JP7060441B2 - Radar device and target detection method - Google Patents
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Description
本発明は、レーダ装置および物標検出方法に関する。 The present invention relates to a radar device and a target detection method.
従来、将来速度予測値が閾値よりも大きく、かつ将来位置予測値が関心地域内にある場合に、処理負荷が小さいフィルタを用いて追尾処理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)。 Conventionally, a radar device that performs tracking processing using a filter having a small processing load when the future speed prediction value is larger than the threshold value and the future position prediction value is in the area of interest is known (for example, Patent Document). 1).
しかしながら、上記レーダ装置は、将来速度予測値が閾値よりも小さい場合には、処理負荷が大きいフィルタを用いて追尾処理を行うため、追尾処理を実行する際の処理負荷を低減する点において、改善の余地がある。 However, since the radar device performs tracking processing using a filter having a large processing load when the future speed prediction value is smaller than the threshold value, it is improved in that the processing load when executing the tracking processing is reduced. There is room for.
実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、処理負荷を低減するレーダ装置および物標検出方法を提供することを目的とする。 One aspect of the embodiment is made in view of the above, and an object thereof is to provide a radar device and a target detection method for reducing a processing load.
実施形態の一態様に係るレーダ装置は、検出部と、選択部と、設定部と、生成部とを備える。検出部は、周波数変調された送信波と物標による送信波の反射波とに基づいた周波数スペクトルにおいてピークとなる観測値を検出する。選択部は、観測値から物標に対応する対応観測値を選択する。設定部は、対応観測値と、前回の物標値から予測された予測値との差に基づいて、複数のフィルタの中から追尾フィルタを設定する。生成部は、追尾フィルタを用いて今回の物標値を生成する。 The radar device according to one embodiment includes a detection unit, a selection unit, a setting unit, and a generation unit. The detection unit detects the observed value that becomes the peak in the frequency spectrum based on the frequency-modulated transmission wave and the reflected wave of the transmission wave by the target. The selection unit selects the corresponding observation value corresponding to the target from the observation value. The setting unit sets a tracking filter from a plurality of filters based on the difference between the corresponding observation value and the predicted value predicted from the previous target value. The generation unit generates the target value of this time by using the tracking filter.
実施形態の一態様によれば、処理負荷を低減することができる。 According to one aspect of the embodiment, the processing load can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本願の開示するレーダ装置および物標検出方法の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。なお、以下では、レーダ装置1がFCM(Fast-Chirp Modulation)方式である場合を例に挙げて説明するが、レーダ装置1は、例えばFM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式といった他の方式であってもよい。
Hereinafter, embodiments of the radar device and the target detection method disclosed in the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to this embodiment. In the following, the case where the
まず、図1を用いて実施形態に係る物標検出方法の概要について説明する。図1は、実施形態に係る物標検出方法の概要を示す図である。 First, an outline of the target detection method according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing an outline of a target detection method according to an embodiment.
図1に示すように、レーダ装置1は、例えば、自車両MCのフロントグリル内等に搭載され、自車両MCの進行方向に存在する物標(例えば、先行車や、自転車や、人、ガードレールなどの静止物等)を検出する。なお、レーダ装置1の搭載箇所は、例えばフロントガラスやリアグリル、左右の側部(例えば、左右のドアミラー)等他の箇所に搭載されてもよい。なお、レーダ装置1は、車載レーダ装置以外の各種用途(例えば、飛行機や船舶の監視等)に用いられてもよい。
As shown in FIG. 1, the
レーダ装置1は、送信波SWと受信波RWとに基づいた周波数スペクトルにおいてピークとなる観測値を検出する(S1)。
The
観測値は、物標の状態ベクトルを示す値であり、物標までの距離や相対速度といった値が含まれる。なお、観測値は、瞬時値と呼ばれることもある。また、観測値には、ノイズが含まれることがある。 The observed value is a value indicating the state vector of the target, and includes values such as the distance to the target and the relative velocity. The observed value may be called an instantaneous value. In addition, the observed values may include noise.
レーダ装置1は、観測値から物標に対応する対応観測値を選択する(S2)。例えば、レーダ装置1は、観測値のうち、予測値から距離が最も小さい観測値を対応観測値として選択する。予測値は、前回のスキャンによって生成された前回の物標値の移動先として予測された値である。具体的には、レーダ装置1は、処理負荷が小さいαβフィルタを用いて予測値を算出する。
The
レーダ装置1は、対応観測値と予測値との差に基づいて、複数のフィルタの中から追尾フィルタを設定する(S3)。
The
例えば、レーダ装置1は、対応観測値と予測値との差が大きく、観測雑音のばらつきが大きい場合には、不規則動作を行う物標に対する追尾性能が優れたパーティクルフィルタを追尾フィルタとして設定する。
For example, in the
また、レーダ装置1は、対応観測値と予測値との差が小さく、観測雑音のばらつきが小さい場合には、処理負荷がパーティクルフィルタよりも小さいカルマンフィルタを追尾フィルタとして設定する。
Further, when the difference between the corresponding observed value and the predicted value is small and the variation in the observed noise is small, the
レーダ装置1は、追尾フィルタを設定した後は、設定した追尾フィルタを用いて物標値を生成する(S4)。
After setting the tracking filter, the
レーダ装置1は、対応観測値と、予測値との差に基づいて追尾フィルタを設定し、設定した追尾フィルタを用いて物標値を生成する。これにより、レーダ装置1は、物標に対する追尾性能を向上させるとともに、処理負荷を低減することができる。
The
次に、実施形態に係るレーダ装置1の構成について図2を参照し説明する。図2は実施形態に係るレーダ装置1の構成を示すブロック図である。なお、図2では、本実施形態の特徴を説明するために必要な構成要素のみを機能ブロックで表しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。
Next, the configuration of the
換言すれば、図2に図示される各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。例えば、各機能ブロックの分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。 In other words, each component shown in FIG. 2 is a functional concept and does not necessarily have to be physically configured as shown. For example, the specific form of distribution / integration of each functional block is not limited to the one shown in the figure, and all or part of it is functionally or physically distributed in any unit according to various loads and usage conditions. -It is possible to integrate and configure.
