レーダ装置
【課題】従来のビート周波数の対応付け方法では、目標の探知状況がアップチャープ時とダウンチャープ時で異なりビート周波数のピーク数が合わない場合においては、ビート周波数の対応付けが正確に行えない状況が発生する。
【解決手段】ＦＭＣＷ信号を送信する送信手段１と、受信信号と送信信号とからビート信号を生成する受信手段２と、ビート信号のビート周波数分布を求めるビート周波数生成手段３と、ビート周波数の追尾処理を行うアップチャープ用ビート周波数追尾手段４とダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５と、ビート周波数時系列データから目標の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段６とダウンチャープ用目標検出手段７とを設けた。
【解決手段】ＦＭＣＷ信号を送信する送信手段１と、受信信号と送信信号とからビート信号を生成する受信手段２と、ビート信号のビート周波数分布を求めるビート周波数生成手段３と、ビート周波数の追尾処理を行うアップチャープ用ビート周波数追尾手段４とダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５と、ビート周波数時系列データから目標の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段６とダウンチャープ用目標検出手段７とを設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、飛翔体等の移動体に装備され、これら移動体の衝突防止や一定距離追従走行等に使用されるレーダ装置であって、特にレーダ波の送受信により移動体の外部に存在する目標との距離や距離変化率（相対速度）を検出するレーダ装置（ＦＭＣＷレーダ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置では、図１のように三角波状の変調信号により周波数変調し、搬送波周波数が一定の周期で増減を繰り返す送信信号を、レーダ波として送信する。そして、目標により反射されたレーダ波を受信すると共に、受信信号を送信信号とミキシングすることによりビート信号を発生させている。そして、このビート信号の周波数（ビート周波数）を、送信信号の周波数が増加するアップチャープ時及び周波数が減少するダウンチャープ時の掃引区間毎に測定し、この測定したアップチャープ時のビート周波数ｆｂｕ及びダウンチャープ時のビート周波数ｆｂｄから、式（１）、（２）を用いて、目標との距離Ｒや距離変化率Ｖを算出している。
【０００３】
【数１】
【０００４】
ここで、Ｂは送信信号の周波数変位幅、ｆ０は送信信号の中心周波数、Ｔはアップチャープもしくはダウンチャープの各掃引区間１周期の時間、ｃは光速度を表す。
【０００５】
以上のように、従来のレーダ装置では、アップチャープ時のビート周波数ｆｂｕとダウンチャープ時のビート周波数ｆｂｄとの対応付けを行うことにより、目標の距離及び距離変化率を検出可能である。但し、アップチャープ、ダウンチャープ、それぞれで得られたビート周波数は同一目標のビート周波数だとしても周波数オフセットを生じている。また、複数目標が存在するような状況時には、目標からの受信信号が複数個得られ、これによりビート周波数が複数個発生するので、アップチャープ時のどのビート周波数がダウンチャープ時のどのビート周波数に対応するかの判定を行う必要がある。この対策としては、アップチャープ時及びダウンチャープ時に得られたビート周波数の対応付けにおいて、アップチャープの掃引周期毎に得られたビート周波数を昇順に並べ、かつダウンチャープの掃引周期毎に得られたビート周波数を昇順に並べ、両者の並びが保存されるようにアップチャープ時及びダウンチャープ時で得られたビート周波数の対応付けを行うことで複数目標環境に対応する方法がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特許番号第２７７８８６４号「ミリ波レーダ距離速度測定装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような方法によるビート周波数の対応付けでは、アップチャープ時のビート周波数またはダウンチャープ時のビート周波数のいずれかにおいて、目標以外の不要信号成分によるビート周波数が存在する場合、すなわち目標の探知状況がアップチャープ時とダウンチャープ時で異なりビート周波数のピーク数が合わない場合においては、ビート周波数の対応付けが正確に行えない状況が発生する。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、アップチャープ時とダウンチャープ時とでビート周波数のピーク数が異なる場合においても目標の距離及び距離変化率を正確に算出することができる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】
前記目的を達成する為に、この発明に係るレーダ装置は、周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、目標に反射された送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時のビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時のビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、第１のビート周波数時系列データから目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段と、複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、第２のビート周波数時系列データから目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーダ装置によれば、アップチャープ時、及びダウンチャープ時で得たビート周波数に対して追尾処理を行うことにより、従来のＦＭＣＷレーダを用いたレーダ装置に比べてアップチャープ時のビート周波数とダウンチャープ時のビート周波数のペアリング精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態１．
図２は、実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダ装置は、送信手段１、受信手段２、ビート周波数生成手段３、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５、アップチャープ用目標検出手段６、ダウンチャープ用目標検出手段７、同一目標判定手段８、及び目標情報抽出手段９を備えている。
【００１２】
次に、動作を説明する。送信手段１は送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する。具体的には、三角波発生部１１で三角波の周期信号を発生し、変調信号として送信器１２に供給する。送信器１２はこの変調信号に基づいて搬送波を周波数変調して送信信号を発生し、該送信信号を送信アンテナ１３から送信する。送信信号の周波数は図１に示すように、周波数変位幅Ｂの範囲で、アップチャープもしくはダウンチャープの各掃引区間周期Ｔで変化する。
【００１３】
受信手段２は送信手段１が送信した送信信号が目標によって反射された受信信号を受信し、該受信信号と送信器１２が発生した送信信号とからビート信号を生成する。具体的には、受信アンテナ２１により受信信号を受信し、受信器２２は受信信号と送信器１２が発生した送信信号とからビート信号を生成する。ビート信号はＡ／Ｄ変換器２３によってディジタル信号に変換され、ビート周波数生成手段３に出力される。
【００１４】
ビート周波数生成手段３は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）などを用いて、掃引区間の周期毎にビート信号の周波数分析を行う。図３はアップチャープ時及びダウンチャープ時の１周期区間におけるビート信号の周波数分布の一例を示すものである。ビート周波数生成手段３は、ビート信号の周波数分布からアップチャープにおけるビート信号のピーク周波数U(t)iと、ダウンチャープにおけるビート信号のピーク周波数D(t)jを抽出する。ここでiまたはjはピークを識別する番号であり、ｔはビート周波数が得られた掃引時刻である。アップチャープ時にビート周波数生成手段３によって得られたビート信号のピーク周波数U(t)iはアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に出力され、ダウンチャープ時にビート周波数生成手段３によって得られたビート信号のピーク周波数D(t)jはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に出力される。
【００１５】
アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は、アップチャープにおけるビート信号のピーク周波数に対して追尾処理を実施する。図４は追尾処理の全体的な概念を説明する図である。図４は、掃引時刻ｔ(k)に得られたピーク周波数が２つ、掃引時刻ｔ(k+1)に得られたピーク周波数が２つであった場合、既存の仮検出目標の予測ビート周波数（図示していない）を用いて、仮目標を２つ（仮目標ｍと仮目標ｍ＋1）として、それぞれのピーク周波数を仮目標に対応づけした例である。ここで、ピーク周波数fum(k),fum(k+1)が仮目標ｍのピーク周波数と判定し、ピーク周波数fum+1(k),fum+1(k+1)が仮目標ｍ＋１のピーク周波数であると判定したことを示す。なお、関連付けしたピーク周波数に対して、既存の仮検出目標の予測ビート周波数を用いて、ビート周波数の真値を算出する処理も行われる。
【００１６】
次に、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４について説明する。まず、追尾処理における目標の運動モデルを説明する。式（３）で、時刻ｔ（ｋ）における仮目標ｍ(ｍ＝１，２，・・・，Ｍ)のビート周波数ベクトルｘｕｋ（ｍ）を定義し、その運動モデルを式（４）で定義する。なお、状態ベクトルｘの上付添え字ｕはアップチャープであることを表す。ビート周波数ベクトルｘはビート周波数ｕkとその時間変化量を成分に持つ。式（３）における上付き添え字Ｔはベクトルの転置を表す。Φkは式（５）で定義される時刻ｔ（ｋ）から時刻ｔ（ｋ＋１）への状態遷移行列であり、目標の運動を等速直線運動と仮定する。ここで、Δｔは掃引時刻ｔ（ｋ）とｔ（ｋ＋１）の差分時間を表す。また、ｗkは時刻ｔ（ｋ）における駆動雑音ベクトルであり、式（６）に示すように、平均値０、分散Ｑkを持つ。
【００１７】
【数２】
【００１８】
次に、追尾処理における観測モデルについて説明する。観測値の観測モデルを式（７）で定義する。ここで、ｚｕｋはビート周波数の観測値、Ｈは式（８）で定義する観測行列、νｋは式（９）に示すように平均値０、観測誤差分散Ｒkの観測雑音である。
【００１９】
【数３】
【００２０】
アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は、ビート周波数生成手段３が出力するアップチャープ時におけるビート信号のピーク周波数（以下ビート周波数と記す）の観測値に対して追尾処理を行う。まず、相関部４１でビート周波数生成手段３が出力した時刻ｔ（ｋ）でのアップチャープ時のビート周波数の観測値ｕｋが式（１０）の不等式を満足するか判定する。式（１０）でｄは判定閾値、Ｓは式（１１）で定義する仮目標ｍの残差分散である。また、式（１１）でＰk|k-1は予測誤差共分散行列であり、その計算は後述の予測部４４で行う。ｕ〜k|k-1は後述する予測部４４で得た仮目標の時刻ｔ（ｋ）でのビート周波数の予測値であり、時刻ｔ（ｋ）でのビート周波数ベクトルの予測値ｘ〜ｕk|k-1から式（１２）で計算する。
【００２１】
【数４】
【００２２】
相関部４１は、ビート周波数が式（１０）の不等式を満足する仮目標が存在しない場合は、相関なしとみなす。そして、相関なしの場合は、初期化部４２にて、そのビート周波数を新規の仮目標として登録する。登録の際は、式（１３）、（１４）に示すビート周波数ベクトルｘｕ０（ｍ）、及び平滑誤差共分散行列Ｐ０（ｍ）の初期値の形式を用いて、平滑値ベクトルと平滑誤差共分散行列を設定する。式（１４）で、Ｒ０は観測誤差分散、νｍａｘはビート周波数変化量最大値である。また、ビート周波数に付与されている時刻も設定する。さらに新規の仮目標に対するトラック品質ＴＱ値を式（１５）に示すように０に設定する。また仮目標の総数Ｍを１増加させる。
【００２３】
【数５】
【００２４】
相関部４１は、ビート周波数が式（１０）の不等式を満足する仮目標が存在する場合は、相関ありとみなす。そして、相関ありの場合は、平滑部４３にて、そのビート周波数を相関の取れた仮目標ｍの観測値のビート周波数とし、仮目標ｍの状態更新を式（１６）〜（１９）によって実施する。式（１６）では、時刻ｔ（ｋ）での平滑値ベクトルｘ^ｕk|kを、観測値のビート周波数ｕｋ、状態ベクトルの予測値ｘ〜ｕk|kを用いて計算する。また、平滑誤差共分散行列Ｐk|kを式（１７）で計算する。また、ゲイン行列Ｋｋは式（１８）で定義する。さらに仮目標ｍに対するトラック品質ＴＱ値を１増加させる。このときＴＱ値が事前に設定した上限値ＴＱmaxを超える場合はＴＱmaxで固定とする（式（１９））。
