同一航跡判定装置
【課題】航跡作成装置が異なるセンサであっても、処理負荷を削減し、なおかつ、それまでに得られた信頼度を蓄積し、多くの航跡が密集した状態等、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかない状況においても、安定した確度の高い相関結果を得ることのできる同一航跡判定装置を得る。
【解決手段】従来の同一航跡判定装置の位置相関判定器７に目標類識別データ選択器１１および目標類識別相関判定器１２を取りつけ、位置相関判定で絞り込まれた相関の可能性がある航跡対を、目標特徴量から類推される目標類識別結果を用いてさらに絞り込む。次に従来の同一航跡判定装置の尤度算出器１４に信頼度算出器１５を、信頼度算出器１５に信頼度記憶器１６を取りつけ、航跡データ対についての信頼度を尤度算出器１４で算出された尤度、及び信頼度記憶器１６に記憶されている１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する。
【解決手段】従来の同一航跡判定装置の位置相関判定器７に目標類識別データ選択器１１および目標類識別相関判定器１２を取りつけ、位置相関判定で絞り込まれた相関の可能性がある航跡対を、目標特徴量から類推される目標類識別結果を用いてさらに絞り込む。次に従来の同一航跡判定装置の尤度算出器１４に信頼度算出器１５を、信頼度算出器１５に信頼度記憶器１６を取りつけ、航跡データ対についての信頼度を尤度算出器１４で算出された尤度、及び信頼度記憶器１６に記憶されている１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる複数の航跡作成装置で作成された各航跡が、同一目標か否かを判定する同一航跡判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の同一航跡判定装置においては、サンプリング毎に航跡作成装置で作成された複数の航跡に対して、各航跡の位置運動情報である誤差共分散行列を用いたχ自乗検定を行うことにより航跡間の相関可能性を考慮し、相関可能性のある航跡を複数の同型の類と呼ばれる航跡群に分類し、各々の同型の類において航跡の組み合わせを矛盾なく抽出することにより、複数の仮説を生成する。そして、得られた各々の仮説に対し、サンプリング毎に得られた尤度を用いてその信頼度を計算し、最も高い信頼度があるしきい値を越えている場合にその仮説が正しいとし、全ての航跡の組み合わせを一つに決定した相関結果を得る。最も高い信頼度があるしきい値を越えていない場合、正しい仮説はないと判定し、決定を次回以降のサンプリングに持ち越す（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０９４８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の同一航跡判定装置では、相関の可能性がある全ての航跡対の組み合わせを生成し、信頼度を計算し、最終的に正しいと考えられる航跡の組み合わせを生成する。このため、全ての航跡対の組み合わせを生成する処理は、航跡数の増加とともに航跡数の階乗に比例した処理負荷となり、当該装置の運用上現実的ではない時間がかかっていた。
【０００５】
また、従来の同一航跡判定装置は、それまでに得られた信頼度を使用せず、サンプリング毎に独立した相関判定を行うため、多くの航跡が密集した状態等においては航跡のランダム誤差成分の影響を受け易く、相関結果が毎回異なる等の確度の低い相関結果が得られる場合があった。
【０００６】
さらに、従来の同一航跡判定装置は、前記のような処理負荷が増大する事態を回避するために、全ての航跡対の組み合わせを生成する処理の前段に、航跡間の距離及び速度の差から同一性を判定する処理を行い、そこで相関の可能性のあるものに対してだけ航跡対の組み合わせを生成し、処理負荷を抑制している。しかしながら、多くの航跡が密集した場合、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかず、多くの航跡が相関の可能性があると判定されるため、目的である処理負荷の抑制の効果が得られずにいた。
【０００７】
また、従来の同一航跡判定装置においては、レーダセンサ等が出力する電波反射断面積等の航跡の特徴量を使用しないため、明らかにそれらの特徴が異なる場合であっても、位置運動情報から同一と判定されたときは、装置の運用者に同一航跡として表示している。そのため、装置の運用者が最終的に航跡の特徴量から同一航跡か否かを判定する必要があり、装置の運用者に負荷をかけるものとなっていた。
【０００８】
さらに、同一航跡作成装置に入力される２つの航跡が、レーダと赤外線探知装置または電波傍受器等異なるセンサからの入力である場合、レーダからは電波反射断面積、赤外線からは撮像画像、電波傍受器からは電波の周波数帯、パルス幅等それぞれ異なる特徴量が得られる。そのため、特徴量から同一性を判定する場合、特徴量から目標の種別等を推定した上で比較を行う必要があり、運用者にさらなる負担をかけていた。
【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、航跡作成装置が異なるセンサであっても、処理負荷を削減し、なおかつ、それまでに得られた信頼度を蓄積し、多くの航跡が密集した状態等位置運動情報に差がつかない状況においても、安定した確度の高い相関結果を得ることのできる同一航跡判定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】
【００１０】
この発明に係る同一航跡判定装置は、２つの航跡作成装置より転送される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データを記憶する航跡データ記憶器と、前記航跡データ記憶器から航跡データ対を選択する航跡データ対選択器と、前記航跡データ対選択器で選択された航跡対の相関可能性を判定する位置相関判定器と、前記相関判定器で相関可能性があると判定された航跡データ対を同型な類に分類する類生成器と、前記類生成器で算出された各々の類に属する航跡データ対が同一目標である可能性を示す尤度を算出する尤度算出器と、信頼度に基づいて各々の航跡データ対は相関があるか否かを判定する同一航跡検定器とを備えた同一航跡判定装置において、目標の類識別結果を用いて相関の可能性を判定し、前記位置相関判定器の結果をさらに絞り込む目標類識別相関判定器と、前記類生成器で生成された各々の同型な類に属する航跡対についての信頼度を前記尤度算出器で算出された尤度及び１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する信頼度算出器と、前記信頼度算出器で１サンプリング前に算出された航跡データ対毎の信頼度を記憶する信頼度記憶器とをさらに備え、前記同一航跡検定器は、前記信頼度算出器で算出された信頼度に対して信頼度判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、多くの航跡が密集し、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかない場合においても、航跡の特徴量を用いた相関判定を行うことにより、事前に相関の可能性がある航跡の組合せを絞り込み、運用上妥当な処理時間で安定した確度の高い相関結果を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る同一目標判定装置の構成を示すブロック図である。図１において、レーダ等に付随した航跡作成装置１及び航跡作成装置２の出力（航跡ベクトル、及び航跡ベクトルの誤差共分散行列）は、この発明の同一航跡判定装置３に入力され、同一航跡判定装置３は、その入力から同一の目標から得られた航跡データの対（航跡対）を抽出する。また、同一航跡判定装置３の出力（同一の目標から得られた航跡対）は、同一航跡表示装置４に入力され、装置の使用者に対して表示を行う。
【００１３】
次に、同一航跡判定装置３の内部について説明する。航跡作成装置１及び航跡作成装置２から出力される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データは、航跡データ記憶器５に入力され、航跡データ記憶器５にあるサンプリング時刻ｔｋでの航跡データが全て記憶される。
【００１４】
航跡データ対選択器６では、航跡データ記憶器５に記憶された航跡作成装置１の航跡Ｔ1k（ｉ）と航跡作成装置２の航跡Ｔ2k（ｊ）の組み合わせを航跡対として１つ１つ選択し、位置相関判定器７に出力する。
【００１５】
位置相関判定器７では、入力された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の航跡ベクトルから相関可能性を判定し、目標類識別データ選択器１１に出力する。
