JP6084811B2 - 追尾処理装置、及び追尾処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、物標の追尾に用いられる追尾処理装置、及び追尾処理方法に関する。

レーダアンテナが受信したエコー信号等に基づいて、物標追尾処理（ＴＴ：Target Tracking）を行う追尾装置が知られている（例えば、特許文献１〜６参照）。レーダアンテナは、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ように構成されている。これにより、物標の観測データを得ることができる。追尾装置は、この観測データを基に、物標の速度、及び進行方向等を予測する。

特許文献１，２には、それぞれ、追尾装置としての、表示装置の構成が開示されている。この表示装置は、第１運動推定手段と、第２運動推定手段と、変針変速検知手段と、表示制御手段と、を備えている。

第１運動推定手段は、目標の位置情報から目標の針路及び速度を推定するように構成され、且つ、平滑特性に優れるように構成されている。第２運動推定手段は、目標の位置情報から目標の針路及び速度を推定するように構成され、且つ、応答特性に優れるように構成されている。表示制御手段は、目標の変針又は変速に応じて、表示内容を変化させるように構成されている。より具体的には、目標が変針又は変速していないと判定された場合には、表示制御手段は、第１運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を表示させる。一方、目標が変針又は変速したと判定された場合には、表示制御手段は、第２運動推定手段で推定された目標の針路及び速度を表示させる。

実開平５−１４９６６号公報（［請求項１］） 実開平５−１４９６７号公報（［請求項１］） 特開平８−１４６１２８号公報 特開平８−１６０１２０号公報 特開平４−３６３６８８号公報 特開２００５−２７４３００号公報

通常、物標の観測データには、クラッタに起因するノイズ等が含まれている。このため、物標の観測位置には、誤差が生じる。この誤差を考慮しつつ、安定した追尾処理を行うために、追尾装置では、追尾フィルタ処理が行われることがある。この追尾フィルタ処理に用いられるフィルタとして、特許文献１，２では、α−βフィルタが挙げられている。

追尾フィルタ処理に際しては、フィルタ係数が用いられる。フィルタ係数は、平滑特性に優れたフィルタ処理を実現する場合と、応答特性に優れたフィルタ処理を実現する場合とで、異なる。尚、平滑特性とは、観測位置の経時変化に対する、追尾フィルタ処理結果の変動を抑制する特性をいう。また、応答特性とは、観測位置の経時変化に対する、追尾フィルタ処理結果の迅速な変動についての特性をいう。追尾フィルタ処理において、平滑特性と、応答特性とは、トレードオフの関係にある。

平滑特性及び応答特性のうち、平滑特性を優先した場合には、物標が等速直線運動を行っている状態を、追尾フィルタ処理によって、良好に推定できる。しかしながら、物標が変針運動を行った場合には、追尾フィルタ処理において、当該変針運動を、迅速に反映することができない。このため、物標が変針しているにも拘わらず、追尾装置の表示画面には、物標が直進している旨が表示されてしまう。一方、平滑特性及び応答特性のうち、応答特性を優先した場合には、物標が変針運動を行っている状態を、追尾フィルタ処理において、迅速に反映できる。しかしながら、この場合、物標の変針運動等に起因して、追尾フィルタ処理の結果が大きく変動してしまう。このため、表示画面では、物標の運動推定結果が、不安定に変化する態様で表示されてしまう。

このように、フィルタ処理においては、応答特性が高いほど、物標の変針運動を、追尾フィルタ処理において迅速に反映することができる。よって、物標の運動を正確に推定するためには、応答特性を、ある程度高くすることが好ましい。一方で、平滑特性が高いほど、物標の運動の推定結果を、安定した態様で、表示画面に表示することができる。よって、物標の運動推定結果を安定した態様で表示するためには、平滑特性を、ある程度高くすることが好ましい。

このため、応答特性と、平滑特性とのバランスを考慮しつつ、応答特性と平滑特性とを決定するためのフィルタ係数を設定する必要がある。即ち、応答特性と、平滑特性のそれぞれについて、ある程度の妥協が必要であった。

特許文献１，２に記載の追尾装置では、物標が直進運動をしている場合には、平滑特性が高く設定された第１運動推定手段による、運動推定結果が表示される。一方、物標が変針運動をしている場合には、応答特性が高く設定された第２運動推定手段による、運動推定結果が表示される。これにより、追尾フィルタ処理において、平滑特性に優れた処理と、応答特性に優れた処理と、を使い分けている。しかしながら、特許文献１，２に記載の追尾装置では、第１運動推定手段と、第２運動推定手段のそれぞれにおいて、計算負荷の高い追尾フィルタ処理を、同時に行う必要がある。このため、ＣＰＵの演算負荷が高くなってしまう。

本発明は、上記実情に鑑みることにより、物標の運動を、より正確に推定することができ、且つ、物標の運動の推定結果を安定した態様で表示させることができ、且つ、計算負荷が小さくて済む、追尾処理装置、及び追尾処理方法を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる追尾処理装置は、捕捉処理部と、運動推定部と、表示用処理部と、マニューバ検出部と、を備えている。前記捕捉処理部は、追尾対象として選択された物標の位置を捕捉するように構成されている。前記運動推定部は、捕捉された前記位置を特定するデータを用いて、前記物標の追尾に用いられる、当該物標の推定速度ベクトルを算出するための第１フィルタ処理を行うように構成されている。前記表示用処理部は、前記推定速度ベクトルを特定するデータに第２フィルタ処理を行うことで、表示器の表示に用いられる表示用推定速度ベクトルを算出するように構成されている。前記マニューバ検出部は、前記物標の変針の有無を検出するように構成されている。前記第１フィルタ処理に用いられる第１フィルタ係数と、前記第２フィルタ処理に用いられる第２フィルタ係数とは、互いに独立して設定される。前記表示用処理部は、前記変針の有無に応じて、前記第２フィルタ係数を変更可能に構成される。前記運動推定部は、所定の第１時点において、前記推定速度ベクトルを算出する。前記マニューバ検出部は、前記推定速度ベクトルの始点と、前記第１時点よりも後の時点における前記物標の前記位置と、を結ぶ所定のベクトルを算出し、且つ、当該所定のベクトルと、前記推定速度ベクトルとの外積を算出する。前記マニューバ検出部による前記外積の算出は、複数の時点において行われるように構成される。前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が同じである場合、前記物標は変針していると判定する。

（２）好ましくは、前記捕捉処理部は、前記物標を特定する信号を受信するための受信装置に接続されるように構成されている。前記運動推定部は、前記受信装置の位置と、前記物標の前記位置と、の相対位置に変化が無い場合には、前記第１フィルタ係数を変化させないように構成されている。

