JP2001228245A - 目標追尾装置および目標追尾方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゲートの大きさを考慮していないため、航跡
信頼度が正確に計算されない可能性があった。 【解決手段】 追尾処理手段２が、予測ベクトルから所
定の範囲内に各観測ベクトルがあるか否かを判定し、所
定の範囲内に存在するすべての、または複数の観測ベク
トルおよび予測ベクトルから目標の位置を推定する。ま
た、航跡信頼度計算手段４はその所定の範囲の大きさに
対応した航跡信頼度を観測情報から計算し、航跡信頼度
判定手段５は、その航跡信頼度に基づいて計算した航跡
累積信頼度の値に応じて目標が消滅したか否かを判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、観測手段により
得られた観測情報に基づいて目標の追尾処理を実行する
目標追尾装置および目標追尾方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は例えば特開平７−２０２３９号
公報に記載の従来の目標追尾装置の構成を表すブロック
図である。図１２において、１はレーダシステムなどの
センサや信号処理回路を有し、極座標（すなわち、距
離、仰角および方位角）で得られる観測値を北基準直交
座標に座標変換して観測ベクトルを計算し、目標信号と
不要信号との比であるＳ／Ｎ比、目標が探知される確率
である探知確率、不要信号を目標信号と誤る確率である
誤警報確率および不要信号発生頻度を計算し、さらに、
極座標（すなわち、距離、仰角および方位角）で得られ
る観測雑音ベクトルの共分散行列を計算する観測手段で
ある。

【０００３】１０１は観測手段１により探知された目標
を追尾するために、後述の予測処理、平滑処理およびゲ
ート処理を実行するα−βフィルタによる追尾処理手段
である。なお、α−βフィルタとは、カルマンフィルタ
においてサンプリング間隔を一定として、また、フィル
タゲインを一定として、座標系の１軸のみのデータを他
の軸の情報を無視して処理するフィルタである。

【０００４】３は追尾中の目標の位置などを表示する表
示手段であり、１０２は追尾している目標の航跡信頼度
を計算する航跡信頼度計算手段であり、１０３は航跡信
頼度に基づいて目標が消滅したか否かを判定する航跡信
頼度判定手段である。

【０００５】ここで、観測手段１に係わる座標系につい
て説明する。図１３は観測手段１に係わる座標系を説明
する図である。

【０００６】図において、Ｏはセンサの位置であり、Ｔ
は追尾目標の位置であり、Ｒは追尾目標の位置Ｔとセン
サの位置Ｏとの間の距離であり、Ｅはセンサの位置Ｏと
追尾目標の位置Ｔとを結ぶ線分ＯＴがＸＹ平面となす仰
角であり、Ｂはセンサの位置Ｏと追尾目標の位置Ｔとを
結ぶ線分ＯＴのＸＹ平面への正射影ベクトルがＸ軸とな
す方位角である。さらに、［Ｒ，Ｅ，Ｂ］は極座標を表
し、［Ｘ，Ｙ，Ｚ］は北基準直交座標を表す。以下、特
に断わらない場合、「座標」というときは、北基準直交
座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］を表すこととする。

【０００７】次に動作について説明する。観測手段１
は、センサから極座標（すなわち、距離、仰角および方
位角）で得られる観測値を北基準直交座標に座標変換し
て観測ベクトルを計算する。さらに観測手段１は、目標
信号と不要信号との電力比を表すＳ／Ｎ比、目標が探知
される確率である探知確率、不要信号を目標信号と誤る
確率である誤警報確率、不要信号発生頻度、および、極
座標で得られる観測雑音ベクトルの誤差共分散行列を計
算する。

【０００８】次に、α−βフィルタによる追尾処理手段
１０１は、α−βフィルタにより予測処理、ゲート判定
および平滑処理を実行する。図１４はα−βフィルタに
よる追尾処理手段１０１における追尾処理を説明する図
である。なお、図１４において、平滑値、予測値および
観測値は平滑ベクトル、予測ベクトルおよび観測ベクト
ルをそれぞれ表すものとし、特に断りのない場合、平滑
値、予測値および観測値は平滑ベクトル、予測ベクトル
および観測ベクトルをそれぞれ表すものとする。

【０００９】追尾処理では、図１４に示すように、１サ
ンプリング前の平滑値から１サンプリング時間だけ外挿
して現時刻の予測値が計算される。そして、現時刻の予
測値を中心に、目標存在が期待される範囲であるゲート
を考える。次にゲート内に存在する目標信号および不要
信号を含む観測値のうち、ゲートの中心である予測値に
最も近い観測値１を目標信号と推定する。さらにその観
測値１および予測値から現時刻の平滑値が計算される。
以下、この処理を目標が消滅したと判定されるまで繰り
返し実行する。

【００１０】次に予測処理、ゲート処理および平滑処理
の詳細について説明する。α−βフィルタによる予測処
理は、式（１）に従って、目標の推定位置および速度を
表す平滑ベクトルから予測ベクトルを計算することによ
り行なわれる。すなわち、１サンプリング前に得られた
平滑ベクトルから目標の位置を１サンプリング分だけ外
挿して、現時刻の予測ベクトルが計算される。 ｘ _k（−）＝Φ_k-1 ｘ _k-1（＋） （１） ただし、ｘ _k（−）は予測ベクトル、Φ_kは状態遷移行
列、ｘ _k（＋）は平滑ベクトルとする。

【００１１】ここで、予測ベクトルは式（２）で表さ
れ、平滑ベクトルは式（３）で表され、状態遷移行列Φ
_k は式（４）で表される。 ｘ _k（−）＝［ｘ_k（−）ｙ_k（−）ｚ_k（−）ｄｘ_k（−）ｄｙ_k（−）ｄｚ_k（ −）］ （２） ただし、ｘ_k（−）は予測位置のｘ成分、ｄｘ_k（−）は
予測速度のｘ成分、ｙ_k（−）は予測位置のｙ成分、ｄ
ｙ_k（−）は予測速度のｙ成分、ｚ_k（−）は予測位置の
ｚ成分、ｄｚ_k（−）は予測速度のｚ成分とする。

