CN103827690B - 雷达装置 - Google Patents

Abstract

具备：发送单元（1），将发送信号作为雷达波发送；信号处理器（2），接收来自目标的反射波而发生接收信号，根据该接收信号以及发送信号，针对每个线性调频，确定拍频；正向线性调频用追踪滤波器（19），根据正向线性调频时的拍频进行追踪处理，得到目标的拍频；反向线性调频用追踪滤波器（20），根据反向线性调频时的拍频，进行追踪处理，得到目标的拍频；目标检测部（6、7），根据每个线性调频的拍频时序数据，针对每个线性调频，计算目标的距离/速度推测值；同一目标判定部（8），根据每个线性调频的目标的距离/速度推测值，判定是否为同一目标；以及距离/速度计算部（11），根据判定为是同一目标的目标的每个线性调频的拍频，计算目标的距离/速度。

Description

雷达装置

【技术领域】

本发明涉及用于移动体的冲撞防止、一定距离跟踪行驶等，通过雷达波的发送接收来检测与存在于移动体的外部的目标的相对速度、距离的FMCW（FrequencyModulatedContinuousWave，调频连续波）雷达等雷达装置。

【背景技术】

在以往的雷达装置中，如图16所示，将通过三角波状的调制信号对频率进行调制而频率以一定的周期反复增减的发送信号作为雷达波发送。然后，接收针对该雷达波的来自目标的反射波来发生接收信号，并且将接收信号与发送信号进行混频，从而发生拍动（beat）信号。然后，针对发送信号的频率增加的正向线性调频(up-chirp)时以及频率减少的反向线性调频(down-chirp)时的每个扫描区间，确定该拍动信号的频率（以下称为拍频）。然后，根据该确定的正向线性调频时的拍频f^u以及反向线性调频时的拍频f^d，使用下式（1）、（2）（或者下式（3）、（4）），计算与目标的距离R、相对速度V。

$f^u=\frac{2B}{\mathrm{cT}}R+\frac{f_0}{c}2V---\left(1\right)$

$f^d=\frac{2B}{\mathrm{cT}}R-\frac{f_0}{c}2V---\left(2\right)$

$R=\frac{\mathrm{cT}}{4B}(f^u+f^d)---\left(3\right)$

$V=\frac{c}{4f_0}(f^u-f^d)---\left(4\right)$

此处，B表示发送信号的频率位移幅度、f₀表示发送信号的中心频率、T表示1个周期的调制所需的时间、c表示光速。另外，有调制时间T短、且目标的距离R和速度V在正向线性调频-反向线性调频之间不变化这样的前提。

如以上那样，在以往的雷达装置中，能够通过将正向线性调频时以及反向线性调频时的拍频对应，检测目标的距离以及速度。

但是，关于在正向线性调频/反向线性调频的各个中得到的拍频，即便是同一目标的拍频也产生偏移。特别，在存在多个目标、即多个拍频的环境中，需要判定正向线性调频时的哪个拍频对应于反向线性调频时的拍频，其判定是极其困难的。

关于上述课题，使用图17、18来说明。

例如，设为如图17所示，使用针对每个扫描反复正向线性调频和反向线性调频的发送模式，如图18所示，针对正向线性调频/反向线性调频的每一个检测目标。此处，设为图18的□标记是目标1、○标记是目标2、×标记是不需要信号，在反向线性调频中未检测到目标2。在正向线性调频和反向线性调频中产生目标速度所致的偏移，所以发生多个组合。因此，发生不需要的目标，还有如目标2那样无法检测的目标。

作为其对策，公开了以下那样的方法（参照例如专利文献1～4）。

在专利文献1中，在正向线性调频时以及反向线性调频时得到的拍频的对应中，将针对各扫描周期分别得到的拍频按照升序排列，以保存排列的方式，实施通过正向线性调频/反向线性调频得到的拍频的对应。由此，能够应对多个目标环境。

但是，在该方法中在正向线性调频或者反向线性调频中的某一个中发生误警报而存在目标以外的不需要信号分量所致的拍频的情况、即目标的探知状况在正向线性调频和反向线性调频中不同而拍频的数量不符合的情况下，拍频的对应（以下称为配对）变得不正确的可能性高。

另外，在专利文献2中，根据过去检测的目标的距离以及速度，预测当前的目标的距离以及速度，根据该预测值，计算正向线性调频和反向线性调频的拍频。然后，将频率相对这些预测拍频的对（pair）近的检测对设为真的对。另外，在专利文献3中，在目标追踪之后，将追踪预测值变换为预测拍频，实施预测拍频和所输入的拍频的对应，更新追踪推测值。

但是，在这些方法中，在过去检测的目标或者追踪对象的目标是错误目标的情况下，错误目标继续残留，在目标检测中残留课题。

另一方面，在专利文献4中，如图19所示，直接追踪针对正向线性调频/反向线性调频的每一个得到的拍频，使用在时间方向上取得了相关的拍频时序数据，来计算目标的距离和速度。

但是，在该方法中，在各扫描之间速度不变化（速度恒定）这样的前提下，计算距离和速度，所以在前提不成立的条件下距离精度以及速度精度劣化。

【专利文献1】日本特开平5-142337号公报

【专利文献2】日本特开平11-271429号公报

【专利文献3】日本特开2005-55240号公报

【专利文献4】日本特开2010-019824号公报

【发明内容】

如上所述，在专利文献1～4中公开的以往的方法中，具有如下课题：在多目标环境、存在目标以外的不需要信号分量所致的拍频的情况下，拍频的对应变得不正确的可能性高，即使在时间方向上追踪拍频并针对每个线性调频计算距离/速度的方法中，相比于正向线性调频/反向线性调频的对，推测精度劣化。

本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于提供一种雷达装置，通过拍频针对每个线性调频进行追踪处理来计算距离/速度推测值，通过该距离/速度推测值将正向线性调频和反向线性调频的拍频对应起来，从而能够提高距离/速度推测精度。

本发明的雷达装置具备：发送单元，将频率以一定的调制幅度周期性地线性地增减的发送信号作为雷达波发送；信号处理器，接收针对由发送单元发送的雷达波的来自目标的反射波来发生接收信号，根据该接收信号以及发送信号针对每个线性调频确定拍频；正向线性调频用追踪滤波器，根据由信号处理器确定的正向线性调频中的拍频实施追踪处理来得到目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值；反向线性调频用追踪滤波器，根据由信号处理器确定的反向线性调频中的拍频实施追踪处理来得到目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值；正向线性调频用角度追踪滤波器，根据对由信号处理器确定的正向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值；反向线性调频用角度追踪滤波器，根据对由信号处理器确定的反向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值；同一目标判定部，根据目标的距离/速度推测值以及目标的角度/角速度推测值，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标；以及距离/速度计算部，根据由同一目标判定部判定为是同一目标的目标的每个线性调频的拍频，计算目标的距离/速度。

根据本发明，由于如上述那样构成，所以通过拍频针对每个线性调频进行追踪处理来计算距离/速度推测值，通过该距离/速度推测值将正向线性调频和反向线性调频的拍频对应起来，从而能够提高距离/速度推测精度。

【附图说明】

图1是示出本发明的实施方式1的雷达装置的结构的图。

图2是示出本发明的实施方式1中的正向线性调频用追踪滤波器的结构的图。

图3是示出本发明的实施方式1的雷达装置的动作的流程图。

图4是示出本发明的实施方式2的雷达装置的结构的图。

图5是示出本发明的实施方式2中的正向线性调频用追踪滤波器的结构的图。

图6是示出本发明的实施方式2的雷达装置的动作的流程图。

图7是示出本发明的实施方式3的雷达装置的结构的图。

图8是示出本发明的实施方式3中的正向线性调频用角度追踪滤波器的结构的图。

图9是示出本发明的实施方式3的雷达装置的动作的流程图。

图10是说明本发明的实施方式3中的时刻校正部的动作的图。

图11是示出本发明的实施方式4的雷达装置的结构的图。

图12是示出本发明的实施方式4的雷达装置的动作的流程图。

图13是说明本发明的实施方式4中的模型判定部的动作的图（速度恒定成立的情形）。

图14是说明本发明的实施方式4中的模型判定部的动作的图（速度恒定不成立的情形）。

图15是示出本发明的实施方式4中的模型判定部的动作的流程图。

图16是说明以往的雷达装置的动作原理的图。

图17是示出以往的雷达装置的发送模式例的图。

图18是示出以往的雷达装置的拍频的配对的图。

图19是示出以往的雷达装置的拍频时序数据的图。

【符号说明】

1：发送单元；2：信号处理器；3、3b、3c：拍频追踪单元；4、5：拍频存储部；6、7：目标检测部；8：同一目标判定部；9：反向线性调频用同一目标判定部；10：正向线性调频用同一目标判定部；11：距离/速度计算部；12：三角波发生部；13：发送器；14：发送天线；15：接收天线；16：接收器；17：A/D变换器；18：拍频峰值检测部；19、19b、19c：正向线性调频用追踪滤波器；20、20b、20c：反向线性调频用追踪滤波器；21、22：时刻校正部；23、24：距离/速度变换部；25：正向线性调频用角度追踪滤波器；26：反向线性调频用角度追踪滤波器；27：坐标变换部；28、29：模型判定部；191、191b、251：相关部；192、192b、252：初始化部；193、193b、253：平滑部；194、194b、254：预测部。

【具体实施方式】

以下，为了更详细地说明本发明，按照附图，说明具体实施方式。

实施方式1.

