な部品に分割して構成してもよい。
またアクチュエータ１５は、機械的にアンテナ１４の向きを変更するように構成しているが、アンテナ１４をアレーアンテナとして構成し、それぞれのアレー素子の送信波の位相を変化させることで、電子的に電波の指向性を制御する、所謂電子的にビームを走査させるような構成とすることも可能である。
さらに、アンテナ１４や信号送受信器１６といった部位は、公知の技術によって構成することができるので、それらの構成の詳細については説明を省略する。
続いて第３図は、レーダ装置１をＦＭＣＷレーダ方式によって構成した場合の詳細なブロック図である。ＦＭＣＷレーダ方式は、大まかにいえば、
（１）基準信号の周波数を徐々に上昇させる期間であるアップフェーズと基準信号の周波数を徐々に下降させる期間であるダウンフェーズとを繰り返すように信号送受信器１６が基準信号を生成し、
（２）このように周波数変調を施した基準信号に基づいた送信波をアンテナ１４が目標物に照射して、反射された電波を受信し、
（３）アンテナ１４が受信波（受信信号）とその時点での信号送受信器１６が発生している基準信号とを混合してビート信号を生成させ、
（４）アップフェーズのビート信号の周波数とダウンフェーズのビート信号の周波数の対に基づいて目標物の相対距離及び相対速度を算出する、
レーダ方式である。ＦＭＣＷレーダ方式は、例えば“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｒａｄａｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”Ｍ．Ｉ．ＳＫＯＬＮＩＫ，ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ  ＢＯＯＫ  ＣＯＭＰＡＮＹ，ＩＮＣ．（１９６２）に詳しい。レーダ装置１はビームの方向を変化させるマルチビーム方式をも組み合わせており、ビーム毎にビート信号周波数の対を算出して、目標物の相対距離及び相対速度を算出するようになっている。
さらにレーダ装置１は、例えばシーケンシャルロービング方式などによる方法を用いてアンテナ１４から放射されるビームを用いて目標物の方位角を算出するようになっている。シーケンシャルロービング方式は、例えば“Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  Ａｉｔｂｏｒｎｅ  Ｒａｄａｒ（ｓｅｃｏｎｄ  ｅｄｉｔｉｏｎ）”ＧＥＯＲＧＥ  Ｗ．ＳＴＩＭＳＯＮ，ＳｃｉＴｅｃ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｉｎｃ．（１９９８）などの刊行物に詳しい。
なお目標物の相対距離や相対速度を算出するレーダ方式としては、他にもパルスドップラー方式などがあり、また方位角を算出するレーダ方式としては、他にも位相モノパルス方式、振幅モノパルス方式などがあることはすでに説明した。
第３図において、信号送受信器１６はＶＣＯ１６１、送信機１６２、サーキュレータ１６３、受信器１６４を備えている。
ＶＣＯ１６１は電圧制御発信器（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）であって、電圧の変動に伴ってアップフェーズとダウンフェーズからなる周波数変調を伴った基準信号を発生させる素子又は回路である。ＶＣＯ１６１によって生成された基準信号は２つに分けられ、一方は送信器１６２に出力される。またもう一方は信号処理器１７に出力される。
送信器１６２は、ＶＣＯ１６１が発生した基準信号を増幅してサーキュレータ１６３を介してアンテナ１４に出力する。
サーキュレータ１６３はアンテナ１４の送受信を切り替える回路又は素子であり、送信時には送信器１６２をアンテナ１４に導通し、受信時にはアンテナ１４と受信器１６４とを導通する。サーキュレータ１６３の切り替え周期は検出対象となる目標物の存在する距離によって決定される。自動車搭載用途のレーダ装置の場合、この距離は１００ｍ〜２００ｍ程度となるから、切り替え周囲は数マイクロ秒〜数十マイクロ秒単位となる。
受信器１６４は、アンテナ１４が受信した受信波の検波処理を行う回路又は素子である。受信器１６４の出力した受信信号は信号処理器１７に出力される。
