JPWO2006013689A1 - レーダ - Google Patents

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Abstract

擬似物標の誤追尾を抑え、物標追尾の信頼性と真物標追尾の継続性を高め、これにより物標の誤認識を抑え、その認識精度を高めるために、異なった複数の計測タイミングで取得された探知情報のうち、同一反射体に起因して生じたものと予測した探知情報を基にして、その物標の追尾を行うとともに、追尾中の物標が同一反射体に起因して生じたものと見なされる度合いを表す追尾信頼度を求め、真物標を認識することに要する条件である認識処理条件を上記追尾信頼度またはその変化に応じて設定する。

Description

この発明は、物標の検出および追尾を行うレーダに関するものである。
例えば車載レーダにおいては、自車や他車の安全性を確保するために、単に探知範囲内の複数の反射体について距離や速度を検出するだけでなく、複数の反射体やノイズに起因して生じた探知情報から得られる複数の物標のうち必要な物標を追尾する機能が必要である。このような追尾機能は、基本的に測定周期毎に検出した複数の物標から、追尾すべき物標を検知し、または既に追尾中の物標を抽出する処理を繰り返すことによって、その追尾を継続する機能である。
ところが、所定の探知範囲内の反射体に相当する物標を検出して、その追尾を行う際に、受信信号強度の低下やノイズの影響を受けて、車両などの実体があって、追尾が必要な物標（以下これを「真物標」という。）と、それ以外の実体のないノイズによる物標（以下これを「擬似物標」という。）も追尾（誤追尾）してしまう可能性がある。そこで、このような誤追尾を抑え、物標追尾の信頼性と継続性を高めるために、従来は、測定周期毎に同一位置に物標が検出される確率を求め、その確率が所定のしきい値を超えるとき、その物標が実在する反射体に相当するものと見なす処理を行っている。
例えば特許文献１では、測定により検出した物標の位置と、既に記憶している物標の位置とを比較し、両者の位置が対応していると判断されたとき値が大きくなり、対応していないと判断されたとき値が小さくなる「確信度」を求めるようにしている。そして、確信度が所定のしきい値を下回るような長時間の「見失い」が生じた時、その物標に関するデータを記憶手段から消去するようにしている。
また、特許文献２では、Ｍ回の検出動作のうちのＮ回（Ｍ中Ｎ値）について目標の位置で物標の検出に成功した時、その物標を追尾中の物標と見なすようにしている。
また、特許文献３では、車幅相当に亘ってほぼ同一距離の測定点が複数個存在するか否かにより自動車候補点群を検出し、その点数と両端に位置する測定点間距離などの関数を用いて、先行車両であることの「確からしさ」を演算するようにしている。
また、特許文献４では、ＦＭ−ＣＷレーダのペアリングにおいて、アップビート信号とダウンビート信号の周波数軸上に鋭い山形に現れる突出部（以下、単に「突出部」という。）のピーク値の差が一定値以下であればペアリングし、一定値を超えればペアリングしないようにして擬似物標の追尾を防止するようにしている。
また、特許文献５では、同一距離で且つ中央のメインローブにより生じたピーク位置よりサイドローブの角度差に相当する所定角度に生じるピークをサイドローブによる虚像と見なすようにしている。
更に、特許文献６では、連続して存在する静止物群の範囲内に存在する移動物標はペアリングミスによる擬似物標であるものと見なす処理を行うものが示されている。
特許第３０６５８２１号公報 特許第３２４２６０３号公報 特許第３００２３５４号公報 特開平４−３４３０８４号公報 特許第３４４７２３４号公報 特開２００３−１７７１７８公報
ところが、特許文献１に示されている「確信度」は、物標の有無判定のみに用いるものであって、この確信度は、追尾すべき物標または追尾中の物標が真物標であるか擬似物標であるかの判定（物標認識）を確実に行うための尺度にはなり得なかった。
特許文献２の「Ｍ中Ｎ値」についても、それを物標の有無判定のために用いているだけであり、上記物標認識を確実に行うための尺度にはなり得なかった。
特許文献３の「確からしさ」については、先行車の走行車線判定のみに用いているだけであり、この「確からしさ」は上記物標認識の精度を高めることにはならない。
特許文献４の装置では、ＦＭ−ＣＷレーダのペアリングにおいて、ペアリングミスが防止されるので、その分全体のペアリング精度が高まるが、ノイズにより周波数スペクトル上に現れた突出部である可能性の大小に関わらず、常に同一条件でペアリングを行うので、ノイズが多い場合にノイズをペアリングする可能性が減らず、物標追尾の信頼性が高められない。また、真物標により周波数スペクトル上に現れた突出部がノイズの影響が大きな領域にある時に、継続的なペアリングができず、真物標追尾の継続性が低下するという問題がある。
特許文献５の装置では、ノイズにより周波数スペクトル上に現れた突出部に対しても、常に同じ条件でサイドローブによる虚像を認識しようとするため、物標追尾の信頼性および物標認識の精度を高められないという問題があった。
特許文献６の装置では、連続して存在する静止物群の領域を常に一定としているため、ノイズの影響によりペアリングミスが多くなって、物標追尾の信頼性が低下するという問題があった。
この発明の目的は、擬似物標の誤追尾を抑え、物標追尾の信頼性と真物標追尾の継続性を高め、これにより物標の誤認識を抑え、その認識精度を高めるようにしたレーダを提供することにある。
前記課題を解決するために、この発明のレーダは次のように構成する。
