JP2004309166A - 目標追尾装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】気象条件等、レーダ装置が一時的に目標を検出できなくなった場合においても、目標監視情報を与えることができる目標追尾装置を提供する。
【解決手段】目標追尾装置１００は、レーダ装置１と、相関ゲート判定器２と、信頼度算出器３と、平滑器４と、追尾終了判定器５と、追尾開始判定器６と、第１の遅延回路７と、平滑誤差評価器８と、第２の遅延回路９と、予測誤差評価器１０と、ゲイン行列算出器１１と、仮航跡登録判定器１２と、初期値算出器１３と、第３の遅延回路１４と、相関対象区画探索器１５と、区画内仮航跡選択器１６と、休止終了判定器１７と、区画データベース１８と、予測器１９とを備えて構成される。
【選択図】 図１
【解決手段】目標追尾装置１００は、レーダ装置１と、相関ゲート判定器２と、信頼度算出器３と、平滑器４と、追尾終了判定器５と、追尾開始判定器６と、第１の遅延回路７と、平滑誤差評価器８と、第２の遅延回路９と、予測誤差評価器１０と、ゲイン行列算出器１１と、仮航跡登録判定器１２と、初期値算出器１３と、第３の遅延回路１４と、相関対象区画探索器１５と、区画内仮航跡選択器１６と、休止終了判定器１７と、区画データベース１８と、予測器１９とを備えて構成される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ、レーザ、カメラ等の目標観測手段にて計測した、人、自転車、車両、航空機等の移動する目標の距離、俯角（仰角）、方位角、位置、またはこれらの時間変化率（速度）等の運動諸元の観測値に基づき目標を追尾する目標追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空間に放出した電波の反射信号から目標を検出し、その検出信号に基づいて目標を追尾する目標追尾装置がある。例えば、レーダ装置により観測された観測ベクトルが目標に係る観測ベクトルである可能性が高い場合、即ち所定の予測存在確率の範囲内に観測ベクトルが存在する場合、その観測ベクトルを航跡または仮航跡と相関があるとみなし、一方、何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれない観測ベクトルは新目標の可能性のあるデータであるとみなす。そして航跡及び仮航跡と相関があるとみなされた観測ベクトルは、その信頼度と予測ベクトルとに基づいて各航跡及び仮航跡毎に目標の位置及び速度が予測される。この航跡及び仮航跡に対する探索が予め設定された連続失探回数以内であれば目標として追尾を続行し、一方、連続失探回数以上であれば追尾を終了させ、新たな航跡の探索が開始される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒａｄａｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＡＲＴＥＣＫ ＨＯＵＳＥ，１９８６，ｐｐ２９９−３０２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の目標追尾装置は以上のように構成されているため、気象条件その他によりレーダ装置が一時的に検出できなくなった場合、予測ベクトルは失探時間が長くなるにつれて誤差が大きくなる。このため、航跡が現実の目標の運動と大きくかけ離れてしまい、他の航跡の追尾を妨げ、或いは他の目標に追尾が乗り移る問題が発生する。従って、ある程度連続して検出の得られない航跡は追尾を終了せざるを得なかった。また、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生した場合、誤検出を航跡として追尾する可能性が高く、結果として、航跡数が実際の目標数と異なったり、追尾の異常終了により目標の動静が把握できない等の課題があった。
【０００５】
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、例えば、車線幅の狭い一方通行路を走行する車両のように、追尾対象となる複数の目標の走行方向が限定され、かつ、追い越しや追い抜きができない状況や運行上ありえない状況において、気象条件等によりレーダ装置が一時的に目標を検出できなくなった場合においても、その目標の概略の動静や、数等の目標監視情報を与えることのできる目標追尾装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【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、目標の位置を計測する目標観測手段と、目標の追尾開始を判定する追尾開始判定手段と、目標の状態の予測値を演算する予測値演算手段と、目標の状態の平滑値を演算する平滑値演算手段とを備えた目標追尾装置において、失探した航跡の追尾を一時休止し、追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡と失探した航跡との相関を判定する仮航跡相関判定手段を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の目標追尾装置に係る実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１に係る目標追尾装置１００について図１から図４を参照して説明する。なお、図１は目標追尾装置１００の構成を示すブロック図であり、図２は動作原理を説明するための図であり、図３および図４は動作の例を示す図である。
【０００８】
目標追尾装置１００は、レーダ装置１と、相関ゲート判定器２と、信頼度算出器３と、平滑器４と、追尾終了判定器５と、追尾開始判定器６と、第１の遅延回路７と、平滑誤差評価器８と、第２の遅延回路９と、予測誤差評価器１０と、ゲイン行列算出器１１と、仮航跡登録判定器１２と、初期値算出器１３と、第３の遅延回路１４と、相関対象区画探索器１５と、区画内仮航跡選択器１６と、休止終了判定器１７と、区画データベース１８と、予測器１９とを備えて構成されている。
【０００９】
レーダ装置１は、空間に放出した電波の反射信号から目標を検出し、その位置を計測する。但し、反射信号にはクラッタ等の不要信号が含まれるため、そのレベルによってはレーダ装置１は目標以外の位置を出力することもある。
相関ゲート判定器２は、レーダ装置１により観測された観測ベクトルと、航跡（追尾維持中の目標）及び仮航跡（まだ航跡と認められない仮航跡）との相関を判定し、いずれかの航跡及び仮航跡と相関がある観測データを信頼度算出器３に出力し、いずれの航跡及び仮航跡とも相関のない観測データを仮航跡登録判定器１２に出力する。
【００１０】
信頼度算出器３は、相関ゲート判定器２で航跡及び仮航跡の相関対象として選択された観測データの信頼度を算出する。
平滑器４は、信頼度算出器３により算出された観測ベクトルの信頼度と、予測器１９で算出された予測ベクトルと、ゲイン行列算出器１１により算出されたゲイン行列を用いて、目標の位置及び速度の平滑ベクトルを算出する。
【００１１】
追尾終了判定器５は、航跡及び区画内仮航跡選択器１６から入力した仮航跡が区画デ―タベース１８から入力した追尾終了対象区域内、または、追尾終了条件を満たす場合に追尾を終了し、休止条件を満たす航跡は、追尾を一時休止して第３の遅延回路１４を介して相関対象区画探索器１５に送出する。
【００１２】
追尾開始判定器６は、仮航跡が区画データベース１８から入力した追尾開始対象区域内、または、追尾開始条件を満たす場合に、その仮航跡を航跡として登録する。
第１の遅延回路７は、平滑器４により算出された航跡及び仮航跡の平滑ベクトルを１サンプリング時間だけ遅延する。
【００１３】
平滑誤差評価器８は、平滑器４で算出された残差ベクトル及び信頼度による重み付き残差ベクトルと、ゲイン行列算出器１１により算出されたゲイン行列と、予測誤差評価器１０により算出された予測誤差共分散行列とを用いて平滑誤差共分散行列を算出する。
第２の遅延回路９は、平滑誤差評価器８により算出された平滑誤差共分散行列を１サンプリング時間だけ遅延する。
【００１４】
予測誤差評価器１０は、平滑誤差評価器８により算出された平滑誤差共分散行列を第２の遅延回路９を介して入力し、現時刻より１サンプリング後の予測誤差共分散行列を算出する。
ゲイン行列算出器１１は、予測誤差評価器１０により算出された予測誤差共分散行列と予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列からゲイン行列を算出する。
【００１５】
仮航跡登録判定器１２は、相関ゲート判定器２で何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測データを入力し、前サンプリング時に目標の可能性があると判定され、保持されている過去の観測データとの相関を判定し、相関がとれた観測データの組みを初期値算出器１３に送出し、相関がとれない観測データを新たに目標の可能性のあるデータとして登録し、保持する。
【００１６】
初期値算出器１３は、仮航跡登録判定器１２から入力した観測データのペアを用いて目標の状態の初期値を算出し、新規に仮航跡として登録する。
第３の遅延回路１４は、追尾終了判定器５で追尾が一時休止された航跡情報と、休止終了判定器１７の出力する休止航跡とを１サンプリング時間だけ遅延する。
相関対象区画探索器１５は、第３の遅延回路１４を介して追尾休止航跡情報を入力し、区画データベース１８から入力した区画情報を元に、追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索する。
【００１７】
区画内仮航跡選択器１６は、相関対象区画探索器１５で探索した追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画情報と、平滑器４から出力される仮航跡と、初期値算出器１３から出力される仮航跡とを入力し、これらの仮航跡のうち上記追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画内に存在し、最も追尾休止航跡と相関の可能性の高い仮航跡を追尾休止航跡と同一目標と判断する。
【００１８】
休止終了判定器１７は、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった追尾休止航跡のうち、積算休止時間が予め定められた値より大きい追尾休止航跡を削除する。
区画データベース１８は、目標の走行領域の区画情報を格納する。
予測器１９は、平滑器４から出力される平滑ベクトルを第１の遅延回路７を介して入力し、これと予め設定された目標の運動モデルを用いて現時刻より１サンプリング後の目標の位置及び速度の予測ベクトルを算出する。
【００１９】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態１に係る目標追尾装置１００の動作原理を説明する。
【００２０】
レーダ装置１は、図２に示すように地上から高さＺｒ位置に設置され、一車線の一方通行路を走行する車両を追尾する場合を仮定する。レーダ装置１のアンテナ取り付け位置の鉛直線と地上面との交点を原点とし、道路面をＸＹ平面、鉛直上向きをＺ軸の正にとったＯ−ＸＹＺ座標を基準座標とする。また、基準座標におけるレーダ装置１のアンテナ取り付け位置は（０，０，Ｚｒ）とする。レーダ装置１はアンテナ取り付け位置を原点とする極座標において、車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚ（Ｙ軸正の方向より反時計回りを正とする）を計測し、式（１）及び式（２）により基準座標の位置に変換する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
