(57)【要約】【課題】  目標観測センサネットワークに用いられる各センサのバイアス誤差を推定する。【解決手段】  バイアス誤差推定装置は、各センサの観測目標の時刻ｔｋのグローバル座標系の目標状態値と、センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または時刻ｔｋ−１の各センサのバイアス誤差とに基づいて、複数のセンサの観測目標の時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出し、複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、各センサの観測目標の時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用値を算出し、各センサの観測目標の時刻ｔｋのグローバル座標系の目標状態値と、各センサの観測目標の時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、各センサの時刻ｔｋのバイアス誤差を算出し、目標状態値の算出処理に時刻ｔｋ−１のバイアス誤差として送出する。【選択図】図２
2018040600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定装置であって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する目標状態値算出手段と、
前記目標状態値算出手段で算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する相互作用値算出手段と、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値算出手段に前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差算出手段と
を具備するバイアス誤差推定装置。
【請求項２】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定装置であって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する目標状態値算出手段と、
前記目標状態値算出手段で算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する相互作用値算出手段と、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値算出手段に前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差算出手段と
を具備するバイアス誤差推定装置。
【請求項３】
前記バイアス誤差推定装置は、外部からの目標状態値の１回の入力に対して、前記目標状態値算出手段、前記相互作用値算出手段、前記バイアス誤差算出手段の一連の処理を複数回実施して、前記バイアス誤差を算出する請求項１または２に記載のバイアス誤差推定装置。
【請求項４】
前記バイアス誤差推定装置は、外部からの目標状態値の１回の入力に対して、前記目標状態値算出手段、前記相互作用値算出手段、前記バイアス誤差算出手段の処理のいずれかを並列に実施して、前記バイアス誤差を算出する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のバイアス誤差推定装置。
【請求項５】
前記目標状態値算出手段は、算出されたバイアス誤差、または前記バイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値の少なくとも一方を出力する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のバイアス誤差推定装置。
【請求項６】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定方法であって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出し、
前記目標状態値の算出処理で算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出し、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値の算出処理に前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差推定方法。
【請求項７】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定方法であって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出し、
前記目標状態値の算出処理で算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出し、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値の算出処理に前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差推定方法。
【請求項８】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定する処理をコンピュータに実行させるためのバイアス誤差推定プログラムであって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する目標状態値算出ステップと、
