(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数目標の観測信号を取得するセンサ処理部と、
前記センサ処理部で取得された観測信号から観測値を生成する観測値抽出部と、
前記観測値抽出部で生成された観測値を用いて、設定された位置推定手法を用いて
複数目標の、航跡と観測値と相関仮説の評価値とを備える相関仮説を求めると共に、当該相関仮説から観測値の縮退の有無を判定する多目標追尾処理部と、
前記多目標追尾処理部で観測値の縮退があると判定された場合は、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に、前記多目標追尾処理部により用いられた位置推定手法とは異なる目標推定を行う位置推定手法を用いて複数目標の縮退のない観測値を求める縮退解消部とを備え、
前記多目標追尾処理部は、前記観測値の縮退がないと判定した場合は、当該観測値の縮退がないと判定した相関仮説の航跡を、この相関仮説に含まれる観測値を用いて更新し、前記観測値の縮退があると判定した場合は、当該観測値の縮退があると判定した相関仮説の航跡を、この相関仮説に含まれる、前記縮退解消部で求められた縮退のない観測値を用いて更新することを特徴とする目標追尾装置。
【請求項２】
前記多目標追尾処理部は、前記観測値抽出部から入力された観測値と航跡について、前記観測値抽出部から入力された観測値に対し、観測値１個あたり複数の航跡を割り当てる相関仮説を生成し、
前記縮退解消部により求められる縮退のない観測値は、前記多目標追尾処理部で生成された相関仮説に含まれる航跡を用いて求められることを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項３】
前記縮退解消部により求められる縮退のない観測値は、前記多目標追尾処理部から入力された航跡の予測の期待値を用いて求められることを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項４】
前記縮退解消部により求められる縮退のない観測値は、前記多目標追尾処理部から入力された航跡の予測の分布から複数回サンプリングし、サンプル毎に求められることを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項５】
前記縮退解消部により用いられる位置推定手法は超分解能測角を用いて行なわれることを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【請求項６】
超分解能測角は最尤法による測角であることを特徴とする請求項５記載の目標追尾装置。
【請求項７】
前記センサ処理部は、目標に照射する信号を出力する送信部を備え、当該送信部から出力されて目標から反射された信号を前記観測信号とすることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の目標追尾装置。
【請求項８】
前記多目標追尾処理部は、相関仮説の評価値に基づいて保存する相関仮説を選択する相関仮説選択部を備え、
前記多目標追尾処理部により求められる航跡は、前記相関仮説選択部により選択された相関仮説を用いて求められることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の目標追尾装置。
【請求項９】
前記縮退解消部により用いられる位置推定手法は粒子フィルタを用いて行なわれることを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の目標を追尾する目標追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高分解能測角による複数目標の測角において、目標から到来した到来波が高い相関をもち、なおかつ各目標が近接している場合、複数目標が１個の観測値として表現されるという問題がある。これを以下では観測値の縮退と呼ぶ。縮退した観測値を用いて追尾処理を行うと、目標の位置推定値や速度推定値の誤差の増大や、誤航跡の生成が発生する。さらに、これにより航跡の個数、すなわち目標数の推定を誤るという問題がある。従って目標追尾装置において観測値の縮退の解決は重要な課題である。【０００３】
従来、このような課題に対処する技術として、例えば特許文献１に示すものがあった。特許文献１に記載の技術ではＭＵＳＩＣ法で測角を行う。ＭＵＳＩＣ法で測角を行うには目標数が必要であるため、一般に相関行列の固有値を用いて目標数を推定する。ＭＵＳＩＣ法による測角では目標数の推定を誤ると観測値が縮退する場合があることから、特許文献１に記載の技術では航跡を用いて推定した目標数をＭＵＳＩＣ法に与えることで、観測値の縮退を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３０９２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の技術では、到来波の相関が低いことを前提としており、到来波間の相関が高い場合には観測値の縮退を避けることは困難であった。【０００６】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることのできる目標追尾装置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】
