JP2014089059A - エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】物標の速度ベクトルを、より正確に推定することのできる、エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラムを提供する。
【解決手段】エコー信号処理装置３は、エコー検出部１２と、すれ違い判別部１６と、代表点情報選択部１７と、表示ベクトル処理部１８と、を備えている。すれ違い判別部１６は、特定物標での反射波であるエコー信号の時間的変移に基づいて、すれ違い状態が発生したか否かを判別する。代表点情報選択部１７は、すれ違い判別部１６の判別結果に応じて、特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を、エコー信号から選択する。表示ベクトル処理部１８は、代表点情報選択部１７で選択された情報を用いて、物標２１の推定速度ベクトルデータを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、物標の追尾に用いられるエコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラムに関する。

レーダ装置が備えるレーダアンテナが受信したエコー信号に基づいて、物標追尾処理（ＴＴ：Target Tracking）を行うレーダ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなレーダ装置は、パルス信号を送信し、次いで、物標からのエコー信号を受信することにより、観測データを得る。レーダ装置は、この観測データを基に、物標の速度、及び進行方向を予測する。

特許文献１に記載されているように、受信したエコー信号によって特定される物標の重心（目標位置）は、送信パルス信号のパルス幅の変更に伴って変化する。即ち、パルス幅を変更すると、物標の位置は変化していなくても、目標位置は変化する。特許文献１では、物標から反射された複数本の反射信号について、距離方向の長さに応じて重み付けを行う構成等が開示されている。これにより、パルス幅の変更に起因する目標位置の変化を防止している。

特開平１０−７３６５６号公報（[要約]）、[０００２]、[０００６][００１２]）

上記したような、物標を追尾する構成においては、物標の速度及び進行方向、即ち、物標の速度ベクトルを、より正確に推定できるようにすることが要請されている。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、物標の速度ベクトルを、より正確に推定することのできる、エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラムを提供することを目的とする。

本願発明者は、鋭意研究の結果、船舶等の移動体に備えられるレーダ装置において、移動体と物標との相対移動に起因して、物標の速度ベクトルの算出結果と、実際の速度ベクトルとの間の誤差が、大きくなり得ることを発見した。例えば、上記の移動体と物標とがすれ違う場合に、上記の誤差が大きくなることを、本願発明者は発見した。本願発明者は、上記の発見に基づいて、更なる鋭意研究を行い、本願発明を想到するに至った。

（１）即ち、この発明の第１の局面に係わるエコー信号処理装置は、エコー検出部と、すれ違い判別部と、情報選択部と、推定速度ベクトルデータ生成部と、を備えている。エコー検出部は、アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出する。すれ違い判別部は、前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する。情報選択部は、前記すれ違い判別部の判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する。推定速度ベクトルデータ生成部は、前記情報選択部で選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する。

（２）好ましくは、前記エコー検出部は、前記エコー信号によって特定される前記特定物標のエコー像における、第１の判別用点の座標と、第２の判別用点の座標と、を検出するように構成されている。前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の座標の時間的変移と、前記第２の判別用点の座標の時間的変移と、に基づいて、前記すれ違い状態が発生したか否かを判別する。

（３）好ましくは、前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の移動速度と、前記第２の判別用点の移動速度と、の差が所定のしきい値を超えている場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別する。

（４）好ましくは、前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の移動速度と、前記第２の判別用点の移動速度と、の差について、所定期間における平均値が所定のしきい値を超えている場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別する。

（５）好ましくは、前記エコー信号処理装置は、追尾処理部を更に備える。前記追尾処理部は、前記第１の判別用点の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、前記第１の判別用点の速度ベクトルを算出するように構成されている。また、前記追尾処理部は、前記第２の判別用点の座標データに前記所定のフィルタ処理を施すことで、前記第２の判別用点の速度ベクトルを算出するように構成されている。

（６）好ましくは、前記すれ違い判別部は、所定の第１時刻における前記第１の判別用点、及び前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記第１の判別用点を結ぶ第１ベクトルと、前記第１時刻における前記第２の判別用点、及び前記第２時刻における前記第２の判別用点を結ぶ第２ベクトルと、について、始点を一致させた状態でなす角度を算出する。前記すれ違い判別部は、前記角度が、１８０度である場合、又は劣角において９０度より大きい場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別する。

（７）好ましくは、前記エコー検出部は、前記エコー像における、第１の候補点の座標と、第２の候補点の座標と、を検出するように構成されている。前記情報選択部は、前記すれ違い判別部の判別結果に応じて、前記第１の候補点又は前記第２の候補点を代表点として設定する。前記推定速度ベクトルデータ生成部は、前記代表点の座標の時間的変移に基づいて、前記推定速度ベクトルデータを生成する。

（８）好ましくは、前記第１の候補点は、前記アンテナに対する前記エコー像の最前縁点である。前記第２の候補点は、前記アンテナから遠ざかるように前記最前縁点から離隔した位置での点である。前記情報選択部は、すれ違い状態が発生していないと判別した場合には、前記第１の候補点を前記代表点として設定する。また、前記情報選択部は、すれ違い状態が発生していると判別した場合には、前記第２の候補点を前記代表点として設定する。

（９）好ましくは、前記第２の候補点は、前記エコー像の中心点である。

（１０）好ましくは、前記第２の候補点は、所定の第１時刻において互いに離隔する２つの点を結ぶ第１線分と、前記第１時刻よりも後の第２時刻において２つの前記点を結ぶ第２線分と、の交点である。

（１１）好ましくは、２つの前記点は、前記エコー像の中心点と、前記エコー像の前記最前縁点と、を含む。

（１２）好ましくは、前記第１の候補点と、前記第１の判別用点とが同一の点として設定されていること、及び、前記第２の候補点と、前記第２の判別用点とが同一の点として設定されていること、の少なくとも一方の条件が満たされている。

（１３）好ましくは、前記エコー信号処理装置は、追尾処理部を更に備える。前記追尾処理部は、前記代表点の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、前記代表点の速度ベクトルを算出するように構成されている。前記推定速度ベクトルデータ生成部は、前記代表点の速度ベクトルを基に、前記特定物標の推定速度ベクトルを算出する。

（１４）好ましくは、前記推定速度ベクトルデータ生成部は、表示ベクトル処理部を含む。前記表示ベクトル処理部は、所定時刻における前記代表点の速度ベクトルと、前記所定時刻よりも前の時刻における前記代表点の推定速度ベクトルと、の加重平均を、所定の重み係数を用いて算出する。

（１５）この発明の第２の局面に係わるレーダ装置は、前記のエコー信号処理装置と、アンテナと、を備える。前記アンテナは、水平面上を回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射波であるエコー信号を受信するように構成されている。

（１６）この発明の第３の局面に係わるエコー信号処理方法は、エコー検出ステップと、すれ違い判別ステップと、情報選択ステップと、推定速度ベクトルデータ生成ステップと、を含む。前記エコー検出ステップでは、アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出する。前記すれ違い判別ステップでは、前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する。前記情報選択ステップでは、前記すれ違い判別ステップでの判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する。前記推定速度ベクトルデータ生成ステップでは、前記情報選択ステップで選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する。

（１７）この発明の第４の局面に係わるエコー信号処理プログラムは、エコー信号処理装置としてのコンピュータに、エコー検出ステップと、すれ違い判別ステップと、情報選択ステップと、推定速度ベクトルデータ生成ステップと、を実行させるためのプログラムである。前記エコー検出ステップでは、アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出する。前記すれ違い判別ステップでは、前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する。前記情報選択ステップでは、前記すれ違い判別ステップでの判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する。前記推定速度ベクトルデータ生成ステップでは、前記情報選択ステップで選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する。

本発明によると、物標の速度ベクトルを、より正確に推定することのできる、エコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るエコー信号処理装置を含む、レーダ装置のブロック図である。 物標、物標エコー像及び自船を、上方から見た状態を示す模式図である。 物標エコー像に関する情報検出の具体例を説明するための模式図である。 すれ違い状態について説明するための模式的な平面図である。 自船と物標等との関係を模式的に示す図である。 自船と物標とが図４に示すように相対移動した場合の、真の相対速度と、算出される相対速度との誤差を示すグラフ図である。 図４で説明した態様で自船が運動している場合における、追尾処理部で算出された最前縁点の平滑速度と、中心点の平滑速度と、を示すグラフ図である。 本発明の第１実施形態に係るエコー信号処理装置における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。 （ａ）は、自船と物標とが図４に示すように相対移動した場合の、真の相対速度と、推定速度ベクトルの速度との誤差を示すグラフ図である。（ｂ）は、自船と物標とが図４に示すように相対移動した場合の、物標の真の方位と、推定速度ベクトルの方位との誤差を示すグラフ図である。 本発明の第２実施形態に係るエコー信号処理装置を含むレーダ装置が、自船に備えられた状態を示す模式的な平面図である 物標の見かけ上の運動を検出する構成について説明するための、模式図である。 本発明の第２実施形態に係るレーダ装置のブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るエコー信号処理装置における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るエコー信号処理装置における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。 本発明の変形例に係るエコー信号処理装置における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明は、エコー信号を処理する、エコー信号処理装置として広く適用することができる。尚、以下では、図中同一または相当部分には、同一符号を付してその説明は繰り返さない。

[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態に係るエコー信号処理装置３を含む、レーダ装置１のブロック図である。本実施形態のレーダ装置１は、漁船等の船舶に備えられる舶用レーダである。レーダ装置１は、主に他船等の物標の探知に用いられる。また、レーダ装置１は、特定の物標（以下、特定物標という）を追尾することが可能に構成されている。より具体的には、レーダ装置１は、特定物標の進行方向、及び航行速度を推定可能に構成されている。

尚、以下では、レーダ装置１が備えられている船舶を「自船」という。また、特定物標が、自船以外の他の船舶である場合を例に説明する。レーダ装置１は、１つ又は複数の物標のなかから、追尾対象となる特定物標を特定し、次いで、当該特定物標の速度ベクトルを推定し、次いで、推定結果を表示することが可能に構成されている。尚、特定物標の速度ベクトルとは、特定物標の進行方向及び航行速度を示すベクトルである。また、特定物標の速度ベクトルの推定結果を、「推定速度ベクトル」という。

図１に示すように、レーダ装置１は、アンテナユニット２と、エコー信号処理装置３と、表示器４と、を備えている。

アンテナユニット２は、アンテナ５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、を含んでいる。

アンテナ５は、指向性の強いパルス状電波を送信（放射）可能なレーダアンテナである。また、アンテナ５は、物標からのエコー信号（反射波）を受信するように構成されている。レーダ装置１は、パルス状電波を送信してからエコー信号を受信するまでの時間を測定する。これにより、レーダ装置１は、物標までの距離ｒを検出することができる。尚、エコー信号は、物標からの反射波を含む。アンテナ５は、水平面上で３６０°回転可能に構成されている。アンテナ５は、パルス状電波の送信方向を変えながら（アンテナ角度を変えながら）、電波の送受信を繰り返し行うように構成されている。以上の構成で、レーダ装置１は、自船周囲の平面上の物標を、３６０°にわたり探知することができる。

なお、以下の説明では、パルス状電波を送信してから次のパルス状電波を送信するまでの動作を「スイープ」という。また、電波の送受信を行いながらアンテナを３６０°回転させる動作を「スキャン」と呼ぶ。また、１スキャン毎に、後述するフローチャートにおける各ステップが行われることとなる。