前記目標状態値算出ステップで算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する相互作用値算出ステップと、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値算出ステップに前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差算出ステップと
を具備するバイアス誤差推定プログラム。
【請求項９】
センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定する処理をコンピュータに実行させるためのバイアス誤差推定プログラムであって、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する目標状態値算出ステップと、
前記目標状態値算出ステップで算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する相互作用値算出ステップと、
前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系またはグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値算出ステップに前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出するバイアス誤差算出ステップと
を具備するバイアス誤差推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、目標を観測する複数のセンサがネットワークに接続されたセンサネットワークにおいて、各センサのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定装置、バイアス誤差推定方法及びバイアス誤差推定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
それぞれ目標を観測する複数のセンサがネットワークに接続されたセンサネットワークでは、各センサで得られた観測データを融合するために観測目標の相関処理や統合処理を行う。ところが、各センサにはバイアス誤差があり、このバイアス誤差が観測している目標の相関処理や統合処理の精度に影響を与える。この影響を軽減するため、従来から、センサのバイアス誤差を推定し、補正する方法が提案されている。例えば、非特許文献１には、センサからの観測データを一箇所に集めて、カルマンフィルタによりデータの融合とバイアス誤差の推定を同時に実施する方法が示されている。また、特許文献１には、センサからの観測データと航跡データを一箇所に集めて、カルマンフィルタおよび最小２乗フィルタによりデータの融合とバイアス誤差の推定を同時に実施するセンサバイアス推定装置が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６４４８４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】B.A. van Doorn, et al.，“Systematic Error Estimation in Multisensor Fusion Systems”，SPIE，1993
【非特許文献２】鏡慎吾，石川正俊，“センサフュージョン − センサネットワークの情報処理構造 − ”，電子情報通信学会論文誌 A，2005
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上のように、非特許文献１に示されている方法では、目標を観測する複数のセンサからの観測データを一箇所に集めてデータ融合を行う集中化された（centralized）センサネットワーク（非特許文献２参照）において、センサのバイアス誤差を推定し、補正することはできる。しかし、この方法は、センサ毎に目標の追跡処理を行い、並列に処理された目標の追跡処理の結果である航跡データを一箇所に集めてデータ融合を行う分散化された（distributed）センサネットワーク（非特許文献２参照）に適用できないという課題がある。
【０００６】
本実施形態は上記課題に鑑みなされたもので、目標を観測する複数センサからなり、センサ毎に目標の追跡処理を行い、並列に処理された目標の追跡処理の結果である航跡データを一箇所に集めてデータ融合を行う分散化された（distributed）センサネットワークにおいて、センサそれぞれのバイアス誤差を推定することのできるバイアス誤差推定装置、バイアス誤差推定方法及びバイアス誤差推定プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、センサネットワークを形成して目標を観測する複数のセンサそれぞれのバイアス誤差を推定するバイアス誤差推定装置は、目標状態値算出手段と、相互作用値算出手段と、バイアス誤差算出手段とを具備する。前記目標状態値算出手段は、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、予め前記センサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における前記複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する。前記相互作用値算出手段は、前記目標状態値算出手段で算出された前記複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する。前記バイアス誤差算出手段は、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、前記複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、前記複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、前記目標状態値算出手段に前記１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係るバイアス誤差推定装置が適用されるセンサネットワーク全体の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態に係るバイアス誤差推定装置の構成を示すブロック図。