【００１６】
目標類識別推定器８では、航跡データ記憶器５に記憶された航跡作成装置１の航跡Ｔ1k（ｉ）と航跡作成装置２の航跡Ｔ2k（ｊ）の特徴量、目標特徴量データベース９に登録されている目標から得られる特徴量の条件付確率及び目標類識別記憶器１０に記憶されている１サンプリング前の目標類識別推定結果から、目標の類識別を推定し、目標類識別データ選択器１１に出力する。
【００１７】
目標特徴量データベース９では、あらかじめ格納されている目標から得られる特徴量の条件付確率を、目標類識別推定器８へ出力する。
【００１８】
目標類識別記憶器１０では、目標類識別推定器８で算出された目標の類識別結果を格納し、目標類識別データ選択器１１に出力する。また、１サンプリング前の目標の類識別結果を目標類識別推定器８に出力する。
【００１９】
目標類識別データ選択器１１では、位置相関判定器７で相関可能性ありと判定された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果を、目標類識別記憶器１０から選択し、目標類識別相関判定器１２に出力する。
【００２０】
目標類識別相関判定器１２では、目標類識別データ選択器１１から入力した航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果から、相関可能性を判定し、類生成器１３に出力する。
【００２１】
類生成器１３では、入力された航跡対毎の相関可能性から、航跡データ記憶器５に記憶されている航跡の集合｛Ｔ1k（ｉ）｝と｛Ｔ2k（ｊ）｝を同型な類の集合｛Ｘlk｝に分類し、類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡｛Ｔ1,lk（ｉ）｝と航跡作成装置２の航跡｛Ｔ2,lk（ｊ）｝とともに、尤度算出器１４に出力する。
【００２２】
尤度算出器１４では、入力された同型な類Ｘlkに含まれる各々の航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の尤度｛ｇlk（ｉ，ｊ）｝を航跡ベクトルの差分、及び航跡ベクトルの誤差共分散を用いて算出し、信頼度算出器１５に出力する。
【００２３】
信頼度算出器１５では、尤度算出器１４から入力された尤度｛ｇlk（ｉ，ｊ）｝と信頼度記憶器１６に記憶されている前回のサンプリング時刻ｔｋ−１における信頼度｛βlk−1（ｉ，ｊ）｝を用いて、航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度｛βlk（ｉ，ｊ）｝を算出し、信頼度記憶器１６及び同一航跡検定器１７に出力する。
【００２４】
信頼度記憶器１６では、信頼度算出器１５から入力される航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度｛βlk（ｉ，ｊ）｝を記憶する。
【００２５】
同一航跡検定器１７では、信頼度算出器１５から入力される航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）の値により、当該の航跡対が同一目標から得られたものか否かを判定し、同一目標から得られたものである場合、同一航跡表示装置へ出力する。
【００２６】
以上が実施の形態１の構成である。装置の構成要素の内、５〜１１及び１３〜１７の構成は従来の技術であり、目標類識別相関判定器１２、信頼度算出器１５及び信頼度記憶器１６がこの発明の実施の形態１による部分である。
【００２７】
図２は、図１に示す実施の形態１に係る同一航跡判定装置の動作を説明するフローチャートである。図２のステップＳＴ１において、航跡データ記憶器５では、あるサンプリング時刻ｔｋでの航跡作成装置１及び航跡作成装置２からの航跡データ（位置、速度からなる航跡ベクトルＴlk（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）及び各航跡の誤差共分散行列Ｐlk（ｉ）、Ｐ2k（ｊ）、目標の特徴量ベクトルＡlk（ｉ）、Ａ2k（ｊ））が全て記憶される。
【００２８】
次いで、ステップＳＴ２において、航跡データ対選択器６により航跡データ記憶器５から選択された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が位置相関判定器７に入力され、式（１、式（２）及び式（３）を同時に満たす場合、相関可能性ありと判定する。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
ただし、｛ｘ1k（ｉ）、ｙ1k（ｉ）、ｚ1k（ｉ）｝：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）の位置成分、｛ｖｘ1k（ｉ）、ｖｙ1k（ｉ）、ｖｚ1k（ｉ）｝：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）の速度成分、｛ｘ2k（ｊ）、ｙ2k（ｊ）、ｚ2k（ｊ）｝：航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の位置成分、｛ｖｘ2k（ｊ）、ｖｙ2k（ｊ）、ｖｚ2k（ｊ）｝：航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の速度成分、θk（ｉ，ｊ）：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）と航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の進行方向の角度差、ｄｐ：実験的に決定する位置の差のしきい値、ｄｖ：実験的に決定する速度の差のしきい値、θａ：実験的に決定する進行方向の角度差のしきい値である。
【００３３】
次いで、ステップＳＴ３において、目標類識別推定器８に、航跡データ記憶器５からはあるサンプリング時刻ｔｋでの航跡作成装置１及び航跡作成装置２からの航跡の特徴量ベクトルＡ1k（ｉ）、Ａ2k（ｊ）が、目標特徴量データベース９からは目標から得られる特徴量の条件付確率Ｐ（Ａlk（ｉ）｜Ｈ（ｌ））及びＰ（Ａ２k（ｉ）｜Ｈ（ｌ））が、目標類識別記憶器１０からは１サンプリング前の目標類識別結果Ｐ（Ｚlk−1（ｉ）｜Ｈ（ｌ））、Ｐ（Ｚ2k−1（ｉ）｜Ｈ（ｌ））が入力され、式（４）からサンプリング時刻ｔｋにおける目標類識別結果Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚlk（ｉ））、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ2k（ｉ））を算出し、目標類識別記憶器１０に出力する。
【００３４】
【数４】
【００３５】
ただし、Ａmk（ｉ）：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡作成装置ｍ（ｍ＝１または２）からの航跡の特徴量ベクトル、Ｚｍk（ｉ）：サンプリング時刻ｔｋまでに得られた航跡作成装置ｍ（ｍ＝１または２）からの航跡の特徴量ベクトルＡmk（ｉ）の集合、Ｈ（ｌ）：目標特徴量データベース９に登録されているl番目の目標タイプ、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚｍk（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋまでに得られた特徴量ベクトルＡmk（ｉ）の集合Ｚｍk（ｉ）から推定される目標がＨ（ｌ）である確率、Ｐ（Ａｍk（ｉ）｜Ｈ（ｌ））：目標特徴量データベースに登録されている目標がＨ（ｌ）である場合に特徴量Ａｍk（ｉ）が得られる条件付確率、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚｍk−１（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋ−１までに得られたＺｍk１（ｉ）から推定される目標がＨ（ｌ）である確率である。なお、目標特徴量データベース９に登録されているすべての目標タイプについて、分母の和がとられる。
【００３６】
次いで、ステップＳＴ４において、位置相関判定器７で算出された相関可能性のある航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果が、目標類識別データ選択器１１により目標類識別記憶器１０から選択され、目標類識別相関判定器１２に入力される。目標類識別相関判定器１２では、式（５）により目標の特徴量による同一性を算出し、Ｐk（ｉ，ｊ）が式（６）の条件を満たすとき航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である可能性があると判定する。
【００３７】
【数５】
【００３８】
【数６】
【００３９】
