(57)【要約】【課題】各センサから得られる複数の目標速度がほぼ同一の場合においても誤相関を軽減できるようにした目標航跡相関装置を提供する。【解決手段】複数のセンサの各々により得られる目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡相関装置において、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出する目標追尾速度ベクトル差算出器と、前記センサにより得られる航跡情報の誤差を追尾回数毎及びセンサ毎に予め設定しテーブル化した追尾誤差テーブルと、前記航跡情報の誤差に基づいて、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値を設定するしきい設定器と、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と、前記相関しきい値とを比較して、前記複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する航跡相関判定器とを備えるようにした。【選択図】図１
2007255982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセンサが各々取得した目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡相関装置であって、
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾位置の差である目標追尾位置差を算出する目標追尾位置差算出器と、
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度の差である目標追尾速度差算出する目標追尾速度差算出器と、
複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出する目標追尾速度ベクトル差算出器と、
前記センサにより得られる航跡情報の測定誤差を、前記センサが前記目標を追尾する追尾回数毎、及び、前記センサ毎に予め設定しテーブル化した追尾誤差テーブルと、
前記測定誤差に基づいて、目標追尾位置差の相関しきい値と、目標追尾速度差の相関しきい値と、目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを設定するしきい設定器と、
前記目標追尾位置差と前記目標追尾位置差の相関しきい値とを比較し、前記目標追尾速度差と前記目標追尾速度差の相関しきい値とを比較し、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較することにより、複数の前記航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する航跡相関判定器とを備えることを特徴とする目標航跡相関装置。
【請求項２】
複数のセンサが各々取得した目標に関する複数の航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾位置の差である目標追尾位置差を算出するステップと、
前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度の差である目標追尾速度差算出するステップと、
前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出するステップと、
予め前記センサが取得する航跡情報の測定誤差を追尾回数毎に設定した測定誤差に基づいて、目標追尾位置差の相関しきい値と、目標追尾速度差の相関しきい値と、目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを設定するステップと、
前記目標追尾位置差と前記目標追尾位置差の相関しきい値とを比較するステップと、
前記目標追尾速度差と前記目標追尾速度差の相関しきい値とを比較するステップと、
前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較するステップと、を備えた複数のセンサが各々取得した目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡の相関判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数あるレーダ等のセンサが各々生成した航跡情報が同一目標のものであるか否かを判定する目標航跡相関装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、複数のセンサから得られる目標情報に対して、相関ゲート（ソフトウェアゲートともいう）を設けることで、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否か判定する相関判定方式が提案されている。
【０００３】
