センサ制御装置
【課題】複数の近接目標の追尾における相関性能を向上するためのセンサ制御を行う。
【解決手段】複数センサから得られる観測値を追尾処理し目標航跡を生成する際使用センサを決定するセンサ制御装置であって、複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部１１、対応付けられた観測値を用い各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部１２、相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部２１、センサ制御を実施するべきと判定された場合に相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部２２、競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を算出する誤差楕円重なり計算部２３、算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサの選択とセンサ使用回数の決定を行う使用センサ決定部２４を備える。
【解決手段】複数センサから得られる観測値を追尾処理し目標航跡を生成する際使用センサを決定するセンサ制御装置であって、複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部１１、対応付けられた観測値を用い各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部１２、相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部２１、センサ制御を実施するべきと判定された場合に相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部２２、競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を算出する誤差楕円重なり計算部２３、算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサの選択とセンサ使用回数の決定を行う使用センサ決定部２４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のセンサを用いて目標追尾を行う際のセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在センサにより目標を観測して得られた観測値を使って目標を追尾する技術については、すでに多くの論文、特許等の文献で取り挙げられており、その装置および方法については様々な提案がなされている。
【０００３】
近接多目標を追尾する場合やクラッタ等の不要信号環境下で目標を追尾する場合、相関の決定方法は追尾性能を左右する重要な部分である。相関とは、観測時刻で複数の観測値が得られた場合、「どの観測値を同じ目標と見なすか」を示すものである。
【０００４】
この相関決定の方法については、特許文献１にその一例の詳細が説明されている。この方式は、相関決定について、複数の仮説を生成し、維持しながら追尾を行う。この相関決定方式が出力する相関の精度、即ち、正しさは目標に割り当てられるセンサ資源の配分に大きく依存する。相関の精度が高まる様な資源配分をセンサ側に指示できれば、相関性能の向上が図れる。
【０００５】
また、追尾状況に応じてセンサの資源配分を決定する方法の一例が、特許文献２に記述されている。この従来技術では、追尾目標の航跡の個々の追尾状況、例えば誤差楕円の大きさ、探知抜け回数、目標距離や目標速度、複数目標間の距離等の運動諸元に応じて優先度を設定する。その優先度が高い目標の航跡について、優先的にセンサ資源が割り当てられる。
【０００６】
図１２は、特許文献２の従来技術を特許文献１の方式に適用した場合の構成図である。この装置の動作を、センサ制御の機能のみに限定して以下で説明する。特許文献２ではフィルタの動作を決定するパラメータの制御についても記載されているが、ここではその機能は使わないとする。また、同文献ではクラッタ発生地域の情報などの観測条件が得られることを想定しているが、ここではその様な情報は得られないとする。また、追尾状況を基にセンサの割り当てを決定する機能のみに絞って説明する。そのため、図１２には以下の説明では使われないブロックも存在する。
【０００７】
センサ群Ｓは、センサ群指示部が出力する動作条件によって指定された時刻に指定された目標を観測し、その観測情報を出力する。観測情報融合部３は、センサ群の何れかのセンサから観測情報を受け取ると、上記の動作条件より、該当する目標の運動諸元を推定する追尾フィルタに対して目標観測値を出力する。
【０００８】
追尾フィルタは、対応する目標の追尾計算を実行することにより、各目標の位置および速度の推定および予測を行い、目標の追尾情報を更新する。追尾情報抽出部８は、追尾フィルタ群が出力する目標の追尾情報から目標の運動諸元（例えば位置、速度）の推定値に関する情報として推定誤差範囲である誤差楕円（誤差共分散行列）を抽出し、その情報を目標状態評価部６に出力する。
【０００９】
目標状態評価部６は、各目標に対して、センサ割り当ての優先度に相当する評価値を設定する。追尾フィルタからは推定誤差範囲が得られるため、それが広い目標に対しては誤差を縮小する目的で評価値を大きく設定する。
【００１０】
次に、資源配分方式作成部１０は、目標状態評価部６から評価値を受け取ると、追尾データベースを参照しながら、目標状態評価部６が出力する評価値に基づいて、各目標に対するセンサの割り当てとその配分効果についての評価値を複数組算出して出力する。即ち、目標状態評価部６が出力する評価値である各目標の追尾状態に基づいて、目標に対して割り当てるセンサ及び観測時刻を決定する。この割り当ては候補として複数作り、各々について、各目標の追尾精度が割り当てられたセンサの観測によってどれだけ向上するかについての期待値を目標状態評価値の大きさで重み付けした配分効果評価値を算出する。
【００１１】
次に、資源管理計算部１１は、資源配分方式作成部１０から各資源の複数のセンサ割り当てと配分効果評価値を受け、また、センサ群の現在の動作状況を受けると資源データベースを参照しながら、各センサ割り当てが実行可能であるかどうか、センサ群に及ぼす放射エネルギー等の負荷がどの位になるかについて考慮して、配分効果評価値が大きいセンサ割り当てを選択する。
【００１２】
センサ群指示部は、資源管理計算部１１が最適な配分方式を決定するとそれに従ってセンサ群を構成するセンサの動作指示を行う。
【００１３】
以上がこの資源管理装置のセンサ制御の手順であるが、この装置では、センサの観測値が追尾方式に入力される時点でどの観測値がどの追尾目標に対応しているかについてある程度既知であることが前提となっており、個々の追尾目標の推定誤差を基にセンサの割り当てを決定している。すなわち、誤差がより大きい目標について、またセンサ観測による改善効果がより高い目標とセンサの組合せについて優先的にセンサ資源を割り当てている。例えば、図１３の例の様に目標１と目標２の各々の誤差楕円を比較すると目標２の方が大きい場合、目標２に優先的にセンサ資源を割り当てる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３１４５８９３号明細書