ただし、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ１k（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡Ｔ1k（ｉ）が目標Ｈ（ｌ）である確率、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ２k（ｊ））：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡Ｔ２k（ｊ）が目標Ｈ（ｌ’）である確率、Ｐk（ｉ，ｊ）：航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率、ｃ'： 実験的に決められたある値である。
【００４０】
次いで、ステップＳＴ５において、類生成器１３では、位置相関判定器７で算出された相関可能性及び式（７）〜式（９）により同型な類を算出し、尤度算出器１４に出力する。
【００４１】
同型な類の算出方法は以下の通りである。
【００４２】
航跡作成装置１で作成された航跡Ｔlk（ｉ）とＴlk（ｊ）が航跡作成装置２で作成されたＴ2k（ｍ）と相関可能性がある場合、航跡Ｔ1k（ｉ）とＴ1k（ｊ）を類似航跡と呼び、式（７）と書く。
【００４３】
【数７】
【００４４】
航跡作成装置１の航跡が式（８）の関係にある時、Ｔ1k（ｉ）とＴ1k（ｊ）は同値関係にあるといい、式（９）と書く。同値関係にある航跡群を類と呼び、航跡作成装置１の類Ｘ1kのある航跡と航跡作成装置２の類Ｘ1kのある航跡に相関可能性がある場合、類Ｘ1kと類Ｘ2kは同型な類Ｘlkと呼ぶ。
【００４５】
【数８】
【００４６】
【数９】
【００４７】
次いで、ステップＳＴ６において、尤度算出器１４では、類生成器１３で算出された同型な類Ｘlkに含まれる航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の尤度ｇlk（ｉ，ｊ）を式（１０）により算出し、式（１３）の尤度行列ＸＧlkとして信頼度算出器１５に出力する。
【００４８】
尤度算出式は以下の通りである。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
ただし、ｆ（Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）、Ｐ1,lk（ｉ）、Ｐ2,lk（ｊ））：航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の一致の度合いを表す尤度関数、Ｐ1,lk（ｉ）：Ｔ1,lk（ｉ）の誤差共分散行列、Ｐ1,lk（ｊ）：Ｔ2,lk（ｊ）の誤差共分散行列である。
【００５１】
具体的な尤度算出式の例として、式（１１）のχ自乗分布関数を用いる方法や、式（１２）の航跡ベクトルの差の２次形式の逆数を用いる方法がある。
【００５２】
【数１１】
【００５３】
【数１２】
【００５４】
ただし、｛Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）｝T：｛Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）｝の転置行列を示す。
【００５５】
尤度行列ＸＧlkは以下の通りである。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
ただし、Ｍ：類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡数、Ｎ：類Ｘlkに含まれる航跡作成装置２の航跡数である。
【００５８】
次いで、ステップＳＴ７において、信頼度算出器１５では、尤度算出器１４で算出された式（１３）の尤度行列ＸＧlk、及び信頼度記憶器１６に保持されている時刻ｔｋ−１における式（１４）の類Ｘlkの信頼度行列ＸＢlk−1を入力し、式（１５）〜式（１６）により時刻ｔｋにおける航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）を全てのＭ×Ｎ｛（類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡数）×（類Ｘlkに含まれる航跡作成装置２の航跡数）｝の行列要素について算出し、式（１４）の信頼度行列ＸＢlkを信頼度記憶器１６に記憶させ、同一航跡検定器１７に出力する。
【００５９】
信頼度行列ＸＢlk−1は以下の通りである。
【００６０】
【数１４】
【００６１】
ただし、時刻ｔｋにおいて類Ｘlkが初めて生成された場合は、信頼度記憶器には信頼度行列ＸＢlk−1が記憶されていないため、βlk（ｉ，ｊ）＝（実験的に決定されたある一定値）として用いる。
【００６２】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の式は以下の式（１５）〜式（１６）の通りである。
【００６３】
まず、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の時刻ｔｋにおける尤度ｇlk（ｉ，ｊ）と１サンプリング前の信頼度βlk−1（ｉ，ｊ）を用い、時刻ｔｋまでに得られた尤度の積に比例する、信頼度の重みγlk（ｉ，ｊ）を式（１５）により求める。
【００６４】
【数１５】
【００６５】
次に、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝は相関があるという仮説に対して背反する仮説（航跡Ｔ1,lk（ｉ）は航跡Ｔ2,lk（ｊ）：ｊ＝１、２、・・・、Ｎと相関がある、または航跡Ｔ2,lk（ｊ）は航跡Ｔ1,lk（ｉ）：ｉ＝１、２、・・・、Ｍと相関があるという仮説）の信頼度の重みγlk（ｍ，ｊ）（ただし、m＝１、２、・・・、Ｍ）、γlk（ｉ，ｎ）（ただし、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）を用いて時刻ｔｋにおける信頼度の重みγlk（ｉ，ｊ）を規格化し、式（１６）により時刻ｔｋにおける信頼度βlk（ｉ，ｊ）を求める。
【００６６】
【数１６】
【００６７】
信頼度行列ＸＢlkは以下の通りである。
【００６８】
【数１７】
【００６９】
次いで、ステップＳＴ８において、同一航跡検定器１７では、信頼度算出器１５で算出された信頼度行列ＸＢlkの要素βlk（ｉ，ｊ）に対して、式（１８）の信頼度判定を行う。βlk（ｉ，ｊ）が信頼度判定の条件を満たした場合、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝のχ自乗判定を式（１９）を用いて行う。航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝がχ自乗判定の条件を満たした場合、その２つは同一航跡であるとして、同一航跡表示装置４に出力され、装置の使用者が確認できる。
【００７０】
信頼度の判定式は以下の通りである。
【００７１】
【数１８】
【００７２】
ただし、ｃ：実験的に決められたある値
【００７３】
χ自乗判定の条件式は以下の通りである。
【００７４】
【数１９】
【００７５】
ただし、ｄ：実験的に決められたある値
【００７６】
以上が実施の形態１の動作である。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３、及びステップＳＴ６、ステップＳＴ８は従来の技術であり、ステップＳＴ４の目標類識別相関判定器１２、ステップＳＴ７の信頼度算出器１５、及び信頼度記憶器１６の動作がこの発明にかかる部分である。
【００７７】
従って、実施の形態１によれば、目標類識別相関判定器１２を設けることにより、多くの航跡が密集し、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかない場合においても、航跡の特徴量を用いた相関判定により、事前に相関の可能性がある航跡の組合せを絞り込みが可能となり、さらに、同一航跡作成装置に入力される航跡の種類が異なる場合であっても、航跡の特徴量から目標の種別を類推し、同一航跡か否かを判定できる同一航跡判定装置を得ることができる。また、信頼度算出器１５、及び信頼度記憶器１６を設けることにより、全ての航跡対の可能な組み合わせを生成することなく、処理負荷を航跡数の自乗程度（Ｍ×Ｎ）に抑制し、なおかつ過去に得られた信頼度を使用することにより、多くの航跡が密集した状態等においても運用上妥当な処理時間内で、安定した確度の高い相関結果を装置の運用者に提供することができる。