受信部６は、アンテナ５で受信した信号（エコー信号）を検波して増幅する。受信部６は、増幅したエコー信号を、Ａ／Ｄ変換部７へ出力する。Ａ／Ｄ変換部７は、アナログ型式のエコー信号をサンプリングし、複数ビットからなるデジタルデータ（エコーデータ）に変換する。ここで、上記エコーデータの値は、アンテナ５が受信したエコー信号の強度（信号レベル）を示している。Ａ／Ｄ変換部７は、エコーデータを、エコー信号処理装置３の信号処理部１１へ出力する。

エコー信号処理装置３は、１つ又は複数の物標から１つの物標を特定物標として特定し、当該特定物標の推定速度ベクトルを算出するように構成されている。エコー信号処理装置３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ（図示せず）等を含むハードウェアを用いて構成されている。また、エコー信号処理装置３は、ＲＯＭに記憶されたエコー信号処理プログラムを含むソフトウェアを用いて構成されている。

上記エコー信号処理プログラムは、本発明に係るエコー信号処理方法を、エコー信号処理装置３に実行させるためのプログラムである。上記ハードウェアとソフトウェアとは、協働して動作するように構成されている。これにより、エコー信号処理装置３を、信号処理部１１、エコー検出部１２、追尾処理部１３、及び表示用ベクトルデータ生成部１４等として機能させることができる。

エコー信号処理装置３は、信号処理部１１と、エコー検出部１２と、追尾処理部１３と、表示用ベクトルデータ生成部１４と、を含んでいる。

信号処理部１１は、フィルタ処理等を施すことにより、エコーデータに含まれる干渉成分と、不要な波形データと、を除去する。信号処理部１１は、処理したエコーデータを、エコー検出部１２へ出力する。

エコー検出部１２は、エコーデータ（エコー信号）を検出する。エコーデータ（エコー信号）は、アンテナ５で受信された信号のうち、アンテナ５からの送信信号に対する、物標での反射波である。エコー検出部１２は、物標エコー像の検出と、物標エコー像の大きさの検出と、物標エコー像中における複数の点（後述する最前縁点ＰＮ等）の座標の検出と、を行うように構成されている。具体的には、エコー検出部１２は、１スイープの間にサンプリングされたエコーデータを、先頭アドレスから順に受信するように構成されている。従って、エコー検出部１２は、信号処理部１１からエコーデータを読み出すときの読出しアドレスに基づいて、当該エコーデータに対応する位置までの距離ｒを求めることができる。また、アンテナ５からは、当該アンテナ５が現在どの方向を向いているか（アンテナ角度）を示すデータが出力されている（図示は省略）。以上の構成で、エコー検出部１２は、エコーデータを読み出す際には、当該エコーデータに対応する位置を、距離ｒとアンテナ角度θとの極座標で取得することができる。

また、エコー検出部１２は、エコーデータに対応する位置にエコー源が存在するか否かを検出するように構成されている。エコー検出部１２は、例えば、エコーデータに対応する位置の信号レベル、即ち、信号強度を判別する。エコー検出部１２は、信号レベルが所定のしきいレベル値以上である位置には、物標が存在していると判別する。エコー検出部１２は、１スキャンを区切りとして、上記の判別処理を行う。

次いで、エコー検出部１２は、物標が存在している範囲を検出する。エコー検出部１２は、例えば、物標が存在している一まとまりの領域を、物標のエコー像が存在している領域として検出する。このようにして、エコー検出部１２は、エコー信号を基に、物標のエコー像を検出する。即ち、エコー検出部１２は、エコー信号を基に、物標エコー像を検出する。

物標エコー像の一例について、図２に示している。図２は、物標２１、物標エコー像２２及び自船２３を、上方から見た状態を示す模式図である。尚、以下では、特定物標としての物標２１の推定速度ベクトルを、エコー信号処理装置３で算出する構成を例に説明する。

図１及び図２に示すように、物標エコー像２２は、物標２１からのエコー信号（エコーデータ）によって特定される、物標２１の像である。物標エコー像２２は、水平面に沿って延びる像である。物標エコー像２２の外郭形状は、物標２１を上方（鉛直方向）から見た場合における、物標２１の外郭形状に相当する。尚、図２では、平面視において、物標エコー像２２の座標と、物標２１の座標とが同じであるとして説明する。

図３は、物標エコー像２２に関する情報検出の具体例を説明するための模式図である。図３では、物標エコー像２２によって特定される物標２１が示されている。図３では、物標２１の外郭形状は、物標エコー像２２と合致した状態で表示されている。

図１、図２及び図３に示すように、エコー検出部１２は、極座標系（Ｒ−θ座標系）において、物標エコー像２２を検出する。極座標系では、自船２３位置としての自船位置Ｍ１を基準として、自船位置Ｍ１からの直線距離が、距離ｒとして示される。また、極座標系では、自船位置Ｍ１周りの角度が、角度θとして示される。本実施形態では、自船位置Ｍ１は、アンテナ５の位置に相当する。エコー検出部１２は、物標エコー像２２の情報抽出に際しては、自船位置Ｍ１を中心とする、リング状部分の一部形状の像１１０を用いる。この像１１０は、第１直線１１１、第２直線１１２、第１円弧１１３、及び第２円弧１１４によって囲まれた領域の像である。

第１直線１１１は、物標エコー像２２の船尾部２２ｂと、自船位置Ｍ１と、を通る直線である。第２直線１１２は、物標エコー像２２の船首部２２ａのうち自船位置Ｍ１に最も近い点と、自船位置Ｍ１と、を通る直線である。第１円弧１１３は、物標エコー像２２のうち自船位置Ｍ１から最も近い部分２２ｃを通る円弧である。第１円弧１１３の曲率中心点は、自船位置Ｍ１である。第２円弧１１４は、物標エコー像２２のうち自船位置Ｍ１から最も遠い部分２２ｄを通る円弧である。第２円弧１１４は、第１円弧１１３と同心である。

エコー検出部１２は、物標エコー像２２の大きさと、物標エコー像２２における判別用点の座標と、物標エコー像２２における候補点の座標と、を検出する。

具体的には、エコー検出部１２は、像１１０を基に、物標エコー像２２の全長及び全幅を検出する。この検出結果に基づいて、物標２１が大型船舶であるか、又は小型船舶であるかを判別することも可能である。大型船舶として、全長が数百メートルのタンカーを例示することができる。小型船舶として、全長が十数メートル程度の漁船を例示することができる。

上記の判別用点とは、表示用ベクトルデータ生成部１４において、すれ違い判別を行うために用いられる点である。すれ違い判別については、後述する。判別用点は、物標エコー像２２内の点であり、エコー信号処理装置３によって、複数設定される。

判別用点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮ、中心点ＰＣ、及び最後縁点ＰＦを例示することができる。最前縁点ＰＮは、自船２３から物標エコー像２２をアンテナ角度方向に見た場合における、物標エコー像２２の最前縁点である。アンテナ角度方向とは、アンテナ５からパルス状電波を発射する瞬間の、当該電波の発射方向である。本実施形態では、エコー検出部１２は、像１１０のうち、自船位置Ｍ１に最も近い点を、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮとして検出する。

中心点ＰＣは、例えば、物標エコー像２２の図心点である。本実施形態では、エコー検出部１２は、像１１０の中心点を、物標エコー像２２の中心点ＰＣとして検出する。また、最後縁点ＰＦは、自船２３から物標エコー像２２をアンテナ角度方向に見た場合における、物標エコー像２２の最後縁点である。

本実施形態では、第１の判別用点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮが設定されている。また、本実施形態では、第２の判別用点として、物標エコー像２２の中心点ＰＣが設定されている。このように、第２の判別用点は、アンテナ５から遠ざかるように最前縁点ＰＮから離隔した位置の点である。エコー検出部１２は、最前縁点ＰＮの座標を検出する。また、エコー検出部１２は、中心点ＰＣの座標を検出する。エコー検出部１２は、判別用点に加えて、候補点を検出する。

候補点とは、表示用ベクトルデータ生成部１４において、物標２１の推定速度ベクトルの算出の基準となる点である。候補点は、物標エコー像２２内の点であり、エコー信号処理装置３において、複数設定される。

候補点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮ、中心点ＰＣ、及び最後縁点ＰＦを例示することができる。本実施形態では、第１の候補点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮが設定されている。また、本実施形態では、第２の候補点として、物標エコー像２２の中心点ＰＣが設定されている。

即ち、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮは、第１の候補点であり、且つ第１の判別用点である。また、物標エコー像２２の中心点ＰＣは、第２の候補点であり、且つ第２の判別用点である。

尚、物標２１以外の物標（図示せず）が検出されている場合、エコー検出部１２は、各物標について、上記の処理を行う。エコー検出部１２は、１つ又は複数のエコー像のそれぞれについて、物標エコー像データと、最前縁点の座標データと、中心点の座標データとを、追尾処理部１３へ出力する。

追尾処理部１３は、エコー像データと、最前縁点の座標データと、中心点の座標データと、を基に、追尾処理を行う。より具体的には、追尾処理部１３は、物標２１の最前縁点ＰＮの速度ベクトルを算出するように構成されている。また、追尾処理部１３は、物標２１の中心点ＰＣの速度ベクトルを算出するように構成されている。尚、エコー信号処理装置３は、このように物標の追尾処理を行う。よって、エコー信号処理装置３は、物標追尾装置であるということもできる。

追尾処理部１３は、エコー選別処理と、関連付け処理と、追尾フィルタ処理と、を行うように構成されている。

追尾処理部１３は、エコー選別処理では、追尾対象としての物標２１が存在すると推定される領域を特定する。具体的には、追尾処理部１３は、追尾処理における１ステップ前の物標エコー像２２の位置を基準に、当該位置から所定範囲の領域を特定する。通常、物標は複数存在する。したがって、上記特定された領域には、複数のエコー像が存在している可能性がある。この場合でも、追尾処理部１３は、追尾処理を継続して行う必要がある。そこで、追尾処理部１３は、関連付け処理を行う。

追尾処理部１３は、関連付け処理では、最新のステップにおいて上記特定された領域内に存在する１つ又は複数の物標エコー像の中から、物標２１の物標エコー像２２を特定する。例えば、１ステップ前に追尾処理部１３で算出された物標エコー像２２の位置の近傍に、最新のステップで物標エコー像を検出した場合、追尾処理部１３は、当該最新の物標エコー像が物標エコー像２２であると判別する。

追尾処理部１３は、更に、追尾フィルタ処理を行う。具体的には、追尾処理部１３は、最新のステップにおける物標エコー像２２の座標と、１ステップ前における当該物標エコー像２２に対する追尾フィルタ処理の結果と、を参照する。これにより、追尾処理部１３は、最前縁点ＰＮ及び中心点ＰＣのそれぞれについて、座標の時間的変移を基に、最新の平滑位置及び予測位置を算出する。追尾処理部１３は、これらの平滑位置と予測位置とに基づいて、最前縁点ＰＮの速度ベクトル（平滑速度ベクトル）と、中心点ＰＣの速度ベクトル（平滑速度ベクトル）と、を算出する。なお、追尾フィルタとして、α−βフィルタ、及びカルマン・フィルタ等を例示することができる。

追尾処理部１３は、最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータと、中心点ＰＣの速度ベクトルデータとを、表示用ベクトルデータ生成部１４へ出力する。尚、追尾処理部１３から出力される座標データは、直交座標系で特定されるデータである。