图1是示出本发明的实施方式1的雷达装置的结构的图。

雷达装置如图1所示，包括发送单元1、信号处理器2、拍频追踪单元3、拍频存储部4、5、目标检测部6、7、同一目标判定部8、反向线性调频用同一目标判定部9、正向线性调频用同一目标判定部10以及距离/速度计算部11。

发送单元1发生其频率以一定的调制幅度周期性地线性地增减的发送信号，作为雷达波发送到外部。该发送单元1具有三角波发生部12、发送器13以及发送天线14。

三角波发生部12发生规定的三角波状的调制信号。由该三角波发生部12发生的调制信号被输出到发送器13。

发送器13将依照来自三角波发生部12的调制信号进行了频率调制的发送信号经由发送天线14作为雷达波发送。另外，发送器13将该发送信号还直接输出到信号处理器2。

信号处理器2接收针对来自发送单元1的雷达波的来自反射物（目标）的反射波而发生接收信号，根据该接收信号以及从发送信号1直接取得的发送信号，针对每个线性调频确定拍频。该信号处理器2具有接收天线15、接收器16、A/D变换器17以及拍频峰值检测部18。

接收器16通过经由接收天线15接收来自目标的反射波来发生接收信号，并且将该接收信号与从发送单元1直接接收的发送信号混合，而发生中频的拍动信号。由该接收器16发生的拍动信号被输出到A/D变换器17。

A/D变换器17将来自接收器16的拍动信号变换为数字信号。由该A/D变换器17变换为数字信号的拍动信号被输出到拍频峰值检测部18。

拍频峰值检测部18根据来自A/D变换器17的拍动信号，通过FFT（FastFourierTransform，快速傅里叶变换）等进行频率分析，针对每个线性调频抽出拍频。另外，对拍频，赋予了得到了该拍频的时刻（以下称为拍频观测时刻）。表示由该拍频峰值检测部18抽出的正向线性调频中的拍频的数据被输出到后述正向线性调频用追踪滤波器19，表示反向线性调频中的拍频的数据被输出到后述反向线性调频用追踪滤波器20。

拍频追踪单元3根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，针对每个线性调频得到目标的拍频。该拍频追踪单元3具有正向线性调频用追踪滤波器19以及反向线性调频用追踪滤波器20。

正向线性调频用追踪滤波器19根据来自信号处理器2的表示正向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的正向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频。表示通过该正向线性调频用追踪滤波器19得到的目标的拍频的数据被输出到拍频存储部4。另外，正向线性调频用追踪滤波器19抽出在拍频存储部4中存储的拍频时序数据而输出到目标检测部6。

反向线性调频用追踪滤波器20根据来自信号处理器2的表示反向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的反向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频。表示通过该反向线性调频用追踪滤波器20得到的目标的拍频的数据被输出到拍频存储部5。另外，反向线性调频用追踪滤波器20抽出在拍频存储部5中存储的拍频时序数据而输出到目标检测部7。

关于该正向线性调频用追踪滤波器19以及反向线性调频用追踪滤波器20的结构将后述。

拍频存储部4将来自正向线性调频用追踪滤波器19的表示目标的拍频的数据存储为时间序列。另外，在拍频存储部4中存储的拍频时序数据被正向线性调频用追踪滤波器19抽出。

拍频存储部5将来自反向线性调频用追踪滤波器20的表示目标的拍频的数据存储为时间序列。另外，在拍频存储部5中存储的拍频时序数据被反向线性调频用追踪滤波器20抽出。

目标检测部6根据来自正向线性调频用追踪滤波器19的正向线性调频中的拍频时序数据，计算目标的距离/速度推测值。表示由该目标检测部6计算的目标的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

目标检测部7根据来自反向线性调频用追踪滤波器20的反向线性调频中的拍频时序数据，计算目标的距离/速度推测值。表示由该目标检测部7计算的目标的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

同一目标判定部8根据来自目标检测部6、7的表示每个线性调频的目标的距离/速度推测值的数据，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标（拍频的配对是否成立）。表示由该同一目标判定部8得到的判定结果（配对了的拍频）的数据被输出到反向线性调频用同一目标判定部9、正向线性调频用同一目标判定部10以及距离/速度计算部11。

反向线性调频用同一目标判定部9将由目标检测部6处理的目标中的、由同一目标判定部8判定为并非同一目标的（拍频的配对未成立的）目标的距离/速度推测值变换为反向线性调频中的拍频推测值，实施与反向线性调频中的拍频的同一目标判定（与来自信号处理器2的反向线性调频中的拍频取得相关，进行拍频的配对）。表示由该反向线性调频用同一目标判定部9得到的判定结果（配对了的拍频）的数据被输出到距离/速度计算部11。

正向线性调频用同一目标判定部10将由目标检测部7处理的目标中的、由同一目标判定部8判定为并非同一目标的（拍频的配对未成立的）目标的距离/速度推测值变换为正向线性调频中的拍频推测值，实施与正向线性调频中的拍频的同一目标判定（与来自信号处理器2的正向线性调频中的拍频取得相关，进行拍频的配对）。表示由该正向线性调频用同一目标判定部10得到的判定结果（配对了的拍频）的数据被输出到距离/速度计算部11。

距离/速度计算部11根据来自同一目标判定部8、反向线性调频用同一目标判定部9以及正向线性调频用同一目标判定部10的表示配对了的拍频的数据，计算目标的距离/速度。

接下来，使用图2，说明正向线性调频用追踪滤波器19以及反向线性调频用追踪滤波器20的结构。另外，以下，仅图示正向线性调频用追踪滤波器19的结构并进行说明，但关于反向线性调频用追踪滤波器20的结构也是同样的。

正向线性调频用追踪滤波器19如图2所示，包括相关部191、初始化部192、平滑部193以及预测部194。

相关部191针对来自拍频峰值检测部18的表示拍频的数据，实施与来自预测部194的临时目标的预测拍频的相关处理。然后，相关部191在视为不相关的情况下将表示该拍频的数据输出到初始化部192。另一方面，相关部191在视为有相关的情况下将表示该拍频的数据输出到平滑部193。

进而，相关部191将表示视为有相关的拍频的数据输出到拍频存储部4，存储为时间序列。然后，在拍频存储部4中存储的拍频时序数据被正向线性调频用追踪滤波器19抽出并输出到目标检测部6。

初始化部192根据由相关部191判定为不相关的拍频，设定新的临时目标的初始平滑值（拍频/拍频变化率推测值）。另外，对由初始化部192设定的平滑值赋予了拍频的取得时刻。表示由该初始化部192设定的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部194。

平滑部193根据由相关部191判定为有相关的拍频，更新临时目标的平滑值（拍频/拍频变化率推测值）。另外，对由平滑部193更新了的临时目标的平滑值赋予了拍频的更新时刻。表示由该平滑部193更新了的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部194以及目标检测部6。另外，在图2中，记载了从平滑部193向目标检测部6的表示平滑值（拍频/拍频变化率推测值）的数据的输出，但在实施方式1中，不进行该输出。