【００７８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、過去に得られた信頼度を使用することにより、安定した確度の高い相関結果を得ることができる。しかしながら、航跡対の信頼度は、時間の経過とともに過去に得られた信頼度の重みが大きくなるため、航跡作成装置から入力される航跡の相関状況が変化した場合、各々の航跡対の信頼度が新しい状況を反映した信頼度となるまでに多くの時間を必要とする、または各々の航跡対の信頼度が新しい状況を反映することが不可能となる状況が発生する。例えば、相関の可能性が低い航跡対の信頼度は時間の経過とともに０に近づくため、後に当該航跡対の相関の可能性が高くなったとしても、実施の形態１ではその状況を逐次反映することができなくなる。また、信頼度の初期値は、航跡対の尤もらしさに関する事前情報がないため一律同じ値が設定され、信頼度が正しい状況を反映するまでに時間がかかる問題がある。
【００７９】
この実施の形態２では、このような状況を避けるため、各々の航跡対の信頼度を一定範囲内に制限し、相関状況の変化に対しても適切な時間内で各々の航跡対の信頼度が反応できるようにし、なおかつ信頼度の初期値に尤もらしい値を設定し、信頼度が正しい状況を反映するまでの時間を短縮したものである。
【００８０】
図３は、この発明の実施の形態２に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。図３における１〜１１及び１３〜１４までは実施の形態１に係る図１の構成と同様のため、その説明を省く。
【００８１】
目標類識別相関判定器１２ａでは、実施の形態１の目標類識別相関判定器１２と同様に、式（５）により航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を算出し、信頼度初期値設定器１９に出力する。
【００８２】
信頼度初期値設定器１９では、目標類識別相関判定器１２ａから入力された航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を、信頼度記憶器１６ａに信頼度行列ＸＢlkの初期値βlk−1（ｉ，ｊ）として出力する。
【００８３】
信頼度算出器１５ａでは、実施の形態１の信頼度算出器１５と同様に、式（１７）の信頼度行列ＸＢlkを算出し、信頼度制限器１８に出力する。
【００８４】
信頼度制限器１８では、信頼度算出器１５ａから入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）をある一定値内に制限し、信頼度記憶器１６ａ及び同一航跡検定器１７ａへ出力する。
【００８５】
信頼度記憶器１６ａでは、信頼度制限器１８から入力される信頼度行列ＸＢlkを記憶する。また、初期値を設定する必要がある航跡対に関しては、信頼度初期値設定器１９から入力される航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）をＸＢlkの初期値βlk−1（ｉ，ｊ）として設定する。
【００８６】
同一航跡検定器１７ａでは、信頼度制限器１８から入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）に対し、実施の形態１の同一航跡検定器１８と同様の動作を行う。
【００８７】
図４は、図３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。
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３、ステップＳＴ５、ステップＳＴ７は実施の形態１と同様であるため、その説明を省く。
【００８８】
図４のステップＳＴ４ａにおいて、図３の目標類識別相関判定器１２ａでは、実施の形態１の目標類識別相関判定器１２と同様に、航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果から式（６）により航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を算出し、相関の可能性を判定する。加えて、前記で算出された航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を図３の信頼度初期値設定器１９に出力する。
【００８９】
次いで、ステップＳＴ６ａにおいて、図３の信頼度算出器１５ａでは、実施の形態１の信頼度算出器１５と同様に式（１７）の信頼度行列ＸＢlkを算出し、信頼度制限器１８に出力する。また、信頼度行列ＸＢlkの初期値βlk（ｉ，ｊ）は、信頼度記憶器１６ａにおいて、信頼度初期値設定器１９から入力される航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）が設定される。
【００９０】
次いで、ステップＳＴ９において、信頼度制限器１８では、信頼度算出器１５ａから入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）を式（２０）、及び式（２１）によりある一定値内に制限し、信頼度記憶器１６ａに記憶させ、同一航跡検定器１７ａへ出力する。
【００９１】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の上限式は以下の通りである。
【００９２】
【数２０】
【００９３】
ただし、βupper：実験的に決定された信頼度の上限値である。
【００９４】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の下限式は以下の通りである。
【００９５】
【数２１】
【００９６】
ただし、βlower：実験的に決定された信頼度の下限値である。
【００９７】
次いで、ステップＳＴ８ａにおいて、同一航跡検定器１７ａでは、信頼度制限器１８から入力された信頼度行列ＸＢlkの要素βlk（ｉ，ｊ）に対して、実施の形態１の同一航跡検定器１７と同様の信頼度判定を行い、同一航跡を同一航跡表示装置４に出力する。
【００９８】
従って、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の動作を行う信頼度算出器１５ａ、信頼度記憶器１６ａ、同一航跡検定器１７ａに信頼度制限器１８を接続し、各々の航跡対の信頼度を一定範囲内に制限するようにしたため、相関状況の変化に対しても適切な時間内で各々の航跡対の信頼度が反応できるようにし、相関状況の変化に応じた相関結果を装置の運用者に提供することができる。また、実施の形態１と同様の動作を行う目標類識別相関判定器１２ａ、信頼度記憶器１６ａに信頼度初期値設定器１９を接続し、目標の類識別結果から推定される航跡対が同一である確率を、航跡対が同一である信頼度の初期値に設定するようにしたため、信頼度が正しい状況を反映するまでの時間を短縮し、適切な時間内で相関結果を装置の運用者に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図２の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１ 第１の航跡作成装置、２ 第２の航跡作成装置、３ 同一航跡判定装置、４ 同一航跡表示装置、５ 航跡データ記憶器、６ 航跡データ対選択器、７ 位置相関判定器、８ 目標類識別推定器、９ 目標特徴量データベース、１０ 目標類識別記憶器、１１ 目標類識別データ選択器、１２ 目標類識別相関判定器、１３ 類生成器、１４ 尤度算出器、１５ 信頼度算出器、１５ａ 信頼度算出器、１６ 信頼度記憶器、１６ａ 信頼度記憶器、１７ 同一航跡検定器、１７ａ 同一航跡検定器、１８ 信頼度制限器、１９ 信頼度初期値設定器。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、異なる複数の航跡作成装置で作成された各航跡が、同一目標か否かを判定する同一航跡判定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の同一航跡判定装置においては、サンプリング毎に航跡作成装置で作成された複数の航跡に対して、各航跡の位置運動情報である誤差共分散行列を用いたχ自乗検定を行うことにより航跡間の相関可能性を考慮し、相関可能性のある航跡を複数の同型の類と呼ばれる航跡群に分類し、各々の同型の類において航跡の組み合わせを矛盾なく抽出することにより、複数の仮説を生成する。そして、得られた各々の仮説に対し、サンプリング毎に得られた尤度を用いてその信頼度を計算し、最も高い信頼度があるしきい値を越えている場合にその仮説が正しいとし、全ての航跡の組み合わせを一つに決定した相関結果を得る。最も高い信頼度があるしきい値を越えていない場合、正しい仮説はないと判定し、決定を次回以降のサンプリングに持ち越す（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−０９４８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したように、従来の同一航跡判定装置では、相関の可能性がある全ての航跡対の組み合わせを生成し、信頼度を計算し、最終的に正しいと考えられる航跡の組み合わせを生成する。このため、全ての航跡対の組み合わせを生成する処理は、航跡数の増加とともに航跡数の階乗に比例した処理負荷となり、当該装置の運用上現実的ではない時間がかかっていた。
