(57)【要約】【課題】  複数のセンサを持つセンサシステムで、追尾誤差を低減し、追尾精度を向上させたセンサ管理装置を得る。【解決手段】  センサ群１１の複数のセンサからの１サンプリング前の目標の航跡情報を用いて、センサ評価指標算出手段１２により、目標とセンサの差ベクトルを算出し、各センサの組合せ毎に差ベクトルの内積の絶対値を計算し、この計算された各センサの組合せ毎の差ベクトルの内積の絶対値を用いて、センサ選択手段１３により、各目標にどのセンサを対応付けるかを示す制御信号をセンサ群１１に出力し、この制御信号に基づき、センサ群１１から出力される観測情報及び航跡情報を観測情報・航跡情報統合手段１４によって各目標毎に整理し、この各目標毎に整理された観測情報及び航跡情報を用いて基準の追尾フィルタ１５により目標の現時刻の航跡情報を計算し、表示手段１６に表示するようにした。【選択図】図１
2005091279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサを用いてｎ個（ｎは正の整数）の目標の追尾を行うセンサ管理装置において、それぞれ目標を観測して観測情報を得ると共に上記目標の１サンプリング前の航跡情報が入力される複数のセンサを有するセンサ部、このセンサ部の各センサの１サンプリング前の航跡情報を用いて上記目標とセンサの差ベクトルを算出し、各センサの組合せ毎に上記差ベクトルの内積の絶対値を計算するセンサ評価指標算出手段、このセンサ評価指標算出手段により算出された上記各センサの組合せ毎の差ベクトルの内積の絶対値を用いて、上記各目標にどのセンサを対応付けるかを示す制御信号を上記センサ部に出力するセンサ選択手段、このセンサ選択手段により出力された制御信号に基づき上記センサ部から出力される観測情報及び航跡情報を各目標毎に整理する観測情報・航跡情報統合手段、この観測情報・航跡情報統合手段によって各目標毎に整理された観測情報及び航跡情報を用いて上記目標の現時刻の航跡情報を計算する基準追尾フィルタ、及びこの基準追尾フィルタにより計算された現時刻の航跡情報を用いて上記目標の追尾航跡を出力する表示手段を備えたことを特徴とするセンサ管理装置。
【請求項２】
上記センサ選択手段から、上記各センサの組合せ毎の差ベクトルの内積の絶対値が０に近いセンサ情報が入力され、上記入力されたセンサ情報を用いてレンジ方向とクロスレンジ方向の配置となるように上記目標に対応するセンサを再配置させる制御信号を上記センサ部に出力するセンサ移動制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のセンサ管理装置。
【請求項３】
複数のセンサを用いてｎ個（ｎは正の整数）の目標の追尾を行うセンサ管理装置において、それぞれ目標を観測して観測情報を得ると共に上記目標の１サンプリング前の航跡情報が入力される複数のセンサを有するセンサ部、このセンサ部の各センサの１サンプリング前の航跡情報を用いて、上記目標の推定値の誤差共分散行列の固有ベクトルを算出し、レンジ方向に相当する固有ベクトルの方向に配置されたセンサ及びクロスレンジ方向に相当する固有ベクトルの方向に配置されたセンサからの観測情報及び航跡情報を使用するように上記観測情報及び航跡情報の出力内容を制御する制御信号を上記センサ部に出力するセンサ選択手段、このセンサ選択手段により出力された制御信号に基づき上記センサ部から出力される観測情報及び航跡情報を各目標毎に整理する観測情報・航跡情報統合手段、この観測情報・航跡情報統合手段によって各目標毎に整理された観測情報及び航跡情報を用いて上記目標の現時刻の航跡情報を計算する基準追尾フィルタ、及びこの基準追尾フィルタにより計算された現時刻の航跡情報を用いて上記目標の追尾航跡を出力する表示手段を備えたことを特徴とするセンサ管理装置。
【請求項４】
上記センサ選択手段により算出される上記目標の推定値の誤差共分散行列の固有ベクトルを３次元的にレンジ方向とクロスレンジ方向に分類する固有ベクトル分類手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のセンサ管理装置。
【請求項５】
上記センサの観測情報及び１サンプリング前の航跡情報が入力され、この入力された観測情報及び航跡情報を用いて上記センサが遠隔地にあるかどうかの判定を行い、遠隔地のセンサと判定されたセンサの観測情報及び航跡情報を間引いて上記基準追尾フィルタに伝送する制御を行う制御信号を上記センサ選択手段から上記センサ部に出力させる第１のセンサ制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のセンサ管理装置。
【請求項６】
上記センサの観測情報及び１サンプリング前の航跡情報が入力され、目標の脅威状況に応じて、上記センサの観測情報及び航跡情報の上記基準追尾フィルタへの伝送量の制御を行う制御信号を上記センサ選択手段から上記センサ部に出力させる第２のセンサ制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のセンサ管理装置。
【請求項７】
各センサが目標の観測情報を取得する第一の手順、上記各センサが取得した観測情報を用いて、各センサに配置された追尾フィルタにより、上記目標の航跡情報を算出する第二の手順、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報に変換する第三の手順、この第三の手順により変換された基準座標における航跡情報の内の１サンプリング前の航跡情報を用いて各目標ごとにセンサの差ベクトルを算出する第四の手順、各目標ごとにセンサの差ベクトルの内積の絶対値の計算を行う第五の手順、センサの差ベクトルの内積の絶対値が小さいセンサからの航跡情報及び観測情報を優先的に基準追尾フィルタに出力する第六の手順、上記基準追尾フィルタにおいて、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、上記航跡情報を更新する第七の手順、及び上記現時刻の航跡情報を用いて、追尾航跡を表示する第八の手順を含むことを特徴とするセンサ管理方法。
【請求項８】
