JP2004301586A - Moving locus measuring apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、競走馬,自転車,船挺,自動車などの移動体の各時刻の位置及び速度を電波を用いて計測する移動軌跡計測装置に係るものであり、特に電波の到着方向に加えて電波のセンサへの到着時間差を用いることで、計測値の精度を向上する移動軌跡計測装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、競馬場の競走馬や競艇場の船艇などの移動体の位置と速度を測定する方法としては、図1に示すように経路側帯にセンサを複数個配置し、これらの複数のセンサがそれぞれ移動体から到着する電波の到着角度を取得して、これらの到着角度に基づいて算出する方法があった。これは複数のセンサにおける電波の到着角度をなす直線同士が交わる点に移動体が存在する、という原理に基づくものである(例えば、特許文献1)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−248830「走行経路計測装置」(第1図、第3頁〜第14頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
到着角度の計測には計測誤差が存在する。図2は、この計測誤差による位置の計算誤差を概念的に示した図である。図において、点Aはセンサ101とセンサ102とを結ぶ直線から十分に離れた点である。点Aに移動体が存在する場合、センサ101への電波到着方向は、理想的には点Aとセンサ101とを結ぶ線分の方向となる。
【0005】
しかし現実には測角誤差のため、電波の到着方向検出結果は、線分a1と線分a2のなす角度のような広がりを有する。同様にセンサ102においても、測角結果は線分b1と線分b2のなす角度のような広がりを有する。このため移動体の位置は、線分a1、a2、b1、b2で囲まれた四角形A1を最大誤差とする精度で検出される。仮に移動体が、センサ101とセンサ102とを結ぶ直線との距離が近い点Bにある場合、点Aの場合と同様に測角誤差を考慮すると、移動体の位置の測定誤差は四角形B1のようになり、点Aの場合に比べて誤差が大きくなってしまう。
【0006】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、電波の到着方向に加えて、移動体から各センサへの電波の到着時間差を利用してセンサに近い位置に移動体が存在するような場合であっても、精度よく位置及び速度の計測を行うものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る移動軌跡計測装置は、移動体からの電波を受信する複数個のセンサと、
前記複数個のセンサに到着する前記電波の到着時間差を計測する到着時間差計測手段と、
前記複数個のセンサに前記電波が到着する方位角を計測する測角手段と、
前記到着時間差計測手段と前記測角手段が出力した計測値に基づいて移動体の移動状態を追尾し、該移動状態の平滑値及び予測値を出力する追尾手段とを備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図3は、この発明の実施の形態1による移動軌跡計測装置の構成を示すブロック図である。図において、センサ1−1〜センサ1−Iは、移動体から到着する電波を検出するものであって、移動体の移動経路の周囲に配置されている。例えば、図1に示したような競馬場の走行トラック沿いに配置してもよいし、また高速道路の路側帯に配置してもよい。ここで、移動体とは競走馬,自転車,船挺,自動車など、一定範囲の走路を移動する物体(生物を含む)を意味するものとする。また移動体からの電波とは、移動体自身に装着した発信器が送信する電波であってもよいし、センサ1−1〜1−Iそれぞれにレーダ波源が備えられており、これらのレーダ波源から放射されたビームを移動体が反射した反射波であってもよい。
【0009】
続いて測角手段2は、センサ1−1〜1−Iに移動体からの電波が到着する方向を取得するものである。到着時間差計測手段3は、移動体から電波がセンサ1−1〜1−Iに到着した時刻の差を取得するものである。追尾手段4は、測角手段2と到着時間差計測手段3の出力から移動体の追尾を行うものである。
【0010】
次に図4は、追尾手段4の詳細な構成を示すブロック図である。図において、初期値設定手段5は、カルマンフィルターの平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列の初期値を設定するものである。平滑ベクトル用メモリ6は、平滑ベクトルの算出値を記憶する記憶装置である。平滑誤差共分散行列用メモリ7は、平滑誤差共分散行列の算出値を記憶する記憶装置である。予測手段8は、平滑ベクトル用メモリ6の記憶する平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列用メモリ7の記憶する平滑誤差共分散行列に基づいて、移動体の運動諸元の予測処理を行うものである。測角相関判定手段9は、入力した測角値が追尾処理に有効なデータであるか否かを判定するものである。測角平滑手段10は、測角相関判定手段9より入力した測角値を使用して平滑処理を行うものである。
【0011】
続いて、測角時間差選別手段11は、追尾手段4の外部にある測角手段2が出力した測角値と到着時間差測定手段3が出力した到着時間差観測値が混在してメモリ上に存在する場合に、それぞれを分類して出力するものである。時間差相関判定手段12は、測角時間差選別手段11が出力する到着時間差観測値が追尾処理に有効なデータであるか否かを判定するものである。また測角値選択手段13は、センサ1−1〜1−Iのうち、時間差相関判定手段12で有効と判断された到着時間差を出力したセンサからの測角値のみを選択するものである。
【0012】
次に実施の形態1の動作の説明に先立って、この発明における移動体の追尾方法の原理を説明する。まず、その概要は次のようなものである。すなわち、まず移動体から発信される電波を競走場内の複数のセンサで受信する。次に、各センサより見た移動体の方位角、及び、各センサから移動体への電波の到着時刻差の各時々刻々の観測結果に基づいて、拡張カルマンフィルタを使用することにより、移動体の位置や速度を追尾する。なお、拡張カルマンフィルタのアルゴリズムについては、例えば、片山徹著「応用カルマンフィルタ」などに詳しい。
【0013】
以下では、説明の便宜上、競争場内の走行トラックを競走する競走馬などの単独の移動体についての追尾処理方法を述べるが、この処理を各移動体毎に実行すれば、複数の移動体の追尾が可能である。
【0014】
次に原理の詳細を説明する。図1に示すように、競走場内に固定のx−y直交座標系を設定する。センサ1−1〜1−Iは走行トラック沿いに所定間隔で設置されている。また、センサ1−1〜1−Iのうち、i番目のセンサを1−i(i=1,...,I)と表し、その位置を[Xi,Yi]Tと表す(以降Tは行列の転置を表す)。また、競走が開始されてからのサンプリング時刻をtk(k=0,1,2,...)とする。
【0015】
あるサンプリング時刻tkにおいて、移動体からの電波を探知するのは、I個のセンサの中の全部または一部である。このセンサ番号の集合をIobs,kと呼ぶ。Iobs,kに含まれるセンサの数をN(Iobs,k)と呼ぶこととする。サンプリング時刻tkにおいて、センサ1−i(ただしiはIobs,kの任意の要素)より見た移動体の方位を角θk,i(iはIobs,kの任意の要素)と表す。方位角θkj(iはIobs,kの任意の要素)は、図1に示すように、y軸と平行な方向を基準に時計回りの回転を正と定義する。
【0016】
また、サンプリング時刻tkにおいて、発信機から2個のセンサへの到着の時間差を得ることを考える。このとき、到着時間差の得られる2個のセンサの番号のペアの集合をMobs,kとする。サンプリング時刻tkおいて、センサ1−i1、1−i2(ただしi1とi2はMobs,kの任意の2個の要素)の到着時間差を、ΔTk,(i1,i2)(i1とi2はMobs,kの任意の2個の要素)と表す。また、到着時間差の数をN(Mobs,k)とする。
【0017】
サンプリング時刻tkにおける移動体の位置と速度の真値で与えられる移動体の状態ベクトルx kを式(1)で定義する。ここで、dxk/dt、dyk/dtは、それぞれの時間微分を示す。
【数1】
【0018】
状態ベクトルx kを使用して、移動体が直線コースをほぼ等速で直進運動している際の運動モデル(等速直進モデルと呼ぶ)を式(2)のように定義する。
【数2】
ここで、Φkは等速直進運動の状態遷移行列であって、式(3)によって与えられる。
【数3】
【0019】
式(2)において、w kは移動体の実際の運動を等速直進運動と見なしたことに伴う誤差を表現するための加速度相当の駆動雑音ベクトルであって、式(4)、式(5)の性質も持つ正規性白色雑音であるとする。
【数4】
【数5】
ただし、E[]は集合平均を表す記号である。
【0020】
またΓkは駆動雑音の変換行列で、式(6)で表される。
【数6】
【0021】
次に、観測モデルとして、方位角の観測モデルと、到着時間差(到着距離差)の観測モデルを定義する。まず、到着時間差(到着距離差)の観測モデルを定義する。サンプリング時刻tkにおいて、移動体からの電波がセンサ1−i1及び1−i2に探知される時間(到着時間)の差の真値ΔTk,(i1,i2)は、移動体の状態ベクトルx kにより、次式によって表わされる。
【数7】
ただし、h(i1,i2)(x k)は次の通りである。
【数8】
ここで、cは光速である。
【0022】