【図３】第1の実施例に係るバイアス誤差推定装置の処理の具体例を示すフローチャート。
【図４】第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置の処理の具体例を示すフローチャート。
【図５】第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置の処理の具体例を示すタイミングチャート。
【図６】本実施形態に係るバイアス誤差推定装置が適用されるセンサネットワーク全体の他の構成（変形例）を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るバイアス誤差推定装置が適用されるセンサネットワーク全体の構成を示すブロック図である。このセンサネットワークは、それぞれ目標を観測するＮ個のセンサ１１〜１Ｎ、それぞれセンサ１１〜１Ｎに対応して観測データから目標の追跡処理を行って航跡データを求める追跡装置２１〜２Ｎ、追跡装置２１〜２Ｎによって得られた目標の航跡データを一箇所に集めて融合するデータ融合装置３、本実施形態に係るバイアス誤差推定装置４から構成される。なお、本実施形態に係るバイアス誤差推定装置４に対して、センサ１１〜１Ｎ、追跡装置２１〜２Ｎ、データ融合装置３は、外部装置である。
【００１１】
図２は、本実施形態に係るバイアス誤差推定装置４の構成を示すブロック図である。このバイアス誤差推定装置４は、目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３を備える。
【００１２】
目標状態値算出部４１は、外部装置から入力される各センサが観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系の目標状態値（少なくとも位置を含み、位置の時間微分成分である速度等を含んでも良い）、各センサの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値（少なくとも位置を含み、位置の時間微分成分である速度等を含んでも良い）、バイアス誤差算出部４３で予め設定したバイアス誤差の初期値または、算出した各センサの一つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差に基づいて、各センサが観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値（少なくとも位置を含み、位置の時間微分成分である速度等を含んでも良い）を算出する。このバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値は、バイアス誤差を補正（但し、真値補正のほか相対値補正を含む）したグローバル座標系の航跡データに相当する。
【００１３】
相互作用値算出部４２は、目標状態値算出部４１で算出された各センサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、各センサが観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する。
【００１４】
バイアス誤差算出部４３は、外部装置から入力される各センサが観測している目標の時刻ｔｋにおけるローカル座標系の目標状態値と、各センサの時刻ｔｋにおけるグローバル座標系のセンサ状態値と、相互作用値算出部４２で算出された各センサが観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、各センサの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を推定値として算出する。
【００１５】
上記目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３の処理は、繰り返し実行される。
【００１６】
上記構成によるバイアス誤差推定装置の処理動作について、Ｎ個のセンサ１１，．．．，１Ｎから構成されるセンサネットワークに適用された場合に、Ｍ個の目標Ｔ１，．．．，ＴＭを観測している状況を想定して説明する。
【００１７】
目標状態値算出部４１は、センサ１ｉ（ｉ∈｛１，．．．，Ｎ｝）が観測している目標Ｔｍ（ｍ∈｛１，．．．，Ｍ｝）に対する時刻ｔｋのローカル座標系の目標状態ベクトルｙｉｍ（ｋ）、センサ１ｉの時刻ｔｋのグローバル座標系のセンサ状態ベクトルｚｉ（ｋ）、バイアス誤差算出部４３からの一つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差ベクトルｂｉ（ｋ−１）を用いて、以下の（１）式により、センサ１ｉの目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾ｉｍ（ｋ）（便宜上、数式のｘの上に＾をｘ＾で表す）を算出する。
【数１】