（３）より好ましくは、前記運動推定部は、前記受信装置の位置と、前記物標の前記位置と、の相対位置の変化に応じて、前記第１フィルタ係数を変更可能である。

（４）好ましくは、前記運動推定部は、前記物標が到達すると推定される推定位置を算出するように構成されている。前記第１フィルタ係数は、前記推定位置を特定するデータに、前記捕捉処理部で捕捉された前記位置を特定するデータを関連付ける度合いを決定する値である。

（５）より好ましくは、前記第２フィルタ係数は、所定の第１時点で算出された前記表示用推定速度ベクトルを特定するデータに、前記第１時点よりも後の時点で算出された前記推定速度ベクトルを特定するデータを関連付ける度合いを決定する値である。

（６）より好ましくは、前記表示用処理部は、前記変針が検出されていない場合の前記第２フィルタ係数を、前記変針が検出された場合の前記第２フィルタ係数よりも小さく設定する。

好ましくは、前記マニューバ検出部は、前記推定速度ベクトルと、捕捉された前記位置との関係に基づいて、前記物標が変針しているか否かを判定する。

（７）より好ましくは、前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が異なっている場合、前記物標は直進していると判定する。

（８）好ましくは、前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点における、前記外積の算出結果の符号に基づいて、前記物標の変針確度を算出する。前記表示用処理部は、前記変針確度に応じて前記第２フィルタ係数を設定する。

（９）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる追尾処理方法は、捕捉処理ステップと、運動推定ステップと、表示用処理ステップと、マニューバ検出ステップと、を含んでいる。前記補足処理ステップでは、追尾対象として選択された物標の位置を捕捉する。前記運動推定ステップでは、捕捉された前記位置を特定するデータを用いて、前記物標の追尾に用いられる、当該物標の推定速度ベクトルを算出するための第１フィルタ処理を行う。前記表示用処理ステップでは、前記推定速度ベクトルを特定するデータに第２フィルタ処理を行うことで、表示器の表示に用いられる表示用推定速度ベクトルを算出する。前記マニューバ検出ステップでは、前記物標の変針の有無を検出する。前記第１フィルタ処理に用いられる第１フィルタ係数と、前記第２フィルタ処理に用いられる第２フィルタ係数とは、互いに独立して設定される。前記表示用処理ステップでは、前記変針の有無に応じて、前記第２フィルタ係数を変更する。前記運動推定ステップでは、所定の第１時点において、前記推定速度ベクトルを算出する。前記マニューバ検出ステップでは、前記推定速度ベクトルの始点と、前記第１時点よりも後の時点における前記物標の前記位置と、を結ぶ所定のベクトルを算出し、且つ、当該所定のベクトルと、前記推定速度ベクトルとの外積を算出する。前記マニューバ検出ステップでの前記外積の算出は、複数の時点において行わる。前記マニューバ検出ステップでは、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が同じである場合、前記物標は変針していると判定する。

本発明によると、物標の運動を、より正確に推定することができ、且つ、物標の運動の推定結果を安定した態様で表示させることができ、且つ、計算負荷が小さくて済む、追尾処理装置、及び追尾処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る追尾処理装置を含む、レーダ装置のブロック図である。 自船と、物標エコー像との関係を説明するための模式的な平面図である。 エコー検出部で検出された物標エコー像を示す、模式的な平面図である。 追尾処理部での処理に関して説明するための模式図である。 マニューバ検出部における処理を説明するための、模式図である。 運動推定部での処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。 マニューバ検出部での処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。 速度ベクトル平滑処理部での処理の流れの一例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、追尾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。

図１は、本発明の実施形態に係る追尾処理装置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。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。レーダ装置１は、主に他船等の物標の探知に用いられる。レーダ装置１は、１つ又は複数の物標のなかから、追尾対象として選択された物標を追尾物標として特定し、次いで、当該追尾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。推定速度ベクトルとは、追尾物標について推定される進行方向及び進行速度を示すベクトルである。追尾物標の針路、及び航行速度を示すベクトルである。また、レーダ装置１は、推定速度ベクトルを基に、表示用のベクトルを算出するように構成されている。本実施形態では、表示用のベクトルについては、表示用推定ベクトルともいう。レーダ装置１は、当該表示用推定速度ベクトルを、追尾物標の運動推定結果として、画面に表示するように構成されている。

図１に示すように、レーダ装置１は、アンテナユニット（受信装置）２と、追尾処理装置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。即ち、アンテナ５は、物標を特定するエコー信号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。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。

以下では、あるスキャンのことを、「ｎスキャン」といい、ｎスキャンから１個前のスキャンのことを、「ｎ−１スキャン」という。同様に、ｎスキャンからｍ個前のスキャンのことを、「ｎ−ｍスキャン」という。尚、ｎ、ｍは、何れも自然数である。本実施形態では、（ｎ−１）スキャン時点は、本発明の「第１時点」の一例であり、ｎスキャン時点は、本発明の「第１時点よりも後の時点」の一例である。

受信部６は、アンテナ５で受信したエコー信号を検波して増幅する。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。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、アナログ形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）を特定するデータを含んでいる。Ａ／Ｄ変換部７は、エコーデータを、追尾処理装置３の信号処理部１１へ出力する。

追尾処理装置３は、追尾物標の推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を算出するように構成されている。また、追尾処理装置３は、上記推定速度ベクトルＶ１（ｎ）に基づく、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出するように構成されている。追尾処理装置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、追尾処理装置３は、ＲＯＭに記憶された追尾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。

上記追尾処理プログラムは、本発明に係る追尾処理方法を、追尾処理装置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、追尾処理装置３を、後述する信号処理部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。

追尾処理装置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、物標エコー像の検出と、物標エコー像における追尾代表点の座標の検出と、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スキャン時間毎に、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位置の範囲を検出する。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（複数の位置）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、物標エコー像を検出する。この物標エコー像の外郭形状は、物標の外郭形状と略合致する。但し、エコーデータに含まれるノイズ等に起因して、この物標エコー像の外郭形状と、物標の外郭形状とは、わずかに異なる。次に、エコー検出部１２は、エコーデータを用いて、物標エコー像の追尾代表点Ｐを検出する。追尾代表点Ｐは、物標エコー像のうち、追尾処理の際に用いられる代表点である。

図２は、自船１００と、物標エコー像１２０との関係を説明するための模式的な平面図である。図２では、物標エコー像１２０は、矩形の像として例示されている。図１及び図２に示すように、極座標系では、自船１００の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、自船位置Ｍ１周りの角度が、アンテナ角度θとして示される。エコー検出部１２は、物標エコー像１２０の追尾代表点Ｐの抽出に際しては、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１２０の後縁１２０ａ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２直線１１２は、物標エコー像１２０の前縁１２０ｂ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１２０のうち自船位置Ｍ１から最も近い部分１２０ｃを通る円弧であり、当該円の曲率中心点は、自船位置Ｍ１である。第２円弧１１４は、物標エコー像１２０のうち自船位置Ｍ１から最も遠い部分１２０ｄを通る円弧であり、第１円弧1１３と同心である。第１円弧１１３及び第２円弧１１４は、それぞれ、第１直線１１１と第２直線１１２との間に延びている。