（１）所定探知範囲に対する電磁波の送受信を所定の計測タイミング毎に繰り返し行って、前記探知範囲内の反射体の位置または速度の情報を含む探知情報を取得する探知情報取得手段と、前記探知情報取得手段により異なった複数の計測タイミングで取得された前記探知情報のうち、同一反射体に起因して生じたものと予測した探知情報を基にして前記反射体に相当する物標の追尾を行うとともに、該追尾中の物標が前記同一反射体に起因して生じたものと見なされる度合いを表す追尾信頼度を求める追尾信頼度決定手段と、前記追尾信頼度が低いときに、または前記追尾信頼度の変化が上昇傾向でないときに真物標を認識することに要する認識処理条件が厳しくなるように当該認識処理条件を設定する認識処理条件設定手段と、を備える。
（２）前記認識処理条件は、同一物標であるか否かを判定するための、前記計測タイミング毎の前記物標の位置および速度変化の許容範囲とする。
（３）前記電磁波を周波数変調連続波とし、前記探知情報取得手段は、電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる応答信号についての情報を取得するものとし、上り変調区間と下り変調区間での応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に応答信号のペアを決定するペアリング手段を備え、このペアリング手段により決定された応答信号のペアに基づいて反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、前記認識処理条件をこのペアリング条件とする。
（４）少なくとも位置が互いに近接していることを条件とするクラスタリング条件を基に、同一反射体に起因して生じたものと見なす複数の探知情報を１つのクラスタとして処理するクラスタリング手段を備え、前記認識処理条件をクラスタリング条件とする。
（５）前記探知情報取得手段により取得された探知情報のうち、同一反射体に起因して前記電磁波を送受信するアンテナのサイドローブによって生じた探知情報を虚像として処理するサイドローブ処理手段を備え、前記認識処理条件を、前記サイドローブ処理手段による前記虚像の判定条件とする。
（６）前記電磁波を周波数変調連続波とし、前記探知情報取得手段は、前記電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる突出部についての情報を取得する手段と、上り変調区間と下り変調区間について生じる前記応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に前記応答信号のペアを決定するペアリング手段と、該ペアリング手段により決定された前記応答信号のペアに基づいて前記反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、回路の混変調や相互変調により前記周波数スペクトル上に現れる応答をスプリアス応答として処理するスプリアス処理手段とを設け、前記認識処理条件を、前記スプリアス処理手段による前記スプリアス応答の判定条件とする。
（７）前記電磁波を周波数変調連続波とし、前記探知情報取得手段は、前記電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる突出部についての情報を取得する手段と、上り変調区間と下り変調区間について生じる前記応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に前記応答信号のペアを決定するペアリング手段と、該ペアリング手段により決定された前記応答信号のペアに基づいて前記反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、前記計測値算出手段により求められた複数の物標のうち、それぞれの位置が略連続していて且つ静止物に相当する速度であるとき、当該複数の物標の存在する領域を静止物領域と見なす手段と、前記計測値算出手段により求められた物標のうち前記静止物領域を移動する物標を擬似物標として処理する手段とを設け、前記認識処理条件を前記静止物領域とする。
（１）この発明によれば、異なった複数の観測タイミングで取得された探知情報を基に、同一反射体による物標を追尾していることの信頼度が追尾信頼度決定手段に求められ、追尾信頼度またはその変化に応じて、追尾中の物標が真物標であるか擬似物標であるかを認識するための条件の厳しさを設定するようにしたので、追尾信頼度に適した認識処理条件を設定することができ、常に一定の認識処理条件の下で物標認識を行う場合に比べて、物標の誤認識が抑えられ、物標の認識精度が高められる。
すなわち、追尾信頼度が低いときに、真物標を認識することに要する認識処理条件を厳しくしたことにより、最終的に擬似物標であるものと見なされるべき追尾信頼度の低い物標が真物標と見なされる誤認識が抑えられ、物標の認識精度が高まる。また、確率統計的に、追尾中の物標が真物標であるほど追尾信頼度の変化傾向が上昇傾向となり、擬似物標であれば上昇傾向とはならないので、追尾信頼度の変化傾向が上昇傾向でないときに、真物標を追尾することに要する条件が厳しくなることによって誤認識が防止でき、認識精度が向上する。
（２）前記認識処理条件を、同一物標であるか否かを判定するための、計測タイミング毎の物標の位置および速度変化の許容範囲としたことにより、擬似物標の誤追尾が抑えられ、物標追尾の信頼性と真物標追尾の継続性が高められる。
