JP3333143B2 - 追尾装置及びその追尾処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、追尾装置及びそ
の追尾処理方法に関し、特に追尾精度の向上、規模の簡
素化、演算負荷の軽減に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の追尾装置について図を参照して説
明する。図２０は、例えば、小菅，亀田，真野，“レー
ダ追尾における追尾フィルタの前処理，”電子情報通信
学会論文誌(B-II)，vol.J80-B-II,No.2，pp.191-201(Fe
b.1997)に示された単一のセンサを使用する単一の追尾
装置の構成ブロック図である。

【０００３】図２０において、１は観測手段、５は観測
情報統合手段、６は平滑手段、７は予測手段、８は遅延
要素である。

【０００４】観測手段１は、単一のセンサ（図示してい
ない）を介して、目標の位置情報と観測時刻情報を含む
観測情報を受けて、センサの極座標で観測した上記目標
の位置情報を固定直交座標に変換し、上記目標の観測情
報を出力する。

【０００５】観測情報統合手段５は、上記単一のセンサ
から得られる異なる時刻の観測情報をある一定時間溜め
ておき、現時刻より１サンプリング前に算出される予測
手段からの予測速度を用いて、目標が等速直線運動を行
なっていると仮定の下で、複数の観測情報を１つに重み
付け統合を行い統合観測情報を算出する。

【０００６】平滑手段６では、カルマンフィルタの理論
により、上記の観測情報統合手段５で得られた統合観測
情報の平滑処理を行い平滑情報を算出する。

【０００７】予測手段７では、カルマンフィルタの理論
により、上記の平滑手段６で得られた平滑情報の予測処
理を行い予測情報を算出する。

【０００８】遅延要素８では、上記の予測手段７で得ら
れた予測情報を１サンプリング遅延させて、上記の観測
情報統合手段５へ入力する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の追尾装置は、以
上のように構成されていて、従来の単一センサを使用す
る単一の追尾装置に対し、追尾精度の向上をはかるため
複数センサを使用し、複数センサの数だけ従来の追尾装
置を用いると、規模が増大し複雑になるという問題点が
あった。

【００１０】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、複数センサを使用して追尾精度
の向上を図り、また規模の増大を抑え演算負荷の軽減を
図る、単一の、追尾装置及びその追尾処理方法を得るこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に係る発明の追尾装置は、広域に配置さ
れた複数のセンサを介して、各センサの極座標系で観測
される目標位置情報と、その観測時刻情報を含む観測情
報を受け、上記目標位置情報の座標系を各センサの固定
直交座標系に変換して上記観測情報を出力する観測手段
と、後記の予測手段からの予測情報を用いて算出される
各センサ夫々の目標存在期待領域であるゲートを用い、
上記ゲート内にある複数の観測値の中で予測値に最も近
い観測値を含む観測情報を１つ選んで、各センサ夫々の
目標の観測情報とするゲート手段と、上記の各センサ夫
々の目標の観測情報を各センサの座標系から基地局の座
標系へ座標変換を行ない、さらに各センサ夫々の目標の
観測時刻を基地局基準の時刻に直す座標変換手段と、上
記の基地局の座標系に座標変換され、基地局基準の観測
時刻に直されて、基地局に集められた上記各センサの目
標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソートす
る観測情報ソート手段と、上記の基地局の時間軸上でソ
ートされた目標の観測情報を、目標が等速直線運動を行
なっているとの仮定の下で最小２乗法により１つの観測
情報に重み付け統合を行なう観測情報統合手段と、上記
の統合観測情報をカルマンフィルタの理論により平滑処
理を行ない平滑情報を得る平滑手段と、上記の平滑情報
をカルマンフィルタの理論により予測処理を行ない予測
情報を得る予測手段と、上記の予測情報を各センサ夫々
のゲート算出に用いるため、基地局の座標系を各センサ
の座標系に座標変換を行なう逆座標変換手段と、を備え
たことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２に係る発明の追尾装置は、
広域に配置された複数のセンサを介して、各センサの極
座標系で観測される目標位置情報と、その観測時刻情報
を含む観測情報を受け、上記目標位置情報の座標系を各
センサの固定直交座標系に変換して上記観測情報を出力
する観測手段と、後記の予測手段からの予測情報を用い
て算出される各センサ夫々の目標存在期待領域であるゲ
ートを用い、上記ゲート内にある複数の観測値の信頼度
を、予測値との距離に応じて算出された確率密度により
求め、それらの信頼度を用いて上記複数の観測値を１つ
に重み付け統合を行なって、各センサ夫々の目標の観測
情報とする、確率密度によるゲート手段と、上記の各セ
ンサ夫々の目標の観測情報を各センサの座標系から基地
局の座標系へ座標変換を行ない、さらに各センサ夫々の
目標の観測時刻を基地局基準の時刻に直す座標変換手段
と、上記の基地局の座標系に座標変換され、基地局基準
の観測時刻に直されて、基地局に集められた上記各セン
サの目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソ
ートする観測情報ソート手段と、上記の基地局の時間軸
上でソートされた目標の観測情報を、目標が等速直線運
動を行なっているとの仮定の下で最小２乗法により１つ
の観測情報に重み付け統合を行ない、１つの統合観測情
報を算出する観測情報統合手段と、上記の統合観測情報
をカルマンフィルタの理論により平滑処理を行ない平滑
情報を得る平滑手段と、上記の平滑情報をカルマンフィ
ルタの理論により予測処理を行ない予測情報を得る予測
手段と、上記の予測情報を各センサ夫々のゲート算出に
用いるため、基地局の座標系を各センサの座標系に座標
変換を行なう逆座標変換手段と、を備えたことを特徴と
する。