各センサが目標の観測情報を取得する第一の手順、上記各センサが取得した観測情報を用いて、各センサに配置された追尾フィルタにより、上記目標の航跡情報を算出する第二の手順、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報に変換する第三の手順、この第三の手順により変換された基準座標における航跡情報の内の１サンプリング前の航跡情報中の推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルを算出する第十の手順、上記推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、レンジ方向の単位ベクトルとの内積が最大となる固有ベクトルを決定し、その決定した固有ベクトルをレンジ方向の固有ベクトルとする第十一の手順、上記推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、上記レンジ方向の固有ベクトルと決定されたものを除いた、固有ベクトルについて、仰角方向の単位ベクトルとの内積が最大となる固有ベクトルを仰角方向の固有ベクトルとする第十二の手順、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、レンジ方向の固有ベクトル及び仰角方向の固有ベクトルと決定された固有ベクトルを除いた、残りの固有ベクトルを方位角方向の固有ベクトルとする第十三の手順、上記レンジ方向の固有ベクトル、仰角方向の固有ベクトル及び方位角方向の固有ベクトルから、レンジ方向のセンサ及びクロスレンジ方向のセンサを決定し、レンジ方向及びクロスレンジ方向に存在するセンサの航跡情報及び観測情報を優先的に基準追尾フィルタに出力する第十四の手順、上記基準追尾フィルタにおいて、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、上記航跡情報を更新する第七の手順、及び上記現時刻の航跡情報を用いて、追尾航跡を表示する第八の手順を含むことを特徴とするセンサ管理方法。
【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、目標の追尾性能を向上させるセンサ管理装置及びセンサ管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、複数のセンサを用いて、目標を追尾することについては、すでに多くの公知文献で取り挙げられており、その装置及び方法については、様々な提案がなされていることは周知のところである。
このような装置の一例として、センサとしてレーダを使用した場合、複数のレーダからの観測値を使用して、追尾フィルタにより追尾を行い、その追尾誤差を低減する従来技術が知られている（例えば非特許文献１）。
【０００３】
【非特許文献１】信学論Ｂ，ｖｏｌ．Ｊ８３−Ｂ，Ｎｏ．１２，ｐｐ．１７４７−１７５９（２０００．１２），亀田・辻道・小菅，”広域複数レーダによる旋回複数目標追尾”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１では、各地域に配置された複数レーダからの観測値を追尾フィルタに入力した後、この追尾フィルタにより、追尾計算を行い、その追尾誤差を低減する方式を提案している。しかしながら、非特許文献１では、レーダが３台以上存在する場合に、どのレーダを使用すれば、追尾誤差を低減することが可能かを判断する指標がない。そのため、非特許文献１を使用した場合、レーダの選択方法によっては、追尾誤差が増大する可能性がある。
【０００５】
また、複数のセンサからの観測値を使用して追尾フィルタで計算した追尾結果を、各センサが保有する追尾フィルタの追尾計算へと反映するような機構を持ったセンサシステムを想定すると、このセンサシステムにおいて、非特許文献１を使用して、複数センサからの観測値を使用して追尾フィルタで計算し、その追尾計算結果をセンサシステム中の各センサが保有する追尾フィルタの追尾計算へ反映した場合、センサシステム全体の追尾誤差が増大する可能性がある。
【０００６】
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あり、複数のセンサを持つセンサシステムで、追尾誤差を低減し、追尾精度を向上させたセンサ管理装置を得ることを第一の目的とする。
また、複数のセンサを持つセンサシステムで、追尾誤差を低減し、追尾精度を向上させたセンサ管理方法を得ることを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わるセンサ管理装置においては、複数のセンサを用いてｎ個の目標の追尾を行うセンサ管理装置において、それぞれ目標を観測して観測情報を得ると共に目標の１サンプリング前の航跡情報が入力される複数のセンサを有するセンサ部、このセンサ部の各センサの１サンプリング前の航跡情報を用いて目標とセンサの差ベクトルを算出し、各センサの組合せ毎に差ベクトルの内積の絶対値を計算するセンサ評価指標算出手段、このセンサ評価指標算出手段により算出された各センサの組合せ毎の差ベクトルの内積の絶対値を用いて、各目標にどのセンサを対応付けるかを示す制御信号をセンサ部に出力するセンサ選択手段、このセンサ選択手段により出力された制御信号に基づきセンサ部から出力される観測情報及び航跡情報を各目標毎に整理する観測情報・航跡情報統合手段、この観測情報・航跡情報統合手段によって各目標毎に整理された観測情報及び航跡情報を用いて目標の現時刻の航跡情報を計算する基準追尾フィルタ、及びこの基準追尾フィルタにより計算された現時刻の航跡情報を用いて目標の追尾航跡を出力する表示手段を備えたものである。
