(57)【要約】【課題】レーダセンサによって観測、追尾した結果を用い、運動モデルが実際の運動と一致しない状況で、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測する追尾装置を得る。【解決手段】目標観測装置１０１より取得する観測値とこの観測値を用いた追尾処理部１の追尾処理により求まる平滑値との差、および既知の標準的な初期条件に基づいて、初期条件推定部２が無誘導の目標の初期条件を推定する。モデル修正量算出部３は、この初期条件に基づいて運動モデルに対する修正量を算出し、軌道予測部４が、追尾処理部１の用いる運動モデルを修正することにより、観測終了後の無誘導の目標の軌道を予測する。【選択図】図１
2013120148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーダセンサより取得する目標の観測値と所定の運動モデルに基づく追尾処理により当該観測値から求まる平滑値との差、および既知の標準的な初期条件に基づいて、所定の運動方程式を用いて無誘導の前記目標の初期条件を推定する初期条件推定部と、
前記初期条件推定部が推定した初期条件に基づいて、前記運動方程式を用いて前記運動モデルに対する修正量を算出するモデル修正量算出部と、
前記モデル修正量算出部が算出した修正量に基づいて、前記運動モデルより求まる前記目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより、前記レーダセンサによる観測が終了した後の無誘導の前記目標の軌道を予測する軌道予測部とを備える追尾装置。
【請求項２】
前記目標の観測値と前記平滑値との差、および既知の標準的な、前記目標の軌道の極大条件に基づいて、所定の運動方程式を用いて無誘導の前記目標の極大条件を推定する極大条件推定部を備え、
前記モデル修正量算出部は、前記初期条件推定部が推定した初期条件と前記極大条件推定部が推定した極大条件とに基づいて、前記運動方程式を用いて前記運動モデルに対する修正量を算出することを特徴とする請求項１記載の追尾装置。
【請求項３】
既知の標準的な条件に基づいて、無誘導の前記目標の標準軌道データを生成する標準軌道算出部を備え、
前記初期条件推定部は、前記目標の観測値と前記標準軌道算出部が生成した標準軌道データとの差、および既知の標準的な初期条件に基づいて、前記運動方程式を用いて無誘導の前記目標の初期条件を推定し、
前記モデル修正量算出部は、前記初期条件算出部が推定した初期条件に基づいて、前記標準軌道算出部が生成した標準軌道データに対する修正量を算出し、
前記軌道予測部は、前記モデル修正量算出部が算出した修正量に基づいて、前記標準軌道算出部が算出した標準軌道データの位置、あるいは位置および速度を修正することにより、前記レーダセンサによる観測が終了した後の無誘導の前記目標の軌道を予測することを特徴とする請求項１記載の追尾装置。
【請求項４】
既知の標準的な条件に基づいて、無誘導の前記目標の標準軌道データを生成する標準軌道算出部を備え、
前記初期条件推定部は、前記目標の観測値と前記標準軌道算出部が生成した標準軌道データとの差、および既知の標準的な初期条件に基づいて、前記運動方程式を用いて無誘導の前記目標の初期条件を推定し、
前記極大条件推定部は、前記目標の観測値と前記標準軌道算出部が生成した標準軌道データとの差、および既知の標準的な極大条件に基づいて、前記運動方程式を用いて無誘導の前記目標の極大条件を推定し、
前記モデル修正量算出部は、前記初期条件算出部が推定した初期条件と前記極大条件推定部が推定した極大条件とに基づいて、前記標準軌道算出部が生成した標準軌道データに対する修正量を算出し、
前記軌道予測部は、前記モデル修正量算出部が算出した修正量に基づいて、前記標準軌道算出部が算出した標準軌道データの位置、あるいは位置および速度を修正することにより、前記レーダセンサによる観測が終了した後の無誘導の前記目標の軌道を予測することを特徴とする請求項２記載の追尾装置。
【請求項５】
レーダセンサより取得する目標の観測値と所定の運動モデルに基づく追尾処理により当該観測値から求まる平滑値との差に基づいて、所定の運動方程式を用いて無誘導の前記目標の実際の運動に対する前記運動モデルの誤差を推定するモデル誤差推定部と、
前記レーダセンサによる観測中は、前記モデル誤差推定部が推定したモデル誤差に基づいて、前記運動モデルにより求まる前記目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより無誘導の前記目標の軌道を推定し、前記レーダセンサによる観測が終了した後は、最終観測時刻において推定されたモデル誤差に基づいて当該最終観測時刻以降のモデル誤差を予測して、当該予測したモデル誤差に基づいて前記運動モデルにより求まる前記目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより無誘導の前記目標の軌道を予測する軌道予測部とを備える追尾装置。
【請求項６】
前記目標の観測値に基づいて、無誘導の前記目標の進行方向を推定する方向推定部と、
前記軌道予測部が予測した目標の軌道を、前記方向推定部が推定した進行方向へ変換する方向変換部とを備えることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーダセンサによって無誘導の目標を観測、追尾した結果を用いて、観測終了後にかかる無誘導の目標の軌道を予測することを目的とした、追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の追尾装置としては、次のような動作を行うものがある（例えば、非特許文献１参照）。図１６は、従来技術における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。この非特許文献１における追尾装置は、目標観測装置１０１により観測した無誘導の目標の観測値を複数（例えば、ｎ通り）の追尾処理部２０１−１〜２０１−ｎへ入力し、ｎ個の追尾処理部２０１−１〜２０１−ｎがｎ通りの運動モデルに基づいてそれぞれ追尾処理を行う。次に、信頼度算出部３０１において、ｎ通りの追尾処理出力に基づき、前記ｎ通りの運動モデルそれぞれに対する信頼度を算出する。そして、観測が終了した時点で信頼度が最も高い運動モデルを選択し、選択された運動モデルに基づいて、軌道予測部４０１において無誘導の目標の位置および速度を算出することによって、かかる無誘導の目標の観測終了後の軌道の予測を行っている。