次に、車両の運動モデルを式（３）に示す。ここで、χ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおける車両の運動諸元の真値を表す状態ベクトルであり、ＸＹ座標における車両の位置ベクトルを式（４）、速度ベクトルを式（５）とすると、車両の状態ベクトルは式（６）で表される。また、Ａ ＴはベクトルＡの転置ベクトルを表す。
【００２３】
【数２】
【００２４】
Φｋ−１はサンプリング時刻ｔｋ−１よりｔｋへの状態ベクトルの推移行列であり、式（７）で表される。また、ｗ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおける駆動雑音ベクトルであり、Γ１（ｋ）はサンプリング時刻ｔｋ における駆動雑音ベクトルの変換行列である。例えば、車両の運動モデルを等速直線運動と仮定したことによる打ち切り誤差項をΓ１（ｋ−１）ｗ ｋ−１とみれば、ｗ ｋは加速度ベクトル相当であり、Γ１（ｋ−１）は式（８）で表される。なお、Ｔはレーダ装置１のサンプリング間隔、Ｉは２行２列の単位行列である。
【００２５】
【数３】
【００２６】
また、平均を表す記号としてＥを用いると、ｗ ｋは平均の２次元正規分布白色雑音であり、式（９）及び式（１０）とする。ただし、０は零ベクトルであり、Ｑｋはサンプリング時刻ｔｋにおける駆動雑音共分散行列である。
【００２７】
【数４】
【００２８】
次に車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚがサンプリング時刻ｔｋにレーダ装置１より観測される場合のＸＹ座標におけるレーダ装置１の観測モデルを式（１１）で表す。ここで、ｚ ｋはＸＹ座標で表されるサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ観測装置１の観測ベクトル、Ｈは観測行列で、式（１２）で表される。また、ｖ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測雑音ベクトルであり、平均０の２次元正規分布白色雑音で、式（１３）及び式（１４）で表される。なお、Ｒｋはサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測誤差共分散行列である。Γ２（ｋ）は極座標よりＸＹ座標への観測雑音ベクトルの変換行列で、式（１５）で表される。サンプリング時刻ｔｋまでの間に車両の追尾に用いたレーダ装置１の観測ベクトル全体をＺｋ とする（式（１６）を参照）。
【００２９】
【数５】
【００３０】
次に、サンプリング時刻ｔｋ−１までのレーダ装置１の観測ベクトルＺｋ−１が得られているときの予測処理について述べる。サンプリング時刻ｔｋにおける車両の状態ベクトルχ ｋの予測ベクトルをχ＾ｋ（−）、予測誤差共分散行列をＰｋ（−）とすると、それぞれ条件付平均ベクトル、条件付共分散行列で定義され、式（１７）及び式（１８）で表される。ここで、χ＾ｋ−１（＋）及びＰｋ−１（＋）はそれぞれ前サンプリング時刻ｔｋ−１の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列である。これらの算出方法については後で述べる。
【００３１】
【数６】
【００３２】
誤検出や周辺反射物等からの車両以外の観測ベクトルは空間に一様に分布しているとし、サンプリング時刻ｔｋにおける単位体積あたりの発生頻度をβｋ ＦＴとし、追尾車両と相関をとるべき車両予測存在範囲の体積をＶＧｋとしたとき、追尾車両以外からの観測ベクトルが車両予測存在範囲内に存在する総数は平均βｋ ＦＴＶＧｋのポアソン分布に従うとする。
【００３３】
サンプリング時刻ｔｋにおいて、ｉ番目の観測ベクトルｚ ｋ，ｉが追尾車両からの観測ベクトルであるとの仮説をχｋ，ｉ として、それ以外の観測ベクトルは追尾車両でないと仮定している。また、追尾目標より観測ベクトルが得られないとの仮説をχｋ，０ と書く。サンプリング時刻ｔｋまでの観測情報Ｚｋにより仮説χｋ，ｉ が真である確率、すなわち仮説χｋ，ｉ の信頼度をβｋ，ｉ と書き、式（１９）で定義される。また、確率論より式（２０）が成立する。
【００３４】
【数７】
【００３５】
次に相関ゲート判定処理について述べる。追尾車両の存在位置の確率分布は、式（２１）に示す条件付確率密度関数で表される。すなわち、追尾車両からの観測ベクトルは、式（２２）で与えられる予測位置ベクトルｚ ｋ（−）を平均とし、式（２３）で与えられるＳｋを共分散行列とする２次元正規分布に従うとする。そこで、式（２４）を満たすＺｋ，ｉ を追尾車両と相関がある観測ベクトルと判定する。ここで、ｄは目標との相関範囲を決めるパラメータであり、自由度３のχ自乗分布により算出する。
【００３６】
【数８】
【００３７】
サンプリング時刻ｔｋに目標と相関があると判定された観測ベクトルが追尾車両からの観測ベクトルであるとの仮説、または追尾車両より観測ベクトルが得られないとの仮説の信頼度の算出方法を示す。式（１９）にベイズの定理を使用し、追尾車両の存在位置の確率分布、検出確率ＰＤ等により、相関の仮説χｋ，ｉ が真である尤度γｋ，ｉ を求め、これを正規化した式（２５）から各仮説の信頼度を算出する。ここで、ＰＧｋはパラメータｄにより求まる追尾車両が相関はんいないに存在する確率である。
【００３８】
【数９】
【００３９】
次に、平滑処理について述べる。前述の相関ゲート判定処理により、追尾車両と相関があると判定された観測ベクトルをｚ ｋと置き直すと、ゲイン行列Ｋｋ、平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）及び平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）は通常のカルマンフィルタの理論により、式（２８）から式（３１）で与えられる。ここで、Ｒｋは式（１４）で表される。サンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測誤差共分散行列であり、ｖ ｋは式（３２）で与えられる残差ベクトルある。
【００４０】
【数１０】
【００４１】
次に、前述の相関ゲート判定処理により、いずれの追尾車両とも相関がないと判定された観測ベクトルの扱いについて述べる。相関がない観測ベクトルは新目標の可能性があるため、まず、前サンプル時刻において相関がなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との関連性を調べる。すなわち、予め設定された距離範囲ρに対し、式（３３）を満たす観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを前記サンプル時刻において相関がなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ−１と同一で判断する。そして同一であると判断された観測ベクトルをｚ＊ ｋと置き換えると、関連性が認められた観測ベクトルのペアに対し、式（３４）及び、式（３５）を用いて状態ベクトルとその誤差共分散行列の初期値を算出し、新規の仮航跡として登録する。
【００４２】
【数１１】
【００４３】
次に、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理について説明する。ここで、例えば、車線幅の狭い一方通行路を走行する車両のように、追尾対象となる複数の目標の走行方向が限定され、かつ、追い越しや追い抜きができないまたは運行上ありえない状況を仮定する。区画は、１つの区画内で少なくても２サンプル点以上車両を検出できるサイズになるように設定する。図２の走行領域の区画分割例を図３に示す。
【００４４】
現在追尾中の車両に加えて新たに車両が発生するのは、車両が追尾を行う領域に流入する場合、もしくは、気象条件や電波のマルチパスなどによって失探した車両が再び検出される場合である。従って、仮航跡を航跡として認定するのは、仮航跡が追尾領域に流入する区画内に存在する場合と、仮航跡が失探した車両と相関があると認められた場合の２ケースとする。例えば、図３の例では、区画１０１が追尾領域に流入する区画である。なお、失探した車両と仮航跡の相関処理については後で述べる。一方、車両が消滅するのは車両が追尾領域から流出する場合なので、追尾の終了は流出する区画内の航跡に限定する。例えば、図３の例では、区画１０４もしくは区画１０２．３内に航跡が入った場合に追尾を終了する。
【００４５】
一時的な失探により連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３６）を満たす航跡は、車両が追尾領域に存在している可能性が高いため、追尾を終了せずに一時休止させ、次サンプル以降、休止以後に登録された仮航跡との相関を調べる。ここで、休止とは、失探時の時刻、平滑ベクトルを保持したまま平滑処理を行わない状態である。ただし、失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００４６】
【数１２】
【００４７】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【００４８】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【００４９】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、かつ、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在する仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【００５０】
次に、この実施の形態１に係る目標追尾装置１００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【００５１】
相関ゲート判定器２では、予測器１９から航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）、及び平滑誤差共分散行列Ｐｋ（−）を予測器１９から入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから、観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋ をそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【００５２】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉ に対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉを式（２５）に従い算出する。
【００５３】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【００５４】
追尾終了判定器５では、平滑器４から航跡の平滑ベクトルを、区画内仮航跡選択器１６から仮航跡の平滑ベクトルを、それぞれ入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【００５５】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器５から追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを、それぞれ入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【００５６】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４からの観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【００５７】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【００５８】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【００５９】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルの組みを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【００６０】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）に従い算出する。
