(57)【要約】【課題】目標の位置を評価する基準値を高精度に算出できる基準値算出方法及び基準値算出装置を提供する。【解決手段】目標の観測値、観測誤差及び推定値から航跡を評価する基準値を算出する基準値算出方法又は装置であって、過去の目標の複数個の基準値に基づき、スプライン補間法により前記推定値を算出する。【選択図】図１
2008292301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標の観測値、観測誤差及び推定値から航跡を評価する基準値を算出する基準値算出方法であって、過去の目標の複数個の基準値に基づき、スプライン補間法により前記推定値を算出することを特徴とする基準値算出方法。
【請求項２】
前記観測誤差は前記目標を観測する観測装置毎に予め設定されていることを特徴とする請求項１記載の基準値算出方法。
【請求項３】
前記複数個の基準値はＮ（≧３）個の基準値であり、前記推定値の算出は（Ｎ−１）次元近似式で算出することを特徴とする請求項１又は２記載の基準値算出方法。
【請求項４】
前記基準値の算出は、基準値に対する観測値、観測誤差及び推定値の偏差の最小二乗法により算出することを特徴とする請求項１、２又は３記載の基準値算出方法。
【請求項５】
目標の観測値、観測誤差及び推定値から航跡を評価する基準値を算出する基準値算出装置であって、目標の観測値、観測誤差及び推定値を記憶する記録装置と、入力装置から入力した目標の観測値を前記記録装置に記憶する目標観測値情報記録手段と、前記記録装置から観測値、観測誤差及び推定値を入力し前記基準値を算出し、前記記録装置に記録する基準値算出手段と、前記記録装置から過去の目標の複数個の基準値を入力しスプライン補間法により前記推定値を算出して前記記録装置に記録する推定値算出手段と、を備えることを特徴とする基準値算出装置。
【請求項６】
前記観測誤差は前記目標を観測する観測装置毎に予め前記記録装置に記録されていることを特徴とする請求項５記載の基準値算出装置。
【請求項７】
前記複数個の基準値はＮ（≧３）個の基準値であり、前記推定値の算出は（Ｎ−１）次元近似式であることを特徴とする請求項５又は６記載の基準値算出装置。
【請求項８】
前記基準値の算出は、基準値に対する観測値、観測誤差及び推定値の偏差の最小二乗法により算出することを特徴とする請求項５、６又は７記載の基準値算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は目標の基準値の算出処理に関し、特に目標の航跡を評価する基準値を算出する基準値算出方法及び基準値算出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は本発明の関連技術を示す図である。目標の位置の観測する位置観測方法として、図５（ａ）、（ｂ）に示す処理手順が特許文献１に記載されている。
【０００３】
図５（ａ）に示す位置観測方法は目標の移動平均処理を行う方法である。つまり、目標位置観測器から目標観測ベクトルを入力（記憶）し（ステップＳ１１）、観測ベクトルの入力個数がｎ個になると（ステップＳ１２）、該ｎ個の目標観測ベクトルを加算し、加算結果をｎで除算して移動平均値を算出し（ステップＳ１３）、該移動平均値を評価ベクトルとして出力する（ステップＳ１４）。
【０００４】
図５（ｂ）に示す位置観測方法は目標の観測雑音を考慮し最小二乗法の処理を行う方法である。つまり、目標位置観測器から目標観測ベクトルを入力し（ステップＳ２１）、該目標観測ベクトルの入力毎に目標観測ベクトルに含まれる観測雑音ベクトルの分散を示す誤差共分散行列を算出し（ステップＳ２２）、目標観測ベクトル、観測行列及び誤差共分散行列に基づいて、目標観測ベクトルとの差の二乗を最小にする最小二乗法の解を算出し（ステップＳ２３）、算出した解を目標観測ベクトルの入力毎に評価ベクトルとして出力する（ステップＳ２４）。
【特許文献１】特開平４−３６９４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の関連技術に係る図５（ａ）に示す位置観測方法は、単に目標の移動平均処理を行うものであり、また、図５（ｂ）に示す位置観測方法は、最小二乗法処理を行っているものの、評価ベクトルの算出に考慮されるファクターは、観測誤差の抑圧のため目標位置が入力される毎の誤差評価にすぎず、何れも目標の等速直線運動を前提とするものであり、目標の加減速や旋回等での精度は大幅に低下する。
【０００６】