この発明に係る目標追尾装置は、複数目標の観測信号を取得するセンサ処理部と、センサ処理部で取得された観測信号から観測値を生成する観測値抽出部と、観測値抽出部で生成された観測値を用いて、設定された位置推定手法を用いて複数目標の、航跡と観測値と相関仮説の評価値とを備える相関仮説を求めると共に、当該相関仮説から観測値の縮退の有無を判定する多目標追尾処理部と、多目標追尾処理部で観測値の縮退があると判定された場合は、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に、多目標追尾処理部により用いられた位置推定手法とは異なる目標推定を行う位置推定手法を用いて複数目標の縮退のない観測値を求める縮退解消部とを備え、多目標追尾処理部は、観測値の縮退がないと判定した場合は、当該観測値の縮退がないと判定した相関仮説の航跡を、この相関仮説に含まれる観測値を用いて更新し、観測値の縮退があると判定した場合は、当該観測値の縮退があると判定した相関仮説の航跡を、この相関仮説に含まれる、縮退解消部で求められた縮退のない観測値を用いて更新するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る目標追尾装置は、多目標追尾処理部が観測値の縮退があると判定した場合に、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に、多目標追尾処理部により用いられた位置推定手法とは異なる目標推定を行う位置推定手法を用いて複数目標の縮退のない観測値を求める縮退解消部を備え、多目標追尾処理部は、観測値の縮退がないと判定した場合は、当該観測値の縮退がないと判定した相関仮説の航跡を、この相関仮説に含まれる観測値を用いて更新し、観測値の縮退があると判定した航跡を、この相関仮説に含まれる、縮退解消部で求められた縮退のない観測値を用いて更新するようにしたものである。これにより、到来波間の相関が高く観測値の縮退が生じる場合でも、その影響を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１の目標追尾装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１の目標追尾装置のハードウェア構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１の目標追尾装置における追尾処理部の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１の目標追尾装置の最尤法を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態２の目標追尾装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３の目標追尾装置を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態４の目標追尾装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４の目標追尾装置における追尾処理部の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態による目標追尾装置を示す構成図である。
本実施の形態による目標追尾装置は、センサ処理部１０と観測値抽出部２０と追尾処理部３０とを備える。センサ処理部１０は、目標の観測信号を取得する処理部であり、受信アンテナ部１１と受信回路１２とを備える。受信アンテナ部１１は、目標からの電波を受信するためのアンテナであり、超分解能測角を行うために複数のアンテナを備えている。受信回路１２は受信アンテナ部１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する回路である。観測値抽出部２０は、受信回路１２から出力された観測信号から観測値を生成する処理部である。追尾処理部３０は、多目標追尾処理部４０と縮退解消部５０からなる。多目標追尾処理部４０は、観測値抽出部２０で求められた観測値を用いて複数目標の位置諸元推定値を管理する処理部であり、相関仮説生成部４１、観測値縮退判定部４２、相関仮説評価部４３、航跡更新部４４、相関仮説保存部４５、航跡決定部４６を備えている。
【００１１】