エコー検出部１２は、像１１０の中心点を、物標エコー像１２０の追尾代表点Ｐとして検出するように構成されている。この場合、追尾代表点Ｐは、アンテナ角度θ方向において、第１直線１１１と第２直線１１２との間の中央に位置しており、且つ、距離方向において、第１円弧１１３と第２円弧１１４との間の中央に位置している。

尚、複数の物標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。これにより、物標エコー像１２０が、複数検出される。エコー検出部１０で検出された複数の物標エコー像１２０の一例を、図３に示している。図３は、エコー検出部１２で検出された、物標エコー像１２０を示す模式的な平面図であり、各物標エコー像１２０を上方から見た状態を示している。図３では、Ｘ−Ｙ座標系を示している。図３では、座標のＸ軸方向は、東西方向を示しており、Ｙ軸方向は、南北方向を示している。

図３では、一例として、ｎスキャン時点における４つの物標エコー像１２０（１２１，１２２，１２３，１２４）を示している。物標エコー像１２１，１２２，１２３は、例えば、小型船舶である。物標エコー像１２４は、例えば、大型船舶である。エコー検出部１２は、例えば、追尾代表点Ｐとして、物標エコー像１２１の追尾代表点Ｐ１ｄ（ｎ）と、物標エコー像１２２の追尾代表点Ｐ２ｄ（ｎ）と、物標エコー像１２３の追尾代表点Ｐ３ｄ（ｎ）と、物標エコー像１２４の追尾代表点Ｐ４ｄ（ｎ）と、を観測する。以下では、物標エコー像１２１によって特定される物標が、追尾対象２００である場合を例に説明する。また、物標エコー像１２１，１２２，１２３，１２４を総称して説明する場合に、「物標エコー像１２０」ということがある。物標エコー像１２１の追尾代表点Ｐ１は、追尾物標２００の追尾代表点でもある。

図１及び図３に示すように、エコー検出部１２は、各物標エコー像１２０のそれぞれについて、追尾代表点Ｐの座標データを、追尾処理部１３へ出力する。追尾処理部１３は、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１の推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を算出するように構成されている。

追尾処理部１３は、捕捉処理部１５と、運動推定部１６と、を有している。

捕捉処理部１５は、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１（ｎ）の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）を補足するように構成されている。捕捉処理部１５は、エコー検出部１２等を介してアンテナユニット２に接続されている。捕捉処理部１５は、選別部１７と、関連付け部１８と、を有している。

選別部１７は、エコー選別処理を行うように構成されている。具体的には、選別部１７は、ｎスキャン時点（最新のスキャン時点）において、追尾代表点Ｐ１ｄ（ｎ）が存在すると推定される領域を特定する。

選別部１７は、追尾物標２００について、（ｎ−１）スキャン時点において運動推定部１６で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）のデータと、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）のデータとを、参照する。これにより、選別部１７は、ｎスキャン時点において、追尾代表点Ｐが存在していると推定される推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）の座標データを取得する。選別部１７は、当該推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）を中心とする、選別領域Ｓ１（ｎ）を設定する。この選別領域Ｓ１（ｎ）は、例えば、上記推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）を中心とする、円状の領域である。通常、物標は複数存在する。したがって、上記選別領域Ｓ１（ｎ）には、複数のエコー像が存在している可能性がある。本実施形態では、選別領域Ｓ１（ｎ）には、追尾代表点Ｐ１ｄ（ｎ），Ｐ２ｄ（ｎ）が存在している。この場合でも、追尾処理部１３は、追尾処理を継続する必要がある。そこで、関連付け部１８は、関連付け処理を行うように構成されている。

関連付け部１８は、上記選別領域Ｓ１（ｎ）内に存在する１つ又は複数の物標エコー像の追尾代表点Ｐのなかから、追尾物標２００の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）を特定する。具体的には、関連付け部１８は、（ｎ−１）スキャン時点において運動推定部１６で算出された、追尾代表点Ｐ１の推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）の座標を参照する。この推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）は、（ｎ−１）スキャン時点において運動推定部１６で算出されている。この推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）は、（ｎ−１）スキャン時点において、追尾代表点Ｐ１が存在すると推定された位置である。関連付け部１８は、上記推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）の座標に最も近い座標に存在する点を、追尾代表点Ｐ１の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）であると判定する。関連付け部１８は、当該観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）の座標を特定するデータを、運動推定部１６へ出力する。

運動推定部１６は、追尾フィルタ処理（第１フィルタ処理）を行うように構成されている。この追尾フィルタ処理に用いられる追尾フィルタとして、α−βフィルタ、カルマン・フィルタ等を例示することができる。追尾フィルタ処理について説明すると、運動推定部１６は、関連付け部１８において特定された観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）の座標と、（ｎ−１）スキャン時点における追尾フィルタ処理の結果と、を参照する。これにより、運動推定部１６は、追尾代表点Ｐ１について、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）と、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ）と、推定速度ベクトルＶ１（平滑速度ベクトル）（ｎ）と、を算出する。

平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、ｎスキャン時点における追尾フィルタ処理の基準位置として用いられる。また、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ）は、（ｎ＋１）スキャン時点において、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１が到達していると推定される位置を示す。また、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）は、ｎスキャン時点における追尾代表点Ｐ１の速度ベクトルを推定したベクトルを示す。

図４は、追尾処理部１３での処理に関して説明するための模式図である。図４では、Ｘ−Ｙ座標系を示している。図４では、座標のＸ軸方向は、東西方向を示しており、Ｙ軸方向は、南北方向を示している。また、図４では、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１の平滑位置の航跡ＲＴ１を示している。

図１及び図４を参照しながら説明すると、運動推定部１６は、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ）、及び推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出に際して、所定の第１フィルタ係数Ｃ１を用いる。この第１フィルタ係数Ｃ１は、（ｎ−１）スキャン時点で算出された推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）のデータに、ｎスキャン時点で観測された観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）のデータを関連付ける度合いを決定する値である。この第１フィルタ係数Ｃ１は、ｎスキャン時点での平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）を決定するための値でもある。第１フィルタ係数Ｃ１は、運動推定部１６での追尾フィルタ処理において、追尾物標２００の変針運動を迅速に反映させる度合いを決定する係数でもある。尚、この場合の変針とは、追尾物標２００の船首方位を変化させることをいう。当該旋回運動の一例として、右旋回運動と、左旋回運動とを挙げることができる。本実施形態では、第１フィルタ係数Ｃ１は、複数種類用意されており、追尾処理装置３のメモリ（図示せず）に格納されている。