表示用ベクトルデータ生成部１４は、表示器４に表示するためのデータ（情報）を生成するように構成されている。より具体的には、表示用ベクトルデータ生成部１４は、物標２１の推定速度ベクトルを算出する。表示用ベクトルデータ生成部１４は、算出した推定速度ベクトルを特定するデータ（推定速度ベクトルデータ）を、表示器４へ出力する。

表示用ベクトルデータ生成部１４は、すれ違い判別部１６と、代表点情報選択部（情報選択部）１７と、表示ベクトル処理部（推定速度ベクトルデータ生成部）１８と、を有している。

すれ違い判別部１６は、自船２３と、追尾対象としての物標２１とが、すれ違い状態にあるか否かを、エコー信号の時間的変移に基づいて、判別する。即ち、すれ違い判別部１６は、すれ違い状態が発生しているか否かを判別する。ここで、「すれ違い状態」とは、自船２３（アンテナ５）と物標２１とが、近接した後に離隔するように相対移動する状態をいう。本実施形態において、「すれ違い状態」は、自船２３と物標２１とが、平面視において、互いに垂直な方向に接近した後に、離隔する状態を含む。「すれ違い状態」とは、追尾処理部１３で算出される最前縁点ＰＮの速度ベクトルと、物標２１の実際の速度ベクトルと、の間に実質的な誤差が生じる態様で、自船２３と物標２１とが相対移動する状態ということもできる。

すれ違い判別部１６は、追尾処理部１３で得られた最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータと、追尾処理部１３で得られた中心点ＰＣの速度ベクトルデータと、を読み込む。次いで、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの速度ベクトルと、中心点ＰＣの速度ベクトルと、を比較する。このようにして、本実施形態では、すれ違い判別部１６は、２つの速度ベクトルに基づいて、すれ違い状態にあるか否かを判別する。尚、すれ違い判別部１６における判別処理の詳細は、後述する。

すれ違い判別部１６は、判別結果としてのすれ違い判別フラグを生成する。すれ違い判別部１６は、すれ違い状態が発生していると判別した場合は、判別フラグを「１」に設定する。一方、すれ違い判別部１６は、すれ違い状態が発生していないと判別した場合は、判別フラグを「０」に設定する。すれ違い判別部１６は、判別フラグデータを、例えば、１ステップ毎に代表点情報選択部１７へ出力する。

代表点情報選択部１７は、すれ違い判別部１６の判別結果に応じて、物標２１の推定速度ベクトル算出に用いる情報を、エコーデータ（エコー信号）から選択するように構成されている。代表点情報選択部１７は、推定速度ベクトルを算出するための代表点を選択するように構成されている。本実施形態では、代表点情報選択部１７は、推定速度ベクトルを算出するための代表点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮ、又は中心点ＰＣを設定する。より具体的には、判別フラグが「１」である場合、即ち、すれ違い状態が発生している場合、代表点情報選択部１７は、代表点として、中心点ＰＣを設定する。一方、判別フラグが「０」である場合、即ち、すれ違い状態が発生していない場合、代表点情報選択部１７は、代表点として、最前縁点ＰＮを設定する。

代表点情報選択部１７は、代表点として選択された最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータ、又は中心点ＰＣの速度ベクトルデータを、追尾処理部１３から読み出す。代表点情報選択部１７は、読み出した速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８へ出力する。

表示ベクトル処理部１８は、代表点情報選択部１７で選択された情報（代表点の速度ベクトルデータ）を用いて、物標２１の推定速度ベクトルを算出し、推定速度ベクトルデータを生成するように構成されている。即ち、表示ベクトル処理部１８は、追尾処理部１３で算出された、代表点の速度ベクトル（代表点の座標の時間的変移）に基づいて、推定速度ベクトルを算出する。具体的には、表示ベクトル処理部１８は、代表点の追尾速度ベクトルに対して、巡回型フィルタリング処理を行う。

本実施形態において、巡回型フィルタリング処理は、最新のステップにおける代表点の速度ベクトルと、過去のステップにおける代表点の推定速度ベクトルと、を用いて行われる。この処理が行われる結果、最新の代表点における推定速度ベクトルについて、すれ違い等に起因した速度誤差が、抑制される。

具体的には、表示ベクトル処理部１８は、低域通過側のフィルタの一実現方法として、以下の式（１）を用いる、巡回式デジタルフィルタ処理を行う。
Ｖ（ｋ）＝α×Ｖ１（ｋ）＋（１−α）×Ｖ（ｋ−１）・・・・・（１）

ここで、α、（１−α）は、フィルタ係数（重み係数）である。フィルタ係数αの範囲は（０≦α≦１）であり、フィルタ係数α，（１−α）の総和は１である。また、Ｖ（ｋ）は、最新のステップ（第２時刻ｎ２）における、代表点の推定速度ベクトルである。また、Ｖ１（ｋ）は、最新のステップにおける、代表点の速度ベクトルであり、追尾処理部１３で算出された速度ベクトルである。また、Ｖ（ｋ−１）は、最新のステップよりも１つ前のステップ（第１時刻ｎ１）において、表示ベクトル処理部１８で算出された、代表点の推定速度ベクトルである。

したがって、本実施形態では、最新のステップで代表点として最前縁点ＰＮが設定されている場合、Ｖ（ｋ）は、最新のステップにおける、最前縁点ＰＮの推定速度ベクトルである。また、Ｖ１（ｋ）は、追尾処理部１３で算出された、最新のステップにおける最前縁点ＰＮの速度ベクトルである。一方、最新のステップで代表点として中心点ＰＣが設定されている場合、Ｖ（ｋ）は、最新のステップ（第２時刻）における、中心点ＰＣの推定速度ベクトルである。また、Ｖ１（ｋ）は、追尾処理部１３で算出された、最新のステップにおける中心点ＰＣの速度ベクトルである。

このように、表示ベクトル処理部１８は、最新の時刻における代表点の速度ベクトルＶ１（ｋ）と、過去の時刻における代表点の推定速度ベクトルＶ（ｋ−１）と、の加重平均を、重み付け係数としてのフィルタ係数α、（１−α）を用いて算出する。

式（１）では、フィルタ係数αが大きくなるに従い、最新のステップにおける代表点の速度ベクトルＶ１（ｋ）の値が占める割合は、大きくなる。即ち、フィルタ係数αが大きくなるに従い、推定速度ベクトルＶ（ｋ）は、変動し易くなる。

一方、式（１）では、フィルタ係数αが小さくなるに従い、過去のステップにおける代表点の推定速度ベクトルＶ（ｋ−１）の値が占める割合は、大きくなる。即ち、フィルタ係数αが小さくなるに従い、推定速度ベクトルＶ（ｋ）は、変動し難くなる。

本実施形態では、フィルタ係数αは、所定の値に設定されており、変動しない。フィルタ係数αは、推定速度ベクトルＶ（ｋ）が、適度に変動する値で、且つ、適度に安定した値となるように設定される。

推定速度ベクトルデータ生成部１４は、上記のフィルタ処理を行うことにより、推定速度ベクトルを算出する。表示ベクトル処理部１８は、生成した推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する。

表示器４は、例えばカラー表示可能な液晶ディスプレイである。表示器４は、推定速度ベクトルデータ生成部１４からのデータを読込み、当該データによって特定される画像を表示するように構成されている。これにより、液晶ディスプレイ等の表示器４には、物標の推定速度ベクトルＶ（ｋ）を示す画像が表示される。レーダ装置１のオペレータは、表示器４に表示されたレーダ映像を確認することにより、自船２３の周囲の物標２１の様子を確認することができる。

次に、すれ違い状態において、推定速度ベクトルの誤差が誘発される現象を説明する。図４は、すれ違い状態について説明するための模式的な平面図である。図４において、自船２３は、小型船舶であり、物標２１は、大型タンカーである。また、物標２１の全長Ａ１は、例えば、２９４ｍ、全幅Ａ２は、３２ｍである。また、自船２３は、１０（ｋｔ）で直進航行しているとする。また、物標２１は、１０（ｋｔ）で直進航行しているとする。また、自船２３の進行方向Ｄ１と、物標２１の進行方向Ｄ２とは、互いに平行で、且つ、互いの向きが反対であるとする。また、すれ違い間隔Ａ３は、１８０ｍであるとする。すれ違い間隔Ａ３とは、平面視において、物標２１のうち、自船２３を向く側面２１ａと、アンテナ５の中心５ａとの間の最短距離をいう。換言すれば、すれ違い間隔Ａ３とは、平面視において進行方向Ｄ１，Ｄ２の双方に直交する方向としての直交方向Ｄ３における、中心５ａと側面２１ａとの間の距離ともいえる。

上記の場合を考えると、物標２１から見て、自船２３は、進行方向Ｄ１に２０（ｋｔ）の速度で航行しているように見える。したがって、以下では、物標２１が静止しており、自船２３が進行方向Ｄ１に２０（ｋｔ）の速度で航行している場合を例に説明する。このような相対移動の態様において、自船２３に搭載されているレーダ装置１は、物標２１を探知する。この場合、レーダ装置１は、複数回のスキャンを行う。その結果、レーダ装置１で検出される最前縁点ＰＮについての軌跡ＰＮＬは、図５に示す通りとなる。

図５は、自船２３と物標２１等との関係を模式的に示す図である。図５のグラフにおける横軸は、進行方向Ｄ１に沿う自船２３の移動距離Ｘ（ｍ）を示している。また、図５のグラフにおける縦軸は、自船２３からの直交方向Ｄ３の距離を示している。図５では、Ｘ＝１４００ｍの場合に、進行方向Ｄ１と平行な方向における自船２３と物標２１との距離が、約７０ｍであるとしている。

図５に示すように、Ｘ＝０〜約１４７０ｍである場合には、自船２３と、物標２１とは、直交方向Ｄ３に向かい合っていない状態（状態１）となる。この状態１の場合には、自船２３と物標２１とは、互いの間の距離が短くなるように、相対移動する。この状態１の場合の軌跡ＰＮＬは、ＰＮＬ１で示される。ＰＮＬ１は、軌跡ＰＮＬのうち、２つの菱形マークＨ１，Ｈ２で挟まれた領域である。

一方、Ｘ≒１４７０ｍ〜１７６４ｍの場合には、自船２３と、物標２１とは、直交方向Ｄ３に向かい合う状態（状態２，３）となる。このうち、Ｘ≒１４７０〜１６１７ｍの場合には、自船２３は、物標２１の中心２１ｂに向かって進んでいる（状態２）。この状態２の場合の軌跡ＰＮＬは、ＰＮＬ２で示される。ＰＮＬ２は、軌跡ＰＮＬのうち、２つの菱形マークＨ２，Ｈ３で挟まれた領域である。また、Ｘ≒１６１７〜１７６４ｍの場合には、自船２３は、物標２１の中心２１ｂから遠ざかるように進んでいる（状態３）。この場合の軌跡ＰＮＬは、ＰＮＬ３で示される。ＰＮＬ３は、軌跡ＰＮＬのうち、２つの菱形マークＨ３，Ｈ４で挟まれた領域である。