（３）ＦＭＣＷ方式のレーダのように、周波数変調連続波を送受信して上り変調区間と下り変調区間について、同一反射体に起因して周波数スペクトル上に現れる突出部をペアリングする際に、そのペアリング条件を前記認識処理条件としたことにより、追尾信頼度が低い場合またはその変化傾向が上昇傾向でないときにペアリングの条件を厳しくすることによって、擬似物標としてペアリングされる可能性が減少し、擬似物標の誤追尾が抑えられ、物標追尾の信頼性と真物標追尾の継続性が高められる。
（４）少なくとも位置が互いに近接していることを条件として、同一反射体に起因して生じたものと見なす複数の探知情報を１つのクラスタとして処理する際に、追尾信頼度が低い場合や、その変化傾向が上昇傾向でない場合に、誤ったクラスタリングが抑制されるので、クラスタリングされた物標の追尾の信頼性と継続性を高めることができる。
（５）探知情報取得手段により取得された探知情報のうち、同一反射体に起因して、アンテナのサイドローブにより生じる探知情報が前記サイドローブ処理手段により虚像として処理され、物標の追尾信頼度が低い場合や追尾信頼度の変化傾向が上昇傾向でないときに前記虚像の判定条件を厳しくすることによって、サイドローブによる虚像の誤追尾が抑えられ、物標追尾の信頼性と継続性が高まる。
（６）スプリアス処理手段が、混変調や相互変調による周波数スペクトル上に現れる応答をスプリアス応答として処理する際、追尾信頼度が低い場合やその変化傾向が上昇傾向でないときにスプリアス応答の判定条件を厳しくすることによって、スプリアス応答の誤追尾が抑制され、それに伴う真物標の見失いが抑制できる。
（７）計測値算出手段により求められた複数の物標のうち、それぞれの位置がほぼ連続していて且つ静止物に相当する速度であるとき、それらの複数の物標の存在する範囲が静止物領域として見なされ、この静止物領域を移動する物標が擬似物標として処理されるが、追尾信頼度の値が低い場合やその変化傾向が上昇傾向でないときに静止物領域を狭めることによって、正しいペアリングをペアリングミスと誤って判定されるのが抑制できる。
レーダの構成を示すブロック図である。 各種信号処理の手順と追尾信頼度算出の段階および認識処理条件の変更との関係を示す図である。 図１における制御回路１および認識処理制御部３０の処理手順を示すフローチャートである。 ビート信号の周波数スペクトル上に現れるスプリアス応答の例を示す図である。 周波数スペクトル上に現れるアップビート信号とダウンビート信号およびペアリング条件の例を示す図である。 追尾処理とその継続条件について示す図である。 追尾信頼度の決定および認識処理条件の設定に関する処理手順を示すフローチャートである。 クラスタリング処理について示す図である。 サイドローブによる虚像の例およびサイドローブ処理について示す図である。 静止物領域中を擬似的に移動する移動物標の例を示す図である。 誤追尾判定および擬似物標の除去の手順を示すフローチャートである。 アップビート信号とダウンビート信号の周波数差の例を示す図である。
符号の説明
４−アンテナ
２０−レーダフロントエンド
ＳＡ−探知範囲
この発明の実施形態に係るレーダについて各図を参照して説明する。
図１は車載用レーダおよびそれに接続される各種ユニットなどを含むシステム全体の構成を示すブロック図である。図１において２０で示す部分がレーダフロントエンドであり、制御回路１、ミリ波回路２、スキャンユニット３、アンテナ４などから構成している。ここでミリ波回路２は、後述するように制御回路１から与えられる変調信号で発振周波数を変調し、スキャンユニット３を経由して送信信号をアンテナ４へ出力する。また、受信信号を中間周波信号（ＩＦ信号）として制御回路１へ与える。スキャンユニット３は例えば機械的往復運動により、アンテナ４のビームの向きを所定範囲に亘って走査する。
制御回路１はミリ波回路２に対して変調信号を与えるとともに、ミリ波回路２からのＩＦ信号に基づいて物標の距離と速度を求める。また、制御回路１はスキャンユニット３に対して制御信号を出力して、アンテナ４のビームを所定方位へ向けることによって探知範囲の方位方向の走査を行い、物標の方位を求める。
認識処理制御部３０は、車速センサ１０や、その他の各種センサ１１からの信号を入力して、自車の車両状況や自車が走行する道路の環境を検知する。そして、目標物標の情報をＡＣＣコントローラ１５へ与える。
ＡＣＣコントローラ１５は、制御回路１から与えられた物標の位置および速度の情報と車速センサ１０の求めた自車速に基づいて自動クルーズ制御を行う。例えば先行車両との車間距離を常に一定に保つようにエンジンコントロールユニット１６およびブレーキコントロールユニット１７に対して制御データを与える。また、先行車両等の前方の物標との衝突回避のための制御データを与える。
エンジンコントロールユニット１６およびブレーキコントロールユニット１７は、ＡＣＣコントローラ１５から与えられた制御データに基づいてエンジンの制御およびブレーキの制御を行う。
図１２は、物標の距離と速度に起因する、送信信号ＴＸと受信信号ＲＸの周波数変化のずれの例を示している。送信信号ＴＸの周波数上昇時における送信信号ＴＸと受信信号ＲＸとの周波数差がアップビートの周波数ｆBUであり、送信信号ＴＸの周波数下降時における送信信号ＴＸと受信信号ＲＸとの周波数差がダウンビートの周波数ｆBDである。Δｆは周波数偏位幅である。この送信信号ＴＸと受信信号ＲＸの三角波の時間軸上のずれΔＴが、アンテナから物標までの電波の往復時間に相当する。また、送信信号ＴＸと受信信号ＲＸの周波数軸上のずれがドップラシフト量ＤＳであり、これはアンテナに対する物標の相対速度に起因して生じる。この時間差ΔＴとドップラシフト量ＤＳによってアップビート周波数ｆBUとダウンビート周波数ｆBDの値が変化する。したがって、このアップビート周波数ｆBUとダウンビート周波数ｆBDを検出することによって、レーダから物標までの距離およびレーダに対する物標の相対速度を算出する。