【０００５】
また、従来の同一航跡判定装置は、それまでに得られた信頼度を使用せず、サンプリング毎に独立した相関判定を行うため、多くの航跡が密集した状態等においては航跡のランダム誤差成分の影響を受け易く、相関結果が毎回異なる等の確度の低い相関結果が得られる場合があった。
【０００６】
さらに、従来の同一航跡判定装置は、前記のような処理負荷が増大する事態を回避するために、全ての航跡対の組み合わせを生成する処理の前段に、航跡間の距離及び速度の差から同一性を判定する処理を行い、そこで相関の可能性のあるものに対してだけ航跡対の組み合わせを生成し、処理負荷を抑制している。しかしながら、多くの航跡が密集した場合、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかず、多くの航跡が相関の可能性があると判定されるため、目的である処理負荷の抑制の効果が得られずにいた。
【０００７】
また、従来の同一航跡判定装置においては、レーダセンサ等が出力する電波反射断面積等の航跡の特徴量を使用しないため、明らかにそれらの特徴が異なる場合であっても、位置運動情報から同一と判定されたときは、装置の運用者に同一航跡として表示している。そのため、装置の運用者が最終的に航跡の特徴量から同一航跡か否かを判定する必要があり、装置の運用者に負荷をかけるものとなっていた。
【０００８】
さらに、同一航跡作成装置に入力される２つの航跡が、レーダと赤外線探知装置または電波傍受器等異なるセンサからの入力である場合、レーダからは電波反射断面積、赤外線からは撮像画像、電波傍受器からは電波の周波数帯、パルス幅等それぞれ異なる特徴量が得られる。そのため、特徴量から同一性を判定する場合、特徴量から目標の種別等を推定した上で比較を行う必要があり、運用者にさらなる負担をかけていた。
【０００９】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、航跡作成装置が異なるセンサであっても、処理負荷を削減し、なおかつ、それまでに得られた信頼度を蓄積し、多くの航跡が密集した状態等位置運動情報に差がつかない状況においても、安定した確度の高い相関結果を得ることのできる同一航跡判定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】
【００１０】
この発明に係る同一航跡判定装置は、２つの航跡作成装置より転送される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データを記憶する航跡データ記憶器と、前記航跡データ記憶器から航跡データ対を選択する航跡データ対選択器と、前記航跡データ対選択器で選択された航跡対の相関可能性を判定する位置相関判定器と、前記相関判定器で相関可能性があると判定された航跡データ対を同型な類に分類する類生成器と、前記類生成器で算出された各々の類に属する航跡データ対が同一目標である可能性を示す尤度を算出する尤度算出器と、信頼度に基づいて各々の航跡データ対は相関があるか否かを判定する同一航跡検定器とを備えた同一航跡判定装置において、目標の類識別結果を用いて相関の可能性を判定し、前記位置相関判定器の結果をさらに絞り込む目標類識別相関判定器と、前記類生成器で生成された各々の同型な類に属する航跡対についての信頼度を前記尤度算出器で算出された尤度及び１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する信頼度算出器と、前記信頼度算出器で１サンプリング前に算出された航跡データ対毎の信頼度を記憶する信頼度記憶器とをさらに備え、前記同一航跡検定器は、前記信頼度算出器で算出された信頼度に対して信頼度判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、多くの航跡が密集し、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかない場合においても、航跡の特徴量を用いた相関判定を行うことにより、事前に相関の可能性がある航跡の組合せを絞り込み、運用上妥当な処理時間で安定した確度の高い相関結果を出力することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る同一目標判定装置の構成を示すブロック図である。図１において、レーダ等に付随した航跡作成装置１及び航跡作成装置２の出力（航跡ベクトル、及び航跡ベクトルの誤差共分散行列）は、この発明の同一航跡判定装置３に入力され、同一航跡判定装置３は、その入力から同一の目標から得られた航跡データの対（航跡対）を抽出する。また、同一航跡判定装置３の出力（同一の目標から得られた航跡対）は、同一航跡表示装置４に入力され、装置の使用者に対して表示を行う。
【００１３】
次に、同一航跡判定装置３の内部について説明する。航跡作成装置１及び航跡作成装置２から出力される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データは、航跡データ記憶器５に入力され、航跡データ記憶器５にあるサンプリング時刻ｔｋでの航跡データが全て記憶される。
【００１４】
航跡データ対選択器６では、航跡データ記憶器５に記憶された航跡作成装置１の航跡Ｔ1k（ｉ）と航跡作成装置２の航跡Ｔ2k（ｊ）の組み合わせを航跡対として１つ１つ選択し、位置相関判定器７に出力する。
【００１５】
位置相関判定器７では、入力された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の航跡ベクトルから相関可能性を判定し、目標類識別データ選択器１１に出力する。
【００１６】
目標類識別推定器８では、航跡データ記憶器５に記憶された航跡作成装置１の航跡Ｔ1k（ｉ）と航跡作成装置２の航跡Ｔ2k（ｊ）の特徴量、目標特徴量データベース９に登録されている目標から得られる特徴量の条件付確率及び目標類識別記憶器１０に記憶されている１サンプリング前の目標類識別推定結果から、目標の類識別を推定し、目標類識別データ選択器１１に出力する。
【００１７】
目標特徴量データベース９では、あらかじめ格納されている目標から得られる特徴量の条件付確率を、目標類識別推定器８へ出力する。
【００１８】
目標類識別記憶器１０では、目標類識別推定器８で算出された目標の類識別結果を格納し、目標類識別データ選択器１１に出力する。また、１サンプリング前の目標の類識別結果を目標類識別推定器８に出力する。
【００１９】
目標類識別データ選択器１１では、位置相関判定器７で相関可能性ありと判定された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果を、目標類識別記憶器１０から選択し、目標類識別相関判定器１２に出力する。
【００２０】
目標類識別相関判定器１２では、目標類識別データ選択器１１から入力した航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果から、相関可能性を判定し、類生成器１３に出力する。
【００２１】
類生成器１３では、入力された航跡対毎の相関可能性から、航跡データ記憶器５に記憶されている航跡の集合｛Ｔ1k（ｉ）｝と｛Ｔ2k（ｊ）｝を同型な類の集合｛Ｘlk｝に分類し、類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡｛Ｔ1,lk（ｉ）｝と航跡作成装置２の航跡｛Ｔ2,lk（ｊ）｝とともに、尤度算出器１４に出力する。
【００２２】
尤度算出器１４では、入力された同型な類Ｘlkに含まれる各々の航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の尤度｛ｇlk（ｉ，ｊ）｝を航跡ベクトルの差分、及び航跡ベクトルの誤差共分散を用いて算出し、信頼度算出器１５に出力する。
【００２３】
信頼度算出器１５では、尤度算出器１４から入力された尤度｛ｇlk（ｉ，ｊ）｝と信頼度記憶器１６に記憶されている前回のサンプリング時刻ｔｋ−１における信頼度｛βlk−1（ｉ，ｊ）｝を用いて、航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度｛βlk（ｉ，ｊ）｝を算出し、信頼度記憶器１６及び同一航跡検定器１７に出力する。
【００２４】
信頼度記憶器１６では、信頼度算出器１５から入力される航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度｛βlk（ｉ，ｊ）｝を記憶する。
【００２５】