【００６１】
相関対象区画探索器１５では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時の情報を、区画データベース１８から区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の失探時の位置に対して前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画（再検出予測区画と呼ぶ）を探索する。
【００６２】
区画内仮航跡選択器１６では、相関対象区画探索器１５からの再検出予測区画と、初期値算出器１３及び平滑器４からの仮航跡の状態ベクトルを、それぞれ入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後、かつ、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在する仮航跡を休止航跡と相関があると判定する。そして、休止航跡と相関のある仮航跡が存在する場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡と見なして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関のとれない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力される。
【００６３】
休止終了判定器１７では、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００６４】
予測器１９では、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【００６５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、相関対象区画探索器１５において、休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索し、区画内仮航跡選択器１６において休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【００６６】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【００６７】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【００６８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る目標追尾装置２００について図５を参照して説明する。なお、図５は目標追尾装置２００の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号である１〜１４、１６〜１９は実施の形態１と同一または相当部分を示すものであり、その説明を省略する。また、目標追尾装置２００は更に、進行距離算出器２０と、進行予測区画探索器２１とを備えるものである。
【００６９】
進行距離算出器２０は、第３の遅延回路１４を介して追尾休止航跡を入力し、休止時の速度情報から現時刻の車両の進行距離を算出する。
進行予測区画探索器２１は、進行距離算出器２０から出力される追尾休止航跡の進行距離と、区画データベース１８から入力した区画情報に基づき、追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索する。
【００７０】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態２に係る目標追尾装置２００の動作原理を説明する。
【００７１】
レーダ装置１による車両の観測、車両の運動モデル、車両の観測モデル、予測処理、誤検出や周辺反射物などからの車両以外の観測ベクトルの発生モデル、仮説の生成、相関ゲート判定処理、仮説の信頼度の算出方法、平滑処理、新規仮航跡の相関判定、新規仮航跡の初期値の算出方法、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理は、実施の形態１における式（１）から式（３７）までの原理と同じであり、これらに関する説明は省略する。
【００７２】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【００７３】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【００７４】
また、失探サンプリング時刻をｔａ、現サンプリング時刻をｔｂ 、失探時の平滑ベクトルを式（３８）で表すと、失探の間に車両が進行したと予想される距離Ｇは式（３９）で表せるので、車両が再検出される可能性が高い領域は、前述の区画内かつ失探位置からの距離がＧ以下の領域である。
【００７５】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であることと、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在し、かつ、失探位置からの距離がＧ以下であることとを満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【００７６】
【数１３】
【００７７】
次に、この実施の形態２に係る目標追尾装置２００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【００７８】
相関ゲート判定器２では、予測器１９から航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋをそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【００７９】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉに対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉ を式（２５）に従い算出する。
【００８０】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【００８１】
追尾終了判定器５では、平滑器４からの航跡の平滑ベクトルと、区画内仮航跡選択器１６からの仮航跡の平滑ベクトルを、それぞれ入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探さんプル回数Ｎｌｏｓｔが予めせてされた値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【００８２】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器５から追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを、それぞれ入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【００８３】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４から観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【００８４】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【００８５】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【００８６】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【００８７】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）従い算出する。
【００８８】
進行距離算出器２０では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時刻を入力し、式 （３９）に従い、失探中に進行したと予想される距離Ｇを算出する。
【００８９】
進行予測区画探索器２１では、進行距離算出器２０から進行予測距離Ｇを、区画データベース１８から区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画、かつ、失探位置からの距離がＧ以下である区画を探索する。
【００９０】
区画内仮航跡選択器１６では、進行予測区画探索器２１で探索した区画情報と休止航跡情報を入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、かつ、進行予測区画探索器２１で探索した区画内に存在する仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして休止航跡と相関のある仮航跡が存在する場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡と見なして追尾を引継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行なう。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関の取れない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力する。
【００９１】
休止終了判定器１７では、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００９２】
予測器１９では、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【００９３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、進行距離算出器２０において失探車両の予測進行距離を予測し、進行予測区画探索器２１において、前述の予測進行距離を用いて休止航跡が再検出される可能性の高い区画を探索し、区画内仮航跡選択器１６において休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【００９４】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【００９５】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【００９６】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る目標追尾装置３００について図６を参照して説明する。なお、図６は目標追尾装置３００の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号である１〜１５、１７、１８は実施の形態１と同一または相当部分を示すものであり、その説明を省略する。また、目標追尾装置３００は更に、第１の予測器１９ａと、第２の予測器１９ｂと、存在確率分布算出器２２と、仮航跡相関判定器２３とを備えるものである。
【００９７】
第２の予測器１９ｂは、休止終了判定器１７から出力される追尾休止航跡を第３の遅延回路１４を介して入力し、これと予め設定された目標の運動モデルを用いて現時刻より１サンプリング後の目標の位置及び速度の予測ベクトルを算出する。なお、第１の予測器１９ａは実施の形態１の予測器１９と同様の動作をするものであり、その説明は省略する。