さて、図２は、図１に示した制御回路１と追尾処理制御部３０とによる一連の処理内容と、どの時点で追尾信頼度を算出するか、また求めた追尾信頼度に応じて、どの処理について認識処理条件を変更するかについて示している。
図２の各ステップでの処理内容については後述するが、全体の手順としては、まず信号解析によって、アップビート信号とダウンビート信号の周波数スペクトルを求め、またスプリアスの影響を受けないように処理を行い（Ｓａ）、ペアリングを行う（Ｓｂ）。これにより、各物標の位置と速度の情報を求め、各物標の追尾処理を行うとともに物標の追尾信頼度を求める（Ｓｃ→Ｓｄ）。
続いてクラスタリング処理（Ｓｅ）とサイドローブ処理を行い（Ｓｆ）、誤追尾の判定を行う（Ｓｇ）。そして、誤追尾と判定された物標以外の追尾中の物標の探知情報（位置と速度）を、図１に示したＡＣＣコントローラ１５へ出力する（Ｓｈ）。
そして、上記ステップＳｄで求めた各物標の追尾信頼度に応じて、各ステップでの認識条件を変更する。例えば、ステップＳｂでは、スプリアス応答の判定条件およびペアリング条件の設定を変更する。ステップＳｅではクラスタリングの条件の設定を変更する。ステップＳｃでは、追尾条件（同一物標であるか否かを判定するための物標の位置および速度変化の許容範囲）の設定を変更する。また、ステップＳｆでは、サイドローブ処理における虚像の判定条件の設定を変更する。ステップＳｇでは、静止物が連続しているものと見なす静止物領域の設定を変更する。
図３の（Ａ）は、図１に示したレーダフロントエンド２０内の制御回路１の処理内容を示すフローチャート、図３の（Ｂ）は、認識処理制御部３０の処理内容を示すフローチャートである。
まず、図３の（Ａ）を基に説明する。
《信号解析およびスプリアス処理》
制御回路１は、ミリ波回路２の制御によって図１２に示したように所定の探知範囲に対してミリ波信号を三角波状に周波数変調して送信するとともにスキャンユニット３を制御して送受信ビームの方位を走査する。また、ビート信号の周波数解析を行い、所定の計測タイミング毎にアップビート信号とダウンビート信号の周波数スペクトルに現れる突出部のピーク周波数およびピーク値をそれぞれ抽出する（Ｓ１）。
また、ビート信号の周波数スペクトル上の突出部の周辺に発生するスプリアス応答の処理を行う。図４はその周波数スペクトルの例を示している。反射体からの信号を受信したことによって生じるビート信号の突出部ＳＰの近傍には、発振器のＣ／Ｎ特性やその他の信号源（スイッチング電源、信号処理回路のクロック信号、スキャン機構の駆動信号などのノイズ）を原因とし、回路の混変調や相互変調により、スプリアス応答ＮＰ１，ＮＰ２が現れる。
そこで、このようなスプリアス応答を物標として誤検出しないように、周波数スペクトル上に現れる各突出部について、所定周波数範囲内に存在し、且つ対象とするピーク値より所定レベルＣ（ｄＢ）以上小さな突出部をスプリアス応答と見なして除去する。そして、この許容信号強度範囲Ｃ（ｄＢ）を追尾信頼度に応じて設定する。
〈スプリアス処理条件の設定例１〉
追尾信頼度が所定値より高い物標に相当する周波数スペクトル上の突出部が上記スプリアス検知の範囲内（図４においてハッチングで示した範囲）に存在する場合に、上記スプリアス応答の判定およびスプリアス応答の除去を適用しない。または所定信号強度Ｃ（ｄＢ）を大きくする。
これにより、例えば人間などのミリ波反射強度の弱い（散乱断面積の小さな）反射体が反射強度の大きな反射体の近傍にある場合にも、その反射強度の弱い物体がスプリアス応答として除去されるのを防止できる。
〈スプリアス処理条件の設定例２〉
反射体からの反射信号を受信して生じたビート信号の周波数スペクトル上に現れる突出部（以下真の突出部）と、この真の突出部によるスプリアス応答と判断される関係にあっても、そのスプリアス応答と思われる物標の追尾信頼度が真の突出部と思われる物標の追尾信頼度より高い場合には、上記スプリアス応答の除去を適用しない。または信号強度Ｃ（ｄＢ）を大きく設定する。
このような関係にある場合には、２つまたはそれ以上の実在する反射体の存在により生じた突出部である可能性が高い。そのため、例えば反射強度の弱い反射体が反射強度の強い反射の近傍にある場合にも、その反射強度の弱い反射体が検知できるようになる。
《ペアリング》
続いて、アップビート信号とダウンビート信号の周波数スペクトル上に現れる突出部の組み合わせ（ペアリング）を行う（Ｓ２）。このペアリングの条件としては、ピークの信号強度、周波数軸方向の突出部の形状および方位方向の突出部の形状の相関度が挙げられる。例えば図５の（Ａ）に示すように、予め定めた信号強度差Ａｏ（ｄＢ）未満であれば、その２つのアップビート信号とダウンビート信号は同一反射体に起因して生じたものと見なす。すなわちペアと見なす。一方、図５の（Ｂ）に示すように、アップビート信号とダウンビート信号の信号強度差がＡｏ（ｄＢ）以上の場合には、両者は異なった物標に起因して生じたものと見なし、ペアとはしない。
このペアリングの条件は、後述する方法により求めた追尾信頼度またはその変化に応じて変更する。
〈ペアリング条件の設定例１〉
追尾信頼度が低い場合に上記ピーク信号強度の強度差Ａｏを小さくし、追尾信頼度が高い場合にＡｏを大きくする。