また、Ｘ＞約１７６４ｍの場合には、再び、自船２３と、物標２１とは、直交方向Ｄ３に向かい合っていない状態（状態４）となる。この状態４の場合には、自船２３と物標２１とは、互いの間の距離が遠くなるように、相対移動する。この状態４の場合の軌跡ＰＮＬは、ＰＮＬ４で示される。ＰＮＬ４は、軌跡ＰＮＬのうち、２つの菱形マークＨ４，Ｈ５で挟まれた領域である。この状態１〜４に示されるように、自船２３と物標２１とが近接した後に離隔するように相対移動する状態が、「すれ違い状態」の一例である。すれ違い状態は、特に、自船２３と物標２１とが数百ｍ〜数千ｍ以下程度の至近距離ですれ違っている状態をいう。

軌跡ＰＮＬから明らかなように、エコー像２２の最前縁点ＰＮは、主に、物標２１の側面２１ａ付近に存在することとなる。また、物標２１の中心２１ｂは、Ｘ≒１６１７ｍの位置に存在する。物標２１の中心２１ｂを境界として、状態２と状態３とが切り替わる。

軌跡ＰＮＬ１に示されているように、自船２３と物標２１とが直交方向Ｄ３に対向するまでは、移動距離Ｘの増加に従い、直交方向Ｄ３における自船２３と最前縁点ＰＮとの距離は、小さくなる。

次に、自船２３と物標２１とが直交方向Ｄ３に向かい合っている場合を述べる。まず、状態２の場合、即ち、自船２３と、物標２１の中心２１ｂとが直交方向Ｄ３に向かい合うまでの場合、移動距離Ｘの増大に伴って、直交方向Ｄ３における自船２３と最前縁点ＰＮとの距離は、大きくなる。一方、状態３の場合、即ち、自船２３と、物標２１の中心２１ｂとが直交方向Ｄ３に向かい合った後の場合、移動距離Ｘの増大に伴って、直交方向Ｄ３における自船２３と最前縁点ＰＮとの距離は、小さくなる。

その後、状態３から状態４に移行し、再び、自船２３と物標２１とが直交方向Ｄ３に対向しない状態になると、移動距離Ｘの増大に伴い、直交方向Ｄ３における自船２３と最前縁点ＰＮとの距離は、増大する。

図６は、自船２３と物標２１とが図４に示すように相対移動した場合の、真の相対速度と、算出される相対速度との誤差（速度誤差）を示すグラフ図である。尚、図６の横軸のスキャン番号に所定の係数を乗じた値が、自船２３の移動距離Ｘに相当する。図１，図４及び図６を参照して、次に、単に、最前縁点ＰＮの位置変化に基づいて、自船２３に対する最前縁点ＰＮの相対速度を算出した場合を説明する。この場合、速度誤差は、図６の破線のグラフの通りとなる。

次に、単に、中心点ＰＣの位置変化に基づいて、自船２３に対する中心点ＰＣの相対速度を算出した場合を説明する。この場合の速度誤差は、図６に示す実線のグラフの通りとなる。図６のグラフから明らかなように、すれ違い状態においては、自船２３と物標２１とが直交方向Ｄ３に向かい合っている場合に、速度誤差が急峻に大きくなっている。即ち、状態２，３の場合に、上記の速度誤差が急峻に大きくなっている。特に、最前縁点ＰＮに関する速度誤差が大きくなっている。このような誤差が生じる原因としては、物標２１の大きさが挙げられる。物標２１の全長Ａ１が数百ｍ程度の大きな値である場合、すれ違い状態においては、移動距離Ｘの変化に伴って、最前縁点ＰＮの位置が大きく変化する。

このような、最前縁点ＰＮの位置の大きな変化が、上記した大きな誤差の原因と考えられる。尚、自船２３と物標２１とが直交方向Ｄ３に対向している場合、中心点ＰＣに関する速度誤差は、比較的小さい。

即ち、すれ違い状態においては、最前縁点ＰＮの速度の検出値と、中心点ＰＣの速度の検出値との差が大きくなる。よって、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの速度の検出値と、中心点ＰＣの速度の検出値との差が所定のしきい値以上の場合に、すれ違い状態が発生していると判別することができる。このように判別できる理由について、以下で更に説明する。

図７は、図４で説明した態様で自船２３が運動している場合における、追尾処理部１３で算出された最前縁点ＰＮの平滑速度と、中心点ＰＣの平滑速度と、を示すグラフ図である。図７のグラフ図の横軸は、図６の場合と同様に、スキャン番号を示している。また、図７のグラフの縦軸は、算出された速度を示している。また、図７のグラフは、自船２３と物標２１との距離についても示している。

図１，図４及び図７から明らかなように、すれ違い状態では、スキャン数が１００スキャン目程度になったとき、自船２３と物標２１との距離は、約５００ｍ程度の小さい値となる。これに伴い、最前縁点ＰＮの平滑速度と、中心点ＰＣの平滑速度との差（速度差）が、明らか大きくなっている。この大きな速度差は、１７０スキャン目程度まで維持されている。したがって、上記の速度差が、所定のしきい値以上である場合に、すれ違い状態が発生しているということができる。

以上の内容を踏まえて、すれ違い判別部１６は、追尾処理部１３で算出された中心点ＰＣの速度ベクトル（平滑速度）と、追尾処理部１３で算出された最前縁点ＰＮの速度ベクトル（平滑速度）との差（速度差ΔＶ）を、判別する。すれ違い判別部１６は、この速度差ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ以上である場合に、すれ違い状態が発生していると判別する。速度差ΔＶは、最前縁点ＰＮの速度ベクトル（ｘ１，ｙ１）と、中心点ＰＣの速度ベクトル（ｘ２，ｙ２）との差である。即ち、
ΔＶ＝｛（ｘ１−ｘ２）^２＋（ｙ１−ｙ２）^２｝^１／２・・・・・（２）
である。このように、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの座標の時間的変移と、中心点ＰＣの座標の時間的変移と、に基づいて、すれ違い状態が発生したか否かを判別する。

次に、第１実施形態に係るエコー信号処理装置における推定速度ベクトル算出の流れを説明する。図８は、本発明の第１実施形態に係るエコー信号処理装置３における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。エコー信号処理装置３は、以下に示すフローチャートの各ステップを図示しないメモリから読み出して実行する。このプログラムは、外部からインストールできる。このインストールされるプログラムは、例えば記録媒体に格納された状態で流通する。

推定速度ベクトル算出の処理の流れについて、図８に加えて、適宜、図１〜図７を参照しつつ説明する。この処理では、アンテナユニット２で取得されたエコーデータ（エコー信号）を、信号処理部１１が受信する（ステップＳ１０１）。信号処理部１１は、エコーデータに含まれる干渉成分及び不要な波形データを、信号処理によって除去する（ステップＳ１０２）。次いで、信号処理部１１は、処理したエコーデータを、エコー検出部１２へ出力する。

エコー検出部１２は、エコーデータを基に、１つ又は複数の物標のそれぞれの物標エコー像２２を検出する（ステップＳ１０３）。尚、物標のエコー像の検出の具体的な構成は、前述した通りである。また、エコー検出部１２は、各エコー像について、最前縁点の座標及び中心点の座標を検出する（ステップＳ１０３）。エコー検出部１２は、各エコー像データと、各エコー像における、最前縁点の座標データ及び中心点の座標データとを、追尾処理部１３へ出力する。

追尾処理部１３は、エコー選別処理と、関連付け処理と、追尾フィルタ処理と、を行う。これにより、追尾処理部１３は、１つ又は複数の物標の中から、追尾対象としての物標２１を特定する。また、追尾処理部１３は、追尾フィルタ処理を行うことにより、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮの速度ベクトルを算出する（ステップＳ１０４）。この算出処理と並行して、追尾処理部１３は、物標エコー像２２の中心点ＰＣの速度ベクトルを算出する（ステップＳ１０４）。追尾処理部１３は、最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータと、中心点ＰＣの速度ベクトルデータとを、すれ違い判別部１６へ出力する。

すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータと、中心点ＰＣの速度ベクトルデータと、を読み込む。次いで、すれ違い判別部１６は、前述の式（２）を演算することにより、最前縁点ＰＮと、中心点ＰＣとの速度差ΔＶを算出する（ステップＳ１０５）。次いで、すれ違い判別部１６は、速度差ΔＶが所定のしきい値Ｔｈより大きいか否かを判別する（ステップＳ１０６）。しきい値Ｔｈは、例えば、１．５（ｋｔ）に設定されている。

ΔＶ＞Ｔｈである場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、すれ違い判別部１６は、自船２３と物標２１とがすれ違い状態にあると判別する。この場合、すれ違い判別部１６は、すれ違い判別フラグを「１」に設定する（ステップＳ１０７）。次いで、すれ違い判別部１６は、すれ違い判別フラグデータを代表点情報選択部１７へ出力する。

代表点情報選択部１７は、すれ違い判別フラグが「１」である場合、物標エコー像２２の中心点ＰＣを代表点として設定する。そして、代表点情報選択部１７は、中心点ＰＣの速度ベクトルデータを、追尾処理部１３から読み出し、当該速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８へ出力する（ステップＳ１０８）。

次いで、表示ベクトル処理部１８は、中心点ＰＣが、最新のステップ（第１時刻ｎ１）での代表点であるとして、表示ベクトル処理を行う（ステップＳ１０９）。即ち、前述の式（１）である、Ｖ（ｋ）＝α×Ｖ１（ｋ）＋（１−α）×Ｖ（ｋ−１）のうちの、Ｖ１（ｋ）が、中心点ＰＣの速度ベクトルとなるように、式（１）を演算する。表示ベクトル処理部１８は、上記の演算処理により、物標２１の推定速度ベクトルＶ（ｋ）を算出し、物標２１の推定速度ベクトルデータを生成する。次いで、表示ベクトル処理部１８は、物標２１の推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する（ステップＳ１１０）。

一方、ステップＳ１０６において、ΔＶ≦Ｔｈである場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、すれ違い判別部１６は、自船２３と物標２１とがすれ違い状態となってはいないと判別する。この場合、すれ違い判別部１６は、すれ違い判別フラグを「０」に設定する（ステップＳ１１１）。次いで、すれ違い判別部１６は、すれ違い判別フラグデータを、代表点情報選択部１７へ出力する。

代表点情報選択部１７は、すれ違い判別フラグが「０」である場合、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮを、代表点として設定する。そして、代表点情報選択部１７は、最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータを、追尾処理部１３から読み出し、当該速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８へ出力する（ステップＳ１１２）。

次いで、表示ベクトル処理部１８は、最前縁点ＰＮが、最新の（第１時刻の）代表点であるとして、表示ベクトル処理を行う（ステップＳ１１３）。即ち、前述の式（１）である、Ｖ（ｋ）＝α×Ｖ１（ｋ）＋（１−α）×Ｖ（ｋ−１）のうちの、Ｖ１（ｋ）が、最前縁点ＰＮの速度ベクトルとなるように、式（１）を演算する。表示ベクトル処理部１８は、上記の演算処理により、物標２１の推定速度ベクトルＶ（ｋ）を算出し、物標２１の推定速度ベクトルデータを生成する。次いで、表示ベクトル処理部１８は、物標２１の推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する（ステップＳ１１０）。

次に、推定速度ベクトル算出結果を説明する。即ち、上記の処理を、例えば、図４で説明した態様で相対移動する自船２３と物標２１とに関して適用した場合について説明する。より具体的には、この相対移動について、コンピュータを用いてシミュレーションした結果を、以下に説明する。即ち、自船２３に備えられるレーダ装置１に関して、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す結果を得ることができる。