このような方式の一例として、目標追尾位置相関及び目標追尾速度相関を用いた航跡相関装置が従来技術として知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４９３２８（第７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記の従来技術においては、各センサから得られる目標追尾位置と追尾速度のそれぞれの差をもとに航跡相関判定を実施しているが、真の目標とほぼ同等の速度をもった別の目標が近傍に存在した場合、複数のセンサから得られる各々の目標情報を同一目標からの情報であると誤って判定して、真の目標に対して追尾が継続できなくなるという課題があった。
【０００６】
誤相関を防ぐためには、各センサの目標追尾アルゴリズムを改修し、各センサから得られる目標情報が合致するようにさせることが望ましいが、各センサには座標軸誤差及びセンサ設置位置誤差等が存在するため容易に目標情報を合致させることは難しい。
【０００７】
上述したように、従来技術は、各センサから得られる目標の追尾位置と追尾速度の差をもとに相関判定するものであり、近傍にほぼ同一速度をもった目標が存在した場合は、誤相関が発生しやすい。
【０００８】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、各センサから得られる複数の目標速度がほぼ同一の場合においても誤相関を軽減し、追尾維持性能の向上を図る目標航跡相関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】
【０００９】
この発明に関わる目標航跡相関装置は、複数のセンサの各々により得られる目標に関する複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する目標航跡相関装置であって、複数の前記航跡情報に基づいて、各センサが求めた目標の追尾速度ベクトルのなす角度を算出する目標追尾速度ベクトル差算出器と、前記センサにより得られる航跡情報の誤差を前記センサ毎に予め設定しテーブル化した追尾誤差テーブルと、前記追尾誤差テーブルの航跡情報の誤差に基づいて、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値を設定するしきい設定器と、前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度と前記目標の追尾速度ベクトルのなす角度の相関しきい値とを比較して、前記複数の航跡情報が同一の目標に関する情報であるか否かを判定する航跡相関判定器とを備えるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、各センサから得られる複数の目標速度がほぼ同一の場合においても誤相関を低減でき、追尾維持性能の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１〜図４を用いてこの発明の実施の形態１に関わる目標航跡相関装置を説明する。
図１は、この発明の実施の形態１に関わる目標航跡相関装置２００の構成を示すブロック図である。
【００１２】
図１において、目標航跡相関装置２００は、複数のセンサ１０から目標２０に関する目標航跡情報１００を入手する。ここでは一例として、目標航跡相関装置２００は、第１のセンサ１０ａ、第２のセンサ１０ｂの２個のセンサから各々目標航跡情報１００ａ、１００ｂを取得するものとする。また、各センサには識別用のＩＤ番号が割り振られている。
【００１３】
目標航跡相関装置２００は、複数のセンサ１０より得られた目標航跡情報１００を管理する目標情報管理器１と、各センサ１０から得られた目標航跡情報１００をもとに、各センサが求めた目標２０の追尾位置の差である目標追尾位置差を算出する目標追尾位置差算出器２と、各センサ１０から得られた目標航跡情報１００をもとに、各センサが求めた目標２０の追尾速度の差である目標追尾速度差を算出する目標追尾速度差算出器３と、各センサ１０から得られた目標航跡情報１００をもとに、各センサが求めた目標２０の追尾速度ベクトルのなす角を算出する追尾速度ベクトル差算出器４と、あらかじめ計算した各センサ１０による目標追尾誤差を格納する追尾誤差テーブル５と、追尾誤差テーブルから相関しきい値を設定するしきい値設定器６と、前述の目標追尾位置差算出器２、目標追尾速度差算出器３、目標追尾速度ベクトル差算出器４の出力結果と、しきい値設定器６で設定した相関しきい値とを比較し、各センサが求めた目標２０の航跡において相関の有無を判定する航跡相関判定器７とを備える。
【００１４】
ここで、目標航跡情報１００とは、目標２０からのデータを取得したセンサのＩＤ番号、センサが目標２０からのデータを取得した時刻であるセンサ時刻、目標２０の追尾位置、目標２０の追尾速度、追尾回数のことをいう。
目標の追尾位置とはセンサが捕らえて追尾する目標の位置のことであり、目標の追尾速度とはセンサが捕らえて追尾する目標の速度のことであり、目標の追尾速度ベクトルとはセンサが捕らえて追尾する目標の速度ベクトルのことである。