運動推定部１６の処理について、より具体的に説明すると、運動推定部１６は、（ｎ−１）スキャン時点において、追尾代表点Ｐ１の平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ−１）、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）、及び推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）を算出する。次いで、運動推定部１６は、ｎスキャン時点において、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）を算出する。この平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）の座標は、上記推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）と、追尾代表点Ｐ１の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）と、を結ぶ線分ＬＳ１上に位置する。第１フィルタ係数Ｃ１がゼロの場合、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）と一致する。また、第１フィルタ係数Ｃ１が小さいほど、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）の近くに設定される。また、第１フィルタ係数Ｃ１が大きいほど、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）に近く設定される。第１フィルタ係数Ｃ１が１の場合、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）と一致する。尚、本実施形態では、０＜Ｃ１＜１に設定される。第１フィルタ係数Ｃ１は、Ｘ軸方向の座標、Ｙ軸方向の座標、Ｘ軸方向の速度、及びＹ軸方向の速度のそれぞれに対応する係数ベクトルとして表される。

上記の構成によると、第１フィルタ係数Ｃ１が小さいほど、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）に近くなる。このため、運動推定部１６での算出結果は、平滑化された度合いが大きくなり、追尾物標２００の観測誤差に起因するばらつき量が小さくなる。但し、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１の変針運動を運動推定部１６の演算結果に反映させる際の応答は、第１フィルタ係数Ｃ１が小さいほど、遅くなる。

一方、第１フィルタ係数Ｃ１が大きいほど、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ）は、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）に近くなる。このため、運動推定部１６は、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１の変針運動を、追尾フィルタ処理において、応答性よく反映できる。このため、追尾処理部１３は、変針運動を伴う追尾物標２００への追従性を高めることができ、結果として、追尾物標２００と、他の物標とを間違えて検出することを抑制できる。よって、追尾処理部１３は、追尾物標２００を、確実に捕捉し続けることができる。但し、第１フィルタ係数Ｃ１が大きいほど、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）について、スキャン時点毎の変動量が大きくなってしまう。本実施形態では、運動推定部１６は、上記の応答性を重視し、第１フィルタ係数Ｃ１を、比較的大きな値に設定する。但し、運動推定部１６は、この第１フィルタ係数Ｃ１を変更可能に構成されている。第１フィルタ係数Ｃ１の設定の詳細は、後述する。

運動推定部１６は、追尾フィルタ処理の結果を特定するデータを、選別部１７へ出力する。選別部１７では、当該データは、（ｎ＋１）スキャン時点における選別処理に用いられる。また、運動推定部１６は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を特定するデータを、表示用ベクトルデータ生成部１４へ出力する。

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、追尾物標２００に関する表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出する。表示用ベクトルデータ生成部１４は、算出した表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）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。尚、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）とは、表示器４に表示するベクトルのことをいう。表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、追尾処理部１３での追尾フィルタ処理には用いられない。

表示用ベクトルデータ生成部１４は、マニューバ検出部１９と、速度ベクトル平滑部（表示用処理部）２０と、を有している。

図５は、マニューバ検出部１９における処理を説明するための、模式図である。図５では、Ｘ−Ｙ座標系を示している。図５では、座標のＸ軸方向は、東西方向を示しており、Ｙ軸方向は、南北方向を示している。

図１及び図５に示すように、マニューバ検出部１９は、追尾物標２００の変針の有無を検出するように構成されている。マニューバ検出部１９は、運動推定部１６に接続されている。マニューバ検出部１９は、追尾代表点Ｐ１の平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ−１）のデータと、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）のデータとを、運動推定部１６から読み出す。次いで、マニューバ検出部１９は、ｎスキャン時点における、追尾代表点Ｐの観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）のデータを、運動推定部１６から読み出す。

次いで、マニューバ検出部１９は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）に対する、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）の関係を判定する。推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）に対して、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）が右側に位置している場合、マニューバ検出部１９は、追尾代表点Ｐ１が右向きに変針していると判定する。図５では、追尾代表点Ｐ１が、右向きに変針している状態を示している。一方、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）に対して、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）が左側に位置している場合、マニューバ検出部１９は、追尾代表点Ｐ１が左向きに変針していると判定する。

運動推定部１６で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）には、追尾物標２００の実際の運動に対する応答遅れが生じる。このため、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）に対する観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）の位置を判定することにより、追尾物標２００の変針方向を判定することができる。尚、上記の変針方向の判定は、外積計算を用いることで、実現できる。追尾代表点Ｐの変針判定の詳細は、後述する。

また、マニューバ検出部１９は、追尾代表点Ｐ１の運動状態に応じて、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を設定するように構成されている。変針確度Ａｃｃ（ｎ）とは、追尾代表点Ｐが変針運動を行っている確度を特定するための変数である。変針確度Ａｃｃ（ｎ）の設定の詳細は、後述する。マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を特定するデータを、速度ベクトル平滑処理部２０へ出力する。

速度ベクトル平滑処理部２０は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を特定するデータに、速度ベクトル平滑処理（第２フィルタ処理）を施す。これにより、速度ベクトル平滑処理部２０は、表示器４での表示に用いられる表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出する。表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、表示器４に表示するためのベクトルである。

速度ベクトル平滑処理部２０における速度ベクトル平滑処理とは、（ｎ−１）スキャン時点において算出された表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）と、ｎスキャン時点において算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ）とを、第２フィルタ係数Ｃ２を用いて重み付けする処理である。本実施形態では、第２フィルタ係数Ｃ２は、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）のデータに、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）のデータを関連付ける度合いを決定する値である。

第２フィルタ係数Ｃ２は、第１フィルタ係数Ｃ１とは独立して設定されるように構成されている。速度ベクトル平滑処理部２０は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）に基づいて、第２フィルタ係数Ｃ２を設定するように構成されている。即ち、速度ベクトル平滑処理部２０は、追尾物標２００の変針の有無に応じて、第２フィルタ係数Ｃ２を変更可能に構成されている。第２フィルタ係数Ｃ２の設定の処理の流れの詳細は、後述する。

速度ベクトル平滑処理部２０が上記の速度ベクトル平滑処理を行う結果、ｎスキャン時点における表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、経時変化に伴う過度の変動を抑制される。

具体的には、速度ベクトル平滑処理部２０は、デジタルフィルタ処理を行う。デジタルフィルタとしての、低域通過側のフィルタの一実現方法として、巡回式デジタルフィルタ処理が挙げられる。当該フィルタ処理の一例を説明すると、速度ベクトル平滑処理部２０は、まず、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）と、第２フィルタ係数Ｃ２とを乗じる（第１乗算）。また、速度ベクトル平滑処理部２０は、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）と、第２フィルタ係数Ｃ２に関連する係数（１−Ｃ２）とを、乗じる（第２乗算）。次いで、速度ベクトル平滑処理部２０は、第１乗算の結果と、第２乗算の結果とを加算する（第３演算）。この加算結果が、ｎスキャン時点における、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）である。