【特許文献２】特許第４０１４７８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１の追尾方式の相関性能を最適化するためのセンサ制御を行おうとした場合、特許文献２の従来技術では相関決定における観測値の競合を考慮していないため不十分である。この従来技術では、個々の追尾航跡の品質を向上させるのには役立つが、相関の重なりを効率的に解消することはできない。例えば、図１４の様に近接する複数の目標を同時に追尾する場合、個々の目標の推定誤差の範囲が比較的狭いため、従来技術ではセンサ割り当ては必要ないと判断されるが、二つ誤差楕円に重複する領域があってその中で観測値が得られる場合には相関処理が困難となる。すなわち、得られた観測値をどちらの追尾目標に割り当てるべきかについての決定が困難となる。
【００１６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の近接目標の追尾における相関性能を向上するためのセンサ制御を行うことができるセンサ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係るセンサ制御装置は、複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、前記相関決定部により対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、前記相関決定部の相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部と、前記センサ制御要否判定部によりセンサ制御を実施するべきと判定された場合に、前記相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を航跡毎に算出する誤差楕円重なり計算部と、前記誤差楕円重なり計算部により算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、相関決定部が生成した仮説に応じて相関決定が容易となる様なセンサ制御を決定するため、近接多目標を追尾する場合や不要信号環境下の追尾する場合に、必要最小限なセンサ資源で効率的で追尾性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すセンサ制御装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。
【図３】図１に示す相関決定部１１が生成した相関に関する第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図４】最終的に維持する仮説数ｍを事前設定のパラメータとした場合の第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図５】ある観測時刻において第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２があったとし、各々の子孫の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図６】ゲート内外判定行列と第１位と第２位の仮説に対応する航跡相関行列の例を示す説明図である。
【図７】競合軌跡の誤差楕円の例を示す説明図である。
【図８】競合軌跡の各方向についての相関可能範囲の例を示す説明図である。
【図９】誤差楕円の重なりの例を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示すセンサ制御装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。
【図１２】特許文献２の従来技術を特許文献１の方式に適用した場合の従来例の構成図である。
【図１３】複数目標とその誤差楕円の例を示す説明図である。
【図１４】近接する複数目標とその誤差楕円の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置について図面を参照しながら説明する。
この実施の形態１では、以下の２つのセンサによる観測を想定する。
・距離観測情報と角度観測情報が得られるセンサ
・角度観測情報のみで距離観測情報は得られないが、角度観測情報はレーダに比べて精度が良い光学センサ
この二つのセンサは同一位置に配置されているとする。また、通常はこの二つのセンサをあらかじめ決められた一定時間間隔をおいて観測し、定期的に得られる観測値を用いて追尾処理を行う。ただし、追尾状況に応じて、具体的には相関決定が困難となった時点でセンサ制御を行い、特定の目標および領域に一時的にセンサ資源を重点的に割り当てる。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、この装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。図２に示す手順は、観測値の定期的な１観測時刻分の処理の流れであり、観測の度にこの図の全体の処理が１回行われる。以下ではこの手順図に従ってセンサ制御決定の処理内容を説明する。
【００２２】
最初に、「１観測時刻分（＝１フレーム分）の追尾処理」ステップＳ１で、センサ群Ｓから得られる観測値が多目標追尾処理部１に入力され、多目標追尾処理部１は、その観測値を用いて目標追尾処理を行う。この多目標追尾処理部１は２つの部分に分けられ、まず、どの観測値がどの目標航跡に対応するかを示す相関の決定を、相関決定部１１が前述した特許文献１に示された複数の仮説を生成して並行処理する方式に従って行う。次に、フィルタ処理部１２は、相関決定部１１によって決定された相関に基づいて、観測値から雑音を除去して目標の運動諸元を計算する。
【００２３】
次に、「センサ制御要否判定」ステップＳ２で、センサ指示部２のセンサ制御要否判定部２１がある特定のセンサの使用頻度を一時的に上げるべきかどうか判定する。この判定は、相関決定部１１での相関決定が困難な状況になっているかどうかにより決まり、具体的には、以下の（１）〜（３）の何れか方法で判定する。
【００２４】
（１）相関決定部１１が生成した相関に関する仮説のうち、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の差が閾値ｔｈを超える、すなわち、
ｒｅｌ（Ｈ１）−ｒｅｌ（Ｈ２）≧ｔｈ
である場合は、相関決定が困難でないとする。反対に、
ｒｅｌ（Ｈ１）−ｒｅｌ（Ｈ２）＜ｔｈ
である場合は、相関決定が困難であるとする。
【００２５】
図３に、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため、相関決定が困難ではないと判定される。（ｃ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため、相関決定が困難であると判定される。
【００２６】
（２）相関決定部１１では、最終的に維持する仮説数ｍを事前設定のパラメータとする場合がある。このパラメータが指定されている場合に、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の差が閾値を超える、すなわち、