相関仮説生成部４１は、観測値抽出部２０からの観測値と相関仮説保存部４５からの相関仮説とに基づいて、新たな相関仮説を生成する処理部である。観測値縮退判定部４２は、相関仮説生成部４１で生成された相関仮説において、観測値が縮退しているか否かを判定し、判定した相関仮説とその相関仮説の判定結果とを対応付けて出力する処理部である。相関仮説評価部４３は、観測値縮退判定部４２または縮退解消部５０の相関仮説更新部５２から相関仮説を取得し、相関仮説の尤もらしさについて評価を行い、相関仮説に含まれる評価値を更新し、評価値を更新した相関仮説を出力する処理部である。航跡更新部４４は、相関仮説評価部４３から相関仮説を取得し、相関仮説に含まれる各航跡を、相関する観測値を用いて更新する処理部である。相関仮説保存部４５は、航跡更新部４４から出力された全ての相関仮説を保存するための記憶部である。航跡決定部４６は、航跡更新部４４から出力された全ての相関仮説のうち、最も高い評価値をもつ相関仮説に含まれる航跡を目標の航跡として出力する処理部である。
【００１２】
縮退解消部５０は、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法を用いて、位置諸元推定値として縮退のない観測値を求める処理部であり、超分解能測角部５１、相関仮説更新部５２を備えている。超分解能測角部５１は、観測値縮退判定部４２から判定した相関仮説とその相関仮説の判定結果とが出力された場合、これを受けて受信回路１２からのデジタル信号を取得し、このデジタル信号と相関仮説が含む航跡を用いて、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法である超分解能測角を行い、その超分解能測角結果と観測値縮退判定部４２からの相関仮説を出力する処理部である。相関仮説更新部５２は、超分解能測角部５１から取得した相関仮説に含まれる観測値を、超分解能測角部５１から取得した測角結果から算出した観測値で置き換えた相関仮説を生成し、生成した相関仮説を多目標追尾処理部４０に出力する処理部である。
【００１３】
図２は、本実施の形態の目標追尾装置における観測値抽出部２０と追尾処理部３０とを実現するためのハードウェア構成を示す図である。
目標追尾装置における観測値抽出部２０と追尾処理部３０は、プロセッサ１０１、メモリ１０２、入出力Ｉ／Ｆ（入出力インタフェース）１０３、ストレージ１０４、バス１０５で構成される。プロセッサ１０１は、観測値抽出部２０と追尾処理部３０の機能に対応したプログラムを実行することにより、これら観測値抽出部２０と追尾処理部３０を実現するためのプロセッサである。メモリ１０２は、各種のプログラムを記憶するプログラムメモリ及びプロセッサ１０１がデータ処理を行う際に使用するワークメモリ等として使用するＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶部である。入出力Ｉ／Ｆ１０３は、センサ処理部１０からの観測信号を入力したり、多目標追尾処理部４０の処理結果を外部に出力するといった外部との入出力を行うための通信インタフェースである。ストレージ１０４は、各種データや観測値抽出部２０と追尾処理部３０の機能に対応したプログラムを格納するための記憶装置である。バス１０５は、プロセッサ１０１〜ストレージ１０４を相互に接続するための通信路である。
【００１４】
図１における観測値抽出部２０と追尾処理部３０が行う処理は、ストレージ１０４に格納されたプログラムをプロセッサ１０１がメモリ１０２上に展開して実行することにより行われる。センサ処理部１０の受信回路１２から出力されるデジタル信号は入出力Ｉ／Ｆ１０３を介してメモリ１０２またはストレージ１０４に格納される。また、追尾処理部３０の処理結果は、必要に応じてストレージ１０４に格納し、入出力Ｉ／Ｆ１０３を介して外部に出力される。
【００１５】
次に、実施の形態１の目標追尾装置の動作について説明する。
受信アンテナ部１１は、目標から通信などの用途で出力された電波信号を受信し、受信した電波信号に対応したアナログ信号を出力する。受信回路１２は、受信アンテナ部１１から取得したアナログ信号をデジタル信号に変換して、デジタル信号を観測値抽出部２０と縮退解消部５０の超分解能測角部５１へ出力する。
観測値抽出部２０は受信回路１２から入力されたデジタル信号を用いて測角値を算出し、座標上での目標の推定位置を出力する。この推定位置のことを以下では観測値と呼ぶ。観測値はベクトルで表されるものとする。
【００１６】
次に追尾処理部３０の処理について説明する。図３は、この発明の実施の形態１の追尾処理部３０の処理を示すフローチャートである。図３は時刻ｋにおける処理フローを表している。
相関仮説生成部４１は、相関仮説保存部４５から時刻ｋ−１における全ての相関仮説を取得する。また、観測値抽出部２０から、時刻ｋにおける観測値を取得する。相関仮説は、航跡と観測値と相関仮説の評価値とを備える。航跡とは、各時刻における目標の位置と速度の推定値であり、ベクトルを用いて表される。相関仮説生成部４１において、入力された個々の相関仮説を親相関仮説と呼ぶ。相関仮説生成部４１では、親相関仮説毎に次の処理を行う。すなわち、ある親相関仮説から航跡を抽出し、観測値抽出部２０から入力された観測値を各航跡に割り当てる。このとき、観測値を割り当てない航跡や、同一の観測値に割り当てられる複数の航跡があってもよい。