【００９８】
存在確率分布算出器２２は、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４及び第２の予測器１９ｂを介して入力し、失探車両の予測存在確率分布を算出する。
【００９９】
仮航跡相関判定器２３は、存在確率分布算出器２２の出力する失探車両の予測存在確率分布と、相関対象区画探索器１５の出力する追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画情報と、平滑器４の出力する仮航跡と、初期値算出器１３の出力する仮航跡とを入力し、これらの仮航跡のうち最も追尾休止航跡と相関の可能性の高い仮航跡を追尾休止航跡と同一目標と判断する。
【０１００】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態３に係る目標追尾装置３００の動作原理を説明する。
【０１０１】
レーダ装置１による車両の観測、車両の運動モデル、車両の観測モデル、予測処理、誤検出や周辺反射物などからの車両以外の観測ベクトルの発生モデル、仮説の生成、相関ゲート判定処理、仮説の信頼度の算出方法、平滑処理、新規仮航跡の相関判定、新規仮航跡の初期値の算出方法、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理は、実施の形態１における式（１）から式（３７）までの原理と同じであり、これらに関する説明は省略する。
【０１０２】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【０１０３】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【０１０４】
一方、失探サンプリング時刻をｔａ 、現サンプリング時刻をｔｂ 、失探時の平滑ベクトルを式（３８）で表すと、現サンプル時刻における失探車両の予測位置は式（４０）で表される。また、その確率密度関数は式（４１）で表されるので、失探車両の予測確率分布内の仮航跡の位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉは式（４３）を満たす。
【０１０５】
【数１４】
【０１０６】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在し、かつ、位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉが式（４３）を満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【０１０７】
次に、この実施の形態３に係る目標追尾装置３００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【０１０８】
相関ゲート判定器２では、第１の予測器１９ａから航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋをそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【０１０９】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉに対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉ を式（２５）に従い算出する。
【０１１０】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【０１１１】
追尾終了判定器５では、平滑器４からの航跡の平滑ベクトルと、区画内仮航跡選択器１６からの仮航跡の平滑ベクトルとを入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【０１１２】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器からの追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【０１１３】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４からの観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【０１１４】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【０１１５】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【０１１６】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【０１１７】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルの組みを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）従い算出する。
【０１１８】
相関対象区画探索器１５では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時の情報、及び区画データベース１８からの区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の失探時の位置に対して前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画（再検出予測区画と呼ぶ）を探索する。
【０１１９】
第２の予測器１９ｂでは、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４から入力し、式（４０）に従い失探車両の予測位置χ＾ｔ ｂ（−）を算出する。
【０１２０】
存在確立分布算出器２２では、第２の予測器１９ｂの出力する失探車両の予測位置χ＾ｔ ｂ（−）と、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４及び第２の予測器１９ｂを介して入力し、式（４２）に従い失探車両の予測存在確率分布Ｓｔｂを算出する。
【０１２１】
仮航跡相関判定器２３では、存在確率分布算出器２２の出力する失探車両の予測存在確率分布Ｓｔｂと、相関対象区画探索器１５の出力する再検出予測区画情報と、平滑器４の出力する仮航跡と、初期値算出器１３の出力する仮航跡とを入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、再検出予測区画内、かつ、位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉが式（４３）を満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。
【０１２２】
そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関の取れない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力する。
【０１２３】
休止終了判定器１７では、仮航跡相関判定器２３で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【０１２４】
第１の予測器１９ａでは、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【０１２５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、第２の予測器１９ｂ及び存在確率分布算出器２２で失探車両の予測存在確率分布を算出し、仮航跡相関判定器２３において予測確率分布と予測区画の両方の情報を用いて休止航跡が再検出される可能性の高い仮航跡との相関を調べ、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【０１２６】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【０１２７】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、気象条件その他によりレーダ装置が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索し、休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる効果がある。
【０１２９】
この発明によれば、区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置（目標観測手段）、２ 相関ゲート判定器、３ 信頼度算出器、４ 平滑器（平滑手段）、５ 追尾終了判定器、６ 追尾開始判定器（追尾開始判定手段）、７ 第１の遅延回路、８ 平滑誤差評価器、９ 第２の遅延回路、１０ 予測誤差評価器、１１ ゲイン行列算出器、１２ 仮航跡登録判定器、１３ 初期値算出器、１４ 第３の遅延回路、１５ 相関対象区画探索器（相関対象区画探索手段）、１６ 区画内仮航跡選択器（区画内仮航跡選手段）、１７休止終了判定器、１８ 区画データベース、１９ 予測器（予測手段）、１９ａ 第１の予測器（予測手段）、１９ｂ 第２の予測器（予測手段）、２０ 進行距離算出器（進行距離算出手段）、２１ 進行予測区画探索器（進行予測区画探索手段）、２２ 存在確立分布算出器（存在確立分布算出手段）、２３ 仮航跡相関判定器（仮航跡相関判定手段）、３１，３２，３３ 車両、１００，２００，３００ 目標追尾装置。
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーダ、レーザ、カメラ等の目標観測手段にて計測した、人、自転車、車両、航空機等の移動する目標の距離、俯角（仰角）、方位角、位置、またはこれらの時間変化率（速度）等の運動諸元の観測値に基づき目標を追尾する目標追尾装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空間に放出した電波の反射信号から目標を検出し、その検出信号に基づいて目標を追尾する目標追尾装置がある。例えば、レーダ装置により観測された観測ベクトルが目標に係る観測ベクトルである可能性が高い場合、即ち所定の予測存在確率の範囲内に観測ベクトルが存在する場合、その観測ベクトルを航跡または仮航跡と相関があるとみなし、一方、何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれない観測ベクトルは新目標の可能性のあるデータであるとみなす。そして航跡及び仮航跡と相関があるとみなされた観測ベクトルは、その信頼度と予測ベクトルとに基づいて各航跡及び仮航跡毎に目標の位置及び速度が予測される。この航跡及び仮航跡に対する探索が予め設定された連続失探回数以内であれば目標として追尾を続行し、一方、連続失探回数以上であれば追尾を終了させ、新たな航跡の探索が開始される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｔａｒｇｅｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ ｗｉｔｈ Ｒａｄａｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ＡＲＴＥＣＫ ＨＯＵＳＥ，１９８６，ｐｐ２９９−３０２