同一航跡検定器１７では、信頼度算出器１５から入力される航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）の値により、当該の航跡対が同一目標から得られたものか否かを判定し、同一目標から得られたものである場合、同一航跡表示装置へ出力する。
【００２６】
以上が実施の形態１の構成である。装置の構成要素の内、５〜１１及び１３〜１７の構成は従来の技術であり、目標類識別相関判定器１２、信頼度算出器１５及び信頼度記憶器１６がこの発明の実施の形態１による部分である。
【００２７】
図２は、図１に示す実施の形態１に係る同一航跡判定装置の動作を説明するフローチャートである。図２のステップＳＴ１において、航跡データ記憶器５では、あるサンプリング時刻ｔｋでの航跡作成装置１及び航跡作成装置２からの航跡データ（位置、速度からなる航跡ベクトルＴlk（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）及び各航跡の誤差共分散行列Ｐlk（ｉ）、Ｐ2k（ｊ）、目標の特徴量ベクトルＡlk（ｉ）、Ａ2k（ｊ））が全て記憶される。
【００２８】
次いで、ステップＳＴ２において、航跡データ対選択器６により航跡データ記憶器５から選択された航跡対｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が位置相関判定器７に入力され、式（１、式（２）及び式（３）を同時に満たす場合、相関可能性ありと判定する。
【００２９】
【数１】
【００３０】
【数２】
【００３１】
【数３】
【００３２】
ただし、｛ｘ1k（ｉ）、ｙ1k（ｉ）、ｚ1k（ｉ）｝：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）の位置成分、｛ｖｘ1k（ｉ）、ｖｙ1k（ｉ）、ｖｚ1k（ｉ）｝：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）の速度成分、｛ｘ2k（ｊ）、ｙ2k（ｊ）、ｚ2k（ｊ）｝：航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の位置成分、｛ｖｘ2k（ｊ）、ｖｙ2k（ｊ）、ｖｚ2k（ｊ）｝：航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の速度成分、θk（ｉ，ｊ）：航跡ベクトルＴ1k（ｉ）と航跡ベクトルＴ2k（ｊ）の進行方向の角度差、ｄｐ：実験的に決定する位置の差のしきい値、ｄｖ：実験的に決定する速度の差のしきい値、θａ：実験的に決定する進行方向の角度差のしきい値である。
【００３３】
次いで、ステップＳＴ３において、目標類識別推定器８に、航跡データ記憶器５からはあるサンプリング時刻ｔｋでの航跡作成装置１及び航跡作成装置２からの航跡の特徴量ベクトルＡ1k（ｉ）、Ａ2k（ｊ）が、目標特徴量データベース９からは目標から得られる特徴量の条件付確率Ｐ（Ａlk（ｉ）｜Ｈ（ｌ））及びＰ（Ａ２k（ｉ）｜Ｈ（ｌ））が、目標類識別記憶器１０からは１サンプリング前の目標類識別結果Ｐ（Ｚlk−1（ｉ）｜Ｈ（ｌ））、Ｐ（Ｚ2k−1（ｉ）｜Ｈ（ｌ））が入力され、式（４）からサンプリング時刻ｔｋにおける目標類識別結果Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚlk（ｉ））、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ2k（ｉ））を算出し、目標類識別記憶器１０に出力する。
【００３４】
【数４】
【００３５】
ただし、Ａmk（ｉ）：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡作成装置ｍ（ｍ＝１または２）からの航跡の特徴量ベクトル、Ｚｍk（ｉ）：サンプリング時刻ｔｋまでに得られた航跡作成装置ｍ（ｍ＝１または２）からの航跡の特徴量ベクトルＡmk（ｉ）の集合、Ｈ（ｌ）：目標特徴量データベース９に登録されているl番目の目標タイプ、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚｍk（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋまでに得られた特徴量ベクトルＡmk（ｉ）の集合Ｚｍk（ｉ）から推定される目標がＨ（ｌ）である確率、Ｐ（Ａｍk（ｉ）｜Ｈ（ｌ））：目標特徴量データベースに登録されている目標がＨ（ｌ）である場合に特徴量Ａｍk（ｉ）が得られる条件付確率、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚｍk−１（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋ−１までに得られたＺｍk１（ｉ）から推定される目標がＨ（ｌ）である確率である。なお、目標特徴量データベース９に登録されているすべての目標タイプについて、分母の和がとられる。
【００３６】
次いで、ステップＳＴ４において、位置相関判定器７で算出された相関可能性のある航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果が、目標類識別データ選択器１１により目標類識別記憶器１０から選択され、目標類識別相関判定器１２に入力される。目標類識別相関判定器１２では、式（５）により目標の特徴量による同一性を算出し、Ｐk（ｉ，ｊ）が式（６）の条件を満たすとき航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である可能性があると判定する。
【００３７】
【数５】
【００３８】
【数６】
【００３９】
ただし、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ１k（ｉ））：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡Ｔ1k（ｉ）が目標Ｈ（ｌ）である確率、Ｐ（Ｈ（ｌ）｜Ｚ２k（ｊ））：サンプリング時刻ｔｋにおける航跡Ｔ２k（ｊ）が目標Ｈ（ｌ’）である確率、Ｐk（ｉ，ｊ）：航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率、ｃ'： 実験的に決められたある値である。
【００４０】
次いで、ステップＳＴ５において、類生成器１３では、位置相関判定器７で算出された相関可能性及び式（７）〜式（９）により同型な類を算出し、尤度算出器１４に出力する。
【００４１】
同型な類の算出方法は以下の通りである。
【００４２】
航跡作成装置１で作成された航跡Ｔlk（ｉ）とＴlk（ｊ）が航跡作成装置２で作成されたＴ2k（ｍ）と相関可能性がある場合、航跡Ｔ1k（ｉ）とＴ1k（ｊ）を類似航跡と呼び、式（７）と書く。
【００４３】
【数７】
【００４４】
航跡作成装置１の航跡が式（８）の関係にある時、Ｔ1k（ｉ）とＴ1k（ｊ）は同値関係にあるといい、式（９）と書く。同値関係にある航跡群を類と呼び、航跡作成装置１の類Ｘ1kのある航跡と航跡作成装置２の類Ｘ1kのある航跡に相関可能性がある場合、類Ｘ1kと類Ｘ2kは同型な類Ｘlkと呼ぶ。
【００４５】
【数８】
【００４６】
【数９】
【００４７】
次いで、ステップＳＴ６において、尤度算出器１４では、類生成器１３で算出された同型な類Ｘlkに含まれる航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の尤度ｇlk（ｉ，ｊ）を式（１０）により算出し、式（１３）の尤度行列ＸＧlkとして信頼度算出器１５に出力する。
【００４８】
尤度算出式は以下の通りである。
【００４９】
【数１０】
【００５０】
ただし、ｆ（Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）、Ｐ1,lk（ｉ）、Ｐ2,lk（ｊ））：航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の一致の度合いを表す尤度関数、Ｐ1,lk（ｉ）：Ｔ1,lk（ｉ）の誤差共分散行列、Ｐ1,lk（ｊ）：Ｔ2,lk（ｊ）の誤差共分散行列である。
【００５１】
具体的な尤度算出式の例として、式（１１）のχ自乗分布関数を用いる方法や、式（１２）の航跡ベクトルの差の２次形式の逆数を用いる方法がある。
【００５２】
【数１１】
【００５３】
【数１２】
【００５４】
ただし、｛Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）｝T：｛Ｔ1,lk（ｉ）−Ｔ2,lk（ｊ）｝の転置行列を示す。
【００５５】
尤度行列ＸＧlkは以下の通りである。
【００５６】
【数１３】
【００５７】
ただし、Ｍ：類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡数、Ｎ：類Ｘlkに含まれる航跡作成装置２の航跡数である。