【００１２】 ｘ _k（＋）＝［ｘ_k（＋）ｙ_k（＋）ｚ_k（＋）ｄｘ_k（＋）ｄｙ_k（＋）ｄｚ_k（ ＋）］ （３） ただし、ｘ_k（＋）は平滑位置のｘ成分、ｄｘ_k（＋）は
平滑速度のｘ成分、ｙ_k（＋）は平滑位置のｙ成分、ｄ
ｙ_k（＋）は平滑速度のｙ成分、ｚ_k（＋）は平滑位置の
ｚ成分、ｄｚ_k（＋）は平滑速度のｚ成分とする。

【００１３】

【数１】

【００１４】次にゲート処理について説明する。ゲート
処理では、現時刻の予測ベクトルを中心として目標存在
が期待される範囲をゲートとして考え、そのゲート内に
存在する観測ベクトルから目標信号と推定される１つの
観測ベクトルが選択される。すなわち、予測値と観測値
との残差が所定のしきい値以下の場合に観測値がゲート
内であると判定され、残差が最小である観測ベクトルが
目標信号として選択される。このときのしきい値、すな
わちゲートサイズには、予め決められた固定値が使用さ
れる。

【００１５】そしてα−βフィルタによる平滑処理は、
式（５）に従って予測ベクトルおよび目標信号とされた
観測ベクトルに基づいて平滑ベクトルを計算することに
より行われる。すなわち、その観測ベクトルと予測ベク
トルの位置成分との残差に対してゲイン行列Ｋ_k で重み
付けをしたベクトルを予測ベクトルに加算して平滑ベク
トルが計算される。 ｘ _k（＋）＝ｘ _k（−）＋Ｋ_k（ｚ _k−Ｈｘ _k（−）） （５） ただし、Ｋ_kはゲイン行列、Ｈは観測行列、ｚ _kは観測ベ
クトルとする。

【００１６】ここで、観測ベクトルは式（６）で表さ
れ、観測行列Ｈは式（７）で表される。 ｚ _k＝［ｘ_k,0 ｙ_k,0 ｚ_k,0］ （６） ただし、ｘ_k,0は観測位置のｘ成分、ｙ_k,0は観測位置の
ｙ成分ｚ_k,0は観測位置のｚ成分とする。

【００１７】 Ｈ＝［Ｉ Ｏ］ （７） なお、観測行列Ｈは、予測ベクトルや平滑ベクトルの位
置成分を抽出する働きをする。

【００１８】また、式（５）におけるゲイン行列Ｋ_k と
しては、ゲート内に観測ベクトルが存在する場合には式
（８）に示すものを使用し、ゲート内に観測ベクトルが
存在しない場合には式（９）に示すものを使用する。な
お、式（８）における定数ａ，ｂの値は、目標真位置に
対する観測の曖昧さや目標運動の曖昧さを考慮して例え
ば式（１０）を解いて設定する。

【数２】

【００１９】

【数３】

【００２０】

【数４】

【００２１】このようにして、予測処理、ゲート処理お
よび平滑処理が実行される。そして、α−βフィルタに
よる追尾処理手段１０１は、ゲート処理において、観測
値がゲート内に存在しなかった回数、つまりメモリトラ
ックになる回数を航跡信頼度判定手段１０３に供給す
る。メモリトラックとは、式（５）に示す平滑処理にお
けるゲイン行列Ｋ_k を式（９）に示すように零行列とし
て、平滑ベクトルとして予測ベクトルを使用することを
いう。

【００２２】一方、航跡信頼度計算手段１０２は、観測
手段１により得られた目標の探知確率Ｐ_D に基づいて式
（１１）に従って航跡信頼度λ_k を計算する。 λ_k＝１−Ｐ_D （１１） ただし、λ_kは航跡信頼度、Ｐ_Dは目標の探知確率とす
る。

【００２３】次に航跡信頼度判定手段１０３は、航跡信
頼度計算手段１０２より計算された航跡信頼度λ_k に基
づいて式（１２）の左辺に示す航跡信頼度の累積（メモ
リトラック期間のすべての航跡信頼度の積）を計算す
る。特に断りのない場合、この航跡信頼度の累積を航跡
累積信頼度と呼ぶ。

【数５】

【００２４】そして、航跡信頼度判定手段１０３は、式
（１２）に示す条件を満足しない場合、すなわち航跡累
積信頼度が所定のしきい値ＴＨ０以上である場合、目標
が消滅したと判定し、その目標についての追尾処理を終
了する旨の制御信号をα−βフィルタによる追尾処理手
段１０１に供給し、そうでない場合には、その目標につ
いての追尾処理を継続する旨の制御信号を供給する。

【００２５】そして、α−βフィルタによる追尾処理手
段１０１は、航跡信頼度判定手段１０３から追尾処理を
継続する旨の制御信号を供給されると、式（５）に従っ
て計算した平滑ベクトルを表示手段３へ供給し、その平
滑ベクトルを目標の位置として表示手段３に表示させ
る。一方、追尾処理を終了する旨の制御信号を供給され
ると、α−βフィルタによる追尾処理手段１０１は追尾
処理を終了する。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】従来の目標追尾装置お
よび目標追尾方法は以上のように構成されているので、
式（１１）のように航跡信頼度を計算する際に上述のゲ
ートの大きさを考慮していないため、航跡信頼度が正確
に計算されない可能性があるなどの課題があった。

【００２７】ゲートが大きい場合には観測値が得られる
可能性が高くなるのでメモリトラックになりにくくな
り、逆にゲートが小さい場合にはメモリトラックになり
易くなることから、本来、航跡信頼度はゲートの大きさ
に依存するものである。

【００２８】また、式（１２）に示すように航跡累積信
頼度が所定のしきい値ＴＨ０より小さいか否かを目標消
滅の判定条件としているので、探知確率Ｐ_D が一定であ
る場合、消滅判定されるまでのメモリトラックの回数Ｎ
が一意に決定されてしまい、目標消滅の判定が正確に実
行されない可能性があるという課題があった。