预测部194根据来自拍频峰值检测部18的表示拍频观测时刻的数据、以及来自初始化部192或者平滑部193的表示临时目标的平滑值的数据，计算临时目标的预测拍频。表示由该预测部194计算的预测拍频的数据被输出到相关部191。

接下来，参照图3，说明如上述那样构成的雷达装置的动作。

在雷达装置的动作中，如图3所示，首先，发送单元1发生发送信号并作为雷达波发送（步骤ST31）。即，首先，三角波发生部12发生规定的三角波状的调制信号。然后，发送器13将依照该调制信号进行了频率调制的发送信号经由发送天线14作为镭射波发送。另外，发送器13将该发送信号直接输出到信号处理器2。

接下来，信号处理器2根据接收针对来自发送单元1的雷达波的来自目标的反射波而发生的接收信号、以及从发送信号1直接取得的发送信号，针对每个线性调频，确定拍频（步骤ST32）。即，首先，接收器16经由接收天线15接收来自目标的反射波来发生接收信号，并且将该接收信号与从发送单元1直接接收的发送信号混合，从而发生中频的拍动信号，A/D变换器17将该拍动信号变换为数字信号。然后，拍频峰值检测部18根据被变换为数字信号的拍动信号，通过FFT等进行频率分析，抽出正向线性调频中的拍频以及反向线性调频中的拍频此处，i、j表示由拍频峰值检测部18抽出的峰值数，t表示拍频观测时刻。另外，u表示是正向线性调频，d表示是反向线性调频。

接下来，拍频追踪单元3根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，针对每个线性调频得到目标的拍频（步骤ST33）。以下，详细说明通过正向线性调频用追踪滤波器19实施的处理。

在该正向线性调频用追踪滤波器19中，依照下式（5）～（26）进行处理。另外，用式（5）定义在正向线性调频用追踪滤波器19中使用的临时目标编号m（m=1，2，···，M）的状态矢量，用式（6）定义其运动模型。在式（5）中下标的k表示采样编号，（）内的m表示目标编号。另外，表示正向线性调频的拍频变化率。另外，式（8）的Q_k表示驱动噪音协方差矩阵。

进而，用式（10）定义观测矩阵。用式（9）定义观测模型。此处，式（11）的A_k是拍频的观测误差方差。

在正向线性调频用追踪滤波器19中，首先，相关部191使用式（12），针对来自拍频峰值检测部18的正向线性调频中的拍频，实施与来自预测部194的临时目标的预测拍频的相关处理。在式（12）中，表示由预测部194得到的临时目标的预测拍频。

此处，相关部191在判断为不存在其拍频满足式（12）的不等式的临时目标的情况下，视为不相关，初始化部192根据该拍频，设定新的临时目标的平滑值。作为设定方法，如式（15）、（16）所示，作为平滑矢量初始值和平滑误差协方差矩阵初始值，设定拍频和观测误差协方差矩阵，设定对拍频赋予的时刻。此处。例如，将A₀设定为初始时刻下的拍频观测误差方差，将v_max设定为拍频变化率的最大值。

进而，如式（17）所示，作为针对新的临时目标的跟踪质量（trackquality）TQ值设定0，使临时目标的总数M增加1。

另外，在关于已登记的临时目标m未得到有相关的拍频的情况下，作为存储器轨迹，如式（22）、（23）那样处理，进而使TQ值减少1（式（24））。此时，在TQ值低于事先设定的下限值TQmin的情况下，用TQmin来固定。

另一方面，相关部191在判断为存在其拍频满足式（12）的不等式的临时目标的情况下，视为有相关，平滑部193将该拍频作为取得了相关的临时目标m的观测值矢量，通过式（18）～（20）实施临时目标m的状态更新。进而，使针对临时目标m的跟踪质量TQ值增加1。此时，在TQ值超过事先设定的上限值TQmax的情况下，用TQmax来固定。此处，表示临时目标m的残差协方差矩阵，表示临时目标m的预测误差协方差矩阵，表示临时目标m的平滑误差协方差矩阵，表示临时目标m的增益矩阵。

另外，由目标检测部6计算距离/速度推测值，所以将表示取得了相关的拍频的数据在拍频存储部4中存储为时间序列。

然后，预测部194针对如上述那样通过初始化部192或者平滑部193得到的平滑值，计算对该平滑值赋予的取得时刻或者更新时刻与通过拍频峰值检测部18新供给的拍频观测时刻的差Δt，在计算了式（7）的状态传递矩阵之后，通过式（25）、（26）将状态量对准到拍频观测时刻来计算预测拍频。

$x_k^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{cc}{f}_k^u& {\stackrel{.}{f}}_k^u\end{array}\right]}^T---\left(5\right)$

$x_{k+1}^u={\mathrm{\Φ}}_k{x}_k^u+w_k---\left(6\right)$

${\mathrm{\Φ}}_k=\left[\begin{array}{cc}1& \mathrm{\Δt}\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(7\right)$

$E\left[w_k\right]=0,E\left[w_k{w}_k^T\right]=Q_k---\left(8\right)$

$f_k^u=H{x}_k^u+v_k---\left(9\right)$

H=[10](10)

$E\left[v_k\right]=0,E\left[v_k{v}_k^T\right]=A_k---\left(11\right)$

${(f_k^u\left(i\right)-f_{k|k-1}^u\left(m\right))}^T{S}_k^u{\left(m\right)}^{-1}(f_k^u\left(i\right)-f_{k|k-1}^u\left(m\right))\≤d---\left(12\right)$

$S_k^u\left(m\right)={\mathrm{HP}}_{k|k-1}^u\left(m\right)H^T+A_k---\left(13\right)$

$f_{k|k-1}^u\left(m\right)=H{\tilde{x}}_{k|k-1}^u\left(m\right)---\left(14\right)$

$x_0^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{cc}{f}_0^u& 0\end{array}\right]}^T---\left(15\right)$

$P_0^u\left(m\right)=\left[\begin{array}{cc}{A}_0& 0\\ 0& v_{\max }^2\end{array}\right]---\left(16\right)$

TQ(m)＝0(17)

${\hat{x}}_{k|k}^u\left(m\right)={\tilde{x}}_{k|k-1}^u\left(m\right)+K_k^u[f_k^u-H{\tilde{x}}_{k|k-1}^u\left(m\right)]---\left(18\right)$

$P_{k|k}^u\left(m\right)=[I-K_k^{u}H]P_{k|k-1}^u\left(m\right)---\left(19\right)$

$K_k^u=P_{k|k-1}^u\left(m\right)H^T{S}_k^u{\left(m\right)}^{-1}---\left(20\right)$

TQ(m)＝min{TQ(m)+1，T_max)(21)

${\hat{x}}_{k|k}^u\left(m\right)={\tilde{x}}_{k|k-1}^u\left(m\right)---\left(22\right)$

$P_{k|k}^u\left(m\right)=P_{k|k-1}^u\left(m\right)---\left(23\right)$

TQ(m)＝max{TQ(m)-1，TQ_min}(24)

${\tilde{x}}_{k+1|k}^u={\mathrm{\Φ}}_k{\hat{x}}_{k|k}^u---\left(25\right)$

$P_{k+1|k}^u={\mathrm{\Φ}}_k^T{P}_{k|k}^u{\mathrm{\Φ}}_k+Q_k---\left(26\right)$

另外，示出了在正向线性调频用追踪滤波器19中，使用式（5）～（26）来进行处理的情况，但在能够与拍频同时利用角度、信号功率的情况下，能够将这些参数追加到状态矢量而扩展功能。另外，在上述中示出了作为追踪处理使用了卡尔曼（Kalman）滤波器的例子，但也可以使用α-β（-γ）滤波器等其他追踪滤波器。进而，在式（5）中，示出了设为目标的运动模型是速度恒定模型，将拍频和拍频变化率（拍频的1阶时间微分）设为追踪滤波器的状态矢量的情况，但也可以设为目标的运动模型是非速度恒定模型，设为对上述内容加上了拍频的2阶时间微分的状态矢量。

另外，关于反向线性调频用追踪滤波器20，也实施与上述正向线性调频用追踪滤波器19同样的处理。另外，式（5）～（26）中的状态矢量的上标u变更为d。

接下来，目标检测部6根据来自正向线性调频用追踪滤波器19的信号，根据作为临时目标进行了追踪处理的拍频的TQ值实施目标检测判定，根据与由正向线性调频用追踪滤波器19得到的临时目标m取得了相关的拍频时序数据，计算目标的距离/速度推测值（步骤ST34）。