ｒｅｌ（Ｈｍ）−ｒｅｌ（Ｈｍ＋１）≧ｔｈ
である場合は、相関決定が困難でないとする。反対に、
ｒｅｌ（Ｈｍ）−ｒｅｌ（Ｈｍ＋１）＜ｔｈ
である場合は、相関決定が困難であるとする。
【００２７】
図４に、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため相関決定が困難ではないと判定される。（ｃ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため相関決定が困難であると判定される。
【００２８】
（３）相関決定部１１が生成した仮説のうち、第１位と第２位の仮説の子孫の順位が前観測時刻から入れ替わったら相関決定が困難であるとする。なお、仮説について、参照する航跡の親子関係に従って、親子関係を定義することができる。例えば、ある観測時刻ｔ１における航跡Ｔ１を採択する仮説Ｈ１があり、その後の観測時刻ｔ２において航跡Ｔ１の子孫であるＴ１１を採択する仮説Ｈ１１がある場合に、仮説Ｈ１１は仮説Ｈ１の子孫である。
【００２９】
図５に、ある観測時刻において第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２があったとし、各々の子孫の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの子孫の間で信頼度の順位は入れ替わっていないため、相関決定が困難ではないと判定される。一方（ｃ）の観測時刻では、Ｈ２の子孫の信頼度がＨ１の子孫の信頼度を上回るため、相関決定が困難であると判定される。
【００３０】
次に、「センサ制御要否判定」ステップＳ２において、特定のセンサの使用頻度を一時的に上げるべきと判定された場合は、次の「競合航跡抽出」ステップＳ３に移行する。特定のセンサの使用頻度を上げる必要がないと判定された場合は、そのまま処理を終了する。
【００３１】
「競合航跡抽出」ステップＳ３において、競合航跡抽出部２２は、使用頻度を上げるセンサの観測対象を、相関決定部１１が「１観測時刻分（＝１フレーム分）の追尾処理」ステップＳ１の処理の途中に作成した航跡相関行列から抽出する。この航跡相関行列は、ゲート内外判定行列を元にして、仮説毎に１つずつ生成される。図６に、ゲート内外判定行列と第１位と第２位の仮説に対応する航跡相関行列の例を示す。
【００３２】
ゲート内外判定行列は、図６に示す様に、その要素が「０」または「１」の行列であり、行が観測値、列が航跡に相当する。この要素が「１」である場合、要素の行の観測値が列の航跡に対応可能である、すなわち、観測値が航跡のゲート内であることを示す。要素が「０」の場合、観測値と航跡は対応付けできない、すなわち、観測値が航跡のゲート外であることを示す。例えば、図６の例では、航跡１と観測値１は対応付けが可能であるが、航跡２と観測値１は対応付けができない。
【００３３】
相関決定では、各観測値について対応する航跡を一意に割り当てて航跡相関行列を形成することによって仮説を決定する。この航跡相関行列が全ての行について１つの要素に「１」が設定される。ただし、「１」が設定された要素は、ゲート内外判定行列の同位置の要素が「１」となっていなければならないという制約がある。
【００３４】
本ステップでは、第１位の仮説に対応する航跡相関行列と第２位の仮説に対応する航跡相関行列で相関決定が異なる部分により、競合している航跡を抽出する。図６の例では、二つの航跡相関行列は観測値１，３，４，６に対応付けられた航跡は一致している。すなわちこれらの航跡については、相関決定は容易であることを示す。しかし、観測値２，５については航跡３，５との対応が二つの仮説で逆となっている。これは、航跡３，５についての相関決定が困難であることを示している。よって、この例では、競合航跡として３，５が抽出される。
【００３５】
ただし、上記は「センサ制御要否判定」ステップＳ２で判定を（１）または（３）に従って行った場合の抽出方法である。「センサ制御要否判定」ステップＳ２で判定を（２）に従って行った場合、第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説に相当する航跡相関行列を上記と同様に比較して競合航跡を抽出する。
【００３６】
次の「誤差楕円の重なり計算」ステップＳ４では、抽出された航跡群の誤差楕円、すなわち、誤差共分散行列を図７の例に示すセンサの観測方向、すなわち、距離方向と角度方向を軸とする座標に変換する。追尾フィルタの運動モデルで想定する座標上での航跡３の誤差共分散行列をＰ３、航跡５の誤差共分散行列をＰ５とする。距離方向、角度方向を軸とする座標への変換行列を航跡３についてＴ３ｒ、航跡５についてＴ５ｒとすると、誤差共分散行列は以下の計算により変換する。
Ｐ３ＬＯＳ＝Ｔ３ｒＰ３ＴＴ３ｒ
Ｐ５ＬＯＳ＝Ｔ５ｒＰ５ＴＴ５ｒ
【００３７】
変換された二つの誤差共分散行列Ｐ３ＬＯＳ、Ｐ５ＬＯＳの対角成分の平方根が、各方向の推定誤差の標準偏差となる。各航跡の推定位置を中心とする上記の推定誤差の標準偏差分の広がりが誤差範囲となるが、その範囲を追尾パラメータであるゲートサイズ倍した範囲が相関可能範囲となる。これを距離成分、角度成分について、二つの航跡で比較した例を図８に示す。二つの成分について航跡の相関可能範囲の重なりの大きさを比較すると、この例では、距離方向の重なりが大きくなっている。よって、この例では、距離方向の推定誤差を改善する必要があることが分かる。
【００３８】
次の「使用センサの決定」ステップＳ５では、上記によって判定された改善が必要な方向の推定誤差削減に最も寄与の高いセンサをまず選択する。上記の例では、距離の改善が必要となるため、距離観測情報が得られるレーダが選択される。
【００３９】
次に、このレーダの航跡に対する観測回数を決定する。航跡３と航跡５の距離の推定誤差の標準偏差をｐ３Ｒ、ｐ５Ｒとする。また、レーダの距離観測誤差の標準偏差をσＲとする。レーダの連続ｎ回の観測によって航跡が改善された後の推定誤差の標準偏差は、観測間隔が０に近い場合、以下の様に近似できる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
この改善によって、相関可能範囲の重なりは縮小される。この縮小によって、図６の様に相関可能範囲の重なりが０となるための最小のｎを、レーダでの観測回数と決定する。図９は。誤差楕円の重なりの例を示し、左が観測前、右が観測後を示す。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１で説明した発明によれば、相関決定部１１が生成した仮説に応じて相関決定が容易となる様なセンサ制御を決定するため、近接多目標を追尾する場合や不要信号環境下で追尾する場合に、必要最小限なセンサ資源で効率的で追尾性能を向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に関わる多目標追尾装置について図面を参照しながら説明する。この実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、レーダと光学センサの２つのセンサによる観測を想定する。この二つのセンサは同一位置に配置されているとする。また、通常はこの二つのセンサをあらかじめ決められた一定時間間隔をおいて観測し、得られた観測値を用いて追尾処理を行う。ただし、追尾状況に応じて、具体的には相関決定が困難となった時点でセンサ制御を行い、特定の目標および領域に一時的にセンサ資源を重点的に割り当てる。