【００５８】
次いで、ステップＳＴ７において、信頼度算出器１５では、尤度算出器１４で算出された式（１３）の尤度行列ＸＧlk、及び信頼度記憶器１６に保持されている時刻ｔｋ−１における式（１４）の類Ｘlkの信頼度行列ＸＢlk−1を入力し、式（１５）〜式（１６）により時刻ｔｋにおける航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）を全てのＭ×Ｎ｛（類Ｘlkに含まれる航跡作成装置１の航跡数）×（類Ｘlkに含まれる航跡作成装置２の航跡数）｝の行列要素について算出し、式（１４）の信頼度行列ＸＢlkを信頼度記憶器１６に記憶させ、同一航跡検定器１７に出力する。
【００５９】
信頼度行列ＸＢlk−1は以下の通りである。
【００６０】
【数１４】
【００６１】
ただし、時刻ｔｋにおいて類Ｘlkが初めて生成された場合は、信頼度記憶器には信頼度行列ＸＢlk−1が記憶されていないため、βlk（ｉ，ｊ）＝（実験的に決定されたある一定値）として用いる。
【００６２】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の式は以下の式（１５）〜式（１６）の通りである。
【００６３】
まず、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の時刻ｔｋにおける尤度ｇlk（ｉ，ｊ）と１サンプリング前の信頼度βlk−1（ｉ，ｊ）を用い、時刻ｔｋまでに得られた尤度の積に比例する、信頼度の重みγlk（ｉ，ｊ）を式（１５）により求める。
【００６４】
【数１５】
【００６５】
次に、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝は相関があるという仮説に対して背反する仮説（航跡Ｔ1,lk（ｉ）は航跡Ｔ2,lk（ｊ）：ｊ＝１、２、・・・、Ｎと相関がある、または航跡Ｔ2,lk（ｊ）は航跡Ｔ1,lk（ｉ）：ｉ＝１、２、・・・、Ｍと相関があるという仮説）の信頼度の重みγlk（ｍ，ｊ）（ただし、m＝１、２、・・・、Ｍ）、γlk（ｉ，ｎ）（ただし、ｎ＝１、２、・・・、Ｎ）を用いて時刻ｔｋにおける信頼度の重みγlk（ｉ，ｊ）を規格化し、式（１６）により時刻ｔｋにおける信頼度βlk（ｉ，ｊ）を求める。
【００６６】
【数１６】
【００６７】
信頼度行列ＸＢlkは以下の通りである。
【００６８】
【数１７】
【００６９】
次いで、ステップＳＴ８において、同一航跡検定器１７では、信頼度算出器１５で算出された信頼度行列ＸＢlkの要素βlk（ｉ，ｊ）に対して、式（１８）の信頼度判定を行う。βlk（ｉ，ｊ）が信頼度判定の条件を満たした場合、航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝のχ自乗判定を式（１９）を用いて行う。航跡対｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝がχ自乗判定の条件を満たした場合、その２つは同一航跡であるとして、同一航跡表示装置４に出力され、装置の使用者が確認できる。
【００７０】
信頼度の判定式は以下の通りである。
【００７１】
【数１８】
【００７２】
ただし、ｃ：実験的に決められたある値
【００７３】
χ自乗判定の条件式は以下の通りである。
【００７４】
【数１９】
【００７５】
ただし、ｄ：実験的に決められたある値
【００７６】
以上が実施の形態１の動作である。ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３、及びステップＳＴ６、ステップＳＴ８は従来の技術であり、ステップＳＴ４の目標類識別相関判定器１２、ステップＳＴ７の信頼度算出器１５、及び信頼度記憶器１６の動作がこの発明にかかる部分である。
【００７７】
従って、実施の形態１によれば、目標類識別相関判定器１２を設けることにより、多くの航跡が密集し、位置運動情報（航跡間の距離及び速度）に差がつかない場合においても、航跡の特徴量を用いた相関判定により、事前に相関の可能性がある航跡の組合せを絞り込みが可能となり、さらに、同一航跡作成装置に入力される航跡の種類が異なる場合であっても、航跡の特徴量から目標の種別を類推し、同一航跡か否かを判定できる同一航跡判定装置を得ることができる。また、信頼度算出器１５、及び信頼度記憶器１６を設けることにより、全ての航跡対の可能な組み合わせを生成することなく、処理負荷を航跡数の自乗程度（Ｍ×Ｎ）に抑制し、なおかつ過去に得られた信頼度を使用することにより、多くの航跡が密集した状態等においても運用上妥当な処理時間内で、安定した確度の高い相関結果を装置の運用者に提供することができる。
【００７８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、過去に得られた信頼度を使用することにより、安定した確度の高い相関結果を得ることができる。しかしながら、航跡対の信頼度は、時間の経過とともに過去に得られた信頼度の重みが大きくなるため、航跡作成装置から入力される航跡の相関状況が変化した場合、各々の航跡対の信頼度が新しい状況を反映した信頼度となるまでに多くの時間を必要とする、または各々の航跡対の信頼度が新しい状況を反映することが不可能となる状況が発生する。例えば、相関の可能性が低い航跡対の信頼度は時間の経過とともに０に近づくため、後に当該航跡対の相関の可能性が高くなったとしても、実施の形態１ではその状況を逐次反映することができなくなる。また、信頼度の初期値は、航跡対の尤もらしさに関する事前情報がないため一律同じ値が設定され、信頼度が正しい状況を反映するまでに時間がかかる問題がある。
【００７９】
この実施の形態２では、このような状況を避けるため、各々の航跡対の信頼度を一定範囲内に制限し、相関状況の変化に対しても適切な時間内で各々の航跡対の信頼度が反応できるようにし、なおかつ信頼度の初期値に尤もらしい値を設定し、信頼度が正しい状況を反映するまでの時間を短縮したものである。
【００８０】
図３は、この発明の実施の形態２に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。図３における１〜１１及び１３〜１４までは実施の形態１に係る図１の構成と同様のため、その説明を省く。
【００８１】
目標類識別相関判定器１２ａでは、実施の形態１の目標類識別相関判定器１２と同様に、式（５）により航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を算出し、信頼度初期値設定器１９に出力する。
【００８２】
信頼度初期値設定器１９では、目標類識別相関判定器１２ａから入力された航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を、信頼度記憶器１６ａに信頼度行列ＸＢlkの初期値βlk−1（ｉ，ｊ）として出力する。
【００８３】
信頼度算出器１５ａでは、実施の形態１の信頼度算出器１５と同様に、式（１７）の信頼度行列ＸＢlkを算出し、信頼度制限器１８に出力する。
【００８４】
信頼度制限器１８では、信頼度算出器１５ａから入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）をある一定値内に制限し、信頼度記憶器１６ａ及び同一航跡検定器１７ａへ出力する。
【００８５】
信頼度記憶器１６ａでは、信頼度制限器１８から入力される信頼度行列ＸＢlkを記憶する。また、初期値を設定する必要がある航跡対に関しては、信頼度初期値設定器１９から入力される航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）をＸＢlkの初期値βlk−1（ｉ，ｊ）として設定する。
【００８６】
同一航跡検定器１７ａでは、信頼度制限器１８から入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）に対し、実施の形態１の同一航跡検定器１８と同様の動作を行う。
【００８７】
図４は、図３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。
ステップＳＴ１〜ステップＳＴ３、ステップＳＴ５、ステップＳＴ７は実施の形態１と同様であるため、その説明を省く。
【００８８】
図４のステップＳＴ４ａにおいて、図３の目標類識別相関判定器１２ａでは、実施の形態１の目標類識別相関判定器１２と同様に、航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝の目標類識別結果から式（６）により航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を算出し、相関の可能性を判定する。加えて、前記で算出された航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）を図３の信頼度初期値設定器１９に出力する。
