特許 7596155 レーダ物標追尾装置及びレーダ物標追尾プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-29

(45)【発行日】2024-12-09

(54)【発明の名称】レーダ物標追尾装置及びレーダ物標追尾プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01S 13/58 20060101AFI20241202BHJP

【ＦＩ】

G01S13/58 210

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021002649

(22)【出願日】2021-01-12

(65)【公開番号】P2022107936

(43)【公開日】2022-07-25

【審査請求日】2023-12-27

(73)【特許権者】

【識別番号】318006365

【氏名又は名称】ＪＲＣモビリティ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(72)【発明者】

【氏名】原 隆将

(72)【発明者】

【氏名】時枝 幸伸

(72)【発明者】

【氏名】星 将広

【審査官】佐藤 宙子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－０１２３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３４１０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１４４０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２８１７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－００２６８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｓ ７／００－ ７／４２

Ｇ０１Ｓ １３／００－１３／９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾部と、
一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾部に出力するゲート処理部と、を備え、
前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記位置ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とするレーダ物標追尾装置。

【請求項2】

レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾部と、
一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾部に出力するゲート処理部と、を備え、
前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分の周囲に設定した速度ゲートの内部において、今回の観測ドップラ速度が存在する前記レーダ物標を、当該複数の前記レーダ物標のうちの当該一つの前記レーダ物標として選択し、
前記ゲート処理部は、さらに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記速度ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とするレーダ物標追尾装置。

【請求項3】

前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の観測信号点クラスタについて、今回の観測ドップラ速度の分散値が大きいほど、前記速度ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とする、請求項２に記載のレーダ物標追尾装置。

【請求項4】

レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾ステップと、
一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾ステップに出力するゲート処理ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記ゲート処理ステップは、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記位置ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とするレーダ物標追尾プログラム。

【請求項5】

レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾ステップと、
一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾ステップに出力するゲート処理ステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記ゲート処理ステップは、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分の周囲に設定した速度ゲートの内部において、今回の観測ドップラ速度が存在する前記レーダ物標を、当該複数の前記レーダ物標のうちの当該一つの前記レーダ物標として選択し、
前記ゲート処理ステップは、さらに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記速度ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とするレーダ物標追尾プログラム。

【請求項6】

前記ゲート処理ステップは、当該一つの前記レーダ物標の観測信号点クラスタについて、今回の観測ドップラ速度の分散値が大きいほど、前記速度ゲートの幅を広く設定する
ことを特徴とする、請求項５に記載のレーダ物標追尾プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、複数のレーダ物標を追尾する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ゲート処理を用いて既追尾物標に加えて新しい物標を検出する技術が、特許文献１等に開示されている。従来技術のゲート処理の具体例を図１に示す。

【0003】

図１の左欄では、レーダシステムＲは、レーダ物標Ｔ１を検出する。レーダ物標Ｔ１の観測位置は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ１の観測ドップラ速度は、ｖ_ｏ＜０（レーダシステムＲへと近づく方向）である。ゲートＧ１は、レーダ物標Ｔ１の観測位置の周囲に設定され、レーダ物標Ｔ１の観測ドップラ速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、ゲート幅を広く設定される。レーダシステムＲは、既追尾物標Ｔ２を検出する。既追尾物標Ｔ２の予測位置は、白丸（ゲートＧ１の内部）で示され、既追尾物標Ｔ２の予測ドップラ速度は、ｖ_ｐである。｜ｖ_ｏ－ｖ_ｐ｜≦ｖ_ｃ（ｖ_ｃは閾値ドップラ速度差）が成り立つとすると、レーダ物標Ｔ１は、既追尾物標Ｔ２と同一の物標であると判定される。

【0004】

図１の右欄では、レーダシステムＲは、レーダ物標Ｔ３を検出する。レーダ物標Ｔ３の観測位置は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ３の観測ドップラ速度は、ｖ_ｏ＞０（レーダシステムＲから遠ざかる方向）である。ゲートＧ３は、レーダ物標Ｔ３の観測位置の周囲に設定され、レーダ物標Ｔ３の観測ドップラ速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、ゲート幅を広く設定される。レーダシステムＲは、既追尾物標Ｔ４を検出する。既追尾物標Ｔ４の予測位置は、白丸（ゲートＧ３の内部）で示され、既追尾物標Ｔ４の予測ドップラ速度は、ｖ_ｐである。｜ｖ_ｏ－ｖ_ｐ｜＞ｖ_ｃ（ｖ_ｃは閾値ドップラ速度差）が成り立つとすると、レーダ物標Ｔ３は、既追尾物標Ｔ４と異なる新物標であると判定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－１５６４４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ゲート処理を用いて一つの物標のみならず複数の物標を追尾する技術が、以下に示すように考えられる。解決課題のゲート処理の具体例を図２に示す。