【００２５】
【数６】
【００２６】
また、平滑部４３は、相関のあるビート周波数が得られなかった登録済みの仮目標ｍに関しては、仮目標ｍの状態更新を式（２０）〜（２２）によって実施する。時刻ｔ（ｋ）での平滑ベクトルｘ^ｕk|kを式（２０）で、平滑誤差共分散行列Ｐk|kを式（２１）で計算する。また、メモリトラックＴＱ値を１減少させる（式（２２））。このときＴＱ値が事前に設定した下限値ＴＱminを下回る場合はＴＱminで固定する。
【００２７】
【数７】
【００２８】
予測部４４は、平滑部４３で得られた、時刻ｔ（ｋ）に対応する平滑ベクトル、平滑誤差共分散行列、もしくは、初期化部４２で設定した時刻ｔ（ｋ）に対応する平滑ベクトル、平滑誤差共分散行列を用いて、時刻ｔ（ｋ＋１）に対応する予測ベクトルｘ〜ｕk+1|kと予測誤差共分散行列Ｐuk+1|kを計算する(式（２３）、（２４）)。なお、計算で用いる状態推移行列Φｋは、新たにビート周波数生成手段３によって供給されたビート周波数に付与された時刻ｔ（ｋ＋１）との差Δｔ（＝ｔ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ））を用いて、式（５）で計算する。
【００２９】
【数８】
【００３０】
予測部４４で計算した平滑値ベクトル、平滑共分散行列は、前述した相関部４１での時刻ｔ（ｋ＋１）での相関処理で用いられる。以上説明した処理を掃引時刻毎に繰り返すことにより、仮目標に対する追尾処理が実行される。
【００３１】
アップチャープ用目標検出手段６は、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４によって得られた仮目標ｍと相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４で追尾処理された仮目標に対して目標検出判定を実施する。さらに検出した目標の距離、距離変化率を算出する。
【００３２】
アップチャープ用目標検出手段６では、まず仮目標ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）のＴＱ値を逐次入力し、ＴＱ値が事前に定めたＴＱthre(閾値)を超えた時点で、その仮目標について目標検出したと判断する。目標検出と判定された仮目標を検出目標と呼ぶ。アップチャープ用ビート周波数追尾手段４には、検出目標に対応する追尾処理結果である相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データ、すなわち異なるサンプリング時刻におけるビート周波数の集まりが保持されている。任意のサンプリング時刻ｔ（ｋ）での仮目標ｍのアップチャープ時のビート周波数ｆub,k（ｍ）と、目標との距離Ｒuｋ（ｍ）、及び目標の距離変化率Ｒドットuｋ（ｍ））との間には式（２５）の関係がある。式（２５）はサンプリング時刻ｔ（ｋ）毎に得られるが、目標との距離及び目標の距離変化率はサンプリング時刻毎に異なる為、目標との距離及び目標の距離変化率について複数個の式（２５）を連立方程式として解くことができない。
【００３３】
そこで、基準サンプリング時刻ｔ0における目標の距離、距離変化率を式（２６）で定義し、任意のサンプリング時刻ｔｋにおける目標の距離、距離変化率を式（２７）でモデル化する。すると基準時刻ｔ0と任意のサンプリング時刻ｔｋの時間差Δ（式（３０））により状態遷移行列Ψｋを式（２９）のように定義し、式（２８）により、任意の時刻におけるアップチャープ時のビート周波数を基準時刻における距離、距離変化率で表現する。式（２６）〜式（３０）を用いて、式（２５）を書き換えれば、基準時刻における目標の距離、距離変化率についての連立方程式を得ることができ、これを解いて基準時刻における目標の距離、距離変化率を得ることができる。任意のサンプリング時刻における距離、距離変化率は基準時刻における目標の距離、距離変化率を用いて式（２８）より計算できる。
【００３４】
【数９】
【００３５】
ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５は、ビート周波数生成手段３が出力するダウンチャープ時におけるビート信号のピーク周波数の観測値に対して、追尾処理を行う。ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５の構成は、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４の構成と同様な構成であり、相関部５１、初期化部５２、平滑部５３、予測部５４とから構成される。これら各部で行う処理内容は、式（１）〜（２４）で説明したアップチャープ用ビート周波数追尾手段４の各部での処理内容と同一であるので、詳細な説明は省略する。但し、各式のアップチャープを示す上付き添え字ｕは、ダウンチャープを示す上付き添え字ｄに置き換えて使用する。
【００３６】
ダウンチャープ用目標検出手段７は、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５によって得られた仮目標ｍと相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５で追尾処理された仮目標に対して目標検出判定、及び目標の距離、距離変化率の算出を実施する。具体的な処理内容は、アップチャープ用目標検出手段６での処理と同様であり、式（２５）〜（３０）に従うので詳細な説明は省略する。但し、各式でアップチャープを示す上付き添え字ｕは、ダウンチャープを示す上付き添え字ｄに置き換え、また式（２５）の右辺第２項に負号が付く点が相違する。
【００３７】
アップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７において、算出する目標の距離、距離変化率の基準時刻ｔ０を同一時刻に合わせてあるものとする。これにより、アップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７はそれぞれ同一基準時刻における目標の距離、距離変化率を算出できる。
【００３８】
同一目標判定手段８は、アップチャープ用目標検出手段６、ダウンチャープ用目標検出手段７の出力を入力し、アップチャープ時の検出目標とダウンチャープ時の検出目標が同一の目標に対応するものか否かについて判定する。同一目標判定の基準は、アップチャープで得た目標ｍの距離及び距離変化率とダウンチャープで得た目標ｎの距離及び距離変化率の差が一定範囲内であれば目標ｍと目標ｎを同一目標と判定する（検出目標のペアリングを行う）ことである。具体的には、例えば式（３１）、（３２）が同時に成立する場合、または式（３３）の不等式を満足する場合に同一目標と判定する。なお、式（３１）、（３２）でのΔＲ、ΔＲドットはそれぞれ距離及び距離変化率の判定閾値である。また、式（３３）でのσＲ、σＲドットは、それぞれ距離の推定精度、距離変化率の推定精度であり、式（１１）の予測誤差共分散行列Ｐk|k-1を式（１７）の平滑誤差共分散行列Ｐk|kに置き換えることで得られる。また、式（３３）でのΔは判定閾値である。
【００３９】
【数１０】
【００４０】
目標情報抽出手段９では目標情報の抽出を行う。単純ペア選択部９１は、同一目標判定手段８が同一目標と判定した組み合わせが複数存在する場合に、式（３１）、（３２）または式（３３）の左辺の評価値が最小となる組み合わせを優先して選択する。
【００４１】
目標情報算出部９２では、単純ペア選択部９１が選択したアップチャープとダウンチャープの距離及び距離変化率の組み合わせを入力し、これらに基づいて目標情報を生成し、出力する。目標情報の生成方法としては、例えば、アップチャープまたはダウンチャープいずれかの距離、距離変化率のうち、式（１７）の平滑誤差共分散行列の容積が最小となるものを目標情報として選択する。または、式（３４）、（３５）のように同一目標と判定されたアップチャープ、ダウンチャープ毎の距離、距離変化率を式（１７）の平滑誤差共分散行列で重み付け統合したものを目標情報として算出してもよい。
【００４２】
【数１１】
【００４３】
なお、以上の説明ではビート周波数を用いた追尾手段を示したが、目標が存在する方向の角度や目標からの反射波の信号電力が利用できる場合には、これらの情報も併用して状態ベクトルに追加し、機能拡張することが可能である。
【００４４】
以上のように実施の形態１によるレーダ装置によれば、アップチャープで得たビート周波数の追尾処理、及びダウンチャープで得たビート周波数の追尾処理をそれぞれ個別に行うようにしたので、目標に対して高い追尾精度を実現することができる。
そして、追尾処理が完了した後にアップチャープで検出した目標とダウンチャープで検出した目標のペアリングを行っているので、アップチャープとダウンチャープのペアを取る際に、誤ったペアを作成してしまう可能性を低くできる。
また、目標情報の生成において、アップチャープ、ダウンチャープ毎に得た目標の距離、距離変化率を重み付け統合し、統合後の距離、距離変化率を目標情報とするようにしたので、目標情報の精度を高めることができる。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態２によるレーダ装置は、複数個の目標に対して同時にそれぞれの目標の距離及び距離変化率を算出することができるものである。図５は、実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図５において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付している。同一目標判定手段８ｂはその処理内容が実施の形態１における同一目標判定手段８とは異なっているので、後述する。また、目標情報抽出手段９ｂ内のグローバル型ペア選択部９３は実施の形態１における単純ペア選択部９１の代わりに追加したものである。その他の部分は実施の形態１と同一構成であるので説明を省略する。
【００４６】
同一目標判定手段８ｂでの同一目標の判定は、アップチャープで得た目標ｍの距離及び距離変化率とダウンチャープで得た目標ｎの距離及び距離変化率の差が一定範囲内、即ち、式(３６)を満たす時に、目標ｍと目標ｎの組み合わせ（ペア）は同一目標であると判断する。ここで、式(３６)のσＲ、σＲドットはそれぞれ距離の推定精度、距離変化率の推定精度であり、実施の形態１で用いた式(３３)での値と同じものであり、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４またはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５で計算した平滑誤差共分散行列より定める。また、パラメータｄは自由度２のカイ二乗判定表より定められる値である。具体的には、相関範囲内に目標が存在する確率を設定して、自由度２のカイ二乗判定表より、その相関範囲を決めるパラメータｄを定めればよい。
【００４７】
なお、実施の形態１で述べたように、式(３６)を満たすペアが複数存在し、割り当て重複が発生する可能性もある。そこで、このような多目標環境に対応した処理を行うため、同一目標判定手段８ｂは相関行列Ω（Ｘ）を式(３７)のように作成する。相関行列Ω（Ｘ）におけるＷｉ，ｊ成分は、アップチャープの検出目標番号ｉの検出目標とダウンチャープの検出目標番号ｊの検出目標が式(３６)を満足するペアの組み合わせであるときに、Ｗｉ，ｊ＝１と設定し、式(３６)を満足しない時は、Ｗｉ，ｊ＝０と設定する。
【００４８】
目標情報抽出手段９ｂは、同一目標判定手段８ｂで生成した相関行列Ω（Ｘ）を入力し、同一目標判定手段８ｂが同一目標であると判定したペアから最適な組み合わせを選択する。例えば、アップチャープ、ダウンチャープ共に２つの目標が存在し、同一目標判定手段８ｂによる式(３６)に基づいた判定の結果、式(３８)の相関行列Ω（Ｘ）が生成されたものとする。式(３８)から許容されるアップチャープ、ダウンチャープにおける検出目標の組み合わせとしては、式(３９)の３つの行列で表現される組み合わせが想定される。これらの各行列はそれぞれ下記に示す３通りの仮説を表している。
仮説１：「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」かつ
「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」
仮説２：「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」
仮説３：「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」
【００４９】
目標情報抽出手段９ｂにおけるグローバル型ペア選択部９３は、式(３９)で表される個々の仮説の中から、式(３６)の左辺の値の和が最小となる仮説を最良の仮説として選択する。即ち、仮説１については、「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」についての式(３６)の左辺の値と、「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」についての式(３６)の左辺の値の和を仮説１の評価値とし、仮説２については、「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」についての式(３６)の左辺の値を仮説２の評価値とし、仮説３については、「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」についての式(３６)の左辺の値を仮説３の評価値とし、仮説１〜３の評価値の中で最小値をとる仮説を最良の仮説として選択する。
