(57)【要約】【課題】位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾可能な追尾レーダ装置を提供する。【解決手段】目標の位置および視線速度を複数計測する目標計測部１０１と、観測時刻毎の複数の位置および複数の視線速度から、観測時刻毎の目標毎の重心位置および重心視線速度を算出する重心算出部１０２と、第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、第１目標および第２目標が交錯していると判定する交錯判定部１０５と、交錯していると判定された場合には、第１観測時刻および第２観測時刻との間において第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、第１観測時刻における第１目標および第２目標のそれぞれに、第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定部１０３とを備える。【選択図】図３
2013257236.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測部と、
前記目標計測部で計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出部と、
前記重心算出部で算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定部と、
前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定部と
を備える追尾レーダ装置。
【請求項２】
さらに、
前記目標毎に、当該目標の重心位置および重心視線速度を入力として当該目標を追尾し、前記重心視線速度に直交する重心直交速度を予測する追尾予測部を備え、
前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した各前記目標の候補の組について、前記第１観測時刻における前記第１目標の重心視線速度と前記重心直交速度との合成速度である重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、前記第１観測時刻における前記第２目標の重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｉｉ）算出した前記和が最小となる目標の候補の組を、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付ける
請求項１記載の追尾レーダ装置。
【請求項３】
さらに、
前記目標毎に、当該目標の重心位置および重心視線速度を入力として当該目標を追尾し、前記重心視線速度に直交する重心直交速度を予測する追尾予測部を備え、
前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した前記目標の候補の組毎に、当該組を構成する各目標について、前記追尾予測部が予測した重心直交速度の候補を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記目標の候補の組毎の前記重心直交速度の候補毎に、前記第１観測時刻における前記第１目標の重心視線速度と前記重心直交速度との合成速度である重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、前記第１観測時刻における前記第２目標の重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｖ）算出した前記和が最小となるときの重心直交速度の候補を有する目標の候補の組を、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付ける
請求項１記載の追尾レーダ装置。
【請求項４】
前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定され、かつ同一の観測時刻における複数の目標の重心視線速度の符号が互いに異なる場合には、目標ごとに、重心直交速度に０以上１以下の値を乗算した値と重心視線速度との合成速度から重心合成速度を算出する
請求項２または３に記載の追尾レーダ装置。
【請求項５】
前記対応関係決定部は、さらに、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定され、かつ前記第１観測時刻および前記第２観測時刻において複数の目標の重心視線速度の符号が同符号である場合には、目標の対応関係決定が困難であることを示す対応関係決定困難信号を出力する
請求項２〜４のいずれか１項に記載の追尾レーダ装置。
【請求項６】
前記追尾予測部は、前記対応関係決定困難信号が出力された場合には、前記第１観測時刻および前記第２観測時刻における重心位置と重心視線速度を除外した上で、前記重心直交速度を予測する
請求項５記載の追尾レーダ装置。
【請求項７】
前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していないと判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）前記第１目標および前記第２目標に対応付けを行った場合に、前記第１観測時刻と前記第２観測時刻との間での前記第１目標の移動距離および前記第２目標の移動距離の和が最小となる目標の候補の組を、前記第１目標および前記第２目標に対応付ける
請求項１〜６のいずれか１項に記載の追尾レーダ装置。
【請求項８】
追尾レーダ装置を用いた目標の追尾方法であって、
各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測ステップと、
前記目標計測ステップにおいて計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出ステップと、
前記重心算出ステップで算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定ステップと、
前記交錯判定ステップにおいて前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定ステップと
を含む追尾方法。
【請求項９】
各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測ステップと、
前記目標計測ステップにおいて計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出ステップと、
前記重心算出ステップで算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定ステップと、
前記交錯判定ステップにおいて前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定ステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動物体を検知し、検知した移動物体を追尾する追尾レーダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全および快適に暮らせる住環境、または社会インフラの整備が重視されるようになっている。これに伴い、日常生活において、例えば高齢者の行動もしくは動作をモニタするような見守り用途、または多数の歩行者の中から不審な行動をする人物を追尾するようなセキュリティ用途などにおいて、人間をセンシングすることが望まれている。
【０００３】
このような用途では、見通しの良い空間のような良好な環境よりも、劣悪な環境で人間をセンシングすることが求められている。例えば、火災により煙の立ちこめた環境、夜間街灯のない暗闇、または壁もしくはカーテンにより隔てられた空間など、通常とは異なる条件の基で、人間をセンシングすることが求められている。すなわち、いかに劣悪な環境でも、人間をうまく検知および捕捉し、その行動または移動を追尾できることが必要である。
【０００４】
そのような環境にも適用できるセンシング手段としては、電波センサ（レーダ）がある。レーダは、相対速度と相対距離とを同時かつ瞬時に計測可能であることから、特に自動車用のセンシングシステムとして既に実用化されている。
【０００５】
また、目標物体（以下、「目標」という）を追跡する方法として、目標からの反射波の強度差を利用して、目標を追尾する方法（例えば、特許文献１参照）、または、走行軌道に沿って移動する列車などの目標の移動速度の履歴から、目標を追尾する方法（例えば、特許文献２参照）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１０９２９３号公報
【特許文献２】特開平８−１７９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、追尾目標が歩行者の場合には、表面形状が複雑であったり、体の向きが変化したりするため、反射波の強度が安定しない。このため、特許文献１の方法によると、正確に目標を追跡することが困難である。また、歩行者は単一剛体ではなく、互いに異なった動きをする複数の部位から構成されるため、運動軌跡が必ずしも単調になるとは限らず、位置の変化が非連続的になる。このため、特許文献２の方法によっても、正確に目標を追跡することが困難である。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、目標からの反射波の強度が不安定で有意差がなく、位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾可能な追尾レーダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明のある局面に係る追尾レーダ装置は、各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測部と、前記目標計測部で計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出部と、前記重心算出部で算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定部と、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定部とを備える。
【００１０】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、レーダからの反射波の強度が不安定で有意差がなく、位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾可能な追尾レーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＤＤＯＡ法を用いたレーダ装置の構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る追尾レーダ装置の概観図
【図３】追尾レーダ装置の機能的な構成を示すブロック図
【図４Ａ】２人の歩行者に対する散乱点データをプロットしたグラフ
【図４Ｂ】２人の歩行者イメージのそれぞれに対応する散乱点データの重心データを示すグラフ
【図４Ｃ】移動する２人の歩行者に対する重心データの位置をプロットした図
【図４Ｄ】図４Ｃに示した軌跡Ａにおいて、歩行者の実際の移動方向に対して重心データの位置が逆方向に遷移している例を示す図
【図５】追尾レーダ装置の利用想定シーンを表す概略図
【図６Ａ】予測点同士が極めて近い距離で近接しているために、アソシエーションが困難な状況を示す図
【図６Ｂ】今回の観測点同士が極めて近い距離で近接しているために、アソシエーションが困難な状況を示す図
【図７Ａ】２つの観測点が交錯している状況を示す図
【図７Ｂ】２つの観測点が交錯していない状況を示す図
【図７Ｃ】３つの観測点のうち一組の観測点が交錯している状況を示す図
【図７Ｄ】３つの観測点のうち二組の観測点が交錯している状況を示す図
【図８】交錯判定部による交錯判定処理のフローチャート
【図９】観測点同士が交錯状況にない場合の対応関係決定処理を説明するための図
【図１０Ａ】近接している状況（交錯状況）にある観測点の重心合成速度の一例を示す図
【図１０Ｂ】前回の観測点と今回の観測点との組み合わせの一例を示す図
【図１０Ｃ】前回の観測点と今回の観測点との組み合わせの他の一例を示す図
【図１１】対応関係決定部による対応関係決定処理のフローチャート
【図１２Ａ】カルマンフィルタにおける状態変数と観測データを説明するための図
【図１２Ｂ】カルマンフィルタにおける状態方程式と観測方程式を説明するための図
【図１３Ａ】近接している状況（交錯状況）にある観測点の重心合成速度の一例を示す図
【図１３Ｂ】追尾予測部が予測した重心直交速度の一例を示す図
【図１３Ｃ】観測点と重心直交速度との組み合わせから得られる重心合成速度の一例を示す図
【図１３Ｄ】観測点と重心直交速度との組み合わせから得られる重心合成速度の他の一例を示す図
【図１４Ａ】前回の観測点の重心合成速度と図１３Ｃに示した今回の観測点の重心合成速度とのペアの一例を示す図
【図１４Ｂ】前回の観測点の重心合成速度と図１３Ｃに示した今回の観測点の重心合成速度とのペアの他の一例を示す図
【図１４Ｃ】前回の観測点の重心合成速度と図１３Ｄに示した今回の観測点の重心合成速度とのペアの一例を示す図
【図１４Ｄ】前回の観測点の重心合成速度と図１３Ｄに示した今回の観測点の重心合成速度とのペアの他の一例を示す図
【図１５】本発明の実施の形態３における対応関係決定部の処理を説明するフローチャート
【図１６Ａ】前回の複数の観測点および今回の複数の観測点の重心視線速度がすべて同符号となる例を示す図
【図１６Ｂ】前回の複数の観測点および今回の複数の観測点の重心視線速度がすべて同符号となる他の例を示す図
【図１７Ａ】各観測時刻において、観測点の重心視線速度が全て同符号となるが、観測時刻間では重心視線速度が異符号となる例を示す図
【図１７Ｂ】各観測時刻において、観測点の重心視線速度が全て同符号となるが、観測時刻間では重心視線速度が異符号となる他の例を示す図
【図１８Ａ】前回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であり、かつ今回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号である例を示す図
【図１８Ｂ】前回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であり、かつ今回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号である他の例を示す図
【図１８Ｃ】前回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であり、かつ今回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であるさらに他の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した従来の目標の追跡方法に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１４】
レーダ（電波）を用いて歩行者など人間の形状および運動を測定する試みとして、ドップラー（Ｄｏｐｐｌｅｒ）シフトによる速度検知と、干渉計法による到来方向検知（ＤＯＡ：Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−ｏｆ−Ａｒｒｉｖａｌ）とを組み合わせたＤＤＯＡ（Ｄｏｐｐｌｅｒ  ａｎｄ  Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ−ｏｆ−Ａｒｒｉｖａｌ）法と呼ばれる方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】A. Lin and H. Ling, “Frontal imaging of human using three element Doppler and direction-of-arrival radar,” Electronics Letters, vol.42, no.11, pp.660-661, (2006).