したがって、センサ1−i1と1−i2の到着時間差の観測モデルは、式(9)によって定義される。
【数9】
【0023】
ここで、ΔT* k,(i1,i2)は移動体からセンサ1−i1及び1−i2への送信信号の到着時間の差の観測値であって、センサ1−i1及び1−i2の探知した電波に基づいて到着時間差計測手段3により算出されるものである。またνΔT,k,(i1,i2)は到着時間差の観測雑音を表す。また観測雑音νΔT,k,(i1,i2)は、式(10)、式(11)の性質を持つ正規性白色雑音であるとする。
【数10】
【数11】
【0024】
次に、方位角の観測モデルについて定義する。サンプリング時刻tkにおいて、センサ1−iより見た移動体の方位角の真値θk,iは、移動体の状態ベクトルx kにより、次式のとおり表される。
【数12】
ただし、fi(x k)は式(13)による。
【数13】
【0025】
したがって、センサ1−iの観測モデルは式(14)によって定義される。
【数14】
ここで、θ* k,iはセンサ1−iによって探知された電波に基づいて、測角手段2によって出力される測角値である。またνθ,k,iはこの測角値の観測雑音を表す。また観測雑音νθ,k,iは、式(15)、式(16)の性質を持つ正規性白色雑音であるとする。
【数15】
【数16】
【0026】
次に、この発明において、上記の運動モデルと観測モデルに基づき、拡張カルマンフィルタのアルゴリズムを使用して行う移動体の追尾処理方法を説明する。まず、以下のように変数を定義しておく。
【数17】
【数18】
【数19】
【数20】
【0027】
ここで、x ’ kはサンプリング時刻tkまでの観測情報によりサンプリング時刻tkの状態ベクトルを推定した平滑ベクトルである。またx ” kはサンプリング時刻tk−1までの観測情報によりサンプリング時刻tkの状態ベクトルを推定した予測ベクトルである。さらにP’ k,P” kは、それぞれ平滑ベクトル、予測ベクトルの誤差共分散行列である。
【0028】
競走の開始時刻を初期サンプリング時刻t0とし、平滑ベクトルの初期値x’ 0および平滑誤差共分散行列の初期値P’ 0を予め設定する。ここで、平滑ベクトルの初期値には、通常の目標追尾のように、平滑ベクトルの初期値として、最初の1サンプル目で得られた観測結果より算出した目標の観測位置と、次の2サンプル目で得られた各観測結果より算出した目標の2点の観測位置に基づいて、この2点間の変位と時間間隔より算出した速度を設定する。
【0029】
以降、時刻tkにセンサ1−1〜1−Iのいずれかから、新たな観測値が得られる毎に、サンプリング時刻を1つ進めて、追尾処理を行う。以下に、サンプリング時刻tkにおいて実行される追尾処理の具体的な方法を説明していく。サンプリング時刻tkにおいて、測角値または到着時間差観測値が得られると、まず、拡張カルマンフィルタの処理アルゴリズムに従い、以下の予測処理を行う。
【数21】
【数22】
【0030】
次に、取得された各観測値毎に相関判定および平滑処理を、到着時間差観測値についてM=N(Mobs,k)回、測角値についてJ=N(Iobs,k)回、合計M+J回繰り返し実行する。到着時間差観測値についての相関判定および平滑処理と、測角値についての相関判定および平滑処理との間には、特に優先順位や依存関係があるわけではない。しかし以下では、説明を簡潔にするために、まず同時刻に得られた到着時間差観測値及び測角値の処理の順番に特に優先順位はない。すなわち、同時刻に得られた到着時間差観測値間、測角値間で処理の順番が入れ替わったり、到着時間差と測角値とで処理の順番が入れ替わってもよい。しかし、以下、及び、実施の形態では、説明を簡潔にするために、まず到着時間差観測値について相関判定及び平滑処理をM回行い、その後、測角値について相関判定及び平滑処理をJ回行うこととする。
【0031】
以下、表記を簡潔にするため、M個の到着時間差観測値をΔT* k,1,…,ΔT* k,Mと記す。それぞれの値は、あるセンサペアから得られており、以後、必要に応じて、ΔT* k,1,…,ΔT* k,Mと、ΔT* k,(i1,i2),…,ΔT* k,(i2M−1,i2M)の表現を併用する。
以後、必要に応じて、例えば、時刻kにおけるm個目の到着時間差観測値がセンサa,bより得られる場合、ΔT* k,mとΔT* (a,b)の表現を併用する。その他の変数についても同様である。
【0032】
時刻tkにおいて、m番目の到着時間差観測値ΔT* k,mまでにより平滑処理を行った結果で得られた状態ベクトルの推定値をx ’ k,m、その誤差共分散行列をP ’ k,mと表す。まず、m=0の場合の初期値として、式(23)、式(24)に示すように、予測ベクトルと予測誤差共分散行列を設定する。
【数23】
【数24】
【0033】
上記初期値を設定した後、次のような到着時間差相関判定処理と到着時間差平滑処理とを、m=1,…,Mについて繰り返し行う。
【0034】
まず、取得した到着時間差観測値について相関判定を行う。すなわち、この到着時間差観測値が、すでに追尾している移動体から得られる到着時間差値に相当するデータであるか否かを判定する。この到着時間差相関判定処理は、追尾処理を行う上で、極端に精度の悪い到着時間差観測値を除外する効果がある。このような精度の悪い到着時間差観測値が生ずる場合としては、例えば、センサが、移動体から発信された電波の直接波とともに、他の構造物に一旦反射してからセンサに到着する間接波を、混信して受信したことなどが考えられる。到着時間差相関判定処理では、まず、上記x ’ k,m−1を使用し、式(25)に従って、移動体の予測到着時間差ΔT” k,mを算出する。
【数25】
【0035】
次に、実際の到着時間差観測値と上記により得られた予測到着時間差値との差(残差と呼ぶ)ΔT* k,m−ΔT” k,mの大きさに基づいて、到着時間差観測値ΔT* k,mの有効性を判定する。式(9)および式(25)によれば、残差ΔT* k,m−ΔT”k,mは、次式のようになる。
【数26】
【0036】
ベクトルx ’ k,m−1と真値x kの誤差が微少であることを仮定すれば、式(26)右辺の第1項は、式(27)のように近似することができる。
【数27】
ここで、Hm(x ’ k,m−1)は、式(28)に示すように、式(8)の関数hm(x k)の勾配のx ’ k,m−1における値である。
【数28】
なお、Xkはxkを時間で微分したもの(dxk/dt)である。またYkについても同様(dyk/dt)である。
【0037】
上記、式(26)に、式(11)、式(27)、式(28)を用いれば、ΔT* k,m−ΔT” k,mの分散値sk,mは、次のように計算できる。
【数29】
【0038】
到着時間差相関判定処理では、上記分散値sk,mを使用し、dをパラメータとして式(30)を満たす場合にのみ、この到着時間差観測値ΔT’k,mを有効であると判定する。
【数30】
【0039】
上記相関判定処理により、到着時間差観測値ΔT* k,jが有効であると判断された場合には、拡張カルマンフィルタのアルゴリズムに従い、以下の式(31)、式(32)、式(33)の計算を行う。ただし、Iは4×4の単位行列である。
【数31】
【数32】
【数33】
【0040】
一方、到着時間差観測値ΔT’ k,mが有効でないと判断された場合は、到着時間差観測値を用いた平滑処理は行わず、以下の式に示すように、平滑値および平滑誤差共分散行列を予測値および予測誤差共分散行列で置き換える。
【数34】
【0041】
上記、式(25)〜式(34)の一連の処理をm=1,...,Mについて繰り返し実行する。以上が、到着時間差観測値ΔT’ k,mを用いた相関判定および平滑処理の内容である。
【0042】
次に、測角値について、相関判定及び平滑処理を行う。まず、到着時間差の最終平滑値を以下のとおり設定する。
【数35】
【0043】
次に、観測モデル式(12)〜式(16)を用いて、測角値θ* k,j(j=1,…,J)について、到着時間差観測値の場合と同様にして以下の処理を行う。まず、上記x’ k,j−1を使用し、式(36)に従って、移動体の予測方位θ”k,jを算出する。
【数36】
【0044】
実際の測角値と上記得られた予測方位との差(残差と呼ぶ)θ* k,j−θ” k,jの大きさに基づいて、測角値θ* k,jの有効性を判定する。到着時間差の場合と同様に、θ* k,j−θ” k,jの分散値sk,jは式(37)と式(38)を用いて計算する。
【数37】
【数38】
【0045】
測角相関判定処理では、上記分散値sk,jを使用し、dをパラメータとして式(39)を満たす場合にのみ、この測角値θ* k,jを有効であると判定する。
【数39】
【0046】
上記相関判定処理により、測角値θ’ k,jが有効であると判断された場合には、拡張カルマンフィルタのアルゴリズムに従い、以下の式(40)、式(41)、式(42)による計算を行う。ただし、Iは4×4の単位行列である。
【数40】
【数41】
【数42】
【0047】
一方、測角値θ* k,jが有効でないと判断された場合は、測角値を用いた平滑処理は行わず、式(43)に示すように、平滑値および平滑誤差共分散行列を予測値および予測誤差共分散行列で置き換える。
【数43】
上記、式(36)〜式(43)の一連の処理をj=1,...,Jについて繰り返し実行する。
【0048】
この結果、最終的に得られたx’ k,JおよびP’ k,Jを、式(44)、式(45)に示すように、サンプリング時刻tkにおける平滑ベクトルおよび平滑誤差共分散行列の算出結果として、サンプリング時刻tkでの処理を終了する。
【数44】
【数45】
【0049】
以上が、この発明における移動体の追尾方法の原理である。次に上記原理に基づいて、実施の形態1による移動軌跡計測装置の動作について説明する。
【0050】