【００５０】
【数１２】
【００５１】
目標情報算出部９２ｂは実施の形態１での目標情報算出部９２と同様に、グローバル型ペア選択部９３が選択したアップチャープとダウンチャープの距離及び距離変化率の組み合わせを入力し、これらに基づいて目標情報を生成し、出力する。
【００５２】
なお、前記の説明では、目標が２個の場合を例に説明したが、一般にｎ個（ｎ＞２）の目標に対しても拡張して適用できることは言うまでもない。
【００５３】
以上のように実施の形態２によるレーダ装置によれば、同一目標判定手段において、アップチャープ、ダウンチャープ毎に得た目標の距離、距離変化率からカイ二乗検定により同一目標を判定するようにしたので、目標検出精度をさらに高めることができる。
また、同一目標判定において、多目標環境における組み合わせを考慮して仮設を立てて同一目標判定を行うことにより、多目標環境における目標検出精度を高めることができる。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態３によるレーダ装置は、実施の形態１におけるレーダ装置におけるアップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７での処理内容を変更したものである。図６は、実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図６において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付している。本実施の形態でのアップチャープ用目標検出手段は、実施の形態１でのアップチャープ用目標検出手段が目標の距離、距離変化率を算出するのに対して、目標の状態ベクトルを算出することを特長としている。以下、図６に基づいてアップチャープ用目標検出手段での処理について説明する。
【００５５】
アップチャープ用目標検出手段６ｃは仮目標ｍ(ｍ＝１，２，…，Ｍ)のＴＱ値を入力し、ＴＱ値が事前に定めたＴＱthre(閾値)を超えた場合に目標検出と判断する。目標検出と判定された仮目標を検出目標と呼ぶ。アップチャープ用ビート周波数追尾手段４には、検出目標に対応する追尾処理結果である相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データ、すなわち異なるサンプリング時刻におけるビート周波数の集まりが保持されている。この時、任意の時刻におけるアップチャープ時のビート周波数は式（４０）で記述される。式（４０）は式（２５）と同一の式であり、式（４０）の左辺はサンプリング時刻ｋ(ｋ＝１，２，…，Ｋ)におけるアップチャープ時のビート周波数を表しており、ｍは目標番号を表す。また右辺第１項のＲはサンプリング時刻ｋにおける目標番号ｍの距離、第２項のＲドットはサンプリング時刻ｋにおける目標番号ｍの距離変化率を表す。実施の形態１の場合と同様に、式（４０）においてサンプリング時刻毎に目標の距離、距離変化率が異なるため、このままでは複数個の式（４０）を連立方程式として解くことができない。
【００５６】
そこで本実施の形態では、基準サンプリング時刻ｔ０における目標の状態ベクトルｘ０ｕを式（４１）のように定義し、任意のサンプリング時刻ｔkにおける目標の状態ベクトルｘｋｕを式（４２）のようにモデル化する。ここで、ｘ，ｙは目標のｘ座標成分、ｙは目標のｙ座標成分を表し、ｘドット，ｙドットは目標の速度のｘ座標成分、目標の速度のｙ座標成分を表す。また、基準時刻ｔ０と任意のサンプリング時刻ｔkの時間差Δ（式（４５））により状態遷移行列Ψｋを式（４４）のように定義する。式（４４）でＩ２ｘ２、Ｏ２ｘ２はそれぞれ２行２列の単位行列及び零行列である。そして、この状態遷移行列を用いて、時刻ｔkにおける目標の状態ベクトルと時刻ｔ０における目標の状態ベクトルが式（４３）の関係を満たすものとする。従って、目標が時間差Δの間等速直線運動すると仮定したことになる。一方、任意の時刻における目標の距離、距離変化率と目標の状態ベクトルは式（４６）、式（４７）の関係を満たす。式（４１）〜式（４７）を用いて、式（４０）を書き換えれば、基準時刻における目標の状態ベクトルについての連立方程式を得ることができ、これを解いて基準時刻における目標の状態ベクトルが算出できる。任意のサンプリング時刻における目標の状態ベクトルは算出した基準時刻における目標の状態ベクトルを用いて、式（４３）で計算できる。
【００５７】
【数１３】
【００５８】
ダウンチャープ用目標検出手段７ｃについても、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５によって得られた仮目標と相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、アップチャープ用目標検出手段６での処理と同様な手順で基準時刻における目標の状態ベクトルを算出する。但し、式（４０）〜式（４７）で各変数の上付き添え字ｕをｄに変更し、式（４０）の右辺第２項の符号を負号（−）に変更したものを使用する必要があるが、その他の手順は同一なので詳細な説明は省略する。
【００５９】
同一目標判定手段８ｃは、アップチャープ用目標検出手段６ｃ、ダウンチャープ用目標検出手段７ｃの出力を入力し、アップチャープ時の検出目標とダウンチャープ時の検出目標の同一判定を実施する。同一目標判定の基準としては、アップチャープで得た目標ｍの状態ベクトルとダウンチャープで得た目標ｎの状態ベクトルが一定範囲内であれば同一目標と判定する。例えば、目標ｍ及び目標ｎの状態ベクトルが式（４８）〜式（５１）を同時に満たす場合、又は式（５２）を満たす場合に同一目標と判定する。なお、式（４８）〜式（５１）で、Δｘ、Δｙはそれぞれｘ方向の位置閾値、ｙ方向の位置閾値であり、Δｘドット、Δｙドットはそれぞれｘ方向の速度閾値、ｙ方向の速度閾値である。また、式（５２）でσｘ、σｙはそれぞれｘ方向の位置推定精度、ｙ方向の位置推定精度、σｘドット、σｙドットはそれぞれｘ方向の速度推定精度、ｙ方向の速度推定精度、Δは判定閾値である。
【００６０】
目標情報抽出手段９ｃの単純ペア選択部９１ｃは、同一目標判定手段８ｃにおいて１つの検出目標について式（４８）〜（５１）を同時に満足した組み合わせ、または式（５２）を満足した組み合わせが複数存在する場合に、式（４８）〜（５１）または式（５２）の左辺の評価値が最小となる組み合わせを優先するように選択する。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
目標情報算出部９２ｃでは、単純ペア選択部９１ｃによって得たアップチャープとダウンチャープの目標の状態ベクトルを式（４６）、（４７）を用いて距離及び距離変化率へ変換し、これらの距離及び距離変化率を用いて目標情報を生成し、出力する。目標情報の生成方法としては、実施の形態１での目標情報算出部９２と同様に、例えば、アップチャープまたはダウンチャープいずれかの距離、距離変化率のうち、式（１７）の平滑誤差共分散行列の容積が最小となるものを目標情報として選択すればよい。
【００６３】
なお、上記の説明では目標の運動を２次元運動として表現し、状態ベクトルをｘ，ｙ座標成分で構成したが、目標の運動を３次元運動とみなして状態ベクトルをｘ，ｙ，ｚ座標成分で構成するように拡張することは容易である。
【００６４】
以上のように実施の形態３によるレーダ装置によれば、アップチャープ、ダウンチャープで得たビート周波数の追尾処理により目標判定を実施し、ビート周波数の時系列データから目標の状態ベクトルを算出し、これらの状態ベクトルから同一目標を判定するようにしたので、距離、距離変化率で追尾処理を行った場合よりも、ビート周波数の時系列データの時間間隔が大きい場合における目標検出精度を高めることができる。
【００６５】
実施の形態４．
実施の形態４によるレーダ装置は、実施の形態１におけるレーダ装置に信号切替器を追加することによりアップチャープ用ビート周波数追尾手段とダウンチャープ用ビート周波数追尾手段のいずれか一方のみでの動作が可能なようにした点に特長がある。図７は、実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図７において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付し、説明を省略する。なお、実施の形態１で用いていた同一目標判定手段８、目標情報抽出手段９は使用しない。以下、図７に基づいてレーダ装置の動作を説明する。
【００６６】
送信手段１内のノコギリ波発生部１１ｄは、ノコギリ波の周期信号を発生し、変調信号として送信器１２に供給する。ノコギリ波の波形には単調増加を繰り返すタイプと、単調減少を繰り返すタイプがあり、ノコギリ波発生部１１ｄは図示しない制御部からの指示に基づいていずれかのタイプのノコギリ波を発生する。ここでは、単調増加型のノコギリ波を使用する動作モードをアップチャープモードとし、単調減少型のノコギリ波を使用する動作モードをダウンチャープモードと定義する。
【００６７】
送信器１２はノコギリ波の変調信号で搬送波を周波数変調して送信信号を生成する。この送信信号は送信アンテナ１３から送信される。図８はアップチャープモード時の送信信号が、周波数変位幅Ｂの範囲で、各掃引区間周期Ｔに亘って単調増加で変化することを示している。ダウンチャープモード時の送信信号の周波数変化も同様に描くことができる。
【００６８】
受信手段２とビート周波数生成手段３は実施の形態１と同様に、アンテナ２１が受信した受信信号と、送信手段が発生した送信信号とからビート周波数を生成する。信号切替器１０は前述の制御部（不図示）からの指示に基づき、アップチャープモード時にはビート周波数生成手段３の出力信号がアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に入力されるように信号経路を設定し、ダウンチャープモード時にはビート周波数生成手段３の出力信号がダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に入力されるように信号経路を設定するものである。
【００６９】
いま、レーダ装置がアップチャープモードで動作しているものとすると、ビート周波数生成手段３が生成したアップチャープ時のビート周波数はアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に入力される。そして、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は実施の形態１で述べた手順で追尾処理を実行することにより、仮目標と相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データを出力する。アップチャープ用目標検出手段６ｄは実施の形態１で述べたアップチャープ用目標検出手段６と同様の手順でビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、アップチャープ時の目標情報として出力する。
【００７０】
レーダ装置がダウンチャープモードで動作している場合は、ビート周波数生成手段３が生成したダウンチャープ時のビート周波数はダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に入力され、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５は追尾処理により、仮目標と相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを出力する。ダウンチャープ用目標検出手段７ｄは実施の形態１で述べたダウンチャープ用目標検出手段７と同様の手順でビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、ダウンチャープ時の目標情報として出力する。
【００７１】
以上のように実施の形態４によるレーダ装置によれば、信号切替器によりレーダ装置内部の信号経路を切り換えるようにするとともに、アップチャープ用目標検出手段及びダウンチャープ用目標検出手段での算出結果をそれぞれ個別に出力可能にしたので、アップチャープ時のみ、もしくはダウンチャープ時のみのビート周波数が観測される場合でも目標の距離、距離変化率を検出することが可能である。また、同一目標判定及びアップチャープもしくはダウンチャープいずれかの追尾処理を実施することなく、目標の情報を得ることができるので演算時間の縮小が可能である。また、ビート周波数追尾手段と目標検出手段は、アップチャープ用、ダウンチャープ用それぞれ別に備えているので、動作モードを切り換えてもアップチャープ用、ダウンチャープ用それぞれの観測データは個別に保持される。従って、モードに切り替え時に初期化部４２もしくは初期化部５２を初期化せずに過去の観測データを活用して追尾処理を継続することもできる。
【００７２】
なお、実施の形態３によるレーダ装置に対しても同様の信号切替器を導入することにより、アップチャープ時の目標情報とダウンチャープ時の目標情報を個別に出力するように構成することも可能である。