レーダ装置1は、送信部10と、受信部20と、生成部30と、処理部40とを備える。送信部10は、信号生成部11と、発振器12と、送信アンテナ13とを備える。
The
信号生成部11はノコギリ波状に電圧が変化する変調信号を生成し、発振器12に供給する。発振器12は、信号生成部11で生成された変調信号に基づいて、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ信号である送信信号STを所定期間Tc(以下、チャープ期間Tcと記載する)毎に生成して、送信アンテナ13へ出力する。
The signal generation unit 11 generates a modulated signal whose voltage changes in a sawtooth pattern and supplies it to the
送信アンテナ13は、発振器12からの送信信号STを送信波SWへ変換し、送信波SWを自車両MC(図1参照)の外部へ出力する。送信アンテナ13が出力する送信波SWは、チャープ期間Tc毎に、時間の経過に従って周波数が増加するチャープ波である。送信アンテナ13から自車両MCの前方に送信された送信波SWは、先行車などの物標で反射されて反射波となる。
The
受信部20は、アレーアンテナを形成する複数の受信アンテナ21を備える。各受信アンテナ21は物標からの反射波を受信波RWとして受信し、受信波RWを受信信号SRへ変換して生成部30へ出力する。なお、図2に示す受信アンテナ21の数は、4つであるが、3つ以下または5つ以上であってもよい。
The receiving
生成部30は、送信信号STと受信信号SRとからビート信号SBを生成する。生成部30は、複数のミキサ31と、複数のA/D変換部32とを備える。ミキサ31およびA/D変換部32は、受信アンテナ21毎に設けられる。
The
受信アンテナ21から出力された受信信号SRは、不図示の増幅器(例えば、ローノイズアンプ)で増幅された後にミキサ31へ入力される。ミキサ31は、送信信号STと受信信号SRとの一部をミキシングし不要な信号成分を除去してビート信号SBを生成し、A/D変換部32へ出力する。
The received signal SR output from the receiving
これにより、送信信号STの周波数fST(以下、送信周波数fSTと記載する。)と受信信号SRの周波数fSR(以下、受信周波数fSRと記載する。)との差となるビート周波数fSB(=fST-fSR)を有するビート信号SBが生成される。ミキサ31で生成されたビート信号SBは、A/D変換部32でデジタルの信号へ変換された後に処理部40に出力される。
As a result, the beat frequency f, which is the difference between the frequency f ST of the transmission signal ST (hereinafter referred to as the transmission frequency f ST ) and the frequency f SR of the reception signal SR (hereinafter referred to as the reception frequency f SR ). A beat signal SB having SB (= f ST −f SR ) is generated. The beat signal SB generated by the
図3は、送信周波数fSTと、受信周波数fSRと、ビート周波数fSBとの関係の一例を示す図である。図3に示すように、ビート信号SBは、チャープ波毎に生成される。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the transmission frequency f ST , the reception frequency f SR , and the beat frequency f SB . As shown in FIG. 3, the beat signal SB is generated for each chirp wave.
また、図3に示す例では、送信周波数fSTは、チャープ波毎に、基準周波数f0から時間に伴って傾きθ(=(f1-f0)/Tm)で増加し、最大周波数f1に達すると基準周波数f0に短時間で戻るノコギリ波状である。なお、送信周波数fSTは、チャープ波毎に基準周波数f0から最大周波数f1へ短時間で到達し、最大周波数f1から時間に伴って傾きθ(=(f0-f1)/Tm)で減少するノコギリ波状であってもよい。 Further, in the example shown in FIG. 3, the transmission frequency f ST increases with a slope θ (= (f1-f0) / Tm) from the reference frequency f0 with time for each chirp wave, and reaches the maximum frequency f1. It is a chirp wave that returns to the reference frequency f0 in a short time. The transmission frequency f ST reaches the maximum frequency f1 from the reference frequency f0 in a short time for each chirp wave, and decreases with a gradient θ (= (f0-f1) / Tm) from the maximum frequency f1 with time. It may be wavy.
図2に戻り、処理部40について説明する。処理部40は、送信制御部41と、信号処理部42と、記憶部43を備える。
Returning to FIG. 2, the
処理部40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、入出力ポート等を含むマイクロコンピュータや各種回路を含み、レーダ装置1全体を制御する。
The
マイクロコンピュータのCPUは、例えば、ROMに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、処理部40の送信制御部41および信号処理部42として機能する。なお、送信制御部41、信号処理部42の少なくともいずれか一つまたは全部を、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等のハードウェアで構成することもできる。
The CPU of the microcomputer functions as a
記憶部43は、履歴データ43aを記憶する。履歴データ43aは、信号処理部42が周期的に実行する物標の検出に係る一連の信号処理における処理データの履歴である。
The
また、記憶部43は、例えば、RAMやデータフラッシュに対応する。RAMやデータフラッシュは、履歴データ43aを記憶することができる。なお、処理部40は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。
Further, the
送信制御部41は、送信部10の信号生成部11を制御し、信号生成部11からノコギリ状に電圧が変化する変調信号を発振器12へ出力させる。これにより、時間の経過に従って周波数が変化する送信信号STが発振器12から送信アンテナ13へ出力される。
The
信号処理部42は、変換部44と、ピーク抽出部45と、距離・相対速度演算部46と、角度推定部47と、クラスタリング処理部48と、追尾処理部49とを備える。変換部44~クラスタリング処理部48は、検出部を構成する。
The
変換部44は、各A/D変換部32から出力されるビート信号SBに対してそれぞれ2次元高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)処理(以下、FFT処理と記載する。)を行う。
The
変換部44は、所定期間において生成部30によって受信アンテナ21毎に生成されるビート信号SBに対して2次元FFT処理を行うことで、ビート信号SBを距離および相対速度を示す周波数スペクトルへ変換する。そして、変換部44は、周波数スペクトルをピーク抽出部45へ出力する。
The
ここで、周知技術ではあるが、FCM方式のレーダ装置1における物標との距離および相対速度の検出原理について簡単に説明しておく。上述したように、送信信号STに基づく送信波SWは、送信アンテナ13から送信され、送信波SWが物標で反射して反射波となり、反射波が受信波RWとして受信アンテナ21で受信されて受信信号SRとして出力される。
Here, although it is a well-known technique, the principle of detecting the distance and the relative velocity to the target in the FCM
送信波SWが送信アンテナ13から送信されてから受信信号SRが出力されるまでの期間は、物標とレーダ装置1との間の距離に比例して増減し、ビート信号SBの周波数は、物標とレーダ装置1との間の距離(以下、物標との距離と記載する。)に比例する。
The period from the transmission of the transmission wave SW to the output of the reception signal SR increases or decreases in proportion to the distance between the target and the
このため、ビート信号SBに対してFFT処理を行うことで物標との距離に対応する周波数ビン(以下、距離ビンと記載する場合がある。)にピークが出現する。ピークが存在する距離ビンを特定することで、物標との距離を検出することができる。 Therefore, by performing the FFT process on the beat signal SB, a peak appears in the frequency bin (hereinafter, may be referred to as a distance bin) corresponding to the distance from the target. By specifying the distance bin where the peak exists, the distance to the target can be detected.
図4は、1つのビート信号SBに対してFFT処理を行った結果を示す図である。図4では、横軸を周波数として、縦軸をパワーの大きさとしている。図4に示す例では、距離ビンfr10にピークが出現しており、距離ビンfr10に対応する距離に物標が存在することを示す。 FIG. 4 is a diagram showing the result of performing FFT processing on one beat signal SB. In FIG. 4, the horizontal axis is the frequency and the vertical axis is the magnitude of the power. In the example shown in FIG. 4, a peak appears in the distance bin fr10, indicating that the target exists at the distance corresponding to the distance bin fr10.