【００４４】
以下はセンサ制御決定方法である。図１０は、この発明の実施の形態２に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。また、図１１は、この装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。図１１に示す手順は、観測値の１観測時刻分の処理の流れであり、観測の度にこの図の全体の処理が１回行われる。以下ではこの手順図に従ってセンサ制御決定の処理内容を説明する。
【００４５】
最初に、「１観測時刻分の追尾処理」ステップＳ１において、センサ群Ｓから得られる観測値が多目標追尾処理部１に入力され、多目標追尾処理部１は、その観測値を用いて目標追尾処理を行う。この処理は２つの部分に分けられ、まず、どの観測値がどの目標航跡に対応するかを示す相関の決定を、相関決定部１１が前述した特許文献１に示された複数の仮説を生成して並行処理する方式に従って行う。次に、フィルタ処理部１２が相関決定部１１によって決定された相関に基づいて、観測値から雑音を除去して目標の運動諸元を計算する。
【００４６】
次に、「誤差楕円の重なり度合計算」ステップＳ６において、誤差楕円重なり度合計算部２５は、同一仮説内に含まれる可能性のある任意の航跡の組合せについてその互いの誤差楕円を、図７の例に示すセンサの観測方向、すなわち、距離方向と角度方向を軸とする座標に変換して比較する。ここで、任意の航跡の組合せが同一仮説内に含まれる可能性があるかについては、過去に平滑処理に用いた観測値で共通のものがあるか否かで判断する。すなわち、共通の観測値があれば同一仮説内に含まれる可能性はなく、共通の観測値がなければ同一仮説内に含まれる可能性がある。
【００４７】
この可能性がある航跡３，５の組合せについて誤差楕円の重なり度合を計算する方法を以下で述べる。追尾フィルタの運動モデルで想定する座標上での航跡３の誤差共分散行列をＰ３、航跡５の誤差共分散行列をＰ５とする。距離方向、角度方向を軸とする座標への変換行列を航跡３についてＴ３ｒ、航跡５についてＴ５ｒとすると、誤差共分散行列は以下の計算により変換する。
Ｐ３ＬＯＳ＝Ｔ３ｒＰ３ＴＴ３ｒ
Ｐ５ＬＯＳ＝Ｔ５ｒＰ５ＴＴ５ｒ
【００４８】
変換された二つの誤差共分散行列Ｐ３ＬＯＳ、Ｐ５ＬＯＳの対角成分の平方根が、各方向の推定誤差の標準偏差となる。各航跡の推定位置を中心とする上記の推定誤差の標準偏差分の広がりが誤差範囲となるが、その範囲を追尾パラメータであるゲートサイズ倍した範囲が相関可能範囲となる。これを距離成分、角度成分について、二つの航跡で比較した例を図８に示す。二つの成分について航跡の相関可能範囲の重なりの大きさの積をこの組合せにおける重なり度合とする。
【００４９】
「競合航跡抽出」ステップＳ７では、競合航跡抽出部２６が「誤差楕円の重なり度合計算」ステップにおいて、計算された誤差楕円の重なり度合のうち、あらかじめ設定されたパラメータである閾値を超えるものを抽出する。上記で閾値を超える航跡の組合せが存在する場合は、その組合せを競合航跡として、次の「使用センサの決定」ステップＳ８に移行する。競合航跡がない場合は、そのまま処理を終了する。
【００５０】
次の「使用センサの決定」ステップＳ８では、使用センサ決定部２７が上記によって判定された競合航跡について、改善が必要な方向の推定誤差削減に最も寄与の高いセンサをまず選択する。上記の例で航跡３，５の組合せが競合航跡として抽出された場合、距離方向の改善が必要となるため、距離観測情報が得られるレーダが選択される。
【００５１】
次に、このレーダの、航跡に対する観測回数を決定する。航跡３と航跡５の距離の推定誤差の標準偏差をｐ３Ｒ、ｐ５Ｒとする。また、レーダの距離観測誤差の標準偏差をσＲとする。レーダの連続ｎ回の観測によって航跡が改善された後の推定誤差の標準偏差は、観測間隔が０に近い場合、以下の様に近似できる。
【００５２】
【数２】
【００５３】
この改善によって、相関可能範囲の重なりは縮小される。この縮小によって図６の様に相関可能範囲の重なりが０となるための最小のｎを、レーダでの観測回数と決定する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態２で説明した発明によれば、フィルタ処理部が計算した誤差楕円の互いの重なり具合から相関決定が困難になりそうな航跡群を抽出してセンサ制御を決定するため、過去に観測値の競合がなくても将来競合の可能性のある航跡群の競合が防止できる。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ センサ群、１ 多目標追尾処理部、２ センサ指示部、１１ 相関決定部、１２ フィルタ処理部、２１ センサ制御要否判定部、２２ 競合航跡抽出部、２３ 誤差楕円重なり計算部、２４ 使用センサ決定部、２５ 誤差楕円重なり度合計算部、２６ 競合航跡抽出部、２７ 使用センサ決定部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のセンサを用いて目標追尾を行う際のセンサ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在センサにより目標を観測して得られた観測値を使って目標を追尾する技術については、すでに多くの論文、特許等の文献で取り挙げられており、その装置および方法については様々な提案がなされている。
【０００３】
近接多目標を追尾する場合やクラッタ等の不要信号環境下で目標を追尾する場合、相関の決定方法は追尾性能を左右する重要な部分である。相関とは、観測時刻で複数の観測値が得られた場合、「どの観測値を同じ目標と見なすか」を示すものである。
【０００４】
この相関決定の方法については、特許文献１にその一例の詳細が説明されている。この方式は、相関決定について、複数の仮説を生成し、維持しながら追尾を行う。この相関決定方式が出力する相関の精度、即ち、正しさは目標に割り当てられるセンサ資源の配分に大きく依存する。相関の精度が高まる様な資源配分をセンサ側に指示できれば、相関性能の向上が図れる。
【０００５】
また、追尾状況に応じてセンサの資源配分を決定する方法の一例が、特許文献２に記述されている。この従来技術では、追尾目標の航跡の個々の追尾状況、例えば誤差楕円の大きさ、探知抜け回数、目標距離や目標速度、複数目標間の距離等の運動諸元に応じて優先度を設定する。その優先度が高い目標の航跡について、優先的にセンサ資源が割り当てられる。
【０００６】
図１２は、特許文献２の従来技術を特許文献１の方式に適用した場合の構成図である。この装置の動作を、センサ制御の機能のみに限定して以下で説明する。特許文献２ではフィルタの動作を決定するパラメータの制御についても記載されているが、ここではその機能は使わないとする。また、同文献ではクラッタ発生地域の情報などの観測条件が得られることを想定しているが、ここではその様な情報は得られないとする。また、追尾状況を基にセンサの割り当てを決定する機能のみに絞って説明する。そのため、図１２には以下の説明では使われないブロックも存在する。