【０００３】
このような従来技術では、複数の運動モデルによる追尾処理出力に基づいて、最も信頼度の高い運動モデルを選択することにより、無誘導の目標の実際の運動との誤差が最も小さい運動モデルを用いて、かかる無誘導の目標の軌道を予測することを意図している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｒａｖｉｎｄｒａ，  Ｂａｒ−Ｓｈａｌｏｍ，  Ｗｉｌｌｅｔ，“Ｐｒｏｊｅｃｔｉｌｅ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｍｐａｃｔ  Ｐｏｉｎｔ  Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，”ＩＥＥＥ，  Ｔｒａｎｓ．，  ＡＥＳ，  Ｖｏｌ．４６，  Ｎｏ．４，  ｐｐ．２００４−２０２１，  Ｏｃｔｏｂｅｒ  ２０１０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来技術では、観測終了後の無誘導の目標の軌道の予測に、前記ｎ通りの運動モデルの中で、最も信頼度の高い運動モデルを用いる。運動モデルは、未知の運動を仮定するものであるため、実際の運動を運動モデルによって厳密に定義することは、実質的に不可能である。このため、従来技術では、前記信頼度の最も高い運動モデルが、無誘導の目標の実際の運動と一致しない場合には、予測精度が不十分となるという問題がある。
また、複数の運動モデルに基づいたｎ個の追尾処理部を必要とするため、処理が煩雑であるという問題がある。
【０００６】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない場合においても、運動モデルと実際の運動の差異を推定し、かかる差異の推定結果に基づいて運動モデルを修正することによって、観測終了後に無誘導の目標の軌道の高精度な予測を実現する追尾装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る追尾装置は、レーダセンサより取得する目標の観測値と所定の運動モデルに基づく追尾処理により当該観測値から求まる平滑値との差、および既知の標準的な初期条件に基づいて、所定の運動方程式を用いて無誘導の目標の初期条件を推定する初期条件推定部と、初期条件推定部が推定した初期条件に基づいて、運動方程式を用いて運動モデルに対する修正量を算出するモデル修正量算出部と、モデル修正量算出部が算出した修正量に基づいて、運動モデルより求まる目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより、レーダセンサによる観測が終了した後の無誘導の目標の軌道を予測する軌道予測部とを備えるものである。
【０００８】
本発明に係る追尾装置は、レーダセンサより取得する目標の観測値と所定の運動モデルに基づく追尾処理により当該観測値から求まる平滑値との差に基づいて、所定の運動方程式を用いて無誘導の目標の実際の運動に対する運動モデルの誤差を推定するモデル誤差推定部と、レーダセンサによる観測中は、モデル誤差推定部が推定したモデル誤差に基づいて、運動モデルにより求まる目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより無誘導の目標の軌道を推定し、レーダセンサによる観測が終了した後は、最終観測時刻において推定されたモデル誤差に基づいて当該最終観測時刻以降のモデル誤差を予測して、当該予測したモデル誤差に基づいて運動モデルにより求まる目標の位置、あるいは位置および速度を修正することにより無誘導の目標の軌道を予測する軌道予測部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る追尾装置によれば、観測値と追尾処理結果の差から推定した無誘導の目標の初期条件と既知の標準的な初期条件の差に基づいて、運動モデルに対する修正量を算出し、かかる修正量を運動モデルに加えることによって、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況において、観測終了後に無誘導の目標の軌道の高精度な予測を実現する追尾装置を得ることができる。
【００１０】
本発明に係る追尾装置によれば、観測値と追尾処理結果の差に基づいて運動モデルの実際の運動に対する誤差を推定し、かかる誤差を運動モデルに加えることによって、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況において、観測終了後に無誘導の目標の軌道の高精度な予測を実現する追尾装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【図４】本発明の実施の形態２における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態２における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態２における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【図７】本発明の実施の形態３における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施の形態３における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【図１０】本発明の実施の形態４における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