【0007】

図２の左欄では、レーダシステムＲは、既追尾物標Ｔ５、Ｔ６を検出する。既追尾物標Ｔ５の予測位置は、黒丸で示され、既追尾物標Ｔ５の観測位置は、黒四角で示される。ゲートＧ５は、既追尾物標Ｔ５の予測位置を中心としてその周囲に設定される。既追尾物標Ｔ６の予測位置は、白丸で示され、既追尾物標Ｔ６の観測位置は、白四角で示される。ゲートＧ６は、既追尾物標Ｔ６の予測位置を中心としてその周囲に設定される。既追尾物標Ｔ５、Ｔ６の予測位置は、あまり接近しておらず、ゲートＧ５、Ｇ６は、互いに重複しておらず、既追尾物標Ｔ５の観測位置は、ゲートＧ５の内部のみに存在し、既追尾物標Ｔ６の観測位置は、ゲートＧ６の内部のみに存在する。よって、既追尾物標Ｔ５の予測位置と、既追尾物標Ｔ５の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、既追尾物標Ｔ６の予測位置と、既追尾物標Ｔ６の観測位置と、を正しく紐付けることができる。

【0008】

図２の右欄では、レーダシステムＲは、既追尾物標Ｔ７、Ｔ８を検出する。既追尾物標Ｔ７の予測位置は、黒丸で示され、既追尾物標Ｔ７の観測位置は、黒四角で示される。ゲートＧ７は、既追尾物標Ｔ７の予測位置を中心としてその周囲に設定される。既追尾物標Ｔ８の予測位置は、白丸で示され、既追尾物標Ｔ８の観測位置は、白四角で示される。ゲートＧ８は、既追尾物標Ｔ８の予測位置を中心としてその周囲に設定される。既追尾物標Ｔ７、Ｔ８の予測位置は、かなり接近しており、ゲートＧ７、Ｇ８は、互いに重複しており、既追尾物標Ｔ７の観測位置は、ゲートＧ７、Ｇ８の内部に存在し、既追尾物標Ｔ８の観測位置は、ゲートＧ７、Ｇ８の内部に存在する。よって、既追尾物標Ｔ７の予測位置と、既追尾物標Ｔ８の観測位置と、を誤って紐付けることがあり得る。そして、既追尾物標Ｔ８の予測位置と、既追尾物標Ｔ７の観測位置と、を誤って紐付けることがあり得る。

【0009】

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、複数のレーダ物標を追尾するにあたり、複数のレーダ物標が接近しているときでも、各々のレーダ物標の予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標を高精度に追尾することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、一つのレーダ物標の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標の観測位置が存在するときに、当該一つのレーダ物標の予測速度のドップラ成分に最も近い観測ドップラ速度を有するレーダ物標を選択し、当該一つのレーダ物標の予測位置と、選択したレーダ物標の観測位置と、を紐付ける。

【0011】

具体的には、本開示は、レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾部と、一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾部に出力するゲート処理部と、を備えることを特徴とするレーダ物標追尾装置である。

【0012】

また、本開示は、レーダ物標の今回の予測位置及び観測位置に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑位置を算出し、前記レーダ物標の今回の予測位置、観測位置及び予測速度に基づいて、前記レーダ物標の今回の平滑速度を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑位置及び平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測位置を算出し、前記レーダ物標の今回の平滑速度に基づいて、前記レーダ物標の次回の予測速度を算出する物標追尾ステップと、一つの前記レーダ物標の今回の予測位置の周囲に設定した位置ゲートの内部において、複数の前記レーダ物標の今回の観測位置が存在するときに、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有する前記レーダ物標を選択し、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測位置と、選択した前記レーダ物標の今回の観測位置と、を紐付けて前記物標追尾ステップに出力するゲート処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのレーダ物標追尾プログラムである。

【0013】

これらの構成によれば、複数のレーダ物標が接近しているときでも、各々のレーダ物標のドップラ速度の情報を用いたうえで、各々のレーダ物標の予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標を高精度に追尾することができる。

【0014】

また、本開示は、前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記位置ゲートの幅を広く設定することを特徴とするレーダ物標追尾装置である。

【0015】

この構成によれば、各々のレーダ物標の予測速度と同一方向について、各々のレーダ物標の観測位置を確実に紐付け、各々のレーダ物標の予測速度と反対方向について、ノイズを拾う確率を確実に低減し、位置ゲートの面積を抑制することができる。そして、各々のレーダ物標の予測速度は、レーダから見て３６０°に渡る方向のうちのいずれかの方向であり、位置ゲートを絞る方向が２方向に制限されない。