図９（ａ）は、自船２３と物標２１とが図４に示すように相対移動した場合の、真の相対速度と、推定速度ベクトルの速度との誤差を示すグラフ図である。図９（ｂ）は、自船２３と物標２１とが図４に示すように相対移動した場合の、物標２１の真の方位と、推定速度ベクトルの方位との誤差を示すグラフ図である。尚、図９（ａ）、図９（ｂ）のそれぞれにおいて、横軸のスキャン番号に所定の係数を乗じた値が、自船２３の移動距離Ｘに相当する。

図１，図４及び図９（ａ）に示すように、単に、最前縁点ＰＮの位置変化を検出した場合、すれ違い状態においては、最前縁点ＰＮに関する速度誤差は、４（ｋｔ）近く存在する。一方、図９（ａ）に示すように、エコー信号処理装置３において、ステップＳ１０１〜Ｓ１１３の処理を行った場合には、すれ違い状態においては、中心点ＰＣが代表点として設定される。この場合、速度誤差を、２（ｋｔ）以下にすることができる。即ち、速度誤差を、５０％以上低減することができた。

また、図９（ｂ）に示すように、すれ違い状態においては、中心点ＰＣを代表点に設定することにより、推定速度ベクトルの方位の誤差を、最大でも約８（ｄｅｇ）という、小さい値にすることができた。

以上説明したように、エコー信号処理装置３によると、物標２１の推定速度ベクトルと、物標２１の実際の速度ベクトルとの誤差（以下、「推定速度ベクトルの誤差」ともいう。）が大きくなることを抑制できる。具体的には、すれ違い状態が発生していると判別されている場合と、すれ違い状態が発生していないと判別されている場合とでは、物標２１の推定速度ベクトル算出に用いる情報は、異ならされている。したがって、すれ違い状態が発生している場合には、すれ違い状態に起因する、速度ベクトルの誤差を抑制する態様で、推定速度ベクトルデータを生成することができる。また、すれ違い状態が発生していない場合には、すれ違い状態において速度ベクトルの誤差を誘発する要因に影響されることなく、推定速度ベクトルデータを生成することができる。その結果、すれ違い状態の有無に拘らず、物標２１の速度ベクトルを、より正確に推定することができる。

従って、エコー信号処理装置３によると、物標２１の速度ベクトルを、より正確に推定することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、エコー検出部１２は、物標エコー像２２における、最前縁点ＰＮの座標と、中心点ＰＣの座標と、を検出するように構成されている。また、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの座標の時間的変移と、中心点ＰＣの座標の時間的変移と、に基づいて、すれ違い状態が発生したか否かを判別する。これにより、２つの判別用点（ＰＮ，ＰＣ）のそれぞれの座標の時間的変移に基づいて、すれ違い状態の発生の有無を判別することができる。このように、物標エコー像２２における一部の点について演算を行うという簡易な構成によって、すれ違い状態の発生の有無を判別することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの移動速度と、中心点ＰＣの移動速度と、の速度差ΔＶが所定のしきい値Ｔｈ以上である場合に、すれ違い状態が発生していると判別する。このように、２つの判別用点（ＰＮ，ＰＣ）の相対速度に基づいて、すれ違い状態の発生の有無を、容易に判別することができる。具体的には、速度差ΔＶが大きい場合には、最前縁点ＰＮの挙動と、中心点ＰＣの挙動とが大きく異なっていることとなる。このような場合には、推定速度ベクトルの誤差が生じやすい状態としてのすれ違い状態が発生していると考えることができる。よって、最前縁点ＰＮの速度と中心点ＰＣの速度との速度差ΔＶに基づいて、すれ違い状態の発生を、容易、且つ確実に判別することができる。また、速度差ΔＶが、所定のしきい値Ｔｈを超えているか否かを判別するという簡易な構成である。これにより、すれ違い判別部１６は、比較的簡易な演算を行うことにより、すれ違い状態の有無を、容易に判別することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、追尾処理部１３は、最前縁点ＰＮ（第１の判別用点）の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、最前縁点ＰＮの速度ベクトルを算出するように構成されている。また、追尾処理部１３は、中心点ＰＣ（第２の判別用点）の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、中心点ＰＣの速度ベクトルを算出するように構成されている。このように、最前縁点ＰＮの座標データにフィルタ処理を施すことにより、最前縁点ＰＮの速度ベクトルを、より正確に算出することができる。また、中心点ＰＣの座標データにフィルタ処理を施すことにより、中心点ＰＣの速度ベクトルを、より正確に算出することができる。その結果、すれ違い判別部１６は、すれ違い判別を、より正確に行うことができる。

また、エコー信号処理装置３によると、エコー検出部１２は、物標エコー像２２における、最前縁点ＰＮの座標と、中心点ＰＣの座標と、を、候補点として検出するように構成されている。また、代表点情報選択部１７は、すれ違い判別部１６の判別結果に応じて、最前縁点ＰＮ又は中心点ＰＣを代表点として設定する。表示ベクトル処理部１８は、代表点の座標の時間的変移に基づいて、推定速度ベクトルデータを生成する。このように、すれ違い判別部１６の判別結果に応じて、推定速度ベクトルデータ生成の基となる代表点が異なっている。これにより、すれ違い状態が生じている場合と、すれ違い状態が生じていない場合の何れの場合でも、推定速度ベクトルの算出に適した代表点を用いることができる。その結果、すれ違い状態の有無に拘らず、物標２１の推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。また、物標エコー像２２のうちの一部の点について演算を行うという簡易な構成によって、推定速度ベクトルＶ（ｋ）を算出することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、代表点情報選択部１７は、すれ違い状態が発生していないと判別した場合には、エコー像２２の最前縁点ＰＮを、代表点として設定する。また、代表点情報選択部１７は、すれ違い状態が発生していると判別した場合には、中心点ＰＣを代表点として設定する。最前縁点ＰＮであれば、エコー信号を得るために送信されたパルス信号のパルス幅に影響されることなく、最前縁点ＰＮの座標を検出することができる。その結果、物標２１の推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。また、すれ違い状態が発生していると判別されている場合は、アンテナ５が取り付けられている自船２３と、物標２１との距離は近い。この場合、物標エコー像２２における最前縁点ＰＮの位置は、自船２３と物標２１との相対移動に起因して、大きく変化する。このため、最前縁点ＰＮを代表点として用いると、推定速度ベクトルの値が大きく変化し、その結果、速度ベクトルの誤差が大きくなってしまう。したがって、すれ違い状態が発生していると判別されている場合は、物標エコー像２２において、アンテナ５から遠い位置の点を、代表点として設定することが好ましい。このため、すれ違い状態が生じていると判別されている場合には、物標エコー像２２においてアンテナ５から遠い位置の中心点ＰＣ点を、代表点として用いる。即ち、アンテナ５が設置されている自船２３と物標２１とが相対移動している場合において、物標エコー像２２のうち位置が大きく変化しなくて済む点を代表点として用いる。これにより、推定速度ベクトルの不要な変動を抑制できる。その結果、物標２１の推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。

即ち、上記したように、エコー信号処理装置３によると、物標エコー像２２の中心点を、代表点として用いる場合、自船２３と物標２１との距離が近い場合でも、自船２３と物標２１との相対移動に伴って、中心点ＰＣの位置は、大きく変化せずに済む。よって、推定速度ベクトルが大きく変化することを抑制できる。その結果、すれ違い状態においても、物標２１の推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、推定速度ベクトル算出のための第１の候補点と、すれ違い判別に用いられる第１の判別用点とが、何れも、最前縁点ＰＮである。また、推定速度ベクトル算出のための第２の候補点と、すれ違い判別に用いられる第２の判別用点とが、何れも、中心点ＰＣである。これにより、すれ違い判別のための演算結果を、推定ベクトル算出のための演算結果として用いることができる。したがって、エコー信号処理装置３における演算回数を低減することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、追尾処理部１３は、代表点（最前縁点ＰＮ又は中心点ＰＣ）の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、代表点の速度ベクトルを算出するように構成されている。また、表示ベクトル処理部１８は、代表点の速度ベクトルを基に、物標２１の推定速度ベクトルを算出する。これにより、代表点の速度ベクトルを、より正確に算出することができる。その結果、推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。

また、エコー信号処理装置３によると、表示ベクトル処理部１８は、最新のステップ（所定時刻）における代表点（最前縁点ＰＮ又は中心点）の速度ベクトルと、最新のステップよりも前のステップにおける代表点の推定速度ベクトルと、の加重平均を、フィルタ係数αを用いて算出する。これにより、時間的にランダムに変動しているエコー信号は、表示ベクトル処理によって信号レベルが抑えられる。したがって、推定速度ベクトルについて、すれ違いに起因した速度誤差を抑制することができる。

以上より、レーダ装置１によると、物標の速度ベクトルを、より正確に推定することができる。

[第２実施形態]
図１０は、本発明の第２実施形態に係るエコー信号処理装置を含むレーダ装置１Ｂが、自船２３に備えられた状態を示す模式的な平面図である。本発明の第２実施形態では、すれ違い状態について、前述の実施形態の観点とは別の観点から説明する。

次に、本実施形態におけるすれ違い状態を説明する。図１０に示すように、本実施形態におけるすれ違い状態は、例えば、停止している物標２１の脇を、自船２３が通過する状態を含む。この状態について、以下、説明する。

まず、第１時刻ｎ１と、第１時刻ｎよりも後の第２時刻ｎ２と、第２時刻よりも後の第３時刻ｎ３のそれぞれにおいて、自船２３の側面２３ｂが、物標２１の側面２１ａと向かい合っている場合を考える。

この場合、第１時刻ｎ１において、レーダ装置１Ｂで検出される物標エコー像２２（２２１）の、最前縁点ＰＮ１と中心点ＰＣ１は、例えば、直線Ｌ１上に並ぶ。直線Ｌ１は、第１時刻ｎ１において、レーダ装置１Ｂのアンテナ５からパルス状電波が発射された方向に沿って、延びている。

また、第２時刻ｎ２において、レーダ装置１Ｂで検出される物標エコー像２２（２２２）の、最前縁点ＰＮ２と中心点ＰＣ２は、例えば、直線Ｌ２上に並ぶ。直線Ｌ２は、第２時刻ｎ２において、レーダ装置１Ｂからパルス状電波が発射された方向に沿って、延びている。この場合、最前縁点ＰＮ２は、最前縁点ＰＮ１と、物標エコー像２２の船尾部２２ｂとの間に位置している。また、中心点ＰＣ２は、中心点ＰＣ１と、物標エコー像２２の船首部２２ａと、の間に位置している。

また、第３時刻ｎ３において、レーダ装置１Ｂで検出される物標エコー像２２（２２３）の、最前縁点ＰＮ３と中心点ＰＣ３は、例えば、直線Ｌ３上に並ぶ。直線Ｌ３は、第３時刻ｎ３において、レーダ装置１Ｂからパルス状電波が発射された方向に沿って、延びている。この場合、最前縁点ＰＮ３は、最前縁点ＰＮ２と、物標エコー像２２の船尾部２２ｂとの間に位置している。また、中心点ＰＣ３は、中心点ＰＣ２と、物標エコー像２２の船首部２２ａと、の間に位置している。