【００１３】また、請求項３に係る発明の追尾装置は、
広域に配置された複数のセンサを介して、各センサの極
座標系で観測される目標位置情報と、その観測時刻情報
を含む観測情報を受け、上記目標位置情報の座標系を各
センサの固定直交座標系に変換して上記観測情報を出力
する観測手段と、後記の予測手段からの予測情報を用い
て算出される各センサ夫々の目標存在期待領域であるゲ
ートを用い、上記ゲート内にある複数の観測値の信頼度
を、予測値との距離に応じて算出された確率密度により
求め、それら信頼度のうち信頼度が高い上位数個の観測
値を１つに重み付け統合を行い、各センサ夫々の目標の
観測情報とする、相関個数を制限するゲート手段と、上
記の各センサ夫々の目標の観測情報を各センサの座標系
から基地局の座標系へ座標変換を行ない、さらに各セン
サ夫々の目標の観測時刻を基地局基準の時刻に直す座標
変換手段と、上記の基地局の座標系に座標変換され、基
地局基準の観測時刻に直されて、基地局に集められた上
記各センサの目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時
系列にソートする観測情報ソート手段と、上記の基地局
の時間軸上でソートされた目標の観測情報を、目標が等
速直線運動を行なっているとの仮定の下で最小２乗法に
より１つの観測情報に重み付け統合を行ない、１つの統
合観測情報を算出する観測情報統合手段と、上記の統合
観測情報をカルマンフィルタの理論により平滑処理を行
ない平滑情報を得る平滑手段と、上記の平滑情報をカル
マンフィルタの理論により予測処理を行ない予測情報を
得る予測手段と、上記の予測情報を各センサ夫々のゲー
ト算出に用いるため、基地局の座標系を各センサの座標
系に座標変換を行なう逆座標変換手段と、を備えたこと
を特徴とする。

【００１４】また、請求項４に係る発明の追尾装置は、
請求項１記載の追尾装置において、各センサの観測精度
が既知で、観測情報ソート手段から得られる観測情報の
うち、同一時刻に複数のセンサからの観測情報が存在す
る場合、観測精度が一番高いセンサからの観測情報を、
上記同一時刻の観測情報とする同時刻観測情報選択手段
を備えたことを特徴とする。

【００１５】また、請求項５に係る発明の追尾装置は、
請求項１記載の追尾装置において、平滑手段から得られ
る平滑誤差により観測情報の統合間隔を制御する統合間
隔制御手段と、上記平滑手段から得られる平滑誤差を１
サンプリング遅延させて上記統合間隔制御手段に送る遅
延要素と、を備えたことを特徴とする。

【００１６】また、請求項６に係る発明の追尾装置は、
請求項１記載の追尾装置において、平滑手段から得られ
る平滑誤差により上記平滑手段及び予測手段のサンプリ
ング間隔を制御するサンプリング間隔制御手段と、上記
平滑手段から得られる平滑誤差を１サンプリング遅延さ
せて上記サンプリング間隔制御手段に送る遅延要素と、
を備えたことを特徴とする。

【００１７】また、請求項７に係る発明の追尾装置は、
請求項１記載の追尾装置において、観測精度の低いセン
サが既知または判明した場合、そのセンサからの観測情
報を除く観測情報選択手段を備えたこと特徴とする。

【００１８】また、請求項８に係る発明の追尾処理方法
は、以下のステップを備えたことを特徴とする。 （ａ）先ず、広域に配置された複数のセンサを介して、
目標の観測情報を入力し、各センサの極座標系で得られ
る目標の観測情報を固定直交座標系に変換するステッ
プ、（ｂ）次いで、後記の予測情報を用いて各センサ夫
々に目標存在期待領域であるゲートを算出して、上記ゲ
ート内にある複数の観測値の中で予測値に最も近い観測
値を含む観測情報を１つ選び、各センサ夫々の目標の観
測情報とするステップ、（ｃ）次いで、各センサの座標
系で得られる上記目標の観測情報を、当該追尾装置の存
在する基地局の座標系に座標変換するステップ、（ｄ）
次いで、上記各センサの目標の観測時刻を、基地局基準
の観測時刻に直すステップ、（ｅ）次いで、基地局の座
標系に座標変換され、基地局基準の観測時刻に直して基
地局に集められた上記各センサの目標の観測情報を、基
地局の時間軸上で時系列にソートし、目標が等速直線運
動を行なっているとの仮定の下で最小２乗法により１つ
の観測情報に重み付け統合を行なうステップ、（ｆ）次
いで、上記の統合した観測情報をカルマンフィルタの理
論により平滑処理を行ない平滑情報を得るステップ、
（ｇ）次いで、上記の平滑情報をカルマンフィルタの理
論により予測処理を行ない予測情報を得るステップ、
（ｈ）次いで、上記の予測情報を各センサ夫々のゲート
算出に用いるため基地局の座標系を各センサの座標系に
座標変換を行うステップ、（ｉ）次いで、上記の（ａ）
のステップから（ｈ）のステップまでの処理を続ける場
合には、遅延要素を介して（ａ）のステップの観測情報
入力処理に戻す。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の追尾装置の実施の形態１を示す構成ブロック図であ
る。また、図６はこの発明の追尾処理方法の実施の形態
は、この実施の形態１の動作を説明するフローチャート
を兼ねる。広域に配置された複数のセンサ（ここで図示
していないが、センサとは目標の角度、距離などを観測
する機能を有するレーダ装置のセンサ部を言う）を使用
する単一の追尾装置の構成ブロック図である。なお、セ
ンサは、上記のレーダ装置のセンサ部に限るものでな
く、測角装置や測距装置なども含まれる。ここで、複数
のセンサは、センサ１，…，センサｎからなるｎ個のセ
ンサとする。なお、各図中の同一符号は、同一又は相当
部分を示す。