【００１５】
ＤＤＯＡ法によると、単独の人間を検知して追尾することが可能であっても、複数の人間のいる状況になると、それぞれの人間を区別して追尾するのは困難になる。これは、複数の人間が接近した場合に顕在化する。そこで、複数の目標（人間）が接近した場合にそれぞれを区別して追尾するため、目標からの反射波の強度差を利用する目標追尾方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１６】
また、目標に強度差などの顕著な特徴の差異がないような場合には、目標の位置関係からそれぞれの目標を区別する。このため、過去の移動軌跡から移動速度を推定し、その移動速度を使って求めた推定位置と現在の検出位置との関係を利用して目標の正確な位置を決定する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。
【００１７】
しかしながら、レーダ装置によると、追尾目標が歩行者の場合、その歩行中において体の向きが変化したり、歩行者の服装などの表面形状が変化したりするなどの影響で反射強度は安定していない。このため、従来の目標の追跡方法によると、複数の歩行者が接近したときに、歩行者からの反射波の強度差からそれらを区別して追尾することが困難である、という課題がある。また、歩行者は航空機または車両などのように単一剛体の目標ではないため、位置の変化が非連続的（特異的）になることがある。特に、ＤＤＯＡ法のような歩行者の運動状態を利用したイメージング手法を利用して歩行者検知を行う場合には、歩行者は無数の散乱点から構成されている。このため、歩行者の位置を厳密に決定することは難しく、多数の散乱点の平均的な位置から歩行者の仮想的な中心を求め、求めた位置を歩行者の位置と定める場合が多い。その結果、決定された位置に誤差およびばらつきが含まれるため、このような位置決定精度の影響を考えると、複数目標の区別に位置関係を利用し難い、という課題もある。
【００１８】
そこで、本開示では、前記従来の課題を鑑み、目標からの反射波の強度が不安定で有意差がなく、位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾可能な追尾レーダ装置を提供することを目的とする。
【００１９】
本発明の一態様に係る追尾レーダ装置は、各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測部と、前記目標計測部で計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出部と、前記重心算出部で算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定部と、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定部とを備える。
【００２０】
この構成によると、第１目標および第２目標が交錯している場合であっても、重心視線速度を要素に含む速度の連続性から、第１観測時刻における第１目標および第２目標のそれぞれに対応付けられる、第２観測時刻における目標を決定することができる。このように、異なる観測時刻間における複数の目標同士の対応付けを、速度の連続性に基づいて行うことにより、位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾することができる。
【００２１】
ここで、「連続性」とは、観測目標の移動方向に関する変化の程度を表す指標である。つまり、連続性が高いことは、連続的であることを意味し、連続性が低いことは、非連続的であること、または特異的であることを意味する。歩行者について言えば、何らかの運動中心（例えば、重心）で定める目標位置の誤差は概して大きい。そのため、位置の差分から運動方向を定めると、その誤差は必然的に大きくなる。このように位置の変化に着目することを、位置の連続性（位置による方向の連続性）、という。一方、何らかの運動中心（例えば、重心）で定める視線速度（ドップラー速度）は、反射断面積の大きな胴体の速度でほぼ決定され、目標の移動方向を代表している。すなわち、ドップラー速度は大きさに誤差があったとしても、方向（特に符号）に関する信頼性は高い。このように速度の変化に着目することを、速度の連続性（速度による方向の連続性）、という。目標を追尾する場合には、観測データの中から、尤もらしい連続性（連続性の高い組合せ）を見出すことにより、追尾性能を高めることができると考えられる。
【００２２】
例えば、上述の追尾レーダ装置は、さらに、前記目標毎に、当該目標の重心位置および重心視線速度を入力として当該目標を追尾し、前記重心視線速度に直交する重心直交速度を予測する追尾予測部を備え、前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した各前記目標の候補の組について、前記第１観測時刻における前記第１目標の重心視線速度と前記重心直交速度との合成速度である重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、前記第１観測時刻における前記第２目標の重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｉｉ）算出した前記和が最小となる目標の候補の組を、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付ける。
【００２３】
重心合成速度は、重心視線速度と重心直交速度の合成速度である。このため、例えば、追尾レーダ装置の視線方向には同じ動きをするが、上記視線方向の直交方向には異なる動きをするような複数の目標が交錯している場合に、重心合成速度の連続性を評価することで、複数の目標を精度良く区別して追尾することができる。
【００２４】
また、上述の追尾レーダ装置は、さらに、前記目標毎に、当該目標の重心位置および重心視線速度を入力として当該目標を追尾し、前記重心視線速度に直交する重心直交速度を予測する追尾予測部を備え、前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した前記目標の候補の組毎に、当該組を構成する各目標について、前記追尾予測部が予測した重心直交速度の候補を生成し、（ｉｉｉ）生成した前記目標の候補の組毎の前記重心直交速度の候補毎に、前記第１観測時刻における前記第１目標の重心視線速度と前記重心直交速度との合成速度である重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、前記第１観測時刻における前記第２目標の重心合成速度と前記第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｖ）算出した前記和が最小となるときの重心直交速度の候補を有する目標の候補の組を、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付けても良い。
【００２５】
重心合成速度は、重心視線速度と重心直交速度の合成速度である。このため、例えば、追尾レーダ装置の視線方向には同じ動きをするが、上記視線方向の直交方向には異なる動きをするような複数の目標が交錯している場合に、重心合成速度の連続性を評価することで、複数の目標を精度良く区別して追尾することができる。また、追尾予測部が予測した重心直交速度が、目標に対応付けられておらず、いずれの目標の重心直交速度かが不明な場合であっても、重心合成速度の連続性を評価することで、重心直交速度と目標との対応付けを行うことができる。
【００２６】
例えば、前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定され、かつ同一の観測時刻における複数の目標の重心視線速度の符号が互いに異なる場合には、目標ごとに、重心直交速度に０以上１以下の値を乗算した値と重心視線速度との合成速度から重心合成速度を算出しても良い。
【００２７】
重心直交速度に乗算する値を調整することにより、重心合成速度の連続性を評価する際の重心直交速度の重みを調整することができる。例えば、重心直交速度に０を乗算することで、重心視線速度のみの連続性に基づいた目標の対応付けを行うことができる。また、重心直交速度に０．５を乗算することにより、重心視線速度に対する重心直交速度の影響を半分にした重心合成速度の連続性に基づいて、目標の対応付けを行うことができる。
【００２８】
また、前記対応関係決定部は、さらに、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定され、かつ前記第１観測時刻および前記第２観測時刻において複数の目標の重心視線速度の符号が同符号である場合には、目標の対応関係決定が困難であることを示す対応関係決定困難信号を出力しても良い。
【００２９】
この場合には、全ての目標の重心視線速度の符号が同じである。つまり、追尾レーダ装置を含むドップラーレーダにおいて、必然的に発現するドップラー干渉問題が起こりやすい、あるいは起こっている状況であることを示す。このため、目標の対応付けを行ったとしても信頼性が低い。このため、対応関係決定部は、上述の対応関係決定困難信号を出力する。