本発明の目的は、前述の問題を解決するものであり、目標の位置を評価する基準値を高精度に算出できる基準値算出方法及び基準値算出装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、速度や方位の変化が激しい目標への適用においても高精度な基準値を算出できる基準値算出方法及び基準値算出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の基準値算出方法は、目標の観測値、観測誤差及び推定値から航跡を評価する基準値を算出する基準値算出方法であって、過去の目標の複数個の基準値に基づき、スプライン補間法により前記推定値を算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２の基準値算出装置は、目標の観測値、観測誤差及び推定値から航跡を評価する基準値を算出する基準値算出装置であって、目標の観測値、観測誤差及び推定値を記憶する記録装置（例えば図１の３）と、入力装置から入力した目標の観測値を前記記録装置に記憶する目標観測値情報記録手段（例えば図１の２１）と、前記記録装置から観測値、観測誤差及び推定値を入力し前記基準値を算出し、前記記録装置に記録する基準値算出手段（例えば図１の２２）と、前記記録装置から過去の目標の複数個の基準値を入力しスプライン補間法により前記推定値を算出して前記記録装置に記録する推定値算出手段（例えば図１の２３）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スプライン補間法で求めた推定値を使用することにより高精度な基準値の算出が可能である。また、速度や方位の変化が激しい目標への適用においても高精度な基準値を算出でき、従来法に比べ推定位置の精度が向上し、等速直進運動以外に適用できるから加速度等の評価にも利用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の基準値算出方法及び基準値算出装置の一実施例について、以下詳細に説明する。
【００１３】
（構成の説明）
図１は本発明の実施例の構成を示す図である。同図を参照すると、本実施例は、レーダー等、観測装置により飛翔体等の目標の観測値を入力する入力装置１と、プログラム制御により動作するデータ処理装置２と、情報を記憶する記録装置３と、ディスプレイ装置や印刷装置等の出力装置４とを含む。
【００１４】
データ処理装置２は、目標観測値情報記録手段２１と、最小二乗法基準値算出手段２２と、スプライン補間推定値算出手段２３とを備えている。また、記録装置３は、目標観測値情報記録部３１と、観測装置毎の誤差記録部３２と、基準値情報記録部３３と、推定値情報記録部３４とを備えている。
【００１５】
各部の処理機能は以下のとおりである。
【００１６】
目標観測値情報記録部３１は、極座標で得られる目標の位置（距離、方位、仰角）の情報と当該位置の観測時の時刻の情報からなる観測値の記録部であり、誤差記録部３２は、観測装置毎に予め定められた極座標の誤差（距離、方位、仰角）の情報の記録部であり、基準値情報記録部３３は、目標の航跡を評価するうえでの基準となる極座標の値である基準値の記録部であり、推定値情報記録部３４は、過去の情報から推定（予測）される目標の位置（距離、方位、仰角）と当該位置の時刻の情報と、後述の多次元近似式の記録部である。
【００１７】
目標観測値情報記録手段２１は、観測装置から得られた観測毎の目標の位置（距離、方位、仰角）とその時刻の情報を入力装置１から受け取り、目標観測値情報記録部３１に記録するとともに、必要により出力装置４に出力する処理を行う。
【００１８】
最小二乗法基準値算出手段２２は、目標観測値情報記録部３１、観測装置毎の誤差記録部３２、推定値情報記録部３４より、それぞれ目標の観測値（位置と時刻）の情報、推定値（位置、時刻）の情報、誤差の情報及び多次元近似式の情報を受け取り、それらとの偏差の二乗が最小となるような値を基準値（位置と時刻）として求め、基準値情報記録部３３に記録するとともに、必要により出力装置４に出力する処理を行う。
【００１９】
スプライン補間推定値算出手段２３は、直前までに記録された基準値情報記録部３３の所定個数の基準値に基づいて、スプライン補間法により時刻を変数とする多次元近似式を確立し、該多次元近似式に時間を入力して推定値を算出し、該多次元近似式と算出した推定値を推定値情報記録部３４に記録するとともに、必要により出力装置４に出力する処理を行う。
また、目標観測値情報記録手段２１、最小二乗法基準値算出手段２２及びスプライン補間推定値算出手段２３は、目標の航跡の評価等のために任意の時点でそれぞれ観測値、基準値及び推定値を出力装置４に出力する処理を行う。