【0016】

また、本開示は、前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度のドップラ成分の周囲に設定した速度ゲートの内部において、今回の観測ドップラ速度が存在する前記レーダ物標を、当該複数の前記レーダ物標のうちの当該一つの前記レーダ物標として選択することを特徴とするレーダ物標追尾装置である。

【0017】

この構成によれば、複数のレーダ物標が接近しているときでも、各々のレーダ物標の位置ゲートのみならず速度ゲートを設定したうえで、各々のレーダ物標の予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標を高精度に追尾することができる。

【0018】

また、本開示は、前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の観測信号点クラスタについて、今回の観測ドップラ速度の分散値が大きいほど、前記速度ゲートの幅を広く設定することを特徴とするレーダ物標追尾装置である。

【0019】

この構成によれば、各々のレーダ物標が急激に速度を変化させるときでも、各々のレーダ物標の観測ドップラ速度が各々の速度ゲートの内部から外れることを防止したうえで、各々のレーダ物標が突然現れた新物標であると判定されることを防止することができる。

【0020】

また、本開示は、前記ゲート処理部は、当該一つの前記レーダ物標の今回の予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、前記速度ゲートの幅を広く設定することを特徴とするレーダ物標追尾装置である。

【0021】

この構成によれば、各々のレーダ物標の予測速度と同一方向について、各々のレーダ物標の観測ドップラ速度を確実に紐付け、各々のレーダ物標の予測速度と反対方向について、ノイズを拾う確率を確実に低減し、速度ゲートの容積を抑制することができる。そして、各々のレーダ物標の予測速度は、レーダから見て３６０°に渡る方向のうちのいずれかの方向であり、速度ゲートを絞る方向が２方向に制限されない。

【発明の効果】

【0022】

このように、本開示は、複数のレーダ物標を追尾するにあたり、複数のレーダ物標が接近しているときでも、各々のレーダ物標の予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標を高精度に追尾することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】従来技術のゲート処理の具体例を示す図である。

【図2】解決課題のゲート処理の具体例を示す図である。

【図3】本開示のレーダシステムの構成を示す図である。

【図4】本開示の物標追尾処理の具体例を示す図である。

【図5】本開示の第１のゲート処理の手順を示す図である。

【図6】本開示の第１のゲート処理の具体例を示す図である。

【図7】本開示の第１のゲート処理の具体例を示す図である。

【図8】本開示の第１のゲート処理の具体例を示す図である。

【図9】本開示の位置ゲートの設定の具体例を示す図である。

【図10】本開示の第２のゲート処理の手順を示す図である。

【図11】本開示の第２のゲート処理の具体例を示す図である。

【図12】本開示の速度ゲートの設定の具体例を示す図である。

【図13】本開示の速度ゲートの設定の具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

【0025】

（本開示のレーダシステムの概要）
本開示のレーダシステムの構成を図３に示す。レーダシステムＲは、レーダ送受信装置１、レーダ物標観測装置２及びレーダ物標追尾装置３を備える。レーダ物標観測装置２は、信号処理部２１、信号点抽出部２２、クラスタリング部２３及び代表点抽出部２４を備える。レーダ物標追尾装置３は、ゲート処理部３１及び物標追尾部３２を備え、図５又は図１０に示すレーダ物標追尾プログラムをインストールされるコンピュータである。

【0026】

レーダ送受信装置１は、レーダ送信信号をレーダ物標Ｔへと照射し、レーダ反射信号をレーダ物標Ｔから受信する。信号処理部２１は、レーダ反射信号に対して、距離ビン毎、方位セクタ毎及びドップラ速度ビン毎に信号処理する。信号点抽出部２２は、レーダ反射信号に対して、強度の閾値処理に基づいて、信号点を抽出する。クラスタリング部２３は、抽出された信号点に対して、信号点の密度判定に基づいて、クラスタを抽出する。代表点抽出部２４は、抽出されたクラスタに対して、信号点の密度及び強度に基づいて、代表点を抽出し、レーダ物標Ｔの観測位置及び観測ドップラ速度を算出する。

【0027】

本開示の物標追尾処理の具体例を図４に示す。物標追尾部３２は、レーダ物標Ｔの今回の予測位置ｘ_ｐｋ及び観測位置ｘ_ｏｋに基づいて、レーダ物標Ｔの今回の平滑位置ｘ_ｓｋを算出する。そして、レーダ物標Ｔの今回の予測位置ｘ_ｐｋ、観測位置ｘ_ｏｋ及び予測速度ｖ_ｐｋに基づいて、レーダ物標Ｔの今回の平滑速度ｖ_ｓｋを算出する。さらに、レーダ物標Ｔの今回の予測位置ｘ_ｐｋ、観測位置ｘ_ｏｋ及び予測加速度ａ_ｐｋに基づいて、レーダ物標Ｔの今回の平滑加速度ａ_ｓｋを算出する。αβγフィルタでは、数１のように算出され、αは位置ゲインであり、βは速度ゲインであり、γは加速度ゲインであり、Ｔはサンプリング周期である。ｙ方向についても、ｘ方向とほぼ同様に、数１のように算出される。