まず追尾手段4において、追尾の開始時刻である初期サンプリング時刻をt0とする。まず初期値設定手段5は、通常のカルマンフィルタの理論に基づいて、平滑値x ’ kの初期値x ’ 0、及び、平滑誤差共分散行列P’ kの初期値P’ 0を算出し、追尾処理を開始する。
【0051】
次に、ある時刻tkにおいてセンサ1−1〜1−iが移動体からの電波を探知すると、測角手段2は、この移動体からの到着した電波に基づいて測角値を算出する。さらに到着時間差計測手段3は、この移動体からの到着した電波の到着時間差を算出する。追尾手段4は、測角手段2が算出した測角値と到着時間差計測手段3が算出した到着時間差とを観測値として取得し、サンプリング時刻を1つ進めて追尾処理を行う。以下、サンプリング時刻tkにおける処理を説明する。
【0052】
追尾手段4が観測値を取得すると、予測手段8は、平滑ベクトル用メモリ6より1サンプリング前の平滑ベクトルx ’ k−1と、平滑誤差共分散行列用メモリ7より1サンプリング前の平滑誤差共分散行列P’ k−1を読み出す。予測手段8は、予め設定された駆動雑音共分散行列Qkを使用して、式(21)及び式(22)に基づき、予測ベクトルx ” kと予測誤差共分散行列P” kを算出する。
【0053】
ここで、サンプリング時刻tkに、J=N(Iobs,k)個の測角値θ* k,j(j=1,..,J)、及び、M=N(Mobs,k)個の到着時間差観測値ΔT* k,m(m=1,…,M)が得られたとする。そうすると、測角時間差選別手段11は、メモリ上の測角値と到着時間差観測値の分類を行う。その結果、測角値θ* k,j(j=1,..,J)を測角値選択手段13へ出力し、到着時間差観測値ΔT* k,m(m=1,…,M)を、時間差相関判定手段12へ出力する。
【0054】
時間差相関判定手段12は、予測ベクトルx ” k、予測誤差共分散行列P” k、及び、到着時間差観測値ΔT* k,m(m=1,…,M)の情報を取得して、式(25)により到着時間差予測値を算出する。次に式(28)及び式(29)に基づき、予め設定されたdを用いて、到着時間差観測値が式(30)を満たすかどうかを判定する。ここで、この判定処理の結果を表す変数として、Cork,mを用いることとする。判定の結果、式(30)を満たす場合、Cork,mに1を設定し、満たさない場合はCork,mに0を設定する。そして時間差相関判定手段12はCork,mの値を出力する。
【0055】
測角値選択手段13は、時間差相関判定手段12から測角値θ* k,j(j=1,…,J)とCork,m(m=1,…,M)を取得する。続いてCork,m=0となるセンサ1−i1と1−i2からの測角値を削除する。その後、削除されなかった測角値について、その数をJinとし、改めて番号を振りなおし、θ* k,j(j=1,…,Jin)を出力する。
【0056】
次に測角相関判定手段9は、予測手段8より予測ベクトルx ” kと予測誤差共分散行列P” kを取得する。また測角値選択手段13から測角値θ* k,j(j=1,…,Jin)を取得する。そして式(36)に基づき、予測ベクトルx ” kを用いて、測角予測値θ ” k,jを算出する。さらに式(37)、式(38)を用いて、式(39)を満たすかどうかの判定を行う。式(39)を満たす場合、θ* k,jを出力する。
【0057】
続いて測角平滑手段10は、測角相関判定手段9からθ* k,jを取得する。そして式(40)〜式(43)を用いて、平滑処理を行う。さらに処理した測角値θ* k,jが、その時刻の最終測角値でない場合、その平滑ベクトルx ’ k, j及び平滑誤差共分散行列P’ k,jを測角相関判定手段9に出力し、その値を用いて、次の測角値に対し相関処理を行う。測角平滑手段10が、最後の測角値の処理を終了すると、式(44)及び式(45)を用いて、x ’ kとP’ kとを算出する。最後に、測角平滑手段10は、平滑ベクトル用メモリ6にx ’ kを記憶させ、さらにP’ kを平滑誤差共分散行列用メモリ7に記憶させる。
【0058】
以上から明らかなように、実施の形態1の移動軌跡計測装置は、到着時間差観測値を、時間差相関判定手段12によって処理し、時間差相関判定手段12で到着時間差が有効であると判断されたセンサからの測角値のみを、測角値選択手段13によって選択することとした。この結果、信頼性の低い測角値を測角平滑処理に用いることがなくなるため、高精度な追尾結果を得ることができる。
【0059】
なお、実施の形態1において測角時間差選別手段11は測角手段2の出力と時間差計測手段3の出力が混在した場合に、それらの出力を分類する機能を有するものとしたが、測角手段2の出力が測角値選択手段13に直接なされ、さらに到着時間差計測手段3の出力が直接時間差相関判定手段12に直接なされるのであれば、測角時間差選別手段11は必須の構成要素ではない。
【0060】
また実施の形態1は、走行トラックを移動する競走馬のような移動体を例に説明した。しかし、その他経路に沿って複数のセンサが配置されている場所(陸上・海上を問わない)を移動する移動体の位置や速度を計測する上でも、実施の形態1による移動軌跡計測装置が適用できることはいうまでもない。
【0061】
実施の形態2.
実施の形態1による移動軌跡計測装置は、所定の条件に合致しなかった測角値を排除することで、測角平滑処理に用いる測角値の信頼性を向上し、その結果として高精度な追尾結果を得るものであった。これに対して実施の形態2による移動軌跡計測装置は、電波の到着時刻について平滑処理を行う点を特徴とするものである。なお実施の形態2は、実施の形態1と比して、追尾手段4の構成のみが異なるものである。したがって以下では、追尾手段4の詳細な構成と動作についてのみ説明することとする。
【0062】
図5は、実施の形態2による追尾手段4の詳細な構成を示すブロック図である。図において、時間差平滑手段14は、移動体から電波がセンサ1−1〜1−Iに到着した到着時間差について平滑処理を行うものである。また、実施の形態2では、実施の形態1の測角値選択手段13を用いない。その他、実施の形態1の追尾手段4と同じ符号を付した構成要素については、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
【0063】
次に実施の形態2における追尾手段4の動作について説明する。センサ1−1〜1−Iが探知した電波について、測角手段2と到着時間差計測手段3が観測値を算出すると、予測手段8は、実施の形態1と同様に、予測ベクトルx ” kと予測誤差共分散行列P” kを算出する。そして、測角時間差選別手段11は、測角値と到着時間差観測値の整理を行い、測角値θ* k,j(j=1,…,J)を測角相関判定手段9に出力し、到着時間差観測値ΔT* k,m(m=1,…,M)を、時間差相関判定手段12に出力する。
【0064】
続いて、時間差相関判定手段12は、予測ベクトルx ” kと予測誤差共分散行列P” k、及び到着時間差観測値到着時間差観測値ΔT* k,m(m=1,…,M)を取得する。そして式(25)を用いて到着時間差予測値を算出し、式(28)、式(29)、及び式(30)に従い、予め設定されたdを用いて、到着時間差観測値ΔT* k,m(m =1,...,M)が式(30)を満たすかどうかの判定を行う。判定の結果、式(30)を満たす場合、Cork,m=1とし、到着時間差観測値ΔT* k,mを、時間差平滑器14へ出力する。満たさない場合は、Cork,m=0とする。
【0065】
時間差平滑手段14は、時間差相関判定手段12から、到着時間差観測値ΔT* k,m、予測ベクトルx ” k及び予測誤差共分散行列P” kを取得する。その後、まず時刻kにおいて初めての到着時間差観測値である場合に、式(23)及び式(24)を用いて、x ’ k,m−1とP’ k,m−1を設定する。そして、式(31)〜式(34)に従い、状態ベクトルの推定値x ’ k,m及びその誤差共分散行列P’ k,mを計算し、時間差相関判定手段12へ出力する。この一連の動作をすべての到着時間差観測値について行い、時間差平滑手段14が最後の到着時間差観測値を処理する。さらにそのときの平滑ベクトルx ’ k,m及びその誤差共分散行列P’ k,mを、式(35)のように設定し、測角相関判定手段9、及び測角平滑手段10に出力する。
【0066】
次に測角相関判定手段9は、測角時間差選別手段11から測角値θ* k,i(iはIobs,kの任意の要素)、また、時間差平滑手段14から、x ’ k,j及びその誤差共分散行列P’ k,jを取得する。そして、推定ベクトルx ’ k,jを用いて式(36)から測角予測値θ* k,jを算出する。そして、式(37)、式(38)を用いて、式(39)を満たすかどうかの判定を行う。式(39)を満たす場合は、θ* k,jを測角平滑手段10に出力する。
【0067】
測角平滑手段10は、測角相関判定手段9から測角値θ* k,jとx ’ k,j、及びその誤差共分散行列P’ k,jを取得すると、式(40)〜式(43)による平滑処理を行い、x ’ k,j及びP’ k,jを測角相関判定手段9に出力する。測角相関判定手段9と測角平滑手段10がすべての測角値についての処理を繰り返し行う。測角平滑手段10が、最後の測角値の処理を終了すると、式(44)及び式(45)を用いて、x ’ kとP’ kとを算出する。最後に、測角平滑手段10は、平滑ベクトル用メモリ6にx ’ kを記憶させ、さらにP’ kを平滑誤差共分散行列用メモリ7に記憶させる。
【0068】
以上から明らかなように、実施の形態2の移動軌跡計測装置は、到着時間差観測値について、時間差相関判定手段12によって相関処理し、さらに時間差平滑手段14によって平滑処理することとした。この結果、測角値のみを用いる場合に比べ、高精度な追尾結果を得ることができる。
【0069】
実施の形態3.