態４における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【図１３】本発明の実施の形態５における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態５における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態５における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【図１６】従来技術における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の追尾装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示す本発明の実施の形態１の追尾装置は、追尾処理部１、初期条件推定部２、モデル修正量算出部３、および軌道予測部４を備えている。なお、追尾装置をコンピュータで構成する場合、追尾処理部１、初期条件推定部２、モデル修正量算出部３、軌道予測部４の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのＣＰＵがメモリに格納されている当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００１４】
次に、各構成要素の機能について、説明する。
図２は、本発明の実施の形態１における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、実施の形態１における追尾装置によって実現される効果を示した概念図であり、互いに直交するｘ軸とｙ軸、およびｘ−ｙ平面に垂直なｚ軸で表わされる三次元空間における目標物の軌道を示す。以下、図２および図３を適宜参照しながら、各構成要素の機能を説明する。
【００１５】
目標観測装置１０１は、レーダセンサのアンテナ・受信系（図示せず）より入力される受信信号に対して、公知の方法により信号処理を行う。具体的には、目標観測装置１０１は、時刻ｔｋにおいて、信号処理の結果として観測値ｚｋを生成する。そして、目標観測装置１０１は、信号処理の結果である観測値（図３に■で示す）を、追尾処理部１に出力する。
【００１６】
追尾装置において、追尾処理部１は、目標観測装置１０１より観測値を取得する（ステップＳＴ１）。
追尾処理部１には予め、無誘導の目標の運動を仮定した所定の運動モデルが与えられており、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔｋにおける観測値ｚｋに対して、その運動モデルに基づく公知の方法により追尾処理を行う（ステップＳＴ２）。そして、追尾処理部１は、追尾処理の結果として平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋ（図３に●で示す）を生成し、観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを初期条件推定部２に出力する。
なお、電子出願の関係上、アルファベット文字の上に付く「＾」を「（ハット）」と表記する。
【００１７】
初期条件推定部２は、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋ、および既知の標準的な初期条件ｃ０に基づいて、運動方程式を用いて無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を推定する（ステップＳＴ３）。具体的には、観測値ｚｋとして三次元の位置情報が得られ、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋが三次元の位置および速度情報として得られる場合、初期条件推定部２は、無誘導の目標の運動を仮定した運動方程式を満たす関数ｆ（・）を用いて、下式（１）の第５式のように無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を算出する。
【００１８】
2013120148.tif 000003
ここで、上式（１）において、第３式以降の関数ｆ−１（・）は、前記の関数ｆ（・）の逆関数である。
【００１９】
また、上式（１）において、Ｈは平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋから位置成分（第１〜３要素）を取り出すための観測行列、Ｉ３×３は３行３列の単位行列、Ｏ３×３は３行３列の零行列を表わす。
また、上式（１）において、第３式は観測値ｚｋに基づいて算出される所期条件、第４式は平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋに基づいて算出される初期条件、第５式は第３式と第４式で求められた初期条件の差分を標準的な初期条件ｃ０に加算することで算出される推定の初期条件である。
【００２０】
上式（１）においては、無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０として、例えばかかる無誘導の目標の初速度を推定する。なお、上式（１）によって推定する無誘導の目標の初期条件は、初速度に限定されるものではない。かかる初期条件は、例えば無誘導の目標の初期位置であっても良く、前記運動方程式から算出できる要素であれば、位置や速度以外の条件であっても良い。これは、以降の実施の形態においても同様である。
【００２１】
そして、初期条件推定部２は、上式（１）のようにして算出した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を、モデル修正量算出部３に出力する。
【００２２】