2018040600.tif 000003
【００１８】
ここで、ｆ（・）は、ローカル座標系の目標状態ベクトル、グローバル座標系のセンサ状態ベクトル、バイアス誤差ベクトルから、バイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルを算出する関数を表す。
【００１９】
目標状態値算出部４１は、上記の処理を対象となる全センサ・全目標について実施する。
【００２０】
相互作用値算出部４２は、目標状態値算出部４１で算出されたセンサ１ｉが観測している目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾ｉｍ（ｋ）とセンサ１ｊ（ｊ∈｛１，．．．，Ｎ｝，ｊ≠ｉ）が観測している同一目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾ｊｍ（ｋ）に基づいて、（２）式のように、センサ１ｉの目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜ｉｍ（ｋ）（便宜上、数式のｘの上に〜をｘ〜で表す）を算出する。
【数２】
2018040600.tif 000004
【００２１】
ここで、εｍは重みを表す。また、ａｉｊｍは、センサ１ｉとセンサ１ｊが共に目標Ｔｍ（即ち、同一目標）を観測している場合は１、その他は０とする。
【００２２】
相互作用値算出部４２は、上記の処理を対象となる全センサ・全目標について実施する。但し、後述するように、目標Ｔｍを観測していないセンサ１ｉとセンサ１ｊの処理は、（ａｉｊｍ＝０）となるため省略することができる（実質的には、同一目標の目標状態ベクトルが重み付き加算される）。また、センサ１ｉが観測していない目標や、センサ１ｉのみが観測している目標については、処理が不要である。
【００２３】
バイアス誤差算出部４３は、時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜ｉｍ（ｋ）、時刻ｔｋのローカル座標系の目標状態ベクトルｙｉｍ（ｋ）、時刻ｔｋのグローバル座標系のセンサ状態ベクトルｚｉ（ｋ）を用いて、（３）式の逆問題を解くことで、センサ１ｉのバイアス誤差ベクトルｂｉ（ｋ）を算出する。
【数３】
2018040600.tif 000005
【００２４】
バイアス誤差算出部４３は、上記の処理を対象となる全センサについて実施する。
【００２５】
以上の処理を行うバイアス誤差推定装置４では、処理終了の指示等がなく処理が終了しない場合、算出されたバイアス誤差を用いて、処理を繰り返し実施する。
【００２６】
以下、具体的な実施例を説明する。
【００２７】
（第１の実施例）
距離と角度にバイアス誤差がある４個の移動しない２次元の第１乃至第４のセンサ１１，．．．，１４から構成されるセンサネットワークにおいて、４個の固定目標（以下、第１乃至第４の目標、物標と呼ぶ場合がある）Ｔ１，．．．，Ｔ４を観測している状況を例として、第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａの具体的な処理内容について説明する。第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａは、目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３を備える。
【００２８】
第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａにおいて、センサ１ｉ（ｉ∈｛１，２，３，４｝）のセンサ状態ベクトルは、センサ１ｉが移動しない（センサ１ｉの速度は０）ため、時刻パラメータを持たないｚｉとする。センサ状態ベクトルｚｉは、（４）式で表されるものとする。
【数４】
2018040600.tif 000006
【００２９】
ここで、ｘｉとｙｉは、それぞれグローバル座標系におけるｘ軸とｙ軸の位置（センサ１ｉのローカル座標系の原点）を表す。
【００３０】
センサ１ｉが観測している目標Ｔｍ（ｍ∈｛１，２，３，４｝）に対するローカル座標系の目標状態ベクトルは、物標を目標としているため、時刻パラメータを持たないｙｉｍとする。センサ１ｉの目標Ｔｍに対する（センサ１ｉの位置を原点とする）ローカル座標系の目標状態ベクトルｙｉｍは、（５）式で表されるものとする。
【数５】
2018040600.tif 000007
【００３１】
ここで、ｒｉｍは、距離のバイアス誤差（未知数）の影響を受けたセンサ１ｉから目標Ｔｍまでの距離を表し、θｉｍは、角度のバイアス誤差（未知数）の影響を受けたセンサ１ｉから目標Ｔｍへの角度を表す。
【００３２】
なお、ローカル座標系の目標状態ベクトルｙｉｍの代わりに、（６）式で表されるグローバル座標系の目標状態ベクトルｘｉｍが入力される場合、グローバル座標系の目標状態ベクトルｘｉｍとセンサ状態ベクトルｚｉに基づいて座標変換を行うことにより、ローカル座標系の目標状態ベクトルｙｉｍを算出することができる。
【数６】
2018040600.tif 000008
【００３３】
ここで、目標状態ベクトルｘｉｍの要素であるｘｉｍ１とｙｉｍ１は、それぞれグローバル座標系におけるｘ軸とｙ軸の位置を表す。
【００３４】
また、センサ１ｉの時刻ｔｋのバイアス誤差ベクトルｂｉ（ｋ）は、（７）式で表されるものとする。
【数７】
2018040600.tif 000009
【００３５】
ここで、Δｒｉ（ｋ）とΔθｉ（ｋ）は、それぞれ距離と角度のバイアス誤差の推定値を表す。
【００３６】
このとき、センサ１ｉの目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾ｉｍ（ｋ）は、（８）式で表されるものとする。