【０００７】
センサ群Ｓは、センサ群指示部が出力する動作条件によって指定された時刻に指定された目標を観測し、その観測情報を出力する。観測情報融合部３は、センサ群の何れかのセンサから観測情報を受け取ると、上記の動作条件より、該当する目標の運動諸元を推定する追尾フィルタに対して目標観測値を出力する。
【０００８】
追尾フィルタは、対応する目標の追尾計算を実行することにより、各目標の位置および速度の推定および予測を行い、目標の追尾情報を更新する。追尾情報抽出部８は、追尾フィルタ群が出力する目標の追尾情報から目標の運動諸元（例えば位置、速度）の推定値に関する情報として推定誤差範囲である誤差楕円（誤差共分散行列）を抽出し、その情報を目標状態評価部６に出力する。
【０００９】
目標状態評価部６は、各目標に対して、センサ割り当ての優先度に相当する評価値を設定する。追尾フィルタからは推定誤差範囲が得られるため、それが広い目標に対しては誤差を縮小する目的で評価値を大きく設定する。
【００１０】
次に、資源配分方式作成部１０は、目標状態評価部６から評価値を受け取ると、追尾データベースを参照しながら、目標状態評価部６が出力する評価値に基づいて、各目標に対するセンサの割り当てとその配分効果についての評価値を複数組算出して出力する。即ち、目標状態評価部６が出力する評価値である各目標の追尾状態に基づいて、目標に対して割り当てるセンサ及び観測時刻を決定する。この割り当ては候補として複数作り、各々について、各目標の追尾精度が割り当てられたセンサの観測によってどれだけ向上するかについての期待値を目標状態評価値の大きさで重み付けした配分効果評価値を算出する。
【００１１】
次に、資源管理計算部１１は、資源配分方式作成部１０から各資源の複数のセンサ割り当てと配分効果評価値を受け、また、センサ群の現在の動作状況を受けると資源データベースを参照しながら、各センサ割り当てが実行可能であるかどうか、センサ群に及ぼす放射エネルギー等の負荷がどの位になるかについて考慮して、配分効果評価値が大きいセンサ割り当てを選択する。
【００１２】
センサ群指示部は、資源管理計算部１１が最適な配分方式を決定するとそれに従ってセンサ群を構成するセンサの動作指示を行う。
【００１３】
以上がこの資源管理装置のセンサ制御の手順であるが、この装置では、センサの観測値が追尾方式に入力される時点でどの観測値がどの追尾目標に対応しているかについてある程度既知であることが前提となっており、個々の追尾目標の推定誤差を基にセンサの割り当てを決定している。すなわち、誤差がより大きい目標について、またセンサ観測による改善効果がより高い目標とセンサの組合せについて優先的にセンサ資源を割り当てている。例えば、図１３の例の様に目標１と目標２の各々の誤差楕円を比較すると目標２の方が大きい場合、目標２に優先的にセンサ資源を割り当てる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特許第３１４５８９３号明細書
【特許文献２】特許第４０１４７８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１の追尾方式の相関性能を最適化するためのセンサ制御を行おうとした場合、特許文献２の従来技術では相関決定における観測値の競合を考慮していないため不十分である。この従来技術では、個々の追尾航跡の品質を向上させるのには役立つが、相関の重なりを効率的に解消することはできない。例えば、図１４の様に近接する複数の目標を同時に追尾する場合、個々の目標の推定誤差の範囲が比較的狭いため、従来技術ではセンサ割り当ては必要ないと判断されるが、二つ誤差楕円に重複する領域があってその中で観測値が得られる場合には相関処理が困難となる。すなわち、得られた観測値をどちらの追尾目標に割り当てるべきかについての決定が困難となる。
【００１６】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、複数の近接目標の追尾における相関性能を向上するためのセンサ制御を行うことができるセンサ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係るセンサ制御装置は、複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、前記相関決定部により対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、前記相関決定部の相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部と、前記センサ制御要否判定部によりセンサ制御を実施するべきと判定された場合に、前記相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を航跡毎に算出する誤差楕円重なり計算部と、前記誤差楕円重なり計算部により算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、相関決定部が生成した仮説に応じて相関決定が容易となる様なセンサ制御を決定するため、近接多目標を追尾する場合や不要信号環境下の追尾する場合に、必要最小限なセンサ資源で効率的で追尾性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すセンサ制御装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。
【図３】図１に示す相関決定部１１が生成した相関に関する第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図４】最終的に維持する仮説数ｍを事前設定のパラメータとした場合の第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図５】ある観測時刻において第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２があったとし、各々の子孫の信頼度の推移の例を示す説明図である。
【図６】ゲート内外判定行列と第１位と第２位の仮説に対応する航跡相関行列の例を示す説明図である。
【図７】競合軌跡の誤差楕円の例を示す説明図である。
【図８】競合軌跡の各方向についての相関可能範囲の例を示す説明図である。
【図９】誤差楕円の重なりの例を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示すセンサ制御装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。
【図１２】特許文献２の従来技術を特許文献１の方式に適用した場合の従来例の構成図である。
【図１３】複数目標とその誤差楕円の例を示す説明図である。
【図１４】近接する複数目標とその誤差楕円の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置について図面を参照しながら説明する。
この実施の形態１では、以下の２つのセンサによる観測を想定する。
・距離観測情報と角度観測情報が得られるセンサ