【００７３】
実施の形態５．
実施の形態５によるレーダ装置は、実施の形態４によるレーダ装置からビート周波数追尾手段と目標検出手段を１組分削除し、残った１組のビート周波数追尾手段と目標検出手段をアップチャープ用及びダウンチャープ用として兼用するようにしたものである。図９は、実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図９において、図７に示す構成と同一である部分には、同一符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
送信手段１、受信手段２、ビート周波数生成手段３の動作は実施の形態４の時と同じである。レーダ装置がアップチャープモードで動作時には、ビート周波数生成手段３からはアップチャープ時のビート周波数のみが出力される。ビート周波数追尾手段４ｅはアップチャープ用ビート周波数追尾手段４と同一の内部構成を持ち、ビート周波数生成手段３から入力したビート周波数に基づいて追尾処理を実行し、仮目標と相関の取れたビート周波数の時系列データを出力する。目標検出手段６ｅはアップチャープ用目標検出手段６ｄと同一機能を持ち、ビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、アップチャープ時の目標情報として出力する。
【００７５】
レーダ装置がダウンチャープモードで動作時には、ビート周波数生成手段３からはダウンチャープ時のビート周波数のみが出力される。ビート周波数追尾手段４ｅはビート周波数生成手段３から入力したビート周波数に基づいて追尾処理を実行し、仮目標と相関の取れたビート周波数の時系列データを出力する。目標検出手段６ｅはビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、ダウンチャープ時の目標情報として出力する。
【００７６】
実施の形態５によるレーダ装置ではアップチャープモードとダウンチャープモード間でモード切り替えをした場合、モード切り替え時にビート周波数追尾手段４ｅの初期化部４２ｅが初期化される。この為、実施の形態４におけるレーダ装置のように、モード切替時に過去のデータを活用して追尾処理を継続することはできない。しかしながら、ビート周波数追尾手段と目標検出手段を１組しか有しないので、レーダ装置の構成が簡易化でき、装コストの低下が図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】レーダ装置が送受する送信信号と受信信号の搬送波周波数の変化、及びビート信号のビート周波数の変化を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】ビート信号の信号強度を示す図である。
【図４】目標に対する追尾動作の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図８】ビート信号の信号強度を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１：送信手段、２：受信手段、３：ビート周波数生成手段、４：アップチャープ用ビート周波数追尾手段、５：ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段、６：アップチャープ用目標検出手段、７：ダウンチャープ用目標検出手段、８：同一目標判定手段、９：目標情報抽出手段、１０：信号切替器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両、飛翔体等の移動体に装備され、これら移動体の衝突防止や一定距離追従走行等に使用されるレーダ装置であって、特にレーダ波の送受信により移動体の外部に存在する目標との距離や距離変化率（相対速度）を検出するレーダ装置（ＦＭＣＷレーダ）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーダ装置では、図１のように三角波状の変調信号により周波数変調し、搬送波周波数が一定の周期で増減を繰り返す送信信号を、レーダ波として送信する。そして、目標により反射されたレーダ波を受信すると共に、受信信号を送信信号とミキシングすることによりビート信号を発生させている。そして、このビート信号の周波数（ビート周波数）を、送信信号の周波数が増加するアップチャープ時及び周波数が減少するダウンチャープ時の掃引区間毎に測定し、この測定したアップチャープ時のビート周波数ｆｂｕ及びダウンチャープ時のビート周波数ｆｂｄから、式（１）、（２）を用いて、目標との距離Ｒや距離変化率Ｖを算出している。
【０００３】
【数１】
【０００４】
ここで、Ｂは送信信号の周波数変位幅、ｆ０は送信信号の中心周波数、Ｔはアップチャープもしくはダウンチャープの各掃引区間１周期の時間、ｃは光速度を表す。
【０００５】
以上のように、従来のレーダ装置では、アップチャープ時のビート周波数ｆｂｕとダウンチャープ時のビート周波数ｆｂｄとの対応付けを行うことにより、目標の距離及び距離変化率を検出可能である。但し、アップチャープ、ダウンチャープ、それぞれで得られたビート周波数は同一目標のビート周波数だとしても周波数オフセットを生じている。また、複数目標が存在するような状況時には、目標からの受信信号が複数個得られ、これによりビート周波数が複数個発生するので、アップチャープ時のどのビート周波数がダウンチャープ時のどのビート周波数に対応するかの判定を行う必要がある。この対策としては、アップチャープ時及びダウンチャープ時に得られたビート周波数の対応付けにおいて、アップチャープの掃引周期毎に得られたビート周波数を昇順に並べ、かつダウンチャープの掃引周期毎に得られたビート周波数を昇順に並べ、両者の並びが保存されるようにアップチャープ時及びダウンチャープ時で得られたビート周波数の対応付けを行うことで複数目標環境に対応する方法がある（例えば、特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】特許番号第２７７８８６４号「ミリ波レーダ距離速度測定装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような方法によるビート周波数の対応付けでは、アップチャープ時のビート周波数またはダウンチャープ時のビート周波数のいずれかにおいて、目標以外の不要信号成分によるビート周波数が存在する場合、すなわち目標の探知状況がアップチャープ時とダウンチャープ時で異なりビート周波数のピーク数が合わない場合においては、ビート周波数の対応付けが正確に行えない状況が発生する。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、アップチャープ時とダウンチャープ時とでビート周波数のピーク数が異なる場合においても目標の距離及び距離変化率を正確に算出することができる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】
前記目的を達成する為に、この発明に係るレーダ装置は、周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、目標に反射された送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時のビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時のビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、第１のビート周波数時系列データから目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段と、複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、第２のビート周波数時系列データから目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るレーダ装置によれば、アップチャープ時、及びダウンチャープ時で得たビート周波数に対して追尾処理を行うことにより、従来のＦＭＣＷレーダを用いたレーダ装置に比べてアップチャープ時のビート周波数とダウンチャープ時のビート周波数のペアリング精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
実施の形態１．
図２は、実施の形態１によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態のレーダ装置は、送信手段１、受信手段２、ビート周波数生成手段３、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５、アップチャープ用目標検出手段６、ダウンチャープ用目標検出手段７、同一目標判定手段８、及び目標情報抽出手段９を備えている。
【００１２】
次に、動作を説明する。送信手段１は送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する。具体的には、三角波発生部１１で三角波の周期信号を発生し、変調信号として送信器１２に供給する。送信器１２はこの変調信号に基づいて搬送波を周波数変調して送信信号を発生し、該送信信号を送信アンテナ１３から送信する。送信信号の周波数は図１に示すように、周波数変位幅Ｂの範囲で、アップチャープもしくはダウンチャープの各掃引区間周期Ｔで変化する。
【００１３】
受信手段２は送信手段１が送信した送信信号が目標によって反射された受信信号を受信し、該受信信号と送信器１２が発生した送信信号とからビート信号を生成する。具体的には、受信アンテナ２１により受信信号を受信し、受信器２２は受信信号と送信器１２が発生した送信信号とからビート信号を生成する。ビート信号はＡ／Ｄ変換器２３によってディジタル信号に変換され、ビート周波数生成手段３に出力される。
【００１４】
ビート周波数生成手段３は、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）などを用いて、掃引区間の周期毎にビート信号の周波数分析を行う。図３はアップチャープ時及びダウンチャープ時の１周期区間におけるビート信号の周波数分布の一例を示すものである。ビート周波数生成手段３は、ビート信号の周波数分布からアップチャープにおけるビート信号のピーク周波数U(t)iと、ダウンチャープにおけるビート信号のピーク周波数D(t)jを抽出する。ここでiまたはjはピークを識別する番号であり、ｔはビート周波数が得られた掃引時刻である。アップチャープ時にビート周波数生成手段３によって得られたビート信号のピーク周波数U(t)iはアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に出力され、ダウンチャープ時にビート周波数生成手段３によって得られたビート信号のピーク周波数D(t)jはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に出力される。
【００１５】
アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は、アップチャープにおけるビート信号のピーク周波数に対して追尾処理を実施する。図４は追尾処理の全体的な概念を説明する図である。図４は、掃引時刻ｔ(k)に得られたピーク周波数が２つ、掃引時刻ｔ(k+1)に得られたピーク周波数が２つであった場合、既存の仮検出目標の予測ビート周波数（図示していない）を用いて、仮目標を２つ（仮目標ｍと仮目標ｍ＋1）として、それぞれのピーク周波数を仮目標に対応づけした例である。ここで、ピーク周波数fum(k),fum(k+1)が仮目標ｍのピーク周波数と判定し、ピーク周波数fum+1(k),fum+1(k+1)が仮目標ｍ＋１のピーク周波数であると判定したことを示す。なお、関連付けしたピーク周波数に対して、既存の仮検出目標の予測ビート周波数を用いて、ビート周波数の真値を算出する処理も行われる。
【００１６】
次に、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４について説明する。まず、追尾処理における目標の運動モデルを説明する。式（３）で、時刻ｔ（ｋ）における仮目標ｍ(ｍ＝１，２，・・・，Ｍ)のビート周波数ベクトルｘｕｋ（ｍ）を定義し、その運動モデルを式（４）で定義する。なお、状態ベクトルｘの上付添え字ｕはアップチャープであることを表す。ビート周波数ベクトルｘはビート周波数ｕkとその時間変化量を成分に持つ。式（３）における上付き添え字Ｔはベクトルの転置を表す。Φkは式（５）で定義される時刻ｔ（ｋ）から時刻ｔ（ｋ＋１）への状態遷移行列であり、目標の運動を等速直線運動と仮定する。ここで、Δｔは掃引時刻ｔ（ｋ）とｔ（ｋ＋１）の差分時間を表す。また、ｗkは時刻ｔ（ｋ）における駆動雑音ベクトルであり、式（６）に示すように、平均値０、分散Ｑkを持つ。
【００１７】
【数２】
【００１８】
次に、追尾処理における観測モデルについて説明する。観測値の観測モデルを式（７）で定義する。ここで、ｚｕｋはビート周波数の観測値、Ｈは式（８）で定義する観測行列、νｋは式（９）に示すように平均値０、観測誤差分散Ｒkの観測雑音である。
【００１９】
【数３】
【００２０】
アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は、ビート周波数生成手段３が出力するアップチャープ時におけるビート信号のピーク周波数（以下ビート周波数と記す）の観測値に対して追尾処理を行う。まず、相関部４１でビート周波数生成手段３が出力した時刻ｔ（ｋ）でのアップチャープ時のビート周波数の観測値ｕｋが式（１０）の不等式を満足するか判定する。式（１０）でｄは判定閾値、Ｓは式（１１）で定義する仮目標ｍの残差分散である。また、式（１１）でＰk|k-1は予測誤差共分散行列であり、その計算は後述の予測部４４で行う。ｕ〜k|k-1は後述する予測部４４で得た仮目標の時刻ｔ（ｋ）でのビート周波数の予測値であり、時刻ｔ（ｋ）でのビート周波数ベクトルの予測値ｘ〜ｕk|k-1から式（１２）で計算する。
【００２１】
【数４】
【００２２】
相関部４１は、ビート周波数が式（１０）の不等式を満足する仮目標が存在しない場合は、相関なしとみなす。そして、相関なしの場合は、初期化部４２にて、そのビート周波数を新規の仮目標として登録する。登録の際は、式（１３）、（１４）に示すビート周波数ベクトルｘｕ０（ｍ）、及び平滑誤差共分散行列Ｐ０（ｍ）の初期値の形式を用いて、平滑値ベクトルと平滑誤差共分散行列を設定する。式（１４）で、Ｒ０は観測誤差分散、νｍａｘはビート周波数変化量最大値である。また、ビート周波数に付与されている時刻も設定する。さらに新規の仮目標に対するトラック品質ＴＱ値を式（１５）に示すように０に設定する。また仮目標の総数Ｍを１増加させる。
【００２３】
【数５】
【００２４】
相関部４１は、ビート周波数が式（１０）の不等式を満足する仮目標が存在する場合は、相関ありとみなす。そして、相関ありの場合は、平滑部４３にて、そのビート周波数を相関の取れた仮目標ｍの観測値のビート周波数とし、仮目標ｍの状態更新を式（１６）〜（１９）によって実施する。式（１６）では、時刻ｔ（ｋ）での平滑値ベクトルｘ^ｕk|kを、観測値のビート周波数ｕｋ、状態ベクトルの予測値ｘ〜ｕk|kを用いて計算する。また、平滑誤差共分散行列Ｐk|kを式（１７）で計算する。また、ゲイン行列Ｋｋは式（１８）で定義する。さらに仮目標ｍに対するトラック品質ＴＱ値を１増加させる。このときＴＱ値が事前に設定した上限値ＴＱmaxを超える場合はＴＱmaxで固定とする（式（１９））。
【００２５】
【数６】
【００２６】
また、平滑部４３は、相関のあるビート周波数が得られなかった登録済みの仮目標ｍに関しては、仮目標ｍの状態更新を式（２０）〜（２２）によって実施する。時刻ｔ（ｋ）での平滑ベクトルｘ^ｕk|kを式（２０）で、平滑誤差共分散行列Ｐk|kを式（２１）で計算する。また、メモリトラックＴＱ値を１減少させる（式（２２））。このときＴＱ値が事前に設定した下限値ＴＱminを下回る場合はＴＱminで固定する。
【００２７】
【数７】
【００２８】
予測部４４は、平滑部４３で得られた、時刻ｔ（ｋ）に対応する平滑ベクトル、平滑誤差共分散行列、もしくは、初期化部４２で設定した時刻ｔ（ｋ）に対応する平滑ベクトル、平滑誤差共分散行列を用いて、時刻ｔ（ｋ＋１）に対応する予測ベクトルｘ〜ｕk+1|kと予測誤差共分散行列Ｐuk+1|kを計算する(式（２３）、（２４）)。なお、計算で用いる状態推移行列Φｋは、新たにビート周波数生成手段３によって供給されたビート周波数に付与された時刻ｔ（ｋ＋１）との差Δｔ（＝ｔ（ｋ＋１）−ｔ（ｋ））を用いて、式（５）で計算する。
【００２９】
【数８】
【００３０】
予測部４４で計算した平滑値ベクトル、平滑共分散行列は、前述した相関部４１での時刻ｔ（ｋ＋１）での相関処理で用いられる。以上説明した処理を掃引時刻毎に繰り返すことにより、仮目標に対する追尾処理が実行される。
【００３１】
アップチャープ用目標検出手段６は、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４によって得られた仮目標ｍと相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４で追尾処理された仮目標に対して目標検出判定を実施する。さらに検出した目標の距離、距離変化率を算出する。
【００３２】
アップチャープ用目標検出手段６では、まず仮目標ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）のＴＱ値を逐次入力し、ＴＱ値が事前に定めたＴＱthre(閾値)を超えた時点で、その仮目標について目標検出したと判断する。目標検出と判定された仮目標を検出目標と呼ぶ。アップチャープ用ビート周波数追尾手段４には、検出目標に対応する追尾処理結果である相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データ、すなわち異なるサンプリング時刻におけるビート周波数の集まりが保持されている。任意のサンプリング時刻ｔ（ｋ）での仮目標ｍのアップチャープ時のビート周波数ｆub,k（ｍ）と、目標との距離Ｒuｋ（ｍ）、及び目標の距離変化率Ｒドットuｋ（ｍ））との間には式（２５）の関係がある。式（２５）はサンプリング時刻ｔ（ｋ）毎に得られるが、目標との距離及び目標の距離変化率はサンプリング時刻毎に異なる為、目標との距離及び目標の距離変化率について複数個の式（２５）を連立方程式として解くことができない。
【００３３】
そこで、基準サンプリング時刻ｔ0における目標の距離、距離変化率を式（２６）で定義し、任意のサンプリング時刻ｔｋにおける目標の距離、距離変化率を式（２７）でモデル化する。すると基準時刻ｔ0と任意のサンプリング時刻ｔｋの時間差Δ（式（３０））により状態遷移行列Ψｋを式（２９）のように定義し、式（２８）により、任意の時刻におけるアップチャープ時のビート周波数を基準時刻における距離、距離変化率で表現する。式（２６）〜式（３０）を用いて、式（２５）を書き換えれば、基準時刻における目標の距離、距離変化率についての連立方程式を得ることができ、これを解いて基準時刻における目標の距離、距離変化率を得ることができる。任意のサンプリング時刻における距離、距離変化率は基準時刻における目標の距離、距離変化率を用いて式（２８）より計算できる。
【００３４】
【数９】
【００３５】
ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５は、ビート周波数生成手段３が出力するダウンチャープ時におけるビート信号のピーク周波数の観測値に対して、追尾処理を行う。ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５の構成は、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４の構成と同様な構成であり、相関部５１、初期化部５２、平滑部５３、予測部５４とから構成される。これら各部で行う処理内容は、式（１）〜（２４）で説明したアップチャープ用ビート周波数追尾手段４の各部での処理内容と同一であるので、詳細な説明は省略する。但し、各式のアップチャープを示す上付き添え字ｕは、ダウンチャープを示す上付き添え字ｄに置き換えて使用する。
【００３６】
ダウンチャープ用目標検出手段７は、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５によって得られた仮目標ｍと相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５で追尾処理された仮目標に対して目標検出判定、及び目標の距離、距離変化率の算出を実施する。具体的な処理内容は、アップチャープ用目標検出手段６での処理と同様であり、式（２５）〜（３０）に従うので詳細な説明は省略する。但し、各式でアップチャープを示す上付き添え字ｕは、ダウンチャープを示す上付き添え字ｄに置き換え、また式（２５）の右辺第２項に負号が付く点が相違する。
【００３７】
アップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７において、算出する目標の距離、距離変化率の基準時刻ｔ０を同一時刻に合わせてあるものとする。これにより、アップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７はそれぞれ同一基準時刻における目標の距離、距離変化率を算出できる。
【００３８】
同一目標判定手段８は、アップチャープ用目標検出手段６、ダウンチャープ用目標検出手段７の出力を入力し、アップチャープ時の検出目標とダウンチャープ時の検出目標が同一の目標に対応するものか否かについて判定する。同一目標判定の基準は、アップチャープで得た目標ｍの距離及び距離変化率とダウンチャープで得た目標ｎの距離及び距離変化率の差が一定範囲内であれば目標ｍと目標ｎを同一目標と判定する（検出目標のペアリングを行う）ことである。具体的には、例えば式（３１）、（３２）が同時に成立する場合、または式（３３）の不等式を満足する場合に同一目標と判定する。なお、式（３１）、（３２）でのΔＲ、ΔＲドットはそれぞれ距離及び距離変化率の判定閾値である。また、式（３３）でのσＲ、σＲドットは、それぞれ距離の推定精度、距離変化率の推定精度であり、式（１１）の予測誤差共分散行列Ｐk|k-1を式（１７）の平滑誤差共分散行列Ｐk|kに置き換えることで得られる。また、式（３３）でのΔは判定閾値である。
【００３９】
【数１０】
【００４０】
目標情報抽出手段９では目標情報の抽出を行う。単純ペア選択部９１は、同一目標判定手段８が同一目標と判定した組み合わせが複数存在する場合に、式（３１）、（３２）または式（３３）の左辺の評価値が最小となる組み合わせを優先して選択する。
【００４１】
目標情報算出部９２では、単純ペア選択部９１が選択したアップチャープとダウンチャープの距離及び距離変化率の組み合わせを入力し、これらに基づいて目標情報を生成し、出力する。目標情報の生成方法としては、例えば、アップチャープまたはダウンチャープいずれかの距離、距離変化率のうち、式（１７）の平滑誤差共分散行列の容積が最小となるものを目標情報として選択する。または、式（３４）、（３５）のように同一目標と判定されたアップチャープ、ダウンチャープ毎の距離、距離変化率を式（１７）の平滑誤差共分散行列で重み付け統合したものを目標情報として算出してもよい。
【００４２】
【数１１】
【００４３】
なお、以上の説明ではビート周波数を用いた追尾手段を示したが、目標が存在する方向の角度や目標からの反射波の信号電力が利用できる場合には、これらの情報も併用して状態ベクトルに追加し、機能拡張することが可能である。
【００４４】
以上のように実施の形態１によるレーダ装置によれば、アップチャープで得たビート周波数の追尾処理、及びダウンチャープで得たビート周波数の追尾処理をそれぞれ個別に行うようにしたので、目標に対して高い追尾精度を実現することができる。
そして、追尾処理が完了した後にアップチャープで検出した目標とダウンチャープで検出した目標のペアリングを行っているので、アップチャープとダウンチャープのペアを取る際に、誤ったペアを作成してしまう可能性を低くできる。
また、目標情報の生成において、アップチャープ、ダウンチャープ毎に得た目標の距離、距離変化率を重み付け統合し、統合後の距離、距離変化率を目標情報とするようにしたので、目標情報の精度を高めることができる。
【００４５】
実施の形態２．
実施の形態２によるレーダ装置は、複数個の目標に対して同時にそれぞれの目標の距離及び距離変化率を算出することができるものである。図５は、実施の形態２によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図５において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付している。同一目標判定手段８ｂはその処理内容が実施の形態１における同一目標判定手段８とは異なっているので、後述する。また、目標情報抽出手段９ｂ内のグローバル型ペア選択部９３は実施の形態１における単純ペア選択部９１の代わりに追加したものである。その他の部分は実施の形態１と同一構成であるので説明を省略する。
【００４６】
同一目標判定手段８ｂでの同一目標の判定は、アップチャープで得た目標ｍの距離及び距離変化率とダウンチャープで得た目標ｎの距離及び距離変化率の差が一定範囲内、即ち、式(３６)を満たす時に、目標ｍと目標ｎの組み合わせ（ペア）は同一目標であると判断する。ここで、式(３６)のσＲ、σＲドットはそれぞれ距離の推定精度、距離変化率の推定精度であり、実施の形態１で用いた式(３３)での値と同じものであり、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４またはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５で計算した平滑誤差共分散行列より定める。また、パラメータｄは自由度２のカイ二乗判定表より定められる値である。具体的には、相関範囲内に目標が存在する確率を設定して、自由度２のカイ二乗判定表より、その相関範囲を決めるパラメータｄを定めればよい。
【００４７】
なお、実施の形態１で述べたように、式(３６)を満たすペアが複数存在し、割り当て重複が発生する可能性もある。そこで、このような多目標環境に対応した処理を行うため、同一目標判定手段８ｂは相関行列Ω（Ｘ）を式(３７)のように作成する。相関行列Ω（Ｘ）におけるＷｉ，ｊ成分は、アップチャープの検出目標番号ｉの検出目標とダウンチャープの検出目標番号ｊの検出目標が式(３６)を満足するペアの組み合わせであるときに、Ｗｉ，ｊ＝１と設定し、式(３６)を満足しない時は、Ｗｉ，ｊ＝０と設定する。