尚、第２フィルタ係数Ｃ２の範囲は、０＜Ｃ２＜１であり、フィルタ係数Ｃ２，（１−Ｃ２）の総和は１である。本実施形態では、第２フィルタ係数Ｃ２の下限値Ｃ２ｍｉｎ＝０．０１に設定される。また、本実施形態では、第２フィルタ係数Ｃ２の上限値Ｃ２ｍａｘ＝０．９５に設定される。

速度ベクトル平滑処理部２０で上記の処理が行われる結果、第２フィルタ係数Ｃ２が小さいほど、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、ｎスキャン時点で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の影響を受け難い。このため、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、平滑化された度合いが大きくなり、経時変化に伴う変動が小さくされる。一方で、追尾物標２００の追尾代表点Ｐ１の変針運動を表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）に反映させる際の応答性は、第２フィルタ係数Ｃ２が小さいほど、低下する。

一方、第２フィルタ係数Ｃ２が大きいほど、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の変針運動について、より多く考慮された値となる。このため、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、追尾物標２００の運動状態を、より正確に表す値となる。しかしながら、この場合、表示器４に表示される表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）について、スキャン時点毎の変動量が大きくされる。本実施形態では、前述したように、速度ベクトル平滑処理部２０は、マニューバ検出部１９で判定された変針確度Ａｃｃ（ｎ）に応じて、第２フィルタ係数Ｃ２を変更可能に構成されている。

具体的には、本実施形態では、マニューバ検出部１９によって、追尾物標２００の直進運動が検出された場合、速度ベクトル平滑処理部２０は、第２フィルタ係数Ｃ２を、ゼロに近い比較的小さな値Ｃ２ｍｉｎ（直進時第２フィルタ係数）に設定する。一方、マニューバ検出部１９によって、追尾物標２００の変針運動が検出された場合、速度ベクトル平滑処理部２０は、第２フィルタ係数Ｃ２を、Ｃ２ｍｉｎよりも大きい値に設定する。速度ベクトル平滑処理部２０における、より詳細な処理は、後述する。

速度ベクトル平滑処理部２０は、算出した表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）のデータを、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、物標の表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）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、追尾物標２００の進行方向及び進行速度を確認することができる。

次に、追尾処理装置３における処理の流れの一例を説明する。具体的には、（１）運動推定部１６での処理の流れの一例と、（２）マニューバ検出部１９での処理の流れの一例と、（３）速度ベクトル平滑処理部２０での処理の流れの一例とを、順に説明する。尚、これら（１），（２），（３）の処理は、各スキャン時点において行われ、且つ、複数のスキャン時点において、繰り返し行われる。

まず、（１）運動推定部１６での処理の流れの一例を説明する。図６は、運動推定部１６での処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。追尾処理装置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。

以下では、図６に加えて、適宜、図１〜図５を参照しつつ説明する。まず、運動推定部１６は、第１フィルタ係数Ｃ１を設定し、その後、当該第１フィルタ係数Ｃ１を用いて、追尾フィルタ処理を行う（ステップＳ１０１）。第１フィルタ係数Ｃ１は、ｎスキャン時点で算出された予測位置Ｐ１ｅ（ｎ）に基づいて、追尾処理装置３のメモリから読み出される。尚、第１フィルタ係数Ｃ１は、（ｎ−１）スキャン時点で算出された予測位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）に基づいて、追尾処理装置３のメモリから読み出されてもよい。また、第１フィルタ係数Ｃ１は、一定の値であってもよい。

次に、運動推定部１６は、追尾フィルタ処理の結果を特定するデータを、選別部１７、及び表示用推定速度ベクトルデータ生成部１４へ出力する（ステップＳ１０２）。

次に、（２）マニューバ検出部１９での処理の流れの一例を説明する。図７は、マニューバ検出部１９での処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。まず、マニューバ検出部１９は、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ−１）を特定する座標データと、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）を特定するデータとを、運動推定部１６から読み出す（ステップＳ２０１）。次に、マニューバ検出部１９は、ｎスキャン時点における、追尾代表点Ｐ１の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）のデータを、運動推定部１６から読み出す（ステップＳ２０２）。

次に、マニューバ検出部１９は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）と、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）との関係に基づいて、追尾物標２００の変針の有無を判定する。具体的には、マニューバ検出部１９は、外積計算を行う（ステップＳ２０３）。この場合、まず、マニューバ検出部１９は、ベクトルＶ３（ｎ）を算出する。ベクトルＶ３（ｎ）の始点は、平滑位置Ｐ１ｓ（ｎ−１）であり、且つ、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）の始点である。ベクトルＶ３（ｎ）の終点は、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）である。次に、マニューバ検出部１９は、ベクトルＶ３（ｎ）と、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）との外積を算出する。

次いで、マニューバ検出部１９は、追尾代表点Ｐの変針方向を判定する（ステップＳ２０４）。具体的には、マニューバ検出部１９は、外積の計算結果が正の値であるか、負の値であるかを判定する。例えば、外積の計算結果が正の値である場合（ステップＳ２０４でＹＥＳ）、追尾物標２００の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）に対して左側に位置していることとなる。この場合、マニューバ検出部１９は、変数ε＝１に設定する（ステップＳ２０５）。

一方、外積の計算結果が負の値である場合（ステップＳ２０４でＮＯ）、追尾物標２００の観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）は、図５に示すように、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）の右側に位置していることとなる。この場合、マニューバ検出部１９は、変数ε＝−１に設定する（ステップＳ２０６）。

尚、前述したように、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）には、誤差が生じる。この誤差等が存在する結果、追尾物標２００が変針運動していない場合であっても、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）上に存在する可能性が低い。したがって、上記外積の計算結果がゼロの場合は、考慮しなくても実質的に問題はない。但し、上記外積計算の結果がゼロの場合、マニューバ検出部１９は、変数εを、１又は−１に設定してもよい。

次に、マニューバ検出部１９は、変針方向に変化が生じているか否かを判定する（ステップＳ２０７）。具体的には、マニューバ検出部１９は、（ｎ−１）スキャン時点におけるステップＳ２０５又はステップＳ２０６で設定した変数εと、ｎスキャン時点におけるステップＳ２０５又はステップＳ２０６で設定した変数εとを、比較する。

連続した２つの上記スキャン時点における変数εが同じである場合（ステップＳ２０７でＹＥＳ）、即ち、変数εの符号に変化が無い場合、マニューバ検出部１９は、追尾物標２００が変針しており、且つ、変針方向に変化が無いと判定する。この場合、マニューバ検出部１９は、変針状態に応じた変針確度Ａｃｃ（ｎ）を設定する（ステップＳ２０８）。尚、変針確度Ａｃｃ（ｎ）は、追尾代表点Ｐ１が変針している確度を特定するための変数である。本実施形態では、マニューバ検出部１９は、−１≦Ａｃｃ（ｎ）≦１の範囲に設定する。