また、この発明に係わるセンサ管理方法においては、各センサが目標の観測情報を取得する第一の手順、各センサが取得した観測情報を用いて、各センサに配置された追尾フィルタにより、目標の航跡情報を算出する第二の手順、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報に変換する第三の手順、この第三の手順により変換された基準座標における航跡情報の内の１サンプリング前の航跡情報を用いて各目標ごとにセンサの差ベクトルを算出する第四の手順、各目標ごとにセンサの差ベクトルの内積の絶対値の計算を行う第五の手順、センサの差ベクトルの内積の絶対値が小さいセンサからの航跡情報及び観測情報を優先的に基準追尾フィルタに出力する第六の手順、基準追尾フィルタにおいて、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、航跡情報を更新する第七の手順、及び現時刻の航跡情報を用いて、追尾航跡を表示する第八の手順を含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明は、以上説明したように、複数のセンサを用いてｎ個の目標の追尾を行うセンサ管理装置において、それぞれ目標を観測して観測情報を得ると共に目標の１サンプリング前の航跡情報が入力される複数のセンサを有するセンサ部、このセンサ部の各センサの１サンプリング前の航跡情報を用いて目標とセンサの差ベクトルを算出し、各センサの組合せ毎に差ベクトルの内積の絶対値を計算するセンサ評価指標算出手段、このセンサ評価指標算出手段により算出された各センサの組合せ毎の差ベクトルの内積の絶対値を用いて、各目標にどのセンサを対応付けるかを示す制御信号をセンサ部に出力するセンサ選択手段、このセンサ選択手段により出力された制御信号に基づきセンサ部から出力される観測情報及び航跡情報を各目標毎に整理する観測情報・航跡情報統合手段、この観測情報・航跡情報統合手段によって各目標毎に整理された観測情報及び航跡情報を用いて目標の現時刻の航跡情報を計算する基準追尾フィルタ、及びこの基準追尾フィルタにより計算された現時刻の航跡情報を用いて目標の追尾航跡を出力する表示手段を備えたので、追尾精度の向上が期待される配置を持つセンサを選択して、そのセンサから得られる航跡情報及び観測情報を用いて、追尾フィルタによる計算を行うことが可能となるため、追尾精度を上げることができる。
また、各センサが目標の観測情報を取得する第一の手順、各センサが取得した観測情報を用いて、各センサに配置された追尾フィルタにより、目標の航跡情報を算出する第二の手順、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報に変換する第三の手順、この第三の手順により変換された基準座標における航跡情報の内の１サンプリング前の航跡情報を用いて各目標ごとにセンサの差ベクトルを算出する第四の手順、各目標ごとにセンサの差ベクトルの内積の絶対値の計算を行う第五の手順、センサの差ベクトルの内積の絶対値が小さいセンサからの航跡情報及び観測情報を優先的に基準追尾フィルタに出力する第六の手順、基準追尾フィルタにおいて、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、航跡情報を更新する第七の手順、及び現時刻の航跡情報を用いて、追尾航跡を表示する第八の手順を含むので、追尾精度の向上が期待される配置を持つセンサを選択して、そのセンサから得られる航跡情報及び観測情報を用いて、追尾フィルタによる計算を行うことが可能となるため、追尾精度を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図１は、この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図１において、センサ群１１（センサ部）は、ｎ個（ｎは正の整数）の目標を観測するｍ個（ｍは２以上の整数）のセンサとそれぞれに対応する追尾フィルタから構成され、各センサはレーダなどであり、各地域に配置されている。センサ群１１には、遅延要素１７から、１サンプリング前の追尾結果である１サンプリング前の航跡情報が入力される。また、観測情報の出力内容や航跡情報の出力内容を制御するための制御信号が、センサ選択手段１３から、センサ群１１に入力され、この制御信号に基づき、センサ群１１から観測情報・航跡情報統合手段１４へと観測情報及び航跡情報が出力される。
【００１０】
ここで観測情報とは、距離、仰角、方位角の観測位置、観測精度、レーダ信号処理の理論における雑音対信号比であるＳ／Ｎ、探知確率、誤警報確率、ドップラ速度、時刻、信号処理の検出パラメータなどである。
一方、航跡情報とは、制御理論における、カルマンフィルタを追尾フィルタに適用した場合、推定値や推定値の誤差共分散行列、そして時刻である。さらに、αフィルタ、α−βフィルタ、α−β−γフィルタを追尾フィルタに適用した場合、推定値及び時刻である。
ここで、推定値の成分は、カルマンフィルタの理論における状態ベクトルの成分と同じである。
【００１１】
センサ群１１から、センサ評価指標算出手段１２へは、センサ群１１中の各センサが持つ１サンプリング前の航跡情報が出力される。
センサ群１１から、観測情報・航跡情報統合手段１４へは、センサ選択手段１３からの制御信号により制御された、現時刻の観測情報、現時刻の航跡情報及び１サンプリング前の航跡情報が出力される。
【００１２】
センサ群１１では、センサ群中の各センサごとに追尾フィルタを持つ。そして、各センサごとに観測情報を得る。さらに、各センサごとの追尾フィルタでは、各センサごとに得られた観測情報と、遅延要素１７から得られる、１サンプリング前の航跡情報を用いて、現時刻の航跡情報を各センサごとに算出する。
このとき、遅延要素１７から得られる１サンプリング前の航跡情報は、事前に決めた基準の座標における航跡情報である。そのため、各センサごとの追尾フィルタでは、遅延要素１７から得られる１サンプリング前の航跡情報を、各センサ中心の座標へと座標変換することも考慮して、追尾フィルタの計算を行う。
【００１３】
センサ評価指標算出手段１２には、センサ群１１から、センサ群１１中の各センサが持つ、１サンプリング前の航跡情報が入力される。
センサ評価指標算出手段１２では、各センサが持つ１サンプリング前の航跡情報について、どの目標からの航跡情報がどのセンサと対応しているかの判断を行う。ここで、どの目標の航跡情報がどのセンサと対応しているかの判断方法は、航跡情報の中の推定値を使用して、例えば、センサ１とセンサ２からの推定値が同一目標からのものであるという仮説を立て、統計学における仮説検定を用いて判断する方法や、センサ１の推定値とセンサ２の推定値の数学的距離を、代数学のノルムを用いて判断する方法や、さらには、１サンプリング前の航跡情報中の推定値の誤差共分散行列を見て判断する。