【００４８】
目標情報抽出手段９ｂは、同一目標判定手段８ｂで生成した相関行列Ω（Ｘ）を入力し、同一目標判定手段８ｂが同一目標であると判定したペアから最適な組み合わせを選択する。例えば、アップチャープ、ダウンチャープ共に２つの目標が存在し、同一目標判定手段８ｂによる式(３６)に基づいた判定の結果、式(３８)の相関行列Ω（Ｘ）が生成されたものとする。式(３８)から許容されるアップチャープ、ダウンチャープにおける検出目標の組み合わせとしては、式(３９)の３つの行列で表現される組み合わせが想定される。これらの各行列はそれぞれ下記に示す３通りの仮説を表している。
仮説１：「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」かつ
「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」
仮説２：「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」
仮説３：「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」
【００４９】
目標情報抽出手段９ｂにおけるグローバル型ペア選択部９３は、式(３９)で表される個々の仮説の中から、式(３６)の左辺の値の和が最小となる仮説を最良の仮説として選択する。即ち、仮説１については、「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」についての式(３６)の左辺の値と、「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」についての式(３６)の左辺の値の和を仮説１の評価値とし、仮説２については、「アップチャープの検出目標１とダウンチャープの検出目標１」についての式(３６)の左辺の値を仮説２の評価値とし、仮説３については、「アップチャープの検出目標２とダウンチャープの検出目標２」についての式(３６)の左辺の値を仮説３の評価値とし、仮説１〜３の評価値の中で最小値をとる仮説を最良の仮説として選択する。
【００５０】
【数１２】
【００５１】
目標情報算出部９２ｂは実施の形態１での目標情報算出部９２と同様に、グローバル型ペア選択部９３が選択したアップチャープとダウンチャープの距離及び距離変化率の組み合わせを入力し、これらに基づいて目標情報を生成し、出力する。
【００５２】
なお、前記の説明では、目標が２個の場合を例に説明したが、一般にｎ個（ｎ＞２）の目標に対しても拡張して適用できることは言うまでもない。
【００５３】
以上のように実施の形態２によるレーダ装置によれば、同一目標判定手段において、アップチャープ、ダウンチャープ毎に得た目標の距離、距離変化率からカイ二乗検定により同一目標を判定するようにしたので、目標検出精度をさらに高めることができる。
また、同一目標判定において、多目標環境における組み合わせを考慮して仮設を立てて同一目標判定を行うことにより、多目標環境における目標検出精度を高めることができる。
【００５４】
実施の形態３．
実施の形態３によるレーダ装置は、実施の形態１におけるレーダ装置におけるアップチャープ用目標検出手段６及びダウンチャープ用目標検出手段７での処理内容を変更したものである。図６は、実施の形態３によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図６において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付している。本実施の形態でのアップチャープ用目標検出手段は、実施の形態１でのアップチャープ用目標検出手段が目標の距離、距離変化率を算出するのに対して、目標の状態ベクトルを算出することを特長としている。以下、図６に基づいてアップチャープ用目標検出手段での処理について説明する。
【００５５】
アップチャープ用目標検出手段６ｃは仮目標ｍ(ｍ＝１，２，…，Ｍ)のＴＱ値を入力し、ＴＱ値が事前に定めたＴＱthre(閾値)を超えた場合に目標検出と判断する。目標検出と判定された仮目標を検出目標と呼ぶ。アップチャープ用ビート周波数追尾手段４には、検出目標に対応する追尾処理結果である相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データ、すなわち異なるサンプリング時刻におけるビート周波数の集まりが保持されている。この時、任意の時刻におけるアップチャープ時のビート周波数は式（４０）で記述される。式（４０）は式（２５）と同一の式であり、式（４０）の左辺はサンプリング時刻ｋ(ｋ＝１，２，…，Ｋ)におけるアップチャープ時のビート周波数を表しており、ｍは目標番号を表す。また右辺第１項のＲはサンプリング時刻ｋにおける目標番号ｍの距離、第２項のＲドットはサンプリング時刻ｋにおける目標番号ｍの距離変化率を表す。実施の形態１の場合と同様に、式（４０）においてサンプリング時刻毎に目標の距離、距離変化率が異なるため、このままでは複数個の式（４０）を連立方程式として解くことができない。
【００５６】
そこで本実施の形態では、基準サンプリング時刻ｔ０における目標の状態ベクトルｘ０ｕを式（４１）のように定義し、任意のサンプリング時刻ｔkにおける目標の状態ベクトルｘｋｕを式（４２）のようにモデル化する。ここで、ｘ，ｙは目標のｘ座標成分、ｙは目標のｙ座標成分を表し、ｘドット，ｙドットは目標の速度のｘ座標成分、目標の速度のｙ座標成分を表す。また、基準時刻ｔ０と任意のサンプリング時刻ｔkの時間差Δ（式（４５））により状態遷移行列Ψｋを式（４４）のように定義する。式（４４）でＩ２ｘ２、Ｏ２ｘ２はそれぞれ２行２列の単位行列及び零行列である。そして、この状態遷移行列を用いて、時刻ｔkにおける目標の状態ベクトルと時刻ｔ０における目標の状態ベクトルが式（４３）の関係を満たすものとする。従って、目標が時間差Δの間等速直線運動すると仮定したことになる。一方、任意の時刻における目標の距離、距離変化率と目標の状態ベクトルは式（４６）、式（４７）の関係を満たす。式（４１）〜式（４７）を用いて、式（４０）を書き換えれば、基準時刻における目標の状態ベクトルについての連立方程式を得ることができ、これを解いて基準時刻における目標の状態ベクトルが算出できる。任意のサンプリング時刻における目標の状態ベクトルは算出した基準時刻における目標の状態ベクトルを用いて、式（４３）で計算できる。
【００５７】
【数１３】
【００５８】
ダウンチャープ用目標検出手段７ｃについても、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５によって得られた仮目標と相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを入力し、アップチャープ用目標検出手段６での処理と同様な手順で基準時刻における目標の状態ベクトルを算出する。但し、式（４０）〜式（４７）で各変数の上付き添え字ｕをｄに変更し、式（４０）の右辺第２項の符号を負号（−）に変更したものを使用する必要があるが、その他の手順は同一なので詳細な説明は省略する。
【００５９】
同一目標判定手段８ｃは、アップチャープ用目標検出手段６ｃ、ダウンチャープ用目標検出手段７ｃの出力を入力し、アップチャープ時の検出目標とダウンチャープ時の検出目標の同一判定を実施する。同一目標判定の基準としては、アップチャープで得た目標ｍの状態ベクトルとダウンチャープで得た目標ｎの状態ベクトルが一定範囲内であれば同一目標と判定する。例えば、目標ｍ及び目標ｎの状態ベクトルが式（４８）〜式（５１）を同時に満たす場合、又は式（５２）を満たす場合に同一目標と判定する。なお、式（４８）〜式（５１）で、Δｘ、Δｙはそれぞれｘ方向の位置閾値、ｙ方向の位置閾値であり、Δｘドット、Δｙドットはそれぞれｘ方向の速度閾値、ｙ方向の速度閾値である。また、式（５２）でσｘ、σｙはそれぞれｘ方向の位置推定精度、ｙ方向の位置推定精度、σｘドット、σｙドットはそれぞれｘ方向の速度推定精度、ｙ方向の速度推定精度、Δは判定閾値である。
【００６０】
目標情報抽出手段９ｃの単純ペア選択部９１ｃは、同一目標判定手段８ｃにおいて１つの検出目標について式（４８）〜（５１）を同時に満足した組み合わせ、または式（５２）を満足した組み合わせが複数存在する場合に、式（４８）〜（５１）または式（５２）の左辺の評価値が最小となる組み合わせを優先するように選択する。
【００６１】
【数１４】
【００６２】
目標情報算出部９２ｃでは、単純ペア選択部９１ｃによって得たアップチャープとダウンチャープの目標の状態ベクトルを式（４６）、（４７）を用いて距離及び距離変化率へ変換し、これらの距離及び距離変化率を用いて目標情報を生成し、出力する。目標情報の生成方法としては、実施の形態１での目標情報算出部９２と同様に、例えば、アップチャープまたはダウンチャープいずれかの距離、距離変化率のうち、式（１７）の平滑誤差共分散行列の容積が最小となるものを目標情報として選択すればよい。
【００６３】
なお、上記の説明では目標の運動を２次元運動として表現し、状態ベクトルをｘ，ｙ座標成分で構成したが、目標の運動を３次元運動とみなして状態ベクトルをｘ，ｙ，ｚ座標成分で構成するように拡張することは容易である。
【００６４】
以上のように実施の形態３によるレーダ装置によれば、アップチャープ、ダウンチャープで得たビート周波数の追尾処理により目標判定を実施し、ビート周波数の時系列データから目標の状態ベクトルを算出し、これらの状態ベクトルから同一目標を判定するようにしたので、距離、距離変化率で追尾処理を行った場合よりも、ビート周波数の時系列データの時間間隔が大きい場合における目標検出精度を高めることができる。
【００６５】
実施の形態４．
実施の形態４によるレーダ装置は、実施の形態１におけるレーダ装置に信号切替器を追加することによりアップチャープ用ビート周波数追尾手段とダウンチャープ用ビート周波数追尾手段のいずれか一方のみでの動作が可能なようにした点に特長がある。図７は、実施の形態４によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図７において、図２に示す構成と同一である部分には、同一符号を付し、説明を省略する。なお、実施の形態１で用いていた同一目標判定手段８、目標情報抽出手段９は使用しない。以下、図７に基づいてレーダ装置の動作を説明する。
【００６６】
送信手段１内のノコギリ波発生部１１ｄは、ノコギリ波の周期信号を発生し、変調信号として送信器１２に供給する。ノコギリ波の波形には単調増加を繰り返すタイプと、単調減少を繰り返すタイプがあり、ノコギリ波発生部１１ｄは図示しない制御部からの指示に基づいていずれかのタイプのノコギリ波を発生する。ここでは、単調増加型のノコギリ波を使用する動作モードをアップチャープモードとし、単調減少型のノコギリ波を使用する動作モードをダウンチャープモードと定義する。
【００６７】
送信器１２はノコギリ波の変調信号で搬送波を周波数変調して送信信号を生成する。この送信信号は送信アンテナ１３から送信される。図８はアップチャープモード時の送信信号が、周波数変位幅Ｂの範囲で、各掃引区間周期Ｔに亘って単調増加で変化することを示している。ダウンチャープモード時の送信信号の周波数変化も同様に描くことができる。
【００６８】
受信手段２とビート周波数生成手段３は実施の形態１と同様に、アンテナ２１が受信した受信信号と、送信手段が発生した送信信号とからビート周波数を生成する。信号切替器１０は前述の制御部（不図示）からの指示に基づき、アップチャープモード時にはビート周波数生成手段３の出力信号がアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に入力されるように信号経路を設定し、ダウンチャープモード時にはビート周波数生成手段３の出力信号がダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に入力されるように信号経路を設定するものである。
【００６９】
いま、レーダ装置がアップチャープモードで動作しているものとすると、ビート周波数生成手段３が生成したアップチャープ時のビート周波数はアップチャープ用ビート周波数追尾手段４に入力される。そして、アップチャープ用ビート周波数追尾手段４は実施の形態１で述べた手順で追尾処理を実行することにより、仮目標と相関の取れたアップチャープ時のビート周波数の時系列データを出力する。アップチャープ用目標検出手段６ｄは実施の形態１で述べたアップチャープ用目標検出手段６と同様の手順でビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、アップチャープ時の目標情報として出力する。
【００７０】
レーダ装置がダウンチャープモードで動作している場合は、ビート周波数生成手段３が生成したダウンチャープ時のビート周波数はダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５に入力され、ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段５は追尾処理により、仮目標と相関の取れたダウンチャープ時のビート周波数の時系列データを出力する。ダウンチャープ用目標検出手段７ｄは実施の形態１で述べたダウンチャープ用目標検出手段７と同様の手順でビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、ダウンチャープ時の目標情報として出力する。