【数８】
2018040600.tif 000010
【００３７】
ここで、目標状態ベクトルｘ＾ｉｍ（ｋ）の要素であるｘｉｍ２（ｋ）とｙｉｍ２（ｋ）は、それぞれグローバル座標系におけるｘ軸とｙ軸の位置を表す。
【００３８】
なお、センサ１ｉの目標Ｔｍに対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜ｉｍ（ｋ）についても、同様に（９）式で表されるものとする。
【数９】
2018040600.tif 000011
【００３９】
ここで、相互作用ベクトルｘ〜ｉｍ（ｋ）の要素であるｘｉｍ３（ｋ）とｙｉｍ３（ｋ）は、それぞれグローバル座標系におけるｘ軸とｙ軸の位置を表す。
【００４０】
ここで、第１のセンサ１１が第１の目標Ｔ１と第２の目標Ｔ２を観測し、第２のセンサ１２が第２の目標Ｔ２と第３の目標Ｔ３を観測し、第３のセンサ１３が第３の目標Ｔ３と第４の目標Ｔ４を観測し、第４のセンサ１４が第４の目標Ｔ４と第１の目標Ｔ１を観測しているとする。
【００４１】
図３は、第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａの処理の具体例を示すフローチャートで、（ａ）は全体の処理の流れを示し、（ｂ）はバイアス誤差推定処理（目標状態値の算出、相互作用値の算出、バイアス誤差の算出からなる一連の処理）の具体的な流れを示している。同図に沿って、上記バイアス誤差推定装置４Ａの処理の流れを説明する。
【００４２】
バイアス誤差推定装置４Ａでは、まず、図３（ａ）に示すように、バイアス誤差算出部４３において、各センサ１１〜１４のバイアス誤差ベクトルとして｛ｂ１（ｋ−１），ｂ２（ｋ−１），ｂ３（ｋ−１），ｂ４（ｋ−１）｝を初期値（０値、以前のバイアス誤差の推定値、外部装置から設定される値等）に設定する（ステップＳ１０１）。次に、外部装置から各センサ１１〜１４が観測する目標に対するローカル座標系の目標状態ベクトル｛ｙ１１，ｙ１２，ｙ２２，ｙ２３，ｙ３３，ｙ３４，ｙ４４，ｙ４１｝と、各センサ１１〜１４のグローバル座標系のセンサ状態ベクトル｛ｚ１，ｚ２，ｚ３，ｚ４｝を入力する（ステップＳ１０２）。
【００４３】
次に、目標状態値算出部４１において、第１のセンサ１１に対する処理を行う場合、図３（ｂ）に示すように、第１のセンサ１１のローカル座標系の目標状態ベクトル｛ｙ１１，ｙ１２｝、第１のセンサ１１のグローバル座標系のセンサ状態ベクトルｚ１、バイアス誤差ベクトルｂ１（ｋ−１）を用いて、第１のセンサ１１のバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトル｛ｘ＾１１（ｋ），ｘ＾１２（ｋ）｝を算出する（ステップＳ１００１）。
【数１０】
2018040600.tif 000012
【００４４】
ここで、目標状態値算出部４１では、対象となる全センサ・全目標の処理が終了しない場合（ステップＳ１００２のＮＯ）、センサ・目標パラメータを変更して上記ステップＳ１００１の処理を対象となる全センサ・全目標について実施する。
【００４５】
次に、相互作用値算出部４２において、第１のセンサ１１に対する処理を行う場合、相互作用値として、第１の目標Ｔ１に対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜１１（ｋ）と第２の目標Ｔ２に対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜１２（ｋ）を算出する（ステップＳ１００３）。
【００４６】
第１のセンサ１１の第１の目標Ｔ１に対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜１１（ｋ）については、第４のセンサ１４でも第１の目標Ｔ１を観測しているため、第１のセンサ１１の第１の目標Ｔ１に対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾１１（ｋ）と、目標状態値算出部４１からの第４のセンサ１４の第１の目標Ｔ１に対する時刻ｔｋのバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態ベクトルｘ＾４１（ｋ）を用いて、（１１）式で算出される。
【数１１】
2018040600.tif 000013
【００４７】
同様に、第２の目標Ｔ２に対する時刻ｔｋのグローバル座標系の相互作用ベクトルｘ〜１２（ｋ）については、第２のセンサ１２でも第２の目標Ｔ２を観測しているため、（１２）式で算出される。
【数１２】
2018040600.tif 000014
【００４８】
ここで、相互作用値算出部４２では、対象となる全センサ・全目標の処理が終了しない場合（Ｓ１００４のＮＯ）、センサ・目標パラメータを変更して上記ステップＳ１００３の処理を対象となる全センサ・全目標について実施する。
【００４９】
次に、バイアス誤差算出部４３において、算出された相互作用ベクトルｘ〜１１（ｋ）と相互作用ベクトルｘ〜１２（ｋ）等を用いる（１３）式の逆問題を解いて、第１のセンサ１１のバイアス誤差ベクトルｂ１（ｋ）を算出する（ステップＳ１００５）。
【数１３】
2018040600.tif 000015
【００５０】
ここで、バイアス誤差算出部４３では、対象となる全センサの処理が終了しない場合（ステップＳ１００６のＮＯ）、対象となるセンサを変更して上記ステップＳ１００５の処理を対象となる全センサについて実施する。
【００５１】
次に、図３（ａ）に示すように、バイアス誤差が収束していない等により処理が終了しない場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、算出されたバイアス誤差を用いて、ステップＳ１０３からの処理を繰り返し実施する。