【数1】

【0028】

物標追尾部３２は、レーダ物標Ｔの今回の平滑位置ｘ_ｓｋ、平滑速度ｖ_ｓｋ及び平滑加速度ａ_ｓｋに基づいて、レーダ物標Ｔの次回の予測位置ｘ_ｐｋ＋１を算出する。そして、レーダ物標Ｔの今回の平滑速度ｖ_ｓｋ及び平滑加速度ａ_ｓｋに基づいて、レーダ物標Ｔの次回の予測速度ｖ_ｐｋ＋１を算出する。さらに、レーダ物標Ｔの今回の平滑加速度ａ_ｓｋに基づいて、レーダ物標Ｔの次回の予測加速度ａ_ｐｋ＋１を算出する。αβγフィルタでは、数２のように算出され、αは位置ゲインであり、βは速度ゲインであり、γは加速度ゲインであり、Ｔはサンプリング周期である。ｙ方向についても、ｘ方向とほぼ同様に、数２のように算出される。

【数2】

【0029】

よって、各々のレーダ物標Ｔを追尾するにあたり、レーダ物標軌跡を平滑化することができ、レーダ観測雑音を抑制することができる。ただし、複数のレーダ物標Ｔを追尾するにあたり、物標接近時の物標間乗り移りを以下に示すように防止する必要がある。

【0030】

図４の上段では、今回の時刻ｔ_ｋについて説明する。物標追尾部３２は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋでの予測位置ｘ_１、ｐｋ、ｘ_２、ｐｋを算出する。代表点抽出部２４は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋでの観測位置ｘ_１、ｏｋ、ｘ_２、ｏｋを算出する。ゲート処理部３１は、後述の方法に基づいて、第１のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋでの予測位置ｘ_１、ｐｋと観測位置ｘ_１、ｏｋとを紐付け、第２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋでの予測位置ｘ_２、ｐｋと観測位置ｘ_２、ｏｋとを紐付ける。物標追尾部３２は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋでの平滑位置ｘ_１、ｓｋ、ｘ_２、ｓｋを算出する。

【0031】

図４の下段では、次回の時刻ｔ_ｋ＋１について説明する。物標追尾部３２は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋ＋１での予測位置ｘ_{１、ｐｋ＋１}、ｘ_{２、ｐｋ＋１}を算出する。代表点抽出部２４は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋ＋１での観測位置ｘ_{１、ｏｋ＋１}、ｘ_{２、ｏｋ＋１}を算出する。ゲート処理部３１は、後述の方法に基づいて、第１のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋ＋１での予測位置ｘ_{１、ｐｋ＋１}と観測位置ｘ_{１、ｏｋ＋１}とを紐付け、第２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋ＋１での予測位置ｘ_{２、ｐｋ＋１}と観測位置ｘ_{２、ｏｋ＋１}とを紐付ける。物標追尾部３２は、第１、２のレーダ物標Ｔについて、時刻ｔ_ｋ＋１での平滑位置ｘ_{１、ｓｋ＋１}、ｘ_{２、ｓｋ＋１}を算出する。以降の処理は、上述の処理とほぼ同様である。

【0032】

（本開示の第１のゲート処理の詳細）
本開示の第１のゲート処理の詳細について説明する。本開示の第１のゲート処理の手順を図５に示す。ゲート処理部３１は、一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置の周囲に位置ゲートを設定する（ステップＳ１）。そして、当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在するかどうかを確認する（ステップＳ２）。

【0033】

当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在するときに（ステップＳ２、ＹＥＳ）、ゲート処理部３１は、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の予測速度のドップラ成分に最も近い今回の観測ドップラ速度を有するレーダ物標Ｔを選択する（ステップＳ３）。そして、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置と、選択したレーダ物標Ｔの今回の観測位置と、を紐付けて物標追尾部３２に出力する（ステップＳ４）。

【0034】

当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在せず、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の観測位置のみが存在するときに（ステップＳ２、ＮＯ）、ゲート処理部３１は、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置と、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の観測位置と、を紐付けて物標追尾部３２に出力する（ステップＳ５）。

【0035】

本開示の第１のゲート処理の具体例として、すれ違いの場合を図６に示す。図６の左欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ９は、レーダシステムＲから遠ざかる人であり、レーダ物標Ｔ１０は、レーダシステムＲへと近づく人である。レーダ物標Ｔ９とレーダ物標Ｔ１０は、接近してすれ違うところ、方向転換と誤認識されることを防止する。