以下，详细说明由目标检测部6实施的处理。另外，在目标检测部6中，依照下式（27）～（34）进行处理。

在目标检测部6中，首先，输入临时目标m（m=1，2，···，M）的TQ值，在TQ值超过事先决定的TQthre（阈值）的情况下，判断为检测到目标。另外，将判定为检测到目标的临时目标称为检测目标。

关于检测目标，通过正向线性调频用追踪滤波器19实施了追踪处理，所以能够得到取得了相关的正向线性调频时的拍频时序数据、即不同的采样时刻下的拍频的集合。

此时，能够用式（27）记述任意的时刻下的正向线性调频时的拍频（k=1，2，3，···，K）。此处，式（27）左边表示采样时刻tk下的正向线性调频时的拍频，（）内的m表示目标编号。另外，右边第1项的R表示采样时刻tk下的目标编号m的距离，第2项的表示采样时刻tk下的目标编号m的距离变化率（以下称为速度）。

在目标检测部6中，为了根据拍频时序数据，计算目标编号m的距离和速度，如式（28）所示定义基准采样时刻t0下的目标的距离和速度，如式（29）所示对任意的采样时刻下的目标的距离和速度进行模型化。于是，能够通过基准时刻t0和任意的采样时刻的时间差Δ如式（31）那样定义状态转移矩阵，所以能够用基准时刻下的距离和速度来表现式（27）记载的任意的时刻下的正向线性调频时的拍频。因此，能够通过联立方程式计算基准时刻下的目标的距离和速度。

另外，任意的采样时刻下的距离/速度推测值能够根据式（30）～（32）得到。例如，只要拍频时序数据积蓄至少2个样本，就能够使用式（33）、（34）的联立方程式来计算基准时刻下的目标的距离/速度推测值。

$f_k^u\left(m\right)=\frac{2B}{\mathrm{cT}}{R}_k^u\left(m\right)+\frac{f_0}{c}2{\stackrel{.}{R}}_k^u\left(m\right)---\left(27\right)$

${y_0}^u={\left[\begin{array}{cc}{R_0}^u& {{\stackrel{.}{R}}_0}^u\end{array}\right]}^T---\left(28\right)$

${y_k}^u={\left[\begin{array}{cc}{R_k}^u& {{\stackrel{.}{R}}_k}^u\end{array}\right]}^T---\left(29\right)$

y^u _k＝Ψ_ky^u ₀(30)

${\mathrm{\Ψ}}_k=\left[\begin{array}{cc}1& \mathrm{\Δ}\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(31\right)$

Δ＝t_k-t₀(32)

$f_0^u\left(m\right)=\frac{2B}{\mathrm{cT}}{R}_0^u\left(m\right)+\frac{f_0}{c}2{\stackrel{.}{R}}_0^u\left(m\right)---\left(33\right)$

$f_k^u\left(m\right)=\frac{2B}{\mathrm{cT}}(R_0^u\left(m\right)+\mathrm{\Δ}\·{\stackrel{.}{R}}_0^u\left(m\right))+\frac{f_0}{c}2{\stackrel{.}{R}}_0^u\left(m\right)---\left(34\right)$

另外，关于目标检测部7，也同样地，根据来自反向线性调频用追踪滤波器20的信号，根据作为临时目标进行了追踪处理的拍频的TQ值实施目标检测判定，根据与通过反向线性调频用追踪滤波器20得到的临时目标m取得了相关的反向线性调频时的拍频的时序数据，计算目标的距离/速度推测值。另外，式（27）～（34）中的状态矢量的上标u变更为d。另外，对式（27）的右边第2项附加负号（-）。

此处，在目标检测部6、7中，如果使所计算的目标的距离/速度的基准时刻对准，则能够计算同一基准时刻下的目标的距离/速度推测值。

接下来，同一目标判定部8根据来自目标检测部6、7的表示每个线性调频的目标的距离/速度推测值的数据，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标（步骤ST35）。另外，在同一目标判定部8中，依照下式（35）～（43）等进行处理。

此处，作为同一目标判定的基准，如果在正向线性调频中得到的目标m的距离/速度推测值与在反向线性调频中得到的目标n的距离/速度推测值之差是一定范围内，则判定为同一目标。作为同一目标的判定方法的例子，在例如式（35）、（36）同时成立的情况或者满足式（37）那样的不等式的情况下，判定为同一目标。此处，表示距离推测精度，表示速度推测精度，ThR、ThV、ThRV表示阈值。

在同一目标判定部8中存在多个同时满足式（35）、（36）或者满足式（37）的组合的情况下，选择式（35）、（36）或者式（37）的评价值成为最小的组合，输出正向线性调频和反向线性调频中的拍频的对。

另外，在对拍频赋予了测角值的情况下，输出同时满足式（35）、（36）、（38）的对。或者，也可以输出满足式（39）的对。此处，σθ表示测角观测精度，ThRVθ表示阈值。

另外，作为同一目标的判定方法，还有使用卡方（chi-squared）检验的方法。例如，将式（40）成立的情况判断为存在同一目标的可能性。另外，式（40）右边的d根据自由度2的卡方分布表决定。

另外，如上所述，对的组合存在多个，而还有发生重复分配的可能性。因此，如式（41）那样制作相关矩阵。在相关矩阵中，行的要素表示正向线性调频的检测目标编号。另一方面，列的要素表示反向线性调频的检测目标编号。在与满足式（41）的正向线性调频和反向线性调频的组合相当的行和列的要素中放入1。在不满足的情况下设定0，选择最佳的组合。

例如，设为正向线性调频/反向线性调频都存在2个目标，利用式（40）的判定式的结果，生成了式（42）的相关矩阵。根据式（42），作为正向线性调频/反向线性调频中的检测目标的组合，设想式（43）那样的组合。它们表示下述的两个假设。

假设1：“正向线性调频的检测目标1和反向线性调频的检测目标1”并且“正向线性调频的检测目标2和反向线性调频的检测目标2”

假设2：“正向线性调频的检测目标2和反向线性调频的检测目标1”

进而，从与用式（43）表示的各个组合有关的假设，选择最佳的假设。例如，选择式（40）的结果的和成为最小的组合。

|R^u(m)-R^d(n)|≤ThR(35)

$|{\stackrel{.}{R}}^u\left(m\right)-{\stackrel{.}{R}}^d\left(n\right)|\≤\mathrm{ThV}---\left(36\right)$

$\frac{{(R^u\left(m\right)-R^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_R^2}+\frac{{({\stackrel{.}{R}}^u\left(m\right)-{\stackrel{.}{R}}^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_{\stackrel{.}{R}}^2}\≤\mathrm{ThRV}---\left(37\right)$

|θ^u(m)-θ^d(n)|≤Thθ(38)

$\frac{{(R^u\left(m\right)-R^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_R^2}+\frac{{({\stackrel{.}{R}}^u\left(m\right)-{\stackrel{.}{R}}^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_{\stackrel{.}{R}}^2}+\frac{{({\mathrm{\θ}}^u\left(m\right)-{\mathrm{\θ}}^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}^2}\≤\mathrm{ThRV\θ}---\left(39\right)$

$\frac{{(R^u\left(m\right)-R^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_R^2}+\frac{{({\stackrel{.}{R}}^u\left(m\right)-{\stackrel{.}{R}}^d\left(n\right))}^2}{{\mathrm{\σ}}_{\stackrel{.}{R}}^2}\≤d---\left(40\right)$

$\begin{array}{c}\mathrm{\Ω}\left(X\right)=W_{\mathrm{ij}}(i=\mathrm{1,2},...,I;j=\mathrm{1,2},...,J)\\ =\left[\begin{array}{ccccc}{W}_{11}& W_{12}& W_{13}& ...& W_{1J}\\ W_{21}& W_{22}& W_{23}& ...& W_{2J}\\ W_{31}& W_{32}& W_{33}& ...& W_{3J}\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ .& .& .& .& .\\ W_{I1}& W_{I2}& W_{I3}& ...& W_{\mathrm{IJ}}\end{array}\right]\end{array}---\left(41\right)$