【００５２】
第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａによれば、目標を観測する複数センサからなり、センサ毎に目標の追跡処理を行い、並列に処理された目標の追跡処理の結果である航跡データを一箇所に集めてデータ融合を行う分散化された（distributed）センサネットワークにおいて、センサそれぞれのバイアス誤差を推定することができる。
【００５３】
なお、上記の実施例では、未知数であるバイアス誤差の真値が時間的に変動せず、外部装置から入力される目標状態ベクトルとセンサ状態ベクトルも共にランダム誤差を含まない例を示したが、未知数であるバイアス誤差の真値が時間的に変動する場合や、外部装置から入力される目標状態ベクトルとセンサ状態ベクトルの少なくとも１つがランダム誤差を含む場合には、図３（ａ）に示したフローチャートの終了判定（ステップＳ１０４）において、処理終了の指示等がなく処理が終了しない場合（ステップＳ１０４のＮＯ）、ステップＳ１０３の代わりにステップＳ１０２からの処理を繰り返し実施するように変更することで、対応することができる。
【００５４】
（第２の実施例）
以下、第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂについて説明する。なお、第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂは、第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａと同じく、目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３を備える。
【００５５】
第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂは、外部装置からの目標状態ベクトル等の１回のデータ入力に対して、バイアス誤差推定装置内でバイアス誤差推定処理を複数回実施する。
【００５６】
図４は、第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂの処理の具体例を示すフローチャートである。同図に沿って、第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂの処理の流れを説明する。
【００５７】
ステップＳ２０１とステップＳ２０２は、第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４ＡのステップＳ１０１とステップＳ１０２と同じであり、説明を省略する。
【００５８】
次に、バイアス誤差推定処理（ステップＳ２０４（第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４ＡのステップＳ１０３（図３（ｂ）に示す関数Ａの処理）と同じ））をステップＳ２０３からステップＳ２０５の間で複数回実行する。
【００５９】
ここで、処理終了の指示等により処理が終了しない場合（ステップＳ２０６のＮＯ）、算出されたバイアス誤差を用いて、ステップＳ２０２からの処理を繰り返し実施する。
【００６０】
第２の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｂによれば、バイアス誤差推定の収束を早くすることができる。また、外部装置から目標状態ベクトル等のデータを入力する間隔と、バイアス誤差推定処理の間隔を独立に設定することができる。
【００６１】
（第３の実施例）
以下、第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｃについて説明する。なお、第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｃは、第１の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ａと同じく、目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３を備える。
【００６２】
第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｃは、装置内でバイアス誤差推定処理のいずれかを並列に実施する。
【００６３】
図５は、第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｃの処理の具体例を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、図３（ｂ）に示したバイアス誤差推定処理の目標状態値の算出、相互作用値の算出、バイアス誤差の算出の全てを並列に実施する例であり、それぞれセンサ１１〜１２，１３〜１４，．．．，１Ｎ−１〜１Ｎのデータ毎に順次目標状態値、相互作用値、バイアス誤差の算出を並列に実施する。また、図５（ｂ）は、図３（ｂ）に示したバイアス誤差推定処理の内、目標状態値、相互作用値の算出については、それぞれセンサ１１〜１Ｎのデータについて順に実施し、バイアス誤差の算出のみセンサ１１，１２，．．．，１Ｎのデータ毎に並列に実施する。さらに、図５（ｃ）は、図３（ｂ）に示したバイアス誤差推定処理の内、目標状態値の算出については、それぞれセンサ１１〜１２，１３〜１４，．．．，１Ｎ−１〜１Ｎのデータ毎に並列に実施し、相互作用値とバイアス誤差の算出を複数のパイプライン処理により並列に実施する。
【００６４】