【００２０】
（動作の説明）
次に、本実施例の動作について図１及び図２、３の処理フローチャートにより詳細に説明する。本実施例の処理動作としては、便宜上、特定の観測装置から連続的に得られる観測値に基づき、記録装置３の各記録部３１、３３、３４には、それぞれの情報が既に蓄積されているものとして以下説明する。
【００２１】
目標観測値情報記録手段２１は、特定の観測装置から得られる目標の観測値を入力装置１から順次受け取り目標観測値記録部３１に記録する処理を繰り返しており、最小二乗法基準値算出手段２２は、目標観測値情報記録部３１に記録された観測値の位置（距離、方位、仰角）とその時刻の情報を読み込むとともに、誤差記録部３２から予め設定された当該観測装置による観測値の誤差（距離、方位、仰角）の情報を読み込み、更に、推定値情報記録部３４より既に算出され記録されている推定値（位置と時刻）の情報を読み込み、最小二乗法によりそれらの偏差の二乗が最小となる値を基準値として算出して基準値情報記録部３３に記録する処理を繰り返す動作を行う。最小二乗法基準値算出手段２２の具体的な最小二乗法の処理には、極座標の各成分毎に最小二乗法を適用して基準値を算出する方法が採用可能である。
【００２２】
更に、スプライン補間推定値算出手段２３は、基準値情報記録部３３より直前までに記録された所定個数の基準値を受け取るとともに、スプライン補間法による時間を変数とした多次元近似式を確定し、該多次元近似式により最小二乗法基準値算出手段２２で使用する推定値を算出し、算出した推定値を推定値情報記録部３４に記録する処理動作を繰り返す処理動作を行う。多次元近似式の確定は具体的には所定の多次元近似式を決定し、該多次元近似式に前記所定個数の基準値を代入することにより各項の係数を算出する方法が採用可能である。
【００２３】
次に、基準値の算出方法について図２、３に示す処理フローチャートにより詳細に説明する。基準値の算出については、基準値の算出の前提となる推定値の算出と多次元近似式の確定を行うスプライン補間推定値算出手段２３の処理動作と、算出された推定値に基づき基準値を算出する最小二乗法基準値算出手段２２での処理動作の順に以下説明する。
【００２４】
図２はスプライン補間推定値算出手段における推定値の算出の処理フローチャートを示す図である。  
スプライン補間推定値算出手段２３は、まずステップＡ１で、Ｎ点補間に必要なＮ個の基準値を基準値情報記録部３３から読み込む。ステップＡ２では、Ｎ点補間による（Ｎ−１）次元近似式を決定し、前記Ｎ個の基準値に基づき、スプライン補間法により時間を変数とする（Ｎ−１）次元近似式を確定する。なお、Ｎの数は３以上で任意であり、Ｎの数は多いほど、より精度の高い推定値を算出することができるものの計算時間も増大する。この時点では、各時間変数のパラメータは未定である。次にステップＡ３で、ステップＡ２で確定した（Ｎ−１）次元近似式に次の観測時刻等の時間を代入して推定値を算出する。ステップＡ４では、算出した推定値を推定値情報記録部３４に記録し、必要により（Ｎ−１）次元近似式、算出した推定値を出力装置４に出力する。
【００２５】
図３は最小二乗法基準値算出手段における基準値算出の処理フローチャートを示す図である。  
最小二乗法基準値算出手段２２では、まずステップＢ１で、記録部３１、３２、３４から観測値、誤差及び推定値を読み込む。ステップＢ２で、読み込んだ観測装置の誤差を距離誤差、方位誤差及び仰角誤差の各成分に分解した誤差諸元情報を算出する。ステップＢ３ではステップＢ２で分解した誤差諸元情報の誤差の各成分、目標観測値情報記録部３１より読み込んだ観測値、推定値情報記録部３４より読み込んだ推定値を、最小二乗法により累積偏差の二乗が最小となるような値を基準値として算出する。ステップＢ４では算出した基準値を基準値情報記録部３４に記録し、必要により算出した基準値を出力装置４に出力する。
【００２６】
本実施例の以上の処理動作により、飛翔体等の目標の航跡を評価するシステムにおいて、評価するうえでの基準となる値である基準値の算出において、観測値及び観測誤差に加えて、事前に求めた基準値とスプライン補間による時間を変数とした多次元多項式を使用した高精度な推定値（予測値）を加味することが可能となり、速度や方位の変化が激しい目標に対しても高精度な基準値の算出が実現可能となる。また、観測誤差についても観測装置毎に予め設定された誤差情報を使用することにより、観測値毎に観測誤差の情報を算出する必要が無く、観測誤差を扱う処理動作が簡略化され処理時間が短縮される。