【００７１】
以上のように実施の形態４によるレーダ装置によれば、信号切替器によりレーダ装置内部の信号経路を切り換えるようにするとともに、アップチャープ用目標検出手段及びダウンチャープ用目標検出手段での算出結果をそれぞれ個別に出力可能にしたので、アップチャープ時のみ、もしくはダウンチャープ時のみのビート周波数が観測される場合でも目標の距離、距離変化率を検出することが可能である。また、同一目標判定及びアップチャープもしくはダウンチャープいずれかの追尾処理を実施することなく、目標の情報を得ることができるので演算時間の縮小が可能である。また、ビート周波数追尾手段と目標検出手段は、アップチャープ用、ダウンチャープ用それぞれ別に備えているので、動作モードを切り換えてもアップチャープ用、ダウンチャープ用それぞれの観測データは個別に保持される。従って、モードに切り替え時に初期化部４２もしくは初期化部５２を初期化せずに過去の観測データを活用して追尾処理を継続することもできる。
【００７２】
なお、実施の形態３によるレーダ装置に対しても同様の信号切替器を導入することにより、アップチャープ時の目標情報とダウンチャープ時の目標情報を個別に出力するように構成することも可能である。
【００７３】
実施の形態５．
実施の形態５によるレーダ装置は、実施の形態４によるレーダ装置からビート周波数追尾手段と目標検出手段を１組分削除し、残った１組のビート周波数追尾手段と目標検出手段をアップチャープ用及びダウンチャープ用として兼用するようにしたものである。図９は、実施の形態５によるレーダ装置の構成を示すブロック図である。図９において、図７に示す構成と同一である部分には、同一符号を付し、説明を省略する。
【００７４】
送信手段１、受信手段２、ビート周波数生成手段３の動作は実施の形態４の時と同じである。レーダ装置がアップチャープモードで動作時には、ビート周波数生成手段３からはアップチャープ時のビート周波数のみが出力される。ビート周波数追尾手段４ｅはアップチャープ用ビート周波数追尾手段４と同一の内部構成を持ち、ビート周波数生成手段３から入力したビート周波数に基づいて追尾処理を実行し、仮目標と相関の取れたビート周波数の時系列データを出力する。目標検出手段６ｅはアップチャープ用目標検出手段６ｄと同一機能を持ち、ビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、アップチャープ時の目標情報として出力する。
【００７５】
レーダ装置がダウンチャープモードで動作時には、ビート周波数生成手段３からはダウンチャープ時のビート周波数のみが出力される。ビート周波数追尾手段４ｅはビート周波数生成手段３から入力したビート周波数に基づいて追尾処理を実行し、仮目標と相関の取れたビート周波数の時系列データを出力する。目標検出手段６ｅはビート周波数の時系列データに基づいて目標の距離、距離変化率を算出した後、ダウンチャープ時の目標情報として出力する。
【００７６】
実施の形態５によるレーダ装置ではアップチャープモードとダウンチャープモード間でモード切り替えをした場合、モード切り替え時にビート周波数追尾手段４ｅの初期化部４２ｅが初期化される。この為、実施の形態４におけるレーダ装置のように、モード切替時に過去のデータを活用して追尾処理を継続することはできない。しかしながら、ビート周波数追尾手段と目標検出手段を１組しか有しないので、レーダ装置の構成が簡易化でき、装コストの低下が図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】レーダ装置が送受する送信信号と受信信号の搬送波周波数の変化、及びビート信号のビート周波数の変化を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図３】ビート信号の信号強度を示す図である。
【図４】目標に対する追尾動作の説明図である。
【図５】本発明の実施の形態２によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態４によるレーダ装置の構成を示す図である。
【図８】ビート信号の信号強度を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態５によるレーダ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１：送信手段、２：受信手段、３：ビート周波数生成手段、４：アップチャープ用ビート周波数追尾手段、５：ダウンチャープ用ビート周波数追尾手段、６：アップチャープ用目標検出手段、７：ダウンチャープ用目標検出手段、８：同一目標判定手段、９：目標情報抽出手段、１０：信号切替器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段と、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
アップチャープ用目標検出手段が算出した第１の距離及び距離変化率と、ダウンチャープ用目標検出手段が算出した第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
目標情報抽出手段は、同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率の組み合わせが複数存在する場合は、複数の組み合わせの中からいずれか１つの組み合わせを選択し、該選択した組み合わせに基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
目標情報抽出手段は、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率を重み付け統合し、統合して得られた距離、距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項３又は４記載のレーダ装置。
【請求項６】
目標情報抽出手段は、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率に対して、前記第１もしくは第２の距離及び距離変化率のいずれか一方の距離及び距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項３又は４記載のレーダ装置。
【請求項７】
同一目標判定手段は、第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かをカイ二乗検定により判定することを特徴とする請求項２ないし６記載のレーダ装置。
【請求項８】
同一目標判定手段は、複数個の第１の距離及び距離変化率と複数個の第２の距離及び距離変化率について同一目標に対応する対応可能性を表す相関行列を生成し、
目標情報抽出手段は前記相関行列に基づいて同一目標に対応する前記第１の距離及び距離変化率と前記第２の距離及び距離変化率を決定し、この決定に基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項２ないし６記載のレーダ装置。
【請求項９】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の状態ベクトルを算出するアップチャープ用目標検出手段と、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の状態ベクトルを算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
アップチャープ用目標検出手段が算出した第１の状態ベクトルと、ダウンチャープ用目標検出手段が算出した第２の状態ベクトルとが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定手段を備えたことを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の状態ベクトルと第２の状態ベクトルとから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１２】
ビート周波数生成手段が生成したビート信号をアップチャープ用ビート周波数追尾手段若しくはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段のいずれか一方に出力するように信号経路を設定する信号切替器を備えたことを特徴とする請求項１又は９記載のレーダ装置。
【請求項１３】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時若しくは前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号からビート周波数分布を求め、該ビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間若しくは複数個のダウンチャープ期間に渡って前記ビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークからビート周波数時系列データを生成するビート周波数追尾手段と、
前記ビート周波数時系列データから前記目標の距離及び距離変化率を算出する目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出ステップと、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【請求項１５】
アップチャープ用目標検出ステップで算出した第１の距離及び距離変化率と、ダウンチャープ用目標検出ステップで算出した第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定ステップを備えたことを特徴とする請求項１４記載のレーダ処理方法。
【請求項１６】
同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出ステップを備えたことを特徴とする請求項１５記載のレーダ処理方法。
【請求項１７】
目標情報抽出ステップは、同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率の組み合わせが複数存在する場合は、複数の組み合わせの中からいずれか１つの組み合わせを選択し、該選択した組み合わせに基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項１６記載のレーダ処理方法。
【請求項１８】
目標情報抽出ステップは、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率を重み付け統合し、統合して得られた距離、距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項１６又は１７記載のレーダ処理方法。
【請求項１９】
目標情報抽出ステップは、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率に対して、前記第１もしくは第２の距離及び距離変化率のいずれか一方の距離及び距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項１６又は１７記載のレーダ処理方法。
【請求項２０】
同一目標判定ステップは、第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かをカイ二乗検定により判定することを特徴とする請求項１５ないし１９記載のレーダ処理方法。
【請求項２１】
同一目標判定ステップは、複数個の第１の距離及び距離変化率と複数個の第２の距離及び距離変化率について同一目標に対応する対応可能性を表す相関行列を生成し、
目標情報抽出ステップは前記相関行列に基づいて同一目標に対応する前記第１の距離及び距離変化率と前記第２の距離及び距離変化率を決定し、この決定に基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項１５ないし１９記載のレーダ処理方法。
【請求項２２】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の状態ベクトルを算出するアップチャープ用目標検出ステップと、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の状態ベクトルを算出するダウンチャープ用目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【請求項２３】
アップチャープ用目標検出ステップが算出した第１の状態ベクトルと、ダウンチャープ用目標検出ステップが算出した第２の状態ベクトルとが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定ステップを備えたことを特徴とする請求項２２記載のレーダ処理方法。
【請求項２４】
同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の状態ベクトルと第２の状態ベクトルとから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出ステップを備えたことを特徴とする請求項２３記載のレーダ処理方法。
【請求項２５】