なお、どの目標がどのセンサと対応しているかの判断を行う場合、各センサが持つ１サンプリング前の航跡情報を、各センサの持つ座標から事前に決めた基準の座標へと座標変換しておく。この事前に決めた基準の座標を特に断りのない限り、基準座標と呼ぶことにする。
【００１４】
センサ評価指標算出手段１２では、どの目標からの航跡情報がどのセンサと対応しているかの判断を行い、かつ、基準座標へと変換を行った、１サンプリング前の航跡情報中の推定値を用いる。そして、この推定値とセンサの中心を結ぶベクトルを、センサの差ベクトルと呼ぶことにする。また、ある１目標に注目し、センサｎで観測した場合、この目標とセンサの差ベクトルを、センサｎの差ベクトルと呼ぶこととする。
次に、各目標ごとかつ各センサの、センサの差ベクトルを算出する。そして、各目標ごとに、ある１目標に対して、複数のセンサが対応する場合、そのある１目標に対する、センサの差ベクトル同士の内積の絶対値を計算する。
センサ評価指標算出手段１２からセンサ選択手段１３へと、各目標、各センサごとに、センサの差ベクトル同士の内積の絶対値を計算した、内積の絶対値計算結果データを出力する。
【００１５】
ここで、この内積の絶対値の計算の概念図として、図２を示す。
図２は、この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置のある１目標及び３センサに注目した場合のセンサの差ベクトルを示す概念図である。
図２において、目標位置Ｔ、センサ０の配置位置Ｓ０、センサ１の配置位置Ｓ１、センサ２の配置位置Ｓ２が示され、ベクトルＴＳ０はセンサ０の差ベクトルベクトル、ＴＳ１はセンサ１の差ベクトル、ベクトルＴＳ２はセンサ２の差ベクトルである。
【００１６】
図２では、センサの差ベクトルの内積計算の組み合わせは、（ＴＳ０、ＴＳ１）、（ＴＳ０、ＴＳ２）、（ＴＳ１、ＴＳ２）の３通りである。この図２の場合、内積の絶対値計算結果データは、上記（ＴＳ０、ＴＳ１）、（ＴＳ０、ＴＳ２）、（ＴＳ１、ＴＳ２）の３通りのセンサの差ベクトルの組み合わせについて、内積の絶対値を算出したものとなる。
【００１７】
センサ選択手段１３では、センサ評価指標算出手段１２から、各目標、各センサごとに、センサの差ベクトル同士の内積の絶対値計算結果データが入力される。
センサ選択手段１３では、各目標、各センサごとのセンサの差ベクトル同士の内積の絶対値の計算結果データを用いて、各目標ごとに、どのセンサを優先的に使用するかを決める制御信号を、センサ群１１に入力する。この、どのセンサを優先的に使用するかを決める制御信号とは、センサ群１１から観測情報・航跡情報統合手段１４へと入力される、観測情報の出力内容や航跡情報の出力内容を制御するための制御信号である。
また、どのセンサを優先的に使用するかは、各目標ごとにそのセンサ使用の優先度が決まり、そのセンサ使用の優先度の決め方は、各センサごとのセンサの差ベクトル同士の内積の絶対値の計算結果データの中で、内積の絶対値が０に近いものに属するセンサを使用することとする。
ここで、あるセンサから見てレンジ方向（センサと目標を結ぶ方向）に位置する目標とあるセンサを結んだ、センサの差ベクトルと、そのレンジ方向に対し、完全にクロスレンジ方向（レンジ方向と直角の方向）に位置する目標と他のセンサを結んだ、センサの差ベクトルの内積の絶対値は０となる。
【００１８】
観測情報・航跡情報統合手段１４には、センサ選択手段１３から入力される観測情報の出力内容や航跡情報の出力内容を制御するための制御信号により制御された、現時刻の観測情報と現時刻の航跡情報及び１サンプリング前の航跡情報が、センサ群１１から入力される。そして、各目標ごとに航跡情報及び観測情報の整理を行い、その各目標ごとに整理を行った航跡情報及び観測情報を、基準の追尾フィルタ１５へと出力する。
基準の追尾フィルタ１５では、観測情報・航跡情報統合手段１４から入力される、各目標ごとに整理を行った航跡情報及び観測情報を用いて、現時刻の航跡情報を計算し、遅延要素１７及び表示手段１６にそれぞれ出力する。
ここで、基準の追尾フィルタ１５では、センサ群１１中の各センサの観測モデルにしたがって、現時刻の航跡情報を計算する。
【００１９】
表示手段１６では、基準の追尾フィルタ１５から入力された、現時刻の航跡情報を用いて、オペレータに、追尾航跡を出力する。
遅延要素１７では、基準の追尾フィルタ１５から入力された、現時刻の航跡情報を１サンプリング分遅延を行い、その１サンプリング前の航跡情報を、センサ群１１に入力する。
【００２０】
図３は、この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置の動作を示すフローチャートである。
次に、図３を用いて動作について説明する。
図３において、まず、処理が開始されると、センサ群１１中の各センサは、観測情報を取得する（ステップＳＴ１）（第一の手順）。次に、各センサごとの追尾フィルタにより、航跡情報を算出する（ステップＳＴ２）（第二の手順）。次に、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報へと変換する（ステップＳＴ３）（第三の手順）。そして、この変換された基準座標における航跡情報を用いて、各目標ごとにセンサの差ベクトルを算出する（ステップＳＴ４）（第四の手順）。次に、各目標ごとにセンサの差ベクトルの内積の絶対値の計算を行う（ステップＳＴ５）（第五の手順）。
【００２１】
次に、センサの差ベクトルの内積の絶対値が小さいセンサからの航跡情報及び観測情報を優先的に基準の追尾フィルタへと出力する（ステップＳＴ６）（第六の手順）。次に、基準の追尾フィルタにおいて、追尾処理を行い、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、その航跡情報を更新する（ステップＳＴ７）（第七の手順）。次に、基準座標における航跡情報をセンサ座標における航跡情報へと変換する（ステップＳＴ８）。次に、現時刻の航跡情報を用いて、オペレータに目標の追尾航跡を表示する（ステップＳＴ９）（第八の手順）。