【００２９】すなわち、目標の探知確率が小さい場合に
はゲート内に目標信号が得られにくくなるのでメモリト
ラックになり易くなり、逆に目標の探知確率が大きい場
合にはメモリトラックになりにくくなるので、不要信号
が存在せずゲート内に目標信号のみが存在する自由空間
の場合にはよいが、目標以外からの信号がゲート内に存
在する不要信号環境の場合には、目標の探知確率が正確
に反映されず目標消滅の判定が正確に実行されない可能
性がある。さらに目標消滅の判定が正確でない場合、本
来消滅している目標が継続して追尾されて誤航跡が増
え、表示手段３に表示された本来の目標航跡をオペレー
タが確認することが困難になる可能性がある。

【００３０】さらに、従来の目標追尾装置および目標追
尾方法は以上のように構成されているので、クロスレン
ジ方向における観測雑音のばらつきが大きい場合、目標
の真の速度ベクトルが正確に得られなくなるため、追尾
の継続が困難になる可能性があるなどの課題があった。

【００３１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、予測ベクトルから所定の範囲内に
各観測ベクトルがあるか否かを判定し、所定の範囲内に
存在するすべての、または複数の観測ベクトルおよび予
測ベクトルから目標の位置を推定し、その所定の範囲の
大きさに対応した航跡信頼度を観測情報から計算し、そ
の航跡信頼度に基づいて追尾中の目標が消滅したか否か
を判定するようにして、航跡信頼度を正確に計算し、不
要信号環境においても安定して目標消滅の判定を正確に
実行することができる目標追尾装置および目標追尾方法
を得ることを目的とする。

【００３２】また、クロスレンジ方向における観測雑音
のばらつきが大きい場合には所定期間だけ目標の速度ベ
クトルを固定するようにして、正確に追尾を継続するこ
とができる目標追尾装置および目標追尾方法を得ること
を目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る目標追尾
装置は、観測情報並びに前回推定された目標の位置およ
び速度ベクトルから各追尾中の目標について予測ベクト
ルを計算する予測情報計算手段と、観測情報に基づく現
時刻における各観測ベクトルが予測ベクトルから所定の
範囲内にあるか否かを判定する第１の判定手段と、その
所定の範囲内に存在するすべての、または複数の観測ベ
クトルおよび予測ベクトルから目標の位置および速度ベ
クトルを推定する目標推定手段と、その所定の範囲の大
きさに対応した航跡信頼度を観測情報から計算する航跡
信頼度計算手段と、その航跡信頼度に基づいて追尾中の
目標が消滅したか否かを判定する第２の判定手段とを備
えるものである。

【００３４】この発明に係る目標追尾装置は、目標が存
在しないで追尾を行なっている確率である所定の範囲の
大きさに対応した第１の確率と目標が存在してメモリト
ラックを行なっている確率である第２の確率との比を航
跡信頼度として計算するようにしたものである。

【００３５】この発明に係る目標追尾装置は、第２の判
定手段が航跡信頼度に基づいて、目標が消滅したと判定
するか、目標が存在すると判定するか、または判定を保
留するようにしたものである。

【００３６】この発明に係る目標追尾装置は、消滅した
と判定されなかった目標の位置を表示する表示手段を備
えるようにしたものである。

【００３７】この発明に係る目標追尾装置は、観測手段
により得られる観測雑音のクロスレンジ方向のばらつき
の大きさに応じて所定の期間だけ目標の速度ベクトルを
固定して予測ベクトルを計算するようにしたものであ
る。

【００３８】この発明に係る目標追尾装置は、追尾用と
表示用の２種類のしきい値を使用して目標が消滅したか
否かをそれぞれ判定し、表示用のしきい値での判定によ
り消滅したと判定されなかった目標のみについてその位
置を表示手段が表示するようにしたものである。

【００３９】この発明に係る目標追尾装置は、オペレー
タの操作に応じた時刻から目標消滅の判定を第２の判定
手段に実行させる判定開始時刻制御手段を備えるように
したものである。

【００４０】この発明に係る目標追尾方法は、観測情報
並びに前回推定された目標の位置および速度ベクトルか
ら各追尾中の目標について予測ベクトルを計算するステ
ップと、観測情報に基づく現時刻における各観測ベクト
ルが予測ベクトルから所定の範囲内にあるか否かを判定
するステップと、その所定の範囲内に存在するすべて
の、または複数の観測ベクトルおよび予測ベクトルから
目標の位置および速度ベクトルを推定するステップと、
その所定の範囲の大きさに対応した航跡信頼度を観測情
報から計算するステップと、その航跡信頼度に基づいて
追尾中の目標が消滅したか否かを判定するステップとを
備えるものである。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による目
標追尾装置の構成を示すブロック図である。図１におい
て、１はレーダシステムなどのセンサや信号処理回路を
有し、極座標（すなわち、距離、仰角および方位角）で
得られる観測値を北基準直交座標に座標変換して観測ベ
クトルを計算し、目標信号と不要信号との比であるＳ／
Ｎ比、目標が探知される確率である探知確率Ｐ_D 、不要
信号を目標信号と誤る確率である誤警報確率および不要
信号発生頻度βＦＴ_k を計算し、さらに、極座標（すな
わち、距離、仰角および方位角）で得られる観測雑音ベ
クトルの共分散行列Ｂ_k を計算する観測手段である。

【００４２】２は観測手段１により探知された目標を追
尾するためにカルマンフィルタに基づいて予測処理、ゲ
ート処理および後述のＡＮ（All Neighbor）法による平
滑処理を実行する追尾処理手段（予測情報計算手段、第
１の判定手段、目標推定手段）であり、３は追尾中の目
標の位置、すなわち航跡などを表示する表示手段であ
る。

【００４３】４は追尾処理手段２によるゲート処理の結
果に応じて、ゲートサイズに対応した航跡信頼度を観測
情報から計算する航跡信頼度計算手段であり、５はその
航跡信頼度に基づいて追尾中の目標が消滅したか否かを
判定する航跡信頼度判定手段（第２の判定手段）であ
る。