【００１７】
上記の航跡と観測値の割り当て方は複数通り存在する。割り当て方の個数がＮ個であるとき、各割り当て方と親相関仮説の評価値を用いて、Ｎ個の新たな相関仮説を生成する。この相関仮説を子相関仮説と呼ぶ。
0006641534.tif 000002
相関仮説生成部４１から出力された相関仮説毎に次のステップＳＴ２〜ステップＳＴ６の処理を行う。
【００１８】
観測値縮退判定部４２は、相関仮説生成部４１から取得した相関仮説において観測値が縮退しているか否かを判定し、判定した相関仮説とその相関仮説の判定結果とを対応付けて出力する（ステップＳＴ２）。例えば、複数の航跡に同一の観測値が割り当てられている場合、観測値が縮退したとの判定結果を出力する（ステップＳＴ２−縮退あり）。そうでない場合、観測値が縮退していないとの判定結果を出力する（ステップＳＴ２−縮退なし）。
縮退解消部５０における超分解能測角部５１は、観測値縮退判定部４２から出力された判定結果が観測値の縮退を示している場合に、観測値縮退判定部４２から相関仮説を取得し、受信回路１２からデジタル信号を取得する。超分解能測角部５１は、取得したデジタル信号と、取得した相関仮説が含む航跡を用いて超分解能測角を行い、測角結果と観測値縮退判定部４２から入力された相関仮説を出力する（ステップＳＴ３）。
【００１９】
0006641534.tif 000003
0006641534.tif 000004
0006641534.tif 000005
方位角の尤度関数は例えば次のように表現される。
0006641534.tif 000006
0006641534.tif 000007
最尤法による測角は、尤度関数を最大とするような方位角ベクトルθｋの探索によって行われる。探索方法としては、例えばＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムがある。
【００２０】
航跡の予測位置の期待値の方位角を用いた最尤法のイメージを図４に示す。図４では、相関仮説に含まれる航跡数が２である場合を示しており（航跡４０１、航跡４０２）、この図では説明のために目標がｘ，ｙの２次元に存在する場合を考えている。この平面に直交する軸は、方位角の尤度を表す軸であり、ここでは一例として、最尤法の尤度関数を実線４０３で、ＦＢ−ＳＳＰ  ＭＵＳＩＣ法の尤度関数を点線４０４で表している。各測角方式において、尤度関数の山となる部分が測角値の候補となる。図４のＦＢ−ＳＳＰ  ＭＵＳＩＣ法の尤度関数は、各目標の出力した信号が高い相関をもち、かつこれらが近接している場合等の、空間平均法によって各目標の信号間の相関を低減できない場合の例を示している。図４から、ＦＢ−ＳＳＰ  ＭＵＳＩＣ法で測角を行う場合、尤度関数の形状が単峰であるから、得られる測角値は１個（図４の■印４０５）となり、観測値が縮退することがわかる。また、最尤法で局所解となる方位角付近から探索を始めた場合、最尤法はその局所解（図４の▲印４０６）を測角値として出力してしまうことがわかる。ここで、航跡の予測位置４０７，４０８が大域解（図４の★印４０９，４１０）に十分近い場合、航跡の予測位置の方位角を初期値４１１，４１２として尤度関数の最大値を探索する（矢印４１３，４１４）ことで、最尤法の尤度関数の大域解にあたる測角値４０９，４１０が得られ、観測値が縮退しないと考えられる。図中、○印４１５，４１６が探索の収束値を示している。
【００２１】
以上では最尤法の初期値として航跡の予測位置の期待値の方位角を用いる方法を説明したが、航跡の予測の分布から複数回サンプリングしたサンプル毎に、サンプルを初期値とした最尤法による測角を行い、測角値のなかで最も尤度が高くなる値を超分解能測角部５１の測角結果とする方式を用いてもよい。
【００２２】
相関仮説更新部５２では、超分解能測角部５１から入力された相関仮説に含まれる観測値を、超分解能測角部５１から入力された測角結果から算出した観測値で置き換えた相関仮説を生成し、生成した相関仮説を出力する（ステップＳＴ４）。観測値と航跡の相関方法は、例えば超分解能測角部５１で得られた測角値毎に、それぞれの初期値として用いた航跡を記憶しておくことで、各航跡に割り当てる観測値を決定する方法が考えられる。
【００２３】
相関仮説評価部４３は、観測値縮退判定部４２または相関仮説更新部５２から相関仮説を取得し、相関仮説の尤もらしさについて評価を行い、相関仮説に含まれる評価値を更新し、評価値を更新した相関仮説を出力する（ステップＳＴ５）。相関仮説の評価は、例えば、文献：B. T. Vo and B. N. Vo, “Labeled Random Finite Set and Multi-Object Conjugate Priors”, IEEE Trans. on Signal Processing, vol. 61, no. 13, pp. 3460-3475, 2013.の多目標追尾アルゴリズムと同様に行うことができる。