・角度観測情報のみで距離観測情報は得られないが、角度観測情報はレーダに比べて精度が良い光学センサ
この二つのセンサは同一位置に配置されているとする。また、通常はこの二つのセンサをあらかじめ決められた一定時間間隔をおいて観測し、定期的に得られる観測値を用いて追尾処理を行う。ただし、追尾状況に応じて、具体的には相関決定が困難となった時点でセンサ制御を行い、特定の目標および領域に一時的にセンサ資源を重点的に割り当てる。
【００２１】
図１は、この発明の実施の形態１に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。また、図２は、この装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。図２に示す手順は、観測値の定期的な１観測時刻分の処理の流れであり、観測の度にこの図の全体の処理が１回行われる。以下ではこの手順図に従ってセンサ制御決定の処理内容を説明する。
【００２２】
最初に、「１観測時刻分（＝１フレーム分）の追尾処理」ステップＳ１で、センサ群Ｓから得られる観測値が多目標追尾処理部１に入力され、多目標追尾処理部１は、その観測値を用いて目標追尾処理を行う。この多目標追尾処理部１は２つの部分に分けられ、まず、どの観測値がどの目標航跡に対応するかを示す相関の決定を、相関決定部１１が前述した特許文献１に示された複数の仮説を生成して並行処理する方式に従って行う。次に、フィルタ処理部１２は、相関決定部１１によって決定された相関に基づいて、観測値から雑音を除去して目標の運動諸元を計算する。
【００２３】
次に、「センサ制御要否判定」ステップＳ２で、センサ指示部２のセンサ制御要否判定部２１がある特定のセンサの使用頻度を一時的に上げるべきかどうか判定する。この判定は、相関決定部１１での相関決定が困難な状況になっているかどうかにより決まり、具体的には、以下の（１）〜（３）の何れか方法で判定する。
【００２４】
（１）相関決定部１１が生成した相関に関する仮説のうち、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の差が閾値ｔｈを超える、すなわち、
ｒｅｌ（Ｈ１）−ｒｅｌ（Ｈ２）≧ｔｈ
である場合は、相関決定が困難でないとする。反対に、
ｒｅｌ（Ｈ１）−ｒｅｌ（Ｈ２）＜ｔｈ
である場合は、相関決定が困難であるとする。
【００２５】
図３に、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため、相関決定が困難ではないと判定される。（ｃ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため、相関決定が困難であると判定される。
【００２６】
（２）相関決定部１１では、最終的に維持する仮説数ｍを事前設定のパラメータとする場合がある。このパラメータが指定されている場合に、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の差が閾値を超える、すなわち、
ｒｅｌ（Ｈｍ）−ｒｅｌ（Ｈｍ＋１）≧ｔｈ
である場合は、相関決定が困難でないとする。反対に、
ｒｅｌ（Ｈｍ）−ｒｅｌ（Ｈｍ＋１）＜ｔｈ
である場合は、相関決定が困難であるとする。
【００２７】
図４に、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため相関決定が困難ではないと判定される。（ｃ）の観測時刻では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため相関決定が困難であると判定される。
【００２８】
（３）相関決定部１１が生成した仮説のうち、第１位と第２位の仮説の子孫の順位が前観測時刻から入れ替わったら相関決定が困難であるとする。なお、仮説について、参照する航跡の親子関係に従って、親子関係を定義することができる。例えば、ある観測時刻ｔ１における航跡Ｔ１を採択する仮説Ｈ１があり、その後の観測時刻ｔ２において航跡Ｔ１の子孫であるＴ１１を採択する仮説Ｈ１１がある場合に、仮説Ｈ１１は仮説Ｈ１の子孫である。
【００２９】
図５に、ある観測時刻において第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２があったとし、各々の子孫の信頼度の推移の例を示す。（ａ）、（ｂ）の観測時刻では、二つの子孫の間で信頼度の順位は入れ替わっていないため、相関決定が困難ではないと判定される。一方（ｃ）の観測時刻では、Ｈ２の子孫の信頼度がＨ１の子孫の信頼度を上回るため、相関決定が困難であると判定される。
【００３０】
次に、「センサ制御要否判定」ステップＳ２において、特定のセンサの使用頻度を一時的に上げるべきと判定された場合は、次の「競合航跡抽出」ステップＳ３に移行する。特定のセンサの使用頻度を上げる必要がないと判定された場合は、そのまま処理を終了する。
【００３１】
「競合航跡抽出」ステップＳ３において、競合航跡抽出部２２は、使用頻度を上げるセンサの観測対象を、相関決定部１１が「１観測時刻分（＝１フレーム分）の追尾処理」ステップＳ１の処理の途中に作成した航跡相関行列から抽出する。この航跡相関行列は、ゲート内外判定行列を元にして、仮説毎に１つずつ生成される。図６に、ゲート内外判定行列と第１位と第２位の仮説に対応する航跡相関行列の例を示す。
【００３２】
ゲート内外判定行列は、図６に示す様に、その要素が「０」または「１」の行列であり、行が観測値、列が航跡に相当する。この要素が「１」である場合、要素の行の観測値が列の航跡に対応可能である、すなわち、観測値が航跡のゲート内であることを示す。要素が「０」の場合、観測値と航跡は対応付けできない、すなわち、観測値が航跡のゲート外であることを示す。例えば、図６の例では、航跡１と観測値１は対応付けが可能であるが、航跡２と観測値１は対応付けができない。
【００３３】
相関決定では、各観測値について対応する航跡を一意に割り当てて航跡相関行列を形成することによって仮説を決定する。この航跡相関行列が全ての行について１つの要素に「１」が設定される。ただし、「１」が設定された要素は、ゲート内外判定行列の同位置の要素が「１」となっていなければならないという制約がある。
【００３４】
本ステップでは、第１位の仮説に対応する航跡相関行列と第２位の仮説に対応する航跡相関行列で相関決定が異なる部分により、競合している航跡を抽出する。図６の例では、二つの航跡相関行列は観測値１，３，４，６に対応付けられた航跡は一致している。すなわちこれらの航跡については、相関決定は容易であることを示す。しかし、観測値２，５については航跡３，５との対応が二つの仮説で逆となっている。これは、航跡３，５についての相関決定が困難であることを示している。よって、この例では、競合航跡として３，５が抽出される。
【００３５】
ただし、上記は「センサ制御要否判定」ステップＳ２で判定を（１）または（３）に従って行った場合の抽出方法である。「センサ制御要否判定」ステップＳ２で判定を（２）に従って行った場合、第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説に相当する航跡相関行列を上記と同様に比較して競合航跡を抽出する。
【００３６】