即ち、物標エコー像２２の船首部２２ａから船尾部２２ｂに向かう方向において、第１の判別用点としての最前縁点ＰＮ１，ＰＮ２，ＰＮ３は、ＰＮ１，ＰＮ２，ＰＮ３の順に並んでいる。一方、物標エコー像２２の船首部２２ａから船尾部２２ｂに向かう方向において、第２の判別用点としての中心点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３は、ＰＣ３，ＰＣ２，ＰＣ１の順に並んでいる。

このように、ｎ１，ｎ２，ｎ３と、時刻が変化するに伴い、最前縁点ＰＮの位置は、変化する。また、ｎ１，ｎ２，ｎ３と、時刻が変化するに伴い、中心点ＰＣの位置は、変化する。中心点ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３の位置が互いに異なっているのは、例えば、物標エコー像２２１，２２２，２２３のぼやけが原因である。この場合の「ぼやけ」とは、例えば、レーダ装置１Ｂのアンテナ５から発射されたパルス状電波の放射方向に向かって、物標エコー像２２１，２２２，２２３が伸びてしまうことをいう。

より具体的には、第１時ｎ１において、物標エコー像２２１は、直線Ｌ１に沿って自船２３から遠ざかる方向に伸びることによる、ぼやけが生じている。同様に、第２時刻ｎ２において、物標エコー像２２２は、直線Ｌ２に沿って自船２３から遠ざかる方向に伸びることによる、ぼやけが生じている。同様に、第３時刻ｎ３において、物標エコー像２２３は、直線Ｌ３に沿って自船２３から遠ざかる方向に伸びることによる、ぼやけが生じている。

その結果、最前縁点ＰＮを代表点に設定した場合と、中心点ＰＣを代表点に設定した場合の何れの場合でも、レーダ装置１Ｂは、物標２１が動いている場合と同様のエコー信号を取得することとなる。このような、見かけ上の物標２１の運動は、推定速度ベクトルの正確な算出にとって、好ましくない。

上記見かけ上の物標２１の運動は、例えば、以下のようにして、検出することができる。図１１は、物標２１の見かけ上の運動を検出する構成について説明するための、模式図である。図１１に示すように、第１時刻ｎ１における物標エコー像２２１の最前縁点ＰＮ１から、第２時刻ｎ２における物標エコー像２２２の最前縁点ＰＮ２へのベクトルΔＰＮは、ΔＰＮ＝ＰＮ２−ＰＮ１となる。また、第１時刻ｎ１における物標エコー像２２１の中心点ＰＣ１から、第２時刻ｎ２における物標エコー像２２２の中心点ＰＣ２へのベクトルΔＰＣは、ΔＰＣ＝ＰＣ２−ＰＣ１となる。尚、以下では、ΔＰＮを第１ベクトルという場合がある。また、ΔＰＣを第２ベクトルという場合がある。

図１１から明らかなように、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣとは、略反対方向を向く運動ベクトルである。よって第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣの始点とを一致させた状態において、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣとがなす角度を基に、物標２１の、見かけ上の運動を検出することができる。例えば、下記式（３）を満たす状態を、物標２１の見かけ上の運動が生じている状態、即ち、すれ違い状態として検出することができる。
（ΔＰＮ・ΔＰＣ）／｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜＜０・・・・・（３）
尚、式（３）は、ΔＰＮとΔＰＣの内積である、下記式（４）に基づく。
ΔＰＮ・ΔＰＣ＝｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜ｃｏｓθ・・・・・（４）
式（４）を変形すると、
（ΔＰＮ・ΔＰＣ）／｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜＝ｃｏｓθ・・・・・（５）
となる。この場合、式（５）から明らかなように、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣと、のなす角度θが、１８０度であるとき、又は劣角において９０度より大きいときに、式（５）右項は、負の値をとる。即ち、式（３）を満たす。よって、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣと、のなす角度θが、１８０度である場合、又は劣角において９０度より大きい場合に、すれ違い状態が発生していると判別することができる。尚、劣角とは、頂点と２辺を共有する角のうち、小さいほうの角をいい、１８０度より小さい。また、すれ違い状態であると判別される場合の角度θは、例えば、約１７５度〜１８０度であることが、より好ましい。

ここで、第１時刻ｎ１における最前縁点ＰＮ１及び中心点ＰＣ１を結ぶ線分を、第１線分ＬＳ１として定義することができる。また、第２時刻ｎ２における最前縁点ＰＮ２及び中心点ＰＣ２を結ぶ線分を、第２線分ＬＳ２として定義することができる。また、これら第１線分ＬＳ１及び第２線分ＬＳ２の交点を、物標エコー像２２の交点ＬＣ（第２の候補点）と定義することができる。この交点ＬＣの位置は、第１時刻ｎ１及び第２時刻ｎ２の何れの時刻においても、変化しない。

前述したように、最前縁点ＰＮ、又は中心点ＰＣの動きに基づいて物標２１の速度ベクトルを推定する場合には、物標２１が動いていると推定するおそれがある。一方で、交点ＬＣの動きに基づいて物標２１の運動を推定する場合には、物標２１は動いていないということを、より正確に推定することができる。尚、第３時刻ｎ３における最前縁点ＰＮ３及び中心点ＰＣ３を結ぶ線分を、第３線分ＬＳ３として定義することができる。交点ＬＣは、第３線分ＬＳ３上の点でもある。よって、この交点ＬＣの位置は、第１時刻ｎ１、第２時刻ｎ２、及び第３時刻ｎ３の何れの時刻においても、変化しない。

レーダ装置１Ｂは、上記のすれ違い状態が発生していることを判別した場合、物標エコー像２２のうちの上記の交点ＬＣを、代表点として設定するように構成されている。以下、レーダ装置１Ｂの具体的な構成を説明する。

次に、第２実施形態に係るレーダ装置の詳細な構成を説明する。図１２は、レーダ装置１Ｂのブロック図である。図１１及び図１２に示すように、レーダ装置１Ｂは、アンテナユニット２と、エコー信号処理装置３Ｂと、表示器４と、を備えている。エコー信号処理装置３Ｂは、信号処理部１１と、エコー検出部１２Ｂと、追尾処理部１３Ｂと、表示用ベクトルデータ生成部１４Ｂと、を含んでいる。表示用ベクトルデータ生成部１４Ｂは、すれ違い判別部１６Ｂと、代表点情報選択部１７Ｂと、表示ベクトル処理部１８Ｂと、を有している。

エコー検出部１２Ｂは、１スキャン毎に、物標エコー像２２を検出する。また、エコー検出部１２Ｂは、物標エコー像２２における判別用点の座標と、物標エコー像２２における候補点の座標と、を検出する。

本実施形態では、第１の判別用点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮが設定されている。また、本実施形態では、第２の判別用点として、中心点ＰＣが設定されている。また、本実施形態では、第１の候補点として、最前縁点ＰＮが設定されている。また、本実施形態では、第２の候補点として、前述の交点ＬＣが設定されている。このように、第２の判別用点としての交点ＬＣは、アンテナ５から遠ざかるように最前縁点ＰＮから離隔した位置の点である。また、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮは、第１の候補点であり、且つ第１の判別用点である。

エコー検出部１２Ｂは、所定時間毎（１ステップ毎）における最前縁点ＰＮの座標データ、及び中心点ＰＣの座標データを記憶するように構成されている。これにより、エコー検出部１２Ｂは、前述の第１線分ＬＳ１の座標と、第２線分ＬＳ２の座標と、交点ＬＣの座標とを、規定することができる。

尚、物標２１以外の物標（図示せず）が検出されている場合、エコー検出部１２は、各物標について、上記の処理を行う。エコー検出部１２Ｂは、１つ又は複数のエコー像のそれぞれについて、エコー像データと、各代表点（ＰＮ，ＰＣ）の座標データと、各すれ違い判別用点（ＰＮ，ＬＣ）の座標データとを、追尾処理部１３Ｂへ出力する。

追尾処理部１３Ｂは、エコー選別処理と、関連付け処理と、追尾フィルタ処理と、を行うように構成されている。追尾処理部１３Ｂは、エコー選別処理と、関連付け処理と、を行うことにより、追尾対象としての物標２１（エコー像２２）を特定する。次いで、追尾処理部１３Ｂは、フィルタ処理を行う。これにより、追尾処理部１３Ｂは、最前縁点ＰＮ及び交点ＬＣのそれぞれについて、座標の時間的変移に基づいて、最新の平滑位置及び予測位置を算出する。追尾処理部１３Ｂは、これらの平滑位置と予測位置とに基づいて、最前縁点ＰＮの速度ベクトル（平滑速度ベクトル）と、交点ＬＣの速度ベクトル（平滑速度ベクトル）と、を算出する。追尾処理部１３Ｂは、最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータと、交点ＬＣの速度ベクトルデータと、最前縁点ＰＮの座標データと、中心点ＰＣの座標データとを、表示用ベクトルデータ生成部１４Ｂへ出力する。

表示用ベクトルデータ生成部１４Ｂのすれ違い判別部１６Ｂは、最新の時刻（第２時刻ｎ２）よりも前の第１時刻ｎ１における、最前縁点ＰＮ１の座標データ、及び中心点ＰＣ１の座標データを、記憶している。また、すれ違い判別部１６Ｂは、第２時刻ｎ２における、最前縁点ＰＮ２の座標データ、及び中心点ＰＣ２の座標データを、追尾処理部１３Ｂから読み出す。すれ違い判別部１６Ｂは、これらの位置データを用いて、前述した、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣと、を検出する。次いで、すれ違い判別部１６は、上記式（３）の左項を演算し、当該演算結果を判別する。

当該演算結果が負の場合、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い状態が生じていると判別する。この場合、すれ違い判別フラグは「１」に設定される。一方、演算結果がゼロ又は正の値の場合、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い状態が生じていないと判別する。この場合、すれ違い判別フラグは、「０」に設定される。すれ違い判別部１６Ｂは、判別フラグデータを、例えば、１ステップ毎に代表点情報選択部１７Ｂへ出力する。

代表点情報選択部１７Ｂは、代表点として、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮ、又は交点ＬＣを設定する。より具体的には、判別フラグが「１」である場合、即ち、すれ違い状態が発生している場合、代表点情報選択部１７Ｂは、前述した交点ＬＣを、代表点として設定する。一方、判別フラグが「０」である場合、即ち、すれ違い状態が発生していない場合、代表点情報選択部１７は、現在の時刻（第２時刻ｎ２）における最前縁点ＰＮ２を、代表点として設定する。代表点情報選択部１７Ｂは、代表点として選択された最前縁点ＰＮの速度ベクトルデータ、又は交点ＬＣの速度ベクトルデータを、追尾処理部１３Ｂから読み出す。代表点情報選択部１７Ｂは、読み出した速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８Ｂへ出力する。

表示ベクトル処理部１８Ｂは、代表点の追尾速度ベクトルに基づいて、推定速度ベクトルを算出し、推定速度ベクトルデータを生成する。具体的には、表示ベクトル処理部１８Ｂは、代表点の追尾速度ベクトルに対して、表示ベクトル処理を行う。本実施形態では、前述した式（１）を用いる、巡回式デジタルフィルタ処理を行う。これにより、表示ベクトル処理部１８Ｂは、推定速度ベクトルを算出し、速度ベクトルデータを生成する。表示ベクトル処理部１８Ｂは、生成した推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する。

次に、第２実施形態に係るエコー信号処理装置における推定速度ベクトル算出の流れを説明する。図１３及び図１４は、本発明の第２実施形態に係るエコー信号処理装置３Ｂにおける、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。推定速度ベクトル算出の処理の流れについて、図１３及び図１４に加えて、適宜、図１０〜図１２を参照しつつ説明する。