モデル修正量算出部３は、初期条件推定部２から入力した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０に基づいて、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉ（図３に矢印で示す）を算出する（ステップＳＴ４）。具体的には、モデル修正量算出部３は、上式（１）によって算出した初期条件ｃ（ハット）０と運動方程式の関数ｆ（・）を用いて、時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、下式（２）のように算出する。
【００２３】
2013120148.tif 000004
【００２４】
上式（２）では、運動モデル修正量Δｙｉとして、三次元の位置成分に対する修正量を算出する。なお、上式（２）で算出する運動モデル修正量Δｙｉは、位置成分に限定されるものではない。観測値ｚｋとして三次元の位置および速度情報が得られる場合などにおいては、三次元の位置、速度成分に対する修正量であっても良い。これは、以降の実施の形態においても同様である。
【００２５】
そして、モデル修正量算出部３は、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、軌道予測部４に出力する。
【００２６】
軌道予測部４は、モデル修正量算出部３より入力された任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを用いて、運動モデルを修正し、無誘導の目標の予測軌道ｙ（ハット）ｉを得る（ステップＳＴ５）。具体的には、下式（３）のように、運動モデルにより求まる目標の軌道ｙｉ（位置、あるいは位置および速度）に運動モデル修正量Δｙｉを加算することにより、予測軌道ｙ（ハット）ｉを算出する。
【００２７】
2013120148.tif 000005
【００２８】
そして、軌道予測部４は、予測軌道ｙ（ハット）ｉを表示装置（図示せず）に出力する。図３では、運動モデルにより求まる軌道ｙｉを実線で示し、予測軌道ｙ（ハット）ｉを破線で示し、実際の運動における軌道を点線で示す。
【００２９】
以上のように、実施の形態１によれば、観測値と追尾処理出力の差に基づいて無誘導の目標の初期条件を推定し、かかる初期条件に基づいて算出した運動モデル修正量を、運動モデルによる位置（あるいは位置および速度）に加算することで、無誘導の目標の軌道を予測している。
この結果、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況においても、図３のように運動モデル修正量によって、運動モデルと実際の運動の差異が縮小されるため、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。
【００３０】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図４に示す本発明の実施の形態２の追尾装置は、上記実施の形態１における追尾装置の構成要素に加えて、極大条件推定部５を備えている。なお、図４において図１と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００３１】
次に、各構成要素の機能について、説明する。
図５は、本発明の実施の形態２における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。また、図６は、実施の形態２における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。以下、図５および図６を適宜参照しながら、各構成要素の機能を説明する。
【００３２】
目標観測装置１０１は、上記実施の形態１における目標観測装置１０１と同一の機能を有し、時刻ｔｋにおいて、信号処理の結果として観測値ｚｋを生成し、追尾処理部１に出力する。
【００３３】
追尾装置において、追尾処理部１は、目標観測装置１０１より観測値を取得する（ステップＳＴ１）。実施の形態２における追尾処理部１は、実施の形態１における追尾処理部１と同一の機能を有し、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔｋにおける観測値ｚｋに対する追尾処理の結果として、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを生成する（ステップＳＴ２）。
そして、追尾処理部１は、観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを、初期条件推定部２および極大条件推定部５に出力する。
【００３４】
初期条件推定部２は、実施の形態１における初期条件推定部２と同一の機能を有し、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋおよび既知の標準的な初期条件ｃ０に基づいて、上式（１）のように無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を算出する。そして、初期条件推定部２は、上式（１）のようにして算出した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を、モデル修正量算出部３に出力する（ステップＳＴ３）。
【００３５】
極大条件推定部５は、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋおよび既知の標準的な極大条件ｃｐに基づいて、運動方程式を用いて無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを推定する（ステップＳＴ１０）。具体的には、極大条件推定部５は、観測値ｚとして三次元の位置情報が得られ、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋが三次元の位置および速度情報として得られる場合、無誘導の目標の運動を仮定した運動方程式を満たす関数ｇ（・）を用いて、下式（４）の第５式のように無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを算出する。