【0036】

図６の中欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ９の予測位置は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ９の観測位置は、黒四角で示される。位置ゲートＰＧ９は、レーダ物標Ｔ９の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１０の予測位置は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１０の観測位置は、白四角で示される。位置ゲートＰＧ１０は、レーダ物標Ｔ１０の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ９、Ｔ１０の予測位置は、かなり接近しており、位置ゲートＰＧ９、ＰＧ１０は、互いに重複しており、レーダ物標Ｔ９の観測位置は、位置ゲートＰＧ９、ＰＧ１０の内部に存在し、レーダ物標Ｔ１０の観測位置は、位置ゲートＰＧ９、ＰＧ１０の内部に存在する。

【0037】

図６の右欄のＸＹＶ空間（Ｖはドップラ速度）では、レーダ物標Ｔ９の予測速度のドップラ成分（＞０）は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ９の観測ドップラ速度（＞０）は、黒四角で示される。レーダ物標Ｔ１０の予測速度のドップラ成分（＜０）は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１０の観測ドップラ速度（＜０）は、白四角で示される。ここで、レーダ物標Ｔ９、Ｔ１０の予測速度のドップラ成分と、レーダ物標Ｔ９、Ｔ１０の観測ドップラ速度と、の一致程度を確認する。よって、レーダ物標Ｔ９の予測位置と、レーダ物標Ｔ９の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１０の予測位置と、レーダ物標Ｔ１０の観測位置と、を正しく紐付けることができる。

【0038】

本開示の第１のゲート処理の具体例として、追い越しの場合を図７に示す。図７の左欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ１１は、レーダシステムＲから遠ざかる人であり、レーダ物標Ｔ１２も、レーダシステムＲから遠ざかる人である。レーダ物標Ｔ１１はレーダ物標Ｔ１２に、接近して追い越すところ、速度入換と誤認識されることを防止する。

【0039】

図７の中欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ１１の予測位置は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ１１の観測位置は、黒四角で示される。位置ゲートＰＧ１１は、レーダ物標Ｔ１１の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１２の予測位置は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１２の観測位置は、白四角で示される。位置ゲートＰＧ１２は、レーダ物標Ｔ１２の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１１、Ｔ１２の予測位置は、かなり接近しており、位置ゲートＰＧ１１、ＰＧ１２は、互いに重複しており、レーダ物標Ｔ１１の観測位置は、位置ゲートＰＧ１１、ＰＧ１２の内部に存在し、レーダ物標Ｔ１２の観測位置は、位置ゲートＰＧ１１、ＰＧ１２の内部に存在する。

【0040】

図７の右欄のＸＹＶ空間（Ｖはドップラ速度）では、レーダ物標Ｔ１１の予測速度のドップラ成分（高速）は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ１１の観測ドップラ速度（高速）は、黒四角で示される。レーダ物標Ｔ１２の予測速度のドップラ成分（低速）は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１２の観測ドップラ速度（低速）は、白四角で示される。ここで、レーダ物標Ｔ１１、Ｔ１２の予測速度のドップラ成分と、レーダ物標Ｔ１１、Ｔ１２の観測ドップラ速度と、の一致程度を確認する。よって、レーダ物標Ｔ１１の予測位置と、レーダ物標Ｔ１１の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１２の予測位置と、レーダ物標Ｔ１２の観測位置と、を正しく紐付けることができる。

【0041】

本開示の第１のゲート処理の具体例として、壁際歩行の場合を図８に示す。図８の左欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ１３は、静止物のクラッタと認識されるべき壁であり、レーダ物標Ｔ１４は、レーダシステムＲから遠ざかる人である。レーダ物標Ｔ１４はレーダ物標Ｔ１３に、沿いつつ歩行するところ、停止状態と誤認識されることを防止する。

【0042】

図８の中欄のＸＹ平面内では、レーダ物標Ｔ１３の予測位置は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ１３の観測位置は、黒四角で示される。位置ゲートＰＧ１３は、レーダ物標Ｔ１３の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１４の予測位置は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１４の観測位置は、白四角で示される。位置ゲートＰＧ１４は、レーダ物標Ｔ１４の予測位置を中心としてその周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１３、Ｔ１４の予測位置は、かなり接近しており、位置ゲートＰＧ１３、ＰＧ１４は、互いに重複しており、レーダ物標Ｔ１３の観測位置は、位置ゲートＰＧ１３、ＰＧ１４の内部に存在し、レーダ物標Ｔ１４の観測位置は、位置ゲートＰＧ１３、ＰＧ１４の内部に存在する。