【００３０】
例えば、前記追尾予測部は、前記対応関係決定困難信号が出力された場合には、前記第１観測時刻および前記第２観測時刻における重心位置と重心視線速度を除外した上で、前記重心直交速度を予測する。
【００３１】
この構成によると、信頼性が低い重心位置と重心視線速度を除外した上でそれ以降の重心直交速度を予測している。このため、重心直交速度を高精度で予測することができる。
【００３２】
また、前記対応関係決定部は、前記交錯判定部において前記第１目標および前記第２目標が交錯していないと判定された場合には、（ｉ）前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標に対応付けが可能な、前記第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）前記第１目標および前記第２目標に対応付けを行った場合に、前記第１観測時刻と前記第２観測時刻との間での前記第１目標の移動距離および前記第２目標の移動距離の和が最小となる目標の候補の組を、前記第１目標および前記第２目標に対応付けても良い。
【００３３】
第１目標と第２目標とが交錯していない場合には、第１目標と第２目標とは十分離れた位置に存在している。また、目標が人間である場合には、目標の位置は急激に変化しない。このため、複数の目標の移動距離の和が最小になるように、目標の対応付けを行うことにより、精度良く目標の対応付けを行うことができる。
【００３４】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３５】
以下、本発明の一態様に係る追尾レーダ装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００３６】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３７】
（実施の形態１）
まず、ＤＤＯＡ法を用いたレーダ装置による人体検知方法について説明する。腕、脚、胴体および頭部などの人間の体を構成する部位は、それぞれ異なる速度で動く。よって、それぞれの運動を反映したドップラーシフトが、スペクトルの微細な構造（マイクロドップラー）として観測可能である。これにより、観測された微細構造を分析および解析することによって、人間の検出に加え、人間の動作同定を行うことができる。さらに、ＤＤＯＡ法により、人間とそれ以外の物体とを区別することもできる。
【００３８】
図１は、ＤＤＯＡ法を用いたレーダ装置の構成を示す図である。
【００３９】
図１に示すレーダ装置９０１は、送信器９１０と、受信器９２０および９３０と、送信アンテナ９１１と、受信アンテナ９１２および９１３とを備える。
【００４０】
レーダ装置９０１の検知対象は、目標９３１、９３２および９３３である。送信器９１０は、ある周波数の探知電波を出射する。受信器９２０および９３０は、当該探知電波が目標９３１〜９３３で反射された反射波を受信する。
【００４１】
レーダ装置９０１に対して、目標９３１〜９３３がある視線速度で動いている場合、受信器９２０および９３０で受信した反射波の周波数は、送信アンテナ９１１から放射された探知電波の周波数に対して、視線速度に対応する周波数だけシフトする。そのシフトした周波数（ドップラー周波数）から、目標９３１〜９３３のそれぞれの視線速度を検出できる。
【００４２】
ここで、「視線速度」とは、目標９３１〜９３３が持つ速度のうち、レーダ装置９０１から目標への方向に沿った速度成分のことである。つまり、視線速度は、レーダ装置９０１に対する、目標９３１〜９３３の相対的な速度成分である。具体的には、図１に示すように、目標９３１〜９３３の速度をそれぞれＶ１、Ｖ２およびＶｉとすると、目標９３１〜９３３の視線速度は、当速度Ｖ１、Ｖ２およびＶｉをレーダ装置９０１から目標９３１〜９３３への方向に沿って分解した速度であるＶ１ｆ、Ｖ２ｆおよびＶｉｆである。
【００４３】
つまり、レーダ装置９０１は、探知電波の周波数に対する、受信器９２０および９３０で受信した反射波の周波数を用いて、目標９３１〜９３３の視線速度Ｖ１ｆ、Ｖ２ｆおよびＶｉｆを検出する。
【００４４】
ところで、レーダ装置９０１は、図１に示すように、受信アンテナおよびその受信アンテナに対応する受信器を含む受信系統を２系統備える。さらに、それぞれの受信アンテナ９１２および９１３は、異なる場所に配置されている。
【００４５】
これにより、各目標９３１〜９３３から受信アンテナ９１２までの距離と、当該目標９３１〜９３３から受信アンテナ９１３までの距離とは、互いに異なる。
【００４６】
このように目標９３１〜９３３から２つの受信アンテナ９１２および９１３までの距離が異なることで、目標９３１〜９３３の方向検出が可能になる。以下、この方向検出の原理について具体的に説明する。
【００４７】
図１において、例えば、目標９３３は、受信アンテナ９１２より受信アンテナ９１３に近い位置に存在するので、目標９３３からの反射波は受信アンテナ９１２より受信アンテナ９１３に早く到着する。よって、受信アンテナ９１２で受信した反射波と受信アンテナ９１３で受信した反射波とを比較した場合、受信アンテナ９１２で受信した反射波は受信アンテナ９１３で受信した反射波より位相が遅れることになる。ここで、目標９３３が受信アンテナ９１２および受信アンテナ９１３の正面からθｉの方向にあり、２つの受信アンテナ９１２および９１３が距離ｄだけ離れて配置されているとする。この場合、受信アンテナ９１２で受信した反射波と受信アンテナ９１３で受信した反射波との位相差は式１で表される。なお、φ１は受信アンテナ９１２で受信した反射波の位相であり、φ２は受信アンテナ９１３で受信した反射波の位相であり、λは送信アンテナ９１１から出射された探知電波の波長である。
【００４８】
φ２−φ１＝２πｄ×ｓｉｎθ／λ  ・・・（式１）
【００４９】
この式１を変形すると、下記の式２となる。つまり、２つの受信アンテナ９１２および９１３で受信した２つの反射波の位相差φ２−φ１から目標９３３の方向θを検出できる。
【００５０】
θ＝ｓｉｎ−１｛（φ２−φ１）λ／（２πｄ）｝  ・・・（式２）
【００５１】
これが干渉計法を用いたＤＯＡの推定である。
【００５２】
さらに、ＤＤＯＡ法では、各目標のドップラー周波数を検知する。そして、受信アンテナが受信した反射波のうち、各目標に対応するドップラー周波数の信号に対して、上記のＤＯＡを行うことで、対応する目標の方向を検知できる。このように、従来のレーダ装置９０１は、複数の目標の識別したうえで、各目標の方向を検知することができる。
【００５３】
なお、図１では、レーダ装置９０１は、２つの受信アンテナ９１２および９１３を有するので１次元方向しか検知できないが、例えば受信アンテナ９１２と受信アンテナ９１３とを含む直線上以外に、もう一つの受信アンテナを配置することで、水平／垂直の２次元方向を検知することができる。このように、ＤＤＯＡ法によるイメージングは、３つという数少ない受信アンテナのみを用いて３次元のイメージングが可能であるという利点がある。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態１に係る追尾レーダ装置の概観図である。
【００５５】
追尾レーダ装置１００は、その前面に、送信アンテナ１１１、受信アンテナ１１２ａおよび受信アンテナ１１２ｂを備える。この追尾レーダ装置１００は、図１に示したレーダ装置９０１と同様の構成を有し、レーダ装置９０１と同じＤＤＯＡ法により目標の位置および目標の視線速度を検出する。送信アンテナ１１１、受信アンテナ１１２ａおよび受信アンテナ１１２ｂは、それぞれ、送信アンテナ９１１、受信アンテナ９１２および受信アンテナ９１３と同じ構成を有する。
【００５６】
図３は、追尾レーダ装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００５７】
追尾レーダ装置１００は、受信アンテナ１１２ａおよび１１２ｂと、目標計測部１０１と、重心算出部１０２と、対応関係決定部１０３と、追尾予測部１０４と、交錯判定部１０５と、送信アンテナ１１１（図示せず）とを備える。なお、追尾レーダ装置１００は、さらに、送信器９１０と同様の構成（図示せず）を備える。
【００５８】
追尾レーダ装置１００の詳細について説明する前に、追尾レーダ装置１００によるデータ取得およびデータ処理の概要と、想定する追尾レーダ装置１００の利用シーンとについて説明する。
【００５９】
まず、追尾レーダ装置１００によるデータ取得とデータ処理の概要を説明する。
【００６０】
上述したように追尾レーダ装置１００は、送信アンテナ１１１と、少なくとも２つの受信アンテナ１１２ａ、１１２ｂを備えており、受信アンテナ１１２ａ、１１２ｂで形成される干渉計によってＤＤＯＡ法を実現する。
【００６１】
追尾レーダ装置１００の目標計測部１０１は、受信アンテナ１１２ａおよび１１２ｂで受信された目標からの反射波から、散乱点データ１２０を取得する。散乱点データ１２０は、目標の位置（２次元の場合、ｘ座標とｙ座標、あるいは、方位角と距離）、目標の視線速度（ドップラー速度）および反射受信電力（受信した反射波の電力）の集合である。
【００６２】