【００８９】
次いで、ステップＳＴ６ａにおいて、図３の信頼度算出器１５ａでは、実施の形態１の信頼度算出器１５と同様に式（１７）の信頼度行列ＸＢlkを算出し、信頼度制限器１８に出力する。また、信頼度行列ＸＢlkの初期値βlk（ｉ，ｊ）は、信頼度記憶器１６ａにおいて、信頼度初期値設定器１９から入力される航跡｛Ｔ1k（ｉ）、Ｔ2k（ｊ）｝が同一目標である確率Ｐk（ｉ，ｊ）が設定される。
【００９０】
次いで、ステップＳＴ９において、信頼度制限器１８では、信頼度算出器１５ａから入力される航跡対の組み合わせ｛Ｔ1,lk（ｉ）、Ｔ2,lk（ｊ）｝の信頼度βlk（ｉ，ｊ）を式（２０）、及び式（２１）によりある一定値内に制限し、信頼度記憶器１６ａに記憶させ、同一航跡検定器１７ａへ出力する。
【００９１】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の上限式は以下の通りである。
【００９２】
【数２０】
【００９３】
ただし、βupper：実験的に決定された信頼度の上限値である。
【００９４】
信頼度βlk（ｉ，ｊ）の下限式は以下の通りである。
【００９５】
【数２１】
【００９６】
ただし、βlower：実験的に決定された信頼度の下限値である。
【００９７】
次いで、ステップＳＴ８ａにおいて、同一航跡検定器１７ａでは、信頼度制限器１８から入力された信頼度行列ＸＢlkの要素βlk（ｉ，ｊ）に対して、実施の形態１の同一航跡検定器１７と同様の信頼度判定を行い、同一航跡を同一航跡表示装置４に出力する。
【００９８】
従って、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の動作を行う信頼度算出器１５ａ、信頼度記憶器１６ａ、同一航跡検定器１７ａに信頼度制限器１８を接続し、各々の航跡対の信頼度を一定範囲内に制限するようにしたため、相関状況の変化に対しても適切な時間内で各々の航跡対の信頼度が反応できるようにし、相関状況の変化に応じた相関結果を装置の運用者に提供することができる。また、実施の形態１と同様の動作を行う目標類識別相関判定器１２ａ、信頼度記憶器１６ａに信頼度初期値設定器１９を接続し、目標の類識別結果から推定される航跡対が同一である確率を、航跡対が同一である信頼度の初期値に設定するようにしたため、信頼度が正しい状況を反映するまでの時間を短縮し、適切な時間内で相関結果を装置の運用者に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の動作を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る同一航跡判定装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図２の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【０１００】
１ 第１の航跡作成装置、２ 第２の航跡作成装置、３ 同一航跡判定装置、４ 同一航跡表示装置、５ 航跡データ記憶器、６ 航跡データ対選択器、７ 位置相関判定器、８ 目標類識別推定器、９ 目標特徴量データベース、１０ 目標類識別記憶器、１１ 目標類識別データ選択器、１２ 目標類識別相関判定器、１３ 類生成器、１４ 尤度算出器、１５ 信頼度算出器、１５ａ 信頼度算出器、１６ 信頼度記憶器、１６ａ 信頼度記憶器、１７ 同一航跡検定器、１７ａ 同一航跡検定器、１８ 信頼度制限器、１９ 信頼度初期値設定器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの航跡作成装置より転送される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データを記憶する航跡データ記憶器と、
前記航跡データ記憶器から航跡データ対を選択する航跡データ対選択器と、
前記航跡データ対選択器で選択された航跡対の相関可能性を判定する位置相関判定器と、
前記相関判定器で相関可能性があると判定された航跡データ対を同型な類に分類する類生成器と、
前記類生成器で算出された各々の類に属する航跡データ対が同一目標である可能性を示す尤度を算出する尤度算出器と、
信頼度に基づいて各々の航跡データ対は相関があるか否かを判定する同一航跡検定器と
を備えた同一航跡判定装置において、
目標の類識別結果を用いて相関の可能性を判定し、前記位置相関判定器の結果をさらに絞り込む目標類識別相関判定器と、
前記類生成器で生成された各々の同型な類に属する航跡対についての信頼度を前記尤度算出器で算出された尤度及び１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する信頼度算出器と、
前記信頼度算出器で１サンプリング前に算出された航跡データ対毎の信頼度を記憶する信頼度記憶器と
をさらに備え、
前記同一航跡検定器は、前記信頼度算出器で算出された信頼度に対して信頼度判定を行う
ことを特徴とする同一航跡判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同一航跡判定装置において、
前記信頼度算出器で算出された航跡データ対についての信頼度を一定範囲内に制限する信頼度制限器と、
前記目標類識別相関判定器で算出された目標の同一性を示す確率を、航跡データ対についての信頼度の初期値に設定する信頼度初期値設定器と
をさらに備え、
前記信頼度記憶器は、初期値を設定する必要がある航跡対に関しては、前記信頼度初期値設定器から入力される航跡対を初期値として設定すると共に、前記信頼度制限器から入力される信頼度を記憶し、
前記同一航跡検定器は、前記信頼度制限器から入力される航跡対の組み合わせの信頼度に対し信頼度判定を行う
ことを特徴とする同一航跡判定装置。
【請求項１】
２つの航跡作成装置より転送される航跡ベクトルおよびそれらの誤差を評価した誤差共分散行列からなる航跡データを記憶する航跡データ記憶器と、
前記航跡データ記憶器から航跡データ対を選択する航跡データ対選択器と、
前記航跡データ対選択器で選択された航跡対の相関可能性を判定する位置相関判定器と、
前記相関判定器で相関可能性があると判定された航跡データ対を同型な類に分類する類生成器と、
前記類生成器で算出された各々の類に属する航跡データ対が同一目標である可能性を示す尤度を算出する尤度算出器と、
信頼度に基づいて各々の航跡データ対は相関があるか否かを判定する同一航跡検定器と
を備えた同一航跡判定装置において、
目標の類識別結果を用いて相関の可能性を判定し、前記位置相関判定器の結果をさらに絞り込む目標類識別相関判定器と、
前記類生成器で生成された各々の同型な類に属する航跡対についての信頼度を前記尤度算出器で算出された尤度及び１サンプリグ前の信頼度を用いて算出する信頼度算出器と、
前記信頼度算出器で１サンプリング前に算出された航跡データ対毎の信頼度を記憶する信頼度記憶器と
をさらに備え、
前記同一航跡検定器は、前記信頼度算出器で算出された信頼度に対して信頼度判定を行う
ことを特徴とする同一航跡判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の同一航跡判定装置において、
前記信頼度算出器で算出された航跡データ対についての信頼度を一定範囲内に制限する信頼度制限器と、
前記目標類識別相関判定器で算出された目標の同一性を示す確率を、航跡データ対についての信頼度の初期値に設定する信頼度初期値設定器と
をさらに備え、
前記信頼度記憶器は、初期値を設定する必要がある航跡対に関しては、前記信頼度初期値設定器から入力される航跡対を初期値として設定すると共に、前記信頼度制限器から入力される信頼度を記憶し、
前記同一航跡検定器は、前記信頼度制限器から入力される航跡対の組み合わせの信頼度に対し信頼度判定を行う
ことを特徴とする同一航跡判定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１７７８８４（Ｐ２００６−１７７８８４Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７３７１３（Ｐ２００４−３７３７１３）
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【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１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２４日（２００４．１２．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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