ところで、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロである場合、受信信号SRにドップラ成分は生じず、各チャープ波に対応する受信信号SR間で位相は同じであるため、各ビート信号SBの位相も同じである。
By the way, when the relative speed between the target and the
一方、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロでない場合、受信信号SRにドップラ成分が生じ、各チャープ波に対応する受信信号SR間で位相が異なるため、時間的に連続するビート信号SB間にドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。
On the other hand, when the relative speed between the target and the
このように、物標とレーダ装置1との間の相対速度がゼロでない場合、ビート信号SB間において同一物標のピークにドップラ周波数に応じた位相の変化が現われる。そこで、各ビート信号SBをFFT処理して得られる周波数スペクトルを時系列に並べて2回目のFFT処理を行うことで、ドップラ周波数に対する周波数ビンにピークが出現する周波数スペクトルを得ることができる。ピークが出現した周波数ビン(以下、速度ビンと記載する場合がある。)を検出することで、物標との相対速度を検出することができる。
As described above, when the relative velocity between the target and the
図5は、時間的に連続するビート信号SBのFFT処理結果とビート信号SB間のピークの位相変化の一例を示す図である。図5に示す例では、距離ビンfr10にピークがあり、ピークの位相が変化していることを示している。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the phase change of the peak between the FFT processing result of the beat signal SB and the beat signal SB which are continuous in time. In the example shown in FIG. 5, there is a peak in the distance bin fr10, indicating that the phase of the peak is changing.
このように、ビート信号SBに対して2回のFFT処理を行い、ピークが存在する距離ビンおよび速度ビンを検出することで、物標との距離および相対速度を検出することができる。 In this way, by performing the FFT process twice on the beat signal SB and detecting the distance bin and the velocity bin in which the peak exists, the distance to the target and the relative velocity can be detected.
図2に戻り、ピーク抽出部45は、変換部44から入力される周波数スペクトルからパワーが所定値以上となるピークを観測値として抽出し、ピークに関する情報を距離・相対速度演算部46へ出力する。
Returning to FIG. 2, the
距離・相対速度演算部46は、ピーク抽出部45によって抽出されたピークの距離ビンおよび速度ビンの組み合わせに基づいて物標との距離および相対速度を算出する。
The distance / relative
角度推定部47は、所定の角度演算処理により、ピーク抽出部45において抽出されたピークの各距離ビンの信号から、同一距離ビンに存在する複数の物標についての情報を分離し、それら複数の物標それぞれの角度を推定する。
The
角度推定部47は、4つの受信アンテナ21の受信信号SRに基づく4つのビート信号SBの全ての周波数スペクトルにおいて同一ピーク周波数ビンの信号(以下、ピーク信号と記載する。)に注目し、それらピーク信号の位相情報に基づいて物標の角度を推定する。
The
角度推定部47における方位の推定は、例えば、ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques)、DBF(Digital Beam Forming)、または、MUSIC(Multiple Signal Classification)などの所定の方位推定方式を用いて行われる。
The directional estimation in the
角度推定部47は、最新のスキャンにおける観測値を、クラスタリング処理部48へ出力する。
The
クラスタリング処理部48は、例えば、距離が近い、および相対速度が近いといった所定の条件を満たす観測値を1つの物標に対応する観測値として検出する。
The
次に、追尾処理部49について図6を参照し説明する。図6は、追尾処理部49の構成を示すブロック図である。
Next, the
追尾処理部49は、追尾状態設定部50と、追尾処理設定部51と、第1フィルタ処理部52と、第2フィルタ処理部53と、第3フィルタ処理部54と、第4フィルタ処理部55とを備える。
The
追尾状態設定部50は、物標に対する追尾状態が、検定中航跡状態、または確定航跡状態であるか判定する。検定中航跡状態は、新規に登録された物標値(観測値)に対して追尾するべきかを検定している状態であり、仮追尾が行われる状態である。換言すれば、検定中航跡状態は、物標値が追尾対象であると確定される前の状態である。確定航跡状態は、物標値が物標に対応していると判定され、正式な追尾が行われる状態である。換言すれば、確定航跡状態は、物標値が追尾対象であると確定された状態である。
The tracking
追尾状態設定部50は、物標値に紐付けられた生存カウンタに基づいて追尾状態を判定する。生存カウンタは、物標値毎に設定される値である。
The tracking
生存カウンタは、新規に登録された物標値については、所定の初期値が設定される。そして、生存カウンタは、第1フィルタ処理部52による処理結果に基づいて加減される。 The survival counter is set to a predetermined initial value for the newly registered target value. Then, the survival counter is adjusted based on the processing result by the first filter processing unit 52.
例えば、処理結果によって観測値に対して相関性が取れた、換言すれば連続性がとれた物標値の生存カウンタは加算され、相関性が取れず外挿となった物標値の生存カウンタは減算される。 For example, the survival counter of the target value that is correlated with the observed value by the processing result, in other words, the survival counter of the target value that is continuous is added, and the survival counter of the target value that is extrapolated without correlation is added. Is subtracted.
追尾状態設定部50は、新規に登録された物標値の追尾状態を検定中航跡状態に設定する。追尾状態設定部50は、生存カウンタが予め設定された所定カウンタ値以上になると、追尾状態を確定航跡状態に設定する。所定カウンタ値は、予め設定された値であり、物標値が物標に対応していると判定可能な値である。例えば、所定カウンタ値は、数回連続して相関性が取れた場合に、生存カウンタが所定カウンタ値以上となるように設定される。これにより、追尾状態設定部50は、相関性が高い物標値の追尾状態を確定航跡状態に素早く移行させることができる。
The tracking
追尾状態設定部50は、生存カウンタが消去値以下になった物標値を消去する。すなわち、追尾状態設定部50は、生存カウンタが消去値以下になった物標値を、失探であると判定し、追尾対象から外す。消去値は、予め設定された値であり、初期値よりも小さい値、例えば、「0」である。
The tracking
追尾状態設定部50は、追尾状態が検定中航跡状態である物標値の生存カウンタが消去値以下になると、追尾状態を確定航跡状態とすることなく、物標値を消去する。これにより、レーダ装置1は、ノイズに対応する物標値を消去することができ、処理負荷を低減することができる。
When the survival counter of the target value whose tracking state is the track state under verification becomes equal to or less than the erased value, the tracking
追尾状態設定部50は、追尾状態を確定航跡状態に設定した後は、生存カウンタが所定カウンタ値よりも小さくなった場合であっても、追尾状態を確定航跡状態に維持する。なお、追尾状態設定部50は、追尾状態を確定航跡状態に設定した後であっても、生存カウンタが消去値以下になった場合には、物標値を消去する。これにより、レーダ装置1は、観測値に対して相関性が取れなくなった物標値を消去し、処理負荷を低減することができる。
After setting the tracking state to the definite wake state, the tracking
追尾処理設定部51は、追尾状態が検定中航跡状態から確定航跡状態に変更された物標値に対し、対応観測値と予測値との差に基づいて物標に対する追尾処理を設定する。追尾処理設定部51は、物標値が追尾対象であると確定された時に、対応観測値と予測値との差に基づいて追尾フィルタを設定する。追尾処理設定部51は、設定部を構成する。 The tracking processing setting unit 51 sets the tracking processing for the target value based on the difference between the corresponding observed value and the predicted value for the target value whose tracking state is changed from the in-testing track state to the confirmed track state. When the target value is determined to be the tracking target, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking filter based on the difference between the corresponding observed value and the predicted value. The tracking process setting unit 51 constitutes a setting unit.