$\begin{array}{c}\mathrm{\Ω}\left(X\right)=W_{\mathrm{ij}}(i=\mathrm{1,2},;j=\mathrm{1,2})\\ =\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 1\end{array}\right]\end{array}---\left(42\right)$

$\mathrm{\Ω}\left(X^1\right)=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],\mathrm{\Ω}\left(X^2\right)=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 1& 0\end{array}\right]---\left(43\right)$

接下来，反向线性调频用同一目标判定部9将由目标检测部6处理的目标中的、由同一目标判定部8判定为并非同一目标的目标的距离/速度推测值变换为反向线性调频中的拍频推测值，实施与反向线性调频中的拍频的同一目标判定（步骤ST36）。

以下，详细说明由反向线性调频用同一目标判定部9实施的处理。另外，在反向线性调频用同一目标判定部9中，依照下式（44）、（45）进行处理。

在反向线性调频用同一目标判定部9中，使用式（44），将距离/速度推测值变换为反向线性调频中的拍频推测值。然后，在式（45）成立的情况下，判定为同一目标。此处，Thf表示阈值。另外，在对拍频赋予测角信息的情况下，也可以与同一目标判定部8同样地，追加使用了测角值的式（38）那样的判定式。

另外，在反向线性调频用同一目标判定部9中存在多个满足式（45）的组合的情况下，选择式（45）的评价值成为最小的组合，输出正向线性调频和反向线性调频中的拍频的对。

${\hat{f}}_k^d\left(m\right)=\frac{2B}{\mathrm{cT}}{\hat{R}}_k^d\left(m\right)-\frac{f_0}{c}2{\widehat{\stackrel{.}{R}}}_k^d\left(m\right)---\left(44\right)$

$|f_k^d\left(i\right)-{\hat{f}}_k^d\left(m\right)|\≤\mathrm{Thf}---\left(45\right)$

另外，关于正向线性调频用同一目标判定部10，也实施与上述反向线性调频用同一目标判定部9同样的处理。另外，式（44）、（45）中的状态矢量的上标d变更为u。

接下来，距离/速度计算部11根据来自同一目标判定部8、反向线性调频用同一目标判定部9以及正向线性调频用同一目标判定部10的表示配对了的拍频的数据，使用式（3）、（4），计算目标的距离/速度（步骤ST37）。

如以上那样，根据实施方式1，构成为在多目标环境中，独立地进行在正向线性调频中得到的拍频的追踪处理、以及在反向线性调频中得到的拍频的追踪处理，取得时间方向的相关，所以不会受到在以往的正向线性调频与反向线性调频之间的配对中成为问题的偏移的影响，能够针对目标实现高的相关性能。另外，构成为在各追踪处理中根据已相关的拍频时序数据计算距离/速度推测值，经由该距离/速度推测值进行正向线性调频与反向线性调频之间的拍频配对，所以能够抑制发生错误对。进而，针对距离/速度的推测精度，也能够确保与以往配对等同的精度。

实施方式2.

图4是示出本发明的实施方式2的雷达装置的结构的图。图4所示的实施方式2的雷达装置是删除图1所示的实施方式1的雷达装置的拍频存储部4、5以及目标检测部6、7，并将拍频追踪单元3变更为拍频追踪单元3b的结构。其他结构相同，附加同一符号而省略其说明。

拍频追踪单元3b根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，根据针对每个线性调频得到的目标的拍频，计算目标的距离/速度推测值。该拍频追踪单元3b具有正向线性调频用追踪滤波器19b以及反向线性调频用追踪滤波器20b。

正向线性调频用追踪滤波器19b根据来自信号处理器2的表示正向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的正向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值。表示通过该正向线性调频用追踪滤波器19b得到的目标的拍频、以及、所计算的目标的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

反向线性调频用追踪滤波器20b根据来自信号处理器2的表示反向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的反向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值。表示通过该反向线性调频用追踪滤波器20b得到的目标的拍频、以及、所计算的目标的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

接下来，使用图5，说明正向线性调频用追踪滤波器19b以及反向线性调频用追踪滤波器20b的结构。另外，以下，仅图示正向线性调频用追踪滤波器19b的结构并进行说明，但关于反向线性调频用追踪滤波器20b的结构也是同样的。

正向线性调频用追踪滤波器19b如图5所示，包括相关部191b、初始化部192b、平滑部193b以及预测部194b。

相关部191b针对来自拍频峰值检测部18的表示拍频的数据，实施与来自预测部194b的临时目标的预测拍频的相关处理。然后，相关部191b在视为不相关的情况下将表示该拍频的数据输出到初始化部192b。另一方面，相关部191b在视为有相关的情况下将表示该拍频的数据输出到平滑部193b。另外，相关部191b将表示视为有相关的最新时刻下的拍频的数据输出到同一目标判定部8。

初始化部192b根据由相关部191b判定为不相关的拍频，设定新的临时目标的拍频的初始平滑值（距离/速度推测值）。另外，对由初始化部192b设定的平滑值赋予了拍频的取得时刻。表示由该初始化部192b设定的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部194b。

平滑部193b根据由相关部191b判定为有相关的拍频，更新临时目标的平滑值（距离/速度推测值）。另外，对由平滑部193b更新了的临时目标的平滑值赋予了拍频的更新时刻。表示由该平滑部193b更新了的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部194b以及同一目标判定部8。

预测部194b根据来自拍频峰值检测部18的表示拍频观测时刻的数据、以及来自初始化部192b或者平滑部193b的表示临时目标的平滑值的数据，计算临时目标的预测拍频。表示由该预测部194b计算的预测拍频的数据被输出到相关部191b。

另外，同一目标判定部8根据来自拍频追踪单元3b的表示每个线性调频的目标的距离/速度推测值的数据，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标。

接下来，参照图6，说明如上述那样构成的雷达装置的动作。另外，以下，仅说明动作与实施方式1的雷达装置不同的部分。

在雷达装置的动作中，如图6所示，在步骤ST63中，拍频追踪单元3b根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，根据针对每个线性调频得到的目标的拍频，计算目标的距离/速度推测值。以下，详细说明通过正向线性调频用追踪滤波器19b实施的处理。

在该正向线性调频用追踪滤波器19b中，基本上，与实施方式1的正向线性调频用追踪滤波器19同样地，依照式（5）～（26）进行处理。但是，有一部分不同的地方，所以以下示出。

即，用式（46）定义在正向线性调频用追踪滤波器19b中使用的临时目标编号m（m=1，2，···，M）的状态矢量，用式（6）定义其运动模型。表示距离、表示速度。进而，用式（47）定义观测矩阵，用式（9）表示观测模型。另外，在反向线性调频用追踪滤波器20b中，用式（48）定义观测矩阵。

然后，在正向线性调频用追踪滤波器19b中，首先，相关部191b使用式（12），针对来自拍频峰值检测部18的正向线性调频中的拍频，实施与来自预测部194b的临时目标的预测拍频的相关处理。

此处，相关部191b在判定为存在拍频满足式（12）的不等式的临时目标的情况下，视为有相关。

另一方面，相关部191b在判定为不存在拍频满足式（12）的不等式的临时目标的情况下，视为不相关，初始化部192b根据该拍频，设定新的临时目标。关于所设定的新的临时目标，在接下来的扫描以后有可取得相关的拍频的情况下，在包括新的临时目标而积蓄了2个扫描以上的拍频的阶段中，在速度恒定这样的前提下，求解式（33）、（34）的联立方程式，从而如式（49）那样设定由距离和速度构成的平滑矢量初始值。

$x_k^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{cc}{R}_k^u& {\stackrel{.}{R}}_k^u\end{array}\right]}^T---\left(46\right)$ $H=\left[\begin{array}{cc}\frac{2B}{\mathrm{cT}}& \frac{2f_0}{c}\end{array}\right]---\left(47\right)$

$H=\left[\begin{array}{cc}\frac{2B}{\mathrm{cT}}& -\frac{2f_0}{c}\end{array}\right]---\left(48\right)$

$x_0^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{cc}{R}_0^u& {\stackrel{.}{R}}_0^u\end{array}\right]}^T---\left(49\right)$

其他处理与实施方式1相同，所以省略。

如以上那样，根据实施方式2，构成为使用针对每个线性调频得到的拍频，直接计算目标的距离/速度推测值，所以相比于实施方式1，无需存储拍频时序数据，并且，在拍频追踪处理之后计算距离和速度的功能（目标检测部6、7）也变得不需要，所以能够削减运算负荷、存储器。

实施方式3.