次の「誤差楕円の重なり計算」ステップＳ４では、抽出された航跡群の誤差楕円、すなわち、誤差共分散行列を図７の例に示すセンサの観測方向、すなわち、距離方向と角度方向を軸とする座標に変換する。追尾フィルタの運動モデルで想定する座標上での航跡３の誤差共分散行列をＰ３、航跡５の誤差共分散行列をＰ５とする。距離方向、角度方向を軸とする座標への変換行列を航跡３についてＴ３ｒ、航跡５についてＴ５ｒとすると、誤差共分散行列は以下の計算により変換する。
Ｐ３ＬＯＳ＝Ｔ３ｒＰ３ＴＴ３ｒ
Ｐ５ＬＯＳ＝Ｔ５ｒＰ５ＴＴ５ｒ
【００３７】
変換された二つの誤差共分散行列Ｐ３ＬＯＳ、Ｐ５ＬＯＳの対角成分の平方根が、各方向の推定誤差の標準偏差となる。各航跡の推定位置を中心とする上記の推定誤差の標準偏差分の広がりが誤差範囲となるが、その範囲を追尾パラメータであるゲートサイズ倍した範囲が相関可能範囲となる。これを距離成分、角度成分について、二つの航跡で比較した例を図８に示す。二つの成分について航跡の相関可能範囲の重なりの大きさを比較すると、この例では、距離方向の重なりが大きくなっている。よって、この例では、距離方向の推定誤差を改善する必要があることが分かる。
【００３８】
次の「使用センサの決定」ステップＳ５では、上記によって判定された改善が必要な方向の推定誤差削減に最も寄与の高いセンサをまず選択する。上記の例では、距離の改善が必要となるため、距離観測情報が得られるレーダが選択される。
【００３９】
次に、このレーダの航跡に対する観測回数を決定する。航跡３と航跡５の距離の推定誤差の標準偏差をｐ３Ｒ、ｐ５Ｒとする。また、レーダの距離観測誤差の標準偏差をσＲとする。レーダの連続ｎ回の観測によって航跡が改善された後の推定誤差の標準偏差は、観測間隔が０に近い場合、以下の様に近似できる。
【００４０】
【数１】
【００４１】
この改善によって、相関可能範囲の重なりは縮小される。この縮小によって、図６の様に相関可能範囲の重なりが０となるための最小のｎを、レーダでの観測回数と決定する。図９は。誤差楕円の重なりの例を示し、左が観測前、右が観測後を示す。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１で説明した発明によれば、相関決定部１１が生成した仮説に応じて相関決定が容易となる様なセンサ制御を決定するため、近接多目標を追尾する場合や不要信号環境下で追尾する場合に、必要最小限なセンサ資源で効率的で追尾性能を向上させることができる。
【００４３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に関わる多目標追尾装置について図面を参照しながら説明する。この実施の形態２でも、実施の形態１と同様に、レーダと光学センサの２つのセンサによる観測を想定する。この二つのセンサは同一位置に配置されているとする。また、通常はこの二つのセンサをあらかじめ決められた一定時間間隔をおいて観測し、得られた観測値を用いて追尾処理を行う。ただし、追尾状況に応じて、具体的には相関決定が困難となった時点でセンサ制御を行い、特定の目標および領域に一時的にセンサ資源を重点的に割り当てる。
【００４４】
以下はセンサ制御決定方法である。図１０は、この発明の実施の形態２に係るセンサ制御装置の構成を示すブロック図である。また、図１１は、この装置によるセンサ制御決定の処理手順図である。図１１に示す手順は、観測値の１観測時刻分の処理の流れであり、観測の度にこの図の全体の処理が１回行われる。以下ではこの手順図に従ってセンサ制御決定の処理内容を説明する。
【００４５】
最初に、「１観測時刻分の追尾処理」ステップＳ１において、センサ群Ｓから得られる観測値が多目標追尾処理部１に入力され、多目標追尾処理部１は、その観測値を用いて目標追尾処理を行う。この処理は２つの部分に分けられ、まず、どの観測値がどの目標航跡に対応するかを示す相関の決定を、相関決定部１１が前述した特許文献１に示された複数の仮説を生成して並行処理する方式に従って行う。次に、フィルタ処理部１２が相関決定部１１によって決定された相関に基づいて、観測値から雑音を除去して目標の運動諸元を計算する。
【００４６】
次に、「誤差楕円の重なり度合計算」ステップＳ６において、誤差楕円重なり度合計算部２５は、同一仮説内に含まれる可能性のある任意の航跡の組合せについてその互いの誤差楕円を、図７の例に示すセンサの観測方向、すなわち、距離方向と角度方向を軸とする座標に変換して比較する。ここで、任意の航跡の組合せが同一仮説内に含まれる可能性があるかについては、過去に平滑処理に用いた観測値で共通のものがあるか否かで判断する。すなわち、共通の観測値があれば同一仮説内に含まれる可能性はなく、共通の観測値がなければ同一仮説内に含まれる可能性がある。
【００４７】
この可能性がある航跡３，５の組合せについて誤差楕円の重なり度合を計算する方法を以下で述べる。追尾フィルタの運動モデルで想定する座標上での航跡３の誤差共分散行列をＰ３、航跡５の誤差共分散行列をＰ５とする。距離方向、角度方向を軸とする座標への変換行列を航跡３についてＴ３ｒ、航跡５についてＴ５ｒとすると、誤差共分散行列は以下の計算により変換する。
Ｐ３ＬＯＳ＝Ｔ３ｒＰ３ＴＴ３ｒ
Ｐ５ＬＯＳ＝Ｔ５ｒＰ５ＴＴ５ｒ
【００４８】
変換された二つの誤差共分散行列Ｐ３ＬＯＳ、Ｐ５ＬＯＳの対角成分の平方根が、各方向の推定誤差の標準偏差となる。各航跡の推定位置を中心とする上記の推定誤差の標準偏差分の広がりが誤差範囲となるが、その範囲を追尾パラメータであるゲートサイズ倍した範囲が相関可能範囲となる。これを距離成分、角度成分について、二つの航跡で比較した例を図８に示す。二つの成分について航跡の相関可能範囲の重なりの大きさの積をこの組合せにおける重なり度合とする。
【００４９】
「競合航跡抽出」ステップＳ７では、競合航跡抽出部２６が「誤差楕円の重なり度合計算」ステップにおいて、計算された誤差楕円の重なり度合のうち、あらかじめ設定されたパラメータである閾値を超えるものを抽出する。上記で閾値を超える航跡の組合せが存在する場合は、その組合せを競合航跡として、次の「使用センサの決定」ステップＳ８に移行する。競合航跡がない場合は、そのまま処理を終了する。
【００５０】
次の「使用センサの決定」ステップＳ８では、使用センサ決定部２７が上記によって判定された競合航跡について、改善が必要な方向の推定誤差削減に最も寄与の高いセンサをまず選択する。上記の例で航跡３，５の組合せが競合航跡として抽出された場合、距離方向の改善が必要となるため、距離観測情報が得られるレーダが選択される。
【００５１】
次に、このレーダの、航跡に対する観測回数を決定する。航跡３と航跡５の距離の推定誤差の標準偏差をｐ３Ｒ、ｐ５Ｒとする。また、レーダの距離観測誤差の標準偏差をσＲとする。レーダの連続ｎ回の観測によって航跡が改善された後の推定誤差の標準偏差は、観測間隔が０に近い場合、以下の様に近似できる。
【００５２】
【数２】
【００５３】
この改善によって、相関可能範囲の重なりは縮小される。この縮小によって図６の様に相関可能範囲の重なりが０となるための最小のｎを、レーダでの観測回数と決定する。
【００５４】