ビート周波数生成ステップが生成したビート信号をアップチャープ用ビート周波数追尾ステップ若しくはダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップのいずれか一方に出力するように信号経路を設定する信号切替ステップを備えたことを特徴とする請求項１又は９記載のレーダ処理方法。
【請求項２６】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時若しくは前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号からビート周波数分布を求め、該ビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間若しくは複数個のダウンチャープ期間に渡って前記ビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークからビート周波数時系列データを生成するビート周波数追尾ステップと、
前記ビート周波数時系列データから前記目標の距離及び距離変化率を算出する目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【請求項１】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出手段と、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項２】
アップチャープ用目標検出手段が算出した第１の距離及び距離変化率と、ダウンチャープ用目標検出手段が算出した第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
【請求項３】
同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。
【請求項４】
目標情報抽出手段は、同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率の組み合わせが複数存在する場合は、複数の組み合わせの中からいずれか１つの組み合わせを選択し、該選択した組み合わせに基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項３記載のレーダ装置。
【請求項５】
目標情報抽出手段は、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率を重み付け統合し、統合して得られた距離、距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項３又は４記載のレーダ装置。
【請求項６】
目標情報抽出手段は、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率に対して、前記第１もしくは第２の距離及び距離変化率のいずれか一方の距離及び距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項３又は４記載のレーダ装置。
【請求項７】
同一目標判定手段は、第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かをカイ二乗検定により判定することを特徴とする請求項２ないし６記載のレーダ装置。
【請求項８】
同一目標判定手段は、複数個の第１の距離及び距離変化率と複数個の第２の距離及び距離変化率について同一目標に対応する対応可能性を表す相関行列を生成し、
目標情報抽出手段は前記相関行列に基づいて同一目標に対応する前記第１の距離及び距離変化率と前記第２の距離及び距離変化率を決定し、この決定に基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項２ないし６記載のレーダ装置。
【請求項９】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の状態ベクトルを算出するアップチャープ用目標検出手段と、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾手段と、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の状態ベクトルを算出するダウンチャープ用目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１０】
アップチャープ用目標検出手段が算出した第１の状態ベクトルと、ダウンチャープ用目標検出手段が算出した第２の状態ベクトルとが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定手段を備えたことを特徴とする請求項９記載のレーダ装置。
【請求項１１】
同一目標判定手段で同一の目標に対応すると判定された第１の状態ベクトルと第２の状態ベクトルとから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載のレーダ装置。
【請求項１２】
ビート周波数生成手段が生成したビート信号をアップチャープ用ビート周波数追尾手段若しくはダウンチャープ用ビート周波数追尾手段のいずれか一方に出力するように信号経路を設定する信号切替器を備えたことを特徴とする請求項１又は９記載のレーダ装置。
【請求項１３】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信手段と、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信手段と、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時若しくは前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号からビート周波数分布を求め、該ビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成手段と、
複数個のアップチャープ期間若しくは複数個のダウンチャープ期間に渡って前記ビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークからビート周波数時系列データを生成するビート周波数追尾手段と、
前記ビート周波数時系列データから前記目標の距離及び距離変化率を算出する目標検出手段とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
【請求項１４】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の距離及び距離変化率を算出するアップチャープ用目標検出ステップと、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の距離及び距離変化率を算出するダウンチャープ用目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【請求項１５】
アップチャープ用目標検出ステップで算出した第１の距離及び距離変化率と、ダウンチャープ用目標検出ステップで算出した第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定ステップを備えたことを特徴とする請求項１４記載のレーダ処理方法。
【請求項１６】
同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出ステップを備えたことを特徴とする請求項１５記載のレーダ処理方法。
【請求項１７】
目標情報抽出ステップは、同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率の組み合わせが複数存在する場合は、複数の組み合わせの中からいずれか１つの組み合わせを選択し、該選択した組み合わせに基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項１６記載のレーダ処理方法。
【請求項１８】
目標情報抽出ステップは、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率を重み付け統合し、統合して得られた距離、距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項１６又は１７記載のレーダ処理方法。
【請求項１９】
目標情報抽出ステップは、同一の目標に対応すると判定された第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率に対して、前記第１もしくは第２の距離及び距離変化率のいずれか一方の距離及び距離変化率を目標情報として出力することを特徴とする請求項１６又は１７記載のレーダ処理方法。
【請求項２０】
同一目標判定ステップは、第１の距離及び距離変化率と第２の距離及び距離変化率とが同一の目標に対応するものか否かをカイ二乗検定により判定することを特徴とする請求項１５ないし１９記載のレーダ処理方法。
【請求項２１】
同一目標判定ステップは、複数個の第１の距離及び距離変化率と複数個の第２の距離及び距離変化率について同一目標に対応する対応可能性を表す相関行列を生成し、
目標情報抽出ステップは前記相関行列に基づいて同一目標に対応する前記第１の距離及び距離変化率と前記第２の距離及び距離変化率を決定し、この決定に基づいて目標情報を出力することを特徴とする請求項１５ないし１９記載のレーダ処理方法。
【請求項２２】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時の前記ビート信号から第１のビート周波数分布を求め、該第１のビート周波数分布の周波数ピークを特定し、前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号から第２のビート周波数分布を求め、該第２のビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間に渡って前記第１のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第１のビート周波数時系列データを生成するアップチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第１のビート周波数時系列データから前記目標の第１の状態ベクトルを算出するアップチャープ用目標検出ステップと、
複数個のダウンチャープ期間に渡って前記第２のビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークから第２のビート周波数時系列データを生成するダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップと、
前記第２のビート周波数時系列データから前記目標の第２の状態ベクトルを算出するダウンチャープ用目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【請求項２３】
アップチャープ用目標検出ステップが算出した第１の状態ベクトルと、ダウンチャープ用目標検出ステップが算出した第２の状態ベクトルとが同一の目標に対応するものか否かを判定する同一目標判定ステップを備えたことを特徴とする請求項２２記載のレーダ処理方法。
【請求項２４】
同一目標判定ステップで同一の目標に対応すると判定された第１の状態ベクトルと第２の状態ベクトルとから前記目標の距離及び距離変化率を算出し、目標情報として出力する目標情報抽出ステップを備えたことを特徴とする請求項２３記載のレーダ処理方法。
【請求項２５】
ビート周波数生成ステップが生成したビート信号をアップチャープ用ビート周波数追尾ステップ若しくはダウンチャープ用ビート周波数追尾ステップのいずれか一方に出力するように信号経路を設定する信号切替ステップを備えたことを特徴とする請求項１又は９記載のレーダ処理方法。
【請求項２６】
周波数が一定の変調幅で周期的に増減する送信信号を発生し、該送信信号を空間に放射する送信ステップと、
目標に反射された前記送信信号を受信して受信信号を取得し、該受信信号と前記送信信号とを混合してビート信号を生成する受信ステップと、
前記送信信号の周波数が上昇するアップチャープ時若しくは前記送信信号の周波数が下降するダウンチャープ時の前記ビート信号からビート周波数分布を求め、該ビート周波数分布の周波数ピークを特定するビート周波数生成ステップと、
複数個のアップチャープ期間若しくは複数個のダウンチャープ期間に渡って前記ビート周波数分布の周波数ピークに対して追尾処理を行い、該追尾処理で相関の取れた前記周波数ピークからビート周波数時系列データを生成するビート周波数追尾ステップと、
前記ビート周波数時系列データから前記目標の距離及び距離変化率を算出する目標検出ステップとを備えたことを特徴とするレーダ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１９８２４（Ｐ２０１０−１９８２４Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３２３９（Ｐ２００８−２７３２３９）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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