图7是示出本发明的实施方式3的雷达装置的结构的图。图7所示的实施方式3的雷达装置是删除图1所示的实施方式1的雷达装置的拍频存储部4、5、目标检测部6、7、反向线性调频用同一目标判定部9以及正向线性调频用同一目标判定部10，并追加了时刻校正部21、22、距离/速度变换部23、24、正向线性调频用角度追踪滤波器25、反向线性调频用角度追踪滤波器26以及坐标变换部27的结构。其他结构相同，附加同一符号而省略其说明。

另外，在实施方式3中，在图2所示的正向线性调频用追踪滤波器19中，不进行从相关部191向拍频存储部4的表示拍频的数据的输出，而从平滑部193向目标检测部6输出表示平滑值（拍频/拍频变化率推测值）的数据。另外，关于反向线性调频用追踪滤波器20也是同样的。

时刻校正部21根据对来自正向线性调频用追踪滤波器19的正向线性调频中的目标的平滑值（拍频/拍频变化率推测值）赋予的更新时刻、和输入到时刻校正部22的更新时刻，以与规定的时刻对准的方式校正该平滑值。

时刻校正部22根据对来自反向线性调频用追踪滤波器20的反向线性调频中的目标的平滑值（拍频/拍频变化率推测值）赋予的更新时刻、和输入到时刻校正部21的更新时刻，以与规定的时刻对准的方式校正该平滑值。

此时，时刻校正部21、22为了使对每个线性调频的平滑值赋予的更新时刻与规定的时刻（例如最新时刻）对准，根据该拍频变化率推测值，将该拍频推测值外插到该规定的时刻。表示由该时刻校正部21、22校正了的平滑值的数据被输出到各个距离/速度变换部23、24。

距离/速度变换部23将来自时刻校正部21的正向线性调频中的平滑值变换为距离/速度推测值。表示由该距离/速度变换部23变换了的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

距离/速度变换部24将来自时刻校正部22的反向线性调频中的平滑值变换为距离/速度推测值。表示由该距离/速度变换部24变换了的距离/速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

正向线性调频用角度追踪滤波器25根据对来自信号处理部2的正向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值。表示由该正向线性调频用角度追踪滤波器25计算的正向线性调频中的目标的角度/角速度推测值的数据被输出到坐标变换部27。

反向线性调频用角度追踪滤波器26根据对来自信号处理部2的反向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值。表示由该反向线性调频用角度追踪滤波器26计算的反向线性调频中的目标的角度/角速度推测值的数据被输出到坐标变换部27。

另外，关于正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的结构将后述。

坐标变换部27将来自距离/速度计算部11的表示目标的距离/速度推测值的数据、以及来自正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的表示每个线性调频的目标的角度/角速度推测值的数据变换为目标的二维位置/速度。

另外，同一目标判定部8根据来自距离/速度变换部23、24的表示目标的距离/速度推测值的数据、以及来自正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的表示每个线性调频的目标的角度/角速度推测值的数据，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标。

接下来，使用图8，说明正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的结构。另外，以下，仅图示正向线性调频用角度追踪滤波器25的结构并进行说明，但关于反向线性调频用角度追踪滤波器26的结构也是同样的。

正向线性调频用角度追踪滤波器25如图8所示，包括相关部251、初始化部252、平滑部253以及预测部254。

相关部251针对对于来自拍频峰值检测部18的拍频赋予的测角值（角度），实施与来自预测部254的临时目标的预测角度的相关处理。然后，相关部251在视为不相关的情况下将表示该角度的数据输出到初始化部252。另一方面，相关部251在视为有相关的情况下将表示该角度的数据输出到平滑部253。

初始化部252根据由相关部251判定为不相关的角度，设定新的临时目标的初始平滑值（角度/角速度推测值）。另外，对由初始化部252设定的平滑值赋予了角度的取得时刻。表示由该初始化部252设定的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部254。

平滑部253根据由相关部251判定为有相关的角度，更新临时目标的平滑值（角度/角速度推测值）。另外，对由平滑部253更新了的临时目标的平滑值赋予了角度的更新时刻。表示由该平滑部253更新了的临时目标的平滑值的数据被输出到预测部254、同一目标判定部8以及坐标变换部27。

预测部254根据来自拍频峰值检测部18的表示拍频观测时刻的数据、以及来自初始化部252或者平滑部253的表示临时目标的平滑值的数据，计算临时目标的预测角度。表示由该预测部254计算的预测角度的数据被输出到相关部251。

接下来，参照图9，说明如上述那样构成的雷达装置的动作。另外，以下，仅说明动作与实施方式1的雷达装置不同的部分。

在雷达装置的动作中，如图9所示，在步骤ST94中，时刻校正部21、22分别输入来自正向线性调频用追踪滤波器19以及反向线性调频用追踪滤波器20的表示各线性调频中的目标的平滑值（拍频/拍频变化率推测值）以及更新时刻的数据，以使该更新时刻与规定的时刻对准的方式校正该平滑值。

以下，使用图10，详细说明由时刻校正部21实施的处理。图10示出对于图17所示那样的发送模式的正向线性调频/反向线性调频中的拍频平滑值。另外，在时刻校正部21中，依照下式（50）～（52）进行处理。

如图10所示，在拍频变化率大的情况下，不仅是扫描之间，而且还由于正向线性调频（图10所示的符号a）与反向线性调频（图10所示的符号b）的取得时刻之差，拍频变动。因此，为了补偿该拍频的变动，使正向线性调频和反向线性调频的平滑值的时刻对准。例如，在将正向线性调频中的平滑值的更新时刻tu（例如图10所示的t1）与任意的时刻t（例如图10所示的t1’）之差设为Δt（例如图10所示的T）的情况下，能够通过式（51）计算任意的时刻下的平滑值。关于反向线性调频也是同样的，所以省略。

通过该时刻校正部21、22的处理，例如，即使是对于图10所示那样的正向线性调频和反向线性调频中的取得时刻中产生差的发送模式，也能够补偿拍频的变动。

$x_{\mathrm{tu}}^u={\left[\begin{array}{cc}{\hat{f}}_{\mathrm{tu}}^u& {\widehat{\stackrel{.}{f}}}_{\mathrm{tu}}^u\end{array}\right]}^T---\left(50\right)$

$x_t^u={\mathrm{\Φ}}^{\′}{x}_{\mathrm{tu}}^u---\left(51\right)$

${\mathrm{\Φ}}^{\′}=\left[\begin{array}{cc}1& \mathrm{\Δt}\\ 0& 1\end{array}\right]---\left(52\right)$

接下来，距离/速度变换部23将来自时刻校正部21的正向线性调频中的平滑值变换为距离/速度推测值（步骤ST95）。此时，例如，将平滑值积蓄2个扫描量，使用式（33）、（34），从而计算距离/速度推测值。

或者，也可以使用正向线性调频中的拍频推测值拍频变化率推测值和式（53）、（54），计算目标的距离/速度推测值。

$\stackrel{.}{R}=\frac{\mathrm{cT}}{2B}{\widehat{\stackrel{.}{f}}}_t^u---\left(53\right)$

$R=\frac{\mathrm{cT}{\stackrel{.}{f}}_t^u}{2B}-\frac{f_{0}T}{B}\stackrel{.}{R}---\left(54\right)$

另外，关于距离/速度变换部24，也实施与上述距离/速度变换部23同样的处理。另外，由于是反向线性调频，所以将各变量的上标u变更为d，将式（54）的右边第2项的符号变更为负号（-）来使用。

接下来，正向线性调频用角度追踪滤波器25根据对来自信号处理部2的正向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值（步骤ST96）。

以下，详细说明利用正向线性调频用角度追踪滤波器25实施的处理。另外，在正向线性调频用角度追踪滤波器25中，基本上依照式（5）～（26）进行处理，但有一部分不同的地方，所以以下示出。

即，用式（55）定义在正向线性调频用角度追踪滤波器25中使用的临时目标编号m（m=1，2，···，M）的状态矢量，用式（6）定义其运动模型。表示角度，表示角速度。进而，用式（57）定义观测矩阵，用式（56）定义观测模型。

$x_k^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\θ}}_k^u& {\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}_k^u\end{array}\right]}^T---\left(55\right)$