エコー信号処理装置３Ｂは、図１３に示すステップＳ３０１〜Ｓ３１４と、図１４に示すステップＳ３０４１〜Ｓ３０４５とを、図示しないメモリから読み出して実行する。

この処理では、アンテナユニット２で取得されたエコーデータ（エコー信号）を、信号処理部１１が受信する（ステップＳ３０１）。信号処理部１１は、エコーデータに含まれる干渉成分及び不要な波形データを、信号処理によって、除去する（ステップＳ３０２）。次いで、信号処理部１１は、処理したエコーデータを、エコー検出部１２Ｂへ出力する。

エコー検出部１２Ｂは、エコーデータを基に、１つ又は複数の物標のそれぞれの物標エコー像を検出する（ステップＳ３０３）。また、エコー検出部１２は、各エコー像について、最前縁点の座標と、中心点の座標と、を検出する（ステップＳ３０３）。

次に、エコー検出部１２Ｂは、各エコー像における、交点の座標を検出する（ステップＳ３０４）。尚、ステップＳ３０４で行われる処理については、複数のエコー像のうちの、物標エコー像２２を例に説明する。ステップＳ３０４は、ステップＳ３０４１〜Ｓ３０４５を含む。

ステップＳ３０４では、エコー検出部１２Ｂは、まず、第１時刻ｎ１における、物標エコー像２２１の最前縁点ＰＮ１の座標データと、中心点ＰＣ１の座標データとを、メモリから読み出す。これにより、エコー検出部１２Ｂは、物標エコー像２２１における、最前縁点ＰＮ１の座標と、中心点ＰＣ１の座標と、を特定する（ステップＳ３０４１）。

次に、エコー検出部１２Ｂは、第２時刻ｎ２における、物標エコー像２２２の最前縁点ＰＮ２の座標データと、中心点ＰＣ２の座標データとを、エコー検出部１２Ｂから読み出す。第２時刻ｎ２は、第１時刻ｎ１の１つ後のスキャン時刻である。これにより、エコー検出部１２Ｂは、物標エコー像２２２における、最前縁点ＰＮ２の座標と、中心点ＰＣ２の座標とを、特定する（ステップＳ３０４２）。

次に、エコー検出部１２Ｂは、第１時刻ｎ１にける、最前縁点ＰＮ１及び中心点ＰＣ１を結んだ線分としての第１線分ＬＳ１を特定する（ステップＳ３０４３）。次に、エコー検出部１２Ｂは、第２時刻ｎ２における、最前縁点ＰＮ２及び中心点ＰＣ２を結んだ線分としての第２線分ＬＳ２を特定する（ステップＳ３０４４）。

次に、エコー検出部１２Ｂは、第１線分ＬＳ１と、第２線分ＬＳ２との交点ＬＣの座標を検出する（ステップＳ３０４５）。具体的には、エコー検出部１２Ｂは、第１線分ＬＳ１における座標と、第２線分ＬＳ２における座標とが一致している点を、交点ＬＣとして特定する。

エコー検出部１２Ｂは、上記ステップＳ３０３及びＳ３０４の処理を行うことにより、すれ違い判別用点としての最前縁点ＰＮ１，ＰＮ２及び中心点ＰＣ１，ＰＣ２のそれぞれの座標を検出する。また、エコー検出部１２は、上記ステップＳ３０３及びＳ３０４の処理を行うことにより、候補点としての最前縁点ＰＮ２、及び交点ＬＣのそれぞれの座標を検出する。エコー検出部１２Ｂは、これら最前縁点ＰＮ１，ＰＮ２、中心点ＰＣ１，ＰＣ２、及び交点ＬＣのそれぞれの座標データを、追尾処理部１３Ｂへ出力する。

追尾処理部１３Ｂは、最前縁点ＰＮ２の速度ベクトルを算出し、且つ、交点ＬＣの速度ベクトルを算出する（ステップＳ３０５）。具体的には、追尾処理部１３Ｂは、エコー選別処理と、関連付け処理と、追尾フィルタ処理と、を行う。まず、追尾処理部１３Ｂは、１つ又は複数の物標の中から、追尾対象としての物標エコー像２２を特定する。次いで、追尾処理部１３Ｂは、物標エコー像２２の最前縁点ＰＮ２の速度ベクトルと、交点ＬＣの速度ベクトルとを算出する。

次いで、すれ違い判別部１６Ｂは、最前縁点ＰＮ１，ＰＮ２の座標データと、中心点ＰＣ１，ＰＣ２の座標データとを、追尾処理部１３Ｂ及びメモリから読み出す（ステップＳ３０６）。また、代表点情報選択部１７Ｂは、最前縁点ＰＮ２の速度ベクトルデータと、交点ＬＣの速度ベクトルデータとを、追尾処理部１３Ｂ及びメモリから読み出す（ステップＳ３０６）。

次に、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い判別を行う（ステップＳ３０７）。具体的には、すれ違い判別部１６Ｂは、上記式（３）、即ち、ΔＰＮ・ΔＰＣ／｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜を演算する。

ΔＰＮ・ΔＰＣ／｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜＜０である場合（ステップＳ３０７でＹＥＳ）、すれ違い判別部１６Ｂは、自船２３と物標２１とがすれ違い状態にあると判別する。この場合、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い判別フラグを「１」に設定する（ステップＳ３０８）。次いで、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い判別フラグデータを、代表点情報選択部１７へ出力する。

代表点情報選択部１７Ｂは、すれ違い判別フラグが「１」である場合、物標エコー像２２の交点ＬＣを代表点として設定する。代表点情報選択部１７は、交点ＬＣの速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８Ｂへ出力する（ステップＳ３０９）。

次に、表示ベクトル処理部１８Ｂは、表示ベクトル処理を行う（ステップＳ３１０）。具体的には、表示ベクトル処理部１８Ｂは、下記式
Ｖ（ｎ２）＝α０×Ｖ１（ｎ２）＋（１−α０）×Ｖ（ｎ１）
を用いて、推定速度ベクトルを算出する。表示ベクトル処理部１８Ｂは、生成した推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する（ステップＳ３１１）。

一方、ステップＳ３０７において、ΔＰＮ・ΔＰＣ／｜ΔＰＮ｜｜ΔＰＣ｜≧０である場合（ステップＳ３０７でＮＯ）、すれ違い判別部１６Ｂは、自船２３と物標２１とがすれ違い状態となってはいないと判別する。この場合、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い判別フラグを「０」に設定する（ステップＳ３１２）。そして、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い判別フラグデータを、代表点情報選択部１７Ｂへ出力する。

代表点情報選択部１７Ｂは、すれ違い判別フラグが「０」である場合、物標エコー像２２２の最前縁点ＰＮ２を、代表点として設定する。代表点情報選択部１７Ｂは、最前縁点ＰＮ２の速度ベクトルデータを、表示ベクトル処理部１８Ｂへ出力する（ステップＳ３１３）。

次いで、表示ベクトル処理部１８Ｂは、最前縁点ＰＮ２が、最新の（第２時刻ｎ２の）代表点であるとして、表示ベクトル処理を施す（ステップＳ３１４）。より具体的には、表示ベクトル処理部１８は、下記式
Ｖ（ｎ２）＝α×Ｖ１（ｎ２）＋（１−α）×Ｖ（ｎ１）
を用いて、推定速度ベクトルを算出する。表示ベクトル処理部１８Ｂは、生成した推定速度ベクトルデータを、表示器４へ出力する（ステップＳ３１１）。

以上説明したように、エコー信号処理装置３Ｂによると、すれ違い判別部１６Ｂは、第１ベクトルΔＰＮと、第２ベクトルΔＰＣと、について、始点を一致させた状態でなす角度θを算出する。また、すれ違い判別部１６Ｂは、角度θが１８０度である場合、又は、角度θが劣角において９０度より大きい場合に、すれ違い状態が発生していると判別する。第１ベクトルΔＰＮと第２ベクトルΔＰＣとのなす角度θが、１８０度又は劣角において９０度より大きい場合、自船２３から見て、物標２１は、前進も後進もすることなく、旋回しているように見える。換言すれば、自船２３は前進しているけれども、物標２１は静止している状態において、物標２１が、見かけ上の運動をしていることとなる。このような場合には、自船２３と物標２１とのすれ違いに起因して、速度ベクトルの誤差が生じやすい。この場合、すれ違い判別部１６Ｂは、すれ違い状態が生じていると判別する。その結果、上記の見かけ上の運動を考慮した上で、速度ベクトルの誤差を抑制する態様で、推定速度ベクトルを算出することができる。これにより、上記の見かけ上の運動の影響を受けずに、推定速度ベクトルを正確に算出することができる。

また、エコー信号処理装置３Ｂによると、第１線分ＬＳ１と、第２線分ＬＳ２との交点ＬＣを、代表点の候補点として設定している。即ち、自船２３と物標２１とが相対移動している状態において、物標エコー像２２のうち、自船２３との相対移動の前後で位置変化がより小さい点を、代表点（第２の候補点）として用いることができる。したがって、物標２１が静止した状態で推定速度ベクトルを算出する際に、物標２１が移動しているという、誤った算出結果がでてくることを抑制できる。その結果、すれ違い状態においても、物標２１の推定速度ベクトルを、より正確に算出することができる。

また、エコー信号処理装置３Ｂによると、第１線分ＬＳ１、及び第２線分ＬＳ２は、それぞれ、物標エコー像２２の中心点ＰＣと、最前縁点ＰＮと、を結んだ線分である。このような構成とすることにより、ノイズ等に起因する、物標エコー像２２のぼやけの影響を比較的受け難い最前縁点ＰＮ、及び中心点ＰＣを基に、交点ＬＣを設定することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したけれども、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。例えば、次のように変更して実施してもよい。

（１）第１実施形態では、物標エコー像２２における最前縁点ＰＮの速度ベクトルと、中心点ＰＣの速度ベクトルとの速度差ΔＶが、しきい値Ｔｈを超えている場合に、すれ違い状態が発生していると判別する形態を例に説明した。しかしながら、このような形態でなくてもよい。例えば、第１実施形態において、速度差ΔＶに代えて、所定時間内における平均速度差ΔＶ_ａｖｅを用いてもよい。この場合、平均速度差ΔＶ_ａｖｅが所定のしきい値Ｔｈを超えている場合に、すれ違い状態が発生していると判別することができる。以下、具体的に説明する。

次に、変形例に係る信号処理装置における推定速度ベクトル算出の流れを説明する。図１５は、本発明に係るエコー信号処理装置３の変形例における、推定速度ベクトル算出の流れを説明するためのフローチャートである。エコー信号処理装置３の変形例は、以下に示すフローチャートのステップ（Ｓ４０１〜Ｓ４１５）を、図示しないメモリから読み出して実行する。

尚、本変形例では、すれ違い判別部１６は、スキャン毎に算出した速度差ΔＶを記憶するように構成されている。

推定速度ベクトル算出の流れについて、図１５に加えて、適宜、図１及び図８を参照しつつ説明する。この処理では、ステップＳ４０１〜Ｓ４０５の処理は、第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理と同様である。したがって、詳細な説明は省略する。ステップＳ４０５では、すれ違い判別部１６は、最前縁点ＰＮの速度と、中心点ＰＣの速度との速度差ΔＶを算出する。