なお、実施の形態1による移動軌跡計測装置における測角値選択手段13と、実施の形態2による移動軌跡計測装置における時間差平滑手段14の双方を備えるようにしてもよい。図6は、このような移動軌跡計測装置の追尾手段4の構成図である。実施の形態1及び実施の形態2の追尾手段4と同じ符号を付した構成要素については、実施の形態1及び実施の形態2と同様であるので、説明を省略することとする。
【0070】
次に実施の形態3における追尾手段4の動作について説明する。追尾手段4では、実施の形態2における追尾処理と同様に時間差平滑手段14による電波の到着時間差の平滑処理を行う。その詳細は実施の形態2と同様である。
【0071】
さらに加えて、実施の形態3における追尾手段4では、実施の形態1による移動軌跡計測装置における測角値選択手段13によって、時間差相関結果による測角値の選択処理を行う。具体的には、時間差相関判定手段12において、式(28)及び式(29)に基づき、予め設定されたdを用いて、到着時間差観測値が式(30)を満たすかどうかを判定する。次に測角値選択手段13は、式(30)を満たす測角値のみを選択して出力する。以降、出力された測角値は測角相関判定手段9に入力され、実施の形態1と同様に平滑値及び平滑誤差共分散行列を算出する。
【0072】
以上から明らかなように、実施の形態3による移動軌跡計測装置では、到着時間差観測値について、時間差相関判定手段12が相関処理を行い、時間差平滑手段14が平滑処理を行うとともに、時間差相関判定手段12が有効であると判断した到着時間差を算出したセンサからの測角値のみを、測角値選択手段13が選択することとした。これにより、信頼性の低い測角値を測角平滑処理に用いることがなくなることにより、また測角値のみを用いる場合に比べ、高精度な追尾結果を得ることができる。
【0073】
実施の形態4.
さらに、追尾処理を行う前に優れた測位精度が得られる観測値のみを選択し、選択された観測値に基づいて追尾処理を行うようにしてもよい。実施の形態4はこのような移動軌跡計測装置に関するものである。
【0074】
図7は、実施の形態4による移動軌跡計測装置の構成を示すブロック図である。図において、測定値選択手段15は追尾処理に有意な観測値を選択するものである。ここで、有意な観測値とは、観測値の精度が著しく劣るものや、目標とセンサの距離が長いため、測位にほとんど有用でない観測値などを除いた観測値をいう。その他、図3と同じ符号を付した構成要素については、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。また実施の形態4における追尾手段4には、実施の形態1乃至実施の形態3のどの追尾手段を採用してもよい。ただし、実施の形態4における測定値選択手段15は、観測値を選択する基準として追尾手段4の算出する予測値を用いるので、測定値選択手段15に追尾手段4における予測手段8の算出結果を入力できるようになっているものとする。
【0075】
次に測定値選択手段15の詳細な構成について説明する。図8は、測定値選択手段15の詳細な構成を示すブロック図である。図において、センサ距離算出手段16は、移動体とセンサ1−1〜1−Iとの距離を算出するものである。センサ選択手段17は、センサ距離算出手段16によって算出されたセンサ1−1〜1−Iの移動体からの距離が所定値以下の場合に、そのセンサからの観測値を選択するものである。観測値選択手段18は、測角手段2及び到着時間差計測手段3が出力する観測値のうち、信頼性の高い観測値を選択するものである。
【0076】
続いて、実施の形態4による移動軌跡計測装置の動作について説明する。なお、実施の形態4における移動軌跡計測装置は実施の形態1と比して、測定値選択手段15のみが異なるので、以下においては、測定値選択手段15の動作の説明を中心に行う。
【0077】
まず測定値選択手段15は、追尾手段4の出力する予測値x ” kを取得する。するとセンサ距離算出手段16は、予測値x ” kとセンサ1−1〜1−Iの位置との距離を算出する。次にセンサ選択手段17は、センサ距離算出手段16が算出した各センサ1−1〜1−Iの位置と予測値との距離情報、及び、測角値及び到着時間差観測値ΔT* k,mを取得する。そして、移動体の位置の予測値との距離が著しく遠いセンサからの測角値及び到着時間差観測値を削除し、残りの観測値を出力する。
【0078】
観測値選択手段18は、センサ選択手段17が出力した観測値を取得する。そして、センサ位置と目標予測値x ” kの情報を用い、測位精度情報から、優れた推定精度が得られ、かつ無駄のないように観測値の選出を行う。測位精度情報については、例えば、D. J. Torrieri, ”Statistical Theory of Passive Location Systems,” IEEE Trans. on AES, Vol. AES−20, No.2, pp.183−pp.198, Mar 1984.に示されている方法を用いて算出を行う。
【0079】
上記方法による測位精度情報から、優れた測位精度の得られる観測値を選択して、残りの観測値を削除する。そして、選択された測角値及び到着時間差観測値を観測値を追尾手段4に出力する。以後、実施の形態1乃至実施の形態3と同様の処理を行う。
【0080】
以上から明らかなように、実施の形態4の移動軌跡計測装置によれば、予め有意な観測値のみを選択してから追尾処理を行うようにするので、計算負荷の軽減が可能となり、また追尾処理の精度を向上させることができる。
【0081】
なお、距離情報に基づく有意な観測値の選択処理、及び、測位精度情報による観測値の選択処理は、それぞれ単独で用いても同様の効果を奏することはいうまでもない。
【0082】
【発明の効果】
この発明に係る移動軌跡計測装置は、移動体から到着した電波の測角値に加えて、前記複数個のセンサの各々へ到着する前記電波の到着時間差を計測する到着時間差計測手段と、前記到着時間差計測手段が出力する到着時間差と測角値に基づいて移動体の位置及び速度を追尾する追尾手段とを備えることにより、測角値のみでは高い精度が得られない位置に移動体が存在する場合にも、位置と速度の測定を高精度に行うことができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明及び従来技術によるセンサと移動体の関係を示す説明図である。
【図2】従来技術による測定誤差の説明図である。
【図3】この発明の実施の形態1の構成を示すブロック図である。
【図4】この発明の実施の形態1の追尾手段4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の追尾手段4の構成を示すブロック図である。
【図6】この発明の実施の形態3の追尾手段4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4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4の測定値選択手段の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1−1〜1−I:センサ、2:測角手段、3:到着時間差計測手段、
4:追尾手段、5:初期値設定手段、6:平滑ベクトル用メモリ、
7:平滑誤差共分散行列用メモリ、8:予測手段、9:測角相関判定手段、
10:測角平滑手段、11:測角時間差選別手段、12:時間差相関判定手段、
13:測角値選択手段、14:時間差平滑手段、15:測定値選択手段、
16:センサ選択手段、17:不要観測値削除手段、18:観測値選択手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method of measuring the position and speed of a moving object such as a racehorse at a racetrack or a boat at a boat racetrack, a plurality of sensors are arranged on a route side band as shown in FIG. There has been a method in which the arrival angles of radio waves arriving from a moving body are obtained and calculated based on these arrival angles. This is based on the principle that a moving object exists at a point where straight lines forming the arrival angles of radio waves at a plurality of sensors intersect (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-248830, "Traveling route measuring device" (FIG. 1,
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
There is a measurement error in the measurement of the arrival angle. FIG. 2 is a diagram conceptually showing a position calculation error due to the measurement error. In the figure, a point A is a point sufficiently distant from a straight line connecting the
[0005]
However, in reality, due to an angle measurement error, the result of detecting the arrival direction of the radio wave has a spread such as the angle formed by the line segment a1 and the line segment a2. Similarly, also in the
[0006]
The present invention has been made in order to solve the above-described problem. In addition to the arrival direction of radio waves, a moving object exists at a position close to a sensor using a difference in arrival time of radio waves from the moving object to each sensor. Even in such a case, the position and speed are accurately measured.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A trajectory measurement device according to the present invention includes a plurality of sensors that receive radio waves from a moving object,
Arrival time difference measuring means for measuring an arrival time difference between the radio waves arriving at the plurality of sensors,
Angle measuring means for measuring an azimuth at which the radio wave arrives at the plurality of sensors,
A tracking unit that tracks the moving state of the moving object based on the measurement value output by the arrival time difference measuring unit and the angle measurement unit, and outputs a smoothed value and a predicted value of the moving state.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the movement trajectory measuring device according to the first embodiment of the present invention. In the figure, sensors 1-1 to 1-I detect radio waves arriving from a moving body, and are arranged around a moving path of the moving body. For example, it may be arranged along a running track of a racetrack as shown in FIG. 1 or may be arranged on a roadside zone of an expressway. Here, the moving object means an object (including a creature) that moves on a certain range of a track, such as a racehorse, a bicycle, a boat, a car, and the like. The radio wave from the moving body may be a radio wave transmitted by a transmitter mounted on the moving body itself, or a radar wave source is provided for each of the sensors 1-1 to 1-I. The reflected light may be a reflected wave obtained by reflecting a beam radiated from a moving body.
[0009]
Subsequently, the angle measuring means 2 acquires the direction in which radio waves from the moving body arrive at the sensors 1-1 to 1-I. The arrival time difference measuring means 3 obtains a difference between times when radio waves arrive at the sensors 1-1 to 1-I from a moving body. The tracking means 4 is for tracking the moving object from the outputs of the angle measuring means 2 and the arrival time difference measuring means 3.