${\mathrm{\θ}}_k^u=H{x}_k^u+v_k---\left(56\right)$

H=[10](57)

另外，关于反向线性调频用角度追踪滤波器26，也实施与上述正向线性调频用角度追踪滤波器25同样的处理。另外，由于是反向线性调频，所以将各变量的上标u变更为d。

接下来，同一目标判定部8根据来自距离/速度变换部23、24的表示目标的距离/速度推测值的数据、以及来自正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的表示每个线性调频的目标的角度/角速度推测值的数据，判定针对每个线性调频检测的目标是否为同一目标（步骤ST97）。另外，在对针对每个线性调频检测的目标赋予了信号强度的信息的情况下，也可以还包括信号强度来实施同一目标判定。例如，所赋予的信号强度之差大的目标彼此未被视为同一目标等的处理的扩展能够容易地实现。

接下来，距离/速度计算部11根据来自同一目标判定部8的表示配对了的拍频的数据，计算目标的距离/速度（步骤ST98）。此处，距离/速度计算部11代替式（3）、（4）的拍频而使用拍频的平滑值来计算距离/速度，设为距离/速度推测值。

接下来，坐标变换部27根据来自距离/速度计算部11的表示目标的距离/速度推测值的数据、以及来自正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26的表示每个线性调频的目标的角度/角速度推测值的数据，计算目标的二维位置/速度（步骤ST99）。

以下，详细说明由坐标变换部27实施的处理。另外，在坐标变换部27中，依照下式（58）～（60）进行处理。

在坐标变换部27中，首先，选择或者整合从正向线性调频用角度追踪滤波器25以及反向线性调频用角度追踪滤波器26分别计算的角度/角速度推测值。例如，输出正向线性调频或者反向线性调频中的某一个的角度/角速度推测值中的、式（19）的平滑误差协方差矩阵的容积成为最小的线性调频的角度/角速度推测值。或者，也可以如式（58）、（59）那样，通过式（19）的平滑误差协方差矩阵，对判定为同一目标的正向线性调频、反向线性调频的每一个的角度/角速度推测值进行加权整合，计算角度推测值以及角速度推测值

坐标变换部27还使用式（60），将距离推测值/速度推测值/角度推测值/角速度推测值变换为二维位置/速度而输出。

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_k^u={(P_{k|k}^u\left(m\right)+P_{k|k}^d\left(n\right))}^{-1}{P}_{k|k}^d\left(n\right){\mathrm{\θ}}_k^u\left(m\right)+{(P_{k|k}^u\left(m\right)+P_{k|k}^d\left(n\right))}^{-1}{P}_{k|k}^u\left(m\right){\mathrm{\θ}}_k^d\left(n\right)---\left(58\right)$

${\widehat{\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}}_k^u={(P_{k|k}^u\left(m\right)+P_{k|k}^d\left(n\right))}^{-1}{P}_{k|k}^d\left(n\right){\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}_k^u\left(m\right)+{(P_{k|k}^u\left(m\right)+P_{k|k}^d\left(n\right))}^{-1}{P}_{k|k}^u\left(m\right){\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}_k^d\left(n\right)---\left(59\right)$

$\left[\begin{array}{c}{\hat{x}}_k\\ {\hat{y}}_k\\ {\hat{v}}_{x,k}\\ {\hat{v}}_{y,k}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\hat{R}}_k\sin {\widehat{\mathrm{\θ}}}_k\\ {\hat{R}}_k\cos {\widehat{\mathrm{\θ}}}_k\\ {\widehat{\stackrel{.}{R}}}_k\sin n{\widehat{\mathrm{\θ}}}_k+{\hat{R}}_k\hat{\stackrel{.}{{\mathrm{\θ}}_k}}\cos {\mathrm{\θ}}_k\\ {\widehat{\stackrel{.}{R}}}_k\cos \widehat{{\mathrm{\θ}}_k}+{\hat{R}}_k\hat{\stackrel{.}{{\mathrm{\θ}}_k}}\sin {\mathrm{\θ}}_k\end{array}\right]---\left(60\right)$

其他处理与实施方式1相同，所以省略。

如以上那样，根据实施方式3，构成为使用平滑值和对其赋予的更新时刻而校正为任意的时刻下的平滑值，所以具有即使在正向线性调频和反向线性调频中的拍频取得时刻的差（调制时间）大的情况下，也能够提高正向线性调频和反向线性调频之间的配对中的推测精度的效果。

另外，在实施方式1、2中，在所输出的距离/速度中包含观测误差，所以为了得到期望的精度，在后级中需要使用追踪滤波器等来抑制误差的处理。在本实施方式中，根据通过追踪滤波器抑制了在拍频中包含的观测误差之后的拍频平滑值彼此的对、和通过追踪处理抑制了在测角值中包含的观测误差之后的角度推测值，计算二维位置以及速度，所以推测精度提高。进而，还能够省略后级的追踪滤波器的处理。

实施方式4.

图11是示出本发明的实施方式4的雷达装置的结构的图。图11所示的实施方式4的雷达装置是删除图1所示的实施方式1的雷达装置的拍频存储部4、5以及目标检测部6、7，追加正向线性调频用角度追踪滤波器25、反向线性调频用角度追踪滤波器26、模型判定部28、29，并将拍频追踪单元3变更为拍频追踪单元3c的结构。其他结构相同，附加同一符号而省略其说明。

模型判定部28根据来自正向线性调频用角度追踪滤波器25的表示角度/角速度平滑值的数据，选择追踪滤波器的运动模型（速度恒定模型或者非速度恒定模型）。

模型判定部29根据来自反向线性调频用角度追踪滤波器26的表示角度/角速度平滑值的数据，选择追踪滤波器的运动模型（速度恒定模型或者非速度恒定模型）。

拍频追踪单元3c依照由模型判定部28、29选择的运动模型，根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，根据针对每个线性调频得到的目标的拍频，计算目标的距离/速度推测值、或者、目标的距离/速度/加速度推测值。该拍频追踪单元3c具有正向线性调频用追踪滤波器19c以及反向线性调频用追踪滤波器20c。

正向线性调频用追踪滤波器19c依照由模型判定部28选择的运动模型，根据来自信号处理器2的表示正向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的正向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频。然后，依照所选择的运动模型，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值、或者、目标的距离/速度/加速度推测值。表示通过该正向线性调频用追踪滤波器19c得到的目标的拍频、以及所计算的距离/速度推测值或者距离/速度/加速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

反向线性调频用追踪滤波器20c依照由模型判定部29选择的运动模型，根据来自信号处理器2的表示反向线性调频中的拍频（频率峰值）的数据实施追踪处理，得到在多个采样的反向线性调频之间取得了相关的频率峰值而作为目标的拍频。然后，依照所选择的运动模型，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值、或者、目标的距离/速度/加速度推测值。表示通过该反向线性调频用追踪滤波器20c得到的目标的拍频、以及所计算的距离/速度推测值或者距离/速度/加速度推测值的数据被输出到同一目标判定部8。

接下来，参照图12，说明如上述那样构成的雷达装置的动作。另外，以下，仅说明动作与实施方式1的雷达装置不同的部分。

在雷达装置的动作中，如图12所示，在步骤ST124中，模型判定部28根据来自正向线性调频用角度追踪滤波器25的表示角度/角速度平滑值的数据，选择追踪滤波器的运动模型。

以下，参照图13～15，详细说明由模型判定部28实施的处理。另外，在模型判定部28中，依照下式（61）～（64）进行处理。

此处，图13、14的A是雷达装置、B、C是等速行进的目标。在图13中，示出目标B、C向相对雷达装置A远离的方向移动，所以视线方向的速度（多普勒速度）成为恒定的情况。相对于此，在图14中，示出目标B、C也向视线方向以外的方向运动，所以虽然是等速运动但多普勒速度变化的情况。

基于由距离和速度构成的状态矢量的追踪处理（式（46））适合于追踪如图13所示从雷达装置在视线方向上速度恒定的目标的情况，但不适合于图14的在眼前横行的目标等视线方向的速度变化的情况。因此，针对每个目标，判定是速度恒定模型还是非速度恒定模型。

即，模型判定部28首先如图15所示，判定是否满足判定式（61）、（62）（步骤ST151）。此处，在满足上述判定式的情况（角速度推测值是阈值Thdθ以下或者速度推测精度以下的情况）下，选择速度恒定模型（步骤ST152）。另一方面，在不满足上述判定式的情况下，选择非速度恒定模型（步骤ST153）。