【００２０】図１において、１ａは第１の観測手段、１
ｂは第ｎの観測手段、２ａは第１のゲート手段、２ｂは
第ｎのゲート手段、３は座標変換手段、４は観測情報ソ
ート手段、５は観測情報統合手段、６は平滑手段、７は
予測手段、８は遅延要素、９は逆座標変換手段である。
ここで、センサ１を介して、センサ１の観測情報は第１
の観測手段１ａに入力し、センサｎを介して、センサｎ
の観測情報は第ｎの観測手段１ｂに入力するとする。

【００２１】図２は、この発明の実施の形態に共通の座
標系を説明するための図である。センサが観測に用いる
極座標系は、Ｏはセンサの位置、Ｔは追尾目標の位置、
Ｒは追尾目標とセンサの間の距離、Ｅはセンサと追尾目
標とを結ぶ線分ＯＴがＸ−Ｙ平面となす仰角、Ｂはセン
サと追尾目標とを結ぶ線分ＯＴのＸ−Ｙ平面への正射影
ベクトルがＸ軸となす方位角として、極座標を（R，E，
B）で表す。また、固定直交座標を（X，Y，Z）で表す。

【００２２】以下、一般化した第ｎの観測手段１ｂにつ
いて説明する。第ｎの観測手段１ｂは、センサｎを介し
て、図２に示す極座標系により観測される目標の位置情
報とその観測時刻情報を含む観測情報を受け、上記目標
の観測情報は、センサｎの固定直交座標に変換して出力
する。

【００２３】図３は、図１のゲート手段の動作を説明す
るための図である。以下、一般化した第ｎのゲート手段
２ｂについて説明する。第ｎのゲート手段２ｂは、セン
サｎの固定直交座標系において、後記の予測手段より得
られる予測情報を用いて算出される予測値を中心とし
た、時刻t(n,i)の目標存在期待領域であるゲートを用
い、そのゲート内にある複数の観測値の中から予測値に
最も近い観測値を含む観測情報を、センサｎの時刻t(n,
i)の目標の観測情報とする。ここで、センサｎのｉ番目
のサンプリング時刻をt(n,i)とする。

【００２４】座標変換手段３は、各センサ夫々の目標の
観測情報を各センサの固定直交座標系から、地球の形状
を考慮して当該追尾装置が存在する基地局の固定直交座
標系に座標変換を行ない、さらに、各センサ夫々の目標
の観測時刻を基地局基準の時刻に直す。センサの観測時
刻を基地局基準の時刻に直すには、図３に示すように、
センサｎの観測時刻t(n,i)に、センサｎと基地局との通
信時間dt(n)を加える。ここで、センサｎの観測時刻t
(n,i)の観測情報は、基地局の時刻t(n,i)+dt(n)の観測
情報と等価となる。以下、通信時間dt(n)を適宜、通信
時間遅れと呼ぶ。

【００２５】図４は、図１の観測情報ソート手段の動作
を説明するための図である。観測情報ソート手段４は、
上記座標変換手段３により、基地局の座標系に座標変換
された各センサからの観測情報を、基地局の時間軸上で
ある一定時間留めておき、基地局の時間軸上で時系列に
ソートする（並べ替える）。図４を参照して、一例を説
明する。センサ１のi番目の観測時刻t(1,i)、センサｎ
のj番目の観測時刻t(n,j)を夫々基地局の時刻に直す
と、t(1,i)+dt(1)、t(n,i)+dt(n)と表わせる。ここで、
dt(1)、dt(n)は先に説明したように、夫々各センサ１，
２と基地局との通信時間である。

【００２６】いま、基地局の観測時刻が、t(n,j)+dt(n)
< t(1,i)+dt(1)の関係にある場合、図４に示すように、
基地局の時間軸上で時系列にソートされた、観測情報の
基地局の観測時刻を夫々、t(0,k)，t(0,k+1)と表わせ
る。

【００２７】図５は、図１の観測情報統合手段の動作を
説明するための図である。観測情報統合手段５は、図５
に示すように、上記の観測情報ソート手段４により基地
局の時間軸上で時系列にソートされた観測情報を、基地
局の時間軸上で時間間隔t(0,m)-t(0,m-1)の間、一定サ
ンプリング分蓄えておき、その蓄えた一定サンプリング
分の各センサからの観測情報を目標が等速直線運動をし
ているとの仮定の下で、最小２乗法により１つの観測情
報に重み付けを行ない、１つの統合観測情報を得る。こ
こで、図５における、mはカルマンフィルタのサンプリ
ング時刻を表す記号であり、m>kである。また目標が等
速直線運動を行なっていると仮定する速度は予測処理よ
り得られた速度を用いる。

【００２８】平滑手段６は、基地局の座標系において、
上記の観測情報統合手段５から得られる統合観測情報
を、カルマンフィルタの理論により平滑処理を行なっ
て、平滑値や平滑誤差などの平滑情報を得る。

【００２９】予測手段７は、基地局の座標系において、
上記の平滑手段７から得られる平滑情報を、カルマンフ
ィルタの理論により現時刻より１サンプリング後の目標
の予測値や予測誤差などの予測情報を得る。

【００３０】遅延要素８は、上記の予測手段７から得ら
れる予測情報を１サンプリング分遅延させる。

【００３１】逆座標変換手段９では、上記の遅延要素８
より得られる予測情報を、地球の形状を考慮して基地局
の座標系から各センサの座標系に座標変換を行ない、上
記のゲート手段に送出する。センサｎの座標系に座標変
換を行なうものは、上記の第ｎのゲート手段２ｂに送出
する。