追尾信頼度が低い場合は、以前の計測データ（物標の位置・速度）がペアリングミスなどによる誤検知の結果である可能性が幾分存在している。そこで、上記信号強度差Ａｏを小さくすれば上記ペアリングミスが起こりにくくなり、ペアリングミスの結果である擬似物標が追尾され続ける確率が急激に減少する。これに対し、ペアリングの結果求められた物標の追尾信頼度が高い場合には、実在する物標を追尾しているものと考えられるので、上記Ａｏを大きくする（ペアリング条件を緩くする）。このことによって追尾しやすくなり、ペアリング条件から外れることによる結果的な物標の見失いが抑えられ、真物標の追尾の継続性を高めることができる。
〈ペアリング条件の設定例２〉
追尾信頼度が低い場合に、ペアリングを行う突出部の方位差および距離差の許容範囲を狭くし、追尾信頼度が高い場合にそれを広くする。
ペアリングミスの結果生じる擬似物標が誤って追尾される場合に、その誤ったペアとなるアップビート信号とダウンビート信号は別々の物標（反射体）により生じたものであるかノイズである。そのため、それらの突出部は、方位方向の位置および周波数軸上の位置は一致しない。そこで、追尾信頼度が低い場合に、ペアリングを行う突出部の方位差または周波数差の許容範囲を狭くすることによって、擬似物標が追尾され続ける確率が急激に減少する。逆に、追尾信頼度が高い場合に方位差または周波数差の許容範囲を広くすることによって、真物標の追尾の継続性を高めることができる。
〈ペアリング条件の設定例３〉
追尾信頼度が低い場合に、ペアリングを行う突出部の方位方向または周波数軸方向の突出部形状の相関度のしきい値を高くし、追尾信頼度が高い場合にそのしきい値を低くする。
上述したように、ペアリングミスの結果生じる擬似物標が誤って追尾される場合に、その誤ったペアとなるアップビート信号とダウンビート信号は別々の物標（反射体）により生じたものであるかノイズである。そのため、それらの突出部は、方位方向および周波数軸方向の形状に相関はない（相関度が非常に低い）。そこで、追尾信頼度が低い場合に、ペアリングを行う突出部の方位方向または周波数軸方向の相関度の違いの許容範囲を狭くすることによって、擬似物標が追尾され続ける確率が急激に減少する。逆に、追尾信頼度が高い場合に、その許容範囲を広くすることによって、真物標の追尾の継続性を高めることができる。
《距離・速度情報出力》
このペアリングを行った後は、図３の（Ａ）のステップＳ３に示したように、制御回路１は認識処理制御部３０に対して各物標の距離・速度に関する情報を出力する。
《追尾処理》
図３の（Ｂ）は認識処理制御部３０の処理手順を示すフローチャートである。まず各々の物標について、計測タイミング毎の位置または速度の変化が所定範囲内のものを同一反射体による物標と見なす。この処理が追尾処理である。（Ｓ１１）。上記計測タイミング毎の変化を観測する対象としては、速度・距離・方位角・受信信号強度（または散乱断面積）などである。この追尾条件を追尾信頼度またはその変化傾向に応じて設定する。
〈追尾条件の設定例１〉
追尾中の物標であるものと見なす相対速度差の許容範囲を、追尾信頼度が高い場合に比べて低い場合に狭める。例えば追尾信頼度が高い場合に±４ｋｍ／ｈとし、追尾信頼度がしきい値より低い場合にそれを±３ｋｍ／ｈとする。
追尾信頼度が低い物標は、ノイズなどに起因してペアリングミスにより擬似的に生じた擬似物標である可能性が高い。このようなノイズによる擬似物標は計測タイミング毎の速度変化が激しく、上記許容範囲を超えるため、その追尾を継続することがない。逆に、真物標である場合には、計測タイミング毎の速度変化が上記許容範囲内であるので追尾を安定に継続することができる。
例えば、図６の（Ａ）は［ｎ］回目（前回）の計測タイミングでの各物標の位置と速度を示している。（Ｂ）は［ｎ＋１］回目（今回）の計測タイミングでの探知範囲内の各物標の位置と速度を示している。ここで黒丸は物標の位置、矢印はその物標の移動方向と移動速度を示している。この例ではＮで示す範囲で、ノイズの影響によって擬似物標が生じやすく、物標Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は位置がほぼ同一であるが、移動速度が大きく変化している。そのため、これらの物標は追尾中の物標とは見なさず、［ｎ＋１］回目の計測タイミングで新たに検知した物標として処理する。これに対して、物標Ｐｏはほぼ同一位置にあって、その速度変化が許容範囲内であるので追尾中の物標と見なす。
《追尾信頼度決定および認識処理条件の変更》
さて、次に図３の（Ｂ）に示した追尾信頼度の決定を行う（Ｓ１２）。図７はこの追尾信頼度の決定に関する処理内容を示すフローチャートである。
まず物標の位置・速度・距離方向の受信信号強度プロファイルおよび方位方向の受信信号強度プロファイルなどの探知情報と、追尾中である物標モデル（物標の位置・速度・散乱断面積など、次回の計測タイミングの物標の位置と速度を予測可能とする情報）との対応付けが可能であるか否かの判定を行う（Ｓ２１）。もし現在追尾中の物標との対応付けができずに、新たな物標と見なした場合には、その物標について、追尾信頼度ＲＣに初期値を設定し、その物標についてのモデルを作成する（Ｓ２２→Ｓ２３→Ｓ２４）。
上記ステップＳ２１で今回の計測タイミングでの新たな探知情報と追尾中物標のモデルの対応付けが成功すれば、その物標についての追尾信頼度ＲＣを増大させる（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２５）。例えば、追尾信頼度ＲＣは整数値をとるものとし、このステップＳ２５で＋１する。その後、該当物標の物標モデルの情報を更新する（Ｓ２６）。例えば位置・速度・散乱断面積などの情報を最新の値に更新する。