【００２４】
航跡更新部４４は、相関仮説評価部４３から相関仮説を取得し、相関仮説に含まれる各航跡を、相関する観測値を用いて更新する（ステップＳＴ６）。例えば、次式（３）のように、カルマンフィルタを用いて航跡を更新することが可能である。
0006641534.tif 000008
0006641534.tif 000009
【００２５】
以上のステップＳＴ２〜ステップＳＴ６を相関仮説毎に行う。
相関仮説保存部４５は、航跡更新部４４から出力された全ての相関仮説が入力され、これらをメモリ等に出力する処理を行う（ステップＳＴ７）。
航跡決定部４６は、航跡更新部４４から出力された全ての相関仮説が入力され、そのなかで最も高い評価値をもつ相関仮説に含まれる航跡を時刻ｋでの目標の航跡として出力する（ステップＳＴ８）。出力された航跡は、例えば表示用航跡として図示しない表示器等に出力される。
【００２６】
このように、実施の形態１における目標追尾装置は、観測値が縮退したと考える仮説において超分解能測角を行い、相関仮説を更新することで、到来波間の相関が高い場合においても、縮退していない観測値を用いた航跡更新が可能となるため、目標の位置と速度の推定誤差を低減できる。これにより誤航跡の発生を防ぐことができるため、目標数の推定誤差を低減できる。
【００２７】
以上説明したように実施の形態１の目標追尾装置によれば、複数目標の観測信号を取得するセンサ処理部と、センサ処理部で取得された観測信号から観測値を生成する観測値抽出部と、観測値抽出部で生成された観測値を用いて、設定された位置推定手法を用いて複数目標の位置諸元推定値を求めると共に、位置諸元推定値から観測値の縮退の有無を判定する多目標追尾処理部と、多目標追尾処理部で観測値の縮退があると判定された場合は、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法を用いて複数目標の位置諸元推定値を求める縮退解消部とを備え、多目標追尾処理部は、観測値の縮退があると判定した場合は、観測値の縮退があると判定した相関仮説の航跡を、縮退解消部で求められた位置諸元推定値で更新するようにしたので、到来波間の相関が高い場合においても、縮退していない観測値を用いた航跡更新が可能となり、従って、目標の位置と速度の推定誤差を低減することができる。これにより、誤航跡の発生を防ぐことができ、目標数の推定誤差を低減することができる。
【００２８】
また、実施の形態１の目標追尾装置によれば、多目標追尾処理部は、観測値抽出部から入力された観測値と航跡について、複数の航跡が単一の観測値に相関する相関仮説を生成し、縮退解消部は、多目標追尾処理部で生成された相関仮説に含まれる航跡を用いて観測値の更新を行うようにしたので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることができる。
【００２９】
また、実施の形態１の目標追尾装置によれば、縮退解消部は、多目標追尾処理部から入力された航跡の予測の期待値を用いて観測値を更新するようにしたので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることができる。
【００３０】
また、実施の形態１の目標追尾装置によれば、縮退解消部は、多目標追尾処理部から入力された航跡の予測の分布から複数回サンプリングし、サンプル毎に観測値の更新処理を行い、更新処理結果のなかで、尤もらしい観測値を更新後の観測値として出力するようにしたので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることができる。
【００３１】
また、実施の形態１の目標追尾装置によれば、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法は超分解能測角であるようにしたので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることができる。
【００３２】
また、実施の形態１の目標追尾装置によれば、超分解能測角を最尤法による測角としたので、到来波間の相関が高い場合でも観測値の縮退を避けることができる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、目標自体が出力する信号を受信して目標の追尾を行う例であるが、センサ処理部が送信部を持ち、目標に信号を照射し、目標で反射された信号から目標の追尾を行うようにしても良く、この例を実施の形態２として次に示す。