【００３２】次に、図６は、この実施の形態１の動作を
説明するフローチャートである。また、この発明の追尾
処理方法の動作を説明するフローチャートを兼ねる。

【００３３】先ず、ステップＳＴ1において、広域に配
置された複数のセンサを介して、目標の観測情報を入力
し、各センサの極座標系で得られる目標の観測情報を固
定直交座標系に変換する。

【００３４】次いで、ステップＳＴ２において、後記の
予測情報を用いて各センサ夫々の目標存在期待領域であ
るゲートを算出して、上記ゲート内にある複数の観測値
の中で予測値に最も近い観測値を含む観測情報を１つ選
び、各センサ夫々の目標の観測情報とする。

【００３５】次いで、ステップＳＴ３において、上記各
センサの座標系で得られる目標の観測情報を、当該追尾
装置の存在する基地局の座標系に座標変換する。

【００３６】さらに、ステップＳＴ４において、上記各
センサの目標の観測時刻を、基地局基準の観測時刻に直
す。これは、各センサの観測時刻に、各センサから基地
局への通信時間遅れを加えて、基地局基準の観測時刻に
直すことができる。

【００３７】次いで、ステップＳＴ５において、ステッ
プＳＴ３、ステップＳＴ４を経て、基地局の座標系に座
標変換され、基地局基準の観測時刻に直して基地局に集
められた上記各センサの目標の観測情報を、基地局の時
間軸上で時系列にソートし、目標が等速直線運動を行な
っているとの仮定の下で最小２乗法により１つの観測情
報に重み付け統合を行ない、１つの統合した観測情報を
算出する。

【００３８】次いで、ステップＳＴ６において、上記の
統合した観測情報をカルマンフィルタの理論により平滑
処理を行ない平滑情報を得る。

【００３９】次いで、ステップＳＴ７において、上記の
平滑情報をカルマンフィルタの理論により予測処理を行
ない予測情報を得る。

【００４０】次いで、ステップＳＴ８において、基地局
の座標系による予測情報を各センサ夫々のゲート算出に
用いるため各センサの座標系に座標変換を行う。

【００４１】次いで、ステップＳＴ９において、ステッ
プＳＴ１からＳＴ８までの処理を続ける場合には、遅延
要素を介してステップＳＴ１の観測情報入力の処理に戻
す。

【００４２】従って、この実施の形態１によれば、広域
に配置された複数センサを使用し、複数センサから１目
標の観測情報が得られる場合、それら複数センサの観測
情報を統合することにより、上記複数センサの観測誤差
を平滑処理に含めることができ、クロスレンジ誤差を抑
えて、追尾精度を向上することができる。また、複数セ
ンサの数に対応した規模の増大を抑え、演算負荷を軽減
することができる。ここで、クロスレンジ誤差とは、セ
ンサの角度誤差より生ずる、距離方向のレンジ誤差と直
交する誤差成分であり、目標が近距離の場合は小さい
が、目標が遠距離の場合、角度誤差より生ずるクロスレ
ンジ誤差は大きくなる。

【００４３】実施の形態２．図７は、この発明の追尾装
置の実施の形態２を示す構成ブロック図である。なお、
各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００４４】図７において、１０ａは第１の確率密度に
よるゲート手段、１０ｂは第ｎの確率密度によるゲート
手段である。この実施の形態２は、実施の形態１におけ
るゲート手段２ａ，２ｂを、以下に説明する確率密度に
よるゲート手段１０ａ，１０ｂとしたものであり、実施
の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４５】図８は、図７の確率密度によるゲート手段
の動作を説明するための図である。一般化した第ｎの確
率密度によるゲート手段１０ｂについて説明する。

【００４６】図８において、第ｎの確率密度によるゲー
ト手段１０ｂは、予測手段からの予測情報を用いて算出
されるセンサｎの目標存在期待領域であるゲートを用
い、上記ゲート内にある複数の観測値の信頼度を、上記
予測値との距離に応じて算出される確率密度により求
め、その信頼度（例えば図８のβ１，β２）を用いて複
数の観測情報を１つに重み付け統合したものをセンサｎ
の目標の観測値とする。同様に、観測誤差についても、
観測値から算出した信頼度を用いて、重み付け統合した
ものを目標の観測誤差とする。

【００４７】次に、図９は、この実施の形態２の動作を
説明するフローチャートである。図９における、ステッ
プＳＴ２ａは、実施の形態１のフローチャート図６にお
けるステップＳＴ２に代わるものであり、上記実施の形
態１と同一動作部分には同一符号を付して説明を省略す
る。

【００４８】図９において、ステップＳＴ２ａは、予測
情報を用いて各センサ毎に目標存在期待領域であるゲー
トを算出して、上記各ゲート内にある複数の観測値の信
頼度計算を行ない、その信頼度を用いて複数の観測情報
を１つに重み付け統合したものを目標の観測値とする。

【００４９】従って、この実施の形態２によれば、ゲー
ト内に存在する複数の観測値の信頼度を計算し、その信
頼度を用いて複数ある観測情報を１つに重み付け統合を
行って、実施の形態１に示した効果に加えて、不要信号
のない自由空間のみならず、不要信号環境下においても
追従性、追尾精度を確保することができる。

【００５０】実施の形態３．図１０は、この発明の追尾
装置の実施の形態３を示す構成ブロック図である。な
お、各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００５１】図１０において、１１ａは第１の相関個数
を制限するゲート手段、１１ｂは第ｎの相関個数を制限
するゲート手段である。この実施の形態３は、実施の形
態１におけるゲート手段２ａ，２ｂを、以下に説明する
相関個数を制限するゲート手段１１ａ，１１ｂに置き換
えたものであり、実施の形態１と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。一般化した第ｎの相関個数を
制限するゲート手段１１ｂについて説明する。