【００４４】ここで、観測手段１に係わる座標系につい
て説明する。図１３において、Ｏはセンサの位置であ
り、Ｔは追尾目標の位置であり、Ｒは追尾目標の位置Ｔ
とセンサの位置Ｏとの間の距離であり、Ｅはセンサの位
置Ｏと追尾目標の位置Ｔとを結ぶ線分ＯＴがＸＹ平面と
なす仰角であり、Ｂはセンサの位置Ｏと追尾目標の位置
Ｔとを結ぶ線分ＯＴのＸＹ平面への正射影ベクトルがＸ
軸となす方位角である。さらに、［Ｒ，Ｅ，Ｂ］は極座
標を表し、［Ｘ，Ｙ，Ｚ］は北基準直交座標を表す。以
下、特に断わらない場合、「座標」というときは、北基
準直交座標［Ｘ，Ｙ，Ｚ］を表すこととする。

【００４５】観測手段１は、センサから極座標（すなわ
ち、距離、仰角および方位角）で得られる観測値を北基
準直交座標に座標変換して観測ベクトルを計算する。さ
らに観測手段１は、目標信号と不要信号との電力比を表
すＳ／Ｎ比、目標が探知される確率である探知確率Ｐ
_D 、不要信号を目標信号と誤る確率である誤警報確率、
不要信号発生頻度βＦＴ_k 、および、極座標で得られる
観測雑音ベクトルの誤差共分散行列Ｂ_k を計算する。

【００４６】次に動作について説明する。図２はこの実
施の形態１による目標追尾装置の動作について説明する
フローチャートである。

【００４７】まずステップＳＴ１において、追尾処理手
段２は予測処理を実行し、現時刻の予測ベクトルおよび
予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）を予測情報として計算す
る。

【００４８】このとき追尾処理手段２は、式（１）と同
様に式（１３）に従って現時刻の予測ベクトルを計算
し、式（１４）に従って１サンプリング前の平滑処理に
より計算された平滑誤差共分散行列Ｐ_k （＋）および１
サンプリング前の状態遷移行列Φ_k-1 から現時刻の予測
誤差共分散行列Ｐ_k （−）を計算する。 ｘ _ｋ（−）＝Φ_k-1 ｘ _k-1（＋） （１３） ただし、ｘ _ｋ（−）は予測ベクトル、Φ_kは状態遷移行
列、ｘ _k（＋）は平滑ベクトルとする。

【００４９】

【数６】

【００５０】なお、式（１４）の右辺第２項は、運動の
位置の曖昧さを決める駆動雑音ベクトルの共分散行列Ｑ
_k を駆動雑音ベクトルの変換行列Γ１_k により変換した
ものであって運動の速度の曖昧さを表すものであり、予
め計算しておく。また、状態遷移行列Φ_k は式（４）に
示すものである。

【００５１】なお、駆動雑音ベクトルおよびその変換行
列は、予め仮定されている目標の運動モデルに基づいて
定められる。目標の運動モデルの一例を式（１５）に示
す。この運動モデルでは、式（１６）に示すように駆動
雑音ベクトルが平均ベクトルおよび共分散行列Ｑ_k に基
づく２変量白色正規分布に従って変動するものと仮定す
る。 ｘ _k＝Φ_k-1 ｘ _k-1＋Γ１_k-1 ｗ _k-1 （１５） ただし、ｘ _kは目標の位置および速度の真値を示すベク
トル、ｗ _k-1は駆動雑音ベクトル

【００５２】 ｗ _k〜Ｎ（ｏ，Ｑ_k） （１６） ただし、ｏは平均ベクトルとする。

【００５３】なお、式（１６）における駆動雑音ベクト
ルの共分散行列Ｑ_k は式（１７）に示すものであり、式
（１５）における駆動雑音ベクトルの変換行列Γ１_k は
式（１８）に示すものである。

【００５４】 Ｑ_k＝ｑＩ，ｑ＝σ_a ²・Ｔ （１７）

【００５５】

【数７】

【００５６】ただし、この運動モデルは一例であり、目
標の運動に応じて他の運動モデルを使用することも勿論
可能である。その場合には、上記の駆動雑音ベクトルの
共分散行列Ｑ_k および駆動雑音ベクトルの変換行列Γ１
_k は、その運動モデルに対応するものに変更する。

【００５７】次にステップＳＴ２において、観測手段１
により得られた現時刻の観測ベクトル、観測雑音ベクト
ルの共分散行列Ｂ_k 、探知確率Ｐ_D 、不要信号発生頻度
βＦＴ_k などの各種観測情報が適宜各部に供給される。

【００５８】そしてステップＳＴ３において、追尾処理
手段２はゲート処理を実行する。このとき追尾処理手段
２はまずオペレータにより設定された（または予め設定
された）ゲート内確率Ｐ_Gkに対応するゲートサイズｄの
ゲートを設定し、現時刻の各観測ベクトルについてゲー
トの内外判定を行なう。

【００５９】目標信号をゲートに含めることができるゲ
ートサイズｄの分布がカイ２乗分布に従うものとする
と、ゲート内確率Ｐ_Gkとゲートサイズｄとの関係は式
（１９）に示すようになるので、予め両者の関係をテー
ブルとして保持し、設定されたゲート内確率Ｐ_Gkに対応
するゲートサイズｄをそのテーブルを参照して決定す
る。ｎ＝３の場合、このテーブルは例えば下記のように
なる。

【数８】

【００６０】

【表１】

【００６１】そして追尾処理手段２は、予測ベクトルか
らゲートサイズの範囲内に各観測ベクトルがあるか否か
を判定し、ゲート内に存在する観測ベクトルを抽出す
る。

【００６２】上記のようにゲートサイズを決定すること
により、式（２０）に示すように、観測ベクトルと予測
ベクトルとの残差の誤差共分散がゲートサイズ以下にな
る。

【数９】

【００６３】ここで、予測観測ベクトルは式（２１）に
示すものであり、予測観測値の誤差共分散行列Ｓ_k は式
（２２）に示すものである。 ｚ _k（−）＝Ｈｘ _k（−） （２１） ただし、Ｈは観測行列とする。