【００３６】
2013120148.tif 000006
ここで、上式（４）において、第３式以降の関数ｇ−１（・）は、前記の関数ｇ（・）の逆関数である。
【００３７】
上式（４）においては、無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐとして、例えばかかる無誘導の目標の最高の高度（図６におけるｚ軸方向の極大値）を推定する。なお、上式（４）によって推定する無誘導の目標の極大条件は、最高の高度に限定されるものではない。かかる極大条件は、前記運動方程式から算出できる要素であれば、最高の高度以外の条件であっても良い。これは、以降の実施の形態においても同様である。
【００３８】
そして、極大条件推定部５は、上式（４）のようにして算出した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを、モデル修正量算出部３に出力する。
【００３９】
モデル修正量算出部３は、初期条件推定部２から入力した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０、および極大条件推定部５から入力した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐに基づいて、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを算出する（ステップＳＴ４）。具体的には、モデル修正量算出部３は、上式（１）および（４）によって算出した初期条件ｃ（ハット）０と関数ｆ（・）、ｇ（・）を用いて、時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、下式（５）のように算出する。
【００４０】
2013120148.tif 000007
【００４１】
ここで、上式（５）において、ｆ（・）ｘ、ｆ（・）ｙ、ｇ（・）ｚは、それぞれ関数ｆ（・）およびｇ（・）による関数値のｘ、ｙ、ｚ成分である。これらｘ、ｙ、ｚ成分は、図６におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向の成分に相当する。
【００４２】
そして、モデル修正量算出部３は、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、軌道予測部４に出力する。
【００４３】
軌道予測部４は、実施の形態１における軌道予測部４と同一の機能を有し、モデル修正量算出部３より入力された任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、上式（３）のように、運動モデルにより求まる目標の軌道ｙｉ（位置、あるいは位置および速度）に加算することにより、予測軌道ｙ（ハット）ｉを算出する（ステップＳＴ５）。
そして、軌道予測部４は、予測軌道ｙ（ハット）ｉを表示装置（図示せず）に出力する。
【００４４】
以上のように、実施の形態２によれば、観測値と追尾処理出力の差に基づいて無誘導の目標の初期条件に加えて極大条件を推定し、かかる初期条件と極大条件に基づいて算出した運動モデル修正量を、運動モデルによる位置（あるいは位置および速度）に加算することで、無誘導の目標の軌道を予測している。
この結果、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況においても、図６のように運動モデル修正量によって、運動モデルと実際の運動の差異が縮小されるため、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。
【００４５】
実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図７に示す本発明の実施の形態３の追尾装置は、上記実施の形態２における追尾装置の構成要素に加えて、標準軌道算出部６を備えている。なお、図７において図１，図４と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００４６】
次に、各構成要素の機能について、説明する。
図８は、本発明の実施の形態３における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。また、図９は、実施の形態３における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。以下、図８および図９を適宜参照しながら、各構成要素の機能を説明する。
【００４７】
追尾装置において、標準軌道算出部６は、既知の標準的な条件に基づき、運動方程式を用いて無誘導の目標の標準軌道データｙ（ｓ）ｉを生成する（ステップＳＴ２０）。この標準軌道データを図９に実線で示す。
そして、標準軌道算出部６は、生成した標準軌道データｙ（ｓ）ｉを初期条件推定部２、極大条件推定部５、軌道予測部４に出力する。
【００４８】
目標観測装置１０１は、上記実施の形態１あるいは実施の形態２における目標観測装置１０１と同一の機能を有し、時刻ｔｋにおいて、信号処理の結果として観測値ｚｋを生成し、追尾処理部１に出力する。
【００４９】
追尾装置において、追尾処理部１は、目標観測装置１０１より観測値を取得する（ステップＳＴ１）。実施の形態３における追尾処理部１は、上記実施の形態１あるいは実施の形態２における追尾処理部１と同一の機能を有し、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔｋにおける観測値ｚｋに対する追尾処理の結果として、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを生成する（ステップＳＴ２）。
そして、追尾処理部１は、観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを、初期条件推定部２および極大条件推定部５に出力する。
【００５０】