この場合、マニューバ検出部１９は、変針方向に変化が無いと判定された回数が多いほど、変針確度Ａｃｃ（ｎ）の絶対値が大きくなるように、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を設定する。本実施形態では、マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を、巡回式フィルタによって算出する。この巡回式フィルタは、（ｎ−１）スキャン時点において算出された変針確度Ａｃｃ（ｎ−１）と、ｎスキャン時点において設定された変数εとを、所定の係数γを用いて重み付け加算する。係数γは、第１フィルタ係数Ｃ１、第２フィルタ係数Ｃ２の何れに対しても独立して設定されている。

マニューバ検出部１９での巡回式フィルタの処理の一例を説明すると、マニューバ検出部１９は、まず、（ｎ−１）スキャン時点で算出された変針確度Ａｃｃ（ｎ−１）と、係数γとを、乗じる（第１乗算）。また、速度ベクトル平滑処理部２０は、ｎスキャン時点で設定された変数εと、係数γに関連する係数（１−γ）とを乗じる（第２乗算）。次いで、マニューバ検出部１９は、第１乗算の演算結果と、第２乗算の演算結果とを加算する（第３演算）。この加算結果が、ｎスキャン時点における、追尾物標２００の変針確度Ａｃｃ（ｎ）である。

尚、係数γの範囲は（０＜γ＜１）であり、係数γ，（１−γ）の総和は１である。マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）の算出結果の絶対値が１を超えている場合、当該絶対値を、１に設定する。

次いで、マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を特定するデータを、速度ベクトル平滑処理部２０へ出力する（ステップＳ２０９）。

一方、（ｎ−１）スキャン時点において設定された変数εと、ｎスキャン時点において設定された変数εとが異なっている場合、即ち、εの符号が異なっている場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、マニューバ検出部１９は、ｎスキャン時点において追尾物標２００が直進運動していると判定する。この場合、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ−１），Ｐ１ｄ（ｎ）の観測誤差等に起因して、観測位置Ｐ１ｄが、対応する推定速度ベクトルＶ１に対して、左右に交互に現れることとなる。

この場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を、ゼロに設定する（ステップＳ２１０）。次いで、マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を特定するデータを、速度ベクトル平滑処理部２０へ出力する（ステップＳ２０９）。

次に、（３）速度ベクトル平滑処理部２０での処理の流れの一例を説明する。図８は、速度ベクトル平滑処理部２０での処理の流れの一例を説明するためのフローチャートである。まず、速度ベクトル平滑処理部２０は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を特定するデータと、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を特定するデータとを、マニューバ検出部１９から読み出す（ステップＳ３０１）。

次に、速度ベクトル平滑処理部２０は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）に応じて、第２フィルタ係数Ｃ２を設定する（ステップＳ３０２）。第２フィルタ係数Ｃ２は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）の絶対値が大きいほど、大きくなるように設定される。より具体的には、変針確度Ａｃｃ（ｎ）≠ゼロである場合には、速度ベクトル平滑処理部２０は、第２フィルタ係数Ｃ２を、変針確度Ａｃｃ（ｎ）の絶対値と同じ値に設定する（ステップＳ３０２）。但し、変針確度Ａｃｃ（ｎ）が、第２フィルタ係数Ｃ２ｍａｘを超えている場合、速度ベクトル平滑処理部２０は、第２フィルタ係数Ｃ２＝Ｃ２ｍａｘに設定する。一方、変針確度Ａｃｃ（ｎ）＝ゼロである場合、速度ベクトル平滑処理部２０は、第２フィルタ係数Ｃ２を、第２フィルタ係数Ｃ２の最低値Ｃ２ｍｉｎに設定する（ステップＳ３０２）。

次いで、速度ベクトル平滑処理部２０は、速度ベクトル平滑処理を行うことで、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出する（ステップＳ３０３）。即ち、速度ベクトル平滑処理部２０は、ｎスキャン時点において設定された第２フィルタ係数Ｃ２と、第２フィルタ係数Ｃ２に関連する係数（１−Ｃ２）と、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）のデータと、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）のデータと、を用いて、速度ベクトル平滑処理を施す。これにより、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）が算出される（ステップＳ３０３）。

速度ベクトル平滑処理部２０は、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を特定するデータを、表示器４へ出力する（ステップＳ３０４）。これにより、表示器４には、追尾物標２００の表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）が、表示される。

以上説明したように、追尾処理装置３によると、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出に用いられる第１フィルタ係数Ｃ１と、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）の算出に用いられる第２フィルタ係数Ｃ２とは、互いに独立して設定される。これにより、追尾物標２００の運動に対する応答性が高い態様で、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を、より正確に算出できる。更に、表示器４において、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）が不安定な態様で表示されることを抑制できる。このように、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出に要求される条件と、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）の算出に要求される条件が相反していていても、双方の条件を満たすことができる。

また、追尾処理装置３によると、速度ベクトル平滑処理部２０は、運動推定部１６で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を用いて、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出する。このため、計算負荷の高い演算（追尾フィルタ処理）を、表示用ベクトルデータ生成部１４で行う必要が無い。よって、追尾処理装置３における計算負荷は、小さくて済む。

以上より、追尾物標２００の推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を、より正確に算出することができ、且つ表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を安定した態様で表示させることができ、且つ、計算負荷が小さくて済む、追尾処理装置３を実現できる。

また、追尾処理装置３によると、第１フィルタ係数Ｃ１は、推定位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）を特定するデータに、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）を特定するデータを関連付ける度合いを決定する値である。これにより、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出の際に、ｎスキャン時点での観測結果を反映させる度合いを、第１フィルタ係数Ｃ１の設定によって、容易に決定できる。

また、追尾処理装置３によると、速度ベクトル平滑処理部２０は、追尾物標２００の変針の有無に応じて、第２フィルタ係数Ｃ２を変更可能に構成されている。これにより、速度ベクトル平滑処理部２０は、追尾物標２００の運動状態に応じて、適切な第２フィルタ係数Ｃ２を設定することができる。

また、追尾処理装置３によると、第２フィルタ係数Ｃ２は、（ｎ−１）スキャン時点で算出された表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）を特定するデータに、ｎスキャン時点で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を特定するデータを関連付ける度合いを決定する値である。このような構成とすることにより、第２フィルタ係数Ｃ２が小さくなるに従い、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、過去の表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ−１）の影響を強く受けることとなる。その結果、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の影響を受け難い。よって、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、不要な変動が抑制された態様で、表示器４に表示される。一方、第２フィルタ係数Ｃ２が大きくなるに従い、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）は、ｎスキャン時点で算出された推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の影響を強く受けることとなる。よって、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出結果を、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）において、より多く反映させることができる。その結果、追尾物標２００の運動の変化に対して、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を、より応答性のよい値にできる。