【００２７】
（他の実施例）
以上、本発明を図１〜３に示す実施例により説明したが、本発明はその要旨を変更しない範囲で各種変更が可能である。例えば、前記実施例では目標の航跡の評価を行う基準値として位置情報（位置、時刻）を算出する例を説明したが、必要により目標の移動特性の評価のため付随的に目標の速度や加速度を算出することが可能である。
【００２８】
図４は最小二乗法基準値算出手段において目標の速度や加速度をも算出する例を示す図である。観測値の入力の時刻での目標の速度は、スプライン補間推定値算出手段２３で確定した多次元近似式を利用することができるから、図３に示す処理フローチャートに速度情報算出（ステップＢ５）の処理を追加し、前記多次元近似式を時間変数による微分又は二重微分を行い、前記時刻を代入することにより目標の速度（推定速度）又は加速度（推定加速度）を算出する。このためスプライン補間推定値算出手段２３で算出した多次元近似式は、一旦、推定値情報記録部３４に記録しておき、最小二乗法基準値算出手段がこれを読み出して算出処理を行う手順が採用できる。
【００２９】
また、前述の実施例では目標の航跡の評価を行う基準値の算出について、位置情報のみの観測値に対し推定値及び誤差を使用する例を説明したが、それぞれのファクターに目標の速度をも加味してより高精度な算出を行うように構成することが可能である。この場合には、観測値、誤差及び推定値内に速度の情報を加え、図２、３に示す処理フローチャートにより本例の基準値の算出が可能である。つまり、スプライン補間推定値算出手段２３は図２に示すステップＡ３において、多次元近似式とその微分近似式により速度の情報を含む推定値を算出して推定値情報記憶部３４に記録する処理とし、最小二乗法基準値算出手段２２は、図３に示すステップＢ３において、それぞれ速度情報を含むところの、誤差諸元情報の誤差、目標観測値情報記録部３１より読み込んだ観測値、推定値情報記録部３４より読み込んだ推定値に対し、最小二乗法により累積偏差の二乗が最小となるような値を基準値として算出する。
【００３０】
更に前述の実施例では、特定の観測装置からの目標の観測値に関し、既に算出した基準値から求めた推定値及び観測誤差より相対的に基準値を算出する方法及び装置について説明したが、本発明は単一または複数の目標に対する複数の観測装置からの観測値を対象として、データ処理装置２及び記録装置３により同時またはタイムシェアリングで複数の基準値を算出して出力し、複数の基準値により目標の航跡の評価を行うように構成することが可能である。
【００３１】
以上のように、本発明は飛翔体等の目標の航跡を評価するシステムにおいて、評価するうえでの基準となる値である基準値を算出する方法及び装置に関し、目標の観測値、観測誤差及び既に算出した基準値から求めた推定値（予測値）より相対的に基準値を算出するものであり、特に、事前に求めた基準値に基づきスプライン補間により時間を変数とした多次元近似式を求め、該多次元近似式による推定値を求めることにより、高精度な基準値を算出することを可能とし、速度や方位の変化が激しい目標への適用が可能であり、高精度な基準値を算出できるから、推定位置の精度が向上し、等速直進運動以外に適用できるから速度や加速度の評価を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、飛翔体等の移動体における加減速の機能や旋回の機能等を評価するような用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。
【図２】スプライン補間推定値算出手段における推定値の算出の処理フローチャートを示す図である。
【図３】最小二乗法基準値算出手段における基準値の算出の処理フローチャートを示す図である。
【図４】目標の速度や加速度をも算出する処理フローチャートを示す図である。
【図５】本発明の関連技術を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  入力装置
２  データ処理装置
３  記録装置
４  出力装置
２１  目標観測値情報記録手段
２２  最小二乗法基準値算出手段
２３  スプライン補間推定値算出手段
３１  目標観測値情報記録部
３２  観測装置毎の誤差記録部
３３  基準値情報記録部
３４  推定値情報記録部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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