【００１５】
センサ１０は、例えば、目標２０の３次元情報（距離、仰角、方位角）を得るレーダや、ＩＲセンサと測距センサを組み合わせ３次元情報（距離、仰角、方位角）を得るセンサのことである。
目標２０に対して電波を送受信することにより、レーダは目標２０の３次元情報（距離、仰角、方位角）を取得し、３次元情報を基に追尾する目標２０の位置、速度、速度ベクトルの情報を出力する。
また、ＩＲセンサは目標２０の仰角、方位角を取得し、測距センサは目標２０との距離の情報を取得する。
【００１６】
センサ１０は目標２０を追尾した追尾回数をカウントして、その追尾回数を目標情報管理器１に出力する。
【００１７】
次に、図１、図２を用いて、この発明の目標航跡相関装置の動作について説明する。
図２は、目標航跡相関装置の動作を示すフローチャート図である。
【００１８】
図１において、複数センサより得られた目標２０に関する目標航跡情報１００を目標情報管理器１に格納する（Ｓ１０１）。
【００１９】
目標追尾位置差算出器２は、目標情報管理器１からの最新の目標航跡情報１００をもとに目標２０の追尾位置差ｄＰを算出する（Ｓ１０２）。
【００２０】
次に、目標追尾速度算出器３は、目標情報管理器１からの最新の目標航跡情報１００をもとに目標２０の追尾速度差ｄＶを算出する（Ｓ１０３）。
【００２１】
さらに、目標追尾速度ベクトル差算出器４は、目標情報管理器１からの最新の目標航跡情報１００をもとに追尾速度ベクトルのなす角θを算出する（Ｓ１０４）。
【００２２】
しきい値設定器６は、目標情報管理器１が出力する目標航跡情報１００を入力する。しきい値設定器６は、目標航跡情報１００からセンサ１０のＩＤ番号と、そのＩＤ番号のセンサ１０が目標２０を追尾した追尾回数を取得する。次に、しきい値設定器６は、目標追尾誤差テーブル５から、センサ１０のＩＤ番号とそのセンサ１０の追尾回数をもとに、予めセンサ毎に定められた追尾位置誤差、追尾速度誤差、追尾速度ベクトルの角度誤差を抽出する（Ｓ１０５）。目標追尾誤差テーブル５については後で説明する。
【００２３】
しきい値設定器６は、センサ毎に抽出した追尾位置誤差、追尾速度誤差、追尾角速度誤差を用いて、目標の追尾位置の相関しきい値errｄＰ、目標の追尾速度の相関しきい値errｄＶ、目標の追尾速度ベクトルの相関しきい値errθを設定する（Ｓ１０６）。
【００２４】
しきい値設定器６は、各相関しきい値errｄＰ、errｄＶ、errθを航跡相関判定器７に出力する（Ｓ１０７）
【００２５】
航跡相関判定器７は、目標追尾位置差算出器２、目標追尾速度差算出器３、目標追尾速度ベクトル差算出器４が出力する出力結果（ｄＰ、ｄＶ、θ）と、しきい値設定器６が出力する出力結果（errｄＰ、errｄＶ、errθ）とを比較し、航跡相関有無の判定を行う（Ｓ１０８〜Ｓ１１０）。
【００２６】
次に、図３を参照して、この発明の目標航跡相関装置を説明する。
図３は、目標航跡相関装置２００が行う目標相関処理の具体的な事例を示す説明図である。
センサ１及びセンサ２より得られた目標情報（センサＩＤ番号、センサ時刻、目標追尾位置、目標追尾速度、追尾回数等）を目標情報管理器１に格納する。
【００２７】
目標追尾位置差算出器２は、情報管理器１から各センサの最新目標情報（目標追尾位置）をもとに目標の追尾位置差を算出する。
【００２８】
式１ａ〜式１ｇにおいて、追尾位置差ｄＰの算出方法を示す。  ここでは、一例としてセンサ１からの目標情報（追尾位置）を（X1k,Y1k,Z1k）、センサ２からの目標情報（追尾位置）を（X2n,Y2n,Z2n）とする。また、航跡相関処理を実施する時刻をT、センサ１の目標航跡時刻をT1、センサ２の目標航跡時刻をT２とする。なお、ｋ、ｎは各センサにおける目標追尾回数を示す。
【００２９】
【数１】
2007255982.tif 000003
【００３０】
次に、目標追尾速度差算出器３では、目標情報管理器１から各センサの最新目標情報（追尾速度）をもとに目標の追尾速度差を算出する。
【００３１】
式２において、追尾速度差dVの算出方法を示す。ここでは、一例としてセンサ１からの目標情報（追尾速度）を（VX1k,VY1k,VZ1k）、センサ２からの目標情報（追尾速度）を（VX2n,VY2n,VZ2n）とする。なお、ｋ、ｎは各センサにおける目標追尾回数を示す。
【００３２】
【数２】
2007255982.tif 000004
【００３３】
次に、目標追尾速度ベクトル差算出器４では、目標情報管理器１から各センサの最新目標情報をもとに目標の追尾速度ベクトルのなす角θを算出する。
【００３４】
式３ａ〜式３ｄにおいて、追尾速度ベクトルのなす角θの算出方法を示す。ここでは、一例としてセンサ１からの目標情報（追尾速度）を（VX1k,VY1k,VZ1k）、センサ２からの目標情報（追尾速度）を（VX2n,VY2n,VZ2n）とする。なお、ｋ、ｎは各センサにおける目標追尾回数を示す
【００３５】
【数３】
2007255982.tif 000005
【００３６】