【００５２】図１０において、第ｎの相関個数を制限す
るゲート手段１１ｂは、予測手段からの予測情報を用い
て算出されるセンサｎの目標存在期待領域であるゲート
を用い、上記ゲート内にある複数の観測値の信頼度を、
上記予測値との距離に応じて算出された確率密度により
求め、その信頼度が高い上位数個の観測値を１つに重み
付け統合したものを、センサｎの目標の観測値とする。
同様に、観測誤差についても、観測値から算出した信頼
度のうち信頼度が高い上位数個の観測誤差を重み付け統
合したものを目標の観測誤差とする。

【００５３】次に、図１１はこの実施の形態３の動作を
説明するフローチャートである。図１１における、ステ
ップＳＴ２ｂは、実施の形態１のフローチャート図６に
おけるステップＳＴ２に代わるものであり、上記実施の
形態１と同一動作部分には同一符号を付して説明を省略
する。

【００５４】図１１において、ステップＳＴ２ｂは、予
測情報を用いて各センサの目標存在期待領域であるゲー
トを算出して、上記各センサのゲート内にある複数の観
測値の信頼度計算を行ない、その複数得られる信頼度の
うち信頼度が高い上位数個の観測情報を１つに重み付け
統合したものを、目標の観測値とする。同様に、観測誤
差についても、観測値から算出した信頼度のうち信頼度
が高い上位数個の観測誤差を１つに重み付け統合したも
のを目標の観測誤差とする。

【００５５】従って、この実施の形態３によれば、ゲー
ト内に存在する複数の観測値の信頼度を計算し、その信
頼度が高い上位数個の観測情報を１つに重み付け統合を
行って、各センサの目標の観測情報とすることにより、
実施の形態１に示した効果に加えて、不要信号のない自
由空間のみならず、不要信号環境下においても追従性、
追尾精度を確保することができ、さらに、相関個数を制
限することにより、演算負荷を軽減することができる。

【００５６】実施の形態４．図１２は、この発明の追尾
装置の実施の形態４を示す構成ブロック図である。な
お、各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００５７】図１２において、１２は同時刻観測情報選
択手段である。この実施の形態４は、実施の形態１にお
ける構成ブロック図の観測情報統合手段５の前段に、以
下に説明する同時刻観測情報選択手段１２を設けたもの
であり、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して
説明を省略する。

【００５８】図１２において、同時刻観測情報選択手段
１２は、各センサの観測精度が既知で、複数の観測情報
を統合する前に、同一時刻に複数センサからの観測情報
が得られる場合、そのうち観測精度が一番高いセンサか
らの観測情報を、上記同一時刻の観測情報として選択
し、次段の観測情報統合手段５の入力とする。

【００５９】次に、図１３はこの実施の形態４の動作を
説明するフローチャートである。図１３における、同一
時刻における観測情報の選択ステップＳＴ１０は、実施
の形態１のフローチャートにおける、観測情報の統合ス
テップＳＴ５の前に設けたものであり、実施の形態１と
同一動作部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００６０】図１３において、ステップＳＴ１０は、各
センサの観測精度が既知で、同一時刻に複数センサから
の観測情報が基地局に入って来る場合、そのうち観測精
度が一番高いセンサからの観測情報を上記同一時刻の観
測情報とし選び、次のステップＳＴ５への入力とする。

【００６１】従って、この実施の形態４によれば、実施
の形態１による効果に加えて、複数の観測情報を統合す
る前に、同一時刻に複数のセンサからの観測情報が得ら
れる場合、観測精度が一番高いセンサからの観測情報を
その同一時刻の観測情報として選ぶことにより、追尾精
度を確保することができる。

【００６２】実施の形態５．図１４は、この発明の追尾
装置の実施の形態５を示す構成ブロック図である。な
お、各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００６３】図１４において、１３は統合間隔制御手
段、１４は遅延要素である。この実施の形態５は、実施
の形態１における構成ブロック図の観測情報統合手段５
の前段に、以下に説明する統合間隔制御手段１３を設け
たものであり、実施の形態１と同一部分には同一符号を
付して説明を省略する。

【００６４】図１４において、統合間隔制御手段１３
は、平滑手段６によって得られる平滑誤差の大きさによ
り、基地局で観測情報を統合する観測情報統合手段５の
統合間隔を制御する。

【００６５】次に、図１５は、この実施の形態５の動作
を説明するフローチャートである。図１５における、平
滑誤差により統合間隔制御を行うステップＳＴ１１は、
実施の形態１のフローチャートにおける、観測情報を統
合するステップＳＴ５の前に設けたものであり、実施の
形態１と同一動作部分には同一符号を付して説明を省略
する。

【００６６】図１５において、平滑誤差により統合間隔
制御を行うステップＳＴ１１は、１サンプリング前の平
滑誤差の大小によって、基地局での観測情報の統合間隔
を制御する。さらに、ステップＳＴ５では、ステップＳ
Ｔ１１の平滑誤差による統合間隔制御で決定した観測情
報の統合間隔に従い、ステップＳＴ５で観測情報の統合
を行なう。

【００６７】従って、この実施の形態５によれば、実施
の形態１による効果に加えて、１サンプリング前の平滑
誤差の大小により、基地局での観測情報の統合間隔を制
御することによって、平滑誤差が大きい場合、統合間隔
を狭くすることで観測情報を増やして追尾精度を良くす
ることができ、逆に、平滑誤差が小さい場合、統合間隔
を長くすることで観測情報を減らすことが可能になり演
算負荷が軽減される。