[0010]
Next, FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the tracking means 4. In the figure, an initial value setting means 5 sets an initial value of a smooth vector of a Kalman filter and a smooth error covariance matrix. The smoothed
[0011]
Subsequently, the angle measuring time difference selecting means 11 has a mixture of the angle measuring value output by the angle measuring means 2 outside the tracking means 4 and the arrival time difference observed value output by the arrival time difference measuring means 3 on the memory. In such a case, each is classified and output. The time difference correlation determination means 12 determines whether or not the arrival time difference observation value output by the angle measurement time difference selection means 11 is valid data for tracking processing. The angle measurement value selection means 13 selects only angle measurement values from the sensors that output the arrival time difference determined to be valid by the time difference correlation determination means 12 among the sensors 1-1 to 1-I.
[0012]
Next, prior to the description of the operation of the first embodiment, the principle of the moving object tracking method according to the present invention will be described. First, the outline is as follows. That is, first, radio waves transmitted from the moving object are received by a plurality of sensors in the racetrack. Next, the extended Kalman filter is used based on the azimuth angle of the moving body as viewed from each sensor and the instantaneous observation result of the difference in the arrival time of the radio wave from each sensor to the moving body. Track position and speed. The algorithm of the extended Kalman filter is detailed in, for example, "Applied Kalman Filter" by Toru Katayama.
[0013]
In the following, for the sake of explanation, a tracking processing method for a single moving object such as a racehorse racing on a running track in a competition field will be described. However, if this processing is executed for each moving object, tracking of a plurality of moving objects will be described. Is possible.
[0014]
Next, the principle will be described in detail. As shown in FIG. 1, a fixed xy orthogonal coordinate system is set in a racetrack. The sensors 1-1 to 1-I are installed at predetermined intervals along a traveling track. Further, among the sensors 1-1 to 1-I, the i-th sensor is represented as 1-i (i = 1,..., I), and the position thereof is [Xi, Yi]T(Hereinafter T represents transposition of the matrix). Also, the sampling time since the race started is tk(K = 0, 1, 2,...).
[0015]
A certain sampling time tkIn, it is all or a part of the I sensors that detects a radio wave from a moving object. This set of sensor numbers isobs, kCall. Iobs, kIs the number of sensors included in N (Iobs, k). Sampling time tk, The sensor 1-i (where i is Iobs, kThe azimuth of the moving object as seen from the angle θk, i(I is Iobs, kAny element). Azimuth angle θkj(I is Iobs, kAs shown in FIG. 1, the clockwise rotation based on a direction parallel to the y-axis is defined as positive.
[0016]
The sampling time tkIn, consider obtaining the time difference between arrival from the transmitter to the two sensors. At this time, a set of pairs of numbers of two sensors from which the arrival time difference is obtained is Mobs, kAnd Sampling time tkHere, the sensors 1-i1 and 1-i2 (where i1 and i2 are Mobs, kThe arrival time difference of any two elements of thek, (i1, i2)(I1 and i2 are Mobs, kArbitrary two elements). In addition, the number of arrival time differences is represented by N (Mobs, k).
[0017]
Sampling time tkVector of the moving object given by the true value of the position and velocity of the moving object atx kIs defined by Expression (1). Where dxk/ Dt, dyk/ Dt indicates each time derivative.
(Equation 1)
[0018]
State vectorx kIs used to define a motion model (referred to as a constant-velocity straight-traveling model) when the moving body is linearly traveling at a substantially constant speed on a straight course as shown in Expression (2).
(Equation 2)
Where ΦkIs a state transition matrix of constant-velocity linear motion, and is given by Expression (3).
(Equation 3)
[0019]
In equation (2),w kIs a driving noise vector corresponding to acceleration for expressing an error caused by regarding the actual motion of the moving object as a constant-velocity straight-line motion, and has a normality having the properties of Expressions (4) and (5). Assume that the noise is white noise.
(Equation 4)
(Equation 5)
Here, E [] is a symbol representing the collective average.
[0020]
AlsokIs a drive noise conversion matrix, which is represented by equation (6).
(Equation 6)
[0021]
Next, an azimuth angle observation model and an arrival time difference (arrival distance difference) observation model are defined as observation models. First, an observation model of the arrival time difference (arrival distance difference) is defined. Sampling time tk, The true value ΔT of the difference between the times (arrival times) at which the radio waves from the moving object are detected by the sensors 1-i1 and 1-i2k, (i1, i2)Is the state vector of the moving objectx kIs represented by the following equation.
(Equation 7)
Where h(I1, i2)(x k) Is as follows.
(Equation 8)
Here, c is the speed of light.
[0022]
Therefore, the observation model of the arrival time difference between the sensors 1-i1 and 1-i2 is defined by Expression (9).
(Equation 9)
[0023]
Where ΔT* k, (i1, i2)Is the observed value of the difference between the arrival times of the transmission signals from the moving object to the sensors 1-i1 and 1-i2, and is calculated by the arrival time difference measuring means 3 based on the radio waves detected by the sensors 1-i1 and 1-i2. Is what is done. Also νΔT, k, (i1, i2)Represents the observation noise of the arrival time difference. Observation noise νΔT, k, (i1, i2)Is normal white noise having the properties of Expressions (10) and (11).
(Equation 10)
(Equation 11)
[0024]
Next, an azimuth observation model is defined. Sampling time tk, The true value θ of the azimuth of the moving body as viewed from the sensor 1-ik, iIs the state vector of the moving objectx kIs represented by the following equation.
(Equation 12)
Where fi(x k) Is based on equation (13).
(Equation 13)
[0025]
Therefore, the observation model of the sensor 1-i is defined by Expression (14).
[Equation 14]
Where θ* k, iIs an angle measurement value output by the angle measurement means 2 based on a radio wave detected by the sensor 1-i. Also νθ, k, iRepresents the observation noise of this angle measurement value. Observation noise νθ, k, iIs normal white noise having the properties of Expressions (15) and (16).
[Equation 15]
(Equation 16)
[0026]
Next, in the present invention, a moving object tracking processing method performed by using an extended Kalman filter algorithm based on the above-described motion model and observation model will be described. First, variables are defined as follows.
[Equation 17]
(Equation 18)
[Equation 19]
(Equation 20)
[0027]
here,x ' kIs the sampling time tkSampling time t based on observation information up tokIs a smooth vector obtained by estimating the state vector. Alsox " kIs the sampling time tk-1Sampling time t based on observation information up tokIs a prediction vector obtained by estimating the state vector. Further P' k, P" kIs the error covariance matrix of the smooth vector and the prediction vector, respectively.
[0028]
The start time of the race is set to the initial sampling time t0And the initial value x of the smooth vector' 0And the initial value P of the smooth error covariance matrix' 0Is set in advance. Here, the initial value of the smoothing vector includes the target observation position calculated from the observation result obtained in the first sample and the next two samples as the initial value of the smoothing vector as in the case of normal target tracking. Based on the observation positions of the two target points calculated from the observation results obtained by eyes, the speed calculated from the displacement between these two points and the time interval is set.
[0029]
Thereafter, at time tkEach time a new observation value is obtained from any of the sensors 1-1 to 1-I, the sampling time is advanced by one and the tracking process is performed. Below, sampling time tkThe following describes a specific method of the tracking processing executed in step (1). Sampling time tkIn, when the angle measurement value or the arrival time difference observation value is obtained, first, the following prediction processing is performed according to the processing algorithm of the extended Kalman filter.
(Equation 21)
(Equation 22)
[0030]
Next, a correlation determination and a smoothing process are performed for each of the obtained observation values, and M = N (Mobs, k) Times, J = N (Iobs, k) Times, a total of M + J times. There is no particular priority or dependency between the correlation determination and smoothing processing for the arrival time difference observation value and the correlation determination and smoothing processing for the angle measurement value. However, in the following, for the sake of simplicity, first, there is no particular priority in the order of processing the arrival time difference observation value and the angle measurement value obtained at the same time. That is, the order of processing may be switched between the arrival time difference observation values and the angle measurement values obtained at the same time, or the order of processing may be switched between the arrival time difference and the angle measurement value. However, in the following and in the embodiments, for simplicity of description, first, correlation determination and smoothing processing are performed M times on arrival time difference observation values, and then correlation determination and smoothing processing are performed J times on angle measurement values. It shall be.
[0031]
Hereinafter, in order to simplify the notation, the M arrival time difference observation values are represented by ΔT* k, 1, ..., ΔT* k, MIt is written. Each value is obtained from a certain sensor pair, and if necessary, ΔT* k, 1, ..., ΔT* k, MAnd ΔT* k, (i1, i2), ..., ΔT* k, (i2M-1, i2M)Is used together.
Thereafter, if necessary, for example, when the mth arrival time difference observation value at time k is obtained from the sensors a and b, ΔT* k, mAnd ΔT* (A, b)Is used together. The same applies to other variables.
[0032]
Time tkAt the m-th observed time difference of arrival ΔT* k, mThe estimated value of the state vector obtained as a result of smoothingx ' k, mAnd its error covariance matrixP ' k, mIt expresses. First, as an initial value when m = 0, a prediction vector and a prediction error covariance matrix are set as shown in Expressions (23) and (24).
(Equation 23)
[Equation 24]
[0033]
After setting the initial values, the following arrival time difference correlation determination processing and arrival time difference smoothing processing are repeatedly performed for m = 1,.