初期条件推定部２は、上記実施の形態１あるいは実施の形態２における初期条件推定部２と同様の処理を行い、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと、標準軌道算出部６から入力された時刻ｔｋにおける標準軌道データｙ（ｓ）ｋおよび既知の標準的な初期条件ｃ０に基づいて、下式（６）の第５式のように無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を算出する（ステップＳＴ３）。
【００５１】
2013120148.tif 000008
【００５２】
そして、初期条件推定部２は、上式（６）のようにして算出した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を、モデル修正量算出部３に出力する。
【００５３】
極大条件推定部５は、上記実施の形態２における極大条件推定部５と同様の処理を行い、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと、標準軌道算出部６から入力された時刻ｔｋにおける標準軌道データｙ（ｓ）ｋおよび既知の標準的な極大条件ｃｐに基づいて、下式（７）の第５式のように無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを算出する（ステップＳＴ１０）。
【００５４】
2013120148.tif 000009
【００５５】
そして、極大条件推定部５は、上式（７）のようにして算出した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを、モデル修正量算出部３に出力する。
【００５６】
モデル修正量算出部３は、上記実施の形態２におけるモデル修正量算出部３と同一の機能を有し、初期条件推定部２から入力した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０、および極大条件推定部５から入力した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐに基づいて、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、上式（５）のように算出する（ステップＳＴ４）。
そして、モデル修正量算出部３は、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、軌道予測部４に出力する。
【００５７】
軌道予測部４は、上記実施の形態１あるいは実施の形態２における軌道予測部４と同様の処理を行い、モデル修正量算出部３より入力された任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、下式（８）のように、標準軌道データの位置（あるいは位置および速度）に加算することにより、予測軌道ｙ（ハット）ｉを算出する（ステップＳＴ５）。
【００５８】
2013120148.tif 000010
【００５９】
そして、軌道予測部４は、予測軌道ｙ（ハット）ｉを表示装置（図示せず）に出力する。
【００６０】
以上のように、実施の形態３によれば、観測値と標準軌道データの差に基づいて無誘導の目標の初期条件に加えて極大条件を推定し、かかる初期条件と極大条件に基づいて算出した運動モデル修正量を、標準軌道データの位置（あるいは位置および速度）に加算することで、無誘導の目標の軌道を予測している。
この結果、標準軌道データと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況においても、図９のように運動モデル修正量によって、標準軌道データと実際の運動の差異が縮小されるため、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。
【００６１】
なお、実施の形態３では、上記実施の形態１の追尾装置に対して標準軌道算出部６を追加した構成としたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態２の追尾装置に対して標準軌道算出部６を追加する構成にしてもよい。
【００６２】
実施の形態４．
図１０は、本発明の実施の形態４における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図１０に示す本発明の実施の形態４の追尾装置は、追尾処理部１、モデル誤差推定部７、および軌道予測部４ａを備えている。なお、図１０において図１〜図７と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００６３】
次に、各構成要素の機能について、説明する。
図１１は、本発明の実施の形態４における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。また、図１２は、実施の形態４における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。以下、図１１および図１２を適宜参照しながら、各構成要素の機能を説明する。
【００６４】
目標観測装置１０１は、上記実施の形態１〜３における目標観測装置１０１と同一の機能を有し、時刻ｔｋにおいて、信号処理の結果として観測値ｚｋを生成し、追尾処理部１に出力する。
【００６５】
追尾装置において、追尾処理部１は、目標観測装置１０１より観測値を取得する（ステップＳＴ１）。実施の形態４における追尾処理部１は、上記実施の形態１〜３における追尾処理部１と同一の機能を有し、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔｋにおける観測値ｚｋに対する追尾処理の結果として、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを生成する（ステップＳＴ２）。
そして、追尾処理部１は、観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋをモデル誤差推定部７に出力する。