より具体的には、速度ベクトル平滑処理部２０は、追尾物標２００の変針が検出されていない場合の第２フィルタ係数Ｃ２を、追尾物標２００の変針が検出された場合の第２フィルタ係数Ｃ２よりも小さく設定する。これにより、追尾物標２００が直進運動をしている場合、即ち、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を変動させる必要がない場合には、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）の不要な変動を抑制できる。一方、追尾物標２００が変針運動をしている場合には、推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を、上記の変針運動に合わせて、応答性よく変動させることができる。

また、追尾処理装置３によると、マニューバ検出部１９は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ−１）と、観測位置Ｐ１ｄ（ｎ）との関係に基づいて、追尾物標２００が変針しているか否かを判定する。このような簡易な構成により、追尾物標２００の変針の検出における計算負荷を、小さくすることができる。

より具体的には、運動推定部１６は、連続する（ｎ−１）スキャン時点及びｎスキャン時点のそれぞれにおいて、ベクトルＶ３と、推定速度ベクトルＶ１との外積を算出する。そして、マニューバ検出部１９は、連続する複数の上記スキャン時点において、外積の算出結果の符号が異なっている場合、追尾物標２００は直進していると判定する。このように、外積計算を用いた簡易な判定により、追尾物標２００が直進運動していることを判定できる。

また、マニューバ検出部１９は、連続する上記複数の時点において、外積の算出結果の符号が同じである場合、追尾物標２００は変針していると判定する。このように、外積計算を用いた簡易な判定により、追尾物標２００が変針運動していることを判定できる。

また、追尾処理装置３によると、速度ベクトル平滑処理部２０は、追尾物標２００の変針確度Ａｃｃ（ｎ）に応じて、第２フィルタ係数Ｃ２を設定する。このように、追尾物標２００の変針確度Ａｃｃ（ｎ）に合わせて、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出することができる。

より具体的には、変針確度Ａｃｃ（ｎ）が大きいほど、ｎスキャン時点での第２フィルタ係数Ｃ２を大きくしている。即ち、追尾物標２００について、変針運動の継続時間が長いほど、第２フィルタ係数Ｃ２を大きくしている。これにより、追尾物標２００の変針運動がより多く考慮された、正確な表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を算出できる。この場合、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）と、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）とは、より近い値となる。一方、変針確度Ａｃｃ（ｎ）がゼロの場合には、第２フィルタ係数Ｃ２は、設定上の最小値Ｃ２ｍｉｎに設定される。即ち、追尾物標２００が直進運動している場合には、第２フィルタ係数Ｃ２を設定上の最小値としている。これにより、追尾物標２００の直進運動がより多く考慮された態様で、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を正確に算出できる。

ここで、例えば、追尾代表点の観測位置と、予測位置との誤差が所定のしきい値以上である場合に、追尾物標が変針運動していると判定する構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、アンテナに、ぶれ運動（揺れ）が生じている場合、又は、自船が時化の環境下にある場合等に、上記の誤差が大きくなってしまう。このため、追尾物標の変針を高い精度で検出することが難しい。

これに対し、追尾処理装置３によると、上記の外積計算に基づいて、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を算出している。そして、変針確度Ａｃｃ（ｎ）に基づいて、第２フィルタ係数Ｃ２を設定している。このような構成によると、アンテナ５にぶれが生じている場合、又は、自船１００が時化の環境下にある場合等でも、追尾物標２００の変針を、高い精度で検出することが可能となる。その結果、悪天候下でも、速度ベクトル平滑処理部２０は、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）を、より正確に算出することができる。

また、例えば、前述の特許文献１，２に記載の追尾装置では、第１運動推定手段におけるフィルタ係数と、第２運動推定手段におけるフィルタ係数は、それぞれ、固定されている。このため、追尾装置において設定できるフィルタ係数は、２種類に限られる。その結果、極端に大きな変針速度で追尾物標が変針した場合には、当該追尾物標の運動を応答性よく追尾することができない。また、追尾物標の観測に関して、予想以上の観測誤差が生じた場合に、当該観測誤差を低減する処理に限界がある。また、第１運動推定手段のフィルタ係数と、第２運動推定手段のフィルタ係数との間の最適な関係を設定することは、容易ではない。即ち、フィルタ係数の最適な設定のための作業が複雑になってしまう。

これに対し、追尾処理装置３によると、第１フィルタ係数Ｃ１及び第２フィルタ係数Ｃ２は、それぞれ、広い範囲で自由に変更可能に設定されている。したがって、これらのフィルタ係数Ｃ１，Ｃ２の設定の自由度が高い。したがって、追尾処理装置３によると、上記特許文献１，２に記載の追尾装置に関する不具合が生じずに済む。

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）上述の実施形態では、マニューバ検出部が、追尾物標の変針運動を検出する構成を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、マニューバ検出部は、直進運動している追尾物標の速度変化（変速）の有無を検出してもよい。この場合、マニューバ検出部は、推定速度ベクトルと直交し、且つ、当該推定速度ベクトルの先端を始点とするベクトル（直交ベクトル）を算出する。また、マニューバ検出部は、直交ベクトルの原点と、追尾物標の観測位置とを通るベクトルを算出し、当該ベクトルと、上記直交ベクトルとの外積を算出する。この外積の符号を判定することにより、追尾物標の変速の有無を判定することができる。

（２）また、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）の算出の際には、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）について、Ｘ方向成分と、Ｙ方向成分とに分けて、速度ベクトル平滑処理を行ってもよい。また、表示用推定速度ベクトルＶ２（ｎ）について、方位成分と、速度成分とに分けて、速度ベクトル平滑処理を行ってもよい。

（３）また、上述の実施形態において、アンテナ角度の方向における観測誤差について、より具体的な配慮をした構成を採用してもよい。

（４）上述の実施形態では、物標エコー像についての中心点を追尾代表点として用いる形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、物標エコー像のうち、自船に対して最も近い点である最前縁点等を、追尾代表点として用いてもよい。

（５）上述の実施形態では、（ｎ−１）スキャン時点と、ｎスキャン時点とにおいて、変数εの符号が異なっている場合（ステップＳ２０７でＮＯ）、マニューバ検出部１９は、変針確度Ａｃｃ（ｎ）を、一律にゼロに設定する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。例えば、この場合において、変針確度Ａｃｃ（ｎ）は、ステップＳ２０７でＮＯと判定される毎に、徐々にゼロに近くなるように構成されていてもよい。

（６）上述の実施形態では、第１フィルタ係数Ｃ１は、予測位置Ｐ１ｅ（ｎ）又は予測位置Ｐ１ｅ（ｎ−１）に基づいて設定される形態と、一定値である形態と、を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。