[0034]
First, a correlation determination is performed for the acquired arrival time difference observation value. That is, it is determined whether or not the arrival time difference observation value is data corresponding to the arrival time difference value obtained from the mobile that has already been tracked. The arrival time difference correlation determination processing has an effect of excluding extremely low precision arrival time difference observation values in performing the tracking processing. As a case where such an inaccurate arrival time difference observation value occurs, for example, the sensor may generate an indirect wave that is reflected by another structure and then arrives at the sensor together with the direct wave of the radio wave transmitted from the moving body. It is possible that the signal was received after interference. In the arrival time difference correlation determination process, first,x ' k, m-1And the predicted arrival time difference ΔT of the mobile object according to equation (25)." k, mIs calculated.
(Equation 25)
[0035]
Next, the difference (called a residual) ΔT between the actual arrival time difference observed value and the predicted arrival time difference value obtained as described above.* k, m−ΔT" k, mTime difference observation value ΔT based on the magnitude of* k, mJudge the validity of According to equations (9) and (25), the residual ΔT* k, m−ΔT ”k, mIs as follows:
(Equation 26)
[0036]
vectorx ' k, m-1And true valuex kIs small, the first term on the right side of equation (26) can be approximated as in equation (27).
[Equation 27]
Where Hm(x ' k, m-1) Is the function h of equation (8), as shown in equation (28).m(x k) Of the gradientx ' k, m-1Is the value at.
[Equation 28]
Note that XkIs xkIs differentiated with respect to time (dxk/ Dt). Also YkThe same applies to (dyk/ Dt).
[0037]
By using the equations (11), (27), and (28) in the above equation (26), ΔT* k, m−ΔT" k, mVariance sk, mCan be calculated as follows:
(Equation 29)
[0038]
In the arrival time difference correlation determination process, the variance sk, mAnd the arrival time difference observed value ΔT ′ is used only when Expression (30) is satisfied using d as a parameter.k, mIs determined to be valid.
[Equation 30]
[0039]
By the above-described correlation determination processing, the arrival time difference observed value ΔT* k, jIs determined to be valid, the following equations (31), (32), and (33) are calculated according to the algorithm of the extended Kalman filter. Here, I is a 4 × 4 unit matrix.
[Equation 31]
(Equation 32)
[Equation 33]
[0040]
On the other hand, the arrival time difference observed value ΔT' k, mIs determined to be invalid, the smoothing process using the arrival time difference observation value is not performed, and the smoothed value and the smoothed error covariance matrix are replaced with the predicted value and the forecasted error covariance matrix as shown in the following equation. .
[Equation 34]
[0041]
The above-described series of processing of Expressions (25) to (34) is performed with m = 1,. . . , M are repeatedly executed. The above is the arrival time difference observed value ΔT' k, m4 shows the contents of the correlation determination and the smoothing process using.
[0042]
Next, correlation determination and smoothing processing are performed on the angle measurement values. First, the final smoothed value of the arrival time difference is set as follows.
(Equation 35)
[0043]
Next, the angle measurement value θ is calculated using the observation model equations (12) to (16).* k, jThe following processing is performed for (j = 1,..., J) in the same manner as in the case of the arrival time difference observation value. First, x' k, j-1And the predicted azimuth θ ″ of the moving object according to equation (36).k, jIs calculated.
[Equation 36]
[0044]
The difference between the actual angle measurement value and the obtained predicted orientation (referred to as residual) θ* k, j−θ" k, jAngle measurement θ based on the size of* k, jJudge the validity of As with the arrival time difference, θ* k, j−θ" k, jVariance sk, jIs calculated using Expression (37) and Expression (38).
(37)
[Equation 38]
[0045]
In the angle measurement correlation determination process, the variance sk, jThis angle measurement value θ is used only when Expression (39) is satisfied using d as a parameter.* k, jIs determined to be valid.
[Equation 39]
[0046]
By the above-described correlation determination processing, the angle measurement value θ' k, jIs determined to be valid, the following equations (40), (41), and (42) are calculated according to the algorithm of the extended Kalman filter. Here, I is a 4 × 4 unit matrix.
(Equation 40)
(Equation 41)
(Equation 42)
[0047]
On the other hand, the angle measurement value θ* k, jIs not valid, the smoothing process using the angle measurement value is not performed, and the smoothed value and the smoothed error covariance matrix are replaced with the predicted value and the predicted error covariance matrix as shown in Expression (43). .
[Equation 43]
The above-described series of processing of Expressions (36) to (43) is performed by j = 1,. . . , J repeatedly.
[0048]
As a result, the finally obtained x' k, JAnd P' k, JAt the sampling time t as shown in equations (44) and (45).kAt the sampling time tkIs completed.
[Equation 44]
[Equation 45]
[0049]
The above is the principle of the moving object tracking method according to the present invention. Next, the operation of the movement trajectory measuring device according to the first embodiment will be described based on the above principle.
[0050]
First, the tracking means 4 sets the initial sampling time, which is the tracking start time, to t.0And First, the initial value setting means 5 calculates a smoothed value based on the theory of a normal Kalman filter.x ' kInitial value ofx ' 0, And the smooth error covariance matrix P' kInitial value P' 0Is calculated, and the tracking process is started.
[0051]
Next, at a certain time tkWhen the sensors 1-1 to 1-i detect a radio wave from the moving body, the angle measuring means 2 calculates an angle measurement value based on the radio wave arriving from the moving body. Further, the arrival time difference measuring means 3 calculates the arrival time difference of the radio wave arriving from the moving body. The tracking means 4 acquires the angle measurement value calculated by the angle measurement means 2 and the arrival time difference calculated by the arrival time difference measurement means 3 as observation values, and performs tracking processing by advancing the sampling time by one. Hereinafter, the sampling time tkWill be described.
[0052]
When the tracking means 4 acquires the observation value, the prediction means 8 sends the smoothed vector from the smoothed
[0053]
Here, sampling time tkAnd J = N (Iobs, k) Angle measurement values θ* k, j(J = 1,..., J) and M = N (Mobs, k) Observations of arrival time difference ΔT* k, m(M = 1,..., M) are obtained. Then, the angle measurement time difference selection means 11 classifies the angle measurement value in the memory and the arrival time difference observation value. As a result, the angle measurement value θ* k, j(J = 1,..., J) is output to the angle measurement value selection means 13 and the arrival time difference observed value ΔT* k, m(M = 1,..., M) are output to the time difference correlation determination means 12.
[0054]
The time difference correlation determination means 12 calculates the prediction vectorx " k, The prediction error covariance matrix P" k, And arrival time difference observed value ΔT* k, mThe information of (m = 1,..., M) is acquired, and the arrival time difference predicted value is calculated by Expression (25). Next, based on Expressions (28) and (29), it is determined whether or not the observed arrival time difference satisfies Expression (30) using d set in advance. Here, as a variable representing the result of this determination processing, Cork, mShall be used. If the result of the determination satisfies Expression (30), Cork, mIs set to 1, and if not satisfied, Cork, mIs set to 0. Then, the time difference correlation determination means 12k, mThe value of is output.
[0055]
The angle measurement value selection means 13 receives the angle measurement value θ from the time difference correlation determination means 12.* k, j(J = 1, ..., J) and Cork, m(M = 1,..., M). Then Cork, mThe angle measurement values from the sensors 1-i1 and 1-i2 for which = 0 are deleted. Then, for the angle measurement values that have not been deleted,inAnd renumbered again, θ* k, j(J = 1, ..., Jin) Is output.
[0056]
Next, the angle-measurement correlation judging means 9 sends the prediction vectorx " kAnd the prediction error covariance matrix P" kTo get. In addition, the angle measurement value θ* k, j(J = 1, ..., Jin) To get. Then, based on equation (36), the prediction vectorx " kIs used to estimate the angle measurementθ " k, jIs calculated. Further, it is determined whether Expression (39) is satisfied by using Expressions (37) and (38). When equation (39) is satisfied, θ* k, jIs output.
[0057]
Subsequently, the angle measurement smoothing means 10 sends the angle measurement correlation determination means 9* k, jTo get. Then, a smoothing process is performed using Expressions (40) to (43). Further processed angle value θ* k, jIs not the last angle measurement at that time, its smooth vectorx ' k, jAnd the smooth error covariance matrix P' k, jIs output to the angle-measuring correlation determining means 9 and the value is used to perform a correlation process on the next angle-measuring value. When the angle measurement smoothing means 10 completes the processing of the last angle measurement value, using the equations (44) and (45),x ' kAnd P' kIs calculated. Finally, the angle measurement smoothing means 10 stores thex ' kAnd furthermore, P' kIs stored in the smoothing error covariance matrix memory 7.
[0058]
As is clear from the above description, the movement trajectory measuring device of the first embodiment processes the arrival time difference observation value by the time difference correlation determining means 12, and the time difference correlation determining means 12 determines that the arrival time difference is valid. Is selected by the angle measurement value selection means 13. As a result, since a low-reliability angle measurement value is not used for the angle measurement smoothing process, a highly accurate tracking result can be obtained.
[0059]
In the first embodiment, when the output of the angle measuring unit 2 and the output of the time
[0060]
In the first embodiment, a moving body such as a racehorse moving on a running track has been described as an example. However, the moving trajectory measuring device according to the first embodiment is also applicable to measuring the position and speed of a moving object moving at a place (regardless of whether it is on land or at sea) where a plurality of sensors are arranged along a route. It goes without saying that you can do it.
[0061]
Embodiment 2 FIG.