図４Ａは、２人の歩行者に対する散乱点データ１２０をプロットしたグラフである。このグラフは、横軸が歩行者のｘ座標を示し、縦軸が歩行者のｙ座標を示す。このグラフ上にプロットされた散乱点データ１２０を、歩行者イメージ（推定像）という。図４Ａは、歩行者Ａの歩行者イメージ１２０Ａと、歩行者Ｂの歩行者イメージ１２０Ｂとを示している。
【００６３】
図４Ｂは、歩行者イメージ１２０Ａおよび１２０Ｂのそれぞれに対応する散乱点データ１２０の重心データを示すグラフである。重心データは、各歩行者イメージの散乱点データ１２０に含まれる歩行者の位置および視線速度を、それぞれ反射受信電力で重み付けして加算平均したデータのことである。つまり、重心データは、加重平均された位置および視線速度を含む。図４Ｂのグラフの縦軸および横軸は、図４Ａのグラフと同じであり、グラフ上に、歩行者Ａの重心データ１２１Ａおよび歩行者Ｂの重心データ１２１Ｂを示している。このように歩行者イメージから重心データを算出することにより、重心データを歩行者の代表点として扱うことができ、カルマンフィルタなどの予測フィルタの入力として用い易くなる。
【００６４】
図４Ｃは、移動する歩行者Ａおよび歩行者Ｂに対する重心データの位置をプロットした図である。なお、歩行者Ａの軌跡Ａは図中下向きであり、歩行者Ｂの軌跡Ｂは図中上向きであるとする。
【００６５】
図４Ｄは、図４Ｃに示した軌跡Ａにおいて、歩行者の実際の移動方向に対して重心データの位置が逆方向に遷移している例を示す。例えば、位置２０１から位置２０２への遷移のように、実際の移動方向である図中下向きとは逆向きに歩行者の重心データの位置が遷移している。このような逆行は、歩行者イメージそのものの影響と、重心データの位置を算出する方法に起因する誤差により起こる。つまり、重心データは、あくまでも歩行者の仮想的な重心にすぎないことを意味する。
【００６６】
次に、図５を用い、想定する追尾レーダ装置１００の利用シーンを説明する。
【００６７】
図５に、追尾レーダ装置１００の検知範囲内において、複数の歩行者Ａ、Ｂが徐々に接近し、その後離れていくシーンを示す。本発明では、特に複数の歩行者が点対称に近い動きをする場合を想定する。このようなシーンでは、歩行者それぞれについて、２通りの移動軌跡が考えられる。図５に示す例では、歩行者同士が最接近した後、（ａ）歩行者Ａが追尾レーダ装置１００に近づく側に移動し、歩行者Ｂが追尾レーダ装置１００から遠ざかる側に移動する軌跡と、（ｂ）歩行者Ａが追尾レーダ装置１００から遠ざかる側に移動し、歩行者Ｂが追尾レーダ装置１００に近づく側に移動する軌跡との２通りの移動軌跡を考えることができる。言い換えれば、歩行者Ａと歩行者Ｂとが最接近したときに、歩行者Ａと歩行者Ｂとを区別できなければ、追尾レーダ装置１００は誤った歩行者を追尾してしまう可能性がある。このように、複数の歩行者が互いに接近し、先の軌跡を区別できない可能性がある状況を「交錯状況」と呼ぶことにする。
【００６８】
正しく追尾を行うために、刻々と取得される観測情報をそれぞれの歩行者に対応付けることを「対応関係決定」または「アソシエーション」という。本開示は、このアソシエーションの誤りを軽減する装置を提供することで、追尾性能を向上させようとするものである。
【００６９】
図６Ａおよび図６Ｂを用いて、一般的な位置関係に基づくアソシエーションが困難となる例を説明する。予測点Ｅ１、Ｅ２は、過去の観測点Ｐ１、Ｐ２からそれぞれ速度を算出し、その速度に基づいて次の位置を算出することにより得られる。予測点の推定は、単純な線形推定に限られない。例えば、カルマンフィルタなどにおいても、目標は等速直線運動するという仮定をおくことが多い。このため、本開示では、各目標は等速直線運動するものとする。
【００７０】
図６Ａは、予測点Ｅ１と予測点Ｅ２とが極めて近い距離で近接している状況を示す。図中の矢印は観測点の移動方向を示す。このような状況には、予測点Ｅ１から観測点Ｎ１までの距離と、予測点Ｅ２から観測点Ｎ１までの距離とはほぼ同じである。同様に、予測点Ｅ１から観測点Ｎ２までの距離と、予測点Ｅ２から観測点Ｎ２までの距離とはほぼ同じである。このため、予測点Ｅ１および予測点Ｅ２と、今回の観測点Ｎ１およびＮ２との間のそれぞれの組み合わせにおける予測点と観測点との間の距離を評価してアソシエーションすることはできない。
【００７１】
また、図６Ｂは、今回の観測点Ｎ１と観測点Ｎ２とが極めて近い距離で近接している状況を示す。図中の矢印は観測点の移動方向を示す。このような状況は、目標が追尾レーダ装置１００から遠距離にある場合に想定される。このような状況には、予測点Ｅ１から観測点Ｎ１までの距離と、予測点Ｅ１から観測点Ｎ２までの距離とはほぼ同じである。同様に、予測点Ｅ２から観測点Ｎ１までの距離と、予測点Ｅ２から観測点Ｎ２までの距離もほぼ同じである。このため、このような状況であっても図６Ａと同様、予測点Ｅ１および予測点Ｅ２と、今回の観測点Ｎ１およびＮ２との間のそれぞれの組み合わせにおける予測点と観測点との間の距離を評価してアソシエーションすることはできない。
【００７２】
実施の形態１に係る追尾レーダ装置１００は、目標からの反射波を目標計測部１０１で解析し、重心算出部１０２が、目標計測部１０１の解析結果である散乱点データ１２０から重心データ１２１を算出する。
【００７３】
重心データは、目標（歩行者）の位置および目標の視線速度を含み、それぞれを重心位置および重心視線速度と表現する。実際の歩行者は重心視線速度と直交する速度成分との合成により得られる速度で移動しており、その直交成分を重心直交速度と表現する。この重心直交速度はドップラー効果から直接計測することはできない。重心直交速度は、後述するように、例えばカルマンフィルタにより推定される。
【００７４】
対応関係決定部１０３は、目標の重心位置、重心視線速度および重心直交速度を用いて、アソシエーションを行う。追尾予測部１０４は、対応関係決定部１０３でアソシエーションされた重心データを用いて、目標の追尾を行う。
【００７５】
交錯判定部１０５は、重心算出部１０２で算出された重心データ１２１と、追尾予測部１０４での追尾結果を用いて、同一観測時刻における複数の目標（観測点）がアソシエーション困難な状況にあるかどうかを判定する。対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５での判定結果に応じて処理を切り替える。
【００７６】
以下、各構成について、より詳細に説明する。
【００７７】
＜目標計測部１０１＞
目標計測部１０１は、各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する。より具体的には、目標計測部１０１は、送信アンテナ１１１から出射された電波が目標で反射されることにより生成される反射波を受信する。目標計測部１０１は、反射波をＤＤＯＡ法により処理することにより、散乱点データ１２０を取得する。
【００７８】
ＤＤＯＡ法の詳細は前述の通りである。したがって、目標計測部１０１からは、目標の散乱点データ１２０（歩行者イメージ）が出力される。散乱点データ１２０は、目標の位置、目標の視線速度および反射受信電力の集合である。
【００７９】
＜重心算出部１０２＞
重心算出部１０２は、目標計測部１０１で計測された、観測時刻毎の複数の位置および複数の視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の目標毎の位置の重心である重心位置および視線速度の重心である重心視線速度を算出する。
【００８０】
つまり、重心算出部１０２は、散乱点データ１２０に含まれる複数の位置から、目標の重心データを算出する。重心データの算出方法は、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明したとおりであり、目標の位置および視線速度を、反射受信電力を用いて加重平均することにより求められる。なお、同一観測時刻に複数の歩行者イメージが含まれる場合には、重心算出部１０２は、歩行者イメージの境界を設け、それぞれの境界で歩行者イメージを区切る。例えば、重心算出部１０２は、図４Ａに示す歩行者イメージに、歩行者の一般的なサイズの矩形１２２Ａおよび１２２Ｂを当てはめることにより、歩行者イメージ１２０Ａおよび１２０Ｂに区切る。重心算出部１０２は、各歩行者イメージに対応する散乱点データ１２０から重心データを求める。
【００８１】
＜交錯判定部１０５＞
交錯判定部１０５は、重心算出部１０２で算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、第１目標および第２目標が交錯していると判定する。
【００８２】
図７Ａ〜図７Ｄは、交錯判定部１０５における交錯判定について説明するための図である。図７Ａおよび図７Ｂは観測点（重心データ）が２つの場合の例を示し、図７Ｃおよび図７Ｄは３以上の場合の例を示す。具体的には、交錯判定部１０５は、２次元平面上に交錯判定範囲を設定する。交錯判定範囲は真円であっても良いし、正方形であっても良い。交錯判定部１０５は、同一観測時刻の観測点が２つの場合、交錯判定範囲を２つ設定する。交錯判定部１０５は、図７Ａに示すようにそれぞれの交錯判定範囲内（すなわち、ひとつの交錯判定範囲内）に２つの観測点が含まれる場合、「交錯状況にある（１）」と判定し、図７Ｂに示すようにそれ以外の場合、「交錯状況にない（０）」と判定する。例えば、交錯判定範囲を半径Ｒｃの円形領域とし、観測点１および観測点２間の距離をｇ１２とすると、交錯判定部１０５は、ｇ１２≦Ｒｃのとき「１」を出力し、ｇ１２＞Ｒｃのとき「０」を出力する。なお、半径Ｒｃは目標の大きさに応じて決定し、例えば目標の径がＤのとき、半径ＲｃをＤ／２程度に設定することが好ましい。