【００６６】
モデル誤差推定部７は、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋに基づいて、運動方程式を用いてモデル誤差ｒ（ハット）ｋ（図１２に実線矢印で示す）を推定する（ステップＳＴ３０）。具体的には、初期条件推定部２は、観測値ｚｋとして三次元の位置情報が得られ、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋが三次元の位置および速度情報として得られる場合、無誘導の目標の運動を仮定した運動方程式を満たす関数Ｆ（・）およびＧ（・）を用いて、下式（９）のようにモデル誤差ｒ（ハット）ｋを算出する。
【００６７】
2013120148.tif 000011
ここで、上式（９）において、第２式の関数Ｇ−１（・）は、前記の関数Ｇ（・）の逆関数、である。
【００６８】
そして、モデル誤差推定部７は、時刻ｔｋにおけるモデル誤差ｒ（ハット）ｋを、軌道予測部４ａに出力する。
【００６９】
軌道予測部４ａは、目標観測装置１０１による観測が行われている間、上記実施の形態１〜３における軌道予測部４と同様の処理を行い、モデル誤差推定部７より入力された任意の時刻ｔｋにおけるモデル誤差ｒ（ハット）ｋを、下式（１０）のように、運動モデルにより求まる目標の軌道ｙ（ｓ）ｋ（位置、あるいは位置および速度）に加算することにより、推定軌道ｙ（ハット）ｋを算出する（ステップＳＴ３１）。
【００７０】
2013120148.tif 000012
【００７１】
なお、図１２では、運動モデルにより求まる軌道ｙ（ｓ）ｋを実線で示し、推定軌道ｙ（ハット）ｋを一点鎖線で示し、実際の運動における軌道を点線で示す。
【００７２】
次に、軌道予測部４ａは、目標観測装置１０１による観測が終了した後、最終観測時刻ｔｅにおけるモデル誤差ｒ（ハット）ｅに基づき、時刻ｔｅ＋１以降のモデル誤差ｒ（ハット）ｅ＋１（図１２に点線矢印で示す）を予測する。具体的には、軌道予測部４ａは、時刻ｔｊ−１におけるモデル誤差ｒ（ハット）ｊ−１と関数Ｇ−１（・）を用い、下式（１１）のように予測モデル誤差ｒ（ハット）ｊを算出する（ステップＳＴ３２）。
【００７３】
2013120148.tif 000013
【００７４】
さらに、軌道予測部４ａは、目標観測装置１０１による観測が終了した後、ステップＳＴ３１と同様の処理を行い、上式（１１）によって予測した時刻ｔｊにおけるモデル誤差ｒ（ハット）ｊを、上式（１０）のように、運動モデルにより求まる目標の軌道ｙ（ｓ）ｊ（位置、あるいは位置および速度）に加算することにより、予測軌道ｙ（ハット）ｊを算出する（ステップＳＴ３３）。
【００７５】
そして、軌道予測部４ａは、予測軌道ｙ（ハット）ｊを表示装置（図示せず）に出力する。なお、図１２では予測軌道ｙ（ハット）ｊを破線で示す。
【００７６】
以上のように、実施の形態４によれば、観測値と追尾処理出力の差に基づいて運動モデルの実際の運動に対するモデル誤差を推定し、かかるモデル誤差を、運動モデルによる位置（あるいは位置および速度）に加算することで、無誘導の目標の軌道を推定している。
また、目標観測装置による観測が終了した後では、最終観測時刻におけるモデル誤差に基づいて、観測終了後のモデル誤差を予測することで、無誘導の目標の軌道を予測している。
この結果、運動モデルと無誘導の目標の実際の運動が一致しない状況においても、図１２のようにモデル誤差を運動モデルに対する修正量とすることによって、運動モデルと実際の運動の差異が縮小されるため、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。
【００７７】
実施の形態５．
図１３は、本発明の実施の形態５における追尾装置の構成の一例を示すブロック図である。図１３に示す本発明の実施の形態５の追尾装置は、実施の形態２における追尾装置の構成要素に加えて、方向推定部８と方向変換部９を備えている。なお、図１３において、図１〜図１０と同一または相当の部分については同一の符号を付す。
【００７８】
次に、各構成要素の機能について、説明する。
図１４は、本発明の実施の形態５における追尾装置の追尾処理の流れを示すフローチャートである。また、図１５は、実施の形態５における追尾装置によって実現される効果を示した概念図である。
【００７９】
目標観測装置１０１は、実施の形態１〜４における目標観測装置１０１と同一の機能を有し、時刻ｔｋにおいて、信号処理の結果として観測値ｚｋを生成し、追尾処理部１および方向推定部８に出力する。
【００８０】
追尾装置において、追尾処理部１および方向推定部８は、目標観測装置１０１より観測値を取得する（ステップＳＴ１）。
実施の形態５における追尾処理部１は、上記実施の形態１〜４における追尾処理部１と同一の機能を有し、目標観測装置１０１より入力した時刻ｔｋにおける観測値ｚｋに対する追尾処理の結果として、平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを生成する（ステップＳＴ２）。
そして、追尾処理部１は、観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋを初期条件推定部２と極大条件推定部５に出力する。
【００８１】
初期条件推定部２は、上記実施の形態１〜３における初期条件推定部２と同様の処理を行い、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋおよび既知の標準的な初期条件ｃ０に基づいて、上式（１）のように無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を算出する（ステップＳＴ３）。
そして、初期条件推定部２は、算出した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０を、モデル修正量算出部３に出力する（ステップＳＴ３）。
【００８２】