【００６８】実施の形態６．図１６は、この発明の追尾
装置の実施の形態６を示す構成ブロック図である。な
お、各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００６９】図１６において、１５はサンプリング間隔
制御手段、１４は遅延要素である。この実施の形態６
は、実施の形態１における構成ブロック図の平滑手段６
の平滑誤差出力により平滑手段６、予測手段７のサンプ
リング間隔を制御するサンプリング間隔制御手段１５を
設けたものであり、実施の形態１と同一部分には同一符
号を付し説明を省略する。

【００７０】図１６において、サンプリング間隔制御手
段１５は、平滑手段６によって得られる平滑誤差の大き
さにより、平滑手段６、予測手段７のサンプリング間隔
を制御する。

【００７１】次に、図１７は、実施の形態６の動作を説
明するフローチャートである。図１７における、平滑誤
差によるサンプリング間隔制御するステップＳＴ１２
は、実施の形態１のフローチャートにおける平滑情報算
出ステップＳＴ６の前に設けたもので、実施の形態１と
同一動作部分には同一符号を付して説明を省略する。

【００７２】図１７において、統合観測情報の平滑処理
を行う平滑情報算出ステップ（ＳＴ６）の１サンプリン
グ前の平滑誤差により平滑処理と予測処理のサンプリン
グ間隔を制御する（ステップＳＴ１２）。

【００７３】従って、この実施の形態６によれば、実施
の形態１による効果に加えて、１サンプリング前の平滑
誤差の大小によって、平滑処理と、予測処理のサンプリ
ング間隔を制御することによって、目標が直線運動を続
けている場合など、少ないサンプリング数で済むため、
観測情報を減らすことが可能になり、演算負荷が軽減さ
れる。

【００７４】実施の形態７．図１８は、この発明の追尾
装置の実施の形態７を示す構成ブロック図である。な
お、各図中の同一符号は、同一又は相当部分を示す。

【００７５】図１８において、１６は観測情報選択手段
である。この実施の形態７は、実施の形態１における構
成ブロック図の観測情報統合手段５の前に観測情報選択
手段１６を設けたものであり、実施の形態１と同一部分
には同一符号を付し説明を省略する。

【００７６】図１８において、観測情報選択手段１６
は、あるセンサの観測精度が低いという情報が得られた
場合、観測情報統合手段５の前で、そのセンサからの観
測情報を除く。

【００７７】次に、図１９は、この実施の形態７の動作
を説明するフローチャートである。図１９における観測
情報の選択ステップＳＴ１３は、実施の形態１における
フローチャートの観測情報の統合ステップＳＴ５の前に
設けたものであり、実施の形態１と同一動作部分には同
一符号を付して説明を省略する。

【００７８】図１９において、観測情報の選択ステップ
ＳＴ１３は、使用する複数のセンサの中のあるセンサの
観測精度が低いという情報が得られた場合、観測情報の
統合の前でそのセンサの観測情報を除去するものであ
る。

【００７９】従って、この実施の形態７によれば、実施
の形態１による効果に加えて、使用する複数のセンサの
中のあるセンサの観測精度が低いという情報が得られた
場合、基地局で観測情報を統合する前で、その観測精度
の低いセンサからの観測情報を除くことによって、統合
観測情報の確度が上がり、追尾精度が向上する。

【００８０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、広域に配置された複数センサを使用し、複数センサ
から１目標の観測情報が得られる場合、その複数の観測
情報を統合することにより、追尾精度を向上し、また、
複数センサの数に対応した規模の増大を抑え演算負荷を
軽減する単一の、追尾装置を得ることができる。

【００８１】また、請求項２の発明によれば、ゲート内
に存在する複数の観測値の信頼度によって複数ある観測
情報を重み付け統合することにより、請求項１の発明に
示した効果に加えて、不要信号環境下においても追従
性、追尾精度を確保する追尾装置を得ることができる。

【００８２】また、請求項３の発明によれば、ゲート内
に存在する複数の観測値のうち信頼度が高い上位数個の
観測情報を１つに重み付け統合することにより、請求項
１の発明に示した効果に加えて、不要信号環境下におい
ても追従性、追尾精度を確保し、さらに相関個数を制限
することにより、演算負荷を軽減する追尾装置を得るこ
とができる。

【００８３】また、請求項４の発明によれば、請求項１
の発明による効果に加えて、各センサからの観測情報を
統合する前に、同一時刻に複数のセンサからの観測情報
が得られる場合、観測精度が一番高いセンサからの観測
情報をその同一時刻の観測情報として選ぶことにより、
追尾精度を確保する追尾装置を得ることができる。

【００８４】また、請求項５の発明によれば、請求項１
の発明による効果に加えて、１サンプリング前の平滑誤
差の大小に基づき観測情報の統合間隔を制御することに
より、平滑誤差が大きい場合、統合間隔を狭くし観測情
報を増やして追尾精度を確保することができ、逆に、平
滑誤差が小さい場合、統合間隔を長くし観測情報を減ら
して演算負荷を軽減する追尾装置を得ることができる。

【００８５】また、請求項６の発明によれば、請求項１
の発明による効果に加えて、１サンプリング前の平滑誤
差の大小に基づき、平滑処理と、予測処理のサンプリン
グ間隔を制御することにより、目標が直線運動を続けて
いる場合などは、少ないサンプリング数で済むため、観
測情報を減らすことが可能になり、演算負荷を軽減する
追尾装置を得ることができる。

【００８６】また、請求項７の発明によれば、請求項１
の発明による効果に加えて、この基地局で観測情報を統
合する前に、観測精度の低いセンサが既知の場合、その
観測精度の低いセンサからの観測情報を除くことによ
り、観測情報を統合した後の統合観測情報の確度が上が
り、追尾精度が向上する追尾装置を得ることができる。