上記ステップＳ２１で、複数の追尾中物標モデルのうち今回の計測タイミングでの新たな探知情報との対応がとれない追尾中物標モデルについては、その物標の追尾信頼度ＲＣを減少させる（Ｓ２１→Ｓ２２→Ｓ２９）。例えばＲＣを−１する。
追尾信頼度ＲＣが所定のしきい値ＴＨを超えたとき、前記各段階での認識処理条件を緩くする（Ｓ２７→Ｓ２８）。また、追尾信頼度ＲＣがしきい値ＴＨ未満の状態では、上記認識処理条件を厳しくする（Ｓ３０→Ｓ３１）。
《クラスタリング》
図３の（Ｂ）に示すように、同一車両などの同一反射体に起因して生じたものと見なす複数の探知情報を１つのクラスタとして処理するクラスタリングを行う（Ｓ１４）。例えば図８に示すように、探知範囲ＳＡ内の複数の物標の位置のうち、３つの物標Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の方位方向および距離方向の位置差（またはｘ−ｙ座標に変換した後の距離）が所定の許容範囲内に存在し、且つ各物標の相対速度差が許容範囲内である場合に、それらを１つのクラスタとして検出（クラスタリング）する。
図８に示した例では、自車に最も近い物標Ｐ３の位置をこのクラスタＣの位置として扱う。また、物標の追尾信頼度は物標毎に個別に求めるが、このクラスタリングにより、３つの物標Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のうち最も追尾信頼度の高い値をこのクラスタＣの追尾信頼度として扱う。そして、クラスタリングの条件は、この統合した追尾信頼度を基に設定する。
〈クラスタリング条件の設定例１〉
所定の距離以内に存在する物標をクラスタリング候補とし、クラスタリング前の各物標の相対速度の差が±（Ｖｏ＋α）[ｋｍ／ｈ]の許容範囲内にある複数の物標を１つのクラスタと見なす場合に、追尾信頼度が高い場合にαを大きくし、追尾信頼度が低い場合にαを小さくする。
このようにしてクラスタリング条件を設定することにより、クラスタリング候補の中に追尾信頼度の高い物標が存在する場合に、ノイズなどの影響で相対速度の精度が悪い物標が存在してもうまくクラスタリングされる。逆に、追尾信頼度の低い物標（擬似物標）だけでクラスタリングされるのを抑制できる。
なお、上記αはクラスタリング前の各物標に個別に定めるものであるが、クラスタリング候補である複数の物標のうち最大の許容範囲αを持つ物標のそのαをクラスタリング候補である複数の物標のそれぞれに適用してもよい。
また、追尾信頼度はクラスタリング前の各物標に個別に定めるものであるが、クラスタリング候補である複数の物標の追尾信頼度の和や積を基にして求めた追尾信頼度を、クラスタリング候補である複数の物標に共通の追尾信頼度として設定してもよい。
〈クラスタリング条件の設定例２〉
探知された物標の位置または速度もしくはその両方についてα−βフィルタなどの時系列フィルタを用いて平滑化している場合、追尾信頼度の高い物標同士についてクラスタリングを行う場合に、相対速度の差を±（Ｖｏ−α）ｋｍ／ｈとする。ここでαはＶｏを超えない正の値であり、追尾信頼度が高い場合にαを大きくし、追尾信頼度が低い場合にαを小さくする。
探知された物標の位置または速度もしくはその両方についてα−βフィルタなどの時系列フィルタを用いて平滑化している場合、そのフィルタ効果によって、追尾信頼度の高い物標については速度誤差が小さい。従ってこのようにクラスタリング条件を設定することによって、例えば前方を走行する２つの車両のうち一方が他方を追い超した場合や、すれ違った場合など、２つ以上の追尾信頼度の高い物標が接近したときに、それらが誤ってクラスタリングされるのを防止できる。
《サイドローブ処理》
図３の（Ｂ）に示すように、続いてサイドローブ処理を行う（Ｓ１５）。
図９はこのサイドローブ処理について示す図である。（Ａ）は探知範囲内に存在する車両Ｍの位置を示している。また、図９の（Ｂ）はアンテナの方位方向の指向性を示している。（Ｂ）に示すようにアンテナの特性上、中央のメインローブＭＬのゲインが最も大きく、その左右にいくつか現れるサイドローブＳＬ１、ＳＬ２などのゲインはメインローブＭＬより低く、且つ左右対称形に現れる。その結果、（Ａ）に示すように、アンテナのメインローブによる物標Ｐｍが現れ、その左右にアンテナの２つのサイドローブによる物標Ｐｓ１，Ｐｓ２が現れる。
上記メインローブＭＬとサイドローブＳＬ１，ＳＬ２のゲイン比（デシベルでは「差」）が一定であり、且つアンテナ正面からサイドローブＳＬ１，ＳＬ２の方位角が一定である。この関係を利用して、図９の（Ａ）に示したような探知範囲内に現れる複数の物標のうち、サイドローブによって生じた物標を擬似物標（虚像）と見なして、その追尾を継続しないように処理する。具体的には、同一距離で且つメインローブの位置（中央）からサイドローブの角度差に相当する所定範囲内に、メインローブとサイドローブのゲイン差の二乗相当だけ受信信号強度の低い突出部が存在するとき、これをサイドローブによる虚像と見なす。
〈サイドローブによる虚像の検知条件の設定例１〉
そして、メインローブで捉えた物標の追尾信頼度が所定値より低い場合には、上記サイドローブによる虚像の検知のための角度範囲の誤差を小さくし、その条件を厳しくする。またサイドローブ処理そのものを行わない。
メインローブで捉えられたと考えられる物標の探知情報が誤検知によるもの、すなわちその物標が擬似物標である可能性がある場合、その左右の物標がサイドローブによる虚像であるのか、実像（偶然にノイズとの角度差がサイドローブ誤検知認識条件に合う位置になった場合の擬似物標）であるかの判断は保留される。これにより、メインローブで捉えられていると考えられる物標が擬似物標であったときに、その両脇の小さな反射体による真物標がサイドローブによる虚像として除去されるといった問題が解消できる。