【0043】

図８の右欄のＸＹＶ空間（Ｖはドップラ速度）では、レーダ物標Ｔ１３の予測速度のドップラ成分（＝０）は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ１３の観測ドップラ速度（＝０）は、黒四角で示される。レーダ物標Ｔ１４の予測速度のドップラ成分（＞０）は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１４の観測ドップラ速度（＞０）は、白四角で示される。ここで、レーダ物標Ｔ１３、Ｔ１４の予測速度のドップラ成分と、レーダ物標Ｔ１３、Ｔ１４の観測ドップラ速度と、の一致程度を確認する。よって、レーダ物標Ｔ１３の予測位置と、レーダ物標Ｔ１３の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１４の予測位置と、レーダ物標Ｔ１４の観測位置と、を正しく紐付けることができる。

【0044】

このように、複数のレーダ物標Ｔが接近しているときでも、各々のレーダ物標Ｔのドップラ速度の情報を用いたうえで、各々のレーダ物標Ｔの予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標Ｔを高精度に追尾することができる。なお、複数のレーダ物標Ｔが並行しているときには、各々のレーダ物標Ｔの予測位置と観測位置とを正しく紐付けるまでもなく、複数のレーダ物標Ｔをまとめて追尾することで足りる。

【0045】

本開示の位置ゲートの設定の具体例を図９に示す。図９の左欄では、位置ゲートＰＧは、レーダ物標Ｔの予測位置を中心としてその周囲に設定される円である。つまり、位置ゲートＰＧのゲート幅は、レーダ物標Ｔの予測速度に対して、同一方向についても反対方向についても、同様に設定される。ここで、位置ゲートＰＧのゲート幅は、レーダ物標Ｔのクラスタの観測位置の分散値が大きいほど、広く設定してもよい。

【0046】

図９の中欄では、位置ゲートＰＧは、レーダ物標Ｔの予測位置を中心とせずその周囲に設定される円である。つまり、位置ゲートＰＧのゲート幅は、レーダ物標Ｔの予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、広く設定される。ここで、図９の左欄の位置ゲートＰＧを、レーダ物標Ｔの予測速度と同一方向に平行移動すればよい。

【0047】

図９の右欄では、位置ゲートＰＧは、レーダ物標Ｔの予測位置を中心とせずその周囲に設定される楕円である。つまり、位置ゲートＰＧのゲート幅は、レーダ物標Ｔの予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、広く設定される。ここで、図９の中欄の位置ゲートＰＧを、レーダ物標Ｔの予測速度と垂直方向に圧縮すればよい。

【0048】

このように、各々のレーダ物標Ｔの予測速度と同一方向について、各々のレーダ物標Ｔの観測位置を確実に紐付け、各々のレーダ物標Ｔの予測速度と反対方向について、ノイズを拾う確率を確実に低減し、位置ゲートＰＧの面積を抑制することができる。

【0049】

そして、各々のレーダ物標Ｔの予測速度は、レーダシステムＲから見て３６０°に渡る方向のうちのいずれかの方向であり、位置ゲートＰＧを絞る方向が２方向に制限されない。

【0050】

（本開示の第２のゲート処理の詳細）
本開示の第２のゲート処理の詳細について説明する。本開示の第２のゲート処理の手順を図１０に示す。ゲート処理部３１は、一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置の周囲に位置ゲートを設定する（ステップＳ１１）。そして、当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在するかどうかを確認する（ステップＳ１２）。

【0051】

当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在するときに（ステップＳ１２、ＹＥＳ）、ゲート処理部３１は、一つのレーダ物標Ｔの今回の予測速度のドップラ成分の周囲に速度ゲートを設定する（ステップＳ１３）。そして、当該速度ゲートの内部において、今回の観測ドップラ速度が存在するレーダ物標Ｔを選択する（ステップＳ１４）。さらに、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置と、選択したレーダ物標Ｔの今回の観測位置と、を紐付けて物標追尾部３２に出力する（ステップＳ１５）。

【0052】

当該位置ゲートの内部において、複数のレーダ物標Ｔの今回の観測位置が存在せず、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の観測位置のみが存在するときに（ステップＳ１２、ＮＯ）、ゲート処理部３１は、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の予測位置と、当該一つのレーダ物標Ｔの今回の観測位置と、を紐付けて物標追尾部３２に出力する（ステップＳ１６）。

【0053】

本開示の第２のゲート処理の具体例として、すれ違いの場合を図１１の左欄に示す。図１１の左欄に示したすれ違いは、図６に示したすれ違いと同様である。

【0054】

レーダ物標Ｔ９の予測位置及び予測速度のドップラ成分は、黒丸で示され、レーダ物標Ｔ９の観測位置及び観測ドップラ速度は、黒四角で示される。速度ゲートＶＧ９のうちのＸＹ平面を含む断面は、レーダ物標Ｔ９の予測位置を中心としてその周囲に設定される。速度ゲートＶＧ９のうちのＶ軸（Ｖはドップラ速度）を含む断面は、レーダ物標Ｔ９の予測速度のドップラ成分の周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１０の観測位置及び観測ドップラ速度は、白四角で示される。レーダ物標Ｔ１０の予測位置、予測速度のドップラ成分及び速度ゲートについては、図１１の左欄の簡単化のために示していない。