【００８３】
観測点が３以上の場合、観測点が２つの場合と交錯状況の判定処理そのものは同じである。ただし、交錯判定部１０５は、「１」または「０」で示される交錯判定結果に、どの観測点が交錯状況にあるのかを示す値を含めて出力する。例えば、図７Ｄに示すように観測点１と観測点２、および、観測点２と観測点３がそれぞれ交錯状況にあり（ｇ１２≦Ｒｃおよびｇ２３≦Ｒｃ）、かつ観測点１と観測点３は交錯状況にない（ｇ２３＞Ｒｃ）場合、交錯判定部１０５は、交錯判定結果として「１（１−２）」、「１（２−３）」および「０（１−３）」を出力する。例えば、「１（１−２）」は、観測点１と観測点２とが交錯状況にある（１）ことを示している。このように、交錯状況が必ず２組（前回の観測点から１組（２点）、今回の観測点から１組（２点））で構成されるように、複数の観測点を分割して考えることにする。観測点が２つの場合、交錯判定結果は「０（１−２）」または「１（１−２）」となるが、以降は簡単のため、「０」または「１」のみで表す。
【００８４】
図８は、交錯判定部１０５による交錯判定処理のフローチャートである。
【００８５】
交錯判定部１０５は、二次元平面上に半径Ｒｃの交錯判定範囲を設定する（Ｓ１１）。交錯判定部１０５は、現在の観測時刻における観測点の個数を判断し（Ｓ１２）、観測点の個数が０または１の場合には、交錯判定を行う必要が無いため（Ｓ１２でｎｏ）、処理を終了する。
【００８６】
観測点の個数が２以上の場合には、交錯判定部１０５は、現在の観測時刻における観測点ｉと観測点ｊとの間の距離ｇｉｊを計算する（Ｓ１３）。
【００８７】
交錯判定部１０５は、距離ｇｉｊと半径Ｒｃとを比較する（Ｓ１４）。距離ｇｉｊが半径Ｒｃ以下であれば（Ｓ１４でｙｅｓ）、交錯判定部１０５は、観測点ｉと観測点ｊとが交錯状態にあると判断し、交錯判定結果として「１」を出力する（Ｓ１５）。一方、距離ｇｉｊが半径Ｒよりも大きければ（Ｓ１４でｎｏ）、交錯判定部１０５は、観測点ｉと観測点ｊとが交錯状態にはないと判断し、交錯判定結果として「０」を出力する（Ｓ１６）。
【００８８】
なお、観測点の個数が３以上の場合には、観測点ｉと観測点ｊの組み合わせが複数存在することになるため、距離ｇｉｊも複数算出され、観測点ｉと観測点ｊの組み合わせごとに、観測点同士が交錯しているか否かが判定される。
【００８９】
＜対応関係決定部１０３＞
対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５での交錯判定結果「０」または「１」に応じて、アソシエーションの判定方法を切り替える。交錯判定結果が「０」のとき、複数の目標は交錯の恐れが無いため、対応関係決定部１０３は、位置関係に基づくアソシエーションを行う。対応関係決定部１０３は、例えば、図９に示すような位置関係（Ｐ１−Ｎ１間、Ｐ１−Ｎ２間、Ｐ２−Ｎ１間、Ｐ２−Ｎ２間の距離がそれぞれｄ１１、ｄ１２、ｄ２１、ｄ２２）において、式３Ａおよび式３Ｂに示す評価値Δ１およびΔ２を算出する。対応関係決定部１０３は、評価値Δ１およびΔ２のうち小さいほうの、観測点の位置関係を選択する。すなわち、Δ１＜Δ２のとき、対応関係決定部１０３は、Ｐ１−Ｎ１およびＰ２−Ｎ２を選択する。つまり、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ１とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ２とが他の同一目標の観測点であると判断する。また、Δ１≧Δ２のとき、対応関係決定部１０３は、Ｐ１−Ｎ２およびＰ２−Ｎ１を選択する。つまり、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ２とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ１とが他の同一目標の観測点であると判断する。
【００９０】
Δ１＝ｄ１１＋ｄ２２  …（式３Ａ）
Δ２＝ｄ１２＋ｄ２１  …（式３Ｂ）
【００９１】
一方、交錯判定結果が「１」のとき、対応関係決定部１０３は、速度関係に基づくアソシエーションを行う。
【００９２】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、速度関係に基づくアソシエーションを説明するための図である。図１０Ａは、観測点Ｐ１および観測点Ｐ２が近接し、観測点Ｎ１および観測点Ｎ２が近接している状況（交錯状況）を示している。観測点Ｐ１、Ｐ２、Ｎ１、Ｎ２の速度ベクトルがそれぞれｖ１ｐ、ｖ２ｐ、ｖ１ｎ、ｖ２ｎとして求められているとする。速度ベクトルは、重心視線速度と重心直交速度とを合成することにより算出される重心合成速度を意味する。追尾レーダ装置１００は、視線速度を直接計測可能であるため、重心視線速度の信頼性が高い。したがって、重心視線速度と、観測点の差分速度（位置の差分÷観測時間間隔）とを比較すると、重心位置の連続性に関する脆弱さを加味すれば、重心合成速度（速度ベクトル）のほうが信頼性は高い。また、重心視線速度は観測の都度計測可能である。このため、今回の観測点の重心視線速度が重心データ１２１に含まれているというのも、重心合成速度を用いる大きな利点である。
【００９３】
このとき、前回の観測点と今回の観測点との間で構成できるペアの組み合わせは２通りあり、それぞれ速度ベクトルの起点を一致させて表示すると、図１０Ｂおよび図１０Ｃのようになる。
【００９４】
ここで、対応関係決定部１０３は、図１０Ｂに示すペアの組み合わせから式４Ａに従い評価値Γ１を算出し、図１０Ｃに示すペアの組み合わせから式４Ｂに従い評価値Γ２を算出する。
【００９５】
Γ１＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ１ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ２ｎ）｜  …（式４Ａ）
Γ２＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ２ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ１ｎ）｜  …（式４Ｂ）
【００９６】
ここで、∠（ａ，ｂ）は、ベクトルａとベクトルｂとのなす角度を示す。
【００９７】
各評価値は、観測点のペアに対応する重心合成速度のペアのなす角度の和を示している。
【００９８】
対応関係決定部１０３は、評価値Γ１およびΓ２のうち、小さいほうの観測点のペアの組み合わせに基づいてアソシエーションを実行する。すなわち、Γ１＜Γ２のとき、対応関係決定部１０３は、Ｐ１−Ｎ１およびＰ２−Ｎ２を選択する。つまり、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ１とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ２とが他の同一目標の観測点であると判断する。また、Γ１≧Γ２のとき、対応関係決定部１０３は、Ｐ１−Ｎ２およびＰ２−Ｎ１を選択する。つまり、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ２とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ１とが他の同一目標の観測点であると判断する。このような方法により、観測点の位置関係によらず、目標の移動の流れ（慣性や連続性）を反映したアソシエーションが可能である。
【００９９】
図１１は、対応関係決定部１０３による対応関係決定処理のフローチャートである。
【０１００】
ここで、前回の観測時刻における観測点をＰ１、Ｐ２とし、今回の観測時刻における観測点をＮ１、Ｎ２とする。
【０１０１】
対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５での交錯判定結果を判断する（Ｓ２１）。交錯判定結果が「０」の場合には（Ｓ２１で「０」）、対応関係決定部１０３は、位置関係に基づくアソシエーションを行うために、上述の評価値Δ１およびΔ２を計算する（Ｓ２２）。評価値Δ１が評価値Δ２よりも小さい場合には（Ｓ２３でｙｅｓ）、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ１とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ２とが他の同一目標の観測点であると判断する（Ｓ２４）。評価値Δ１が評価値Δ２以上の場合には（Ｓ２３でｎｏ）、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ２とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ１とが他の同一目標の観測点であると判断する（Ｓ２５）。