またアンテナ１４の照射方向を制御するアクチュエータ１５は、ビーム切り替え信号を信号処理器１７に出力するようになっている。これによって信号処理器１７は、ビーム毎に信号処理を行えるようになる。ただしアクチュエータ１５によるビーム切替信号の出力は必須ではなく、例えばレーダ装置１全体を制御するようなクロック信号をそれぞれの部位（アクチュエータ１５や信号処理器１７など）に供給し、クロック信号に基づいてそれぞれが同期をとるように構成してもよい。
第４図は、信号処理器１７の詳細な構成を示すブロック図である。ミキサ１７１（混合器）は基準信号と受信信号とをミキシングしてビート信号を生成する回路又は素子である。
Ａ／Ｄ変換器１７２は、ミキサ１７１が生成したビート信号を、各観測時刻（サンプリング時刻）における観測値としてディジタル信号に変換する回路又は素子である。
記憶器１７３は、Ａ／Ｄ変換器１７２によってディジタル信号に変換された各ビームの出力ビート信号を１サンプリングの間記憶する記憶素子又は回路である。
セレクタ１７４は、アクチュエータ１５が出力するビーム切替信号（あるいはレーダ装置１がクロック同期する場合はクロック信号）、さらには後述するビーム選択器１８３から送出されてくるビーム選択信号に基づいて、記憶器１７３によって記憶されているディジタル化された観測値を各ビームの距離・速度算出用の処理系統に振り分けるセレクタである。アクチュエータ１５が出力するビーム切替信号は、観測値を振り分けるビームの処理系統を決定するために用いられ、ビーム選択信号は各ビームの観測値の出力可否を決定するために用いられる。
距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎは、アンテナ１４が照射するＮ個（ただしＮは２以上の自然数とする。以下、同じ）のビームから得られる観測値をそれぞれ処理し、目標物までの相対距離と相対速度とを算出する回路又は素子である。なお第４図では、説明の便宜上、各ビームの処理系統は独立しており、並列処理するように表されているが、複数のビーム間で一つの処理系統を時分割により処理するように構成してもよいことはいうまでもない。距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎは、アップフェーズのビート信号周波数とダウンフェーズのビート信号周波数の対を目標物毎に求めて、その目標までの相対距離及び相対速度を算出するようになっている。
Ａ／Ｄ変換器１７６は、各観測時刻における受信信号を直接ディジタル信号に変換する回路又は素子である。
記憶器１７７は各ビームの出力信号を１サンプリングの間記憶する記憶素子又は回路である。
セレクタ１７８は、アクチュエータ１５が出力するビーム切替信号（あるいはレーダ装置１がクロック同期する場合はクロック信号）、さらには後述するビーム選択器１８３から送出されてくるビーム選択信号に基づいて、記憶器１７７に記憶されているディジタル化された観測値を各ビームの方位角算出用の処理系統に振り分けるセレクタであって、セレクタ１７４と同一の構成としても構わない。
方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１は、アンテナ１４が照射するＮ個のビームから、互いに隣接あるいはビームパターンが一部重複するビームを組み合わせて、目標物の方位を算出する回路又は素子である。第４図の例では、隣接するビームｉとビームｉ＋１（ただし、ｉはＮ未満の自然数）とを組み合わせて、目標物の方位角を算出することとしている。
位置・速度算出器１８０は、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎと方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１との算出結果を統合して、目標物の位置と速度とを算出する回路又は素子である。位置・速度算出器１８０の算出結果は、バスコネクタ１７−ａに接続されたバスを経由して外部に出力され、他の制御処理や情報表示等に利用されるようになっている。
なお、上述の構成では、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎと方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１とを並列に配置し、セレクタ１７４とセレクタ１７８を用いて、各ビームの処理を振り分けることとしているが、複数のビーム間で同じ距離・速度算出器や方位角算出器を時分割により共有するように構成することもできることはいうまでもない。この場合もビーム切替信号やクロック信号に基づいて各距離・速度算出器や各方位角算出器が別のビームの処理を行うようにすればよいのである。