【0055】

レーダ物標Ｔ９の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ９の内部に存在するが、レーダ物標Ｔ１０の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ９の内部に存在しない。よって、レーダ物標Ｔ９の予測位置と、レーダ物標Ｔ９の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１０の予測位置と、レーダ物標Ｔ１０の観測位置と、を正しく紐付けることができる（図１１の左欄に不図示）。

【0056】

本開示の第２のゲート処理の具体例として、追い越しの場合を図１１の中欄に示す。図１１の中欄に示した追い越しは、図７に示した追い越しと同様である。

【0057】

レーダ物標Ｔ１２の予測位置及び予測速度のドップラ成分は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１２の観測位置及び観測ドップラ速度は、白四角で示される。速度ゲートＶＧ１２のうちのＸＹ平面を含む断面は、レーダ物標Ｔ１２の予測位置を中心としてその周囲に設定される。速度ゲートＶＧ１２のうちのＶ軸（Ｖはドップラ速度）を含む断面は、レーダ物標Ｔ１２の予測速度のドップラ成分の周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１１の観測位置及び観測ドップラ速度は、黒四角で示される。レーダ物標Ｔ１１の予測位置、予測速度のドップラ成分及び速度ゲートについては、図１１の中欄の簡単化のために示していない。

【0058】

レーダ物標Ｔ１２の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ１２の内部に存在するが、レーダ物標Ｔ１１の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ１２の内部に存在しない。よって、レーダ物標Ｔ１２の予測位置と、レーダ物標Ｔ１２の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１１の予測位置と、レーダ物標Ｔ１１の観測位置と、を正しく紐付けることができる（図１１の中欄に不図示）。

【0059】

本開示の第２のゲート処理の具体例として、壁際歩行の場合を図１１の右欄に示す。図１１の右欄に示した壁際歩行は、図８に示した壁際歩行と同様である。

【0060】

レーダ物標Ｔ１４の予測位置及び予測速度のドップラ成分は、白丸で示され、レーダ物標Ｔ１４の観測位置及び観測ドップラ速度は、白四角で示される。速度ゲートＶＧ１４のうちのＸＹ平面を含む断面は、レーダ物標Ｔ１４の予測位置を中心としてその周囲に設定される。速度ゲートＶＧ１４のうちのＶ軸（Ｖはドップラ速度）を含む断面は、レーダ物標Ｔ１４の予測速度のドップラ成分の周囲に設定される。レーダ物標Ｔ１３の観測位置及び観測ドップラ速度は、黒四角で示される。レーダ物標Ｔ１３の予測位置、予測速度のドップラ成分及び速度ゲートについては、図１１の右欄の簡単化のために示していない。

【0061】

レーダ物標Ｔ１４の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ１４の内部に存在するが、レーダ物標Ｔ１３の観測位置及び観測ドップラ速度は、速度ゲートＶＧ１４の内部に存在しない。よって、レーダ物標Ｔ１４の予測位置と、レーダ物標Ｔ１４の観測位置と、を正しく紐付けることができる。そして、レーダ物標Ｔ１３の予測位置と、レーダ物標Ｔ１３の観測位置と、を正しく紐付けることができる（図１１の右欄に不図示）。

【0062】

このように、複数のレーダ物標Ｔが接近しているときでも、各々のレーダ物標Ｔの位置ゲートのみならず速度ゲートを設定したうえで、各々のレーダ物標Ｔの予測位置と観測位置とを正しく紐付けることにより、複数のレーダ物標Ｔを高精度に追尾することができる。なお、複数のレーダ物標Ｔが並行しているときには、各々のレーダ物標Ｔの予測位置と観測位置とを正しく紐付けるまでもなく、複数のレーダ物標Ｔをまとめて追尾することで足りる。

【0063】

本開示の速度ゲートの設定の具体例を図１２及び図１３に示す。図１２では、急激な速度の変化に対処する。図１３では、ノイズを拾う確率を低減する。

【0064】

図１２の左欄では、レーダ物標Ｔ１５の観測信号点クラスタについて、観測ドップラ速度の分散値が小さい。そこで、速度ゲートＶＧ１５のＶ軸（Ｖはドップラ速度）方向のゲート幅は、狭めに設定される。具体的には、速度ゲート幅は、レーダ物標Ｔ１５の予測速度のドップラ成分と、レーダ物標Ｔ１５の観測ドップラ速度の分散値に基づき変化する変数（小さな分散値に応じた小さな変数）と、の和として設定される。さらに、速度ゲート幅として、これらの和に定数を加算してもよい。つまり、速度ゲート幅は、レーダ物標Ｔ１５の予測速度のドップラ成分を主として含むため、実際のほぼ一定の速度を反映したうえで、安定したゲート幅となる。