〈サイドローブによる虚像の検知条件の設定例２〉
メインローブとサイドローブによる突出部と考えられる距離・方位角差・受信信号強度差の関係にあっても、サイドローブによって捉えられたと考えられる物標の追尾信頼度がメインローブで捉えられたと考えられる物標の追尾信頼度より高い場合には、それらの物標に対してサイドローブ処理を行わない。
通常、サイドローブによって捉えられた物標の追尾信頼度がメインローブによって捉えられた物標の追尾信頼度を上回る可能性は低い。そのような場合には、サイドローブにより捉えられた物標ではなく、反射体がメインローブにより捉えられた結果の物標である可能性が高い。したがって、上記条件の設定によって、実在する反射体の物標（真物標）が虚像として誤認識されるのを防止できる。
〈サイドローブによる虚像の検知条件の設定例３〉
メインローブとサイドローブによる突出部と考えられる距離・方位角差・受信信号強度差の関係にあって、且つメインローブで捉えられたと考えられる物標の追尾信頼度がサイドローブで捉えられたと考えられる物標の追尾信頼度より所定値以上高い場合に、サイドローブ誤検知認識の許容範囲（距離差・方位角差・受信信号強度差の許容範囲）を広げる。
このような各物標の追尾信頼度の大小関係であれば、メインローブによる実像とサイドローブによる虚像の関係である可能性が高く、上記サイドローブ誤検知認識の条件を緩くすることによって、サイドローブ誤検知認識を正しく継続的に行うことができ、真物標の追尾を高い信頼性の下で継続的に行えるようになる。
《誤追尾判定・除去》
さて、その後、図３の（Ｂ）に示したステップＳ１６の誤追尾判定処理およびその状況を行う。具体的には、計測された複数の物標のうち、それぞれの位置がほぼ連続していて且つ静止物に相当する速度であるとき（すなわち自車速と同一速度で自車方向に接近しているとき）、それらの複数の物標の存在する範囲を静止物領域と見なし、計測された複数の物標のうち静止物領域内を移動する物標を誤追尾の物標と見なす。
図１０はその様子を示している。このように複数の物標が実質的に連続する静止物として判定された範囲は、例えばガードレール、防音壁、中央分離帯、建物の壁面などであるので、通常はその範囲内に動体物は存在し得ない。従って、追尾中の物標はそのような静止物領域Ａ１，Ａ２内を静止物とは異なった速度で移動している場合、その状況はペアリングミスなどによって生じた擬似物標を誤って追尾しているものと見なせる。
図１０において連続静止物領域Ａ１内に擬似的に存在する速度３０ｋｍ／ｈ，８０ｋｍ／ｈの物標は誤追尾の擬似物標として除去する。同様に連続静止物領域Ａ２内に擬似的に存在する速度２０ｋｍ／ｈの物標も誤追尾の擬似物標として除去する。
そして、この時の誤追尾認識の条件（静止物の近傍であるものと判定する領域の大きさ）を追尾信頼度に応じて設定する。
〈誤追尾判定条件の設定例１〉
追尾信頼度が所定値以上である静止物と見なされる物標については、静止物領域の自車進行方向（距離方向）に±５ｍ、左右方向（道幅方向）に±２ｍの範囲に存在する移動物をペアリングミスによる擬似物標と判定する。また、追尾信頼度が所定値未満である静止物と見なされる物標については、静止物の自車進行方向（距離方向）に±２ｍ、左右方向（道幅方向）に±１ｍの範囲の移動物標をペアリングミスによる擬似物標と判定する。
このように追尾信頼度が低く、且つ静止物標であるものと見なされた物標は、ノイズによる誤検知の結果生じた擬似物標である可能性が高い。そこで上記条件により、ペアリングミスと判定する範囲が狭くなるので、上記擬似物標を追尾し続けるといった誤追尾が防止できる。逆に、追尾信頼度の高い物標については、上記ペアリングミスと判断する範囲が相対的に広くなるので、追尾中の真物標の追尾の継続性が高まる。
〈誤追尾判定条件の設定例２〉
追尾信頼度が所定値未満の移動物標については、静止物領域の自車進行方向（距離方向）に±５ｍ、左右方向（道幅方向）に±２ｍの範囲に存在する移動物をペアリングミスによる擬似物標と判定する。また、追尾信頼度が所定値以上の移動物については、静止物の自車進行方向（距離方向）に±２ｍ、左右方向（道幅方向）に±１ｍの範囲の移動物標をペアリングミスによる擬似物標と判定する。
これにより、追尾信頼度の高い移動物標が路側物の近傍を走行しているような場合に、その移動物標が誤追尾であるものと判断されるのを防止できる。
図１１はこの誤追尾の判定および除去の手順を示すフローチャートである。まず複数の物標のうち、静止物である物標を検出する（Ｓ４１）。そして、それらの静止物が実質的に連続する領域を静止物領域として求める（Ｓ４２）。続いて、この静止物領域内に存在する複数の物標について、ペアリングミスと判定する範囲内の物標を擬似物標すなわち誤追尾中の物標であるものとして検出する（Ｓ４３）。そして、該当の物標を追尾中物標から除去する（Ｓ４４）。
《探知情報出力》
以上の処理の後、図３の（Ｂ）においてステップＳ１７で示すように、上記誤追尾と判定された物標以外の追尾中の物標について、上位のホストシステム（図１に示したＡＣＣコントローラ１５に対して各物標の探知情報（方位方向と距離方向の位置および速度）を出力する。
なお、それが真物標であるか擬似物標であるかは別として、追尾信頼度は物標毎に求められるものであるので、ペアリングを行う際、その追尾信頼度を求めた物標を生じさせたペアの関係にある突出部情報（ピーク周波数およびピーク値）を全て記憶しておき、次回のペアリングの際に、前回の突出部と今回の突出部との同定を行って、前回と同じペアとなるアップビート信号とダウンビート信号の突出部に対してペアリング条件を適用する。