次に、サンプリング間隔の時刻のカウンタｋが終了条件ｋｅｎｄを満たしたか否かを判定して（ステップＳＴ１０）、終了条件を満たして終了と判定された場合、終了とする。また、終了でないと判断された場合、時刻のカウンタｋを１つ足して、次の時刻の処理を行う（ステップＳＴ１１）。
【００２２】
以上のように、この実施の形態１によれば、追尾フィルタの航跡情報により、あるセンサを基準としたレンジ方向に直交するクロスレンジ方向であるということを、センサの差ベクトルの内積の絶対値を計算することにより判断し、その追尾計算結果から算出したクロスレンジ方向に配置された他のセンサを使用して、センサシステム全体の追尾誤差の低減、すなわち追尾精度を向上させることが可能となる。
【００２３】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図４は、この発明の実施の形態２によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図４において、１１〜１７は、図１におけるものと同一のものである。図４では、センサ移動制御手段１８がセンサ選択手段１３とセンサ群１１との間に配置されている。
【００２４】
センサ移動制御手段１８には、センサ選択手段１３から、各センサごとのセンサの差ベクトル同士の内積の絶対値の計算結果データの中で、内積の絶対値が０に近いものに属するセンサの情報が入力され、その内積の絶対値が０に近いものに属するセンサの情報を用いて、レンジ方向とクロスレンジ方向の配置となるように、センサを再配置させる制御信号をセンサ群１１に出力する。
【００２５】
センサ移動制御手段１８を具体的に説明するため、図５を用いる。
図５は、この発明の実施の形態２によるセンサ管理装置のセンサ移動制御手段を説明するための図である。
図５において、センサ０の中心位置Ｓ０、センサ１の移動前の位置Ｓ１（１）、センサ１の移動後の位置Ｓ１（２）、目標の移動前の位置Ｔ０（１）、目標の移動後の位置Ｔ０（２）が示されている。
【００２６】
図５において、目標がＴ０（１）からＴ０（２）に移動した場合、センサ０を基準座標とすると、目標に対して、レンジ方向とクロスレンジ方向の関係をセンサ０とセンサ１が保持するためには、センサ１が、Ｓ１（１）からＳ２（２）に移動すれば、レンジ方向とクロスレンジ方向の関係が保持できる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態２によれば、各センサごとのセンサの差ベクトル同士の内積の絶対値の計算結果データの中で、その内積の絶対値が０に近いものに属するセンサの情報を用いて、レンジ方向とクロスレンジ方向の配置となるように、センサを移動させることにより、良好な追尾精度が得られるセンサ配置を得ることが可能となる。
【００２８】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図６は、この発明の実施の形態３によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図６において、１１、１２、１４〜１７は図１におけるものと同一のものである。誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９が、センサ選択手段１３に替えて設けられている。
【００２９】
誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９には、センサ評価指標算出手段１２から、各目標、各センサごとに、センサの差ベクトル同士の内積の絶対値計算結果データが入力される。さらに、誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９には、センサ評価指標算出手段１２から、１サンプリング前の航跡情報が入力される。
【００３０】
誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９では、航跡情報中の推定値の誤差共分散行列を代数学における行列の対角化の処理を行い、推定値の誤差共分散行列の固有ベクトル及び固有値を算出する。ここで、固有値、固有ベクトルは行列の次数分だけ得られる。
そして、この算出された固有ベクトルの内、レンジ方向に相当する固有ベクトル及びクロスレンジ方向に相当する固有ベクトルの方向を持つセンサからの観測情報並びに航跡情報を使用するために、観測情報の出力内容や航跡情報の出力内容を制御するための制御信号を誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９から、センサ群１１へと出力する。
また、オペレータが誤差共分散行列に信頼性がないと判断した場合、センサの差ベクトル同士の内積の絶対値の計算結果データから決めたセンサの優先度により、観測情報の出力内容や航跡情報の出力内容を制御するための制御信号を、誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９から、センサ群１１へと出力する。
【００３１】
誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９を具体的に説明するため、図７を用いる。
図７は、この発明の実施の形態３によるセンサ管理装置の誤差共分散行列によるセンサ選択手段を説明するための図であり、説明を簡単にするため、推定値の誤差共分散行列が２次元の場合の例を示している。
図７において、センサ０をＳ０、センサ１をＳ１、センサ２をＳ２、目標をＴ、センサ０と目標を結ぶ軸をＳ０Ａ、センサ１と目標を結ぶ軸をＳ１Ａで示している。また、図７において、楕円は、推定値の誤差共分散行列を表し、固有ベクトル０及び固有ベクトル１は、推定値の誤差共分散行列を対角化して算出した、固有ベクトルである。ここで、固有ベクトル０は、センサ０に対するレンジ方向の固有ベクトルを表し、また、固有ベクトル１は、センサ０に対するクロスレンジ方向の固有ベクトルを表す。