【００６４】

【数１０】

【００６５】なお、観測雑音ベクトルおよびその変換行
列は、予め仮定されている観測モデルに基づいて定めら
れる。観測モデルの一例を式（２３）に示す。この観測
モデルでは、式（２４）に示すように観測雑音ベクトル
が平均ベクトルおよび共分散行列Ｂ_k に基づく２変量白
色正規分布に従って変動するものと仮定する。 ｚ _k＝Ｈｘ _k＋Γ２_k＋ｖ _k （２３） ただし、ｖ _kは観測雑音ベクトルとする。

【００６６】 ｖ _k〜Ｎ（ｏ，Ｂ_k） （２４）

【００６７】なお、式（２４）における観測雑音ベクト
ルの共分散行列Ｂ_k は式（２５）に示すようになり、式
（２３）における観測雑音ベクトルの変換行列Γ２_k は
式（２６）に示すようになる。

【００６８】

【数１１】

【００６９】

【数１２】

【００７０】ただし、この観測モデルは一例であり、他
の観測モデルを使用することも勿論可能である。その場
合には、上記の観測雑音ベクトルの共分散行列Ｂ_k およ
び観測雑音ベクトルの変換行列Γ２_k は、その観測モデ
ルに対応するものに変更する。

【００７１】次にステップＳＴ４において、航跡信頼度
計算手段４はゲートサイズｄに対応するゲート内確率Ｐ
_Gkをパラメータとして観測情報から航跡信頼度θ_k を計
算する。

【００７２】図３は実施の形態１による目標追尾装置に
おいて観測された各観測ベクトルの尤度および信頼度の
一例を示す図である。例えば図３（ａ），（ｂ）に示す
ように、各観測ベクトル（図３では観測ベクトル１，
２）についてゲートの中心である予測ベクトルからの相
対距離およびその相対距離の場合の確率に対応する信頼
度β_k,i および尤度γ_k,i が計算される。航跡信頼度計
算手段４は、式（２７）に従ってメモリトラックの尤度
γ_k,0 を計算し、式（２８）に従って各ゲート内観測ベ
クトルについて尤度γ_k,i を計算した後、式（２９）に
従ってメモリトラックの信頼度β_k,0 を計算する。この
とき、予測観測値の誤差共分散行列Ｓ_k は式（２２）に
従って計算され、ゲート内観測ベクトル、その個数ｍ
_k 、および予測誤差共分散行列Ｐ_k （−）は追尾処理手
段２より供給され、観測情報については観測手段１より
供給される。

【数１３】

【００７３】 γ_k,i＝ｇ（ｚ _k,i；ｚ _k（−），Ｓ_k）Ｐ_D （２８） ただし、γ_k,iは現時刻におけるゲート内観測ベクトル
の尤度（ｉ＞０）、ｚ _k,iは現時刻におけるゲート内の
観測ベクトルとし、ｇ（）は正規分布を表す。

【００７４】

【数１４】

【００７５】そして航跡信頼度計算手段４は、式（３
０）に従って航跡信頼度θ_k を計算する。このとき、目
標の探知確率Ｐ_D は観測手段１より供給される。

【数１５】

【００７６】なお、式（３０）では、目標が存在しない
で追尾を行なっている確率（１−Ｐ _D ・Ｐ_Gk）と、目標
が存在してメモリトラックを行なっている確率、すなわ
ちメモリトラックの信頼度β_k,0 との比が航跡信頼度θ
_k とされている。したがって、ゲートサイズｄに対応す
るゲート内確率Ｐ_Gkが式（３０）に含まれるため、ゲー
トサイズｄを考慮した航跡信頼度θ_k が計算される。

【００７７】次に航跡信頼度判定手段５が、ステップＳ
Ｔ５において、航跡信頼度計算手段４により計算された
航跡信頼度θ_k から航跡累積信頼度（式（３１）、式
（３２）の左辺）を計算し、ステップＳＴ６において、
目標が消滅したか否かを判定し、その判定結果を追尾処
理手段２に供給する。このとき航跡信頼度判定手段５
は、式（３１）を満足する場合には目標が消滅したと判
定し、式（３２）を満足する場合には目標が存在すると
判定し、それ以外の場合（すなわち式（３３）を満足す
る場合）には判定を保留する。

【数１６】

【００７８】式（３１）〜式（３３）における第１種の
誤りの確率Ｐ_eIおよび第２種の誤りの確率Ｐ_eII は、統
計学において、帰無仮説が真であるにも関わらず真でな
いとする誤りをする確率、および帰無仮説が真でないに
も関わらず真であるとする誤りをする確率をそれぞれ表
している。この場合の帰無仮説は「目標が実際に存在し
ない」ことである。またその対立仮説は「目標が実際に
存在する」ことである。下記の表は、第１種の誤りの確
率Ｐ_eIおよび第２種の誤りの確率Ｐ_eII と帰無仮説およ
び対立仮説との関係を示している。

【００７９】

【表２】

【００８０】なお、式（３１）〜式（３３）における第
１種の誤りの確率Ｐ_eIおよび第２種の誤りの確率Ｐ_eII
は、判定の厳しさに応じてオペレータが事前に決めてお
く。例えばＰ_eI＝Ｐ_eII ＝０．２と設定すると、式（３
１）〜式（３３）の２つのしきい値Ｐ_eII ／（１−
Ｐ_eI），（１−Ｐ_eII ）／Ｐ_eIは０．２５と４．０にな
る。

【００８１】そして目標が消滅した場合、ステップＳＴ
７においてその目標についての追尾処理を終了し、それ
以外の場合、その目標についての追尾処理を継続し、ス
テップＳＴ８に進む。

【００８２】ステップＳＴ８において、追尾処理手段２
は、目標が存在する旨または判定保留の判定結果を供給
されると、その目標についての平滑ベクトルおよび平滑
誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を平滑情報として計算する。

【００８３】このとき追尾処理手段２はまず式（３４）
に従って予測ベクトルおよびゲート内観測ベクトルに基
づいて平滑ベクトルを計算する。 ｘ _k（＋）＝ｘ _k（−）＋Ｋ_k ｖ _k （３４） ただし、ｘ _k（＋）は平滑ベクトル、Ｋ_kはゲイン行列、
ｖ _kは信頼度で重みづけした残差の総和とする。