図５は、実施の形態２の目標追尾装置の構成図である。実施の形態２におけるセンサ処理部１０ａは、送信部１４と受信部１３を備える。送信部１４は送信アンテナ部１５と送信回路１６とを備える。送信アンテナ部１５は、送信回路１６で生成されたアナログ信号を電波に変換し、空間に放射するアンテナである。送信回路１６は、送信アンテナ部１５から空間に放射する電波のアナログ信号を生成する回路である。受信部１３は、受信アンテナ部１１と受信回路１２を備え、これら受信アンテナ部１１及び受信回路１２は実施の形態１と同様の構成である。観測値抽出部２０と追尾処理部３０の構成は実施の形態１と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、実施の形態２の目標追尾装置のハードウェア構成については、図２のハードウェア構成において、送信回路１６の機能に対応したプログラムがストレージ１０４に格納され、プロセッサ１０１がこれをメモリ１０２に読み込んで実行することで送信回路１６の機能を実現するよう構成されている他は実施の形態１と同様である。
【００３４】
次に、実施の形態２の目標追尾装置の動作について説明する。
送信回路１６は、目標に対して照射するためのアナログ信号を生成し、送信アンテナ部１５はこのアナログ信号を電波に変換し、空間に放射する。実施の形態２では、受信部１３の受信回路１２において、送信回路１６で生成された信号を参照することで、受信回路１２で生成したデジタル信号から目標で反射した電波に対応する部分を検出し、検出した信号のみを出力する。なお、実施の形態１の受信回路１２と同様、実施の形態２においても、目標から通信などの用途で出力された電波信号も出力するようにしても良い。
観測値抽出部２０は受信回路１２から入力されたデジタル信号を用いて測距値と測角値を算出し、座標上での目標の推定位置を出力する。追尾処理部３０の動作は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００３５】
以上説明したように、実施の形態２の目標追尾装置によれば、センサ処理部は、目標に照射する信号を出力する送信部を備え、送信部から出力されて目標から反射された信号を観測信号とするようにしたので、目標追尾装置から信号を送信し、この信号が目標で反射された信号を受信して目標の追尾を行うことから、目標自身が信号を出力していない場合でも追尾を行うことができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、全ての相関仮説を相関仮説保存部４５で記憶するようにしたものであったが、一部の相関仮説のみを保存するようにしてもよく、これを実施の形態３として以下に示す。
【００３７】
図６は、実施の形態３の目標追尾装置の構成図である。実施の形態３における追尾処理部３０ａの多目標追尾処理部４０ａが相関仮説選択部４７を備えている。この相関仮説選択部４７は、相関仮説の評価値に基づいて相関仮説保存部４５に保存する相関仮説を選択するよう構成されている。これ以外の多目標追尾処理部４０ａ内の構成と、センサ処理部１０、観測値抽出部２０及びの縮退解消部５０の構成は図１に示した実施の形態１の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
また、実施の形態３の目標追尾装置におけるハードウェア構成は、図２のハードウェア構成において、相関仮説選択部４７の機能に対応したプログラムがストレージ１０４に格納され、プロセッサ１０１がこれをメモリ１０２に読み込んで実行することで相関仮説選択部４７の機能を実現するよう構成されている他は実施の形態１と同様である。
【００３９】
実施の形態３の相関仮説選択部４７は、航跡更新部４４から出力された相関仮説毎の評価値を用いて、相関仮説保存部４５に記憶する相関仮説を選択する。例えば、シミュレーション等を元に事前に決定した閾値を上回る評価値をもつ相関仮説のみを選択する、といった動作を行う。これにより、相関仮説保存部４５には相関仮説選択部４７で選択された相関仮説のみが保存され、相関仮説生成部４１は、相関仮説保存部４５に保存された相関仮説に基づいて動作を行う。これ以外の動作については実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４０】
なお、上記例では、実施の形態１の構成に対して相関仮説選択部４７を適用した例を示したが、実施の形態２の構成に対して適用してもよい。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態３の目標追尾装置によれば、多目標追尾処理部は、相関仮説の評価値に基づいて保存する相関仮説を選択する相関仮説選択部と、選択された相関仮説と観測値を用いて新たな相関仮説を生成する相関仮説生成部とを備え、相関仮説生成部で生成された相関仮説に基づいて観測値の縮退の有無を判定するようにしたので、相関仮説を保存するためのメモリの容量を小さくすることができる。また、各時刻に目標追尾装置で処理する相関仮説の個数も減少させることができるため、計算負荷を低減することができる。