第３の実施例に係るバイアス誤差推定装置４Ｃによれば、バイアス誤差推定処理を短時間で実施することができる。これにより、第１の実施例において、外部装置から目標状態ベクトル等のデータを入力する間隔を短くすることや、第２の実施例において、外部装置からの目標状態ベクトル等の１回のデータ入力に対して、バイアス誤差推定装置内で実施するバイアス誤差推定処理の回数を多くすることができる。
【００６５】
（変形例）
ところで、バイアス誤差推定装置３が推定するバイアス誤差は、センサ１のローカル座標系の距離と角度のバイアス誤差の代わりに、センサ１のグローバル座標系の位置のバイアス誤差を推定するように構成することができる。この場合、外部装置から（６）式で表されるグローバル座標系の目標状態ベクトルｘｉｍが入力され、センサ１ｉのグローバル座標系の位置のバイアス誤差ベクトルｂｉ（ｋ）が（１４）式で表されるものとする。
【数１４】
2018040600.tif 000016
【００６６】
ここで、Δｘｉ（ｋ）とΔｙｉ（ｋ）は、それぞれグローバル座標系におけるｘ軸とｙ軸のバイアス誤差の推定値を表す。
【００６７】
このとき、第１の実施例の（８）式に対応する式は、以下の（１５）式のように表される（（９）式に対応する式についても同様）。
【数１５】
2018040600.tif 000017
【００６８】
目標状態値算出部４１は、複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、予めセンサ毎に設定されるバイアス誤差の初期値または１つ前の時刻ｔｋ−１における複数のセンサそれぞれのバイアス誤差とに基づいて、複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を算出する。
【００６９】
相互作用値算出部４２は、目標状態値算出部４１で算出された複数のセンサが観測している同一目標の時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を重み付き加算して、複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値を算出する。
【００７０】
バイアス誤差算出部４３は、複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の目標状態値と、複数のセンサがそれぞれ観測している目標の時刻ｔｋにおけるグローバル座標系の相互作用値とに基づいて、複数のセンサそれぞれの時刻ｔｋにおけるバイアス誤差を算出し、目標状態値算出部４１に１つ前の時刻ｔｋ−１におけるバイアス誤差として送出する。
【００７１】
上記のように、関数ｆ（・）を入力パラメータや推定するバイアス誤差に合わせて変形するだけで、センサ１のグローバル座標系の位置のバイアス誤差を推定するように構成することができる。さらに、センサのローカル座標系の距離と角度のバイアス誤差とセンサのグローバル座標系の位置のバイアス誤差の両方を推定するように構成することもできる。
【００７２】
なお、上記の実施例では、二次元センサを用いる例を示したが、三次元センサを用いるように構成することもできる。
【００７３】
また、バイアス誤差算出部４３は、算出したバイアス誤差を外部装置に出力するように構成することができるのはもちろんのこと、目標状態値算出部４１は、算出したバイアス誤差を考慮したグローバル座標系の目標状態値を、バイアス誤差を補正（但し、真値補正のほか相対値補正を含む）したグローバル座標系の航跡データとして外部装置に出力するように構成することができる。
【００７４】
また、上記の実施形態では、「目標を観測する複数センサからなり、センサ毎に目標の追跡処理を行い、並列に処理された目標の追跡処理の結果である航跡データを一箇所に集めてデータ融合を行う分散化された（distributed）センサネットワーク」に適用する例を示したが、センサネットワーク全体の構成を図１から図６のように変更することで、「目標を観測する複数センサからなり、各センサの観測データを一箇所に集めて目標の追跡処理とその処理結果である航跡データのデータ融合を行う集中化された（centralized）センサネットワーク」にも適用することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態に係るバイアス誤差推定装置４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、目標状態値算出部４１、相互作用値算出部４２、バイアス誤差算出部４３それぞれの処理機能をコンピュータに実行させるプログラムとして構成することができる。
【００７６】
上記実施形態は、いずれもレーダ装置、ソナー装置等の目標を観測する複数センサからなるセンサネットワークのバイアス誤差推定装置に適用可能である。
【００７７】
その他、本実施形態は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１１〜１Ｎ…センサ、
２１〜２Ｎ…追跡装置、
３…データ融合装置、
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…バイアス誤差推定装置、
４１…目標状態値算出部、
４２…相互作用値算出部、
４３…バイアス誤差算出部。
【図１】
2018040600.tif 000018
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018040600.tif 000021
【図５】
2018040600.tif 000022
【図６】
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