【００３２】
図７のように、一般に、目標が遠距離の場合、推定値の誤差共分散行列は、レンジ方向に狭く、クロスレンジ方向に広がる形状となる。そのため、推定値の誤差共分散行列の固有値及び固有ベクトルを用いることで、目標に対して、レンジ方向に配置されたセンサか、クロスレンジ方向に配置されたセンサかを識別することができる。
【００３３】
以上のように、この実施の形態３によれば、推定値の誤差共分散行列を用いて、レンジ方向の配置となるセンサ、クロスレンジ方向の配置となるセンサを識別し、レンジ方向に配置されたセンサとクロスレンジ方向に配置されたセンサを使用することにより、センサシステム全体の追尾誤差の低減、すなわち追尾精度を向上させることが可能となる。
【００３４】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図８は、この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図８において、１１、１２、１４〜１７、１９は図６におけるものと同一のものである。固有ベクトル分類手段２０は、誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９から航跡情報が入力され、レンジ方向の固有ベクトル、仰角方向の固有ベクトル、方位角方向の固有ベクトルを決定し、制御信号を誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９に出力する。
【００３５】
固有ベクトル分類手段２０を説明するため、図９を用いる。
図９は、この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の固有ベクトル分類手段を説明するための図であり、３次元における推定値の誤差共分散行列の概念図である。
図９において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸がそれぞれＸ、Ｙ、Ｚで示され、センサＯ、目標Ａが示されている。楕円は推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルを表す。センサＯのレンジ方向の軸ＯＦ、レンジ方向の軸ＯＦと直交する軸ＢＣ、ＤＥが示され、ここで、軸ＯＦ、軸ＢＣ、軸ＤＥはそれぞれ互いに直交する。
また、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３が示され、ここで、固有ベクトルｕ１は、軸ＤＥ上にあり、固有ベクトルｕ２は、軸ＢＣ上にあり、固有ベクトルｕ３は、軸ＯＦ上にあると図９においては仮定している。
また、目標ＡのレンジＲ、目標Ａの仰角Ｅｌ、目標Ａの方位角Ａｚが示されている。さらに、ＡからＸＹ平面上に垂線を下ろした点をＨとする。そして、軸ＯＦ上の単位ベクトルをａＲ、軸ＡＨ上の単位ベクトルをａＥｌ、軸ＧＨ上の単位ベクトルをａＡｚとする。ここで、軸ＡＨ、軸ＧＨ、軸ＯＨは互いに直交する。
【００３６】
図９において、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３は、実際には、レンジ方向にあるか、クロスレンジ方向にあるかの区別ができない。そのため、固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３がレンジ方向の固有ベクトルなのか、クロスレンジ方向の固有ベクトルなのか判定する方法を示していく。
ここで、説明上、軸ＯＦに平行な固有ベクトルをｕＲ、軸ＢＣ方向に平行な固有ベクトルをｕＡｚ、軸ＤＥに平行な固有ベクトルをｕＥｌと定義する。なお、固有ベクトルｕＲ、ｕＥｌ、ｕＡｚは、固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３の何れかに相当する。そして、固有ベクトルｕＲは、レンジ方向の固有ベクトル、固有ベクトルｕＥｌと固有ベクトルｕＡｚは、共にクロスレンジ方向の固有ベクトルに相当する。
【００３７】
まず、レンジ方向の固有ベクトルを決定する方法を示す。レンジ方向の固有ベクトルｕＲは、式（１）を使用して決定する。
ｕＲ＝ｍａｘ（ａＲ・ｕ１，ａＲ・ｕ２，ａＲ・ｕ３）・・・・・（１）
式（１）において、ａＲ・ｕ１は、ベクトルａＲと固有ベクトルｕ１の内積であり、ａＲ・ｕ２は、ベクトルａＲと固有ベクトルｕ２の内積であり、ベクトルａＲ・ｕ３は、ベクトルａＲと固有ベクトルｕ３の内積である。また、ｍａｘ（Ａ，Ｂ，Ｃ）はＡ、Ｂ、Ｃの中で最大な固有ベクトルを選択する記号である。
つまり、式（１）では、ベクトルａＲと固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３の内積計算をそれぞれ行い、内積が最大になる場合の固有ベクトルを、固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３の中から決定する。
【００３８】
なお、ベクトルａＲは、式（２）により算出する。
ａＲ＝Ｐ／｜Ｐ｜                                ・・・・・（２）
式（２）において、Ｐは目標位置ベクトルであり、｜Ｐ｜は目標位置ベクトルのユークリッドノルムを表し、記号「／」は除算を表す。つまり、ａＲは、目標位置ベクトルの単位ベクトルに相当する。
【００３９】
次に、仰角方向の固有ベクトルｕＥｌを決定する方法を示す。仰角方向の固有ベクトルｕＥｌは、式（３）を使用して決定する。
ｕＥｌ＝ｍａｘ（ａＥｌ・ｖ１，ａＥｌ・ｖ２）    ・・・・・（３）
式（３）において、ｖ１及びｖ２は、固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３の内、式（１）により、レンジ方向の固有ベクトルｕＲと決定されたものを除いた、残りの２つの固有ベクトルである。
【００４０】
式（３）におけるａＥｌは、式（４）で定義する。
ｕＥｌ＝［０，０，１］′                        ・・・・・（４）
式（４）において、記号「′」はベクトル及び行列の転置を表す。