具体的には、追尾処理設定部51は、詳しくは後述する第1フィルタ処理部52における第1追尾処理で用いられた対応観測値と予測値との差の平均値に基づいて追尾フィルタを設定する。これにより、追尾処理設定部51は、対応観測値と予測値との差のばらつきの影響を低減し、追尾フィルタを正確に設定することができ、追尾性能を向上させることができる。 Specifically, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking filter based on the average value of the difference between the corresponding observation value and the predicted value used in the first tracking processing in the first filter processing unit 52, which will be described in detail later. do. As a result, the tracking processing setting unit 51 can reduce the influence of the variation in the difference between the corresponding observed value and the predicted value, can set the tracking filter accurately, and can improve the tracking performance.
追尾処理設定部51は、平均値が第1所定値以下である場合には、追尾処理を第2追尾処理に設定する。第2追尾処理は、線形フィルタである線形カルマンフィルタを用いて物標値を生成する処理である。すなわち、追尾処理設定部51は、追尾フィルタを線形カルマンフィルタに設定する。第1所定値は、予め設定された値であり、観測雑音のばらつきが小さく、不規則な動作が少ない物標であると判定できる値である。 When the average value is equal to or less than the first predetermined value, the tracking process setting unit 51 sets the tracking process to the second tracking process. The second tracking process is a process of generating a target value by using a linear Kalman filter which is a linear filter. That is, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking filter to the linear Kalman filter. The first predetermined value is a preset value, and is a value that can be determined to be a target with little variation in observed noise and few irregular movements.
平均値が第1所定値以下である場合には、例えば、物標が車両であると推定される。なお、線形フィルタは、線形カルマンフィルタに限られず、例えば、αβフィルタであってもよく、処理負荷が小さいフィルタであればよい。 When the average value is equal to or less than the first predetermined value, it is presumed that the target is a vehicle, for example. The linear filter is not limited to the linear Kalman filter, and may be, for example, an αβ filter, and may be a filter having a small processing load.
追尾処理設定部51は、平均値が第1所定値よりも大きく、かつ第2所定値以下である場合には、追尾処理を第3追尾処理に設定する。第3追尾処理は、非線形フィルタである無香カルマンフィルタを用いて物標値を生成する処理である。すなわち、追尾処理設定部51は、追尾フィルタを無香カルマンフィルタに設定する。第2所定値は、第1所定値よりも大きく、予め設定された値である。第2所定値は、観測雑音のばらつきが大きく、不規則な動作が生じる可能性がある物標であると判定できる値である。 When the average value is larger than the first predetermined value and is equal to or less than the second predetermined value, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking process to the third tracking process. The third tracking process is a process of generating a target value by using an unscented Kalman filter which is a non-linear filter. That is, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking filter to the unscented Kalman filter. The second predetermined value is larger than the first predetermined value and is a preset value. The second predetermined value is a value that can be determined to be a target that has a large variation in observed noise and may cause irregular operation.
第2所定値は、予め設定された値であり、第1所定値よりも大きい値である。平均値が第1所定値よりも大きく、かつ第2所定値以下である場合には、例えば、物標が自転車であると推定される。なお、非線形フィルタは、無香カルマンフィルタに限られない。例えば、非線形フィルタは、拡張カルマンフィルタであってもよく、処理負荷がパーティクルフィルタよりも小さく、不規則な動作を行う可能性がある物標を追尾可能なフィルタであればよい。 The second predetermined value is a preset value, and is a value larger than the first predetermined value. When the average value is larger than the first predetermined value and equal to or less than the second predetermined value, it is presumed that the target is, for example, a bicycle. The non-linear filter is not limited to the unscented Kalman filter. For example, the non-linear filter may be an extended Kalman filter, and may be a filter that has a smaller processing load than the particle filter and can track a target that may perform irregular operation.
追尾処理設定部51は、平均値が第2所定値よりも大きい場合には、追尾処理を第4追尾処理に設定する。第4追尾処理は、非線形フィルタであるパーティクルフィルタを用いて物標値を生成する処理である。すなわち、追尾処理設定部51は、追尾フィルタをパーティクルフィルタに設定する。 When the average value is larger than the second predetermined value, the tracking process setting unit 51 sets the tracking process to the fourth tracking process. The fourth tracking process is a process of generating a target value by using a particle filter which is a non-linear filter. That is, the tracking processing setting unit 51 sets the tracking filter to the particle filter.
平均値が第2所定値よりも大きい場合には、例えば、物標が人であると推定される。パーティクルフィルタは、不規則な動作を行う可能性が高い物標を追尾可能なフィルタである。 When the average value is larger than the second predetermined value, it is presumed that the target is a person, for example. A particle filter is a filter that can track targets that are likely to behave irregularly.
なお、追尾処理設定部51は、追尾状態が検定中航跡状態である物標値については、追尾処理を第1追尾処理に設定する。第1追尾処理は、αβフィルタを用いて物標値を生成する処理である。 The tracking process setting unit 51 sets the tracking process to the first tracking process for the target value whose tracking state is the wake state during the verification. The first tracking process is a process of generating a target value using an αβ filter.
次に、第1フィルタ処理部52について図7を参照し説明する。図7は、第1フィルタ処理部52の構成を示すブロック図である。 Next, the first filter processing unit 52 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the first filter processing unit 52.
第1フィルタ処理部52は、予測処理部52aと、ゲーティング処理部52bと、連結処理部52cと、物標値生成部52dとを備える。
The first filter processing unit 52 includes a prediction processing unit 52a, a
第1フィルタ処理部52は、追尾状態が検定中航跡状態である物標値に対して第1追尾処理を行う。第1フィルタ処理部52は、線形フィルタであるαβフィルタを用いたフィルタ処理によって物標値を生成する。第1追尾処理で用いられるフィルタは、非線形フィルタよりも処理負荷が小さい線形フィルタである。第1追尾処理で用いられるフィルタは、レーダ装置1で用いられるフィルタの中で最も処理負荷が小さいフィルタである。なお、線形フィルタは、αβγフィルタや、線形カルマンフィルタであってもよい。αβフィルタは、検定中予測フィルタの一例である。
The first filter processing unit 52 performs the first tracking process on the target value whose tracking state is the track state during the verification. The first filter processing unit 52 generates a target value by filter processing using an αβ filter which is a linear filter. The filter used in the first tracking process is a linear filter having a smaller processing load than the non-linear filter. The filter used in the first tracking process is the filter having the smallest processing load among the filters used in the
予測処理部52aは、予測処理を行い、今回の予測値を予測する。具体的には、予測処理部52aは、検定中予測処理を行う。検定中予測処理は、追尾状態設定部50によって追尾状態が確定航跡状態に設定される前、すなわち、追尾状態が検定中航跡状態である場合に行われる予測処理である。換言すれば、検定中予測処理は、物標値が追尾対象であると確定する前に行われる予測処理である。予測処理部52aは、前回の物標値を前回の物標値の速度で観測間時間分(前回観測時点/今回観測時点間)移動させて今回の予測値を予測する。
The prediction processing unit 52a performs prediction processing and predicts the predicted value this time. Specifically, the prediction processing unit 52a performs prediction processing during the test. The in-verification prediction process is a prediction process performed before the tracking state is set to the definite track state by the tracking
ゲーティング処理部52bは、ゲーティング処理を行い、検出された観測値の一部を、対応観測値の候補から除外する。ゲーティング処理部52bは、予測値からの距離が、所定距離よりも大きい観測値を、対応観測値の候補から除外する。すなわち、ゲーティング処理部52bは、予測値からの距離が、所定距離以下の観測値を、対応観測値の候補とする。所定距離は、予め設定された距離であり、物票に対応する観測値が存在すると判定可能な最大距離である。
The
また、ゲーティング処理部52bは、前回の対応観測値と今回の観測値との相対速度差を算出し、相対速度差が所定速度差よりも大きい観測値を、対応観測値の候補から除外する。すなわち、ゲーティング処理部52bは、相対速度差が所定速度差以下の観測値を、対応観測値の候補とする。所定速度差は、予め設定された速度差であり、観測値がノイズに対応する観測値であると判定可能な速度差である。
Further, the
追尾対象となる物標が、例えば、一定の相対速度で移動している場合には、図8において実線で示すように、物標の相対速度は、誤差を含めて所定の速度幅内で変化する。図8は、追尾対象となる物標の相対速度の変化を示す図である。 When the target to be tracked is moving at a constant relative speed, for example, as shown by the solid line in FIG. 8, the relative speed of the target changes within a predetermined speed range including an error. do. FIG. 8 is a diagram showing changes in the relative speed of the target to be tracked.