【０１０２】
交錯判定結果が「１」の場合には（Ｓ２１で「１」）、対応関係決定部１０３は、速度関係に基づくアソシエーションを行うために、上述の評価値Γ１およびΓ２を計算する（Ｓ２６）。評価値Γ１が評価値Γ２よりも小さい場合には（Ｓ２７でｙｅｓ）、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ１とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ２とが他の同一目標の観測点であると判断する（Ｓ２４）。評価値Γ１が評価値Γ２以上の場合には（Ｓ２７でｎｏ）、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ２とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ１とが他の同一目標の観測点であると判断する（Ｓ２５）。
【０１０３】
以上説明したように、対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５において第１目標および第２目標が交錯していると判定された場合には、第１観測時刻および第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、第１観測時刻における第１目標および第２目標のそれぞれに、第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける。
【０１０４】
より具体的には、対応関係決定部１０３は、（ｉ）第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した各目標の候補の組について、第１観測時刻における第１目標の重心視線速度と重心直交速度との合成速度である重心合成速度と第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、第１観測時刻における第２目標の重心合成速度と第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｉｉ）算出した和が最小となる目標の候補の組を、第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付ける。
【０１０５】
また、対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５において第１目標および第２目標が交錯していないと判定された場合には、（ｉ）第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）第１目標および第２目標に対応付けを行った場合に、第１観測時刻と第２観測時刻との間での第１目標の移動距離および第２目標の移動距離の和が最小となる目標の候補の組を、第１目標および第２目標に対応付ける。
【０１０６】
＜追尾予測部１０４＞
追尾予測部１０４は、アソシエーション済みの目標の重心データを入力として目標を追尾し、重心視線速度に直交する重心直交速度を予測する。具体的には、カルマンフィルタに重心データ（重心位置、重心視線速度）を入力することで、重心直交速度を推定する。この重心直交速度により、重心合成速度を構成できる。重心直交速度は追尾予測部１０４の推定に基づく量である一方、重心視線速度は実測に基づく量である。
【０１０７】
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照して、カルマンフィルタを用いた重心直交速度の推定方法について説明する。
【０１０８】
図１２Ａに示すように状態変数と観測データとを定義する。つまり、状態変数としてｒ、ａ、ｖｒ、ｖｔ、δｒ、δａ、δｖｒ、δｖｔの８つの変数を定義する。ｒは追尾レーダ装置１００から目標までの距離を示す変数である。ａは目標の方位角を示す変数である。ｖｒは目標の重心視線速度を示す変数である。ｖｔは目標の重心直交速度を示す変数である。δｒ、δａ、δｖｒ、δｖｔは、ｒ、ａ、ｖｒ、ｖｔのそれぞれの雑音成分を示すパラメータである。観測データとして、Ｒ、Ａ、Ｖｄ、ΔＲ、ΔＡ、ΔＶｄの６つのデータを定義する。Ｒは追尾レーダ装置１００から目標までの観測された距離を示す。Ｒは目標の重心位置と追尾レーダ装置１００の位置とから算出可能である。Ａは目標の観測された方位角を示す。Ｖｄは、観測された目標の重心視線速度を示す。ΔＲ、ΔＡ、ΔＶｄは、Ｒ、Ａ、Ｖｄのそれぞれの雑音成分を示すパラメータである。なお、図１２Ａにおいてｖは重心合成速度を示す。
【０１０９】
図１２Ｂは、図１２Ａに示した状態変数と観測データとに基づいて定義される状態方程式および観測方程式を示す図である。図１２Ｂには、４つの状態方程式と、３つの観測方程式とが示されている。ここで、ｔはある観測時刻を表しており、Ｔは観測時間間隔を表す。つまり、各状態方程式は、目標が等速直線運動を行うものと仮定したときの状態変数の値を示している。また、各観測方程式は、状態変数と観測データとを結びつけるための式である。ここで、観測方程式の数が状態方程式の数よりも１つ少ないのは、目標の重心直交速度は観測することができないため、目標の重心直交速度の観測方程式が無いからである。
【０１１０】
追尾予測部１０４は、状態変数の値を内部に保持しており、図１２Ｂに示した状態方程式および観測方程式を解くことにより、目標の重心直交速度ｖｔを推定する。なお、図１２Ｂから明らかなように、重心直交速度のみならず、重心位置の予測値も同時に算出可能である。
【０１１１】
以上説明したように、本発明の実施の形態１に係る追尾レーダ装置１００によると、複数目標のアソシエーションが速度ベクトルの連続性を考慮した原理に基づくものとなるため、位置や角度が目標を区別できる精度を有さない場合でも適切なアソシエーションを実現できる。つまり、複数目標が相互に接近した場合、位置の近さで目標の関係付けを行う場合に比べると、追尾誤りを低減することができる。
【０１１２】
上記構成によると、第１目標および第２目標が交錯している場合であっても、重心視線速度を要素に含む速度の連続性から、第１観測時刻における第１目標および第２目標のそれぞれに対応付けられる、第２観測時刻における目標を決定することができる。このように、異なる観測時刻間における複数の目標同士の対応付けを、速度の連続性に基づいて行うことにより、位置決定精度が低い目標であっても、複数の目標を区別して追尾することができる。
【０１１３】
また、重心合成速度は、重心視線速度と重心直交速度の合成速度である。このため、例えば、追尾レーダ装置の視線方向には同じ動きをするが、上記視線方向の直交方向には異なる動きをするような複数の目標が交錯している場合に、重心合成速度の連続性を評価することで、複数の目標を精度良く区別して追尾することができる。
【０１１４】
また、第１目標と第２目標とが交錯していない場合には、第１目標と第２目標とは十分離れた位置に存在している。また、目標が人間である場合には、目標の位置は急激に変化しない。このため、複数の目標の移動距離の和が最小になるように、目標の対応付けを行うことにより、精度良く目標の対応付けを行うことができる。
【０１１５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態１では、追尾予測部１０４で予測された重心直交速度と観測点との対応付けが予め分かっているものとして説明を行ったが、重心直交速度と観測点との対応付けが分からない場合もある。実施の形態２では、そのような場合の処理について詳細に説明する。つまり、実施の形態２では、実施の形態１の対応関係決定部１０３において、重心視線速度と重心直交速度から重心合成速度を算出する部分が異なる。そのため、図１３Ａ〜図１３Ｄを用い、交錯判定部１０５で複数の観測点が交錯していると判定された場合の対応関係決定部１０３についてのみ説明を行う。その他の追尾レーダ装置１００の構成は、実施の形態１で説明したとおりである。このため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。
【０１１６】
図１３Ａは、近接した観測点の速度ベクトル（重心合成速度）（ｖ）を示し、さらにそれを視線方向（ｕ）と直交方向（ｗ）に分解した成分も合わせて示す。前回の観測点Ｐ１、Ｐ２について、重心合成速度ｖ１ｐ、ｖ２ｐに対してそれぞれ視線方向ｕ１ｐ、ｕ２ｐおよび直交方向ｗ１ｐ、ｗ２ｐがそれぞれ確定している。今回の観測点Ｎ１、Ｎ２に関しては、重心視線速度ｕ１ｎ、ｕ２ｎのみがそれぞれ確定しており、重心直交速度は確定していない。つまり、図１３Ｂに示すように、追尾予測部１０４の出力である重心直交速度ｗ１ｎ、ｗ２ｎに関しては、観測点Ｎ１、Ｎ２のどちらに対応するのかがまだ確定していない。
【０１１７】
そこで、実施の形態２では、重心視線速度ｕ１ｎ、ｕ２ｎおよび重心直交速度ｗ１ｎ、ｗ２ｎの対応関係の決定を含めて、アソシエーションを行う。
【０１１８】