以上のように、この実施の形態２で説明した発明によれば、フィルタ処理部が計算した誤差楕円の互いの重なり具合から相関決定が困難になりそうな航跡群を抽出してセンサ制御を決定するため、過去に観測値の競合がなくても将来競合の可能性のある航跡群の競合が防止できる。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ センサ群、１ 多目標追尾処理部、２ センサ指示部、１１ 相関決定部、１２ フィルタ処理部、２１ センサ制御要否判定部、２２ 競合航跡抽出部、２３ 誤差楕円重なり計算部、２４ 使用センサ決定部、２５ 誤差楕円重なり度合計算部、２６ 競合航跡抽出部、２７ 使用センサ決定部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、
複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、
前記相関決定部により対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、
前記相関決定部の相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部と、
前記センサ制御要否判定部によりセンサ制御を実施するべきと判定された場合に、前記相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、
競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を航跡毎に算出する誤差楕円重なり計算部と、
前記誤差楕円重なり計算部により算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部と
を備えるセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、相関仮説の第１位と第２位の信頼度の差があらかじめ設定されたパラメータである閾値以下の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、過去一定観測期間内に起こった相関仮説の第１位と第２位の仮説の入れ替わりの回数があらかじめ設定されたパラメータである閾値以上の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、相関仮説の維持数をｍとした場合、第ｍ位と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差があらかじめ設定されたパラメータである閾値以下の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項５】
複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、
複数の創刊仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、
前記相関決定部によって対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、
同一仮説を構成する可能性のある航跡の組合せについて誤差楕円の重なり度合を計算する誤差楕円重なり度合計算部と、
誤差楕円の重なり度合とあらかじめ設定されたパラメータである閾値を比べ競合およびその可能性を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、
競合航跡群のセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部と
を備えるセンサ制御装置。
【請求項１】
複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、
複数の相関仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、
前記相関決定部により対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、
前記相関決定部の相関決定状況からセンサ制御を実施するべきか否か判定するセンサ制御要否判定部と、
前記センサ制御要否判定部によりセンサ制御を実施するべきと判定された場合に、前記相関決定部が生成した航跡相関行列から競合を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、
競合を解消すべき航跡群の誤差共分散行列よりセンサの観測方向の誤差を航跡毎に算出する誤差楕円重なり計算部と、
前記誤差楕円重なり計算部により算出されるセンサの観測方向の誤差に基づいてセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部と
を備えるセンサ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、相関仮説の第１位と第２位の信頼度の差があらかじめ設定されたパラメータである閾値以下の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、過去一定観測期間内に起こった相関仮説の第１位と第２位の仮説の入れ替わりの回数があらかじめ設定されたパラメータである閾値以上の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のセンサ制御装置において、
前記センサ制御要否判定部は、相関仮説の維持数をｍとした場合、第ｍ位と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差があらかじめ設定されたパラメータである閾値以下の場合にセンサ制御が必要と判断する
ことを特徴とするセンサ制御装置。
【請求項５】
複数センサから得られる観測値を追尾処理して目標航跡を生成する際、観測に使用するセンサを決定するセンサ制御装置であって、
複数の創刊仮説を生成しながら目標航跡と観測値の相関を決定する相関決定部と、
前記相関決定部によって対応付けられた観測値を用いて各航跡の運動諸元を計算するフィルタ処理部と、
同一仮説を構成する可能性のある航跡の組合せについて誤差楕円の重なり度合を計算する誤差楕円重なり度合計算部と、
誤差楕円の重なり度合とあらかじめ設定されたパラメータである閾値を比べ競合およびその可能性を解消すべき航跡群を抽出する競合航跡抽出部と、
競合航跡群のセンサの観測方向の重なりを解消するセンサを選択すると共にセンサ使用の回数を決定する使用センサ決定部と
を備えるセンサ制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
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【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１９０８６９（Ｐ２０１０−１９０８６９Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３８４０１（Ｐ２００９−３８４０１）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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