予測器１８１は、位置・速度算出器１８０が算出した今回観測時の目標物の位置と速度を用いて、次回観測時の目標物の位置と速度とを予測する回路又は素子である。
評価値算出器１８２は、予測器１８１の予測結果に基づいて、ビーム１〜ビームＮの各ビームが次回観測時の方位角算出に適する度合いを示す評価値を算出あるいは設定する回路又は素子である。
ビーム選択器１８３は、評価値算出器１８２が算出した各ビームの評価値に基づいてビーム選択信号を出力する回路又は素子である。ビーム選択信号はセレクタ１７４及びセレクタ１７８に送出されるようになっている。ビーム選択信号は、セレクタ１７４と１７８の制御信号であって、各ビームの処理系統への出力可否を決定する信号となっている。
なおこの他に、セレクタ１７４、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎ、セレクタ１７８、方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１、位置・速度算出器１８０、予測器１８１、評価値算出器１８２、ビーム選択器１８３（以下、セレクタ１７４〜ビーム選択器１８３とする）を制御するための制御器を設けることも可能である。例えば、このような制御器は、中央演算装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を用いて実現できる。さらにこの場合には、セレクタ１７４〜ビーム選択器１８３により行われる処理を行うコンピュータプログラムを準備し、このコンピュータプログラムと中央演算装置との組み合わせで、セレクタ１７４〜ビーム選択器１８３を置き換えることができる。しかしながら、以下においては、セレクタ１７４〜ビーム選択器１８３が、それぞれ別体の素子又は回路として構成されているものとして説明する。
次に、レーダ装置１の動作について説明する。ＦＭＣＷレーダ方式の原理に基づいて、ビーム１〜ビームＮの観測値から目標物の相対距離及び相対速度を得る処理、さらには、シーケンシャルロービング方式などを初めとする方位角を得る処理については公知の技術であるため、詳細な説明を行わないこととし、ここでは、あるサンプリング時刻（観測時刻）において得られた観測値から、すでに各目標物の相対距離及び相対速度、方位角が得られているものとする。
位置・速度算出器１８０は、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎが算出したアンテナ１４から各目標物までの相対距離と相対速度、そして方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１が算出した方位角とを組み合わせて、各目標物の位置と速度とが求められる。位置と速度が確定した目標物の位置と速度は予測器１８１に出力される。
予測器１８１は、過去の各目標物の位置と速度とから外挿法（ｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いて次回観測時の各目標物の位置と速度とを算出する。このような外挿法の例としては、α−βフィルタやカルマンフィルタ，ＰＤＡ（Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）フィルタなどの各種追尾フィルタが知られている。なお、例えば目標物の相対速度に対してサンプリング間隔が十分短く、予測器１８１による予測処理を省略して、次回観測時の値として今回観測時の値を代用してもよい。すなわち、そのような場合には、位置・速度算出器１８０の結果を直接的に用いることもできる。したがってこの場合には、予測器１８１は必須の構成要素ではなくなる。
以降、予測器１７９の予測結果（各目標物の位置と速度）に基づいて、次の観測時刻におけるビームの選択処理が行われる。このビームの選択処理は、同一のビーム内に複数の目標が含まれてしまうことによって偽像が発生してしまい、その結果として各目標の方位角の測定精度が劣化することを防止する目的でなされるものである。