これに対し、ノイズに対応する観測値は、図8において破線で示すように、相対速度の変化が大きく、所定の速度幅から外れて変化する。 On the other hand, as shown by the broken line in FIG. 8, the observed value corresponding to the noise has a large change in the relative speed and changes outside the predetermined speed range.
そのため、前回の対応観測値と今回の観測値との相対速度差が大きい観測値は、ノイズであると判定することができる。従って、ゲーティング処理部52bは、相対速度差が所定速度差よりも大きい観測値を、対応観測値の候補から除外することで、ノイズに対応する観測値を除外することができ、追尾性能を向上させることができる。
Therefore, it can be determined that the observed value having a large relative velocity difference between the previous corresponding observation value and the current observation value is noise. Therefore, the
さらに、ゲーティング処理部52bは、前回の対応観測値と今回の観測値との受信電力差、すなわちパワー差を算出し、受信電力差が所定電力差よりも大きい観測値を、対応観測値の候補から除外する。ゲーティング処理部52bは、受信電力差が所定電力差以下の観測値を、対応観測値の候補とする。所定電力差は、予め設定された電力差であり、観測値がクラッタに対応する観測値であると判定可能な電力差である。
Further, the
例えば、物標が自車両MCに対して近づいてくる場合には、図9において実線で示すように、物標の受信電力は、誤差を含めて所定の電力幅内で時間の経過とともに大きくなる。これに対して、地面などのクラッタの受信電力は、時間の経過に対して所定のクラッタ電力幅内で変化する。図9は、追尾対象となる物標の受信電力の変化を示す図である。 For example, when the target approaches the own vehicle MC, as shown by the solid line in FIG. 9, the received power of the target increases with the passage of time within a predetermined power range including an error. .. On the other hand, the received power of a clutter such as the ground changes within a predetermined clutter power range with the passage of time. FIG. 9 is a diagram showing changes in the received power of the target to be tracked.
そのため、前回の対応観測値と今回の観測値との受信電力差が大きい観測値は、クラッタであると判定することができる。従って、ゲーティング処理部52bは、受信電力差が所定電力差よりも大きい観測値を、対応観測値の候補から除外することで、クラッタに対応する観測値を除外することができ、追尾性能を向上させることができる。
Therefore, it can be determined that the observed value having a large difference in received power between the previous corresponding observation value and the current observation value is a clutter. Therefore, the
このように、ゲーティング処理部52bは、観測値の中から、上記条件に基づいて、追尾対象の物標に対応しない観測値を除外する。
In this way, the
連結処理部52cは、連結処理を行い、ゲーティング処理部52bによって除外されなかった観測値の中から、対応観測値を選択する。具体的には、連結処理部52cは、観測値と、予測値との差を算出する。そして、連結処理部52cは、差が最も小さい観測値、すなわち、観測値の中から、予測値に最も近い観測値を、対応観測値として選択する。連結処理部52cは、選択部を構成する。
The concatenation processing unit 52c performs concatenation processing and selects a corresponding observation value from the observation values not excluded by the
物標値生成部52dは、物標値生成処理を行い、対応観測値と予測値との差に所定のフィルタ定数を乗算した値を予測値に加算し、物標値を生成する。物標値生成部52dは、生成部を構成する。なお、対応観測値と予測値との差は、上記した追尾処理設定部51によって使用されるため、記憶部43に記憶される。
The target
次に、第2フィルタ処理部53について図10を参照し説明する。図10は、第2フィルタ処理部53の構成を示すブロック図である。
Next, the second
第2フィルタ処理部53は、予測処理部53aと、ゲーティング処理部53bと、連結処理部53cと、物標値生成部53dとを備える。
The second
第2フィルタ処理部53は、追尾状態が確定航跡状態である物標値に対して第2追尾処理を行う。第2フィルタ処理部53は、線形カルマンフィルタを用いたフィルタ処理によって物標値を生成する。
The second
第2フィルタ処理部53は、追尾状態が検定中航跡状態から確定航跡状態に変更された場合には、第1フィルタ処理部52によって生成された物標値を引き継いで追尾処理を行う。なお、第3フィルタ処理部54、および第4フィルタ処理部55においても、同様である。
When the tracking state is changed from the in-test track state to the definite track state, the second
予測処理部53aは、予測処理を行い、今回の予測値を予測する。具体的には、予測処理部53aは、確定予測処理を行う。確定予測処理は、追尾状態設定部50によって追尾状態が確定航跡状態に設定された後に行われる処理である。換言すれば、確定予測処理は、物標値の連続性がとれていると確定した後に行われる処理である。予測処理部53aは、前回の物標値を線形運動モデルである等速直線モデルなどに従って移動させて今回の予測値を予測する。
The
ゲーティング処理部53bは、ゲーティング処理を行い、第1フィルタ処理部52のゲーティング処理部52bと同様に、検出された観測値の一部を、対応観測値の候補から除外する。なお、ここでは、マハラノビス距離に基づいて観測値の一部を除外する。マハラノビス距離は、観測値、および予測値の複数のパラメータを用いて表される距離であり、観測値、および予測値に関する相関性から計算される統計的なばらつきを考慮した距離である。
The
連結処理部53cは、連結処理を行い、ゲーティング処理部53bによって除外されなかった観測値の中から、対応観測値を選択する。具体的には、連結処理部53cは、予測値に対してマハラノビス距離が最も小さい観測値を、対応観測値として選択する。連結処理部53cは、選択部を構成する。
The concatenation processing unit 53c performs concatenation processing and selects a corresponding observation value from the observation values not excluded by the
物標値生成部53dは、物標生成処理を行い、今回の観測値および前回の物標値双方に誤差が含まれると仮定し、前回の物標値を等速直線モデルに従って移動させた場合に、誤差が最小となる最適カルマンゲインを算出する。そして、物標値生成部53dは、対応観測値と予測値との差に最適カルマンゲインを乗算した値を予測値に加算し、物標値を生成する。物標生成部53dは、生成部を構成する。
When the target
次に、第3フィルタ処理部54について、図11を参照し説明する。図11は、第3フィルタ処理部54の構成を示すブロック図である。
Next, the third
第3フィルタ処理部54は、予測処理部54aと、ゲーティング処理部54bと、連結処理部54cと、物標値生成部54dとを備える。
The third
第3フィルタ処理部54は、追尾状態が確定航跡状態である物標値に対して第3追尾処理を行う。第3フィルタ処理部54は、無香カルマンフィルタを用いたフィルタ処理によって物標値を生成する。
The third
予測処理部54aは、予測処理、具体的には、確定予測処理を行い、今回の予測値を予測する。予測処理部54aは、前回の物標値を非線形モデルであり、急加減速・急旋回における状態遷移式を示す運動モデルに従って移動させて今回の予測値を予測する。
The
ゲーティング処理部54bは、ゲーティング処理を行い、第1フィルタ処理部52のゲーティング処理部52bと同様に、検出された観測値の一部を、対応観測値の候補から除外する。なお、ゲーティング処理部54bは、第2フィルタ処理部53のゲーティング処理部53bと同様に、マハラノビス距離に基づいて観測値の一部を除外する。
The gating processing unit 54b performs gating processing, and similarly to the
連結処理部54cは、連結処理を行い、ゲーティング処理部54bによって除外されなかった観測値の中から、対応観測値を選択する。具体的には、連結処理部54cは、予測値に対してマハラノビス距離が最も小さい観測値を、対応観測値として選択する。連結処理部54cは、選択部を構成する。 The concatenation processing unit 54c performs concatenation processing and selects a corresponding observation value from the observation values not excluded by the gating processing unit 54b. Specifically, the connection processing unit 54c selects the observation value having the smallest Mahalanobis distance with respect to the predicted value as the corresponding observation value. The connection processing unit 54c constitutes a selection unit.