次に、すれ違い判別部１６は、直近のｎ（ｎは、自然数）ステップのそれぞれにおける、過去の速度差ΔＶｐを、メモリから読み出す。そして、すれ違い判別部１６は、最新の時刻（ｎ＋１ステップ目）に算出した速度差ΔＶと、ｎステップのそれぞれの速度差ΔＶｐとを加算する。これにより、今回のステップ及び直近のｎステップに対応する所定時間内における、各速度差ΔＶ，ΔＶｐの積算値ΣΔＶが、すれ違い判別部１６によって算出される（ステップＳ４０６）。

次に、すれ違い判別部１６は、ｎ＋１ステップ分の時間における、速度差ΔＶの平均値ΔＶ_ａｖｅを算出する（ステップＳ４０７）。具体的には、すれ違い判別部１６は、ΔＶ_ａｖｅ＝ΣΔＶ／（ｎ＋１）を算出する。

次に、すれ違い判別部１６は、ΔＶ_ａｖｅが所定のしきい値Ｔｈより大きいか否かを、判別する（ステップＳ４０８）。

ΔＶ_ａｖｅ＞Ｔｈである場合（ステップＳ４０８でＹＥＳ）すれ違い判別部１６は、自船２３と物標２１とがすれ違い状態にあると判別する。この場合、ステップＳ４０９〜Ｓ４１２の処理が行われる。尚、ステップＳ４０９〜Ｓ４１２の処理は、第１実施形態におけるステップＳ１０７〜Ｓ１１０（図８参照）の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。

一方、ステップＳ４０８において、ΔＶ_ａｖｅ≦Ｔｈである場合（ステップＳ４０８でＮＯ）すれ違い判別部１６は、自船２３と物標２１とがすれ違い状態となってはいないと判別する。この場合、ステップＳ４１３〜Ｓ４１５の処理が行われる。尚、ステップＳ４１３〜Ｓ４１５の処理は、第１実施形態におけるステップＳ１１１〜Ｓ１１３の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。

この変形例によると、すれ違い判別部１６は、速度差ΔＶについて、所定期間（ｎ＋１ステップ分の期間）における平均値ΔＶ_ａｖｅを参照する。そして、すれ違い判別部１６は、平均値ΔＶ_ａｖｅが所定のしきい値Ｔｈ以上である場合に、すれ違い状態が発生していると判別する。この構成によると、例えば、すれ違い状態が一瞬だけ生じた場合に、代表点情報選択部１７が選択する情報が、一瞬だけ変更されることを抑制できる。その結果、推定速度ベクトルの算出に用いる情報が不安定な変動を生じることを抑制できる。したがって、推定速度ベクトルが不安定に変動することを抑制できる。

（２）上述の各実施形態、及び変形例では、判別用点として、物標エコー像における２つの点を設定する形態を例にとって説明したけれども、この通りでなくてもよい。例えば、判別用点として、物標エコー像における３つ以上の点を設定してもよい。

（３）また、上述の各実施形態、及び変形例では、代表点として、物標エコー像における２つの点を設定する形態を例にとって説明したけれども、この通りでなくてもよい。例えば、代表点として、物標エコー像における３つ以上の点を設定してもよい。

（４）また、第１実施形態、第２実施形態、及び変形例では、自船と物標との相対速度差について、一定のしきい値を基に判別を行う形態を例に説明したけれども、この通りでなくてもよい。例えば、自船と物標との相対距離、相対速度、及び物標の大きさ等に基づいて、しきい値を変更してもよい。また、上記しきい値について、幾何学モデルを用いて理論値を算出し、当該理論値をテーブル化した状態でメモリに格納してもよい。

（５）また、各上記実施形態、及び変形例では、物標エコー像において、すれ違い判別に用いる点と、代表点の候補点とが、何れも、最前縁点である形態を例にとって説明したけれども、この通りでなくてもよい。また、第１実施形態、第２実施形態、及び変形例では、物標エコー像において、すれ違い判別に用いる点と、代表点の候補点とが、何れも、中心点である形態を例にとって説明したけれども、この通りでなくてもよい。

（６）また、各上記実施形態、及び変形例では、すれ違い判別部の判別結果に応じて、推定速度ベクトルの算出に用いる情報を変更する形態を例にとって説明した。この形態に加えて、自船が物標を追い越す状態、または、物標が自船を追い越す状態が発生したか否かを判別する、追い越し判別部を設けてもよい。この場合、追い越し判別部の判別結果に応じて、推定速度ベクトルの算出に用いる情報が変更される。この場合の情報の変更の態様は、すれ違い判別部による判別結果に応じて、推定速度ベクトルの算出に用いる情報を変更する場合の態様と同様でよい。

本発明は、物標の追尾に用いられるエコー信号処理装置、レーダ装置、エコー信号処理方法、及びエコー信号処理プログラムとして、広く適用することができる。

３，３Ｂ エコー信号処理装置
５ アンテナ
１２，１２Ｂ エコー検出部
１６，１６Ｂ すれ違い判別部
１７，１７Ｂ 代表点情報選択部（情報選択部）
１８，１８Ｂ 表示ベクトル処理部（推定速度ベクトルデータ生成部）
２１ 物標（特定物標）

Claims (17)

1. アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出するエコー検出部と、
   前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する、すれ違い判別部と、
   前記すれ違い判別部の判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する情報選択部と、
   前記情報選択部で選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する推定速度ベクトルデータ生成部と、を備えていることを特徴とする、エコー信号処理装置。
2. 請求項１に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記エコー検出部は、前記エコー信号によって特定される前記特定物標のエコー像における、第１の判別用点の座標と、第２の判別用点の座標と、を検出するように構成されており、
   前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の座標の時間的変移と、前記第２の判別用点の座標の時間的変移と、に基づいて、前記すれ違い状態が発生したか否かを判別することを特徴とする、エコー信号処理装置。
3. 請求項２に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の移動速度と、前記第２の判別用点の移動速度と、の差が所定のしきい値を超えている場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別することを特徴とする、エコー信号処理装置。
4. 請求項２に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記すれ違い判別部は、前記第１の判別用点の移動速度と、前記第２の判別用点の移動速度と、の差について、所定期間における平均値が所定のしきい値を超えている場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別することを特徴とする、エコー信号処理装置。
5. 請求項３又は請求項４に記載のエコー信号処理装置であって、
   追尾処理部を更に備え、
   前記追尾処理部は、前記第１の判別用点の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、前記第１の判別用点の速度ベクトルを算出するように構成され、且つ、前記第２の判別用点の座標データに前記所定のフィルタ処理を施すことで、前記第２の判別用点の速度ベクトルを算出するように構成されていることを特徴とする、エコー信号処理装置。
6. 請求項２に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記すれ違い判別部は、所定の第１時刻における前記第１の判別用点、及び前記第１時刻よりも後の第２時刻における前記第１の判別用点を結ぶ第１ベクトルと、前記第１時刻における前記第２の判別用点、及び前記第２時刻における前記第２の判別用点を結ぶ第２ベクトルと、について、始点を一致させた状態でのなす角度を算出し、
   前記すれ違い判別部は、前記角度が、１８０度である場合、又は劣角において９０度より大きい場合に、前記すれ違い状態が発生していると判別することを特徴とする、エコー信号処理装置。
7. 請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記エコー検出部は、前記エコー像における、第１の候補点の座標と、第２の候補点の座標と、を検出するように構成されており、
   前記情報選択部は、前記すれ違い判別部の判別結果に応じて、前記第１の候補点又は前記第２の候補点を代表点として設定し、
   前記推定速度ベクトルデータ生成部は、前記代表点の座標の時間的変移に基づいて、前記推定速度ベクトルデータを生成することを特徴とする、エコー信号処理装置。
8. 請求項７に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記第１の候補点は、前記アンテナに対する前記エコー像の最前縁点であり、
   前記第２の候補点は、前記アンテナから遠ざかるように前記最前縁点から離隔した位置での点であり、
   前記情報選択部は、すれ違い状態が発生していないと判別した場合には、前記第１の候補点を前記代表点として設定し、すれ違い状態が発生していると判別した場合には、前記第２の候補点を前記代表点として設定することを特徴とする、エコー信号処理装置。
9. 請求項８に記載のエコー信号処理装置であって、
   前記第２の候補点は、前記エコー像の中心点であることを特徴とする、エコー信号処理装置。
10. 請求項８に記載のエコー信号処理装置であって、
    前記第２の候補点は、所定の第１時刻において互いに離隔する２つの点を結ぶ第１線分と、前記第１時刻よりも後の第２時刻において２つの前記点を結ぶ第２線分と、の交点であることを特徴とする、エコー信号処理装置。
11. 請求項１０に記載のエコー信号処理装置であって、
    ２つの前記点は、前記エコー像の中心点と、前記エコー像の前記最前縁点と、を含むことを特徴とする、エコー信号処理装置。
12. 請求項７乃至請求項１１の何れか１項に記載のエコー信号処理装置であって、
    前記第１の候補点と、前記第１の判別用点とが同一の点として設定されていること、及び、前記第２の候補点と、前記第２の判別用点とが同一の点として設定されていること、の少なくとも一方の条件を満たすように構成されていることを特徴とする、エコー信号処理装置。
13. 請求項７乃至請求項１２の何れか１項に記載のエコー信号処理装置であって、
    追尾処理部を更に備え、
    前記追尾処理部は、前記代表点の座標データに所定のフィルタ処理を施すことで、前記代表点の速度ベクトルを算出するように構成されており、
    前記推定速度ベクトルデータ生成部は、前記代表点の速度ベクトルを基に、前記特定物標の推定速度ベクトルを算出することを特徴とする、エコー信号処理装置。
14. 請求項１３に記載のエコー信号処理装置であって、
    前記推定速度ベクトルデータ生成部は、表示ベクトル処理部を含み、
    前記表示ベクトル処理部は、所定時刻における前記代表点の速度ベクトルと、前記所定時刻よりも前の時刻における前記代表点の推定速度ベクトルと、の加重平均を、所定の重み係数を用いて算出することを特徴とする、エコー信号処理装置。
15. 請求項１乃至請求項１４の何れか１項に記載のエコー信号処理装置と、
    水平面上を回転しながら電磁波を放射し、物標からの反射波であるエコー信号を受信するように構成されたアンテナと、
    を備えることを特徴とするレーダ装置。
16. アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出するエコー検出ステップと、
    前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する、すれ違い判別ステップと、
    前記すれ違い判別ステップでの判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する情報選択ステップと、
    前記情報選択ステップで選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する推定速度ベクトルデータ生成ステップと、を含むことを特徴とする、エコー信号処理方法。
17. アンテナで受信された信号のうち、送信信号に対する物標での反射波であるエコー信号を検出するエコー検出ステップと、
    前記エコー信号の時間的変移に基づいて、前記アンテナと特定物標とが近接した後に離隔するように相対移動するすれ違い状態が発生したか否かを判別する、すれ違い判別ステップと、
    前記すれ違い判別ステップでの判別結果に応じて、前記特定物標の推定速度ベクトル算出に用いる情報を前記エコー信号から選択する情報選択ステップと、
    前記情報選択ステップで選択された情報を用いて、前記特定物標の推定速度ベクトルデータを生成する推定速度ベクトルデータ生成ステップと、
    を含む処理を、エコー信号処理装置としてのコンピュータに実行させることを特徴とする、エコー信号処理プログラム。

Images