そのためには、まず方位角の算出に用いるビームの組についての評価値を算出し、続いて評価値に基づいてビームの選択処理を行う。さらに選択されたビームにおいて適切な観測値が得られない場合に、観測値を他の値で代用するといった処理を行う。第５図はこれらの処理のフローチャートである。
まずビームの組の評価値を算出する（ステップＳ１）。以下に、ビームの組の評価値を算出する方法を詳述する。ここで、説明を簡略化するためにビームの組をビーム対として説明する。しかしビーム対をビームの組に拡張することは極めて容易であり、特に説明を要するものではない。
（ビームの組の評価値を算出する方法）
評価値算出器１８２は、次回観測時の各目標物の位置と速度と各ビームの方向とに基づいて、各ビームの評価値を算出する。そこで次に、評価値算出器１８２における各ビームの評価値の算出方法について説明する。第６図は、各ビームの評価値算出方法を説明するための図である。
図において、実線で表された曲線は、ビームｉ（ｉは１以上Ｎ−１以下の自然数）のゲイン曲線であって、点線で表された曲線は、ビームｉ＋１のゲイン曲線である。また、図の中央部に破線によって表された直線はビームｉとビームｉ＋１からなるビーム対の中心角Ｂｍであって、ｔｈＢ１とｔｈＢ２とにより指し示された直線の間の領域は、このビーム対が検出する対象となる領域を表している。この領域は、レーダ装置１を設計する際に決定されるものである。また方位角θの数値軸上の点Ｘ１はこのビーム対で検出しようとしている目標物Ｘ１の方位角予測値δθ１を表すものとし、点Ｘ２は目標物Ｘ１とは異なる目標物Ｘ２の方位角予測値δθ２を表すものとする。
この場合において、ビームｉとビームｉ＋１からなるビーム対が目標物Ｘ１の方位角を測定するために適しているといえるためには、式（１）と式（２）が同時に満たされる必要がある。
｜δθ１｜＜｜ｔｈＢ１−Ｂｍ｜    （１）
｜δθ２｜＞｜Ｂｍ−ｔｈＢ２｜    （２）
すなわち、ビームｉとビームｉ＋１からなるビーム対の中に目標物Ｘ１だけが存在し、他の目標物が存在しない状況であれば、複数の目標物がビームパターン内に存在するために、偽像（本来、存在するはずのない方向に目標物があるように方位角が算出されてしまう現象）を回避することが可能となる。式（１）と式（２）とが同時に満たされる場合とは、このような場合に相当する。評価値算出器１８２は、このような条件が満たされるビーム対の組に対する評価値を、そうでない評価値よりも高い値に設定する。例えば、式（１）と式（２）とを満たすビーム対が１つのみ存在する場合には、そのビーム対の評価値を例えば１．０とし、そうでないビーム対、すなわち、式（１）と式（２）を満たさないビーム対については評価値を例えば０．０に設定する。なおここでは、式（１）と式（２）とを満たすビーム対であるかどうかさえ識別できれば十分なので、１．０と０．０のビームの組以外の値を用いてもよいことはいうまでもない。
このように、ビームパターン内に単一の目標物だけを含むビームの組を、偽像が発生するおそれのないビームの組として抽出し、ビームパターン内に複数の目標物を含むビームの組に比べて、高い評価値を付与することによって、信頼性の高い方位角を算出する上で利用可能なビームの組を選択できるようになるのである。
（式（１）と式（２）とを同時に満たすビームの組が複数ある場合）
式（１）と式（２）とを同時に満たすビーム対が複数ある場合に、さらにそれらのビーム対の間で評価値に上下の関係を与えるようにしてもよい。そうするためには、次のような方法が考えられる。まずδθ１が小さい順、すなわちビームパターン内に含まれる単一の目標物の方位角がビームパターンの中心角Ｂｍに近いビーム対に、より高い評価値を与えるようにする方法が考えられる。
また、またδθ１の信頼性や測定精度、予測精度に基づいて評価値を決定する方法も考えられる。例えば、カルマンフィルタを用いて予測器１７９を構成している場合には、カルマンフィルタを実行する過程において予測誤差の分散を算出することになる。そこで、目標物Ｘ１の予測誤差の分散をδＳ１とし、Ｗθ１とＷＳ１をそれぞれδθ１とδＳ１の重み係数として、式（３）によってＷｋを求める。
Ｗｋ＝Ｗθ１δθ１＋ＷＳ１δＳ１    （３）
そして、このＷｋが小さいほど高い評価値を付与するようにする。そのためには例えば、Ｗｋの逆数を算出して、その逆数を直接的に評価値としてもよいし、基準値からＷｋを減じて、その減算結果を評価値としてもよい。あるいは、式（１）と式（２）を満たすビーム対の式（３）によるＷｋの最大値をＷｋｍａｘとして、式（４）により評価値を算出するようにしてもよい。