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の目標追尾装置は以上のように構成されているため、気象条件その他によりレーダ装置が一時的に検出できなくなった場合、予測ベクトルは失探時間が長くなるにつれて誤差が大きくなる。このため、航跡が現実の目標の運動と大きくかけ離れてしまい、他の航跡の追尾を妨げ、或いは他の目標に追尾が乗り移る問題が発生する。従って、ある程度連続して検出の得られない航跡は追尾を終了せざるを得なかった。また、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生した場合、誤検出を航跡として追尾する可能性が高く、結果として、航跡数が実際の目標数と異なったり、追尾の異常終了により目標の動静が把握できない等の課題があった。
【０００５】
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、例えば、車線幅の狭い一方通行路を走行する車両のように、追尾対象となる複数の目標の走行方向が限定され、かつ、追い越しや追い抜きができない状況や運行上ありえない状況において、気象条件等によりレーダ装置が一時的に目標を検出できなくなった場合においても、その目標の概略の動静や、数等の目標監視情報を与えることのできる目標追尾装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【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、目標の位置を計測する目標観測手段と、目標の追尾開始を判定する追尾開始判定手段と、目標の状態の予測値を演算する予測値演算手段と、目標の状態の平滑値を演算する平滑値演算手段とを備えた目標追尾装置において、失探した航跡の追尾を一時休止し、追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡と失探した航跡との相関を判定する仮航跡相関判定手段を備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の目標追尾装置に係る実施の一形態について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１に係る目標追尾装置１００について図１から図４を参照して説明する。なお、図１は目標追尾装置１００の構成を示すブロック図であり、図２は動作原理を説明するための図であり、図３および図４は動作の例を示す図である。
【０００８】
目標追尾装置１００は、レーダ装置１と、相関ゲート判定器２と、信頼度算出器３と、平滑器４と、追尾終了判定器５と、追尾開始判定器６と、第１の遅延回路７と、平滑誤差評価器８と、第２の遅延回路９と、予測誤差評価器１０と、ゲイン行列算出器１１と、仮航跡登録判定器１２と、初期値算出器１３と、第３の遅延回路１４と、相関対象区画探索器１５と、区画内仮航跡選択器１６と、休止終了判定器１７と、区画データベース１８と、予測器１９とを備えて構成されている。
【０００９】
レーダ装置１は、空間に放出した電波の反射信号から目標を検出し、その位置を計測する。但し、反射信号にはクラッタ等の不要信号が含まれるため、そのレベルによってはレーダ装置１は目標以外の位置を出力することもある。
相関ゲート判定器２は、レーダ装置１により観測された観測ベクトルと、航跡（追尾維持中の目標）及び仮航跡（まだ航跡と認められない仮航跡）との相関を判定し、いずれかの航跡及び仮航跡と相関がある観測データを信頼度算出器３に出力し、いずれの航跡及び仮航跡とも相関のない観測データを仮航跡登録判定器１２に出力する。
【００１０】
信頼度算出器３は、相関ゲート判定器２で航跡及び仮航跡の相関対象として選択された観測データの信頼度を算出する。
平滑器４は、信頼度算出器３により算出された観測ベクトルの信頼度と、予測器１９で算出された予測ベクトルと、ゲイン行列算出器１１により算出されたゲイン行列を用いて、目標の位置及び速度の平滑ベクトルを算出する。
【００１１】
追尾終了判定器５は、航跡及び区画内仮航跡選択器１６から入力した仮航跡が区画デ―タベース１８から入力した追尾終了対象区域内、または、追尾終了条件を満たす場合に追尾を終了し、休止条件を満たす航跡は、追尾を一時休止して第３の遅延回路１４を介して相関対象区画探索器１５に送出する。
【００１２】
追尾開始判定器６は、仮航跡が区画データベース１８から入力した追尾開始対象区域内、または、追尾開始条件を満たす場合に、その仮航跡を航跡として登録する。
第１の遅延回路７は、平滑器４により算出された航跡及び仮航跡の平滑ベクトルを１サンプリング時間だけ遅延する。
【００１３】
平滑誤差評価器８は、平滑器４で算出された残差ベクトル及び信頼度による重み付き残差ベクトルと、ゲイン行列算出器１１により算出されたゲイン行列と、予測誤差評価器１０により算出された予測誤差共分散行列とを用いて平滑誤差共分散行列を算出する。
第２の遅延回路９は、平滑誤差評価器８により算出された平滑誤差共分散行列を１サンプリング時間だけ遅延する。
【００１４】
予測誤差評価器１０は、平滑誤差評価器８により算出された平滑誤差共分散行列を第２の遅延回路９を介して入力し、現時刻より１サンプリング後の予測誤差共分散行列を算出する。
ゲイン行列算出器１１は、予測誤差評価器１０により算出された予測誤差共分散行列と予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列からゲイン行列を算出する。
【００１５】
仮航跡登録判定器１２は、相関ゲート判定器２で何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測データを入力し、前サンプリング時に目標の可能性があると判定され、保持されている過去の観測データとの相関を判定し、相関がとれた観測データの組みを初期値算出器１３に送出し、相関がとれない観測データを新たに目標の可能性のあるデータとして登録し、保持する。
【００１６】
初期値算出器１３は、仮航跡登録判定器１２から入力した観測データのペアを用いて目標の状態の初期値を算出し、新規に仮航跡として登録する。
第３の遅延回路１４は、追尾終了判定器５で追尾が一時休止された航跡情報と、休止終了判定器１７の出力する休止航跡とを１サンプリング時間だけ遅延する。
相関対象区画探索器１５は、第３の遅延回路１４を介して追尾休止航跡情報を入力し、区画データベース１８から入力した区画情報を元に、追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索する。
【００１７】
区画内仮航跡選択器１６は、相関対象区画探索器１５で探索した追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画情報と、平滑器４から出力される仮航跡と、初期値算出器１３から出力される仮航跡とを入力し、これらの仮航跡のうち上記追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画内に存在し、最も追尾休止航跡と相関の可能性の高い仮航跡を追尾休止航跡と同一目標と判断する。
【００１８】
休止終了判定器１７は、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった追尾休止航跡のうち、積算休止時間が予め定められた値より大きい追尾休止航跡を削除する。
区画データベース１８は、目標の走行領域の区画情報を格納する。
予測器１９は、平滑器４から出力される平滑ベクトルを第１の遅延回路７を介して入力し、これと予め設定された目標の運動モデルを用いて現時刻より１サンプリング後の目標の位置及び速度の予測ベクトルを算出する。
【００１９】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態１に係る目標追尾装置１００の動作原理を説明する。
【００２０】
レーダ装置１は、図２に示すように地上から高さＺｒ位置に設置され、一車線の一方通行路を走行する車両を追尾する場合を仮定する。レーダ装置１のアンテナ取り付け位置の鉛直線と地上面との交点を原点とし、道路面をＸＹ平面、鉛直上向きをＺ軸の正にとったＯ−ＸＹＺ座標を基準座標とする。また、基準座標におけるレーダ装置１のアンテナ取り付け位置は（０，０，Ｚｒ）とする。レーダ装置１はアンテナ取り付け位置を原点とする極座標において、車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚ（Ｙ軸正の方向より反時計回りを正とする）を計測し、式（１）及び式（２）により基準座標の位置に変換する。
【００２１】
【数１】
次に、車両の運動モデルを式（３）に示す。ここで、χ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおける車両の運動諸元の真値を表す状態ベクトルであり、ＸＹ座標における車両の位置ベクトルを式（４）、速度ベクトルを式（５）とすると、車両の状態ベクトルは式（６）で表される。また、Ａ ＴはベクトルＡの転置ベクトルを表す。
【００２３】
【数２】
Φｋ−１はサンプリング時刻ｔｋ−１よりｔｋへの状態ベクトルの推移行列であり、式（７）で表される。また、ｗ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおける駆動雑音ベクトルであり、Γ１（ｋ）はサンプリング時刻ｔｋ における駆動雑音ベクトルの変換行列である。例えば、車両の運動モデルを等速直線運動と仮定したことによる打ち切り誤差項をΓ１（ｋ−１）ｗ ｋ−１とみれば、ｗ ｋは加速度ベクトル相当であり、Γ１（ｋ−１）は式（８）で表される。なお、Ｔはレーダ装置１のサンプリング間隔、Ｉは２行２列の単位行列である。
【００２５】
【数３】
また、平均を表す記号としてＥを用いると、ｗ ｋは平均の２次元正規分布白色雑音であり、式（９）及び式（１０）とする。ただし、０は零ベクトルであり、Ｑｋはサンプリング時刻ｔｋにおける駆動雑音共分散行列である。
【００２７】
【数４】
次に車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚがサンプリング時刻ｔｋにレーダ装置１より観測される場合のＸＹ座標におけるレーダ装置１の観測モデルを式（１１）で表す。ここで、ｚ ｋはＸＹ座標で表されるサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ観測装置１の観測ベクトル、Ｈは観測行列で、式（１２）で表される。また、ｖ ｋはサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測雑音ベクトルであり、平均０の２次元正規分布白色雑音で、式（１３）及び式（１４）で表される。なお、Ｒｋはサンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測誤差共分散行列である。Γ２（ｋ）は極座標よりＸＹ座標への観測雑音ベクトルの変換行列で、式（１５）で表される。サンプリング時刻ｔｋまでの間に車両の追尾に用いたレーダ装置１の観測ベクトル全体をＺｋ とする（式（１６）を参照）。
【００２９】
【数５】
次に、サンプリング時刻ｔｋ−１までのレーダ装置１の観測ベクトルＺｋ−１が得られているときの予測処理について述べる。サンプリング時刻ｔｋにおける車両の状態ベクトルχ ｋの予測ベクトルをχ＾ｋ（−）、予測誤差共分散行列をＰｋ（−）とすると、それぞれ条件付平均ベクトル、条件付共分散行列で定義され、式（１７）及び式（１８）で表される。ここで、χ＾ｋ−１（＋）及びＰｋ−１（＋）はそれぞれ前サンプリング時刻ｔｋ−１の平滑ベクトル及び平滑誤差共分散行列である。これらの算出方法については後で述べる。
【００３１】
【数６】
誤検出や周辺反射物等からの車両以外の観測ベクトルは空間に一様に分布しているとし、サンプリング時刻ｔｋにおける単位体積あたりの発生頻度をβｋ ＦＴとし、追尾車両と相関をとるべき車両予測存在範囲の体積をＶＧｋとしたとき、追尾車両以外からの観測ベクトルが車両予測存在範囲内に存在する総数は平均βｋ ＦＴＶＧｋのポアソン分布に従うとする。
【００３３】