図１３Ｃおよび図１３Ｄは、今回の観測点Ｎ１、Ｎ２について、重心視線速度ｕ１ｎ、ｕ２ｎおよび重心直交速度ｗ１ｎ、ｗ２ｎから構成可能な２通りの重心合成速度をそれぞれ示す。このときの重心合成速度をそれぞれ、ｖ１２ｎ、ｖ２１ｎ、および、ｖ１１ｎ、ｖ２２ｎとする。つまり、重心合成速度ｖ１２ｎは、重心視線速度ｕ１ｎと重心直交速度ｗ２ｎの合成速度である。重心合成速度ｖ２１ｎは、重心視線速度ｕ２ｎと重心直交速度ｗ１ｎの合成速度である。重心合成速度ｖ１１ｎは、重心視線速度ｕ１ｎと重心直交速度ｗ１ｎの合成速度である。重心合成速度ｖ２２ｎは、重心視線速度ｕ２ｎと重心直交速度ｗ２ｎの合成速度である。
【０１１９】
対応関係決定部１０３は、式５Ａ〜式５Ｄに示すような評価値ΓＡ、ΓＢ、ΓＣ、ΓＤを計算し、実施の形態１と同様にこれら評価値のうち最小のものを選択する。これにより、対応関係決定部１０３は、重心直交速度の観測点への対応付けを行うと共に、さらには、観測点のアソシエーションを行うことができる。
【０１２０】
ΓＡ＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ１１ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ２２ｎ）｜  …（式５Ａ）
ΓＢ＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ１２ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ２１ｎ）｜  …（式５Ｂ）
ΓＣ＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ２１ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ１２ｎ）｜  …（式５Ｃ）
ΓＤ＝｜∠（ｖ１ｐ，ｖ２２ｎ）｜＋｜∠（ｖ２ｐ，ｖ１１ｎ）｜  …（式５Ｄ）
【０１２１】
図１４Ａおよび図１４Ｂはそれぞれ、図１３Ｃに対応する重心合成速度によって構成される前回の観測点の重心合成速度と今回の観測点の重心合成速度とのペアについて、前回の観測点の重心合成速度と今回の観測点の重心合成速度とでベクトルの起点を一致させて表示したものである。図１４Ａおよび図１４Ｂの評価値は、それぞれΓＢおよびΓＣに対応している。
【０１２２】
また、図１４Ｃおよび図１４Ｄはそれぞれ、図１３Ｄに対応する重心合成速度によって構成される前回の観測点の重心合成速度と今回の観測点の重心合成速度とのペアについて、前回の観測点の重心合成速度と今回の観測点の重心合成速度とでベクトルの起点を一致させて表示したものである。図１４Ｃおよび図１４Ｄの評価値は、それぞれΓＡおよびΓＤに対応している。
【０１２３】
このように、ΓＡ、ΓＢ、ΓＣ、ΓＤに対応して全部で４通りのアソシエーション候補を生成することができる。図１４Ａ〜図１４Ｄに示した例では、ΓＡ＜ΓＢ＜＜ΓＣ＜ΓＤである。このため、対応関係決定部１０３は、ΓＡに対応する図１４Ｃの構成が望ましいアソシエーション結果を与えると決定する。つまり、対応関係決定部１０３は、図１３Ｄに示すように観測点Ｎ１およびＮ２の重心直交速度がそれぞれｖ１１ｎおよびｖ２２ｎであると判断する。また、対応関係決定部１０３は、観測点Ｐ１と観測点Ｎ１とが同一目標の観測点であると判断し、観測点Ｐ２と観測点Ｎ２とが同一目標の観測点であると判断する。
【０１２４】
以上説明したように、対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５において第１目標および第２目標が交錯していると判定された場合には、（ｉ）第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付けが可能な、第２観測時刻における目標の候補の組を生成し、（ｉｉ）生成した目標の候補の組毎に、当該組を構成する各目標について、追尾予測部が予測した重心直交速度の候補を生成し、（ｉｉｉ）生成した目標の候補の組毎の重心直交速度の候補毎に、第１観測時刻における第１目標の重心視線速度と重心直交速度との合成速度である重心合成速度と第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角と、第１観測時刻における第２目標の重心合成速度と第２観測時刻における目標の候補の重心合成速度とのなす角との和を算出し、（ｉｖ）算出した和が最小となるときの重心直交速度の候補を有する目標の候補の組を、第１観測時刻における第１目標および第２目標に対応付ける。
【０１２５】
以上説明したように、本発明の実施の形態２に係る追尾レーダ装置１００によると、重心合成速度を構成する際に、推定量である重心直交速度の可能性まで加味した評価を行うことができ、適切なアソシエーションを実現できる。さらに現在より先の時刻に対して重心直交速度の誤りが伝播していく可能性を抑えることができるため、追尾誤りも低減可能である。
【０１２６】
重心合成速度は、重心視線速度と重心直交速度の合成速度である。このため、例えば、追尾レーダ装置の視線方向には同じ動きをするが、上記視線方向の直交方向には異なる動きをするような複数の目標が交錯している場合に、重心合成速度の連続性を評価することで、複数の目標を精度良く区別して追尾することができる。また、追尾予測部が予測した重心直交速度が、目標に対応付けられておらず、いずれの目標の重心直交速度かが不明な場合であっても、重心合成速度の連続性を評価することで、重心直交速度と目標との対応付けを行うことができる。
【０１２７】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【０１２８】
実施の形態３では、対応関係決定部１０３がアソシエーションに用いる速度ベクトルについての、追尾予測部１０４の推定結果である重心直交速度の利用程度を可変する。これにより、対応関係決定部１０３は、観測（ドップラー効果）に基づいて定まる重心視線速度を、重心直交速度よりも優先的に使用して評価する構成を備えている。実施の形態３も、対応関係決定部１０３の機能として実現可能であるため、対応関係決定部１０３についてのみ説明する。
【０１２９】
実施の形態３では、計測値の符号を用いて重心直交速度の利用程度の判定を行うため、符号の正負を次のように定義する。重心視線速度は追尾レーダ装置１００から遠ざかる方向を正、近づく方向を負とする。方位角は、追尾レーダ装置１００の真正面（１２時方向）を０とし、追尾レーダ装置１００の左側を正、右側を負とする。
【０１３０】
図１５は、本発明の実施の形態３における対応関係決定部１０３の処理を説明するフローチャートである。
【０１３１】
対応関係決定部１０３は、交錯判定領域内の観測点について、前回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であり、かつ今回の観測点の組み合わせにおいて重心視線速度が異符号であるか否かを判定する（Ｓ３１）。
【０１３２】
図１６Ａおよび図１６Ｂは、前回の観測点Ｐ１、Ｐ２および今回の観測点Ｎ１、Ｎ２の重心視線速度がすべて同符号となる例を示す。つまり、図１６Ａおよび図１６Ｂは、複数目標が同じ方向に移動、すなわち、線対称な移動をしている場合を示す。図１６Ａおよび図１６Ｂにおいて、実線矢印は重心視線速度を示し、破線矢印は観測点の対応関係を示す。
【０１３３】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、各観測時刻において、観測点の重心視線速度が全て同符号となるが、観測時刻間では重心視線速度が異符号となる例を示す。図１７Ａおよび図１７Ｂにおいて、実線矢印は重心視線速度を示し、破線矢印は観測点の対応関係を示す。例えば、前回の観測点Ｐ１、Ｐ２の重心視線速度は同符号であり、今回の観測点Ｎ１、Ｎ２の重心視線速度は同符号であるが、前回の観測点Ｐ１、Ｐ２の重心視線速度と今回の観測点Ｎ１、Ｎ２の重心視線速度とは異符号である。このような場合には、重心視線速度が極めて小さく、移動情報のほとんどが重心直交速度に反映されていると予想される状況である。このような状況は、特に、追尾レーダ装置１００の真正面で複数目標が真横に移動する場合に起こる。
【０１３４】
図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃは、前回の観測点の組み合わせ（Ｐ１、Ｐ２）において重心視線速度が異符号であり、かつ今回の観測点の組み合わせ（Ｎ１、Ｎ２）において重心視線速度が異符号である例を示す。図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃにおいて、実線矢印は重心視線速度を示し、破線矢印は観測点の対応関係を示す。例えば、複数目標が互いに異なる方向に移動、すなわち、点対称な移動をしている場合を示す。
【０１３５】
したがって、複数の目標が、図１８Ａ、図１８Ｂおよび図１８Ｃに示したような点対称的な移動を行った場合には、Ｓ３１の判定結果が「ｙｅｓ」となり、それ以外は「ｎｏ」となる。
【０１３６】
この判定処理（Ｓ３１）により、重心視線速度のみでアソシエーションできる場合と、重心視線速度のみではアソシエーションできない場合とが切り分けられる。重心視線速度のみでアソシエーションできる場合には、アソシエーションは単純化される。
【０１３７】