評価値＝１．０＋Ｗｋｍａｘ−Ｗｋ    （４）
式（４）において、１．０を加算している理由は、式（１）と式（２）を満たすビーム対が１つのみ存在する場合において、その評価値を１．０としたことと整合をとるためである。したがって式（１）と式（２）を満たすビーム対が１つのみ存在する場合においてその評価値を他の値としたときには、式（４）において他の値をＷｋｍａｘ−Ｗｋに加算するようにすればよい。また式（３）や式（４）は、評価値を算出する一つの方法にすぎず、ビーム対の性質に合致する評価値を算出しうるものであるならば、他の方法で算出しても構わない。
このように、ビームパターン内に単一の目標物だけを含むビームの組が複数ある場合には、さらにそれぞれの優劣を評価値として数値化することで、後に用途や装置の処理能力に応じて適切なビームの組を選択することが可能となるのである。
（式（１）と式（２）とを同時に満たすビームの組が存在しない場合）
また、式（１）と式（２）とを同時に満たすビーム対が存在しない場合、すなわち、目標物Ｘ１の方位角と目標物Ｘ２の方位角が第７図に示すようにｔｈＢ２とｔｈＢ１との間に含まれる場合は、次のようにしてビーム対の評価値を算出する。
目標物Ｘ１の方位角と目標物Ｘ２の方位角の両方がｔｈＢ１とｔｈＢ２との間に存在する場合、目標物Ｘ１がビーム対の中心角Ｂｍに近いほど高いゲインが得られるので、方位角を求めやすい。一方、目標物Ｘ２は、ビーム対の中心角Ｂｍから離れているほど目標物Ｘ１の方位角の算出に与える影響が小さくなると考えられる。したがって目標物Ｘ１について高いゲインが求められ、目標物Ｘ２が中心角Ｂｍから離れているビーム対に高い評価値が設定されるようにする。ここで、目標物Ｘ１がビーム中心Ｂｍに近い場合とは、δθ１が小さい値となる場合であり、目標物Ｘ２がビーム対の中心角Ｂｍから離れている場合とは、δθ２が大きい値となる場合であるから、例えば式（５）のようにして、評価値を算出する。
評価値＝１．０−Ｗθ１δθ１＋Ｗθ２δθ２    （５）
ここでＷθ１とＷθ２は、δθ１とδθ２との重み係数である。なお、式（５）においても、式（１）と式（２）を満たすビーム対が１つのみ存在する場合においてその評価値を１．０としたことと整合をとるために、１．０からδθ１の項を減じ（δθ１が小さいほど評価値が１．０に近づく）、δθ２の項だけ値を増加することとした。
また、式（５）において、重み係数Ｗθ１とＷθ２は負でない値であり、さらにＷθ１とＷθ２の何れか一方のみを０としてもよい。
例えば、Ｗθ１＝０とすれば、δθ２が最大となるビーム対，すなわち観測対象とはなっていない目標物Ｘ２がビーム対の範囲に含まれているものの、その観測対象外の目標物Ｘ２が最もビーム対の中心方向から離れているものを最優先のビーム対として選択することとなる。またＷθ２＝０とすれば、δθ１が最小となるビーム対、すなわち観測対象となっている目標物Ｘ１の方位角が最もビーム対の中心方向に近いものを最優先のビーム対として選択することとなる。
さらに、式（３）のように予測値の予測精度を採り入れて評価値を算出するようにしてもよい。例えば式（６）に基づいて評価値を算出する。
評価値＝１．０−（Ｗθ１δθ１−ＷＳ１δＳ１）＋（Ｗθ２δθ２−ＷＳ２δＳ２）    （６）
なお、上式においてＷＳ１とＷＳ２は目標物Ｘ１とＸ２とのカルマンフィルタで算出される予測誤差の分散である。
このように、ビームパターン内に複数の目標物を含むビームの組に対しても、方位角の算出に適する程度（信頼性の高い方位角を算出できる期待の程度）を評価値として数値化した。このため、ビームパターン内に単一の目標物だけを含むビームの組が得られない場合であっても、ここで算出した評価値に基づいて次善のビームの組を客観的に選択することができる。
以上が、ビームの組の評価値を算出する方法である。なお、ビーム対をビームの組に拡張するには、式（１）〜式（６）においてｔｈＢ１とｔｈＢ２、さらにＢｍを調整すればよい。