【0065】

図１２の右欄では、レーダ物標Ｔ１６の観測信号点クラスタについて、観測ドップラ速度の分散値が大きい。そこで、速度ゲートＶＧ１６のＶ軸（Ｖはドップラ速度）方向のゲート幅は、広めに設定される。具体的には、速度ゲート幅は、レーダ物標Ｔ１６の予測速度のドップラ成分と、レーダ物標Ｔ１５の観測ドップラ速度の分散値に基づき変化する変数（大きな分散値に応じた大きな変数）と、の和として設定される。さらに、速度ゲート幅として、これらの和に定数を加算してもよい。つまり、速度ゲート幅は、レーダ物標Ｔ１６の観測ドップラ速度の分散値を大きめに含むため、過去のほぼ一定の速度に影響されずに、臨機応変なゲート幅となる。

【0066】

このように、各々のレーダ物標Ｔが急激に速度を変化させるときでも、各々のレーダ物標Ｔの観測ドップラ速度が各々の速度ゲートの内部から外れることを防止したうえで、各々のレーダ物標Ｔが突然現れた新物標であると判定されることを防止することができる。なお、このようなレーダ物標Ｔとして、歩行者及び動物（鳥や熊等）が挙げられる。

【0067】

図１２の各欄では、速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６は、ＸＹＶ空間（Ｖはドップラ速度）での回転楕円体である。速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６のうちのＸＹ平面を含む断面は、レーダ物標Ｔ１５、Ｔ１６の予測位置を中心としてその周囲に設定される円である。速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６のうちのＶ軸を含む断面は、レーダ物標Ｔ１５、Ｔ１６の予測速度のドップラ成分の周囲に設定される楕円である。つまり、速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６のＸＹＶ各方向のゲート幅は、レーダ物標Ｔ１５、Ｔ１６の予測速度に対して、同一方向についても反対方向についても、同様に設定される。ここで、速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６のＸＹ各方向のゲート幅は、図９の各欄と同様に、レーダ物標Ｔ１５、Ｔ１６のクラスタの観測位置の分散値が大きいほど、広く設定してもよい。

【0068】

図１３の各欄でも、速度ゲートＶＧは、ＸＹＶ空間（Ｖはドップラ速度）での回転楕円体である。速度ゲートＶＧのうちのＸＹ平面を含む断面は、レーダ物標Ｔの予測位置を中心とせずその周囲に設定される円である。速度ゲートＶＧのうちのＶ軸を含む断面は、レーダ物標Ｔの予測速度のドップラ成分の周囲に設定される楕円である。つまり、速度ゲートＶＧのＸＹＶ各方向のゲート幅は、レーダ物標Ｔの予測速度に対して、同一方向については反対方向と比べて、広く設定される。ここで、図１２の各欄の速度ゲートＶＧ１５、ＶＧ１６を、レーダ物標Ｔ１５、Ｔ１６の予測速度と同一方向に平行移動すればよい。

【0069】

このように、各々のレーダ物標Ｔの予測速度と同一方向について、各々のレーダ物標Ｔの観測ドップラ速度を確実に紐付け、各々のレーダ物標Ｔの予測速度と反対方向について、ノイズを拾う確率を確実に低減し、速度ゲートＶＧの容積を抑制することができる。

【0070】

そして、各々のレーダ物標Ｔの予測速度は、レーダシステムＲから見て３６０°に渡る方向のうちのいずれかの方向であり、速度ゲートＶＧを絞る方向が２方向に制限されない。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本開示のレーダ物標追尾装置及びレーダ物標追尾プログラムは、車載用広帯域ＭＩＭＯレーダ、先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）等に適用することができる。

【符号の説明】

【0072】

Ｒ：レーダシステム
Ｔ１、Ｔ３、Ｔ、Ｔ９、Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１５、Ｔ１６：レーダ物標
Ｔ２、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８：既追尾物標
Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７、Ｇ８：ゲート
ＰＧ９、ＰＧ１０、ＰＧ１１、ＰＧ１２、ＰＧ１３、ＰＧ１４、ＰＧ：位置ゲート
ＶＧ９、ＶＧ１２、ＶＧ１４、ＶＧ１５、ＶＧ１６、ＶＧ：速度ゲート
１：レーダ送受信装置
２：レーダ物標観測装置
３：レーダ物標追尾装置
２１：信号処理部
２２：信号点抽出部
２３：クラスタリング部
２４：代表点抽出部
３１：ゲート処理部
３２：物標追尾部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】