【００８４】ここで、信頼度で重み付けした残差の総和
は式（３５）および式（３６）に従って計算され、ゲイ
ン行列Ｋ_k は式（３７）に従って計算される。

【数１７】

【００８５】 ｖ _k,i＝ｚ _k,i−Ｈｘ _k（−） （ｉ＝１，・・・，ｍ_k） （３６） ただし、ｚ _k,iは現時刻におけるゲート内の各観測ベク
トルとする。

【００８６】

【数１８】

【００８７】なお、各ゲート内観測ベクトルの信頼度β
_k,i は式（２９）に従って計算される。このとき各ゲー
ト内観測ベクトルの尤度γ_k,i は航跡信頼度計算手段４
より供給される。

【００８８】そして追尾処理手段２は式（３８）および
式（３９）に従って平滑誤差共分散行列Ｐ_k （＋）を計
算する。

【数１９】

【００８９】 Ｐ_k’（＋）＝（Ｉ−Ｋ_kＨ）Ｐ_k（−） （３９）

【００９０】このように、従来の目標追尾装置における
ＮＮ（Nearest Neighbor）法と比較すると、ＮＮ法では
ゲートの中心である予測値に最も近い観測値のみを平滑
処理の対象とするが、ＡＮ法ではゲート内のすべての観
測値を平滑処理の対象として平滑値を計算する。なお、
ゲート内の観測値のうちのすべてではなく、そのうちの
複数の観測値から平滑値を計算するようにしてもよい。

【００９１】次にステップＳＴ９において、追尾処理手
段２は、計算した平滑ベクトルを現時刻での目標の位置
として表示手段３に供給する。表示手段３は、存在する
と判定された目標についての平滑ベクトルに基づくその
目標の位置と、判定が保留された目標についての平滑ベ
クトルに基づくその目標の位置とを別個に表示する。す
なわち、表示手段３は１つの表示画面において両者を切
り換えて表示したり、２つの表示画面において両者をそ
れぞれ表示したりする。

【００９２】そしてステップＳＴ１０において、装置の
処理を終了するか否かを判断し、処理を終了しない場
合、ステップＳＴ１１において、サンプリング時刻ｔ_k
の番号ｋをｋ＋１に更新して、次のサンプリング時刻ｔ
_k+1 についてのステップＳＴ１〜ステップＳＴ９の処理
を実行する。

【００９３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、予測ベクトルから所定の範囲のゲート内に各観測ベ
クトルがあるか否かを判定し、ゲート内に存在するすべ
ての、または複数の観測ベクトルおよび予測ベクトルか
ら目標の位置を推定し、そのゲートの大きさに対応した
航跡信頼度を観測情報から計算し、その航跡信頼度に基
づいて追尾中の目標が消滅したか否かを判定するように
したので、航跡信頼度を正確に計算し、不要信号環境に
おいても安定して目標消滅の判定を正確に実行すること
ができるという効果が得られる。

【００９４】また、この実施の形態１によれば、航跡信
頼度に基づいて、目標が消滅したと判定するか、目標が
存在するか、または判定を保留するようにしたので、消
滅しそうな目標については判定が保留されやすくなり、
判定が保留された目標の位置を別個に表示することによ
り目標の追尾状態を把握することができるという効果が
得られる。

【００９５】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２による目標追尾装置の構成を示すブロック図であ
る。図４において、１１は観測手段１により得られる観
測雑音のクロスレンジ方向のばらつきの大きさが所定の
しきい値以上になった場合、追尾処理手段２における予
測ベクトルのうちの予測速度（ｄｘ_k （−），ｄｙ_k
（−），ｄｚ_k （−））（目標の速度ベクトル）を所定
のサンプリング数の期間だけ固定させるゲート中心固定
制御手段である。なお、図４におけるその他の構成要素
については実施の形態１によるものと同様であるので、
その説明を省略する。

【００９６】次に動作について説明する。図５はこの発
明の実施の形態２による目標追尾装置の動作について説
明するフローチャートであり、図６は観測雑音のクロス
レンジ方向のばらつきの大きい場合の予測ベクトルにつ
いて説明する図である。

【００９７】ステップＳＴ２１において、ゲート中心固
定制御手段１１は、観測手段１により得られる観測雑音
のクロスレンジ方向のばらつきの大きさが所定のしきい
値以上になった場合、予測ベクトルのうちの予測速度
（ｄｘ_k （−），ｄｙ_k （−），ｄｚ_k （−））を所定
のサンプリング数の期間だけ固定させる制御信号を追尾
処理手段２に供給する。追尾処理手段２はその制御信号
を受け取ると、所定のサンプリング数の期間だけ、その
制御信号を受け取る直前の平滑速度に予測速度を固定し
て上述の各種処理を実行する。

【００９８】なお、図５に示すその他の動作については
実施の形態１によるものと同様であるので、その説明を
省略する。

【００９９】例えば図６に示すように、時刻ｔ_k+2 にお
いて、観測雑音のクロスレンジ方向のばらつきの大きさ
が所定のしきい値以上になった場合、時刻ｔ_k+2 ，ｔ
_k+3 における予測速度が時刻ｔ_k+1 の平滑速度に固定さ
れる。このようにすることにより、図６に示す例におい
て時刻ｔ_k+4 での観測値がゲート内に入る可能性が高く
なる。

【０１００】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、クロスレンジ方向における観測雑音のばらつきが大
きい場合には所定期間だけ目標の速度ベクトルを固定す
るようにしたので、正確に追尾を継続することができる
という効果が得られる。

【０１０１】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３による目標追尾装置の構成を示すブロック図であ
る。図７において、２１は航跡信頼度判定手段５を制御
して、追尾用の第１種および第２種の誤りの確率の組み
（Ｐ_eI，Ｐ_eII ）に基づいて判定を実行させるととも
に、その組みより目標が消滅判定されやすい表示用の第
１種および第２種の誤りの確率の組み（Ｐ_eI，Ｐ_eII ）
に基づいて判定を実行させ、追尾処理手段２を制御し
て、表示用の組みでの判定により消滅したと判定されな
かった目標の平滑ベクトルを現時刻での目標の位置とし
て表示手段３に供給させ、追尾用の組みでの判定により
消滅したと判定されなかった目標についての追尾処理を
実行させる表示制御手段である。なお、図７におけるそ
の他の構成要素については実施の形態１によるものと同
様であるので、その説明を省略する。