サンプリング時刻ｔｋにおいて、ｉ番目の観測ベクトルｚ ｋ，ｉが追尾車両からの観測ベクトルであるとの仮説をχｋ，ｉ として、それ以外の観測ベクトルは追尾車両でないと仮定している。また、追尾目標より観測ベクトルが得られないとの仮説をχｋ，０ と書く。サンプリング時刻ｔｋまでの観測情報Ｚｋにより仮説χｋ，ｉ が真である確率、すなわち仮説χｋ，ｉ の信頼度をβｋ，ｉ と書き、式（１９）で定義される。また、確率論より式（２０）が成立する。
【００３４】
【数７】
次に相関ゲート判定処理について述べる。追尾車両の存在位置の確率分布は、式（２１）に示す条件付確率密度関数で表される。すなわち、追尾車両からの観測ベクトルは、式（２２）で与えられる予測位置ベクトルｚ ｋ（−）を平均とし、式（２３）で与えられるＳｋを共分散行列とする２次元正規分布に従うとする。そこで、式（２４）を満たすＺｋ，ｉ を追尾車両と相関がある観測ベクトルと判定する。ここで、ｄは目標との相関範囲を決めるパラメータであり、自由度３のχ自乗分布により算出する。
【００３６】
【数８】
サンプリング時刻ｔｋに目標と相関があると判定された観測ベクトルが追尾車両からの観測ベクトルであるとの仮説、または追尾車両より観測ベクトルが得られないとの仮説の信頼度の算出方法を示す。式（１９）にベイズの定理を使用し、追尾車両の存在位置の確率分布、検出確率ＰＤ等により、相関の仮説χｋ，ｉ が真である尤度γｋ，ｉ を求め、これを正規化した式（２５）から各仮説の信頼度を算出する。ここで、ＰＧｋはパラメータｄにより求まる追尾車両が相関はんいないに存在する確率である。
【００３８】
【数９】
次に、平滑処理について述べる。前述の相関ゲート判定処理により、追尾車両と相関があると判定された観測ベクトルをｚ ｋと置き直すと、ゲイン行列Ｋｋ、平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）及び平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）は通常のカルマンフィルタの理論により、式（２８）から式（３１）で与えられる。ここで、Ｒｋは式（１４）で表される。サンプリング時刻ｔｋにおけるレーダ装置１の観測誤差共分散行列であり、ｖ ｋは式（３２）で与えられる残差ベクトルある。
【００４０】
【数１０】
次に、前述の相関ゲート判定処理により、いずれの追尾車両とも相関がないと判定された観測ベクトルの扱いについて述べる。相関がない観測ベクトルは新目標の可能性があるため、まず、前サンプル時刻において相関がなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との関連性を調べる。すなわち、予め設定された距離範囲ρに対し、式（３３）を満たす観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを前記サンプル時刻において相関がなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ−１と同一で判断する。そして同一であると判断された観測ベクトルをｚ＊ ｋと置き換えると、関連性が認められた観測ベクトルのペアに対し、式（３４）及び、式（３５）を用いて状態ベクトルとその誤差共分散行列の初期値を算出し、新規の仮航跡として登録する。
【００４２】
【数１１】
次に、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理について説明する。ここで、例えば、車線幅の狭い一方通行路を走行する車両のように、追尾対象となる複数の目標の走行方向が限定され、かつ、追い越しや追い抜きができないまたは運行上ありえない状況を仮定する。区画は、１つの区画内で少なくても２サンプル点以上車両を検出できるサイズになるように設定する。図２の走行領域の区画分割例を図３に示す。
【００４４】
現在追尾中の車両に加えて新たに車両が発生するのは、車両が追尾を行う領域に流入する場合、もしくは、気象条件や電波のマルチパスなどによって失探した車両が再び検出される場合である。従って、仮航跡を航跡として認定するのは、仮航跡が追尾領域に流入する区画内に存在する場合と、仮航跡が失探した車両と相関があると認められた場合の２ケースとする。例えば、図３の例では、区画１０１が追尾領域に流入する区画である。なお、失探した車両と仮航跡の相関処理については後で述べる。一方、車両が消滅するのは車両が追尾領域から流出する場合なので、追尾の終了は流出する区画内の航跡に限定する。例えば、図３の例では、区画１０４もしくは区画１０２．３内に航跡が入った場合に追尾を終了する。
【００４５】
一時的な失探により連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３６）を満たす航跡は、車両が追尾領域に存在している可能性が高いため、追尾を終了せずに一時休止させ、次サンプル以降、休止以後に登録された仮航跡との相関を調べる。ここで、休止とは、失探時の時刻、平滑ベクトルを保持したまま平滑処理を行わない状態である。ただし、失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００４６】
【数１２】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【００４８】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【００４９】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、かつ、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在する仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【００５０】
次に、この実施の形態１に係る目標追尾装置１００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【００５１】
相関ゲート判定器２では、予測器１９から航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）、及び平滑誤差共分散行列Ｐｋ（−）を予測器１９から入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから、観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋ をそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【００５２】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉ に対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉを式（２５）に従い算出する。
【００５３】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【００５４】
追尾終了判定器５では、平滑器４から航跡の平滑ベクトルを、区画内仮航跡選択器１６から仮航跡の平滑ベクトルを、それぞれ入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【００５５】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器５から追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを、それぞれ入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【００５６】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４からの観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【００５７】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【００５８】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【００５９】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルの組みを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【００６０】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）に従い算出する。
【００６１】
相関対象区画探索器１５では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時の情報を、区画データベース１８から区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の失探時の位置に対して前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画（再検出予測区画と呼ぶ）を探索する。
【００６２】
区画内仮航跡選択器１６では、相関対象区画探索器１５からの再検出予測区画と、初期値算出器１３及び平滑器４からの仮航跡の状態ベクトルを、それぞれ入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後、かつ、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在する仮航跡を休止航跡と相関があると判定する。そして、休止航跡と相関のある仮航跡が存在する場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡と見なして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関のとれない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力される。
【００６３】
休止終了判定器１７では、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００６４】
予測器１９では、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【００６５】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、相関対象区画探索器１５において、休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索し、区画内仮航跡選択器１６において休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【００６６】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【００６７】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【００６８】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る目標追尾装置２００について図５を参照して説明する。なお、図５は目標追尾装置２００の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号である１〜１４、１６〜１９は実施の形態１と同一または相当部分を示すものであり、その説明を省略する。また、目標追尾装置２００は更に、進行距離算出器２０と、進行予測区画探索器２１とを備えるものである。
【００６９】
進行距離算出器２０は、第３の遅延回路１４を介して追尾休止航跡を入力し、休止時の速度情報から現時刻の車両の進行距離を算出する。