また図９に示した３つの物標Ｐｍ，Ｐｓ１，Ｐｓ２について、それぞれクラスタリングを行った場合には、そのクラスタ単位でサイドローブ処理を行うことになる。
上述の例では物標の追尾信頼度の値が所定のしきい値を超えるか否かによって各処理での認識処理条件を切り替えるようにしたが、計測タイミング毎に各物標の追尾信頼度を求めるとともに、追尾信頼度の変化傾向が上昇傾向であるか否かによって上記認識処理条件を切り替えるようにしてもよい。すなわち、追尾信頼度の変化傾向が上昇傾向でないとき真物標を認識することに要する認識処理条件が厳しくなるように認識処理条件を設定する。このことによって、擬似物標を追尾し続けるといった問題を解消し、物標追尾の信頼性と真物標追尾の継続性を高めることができる。
また、以上に示した例では認識処理条件の切り替えを２段階で行うようにしたが、これを多段階としてもよく、更に実質的にリニアに変更するようにしてもよい。

Claims (7)

  1. 所定探知範囲に対する電磁波の送受信を所定の計測タイミング毎に繰り返し行って、前記探知範囲内の反射体の位置または速度の情報を含む探知情報を取得する探知情報取得手段と、
    前記探知情報取得手段により異なった複数の計測タイミングで取得された前記探知情報のうち、同一反射体に起因して生じたものと予測した探知情報を基にして前記反射体に相当する物標の追尾を行うとともに、該追尾中の物標が前記同一反射体に起因して生じたものと見なされる度合いを表す追尾信頼度を求める追尾信頼度決定手段と、
    前記追尾信頼度が低いときに、または前記追尾信頼度の変化が上昇傾向でないときに真物標を認識することに要する認識処理条件が厳しくなるように当該認識処理条件を設定する認識処理条件設定手段と、
    を備えたことを特徴とするレーダ。
  2. 前記認識処理条件は、同一物標であるか否かを判定するための、前記計測タイミング毎の前記物標の位置および速度変化の許容範囲である請求項１に記載のレーダ。
  3. 前記電磁波は周波数変調連続波であって、前記探知情報取得手段は、前記電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる突出部についての情報を取得する手段と、上り変調区間と下り変調区間について生じる前記応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に前記応答信号のペアを決定するペアリング手段と、該ペアリング手段により決定された前記応答信号のペアに基づいて前記反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、
    前記認識処理条件を、前記ペアリング条件とした請求項１に記載のレーダ。
  4. 少なくとも位置が互いに近接していることを条件とするクラスタリング条件を基に、同一反射体に起因して生じたものと見なす複数の探知情報を一つのクラスタとして処理するクラスタリング手段を備え、前記認識処理条件を前記クラスタリング条件とした請求項１に記載のレーダ。
  5. 前記探知情報取得手段により取得された探知情報のうち、同一反射体に起因して前記電磁波を送受信するアンテナのサイドローブによって生じた探知情報を虚像として処理するサイドローブ処理手段を備え、前記認識処理条件を、前記サイドローブ処理手段による前記虚像の判定条件とした請求項１に記載のレーダ。
  6. 前記電磁波は周波数変調連続波であって、前記探知情報取得手段は、前記電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる突出部についての情報を取得する手段と、上り変調区間と下り変調区間について生じる前記応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に前記応答信号のペアを決定するペアリング手段と、該ペアリング手段により決定された前記応答信号のペアに基づいて前記反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、
    回路の混変調や相互変調により前記周波数スペクトル上に現れる応答をスプリアス応答として処理するスプリアス処理手段とを設け、
    前記認識処理条件を、前記スプリアス処理手段による前記スプリアス応答の判定条件とした請求項１に記載のレーダ。
  7. 前記電磁波は周波数変調連続波であって、前記探知情報取得手段は、前記電磁波の送信信号と受信信号との上り変調区間と下り変調区間についてビート信号の周波数スペクトルに生じる突出部についての情報を取得する手段と、上り変調区間と下り変調区間について生じる前記応答信号について、同一反射体に起因する応答信号と見なすペアリング条件を基に前記応答信号のペアを決定するペアリング手段と、該ペアリング手段により決定された前記応答信号のペアに基づいて前記反射体の位置および速度を求める計測値算出手段とを備え、
    前記計測値算出手段により求められた複数の物標のうち、それぞれの位置が略連続していて且つ静止物に相当する速度であるとき、当該複数の物標の存在する領域を静止物領域と見なす手段と、前記計測値算出手段により求められた物標のうち前記静止物領域を移動する物標を擬似物標として処理する手段とを設け、
    前記認識処理条件を前記静止物領域とした請求項１に記載のレーダ。
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