【０１０２】次に動作について説明する。図８はこの発
明の実施の形態３による目標追尾装置の動作について説
明するフローチャートである。

【０１０３】表示制御手段２１は、ステップＳＴ３１に
おいて、航跡信頼度判定手段５を制御して、表示用の第
１種および第２種の誤りの確率の組みに基づいて判定を
実行させ、ステップＳＴ６において、追尾用の第１種お
よび第２種の誤りの確率の組みに基づいて判定を実行さ
せる。

【０１０４】そしてステップＳＴ７において、追尾処理
手段２は、追尾用の組みでの判定結果に基づいて目標が
消滅したと判断した目標の追尾処理を終了する。さらに
ステップＳＴ８において、追尾処理手段２は、追尾用の
組みでの判定結果に基づいて消滅しなかったと判断され
た目標のみについて平滑処理を実行する。

【０１０５】次にステップＳＴ９において、表示制御手
段２１は、追尾処理手段２を制御して、表示用の組みで
の判定により消滅したと判定されなかった目標の平滑ベ
クトルを現時刻での目標の位置として表示手段３に供給
させる。

【０１０６】なお、図８に示すその他の動作については
実施の形態１によるものと同様であるので、その説明を
省略する。

【０１０７】このように上述の追尾用と表示用の２種類
の確率の組み（Ｐ_eI，Ｐ_eII ）により２種類のしきい値
の組み（式（３１）の右辺の値と式（３２）の右辺の
値）をそれぞれ設定して判定を実行すると、表示用のし
きい値により消滅したと判定されなかった目標は、追尾
用のしきい値により消滅したと判定されなかった目標よ
り少なくなるため、表示手段３により表示される目標が
追尾中の目標より少なくなる。

【０１０８】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、追尾用と表示用の２種類のしきい値を使用して目標
が消滅したか否かをそれぞれ判定し、表示用のしきい値
での判定により消滅したと判定されなかった目標のみに
ついてその位置を表示するようにしたので、表示手段３
により表示される目標が追尾中の目標より適度に少なく
なり、目標の航跡や位置などを視認し易くすることがで
きるという効果が得られる。

【０１０９】実施の形態４．図９はこの発明の実施の形
態４による目標追尾装置の構成を示すブロック図であ
る。図９において、３１はオペレータの操作に応じた時
刻から目標消滅の判定を追尾処理手段２に実行させる判
定開始時刻制御手段である。なお、図９におけるその他
の構成要素については実施の形態１によるものと同様で
あるので、その説明を省略する。

【０１１０】次に動作について説明する。図１０はこの
発明の実施の形態４による目標追尾装置における判定開
始時刻制御手段３１の動作について説明するフローチャ
ートであり、図１１はこの発明の実施の形態４による目
標追尾装置の動作について説明するフローチャートであ
る。

【０１１１】判定開始時刻制御手段３１は、ステップＳ
Ｔ４１において、オペレータの操作があるまで待機し、
オペレータの操作があると、ステップＳＴ４２におい
て、その操作により設定された時刻を航跡信頼度計算手
段４および航跡信頼度判定手段５に供給し、その時刻か
らステップＳＴ４〜ステップＳＴ７の処理を実行させ
る。なお、図示せぬ操作部に対するオペレータによる操
作の情報がその操作部から判定開始時刻制御手段３１に
供給される。

【０１１２】そして航跡信頼度計算手段４および航跡信
頼度判定手段５は、その開始時刻に到達したか否かをス
テップＳＴ５１において判定し、その開始時刻に到達し
ていると判断した場合には、ステップＳＴ４〜ステップ
ＳＴ７の処理を実行し、そうでない場合には、目標が存
在する旨の制御信号を追尾処理手段２に供給し、追尾処
理を実行させる。

【０１１３】なお、図１１に示すその他の動作について
は実施の形態１によるものと同様であるので、その説明
を省略する。

【０１１４】これにより、オペレータは、多くの目標や
不要信号が存在する高密度環境であると判断した場合に
は目標消滅判定を実行させずに、高密度環境と判断した
場合に図示せぬ操作部を操作して目標消滅の判定の開始
時刻を判定開始時刻制御手段３１に供給する。なお、目
標消滅の判定の開始時刻の代わりとして目標消滅の判定
の開始命令を供給して、その時点から目標消滅の判定を
開始させるようにしてもよい。

【０１１５】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、オペレータの操作に応じた時刻から目標消滅の判定
を実行させる判定開始時刻制御手段を備えるようにした
ので、例えば高密度環境の場合のみ、オペレータの操作
に応じて柔軟に目標消滅判定を実行させることができる
という効果が得られる。

【０１１６】なお、上記実施の形態においては、運動系
および観測系が３次元であるが、２次元の場合でも同様
に本発明を適用することができる。

【０１１７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、観測
情報並びに前回推定された目標の位置および速度ベクト
ルから各追尾中の目標について予測ベクトルを計算し、
観測情報に基づく現時刻における各観測ベクトルが予測
ベクトルから所定の範囲内にあるか否かを判定し、その
所定の範囲内に存在するすべての、または複数の観測ベ
クトルおよび予測ベクトルから目標の位置および速度ベ
クトルを推定し、その所定の範囲の大きさに対応した航
跡信頼度を観測情報から計算し、その航跡信頼度に基づ
いて追尾中の目標が消滅したか否かを判定するように構
成したので、航跡信頼度を正確に計算し、不要信号環境
においても安定して目標消滅の判定を正確に実行するこ
とができるという効果がある。

【０１１８】この発明によれば、航跡信頼度に基づい
て、目標が消滅したと判定するか、目標が存在するか、
または判定を保留するようにしたので、消滅しそうな目
標については判定が保留されやすくなり、判定が保留さ
れた目標の位置を別個に表示することにより目標の追尾
状態を把握することができるという効果がある。