最後に、式（１）及び式（３）を使用して、固有ベクトルｕ１、ｕ２、ｕ３の内、ｕＲ、ｕＥｌを決めた後の残りの固有ベクトルが、ｕＡｚである。
【００４１】
固有ベクトル分類手段２０には、誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９から、１サンプリング前の航跡情報が入力される。そして、航跡情報中の推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルに対し、レンジ方向の固有ベクトル、仰角方向の固有ベクトル、方位角方向の固有ベクトルを決定する。さらに、レンジ方向の固有ベクトル、仰角方向の固有ベクトル、方位角方向の固有ベクトルにそれぞれ存在するセンサからの観測情報並びに航跡情報を使用するように制御する制御信号を、誤差共分散行列によるセンサ選択手段１９に入力する。
【００４２】
図１０は、この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の動作を示すフローチャートである。
図１０において、まず、処理が開始されると、センサ群中の各センサは、観測情報を取得する（ステップＳＴ１）（第一の手順）。次に、各センサごとの追尾フィルタにより、航跡情報を算出する（ステップＳＴ２）（第二の手順）。次に、各センサ座標における航跡情報を基準座標における航跡情報へと変換する（ステップＳＴ３）（第三の手順）。そして、基準座標における航跡情報に変換された１サンプリング前の航跡情報中の推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルを算出する（ステップＳＴ４ａ）（第十の手順）。
次に、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、レンジ方向の単位ベクトルとの内積が最大となる固有ベクトルを決定し、その決定した固有ベクトルをレンジ方向の固有ベクトルとする（ステップＳＴ５ａ）（第十一の手順）。次に、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、上記レンジ方向の固有ベクトルと決定されたものを除いた、固有ベクトルについて、仰角方向の単位ベクトルとの内積が最大となる固有ベクトルを仰角方向の固有ベクトルとする（ステップＳＴ５ｂ）（第十二の手順）。最後に、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列の固有ベクトルの内、ステップＳＴ５ａ、ステップＳＴ５ｂの処理において、レンジ方向の固有ベクトル及び仰角方向の固有ベクトルと決定された固有ベクトルを除いた、残りの固有ベクトルを方位角方向の固有ベクトルとする（ステップＳＴ５ｃ）（第十三の手順）。
【００４３】
次に、上記レンジ方向の固有ベクトル、仰角方向の固有ベクトル、方位角方向の固有ベクトルから、レンジ方向のセンサ及びクロスレンジ方向のセンサを決定し、レンジ方向及びクロスレンジ方向に存在するセンサの航跡情報並びに観測情報を優先的に基準の追尾フィルタへと出力する（ステップＳＴ６ａ）（第十四の手順）。次に、基準の追尾フィルタにおいて、追尾処理を行い、各目標の現時刻の航跡情報を算出し、その航跡情報を更新する（ステップＳＴ７）（第七の手順）。次に、基準座標における航跡情報をセンサ座標における航跡情報へと変換する（ステップＳＴ８）。次に、現時刻の航跡情報を用いて、追尾航跡をオペレータに表示する（ステップＳＴ９）（第八の手順）。
次に、次に、サンプリング間隔の時刻のカウンタｋが終了条件ｋｅｎｄを満たしたか否かを判定して（ステップＳＴ１０）、終了条件を満たして終了と判定された場合、終了とする。また、終了でないと判断された場合、時刻のカウンタｋを１つ足して、次の時刻の処理を行う（ステップＳＴ１１）。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、推定値の誤差共分散行列の位置成分からなる行列を対角化して、固有ベクトルを算出した際、その固有ベクトルがレンジ方向のものであるか、クロスレンジ方向のものであるかを３次元的に決定することが可能である。
【００４５】
実施の形態５．
この発明の実施の形態５に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図１１は、この発明の実施の形態５によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図１１において、１１〜１７は図１におけるものと同一のものである。図１１では、第１のセンサ制御手段２１が設けられている。
【００４６】
この第１のセンサ制御手段２１には、センサ評価指標算出手段１２から１サンプリング前の航跡情報及び観測情報が入力され、遠隔地のセンサと判断されたセンサについて、データ（観測情報及び航跡情報）を間引いて基準の追尾フィルタ１５へ伝送する制御を行う制御信号を、センサ選択手段１３を介してセンサ群１１に出力する。
次に、航跡情報及び観測情報を用いて、センサ群１１中のセンサの中で、センサ設置位置と基準の追尾フィルタの設置位置が、事前に決めた距離に比べて大きいと判断されたセンサについては、遠隔地のセンサと判断する。
【００４７】
遠隔地のセンサの航跡情報及び観測情報の伝送の例を図１２に示す。
図１２は、この発明の実施の形態５によるセンサ管理装置の遠隔地のセンサの航跡情報及び観測情報の伝送の例を説明するための図である。
図１２において、センサ１はセンサ２に比べ、基準の追尾フィルタの設置位置から、近い設置位置にあると仮定している。また、図１２においては、時間軸を、センサ１、基準の追尾フィルタ１５、センサ２で縦に並べている。そして、時刻ｔ１、時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）にセンサ１とセンサ２から同時に、航跡情報及び観測情報を、基準の追尾フィルタ１５に送信していることを仮定する。図１２における情報とは、航跡情報及び観測情報を意味する。
【００４８】