続いて、ビーム選択器１８３は、目標物の組み合わせ毎に（例えば目標物としてＸ１、Ｘ２、Ｘ３がある場合は、Ｘ１とＸ２、Ｘ２とＸ３、Ｘ３とＸ１それぞれについて）、ビームの組の評価値に基づいて、ビームの組を選択し、観測値の取得と距離・方位角の算出を行う（ステップＳ２〜ステップＳ１０）。まずビームの組の評価値に基づいて、ビームの組の選択を行う。まず予め定められた値を上回る評価値を有するビームの組があるかどうかを調べる（ステップＳ３）。次いで定められた値を上回る評価値を有するビームの組がある場合は、その評価値が高い順に所定の個数のビームの組を選択する（ステップＳ４）。ビーム選択器１８３は、ビームの組を選択すると、セレクタ１７３とセレクタ１７６にビーム選択信号を送信する。セレクタ１７７３とセレクタ１７６は、ビーム選択信号を受信すると、選択されたビームの組を構成するビームについてのみ、Ａ／Ｄ変換器１７２やＡ／Ｄ変換器１７５の出力をそれぞれの距離・速度算出器や方位角算出器に接続して、選択されたビームの観測値のみを処理するように設定する。
このように方位角の算出に適したビームの組のみを選択して、方位角の算出や距離・速度の算出を行うこととしたので、不適切なビームの選択による偽像の発生や測定精度の劣化を防止するとともに、特にビーム間で距離・速度算出器や方位角算出器を共用している場合、あるいは一つの中央演算装置を用いて時分割で各ビームの処理を行っている場合に、計算量の削減が可能となるのである。
一方、ステップＳ３において、選択対象となるビームの組が存在しない場合は、ステップＳ５に進む（ステップＳ３：ＮＯ）。ステップＳ５の処理については後述する。
ステップＳ４において選択されたビームの組を構成するビームの受信信号は、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎや方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１のうちの各ビームに対応する距離・速度算出器や方位角算出器に出力され、次回観測時における観測値が算出される（ステップＳ６）。すなわち、距離・速度算出器１７５−１〜１７５−Ｎや方位角算出器１７９−１〜１７９−Ｎ−１のうちの各ビームに対応する距離・速度算出器や方位角算出器で、距離と速度、方位角が算出され、さらに位置・速度算出器１８０で、算出された距離と速度、方位角から、この観測時における位置と速度とが算出される。
続いて、予測器１８１において、算出されたこの観測時刻の観測値が相関する観測値かどうかを判断する（ステップＳ７）。すなわち、予測器１８１は前回の観測時刻で算出した今回観測時刻の予測値と実際に計算した今回観測時刻の観測値との相関を評価する。そしてここで予測値と観測値との差が所定の範囲にとどまっている場合は、この観測値を予測器１８１に出力して、次の観測時刻の予測値を算出する（ステップＳ７：ＹＥＳ）。このような処理は、一般の追尾フィルタにおける相関処理として広く知られているので、ここでは詳述しない。
一方、前回の観測時刻で算出した今回観測時刻の予測値と実際に計算した今回観測時刻の観測値とが相関するものではない場合は、ステップＳ４に進む（ステップＳ６：ＮＯ）。
ステップＳ７で今回観測時刻の観測値が相関するものではないと判断された場合、あるいはステップＳ３で選択対象となるビームの組が存在しないと判断された場合は、ステップＳ５において、方位角の観測値を予測値で代用する処理を行う。この処理を行うために、まずビーム選択器１８３は、位置・速度算出器１８０に所定の信号を送る。位置・速度算出器１８０は、この信号を受け取ると、予測器１７９が算出していた次回観測時における方位角の予測値を、次回観測値に替えて取得し、バスコネクタ１７−ａに接続されているバスを経由して外部に観測値を出力する。
このように、この発明の実施の形態１による信号処理器１７では、方位角算出に適するビームの組が存在しない場合にあっては、不適切な観測値を用いて方位角を算出することを回避し、メモリトラックの技法を用いて予測器１８１が算出した予測値を観測値の代わりに出力することとした。このため、不適切な観測値を用いて方位角を算出することで方位角の算出精度を劣化させていた従来のレーダ信号処理装置よりも、信頼性の高い方位角算出処理を行うことができるのである。
続いて、ここまでで得られた観測値を予測器１８１に出力し（ステップＳ８）、次の目標物の組み合わせの処理に遷る（ステップＳ１０）。ステップＳ１０において、すべての目標物の処理が終了したと判断した場合は今回観測時における処理を終了する。