【００８７】また、請求項８の発明によれば、広域に配
置された複数センサを使用し、複数センサから１目標の
観測情報が得られる場合、その複数の観測情報を統合す
ることにより、追尾精度を向上し、複数センサの数に対
応した規模の増大を抑え演算負荷を軽減する、単一の、
追尾処理方法を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の追尾装置の実施の形態１を示す構
成ブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態に共通の座標系を説明
するための図である。

【図３】 図１のゲート手段の動作を説明するための図
である。

【図４】 図１の観測情報ソート手段の動作を説明する
ための図である。

【図５】 図１の観測情報統合手段の動作を説明するた
めの図である。

【図６】 この発明の実施の形態１の動作を説明するフ
ローチャートである。また、この発明の追尾処理方法の
動作を説明するフローチャートを兼ねる。

【図７】 この発明の追尾装置の実施の形態２を示す構
成ブロック図である。

【図８】 図７の確率密度によるゲート手段の動作を説
明するための図である。

【図９】 この発明の追尾装置の実施の形態２の動作を
説明するフローチャートである。

【図１０】 この発明の追尾装置の実施の形態３を示す
構成ブロック図である。

【図１１】 この発明の追尾装置の実施の形態３の動作
を説明するフローチャートである。

【図１２】 この発明の追尾装置の実施の形態４を示す
構成ブロック図である。

【図１３】 この発明の追尾装置の実施の形態４の動作
を説明するフローチャートである。

【図１４】 この発明の追尾装置の実施の形態５を示す
構成ブロック図である。

【図１５】 この発明の追尾装置の実施の形態５の動作
を説明するフローチャートである。

【図１６】 この発明の追尾装置の実施の形態６を示す
構成ブロック図である。

【図１７】 この発明の追尾装置の実施の形態６の動作
を説明するフローチャートである。

【図１８】 この発明の追尾装置の実施の形態７を示す
構成ブロック図である。

【図１９】 この発明の追尾装置の実施の形態７の動作
を説明するフローチャートである。

【図２０】 従来の追尾装置を示す構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 観測手段、 ２ａ，２ｂ ゲート手段、
３ 座標変換手段、４観測情報ソート手段、 ５ 観測
情報統合手段、 ６ 平滑手段、 ７ 予測手段、 ８
遅延要素、 ９ 逆座標変換手段、 １０ａ，１０ｂ
確率密度によるゲート手段、 １１ａ，１１ｂ 相関
個数を制限するゲート手段、 １２同時刻観測情報選択
手段、 １３ 統合間隔制御手段、 １４ 遅延要素、
１５ サンプリング間隔制御手段、 １６ 観測情報
選択手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 宮川 哲伸 (56)参考文献 特開 平10−123242（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−221428（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−171072（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−115678（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−104351（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−318741（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−318742（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広域に配置された複数のセンサを介し
   て、各センサの極座標系で観測される目標位置情報と、
   その観測時刻情報を含む観測情報を受け、上記目標位置
   情報の座標系を各センサの固定直交座標系に変換して上
   記観測情報を出力する観測手段と、 後記の予測手段からの予測情報を用いて算出される各セ
   ンサ夫々の目標存在期待領域であるゲートを用い、上記
   ゲート内にある複数の観測値の中で予測値に最も近い観
   測値を含む観測情報を１つ選んで、各センサ夫々の目標
   の観測情報とするゲート手段と、 上記の各センサ夫々の目標の観測情報を各センサの座標
   系から基地局の座標系へ座標変換を行ない、さらに各セ
   ンサ夫々の目標の観測時刻を基地局基準の時刻に直す座
   標変換手段と、 上記の基地局の座標系に座標変換され、基地局基準の観
   測時刻に直されて、基地局に集められた上記各センサの
   目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソート
   する観測情報ソート手段と、 上記の基地局の時間軸上でソートされた目標の観測情報
   を、目標が等速直線運動を行なっているとの仮定の下で
   最小２乗法により１つの観測情報に重み付け統合を行な
   う観測情報統合手段と、 上記の統合観測情報をカルマンフィルタの理論により平
   滑処理を行ない平滑情報を得る平滑手段と、 上記の平滑情報をカルマンフィルタの理論により予測処
   理を行ない予測情報を得る予測手段と、 上記の予測情報を各センサ夫々のゲート算出に用いるた
   め、基地局の座標系を各センサの座標系に座標変換を行
   なう逆座標変換手段と、を備えたことを特徴とする追尾
   装置。
2. 【請求項２】 広域に配置された複数のセンサを介し
   て、各センサの極座標系で観測される目標位置情報と、
   その観測時刻情報を含む観測情報を受け、上記目標位置
   情報の座標系を各センサの固定直交座標系に変換して上
   記観測情報を出力する観測手段と、 後記の予測手段からの予測情報を用いて算出される各セ
   ンサ夫々の目標存在期待領域であるゲートを用い、上記
   ゲート内にある複数の観測値の信頼度を、予測値との距
   離に応じて算出された確率密度により求め、それらの信
   頼度を用いて上記複数の観測値を１つに重み付け統合を
   行なって、各センサ夫々の目標の観測情報とする、確率