例えば、運動推定部１６は、アンテナ５の位置と追尾物標２００の位置との相対位置に変化が無い場合に、第１フィルタ係数Ｃ１を変化させないように構成されていてもよい。これにより、運動推定部１６は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を、より安定した態様で算出することができる。その結果、運動推定部１６は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を、より正確に算出することができる。

この場合において、運動推定部１６は、アンテナ５の位置と、追尾物標２００の位置と、の相対位置の変化に応じて、第１フィルタ係数Ｃ１を変更可能に構成されていてもよい。これにより、運動推定部１６は、追尾物標２００の推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の算出に適した第１フィルタ係数Ｃ１を設定できる。その結果、運動推定部１６は、追尾物標２００の推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を、追尾物標２００の運動に対して応答性よく算出することが可能となる。また、運動推定部１６は、推定速度ベクトルＶ１（ｎ）の誤差が小さくなるように推定速度ベクトルＶ１（ｎ）を算出することが可能となる。

（７）上述の実施形態では、表示用ベクトルデータ生成部が、マニューバ検出部を有する形態を例に説明した。しかしながら、この通りでなくてもよい。マニューバ検出部は、省略されていてもよい。この場合、速度ベクトル平滑処理部は、追尾物標の変針運動とは無関係に、表示用推定速度ベクトルを算出することができる。よって、追尾処理装置における演算量を、より少なくできる。

（８）上述の実施形態では、追尾処理装置が、船舶用の追尾処理装置である形態を例に説明した。しかしながら、本発明は、船舶用の追尾処理装置に限らず、他の物標用の追尾処理装置として適用することができる。

本発明は、物標の追尾に用いられる追尾処理装置、及び追尾処理方法として、広く適用することができる。

３ 追尾処理装置
１５ 捕捉処理部
１６ 運動推定部
２０ 速度ベクトル平滑処理部（表示用処理部）
２００ 追尾物標（追尾対象として選択された物標）
Ｃ１ 第１フィルタ係数
Ｃ２ 第２フィルタ係数
Ｐ１ｄ 観測位置（捕捉された位置）
Ｖ１ 推定速度ベクトル
Ｖ２ 表示用推定速度ベクトル

Claims (9)

1. 追尾対象として選択された物標の位置を捕捉するための、捕捉処理部と、
   捕捉された前記位置を特定するデータを用いて、前記物標の追尾に用いられる、当該物標の推定速度ベクトルを算出するための第１フィルタ処理を行う、運動推定部と、
   前記推定速度ベクトルを特定するデータに第２フィルタ処理を行うことで、表示器の表示に用いられる表示用推定速度ベクトルを算出する、表示用処理部と、
   前記物標の変針の有無を検出するためのマニューバ検出部と、
   を備え、
   前記第１フィルタ処理に用いられる第１フィルタ係数と、前記第２フィルタ処理に用いられる第２フィルタ係数とは、互いに独立して設定され、
   前記表示用処理部は、前記変針の有無に応じて、前記第２フィルタ係数を変更可能に構成され、
   前記運動推定部は、所定の第１時点において、前記推定速度ベクトルを算出し、
   前記マニューバ検出部は、前記推定速度ベクトルの始点と、前記第１時点よりも後の時点における前記物標の前記位置と、を結ぶ所定のベクトルを算出し、且つ、当該所定のベクトルと、前記推定速度ベクトルとの外積を算出し、
   前記マニューバ検出部による前記外積の算出は、複数の時点において行われるように構成され、
   前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が同じである場合、前記物標は変針していると判定することを特徴とする、追尾処理装置。
2. 請求項１に記載の追尾処理装置であって、
   前記捕捉処理部は、前記物標を特定する信号を受信するための受信装置に接続されるように構成されており、
   前記運動推定部は、前記受信装置の位置と、前記物標の前記位置と、の相対位置に変化が無い場合には、前記第１フィルタ係数を変化させないように構成されていることを特徴とする、追尾処理装置。
3. 請求項２に記載の追尾処理装置であって、
   前記運動推定部は、前記受信装置の位置と、前記物標の前記位置と、の相対位置の変化に応じて、前記第１フィルタ係数を変更可能であることを特徴とする、追尾処理装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の追尾処理装置であって、
   前記運動推定部は、前記物標が到達すると推定される推定位置を算出するように構成されており、
   前記第１フィルタ係数は、前記推定位置を特定するデータに、前記捕捉処理部で捕捉された前記位置を特定するデータを関連付ける度合いを決定する値であることを特徴とする、追尾処理装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の追尾処理装置であって、
   前記第２フィルタ係数は、所定の第１時点で算出された前記表示用推定速度ベクトルを特定するデータに、前記第１時点よりも後の時点で算出された前記推定速度ベクトルを特定するデータを関連付ける度合いを決定する値であることを特徴とする、追尾処理装置。
6. 請求項５に記載の追尾処理装置であって、
   前記表示用処理部は、前記変針が検出されていない場合の前記第２フィルタ係数を、前記変針が検出された場合の前記第２フィルタ係数よりも、小さく設定することを特徴とする、追尾処理装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の追尾処理装置であって、
   前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が異なっている場合、前記物標は直進していると判定することを特徴とする、追尾処理装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載の追尾処理装置であって、
   前記マニューバ検出部は、連続する複数の前記時点における、前記外積の算出結果の符号に基づいて、前記物標の変針確度を算出し、
   前記表示用処理部は、前記変針確度に応じて前記第２フィルタ係数を設定することを特徴とする、追尾処理装置。
9. 追尾対象として選択された物標の位置を捕捉するための、捕捉処理ステップと、
   捕捉された前記位置を特定するデータを用いて、前記物標の追尾に用いられる、当該物標の推定速度ベクトルを算出するための第１フィルタ処理を行う、運動推定ステップと、
   前記推定速度ベクトルを特定するデータに第２フィルタ処理を行うことで、表示器の表示に用いられる表示用推定速度ベクトルを算出する、表示用処理ステップと、
   前記物標の変針の有無を検出するマニューバ検出ステップと、
   を含み、
   前記第１フィルタ処理に用いられる第１フィルタ係数と、前記第２フィルタ処理に用いられる第２フィルタ係数とは、互いに独立して設定され、
   前記表示用処理ステップでは、前記変針の有無に応じて、前記第２フィルタ係数を変更し、
   前記運動推定ステップでは、所定の第１時点において、前記推定速度ベクトルを算出し、
   前記マニューバ検出ステップでは、前記推定速度ベクトルの始点と、前記第１時点よりも後の時点における前記物標の前記位置と、を結ぶ所定のベクトルを算出し、且つ、当該所定のベクトルと、前記推定速度ベクトルとの外積を算出し、
   前記マニューバ検出ステップでの前記外積の算出は、複数の時点において行われ、
   前記マニューバ検出ステップでは、連続する複数の前記時点において、前記外積の算出結果の符号が同じである場合、前記物標は変針していると判定することを特徴とする、追尾処理方法。

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