Ｓ３１で「ｙｅｓ」の場合、対応関係決定部１０３は、重心視線速度のみを用いてアソシエーションを行う（Ｓ３２）。これは、式４Ａおよび式４Ｂの算出に用いる重心合成速度を算出する際に、重心直交速度をゼロとすることに等しい。なお、重心視線速度のみを使用するのではなく、重心直交速度に重み（減衰係数）を乗算した速度と、重心視線速度とを合成することにより重心合成速度を算出しても良い。この減衰係数は０以上１以下の値とすれば良い。
【０１３８】
つまり、対応関係決定部１０３は、交錯判定部１０５において第１目標および第２目標が交錯していると判定され、かつ同一の観測時刻における複数の目標の重心視線速度の符号が互いに異なる場合には、目標ごとに、重心直交速度に０以上１以下の値を乗算した値と重心視線速度との合成速度から重心合成速度を算出する。
【０１３９】
重心直交速度に乗算する値を調整することにより、重心合成速度の連続性を評価する際の重心直交速度の重みを調整することができる。例えば、重心直交速度に０を乗算することで、重心視線速度のみの連続性に基づいた目標の対応付けを行うことができる。また、重心直交速度に０．５を乗算することにより、重心視線速度に対する重心直交速度の影響を半分にした重心合成速度の連続性に基づいて、目標の対応付けを行うことができる。
【０１４０】
Ｓ３１で「ｎｏ」の場合、対応関係決定部１０３は、交錯判定領域内の観測点において、互いに異なる時刻（前回と今回）の観測点の組合せについて、重心視線速度の符号が同一となるものが１つでもあるか否かを判定する（Ｓ３３）。
【０１４１】
この判定処理（Ｓ３３）により、図１６Ａおよび図１６Ｂに示した状況は「ｎｏ」と判定され、図１７Ａおよび図１７Ｂに示した状況は「ｙｅｓ」と判定される。
【０１４２】
すなわち、複数目標が追尾レーダ装置１００に対して前後方向の移動をし、かつ、線対称に近い（同一方向への）移動を伴っている場合、判定処理（Ｓ３３）によって「ｎｏ」と判定される。Ｓ３３で「ｎｏ」であることは、追尾レーダ装置１００を含むドップラーレーダにおいて、必然的に発現するドップラー干渉問題（同一の視線方向速度を有する目標が複数存在する場合、その速度を目標毎に分離同定できないために、結果として到来方向が不定になる現象）が起こりやすいあるいは起こっている状況であること示す。
【０１４３】
したがって、Ｓ３３で「ｎｏ」の場合には、対応関係決定部１０３は、対応関係の決定が困難な状態を示す対応関係決定困難信号を出力する（Ｓ３５）。これにより、アソシエーション結果の信頼性が低い状況を区別できるようにしておく。あるいは、対応関係決定部１０３は、対応関係の決定が困難な間は、重心データ１２１をマスクする、予測値のみを使用する、などの処置を施しても良い。つまり、追尾予測部１０４は、対応関係決定部１０３から対応関係決定困難信号が出力された場合には、前回および今回における重心位置と重心視線速度を除外した上で、重心直交速度を予測しても良い。
【０１４４】
以上説明したように、対応関係決定部１０３は、さらに、交錯判定部１０５において第１目標および第２目標が交錯していると判定され、かつ第１観測時刻および第２観測時刻において複数の目標の重心視線速度の符号が同符号である場合には、目標の対応関係決定が困難であることを示す対応関係決定困難信号を出力する。この場合には、全ての目標の重心視線速度の符号が同じである。つまり、追尾レーダ装置１００を含むドップラーレーダにおいて、必然的に発現するドップラー干渉問題が起こりやすい、あるいは起こっている状況であることを示す。このため、目標の対応付けを行ったとしても信頼性が低い。このため、対応関係決定部１０３は、上述の対応関係決定困難信号を出力する。
【０１４５】
また、追尾予測部１０４は、対応関係決定困難信号が出力された場合には、第１観測時刻および第２観測時刻における重心位置と重心視線速度を除外した上で、重心直交速度を予測する。この構成によると、信頼性が低い重心位置と重心視線速度を除外した上で重心直交速度を予測している。このため、重心直交速度を高精度で予測することができる。
【０１４６】
判定処理（Ｓ３３）において「ｙｅｓ」の場合、正しいアソシエーションを行うには、前述の通り重心直交速度が必要である。すなわち、対応関係決定部１０３は、重心視線速度と重心直交速度を合成することにより重心合成速度を算出し、実施の形態１または２で説明したのと同様の方法により、アソシエーションを行う（Ｓ３４）。
【０１４７】
以上、本発明の実施の形態３の構成によると、推定成分である重心直交速度を除外することでアソシエーション誤りの軽減を実現する。それと共に、アソシエーションに必要な速度ベクトル（重心視線速度、重心直交速度）の成分が選択される。このため、アソシエーションが単純になるという利点もある。
【０１４８】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の追尾レーダ装置を実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１４９】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、各観測時刻において、目標の位置および追尾レーダ装置の視線方向に沿った前記目標の速度である視線速度を複数計測する目標計測ステップと、前記目標計測ステップにおいて計測された、観測時刻毎の複数の前記位置および複数の前記視線速度から、観測時刻毎に複数の目標を特定し、観測時刻毎の前記目標毎の前記位置の重心である重心位置および前記視線速度の重心である重心視線速度を算出する重心算出ステップと、前記重心算出ステップで算出された第１観測時刻における第１目標および第２目標の重心位置間の距離が所定の閾値以下の場合に、前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定する交錯判定ステップと、前記交錯判定ステップにおいて前記第１目標および前記第２目標が交錯していると判定された場合には、前記第１観測時刻および前記第１観測時刻に連続する第２観測時刻との間において前記第１目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性および前記第２目標の重心視線速度を要素に含む速度の連続性が維持されるように、前記第１観測時刻における前記第１目標および前記第２目標のそれぞれに、前記第２観測時刻におけるいずれかの目標を対応付ける対応関係決定ステップとを実行させる。
【０１５０】
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る追尾レーダ装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明に係る追尾レーダ装置は、移動物体の運動そのものを利用して物体の形状若しくは動きを計測または推定し、その結果を利用して物体を追尾することのできるセンシングシステム等に利用可能であり、特に、防犯システムまたは衝突回避システム用のセンサ等として有用である。
【符号の説明】
【０１５２】
１００  追尾レーダ装置
１０１  目標計測部
１０２  重心算出部
１０３  対応関係決定部
１０４  追尾予測部
１０５  交錯判定部
１１１、９１１  送信アンテナ
１１２ａ、１１２ｂ、９１２、９１３  受信アンテナ
１２０  散乱点データ
１２０Ａ、１２０Ｂ  歩行者イメージ
１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ  重心データ
１２２Ａ  矩形
９０１  レーダ装置
９１０  送信器
９２０  受信器
９３１〜９３３  目標
【図１】
2013257236.tif 000003
【図２】
2013257236.tif 000004
【図３】
2013257236.tif 000005
【図４Ａ】
2013257236.tif 000006
【図４Ｂ】
2013257236.tif 000007
【図４Ｃ】
2013257236.tif 000008
【図４Ｄ】
2013257236.tif 000009
【図６Ａ】
2013257236.tif 000010
【図６Ｂ】
2013257236.tif 000011
【図７Ａ】
2013257236.tif 000012
【図７Ｂ】
2013257236.tif 000013
【図７Ｃ】
2013257236.tif 000014
【図７Ｄ】
2013257236.tif 000015
【図８】
2013257236.tif 000016
【図９】
2013257236.tif 000017
【図１０Ａ】
2013257236.tif 000018
【図１０Ｂ】
2013257236.tif 000019
【図１０Ｃ】
2013257236.tif 000020
【図１１】
2013257236.tif 000021
【図１２Ａ】
2013257236.tif 000022
【図１２Ｂ】
2013257236.tif 000023
【図１３Ａ】
2013257236.tif 000024
【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図５】
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