   密度によるゲート手段と、 上記の各センサ夫々の目標の観測情報を各センサの座標
   系から基地局の座標系へ座標変換を行ない、さらに各セ
   ンサ夫々の目標の観測時刻を基地局基準の時刻に直す座
   標変換手段と、 上記の基地局の座標系に座標変換され、基地局基準の観
   測時刻に直されて、基地局に集められた上記各センサの
   目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソート
   する観測情報ソート手段と、 上記の基地局の時間軸上でソートされた目標の観測情報
   を、目標が等速直線運動を行なっているとの仮定の下で
   最小２乗法により１つの観測情報に重み付け統合を行な
   い、１つの統合観測情報を算出する観測情報統合手段
   と、 上記の統合観測情報をカルマンフィルタの理論により平
   滑処理を行ない平滑情報を得る平滑手段と、 上記の平滑情報をカルマンフィルタの理論により予測処
   理を行ない予測情報を得る予測手段と、 上記の予測情報を各センサ夫々のゲート算出に用いるた
   め、基地局の座標系を各センサの座標系に座標変換を行
   なう逆座標変換手段と、を備えたことを特徴とする追尾
   装置。
3. 【請求項３】 広域に配置された複数のセンサを介し
   て、各センサの極座標系で観測される目標位置情報と、
   その観測時刻情報を含む観測情報を受け、上記目標位置
   情報の座標系を各センサの固定直交座標系に変換して上
   記観測情報を出力する観測手段と、 後記の予測手段からの予測情報を用いて算出される各セ
   ンサ夫々の目標存在期待領域であるゲートを用い、上記
   ゲート内にある複数の観測値の信頼度を、予測値との距
   離に応じて算出された確率密度により求め、それら信頼
   度のうち信頼度が高い上位数個の観測値を１つに重み付
   け統合を行い、各センサ夫々の目標の観測情報とする、
   相関個数を制限するゲート手段と、 上記の各センサ夫々の目標の観測情報を各センサの座標
   系から基地局の座標系へ座標変換を行ない、さらに各セ
   ンサ夫々の目標の観測時刻を基地局基準の時刻に直す座
   標変換手段と、 上記の基地局の座標系に座標変換され、基地局基準の観
   測時刻に直されて、基地局に集められた上記各センサの
   目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソート
   する観測情報ソート手段と、 上記の基地局の時間軸上でソートされた目標の観測情報
   を、目標が等速直線運動を行なっているとの仮定の下で
   最小２乗法により１つの観測情報に重み付け統合を行な
   い、１つの統合観測情報を算出する観測情報統合手段
   と、 上記の統合観測情報をカルマンフィルタの理論により平
   滑処理を行ない平滑情報を得る平滑手段と、 上記の平滑情報をカルマンフィルタの理論により予測処
   理を行ない予測情報を得る予測手段と、 上記の予測情報を各センサ夫々のゲート算出に用いるた
   め、基地局の座標系を各センサの座標系に座標変換を行
   なう逆座標変換手段と、を備えたことを特徴とする追尾
   装置。
4. 【請求項４】 各センサの観測精度が既知で、観測情報
   ソート手段から得られる観測情報のうち、同一時刻に複
   数のセンサからの観測情報が存在する場合、観測精度が
   一番高いセンサからの観測情報を、上記同一時刻の観測
   情報とする同時刻観測情報選択手段を備えたことを特徴
   とする請求項１記載の追尾装置。
5. 【請求項５】 平滑手段から得られる平滑誤差により観
   測情報の統合間隔を制御する統合間隔制御手段と、上記
   平滑手段から得られる平滑誤差を１サンプリング遅延さ
   せて上記統合間隔制御手段に送る遅延要素と、を備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の追尾装置。
6. 【請求項６】 平滑手段から得られる平滑誤差により上
   記平滑手段及び予測手段のサンプリング間隔を制御する
   サンプリング間隔制御手段と、 上記平滑手段から得られる平滑誤差を１サンプリング遅
   延させて上記サンプリング間隔制御手段に送る遅延要素
   と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の追尾装
   置。
7. 【請求項７】 観測精度の低いセンサが既知または判明
   した場合、そのセンサからの観測情報を除く観測情報選
   択手段を備えたこと特徴とする請求項１記載の追尾装
   置。
8. 【請求項８】 以下のステップを備えたことを特徴とす
   る追尾処理方法、 （ａ）先ず、広域に配置された複数のセンサを介して、
   目標の観測情報を入力し、各センサの極座標系で得られ
   る目標の観測情報を固定直交座標系に変換するステッ
   プ、 （ｂ）次いで、後記の予測情報を用いて各センサ夫々に
   目標存在期待領域であるゲートを算出して、上記ゲート
   内にある複数の観測値の中で予測値に最も近い観測値を
   含む観測情報を１つ選び、各センサ夫々の目標の観測情
   報とするステップ、 （ｃ）次いで、各センサの座標系で得られる上記目標の
   観測情報を、当該追尾装置の存在する基地局の座標系に
   座標変換するステップ、 （ｄ）次いで、上記各センサの目標の観測時刻を、基地
   局基準の観測時刻に直すステップ、 （ｅ）次いで、基地局の座標系に座標変換され、基地局
   基準の観測時刻に直して基地局に集められた上記各セン
   サの目標の観測情報を、基地局の時間軸上で時系列にソ
   ートし、目標が等速直線運動を行なっているとの仮定の
   下で最小２乗法により１つの観測情報に重み付け統合を
   行なうステップ、 （ｆ）次いで、上記の統合した観測情報をカルマンフィ
   ルタの理論により平滑処理を行ない平滑情報を得るステ
   ップ、 （ｇ）次いで、上記の平滑情報をカルマンフィルタの理
   論により予測処理を行ない予測情報を得るステップ、 （ｈ）次いで、上記の予測情報を各センサ夫々のゲート
   算出に用いるため基地局の座標系を各センサの座標系に
   座標変換を行うステップ、 （ｉ）次いで、上記の（ａ）のステップから（ｈ）のス
   テップまでの処理を続ける場合には、遅延要素を介して
   （ａ）のステップの観測情報入力処理に戻す。