進行予測区画探索器２１は、進行距離算出器２０から出力される追尾休止航跡の進行距離と、区画データベース１８から入力した区画情報に基づき、追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索する。
【００７０】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態２に係る目標追尾装置２００の動作原理を説明する。
【００７１】
レーダ装置１による車両の観測、車両の運動モデル、車両の観測モデル、予測処理、誤検出や周辺反射物などからの車両以外の観測ベクトルの発生モデル、仮説の生成、相関ゲート判定処理、仮説の信頼度の算出方法、平滑処理、新規仮航跡の相関判定、新規仮航跡の初期値の算出方法、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理は、実施の形態１における式（１）から式（３７）までの原理と同じであり、これらに関する説明は省略する。
【００７２】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【００７３】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【００７４】
また、失探サンプリング時刻をｔａ、現サンプリング時刻をｔｂ 、失探時の平滑ベクトルを式（３８）で表すと、失探の間に車両が進行したと予想される距離Ｇは式（３９）で表せるので、車両が再検出される可能性が高い領域は、前述の区画内かつ失探位置からの距離がＧ以下の領域である。
【００７５】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であることと、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在し、かつ、失探位置からの距離がＧ以下であることとを満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【００７６】
【数１３】
次に、この実施の形態２に係る目標追尾装置２００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【００７８】
相関ゲート判定器２では、予測器１９から航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋをそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【００７９】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉに対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉ を式（２５）に従い算出する。
【００８０】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【００８１】
追尾終了判定器５では、平滑器４からの航跡の平滑ベクトルと、区画内仮航跡選択器１６からの仮航跡の平滑ベクトルを、それぞれ入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探さんプル回数Ｎｌｏｓｔが予めせてされた値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【００８２】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器５から追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを、それぞれ入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【００８３】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４から観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【００８４】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【００８５】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【００８６】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【００８７】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）従い算出する。
【００８８】
進行距離算出器２０では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時刻を入力し、式 （３９）に従い、失探中に進行したと予想される距離Ｇを算出する。
【００８９】
進行予測区画探索器２１では、進行距離算出器２０から進行予測距離Ｇを、区画データベース１８から区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画、かつ、失探位置からの距離がＧ以下である区画を探索する。
【００９０】
区画内仮航跡選択器１６では、進行予測区画探索器２１で探索した区画情報と休止航跡情報を入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、かつ、進行予測区画探索器２１で探索した区画内に存在する仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして休止航跡と相関のある仮航跡が存在する場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡と見なして追尾を引継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行なう。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関の取れない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力する。
【００９１】
休止終了判定器１７では、区画内仮航跡選択器１６で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【００９２】
予測器１９では、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【００９３】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、進行距離算出器２０において失探車両の予測進行距離を予測し、進行予測区画探索器２１において、前述の予測進行距離を用いて休止航跡が再検出される可能性の高い区画を探索し、区画内仮航跡選択器１６において休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【００９４】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【００９５】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【００９６】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る目標追尾装置３００について図６を参照して説明する。なお、図６は目標追尾装置３００の構成を示すブロック図である。同図において、図１と同一符号である１〜１５、１７、１８は実施の形態１と同一または相当部分を示すものであり、その説明を省略する。また、目標追尾装置３００は更に、第１の予測器１９ａと、第２の予測器１９ｂと、存在確率分布算出器２２と、仮航跡相関判定器２３とを備えるものである。
【００９７】
第２の予測器１９ｂは、休止終了判定器１７から出力される追尾休止航跡を第３の遅延回路１４を介して入力し、これと予め設定された目標の運動モデルを用いて現時刻より１サンプリング後の目標の位置及び速度の予測ベクトルを算出する。なお、第１の予測器１９ａは実施の形態１の予測器１９と同様の動作をするものであり、その説明は省略する。
【００９８】
存在確率分布算出器２２は、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４及び第２の予測器１９ｂを介して入力し、失探車両の予測存在確率分布を算出する。
【００９９】
仮航跡相関判定器２３は、存在確率分布算出器２２の出力する失探車両の予測存在確率分布と、相関対象区画探索器１５の出力する追尾休止航跡が再検出される可能性のある区画情報と、平滑器４の出力する仮航跡と、初期値算出器１３の出力する仮航跡とを入力し、これらの仮航跡のうち最も追尾休止航跡と相関の可能性の高い仮航跡を追尾休止航跡と同一目標と判断する。
【０１００】
次に動作について説明する。まず、この実施の形態３に係る目標追尾装置３００の動作原理を説明する。
【０１０１】
レーダ装置１による車両の観測、車両の運動モデル、車両の観測モデル、予測処理、誤検出や周辺反射物などからの車両以外の観測ベクトルの発生モデル、仮説の生成、相関ゲート判定処理、仮説の信頼度の算出方法、平滑処理、新規仮航跡の相関判定、新規仮航跡の初期値の算出方法、車両の走行領域を複数の区画に分割する方法と区画処理は、実施の形態１における式（１）から式（３７）までの原理と同じであり、これらに関する説明は省略する。
【０１０２】
次に、休止航跡（失探した車両）と仮航跡の相関方法について説明する。例えば、図４に示すように追尾領域に３台の車両が走行しており、そのうち、１台の車両（車両３１）の検出が不能になり追尾が休止された場合を想定する。このとき、再検出された車両の初期検出時刻は失探時刻よりも後になる。
【０１０３】
また、失探した車両は一方方向にしか走行できず、かつ、先行する他の車両より前に存在しないとの前提条件から、失探車両は、失探車両の前方かつ失探車両に先行する直近の車両の後方の区画内に存在する可能性が高い。例えば、図４において失探した車両が再検出される可能性のある領域は、区画１０１の失探車両の前方、区画１０２、区画１０３、区画１０４の車両３２の後方、区画１０２．１、区画１０２．２、区画１０２．３の車両３３の後方の何れかである。
【０１０４】
一方、失探サンプリング時刻をｔａ 、現サンプリング時刻をｔｂ 、失探時の平滑ベクトルを式（３８）で表すと、現サンプル時刻における失探車両の予測位置は式（４０）で表される。また、その確率密度関数は式（４１）で表されるので、失探車両の予測確率分布内の仮航跡の位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉは式（４３）を満たす。
【０１０５】
【数１４】
これらの条件から、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、失探航跡の前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画内に存在し、かつ、位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉが式（４３）を満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。
【０１０７】
次に、この実施の形態３に係る目標追尾装置３００の動作を具体的に説明する。
レーダ装置１では、図２に示すように車両の距離Ｒ及び方位角Ａｚを観測し、式（１）及び式（２）に従いＸＹ座標に変換する。
【０１０８】
相関ゲート判定器２では、第１の予測器１９ａから航跡及び仮航跡の予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を入力し、これらと予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから観測ベクトルの予測ベクトルｚ ｋ（−）とその誤差共分散行列Ｓｋをそれぞれ、式（２２）及び式（２３）に従い算出し、レーダ装置１から入力した観測ベクトルのうち、予め設定されたゲートサイズパラメ―タｄに対して式（２４）を満たす観測ベクトルの全てを対応する航跡または仮航跡と相関があると見なして選択する。これを全ての航跡及び仮航跡に対して行う。