The movement trajectory measuring device according to the first embodiment improves the reliability of the angle measurement values used for the angle measurement smoothing process by eliminating the angle measurement values that do not match the predetermined condition, and as a result, achieves a highly accurate measurement. The tracking result was obtained. On the other hand, the moving trajectory measuring apparatus according to the second embodiment is characterized in that smoothing processing is performed on the arrival time of radio waves. Note that the second embodiment is different from the first embodiment only in the configuration of the tracking means 4. Therefore, only the detailed configuration and operation of the tracking means 4 will be described below.
[0062]
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the tracking means 4 according to the second embodiment. In the figure, a time difference smoothing means 14 performs a smoothing process on an arrival time difference when a radio wave arrives at a sensor 1-1 to 1-I from a moving body. In the second embodiment, the angle measurement value selection unit 13 of the first embodiment is not used. The other components having the same reference numerals as those of the tracking means 4 of the first embodiment are the same as those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
[0063]
Next, the operation of the tracking means 4 according to the second embodiment will be described. When the angle measuring means 2 and the arrival time difference measuring means 3 calculate the observed value for the radio waves detected by the sensors 1-1 to 1-I, the predicting means 8 sets the prediction vector as in the first embodiment.x " kAnd the prediction error covariance matrix P" kIs calculated. Then, the angle measurement time difference selection means 11 sorts the angle measurement value and the arrival time difference observation value, and calculates the angle measurement value θ.* k, j(J = 1,..., J) is output to the angle-measuring correlation determining means 9 and the arrival time difference observed value ΔT* k, m(M = 1,..., M) are output to the time difference correlation determining means 12.
[0064]
Subsequently, the time difference correlation determining means 12 calculates the prediction vectorx " kAnd the prediction error covariance matrix P" k, And arrival time difference observation value arrival time difference observation value ΔT* k, m(M = 1,..., M). Then, the estimated arrival time difference is calculated using the equation (25), and according to the equations (28), (29) and (30), using the preset d, the arrival time difference observed value ΔT* k, mIt is determined whether (m = 1,..., M) satisfies Expression (30). If the result of the determination satisfies Expression (30), Cork, m= 1 and arrival time difference observed value ΔT* k, mIs output to the time difference smoother 14. If not, Cork, m= 0.
[0065]
The time difference smoothing means 14 receives the arrival time difference observed value ΔT* k, m, Prediction vectorx " kAnd the prediction error covariance matrix P" kTo get. Then, first, at time k, if it is the first arrival time difference observed value, using equations (23) and (24),x ' k, m-1And P' k, m-1Set. Then, according to equations (31) to (34), the estimated value of the state vectorx ' k, mAnd its error covariance matrix P' k, mIs calculated and output to the time difference correlation determination means 12. This series of operations is performed for all the arrival time difference observation values, and the time difference smoothing means 14 processes the last arrival time difference observation value. Furthermore, the smooth vector at that timex ' k, mAnd its error covariance matrix P' k, mIs set as in Expression (35), and is output to the angle measurement correlation determination means 9 and the angle measurement smoothing means 10.
[0066]
Next, the angle-measuring correlation determining means 9 receives the angle-measuring value θ from the angle-measuring time difference selecting means 11.* k, i(I is Iobs, kFrom the time difference smoothing means 14,x ' k, jAnd its error covariance matrix P' k, jTo get. And the estimated vectorx ' k, jFrom equation (36), the angle measurement predicted value θ* k, jIs calculated. Then, it is determined whether Expression (39) is satisfied by using Expressions (37) and (38). When equation (39) is satisfied, θ* k, jIs output to the angle measurement smoothing means 10.
[0067]
The angle measurement smoothing means 10 receives the angle measurement value θ from the angle measurement correlation determination means 9.* k, jWhenx ' k, j, And its error covariance matrix P' k, jIs obtained, a smoothing process is performed by Expressions (40) to (43),x ' k, jAnd P' k, jIs output to the angle measurement correlation determination means 9. The angle-measuring correlation determining means 9 and the angle-measuring smoothing means 10 repeat the processing for all the angle-measuring values. When the angle measurement smoothing means 10 completes the processing of the last angle measurement value, using the equations (44) and (45),x ' kAnd P' kIs calculated. Finally, the angle measurement smoothing means 10 stores thex ' kAnd furthermore, P' kIs stored in the smoothing error covariance matrix memory 7.
[0068]
As is clear from the above description, the movement trajectory measuring device according to the second embodiment performs the correlation process on the observed arrival time difference by the time difference correlation determination unit 12 and further performs the smoothing process by the time difference smoothing unit 14. As a result, a more accurate tracking result can be obtained as compared with the case where only the angle measurement value is used.
[0069]
Note that both the angle measurement value selecting unit 13 in the moving locus measuring device according to the first embodiment and the time difference smoothing unit 14 in the moving locus measuring device according to the second embodiment may be provided. FIG. 6 is a configuration diagram of the tracking means 4 of such a movement trajectory measuring device. The components denoted by the same reference numerals as those of the tracking means 4 of the first and second embodiments are the same as those of the first and second embodiments, and thus the description thereof will be omitted.
[0070]
Next, the operation of the tracking means 4 in the third embodiment will be described. The tracking means 4 performs the smoothing processing of the arrival time difference of the radio wave by the time difference smoothing means 14 similarly to the tracking processing in the second embodiment. The details are the same as in the second embodiment.
[0071]
In addition, in the tracking means 4 according to the third embodiment, the angle measurement value selecting means 13 in the movement trajectory measuring device according to the first embodiment performs an angle measurement value selection process based on the time difference correlation result. More specifically, the time difference correlation determining means 12 determines whether or not the arrival time difference observation value satisfies Expression (30), using d set in advance, based on Expressions (28) and (29). Next, the angle measurement value selection unit 13 selects and outputs only the angle measurement values that satisfy Expression (30). Thereafter, the output angle measurement value is input to the angle measurement correlation determination unit 9 and calculates a smoothed value and a smoothed error covariance matrix as in the first embodiment.
[0072]
As is apparent from the above description, in the movement trajectory measuring device according to the third embodiment, the time difference correlation determination means 12 performs the correlation process on the arrival time difference observed value, the time difference smoothing means 14 performs the smoothing process, and the time difference correlation determination means The angle measurement value selection means 13 selects only the angle measurement value from the sensor that has calculated the arrival time difference that is determined to be valid. This eliminates the use of a low-reliability angle measurement value for the angle measurement smoothing process, and enables a more accurate tracking result to be obtained as compared with a case where only the angle measurement value is used.
[0073]
Embodiment 4 FIG.
Furthermore, before performing the tracking process, only the observation values that provide excellent positioning accuracy may be selected, and the tracking process may be performed based on the selected observation values. Embodiment 4 relates to such a movement locus measuring device.
[0074]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a movement locus measuring device according to the fourth embodiment. In the figure, a measurement value selection means 15 selects an observation value that is significant for tracking processing. Here, a significant observation value refers to an observation value excluding observation values that are not very useful for positioning because the accuracy of the observation value is extremely poor or the distance between the target and the sensor is long. The other components denoted by the same reference numerals as those in FIG. 3 are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will not be repeated. Also, any of the tracking units of the first to third embodiments may be adopted as the tracking unit 4 in the fourth embodiment. However, since the measured value selecting means 15 in the fourth embodiment uses the predicted value calculated by the tracking means 4 as a reference for selecting an observed value, the measured value selecting means 15 uses the calculated result of the predicting means 8 in the tracking means 4 for the measured value selecting means 15. It is assumed that input can be performed.
[0075]
Next, a detailed configuration of the measurement value selection unit 15 will be described. FIG. 8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of the measurement value selection unit 15. In the figure, a sensor distance calculating means 16 calculates a distance between a moving body and sensors 1-1 to 1-I. The sensor selecting unit 17 selects an observation value from the sensor 1-1 to 1-1-I when the distance from the moving body calculated by the sensor
[0076]
Next, the operation of the movement trajectory measuring device according to the fourth embodiment will be described. Note that the movement trajectory measuring device according to the fourth embodiment differs from the first embodiment only in the measured value selecting unit 15, and therefore the following description focuses on the operation of the measured value selecting unit 15.
[0077]
First, the measured value selecting unit 15 calculates the predicted value output from the tracking unit 4.x " kTo get. Then, the sensor distance calculating means 16 calculates the predicted valuex " kAnd the distance between the sensor 1-1 and the position of the sensor 1-1 are calculated. Next, the sensor selecting means 17 calculates the distance information between the position of each of the sensors 1-1 to 1-I calculated by the sensor distance calculating means 16 and the predicted value, and the angle measurement value and the arrival time difference observed value ΔT.* k, mTo get. Then, the angle measurement value and the arrival time difference observation value from the sensor whose distance from the predicted value of the position of the moving object is extremely long are deleted, and the remaining observation values are output.
[0078]
The observation value selection unit 18 acquires the observation value output by the sensor selection unit 17. Then, the sensor position and the target predicted valuex " kUsing this information, an excellent estimation accuracy is obtained from the positioning accuracy information, and observation values are selected without waste. Regarding the positioning accuracy information, for example, D.I. J. Torreri, "Statistical Theory of Passive Location Systems," IEEE Trans. on AES, Vol. AES-20, No. 2, pp. 183-pp. 198, Mar 1984. The calculation is performed using the method described in (1).
[0079]
From the positioning accuracy information obtained by the above method, an observation value with excellent positioning accuracy is selected, and the remaining observation values are deleted. Then, the selected angle measurement value and arrival time difference observation value are output to the tracking means 4 as observation values. Thereafter, the same processing as in the first to third embodiments is performed.