【０１１９】この発明によれば、観測手段により得られ
る観測雑音のクロスレンジ方向のばらつきの大きさに応
じて所定の期間だけ目標の速度ベクトルを固定して予測
ベクトルを計算するように構成したので、正確に追尾を
継続することができるという効果がある。

【０１２０】この発明によれば、追尾用と表示用の２種
類のしきい値を使用して目標が消滅したか否かをそれぞ
れ判定し、表示用のしきい値での判定により消滅したと
判定されなかった目標のみについてその位置を表示する
ように構成したので、表示手段により表示される目標が
追尾中の目標より適度に少なくなり、目標の航跡や位置
などを視認し易くすることができるという効果がある。

【０１２１】この発明によれば、オペレータの操作に応
じた時刻から目標消滅の判定を第２の判定手段に実行さ
せる判定開始時刻制御手段を備えるようにしたので、例
えば高密度環境の場合のみ、オペレータの操作に応じて
柔軟に目標消滅判定を実行させることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による目標追尾装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】 この実施の形態１による目標追尾装置の動作
について説明するフローチャートである。

【図３】 実施の形態１による目標追尾装置において観
測された各観測ベクトルの尤度および信頼度の一例を示
す図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による目標追尾装置
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による目標追尾装置
の動作について説明するフローチャートである。

【図６】 観測雑音のクロスレンジ方向のばらつきの大
きい場合の予測ベクトルについて説明する図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による目標追尾装置
の構成を示すブロック図である。

【図８】 この発明の実施の形態３による目標追尾装置
の動作について説明するフローチャートである。

【図９】 この発明の実施の形態４による目標追尾装置
の構成を示すブロック図である。

【図１０】 この発明の実施の形態４による目標追尾装
置における判定開始時刻制御手段の動作について説明す
るフローチャートである。

【図１１】 この発明の実施の形態４による目標追尾装
置の動作について説明するフローチャートである。

【図１２】 従来の目標追尾装置の構成を表すブロック
図である。

【図１３】 観測手段に係わる座標系を説明する図であ
る。

【図１４】 α−βフィルタによる追尾処理手段におけ
る追尾処理を説明する図である。

【符号の説明】

１ 観測手段、２ 追尾処理手段（予測情報計算手段、
第１の判定手段、目標推定手段）、３ 表示手段、４
航跡信頼度計算手段、５ 航跡信頼度判定手段（第２の
判定手段）、３１ 判定開始時刻制御手段。

フロントページの続き (72)発明者 辻道 信吾 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小菅 義夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5J070 AC02 AC12 AC13 AH45 AJ02 AK22 BB06 BG30

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 観測手段により得られた観測情報に基づ
   いて目標の追尾処理を実行する目標追尾装置において、 前記観測情報並びに前回推定された目標の位置および速
   度ベクトルから各追尾中の目標について予測ベクトルを
   計算する予測情報計算手段と、 前記観測情報に基づく現時刻における各観測ベクトルが
   前記予測ベクトルから所定の範囲内にあるか否かを判定
   する第１の判定手段と、 前記所定の範囲内に存在するすべての、または複数の前
   記観測ベクトルおよび前記予測ベクトルから目標の位置
   および速度ベクトルを推定する目標推定手段と、 前記所定の範囲の大きさに対応した航跡信頼度を前記観
   測情報から計算する航跡信頼度計算手段と、 前記航跡信頼度に基づいて前記追尾中の目標が消滅した
   か否かを判定する第２の判定手段とを備えることを特徴
   とする目標追尾装置。
2. 【請求項２】 航跡信頼度計算手段は、目標が存在しな
   いで追尾を行なっている確率である前記所定の範囲の大
   きさに対応した第１の確率と目標が存在してメモリトラ
   ックを行なっている確率である第２の確率との比を航跡
   信頼度として計算することを特徴とする請求項１記載の
   目標追尾装置。
3. 【請求項３】 第２の判定手段は、航跡信頼度に基づい
   て、目標が消滅したと判定するか、目標が存在すると判
   定するか、または判定を保留することを特徴とする請求
   項１記載の目標追尾装置。
4. 【請求項４】 第２の判定手段により消滅したと判定さ
   れなかった目標の位置を表示する表示手段を備えること
   を特徴とする請求項１または請求項３記載の目標追尾装
   置。
5. 【請求項５】 予測情報計算手段は、観測手段により得
   られる観測雑音のクロスレンジ方向のばらつきの大きさ
   に応じて、所定の期間だけ目標の速度ベクトルを固定し
   て予測ベクトルを計算することを特徴とする請求項１記
   載の目標追尾装置。
6. 【請求項６】 第２の判定手段は、追尾用と表示用の２
   種類のしきい値を使用して目標が消滅したか否かをそれ
   ぞれ判定し、 表示手段は、前記表示用のしきい値での判定により消滅
   したと判定されなかった目標の位置を表示することを特
   徴とする請求項４記載の目標追尾装置。
7. 【請求項７】 オペレータの操作に応じた時刻から目標
   消滅の判定を第２の判定手段に実行させる判定開始時刻
   制御手段を備えることを特徴とする請求項４記載の目標
   追尾装置。
8. 【請求項８】 観測手段により得られた観測情報に基づ
   いて目標の追尾処理を実行する目標追尾方法において、 前記観測情報並びに前回推定された目標の位置および速
   度ベクトルから各追尾中の目標について予測ベクトルを
   計算するステップと、 前記観測情報に基づく現時刻における各観測ベクトルが
   前記予測ベクトルから所定の範囲内にあるか否かを判定
   するステップと、 前記所定の範囲内に存在するすべての、または複数の前
   記観測ベクトルおよび前記予測ベクトルから目標の位置
   および速度ベクトルを推定するステップと、 前記所定の範囲の大きさに対応した航跡信頼度を前記観
   測情報から計算するステップと、 前記航跡信頼度に基づいて前記追尾中の目標が消滅した
   か否かを判定するステップとを備えることを特徴とする
   目標追尾方法。