次に、しきい値設定器６は、あらかじめ各センサ諸元をもとにシミュレーション等により解析し、用意された追尾誤差テーブル５からセンサ毎に目標２０の追尾回数を検索キーに追尾誤差を抽出する。
【００３７】
ここで、図４を用いて追尾誤差テーブル５について説明する。
図４は、追尾誤差テーブル５の一例を示した図である。追尾誤差テーブル５において、位置誤差、速度誤差、速度ベクトルのなす角の測定誤差が、追尾回数毎に設定されている。
【００３８】
一般に、センサで目標追尾を行う場合、最初の数サンプリングは過渡応答状態となり追尾が安定しないため測定誤差が大きい。追尾開始後、一定時間が経過すると追尾結果は収束し測定誤差も小さくなる。このように、センサが出力する結果に含まれる位置や速度等の測定誤差は追尾回数に大きく依存するため、追尾回数に関係なく一律に位置や速度等の測定誤差を設定すると、図２で示したステップＳ１０８〜Ｓ１１０で行う判定を誤る可能性が高い。
【００３９】
第１のセンサ１０ａと第２のセンサ１０ｂが同一の目標を別々のタイミングで観測を開始した場合、例えば、第１のセンサ１０ａで目標を追尾中に、途中で第２のセンサ１０ｂが同一の目標を追尾開始した場合、第２のセンサ１０ｂの測定誤差は第１のセンサ１０ａの測定誤差より大となる。測定誤差は追尾回数に依存するものであるため、ステップＳ１０８〜Ｓ１１０で行う判定に用いる相関閾値を追尾回数に依存しない固定値とすると、本来、相関あり（同一目標である）と判断する場合であっても、相関なし（異なる目標）と判断しまう可能性がある。
【００４０】
このため、この発明の実施の形態１の追尾誤差テーブル５においては、位置誤差、速度誤差、速度ベクトルのなす角の測定誤差を、追尾回数毎に設定している。
【００４１】
最後に、航跡相関判定器７は、目標追尾位置差算出器２、目標追尾速度差算出器３、目標追尾速度ベクトル差算出器４からの出力結果と、しきい値設定器６で設定したしきい値とを比較し、すべてしきい値内の場合、相関有りと判定を行う。
【００４２】
式４ａ〜式４ｃにおいて、相関しきい値errdP、errdV、errθの算出方法を示す。ここでは一例として、センサ１による目標追尾回数はK回目とし、追尾回数を検索キーとして追尾誤差テーブルから抽出した位置誤差をerrP1ｋ、速度誤差をerrV1ｋ、角速度誤差をerrA1ｋとする。また、センサ２による目標追尾回数はｎ回目とし、追尾回数を検索キーとして追尾誤差テーブルから抽出した位置誤差をerrP2ｎ、速度誤差をerrV2ｎ、角速度誤差をerrA2ｎとする。
【００４３】
【数４】
2007255982.tif 000006
【００４４】
このように、この発明の目標航跡相関装置は、目標速度ベクトル差計算器を備えて各センサから得られた目標の速度ベクトルからなす角を算出し、算出した目標の速度ベクトルからなす角を相関しきい値と比較することにより、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否か判定するようにした。
また、この発明の目標航跡相関装置は、目標追尾の追尾回数毎にセンサの測定誤差を設定した追尾誤差テーブルを備え、センサが目標を追尾した追尾回数に基づき測定誤差を抽出し、相関しきい値を設定するようにした。
【００４５】
このように、この発明の実施の形態１によれば、各センサから得られた目標の速度ベクトルからなす角を用いて判定をすることにより相関性能が向上し、複数のセンサから得られる各々の目標情報が同一目標からの情報か否かを正しく判定することができる。
また、この発明の実施の形態１によれば、複数センサからの目標情報の相関処理を行う際に、各センサの追尾回数により相関しきい値を設定するようにしたことで、適正な相関しきい値を設定することが可能となり、相関性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の実施の形態１に係る目標航跡相関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に係る目標航跡相関装置の動作を示すフローチャート図である。
【図３】この発明の実施の形態１における目標航跡相関装置の具体的な動作事例を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１における追尾誤差テーブル５の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  目標情報管理器、２  目標追尾位置差算出器、３  目標追尾速度差算出器、４  目標追尾速度ベクトル差算出器  ５  追尾誤差テーブル  ６  しきい値設定器  ７  航跡相関判定器、１０  センサ、１０ａ  第１のセンサ、１０ｂ  第２のセンサ、２０  目標、１２０  目標、１００  目標航跡情報、１００ａ、１００ｂ  目標航跡情報、２００  目標航跡相関装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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