このように仮定すると、図１２において、センサ１とセンサ２の情報の伝送量が同じ場合、基準の追尾フィルタにおける、センサ２からの情報の受信時刻は、センサ１からのそれに比べて遅れる。この場合、センサ２からの情報が到着した頃には、その情報が不要となる可能性があるため、センサ２と基準の追尾フィルタ１５の伝送容量を無駄にすることとなる。
そのため、第１のセンサ制御手段２１では、遠隔地のセンサからの情報は間引いて伝送することにより、センサから基準の追尾フィルタへの情報伝送容量を節約することが可能である。そして、その節約した分を、他の目標の追尾計算を行う際の情報伝送容量として確保可能である。
【００４９】
以上のように、この実施の形態５によれば、遠隔地のセンサの場合、基準の追尾フィルタへの伝送時間が大きいため、航跡情報及び観測情報からなる目標情報が到着した頃には、その目標情報が不要となる可能性がある。そのため、遠隔地のセンサからの目標情報を間引いて伝送することで、データ伝送容量の節約になる。
【００５０】
実施の形態６．
この発明の実施の形態６に関わるセンサ管理装置を図を参照しながら説明する。
図１３は、この発明の実施の形態６によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
図１３において、１１〜１７は図１１におけるものと同一のものである。図１３では、図１１の第１のセンサ制御手段２１に替えて、第２のセンサ制御手段２２を設けている。
【００５１】
第２のセンサ制御手段２２には、センサ評価指標算出手段１２から１サンプリング前の航跡情報及び観測情報が入力され、この航跡情報及び観測情報を用いて、目標の脅威状況により、航跡情報及び観測情報の伝送量の制御を行う制御信号を、センサ選択手段１３を介してセンサ群１１に出力する。
【００５２】
第２のセンサ制御手段２２を説明するために図１４を示す。
図１４は、この発明の実施の形態６によるセンサ管理装置のセンサ制御手段を説明するための図であり、図１４（ａ）は、低クラッタ領域での直進目標を示す図、図１４（ｂ）は、密集している多目標を示す図、図１４（ｃ）は、高クラッタ領域での旋回目標を示す図である。
図１４（ａ）のように、低クラッタ（不要信号）領域での直進目標については、追尾が易しいと考えられるため、情報伝送量が少なくて良い。一方で、密集している多目標（図１４（ｂ））や、高クラッタ領域での旋回目標（図１４（ｃ））は、追尾が難しいため、情報伝送量を多くする必要がある。
したがって、第２のセンサ制御手段２２では、低クラッタ領域での直進目標や、密集している多目標や、高クラッタ領域での旋回目標などの脅威情報を、センサ評価指標算出手段１２から入力される航跡情報及び観測情報を用いて判定し、センサから基準の追尾フィルタ１５への航跡情報及び観測情報の伝送量の制御を行う制御信号を、センサ選択手段１３へ出力し、センサ群１３から観測情報・航跡情報統合手段１４への、観測情報及び航跡情報の伝送量の制御を行う。
【００５３】
以上のように、この実施の形態６によれば、低クラッタ領域での直進目標に対しては、観測情報及び航跡情報の伝送量を少なくし、高クラッタ領域での旋回目標並びに密集目標に対しては、観測情報及び航跡情報の伝送量を多くすることといった、観測情報及び航跡情報の伝送を制御することで、センサシステム全体の追尾性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置のある１目標及び３センサに注目した場合のセンサの差ベクトルを示す概念図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるセンサ管理装置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２によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるセンサ管理装置のセンサ移動制御手段を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態３によるセンサ管理装置の誤差共分散行列によるセンサ選択手段を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の固有ベクトル分類手段を説明するための図である。
【図１０】この発明の実施の形態４によるセンサ管理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態５によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明の実施の形態５によるセンサ管理装置の遠隔地のセンサの航跡情報及び観測情報の伝送の例を説明するための図である。
【図１３】この発明の実施の形態６によるセンサ管理装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】この発明の実施の形態６によるセンサ管理装置のセンサ制御手段を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５５】
１１  センサ群
１２  センサ評価指標算出手段
１３  センサ選択手段
１４  観測情報・航跡情報統合手段
１５  基準の追尾フィルタ
１６  表示手段
１７  遅延要素
１８  センサ移動制御手段
１９  誤差共分散行列によるセンサ選択手段
２０  固有ベクトル分類手段
２１  第１のセンサ制御手段
２２  第２のセンサ制御手段
【図１】
2005091279.tif 000003
【図２】
2005091279.tif 000004
【図３】
2005091279.tif 000005
【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】
2005091279.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2005091279.tif 000012
【図１１】
2005091279.tif 000013
【図１２】
2005091279.tif 000014
【図１３】
2005091279.tif 000015
【図１４】
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