物標値生成部54dは、物標生成処理を行い、今回の観測値および前回の物標値双方に誤差が含まれると仮定し、前回の物標値を運動モデルに従って移動させた場合に、誤差が最小となる最適カルマンゲインを算出する。そして、物標値生成部54dは、対応観測値と予測値との差に最適カルマンゲインを乗算した値を予測値に加算し、今回の物標値を生成する。物標生成部54dは、生成部を構成する。
The target
次に、第4フィルタ処理部55について、図12を参照し説明する。図12は、第4フィルタ処理部55の構成を示すブロック図である。 Next, the fourth filter processing unit 55 will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the fourth filter processing unit 55.
第4フィルタ処理部55は、予測処理部55aと、ゲーティング処理部55bと、割り当て部55cと、重み付け部55dと、リサンプリング部55eと、物標値生成部55fとを備える。
The fourth filter processing unit 55 includes a prediction processing unit 55a, a
第4フィルタ処理部55は、追尾状態が確定航跡状態である物標値に対して第4追尾処理を行う。第4フィルタ処理部55は、パーティクルフィルタを用いたフィルタ処理によって物標値を生成する。 The fourth filter processing unit 55 performs the fourth tracking process on the target value whose tracking state is the definite track state. The fourth filter processing unit 55 generates a target value by filter processing using a particle filter.
予測処理部55aは、予測処理、具体的には、確定予測処理を行い、今回の予測値を予測する。予測処理部55aは、前回の粒子データにおける分布状態から今回の粒子データにおける分布状態を予測する。具体的には、予測処理部55aは、前回の粒子データにおける確率密度関数に基づいて粒子をサンプリングし、前回の粒子データの速度に基づいて各粒子を移動させる。 The prediction processing unit 55a performs prediction processing, specifically, definite prediction processing, and predicts the predicted value this time. The prediction processing unit 55a predicts the distribution state in the current particle data from the distribution state in the previous particle data. Specifically, the prediction processing unit 55a samples particles based on the probability density function in the previous particle data, and moves each particle based on the velocity of the previous particle data.
ゲーティング処理部55bは、ゲーティング処理を行い、第1フィルタ処理部52のゲーティング処理部52bと同様に、検出された観測値の一部を、対応観測値の候補から除外する。なお、ゲーティング処理部55bは、第2フィルタ処理部53のゲーティング処理部53bと同様に、マハラノビス距離に基づいて観測値の一部を除外する。
The
割り当て部55cは、割り当て処理を行い、ゲーティング処理部55bによって除外されなかった観測値を、予測した今回の粒子データへ割り当てる。
The allocation unit 55c performs allocation processing, and allocates the observed values not excluded by the
重み付け部55dは、重み付け処理を行い、割り当てられた観測値に基づいて今回の粒子データそれぞれに対して重み付けを行う。重み付け部55dは、今回の粒子データのうち、観測値に近い粒子の重みを大きくし、今回の観測値から遠い粒子の重みを小さくする。 The weighting unit 55d performs weighting processing, and weights each of the current particle data based on the assigned observation value. The weighting unit 55d increases the weight of the particles close to the observed value in the particle data of this time, and decreases the weight of the particles far from the observed value of this time.
リサンプリング部55eは、リサンプリング処理を行い、今回の粒子データそれぞれの重みに基づいて粒子データを再配置(リサンプリング)する。リサンプリング部55eは、重みが小さい粒子データを観測値の近くへ移動させる。
The
物標値生成部55fは、物標生成処理を行い、リサンプリング部55eによって再配置された今回の粒子データの平均に基づいて物標値を生成する。物標値生成部55fは、確率密度関数の平均に基づいて物標値を生成する。なお、物標値生成部55fは、粒子データの各パラメータの中央値に基づいて物標値を生成してもよく、確率密度関数の重心に基づいて物標値を生成してもよい。物標生成部55fは、生成部を構成する。
The target
次に、実施形態に係る追尾状態設定処理について図13を参照し説明する。図13は、追尾状態設定処理を説明するフローチャートである。なお、ここでは、物標の追尾状態が検定中航跡状態であるものとする。また、この処理は、物標値毎に実行される。 Next, the tracking state setting process according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a flowchart illustrating the tracking state setting process. Here, it is assumed that the tracking state of the target is the wake state during the test. In addition, this process is executed for each target value.
レーダ装置1は、物標値の生存カウンタが消去値以下であるか否かを判定する(S10)。レーダ装置1は、生存カウンタが消去値以下である場合には(S10:Yes)、物標値を消去する(S11)。
The
レーダ装置1は、生存カウンタが消去値よりも大きい場合には(S10:No)、生存カウンタが所定カウンタ値以上であるか否かを判定する(S12)。
When the survival counter is larger than the erased value (S10: No), the
レーダ装置1は、生存カウンタが所定カウンタ値よりも小さい場合には(S12:No)、今回の処理を終了する。
When the survival counter is smaller than the predetermined counter value (S12: No), the
レーダ装置1は、生存カウンタが所定カウンタ値以上である場合には(S12:Yes)、追尾状態を確定航跡状態に設定する(S13)。そして、レーダ装置1は、追尾フィルタを設定する(S14)。
When the survival counter is equal to or higher than the predetermined counter value (S12: Yes), the
次に、実施形態に係る追尾フィルタ設定処理について、図14を参照し説明する。図14は、追尾フィルタ設定処理を説明するフローチャートである。 Next, the tracking filter setting process according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a flowchart illustrating the tracking filter setting process.