極大条件推定部５は、上記実施の形態２あるいは実施の形態３における極大条件推定部５と同様の処理を行い、追尾処理部１から入力された時刻ｔｋにおける観測値ｚｋと平滑値ｘ（ハット）ｋ｜ｋおよび既知の標準的な極大条件ｃｐに基づいて、運動方程式を用いて無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを、上式（４）のように算出する（ステップＳＴ１０）。
そして、極大条件推定部５は、算出した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐを、モデル修正量算出部３に出力する。
【００８３】
モデル修正量算出部３は、上記実施の形態２あるいは実施の形態３におけるモデル修正量算出部３と同一の機能を有し、初期条件推定部２から入力した無誘導の目標の初期条件ｃ（ハット）０、および極大条件推定部５から入力した無誘導の目標の極大条件ｃ（ハット）ｐに基づいて、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、上式（５）のように算出する（ステップＳＴ４）。
そして、モデル修正量算出部３は、任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、軌道予測部４に出力する。
【００８４】
軌道予測部４は、上記実施の形態１〜３における軌道予測部４と同一の機能を有し、モデル修正量算出部３より入力された任意の時刻ｔｉにおける運動モデル修正量Δｙｉを、上式（３）のように、運動モデルによる目標の位置（あるいは位置および速度）に加算することにより、予測軌道ｙ（ハット）ｉを算出する（ステップＳＴ５）。
そして、軌道予測部４は、予測軌道ｙ（ハット）ｉを方向変換部９に出力する。
【００８５】
方向推定部８は、目標観測装置１０１から入力した観測値ｚｉ（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）（Ｎは観測値の数）に基づき、無誘導の目標の進行方向θ（バー）を推定する（ステップＳＴ４０）。具体的には、方向推定部８は、下式（１２）のように既知の標準的な初期条件における位置（ｃｘ，０，ｃｙ，０，ｃｚ，０）に対する観測値ｚｉの方向θｉを算出したうえで、θｉに対する適切な統計量として、進行方向θ（バー）を推定する。
なお、電子出願の関係上、アルファベット文字の上に付く「−」を「（バー）」と表記する。
【００８６】
2013120148.tif 000014
ここで、上式（１２）において、Ｓ（・）は統計量を算出する処理を意味する。
【００８７】
そして、方向推定部８は、上式（１２）によって推定した無誘導の目標の進行方向θ（バー）を、方向変換部９に出力する。
【００８８】
方向変換部９は、方向推定部８より入力した無誘導の目標の進行方向θ（バー）の方向へ、軌道予測部４より入力した予測軌道の方向を変換して、変換後予測軌道を推定する（ステップＳＴ４１）。具体的には、方向変換部９は、下式（１３）のように予測軌道の方向θ（ハット）を求めたうえで、方向推定部８より入力した無誘導の目標の進行方向θ（バー）と予測軌道の方向θ（ハット）の差だけ方向を変換し、変換後予測軌道ｙ（チルダ）ｊを算出する。
なお、電子出願の関係上、アルファベット文字の上に付く「〜」を「（チルダ）」と表記する。
【００８９】
2013120148.tif 000015
ここで、上式（１３）におけるＤ（・）は、括弧内に入力された角度の分だけ方向変換を行うことを意味する。
【００９０】
そして、方向変換部９は、変換後予測軌道ｙ（チルダ）ｊを、表示装置（図示せず）に出力する。図１５では、予測軌道ｙ（ハット）ｉの方向を破線で示し、変換後予測軌道ｙ（チルダ）ｉを一点鎖線で示し、実際の運動における目標の真の方向を点線で示す。
【００９１】
以上のように、実施の形態５によれば、実施の形態２の処理で得られた予測軌道の方向を、観測値から推定した進行方向へ変換することによって、観測終了後の無誘導の目標の軌道を予測している。
この結果、レーダセンサの観測誤差の影響によって観測値にばらつきを生じていても、無誘導の目標の進行方向を推定して、その方向へ予測軌道を変換することで、図１５のように予測軌道の方向の精度が向上するため、観測終了後に無誘導の目標の軌道を高精度に予測することが可能となる。
【００９２】
なお、実施の形態５では、上記実施の形態２の追尾装置に対して方向推定部８および方向変換部９を追加した構成としたが、これに限定されるものではなく、上記実施の形態１，３，４の追尾装置に対して方向推定部８および方向変換部９を追加する構成にしてもよい。
【００９３】
上記以外にも、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９４】
１  追尾処理部、２  初期条件推定部、３  モデル修正量算出部、４，４ａ  軌道予測部、５  極大条件推定部、６  標準軌道算出部、７  モデル誤差推定部、８  方向推定部、９  方向変換部、１０１  目標観測装置、２０１−１〜２０１−ｎ  追尾処理部、３０１  信頼度算出部、４０１  軌道予測部。
【図１】
2013120148.tif 000016
【図２】
2013120148.tif 000017
【図３】
2013120148.tif 000018
【図４】
2013120148.tif 000019
【図５】
2013120148.tif 000020
【図６】
2013120148.tif 000021
【図７】
2013120148.tif 000022
【図８】
2013120148.tif 000023
【図９】
2013120148.tif 000024
【図１０】
2013120148.tif 000025
【図１１】
2013120148.tif 000026
【図１２】
2013120148.tif 000027
【図１３】
2013120148.tif 000028
【図１４】
2013120148.tif 000029
【図１５】
2013120148.tif 000030
【図１６】
2013120148.tif 000031