【０１０９】
信頼度算出器３では、相関ゲート判定器２で航跡または仮航跡の相関対象として選択された各観測ベクトルｚ ｋ，ｉに対し、その相関の度合いを示す信頼度βｋ，ｉ を式（２５）に従い算出する。
【０１１０】
平滑器４では、各航跡に対し、信頼度算出器３で算出した観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉと、予測器１９で算出した予測ベクトルχ＾ ｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１で算出したゲイン行列Ｋｋとを入力し、式（２９）に従い平滑ベクトルχ＾ ｋ（＋）を算出する。
【０１１１】
追尾終了判定器５では、平滑器４からの航跡の平滑ベクトルと、区画内仮航跡選択器１６からの仮航跡の平滑ベクトルとを入力し、また、区画データベース１８から車両が追尾領域外に流出する区画の情報を入力し、平滑位置がこの区画内に存在する航跡及び仮航跡の追尾を終了させる。また、連続失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ａに対し、式（３５）を満たす航跡は、追尾を一時休止させ、第３の遅延回路１４に送出する。
【０１１２】
追尾開始判定器６では、追尾終了判定器からの追尾終了とならなかった仮航跡と、区画データベース１８からの車両が追尾領域内に流入する区画の情報とを入力し、平滑位置がこの区画内に存在する仮航跡を航跡として登録する。
【０１１３】
平滑誤差評価器８では、予測誤差評価器１０からの予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、ゲイン行列算出器１１からのゲイン行列Ｋｋと、平滑器４からの観測ベクトルの信頼度βｋ，ｉをそれぞれ入力し、式（３０）に従い平滑誤差共分散行列Ｐｋ（＋）を算出する。
【０１１４】
予測誤差評価器１０では、第２の遅延回路９から１サンプリング前の平滑誤差共分散行列Ｐｋ−１（＋）を入力し、予め設定された駆動雑音Ｑｋ−１を用いて式（１８）に従い予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）を算出する。
【０１１５】
ゲイン行列算出器１１では、予測誤差評価器１０から入力した予測誤差共分散行列Ｐｋ（−）と、予め設定されたレーダ装置１の観測誤差共分散行列Ｒｋとから式（２８）に従いゲイン行列Ｋｋを算出する。
【０１１６】
仮航跡登録判定器１２では、相関ゲート判定器２から何れの航跡及び仮航跡とも相関のとれなかった観測ベクトルｚ＊ ｋ，ｉを入力し、前サンプリング時刻に車両の可能性があると判定され、保持されている過去の観測ベクトルｚ＊ ｋ−１との相関を判定し、式（３３）を満たす観測ベクトルのペアを初期値算出器１３に送出する。なお、相関がとれない観測ベクトルは新規に検出された車両である可能性のあるベクトルとして登録し、保持する。
【０１１７】
初期値算出器１３では、仮航跡登録判定器１２から式（３３）を満たす観測ベクトルの組みを入力し、状態ベクトル及びその誤差共分散行列の初期値を、それぞれ、式（３４）及び式（３５）従い算出する。
【０１１８】
相関対象区画探索器１５では、第３の遅延回路１４から追尾休止航跡の平滑ベクトルと失探時の情報、及び区画データベース１８からの区画情報を、それぞれ入力し、失探航跡の失探時の位置に対して前方かつ先行する直近の航跡の後方の区画（再検出予測区画と呼ぶ）を探索する。
【０１１９】
第２の予測器１９ｂでは、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４から入力し、式（４０）に従い失探車両の予測位置χ＾ｔ ｂ（−）を算出する。
【０１２０】
存在確立分布算出器２２では、第２の予測器１９ｂの出力する失探車両の予測位置χ＾ｔ ｂ（−）と、休止終了判定器１７の出力する追尾休止航跡情報を第３の遅延回路１４及び第２の予測器１９ｂを介して入力し、式（４２）に従い失探車両の予測存在確率分布Ｓｔｂを算出する。
【０１２１】
仮航跡相関判定器２３では、存在確率分布算出器２２の出力する失探車両の予測存在確率分布Ｓｔｂと、相関対象区画探索器１５の出力する再検出予測区画情報と、平滑器４の出力する仮航跡と、初期値算出器１３の出力する仮航跡とを入力し、初期登録時刻が休止航跡の休止時刻よりも後であり、再検出予測区画内、かつ、位置ベクトルｕ ｔｂ，ｉが式（４３）を満たす仮航跡を休止航跡と同一の車両であると見なす。
【０１２２】
そして、このように休止航跡と相関のある仮航跡が見つかった場合には、この休止航跡を消去し、仮航跡を航跡とみなして追尾を引き継ぎ、次サンプル以降は通常の追尾維持処理を行う。なお、相関のある仮航跡が存在しない休止航跡は休止終了判定器１７に、休止航跡と相関の取れない仮航跡は追尾終了判定器５にそれぞれ出力する。
【０１２３】
休止終了判定器１７では、仮航跡相関判定器２３で相関のとれなかった休止航跡を入力し、休止航跡の失探サンプル回数Ｎｌｏｓｔが予め設定された値ｂ（＞ａ）に対し、式（３７）を満たす場合には、車両が追尾領域内に存在する可能性が低いと見なし休止を終了し、航跡を削除する。
【０１２４】
第１の予測器１９ａでは、１サンプリング前の平滑ベクトルχ＾ ｋ−１（＋）を第１の遅延回路７を介して入力し、式（１７）に従い予測ベクトルχ＾ ｋ（−）を算出する。
【０１２５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、気象条件その他によりレーダ装置１が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、第２の予測器１９ｂ及び存在確率分布算出器２２で失探車両の予測存在確率分布を算出し、仮航跡相関判定器２３において予測確率分布と予測区画の両方の情報を用いて休止航跡が再検出される可能性の高い仮航跡との相関を調べ、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる。
【０１２６】
また、区画データベース１８からの区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる。
【０１２７】
なお、この実施例は、走行領域が追い越しのない区画に分割可能であれば、車両以外の他の移動体であっても適用可能である。また、電波を利用した送受信器の代わりに、レーザレーダ、光学カメラ等を用いて移動体の位置を測定する場合や、これらのセンサを複数配置してネットワークで利用する場合にも適用可能である。
【０１２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、気象条件その他によりレーダ装置が一時的に車両を検出できなくなった場合においても、追尾を終了させずに一時休止状態とし、休止航跡が再検出される可能性のある区画を探索し、休止航跡と再検出された仮航跡との相関を調べることによって、休止状態とした航跡の追尾を引き継ぐ構成としているため、目標のおおよその動静や、数の目標監視情報を正確に与えることが可能となる効果がある。
【０１２９】
この発明によれば、区画情報を用いることにより、追尾領域に車両が流入する区画及び追尾領域から車両が流出する区画のみにおいて、追尾の開始や追尾の終了を判断し、かつ、それ以外の区画における追尾の開始及び終了を禁止し、追尾開始においては、休止航跡との相関がとれた仮航跡のみ航跡として登録する構成としているため、目標以外からの電波の反射や、受信機雑音により誤検出が発生する状況においても、誤って誤検出を航跡として登録・追尾する可能性が極めて低くなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作原理を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作の例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る目標追尾装置の動作の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る目標追尾装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ レーダ装置（目標観測手段）、２ 相関ゲート判定器、３ 信頼度算出器、４ 平滑器（平滑手段）、５ 追尾終了判定器、６ 追尾開始判定器（追尾開始判定手段）、７ 第１の遅延回路、８ 平滑誤差評価器、９ 第２の遅延回路、１０ 予測誤差評価器、１１ ゲイン行列算出器、１２ 仮航跡登録判定器、１３ 初期値算出器、１４ 第３の遅延回路、１５ 相関対象区画探索器（相関対象区画探索手段）、１６ 区画内仮航跡選択器（区画内仮航跡選手段）、１７休止終了判定器、１８ 区画データベース、１９ 予測器（予測手段）、１９ａ 第１の予測器（予測手段）、１９ｂ 第２の予測器（予測手段）、２０ 進行距離算出器（進行距離算出手段）、２１ 進行予測区画探索器（進行予測区画探索手段）、２２ 存在確立分布算出器（存在確立分布算出手段）、２３ 仮航跡相関判定器（仮航跡相関判定手段）、３１，３２，３３ 車両、１００，２００，３００ 目標追尾装置。
Claims (4)
- 目標の位置を計測する目標観測手段と、目標の追尾開始を判定する追尾開始判定手段と、目標の状態の予測値を演算する予測値演算手段と、目標の状態の平滑値を演算する平滑値演算手段とを備えた目標追尾装置において、
失探した航跡の追尾を一時休止し、前記追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡と失探した航跡との相関を判定する仮航跡相関判定手段を備えたことを特徴とする目標追尾装置。 - 目標の移動領域を予め所定の区画に分割し、
当該分割された区画の情報と失探時の航跡の情報とから失探した航跡の相関対象となる区画を探索する相関対象区画探索手段と、
前記相関対象区画探索手段によって探索された相関対象となる区画の情報と追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡の情報とから、仮航跡と失探した航跡との相関を判定し、仮航跡を選択する区画内仮航跡選択手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。 - 目標の移動領域を予め所定の区画に分割し、
失探した航跡の速度から失探した航跡が進行したと予測される距離を算出する進行距離算出手段と、
前記分割した区画のうちから、前記算出された距離に基づいて失探した航跡の相関対象となる区画を探索する進行予測区画探索手段と、
前記探索された区画の情報と追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡との情報とから仮航跡と失探した航跡の相関を判定し、仮航跡を選択する区画内仮航跡選択手段と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。 - 目標の移動領域を予め所定の区画に分割し、
失探した航跡の予測存在範囲を算出する存在確率分布算出手段と、
前記分割した区画のうちから、前記分割した区画の情報と失探時の航跡の情報に基づき、失探した航跡の相関対象となる区画を探索する相関対象区画探索手段とを備え、
航跡相関判定手段は前記予測存在範囲と相関対象となる区画の情報と追尾開始判定手段において新規に登録された仮航跡の情報とから、仮航跡と失探した航跡の相関を判定すること
を特徴とする請求項１記載の目標追尾装置。
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