レーダ装置1は、第1フィルタ処理部52における処理で算出された対応観測値と、予測値との差の平均値が第1所定値以下であるか否かを判定する(S20)。レーダ装置1は、平均値が第1所定値以下である場合には(S20:Yes)、追尾フィルタを線形カルマンフィルタに設定する(S21)。
The
レーダ装置1は、平均値が第1所定値よりも大きい場合には(S20:No)、平均値が第2所定値以下であるか否かを判定する(S22)。レーダ装置1は、平均値が第2所定値以下である場合(S22:Yes)、すなわち、平均値が第1所定値よりも大きく、かつ第2所定値以下である場合には、追尾フィルタを無香カルマンフィルタに設定する(S23)。
When the average value is larger than the first predetermined value (S20: No), the
レーダ装置1は、平均値が第2所定値よりも大きい場合には(S22:No)、追尾フィルタをパーティクルフィルタに設定する(S24)。
When the average value is larger than the second predetermined value (S22: No), the
次に、実施形態に係る第1フィルタ処理部52によって実行される第1フィルタ処理について図15を参照し説明する。図15は、第1フィルタ処理を説明するフローチャートである。 Next, the first filter processing executed by the first filter processing unit 52 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart illustrating the first filter processing.
レーダ装置1は、予測処理を行い、予測値を予測する(S30)。レーダ装置1は、ゲーティング処理を行い、観測値の一部を対応観測値の候補から除外する(S31)。
The
レーダ装置1は、連結処理を行い、対応観測値を選択する(S32)。レーダ装置1は、物標値生成処理を行い、物標値を生成する(S33)。
The
なお、第2フィルタ処理部53によって実行される第2フィルタ処理、および第3フィルタ処理部54によって実行される第3フィルタ処理においても、同様の手順で処理が行われる。そのため、処理を説明するフローチャートは省略する。
In the second filter processing executed by the second
次に、実施形態に係る第4フィルタ処理部55によって実行される第4フィルタ処理について図16を参照し説明する。図16は、第4フィルタ処理を説明するフローチャートである。 Next, the fourth filter processing executed by the fourth filter processing unit 55 according to the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart illustrating the fourth filter processing.
レーダ装置1は、予測処理を行い、今回の粒子データにおける分布状態を予測する(S40)。レーダ装置1は、ゲーティング処理を行い、観測値の一部を対応観測値の候補から除外する(S41)。
The
レーダ装置1は、割り当て処理を行い、除外されなかった観測値を、予測した今回の粒子データへ割り当てる(S42)。レーダ装置1は、重み付け処理を行い、今回の粒子データそれぞれに対して重み付けを行う(S43)。
The
レーダ装置1は、リサンプリング処理を行い、粒子データを再配置する(S44)。レーダ装置1は、物標値生成処理を行い、物標値を生成する(S45)。
The
以上の実施形態では、物標値に対する追尾状態が確定追尾状態に設定された時に、その物標に対して追尾フィルタを設定し、以後、確定追尾状態が継続している間、当該設定された追尾フィルタと同じ追尾フィルタを適用した。しかしながら、確定追尾状態に設定された後でも毎回あるいは所定スキャン数毎に予測値と対応観測値との差に基づき追尾フィルタを設定し直すようにしてもよい。これにより、予測値と対応観測値との差に基づいて物標に応じた追尾フィルタに設定することができる。そのため、毎回あるいは所定スキャン数毎に、適用する追尾フィルタを見直し、観測雑音のばらつきに応じて追尾フィルタを設定することができる。 In the above embodiment, when the tracking state for the target value is set to the definite tracking state, the tracking filter is set for the target, and the setting is made while the definite tracking state continues thereafter. The same tracking filter as the tracking filter was applied. However, even after the fixed tracking state is set, the tracking filter may be reset based on the difference between the predicted value and the corresponding observed value every time or for each predetermined number of scans. As a result, it is possible to set the tracking filter according to the target based on the difference between the predicted value and the corresponding observed value. Therefore, the tracking filter to be applied can be reviewed every time or every predetermined number of scans, and the tracking filter can be set according to the variation of the observed noise.
次に、実施形態に係るレーダ装置1の効果について説明する。
Next, the effect of the
レーダ装置1は、対応観測値と、前回の物標値から予測される予測値との差、具体的には差の平均値に基づいて、追尾フィルタを設定し、設定した追尾フィルタを用いて物標値を生成する。
The
これにより、レーダ装置1は、観測雑音のばらつきに応じて追尾フィルタを設定することができる。そのため、レーダ装置1は、物標の追尾性能を向上させつつ、観測雑音のばらつきが小さい物標に対して、処理負荷が大きい追尾フィルタが適用されることを抑制し、処理負荷を低減することができる。
As a result, the
レーダ装置1は、平均値が第1所定値以下である場合には、追尾フィルタを線形フィルタに設定する。具体的には、レーダ装置1は、追尾フィルタを線形カルマンフィルタに設定する。
When the average value is equal to or less than the first predetermined value, the
これにより、レーダ装置1は、不規則な動作が少ない物標に対して、非線形フィルタよりも処理負荷が小さい線形カルマンフィルタを用いて追尾処理を行い、メモリ使用量および処理負荷を低減することができる。
As a result, the
また、レーダ装置1は、平均値が第1所定値よりも大きく、かつ第2所定値以下である場合には、追尾フィルタを非線形フィルタである無香カルマンフィルタに設定する。
Further, when the average value is larger than the first predetermined value and is equal to or less than the second predetermined value, the
これにより、レーダ装置1は、不規則な動作を行う物標に対する追尾性能を向上させることができ、また、パーティクルフィルタを用いる場合よりも、メモリ使用量および処理負荷を低減することができる。
As a result, the
また、レーダ装置1は、平均値が第2所定値よりも大きい場合には、追尾フィルタをパーティクルフィルタに設定する。
Further, when the average value is larger than the second predetermined value, the
これにより、レーダ装置1は、不規則な動作が多い物標に対する追尾性能を向上させることができる。
As a result, the
レーダ装置1は、追尾状態が検定中航跡状態である場合には、非線形フィルタや、パーティクルフィルタなどの追尾フィルタよりも処理負荷が小さく、レーダ装置1で用いられるフィルタの中で最も処理負荷が小さいαβフィルタを用いて予測値を予測する。
When the tracking state is the track state under verification, the
これにより、レーダ装置1は、メモリ使用量および処理負荷を低減することができる。また、レーダ装置1はαβフィルタで使用されるゲイン係数(所定のフィルタ定数)をパラメータとして事前設定することで、観測誤差が大きい物標に対しても一定の追尾性能を担保することができる。
As a result, the
レーダ装置1は、前回の対応観測値との相対速度差が所定速度差よりも大きい観測値を、今回の観測値の候補から除外する。
The
これにより、レーダ装置1は、ノイズに対応した観測値を、対応観測値の候補から除外することができ、追尾性能を向上させることができる。
As a result, the
レーダ装置1は、前回の対応観測値との受信電力差が所定電力差よりも大きい観測値を、今回の観測値の候補から除外する。
The
これにより、レーダ装置1は、クラッタに対応した観測値を、対応観測値の候補から除外することができ、追尾性能を向上させることができる。
As a result, the
また、レーダ装置1は、各フィルタ処理部52~55において、前回の対応観測値との相対速度差や、前回の対応観測値との受信電力差に基づいたゲーティング処理を行う。
Further, the
これにより、レーダ装置1は、各フィルタ処理において追尾性能を向上させることができる。
As a result, the
変形例に係るレーダ装置1は、追尾状態が検定中航跡状態である場合に、予め設定された所定スキャン内の生存カウンタが所定カウンタ値以上とならない物標値を消去してもよい。これにより、変形例に係るレーダ装置1は、例えば、ノイズに対応した観測値が、物標値として生成された場合に、ノイズに対応した物標値を素早く消去することができる。
The
変形例に係るレーダ装置1は、各フィルタ処理部52~55において、距離(またはマハラノビス距離)に基づいたゲーティング処理に加えて、前回の対応観測値との相対速度差、および前回の対応観測値との受信電力差のいずれか一方のみのゲーティング処理を行ってもよい。
In the
なお、実施形態に係るレーダ装置1は、各フィルタ処理部51~55を異なる構成としたが、各フィルタ処理部51~55は統合されてもよい。
In the
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。 Further effects and variations can be easily derived by those skilled in the art. For this reason, the broader aspects of the invention are not limited to the particular details and representative embodiments described and described above. Accordingly, various modifications can be made without departing from the spirit or scope of the general concept of the invention as defined by the appended claims and their equivalents.