[0080]
As is clear from the above, according to the movement trajectory measuring device of the fourth embodiment, only the significant observation value is selected in advance and then the tracking processing is performed, so that the calculation load can be reduced, and the tracking can be performed. Processing accuracy can be improved.
[0081]
Note that it goes without saying that the processing for selecting a significant observation value based on the distance information and the processing for selecting the observation value based on the positioning accuracy information have the same effect even when used alone.
[0082]
【The invention's effect】
The moving trajectory measuring device according to the present invention includes an arrival time difference measuring unit that measures an arrival time difference between the radio waves arriving at each of the plurality of sensors, in addition to an angle measurement value of a radio wave arriving from a moving body, By providing tracking means for tracking the position and speed of the moving object based on the arrival time difference output by the time difference measuring means and the angle measurement value, the moving object exists at a position where high accuracy cannot be obtained only by the angle measurement value Also in this case, there is an effect that the position and speed can be measured with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a relationship between a sensor and a moving body according to the present invention and a conventional technique.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a measurement error according to the related art.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a tracking means 4 according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a tracking means 4 according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a tracking means 4 according to
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of a measurement value selection unit according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1-1 to 1-I: sensor, 2: angle measuring means, 3: arrival time difference measuring means,
4: Tracking means, 5: Initial value setting means, 6: Smooth vector memory,
7: memory for a smooth error covariance matrix, 8: prediction means, 9: angle measurement correlation determination means,
10: angle measurement smoothing means, 11: angle measurement time difference selection means, 12: time difference correlation determination means,
13: angle measurement value selection means, 14: time difference smoothing means, 15: measurement value selection means,
16: sensor selection means, 17: unnecessary observation value deletion means, 18: observation value selection means
Claims (7)
前記複数個のセンサに到着する前記電波の到着時間差を計測する到着時間差計測手段と、
前記複数個のセンサに前記電波が到着する方位角を計測する測角手段と、
前記到着時間差計測手段と前記測角手段が出力した計測値に基づいて移動体の移動状態を追尾し、該移動状態の平滑値及び予測値を出力する追尾手段とを備えたことを特徴とする移動軌跡計測装置。A plurality of sensors for receiving radio waves from the moving object,
Arrival time difference measuring means for measuring the arrival time difference of the radio waves arriving at the plurality of sensors,
Angle measuring means for measuring an azimuth at which the radio wave arrives at the plurality of sensors,
Tracking means for tracking the moving state of the moving body based on the measurement value output by the arrival time difference measuring means and the angle measuring means, and outputting a smoothed value and a predicted value of the moving state. Moving trajectory measuring device.
前記複数個のセンサに到着する前記電波の到着時間差を計測する到着時間差計測手段と、
前記複数個のセンサに前記電波が到着する方位角を計測する測角手段と、
前記到着時間差計測手段と前記測角手段が出力した計測値から前記移動体の追尾に有意な計測値のみを選択し出力する測定値選択手段と、
前記測定値選択手段が出力した計測値に基づいて移動体の移動状態を追尾し、該移動状態の平滑値及び予測値を出力する追尾手段とを備えたことを特徴とする移動軌跡計測装置。A plurality of sensors for receiving radio waves from the moving object,
Arrival time difference measuring means for measuring the arrival time difference of the radio waves arriving at the plurality of sensors,
Angle measuring means for measuring an azimuth at which the radio wave arrives at the plurality of sensors,
A measurement value selection unit that selects and outputs only a measurement value that is significant for tracking the moving object from the measurement values output by the arrival time difference measurement unit and the angle measurement unit,
A movement trajectory measuring device comprising: a tracking unit that tracks a moving state of a moving object based on a measurement value output by the measurement value selection unit and outputs a smoothed value and a predicted value of the moving state.
前記複数個のセンサのうち、前記センサ距離算出手段が算出した距離が所定の値以下であるセンサを選択し、前記到着時間差計測手段と前記測角手段から前記選択したセンサについての計測値を取得して出力するセンサ選択手段とを備えたことを特徴とする請求項2に記載した移動軌跡計測装置。The measurement value selection means, sensor distance calculation means for calculating the distance between the position of the moving object included in the movement state up to the previous sampling output by the tracking means and the position of the plurality of sensors,
From among the plurality of sensors, a sensor whose distance calculated by the sensor distance calculating means is equal to or smaller than a predetermined value is selected, and a measurement value for the selected sensor is obtained from the arrival time difference measuring means and the angle measuring means. 3. The moving trajectory measuring device according to claim 2, further comprising a sensor selecting unit that outputs the moving trajectory.
前記測角手段の計測値のうち、前記時間差相関判定手段が有効であると判定した前記センサからの計測値のみを選択する測角値選択手段と、
前記測角値選択手段が選択した計測値と前記予測値との相関の有無を判定する測角相関判定手段と、
前記測角相関判定手段が相関を有すると判定した前記測角手段の計測値について、今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列とを算出する測角平滑手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載された移動軌跡計測装置。The tracking unit uses a smoothed vector and a predicted value of a Kalman filter based on a smoothed error covariance matrix up to the previous sampling of the moving object, and determines whether or not the measured value of the arrival time difference measuring unit is valid. Correlation determination means;
Among the measurement values of the angle measurement means, an angle measurement value selection means for selecting only the measurement values from the sensor determined that the time difference correlation determination means is valid,
Angle measurement correlation determination means for determining whether there is a correlation between the measurement value selected by the angle measurement value selection means and the predicted value,
Angle measurement smoothing means for calculating a smoothed vector and a smooth error covariance matrix for the current sampling for the measurement value of the angle measurement means that the angle measurement correlation determination means has determined to have a correlation. The moving trajectory measuring device according to claim 1.
前記測角手段の計測値のうち、前記時間差相関判定手段が有効であると判定した前記到着時間差計測手段の計測値について、今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列とを算出する時間差平滑手段と、
前記測角手段の計測値と、前記時間差平滑手段が算出した今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列と、前記予測値との相関の有無を判定する測角相関判定手段と、
前記測角相関判定手段が相関を有すると判定した前記測角手段の計測値について、今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列とを算出する測角平滑手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載された移動軌跡計測装置。The tracking unit uses a smoothed vector and a predicted value of a Kalman filter based on a smoothed error covariance matrix up to the previous sampling of the moving object, and determines whether or not the measured value of the arrival time difference measuring unit is valid. Correlation determination means;
Among the measured values of the angle measuring means, for the measured values of the arrival time difference measuring means determined by the time difference correlation determining means to be valid, a time difference smoothing for calculating a smoothed vector and a smoothed error covariance matrix for the current sampling. Means,
A measurement value of the angle measurement means, a smoothed vector and a smooth error covariance matrix for the current sampling calculated by the time difference smoothing means, and an angle measurement correlation determination means for determining whether there is a correlation with the predicted value,
Angle measurement smoothing means for calculating a smoothed vector and a smooth error covariance matrix for the current sampling for the measurement value of the angle measurement means that the angle measurement correlation determination means has determined to have a correlation. The moving trajectory measuring device according to claim 1.
前記測角手段の計測値のうち、前記時間差相関判定手段が有効であると判定した前記到着時間差計測手段の計測値について、今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列とを算出する時間差平滑手段と、
前記測角手段の計測値のうち、前記時間差相関判定手段が有効であると判定した前記センサからの計測値のみを選択する測角値選択手段と、
前記測角値選択手段が選択した計測値と、前記時間差平滑手段が算出した今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列と、前記予測値との相関の有無を判定する測角相関判定手段と、
前記測角相関判定手段が相関を有すると判定した前記測角手段について、今回サンプリング分の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列とを算出する測角平滑手段とを備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載された移動軌跡計測装置。The tracking unit uses a smoothed vector and a predicted value of a Kalman filter based on a smoothed error covariance matrix up to the previous sampling of the moving object, and determines whether or not the measured value of the arrival time difference measuring unit is valid. Correlation determination means;
Among the measured values of the angle measuring means, for the measured values of the arrival time difference measuring means determined by the time difference correlation determining means to be valid, a time difference smoothing for calculating a smoothed vector and a smoothed error covariance matrix for the current sampling. Means,
Among the measurement values of the angle measurement means, an angle measurement value selection means for selecting only the measurement values from the sensor determined that the time difference correlation determination means is valid,
Angle measurement correlation determination means for determining whether or not there is a correlation between the measurement value selected by the angle measurement value selection means, the smoothed vector and the smooth error covariance matrix for the current sampling calculated by the time difference smoothing means, and the predicted value. When,
2. The angle measuring unit, wherein the angle measuring unit determines that the angle measuring correlation determining unit has a correlation, further comprising angle measuring smoothing unit that calculates a smooth vector and a smooth error covariance matrix for the current sampling. The movement trajectory measuring device according to claim 4.
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JP2010060465A (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | Object detecting device |
JP2014115086A (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Nec Corp | Target tracking system, target tracking apparatus, target tracking method and target tracking program |
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2003
- 2003-03-31 JP JP2003093197A patent/JP2004301586A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010060465A (en) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | Object detecting device |
JP2014115086A (en) * | 2012-12-06 | 2014-06-26 | Nec Corp | Target tracking system, target tracking apparatus, target tracking method and target tracking program |
KR101833238B1 (en) * | 2016-05-17 | 2018-03-02 | 엘아이지넥스원 주식회사 | System and method for tracking target using asynchronous sensors |
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