以上のように、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置によれば、各ビームの組が目標物の方位角を算出するのに適している程度を評価値として数値化し、その評価値に基づいてビームの組を選択することとした。このような原理は、複数の目標物の位置と速度とが近いものであっても、効果的にそれぞれを分離する上で用いることができる。したがってこのレーダ装置を用いることにより、測定精度の低下を防止することができる。
なお、このレーダ装置１は目標物の距離と速度とを求めるためにＦＭＣＷ方式のレーダとして構成したが、パルスドップラーレーダなど距離と速度とが算出可能なレーダ方式であれば如何なるレーダ方式を用いてもよいことは明らかである。
ところで、複数個の目標物がある場合に、複数の目標で同一のビームの組を選択することとなる場合も考えられる。このような場合に、複数個の目標物の方位角の算出を同一のビームの組で行うと、目標物同士が近接している場合や、観測精度が劣化している場合において、目標物の分離が困難となる可能性がある。
そこで、このような場合には、それぞれの目標物同士でこのビームの組の評価値を比較し、ビームの組の評価値が高くなる目標物にこのビームの組を割り当てるようにしてもよい。こうすることで複数個の目標物の分離を確実に行うことができるようになる。
またビームの組の評価値に基づいて選択したビームの組を用いても、目標物の位置関係や観測状況によっては、方位角の算出に適さない場合も生じる。例えば同時に式（１）を満たすビームが複数ある場合に、δθ１が小さいものほど、方位角の算出により適していると考えられる。また式（１）と式（２）を満たすビームの組がない場合に、式（３）〜式（６）を適用してビームの組を選択した場合は、このビームの組が方位角の算出に適していないビームの組である可能性もある。方位角の算出に適さないビームの組を用いた場合には、観測精度が劣化することが多い。このような場合に、予測器１８１を追尾フィルタとして構成している場合には、評価値の異なるビームの組から得られた観測値を追尾フィルタで平滑する上で、同じゲインを用いるのは妥当でないことも考えられる。
そこで、方位角の算出に適している程度、例えば、評価値の大小やδθ１、δθ２の大小といった要素を組み合わせて追尾フィルタのゲインを調節するようにしてもよい。
実施の形態２．
実施の形態１によるレーダ装置においては、観測値が得られない場合や適切なビームの組が得られない場合に、予測値で代用することとした。しかしあるビームの組で適切な観測値が得られない場合には、そのビームの組の次に適切なビームの組を選択するようにしてもよい。この発明の実施の形態２によるレーダ装置はこのような特徴を有するものである。
この発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成は実施の形態１によるレーダ装置と同様に第３図及び第４図によって示される。
続いて、この発明の実施の形態２によるレーダ装置の動作について説明する。第８図はこの発明の実施の形態２によるレーダ装置の動作のフローチャートである。図のフローチャートが第５図と異なる点は、ステップＳ７において、相関する観測値が得られない場合（ステップＳ７：ＮＯ）に、ステップＳ５に直接進むのではなく、その目標物に対して、次に評価値の高いビームの組を選択するようにした点にある（ステップＳ７−２）。そして次に評価値が高いビームの組がある場合には、ステップＳ４に戻る（ステップＳ７−２：ＹＥＳ）。一方、もうこれ以上評価値の高いビームがない場合は、ステップＳ５に進むのである（ステップＳ７−２：ＮＯ）。なおここで、所定値以上の評価値が残存していない場合は、次に評価値の高いビームの組はない、と判断するようにしてもよい。
このように、この発明の実施の形態２のレーダ装置によれば、予測精度等の影響により、評価値の高いビームの組を選択しても常に観測値が得られるとは限らない問題に対して、次善のビーム組を選択することで、今回観測時の観測値を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明は、自動車搭載用レーダ装置を初めとする複数の目標の位置、速度、方位角を分離して測定するレーダ装置に適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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