另外，关于雷达正面的目标，在速度恒定这样的前提成立的状况下，在如式（63）、（64）那样角度观测值是阈值Thθ以下或者角度推测精度σ_θ的情况下，选择速度恒定模型，否则选择非速度恒定模型。

${\widehat{\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}}_k^u\≤\mathrm{Thd\θ}---\left(61\right)$

${\widehat{\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}}_k^u\≤{\mathrm{\σ}}_{\stackrel{.}{\mathrm{\θ}}}---\left(62\right)$

${\mathrm{\θ}}_k^u\≤\mathrm{Th\θ}---\left(63\right)$

${\mathrm{\θ}}_k^u\≤{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{\θ}}---\left(64\right)$

另外，关于模型判定部29，也实施与上述模型判定部28同样的处理。另外，将各变量的上标u变更为d。

接下来，拍频追踪单元3c依照由模型判定部28、29选择的运动模型，根据来自信号处理器2的表示每个线性调频的拍频的数据分别实施追踪处理，根据针对每个线性调频得到的目标的拍频，计算目标的距离/速度推测值、或者、目标的距离/速度/加速度推测值（步骤ST125）。以下，详细说明通过正向线性调频用追踪滤波器19c实施的处理。另外，在正向线性调频用追踪滤波器19c中，依照下式（65）～（67）进行处理。

正向线性调频用追踪滤波器19c在由模型判定部28选择了速度恒定模式的情况下，如实施方式2的正向线性调频用追踪滤波器19b那样，实施在式（46）中的将距离和速度设为状态矢量的追踪处理。另外，减小卡尔曼滤波器的驱动噪声协方差矩阵Q_k的值。

另一方面，正向线性调频用追踪滤波器19c在由模型判定部28选择了非速度恒定模型的情况下，例如，实施包括加速度项的追踪处理。在该情况下，用式（65）定义追踪滤波器的状态矢量，用式（66）定义观测矩阵，用式（67）定义状态转移矩阵。另外，也可以在式（65）中的将距离和速度设为状态矢量的追踪处理中，实施增大卡尔曼滤波器的驱动噪声协方差矩阵Q_k的值的处置。

$x_k^u\left(m\right)={\left[\begin{array}{ccc}{R}_k^u& {\stackrel{.}{R}}_k^u& {\stackrel{..}{R}}_k^u\end{array}\right]}^T---\left(65\right)$

$H=\left[\begin{array}{ccc}\frac{2B}{\mathrm{cT}}& \frac{2f_0}{c}& 0\end{array}\right]---\left(66\right)$

${\mathrm{\Φ}}_k=\left[\begin{array}{ccc}1& \mathrm{\Δt}& \mathrm{\Δ}{t}^2/2\\ 0& 1& \mathrm{\Δt}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(67\right)$

其他处理与实施方式2相同，所以省略。

如以上那样，根据实施方式4，构成为使用角度/角速度推测值来切换追踪滤波器的运动模型而进行追踪处理，所以相比于实施方式1，能够提高距离/速度推测精度。

另外，本申请发明能够在该发明的范围内，实现各实施方式的自由的组合、或者各实施方式的任意的构成要素的变形、或者各实施方式中的任意的构成要素的省略。

【产业上的可利用性】

如以上那样，本发明的雷达装置通过拍频针对每个线性调频进行追踪处理来计算距离/速度推测值，通过该距离/速度推测值将正向线性调频和反向线性调频的拍频对应起来，从而能够提高距离/速度推测精度，所以适合用于在移动体的冲撞防止、一定距离跟踪行驶等中使用，通过雷达波的发送接收检测与存在于移动体的外部的目标的相对速度、距离的FMCW雷达等雷达装置。

Claims (9)

1.一种雷达装置，其特征在于，具备：

发送单元，将频率以一定的调制幅度周期性地线性地增减的发送信号作为雷达波发送；

信号处理器，接收针对由所述发送单元发送的雷达波的来自目标的反射波来发生接收信号，根据该接收信号以及所述发送信号针对每个线性调频确定拍频；

正向线性调频用追踪滤波器，根据由所述信号处理器确定的正向线性调频中的拍频实施追踪处理来得到目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值；

反向线性调频用追踪滤波器，根据由所述信号处理器确定的反向线性调频中的拍频实施追踪处理来得到目标的拍频，根据该拍频计算目标的距离/速度推测值；

正向线性调频用角度追踪滤波器，根据对由所述信号处理器确定的正向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值；

反向线性调频用角度追踪滤波器，根据对由所述信号处理器确定的反向线性调频中的拍频赋予的测角值实施追踪处理，计算目标的角度/角速度推测值；

同一目标判定部，根据所述目标的距离/速度推测值以及所述目标的角度/角速度推测值，判定针对每个线性调频检测出的目标是否为同一目标；以及

距离/速度计算部，根据由所述同一目标判定部判定为是同一目标的目标的每个线性调频的拍频，计算目标的距离/速度。

2.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，具备：

模型判定部，根据通过所述正向线性调频用角度追踪滤波器以及所述反向线性调频用角度追踪滤波器针对每个线性调频计算的目标的角速度推测值，选择追踪滤波器的运动模型，

所述正向线性调频用追踪滤波器以及所述反向线性调频用追踪滤波器依照由所述模型判定部选择的运动模型进行追踪处理。

3.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，具备：

反向线性调频用同一目标判定部，将在所述同一目标判定部中判定为并非同一目标的正向线性调频中的目标的距离/速度推测值变换为反向线性调频中的拍频推测值，根据该拍频推测值以及由所述信号处理器确定的反向线性调频中的拍频判定该目标是否相同；以及

正向线性调频用同一目标判定部，将在所述同一目标判定部中判定为并非同一目标的反向线性调频中的目标的距离/速度推测值变换为正向线性调频中的拍频推测值，根据该拍频推测值以及由所述信号处理器确定的正向线性调频中的拍频判定该目标是否相同。

4.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述正向线性调频用追踪滤波器以及所述反向线性调频用追踪滤波器在由所述模型判定部选择了速度恒定模型的情况下，计算目标的距离/速度推测值，在选择了非速度恒定模型的情况下，计算目标的距离/速度/加速度推测值。

5.根据权利要求2所述的雷达装置，其特征在于，

所述正向线性调频用追踪滤波器以及所述反向线性调频用追踪滤波器根据由所述模型判定部选择出的运动模型，切换追踪滤波器的驱动噪声。

6.根据权利要求1所述的雷达装置，其特征在于，

所述正向线性调频用追踪滤波器根据由所述信号处理器确定的正向线性调频中的拍频实施追踪处理，代替目标的距离/速度推测值而计算目标的拍频/拍频变化率推测值；

所述反向线性调频用追踪滤波器根据由所述信号处理器确定的反向线性调频中的拍频实施追踪处理，代替目标的距离/速度推测值而计算目标的拍频/拍频变化率推测值；

该雷达装置具备：

时刻校正部，根据对通过所述正向线性调频用追踪滤波器以及所述反向线性调频用追踪滤波器针对每个线性调频计算的目标的拍频/拍频变化率推测值赋予的时刻，以与规定的时刻对准的方式，校正该拍频/拍频变化率推测值；

距离/速度变换部，将由所述时刻校正部校正了的每个线性调频的拍频/拍频变化率推测值变换为目标的距离/速度推测值。

7.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于，具备：

坐标变换部，将目标的距离/速度以及目标的角度/角速度推测值变换为目标的二维的位置/速度，其中，所述目标的距离/速度是由所述距离/速度计算部针对每个线性调频计算的，所述目标的角度/角速度推测值是通过所述正向线性调频用角度追踪滤波器以及所述反向线性调频用角度追踪滤波器针对每个线性调频计算的。

8.根据权利要求7所述的雷达装置，其特征在于，

所述坐标变换部对通过所述正向线性调频用角度追踪滤波器以及所述反向线性调频用角度追踪滤波器针对每个线性调频计算的目标的角度/角速度推测值进行加权整合而使用。

9.根据权利要求6所述的雷达装置，其特征在于，

所述时刻校正部根据所述拍频变化率推测值，将所述拍频推测值外插到所述规定的时刻。