1 レーダ装置
44 変換部
45 ピーク抽出部(検出部)
46 距離・相対速度演算部(検出部)
47 角度推定部(検出部)
48 クラスタリング処理部(検出部)
49 追尾処理部
51 追尾処理設定部(設定部)
52 第1フィルタ処理部
52b ゲーティング処理部(選択部)
52d 物標値生成部
53 第2フィルタ処理部
53b ゲーティング処理部(選択部)
53d 物標値生成部(生成部)
54 第3フィルタ処理部
54b ゲーティング処理部(選択部)
54d 物標値生成部(生成部)
55 第4フィルタ処理部
55b ゲーティング処理部(選択部)
55f 物標値生成部(生成部)
1
46 Distance / Relative Velocity Calculation Unit (Detection Unit)
47 Angle estimation unit (detection unit)
48 Clustering processing unit (detection unit)
49 Tracking processing unit 51 Tracking processing setting unit (setting unit)
52 First
52d Target
53d Target value generation unit (generation unit)
54 Third filter processing unit 54b Gating processing unit (selection unit)
54d Target value generation unit (generation unit)
55 Fourth
55f Target value generation unit (generation unit)
Claims (7)
前記観測値から前記物標に対応する対応観測値を選択する選択部と、
前記対応観測値と、前回の物標値から予測された予測値との差に基づいて、複数のフィルタの中から追尾フィルタを設定する設定部と、
前記追尾フィルタを用いて今回の物標値を生成する生成部と
を備えることを特徴とするレーダ装置。 A detector that detects the observed value that peaks in the frequency spectrum based on the frequency-modulated transmitted wave and the reflected wave of the transmitted wave by the target.
A selection unit that selects the corresponding observation value corresponding to the target from the observation value, and
A setting unit that sets a tracking filter from a plurality of filters based on the difference between the corresponding observation value and the predicted value predicted from the previous target value.
A radar device including a generator that generates the target value of this time by using the tracking filter.
前記差が第1所定値よりも大きい場合には、前記追尾フィルタを非線形フィルタに設定し、
前記差が前記第1所定値以下である場合には、前記追尾フィルタを線形フィルタに設定する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 The setting unit is
When the difference is larger than the first predetermined value, the tracking filter is set as a non-linear filter.
The radar device according to claim 1, wherein when the difference is equal to or less than the first predetermined value, the tracking filter is set as a linear filter.
前記差が前記第1所定値よりも大きく、かつ前記第1所定値よりも大きい第2所定値以下である場合には、前記追尾フィルタを非線形カルマンフィルタに設定し、
前記差が前記第2所定値よりも大きい場合には、前記追尾フィルタをパーティクルフィルタに設定する
ことを特徴とする請求項2に記載のレーダ装置。 The setting unit is
When the difference is larger than the first predetermined value and equal to or less than the second predetermined value larger than the first predetermined value, the tracking filter is set in the nonlinear Kalman filter.
The radar device according to claim 2, wherein when the difference is larger than the second predetermined value, the tracking filter is set in the particle filter.
物標値が追尾対象であると確定される前の状態である検定中航跡状態の場合に、最も処理負荷が小さい検定中予測フィルタを用いて前記今回の物標値を生成し、
前記設定部は、
物標値が前記追尾対象であると確定された時に、前記対応観測値と、前記検定中予測フィルタを用いて予測された前記予測値との差に基づいて、前記追尾フィルタを設定する
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一つに記載のレーダ装置。 The generator is
In the case of the in-testing wake state, which is the state before the target value is determined to be the tracking target, the above-mentioned current target value is generated using the in-testing prediction filter with the smallest processing load.
The setting unit is
When it is determined that the target value is the tracking target, the tracking filter is set based on the difference between the corresponding observation value and the predicted value predicted by using the prediction filter during the test. The radar device according to any one of claims 1 to 3, wherein the radar device is characterized.
前記観測値から、前回選択された前記対応観測値との相対速度差が所定速度差よりも大きい観測値を除外して、前記対応観測値を選択する
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載のレーダ装置。 The selection unit is
Claims 1 to 4, wherein the corresponding observation value is selected by excluding the observation value whose relative speed difference from the previously selected corresponding observation value is larger than the predetermined speed difference from the observation value. The radar device described in any one.
前記観測値から、前回選択された前記対応観測値との受信電力差が所定電力差よりも大きい観測値を除外して、前記対応観測値を選択する
ことを特徴とする請求項1~5のいずれか一つに記載のレーダ装置。 The selection unit is
Claims 1 to 5, wherein the corresponding observation value is selected by excluding the observation value in which the received power difference from the previously selected corresponding observation value is larger than the predetermined power difference from the observation value. The radar device described in any one.
前記観測値から前記物標に対応する対応観測値を選択する選択工程と、
前記対応観測値と、前回の物標値から予測された予測値との差に基づいて、複数のフィルタの中から追尾フィルタを設定する設定工程と、
前記追尾フィルタを用いて今回の物標値を生成する生成工程と
を含むことを特徴とする物標検出方法。 A detection step for detecting an observed value that peaks in a frequency spectrum based on a frequency-modulated transmitted wave and a reflected wave of the transmitted wave by a target, and a detection step.
A selection step of selecting a corresponding observation value corresponding to the target from the observation value, and
A setting process for setting a tracking filter from a plurality of filters based on the difference between the corresponding observation value and the predicted value predicted from the previous target value, and
A target detection method including a generation step of generating the target value of the present time using the tracking filter.
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