【００４２】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、航跡の更新に観測値と航跡の１対１相関を前提としてカルマンフィルタを用いた更新を行うが、１対多相関を実現する航跡の更新方法として粒子フィルタを用いた例を実施の形態４として以下に示す。
図７は実施の形態４の目標追尾装置の構成図である。
図７は図１の縮退解消部５０の超分解能測角部５１と相関仮説更新部５２を縮退仮説航跡更新部５３に置き換えて、縮退解消部５０ａとしたものである。縮退仮説航跡更新部５３では、多目標追尾処理部４０ｂの観測値縮退判定部４２で観測値の縮退が発生したと判定した場合、非線形フィルタである粒子フィルタを用いて縮退仮説の航跡を更新する処理部である。すなわち、実施の形態４では、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法として粒子フィルタを用いており、縮退解消部５０ａは位置諸元推定値として更新された航跡を出力する。また、これにより、相関仮説評価部４３ａは、縮退仮説航跡更新部５３の尤度計算結果を用いて相関仮説の評価を行うよう構成されている。これ以外のセンサ処理部１０と観測値抽出部２０の構成は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４３】
また、実施の形態４の目標追尾装置のハードウェア構成については、図２のハードウェア構成において、縮退解消部５０ａと多目標追尾処理部４０ｂの相関仮説評価部４３ａの機能に対応したプログラムがストレージ１０４に格納され、プロセッサ１０１がこれをメモリ１０２に読み込んで実行することで縮退解消部５０ａと相関仮説評価部４３ａの機能を実現するよう構成されている他は実施の形態１と同様である。
【００４４】
次に実施の形態４の目標追尾装置の動作について説明する。センサ処理部１０及び観測値抽出部２０の動作は実施の形態１と同様であるため、ここでの説明は省略し、追尾処理部３０ｂの動作について説明する。図８は、実施の形態４の追尾処理部３０ｂの動作を示すフローチャートである。先ず、ステップＳＴ１〜ステップＳＴ２（縮退なし）〜ステップＳＴ５〜ステップＳＴ６〜ステップＳＴ７〜ステップＳＴ８の動作については実施の形態１と同様である。すなわち、観測値の縮退が起こらない場合は実施の形態１の追尾処理部３０の動作と同様である。
【００４５】
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【００４６】
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【００４７】
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【００４８】
このように、実施の形態４では非線形な縮退の観測過程に対応するため、粒子フィルタを用いて縮退仮説の航跡の更新を行うため、縮退ありと判定された観測値に対して精度良く航跡を推定できる。また、観測値が縮退しない仮説の航跡更新は実施の形態１と同様の構成としたため、計算時間を抑えることができる。
なお、上記例では、実施の形態１の構成に対して縮退解消部５０ａを適用した例を示したが、実施の形態２または実施の形態３の構成に対して適用してもよい。
【００４９】
以上説明したように、実施の形態４の目標追尾装置によれば、一つの観測値に対して多目標の予測値を基に目標推定を行う位置推定手法を粒子フィルタとしたので、到来波間の相関が高い場合においても、縮退に対応した非線形フィルタによる航跡更新が可能となり、従って、目標の位置と速度の推定誤差を低減することができる。これにより、誤航跡の発生を防ぐことができ、目標数の推定誤差を低減することができる。
【００５０】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、この発明に係る目標追尾装置は、観測値の縮退の有無に応じて目標の位置推定手法を切り替える構成に関するものであり、複数の目標を追尾するのに適している。
【符号の説明】
【００５２】
１０，１０ａ  センサ処理部、１１  受信アンテナ部、１２  受信回路、１３  受信部、１４  送信部、１５  送信アンテナ部、１６  送信回路、２０  観測値抽出部、３０，３０ａ，３０ｂ  追尾処理部、４０，４０ａ，４０ｂ  多目標追尾処理部、４１  相関仮説生成部、４２  観測値縮退判定部、４３，４３ａ  相関仮説評価部、４４  航跡更新部、４５  相関仮説保存部、４６  航跡決定部、４７  相関仮説選択部、５０，５０ａ  縮退解消部、５１  超分解能測角部、５２  相関仮説更新部、５３  縮退仮説航跡更新部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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